CN101491148B - 利用上行链路到达时间差确定移动站的位置信息的无线接入网络基站及方法 - Google Patents

利用上行链路到达时间差确定移动站的位置信息的无线接入网络基站及方法 Download PDF

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Abstract

本发明一般地描述了在无线接入网络中利用上行链路达到时间差(U-TDOA)确定移动站的当前位置信息的基站、通信系统和方法。可描述并要求保护其他实施例。在某些实施例中，第一定时调节是根据在授予的上行链路时隙内从移动站接收的测距帧确定的，而第二定时调节是从非服务基站接收的。第二定时调节可由非服务基站基于从移动站接收的测距帧来确定。

Description

利用上行链路到达时间差确定移动站的位置信息的无线接入网络基站及方法
技术领域
本发明的某些实施例涉及无线通信网络。本发明的某些实施例涉及无线接入网络。
背景
诸如无线接入网络之类的很多无线网络可提供很多种类的无线服务，包括允许移动站传达语音，诸如网际协议上的语音(VoIP)。在紧急事件中可能需要由这些网络提供移动站的当前位置信息。某些管理机构甚至要求在传达语音时可得到当前的位置信息。某些常规的移动站使用全球定位系统(GPS)来确定它们的位置，但GPS电路昂贵、占据空间且消耗相当能量。这些都是便携和/或电池供电的移动站的显著缺点。
因此，通常需要无线接入网络和无需附加和/或昂贵的电路且无需消耗相当能量就能确定在无电接入网络中工作的移动站的当前位置信息的方法。通常还需要在紧急事件中能够提供移动站的当前位置信息的无线接入网络。
附图简要说明
图1示出根据本发明的一些实施例的无线接入网络；
图2示出根据本发明的一些实施例利用两个非服务基站确定移动站的当前位置信息；
图3示出根据本发明的一些实施例利用一个非服务基站确定移动站的当前位置信息；
图4A和4B示出根据本发明的一些实施例测量上行链路到达时间差(U-TDOA)测量值；
图5是根据本发明的一些实施例的基站的框图；
图6A示出根据本发明的一些实施例确定U-TDOA测量值的过程；
图6B示出根据本发明的一些其它实施例确定U-TDOA测量值的过程；以及
图7示出根据本发明的一些实施例的使用扇形天线的无线接入网络。
具体实施方式
以下的描述和附图充分地示出了本发明的具体实施例以使本领域中的技术人员能够实施它们。其它的实施例可结合结构、逻辑、电、进程和其它改变。示例仅仅代表可能的变型。除非明确要求，否则各个组件和功能都是可选的，且操作的顺序可改变。一些实施例的部分和特征可被包括在其它实施例的部分和特征中，或代替其它实施例的部分和特征。在权利要求中陈述的本发明的实施例包括这些权利要求的所有可用的等效技术方案。在本文中，如果实际公开了一个以上的发明，可单独地或共同地通过术语“发明”指示本发明的各实施例，这仅仅是为了方便起见而不是旨在将本申请的范围限于任何单个发明或发明概念。
图1示出根据本发明的一些实施例的无线接入网络。无线接入网络100可包括为诸如移动站102之类的一个或多个移动站提供无线通信的多个基站，诸如基站104、106和108。基站104、106和108可通过可耦合至外部网络112的回程网络110通信。基站104、106和108可允许移动站102与可通过外部网络112接入的设备以及无线接入网络100中的其它移动站通信。如图1所示，当移动站102与基站104通信且当前与基站104相关联时，基站104可被称为服务基站。诸如基站106和108之类的其它基站可被称为非服务基站。
根据本发明的一些实施例，移动站102的当前位置信息可由服务基站104利用上行链路到达时间差(U-TDOA)测量值来确定。在一些实施例中，在紧急事件中当前位置信息可由外部网络112获得。
根据一些实施例，服务基站104可通知非服务基站106有关移动站102在发射测距帧(ranging frame)时使用的测距帧参数。服务基站104可通过向移动站102发送启动测距消息来启动自发测距。作为响应，移动站102可根据测距帧参数在授予的上行链路时隙内发射测距帧。
在一些实施例中，由服务基站104发送给移动站102的启动测距消息可包括自发测距响应(RNG-RSP)消息，而由移动站102发送的测距帧可包括测距请求(RNG-REQ)消息。在这些实施例中，由服务基站104发送的自发RNG-RSP消息可迫使移动站102作为响应在授予的上行链路时隙内发送RNG-REG消息。在这些实施例中，无线接入网络100可根据IEEE 802.16标准和/或以下引用的建议规范之一工作。在这些实施例中，RNG-REQ消息和RNG-RSP消息可根据这些标准或建议规范配置，尽管本发明的范围不限于这方面。在一些实施例中，启动测距消息可以是迫使移动站102发送测距帧的自发响应消息，尽管本发明的范围不限于这方面。
在一些实施例中，由服务站104发送的启动测距消息可包括定时提前(ta)且可包括测距帧参数。服务基站104可根据在授予的上行链路时隙内从移动站102接收的测距帧来确定第一定时调节(T1)。服务基站104可从非服务基站106接收第二定时调节(t2)。第二定时调节可由非服务基站106基于从移动站102接收的测距帧来确定。在一些实施例中，第二定时调节可由服务基站104通过回程网络110接收，尽管本发明的范围不限于这方面。
