專(zhuān)利名稱(chēng)：稀疏化的u-tdoa無(wú)線定位網(wǎng)絡(luò)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常地涉及用于定位無(wú)線設(shè)備的方法和裝置，該無(wú)線設(shè)備又稱(chēng)為移動(dòng)站(MS)，如用在模擬或數(shù)字蜂窩式系統(tǒng)、個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)、增強(qiáng)型專(zhuān)用移動(dòng)無(wú)線電(ESMRs)以及其他類(lèi)型無(wú)線通信系統(tǒng)中的MS。特別地，但不排他地，本發(fā)明涉及用于減小無(wú)線定位系統(tǒng)(WLS)的接收器部署密度和由此降低這種部署的總成本的方法。
背景技術(shù)：
在1994年7月5號(hào)提交的題目為"Celluler Tel印hone Location System"描述了關(guān)于無(wú)線定位系統(tǒng)的早期成果，其公開(kāi)了一種利用到達(dá)時(shí)間差(TDOA)技術(shù)來(lái)定位蜂窩式電話(huà)的系統(tǒng)。該專(zhuān)利以及其他示例性專(zhuān)利(在下面所討論的)被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人TruePosition公司。，144專(zhuān)利描述了可被稱(chēng)作上行鏈路到達(dá)時(shí)間差(U-TDOA)蜂窩式電話(huà)定位系統(tǒng)的系統(tǒng)。所描述的系統(tǒng)可配置成監(jiān)控來(lái)自一個(gè)或多個(gè)蜂窩式電話(huà)的控制信道傳輸，以及使用中央的或基于站(station-based)的處理來(lái)計(jì)算電話(huà)的地理位置。TruePostion和其他公司繼續(xù)研究對(duì)初始的發(fā)明構(gòu)思的顯著增強(qiáng)。圖1中描繪了 U-TDOA WLS的一個(gè)例子。如圖所示，該系統(tǒng)包括四個(gè)主要的子系統(tǒng)信號(hào)采集系統(tǒng)(SCS)10、 TDOA定位處理器(TLP) 12、應(yīng)用處理器(AP ) 14以及網(wǎng)絡(luò)操作控制臺(tái)(NOC) 16。每個(gè)SCS負(fù)責(zé)在控制信道和語(yǔ)音信道上接收由無(wú)線發(fā)射器發(fā)射的RF信號(hào)。通常，SCS (現(xiàn)在有時(shí)被稱(chēng)作丄W或)被優(yōu)選地安裝在無(wú)線運(yùn)營(yíng)商的蜂窩基站(cdl site)，因此與基站并行操作。每個(gè)TLP 12負(fù)責(zé)管理SCS 10的網(wǎng)絡(luò)并且負(fù)責(zé)提供可被用于定位計(jì)算的一組集中的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)資源。SCS IO和TLP 12—起操作以確定無(wú)線發(fā)射器的位置。SCS10和TLP12都包括大量的DSP資源，并且這些系統(tǒng)中的軟件可動(dòng)態(tài)地運(yùn)行以基于處理時(shí)間、通信時(shí)間、排隊(duì)時(shí)間和成本的權(quán)衡(tradeoff)來(lái)確定在哪里執(zhí)行特定的處理功能。此外，WLS可包括多個(gè)SCS區(qū)域，每個(gè)SCS區(qū)域包括多個(gè)SCS 10。例如，"SCS區(qū)域1"包括SCS IOA和10B,它們位于各自的蜂窩基站并且與在那些蜂窩基站處的基站共用天線。插分(Drop and insert)單元11A和11B用于將部分T1/E1線通過(guò)接口連接到全T1/E1線，全T1/E1線又被耦合到數(shù)字訪問(wèn)和控制系統(tǒng)(DACS ) 13A。 DACS 13A和另 一個(gè)DACS 13B用于SCS IOA、 10B等以及多個(gè)TLP12A、 12B等之間的通信。如圖所示，TLP通常^皮經(jīng)由以太網(wǎng)(主干網(wǎng))和第二個(gè)冗余以太網(wǎng)來(lái)布置和互連。多個(gè)AP 14A和14B、多個(gè)NOC 16A和16B、以及終端服務(wù)器15也被耦合到以太網(wǎng)。路由器19A和19B ^f皮用于將一個(gè)WLS耦合到一個(gè)或多個(gè)其他無(wú)線定位系統(tǒng)。
圖1A描繪了代表標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線通信系統(tǒng)(WCS) 100的組件，其可采用蜂窩式電話(huà)網(wǎng)絡(luò)的形式或類(lèi)似的形式。雖然在圖IA中所表現(xiàn)的技術(shù)采用了全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)基礎(chǔ)設(shè)施的典型的一些術(shù)語(yǔ)來(lái)表達(dá)，但該技
7術(shù)還同等地應(yīng)用于并且有利于與其他標(biāo)準(zhǔn)(例如描述通用移動(dòng)通信業(yè)務(wù)
(UMTS)的第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)技術(shù)規(guī)范)相一致的蜂窩式無(wú) 線通信的實(shí)施。在圖1A中，無(wú)線移動(dòng)通信單元或移動(dòng)站(MS) 101經(jīng)由 承載去往和來(lái)自基站收發(fā)臺(tái)(BTS) 102的傳輸?shù)纳漕l(RF)鏈路進(jìn)行通 信。如在圖1A中以虛線圏所突出顯示的，BTS設(shè)施包括上行鏈路接收
(U—Rx)天線和下行鏈路發(fā)射(D—Tx)天線以及用于承載著無(wú)線通信的 合適信號(hào)的相關(guān)聯(lián)的電纜。 一組(通常為三個(gè))BTS蜂窩扇區(qū)(cell sector)
(或扇區(qū)化的蜂窩操作區(qū))覆蓋由部署在BTS終端位置的天線所服務(wù)的局 部的通信區(qū)或蜂窩小區(qū)(cell)(包圍著服務(wù)BTS)。每個(gè)蜂窩扇區(qū)通過(guò)其獨(dú) 特的小區(qū)全球識(shí)別碼(CGI,該詞語(yǔ)在此也被用來(lái)指BTS蜂窩小區(qū)設(shè)施) 來(lái)被識(shí)別。在規(guī)范公差內(nèi)，每個(gè)BTS可基于以標(biāo)稱(chēng)時(shí)基頻率操作的獨(dú)立振 蕩器單獨(dú)地或獨(dú)立地為其發(fā)送的下行鏈路信號(hào)產(chǎn)生其時(shí)基或時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)/時(shí) 間參考。對(duì)于GSM業(yè)務(wù)，規(guī)定兼容的標(biāo)準(zhǔn)BTS時(shí)基頻率在0.05ppm或 0.65Hz的公差內(nèi)以13MHz進(jìn)行操作。覆蓋更寬工作區(qū)域的一組不同的BTS 由基站控制器(BSC) 103控制。BSC管理在其管區(qū)(domain)內(nèi)操作的 MS和BTS,這種管理包括當(dāng)MS從一個(gè)BTS的蜂窩小區(qū)的蜂窩覆蓋范圍 移動(dòng)到另一個(gè)BTS的蜂窩小區(qū)的蜂窩覆蓋范圍時(shí)，將RF鏈路與特定的 MS的集成的職責(zé)從一個(gè)BTS切換到另一個(gè)BTS。以類(lèi)似的方式，在通信 管理的較低水平上，BSC還管理MS從一個(gè)BTS扇區(qū)到另 一個(gè)BTS扇區(qū) 的切換，并且BTS在其管區(qū)內(nèi)檢測(cè)切換的成功執(zhí)行。在管理的較高水平上， 移動(dòng)交換中心(MSC) 104管理多個(gè)BSC。為了支持WCS的操作，在MS 的特定的服務(wù)CGI (SCG1)的控制下操作的任何MS被用于使其自身與 SCGI的一皮發(fā)送的BTS下行鏈路"信標(biāo)"信號(hào)同步，因此不需要來(lái)自不同 BTS的信號(hào)與共同的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)例如GPS時(shí)基同步。
圖IB示出作為無(wú)線通信系統(tǒng)的輔助物協(xié)作的WLS。在本例中，WLS 被稱(chēng)為服務(wù)移動(dòng)定位中心(SMLC) 110。基于基礎(chǔ)設(shè)施或"疊力口(overlay)" 的WLS可采用在圖IB中描述的組件的疊加配置來(lái)表示。在圖IB中，通 信信道中的來(lái)自所關(guān)注的MS/UE 101的RF上行鏈路信號(hào)由LMU 112接收 和測(cè)量，LMU 112部署在遍及通信系統(tǒng)的操作區(qū)分布的位置處。GJi產(chǎn)， ^f術(shù)'語(yǔ),^JG尸尸OSM術(shù)'語(yǔ)^7，河語(yǔ)"SWLC" ##^J^LS，語(yǔ)裙^ "SWLC"^>^#^ ^f系婉i 伴。如還^/6炎^^， 3G尸尸
河語(yǔ)7JWI/"褙她理J:為、教好SM/,OWLS i 伴，該SA乾GWLS逸伴凝僅 發(fā)'射^^P /,##^#〖斧/>定在*^^^ /,##在，，煞'而這斧^遂伴在 ^^語(yǔ)裙4'#^^^^溜迷^亍被#為/,#^€襲,秀鍵"SGS"。J通常，如 利用圖1B在圖1A之上的"疊加，，可以設(shè)想的，LMU U2被部署在BTS102 設(shè)施中，因此LMU通常通過(guò)多路耦合到相同的信號(hào)饋線來(lái)為定位相關(guān)的 測(cè)量獲得或"接入(tap)"其上行鏈路接收(U_Rx)信號(hào)，該相同的信號(hào)饋 線由BTS根據(jù)為通信而部署的天線來(lái)使用。如圖1B中的虛線圈所突出顯 示的，對(duì)于在分布的LMU站點(diǎn)的(定位相關(guān)的)數(shù)據(jù)采集和測(cè)量的時(shí)基 同步，LMU經(jīng)由帶有電纜的GPS接收(GPS—Rx)天線獲得GPS信號(hào)。 此外，LMU經(jīng)由帶有電纜的下行鏈路接收(D一Rx)天線感測(cè)BTS下行鏈 路傳輸。如在圖1B中所描繪的，盡管LMU通常但不是必須地部署在BTS 站點(diǎn)，但是它們也不一定與BTS—對(duì)一地部署。由多個(gè)LMU提取出來(lái)的 接收信號(hào)的特征的測(cè)量通過(guò)無(wú)線定位處理器(WLP) 203管理和采集，每 個(gè)WLP 203指導(dǎo)多個(gè)LMU的操作。WLP監(jiān)督特定LMU的選4奪，特定 LMU被分配任務(wù)以為所關(guān)注的特定MS提供測(cè)量。 一旦接收被適當(dāng)測(cè)量的 信號(hào)數(shù)據(jù)，可能包括通過(guò)其他WLP而管理不在其直接控制下的LMU， WLP將典型地還評(píng)估該數(shù)據(jù)并且基于該數(shù)據(jù)確定最佳(位置)估計(jì)。典型 地，WLP可管理覆蓋地理區(qū)域的LMU的操作，多個(gè)BSC為該地理區(qū)域提 供相應(yīng)的通信業(yè)務(wù)。SMLC的無(wú)線定位網(wǎng)關(guān)(WLG) 114執(zhí)行總體控制和 給WLP分配任務(wù)。WLG典型地(但不一定)與MSC104定位在同 一地點(diǎn) (并且可與其通過(guò)4妄口相連)。WLG與其在通信系統(tǒng)內(nèi)所服務(wù)的多個(gè)BSC 通過(guò)"^妄口相連并交換定位相關(guān)的請(qǐng)求、信息或數(shù)據(jù)。WLG驗(yàn)證定位業(yè)務(wù) 請(qǐng)求并將定位確認(rèn)結(jié)果傳播到被授權(quán)的接收者。
U-TDOAWLS (和其他定位系統(tǒng))的性能通常表示為一個(gè)或多個(gè)圓形 誤差概率(circular error probability),作為增強(qiáng)型9-1-1階段II要求的部分， 美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC )要求基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)例如U-TDOA系統(tǒng)部署 成產(chǎn)生以下精度，即為67%的緊急業(yè)務(wù)呼叫者產(chǎn)生100米(100m或328.1 英尺)準(zhǔn)確度和為95%的緊急業(yè)務(wù)呼叫者產(chǎn)生300米(300m或984.25英 尺)準(zhǔn)確度。精度的要求隨所部署的定位業(yè)務(wù)而變，但是如果U-TDOA定位系統(tǒng)的精度(例如由Cramer-Rao約束所預(yù)期的)使得通過(guò)部署比BTS 少的LMU來(lái)超過(guò)定位服務(wù)質(zhì)量，則這樣的部署是有利的，因?yàn)槠鋵p少 系統(tǒng)的成本。
在此描述的發(fā)明性技術(shù)和構(gòu)思應(yīng)用于時(shí)分復(fù)用和頻分復(fù)用 (TDMA/FDMA)無(wú)線電通信系統(tǒng)，該無(wú)線電通信系統(tǒng)包括廣泛使用的 IS-136 ( TDMA)、 GSM和OFDM無(wú)線系統(tǒng)，以及碼分無(wú)線電通信系統(tǒng)如 CDMA (IS-95， IS-2000)和通用移動(dòng)通信系統(tǒng)(UTMS )，其后者也被稱(chēng) 為W-CDMA。上面討論的全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)模型是本發(fā)明可在 其中使用的示例性的非排他的環(huán)境。
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在非稀疏化的U-TDOA系統(tǒng)(每個(gè)BTS中部署1個(gè)LMU的U-TDOA 系統(tǒng))中，LMU能夠檢測(cè)和解調(diào)來(lái)自常駐小區(qū)的下行鏈路信號(hào)(信標(biāo)或廣 播控制信道(BCCH))。所測(cè)量的定時(shí)接著與由LMU的基于GPS的時(shí)鐘 確定的系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行比較，然后被發(fā)送到SMLC以存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)發(fā)給其他 LMU。既然在定位請(qǐng)求中提供了信道和時(shí)隙，并且每個(gè)相鄰的蜂窩小區(qū)和 扇區(qū)的與系統(tǒng)時(shí)間的幀定時(shí)偏移是已知的，那么每個(gè)LMU將能夠快速解 調(diào)上行鏈路的報(bào)文發(fā)送(messaging)。
在稀疏化的U-TDOA系統(tǒng)(部署比例小于每個(gè)BTS中1個(gè)LMU的 U-TDOA系統(tǒng))中，無(wú)線電發(fā)射器(移動(dòng)設(shè)備)和無(wú)線電接收器(LMU) 間由選擇性部署("稀疏化，，)導(dǎo)致的增加了的距離將對(duì)U-TDOA定位準(zhǔn)確 度產(chǎn)生不利的影響，并且將抑制在GSM環(huán)境中所需的LMU確定幀定時(shí)偏 移的能力。為產(chǎn)生TDOA所需要的時(shí)間戳，LMU應(yīng)該(1 )檢測(cè)和解調(diào) 蜂窩小區(qū)下行鏈路信標(biāo)以確定蜂窩小區(qū)定時(shí)，以及(2)檢測(cè)和解調(diào)上行 鏈路信號(hào)。要求LMU在噪聲、相鄰信道間干擾、共用信道內(nèi)千擾存在時(shí) 以及在幾個(gè)蜂窩小區(qū)半徑距離處接收和解調(diào)上行鏈路信號(hào)和下行鏈路信 號(hào)使得最小化LMU部署的成本變得困難。
概述下面的概述是用于解釋在下面更詳細(xì)描述的說(shuō)明性實(shí)施方式的幾個(gè) 方面。本概述并非意指涵蓋公開(kāi)的主題的所有的發(fā)明性方面，也并非意指 限制下面陳述的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
在疊加的、基于U-TDOA的無(wú)線定位系統(tǒng)中，通常被與BTS定位在 相同地點(diǎn)的LMU用于采集前向信道和反向信道中的無(wú)線電信令。當(dāng)不在 每個(gè)BTS站點(diǎn)中部署LMU時(shí)，稀疏部署、信標(biāo)接收以及上行鏈路接收會(huì) 限制U-TDOA系統(tǒng)的性能和服務(wù)面積。本發(fā)明的目的是提供一種用于減小 LMU部署成本的方法和系統(tǒng)。說(shuō)明性實(shí)施方式提供了用于通過(guò)稀疏化來(lái)減 小U-TDOA部署成本的多種技術(shù)?？蓪?duì)這些技術(shù)進(jìn)行如圖3所示的應(yīng)用以 減小LMU相對(duì)于BTS的部署比例并因此減小U-TDOA無(wú)線定位系統(tǒng)的總 成本。
本發(fā)明可體現(xiàn)為一種用于設(shè)計(jì)稀疏無(wú)線定位系統(tǒng)(WLS )的迭代方法， 并如同用于執(zhí)行該迭代設(shè)計(jì)方法的一種軟件工具。例如，在一個(gè)示例性實(shí) 施方式中，所述迭代方法包括執(zhí)行智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過(guò)程以產(chǎn)生初始網(wǎng)絡(luò)設(shè) 計(jì)；執(zhí)行初步網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)分析以確定影響所述初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的下述性能限制 因素中的至少一個(gè)下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)、準(zhǔn)確度以及上行鏈路解調(diào)；以及 基于確定為影響所述初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的性能限制因素修改所述初始網(wǎng)絡(luò)設(shè) 計(jì)。
