專利名稱：在cdma移動(dòng)通信系統(tǒng)里確定移動(dòng)終端位置的方法和系統(tǒng)的制作方法
交叉相關(guān)申請(qǐng)本專利申請(qǐng)要求享受1998年4月8日提交的第60/081117號(hào)共同未決美國臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，這里將這一專利申請(qǐng)的全部內(nèi)容引入作為參考。
本申請(qǐng)還要求享受1997年12月12日提交的第08/989491號(hào)共同未決美國專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，在這里將這一專利申請(qǐng)的全部內(nèi)容引入作為參考。
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域總的來說，本發(fā)明涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域，具體而言，涉及在采用碼分多址(CDMA)標(biāo)準(zhǔn)的移動(dòng)無線電系統(tǒng)中，確定移動(dòng)無線電終端位置的一種方法和系統(tǒng)。
相關(guān)技術(shù)在現(xiàn)有的和未來的移動(dòng)通信系統(tǒng)里，對(duì)移動(dòng)定位(“地理位置”)能力的需求越來越迫切。移動(dòng)定位功能最好在有關(guān)的蜂窩系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，至少部分地在有關(guān)的蜂窩系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行，而不是完全依賴于外部系統(tǒng)(例如全球定位系統(tǒng)也就是GPS)。在蜂窩系統(tǒng)中進(jìn)行定位所碰到的主要問題是確定如何正確地測(cè)量到達(dá)時(shí)間(TOA)、到達(dá)時(shí)間差(TDOA)或者類似的傳播時(shí)間。一旦擁有這些測(cè)量技術(shù)中的一種，就會(huì)有許多現(xiàn)成的算法可以用于計(jì)算移動(dòng)臺(tái)(MS)的地理位置。
蜂窩系統(tǒng)中定位的現(xiàn)狀可以大體分成以下兩類1．位置區(qū)--當(dāng)前小區(qū)的位置提供了MS位置的粗略信息。
2．越區(qū)切換解決方案--最簡(jiǎn)單的定位概念(但能提供適當(dāng)?shù)木?建立在向許多基站(BS)進(jìn)行越區(qū)切換(包括軟切換)的方法之上。這些BS中的每一個(gè)都要測(cè)量它自己和有關(guān)MS之間的傳播時(shí)間。該方法實(shí)現(xiàn)起來相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)樗恍枰獰o線電部分進(jìn)行多少改變。同時(shí)，BS也不需要采用絕對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)。然而，設(shè)計(jì)人員相信，這一方法的“可聽性”并不令人滿意(也就是說切換到不同地理位置上兩個(gè)其它的BS只在少數(shù)情形下是可能的)，特別是如果該系統(tǒng)采用的是一種1個(gè)小區(qū)的頻率復(fù)用方式。
3．天線陣解決方案--如果一個(gè)BS有一個(gè)天線陣，那么MS的位置可以從估計(jì)的方向和通信信號(hào)的往返延遲計(jì)算出來。
4．MS中的GPS解決方案--可以在MS里安裝一個(gè)GPS接收機(jī)。但這一方法會(huì)使MS內(nèi)的計(jì)算和接收機(jī)過于復(fù)雜。
5．下行鏈路解決方案--這些方法建立在MS的測(cè)量結(jié)果上。MS測(cè)量BS發(fā)射的信號(hào)(例如在CDMA系統(tǒng)中的導(dǎo)頻數(shù)據(jù))。這些解決方案里采用的方法需要BS有一個(gè)絕對(duì)的時(shí)間基準(zhǔn)，也就是需要BS實(shí)現(xiàn)同步。
6．上行鏈路解決方案--這些解決方案建立在BS的測(cè)量基礎(chǔ)之上。這些BS測(cè)量MS發(fā)射的信號(hào)(例如很長的叫做訓(xùn)練序列的信號(hào))。這些解決方案里采用的方法需要BS有一個(gè)絕對(duì)的時(shí)間基準(zhǔn)，也就是需要BS實(shí)現(xiàn)同步。
