專利名稱：用于基于網(wǎng)絡(luò)的無線定位的參考信號的檢測和選擇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于定位也被稱為移動站(MS)的無線設(shè)備的方法和裝置，如用于模擬或數(shù)字蜂窩系統(tǒng)、個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)、增強(qiáng)型專業(yè)化移動無線電設(shè)備(ESMR)和其他類型的無線通信系統(tǒng)的那些裝置。更具體地，但不排他地，本發(fā)明涉及用于在存在干擾的同信道信號的情況下檢測和選擇正確的參考信號用于無線定位系統(tǒng)(WLS)的相關(guān)處理的系統(tǒng)和方法。背景由位于得克薩斯州的休斯敦的TruePosition在1998年第一個(gè)商用部署的覆蓋基于網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)已被廣泛部署，用于支持基于定位的服務(wù)，包括緊急服務(wù)的定位?；诰W(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)依賴于對無線設(shè)備生成的上行鏈路的移動傳輸?shù)慕邮眨挥糜诘竭_(dá)時(shí)間(TOA)、到達(dá)時(shí)差(TDOA)、到達(dá)功率(POA)、到達(dá)功率差(TOOA)或到達(dá)角度(AOA)的定位計(jì)算?；诰W(wǎng)絡(luò)的定位計(jì)算，可以結(jié)合基于移動的測量、間接信息，或與其它基于網(wǎng)絡(luò)的定位計(jì)算結(jié)合，以形成混合定位。如在廣泛的現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)并指出的，定期、可靠和快速定位蜂窩無線通信設(shè)備的能力有潛力在公眾安全和便利及在商業(yè)生產(chǎn)力方面提供重大的公眾利益。蜂窩網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計(jì)成利用頻率復(fù)用。也就是說，對無線傳輸頻率進(jìn)行精心的規(guī)劃和調(diào)查以控制相鄰和同信道干擾，在或多或少連續(xù)的基礎(chǔ)上在蜂窩網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行。除了頻率規(guī)劃，各種無線通信協(xié)議也被設(shè)計(jì)來最小化并且可以承受相鄰和同信道干擾。用于最小化這樣的干擾的技術(shù)包括AMPS中的SAT音調(diào)，IS-136中的顏色碼，GSM中的跳頻模式、CDMA(IS-95和IS-2000)的碼分離，和UMTS (也被稱為W-CDMA)，以及LTE中的跳頻模式和零自相關(guān)Zadoff-Chu序列。由于基于網(wǎng)絡(luò)的WLS依賴于在地理上分散的陸上接收器從感興趣的移動設(shè)備接收信號，同信道干擾的可能性增加，因?yàn)椴荒芤揽康讓臃涓C網(wǎng)絡(luò)的地理重用模式來隔離傳輸。如在美國專利5327144, “Cellular telephone location system(蜂窩電話定位系統(tǒng))”和美國專利 6047192, “Robust, efficient, localization system(穩(wěn)健、高效的定位系統(tǒng))”中詳細(xì)描述的，對由地理上分開的無線接收器接收到的信號的相關(guān)處理可以用于極其微弱的信號，諸如在頻率復(fù)用蜂窩系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的那些，以生成到達(dá)時(shí)間差(TDOA)、到達(dá)角度(AoA)、和混合的TDOA/AoA定位和速度估計(jì)。本文所描述的本發(fā)明的技術(shù)和概念適用于時(shí)分復(fù)用和頻分復(fù)用(TDMA/FDMA)的無線通信系統(tǒng)，包括廣泛使用的IS-136 (TDMA)、GSMjP OFDM無線系統(tǒng)，以及基于OFDM的WiMAX (IEEE802.16)、WiMAX (IEEE802.20)，和長期演進(jìn)(LIE)演進(jìn)通用陸地?zé)o線接入網(wǎng)絡(luò)(E-uTRAN)。上面所討論的全球移動通信系統(tǒng)(GSM)模型是可以使用本發(fā)明的示例性的但不是唯一的環(huán)境。以下美國專利描述了與無線定位系統(tǒng)相關(guān)的消除干擾和天線選擇的系統(tǒng)和方法:美國專利號 6765531B2, 2004 年 7 月 20 日，“System andMethod for InterferenceCancellation in a Location Calculation,for Use in affireless Location System(用于無線定位系統(tǒng)的定位計(jì)算中的干擾消除的系統(tǒng)和方法)”和美國專利號6661379,2003年12 月 9 日，“Antenna SelectionMethod and System for a Wireless Location System(無線定位系統(tǒng)的天線選擇方法和系統(tǒng))”。這提供了與目前描述的主題相關(guān)的進(jìn)一步的背景信息。

發(fā)明內(nèi)容
