專利名稱：使用多波束發(fā)射來(lái)估計(jì)無(wú)線站的位置的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信，更具體地涉及用于確定無(wú)線站的位置的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的用于在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中無(wú)線地確定無(wú)線站位置的技術(shù)，例如從衛(wèi)星無(wú)線電 發(fā)射接收全球定位系統(tǒng)(GPS)信號(hào)，在許多位置經(jīng)常是無(wú)效的，這是由于接收信號(hào)的衰弱 以及多徑信號(hào)傳播的影響，特別是在室內(nèi)以及由高樓所產(chǎn)生的“都市峽谷”，在這些地方，無(wú) 線電信號(hào)通常會(huì)被環(huán)境中的多個(gè)物體散射。這種多徑散射阻礙了許多傳統(tǒng)定位技術(shù)，這是 因?yàn)槎鄠€(gè)信號(hào)到達(dá)終端和網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)，例如基站。其他的傳統(tǒng)定位技術(shù)，例如測(cè)量來(lái)自地面發(fā)射器的信號(hào)的強(qiáng)度或者到達(dá)時(shí)間(或 者在多個(gè)信號(hào)之間到達(dá)時(shí)間的差)，同樣也被所述多徑傳播所擾亂并且在所述無(wú)線站處需 要專門(mén)的測(cè)量裝置。因此，采用傳統(tǒng)定位技術(shù)的通信系統(tǒng)通常很昂貴，這是由于在每個(gè)無(wú)線站中實(shí)施 專門(mén)的接收器或者信號(hào)測(cè)量裝置。在無(wú)線站的另外的接收和測(cè)量也消耗了另外的功率并且 因此降低了電池壽命。接收GPS信號(hào)，例如，在無(wú)線站需要另外的天線和接收器，這增大了 所述無(wú)線站的尺寸和重量。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)廣義的方面，本發(fā)明提供了一種方法包括基于多波束天線方向圖 (antenna pattern)的多個(gè)波束角和在多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú)線信 號(hào)中的每一個(gè)在無(wú)線站處的接收信號(hào)屬性，對(duì)于多個(gè)波束角中的每一個(gè)估計(jì)從多波束天線 方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括對(duì)于多波束天線方向圖的多個(gè)波束角中 的每一個(gè)，在多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射相應(yīng)多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每個(gè)無(wú)線信號(hào)。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括基于無(wú)線站的所估計(jì)的方位角，將多波束 天線方向圖的波束轉(zhuǎn)向(steer)無(wú)線站，以用于與所述無(wú)線站通信。在一些實(shí)施例中，估計(jì)從多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角包括確定 波束角，在該波束角在多波束天線方向圖的相應(yīng)天線波束上發(fā)射的至少兩個(gè)無(wú)線信號(hào)的 相應(yīng)接收信號(hào)屬性的比率(ratio)基本上等于預(yù)定值。在一些實(shí)施例中，對(duì)于在多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中 的每一個(gè)，在無(wú)線站處的接收信號(hào)屬性包括與在多波束天線方向圖的其他波束上發(fā)射的無(wú) 線信號(hào)不同的在相應(yīng)波束上發(fā)射的無(wú)線信號(hào)的分量(component)的接收電平(level)。在一些實(shí)施例中，所述預(yù)定值基本上等于1。在一些實(shí)施例中所述多波束天線方向圖包括第一天線波束和第二天線波束；以 及估計(jì)方位角包括確定波束角，在該波束角在第一天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接 收信號(hào)屬性與在第二天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性的比率基本上等于預(yù)定值。在一些實(shí)施例中所述多波束天線方向圖包括介于第一天線波束和第二天線波束 中間的第三天線波束；以及估計(jì)方位角包括確定波束角，在該波束角在第一天線波束上 發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性與在第三天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信 號(hào)屬性的比率基本上等于第二預(yù)定值；并且在第二天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收 信號(hào)屬性與在第三天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性的比率基本上等于第 三預(yù)定值。在一些實(shí)施例中，所述第三天線波束基本位于第一天線波束和第二天線波束之間 的中間位置(half-way)，并且所述第二預(yù)定值基本上等于所述第三預(yù)定值。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括對(duì)于每個(gè)波束角，向無(wú)線站發(fā)射表示波束 角的碼。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括從無(wú)線站接收表示波束角的碼，在該波束 角在多波束天線方向圖的相應(yīng)天線波束上發(fā)射的至少兩個(gè)無(wú)線信號(hào)的相應(yīng)接收信號(hào)屬性 的比率基本上等于預(yù)定值。在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)無(wú)線信號(hào)包括以下任何一個(gè)正交頻分復(fù)用(OFDM)信 號(hào)；碼分多址(CDMA)信號(hào)；時(shí)分多址(TDMA)信號(hào)；以及基于脈沖的超寬帶(UWB)信號(hào)。在一些實(shí)施例中所述多個(gè)無(wú)線信號(hào)包括正交頻分復(fù)用(OFDM)信號(hào)；每個(gè)波束的 相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的不同分量包括與在其他波束上發(fā)射的子載波不同的至少一個(gè)子載波；并且 所述多波束天線方向圖的至少兩個(gè)波束的不同分量的接收電平的比率包括所述多波束天 線方向圖的至少兩個(gè)波束的不同子載波在無(wú)線站處的接收信號(hào)功率之間的比率。在一些實(shí)施例中所述多個(gè)無(wú)線信號(hào)包括碼分多址(CDMA)信號(hào)；每個(gè)波束的相應(yīng) 無(wú)線信號(hào)的不同分量包括位于發(fā)射突發(fā)(transmission burst)開(kāi)始處的前導(dǎo)(preamble) 的相應(yīng)部分，以使得所述多波束天線方向圖的每個(gè)天線波束在所述前導(dǎo)的其相應(yīng)部分期間 發(fā)射；并且所述多波束天線方向圖的至少兩個(gè)波束的不同分量的接收電平的比率包括前導(dǎo) 的相應(yīng)部分在無(wú)線站處的接收信號(hào)功率之間的比率。在一些實(shí)施例中所述多個(gè)無(wú)線信號(hào)包括碼分多址(CDMA)信號(hào)，從而對(duì)于每個(gè)波 束角，相同的無(wú)線信號(hào)在多波束天線方向圖的每個(gè)天線波束上發(fā)射，其中波束之間的定時(shí) 偏移允許每個(gè)天線波束上的無(wú)線信號(hào)在無(wú)線站處被接收并分解為不同分量；并且所述多 波束天線方向圖的至少兩個(gè)波束的不同分量的接收電平的比率包括在多波束天線方向圖 的至少兩個(gè)波束上發(fā)射的所述接收和分解的時(shí)間偏移CDMA信號(hào)的接收信號(hào)功率之間的比 率。在一些實(shí)施例中所述多個(gè)無(wú)線信號(hào)包括時(shí)分多址(TDMA)信號(hào)；每個(gè)波束的相應(yīng) 無(wú)線信號(hào)的不同分量包括幀的前導(dǎo)的相應(yīng)部分，從而所述多波束天線方向圖的每個(gè)天線波 束在所述幀的前導(dǎo)的其相應(yīng)部分期間發(fā)射；并且所述多波束天線方向圖的至少兩個(gè)波束的 不同分量的接收電平的比率包括幀的前導(dǎo)的相應(yīng)部分在無(wú)線站處的接收信號(hào)功率之間的比率。在一些實(shí)施例中所述多個(gè)無(wú)線信號(hào)包括基于脈沖的超寬帶(UWB)信號(hào)；每個(gè)波 束的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的不同分量包括多個(gè)UWB脈沖的子集，從而多波束天線的每個(gè)波束發(fā)射 多個(gè)UWB脈沖的相應(yīng)子集；并且所述多波束天線方向圖的至少兩個(gè)波束的不同分量的接收
6電平的比率包括在所述多波束天線方向圖的至少兩個(gè)波束上發(fā)射的UWB脈沖的相應(yīng)子集 在無(wú)線站處的接收信號(hào)功率之間的比率。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括對(duì)于至少一個(gè)另外的多波束天線方向圖 中的每一個(gè)對(duì)于所述另外的多波束天線方向圖的多個(gè)波束角中的每一個(gè)，在所述另外的 多波束天線方向圖的相應(yīng)天線波束上發(fā)射多個(gè)無(wú)線信號(hào)；以及基于在所述另外的多波束天 線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)在無(wú)線站處的接收信號(hào)屬性，對(duì)于 所述另外的多波束天線方向圖的多個(gè)波束角中的每一個(gè)估計(jì)從所述另外的多波束天線方 向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括基于所估計(jì)的從第一多波束天線方向圖 的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角和從至少一個(gè)另外的多波束天線方向圖中的每一個(gè)的相應(yīng)參 考點(diǎn)到無(wú)線站的相應(yīng)估計(jì)的方位角的相交(intersection)的位置來(lái)估計(jì)無(wú)線站的位置。在一些實(shí)施例中，估計(jì)無(wú)線站的位置是基于所估計(jì)的從多個(gè)多波束天線方向圖到 無(wú)線站的方位角和表示所估計(jì)的無(wú)線站和所述多個(gè)多波束天線方向圖的至少一個(gè)子集的 相應(yīng)參考點(diǎn)之間的徑向距離的雙曲線的相交的位置來(lái)確定的。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括對(duì)于每個(gè)波束角，接收表示所述波束角的碼。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括報(bào)告表示波束角的碼，在該波束角在多 波束天線方向圖的相應(yīng)天線波束上發(fā)射的至少兩個(gè)無(wú)線信號(hào)的相應(yīng)接收信號(hào)屬性的比率 基本上等于預(yù)定值。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括基于所估計(jì)的從第一多波束天線方向圖 的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角和從至少一個(gè)另外的多波束天線方向圖中的每一個(gè)的相應(yīng)參 考點(diǎn)到無(wú)線站的相應(yīng)估計(jì)的方位角的相交的位置來(lái)估計(jì)無(wú)線站的位置。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)廣義的方面，提供了一種裝置包括多波束天線系統(tǒng)，被配置 成生成多波束天線方向圖；波束轉(zhuǎn)向器(steerer)，被配置成將多波束天線系統(tǒng)轉(zhuǎn)向多個(gè) 波束角；射頻(RF)發(fā)射器，被配置成在所述多個(gè)波束角中的每個(gè)波束角生成多個(gè)無(wú)線信 號(hào)，以使得在每個(gè)波束角，多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每個(gè)無(wú)線信號(hào)在由多波束天線系統(tǒng)所生成的 多波束天線方向圖的相應(yīng)一個(gè)天線波束上發(fā)射；以及位置估計(jì)控制器，被配置成基于所述 多個(gè)波束角以及在無(wú)線站處測(cè)量的、在多波束天線方向圖的相應(yīng)天線波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú) 線信號(hào)中的每一個(gè)的接收信號(hào)屬性對(duì)于多個(gè)波束角中的每一個(gè)估計(jì)從所述多波束天線方 向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角。在一些實(shí)施例中，所述位置估計(jì)控制器被配置成對(duì)于多個(gè)波束角中的每一個(gè)接收 來(lái)自無(wú)線站的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)的接收信號(hào)屬性。在一些實(shí)施例中，所述位置估計(jì)控制器被配置成通過(guò)確定波束角來(lái)估計(jì)從多波束 天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角，在所述波束角在多波束天線方向圖的相應(yīng)天線 波束上發(fā)射的至少兩個(gè)無(wú)線信號(hào)的相應(yīng)接收信號(hào)屬性的比率基本上等于預(yù)定值。 在一些實(shí)施例中，所述RF發(fā)射器被配置成對(duì)于所述多個(gè)波束角中的每一個(gè)發(fā)射 表示多個(gè)波束角中的當(dāng)前波束角的碼。 在一些實(shí)施例中，所述位置估計(jì)控制器被配置成從無(wú)線站接收表示波束角的碼， 其中在該波束角在多波束天線方向圖的相應(yīng)天線波束上發(fā)射的至少兩個(gè)無(wú)線信號(hào)的相應(yīng)
