確定移動無線電終端位置的方法和系統的制作方法

專利名稱：確定移動無線電終端位置的方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及移動無線電通信領域，尤其是，涉及用于確定移動無線電終端地理位置的一種方法和系統。
相關技術描述由Hagerman等提出的共同轉讓的申請號為NO.08/894，466的美國專利申請中，描述了一種用于確定移動無線電終端(在此以后稱為移動站或MS)位置的方法，它利用上行到時(TOA)和到時的方向(DOA)測量。在公開內容中稍微提到有關相同上行信號重復若干次的做法，以便改進TOA測量的準確度。然而，公開內容并未提供有關這種改進是如何達到的任何細節。
共同轉讓的美國專利申請，序號為(代理案件號NO.27946-00354)，已在與本發明相同的日子提交，公開了一種處理重復發送的上行信號來確定MS的位置的方法和系統。本發明在題材方面是與以上描述的專利申請有關的并講授如何提供以便利的方法從MS發送上行信號，換句話說，本發明講授如何提供“主要的(Prime)”上行信號。
由本發明闡述的另一個問題是如果位置待定的MS是一個通常的按已有的標準工作的MS，是一個新的按新的或剛出現的技術標準工作的MS，一個按本發明為改進位置確定步驟設計的MS，和/或這三種類型MS中至少二種可在相同的系統中共存并工作時，如何提供以上描述的“主要”信號。
因此，本發明的一個目的是在至少一個TDMA或FDMA系統中提供一種方法和裝置，用于在位置待定的MS中產生“主要”信號。
本發明的另一個目的是如果MS是按現有的技術標準工作的，提供一種至少在TDMA或FDMA系統中用于在位置待定的MS中產生“主要”信號的方法和裝置。
本發明又一個目的是如果MS是按一種新的或剛出現的技術標準工作的，提供一種至少在TDMA或FDMA系統中用于在位置待定的MS中產生“主要”信號的方法和裝置。
本發明另外還有一個目的是如果MS是按本發明為改進位置確定程序設計的，提供一種至少在TDMA或FDMA系統中用于在位置待定的MS中產生“主要”信號的方法和裝置。
通過至少用于TDMA或FDMA系統中在位置待定的MS中產生“主要”信號的一種方法和裝置達到了以上的和其它的目的，包括命令至少一個基站監聽來自MS的發送信號并執行與確定MS的位置有關的測量，從服務的基站發送命令到MS，發送至少一個上行信號，其中上行信號主要用于位置測量，該MS在分配給服務基站的頻率上發送上行信號，并且基站執行與確定MS的位置有關的測量。
本發明的一個重要的技術優點是在現有的TDMA標準的情況下為時間測量所用的上行信號是在小區內轉交期間發送的接入脈沖串。例如，在GSM標準下，這種接入脈沖串是用于時間測量目的最好上行脈沖串，因為這種接入脈沖串可以最大功率發送，并始終是連續的，只包含擴展訓練序列的參考信息，并不需要使用任何以前未分配的頻率。
本發明另一個重要的技術優點是在新的或剛出現的TDMA標準(例如一種GSM的修改版)的情況下，用于時間測量的上行信號是一種在呼叫或者任何分配給服務MS的載頻期間可以從一個未用時隙(TS)中的MS發送的脈沖串。因此，這種上行信號并不中斷來自所包含的MS的上行通信業務，也不干擾系統中的其它MS。附圖簡述通過隨同附圖參考以下的詳述可更充分地理解本發明的方法和裝置，其中

圖1是依據本發明的一種最佳實施方案，可確定移動無線電終端位置的一種移動無線電系統簡要方框圖；圖2是依據本發明的一種最佳實施方案，用作說明在位置待定的MS中的幀定時；圖3是用于實現本發明的一種示范性實施方案的流程圖；和圖4可用于實現本發明的第二種示范性實施方案的流程圖。
