專利名稱：為一個無線終端獲得導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種綜合無線-全球定位系統(tǒng)，尤其涉及為一個綜合無線-全球定位系統(tǒng)的無線終端獲得和選擇性利用導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)。
基于衛(wèi)星的全球定位系統(tǒng)能為世界范圍內(nèi)的用戶提供精確的3維位置信息。

圖1描繪了全球定位系統(tǒng)(GPS)10。GPS10包括多個衛(wèi)星12-j以及至少一個GPS接收機(jī)14，其中j=1,2,...,n。每個衛(wèi)星12-j以已知速度vj圍繞地球運(yùn)行，而且與其它衛(wèi)星12-j之間間隔已知距離。每個衛(wèi)星12-j發(fā)送一個全球位置信號11-j，信號11-j包括一個已知頻率f的載波信號，它是利用與特定衛(wèi)星12-j相關(guān)的一個唯一的偽隨機(jī)噪聲(PN-j)碼和導(dǎo)航數(shù)據(jù)(ND-j)調(diào)制的。PN-j碼包括一個唯一的PN碼片序列，而導(dǎo)航數(shù)據(jù)ND-j包括一個衛(wèi)星識別符、定時信息和軌道數(shù)據(jù)，如仰角αj和方位角φj。圖2描繪了GPS信號11-j的一個典型的20ms幀，除了導(dǎo)航數(shù)據(jù)序列ND-j外，它還包括PN-j碼的全部20個序列。
GPS接收機(jī)14包括用于接收GPS信號11-j的天線15，用于檢測GPS信號11-j的多個相關(guān)器16-k，以及處理器17，其具有利用導(dǎo)航數(shù)據(jù)ND-j來定位的軟件，其中k=1,2,…,m。GPS接收機(jī)14通過PN-j碼檢測GPS信號。檢測GPS信號11-j涉及一個相關(guān)過程，其中利用相關(guān)器16-k在載頻方面(dimension)和編碼相位方面搜索PN-j碼。這種相關(guān)過程實(shí)現(xiàn)為，調(diào)制到一個復(fù)制的載波信號上的相移復(fù)制的PN-j碼與接收的GPS信號11-j實(shí)時相乘，其后是一個綜合和轉(zhuǎn)儲過程。
在載頻方面，GPS接收機(jī)14復(fù)制載波信號，以在GPS信號11-j到達(dá)GPS接收機(jī)時與其頻率相稱。然而，由于多普勒效應(yīng)，GPS信號11-j到達(dá)GPS接收機(jī)14之前，GPS信號11-j傳輸?shù)念l率f要改變一個未知量Δfj。因此，每個GPS信號11-j在到達(dá)GPS接收機(jī)14時頻率將為f+Δfj。為補(bǔ)償多普勒效應(yīng)，GPS接收機(jī)14在從f+Δfmin～f+Δfmax范圍的頻譜fspec上復(fù)制載波信號，直到復(fù)制的載波信號的頻率與接收的GPS信號11-j的頻率相稱，其中Δfmin和Δfmax為當(dāng)GPS信號11-j從衛(wèi)星12-j傳輸?shù)紾PS接收機(jī)14時，由于多普勒效應(yīng)GPS信號ll-j將經(jīng)歷的頻率上的最小和最大改變，即，Δfmin≤Δfj≤Δfmax。
在編碼相位方面，GPS接收機(jī)14復(fù)制與每個衛(wèi)星12-j相關(guān)的唯一的PN-j碼。復(fù)制的PN-j碼的相位在編碼相位頻譜Rj(spec)上偏移，直到利用復(fù)制的PN-j碼調(diào)制的復(fù)制載波信號，在任何程度上(if atall)，與GPS接收機(jī)14接收的GPS信號11-j相關(guān)，在此每個編碼相位頻譜Rj(spec)包括相關(guān)PN-j碼的每個可能相移。當(dāng)相關(guān)器16-k檢測到GPS信號11-j時，GPS接收機(jī)14從被檢測到的GPS信號11-j中提取出導(dǎo)航數(shù)據(jù)ND-j，并利用該導(dǎo)航數(shù)據(jù)ND-j來為GPS接收機(jī)14定位。
通過測量將由無線終端接收的、從兩個或多個衛(wèi)星發(fā)出的GPS信號所需的時差，GPS使得地基接收機(jī)能夠確定其位置。偽距離定義為這個時差乘光速。偽距離并不是真實(shí)距離，因?yàn)樗山邮諜C(jī)時鐘偏置引起的誤差。為確定2D位置(緯度和經(jīng)度)，通常要求接收來自三個衛(wèi)星的信號。為確定3D位置(緯度、經(jīng)度和高度)，要求接收來自四個或更多個衛(wèi)星的信號。然而，這個先決條件不總是能滿足，尤其是在衛(wèi)星信號被直接阻擋，如無線終端位于建筑物內(nèi)時。
