-
Hintergrund der Erfindung
-
I. Verwandte Anmeldungen
-
Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der U.S. Provisional-Anmeldung
Nr. 60/223,459 eingereicht am 7. August 2000.
-
II. Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kommunikationen. Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Kalibieren von Zeitverzögerungen
in Basisstationen und Mobilstationen.
-
III. Beschreibung verwandter
Techniken
-
Von
modernen Kommunikationssystemen wird verlangt, dass sie eine Vielzahl
von Anwendungen unterstützen.
Ein solches Kommunikationssystem ist ein Code-Multiplex-Vielfach-Zugriffs-System (CDMA),
das konform ist zu dem „TIA/EIA/IS-95
Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wide-Band Spread
Spectrum Cellular System" (im
Allgemeinen bezeichnet als IS-95 Standard). Zusätzlich sieht eine Veröffentlichung
der Telecommunication Industry Association betitelt „The cdma2000
ITU-R RTT Canidate Submission",
was als TIA/EIA/IS-2000 entwickelt wird, Spezifikationen für das Senden
von Datenverkehr und Sprachverkehr über die Vorwärts- und
Rückwärtsverbindungen vor.
Ein Verfahren, das konform ist zu diesem Standard zum Senden von
Datenverkehr in Codekanalrahmen mit festgelegter Größe ist im
Detail beschrieben in dem U.S. Patent Nr. 5,504,773 betitelt „METHOD
AND APPARATUS FOR THE FORMATTING OF DATA FOR TRANSMISSON", das dem Rechtsnachfolger
der vorliegenden Erfindung zugewiesen ist. Gemäß dem IS-95-Standard wird Datenverkehr oder
Sprachdaten in Codekanalrahmen partioniert, die 20 Millisekunden
breit sind, und zwar mit Datenraten mit einer Höhe von bis zu 8 × 14,4 kbps.
-
Das
CDMA-System unterstützt
Sprach- und Datenkommunikationen zwischen Benutzern über eine
terrestrische Verbindung. Die Verwendung von CDMA-Techniken in einem
Mehrfach-Zugriff-Kommunikationssystem ist in dem U.S. Patent Nr. 4,901,307
offenbart, betitelt „SPREAD
SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR
TERRESTRIAL REPEATERS" und
U.S. Patent Nr. 5,103,459 betitelt „SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING
SIGNAL WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM", beide dem Rechtsnachfolger
der vorliegenden Erfindung zugewiesen.
-
In
einem CDMA-System werden Kommunikationen zwischen Benutzern durch
eine oder mehrere Basisstationen ausgeführt. In drahtlosen Kommunikationssystemen
bezieht sich die Vorwärtsverbindung
auf den Kanal, durch den sich Signale von einer Basisstation zu
einer Mobilstation bewegen, die Rückwärtsverbindung bezieht sich
auf einen Kanal, durch den sich Signale von einer Mobilstation zu
einer Basisstation bewegen. Beim Senden von Daten auf einer Rückwärtsverbindung
zu einer Basisstation kann ein erster Benutzer von einer Mobilstation
mit einem zweiten Benutzer von einer zweiten Mobilstation kommunizieren.
Die Basisstation empfängt
die Daten von der ersten Mobilstation und lenkt die Daten zu einer
Basisstation, die die zweite Mobilstation bedient. Die erste Mobilstation
oder die zweite Mobilstation können
entweder von einer einzelnen Basisstation versorgt werden oder von
mehreren Basisstationen, in Abhängigkeit
von ihrem Standort. In jedem Fall sendet die Basisstation, die eine
Mobilstation versorgt die Daten zu der Mobilstation auf der Vorwärtsverbindung.
Anstatt dass eine Mobilstation mit einem zweiten Benutzer auf einer
Mobilstation kommuniziert, kann eine erste Mobilstation ebenso mit
einem zweiten Benutzer an einem drahtgebundenen Telefon kommunizieren.
Der zweite Benutzer ist an das Drahtlos-Kommunikationssystem durch
ein öffentlich
geschaltetes Telefonnetzwerk (PSTN = public switched telephone network)
verbunden, oder über ein
terrestrisches Internet durch eine Verbindung mit einer versorgenden
Basisstation.
