專利名稱：在碼分多址系統(tǒng)中對移動(dòng)用戶定位的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及擴(kuò)頻碼分多址(CDMA)通信系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及一種確定CDMA通信系統(tǒng)內(nèi)的用戶單元的地理位置的系統(tǒng)和方法。
美國專利No.5,732,354中公開了另一種用戶定位技術(shù)。在多個(gè)基站內(nèi)對一個(gè)使用時(shí)分多址(TDMA)作為空中接口的移動(dòng)電話進(jìn)行定位。該移動(dòng)電話測量來自每個(gè)基站的接收信號強(qiáng)度并把每個(gè)強(qiáng)度發(fā)送到各自基站。在移動(dòng)交換中心，對來自基站的接收信號強(qiáng)度進(jìn)行比較和處理。該結(jié)果就產(chǎn)生了移動(dòng)電話和每個(gè)基站之間的距離。從這些距離，可以計(jì)算移動(dòng)電話的位置。
使用擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)的無線通信系統(tǒng)正逐漸普及。在碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中，通過用偽隨機(jī)碼片碼序列對數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，來使用寬帶寬(擴(kuò)頻)發(fā)送數(shù)據(jù)。所獲得的優(yōu)點(diǎn)是，與使用更普通的時(shí)分多址(TDMA)或頻分多址(FDMA)技術(shù)的通信系統(tǒng)相比，CDMA系統(tǒng)對于傳輸路徑中的信號失真和干擾頻率的抵抗力更強(qiáng)。
需要有一種使用在現(xiàn)有CDMA通信系統(tǒng)中已經(jīng)可用的數(shù)據(jù)的、精確的移動(dòng)用戶單元定位系統(tǒng)。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)CDMA系統(tǒng)的表示。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)CDMA系統(tǒng)中的主要組成部分的方框圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)CDMA系統(tǒng)中的組成部分的方框圖。
圖5是在基站和用戶單元之間傳送的一個(gè)全球?qū)ьl信號和一個(gè)分配的導(dǎo)頻信號的表示。
圖6是使用至少三個(gè)基站的本發(fā)明第一實(shí)施例的方框圖。
圖7是使用具有至少三個(gè)基站的本發(fā)明第一實(shí)施例來對用戶單元定位的表示。
圖8是顯示用戶單元中使用的組成部分的本發(fā)明第二實(shí)施例的方框圖。
圖9是使用具有兩個(gè)基站的本發(fā)明第二實(shí)施例來對用戶單元定位的表示。


圖10是使用多于兩個(gè)基站的本發(fā)明第二實(shí)施例來對用戶單元定位的表示。
圖11是具有一個(gè)帶有多個(gè)天線的基站的本發(fā)明第三實(shí)施例的詳細(xì)表示。
圖12是具有一個(gè)帶有多個(gè)天線的基站的第三實(shí)施例的表示。
圖13是第三實(shí)施例中使用的組成部分的方框圖。
圖14是多徑的表示。
圖15是多徑分量的典型脈沖響應(yīng)的曲線圖。
圖16是用于校正多徑的第四實(shí)施例中的組成部分的方框圖。優(yōu)選實(shí)施例的說明下面將參考附圖對優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，在附圖中相同標(biāo)號表示相同單元。
圖1顯示一個(gè)簡化的CDMA通信系統(tǒng)。把具有給定帶寬的數(shù)據(jù)信號與由偽隨機(jī)碼片碼序列發(fā)生器產(chǎn)生的擴(kuò)展碼混合，以產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)U頻信號。在接收時(shí)，在與用于發(fā)送數(shù)據(jù)的偽隨機(jī)碼片碼序列相同的偽隨機(jī)碼片碼序列相關(guān)后再現(xiàn)該數(shù)據(jù)。傳輸帶寬內(nèi)的每個(gè)其它信號對于被去擴(kuò)展的信號都表現(xiàn)為噪聲。
為了與接收機(jī)的定時(shí)同步，每個(gè)發(fā)射機(jī)都需要一個(gè)未調(diào)制的導(dǎo)頻信號。該導(dǎo)頻信號允許各自接收機(jī)與一個(gè)給定發(fā)射機(jī)同步，允許在接收機(jī)對業(yè)務(wù)信號的解擴(kuò)。
