專利名稱：為定位移動臺的地理位置提供精確的定時源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基站和移動臺之間通信以在非同步的基站之間提供一個精確的定時源的方法，更特別的是涉及一種在無線時分多址(TDMA)或AMPS系統(tǒng)中，基站和移動臺之間通信以在非同步的基站之間提供一個精確的定時源的方法。
無線電話(包括蜂窩電話、增強(qiáng)型專用移動無線電通信(ESMR)和個人通信業(yè)務(wù)(PCS))的不斷普及導(dǎo)致無線呼叫911的驟增。公共安全機(jī)構(gòu)力求為蜂窩呼叫用戶提供和陸線呼叫用戶同樣的服務(wù)水平，但受到明顯的技術(shù)差異的阻礙。增強(qiáng)型911系統(tǒng)是設(shè)計和構(gòu)造用來支持陸線電話的。陸線電話通過固定電纜連接回電信中心局(TCO)，因此陸線電話和其位置之間的關(guān)系是固定不變的。當(dāng)某人從一陸線電話呼叫911，該電話的位置就可用于確定最近的警局、消防、醫(yī)療機(jī)構(gòu)以及公共安全應(yīng)答點(diǎn)(PSAP)。操作員掌握這些詳細(xì)情況后就能作出911系統(tǒng)應(yīng)有的快速反應(yīng)。
然而，無線呼叫用戶不與任何固定位置相關(guān)，這也正是它們?nèi)绱似占暗脑颉＿@個優(yōu)點(diǎn)卻不利于要求緊急援助的無線電話或移動電話用戶。如果呼叫者的地理位置不明，操作員在完全了解該緊急事件的性質(zhì)之前，就必須在呼叫之初花上寶貴的時間獲取有關(guān)位置和該地區(qū)警局、消防、醫(yī)療機(jī)構(gòu)以及PSAP的基本信息。因此，快速確定呼叫者的位置對于生命安全至關(guān)重要。
帶有移動定位系統(tǒng)的無線電話基站被認(rèn)為能確定移動臺的地理位置。隨著雷達(dá)的出現(xiàn)，高精度定位系統(tǒng)已采用到達(dá)時差(TDOA)方法作為確定位置的優(yōu)選技術(shù)。事實(shí)上，全球定位系統(tǒng)(GPS)就是一種基于TDOA的系統(tǒng)(該系統(tǒng)已被大部分系統(tǒng)推薦用于美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)分配的定位和監(jiān)視業(yè)務(wù))。TDOA系統(tǒng)的操作是通過將定位接收機(jī)放置于分配在廣闊地理區(qū)域的多個基站。當(dāng)一個信號由一移動臺發(fā)送，它以近似1000英尺／秒的速度傳播到本地基站，其中，信號的接收是打上時間標(biāo)志的。接著，采用眾所周知的三角測量方法比較時間標(biāo)志的差值，以產(chǎn)生交叉的雙曲性直線，由此就可確定位置。
然而，TDOA方法要求在三角測量方法中使用的基站必須在時間上精確校準(zhǔn)。換句話說，基站必須同步。目前在TDMA和AMPS無線系統(tǒng)中，所有單個基站必須添加外部設(shè)備以提供所要求的定時精度和同步。
CDMA是與TDMA或AMPS差別很大的技術(shù)。CDMA有一個N=1的頻率復(fù)用方案，其中，相鄰小區(qū)采用同一頻譜(以增加容量)。CDMA小區(qū)的同步允許數(shù)碼語音數(shù)據(jù)無縫地切換到一個相鄰小區(qū)。TDMA有一個N=7的頻率復(fù)用方案，其單獨(dú)的30kHZ頻率的信道不能被相鄰小區(qū)復(fù)用，而只能由相距足夠遠(yuǎn)的小區(qū)復(fù)用以減小同波道干擾。
因此，需要提供一種方法，該方法在TDMA和AMPS系統(tǒng)中的基站之間提供定時同步而不需要添加昂貴的外部設(shè)備。