附圖詳述通過參考附圖的圖1-4可最充分的理解本發明的最佳實施方案及其優點，同樣的標號用于各圖中相同的和相應的部件。
從本質上講，本發明提供一種可用于確定移動無線電終端的地理位置的時間測量方法。照此，所包含的時間測量可以是TOA測量或TDOA測量。以下的描述公開了本發明的一種實施方案，其中最好使用TOA測量。
具體地是，圖1是依據本發明的一種最佳實施方案，確定移動無線電終端(MS)位置的一種移動無線電系統的簡要方框圖。該示范性系統100包括多個無線電基站(例如，BS1，BS2，BS3)130，135和136。雖然只示出三個BS，系統100可包括多于三個這樣的BS。系統100也包括連到BS的一個移動服務交換中心(MSC)104，并且至少一個地理位置待定的MS105。圖1也示出一個示范性的衛星120，可以發送絕對時間參考信號，例如已知全球定位系統(GPS)中的一個衛星。
對于這個實施方案，無線電基站BS1(130)最好作為MS 105的服務BS。換句話說，服務基站BS1在無線電鏈路131上通過通信業務信道(TCH)與MS 105通信。依據本發明，非服務基站BS2和BS3(135，136)可通過“監聽”為位置確定目的從MS105發送的預先告知的專用脈沖串參與位置確定過程。這種“監聽”功能是由單向箭頭132和133表示的。
每個無線電BS130，135和136最好包括通過分離器144連到各自的接收機部分143的各自的接收天線(141a-c)組，和通過組合器146連到各自的發射機部分145的發射天線(142a-c)。每個BS還包括一個連到MSC104的控制器部分147，發射機部分145，接收機部分143，和修改的接收機(ModRX)148，實現與正在做的位置確定有關的測量(例如，TOA)。ModRX 148連到時間參考單元149，通過天線(121a)接收來自衛星120的定時信號。在以上提到的由Hagerman等提出的序號為NO.08/894，466的美國專利申請中，描述了ModRX148的功能與操作，其功能是測量從MS105接收到的信號的TOA(或TDOA)，并通過與控制器部分147的連接將這些測量的結果報告MSC104。
MS105包括接收機部分151和發射機部分152，它們被連到第一處理器153。最好，處理器153執行MS105中的語言處理功能。處理器153被連到聲頻部分154，它可以包括一個話筒和揚聲器。處理器153也被連到第二處理器155，可執行一種應用程序(例如，軟件程序)156，用于實現本發明的至少一種實施方案(例如，對于一種修改的MS)。用于MS的一種鍵盤和顯示器157被連到輸入/輸出(I/O)部分158，作為一種用于MS105的用戶接口，最好通過處理器155。
圖2用作說明依據本發明的一種最佳實施方案的位置待定的MS105中的幀定時。示于圖1的示范性系統100可按GSM標準工作，其中一個幀包括8個時隙。位置待定的MS 105最好位于(為描述圖2的定時的目的)靠近其服務BS(130)，使得所用的定時提前量(TA)等于零。在這些情況下，MS 105在下行鏈路上接收其TCH的時隙，可假定是圖2中的時隙號2，或者是執行上行傳輸以前的三個時隙。在圖2所示的時間軸上，時隙被指明在哪些時間內MS105忙于接收或發送。換句話說，這些指示表明，如果一個正在進行的呼叫未被干擾，哪些時隙在上行鏈路上不能用于位置確定傳輸。
圖3是可用于實現本發明的一種示范性實施方案的流程圖。圖3描述一種利用現有的空中接口標準(例如，現有的GSM標準)為TOA(或TDOA)測量目的方便地使用“主要”上行信號的方法。因此，對于這個實施方案，位置確定功能最好應用由現有的GSM標準規定的基于上行信號的TOA測量，也就是由MS105發送的上行接入脈沖串來確認小區內轉交命令(order)。照此，在圖3中所示的方法可依據現有的空中接口標準和示于圖1的系統100用于實現本發明。
