專利名稱：雙模式上行鏈路/下行鏈路定位測(cè)量和多協(xié)議定位測(cè)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域涉及定位服務(wù)。特別地，本發(fā)明的領(lǐng)域涉及通過記錄信號(hào)到達(dá)的時(shí)間定位移動(dòng)裝置，其中該信號(hào)在移動(dòng)裝置和位于已知位置的多個(gè)發(fā)射機(jī)或者接收機(jī)之間傳播，還涉及根據(jù)記錄的到達(dá)時(shí)間計(jì)算位置。
2.背景最近，聯(lián)邦通信委員會(huì)要求采用可以準(zhǔn)確地在所有無線網(wǎng)絡(luò)上定位無線用戶的定位服務(wù)。兩個(gè)先前提出的用于執(zhí)行這種定位服務(wù)的方法是″上行鏈路″方法和″下行鏈路″方法。
圖1描述一種傳統(tǒng)的上行鏈路方法，其中要被定位的移動(dòng)裝置10(同樣被認(rèn)為是一個(gè)″手持機(jī)″或者″遠(yuǎn)程終端″)發(fā)送一個(gè)例如一個(gè)隨機(jī)存取信道(RACH)脈沖串。信號(hào)的到達(dá)時(shí)間(TOA)在多個(gè)定位測(cè)量單元(LMUs)15-17中的每一個(gè)上與相關(guān)的質(zhì)量指示器σ一起確定。σ是TOA測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差估計(jì)值。記錄的TOA測(cè)量值和σ中的每一個(gè)然后發(fā)送給一個(gè)移動(dòng)定位中心(MLC)19，該中心是一個(gè)專用處理機(jī)。MLC 19然后使用為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)算法，根據(jù)由LMUs 15-17產(chǎn)生的TOA測(cè)量值和σ判斷以及LMU的已知位置確定移動(dòng)裝置10的位置。
一個(gè)適合的傳統(tǒng)定位算法使用泰勒搜索以便定位兩個(gè)或更多雙曲線的交叉點(diǎn)。這樣一個(gè)算法的詳細(xì)說明可以在D.J.Torrieri撰寫的″無源定位系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)理論″里找到，航空航天和電子系統(tǒng)的IEEE學(xué)報(bào)，卷AES-20，No.2，1984年3月，此處引入該文章作為參考并且作為本領(lǐng)域現(xiàn)有技能水平的指示。該算法通過發(fā)現(xiàn)根據(jù)三個(gè)以上測(cè)站確定的兩個(gè)或更多雙曲線的交叉點(diǎn)定位該移動(dòng)裝置。通常，這類定位算法應(yīng)用于三個(gè)或多個(gè)TOA測(cè)量值(它們被用來根據(jù)信號(hào)的速度c確定從移動(dòng)裝置到LMU的距離)，關(guān)聯(lián)的σ，以及每個(gè)LMU的已知位置。
圖2描述一個(gè)傳統(tǒng)的下行鏈路方法，其中多個(gè)基站(BTS)21-23中的每一個(gè)發(fā)送信號(hào)到要被定位的移動(dòng)裝置20，該移動(dòng)裝置20確定這些信號(hào)中每一個(gè)的TOA和σ。這些TOA測(cè)量值和σ然后被傳輸?shù)組LC 29，它執(zhí)行常規(guī)算法以便根據(jù)TOA測(cè)量值和σ確定移動(dòng)裝置的位置，類似于上行鏈路類型系統(tǒng)里的算法?；蛘?，如果在手機(jī)20里有足夠的處理能力，該算法可以在手機(jī)里執(zhí)行。當(dāng)BTS 21-23的傳輸幀不同步時(shí)，與上行鏈路算法相比較，下行鏈路算法多少更復(fù)雜些，因?yàn)镸LC必須求出每個(gè)BTS傳輸之間的相對(duì)時(shí)差以便計(jì)算位置。在傳統(tǒng)的方式里，這種相對(duì)時(shí)間信息可以使用位于已知位置的、測(cè)量來自BTS 21-23的信號(hào)的TOA的LMU 25、26s來求出。
下行鏈路定位系統(tǒng)優(yōu)于上行鏈路系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以添加額外的下行鏈路手機(jī)到通信網(wǎng)絡(luò)上而不添加額外容量到該網(wǎng)絡(luò)。下行鏈路系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，所要求的LMU密度對(duì)于下行鏈路系統(tǒng)要較低，因?yàn)橄滦墟溌稬MU只需同步在BTS之間的幀，而不對(duì)來自許多手機(jī)的信號(hào)進(jìn)行TOA測(cè)量。但是為了執(zhí)行下行鏈路定位服務(wù)，必須在手機(jī)里進(jìn)行TOA測(cè)量。不幸地，在本領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)行的大部分手機(jī)(在下文中稱″傳統(tǒng)手機(jī)″)都不能實(shí)現(xiàn)下行鏈路定位判斷需要的TOA測(cè)量。因此，這些傳統(tǒng)手機(jī)不能通過下行鏈路系統(tǒng)被定位。沒有這種定位絕大多數(shù)現(xiàn)有手機(jī)的能力是下行鏈路系統(tǒng)的一個(gè)主要缺點(diǎn)。
