使用減小的衰減射頻技術(shù)來對(duì)對(duì)象的測距和跟蹤中的多徑抑制的制作方法
【專利摘要】描述了一種不具有客戶網(wǎng)絡(luò)投資的自主系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)可被配置成在不同于LTE帶的帶上工作。這種系統(tǒng)允許混合操作的定義以適應(yīng)LTE的定位參考信號(hào)（PRS）和已經(jīng)存在的參考信號(hào)。該系統(tǒng)能夠與PRS，與諸如特定于蜂窩的參考信號(hào)（CRS）的其它參考信號(hào)、或者與這兩種信號(hào)類型一起工作。因此，該系統(tǒng)提供了允許網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商根據(jù)諸如網(wǎng)絡(luò)吞吐量和兼容性的情況在工作模式之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)選擇的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】使用減小的衰減射頻技術(shù)來對(duì)對(duì)象的測距和跟蹤中的多徑抑制
[0001]對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2011年8月3日提交的標(biāo)題為“MULT1-PATH MITIGAT1N INRANGEFINDING AND TRACKING OBJECTSUSING REDUCED ATTENUAT1N RF TECHNOLOGY”的美國臨時(shí)申請(qǐng)第61/514，839號(hào)、于2011年11月2日提交的標(biāo)題為“MULT1-PATH MITIGAT1N INRANGEFINDING AND TRACKING OBJECTSUSING REDUCED ATTENUAT1N RF TECHNOLOGY”的美國臨時(shí)申請(qǐng)第61/554，945號(hào)、于2012年3月30日提交的標(biāo)題為“MULT1-PATH MITIGAT1N INRANGEFINDING AND TRACKING OBJECTSUSING REDUCED ATTENUAT1N RF TECHNOLOGY”的美國臨時(shí)申請(qǐng)第61/618，472號(hào)以及于2012年6月20日提交的標(biāo)題為“MULT1-PATH MITIGAT1NIN RANGEFINDING AND TRACKING OBJECTSUSING REDUCED ATTENUAT1N RF TECHNOLOGY” 的美國臨時(shí)申請(qǐng)第61/662，270號(hào)的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本實(shí)施例涉及無線通信和無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及用于對(duì)對(duì)象的基于射頻(RF)的標(biāo)識(shí)、跟蹤和定區(qū)位(包括RTLS (實(shí)時(shí)定區(qū)位服務(wù)))的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]用于確定對(duì)象的相對(duì)或地理位置的基于RF的標(biāo)識(shí)和區(qū)位尋找系統(tǒng)通常用于跟蹤單個(gè)對(duì)象或?qū)ο蠼M，以及用于跟蹤個(gè)人。傳統(tǒng)的區(qū)位尋找系統(tǒng)已在開放的室外環(huán)境中用于位置的確定。通常使用基于RF的全球定位系統(tǒng)(GPS,Global Posit1ning System)和輔助GPS。然而，傳統(tǒng)的區(qū)位尋找系統(tǒng)在對(duì)封閉(即，室內(nèi))環(huán)境中以及室外的對(duì)象進(jìn)行定區(qū)位時(shí)受制于一定的不準(zhǔn)確度。盡管蜂窩無線通信系統(tǒng)在城市和多數(shù)室內(nèi)環(huán)境中提供了極好的數(shù)據(jù)覆蓋，但是這些系統(tǒng)的位置精度受限于自干擾、多徑和非視距傳播。
[0005]室內(nèi)和室外定區(qū)位的不準(zhǔn)確度主要由于RF傳播的物理現(xiàn)象，尤其，由于RF信號(hào)的損耗/衰減，信號(hào)散射以及反射。能夠通過采用窄帶測距信號(hào)并且工作在低RF頻率處例如在VHF范圍或更低頻率來解決損耗/衰減和散射問題(參見共同未決申請(qǐng)第11/670，595號(hào))。
[0006]盡管，在VHF和更低頻率，多徑現(xiàn)象(例如，RF能量反射)沒有在UHF和更高頻率嚴(yán)重，但多徑現(xiàn)象對(duì)區(qū)位尋找精度的影響使區(qū)位確定比行業(yè)所需要的更不可靠且更不精確。因此，在采用窄帶測距信號(hào)的基于RF的標(biāo)識(shí)和區(qū)位尋找系統(tǒng)中，需要一種用于抑制RF能量反射(即，多徑現(xiàn)象)的影響的方法和系統(tǒng)。
[0007]一般而言，傳統(tǒng)的基于RF的標(biāo)識(shí)和區(qū)位尋找系統(tǒng)通過采用寬帶寬測距信號(hào)來抑制多徑，例如為了多徑抑制(mult1-path mitigat1n)而利用寬帶信號(hào)的性質(zhì)(參見 “S.Salous, “Indoor and Outdoor UHF Measurements with a90MHz Bandwidth”，IEEEColloquium on Propagat1n Characteristics and Related System Techniques forBeyond Line-of-Sight Rad1, 1997, 8/1-8/6 頁”)。另外，參見 “Chen 等人的美國專利2011/0124347A1”，其中在表I中示出了定區(qū)位精度與所需要的PRS帶寬。根據(jù)該表，對(duì)于10米精度，需要83MHz帶寬。另外，在某些情況中使用空間分集和/或天線分集技術(shù)。
[0008]然而，由于空間分集導(dǎo)致需要的基礎(chǔ)設(shè)施增加，所以在許多跟蹤定區(qū)位應(yīng)用中空間分集并不是一個(gè)選擇。類似地，由于在更低的工作頻率，例如VHF，天線子系統(tǒng)的物理尺寸變得太大，所以天線具有有限的價(jià)值。很好的例子是美國專利第6，788，199號(hào)，其中描述了用于對(duì)對(duì)象、人、寵物和個(gè)人用品進(jìn)行定區(qū)位的系統(tǒng)和方法。
[0009]所提出的系統(tǒng)采用天線陣列以抑制多徑。可選擇的系統(tǒng)工作在902-926MHZ帶寬中的UHF處。眾所周知，天線的線性尺寸與工作頻率的波長成比例。而且，天線陣列的面積與線性尺寸的平方和體積與立方之比成比例，因?yàn)樵谔炀€陣列中，天線通常按照1/4或1/2波長分開。因此，在VHF和更低頻率，天線陣列的尺寸將顯著影響裝置便攜性。
[0010]另一方面，由于非常有限的頻譜，窄帶寬測距信號(hào)不能使自身適用于傳統(tǒng)的基于RF的標(biāo)識(shí)和區(qū)位尋找系統(tǒng)目前使用的多徑抑制技術(shù)。原因是，對(duì)于在存在噪聲的情況下的可靠的檢測/處理，由多徑引起的測距信號(hào)失真(即，信號(hào)的變化)太小。另外，由于窄帶寬接收器缺少與接收器的帶寬成比例的需要的時(shí)間分辨率(例如，窄帶寬對(duì)到來的信號(hào)具有整合效應(yīng))，所以，由于有限的帶寬，窄帶寬接收器在測距信號(hào)直接視線(DL0S，Direct-Line-Of-Sight)路徑和延遲的測距信號(hào)路徑通過小延遲分開時(shí)不能區(qū)分該測距信號(hào)直接視線(DLOS)路徑和延遲的測距信號(hào)路徑。
[0011]因此，現(xiàn)有技術(shù)需要一種使用窄帶寬測距信號(hào)并且工作在VHF或更低頻率以及UHF帶頻率和超越處的用于對(duì)象標(biāo)識(shí)和區(qū)位尋找的多徑抑制方法和系統(tǒng)。
[0012]主要在無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)現(xiàn)了跟蹤和定區(qū)位功能需求。在共同未決申請(qǐng)第12/502，809號(hào)中描述的用于對(duì)象標(biāo)識(shí)和區(qū)位尋找的多徑抑制方法和系統(tǒng)能夠用在大多數(shù)的可用無線網(wǎng)絡(luò)中。然而，某些無線網(wǎng)絡(luò)具有在共同未決申請(qǐng)第12/502，809號(hào)中描述的要求將技術(shù)集成在無線網(wǎng)絡(luò)中以充分受益于各種測距和定位信號(hào)的通信標(biāo)準(zhǔn)/系統(tǒng)。通常，這些無線系統(tǒng)能夠在廣大區(qū)域和多數(shù)室內(nèi)環(huán)境中提供極好的數(shù)據(jù)覆蓋。然而，用這些系統(tǒng)可獲得的位置精度受限于自干擾、多徑以及非視距傳播。作為示例，用于LTE (長期演進(jìn)，Long TermEvolut1n)標(biāo)準(zhǔn)的最近的3GPP版本9標(biāo)準(zhǔn)化的定位技術(shù)具有如下技術(shù):I)作為主要方法的A-GNSS (輔助全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))或A-GPS (輔助全球定位系統(tǒng))；以及2)作為后備方法的增強(qiáng)的蜂窩ID (E-CID)和包括DL-OTDOA (下行鏈路OTDOA)的OTDOA (觀測到的到達(dá)時(shí)間差，Observed Time Difference of Arrival)。盡管這些方法可能滿足當(dāng)前強(qiáng)制性FCC E911緊急定區(qū)位要求，但這些定區(qū)位方法的精度、可靠性和可用性達(dá)不到需要在建筑物、大型超市、城市走廊等內(nèi)的高精度定區(qū)位的LBS (基于區(qū)位的服務(wù)，Locat1n Based Services)或RTLS系統(tǒng)用戶的需要。此外，即將到來的FCC911要求比存有的要求更嚴(yán)格并且例外的是A-GNSS (A-GPS)可能超出現(xiàn)存的技術(shù)/方法定區(qū)位能力。眾所周知，A-GNSS精度在開放空間中很好但是在城市/室內(nèi)環(huán)境中非常不可靠。
