在一個(gè)無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域（２２）中的接收器位置上，測(cè)量一組描述用戶信號(hào)的接收射線的特征。在一個(gè)無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域模型中，確定（３４）從無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域模型中的一個(gè)對(duì)應(yīng)于無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域中接收器位置的位置上發(fā)射的模擬射線的傳播路徑，其中射線具有基于描述用戶信號(hào)的接收射線的特征組的模擬信號(hào)特征。之后，根據(jù)模擬射線的傳播路徑估測(cè)無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域中的用戶位置。（*該技術(shù)在2019年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及序號(hào)為08／924，151，1997年9月5日提交，標(biāo)題為“在雜亂區(qū)域中估測(cè)用戶位置的方法和系統(tǒng)”的專利申請(qǐng)，在這里參考引用了該申請(qǐng)。本專利技術(shù)涉及通信系統(tǒng)，更具體地講，是涉及估測(cè)無線通信系統(tǒng)中用戶位置的方法。在無線通信系統(tǒng)中，經(jīng)常希望確定正在通話的用戶的位置。使用這種估測(cè)技術(shù)的應(yīng)用可以包含確定請(qǐng)求911緊急服務(wù)的用戶的位置，以便警察，消防或急救服務(wù)能夠被有效地提供給用戶。定位技術(shù)的其它應(yīng)用包含蜂窩電話欺騙檢測(cè)，協(xié)助警察調(diào)查，基于位置的計(jì)費(fèi)，為用戶提供基于位置的信息等等。估測(cè)蜂窩通信系統(tǒng)中用戶位置的已知方法包含使用用戶單元中的全球定位系統(tǒng)(GPS)單元，使用到達(dá)基站的信號(hào)的時(shí)差計(jì)算用戶位置，和記錄并頻繁識(shí)別來自用戶服務(wù)區(qū)域中多個(gè)已知位置的用戶射頻信號(hào)。雖然這些方法在某些情況下是有效的，但仍然有一些缺點(diǎn)。例如，使用用戶單元中的GPS接收器的缺點(diǎn)是增加用戶單元體積，重量和耗電量。另外，在價(jià)格控制很緊的用戶單元中包含GPS單元費(fèi)用可以很高。使用到達(dá)信號(hào)的時(shí)間差的缺點(diǎn)是在諸如具有高大建筑的市區(qū)或商業(yè)區(qū)的雜亂區(qū)域中可以無法工作。在雜亂區(qū)域(cluttered area)中，信號(hào)的反射和散射延長了用戶單元和基站之間傳播路徑。當(dāng)傳播路徑被延長時(shí)，信號(hào)到達(dá)時(shí)間無法精確反映從基站到用戶的發(fā)射距離。這樣，由于信號(hào)到達(dá)時(shí)間的誤導(dǎo)，無法使用常規(guī)幾何和定位算法。對(duì)于事先記錄射頻信號(hào)特征的系統(tǒng)，缺點(diǎn)包含充分測(cè)量以產(chǎn)生具有可用分辨率的精確數(shù)據(jù)庫的難度，系統(tǒng)對(duì)接收小區(qū)地點(diǎn)配置或環(huán)境的微小變化的敏感，和精確確定數(shù)據(jù)庫中記錄的已知位置的難度。因而，顯然需要一種經(jīng)過改進(jìn)和，估測(cè)無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域中用戶位置的方法和系統(tǒng)，其中在用戶單元中不需要昂貴的部件并且在不需要手動(dòng)測(cè)量無線信號(hào)的情況下可以在雜亂環(huán)境中精確估測(cè)用戶位置。在所附權(quán)利要求書中提出了被認(rèn)為是本專利技術(shù)的新穎特性的特征。但通過下面參照附圖對(duì)一個(gè)圖解實(shí)施例所進(jìn)行的詳細(xì)描述可以最好地理解專利技術(shù)本身，最優(yōu)使用模式，其目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)，其中附圖說明圖1和圖2包括圖解根據(jù)本專利技術(shù)估測(cè)用戶位置的方法和系統(tǒng)操作的高層邏輯流程圖；圖3是一個(gè)無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域的圖示；圖4是圖3的無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域的計(jì)算機(jī)模型表示；圖5是圖3的計(jì)算機(jī)模型更詳細(xì)的視圖；圖6是根據(jù)本專利技術(shù)估測(cè)用戶位置的系統(tǒng)的高層模塊圖；圖7描述了一個(gè)可以被用來實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的方法的一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；圖8是一個(gè)圖解具有多射線的接收信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度與時(shí)間之間的關(guān)系的圖表。