在WiBro網絡中定位移動用戶站的方法和設備及其轉發器的制作方法

專利名稱：在WiBro網絡中定位移動用戶站的方法和設備及其轉發器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種WiBro網絡中的基于位置的服務(LBS)，并且尤其涉及一種通過使用WiBro轉發器(repeater)而定位移動用戶站(PSS)的方法和設備，以及其轉發器。
背景技術：
無線寬帶(WiBro)互聯網服務或者移動互聯網服務是在靜止或移動環境下任何時間任何地點通過移動用戶站(PSS)提供高數據率無線互聯網接入。更具體的，術語“靜止或移動(Stationary or mobile)”表示在用戶站立、行走或者中等速度例如高達60Km/h的速度下移動時，提供互聯網接入服務。術語“任何時間任何地點(anytime and anywhere)”表示其通過使用PSS而提供建筑內或者建筑外的無縫無線互聯網接入。在此情況下，小區半徑范圍高達1Km。術語“高數據率(high-data-rate)”表示數據以至少1Mbps的傳輸速率而發送，從而可以提供各種高速無線多媒體服務。術語“無線互聯網(wireless Internet)”表示提供基于IP的服務。
當前可用的移動電話提供了廣闊的覆蓋范圍和很強的移動性，但是并不能有效提供基于IP的高速數據服務。另一方面，高速互聯網和無線LAN支持基于IP的高速數據服務，但是提供了很小的覆蓋范圍和較弱的移動性。然而，移動互聯網提供了基于IP的內容并且與移動電話相比更加經濟。而且，移動互聯網與高速互聯網或者無線LAN相比可以提供更加廣闊的覆蓋范圍，并且適合于移動通信環境。近來，隨著用戶在頻繁移動的同時使用面向數據的通信服務越來越多，移動互聯網由于其低廉的價格、高速通信、基于IP的服務以及移動性而引起了用戶的注意。
移動互聯網允許用戶以無線方式接收高速互聯網服務，這種服務具有與有線方式提供的服務幾乎相同的質量，具有比當前的移動數據服務的收費更加低廉的成本，并且能夠通過任何設備、任何時間和任何地點而實現高速互聯網接入。另一方面，移動互聯網允許通信服務提供者建立基于IP的高頻高效的無線網絡，能夠為每個用戶提供至少1Mbps的傳輸速率，并且在需要互聯網接入的區域建立大規模網絡。
WiBro網絡中的低輸出轉發器被用于在提供移動互聯網服務的區域內消除戶內死區和改善服務質量。轉發器安裝在建筑內或者PSS和無線接入站(RAS)之間的弱服務區內，以轉發無線波從而改善服務質量并且可以消除死區。也就是說，LBS是一種允許通信服務提供者找到移動用戶的地理位置，并且基于該位置信息而提供為用戶所在的時區或者特定位置而定制的服務的技術。
這意味著它可以提供個人導航、移動地址簿協助服務、移動商務(M-Commerce)、交互式移動游戲、公交/火車時刻表、交通路徑優化、旅館搜索、交友、位置敏感(location-sensitive)的內容服務、路邊協助、個人安全、資產追蹤、船隊追蹤、物流計劃、被盜車輛追蹤、兒童和寵物追蹤、緊急911(E911)、緊急醫療服務以及基于用戶位置并且為用戶位置特別定制的廣告。
在上述移動互聯網或者WiBro網絡中，在傳統的PSS中執行的定位方法的示例包括使用全球定位系統(GPS)的方法、到達時間(TOA)方法以及增強的觀測時間差(E-OTD)方法。在TOA方法中，通過測量PSS和至少三個RAS之間的無線波傳輸時間而進行定位。在E-OTD方法中，通過測量從PSS發送到至少三個RAS的信號之間的相對到達時間差而進行定位。另一方面，RAS中執行的定位方法的示例包括小區標識符(ID)方法、到達角度(AOA)方法、到達時間(TOA)方法以及到達時間差(TDOA)方法。在小區ID方法中，對RAS指定ID并且當PSS在RAS中注冊時RAS的定位被認為是該PSS的定位。在AOA方法中，通過在至少兩個RAS測量從PSS發送的信號的方向角度而進行定位。在TOA方法中，通過測量PSS和至少三個RAS之間的無線波傳輸時間而進行定位。在TDOA方法中，通過計算從PSS發送到至少三個RAS的信號之間的到達時間差而進行定位。
