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Die
Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem mit einer ersten und
einer zweiten Kommunikationseinrichtung, wobei die erste Kommunikationseinrichtung
einen Sender zum Senden eines ersten Signals an die zweite Kommunikationseinrichtung
und einen Empfänger
zum Empfangen eines von der zweiten Kommunikationseinrichtung gesendeten
zweiten Signals enthält,
wobei das erste und das zweite Signal verwendet werden, um einen
ersten Zeitdifferenzwert zu erzeugen, wobei die zweite Kommunikationseinrichtung
einen Sender zum Senden des zweiten Signals an die erste Kommunikationseinrichtung
und einen Empfänger
zum Empfangen des von der ersten Kommunikationseinrichtung gesendeten
ersten Signals aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren,
bei dem ein erstes Signal aus einer ersten Kommunikationseinrichtung
an eine zweite Kommunikationseinrichtung gesendet wird; ein zweites
Signal von der zweiten Kommunikationseinrichtung an die erste Kommunikationseinrichtung
gesendet wird; das erste Signal in dem Empfänger der zweiten Kommunikationseinrichtung
und das zweite Signal in dem Empfänger der ersten Kommunikationseinrichtung
empfangen wird; und auf der Grundlage des ersten und des zweiten
Signals ein erster Zeitdifferenzwert in der ersten Kommunikationseinrichtung
berechnet wird.
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Eine
derartiges Kommunikationssystem und Verfahren sind beispielsweise
aus der
WO 02/063327
A2 bekannt. Ein anderes Verfahren dieser Art ist aus der
GB 1,193,932 A bekannt. Ähnliche Verfahren
werden beispielsweise bei Signalaustauschen zwischen einem Kraftfahrzeug
und einer Funkbake zum Bestimmen eines Abstands des Fahrzeugs von
der Bake verwendet, wie dies beispielsweise in
DE 195 03 818 A1 beschrieben
ist.
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In
einem Kommunikationssystem stellen mehrere Basisstationen drahtlose
Kommunikationsdienste an mobile Benutzer in dem System zur Verfügung. Basisstationen
bedienen üblicherweise
mehrere mobile Nutzer innerhalb eines Versorgungsgebiets oder einer
Zelle, das bzw. die der Basisstation zugeordnet ist. Um es mehreren
Benutzern zu gestatten, sich eine Basisstation zu teilen, wurden
eine Vielzahl von Mehrfachzugriffschemata (multiple access schemes)
benutzt. Die Mehrfachzugriffschemata gestatten es jedem Benutzer
in dem Kommunikationssystem, datenführende Signale zu senden und
zu empfangen und allgemein mit anderen Benutzern zu kommunizieren,
die sich in der Zelle oder in anderen Zellen befinden. Das mobile
Kommunikationsgerät extrahiert
Daten aus dem aus einer oder mehreren Basisstationen empfangenen
zusammengesetzten Signal und stellt eine Verarbeitung zur Verfügung, um Mehr-Pfad-Ausbreitungsdifferenzen
zu reduzieren, die eine Mehr-Benutzer-Störung und
ein Fading und eine unterbrochene Kommunikation bewirken.
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Innerhalb
eines solchen Kommunikationssystems könnten ein mobiler Benutzer
oder ein Fahrzeug unter Verwendung eines globalen Positioniersystems
(GPS) zum Messen und Bestimmen von Entfernungen genau lokalisiert
werden. Das GPS-System besteht aus vierundzwanzig Satelliten, welche
ihre Positionen und die Zeit genau unter Verwendung von Atomuhren
als sehr genaue Zeitmesser ausstrahlen. Eine Kommunikationseinrichtung mit
einem GPS-Empfänger könnte die
Zeitinformationen nehmen und sie verwenden, um ihre eigene Position
auf der Erde zu berechnen, wobei sie ihre Zeit mit der Zeit vergleicht,
die von wenigstens drei Satelliten, deren Positionen bekannt sind,
ausgestrahlt wird. Obwohl das GPS-System die Zeitdifferenzen verwendet,
um den Ort des mobilen Benutzers genau zu lokalisieren, hängt das
GPS-System von teuren Atomuhren in den GPS-Sendern zum Erzeugen
der Präzisionsmessungen
ab.
