專利名稱：為移動臺定位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線通信系統(tǒng)，更具體地涉及一種用于在擴展頻譜通信系統(tǒng)中為移動臺定位的方法和設(shè)備。
在通常的無線通信系統(tǒng)例如數(shù)字射頻(RF)無線電話系統(tǒng)中，具有一個控制器和眾多發(fā)射機和接收機的基站與位于由基站服務(wù)的區(qū)域內(nèi)運行的移動臺通信。
在通過例如空氣的介質(zhì)的RF信道上發(fā)射通信信號會使所接收的通信信號與初始發(fā)射通信信號顯著不同。如

圖1中所示，在信道上傳播的發(fā)射的通信信號S(T)12可能被慢變信道參數(shù)D14所改變，參數(shù)D14表示例如通信信號S(T)12自移動臺傳播至基站時的時間延遲，而發(fā)射的通信信號S(T)12可能還被表示一定量的干擾N16的信道變量所破壞。因此，所接收通信信號R(T)18可由表達式例如R(T)=S(T-D)+N所表示。
眾所周知，可用三邊測量法確定無法通信系統(tǒng)中的移動臺位置。根據(jù)三邊測量法，可根據(jù)信號在移動臺與三個基站中的每個基站之間傳播的時間延遲D14的測量值計算出移動臺與三個基站之間的距離。
然而當(dāng)一個或更多基站不能可靠地接收自移動臺發(fā)射的信號時，三邊測量法可能無效。例如，在擴展頻譜系統(tǒng)例如碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中，當(dāng)移動臺靠近一個基站時，其它基站收到的信號的信噪比(SNR)可能消失，從而經(jīng)常使D14的測量困難和不準(zhǔn)。在CDMA系統(tǒng)的區(qū)域中可能有無法確定移動臺地理位置的區(qū)域，稱為覆蓋孔洞。
因此需要一種方法和設(shè)備，用于在擴展頻譜通信系統(tǒng)中為移動臺定位并能改善對時間延遲D14的估算和消除覆蓋空洞。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種在擴展頻譜通信系統(tǒng)中為移動臺定位的方法能滿足上述需要，該方法包括以下步驟自第一基站向移動臺發(fā)射一個包括眾多發(fā)射符號的第一信號；由第一基站接收來自移動臺的包括第一眾多響應(yīng)于第一信號的接收符號的第二信號；由第一基站將第二信號解調(diào)以形成解調(diào)信號；由第一基站將至少一部分解調(diào)信號重編碼以形成參考信號；由第二基站接收參考信號；由第一基站和第二基站接收來自移動臺的包括第二眾多接收符號的重發(fā)射第二信號，該重發(fā)射第二信號響應(yīng)于包括眾多射向移動臺的重發(fā)射符號的重發(fā)射第一信號；由第一基站在第一時刻和第二時刻將重發(fā)射第二信號與參考信號進行比較；由第二基站在第一時刻和第二時刻將重發(fā)射第二信號與參考信號進行比較；根據(jù)第一基站處的比較，確定重發(fā)射第二信號的第一延遲，第一延遲表示重發(fā)射第二信號自移動臺至第一基站的傳播時間；根據(jù)第二基站處的比較，確定重發(fā)射第二信號的第二延遲，第二延遲表示重發(fā)射第二信號自移動臺至第二基站的傳播時間；及根據(jù)第一和第二延遲確定移動臺的位置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一種在擴展頻譜通信系統(tǒng)中為移動臺定位的方法包括以下步驟由第一基站接收一個由移動臺發(fā)射的信號；由第一基站將信號解調(diào)以形成解調(diào)信號；將至少一部分解調(diào)信號重新調(diào)制以形成參考信號；由第一基站和第二基站接收重發(fā)射信號；由第一基站將重發(fā)射信號與參考信號比較以確定第一延遲；由第二基站將重發(fā)射第二信號與參考信號比較以確定第二延遲；及根據(jù)第一和第二延遲確定移動臺的位置。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，一種用于在擴展頻譜通信系統(tǒng)中為移動臺定位的設(shè)備包括一個響應(yīng)于移動臺的第一基站。該第一基站包括一個向移動臺發(fā)射第一信號的第一天線。第一天線自移動臺接收響應(yīng)于第一信號的第二信號。第一解調(diào)器響應(yīng)于第二信號而產(chǎn)生解調(diào)信號。