參照?qǐng)D1和圖2，其中描述了圖解根據(jù)本專利技術(shù)估測(cè)用戶位置的方法和系統(tǒng)操作的高層邏輯流程圖。如圖所示，所描述的過程從模塊20開始并且接著進(jìn)行到選擇一個(gè)無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域模型的模塊22。在本專利技術(shù)的一個(gè)實(shí)施例中，通過一個(gè)計(jì)算機(jī)模型可以實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)模型，其中計(jì)算機(jī)模型表示可能反射，散射或影響通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域中用戶單元發(fā)送的射頻信號(hào)的建筑物或其它結(jié)構(gòu)的相對(duì)位置。計(jì)算機(jī)模型可以是二維模型或三維模型。例如，圖3是無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域100的一個(gè)圖示或映像。服務(wù)區(qū)域100包含如圖所示彼此相對(duì)定位的建筑物102-122。在這個(gè)例子中，建筑物是唯一指出的，可能影響射頻信號(hào)傳播的結(jié)構(gòu)。在服務(wù)區(qū)域中還可以出現(xiàn)諸如指示牌的其它目標(biāo)。服務(wù)區(qū)域100還包含與用戶單元128通信的基站124和126。當(dāng)用戶單元128發(fā)送信號(hào)時(shí)，該信號(hào)的不同射線沿著用戶單元128和基站124，126之間的不同傳播路徑被反射和散射。在圖3所示的例子中，射線130-134具有三個(gè)從用戶單元128到基站124的路徑。類似地，射線136和138示出了用戶單元128和基站126之間的路徑。射線130-138表示某些從服務(wù)區(qū)域100中所示的位置上的用戶單元128到達(dá)基站124和126的最強(qiáng)和最先到達(dá)射線。也可以并且很可能出現(xiàn)沒有示出的其它射線。為了簡化這個(gè)例子，沒有示出這些諸如地面反射射線和經(jīng)過建筑物頂端的射線的其它射線，盡管有可以模擬這些射線的方法。現(xiàn)在參照?qǐng)D4，計(jì)算機(jī)模型200表示一個(gè)可以由圖1所示的過程在模塊22選擇的無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域100(參見圖3)的模型。如圖4所示，建筑物202-222代表一個(gè)實(shí)際服務(wù)區(qū)域(參見圖3)的建筑物102-122的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)表示。通過把衛(wèi)星數(shù)據(jù)，航空照片和其它類似地圖的數(shù)據(jù)縮減成一組表示影響信號(hào)傳播的建筑物和其它目標(biāo)的向量可以構(gòu)成計(jì)算機(jī)模型。可以從諸如Spot Data公司的供應(yīng)商購買預(yù)先設(shè)計(jì)好的建筑物數(shù)據(jù)庫。用戶可以選擇模型的分辨率或詳細(xì)程度，但分辨率或詳細(xì)程度通常是一個(gè)關(guān)于所涉及的射頻信號(hào)的波長的函數(shù)。在選擇無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域的一個(gè)模型之后，如模塊24所示，過程在一個(gè)第一選擇接收器位置上接收用戶信號(hào)的一個(gè)最優(yōu)射線。在一種實(shí)現(xiàn)中，接收器位置是一個(gè)諸如圖3中的基站124的基站。在一個(gè)實(shí)施例中，最優(yōu)射線可以是最先到達(dá)的射線，由于傳播的距離最短，所以這種射線通常是最先接收的強(qiáng)射線。可以使用其它原則來選擇最優(yōu)射線。一個(gè)“最優(yōu)射線”應(yīng)當(dāng)是提供清晰，明確并且統(tǒng)計(jì)上可靠的用戶信號(hào)信息，允許快速，方便并且精確地計(jì)算用戶位置的射線。接著，如模塊26所示，過程測(cè)量接收射線的信號(hào)特征。這些測(cè)量信號(hào)特征可以包含入射角，傳播時(shí)間和信號(hào)振幅。盡管不必進(jìn)行所有這些測(cè)量，但更多的涉及接收射線的信息可以在估測(cè)用戶位置時(shí)產(chǎn)生更精確的計(jì)算和假定。