在典型的CDMA系統(tǒng)中，基站把全球?qū)ьl信號發(fā)送到它們通信范圍內(nèi)的所有用戶單元，以使在前向方向中的傳輸同步。此外，在某些CDMA系統(tǒng)中，例如B-CDMATM系統(tǒng)，每個(gè)用戶單元發(fā)送一個(gè)唯一分配的導(dǎo)頻信號以使反向方向中的傳輸同步。
圖2表示CDMA通信系統(tǒng)30。該通信系統(tǒng)30包括多個(gè)基站361，362，...36n。每個(gè)基站361，362，...36n與多個(gè)固定或移動(dòng)用戶單元401，402，...40n進(jìn)行無線通信。每個(gè)用戶單元401，402，...40n與最近的基站361或提供最強(qiáng)通信信號的基站361進(jìn)行通信。如圖3所示，每個(gè)基站361，362，...36n與通信系統(tǒng)30內(nèi)的其它組成部分進(jìn)行通信。
本地交換局32位于通信系統(tǒng)30的中心并與多個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口單元(NIU)3411，342，...34n進(jìn)行通信。每個(gè)NIU與多個(gè)無線電載波站(RCS)381，382，...38n或基站361，362...36n進(jìn)行通信。每個(gè)(RCS)381，382，...38n或基站361，362，...36n與其通信范圍內(nèi)的多個(gè)用戶單元401，402，...40n進(jìn)行通信。
圖4顯示一個(gè)現(xiàn)有擴(kuò)頻CDMA通信系統(tǒng)的有關(guān)部分的方框圖。每個(gè)獨(dú)立的基站361，362，...36n使用全球?qū)ьl碼片碼發(fā)生裝置421和擴(kuò)頻處理裝置441產(chǎn)生一個(gè)唯一的全球?qū)ьl信號。全球?qū)ьl碼片碼發(fā)生裝置421產(chǎn)生一個(gè)唯一的偽隨機(jī)碼片碼序列。該唯一的偽隨機(jī)碼片碼序列用于擴(kuò)展所得到的信號帶寬，例如擴(kuò)展到B-CDMATM空中接口中使用的15MHZ。擴(kuò)頻處理裝置把全球?qū)ьl碼片碼序列調(diào)制到希望的中心頻率?；镜陌l(fā)射機(jī)461把全球?qū)ьl信號發(fā)送到所有用戶單元401。
在用戶單元401的接收機(jī)481接收來自多個(gè)基站361，362，...36n的可用信號。如圖5所示，全球?qū)ьl501從基站361傳播到用戶單元401，并可以如下表示 信號從基站361傳播到用戶單元401的時(shí)間τ1等于基站361和用戶單元401之間的距離d1除以光速c。
回頭參考圖4，用戶單元401中的全球?qū)ьl碼片碼恢復(fù)裝置541可以接收來自多個(gè)基站361，362，...36n的全球?qū)ьl碼片碼序列。用戶單元401產(chǎn)生全球?qū)ьl碼片碼序列的一個(gè)副本，并使所產(chǎn)生的副本的定時(shí)與所接收的全球?qū)ьl501同步。用戶單元401還具有處理器821，以執(zhí)行用戶單元401的很多分析功能。
用戶單元401使用分配的導(dǎo)頻碼片碼發(fā)生裝置561和擴(kuò)頻處理裝置581來產(chǎn)生一個(gè)分配的導(dǎo)頻信號521。分配的導(dǎo)頻碼片碼發(fā)生裝置561產(chǎn)生一個(gè)偽隨機(jī)碼片碼序列，該序列的定時(shí)與所恢復(fù)的全球?qū)ьl碼片碼序列同步。結(jié)果，分配的導(dǎo)頻碼片碼序列相對于基站361，362，...36n被延遲τ1。擴(kuò)頻處理裝置581通過把分配的導(dǎo)頻碼片碼序列調(diào)制到希望的中心頻率來產(chǎn)生分配的導(dǎo)頻信號521。分配的導(dǎo)頻信號521被發(fā)送到范圍內(nèi)的所有基站361，362，...36n以被接收。
基站361利用基站的接收機(jī)621接收分配的導(dǎo)頻信號521。如圖5所示，所接收的分配的導(dǎo)頻521傳播了與全球?qū)ьl信號501相同的距離d1。因此，所接收的分配的導(dǎo)頻信號相對于移動(dòng)單元401被延遲τ1，并且相對于在基站361產(chǎn)生的全球?qū)ьl501被延遲2τ1。
由于在基站361接收的分配導(dǎo)頻521的碼片碼序列相對于在基站361產(chǎn)生的全球?qū)ьl信號501的碼片碼序列被延遲2τ1，通過比較兩個(gè)碼片碼序列的定時(shí)可以確定往返傳播延遲(round trip propagationdelay)2τ1。使用往返傳播延遲2τ1，可以如下確定基站361和用戶單元401之間的距離d1 如果使用具有至少8ns碼片速率的擴(kuò)展序列并且通信系統(tǒng)具有跟蹤一個(gè)碼片的1/16的能力，那么距離d1的測量精度可以在2米內(nèi)。