重編碼器響應(yīng)于解調(diào)信號而形成參考信號。第一相關(guān)器將參考信號與由第一天線收到的重發(fā)射第二信號比較以確定第一延遲，后者表示重發(fā)射第二信號自移動臺至第一基站的傳播時間。第二基站也響應(yīng)于移動臺和參考信號。第二基站包括一個自移動臺接收重發(fā)射第二信號的第二天線并接收參考信號。第二相關(guān)器將參考信號與重發(fā)射第二信號比較以確定第二延遲，后者表示重發(fā)射第二信號自移動臺至第二基站的傳播時間?？刂破黜憫?yīng)于第一和第二基站?？刂破鞲鶕?jù)第一延遲和第二延遲確定移動臺位置。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，一種用于在擴展頻譜通信系統(tǒng)中為移動臺定位的方法包括以下步驟由第一基站接收由移動臺發(fā)射的信號，該信號包括一個具有眾多接收符號的接收幀；由第一基站將信號存放于第一存儲器內(nèi)；由第二基站接收該信號；由第二基站將該信號存放于第二存儲器內(nèi)；由第一基站將所接收幀解調(diào)以形成解調(diào)幀；由第二基站接收解調(diào)幀；在第一基站處將解調(diào)幀重編碼以形成具有眾多編碼符號的重編碼幀；在第二基站處將解調(diào)幀重編碼以形成重編碼幀；在第一基站處在第一眾多時刻將第一存儲器內(nèi)眾多所接收符號中的每一個與眾多重編碼符號中的每一個進行比較；根據(jù)第一眾多時刻的比較結(jié)果確定表示信號自移動臺至第一基站的傳播時間的第一延遲；在第二基站處在第二眾多時刻將第二存儲器內(nèi)眾多所接收符號中的每一個與眾多重編碼符號中的每一個進行比較；根據(jù)第二眾多時刻的比較結(jié)果確定表示信號自移動臺至第二基站的傳播時間的第二延遲；及根據(jù)第一和第二延遲確定移動臺的位置。
已經(jīng)闡釋描述過本發(fā)明，其優(yōu)選實施例的下面的描述將使熟悉技術(shù)的人容易了解本發(fā)明的優(yōu)點。如所實施的那樣，本發(fā)明能用于其它不同實施例，同時其細(xì)節(jié)可在不同方面進行修改。因此，應(yīng)認(rèn)為圖和說明在本質(zhì)上是闡釋性而非限制性的。
圖1是所發(fā)射通信信號S(T)的例子，它在傳播中被時間延遲D和噪音N所改變，結(jié)果形成所接收通信信號R(T)。
圖2闡述一個根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的蜂窩通信系統(tǒng)。
圖3是用于生成通信信號波形的移動臺發(fā)射機的框圖。
圖4是用于每秒9600位傳播率的逆向聯(lián)接信道幀圖。
圖5是由圖3發(fā)射機所產(chǎn)生的數(shù)字編碼間插幀圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的基站的部分框圖，包括一個用于接收由圖3中說明的發(fā)射機所生成通信信號波形的接收機。
圖7是圖6中闡述的接收機中所接收幀的圖。
圖8是圖6中闡述的接收機中解調(diào)幀的圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于在擴展頻譜通信系統(tǒng)中確定移動臺位置的方法的流程圖。
現(xiàn)看圖，其中相同數(shù)碼標(biāo)示相同部件，圖2闡述一個無線通信系統(tǒng)200，例如碼分多址(CDMA)數(shù)字無線電話系統(tǒng)。基站210、212和214與位于由基站212服務(wù)的區(qū)域220內(nèi)運行的移動站216通信。區(qū)域222和224分別由基站214和210服務(wù)。基站210、212和214連至一個基站控制器250，它除其它部件外，還包括一個處理器252和一個存儲器254，控制器250又連至一個移動交換中心260，它也包括一個處理器262和一個存儲器264。