然而，在WiBro網絡中，在城市中心或者建筑的死區中可能接收不到GPS信號，并且PSS很難從多個RAS接收信號。而且，轉發器導致的時間延遲大于無線區段中產生的時間延遲。而且，由于RAS不能分辨從轉發器發送的信號和其他信號，很難精確測量時間延遲。因此，準確的定位很困難。

發明內容
本發明提供了一種在WiBro網絡的轉發器中定位移動用戶站(PSS)的方法和設備，以及其轉發器。
根據本發明一個方面，提供了一種在具有無線接入站(RAS)和轉發器的網絡中定位PSS的方法，所述方法包括以下操作檢測從所述RAS發送的前同步信號(preamble signal)；通過測量所述前同步信號的接收時間并且通過將所述RAS和所述轉發器之間的信號延時考慮在內以補償所述前同步信號的接收時間而產生參考時間；在所述參考時間的基礎上測量從所述PSS接收到的測程信號(ranging signal)的接收時間；以及通過使用基于所述前同步信號的接收時間產生的時間戳而計算所述測程信號的接收時間。
在產生所述參考時間的操作中，先前計算的RAS和轉發器之間的信號延時可以疊加到前同步信號的接收時間上，以補償所述前同步信號的接收時間。
所述時間戳可以通過以預定間隔對所接收到的數據幀進行計數而產生。
根據本發明另一個方面，提供了一種在RAS中定位PSS的方法，所述方法包括以下操作接收包括從所述PSS發送到轉發器的測程信號的到達時間的信息；以及將所接收到的測程信號和所述測程信號的到達時間與先前存儲的關于所述測程信號的信息相比較，以計算對應于所述測程信號的PSS的標識符(ID)。
在所述接收信息的操作中，接收到的信息可以包括預定單元的時間戳、測程信號的數量、測程信號的值以及測程信號的強度。
根據本發明又一個方面，提供了一種在具有RAS和轉發器的網絡中定位PSS的設備，所述設備包括前同步信號檢測部分，檢測從所述RAS發送的前同步信號并且測量所述前同步信號的接收時間；延遲補償部分，通過將所述RAS和所述轉發器之間的信號延時考慮在內而產生補償所述前同步信號的接收時間的參考時間；測程信號檢測部分，在所述參考時間的基礎上測量從所述PSS接收到的測程信號的接收時間；時間戳產生部分，基于所述前同步信號的接收時間而產生時間戳；以及接收時間計算部分，通過使用所述時間戳而計算所述測程信號的接收時間。
所述設備可以進一步包括時鐘產生部分，在所述時間戳產生部分產生時間戳時提供作為參考信號的時鐘信號。
根據本發明再一個方面，提供了一種轉發器，該轉發器包括信號轉發模塊，從RAS和PSS接收并且轉發信號；以及位置定位模塊，通過所述信號轉發模塊從所述RAS和PSS分別接收前同步信號和測程信號，并且在使用所述前同步信號的接收時間產生的參考時間的基礎上計算所述測程信號的接收時間。
所述位置定位模塊可以包括前同步信號檢測部分，檢測從所述RAS發送的前同步信號并且測量所述前同步信號的接收時間；延遲補償部分，通過將所述RAS和所述轉發器之間的信號延時考慮在內而補償所述前同步信號的接收時間以產生參考時間；測程信號檢測部分，在所述參考時間的基礎上測量從所述PSS接收到的測程信號的接收時間；時間戳產生部分，基于所述前同步信號的接收時間而產生時間戳；以及接收時間計算部分，通過使用所述時間戳而計算所述測程信號的接收時間。
