專利名稱：用于具有定位能力的用戶單元的輔助技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及定位系統，且更具體來說涉及無線通信系統的移動用戶單元所用定位輔助信息的計算。
背景技術：
全球定位系統(GPS)是一種設計用于在全世界幾乎任何地方提供位置信息的衛星導航系統。GPS由美國國防部開發，且當前包括一由二十四顆作業衛星組成的群集。其他類型的衛星定位系統包括廣域差分系統(WAAS)、由俄羅斯聯邦部署的全球導航衛星系統，及由歐洲聯盟策劃的伽利略系統。
人們已設計出各種接收器來解碼從定位衛星發射的信號以用于測定各個接收器在地球表面上或靠近地球表面的位置的目的。為了解密所述信號并計算最終位置，所述接收器從在其所視線內的特定衛星獲取信號并隨后測量和跟蹤所接收的信號且從所述信號中恢復導航數據。
通過準確地測量距三個不同衛星的距離，所述接收器能夠對其位置進行三角測量，例如求解緯度、經度和高度。所述接收器通過測量每一信號從各個衛星運行到達所述接收器所花費的時間來測量其距不同衛星的距離。通常，使用來自第4顆衛星的測量來幫助消除時間測量誤差，例如由所述接收器中的計時電路的不準確性所產生的誤差。在某些情況下，可將來自少于三顆衛星的信號與地面信號結合使用以對所述接收器的位置進行三角測量，尤其是當額外衛星的可見度受到限制時。
人們已將GPS接收器構建在無線通信系統用戶單元內，以允許用戶單元的使用者利用GPS定位能力。用戶單元一般是指最終用戶使用的移動無線裝置，例如移動無線電話。
傳統的GPS接收器可花費數分鐘來搜尋和識別在所述接收器視線內的衛星。然后，在識別這些衛星后，GPS接收器可計算其位置。為了加快無線通信系統的用戶單元內的GPS接收器識別其視線內的衛星所花費的時間，人們已開發出GPS輔助技術。具體來說，可使用在所述無線通信系統中探測的信號產生對所述用戶單元的位置的粗略估計。然后，可將GPS輔助信息發送給所述用戶單元，以允許所述用戶單元更快地識別在其GPS接收器視線內的衛星。舉例而言，在碼分多址(CDMA)系統中，使用對來自CDMA系統中基站的信號的測量來計算GPS輔助信息。在CDMA中，使用基站信號的測量來提供GPS輔助的過程被稱作高級前向鏈路三角測量法(AFLT)。
GPS輔助技術能夠極大地加快用戶單元使用GPS識別其位置所花費的時間。當使用位置識別來幫助第一響應者服務(例如，“911”第一響應者服務)以快速精確定位用戶單元的位置，從而能夠將救助派遣到那個位置時，這一點尤其重要。GPS輔助技術還能改善接收器在某些其中GPS定位技術在沒有輔助的情況下可能會失效(例如樓房內部)的位置中計算位置解法的能力。
發明內容
在一實施例中，本發明提供一種方法，其包括從無線通信系統的用戶單元接收信息。所述信息表示所述無線通信系統中的用戶單元所探測的信號。所述方法進一步包括將懷疑所述用戶單元所在的區域劃分成復數個扇區，及依據所述信息給所述扇區記分。各個扇區的記分表示所述用戶位于所述各個扇區內的可能性，其中較高的記分一般表示所述用戶單元位于一扇區內的較高概率。
在另一實施例中，本發明提供一種方法，其包括從無線通信系統的用戶單元接收信息。所述信息表示所述無線通信系統中的用戶單元所探測的信號。所述方法進一步包括依據所述信息識別所述用戶單元的兩個或兩個以上可能的位置；及依據所述兩個或兩個以上可能的位置將位置輔助信息發送至所述用戶單元。
各種實施例均涉及多個方法、一執行所述方法的位置確定實體(PDE)及在某些情況下一執行本文中所述各種方法的用戶單元。在某些情況下，本文所述技術可以軟件形式構建在PDE或用戶單元內。因此，本發明還涵蓋計算機可讀媒體，所述計算機可讀媒體包含當被執行時實施本文所述一種或多種技術的計算機可讀指令。
本發明的一個或多個實施例的細節陳述于隨附圖紙和下文詳細說明中。從詳細說明和圖紙及從權利要求書中將明顯看出本發明的其他特征、目標和優點。
圖1是一圖解說明包括一衛星定位系統和一無線通信系統的本發明例示性系統的方框圖。
圖2是一根據本發明一實施例的用戶單元的方框圖。
圖3是一根據本發明一實施例的位置確定實體(PDE)的方框圖。
圖4是一圖解說明根據本發明一實施例的技術的流程圖。
圖5是一圖解說明實施本文所述各種技術的概念圖。
圖6是圖解說明根據本發明一實施例的技術的另一流程圖。
圖7是圖解說明實施本文所述各種技術的另一概念圖。
圖8是一從用戶單元角度圖解說明定位技術的流程圖。
具體實施例方式
總體來說，本發明涉及多種用于產生可供無線通信系統的用戶單元使用的位置輔助信息的技術。所述用戶單元包括一接收器，所述接收器從定位系統衛星接收信號以計算其在地球表面上的位置。另外，所述用戶單元包括一從無線通信系統的一個或多個基站接收信號的接收器。
所述用戶單元探測與無線通信系統的基站相關聯的信號并將表示所探測信號的信息發送給一位置確定實體(PDE)。所述PDE可耦接至一個或多個基站。所述PDE使用用戶單元發送的信息產生返回給用戶單元的位置輔助信息。所述用戶單元然后使用所述位置輔助信息加快使用一衛星定位系統的定位衛星識別其位置的過程。
根據本發明，PDE實施多種技術，所述技術能夠改善位置輔助信息并由此改善用戶單元使用定位衛星快速且準確地識別其位置的能力。具體來說，所述PDE從用戶單元接收表示無線通信系統中用戶單元所探測信號的信息，并隨后將懷疑用戶單元所在的區域劃分成復數個扇區。所述PDE依據從所述用戶單元接收的信息給所述扇區記分。各個扇區的記分表示所述用戶單元位于所述各個扇區內的可能性。舉例而言，較高的記分一般表示所述用戶單元位于一扇區內的較高概率。
