專利名稱：解決累積誤差的參數(shù)估計的可靠性度量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用相關(guān)分析導(dǎo)出參數(shù)估計的領(lǐng)域，尤其涉及這種估計的可靠性度量，其解決了諸如缺乏視線(line-of-sight)和多徑這樣的因素。
相關(guān)技術(shù)全球定位系統(tǒng)(GPS)是一衛(wèi)星集合，其中各個衛(wèi)星在地球表面上方的精確軌道中運行。各衛(wèi)星發(fā)出一個用對衛(wèi)星唯一的偽噪聲(PN)碼調(diào)制的信號。每個PN碼包括預(yù)定數(shù)量的碼片。GPS接收機接收一合成信號，該合成信號包括從各個衛(wèi)星而來的信號的混合物，這些衛(wèi)星對于接收機是可見的。接收機內(nèi)的信號檢測器通過確定接收信號與該衛(wèi)星的PN碼的位移后的型式之間的相關(guān)程度，從而檢測到來自特定衛(wèi)星的傳輸。如果檢測到位移偏置之一的相關(guān)值中足夠質(zhì)量的峰值，就認(rèn)為接收機已經(jīng)檢測到來自該衛(wèi)星的傳輸。
接收機通過檢測來自至少四顆衛(wèi)星的傳輸而估計其位置。對于每個被檢測的傳輸而言，接收機使用PN碼中的位移來估計發(fā)送時間和到達(dá)時間之間的延遲(用碼片或碼片的分段來表示)。假定已知傳輸速度，接收機估計其自身和衛(wèi)星間的距離。這個所估計的距離定義了衛(wèi)星周圍的一球體。接收機獲悉各個衛(wèi)星的準(zhǔn)確軌道和位置，并且連續(xù)地接收對這些軌道和位置的更新。接收機從該信息能確定其距離四顆衛(wèi)星的球體相交點的位置(和當(dāng)前時間)。
FCC已要求，無線通信系統(tǒng)中包括但不限于移動站在內(nèi)的訂戶站能夠估計它們的位置以便發(fā)起對911以及其它緊急呼叫的快速應(yīng)答。響應(yīng)于這種要求，正在作出努力使訂戶站裝備從GPS衛(wèi)星傳輸估計其位置的裝置。此外，由于無線通信系統(tǒng)中的基站或扇區(qū)發(fā)射用唯一PN碼調(diào)制的導(dǎo)頻信號，因此這些努力還包括允許訂戶站從多個基站或扇區(qū)、或者基站或扇區(qū)和GPS衛(wèi)星的組合的傳輸中估計其位置。
GPS接收機中的信號檢測器試圖從相關(guān)函數(shù)的峰值中檢測衛(wèi)星的傳輸，相關(guān)函數(shù)的導(dǎo)出是通過把接收信號(一般是包括來自多個衛(wèi)星的傳輸?shù)幕旌衔锏暮铣尚盘?與在預(yù)定搜索窗定義的范圍內(nèi)的衛(wèi)星PN碼的位移后的型式相乘；然后把預(yù)定積分(integration)時間內(nèi)相乘的值相加以得到一值，該值表示接收信號和位移后的PN碼之間的相關(guān)程度。如果檢測到峰值，信號檢測器就可以從峰值中估計一個或多個參數(shù)，比如到達(dá)時間。
對于某些參數(shù)，尤其是到達(dá)時間(TOA)，GPS接收機估計TOA估計的均方根誤差(RMSE)以便提供可靠性指示以及要在位置確定過程期間給予TOA估計的權(quán)重。GPS接收機根據(jù)接收機處的噪聲估計TOA估計的RMSE，這又取決于諸如產(chǎn)生相關(guān)函數(shù)期間所采樣的積分時間這樣的因素。由于衛(wèi)星傳輸一般不受到由于缺乏視線或多徑而產(chǎn)生的衰減(degradation)，因此GPS接收機一般在產(chǎn)生RMSE估計時不考慮這些因素。因而，在信號受到由于缺乏視線和多徑而產(chǎn)生的衰減的環(huán)境中，GPS接收機可能過高估計到達(dá)時間估計的可靠性，因此在位置確定過程中給予這些估計太多的權(quán)重。范圍誤差可能被引入訂戶站的位置估計，這會違犯FCC的要求，其要求是用95％的時間內(nèi)±150米的準(zhǔn)確度、以及67％的時間內(nèi)±50米的準(zhǔn)確度來估計訂戶站的位置。
相關(guān)申請本申請與美國待批專利申請有關(guān)，高通代理人記錄號為010374、010375和010376，由受讓人所共有。這些申請完全通過引用被結(jié)合于此。
概述本發(fā)明提供了一種為使用相關(guān)分析從信號導(dǎo)出的參數(shù)估計產(chǎn)生可靠性度量的方法。該方法通過獲得一指示開始，該指示指明了非視線信號條件是否存在或者可能存在。響應(yīng)于這些指示之一或兩者，方法為參數(shù)估計導(dǎo)出可靠性度量。
在一實施例中，參數(shù)估計是信號的到達(dá)時間(TOA)的估計，可靠性度量是到達(dá)時間估計的均方根誤差(RMSE)。到達(dá)時間估計可以從信號的相關(guān)函數(shù)峰值的時間和/或位置中導(dǎo)出。在該實施例中，該方法根據(jù)相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度測量而獲得非視線信號條件是存在還是可能存在的指示。相關(guān)函數(shù)峰值處的強度測量可以是每碼片能量除以總接收功率(Ec/I0)，或者，或另外，相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度測量可以是相關(guān)函數(shù)峰值處的能量。