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Demzufolge
ist es wünschenswert,
Techniken und Verfahren als Alternative zu dem GPS-System zur Verfügung zu
stellen, die einen genauen Ort einer mobilen Einrichtung in einem
Kommunikationssystem bereitstellen. Und im Unterschied zu GPS-Empfängern, die
nur bis zu einem fest vorgegebenen Empfindlichkeitspegel arbeiten,
welcher von den Pfadverlusten infolge der Signalausbreitung durch
innere und äußere Wände und
Oberflächen hindurch überschritten
wird, ist es ferner erwünscht, Techniken
und Verfahren zur Verfügung
zu stellen, die in den meisten Umgebungen in Gebäuden arbeiten.
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Ausgehend
von den aus den oben genannten Druckschriften bekannten Verfahren,
bei denen es (unter anderem) nicht bekannt ist, neben dem Senden
eines Signals durch eine Kommunikationseinrichtung eine gleichzeitige
Verarbeitung des gesendeten Signals in einem Empfänger der
Kommunikationseinrichtung durchzuführen, ist es eine Aufgabe der
Erfindung, ein genaueres Verfahren zum Unterstützen einer Positionsbestimmung
einer mobilen Kommunikationseinrichtung in Umgebungen in oder zwischen
Gebäuden
zur Verfügung
zu stellen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Kommunikationssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, bzw.
ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.
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Vorteilhafte
und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten
bevorzugten Ausführungsformen
näher beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:
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1 einen
Sendeempfängerabschnitt
und einen Prozessor eines Geräts,
das mit einem anderen Gerät
in einem Kommunikationssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
kommuniziert;
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2 bis 5 Darstellungen
von Signalen, die von zwei Kommunikationsgeräten in einem Kommunikationssystem
gesendet und empfangen werden; und
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6 ein
Kommunikationssystem, in welchem die Prinzipien der vorliegenden
Erfindung ausgeführt
werden können.
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In
der nachfolgenden detaillierten Beschreibung werden zahlreiche spezielle
Details angegeben, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu erreichen.
Für Fachleute
ist es jedoch klar, daß die vorliegende
Erfindung auch ohne diese speziellen Details ausgeführt werden
kann. An anderen Stellen werden gut bekannte Verfahren, Prozeduren,
Komponenten und Schaltungen nicht im Detail beschrieben, um die
Erfindung nicht zu verdecken.
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In
der nachfolgenden Beschreibung und in den Ansprüchen werden die Begriffe „gekoppelt” und „verbunden” sowie
deren Ableitungen verwendet. Es ist klar, daß diese Begriffe keine Synonyme sind. Statt
dessen kann bei bestimmten Ausführungsbeispielen
der Begriff „verbunden” verwendet
werden, um zu kennzeichnen, daß zwei
oder mehrere Elemente in direktem physikalischem oder elektrischem Kontakt
zueinander stehen. „Gekoppelt” könnte bedeuten,
daß zwei
oder mehrere Elemente in direktem physikalischem oder elektrischem
Kontakt zueinander stehen. Jedoch kann „gekoppelt” auch bedeuten, daß sich die
Elemente nicht in direktem Kontakt miteinander befinden, aber noch
miteinander kooperieren oder in Interaktion treten.
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1 veranschaulicht
ein Gerät 10,
bei welchem die Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden
können.
Das Gerät
enthält
einen Sendeempfänger
mit einem Empfänger 12 und
einem Sender 22, die mit einem Prozessor 30 verbunden sind.
