CN100401091C - 无线电定位系统的改进 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于通过使用用于每个发射机(201、202和203)的单独抽样设备(204、205和206)克服在CDMA通信网络内的可听性问题，所述发射机将向计算设备(208)发射仅由该发射机发射的信号的表示，在所述CDMA通信网络内提供定位业务。在计算设备(208)内执行由移动终端(207)发送回的表示与在最强发射机内由抽样设备发送回的表示的互相关，从移动终端(207)发送回的表示中减去最强信号的估计值，从而尽可能地降低它对其余信号的影响。重复执行互相关和相减步骤，直到没有要提取的有用信号。

Description

无线电定位系统的改进
本发明一般涉及无线电定位系统，尤其涉及确定无线电通信系统内移动终端位置的改进方法，所述无线电通信系统尤其是使用码分多址(CDMA)技术的系统。
存在多种公知的系统，通过这些系统可以确定在无线电通信网络内操作的移动终端的位置。这些系统包括使用来自未与此网络连接的发射机的信号，例如全球定位系统(GPS)卫星，而其它的系统使用移动终端发射和远程接收机接收到的信号，例如抵达时间(TOA)和所谓的“无线电支路打印(Radio Finger Printing)”系统，或者反之，使用由网络本身发射和由移动终端接收到的信号。后一类中的主要系统是增强观测时间差值(E-OTD)和观测抵达时间差值(OTDOA)系统。
虽然E-OTD系统通常可应用于许多不同的通信技术，但是已经特别地应用于全球移动通信系统(GSM)。在现有技术中已经描述了两种主要的不同方法，它们在定位计算中使用从网络发射机接收到的信号定时偏移。在一种方法中，例如EP-A-0767594、WO-A-9730360和AU-B-716647，在执行过程中，使用由固定接收机测量的信号来“同步”来自不同发射机的传输。使用固定接收机和发射机的已知位置，根据在固定接收机上测量出的数值来计算每个发射机相对于其相邻发射机的瞬时传输时间偏移。然后，可以在基于公知标准技术的计算中使用移动终端所测量的定时偏移，在所述的公知标准技术中两个或多个双曲线位置线的交叉点预测出移动终端的位置。
另一种方法(参见我们的EP-B-0303371、US-A-6094168和EP-A-1025453，其具体内容在此引用作为参考，称作一个CursorTM系统)使用固定接收机和移动终端两者的测量结果来计算两个接收机从每个发射机接收到的信号之间的相对时间差值。这导致基于以发射机为中心的圆的交叉点的计算。
已经考虑将应用于GSM系统的E-OTD方法用在宽带CDMA系统内，尤其在采用通用移动电话系统(UMTS)“第三代”(3G)技术的那些系统中。在这里，E-OTD已经被重新命名为OTDOA，但是受到一个主要问题的影响即所谓的“可听性”问题。一般在CDMA网络中，由全部使用同一射频(RF)信道的网络发射机发射信号。在UMTS中，这个信道的宽度大约为5MHz。使用唯一的“扩频码”来编码来自每个发射机的信号，所述“扩频码”允许移动终端提取出所需要的信号，前提是(a)它知道发射机所使用的扩频码；和(b)其内部时钟与发射机信号同步。为了有助于后一前提，每个发射机还可以在同一射频信道内发射一个“导频码”，其编码和其它特性使它很容易被识别出来。移动终端首先检测和锁定到该导频信号，接收发射机所使用的扩频码，然后就能够解码主传输。当移动终端靠近一个发射机时将产生可听性的问题。E-OTD系统(和因而的OTDOA系统)需要与至少三个地理位置上明显不同的发射机有关的时间偏移的测量，但是当移动终端距离一个发射机过近时，来自更远距离发射机的信号被本地信号所淹没，致使无法测量出它们的时间偏移。已经推荐了一种称作“空闲周期下行链路(IPDL)”的技术来克服这个问题，该技术在所谓的“空闲周期”内周期性地关闭来自本地发射机的传输，在“空闲周期”可以接收来自远距离发射机的信号。这种技术的严重缺陷在于(a)降低了网络承载语音和数据业务的容量；和(b)安装和操作上很复杂，在它的一种形式中需要网络内附加的消息传输来在发射机之间协调空闲周期。
本发明涉及以一种方式修改CursorTM系统使其一般适应CDMA系统且特别适应UMTS以克服可听性的问题，所述CursorTM系统特别是例如在我们的US-A-6094168中所描述的。不需要空闲周期，因此通信功能可以以全部容量来操作。它还具有其它的优点，即(a)与E-OTD和OTDOA有关的固定接收机是特别简单和低成本的设备；和(b)移动终端内所需要的附加软件比GSM终端内的更简单。
