CN1241889A - 确定无线站是否工作在规定的地理区域内的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种确定无线站是否工作在规定的地理区域内的方法和装置。在初始化过程中,无线电话测量来自附近基站的导频信号的传输延时,将传输延时值存储入无线站中的非易失性存储器中。在检查过程中,无线站测量来自附近基站的导频信号的传输延时,将它们与存储器中存储的传输延时作比较。如果两组传输延时值之间的差值处在预定的容差内,则判定无线站工作在规定的地理区域内。

Description

确定无线站是否工作在规定的 地理区域内的方法和设备

本发明一般涉及无线通信。更具体地，本发明涉及确定一个无线站是否工作在规定的地理位置内的方法和设备。

无线电话在本技术领域内是周知的。通常，此类电话属于这样的移动站，用户可以应用电话在具体的地面服务区域内的任何地方进行通信。当将电话在服务区域内移动使用时，可给出连续不中断的通信。此种连续不中断的服务在无线蜂窝网络内是依靠遍布地理服务区域里设置的RBS(无线电基站)提供出的。每个基站对称为小区的一个地理区域提供服务。当一个移动站从一个小区移动至另一个小区时，通过使移动站从一个小区“越区切换”至另一个小区而提供出连续的服务。为了对大量的用户提供服务，必须采用复杂的频率共用规则。此类蜂窝无线系统的构成和运行在本技术领域内是周知的，这里不再作详细的叙述。

新近，固定站无线访问的概念在无线通信领域内受人关注。在固定站无线访问系统内，向诸无线站(例如无线电话)提供出由无线网络给出的服务。然而，要求诸无线站固定于规定的地理位置内(例如用户的家中)。在固定站无线系统中，因为不需要耗费系统资源应用于移动跟踪和越区切换程序，所以能以较少的系统资源向更多的用户提供服务。此外，由于固定的无线站的位置都是知道的，固之能较好地控制用户之间的干扰，从而可以更有效地使用可予应用的频谱。

这样，与等量的移动无线用户相比较，能够以较低的成本向固定站无线用户提供服务。产生的问题在于，对于一个给定的无线电话，它可以从移动无线通信和固定无线通信两方面的业务提供者上得到服务。从业务提供者的观点看，这是一个问题，因为业务提供者需要区分开固定站无线服务与移动站无线服务。这种区分的实现可能以成本为低价，或是基于所提供的服务类型。因此，固定站无线用户被限制于在用户的固定地点上应用无线通信系统。另一种方法，当固定站无线用户将其无线电话作为移动电话应用于用户的固定地点之外时，他应当交付高一些的费率。

为使业务提供者掌握好这些情况，必须要知道无线站的位置所在。确定移动站位置的方法有几种已有的技术。例如，在几种已知技术中，可这样地确定移动站的位置，首先计算移动站对至少三个基站的距离，然后应用三角学计算出移动站的地理位置。例如，美国专利U.S.Patent No.5,646,632中公布了使用于CDMA(码分多址)系统的一种技术，其中，移动站应用从附近基站接收新的导频信号的延时用以标识其本身的位置。

我们已经知道，虽然确定出无线站是否工作在规定的地理位置内十分重要，但并不需要确定无线终端的实际地理位置。按照本发明，确定无线站是否工作在规定的地理区域内的方法是参考由诸基站传送出的导频信号的传输延时。它不对无线站的实际地理位置作出确定，因而比之先有技术节省了处理资源。

按照本发明，无线站在检查过程中接收自附近基站来的导频信号，并计算预期的导频信号接收时间与实际的导频信号接收时间之间的延时差。这类延时差之确定是以称为参考基站的一个选定的基站来的导频信号为基准的。将这些延时与无线基站存储器中预先存储的延时进行比较，如果计算出的延时处在所存储延时的预定容差之内，则作出判定，该无线站工作在规定的地理区域之内。当无线站工作在规定的地理位置内而作出初始化处理期间，便计算出无线站存储器中要存储的各个延时值。