Das Gerät 10 kann
Signale senden und empfangen und Signalinformationen verarbeiten,
die verwendet werden können,
um den Ort des Geräts
in dem Kommunikationsnetzwerk zu bestimmen. Es sei angemerkt, daß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung bei einer Vielzahl von Anwendungen verwendet
werden können,
wobei der beanspruchte Gegenstand in Mikrocontrollern, Mehrzweckmikroprozessoren,
digitalen Signalprozessoren (DSPs), Prozessoren einer Datenverarbeitung
mit reduziertem Befehlssatz (RISC), mit komplexem Befehlssatz (CISC,
Basisband- und Anwendungsprozessoren neben weiteren elektronischen
Komponenten enthalten sein kann. Die vorliegende Erfindung kann
auch in Geräten,
wie beispielsweise Zugriffspunkten (access points), mobilen Einheiten,
Basisstationen, Smart-Phones, Kommunikatoren und persönlichen digitalen
Assistenten (PDAs), Plattform-OS-basierten Geräten, Kameras, Sicherheitsgeräten, Kraftfahrzeug-Infotainment-Einheiten
und anderen Produkten enthalten sein.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
kann das Gerät 10 in
einem drahtlosen lokalen Netz (LAN) unter Verwendung eines der IEEE
802.11-Protokolle des Institute of Electronical and Electronics
Engineers arbeiten. Beispielsweise ist 802.11a ein Standard der
physikalischen Schicht, der einen Betrieb in dem 5 GHz-Band unter
Verwendung des Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM)
spezifiziert, und der 802.11g-Standard spezifiziert den Betrieb
in dem 2,4 GHz-Frequenzband. Das Gerät 10 kann so ausgebildet
sein, daß es
unter Verwendung eines der 802.11a-, 802.11b- oder 802.11g-Protokolle
oder bei alternativen Ausführungsformen
in einem zellularen Netz mit Code Division Multiple Access (CDMA)
unter Verwendung von Protokollen, wie beispielsweise IS-95, CDMA
2000, UMTS-WCDMA, oder in einem globalen System für die mobile
Kommunikation (GSM) unter Verwendung von Time Division Multiple Access
(TDMA) arbeitet. In diesen CDMA-, GSM- und TDMA-Netzwerken kann
das Gerät 10 eine Hardware
enthalten, um eine Frequenzumsetzung zur Verfügung zu stellen, um zu berücksichtigen,
daß das
Gerät in
verschiedenen Frequenzbändern
sendet bzw. empfängt.
Diese Lösung
ist für
sämtliche drahtlosen
Kommunikationsgeräte
anwendbar, die sowohl einen Sender als auch einen Empfänger aufweisen.
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Das
Blockschaltbild in 1 für das Gerät 10 zeigt, daß modulierte
Hochfrequenz(HF)-Signale an der Antenne empfangen werden. Der Empfänger 12 kann
die in den HF-Signalen enthaltenen Informationen wiederherstellen.
Ein Verstärker
mit geringem Rauschen (LNA; Low Noise Amplifier) empfängt die eingehenden
modulierten HF-Signale und steuert die Verstärkung, während er ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis aufrechterhält. Ein
Mischer 16 empfängt
die verstärkten
HF-Signale und konvertiert die modulierten Hochfrequenzsignale in
einen niedrigeren Frequenzbereich. So können die modulierten HF-Signale
mit einem Signal eines lokalen Oszillators (LO) „gemischt” werden, um die Trägerfrequenz des
modulierten Signals aus dem HF-Bereich in den Zwischenfrequenz(ZF-)Bereich
umzusetzen.
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Die
herunterkonvertierten Signale können dann
gefiltert und in einen „In-Phase”-Teil und
einen „Quadratur”-Teil aufgetrennt
werden. Die In-Phase-Analogsignale (I) können dann von einem Analog-Digital-Umsetzer
(ADC) 18 in Digitalwerte konvertiert werden, während die
analogen Quadratursignale (Q) von dem ADC 20 in Digitalwerte
konvertiert werden können.
Der Prozessor 30 verarbeitet diese Digitalwerte der Basisbandsignale.
Es sei angemerkt, daß bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel
des Empfängers 12 die
modulierten HF-Signale auch direkt ohne die Verwendung eines ZF-Mischers herunterkonvertiert
werden können
und daß der
Umfang der Ansprüche
beide Ausführungsformen
des Empfängers
abdecken soll.
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Ein
Digital-Analog-Umsetzer (DAC) 24 im Sender 22 kann
einen vom Prozessor 30 erzeugten Digitalwert in ein Analogausgangssignal
konvertieren, das proportional dem eingegebenen Digitalwert ist.