如在US-A-6094168中所描述的CursorTM系统使用两个接收机，一个是固定和在已知位置上的，另一个在移动终端内部，用于分别接收每个发射机发射的信号。将所接收的信号表示发送回一个计算节点，在此比较它们(通常通过互相关)来确定每个接收机接收信号的时间偏移。为至少两个其它的地理位置上不同的发射机(在GSM系统内在不同射频信道上发射)重复这个处理过程以获得一个成功的定位计算所需要的三个时间偏移。
在直接序列CDMA系统中，发射机使用相同的射频信道。因此，将CursorTM系统直接应用于CDMA将产生带有许多峰值的互相关，每个峰值对应于由两个接收机从一个特定发射机接收到的信号的对准。如果可以测量与至少三个所需要的发射机相关的峰值，则该系统将非常适合于定位。然而，如在下面描述的特定实施例中所说明的，与较远距离的发射机有关的信噪比(SNR)通常太小，我们依然面临类似的如上所述的可听性问题。
因此，本发明的第一方面提供一种确定终端在通信网络内的位置或移动状态的方法，所述网络包括多个发射机，所述终端包括一个无线电接收机，该方法包括步骤：
(a)在终端上建立由无线电接收机从发射机所接收的信号表示的一部分；
(b)建立由第一个所述发射机发射的信号表示的第一部分，和建立由第二个所述发射机发射的信号表示的第二部分，每个部分在时间上与在终端上建立的部分相互重叠；
(c)使用所述第一部分计算在终端上从所述第一发射机接收到的信号的估计值，和将所述估计值从在终端上建立的部分中减去，从而生成一个余量表示；
(d)使用所述余量表示和所述第二部分执行一个计算，并估计它们之间的时间偏移；和
(e)使用所述时间偏移作为计算的至少一个输入来计算该终端的位置。
优选地，在相应的第一和第二发射机上建立第一和第二部分，但是也可以在任何位置上建立它们。可以在附属于相应的发射机或位于任何位置上的一个或多个抽样设备中建立所述第一和第二部分，或者可以由在通信网络内任何位置上或者在其它任何位置上运行的计算机程序使用从网络提供的与所发射信号有关的信息来建立所述第一和第二部分。
可以将各个信号表示的部分发送给一个或多个计算设备，在其中可以计算所述估计值、时间偏移和终端位置。在一些实施例中，可以首先计算由接收机所接收信号的表示的所述部分与所述第一部分之间的时间偏移，然后可以在计算所述估计值时使用。所述时间偏移可以使用所述部分来计算，或者可以通过其它方法来计算，例如通过计算诸如导频码的一个已知信号分量的时间偏移。
因此，例如，通过使用用于每个发射机的单独的抽样设备，它是在E-OTD系统内的固定接收机的等同设备，它向一个计算设备发送一个仅有所述发射机发射的信号的表示，通过执行由移动终端发送回的表示和与一个发射机相关的抽样设备发送回的表示之间的互相关来估计它们之间的时间偏移；和通过从由移动终端发送回的表示中减去一个该信号的估计值，从而尽可能地降低了它对剩余信号的影响，本发明克服了可听性的问题。可以重复执行互相关与减法步骤直到没有可提取的有用信号为止。仿真表明这种方法至少提供了与IPDL方法相同的可听性增益。然而，当然，所发送的方法不受本发明方法的影响，所以，例如并不需要中断传输。
在一些系统中，可以通过一种方法简单地解决可听性的问题，所述方法即减去仅一个信号的估计值，通常是最强的信号，剩下一个余量表示，在此余量表示中可以确定导频码的时间偏移或所述发射信号的任何其它已知部分。
因此，本发明的第二方面提供一种确定终端在通信网络内的位置或移动状态的方法，所述网络包括多个发射机，所述终端包括一个无线电接收机，该方法包括步骤：
(a)在终端上建立由无线电接收机所接收的来自发射机的信号的表示的一部分；
(b)建立由一个所述发射机发射的信号的表示的一部分，它在时间上与在终端上建立的所述部分相互重叠；
(c)使用由所述发射机发射的信号的表示的所述部分计算在终端上从所述发射机接收到的信号的估计值，并将所述估计值从在终端上建立的部分中减去，从而生成一个余量表示；
(d)使用所述余量表示和由通信网络发射的信号的一个或多个已知分量来执行一个或多个计算，从而估计估计相应分量的时间偏移；和
(e)使用任意一个所述时间偏移作为计算的至少一个输入来计算该终端的位置。
在终端上由接收机所接收的信号表示的部分可以在发送给计算设备之前记录在该终端内。该部分也可以实时地传送给计算设备，并存储在其中。
优选地，在所述发射机上建立由发射机发送的信号的表示的部分，但是也可以在任何位置上建立。可以在附属于所述发射机或位于任何位置上的抽样设备中建立所述表示的部分，或者可以由在通信网络内任何位置上或者在其它任何位置上运行的计算机程序使用从网络提供的与所发射信号有关的信息来建立所述表示的部分。
所述计算可以在计算设备内执行，该计算设备可以在手持机内或者在其它位置上，例如一个连接到网络的处理器。
由附属于终端的接收机接收的信号表示可以是在接收机内首先转换到基带的接收信号的数字化形式。由发射机发射的信号的表示可以是首先转换到基带的发射信号的数字化形式。
为了确保相应部分的重叠，可以使用所发射信号的合适选择出的分量来指示抽样的开始。
