在定位无线接收机中补偿接收信号延迟的蜂窝定位系统技术方案

定位系统通过补偿多个定位无线接收机中接收信号到达时间的器件公差定位移动单元。系统在定位无线接收机中确定接收无线信号的检测时间。系统考虑到相应的定位无线接收机的一个或多个接收机级所关联的预存信号延迟以及检测时间，确定接收无线信号的到达时间。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
背景本专利技术一般涉及通信系统领域，更具体地涉及补偿定位无线接收机中的接收信号延迟。商用无线通信的发展、特别是蜂窝无线电话系统的爆炸性增长，改变了人们通信的方式。一项调查表明大约80％的购买移动通信单元以及业务注册的人是为了增强个人安全性才这样做的。假设，这些用户中的很多人可能希望在紧急情况下使用他们的移动单元帮助他们，例如，当他们的汽车坏了或者需要快速医疗及/或警方响应的紧急情况下。在这些情况下，可能希望无线通信系统能够确定移动单元的位置，特别是在用户不知道他或她的精确位置情况下。此外，希望FCC不久会要求网络经营者将紧急呼叫者位置转发到紧急服务提供者。有很多技术能够产生移动单元的位置信息。在一种定位系统中，移动单元可以估计自己的位置并在进行紧急呼叫时发出带有其坐标的消息。例如，为移动单元提供从GPS卫星网接收位置信息的全球定位系统(GPS)接收机可以完成这个任务。移动单元则可以向系统发出这个信息，系统则将其转发到紧急服务提供者。但是，这样需要对现有的移动单元做很大修改以便包括GPS接收机，而且在移动单元和基站之间需要附加的信令。或者，向移动单元发送信号或者接收信号的基站可以用于确定移动单元的位置。各种技术，包括移动单元信号衰减、到达角以及移动单元信号在不同基站的到达时间差(TDOA)，都被建议用于提供移动单元的位置信息。例如，见Louis A.Stilp的题为“Time Differenceof Arrival Technology for Locating Narrowband CellularSignals(定位窄带蜂窝信号的到达时间差技术，SPIEVol.2602，pp.134-144)”的文章。另一种用于在无线通信系统中定位移动单元的系统是独立于无线通信系统操作的附属系统。附属系统包括它自己的用于定位移动单元的基站。尽管如此，附属系统可以与无线通信系统共享各种部件(例如，天线)，但是分别处理信号。这样是有好处的，例如作为一种提供移动单元位置但不修改系统中大量现有基站的方便的解决方案。为了确定目标移动单元的位置，一些定位算法依赖于三个定位无线接收机在三个或多个位置报告的接收信号到达时间。通过处理到达时间，目标移动单元的位置通过已知的等半径圆定位算法来确定。这种算法依赖于半径对应于定位接收机所报告的到达时间的至少三个圆的交叉点。实际上，定位无线接收机确定检测到来自目标移动单元的接收信号时所对应的检测时间，而不是接收信号实际到达定位无线接收机的时间。检测时间是接收信号从接收机检测器中出现的时间，已经通过了接收机的各个RF和IF级，为接收信号的检测增加了信号延迟。在理想条件下，检测时间与到达时间之间的差别是很小的。因为给定定位系统中的每个接收机会引入相同的延迟量，很容易通过系统的定位算法消除。但是由于器件公差，假设各个定位接收机具有相等延迟就无效了。例如，某些类型的IF滤波器在群时延——通过滤波器传播能量所需时间——上变化很大，即使是标称相同的器件。经验数据表明由于较好的性能价格比特性而广泛用于接收机中的陶瓷IF滤波器的群时延表现为偏离均值大约正负100纳秒。因此，位置确定受到各种不确定性和公差的影响，导致定位的不精确和模糊。在非理想条件下的定位系统中，接收信号到达时间中100纳秒的不确定性引入大约30米(大约100英尺)的位置不确定性。参考附图说明图1，通过用于确定移动单元位置的第一定位无线接收机和第二定位接收机的到达时间所对应的圆的交叉部分之间的虚线表示了正负100纳秒所引起的位置不确定性。每个定位无线接收机用其半径表征了正负100纳秒不确定性的两个同心圆代表。因此，具有诸如IF滤波器这样的公差分布极限中得到的器件的定位无线接收机，使系统的定位误差和模糊性在几百英尺的量级。