圖6是本發(fā)明第一實(shí)施例的方框圖。用戶單元401不需要附加的硬件。僅有的改變是由用戶單元的處理器821和位于基站361、NIU341或本地交換局321，區(qū)域(Precinct)741，742，...74n和救護(hù)車分配器(Ambulance Dispatcher)76中的處理器661，662，...66n，68，701，702，...70n中的軟件實(shí)現(xiàn)的。
基站361向用戶單元401發(fā)送一個(gè)信號，指示一個(gè)911呼叫已經(jīng)被啟動(dòng)并且要開始用戶定位協(xié)議。在接收時(shí)，用戶單元401將順序地把它的發(fā)送碼片碼序列與至少3個(gè)基站的碼片碼序列同步。為了允許基站362，363，...36n在用戶單元的正常通信范圍以外接收，將以高于正常的功率電平進(jìn)行這些發(fā)送，暫時(shí)不考慮任何自適應(yīng)功率控制算法。
每個(gè)基站361，362，...36n中的處理器661耦合到分配的導(dǎo)頻碼片碼恢復(fù)裝置641和全球?qū)ьl碼片碼發(fā)生器421。處理器661比較兩個(gè)碼片碼序列以確定往返傳播延遲τ1，τ2，τn和用戶單元401與各自基站361，362，...36n之間的各個(gè)距離d1，d2，...dn。
在NIU 34或本地交換局32內(nèi)，處理器68接收來自所有基站361，362，...36n內(nèi)的處理器661，662，...66n的距離d1，d2，...dn。處理器68如下所述使用距離d1，d2，...dn來確定用戶單元401的位置。
通過使用來自三個(gè)基站361，362，363的已知經(jīng)度和緯度和距離d1，d2，d3，可以確定用戶單元401的位置。如圖7所示，通過使用三個(gè)距離d1，d2，d3，構(gòu)建半徑為801，802，803的三個(gè)圓781，782，783。每個(gè)圓781，782，783以一個(gè)相應(yīng)的基站361，362，363為中心。三個(gè)圓781，782，783的交叉點(diǎn)是用戶單元401的位置。
使用笛卡爾坐標(biāo)，對應(yīng)于每個(gè)基站361，362，...36n的經(jīng)度和緯度被表示為Xn，Yn，其中Xn是經(jīng)度，Yn是緯度。如果X，Y代表用戶單元401的位置，使用距離公式可得到以下等式(X1-X)2+(Y1-Y)2＝d12等式(3)(X2-X)2+(Y2-Y)2＝d22等式(4)
(X3-X)2+(Y3-Y)2＝d32等式(5)在實(shí)踐中，由于計(jì)算距離d1，d2，d3時(shí)的小誤差，無法使用常規(guī)代數(shù)學(xué)求解等式3，4和5。為了補(bǔ)償誤差，使用最大似然估計(jì)來確定位置，這是本領(lǐng)域人員熟知的。為了提高精度，可以使用附加的基站364，365，...36n來計(jì)算附加的距離以包括到該估計(jì)分析中。
通過通信系統(tǒng)30把用戶單元的位置發(fā)送到至少一個(gè)區(qū)域741，742...74n和一個(gè)救護(hù)車分配器76。每個(gè)區(qū)域741，742...74n和救護(hù)車分配器76中的處理器701接收系統(tǒng)中始發(fā)所有911呼叫的位置并在常規(guī)計(jì)算機(jī)監(jiān)視器721上顯示該位置。該顯示包括在一個(gè)地理圖上對所有911呼叫和地址的一個(gè)列表。
一個(gè)另選方式通過通信系統(tǒng)30發(fā)送原始數(shù)據(jù)并在單個(gè)站點(diǎn)處理該原始數(shù)據(jù)，從而減小處理器的數(shù)量。
圖8是一個(gè)定位系統(tǒng)的第二實(shí)施例。至少兩個(gè)基站361，362，...36n使它們的內(nèi)部定時(shí)相互同步并發(fā)送它們各自的具有時(shí)間同步碼片碼序列的全球?qū)ьl信號521，522...52n。用戶單元401接收全球?qū)ьl521，522...52n。但是，所接收的全球?qū)ьl521，522...52n并沒有同步。來自第一基站361的全球?qū)ьl521將傳播距離d1，并且被延遲τ1。來自第二基站362的全球?qū)ьl522將傳播距離d2，并且被延遲τ2。用戶單元401利用它的全球?qū)ьl碼片碼恢復(fù)裝置541恢復(fù)每個(gè)基站的全球?qū)ьl碼片碼序列。每個(gè)用戶單元401中的處理器821耦合到每個(gè)全球?qū)ьl碼片碼恢復(fù)裝置541，542，...54n。處理器821比較每對導(dǎo)頻碼片碼序列的碼片碼序列并如下所述計(jì)算這些序列之間的時(shí)間差Δt1，Δt2…Δtn。
