專利名稱：廣域網(wǎng)使用的確定傳播延遲的方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線通信，特別涉及確定發(fā)射機和接收機之間的傳播延遲。
背景技術：
在無線通信網(wǎng)絡中，發(fā)射機和接收機之間的信號發(fā)送傳播延遲可能變化很大。當這些單元在網(wǎng)絡中隨機地進行通信的時候，信號檢測/同步會很困難，這就要求接收機搜索相當大范圍的頻率、時間、編碼等，從而會消耗巨大的資源以實現(xiàn)隨機信號的接收同步。另外，還需要大量的鏈路開銷以保證成功的解調。因此需要有降低隨機信號檢測/同步復雜度的方法和設備。

發(fā)明內容
本發(fā)明包括確定發(fā)射機和接收機之間的信號傳播延遲的方法和設備。在一個實施方式中，設備包括用于檢測時間間隔事件的裝置、接收第一信號的裝置，第一信號包含標記，以及用于確定時間間隔事件和標記之間時差的裝置。該設備還可以包括根據(jù)時差調整第二信號的發(fā)送時間的裝置。
在另一個實施方式中，本發(fā)明包括一種方法，該方法包括檢測時間間隔事件、接收第一信號，第一信號包含標記；以及確定時間間隔事件和標記之間的時差。該方法還可以包括根據(jù)時差調整第二信號的發(fā)送時間。


結合附圖，本發(fā)明的特點、目的和優(yōu)點將在下面的詳細描述中更明顯地體現(xiàn)，在附圖中類似的標號全部對應地作出標識，其中圖1示出本發(fā)明可以應用的移動通信系統(tǒng)體系；圖2以功能框圖的形式示出可以應用于圖1所示體系中的根據(jù)本發(fā)明的移動通信終端(“MCT”)；圖3以功能框圖的形式示出可以應用于圖1所示體系中的本發(fā)明的網(wǎng)絡管理中心(“NMC”)系統(tǒng)；圖4A到4B示出可以在本發(fā)明的一種實施方式中采用的含有跟蹤數(shù)據(jù)的發(fā)送時隙。
圖5A是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的反轉導頻檢測設備的功能框圖；圖5B是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的傳播延遲計數(shù)設備的功能框圖；圖6A示出根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式在信號中插入標記的流程圖；以及圖6B示出根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的基于接收的傳播延遲標記確定信號傳播延遲以及基于確定的傳播延遲調整信號發(fā)送的流程圖。
優(yōu)選實施方式圖1是廣域網(wǎng)的示例框圖，特別示出可以應用本發(fā)明的移動通信體系10。體系10包括網(wǎng)絡管理中心(“NMC”)系統(tǒng)20，NMC系統(tǒng)20通過無線網(wǎng)絡40連接多個地面移動通信終端(“MCT”)32、34、36和38。無線網(wǎng)絡40可以包括衛(wèi)星網(wǎng)絡、蜂窩式電話網(wǎng)絡或者其他的無線語音和/或數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。MCT可以安裝于位于無線網(wǎng)絡40工作邊界之內的最佳地理位置處的車輛上或者作為移動設備的一部分上。