本發(fā)明通過提供一種采用TDMA／AMPS空中接口的方案，以在非同步的基站之間提供定時同步來改進(jìn)傳統(tǒng)的TDMA和AMPS系統(tǒng)。這在一個優(yōu)選實(shí)施例中已通過為來自一個服務(wù)基站到達(dá)預(yù)定或候選基站的信號標(biāo)記時間標(biāo)志得以實(shí)現(xiàn)。該時間標(biāo)志根據(jù)相應(yīng)的候選基站的一個時鐘信號標(biāo)記。相應(yīng)的候選基站基于每個候選基站計算出的一個下行鏈路偏移(代表分?jǐn)?shù)符號時間，與相應(yīng)的候選基站的內(nèi)部符號時鐘成比例，且處于信號從服務(wù)基站發(fā)送的時間和候選基站符號時鐘的下一個預(yù)定循環(huán)點(diǎn)之間)與服務(wù)基站同步。這個預(yù)定的循環(huán)點(diǎn)可以是，如當(dāng)時鐘由低變高時，下一個周期的開始。相應(yīng)的候選基站基于信號在候選基站接收的時間，以及信號從服務(wù)基站傳送到候選基站所要求的已知時間來確定信號的發(fā)送時間。
既然服務(wù)基站是在其符號時鐘周期的已知點(diǎn)發(fā)送信號，如一個時鐘周期的開始點(diǎn)，候選基站就能使其內(nèi)部符號時鐘與服務(wù)基站的內(nèi)部符號時鐘同步。這個同步的建立是通過校準(zhǔn)計算出的下行鏈路符號偏移以與服務(wù)基站的信號發(fā)送時間一致。
盡管各個基站的內(nèi)部符號時鐘不同步，但它們確實(shí)是基于精確的和傳統(tǒng)的T1鏈路時鐘而工作于同一頻率。換句話說，每個時鐘工作頻率約為1．544MHZ±75HZ。由此，基站的符號時鐘與其他基站的符號時鐘幾乎保持同樣的定位關(guān)系。因此，處于同步的兩個基站在隨后的通信中仍將同步。當(dāng)兩個基站處于同步時，就有可能執(zhí)行要求同步的基站的操作，如TDOA信息用于確定移動臺位置。因此，本發(fā)明提供了一種方法使基站同步，這樣的話移動臺的位置就能采用傳統(tǒng)的TDOA方法確定。
確定一個移動臺的位置比來自911呼叫的應(yīng)急管理應(yīng)用更有益處。其他應(yīng)用，如詐騙管理、定位靈敏計費(fèi)、車輛和船只管理、庫存／包裹監(jiān)視以及無線系統(tǒng)設(shè)計也能用在TDMA和AMPS系統(tǒng)，而無須沉重的硬件設(shè)備費(fèi)用。
在一個優(yōu)選實(shí)施例中，該同步系統(tǒng)在計算機(jī)上以軟件實(shí)現(xiàn)用于確定移動臺的地理位置。軟件實(shí)現(xiàn)接收由服務(wù)基站發(fā)送到一候選基站的第一個信號的收到時間標(biāo)志。該時間標(biāo)志根據(jù)候選基站的符號時鐘來測量。同步系統(tǒng)基于信號的接收時間標(biāo)志以及服務(wù)基站和候選基站間的已知距離，確定信號由服務(wù)基站的發(fā)送時間作為發(fā)送時間標(biāo)志。這個發(fā)送時間標(biāo)志根據(jù)候選基站的符號時鐘來測量。同步系統(tǒng)接著通過將確定的信號發(fā)送時間標(biāo)志校準(zhǔn)到服務(wù)基站符號時鐘周期的已知點(diǎn)(代表來自服務(wù)基站的實(shí)際的發(fā)送時間標(biāo)志)，使候選基站的符號時鐘與服務(wù)基站的符號時鐘同步。
下面將就附圖對本發(fā)明作詳細(xì)描述，其中，同樣的附圖標(biāo)記代表同樣的單元，以及
圖1為示意一個傳統(tǒng)的TDMA／AMPS無線系統(tǒng)的基本組成部分的方框圖；圖2(a)為根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例的同步系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的示意圖；圖2(b)為根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實(shí)施例的同步系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的示意圖3示意了該同步系統(tǒng)的一個優(yōu)選實(shí)施例的流程圖；圖4為一定時圖，示意了根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例的不同基站內(nèi)部符號時鐘同步的一個實(shí)例；圖5示意了該同步系統(tǒng)的另一個優(yōu)選實(shí)施例的流程圖；和圖6示意了該同步系統(tǒng)的再一個優(yōu)選實(shí)施例的流程圖；圖7(a)和7(b)示意了在該同步系統(tǒng)的一個優(yōu)選實(shí)施例中一個示例性的消息格式。