可以使用互相关或相应部分之间的其它比较来计算由附属于终端的接收机从一个发射机接收到的信号的所述部分与由所述发射机之一发射的信号的所述表示的部分之间的时间偏移，或者可以将其计算为终端内的常规通信处理的一部分，或者可以使用通信网络所发射信号的已知分量，例如导频码，来计算。
在本发明的第二方面中所发射信号的已知分量例如是导频码。
本发明还包括用于执行本发明的设备。
因此，提供一种用于执行本发明第一方面的方法的通信网络，该网络包括：
(a)一个计算设备或多个计算设备；
(b)一个终端，包括：附属于该终端的无线电接收机；用于建立由该无线电接收机从该通信网络的发射机接收到的信号的表示的一部分的装置；和用于将所述部分发送给所述的一个或多个计算设备的装置；
(c)与相应的第一和第二所述发射机相关的抽样设备，用于建立由相应发射机发射的信号表示的相应的第一和第二部分，它们在时间上与在终端上建立的部分相互重叠，和用于将在所述发射机上建立的表示的部分发送给所述的一个或多个计算设备；
所述的一个或多个计算设备适合于执行：
1.使用所述第一部分计算在终端上从所述第一发射机接收到的信号的估计值；
2.从由终端发送的部分中减去所述估计值以生成一个余量表示；
3.使用所述余量表示和所述第二部分来计算以生成它们之间时间偏移的估计值；和
4.使用所述时间偏移来计算终端的位置。
本发明还包括用于在这样一个通信网络内使用的一个或多个计算设备，适合于执行在上述段落中阐述的工作。
本发明还包括一种用于执行本发明第二方面的方法的通信网络，该网络包括：
(a)一个计算设备或多个计算设备；
(b)一个终端，包括：附属于该终端的无线电接收机；用于建立由该无线电接收机从该通信网络的发射机接收到的信号的表示的一部分的装置；和用于将所述部分发送给一个计算设备的装置；
(c)与发射机相关的设备，用于建立由相应发射机发射的信号表示的多个部分，它们在时间上与在终端上建立的部分相互重叠，和用于将所述部分发送给所述的一个或多个计算设备；
所述的一个或多个计算设备适合于执行：
1.生成一个参考信号；
2.使用由相应发射机发射的信号的表示的所述部分来计算在终端上从所述发射机接收到的信号的估计值；
3.从由终端发送的部分中减去所述估计值以生成一个余量表示；
4.使用所述余量表示和所述参考来执行一次或多次计算，从而估计至少一个信号和所述参考之间的时间偏移；和
5.使用所述时间偏移或任一个时间偏移来计算终端的位置。
本发明还包括用于在这样一个通信网络内使用的一个或多个计算设备，适合于执行在上述段落中阐述的工作。
用于在一个或多个计算设备内执行计算的工具可以是硬件和/或软件组件。
因此，本发明包括一个或多个计算机程序，其中包括计算机程序编码装置，用于执行如上所述的在一个或多个计算设备内执行的步骤。
所述终端可以是定位系统的一部分，例如在EP-A-0767594、WO-A-9730360、AU-B-716647、EP-B-0303371、US-A-6094168和EP-A-1025453中的任一篇文献中所述的，并可以是一个与发射机相关的固定设备(例如“固定接收机”或“位置测量单元LMU”)，其目的是从远程发射机以及从它的相关发射机接收信号，在这种情况下，本发明的方法包括估计和减去从其相关发射机接收到的信号，从而允许它测量从远程发射机接收到的信号的时间偏移。
因此，本发明的第三方面提供一种确定由附属于固定终端的接收机从通信网络的多个发射机接收到的至少一个信号与在固定终端内生成的参考信号之间的时间偏移的方法，该方法包括步骤：
a)在固定终端上建立由无线电接收机从发射机接收的信号的表示的一个部分；
b)建立由所述发射机之一发射的信号的表示的一个部分，该部分在时间上与在固定终端上建立的部分相重叠；
c)使用由所述发射机发射的信号的表示的所述部分来计算在固定终端上从所述发射机接收的信号的估计值，并从在固定终端上建立的部分中减去所述估计值，从而生成一个余量表示；
d)使用所述余量表示和所述参考信号执行一个计算，从而估计所述余量表示的一个分量和所述参考信号之间的时间偏移。
上面所概括描述的E-OTD定位系统与非同步网络协同工作，即任一发射机所发射信号的任一个公共分量在时间上与任何其它发射机进行的该分量传输不同步，而是在一个未知的时间延迟之后传输，所述时间延迟有时称作相对传输延迟(RTD)。定位计算要求这个延迟是已知的，所以定位系统使用分布在网络内已知位置上的固定接收机，它们用于测量所发射的信号和计算RTD。上面已经描述了可听性的问题如何阻碍E-OTD技术在直接序列CDMA系统上的直接应用。然而，通过允许从固定接收机所接收的信号中减去来自本地发射机的非常强的信号，从而允许测量出来自远距离发射机的非常微弱的信号，本发明的第三方面克服了可听性的问题。因此，将E-OTD应用于CDMA系统的方法遵循例如在我们的EP-A-1025453中所描述的方法。
