使用位置估計確定異步網(wǎng)絡中成對基站的基站定時偏移之間的差的制作方法
【專利說明】使用位置估計確定異步網(wǎng)絡中成對基站的基站定時偏移之 間的差
[0001] 本申請是申請日為2010年01月09日，申請?zhí)枮?01080013348. 4,發(fā)明名稱為"使 用位置估計確定異步網(wǎng)絡中成對基站的基站定時偏移之間的差"的申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發(fā)明的多方面涉及確定異步無線通信系統(tǒng)中的基站定時差，以及涉及異步無線 通信系統(tǒng)中無線通信單元的地理定位。本發(fā)明適用于異步移動電話網(wǎng)絡，但是不限于這些 網(wǎng)絡。
【背景技術】
[0003] 無線通信單元通常是組成無線通信系統(tǒng)的一部分。無線通信單元通過無線通信網(wǎng) 絡通信，其中無線通信網(wǎng)絡也是組成無線通信系統(tǒng)的一部分。
[0004] 無線通信單元的一個例子是移動電話系統(tǒng)中的移動電話。術語"移動通信單元"和 "無線通信單元"通?？苫Q使用。然而，術語"無線通信單元"可以包括各種各樣的設備， 如可以無線通信的膝上型電腦和個人數(shù)字助理。
[0005] 無線通信網(wǎng)絡通常包括基站網(wǎng)絡，每一基站使能一個被稱為覆蓋小區(qū) (cell-footprint)的一個區(qū)域內的通信。每一覆蓋小區(qū)可以包括多個扇區(qū)。通常一個基站 服務于三個扇區(qū)。每一扇區(qū)可以由位于基站的專用天線服務。
[0006] 術語"通信"包括各種形式的通信，這些形式包括但不限于在流量信道上的語音或 數(shù)據(jù)通信會話以及控制信道上的通信。因此，例如，移動電話網(wǎng)絡中的通信可以不需要移動 電話用戶實際地撥打或接收呼叫。而是，通信可以僅涉及移動電話間歇接收數(shù)據(jù)，例如通過 無線通信系統(tǒng)的控制信道。
[0007] 典型地，許多無線通信單元四處移動。關于無線通信單元的位置信息通常被稱為 "地理定位"信息。地理定位信息可以以許多方式獲得。特別地，各種形式的測量信息可以 被處理為提供無線移動通信單元的定位的估計。
[0008] 在任何特定時間，不同形式的測量信息可以從以下得到：
[0009] (i)無線通信單元；
[0010] (ii)無線通信網(wǎng)絡，尤其是從與無線通信單元通信的一個或多個基站；或者
[0011] (iii) (i)以及（ii)。
[0012] 更詳細地考慮到測量信息，該信息可以如下得到：
[0013] (i)直接地。這意味著測量信息包括在所做的測量中。測量或者由無線通信單元 進行或者由無線通信系統(tǒng)的另外一部分進行，比如無線通信網(wǎng)絡。
[0014] (ii)間接地。這意味著測量信息從所進行的測量獲取。比如，估計無線通信單元 和無線通信系統(tǒng)的基站之間的距離。這樣的估計可以通過將信號的傳播速度乘以信號收發(fā) 之間的測量時間差來計算。
[0015] 無線通信網(wǎng)絡分為兩大類：
[0016] ⑴同步網(wǎng)絡，諸如碼分多址系統(tǒng)，例如CDMA2000。在同步網(wǎng)絡中，不同基站之間 的定時偏移是恒定的。偏移的量對于正在使用該網(wǎng)絡的無線移動通信單元是已知的。在 CDMA2000的例子中，定時偏移既是已知的也是恒定的，因為每一基站的定時被鎖定到全球 定位系統(tǒng)衛(wèi)星。
[0017] (ii)異步網(wǎng)絡，諸如通用移動電話系統(tǒng)（UMTS)。在異步網(wǎng)絡中，不同基站之間的 定時偏移不是恒定的。關于基站定時基準之間的定時偏移的信息不被提供給異步網(wǎng)絡中的 無線移動通信單元。而且，這些基準既相對于絕對定時基準也相互之間隨著時間漂移。
[0018] 在同步無線通信網(wǎng)絡中，定時信息可以用于測量無線通信單元的地理定位。為了 理解這點，對于從基站到無線通信單元的信號，考慮距離和時間之間的關系是首先必要的。