本發(fā)明針對一個同步系統(tǒng)，它采用TDMA空中接口的方法在涉及移動定位的基站間提供定時同步，而不需要使用昂貴的外部基站設(shè)備。該系統(tǒng)和方法支持TDMA和AMPS通信系統(tǒng)，并滿足采用現(xiàn)有基站硬件設(shè)備的911呼叫目前的距離和反應(yīng)時間要求。盡管在此描述的實(shí)施例用于TDMA通信系統(tǒng)中，但應(yīng)理解的是，該實(shí)施例也能應(yīng)用于下述的AMPS通信系統(tǒng)。
圖1示出了使一個通信站和另一通信站同步的方案的一個實(shí)施例。如圖所示，圖1示意了一個傳統(tǒng)的TDMA無線系統(tǒng)5，它包括一個服務(wù)基站10，一個候選基站20，另一個候選基站30和一個移動臺40。服務(wù)基站10與候選基站20之間的分隔距離為已知的Dsa，與候選基站30之間的分隔距離為已知的Dsb。移動臺40位于基站10、20、30之間，并通過通信信道(與數(shù)據(jù)和代碼調(diào)制的信號在其上傳送)與基站10、20、30通信。
圖2(a)示意了一同步系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的框圖。同步系統(tǒng)1包括一個計算機(jī)60和一個產(chǎn)品70(the article of manufacture)，該系統(tǒng)最好位于服務(wù)基站10或其他能與服務(wù)基站10內(nèi)的接收機(jī)或發(fā)射機(jī)實(shí)時通信的位置。因此，同步系統(tǒng)1可位于其中一個候選基站20或30，或與服務(wù)基站10電信連接的其他位置。產(chǎn)品70包括一計算機(jī)可讀介質(zhì)和使候選基站20、30與服務(wù)基站10同步以及用于定位移動臺40的一個可執(zhí)行程序。
圖2(b)示意了另一種可選的同步系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。同步系統(tǒng)1包括計算機(jī)60，用于接收攜帶可執(zhí)行程序用于使候選基站20、30和服務(wù)基站10同步的信號80。信號80以數(shù)字格式與載波一起發(fā)送或單獨(dú)發(fā)送。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將以如下順序描述。首先，參考圖3和圖4解釋使候選基站20、30與服務(wù)基站10同步的方案。接著，參考圖4和圖5解釋測量服務(wù)基站10的發(fā)送事件和隨后事件的收到之間的時間的方案。最后，參考圖4和圖6解釋收集不同候選基站20、30的時差用來定位移動臺40的方案。
圖3示意了從相應(yīng)的候選基站20、30的角度來看，使一個候選基站20或30與一個服務(wù)基站10同步的流程圖。服務(wù)基站10發(fā)送一個未使用數(shù)據(jù)符號幀中嵌有時間標(biāo)志的下行鏈路“事件”。對TDMA來說，該“事件”是，如發(fā)送中符號之間產(chǎn)生相位變化時的時間點(diǎn)。在S10，候選基站20、30接收該下行鏈路事件，并測量嵌入到該“事件”的時間標(biāo)志。候選基站20、30基于相應(yīng)的候選基站20、30的符號時鐘測量收到時間。
圖4示意了服務(wù)基站10和一個候選基站20、30的內(nèi)部符號時鐘定時圖的一個例子。如圖所示，服務(wù)基站10在發(fā)送時間T0發(fā)送下行鏈路“事件”，該“事件”在下行鏈路收到時間T1在候選基站20、30接收(如圖3中步驟S10所述)。下行鏈路“事件”收到時間T1的接收時間如圖4所示，它與相應(yīng)的候選基站20、30的符號時鐘有關(guān)。