傳統(tǒng)的定位標(biāo)記系統(tǒng)的另一個(gè)缺點(diǎn)是，每個(gè)傳統(tǒng)系統(tǒng)只能使用一種通信協(xié)議操作，并且不能定位使用不同通信協(xié)議的手機(jī)。例如，設(shè)計(jì)用來定位TDMA手機(jī)的定位系統(tǒng)就不能夠定位那些使用GSM或者AMPS通信的手機(jī)。因?yàn)槎ㄎ环?wù)必須提供給各種類型的手機(jī)，所有用于支持全部通信協(xié)議的常規(guī)方法將包括用于每種協(xié)議的獨(dú)立定位系統(tǒng)和一個(gè)相應(yīng)昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施。
除為每一個(gè)不同技術(shù)提供獨(dú)立定位服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施的高額成本之外，也可能存在有來自共同體關(guān)系固定點(diǎn)的高額成本。某些房主試圖攔阻運(yùn)營(yíng)商在他們住宅附近安裝天線塔的計(jì)劃。因此，運(yùn)營(yíng)商也許不得不花費(fèi)超過$50,000獲準(zhǔn)單個(gè)天線場(chǎng)地，并且也許不得不等待很長(zhǎng)時(shí)間獲得要求的行政批準(zhǔn)。當(dāng)為每種技術(shù)安裝獨(dú)立基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，對(duì)于每次新安裝這些問題可能反復(fù)碰到。
本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到在避免下行鏈路缺點(diǎn)的同時(shí)，需要獲得下行鏈路定位服務(wù)的好處。
本發(fā)明人也已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，需要為那些使用許多不同通信協(xié)議的手機(jī)提供定位服務(wù)，而不使用禁止的昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施。
發(fā)明概述本發(fā)明的某些方面涉及到將上行鏈路和下行鏈路技術(shù)組合為單個(gè)定位系統(tǒng)，以便獲得由這兩種技術(shù)提供的好處并且消除它們各自的許多的缺點(diǎn)。本發(fā)明的其它方面涉及將對(duì)于不同通信協(xié)議的定位服務(wù)組合為單個(gè)系統(tǒng)。
本發(fā)明的一個(gè)方面提出一種使用上行鏈路或者下行鏈路技術(shù)定位移動(dòng)裝置的方法。該方法包括如下步驟通過確定來自移動(dòng)裝置的信號(hào)到達(dá)至少三個(gè)測(cè)量單元中的每一個(gè)的時(shí)間來定位第一移動(dòng)裝置，并且根據(jù)該到達(dá)時(shí)間計(jì)算位置。該方法也包括如下步驟通過確定來自至少三個(gè)基站的信號(hào)到達(dá)第二移動(dòng)裝置的時(shí)間，并且通過確定那些信號(hào)到達(dá)該測(cè)量單元的時(shí)間，來定位第二移動(dòng)裝置，并且根據(jù)該判斷計(jì)算位置。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提出一種使用上行鏈路和下行鏈路技術(shù)這兩者定位移動(dòng)裝置的方法。該方法包括如下步驟確定上行鏈路信號(hào)的至少兩個(gè)到達(dá)時(shí)間，確定下行鏈路信號(hào)的至少兩個(gè)到達(dá)時(shí)間，并且根據(jù)這些到達(dá)時(shí)間計(jì)算移動(dòng)裝置的位置。在某些實(shí)施例種，上行鏈路時(shí)間用來定義第一雙曲線，下行鏈路時(shí)間用來定義第二雙曲線，并且位置是通過找到這些雙曲線的交叉點(diǎn)來計(jì)算的。