專利名稱：使用中國(guó)移動(dòng)多媒體廣播信號(hào)確定位置、時(shí)間和頻率的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于定位無線設(shè)備，也被稱為移動(dòng)站(MQ的方法和裝置，所述無線設(shè)備比如用于模擬或數(shù)字的蜂窩式系統(tǒng)、個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)、增強(qiáng)型專用移動(dòng)無線電 (ESMR)、和其他類型的無線通信系統(tǒng)的那些無線設(shè)備。更加特別地，但非排他地，本發(fā)明涉及使用中國(guó)移動(dòng)多媒體廣播(CMMB)站的下行無線電信號(hào)確定移動(dòng)設(shè)備位置的方法。
背景技術(shù)：
從最初于1998年在商業(yè)上進(jìn)行部署起，無線定位系統(tǒng)已被廣泛地部署，用于支持包括了緊急服務(wù)定位的基于位置的服務(wù)。中國(guó)移動(dòng)多媒體廣播(CMMB)標(biāo)準(zhǔn)是一種建議在中華人民共和國(guó)使用的數(shù)字廣播標(biāo)準(zhǔn)。CMMB在文件GY/T 220. 1-2006中有很好的描述。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GY/T220. 1-2006為 "Mobile Multimedia Broadcasting Part 1 !broadcast channel frame structure, channel coding and modulation”，而工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) GY/T220. 2-2006 為“Mobile Multimedia Broadcasting Part 2 !Multiplexing，，。CMMB是基于具有2MHz或8MHz帶寬的OFDM物理層，并且旨在用于使用了衛(wèi)星和陸地兩種發(fā)射器的單頻率網(wǎng)絡(luò)和多頻率網(wǎng)絡(luò)中。CMMB信號(hào)按照時(shí)間被分割成1秒的幀。每個(gè)1秒的幀復(fù)用到40個(gè)25毫秒的時(shí)隙中。每個(gè)時(shí)隙包括其后有53個(gè)OFDM符號(hào)的“信標(biāo)”傳輸。信標(biāo)由同步信號(hào)的兩個(gè)重復(fù)和發(fā)射器識(shí)別(TxID)部分組成。同步信號(hào)的每個(gè)重復(fù)持續(xù)204. 8微秒。在之前時(shí)隙中最后的 OFDM符號(hào)與TxID之間，在TxID與第一同步序列之間，以及在第二同步序列與第一 OFDM數(shù)據(jù)符號(hào)之后還存在著持續(xù)2. 4微秒的保護(hù)間隔(GI)。發(fā)射器ID序列是36. 0微秒的傳輸， 其中10. 4微秒是循環(huán)前綴。TxID在特定發(fā)射器的識(shí)別序列(奇數(shù)號(hào)碼的時(shí)隙)和在一區(qū)域中的若干發(fā)射器所共享的區(qū)域識(shí)別序列(偶數(shù)號(hào)碼的時(shí)隙)之間交替。從1秒的幀開始之后的25毫秒開始，每隔50毫秒出現(xiàn)特定發(fā)射器的識(shí)別序列。特定發(fā)送的識(shí)別信號(hào)是OFDM信號(hào)，其通過對(duì)CMMB規(guī)格文件的附錄A中指定的1 個(gè)數(shù)據(jù)序列中的一個(gè)進(jìn)行調(diào)制來構(gòu)建。對(duì)于8MHz的CMMB系統(tǒng)而言，該序列的長(zhǎng)度是191 位。對(duì)于2MHz的系統(tǒng)而言，該序列的長(zhǎng)度是37位。對(duì)于2MHz和8MHz的選項(xiàng)中的每一個(gè)， 總共存在256個(gè)TxID序列。第一 1 個(gè)序列被用于識(shí)別給定區(qū)域。最后1 個(gè)序列被用于識(shí)別區(qū)域內(nèi)的各個(gè)發(fā)射器。整個(gè)TxID地址空間是每個(gè)物理的RF信道有16384個(gè)ID對(duì)。CMMB被設(shè)計(jì)成特別在移動(dòng)的、小屏幕的設(shè)備，比如移動(dòng)電話中使用。CMMB信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)配置被設(shè)計(jì)成支持這種應(yīng)用。發(fā)明概述一種基于CMMB廣播信號(hào)的無線定位系統(tǒng)，其用于對(duì)配備定位器接收器的無線的、 游牧的(nomadic)、和固定的設(shè)備進(jìn)行精確定位。CMMB的定位、定時(shí)和頻率的確定還可以與其他信號(hào)，比如來自北斗、GPS、Glonass, Galileo, DMB、DVB、ATSC等等的信號(hào)混雜化。附圖簡(jiǎn)述當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，上面的概述以及下面的詳細(xì)描述將更好地理解。出于說明本發(fā)明的目的，在附圖中顯示了本發(fā)明的示例性結(jié)構(gòu)；然而，本發(fā)明不限于此處公開的具體方法和工具。在圖中