在一實現(xiàn)中，TOA估計的RMSE是用查找表導(dǎo)出的。查找表可以實現(xiàn)TOA估計的RMSE和相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度之間的非線性關(guān)系?；蛘?，或另外，查找表可以實現(xiàn)TOA估計的RMSE、相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度、以及用于導(dǎo)出相關(guān)函數(shù)的積分時間之間的關(guān)系。由查找表實現(xiàn)的RMSE和TOA估計之間的非線性關(guān)系可以是一種反向關(guān)系，其中RMSE與相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度逆向地導(dǎo)出。
在第二種實現(xiàn)中，使用一公式導(dǎo)出TOA估計的RMSE。該公式可以實現(xiàn)TOA估計的RMSE和相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度之間的非線性關(guān)系?；蛘?，或另外，該公式可以實現(xiàn)TOA估計的RMSE、相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度、以及用于導(dǎo)出相關(guān)函數(shù)的積分時間之間的關(guān)系。由公式實現(xiàn)的RMSE和TOA估計之間的非線性關(guān)系可以是一種反向關(guān)系，其中RMSE與相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度逆向地變化。
在第二實施例中，該方法獲得有關(guān)視線信號條件存在還是可能存在的指示，獲得有關(guān)多徑信號條件是存在還是可能存在的指示，并且響應(yīng)于這兩個指示之一或兩者，為參數(shù)估計導(dǎo)出可靠性度量。在一種實現(xiàn)中，為參數(shù)估計導(dǎo)出可靠性度量的步驟包括響應(yīng)于一指示而導(dǎo)出可靠性度量，該指示指明了從稍后峰值中分辨出相關(guān)函數(shù)的較早峰值的可能性。
在第三實施例中，該方法獲得有關(guān)多徑信號條件是存在還是可能存在的指示，然后響應(yīng)于該指示為參數(shù)估計導(dǎo)出可靠性度量。
還提供了有關(guān)系統(tǒng)、處理器可讀媒質(zhì)、計算機程序產(chǎn)品、可靠性度量等等。
在審查了下列附圖和詳細(xì)描述后，本發(fā)明的其它系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得更為明顯。所有這樣的其它系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點都被包括在該描述中，在本發(fā)明的范圍中、以及受到所附權(quán)利要求的保護(hù)。
附圖簡述附圖中的組件不按比例，而是強調(diào)說明了本發(fā)明的原理。在附圖中，相同的索引數(shù)字表明相應(yīng)的部件。


圖1是按照本發(fā)明的一系統(tǒng)的示例應(yīng)用；圖2A是參數(shù)估計器的一個實施例的簡化框圖，可以結(jié)合在圖1的示例應(yīng)用中按照本發(fā)明的系統(tǒng)而采用所述參數(shù)估計器；圖2B是參數(shù)估計器的一種實現(xiàn)的簡化框圖，可以結(jié)合在圖1的示例應(yīng)用中按照本發(fā)明的系統(tǒng)而采用所述參數(shù)估計器；圖3A是CDMA導(dǎo)頻信號的相關(guān)函數(shù)示例的時域表示；圖3B說明了圖3A的函數(shù)的直接視線和所反映的表現(xiàn)；
圖3C說明了由于多徑引起的訂戶站處導(dǎo)頻信號的直接和間接到達(dá)；圖4是一方法的一個實施例的流程圖，所述方法試圖從第二峰值分辨出相關(guān)函數(shù)的一個或多個第一峰值，并且響應(yīng)于此而估計信號的一個或多個參數(shù)；圖5A是按照本發(fā)明的一方法的第一實施例的流程圖，其中響應(yīng)于非視線信號條件是存在還是可能存在而導(dǎo)出可靠性度量；圖5B是按照本發(fā)明的一方法的第二實施例的流程圖，其中響應(yīng)于非視線信號條件是存在還是可能存在的指示以及多徑信號是存在還是可能存在的指示中的一個或兩者而導(dǎo)出可靠性度量；圖5C是按照本發(fā)明的一方法的第三實施例的流程圖，其中響應(yīng)于多徑信號條件是存在還是可能存在而導(dǎo)出可靠性度量；圖6A說明了一示例場景，其中導(dǎo)頻信號是一非視線信號；圖6B說明了一示例場景，其中導(dǎo)頻信號受到多徑以及/或者是一多徑信號；圖7A說明了可以從圖6A的示例場景產(chǎn)生的相關(guān)函數(shù)；圖8A是按照本發(fā)明的系統(tǒng)的第一實施例的框圖；以及圖8B是按照本發(fā)明的系統(tǒng)的第二實施例的框圖。
詳細(xì)描述示例應(yīng)用參照圖1，說明了用于產(chǎn)生本發(fā)明的可靠性度量的系統(tǒng)或方法的示例應(yīng)用。在該示例應(yīng)用中，為了估計訂戶站100的位置，在訂戶站100內(nèi)結(jié)合參數(shù)估計器而采用所述系統(tǒng)和/或方法。參數(shù)估計器用于估計信號的參數(shù)，比如到達(dá)時間。系統(tǒng)/方法可以是參數(shù)估計器的一部分或者獨立于參數(shù)估計器。訂戶站100是無線通信系統(tǒng)的組件，無線通信系統(tǒng)比如、但不限于蜂窩、定點無線、PCS以及衛(wèi)星通信系統(tǒng)。此外，無線通信系統(tǒng)可以規(guī)定按照CDMA、TDMA、FDMA或GSM多址協(xié)議的多址技術(shù)，或者其組合。