按照本发明的一个方面，通过比较一对对基站来的导频信号延时之间的差值，可以对检查过程中计算出的延时与初始化过程中存储的延时作出比较。

按照本发明的另一个方面，通过将检查过程中计算出的延时与多组延时值进行比较，其中每一组与多个规定的地理位置之一相关联，可以作出判定，无线站工作在多个规定的地理位置之哪一个内。

参照下面的详细说明和附图，本技术领域内的熟练人员将容易了解本发明的这些和那些优点。

图1示出一个无线通信系统的有关部分；

图2示出按照本发明配置的无线站构成的方框图；

图3的流程图示出初始化过程中无线站执行的步骤；

图4的流程图示出检查过程中无线站执行的步骤。

图1上示出了无线通信系统100的有关部分，用以表明本发明的原理。图1示明位于规定的地理区域104内的一个无线站102(例如是无线电话)。地理区域104是这样的场所，无线站102可以在其中工作和得到固定站无线访问服务。例如，地理区域104可以代表用户家庭的地理边界。这样，如上面背景介绍中所述，需要知道无线站102何时工作在规定的地理区域104内。

图1中还示出基站110、120、130、140，每一个基站分别通过无线通信链路112、122、132、142与无线站102进行通信。按照本发明的一个优选实施例，无线站102应用CDMA(码分多址)无线通信协议与基站110、120、130、140进行通信。CDMA传输协议中，将语音信号与一种随机类代码混合，应用扩频技术通过一个宽的频带传输此得到的信号。CDMA传输协议是本技术领域内周知的，不再在这里细述。

CDMA系统中的每个基站传送出一个下行的导频信号，其中包括一个伪随机二进制序列。各个基站传送出相同的伪随机二进制序列，但它们在各别的时间偏置上传送该序列，所以能独特地标识出每个基站。更具体地，在IS-95CDMA系统中，导频信号为正交的伪随机二进制序列信号，周期为32,768时片(chip)。由于伪随机噪声(PN)序列时片率为1.2288Mcps，所以32,768时片周期对应于26.66ms的时间。诸基站的独特时间偏置有511种独特偏置，增量值为64个时片。按这里的应用，当涉及一个基站的独特偏置时，指的是511种独特偏置之一。因此，述及10个基站偏置时，实际是偏置640(64×10＝640)个时片。本技术领域内的熟练人员知道，本发明的原理可以在具有不同时片率的系统中予以实现。

参照图1，基站110在84个时间偏置上传送其伪随机二进制序列，基站120在8个时间偏置上传送其伪随机二进制序列，基站130在164个时间偏置上传送其伪随机二进制序列，基站140在34个时间偏置上传送其伪随机二进制序列。

由于电波传输延时，无线站上接收到的导频信号将有延时。如图1中所示，从基站110到移动站102的导频信号的传输延时为1个时片，从基站120到移动站102的导频信号的传输延时为3个时片，从基站130到移动站102的导频信号的延时为2个时片，从基站140到移动站102的导频信号的延时为10个时片。如下面将进一步细述的，本发明应用此种信息来确定，无线站102是否处在规定的地理区域104内。

图2示出按照本发明构成的无线站102的方框图。无线站102中包括有收发信机204，它通过天线202发送和接收信号。无线站102的总体功能由控制处理器206进行控制。控制工作是执行存储于程序和数据存储器208内的计算机程序指令。这些程序指令定义了无线站102的总体工作。程序和数据存储器208还存储无线站102工作所必需的其它数据，诸如用户优先权、用户电话号码、通信提供者识别和无线站识别。此外，程序和数据存储器208中至少有一部分为非易失性存储器，包含于其中的信息在无线站102电源切断之后仍然保留着。尽管图2示出的程序和数据存储器208为单一个部件，但本技术领域内的熟练人员都知道，程序和数据存储器208可能以一些分立的存储器单元来实现。