在用戶單元401中，存儲每個(gè)基站361，362，...36n使用的碼片碼序列。在與第一基站的導(dǎo)頻361同步之后，處理器821將存儲有關(guān)該序列中何處獲得同步的信息。對其它基站362，363，...36n重復(fù)該過程?？梢皂樞虻?與第一基站的碼片碼序列司步，然后與第二基站的碼片碼序列同步，如此等等)或并行地(同時(shí)與所有基站同步)進(jìn)行該同步過程。
通過使用τ1，τ2，τn每個(gè)基站的碼片碼序列之間的相對時(shí)間差，并且知道每個(gè)基站的導(dǎo)頻是同時(shí)發(fā)送的，在兩個(gè)基站的情況下可以如下計(jì)算時(shí)間差Δt1＝τ2-τ1等式(6)Δt2＝τ3-τ2等式(7)把時(shí)間差Δt1，Δt2...Δtn發(fā)送到至少一個(gè)基站361。
至少一個(gè)基站361使用時(shí)間差恢復(fù)裝置841從所接收的信號中恢復(fù)時(shí)間差數(shù)據(jù)。通過通信系統(tǒng)把時(shí)間差數(shù)據(jù)與距離數(shù)據(jù)d1一起發(fā)送到處理器68。處理器68如下所述使用時(shí)間差數(shù)據(jù)Δt1，Δt2...Δtn和距離數(shù)據(jù)d1，d2...dn來確定用戶單元401的位置。
使用來自如圖9所示的僅兩個(gè)基站361，362的信息，處理器使用距離d1，d2產(chǎn)生兩個(gè)圓781，782。使用時(shí)間差Δt1，可以如下所述構(gòu)建一個(gè)雙曲線861。
沿著雙曲線861的所有點(diǎn)接收來自具有相同時(shí)間差Δt1的同步基站361，362的全球?qū)ьl信號521，522。通過在等式1中用Δt1代替t1和用Δd1代替d1，可以把時(shí)間差Δt1變換為距離差Δd1。使用距離公式和作為用戶單元401的位置的X，Y，可以得到以下等式 等式(6)通過在最大似然估計(jì)中使用等式8和等式3和4，可以確定用戶單元401的位置。隨后把用戶單元的位置發(fā)送到蜂窩區(qū)域中最近的治安區(qū)域(Police Precinct)741，742...74n和救護(hù)車分配器76。
為了改善精度，使用附加的基站361，362，...36n。圖10顯示本發(fā)明使用三個(gè)基站361，362，363。使用距離d1，d2，d3創(chuàng)建三個(gè)圓781，782，783。使用時(shí)間差Δt1，Δt2構(gòu)建兩個(gè)交叉雙曲線861，862。利用最大似然估計(jì)，可以使利用兩個(gè)雙曲線861，862和三個(gè)圓781，782，783計(jì)算的用戶單元的位置精度更高。
如圖8所示，用戶單元401需要處理每個(gè)全球?qū)ьl碼片碼序列以確定時(shí)間差Δt1，Δt2...Δtn。一種另選方式在用戶單元401中不進(jìn)行該處理。
參考圖6，用戶單元401將把分配的導(dǎo)頻與一個(gè)基站(例如具有延遲τ1的最近基站361)的全球?qū)ьl碼片碼序列同步。分配的導(dǎo)頻501被發(fā)送到所有基站361，362，...36n。在每個(gè)基站接收的分配導(dǎo)頻501分別具有延遲τ1+τ1，τ1+τ2，τ1+τ3。每個(gè)基站361，362，...36n將把延遲的碼片碼序列與所計(jì)算的距離一起發(fā)送到位于NIU341或本地交換局32中的處理器68。處理器68將通過比較所接收的分配的導(dǎo)頻碼片碼序列來計(jì)算時(shí)間差Δt1，Δt2...Δtn。由于所有接收的分配的導(dǎo)頻碼片碼序列都被延遲τ1，該τ1延遲將被從得到的時(shí)間差Δt1，Δt2...Δtn中抵消。因此，可以如前所述使用雙曲線861，862對用戶單元40定位。
圖11，12和13中顯示的另一個(gè)實(shí)施例使用具有多個(gè)天線881，882，...88n的基站361。如圖11所示，其中兩個(gè)天線881，882位于中心線92上，間隔一個(gè)已知距離l。兩個(gè)天線881，882都接收來自用戶單元401的分配的導(dǎo)頻信號901，902。但是，距離用戶單元401更遠(yuǎn)的天線882通過稍長的距離d1接收該信號，并且相對于較近的天線881具有輕微延遲。如圖13所示，該延遲導(dǎo)致每個(gè)天線所接收信號之間的載波相位差φ。處理器66使用所接收的載波相位差和由每個(gè)分配的導(dǎo)頻碼片碼恢復(fù)裝置961，962，...96n恢復(fù)的碼片碼序列，可以如下所述確定用戶單元401的位置。
如圖12所示，用戶單元401以角度α與天線881，882的中心線相距d1。從圖12的比例來看，兩個(gè)接收的分配的導(dǎo)頻信號901，902表現(xiàn)為重合的。但是，如圖11所示，所接收的分配的導(dǎo)頻信號901，902是輕微分離的。返回到第一天線881的接收的分配導(dǎo)頻信號901傳播了距離d1。返回到第二天線882的接收的分配導(dǎo)頻信號902傳播了稍長的距離d1。如圖11所示，兩個(gè)距離d1，d1′之間的差是一個(gè)距離m。