無線通信系統(tǒng)中采用了一個或多個基站或扇區(qū)102a、102b和102c。各個基站或扇區(qū)102a、102b、102c發(fā)射一導(dǎo)頻信號，該導(dǎo)頻信號用位移標(biāo)識該基站或扇區(qū)的重復(fù)的偽隨機噪聲(PN)碼來調(diào)制。對于符合IS-95的CDMA系統(tǒng)而言，PN碼是一32768碼片的序列，其每隔26.67毫秒重復(fù)一次。
一個或多個GPS衛(wèi)星106a、106b也對于訂戶站100或位置確定實體(PDE)104是可見的。各個GPS衛(wèi)星還發(fā)射一信號，該信號是用位移標(biāo)識該衛(wèi)星的重復(fù)的PN碼來調(diào)制的。在當(dāng)前的GPS系統(tǒng)中，PN碼是每毫秒重復(fù)一次的1023碼片的序列。
訂戶站100內(nèi)的參數(shù)估計器用于估計從基站或扇區(qū)102a、102b和102c發(fā)出的導(dǎo)頻信號以及/或者從GPS衛(wèi)星106a、106b發(fā)出的信號的各種參數(shù)。這種參數(shù)可以包括TOA、傳輸時間、每碼片能量除以總接收功率(Ec/I0)。訂戶站100內(nèi)本發(fā)明的系統(tǒng)和/或方法用于確定可靠性度量，包括但不限于均方根誤差(RMSE)，對于這些參數(shù)的一個或多個，比如TOA估計等。
一旦估計了參數(shù)，參數(shù)和可靠性度量就被提供給PDE 104，PDE 104響應(yīng)于此而估計訂戶站100的位置。(PDE 104可以是諸如因特網(wǎng)或其它TCP/IP網(wǎng)絡(luò)這樣的公共計算機網(wǎng)、專用網(wǎng)絡(luò)或某些其它網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器。)特別是，PDE 104可以采用可靠性度量來確定要在位置確定過程期間賦予相應(yīng)參數(shù)的權(quán)重。一旦被估計，就把訂戶站100的位置下載到其中，使得在911或其它緊急呼叫的情況下它從訂戶站100可用。
PDE 104可以從與基站或扇區(qū)102a、102b和102c有關(guān)的測量中估計訂戶站100的位置，從一個或多個基站或扇區(qū)102a、102b、102c以及一個或多個GPS衛(wèi)星106a、106b的組合測量中增加準(zhǔn)確度。在稱為高級前向三邊測量(AFLT)的過程中，PDE 104以與GPS過程類似的方式響應(yīng)于來自四個或更多基站或扇區(qū)的傳輸而估計訂戶站100的位置。
PDE 104可以向訂戶站100提供其它形式的輔助。例如，PDE 104可以連續(xù)地跟蹤GPS衛(wèi)星，并且?guī)椭啈粽?00來定位從GPS衛(wèi)星106a、106b發(fā)出的信號。這避免了需要訂戶站100經(jīng)歷消耗時間的“冷啟動”過程在衛(wèi)星加電時對其進(jìn)行定位。
參照圖2A，說明了比如可以在訂戶站100內(nèi)采用的參數(shù)估計器的一實施例的框圖。如圖所示，在該實施例中，參數(shù)估計器包括相關(guān)邏輯216和分析邏輯218。因本公開內(nèi)容起見，術(shù)語“邏輯”是指硬件、軟件或者硬件和軟件的組合。
信號被輸入到相關(guān)邏輯216。信號可以是獨立的信號，或者是由多個信號組成的合成信號的一部分。一般而言，信號是來自基站或扇區(qū)之一的導(dǎo)頻信號，并且是代表來自多個基站或扇區(qū)的傳輸?shù)暮铣尚盘柕囊徊糠?。來自各個基站或扇區(qū)的信號用一標(biāo)識碼調(diào)制，該標(biāo)識碼在一個例子中是一PN碼。標(biāo)識碼可以以一次性或重復(fù)的方式被調(diào)制到所述信號上。
相關(guān)邏輯216被配置成是用積分時間I來確定信號以及標(biāo)識碼的位移后的型式間的相關(guān)性。顯然，如果相關(guān)邏輯216所使用的標(biāo)識碼與被調(diào)制到信號上的標(biāo)識碼相匹配，則將顯示最大的相關(guān)程度。相關(guān)邏輯216輸出一相關(guān)函數(shù)，該相關(guān)函數(shù)標(biāo)識了在一搜索窗內(nèi)信號以及標(biāo)識碼的位移后的型式間的相關(guān)性。
在一例中，信號S的各個采樣是具有同相(I)和正交相位(Q)分量的復(fù)數(shù)，信號S用一PN碼來調(diào)制。在一種實現(xiàn)中，取決于PN碼的相關(guān)值C以及所使用的PN碼中的位移s是相干的，即保留相位信息，并且是如下標(biāo)識的復(fù)數(shù)C(PN,s)=Σi=k+0k+N-1PN(i-s)·S(i)---(1)]]>其中N是用碼片表示的(相干)積分時間，S(i)是接收信號的采樣，k是任意原點。在該實現(xiàn)中，積分時間I是相干的積分時間N。
在第二種實現(xiàn)中，相關(guān)值C是通過非相干地組合M個連續(xù)相干積分而導(dǎo)出的一個實數(shù)，即不保留相位信息，每個相干積分都在N個碼片上實施。在該實現(xiàn)中，相關(guān)值C可以表示如下C(PN,s)=Σj=1MΣi=k+(j-1)Nk+jN-1|PN(i-s)·S(i)|---(2)]]>在該實現(xiàn)中，積分時間I是N和M的乘積。
期望受測試的位移s的范圍可以被稱為搜索窗W。一起產(chǎn)生的W值C(PN，s)形成一相關(guān)函數(shù)F(PN，s)，其表示在期望的搜索窗W內(nèi)信號以及PN碼的位移s(其中用碼片來表示位移)之間的相關(guān)程度。在PN碼被重復(fù)地調(diào)制到信號上的情況下，相關(guān)函數(shù)F(PN，s)可以是周期的。