通过参考附图可以进一步地理解本发明，在附图中：
图1图示二维通信系统的几何图形，其中所有的发射机和移动终端处于同一平面上；
图2图示一个简化的UMTS网络；
图3图示由UMTS网络的每个节点B在导频码信道(CPICH)上使用的主扰码的参考复本与一个所接收信号的记录的相关；
图4图示由终端所接收的记录与所发射信号的记录的互相关的结果；
图5图示所测量和所估计的记录；
图6图示一个余量记录与所发送信号的记录的互相关；
图7图示另一个余量记录与一个所发送信号的记录的互相关。
下面的数学分析有助于理解本发明所包含的概念。图1图示一个二维系统的几何图形，其中所有的发射机和移动终端处于一个平面上。发射机A、B和C的位置用矢量a、b和c来代表，所有这些矢量具有共同的起点O。移动终端R在矢量位置r上。如上面所描述的，每个发射机都包含一个抽样设备，它抽样由发射机发射的信号，并将信号的一个表示发送回一个计算设备(在图1中未图示)。我们假设移动终端最靠近发射机A，然后是B，再其次是C。计算设备首先执行R从A、B和C接收到(全部在同一射频信道上)的信号的表示与A所发射信号的表示之间的互相关。因为来自A、B和C的信号包含正交扩频码，互相关的结果产生一个峰值，它的位置代表R从A接收到信号的时间偏移以及该移动终端内的接收机的时钟误差ε。这个时间偏移ΔtA用下式给出：
vΔtA＝|r-a|+ε
其中v是无线电波的速度，竖线代表所包含的矢量量值的幅度。类似地，对于B和C来说，我们有：
vΔtB＝|r-b|+ε
vΔtC＝|r-c|+ε            (1)
已经建立了来自A的信号的时间偏移，现在计算节点减去由R从A接收到的信号的估计值。由发射机A、B和C在时间t上发射的信号的表示可以分别用函数SA(t)、SB(t)和SC(t)来表示。移动终端所接收的信号包括这些信号之组合。在存在多径、噪声和非线性效应的情况下，可以用V(t)来表示所接收信号的表示，其中
V(t)＝αSA(t-ΔtA)+βSB(t-ΔtB)+γSC(t-ΔtC)
α，β和γ是代表从各个发射机到移动终端的路径损耗的常量。在计算节点内运行的软件程序估计延迟ΔtA的SA(t)的幅度以从V(t)中减去，例如通过确定最小化余量V’(t)均方幅度的α的值。在最佳情况下，这将一起消除A的作用，所以
V′(t)＝βSB(t-ΔtB)+γSC(t-ΔtC)
现在执行V’(t)和SB(t)之间的互相关以估计ΔtB，并再一次执行减法以从余量V″(t)中减去B的作用，其中
V″(t)＝γSC(t-ΔtC)，
如果减法是理想的话。最后，V″(t)和SC(t)之间的互相关产生ΔtC的估计值。然后，如在US-A-6094168中所描述的，可以从等式(1)中求解r。
实际上，移动终端所接收的信号受到噪声、干扰和多径效应的影响。此外，信号的表示方法可能是低解析度的数字格式。在这些情况下，减法处理将不是理想化的，但是足以克服可听性的问题。在能够估计信道参数和可以允许多径传播效应的情况下，产生更好的信号减法。
本发明的要求之一是在A、B、C和R上的信号记录在时间上相互重叠。例如，可以通过接收服务发射机(在上述分析中是A)所发射信号的一个特定方面来初始化移动终端内的记录处理。在发射机内执行记录必须全部与这个方面松散地同步。在发射机相互同步的情况下，如在IS 95标准中，将由网络内的所有发射机几乎同时地发射所述方面。然而，在非同步系统中，也可以使用其它装置来进行同步，例如GPS和在我们的WO-A-00/73814和EP申请No.01301679.5中所描述的概念。
现在，将参考图2至图7描述根据本发明的一个系统的实施例。
图2图示一个简化的UMTS系统，包括三个通信发射机(节点B)201、202和203，每个通信发射机包括一个抽样设备204、205和206、一个终端(用户设备UE)207和一个计算设备(在服务移动定位中心SMLC)208。每个节点B包括一个全方向性天线，并被配置以发送网络业务负载型的信号。下面的表1说明所使用的不同物理信道以及它们的功率电平和符号速率。在左栏内记录的缩写词，P-CPICH等，是产业上用于表示信道的缩写词。使用随机二进制序列来调制DPCH。三个节点B使用正交的主扰码，在这种情况下分别是0、16和32。
表1：节点B信道配置
  信道    相对功率电平/dB     符号速率/Kss<sup>-1</sup>
  P-CPICH    -10     15
  P-SCH    -10     15
  S-SCH    -10     15
  P-CCPCH    -10     15
  PICH    -15     15
  DPCH0    注释1     注释2
  DPCH1    注释1     注释2