圖1示出CMMB下行無線定位系統(tǒng)的示意性實(shí)現(xiàn)。圖2用示意圖描繪了接收器/定位器單元的功能性子系統(tǒng)。圖3用示意圖描繪了定位服務(wù)器的功能性子系統(tǒng)。圖4顯示了 CMMB WPS的操作。圖顯示了 2Mhz帶寬的CMMB同步信號(hào)的自相關(guān)。圖恥顯示了 8Mhz帶寬的CMMB同步信號(hào)的自相關(guān)。示意性實(shí)施方式的詳述我們現(xiàn)在將描述本發(fā)明的示意性實(shí)施方式。首先，我們提供對(duì)問題的詳細(xì)綜述，并隨后提供對(duì)我們的解決方案的更詳細(xì)的描述。A. CMMB下行無線定位系統(tǒng)圖1給出了 CMMB下行無線定位系統(tǒng)(WPS)的示意性例子。被部署在覆蓋區(qū)域101 上的CMMB系統(tǒng)擁有陸地廣播組件102、104、106、108和衛(wèi)星組件110這兩者。CMMB使用 OFDM廣播信號(hào)103、105、107、109、111以對(duì)覆蓋區(qū)域101中的設(shè)備提供覆蓋。CMMB信號(hào)包括被編碼的發(fā)射器識(shí)別和定時(shí)信息(嵌入同步信號(hào)的結(jié)構(gòu)中)。專門的CMMB接收器允許對(duì)設(shè)備進(jìn)行定位。這些設(shè)備可以是移動(dòng)設(shè)備114、游牧設(shè)備118、或者固定設(shè)備121。為了在人煙稀少的覆蓋區(qū)域或者覆蓋區(qū)域的邊界處獲得信號(hào)定時(shí)，固定的接收器單元123可以根據(jù)需要被部署在覆蓋區(qū)域101中的已知位置。標(biāo)稱的CMMB WPS要求每個(gè)可定位的設(shè)備114、 118,121具有回程數(shù)據(jù)路徑。固定的參考接收器123也必須具有回程連接。對(duì)于移動(dòng)無線設(shè)備114而言，所述回程包括無線信號(hào)113、無線接入網(wǎng)絡(luò)112、(有線或無線的)基站鏈路115、以及陸地側(cè)傳輸網(wǎng)絡(luò)127。陸地側(cè)傳輸網(wǎng)絡(luò)127和定位服務(wù)器數(shù)據(jù)鏈路1 使移動(dòng)無線設(shè)備的回程完整。對(duì)于游牧設(shè)備118而言，所述回程連接包括無線局域網(wǎng)(WLAN)無線電連接117、接入點(diǎn)116、到陸地側(cè)傳輸網(wǎng)絡(luò)的互連119、陸地側(cè)傳輸網(wǎng)絡(luò)127和定位服務(wù)器鏈路124。對(duì)于固定設(shè)備121而言，所述回程包括到陸地側(cè)傳輸網(wǎng)絡(luò)127的互連120、陸地側(cè)傳輸網(wǎng)絡(luò)127本身、以及定位服務(wù)器鏈路124。固定的參考接收器123被顯示具有到陸地側(cè)傳輸網(wǎng)絡(luò)127和定位服務(wù)器鏈路IM 的有線或無線的連接122的回程?；谠O(shè)備的定位如果設(shè)備包含了本地和衛(wèi)星CMMB廣播天線的位置的數(shù)據(jù)庫，則使用了 CMMB下行定位方法的設(shè)備121、114、118可計(jì)算自主的位置，而不使用通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。對(duì)定位的精細(xì)定時(shí)可以在如果有4個(gè)或更多個(gè)廣播103、105、107、109可用時(shí)相對(duì)于一個(gè)廣播信號(hào)獲得， 或者從陸地定時(shí)信令系統(tǒng)(例如LORAN、TRANSIT或等效系統(tǒng)(未顯示))獲得。網(wǎng)絡(luò)輔助式的基于設(shè)備的定位使用CMMB下行信號(hào)的一種網(wǎng)絡(luò)輔助式的、基于設(shè)備的定位可使用被上載或傳輸?shù)膹V播天線的位置和定時(shí)信息來計(jì)算。對(duì)位置的最終計(jì)算能夠隨后在設(shè)備上快速執(zhí)行，并且能夠經(jīng)由數(shù)據(jù)回程被上載至定位服務(wù)器125?；诰W(wǎng)絡(luò)的定位對(duì)基于網(wǎng)絡(luò)的定位而言，設(shè)備通過回程數(shù)據(jù)連接將CMMB信號(hào)信息和定時(shí)信息上載到定位服務(wù)器125。定位服務(wù)器125隨后執(zhí)行位置計(jì)算。網(wǎng)絡(luò)輔助式的基于網(wǎng)絡(luò)的定位使用CMMB下行信號(hào)的一種網(wǎng)絡(luò)輔助式的、基于網(wǎng)絡(luò)的定位可使用被上載或傳輸?shù)膹V播天線的位置和定時(shí)信息來計(jì)算。設(shè)備通過回程數(shù)據(jù)連接將CMMB信號(hào)信息和定時(shí)信息上載至定位服務(wù)器125。該定位服務(wù)器125隨后執(zhí)行位置計(jì)算。固定的接收器站點(diǎn)123可被部署在具有較低覆蓋范圍的區(qū)域中(少于4個(gè)的陸地的在地理上分離的CMMB廣播站)。具有陸地廣播103、105、107、109中的最少3個(gè)的衛(wèi)星 CMMB廣播信號(hào)111的使用將允許廣域的定時(shí)，而不使用其它的陸地信號(hào)或衛(wèi)星信號(hào)，或者不需要多個(gè)固定的參考接收器123。B.位置計(jì)算CMMB信號(hào)信息CMMB無線定位系統(tǒng)通過對(duì)來自大量CMMB發(fā)射器的CMMB信號(hào)進(jìn)行到達(dá)時(shí)間(偽距)的測(cè)量和參考公共時(shí)鐘的測(cè)量來工作。方程1顯示了這種位置計(jì)算的一般形式。