目前GPS接收機(jī)正在被結(jié)合到不總是能保證空中視距明晰的無線電話或其它類型的移動通信設(shè)備中。在這種情況下，GPS接收機(jī)14接收的GPS信號11-j的信噪比一般地比GPS接收機(jī)14在空中視距明晰的情況下低得多，由此使得GPS接收機(jī)14更難檢測GPS信號11-j。
綜合無線-全球定位(WGP)系統(tǒng)被開發(fā)用來便于GPS接收機(jī)檢測GPS信號11-j。通過減少用于搜索GPS信號11-j的相關(guān)器執(zhí)行的綜合數(shù)，WGP系統(tǒng)便于GPS信號11-j的檢測。通過縮小要搜索的頻率范圍和編碼相位范圍可減少綜合數(shù)。具體來說，WGP系統(tǒng)限定GPS信號11-j的搜索到特定頻率，以及限定到一個小于編碼相位頻譜Rj(spec)的編碼相位范圍。
無線終端的位置也可根據(jù)從無線網(wǎng)絡(luò)得到的信息來確定。這些信息一般地包括導(dǎo)頻相位偏置(PPO)信號。PPO測量包含無線終端與BS之間的距離信息。導(dǎo)頻相位偏置是對導(dǎo)頻信號中的編碼相位的測量。它包括無線終端與BS之間的距離加上對來自任何一個基站的所有導(dǎo)頻相位偏置(PPO)都相同的一個偏差的信息。如果可得到來自兩個BS的導(dǎo)頻相位偏置測量，那么通過從一個導(dǎo)頻相位偏置測量中減去另一個導(dǎo)頻相位偏置測量，可利用這兩個導(dǎo)頻相位偏置測量來構(gòu)成一個導(dǎo)頻相位偏置測量。這種相減抵消了未知的常量，因此PPO測量就是從無線終端到一個BS的距離減去從無線終端到另一BS的距離。如果可得到三個以上的PPO測量，那么根據(jù)三角測量方案也可確定無線終端的2D位置。利用基于無線網(wǎng)絡(luò)的信號來定位無線終端的一個問題在于，PPO的測量誤差通常遠(yuǎn)大于基于衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)的測量誤差。另一問題在于，不是總能得到三個或更多個用于定位的測量值。
綜合無線-全球定位(WGP)系統(tǒng)同時依靠于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)來定位無線終端。綜合無線-全球定位系統(tǒng)同時組合來自無線網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，以得到一個綜合的位置解。通過同時組合來自全球定位系統(tǒng)和無線網(wǎng)絡(luò)的信息，就能提高定位精度，同時避免至少需要三個測量值。
圖3描繪了一種綜合無線全球定位系統(tǒng)20，它包括WGP服務(wù)器22、多個基站23以及至少一個WGP客戶24。WGP服務(wù)器22包括一個GPS接收機(jī)26，其天線27安裝在一個空中視距清晰的已知固定位置。WGP服務(wù)器22能通過一個有線或無線接口與基站23通信。每個基站23位于一個已知位置，且為位于與該基站23相關(guān)的地理區(qū)域或小區(qū)25內(nèi)的WGP客戶提供通信服務(wù)，其中每個小區(qū)25的尺寸已知，而且可分成多個扇區(qū)。WGP客戶24包括一個GPS接收機(jī)28，以及可能是一個諸如無線電話29的無線終端，而且一般地處于移動狀態(tài)，或位于一個空中視距清晰或不清晰的未知位置。
圖4為示意WGP系統(tǒng)20操作的流程圖300。在步驟310,WGP服務(wù)器22利用其GPS接收機(jī)26通過GPS信號11-j檢測到多個衛(wèi)星12-j。WGP服務(wù)器22從每個被檢測的衛(wèi)星12-j得到下述信息衛(wèi)星12-j的身份，以及與被檢測衛(wèi)星12-j相關(guān)的頻率fj、編碼相位、仰角αj和方位角φj，其中仰角αj定義為從WGP服務(wù)器22或客戶24到衛(wèi)星12-j的視線與該視線在水平面上投影之間的夾角，而方位角φj定義為該視線在水平面上的投影與正北方向在水平面上的投影之間的夾角。參見圖5，圖5描繪了對應(yīng)衛(wèi)星12-j和WGP服務(wù)器22或客戶24的仰角αj和方位角φj。
在步驟315，WGP服務(wù)器22從當(dāng)前正與之通信的基站23或服務(wù)WGP客戶24接收扇區(qū)信息，其中扇區(qū)信息指示W(wǎng)GP客戶24當(dāng)前所處的扇區(qū)。在步驟320,WGP服務(wù)器22根據(jù)服務(wù)基站的已知位置、與該服務(wù)基站相關(guān)的小區(qū)尺寸，以及WGP客戶24當(dāng)前所處的扇區(qū)來初步估計(jì)WGP客戶的位置。在一個實(shí)施例中，WGP服務(wù)器22初步估計(jì)WGP客戶24位于該扇區(qū)內(nèi)的一個基準(zhǔn)點(diǎn)，例如，扇區(qū)的近似中心點(diǎn)。在另一個實(shí)施例中，WGP服務(wù)器22利用已知的前向鏈路三角測量技術(shù)來初步估計(jì)WGP客戶24的位置。