在圖3的步驟S20，同步系統(tǒng)1根據(jù)候選基站20、30的符號時鐘確定下行鏈路“事件”發(fā)送時間T0。下行鏈路發(fā)送時間T0的確定基于該發(fā)送在候選基站20、30的接收時間T1，以及服務(wù)基站10和相應(yīng)的接收基站20、30之間的已知距離。換句話說，下行鏈路發(fā)送時間T0等于下行鏈路收到時間T1減去下行鏈路信號從服務(wù)基站10傳送到候選基站20、30的時間。假定有一條視線信號路徑，那么信號的傳送時間等于服務(wù)基站和候選基站之間的距離除以信號的波速。
在圖3的步驟S30，同步系統(tǒng)1根據(jù)符號時鐘差將候選基站20、30的符號時鐘校準(zhǔn)到服務(wù)基站10的符號時鐘。服務(wù)基站10在時間T0(如發(fā)送中符號之間產(chǎn)生相位變化時)發(fā)送其下行鏈路“事件”。如圖4所示，相位變化時的發(fā)送時間T0發(fā)生在符號時鐘由低變高時。由候選基站10確定的下行鏈路發(fā)送時間T0標(biāo)記在候選基站20、30的符號時鐘上，并校準(zhǔn)到服務(wù)基站10發(fā)送下行鏈路“事件”的已知時間點(diǎn)上。同步系統(tǒng)1確定一個下行鏈路偏移D0作為發(fā)送時間T0與候選基站20、30的下一個符號時鐘周期開始點(diǎn)之間的時間。由此，下行鏈路偏移D0代表服務(wù)基站10和相應(yīng)的候選基站20、30的時鐘之間的符號偏移。
因此，候選基站20、30的符號時鐘與服務(wù)基站10的符號時鐘同步，因?yàn)榉?wù)基站10的符號時鐘的任一點(diǎn)通過下行鏈路偏移D0的改變，對應(yīng)著候選基站20、30的符號時鐘的相同點(diǎn)。由此，通過校準(zhǔn)服務(wù)基站10符號時鐘的預(yù)定時間與計算好的下行鏈路發(fā)送時間T0一致，候選基站20、30就能與服務(wù)基站10同步。
接著，參考圖4和圖5解釋測量服務(wù)基站10的發(fā)送事件和隨后事件的收到之間的時間的方案。一旦候選基站20或30基于下行鏈路偏移D0與服務(wù)基站10同步，隨后的“事件”也會同步。也就是說，候選基站20、30接收到的隨后時間標(biāo)志可從服務(wù)基站10的符號時鐘的已知點(diǎn)測量出來。因此，隨后的信號可由候選基站20、30接收，而且同步系統(tǒng)可確定下行鏈路發(fā)送時間T0和隨后信號收到之間的時間差。
圖5示意了同步系統(tǒng)1的另一個優(yōu)選實(shí)施例的流程圖的一個實(shí)例。在這個優(yōu)選實(shí)施例中，在步驟S100，同步系統(tǒng)1使接收基站20、30與服務(wù)基站10同步(如上述和圖3的步驟S10、S20和S30所示)。同步系統(tǒng)1同步候選基站20、30后，相應(yīng)的候選基站20、30在步驟S110接收隨后的信號。隨后的這個信號可以源自任意一個發(fā)送源(如移動臺40，服務(wù)基站10或其他候選基站20、30)。候選基站20、30根據(jù)接收候選基站20、30的符號時鐘測量隨后信號的收到時間。
候選基站20、30從服務(wù)基站10接收到一個下行鏈路消息并同步相應(yīng)的候選基站20、30和服務(wù)基站10后，在步驟S100，發(fā)送源(如移動臺40)發(fā)送一個上行鏈路“事件”響應(yīng)該控制消息。上行鏈路“事件”為，如發(fā)送中已知符號之間產(chǎn)生的相位變化。服務(wù)基站10和候選基站20、30接收上行鏈路“事件”，并基于相應(yīng)的基站10、20和30的符號時鐘測量上行鏈路“事件”的收到時間。既然在步驟S100候選基站20、30已與服務(wù)基站10同步，同步系統(tǒng)1就能在步驟S120確定下行鏈路“事件”從服務(wù)基站10發(fā)送的發(fā)送時間T0，和上行鏈路“事件”從移動臺40發(fā)送、且在相應(yīng)的候選基站20、30接收的收到時間T4之間的差值。當(dāng)然，同步系統(tǒng)1在步驟S120也能確定下行鏈路“事件”從服務(wù)基站10發(fā)送的發(fā)送時間T0，和上行鏈路“事件”從移動臺40發(fā)送、且在服務(wù)基站10收回的收到時間T5之間的差值。這個時差被報告作為下行鏈路偏移D0-(從時間T0到下一個符號的開始或上升時間)+(下述的上行鏈路偏移U0)+(下行鏈路偏移D0和上行鏈路偏移U0之間的符號數(shù))后的總和。