由于兩個(gè)天線881，882和用戶單元401之間的距離d1，d1′遠(yuǎn)大于天線881，882之間的距離l，兩個(gè)接收的分配導(dǎo)頻信號901，902沿著幾乎平行的路徑前進(jìn)。如圖11所示，通過使用與用戶單元401相距d1的點(diǎn)94構(gòu)建一個(gè)直角三角形，可以由以下幾何關(guān)系確定角度αα＝COS-1(m/l)等式(9)可以如下通過使用兩個(gè)接收的信號901，902之間的載波相位差φ來確定距離m 距離m等于兩個(gè)信號之間的相位差φ(弧度)乘以信號的波長λ再除以2π。可以如下從分配的導(dǎo)頻信號的已知頻率f中導(dǎo)出波長λλ＝c/f等式(11)如圖6所示，處理器68還把全球?qū)ьl發(fā)生裝置421的碼片碼序列與恢復(fù)的分配導(dǎo)頻碼片碼序列進(jìn)行比較以確定距離d1。處理器661使用角度α和距離d1來利用簡單幾何學(xué)對用戶單元401定位。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道有很多技術(shù)可用于消除天線881，882上方和下方的位置之間的不確定性。其中一種技術(shù)是使用扇區(qū)化(sectorization)天線。隨后，用戶單元的位置被發(fā)送到區(qū)域741，742...74n和救護(hù)車分配器76。可以使用附加的天線來改善系統(tǒng)的精度。
一個(gè)另選實(shí)施例使用一個(gè)以上的基站361，362，...36n。位于NIU341或本地交換局32中的處理器68收集來自一個(gè)以上基站361，362，...36n的距離和角度信息以及基站361，362，...36n之間的時(shí)間差Δt1，Δt2...Δtn。使用最大似然估計(jì)技術(shù)，處理器68確定用戶單元401的更精確位置。
第四實(shí)施例用于校正多徑。圖14表示多徑。從基站361發(fā)送一個(gè)信號(例如一個(gè)全球?qū)ьl信號)。該信號沿著基站361和用戶單元401之間的多個(gè)路徑行進(jìn)。
圖13是顯示所接收的多徑分量的脈沖響應(yīng)136的曲線圖。由于每個(gè)接收的多徑分量傳播了一個(gè)唯一的路徑，它到達(dá)一個(gè)接收機(jī)時(shí)所具有的傳播延遲由路徑981，982...98n的長度確定。脈沖響應(yīng)106顯示了在每個(gè)傳播延遲接收的所有多徑分量的集總信號幅度(collectivesignal magnitude)。
前述的用戶單元定位技術(shù)假設(shè)用戶單元401與傳播了距離d1的視線多徑分量(sight multipath component)981同步。但是，如果用戶單元與非視線(non-line of sight)多徑分量981，982...98n同步，如圖5所示，距離計(jì)算將會(huì)由于延遲MD1而產(chǎn)生誤差。
圖16是一個(gè)用于校正由多徑造成的誤差的系統(tǒng)。把全球?qū)ьl501從基站361發(fā)送到用戶單元401。用戶單元401利用一個(gè)多徑接收機(jī)1021收集所有的多徑分量，該多徑接收機(jī)例如可以是Lomp等人發(fā)明的美國專利申請No.08/669,769中公開的多徑接收機(jī)，該專利申請文件包括在此作為參考。用戶單元401中的處理器821分析所接收的全球?qū)ьl信號501的脈沖響應(yīng)100。
由于視線多徑分量981傳播了最短距離d1，所以第一個(gè)接收的分量981就是視線分量。如果沒接收到視線分量，第一個(gè)接收的分量981將是最近的，因此是視線分量的最佳可用估計(jì)。處理器821把第一個(gè)接收的分量981的碼片碼序列與用于同步分配的導(dǎo)頻碼片碼序列的碼片碼序列進(jìn)行比較。該比較確定由多徑造成的延遲MD1。多徑延遲MD1被發(fā)送到基站361。
基站361中的處理器661和多徑接收機(jī)1041對接收的分配導(dǎo)頻信號執(zhí)行相同的分析。結(jié)果，確定了分配的導(dǎo)頻信號的多徑延遲MD2。而且，多徑延遲恢復(fù)裝置1061恢復(fù)所發(fā)送的全球?qū)ьl信號的多徑延遲MD1以由處理器661使用。處理器661把產(chǎn)生的全球?qū)ьl碼片碼序列與恢復(fù)的分配導(dǎo)頻碼片碼序列進(jìn)行比較以確定往返傳播延遲2τ1。為了校正多徑，處理器661從所計(jì)算的往返傳播延遲2τ1中減去全球?qū)ьl信號的多徑延遲MD1和分配的導(dǎo)頻信號多徑延遲MD2。在前述的一種技術(shù)中使用該校正的往返傳播延遲來確定用戶單元的位置。