在無線通信系統(tǒng)中，使用地理上分布的陸基接收機(jī)的基于網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)可遭受對從感興趣的移動設(shè)備接收的信號干擾。使用接收到的信號和預(yù)期的信號之間的相關(guān)匹配，允許無線定位系統(tǒng)確定在每個(gè)接收機(jī)的檢測的幀序列。在某些模式下，如GSM網(wǎng)絡(luò)中的不連續(xù)傳輸模式(DTX)，移動設(shè)備不在分配給它的所有幀中發(fā)送。在LTE環(huán)境中的，這同樣成立，其中，當(dāng)移動設(shè)備在DTX模式時(shí)，頻率/時(shí)間分配組合可能未被使用。雖然當(dāng)在DTX模式時(shí)移動設(shè)備選擇發(fā)送的確切的幀不被網(wǎng)絡(luò)知道，所述移動傳輸往往以“脈沖串”來發(fā)生，且檢測到的幀的模式可以被分析以確定感興趣的移動設(shè)備已被識別的可能性。通過忽略原本用于有效的檢測的大的幀偏移，并使檢測度量偏向于有利于指示突發(fā)傳輸?shù)男〉闹貜?fù)幀偏移，增強(qiáng)了對感興趣的移動設(shè)備而非干擾的移動設(shè)備的選擇，從而可以確定用于定位估計(jì)的正確的參考信號。附圖描述當(dāng)結(jié)合所附的附圖閱讀時(shí)，前面的概述以及下面的詳細(xì)描述將被更好地理解。為了說明本發(fā)明的目的，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性結(jié)構(gòu)，但是，本發(fā)明并不限于公開的具體方法和手段。在附圖中:

圖1示意性地示出了部署在無線通信網(wǎng)絡(luò)中的無線定位系統(tǒng)。圖2a示出待定位的移動設(shè)備的跳頻傳輸。圖2b不出了干擾移動設(shè)備的跳頻傳輸。圖3a示出了表示來自感興趣的移動設(shè)備的信號與預(yù)期的信號的相關(guān)性的相關(guān)信號。圖3b示出了表示來自干擾移動設(shè)備的信號與預(yù)期的信號的相關(guān)性的相關(guān)信號。圖4a以圖形方式示出了無線通信系統(tǒng)中的7-小區(qū)的頻率重用模式。圖4b以圖形方式示出了無線通信系統(tǒng)中的4-小區(qū)的頻率重用模式。圖4c以圖形方式示出了無線通信系統(tǒng)中的3-小區(qū)的頻率重用模式。圖4d以圖形方式示出了無線通信系統(tǒng)中的1-小區(qū)的頻率重用模式。圖5示出了用于無線定位的信號接收和選擇兩個(gè)階段。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在，我們將描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。首先，我們提供問題的詳細(xì)概覽及然后提供我們的解決方案的更詳細(xì)的說明。隨著無線使用量增加和對頻譜效率提高的需要，無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商將調(diào)整頻率復(fù)用模式和功率設(shè)置，以最大限度地提高潛在流量。頻率復(fù)用模式的實(shí)施例可以參見圖4a、4b、4c、和4d。功率控制的一種形式是不連續(xù)傳輸(DTX)，其中在閑置期間移動設(shè)備大大降低了傳輸。DTX具有減少相鄰小區(qū)的干擾同時(shí)也降低移動設(shè)備的功耗的雙重好處，因此是一個(gè)高度青睞的功率控制選擇。對于基于網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)，使用地理上分散的接收器來收集上行鏈路(移動設(shè)備到基站)的無線電信號并對其加時(shí)間戳，更緊密的頻率復(fù)用和DTX的實(shí)施增加了干擾移動設(shè)備被誤認(rèn)為是感興趣的移動設(shè)備的概率。作為示例，所述感興趣的移動設(shè)備(待定位的移動設(shè)備)是活躍的且在DTX中，正在由蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)中的基站服務(wù)。在DTX模式下，移動設(shè)備以“突發(fā)”模式傳輸(通常在GSM的情況下四個(gè)連續(xù)的幀)，兩次傳輸之間的間隔較長。干擾的移動設(shè)備由相鄰或靠近的小區(qū)的附近的基站服務(wù)。干擾的移動設(shè)備可能在DTX模式，但在這個(gè)例子中，不在DTX模式，這引起干擾的可能性。兩個(gè)基站的時(shí)序相當(dāng)接近(這在非同步的TDMA/FDMA系統(tǒng)諸如GSM系統(tǒng)或基于OFDM的LTE系統(tǒng)可隨機(jī)發(fā)生)。兩個(gè)移動設(shè)備被分配相同的訓(xùn)練序列和不同的跳頻模式，但一些頻率由兩個(gè)移動設(shè)備使用且跳頻模式隨機(jī)沖突，導(dǎo)致兩個(gè)移動設(shè)備在相同的時(shí)間被分配到相同的頻率。對于前同步碼/中置碼(midamble)(甚至后同步碼)檢測，時(shí)序足夠接近，從而來自干擾的移動設(shè)備的上行鏈路幀被誤認(rèn)為是來自感興趣的移動設(shè)備的幀。WLS的任務(wù)是定位感興趣的移動設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)和無線電信道信息通過無線通信網(wǎng)絡(luò)(WCN)可由WLS使用。