用于确定移动无线终端位置的方法和系统技术方案

发明专利技术提出了在具有时间弥散的无线环境中，通过对由同一无线发射机（１３０）重复发射、并可能经过多径传播的无线接收信号进行专门处理，以更准确地确定一台无线接收机（１００）和无线发射机（１３０）之间距离的方法和装置。使用信道功率分布重复估计无线接收信号的到达时间（ＴＯＡ）（步骤４０２）。选择接近最小现有ＴＯＡ的一个ＴＯＡ值（步骤４０２），其中每个估计ＴＯＡ从一组随机选取、并具有同一已知比特序列的接收发的非相干合成中得到（步骤４０４），以消除噪声的影响。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术一般涉及移动无线通信领域，更具体地说，涉及用于确定一台移动无线终端地理位置的方法和系统。有关技术描述由Hagerman等人提出的共同转让的美国专利申请序列号08／894,466描述了一种利用上行链路到达时间(TOA)和到达方向(DOA)测量来确定移动无线终端(下文中称为移动台或MS)位置的方法。文献中略微提到重复若干次上行链路信号，以改善确定TOA的准确度。不过，该文献没有提供如何实现这种改善的任何细节。与本专利技术在同一天提出的共同转让的美国专利申请序列号(代理人文档号第27946-00353号)揭示了一种提供来自待定位MS的“原始”上行链路信号的方法和装置。本专利技术与上述专利申请的主题相关联，描述了如何处理一个重复的上行链路信号，例如来自待定位MS的“原始”上行链路信号。由Telefonaktiebolaget LM Ericsson(爱立信电话股份有限公司)生产的实现全球移动通信(GSM)的系统CME 20发送带有定时超前(TA)的上行链路消息，以便补偿由于无线基站(BS)和MS之间的距离产生的无线信号传播延迟。TA值由一个程序确定，该程序从BS对MS发射的几个接入突发进行的若干次测量中选择最小TA值。在确定TA值方面，该程序解决了无线信号的多径传播问题(即当信号沿着视距传播时，还沿着一条或多条反射通路传播)。该程序在下文中称为“最小时间”方法。本专利技术解决的另一个问题是，如果RX中要确定的信号参数是TOA，如何处理上述数字信号。本专利技术解决的还有一个问题是，如果RX中要确定的信号参数是TOA，而且在BS中进行TOA和DOA测量，如何处理上述数字信号。因此，本专利技术的一个目的是提供一种通过处理受到噪声和多径传播影响的无线信号从而更准确地确定RX和TX之间距离的方法和装置，其中无线信号重复发自同一TX，并在RX中接收。本专利技术的另一目的是提供符合上述目的的一种方法和装置，其中要处理的信号参数是TOA。本专利技术还有一个目的是提供符合上述目标的一种方法和装置，其中要处理的信号参数是TOA、TDOA和DOA。一种用于改善时间测量准确度的方法和装置实现了以上和其他目的，该方法包括从一个TX发射“M”个同一信号的样值；接收“M”个信号样值和多径分量以及噪声，对于接收的每“M”个样值，在RX中确定一个估计信道功率分布(profile)(CPPi)；从“M”个接收样值中选择“N”个；对这“N”个样值的CPPi进行非相干合成，得到一个合成信号ICCP(Ni)；确定ICCP(Ni)的信噪比质量是否大于或等于一个预定门限值；如果不是，通过与后续的一个附加接收样值CPPi重新进行非相干合成来按需要改善ICCP(Ni)的信噪比质量，直至ICCP(Ni)的信噪比质量大于或等于预定门限值；确定TOA(i)，其中包括根据最大信号幅度来确定TOA(i)，以及在一个表示作为TOA(i)函数的发生频率曲线中加入该TOA(i)值；通过从“M”个样值中选择一个新的“N”个样值组合来重复整个程序“X”次，从而得到该发生频率曲线中的“X”个附加点；使得被确定为最小值TOA(min)的时间值具有以下特点在所有出现值中，占“z”部分的TOA(i)值大于它，占“1-z”部分的TOA(i)值小于它，其中z＞0．7。本专利技术的一个重要技术优点是，这种用于改善信号质量的方法(它需要对许多信号进行相加(非相干合成))在实现时还允许根据上述“最小时间”方法来确定最小TOA。本专利技术的另一个重要技术优点是，该方法所提供的噪声消除允许更多的远端BS参与到对MS的定位中，这不仅提高了每次测量的准确度，还提高整个测量的准确度，因为可以有更多数量的BS参与定位处理。附图的详细描述通过参考附图说明图1-7，可以很好地理解本专利技术的优选实施例及其优点，相同的代号用于表示各图中相同和对应的部分。从本质上说，本专利技术提供了一种进行可用于确定移动无线终端地理位置的时间测量的方法。