Das Analogsignal kann dann im Modulator 26 moduliert werden,
bevor es in HF-Frequenzen aufwärtskonvertiert
wird. Ein Leistungsverstärker 28 kann
die Ausgangsleistung des von der Antenne gesendeten analogen Signals
steuern. Die vorliegende Erfindung ist nicht durch das spezielle
Verfahren des Konvertierens in dem DAC 24, die Auflösung des
DAC, die sich aus der Anzahl der Bits ergibt, oder den Spannungsbereich
oder die Linearität
des DAC beschränkt.
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Gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung bestimmt das Gerät 10, wann das Sendesignal
gesendet wird, und kann einen Zähler verwenden,
der eine Zählung
beginnt, wenn die Sendung übertragen
wird. Das Abtastintervall des Zählers
sollte kleiner sein als die gewünschte
Genauigkeit der Entfernungsmessung. Wenn beispielsweise die gewünschte Genauigkeit
für die
Entfernungsmessung 1 Meter oder weniger ist, dann sollte der Zähler bei
einer Frequenz von 300 MHz oder mehr getaktet werden. Der Zähler stoppt
das Zählen,
wenn ein Signal aus der anderen Kommunikationseinheit empfangen
wird.
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Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel, das
keinen Hochgeschwindigkeitszähler
verwendet, empfängt
der Empfänger 12 von
dem Sender 22 gesendete Signale und können Signalverarbeitungstechniken
verwendet werden, um die exakte Zeit zu bestimmen, zu der das Signal
gesendet wurde. So ist im Gegensatz zu einigen bekannten Sendeempfängern der
Empfänger 12 während der
Zeit aktiv, in der der Sender 22 ein Signal der Antenne
zur Verfügung stellt.
Das Verstärkungssteuersignal
für den
LNA 14 könnte
verwendet werden, um das vom Empfänger 12 weitergeleitete
Signal zu dämpfen,
wenn es vom Ausgang des Senders 22 zur Verfügung gestellt
wird. Um dies klarzustellen, das vom Prozessor 30 zur Verfügung gestellte
und durch den Signalpfad, der den DAC 24, Modulator 26 und
PA 28 enthält,
weitergeleitete Signal wird von der Antenne gesendet, aber auch
im Empfänger 12 empfangen
und über
den Signalpfad, der den LNA 14, den Mischer 16 und
ADCs 18 und 20 enthält, weitergeleitet. Anders
ausgedrückt,
das vom Prozessor 30 erzeugte Digitalsignal wird in ein
Analogsignal konvertiert (DAC 24), dann moduliert (Modulator 26),
in der Frequenz umgesetzt und verstärkt (PA 28), um es
aus der Antenne zu senden, und dann in der Frequenz heruntergesetzt (Mischer 16),
gefiltert und in In-Phase- und Quadratur-Digitalsignale (ADC 18 und 20)
zur Verarbeitung durch den Prozessor 30 konvertiert. Diesem
Signalpfad vom Prozessor 30 über den Sender 22 zu
der Antenne und zum Empfänger 12 und
zurück
zum Prozessor 30 ist eine Zeitverzögerung zugeordnet.
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Es
sei daraufhin gewiesen, daß ein
spezieller Pfad vom Sender zum Empfänger dem Sendeempfänger ermöglichen
kann, das Signal zu empfangen, das er auch sendet. Jedoch könnte bei
vielen Fällen dieser
spezielle Pfad nicht erforderlich sein. Der Duplexer im Signalpfad
wirkt in dem Sendemodus wie ein Dämpfungsglied zwischen dem Sendeport
und dem Empfängerport.
Bei vielen Anwendungen ist diese Dämpfung ausreichend, es könnte aber
eine größere oder
geringere Dämpfung
bei einem speziellen System hinzugefügt werden. Wenn beispielsweise eine
zusätzliche
Dämpfung
gewünscht
wird, dann könnte
ein Schaltdämpfungsglied
in dem Empfangsband aufgenommen werden. Das Dämpfungsglied wäre während Zeiten
aktiv, wenn es gewünscht
ist, die Zeit abzuschätzen,
zu welcher das gesendete Signal gesendet wird.