如果需要，所述PDE可以迭代方式將高記分扇區細分為其他扇區(即子扇區)，直至一個或多個相對小的扇區被識別為所述用戶單元位置的可能的候選者。此外，所述PDE實施針對與所述用戶單元相關聯的復數個假設計時誤差中每一個計時誤差給不同扇面記分的技術。換句話說，所述PDE實施針對不同的可能計時誤差的記分技術，以找到一個或多個與所接收信號相關的扇區及所述用戶單元的一估計計時誤差。一旦將一個或多個扇區識別為所述用戶單元位置的可能的候選者，所述PDE將位置輔助信息至發送所述用戶單元，例如應該位于所述用戶單元視線內的定位衛星的簡短清單。然后，所述用戶單元可使用從所述定位衛星探測到的信號識別其位置。
下文更詳細說明的技術可顯著改善精確定位無線通信系統的用戶單元的位置的能力。具體來說，所述技術能夠加快用戶單元使用全球定位系統(GPS)識別其位置所花費的時間，在使用所述位置識別來幫助第一響應者服務(例如，“911”第一響應者服務)時，這一點尤其重要。所述技術還可在其中定位技術在無所述輔助的情況下可能會失效的位置(例如樓房內部)改善接收器計算位置解法的能力。此外，本文所述技術還能改善傳統的輔助技術，尤其是在利用中繼器中繼基站所發送信號的無線通信系統中。在許多情況下，從所述PDE發送給用戶單元的位置輔助信息是基于所述用戶單元的兩個或兩個以上可能的位置。
圖1是一圖解說明包括一衛星定位系統4和一無線通信系統6的例示性系統2的方框圖。舉例而言，衛星定位系統4可包括由美國國防部開發的全球定位系統(GPS)。或者，衛星定位系統4可包括廣域差分系統(WAAS)、由俄羅斯聯邦部署的全球導航衛星系統(GLONASS)、由歐洲聯盟策劃的伽利略系統或類似系統。在任何情況下，衛星定位系統4均包括復數個衛星5A-5C(統稱為衛星5)，所述衛星繞地球軌道旋轉并發送地球表面上或靠近地球表面的定位接收器可接收的信號。雖然出于簡明目的圖1中顯示3顆衛星5，但當前的GPS包括24顆衛星。衛星5發送定位信號7A-7C(統稱為定位信號7)，無線通信系統6的用戶單元10可使用這些定位信號對其在地球表面上或靠近地球表面的位置進行三角測量。
在無線通信系統6中，基站12A-12D(統稱為基站12)提供對各個用戶單元10的網絡存取。雖然僅顯示一單個用戶單元10，但系統6通常支持大量的此類單元。用戶單元10一般是指最終用戶使用的移動無線裝置，例如移動無線電話。基站12一般是固定設備，其以無線方式與用戶單元10進行通信以給用戶單元10提供對一有線通信網絡的存取。舉例而言，基站12可在用戶單元與一公共交換電話網絡(PSTN)之間提供一接口，以便能夠往來于用戶單元10選路投送電話呼叫。或者或另外，基站12可耦接至一基于分組的網絡以傳輸基于分組的話音信息或基于分組的數據。
無線通信系統6還可包括一個或多個中繼器14。中繼器14可安裝在無線通信系統6中以擴展與一個或多個基站(例如圖1實例中的基站12C)相關聯的網絡覆蓋。中繼器14一般是指從一個或多個基站12接收信號并將大致相同的信號重新傳輸至用戶單元10的網絡裝置。舉例而言，中繼器14可從基站12C接收信號15C并中繼信號15(所中繼的信號被標記為15C’)，以擴展基站12C的網絡覆蓋。中繼器14可以是單向的(即中繼從基站12C或用戶單元10接收的信號)，或者是雙向的(即中繼從基站12C和用戶單元10二者接收的信號)。在某些情況下，中繼器14可(例如)通過光纖鏈路、銅線或類似線路連線至基站12C。在其他情況下，中繼器14完全是無線的，如圖1中所圖解說明。無線中繼器14通常接收信號、放大所述信號及隨后將經放大的信號重新傳輸至用戶單元10(或基站12C)。
中繼器通常被以為是用于擴展或改善網絡覆蓋的有成本效益的機構。具體來說，中繼器的使用可有效地拓寬與一既定基站相關聯的地理覆蓋面積。此外，構建中繼器的費用可顯著低于增加額外基站的費用。然而，在無線通信系統中構建中繼器會提出許多挑戰和潛在的困難。具體來說，中繼器可降低傳統位置輔助信息的準確性。出于此原因及其他原因，人們希望改善在無線通信系統6中產生位置輔助信息的技術。
如本文中所述，定位輔助技術可加快用戶單元10使用衛星定位系統4識別其位置所花費的時間。而且，當使用位置識別來幫助第一響應者服務(例如，“911”第一響應者服務)時，這一點尤其重要。為了產生位置輔助信息，系統6包括1個或多個位置確定實體(PDE)16。PDE 16是指如下網絡設備其接收用戶單元10所發送的輸入并使用所述輸入產生返回至用戶單元10的位置輔助信息。PDE 16一般維持有無線通信系統6的拓撲記錄以及衛星定位系統4的各衛星5的位置記錄。PDE 16(例如)通過基站12D從用戶單元10接收信號，處理所述信號以產生位置輔助信息，及將所述位置輔助信息返回至用戶單元(例如，通過基站12D)。
根據本發明，PDE 16實施多種技術，所述技術能夠改善位置輔助信息的準確性，并因此改善用戶單元10使用衛星定位系統4的定位衛星5快速且準確地識別其位置的能力。具體來說，PDE 16從用戶單元10接收表示無線通信系統6中的用戶單元10所探測的信號15A-15D(統稱為信號15)的信息。然后，PED 16將懷疑用戶單元10所在的區域劃分成復數個扇區。舉例而言，PDE 16可假設用戶單元10大致在基站12D附近，例如其中基站12D是為用戶單元10提供服務的當前基站。