在这些实施例的一部分中，服务基站104可授予移动站102上行链路时隙以在发射测距帧时使用。服务基站104还可根据定时提前及第一定时调节和第二定时调节生成第一U-TDOA参数(T1)。第一U-TDOA参数可用于确定移动站102相对于服务基站104的当前位置信息。下面还将更详细地讨论这些实施例。当诸如非服务基站108之类的第二非服务基站可用时，可关于第二非服务基站108进行类似的进程以生成第二U-TDOA参数(T2)。在这些实施例中，第一U-TDOA参数和第二U-TDOA参数两者都可用于确定移动站102的当前位置信息。下面还将更详细地讨论这些实施例。
在一些实施例中，服务基站104、非服务基站106和/或非服务基站108可使用同一组频率来与移动站通信。在这些实施例中，同一测距帧可被服务基站104、非服务基站106和/或非服务基站108用来确定定时调节。以下将参考图6A更详细地讨论这些实施例。
在一些其它实施例中，服务基站104、非服务基站106和/或非服务基站108可使用不同组的频率来与移动站通信。在这些实施例中，移动站102可将不同的测距帧发射给服务基站104、非服务基站106和/或非服务基站108。以下将参考图6B更详细地讨论这些实施例。
在一些实施例中，移动站102、服务基站104及非服务基站106和108可通过采用诸如正交频分多址(OFDMA)之类的多址技术而基本同步地工作，尽管本发明的范围不限于此。
基站104、106和108可利用一个或多个天线103与移动站102通信。天线103可包括一个或多个定向天线或全向天线，包括如偶极天线、单极天线、接线天线、环形天线、微带天线和/或适用于发射射频(RF)信号的其他类型的天线。在一些实施例中，基站可使用扇形天线来提供不同扇区中的非干扰通信。下面还将更详细地讨论这些扇形实施例。
图2示出根据本发明的一些实施例利用两个非服务基站确定移动站的当前位置信息。在图2中，移动站102可对应于移动站102(图1)，服务基站104可对应于服务基站104(图1)，非服务基站106可对应于非服务基站106(图1)，而非服务基站108可对应于非服务基站108(图1)。如图所示，非服务基站106可相对于服务基站104位于坐标(x1，y1)，而非服务基站108可相对于服务基站104位于坐标(x2，y2)。坐标为(x，y)的移动站102的当前位置信息被示为距离服务基站的距离D，距离非服务基站106的距离D1，以及距离非服务基站108的距离D2。可根据定时提前、由服务基站104确定的第一定时调节、由非服务基站106提供的第二定时调节和/或由非服务基站108提供的第三定时调节来确定距离D、D1和D2。以下将更详细地讨论除服务基站104外还使用两个或更多个非服务基站来确定移动站102的当前位置信息的一些实施例。
图3示出根据本发明的一些实施例利用一个非服务基站确定移动站的当前位置信息。在图3中，移动站102可对应于移动站102(图1)，服务基站104可对应于服务基站104(图1)，而非服务基站106可对应于非服务基站106(图1)。
在这些实施例中，利用服务基站104和非服务基站106来确定移动站102的当前位置信息。在这些实施例中，坐标轴可数学旋转以将移动站102置于如图所示的坐标轴之一上。因此，可利用一个非服务基站而不是多于一个非服务基站来确定移动站102的当前位置信息。以下将更详细地讨论除服务基站104外还使用单个非服务基站来确定移动站102的当前位置信息的一些实施例。
图4A和4B示出根据本发明的一些实施例测量上行链路达到时间差(U-TDOA)测量值。在图4A和4B中，移动站102可对应于移动站102(图1)，服务基站104可对应于服务基站104(图1)，而非服务基站106可对应于非服务基站106(图1)。图4A示出根据本发明的实施例测量U-TDOA测量值，其中基站104和106使用相同的频率与移动站通信。图4B示出根据本发明的实施例测量U-TDOA测量值，其中基站104和106采用频率分集与移动站通信。在图4A和4B中没有示出与诸如非服务基站108(图1)之类的第二非服务基站的通信。
如图4A所示，移动站102在上行链路(UL)猝发405内将测距帧发射到服务基站104用于在上行链路时隙401内接收，并发射到非服务基站106用于有关上行链路时隙403接收。在这些实施例中，服务基站104和非服务基站106的帧可同步，且移动站102可相对于所授予的时隙有定时提前402地发射测距帧。可在上行链路时隙401内在服务基站104处接收测距帧，使得能够计算第一定时调节404(示为t1)。可在非服务基站106处接收测距帧，使得能够计算第二定时调节406(示为t2)。在一些实施例中，当使用诸如非服务基站108(图1)之类的第二非服务基站时，还可在第二非服务基站处接收测距帧，使得能够计算第三定时调节(例如，t3)。