[0013]同時(shí)，其它技術(shù)/方法的精度受到多徑效應(yīng)和其它無線電波傳播現(xiàn)象的嚴(yán)重地影響。因此，使得不可能滿足即將到來的FCC911要求和LBS要求。下面列出的是除DL-0TD0A和E-CID之外的定區(qū)位技術(shù)方法。U-TDOA概念類似于0TD0A，但是使用安裝在蜂窩塔處的區(qū)位測量單元(LMU, Locat1n Measurement Unit)來計(jì)算電話的位置。這是針對(duì)原來的911需要來設(shè)計(jì)的。LMU僅在2G GSM網(wǎng)絡(luò)上采用，并且將需要用于3G UMTS網(wǎng)絡(luò)的主要硬件升級(jí)。U-TDOA還沒有為支持4G LTE或WiMAX而標(biāo)準(zhǔn)化。另外，在LTE使用過程中并不使用LMU。就像其它方法，U-TDOA精度受損于多徑。LTE標(biāo)準(zhǔn)化組可能放棄LMU附加硬件并且在DL-OTDOA之后形成U-TDOA，例如UL-OTDOA。注意:DL-OTDOA在版本9中標(biāo)準(zhǔn)化。
[0014]即將到來的FCC911要求的另一競爭是RF指紋方法。該技術(shù)基于這樣的原理，每個(gè)區(qū)位具有唯一的射頻(RF)簽名，就像指紋的圖案，通過包括鄰居蜂窩信號(hào)強(qiáng)度測量等的唯一一組值來標(biāo)識(shí)區(qū)位。指紋并不要求附加的硬件。然而，該技術(shù)受損于如下情形:其需要大數(shù)據(jù)庫和長訓(xùn)練期。另外，不同于確實(shí)是唯一的人類指紋，由于RF傳播現(xiàn)象，RF簽名在多個(gè)不同區(qū)位重復(fù)。此外，數(shù)據(jù)庫過時(shí)，例如，隨著環(huán)境變化，包括天氣變化，簽名迅速老化。這使得維持?jǐn)?shù)據(jù)庫的任務(wù)繁重。聽得見的蜂窩塔的數(shù)量對(duì)精度有顯著影響——需要從多個(gè)塔(8個(gè)或更多)獲得讀數(shù)以得到合理的精度(60米，如北極星無線所要求的)。因此，在郊區(qū)環(huán)境中，精度減小至100米(參見北極星無線定區(qū)位技術(shù)綜述，7月29 ;來自北極星無線)。另外，存在手機(jī)天線取向的估計(jì)位置的顯著變化(參見Tsung-Han Lin等人的“MicroscopicExaminat1n of an RSS1-Signature-Based Indoor Localizat1n System，，)。
[0015]盡管存在RF指紋數(shù)據(jù)庫不穩(wěn)定的幾個(gè)原因，但主要原因中的一個(gè)是多徑。多徑高度動(dòng)態(tài)并且能夠瞬間改變RF簽名。具體地，在嚴(yán)重的多徑環(huán)境中，如室內(nèi)-人和電梯移動(dòng)；家具、櫥柜、設(shè)備位置的變化將造成不同的多徑分布，例如，嚴(yán)重影響RF簽名。另外，室內(nèi)和在類似環(huán)境中，物理區(qū)位(在三個(gè)維度中)的小變化造成RF簽名的顯著變化。這是多徑(其使得RF簽名是3維的)與導(dǎo)致在1/4波長的距離上顯著的RF簽名變化的短波長的組合的結(jié)果。因此，在這種環(huán)境中，數(shù)據(jù)庫中點(diǎn)的數(shù)量將必須成倍增加。
[0016]存在不太準(zhǔn)確的定區(qū)位方法，例如，包括基于所接收信號(hào)強(qiáng)度的方法的RTT，RTT+CID。然而，在后一情況中，RF傳播現(xiàn)象使信號(hào)強(qiáng)度在一個(gè)波長的距離變化30dB至40dB，這在無線網(wǎng)絡(luò)中會(huì)顯著小于I米。這嚴(yán)重影響了基于所接收信號(hào)強(qiáng)度的方法的精度和/或可靠性。再次地，所有這些方法的精度遭受多徑的影響。
[0017]因此，現(xiàn)有技術(shù)中需要用于無線網(wǎng)絡(luò)的更準(zhǔn)確和可靠的跟蹤和定區(qū)位能力，其可以通過多徑抑制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
[0018]定位參考信號(hào)(PRS,posit1ning reference signal)添加進(jìn) LTE3GPP 的版本 9 中并且意味著由0TD0A定位(一種類型的多邊測量(multilaterat1n))的用戶設(shè)備(UE, userequipment)來使用。TS36.211 版本 9 技術(shù)規(guī)范標(biāo)題為 “Evolved Universal TerrestrialRad1 Access (E-UTRA) ; Physical Channels and Modulat1n.”。
[0019]如所提到的，PRS能夠由UE用于下行鏈路觀測到的到達(dá)時(shí)間差(DL-0TD0A,Downlink Observed Time Difference of Arrival)定位。版本 9 還要求相鄰基站(eNB)是同步的。這去除了 0TD0A方法的最后障礙。PRS還改進(jìn)了在多個(gè)eNB的UE處的UE可聽性。值得注意的是版本9規(guī)范沒有規(guī)定eNB同步精度，而給出了建議100ns的一些提議。UL-TDOA目前處于研究階段并且期望在2011年標(biāo)準(zhǔn)化。
[0020]根據(jù)版本9規(guī)范的DL-0TD0A方法在作者為Chen等人標(biāo)題為“Method and Apparatusfor UE Posit1ning in LTE Networks”的美國專利申請(qǐng)公布第2011/0124347號(hào)中詳述。版本9受損于多徑現(xiàn)象。能夠通過增加的PRS信號(hào)帶寬來實(shí)現(xiàn)多徑抑制。然而，這因此造成了增大的調(diào)度復(fù)雜性和在UE位置修正之間的更長時(shí)間。另外，對(duì)于具有有限工作帶寬諸如1MHz的網(wǎng)絡(luò)，最好的可能精度是約100米，如Chen等人的表I中所例示的。這些數(shù)字是在最好的情況下的結(jié)果。在其它情況下，尤其當(dāng)DLOS信號(hào)強(qiáng)度相比于反射信號(hào)(多個(gè)反射信號(hào))強(qiáng)度顯著更低(10-20dB)時(shí)，這造成了定區(qū)位/測距誤差顯著更大(從兩倍至四倍)。
[0021]Chen等人描述了也是基于PRS的UL-TDOA定位的變形，稱為上行鏈路定位參考信號(hào)(UL-PRS, Up Link Posit1ning Reference Signal)。Chen 等人提出改進(jìn)的鄰居蜂窩可聽性和/或減小的調(diào)度復(fù)雜性，然而Chen等人沒有教導(dǎo)處理抑制多徑的任何東西。結(jié)果，Chen等人所實(shí)現(xiàn)的精度并不優(yōu)于按照DL-OTDOA方法的版本9的精度。
[0022]根據(jù)Chen等人的DL-0TD0A和UL-TD0A方法適合于室外環(huán)境。Chen等人還注意到DL-OTDOA和UL-TDOA方法在室內(nèi)環(huán)境諸如建筑物、校園等中執(zhí)行得不好。Chen等人注意到用于解釋這些方法在室內(nèi)環(huán)境中性能差的幾個(gè)原因。例如，采用一般用在室內(nèi)的分布式天線系統(tǒng)(DAS, Distributed Antenna Systems),其中每個(gè)天線不具有唯一的ID。
[0023]根據(jù)Chen，最終結(jié)果是，在基于版本9和蜂窩塔的像UL-TDOA —樣的Chen等人的系統(tǒng)中，UE設(shè)備不能在多個(gè)天線之間進(jìn)行區(qū)分。這個(gè)現(xiàn)象阻礙了在版本9和Chen UL-OTDOA系統(tǒng)中采用的多邊測量的使用。為了解決這個(gè)問題，Chen等人將硬件和新網(wǎng)絡(luò)信號(hào)添加至現(xiàn)存室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。此外，在主動(dòng)DAS的情況下，最佳精度(誤差下界)限于50米。Chen等人不能處理多徑對(duì)室內(nèi)環(huán)境中的定位精度的影響，在室內(nèi)(與室外相比)最嚴(yán)重的是并且在許多情況下造成比所要求的大得多(2 X -4 X )的定位誤差。