權(quán)利要求
1.一種用于確定終端設(shè)備的位置的方法，所述方法包括通過所述終端設(shè)備從多個(gè)中國(guó)移動(dòng)多媒體廣播(CMMB)發(fā)射器接收CMMB廣播信號(hào)；以及基于所述發(fā)射器的位置和定時(shí)信息計(jì)算所述終端設(shè)備的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述終端設(shè)備是移動(dòng)設(shè)備、游牧設(shè)備、或者固定設(shè)備。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述發(fā)射器的所述位置被存儲(chǔ)在所述終端設(shè)備中， 并且所述發(fā)射器的所述定時(shí)信息是從所述發(fā)射器的廣播信號(hào)獲得的，或者是從陸地定時(shí)信令網(wǎng)絡(luò)獲得的。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述發(fā)射器的所述位置和定時(shí)信息經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)被上載或傳輸?shù)剿鼋K端設(shè)備。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述發(fā)射器的所述定時(shí)信息和CMMB廣播信號(hào)信息由所述終端設(shè)備通過回程數(shù)據(jù)連接上載到定位服務(wù)器，并且所述終端設(shè)備的位置由所述定位服務(wù)器計(jì)算。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述發(fā)射器的所述定時(shí)信息和CMMB廣播信號(hào)信息由所述終端設(shè)備通過回程數(shù)據(jù)連接上載到定位服務(wù)器，并且所述終端設(shè)備的位置由所述定位服務(wù)器計(jì)算。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述終端設(shè)備的位置通過對(duì)來自所述多個(gè)CMMB發(fā)射器的CMMB廣播信號(hào)進(jìn)行偽距測(cè)量和參考公共時(shí)鐘進(jìn)行測(cè)量來計(jì)算。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述終端設(shè)備的位置通過使用如下方程來計(jì)算
9.一種用于確定終端設(shè)備的位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括隨所述終端設(shè)備配備的定位接收器和與所述定位接收器互連的定位服務(wù)器，其中所述定位接收器從多個(gè)中國(guó)移動(dòng)多媒體廣播(CMMB)發(fā)射器接收CMMB廣播信號(hào)；以及所述定位服務(wù)器基于所述發(fā)射器的位置和定時(shí)信息來計(jì)算所述終端設(shè)備的位置。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，所述定位接收器包括OFDM接收器子系統(tǒng)，其用于信道選擇、信號(hào)解調(diào)、和信號(hào)定時(shí)信息捕獲； 處理器，其用于接收器監(jiān)控和接收器工作分派；接口控制器，其用于操縱在所述定位接收器與所述定位服務(wù)器之間的雙工數(shù)據(jù)通信；以及時(shí)鐘子系統(tǒng)。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中包括了關(guān)于每個(gè)被檢測(cè)到的發(fā)射器的發(fā)射器ID、 到達(dá)時(shí)間、和信號(hào)功率電平的信息由所述OFDM接收器子系統(tǒng)產(chǎn)生，并且被傳遞至所述處理ο
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述處理器轉(zhuǎn)發(fā)所接收的、由所述OFDM接收器子系統(tǒng)產(chǎn)生的信息，并且經(jīng)由所述接口控制器從所述定位服務(wù)器獲得輔助信息。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述接口控制器還將根據(jù)外部源產(chǎn)生的時(shí)鐘信息傳遞至所述時(shí)鐘子系統(tǒng)。