在將懷疑用戶單元10所在的區域劃分成復數個扇區后，PDE 16依據從用戶單元10接收的表示所探測信號15的信息給所述扇區記分。一特定扇區的記分表示用戶單元10位于所述特定扇區內的可能性。如果需要，PDE可進一步以迭代方式將高記分扇區細分為其他扇區(例如子扇區)，直至一個或多個相對小的扇區被識別為用戶單元10位置的可能的候選者。此外，PDE 16可實施針對與用戶單元10相關聯的復數個假設計時誤差的每一個誤差給不同扇區記分的技術。換句話說，PDE 16實施針對用戶單元10的不同的可能計時誤差的記分技術，以找出一個或多個與用戶單元10所識別的已接收信號及用戶單元10的估計計時誤差相關的扇區。計時誤差是指用戶單元10的內部時鐘相對于系統6的系統時間其也可對應于系統4的系統時間)的時間差。在任何情況下，一旦將一個或多個扇區識別為用戶單元10位置的可能的候選者，PDE 16即刻將位置輔助信息(例如，應該在用戶單元10的視線內的定位衛星6的簡短清單)發送至用戶單元10。然后，用戶單元10可使用從定位衛星6探測到的信號7識別其位置。
圖2是根據本發明所公開的一實施例的用戶單元10的方框圖。用戶單元10通常包括一移動無線電話。然而，用戶單元10也可構建在任何各種各樣的其他便攜式計算裝置中，例如臺式或便攜式計算機、個人數字助理(PDA)、交互式電視、無線數據終端、無線數據收集裝置、或任何其他的無線裝置。用戶單元10的所圖解說明的組件具體是指那些根據本發明教示使用的組件。還存在用于其他功能(例如信號編碼和解調)的諸多其他組件。然而，為簡明起見，未圖解說明該些額外的組件。
用戶單元10包括一耦接至接收器/發射器22的天線21以用于從基站12或中繼器14接收信號15。用戶單元10的天線21還耦接至GPS接收器23以用于從衛星定位系統4(例如GPS系統或類似系統)的衛星5接收定位信號7。或者，可使用單獨的天線(未顯示)來接收定位信號7和基站信號15。
接收器/發射器22和GPS接收器23可集成為一單個組件，或可包括單獨的組件，如圖2中所圖解說明。模擬-數字轉換器(ADC)24將接收器/發射器22所接收的信號轉換成數字信號以供控制單元28隨后處理之用。同樣，模擬-數字轉換器(ADC)26將GPS接收器23所接收的信號轉換成數字信號以供控制單元28隨后處理之用。ADC 24和26可以是單獨的組件或是一個共用組件，即用于兩個接收器的信號ADC。在控制單元28中對信號進行處理之后，數字-模擬轉換器(DAC)25將控制單元28所發送的信號轉換成模擬信號以供接收器/發射器24傳輸之用。
根據本發明，控制單元28檢查接收器/發射器22所接收的輸入信號以識別從不同的毗鄰基站12接收到的信號15(圖1)。控制單元28可包括一執行軟件模塊的數字信號處理器(DSP)、一可編程微處理器、或多個分立式硬件組件。同樣，控制單元28可構建在硬件、軟件、固件的任何組合中、一個或多個可編程微處理器中、數字信號處理器或類似裝置中。如果用戶單元10以軟件形式實施這些技術，則可將一存儲器或其他計算機可讀媒體(未顯示)耦接至控制單元28以存儲裝載至控制單元28內供執行的軟件指令。
在任何情況下，控制單元28探測信號15并隨后產生表示與基站12相關聯的所探測信號15的信息。舉例而言，控制單元28可掃描所接收的信號以檢查在相對于系統時間的規定相位偏移處是否存在信號(例如導頻符號)。然后，控制單元28將所產生的表示與毗鄰基站12相關聯的所探測信號15的信息轉發至接收器/發射器22以供(例如)通過基站12D(圖1)傳輸至PDE 16。根據本發明，PDE 16使用用戶單元10所探測的信息產生位置輔助信息。
與基站12相關聯的信號15可直接來自基站12，或者另一選擇是，一個或多個信號15可來自(例如)與基站12C相關聯的中繼器14。此外，在探測信號15過程中，控制單元28可探測距系統時間的偏移。距系統時間的偏移通常用在擴頻系統中以區別不同的基站12。或者，控制單元28可從所接收的信號(例如，從各個信號15的開銷通道獲得)中識別網絡識別(ID)代碼。在一個其中無線通信系統6包括一CDMA系統的實例中，控制單元28檢查所接收的信號15并在CDMA系統所規定的可能的偽隨機噪聲(PN)偏移內搜尋導頻符號。如果在一特定PN偏移處探測到導頻符號，則控制單元28識別導頻符號的存在并將識別所述特定PN偏移的信息轉發至PDE 16。以此方式，控制單元28可用于識別相對極接近于用戶單元15的基站12。
圖3是根據本發明一實施例的位置確定實體(PDE)16的方框圖。根據本發明，PDE16使用從用戶單元10接收的信息產生位置輔助信息。具體來說，如下文更詳細概述的那樣，PDE 16執行一算法，所述算法將懷疑用戶單元10所在的區域劃分成復數個扇區，并依據從用戶單元10接收的信息給所述扇區記分，其中各個扇區的記分表示用戶單元10位于所述各個扇區內的可能性。
并且，PDE 16可以迭代方式將高記分扇區細分為其他扇區(例如子扇區)，直至一個或多個相對小的扇區被識別為用戶單元10位置的可能的候選者。在一個實施例中，PDE 16實施針對與用戶單元16相關聯的復數個假設計時誤差中的每一個誤差給不同扇區記分的技術。一旦識別出一個或多個可能包含用戶單元10的扇區，PDE 16即刻產生包括(例如)可能位于用戶單元10視線內的衛星5的一清單在內的位置輔助信息。PDE 16將所述位置輔助信息發送至用戶單元10，以使用戶單元10能夠非常快速地對其位置進行三角測量。