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2 bis 5 veranschaulichen
Signale, die zwischen zwei Geräten,
wie beispielsweise zwei mobilen Geräten, zwei Basisstationen, einem
mobilen Gerät
und einer Basisstation, oder allgemein zwei beliebigen Kommunikationseinheiten
mit jeweils einem Sender und einem Empfänger, ausgetauscht werden.
Insbesondere veranschaulicht 2 einen halbkreisförmigen Signalverlauf 40,
der von dem Sender 22 der ersten Kommunikationseinheit
zum Zeitpunkt t0 gesendet wird, und 3 veranschaulicht
einen dreieckförmigen
Signalverlauf 42, der von dem Sender 22A der zweiten
Kommunikationseinheit zum Zeitpunkt t1 gesendet
wird. Der Buchstabe A wurde an die Bezugszeichen des Senders und
des Empfängers
der zweiten Kommunikationseinheit angehängt, um diesen Sendeempfänger von
dem Sendeempfänger
in der ersten Kommunikationseinheit zu unterscheiden. Es sei angemerkt,
daß die
halbkreisförmigen
und dreieckförmigen
Signalverläufe willkürlich sind.
Diese Signalverläufe
wurden ausgewählt,
um die zeitlichen Beziehungen der Signale zueinander zu veranschaulichen,
und folglich sollen die Signalverläufe keine bestimmten Signaltypen
nachbilden.
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4 veranschaulicht
Signale, die von dem Empfänger 12 der
ersten Kommunikationseinheit verarbeitet werden. Der halbkreisförmige Signalverlauf 40 wird
im wesentlichen zum Zeitpunkt t0, das heißt etwa
gleichzeitig mit dem Liefern des halbkreisförmigen Signalverlaufs 40 zum
Senden über
die Antenne der ersten Kommunikationseinheit durch den Sender 22,
verarbeitet (siehe 2). Der Empfänger 12 verarbeitet
außerdem
die von der zweiten Kommunikationseinheit zum Zeitpunkt (t1 + Td) empfangenen
dreieckförmigen
Signalverlauf 42, wobei Td eine Verzögerungszeit
ist. Die Verzögerungszeit
Td ist gleich r/c, wobei r der Abstand zwischen
den zwei Kommunikationseinheiten und c die Lichtgeschwindigkeit
ist. So ist der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Kommunikationseinheit
proportional der Zeitverzögerung
Td zwischen den beiden Kommunikationseinheiten.
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5 veranschaulicht
die von dem Empfänger 12A der
zweiten Kommunikationseinheit verarbeiteten Signale. Der Empfänger 12A der
zweiten Kommunikationseinheit verarbeitet einen aus der ersten Kommunikationseinheit
zum Zeitpunkt t0 + Td empfangenen
halbkreisförmigen
Signalverlauf 40. Der dreieckförmige Signalverlauf 42 wird
im wesentlichen zum Zeitpunkt t1 verarbeitet,
wobei dieser Signalverlauf in dem Empfänger 12A dann verarbeitet wird,
wenn der Sender 22A den dreieckförmigen Signalverlauf 42 der
Antenne in der zweiten Kommunikationseinheit zur Verfügung stellt.
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Es
ist klar, daß aus
Gründen
der Veranschaulichung die Signalstärke oder die Amplitude der Signale,
die in den 2 bis 5 veranschaulicht sind,
nicht maßstabsgerecht
gezeichnet worden ist. Es sei außerdem darauf hingewiesen,
daß entweder die
erste oder die zweite Kommunikationseinheit eine Übertragungssequenz
initiieren können,
und ferner, daß die
zwischen den Einheiten übertragenen
Signale gleich oder verschieden sein können.
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Es
sei angemerkt, daß die
erste und die zweite Kommunikationseinheit synchron kommunizieren
können
oder daß sie
nicht synchronisiert sein können,
das heißt,
sich ihre Takte um irgendeine feste unbekannte Zeitdauer unterscheiden.