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提出一種在上行鏈路模式或者下行鏈路模式下確定移動(dòng)裝置的位置的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括上行鏈路處理器和下行鏈路處理器，和該移動(dòng)裝置通信的至少三個(gè)基站以及至少三個(gè)測(cè)量單元。在上行鏈路模式下，該測(cè)量單元確定來源于移動(dòng)裝置的信號(hào)的TOA，并且報(bào)告TOA測(cè)量值給上行鏈路處理器。該上行鏈路處理器根據(jù)TOA測(cè)量值確定該移動(dòng)裝置的位置。在該下行鏈路模式下，該移動(dòng)裝置確定來自每一個(gè)基站的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間并且報(bào)告確定的到達(dá)時(shí)間給下行鏈路處理器。測(cè)量單元共同地確定來源于基站的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間并且報(bào)告那些TOA測(cè)量值給下行鏈路處理器。下行鏈路處理器根據(jù)由移動(dòng)裝置和測(cè)量單元報(bào)告的TOA測(cè)量值確定移動(dòng)裝置的位置。選擇性地，可以支持多種通信協(xié)議(例如，TDMA和GSM這兩者)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面提出一種用作通信系統(tǒng)一部分的裝置，其中該通信系統(tǒng)包括移動(dòng)裝置、多個(gè)基站、上行鏈路處理器和下行鏈路處理器。該裝置包括用于記錄來自移動(dòng)裝置的第一信號(hào)的TOA的接收機(jī)，并且轉(zhuǎn)發(fā)這些記錄的TOA到上行鏈路處理器。該接收機(jī)也記錄來自該基站的第二信號(hào)的TOA，并且轉(zhuǎn)發(fā)該記錄的TOA到下行鏈路處理器。選擇性地，可以支持多種通信協(xié)議。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)上行鏈路類型定位系統(tǒng)的一個(gè)示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)下行鏈路類型定位系統(tǒng)的一個(gè)示意圖。
圖3是按照本發(fā)明的雙模式上行鏈路/下行鏈路定位系統(tǒng)的示意圖。
圖4A是相對(duì)于圖3實(shí)施例可以使用的第一類型LMU的示意圖。
圖4B是為了支持許多無線通信協(xié)議而修改的第一類型LMU的示意圖。
圖5A是相對(duì)于圖3實(shí)施例可以使用的第二類型LMU的示意圖。
圖5B是為了支持許多無線通信協(xié)議而修改的第二類型LMU的示意圖。
圖6是如何組合上行鏈路測(cè)量和下行鏈路測(cè)量的數(shù)據(jù)以便形成位置估計(jì)值的示意圖。
最佳實(shí)施例的詳細(xì)說明圖3闡明一個(gè)系統(tǒng)，其中可以使用上行鏈路或者下行鏈路中的一種方法來定位移動(dòng)裝置30(例如，蜂窩電話)。在圖3里，上行鏈路模式中的信號(hào)流用前綴″U″表示，下行鏈路模式中的信號(hào)流用前綴″D″表示。信號(hào)可以在不同系統(tǒng)部件之間使用任何希望的通信標(biāo)準(zhǔn)(例如，包括ANSI-136 TDMA、AMPS、GSM、SGM 900、DCS 1800、PDC、PCS 1900、iDEN等等.)傳送。
該系統(tǒng)依靠一組至少三個(gè)兩用的LMU 35-37，LMU 35-37可以測(cè)量來自移動(dòng)裝置30的信號(hào)和來自基站31-33的信號(hào)的TOA。LMU 35-37最好永久地被固定到已知參考位置的地面上，但是也可以臨時(shí)固定位置(例如，在已知參考位置的卡車上)。應(yīng)該注意到，雖然僅舉例說明三個(gè)BTS 31-33和三個(gè)LMU 35-37，所屬技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員可以理解的是，更大數(shù)目的BIS和LMU(例如、7)可能用來提高準(zhǔn)確度。
為了使用上行鏈路方法定位移動(dòng)裝置30，每一個(gè)LMU 35-37監(jiān)聽來自移動(dòng)裝置30的信號(hào)，例如一種隨機(jī)存取信道(RACH)脈沖串。當(dāng)來自移動(dòng)裝置30的信號(hào)到達(dá)時(shí)，每一個(gè)LMU 35-37一起確定到達(dá)信號(hào)的TOA和關(guān)聯(lián)的質(zhì)量指示器(σ)?；谌蚨ㄎ恍l(wèi)星(GPS)的時(shí)間參考可以在每一個(gè)LMU上使用以便將每個(gè)TOA測(cè)量與公共的參照系相同步。每一個(gè)LMU然后使用一個(gè)適合的通信鏈路(例如，一個(gè)硬接線的或者無線通信鏈路)轉(zhuǎn)發(fā)它的TOA測(cè)量值和σ到MLC39。MLC 39包括上行鏈路處理器39A，上行鏈路處理器39A被編程用來實(shí)施傳統(tǒng)的上行鏈路定位算法。在從每一個(gè)LMU 35-37接收TOA測(cè)量值(以及關(guān)聯(lián)的σ)之后，MLC 39根據(jù)接收的TOA測(cè)量值和σ以及LMU的已知位置實(shí)施上行鏈路算法以便確定移動(dòng)裝置30的位置。