所述位置定位模塊可以提供在建筑的各個樓層內，或者單獨提供在建筑內部和外部。


本發明的上述和其他特征和優點通過參考附圖對其示例實施方式進行詳細描述可以更加明白，在附圖中圖1為根據本發明一個實施方式的WiBro網絡，其中PSS與轉發器和用于通信的無線接入站進行通信；圖2A和2B為根據本發明一個實施方式的系統框圖，其中位置定位模塊提供在轉發器內或者連接到轉發器以對PSS的位置進行定位。
圖3為建筑內部的位置定位模塊的框圖；圖4為轉發器和位置定位模塊的框圖；以及圖5為根據本發明一個實施方式的定位PSS的方法的流程圖。
具體實施例方式
現在參考附圖詳細描述根據本發明的示例實施方式。
圖1為根據本發明一個實施方式的WiBro網絡，其中移動用戶站(PSS)與轉發器和無線接入站(RAS)進行通信。
WiBro網絡中具有多個RAS 110-1和110-2、多個轉發器120-1至120-3以及PSS 130。在圖1中，PSS 130通過轉發器120-1與RAS 110-1通信。
圖2A和2B為根據本發明一個實施方式的系統框圖，其中位置定位模塊提供在轉發器內或者連接到轉發器以對PSS的位置進行定位。
參考圖2A，提供位置計算模塊210和位置定位模塊230以對PSS的位置進行定位。位置定位模塊230包含在轉發器120內，在通過從RAS 110接收到的前同步信號獲得的絕對時間的基礎上，測量從PSS 130接收到的測程信號的接收時間。當關于所測量的時間的信息被發送到RAS 110時，RAS 110的位置計算模塊210使用該時間信息計算PSS 130的位置。位置定位模塊230可以包含在RAS 110中而不是轉發器120中。
參考圖2B，位置定位模塊230可以在轉發器120之外單獨提供。并且，位置定位模塊230可以包括同步檢測模塊240和時間計算模塊250。同步檢測模塊240為轉發器120提供時分雙工(TDD)定時參考。也就是說，同步檢測模塊240以每5ms的間隔從通過RAS接收到的信號中檢測前同步信號，并且將精確時間提供給轉發器120。換言之，由于轉發器120基于TDD方法交替發送和接收數據，它必須知道何時發送和接收數據。因此，提供TDD定時參考以提供發送起始時間和接收起始時間。
同步檢測模塊240對5ms的幀進行計數以產生時間戳。所計算的時間通過RAS 110和轉發器120之間的時間延遲進行補償，所述時間延遲是在安裝轉發器120時獲得的。時間計算模塊250測量從PSS 130接收到的測程信號的加上補償時間后的接收時間。
圖3為建筑內部的位置定位模塊的框圖。
當建筑內部僅存在單個位置定位模塊時，不能確定PSS在哪一樓層上。因此，必須在每一樓層上設置位置定位模塊230-1至230-3以確定PSS在哪一樓層上。
圖4為轉發器和位置定位模塊的框圖。
轉發器120包括收發器410，用于在RAS 120和PSS 130之間發送/接收數據。轉發器120將來自RAS 110的前同步信號發送到位置定位模塊230，并且將來自PSS 130的測程信號發送到位置定位模塊230。前同步信號是由RAS 110以固定間隔發送的。例如，RAS 110以5ms間隔發送對其指定的預定值。測程信號是PSS 130發送數據或者通知其處于活躍狀態時所使用的。測程信號以固定間隔發送預定值。RAS 110發送指令到PSS 130以按照預定間隔發送預定值(測程代碼)。PSS 130響應于所述指令而發送測程代碼。所述測程代碼可以具有256種值。