圖4也示意了由一個候選基站20、30接收的一個上行鏈路“事件”的上行鏈路偏移U0的一個實(shí)例。如上所述，在圖5的步驟110，候選基站20、30根據(jù)候選符號時鐘在T4接收上行鏈路“事件”。同步系統(tǒng)1接著測量T4和符號時鐘最近一次的上升時間T3之間的時間間隔。上行鏈路偏移U0接著被確定為符號時鐘的分?jǐn)?shù)部分，它與相應(yīng)候選基站20、30的內(nèi)部符號時鐘有關(guān)，且從上一個符號時鐘上升時間的開始點(diǎn)T3到上行鏈路“事件”收到T4。因此，同步系統(tǒng)1測量從服務(wù)基站10的下行鏈路“事件”發(fā)送時間T0到由候選基站20、30接收上行鏈路“事件”的收到時間之間的整個時間，作為下行鏈路偏移D0、上行鏈路偏移U0以及它們之間符號數(shù)的總和。
接著，參考圖4和圖5解釋收集來自不同候選基站20、30的時差來定位移動臺40的方案。本實(shí)施例描述了一種為確定呼叫911的移動臺40的地理位置提供一精確的定時源的方法。
在圖6的步驟S200，服務(wù)基站10接收一個911呼叫。該呼叫通過移動臺40在一反向信道上傳送，并觸發(fā)基站10定位移動臺40，如下例所述。為響應(yīng)911呼叫，服務(wù)基站10向一個與服務(wù)基站10本地相鄰的基站發(fā)送一個地理定位請求。該地理位定請求嵌入到T1控制消息并通過PSTN交換機(jī)上的一個執(zhí)行控制處理器(ECP)發(fā)送。
基于這個地理定位請求，相鄰基站檢查從移動臺40送出的發(fā)送信號的信號質(zhì)量，并通過ECP將信號質(zhì)量水平送回到服務(wù)基站10。在收到結(jié)果信號后的步驟S220，服務(wù)基站10確定哪個相鄰基站是定位移動臺40地理位置的最佳候選對象。接收的來自移動臺40的發(fā)送信號質(zhì)量足夠高的相鄰基站被指定為候選基站20、30，并用于收集TDOA信息，如下所述。
在步驟S230，服務(wù)基站發(fā)送一個下行鏈路消息到移動臺，該消息也可由候選基站20、30接收。在如圖7(a)和圖7(b)示意的一個優(yōu)選實(shí)施例中，使用一種IS136A消息格式。圖7(a)示意了從移動臺到基站的信息傳送的時隙格式，圖7(b)示意了從基站到移動臺的信息傳送的時隙格式。時隙G代表保護(hù)時間，時隙R代表斜坡時間，DATA代表用戶信息或FACCH，SACCH代表慢相關(guān)控制信道，CDVCC代表編碼數(shù)字校驗(yàn)顏色代碼，SYNC代表訓(xùn)練同步，CDL代表編碼數(shù)字控制信道定位器，RSVD代表反向。在本實(shí)施例中，指令可在下行鏈路消息的SACCH的間隔發(fā)送。
候選基站20、30接著以上述圖3步驟S10到S30的方式使其內(nèi)部符號時鐘與服務(wù)基站10的內(nèi)部符號時鐘10同步。
下行鏈路消息也通知相應(yīng)的候選基站20、30，服務(wù)基站10將發(fā)送一個控制消息到移動臺40。也就是說，嵌入到下行鏈路消息的是一個指令，通知候選基站20、30服務(wù)基站10將在某個特定時刻(如發(fā)送到候選基站20、30的下行鏈路消息發(fā)送后的多個符號時鐘周期)發(fā)送一個控制消息到移動臺40。比如，嵌入到下行鏈路消息的是一個指令，通知候選基站20、30服務(wù)基站10將在如圖4所示的時間Tm發(fā)送一個控制消息到移動臺40。