圖3A說明了CDMA無線通信系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的相關(guān)函數(shù)F(PN，s)的一例。該例中的窗口大小(用碼片表示)為8，并且假定窗口以原點306為中心。橫軸302表示PN碼的位移(用碼片表示)，縱軸304表示相關(guān)函數(shù)F(PN，s)(用能量(dB)表示)。如圖所示，該例中的函數(shù)在原點306處達(dá)到峰值。該相關(guān)函數(shù)可以在從合成信號導(dǎo)出的實際相關(guān)函數(shù)中組成一分量脈沖，所述合成信號表示來自多個基站或扇區(qū)的導(dǎo)頻信號的混合物，并且多種呈現(xiàn)通過不同路徑到達(dá)的相同的導(dǎo)頻信號。
參照圖3B，說明了CDMA通信系統(tǒng)中導(dǎo)頻信號的相關(guān)函數(shù)F(PN，s)的一例，其中描述了多徑效應(yīng)。較弱的早期獨立到達(dá)的相關(guān)函數(shù)重疊在較強的獨立到達(dá)的相關(guān)函數(shù)上，前者在圖中用虛線表示，后者在圖中用實線表示。這兩個相關(guān)函數(shù)的加成組合可以表示從實際合成信號導(dǎo)出的相關(guān)函數(shù)，所述實際合成信號受到多徑效應(yīng)并且/或者是一多徑信號。因本公開內(nèi)容起見，“獨立的”到達(dá)包括到達(dá)一目的地的來自不同信源的多個信號之一、以及通過不同路由到達(dá)一目的地的同一信號的多種呈現(xiàn)之一。
圖3C描述了可能產(chǎn)生圖3B所述的相關(guān)函數(shù)的一示例情況。如圖所示，基站或扇區(qū)102和訂戶站100直接的直接視線路徑被障礙314(該例中是一顆樹)阻塞，障礙314減弱但仍允許導(dǎo)頻信號的通過。與此同時，由于多徑效應(yīng)，同一導(dǎo)頻信號會從另一障礙316(該例中是一建筑物)反射出來，并且被訂戶站100接收，其衰減小于直接視線到達(dá)。這種從障礙316的反射會產(chǎn)生圖3B中用實線表示的相關(guān)函數(shù)，而通過障礙314的直接視線表示會產(chǎn)生圖3C中用虛線表示的相關(guān)函數(shù)。
回過頭參照圖2A，一旦確定了相關(guān)函數(shù)，相關(guān)函數(shù)就被輸出到分析邏輯218。分析邏輯218分析該相關(guān)函數(shù)并且確定是否存在相關(guān)函數(shù)的一個或多個第一峰值，如果存在，則確定它們是否可以從第二峰值的旁瓣中分辨出來。如果所述一個或多個第一峰值存在并且可從第二峰值的旁瓣中分辨出來，分析邏輯218就被配置成從所述一個或多個第一峰值中確定一個或多個參數(shù)。然而，如果所述一個或多個峰值不存在，或者如果存在但不能從第二峰值的旁瓣中分辨出來，分析邏輯218就被配置成從第二峰值確定所述一個或多個參數(shù)。
這樣，在圖3B的示例中，分析邏輯218可以被配置成估計導(dǎo)頻的到達(dá)時間(TOA)，這要求在導(dǎo)頻的相關(guān)函數(shù)中檢測最早的非旁瓣峰值的時間/位置。分析邏輯可以首先檢測最強的峰值308，它是使用前面術(shù)語的第二峰值。然后可以確定是否存在任何更早的峰值，比如峰值312，如果存在，確定峰值312是否表示一次獨立的到達(dá)或者峰值312是否是主峰值308的旁瓣318之一。在前面的術(shù)語中，峰值312是第一峰值。如果峰值312存在并且表示一次獨立的到達(dá)而不是主峰值308的旁瓣，分析邏輯218就響應(yīng)于峰值318的時間/位置而確定導(dǎo)頻的到達(dá)時間。如果沒有檢測到早于峰值308的任何峰值，與主峰值308的旁瓣相反，這表示獨立的到達(dá)，分析邏輯218就響應(yīng)于主峰值308的時間/位置而估計導(dǎo)頻的到達(dá)時間。
參照圖2B，說明了可以在訂戶站100內(nèi)采用的參數(shù)估計器的第二實施例的框圖。信號208在一條或多條信號線208上被并行地輸入到R的相關(guān)器202(1)、202(2)、...202(R)中的每一個，其中R是1或更大的整數(shù)。同樣，信號208可以是一獨立信號或者是合成信號的一部分。在一示例實現(xiàn)中，R為16。在第二示例實現(xiàn)中，R為256。R個相關(guān)器的每一個都用積分時間并行地確定一相關(guān)值，該相關(guān)值表示所選PN碼的位移后的型式和信號間的相關(guān)程度。
在一種實現(xiàn)中，R個相關(guān)器的每一個都使用同一PN碼的位移后的型式，每個相關(guān)器都被指定一不同的位移值。由R個相關(guān)器所確定的相關(guān)值的集合形成相關(guān)函數(shù)F(PN，s)。如果窗口大小W小于或等于R，R為相關(guān)器的數(shù)目，則可以通過經(jīng)過參數(shù)估計器的單獨通路而確定相關(guān)函數(shù)F(PN，s)。另一方面，如果相關(guān)器的數(shù)目R小于W，W為窗口大小，則可能需要通過參數(shù)估計器的一次或多次附加迭代來確定相關(guān)函數(shù)F(PN，s)。
一旦確定了相關(guān)函數(shù)F(PN，s)，它就在一條或多條信號線210上被輸出并被保存在存儲器206中。以相同的方式，其它PN碼的相關(guān)函數(shù)可以由相關(guān)器202(1)、202(2)、...202(R)確定并被保存在存儲器206中。