  DPCH2    注释1     注释2
  ...    注释1     注释2
  ...    注释1     注释2
  DPCH63    注释1     注释2
  DPCH64    注释1     注释2
注释1：DPCH功率电平随机地从-10dB到-25dB中选择；
注释2：DPCH符号速率随机地从15到240Kss-1中选择。
节点B是严格同步的。这在常规实施中并不是一个要求，但是为了示范的目的是很方便的。
根据图2可以看出UE 207更靠近节点B 201，距离节点B 202和203更远。因此，来自节点B 201的信号是最强的(相对其自身是0dB)，来自节点B 202的信号较弱，是-15dB，来自节点B的信号最弱，是-30dB。三个抽样设备204、205和206由SMLC 208控制，在下一周期开始之后的第一个256码片过程内记录和报告由相关节点B发射的信号。以每码片2个抽样的速率抽样这些信号，解析度是4个比特。
在描述如何使用该系统以说明本发明之前，通过考虑常规E-OTD方法测量UE 207所接收信号的时间偏移来强调可听性的问题。每个节点B在CPICH上使用的主扰码的参考复本(即每个扰码0、16和32的前256个码片)与UE 207所接收的信号互相关，并搜索最强的相关峰值。图3图示一个典型的结果。注意到UE 207接收到的信号同样以每码片2个抽样的速率被抽样，解析度是4个比特。所获得的互相关曲线表明在扰码0的相关中有一个明显的峰值301，对应于来自节点B 201的信号的时间偏移。然而，扰码16和32的相关结果并未生成任何明显的峰值。这是因为UE 207从节点B 202和203接收到的信号淹没在从节点B 201接收到的强信号中。假如可以看到它们的话，对于来自节点B 202和203的信号来说，这些峰值应当分别位于可视峰值301右侧1和2微秒处(对应于3.8和7.6个码片)。
不能检测到来自202和203的信号意味着不能计算一个E-OTD定位，因为需要至少三个独立的定时。已经描述了如何使用空闲周期(例如IPDL方法)来克服这个问题。
现在使用相同的测试系统来说明本发明。在这种情况下，每个抽样设备204、205和206记录分别由它的相关节点201、202和203发射的信号的一部分。这个部分是持续周期内的一个符号，同样在每码片2个抽样的速率上抽样，解析度是4个比特。UE 207也在同样的抽样速率和解析度上记录它所接收信号的一个256个码片的部分，在特定时隙内与CPICH上的第一个符号对准。
在SMLC 208上，三个抽样设备204、205和206所报告的三个记录分别与UE 207的记录互相关，在图4中图示其结果。使用所获得的相关曲线的峰值来确定所接收信号的三个作用分量的相对电平，以及它们要被减去的顺序。同样，节点B 201的互相关产生最大峰值401。还注意到，与图3不同，节点B 202的互相关也产生一个明显的峰值402。这是因为使用节点B所发射的全部信号，而不仅仅使用CPICH来执行互相关，所述CPICH代表在每种情况下所发射的总能量的一部分。
已经识别出来自节点B 201的信号的时间偏移，现在使用抽样设备204所报告的信号记录来建立该信号的一个合适标度、延迟和相位旋转的复本。这个处理的结果是图5中的曲线。上面的曲线图将UE 207所记录的原始信号的实部图示为实线曲线，而虚线曲线表示所估计标度的、延迟和旋转信号。下面的曲线图表示所接收和所估计信号的虚部的类似比较。注意到，虽然在这个例子中实际使用256个码片的持续时间，在该图中的时间轴已经被限制到大约50个码片。从整个UE记录中减去所估计的记录，剩下一个余量记录。
现在使来自抽样设备205和206的记录与所述余量记录互相关，得到图6所示的结果。注意到在这种情况下，在消除来自节点B201的信号之后，对于来自节点B 203的信号存在一个明显的相关峰值601，对于节点B 202存在一个峰值602。使用这些峰值来估计相应信号的时间偏移，提供了足够的独立定时测量值(在这种情况下是3个)来计算一个定位。
如果对应于来自节点B 203的信号的峰值601太弱以至于无法分析，可以再重复执行，其中可以减去来自节点B 202的信号以生成第二剩余信号(图7)。如所预期的，在大约7个码片的延迟上存在一个明显的相关峰值701。
因此，总而言之，通过本发明的重复执行方法克服了来自节点B 201的信号的较高电平所产生的问题，所述较高的电平导致通过常规方法不能测量出来自节点B 202和203的信号的时间偏移，本发明的重复执行方法包括估计和减去最强的剩余信号，所以能够检测出较弱的一个信号。