7接收信號(hào)屬性的比率基本上等于預(yù)定值。 在一些實(shí)施例中，所述位置估計(jì)控制器被配置成控制所述波束轉(zhuǎn)向器以基于所估 計(jì)的無(wú)線站的方位角將所述多波束天線方向圖的波束轉(zhuǎn)向無(wú)線站以用于與無(wú)線站進(jìn)行通在一些實(shí)施例中，所述位置估計(jì)控制器被配置成控制所述RF發(fā)射器對(duì)于多個(gè)波 束角中的每一個(gè)生成多個(gè)無(wú)線信號(hào)，從而對(duì)于每個(gè)波束角所生成的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每個(gè) 無(wú)線信號(hào)包括與對(duì)于相同波束角所生成的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的其他無(wú)線信號(hào)的不同的至少
一個(gè)分量。在一些實(shí)施例中，所述位置估計(jì)控制器被配置成執(zhí)行校準(zhǔn)算法以確定所述預(yù)定值。在一些實(shí)施例中，所述預(yù)定值基本上等于1。在一些實(shí)施例中所述多波束天線系統(tǒng)被配置成使得所述多波束天線方向圖包括 第一天線波束和第二天線波束；并且所述位置估計(jì)控制器被配置成通過(guò)確定波束角來(lái)估計(jì) 方位角，在該波束角在第一天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性與在第二天 線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性的比率基本上等于所述預(yù)定值。在一些實(shí)施例中，第一天線波束和第二天線波束被分隔開(kāi)基本上90度。在一些實(shí)施例中所述多波束天線系統(tǒng)被配置成使得所述多波束天線方向圖包括 介于第一天線波束和第二天線波束中間的第三天線波束；并且所述位置估計(jì)控制器被配置 成通過(guò)確定波束角來(lái)估計(jì)方位角，在該波束角在第一天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的 接收信號(hào)屬性與在第三天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性的比率基本上等 于第二預(yù)定值；并且在第二天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性與在第三天線 波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性的比率基本上等于第三預(yù)定值。在一些實(shí)施例中，所述多波束天線系統(tǒng)被配置成使得所述第三天線波束基本位于 第一天線波束和第二天線波束之間的中間位置，并且所述第二預(yù)定值基本上等于所述第三 預(yù)定值。在一些實(shí)施例中，所述位置估計(jì)控制器被配置成基于來(lái)自無(wú)線站的定時(shí)同步信 息和接收信號(hào)強(qiáng)度中的至少一個(gè)來(lái)估計(jì)無(wú)線站和多波束天線方向圖的參考點(diǎn)之間的徑向 距離；以及基于所估計(jì)的從多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角和所估計(jì)的多波 束天線方向圖的參考點(diǎn)和無(wú)線站之間的徑向距離來(lái)估計(jì)無(wú)線站的位置。在一些實(shí)施例中，對(duì)于每個(gè)波束角，所述RF發(fā)射器被配置成生成碼分多址(CDMA) 信號(hào)的多個(gè)時(shí)間偏移版本作為多個(gè)無(wú)線信號(hào)以允許在所述多波束天線方向圖的每個(gè)天線 波束上發(fā)射的無(wú)線信號(hào)在無(wú)線站處被接收并分解為不同分量。在一些實(shí)施例中，所述裝置還包括第二多波束天線系統(tǒng)，其被配置成生成第二多 波束天線方向圖，其中所述多波束天線系統(tǒng)位于不同位置；第二波束轉(zhuǎn)向器，其被配置成將 第二多波束天線系統(tǒng)指向第二多個(gè)波束角；第二射頻(RF)發(fā)射器，其被配置成在所述第二 多個(gè)波束角中的每個(gè)波束角生成第二多個(gè)無(wú)線信號(hào)，從而在所述第二多個(gè)波束角中的每個(gè) 波束角，所述第二多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每個(gè)無(wú)線信號(hào)在由第二多波束天線系統(tǒng)生成的第二多 波束天線方向圖的相應(yīng)一個(gè)天線波束上發(fā)射，其中位置估計(jì)控制器被配置成基于第二多個(gè) 波束角和在無(wú)線站測(cè)量的第二多波束天線方向圖的相應(yīng)天線波束上發(fā)射的第二多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)的接收信號(hào)屬性來(lái)對(duì)于所述第二多個(gè)波束角的多個(gè)波束角中的每一個(gè)估 計(jì)從第二多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角。在一些實(shí)施例中，所述位置估計(jì)控制器被配置成基于所估計(jì)的從第一多波束天線 方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角和所估計(jì)的從第二多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線 站的方位角的相交的位置來(lái)估計(jì)無(wú)線站的位置。在一些實(shí)施例中，所述位置估計(jì)控制器被配置成基于接收信號(hào)強(qiáng)度和定時(shí)同步信 息至少之一來(lái)估計(jì)從無(wú)線站到第一多波束天線方向圖的參考點(diǎn)的徑向距離；以及從無(wú)線 站到第二多波束天線方向圖的參考點(diǎn)的徑向距離。在一些實(shí)施例中，所述位置估計(jì)控制器被配置成基于所估計(jì)的從第一和第二多波 束天線方向圖的相應(yīng)參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角和表示所估計(jì)的無(wú)線站和所述第一和第二 多波束天線方向圖的相應(yīng)參考點(diǎn)之間的徑向距離的雙曲線的相交的位置來(lái)估計(jì)無(wú)線站的 位置。在一些實(shí)施例中，第一多波束天線系統(tǒng)和第二多波束天線系統(tǒng)位于不同高度；并 且所述位置估計(jì)控制器被配置成基于所估計(jì)的方位角和所估計(jì)的無(wú)線站相對(duì)于多個(gè)多波 束天線方向圖的參考點(diǎn)的徑向距離和所述第一和第二多波束天線系統(tǒng)的高度來(lái)估計(jì)無(wú)線
站的高度。在一些實(shí)施例中，所述裝置進(jìn)一步包括接入控制器，其被配置成基于所估計(jì)的無(wú) 線站的位置來(lái)控制無(wú)線站接入無(wú)線通信系統(tǒng)資源。在一些實(shí)施例中，所述裝置位于無(wú)線通信系統(tǒng)的接入點(diǎn)中。根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)廣義的方面，提供了一種方法，包括發(fā)射多個(gè)無(wú)線信號(hào)，每 個(gè)無(wú)線信號(hào)在多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射；以及基于在所述多波束天線方向圖的 相應(yīng)波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú)線信號(hào)在無(wú)線站處的接收信號(hào)屬性來(lái)估計(jì)從多波束天線方向圖 的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括從無(wú)線站接收在多波束天線方向圖的相 應(yīng)波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)的接收信號(hào)屬性。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括執(zhí)行校準(zhǔn)以確定所述預(yù)定值。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括估計(jì)無(wú)線站和多波束天線方向圖的參考 點(diǎn)之間的徑向距離，以及基于所估計(jì)的從多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角和 所估計(jì)的多波束天線方向圖的參考點(diǎn)和無(wú)線站之間的徑向距離來(lái)估計(jì)無(wú)線站的位置。在一些實(shí)施例中，估計(jì)無(wú)線站和多波束天線方向圖的參考點(diǎn)之間的徑向距離基于 以下至少之一接收信號(hào)強(qiáng)度；以及定時(shí)同步信息。在一些實(shí)施例中，多波束天線方向圖的至少兩個(gè)波束的不同子載波在無(wú)線站處的 接收信號(hào)功率之間的比率包括相鄰子載波對(duì)的接收信號(hào)功率的比率。在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)無(wú)線信號(hào)包括碼分多址(CDMA)信號(hào)；每個(gè)波束的相應(yīng) 無(wú)線信號(hào)的不同分量包括利用相應(yīng)不同的擴(kuò)頻碼擴(kuò)展的信號(hào)的一部分，以使得多波束天線 的每個(gè)波束發(fā)射利用其相應(yīng)不同的擴(kuò)頻碼擴(kuò)展的信號(hào)的部分；以及所述多波束天線方向圖 的至少兩個(gè)波束的不同分量的接收功率電平的比率包括相應(yīng)擴(kuò)頻碼在無(wú)線站處的接收信 號(hào)功率之間的比率。在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)無(wú)線信號(hào)包括時(shí)分多址(TDMA)信號(hào)；每個(gè)波束的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的不同分量包括相應(yīng)TDMA時(shí)隙，以使得所述多波束天線的每個(gè)波束在其相應(yīng) TDMA時(shí)隙內(nèi)發(fā)射；以及所述多波束天線方向圖的至少兩個(gè)波束的不同分量的接收功率電 平的比率包括所述多波束天線方向圖的至少兩個(gè)波束的相應(yīng)TDMA時(shí)隙中在無(wú)線站處的接 收信號(hào)功率之間的比率。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括基于至少以下之一接收信號(hào)強(qiáng)度；以及 在無(wú)線站處的定時(shí)同步來(lái)估計(jì)從無(wú)線站到多個(gè)多波束天線方向圖的至少一個(gè)相應(yīng)參考點(diǎn) 的徑向距離。在一些實(shí)施例中，估計(jì)無(wú)線站的位置是基于所估計(jì)的從多個(gè)多波束天線方向圖到 無(wú)線站的方位角和表示所估計(jì)的無(wú)線站和多個(gè)多波束天線方向圖的至少一個(gè)子集的相應(yīng) 參考點(diǎn)之間的徑向距離的雙曲線的相交的位置而確定的。在一些實(shí)施例中，所述多個(gè)多波束天線方向圖并非都處于相同高度；以及估計(jì)無(wú) 線站的位置包括基于所估計(jì)的方位角和所估計(jì)的無(wú)線站相對(duì)于多個(gè)多波束天線方向圖的 參考點(diǎn)的徑向距離和所述多個(gè)多波束天線方向圖的高度來(lái)估計(jì)無(wú)線站的高度。