盡管已經(jīng)部分地通過參考特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，這些細(xì)節(jié)只是指導(dǎo)性的而不是限制性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不偏離這些教導(dǎo)中公開的本發(fā)明范圍的條件下，可以對結(jié)構(gòu)和操作模式進(jìn)行多種變化。
權(quán)利要求
1.一種用于對CDMA通信系統(tǒng)中的用戶單元進(jìn)行地理定位的方法，其中該CDMA通信系統(tǒng)具有固定位置的基站，該方法包括(a)從一個(gè)基站發(fā)送具有第一偽隨機(jī)碼片碼序列的第一擴(kuò)頻信號；(b)在所述用戶單元接收包括第一信號多徑分量的所述第一擴(kuò)頻信號；(c)確定所接收的第一信號多徑分量的第一接收分量；(d)從所述用戶單元發(fā)送具有第二偽隨機(jī)碼片碼序列的第二擴(kuò)頻信號，所述第二偽隨機(jī)碼片碼序列與所述接收的第一擴(kuò)頻信號時(shí)間同步；(e)在所述基站接收包括第二信號多徑分量的所述第二擴(kuò)頻信號；(f)確定所接收的第二信號多徑分量的第一接收分量；(g)根據(jù)所述第二信號的第一接收分量確定所述基站和所述用戶單元之間的距離；和(h)根據(jù)所述距離的確定，確定所述用戶單元的地理位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中分別為3個(gè)基站中的每一個(gè)執(zhí)行步驟(a)-(g)，每個(gè)基站與一個(gè)不同的固定位置相關(guān)聯(lián)，并且步驟(h)根據(jù)為所述3個(gè)基站的每一個(gè)的所述距離的確定，確定所述用戶單元的地理位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括以下步驟為第一和第二基站執(zhí)行步驟(a)-(g)，每個(gè)基站與一個(gè)不同的固定位置相關(guān)聯(lián)；使所述第一基站的第一擴(kuò)頻信號與所述第二基站的第一擴(kuò)頻信號時(shí)間同步；和確定在所述用戶單元接收的所述第一基站和所述第二基站的第一擴(kuò)頻信號之間的時(shí)間差；和其中步驟(h)使用所述距離的確定和所述確定的時(shí)間差來確定所述用戶單元的地理位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括以下步驟為第一和第二基站執(zhí)行步驟(a)-(g)，每個(gè)基站與一個(gè)不同的固定位置相關(guān)聯(lián)；在所述第二基站接收所述第二擴(kuò)頻信號，所述第二擴(kuò)頻信號與所述第一基站的擴(kuò)頻信號時(shí)間同步，在所述第二基站接收的所述第一基站的第二信號包括第一基站的第二信號多徑分量；在所述第二基站確定所述接收的第一基站的第二信號多徑分量的第一接收分量；和確定在所述第一基站和在所述第二基站接收的所述第一基站的第二擴(kuò)頻信號之間的時(shí)間差；和其中步驟(h)使用所述距離的確定和所述確定的時(shí)間差來確定所述用戶單元的地理位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述基站具有分別與一個(gè)不同的固定位置相關(guān)聯(lián)的第一和第二天線，所述第二擴(kuò)頻信號分別由所述第一和第二天線接收，進(jìn)一步包括以下步驟確定由所述第一和第二天線接收的各自第二擴(kuò)頻信號之間的相位差；和根據(jù)所述相位差以及第一和第二天線的固定位置之間的距離，計(jì)算一個(gè)與所述基站和所述用戶單元相關(guān)聯(lián)的角度；和其中步驟(h)根據(jù)所述距離的確定和所述計(jì)算的角度來確定所述用戶單元的地理位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一信號和所述第二信號是導(dǎo)頻信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述基站的固定位置與一個(gè)經(jīng)度和一個(gè)緯度相關(guān)聯(lián)，并且步驟(h)根據(jù)所述經(jīng)度、所述緯度和所述距離的確定來確定所述用戶單元的地理位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括以下步驟在一個(gè)地圖上顯示所述用戶單元的地理位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括以下步驟把所述用戶單元的地理位置顯示為一個(gè)地址。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(h)在最大似然估計(jì)中使用所述距離的確定來確定所述用戶單元的地理位置。