在步驟330，對于每個被檢測的衛(wèi)星12-j,WGP服務(wù)器22利用從被檢測的GPS信號11-j得到的信息，預(yù)測基準(zhǔn)點(diǎn)處的頻率fj(r)以及編碼相位搜索范圍Rj(sect)，該范圍包括GPS信號11-j到達(dá)WGP客戶24當(dāng)前所處扇區(qū)內(nèi)的任意位置時的所有可能編碼相位。在步驟340，WGP服務(wù)器22發(fā)送一條搜索消息到服務(wù)基站23，在此該搜索消息包括，對于每個被檢測的衛(wèi)星12-j，相關(guān)PN-j碼的有關(guān)信息，預(yù)測的頻率fj(r)，以及編碼相位搜索范圍Rj(sect)。
在步驟350，服務(wù)基站23發(fā)送該搜索消息到WGP客戶24，而WGP客戶24在步驟360開始并行搜索該搜索消息中指示的衛(wèi)星12-j。具體來說，WGP客戶24將利用其相關(guān)器，來同時搜索該搜索消息中所指示的、編碼相位搜索范圍Rj(sect)限制內(nèi)的、預(yù)測頻率fj(r)上的每個GPS信號11-j。
綜合無線-全球定位系統(tǒng)的性能直接取決于從衛(wèi)星和無線網(wǎng)絡(luò)接收的信息質(zhì)量和精度，即，偽距離、PPO等。然而不幸的是，這些測量通常有干擾，而且經(jīng)常地包含相對大的偏差。尤其是無線網(wǎng)絡(luò)測量信號頻繁出現(xiàn)測量誤差，而且大部分是偏差。這些偏差定義為在信號傳輸和處理期間產(chǎn)生的時延，而且通常隨每個扇區(qū)、每個基站，以及使用的每種類型和模式的無線終端而異。精確地估計(jì)和校正這些時延對于綜合無線-全球定位系統(tǒng)的成功運(yùn)行很重要。
對于只涉及幾個基站/無線終端的小型網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可為GPS的每個基站和/或無線終端建立一個系統(tǒng)來校正時延。其中一種方案是單獨(dú)測量每個無線終端、基站和多路徑的各自時延。這個方案要求有一個裝備精密和昂貴儀器的大量受訓(xùn)技術(shù)人員隊(duì)伍來為每個基站的每個扇區(qū)中的每種無線終端測量時延。這個方案成本高、耗時，而且如果工作不十分細(xì)致的話，將導(dǎo)致性能很差。然而，為每個基站實(shí)際校正時延的過程對于涉及成百上千個基站和幾十種不同類型無線終端的大規(guī)模商業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來說是不可行的。
另一種方案是根據(jù)無線網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星測量來估計(jì)網(wǎng)絡(luò)時延參數(shù)。為此建立一個系統(tǒng)來估計(jì)和調(diào)整時延參數(shù)，接著存儲這個信息到數(shù)據(jù)庫中。一旦建立了時延參數(shù)的數(shù)據(jù)庫，它就可幫助用來定位位置還未知的無線終端。對于無線終端/小區(qū)扇區(qū)對的時延參數(shù)估計(jì)一般地涉及下述步驟(1)將要被校正的無線終端放置在這樣的位置，在該位置上，要校正的小區(qū)扇區(qū)的主天線波束方向無阻接收衛(wèi)星信號和無線網(wǎng)絡(luò)信號。該位置不應(yīng)太遠(yuǎn)離基站以避免多路徑影響；而且也不應(yīng)太靠近基站，以避免出現(xiàn)無線終端可能被鎖定到錯誤的信號峰值，而不是主信號峰值的問題。
(2)測量該位置以得到無線終端的精確坐標(biāo)。如果基站天線的坐標(biāo)還未知，應(yīng)確定其坐標(biāo)。無線終端的坐標(biāo)應(yīng)精確到幾米或更小。商業(yè)差分GPS的定位精度一般地為1米或更小。
(3)采集大量的網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星測量數(shù)據(jù)。為得到時延參數(shù)的未阻統(tǒng)計(jì)估計(jì)，應(yīng)采集一百個以上的采樣。
(4)根據(jù)無線終端和基站的已知位置，以及采集的網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星測量，計(jì)算該時延參數(shù)。
(5)根據(jù)新的估計(jì)值調(diào)整或存儲該時延參數(shù)到數(shù)據(jù)庫中。該數(shù)據(jù)庫為每種無線終端，以及為每個基站的每個小區(qū)扇區(qū)存儲時延信息。