已與服務(wù)基站10同步的候選基站20、30遞減計數(shù)到該特定時刻，下行鏈路消息指示此刻為服務(wù)基站10發(fā)送該移動控制消息的時間，并接著開始從特定時刻Tm計數(shù)。在圖6的步驟S240，服務(wù)基站10發(fā)送該移動控制消息。移動控制消息指示移動臺40發(fā)送一個上行鏈路“事件”(比如上述的在TDMA系統(tǒng)產(chǎn)生的符號相位變化)。由此，移動臺40從服務(wù)基站10接收該移動控制消息，并發(fā)送一個應(yīng)答上行鏈路“事件”到基站10、20和30。在步驟S250，基站10、20和30接收該應(yīng)答上行鏈路“事件”，并以類似于上述圖5步驟S110的方式測量其收到時間。
在圖6的步驟S260，基站10、20和30確定移動控制消息從服務(wù)基站10發(fā)送的發(fā)送時間和移動臺40上行鏈路“事件”在相應(yīng)的基站10、20和30接收的收到時間之間的時差。候選基站20和30的時差的確定方式類似于上述圖5步驟S120的方法。在本實(shí)施例中，移動控制消息從服務(wù)基站10發(fā)送的發(fā)送時間和移動臺上行鏈路“事件”的收到時間之間的時差被確定為下行鏈路偏移D0、上行鏈路偏移U0以及相應(yīng)服務(wù)基站20和30的符號整數(shù)數(shù)(介于時間Tm和上行鏈路偏移U0之間)的總和。
應(yīng)理解的是，這個時間差不應(yīng)包括每個基站20、30特有的延遲。這些延遲包括候選基站20和30接收機(jī)路徑上的一組延遲，以及服務(wù)基站10和候選基站20和30之間的距離帶來的延遲。然而，這些延遲都已知或能確定。這個組延遲是信號通過基站接收電路、基站發(fā)送電路或移動接收或發(fā)送電路時的延遲。該組延遲為一常數(shù)，但必須為每個基站測量?；竞秃蜻x基站之間的延遲是速度為每英尺毫微秒的射頻信號傳送的距離所致。
信號從服務(wù)基站10的發(fā)送時間和移動臺40上行鏈路“事件”在服務(wù)基站10的收到時間之間的時差的確定方式類似于上述用于候選基站20、30的步驟S210和S260的方法。然而，因?yàn)榉?wù)基站10本身同步，并且其下行鏈路“事件”和移動控制消息在符號時鐘周期的開始從服務(wù)基站10發(fā)送，因此它沒有下行鏈路偏移D0。因此，服務(wù)基站10在步驟S260的時間差=服務(wù)基站10的內(nèi)部符號整數(shù)數(shù)(介于移動控制消息在時間Tm的發(fā)送和上行鏈路“事件”在時間T5的收到之間)+上行鏈路偏移U0(從之前的整個符號到上行鏈路“事件”收到時間T5的符號時間的分?jǐn)?shù)部分)。
如上所述，對于候選基站20和30，已知組延遲接著被從總和中減去，以到達(dá)與為候選基站20和30確定的時差一致的時差。對于服務(wù)基站10，延遲包括在服務(wù)基站10的接收機(jī)上的組延遲(從上行鏈路“事件”在接收機(jī)收到的實(shí)際時間到該時間標(biāo)志的實(shí)際時間)。服務(wù)基站10上的另一個延遲為發(fā)射機(jī)組延遲(測量作為發(fā)送信號指令的收到和實(shí)際的發(fā)送時間之間的時差)。如上面指出的，這些計數(shù)已知或能確定。
如圖6所示，在步驟S260，移動控制消息的發(fā)送時間T4和移動上行鏈路“事件”的收到時間Tm之間的時差被確定之后，候選基站20和30發(fā)送該時差到服務(wù)基站10。在步驟S270，服務(wù)基站10接收來自候選基站20、30的時差。在步驟S280，位于如服務(wù)基站10的計算機(jī)使用TDOA算法基于該時差以確定移動臺40的位置。用于確定移動臺40位置的TDOA技術(shù)已眾所周知，它是以基站10、20和30接收上行鏈路“事件”時之間的時差為基礎(chǔ)的。
還應(yīng)理解的是，在移動臺40接收移動控制消息時和發(fā)送該“事件”之間移動臺40存在延遲。然而，這種移動臺延遲對每個確定的時差來說都是一樣的，因此來自基站10、20和30中一個基站的時差與來自基站10、20和30中另一基站的時差比較時就可抵消掉。