无线站102中还包括键盘210，可容许用户与控制处理器206通信。无线站102需传送的声音信息通过送话器212加以拾取，而由无线站102接收的声音信息通过受话器214放送出来。无线站102中又包括显示器216，容许控制处理器206将字符数据显示给用户。应当理解到，图2的方框图只是示例说明用的。无线站的设计和工作在本技术领域内是周知的，可以作出各种修改。

按照本发明的无线站102中实施的步骤将结合流程图图3和图4予以说明。这些步骤是在执行计算机程序指令的控制处理器206的控制下实现的，程序指令存储于程序和数据存储器208内。按照本发明，一个无线站确定它是否工作在规定的地理区域内，首先依靠在规定的地理区域内作出一定的测量，将一定的数值存储入无线站的存储器内。这些步骤称为初始化过程，示于图3的流程图中。此后，当无线站希望获得服务时，无线站周期性地作出一定的测量，并将这些测量值与初始化过程中存储的数值进行比较。这些步骤称为检查过程，示明于图4的流程图中。下面，将结合图1中所示无线站102和基站110、120、130、140的例子，说明图3和图4中流程图的步骤。

现在，参照图3的流程图说明初始化过程的步骤。步骤304中，无线站102从附近的基站110、120、130、140上接收导频信号，并锁定在最强的导频信号上。为便于说明，假定最强的导频信号接收自基站140，无线站102锁定于此导频信号上。基站140称为参考基站。步骤306中，无线站102接收由基站140传送出的伪随机二进制序列的偏置。该偏置包括在参考基站140传送的导频信号内作为其一部分。如图1中所示，基站140的偏置为34(也即34×64＝2176时片)。所以，基站140在零基准时间之后的2176时片上传送其伪随机二进制序列。一旦接收到这个信息，无线站102便在步骤308上使其工作同步于基站140的工作。知道基站的偏置并记录下接收基站之伪随机二进制序列的时间后，无线站102能确定出零基准时间。然而，应当指出，从基站140到移动站102的信号有一个传输延时。图1中示出的该传输延时为10个时片。所以，无线站102的同步是在10个时片之后。因此，无线站102计算其它基站导频信号的传输延时时，计算值中要扣掉10个时片。所以，由无线站102作出的今后的所有传输延时计算值，都是以接收自参考基站的偏置及参考基站来的导频信号的实际传输延时为基础的。

再参看图3，在步骤310中，无线站102接收与参考基站140邻近的诸基站的伪随机二进制序列偏置。通过由参考基站104传送出的导频信号向无线站102提供出此种偏置信息。在图1所示的例子中，假定参考基站140的导频信号标识出邻近基站110、120和130的偏置分别为84、8和164的量值。现在，知道邻近基站的伪随机二进制序列偏置后，在步骤312中，无线站102搜寻这些导频信号，并计算诸导频信号的传输延时。当搜寻伪随机二进制序列的偏置时，无线站102将察看伪随机二进制序列方面的一个时间窗。如果在该时间窗内找到伪随机二进制序列，则无线站102将认为信号来自于识别出的邻近基站。于是，选取该时间窗使它足够大以补偿信号的传输延时，但也不是大到使它进入某些其它基站传送出伪随机二进制序列的时间内。此时间窗范围被确定为诸小区覆盖半径和诸导频偏置再利用的一个函数。一个小区的导频偏置可以在其它的小区中再予利用。然而，在工程设计正确的系统中，这些其它小区会距离该个小区充分地远，因而来自那些小区的导频信号将十分微弱，不致在该个小区中引起任何问题。

这里还应指出，由无线站实施的所有测量都被参考基站传送的导频信号的传输延时扭偏了。考察图1中所示的例子，假定基站110被识别出作为一个邻近基站，具有偏置84或者零基准时间起的5376(84×64)个时片。由于从基站110到无线站102有着传输延时1个时片，所以无线站102将在偏置84之后1个时片时实际接收到导频信号。然而，如上面所述，由于无线站102的同步要扣掉10个时片，所以无线站102将认为，它接收到来自基站110的导频信号要早9个时片，也即有-9个时片的传输延时差。于是，正如从该例子中可见，由于应用参考基站来同步无线站，所以由无线站作出的任何进一步的传输延时计算的确定，都是以参考基站所传送的导频信号的传输延时为基准的。