NMC 20作為MCT和一個或者多個用戶之間通信的中央路由站，這些用戶如圖1中顯示的用戶-A12、用戶-B 14以及調度終端16。NMC20可以通過撥號連接、因特網(wǎng)連接50，或者直接連接(局域網(wǎng))，或者其他適合的包括無線通信系統(tǒng)的通信系統(tǒng)來連接用戶系統(tǒng)12、14和調度站16。NMC 20可以通過簡易老式電話業(yè)務(POTS)經數(shù)據(jù)網(wǎng)絡例如因特網(wǎng)，通過專用的通信線路例如T1或者T3線路，或者無線連接到無線通信網(wǎng)絡40。在另一種實施方式中，NMC 20和無線通信網(wǎng)絡40的至少一部分安放在一起。例如，NMC 20可以和衛(wèi)星地面發(fā)送/接收站安放在一起。NMC 20和MCT之間的通信鏈路通常被稱為前向鏈路，從MCT到NMC 20的信號在相反的鏈路上傳送。當MCT位于車輛當中時，前向鏈路上通信的數(shù)據(jù)可以包括來自MCT的地理位置信息、傳輸和車輛狀況、編碼語音通信以及來自NMC 20的方向、指令、道路狀況信息和語音通信。NMC 20可以接收來自MCT的類似信息并將信息發(fā)送到用戶(12，14)和/或調度者(通過調度終端16)。
圖2顯示的是作為示例的MCT 32、34、36或38的框圖。MCT 32包括中央處理單元(“CPU”)66、隨機存取存儲器(“RAM”)52、只讀存儲器(“ROM”)54、顯示器56、用戶輸入設備58、收發(fā)機60、麥克風62、揚聲器64、GPS接收機18以及天線72。ROM 54和CPU66連接并存儲CPU 66執(zhí)行的程序指令。RAM 52也和CPU 66相連并存儲臨時的程序數(shù)據(jù)。用戶輸入設備58可以包括鍵盤、觸摸屏、軌跡球、或者其他輸入設備。用戶利用輸入設備58操作菜單、生成消息、請求路由信息，或者實現(xiàn)其他功能。顯示器56為輸出設備例如CRT、LCD或者其他用戶可感知設備。用戶可以使用顯示器56讀取解碼消息或者其他用戶12或14或其他單元(MCT 32)通過無線網(wǎng)絡40發(fā)送的數(shù)據(jù)。CPU 66可以包括IntelTM80186、ARM946、或者其他適合的處理器。
有可能的話，麥克風62和揚聲器64可以合并在和收發(fā)機60連接的一個手持設備里。麥克風62和揚聲器64也可以在物理上更加分離以令雙手從和MCT 32的用戶的通信中解放出來。在這種模式中，收發(fā)機60可以包括語音啟動電路，可以將語音轉化成數(shù)據(jù)傳送到CPU 66進行處理。數(shù)據(jù)通過串行總線70傳送到CPU 66。收發(fā)機60包括在無線通信網(wǎng)絡40中進行數(shù)據(jù)和語音信號通信所必需的指令集。在一種實施方式中，收發(fā)機60支持碼分多址(“CDMA”)協(xié)議并且無線網(wǎng)絡是基于CDMA的支持數(shù)據(jù)和語音信號的網(wǎng)絡。收發(fā)機60和天線72連接，用于和無線網(wǎng)絡40進行信號通信。當收發(fā)機60接收到數(shù)據(jù)信號的時候，數(shù)據(jù)通過串行總線70傳送到CPU 66。數(shù)據(jù)可以包括文本信息、業(yè)務量更新、所建議的對道路導航的更改、目的地、多目的地的順序優(yōu)先權、天氣、事故、建筑物或者其他道路網(wǎng)絡狀況數(shù)據(jù)或者其他信息。該數(shù)據(jù)也可以包括該單元的軟件更新。收發(fā)機60可以接收來自一個或者多個現(xiàn)有技術中已知的各種定位系統(tǒng)的位置和速度矢量信號。在一個實施方式中，CPU 66也可以命令收發(fā)機60接收來自衛(wèi)星的全球定位信號(“GPS”)并解碼GPS以抽取位置和定時信息。