上述的實(shí)施例是根據(jù)TDMA系統(tǒng)描述的。對于AMPS系統(tǒng)來說，方案基本上是一致的。兩方案間的有關(guān)差別在于，移動臺40發(fā)送的上行鏈路“事件”是AMPS事件，而不是TDMA事件。由此，該上行鏈路“事件”通過，如收到包含于上行鏈路信號中的一個移動臺標(biāo)識數(shù)來測量。該移動臺標(biāo)識數(shù)位于在反向信道上傳送的該“事件”數(shù)據(jù)發(fā)送流中的一個預(yù)定點(diǎn)。
雖然本發(fā)明是與特定的實(shí)施例一起描述，但顯然本領(lǐng)域的技術(shù)人員能對其進(jìn)行許多修改、改進(jìn)和變化。由此，在此陳述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例目的是示意，而不是限定。對其進(jìn)行的各種改進(jìn)不偏離所附權(quán)利要求書定義的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1．一種同步第一個站和第二個站的方法，包括(a)從第一個站接收第一個信號，第一個站具有與第二個站的時鐘信號不同步的時鐘信號；(b)根據(jù)第二個站的時鐘信號測量第一個信號的接收時間；(c)根據(jù)第二個站的時鐘信號，基于測量的第一個信號的接收時間以及第一個站和第二個站之間的距離來確定第一個信號的發(fā)送時間；并且(d)基于時鐘信號之間發(fā)送時間上的信號周期差，使第二個站的時鐘信號與第一個站的時鐘信號同步。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的該方法，還包括(e)接收第二個信號；(f)根據(jù)第二個站的時鐘信號測量第二個信號的接收時間；和(g)確定第一個信號的發(fā)送時間與第二個信號的接收時間之間的差值。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的該方法，其中，第二個信號從一信號源，而不是從第一個站接收。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的該方法，還包括(e)根據(jù)第二個站的時鐘信號，測量基于第一個信號的預(yù)定時間；(f)接收第二個信號；(g)根據(jù)第二個站的時鐘信號測量第二個信號的接收時間；并且(h)確定預(yù)定時間與第二個信號的接收時間之間的差值；
5．根據(jù)權(quán)利要求4的該方法，其中，該預(yù)定時間是指示第一個站發(fā)送控制消息時的時間。
6．根據(jù)權(quán)利要求4的該方法，其中，第二個信號從一信號源，而不是從第一個站接收。
7．一種同步第一個站和多個第二個站的方法，包括(a)發(fā)送一個下行鏈路消息到第二個站，以使每個第二個站的符號時鐘與第一個站的符號時鐘同步；(b)在一預(yù)定時間發(fā)送一控制消息到移動臺，該控制消息請求從移動臺返回一個消息；(c)接收來自移動臺的應(yīng)答消息，并測量該應(yīng)答消息在第一個站接收的時間作為第一個站的接收時間；(d)確定預(yù)定時間和第一個站的接收時間之間的差值作為第一個站的時差；和(e)接收來自第二個站的消息，該消息代表預(yù)定時間和回答消息在每個第二個站接收的時間之間的差值，作為多個第二個站的時差，這樣移動臺的位置就能確定。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的該方法，在步驟(a)之前還包括(x)發(fā)送一個請求消息到多個附近的站，以確定信號從移動臺始發(fā)時的強(qiáng)度；(y)從附近的站接收指示信號從移動臺始發(fā)時的強(qiáng)度的響應(yīng)消息；(z)確定附近的站中信號強(qiáng)度超過預(yù)定值的站作為第二個站。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的該方法，在步驟(a)之前還包括(z)接收一個911呼叫和一個移動定位呼叫作為一個移動定位請求，其中，步驟(a)基于該移動定位請求，發(fā)送下行鏈路消息到第二個站。