為了使用下行鏈路方法定位該移動(dòng)裝置30，所述系統(tǒng)讓至少三個(gè)BTS 31-33中每一個(gè)發(fā)送信號(hào)(例如，廣播控制信道(BCCH)信號(hào))到移動(dòng)裝置30。當(dāng)來自BTS 31-33的信號(hào)到達(dá)時(shí)，移動(dòng)裝置30一起確定到達(dá)信號(hào)的TOA與每個(gè)到達(dá)信號(hào)的關(guān)聯(lián)的質(zhì)量指示器(σ)。移動(dòng)裝置30然后轉(zhuǎn)發(fā)TOA信息到MLC39，最好是通過用來和移動(dòng)裝置30通信的相同的無線網(wǎng)絡(luò)。MLC 39包括下行鏈路處理器39B，下行鏈路處理器39B被編程用于實(shí)施傳統(tǒng)的下行鏈路定位算法。雖然上行鏈路處理器39A和下行鏈路處理器39B是作為兩個(gè)完全不同的單元加以闡明的，但是它們實(shí)際上可以集成在一起來在單一的處理器上運(yùn)行不同算法。
同時(shí)，LMU 35-37的每一個(gè)監(jiān)聽從BTS 31-33傳送來的信號(hào)。當(dāng)LMU接收到來自BTS的信號(hào)時(shí)，LMU 35-37確定到達(dá)信號(hào)的到達(dá)時(shí)間。這類TOA測(cè)量值(其中LMU測(cè)量來自BTS的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間)在此處稱為TOA*。每個(gè)LMU然后使用適合的通信鏈路(例如，硬接線的或者無線通信鏈路)轉(zhuǎn)發(fā)TOA*信息到MLC 39。該通信鏈路可以使用與被定位中的手機(jī)一樣的協(xié)議操作(例如，當(dāng)定位一種AMPS協(xié)議手機(jī)時(shí)，可以使用AMPS通信鏈路)。TOA*測(cè)量使MLC 39能補(bǔ)償各種BTS 31-33傳輸幀之間的任何實(shí)時(shí)的差值。MLC 39然后根據(jù)從移動(dòng)裝置30接收的TOA測(cè)量值和σ、從LMU 35-37的TOA*測(cè)量值、以及LMU和BTS的已知位置使用下行鏈路算法來確定移動(dòng)裝置30的位置。
圖4A是雙模式上行鏈路/下行鏈路LMU 40A的一個(gè)示意圖，上行鏈路/下行鏈路LMU 40A可以作為圖3實(shí)施例中的LMU 35-37中的任何一個(gè)而加以使用。LMU 40A包括天線接口42，該接口與一個(gè)或多個(gè)接收天線41連接。它也包括被設(shè)計(jì)用于接收來自要被定位的移動(dòng)裝置的信號(hào)(例如RACH脈沖串)的上行鏈路接收機(jī)43，以及被設(shè)計(jì)用于接收來自BTS的信號(hào)(例如BCCH信號(hào))的下行鏈路接收機(jī)44。也提供用于連接LMU 40A和遠(yuǎn)程MLC(沒有顯示)的通信鏈路46。更可取地，LMU 40A的操作由控制器45控制。
來自移動(dòng)裝置和BTS的信號(hào)由天線41采集，并且由適當(dāng)?shù)慕邮諜C(jī)43(用于移動(dòng)裝置信號(hào))和44(用于基站信號(hào))來接收。上行鏈路接收機(jī)43和下行鏈路接收機(jī)44與控制器45合作記錄各個(gè)到達(dá)信號(hào)的到達(dá)時(shí)間。對(duì)于信號(hào)已經(jīng)從移動(dòng)裝置到達(dá)上行鏈路接收機(jī)43的時(shí)間的識(shí)別可以使用傳統(tǒng)的上行鏈路控制技術(shù)完成。同樣地，對(duì)信號(hào)已經(jīng)從BTS到達(dá)下行鏈路接收機(jī)44的時(shí)間的識(shí)別可以使用傳統(tǒng)的下行鏈路控制技術(shù)完成?；蛘?，控制器45可以依靠數(shù)字信號(hào)處理(DSP)實(shí)現(xiàn)這些控制功能。
一旦每個(gè)到達(dá)信號(hào)的TOA已經(jīng)得到確定，控制器45通過通信鏈路46轉(zhuǎn)發(fā)所確定的TOA到遠(yuǎn)程移動(dòng)定位中心(MLC)。通信鏈路46可以使用任何適用技術(shù)實(shí)現(xiàn)，例如包括，有線接口(例如，通過標(biāo)準(zhǔn)電話線的)以及無線接口(例如，通過用來于移動(dòng)裝置通信的相同的網(wǎng)絡(luò))。