现在，转看图3的步骤312，计算出基站110的传输延时为-9个时片。按类似的情况，计算出基站120的传输延时为-7个时片，计算出基站130的传输延时为-8个时片。基站140因为是参考基站，所以基站140的传输延时为0个时片。在步骤314中，将这些传输延时量存储入无线站102之存储器208(图2)内的非易失性部分的一张表中。这样的一张表示明于下面的表1。

表1

基站	计算出的传输延时
		110	-9
120	-7
		130	-8
140	0

在步骤316中，结束初始化过程。应当指出，当希望对无线站102规定的地理区域进行初始化时，须实施这些初始化步骤。例如，在规定的地理区域内初次应用无线站102时，要实施这些步骤。另一种情况，可以周期性地实施这些步骤。重新设定无线站102之规定的地理区域。按照这里叙述的例子，存储于表1中的信息定义了无线站102规定的地理区域为区域104(图1)。

按照本发明，当无线站102希望从无线通信系统100得到服务时，存储于表1中的信息应用来判定，无线站102是否工作于规定的地理区域104内。在得到服务之前由无线站102执行的步骤称为检查过程，示明于图4中。步骤404至412与上面关于图3叙述的步骤304至312相同。在执行步骤412之后，移动站将得到一张类似于表1的表存储于存储器208中，包含有对邻近基站新计算出的传输延时。例如，假定无线站102锁定于作为参考基站的基站140上，并且在检查过程中计算出的传输延时有下面的表2的结果。

表2

基站	计算出的传输延时
		110	-9
120	-7

130	-8
		140	0

注意，表2中的数值与表1相同。在步骤414(图4)中，无线站102将步骤412中计算出的传输延时与无线站102存储器208内存储的传输延时相比较。这个比较步骤是借助于比较各对基站的传输延时之差来实现的。例如，考虑基站110与基站120的一对基站。参照表1，该对基站的传输延时之差为-2(-9-(-7))。类似地，基站110与基站130这对基站的传输延时差为-1，基站120与基站130这对基站的传输延时差为1。当然，这些基站对的传输延时差在表2中有同样的情况。由于所有的数值都相同，比较结果处在所要求的容差内，因而步骤416中测试的回答为“是”，程序去往步骤420，也即判定，无线站102工作在规定的地理区域内。于是，业务提供者可采取合适的步骤，诸如向无线站102提供服务。如果步骤416中测试的回答为“否”，则在步骤418中判定，无线站102不是工作在规定的地理区域内。于是，业务提供商可采取合适的步骤，诸如拒绝向无线站102提供服务。例如，在执行步骤418之后，无线站102被禁止发出呼叫，或者接收呼叫。此外，如果检查过程的步骤周期性地实施，则当无线站102移动至规定的地理区域之外时，可切断其正进行着的通话。

也可能这样，无线站102工作在规定的地理位置104内，但从步骤412中计算出的传输延时与存储器中存储的表1那样的值有稍许不同。计算出的传输延时中存在差别的一个原因是环境条件的改变，引起了多径衰落和/或信噪比的变化。例如，假定从步骤412中计算出的传输延时示明于下面的表3中。

表3

基站	计算出的传输延时
		110	-9
120	-6

130	-8
		140	0

在此场合下，检查过程和初始化过程两种程序期间关于每个基站对之间传输延时的差值，示明于下面的表4。表4中，第一列表示所考虑的基站对，第二列表示检查过程中计算出的传输延时，第三列表示初始化过程中计算出的传输延时，第四列表示检查过程期内与初始化过程期内传输延时之间的差值。

表4

基站对	检查过程中计算出的传输延时	初始化过程中计算出的传输延时	检查过程与初始化过程期内传输延时之间的差值
				110，120	-3	-2	1
110，130	-1	-1	0
				110，140	-9	-9	0
120，130	2	1	1
				120，140	-6	-7	0
130，140	-8	-8	0