在基站210、212和214與移動臺216之間通過射頻(RF)信道進行多址無線通信，各RF信道提供在其上可傳播數(shù)字通信信號例如聲音、數(shù)據(jù)和視頻的物理路徑。基站對移動臺通信稱為在前向聯(lián)接信道上進行，而移動臺對基站通信稱為在逆向聯(lián)接信道上。使用CDMA多路化的通信系統(tǒng)詳細(xì)地描述于1993年7月的Telecommunications IndustryAssociation,Washington,D.C.的TIA/EIA Interim Standard IS-95A,Mobile Station-Base Station Compatibility Standards for Dual-ModeWideband Spread Spectrum Cellular Systems[IS-95A]中及1996年2月的“TIA Telecommunications Systems Bulletin:Support for 14.4 kbpsData Rate and PCS Interaction for Wideband Spread SpectrumCellular Systems”[the Bulletinl中，此處將IS-95A與the Bulletin兩者都包括以供參閱。
如圖2中所示，通信信號214由基站212通過一條IS-95前向聯(lián)接信道例如尋呼信道或話務(wù)信道發(fā)射至移動臺216。響應(yīng)于來自基站212的通信信號213，由移動臺216通過一條IS-95逆向聯(lián)接信道例如選址信道或話務(wù)信道發(fā)射通信信號215。通信信號217基本上與通信信號215相似，如同通信信號217一樣，通信信號215是由移動臺216重發(fā)射的。
在許多使用場合中，例如確定移動臺216位置時，可能希望為一給定信號S(t)12(示于圖1中)，例如自移動臺216發(fā)射至基站210、212或214的通信信號215、217，估算時間延遲D14(也示于圖1中)。
例如，可以估算自移動臺216發(fā)射至基站212的第二信號215或重發(fā)射第二信號217的時間延遲D14。作為第一步，基站212可向移動臺216發(fā)射第一信號213。例如，第一信號可為通過尋呼信道發(fā)射的請求消息例如狀態(tài)請求消息，也可為通過話務(wù)信道發(fā)射的其它類型消息。第一信號213最好為基站212提供載體以便詢問移動臺216的固定屬性，例如移動臺216的電子系列號(ESN)和功率級。其次，移動臺216通過第二信號215或通過在話務(wù)信道中發(fā)射的其它消息響應(yīng)于第一信號213，以使基站212能自移動臺216中引導(dǎo)出已知的數(shù)據(jù)傳輸，其中第二信號215可為通過尋址信道發(fā)射的狀態(tài)響應(yīng)消息。
圖3是在移動臺例如移動臺216中使用的用于生成第二信號215的發(fā)射機10的框圖。數(shù)據(jù)位流17進入可變率編碼器19，它所產(chǎn)生的信號21包括一系列具有可變發(fā)射數(shù)據(jù)率的發(fā)射信道幀(下面將進一步討論)。每幀的發(fā)射數(shù)據(jù)率決定于數(shù)據(jù)位流17的特性。
圖4是由編碼器19產(chǎn)生的每秒9600位(bps)傳播率的發(fā)射信道幀20的圖(除非另外規(guī)定，此處所有IS-95逆向聯(lián)結(jié)信道例子對應(yīng)于9600bps傳播率)。幀20包括一個具有172個信息位的信息部分22；一個根據(jù)IS-95的sec.6.1.3.3.2.1所說明的多項式從信息部分22中計算出的幀質(zhì)量標(biāo)志部分24；及八個編碼器尾位26。
參看圖3，編碼塊28包括一個卷積編碼器30和一個間插器32。在卷積編碼器30處每幀20可用1/3率編碼器編碼，該編碼器使用著名算法例如卷積編碼算法，以便于隨后將幀20解碼。間插器32使用眾所周知的技術(shù)例如塊間插技術(shù)將幀20內(nèi)容重排。
如圖5中所示，每個由數(shù)字編碼間插位組成的幀34包括96個6編碼位組，總共576位。每個6編碼位組代表64個符號例如Walsh碼中的一個的索引35。一個Walsh碼對應(yīng)于64行64列Hadamard矩陣中的一行或一列，該方矩陣的位長度是2的冪。通常組成一個Walsh碼的各位稱為Walsh片。
再參見圖3，幀34中96個Walsh碼索引35中的每一個輸入至一個M元正交調(diào)制器36，它最好是一個64元正交調(diào)制器。對每個輸入的Walsh碼索引35，M元正交調(diào)制器36在輸出端38生成一個相應(yīng)的64位Walsh碼W39。因此對于輸入至M元正交調(diào)制器36的每個幀34都生成一串96Walsh碼W39。