7．上行鏈路/下行鏈路組合解決方案--第08/935421號(hào)共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請(qǐng)描述了一種方法，它組合了上行鏈路和下行鏈路解決方案，因而不需要BS擁有絕對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)，也就是不需要BS實(shí)現(xiàn)同步。
因此，如上所述，第二個(gè)、第三個(gè)和第四個(gè)解決方案存在很大的缺點(diǎn)。獨(dú)立下行鏈路解決方案(5)有一個(gè)固有的問題，它不能“聽”到足夠的有關(guān)BS的信號(hào)。這就是所謂的“遠(yuǎn)近問題”，在CDMA系統(tǒng)里這一問題特別嚴(yán)重。上行鏈路/下行鏈路組合解決方案(7)也有以下缺點(diǎn)1)定位過程可能需要相當(dāng)長的時(shí)間，因?yàn)楸仨毻瓿蓪?duì)上行鏈路和下行鏈路的測(cè)量；2)定位過程的可靠性降低，因?yàn)椤翱陕犘浴笔芟抻谛阅茏畈畹?上行或者下行)鏈路；以及3)這一定位過程占用了比平常更多的信息帶寬。
獨(dú)立上行鏈路解決方案(6)有某些明顯的問題。例如，遠(yuǎn)近問題可以通過在上行鏈路上提高M(jìn)S的發(fā)射機(jī)功率來解決，并用相對(duì)較長的時(shí)間發(fā)射一個(gè)已知信號(hào)。但這一方法會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。例如，為了解決可聽性問題，MS信號(hào)不得不用相對(duì)較高的功率發(fā)射。這一高功率發(fā)射會(huì)在服務(wù)小區(qū)內(nèi)以及周圍小區(qū)內(nèi)導(dǎo)致容量下降。還有，如果MS發(fā)射一個(gè)已知序列，它就必須用這一信號(hào)替換正常的語音信道(可能會(huì)導(dǎo)致語音中斷)，或者并行發(fā)送信號(hào)。后一方法會(huì)增加MS的復(fù)雜性、電池消耗和占用的信息帶寬。當(dāng)然，如果信號(hào)發(fā)射時(shí)間較長，這些問題就會(huì)更加突出。但是，如同下面將詳細(xì)介紹的那樣，本發(fā)明成功地解決了上述問題。
發(fā)明簡(jiǎn)述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，提供了一種方法和系統(tǒng)，用于確定MS在CDMA蜂窩系統(tǒng)中的位置，其中MS要發(fā)射的每一個(gè)碼元，首先用一個(gè)短碼(SC)擴(kuò)頻，然后再用一個(gè)長碼(LC)對(duì)這一信號(hào)擴(kuò)頻。這一擴(kuò)頻碼被分成N-碼片段。因此，即使發(fā)射的碼元是未知的，該產(chǎn)生的信號(hào)的N-碼片段卻是已知的(至少到一個(gè)未知相位差的程度)。然后這一MS發(fā)射產(chǎn)生的擴(kuò)頻信號(hào)。在正在接收的BS那里，將收到的擴(kuò)頻信號(hào)跟已知碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算(并解擴(kuò))，重構(gòu)原始數(shù)據(jù)。這樣，接收信號(hào)的時(shí)間就至少可以精確到未知相位差的時(shí)間長度。
本發(fā)明的一個(gè)重要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是能夠確定移動(dòng)臺(tái)的位置而對(duì)系統(tǒng)的影響最小。
本發(fā)明的另一個(gè)重要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是可以確定移動(dòng)臺(tái)的位置而不需要使用額外的通信資源。
本發(fā)明的再一個(gè)重要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是可以在正常通信信號(hào)的基礎(chǔ)上確定移動(dòng)臺(tái)的位置，跟現(xiàn)有的移動(dòng)臺(tái)定位方法相比，這會(huì)顯著地降低發(fā)射功率。
附圖簡(jiǎn)述對(duì)本發(fā)明的方法和裝置更全面的了解可以通過參考以下詳細(xì)介紹和以下附圖來獲得。這些附圖中

圖1是可以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的示例性幀格式示意圖。