圖3顯示的是一種典型的NMC 20的框圖。NMC 20包括CPU 22、RAM 24、ROM 26、存儲單元28、第一調制解調器/收發(fā)機70、GPS接收機30以及第二調制解調器/收發(fā)機74。第一調制解調器/收發(fā)機70可以將NMC 20和互聯(lián)網(wǎng)50連接。調制解調器/收發(fā)機70可以是連接NMC 20和本地網(wǎng)絡或者因特網(wǎng)的以太網(wǎng)調制解調器。第二調制解調器/收發(fā)機74連接NMC 20和無線通信網(wǎng)絡40并允許和一個或者多個MCT雙向通信。CPU 22可以命令在第一調制解調器70和第二調制解調器74之間傳輸用戶終端12、14以及調度終端16與一個或多個MCT 32、34、36和38之間的消息。ROM 26可以存儲由CPU 22執(zhí)行的程序指令以完成上述的和下面將要描述的操作。RAM24可以用于存儲臨時的程序信息、接收的數(shù)據(jù)和消息。存儲單元28可以是任意的可存儲數(shù)據(jù)的單元，可用于存儲消息和其他信息。
MCT 32、34、36、38可以不時地要求發(fā)送消息到NMC 20。為了防止或限制同時發(fā)送消息或干擾，體系10采用一種輪詢協(xié)議。在此協(xié)議中，NMC 20周期性地發(fā)送輪詢消息到MCT 32、34、36和38，查詢MCT是否有消息送回NMC 20。當有消息發(fā)送的時候，MCT等待接收到輪詢消息，而后根據(jù)輪詢消息在特定時刻回應“請求發(fā)送”消息。“請求發(fā)送”消息指示MCT 32要求發(fā)送消息到NMC 20。NMC20接收到“請求發(fā)送”消息，作為回應，發(fā)放授權給MCT 32。該授權允許請求MCT發(fā)送消息，該授權典型地包括其他信息，比如何時發(fā)送消息或者以什么頻率發(fā)送消息。然后MCT可以根據(jù)該授權所包含的信息發(fā)送消息。
當NMC 20發(fā)送輪詢消息的時候，可能會有幾個MCT 32、34、36和38進行回應。要注意的是MCT發(fā)送的“請求發(fā)送”消息典型地以一種NMC 20可識別的前同步碼開始。利用該前同步碼使NMC20能夠檢測到“請求發(fā)送”消息，同樣也可檢測其他消息，從而實現(xiàn)定時和頻率同步，該同步用于解調這些消息。由于通常各個MCT與NMC 20間具有不同的距離，因此各個MCT的傳播延遲各不相同。在不知道各個MCT的傳播延遲的情況下，NMC 20必須搜索整個網(wǎng)絡中在可能的傳播延遲的不確定范圍內的所有接收的信號。這需要NMC 20有強大的處理能力和/或長的前同步碼以令搜索處理更容易。本發(fā)明使每個MCT能夠測量出到NMC 20的傳播延遲并根據(jù)傳播延遲預校正發(fā)送定時，從而使各個MCT發(fā)送的信號在NMC 20預期的時間到達NMC 20。由于極大地減小了信號到達時間的不確定性，需要的搜索工作相應地減少。這種解決方案使NMC 20能夠有復雜度較低的硬件/處理能力和/或短的前同步碼，這樣由于縮短了前同步碼，所節(jié)約的時間可以用于傳送有用信息，因此增加了系統(tǒng)容量。其他的好處還包括減少了消息沖突和干擾的機會。
圖4A和4B示出前向鏈路傳輸?shù)臅r隙，包括跟蹤數(shù)據(jù)(例如導頻色同步信號，將在以后說明)，用于確定發(fā)射機和接收機之間的傳播時間。在示例的實施方式中，數(shù)據(jù)在時隙中發(fā)送，每個時隙包含1.67毫秒，則每秒時隙總數(shù)為600個。圖4a顯示的是三個這樣的時隙110、120和130。每個時隙包含4096個碼片，其中位于每個時隙起始的384個碼片(即，導頻色同步信號)作為追蹤數(shù)據(jù)使用。當然，還有很多其他可能的時隙配置的組合。