在所圖解說明的圖3的實例中，PDE 16可包括一接收器/發射器32以(例如)通過基站12D從用戶單元10接收信息。ADC 24將所接收的信號轉換成數字信號，并將所述數字信號轉發至實施本文中所述各種技術的處理器36。處理器36存取出于方便產生位置輔助信號目的而存儲的信息。舉例而言，處理器36存取GPS信息37、網絡拓撲信息38、及用戶單元信息39。用戶單元信息39是指如上文所述由用戶單元10識別和發送的信息。網絡拓撲信息38包括靠近用戶單元10的基站的一年鑒并可從用戶單元10接收或作為無線通信網絡6的拓撲的總體映像維持在PDE 16內。另外，網絡拓撲信息38還可包括網絡6中的其他裝置(例如中繼器或類似裝置)的映像。換句話說，無線通信網絡6的拓撲的映像可識別網絡6中的基站以及中繼器或其他裝置。GPS信息36是指表示衛星定位系統4的各衛星5的位置的信息，其可由PDE 16(例如)通過接收信號7來進行測量，或可由(例如)某一外部源存儲和更新。
處理器36可包括一執行軟件模塊的數字信號處理器(DSP)、一可編程微處理器、或多個分立式硬件組件。此外，處理器36可構建在硬件、軟件、固件的任一組合中、一個或多個可編程微處理器中、數字信號處理器或類似裝置中。如果PDE 16以軟件方式實施這些技術，則可將一存儲器或計算機可讀媒體(未顯示)耦接至處理器36以存儲裝載至處理器36內供在PDE 16內執行的軟件指令。
根據本發明，PDE 16實施多種技術，所述技術能夠改善位置輔助信息的準確性并因此改善用戶單元10使用定位衛星5快速且準確識別其位置的能力。PDE 16從用戶單元10接收表示無線通信系統6中用戶單元10所探測信號15的信息。處理器36存儲從用戶單元10接收的信息作為用戶單元信息39。PDE 16的處理器36存取界定懷疑用戶單元10所在區域的網絡拓撲信息38，并將所述區域劃分成復數個扇區。舉例而言，懷疑用戶單元10所在的區域可對應于基站12C(其對應于為用戶單元10服務的當前基站)周圍的總區域。
處理器36給從懷疑用戶單元10所在的區域劃分出的每一扇區記分。同樣，各個扇區的記分表示所述用戶位于所述各個扇區內的可能性。如下文中更詳細概述的那樣，所述記分可基于各種因素。總體來說，處理器36依據與用戶單元信息39的相關性給所述扇區記分。如果需要，處理器36然后可以迭代方式將高記分扇區細分為其他扇區(例如子扇區)，直至一個或多個相對小的扇區被識別為用戶單元10位置的可能的候選者。
處理器36通常實施針對與用戶單元10相關聯的復數個假設計時誤差中的每一個誤差給不同扇區記分的技術。換句話說，處理器36實施針對不同的可能的計時誤差的記分技術，以找到一個或多個與用戶單元10所探測信號15相關的扇區及用戶單元10的估計計時誤差。計時誤差是指用戶單元10的一內部時鐘相對于系統6的系統時間(其還可對應于系統4的系統時間)的時間差。根據本發明，處理器36估計一時間誤差值并基于所估計的計時誤差計算不同扇區的記分。較高的記分一般表示所述用戶單元位于一扇區內的較高概率。然后，處理器36以迭代方式估計其他計時誤差值，并基于其他所估計的計時誤差計算不同扇區的記分。
為了估計所述計時誤差，處理器36可計算用戶單元10的當前服務基站的計時誤差。針對當前服務基站測得的計時誤差應提供計時誤差的相對準確估計或至少一相對接近的開始點。可將后續的計時誤差估計選擇為大于和小于針對當前服務基站所測得的計時誤差的計時誤差。還可從當前服務基站附近的其他基站計算后續的計時誤差估計。
一旦針對所估計的計時誤差其中之一將一個或多個扇區識別為用戶單元位置的可能的候選者，處理器36致使PDE 16將位置輔助信息(例如，應該在用戶單元10視線內的定位衛星5的簡短清單)發送至用戶單元10。具體來說，處理器36將位置輔助信息轉發至DAC 35，由DAC 35將數字信號轉換成模擬信號。也可在數字-模擬轉換之前實施定位輔助信息的調制或編碼。然后，接收器/發射器32(例如)通過基站12C將位置輔助信息傳輸至用戶單元10。舉例而言，接收器/發射器32可在一載波信號上對位置輔助信息進行編碼并還可使用諸如CDMA、TDMA、FDMA等技術或另一無線通信技術。一旦接收到所述位置輔助信息，用戶單元10能夠非常快速地識別其位置。
本文中所述技術能夠顯著地改善精確定位無線通信系統6中用戶單元10的位置的能力。所述技術還可改善接收器在定位技術在無所述輔助的情況下可能會失效的位置(例如樓房內部)中計算一位置解法的能力。此外，本文中所述技術能夠改善傳統輔助技術，尤其是在利用中繼器來中繼基站所發送信號的無線通信系統中。在許多情況下，從PDE 16發送至用戶單元10的位置輔助信息是基于兩個或兩個以上可能的位置，即兩個或兩個以上被PDE 16識別為用戶單元10位置的可能的侯選者的扇區。
PDE的處理器36所實施的給懷疑用戶單元10所在的不同扇區記分的記分系統可基于多個因素。總體來說，給所述扇區記分包括當用戶單元10所發送的一個或多個所探測信號與一個或多個靠近一既定扇區的基站相關時，增加所述既定扇區的一既定記分。換句話說，如果期待來自靠近既定扇區的一個或多個基站的信號與所探測信號相匹配，則應產生一高記分。可在相對基礎上對記分進行比較以識別高記分，或可將記分與一個或多個閾值進行比較，以識別哪些記分高至足以表示用戶單元10的可能的位置。在后一種情況下，可將所述閾值編程在PDE 16內以用于與所計算的記分進行比較。