圖2是一個(gè)示例性MS定位方案的一個(gè)示意圖，它說明了如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案；圖3是可以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的一個(gè)示例性方法的流程圖；圖4是可以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的一組示例性滑動(dòng)相關(guān)器的一個(gè)示意圖。
圖5是可以用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方案的一組示例性滑動(dòng)相關(guān)器的一個(gè)示意圖。
附圖詳述通過參考圖1～5，能夠最好地理解本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案以及它的優(yōu)點(diǎn)，附圖中同樣的數(shù)字用于同樣和相應(yīng)的部分。
首先，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，提供了確定CDMA蜂窩系統(tǒng)中MS位置的一種方法和系統(tǒng)，其中MS發(fā)射的每一個(gè)碼元都首先用一個(gè)SC擴(kuò)頻，然后將得到的信號(hào)用一個(gè)LC進(jìn)一步擴(kuò)頻。擴(kuò)頻碼被分成N-碼片段。因此，即使發(fā)射的碼元是未知的，所得信號(hào)的N-碼片段也是一致的(至少到一個(gè)未知相位差的程度)。然后這一MS發(fā)射得到的擴(kuò)頻信號(hào)。在接收信號(hào)的BS那里，收到的擴(kuò)頻信號(hào)跟這些已知碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算(并解擴(kuò))，重建原始數(shù)據(jù)。這樣，接收信號(hào)的時(shí)間至少可以被確定到未知相位差時(shí)間長度的精度。
具體而言，圖1是一個(gè)示例性的幀結(jié)構(gòu)圖，可以用它來實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案。如上所述，在多數(shù)現(xiàn)有的和計(jì)劃的CDMA蜂窩系統(tǒng)里(在正常的工作條件下)，MS要發(fā)射的每一個(gè)碼元都首先用一個(gè)短碼(SC)擴(kuò)頻。這一SC的時(shí)間長度通常都等于碼元周期。然后將得到的信號(hào)用至少一個(gè)LC擾頻。LC的時(shí)間長度通常都比碼元周期長，它甚至可以長到幾周或者幾個(gè)月。這樣，在以下描述中，LC的組合叫做“LC”，所有碼的組合則叫做“碼”。然后對(duì)編碼信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并通過空中接口發(fā)射出去。在接收機(jī)里(例如一個(gè)BS)，將接收到的信號(hào)跟已知碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算(解擴(kuò))，重建原始數(shù)據(jù)。
一個(gè)現(xiàn)有的MS定位方法是，由MS發(fā)射一個(gè)已知信號(hào)(所謂的“定位脈沖”)以支持位置確定過程。相反，根據(jù)本發(fā)明，要確定其位置的MS不需要改變它發(fā)射的信號(hào)來支持定位過程，雖然在某些情形下小小的改變會(huì)更為有利，下面將進(jìn)行介紹。在某些情形下，MS發(fā)射的部分信號(hào)是已知的。在這些情形下，這一額外的信息可以用于改善定位性能。下面詳細(xì)描述采用這些額外信息的第二個(gè)示例性的實(shí)施方案。
參考圖1，MS要發(fā)射的碼元用S1、S2……表示，擴(kuò)頻碼用C1、C2……表示。要發(fā)射的編碼碼元用S1C1、S2C2……表示。如圖所示，擴(kuò)頻碼被分成多個(gè)N-碼片段。這一N-碼片段序列的時(shí)間“長度”等于碼元間隔。這樣，擴(kuò)頻信號(hào)(例如S1C1)可以看成擴(kuò)頻已知信號(hào)，但相位未知。如同編碼碼元(例如S1C1等等)所說明的一樣，根據(jù)本發(fā)明，即使這些碼元未知，所得信號(hào)的N-碼片段也是未知的(到未知相位差的程度)。