如图4B所示，移动站102在上行链路猝发415内将第一测距帧发射到服务基站104用于在上行链路时隙401内接收。移动站102还在上行链路猝发425内将第二测距帧发射到非服务基站106用于有关上行链路时隙413接收。在这些实施例中，可在上行链路时隙401内在服务基站104处接收第一测距帧，使得能够计算第一定时调节404(示为t1)，且可在非服务基站106处接收第二测距帧，使得能够计算第二定时调节416(示为t2)。在一些实施例中，当使用诸如非服务基站108(图1)之类的第二非服务基站时，第三测距帧可被移动站102发射用于由第二非服务基站接收，使得能够计算第三定时调节(例如，t3)。如图4B所示，可有定时提前402地发射上行链路猝发415和425。
图5是根据本发明的一些实施例的基站的框图。基站500可适于用作服务基站104(图1)，非服务基站106(图1)和/或非服务基站108(图1)。基站500包括用于与诸如回程网络110(图1)之类的网络通过接口对接的网络接口电路502、用于与诸如移动站102(图1)之类的一个或多个移动站通信的无线收发机504以及用于执行本文所述的各种操作的处理电路506。
根据一些实施例，当基站500是诸如服务基站104(图1)之类的服务基站时，网络接口电路502可通知非服务基站106(图1)有关移动站102(图1)在发射测距帧时使用的测距帧参数。无线收发机504可向移动站102(图1)发送包括测距帧参数的启动测距消息，且移动站102(图1)作为响应可根据测距帧参数在授予的上行链路时隙401(图4)内发射测距帧(例如，启动单播测距)。在这些实施例中，处理电路506可根据在授予的上行链路时隙401(图4)内从移动站102(图1)接收的测距帧来确定第一定时调节404(图4)。在这些实施例中，网络接口电路502可通过回程网络110(图1)从非服务基站106(图1)接收第二定时调节406(图4)。第二定时调节可由非服务基站106(图1)基于从移动站102(图1)接收的测距帧来确定。其它的操作可由以下更详细描述的网络接口电路502、无线收发机504和处理电路506执行。
尽管基站500被示为具有数个分离的功能元件，但功能元件中的一个或多个可被组合，并可由诸如包括数字信号处理器(DSP)的处理元件和/或其它硬件元件等软件配置元件的组合来实现。例如，一些元件可包括一个或多个微处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)以及用于至少执行本文所述的功能的各种硬件和逻辑电路的组合。在一些实施例中，基站500的功能元件可涉及在一个或多个处理元件上运行的一个或多个进程。
图6A示出根据本发明的一些实施例确定U-TDOA测量值的过程。在图6A中，移动站102可对应于移动站102(图1)，服务基站104可对应于服务基站104(图1)，而非服务基站106可对应于非服务基站106(图1)。在图6A中，基站使用同一组频率与移动站通信。在一些实施例中，可有规律地和/或每当请求移动站102的当前位置信息时执行过程600。
参照过程600，在操作602，服务基站104通知非服务基站106有关移动站102在发射测距帧时使用的测距帧参数。响应于服务基站104的通知，非服务基站106可执行操作604。在操作604，非服务基站106可释放诸如上行链路时隙403(图4A)之类的上行链路时隙，并监听来自移动站102的测距帧的传输。在一些实施例中，服务基站104可在操作602中利用回程网络110(图1)通知非服务基站106测距帧参数。在一些实施例中，测距帧参数可包括移动站在生成和发射测距帧时使用的帧号、开始时间、码元的数目、编码率或调制电平，尽管本发明的范围不限于这方面。
在操作606，服务基站104可将诸如上行链路时隙401(图4A)之类的上行链路时隙授予移动站102，用于在发射测距帧时使用。上行链路时隙的授予可包括带宽、帧号、时隙号和/或时隙中码元的数目，用于移动站102在发射测距帧时使用，尽管本发明的范围不限于这方面。
在操作608，服务基站104可通过向移动站102发送启动测距消息609来启动自发测距。启动测距消息609可包括测距帧参数。移动站102作为响应可根据测距帧参数在诸如上行链路时隙401(图4A)之类的授予的上行链路时隙中发射测距帧611。在这些实施例中，启动测距消息609可包括诸如定时提前402(图4A)之类的定时提前，且可包括测距帧参数。
在一些实施例中，响应于启动测距消息609，在操作607移动站102可启动单播测距。在这些实施例中，测距帧611可包括RNG-REQ消息，且启动测距消息609可包括RNG-RSP消息，尽管本发明的范围不限于这方面。在一些实施例中，启动测距消息609可以是迫使移动站102发送测距帧611的自发响应消息，尽管本发明的范围不限于这方面。
在操作614，服务基站104可根据在授予的上行链路时隙内从移动站102接收的测距帧611来测量第一定时调节(T1)。第一定时调节可对应于第一定时调节404(图4A)。
在操作620，非服务基站106可在诸如上行链路时隙403(图4A)之类的授予的上行链路时隙内从移动站102接收测距帧611。作为操作620的一部分，非服务基站106可测量第二定时调节(t2)。第二定时调节可由非服务基站106基于从移动站102接收的测距帧611来确定。在操作621，非服务基站106可利用回程网络110(图1)将第二定时调节发送到服务基站104。