在上行鏈路模式下，為了使MLC形成準(zhǔn)確的定位估計(jì)值，所述系統(tǒng)所做的TOA測(cè)量值必須相對(duì)于公共參照系加以調(diào)整。提供這種公共參照系的便利的方法是將全球定位衛(wèi)星(GPS)接收機(jī)47并入到每個(gè)LMU 40A中，并且相對(duì)于接收到的GPS時(shí)間，將所匯報(bào)的每個(gè)TOA測(cè)量值提交給MLC。
圖4B是另一中雙模式的上行鏈路/下行鏈路LMU-40B的一個(gè)示意圖，上行鏈路/下行鏈路LMU-40B可以用作圖3實(shí)施例中的LMU35-37中的任何一個(gè)。這種LMU 40B使圖3實(shí)施例能定位那些使用不同無線通信協(xié)議通信(例如ANSI-136 TDMA、GSM、AMPS等等)而不限于單一通信協(xié)議的手機(jī)。LMU 40B類似于LMU 40A(圖4A中所示的)，只不過LMU40B包括多個(gè)上行鏈路接收機(jī)43A-43C、多個(gè)下行鏈路接收機(jī)44A-44C、以及多個(gè)通信鏈路46A-46C(而不是一個(gè)上行鏈路接收機(jī)、一個(gè)下行鏈路接收機(jī)和一個(gè)通信鏈路)。更可取地，每一個(gè)上行鏈路接收機(jī)43A-43C專用于特定的無線電通信協(xié)議，并且每一個(gè)下行鏈路接收機(jī)44A-44C專用于特定的無線電通信協(xié)議。當(dāng)然，雖然說明了三個(gè)上行鏈路接收機(jī)和三個(gè)下行鏈路接收機(jī)，但是接收機(jī)的不同數(shù)目是可以被替換的，以便適應(yīng)任意數(shù)目的不同的無線通信協(xié)議。
更可取地，每一個(gè)接收機(jī)43A-43C、44A-44C是在單個(gè)電路板上實(shí)現(xiàn)的，該電路板可以插入公共的底板中，并且可以在通用控制器45的控制下操作。這種結(jié)構(gòu)通過插入另外的接收機(jī)讓每個(gè)LMU為所希望那么多的不同無線通信協(xié)議工作?？蛇x擇地，對(duì)于每種無線通信協(xié)議，可以包括單獨(dú)的通信鏈路46A-46C。當(dāng)提供單獨(dú)的通信鏈路時(shí)，用于和每個(gè)手機(jī)通信的相同的無線網(wǎng)絡(luò)可用于轉(zhuǎn)發(fā)適用那種通信協(xié)議的TOA測(cè)量值到遠(yuǎn)程MLC(例如用于AMPS手機(jī)的AMPS通信鏈路、用于GSM手機(jī)的GSM通信鏈路)。于是，用于每種協(xié)議的單獨(dú)的MLC可被用來實(shí)施該定位算法。當(dāng)單一通信鏈路用于所有不同的通信協(xié)議時(shí)，對(duì)于每個(gè)協(xié)議，可以使用單獨(dú)的MLC，或者對(duì)于兩個(gè)或更多通信協(xié)議，可以使用公共的MLC。
這種方案(其中LMU可以進(jìn)行適用于不同通信協(xié)議的TOA測(cè)量)，可被擴(kuò)展為單一上行鏈路系統(tǒng)和單一下行鏈路系統(tǒng)。對(duì)于單一上行鏈路系統(tǒng)，方框圖類似于圖4B，但是略去了下行鏈路接收機(jī)44A-44C。對(duì)于單一上行鏈路系統(tǒng)，方框圖類似于圖4B，但是略去了上行鏈路接收機(jī)43A-43C。還應(yīng)該對(duì)控制器45進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，以便使該控制器不向不存在的源要求TOA測(cè)量值。
圖5A是另一個(gè)雙模式式的上行鏈路/下行鏈路LMU 50A的一個(gè)示意圖，上行鏈路/下行鏈路LMU 50A可以用作圖3實(shí)施例中的LMU 35-37中的任何一個(gè)。LMU 50A包括與一個(gè)或多個(gè)接收天線51接口的天線接口52、和組合上行鏈路/下行鏈路接收機(jī)53，該接收機(jī)被設(shè)計(jì)成用于接收來自要被定位的移動(dòng)裝置的信號(hào)(例如RACH脈沖串)以及來自BTS的信號(hào)(例如BCCH信號(hào))。也提供用于將LMU 50A與遠(yuǎn)程MLC(沒有顯示)相連接的通信鏈路56和可選的GPS接收機(jī)57。更可取地，LMU 50A的操作由控制器55控制。圖5A實(shí)施例的操作類似于如上所述的圖4A實(shí)施例的操作，只不過單一上行鏈路/下行鏈路接收機(jī)53替換了分開的上行鏈路和下行鏈路接收機(jī)(圖4A中所示的43和44)。