在接收機(jī)(例如在BS)里，收到的擴(kuò)頻信號(hào)是時(shí)間色散(由于信道效應(yīng))的，包含了大量的干擾(主要來自其他用戶)。但是，為了進(jìn)行說明，在這一點(diǎn)上可以假設(shè)沒有任何時(shí)間色散效應(yīng)或者干擾。還可以假設(shè)信號(hào)的時(shí)間是知道的，直到一個(gè)M-碼片不確定性的程度。接收到的擴(kuò)頻信號(hào)的時(shí)間可以通過將代碼(例如C1)跟信號(hào)的M個(gè)不同的N-碼片段進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算來確定，它對(duì)應(yīng)于M個(gè)不同的時(shí)間偏移。如果這一信號(hào)以高于碼片速率的速度采樣，并進(jìn)行M次以上的相關(guān)運(yùn)算，就會(huì)得到更加高的分辨率。
這些相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果(例如相關(guān)器的輸出)用一個(gè)矢量表示。接收信號(hào)的時(shí)間用這一矢量中最大峰值的位置來確定(它對(duì)應(yīng)于某一時(shí)間偏移)。用同樣的方式，接收信號(hào)的時(shí)間可以通過跟其它碼(例如C2、C3等等)進(jìn)行相關(guān)而不是跟C1進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算來確定，但是是在用一個(gè)或者多個(gè)碼元間隔延遲了的時(shí)間偏移處進(jìn)行的。
在存在干擾的情況下，最好用一個(gè)以上的N-碼片代碼序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，因?yàn)樯厦婷枋龅姆逯祵o法辨別。為了解決這一難題，可以合并跟C1、C2相關(guān)獲得的矢量。發(fā)射信號(hào)用未知碼元調(diào)制。因此，這些相關(guān)最好用非相干方式合并(也就是說在得到合并結(jié)果以前提取相關(guān)的絕對(duì)值)。下面參考圖2描述的優(yōu)選實(shí)施方案說明了一種示例性的相關(guān)輸出矢量的合并和過濾方案。這樣，在合并了足夠數(shù)量的相關(guān)矢量以后，得到的M個(gè)矢量會(huì)有一個(gè)可以分辨的峰值，它會(huì)給出所需要的接收信號(hào)的時(shí)間。
在存在時(shí)間色散的情況下，從接收信號(hào)獲得的上述M-矢量會(huì)因?yàn)槎鄰絺鞑ザ◣讉€(gè)峰值。此時(shí)，比預(yù)定門限值高的第一個(gè)峰很可能就是視線分量，最好選擇它來提供接收信號(hào)的時(shí)間。通過選擇第一個(gè)峰值，不活動(dòng)的BS可以通過使用一組滑動(dòng)相關(guān)器(例如參考以下優(yōu)選實(shí)施方案所介紹的那樣)相對(duì)容易地確定來自MS的接收信號(hào)的時(shí)間。特別地，可以確定來自要確定其位置的MS的接收信號(hào)的時(shí)間，即使這一MS在不斷地發(fā)射它的正常數(shù)據(jù)通信信號(hào)。因此，根據(jù)本發(fā)明，該系統(tǒng)由于發(fā)射的是一種新的不攜帶信號(hào)的信號(hào)，不會(huì)出現(xiàn)信息丟失或者容量損失。于是，完全沒有必要提高M(jìn)S的發(fā)射功率，提高功率會(huì)增加干擾并導(dǎo)致容量損失(還可能阻塞活動(dòng)BS的RF信號(hào))。
如果感興趣的MS發(fā)射的數(shù)據(jù)具有相對(duì)較高的數(shù)據(jù)速率，或者等價(jià)地具有較小的擴(kuò)頻因數(shù)，那么這一碼元時(shí)間間隔就會(huì)非常短。在這種情況下，非相干合并過程的增益被降低，因?yàn)橄喔珊喜⑦^程(也就是那些相關(guān))是針對(duì)較少的碼片(N更小)進(jìn)行的。為了部分地解決這一問題，網(wǎng)絡(luò)可以指令這一MS改變數(shù)據(jù)速率，從而提高發(fā)射碼元的長度。通過使用速率匹配(例如碼標(biāo)記)，并提高發(fā)射功率以彌補(bǔ)降低了的編碼增益，這一效果是可能的而不會(huì)降低數(shù)據(jù)速率。這一解決方案非常方便，因?yàn)樵谌魏吻闆r下都可以提高發(fā)射功率，就象前面所介紹過的那樣。
另一方面，如果感興趣的MS正在使用一個(gè)數(shù)據(jù)包信道(也就是說這一MS不是在連續(xù)發(fā)射)，那么這一蜂窩系統(tǒng)最好選擇一個(gè)信道，在MS定位過程中MS在這一信道上連續(xù)發(fā)射(例如一個(gè)物理控制信道)。
圖2是一個(gè)示例性的MS定位方案原理圖，它說明了如何實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。在以下描述中，可以假設(shè)正在用上行鏈路方法確定MS 120的位置，該方法使用未知的發(fā)射信號(hào)。然而，注意到本發(fā)明不是要受限于此，還可以包括下行鏈路方法，它是上行鏈路方法的類似應(yīng)用。為了簡(jiǎn)單起見省略了下行鏈路情形。還要注意可以采用組合起來的上行鏈路/下行鏈路MS定位方法。