在某些情況下，扇區的記分可包括一考慮中繼器的存在的過程。舉例而言，給所述扇區記分可包括當一中繼器與所述扇區相關聯時，以例如通過增加或減小當一中繼器與一扇區相關聯時記分的方式修改一既定扇區的既定記分。或者，所述過程可包括識別具有高記分的所述扇區的第一子集；及通過基于一個或多個扇區是所述無線通信系統中一中繼器的位置的判定從所述第一子集中移除所述一個或多個扇區識別所述扇區的第二子集。在再其他的情況下，如果認為一不同的扇區包含一中繼器，可增加其他扇區的記分。
概念上，在選擇與用戶單元10相關聯的計時誤差后，基站12的信號可表示為經過各扇區的圓圈。圖5圖解說明在一既定計時誤差處與基站55A-55E的信號56A-56E相關聯的概念性圓圈的一實例，而圖7圖解說明兩個不同的所估計計時誤差的與基站75的信號相關聯的概念性圓圈72A-72D，73A-73D的一實例。下文更詳細地論述圖5和圖7。
根據本發明，如果圓圈經過一既定扇區，可影響一扇區的記分，即如果一圓圈經過所述扇區，則增加所述扇區的記分。另外，如果一圓圈僅包含一個扇區，可影響記分。在某些情況下，如果一基站信號已經過一中繼器，則可在所述基站信號內調制一記號或水印。也可使用對中繼器記號的探測來實施所述記分。另外，在此過程中可使用統計性計算，例如對一既定扇區處的不同基站信號的最小平方殘數計算。在某些實施例中，所述記分技術可將中繼器作為信號源對侍，即在所述記分期間將其如同或類似于一基站對待。
圖4是一圖解說明根據本發明一實施例的技術的流程圖。在闡述圖4過程中，將參考圖5。如圖所示，在圖4中，PDE 16接收用戶單元10發送的表示用戶單元10所探測信號56A-56E的信息(41)。用戶單元10從基站55A-55E探測的基站信號56可對應于一個或多個基站12(圖1)。每一基站55的例示性PN偏移均標記在圖5所圖解說明的各個基站的下面。
PDE 16估計懷疑用戶單元所在的一區域50(42)，且將所懷疑的區域劃分成多個扇區(43)。在圖5中，將所述扇區圖解說明為復數個形成一格柵的方形區域。或者，所述扇區可采取任何幾何形狀。從計算觀點來講，圓形扇區可能特別有用。舉例而言，使用呈重疊圓圈狀的扇區在計算上可較為簡單。在此情況下，可使用圓圈半徑加或減扇區半徑對信號源與扇區中心之間距離的簡單比較。
懷疑用戶單元10所在的區域50可以當前或最后一個與用戶單元10相關聯的服務基站55(例如基站55A，其可對應于基站12D(圖1))為中心。所述區域的大小可依據用戶單元10從基站55A-55E控測的基站信號56的收集而不同。另外，由于已知用戶單元10正與所述服務基站進行通信，因此時間的長度也可影響所選擇的區域。所述區域的大小應大至足以包含在用戶單元10的測量集合中發現的所有信號56的發射器，且應包含可能與服務基站進行通信的所有區域。
PDE 16將所懷疑的區域劃分成多個扇區(43)且給所述扇區記分(44)。舉例而言，扇區57A和57B可基于與所測量的基站信號56的相關性獲得高記分。在識別扇區57A和57B后，PDE 16可基于所述高記分將位置輔助信息發送至用戶單元10(45)。舉例而言，位置輔助信息可與覆蓋扇區57A和57B的一寬廣區域相關，或可與復數個與每一扇區57A和57B相關聯的較小區域相關。
如果需要，PDE可進一步將高記分扇區57A和57B細分為更小的扇區(例如子扇區)，如圖5中所圖解說明。然后，可對所述更小扇區實施記分過程。在圖5所圖解說明的實例中，每一扇區57A和57B的左上手方的子扇區可因所預期信號與所探測信號之間的相關性而獲得相對于其他子扇區的高記分。在此情況下，PDE 16可基于所述高記分子扇區(即每一扇區57A、57B的左上手方子扇區)將位置輔助信息發送至用戶單元10。還可實施進一步細劃分成甚至更小的扇區，例如將子扇區劃分成子子扇區等。值得注意的是，所述位置輔助信息可基于對用戶單元的兩個或兩個以上位置(即兩個或兩個以上不同扇區)的識別。舉例而言，所述位置輔助信息可與覆蓋所有高記分扇區、子扇區、子子扇區等的寬廣區域相關，或可與復數個與每一扇區、子扇區或子子扇區相關聯的更小區域相關。
換句話說，將區域50劃分成一粗格柵，并基于所述解法位于所述扇區內的可能性賦予所述格柵的每一扇區一記分。將具有高記分的扇區自身細劃分成一較細的格柵，并以與所述第一迭代相同的方式賦予每一子扇區一記分。所述過程可繼續，直至達到一合理的小扇區大小。而且，可針對與所述用戶單元相關聯的復數個不同計時誤差重復此過程。如果需要，一旦已識別一個或多個扇區，即可使用最小平方算法精確定位所述用戶單元在所述扇區內的位置。
舉例而言，在一CDMA系統中，假設一PN相位測量(tn)是視線(LOS)，則所述用戶單元距一既定基站的距離(rn)由以下公式得出rn＝(tn+terr)c其中terr是計時誤差，其由實際時間與用戶單元10所知時間之間的差得出，而C是光的速度。項terr對于一既定集合內的所有測量值幾乎是相同的。可從-max(tn)開始使用terr的取樣值，以半個格柵大小(例如一扇區的半個大小)遞增terr。圍繞半徑rn的每一可能的信號源劃一個圓圈。可依據本文中所述各種標準給每一扇區記分。可將那些具有高記分的扇區劃分成較小扇區，并針對那些較小扇區重復此過程。