因此，尽管无线站102仍然工作在规定的地理区域104内，而在检查过程中计算出的传输延时与无线电话102初始化期间存储的传输延时之间有着稍许差异。所以，步骤416中进行测试的原因在于，要对延时作出比较，以判定诸延时差是否在某个预定的容差之内。例如，对于任何两个基站组成的基站对，如果容差设定为允许偏离到1个时片，则上面的表4所示的量值是通得过步骤416内的测试的。容差值是由业务提供者在计及无线站102的工作环境下设定的。

应当指出，即使无线站102可以工作在规定的地理区域104内，但无线站102在检查过程中要每次执行步骤404，也即总锁定于最强的导频信号上，可能是锁定于不同基站的导频信号上。例如，在一个特定的通话工作期间，无线站102可锁定于基站110上。在此场合下，基站110成为参考基站，步骤412中计算出的传输延时将如下面的表5所示。

表5

基站	计算出的传输延时
		110	0
120	2
		130	1
140	9

程序进到步骤414上时，无线站102将检查过程中在步骤412上计算出的传输延时与初始化过程中无线站102存储器208中存储的传输延时进行比较。如上面所述，这种比较步骤是借助于比较各基站对之间的传输延时差值来实现的。下面的表6示明了比较结果。

表6

基站对	检查过程中计算出的传输延时	初始化过程中计算出的传输延时	检查过程与初始化过程期内传输延时之间的差值
				110，120	-2	-2	0
110，130	-1	-1	0
				110，140	-9	-9	0
120，130	1	1	0
				120，140	-7	-7	0
130，140	-8	-8	0

由于所有差值均为零，所以步骤416中测试的结果将为“是”，程序去往步骤420，作出判定，无线站102工作在规定的地理区域104内。由此可见，尽管在检查过程中参考基站已从基站140改变到基站110，但本发明的技术仍然可判定无线站102是否工作在规定的地理区域104内，因为步骤416的比较是测试各基站对之间的传输延时差值。

按照另一个实施例，可应用本发明的技术来确定，移动站102是否处在多个规定的地理区域之一内。这样的一个实施例中，当无线站102出现在每一个规定的地理区域内时，重复一次图3的初始化过程，并将每个地理区域内计算出的传输延时存储入非易失性存储器内各别的表格中。此后，在图4的检查过程中，对于非易失性存储器中存储的每一张这样的表重复步骤414至420的程序。如果对诸个表中的任一个表来说步骤416中的测试结果为“是”，则可以判定，无线站102工作在与该表相关联的、规定的地理区域内。

对上面的详细叙述应理解为是对本发明诸方面的说明和示例，而不是约束限制，本发明在这里公布的内容范畴并不决定于此详细叙述，而决定于按照专利法律许可的完整范围解释下的权利要求书。应当知道，这里示出和说明的实施例仅仅是本发明原理的阐述，本技术领域内的熟练人员可以作出各种修改，它们偏离不开本发明的范畴和精神实质。

Claims (17)

1.一种确定一个移动站是否工作在规定的地理区域内的方法，包括步骤：

从多个基站上接收导频信号；

在所述移动站上对从至少两个所述基站来的所述导频信号的预期接收时间与实际接收时间之间的延时进行计算；

将所述计算出的延时与预先存储的延时进行比较；及

如果所述计算出的延时处在所述预存储延时的预定容差之内，则判定，所述移动站工作在所述规定的地理区域内。

2.权利要求1的方法，其中，所述导频信号的所述预期接收时间是参考选定的所述诸基站之一上接收到的导频信号而被确定的。

3.权利要求1的方法，其中，所述作比较的步骤中进一步包含对各基站对导频信号延时值之间的差值进行比较的步骤。

4.权利要求1的方法，其中，所述预存储延时中包含多组延时值，其中，所述多组延时值中的每一组与多个规定的地理区域之一相关联，又其中：

所述比较步骤中还包括将所述计算出的延时与所述多组预存储延时值进行比较的步骤；和

所述判定步骤中还包括这样的一个步骤，如果所述计算出的延时相对于所述多个规定的地理区域中的某一个来说，处在与其相关联的一组预存储延时的预定容差之内，则判定所述移动站工作在所述多个规定的地理区域之所述那个地理区域内。