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6 veranschaulicht
ein Kommunikationssystem, bei welchem die Prinzipien der vorliegenden Erfindung
ausgeführt
werden können,
und bei welchem insbesondere mobile Kommunikationseinheiten 50 Entfernungsbestimmungsinformationen
erzeugen können,
die an das Netzwerk geliefert werden können und bei wenigstens einer
Ausführungsform über einen
Funknetzwerk-Controller (RNC; Radio Netwerk Controller) 52 angelegt
werden können. Das
Kommunikationssystem kann eine Mehrzahl weiterer Kommunikationseinheiten 54 und 56 enthalten,
die in einem Gebiet verteilt sein können, um eine drahtlose Kommunikation
zur Verfügung
zu stellen.
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Beispielsweise
könnte
eine Entfernungsmeßprozedur
durch die erste Kommunikationseinheit initiiert werden, indem sie
zum Zeitpunkt t0 einen halbkreisförmigen Signalverlauf 40 sendet
(siehe 2) und darüber
hinaus den halbkreisförmigen
Signalverlauf 40 in ihrem eigenen Empfänger 12 verarbeitet
(siehe 4). Die Prozedur wird damit fortgesetzt, daß die zweite
Kommunikationseinheit den halbkreisförmigen Signalverlauf 40 zum
Zeitpunkt (t0 + Td)
empfängt
(siehe 5). Zum Zeitpunkt t1 sendet
die zweite Kommunikationseinheit einen dreieckförmigen Signalverlauf 42 (siehe 3)
und verarbeitet darüber
hinaus den dreieckförmigen
Signalverlauf 42 in ihrem eigenen Empfänger 12A gleichzeitig mit
dem Senden des Signalverlaufs (siehe 5). Die
erste Kommunikationseinheit empfängt
den dreieckförmigen
Signalverlauf 42 zur Verarbeitung durch ihren Empfänger 12 zum
Zeitpunkt (t1 + Td)
(siehe 4). Die Prozedur wird abgeschlossen, indem auf der
Grundlage von in den Prozessoren 30 und 30A (die
sich in der ersten bzw. der zweiten Kommunikationseinheit finden)
gespeicherten Daten Berechnungen ausgeführt werden, wobei die Daten
exakt die zeitliche Beziehung zwischen dem halbkreisförmigen Signalverlauf 40 und
dem dreieckförmigen
Signalverlauf 42, die in jeder der beiden Einheiten empfangen worden
sind, wiedergibt.
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Es
sei daraufhin gewiesen, daß dann,
wenn eine Kommunikationseinheit ihr eigenes Signal, das sie sendet,
verarbeitet, die Signalpfadverzögerung
in der Kommunikationseinheit eine vorhersagbare Verzögerung ist,
die über
Kalibrierungstechniken beseitigt werden kann. Jede Kommunikationseinheit
kann sowohl den eigenen Signalverlauf als auch den von der anderen
Kommunikationseinheit empfangenen Signalverlauf verarbeiten, um
die Zeitdifferenz zwischen den beiden Signalverläufen zu bestimmen. Beispielsweise
berechnet die erste Kommunikationseinheit eine Zeitdifferenz ((t1 + Td) – t0) ist (siehe 4), während die
zweite Kommunikationseinheit eine Zeitdifferenz berechnet (t1 – (t0 + Td)) ist (siehe 5).
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Um
die Enfernungsmessungsprozedur abzuschließen, kann eine der Kommunikationseinheiten ihre
Zeitdifferenz der anderen Kommunikationseinheit übermitteln, oder beide Kommunikationseinheiten
können
ihre berechneten Ergebnisse an einen unabhängigen Lokalisierungsserver übermitteln.
Indem nunmehr eine Einrichtung über
beide Zeitdifferenzwerte verfügt,
ergibt ein Mittelwert von ((t1 + Td) – t0) und (t1 – (t0 + Td)) im Ergebnis
(t1 – t0). Zur Vereinfachung könnte die Zeit t0,
das heißt
die Zeit, zu der die erste Kommunikationseinheit das Senden des halbkreisförmigen Signalverlaufs 40 initiiert,
auf Null gesetzt werden und der Wert für t1 (als
Zeitoffset bezeichnet) bestimmt werden. Darüber hinaus kann durch Berechnen
der Hälfte
des Betrags der Differenz der beiden Zeitdifferenzwerte, d. h. [((t1 + Td) – t0) – (t1 – (t0 + Td))]/2, ein
Wert für
die Zeitverzögerung Td ebenfalls bestimmt werden. So können der
Abstand zwischen den beiden Kommunikationseinheiten und das Zeitoffset
bestimmt werden.