在GSM中，此信息包括服務(wù)小區(qū)、無線電頻率、訓(xùn)練序列(在本例中為中置碼，但是這可能是前同步碼或后同步碼)，跳頻模式和時(shí)隙。使用此信息，WLS為被分配給用于服務(wù)小區(qū)的預(yù)建立的主扇區(qū)和輔扇區(qū)的LMU分配任務(wù)，以努力收集最好質(zhì)量的信號作為參考信號，用于后期相關(guān)處理。該信號處理方法和由此產(chǎn)生的收益允許大量天線元件參與到給定的定位嘗試中。大量天線元件改善了定位過程的統(tǒng)計(jì)成功率，提供了對在給定的合作小區(qū)站點(diǎn)的當(dāng)?shù)馗蓴_的免疫力、降低了精度的方差，及實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的產(chǎn)率(對于單一的定位嘗試，大于99% )和盡管有建筑結(jié)構(gòu)的衰減，仍可實(shí)現(xiàn)可靠的室內(nèi)性能的能力。由于在GSM系統(tǒng)中，(由傳輸?shù)挠?xùn)練序列組成的)中置碼出現(xiàn)在每一幀中且對于WLS是已知的，對WCN提供的訓(xùn)練序列與接收到的中置碼的相關(guān)，允許通過來自感興趣的移動設(shè)備的參考信號的質(zhì)量度量迅速檢測和分類。由于只有8個(gè)定義的GSM訓(xùn)練序列，在較小的區(qū)域復(fù)用相同的中置碼是常見的。然而，如果干擾的移動設(shè)備使用相同的中置碼并在該時(shí)隙中隨機(jī)跳頻到被分配給感興趣的移動設(shè)備的相同頻率，在一個(gè)或多個(gè)輔LMU扇區(qū)被足夠恰當(dāng)?shù)貦z測，以提供最高的檢測度量，則錯誤的信號可能被選擇作為參考信號。一旦干擾的移動設(shè)備被選擇作為參考，其波形將被分發(fā)到協(xié)同操作的接收機(jī)并由WLS定位。由于干擾的移動設(shè)備提供了很強(qiáng)的參考信號，干擾的移動設(shè)備(而不是感興趣的移動設(shè)備)的定位結(jié)果往往具有高置信度的精確性。在現(xiàn)實(shí)中，由于錯誤的移動設(shè)備被定位，盡管高置信度，不準(zhǔn)確性可以在幾公里的范圍內(nèi)。當(dāng)在驅(qū)動測試中發(fā)現(xiàn)時(shí)，這些精確的但不準(zhǔn)確的定位被視為“胡亂定位(wildlocate) ”。我們在下文重復(fù)這個(gè)術(shù)語。為了盡量減少胡亂定位的發(fā)生，已建立用于對檢測度量進(jìn)行加權(quán)的方法，以有利于即使在存在干擾的移動設(shè)備的情況下以感興趣的移動設(shè)備為目標(biāo)。檢測度量方法受到青睞，因?yàn)樗鼘A(chǔ)的WCN沒有任何影響，并且不要求基礎(chǔ)的WCN變化。核心WLS算法的變化，如限制輔扇區(qū)的數(shù)目，也被拒絕了，因?yàn)檫@樣的變化會降低整體的WLS準(zhǔn)確性，并需要調(diào)整以滿足每個(gè)市場的不同的小區(qū)站點(diǎn)密度和小區(qū)站點(diǎn)部署密度(具有位于同一地點(diǎn)的LMU的BTS的數(shù)目)。加權(quán)算法的一個(gè)重要部分是基于幀偏移列表的數(shù)值分布。較小偏移的序列(例如，表示一組連續(xù)幀)穿插著表示DTX靜默期間的較大的偏移的幀偏移序列，相比更均勻分布的偏移序列(表示兩個(gè)跳頻序列中的隨機(jī)沖突)，更加有利，即使干擾序列具有較高的檢測度量和/或更多的檢測幀。在檢測LMU的信號強(qiáng)度和干擾LMU的信號強(qiáng)度之間沒有發(fā)現(xiàn)一致的關(guān)系。按照檢測到的脈沖的數(shù)量給一個(gè)接收器的檢測度量相對于另一個(gè)接收器檢測度量設(shè)置權(quán)重，被認(rèn)為是總體上較好的指標(biāo)，但由于MOI的DTX，仍可導(dǎo)致選擇干擾的移動設(shè)備，而非MOI。測試表明，當(dāng)通過估測相繼的檢測到的脈沖串之間的幀的數(shù)目(“幀偏移”)確定檢測度量的加權(quán)時(shí)，對MOI有優(yōu)越選擇。在GSM系統(tǒng)中，DTX模式中的移動設(shè)備通常以四個(gè)連續(xù)幀的組進(jìn)行傳輸，而干擾手機(jī)的跳頻模式將隨機(jī)沖突。因?yàn)樾枰阎攸c(diǎn)放在連續(xù)或接近連續(xù)的幀組上而忽視預(yù)期的長時(shí)間的靜默，通過丟棄幀偏移的一部分(例如，數(shù)值上較大的一半)并對剩余的偏移值取平均，來建立加權(quán)因子。來自每個(gè)LMU的檢測度量然后除以它的加權(quán)因子，以產(chǎn)生用于選擇參考的一組加權(quán)的度量。檢測算法被進(jìn)一步調(diào)整以考慮檢測的幀數(shù)并正確處理具有非常小數(shù)量的檢測幀的情況。修訂后的算法識別了選擇錯誤的移動設(shè)備的絕大多數(shù)明顯情況，在其他情況下具有選擇了錯誤參考的極少數(shù)實(shí)例。在測試中，在修訂算法的仿真中使用現(xiàn)場收集的數(shù)據(jù)，定位改進(jìn)因市場相差很大，并且非常嚴(yán)重地偏向于具有最大誤差的呼叫。在通過該方法解決的實(shí)例中，干擾的移動設(shè)備被使用相同的訓(xùn)練序列和其跳頻序列中的至少一些相同的信道足夠遠(yuǎn)地被小區(qū)服務(wù)-通常至少在該區(qū)域的小區(qū)站點(diǎn)間距的兩倍的量級。參考檢測度量和加權(quán)度量在參考信號的選擇中，主LMU和一組輔LMU由SMLC請求以對感興趣的信號進(jìn)行解調(diào)，在這種情況下，是在建立的信道上的上行鏈路信號的中置碼或CZ序列。每個(gè)LMU(主LMU和所有的輔LMU)然后返回一個(gè)響應(yīng)，其中包括: 最強(qiáng)的接收天線(扇區(qū)) 在最強(qiáng)的接收天線的信號強(qiáng)度 從信道偏移的頻率 計(jì)數(shù)的幀 參考檢測度量(RDM)