處理器204用于在一條或多條信號線212上從存儲器206檢取相關(guān)函數(shù)F(PN，s)，并且確定是否存在一個或多個第一峰值，如果存在，則確定它們是否可以從第二峰值的旁瓣中分辨出來。如果這種峰值存在并且可從第二峰值的旁瓣中分辨出來，它就從所述一個或多個第一峰值估計一個或多個參數(shù)。如果這種峰值不存在，或者如果存在但不能從第二峰值的旁瓣中分辨出來，處理器204就從第二峰值估計一個或多個參數(shù)。
在一實現(xiàn)中，處理器204試圖估計到達(dá)時間(TOA)，信號的每碼片能量除以總接收功率(Ec/I0)。如果試圖未成功，處理器204就指示R個相關(guān)器202(1)、202(2)、...202(R)使用一不同的積分時間重新確定相關(guān)函數(shù)。該過程可以迭代一次或多次，直到可以從相關(guān)函數(shù)估計一個或多個參數(shù)，或者確定不能估計參數(shù)為止。如果一個或多個參數(shù)可以被估計并且已被估計，處理器204就被配置成在一條或多條信號線214上輸出它們。
因本公開內(nèi)容起見，“處理器”可以是能執(zhí)行包含進(jìn)程在內(nèi)的一系列指令的任何設(shè)備，包括但不限于計算機、微處理器、ASIC、有限的狀態(tài)機、DSP或者某些其它機制。
此外，因本公開內(nèi)容起見，“存儲器”可以是可由處理器讀取并能執(zhí)行包含進(jìn)程在內(nèi)的一系列指令的任何設(shè)備，包括但不限于RAM、ROM、EPROM、EEPROM、PROM、磁盤(硬盤或軟盤)、CD-ROM、DVD、閃存等等。
參照圖4，說明了可由分析邏輯218和/或處理器204采用的方法的一個實施例的流程圖，所述方法用于估計信號的一個或多個參數(shù)，例如到達(dá)時間。該方法從步驟402開始，包括從信號導(dǎo)出相關(guān)函數(shù)。然后進(jìn)行到步驟404，包括確定是否存在一個或多個第一峰值。如果是，該方法就繼續(xù)到步驟406。如果不是，該方法就分支到步驟410。
在步驟406中，該方法確定是否可以從第二峰值的一個或多個旁瓣中分辨出一個或多個第一峰值。如果是，該方法就繼續(xù)到步驟408，包括響應(yīng)于所述一個或多個第一峰值而估計一個或多個參數(shù)。在參數(shù)為到達(dá)時間的情況下，該方法響應(yīng)于第二峰值的時間/位置而估計參數(shù)。如果不是，方法就分支到步驟410。
在步驟410中，方法響應(yīng)于第二峰值而估計一個或多個參數(shù)。在參數(shù)為到達(dá)時間的情況下，方法響應(yīng)于第二峰值的時間/位置而估計參數(shù)。
本發(fā)明的系統(tǒng)和/或方法可以是圖2A中分析邏輯218的一部分，包含圖2B中的處理器204和存儲器206的組合，或者可以與分析邏輯218和/或處理器204/存儲器206不同。此外，應(yīng)該理解，本發(fā)明參數(shù)估計器的許多其它應(yīng)用也是可行的，因此該例不應(yīng)被視為是限制性的。
本發(fā)明的實施例本發(fā)明提供了為了使用相關(guān)分析從信號導(dǎo)出的參數(shù)估計產(chǎn)生可靠性獨立的方法。圖5A中說明了該方法的一個實施例。如圖所示，該實施例從步驟502開始，其包括獲得一指示，指明非視線信號條件是存在還是可能存在。響應(yīng)于該指示，在步驟504中，該實施例為參數(shù)估計導(dǎo)出可靠性度量。
在一種實現(xiàn)中，參數(shù)估計是信號到達(dá)時間(TOA)的估計，可靠性度量是到達(dá)時間估計的均方根誤差(RMSE)。如上所述，到達(dá)時間估計可以從信號相關(guān)函數(shù)的峰值的時間/位置中導(dǎo)出。在該實現(xiàn)中，方法根據(jù)相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度測量獲得一指示，指明非視線信號條件是存在還是可能存在。如果信號強度為弱，則假定非視線信號條件存在或可能存在，而如果信號強度為強，則假定信號為一視線信號。
該假定進(jìn)一步參照圖6A說明，圖6A說明了基站或扇區(qū)102和訂戶站100間的視線路徑被障礙604阻塞的情況。因而，表示來自基站或扇區(qū)102的直接視線到達(dá)的信號606不會到達(dá)訂戶站100。
然而，表示延遲的多徑到達(dá)的信號608從障礙602反射并且被訂戶站100接收。因為與直接視線路徑相比由于信號608傳播的伏擊距離所引起的衰減，還因為障礙602的反射損耗，從信號導(dǎo)出的相關(guān)函數(shù)的峰值強度一般要比會從視線信號導(dǎo)出的相關(guān)函數(shù)的峰值強度低。
圖7A是可能從信號608導(dǎo)出的相關(guān)函數(shù)的一例。如圖所示，函數(shù)的峰值強度704小于為直接視線信號假定的峰值強度706。在圖5A所述的方法的實現(xiàn)中，該信息用于指示非視線信號條件存在或可能存在，即信號608不可能是一視線信號，這樣，從相關(guān)函數(shù)的峰值702導(dǎo)出的到達(dá)時間估計會是不準(zhǔn)確的。
相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度測量可以是每碼片能量除以總接收功率(Ec/I0)?；蛘?，或另外，相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度測量可以是相關(guān)函數(shù)在峰值處的能量。