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Sofern
die Signale oder Signalverläufe
digital aufgenommen werden, so kann eine hochauflösende Signalverarbeitung
verwendet werden, um den Start jeder der vier Signalverläufe präzise zu
bestimmen. Beispielsweise weisen einige WLAN-Implementierungen Abtastungen
bei 40 MHz-Takt-Frequenzen auf, was ein Abtastintervall von 25 ns
impliziert, was etwa einer 25-Fuß-Auflösung zwischen den Abtastungen
entspricht. So könnte
ein einfacher Algorithmus, der die zeitliche Beziehung des Abtasttaktes zum
nächsten
Abtastwert verwendet, nicht ausreichend sein, um Abstände mit
hoher Genauigkeit abzuschätzen,
wie beispielsweise mit Zentimeter-Genauigkeit. Jedoch können Signalverarbeitungsalgorithmen
verwendet werden, um digitale Abtastwerte so zu speichern, daß der Start
der Signalverläufe
genau abgeschätzt
wird, das heißt,
der Start des Signalverlaufs sogar zwischen Abtastpunkten abgeschätzt wird
(die nächsten
750-ten eines Abtastwerts bei dem obigen Beispiel). Bei der Signalverarbeitung
in den Prozessoren 30 und 30A hängt die
Genauigkeit der Abstandsmessung nicht nur von dem Signal-Rausch-Verhältnis, sondern
außerdem
von der Dauer des Impulses des Signalverlaufs, der aufgezeichnet
wird, ab. Es sei außerdem
angemerkt, daß der
Signalverlauf 40 zeitlich vom Signalverlauf 40A beabstandet
sein kann, und daß statt
des Aufzeichnens beider Signalverläufe und des dazwischen vorhandenen
Rauschens ein Zähler
verwendet werden könnte,
um eine Anzahl von Abtastwerten zwischen den beiden Signalverläufen bzw.
Impulsen zu zählen.
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Die
zwei Kommunikationseinheiten können Teil
eines Netzwerks sein, das Diversity-Systemkonzepte berücksichtigt.
Diversity-Systeme
sind eine Sammlung von Techniken, die die Qualität der Dienste (QoS; Quality
of Services) und die Kapazität
des Systems verbessern, während
eine Mindestqualität aufrechterhalten
wird. Die Leistungsfähigkeit
des Systems könnte
unter Verwendung der gemäß den Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung abgeleiteten Abstandsinformationen verbessert
werden. Beispielsweise könnten
die Abstandsinformationen verwendet werden beim Laden von Sharing-Algorithmen,
Soft-Handoff-Algorithmen, Netzwerkmanagementalgorithmen, beim Lokalisieren
von Geräten,
die spezielle Anwendungen und Fähigkeiten
aufweisen, u. s. w. Allgemein können
die Abstandsinformationen verwendet werden, um die Kommunikation zwischen
Basisstationen und mobilen Benutzern zu verbessern.
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An
dieser Stelle sollte es klar sein, daß die Entfernungsmeßdaten unter
Verwendung von zwei Kommunikationseinheiten erzeugt werden können, wobei
beide Einheiten Zeitdifferenzwerte auf der Grundlage eines Signalaustauschs
zwischen den beiden Einheiten erzeugen. Die Zeitdifferenzwerte können in
einem Netzwerk verwendet werden, um die Kommunikation zu verbessern.
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Während bestimmte
Merkmale der Erfindung hier veranschaulicht und beschrieben worden
sind, kommen Fachleuten viele Modifikationen, Ersetzungen, Änderungen
und Äquivalente
in den Sinn. Beispielsweise könnte
der Empfängerabschnitt
des Sendeempfängers,
der in 1 gezeigt ist, durch eine direkte Konversionstechnik
ersetzt werden, die eine Filterung ohne Verwendung von Mischern
verwendet. Es ist folglich klar, daß die beigefügten Patentansprüche sämtlicher
derartigen Modifikationen und Änderungen,
soweit sie im Umfang der Erfindung liegen, abdecken sollen.