此外，擾頻器/擴展器塊40使用眾所周知的擾頻技術(shù)將一個偽隨機噪音(PN)序列加至一串Walsh碼W39上。在塊42處使用偏置二進制移相鍵控(BPSK)調(diào)制過程或其它調(diào)制過程將擾頻的一串Walsh碼W39進行調(diào)相，升頻變換和作為通信信號S(T)12自天線46發(fā)射出去。
圖6是基站212(示于圖2中)的部分框圖，其中包括一個根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例構(gòu)成的接收機60?；?10和214類似地構(gòu)成。接收機60可能檢測到自移動臺216傳播至基站212的通信信號R(T)14，例如第二信號215。接收機60最好是一個具有多個銷的瑞克接收機，雖然圖中只顯示了一個銷。接收機60可以是相干的、不相干的或準(zhǔn)相干的。
天線62接收包括一系列接收幀的通信信號R(T)18(下面還將討論)。在塊64處使用已知方法和電路完成通信信號R(T)18的前端處理，例如濾波、降頻變換和相位解調(diào)。
當(dāng)選擇搜索輸入300時，接收機60用作搜索器以便在近似于接收R(T)18的時刻鎖定接收信號R(T)18，搜索器的運行和結(jié)構(gòu)是眾所周知的。接收機60在眾多偏置時刻搜索R(T)18。一旦接收機60在近似于R(T)18的實際接收時間的偏置時刻鎖定信號R(T)18，接收機60可激勵解調(diào)輸入量301，并根據(jù)信號R(T)18接收時間的最佳估算值重新分配瑞克銷。
此外，去擾頻器/去擴展器塊66將由擾頻器44(示于圖3)加于一串Walsh碼W39(也示于圖3中)上的PN碼消掉。在IS-95逆向聯(lián)結(jié)信道中，接收信號18的接收幀(下面將討論)包括96個接收符號或Walsh碼，它們每個64位長。
圖7表示一個自去擾頻器/去擴展器塊66送出的接收幀45。接收幀45包括96組的64接收信號樣本，每一組接收信號樣本RS68對應(yīng)于一個發(fā)射的Walsh碼。例如，每組信號樣本已被一個慢變信道參數(shù)例如時間延遲D14(示于圖1中)和一個信道變量例如N16(也示于圖1中)所破壞。
再參見圖6，接收信號樣本RS68的每個接收組在離開去擾頻器/去擴展器66后輸入至正交解調(diào)器70，例如快速Hadamard變換(FHT)。FHT70可用市場上現(xiàn)成的硬件實現(xiàn)，或用作加法器陣列或用作多路分配的加法器，這決定于其尺寸。另一方案可用常規(guī)數(shù)字信號處理器(DSP)例如部件號為56166的Motorola DSP或一個應(yīng)用專用集成電路(ASIC)來實現(xiàn)FHT70。
在接收一組接收信號樣本RS68后，F(xiàn)HT70生成一系列輸出信號72。在IS-95逆向聯(lián)結(jié)信道中為每個信號樣本組RS68生成64個輸出信號72。每個輸出信號72具有一個引用由M元正交調(diào)制器36(示于圖3)生成的64個可能的Walsh碼W39中的一個的索引。因此，在IS-95逆向聯(lián)連信道中，當(dāng)接收信號樣本組RS68輸入至FHT70中時，產(chǎn)生與64個可能的發(fā)射Walsh碼39相關(guān)的64個輸出信號72。應(yīng)知道，除具有一個索引外，每個輸出信號72也具有一個相關(guān)連的復(fù)數(shù)C。為簡便起見，索引和復(fù)數(shù)一起稱為輸出信號72。
每個輸出信號72還具有一個相關(guān)連的能值C2(未示出)，通常將與輸出信號72相關(guān)連的復(fù)數(shù)C的幅值求平方計算而得。能值C2一般對應(yīng)于可信度或似然度，即由輸出信號72索引的Walsh碼W39對應(yīng)于輸入至FHT70的一組接收信號樣本RS68的可信度。然而在大約百分之二十的運行中，代表最高可信度的能值C2是錯的-即與最大能值C2相關(guān)連的輸出信號72并不真正索引被發(fā)射的Walsh碼W39。
可能包括去間插器78和卷積譯碼器80的譯碼塊76進一步解調(diào)接收信號R(T)18，即用于估算由一系列信道幀組成的發(fā)射信號S(T)12(示于圖3中)的第二信號215以便形成一系列解調(diào)幀(下面將討論)。可用不同方法實現(xiàn)譯碼塊76。例如可在譯碼塊76中使用按照已知方法用硬件或軟件實現(xiàn)的最大似然譯碼器。