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括基于所估計(jì)的無(wú)線站的位置和與無(wú)線終 端相關(guān)聯(lián)的識(shí)別信息來(lái)控制無(wú)線站接入無(wú)線通信系統(tǒng)資源。根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)廣義的方面，提供了一種在無(wú)線站中的方法，該方法包括對(duì) 于多波束天線方向圖的多個(gè)波束角中的每一個(gè)，接收相應(yīng)多個(gè)無(wú)線信號(hào)，每個(gè)無(wú)線信號(hào)已 經(jīng)在所述多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射；以及對(duì)于多個(gè)波束角中的每一個(gè)，基于在 所述多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)在無(wú)線站處的接收 信號(hào)屬性來(lái)估計(jì)從多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括對(duì)于多個(gè)波束角中的每一個(gè)，從無(wú)線站發(fā) 射在多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)的接收信號(hào)屬性。在一些實(shí)施例中所述多波束天線方向圖包括介于第一天線波束和第二天線波束 中間的第三天線波束；以及估計(jì)方位角包括確定波束角，在該波束角在第一天線波束上 發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性與在第三天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信 號(hào)屬性的比率基本上等于第二預(yù)定值；以及在第二天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收 信號(hào)屬性與在第三天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性的比率基本上等于第 三預(yù)定值。在一些實(shí)施例中，所述第三天線波束基本位于第一天線波束和第二天線波束之間 的中間位置，并且所述第二預(yù)定值基本上等于所述第三預(yù)定值。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括估計(jì)無(wú)線站和多波束天線方向圖的參考 點(diǎn)之間的距離；以及基于所估計(jì)的從多波束天線方向圖的參考點(diǎn)的方位角和所估計(jì)的多波 束天線方向圖的參考點(diǎn)和無(wú)線站之間的距離來(lái)估計(jì)無(wú)線站的位置。在一些實(shí)施例中，估計(jì)無(wú)線站和多波束天線方向圖的參考點(diǎn)之間的距離是基于以 下至少之一無(wú)線站處的定時(shí)同步和接收信號(hào)強(qiáng)度。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括對(duì)于至少一個(gè)另外的多波束天線方向圖 中的每一個(gè)對(duì)于所述另外的多波束天線方向圖的多個(gè)波束角中的每一個(gè)，接收所述另外 的多波束天線方向圖的相應(yīng)天線波束上的多個(gè)無(wú)線信號(hào)；以及對(duì)于所述另外的多波束天線 方向圖的多個(gè)波束角中的每一個(gè)，基于在所述另外的多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)在所述無(wú)線站的接收信號(hào)屬性來(lái)估計(jì)從所述另外的多波束天 線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括向至少一個(gè)接入點(diǎn)報(bào)告無(wú)線站位置的估 計(jì)。在一些實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括基于以下至少之一無(wú)線站處的接收信 號(hào)強(qiáng)度；以及定時(shí)同步來(lái)估計(jì)從無(wú)線站到多個(gè)多波束天線方向圖的至少一個(gè)相應(yīng)參考點(diǎn)的 徑向距離。在一些實(shí)施例中，估計(jì)無(wú)線站的位置是基于所估計(jì)的從多個(gè)多波束天線方向圖到 無(wú)線站的方位角和表示所估計(jì)的無(wú)線站和所述多個(gè)多波束天線方向圖的至少一個(gè)子集的 相應(yīng)參考點(diǎn)之間的徑向距離的雙曲線的相交的位置來(lái)確定的。在一些實(shí)施例中所述多個(gè)多波束天線方向圖并非都位于相同高度；以及估計(jì)無(wú) 線站的位置包括基于所估計(jì)的方位角和所估計(jì)的無(wú)線站相對(duì)于多個(gè)多波束天線方向圖的 參考點(diǎn)的徑向距離和所述多個(gè)多波束天線方向圖的高度來(lái)估計(jì)無(wú)線站的高度。本申請(qǐng)的一些實(shí)施例提供了用于多徑傳播環(huán)境中無(wú)線站(收發(fā)器)位置估計(jì)。本申請(qǐng)的一些實(shí)施例使用和/或重用現(xiàn)有的發(fā)射信號(hào)格式和無(wú)線收發(fā)器裝置。本申請(qǐng)的一些實(shí)施例通過(guò)重用無(wú)線終端中的現(xiàn)有的天線和裝置，相對(duì)于實(shí)施傳統(tǒng) 的位置估計(jì)技術(shù)例如接收GPS信號(hào)，降低了實(shí)施位置估計(jì)系統(tǒng)的成本。本申請(qǐng)的一些實(shí)施例基于系統(tǒng)狀態(tài)和終端的標(biāo)識(shí)來(lái)使用所估計(jì)的位置信息向無(wú) 線站分配接入資源?；诨仡櫛旧暾?qǐng)的以下的具體實(shí)施例的描述，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本申請(qǐng)的 實(shí)施例的其他方面和特征將是顯而易見(jiàn)的。


本申請(qǐng)的實(shí)施例將僅通過(guò)示例的方式并參考圖被描述，其中圖1是可以用于執(zhí)行本申請(qǐng)的一些實(shí)施例的無(wú)線通信系統(tǒng)的平面圖；圖2是可以在本申請(qǐng)的一些在基于OFDM的實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)的發(fā)射和接收信號(hào)功率 電平的圖；圖3是根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例用于在接入點(diǎn)中估計(jì)無(wú)線終端的位置的方法的 流程圖；圖4是根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例用于在無(wú)線終端中估計(jì)無(wú)線終端的位置的方法 流程圖；圖5是可以用于執(zhí)行本申請(qǐng)的一些實(shí)施例的示例性接入點(diǎn)的框圖；圖6是本申請(qǐng)的實(shí)施例可以在其中執(zhí)行的蜂窩通信系統(tǒng)的示例的框圖；圖7是可以用于執(zhí)行本申請(qǐng)的一些實(shí)施例的示例性基站的框圖；圖8是可以用于執(zhí)行本申請(qǐng)的一些實(shí)施例的示例性無(wú)線終端的框圖；圖9是可以用于執(zhí)行本申請(qǐng)的一些實(shí)施例的示例性中繼站的框具體實(shí)施例方式本申請(qǐng)的實(shí)施例提供了一種用于在非多徑和多徑無(wú)線電傳播環(huán)境中確定裝備有
11無(wú)線電收發(fā)器的無(wú)線站的位置的方法和裝置。該系統(tǒng)在接入點(diǎn)(例如基站)處利用多波束 天線方向圖，以使得無(wú)線站相對(duì)于所述接入點(diǎn)的方位角可以通過(guò)在多波束天線的相應(yīng)天線 波束上發(fā)射的不同信號(hào)分量的比率來(lái)確定。應(yīng)該理解，此處使用的術(shù)語(yǔ)“無(wú)線站”是指任何 包括無(wú)線收發(fā)器的設(shè)備。無(wú)線站的非限制性的示例包括基站、中繼站、移動(dòng)站等等。本申請(qǐng)的一些實(shí)施例利用現(xiàn)有的已經(jīng)用于與無(wú)線終端通信的無(wú)線電信號(hào)。本發(fā)明 的一些實(shí)施例利用來(lái)自至少一個(gè)接入點(diǎn)的多波束天線方向圖，其中通過(guò)多個(gè)波束中的每一 個(gè)發(fā)射正常通信信號(hào)的一部分。這些改變的發(fā)射就無(wú)線終端的正常操作而言對(duì)無(wú)線終端是 透明的。但是，當(dāng)多波束天線方向圖轉(zhuǎn)向經(jīng)過(guò)多個(gè)波束角時(shí)，在多個(gè)波束角，通過(guò)報(bào)告在多 波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射的信號(hào)的接收信號(hào)屬性，可以確定在所述接入點(diǎn)和無(wú)線 終端之間的方位角。還可以利用接收信號(hào)強(qiáng)度信息和/或定時(shí)同步信息，例如，許多移動(dòng)通 信協(xié)議中所固有的范圍定時(shí)偏移校正，還可以確定在所述接入點(diǎn)和無(wú)線終端之間的徑向距 離估計(jì)。通過(guò)采用方位角和徑向距離，無(wú)線站的位置可以與接入點(diǎn)的位置相關(guān)地確定。在 一些實(shí)施例中，無(wú)線站的位置是在到多個(gè)接入點(diǎn)的方位角的相交處估計(jì)的。在一些實(shí)施例中，所確定的無(wú)線站的位置的估計(jì)值被用于通過(guò)終端基于它們估計(jì) 的位置來(lái)控制對(duì)網(wǎng)絡(luò)的接入。在公司中，例如，一些公共區(qū)域可以允許任何終端接入而其它 嚴(yán)格限制的區(qū)域只允許來(lái)自特別授權(quán)的終端的網(wǎng)絡(luò)接入。在另一個(gè)示例中，所述終端的位 置可用于分配網(wǎng)絡(luò)資源例如以平衡業(yè)務(wù)負(fù)載。這可以包括，例如，在覆蓋地區(qū)的一些區(qū)域中 對(duì)于訪問(wèn)者允許客人接入。本申請(qǐng)的一些實(shí)施例基于現(xiàn)有移動(dòng)通信技術(shù)和服務(wù)的信號(hào)和傳輸格式，包括，例 如，IEEE802. 11、IEEE802. 16、ETSI/3GPP LTE 和 GSM 的系統(tǒng)。本申請(qǐng)的一些實(shí)施例可以提供在多徑環(huán)境中(例如經(jīng)常是在室內(nèi)環(huán)境中)改進(jìn)的 位置估計(jì)精度。在一些實(shí)施例中，在無(wú)線站處不需要特別的裝置來(lái)估計(jì)無(wú)線站的位置。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的無(wú)線通信系統(tǒng)的框圖的平面圖。圖1中所描述的無(wú)線通信系統(tǒng)包括第一接入點(diǎn)200、第二接入點(diǎn)220、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 233以及無(wú)線終端206。為了估計(jì)無(wú)線終端206的位置，接入點(diǎn)200和220的天線被配置成包括多波束天 線方向圖。所述第一接入點(diǎn)200具有第一天線波束202和第二天線波束204。所述第二接 入點(diǎn)220也具有第一天線波束222和第二天線波束224。在所描述的實(shí)施例中，所述第一接 入點(diǎn)200還具有介于其第一天線波束202和第二天線波束204中間的第三天線波束208。 所述第三天線波束208的功能將在后面討論。所述第一接入點(diǎn)200的第一天線波束202和第二天線波束204在第一接入點(diǎn)200 的覆蓋區(qū)域重疊，但是指向不同的角度以使得無(wú)線站，例如無(wú)線終端206，將看到來(lái)自天線 波束202和204的不同信號(hào)幅度。對(duì)于所述第二接入點(diǎn)220的天線波束222和224也是如 此。這樣的多波束天線方向圖可以由例如，其間具有共同的中心和角度偏移的兩個(gè)偶極天 線而生成。在一些實(shí)施例中，所述第一接入點(diǎn)的天線波束202以及204可以被安排成使用機(jī) 械掃描裝置(即，旋轉(zhuǎn)天線元件)或者通過(guò)電子波束轉(zhuǎn)向(例如，通過(guò)使用天線元件饋電 (feed)中的可變移相器，在這稱為“電子轉(zhuǎn)向”)一起旋轉(zhuǎn)通過(guò)360度的波束角。所述第二