由LMU基于收集到的訓(xùn)練序列中的損壞的位數(shù)和檢測到的幀數(shù)根據(jù)計(jì)算出的中置碼的信噪比(SNR)來內(nèi)部地計(jì)算RDM。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，每個(gè)主或輔LMU返回最強(qiáng)的(最好的信號/噪聲)接收扇區(qū)的單一的RDM。在一個(gè)備選實(shí)施例中，為了使用所述加權(quán)技術(shù)來改善參考選擇的性能，每個(gè)LMU可能單獨(dú)返回每個(gè)接收扇區(qū)的RDM信息或在選擇LMU的“最好”的扇區(qū)之前，加權(quán)算法可以在LMU中單獨(dú)應(yīng)用于每個(gè)扇區(qū)。
然后SMLC對從每個(gè)主LMU和輔LMU接收的RDM加權(quán)。加權(quán)公式的一個(gè)例子為:RDMjpr= RDM*ff 軀序列 *sqrt (巾貞數(shù))其中， 幀數(shù)=在參考選擇階段由該LMU檢測到的幀的數(shù)目； 最大幀數(shù)=請求的幀的數(shù)目(通常對于業(yè)務(wù)信道定位是48)；.RDM =在參考選擇階段從該LMU接收的檢測度量；.Wftg =2-如果度量來自服務(wù)扇區(qū)；1.5-如果度量來自服務(wù)站點(diǎn)的不同扇區(qū)；1-其他情況；.W^lj =.(幀數(shù)/10)-如果幀數(shù)≤5 ；.(I/小于幀偏移的中位數(shù)的幀偏移的平均數(shù))[基本上丟棄GSM_TD0A_DETECTION消息中的數(shù)值較大的 一半幀偏移并對剩余的值取平均]如果6 <幀數(shù)<最大幀數(shù)； 其他情況1，如果幀數(shù)=最大幀數(shù)。SMLC將選擇具有最高的加權(quán)度量的LMU(LMU扇區(qū))作為參考。如果返回的所有RDM是零，WCN指定的服務(wù)扇區(qū)被自動選擇用于LMU信號收集。圖1示出了具有基于網(wǎng)絡(luò)的無線定位設(shè)施106、107的無線通信網(wǎng)絡(luò)101。無線通信網(wǎng)絡(luò)(WCN)IOl包括與核心網(wǎng)絡(luò)108互連的分布式基站收發(fā)機(jī)站(BTS)或接入點(diǎn)103、104、105、106、110，核心網(wǎng)絡(luò)108又通過無線電或有線裝置112互連到公共陸地移動網(wǎng)絡(luò)(PLMN)和公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(Η)Ν)109。在這個(gè)示例性WCNlOl中，為了易于壓縮，所有的BTS103、104、105、110是未分扇區(qū)的、全向小區(qū)?；诰W(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)(WLS)包括接收器106的地理上分散的網(wǎng)絡(luò)，接收器106也稱為定位測量單元(LMU)或信號采集系統(tǒng)(SCS)。定位接收器106通常托管在BTS的103、104、105、106內(nèi)或與BTS的103、104、105、106位于同一地點(diǎn)以共享電氣、環(huán)境和天線資源。某些BTSllO沒有和其位于同一地點(diǎn)的定位接收器。定位接收器106經(jīng)由有線或無線的數(shù)據(jù)鏈路110被回傳到服務(wù)移動定位中心(SMLC) 107。當(dāng)移動設(shè)備102 (也稱為移動電話、蜂窩電話、移動站(MS)或用戶設(shè)備(UE))待被定位時(shí)，核心網(wǎng)絡(luò)108為SMLC107提供待定位的移動設(shè)備102的無線電信道和網(wǎng)絡(luò)信息。此網(wǎng)絡(luò)信息包括服務(wù)小區(qū)103的標(biāo)識。該SMLC107具有關(guān)于WCNlOl的數(shù)據(jù)庫信息，其允許確定可用于無線定位的信號收集階段的配備有定位接收器106的周邊小區(qū)104和附近的小區(qū) 105。圖2a示出了來自待被定位的移動設(shè)備(也被稱為感興趣的移動設(shè)備或Μ0Ι)的上行鏈路(移動設(shè)備到BTS)傳輸?shù)臅r(shí)間201頻率202圖。如在GSM和LTE無線通信網(wǎng)絡(luò)中，移動傳輸按已知的序列跳頻。這里所描述的示例序列在采樣周期204和接收頻率范圍203有8個(gè)調(diào)頻幀。如第四個(gè)跳頻傳輸幀205所示，每個(gè)幀包含已知的位序列的訓(xùn)練序列或ZC序列206。在GSM中使用訓(xùn)練序列來同步上行鏈路傳輸，并且在從MS發(fā)送的所有幀中是強(qiáng)制性的。在LTE中，ZadofT-Chu序列用作導(dǎo)頻信號來執(zhí)行頻率域信道估計(jì)且還必須發(fā)生在每個(gè)上行鏈路幀。