11.一種確定CDMA通信系統(tǒng)中的用戶單元和基站之間距離的方法，包括以下步驟(a)從一個(gè)基站發(fā)送具有第一偽隨機(jī)碼片碼序列的第一擴(kuò)頻信號；(b)在所述用戶單元接收包括第一信號多徑分量的所述第一擴(kuò)頻信號；(c)確定所接收的第一信號多徑分量的第一接收分量；(d)從所述用戶單元發(fā)送具有第二偽隨機(jī)碼片碼序列的第二擴(kuò)頻信號，所述第二偽隨機(jī)碼片碼序列與所述接收的第一擴(kuò)頻信號時(shí)間同步；(e)在所述基站接收包括第二信號多徑分量的所述第二擴(kuò)頻信號；(f)確定所接收的第二信號多徑分量的第一接收分量；和(g)根據(jù)第二信號的第一接收分量確定所述基站和所述用戶單元之間的距離。
12.一種能夠?qū)τ脩魡卧M(jìn)行地理定位的擴(kuò)頻CDMA通信系統(tǒng)，包括用于根據(jù)距離的確定來確定所述用戶單元的地理位置的裝置；和至少一個(gè)基站，所述至少一個(gè)基站中的每一個(gè)包括用于發(fā)送具有第一偽隨機(jī)碼片碼序列的第一擴(kuò)頻信號的裝置；用于接收包括第二信號多徑分量的第二擴(kuò)頻信號的裝置；用于確定所述接收的第二信號多徑分量的第一接收分量的裝置；和用于根據(jù)所述第二信號的第一接收分量確定所述基站和所述用戶單元之間的距離以進(jìn)行所述距離確定的裝置；和所述用戶單元包括用于接收包括第一信號多徑分量的所述第一擴(kuò)頻信號的裝置；用于確定所述接收的第一信號多徑分量的第一接收分量的裝置；和用于發(fā)送具有第二偽隨機(jī)碼片碼序列的第二擴(kuò)頻信號的裝置，所述第二偽隨機(jī)碼片碼序列與所述接收的第一擴(kuò)頻信號時(shí)間同步。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)基站是三個(gè)基站，每個(gè)基站與一個(gè)不同的固定位置相關(guān)聯(lián)；所述用戶單元接收裝置從所述三個(gè)基站的每一個(gè)接收包括各自第一信號多徑分量的所述各自第一擴(kuò)頻信號；所述用戶單元第一分量確定裝置為所述各自接收的第一信號多徑分量的每一個(gè)確定各自的第一接收分量；所述用戶單元發(fā)送裝置發(fā)送三個(gè)第二擴(kuò)頻信號，每個(gè)第二擴(kuò)頻信號與所述三個(gè)基站中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)，每個(gè)第二擴(kuò)頻信號具有各自的第二偽隨機(jī)碼片碼序列，所述各自的第二偽隨機(jī)碼片碼序列與從所述三個(gè)基站的一個(gè)相應(yīng)基站接收的所述各自的第一擴(kuò)頻信號時(shí)間同步；和所述地理位置確定裝置根據(jù)來自所述三個(gè)基站的所述距離確定來確定所述用戶單元的地理位置。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)基站是兩個(gè)基站，每個(gè)基站與一個(gè)不同的固定位置相關(guān)聯(lián)；所述用戶單元接收裝置從所述兩個(gè)基站的每一個(gè)接收包括各自的第一信號多徑分量的所述各自的第一擴(kuò)頻信號；所述用戶單元第一分量確定裝置為每個(gè)各自接收的第一信號多徑分量確定各自的第一接收分量；所述用戶單元發(fā)送裝置發(fā)送兩個(gè)第二擴(kuò)頻信號，每個(gè)第二擴(kuò)頻信號與所述兩個(gè)基站中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)，每個(gè)第二擴(kuò)頻信號具有一個(gè)各自的第二偽隨機(jī)碼片碼序列，所述各自的第二偽隨機(jī)碼片碼序列與從所述各自的基站接收的所述第一擴(kuò)頻信號時(shí)間同步；所述用戶單元進(jìn)一步包括時(shí)間差裝置，用于確定在所述用戶單元接收的所述第一基站和所述第二基站的第一擴(kuò)頻信號之間的時(shí)間差；所述地理位置確定裝置使用所述距離確定和所述時(shí)間差來確定所述用戶單元的地理位置；和在所述第一基站發(fā)送的所述第一基站的第一擴(kuò)頻信號與在所述第二基站發(fā)送的所述第二基站的第一擴(kuò)頻信號時(shí)間同步。