12接入點(diǎn)220的天線波束222和224也可做類似配置。第一接入點(diǎn)200的天線波束202和204 以及第二接入點(diǎn)220的天線波束222和224可以時(shí)間上連續(xù)旋轉(zhuǎn)(即，像燈塔那樣環(huán)繞掃 描)或者逐步旋轉(zhuǎn)(例如按每步一度)或者以一種不連續(xù)的方式指向不同的位置(例如， 采用電子轉(zhuǎn)向)至所有可能的波束角的一個(gè)子集。在操作中，參照第一接入點(diǎn)200，對(duì)于第一接入點(diǎn)200的多個(gè)波束角中的每一個(gè)， 當(dāng)所述天線波束被旋轉(zhuǎn)至每個(gè)波束角時(shí)，該第一接入點(diǎn)200在第一天線波束202上發(fā)射無(wú) 線信號(hào)以及在第二天線波束204上發(fā)射無(wú)線信號(hào)。對(duì)于每個(gè)波束角，在第一天線波束202上 發(fā)射的無(wú)線信號(hào)具有與在第二天線波束204上發(fā)射的無(wú)線信號(hào)分量不同的分量，從而所述 無(wú)線終端可以為在相應(yīng)天線波束202和204上發(fā)射的無(wú)線信號(hào)的不同分量分解出接收信號(hào) 屬性，例如接收信號(hào)強(qiáng)度。無(wú)線終端相對(duì)于第一天線波束202和第二天線波束204的位置 影響在第一和第二天線波束上發(fā)射的、在無(wú)線終端處測(cè)量的無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性。當(dāng) 所述無(wú)線終端206基本位于第一和第二天線波束202和204之間的中間位置時(shí)，如同在圖1 中示出的瞬時(shí)情況，所述無(wú)線終端可以為在第一和第二天線波束上分別發(fā)射的無(wú)線信號(hào)測(cè) 量出基本相等的接收信號(hào)屬性，例如接收信號(hào)強(qiáng)度。在一些實(shí)施例中，接入點(diǎn)的波束角是從所述接入點(diǎn)的參考角測(cè)量的。在圖1中，第 一接入點(diǎn)200的參考角在210處指示并且第二接入點(diǎn)220的參考角在230處指示。當(dāng)?shù)谝?和第二接入點(diǎn)的參考角210和230位于在圖1中示出的實(shí)施例的相同方向時(shí)(在所示出 的該具體實(shí)施例中指示為與磁北“N”相對(duì)應(yīng)的方向)，在一些實(shí)施例中每個(gè)接入點(diǎn)的參考 角可以任意的選擇并且不同于任何其他接入點(diǎn)的參考角，如果將參考角中的差考慮進(jìn)去的 話。系統(tǒng)中的所有接入點(diǎn)都使用相同的參考角(例如“北”)可能是有利的。這使得 從多個(gè)接入點(diǎn)的信號(hào)測(cè)量得到的方位角能夠被更容易地比較。通過(guò)測(cè)量到多個(gè)基站的方位 角，所述無(wú)線終端的位置可以在多個(gè)方位角的相交處確定。如果由第一和第二天線波束202和204所確定的多波束天線方向圖的波束角是從 所述第一接入點(diǎn)200的參考角210測(cè)量得到的并且如果假設(shè)從所述第一天線波束202和第 二天線波束204所形成的多波束天線方向圖的波束角對(duì)應(yīng)于基本上平分第一天線波束和 第二天線波束之間角度的方位線(在圖1示出的實(shí)施例中基本上等于90度，但是更普遍的 可以是提供多波束方向圖的天線波束至少部分重疊的任何角度)，則所估計(jì)的從所述第一 接入點(diǎn)200的參考點(diǎn)(通常被假定為與所述接入點(diǎn)共處一處)到所述無(wú)線終端206的方位 角對(duì)應(yīng)于波束角，在該波束角在第一天線波束上發(fā)射的無(wú)線信號(hào)以及在第二天線波束上 發(fā)射的無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性(例如接收信號(hào)強(qiáng)度)基本相等。因而，從多波束天線方 向圖接入點(diǎn)，例如圖1示出的接入點(diǎn)200和220到無(wú)線終端206的方位角可以基于多波束 天線方向圖的波束角和在多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射的無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬 性來(lái)確定。在圖1中，相對(duì)于第一接入點(diǎn)200的參考角210所估計(jì)的從所述第一接入點(diǎn)200 到無(wú)線終端206的方位角被表示為從第一接入點(diǎn)200的參考點(diǎn)沿著方位線212的ΘΒ1。類 似地，相對(duì)于第二接入點(diǎn)的參考角230所估計(jì)的從第二接入點(diǎn)220到無(wú)線終端206的方位 角被表示為從第二接入點(diǎn)的參考點(diǎn)沿著方位線232的θ Β2。在單個(gè)接入點(diǎn)200或者220與所述無(wú)線終端206之間的方位角確定了無(wú)線終端位
13置的坐標(biāo)。所述無(wú)線終端位于沿著來(lái)自接入點(diǎn)的方位線的某個(gè)地方。為了確定第二坐標(biāo) (或者對(duì)于三維而言額外的坐標(biāo))以便估計(jì)無(wú)線終端206的位置，在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中 可以使用從接入點(diǎn)200或220到無(wú)線終端206的徑向距離，或者來(lái)自多個(gè)接入點(diǎn)的多個(gè)方 位角的相交的位置。例如，參照?qǐng)D1，無(wú)線終端206的位置可基于對(duì)應(yīng)于方位角ΘΒ1和ΘΒ2 的方位線212和232的相交的位置估計(jì)得出。在一些實(shí)施例中，具有水平部分和垂直部分的多波束天線被用于在三維中估計(jì)無(wú) 線站的位置。例如，在一些實(shí)施例中，具有兩個(gè)水平波束分量和兩個(gè)垂直波束分量的多波束 天線被使用，并且由所述兩個(gè)水平波束分量生成的無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)電平被用于首先估 計(jì)無(wú)線站在水平面的方位角，并且然后由所述兩個(gè)垂直波束分量生成的無(wú)線信號(hào)的接收信 號(hào)電平被用于估計(jì)無(wú)線站在垂直面的方位角，該垂直面與由水平面的方位角所限定的方位 線對(duì)準(zhǔn)(align with)。當(dāng)所述多波束方向圖在水平面中旋轉(zhuǎn)時(shí)，正被定位的無(wú)線站記錄與水平波束角對(duì) 準(zhǔn)的方位角，這可能是，例如，當(dāng)來(lái)自兩個(gè)水平波束分量的兩個(gè)信號(hào)分量基本相等的時(shí)候。 也位于相同的水平波束角的無(wú)線站測(cè)量來(lái)自波束方向圖的兩個(gè)垂直波束分量的兩個(gè)垂直 信號(hào)分量。然后垂直方位角的確定根據(jù)本文所描述的水平方位角的確定來(lái)確定。然后無(wú)線 終端的位置被估計(jì)為這兩個(gè)三維方位角的相交的點(diǎn)就是該終端的位置。以下是一些可用于改進(jìn)從單個(gè)接入點(diǎn)到無(wú)線站的估計(jì)距離的精確度的示例性技 術(shù)，其與來(lái)自接入點(diǎn)的方位角結(jié)合使用來(lái)確定對(duì)無(wú)線站位置的估計(jì)。距離確定如果進(jìn)行距離測(cè)量，則所述距離能夠以多種方式確定。四個(gè)示例是接收信號(hào)強(qiáng)度指示器(RSSI)此技術(shù)利用在無(wú)線站和/或在接入點(diǎn)處所測(cè)量的接收信號(hào)功率電平來(lái)估計(jì)所述 接入點(diǎn)和無(wú)線站之間的距離。但是，該技術(shù)可能遭受衰落和反射。其可以通過(guò)使用環(huán)境校準(zhǔn) 來(lái)令人滿意，例如通過(guò)穿越覆蓋區(qū)域以及記錄在后續(xù)操作中用于校準(zhǔn)的位置和信號(hào)強(qiáng)度。 另外，動(dòng)態(tài)算法可以用于增強(qiáng)所述距離估計(jì)一例如，在一個(gè)建筑物中的人可以在一秒鐘內(nèi) 移動(dòng)50米通常是不太可能的。所述RSSI技術(shù)還可以通過(guò)在環(huán)境中的已知位置使用另外的 傳感器來(lái)增強(qiáng)，所述傳感器報(bào)告信號(hào)強(qiáng)度以維持用于操作測(cè)量的校準(zhǔn)。定時(shí)提前許多移動(dòng)通信系統(tǒng)同步來(lái)自無(wú)線終端收發(fā)器的傳輸以便對(duì)它們補(bǔ)償無(wú)線電信號(hào) 的渡越時(shí)間(time-of-flight)(從而來(lái)自多個(gè)終端的信號(hào)全都在協(xié)調(diào)時(shí)間到達(dá)接入點(diǎn)，例 如基站)。所述無(wú)線終端因此被裝備為精確地響應(yīng)于在基站處的信號(hào)到達(dá)時(shí)間的測(cè)量而調(diào) 整其發(fā)射定時(shí)。這個(gè)過(guò)程有時(shí)被稱為時(shí)間測(cè)距(timeranging)或者“定時(shí)提前”。當(dāng)終端的 發(fā)射信號(hào)被調(diào)整為同步到達(dá)基站時(shí)，為調(diào)整無(wú)線終端的發(fā)射而發(fā)送的所計(jì)算的定時(shí)提前指 示等于基站和無(wú)線終端之間信號(hào)行進(jìn)時(shí)間的往返時(shí)間。該時(shí)間的一半，乘以光速(即，在媒 介傳輸中的“C”)就是所述終端和基站之間的徑向距離。因此使用所述定時(shí)提前測(cè)量提供 了來(lái)自基站的徑向形式的第二坐標(biāo)來(lái)估計(jì)無(wú)線終端的位置。在一些情況下，基于所期望的估計(jì)位置信息的精度，定時(shí)提前控制信號(hào)的分辨率 可能是不夠的。但是，在一些情況下，所述分辨率可以通過(guò)另外的處理來(lái)改進(jìn)。例如，所述 接入點(diǎn)可以具有裝置，該裝置使用定時(shí)提前增加/減少指示的知識(shí)來(lái)得出更精確時(shí)間。通常，定時(shí)控制回路將提前和延遲所述定時(shí)以補(bǔ)償設(shè)備，該設(shè)備的信號(hào)可能在信號(hào)傳輸步驟 之間。例如，提前所花費(fèi)的時(shí)間和延遲所花費(fèi)時(shí)間的比率，之后可用于將信號(hào)定時(shí)的估計(jì)提 供到在定時(shí)提前信號(hào)的步長(zhǎng)之下的分辨率。這就是“超分辨率(super-resolution) ”的一 種形式。在一些實(shí)施例中，另外的硬件和軟件處理被加到無(wú)線終端的收發(fā)器。例如，用于確 定符號(hào)定時(shí)的接收器的方面可以報(bào)告它們的用于調(diào)整接收信號(hào)定時(shí)的計(jì)算結(jié)果，并且這表 示所述時(shí)間定時(shí)達(dá)到比被基本定時(shí)提前控制回路使用的更高的分辨率。這里所述硬件可以 被設(shè)計(jì)為確定所述接入點(diǎn)和所述終端之間的精確時(shí)間。由此，可以估計(jì)精確的距離。這與 在蜂窩電話中引入GPS芯片的想法類似。使用設(shè)備中的現(xiàn)有硬件的時(shí)間該技術(shù)可能只需對(duì)無(wú)線終端的固件、硬件或者二者的組合作相對(duì)小的改變。在該 技術(shù)中，所述終端接收器中的硬件與接入點(diǎn)時(shí)鐘同步。在一些接收器中，另外的硬件被用于 將電路同步到子時(shí)鐘精確度。在一些實(shí)施例中，如果無(wú)線終端206能夠從多個(gè)接入點(diǎn)，例如，從第一接入點(diǎn)200 和第二接入點(diǎn)220這二者都接收信號(hào)，則到每個(gè)接入點(diǎn)的方位角和徑向距離都可以被確定 并且所述無(wú)線終端的位置可以估計(jì)為方位角和徑向距離的集合的相交。在一些實(shí)施例中，與多個(gè)接入點(diǎn)同步所需的無(wú)線終端信號(hào)的定時(shí)提前中的差異確 立了所述每個(gè)接入點(diǎn)之間的雙曲線，其中所述終端的位置位于到所述基站的方位角和所述 雙曲線的相交處。采用該技術(shù)可以潛在地改進(jìn)位置估計(jì)的精度。在許多情況下，接入點(diǎn)，例 如基站，在它們的定時(shí)中被同步(作為移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置的一部分)以保證在它們發(fā) 射之間最小干擾。在一些實(shí)施例中，如果接入點(diǎn)沒(méi)有在它們的定時(shí)中被同步，則可以對(duì)它們 的定時(shí)偏移進(jìn)行另外的測(cè)量并且將所述測(cè)量用于補(bǔ)償來(lái)自不同站的定時(shí)提前測(cè)量。在該系統(tǒng)中的波束的旋轉(zhuǎn)無(wú)需是連續(xù)的或者總是在相同方向上。在一些實(shí)施例 中，在每個(gè)角度發(fā)射的信號(hào)包括指示波束的角度的“角碼(angle code) ”，因此對(duì)于這些角 度沒(méi)必要采用連續(xù)增加、或者減少或固定的模式。所述波束角可以以任意的次序移動(dòng)至任 意的角度(例如通過(guò)使用電子波束轉(zhuǎn)向)。所述波束方向圖信號(hào)還可以被散布在非定向 (non-beamed)符號(hào)中。例如，基站的操作可以被選擇成在每個(gè)系統(tǒng)幀間隔的起始處發(fā)送定 向(beamed)信號(hào)。在一些實(shí)施例中，表示波束角的碼可以不由接入點(diǎn)發(fā)送。例如，對(duì)于每個(gè)波束角， 無(wú)線終端可以僅報(bào)告接收信號(hào)屬性的測(cè)量，并且可能察覺(jué)到所述波束角的所述接入點(diǎn)或者 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可以估計(jì)該方位角，該波束角對(duì)應(yīng)于所述無(wú)線終端所提供的測(cè)量。用于確定無(wú)線終端的位置和/或方位角的計(jì)算可以在一個(gè)或多個(gè)接入點(diǎn)處，或在 附于與基站通信的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器233處，或在所述無(wú)線終端自身處或者作為在這些元 件的組合處的計(jì)算/測(cè)量的結(jié)果來(lái)執(zhí)行。