在步驟301，系統100(例如，網的部分)接收確定一個特定的(現有標準)MS(本例中為MS 105)位置的請求。如果MS 105并沒有已經工作在“會話”模式中，網絡建立對MS的呼叫，識別服務BS(130)，并確定其它BS(例如，135，136)中哪些參與TOA測量。在步驟304，服務BS(130)通過MSC104發送一個命令消息，到在位置確定中要包含的其它BS(例如，BS2-135，BS3-136)，命令BS2和BS3“監聽”從MS105發送的接入脈沖串。這個命令消息也指明TCH(載波頻率和時隙)，這些BS可據此指望“聽到”來自MS105的這些接入脈沖串。
在步驟305，服務BS(130)發送蜂窩內轉交命令消息到MS 105以識別要用的一個新的TCH。這個新的TCH可以是分配給服務BS(130)的若干信道之一，或者它甚至可以是已經在使用的“老的”TCH。換句話說，任何可用的信道可用作新的TCH。在步驟306，依據現有的空中接口技術指標(例如，對于GSM，在最大功率下最多70個專用的脈沖串)，發送接入脈沖串(“主要的”上行信號)以對蜂窩內轉交命令作出響應。根據接收到這些接入脈沖串，在BS130，135和136的每一個中的Mod RX依據以上提到的，Hagerman等的共同轉讓的美國專利申請，NO.08/894，466，描述的方法和裝置執行它們各自的TOA測量，該文全部引入于此作為參考。
在步驟307，在步驟306中執行的TOA測量依據在共同轉讓，共同未決的美國專利申請(代理案件號no．27946-00354)中描述的方法和裝置進行處理，以便確定MS105的位置，該文全部引入于此作為參考。
圖4是可用于實現本發明的第二種示范性實施方案的流程圖。圖4描述一種可利用剛提出的或還有待詳細說明的空中接口標準(例如，一種新的GSM標準，當本申請已經提交時尚有待詳細說明)為TOA(或TDOA)測量的目的方便地使用“優良的”上行信號的方法。照此，在圖4中所示的方法比起圖3中所示的方法有著另外的優點，因為圖4的方法能夠確定MS的位置而沒有招致可能由小區內轉交引起的中斷。
參考圖1和4，在步驟401，系統100(例如，網的部分)接收確定一個特定的MS位置的請求(在本例中是MS105)。一種規定的位置確定準確度可伴隨著位置確定的請求。對于這個實施方案，所指定的MS最好是一個具有擴展功能和容量的新穎的MS，與剛提出的或還有待詳細說明的空中接口標準兼容(例如，一種新的或修改的GSM標準)。如果MS105還未已經工作在“會話”模式，網絡對MS105建立呼叫，識別服務BS(130)，并確定其它BS中哪些(例如，135，136)參與TOA測量。
在步驟402，網絡(例如，MSC104)分析此請求和運行條件，并確定為以所要求的精確度執行位置確定所需的若干接入脈沖串和BS。為了保存系統的負荷量，系統優先實施這種分析。然而，這個步驟并不指望限制本發明的范圍，這個步驟可以除去或修改，例如，可以包括或者是最小數量的接入脈沖串或者是所需的最小數量BS中的一項(例如，一種運行考慮)。
在步驟403，網絡(例如，MSC104)選擇未被MS105使用的時隙(TS)，也從分配給服務BS130的載頻中選擇一個載頻。最好，所選的TS在所選的載頻上是休閑的。很明顯，為了執行這個步驟，MS105可以中斷移動幫助轉交(MAHO)的測量，如果它正在被執行的話。據此，這些MAHO測量并不認為是一種對于發送上行接入脈沖串供TOA(TDOA)測量的本發明方法的障礙。