顯然，上面提到的現(xiàn)有技術(shù)程序既成本高又耗時。它要求通過相同的程序來為每個基站校正每個扇區(qū)的每種無線終端。由于每次校正涉及的時間限制和成本，可得到的采樣數(shù)相當(dāng)有限，這又影響了所得結(jié)果的精度。此外，利用這種校正過程，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的硬件/軟件將發(fā)生變化，而且無線終端可請求重復(fù)進(jìn)行該校正過程。因此，上面提到的校正過程僅適用于僅有幾個基站/無線終端的小型無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。而對于必須校正成百上千個基站和幾十種不同無線終端的大規(guī)模商業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，則不實(shí)用。
因此，需要一種自動獲得綜合無線-全球定位系統(tǒng)中的無線終端的PPO時延參數(shù)，以及此后選擇性利用該P(yáng)PO時延參數(shù)來定位不能無阻接收衛(wèi)星信號的無線終端的方法。
一種綜合無線-全球定位(WGP)系統(tǒng)根據(jù)衛(wèi)星測量和無線網(wǎng)絡(luò)測量確定無線終端的位置。這種識別位置的精度取決于無線網(wǎng)絡(luò)的測量質(zhì)量，而不利的是這種測量將包含諸如偏差的測量誤差。偏差是由信號處理和傳輸期間發(fā)生的時延導(dǎo)致的。該時延隨每個扇區(qū)/基站以及使用的每種無線終端型號而異。校正該偏差對于WGP系統(tǒng)的成功運(yùn)作很重要。在本發(fā)明中，公開了一種利用WGP系統(tǒng)來自動確定導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)(偏差)以及對于發(fā)生的變化自適應(yīng)調(diào)整該參數(shù)的方法。該方法不要求為校正建立一個特定系統(tǒng)，而且不要求專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍來執(zhí)行聲場校正。通過這種方法，可利用能無阻接收GPS信號的無線終端來得到導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)，以及接著在定位不能無阻接收GPS信號的無線終端時，利用該時延參數(shù)來校正導(dǎo)頻相位偏置測量。
圖1描繪了稱為全球定位系統(tǒng)(GPS)的現(xiàn)有基于衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)；圖2描繪了GPS信號的一個典型的20ms幀；圖3描繪了一種綜合無線-全球定位系統(tǒng)；圖4描繪了示意圖3的綜合無線-全球定位系統(tǒng)操作的流程圖；圖5示意了對應(yīng)一個衛(wèi)星和一個無線全球定位系統(tǒng)客戶的仰角和方位角；以及圖6為根據(jù)本發(fā)明原理來估計(jì)時延參數(shù)，即綜合無線全球定位系統(tǒng)的導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)的方框圖。
如前所述，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，如全球定位系統(tǒng)，包括一組衛(wèi)星，它們發(fā)送能被無線終端用來定位其位置的衛(wèi)星信號。無線終端在地球上的位置是通過無線終端接收各個衛(wèi)星發(fā)出的全球定位系統(tǒng)(GPS)信號所需時差確定的。為確定2D位置(緯度和經(jīng)度)通常要求接收來自三個衛(wèi)星的信號。為確定3D位置(緯度、經(jīng)度和高度)通常要求接收來自四個或更多個衛(wèi)星的信號。然而，這個先決條件不總是能滿足，尤其是在衛(wèi)星信號被阻擋而無法直接被無線終端接收時，如無線終端位于一個建筑物內(nèi)時。也可利用來自無線網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)頻相位偏置(PPO)信息確定無線終端的位置。PPO是對導(dǎo)頻信號中的編碼相位的測量。它包括無線終端與基站之間的距離加上對來自任何一個基站的所有導(dǎo)頻相位偏置測量都相同的一個恒定偏差的信息。如果可得到三個以上的PPO測量，那么無線終端的2D位置也可根據(jù)三角測量計(jì)算來確定。依靠基于無線網(wǎng)絡(luò)的信號信號來定位無線終端的一個問題在于，PPO信號的測量誤差通常遠(yuǎn)大于基于衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)的測量誤差。另一問題在于，不是總能得到三個或更多個測量值來確定一個無線終端的位置。