在操作622，服务基站104可从非服务基站106接收第二定时调节(t2)。在一些实施例中，第二定时调节可利用回程网络110(图1)发送，尽管本发明的范围不限于这方面。
在操作624，服务基站104可根据定时提前、第一定时调节和第二定时调节计算第一U-TDOA参数(T1)。在一些实施例中，第一U-TDOA参数(T1)可利用以下的方程式计算：
T1＝(ta+t1)-(ta+t2)，其中ta是定时提前、t1是第一定时调节，且t2是第二定时调节，尽管本发明的范围不限于这方面。在一些实施例中，可对x和y求解以下的方程式，以确定移动站102相对于服务基站104的当前位置信息：
T 1 = ( ( x - x 1 ) 2 + ( y - y 1 ) 2 - x 2 + y 2 ) ÷ C
在该方程式中，x1和y1表示在其中服务基站104位于原点的坐标系统中非服务基站106的位置坐标，且C表示光速。在这些实施例中，服务基站104可知晓非服务基站106的位置坐标。在图2和3中示出了一些示例。
在一些实施例中，在操作604，非服务基站106可保留上行链路时隙403(图4A)用于响应于服务基站104的通知而从移动站102接收测距帧611。可基于由服务基站104提供的测距帧参数所指示的时间来选择上行链路时隙403(图4A)，尽管本发明的范围不限于这方面。在一些实施例中，当移动站102当前未与非服务基站106相关联时，非服务基站106可避免在所保留的上行链路时隙403期间(图4A)从与非服务基站106相关联的移动站接收上行链路帧。在一些实施例中，与非服务基站106相关联的移动站可被指令(例如，利用映射帧)以避免在所保留的上行链路时隙403(图4A)期间发射到非服务基站106，尽管本发明的范围不限于这方面。
在一些实施例中，当诸如第二非服务基站108(图1)之类的第二非服务基站不能或不可用于确定移动站102的当前位置信息时，可将诸如非服务基站106之类的单个非服务基站用于位置确定。在这些实施例中，操作624可包括相对于服务基站104数学旋转坐标轴，以将移动站102置于一个轴上，以便能够通过利用第一U-TDOA参数求解简化方程式来计算移动站102的当前位置信息。在图3中示出这样的一个例子。在这些实施例中，可主要基于第一U-TDOA参数计算移动站102的当前位置信息。在这些实施例中，以上的方程式可通过旋转x和y轴来简化以提供简化方程式。在这些实施例中的一部分中，可针对x和y求解以下的简化方程式，以确定移动站102的当前位置信息，尽管本发明的范围不限于这方面：
T 1 = ( ( x - x 1 ) 2 + y 1 2 - x ) ÷ C
在一些实施例中，利用定向和/或扇形天线可改进位置信息的精度。在这些实施例中，到达角(AOA)和/或接收信号强度——诸如接收信号强度指示符(RSSI)——可用于帮助提高移动站102的位置信息的精度。
在一些实施例中，当诸如第二非服务基站108(图1)之类的第二非服务基站用于位置确定时，操作602还可包括通知第二非服务基站108(图1)移动站102将在发射测距帧611时使用的测距帧参数。在这些实施例中，非服务基站108(图1)可执行诸如操作604、620和621之类的操作，以基于从移动站102接收的测距帧611确定第三定时调节。在这些实施例中，服务基站104可从非服务基站108(图1)接收第三定时调节。在这些实施例中，服务基站104可从定时提前、第一定时调节和第三定时调节生成第二U-TDOA参数。在这些实施例中，可基于第一U-TDOA参数和第二U-TDOA参数两者计算移动站102的当前位置信息。在一些实施例中，第二U-TDOA参数(T2)可利用以下的方程式计算：
T2＝(ta+t1)-(ta+t3)，其中ta是定时提前、t1是第一定时调节，且t3是第三定时调节，尽管本发明的范围不限于这方面。在这些实施例中，可针对x和y求解以下的方程式，以确定移动站102的当前位置信息：
T 1 = ( ( x - x 1 ) 2 + ( y - y 1 ) 2 - x 2 + y 2 ) ÷ C
T 2 = ( ( x - x 2 ) 2 + ( y - y 2 ) 2 - x 2 + y 2 ) ÷ C
在一些实施例中，可在启动测距消息609中向移动站102提供诸如定时提前402(图4A)之类的定时提前。在这些实施例中，移动站102可提前由定时提前所指示的量(例如，仅在保留/授予的时隙之前)来发射测距帧611。
在一些实施例中，当服务基站104和非服务基站106使用同一组频率(例如，非正交频道)时，服务基站104和非服务基站106两者可使用相同的测距帧(即测距帧611)来分别确定第一定时调节和第二定时调节。
图6B示出根据本发明的一些其它实施例确定U-TDOA测量值的过程。在图6B中，移动站102可对应于移动站102(图1)，服务基站104可对应于服务基站104(图1)，而非服务基站106可对应于非服务基站106(图1)。在图6B中，基站使用不同组的频率与移动站通信。在一些实施例中，可有规律地和/或每当请求移动站102的当前位置信息时执行过程650。