10．根據(jù)權(quán)利要求7的該方法，其中，下行鏈路消息通知第二個站控制消息應(yīng)被發(fā)送的預(yù)定時間。
11．一種在計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)的同步系統(tǒng)，包括從第一個站接收第一個信號的裝置，第一個站具有與第二個站的時鐘信號不同步的時鐘信號；根據(jù)第二個站的時鐘信號測量第一個信號的接收時間的裝置；根據(jù)第二個站的時鐘信號，基于測量的第一個信號的接收時間以及第一個站和第二個站之間的距離來確定第一個信號的發(fā)送時間的裝置；以及基于時鐘信號之間發(fā)送時間上的信號周期差，使第二個站的時鐘信號與第一個站的時鐘信號同步的裝置。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的該同步系統(tǒng)，還包括隨后接收第二個信號的裝置；根據(jù)第二個站的時鐘信號，其后測量第二個信號的接收時間的裝置；以及隨后確定第一個信號的發(fā)送時間與第二個信號的接收時間之間差值的裝置。
13．根據(jù)權(quán)利要求11的該同步系統(tǒng)，其中，第二個信號從一信號源，而不是從第一個站接收。
14．根據(jù)權(quán)利要求11的該同步系統(tǒng)，還包括根據(jù)第二個站的時鐘信號，其后測量基于第一個信號的預(yù)定時間的第一個裝置；其后接收第二個信號的裝置；根據(jù)第二個站的時鐘信號，其后測量第二個信號的接收時間的第二個裝置；和其后確定預(yù)定時間與第二個信號的接收時間之間差值的裝置。
15．根據(jù)權(quán)利要求14的該同步系統(tǒng)，其中，該預(yù)定時間是指示第一個站應(yīng)發(fā)送一控制消息時的時間。
16．一種在計算機(jī)可讀介質(zhì)上實(shí)現(xiàn)的，用于第一個站和第二個站同步的可執(zhí)行程序，包括從第一個站接收第一個信號的接收源代碼段，第一個站具有與第二個站的時鐘信號不同步的時鐘信號；根據(jù)第二個站的時鐘信號，測量第一個信號的接收時間的測量源代碼段；根據(jù)第二個站的時鐘信號，基于測量的第一個信號的接收時間以及第一個站和第二個站之間的距離來確定第一個信號的發(fā)送時間的確定源代碼段；和基于時鐘信號間在發(fā)送時間上的信號周期差，使第二個站的時鐘信號與第一個站的時鐘信號同步的同步源代碼段。
17．一個計算機(jī)數(shù)據(jù)信號，包括從第一個站接收第一個信號的接收信號段，第一個站具有與第二個站的時鐘信號不同步的時鐘信號；根據(jù)第二個站的時鐘信號，測量第一個信號的接收時間的測量信號段；根據(jù)第二個站的時鐘信號，基于測量的第一個信號的接收時間以及第一個站和第二個站間的距離來確定第一個信號的發(fā)送時間的確定信號段；和基于時鐘信號間在發(fā)送時間上的信號周期差，使第二個站的時鐘信號與第一個站的時鐘信號同步的同步信號段。
全文摘要
本同步系統(tǒng)采用TDMA或AMPS空中接口,在以前不同步的基站之間提供定時同步。當(dāng)確定移動臺的地理位置時,基站間的同步非常關(guān)鍵,因?yàn)榈乩砦恢貌捎靡环N到達(dá)時差方法來確定。為使一個遠(yuǎn)端的基站與服務(wù)基站同步,遠(yuǎn)端的基站接收一個來自服務(wù)基站的信號,并根據(jù)遠(yuǎn)端基站的時鐘測量信號在遠(yuǎn)端基站的接收時間。該同步系統(tǒng)根據(jù)第二個站的時鐘信號,基于信號的收到時間和基站間的距離來確定信號的發(fā)送時間,并基于信號發(fā)送時時鐘周期內(nèi)的偏移使遠(yuǎn)端基站的時鐘與服務(wù)基站的時鐘同步。
文檔編號H04B7/26GK1291830SQ0012197
公開日2001年4月18日 申請日期2000年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月28日
發(fā)明者伯納德·麥凱, 盛杰·蔡, 史蒂文·A·法爾科, 亞歷克斯·瑪圖斯維奇, 米利斯·P·墨菲 申請人:朗迅科技公司