因此，需要一种补偿定位无线接收机中由器件公差引起的位置不确定性的定位系统。概述强调这种需要的本专利技术在通过测量和预存与定位无线接收机关联的信号延迟来改善定位精度的定位系统中示范。因此，根据本专利技术定位移动单元的定位系统包括检测器——检测相应的定位无线接收机从移动单元接收的无线信号，以及定时设备——确定与接收信号关联的检测时间。处理器基于检测时间和预存在存储设备中的测量的或计算的信号延迟确定接收无线信号的到达时间。移动单元定位器处理多个定位无线接收机中的到达时间，对移动单元定位。根据专利技术更详细的特性，信号延迟包括与一个接收机级中包括的滤波器关联的测量的或计算的群时延，以及与无线接收机中包含的传输线关联的测量的或计算的传输线延迟。优选地，到达时间基于信号延迟和检测时间之间的差。但是，在示范实施例中，到达时间可以基于检测时间和从信号延迟相对标称值的差中得到的增量值。结合附图，本专利技术的其它特性和优点将会从优选实施例的如下描述中清晰，附图以举例方式说明了专利技术的原理。附图的简要描述图1是表明使用常规定位无线接收机来定位移动单元所关联的位置不精确性图。图2是有利地结合了本专利技术的定位系统框图。图3是图2系统中使用的定位无线接收机的框图。图4是用于发射与图3接收机关联的信号延迟的延迟消息图。详细描述参考图1，表示了有利地结合了本专利技术的定位系统1.在示范实施例中，定位系统1是与如下Stilp等人的美国专利的公开类似的附属系统No.5,327,144，题为“Cellular Telephone Location System(蜂窝电话定位系统)”，该公开内容这里结合以资参照。随着揭示将会明确，除了附属定位系统，非附属定位系统也会同等地得到本专利技术的好处。定位系统1包括三个定位无线接收机2、3、4，它们不一定与多个用户移动单元所操作的蜂窝无线通信系统的基站处于同一位置。还表示了蜂窝系统基站5，支持服务小区6内的无线通信，具体而言是与移动单元7的无线通信，移动单元7的位置将根据本专利技术来确定。定位无线接收机2、3和4监视移动单元7对系统的接入。当移动单元7进行紧急接入时，定位系统1处理定位接收机2、3和4从移动单元7接收信号的到达时间，以便使用(例如)熟知的等半径圆定位算法确定移动单元7的位置。在示范实施例中，对定位无线接收机2、3、4的到达时间的处理在中央站8中进行，后者将移动单元7的位置信息报告给紧急服务中心9。根据本专利技术，与定位无线接收机2、3、4的一个或多个接收机级关联的测量或计算的信号延迟预存在每个定位无线接收机或中央站8中。当确定移动单元7的位置时，中央站8中结合的移动单元位置查找器5处理基于定位无线接收机对应的信号延迟得到的到达时间。因此，不象常规的方法，本专利技术在进行位置确定时考虑了与定位无线接收机关联的预存的信号延迟变量。通过测量并预存信号延迟，专利技术的定位系统可以精确地定位移动单元7，而不会引入与定位无线接收机2、3、4的器件公差有关的不确定性。参考图3，表示了定位系统的一个定位无线接收机10的框图。定位无线接收机10包括多个接收机级，每个都对接收信号的检测引入了可测的信号延迟。如所示，接收机天线11从移动单元7(图2中表示)接收发射信号，并通过传输线14提供给RF级12。众所周知将天线11连接到RF级12的传输线14使接收信号拖延了一个传输线延迟。提供预放大和接收机选择性的RF级12，将接收信号提供给IF级16，以便用熟知方式下本文档来自技高网...

【技术保护点】
使用多个定位无线接收机定位移动单元的装置，包括： 在相应的定位无线接收机中检测从移动单元接收的无线信号的检测器； 确定与接收信号有关的检测时间的定时设备； 存储设备，存储相应的定位无线接收机的一个或多个接收机级所关联的信号延迟；以及 处理器，基于检测时间和信号延迟确定接收无线信号的到达时间，以及 移动单元查找器，处理多个定位无线接收机中的到达时间，确定移动单元的位置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DR伊尔文，R拉梅斯，K莫尔纳，
申请(专利权)人：艾利森公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]