所述細劃分可繼續，直至存在一明顯的獲勝者(即一扇區具有比其他扇區高的相對記分)，所述扇區大小足夠小，或因細劃分而在扇區記分中存在顯著的下降。如果沒有明顯的獲勝者，則所述算法可產生一組具有表示其相對可能是正確解法的記分的扇區。然后，可使用最小平方擬合求解給一特定扇區的記分提供LOS信號的PN和基站，以識別既定扇區內的一具體位置。
再次參照圖5，信號55為一三個tn測量值集合界定半徑rn的圓圈。在此實例中，存在用戶單元10對PN1、7和10的測量。縱使PN1和7有多個候選信號源，由于多個圓圈55經過一共同區域，一會聚顯現在左上手子扇區中的57A內。因此，PDE 16能夠產生位置輔助信息，所述信息(例如)包括應該在扇區57A的左上手子扇區內的一用戶單元視線內的衛星5。PDE 16將此位置輔助信息發送至用戶單元10供用戶單元用來三角測量其位置。如果扇區57B的左上手子扇區的記分表明用戶單元10的存在的顯著概率，也可使用扇區57B左上手子扇區產生位置輔助信息。
圖6是圖解說明根據本發明一實施例的技術的另一流程圖。如圖6中所示，PDE16接收從用戶單元10發送的信息(61)，并估計懷疑用戶單元10所在的區域(62)。然后，PDE 16將所述區域劃分成復數個扇區(63)。
PDE 16選擇與所述用戶單元相關聯的一假設計時誤差(64)。為了選擇一假設計時誤差，PDE 16可計算用戶單元10的當前服務基站的計時誤差。針對當前服務基站測得的計時誤差應提供對所述計時誤差的相對準確的估計，或至少一相對接近的開始點。可選擇所述計時誤差的后續估計作為比針對當前服務基站測得的計時誤差大和小的計時誤差。也可從當前服務基站附近的其他基站計算所述計時誤差的后續估計。
然后，PDE 16給所述區域內的每一個扇區記分(65)。PDE 16然后確定是否存在另一個應予以考慮的潛在的計時誤差(66)。如果存在，PDE 16選擇另一個與所述用戶單元相關聯的假設計時誤差(64)并針對所述另一假設計時誤差重復步驟65。
PDE 16然后識別高記分扇區(67)。如果希望對所述扇區進行另一劃分迭代(68的“是”分支)，PDE 16細劃分與高記分相關聯的區域(69)并針對所述子扇區重復步驟64-69的過程。換句話說，PDE 16將高記分扇區劃分成較小的扇區(即子扇區)，給所述較小的扇區記分(65)，并識別高記分扇區(67)。步驟64-69可重復，直至存在一明顯的獲勝者(即，一扇區具有一甚高于其他扇區的記分)，所述扇區大小變得足夠小，或因細劃分而在扇區記分中存在顯著的下降。此時，另一迭代是不必要的(69的“否”分支)。
況且，此時，應將一個或多個扇區識別為用戶單元10的位置可能的候選扇區。如果需要，可使用統計性計算進一步精確定位每一可能的候選扇區內用戶單元10的可能位置。一旦PDE 16確定不需要所述扇區的額外劃分迭代(68的“否”分支)，PDE 16依據其所產生的高記分將位置信息發送至用戶單元10(70)。
圖7是另一圖解說明本文所述各種技術的實施的概念圖。具體來說，圖7圖解說明在兩個不同估計計時誤差處與基站75A-75D的信號相關聯的概念性圓圈72A-72D、73A-73D。基站75可對應于基站12(圖1)。如圖7中在概念上所圖解說明的那樣，所述扇區具有六角形狀。每一基站75的PN偏移均標記在所述各個基站的旁邊。
PDE 16實施本文中所述的技術，且在實施中將扇區77A、77B識別為高記分扇區。因此，扇區77A、77B被劃分成較小的扇區(即子扇區)。PDE 16然后將子扇區78A、78B識別為高記分扇區并將子扇區78A、78B劃分成更小的扇區(即子子扇區)。PDE16然后將子子扇區79A、79B識別為高記分扇區并依據高記分子子扇區79A、79B產生位置輔助信息。因此，發送至用戶單元10的所述位置輔助信息是基于兩個或兩個以上可能的位置，例如與子子扇區79A、79B相關聯的位置。這可能是由于具有相同PN偏移的兩個基站75A、75D的存在。在與概念性圓圈72A-72D相關聯的一第一計時偏移處，如圓圈72A、72B和72C經過扇區79A的事實所圖解說明，所述信號會聚在扇區79A中。在與概念性圓圈73A-73D相關聯的一第二計時偏移處，如圓圈72B、72C和72D經過扇區79B的事實所圖解說明，所述信號會聚在扇區79B中。為了確保用戶單元10能夠識別其位置，基于兩個可能的位置產生位置輔助信息。兩個位置其中之一應該是正確的。舉例而言，所述位置輔助信息可基于包含扇區79A和79B兩者的一大的區域，或可基于多個單獨包含與扇區79A和79B相關聯的區域的小區域。
圖8是一從用戶單元10角度圖解說明定位技術的流程圖。如圖8中所示，用戶單元10探測與基站12相關聯的信號(81)。舉例而言，所達信號可直接來自基站12，或通過中繼器14。用戶單元10將表示所探測信號的信息發送至PDE 16(82)。舉例而言，用戶單元10可將基站12發送的導頻信號的測量PN偏移發送至PDE 16。具體來說，用戶單元10通過基站12D將此信息發送至PDE 16。
在PDE 16產生位置輔助信息后，如前文所述，用戶單元10接收所述位置輔助信息(83)。根據本發明，所述位置輔助信息可基于用戶單元10的兩個或兩個以上可能的位置。在某些情況下，所述位置輔助信息可識別所述用戶單元的兩個或兩個以上可能的位置，而在其他情況下，所述位置輔助信息可識別基于所述兩個或兩個以上可能的位置識別的衛星。在任何情況下，用戶單元10使用所述位置輔助信息(例如)通過三角測量從衛星5識別其位置。所述位置輔助信息可通過減少識別用戶單元10視線內的衛星所花費的時間來加快三角測量。