這一示例性的MS定位方法250用圖3所示的流程圖說明。這一定位方法開始于步驟252，提供服務(wù)的BS(例如100) (通過空中接口的控制消息)發(fā)送一個(gè)命令給MS 120，讓它使用預(yù)定的擴(kuò)頻系數(shù)和發(fā)射功率。功率的提高可以用例如已知CDMA系統(tǒng)中采用的典型的快速功率控制反饋方法來進(jìn)行。在許多情況下，不必改變速率。還有，處理話音/數(shù)據(jù)不活動(dòng)性可能需要不同的程序，因?yàn)榧词故窃谠捯?數(shù)據(jù)不活動(dòng)期間也需要MS 120發(fā)射信號(hào)。
在步驟254里，一組(例如至少一個(gè))鄰近的非活動(dòng)(MS 120不連接的)BS(例如110a和/或11Ob)得到網(wǎng)絡(luò)命令，開始用MS 120使用的代碼進(jìn)行搜索和相關(guān)運(yùn)算。這一代碼搜索最好用一組滑動(dòng)相關(guān)器進(jìn)行?？梢杂糜趯?shí)施本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的一組示例性滑動(dòng)相關(guān)器(200)用圖4說明。在相關(guān)器200里，基帶信號(hào)，x(t)，進(jìn)入滑動(dòng)相關(guān)器(1-M)。每一塊“D”都表示一個(gè)碼片延遲。在步驟256里，這些BS用一個(gè)乘法器2021-M和一個(gè)寄存器2061-M將這一代碼跟基帶信號(hào)里的代碼進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。寄存器輸出被加起來(2041-M)反饋給乘法器2021-M的輸出，并跟寄存器輸入連接起來。在這一實(shí)施方案實(shí)例里，所有的N碼片寄存器2061-M都被復(fù)位。然后，對(duì)應(yīng)寄存器里相關(guān)信號(hào)y(t)的當(dāng)前值被取樣，并通過一個(gè)絕對(duì)值功能(例如過濾器)2081-M傳遞過去，然后加到第二個(gè)寄存器2121-M中去。如圖所示，有M個(gè)相關(guān)器和非相干合并器。來自這些合并器的輸出值z(mì)(1)～z(M)構(gòu)成了相關(guān)函數(shù)，由此可以估計(jì)接收信號(hào)的TOA值(步驟258)。在步驟260里，這一BS利用接收信號(hào)的TOA估計(jì)估計(jì)MS的位置。然后在步驟262里，網(wǎng)絡(luò)可以(通過空中接口的一則控制消息)指令MS 120恢復(fù)它的正常工作。
在工作的過程中，發(fā)射碼元的長度可以定義成N個(gè)碼片長。還有，(為了簡(jiǎn)單起見)可以假定接收信號(hào)以碼片速率取樣。如果采用速率更快，可以采用更多的滑動(dòng)相關(guān)器。如果沒有任何干擾用戶，對(duì)于每一個(gè)發(fā)射信號(hào)，這組(200)滑動(dòng)相關(guān)器的輸出就會(huì)有一個(gè)或多個(gè)幅度峰。這些峰對(duì)應(yīng)于構(gòu)成通信信道的不同路徑。第一個(gè)峰很可能就是直接路徑，這一路徑上信號(hào)的到達(dá)時(shí)間可以用作接收信號(hào)的時(shí)間標(biāo)記?？梢詮牟煌珺S獲得的一組時(shí)間標(biāo)記可以用于估計(jì)MS 120的位置。于是，可以在網(wǎng)絡(luò)一側(cè)使用已知位置估計(jì)算法中的一個(gè)來計(jì)算MS的位置。
如果跟某一BS有關(guān)的小區(qū)尺寸相對(duì)較大，在組200里就可以采用更多的相關(guān)器，因?yàn)槠渌麭S時(shí)間的不確定性更大。例如，如果另一個(gè)BS的時(shí)間不確定性是32μs(大約等于9km)，那么如果碼片間隔是0.24μs，頻帶內(nèi)就需要大約128個(gè)相關(guān)器。
在存在干擾的情況下，更遠(yuǎn)的BS中相關(guān)器里的多個(gè)峰值(如上所述)很可能無法分辨。但這一問題可以通過合并大量M-矢量來解決。這一合并過程最好用非相干方式進(jìn)行，因?yàn)榘l(fā)射的數(shù)據(jù)未知。這一合并功能可以通過提取過濾器組輸出的絕對(duì)值，然后將得到的序列加起來來完成。換句話說，可以獲得M個(gè)下標(biāo)變量長的一個(gè)數(shù)據(jù)值矢量。這一矢量的第m個(gè)下標(biāo)變量等于z(m)=|y(m,1)|+|y(m,2)|+…+|y(m,P)|，(1)其中y(m,n)是(組200中)第m個(gè)滑動(dòng)相關(guān)器的第n個(gè)輸出，P是合并矢量的總個(gè)數(shù)。