在一種實施方式中，跟蹤數(shù)據(jù)包含導頻信號、導頻色同步信號，或者導頻數(shù)據(jù)，PIk中的k代表時隙編號。NMC 20產生跟蹤數(shù)據(jù)，MCT利用此跟蹤數(shù)據(jù)鎖定發(fā)送頻率和時間，并最終解調NMC信號。在一種示例的實施方式中，NMC 20通過周期性地在各個MCT所知的時間點反轉導頻信號(圖4B中所示導頻信號142)，來將時間標記或僅將簡單的“標記”本身插入導頻信號。在一種示例的實施方式中，NMC 20在對應于GPS接收機30接收到本地GPS定時信號的時刻反轉導頻信號。特別地，是在檢測到GPS定時信號的一個每秒脈沖(PPS)信號時反轉導頻信號。因此，導頻信號在檢測到一個PPS信號時每秒反轉一次。當然，除了反轉的導頻信號外，標記還可以包含其他信號，例如已知的可被MCT識別的數(shù)據(jù)序列。另外，NMC 20可以根據(jù)NMC20和MCT共同的任何其他定時信號插入標記。
在使用GPS定時信號的實施方式中，各個MCT 32、34、36和38與使用GPS接收機18的NMC 20接收相同的GPS定時信號。在這種實施方式中，MCT在接收到一個PPS GPS定時信號的時候啟動計數(shù)器，并在接收到含有反轉導頻的時隙時令計數(shù)器停止。從而可以根據(jù)該計數(shù)近似地確定NMC 20和MCT之間單向信號的傳播延遲。這樣，MCT可以根據(jù)確定的單向信號傳播延遲調整消息發(fā)送定時。
圖5A是MCT可以使用的根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的反轉導頻檢測設備150的功能框圖。示例的反轉導頻檢測器150包括多導頻色同步信號緩沖器152、交叉乘積計算器154以及門限檢測器156。在示例的實施方式中，交叉乘積計算器154確定點積D(n)，其中D(n)＝PLk·[PLk-1+PLk-2]。當時隙包含反轉導頻時，D(n)為負，否則若時隙不含有反轉導頻時，D(n)為正或者等于零。當D(n)為負時，門限檢測器156設置反轉導頻標志157。
圖5B是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的傳播延遲計數(shù)器160的功能框圖。計數(shù)器160接收定時信號164(即，一個PPS GPS定時信號)、碼片時鐘信號162以及反轉導頻標志157。針對每個定時信號164，計數(shù)器復位并開始對碼片時鐘信號162(2.4576M碼片/秒)進行計數(shù)，直到設置反轉導頻標志157為止。將碼片時鐘信號162的周期與計數(shù)器160的計數(shù)相乘得到NMC 20和MCT之間的近似傳播延遲。MCT可以根據(jù)本地振蕩器(產生碼片時鐘信號)誤差(如果已知或已計算出)調整計數(shù)。應當注意，當MCT可以發(fā)送消息時，NMC 20可以分配一個時隙或者時間周期。MCT可以根據(jù)確定的傳播延遲調整該發(fā)送時間以減少時隙邊界干擾。
圖6A示出NMC 20可以使用的根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的用于在信號中插入標記的方法80。方法80根據(jù)定時信號檢測時間間隔事件(步驟82)。在一個示例性實施方式中，NMC 20根據(jù)接收的GPS定時信號檢測到一個PPS信號。然后在信號中插入標記(步驟84)。在一個示例性實施方式中，NMC 20在對應于一個PPS信號的時刻反轉導頻信號。下一步，將信號(含有標記)發(fā)送到一個或多個MCT(步驟86)。
圖6B示出用于確定NMC 20和MCT之間的傳播時間的方法90，該方法還用于根據(jù)傳播時間調整發(fā)送時間。方法90根據(jù)定時信號檢測時間間隔事件(步驟92)。在一個示例性實施方式中，MCT根據(jù)接收的GPS定時信號檢測到一個PPS信號。該方法接下來啟動/復位計數(shù)器160(步驟94)。然后該方法在接收信號中尋找標記(步驟96和98)。在一個示例性實施方式中，MCT檢測NMC信號中的反轉導頻。當檢測到標記的時候，計數(shù)器停止(步驟99)。當檢測到反轉導頻的時候，MCT令計數(shù)器停止。根據(jù)計數(shù)器160的計數(shù)，能夠很容易地計算得到NMC 20和MCT之間的傳播時間(步驟102)。然后根據(jù)傳播延遲調整MCT發(fā)送時間(步驟104)。然后MCT根據(jù)調整后的定時發(fā)送信號。通過這種方式，MCT發(fā)送的信號在NMC 20預期的時刻到達NMC 20，因此消除了傳播延遲的影響從而使NMC 20能夠更容易地獲得MCT發(fā)送的信號。