綜合無線-全球定位系統(tǒng)依靠來自衛(wèi)星系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)的信息來定位無線終端。通過同時組合來自GPS和無線網(wǎng)絡(luò)的信息，就能提高定位精度，而且不必要求得到至少三個測量值。
不用說，WGP系統(tǒng)的性能直接取決于接收的衛(wèi)星信號和無線網(wǎng)絡(luò)測量的質(zhì)量，如偽距離和導(dǎo)頻相位偏置時延測量。這些無線網(wǎng)絡(luò)測量有干擾，而且偏差大。尤其是無線網(wǎng)絡(luò)測量通常包含測量誤差，其中大部分為偏差。這些偏差是由信號傳輸和處理期間產(chǎn)生的時延導(dǎo)致的。這些時延隨每個扇區(qū)/基站，以及使用的每種無線終端型號而異。精確地估計(jì)和校正這些時延對避免產(chǎn)生大的定位誤差很有必要。
包括導(dǎo)頻相位偏置(PPO)測量的無線網(wǎng)絡(luò)測量存在誤差，這些誤差包括慢速變化和快速變化分量。由信號傳輸和處理時延引起的慢速變化分量通常表現(xiàn)為偏差?？焖僮兓至勘憩F(xiàn)為噪聲。偏差分量通常比噪聲要大得多，應(yīng)予以校正。而無法校正的噪聲分量可通過其他技術(shù)消除，其中一種技術(shù)就是平均方法。
對于位于基站k的扇區(qū)j的無線終端i，導(dǎo)頻相位偏置時延測量可表示為yijkppo=dikc+aippo+bijkppo+eijkppo----(1)]]>其中公式項(xiàng)中的上標(biāo)‘ppo’指示它與導(dǎo)頻相位偏置有關(guān)。下標(biāo)“i”、“j”和“k”表示該項(xiàng)分別與基站k的扇區(qū)j中的無線終端i有關(guān)。另外，d為從該移動終端到基站的距離，c為光速，b為偏差測量，e為噪聲測量，而a為對與該無線終端i有關(guān)的所有PPO測量都相同的一個未知常量。
公式1表明，導(dǎo)頻相位偏置偏差測量yijkppo包括從該移動終端到基站的距離dik(除以光束得到時間量)加上偏差bijkppo、噪聲eijkppo和常量αippo。盡管通過平均技術(shù)可消除噪聲eijkppo，但通過平均技術(shù)無法消除偏差bijkppo。偏差通常遠(yuǎn)大于噪聲，必須被估計(jì)或予以校正。偏差b主要是由來自移動終端、基站以及可能來自路徑的信號傳輸和處理中的硬件/軟件時延引起的。由于存在未知常量appo，因此無法直接從PPO測量中得到偏差bppo的估計(jì)。取多個PPO測量的平均只會得出bppo加上appo的估計(jì)，而不會單獨(dú)得到bppo。因此，得到bppo估計(jì)需要其它信息。用于估計(jì)bppo值的信息為無線終端定時偏差btime，它可由下式表示bijtime=dikc+bijppo----(2)]]>其中公式項(xiàng)中的上標(biāo)‘time’表示該項(xiàng)與無線終端定時偏差btime有關(guān)，而dik為從該移動終端到基站的距離。盡管真實(shí)的定時偏差bijtime還未知，但如果該無線終端能良好地接收GPS信號，則它可連同無線終端位置一起精確地估計(jì)。估計(jì)的定時偏差bijktime可表示為bijtime=bijGPS+eijGPS(3)其中，bijGPS為根據(jù)GPS信息估計(jì)的時間偏差，而誤差項(xiàng)eijGPS包括時間偏差估計(jì)中的誤差。
參考圖6，圖6示意的方框圖于為所處位置能無阻接收來自GPS衛(wèi)星信號的無線終端確定導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)的估計(jì)值。這個參數(shù)用于確定所處位置不能無阻接收來自GPS衛(wèi)星信號的無線終端位置。時延參數(shù)估計(jì)值的確定與應(yīng)用該估計(jì)值來校正時延是并行執(zhí)行的。對于商業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)來說，在由幾十個基站(BS)620…630服務(wù)的整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)分布有成千上萬個無線終端(WT)610、612、614、616。