在一些實(shí)施例中，對(duì)于簡(jiǎn)單且低成本系統(tǒng)，無(wú)線站，例如在圖1中示出的無(wú)線終端 206，可以向接入點(diǎn)(使用移動(dòng)通信系統(tǒng)的信令或者消息信道)，例如第一接入點(diǎn)200，報(bào)告 波束角碼以及在無(wú)線終端處測(cè)得的在第一接入點(diǎn)的第一和第二波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信 號(hào)的接收信號(hào)功率的比率-當(dāng)該比率接近等于1時(shí)，即，在該波束角無(wú)線終端從第一接入點(diǎn) 的第一和第二天線波束接收到基本相等的信號(hào)功率。在圖1中示出的示例性實(shí)施例中，這將向接入點(diǎn)200通知所述移動(dòng)裝置的方位角ΘΒ1。通過(guò)采用該方位角結(jié)合基于例如RSSI和 /或定時(shí)同步信息對(duì)從接入點(diǎn)到無(wú)線終端的徑向距離的估計(jì)，所述接入點(diǎn)然后可以估計(jì)所 述無(wú)線終端的位置。通過(guò)這樣的安排，在無(wú)線終端處不需要另外的裝置。如果所述無(wú)線終端能夠從多 個(gè)接入點(diǎn)接收信號(hào)，它就可以與每個(gè)接入點(diǎn)通信，并且所述接入點(diǎn)可以共同地確定它們的 單獨(dú)位置估計(jì)的相交以提供位置估計(jì)的改進(jìn)的精確度。該方法具有一個(gè)優(yōu)勢(shì)是所述基站可 以把關(guān)于本地區(qū)域的映射信息合并到它們的計(jì)算中并把所述位置信息放入本地地理環(huán)境 (context)(例如，建筑物的平面圖或者鄰里地圖)。在另一個(gè)替換方式中，具有更先進(jìn)計(jì)算能力的終端可進(jìn)行信號(hào)測(cè)量并自己計(jì)算其 位置。在該替換方式中，所述終端仍可以依靠用于測(cè)量定時(shí)提前的標(biāo)準(zhǔn)接入點(diǎn)過(guò)程，因?yàn)檫@ 是通信協(xié)議的一部分，并且所述基站自動(dòng)地通知終端所述結(jié)果以使得所述終端正確地設(shè)定 它的定時(shí)提前。在無(wú)線終端處的所述過(guò)程可以采用到多個(gè)基站的參考角和定時(shí)提前的多個(gè) 測(cè)量來(lái)開(kāi)發(fā)更好的位置估計(jì)。在一些實(shí)施例中，為了以一種“用戶友好”的方式呈現(xiàn)所述位置估計(jì)，所述終端可 以包括接入點(diǎn)位置和本地地理(例如，平面圖)的數(shù)據(jù)庫(kù)或者它可以從網(wǎng)絡(luò)中的其他位置 存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得該信息和接入點(diǎn)位置。為了在其計(jì)算中對(duì)終端進(jìn)行輔助，所述接入點(diǎn)可以廣播它們的位置坐標(biāo)和參考 角。在一些實(shí)施例中，所述無(wú)線終端可以向所述接入點(diǎn)請(qǐng)求這些需要的信息(參考角和接 入點(diǎn)位置)，通過(guò)例如使用在無(wú)線電通信系統(tǒng)中固有的數(shù)據(jù)通信設(shè)施來(lái)查詢系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)或 者第三方應(yīng)用程序。依賴于所述天線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以形成多個(gè)波束，可能在波束角和分辨率方面有一些 模糊性(ambiguity)。天線元件的布置以及它們與基站附近靠近的物體(反射物)的接近 性可能會(huì)使波束失真或者產(chǎn)生旁瓣(或者后瓣)。如果有過(guò)多的散射物體，則波束形狀的分 辨率也可能會(huì)失真。這些影響會(huì)導(dǎo)致無(wú)線終端從多波束接入點(diǎn)接收的若干信號(hào)具有當(dāng)波束 旋轉(zhuǎn)時(shí)來(lái)自若干波束角的相等的幅度。在這樣的情況下，可以通過(guò)利用波束角碼解決一些 模糊性，對(duì)于所述波束角碼，子載波的最大數(shù)量接近為1，并且也具有最大的信號(hào)幅度。為了 進(jìn)一步改善這些情況中的位置估計(jì)，期望引進(jìn)另外的波束。所述終端因此可以在若干波束 上測(cè)量接收信號(hào)屬性以解決多個(gè)模糊性。這些另外的測(cè)量還可以提供改進(jìn)的角度分辨率，如果在實(shí)際中所述波束方向圖沒(méi) 有被明確定義的話。例如，在圖1模型(phantom)中示出了第三天線波束208。對(duì)介于第 一、第二天線波束202和204與該另外的波束208之間的接收信號(hào)屬性的測(cè)量可以被用于 確定哪個(gè)波束對(duì)正在被測(cè)量以及進(jìn)一步改善波束間的信號(hào)比率的精度。例如，圖1中的第 三天線波束208還可以被用于提供另外的角分辨率，對(duì)于在波束202和204上發(fā)射的無(wú)線 信號(hào)除了接收信號(hào)屬性的相等之外，當(dāng)所述多波束方向圖的波束角與從第一接入點(diǎn)200到 無(wú)線終端206的方位角對(duì)準(zhǔn)時(shí)，由于所述第三天線波束208位于第一和第二天線波束的中 間角度，還應(yīng)當(dāng)在波束202和208之間以及波束204和208之間具有共同的接收信號(hào)屬性 的比率。為了進(jìn)一步改善系統(tǒng)用于通信的性能，所述接入點(diǎn)可以存儲(chǔ)由無(wú)線終端報(bào)告的波 束角以及使用(重用)該角度以用于意在與終端進(jìn)行通信的發(fā)射(以及接收)。這樣，基站
16有機(jī)會(huì)改善用于對(duì)終端的服務(wù)的信號(hào)強(qiáng)度(即，鏈路預(yù)算)。為了說(shuō)明的目的，在圖1中僅僅示出了單個(gè)無(wú)線終端和兩個(gè)接入點(diǎn)。更一般地，本 發(fā)明的實(shí)施例可被執(zhí)行以用于使用能夠生成多波束天線方向圖的任意數(shù)目的接入點(diǎn)來(lái)追 蹤任意數(shù)目的無(wú)線終端。在一些實(shí)施例中，對(duì)無(wú)線終端的方位角和/或位置的估計(jì)是在所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 233中確定的。在一些實(shí)施例中，所述網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器233可以包括用于存儲(chǔ)與無(wú)線終端有關(guān)的位置 信息和標(biāo)識(shí)信息的信息存儲(chǔ)裝置。在一些實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器233在接入點(diǎn)之間傳遞方位角信息，從而一個(gè)或多 個(gè)接入點(diǎn)可以基于每個(gè)無(wú)線終端的兩個(gè)或更多方位角的相交的位置來(lái)估計(jì)無(wú)線終端的位置。本申請(qǐng)的實(shí)施例可以在以多種不同信令格式的無(wú)線通信系統(tǒng)中執(zhí)行，例如基于 OFDM, CDMA, TDMA和UWB的信令格式，僅舉幾例。圖2是可以在本發(fā)明的一個(gè)非常具體的基于OFDM的實(shí)施例中看到的發(fā)射和接收 信號(hào)功率的圖。圖2僅僅是為了說(shuō)明的目的而提供，并且不能被看作是對(duì)本申請(qǐng)的范圍的 限制。在圖2中，假定OFDM信號(hào)的子載波的一個(gè)子集在第一天線上發(fā)射，所述OFDM信號(hào)的 子載波的另一個(gè)子集在第二天線上發(fā)射，從而對(duì)應(yīng)于子載波號(hào)1，2，4，5，7，9和10的子載波 在第一天線上發(fā)射，并且對(duì)應(yīng)于子載波數(shù)字1，3，4，5，6，8和10的子載波。在第一和第二天 線上發(fā)射的子載波的發(fā)射功率電平在圖2中分別在240和242示出。在圖2示出的示例中，子載波1，4，5和10對(duì)兩個(gè)波束是共用的，而子載波2，3，6， 7，8和9是不同的(子載波2，7和9僅在第一天線上并且子載波3，6和8僅在第二天線上)。 該說(shuō)明是在子載波的背景下，因?yàn)榭梢杂糜谡活l分復(fù)用(OFDM)無(wú)線電系統(tǒng)，但是這個(gè)概 念同樣也可以用于在時(shí)分多址(TDMA)中使用的時(shí)隙，碼分多址中的碼傳輸，以及在基于脈 沖的超寬帶UWB中使用的脈沖。在OFDM傳輸系統(tǒng)，在天線波束之間不同的子載波可以是導(dǎo)頻子載波的子集。在 OFDM傳輸系統(tǒng)，在天線波束之間不同的子載波可以是導(dǎo)頻子載波的子集。在TDMA系統(tǒng)，不 同的天線波束可用于附近的時(shí)隙或符號(hào)。在CDMA系統(tǒng)，不同的天線波束可被用于以相同功 率對(duì)擴(kuò)頻碼的附近發(fā)射。在圖2中的244、246和248示出的導(dǎo)頻對(duì)應(yīng)于接收信號(hào)功率電平，所述接收信號(hào) 功率電平可以在接收在第一和第二天線波束上發(fā)射的OFDM信號(hào)的無(wú)線終端的與第一和第 二天線波束相關(guān)的三個(gè)位置處觀察到。在無(wú)線終端處，接收器檢測(cè)從兩個(gè)天線(在圖1的示例中從接入點(diǎn)200的天線202 和204這二者)發(fā)射的信號(hào)。作為它的檢測(cè)過(guò)程的一部分，無(wú)線終端里的接收器確定每個(gè) 子載波的強(qiáng)度。從一個(gè)波束發(fā)送的不同的子載波與在其他波束上發(fā)送的不同的子載波的強(qiáng) 度的比率提供了和來(lái)自接入點(diǎn)的波束的波束角有關(guān)的無(wú)線終端的位置的測(cè)量。例如，如果 來(lái)自兩個(gè)波束的子載波被測(cè)量為具有相等或者近似相等的強(qiáng)度，則無(wú)線終端位于兩個(gè)波束 之間的線中間位置。對(duì)于位于或者接近所述波束之間的角中間的角范圍，偏移角可以通過(guò) 線性關(guān)系被緊密近似為接收信號(hào)強(qiáng)度比率。當(dāng)無(wú)線終端到第一天線波束比到第二天線波束近時(shí)，在244示出的接收信號(hào)功率
17電平的圖相當(dāng)于在無(wú)線終端處可以觀測(cè)到的接收信號(hào)功率電平。因?yàn)榻邮招盘?hào)功率通常會(huì) 隨著角度而逐漸降低，當(dāng)無(wú)線終端位于到第一天線波束的角度比到第二天線波束的角度近 時(shí)，只在第二天線波束上發(fā)射的子載波(子載波3、6和8)相對(duì)于只在第一天線波束上發(fā)射 的子載波(子載波2、7和9)以降低的功率電平被接收。當(dāng)無(wú)線終端到第一天線波束與到第二天線波束距離相等時(shí)，在246示出的接收信 號(hào)功率電平的圖相當(dāng)于在無(wú)線終端處可以觀測(cè)到的接收信號(hào)功率電平。當(dāng)無(wú)線終端位于到 第一天線波束與到第二天線波束距離相等時(shí)，只在第二天線波束上發(fā)射的子載波(子載波 3、6和8)與只在第一天線波束上發(fā)射的子載波(子載波2、7和9)以基本相等的功率電平 被接收。當(dāng)無(wú)線終端到第二天線波束角比到第一天線波束角近時(shí)，在248示出的接收信號(hào) 功率電平的圖相當(dāng)于在無(wú)線終端處可以觀測(cè)到接收信號(hào)功率電平。當(dāng)無(wú)線終端位于到第二 天線波束角比到第一天線波束角近時(shí)，只在第一天線波束上發(fā)射的子載波(子載波2、7和 9)相對(duì)于只在第二天線波束上發(fā)射的子載波(子載波3、6和8)以降低的功率電平被接收。如果當(dāng)來(lái)自接入點(diǎn)的波束旋轉(zhuǎn)通過(guò)多個(gè)波束角時(shí)無(wú)線終端隨著時(shí)間的推移對(duì)子 載波比率進(jìn)行一系列測(cè)量，則當(dāng)波束角指向(或者幾乎指向)無(wú)線終端時(shí)，所述測(cè)量將顯示 出相等(或者幾乎相等)。如圖2中示出的，當(dāng)無(wú)線終端在波束之間等距時(shí)，在兩個(gè)波束上 發(fā)送的子載波的接收信號(hào)強(qiáng)度的比率近似相等。如果無(wú)線終端位于到第一波束比到第二天 線波束近時(shí)，來(lái)自第一天線波束的子載波信號(hào)大于來(lái)自第二天線波束的子載波信號(hào)，并且 所述第一天線波束與第二天線波束的不同子載波的接收信號(hào)功率的比率大于1 (即，子載 波2/子載波3 > 1，子載波7/子載波6 > 1，子載波9/子載波8 > 1)。如果無(wú)線終端位 于到第二天線波束比到第一天線波束近時(shí)，則來(lái)自第二天線波束的子載波信號(hào)大于來(lái)自第 一天線波束的子載波信號(hào)，并且第一天線波束與第二天線波束的不同子載波的接收信號(hào)功 率的比率小于1 (即，子載波2/子載波3 < 1，子載波7/子載波6 < 1，子載波9/子載波8 < 1)。因此，與兩個(gè)波束的角度有關(guān)的終端的位置可以根據(jù)子載波信號(hào)功率的比率來(lái)估計(jì)。 由于所述子載波是在相同符號(hào)中發(fā)送以及經(jīng)歷相同的衰落和多徑，所以這個(gè)比率測(cè)量對(duì)傳 播效應(yīng)是不敏感的(即使單獨(dú)的信號(hào)可能會(huì)受影響)。這個(gè)過(guò)程還可以用于比較來(lái)自不同 天線的TDMA時(shí)隙或者CDMA碼傳輸(對(duì)于TDMA和CDMA系統(tǒng))。通過(guò)測(cè)量作為來(lái)自基站的相同傳輸?shù)囊徊糠侄l(fā)送的兩個(gè)(或更多)子載波強(qiáng)度 的比率，以及等待(近似)相等強(qiáng)度的條件，在環(huán)境中多徑傳播的影響被消除，因?yàn)樗鱿?同的傳播條件相同地影響來(lái)自兩個(gè)波束的信號(hào)。這樣，該雙波束(或多波束方法)在混亂 的多徑環(huán)境具有優(yōu)勢(shì)，其中接收器可以比較兩個(gè)鄰近的子載波(或時(shí)隙)的信號(hào)強(qiáng)度，以及 因此不會(huì)被在多徑環(huán)境中觀測(cè)到的信號(hào)強(qiáng)度的顯著變化所混淆。因此，本申請(qǐng)的實(shí)施例相 比監(jiān)控單個(gè)波束的最大值的傳統(tǒng)系統(tǒng)提供了改善的精度。如上所述，本申請(qǐng)的實(shí)施例并不限于例如上面參照?qǐng)D2所討論的基于OFDM的實(shí)現(xiàn) 方式。例如，本發(fā)明的實(shí)施例可以在使用時(shí)分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)和/或超寬帶 (UffB)信號(hào)傳輸技術(shù)的無(wú)線通信系統(tǒng)中執(zhí)行，僅舉幾例。一個(gè)簡(jiǎn)要的關(guān)于本申請(qǐng)的實(shí)施例如何在CDMA、TDMA以及UWB通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的描 述在下面為了說(shuō)明目的而提供。CDMA 示例