[0024]因?yàn)閷?duì)現(xiàn)存系統(tǒng)升級(jí)將需要付出巨大努力和高昂的成本，所以Chen等人教導(dǎo)的對(duì)室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)天線系統(tǒng)的修改并不是總有可能。此外，在主動(dòng)DAS的情況下，最佳理論精度僅是50米，而實(shí)際上此精度將由于包括多徑的RF傳播現(xiàn)象而顯著地更低。同時(shí)，在DAS系統(tǒng)中，由多個(gè)天線產(chǎn)生的信號(hào)將出現(xiàn)反射，例如多徑。因此，如果所有的天線區(qū)位是已知的，則在能夠分辨來自各個(gè)天線的信號(hào)路徑的情況下無需附加的硬件和/或新網(wǎng)絡(luò)信號(hào)就可在DAS環(huán)境中提供區(qū)位固定。例如，例如，使用多邊測量和區(qū)位一致性算法。因此，現(xiàn)有技術(shù)需要用于無線網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確并且可靠的路徑解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]本實(shí)施例涉及一種基本上消除了現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)缺點(diǎn)的用于基于射頻(RF)的標(biāo)識(shí),包括實(shí)時(shí)定區(qū)位服務(wù)(RTLS, Real Time LocatingService)的對(duì)對(duì)象的跟蹤和定區(qū)位的方法和系統(tǒng)。所提出的(示例性)方法和系統(tǒng)使用窄帶寬測距定區(qū)位信號(hào)。根據(jù)實(shí)施例，基于RF的跟蹤和定區(qū)位在VHF帶上實(shí)現(xiàn)，但是還能夠在更低帶(HF、LF以及VLF)以及UHF帶和更高頻率上實(shí)現(xiàn)。其采用包括技術(shù)和算法的多徑抑制方法。所提出的系統(tǒng)能夠使用軟件實(shí)現(xiàn)的數(shù)字信號(hào)處理和軟件無線電技術(shù)。也能夠使用數(shù)字信號(hào)處理。
[0026]實(shí)施例的系統(tǒng)能夠利用標(biāo)準(zhǔn)FPGA和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)處理硬件和軟件以對(duì)裝置和整個(gè)系統(tǒng)而言非常小的成本增加來構(gòu)建。同時(shí)，能夠顯著改進(jìn)采用窄帶寬測距信號(hào)的基于RF標(biāo)識(shí)和區(qū)位尋找系統(tǒng)的精度。
[0027]用于例如VHF的窄帶寬測距/定區(qū)位信號(hào)的發(fā)射器和接收器用于標(biāo)識(shí)人或?qū)ο蟮膮^(qū)位。數(shù)字信號(hào)處理(DSP)和軟件無線電(SDR, software defined rad1)技術(shù)能夠用于生成、接收并處理窄帶寬測距信號(hào)以及執(zhí)行多徑抑制算法。窄帶寬測距信號(hào)用于以半雙工、全雙工或單工工作模式來對(duì)人或?qū)ο筮M(jìn)行標(biāo)識(shí)、定區(qū)位和跟蹤。數(shù)字信號(hào)處理(DSP)和軟件無線電(SDR)技術(shù)用在多徑抑制處理器中以實(shí)現(xiàn)多徑抑制算法。
[0028]本文所提出的方法采用在共同未決申請(qǐng)第12/502,809中描述的增加由無線網(wǎng)絡(luò)(下:單工、半雙工和全雙工。
述的多徑抑制處理器和多徑抑制技術(shù)/算/導(dǎo)頻信號(hào)和/或同步信號(hào)的其它無線網(wǎng)I'增加的情況下來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)？即的跟蹤和定區(qū)位實(shí)現(xiàn)在3即？ 1X2蜂窩32，809號(hào)申請(qǐng)中描述的多徑抑制方法/技尹或硬件實(shí)現(xiàn)的數(shù)字信號(hào)處理。
兌明書中給出，并且其中一部分根據(jù)描述是例的優(yōu)點(diǎn)將通過在所撰寫的說明書和其權(quán)I。
1詳細(xì)描述都是示例性和說明性的，并且意
尸解釋實(shí)施例的原理，將附圖包括近來以提么明書中并且構(gòu)成本說明書的一部分。在附[0044]圖10例示了示例性的增強(qiáng)的蜂窩ID+RTT定區(qū)位技術(shù)；
[0045]圖11例示了示例性O(shè)TDOA定區(qū)位技術(shù)；
[0046]圖12例示了在運(yùn)營商的eNB設(shè)施處安裝的時(shí)間觀測單元(TMO, Time Observat1nUnit)的工作。
[0047]圖13例示了示例性無線網(wǎng)絡(luò)定區(qū)位設(shè)備圖；
[0048]圖14例示了企業(yè)應(yīng)用的示例性無線網(wǎng)絡(luò)定區(qū)位下行鏈路生態(tài)系統(tǒng)；
[0049]圖15例示了用于網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用的示例性無線網(wǎng)絡(luò)定區(qū)位下行鏈路生態(tài)系統(tǒng)；
[0050]圖16例示了企業(yè)應(yīng)用的示例性無線網(wǎng)絡(luò)定區(qū)位上行鏈路生態(tài)系統(tǒng)；以及
[0051]圖17例示了網(wǎng)絡(luò)廣泛應(yīng)用的示例性無線網(wǎng)絡(luò)定區(qū)位上行鏈路生態(tài)系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0052]現(xiàn)在將詳細(xì)參考本實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)施例，優(yōu)選實(shí)施例的示例在附圖中例示。
[0053]本實(shí)施例涉及包括RTLS的基于RF的對(duì)對(duì)象的標(biāo)識(shí)、跟蹤和定區(qū)位的方法和系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)施例，該方法和系統(tǒng)采用窄帶寬測距信號(hào)。該實(shí)施例工作在VHF帶中，但也能用在HF、LF以及VLF帶以及UHF帶和更高頻率。其采用多徑抑制處理器。采用多徑抑制處理器提高了系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的跟蹤和定區(qū)位的精度。
[0054]實(shí)施例包括允許用戶跟蹤、定區(qū)位和監(jiān)視多個(gè)人和對(duì)象的小型高度便攜性基單元。每個(gè)單元具有自己的ID。每個(gè)單元播送具有其ID的RF信號(hào)，并且每個(gè)單元能夠送回返回信號(hào)，該返回信號(hào)可包括每個(gè)單元的ID以及語音、數(shù)據(jù)以及附加的信息。每個(gè)單元根據(jù)所使用的三角測量或三邊測量和/或其它方法來處理從其它單元返回的信號(hào)，并且持續(xù)地確定他們的相對(duì)的和/或?qū)嶋H的區(qū)位。優(yōu)選實(shí)施例還能夠容易地與諸如GPS范圍、智能電話雙向無線電和PDA結(jié)合。得到的產(chǎn)品將具有獨(dú)立裝置的所有功能，同時(shí)利用其主機(jī)的現(xiàn)有顯示器、傳感器(比如測高儀，GPS、加速度計(jì)以及指南針)以及處理能力。具有本文所描述的裝置技術(shù)的GPS裝置將能夠在地圖提供用戶的區(qū)位并且繪出該組的其它成員的區(qū)位。
[0055]隨著集成電路技術(shù)的改進(jìn)，基于FPGA實(shí)現(xiàn)的優(yōu)選實(shí)施例的尺寸在約2X4X I英尺與2X2X5英寸之間或者更小。根據(jù)所使用的頻率，天線將集成進(jìn)裝置或者穿過裝置外殼突出出來。基于ASIC (專用集成電路)版的裝置將能夠?qū)PGA和多數(shù)其它電子元件的功能結(jié)合在單元或標(biāo)簽中?；贏SIC單機(jī)版的產(chǎn)品將使得該裝置尺寸為1X0.5X0.5英寸或更小。由所使用的頻率來確定天線的尺寸并且天線的一部分可集成進(jìn)外殼中?；贏SIC的實(shí)施例設(shè)計(jì)成集成進(jìn)能夠僅包括芯片組的產(chǎn)品。主或標(biāo)簽單元之間不應(yīng)存在任何實(shí)質(zhì)上的物理尺寸差異。
[0056]裝置能夠使用用于處理多徑抑制算法的工作在多個(gè)頻率范圍(帶)處的標(biāo)準(zhǔn)信息部件(現(xiàn)成部件)。能夠使用用于數(shù)字信號(hào)處理的軟件和軟件無線電。與最小的硬件組合的信號(hào)處理軟件允許聚集已發(fā)射并且接收通過軟件定義的波形的無線電。
[0057]共同未決的申請(qǐng)第11/670，595號(hào)公開了窄帶寬測距信號(hào)系統(tǒng)，其中窄帶寬測距信號(hào)設(shè)計(jì)成配合到例如使用僅幾kHz寬(但是某些低帶寬通道可擴(kuò)大到幾十kHz)的語音通道的低帶寬通道中。這是相比于使用從幾百kHz至幾十MHz寬的信號(hào)的傳統(tǒng)的區(qū)位尋找系統(tǒng)。
[0058]該窄帶寬測距信號(hào)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)如下:1)在更低的工作頻率/帶寬，傳統(tǒng)的區(qū)位尋找系統(tǒng)測距信號(hào)帶寬超過載波(工作)頻率值。因此，這種系統(tǒng)不能夠在LF/VLF和其它更低頻率帶寬處(包括HF)進(jìn)行利用。與傳統(tǒng)的區(qū)位尋找系統(tǒng)不同，在共同未決申請(qǐng)第11/670, 595號(hào)中描述的窄帶寬測距信號(hào)系統(tǒng)可以成功地用在LF、VLF和其它帶，這是因?yàn)槠錅y距信號(hào)帶寬遠(yuǎn)低于載波頻率值；2)在RF頻譜的較低一端(某些VLF、LF、HF以及VHF帶)，例如，上至UHF帶，傳統(tǒng)的區(qū)位尋找系統(tǒng)不能被使用，這是因?yàn)镕CC嚴(yán)重限制了允許的通道帶寬(12-25kHz)，這使得不可能使用傳統(tǒng)測距信號(hào)。與傳統(tǒng)的區(qū)位尋找系統(tǒng)不同，窄帶寬測距信號(hào)系統(tǒng)的測距信號(hào)帶寬完全符合FCC規(guī)定和其它國際頻譜管理機(jī)構(gòu)；以及3)眾所周知(參見 “MR1: the basics, by Ray H.Hashemi, William G.Bradley...- 2003”)，與工作頻率/帶無關(guān)，窄帶寬信號(hào)與寬帶寬信號(hào)相比固有地具有更高SNR (信噪比)。這增加了窄帶寬測距信號(hào)區(qū)位尋找系統(tǒng)與其工作的頻率/帶無關(guān)的包括UHF帶的工作范圍。