在圖2a中，移動設(shè)備被放置在DTX模式且跳頻序列207中的后續(xù)幀不被發(fā)送。圖2b相對實(shí)際感興趣的移動設(shè)備示出了干擾的移動設(shè)備的上行鏈路(移動設(shè)備到BTS)傳輸?shù)臅r(shí)間201頻率202圖。如在GSM和LTE無線通信網(wǎng)絡(luò)中，移動傳輸以已知的序列跳頻。這里所描述的示例序列在采樣周期204和接收頻率范圍203有8個(gè)跳頻幀。請注意，在跳頻模式中的頻率僅在幀f(q)、f (q+4)、f (q+6)和f (q+7)匹配MOI (圖2a)上行鏈路傳輸。如跳頻傳輸幀208中所示，干擾的移動設(shè)備在與MOI相同的頻率和(近似)相同的時(shí)間發(fā)送幀208。干擾幀208還包含已知的位序列(在GSM中)或ZC序列208 (在LTE中)的訓(xùn)練序列。圖3a和3b用來示出感興趣的移動設(shè)備和干擾的移動設(shè)備之間的沖突，其由所接收的信號和跳頻的訓(xùn)練序列之間的互相關(guān)來表示。訓(xùn)練序列可以與接收到的信號直接關(guān)聯(lián)或從所接收的信號解調(diào)而非相關(guān)來得到。圖3a示出了來自感興趣的移動設(shè)備(MOI)的接收信號和訓(xùn)練序列之間的互相關(guān)。時(shí)間301、相關(guān)性302曲線圖顯示了與圖2a中所示的信號303相同的8幀，但與再調(diào)制的訓(xùn)練序列互相關(guān)。由于DTX，只有幀q、q+l、q+2和q+3由MOI傳輸。檢測閾值304已經(jīng)建立以防止誤報(bào)。該信號303在8幀中的4幀中超過檢測閾值，但具有高得多的功率，這表示較強(qiáng)的信號，然后在圖3b中詳細(xì)示出了干擾信號。檢測到的幀序列在表示連續(xù)檢測之間的幀的數(shù)目的一系列偏移中指示。在MOI的情況下，對應(yīng)于圖3a中的偏移量可以由1、1、1表不。這表不由順序傳輸?shù)慕碡懙拿}沖串構(gòu)成的傳輸。圖3b示出來自干擾的移動設(shè)備的接收信號和訓(xùn)練序列之間的互相關(guān)。時(shí)間301、相關(guān)性302曲線圖顯示了與圖2b中所示的信號305相同的8幀，但與再調(diào)制的訓(xùn)練序列互相關(guān)。在這種情況下，干擾的移動設(shè)備不在DTX模式，并在分配給它的序列發(fā)送每一個(gè)幀，但由于接收機(jī)跟隨MOI (圖2a)的跳變序列，僅有在MOI的每個(gè)幀的分配頻率被傳輸?shù)膸粰z測到。檢測閾值304已經(jīng)建立以防止誤報(bào)。在8幀中的3幀中，與干擾信號305的相關(guān)性超過檢測閾值304。干擾信號可能在比MOI更高的功率電平(對于附近的那些LMU)，這有助于產(chǎn)生更高的未加權(quán)的度量的干擾，使正確的參考信號的選擇混亂。在干擾的移動設(shè)備的情況下，對應(yīng)于圖3b的偏移量可以表示為4、2、1。這表示兩個(gè)移動設(shè)備的跳頻序列的隨機(jī)沖突。最初設(shè)想了蜂窩頻率復(fù)用模式，以盡量減少用戶之間的同信道干擾。大型蜂窩重用模式(例如，11個(gè)小區(qū)、7個(gè)小區(qū))也具有不需要協(xié)調(diào)基站之間的頻率使用的優(yōu)點(diǎn)。由于蜂窩重用模式在增加總的系統(tǒng)吞吐量的努力中收緊，當(dāng)基于網(wǎng)絡(luò)的無線定位正在被執(zhí)行時(shí)，干擾的移動設(shè)備的機(jī)會增加。在圖4a、4b、4c和4d中，由字母表示頻率。圖4a示出了經(jīng)典的7-小區(qū)復(fù)用模式，其中相鄰以及靠近的小區(qū)使用不同的頻率。實(shí)際上，干擾的移動傳輸將來自2BTS直徑距離以外。圖4b示出4-小區(qū)復(fù)用模式。在這種模式中，干擾的移動傳輸在到達(dá)時(shí)將至少衰減完整的BTS直徑。圖4c示出3-小區(qū)復(fù)用模式。在這種模式中，干擾的移動傳輸在到達(dá)時(shí)將至少衰減BTS直徑。
圖4a示出I小區(qū)復(fù)用模式。在這種模式下，干擾的移動傳輸被預(yù)期且可能需要BTS間的協(xié)調(diào)以最大限度地減少干擾，及需要先進(jìn)的信號處理從而減輕干擾。圖5示出了用于基于網(wǎng)絡(luò)的無線定位系統(tǒng)使用上行鏈路的到達(dá)時(shí)間差(U-TDOA)進(jìn)行定位計(jì)算的整個(gè)定位過程。首先，該移動設(shè)備處于與無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線通信的活動狀態(tài)501。上行鏈路傳輸可能在控制或業(yè)務(wù)/數(shù)據(jù)信道。BSC/MSC提供了帶有信道分配和網(wǎng)絡(luò)信息的位置請求到SMLC 502，給WLS分配任務(wù)。該SMLC基于服務(wù)小區(qū)來命令周圍站點(diǎn)的LMU，以數(shù)字化和存儲RF能量503。LMU在每個(gè)基站的多個(gè)天線端口接收到感興趣的信號504，每個(gè)扇區(qū)從來不少于一個(gè)，這意味著主扇區(qū)和輔扇區(qū)可以在相同的LMU。使用已知的中置碼(或前同步碼或后同步碼)，與接收到的信號的互相關(guān)被用于產(chǎn)生接收到的質(zhì)量度量505。這個(gè)質(zhì)量度量由所有被命令的LMU發(fā)送到SMLC506。