如先前所解释的，本发明还可以应用于使用常规E-OTD技术的定位系统的固定接收机(LMU)。在这种情况下，固定接收机与发射机处于同一位置上，但是连接到一个单独的接收天线。需要支持宽动态范围和具有极好线性特性的LMU接收由其天线接收到的信号，如上所述建立这些信号表示的一部分，并将该部分发送给一个计算设备。与发射机相关联的抽样设备提供发射机所发射信号的一个同时部分。然后，执行计算，其中从所述表示中减去发射机所发射和接收天线所接收的信号的估计值(以生成一个余量表示)，从而降低它对从该网络的其它更远距离的发射机接收到的信号的影响。至此，该处理方法与在上面讨论的具体例子中的描述完全相同。然而，LMU的目的是提供尽可能多的从所有发射机接收到的信号之间的定时偏移。通过分析LMU向计算设备发送的表示的部分，从本地发射机接收到的很强信号提供一个用于该发射机的精确定时，然后可以为来自其它发射机的其余信号分析余量表示。
可以如下执行表示和余量表示的分析以确定特定分量的时间偏移。预先作为一个二进制序列获知给定发射机在CPICH上发射的导频码。通过使其例如经过一个升余弦滤波器来进行调制，使得它尽可能接近地匹配发射机在CPICH上接收到的信号。然后，使这个参考序列与所接收信号的表示的部分或者余量表示的部分互相关，从而识别出一个峰值，该峰值对应于从相应发射机接收到的信号相对于所述参考序列的时间偏移，如图3所示。

Claims (66)

1.一种确定终端在通信网络内的位置或移动状态的方法，所述网络包括多个发射机，所述终端包括一个无线电接收机，该方法包括步骤：
(a)在终端上建立由无线电接收机从发射机接收到的信号的表示的一部分；
(b)建立由第一所述发射机发射的信号的表示的第一部分，和建立由第二所述发射机发射的信号的表示的第二部分，这两个部分在时间上都与在终端上建立的部分相互重叠；
(c)使用所述第一部分计算在终端上从所述第一发射机接收到的信号的估计值，和将所述估计值从在终端上建立的所述部分中减去，生成一个余量表示；
(d)使用所述余量表示和所述第二部分执行一个计算，并估计它们之间的时间偏移；和
(e)使用所述时间偏移作为计算的至少一个输入来计算该终端的位置。
2.根据权利要求1的方法，其中在相应的发射机上建立由相应发射机发射的信号的表示的部分或每个部分。
3.根据权利要求1或2的方法，其中在与相应发射机相关联的抽样设备内建立相应发射机所发射信号的表示的部分或每个部分。
4.根据权利要求1或2的方法，其中将所述信号表示的部分发送给一个或多个计算设备，在其中计算所述估计值和时间偏移。
5.根据权利要求1或2的方法，其中在所述一个或多个计算设备内计算终端位置。
6.根据权利要求1或2的方法，其中首先计算接收机所接收信号的所述表示的部分与所述第一部分之间的时间偏移，然后在所述估计值的计算中使用。
7.根据权利要求1或2的方法，其中在发送给一个或多个计算设备之前，在终端内记录在终端上由接收机接收到的信号的表示的部分。
8.根据权利要求1或2的方法，其中实时地将在终端上由接收机接收到的信号的表示的部分传送给一个或多个计算设备，并在其中进行记录。
9.根据权利要求4的方法，其中所述计算设备在手持机内。
10.根据权利要求4的方法，其中一个或多个计算设备各包括一个连接到网络的处理器。
11.根据权利要求1或2的方法，其中接收机所接收的信号的表示是在接收机内首先转换到基带的所接收信号的数字化形式。
12.根据权利要求1或2的方法，其中由发射机所发射的信号的表示是首先转换到基带的所发射信号的数字化形式。
13.根据权利要求1或2的方法，其中，使用所发射信号的一个已知分量来表示抽样的开始。
14.根据权利要求1或2的方法，其中所执行的计算包括互相关。
15.一种确定终端在通信网络内的位置或移动状态的方法，所述网络包括多个发射机，所述终端包括一个无线电接收机，该方法包括步骤：
(a)在终端上建立由无线电接收机从发射机接收到的信号的表示的一部分；
(b)建立由所述发射机之一发射的信号的表示的一部分，它在时间上与在终端上建立的所述部分相互重叠；
(c)使用由所述发射机发射的信号的表示的所述部分来计算在终端上从所述发射机接收到的信号的估计值，并将所述估计值从在终端上建立的部分中减去，生成一个余量表示；
(d)使用所述余量表示和由通信网络发射的信号的一个或多个已知分量来执行一个或多个计算，以估计相应分量的时间偏移；和
(e)使用任意一个所述时间偏移作为计算的至少一个输入来计算该终端的位置。
16.根据权利要求15的方法，其中在相应的发射机上建立由相应发射机发射的信号的表示的部分或每个部分。
17.根据权利要求15或16的方法，其中在与相应发射机相关联的抽样设备内建立相应发射机所发射信号的表示的部分或每个部分。
18.根据权利要求15或16的方法，其中将所述信号表示的部分发送给一个或多个计算设备，在其中计算所述估计值和时间偏移。
19.根据权利要求15或16的方法，其中在所述一个或多个计算设备内计算终端位置。
20.根据权利要求15或16的方法，其中首先计算接收机所接收信号的所述表示的部分与所述第一部分之间的时间偏移，然后在所述估计值的计算中使用。