一個(gè)在CDMA系統(tǒng)中使用本申請(qǐng)的實(shí)施例的示例是在每個(gè)發(fā)射突發(fā)的開(kāi)始處利用 前導(dǎo)來(lái)為每個(gè)天線波束提供不同信號(hào)。這些前導(dǎo)在每個(gè)突發(fā)的開(kāi)始處被提供以啟用接收器 的信道估計(jì)和訓(xùn)練。在CDMA應(yīng)用中根據(jù)這樣一個(gè)實(shí)施例，所述前導(dǎo)的一部分(例如，1/2) 在天線方向圖上被發(fā)送，而另一部分在另外的(即，一半通過(guò)一個(gè)天線，以及一半通過(guò)另一 個(gè)天線)天線方向圖發(fā)送，為了說(shuō)明目的，假定所述多波束天線包括兩個(gè)天線。所述接收器 然后通過(guò)所述前導(dǎo)的兩部分的信號(hào)強(qiáng)度的比率來(lái)確定其與所述天線方向圖的波束角的關(guān) 系。在根據(jù)本申請(qǐng)的另一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)可替換的CDMA實(shí)現(xiàn)方式中，不同的CDMA擴(kuò) 頻碼可被用于通過(guò)每個(gè)天線方向圖同時(shí)發(fā)送的發(fā)射信號(hào)的一部分。所述接收器測(cè)量具有兩 個(gè)碼的信號(hào)的比率以確定其與所述波束角的關(guān)系。當(dāng)所述兩個(gè)以相同強(qiáng)度被接收，例如，則 接收器位于兩個(gè)波束之間的中間位置。在許多CDMA系統(tǒng)中，沒(méi)有必要為兩個(gè)天線方向圖使 用兩個(gè)碼。一個(gè)天線可以只是發(fā)射一個(gè)來(lái)自其他天線的信號(hào)的延遲版本。所述兩個(gè)信號(hào) (一個(gè)被以預(yù)定量延遲)將被例如RAKE接收器接收并分解為它們的分量。兩個(gè)分量的信號(hào) 強(qiáng)度的比率然后將被用作具有接收器與所述波束的角度的估計(jì)。例如，如果具有預(yù)定時(shí)間 偏移的兩個(gè)分量具有相同強(qiáng)度，則接收器將被位于發(fā)射器波束之間的中間位置。TDMA 示例此處，時(shí)隙可被用于發(fā)送天線碼。全時(shí)隙可以分配給每個(gè)天線，盡管這可能是浪費(fèi) 的。一種可能的方法是使用幀前導(dǎo)，以及將其中一半用于一個(gè)天線，一半用于另一個(gè)天線。 在終端處，如果終端位于天線波束之間的中間位置，則所述前導(dǎo)應(yīng)該具有相同的功率。如果 其更靠近用于前導(dǎo)第一半的天線，則在前導(dǎo)第一半內(nèi)的接收信號(hào)應(yīng)該更高。(這與在上面提 到的CDMA技術(shù)中使用突發(fā)前導(dǎo)是類似的)。UffR示例(基于脈沖的UTO系統(tǒng))基于脈沖的UWB系統(tǒng)的特征是非常(非常)短的發(fā)射脈沖。一些“UWB”系統(tǒng)實(shí)際 上是OFDM波形，因此被上面所描述的OFDM的實(shí)施例所涵蓋。在本申請(qǐng)的基于脈沖的UWB 系統(tǒng)的一些實(shí)施例中，交替脈沖通過(guò)交替的天線波束被發(fā)射。所述接收器將通過(guò)連續(xù)脈沖 的信號(hào)強(qiáng)度的比率來(lái)測(cè)量其與波束角的關(guān)系。例如，相等幅度的脈沖可以指示終端位于波 束之間的中間位置。采用交替脈沖，在接收器處將存在模糊性，即哪個(gè)脈沖來(lái)自哪個(gè)天線波 束，但是這種模糊性可以通過(guò)用于指定來(lái)自其中一個(gè)天線波束的脈沖的信令信道通信而解 決。因此接收器將能夠確定使用哪個(gè)脈沖作為分母以進(jìn)行所述比率計(jì)算。因?yàn)樾盘?hào)強(qiáng)度可 能會(huì)由于多徑傳播條件而變化，所以接收器將被配置成測(cè)量最早的(多徑信號(hào)的)接收脈 沖以及在多個(gè)脈沖上平均所述信號(hào)強(qiáng)度。圖3是根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例可以在一個(gè)多波束接入點(diǎn)中執(zhí)行的一種方法的 非常具體的示例。圖3的流程圖只是出于說(shuō)明的目的而提供，并且不應(yīng)該作為對(duì)本申請(qǐng)范 圍的限制來(lái)解釋。在圖3中示出的流程圖包括六步300，302，304，306，308以及310。在步驟300，多個(gè)無(wú)線信號(hào)被發(fā)射，其中每個(gè)無(wú)線信號(hào)在多波束天線方向圖的相應(yīng) 波束上被發(fā)射。在步驟302，在無(wú)線終端處，接收在多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú) 線信號(hào)中的每一個(gè)的接收信號(hào)屬性的測(cè)量。在步驟304，基于多波束天線方向圖的波束角以及在多波束天線方向圖的相應(yīng)波
19束上發(fā)射的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中在無(wú)線終端處的接收信號(hào)屬性的測(cè)量來(lái)估計(jì)從多波束天線方 向圖的參考點(diǎn)到所述無(wú)線終端的方位角。在步驟306，接收所估計(jì)的從另外的多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線終端的方 位角。該估計(jì)可以由生成所述另外的多波束天線方向圖的接入點(diǎn)提供以便根據(jù)以上步驟 300,302以及304來(lái)確定另外估計(jì)的波束角。在步驟308，基于無(wú)線終端相對(duì)于多波束天線方向圖的參考點(diǎn)的所估計(jì)的方位角 的相交的位置來(lái)估計(jì)所述無(wú)線終端的位置。在步驟310，將所估計(jì)的無(wú)線終端的位置提供給所述無(wú)線終端和/或其他用戶或 者網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。圖4是根據(jù)本申請(qǐng)的一些實(shí)施例的可以在無(wú)線終端中執(zhí)行的一種方法的非常具 體的示例。圖4的流程圖僅用于說(shuō)明的目的，并且不應(yīng)該作為本申請(qǐng)范圍的限制來(lái)解釋。在 圖4中示出的流程圖包括八步400，402，404，406，408，410，412和414。在步驟400，所述無(wú)線終端從第一多波束天線方向圖接收第一多個(gè)無(wú)線信號(hào)，所述 第一多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)已經(jīng)在所述第一多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射。在步驟402，所述無(wú)線終端測(cè)量所述第一多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)的接收信號(hào)屬 性。在步驟404，所述無(wú)線終端從第二多波束天線方向圖接收第二多個(gè)無(wú)線信號(hào)，所述 第二多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)已經(jīng)在所述第二多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射。在步驟406，所述無(wú)線終端測(cè)量所述第二多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)的接收信號(hào)屬 性。在步驟408，所述無(wú)線終端基于所述第一多波束天線方向圖的波束角和第一多個(gè) 無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性的測(cè)量來(lái)估計(jì)從第一多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線終端的 第一方位角。在步驟410，所述無(wú)線終端基于所述第二多波束天線方向圖的波束角和第二多個(gè) 無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性的測(cè)量來(lái)估計(jì)從第二多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線終端的 第二方位角。在步驟412，所述無(wú)線終端基于第一方位角和第二方位角的估計(jì)的相交的位置來(lái) 估計(jì)無(wú)線終端的位置。在步驟414，所述無(wú)線終端將所估計(jì)的無(wú)線終端的位置提供給接入點(diǎn)和/或其他 用戶或者網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(包括，例如，終端中的應(yīng)用)。圖5是根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例的無(wú)線接入點(diǎn)500的框圖。在圖5中示出的接入點(diǎn) 500包括多波束天線系統(tǒng)，其包括在502和504 —般性示出的兩個(gè)偶極天線；波束轉(zhuǎn)向器 506 ；包括射頻(RF)發(fā)射器(未示出)的接入點(diǎn)設(shè)備508 ；位置估計(jì)控制器512 ；接入控制 器514以及信息存儲(chǔ)裝置515。所述波束轉(zhuǎn)向器506包括波束轉(zhuǎn)向控制裝置510，其在功能上連接至位置估計(jì)控 制器512，并控制兩對(duì)可變移相器503-1，503-2以及505-1，505-2的輸入端，其中所述可變 移相器分別連接至偶極天線502和504的輸入端。所述接入點(diǎn)裝置508具有兩個(gè)輸出端一個(gè)輸出端連接至移相器503-1和505_1 的輸入端以及另一個(gè)輸出端連接至所述移相器503-2和505-2的輸入端。