[0059]因此，與傳統(tǒng)的區(qū)位尋找系統(tǒng)不同，窄帶寬測距信號(hào)區(qū)位尋找系統(tǒng)能夠用在RF頻譜的較低端一例如，VHF和更低的頻帶，下至LF/VLF帶，在此，多徑現(xiàn)象不明顯。同時(shí)，窄帶寬測距區(qū)位尋找系統(tǒng)還能夠用在UHF帶和更高，從而改進(jìn)測距信號(hào)SNR，結(jié)果增大了區(qū)位尋找系統(tǒng)工作范圍。
[0060]為了使多徑例如RF能量反射最小化，期望工作在VLF/LF帶上。然而，在這些頻率，便攜/移動(dòng)天線的效率非常小(約0.1%或更小，由于相對(duì)于RF波長的小天線長度(尺寸))。另外，在這些較低頻率處，來自自然的或人為的源的噪聲水平遠(yuǎn)高于在更高頻率/帶，例如VHF。這兩個(gè)現(xiàn)象加在一起可能限制區(qū)位尋找系統(tǒng)的可應(yīng)用性，例如，其工作范圍和/或移動(dòng)性/便攜性。因此，對(duì)于工作范圍和/或移動(dòng)性/便攜性非常重要的某些應(yīng)用，可以使用更高的頻率/帶，例如，HF、VHF、UHF以及UWB。
[0061]在VHF和UHF帶，相比于VLF、LF以及HF帶，來自自然的和人為的源的噪聲水平顯著更低；并且在VHF和HF頻率，多徑現(xiàn)象(例如，RF能力反射)不如在UHF和更高頻率處嚴(yán)重。另外，在VHF，天線效率比在HF和更低頻率顯著更好，并且在VHF，RF穿透能力遠(yuǎn)優(yōu)于在UHF。因此，VHF帶為移動(dòng)/便攜應(yīng)用提供了好的折衷。另一方面，在某些特殊情況下，例如，VHF頻率(或者更低頻率)不能穿透電離層(或者被反射/折射)的GPS，UHF會(huì)是好的選擇。然而，在任何情況(和所有情況/應(yīng)用)下，窄帶寬測距信號(hào)系統(tǒng)將具有超越傳統(tǒng)寬帶寬測距信號(hào)區(qū)位尋找系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0062]實(shí)際應(yīng)用將確定確切的技術(shù)規(guī)范(比如頻率、輻射、帶寬和工作頻率/帶)。窄帶寬測距允許用戶要么接收許可或者接收對(duì)許可的免除，要么使用在FCC中給出的未經(jīng)許可帶，這是因?yàn)檎瓗y距允許工作在許多不同的帶寬/頻率(包括在FCC中給出的最嚴(yán)格的窄帶寬:6.25kHz、11.25kHz、12.5kHz,25kHz以及50kHz)上，并且符合適當(dāng)部分的對(duì)應(yīng)技術(shù)要求。結(jié)果，多個(gè)FCC部分和在這些部分內(nèi)的免除將是可應(yīng)用的?？蓱?yīng)用的主要的FCC規(guī)定是“47CFR Part9O-Private Land Mobile Rad1 Services, 47CFR Part94personal Rad1Services, 47CFR Part 15 - Rad1 Frequency Devices”。(通過比較，在該文中的寬帶信號(hào)是從幾百kHz上至10-20MHz)。
[0063]通常，對(duì)于部分90和部分94，在特定的免除下(例如，低功率無線電服務(wù))，VHF實(shí)現(xiàn)允許用戶將裝置在最高10mW工作。對(duì)于特定應(yīng)用，在VHF帶，可允許的發(fā)射功率在2_5瓦之間。對(duì)于900MHz (UHF帶)，可允許的發(fā)射功率是1W。在160kHz_190kHz頻率(LF帶)，可允許的發(fā)射功率是I瓦。[0064]窄帶測距能夠符合許多如果不是所有的不同的頻譜允許，并且允許精確的測距同時(shí)仍符合最嚴(yán)格的監(jiān)管要求的話。這不只是對(duì)于FCC成立，而且對(duì)于規(guī)范全世界(包括，歐洲、日本、韓國)的頻譜的使用的其它國際組織成立。
[0065]下面是所使用的常用頻率、以及標(biāo)簽(tag)能夠在實(shí)際世界環(huán)境中與另一讀取器通信的典型功率使用和距離(參見 “Indoor Propagat1n and Wavelength Dan Dobkin, WJCommunicat1ns, V1.47/10/02”)的列表:
[0066]915MHz 10mff 150 英尺
[0067]2.4GHz 10mff 100 英尺
[0068]5.6GHz 10mff 75 英尺
[0069]所提出的系統(tǒng)工作在VHF頻率并且采用發(fā)送并且處理RF信號(hào)的專有方法。更具體地，它使用DSP技術(shù)和軟件定義的無線電(SDR，software-defined rad1),以克服在VHF頻率窄帶寬要求的限制。
[0070]在更低(VHF)頻率處工作減小了散射并且提供了更好的墻穿透。凈結(jié)果是范圍上超過常用頻率增加約10倍。例如，將原型的測量范圍與上面列出的RFID技術(shù)的測距范圍進(jìn)行比較:
[0071]216MHz 10mff 700 英尺
[0072]利用窄帶測距技術(shù)，常用頻率的范圍(包括典型功率使用和距離)，在實(shí)際世界環(huán)境中與另一讀取器通信的標(biāo)簽通信范圍將顯著增大:
[0073]
【權(quán)利要求】
1.一種用于確定無線系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)用戶設(shè)備(UE)的區(qū)位的方法，所述方法包括: 確定定位參考信號(hào)可供在第一工作模式下使用； 確定非定位特定參考信號(hào)可供在第二工作模式下使用； 基于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，選擇所述第一工作模式、所述第二工作模式、或者所述第一工作模式與所述第二工作模式的組合作為所述無線系統(tǒng)的工作模式；以及 利用所選擇的工作模式來計(jì)算所述一個(gè)或多個(gè)UE中的每個(gè)UE的區(qū)位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述網(wǎng)絡(luò)參數(shù)包括可聽性、吞吐量、兼容性和發(fā)射器ID。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述非定位特定參考信號(hào)包括特定于蜂窩的參考信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，每個(gè)UE被配置成與定區(qū)位服務(wù)器單元(LSU)通信，并且其中，所述區(qū)位計(jì)算能夠由所述一個(gè)或多個(gè)UE進(jìn)行、由所述LSU進(jìn)行、或者在所述一個(gè)或多個(gè)UE與LSU之間分?jǐn)偂?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述非定位特定參考信號(hào)包括聲探參考信號(hào)(SRS )和位置參考信號(hào)(PRS )。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)UE中的每個(gè)UE被配置成與定區(qū)位服務(wù)器單元(LSU)通信，并且其中，所述區(qū)位計(jì)算能夠由所述一個(gè)或多個(gè)UE進(jìn)行、由所述LSU進(jìn)行、或者在所述一個(gè)或多個(gè)UE與LSU之間分?jǐn)偂?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述LSU或者一個(gè)或多個(gè)UE被配置成支持用以生成所述區(qū)位的區(qū)位一致性多邊測量和區(qū)位一致性算法。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述無線系統(tǒng)被配置成包括LSU的功能，所述LSU的功能包括SUPL服務(wù)器、E-SMLC服務(wù)器和LCS (定區(qū)位服務(wù))系統(tǒng)的功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述區(qū)位計(jì)算包括利用一個(gè)或多個(gè)到達(dá)角。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，一個(gè)或多個(gè)到達(dá)角是根據(jù)由來自蜂窩塔的兩個(gè)或更多個(gè)天線、多個(gè)天線所共同位于的區(qū)位、或者來自蜂窩塔的兩個(gè)或更多個(gè)天線與多個(gè)天線所共同位于的區(qū)位的組合得到的到達(dá)時(shí)間差結(jié)果來獲得的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，所述區(qū)位計(jì)算包括利用蜂窩塔之間的多邊測量、多個(gè)扇體天線所共同位于的區(qū)位、或者來自每個(gè)蜂窩塔的一個(gè)或多個(gè)到達(dá)角與多個(gè)扇體天線所共同位于的區(qū)位的組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述區(qū)位計(jì)算包括利用一個(gè)或多個(gè)UE與單個(gè)蜂窩塔或者多個(gè)扇體天線所共同位于的一個(gè)或多個(gè)區(qū)位之間的距離測量與由所述單個(gè)蜂窩塔或者多個(gè)扇體天線所共同位于的區(qū)位得到的結(jié)果的組合。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述區(qū)位計(jì)算包括利用蜂窩塔之間的多邊測量、多個(gè)扇體天線所共同位于的區(qū)位、或者來自每個(gè)蜂窩塔的一個(gè)或多個(gè)到達(dá)角與多個(gè)扇體天線所共同位于的區(qū)位的組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述區(qū)位計(jì)算包括利用一個(gè)或多個(gè)UE與單個(gè)蜂窩塔或者多個(gè)扇體天線所共同位于的一個(gè)或多個(gè)區(qū)位之間的距離測量與由所述單個(gè)蜂窩塔或者多個(gè)扇體天線所共同位于的區(qū)位得到的結(jié)果的組合。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述區(qū)位計(jì)算包括利用下行鏈路到達(dá)時(shí)間差。