在一實現(xiàn)中，TOA估計的RMSE是用查找表導(dǎo)出的。查找表可以在TOA估計的RMSE和相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度之間實現(xiàn)一非線性關(guān)系?；蛘撸蛄硗?，查找表可以在TOA估計的RMSE、相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度、以及用于導(dǎo)出相關(guān)函數(shù)的積分時間之間實現(xiàn)一關(guān)系。查找表所實現(xiàn)的關(guān)系可以是一逆向關(guān)系，其中RMSE隨著相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度逆向地變化。
在一例中，RMSE是N的函數(shù)，相干的積分時間用碼片M表示，相干積分次數(shù)被非相干地組合以形成一相關(guān)值，相關(guān)函數(shù)的峰值能量E從信號導(dǎo)出。對于給定的N和M的值，RMSE是E的反函數(shù)。該例中與RMSE(用米表示)、N、M和E有關(guān)的函數(shù)可以通過下列查找表實現(xiàn)
該例中最左邊一列列出了RMSE值，該列右邊的每一列都列出了對于N和M的特定值的相應(yīng)的E值。可以通過首先為使用特定搜索參數(shù)(N，M)的信號導(dǎo)出相關(guān)函數(shù)而采用該表格。然后測量所產(chǎn)生的相關(guān)函數(shù)的峰值強度，并且確定等于或低于在對應(yīng)于所使用的搜索參數(shù)的列中測得的強度的最接近的E值。查找表中相應(yīng)的RMSE值成為被指定給測定值的RMSE。例如，對于等于(768，8)的搜索參數(shù)、測得的峰值能量為4400，查找表會報告50米的RMSE。應(yīng)該理解，其它示例也是可行的，因此該例不應(yīng)被視為是限制性的。
在第二種實現(xiàn)中，TOA估計的RMSE是用一公式導(dǎo)出的。該公式可以在TOA估計的RMSE以及相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度之間實現(xiàn)一非線性關(guān)系。或者，或另外，公式可以在TOA估計的RMSE、相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度、以及用于導(dǎo)出相關(guān)函數(shù)的積分時間之間實現(xiàn)一關(guān)系。由公式所實現(xiàn)的關(guān)系可以是一逆向關(guān)系，其中RMSE隨著相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度逆向地變化。
在一例中，峰值信號強度用Ec/I0表示，下列公式可用于導(dǎo)出RMSERMSE=AEcI0+B---(3)]]>其中A和B是取決于特定實現(xiàn)的常數(shù)。在一實現(xiàn)中，A為0.2，B為10，而在另一實現(xiàn)中，A為0.5，B為0。在第一種實現(xiàn)中，對于范圍在-4dB到-30dB的Ec/I0的值而言，RMSE所報告的值在10到223的范圍內(nèi)。在第二種實現(xiàn)中，對于范圍在-3dB到-26dB的Ec/I0的值而言，RMSE所報告的值在1到224的范圍內(nèi)。然而，奇特示例也是可行的，因此該例不應(yīng)被視作是限制性的。
在第二例中，峰值信號強度是線性表示的峰值能量E。參照線性表示為y的峰值能量，下例公式可用于導(dǎo)出RMSE估計RMSE=G2MN2A×(y-G2MN)+B---(4)]]>其中G2是縮放因數(shù)(一例中為9/2048)，N是相干積分時間，M是被非相干地組合以形成相關(guān)值的相干積分次數(shù)，y是線性表示的峰值信號，而A和B是取決于應(yīng)用的常數(shù)。在一實現(xiàn)中，A的值為5，B的值為10，而在第二實現(xiàn)中，A的值為2，而B的值為0。應(yīng)該理解，其它示例也是可行的，因此該例不應(yīng)被視為是限制性的。
在第一實現(xiàn)中，所報告的RMSE值是一8位無符號數(shù)量，其值的范圍從10到223。在該假設(shè)下，第一實現(xiàn)中的RMSE的值可以給出為 在第二實現(xiàn)中，所報告的RMSE值是一8位無符號實體，其值的范圍從1到255。在該假設(shè)下，第二實現(xiàn)中的RMSE的值可以給出為
注意到奇特示例也是可行的，因此上述例子不應(yīng)被視為是限制性的。
參照圖6B，說明了按照本發(fā)明一方法的第二實施例的流程圖。在步驟506中，該實施例獲得一指示，指明了非視線信號條件是存在還是可能存在，在步驟508中，該實施例確定多徑信號條件是存在還是可能存在。響應(yīng)于這兩個指示之一或兩者，方法在步驟510中為參數(shù)估計導(dǎo)出可靠性度量。
該實施例認(rèn)識到缺乏視線和多徑，由于它們是相關(guān)的，因此對于可靠性度量的計算會有重復(fù)的作用。然而，它還認(rèn)識到，它們對于可靠性獨立的計算起到獨立且不同的作用。
考慮圖6A。該圖說明了一種情況，其中對信號608不是或者不可能是視線信號的指示以及對信號608是或者可能是多徑信號的確定會是冗余的，因為在可靠性獨立的計算中，一個可以補償另一個。
然而，圖6B說明了一情況，其中這兩個指示對于可靠性獨立的計算有獨立且不同的作用。如圖所示，信號608是一多徑信號，它在從障礙602反射后到達(dá)訂戶站100，而信號610是第二個多徑信號，它在從障礙612反射后到達(dá)訂戶站100。視線信號606被障礙604阻塞，并且不到達(dá)訂戶站100。