5.权利要求1的方法，还包括下列步骤：

如果所述计算出的诸延时都不处在所述诸预存储延时的预定容差之内，则判定所述移动站不是工作在所述规定的地理区域内；和

拒绝对所述移动站提供服务。

6.权利要求5的方法，其中，所述比较和判定步骤是在进行着通话期间周期地实施的，又其中，所述拒绝提供服务的步骤中还包括步骤：

切断所述进行着的通话。

7.确定一个移动站是否工作在规定的地理区域内的一种方法，包含有步骤：

当所述移动站工作于所述地理区域内并在初始化操作期间：

从多个基站上接收导频信号；

在所述移动站上对从至少两个所述基站来的所述导频信号的预期接收时间与实际接收时间之间的延时进行计算；

将所述计算出的延时存储入所述移动站的一个存储器内；和

在所述初始化操作之后的检查操作期间：

从多个基站上接收导频信号；

在所述移动站上对从至少两个所述基站来的所述导频信号的预期接收时间与实际接收时间之间的延时进行计算；并比较下列两者的值：

a)检查操作期间计算出的各基站对导频信号延时之间的差值；

b)初始化操作期间计算出的各基站对导频信号延时存储值之间的差值；

如果所述比较步骤中得到的结果处在预定的容差之内，则判定移动站工作在规定的地理区域内。

8.权利要求7的方法，其中所述导频信号的所述预期接收时间是参考选定的所述诸基站之一上接收到的导频信号而被确定的。

9.权利要求8的方法，其中，所述初始化操作期间和所述检查操作期间涉及的基站，是所述诸基站中同一个所述选定的基站。

10.权利要求8的方法，其中，所述初始化操作期间和所述检查操作期间涉及的基站，不是所述诸基站中同一个所述选定的基站。

11.权利要求7的方法，还包括步骤：

如果比较步骤中得到的诸结果都不在预定的容差内，则判定所述移动站不是工作在所述规定的地理区域内；和

拒绝对所述移动站提供服务。

12.权利要求11的方法，其中，所述检查操作的所述步骤是在进行着通话期间周期地实施的，又其中，所述拒绝提供服务的步骤中还包含步骤：

切断所述进行着的通话。

13.一种移动站，包括：

从多个基站中接收导频信号的接收机；

在所述移动站上对至少两个所述基站来的所述导频信号的预期接收时间与实际接收时间之间的延时值进行计算的一个装置；

存储基准延时值的存储器；

将所述计算出的延时与所述存储的基准延时进行比较的装置；和

如果所述计算出的诸延时都处在所述存储的基准延时的预定容差之内，用以判定所述移动站工作在规定的地理区域内的一个装置。

14.权利要求13的移动站，其中：

所述诸基准延时被存储作为各组延时值，所述各组延时值之每一组与多个规定的地理区域之一相关联。

15.权利要求14的移动站，其中：

所述比较装置中还包含一个装置，用以将所述计算出的延时与所述各组延时值进行比较；和

所述判定装置中还包含一个装置，如果所述计算出的延时相对于所述多个规定的地理区域中的某一个来说，处在与其相关联的所存储诸基准延时的一个预定容差之内，用以判定所述移动站工作在所述多个规定的地理区域之一内的一个装置。

16.权利要求13的移动站，还包括：

如果所述计算出的诸延时值都不处在所述存储的诸基准延时的一个预定容差之内，用以判定所述移动站不是工作在所述规定的地理区域内的一个装置；和

拒绝对所述移动站提供服务的一个装置。

17.权利要求16的移动站，其中，所述拒绝提供服务的装置中还包括：

用以切断进行着的通话的装置。

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