16.一種用于確定無線系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)UE的區(qū)位的方法，所述方法包括: 確定定位參考信號(hào)可供在第一工作模式下使用； 確定非定位特定參考信號(hào)可供在第二工作模式下使用； 基于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，選擇所述第一工作模式、所述第二工作模式、或者所述第一工作模式與所述第二工作模式的組合作為所述無線系統(tǒng)的工作模式；以及 利用所選擇的工作模式以及上行鏈路到達(dá)時(shí)間差來計(jì)算所述一個(gè)或多個(gè)UE中的每個(gè)UE的區(qū)位。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述上行鏈路到達(dá)時(shí)間差是基于從多個(gè)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)獲取單元(NSAU)獲得的數(shù)據(jù)來計(jì)算的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU中的每個(gè)NSAU配備有一個(gè)天線。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU中的每個(gè)NSAU被配置成在接收器模式下工作。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU被配置成將所述UE的上行鏈路RF發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)并且將所述基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，經(jīng)轉(zhuǎn)換的所述基帶信號(hào)包括Ι/Q樣本。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU被配置成從分布式天線系統(tǒng)(DAS)、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔接收數(shù)字格式的所述一個(gè)或多個(gè)UE的上行鏈路發(fā)射基帶信號(hào)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述無線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施被配置成包括LSU的功能。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述無線系統(tǒng)中的DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔被配置成包括NSAU的功能。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU被配置成與LSU通信。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述LSU被配置成經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)API與LTE網(wǎng)絡(luò)通?目。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述LSU被配置成與DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔通信。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔被配置成向所述LSU傳送以下中的一個(gè)或多個(gè):被服務(wù)的用戶設(shè)備標(biāo)識(shí)(UEID)的列表；包括SRS相關(guān)參數(shù)的具有UEID的所述一個(gè)或多個(gè)UE中的每個(gè)UE的SRS調(diào)度表；以及用于測量的毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的物理蜂窩ID (PCI)和全球蜂窩ID(GCI)0
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述LSU被配置成基于從所述多個(gè)NSAU、所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔接收到的數(shù)據(jù)來計(jì)算所述一個(gè)或多個(gè)UE的測距并且獲得所述一個(gè)或多個(gè)UE的區(qū)位。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述LSU被進(jìn)一步配置成計(jì)算所述多個(gè)NSAU的時(shí)序偏移。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述LSU被配置成與LTE網(wǎng)絡(luò)通信，并且其中，所述LSU將測距和區(qū)位信息提供給所述LTE網(wǎng)絡(luò)。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述無線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施被配置成包括所述LSU的功能。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU被進(jìn)一步配置成將所述UE的上行鏈路RF發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)并且將所述基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，經(jīng)轉(zhuǎn)換的所述基帶信號(hào)包括Ι/Q樣本。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，進(jìn)一步包括所述多個(gè)NSAU被配置成將經(jīng)轉(zhuǎn)換的所述基帶信號(hào)發(fā)射到所述LSU，并且其中，經(jīng)轉(zhuǎn)換的所述基帶信號(hào)包括時(shí)間戳。
36.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU被配置成從DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔接收數(shù)字格式的所述一個(gè)或多個(gè)UE的上行鏈路發(fā)射基帶信號(hào)。
37.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU被配置成對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)UE的下行鏈路信號(hào)的樣本進(jìn)行接收、處理和蓋時(shí)間戳。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU被配置成向所述LSU周期性地發(fā)送多個(gè)所述樣本。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中，所述LSU被配置成與DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔通信，并且其中，所述LSU被進(jìn)一步配置成計(jì)算所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的時(shí)序偏移。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述LSU被配置成與DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔通信，并且其中，所述LSU被進(jìn)一步配置成計(jì)算所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的時(shí)序偏移。
41.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU中的每個(gè)NSAU包括被配置用于與外部信號(hào)同步的輸入。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述外部信號(hào)是GPS/GNSS信號(hào)。