另外，矢量合并可以通過將過濾器組輸出的幅度平方加起來進(jìn)行。在這種情況下，第m個(gè)下標(biāo)變量將是以下形式z(m)=|y(m,1)|2+|y(m,2)|2+…+|y(m,P)|2，(2)這樣，本發(fā)明并不局限于進(jìn)行非相干矢量合并的一個(gè)具體方法。圖4中的示例性實(shí)施方案說明了這種滑動(dòng)相關(guān)器和非相干合并功能如何實(shí)現(xiàn)。
上述矢量的第一個(gè)峰，它最好高于預(yù)定門限值，說明了MS 120直接路徑信號(hào)的到達(dá)時(shí)間。然而，這一直接路徑信號(hào)TOA的一個(gè)估計(jì)可以采用已知的信號(hào)處理技術(shù)提高精度。例如，這一峰值的位置可以用許多已知插值/平滑技術(shù)中的一種來確定。
以上非相干合并功能可以在相對(duì)長的時(shí)間段里完成，而不會(huì)給有關(guān)的通信系統(tǒng)帶來任何有害影響。這一功能的主要限制是MS 120的時(shí)間穩(wěn)定性。但是，既然MS跟提供服務(wù)的BS(例如100)精確同步，MS的時(shí)間穩(wěn)定性就不會(huì)是一個(gè)大問題。在任何情況下，即使非相干矢量合并功能能在相對(duì)較長的時(shí)間里完成，對(duì)許多應(yīng)用而言這一方法仍然很有吸引力，因?yàn)槲恢霉烙?jì)可以相當(dāng)快。為了提高位置確定速度，在某些情況下，網(wǎng)絡(luò)可以讓MS 120提高發(fā)射功率。典型情況下，當(dāng)這種情況出現(xiàn)的時(shí)候，MS距離提供服務(wù)的BS相當(dāng)近(也就是一個(gè)“遠(yuǎn)近”收聽問題)。結(jié)果，這一MS會(huì)導(dǎo)致干擾增強(qiáng)，主要是在提供服務(wù)的小區(qū)內(nèi)。但是，這一增加的干擾很可能可以用一個(gè)已知的干擾對(duì)消技術(shù)來消除。
在這里，注意到本發(fā)明中需要提高的MS的發(fā)射功率比現(xiàn)有方法中所需要的低得多，這一點(diǎn)很重要，其中Ms發(fā)射了特殊的定位信號(hào)。利用這些現(xiàn)有方法中的一個(gè)，定位信號(hào)必須用相對(duì)較高的功率(比正常功率高25分貝)發(fā)射，以最大限度地減少數(shù)據(jù)損失。因此，這些現(xiàn)有的Ms定位方法會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的干擾，甚至在提供服務(wù)的小區(qū)內(nèi)導(dǎo)致RF信號(hào)的阻塞。
圖5是一組示例性滑動(dòng)相關(guān)器(300)的一個(gè)示意圖，可以用它們來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施方案。如圖所示，在組300里，基帶信號(hào)x(t)進(jìn)入滑動(dòng)相關(guān)器(1-M)。每一塊“D”都表示一個(gè)碼片延遲。這一代碼跟基帶信號(hào)里的代碼的相關(guān)是在乘法器3021-M和寄存器3061-M中完成的。寄存器輸出被加起來(3041-M)，反饋給乘法器3021-M的輸出，并連接到寄存器的輸出端。在這一示例性實(shí)施方案里，每N個(gè)碼片對(duì)寄存器3061-M復(fù)位一次。然后，對(duì)應(yīng)寄存器中相關(guān)信號(hào)y(t)的當(dāng)前值被采樣，并通過開關(guān)3071-M。開關(guān)的位置取決于相關(guān)信號(hào)中當(dāng)前碼元的狀態(tài)。換句話說，如果相關(guān)信號(hào)中的當(dāng)前碼元已知，那么開關(guān)的位置就是用相關(guān)方式合并這些碼元(用如圖所示的一個(gè)寄存器3141-M和有關(guān)的共軛信號(hào)乘法器和加法器)。否則，如果相關(guān)信號(hào)中的碼元未知，信號(hào)就用非相干方式合并(例如如同參考圖4所示的一樣)。這樣，開關(guān)3071-M將信號(hào)和未知碼元傳遞給一個(gè)模功能(例如過濾器)3081-M，然后將得到的信號(hào)加3101-M到寄存器3121-M上去。如圖所示，有M個(gè)這樣的相關(guān)器，以及M個(gè)相干和非相干合并器。這些相關(guān)器的輸出值z(mì)(1)～z(M)構(gòu)成相關(guān)函數(shù)，由此可以計(jì)算出接收信號(hào)的TOA值。