21.根据权利要求15或16的方法，其中在发送给一个或多个计算设备之前，在终端内记录在终端上由接收机接收到的信号的表示的部分。
22.根据权利要求15或16的方法，其中实时地将在终端上由接收机接收到的信号的表示的部分传送给一个或多个计算设备，并在其中进行记录。
23.根据权利要求18的方法，其中所述计算设备在手持机内。
24.根据权利要求18的方法，其中一个或多个计算设备各包括一个连接到网络的处理器。
25.根据权利要求15或16的方法，其中接收机所接收的信号的表示是在接收机内首先转换到基带的所接收信号的数字化形式。
26.根据权利要求15或16的方法，其中由发射机所发射的信号的表示是首先转换到基带的所发射信号的数字化形式。
27.根据权利要求15或16的方法，其中，使用所发射信号的一个已知分量来表示抽样的开始。
28.根据权利要求15或16的方法，其中所执行的计算包括互相关。
29.根据权利要求15的方法，其中所发射信号的已知分量是导频码。
30.一种确定由附属于固定终端的接收机从通信网络的多个发射机接收到的至少一个信号与在该固定终端内生成的参考信号之间的时间偏移的方法，该方法包括步骤：
a)在固定终端上建立由无线电接收机从发射机接收的信号的表示的一部分；
b)建立由所述发射机之一发射的信号的表示的一部分，该部分在时间上与在固定终端上建立的部分相重叠；
c)使用由所述发射机发射的信号的表示的所述部分来计算在固定终端上从所述发射机接收的信号的估计值，并从在固定终端上建立的部分中减去所述估计值，从而生成一个余量表示；
d)使用所述余量表示和所述参考信号执行一个计算，以估计所述至少一个信号和所述参考信号之间的时间偏移。
31.根据权利要求30的方法，其中在相应的发射机上建立由相应发射机发射的信号的表示的部分或每个部分。
32.根据权利要求30或31的方法，其中在与相应发射机相关联的抽样设备内建立相应发射机所发射信号的表示的部分或每个部分。
33.根据权利要求30或31的方法，其中将所述信号表示的部分发送给一个或多个计算设备，在其中计算所述估计值和时间偏移。
34.根据权利要求30或31的方法，其中在所述一个或多个计算设备内计算终端位置。
35.根据权利要求30或31的方法，其中首先计算接收机所接收信号的所述表示的部分与所述第一部分之间的时间偏移，然后在所述估计值的计算中使用。
36.根据权利要求30或31的方法，其中在发送给一个或多个计算设备之前，在终端内记录在终端上由接收机接收到的信号的表示的部分。
37.根据权利要求30或31的方法，其中实时地将在终端上由接收机接收到的信号的表示的部分传送给一个或多个计算设备，并在其中进行记录。
38.根据权利要求33的方法，其中所述计算设备在手持机内。
39.根据权利要求33的方法，其中一个或多个计算设备各包括一个连接到网络的处理器。
40.根据权利要求30或31的方法，其中接收机所接收的信号的表示是在接收机内首先转换到基带的所接收信号的数字化形式。
41.根据权利要求30或31的方法，其中由发射机所发射的信号的表示是首先转换到基带的所发射信号的数字化形式。
42.根据权利要求30或31的方法，其中，使用所发射信号的一个已知分量来表示抽样的开始。
43.根据权利要求30或31的方法，其中所执行的计算包括互相关。
44.一种通信网络，该网络包括：
(a)一个或多个计算设备；
(b)一个终端，包括：附属于该终端的无线电接收机；用于建立由该无线电接收机从该通信网络的发射机接收到的信号的表示的一个部分的装置；和用于将所述部分发送给所述一个或多个计算设备的装置；
(c)与相应的第一和第二所述发射机相关的抽样设备，用于建立由相应发射机发射的信号的表示的相应第一和第二部分，它们在时间上与在终端上所建立的部分相互重叠，和用于将在所述发射机上建立的表示的部分发送给所述一个或多个计算设备；
所述一个或多个计算设备适合于执行：
1)使用所述第一部分计算在终端上从所述第一发射机接收到的信号的估计值；
2)从由终端发来的部分中减去所述估计值，生成一个余量表示；
3)使用所述余量表示和所述第二部分来计算以生成它们之间时间偏移的估计值；和
4)使用所述时间偏移来计算终端的位置。
45.根据权利要求44的通信网络，其中在发送给一个计算设备之前，在终端内记录在终端上由接收机接收到的信号的表示的部分。
46.根据权利要求44的通信网络，其中实时地将在终端上由接收机接收到的信号的表示的部分传送给一个计算设备，并在其中进行记录。
47.根据权利要求44至46中任一权利要求的通信网络，其中从与一个发射机相关的抽样设备获得由相应发射机发射的信号的表示的部分。
48.根据权利要求44至46中任一权利要求的通信网络，其中所述计算设备在手持机内。