WLS可包括U-TDOA系統(tǒng)，該U-TDOA系統(tǒng)包含多個(gè)地理上分散的 定位測(cè)量單元(LMU )，所述WLS可疊加在包括多個(gè)地理上分散的基站收 發(fā)臺(tái)(BTS)的GSM無(wú)線通信系統(tǒng)上。此外，所述迭代方法的當(dāng)前優(yōu)選 的實(shí)現(xiàn)方式還包括在執(zhí)行所述智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過(guò)程之前識(shí)別被協(xié)同同步的 蜂窩扇區(qū)的至少一個(gè)群集。
在說(shuō)明性實(shí)施方式中，所述方法還包括，基于確定影響所述最初網(wǎng)絡(luò) 設(shè)計(jì)的性能限制因素是準(zhǔn)確度，將至少一個(gè)LMU添加到所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。 說(shuō)明性實(shí)施方式可還包括基于確定沒(méi)有性能限制因素影響所述初始的網(wǎng) 絡(luò)設(shè)計(jì)，來(lái)從所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中移除至少 一個(gè)LMU。
當(dāng)所述性能限制因素是下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)時(shí)，所述方法可還包括部署 至少一個(gè)增強(qiáng)型下行鏈路天線、部署下行鏈路干擾消除、部署B(yǎng)TS同步、將至少一個(gè)LMU添加到所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、或這些中任何幾個(gè)的組合。此外， 當(dāng)所述性能限制因素是下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)時(shí)，所述方法還包括確定是否部
署了 Abis監(jiān)控系統(tǒng)(AMS),且如果沒(méi)有，在被識(shí)別的站點(diǎn)部署至少一個(gè) 僅限于下行鏈路的LMU。如果部署了 AMS，所述方法包括啟角對(duì)增強(qiáng)型 信標(biāo)同步(EBS)和源自AMS的信標(biāo)定時(shí)功能的使用。
當(dāng)所述性能限制因素是上行鏈路解調(diào)時(shí)，所述方法還包括確定是否啟 用了通信系統(tǒng)解調(diào)數(shù)據(jù)，且如果啟用了所述通信系統(tǒng)解調(diào)數(shù)據(jù)，則啟用了 經(jīng)解調(diào)的數(shù)據(jù)特征，如果沒(méi)有啟用所述通信系統(tǒng)解調(diào)數(shù)據(jù)，則確定沒(méi)有部 署AMS并啟用單獨(dú)訓(xùn)練序歹'Kmid-amble)的校正(correction)特征。此外，如 果沒(méi)有啟用所述通信系統(tǒng)解調(diào)數(shù)據(jù)，則所述方法可包括確定部署了 AMS 并啟用源自AMS的被解調(diào)的數(shù)據(jù)特征。當(dāng)影響所述初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的所述 性能限制因素是上行鏈路解調(diào)時(shí)，所述方法可還包括將至少一個(gè)LMU添 加到所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，以及/或添加專(zhuān)用天線設(shè)施。還應(yīng)該注意到的是，從鏈 路監(jiān)控系統(tǒng)例如AMS中獲得解調(diào)比特可減少LMU的成本和復(fù)雜性，即， 即使在非稀疏環(huán)境中也是如此。
下面描述了在此公開(kāi)的實(shí)施方式的其他方面。


當(dāng)結(jié)合附圖來(lái)閱讀時(shí)，能更好地理解前面的概述以及后面的詳細(xì)描 述。為了說(shuō)明本發(fā)明，在圖中示出了本發(fā)明的示例性結(jié)構(gòu)，然而，本發(fā)明 并不限于所公開(kāi)的具體方法和手段。在圖中
圖1示意地描繪了無(wú)線定位系統(tǒng)。
圖1A描繪了無(wú)線通信系統(tǒng)(WCS)的主要組件的代表性配置。圖1B 示出了疊加的WLS的主要組件的代表性配置，疊加的WLS有時(shí)又稱(chēng)為服 務(wù)移動(dòng)定位中心(SMLC)。
圖2示意地描繪了 GSM/GPRS參考模型。
圖3A-3G是或提供了示出可用于基于預(yù)先安裝的分析的結(jié)果、仿真模 擬以及實(shí)地確定的經(jīng)驗(yàn)結(jié)果來(lái)稀疏化U-TDOA系統(tǒng)的 一 系列技術(shù)的流程圖。
圖4說(shuō)明信標(biāo)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程和"^艮文發(fā)送，其可用于單獨(dú)信標(biāo)的LMIL
圖5說(shuō)明稀疏化的TDOA網(wǎng)絡(luò)，并在下面解釋TDOA雙曲線的寬度 是由多路徑無(wú)線電傳播所導(dǎo)致的不可辨的信號(hào)定時(shí)和LMU時(shí)鐘之間的定 時(shí)誤差引起時(shí)，進(jìn)行引用。GDOP可成倍增加這些誤差。
詳細(xì)描述
現(xiàn)在我們將描述本發(fā)明的說(shuō)明性實(shí)施方式。首先，我們提供對(duì)問(wèn)題的 詳細(xì)綜述，然后提供對(duì)我們的解決方案的更詳細(xì)描述。
y4,祭迷
在減小U-TDOA系統(tǒng)的成本的努力中，接收器可安裝在通信網(wǎng)絡(luò)的蜂 窩基站的子集中。如上面所討論的，在U-TDOA系統(tǒng)中每個(gè)BTS有一個(gè) LMU，每個(gè)LMU可檢測(cè)和解調(diào)來(lái)自其常駐蜂窩小區(qū)(例如，其定位在相 同地點(diǎn)的BTS)的下行鏈路信標(biāo)或廣播控制信道(BCCH)。測(cè)量的定時(shí)可 與如由LMU的基于GPS的時(shí)鐘確定的系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行比較，然后發(fā)送到 SMLC以存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)發(fā)到其他LMU。這使每個(gè)LMU能夠解調(diào)上行鏈路報(bào)文 發(fā)送。
在稀疏U-TDOA系統(tǒng)(部署比率小于每BTS 1個(gè)LMU的U-TDOA系 統(tǒng))中，由選擇性部署("稀疏化")所導(dǎo)致的無(wú)線電發(fā)射器(移動(dòng)設(shè)備) 和無(wú)線電接收器(LMU)之間增加的距離將對(duì)U-TDOA定位準(zhǔn)確度產(chǎn)生 不利的影響，因?yàn)镾NR隨距離和共用信道干擾的增加而減小，且GDOP 的影響被放大。此外，在稀疏化的U-TDOA系統(tǒng)中，要求LMU不僅確定 常駐蜂窩小區(qū)和扇區(qū)的無(wú)線電信號(hào)定時(shí)，還確定不具有常駐LMU的任何 周?chē)姆涓C小區(qū)和扇區(qū)的無(wú)線電信號(hào)定時(shí)。接收和解調(diào)該LMU附近的非 常駐蜂窩小區(qū)和扇區(qū)的信標(biāo)的能力用于確定幀定時(shí)偏移。
幀定時(shí)的先驗(yàn)知識(shí)用于GSM設(shè)備如移動(dòng)電話(huà)的U-TDOA定位。每個(gè) GSM頻率信道被多達(dá)8個(gè)移動(dòng)站共享。既然每個(gè)頻率有最多8個(gè)用戶(hù)，那 么每個(gè)GSM幀便有8個(gè)時(shí)隙(TS)。因此，每個(gè)移動(dòng)站使用該信道用于一個(gè)時(shí)隙，然后等待在下一個(gè)幀中屬于它的時(shí)隙的再次到來(lái)。移動(dòng)發(fā)射器僅 在其主用時(shí)隙期間啟用。在單個(gè)時(shí)隙發(fā)射而在剩余的七個(gè)時(shí)隙期間閑置的
要求導(dǎo)致急迫需要RF功率的開(kāi)/關(guān)切換的機(jī)制。如果移動(dòng)站不根據(jù)規(guī)范執(zhí) 行，其將干擾相鄰時(shí)隙和相鄰信道中的其他移動(dòng)站。來(lái)自定位請(qǐng)求的WLS 任務(wù)分配信息包括由無(wú)線通信系統(tǒng)或由添加的監(jiān)控子系統(tǒng)提供的信道信 息，所述信道信息包括分配給所關(guān)注的移動(dòng)站的時(shí)隙；但是如果沒(méi)有從信 標(biāo)發(fā)現(xiàn)過(guò)程推得的幀定時(shí)信息，便沒(méi)有使LMU可靠地區(qū)別一個(gè)時(shí)隙與另 一個(gè)時(shí)隙的簡(jiǎn)單方法。
不能從周?chē)涓C小區(qū)和扇區(qū)中檢測(cè)信標(biāo)意味著幀定時(shí)不能在定位請(qǐng) 求之前得到，因此從分配的信道采集長(zhǎng)時(shí)間段無(wú)線電能量的需要嚴(yán)重減小 了 LMU定位速率，這消除了 WLS執(zhí)行大部分控制信道定位的能力，且由 于在U-TDOA定位的信號(hào)采集階段的呼叫切換而導(dǎo)致了更嚴(yán)重的失敗的 定位。
為產(chǎn)生TDOA所需要的時(shí)間戳，LMU應(yīng)該(1 )檢測(cè)和解調(diào)蜂窩小 區(qū)下行鏈路信標(biāo)以確定蜂窩小區(qū)定時(shí)，以及(2 )檢測(cè)和解調(diào)上行鏈路信 號(hào)。下行鏈路信號(hào)將來(lái)自相鄰的蜂窩小區(qū)和扇區(qū)以及來(lái)自那些可能地能夠 由LMU服務(wù)的蜂窩小區(qū)和扇區(qū)。上行鏈路信號(hào)發(fā)往常駐蜂窩小區(qū)或近鄰 的任何服務(wù)蜂窩小區(qū)，而且可產(chǎn)生于由這些蜂窩小區(qū)所服務(wù)的任何點(diǎn)。要 求LMU在噪聲、相鄰信道間干擾、共用信道干擾存在時(shí)以及在幾個(gè)蜂窩 小區(qū)半徑距離處接收和解調(diào)上行鏈路信號(hào)和下行鏈路信號(hào)，使得很難最小 化LMU部署成本。本發(fā)明的目標(biāo)是提供用于最小化這種LMU部署成本的 一種多方面的(multi-pronged)沖支術(shù)。
綜上所述，信標(biāo)發(fā)現(xiàn)是由下述因素導(dǎo)致的問(wèn)題
*共用信道千擾；
*相鄰信道千護(hù)0;
*接收器飽和；
定向天線部署；
*天線下傾；
14參遠(yuǎn)近效應(yīng)；
當(dāng)在城市地區(qū)的GSM網(wǎng)絡(luò)中以相對(duì)于BTS的小于1: 1的比率部署 LMU時(shí)，我們已經(jīng)觀察到限制因素是信標(biāo)(BCCH)發(fā)現(xiàn)和上行鏈i^各解調(diào)， 而不是定位準(zhǔn)確度。上行鏈路解調(diào)是由下述原因?qū)е碌膯?wèn)題TDOA值的 成功測(cè)量依賴(lài)于"千凈的"(高SNR、低相位噪聲、低干擾等等)的參考 信號(hào)，來(lái)自多個(gè)站點(diǎn)的測(cè)量信號(hào)與所述參考信號(hào)相關(guān)聯(lián)以提供對(duì)所述參考 信號(hào)和在每個(gè)站點(diǎn)接收到的信號(hào)之間的TDOA的估計(jì)(見(jiàn)第5,327,144號(hào)； 第6,047,192號(hào)；第6,400,320號(hào);第6,483,460號(hào)以及第6,661,379號(hào)美國(guó)專(zhuān) 利)。在受上行鏈路解調(diào)限制的地區(qū)，在任何LMU處都沒(méi)有足夠高質(zhì)量的 信號(hào)可充當(dāng)參考信號(hào)。
上行鏈路解調(diào)是由下述因素導(dǎo)致的問(wèn)題
*共用信道干擾；
*相鄰信道干護(hù)C;
*接收器飽和；
*定向天線部署；
*天線下傾；
遠(yuǎn)近效應(yīng)；
由輻射傳播損耗、信號(hào)吸收和衍射損耗以及多路徑信號(hào)惡化引 起的路徑損耗。
TmePostion已經(jīng)研究了多種通過(guò)稀疏化來(lái)最小化U-TDOA部署的成 本的技術(shù)。如圖3A-3G所示，這些技術(shù)被用來(lái)減小LMU相對(duì)BTS的部署 比率，從而降低U-TDOA無(wú)線定位系統(tǒng)的總成本。圖3A-3G是根據(jù)本發(fā) 明的過(guò)程的示例性實(shí)現(xiàn)的流程圖。所說(shuō)明的步驟總結(jié)如下。
步驟300:開(kāi)始稀疏化設(shè)計(jì)過(guò)程；
步驟301:識(shí)別被協(xié)同同步的蜂窩扇區(qū)的群集；
步驟302:執(zhí)行智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過(guò)程；
步驟303:執(zhí)行初步網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)分析；步驟304:確定性能限制因素
(A) 下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)——轉(zhuǎn)到圖3B， 3C;
(B) 準(zhǔn)確度一一轉(zhuǎn)到圖3D;
(C) 無(wú)性能限制因素一一轉(zhuǎn)到圖3E,移除LMU (步驟321);或
(D) 上行鏈路解調(diào)一一轉(zhuǎn)到圖3F和圖3G。
如圖3B所示，在"受下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)限制"情況下，執(zhí)行下述步
驟
步驟305:部署增強(qiáng)型下行鏈路天線； 步驟306:部署下行鏈路干擾消除； 步驟307:部署B(yǎng)TS同步； 步驟308:將額外的LMU添加到服務(wù)區(qū)。
此外，在步驟310,該過(guò)程包括確定是否部署了 AMS(Abis監(jiān)控系統(tǒng)) (見(jiàn)圖3C)。如果沒(méi)有部署，進(jìn)行到步驟3]1。如果部署了，進(jìn)行到步驟 312。
步驟311:在被識(shí)別的站點(diǎn)部署單獨(dú)下行鏈路LMU;
步驟312:啟用對(duì)EBS (增強(qiáng)型信標(biāo)同步)和源自AMS的信標(biāo)定時(shí) 功能的使用。
如圖3B和圖3C所示，這些過(guò)程之后是步驟309:再次執(zhí)行智能網(wǎng)絡(luò) 設(shè)計(jì)過(guò)程，這次采用了被更新的設(shè)計(jì)規(guī)范。
如圖3D所示，在"受準(zhǔn)確度限制"情況下，執(zhí)行下述步驟
步驟313:增加信號(hào)積分時(shí)間(integration time );
步驟314:部署TDOA/ECID混合技術(shù)；
步驟315:部署TDOA/AoA混合技術(shù)；
步驟308:將額外的LMU添加到服務(wù)區(qū)。
圖3F和圖3G描繪了用于"受上行鏈路解調(diào)限制"情形的過(guò)程步驟。