在步驟404，服務BS(130)通過MSC104(它促成此命令)，發送命令消息到在位置確定中要包含在內的其它BS(例如，BS2-135，BS3-136)，命令BS2和BS3“監聽”從MS105發送的接入脈沖串。這種命令消息最好也指明TCH(載頻和時隙)，據此這些BS可預期“聽到”這些來自MS 105的接入脈沖串，幀數包括這樣一些接入脈沖串中的第一個，和預期的/要測量的接入脈沖串的數目。
在步驟405，服務BS(130)發送一個(新的)定位命令消息到MS105，最好識別上行TCH(時隙和載頻)，據此傳送規定數量的接入脈沖串(參考步驟402)。這種命令消息包括與傳送脈沖串開始時間有關的幀數。替代方案是，對于這些位置確定目的最佳的多個脈沖串可由MS按次序發送，而不是以上描述的接入脈沖串。
在步驟406，MS105在被命令的時間(幀數)開始發送脈沖串(依據命令的類型和數量)。根據接收到這些脈沖串，在BS130，135和136的每一個中的ModBX依據在以上提到的，共同轉讓的美國專利申請08/894，466，Hagerman等，中描述的方法和裝置執行它們各自的TOA測量。
在步驟407，依據在共同轉讓，共同未決的美國專利申請(代理案件號no.27946-00354)中描述的方法和裝置，處理在步驟406中執行的測量以便確定MS 105的位置。
雖然本發明的方法和裝置的一種最佳實施方案已在附圖中作說明并在以上的詳述中作了描述，應該理解，本發明并不限于所公開的實施方案，能夠進行大量的重新安排，修改和替換而不偏離由以下的權利要求提出并規定的本發明的精神。
權利要求
1．一種至少在TDMA或FDMA移動無線電系統中用于確定移動終端地理位置的方法，包括以下步驟在所述的移動無線電系統中接收確定所述的地理位置的請求；命令至少一個基站監聽來自所述的移動終端的傳輸信號并執行與所述的確定所述的地理位置有關的測量；從一個服務基站發送命令到所述的移動終端以發送至少一個上行信號，所述的至少一個上行信號主要用于與所述的確定所述的地理位置有關的測量；所述的移動終端在分配給所述的服務基站的頻率上發送所述的至少一個上行信號；和所述的至少一個基站執行與確定所述的地理位置有關的測量。
2．如權利要求1的方法，其中所述的發命令步驟包括向至少三個基站發命令監聽來自所述的移動終端的傳輸信號并每個基站執行與所述的確定所述的地理位置有關的測量。
3．如權利要求1的方法，其中所述的測量包括時間測量。
4．如權利要求1的方法，其中所述的至少一個上行信號僅僅用于與所述的確定所述的地理位置有關的測量。
5．如權利要求1的方法，其中所述的至少一個上行信號包括小區內轉交接入消息。
6．如權利要求5的方法，其中所述的小區內轉交消息規定對一個已經使用信道的轉交。
7．如權利要求5或6的方法，其中所述的上行信號包括至少兩個小區內轉交的接入消息，作為從所述的服務基站到所述的移動終端的所述的上行信號的有目的地延時的確認的響應，所述的確認有目的地延時，以便為所述的至少一個基站接收另外的上行信號用于執行與所述的確定所述的地理位置有關的測量。
8．如權利要求7的方法，其中有目的的延時對于所述的移動站發送規定數量的上行信號是足夠長的，在暫停周期以后，所述的移動終端回復到在所述的轉交以前所用的通信業務信道。
9．如權利要求8的方法，其中所述的規定數量的上行信號是由GSM無線電空中接口技術指標規定的，作為上行信號的最大數量。
10．如權利要求1的方法，其中所述的移動無線電系統包括一個TDMA系統，所述的至少一個上行信號在未被所述的移動終端用于通信業務的時隙期間發送。
11．如權利要求10的方法，其中所述的至少一個上行信號在未被第二移動終端占用的時隙期間發送。
12．如權利要求11的方法，其中所述的至少一個上行信號在分配給所述的服務基站的任何頻率上發送。