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所述位置估計(jì)控制器在功能上連接至信息存儲(chǔ)裝置515和接入控制器514。所述接入點(diǎn)裝置508，接入控制器514和信息存儲(chǔ)裝置515中的每一個(gè)都在功能上 連接至通信網(wǎng)絡(luò)(未示出)。所述偶極天線520和504被配置生成多波束天線方向圖。所述波束轉(zhuǎn)向器506被配置成將兩個(gè)偶極天線502和504生成的天線波束轉(zhuǎn)向至 多個(gè)波束角。在所述接入點(diǎn)裝置508中的所述射頻(RF)發(fā)射器被配置成在所述多個(gè)波束角的 每個(gè)波束角生成多個(gè)無(wú)線信號(hào)，從而在每個(gè)波束角，所述多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每個(gè)無(wú)線信號(hào) 可以在由兩個(gè)偶極天線502和504生成的多波束天線方向圖的相應(yīng)一個(gè)天線波束上發(fā)射。所述位置估計(jì)控制器512被配置成基于多個(gè)波束角和在無(wú)線終端處測(cè)得的，在相 應(yīng)天線波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)的接收信號(hào)屬性，為多個(gè)波束角中的每一個(gè) 估計(jì)從由兩個(gè)偶極天線502和504生成的多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線終端的方位在一些實(shí)施例中，所述接入控制器514和/或信息存儲(chǔ)裝置515不是接入點(diǎn)500 的一部分，而是在例如與所述接入點(diǎn)500進(jìn)行通信的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中實(shí)施。雖然圖5中示出的接入點(diǎn)500包括兩個(gè)偶極天線以便生成包括兩個(gè)天線波束的多 波束天線方向圖，但是更一般的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的接入點(diǎn)可以包括能夠生成多波束天 線方向圖的任意數(shù)目和類型的天線。在一些實(shí)施例中，所述位置估計(jì)控制器512被配置成基于所估計(jì)的從接入點(diǎn)到無(wú) 線終端的方位角來(lái)控制所述波束轉(zhuǎn)向器506將多波束天線方向圖的波束轉(zhuǎn)向無(wú)線終端以 用于與無(wú)線終端進(jìn)行通信。在一些實(shí)施例中，位置估計(jì)控制器512被配置成通過(guò)確定波束角來(lái)估計(jì)由所述兩 個(gè)偶極天線502和504生成的多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線終端的方位角，其中在該 波束角在所述多波束天線方向圖的相應(yīng)天線波束上發(fā)射的無(wú)線信號(hào)的相應(yīng)接收信號(hào)屬性 的比率基本上等于預(yù)定值。在一些情況下，所述預(yù)定值可以由初始校準(zhǔn)步驟來(lái)確定，例如 “步行測(cè)試”。在一些實(shí)施例中，所述兩個(gè)偶極天線被配置成使得由所述天線生成的所述第一天 線波束和所述第二天線波束被分開(kāi)小于90度。在一些實(shí)施例中，由所述天線生成的天線波 束被分開(kāi)小于45度。在一些實(shí)施例中，所述天線波束被分開(kāi)30度或者更小。一般地，可以 選擇所述天線波束以便它們可以分開(kāi)能夠提供其中期望確定無(wú)線終端位置的一個(gè)區(qū)域內(nèi) 天線波束的部分重疊的任意角度。在一些實(shí)施例中，所述位置估計(jì)控制器512被配置成接收從另一接入點(diǎn)到無(wú)線終 端的方位角的估計(jì)，并且所述位置估計(jì)控制器被配置成基于所估計(jì)的從其自身參考點(diǎn)到無(wú) 線終端的方位角和所估計(jì)的從第二接入點(diǎn)的參考點(diǎn)到無(wú)線終端的方位角的相交的位置來(lái) 估計(jì)所述無(wú)線終端的位置。所述信息存儲(chǔ)裝置515可以存儲(chǔ)所估計(jì)的關(guān)于無(wú)線終端的位置信息和標(biāo)識(shí)信息。 它還可以存儲(chǔ)信息以輔助呈現(xiàn)與當(dāng)?shù)貓?chǎng)景有關(guān)的位置信息，例如地圖或者平面圖。該信息 可以基于它所估計(jì)的位置和/或在無(wú)線終端或者其他應(yīng)用的請(qǐng)求下提供給無(wú)線終端。所述接入控制器514被配置成基于所估計(jì)的由位置估計(jì)控制器512確定的無(wú)線終端的位置來(lái)控制無(wú)線終端對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)資源的接入。所述接入控制器514還可以包括篩 選(screening)過(guò)程，其將被用于通過(guò)無(wú)線終端基于終端的位置以及其他的準(zhǔn)則(例如可 以存儲(chǔ)在信息存儲(chǔ)裝置515或者其他地方的賬戶狀態(tài)或者其他標(biāo)識(shí)信息)來(lái)篩選對(duì)所述接 入點(diǎn)(以及它的相關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò))的接入。因此，所述接入點(diǎn)可以使用所述位置估計(jì)來(lái)準(zhǔn)許公 共會(huì)議室中移動(dòng)訪客收發(fā)器的接入，但是排除來(lái)自公司其他位置的訪客收發(fā)器的接入。本申請(qǐng)的一些實(shí)施例可以提供用于在混亂的多徑傳播環(huán)境中定位無(wú)線終端的改 進(jìn)精度的方法。這種改進(jìn)的位置信息能夠?yàn)榻o通信系統(tǒng)用戶提供的額外服務(wù)，或者為機(jī)器 與機(jī)器的通信和服務(wù)提供基礎(chǔ)。本發(fā)明的一些實(shí)施例在無(wú)線終端中不需要任何另外的裝置 (除了所需要的支持標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線電系統(tǒng)功能的裝置之外)以及因此可以以低成本來(lái)提供。這 可能對(duì)于在低成本室內(nèi)環(huán)境中的機(jī)器與機(jī)器之間通信特別重要。本發(fā)明還可被用于實(shí)現(xiàn)訪 客和職員對(duì)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的位置限制接入。在一些實(shí)施例中，用于該接入控制過(guò)程的終端驅(qū)動(dòng) 器可作為企業(yè)安全解決方案的一部分被包括。通信系統(tǒng)的示例件組件的說(shuō)明現(xiàn)在參考圖6，圖6示出了控制多個(gè)小區(qū)12內(nèi)的無(wú)線通信的基站控制器(BSC) 10， 所述小區(qū)由對(duì)應(yīng)的基站(BS) 14服務(wù)。在一些配置中，每個(gè)小區(qū)被進(jìn)一步劃分為多個(gè)扇區(qū)13 或者區(qū)帶(未示出)。一般地，每個(gè)基站14促使與移動(dòng)和/或無(wú)線終端16的通信，所述終 端是在與對(duì)應(yīng)基站14相關(guān)聯(lián)的小區(qū)12內(nèi)。無(wú)線終端16相對(duì)于基站14的移動(dòng)導(dǎo)致信道條 件的顯著波動(dòng)。如所描述的，基站14和無(wú)線終端16可以包括多個(gè)天線以提供用于通信的 空間分集。在一些配置中，中繼站15可以輔助在基站14和無(wú)線終端16之間的通信。無(wú)線 終端16可以從任意小區(qū)12、扇區(qū)13、區(qū)帶(未示出)、基站14或者中繼15切換18到其他 小區(qū)12、扇區(qū)13、區(qū)帶(未示出)、基站14或者中繼15。在一些配置中，基站14可以通過(guò) 回程網(wǎng)絡(luò)11互相通信或者與另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)(例如，核心網(wǎng)絡(luò)或者互聯(lián)網(wǎng)，二者都未示出)通 信。在一些配置中，不需要基站控制器10。參考圖7，示出了基站14的示例。所述基站14 一般包括控制系統(tǒng)20、基帶處理器 22、發(fā)射電路24、接收電路26、多個(gè)天線28以及網(wǎng)絡(luò)接口 30。所述接收電路26從由無(wú)線終 端16 (在圖8中示出)以及中繼站15 (在圖9示出)提供的一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程發(fā)射器接收承 載信息的射頻信號(hào)。低噪放大器和濾波器(未示出)可以協(xié)作以進(jìn)行放大和從信號(hào)中除去 寬帶干擾以供處理。下變頻(downconversion)和數(shù)字化電路(未示出)然后將經(jīng)濾波的 接收信號(hào)下變頻為中頻或者基帶頻率信號(hào)，其然后被數(shù)字化為一個(gè)或多個(gè)數(shù)字流。所述基帶處理器22處理數(shù)字化的接收信號(hào)以提取在接收信號(hào)中傳達(dá)的信息或者 數(shù)據(jù)位。這種處理典型地包括解調(diào)、解碼以及糾錯(cuò)操作。因而，所述基帶處理器22—般在 一個(gè)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或者專用集成電路(ASIC)中實(shí)現(xiàn)。所接收的信息然后 被通過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)接口 30越過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(直接地或者借助于中繼15)被發(fā)送或者發(fā)射至由 基站14服務(wù)的另一個(gè)無(wú)線終端16。在發(fā)射端，所述基帶處理器22在控制系統(tǒng)20的控制下從網(wǎng)絡(luò)接口 30接收可以表 示語(yǔ)音、數(shù)據(jù)或者控制信息的數(shù)字化數(shù)據(jù)，并且編碼所述數(shù)據(jù)以用于發(fā)射。所述編碼的數(shù) 據(jù)被輸出至發(fā)射電路24，在此處被具有一個(gè)或多個(gè)期望發(fā)射頻率的一個(gè)或多個(gè)載波信號(hào)調(diào) 制。功率放大器(未示出)將放大已調(diào)載波信號(hào)至適合于發(fā)射的電平，并且通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò) (未示出)將已調(diào)載波信號(hào)遞送至天線28。典型地，雙工器和/或其他裝置(未示出)被
22用于將發(fā)射電路24和接收電路26連接至天線28并且防止由發(fā)射電路24生成的發(fā)射信號(hào) 淹沒(méi)(swamp)于接收電路26。在一些情況下，一種分集方法可用于接收和/或發(fā)射，由此多 個(gè)天線被用于接收和/或發(fā)射通信信號(hào)。調(diào)制和處理的細(xì)節(jié)在下面被更詳細(xì)地描述。參考圖8，示出了無(wú)線終端16的示例。類似于基站14，所述無(wú)線終端16將包括控 制系統(tǒng)32、基帶處理器34、發(fā)射電路36、接收電路38、多個(gè)天線40以及用戶接口電路42。 所述接收電路38從一個(gè)或多個(gè)基站14和中繼15接收承載信息的射頻信號(hào)。低噪放大器 和濾波器(未示出)可以協(xié)作以進(jìn)行放大和從信號(hào)中除去寬帶干擾以供處理。然后下變頻 和數(shù)字化電路(未示出)將經(jīng)濾波的接收信號(hào)下變頻為中頻或者基帶頻率信號(hào)，其然后被 數(shù)字化為一個(gè)或多個(gè)數(shù)字流。所述基帶處理器34處理所述數(shù)字化接收信號(hào)以提取在接收信號(hào)中傳達(dá)的信息或 者數(shù)據(jù)位。這種處理典型地包括解調(diào)、解碼以及糾錯(cuò)操作。因而，所述基帶處理器34—般 在一個(gè)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或者專用集成電路(ASIC)中實(shí)現(xiàn)。為了發(fā)射，所述基帶處理器34在控制系統(tǒng)32的控制下從網(wǎng)絡(luò)接口 42接收可以表 示語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)或者控制信息的數(shù)字化數(shù)據(jù)，并且對(duì)所述數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼以供發(fā)射。所述 編碼的數(shù)據(jù)被輸出至發(fā)射電路36，在此其被調(diào)制器用于調(diào)制處于一個(gè)或多個(gè)期望發(fā)射頻率 的一個(gè)或多個(gè)載波信號(hào)。功率放大器(未示出)將放大已調(diào)載波調(diào)制信號(hào)至適合于發(fā)射的 電平，并且通過(guò)匹配網(wǎng)絡(luò)(未示出)將已調(diào)載波信號(hào)遞送至天線40。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)可用的各種調(diào)制和處理技術(shù)被用于在無(wú)線終端和基站之間直接或者經(jīng)由中繼站進(jìn)行 的信號(hào)傳輸。參考圖9，示出了中繼站15的示例。類似于基站14和無(wú)線終端16，所述中繼站15 將包括控制系統(tǒng)132、基帶處理器134、發(fā)射電路136、接收電路138、多個(gè)天線130、以及中繼 電路142。所述中繼電路142使得中繼15能夠輔助在基站14和無(wú)線終端16之間的通信。 所述接收電路138從一個(gè)或多個(gè)基站14和無(wú)線終端16接收承載信息的射頻信號(hào)。低噪放 大器和濾波器(未示出)可以協(xié)作以進(jìn)行放大和從信號(hào)中除去寬帶干擾以供處理。然后下 變頻和數(shù)字化電路(未示出)將經(jīng)濾波的接收信號(hào)下變頻至中頻或者基帶頻率信號(hào)，其然 后被數(shù)字化為一個(gè)或多個(gè)數(shù)字流。所述基帶處理器134處理所述數(shù)字化接收信號(hào)以提取在接收信號(hào)中傳達(dá)的信息 或者數(shù)據(jù)位。這種處理典型地包括解調(diào)、解碼以及糾錯(cuò)操作。因而，所述基帶處理器134 — 般地在一個(gè)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)或者專用集成電路(ASIC)中實(shí)現(xiàn)。為了發(fā)射，所述基帶處理器134從控制系統(tǒng)132接收可以表示語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)或 者控制信息的數(shù)字化數(shù)據(jù)，并且對(duì)所述數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼以用于發(fā)射。所述編碼的數(shù)據(jù)被輸出 至發(fā)射電路136，在此其被調(diào)制器用于調(diào)制處于一個(gè)或多個(gè)期望發(fā)射頻率的一個(gè)或多個(gè)載 波信號(hào)。功率放大器(未示出)將放大已調(diào)載波信號(hào)至適合于發(fā)射的電平，并且通過(guò)匹配 網(wǎng)絡(luò)(未示出)將已調(diào)載波信號(hào)遞送至天線130。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可用的各種調(diào) 制和處理技術(shù)被用于在無(wú)線終端和基站之間直接或者經(jīng)由中繼站進(jìn)行的信號(hào)傳輸，如上所 描述的那樣。重點(diǎn)指出的是，上文對(duì)中繼站的說(shuō)明僅描述了可以應(yīng)用于本申請(qǐng)的一些實(shí)施例的 中繼站的一個(gè)非常具體的示例。還存在可被用于本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中的其他許多具有不 同配置和操作的類型。