在一些实施例中，当服务基站104和非服务基站106使用不同组的频率(例如，正交频道)与相关联的移动站通信时，可代替过程600(图6A)执行过程650。在这些实施例中，过程650的操作602、604至614及620至624可类似于过程600的操作602、604至614及620至624(图6A)。过程650可包括附加的操作616和619。
如图6B所示，在服务基站104的通知后，在操作604，非服务基站106可将上行链路时隙授予移动站102。在操作610接收测距帧之后和/或在操作614测量第一定时调节之后，在操作616，服务基站104可将移动扫描消息617发送到移动站102。在这些实施例中，移动扫描消息617可进一步指令移动站102在移动扫描消息617中定义的时段中避免与服务基站104通信。响应于接收移动扫描消息617，移动站102可在操作619启动单播测距，并可在操作604授予的时隙内在当前正被非服务基站106使用的频率上将第二测距帧618发送到非服务基站106。
在这些实施例中，在操作620，非服务基站106可基于从移动站102接收的第二测距帧618确定第二定时调节。在这些实施例的一部分中，移动扫描消息617可包括根据IEEE 802.16标准或以下参考的建议规范之一配置的移动性-扫描响应(MOB_SCN-RSP)消息，尽管本发明的范围不限于这方面。
在一些可选实施例中，移动站102可执行扫描，以响应于移动扫描消息617的接收来标识非服务基站106所使用的频道。在这些实施例中，移动扫描消息617可包括非服务基站106的基站标识符，从而使得移动站102能够标识由非服务基站106所使用的频道并将第二测距帧618配置成单播帧，尽管本发明的范围不限于这方面。
在一些实施例中，移动站102的当前位置信息可通过重复过程600或650中的至少某些操作来更新。当移动站102的当前位置信息被更新时，可将第一时序调节提供给移动站102作为移动站102在发射另一测距帧时使用的定时提前。
在一些实施例中，服务基站104可与移动站102通信包括VoIP通信的帧。在这些实施例中的一部分中，可从紧急服务网络(例如911网)接收关于移动站102的当前位置信息的请求。服务基站104可基于第一U-TDOA和/或第二U-TDOA参数向紧急服务网络提供当前位置信息。在这些实施例中，可响应于来自诸如紧急服务网络之类的外部网络的请求确定移动站102的当前位置信息。在一些可选实施例中，可有规律地(例如每隔10毫秒)确定移动站102的当前位置信息，尽管本发明的范围不限于这方面。
尽管图6A和6B中示出的各个操作被示出并描述为分离的操作，但各个操作中的一个或多个可并发地执行，且不要求操作以所示的顺序执行。
图7示出根据本发明的一些实施例的使用扇形天线的无线接入网络。在图7中，移动站(MS)102可对应于移动站102(图1)，服务基站(BS)104可对应于服务基站104(图1)，非服务基站(BS)106可对应于非服务基站106(图1)，而非服务基站(BS)108可对应于非服务基站108(图1)。在这些实施例中，服务基站104可在扇区704A、704B和704C中与移动站通信。服务基站104中的每个扇区可使用非干扰频率。在这些实施例中，非服务基站106可在扇区706A、706B和704C中与移动站通信。非服务基站106中的每个扇区可使用非干扰频率。在这些实施例中，非服务基站108可在扇区708A、708B和708C中与移动站通信。非服务基站108中的每个扇区可使用非干扰频率。
如图7所示，移动站102位于服务基站704的扇区704C中，且位于非服务基站106的扇区706C中。当扇区706C和扇区704C使用同一组频率时，图4A和过程600(图6A)可适用。当扇区706C和扇区704C使用不同组的频率时，图4B和过程650(图6B)可适用。
参照图1，在一些实施例中，基站104、106和108可在多载波通信信道上传递正交频分复用(OFDM)通信信号。多载波通信信号可在预定的频谱内并可包括多个正交子载波。在一些实施例中，多载波信号可由间距小的OFDM子载波定义。每个子载波基本上在其它子载波的中频频率处具有0，和/或每个子载波可在码元周期内具有整数个循环，尽管本发明的范围不限于这方面。在一些实施例中，基站104、106和108可根据诸如OFDMA之类的多路接入技术通信，尽管本发明的范围不限于这方面。在一些实施例中，基站104、106和108可使用扩频信号通信，尽管本发明的范围不限于这方面。
在一些实施例中，基站104、106和108可以是宽带无线接入(BWA)网络通信站，诸如微波接入全球互通(WiMax)通信站，尽管本发明的范围不限于这方面，因为基站104、106和108可以是几乎任何无线通信设备的一部分。
在一些实施例中，移动站102(图1)可以是便携无线通信设备的一部分，诸如个人数字助理(PDA)、具有无线通信能力的膝上型或便携计算机、网络平板、无线电话、无线耳机、寻呼机、即时通信设备、数码相机、接入点、电视机、医疗设备(例如，心率监视器、血压监视器等)或可无线接收和/或发射信息的其它设备