圖5B是另一個(gè)雙模式的上行鏈路/下行鏈路LMU 50B的一個(gè)示意圖，上行鏈路/下行鏈路LMU 50B可以用作圖3實(shí)施例中的LMU 35-37中的任何一個(gè)。這種LMU 50B使圖3實(shí)施例能定位那些使用不同無線通信協(xié)議通信(例如ANSI-136 TDMA、GSM、AMPS等等)而不限于單一通信協(xié)議的手機(jī)。LMU50B的操作類似于(圖4B中所示的)LMU 40B的操作，只不過使用的是用于每個(gè)通信協(xié)議的集成的上行鏈路/下行鏈路接收機(jī)，而不是用于每個(gè)通信協(xié)議的分開的上行鏈路接收機(jī)和下行鏈路接收機(jī)。
在單一系統(tǒng)里實(shí)現(xiàn)下行鏈路和上行鏈路算法這二者使該系統(tǒng)能充分利用下行鏈路的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)避免下行鏈路的缺點(diǎn)。更具體地說，此處描述的雙模式定位上行鏈路/下行鏈路系統(tǒng)，通過定位使用下行鏈路模式的那些手機(jī)，讓系統(tǒng)操作員將下行鏈路手機(jī)添加到通信網(wǎng)絡(luò)上，而不給該網(wǎng)絡(luò)添加額外的容量。另外，此處描述的上行鏈路/下行鏈路系統(tǒng)可用于定位不支持下行鏈路模式的傳統(tǒng)手機(jī)。當(dāng)要求對(duì)傳統(tǒng)手機(jī)進(jìn)行定位估計(jì)值時(shí)，該系統(tǒng)切換到上行鏈路模式，并且為了確定該手機(jī)的位置，處理來自該手機(jī)的信號(hào)。通過使用作為缺省定位模式的下行鏈路模式，并且為那些不支持下行鏈路模式的手機(jī)只切換到上行鏈路模式，必須添加的新網(wǎng)絡(luò)容量數(shù)量可以保持在最低限度。更可取地，為了充分利用下行鏈路所提供的優(yōu)點(diǎn)，要添加到無線網(wǎng)絡(luò)的新手機(jī)將支持該下行鏈路模式。
最普及的傳統(tǒng)定位算法通過查找兩個(gè)或更多雙曲線的交叉點(diǎn)而操作，其中每個(gè)雙曲線由一對(duì)TOA測(cè)量值確定。在單一模式系統(tǒng)下，為了獲得兩對(duì)TOA測(cè)量值(例如，由三個(gè)測(cè)量A、B和C組成的對(duì)AB和AC)至少需要三個(gè)TOA測(cè)量值。當(dāng)在單一模式系統(tǒng)下只有一對(duì)TOA測(cè)量值可以獲得時(shí)，不能形成位置估計(jì)值。
不過，當(dāng)雙模系統(tǒng)可用時(shí)，可以使用上行鏈路模式從一對(duì)所測(cè)量的TOA測(cè)量值獲得第一雙曲線，并且可以使用下行鏈路模式從一對(duì)所測(cè)量的TOA測(cè)量值獲得第二雙曲線。這兩個(gè)雙曲線的交叉點(diǎn)然后可以當(dāng)作對(duì)移動(dòng)裝置的位置的估計(jì)值來使用。這在圖6里闡明，其中第一雙曲線68是根據(jù)從手機(jī)60到達(dá)每一個(gè)LMU 65、66的信號(hào)的TOA測(cè)量值使用上行鏈路模式求出的。第二雙曲線69是根據(jù)從BTS 61、62到達(dá)手機(jī)60的信號(hào)的TOA測(cè)量值和從BTS 61、62到達(dá)每一個(gè)LMU 65、66的信號(hào)的TOA*測(cè)量值使用下行鏈路模式求出的。雙曲線68、69的交叉點(diǎn)被當(dāng)作位置的估計(jì)值加以使用。當(dāng)使用單一鏈路方向不能獲得兩個(gè)雙曲線時(shí)，以上行鏈路雙曲線68和下行鏈路雙曲線69為基礎(chǔ)提供位置的估計(jì)值會(huì)在求出準(zhǔn)確的位置估計(jì)值和不求出估計(jì)值之間產(chǎn)生差異。此外，即使當(dāng)從單一鏈接方向(也就是，或者上行鏈路或者下行鏈路)可以獲得兩個(gè)雙曲線時(shí)，通過同時(shí)依靠?jī)蓚€(gè)技術(shù)獲得的另外的雙曲線可用于提高作為結(jié)果的位置估計(jì)值的準(zhǔn)確度。
按照上述實(shí)施例提供一個(gè)雙模式上行鏈路/下行鏈路定位系統(tǒng)還可以通過同時(shí)支持兩個(gè)位置結(jié)構(gòu)來減少在無線工業(yè)中不同參與者之間的爭(zhēng)斗。它還可以通過確保對(duì)任一種技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施投資不被浪費(fèi)而有助于更加快速地使得公眾能夠利用定位服務(wù)。
此外，通過將多種通信技術(shù)組合在單個(gè)地盒子里，實(shí)現(xiàn)定位服務(wù)所需要的新天線地點(diǎn)數(shù)目可以最小化。因此，這種方案應(yīng)該會(huì)使公眾對(duì)所要求的基礎(chǔ)設(shè)施的安裝的阻力減到最少。