具有最好的檢測度量的LMU(通常為服務(wù)小區(qū)站點(diǎn)的服務(wù)扇區(qū))由SMLC選擇作為參考，同時(shí)具有在閾值以上的較少的檢測度量的LMU被選擇作為協(xié)同操作的接收機(jī)507。然后，在參考站點(diǎn)的LMU分發(fā)其接收到的波形數(shù)據(jù)，并把它發(fā)送給SMLC508。解調(diào)后的數(shù)據(jù)被分發(fā)到所有周圍的LMU509。LMU將參考波形與它們存儲的信號數(shù)據(jù)互相關(guān)來計(jì)算TDOA測量結(jié)果510。LMU然后將測量結(jié)果返回到SMLC511。SMLC計(jì)算位置、速度和誤差估計(jì)512。SMLC然后將定位數(shù)據(jù)報(bào)告給進(jìn)行請求的或指定的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體513。結(jié)論本發(fā)明的真正范圍并不限于本文描述的示例性的或目前優(yōu)選的實(shí)施方式。例如，上面描述的與部署在圖1中所示的無線通信網(wǎng)絡(luò)(WCN)的無線定位系統(tǒng)(WLS)相關(guān)的示例性細(xì)節(jié)，也可以在不脫離由下文所述的權(quán)利要求所限定的保護(hù)范圍的情況下進(jìn)行改變。在許多情況下，這里所描述的實(shí)現(xiàn)(即，功能元件)的設(shè)置僅僅是設(shè)計(jì)者的喜好，而不是一個(gè)硬性要求。本文描述的本發(fā)明的技術(shù)和概念適用于各種時(shí)分復(fù)用和頻分復(fù)用(TDMA/FDMA)無線通信系統(tǒng)。這些包括廣泛使用的IS-136 (TDMA)、GSM、和OFDM(WiMAX、LTE和LTE-增強(qiáng)型)無線系統(tǒng)，以及碼分無線電通信系統(tǒng)，例如CDMA(IS-95、IS-2000)和通用移動電信系統(tǒng)(UTMS)，其中后者也被稱為W-CDMA。全球移動通信系統(tǒng)(GSM)的模型是可以使用本發(fā)明的示例性的但不是唯一的環(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種用于與無線通信網(wǎng)絡(luò)WCN相關(guān)的無線定位系統(tǒng)WLS的方法，其中，所述WCN被配置為使用基站的蜂窩布置、頻率復(fù)用模式和跳頻模式為移動設(shè)備提供服務(wù)，所述方法包括: 在與所述WLS關(guān)聯(lián)的服務(wù)移動定位中心SMLC，接收關(guān)于感興趣的移動設(shè)備MOI的位置請求，其中，所述MOI在所述WCN中以不連續(xù)傳輸DTX模式操作； 響應(yīng)于所述位置請求，安排任務(wù)給所述WLS以定位所述Μ0Ι，其中，所述安排任務(wù)包括將命令從所述SMLC發(fā)送到在所述MOI周圍的站點(diǎn)的多個(gè)定位測量單元LMU，其中，所述命令指示所述LMU接收和數(shù)字化無線電頻率RF能量，并存儲表示所述RF能量的信號數(shù)據(jù)； 在所述多個(gè)LMU，接收感興趣的信號并將已知的中置碼、前同步碼或后同步碼與接收到的感興趣的信號互相關(guān)，以產(chǎn)生所接收的檢測度量； 加權(quán)由所述多個(gè)LMU中的每個(gè)產(chǎn)生的檢測度量，以便即使在存在來自在所述WCN中操作的其他移動設(shè)備的干擾的情況下選擇所述MOI; 在所述SMLC，選擇具有最佳的加權(quán)檢測度量的LMU作為參考站點(diǎn)，并選擇兩個(gè)或更多個(gè)具有在閾值以上的較少的加權(quán)檢測度量的LMU作為協(xié)調(diào)操作的站點(diǎn)； 在所述參考站點(diǎn)，對接收到的SOI采樣并將采樣數(shù)據(jù)發(fā)送到所述SMLC; 在所述SMLC，將所述采樣數(shù)據(jù)分發(fā)到所述協(xié)同操作的站點(diǎn)； 在所述協(xié)同操作的站點(diǎn)，從所述采樣數(shù)據(jù)產(chǎn)生參考波形，并將所述參考波形與存儲的信號數(shù)據(jù)互相關(guān)，以產(chǎn)生在每個(gè)所述協(xié)同操作的站點(diǎn)的時(shí)間到達(dá)差TDOA測量結(jié)果； 將所述TDOA測量結(jié)果從所述協(xié)同操作的站點(diǎn)發(fā)送到所述SMLC;及 在所述SMLC，計(jì)算所述MOI的位置、速度和誤差估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述位置請求包括信道分配和包含服務(wù)小區(qū)的標(biāo)識的網(wǎng)絡(luò)信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述位置請求還包括用于中置碼、前同步碼或后同步碼的檢測的訓(xùn)練序列，及跳頻模式和時(shí)隙信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述加權(quán)是基于幀偏移列表的數(shù)值分布，其中，較小偏移的組穿插著較大偏移的幀偏移序列比更均勻地分布的偏移序列更有利。