就这一点而论，所涉及的时间测量可以是TOA测量或到达时间差(TDOA)测量。以下描述给出了本专利技术的一个实施例，其中优选地使用TOA测量。具体地说，图1是可以用于根据本专利技术的一个优选实施例进行确定信号TOA的测量的无线BS方框图。如图所示，BS 100可以通过一个移动业务交换中心(MSC)125与有线网(未明确表示)连接，以进行通信。如图所示，BS 100通过一条无线连接对移动无线终端(MS)130进行TOA测量，其中两条所示上行通路101、102提供分集。对于一个蜂窝移动无线BS，通常包括提供这种上行链路分集的两副接收天线(例如103和104)。与每副天线103和104对应的分别是接收机111a和111b、射频(RF)解调器112a和112b以及中频(IF)解调器113a和113b。接收频率合成器114与每个射频(RF)解调器112a和112b以及控制单元115连接。接收频率合成器114使用这些连接从而使能对某些无线信道的接收。来自IF解调器113a和113b的解调信号分别通过连接116和117与均衡器135连接。尽管没有明确表示，均衡器还要与BS 100的其他单元连接。来自IF解调器113a和113b的解调信号还与一个改进型RX(ModRX)118相连。ModRX 118的功能和操作在上述Hagerman等的美国专利申请序列号08／894,466中描述，它用于测量自MS 130接收的信号TOA，并通过到控制单元115的连接向MSC 125通报这些测量的结果。对TOA测量的处理最好由ModRX 118中的处理器119进行。或者，也可以由控制单元115或有线网(例如MSC 125)中的处理器进行TOA测量处理。均衡器135合并了连接116和117上的两路解调信号，以便同时利用输入的视距和反射无线能量。另一方面，ModRX 118又单独处理这两路解调信号，因为在测量TOA时，信号衰落是所要的一种效果。换句话说，衰落消除了某些接收突发的反射波束，因而只提供所要的视距信号。图2A-2E说明了与确定一个样值TOA(i)的方法有关的一系列波形，所述方法可以根据本专利技术的优选实施例实现。图2A所示波形代表在连接116(或117)上的一个接收信号突发，它包含可变数据1和数据2，以及突发之间的训练序列(预先已知)。实线波形代表一个直达(视距)接收信号，虚线波形代表一个反射接收突发(因此时间上略有延迟)。图2B所示波形代表在连接116(或117)上的输入直达和反射信号突发与ModRX 118中用于确定TOA的可用已知训练序列之间的理论相关响应。在ModRX 118中处理后得到的这些突发的合并相关响应(“信道冲激响应”或CIR)如图2C所示。后缀“i”表示一个特定的接收突发。图2C中所示的CIRi波形是一个包括幅度和相位的复数值。CIRi的中心部分由有限个样值(例如5)个决定，但是图2C所示的完整信号要由处理器119使用传统的内插技术重建。图2D所示波形代表CIRi的平方绝对值，它被称为“估计信道功率分布”或CPPi。所绘CPPi波形是理想化的，实际上常常包含一个较大的噪声分量。因此，如图2E所示，M(例如M=70)个CPPi中的N个就合成了一个信号ICPP(Ni)。合成信号ICPP(Ni)具有与所要信号对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
在具有时间弥散的无线环境中用于确定一台无线发射机和一台无线接收机之间距离的方法，包括步骤： 自所述无线发射机发射一个信号的Ｍ个样值； 在所述接收机中接收带有多径分量和噪声的所述Ｍ个样值； 确定所述Ｍ个样值中每一个的估计信道功率分布； 从所述Ｍ个样值中选择第一组Ｎ个样值； 对所述第一组Ｎ个样值的所述估计信道功率分布进行非相干合成，以构成第一合成信号； 如果所述第一合成信号关于信噪比的质量电平低于一个预定门限，从所述Ｍ个样值中选择另一个样值； 对所述第一组Ｎ个样值和所述另一样值的所述估计信道功率分布进行非相干合成，以构成第二合成信号； 如果所述第二合成信号关于信噪比的质量电平大于或等于所述预定门限，确定所述第二合成信号最大电平的到达时间； 在到达时间与发生频率阵列中加入所述到达时间； 从所述Ｍ个样值中选择第二组Ｎ个样值； 对所述第二组Ｎ个样值重复从所述合成到所述加入步骤的所有处理；以及 根据所述阵列来确定估计到达时间最小值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H格鲁贝克，S菲舍尔，P伦德奎斯特，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]