雖然本發(fā)明已經(jīng)在如上所述最佳實(shí)施例的范圍里說明了，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，對(duì)那些實(shí)施例作不同改變，并且可以不同的等效物替代，而不背離本發(fā)明的精神或者范圍。
權(quán)利要求
1.一種定位移動(dòng)裝置的方法，該方法包括步驟(a)通過執(zhí)行下列步驟定位第一移動(dòng)裝置(a1)在至少三個(gè)測(cè)量單元中的每一個(gè)上確定來源于第一移動(dòng)裝置的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，以及(a2)根據(jù)在步驟(a1)中確定的到達(dá)時(shí)間計(jì)算第一移動(dòng)裝置的位置；以及(b)通過執(zhí)行下列步驟定位第二移動(dòng)裝置，(b1)在第二移動(dòng)裝置上確定來源于至少三個(gè)基站中的每一個(gè)的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，(b2)在測(cè)量單元上確定來源于至少三個(gè)基站種的每一個(gè)的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，以及(b3)根據(jù)在步驟(b1)和在步驟(b2)中確定的到達(dá)時(shí)間計(jì)算第二移動(dòng)裝置的位置。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中第二移動(dòng)裝置能夠運(yùn)行在下行鏈路模式，并且第一移動(dòng)裝置不能夠運(yùn)行在下行鏈路模式。
3.一種定位移動(dòng)裝置的方法，該方法包括下列步驟(a)在至少兩個(gè)測(cè)量單元中的每一個(gè)上確定來源于移動(dòng)裝置的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間；(b)在移動(dòng)裝置上確定來源于至少兩個(gè)基站中的每一個(gè)的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間；(c)在測(cè)量單元上確定來源于至少兩個(gè)基站中的每一個(gè)的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間；以及(d)根據(jù)步驟(a)、(b)以及(c)中確定的到達(dá)時(shí)間計(jì)算移動(dòng)裝置的位置。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其中該計(jì)算步驟包括下列步驟根據(jù)在步驟(a)中確定的到達(dá)時(shí)間定義第一雙曲線；根據(jù)在步驟(b)和(c)中確定的到達(dá)時(shí)間定義第二雙曲線；以及確定第一雙曲線和第二雙曲線的交叉點(diǎn)。
5.一種在上行鏈路模式或者下行鏈路模式下確定移動(dòng)裝置的位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括執(zhí)行上行鏈路定位算法的上行鏈路處理器；執(zhí)行下行鏈路定位算法的下行鏈路處理器；至少三個(gè)基站，它們位于已知位置，并且能夠和該移動(dòng)裝置通訊；以及至少三個(gè)測(cè)量單元，其中，在上行鏈路模式里，(a)每一個(gè)測(cè)量單元確定來源于該移動(dòng)裝置的信號(hào)到達(dá)時(shí)間，并且匯報(bào)確定的到達(dá)時(shí)間到上行鏈路處理器，以及(b)該上行鏈路處理器根據(jù)由測(cè)量單元匯報(bào)給上行鏈路處理器的到達(dá)時(shí)間使用上行鏈路定位算法確定移動(dòng)裝置的位置，以及其中，在下行鏈路模式下，(a)該移動(dòng)裝置確定來自至少三個(gè)基站中的每一個(gè)的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，并且匯報(bào)該確定的到達(dá)時(shí)間給下行鏈路處理器，(b)該測(cè)量單元共同地確定來源于至少三個(gè)基站中的每一個(gè)的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，并且匯報(bào)確定的到達(dá)時(shí)間給下行鏈路處理器，以及(c)該下行鏈路處理器根據(jù)由移動(dòng)裝置和測(cè)量單元匯報(bào)給下行鏈路處理器的到達(dá)時(shí)間使用下行鏈路定位算法確定移動(dòng)裝置的位置。