16步驟包括步驟316:確定是否啟用了通信系統(tǒng)解調(diào)數(shù)據(jù)。如果沒(méi)有，進(jìn)入步驟 310;如果啟用了，進(jìn)入步驟319。步驟319:啟用經(jīng)解調(diào)的數(shù)據(jù)特征；步驟317:啟用單獨(dú)訓(xùn)練序列的校正特征；步驟318:啟用源自AMS的經(jīng)解調(diào)的數(shù)據(jù)特征。(從AMS中獲耳又解 調(diào)數(shù)據(jù)可降低LMU的成本和復(fù)雜性。這即使當(dāng)稀疏化不成問(wèn)題時(shí)仍是有 利的。)還如圖3G所示，對(duì)于"受上行鏈路解調(diào)限制"的情況，該過(guò)程包括 步驟308:將額外的LMU添加到服務(wù)區(qū)； 步驟320:添加專(zhuān)用天線設(shè)施。再如圖3F和圖3G所示，這些步驟之后是步驟309:執(zhí)行智能網(wǎng)絡(luò)設(shè) 計(jì)，采用了被更新的設(shè)計(jì)規(guī)范。在下面的子部分C中，我們將更加詳細(xì)地描述我們的發(fā)明性技術(shù)。然 而，首先我們提供對(duì)GSM參考模型的非限制的討論，討論提供了示例性 的(然而非排他的)和適當(dāng)?shù)谋尘?，在該背景中可使用本發(fā)明的實(shí)施方式。5. GSM河婆參孝^f剪圖2描繪了 GSM網(wǎng)絡(luò)參考模型(該圖是GSM 03.71、修訂8.9.0、章 節(jié)5.6的3GPP標(biāo)準(zhǔn)化的普通LCS邏輯結(jié)構(gòu)的更改)?，F(xiàn)在我們將討論該參 考模型，從而為我們的發(fā)明性技術(shù)的目前優(yōu)選的實(shí)施方式的其余描述提供 進(jìn)一步的背景。我們的關(guān)于該GSM網(wǎng)絡(luò)參考模型的概括性描述絕不意味 著建議將我們的發(fā)明限制于符合該GSM網(wǎng)絡(luò)參考模型的系統(tǒng)。下述段落 總結(jié)了在圖2中所描繪的元件210 BTS——在GSM系統(tǒng)中，BTS (基站收發(fā)臺(tái))端接 (terminate)GSM無(wú)線電接口 。每個(gè)BTS包括多個(gè)TRX (收發(fā)器)、放 大器、濾波器以及天線。詞語(yǔ)BTS包括電源以及需要用以容納電子 設(shè)備的環(huán)境防護(hù)罩(environmentalshelter)和環(huán)境控制器。BTS經(jīng)由Um無(wú)線電接口連接到MS (移動(dòng)站)以及經(jīng)由Abis接口連接到BSC。220 U-TDOA LMU——LMU (定位測(cè)量單元)進(jìn)行無(wú)線電測(cè)量以 支持U-TDOA,并典型地被與BTS定位在相同地點(diǎn)，允許共同使用 無(wú)線電天線和設(shè)施。LMU得到的所有定位和輔助測(cè)量都提供給與該 LMU相關(guān)聯(lián)的特定的SMLC。關(guān)于這些測(cè)量的定時(shí)、性質(zhì)以及任何 周期性的說(shuō)明由該SMLC提供或在該LMU中預(yù)先處理。地理上分散 的U-TDOA LMU由專(zhuān)用連"l姿連4姿到該SMLC。223 Le接口——3GPP標(biāo)準(zhǔn)Le接口 (如在3GPP TS 23.171中標(biāo) 準(zhǔn)化的OMA/LIF移動(dòng)定位協(xié)議3.2.1 ) #皮LBS應(yīng)用(LCS客戶(hù)端) 用來(lái)與GMLC通信，用于請(qǐng)求定位和接收定位響應(yīng)。提供的業(yè)務(wù)包 括標(biāo)準(zhǔn)的即刻定位、緊急情況即刻定位、標(biāo)準(zhǔn)的定位報(bào)告、緊急情 況定位報(bào)告以及被觸發(fā)的定位報(bào)告。224 Lb接口——Lb接口是啟用BSC和SMLC之間的通信的標(biāo)準(zhǔn) 化的報(bào)文發(fā)送接口 。通過(guò)這個(gè)接口 ， GSM網(wǎng)絡(luò)觸發(fā)直接到WLS的定 位請(qǐng)求，然后WLS從BSC獲得附加的信道數(shù)據(jù)以完成定位過(guò)程。該 定位信息接著由GSM網(wǎng)絡(luò)路由(route)到請(qǐng)求中的或被分配的LBS應(yīng) 用。使用SS7或SIGTRAN端口時(shí)Lb接口是可用的。如果安裝了具 有所有相關(guān)的接口和探測(cè)器(probe)的AMS,則Lb接口是可選的。 AMS和Lb可在同一網(wǎng)絡(luò)中操作。225 A被動(dòng)接入(passive tap)——AMS借助于使用被動(dòng)接入， 通過(guò)接口連接到A接口 。被動(dòng)接入的典型的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)數(shù)字交叉連接 或數(shù)字訪問(wèn)交換(DAX)復(fù)制接口報(bào)文發(fā)送。226 Abis被動(dòng)接入——AMS借助于使用一皮動(dòng)接入通過(guò)接口連接 到Abis接口。被動(dòng)接入的典型的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)數(shù)字交叉連接或數(shù)字訪 問(wèn)交換(DAX)復(fù)制接口報(bào)文發(fā)送。227 HLR—一HLR (歸屬位置寄存器)是HPLMN (歸屬公共陸 地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò))中的數(shù)據(jù)庫(kù)。HLR負(fù)責(zé)維護(hù)用戶(hù)簽約(subscription)信息。 HLR為MT (移動(dòng)設(shè)備終端的)呼叫和SMS (短消息業(yè)務(wù))提供路由信息。HLR為定位請(qǐng)求路由和任意時(shí)間查詢(xún)(ATI)操作提供蜂窩 小區(qū)/扇區(qū)信息。228 GSMSCF——gsmSCF (GSM業(yè)務(wù)控制功能)為請(qǐng)求智能網(wǎng) 絡(luò)(IN)業(yè)務(wù)的每個(gè)呼叫定義了 IN控制環(huán)境。gsmSCF還存儲(chǔ)與IN 業(yè)務(wù)相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯。對(duì)基于定位的業(yè)務(wù)，gsmSCF使用Lc接口互 連到GSM MAP網(wǎng)絡(luò)。Lc接口僅在CAMEL階段3和4可用。與 gsmSCF關(guān)聯(lián)的程序和信令分別定義在GSM 03.78 (現(xiàn)在是3GPP TS 23.078 )和GSM 09.02 (現(xiàn)在為3GPP TS 29.002 )中。關(guān)于gsmSCF 的IN功能的定位包括使用ATI程序(任意時(shí)間查詢(xún))和ALR (主動(dòng) 位置4企索)程序?qū)τ脩?hù)位置的查詢(xún)。229 E5+接口——E5+接口 229基于在ANS丫/ESTI標(biāo)準(zhǔn)J-STD-036 "增強(qiáng)型無(wú)線9-1-1階段II ，，中描述的E5接口 。在SMLC WLG組件和GMLC之間的這個(gè)接口允許GMLC直接從SMLC請(qǐng)求定位。E5+ 接口還允許SMLC將自發(fā)發(fā)展的定位直接推(push)到GMLC，用于經(jīng) 過(guò)Le 4妄口到LBS應(yīng)用的立即發(fā)送或高速緩存。230 MSC——MSC (移動(dòng)交換中心)包括負(fù)責(zé)MS簽約授權(quán)功能 和管理呼叫相關(guān)和非呼叫相關(guān)的GSMLCS的定位請(qǐng)求的功能。MSC 通過(guò)Lg接口可訪問(wèn)GMLC,通過(guò)Ls接口可訪問(wèn)SMLC。如果通過(guò) Gs接口連接到SGSN,則其檢查移動(dòng)站是否附帶GPRS的移動(dòng)站，以 決定是否在A接口或Gs接口上尋呼移動(dòng)站。231 Lg 4妻口——GMLC (網(wǎng)關(guān)移動(dòng)定位中心)和VMSC (訪問(wèn)移 動(dòng)定位中心)之間的3GPP標(biāo)準(zhǔn)化接口 。232 Lh接口——GMLC和HLR之間的3GPP標(biāo)準(zhǔn)化接口 。使用 該接口的通信發(fā)生在GSM-MAP網(wǎng)絡(luò)中。233 Lc接口——GMLC和gsmSCF之間的3GPP標(biāo)準(zhǔn)化接口 。使 用該接口的通信發(fā)生在GSM-MAP網(wǎng)絡(luò)中。238 GSM MAP網(wǎng)絡(luò)——使用MAP協(xié)議的基于SS7的網(wǎng)絡(luò)，其 啟用移動(dòng)蜂窩式網(wǎng)絡(luò)的分布式的節(jié)點(diǎn)之間的實(shí)時(shí)訪問(wèn)、路由和通信。240 BSC—一BSC (基站控制器)是GSM架構(gòu)中的功能性實(shí)體， 其負(fù)責(zé)將RR (射頻資源)分配到移動(dòng)站、頻率管轄和由BSC控制的 BTS間的切換。對(duì)于U-TDOA定位系統(tǒng)，BSC為SMLC提供無(wú)線電 信道信息和特征。BSC通過(guò)Abis接口連接到BTS 、通過(guò)A接口連接 到MSC以及通過(guò)Lb接口連接到SMLC。250 AMS——在TmePostion的2004年8月24日的第6,782,264 號(hào)美國(guó)專(zhuān)利 "Monitoring of Call Information in a Wireless Location System"中描述了 AMS ( A/Abis監(jiān)控子系統(tǒng))，并在2005年6月10 提交的美國(guó)公布的專(zhuān)利申請(qǐng)20060003775 "Advanced Triggers for Location- based Service Applications in a Wireless Location System"中 作了進(jìn)一步擴(kuò)展。AMS (或LMS )被動(dòng)地監(jiān)控Abis接口和/或A接 口，用于定位觸發(fā)事件、報(bào)文發(fā)送以及用戶(hù)信息，允許SMLC執(zhí)行自 發(fā)的(從無(wú)線通信系統(tǒng)的角度)U-TDOA、 CGI、 CGI+TA以及ECID 定位計(jì)算。AMS經(jīng)由數(shù)字通信鏈路連接到SMLC。如果安裝了 Lb接 口 ，則具有相關(guān)接口和探測(cè)器的AMS是可選的。AMS和Lb都可在 相同網(wǎng)絡(luò)中操作。260 SMLC—一服務(wù)移動(dòng)定位中心(SMLC)包括用于支持LCS 的功能。在一個(gè)PLMN中，可有多于一個(gè)的SMLC。 SMLC管理用于 執(zhí)行對(duì)MS的定位的資源的總體協(xié)調(diào)和調(diào)度。SMLC還計(jì)算最后的定 位估計(jì)和準(zhǔn)確度。SMLC通過(guò)到為目標(biāo)MS月l務(wù)的BSC的Lb 4妻口上 的信令來(lái)支持定位。SMLC支持Lp接口以能夠訪問(wèn)為另 一個(gè)SMLC 所擁有的信息和資源。SMLC控制多個(gè)LMU以達(dá)到獲得無(wú)線電接口 測(cè)量來(lái)定位或幫助定位其所服務(wù)的地區(qū)中的MS用戶(hù)的目的。采用由 SMLC的LMU中的每一個(gè)產(chǎn)生的測(cè)量的能力和類(lèi)型來(lái)管理SMLC。 SMLC和U-TDOA LMU之間的信令通過(guò)專(zhuān)用數(shù)字連接來(lái)傳送。到 AMS的數(shù)字連接和到GMLC的E5+接口允許SMLC和LMU基于 AMS提供的觸發(fā)信息和射頻信息產(chǎn)生自發(fā)定位，并將自發(fā)定位推到 GMLC。270 WLP——采用由WLG選擇的單項(xiàng)或多項(xiàng)技術(shù)，SMLC群集的無(wú)線定位處理器(WLP)組件將來(lái)自被服務(wù)的LMU的信息集成， 以計(jì)算呼叫者或無(wú)線設(shè)備的位置。WLP通過(guò)數(shù)字通信鏈路連接到被 服務(wù)的LMU和WLP。280 WLG——無(wú)線定位網(wǎng)關(guān)(WLG)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信，沖妄收定 位請(qǐng)求，為應(yīng)用確定最佳定位方法，以及將定位記錄發(fā)送回網(wǎng)絡(luò)。使 用AMS，到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的連接可以是被動(dòng)(passive)的，或使用到BSC 的Lb接口互聯(lián)，其可以是主動(dòng)(active )的。290 Abis——Abis接口是BTS與BSC之間的GSM標(biāo)準(zhǔn)化信令接口 。295 A—A接口是GSM網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中BSC與MSC之間的標(biāo)準(zhǔn)化接 口 。該接口支持傳輸信令和業(yè)務(wù)的信道。296 GMLC——GMLC (網(wǎng)關(guān)移動(dòng)定位中心)包4舌用于支持基于 定位的業(yè)務(wù)(LBS)(也稱(chēng)為L(zhǎng)CS (定位業(yè)務(wù)))的鑒權(quán)、訪問(wèn)控制、 管理以及記賬(accounting)功能。在一個(gè)PLMN (公共陸地移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)) 中，可有多于一個(gè)的GMLC。 GMLC是外部LBS或LCS客戶(hù)端接入 GSM或UMTS網(wǎng)絡(luò)的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)移動(dòng)定位中心(GMLC)的 能力由以下標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義GSM 03.71 (定位業(yè)務(wù)(LCS)——功能性 描述)，3GPPTS 23.271 (LCS的功能性階段2描述)，移動(dòng)應(yīng)用部分 協(xié)議(3GPP TS 09.02 "MAP")以及CAMEL( 3GPP TS 23.079 )。 GMLC 功能的附加功能包括*定位客戶(hù)端控制功能(LCCF):定位客戶(hù)端控制功能(LCCF) 管理面向多個(gè)應(yīng)用服務(wù)器/定位客戶(hù)端功能(LCF)的外部接 口。 LCCF通過(guò)與定位客戶(hù)端授權(quán)功能(LCAF)交互作用而 請(qǐng)求客戶(hù)驗(yàn)證和授權(quán)(即，驗(yàn)證允許LCS客戶(hù)端定位用戶(hù))， 由此識(shí)別無(wú)線運(yùn)營(yíng)商中的LCS客戶(hù)端。LCCF處理定位業(yè)務(wù) (LCS)的移動(dòng)性管理，例如將定位請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給VLR。 LCCF 確定最后的定位估計(jì)是否滿(mǎn)足QoS的要求，以達(dá)到重試/丟棄 的目的。LCCF提供同時(shí)發(fā)起的定位請(qǐng)求之間的定位請(qǐng)求的 流程控制。其可命令定位客戶(hù)端坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能(LCCIF)執(zhí)21行到本地坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。其還產(chǎn)生通過(guò)定位系統(tǒng)賬單(billing)功 負(fù)fe (LSBF)為L(zhǎng)CS產(chǎn)生收費(fèi)(charging)和賬單相關(guān)的數(shù)據(jù)。
定位客戶(hù)端授權(quán)功能(LCAF):定位客戶(hù)端授權(quán)功能(LCAF) 負(fù)責(zé)提供對(duì)客戶(hù)端的訪問(wèn)和簽約鑒權(quán)。具體地，其提供對(duì)LCS 客戶(hù)端請(qǐng)求接入網(wǎng)絡(luò)的授權(quán)并授權(quán)客戶(hù)的簽約。LCAF提供
*定位系統(tǒng)賬單功能(LSBF ):定位系統(tǒng)賬單功能(LSBF )負(fù) 責(zé)與定位業(yè)務(wù)(LCS)有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)中的收費(fèi)和賬單活動(dòng)。其 包括客戶(hù)端和用戶(hù)的收費(fèi)和賬單。具體地，LSBF采集收費(fèi)相 關(guān)的數(shù)據(jù)和用于PLMN間記賬的數(shù)據(jù)。
*定位系統(tǒng)操作功能(LSOF ):定位系統(tǒng)操作功能(LSOF )負(fù) 責(zé)提供數(shù)據(jù)、定位能力、與客戶(hù)端和簽約有關(guān)的數(shù)據(jù)(LCS 客戶(hù)端數(shù)據(jù)和MS數(shù)據(jù))、驗(yàn)證、GMLC的故障管理(fault management)以及性能管理。
*定位客戶(hù)端坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能(LCCTF):定位客戶(hù)端坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功 能(LCCTF)提供根據(jù)通用綿度和經(jīng)度系統(tǒng)所表示的定位估 計(jì)到根據(jù)LCF所理解并^f皮稱(chēng)為定位信息的本地地理系統(tǒng)所表 示的估計(jì)的轉(zhuǎn)換。特定LCF需要的本地系統(tǒng)可從簽約信息中 了解或由LCF明確地表明。
297 LBS——LBS應(yīng)用(LCS客戶(hù)端)能夠向GMLC發(fā)起定位請(qǐng) 求并且能夠從GMLC接收定位響應(yīng)。當(dāng)將AMS作為WLS的部分被 部署時(shí)，LBS應(yīng)用被允許在AMS上預(yù)先配置觸發(fā)事件、報(bào)文發(fā)送或 者用戶(hù)信息，以啟用自發(fā)被動(dòng)定位。
C. ^i^孝蔬辨潛
為了在最少數(shù)目的站點(diǎn)部署LMU同時(shí)保持U-TDOA性能的指定水 平，可以執(zhí)行在圖3A-3G中示出的稀疏化過(guò)程。在下述的子部分中，我們 對(duì)下述主題進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明基站定時(shí)分析；用于稀疏化的智能系統(tǒng) 設(shè)計(jì)；預(yù)測(cè)的覆蓋面積、預(yù)測(cè)的站點(diǎn)密度以及預(yù)測(cè)的責(zé)任面積；下行鏈路
22覆蓋要求和副(secondary)扇區(qū)覆蓋要求；用于稀疏化分析的初步系統(tǒng)設(shè) 計(jì)；下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)限制性能；上行鏈路解調(diào)限制性能；提高下行鏈路 信標(biāo)發(fā)現(xiàn)限制性能、用于提高下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)限制性能的增強(qiáng)型下行鏈 路天線，以及用于提高下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)限制性能的鏈路監(jiān)控；增強(qiáng)型信 標(biāo)同步；單獨(dú)下行鏈路LMU部署；提高上行鏈路解調(diào)限制性能、用于提 高上行鏈路解調(diào)限制性能的鏈路監(jiān)控、用于提高上行鏈路解調(diào)限制性能的 已知的序列相關(guān)；以及可選擇的實(shí)施方式。