圖8闡述一個出現(xiàn)于譯碼塊76輸出端81的解調(diào)幀85。解調(diào)幀85包括一個解調(diào)信息部分86，一個解調(diào)幀質(zhì)量標(biāo)志88，還可能包括解調(diào)尾位部分89。
再參照圖6，并在必要時參照其它圖，多路分解器90將幀85的解調(diào)信息部分86自解調(diào)幀質(zhì)量標(biāo)志88分離出來。幀質(zhì)量標(biāo)志電路92使用解調(diào)部分86計算一個重復(fù)幀質(zhì)量標(biāo)志93。在比較器94處將重算幀質(zhì)量標(biāo)志93與解調(diào)幀質(zhì)量標(biāo)志88進行比較以確定特定解調(diào)幀85是否與由編碼器19產(chǎn)生的特定信道幀20相匹配。
當(dāng)解調(diào)幀85與信道幀20不匹配時，它失敗了，在點97處被開關(guān)96所淘汰。
當(dāng)解調(diào)幀85與發(fā)射信道幀匹配時，解調(diào)幀85通過。如圖6中所示，解調(diào)幀85已通過。在點91處由開關(guān)96使解調(diào)信息部分86通過到重編碼塊98，后者最好基本上與圖3中說明的編碼塊28相類似。因此離開重編碼塊98的編碼幀34基本上是幀34(示于圖5中)的復(fù)制品，它可稱為參考幀或參考信號。如圖5中所闡述的，編碼幀34包括多至96個6編碼位組，每個6編碼位組表示64個Walsh碼中的一個的索引35。
如果解調(diào)幀85已成功地譯碼和通信信號S(T)12已檢索出，則基站212就能很好地估算信道參數(shù)信息，例如時間延遲D14，可根據(jù)后者確定移動臺216與基站212之間的距離。然而，為使用三邊測量法準(zhǔn)確地確定移動臺216位置，希望知道移動臺216與至少其它兩個基站例如基站210和214之間的距離。這些距離可根據(jù)通信信號例如信號215或217自移動臺216發(fā)射至基站210和214的時間延遲確定。
為確定自移動臺216至所有三個基站210、212和214的通信信號時間延遲，根據(jù)本發(fā)明一個實施例，基站212可向移動臺216重發(fā)射第一信號213，作為響應(yīng)接收一個與初始發(fā)射第二信號215基本上相同的重發(fā)射第二信號217?；?12可將位于譯碼塊76輸出端81的初始發(fā)射第二信號215或另外將作為重編碼幀34自塊98輸出的參考信號送至基站210和214。基站210和214也接收重發(fā)射信號217。接著所有三個基站中的接收機60可用作特殊搜索器以便準(zhǔn)確地確定移動臺與基站210、212和214之間的通信信號時間延遲。
假設(shè)參考信號被前向送至基站210和214，接收機60可將重編碼幀34中的96個Walsh碼索引35中的每一個重新加以M元正交調(diào)制。為每個輸入Walsh碼索引35生成一個64位信號樣本組或Walsh碼。因此為每幀34生成一系列96 Walsh碼?？蛇x方案是使用眾所周知的擾頻技術(shù)將一個PN序列加至一串Walsh碼中，從而將M元正交調(diào)制的信號重擾頻和重擴展。有利的是，重調(diào)制和重擾頻/重擴展過程與圖3中所描述移動臺216的發(fā)射機10中的相應(yīng)過程基本類似。
然后在眾多偏置時刻，重調(diào)制索引35和通信信號217相關(guān)連的接收信號樣本RS68求相關(guān)值。重發(fā)射第二信號217和重編碼初始發(fā)射第二信號215相互間具有高度相關(guān)性的偏置時刻可在線131處自相關(guān)器100輸出。
另一方案是，相關(guān)器100可以在眾多偏置時刻將自重編碼塊98接收的特定幀34的特定編碼索引35(示于圖5)與位于對應(yīng)于特定編碼索引35的輸出信號72離開FHT70處的重發(fā)射第二信號217進行比較。重發(fā)射第二信號217的幀與重編碼初始發(fā)射信號215的幀具有高度相關(guān)性的偏置時刻可于線131處自相關(guān)器100輸出。
通過在塊130處將發(fā)生高度相關(guān)性的偏置時刻與中心時間源140比較，可確定時間延遲D14，也即移動臺216與每個基站210、212和214之間的距離。