以上按照實現(xiàn)此發(fā)明目標的最佳模式對本發(fā)明進行了說明，本領域的技術人員將會理解，不偏離本發(fā)明的構思和范圍，根據(jù)這些教導可以作出多種變形。例如，可以使用計算機程序軟件、固件或者硬件的結合實現(xiàn)本發(fā)明。作為實現(xiàn)本發(fā)明或者構建根據(jù)本發(fā)明的設備的預備步驟，根據(jù)本發(fā)明的計算機程序代碼(軟件或者固件)將典型地存儲在一個或多個機器可讀存儲介質上，例如固定盤(硬盤)驅動器、磁盤、光盤、磁帶、半導體存儲器例如ROM、PROM等，由此制作出根據(jù)本發(fā)明的制造品。該制造品包括計算機程序代碼，可以直接從存儲設備中執(zhí)行這些代碼，也可以將代碼從存儲設備復制到另外的存儲設備如硬盤、RAM等中執(zhí)行，或者通過網(wǎng)絡將代碼發(fā)送到遠程執(zhí)行。
權利要求
1.一種用于確定發(fā)射機和接收機之間的傳播延遲的方法，包括檢測時間間隔事件；接收第一信號，所述第一信號包含標記；以及確定所述時間間隔事件和所述標記之間的時差。
2.權利要求1中的方法，還包括以下步驟根據(jù)所述時差調整第二信號的發(fā)送時間。
3.權利要求1中的方法，其中所述時間間隔事件包括來自全球定位衛(wèi)星定時信號的一個每秒脈沖信號。
4.權利要求1中的方法，其中所述標記包括反轉導頻信號。
5.權利要求4中的方法，其中在與所述時間間隔事件相關的時刻，將所述反轉導頻信號插入所述第一信號。
6.權利要求1中的方法，其中確定所述時間間隔事件和所述標記的所述時差包括在檢測到所述時間間隔事件時啟動計數(shù)器；在接收到所述標記時令所述計數(shù)器停止；以及根據(jù)所述計數(shù)器停止時的計數(shù)，確定所述信號傳播延遲。
7.一種用于調整信號發(fā)送時間的設備，包括用于檢測時間間隔事件的裝置；用于接收第一信號的裝置，所述第一信號包括標記；以及用于確定所述時間間隔事件和所述標記之間的時差的裝置。
8.權利要求7中的設備，還包括用于根據(jù)所述時差調整第二信號發(fā)送時間的裝置。
9.權利要求7中的設備，其中所述時間間隔事件包括來自全球定位衛(wèi)星定時信號的一個每秒脈沖信號。
10.權利要求7中的設備，其中所述標記包括反轉導頻信號。
11.權利要求10中的設備，其中在與所述時間間隔事件相關的時刻，將所述反轉導頻信號插入所述第一信號。
12.權利要求7中的設備，其中用于確定所述時間間隔事件和所述標記之間的所述時差的所述裝置包括用于確定檢測到所述時間間隔事件和檢測到接收所述標記之間的逝去時間的裝置。
全文摘要
一種用于確定發(fā)射機和接收機之間的信號傳播延遲，并根據(jù)傳播延遲調整發(fā)送時間的系統(tǒng)及方法。中央站在對應于接收到定時信號的時刻在發(fā)送的信號中插入標記。MCT接收來自中央站的信號并確定接收到標記和檢測到時間間隔事件之間的時差。由大量與時差成比例的時間調整MCT的發(fā)送。
文檔編號H04B17/00GK1768494SQ200480009161
公開日2006年5月3日 申請日期2004年2月3日 優(yōu)先權日2003年2月3日
發(fā)明者賈德·厄倫巴赫, 富蘭克林·J·格特曼, 田濱 申請人:高通股份有限公司