43.一種用于確定無線系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)UE的區(qū)位的方法，所述方法包括: 確定定位參考信號(hào)可供在第一工作模式下使用； 確定非定位特定參考信號(hào)可供在第二工作模式下使用； 基于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，選擇所述第一工作模式、所述第二工作模式、或者所述第一工作模式與所述第二工作模式的組合作為所述無線系統(tǒng)的工作模式；以及 利用所選擇的工作模式、上行鏈路到達(dá)時(shí)間差以及下行鏈路到達(dá)時(shí)間差來計(jì)算所述一個(gè)或多個(gè)UE中的每個(gè)UE的區(qū)位。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述下行鏈路到達(dá)時(shí)間差是基于從所述一個(gè)或多個(gè)UE獲得的數(shù)據(jù)來計(jì)算的。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)UE中的每個(gè)UE被配置成與LSU通信。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，所述LSU被配置成與DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔通信，并且其中，所述LSU被配置成計(jì)算所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的時(shí)序偏移。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，所述區(qū)位計(jì)算能夠由所述一個(gè)或多個(gè)UE進(jìn)行、由所述LSU進(jìn)行、或者在所述UE與所述LSU之間分?jǐn)偂?br> 48.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)UE被配置成將DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的下行鏈路RF發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)并且將這些基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中，經(jīng)轉(zhuǎn)換的所述基帶信號(hào)包括Ι/Q樣本。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)UE被配置成將經(jīng)轉(zhuǎn)換的所述基帶信號(hào)發(fā)射到LSU。
51.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)UE被配置成將經(jīng)轉(zhuǎn)換的所述基帶信號(hào)發(fā)射到LSU。
52.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)UE被配置成處理經(jīng)轉(zhuǎn)換的基帶信號(hào)以計(jì)算測距結(jié)果。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)UE被配置成將所述測距結(jié)果發(fā)射到LSU。
54.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)UE被配置成處理經(jīng)轉(zhuǎn)換的所述基帶信號(hào)以計(jì)算每個(gè)UE的區(qū)位。
55.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)UE被配置成將DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的下行鏈路信號(hào)轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)并且將所述基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，并且其中，所述一個(gè)或多個(gè)UE被配置成處理經(jīng)轉(zhuǎn)換的所述基帶信號(hào)以計(jì)算測距結(jié)果。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)UE被配置成將所述測距結(jié)果發(fā)射到LSU。
57.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)UE被配置成處理經(jīng)轉(zhuǎn)換的所述基帶信號(hào)以計(jì)算每個(gè)UE的區(qū)位。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)UE被配置成將所述一個(gè)或多個(gè)UE的區(qū)位發(fā)射到LSU。
59.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中，所述LSU被配置成經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)API與LTE網(wǎng)絡(luò)通?目。
60.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中，所述區(qū)位計(jì)算能夠由所述一個(gè)或多個(gè)UE進(jìn)行、由所述LSU進(jìn)行、或者在所述UE與所述LSU之間分?jǐn)偂?br> 61.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中，所述LSU被配置成與DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔通信，并且其中，所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔被配置成向所述LSU傳送以下中的一個(gè)或多個(gè): a.所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔中的地理候選者； b.所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的時(shí)序偏移； c.具有UEID的所述一個(gè)或多個(gè)UE中的每個(gè)UE的PRS調(diào)度表、以及其它PRS相關(guān)參數(shù)；以及 d.毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的物理蜂窩ID(PCI)和全球蜂窩ID(GCI)0
62.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中，所述LSU被配置成向所述一個(gè)或多個(gè)UE傳送以下中的一個(gè)或多個(gè): a.用于測量的候選蜂窩的PCI和GCI； b.候選蜂窩的相對(duì)于所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的時(shí)序；以及 c.具有UEID的所述一個(gè)或多個(gè)UE中的每個(gè)UE的PRS調(diào)度表、以及其它PRS相關(guān)參數(shù)。
63.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中，所述LSU被進(jìn)一步配置成計(jì)算所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的時(shí)序偏移。
64.根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中，所述無線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施被配置成包括所述LSU的功能，其包括SUPL服務(wù)器、E-SMLC服務(wù)器和LCS。
65.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中，所述LSU被配置成與DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔通信。
66.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中，所述區(qū)位計(jì)算能夠由所述一個(gè)或多個(gè)UE進(jìn)行、由所述LSU進(jìn)行、或者在所述UE與所述LSU之間分?jǐn)偂?br> 67.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中，所述LSU被進(jìn)一步配置成計(jì)算所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的時(shí)序偏移。
68.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中，所述LSU將所述一個(gè)或多個(gè)UE的區(qū)位以及測距提供給LTE網(wǎng)絡(luò)。
69.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中，所述無線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施被配置成包括所述LSU的功能，其包括SUPL服務(wù)器、E-SMLC服務(wù)器和LCS。