基站定時(shí)分析(見(jiàn)圖3A中的步驟301 )
一旦建立了性能參數(shù)和采集了相關(guān)的無(wú)線系統(tǒng)數(shù)據(jù)，但在可完成初步 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，應(yīng)評(píng)估無(wú)線網(wǎng)絡(luò)定時(shí)資源。在基于TDMA的系統(tǒng)中，例 如GSM中，基站收發(fā)臺(tái)(BTS) —般不同步，即，不采用共用時(shí)鐘參考 來(lái)部署基站。ETSI組織(歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì))在GSM 05.10建議"無(wú)線 子系統(tǒng)同步"中闡述了對(duì)GSM基站收發(fā)臺(tái)的準(zhǔn)確度要求，要求如下
5. / SS摔變,遂#*4,好于0. 05%/7/7附(ptf他-pe,WM/〃/朋乂 W卓個(gè)Jf單求l 和^"好差/ 。 *河的于在AS' ^ ,發(fā)。
該要求導(dǎo)致單個(gè)CGI內(nèi)的信道被同步。(CGI在全向天線的情況下可 以是蜂窩小區(qū)，或在定向天線的情況下可以是蜂窩小區(qū)的扇區(qū)。)由于基 于共用系統(tǒng)時(shí)鐘參考大規(guī)模地理BTS部署的困難，沒(méi)有對(duì)其他GSM BTS 間的信道同步的要求。GSM基站傳統(tǒng)上通過(guò)將基站內(nèi)的石英振蕩器與來(lái)自 TI/ET線回程(backhaul)設(shè)施的恢復(fù)的時(shí)鐘信號(hào)同步，來(lái)得出它們需要的頻 率準(zhǔn)確度?；谥鲄⒖荚?PRS)經(jīng)由回程傳輸?shù)亩〞r(shí)信號(hào)保持嵌入的振 蕩器校準(zhǔn)到足夠的準(zhǔn)確度之內(nèi)。
盡管不是GSM的要求，由于制造商的裝備部署和設(shè)計(jì)選擇，共同定 時(shí)的、協(xié)同同步的扇區(qū)和偶然靠近的蜂窩小區(qū)的群集可在無(wú)線定位系統(tǒng)的 服務(wù)區(qū)中存在。通過(guò)從GPS無(wú)線電信號(hào)和報(bào)文發(fā)送得到的定時(shí)來(lái)使GSM 系統(tǒng)協(xié)同同步，其同樣未被GSM規(guī)范所需要，但在《1入導(dǎo)航星(NavStar) 全球定位系統(tǒng)(GPS)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的美國(guó)空軍部署之后，其可為GSM運(yùn) 營(yíng)商廣泛利用。期望等同的定時(shí)能力可從任何全球的或區(qū)域的衛(wèi)星導(dǎo)航系 統(tǒng)得到。關(guān)于BTS同步的進(jìn)一步的信息可在2005年4月25日提交的"Base Transceiver Station (BTS) Synchronization"的國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)WO06088472A]
中找到。該文件描述了在GSM或UMTS通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)疊加無(wú)線定位解 決方案中，如何通過(guò)同步BTS更加有效地使用頻諳，其要求將定時(shí)信號(hào)分 配到所有BTS,或?qū)⒒谛l(wèi)星的定時(shí)單元安裝在每個(gè)站點(diǎn)中。在該解決方 案的例子中，LMU纟皮安裝在一些或所有BTS站點(diǎn)，以達(dá)到定位無(wú)線設(shè)備 的目的。在支持各種定位技術(shù)的蜂窩式網(wǎng)絡(luò)中，LMU用于測(cè)量各種上行鏈 路信號(hào)和/或下行鏈路信號(hào)的定時(shí)。這些LMU可包括基于GPS的定時(shí)參考 模塊，其可用于同步所有LMU的時(shí)基。為降低BTS同步的總成本，LMU
將包括周期性電脈沖和時(shí)間描述信息的定時(shí)信號(hào)分布在串行接口或其他 接口上，其他節(jié)點(diǎn)都可獲取該定時(shí)信號(hào)以用于同步。電脈沖和時(shí)間描述信
息的格式通過(guò)硬件和軟件被更改以適應(yīng)各種BTS類(lèi)型所要求的各種格式。 例如，具有定位在相同地點(diǎn)的LMU的BTS可以用很少的硬件成本或根本 不需要硬件成本來(lái)接收同步信號(hào)。外部接口單元(E1U)可用于適應(yīng)各種 BTS硬件格式。對(duì)于沒(méi)有配置LMU的BTS站點(diǎn)，可使用定時(shí)測(cè)量單元 (TMU)。 TMU具有提供與LMU所提供的格式相同的格式的BTS時(shí)間信 號(hào)的單個(gè)功能。TMU提供的時(shí)間信號(hào)與LMU提供的信號(hào)同步。該僅定時(shí) 的TMU比LMU具有更低的成本，因?yàn)槠洳恢С稚闲墟溌沸盘?hào)測(cè)量功能或 下行鏈路信號(hào)測(cè)量功能。該方法允許蜂窩運(yùn)營(yíng)商以相對(duì)低的成本同步BTS。
一旦完成BTS的定時(shí)分析，從而完成服務(wù)區(qū)中的無(wú)線電信道的定時(shí)分 析，便可產(chǎn)生下行鏈路信道的成幀圖。當(dāng)完成總服務(wù)區(qū)定時(shí)分析時(shí)，可執(zhí) 行初步的部署設(shè)計(jì)。用于稀疏化的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)(見(jiàn)圖3A中的步驟302)。
本發(fā)明的受讓人TmePostion公司準(zhǔn)備了 一種智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具。系統(tǒng) 規(guī)劃應(yīng)用提供了在市場(chǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程中自動(dòng)化的LMU站點(diǎn)選擇。這一特征包 括了在市場(chǎng)中以LMU對(duì)BTS的小于100%的部署比例("稀疏化的，，系統(tǒng)) 對(duì)LMU站點(diǎn)進(jìn)行基于標(biāo)準(zhǔn)的選擇。
智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具自動(dòng)選擇將提供最佳定位性能的 一組LMU站點(diǎn)。 為了做到這一點(diǎn)，系統(tǒng)規(guī)劃軟件工具通過(guò)冗余矩陣來(lái)安排載波基站，然后 一次移除一個(gè)具有最低冗余矩陣的站點(diǎn)，除非對(duì)于該站點(diǎn)來(lái)說(shuō)下行鏈路覆蓋要求或副扇區(qū)覆蓋要求不被滿(mǎn)足。在每次移除之后，重新計(jì)算冗余矩陣。 繼續(xù)移除站點(diǎn)，直到達(dá)到目標(biāo)LMU部署比率或直到站點(diǎn)集合被耗盡。
站點(diǎn)的冗余矩陣通過(guò)站點(diǎn)的幾個(gè)基礎(chǔ)矩陣相乘得到 冗余資萍=廣覆j面歡,《(V左《麥產(chǎn),^#《面歡產(chǎn) ^#〖=6 .5，丄=/， M=/。 注意常數(shù)K、 L、 M是憑經(jīng)驗(yàn)確定的。
覆蓋面積基站覆蓋面積是以平方公里為單位的近似面積，其中基站 扇區(qū)用作WLS中的合作者。該面積通過(guò)找到達(dá)到確定的閾值功率時(shí)的距 離而被計(jì)算。功率計(jì)算是基于復(fù)雜的無(wú)線電傳播/路徑損耗模型的(例如擴(kuò) 展的COST231-Hata模型)。因此，對(duì)覆蓋面積計(jì)算有貢獻(xiàn)的天線參數(shù)為
高度(agl)(站點(diǎn)越高覆蓋越好) 高于平均海平面的高度(amsl)(用于提供^"放高度) 豎直束寬(beam width)(該值越小覆蓋越好) 水平束寬
傾斜(越接近0越好，例如10度傾斜會(huì)嚴(yán)重減小覆蓋)
天線增益(增益越大，覆蓋越好)
扇區(qū)數(shù)
天線參數(shù)對(duì)于說(shuō)明天線的各個(gè)特性是必需的。
站點(diǎn)密度站點(diǎn)密度是在所關(guān)注的基站附近，每平方公里的站點(diǎn)的平 均數(shù)目。該值僅考慮距基站距離小于R公里的站點(diǎn)。R選為到第20個(gè)最 近的站點(diǎn)的距離。對(duì)于系統(tǒng)規(guī)劃工具計(jì)算，僅使用初始的(在任何移除之 前)站點(diǎn)密度。初始的站點(diǎn)密度與安裝基站的環(huán)境有關(guān)。例如，城市、郊 區(qū)以及鄉(xiāng)村的環(huán)境將具有不同的站點(diǎn)密度。
責(zé)任面積這是限制一個(gè)區(qū)域(區(qū)域)的面積，其上的每個(gè)點(diǎn) 離當(dāng)前基站比任何其他基站都近。在每次從配置中移除基站后，責(zé)任面積 都被重新計(jì)算。該重新計(jì)算促進(jìn)了站點(diǎn)的均勻分布和合作者的更好的幾何結(jié)構(gòu)，來(lái)用于U-TDOA計(jì)算。
下行鏈路覆蓋要求智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具應(yīng)該確保在從栽波站點(diǎn)圖中移 除LMU后，站點(diǎn)的下行鏈路信道仍然能由安裝在剩余LMU站點(diǎn)上的下行 鏈路天線很好地監(jiān)控。這些要求可包括^V、7V;f遂路SW 以及處V、炎S^ 7Yf鏈磁義^，該最小下行鏈路SNR可包括某種安全邊界，該最小數(shù)目的 下行鏈路天線應(yīng)該能夠監(jiān)控由非LMU塔處理的呼叫。為了檢查這些要求， 該工具采用了說(shuō)明地面損耗的傳輸模型。取決于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同同步設(shè)置，程 序?qū)υ撘笥胁煌慕忉?。在通常非同步的網(wǎng)絡(luò)中(例如GSM),如果兩 個(gè)或多個(gè)蜂窩扇區(qū)(CGI)被同步，使得他們具有相同的相對(duì)幀定時(shí)和幀 數(shù)，這樣，那些蜂窩扇區(qū)被稱(chēng)為是協(xié)同同步的。這有時(shí)通過(guò)使所有蜂窩扇 區(qū)位于互相協(xié)同同步的指定的站點(diǎn)(通常2， 3或6)而出現(xiàn)在GSM網(wǎng)絡(luò) 中。
副扇區(qū)覆蓋要求"副扇區(qū)"是扇區(qū)/CGI，而不是仍然能夠從移動(dòng)站 解調(diào)上行鏈路信號(hào)的服務(wù)扇區(qū)。主扇區(qū)和副扇區(qū)都被分配解調(diào)上行鏈路信 號(hào)的任務(wù)以提供冗余。副扇區(qū)覆蓋要求確保在準(zhǔn)確度網(wǎng)格(accuracy grid) 的每個(gè)代表點(diǎn)中，能夠發(fā)現(xiàn)足夠數(shù)目的副扇區(qū)。這些要求包括作—力多74^ 好處V、SW ，"及弄|0、八2 "及5 ^^^^^^W^^V么。為了檢查 這些要求，智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具采用了說(shuō)明地面損耗和運(yùn)營(yíng)商提供的覆蓋多 邊形的初始的傳播模型。智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具允許運(yùn)營(yíng)商產(chǎn)生每站點(diǎn)使用少 于一個(gè)LMU的A-發(fā)^ U-TDOA系統(tǒng)設(shè)計(jì)(基線設(shè)計(jì))。這允許運(yùn)營(yíng)商為 任何需要的準(zhǔn)確度水平部署最小數(shù)目的LMU，并節(jié)約與非必要的LMU部 署有關(guān)的成本。
初始基線設(shè)計(jì)(圖3A步驟3Q0、 301、 302)
智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具是定義在稀疏LMU部署情景中哪些站點(diǎn)留下來(lái)不 被部署的工具。
利用期望的節(jié)約的目標(biāo)部署比率(小于每站點(diǎn)一個(gè)LMU的比率)，智 能系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具將被用于識(shí)別站點(diǎn)，所述站點(diǎn)應(yīng)該被部署有那些LMU以 取得產(chǎn)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最好的系統(tǒng)性能。該設(shè)計(jì)被稱(chēng)為初始基線設(shè)計(jì)。該初 始基線設(shè)計(jì)可包括受信標(biāo)發(fā)現(xiàn)限制的區(qū)域、受上行鏈路解調(diào)限制的區(qū)域或受準(zhǔn)確度限制的區(qū)域。在稀疏化設(shè)計(jì)過(guò)程的每次迭代中，形成了新的候選設(shè)計(jì)。
智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具通過(guò)為地理服務(wù)區(qū)中的每個(gè)點(diǎn)創(chuàng)造來(lái)自服務(wù)區(qū)內(nèi)
或服務(wù)區(qū)附近的每個(gè)潛在LMU站點(diǎn)的一組TDOA基線而工作。對(duì)使用潛在地包括在TDOA定位(如由從來(lái)自無(wú)線電傳播模型的預(yù)測(cè)的接收到的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)確定)中的LMU的任意點(diǎn)，潛在的TDOA基線的數(shù)目由以下公式給出
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限制網(wǎng)絡(luò)部署比率的因素可在一系列步驟中看出。
要檢查的第一項(xiàng)是下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)。這可通過(guò)考慮每個(gè)信標(biāo)的發(fā)射功率和從發(fā)射天線到每個(gè)站點(diǎn)的下行鏈路信號(hào)的路徑損耗來(lái)分析，所述站
點(diǎn)是具有被部署的LMU的候選對(duì)象。這將在每個(gè)LMU處產(chǎn)生接收的功率水平?；诮邮掌鞯撵`敏度特征，可確定是否每個(gè)LMU可發(fā)現(xiàn)指定的下行鏈路信標(biāo)。只要每個(gè)信標(biāo)可由至少一個(gè)LMU (如果需要冗余則會(huì)更多)發(fā)現(xiàn)，則設(shè)計(jì)便不受下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)的限制。如果任何信標(biāo)都不能由至少一個(gè)LMU發(fā)現(xiàn)，那么系統(tǒng)設(shè)計(jì)便受該因素的限制，并且應(yīng)該在該設(shè)計(jì)中添加LMU,直到這種情況得以解決。
一旦所有信標(biāo)可由至少一個(gè)LMU發(fā)現(xiàn)，可估計(jì)下一個(gè)限制因素一一上行鏈路解調(diào)?；诨镜慕邮掌鞯撵`敏度以及到該站點(diǎn)所服務(wù)的不同地區(qū)的路徑損耗，可在每個(gè)位置確定維持該鏈路所需的移動(dòng)設(shè)備上行鏈路信號(hào)的最小發(fā)射功率?；谠撘苿?dòng)設(shè)備上行鏈路發(fā)射功率以及類(lèi)似的路徑損耗計(jì)算，可確定在周?chē)鶯MU站點(diǎn)的接收的功率水平。如果該接收的功率大于LMU在至少一個(gè)站點(diǎn)解調(diào)信號(hào)所需的最小信號(hào)強(qiáng)度，那么系統(tǒng)設(shè)計(jì)便不受上行鏈路解調(diào)限制，所述站點(diǎn)是被部署有LMU的候選對(duì)象。如果具有在其中移動(dòng)設(shè)備可由蜂窩基站來(lái)服務(wù)的區(qū)域，但上行鏈路信號(hào)沒(méi)有以足以允許解調(diào)的功率水平傳播到任何LMU站點(diǎn)，那么系統(tǒng)受上行鏈路解調(diào)限制，并且應(yīng)該在該設(shè)計(jì)中添加LMU，直到這種情況得以解決。一旦所有信標(biāo)都被發(fā)現(xiàn)，以及設(shè)計(jì)中的蜂窩基站可服務(wù)的所有區(qū)域也
可由被部署的LMU解調(diào)，則可進(jìn)行最后的^r查以確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否受準(zhǔn)
確度限制。這首先需要確定最小移動(dòng)設(shè)備上行鏈路發(fā)射功率，該最小移動(dòng)上行鏈路發(fā)射功率用于維持由設(shè)計(jì)中的蜂窩基站服務(wù)的地點(diǎn)處的鏈路。根