圖7B說明了可能從該情況產(chǎn)生的相關(guān)函數(shù)。該相關(guān)函數(shù)用實線表示的部分可以從信號608產(chǎn)生，而用虛線表示的部分可以從信號610產(chǎn)生。由于兩者都是非視線信號，因此圖702中標(biāo)識的兩者的峰值信號強度都低于最大水平706，最大水平706標(biāo)記出一直接視線信號。任一或兩者都是或都可能是非視線信號的指示對可靠性度量的計算作出第一作用，所述可靠性度量用于從任一峰值708、710導(dǎo)出的到達(dá)時間估計。然而，任一或兩者都是或都可能是多徑信號的指示對可靠性度量的計算作出第二個不同的作用，所述多徑信號的相關(guān)函數(shù)會彼此干擾。特別是，在可靠性度量的計算中可以測量并補償從稍后峰值分辨出較早的相關(guān)函數(shù)峰值的可能性評估。
例如，參照圖7B，兩個峰值708和710彼此接近并且在幅度上相似使得難以分辨出這兩個峰值。該情況可以從相關(guān)函數(shù)的分析中檢測，并且在可靠性度量的計算中被獨立地補償?；蛘撸瑓⒄請D3B，它是從多徑產(chǎn)生的相關(guān)函數(shù)的另一例，峰值312的強度比峰值308的強度低，因此不可從峰值312的旁瓣中分辨出來，這是可以從相關(guān)函數(shù)的分析中確定的另一種情況，可以在可靠性度量的計算中被獨立地補償。
參照圖5C，說明了按照本發(fā)明的方法的第三實施例。如圖所示，該實施例從步驟512開始，其包括獲得多徑信號條件是存在還是可能存在的指示。然后該實施例繼續(xù)到步驟514，其值響應(yīng)于該指示，導(dǎo)出參數(shù)估計的可靠性度量。
當(dāng)由這些實施例的任一個來表示技術(shù)時，向受到由確保視線和/或多徑所引起的衰減的信號應(yīng)用實現(xiàn)或示例，與GPS方法相比，性能大大改進(jìn)，因為現(xiàn)在能對諸如到達(dá)時間這樣的這些信號的參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確地加權(quán)。
上述方法的任一個都可以切實包含在多種形式中，包括但不限于包含方法在內(nèi)的一系列指令被保存在諸如因特網(wǎng)等計算網(wǎng)絡(luò)中的處理器可讀媒質(zhì)或服務(wù)器上的形式、方法作為合成邏輯被包含的形式、或者方法作為計算機程序產(chǎn)品(即代碼段或模塊)被包含的形式。
用于執(zhí)行任一種上述方法的系統(tǒng)的各個實施例也是可行的。圖8A說明了這種系統(tǒng)的第一實施例，其包括與存儲器804耦合的處理器802。任一上述方法都可以切實被包含為保存在存儲器804中的一系列指令。處理器802接收從信號導(dǎo)出的相關(guān)函數(shù)作為輸入，所述信號可能受到由于諸如缺乏視線和多徑所引起的衰減，為了獲得非視線信號條件是存在還是可能存在以及/或者多徑信號存在或是可能存在的指示，除了相關(guān)函數(shù)以外，處理器802還可以接收其它輸入。處理器802被配置成檢取并執(zhí)行存儲器804中保存的指令，從而執(zhí)行其值包含的方法。然后可以從處理器802輸出所產(chǎn)生的可靠性度量。
圖8B說明了用于執(zhí)行任一種上述方法的系統(tǒng)的第二實施例。如圖所示，系統(tǒng)的這個實施例包括第一邏輯806和第二邏輯808。第一邏輯806接收從信號導(dǎo)出的相關(guān)函數(shù)作為輸入，所述信號可能受到由于諸如缺乏視線或多徑而引起的衰減，為了獲得非視線信號條件是存在還是可能存在以及/或者多徑信號條件存在或是可能存在的指示，除了相關(guān)函數(shù)以外，第一邏輯806還可以接收其它輸入。第一邏輯806被配置成響應(yīng)于這一個或多個輸入，提供非視線信號條件是存在還是可能存在的指示以及/或者提供多徑信號條件是存在還是可能存在的指示。
這一個或多個指示被提供給第二邏輯808。響應(yīng)于這些指示之一或兩者，第二邏輯808被配置成確定并輸入可靠性度量。
雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的各個實施例，然而對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是，在本發(fā)明范圍內(nèi)的許多其它實施例和實現(xiàn)也是可行的。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括確定非視線信號條件是存在還是可能存在；以及響應(yīng)于此，為參數(shù)估計導(dǎo)出可靠性度量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述參數(shù)估計是信號的到達(dá)時間(TOA)的估計。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述可靠性度量是到達(dá)時間估計的均方根誤差(RMSE)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述到達(dá)時間估計是從信號的相關(guān)函數(shù)的峰值中導(dǎo)出的。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括根據(jù)相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度測量獲得一指示，指明非視線信號條件存在還是可能存在。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度測量是每碼片能量除以總接收功率(Ec/I0)。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度測量是相關(guān)函數(shù)在峰值處的能量。