前面的描述包括許多僅通過(guò)示例方式提供的詳細(xì)且特定的實(shí)施例，并且不應(yīng)該被 解釋為對(duì)本發(fā)明范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明的范圍的情況下實(shí)現(xiàn)對(duì) 特定實(shí)施例的更改、修改和變化，所述范圍僅由所附權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
一種方法包括基于多波束天線方向圖的多個(gè)波束角和多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)在無(wú)線站處的接收信號(hào)屬性，對(duì)于多個(gè)波束角中的每一個(gè)估計(jì)從多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括對(duì)于多波束天線方向圖的多個(gè)波束角中的每一個(gè)，在多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上 發(fā)射相應(yīng)多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每個(gè)無(wú)線信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，進(jìn)一步包括基于所估計(jì)的無(wú)線站的方位角，將多波束天線方向圖的波束轉(zhuǎn)向無(wú)線站以用于與無(wú)線 站通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中估計(jì)從多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方 位角包括確定波束角，在該波束角在多波束天線方向圖的相應(yīng)天線波束上發(fā)射的至少 兩個(gè)無(wú)線信號(hào)的相應(yīng)接收信號(hào)屬性的比率基本上等于預(yù)定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，對(duì)于在多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射的 多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)，在無(wú)線站處的接收信號(hào)屬性包括與在多波束天線方向圖的其它 波束上發(fā)射的無(wú)線信號(hào)不同的在相應(yīng)波束上發(fā)射的無(wú)線信號(hào)的分量的接收電平。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述預(yù)定值基本上等于1。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述多波束天線方向圖包括第一天線波束和第二天線波束；以及估計(jì)方位角包括確定波束角，在該波束角在第一天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的 接收信號(hào)屬性與在第二天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性的比率基本上等 于預(yù)定值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述多波束天線方向圖包括介于第一天線波束和第二天線波束中間的第三天線波束；以及估計(jì)所述方位角包括確定波束角，在該波束角在第一天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性與在第三天線波束上發(fā)射的 相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性的比率基本上等于第二預(yù)定值；以及在第二天線波束上發(fā)射的相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性與在第三天線波束上發(fā)射的 相應(yīng)無(wú)線信號(hào)的接收信號(hào)屬性的比率基本上等于第三預(yù)定值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中第三天線波束基本位于第一天線波束和第二天線 波束之間的中間位置上，并且第二預(yù)定值基本上等于第三預(yù)定值。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括對(duì)于每個(gè)波束角，向無(wú)線站發(fā)射表示波束角的碼。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括從無(wú)線站接收表示波束角的碼，在該波束角在多波束天線方向圖的相應(yīng)天線波束上 發(fā)射的至少兩個(gè)無(wú)線信號(hào)的相應(yīng)接收信號(hào)屬性的比率基本上等于預(yù)定值。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括估計(jì)無(wú)線站和多波束天線方向圖的參考點(diǎn)之間的徑向距離；以及基于所估計(jì)的從多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角和所估計(jì)的多波束天 線方向圖的參考點(diǎn)和無(wú)線站之間的徑向距離來(lái)估計(jì)無(wú)線站的位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求5到12中任何一項(xiàng)所述的方法，其中所述多個(gè)無(wú)線信號(hào)包括以下任 何一個(gè)正交頻分復(fù)用(OFDM)信號(hào)； 碼分多址(CDMA)信號(hào)； 時(shí)分多址(TDMA)信號(hào)；以及 基于脈沖的超寬帶(UWB)信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括對(duì)于至少一個(gè)另外的多波束天線方向圖中的每一個(gè)對(duì)于所述另外的多波束天線方向圖的多個(gè)波束角中的每一個(gè)，在所述另外的多波束天 線方向圖的相應(yīng)天線波束上發(fā)射多個(gè)無(wú)線信號(hào)；以及基于在所述另外的多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè) 在無(wú)線站處的接收信號(hào)屬性，對(duì)于所述另外的多波束天線方向圖的多個(gè)波束角中的每一個(gè) 估計(jì)從所述另外的多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括基于所估計(jì)的從第一多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角和從至少一個(gè)另 外的多波束天線方向圖中的每一個(gè)的相應(yīng)參考點(diǎn)到無(wú)線站的相應(yīng)估計(jì)的方位角的相交的 位置來(lái)估計(jì)無(wú)線站的位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中估計(jì)無(wú)線站的位置是基于所估計(jì)的從多個(gè)多波 束天線方向圖到無(wú)線站的方位角和表示所估計(jì)的所述無(wú)線站和所述多個(gè)多波束天線方向 圖的至少一個(gè)子集的相應(yīng)參考點(diǎn)之間的徑向距離的雙曲線的相交的位置來(lái)確定的。
17.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括 對(duì)于每個(gè)波束角，接收表示所述波束角的碼。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括報(bào)告表示波束角的碼，在該波束角在多波束天線方向圖的相應(yīng)天線波束上發(fā)射的至 少兩個(gè)無(wú)線信號(hào)的相應(yīng)接收信號(hào)屬性的比率基本上等于預(yù)定值。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括基于所估計(jì)的從第一多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角和從至少一個(gè)另 外的多波束天線方向圖中的每一個(gè)的相應(yīng)參考點(diǎn)到無(wú)線站的相應(yīng)估計(jì)的方位角的相交的 位置來(lái)估計(jì)無(wú)線站的位置。
20.一種裝置包括多波束天線系統(tǒng)，被配置成生成多波束天線方向圖； 波束轉(zhuǎn)向器，被配置成將多波束天線系統(tǒng)轉(zhuǎn)向多個(gè)波束角；射頻(RF)發(fā)射器，被配置成在所述多個(gè)波束角中的每個(gè)波束角生成多個(gè)無(wú)線信號(hào)，以 使得在每個(gè)波束角，所述多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每個(gè)無(wú)線信號(hào)在由多波束天線系統(tǒng)所生成的多 波束天線方向圖的相應(yīng)一個(gè)天線波束上發(fā)射；以及位置估計(jì)控制器，被配置成基于所述多個(gè)波束角以及在無(wú)線站處測(cè)量的、在多波束天 線方向圖的相應(yīng)天線波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)的接收信號(hào)屬性，對(duì)于多個(gè)波束角中的每一個(gè)估計(jì)從多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述位置估計(jì)控制器被配置成對(duì)于多個(gè)波束角中 的每一個(gè)接收來(lái)自無(wú)線站的所述多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)的接收信號(hào)屬性。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述位置估計(jì)控制器被配置成通過(guò)確定波束角來(lái) 估計(jì)從多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角，在該波束角在多波束天線方向圖 的相應(yīng)天線波束上發(fā)射的至少兩個(gè)無(wú)線信號(hào)的相應(yīng)接收信號(hào)的屬性的比率基本上等于預(yù) 定值。
23.如權(quán)利要求22所述的裝置，其中所述RF發(fā)射器被配置成對(duì)于所述多個(gè)波束角中的 每一個(gè)發(fā)射表示所述多個(gè)波束角中的當(dāng)前波束角的碼。
24.如權(quán)利要求23所述的裝置，其中所述位置估計(jì)控制器被配置從無(wú)線站接收表示波 束角的碼，在該波束角在多波束天線方向圖的相應(yīng)天線波束上發(fā)射的至少兩個(gè)無(wú)線信號(hào) 的相應(yīng)接收信號(hào)的屬性的比率基本上等于預(yù)定值。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用多波束發(fā)射來(lái)估計(jì)無(wú)線站的位置的方法和裝置。提供了一種用于在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中估計(jì)無(wú)線站的位置的方法和裝置?；诙嗖ㄊ炀€方向圖的多個(gè)波束角和所述多波束天線方向圖的相應(yīng)波束上發(fā)射的多個(gè)無(wú)線信號(hào)中的每一個(gè)在無(wú)線站處的接收信號(hào)屬性，對(duì)于多個(gè)波束角中的每一個(gè)估計(jì)從多波束天線方向圖的參考點(diǎn)到無(wú)線站的方位角。
文檔編號(hào)H04B7/04GK101965050SQ201010277840
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月21日
發(fā)明者D·斯蒂爾, S·維道森 申請(qǐng)人:北方電訊網(wǎng)絡(luò)有限公司