據(jù)此發(fā)射功率和到所有周?chē)鶯MU站點(diǎn)的路徑損耗，可以確定每個(gè)周?chē)鶯MU處的接收的信號(hào)功率。如果此信號(hào)功率水平大于TDOA檢測(cè)靈敏度水平，該TDOA檢測(cè)靈敏度水平明顯低于解調(diào)靈敏度水平，那么認(rèn)為該LMU是用于對(duì)來(lái)自該區(qū)域的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行定位的合作LMU。所有這樣的合作LMU被識(shí)別。該地區(qū)的地形和站點(diǎn)密度用于估計(jì)TDOA測(cè)量中多路徑導(dǎo)致的擴(kuò)散?；谶@些合作LMU的幾何結(jié)構(gòu)，以及多路徑擴(kuò)散，可以計(jì)算該地區(qū)的估計(jì)的定位準(zhǔn)確度。對(duì)由設(shè)計(jì)中的蜂窩基站服務(wù)的所有區(qū)域重復(fù)該過(guò)程，以產(chǎn)生整個(gè)設(shè)計(jì)的總的定位準(zhǔn)確度。如果該準(zhǔn)確度水平滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，那么系統(tǒng)設(shè)計(jì)便不受準(zhǔn)確度限制。如果估計(jì)的準(zhǔn)確度水平?jīng)]達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，那么系統(tǒng)受準(zhǔn)確度限制，并且應(yīng)該在設(shè)計(jì)中添加附加LMU，直到這種情況得以解決。
修改初始基線設(shè)計(jì)(圖3A，步驟303 )
爭(zhēng)論.'摔丄M〖/添》"i^^XS凝遂說(shuō)^
如果候選設(shè)計(jì)或初始基線設(shè)計(jì)包括界定的服務(wù)區(qū)中的區(qū)域，界定的地理服務(wù)區(qū)受信標(biāo)發(fā)現(xiàn)、上行鏈路解調(diào)或準(zhǔn)確度限制，那么應(yīng)該降低初始或當(dāng)前的稀疏化比率，并且應(yīng)該在初始基線-沒(méi)計(jì)中添加LMU。
在一個(gè)LMU接一個(gè)LMU的基礎(chǔ)上執(zhí)行添加LMU。首先，識(shí)別性能限制和受性能限制的地理區(qū)域。識(shí)別當(dāng)前未具有(host) LMU的可用的基站，標(biāo)記受影響的區(qū)域或在地理上靠近受影響區(qū)域的區(qū)域(如果在受影響的地區(qū)沒(méi)有未使用的基站，可考慮可選的站點(diǎn)布置，例如其他無(wú)線運(yùn)營(yíng)商或其他無(wú)線電業(yè)務(wù)所使用的蜂窩基站)。對(duì)這些潛在站點(diǎn)中的每一個(gè)，將使用系統(tǒng)工具為采用所描述的技術(shù)而被添加的LMU識(shí)別下 一個(gè)最佳站點(diǎn)。
/t標(biāo)艱翔而添》〃丄A/f/ f ^ 35， #凝3朋J
當(dāng)區(qū)域受信標(biāo)限制時(shí)，使用系統(tǒng)規(guī)劃工具來(lái)為每個(gè)潛在LMU站點(diǎn)預(yù)
28測(cè)信標(biāo)發(fā)現(xiàn)列表。然后將每個(gè)潛在LMU站點(diǎn)的預(yù)測(cè)的信標(biāo)發(fā)現(xiàn)列表與沒(méi)
有被預(yù)測(cè)為被現(xiàn)有的LMU總體所發(fā)現(xiàn)的信標(biāo)列表相比較。在設(shè)計(jì)中添加LMU,直到所有信標(biāo)都可被發(fā)現(xiàn)并且信標(biāo)列表中的冗余量(信標(biāo)被多個(gè)LMU發(fā)現(xiàn)的次數(shù))被最小化。
^愛(ài)丄/力鏈潛,源凍賴(lài)而添》7JWT7廣激3G，步嚴(yán)3朋y>
當(dāng)區(qū)域受上行鏈路解調(diào)限制時(shí)，使用系統(tǒng)規(guī)劃工具來(lái)為每個(gè)潛在LMU站點(diǎn)預(yù)測(cè)上行鏈路解調(diào)性能。然后將每個(gè)潛在LMU站點(diǎn)的預(yù)測(cè)的上行鏈路解調(diào)區(qū)域與未被現(xiàn)有的LMU總體充分覆蓋的區(qū)域相比較。在設(shè)計(jì)中添加LMU，直到受上行鏈路解調(diào)限制的區(qū)域被消除以及來(lái)自受影響區(qū)域附近的LMU的任何疊加覆蓋被最小化。
^愛(ài)，確產(chǎn)俠LtWT/ f ^ 3D, #嚴(yán)3朋y>
當(dāng)區(qū)域受準(zhǔn)確度限制時(shí)，使用系統(tǒng)規(guī)劃工具為每個(gè)潛在LMU站點(diǎn)預(yù)測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確度性能的提高。在逐個(gè)站點(diǎn)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)規(guī)劃工具為整個(gè)服務(wù)區(qū)產(chǎn)生準(zhǔn)確度預(yù)測(cè)，基于此，正被添加到整個(gè)LMU總體中的站點(diǎn)已經(jīng)出現(xiàn)在當(dāng)前候選的設(shè)計(jì)中。如果添加單個(gè)站點(diǎn)并不充分提高準(zhǔn)確度性能，則為每對(duì)潛在LMU站點(diǎn)重復(fù)該過(guò)程。重復(fù)添加LMU和在每個(gè)新的潛在的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中評(píng)估預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的過(guò)程，直到達(dá)到準(zhǔn)確度性能閾值，或直到所有潛在LMU站點(diǎn)都被LMU占據(jù)。
如果潛在LMU站點(diǎn)列表被耗盡，則可以考慮附加的可選的站點(diǎn)布置，例如由其他無(wú)線運(yùn)營(yíng)商或其他無(wú)線電業(yè)務(wù)所使用的蜂窩基站或具有專(zhuān)用設(shè)施的獨(dú)立LMU站點(diǎn)。
爭(zhēng)論..乂乂 rLS說(shuō)^哞移/^丄MU ("^犯，
定的地理服務(wù)區(qū)受信標(biāo)發(fā)現(xiàn)、上行鏈路解調(diào)或準(zhǔn)確度限制，那么可增加稀疏化比率以及從候選設(shè)計(jì)或初始基線設(shè)計(jì)中移除LMU。
為了從設(shè)計(jì)中刪除LMU,將使用系統(tǒng)規(guī)劃工具識(shí)別下一個(gè)最佳LMU以進(jìn)行移除?？紤]候選設(shè)計(jì)中的所有LMU。對(duì)于信標(biāo)和準(zhǔn)確度，從初始基線設(shè)計(jì)中移除LMU的決定M于冗余的。^,脊效f/,存膺教^^處W餘兆7"移發(fā)/^T7
確定潛在的LMU以從設(shè)計(jì)中移除的第 一步是為設(shè)計(jì)中的每個(gè)LMU檢 查信標(biāo)列表。使用系統(tǒng)規(guī)劃工具預(yù)測(cè)可被每個(gè)LMU發(fā)現(xiàn)的信標(biāo)。然后使 用系統(tǒng)規(guī)劃工具確定是否被預(yù)測(cè)的信標(biāo)中的任一個(gè)被預(yù)測(cè)為由其他LMU 發(fā)現(xiàn)。如果被LMU發(fā)現(xiàn)的所有信標(biāo)也可由其他LMU發(fā)現(xiàn)，那么該LMU 是要被移除的候選對(duì)象。信標(biāo)冗余的水平?jīng)Q定哪個(gè)LMU要首先被從設(shè)計(jì) 中移除?？芍貜?fù)從-沒(méi)計(jì)中移除LMU，阻止其他稀疏化相關(guān)的性能問(wèn)題(準(zhǔn) 確度、上行鏈路解調(diào)等等)的引入，直到信標(biāo)發(fā)現(xiàn)的冗余被最小化。在理 想的被最大程度稀疏化的系統(tǒng)中，沒(méi)有信標(biāo)冗余。
請(qǐng)注意，根據(jù)對(duì)LMU接收的信標(biāo)列表的檢查，可在被部署的系統(tǒng)中 進(jìn)行信標(biāo)冗余的確定，并且在系統(tǒng)優(yōu)化或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)重新配置的情況下，可 使用實(shí)際的信標(biāo)性能代替根據(jù)理論傳播模型確定的信標(biāo)性能。
^不舉效J:/f遂濬岸源^處W餘《7"移，丄A/f/
確定潛在的LMU以從設(shè)計(jì)中移除的下 一 步是為設(shè)計(jì)中的每個(gè)LMU檢 查上行鏈路信號(hào)強(qiáng)度。
采用無(wú)線電傳播模型，基于上行鏈路解調(diào)性能來(lái)識(shí)別可被從更新的設(shè) 計(jì)中移除的LMU被完成，該射頻傳輸模型為初始基線設(shè)計(jì)而提出，已經(jīng) 經(jīng)過(guò)更改以反映出基于信標(biāo)發(fā)現(xiàn)中的冗余進(jìn)行的LMU的移除。該更新的 模型最'J、化信標(biāo)發(fā)現(xiàn)冗余，并且初始不具有受上行鏈路解調(diào)性能限制的區(qū) 域。
對(duì)服務(wù)區(qū)內(nèi)的所有可能的傳輸點(diǎn)，在本階段檢查在所有LMU處的接 收的信號(hào)強(qiáng)度。如果在兩個(gè)或多個(gè)LMU預(yù)測(cè)成功的(足夠強(qiáng)，以能被解 調(diào))信號(hào)接收，那么稱(chēng)該接收是冗余的。如果預(yù)測(cè)為被特定的LMU接收 和解調(diào)的一組信號(hào)是完全冗余的，則該LMU可從當(dāng)前設(shè)計(jì)中被移除，阻 止其他稀疏化相關(guān)的性能問(wèn)題(準(zhǔn)確度和信標(biāo)發(fā)現(xiàn))的引入。
請(qǐng)注意，可根據(jù)對(duì)LMU接收的信號(hào)記錄的檢查，執(zhí)行所部署系統(tǒng)中 的上行鏈路解調(diào)冗余的確定，并且在系統(tǒng)優(yōu)化或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)重新配置的情況 下，可利用實(shí)際的上行鏈路解調(diào)性能代替根據(jù)理論傳播模型確定的上行鏈路解調(diào)性能。
在不犖效^確產(chǎn)^^W餘《T#,#ZJWT/
受準(zhǔn)確度限制應(yīng)該被認(rèn)為是依據(jù)滿(mǎn)足準(zhǔn)確度數(shù)字的確定目標(biāo)(例如基
于網(wǎng)絡(luò)的定位系統(tǒng)的FCC階段II的要求)。如果當(dāng)前設(shè)計(jì)不滿(mǎn)足所要求的 準(zhǔn)確度目標(biāo)，則系統(tǒng)將受準(zhǔn)確度限制。即，不能通過(guò)從候選設(shè)計(jì)中移除LMU 來(lái)完成附加的稀疏化，因?yàn)闇?zhǔn)確度要求沒(méi)得到滿(mǎn)足。
在不受限于信標(biāo)發(fā)現(xiàn)或上行鏈路解調(diào)性能的稀疏化的WLS中，受準(zhǔn) 確度限制的區(qū)域的主要決定因素是水平幾何精度衰減因子(HDOP或 GDOP )。
在定位誤差、測(cè)量誤差和幾何結(jié)構(gòu)相互之間存在關(guān)系。幾何結(jié)構(gòu)的影 響通過(guò)標(biāo)量來(lái)表示，其用來(lái)放大測(cè)量誤差或降低計(jì)算結(jié)果的精度。該量被 稱(chēng)為水平精度衰減因子(HDOP)并且是均方根(RMS)位置誤差與RMS 測(cè)量誤差o的比率。數(shù)學(xué)上可寫(xiě)為
其中，on2和(je2是來(lái)自測(cè)量的協(xié)方差矩陣的水平分量的方差。物理上， 在基線LMU對(duì)之間的TDOA雙曲線的交點(diǎn)是正交的時(shí)，實(shí)現(xiàn)最佳HDOP。 當(dāng)發(fā)射器在圓心以及所有的接收站點(diǎn)關(guān)于圓周均勻分布時(shí)，出現(xiàn)理想的 HDOP的情況。
通過(guò)檢查為服務(wù)區(qū)中每個(gè)點(diǎn)產(chǎn)生的每對(duì)LMU之間的TDOA基線和系 統(tǒng)規(guī)劃工具產(chǎn)生的服務(wù)區(qū)的準(zhǔn)確度曲線，在滿(mǎn)足或超過(guò)準(zhǔn)確度要求的候選 系統(tǒng)中，確定移除的合適的LMU。
系統(tǒng)規(guī)劃工具考慮預(yù)測(cè)的TDOA雙曲線基線中的冗余和基線中的正 交度。冗余基線對(duì)增加準(zhǔn)確度并無(wú)貢獻(xiàn)，因此可以清除。具有低正交度的 基線實(shí)際上可放大測(cè)量的非準(zhǔn)確度且因此必須被最小化。如果LMU產(chǎn)生 具有低正交度的TDOA雙曲線的基線，則其將被移除并且WLS準(zhǔn)確度性 能被重新計(jì)算。請(qǐng)注意，根據(jù)所計(jì)算的位置相對(duì)于用于測(cè)試性傳輸?shù)囊阎?的實(shí)際位置的檢查，可確定對(duì)被部署的系統(tǒng)的準(zhǔn)確度性能的評(píng)估。在被部署的系統(tǒng)因受準(zhǔn)確度限制的區(qū)域而受到損害的情況中，可將該信息帶給射 頻傳播模型，計(jì)算出新的基線設(shè)計(jì)。根據(jù)新的基線，可重復(fù)整個(gè)智能設(shè)計(jì) 過(guò)程，并確定添加和刪除LMU的潛在站點(diǎn)。
用于稀疏化分析的初步系統(tǒng)設(shè)計(jì)(見(jiàn)圖3A中的步驟303 )
用于稀疏化分析的初步系統(tǒng)設(shè)計(jì)用來(lái)為由設(shè)計(jì)規(guī)劃和評(píng)估應(yīng)用產(chǎn)生 的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定TDOA性能限制因素是否存在。將LMU以小于1: 1 的比率部署到網(wǎng)絡(luò)(稀疏部署)中的蜂窩基站的能力受三個(gè)主要因素的限 制下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)、上行鏈路解調(diào)和準(zhǔn)確度。這些因素表示在圖3B-C (下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)限制)、圖3D-E (準(zhǔn)確度限制)以及圖3F-G (上行鏈 路解調(diào)限制)中。
限制網(wǎng)絡(luò)的部署比率的因素可在 一 系列的步驟中被確定。
檢查的第 一項(xiàng)是下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)。這可以通過(guò)考慮每個(gè)信標(biāo)的發(fā)射 功率和從發(fā)射天線到每個(gè)站點(diǎn)的下行鏈路信號(hào)的路徑損耗來(lái)分析，所述站
點(diǎn)是使LMU得以部署的候選對(duì)象。這將在每個(gè)LMU處產(chǎn)生接收的功率水 平?；诮邮掌鞯撵`敏度特征，可確定是否是每個(gè)LMU可發(fā)現(xiàn)指定的下 行鏈路信標(biāo)。只要每個(gè)信標(biāo)可由至少一個(gè)LMU(如果需要冗余則會(huì)更多)， 則設(shè)計(jì)便不受下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)的限制。如果任何信標(biāo)都不能由至少一個(gè) LMU發(fā)現(xiàn)，那么系統(tǒng)設(shè)計(jì)便受該因素的限制，并且應(yīng)該在該設(shè)計(jì)中添加 LMU，直到這種情況得以解決。
一旦所有信標(biāo)可由至少一個(gè)LMU發(fā)現(xiàn)，可評(píng)價(jià)下一個(gè)限制因素一一 上行鏈路解調(diào)。基于基站的接收器的靈敏度以及到該站點(diǎn)所服務(wù)的不同地 區(qū)的路徑損耗，可在每個(gè)位置處確定保持該鏈路所需的移動(dòng)設(shè)備上行鏈路 信號(hào)的最小發(fā)射功率?；谠撘苿?dòng)設(shè)備上行鏈路發(fā)射功率以及類(lèi)似的路徑 損耗計(jì)算，可確定在周?chē)鶯MU站點(diǎn)的接收的功率水平。如果該接收的功 率大于LMU在至少一個(gè)站點(diǎn)解調(diào)信號(hào)所需的最小信號(hào)強(qiáng)度，那么系統(tǒng)設(shè) 計(jì)便不受上行鏈路解調(diào)限制，所述站點(diǎn)是使LMU得以部署的候選對(duì)象。 如果具有在其中移動(dòng)設(shè)備可由蜂窩基站來(lái)服務(wù)的地區(qū)，但上行鏈路信號(hào)沒(méi) 有以足以允許解調(diào)的功率水平傳播到LMU站點(diǎn)，那么系統(tǒng)受上行鏈路解 調(diào)限制，并且應(yīng)該在該設(shè)計(jì)中添加LMU,直到這種情況得以解決。
32一旦所有信標(biāo)都被發(fā)現(xiàn)，以及可由設(shè)計(jì)中的蜂窩基站服務(wù)的所有區(qū)域
也可由部署的LMU解調(diào)，可進(jìn)行最后的檢查以確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否受準(zhǔn)確
度限制。這首先需要確定最小移動(dòng)設(shè)備上行鏈路發(fā)射功率，該最小移動(dòng)設(shè) 備上行鏈路發(fā)射功率用于保持由設(shè)計(jì)中的蜂窩基站服務(wù)的地點(diǎn)處的鏈路。