-
Bis
jetzt waren CDMA-Basisstationen sowie CDMA-Mobilstationen zeitkalibriert,
allein für
den Zweck des Vorsehens von Kommunikationsdiensten. Ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Zeit-Kalibrierung einer CDMA-Basisstation ist
in der internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer
WO 99/11083 beschrieben. Ein Timing-Analyse-Element ist offenbart,
in dem ein Dummy-Signal-Generierungsmechanismus offenbart wird,
der eine Dummy-Signal-Ausgabe basierend auf einer universellen Zeiteingabe
erzeugt. Eine Antenne koppelt ein Signal von einer Basisstation
von einer drahtlosen Verbindung. Dieses Signal wird dann mit dem Dummy-Signal
summiert und das kombinierte Signal wird dann in ein Demodulationselement
eingegeben. Das Demodulationselement sucht nach und demoduliert
jedes der Signale. Die Ausgabe des Demodulationselements wird dann
verglichen, um die Timing-Performance der Basisstation zu bestimmen, um
eine Anzeige für
den absoluten Zeitversatz des Basisstationssignals vorzusehen. Mit
der Einführung von
Positionsbestimmungsfähigkeiten
müssen
beide, die CDMA-Basisstation
und die Mobilstation, zeitlich kalibriert werden, zu Positionsstandortsbestimmungszwecken
und zu Kommunikationszwecken. Für
Kommunikationszwecke ist eine Genauigkeit in der Größenordnung
von einem CDMA-Chip (1/1,2288 MHz) ausreichend für einen geeigneten Betrieb
für sowohl
die Mobilstation als auch die Basisstation. Zum Zwecke der Positionsbestimmung entspricht
jedoch ein unkompensierter Fehler von einem Chip ungefähr 300 Metern
hinsichtlich des (Positions-)Bestimmungsfehlers.
-
In
Kommunikationssystemen mit Positionsstandortsbestimmungsfähigkeiten,
in denen Positions- bzw. Abstandsinformationen abgeleitet werden von
sowohl GPS-(globales Positionsbestimmungssystem)-Satelliten als
auch Basisstationen, werden Timing- bzw. Zeitmessungen von Signalen,
gesendet von GPS-Satelliten und Basisstationen, vorgenommen, um
den Standort der Mobilstation zu berechnen. GPS-Signale werden ausgestrahlt
von Satelliten in Erdumlaufbahnen zu erdgestützten Empfängern. Jedoch werden keine
Signale von den erdgebundenen Empfängern zurück zu den GPS-Satelliten gesendet.
In solchen Systemen berechnen GPS-Empfänger ihre Positionen unter
Verwendung nur von Pseudo-Abstandsinformationen der Satellit-zu-Erd- Verbindung. Ein terrestrisches
CDMA-System ist jedoch von der Konstruktion her ein bidirektionales
Kommunikationssystem mit Vorwärts-
und Rückwärtsverbindungen.
Zusätzlich
zu Vorwärtsverbindungsmessungen, ähnlich zu
denjenigen, die im GPS-System verwendet werden, steht eine Messung von
Round-Trip-Delay bzw. Umlaufzeiten (allgemein bezeichnet als „RTD"), von einem CDMA-Kommunikationssystem
zur Verfügung.
RTD ist eine Messung der Zeit, die ein CDMA-Signal benötigt, um
von der Antenne einer Basisstation zu einer Mobilstation zu gelangen
und zurück
zu einer Antenne der Basisstation. RTD ist nützlich für ein Positionsbestimmungssystem.
RTD wird in der Basisstation für
jede Mobilstation berechnet, mit der die Basisstation aktiv kommuniziert.
-
Ein
CDMA-Kommunikationssystem mit Positionsstandortbestimmungsfähigkeiten
kann mit verschiedenen Graden von Infrastrukturmodifikationen und
System-Performance eingesetzt werden. Ein Beispielsystem würde GPS-Timing-Messungen
und Vorwärtsverbindungs-Timing-Messungen
von dem terrestrischen System verwenden, jedoch nicht RTD. Der Vorteil
einer solchen Implementierung wäre
es, dass Basisstations-Software-Modifikationen, die benötigt werden,
um ein RTD zu erhalten, unnötig
sind. Der Nachteil ist eine Reduktion in der Verfügbarkeit und
Genauigkeit der Positionsstandortsbestimmung, die ausgeführt wird
unter schlechten GPS- und CDMA-Bedingungen.
-
Unabhängig jedoch
davon ob die Positionsstandortbestimmungsfähigkeiten RTD verwenden oder
nicht, ist die Kalibrierung der Basisstation und der Mobilstation
wichtig für
genaue Positionsstandortbestimmungen.
-
Daher
besteht momentan ein Bedarf für
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren von Basisstationen
und Mobilstationen um genaue Positionsstandortsbestimmungen durchführen zu
können.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Die
vorliegenden Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen
zum Kalibieren von Basisstationen und Mobilstationen innerhalb von
Kommunikationssystemen, die Positionsstandortbestimmungsfähigkeiten
besitzen.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
Die
Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher
von der detaillierten Beschreibung, die unten angeführt ist, wenn
diese zusammen mit den Zeichnungen gesehen wird, in denen gleiche
Bezugszeichen Entsprechendes durchgängig identifizieren und wobei
die Figuren Folgendes zeigen:
-
1 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen des Zeitversatzes
des Null-PN-Versatz-Überschlags
(Zero-PN-offsetroll) an der Antenne, und zwar wenn diese gemessen
wird bezüglich
des globalen GPS 1 PPS.