位置定位模塊230包括前同步信號檢測部分420、延遲補償部分430、測程信號檢測部分440、時間戳產生部分450、接收時間計算部分460以及時鐘產生部分470。前同步信號檢測部分420檢測從RAS 110接收到的前同步信號并且計算前同步信號的到達時間(參考時間)。所計算的時間通過延遲補償部分430進行補償。補償值為RAS和轉發器之間的信號到達時間，這是在安裝轉發器時預先計算的。延遲補償部分430將延遲值疊加到前同步信號的到達時間上以進行補償。
時間戳產生部分450使用通過所檢測到的前同步信號計算的參考時間而產生時間戳。測程信號檢測部分440檢測來自PSS 130的測程信號。接收時間計算部分460參考通過前同步信號的到達時間計算并且補償后的參考時間而計算測程信號的接收時間。關于由此計算的測程信號的接收時間的信息被發送到RAS 110。RAS 110通過使用該時間信息而計算PSS 130的位置。
圖5為根據本發明一個實施方式的定位PSS的方法的流程圖。
從通過轉發器從RAS接收到的信號檢測前同步信號，以計算參考時間(操作S510)。也就是說，前同步信號的到達時間成為參考時間。事先測量的RAS和轉發器之間的時間延遲被疊加到所述參考時間以補償所述參考時間(操作S520)。從通過轉發器從PSS接收到的信號檢測測程信號(操作S530)。參考補償后的參考時間而測量測程信號的接收時間(操作S540)。使用前同步信號的到達時間產生時間戳以作為測量測程信號的接收時間的參考。所測量的接收時間被發送到RAS(操作S550)。
更具體的，在監視從PSS 130接收到的上行鏈路信號時，位置定位模塊230以5ms間隔檢測從PSS 130接收到的測程信號，并且收集關于所檢測到的測程信號的代碼、強度以及定時的數據。所述定時是在通過檢測從RAS 110接收到的前同步信號獲得的參考時間的基礎上而測量的。位置定位模塊230將時間戳添加到關于所收集的測程信號的數據，在預定單元中收集數據，并且通過轉發器120發送數據到RAS 110。表1顯示了PSS 130發送的信息。
表1

從轉發器120發送的數據為以5ms為單元的時間戳、測程信號的數量(數字0-256之間)、測程信號的代碼、信號強度等等。
RAS 110的位置計算模塊210通過使用從位置定位模塊230接收到的數據而計算PSS 130的位置。當接收測程信號時，RAS 110發送/接收測程響應和測程請求信號，以檢測哪個PSS發送了所述測程信號。RAS 110存儲測程代碼和PSS ID。當轉發器120發送信息時，RAS 110將其與所存儲的數據相比較。這樣，RAS 110可以確定哪個PSS位于轉發器的覆蓋區域內，并且還確定轉發器和PSS之間的距離，從而估算PSS的位置。表2顯示了從RAS 110接收到的信息。
表2

另一方面，上述的定位方法可以寫在計算機程序中。本領域計算機編程人員可以很容易得出組成所述程序的代碼和代碼段。所述程序存儲在計算機可讀介質中，通過計算機讀取并且執行以實現所述定位方法。計算機可讀介質的示例包括磁記錄介質、光記錄介質以及載波介質。
從上述描述顯見，根據本發明，可以執行比使用PSS或者RAS更加精確的定位操作。而且，由于RAS提供信息并且附加定位設備執行定位操作而不需要改變傳統PSS或者RAS的配置，可以精確執行定位操作而不會大大增加成本。
盡管參考示例實施例描述了本發明，本領域技術人員可以理解，可以對其進行各種形式和細節上的改變而不背離由所附權利要求書限定的本發明的范圍。
權利要求