6.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中上行鏈路處理器和下行鏈路處理器在一種集成的器件里實(shí)現(xiàn)。
7.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中上行鏈路處理器和下行鏈路處理器在分開的器件里實(shí)現(xiàn)。
8.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中每一個(gè)測(cè)量單元包括雙模式的上行鏈路/下行鏈路接收機(jī)。
9.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中每一個(gè)測(cè)量單元包括上行鏈路接收機(jī)和與該上行鏈路接收機(jī)不同的下行鏈路接收機(jī)。
10.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中每一個(gè)測(cè)量單元確定適用于至少兩中不同的通信協(xié)議的到達(dá)時(shí)間。
11.權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其中至少兩中不同的通信協(xié)議包括時(shí)分多址(TDMA)和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)。
12.一種用在通信系統(tǒng)中的裝置，包括移動(dòng)裝置、多個(gè)位于已知位置的基站、上行鏈路處理器和下行鏈路處理器，該裝置包括接收機(jī)，它用于(a)記錄來自移動(dòng)裝置的第一信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，并且轉(zhuǎn)發(fā)記錄的第一信號(hào)的到達(dá)時(shí)間給上行鏈路處理器，(b)記錄來自基站的第二信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，并且轉(zhuǎn)發(fā)記錄的第二信號(hào)的到達(dá)時(shí)間到下行鏈路處理器。
13.權(quán)利要求12的裝置，其中該接收機(jī)包括用于記錄第一信號(hào)的到達(dá)時(shí)間的第一接收機(jī)，和用于記錄第二信號(hào)的到達(dá)時(shí)間的第二接收機(jī)，其中第一接收機(jī)物理上與第二接收機(jī)是互相分開的。
14.權(quán)利要求12的裝置，其中該接收機(jī)包括用于記錄第一信號(hào)的到達(dá)時(shí)間的第一接收機(jī)，和用于記錄第二信號(hào)的到達(dá)時(shí)間的第二接收機(jī)，其中第一接收機(jī)與第二接收機(jī)集成在一起。
15.權(quán)利要求12的裝置，其中第一信號(hào)包括隨機(jī)存取信道(RACH)信號(hào)，第二信號(hào)包括廣播控制信道(BCCH)信號(hào)。
16.權(quán)利要求12的裝置，其中該接收機(jī)確定適用于至少兩種不同的通信協(xié)議的到達(dá)時(shí)間。
17.權(quán)利要求16的裝置，其中至少兩種不同通信協(xié)議包括時(shí)分多址(TDMA)和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)。
全文摘要
為了獲得兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)避免它們分別存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明的某些方面涉及將上行鏈路和下行鏈路定位技術(shù)組合成單一定位服務(wù)系統(tǒng)。支持下行鏈路的移動(dòng)裝置可以使用下行鏈路模式定位，不支持下行鏈路的移動(dòng)裝置可以使用上行鏈路定位。移動(dòng)設(shè)備甚至可以根據(jù)上行鏈路測(cè)量和下行鏈路測(cè)量的組合而定位。本發(fā)明的其它方面涉及到提供一種單一定位服務(wù)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)定位那些使用多種不同通信協(xié)議通信的移動(dòng)裝置。
文檔編號(hào)G01S5/10GK1484769SQ01821586
公開日2004年3月24日 申請(qǐng)日期2001年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月27日
發(fā)明者G·G·達(dá)維斯, R·C·斯特里布林, R·L·恩格勒, R·M·內(nèi)爾哈姆斯, G G 達(dá)維斯, 內(nèi)爾哈姆斯, 恩格勒, 斯特里布林 申請(qǐng)人:英特爾公司