如圖所示，圖4和5里的多數(shù)單元實(shí)質(zhì)上都相同。但在圖5所示的示例性實(shí)施方案中，跟圖5所示實(shí)施方案的主要差別是，在圖5中，當(dāng)接收數(shù)據(jù)是已知的情況下信號(hào)是用相干方式合并的，當(dāng)接收數(shù)據(jù)未知的時(shí)候是用非相干方式合并的。在圖5中，當(dāng)接收碼元已知的時(shí)候，相關(guān)跟對(duì)應(yīng)碼元的復(fù)共軛相乘，并相干合并。在這種情況下，對(duì)應(yīng)于上述矢量(1)和(2)的合并矢量會(huì)是以下形式z(m)=｜s*1y(m,1)+s*2y(m,2)+…+s*ky(m,k)｜+｜y(m,k+1)｜+…+｜y(m,P)｜， (3)和z(m)=｜s*1y(m,1)+s*2y(m,2)+…+s*ky(m,k)｜2+｜y(m,k+1)｜2+…+｜y(m,P)｜2，(4)其中s*i是碼元i的復(fù)共軛，k是已知碼元的個(gè)數(shù)。
雖然用附圖和前面的詳細(xì)說明介紹了本發(fā)明中方法和裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，但是應(yīng)當(dāng)明白本發(fā)明并不局限于這里公開的實(shí)施方案，而是能夠有各種重新安排、改進(jìn)和替換，而不會(huì)偏離以下權(quán)利要求給出的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。
權(quán)利要求
1．一種方法，用于在基于CDMA的蜂窩系統(tǒng)中利用移動(dòng)臺(tái)發(fā)射的未知信號(hào)中一個(gè)或者多個(gè)短碼和一個(gè)長碼為移動(dòng)臺(tái)定位，包括以下步驟命令移動(dòng)臺(tái)將至少一部分發(fā)射功率提高一預(yù)定量；在至少一個(gè)基站內(nèi)將未知信號(hào)跟一個(gè)或者多個(gè)短碼和所述長碼的一部分進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算；和用非相干方式合并從相關(guān)步驟獲得的輸出。
2．權(quán)利要求1的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)短碼和所述長碼中的至少一個(gè)被分成多個(gè)相等的段。
3．權(quán)利要求1的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)短碼和所述長碼中的至少一個(gè)被分成多個(gè)N-碼片段。
4．一種方法，用于在基于CDMA的蜂窩系統(tǒng)中，通過利用碼的預(yù)定組合對(duì)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射的未知信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻，為移動(dòng)臺(tái)定位，包括以下步驟在基于CDMA的蜂窩系統(tǒng)中的至少一個(gè)基站里接收所述擴(kuò)頻未知信號(hào)；在所述至少一個(gè)基站內(nèi)將收到的擴(kuò)頻未知信號(hào)跟一部分碼的所述預(yù)定組合進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算；和用非相干方式合并所述相關(guān)步驟的相關(guān)輸出。
5．權(quán)利要求4的方法，在所述非相干方式合并步驟中還包括檢測(cè)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射信號(hào)的時(shí)間的步驟。
6．一種方法，用于在基于CDMA的蜂窩系統(tǒng)中，通過利用碼的預(yù)定組合對(duì)移動(dòng)臺(tái)發(fā)射的部分已知信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)頻，為移動(dòng)臺(tái)定位，包括以下步驟在基于CDMA的蜂窩系統(tǒng)的至少一個(gè)基站里接收所述部分?jǐn)U頻已知信號(hào)；在所述至少一個(gè)基站內(nèi)將收到的部分?jǐn)U頻已知信號(hào)跟一部分碼的所述預(yù)定組合進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算；和對(duì)應(yīng)于所述部分已知發(fā)射信號(hào)的已知部分，用相干方式合并所述相關(guān)步驟的相關(guān)輸出。