13．如權利要求1的方法，其中所述的至少一個上行信號與相應的測量的開始時間和停止時間被預先確定以便使系統負荷為最小。
14．如權利要求13的方法，其中所述的開始時間和所述的停止時間由有關的幀數來規定。
15．一種在移動無線電系統中用于確定移動終端地理位置的系統，包括用于接收確定所述的地理位置的請求并命令至少一個基站監聽來自所述的移動終端的傳輸信號的裝置；一個修改的接收機，連到所述的至少一個基站，用于執行與所述的確定所述的地理位置有關的測量；一個服務基站，能發送一個命令到所述的移動終端發送至少一個上行信號，所述的至少一個上行信號主要用于與所述的確定所述的地理位置有關的測量；和所述的移動終端，能夠在分配給所述的服務基站的一個頻率上發送所述的至少一個上行信號。
16．如權利要求15的系統，其中所述的至少一個基站包括至少三個基站。
17．如權利要求15的系統，其中所述的測量包括時間測量。
18．如權利要求15的系統，其中所述的至少一個上行信號僅僅用于與所述的確定所述的地理位置有關的測量。
19．如權利要求15的系統，其中所述的至少一個上行信號包括小區內轉交接入消息。
20．如權利要求19的系統，其中所述的小區內轉交消息規定對一個已經使用信道的轉交。
21．如權利要求19或20的系統，其中所述的上行信號包括至少兩個小區轉交接入消息，對從所述的服務基站到所述的移動終端的所述的上行信號的有目的地延時確認作出響應，所述的確認有目的地延時，以便為所述的至少一個基站接收另外的上行信號用于執行與所述的確定所述的地理位置有關的測量。
22．如權利要求21的系統，其中有目的地延時對于所述的移動終端發送規定數量的上行信號是足夠長的，在暫停周期以后，所述的移動終端能回復到在所述的轉交以前所用的通信業務信道。
23．如權利要求22的系統，其中所述的規定數量的上行信號由GSM無線電空中接口技術指標規定為最大數量的上行信號。
24．如權利要求15的系統，其中所述的移動無線電系統包括一個TDMA系統，所述的至少一個上行信號在未被所述的移動終端為通信業務使用的時隙期間發送。
25．如權利要求24的系統，其中所述的至少一個上行信號在未被第二移動終端占用的時隙期間發送。
26．如權利要求25的系統，其中所述的至少一個上行信號在分配給所述的服務基站的任何頻率上發送。
27．如權利要求1的系統，其中所述的至少一個上行信號和相應測量的開始時間和停止時間被預先確定，以便使系統負荷為最小。
28．如權利要求27的系統，其中所述的開始時間和所述的停止時間由有關的幀數規定。
全文摘要
公開了一種通過上行時間測量確定一臺無線電接收機(RX)(143,148)和一臺無線電發射機(TX)(152)之間距離的方法和系統,為此,上行消息由發射機(TX)發送(305,405)并主要用于位置確定。在一種實施方案中,如果發射機(TX)(152)是按現有的TDMA標準工作的移動無線電終端(105)的一個部件,則上行消息是小區內轉交(305)消息.在第二實施方案中,上行消息是一種新型的消息(405),在未被移動無線電終端(105)使用,最好也未被系統中的其它移動無線電終端使用的時隙中發送,條件是發射機(TX)(152)是一個按新的或剛提出的TDMA標準工作的移動無線電終端(105)的部件。改進的GSM無線電空中接口標準是這樣一種TDMA標準的例子。
文檔編號G01S5/06GK1284251SQ98813330
公開日2001年2月14日 申請日期1998年11月20日 優先權日1997年11月26日
發明者B·貝里奎斯特, H·格魯貝克, P·倫德奎斯特, S·菲舍爾 申請人:艾利森電話股份有限公司