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，TOA估計的RMSE是用查找表導(dǎo)出的。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述查找表在TOA估計的RMSE和相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度之間實現(xiàn)了一非線性關(guān)系。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述查找表在TOA估計的RMSE、相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度、以及用于導(dǎo)出相關(guān)函數(shù)的積分時間之間實現(xiàn)一關(guān)系。
11.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，一公式在TOA估計的RMSE、相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度、以及用于導(dǎo)出相關(guān)函數(shù)的積分時間之間實現(xiàn)一關(guān)系。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，切實地包含為存儲在處理器可讀媒質(zhì)上的一系列指令。
13.一種為了使用相關(guān)分析從信號導(dǎo)出的參數(shù)估計提供可靠性度量的系統(tǒng)，包括第一邏輯，用于提供非線性信號條件是存在還是可能存在的指示；以及第二邏輯，用于響應(yīng)于第一邏輯所提供的指示為參數(shù)估計導(dǎo)出可靠性度量。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述參數(shù)估計是信號的到達(dá)時間(TOA)的估計。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可靠性度量是到達(dá)時間估計的均方根誤差(RMSE)。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述到達(dá)時間估計是從信號相關(guān)函數(shù)的峰值導(dǎo)出的。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一邏輯用于根據(jù)相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度測量而提供非視線信號條件是存在還是可能存在的指示。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度測量是每碼片能量除以總接收功率(Ec/I0)。
19.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度測量是相關(guān)函數(shù)在峰值處的能量。
20.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二邏輯用于使用查找表導(dǎo)出TOA估計的RMSE。
21.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述查找表在TOA估計的RMSE和相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度之間實現(xiàn)了一非線性關(guān)系。
22.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述查找表在TOA估計的RMSE、相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度、以及用于導(dǎo)出相關(guān)函數(shù)的積分時間之間實現(xiàn)一關(guān)系。
23.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，一公式在TOA估計的RMSE、相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度、以及用于導(dǎo)出相關(guān)函數(shù)的積分時間之間實現(xiàn)一關(guān)系。
24.如權(quán)利要求1所述的方法，切實地包含在一服務(wù)器上。
全文摘要
描述了一種為了使用相關(guān)分析從信號導(dǎo)出的參數(shù)估計產(chǎn)生可靠性度量的方法。該方法通過獲得一指示開始，該指示指明了非視線信號條件是否存在或者可能存在。響應(yīng)于這些指示之一或兩者，方法為參數(shù)估計導(dǎo)出可靠性度量。在一實施例中，參數(shù)估計是信號的到達(dá)時間(TOA)的估計，可靠性度量是到達(dá)時間估計的均方根誤差(RMSE)。該實施例根據(jù)相關(guān)函數(shù)在其峰值處的強度測量而獲得非視線信號條件是存在還是可能存在的指示。相關(guān)函數(shù)峰值處的強度測量可以是每碼片能量除以總接收功率(E
文檔編號H04W64/00GK1608210SQ02826011
公開日2005年4月20日 申請日期2002年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月2日
發(fā)明者R·R·里克, J·M·斯坦恩, M·阿莫加, I·弗南德茲-科巴頓 申請人:高通股份有限公司