14.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述定位服務(wù)器包括數(shù)據(jù)庫，其用于存儲(chǔ)發(fā)射器位置和聯(lián)網(wǎng)信息；接口控制器，其用于操縱在所述定位接收器和所述定位服務(wù)器之間的雙工數(shù)據(jù)通信;以及位置計(jì)算器，其用于通過使用從所述定位接收器接收到的到達(dá)時(shí)間信息和發(fā)射器位置數(shù)據(jù)來確定所述定位接收器的位置。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中如果所述定位接收器的完整位置不能使用所述接收到的到達(dá)時(shí)間信息來產(chǎn)生，則所述位置計(jì)算器還使用被存儲(chǔ)在所述數(shù)據(jù)庫中的基站或接入點(diǎn)信息來估算所述定位接收器的位置。
16.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中響應(yīng)于來自機(jī)載定位應(yīng)用的定位請(qǐng)求，所述終端設(shè)備使用定位接收器來掃描關(guān)于來自所述多個(gè)CMMB發(fā)射器的CMMB廣播信號(hào)的、CMMB被分配的頻譜，所述定位接收器識(shí)別廣播發(fā)射器，并且產(chǎn)生在所述發(fā)射器之間的相對(duì)時(shí)基，并隨后通過使用廣播發(fā)射器位置或本地存儲(chǔ)的發(fā)射器位置來計(jì)算到達(dá)時(shí)間信息。
17.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中響應(yīng)于來自機(jī)載定位應(yīng)用的定位請(qǐng)求，所述定位接收器立刻向所述定位服務(wù)器請(qǐng)求輔助信息，所述輔助信息包括發(fā)射器位置，所述定位接收器使用所接收的輔助信息以從所述多個(gè)CMMB發(fā)射器收集所述CMMB廣播信號(hào)，所述定位接收器產(chǎn)生在所述發(fā)射器之間的相對(duì)時(shí)基，并且通過使用所收集的廣播信號(hào)和所接收的發(fā)射器位置來計(jì)算到達(dá)時(shí)間信息，計(jì)算出的位置隨后被返回到所述定位應(yīng)用。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述輔助信息還包括廣播定時(shí)偏移。
19.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中響應(yīng)于來自基于網(wǎng)絡(luò)的定位應(yīng)用的定位請(qǐng)求，所述定位應(yīng)用立刻將所述定位請(qǐng)求連同輔助信息轉(zhuǎn)發(fā)至所述定位接收器，所述輔助信息包括發(fā)射器位置，所述定位接收器使用所接收的輔助信息以從所述多個(gè)CMMB發(fā)射器收集所述 CMMB廣播信號(hào)，所述定位接收器產(chǎn)生在所述發(fā)射器之間的相對(duì)時(shí)基，并且通過使用所收集的廣播信號(hào)和被上載的發(fā)射器位置來計(jì)算到達(dá)時(shí)間信息，計(jì)算出的位置隨后被返回到所述定位應(yīng)用。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述輔助信息還包括廣播定時(shí)偏移。
21.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述終端設(shè)備是移動(dòng)設(shè)備、游牧設(shè)備、或固定設(shè)備。
22.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述終端設(shè)備的位置通過對(duì)來自所述多個(gè)CMMB發(fā)射器的CMMB廣播信號(hào)進(jìn)行偽距測(cè)量和參考公共時(shí)鐘進(jìn)行測(cè)量來計(jì)算。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述終端設(shè)備的位置通過使用如下方程被計(jì)算C =如、)2+(產(chǎn) y J'+(Z、)2 + 櫨-K其中是在所述終端設(shè)備和發(fā)射器i之間的偽距測(cè)量；Βω是關(guān)于公共參考時(shí)鐘的發(fā)射器時(shí)鐘偏差；bu是所述終端設(shè)備的時(shí)鐘偏差； Ix⑴，y(i)，z(i)}是發(fā)射器i的坐標(biāo)； {xu, yu, zj是所述終端設(shè)備的坐標(biāo)。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用中國(guó)移動(dòng)多媒體廣播信號(hào)確定位置、時(shí)間和頻率。一種基于CMMB廣播信號(hào)的無線定位系統(tǒng)，其用于對(duì)配備有定位器接收器的無線的、游牧的和固定的設(shè)備進(jìn)行精確定位。由于其極好的自相關(guān)特性，CMMB同步序列本身還提供了一種測(cè)量偽距的手段。CMMB的定位、定時(shí)和頻率的確定還可以與其他信號(hào)，比如來自北斗、GPS、Glonass、Galileo、DMB、DVB、ATSC等等的信號(hào)混雜化。
文檔編號(hào)H04W4/06GK102238474SQ20111011274
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月4日
發(fā)明者古托姆·歐浦紹戈, 戴維·伯吉斯 申請(qǐng)人:真實(shí)定位公司