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)基站是兩個(gè)基站，每個(gè)基站與一個(gè)不同的固定位置相關(guān)聯(lián)；在所述第一基站發(fā)送的所述第一基站的第一擴(kuò)頻信號與在所述第二基站發(fā)送的所述第二基站的第一擴(kuò)頻信號時(shí)間同步；所述用戶單元接收裝置從所述兩個(gè)基站的每一個(gè)接收包括各自的第一信號多徑分量的所述各自的第一擴(kuò)頻信號；所述用戶單元第一分量確定裝置為每個(gè)所述各自接收的第一信號多徑分量確定一個(gè)各自的第一接收分量；所述用戶單元發(fā)送裝置發(fā)送兩個(gè)第二擴(kuò)頻信號，每個(gè)第二擴(kuò)頻信號與所述兩個(gè)基站中的一個(gè)相關(guān)聯(lián)，每個(gè)第二擴(kuò)頻信號具有一個(gè)各自的第二偽隨機(jī)碼片碼序列，每個(gè)所述各自的第二偽隨機(jī)碼片碼序列與從所述兩個(gè)基站的一個(gè)相應(yīng)基站接收的所述第一擴(kuò)頻信號時(shí)間相關(guān)；和所述第二基站進(jìn)一步包括用于接收與所述第一基站的擴(kuò)頻信號時(shí)間同步的所述第二擴(kuò)頻信號的裝置，所述接收的第一基站的第二信號包括第一基站的第二信號多徑分量；用于確定在所述第二基站接收的所述第一基站的第二信號多徑分量的第一接收分量的裝置；和所述地理位置確定裝置使用所述距離確定和所確定的時(shí)間差來確定所述用戶單元的地理位置；和該系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于確定在所述第一基站和在所述第二基站接收的所述第一基站的第二擴(kuò)頻信號之間的時(shí)間差來作為所述確定的時(shí)間差的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，其中所述基站進(jìn)一步包括第一和第二天線，每個(gè)天線與一個(gè)不同的固定位置相關(guān)聯(lián)，并且所述第二擴(kuò)頻信號分別由所述第一和第二天線接收；用于確定由所述第一和第二天線接收的各自的第二擴(kuò)頻信號之間的相位差的裝置；和用于根據(jù)所述相位差和所述第一和第二天線固定位置之間的距離來計(jì)算與所述基站和所述用戶單元相關(guān)聯(lián)的角度的裝置；和其中所述地理位置確定裝置根據(jù)所述距離確定和所述計(jì)算的角度來確定所述用戶單元的地理位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于在一個(gè)地圖上顯示所述用戶單元的地理位置的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括用于把所述用戶單元的地理位置顯示為一個(gè)街道地址的裝置。
19.一種能夠確定用戶單元和基站之間的距離的CDMA通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于根據(jù)第二信號的第一接收分量確定所述基站和所述用戶單元之間的距離的裝置；所述基站包括用于發(fā)送具有第一偽隨機(jī)碼片碼序列的第一擴(kuò)頻信號的裝置；用于接收包括第二信號多徑分量的第二擴(kuò)頻信號的裝置；和用于確定所接收的第二信號多徑分量的第一接收分量的裝置；所述用戶單元包括用于接收包括第一信號多徑分量的所述第一擴(kuò)頻信號的裝置；用于確定所述接收的第一信號多徑分量的第一接收分量的裝置；和用于發(fā)送具有第二偽隨機(jī)碼片碼序列的第二擴(kuò)頻信號的裝置，該第二偽隨機(jī)碼片碼序列與所述接收的第一擴(kuò)頻信號時(shí)間同步。
20.一種在能夠?qū)τ脩魡卧M(jìn)行地理定位的CDMA通信系統(tǒng)中的用戶單元，所述用戶單元包括用于接收具有第一偽隨機(jī)碼片碼序列的第一擴(kuò)頻信號的裝置，所述第一信號包括第一信號多徑分量；用于確定所述接收的第一信號多徑分量的第一接收分量的裝置；用于確定與所述第一接收分量相關(guān)聯(lián)的延遲的裝置；和用于發(fā)送一個(gè)具有第二偽隨機(jī)碼片碼序列的第二擴(kuò)頻信號和一個(gè)包括所述確定的延遲的信號的裝置，所述第二偽隨機(jī)碼片碼序列與所述接收的第一擴(kuò)頻信號時(shí)間同步。
全文摘要
本發(fā)明確定CDMA通信系統(tǒng)中的用戶單元的地理位置。至少一個(gè)基站發(fā)送具有對該基站唯一的碼片碼序列的擴(kuò)頻信號。用戶單元接收該基站信號并發(fā)送具有一個(gè)唯一碼片碼序列的擴(kuò)頻信號,該碼片碼序列與所接收的基站信號的碼片碼序列時(shí)間同步?；窘邮赵撚脩魡卧盘柌呀邮盏挠脩魡卧盘柕拇a片碼序列與由基站發(fā)送的碼片碼序列信號進(jìn)行比較以確定用戶單元的位置。
文檔編號H04W64/00GK1338193SQ99816474
公開日2002年2月27日 申請日期1999年9月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月22日
發(fā)明者戴維K·米塞徹 申請人:交互數(shù)字技術(shù)公司