為獲得低信噪比(SNR)時的準(zhǔn)確延遲估算，待求相關(guān)值的信號所跨越的持續(xù)時間很大地長于信道相干時間，而特定搜索過程可分兩步實現(xiàn)。當(dāng)重調(diào)制索引35與和通信信號217相關(guān)連的接收信號樣本RS68求相關(guān)值時，每個接收信號樣本68和重調(diào)制索引35首先劃分為最好為等長度的眾多段，每段所跨越的持續(xù)時間小于信道相干時間，并在每一對段上完成相關(guān)計算。第二，本身為復(fù)數(shù)的相關(guān)結(jié)果的幅值求平方并相加在一起以形成最后搜索結(jié)果。第二步可認(rèn)為是非相干組合。
當(dāng)相關(guān)器100將來自重編碼塊98的特定編碼索引35與位于對應(yīng)于特定編碼索引35的輸出信號72離開FHT70處的重發(fā)射第二信號217進行比較時，可使用FHT70完成該特殊搜索過程。離開去擾頻器/去擴展器塊66的接收信號樣本組劃分為眾多段，每個段所跨越的持續(xù)時間小于信道相干時間。每組接收信號樣本由FHT70處理并且選擇其索引等于相應(yīng)的重編碼6位組的復(fù)數(shù)輸出量C。在一個段內(nèi)將這些選擇的FHT輸出量加起來以形成一個組合的復(fù)合FHT輸出量。組合的復(fù)合FHT輸出量的幅值求平方后與其它段的幅值平方的組合復(fù)合FHT輸出量相加以形成最終搜索結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，移動臺216不發(fā)射信號217。可以是商用現(xiàn)成計算機可讀隨機存取存儲器的存儲器110可放于基站210、212和214內(nèi)接收機60內(nèi)部以便在接收第二信號215時將它捕獲。如圖6中所示，存儲器110響應(yīng)于前端處理塊64，去擾頻器/去擴展器塊66和解調(diào)器70，當(dāng)然它也可響應(yīng)于其它接收機元件。然后，此處描述的搜索過程可用于基站210、212和214中的捕獲的第二信號以確定移動臺216與基站間的時間延遲或距離。當(dāng)所存樣本數(shù)量是Walsh片率的兩倍時，存儲器尺寸的估值是每0.1秒樣本為0.5兆字節(jié)。
還設(shè)想第二信號215可為移動臺216發(fā)射的任何正常話務(wù)信號而不必預(yù)先由基站212發(fā)射第一信號213。在此情況下，基站210、212和214可有利地在共同預(yù)定時刻存放信號215。然而可能希望指令移動臺216以全速率發(fā)射，例如發(fā)送第一信號213以請求移動臺216發(fā)射一個空白和字符或微弱和字符信號以保證信號215包括全速率幀。
一種用于確定移動臺216和基站212間傳播第二信號215或217而引起的時間延遲D14的方法可總結(jié)如下已知在FHT70輸出端表示為一系列所存輸出信號72的延遲的信號R(T)18，或為(1)由移動臺216作為第二信號217重發(fā)射，或(2)由移動臺216作為信號215發(fā)射而被捕獲入存儲器110。對應(yīng)于R(T)18的S(T)12的值由離開重編碼塊98的重編碼幀34的索引35所給出。相關(guān)器100求接收信號與重調(diào)制的和/或重擴展的和重擾頻的信號的相關(guān)值，或按不同情況確定輸出信號72與匹配對應(yīng)索引35之差，并在線131處向延遲估算器130送出R(T)18的幀與S(T)12的幀之間具有高相關(guān)性的偏置時間。特定幀的準(zhǔn)確偏置時間的計算通常只會被一定量噪音N16所破壞。為減少來自噪音N16的能量，例如可在數(shù)個幀的持續(xù)時間內(nèi)完成偏置時刻計算。
然后在延遲估算塊130處將線131處的選擇的偏置時刻與中心時間源140比較，后者例如是基站212處可用的IS-95系統(tǒng)時間的20毫秒整倍數(shù)，從而估算第二信號215或217自移動臺216至基站210、212和214的時間延遲D14。
當(dāng)希望確定移動臺216位置時，例如基站控制器250或移動臺控制器260那樣的控制器可啟動一條命令給一個或更多基站例如基站210、212和214，以便如上描述地確定信號215或217自移動臺216傳播至基站210、212和214的時間延遲D14。然后，由每個基站計算的時間延遲D14可與基站標(biāo)識信息一起送至中央位置例如基站控制器250或移動交換中心260?？梢砸黄鹂紤]每個基站的時間延遲D14與接收基站的二維或三維地理座標(biāo)，及計算各基站與移動臺的信號傳播路徑相交處的獨特點(或具有最高概率的小區(qū)域)，從而確定移動臺216位置。例如，此處包括作為參考的授予Ghosh等人的美國專利號5,508,708中提供了用于確定移動臺216地理座標(biāo)的合適計算方法。