-
2 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm der Vorrichtung, die verwendet wird
zum Implementieren des Verfahrens, das im Flussdiagramm der 1 gezeigt
ist.
-
3 ist
ein Flussdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Bestimmen des Zeitversatzes
des Null-PN-Versatz-Überschlags
an der Antenne, gemessen bezüglich
des globalen GPS 1 PPS.
-
4 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm der Vorrichtung, die verwendet wird
um das Verfahren, das in dem Flussdiagramm der 3 gezeigt
ist, zu implementieren.
-
5 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
zum Bestimmen des Zeitversatzes des Null-PN-Versatz-Überschlags bzw. der Null-PN-Versatzrolle
an der Antenne, und zwar wenn diese bezüglich des globalen GPS 1 PPS
gemessen wird.
-
6 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm der Vorrichtung, die verwendet wird,
um das Verfahren, das im Flussdiagramm der 5 gezeigt
ist, zu implementieren.
-
Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
-
GPS Positionsbestimmungsübersicht
-
Geometrisch
kann die Position eines GPS- bzw. Global-Positioning-System-Empfängers berechnet
werden durch Berechnen des Abstandes zwischen dem Empfänger und
den bekannten Positionen von drei GPS-Satelliten. Die Signale, die
von GPS-Satelliten gesendet werden, sind BPSK-Spreizspektrumsignale moduliert auf
einem 1,5745-GHz-Träger
mit einer einmaligen PRN-(Pseudo-Zufalls-Rausch)-Sequenz für jeden
Satelliten. Die Periode einer GPS-PRN-Sequenz ist genau eine Millisekunde.
Typischerweise ist die Ausbreitungsverzögerung des HF-Signals von dem
Satelliten zu einem erdgebundenen Empfänger in der Größenordnung von
70 ms. Um die Dinge zu vereinfachen kann angenommen werden, dass
der GPS-Empfänger
bereits die ganzzahlige Anzahl von Millisekunden „kennt", die zwischen dem
Zeitpunkt, zu dem das Signal ausgesendet wurde, und dem Zeitpunkt
zu dem das Signal empfangen wurde, verstrichen ist. Demgemäß muss nur
der Bruchteil der letzten empfangenen GPS-PRN gemessen werden, um
den Zeitbetrag zu bestimmen, den das Signal benötigt für das Ausbreiten von dem Satelliten
zu dem Empfänger.
Der Empfänger
misst den Bruchteil der letzten GPSPRN durch Bestimmen der Differenz
zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die PRN von dem Satelliten sich wiederholt
bzw. überschlägt und dem
Zeitpunkt, zu dem das empfangene Signal überschlägt (roll over). Dadurch dass
diese Differenz bekannt ist, kann die Ausbreitungszeit bestimmt
werden. Unter Verwendung der Lichtgeschwindigkeit kann der Abstand
zu dem Satelliten näherungsweise
bestimmt werden. Weitere Details hinsichtlich wie GPS-Signale gemessen werden,
sind auf dem Fachgebiet bekannt und sind der Kürze halber hier nicht enthalten.
-
Die
obige Diskussion nimmt an, dass der GPS-Systemtakt und der Empfängertakt
perfekt zueinander ausgerichtet sind. Das heißt, der Zeitpunkt, zu dem die
GPS-PRN überschlägt ist bekannt,
aber muss an der Mobilstation bestimmt werden unter Verwendung des
Taktes der Mobilstation. Wenn der Takt in der Mobilstation nicht
perfekt mit dem Takt in dem Satelliten, der das Signal sendet, ausgerichtet
ist, dann kann die Mobilstation nicht genau bestimmen, wann der Überschlag
bei den Satelliten stattfindet.
-
Wenn
angenommen wird, dass der lokale Takt zeitlich um tfm versetzt ist,
muss um eine dreidimensionale Position zu berechnen, ein GPS-Empfänger nach
x, y, z und tfm auflösen.
Glücklicherweise
ist tfm bekannt und gleich für
alle Satellitenmessungen. Aus diesen Gründen muss ein GPS-Empfänger das
Timing eines zusätzlichen
Satellitensignals messen, um nach den vier Unbekannten x, y, z und
tfm aufzulösen.
Daher muss ein GPS-Empfänger Signale
von mindestens vier Satelliten detektierten, um seine Position genau
zu bestimmen.