根據(jù)發(fā)射功率和到所有周?chē)鶯MU站點(diǎn)的路徑損耗，可以確定每個(gè)周?chē)?LMU處的接收的信號(hào)功率。如果該信號(hào)水平大于TDOA檢測(cè)靈敏度水平， TDOA檢測(cè)靈敏度水平明顯低于解調(diào)靈敏度水平，那么認(rèn)為該LMU是用 于對(duì)來(lái)自該區(qū)域的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行定位的合作LMU。所有這樣的合作LMU 被識(shí)別。該地區(qū)的地形和站點(diǎn)密度用于估計(jì)TDOA測(cè)量中多路徑導(dǎo)致的擴(kuò) 散?；谶@些合作LMU的幾何結(jié)構(gòu)，以及多路徑擴(kuò)散，可以計(jì)算該地區(qū) 的估計(jì)的定位準(zhǔn)確度。對(duì)由設(shè)計(jì)中的蜂窩基站服務(wù)的所有區(qū)域重復(fù)該過(guò) 程，以產(chǎn)生整個(gè)設(shè)計(jì)的總的定位準(zhǔn)確度。如果該準(zhǔn)確度水平滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求， 那么系統(tǒng)設(shè)計(jì)便不受準(zhǔn)確度限制。如果估計(jì)的準(zhǔn)確度水平?jīng)]達(dá)到設(shè)計(jì)的要 求，那么系統(tǒng)受準(zhǔn)確度限制，并且應(yīng)該在設(shè)計(jì)中添加附加LMU,直到這種 情況得以解決。
受下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)限制
第一性能限制因素是下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)。利用U-TDOA技術(shù)定位GSM 網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)站需要知道由移動(dòng)站使用的GSM幀定時(shí)。移動(dòng)設(shè)備的幀定 時(shí)通過(guò)其下行鏈路BCCH信道中的每個(gè)扇區(qū)廣播的幀定時(shí)來(lái)定義。通常， GSM網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)蜂窩扇區(qū)具有獨(dú)立的幀定時(shí)。當(dāng)在每個(gè)蜂窩基站部署 LMU時(shí)，每個(gè)LMU通過(guò)解碼由那些站點(diǎn)發(fā)送的BCCH來(lái)獲得在該站點(diǎn)的 蜂窩小區(qū)的幀定時(shí)。該過(guò)程(如圖4所示)被稱(chēng)為信標(biāo)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)使用稀疏 部署時(shí)，沒(méi)有部署LMU的蜂窩小區(qū)的幀定時(shí)應(yīng)該通過(guò)在相鄰站點(diǎn)的LMU 來(lái)發(fā)現(xiàn)。如果LMU部署的比率變得太低，則將會(huì)有一些沒(méi)有LMU能夠?yàn)?其發(fā)現(xiàn)其信標(biāo)的蜂窩小區(qū)。在那種情況下，不能定位進(jìn)行由具有未被發(fā)現(xiàn) 的信標(biāo)的那些蜂窩小區(qū)所服務(wù)的呼叫的MS。這種部署被稱(chēng)為受下行鏈路 信標(biāo)發(fā)現(xiàn)限制。
為了完整，現(xiàn)在將總結(jié)由圖4所表示的信標(biāo)發(fā)現(xiàn)過(guò)程。如圖所示，該 過(guò)程包括以下步驟1 、 MS在RACH上發(fā)送接入突發(fā)脈沖(Access Burst)。在所關(guān)注的CGI 以及任何參考CGI中發(fā)起來(lái)自移動(dòng)設(shè)備的呼叫。請(qǐng)求專(zhuān)用信道的任何 MS將觸發(fā)這一過(guò)程。
2、 BTS接收RACH信號(hào)，并且BTS將信道所需的報(bào)文發(fā)送到BSC 和AMS ( Abis監(jiān)控系統(tǒng))。信道所需的報(bào)文包括目標(biāo)CGI的RFN數(shù)據(jù)。
3、 定位網(wǎng)關(guān)(LG)將RFN同步查詢(xún)l艮文發(fā)送到AMS， AMS以RFN 同步響應(yīng)進(jìn)行響應(yīng)，RFN同步響應(yīng)包括一組CGI、 ARFCN、 RFN以 及AbisTS數(shù)據(jù)。
4、 然后LG將增強(qiáng)型同步監(jiān)控(AFRCN int)才艮文發(fā)送到LMU， LMU 被分配任務(wù)以在所提供的信標(biāo)信道發(fā)現(xiàn)相對(duì)于GPS時(shí)間的51個(gè)多幀邊界。
5、 LMU釆用GSM同步報(bào)告(同步類(lèi)型=增強(qiáng)型)報(bào)文回應(yīng)LG。 LG 執(zhí)行最后的推算以發(fā)現(xiàn)到GPS時(shí)間戳的調(diào)整過(guò)的RFN映射。該映射 ^皮記錄在LG的同步表中。
6、 對(duì)所關(guān)注的其他CGI重復(fù)該過(guò)程。 受上行鏈路解調(diào)限制
第二性能限制因素是解調(diào)來(lái)自移動(dòng)站的上行鏈路傳輸?shù)哪芰?。這是推 導(dǎo)出用于在合作的LMU進(jìn)行TDOA測(cè)量的參考信號(hào)所需要的。
當(dāng)在每個(gè)蜂窩基站部署LMU時(shí)，在其中發(fā)送呼叫或非呼叫相關(guān)的報(bào) 文的站點(diǎn)處的LMU可容易地解調(diào)上行鏈路信號(hào)。當(dāng)采用稀疏部署時(shí)，在 沒(méi)有部署LMU的蜂窩小區(qū)上進(jìn)行的用于呼叫的上行鏈路信號(hào)應(yīng)該由位于 相鄰站點(diǎn)的LMU來(lái)解調(diào)。如果部署的LMU的比率變得太小，將會(huì)有這樣 的蜂窩小區(qū)，即，沒(méi)有LMU能夠?yàn)槠浣庹{(diào)與在其上進(jìn)行的呼叫相關(guān)的上 行鏈路信號(hào)。在這種情況下，不能定位在這些蜂窩小區(qū)上進(jìn)行的呼叫。這 種部署被稱(chēng)為受上行鏈路解調(diào)限制。
受準(zhǔn)確度限制在一些情況下，U-TDOA部署可以受準(zhǔn)確度限制，即使不受上行鏈路 解調(diào)限制或下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)限制。受準(zhǔn)確度限制的U-TDOA部署的成因 主要是幾何精度衰減因子(GDOP)。與所有多邊系統(tǒng)一樣，GDOP在無(wú)線 TDOA LMU部署中由產(chǎn)生TDOA的雙曲線相交的淺角(shallowness of angle)引起。如果GDOP復(fù)用器的影響使得區(qū)域中的定位誤差超出設(shè)計(jì)規(guī) 范，那么該區(qū)域受準(zhǔn)確度限制。圖5示出了稀疏化的U-TDOA網(wǎng)絡(luò)的說(shuō)明 性例子，其中TDOA雙曲線被由無(wú)線電多路徑環(huán)境引起的定時(shí)和測(cè)量誤差 以及真實(shí)U-TDOA系統(tǒng)中的各種定時(shí)和測(cè)量誤差加寬了 。
超出服務(wù)區(qū)的附加的LMU部署可用于降低服務(wù)區(qū)內(nèi)的GDOP,因此 移除受準(zhǔn)確度限制的區(qū)域。用于處理U-TDOA系統(tǒng)中的受準(zhǔn)確度限制區(qū)域 的其他技術(shù)包括混合定位技術(shù)的添加。
圖3D,步驟314，示出將增強(qiáng)型Cell-ID (ECID )添加到U-TDOA系
統(tǒng)以補(bǔ)償預(yù)測(cè)的受準(zhǔn)確度限制的區(qū)域。在U-TDOA系統(tǒng)中，退回到原位置 (m situ)的基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)是可能的?；赟MLC對(duì)服務(wù)區(qū)的基本 的地理以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的拓樸的了解，這些基于網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)包括使用 Cell-ID或具有扇區(qū)的Cell-ID來(lái)產(chǎn)生定位。
無(wú)線電傳播延遲信息("定時(shí)提前"或"往返時(shí)間")和移動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生 的信標(biāo)功率測(cè)量的使用可以是有效的(如果可用)，利用SMLC對(duì)BTS信 標(biāo)功率水平的了解，來(lái)優(yōu)化基本Cell-ID/扇區(qū)定位。這種增強(qiáng)型Cell ID (ECID )的技術(shù)是相對(duì)基本Cell-ID技術(shù)的潛在準(zhǔn)確度提高。ECID定位通 過(guò)使用從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)推出的功率測(cè)量(PM)信息和附加定時(shí)提前(TA)來(lái) 實(shí)現(xiàn)，以產(chǎn)生定位。使用cdl-id( CGI )和定時(shí)提前(TA)作為退路(fall-back) 是ECID計(jì)算中固有的，因?yàn)镾MLC可得到CGI和TA，而不管在網(wǎng)絡(luò)測(cè) 量報(bào)告(NMR)中可用的信標(biāo)功率測(cè)量的數(shù)目或有效性。這些基于網(wǎng)絡(luò)的 定位方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，正如試圖為提高準(zhǔn)確度使用歷史慣用 數(shù)據(jù)和無(wú)線電傳播模型而采用的統(tǒng)計(jì)方法。
在稀疏U-TDOA部署中，希望U-TDOA覆蓋對(duì)大部分服務(wù)區(qū)提供充 分的性能。然而，由于稀疏U-TDOA網(wǎng)絡(luò)中固有的下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)、上 行鏈路解調(diào)問(wèn)題，以及無(wú)線電環(huán)境的多變的(如果不是反復(fù)無(wú)常的)性質(zhì)
35不具備準(zhǔn)確度的地 區(qū))。
對(duì)覆蓋漏洞(TDOA系統(tǒng)受準(zhǔn)確度限制的地理區(qū)域)的一種彌補(bǔ)是安 裝附加的LMU。如圖3G的步驟308和圖3D的步驟308 (受準(zhǔn)確度限制) 所示，這種方法將提高部署(LMU:BTS)比率。如果這種方法不能使無(wú)線 運(yùn)營(yíng)商滿(mǎn)意，則可部署混合U-TDOA/ECID系統(tǒng)。除了潛在地消除定位覆 蓋不足問(wèn)題，對(duì)混合U-TDOA/ECID系統(tǒng)的部署還考慮提供的基于定位的 業(yè)務(wù)(LBS )的應(yīng)用的定位服務(wù)質(zhì)量(quality-of-service )的差別。ECID 對(duì)LBS應(yīng)用尤其有用，其需要具有周期性更新的由低到高的準(zhǔn)確度，如在 移動(dòng)設(shè)備處于談話(huà)狀態(tài)時(shí)進(jìn)行跟蹤。
由于ECID定位的信號(hào)采集是在移動(dòng)設(shè)備上使用較高功率的前向(BTS 到移動(dòng)設(shè)備)信道進(jìn)行的，因此ECID性能與由稀疏部署反向信道釆集 U-TDOA部署導(dǎo)致的性能限制因素?zé)o關(guān)。
GSM ECID是基于蜂窩小區(qū)和扇區(qū)(CGI)的方法，其伴隨著從服務(wù) 蜂窩基站出發(fā)的范圍(定時(shí)超前(TA)或往返時(shí)間(RTT))和到達(dá)功率 差測(cè)量(PDOA)。除了服務(wù)蜂窩小區(qū)、扇區(qū)(如果有)和定時(shí)超前，網(wǎng)絡(luò) 中每個(gè)信標(biāo)的發(fā)射功率也都應(yīng)該是已知的，并且每個(gè)服務(wù)扇區(qū)(發(fā)射天線) 的定位也應(yīng)該為SMLC所知以正確地推算PDOA。作為PDOA計(jì)算的可選 方式，關(guān)于被校準(zhǔn)的網(wǎng)格的信標(biāo)強(qiáng)度的數(shù)據(jù)庫(kù)可與模式匹配一起使用。月良 務(wù)蜂窩小區(qū)或扇區(qū)內(nèi)的網(wǎng)格可通過(guò)記錄移動(dòng)信標(biāo)接收模式或通過(guò)復(fù)雜的 無(wú)線電傳播模型來(lái)校準(zhǔn)。
ECID還是一種獨(dú)特地適于在不同U-TDOA服務(wù)區(qū)或網(wǎng)絡(luò)之間的邊界 區(qū)域上的進(jìn)行中準(zhǔn)確度定位的方法。邊界地區(qū)是由于寬的蜂窩小區(qū)間距和 差的網(wǎng)絡(luò)拓樸(其導(dǎo)致很高的GDOP)而使U-TDOA準(zhǔn)確度可能低的地區(qū)。 寬的蜂窩小區(qū)間距是由于運(yùn)營(yíng)商的偏好而將邊界區(qū)域置于稀疏的服務(wù)區(qū) 域中。差的網(wǎng)絡(luò)拓樸是不同U-TDOA網(wǎng)絡(luò)部署在尖銳的線狀邊界所導(dǎo)致 的。由于運(yùn)營(yíng)商通信網(wǎng)絡(luò)部署邊界、U-TDOA網(wǎng)絡(luò)不能共享LMU產(chǎn)生的 TDOA信息或運(yùn)營(yíng)商選擇使用兩個(gè)或更多個(gè)廠商以提供基于U-TDOA的無(wú) 線定位系統(tǒng)，可導(dǎo)致U-TDOA服務(wù)區(qū)中的邊界。由于采用ECID,移動(dòng)接收器起著信號(hào)采集點(diǎn)的作用，信標(biāo)無(wú)線電功
率可由移動(dòng)設(shè)備從服務(wù)網(wǎng)絡(luò)和鄰近網(wǎng)絡(luò)中采集。如由基于服務(wù)網(wǎng)絡(luò)LMU 的下行鏈路信標(biāo)接收器所采集的，SMLC對(duì)鄰近網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器的位置和頻率 的了解允許鄰近網(wǎng)絡(luò)-接收的信標(biāo)用于ECID定位計(jì)算，而不依賴(lài)于基于鄰 近區(qū)域或網(wǎng)絡(luò)的配合運(yùn)作LMU。
圖3D,步驟315，示出將AoA添加到U-TDOA系統(tǒng)以防止受準(zhǔn)確度 限制的性能。見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利第6,108,555號(hào)(2000年8月22日)以及第6,119,013 號(hào)(2000年9月12日)，兩者的題目都是"Enhanced Time Difference Localization System"。
提高受下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)限制的性能
在非同步的網(wǎng)絡(luò)如GSM或UMTS中，在其中由一個(gè)基站發(fā)射的相對(duì) 于另一個(gè)基站信號(hào)的傳輸時(shí)間偏移是未知的)，LMU應(yīng)該監(jiān)控信標(biāo)定時(shí)以 確定幀定時(shí)。當(dāng)LMU部署比率小于l: 1 (BTS: LMU)時(shí)，蜂窩小區(qū)的 無(wú)線電傳輸?shù)亩〞r(shí)不應(yīng)該由常駐LMU確定，而應(yīng)該根據(jù)緊鄰或更遠(yuǎn)的蜂 窩小區(qū)中的LMU確定。
下文是促進(jìn)稀疏化部署中的下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)的技術(shù)。
增強(qiáng)型下行鏈路天線(圖3B中的步驟305)
當(dāng)性能限制因素是下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)時(shí)，首要的也是最廉價(jià)的選擇是 將增強(qiáng)型下行鏈路天線添加到識(shí)別的在性能限制地區(qū)附近LMU站點(diǎn)。使 用增強(qiáng)型下行鏈路接收天線允許LMU更好地檢測(cè)和解調(diào)來(lái)自稀疏化部署 中的周?chē)姆涓C小區(qū)和扇區(qū)的信標(biāo)(GSM中的BCCH )廣播。下行鏈路天 線的部署可通過(guò)直接裝配到LMU來(lái)完成，但是裝配在基站外部或在蜂窩 小區(qū)塔上的天線提供較低衰減的環(huán)境和因此更好的接收。
然而，下行鏈路信標(biāo)可遭受太少的衰減，也可遭受太多的衰減。下行 鏈路接收器可受損于信標(biāo)以如此高的功率被發(fā)射的事實(shí)。例如，如果LMU (與其接收天線一起)在一個(gè)BTS上或附近被定位，則發(fā)自該BTS的信 標(biāo)將被以很高的功率接收。由于GSM波形的特性，發(fā)自這些信標(biāo)的大部 分能量溢出到鄰近頻率信道。如果LMU沒(méi)有位于其上的那些附近站點(diǎn)(稀疏化的站點(diǎn))使它們的信標(biāo)在這些鄰近信道中的一個(gè)上發(fā)送，那么來(lái)自強(qiáng) 本地信標(biāo)的溢出估、得;限難檢測(cè)和解調(diào)來(lái)自遠(yuǎn)處站點(diǎn)的更弱的信標(biāo)。
除了鄰近信道問(wèn)題，在某些情況下(像屋頂部署，其中LMU下行鏈 路接收天線被緊臨載波發(fā)射天線放置)，本地信標(biāo)很強(qiáng)，以至于它們使得
LMU的前端達(dá)到飽和，因此使得不可能去檢測(cè)任何遠(yuǎn)處信標(biāo)，即使這些信 標(biāo)不在鄰近信道也是如此。在這種情景下，通過(guò)引入低廉的線衰減器來(lái)減 小在LMU下行鏈路接收器接收的信號(hào)水平，可成功檢測(cè)遠(yuǎn)處信標(biāo)，這樣 就不再使得LMU飽和。線衰減可導(dǎo)致許多之前未被發(fā)現(xiàn)的遠(yuǎn)處信標(biāo)被發(fā) 現(xiàn)。