70.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，所述LSU被配置成向所述一個(gè)或多個(gè)UE傳送以下中的一個(gè)或多個(gè): a.用于測量的候選蜂窩的PCI和GCI； b.候選蜂窩的相對(duì)于所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的時(shí)序；以及 c.具有UEID的所述一個(gè)或多個(gè)UE中的每個(gè)UE的PRS調(diào)度表、以及其它PRS相關(guān)參數(shù)。
71.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，所述LSU被配置成與DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔通信。
72.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，所述無線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施被配置成包括所述LSU的功能，其包括SUPL服務(wù)器、E-SMLC0
73.一種用于確定無線系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)UE的區(qū)位的方法，所述方法包括: 確定定位參考信號(hào)可供在第一工作模式下使用； 確定非定位特定參考信號(hào)可供在第二工作模式下使用； 基于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，選擇所述第一工作模式、所述第二工作模式、或者所述第一工作模式與所述第二工作模式的組合作為所述無線系統(tǒng)的工作模式；以及 利用所選擇的工作模式、上行鏈路到達(dá)時(shí)間差以及下行鏈路到達(dá)時(shí)間差來計(jì)算所述一個(gè)或多個(gè)UE中的每個(gè)UE的區(qū)位，其中，所述無線系統(tǒng)的DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的下行鏈路時(shí)序偏移是基于從多個(gè)NSAU獲得的數(shù)據(jù)來計(jì)算的。
74.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU被配置成與LSU通信。
75.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU被配置成接收所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的下行鏈路RF信號(hào)、并且將所述下行鏈路RF信號(hào)轉(zhuǎn)換成下行鏈路基帶信號(hào)、并且對(duì)所述基帶信號(hào)的樣本進(jìn)行處理和蓋時(shí)間戳。
76.根據(jù)權(quán)利要求73所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU包括被配置用于與外部信號(hào)同步的輸入。
77.根據(jù)權(quán)利要求76所述的方法，其中，所述外部信號(hào)是GPS/GNSS信號(hào)。
78.根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU被配置成接收所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的下行鏈路RF信號(hào)、并且將所述下行鏈路RF信號(hào)轉(zhuǎn)換成下行鏈路基帶信號(hào)、并且對(duì)所述基帶信號(hào)的樣本進(jìn)行處理和蓋時(shí)間戳。
79.根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU包括被配置用于與外部信號(hào)同步的輸入。
80.根據(jù)權(quán)利要求79所述的方法，其中，所述外部信號(hào)是GPS/GNSS信號(hào)。
81.根據(jù)權(quán)利要求78所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU被配置成接收來自所述DAS、毫微微蜂窩、小蜂窩或者一個(gè)或多個(gè)蜂窩塔的基帶信號(hào)的發(fā)射。
82.根據(jù)權(quán)利要求81所述的方法，其中，所述基帶信號(hào)包括I/Q樣本。
83.根據(jù)權(quán)利要求82所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU被配置成向所述LSU周期性地發(fā)送多個(gè)所述I/Q樣本。
84.根據(jù)權(quán)利要求78所述的方法，其中，所述多個(gè)NSAU包括被配置用于與外部信號(hào)同步的輸入。
85.根據(jù)權(quán)利要求84所述的方法，其中，所述外部信號(hào)是GPS/GNSS信號(hào)。
86.根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，其中，所述無線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施被配置成將所述LSU和所述多個(gè)NSAU的功能包括在單個(gè)單元中。
87.一種用于對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)裝置進(jìn)行跟蹤和定區(qū)位的系統(tǒng)，包括: 多徑抑制處理器，所述多徑抑制處理器被配置成接收并處理所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置的一個(gè)或多個(gè)測距信號(hào)、并且被配置成在所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置之間執(zhí)行測距以對(duì)所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置進(jìn)行定區(qū)位。
88.根據(jù)權(quán)利要求87所述的系統(tǒng)，其中，所述多徑抑制處理器被配置成計(jì)算所述測距信號(hào)的各個(gè)成分之間的差分相位。
89.根據(jù)權(quán)利要求87所述的系統(tǒng)，其中，所述多徑抑制處理器被配置成估計(jì)DAS多徑成分、將DAS多徑成分與DAS的天線的范圍隔離并且在二個(gè)和/或三個(gè)維度中執(zhí)行定區(qū)位。
90.根據(jù)權(quán)利要求89所述的系統(tǒng)，其中，所述多徑抑制處理器被配置成支持用以生成用于所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置的區(qū)位估計(jì)的區(qū)位一致性多邊測量和區(qū)位一致性算法。
91.根據(jù)權(quán)利要求89所述的系統(tǒng)，其中，主動(dòng)DAS設(shè)備被配置成支持信號(hào)傳播周期性環(huán)回測量。
92.根據(jù)權(quán)利要求89所述的系統(tǒng)，其中，主動(dòng)DAS設(shè)備被配置成支持根據(jù)遠(yuǎn)程命令和/或控制的信號(hào)傳播環(huán)回測量。
93.根據(jù)權(quán)利要求89所述的系統(tǒng)，其中，主動(dòng)DAS設(shè)備被配置成支持所述DAS的一個(gè)或多個(gè)天線的一個(gè)或多個(gè)唯一標(biāo)識(shí)符。
94.根據(jù)權(quán)利要求93所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)天線包括傳播延遲元件。
95.根據(jù)權(quán)利要求93所述的系統(tǒng)，其中，所述DAS的多個(gè)天線被映射到從DAS設(shè)備可獲得的不同的天線端口扇體。
96.根據(jù)權(quán)利要求93所述的系統(tǒng)，其中，所述DAS的多個(gè)天線被映射到具有不相似ID的兩個(gè)或更多個(gè)DAS設(shè)備以及不同的天線扇體。
97.一種用于對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)裝置進(jìn)行跟蹤和定區(qū)位的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 處理器；以及 存儲(chǔ)器，當(dāng)所述系統(tǒng)工作時(shí)所述存儲(chǔ)器可通信地耦合到所述處理器，所述存儲(chǔ)器承載處理器指令，所述處理器指令當(dāng)在所述處理器上被執(zhí)行時(shí)使得所述系統(tǒng)至少: 接收并處理無線網(wǎng)絡(luò)和連接到所述無線網(wǎng)絡(luò)的所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置的一個(gè)或多個(gè)信號(hào); 使用所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)來執(zhí)行所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置的測距； 減小所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置的測距中的空間模糊性；以及 通過應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)后處理技術(shù)來減小多徑干擾。
98.根據(jù)權(quán)利要求97所述的系統(tǒng)，其中，所述后處理技術(shù)包括最大似然性估計(jì)(維特比算法)和最小方差估計(jì)(卡爾曼濾波)。
99.根據(jù)權(quán)利要求97所述的系統(tǒng)，其中，所述指令使得所述系統(tǒng)從所述無線網(wǎng)絡(luò)接收RTT (往返旅行時(shí)間)測量。