[0019] 該關系可以用公式表示，公式（1)的形式如下所示：
[0020] (1)距離=光速*(測量時間-定時偏移）
[0021] 其中，"距離"是從基站到無線通信單元的距離。
[0022] "測量時間"是通信從基站傳播到無線通信單元看起來花費的時間量。測量時間可 以是基站嵌入通信中的時間戳和無線通信單元接收該通信的絕對基準時間之間的差。絕對 基準可以是基站位于的時區(qū)的正確時間。
[0023] "定時偏移"是基站的定時基準與絕對基準之間的時間差的量。
[0024]公式（1)可以被重新整理然后重寫為公式（2)，如下：
[0025] (2)Tm=Tpath+Tb
[0026] 其中，Tm是"測量時間"，Tpath是"距離/光速"的比。這是無線信號通過從基站 到無線通信單元的路徑所花費的時間。
[0027]Tb是基站的"定時偏移"，基站的定時基準與絕對基準之間的時間差的量。
[0028] 圖1示出了在現(xiàn)有技術的移動通信網(wǎng)絡100中可用于執(zhí)行地理定位的技術。
[0029] 圖1顯示了無線通信網(wǎng)絡100。無線通信網(wǎng)絡100可以是同步或者異步網(wǎng)絡。圖 1還示出了Tpath的各種值。圖1顯示了第一基站B1，參見附圖標記120,第二基站B2,附 圖標記為130,以及第三基站B3,附圖標記140。無線通信單元110能夠從所有三個基站接 收信號。
[0030] 信號從基站B1到達無線通信單元110所花費的時間是Tpath(1)。信號從基站B2 到達無線通信單元110所花費的時間是Tpath(2)。信號從基站B3到達無線通信單元110 所花費的時間是Tpath(3)。
[0031] 基站B1具有相對于絕對基準的定時偏移Tb(l)，其中絕對基準是真實的本地時 間?；綛2具有相對于絕對基準的定時偏移Tb(2)?；綛3具有相對于絕對基準的定時 偏移Tb(3)。
[0032] 使用這些參數(shù)，將公式（2)應用于無線通信單元110從三個基站的每一個所接收 的信號是可能的。結果的公式是如下的一組公式（3)-(5):
[0033] (3)Tm(l) =Tpath(1)+Tb(1)
[0034] (4)Tm⑵=Tpath(2)+Tb(2)
[0035] (5)Tm(3) =Tpath(3)+Tb(3)
[0036] 在每種情況下，Tm由無線單元110測量。Tm可以通過例如取通信中嵌入的來自基 站的時間戳與無線通信單元110接收通信所處的絕對基準時間之間的差來計算。因此Tm 是已知的。
[0037] 如果無線通信網(wǎng)絡100是同步網(wǎng)絡，每一基站的偏移定時值是已知和恒定的。因 此Tb(l)、Tb⑵和Tb(3)的每一個都是已知的。
[0038] 使用Tm(l)、Tm⑵和Tm⑶的測量值，因此，求解以上公式（3)-(5)的每一個從而 得到Tpath(l)、Tpath(2)和Tpath(3)的值是可能的。
[0039] 使用關系Tpath=距離/光速，三個Tpath值的每一個都可以轉換成測量從無線 通信單元110到每一基站之間的距離。
[0040] 該距離信息的獲得允許使用各種公知技術來地理定位用戶。在真實的無線通信 網(wǎng)絡中，相對和絕對距離信息的混合很可能是可用的。然而，無線通信網(wǎng)絡100是異步網(wǎng) 絡，那么Tb(l)、Tb(2)和Tb(3)的值很可能是未知的，并隨著時間變化。這阻礙了求解等式 ⑶ _(5)〇
[0041] 因此，在異步網(wǎng)絡中，從信號定時信息中推導無線通信單元的位置的測量更加困 難。用在同步網(wǎng)絡的地理定位技術不能直接應用于異步無線通信系統(tǒng)。實際上，每一基站 已知的和恒定的定時偏移Tb的缺失使得這些技術不能享有關鍵信息。這可能極大地限制 了異步網(wǎng)絡地理定位的準確性。在現(xiàn)有技術的實際網(wǎng)絡中，該問題通常被認為是不能解決 的。