7．權(quán)利要求6的方法，還包括用非相干方式合并相干合并步驟和非相干合并步驟的結(jié)果的步驟。
8．一組相關(guān)器，用于在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中進(jìn)行碼搜索，包括多個(gè)乘法器，所述多個(gè)乘法器中的每一個(gè)乘法器都用并聯(lián)方式連接起來，以接收編碼信號(hào)；第一組多個(gè)寄存器，這第一組多個(gè)寄存器中每一個(gè)寄存器的輸入都跟相應(yīng)乘法器的輸出連接；多個(gè)過濾器，所述多個(gè)過濾器中每一個(gè)過濾器的輸入都跟所述第一組多個(gè)寄存器的相應(yīng)寄存器的輸出相連；和第二組多個(gè)寄存器，所述第二組多個(gè)寄存器中每一個(gè)寄存器的輸入都跟所述多個(gè)過濾器中相應(yīng)過濾器的輸出相連。
9．權(quán)利要求8的相關(guān)器組，其中所述多個(gè)過濾器中的每一個(gè)過濾器都要完成范數(shù)功能。
10．權(quán)利要求8的相關(guān)器組，其中第二組多個(gè)寄存器的合并輸出包括一個(gè)相關(guān)功能， 用于估計(jì)接收信號(hào)的到達(dá)時(shí)間。
11．權(quán)利要求8的相關(guān)器組，其中的編碼信號(hào)包括一個(gè)基帶信號(hào)。
12．權(quán)利要求8的相關(guān)器組，其中所述多個(gè)乘法器中的至少一個(gè)乘法器跟所述多個(gè)乘法器中有一個(gè)碼片延遲的第二個(gè)乘法器相連。
13．權(quán)利要求8的相關(guān)器組，其中第一組多個(gè)寄存器的相應(yīng)寄存器的輸出被加到所述第一組多個(gè)寄存器的一個(gè)相應(yīng)輸入上去。
14．權(quán)利要求8的相關(guān)器組，其中所述多個(gè)寄存器中的至少一個(gè)寄存器在每一個(gè)N-碼片間隔進(jìn)行復(fù)位。
15．權(quán)利要求8的相關(guān)器組，其中所述第二組多個(gè)寄存器的相關(guān)寄存器的輸出被加到所述第二組多個(gè)寄存器的一個(gè)相應(yīng)輸入上去。
16．一個(gè)相關(guān)器組，用于在CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)中進(jìn)行碼搜索，包括多個(gè)乘法器，所述多個(gè)乘法器中的每一個(gè)乘法器都用并聯(lián)方式連接起來，以接收編碼信號(hào)；第一組多個(gè)寄存器，所述第一組多個(gè)寄存器中每一個(gè)寄存器的一個(gè)輸入跟一個(gè)相應(yīng)乘法器的一個(gè)輸出相連；響應(yīng)相關(guān)信號(hào)中碼元狀態(tài)的一個(gè)開關(guān)；多個(gè)過濾器，如果所述狀態(tài)跟未知碼元有關(guān)，那么所述多個(gè)過濾器中每一個(gè)過濾器的第一個(gè)輸入跟所述開關(guān)的第一個(gè)輸出相連；第二組多個(gè)寄存器，如果所述狀態(tài)跟已知碼元有關(guān)，所述第二組多個(gè)寄存器中每一個(gè)寄存器的一個(gè)輸入跟所述開關(guān)的第二個(gè)輸出相連；第二組多個(gè)寄存器中每一個(gè)寄存器的一個(gè)輸出跟多個(gè)過濾器中每一個(gè)過濾器的第二個(gè)輸入相連；和第三組多個(gè)寄存器，所述第三組多個(gè)寄存器中每一個(gè)寄存器的一個(gè)輸入跟所述多個(gè)過濾器中相應(yīng)一個(gè)過濾器的一個(gè)輸出相連。
17．權(quán)利要求16的相關(guān)器組，其中多個(gè)過濾器中的每一個(gè)過濾器都完成模功能。
全文摘要
公開了一種方法和系統(tǒng),用于在CDMA蜂窩系統(tǒng)中確定移動(dòng)臺(tái)(120)的位置,其中移動(dòng)臺(tái)(120)要發(fā)射的每一個(gè)碼元(S
文檔編號(hào)H04B1/707GK1303542SQ9980481
公開日2001年7月11日 申請(qǐng)日期1999年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月8日
發(fā)明者M·賽德瓦爾 申請(qǐng)人:艾利森電話股份有限公司