除了優(yōu)化物理天線放置和線衰減器的應(yīng)用之外，可使用第三種技術(shù)， 其關(guān)于將可編程陷波濾波器應(yīng)用到天線饋送。通過(guò)從定位在相同地點(diǎn)的主 BTS中濾除頻率，減輕了飽和問(wèn)題，而沒(méi)有使遠(yuǎn)處信標(biāo)接收惡化。在這種 方法中，由于運(yùn)營(yíng)商頻率規(guī)劃的多變的性質(zhì)和調(diào)整包括主BTS的新頻率分 配的需要，所以可編程濾波器是必需的。
用于增強(qiáng)型信標(biāo)同步的鏈路監(jiān)控(圖3C中的步驟312)
在如美國(guó)專(zhuān)利第6,782,264號(hào)，2004年8月24， "Monitoring of Call Information in a Wireless Location System"中所公開(kāi)的，以及在2005年6月 10日提交的美國(guó)公布的專(zhuān)利申請(qǐng)20060003775, "Advanced Triggers for Location-based Service Applications in a Wireless Location System"中作了進(jìn) 一步擴(kuò)展的，可將Abis監(jiān)控系統(tǒng)(AMS)或鏈路監(jiān)控系統(tǒng)(LMS)與無(wú) 線定位系統(tǒng)結(jié)合部署，以提供觸發(fā)定位系統(tǒng)的被動(dòng)方式。作為節(jié)省成本的 測(cè)量，可部署疊加的LMU以?xún)H監(jiān)控Abis (BTS到BSC )鏈路或直接將需 要的LMS功能合并到BSC中。AMS功能或LMS功能的部署考慮到更低 的LMU部署密度而考慮特定技術(shù)。
增強(qiáng)型信標(biāo)同步特征使用LMU或AMS來(lái)監(jiān)控所包括的BTS單元的 Abis鏈路，以及迅速可靠地訪問(wèn)GSM幀數(shù)信息，降低延遲以及提高系統(tǒng) 吞吐量。這種增強(qiáng)型同步技術(shù)增加了系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)GSM信標(biāo)和這些信標(biāo)各自 映射到GPS的時(shí)間的靈敏度。使用該技術(shù)，Abis監(jiān)控器將提供部分地描述 絕對(duì)幀數(shù)(FN)映射到GPS時(shí)間的同步信息。由LMS提供的參數(shù)包括RFN(減小了的幀數(shù)，TT、 T2、 T3 ),其為對(duì)GSM幀數(shù)的部分描述。該 信息將與由監(jiān)控下行鏈路路徑的LMU直接作出的觀察和測(cè)量相結(jié)合，來(lái) 進(jìn)一步匯集到定時(shí)解決方案。
具體地，"信標(biāo)同步"是系統(tǒng)用來(lái)確定被特定CGI所使用的絕對(duì)幀時(shí) 間參考的方法，絕對(duì)時(shí)間參考用于將超-幀序列確定為時(shí)間的函數(shù)。 U-TDOA系統(tǒng)依靠對(duì)幀數(shù)(FN)的定時(shí)的精確掌握來(lái)在正確的時(shí)間適當(dāng)?shù)?采集正確信道上的跳頻信號(hào)。增強(qiáng)型信標(biāo)同步結(jié)合在下行鏈路上的檢測(cè)過(guò) 程使用來(lái)自LMS的粗略幀數(shù)測(cè)量，其允許信標(biāo)定時(shí)在比正常下行鏈路信 標(biāo)監(jiān)控低lldB的信噪比(SNRs)下進(jìn)行測(cè)量。該提高了的靈敏度允許信 標(biāo)由更遠(yuǎn)的LMU來(lái)檢測(cè)，有利于更加稀疏的LMU部署。
確定絕對(duì)幀定時(shí)參考的通常功能在基本信標(biāo)同步過(guò)程期間開(kāi)始。LMU 執(zhí)行四步過(guò)程以得到GSM幀和GPS時(shí)間之間的定時(shí)同步
1、 LMU檢測(cè)頻率控制信道(FCCH)，其用于校正BTS中的頻率偏移。
2、 LMU檢測(cè)同步信道(SCH)以推導(dǎo)出正確的定時(shí)。當(dāng)LMU知道 幀定時(shí)時(shí)，其不知道絕對(duì)幀數(shù)或哪個(gè)蜂窩小區(qū)在發(fā)射(CGI)。
3、 LMU解調(diào)廣播控制信道(BCCH)并且解碼幀數(shù)和CGI。注意 由于檢測(cè)比解調(diào)容易，因此對(duì)信號(hào)的解調(diào)依靠比上述步驟1和步驟2 明顯更高的SNR。
4、 LMU可使用絕對(duì)幀定時(shí)參考，以幫助U-TDOA定位過(guò)程中的信 號(hào)采集。
增強(qiáng)型信標(biāo)同步以基本信標(biāo)同步過(guò)程為基礎(chǔ)，該過(guò)程如下
1、 AMS為每個(gè)需要增強(qiáng)型過(guò)程的BTS提供多個(gè)測(cè)量。這些測(cè)量包 括CGI。
2、 執(zhí)行這些報(bào)文的關(guān)聯(lián)以取得減小了的幀數(shù)(需要22位中的16位 來(lái)表示全部幀數(shù))和對(duì)GSM幀和GPS時(shí)間之間的定時(shí)同步的粗略估 計(jì)。
393、 將減少了的幀數(shù)(22中的16位)信息發(fā)送到LMU，然后LMU 執(zhí)行FCCH和SCH檢測(cè)(上述步驟1和2 )并返回準(zhǔn)確的時(shí)間校準(zhǔn)。 由于LMU不再必須解調(diào)BCCH信道，因此可在較低的SNR下執(zhí)行 檢測(cè)。
4、 將由LMU提供的準(zhǔn)確定時(shí)與之前計(jì)算的減少了的幀數(shù)相結(jié)合。然 后該幀數(shù)可用于幫助由LMU為定位而進(jìn)行的信號(hào)采集。
單獨(dú)下行鏈路LMU部署(圖3C的步驟311)
一種用于增強(qiáng)下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)限制區(qū)域中的定位系統(tǒng)性能的技術(shù) 是對(duì)單獨(dú)下行鏈路LMU單元的目標(biāo)性安裝。采用圖4所示的過(guò)程，在不 部署LMU的情況下，部署低成本、易安裝的接收器單元，以測(cè)量蜂窩基 站中的下行鏈路信標(biāo)定時(shí)。通過(guò)減少部署的LMU的數(shù)目和安裝提供信標(biāo) 發(fā)現(xiàn)的單元(但不能在定位處理中合作)以填充信標(biāo)覆蓋"漏洞"，獲得 更低的總的系統(tǒng)成本。該單元可將有線或無(wú)線回程用到SMLC或另一個(gè) LMU以轉(zhuǎn)發(fā)到SMLC。該回程與定時(shí)采集無(wú)關(guān)，因此可變鏈路時(shí)延將不影 響操作。
下行鏈路LMU可用于采集原始定時(shí)數(shù)據(jù)或采用GPS ^t塊進(jìn)行部署使 得可以在本地計(jì)算相對(duì)GPS系統(tǒng)的偏移。采用GPS模塊部署簡(jiǎn)化了提供 信標(biāo)定時(shí)偏移的過(guò)程，但是GPS模塊增加了成本和單元尺寸，并且限制裝 配到具有GPS覆蓋的區(qū)域。使用本地時(shí)鐘源或相對(duì)于其他信標(biāo)的偏移允許 刪去GPS模塊并且節(jié)約GPS接收器和GPS天線的成本；允許更靈活的裝 配選擇(應(yīng)該能夠檢測(cè)所部署LMU的公共信標(biāo))，但依靠SMLC來(lái)計(jì)算相 對(duì)于公共被觀測(cè)信標(biāo)的定時(shí)偏移。
所有的信標(biāo)都能夠相對(duì)于彼此或某個(gè)其他任意時(shí)間而被定時(shí)。該定時(shí) 方法對(duì)于信標(biāo)發(fā)現(xiàn)的目的是很好的，但對(duì)于U-TDOA測(cè)量不能產(chǎn)生足夠的 定時(shí)準(zhǔn)確度，因此在LMU站點(diǎn)仍然需要準(zhǔn)確的基于GPS的定時(shí)。信標(biāo)發(fā) 現(xiàn)可被停止數(shù)微秒并且仍能起作用，但是準(zhǔn)確的U-TDOA要求25-50納秒 的時(shí)鐘準(zhǔn)確度用于U-TDOA計(jì)算。
下行鏈路LMU單元可使用內(nèi)部天線，但是為了在接收到不充足數(shù)目的信標(biāo)的情況下可支持外部天線以增加增益。
典型的單元接收器系統(tǒng)是支持多個(gè)天線以允許分集接收的單信道。與 多帶部署保持一致，單元能夠在多個(gè)頻帶上調(diào)諧。指定接收器單元來(lái)僅支 持下行鏈路接收，但是接收器單元可與無(wú)線接收器耦合以允許無(wú)線回程。 該單元專(zhuān)用于信標(biāo)搜索以及報(bào)告信標(biāo)定時(shí)或報(bào)告相對(duì)于本地時(shí)鐘或關(guān)于 其他信標(biāo)的4言標(biāo)偏移定時(shí)。
在非常受限的情況下，使用在初始分析中獲得的對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的了
解，可能使用協(xié)同同步群集來(lái)從LMU可檢測(cè)到的信標(biāo)到LMU不能檢測(cè)到 但與被檢測(cè)到的信標(biāo)協(xié)同同步的信標(biāo)來(lái)映射信標(biāo)定時(shí)。這常應(yīng)用于蜂窩基 站內(nèi)的扇區(qū)，但如果使用經(jīng)由公共時(shí)鐘的BTS同步也能應(yīng)用于其他群。
提高受上行鏈路解調(diào)限制的性能(見(jiàn)圖3F和3G)
如果初步網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)分析(圖3A，步驟303 )表明稀疏化的U-TDOA 部署受上行鏈路解調(diào)限制，則可使用五種技術(shù)來(lái)減輕或校正受上行鏈路解 調(diào)限制的性能。這些技術(shù)中的第一種(圖3F，步驟319)要求無(wú)線網(wǎng)絡(luò)配 置成轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自反向信道(從移動(dòng)設(shè)備到基站)無(wú)線電報(bào)文發(fā)送的比特序列 或無(wú)線電報(bào)文，用于重新調(diào)制到無(wú)線定位系統(tǒng)成為用于信號(hào)相關(guān)性處理的 代表信號(hào)。
第二種技術(shù)(圖3F，步驟318)需要AMS或LMS，以及從反向信道 無(wú)線電報(bào)文發(fā)送中提取比特序列，用于重新調(diào)制成用于信號(hào)相關(guān)性處理的 代表信號(hào)。
第三種技術(shù)(圖3F,步驟3H)通過(guò)僅使用用于信號(hào)相關(guān)性處理的無(wú) 線電報(bào)文發(fā)送中的已知比特序列，避免需要信號(hào)解調(diào)和被動(dòng)監(jiān)控。
用于防止受上行鏈路解調(diào)限制的區(qū)域第四種技術(shù)(圖3G，步驟320 ) 是將專(zhuān)用天線或合并了來(lái)自所有可用天線的輸入的信號(hào)處理添加到受影 響的地理區(qū)域中的LMU或受影響的地理區(qū)域附近的LMU中?；谒A(yù)測(cè) 的受影響區(qū)域中的點(diǎn)的SNR的提高和作為結(jié)果的TDOA雙曲線的正交性， 選擇L而。
第五種技術(shù)(圖3G,步驟308 )是添加地區(qū)中的或地區(qū)附近的LMU,在該地區(qū)中當(dāng)前TDOA設(shè)計(jì)受上行鏈路解調(diào)限制。基于從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、規(guī)劃 以及之前所描述的評(píng)估計(jì)具和模型產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，選擇LMU定位。
轉(zhuǎn)發(fā)的解調(diào)數(shù)據(jù)(圖3F，步驟316和319 )
如上面所介紹的，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)發(fā)生在反向控制和/或業(yè)務(wù)無(wú)線 電信道中的比特序列進(jìn)行取樣和轉(zhuǎn)發(fā)。
隨后調(diào)制比特序列或樣值以產(chǎn)生基帶信號(hào)。然后將該重新調(diào)制的基帶 信號(hào)用作參考信號(hào)。隨即可相對(duì)于接收站點(diǎn)處的記錄的接收信號(hào)關(guān)聯(lián)該參 考信號(hào)，在所述接收站點(diǎn)部署LMU以提供理想?yún)⒖夹盘?hào)和那些站點(diǎn)處的 接收信號(hào)間的TDOA估計(jì)。(見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利第5,327,144號(hào)，1994年7月5 日，"Cellular Telephone Location System"以及美國(guó)專(zhuān)利第6,047,192， 2000 年4月4日，"Robust Efficient Location System")。
該技術(shù)特別適于以下情況，其中將LMU功能并入基站接收器，采用 內(nèi)部BTS通信路徑迅速發(fā)送比特序列。LMU與無(wú)線通信系統(tǒng)的集成消除 了對(duì)來(lái)自無(wú)線定位系統(tǒng)部署的獨(dú)立被動(dòng)監(jiān)控設(shè)備的需要和其成本。
為提高上行鏈路性能的鏈路監(jiān)控(圖3F,步驟310和318 )
如上所討論的，鏈路監(jiān)控子系統(tǒng)(LMS)可用來(lái)提供觸發(fā)定位系統(tǒng)的 被動(dòng)方式。LMS系統(tǒng)還允許考慮特定技術(shù)，該特定技術(shù)考慮通過(guò)提高上行 鏈路解調(diào)性能來(lái)降低LMU部署密度。在非稀疏的U-TDOA部署中，參考 信號(hào)由常駐在服務(wù)蜂窩小區(qū)中的LMU或常駐在鄰近蜂窩小區(qū)中的LMU正 常地產(chǎn)生。在稀疏化的部署中，沒(méi)有LMU能夠成功接收具有足夠高質(zhì)量 的信號(hào)以便以最小的誤差進(jìn)行解調(diào)。在這種情況下，LMS(或AMS)可用 來(lái)捕獲包括在信號(hào)中的比特序列樣值。然后再次調(diào)制該樣值以產(chǎn)生基帶信 號(hào)。隨即將該再次調(diào)制過(guò)的基帶信號(hào)用作參考信號(hào)。該參考信號(hào)可接著相 對(duì)于接收站點(diǎn)處的記錄的接收號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在該接收站點(diǎn)部署LMU以提 供理想?yún)⒖夹盘?hào)和那些站點(diǎn)處的接收的信號(hào)間的TDOA估計(jì)。(見(jiàn)美國(guó)專(zhuān) 利第5,327,144號(hào)，1994年7月5日，"Cellular Telephone Location System") 再如上所述，獲得來(lái)自AMS或其他鏈路監(jiān)控系統(tǒng)的解調(diào)數(shù)據(jù)可減少LMU 的成本/復(fù)雜性，這即使在稀疏化不成問(wèn)題的時(shí)候也是有利的。為提高上行鏈路性能的已知的序列關(guān)聯(lián)(圖3F，步驟317)
對(duì)TDOA值的成功測(cè)量需要"千凈的"(高SNR、低相位噪聲、低干 擾，等等)參考信號(hào)，將來(lái)自多個(gè)站點(diǎn)的測(cè)量信號(hào)與該參考信號(hào)相關(guān)聯(lián)， 以提供對(duì)參考信號(hào)和在每個(gè)站點(diǎn)接收的信號(hào)間的TDOA的估計(jì)。該參考信 號(hào)通常以?xún)煞N方法中的一種在非稀疏化的U-TDOA網(wǎng)絡(luò)中獲得。第一種方 法是將在與移動(dòng)設(shè)備接近的站點(diǎn)(例如服務(wù)蜂窩基站)處的接收信號(hào)用作 參考信號(hào)。該方法假設(shè)，鏈路預(yù)算使得在鄰近站點(diǎn)處的接收信號(hào)也是相當(dāng) 千凈的(未摻雜無(wú)線電干擾或噪聲)。第二種方法是通過(guò)解調(diào)(且如果需 要，解碼)在一個(gè)站點(diǎn)處的接收信號(hào)并在該接收站點(diǎn)使用此數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生期 望波形，來(lái)重構(gòu)理想的參考信號(hào)。該方法假設(shè)信號(hào)在一個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)以充 分高的質(zhì)量被接收，以便以很小的誤差進(jìn)行解調(diào)。
在稀疏化LMU部署的情況下，可能這兩種方法都不提供令人滿(mǎn)意的 參考信號(hào)。該情況可由以下情況引起，即，移動(dòng)設(shè)備處于某個(gè)位置以至于 沒(méi)有LMU從移動(dòng)站接收高質(zhì)量信號(hào)。在這種情況下，第一種方法導(dǎo)致未 作為好參考信號(hào)的低SNR信號(hào)。由于在部署LMU的所有站點(diǎn)處的信號(hào)質(zhì) 量都不好，重構(gòu)參考信號(hào)的第二種方法也會(huì)失敗，因?yàn)榈唾|(zhì)量信號(hào)不能被 可靠地解調(diào)(可能會(huì)具有很多錯(cuò)誤比特)。