[0042] 現(xiàn)有技術加拿大專利申請CA2600700 (A1)的確描述了"Methodandsystem forfacilitatingtimingofbasestationsinanasynchronousCDMAmobile communicationssystem"。在CA2600700 (Al)的安排中，基站之間可察覺的定時偏移的確定 對于支持通信目的是必要的。這允許兩個基站向一個移動臺發(fā)送同樣的信息，從而使該信 息同時到達。有關的信息可能是，例如，一部分語音。這總是逐移動臺（mobile-by-mobile) 地進行的，來自一個移動臺的信息或結果不影響不同移動臺的任何操作。CA2600700描述了 如何在一個或多個移動臺上計算該定時。
[0043]現(xiàn)有技術美國專利申請US2006239391 (A1)描述了"Evaluatingbasestation timinginanasynchronousnetwork"。在該安排中，基站定時被確定。然而，該確定需要 移動臺的定位的現(xiàn)有知識。
[0044]現(xiàn)有技術國際專利申請W02005002124 (A2)描述了"Methodforsparsenetwork deploymentaccuracyenhancements"。該方法提供了定位信息。其依賴于從不同小區(qū)站點 接收的功率水平，其可由異步系統(tǒng)提供。概括地，移動臺被預計離接收強的小區(qū)站點更近， 并且遠離接收弱的小區(qū)站點。在一些特殊情況下，這些假設可能相當接近。然而，由于高可 變的信號減弱效果，精確的地理位置策略將會受限。如此效果的一個例子是通常在建筑物 內的體驗到的。當用戶在建筑物內，一個小區(qū)站點可能會顯得比其它站點弱，這是由于不同 數(shù)目的磚墻位于去往每一小區(qū)站點的信號路徑上。結果，等距的小區(qū)站點可能為建筑內的 用戶提供非常不同的信號強度?；诮邮蘸桶l(fā)送的信號功率來測量距離因此變得適應性受 局限。

【發(fā)明內容】

[0045] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種方法，用于確定異步無線通信系統(tǒng)中基站定時 偏移之間的差。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種異步無線通信系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的第三 方面，提供一種異步無線通信系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種異步無線通信系統(tǒng)。 根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種計算機程序產品。
[0046] 通過使用無線通信單元的通信的記錄，本發(fā)明實現(xiàn)了在異步無線通信系統(tǒng)中成對 基站B(i)、B(j)之間的定時偏移dTb(i，j)的估計。這些通信可以是諸如UMTS系統(tǒng)的異步 移動電話系統(tǒng)中的移動電話所發(fā)出的呼叫。
[0047] 本發(fā)明可以應用于通信的連續(xù)記錄組，在異步無線通信系統(tǒng)中每一組記錄在預定 長的時間里做出。該方法提供了對成對基站B(i)、B(j)之間的定時偏移dTb(i，j)的最新 估計。
[0048] 成對基站B(i)、B(j)之間的定時偏移dTb(i，j)可以被用于在無線通信網(wǎng)絡中地 理定位無線通信單元?？梢院透鞣N地理定位技術一起執(zhí)行該地理定位，其中各種地理定位 技術在現(xiàn)有技術中通常僅僅用于同步無線通信系統(tǒng)。
[0049] 本發(fā)明允許對基站定時偏移的跟蹤。這些偏移通常隨著時間漂移。跟蹤信息不需 要基站中的監(jiān)控電路，而是可以從無線通信單元在它們的正常操作期間在無線通信系統(tǒng)內 所收集的數(shù)據(jù)記錄中獲得。
[0050] 在現(xiàn)有技術中，精確的定