1.一種在具有無線接入站和轉發器的網絡中定位移動用戶站的方法，所述方法包括以下操作檢測從所述無線接入站發送的前同步信號；通過測量所述前同步信號的接收時間并且通過將所述無線接入站和所述轉發器之間的信號延時考慮在內以補償所述前同步信號的接收時間而產生參考時間；在所述參考時間的基礎上測量從所述移動用戶站接收到的測程信號的接收時間；以及通過使用基于所述前同步信號的接收時間產生的時間戳而計算所述測程信號的接收時間。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，在產生所述參考時間的操作中，先前計算的無線接入站和轉發器之間的信號延時被疊加到前同步信號的接收時間上，以補償所述前同步信號的接收時間。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述時間戳通過以預定間隔對所接收到的數據幀進行計數而產生。
4.一種在無線接入站中定位移動用戶站的方法，所述方法包括以下操作接收包括從所述移動用戶站發送到轉發器的測程信號的到達時間的信息；以及將所接收到的測程信號和所述測程信號的到達時間與先前存儲的關于所述測程信號的信息相比較，以計算對應于所述測程信號的所述移動用戶站的標識符。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，在所述接收信息的操作中接收到的信息包括預定單元的時間戳、測程信號的數量、測程信號的值以及測程信號的強度。
6.一種在具有無線接入站和轉發器的網絡中定位移動用戶站的設備，所述設備包括前同步信號檢測部分，檢測從所述無線接入站發送的前同步信號并且測量所述前同步信號的接收時間；延遲補償部分，通過將所述無線接入站和所述轉發器之間的信號延時考慮在內而產生補償所述前同步信號的接收時間的參考時間；測程信號檢測部分，在所述參考時間的基礎上測量從所述移動用戶站接收到的測程信號的接收時間；時間戳產生部分，基于所述前同步信號的接收時間而產生時間戳；以及接收時間計算部分，通過使用所述時間戳而計算所述測程信號的接收時間。
7.根據權利要求6所述的設備，其中，所述設備進一步包括時鐘產生部分，在所述時間戳產生部分產生時間戳時提供作為參考信號的時鐘信號。
8.一種轉發器，該轉發器包括信號轉發模塊，從無線接入站和移動用戶站接收并且轉發信號；以及位置定位模塊，通過所述信號轉發模塊從所述無線接入站和移動用戶站分別接收前同步信號和測程信號，并且在使用所述前同步信號的接收時間產生的參考時間的基礎上計算所述測程信號的接收時間。
9.根據權利要求8所述的轉發器，其中，所述位置定位模塊包括前同步信號檢測部分，檢測從所述無線接入站發送的前同步信號并且測量所述前同步信號的接收時間；延遲補償部分，通過將所述無線接入站和所述轉發器之間的信號延時考慮在內而補償所述前同步信號的接收時間以產生參考時間；測程信號檢測部分，在所述參考時間的基礎上測量從所述移動用戶站接收到的測程信號的接收時間；時間戳產生部分，基于所述前同步信號的接收時間而產生時間戳；以及接收時間計算部分，通過使用所述時間戳而計算所述測程信號的接收時間。
10.根據權利要求8所述的轉發器，其中，所述位置定位模塊設置在建筑的各個樓層上，或者單獨提供在建筑內部和外部。
全文摘要
公開了一種使用WiBro轉發器定位移動用戶站(PSS)的方法和設備，以及具有所述設備的轉發器。所述在具有無線接入站(RAS)和轉發器的網絡中定位移動用戶站的方法包括以下操作檢測從所述RAS發送的前同步信號；通過測量所述前同步信號的接收時間并且通過將所述RAS和所述轉發器之間的信號延時考慮在內以補償所述前同步信號的接收時間而產生參考時間；在所述參考時間的基礎上測量從所述PSS接收到的測程信號的接收時間；以及通過使用基于所述前同步信號的接收時間產生的時間戳而計算所述測程信號的接收時間。
文檔編號H04W64/00GK1867196SQ20061007837
公開日2006年11月22日 申請日期2006年5月17日 優先權日2005年5月19日
發明者鄭成鉉, 任敏中 申請人:韓商艾力思科技有限公司