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述加權(quán)涉及丟棄所述幀偏移的一部分并對剩余的偏移值取平均，然后將由每個(gè)LMU產(chǎn)生的檢測度量除以加權(quán)因子以產(chǎn)生在選擇所述參考站點(diǎn)時(shí)使用的加權(quán)的檢測度量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括通過將規(guī)定的數(shù)量除以表示所檢測到的幀數(shù)目的數(shù)來得到加權(quán)因子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述檢測度量方法只應(yīng)用于其中所述MOI存在于所述檢測數(shù)據(jù)中的情況。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述多個(gè)LMU經(jīng)由每個(gè)站點(diǎn)的多個(gè)天線端口接收所述感興趣的信號，每個(gè)扇區(qū)包括至少一個(gè)天線端口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將計(jì)算出的位置數(shù)據(jù)報(bào)告給進(jìn)行請求的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體或指定的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述加權(quán)在所述SMLC執(zhí)行。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述加權(quán)在每個(gè)所述LMU執(zhí)行，且還包括將經(jīng)加權(quán)的檢測度量從所述多個(gè)LMU中的每個(gè)發(fā)送到所述SMLC。
12.—種系統(tǒng),包括: 無線通信網(wǎng)絡(luò)WCN，所述WCN被配置為使用基站的蜂窩布置、頻率復(fù)用模式和跳頻模式為移動設(shè)備提供服務(wù)； 無線定位系統(tǒng)WLS，所述WLS包括服務(wù)移動定位中心SMLC和多個(gè)定位測量單元LMU，其中，所述WLS可操作地耦合到所述WCN; 其中，所述系統(tǒng)被配置為執(zhí)行下列行為: 在所述SMLC，接收關(guān)于感興趣的移動設(shè)備MOI的位置請求，其中，所述MOI在所述WCN中以不連續(xù)傳輸DTX模式操作； 響應(yīng)于所述位置請求，安排任務(wù)給所述WLS以定位所述MOI，其中，所述安排任務(wù)包括將命令從所述SMLC發(fā)送到多個(gè)LMU，其中，所述命令指示所述LMU接收和數(shù)字化無線電頻率RF能量，并存儲表示所述RF能量的信號數(shù)據(jù)； 在所述多個(gè)LMU，接收感興趣的信號并將已知的訓(xùn)練序列與接收到的感興趣的信號互相關(guān)，以產(chǎn)生所接收的檢測度量，其中，所述已知的訓(xùn)練序列包括已知的中置碼、前同步碼或后同步碼中的至少一種； 加權(quán)由所述多個(gè)LMU中的每個(gè)產(chǎn)生的檢測度量，以便即使在存在來自在所述WCN中操作的其他移動設(shè)備的干擾的情況下選擇所述MOI; 在所述SMLC，選擇具有最佳的加權(quán)檢測度量的LMU作為參考站點(diǎn)，并選擇兩個(gè)或更多個(gè)具有在閾值以上的較少的加權(quán)檢測度量的LMU作為協(xié)調(diào)操作的站點(diǎn)； 在所述參考站點(diǎn)，對接收到的SOI采樣并將采樣數(shù)據(jù)發(fā)送到所述SMLC; 在所述SMLC，將所述采樣數(shù)據(jù)分發(fā)到所述協(xié)同操作的站點(diǎn)； 在所述協(xié)同操作的站點(diǎn)，從所述采樣數(shù)據(jù)產(chǎn)生參考波形，并將所述參考波形與存儲的信號數(shù)據(jù)互相關(guān)，以產(chǎn)生在每個(gè)所述協(xié)同操作的站點(diǎn)的時(shí)間到達(dá)差TDOA測量結(jié)果； 將所述TDOA測量結(jié)果從所述協(xié)同操作的站點(diǎn)發(fā)送到所述SMLC;及 在所述SMLC，計(jì)算所述MOI的位置估計(jì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還被配置為在所述SMLC接收包括信道分配和包含服務(wù)小區(qū)的標(biāo)識的網(wǎng)絡(luò)信息的位置請求。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還被配置為在所述SMLC接收包括訓(xùn)練序列、及跳頻模式和時(shí)隙信息的位置請求。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還被配置為使所述加權(quán)基于幀偏移列表的數(shù)值分布，其中，較小偏移的組穿插著較大偏移的幀偏移序列比更均勻地分布的偏移序列更有利。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，所述加權(quán)涉及丟棄所述幀偏移的一部分并對剩余的偏移值取平均，然后將由每個(gè)LMU產(chǎn)生的檢測度量除以加權(quán)因子以產(chǎn)生在選擇所述參考站點(diǎn)時(shí)使用的加權(quán)的檢測度量。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還被配置為通過將規(guī)定的數(shù)量除以表示所檢測到的幀數(shù)目的數(shù)來得到加權(quán)因子。