本文所述的技術可以硬件、軟件、固件或類似形式構建在用戶單元或PDE內。例示性硬件構建方案包括數字信號處理器(DSP)內、專用集成電路(ASIC)內、現場可編程門陣列(FPGA)內、可編程裝置內、專門設計的硬件組件內或上述裝置的任何組合內的構建方案。
另外，可部分地或完全以軟件形式實施本文所述的一種或多種技術。在此情況下，一計算機可讀媒體可存儲或以其他方式包含計算機可讀指令(即程序代碼)，這些計算機可讀指令可由用戶單元或PDE的處理器或DSP執行以實施上文所述的一種或多種技術。
舉例而言，計算機可讀媒體可包括隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、非易失性隨機存取存儲器(NVRAM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEROM)、快閃存儲器或類似存儲器。計算機可讀媒體可耦接至用戶單元10的控制單元28，或耦接至PDE16的處理器36。在這些情況下，控制單元28或處理器36可包括一執行存儲在所述計算機可讀媒體中的各種軟件模塊的處理器或DSP。
在不背離本發明精神和范圍的前提下可做出多種其他修改。舉例而言，雖然本文依據CDMA系統闡述了許多技術，但所述技術也適用于其他系統，例如時分多址(TDMA)系統、頻分多址(FDMA)系統、諸如組合使用TDMA和FDMA技術的全球移動通信系統(GSM)等系統、或類似系統。另外，雖然文中已將本發明的許多方面闡述為三維問題，即求解緯度、經度和計時誤差，但人們可能希望調整所述技術以計及一第四維，即高度。舉例而言，為計及高度，基站的信號可由球形而非圓圈表示。這些及其他實施例均歸屬于隨附權利要求書的范圍內。
權利要求
1.一種方法，其包括從一無線通信系統的一用戶單元接收信息，所述信息表示所述無線通信系統中所述用戶單元所探測的信號；將懷疑所述用戶單元所在的一區域劃分成復數個扇區；及基于所述信息給所述扇區記分，其中一單獨扇區的一記分表示所述用戶單元位于所述單獨扇區內的可能性。
2.如權利要求1所述的方法，其進一步包括基于針對所述用戶單元假設的復數個計時誤差中每一個計時誤差的所述信息給所述扇區記分。
3.如權利要求1所述的方法，其進一步包括識別具有高記分的所述扇區的一子集；及基于所述扇區的所述子集將位置輔助信息發送至所述用戶單元。
4.如權利要求3所述的方法，其中所述位置輔助信息識別一組全球定位系統(GPS)衛星。
5.如權利要求1所述的方法，其進一步包括識別具有高記分的所述扇區的一子集；將具有高記分的所述扇區子集中的每一個扇區劃分成子扇區；及基于所述信息給所述子扇區記分，其中一既定子扇區的記分表示所述用戶單元位于所述既定扇區內的可能性。
6.如權利要求5所述的方法，其進一步包括識別具有高記分的所述子扇區的一子集；及基于所述子扇區的所述子集將位置輔助信息發送至所述用戶單元。
7.如權利要求5所述的方法，其進一步包括識別具有高記分的所述子扇區的一子集；將所述子扇區子集中的每一個子扇區劃分成子子扇區；給所述子子扇區記分；識別具有高記分的所述子子扇區的一子集；及基于所述子子扇區的所述子集將位置輔助信息發送至所述用戶單元。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述信息包括從所述用戶單元探測的信號測得的相對于系統時間的相位偏移。
9.如權利要求1所述的方法，其進一步包括識別具有高記分的所述扇區的一第一子集；基于一個或多個扇區對應于所述無線通信系統中一中繼器的位置的判定，通過從所述第一子集中移除所述一個或多個扇區來識別所述扇區的一第二子集；及基于所述扇區的所述第二子集將位置輔助信息發送至所述用戶單元。
10.如權利要求1所述的方法，其中給所述扇區記分包括當一個或多個所探測信號與靠近所述既定扇區的一個或多個基站的預期信號相關時增加一既定扇區的記分。
11.如權利要求1所述的方法，其中給所述扇區記分包括當一中繼器與所述既定扇區相關聯時修改一既定扇區的既定記分。
12.一種方法，其包括從一無線通信系統的一用戶單元接收信息，所述信息表示所述無線通信系統中所述用戶單元所探測的信號；基于所述信息識別所述用戶單元的兩個或兩個以上可能的位置；及基于所述兩個或兩個以上可能的位置將位置輔助信息發送至所述用戶單元。
13.如權利要求12所述的方法，其中所述位置輔助信息識別一組全球定位系統(GPS)衛星。
14.一種方法，其包括探測與一無線通信系統的基站相關聯的信號；從一用戶單元發送信息，所述信息表示所述探測的信號，及接收識別所述用戶單元的兩個或兩個以上可能位置的位置輔助信息。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述位置輔助信息識別一組全球定位系統(GPS)衛星。
16.如權利要求15所述的方法，進一步包括使用來自所述GPS衛星組中的一個或多個衛星的信號識別所述用戶單元的位置。
17.一種計算機可讀媒體，其包括當在一位置確定實體(PDE)中執行時致使所述PDE進行以下操作的計算機可讀指令將懷疑一無線通信系統的一用戶單元所在的區域劃分成復數個扇區；及基于從所述用戶單元接收的信息給所述扇區記分，所述信息表示所述無線通信系統中所述用戶單元所探測的信號，其中各個扇區的記分表示所述用戶單元位于所述各個扇區內的可能性。