一些無線終端能極佳地接收全球定位系統(tǒng)(GPS)信號和無線網(wǎng)絡(luò)信號，而其他無線終端可能位于GPS信號被障礙物部分或完全阻塞的位置。對具有極佳GPS接收的無線終端來說，無需利用無線網(wǎng)絡(luò)的時延參數(shù)來進(jìn)行位置計(jì)算。利用直接從衛(wèi)星接收的GPS信號所得到的精度對于每個固定位置通常好于10米。
在本發(fā)明中，來自能極佳接收GPS信號的終端的信息信號被饋入處理器640，處理器640提供無線網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)估計(jì)，其輸出用于用該時延參數(shù)來刷新數(shù)據(jù)庫650。該估計(jì)參數(shù)接著用作不能無阻接收來自衛(wèi)星的全球定位系統(tǒng)信號的無線終端的導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)，因此它需要利用相對于GPS信號的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)來為該無線終端定位。
為了替位于基站中一個特定小區(qū)扇區(qū)的每種特定的無線終端型號自動估計(jì)導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)，應(yīng)采用滿足下述條件的來自無線終端的所有測量1)同一型號；2)由同一基站的同一小區(qū)扇區(qū)服務(wù)，以及3)能無阻接收GPS信號。第一個條件可通過檢查該無線終端上報(bào)的設(shè)備序號來確定。每個終端都有一個唯一的設(shè)備序號，通過一個識別設(shè)備序號與無線終端型號的數(shù)據(jù)庫可使設(shè)備序號與型號相聯(lián)系。利用聯(lián)系每個無線終端與一個偽隨機(jī)號的軟件可建立第二個條件。最后一個條件可通過確定無線終端檢測的衛(wèi)星數(shù)以及每個被檢測衛(wèi)星信號的信噪比來建立。根據(jù)公式(2)和(3)，可得到bijppo=bijGPS-dikc+eijGPS----(4)]]>上述公式中的最后兩項(xiàng)可認(rèn)為是零。平均噪聲誤差。因此，如果在一個公共基站的扇區(qū)j，具有無阻隔衛(wèi)星信號接收的i型無線終端總數(shù)為Nij，那么估計(jì)的PPO時延可表示為下述公式b^ijppo=1NijΣn=1Nij(bijGPS-dikc+eijGPS)n----(5)]]>b^ijppo≈1NijΣn=1Nij(bijGPS-d^ikc)n----(6)]]>其中d^ik]]>為從無線終端到基站的估計(jì)距離，而bijGPS為根據(jù)GPS信息的估計(jì)時間偏差。
無線終端與基站之間的估計(jì)距離d^ik]]>可根據(jù)從GPS得到的無線終端位置，以及從包含在數(shù)據(jù)庫中的已知基站位置來確定。GPS的時間偏差bijGPS是根據(jù)無線終端從GPS衛(wèi)星接收的信號得到的。當(dāng)檢測到一個GPS信號時，可確定復(fù)制碼的相位，或最大化相關(guān)器輸出的復(fù)制偽數(shù)量(pseudonumber)碼的起始時間。衛(wèi)星在發(fā)射時刻的時鐘嵌入到無線終端接收的衛(wèi)星信號中。從無線終端的最大相關(guān)復(fù)制碼的起始時間中減去衛(wèi)星時鐘，接著將結(jié)果乘以光速將得到測量的偽距離。但由于在無線終端的時鐘中存在時間偏差bijGPS，因此所得到的偽距離值將不是從無線終端到衛(wèi)星的真實(shí)距離；它實(shí)際上是真實(shí)距離加上由無線時鐘偏差導(dǎo)致的距離之和。
對于無阻接收GPS信號的無線終端，通常是從四個或更多個衛(wèi)星得到偽距離測量，獲得四個或更多個偽距離測量使得通過利用眾所周知的GPS導(dǎo)航算法能確定包括三個未知坐標(biāo)的無線終端的未知3D位置，以及終端時間偏差bijGPS。所得到的無線終端時間偏差為關(guān)系式(5)或(6)中使用的bijGPS值。
一旦得到位于一個公共扇區(qū)且能無阻接收衛(wèi)星信號的同一型號的無線終端測量，根據(jù)表達(dá)式(5)或(6)將這些測量組合起來以得到估計(jì)的PPO時延參數(shù)。在此應(yīng)注意，估計(jì)的PPO參數(shù)是直接從4個或更多個衛(wèi)星以及無線終端的位置得到的，而且避免了現(xiàn)有技術(shù)的高成本、耗時程序。