一種用于在擴展頻譜通信系統(tǒng)中確定移動臺位置的優(yōu)選方法列于圖9流程圖中。方法自塊400開始，進至塊402，該處第一基站發(fā)射第一信號至移動臺。塊404處第一基站接收來自移動臺的響應(yīng)于第一信號的第二信號。其次塊406處第一基站將第二信號解調(diào)以形成解調(diào)信號，及塊408處第一基站將解調(diào)信號重編碼以形成參考信號。塊410處第二基站接收參考信號。塊412處第一和第二基站接收由移動臺送來的響應(yīng)于送往移動臺的重發(fā)射第一信號的重發(fā)射第二信號。塊414處第一和第二基站于第一時刻和第二時刻將重發(fā)射第二信號與參考信號比較。塊416處根據(jù)第一基站的比較，確定重發(fā)射第二信號的第一延遲，該第一延遲表示重發(fā)射第二信號自移動臺至第一基站的傳播時間。塊418處根據(jù)第二基站的比較，確定重發(fā)射第二信號的第二延遲，該第二延遲表示重發(fā)射第二信號自移動臺至第二基站的傳播時間。塊420處根據(jù)第一和第二延遲確定移動臺位置。
在第一可替換實施例中，第二基站可接收解調(diào)信號及第一基站和第二基站兩者都將解調(diào)信號重調(diào)制以形成參考信號。在第二可替換實施例中第一和第二基站兩者都可存放第一信號于存儲器例如存儲器110中，將第一信號解調(diào)以形成解調(diào)信號，將解調(diào)信號重調(diào)制并將重調(diào)制信號與存儲器內(nèi)容比較。
此處描述的用于擴展頻譜通信系統(tǒng)中為移動臺定位的方法和設(shè)備具有許多優(yōu)點。例如，基站接收機60預(yù)先知道移動臺216發(fā)射的S(T)12例如信號215或217的準(zhǔn)確信號。因此用作搜索器的接收機60可以在長的積分周期例如兩個或更多幀的周期內(nèi)在一系列偏置時刻將信號R(T)18與發(fā)射的信號S(T)12求相關(guān)值，從而確定與接收信號R(T)相關(guān)連的時間延遲D14。該方法可使信噪比(SNR)增益高至12dB，因而顯著地縮小覆蓋空洞。
另一方面，不能預(yù)先知道S(T)12而延長積分周期不會對時間延遲D14的估算有多大改善，也就不會縮小覆蓋空洞，因為接收機60需要使用眾所周知的獲取Walsh符號法在低SNR情況下估算延遲D14。
雖然此處用特定邏輯/功能電路和關(guān)系描述接收機60，但可設(shè)想用不同方法配置接收機60，例如使用編程的處理器或應(yīng)用專用集成電路(ASIC)。
此處專門提到IS-95逆向聯(lián)結(jié)信道，但本發(fā)明可用于任何數(shù)字信道，包括但不限于前向聯(lián)結(jié)IS-95信道及所有TDMA系統(tǒng)中的所有前向和逆向TDMA信道，這些TDMA系統(tǒng)例如Groupe Special Mobile(GSM),European TDMA系統(tǒng)，Pacific Digital Cellular(PDC)，日本TDMA系統(tǒng)和美國TDMA系統(tǒng)Interin Standard 54(IS-54)。
應(yīng)用于基于蜂窩的數(shù)字通信系統(tǒng)的本發(fā)明原理也可用于其它類型通信系統(tǒng)，包括但不限于個人通信系統(tǒng)，長途系統(tǒng)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)。類似地，應(yīng)用于所有類型數(shù)字射頻信道的本發(fā)明原理也用于其它類型通信信道，例如射頻信令信道，電子數(shù)據(jù)總線，有線信道，光纖聯(lián)結(jié)及衛(wèi)星聯(lián)結(jié)。
很明顯，以上描述的特定實施例和其它實施例及本發(fā)明的其它和另外方式可以在不背離所附權(quán)利要求和它們的等效內(nèi)容的實質(zhì)和范圍的情況下得到修改，因此認(rèn)為本發(fā)明的范圍只受下列權(quán)利要求和它們的等效內(nèi)容所約束。
權(quán)利要求