18.如權利要求17所述的計算機可讀媒體，其進一步包括指令，所述指令致使所述PDE基于針對所述用戶單元假設的復數個計時誤差中每一個計時誤差的所述信息給所述扇區記分。
19.如權利要求17所述的計算機可讀媒體，其進一步包括致使所述PDE進行如下操作的指令識別具有高記分的所述扇區的一子集；及基于所述扇區的所述子集將位置輔助信息發送至所述用戶單元。
20.如權利要求17所述的計算機可讀媒體，其進一步包括致使所述PDE進行如下操作的指令識別具有高記分的所述扇區的一子集；將具有高記分的所述扇區子集中的每一個扇區劃分成子扇區；及基于所述信息給所述子扇區記分，其中一既定子扇區的記分表示所述用戶位于所述既定子扇區內的可能性。
21.如權利要求20所述的計算機可讀媒體，其進一步包括致使所述PDE進行如下操作的指令識別具有高記分的所述子扇區的一子集；及基于所述子扇區的所述子集將位置輔助信息發送至所述用戶單元。
22.如權利要求20所述的計算機可讀媒體，其進一步包括致使所述PDE進行如下操作的指令識別具有高記分的所述子扇區的一子集；將所述子扇區子集中的每一個子扇區劃分成子子扇區；給所述子子扇區記分；基于所述子子扇區的所述子集將位置輔助信息發送至所述用戶。
23.如權利要求17所述的計算機可讀媒體，其進一步包括指令，所述指令致使所述PDE在一個或多個所探測信號與靠近所述既定扇區的一個或多個基站相關時增加一既定扇區的既定記分。
24.如權利要求17所述的計算機可讀媒體，其進一步包括指令，所述指令致使所述PDE在一中繼器與一既定扇區相關聯時修改所述既定扇區的既定記分。
25.一種無線通信系統的位置確定實體(PDE)，所述PDE包括一接收器，其從所述無線通信系統的一用戶單元接收信息，所述信息表示所述無線通信系統中所述用戶單元所探測的信號；及一處理器，其將懷疑所述用戶單元所在的區域劃分成復數個扇區并基于所述信息給所述子扇區記分，其中一單獨扇區的一記分表示所述用戶位于所述單獨扇區內的可能性。
26.如權利要求25所述的PDE，其中所述處理器基于針對所述用戶單元假設的復數個計時誤差中每一個計時誤差的所述信息給所述扇區記分。
27.如權利要求25所述的PDE，其中所述處理器識別具有高記分的所述扇區的一子集，所述PDE進一步包括一發射器以基于所述扇區的所述子集將位置輔助信息發送至所述用戶單元。
28.如權利要求25所述的PDE，其中所述處理器識別具有高記分的所述扇區的一子集，將具有高記分的所述扇區子集中的每一個扇區劃分成子扇區，及基于所述信息給所述子扇區記分，其中一既定子扇區的記分表示所述用戶位于所述既定子扇區內的可能性。
29.如權利要求28所述的PDE，其中所述處理器識別具有高記分的所述子扇區的一子集，所述PDE進一步包括一發射器以基于所述子扇區的所述子集將位置輔助信息發送至所述用戶單元。
30.如權利要求28所述的PDE，其中所述處理器識別具有高記分的所述子扇區的一子集，將所述子扇區子集中的每一個子扇區劃分成子子扇區，給所述子子扇區記分，及識別具有高記分的所述子子扇區的一子集，所述PDE進一步包括一發射器以基于所述子子扇區的所述子集將位置輔助信息發送至所述用戶單元。
31.如權利要求25所述的PDE，其中所述信息包括從所述用戶單元所探測信號測得的相對于系統時間的相位偏移。
32.如權利要求28所述的PDE，其中所述處理器識別具有高記分的所述扇區的一第一子集，及基于一個或及多個扇區是所述無線通信系統中一中繼器的位置的判定，通過從所述第一子集中移除所述一個或多個扇區來識別所述扇區的一第二子集。
33.如權利要求28所述的PDE，其中所述處理器通過當一個或多個所探測信號與靠近一既定扇區的一個或多個基站相關時增加所述既定扇區的既定記分的方式給所述扇區記分。
34.如權利要求28所述的PDE，其中所述處理器通過當一中繼器與一既定扇區相關聯時修改所述既定扇區的既定記分的方式給所述扇區記分。
35.一種設備，其包括用于從無線通信系統的用戶單元接收信息的裝置，所述信息表示所述無線通信系統中所述用戶單元所探測的信號；及用于將懷疑所述用戶單元所在的區域劃分成復數個扇區的裝置；及用于基于所述信息給所述扇區記分的構件，其中一單獨扇區的一記分表示所述用戶單元位于所述單獨扇區內的可能性。
36.如權利要求35所述的設備，其進一步包括用于基于針對所述用戶單元假設的復數個計時誤差中每一個計時誤差的所述信息給所述扇區記分的裝置。
全文摘要
本發明涉及多種用于產生可由一無線通信系統的用戶單元使用的位置輔助信息的技術。根據本發明，一(例如)可耦接至一個或多個基站的位置確定實體(PDE)實施多種技術，所述技術可改善位置輔助信息并因此改善所述用戶使用定位衛星快速且準確識別其位置的能力。具體來說，PDE從所述用戶單元接收表示無線通信系統中用戶單元所探測信號的信息并將懷疑所述用戶單元所處的區域劃分成復數個扇區。PDE根據從所述用戶單元接收的信息給所述扇區記分，其中一單獨扇區的一記分表示所述用戶位于所述各個扇區內的可能性。
文檔編號H04W64/00GK1849839SQ200480025898
公開日2006年10月18日 申請日期2004年7月2日 優先權日2003年7月16日
發明者道格拉斯·A·格雷希特 申請人:高通股份有限公司