在公式(5)或(6)中，導(dǎo)頻相位偏置參數(shù)的估計(jì)是在組合大量測量采樣后計(jì)算的。得到的采樣數(shù)越大，結(jié)果也就越精確。該公式也可改變?yōu)楣烙?jì)導(dǎo)頻相位偏置時延的其他形式。例如，如果我們想通過利用以前的估計(jì)值和一個新輸入數(shù)據(jù)連續(xù)刷新導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)的估計(jì)，而不重新計(jì)算總和，那么也可應(yīng)用下面的算法b^ijppo(m+1)=x1b^ijppo(m)+x2(bijGPS-d^ikc)----(7)]]>其中，(x1≥0,x2≥0,x1+x2=1)。
在表達(dá)式(7)中，b^ijppo]]>(m+1)和b^ijppo]]>(m)分別表示新刷新的估計(jì)和前一步驟m中的估計(jì)。可為值x1分配一個從0到1.0變化的值，而值x2可分配一個0和1.0之間變化的值，且假定x1+x2=1。x1與之前得到的PPO時延值相關(guān)，而x2與當(dāng)前PPO時延值相關(guān)。因此，當(dāng)x1相對x2較大時PPO時延參數(shù)將緩慢遞增刷新，而當(dāng)x1相對x2較小時PPO時延參數(shù)將快速刷新。
盡管本發(fā)明是根據(jù)當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例描述的，但應(yīng)理解，這些公開不應(yīng)理解為限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在讀過上述說明后會很清楚各種替代方案和修正。由此，所附權(quán)利要求書可理解為覆蓋屬于本發(fā)明精神和范圍的所有更新和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1．在用于確定無線終端位置的綜合無線-全球定位系統(tǒng)中，一種用于確定導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)的方法，其特征在于，包括步驟根據(jù)從一個衛(wèi)星接收的全球定位系統(tǒng)信號，確定位于基站的一個扇區(qū)內(nèi)的第一無線終端的位置；從一個數(shù)據(jù)庫得到該基站的位置；根據(jù)所得到的基站位置和第一無線終端的確定位置，確定第一無線終端與該基站之間的距離；將第一無線終端與該基站之間的距離轉(zhuǎn)換為一個時間d；計(jì)算由于第一無線終端的時延，從衛(wèi)星到第一無線終端的GPS信號中的時延b；以及從時延b中減去時間d，以得到第一導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括步驟根據(jù)從一個衛(wèi)星接收的全球定位系統(tǒng)信號，確定位于該基站該扇區(qū)內(nèi)的第二無線終端的位置；根據(jù)該基站和第二無線終端的位置，確定第二無線終端與該基站之間的距離；將第二無線終端與該基站之間的距離轉(zhuǎn)換為一個時間d；計(jì)算由于第二無線終端的時延，從一個衛(wèi)星到達(dá)第二無線終端的GPS信號的時延b；從由于第二無線終端的時延而從衛(wèi)星到達(dá)第二無線終端的GPS信號的時延b中，減去信號從第二無線終端到基站傳輸?shù)臅r間d，以得到第二導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)。將第一導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)與第二無線終端的第二導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)相加，以得到一個和值；以及將該和除以相加的導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)數(shù)，以得到一個估計(jì)的導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，還包括識別第一和第二無線終端的步驟。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，還包括步驟將第一和第二無線終端與它們所處的基站和基站扇區(qū)相聯(lián)系。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，還包括步驟將第一和第二無線終端與型號相聯(lián)系。
6．根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于第一和第二無線終端具有共同的操作特性，并且位于同一基站的一個公共扇區(qū)。