49.根据权利要求44至46中任一权利要求的通信网络，其中一个计算设备包括一个连接到网络的处理器。
50.根据权利要求44至46中任一权利要求的通信网络，其中接收机所接收的信号表示是在接收机内首先转换到基带的所接收信号的数字化形式。
51.根据权利要求44至46中任一权利要求的通信网络，其中由发射机所发射的信号的表示是首先转换到基带的所发射信号的数字化形式。
52.根据权利要求44至46中任一权利要求的通信网络，其中为了确保各个部分的重叠，使用所发射信号的一个已知分量来表示抽样的开始。
53.根据权利要求44至46中任一权利要求的通信网络，其中在计算设备内所执行的计算包括互相关。
54.一种通信网络，该网络包括：
(a)一个或多个计算设备；
(b)一个终端，包括附属于该终端的无线电接收机、用于建立由该无线电接收机从该通信网络的发射机接收到的信号的表示的一部分的装置、和用于将所述部分发送给一个计算设备的装置；
(c)与发射机相关的设备，用于建立由相应发射机发射的信号的表示的多个部分，它们在时间上与在终端上建立的部分相互重叠，和用于将所述部分发送给所述一个或多个计算设备；
所述一个或多个计算设备适合于执行：
1)生成一个参考信号；
2)使用由相应发射机发射的信号的表示的所述部分来计算在终端上从所述发射机接收到的信号的估计值；
3)从由终端发来的部分中减去所述估计值以生成一个余量表示；
4)使用所述余量表示和所述参考信号来执行一次或多次计算，以估计余量表示的一个分量和所述参考信号之间的时间偏移；和
5)使用所述时间偏移或其中任一个时间偏移来计算终端的位置。
55.根据权利要求54的通信网络，其中在发送给一个计算设备之前，在终端内记录在终端上由接收机接收到的信号的表示的部分。
56.根据权利要求54的通信网络，其中实时地将在终端上由接收机接收到的信号的表示的部分传送给一个计算设备，并在其中进行记录。
57.根据权利要求54至56中任一权利要求的通信网络，其中从与一个发射机相关的抽样设备获得由相应发射机发射的信号的表示的部分。
58.根据权利要求54至56中任一权利要求的通信网络，其中所述计算设备在手持机内。
59.根据权利要求54至56中任一权利要求的通信网络，其中一个计算设备包括一个连接到网络的处理器。
60.根据权利要求54至56中任一权利要求的通信网络，其中接收机所接收的信号表示是在接收机内首先转换到基带的所接收信号的数字化形式。
61.根据权利要求54至56中任一权利要求的通信网络，其中由发射机所发射的信号的表示是首先转换到基带的所发射信号的数字化形式。
62.根据权利要求54至56中任一权利要求的通信网络，其中为了确保各个部分的重叠，使用所发射信号的一个已知分量来表示抽样的开始。
63.根据权利要求54至56中任一权利要求的通信网络，其中在计算设备内所执行的计算包括互相关。
64.根据权利要求54的通信网络，其中所述余量表示的分量是一个导频码。
65.用于通信网络的一个或多个计算设备，该通信网络包括：一个终端，具有附属于该终端的无线电接收机、用于建立由该无线电接收机从该通信网络的发射机接收到的信号的表示的一个部分的装置、用于将所述部分发送给所述一个或多个计算设备的装置；和与相应的第一和第二所述发射机相关的抽样设备，用于建立由相应发射机发射的信号的表示的相应第一和第二部分，它们在时间上与在终端上所建立的部分相互重叠，和用于将在所述发射机上建立的表示的部分发送给所述一个或多个计算设备；
所述一个或多个计算设备适合于执行：
1)使用所述第一部分计算在终端上从所述第一发射机接收到的信号的估计值；
2)从由终端发来的部分中减去所述估计值，生成一个余量表示；
3)使用所述余量表示和所述第二部分来计算以生成它们之间时间偏移的估计值；和
4)使用所述时间偏移来计算终端的位置。
66.用于通信网络的一个或多个计算设备，该通信网络包括：一个终端，包括附属于该终端的无线电接收机、用于建立由该无线电接收机从该通信网络的发射机接收到的信号的表示的一部分的装置和用于将所述部分发送给所述一个或多个计算设备的装置；以及与发射机相关的设备，用于建立由相应发射机发射的信号的表示的多个部分，它们在时间上与在终端上建立的部分相互重叠，和用于将所述部分发送给所述一个或多个计算设备；
所述一个或多个计算设备适合于执行：
1)生成一个参考信号；
2)使用由相应发射机发射的信号的表示的所述部分来计算在终端上从所述发射机接收到的信号的估计值；
3)从由终端发来的部分中减去所述估计值以生成一个余量表示；
4)使用所述余量表示和所述参考信号来执行一次或多次计算，以估计余量表示的一个分量和所述参考信号之间的时间偏移；和
5)使用所述时间偏移或其中任一个时间偏移来计算终端的位置。
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