100.根據(jù)權(quán)利要求97所述的系統(tǒng)，其中，所述指令使得所述系統(tǒng)生成TOA(到達(dá)時(shí)間)測量。
101.根據(jù)權(quán)利要求97所述的系統(tǒng)，其中，所述指令使得所述系統(tǒng)生成DTOA(差分到達(dá)時(shí)間)測量。
102.根據(jù)權(quán)利要求97所述的系統(tǒng)，其中，所述指令使得所述系統(tǒng)對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)蓋時(shí)間戳和進(jìn)行處理，以便計(jì)算所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置的測距。
103.根據(jù)權(quán)利要求97所述的系統(tǒng)，其中，所述指令使得所述系統(tǒng)使用由所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置計(jì)算出的通道估計(jì)。
104.根據(jù)權(quán)利要求97所述的系統(tǒng)，其中，所述指令使得所述系統(tǒng)接收窄帶寬信號(hào)。
105.根據(jù)權(quán)利要求97所述的系統(tǒng)，其中，所述指令使得所述系統(tǒng)支持半雙工工作模式、全雙工工作模式或單工工作模式。
106.根據(jù)權(quán)利要求97所述的系統(tǒng)，其中，所述指令使得所述系統(tǒng)基于以下中的一個(gè)或多個(gè)來估計(jì)測距: 到達(dá)時(shí)間(TOA)； 差分到達(dá)時(shí)間(DTOA)； TOA與DTOA的組合； 三角測量； 三邊測量； 多邊測量； 虛擬三角測量；逆虛擬三角測量； OTDOA (觀測到的到達(dá)時(shí)間差)； DL-OTDOA (下行鏈路 OTDOA ); U-TDOA (上行鏈路 OTDOA )； 增強(qiáng)的蜂窩ID (蜂窩ID)； 蜂窩ID與RTT的組合； 蜂窩ID與AOA (達(dá)到角)的組合； 蜂窩ID與AOA (到達(dá)角)與RTT的組合； TOA與AOA的組合；以及 DTOA與AOA的組合。
107.根據(jù)權(quán)利要求97所述的系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)信號(hào)包括導(dǎo)頻信號(hào)。
108.一種用于對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)裝置進(jìn)行跟蹤和定區(qū)位的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 處理器；以及 存儲(chǔ)器，當(dāng)所述系統(tǒng)工作時(shí)所述存儲(chǔ)器可通信地耦合到所述處理器，所述存儲(chǔ)器承載處理器指令，所述處理器指令當(dāng)在所述處理器上被執(zhí)行時(shí)使得所述系統(tǒng)至少: 接收并處理來自無線網(wǎng)絡(luò)的和來自與所述無線網(wǎng)絡(luò)通信的無線網(wǎng)絡(luò)裝置的測距信號(hào); 通過所述無線網(wǎng)絡(luò)生成并發(fā)射所述測距信號(hào)； 使用所述測距信號(hào)來測量所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置的測距； 測量所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置的區(qū)位；以及 減小所述測距中的空間模糊性。
109.根據(jù)權(quán)利要求108所述的系統(tǒng)，其中，所述指令使得所述系統(tǒng)通過相干求和、非相干求和、匹配濾波和時(shí)間分集中的一個(gè)或多個(gè)來減小噪聲。
110.根據(jù)權(quán)利要求108所述的系統(tǒng)，其中，發(fā)射/接收無線網(wǎng)絡(luò)幀的一部分專用于所述測距信號(hào)的成分。
111.根據(jù)權(quán)利要求110所述的系統(tǒng)，其中，所述成分被嵌入在所述發(fā)射/接收無線網(wǎng)絡(luò)幀中。
112.根據(jù)權(quán)利要求110所述的系統(tǒng)，其中，所述成分被嵌入有發(fā)射/接收數(shù)據(jù)。
113.根據(jù)權(quán)利要求108所述的系統(tǒng)，其中，所述測距信號(hào)是寬帶寬信號(hào)，并且所述寬帶寬信號(hào)包括不同的各個(gè)窄帶寬頻率成分。
114.根據(jù)權(quán)利要求108所述的系統(tǒng)，其中，所述測距信號(hào)是窄帶寬信號(hào)，并且所述指令使得所述系統(tǒng)使用不同的各個(gè)窄帶寬頻率成分來生成所述窄帶寬信號(hào)和基帶窄帶寬測距信號(hào)。
115.根據(jù)權(quán)利要求114所述的系統(tǒng)，其中，所述基帶窄帶寬測距信號(hào)以及所述測距信號(hào)的不同的窄帶寬頻率成分是偽隨機(jī)地選擇的，其中至少所述窄帶寬頻率成分在頻率上毗連和間隔開。
116.根據(jù)權(quán)利要求108所述的系統(tǒng)，其中，所述測距信號(hào)包括導(dǎo)頻信號(hào)。
117.一種用于對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)裝置進(jìn)行跟蹤和定區(qū)位的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 處理器；以及存儲(chǔ)器，當(dāng)所述系統(tǒng)工作時(shí)所述存儲(chǔ)器可通信地耦合到所述處理器，所述存儲(chǔ)器承載處理器指令，所述處理器指令當(dāng)在所述處理器上被執(zhí)行時(shí)使得所述系統(tǒng)至少: 接收并處理與所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置通信的無線網(wǎng)絡(luò)的測距信號(hào)； 使用所述測距信號(hào)來測量所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置之間的距離并且減小所述距離中的空間模糊性； 通過相干求和、非相干求和、匹配濾波和時(shí)間分集中的一個(gè)或多個(gè)來減小噪聲；以及 通過應(yīng)用后處理技術(shù)來減小多徑干擾誤差。
118.根據(jù)權(quán)利要求117所述的系統(tǒng)，其中，所述測距信號(hào)是導(dǎo)頻信號(hào)。
119.根據(jù)權(quán)利要求117所述的系統(tǒng)，其中，所述指令使得所述系統(tǒng)支持半雙工工作模式、全雙工工作模式或單工工作模式。
120.根據(jù)權(quán)利要求117所述的系統(tǒng)，其中，所述指令使得所述系統(tǒng)基于以下中的一個(gè)或多個(gè)來估計(jì)測距: 到達(dá)時(shí)間(TOA)； 差分到達(dá)時(shí)間(DTOA)； TOA與DTOA的組合； 三角測量； 三邊測量； 多邊測量； 虛擬三角測量； 逆虛擬三角測量； OTDOA (觀測到的到達(dá)時(shí)間差)； DL-OTDOA (下行鏈路 OTDOA ); U-TDOA (上行鏈路 OTDOA )； 增強(qiáng)的蜂窩ID (蜂窩ID)； 蜂窩ID與RTT的組合； 蜂窩ID與AOA (達(dá)到角)的組合； 蜂窩ID與AOA (到達(dá)角)與RTT的組合； TOA與AOA的組合；以及 DTOA與AOA的組合。
121.一種用于對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)裝置進(jìn)行跟蹤和定區(qū)位的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 處理器；以及 存儲(chǔ)器，當(dāng)所述系統(tǒng)工作時(shí)所述存儲(chǔ)器可通信地耦合到所述處理器，所述存儲(chǔ)器承載處理器指令，所述處理器指令當(dāng)在所述處理器上被執(zhí)行時(shí)使得所述系統(tǒng)至少: 接收并處理來自所述無線網(wǎng)絡(luò)裝置的測距信號(hào)； 測量所述測距信號(hào)的AOA ； 減小所述測距信號(hào)中的空間模糊性； 通過相干求和、非相干求和、匹配濾波和時(shí)間分集中的一個(gè)或多個(gè)來減小噪聲；以及 通過應(yīng)用后處理技術(shù)來減小多徑干擾誤差。
122.根據(jù)權(quán)利要求121所述的系統(tǒng)，其中，所述指令使得所述系統(tǒng)基于以下中的一個(gè)或多個(gè)來估計(jì)測距: 到達(dá)時(shí)間(TOA)； 差分到達(dá)時(shí)間(DTOA)； TOA與DTOA的組合； 三角測量； 三邊測量； 多邊測量； 虛擬三角測量； 逆虛擬三角測量； OTDOA (觀測到的到達(dá)時(shí)間差)； DL-OTDOA (下行鏈路 OTDOA ); U-TDOA (上行鏈路 OTDOA )； 增強(qiáng)的蜂窩ID (蜂窩ID)； 蜂窩ID與RTT的組合； 蜂窩ID與AOA (達(dá)到角)的組合； 蜂窩ID與AOA (到達(dá)角)與RTT的組合； TOA與AOA的組合；以及 DTOA與AOA的組合。
【文檔編號(hào)】G06K17/00GK104040367SQ201280048592
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月3日
【發(fā)明者】費(fèi)利克斯·馬爾霍夫斯基, 杜魯門·普雷瓦特 申請(qǐng)人:英維斯塔克有限公司