可以測(cè)量的接收射線的更完全的信號(hào)特征包含傳播時(shí)間(TOF)，到達(dá)時(shí)間差(TDOA)，入射角(AOA)，入射角差(AOAD)，接收信號(hào)強(qiáng)度(RSS)，接收信號(hào)強(qiáng)度差(RSSD)，信號(hào)極性，和信號(hào)隨時(shí)間或頻率的衰減特征。在一個(gè)最優(yōu)實(shí)施例中，由一個(gè)基站使用一或多個(gè)天線或天線陣列進(jìn)行測(cè)量。但在其它實(shí)施例中，用戶單元可以采集或測(cè)量其它信息并且發(fā)送到基站。例如，在全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)中，用戶單元測(cè)量信號(hào)電平(被稱作RXLEV的參數(shù))和信號(hào)質(zhì)量(被稱作RXQUAL的參數(shù))。類似地，在針對(duì)碼分多址蜂窩通信(CDMA)的標(biāo)準(zhǔn)IS-95中，用戶測(cè)量來自各個(gè)基站的信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度并且通過一個(gè)導(dǎo)頻強(qiáng)度測(cè)量消息(PSMM)向基站報(bào)告這些測(cè)量結(jié)果。這樣，在某些多址無線接口中，可能無法輕易得到絕對(duì)測(cè)量結(jié)果。在這種情況下，可以根據(jù)可用信息導(dǎo)出定位用戶單元所需的信息。對(duì)于傳播時(shí)間，基站可以進(jìn)行往返傳播延遲測(cè)量。其中涉及比較通過與上行鏈路信號(hào)的數(shù)字編碼同步得到的時(shí)間基準(zhǔn)，測(cè)量上行鏈路信號(hào)和下行鏈路信號(hào)之間的時(shí)間偏移并且記錄該偏移，上述偏移包含用戶單元的處理延遲。通過從計(jì)算的時(shí)間延遲中減去用戶的處理延遲，由于進(jìn)行的是往返測(cè)量，剩余的時(shí)間是從用戶到基站的傳播時(shí)間的兩倍。因而往返傳播延遲時(shí)間的一半即為傳播時(shí)間(TOF)。可以預(yù)先測(cè)量用戶單元的處理延遲時(shí)間以便補(bǔ)償各種用戶單元之間的差異。由于在某些無線接口中不太容易測(cè)量傳播時(shí)間，本專利技術(shù)也可以使用到達(dá)時(shí)間差。通過測(cè)量用戶發(fā)送的信號(hào)到達(dá)兩個(gè)或更多的基站的時(shí)間之間的相對(duì)時(shí)間差，可以完成這些測(cè)量。并且，可以計(jì)算到達(dá)相同基站的兩個(gè)射線之間的到達(dá)時(shí)間差，其中各個(gè)射線具有一個(gè)單獨(dú)的從用戶到共同的基站的傳播路徑。圖8圖解了一個(gè)關(guān)于接收信號(hào)強(qiáng)度的時(shí)間曲線，這個(gè)導(dǎo)頻可以被稱作功率延遲分布148。這個(gè)曲線把信號(hào)射線的到達(dá)描述成時(shí)間的函數(shù)，并且示出了各個(gè)射線的相對(duì)功率。信道的帶寬影響曲線的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
在無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域中估測(cè)用戶單元的用戶位置的方法，該方法包括的步驟有： 在無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域中的一個(gè)接收器位置上，測(cè)量一組描述用戶信號(hào)的接收射線的特征； 在一個(gè)無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域模型中，確定從無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域模型中的一個(gè)對(duì)應(yīng)于無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域中接收器位置的位置上發(fā)射的模擬射線的傳播路徑，其中射線具有基于描述用戶信號(hào)的接收射線的特征組的模擬信號(hào)特征； 根據(jù)模擬射線的傳播路徑估測(cè)無線通信系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域中的用戶位置。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：約翰道格拉斯里德，舒少彼得王，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：摩托羅拉公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]
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