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還被配置為將所述檢測度量方法僅應(yīng)用于其中所述MOI存在于所述檢測數(shù)據(jù)的情況。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還被配置成在所述多個(gè)LMU經(jīng)由每個(gè)站點(diǎn)的多個(gè)天線端口接收所述感興趣的信號，每個(gè)扇區(qū)包括至少一個(gè)天線端口。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還被配置成將計(jì)算出的位置數(shù)據(jù)報(bào)告到進(jìn)行請求的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體或指定的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。
21.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還被配置成在所述SMLC執(zhí)行所述加權(quán)。
22.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還被配置成在所述LMU中的每個(gè)執(zhí)行所述加權(quán)，并將經(jīng)加權(quán)的檢測度量從所述多個(gè)LMU中的每個(gè)發(fā)送到所述SMLC。
23.一種有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括用于控制一系統(tǒng)的多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀指令，所述系統(tǒng)包括無線通信網(wǎng)絡(luò)WCN和無線定位系統(tǒng)WLS，所述WCN被配置為使用基站的蜂窩布置、頻率復(fù)用模式和跳頻模式為移動設(shè)備提供服務(wù)，所述WLS包括服務(wù)移動定位中心SMLC和多個(gè)定位測量單元LMU，所述指令包括用于執(zhí)行以下操作的指令: 在所述SMLC，接收關(guān)于感興趣的移動設(shè)備MOI的位置請求，其中，所述MOI在所述WCN中以不連續(xù)傳輸DTX模式操作； 響應(yīng)于所述位置請求，安排任務(wù)給所述WLS以定位所述MOI，其中，所述安排任務(wù)包括將命令從所述SMLC發(fā)送到多個(gè)LMU，其中，所述命令指示所述LMU接收和數(shù)字化無線電頻率RF能量，并存儲表示所述RF能量的信號數(shù)據(jù)； 在所述多個(gè)LMU，接收感興趣的信號并將已知的訓(xùn)練序列與接收到的感興趣的信號互相關(guān)，以產(chǎn)生所接收的檢測度量； 加權(quán)由所述多個(gè)LMU中的每個(gè)產(chǎn)生的檢測度量，以便即使在存在來自在所述WCN中操作的其他移動設(shè)備的干擾的情況下選擇所述MOI; 在所述SMLC，選擇具有最佳的加權(quán)檢測度量的LMU作為參考站點(diǎn)，并選擇兩個(gè)或更多個(gè)具有在閾值以上的較少的加權(quán)檢測度量的LMU作為協(xié)調(diào)操作的站點(diǎn)； 在所述參考站點(diǎn)，對接收到的SOI采樣并將采樣數(shù)據(jù)發(fā)送到所述SMLC; 在所述SMLC，將所述采樣數(shù)據(jù)分發(fā)到所述協(xié)同操作的站點(diǎn)； 在所述協(xié)同操作的站點(diǎn)，從所述采樣數(shù)據(jù)產(chǎn)生參考波形，并將所述參考波形與存儲的信號數(shù)據(jù)互相關(guān)，以產(chǎn)生在每個(gè)所述協(xié)同操作的站點(diǎn)的時(shí)間到達(dá)差TDOA測量結(jié)果； 將所述TDOA測量結(jié)果從所述協(xié)同操作的站點(diǎn)發(fā)送到所述SMLC;及 在所述SMLC，計(jì)算所述MOI的位置估計(jì)。
全文摘要
服務(wù)移動定位中心(SMLC)接收關(guān)于在不連續(xù)傳輸(DTX)模式操作的感興趣的移動設(shè)備(MOI)的位置請求，且作為響應(yīng)，無線定位系統(tǒng)(WLS)被安排任務(wù)以定位MOL。多個(gè)定位測量單元(LMU)被指示以接收并數(shù)字化無線電頻率(RF)能量。在LMU，感興趣的信號被接收并與已知的訓(xùn)練序列互相關(guān)以產(chǎn)生接收的檢測度量。檢測度量被加權(quán)以在即使存在來自其他移動設(shè)備的干擾的情況下也選擇MOI。SMLC選擇具有最佳的加權(quán)檢測度量的LMU作為參考站點(diǎn)并選擇兩個(gè)或更多個(gè)具有在閾值以上的較少的加權(quán)檢測度量的LMU作為協(xié)同操作的站點(diǎn)。接收的感興趣的信號被解調(diào)且解調(diào)數(shù)據(jù)被分發(fā)到協(xié)同操作的站點(diǎn)。
文檔編號H04B1/40GK103155429SQ201180048517
公開日2013年6月12日 申請日期2011年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者唐納德·C·米爾斯 申請人:真實(shí)定位公司