7．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還包括步驟將該無線終端與基站之間的距離除以光速，以得到信號從基站到該無線終端傳輸?shù)臅r間d。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，計(jì)算時延b的步驟包括步驟得到從該無線終端到至少四個衛(wèi)星的距離，用于確定三個未知變量值加上時延b。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于，還包括步驟利用天文歷表計(jì)算衛(wèi)星的位置，用于確定三個未知變量值加上時延b。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，三個未知變量為該無線終端的x、y和z軸坐標(biāo)值。
11．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，第一和第二無線終端包括24個以上的無線終端。
12．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，第一和第二無線終端包括48個以上的無線終端。
13．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，第一和第二無線終端包括74個以上的無線終端。
14．根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于，第一和第二無線終端包括99個以上的無線終端。
15．在綜合無線-全球定位系統(tǒng)中，一種用于確定所處位置不能無阻接收衛(wèi)星信號的無線終端的位置的方法，其特征在于步驟識別該無線終端，與該無線終端通信的基站和基站扇區(qū)，識別該無線終端、基站和扇區(qū)后，為該無線終端分配一個導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)，以根據(jù)來自無線網(wǎng)絡(luò)的信息確定該無線終端的位置。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其特征在于，分配一個估計(jì)的導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)的步驟包括步驟選擇預(yù)先根據(jù)位于同一基站的同一扇區(qū)內(nèi)、且所處位置能接收全球定位系統(tǒng)信號的類似無線終端確定的一個估計(jì)的導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)。
17．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，還包括步驟利用該估計(jì)的導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)作為所處位置不能無阻接收衛(wèi)星信號的無線終端的時延參數(shù)。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于，還包括步驟利用從位于同一基站同一扇區(qū)的無線終端得到一個估計(jì)的導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)，且類似于所處位置不能無阻接收衛(wèi)星信號的無線終端。
全文摘要
本發(fā)明為一種利用綜合無線全球定位系統(tǒng)來獲得導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù),以及對于發(fā)生的變化自適應(yīng)調(diào)整該參數(shù)的方法。該方法不要求為校正建立一個特定系統(tǒng),而且不要求專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍來執(zhí)行聲場校正。通過這種方法,可利用能無阻接收全球定位系統(tǒng)信號的無線終端來確定導(dǎo)頻相位偏置時延參數(shù)的估計(jì),這些參數(shù)估計(jì)接著用于刷新數(shù)據(jù)庫中之前得到的參數(shù)。接著利用該估計(jì)的導(dǎo)頻相位時延參數(shù)來校正應(yīng)用于定位不能無阻接收GPS信號的無線終端的導(dǎo)頻相位偏置測量。
文檔編號H04W64/00GK1318752SQ01116899
公開日2001年10月24日 申請日期2001年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月20日
發(fā)明者達(dá)人 申請人:朗迅科技公司