然而很多波形具有已知的圖案(例如，GSM的訓(xùn)練序列(mid-amble ) 中的訓(xùn)練序列碼，IS-136中的同步信號(hào)和DVCC，等等)，所述已知的圖 案與未知的用戶(hù)數(shù)據(jù)一起傳輸，以幫助獲取、同步和/或均衡。預(yù)先知道這 些圖案，可以產(chǎn)生理想的參考信號(hào)，該參考信號(hào)表示與這些已知區(qū)段相關(guān) 的期待的接收波形。接著該參考信號(hào)可相對(duì)于部署LMU的接收站點(diǎn)處的 接收信號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以提供理想的參考信號(hào)和那些站點(diǎn)處的接收信號(hào)間的 TDOA估計(jì)。(見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利第6,047,192號(hào)，2000年4月4日，"Robust, Efficient, Localization System")
D.趁論
本發(fā)明的實(shí)際范圍不受限于在此公開(kāi)的目前的優(yōu)選的實(shí)施方式。例 如，無(wú)線定位系統(tǒng)的目前的優(yōu)選的實(shí)施方式的上述公開(kāi)使用了解釋性詞 語(yǔ)，如信號(hào)釆集系統(tǒng)(SCS)、 TDOA定位處理器(TLP)、應(yīng)用處理器(AP)、
43定位測(cè)量單元(LMU)以及類(lèi)似的詞語(yǔ)，這些詞語(yǔ)不應(yīng)該被解釋為限制下 述權(quán)利要求的保護(hù)范圍，或不應(yīng)該被解釋為另外意味著無(wú)線定位系統(tǒng)的發(fā) 明性的方面受限于所公開(kāi)的特定的方法和裝置。而且，如由本領(lǐng)域技術(shù)人 員所理解的，在此公開(kāi)的發(fā)明性的方面中的多個(gè)方面可應(yīng)用于不基于
TDOA技術(shù)的定位系統(tǒng)。例如，本發(fā)明不受限于如上面所述所構(gòu)建的利用 SCS的系統(tǒng)。SCS、 TLP等等本質(zhì)上是可編程的數(shù)據(jù)采集和處理設(shè)備，在 不背離在此公開(kāi)的發(fā)明性的概念的情況下所述設(shè)備可采取多種形式。假設(shè) 數(shù)字信號(hào)處理和其他處理功能的成本迅速下降，例如，在不改變系統(tǒng)的發(fā) 明性的操作的情況下，可容易地將特定功能的處理從在此描述的功能元件 中的一個(gè)(如TLP)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)功能元件(如SCS)。在很多情況下， 在此描述的實(shí)施的場(chǎng)所(例如功能元件)僅是設(shè)計(jì)者的偏好，不是嚴(yán)格的 要求。相應(yīng)地，除非明確地被如此限制外，下述權(quán)利要求的保護(hù)范圍不意 味著受限于上述的特定的實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種迭代方法，其用于根據(jù)初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)來(lái)設(shè)計(jì)稀疏的無(wú)線定位系統(tǒng)(WLS)，所述迭代方法包括確定上行鏈路解調(diào)性能限制因素影響所述初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)；以及通過(guò)執(zhí)行下述動(dòng)作中的至少一個(gè)修改所述初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)確定啟用了通信系統(tǒng)解調(diào)數(shù)據(jù)，并啟用經(jīng)解調(diào)的數(shù)據(jù)的特征；確定沒(méi)有啟用通信系統(tǒng)解調(diào)數(shù)據(jù)，且確定沒(méi)有部署Abis監(jiān)控系統(tǒng)(AMS)，并啟用單獨(dú)訓(xùn)練序列的校正特征；確定沒(méi)有啟用通信系統(tǒng)解調(diào)數(shù)據(jù)，且確定部署了Abis監(jiān)控系統(tǒng)(AMS)，并啟用源自AMS的經(jīng)解調(diào)的數(shù)據(jù)的特征；將至少一個(gè)定位測(cè)量單元(LMU)添加到所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中；以及將至少一個(gè)專(zhuān)用天線設(shè)施添加到所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述WLS包括上行鏈路到達(dá)時(shí) 間差(U-TDOA)系統(tǒng)，所述U-TDOA系統(tǒng)包括多個(gè)地理上分散的定位測(cè) 量單元(LMU)。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述WLS疊加在GSM無(wú)線通 信系統(tǒng)上，所述GSM無(wú)線通信系統(tǒng)包括多個(gè)地理上分散的基站收發(fā)臺(tái)(BTS)。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括識(shí)別被協(xié)同同步的蜂窩扇區(qū)的 至少一個(gè)群集，以及執(zhí)行智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過(guò)程以產(chǎn)生所述初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定所述初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)或其修 改版本受準(zhǔn)確度性能限制因素影響。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括通過(guò)增加在一個(gè)或多個(gè)定位測(cè) 量單元(LMU)的積分時(shí)間來(lái)^"改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括通過(guò)在所述WLS中部署混合的到達(dá)時(shí)間差(TDOA)/增強(qiáng)型蜂窩小區(qū)識(shí)別(ECID)定位過(guò)程來(lái)修改所述 網(wǎng)絡(luò)i殳計(jì)。
8. 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括通過(guò)在所述WLS中部署混合的 時(shí)間TDOA/到達(dá)角(AoA)定位過(guò)程來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
9. 如權(quán)利要求5所述的方法，還包括通過(guò)將至少一個(gè)LMU添加到所 述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定所述初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)或其修 改版本受下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)性能限制因素影響。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，還包括通過(guò)部署至少一個(gè)增強(qiáng)型下行 鏈路天線來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
12. 如權(quán)利要求10所述的方法，還包括通過(guò)部署下行鏈路干擾消除 來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
13. 如權(quán)利要求IO所述的方法，還包括通過(guò)部署基站收發(fā)臺(tái)(BTS) 同步來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
14. 如權(quán)利要求10所述的方法，還包括通過(guò)將至少一個(gè)定位測(cè)量單 元(LMU )添加到所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
15. 如權(quán)利要求10所述的方法，還包括通過(guò)確定沒(méi)有部署Abis監(jiān)控 系統(tǒng)(AMS)，并隨后在被識(shí)別的站點(diǎn)處部署至少一個(gè)單獨(dú)下行鏈路定位 測(cè)量單元(LMU)，來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
16. 如權(quán)利要求IO所述的方法，還包括通過(guò)確定部署了 Abis監(jiān)控系 統(tǒng)(AMS),并隨后啟用對(duì)增強(qiáng)型信標(biāo)同步(EBS)和源自AMS的信標(biāo)定 時(shí)功能的使用，來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
17. —種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包括計(jì)算機(jī)可讀指令，所述計(jì)算機(jī)可讀 指令用于執(zhí)行一種規(guī)定的方法，所述規(guī)定的方法用來(lái)根據(jù)初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)來(lái) 設(shè)計(jì)稀疏的無(wú)線定位系統(tǒng)(WLS )，所述規(guī)定的方法包括確定上行鏈路解調(diào)性能限制因素影響初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)；以及通過(guò)執(zhí)行下述動(dòng)作中的至少 一個(gè)修改所述初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)確定啟用了通信系統(tǒng)解調(diào)數(shù)據(jù)，并啟用經(jīng)解調(diào)的數(shù)據(jù)的特征；確定沒(méi)有啟用通信系統(tǒng)解調(diào)數(shù)據(jù)，以及確定沒(méi)有部署Abis監(jiān)控 系統(tǒng)(AMS )，并啟用單獨(dú)訓(xùn)練序列的校正特征；確定沒(méi)有啟用通信系統(tǒng)解調(diào)數(shù)據(jù)，以及確定部署了 Abis監(jiān)控系 統(tǒng)(AMS ),并啟用源自AMS的經(jīng)解調(diào)的數(shù)據(jù)的特征；將至少一個(gè)定位測(cè)量單元(LMU)添加到所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中；以及將至少一個(gè)專(zhuān)用天線設(shè)施添加到所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中。
18. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述WLS包括上 行鏈i 各到達(dá)時(shí)間差(U-TDOA)系統(tǒng)，所述U-TDOA系統(tǒng)包括多個(gè)地理上 分散的定位測(cè)量單元(LMU)。
19. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述WLS疊加在 GSM無(wú)線通信系統(tǒng)上，所述GSM無(wú)線通信系統(tǒng)包括多個(gè)地理上分散的基 站收發(fā)臺(tái)(BTS)。
20. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述方法還包括， 識(shí)別被協(xié)同同步的蜂窩扇區(qū)的至少 一個(gè)群集，以及執(zhí)行智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過(guò)程 以產(chǎn)生所述初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
21. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所迷方法還包括， 確定所述初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)或其修改版本受準(zhǔn)確度性能限制因素影響。
22. 如權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述方法還包括， 通過(guò)增加在一個(gè)或多個(gè)定位測(cè)量單元(LMU)的積分時(shí)間來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò) 設(shè)計(jì)。
23. 如權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述方法還包括， 通過(guò)在所述WLS中部署混合的到達(dá)時(shí)間差(TDOA) /增強(qiáng)型蜂窩小區(qū)識(shí) 別(ECID)定位過(guò)程來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
24. 如權(quán)利要求21所迷的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所迷方法還包括， 通過(guò)在所述WLS中部署混合的時(shí)間TDOA/到達(dá)角(AoA)定位過(guò)程來(lái)修 改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
25. 如權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述方法還包括， 通過(guò)將至少一個(gè)LMU添加到所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
26. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述方法還包括， 確定所述初始網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)或其修改版本受下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)性能限制因素 影響。
27. 如權(quán)利要求26所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述方法還包括， 通過(guò)部署至少一個(gè)增強(qiáng)型下行鏈路天線來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
28. 如權(quán)利要求26所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述方法還包括， 通過(guò)部署下行鏈路千擾消除來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
29. 如權(quán)利要求26所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述方法還包括， 通過(guò)部署基站收發(fā)臺(tái)(BTS)同步來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
30. 如權(quán)利要求26所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述方法還包括， 通過(guò)將至少一個(gè)定位測(cè)量單元(LMU )添加到所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中來(lái)修改所述 網(wǎng)絡(luò)i殳計(jì)。
31. 如權(quán)利要求26所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述方法還包括， 通過(guò)確定沒(méi)有部署Abis監(jiān)控系統(tǒng)(AMS),并隨后在被識(shí)別的站點(diǎn)處部署 至少一個(gè)單獨(dú)下行鏈路定位測(cè)量單元(LMU)，來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
32. 如權(quán)利要求26所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述方法還包括， 通過(guò)確定部署了 Abis監(jiān)控系統(tǒng)(AMS)，并隨后啟用對(duì)增強(qiáng)型信標(biāo)同步(EBS)和源自AMS的信標(biāo)定時(shí)功能的使用，來(lái)修改所述網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。
全文摘要
在疊加的基于U-TDOA的無(wú)線定位系統(tǒng)中，通常被與BTS定位在相同地點(diǎn)的LMU用于采集前向信道和反向信道中的無(wú)線電信令。采用技術(shù)來(lái)補(bǔ)償稀疏LMU部署，在稀疏LMU部署中，U-TDOA服務(wù)區(qū)的扇區(qū)受到上行鏈路解調(diào)限制或下行鏈路信標(biāo)發(fā)現(xiàn)限制。
文檔編號(hào)H04W64/00GK101682850SQ200880020506
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月18日
發(fā)明者拉什杜斯·S·米亞, 羅伯特·J·安德森, 羅納德·勒菲弗 申請(qǐng)人:真實(shí)定位公司