在一些无线接入网络实施例中，由基站104、106和108及移动站102使用的通信信号的频谱可包括2和11GHz之间的频率，尽管本发明的范围不限于这方面。在一些实施例中，基站104、106和108和移动站102可根据用于无线城域网(WMAN)的IEEE 802.16-2004和IEEE 802.16(e)标准——包括其变体和演变版——通信，尽管本发明的范围不限于这方面，因为它们还适于根据其它技术和标准发射和/或接收通信。对于关于IEEE 802.16标准的更多信息，请参照″IEEE Standards for Information Technology-Telecommunicationsand Information Exchange between Systems″-Metropolitan Area Networks-Specific Requirements-第16部分(“信息技术的IEEE标准——系统之间的电信和信息交换”——城域网——特定要求——第16部分)：″Air Interface forFixed Broadband Wireless Access Systems(固定宽带无线接入系统的空中接口)″，2005年5月及相关的修改/版本。
除非具体说明，否则，诸如处理、计算、推算、确定、显示等术语可指一个或多个处理或计算系统或类似的设备的动作和/或进程，它们将处理系统寄存器和存储器内表示为物理量(例如，电子)的数据处理和变换成处理系统寄存器、存储器或其他这种信息存储、传输或显示设备内类似地表示为物理量的其他数据。此外，如本文所使用的，计算设备包括与计算机可读存储器耦合的一个或多个处理元件，该计算机可读存储器可以是易失性或非易失性存储器或其组合。
本发明的一些实施例可被实现为硬件、固件和软件之一或其组合。本发明的一些实施例还可被实现为存储在机器可读介质上的指令，其可由执行本文所述的操作的至少一个处理器读取和执行。机器可读介质可包括用于存储或发射机器(例如计算机)可读形式的信息的任何机制。例如，机器可读介质可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁盘存储介质、光存储介质、闪存设备、电、光、声或其它形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)以及其它。
遵照37C.F.R.部分1.72(b)提供了摘要，其要求使读者能够确定技术公开的属性和要点的摘要。其主张这样的理解：它将不用于限制或解释权利要求的范围或含义。
在以上的详细描述中，为了使公开流畅，各个特征有时被一起组合成单个实施例。该公开的方法不应被解释为反映了所要求保护的主题的实施例需要比各个权利要求中明确叙述的更多特征的意图。相反，如以下权利要求所反映的，发明可在于少于单个公开的实施例的全部特征。因此，以下的权利要求由此结合在详细的描述中，且每个权利要求自身作为单独的优选实施例。

Claims (30)

1.一种用于确定移动站的当前位置信息的方法，包括：
通知非服务基站关于所述移动站在发射测距帧时使用的测距帧参数；
将启动测距消息发送到所述移动站，所述移动站作为响应根据所述测距帧参数在授予的上行链路时隙内发射所述测距帧；
根据在所述授予的上行链路时隙内从所述移动站接收的所述测距帧确定第一定时调节；
从所述非服务基站接收第二定时调节，所述第二定时调节由所述非服务基站基于从所述移动站接收的所述测距帧来确定；
根据定时提前和所述第一定时调节和第二定时调节生成第一上行链路达到时间差(U-TDOA)参数；以及
至少基于所述第一U-TDOA参数计算所述移动站的当前位置信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述移动站当前与服务基站相关联，且
其中所述方法还包括：
将所述上行链路时隙授予所述移动站用于在发射所述测距帧时使用。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述非服务基站保留上行链路时隙用于响应于所述服务基站的通知从所述移动站接收所述测距帧，所述上行链路时隙是基于由所述服务基站提供的所述测距帧参数所指示的时间而选择的。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当第二非服务基站不可用于确定所述移动站的当前位置信息时，所述方法还包括：
相对于所述服务基站数学旋转坐标轴，以将所述移动站置于一个轴上，以便能够通过利用第一U-TDOA参数求解简化方程式来计算所述移动站的当前位置信息。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括使用定向天线和所述测距帧的接收信号强度来提高当前位置信息的精度。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，当第二非服务基站用于确定所述移动站的当前位置信息时，所述方法还包括：