1．一種在擴展頻譜通信系統(tǒng)中為移動臺定位的方法，該方法包括以下步驟自第一基站向移動臺發(fā)射一個包括眾多發(fā)射符號的第一信號；由第一基站接收來自移動臺的響應(yīng)于第一信號的包括第一眾多接收符號的第二信號；由第一基站將第二信號解調(diào)以形成解調(diào)信號；由第一基站將至少一部分解調(diào)信號重編碼以形成參考信號；由第二基站接收參考信號；由第一基站和第二基站接收來自移動臺的包括第二眾多接收符號的重發(fā)射第二信號，該重發(fā)射第二信號響應(yīng)于包括眾多射向移動臺的重發(fā)射符號的重發(fā)射第一信號；由第一基站于第一時刻和第二時刻比較重發(fā)射第二信號與參考信號；由第二基站在第一時刻和第二時刻比較重發(fā)射第二信號與參考信號；根據(jù)第一基站處的比較結(jié)果確定重發(fā)射第二信號的第一延遲，該第一延遲表示重發(fā)射第二信號自移動臺至第一基站的傳播時間；根據(jù)第二基站處的比較結(jié)果確定重發(fā)射第二信號的第二延遲，該第二延遲表示重發(fā)射第二信號自移動臺至第二基站的傳播時間；以及根據(jù)第一和第二延遲確定移動臺位置。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中確定移動臺位置的步驟還包括以下步驟利用有關(guān)第一和第二基站的預(yù)定信息。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中預(yù)定信息包括第一和第二基站的三維地理座標(biāo)及第一和第二基站的二維地理座標(biāo)中的一個。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一信號和重發(fā)射第一信號在碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)的尋呼信道上發(fā)射。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第二信號和重發(fā)射第二信號在CDMA通信系統(tǒng)的尋址信道上發(fā)射。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中第一和第二信號及第一和第二重發(fā)射信號在CDMA通信系統(tǒng)的話務(wù)信道上發(fā)射。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括以下步驟由中心控制器指令第一基站發(fā)射第一信號。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中將第二信號解調(diào)的步驟還包括以下步驟將第一眾多接收符號中的一個輸入至與第一基站相關(guān)連的第一解調(diào)器，該第一解調(diào)器具有一系列輸出量，該一系列輸出量中的每一個具有一個值。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中每個值表示第一眾多接收符號中的一個對應(yīng)于眾多發(fā)射符號中的一個的似然值。
10．根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中第一解調(diào)器包括一個快速Hadamard變換(FHT)。
全文摘要
該方法包括以下步驟:由第一基站(212)接收(404)自移動臺(216)發(fā)射的信號(215);由第一基站(212)將信號解調(diào)(406)以形成解調(diào)信號;將至少一部分解調(diào)信號重調(diào)制(408)以形成參考信號;由第一基站(212)和第二基站(210、214)接收(412)重發(fā)射信號(217);由第一基站(212)比較(414、416)重發(fā)射信號(217)與參考信號以確定第一延遲;由第二基站比較(414、416)重發(fā)射第二信號(217)與參考信號以確定第二延遲;及根據(jù)第一和第二延遲確定(420)移動臺(216)位置。
文檔編號H04W64/00GK1303482SQ97193772
公開日2001年7月11日 申請日期1997年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月28日
發(fā)明者勒恩·童, 浮云·凌(音譯) 申請人:摩托羅拉公司