通知所述第二非服务基站所述移动站将在发射所述测距帧时使用的所述测距帧参数，所述第二非服务基站作为响应保留上行链路时隙用于从所述移动站接收所述测距帧；
从所述第二非服务基站接收第三定时调节，所述第三定时调节由所述第二非服务基站基于在所述保留的上行链路时隙内从所述移动站接收的所述测距帧来确定；以及
根据所述定时提前与所述第一定时调节和第三定时调节生成第二U-TDOA参数，
其中，基于所述第一U-TDOA参数和所述第二U-TDOA参数两者计算所述移动站的当前位置信息。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述启动测距消息中将所述定时提前提供给所述移动站；以及
在所述授予的上行链路时隙中从所述移动站接收所述测距帧，
其中所述移动站、所述服务基站和所述非服务基站同步操作，
其中所述移动站提前由所述定时提前指示的量发射所述测距帧，以及
其中所述非服务基站在所述非服务基站所授予的上行链路时隙内接收所述测距帧。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述服务基站和所述非服务基站利用相同的频率与相关联的移动站通信，以及
其中所述服务基站和所述非服务基站两者使用所接收的测距帧来分别确定所述第一定时调节和所述第二定时调节。
9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述服务基站和所述非服务基站使用不同的频率与相关联的移动站通信，所述方法还包括在从所述移动站接收所述测距帧之后将移动扫描消息发送到所述移动站，
其中所述移动扫描消息还指令所述移动站避免在所述移动扫描消息中定义的时段中与所述服务基站通信，
其中响应于所述移动扫描消息的接收，所述移动站在当前正由所述非服务基站使用的频率上发送第二测距帧，以及
其中所述非服务基站基于从所述移动站接收的所述第二测距帧来确定所述第二定时调节。
10.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括通过重复所述通知和所述发送更新所述移动站的当前位置信息，其中所述第一定时调节被提供给所述移动站作为由所述移动站在发射用于更新的另一个测距帧时使用的定时提前。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测距帧参数包括所述移动站在生成和发射所述测距帧时使用的帧号、开始时间、码元的数目、编码率或调制电平中的一个或多个。
12.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
与所述移动站通信正交频分复用帧，包括网际协议上的语音通信；
从紧急服务网接收对所述移动站的当前位置信息的请求，其中所述服务基站响应于所述请求执行所述通知、所述授予、所述发送、所述确定和所述接收；以及
至少基于所述第一U-TDOA参数向所述紧急服务网提供当前位置信息。
13.一种服务基站，包括：
网络接口电路，用于通知非服务基站关于移动站在发射测距帧时使用的测距帧参数；
无线收发机，用于将启动测距消息发送到所述移动站，所述移动站作为响应根据所述测距帧参数在授予的上行链路时隙内发射所述测距帧；以及
处理电路，用于根据在所述授予的上行链路时隙内从所述移动站接收的所述测距帧确定第一定时调节，
其中所述无线收发机从所述非服务基站接收第二定时调节，所述第二定时调节由所述非服务基站基于从所述移动站接收的所述测距帧来确定，
其中，所述处理电路根据定时提前和所述第一定时调节和第二定时调节生成第一上行链路达到时间差(U-TDOA)参数，并且至少基于所述第一U-TDOA参数计算所述移动站的当前位置信息。
14.如权利要求13所述的服务基站，其特征在于，所述移动站当前与所述服务基站相关联，以及
其中所述服务基站将所述上行链路时隙授予所述移动站用于在发射所述测距帧时使用。
15.如权利要求14所述的服务基站，其特征在于，所述非服务基站保留上行链路时隙用于响应于所述服务基站的通知从所述移动站接收所述测距帧，所述上行链路时隙是基于由所述服务基站提供的测距帧参数所指示的时间选择的。
16.如权利要求15所述的服务基站，其特征在于，当第二非服务基站不可用于确定所述移动站的当前位置信息时，所述处理电路相对于所述服务基站数学旋转坐标轴，以将所述移动站置于一个轴上，以便能够通过利用第一U-TDOA参数求解简化方程式来计算所述移动站的当前位置信息。
17.如权利要求16所述的服务基站，其特征在于，所述无线收发机被耦合到定向天线，以及
其中所述处理电路使用定向天线和所述测距帧的接收信号强度来提高所述当前位置信息的精度。
18.如权利要求15所述的服务基站，其特征在于，当第二非服务基站用于确定所述移动站的当前位置信息时，所述服务基站使用网络接口电路通知所述第二非服务基站所述移动站将在发射所述测距帧时使用的所述测距帧参数，所述第二非服务基站作为响应保留上行链路时隙用于从所述移动站接收所述测距帧，
其中所述无线收发机从所述第二非服务基站接收第三定时调节，所述第三定时调节由所述第二非服务基站基于在所保留的上行链路时隙内从所述移动站接收的所述测距帧来确定，
其中所述处理电路根据所述定时提前和所述第一和第三定时调节生成第二U-TDOA参数，
其中，所述处理电路基于所述第一U-TDOA参数和所述第二U-TDOA参数两者计算所述移动站的当前位置信息。
19.如权利要求14所述的服务基站，其特征在于，所述无线收发机在所述启动测距消息中将所述定时提前提供给所述移动站并在所授予的上行链路时隙中从所述移动站接收所述测距帧，
其中所述移动站、所述服务基站和所述非服务基站同步操作，
其中所述移动站提前由所述定时提前指示的量发射所述测距帧，以及
其中所述非服务基站在所述非服务基站所授予的上行链路时隙内接收所述测距帧。
20.如权利要求19所述的服务基站，其特征在于，所述服务基站和所述非服务基站使用同一组频率与相关联的移动站通信，以及
其中所述服务基站和所述非服务基站两者使用所接收的测距帧来分别确定所述第一定时调节和所述第二定时调节。
21.如权利要求15所述的服务基站，其特征在于，当所述服务基站和所述非服务基站使用不同组的频率与相关联的移动站通信时，所述服务基站配置所述无线收发机在从所述移动站接收所述测距帧之后将移动扫描消息发送到所述移动站，
其中所述移动扫描消息还指令所述移动站避免在所述移动扫描消息中定义的时段中与所述服务基站通信，
其中响应于所述移动扫描消息的接收，所述移动站在当前正由所述非服务基站使用的频率上发送第二测距帧，以及
其中所述非服务基站基于从所述移动站接收的所述第二测距帧来确定所述第二定时调节。
22.如权利要求15所述的服务基站，其特征在于，所述无线收发机将所述第一定时调节提供给所述移动站作为由所述移动站在发射用于更新当前位置信息的另一个测距帧时使用的所述定时提前。
23.如权利要求13所述的服务基站，其特征在于，所述测距帧参数包括所述移动站在生成和发射所述测距帧时使用的帧号、开始时间、码元的数目、编码率或调制电平中的一个或多个。
24.如权利要求14所述的服务基站，其特征在于，所述无线收发机与所述移动站通信正交频分复用帧，包括网际协议上的语音通信，
其中所述网络接口电路从紧急服务网接收对所述移动站的所述当前位置信息的请求，其中所述无线收发机响应于所述请求通知所述非服务基站并将所述启动测距请求发送到所述移动站，以及
其中所述网络接口电路至少基于所述第一U-TDOA参数向所述紧急服务网提供当前位置信息。
25.一种通信系统，包括：
服务基站，所述服务基站包括
网络接口电路，用于通知非服务基站关于移动站在发射测距帧时使用的测距帧参数；
无线收发机，用于将启动测距消息发送到所述移动站，所述移动站作为响应根据所述测距帧参数在授予的上行链路时隙内发射所述测距帧；以及
处理电路，用于根据在所授予的上行链路时隙内从所述移动站接收的所述测距帧确定第一定时调节，其中所述无线收发机从所述非服务基站接收第二定时调节，所述第二定时调节由所述非服务基站基于从所述移动站接收的所述测距帧来确定；以及
耦合到所述无线收发机的一个或多个全向天线，以将所述启动测距请求消息发射到所述移动站并从所述移动站接收所述测距帧，
其中所述处理电路根据定时提前与所述第一定时调节和第二定时调节生成第一上行链路达到时间差(U-TDOA)参数，并且至少基于所述第一U-TDOA参数计算所述移动站的当前位置信息。
26.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述移动站当前与所述服务基站相关联，且
其中所述服务基站将所述上行链路时隙授予所述移动站用于在发射所述测距帧时使用。
27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述非服务基站保留上行链路时隙用于响应于所述服务基站的通知从所述移动站接收所述测距帧，所述上行链路时隙是基于由所述服务基站提供的所述测距帧参数所指示的时间而选择的。
28.一种用于确定移动站的当前位置信息的设备，包括：
用于通知非服务基站关于所述移动站在发射测距帧时使用的测距帧参数的装置；
用于将启动测距消息发送到所述移动站的装置，所述移动站作为响应根据所述测距帧参数在授予的上行链路时隙内发射所述测距帧；
用于根据在所授予的上行链路时隙内从所述移动站接收的所述测距帧确定第一定时调节的装置；
用于从所述非服务基站接收第二定时调节的装置，所述第二定时调节由所述非服务基站基于从所述移动站接收的所述测距帧来确定；
用于根据定时提前与所述第一和第二定时调节生成第一上行链路达到时间差(U-TDOA)参数的装置；以及
用于至少基于所述第一U-TDOA参数计算所述移动站的当前位置信息的装置。
29.如权利要求28所述的设备，其特征在于，所述移动站当前与服务基站相关联，且
其中所述设备还包括：
用于将所述上行链路时隙授予所述移动站用于在发射所述测距帧时使用的装置。
30.如权利要求29所述的设备，其特征在于，所述非服务基站保留上行链路时隙用于响应于所述服务基站的通知从所述移动站接收所述测距帧，所述上行链路时隙是基于由所述服务基站提供的所述测距帧参数所指示的时间而选择的。
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