-
Es
muss ebenfalls angenommen werden, dass HF-Verzögerung (wie zum Beispiel Verzögerung,
die in den Komponenten des Empfängers,
wie zum Beispiel Filter etc. angetroffen werden) und Antennenkabellängen alle
bekannt sind (alle perfekt kalibriert sind), so dass deren Effekt
auf die gemessene Zeit aus der Messung entfernt werden kann. Dies
ist nötig,
da es angenommen wird, dass die Verzögerungsmessung von der Antennenübertragung
der Basisstation zu der Antenne der Mobilstation stattfindet. Diese
Messung sollte nicht irgendwelche Zeitverzögerungen enthalten, die zwischen
der Antenne der Basisstation und dem Basisstationssender auftreten.
Diese Annahme ist jedoch normalerweise nicht wahr. Tatsächlich beinhaltet
der Fehler tfm HF-Verzögerungen,
Antennenkabelverzögerungen, sowie
den Empfängerzeitversatz.
Da der Empfänger keine
Möglichkeit
hat, zwischen diesen Komponenten zu unterscheiden, berechnet ein
GPS-Empfänger immer
die Positionen der GPS-Antenne. Aus dem Obigen ist zu erkennen,
dass ein beliebiges tfm berechnet werden kann durch Einbeziehung
einer zusätzlichen
Messung, solange alle HF-Signale, die verwendet wurden, dasselbe
tfm erfahren.
-
CDMA-Positionsbestimmungsübersicht
ohne RTD Basisstations-Kalibrierungsanforderung
-
In
dem Fall von CDMA ohne RTD, werden CDMA-Basisstationen genauso behandelt
wie GPS-Satelliten. In der GPS-Diskussion oben sei angemerkt, dass
um die Position des GPS-Empfängers zu
bestimmen, die Distanz von den drei GPS-Satelliten bekannt sein
muss. Zusätzlich
muss die genaue Position dieser Satelliten zu dem Zeitpunkt, als
die Messung vorgenommen wurde, bekannt sein. Um den Abstand zu den
drei Satelliten genau zu bestimmen, müssen Timing-Messungen an den
Signalen empfangen von den vier Satelliten vorgenommen werden. Ein
zusätzlicher
Satellit wird benötigt,
um Differenzen in der Ausrichtung des Taktes in dem Satelliten und
des Taktes in der Mobilstation, die die Signale von dem Satellit
empfängt,
zu berücksichtigen.
-
Gemäß einem
Verfahren und einer Vorrichtung wird die Position der Satelliten
durch einen GPS-Empfänger
vorgesehen, der an einer PDE (position determining equipment = Positionsbestimmungseinrichtung)
angeordnet ist. Es sei angemerkt, dass die PDEs allgemein bekannte
Einrichtungen eines CDMA-Kommunikationssystems
mit Positionsbestimmungsfähigkeiten
sind. Da die Basisstationsantennenstandorte festgelegt sind, kann
die Position der Basisstationsantenne genau vermessen und in der
PDE gespeichert werden. Zusätzlich
ist der Zeitpunkt, zu dem die PRN-Rolle bzw. der PRN-Überschlag
die Satellitenantenne verlässt,
genau bekannt bezüglich
des globalen GPS-Zeittakts
1 PPS Tick. Die CDMA-Basisstationen werden verwendet zur Positionsstandortbestimmung
auf ähnliche
Art und Weise wie die GPS-Satelliten. Daher muss der Zeitpunkt, zu
dem der PN-(Pseudo-Zufalls-)-Code auf dem Piloten überläuft bzw. überschlägt bei der
Basisstationsantenne genau bekannt sein für jede Basisstation bezüglich des
globalen GPS-Zeit-Taktes-1 PPS-Tick. Das Wissen über die Beziehung zwischen
dem PN-Überschlag
des Pilots bei der Basisstationsantenne erlaubt es den GPS-Signalen
und den CDMA-Piloten bzw. -Pilotsignalen hinsichtlich derselben Zeitreferenz
(d.h. des globalen GPS-Zeittaktes) synchronisiert zu werden. Solch
eine Synchronisati on minimiert die Gesamtanzahl von GPS-Satelliten
und Basisstationen, die benötigt
werden, um eine Positionsangabe zu berechnen.
-
Zusammenfassend
muss für
Kommunikationssysteme, die eine Positionsstandortbestimmungsfähigkeit
ohne Verwendung von RTD besitzen, der physische Standort der Basisstationsantenne
genau vermessen werden und das Timing des Pilot-PN-Code-Überschlags
(angepasst für
PN-Code-Versatz bezüglich
eines Timing-Referenzsignals, wie zum Beispiel GPS-1-PPS) muss genau
vermessen werden.
-
Im
Gegensatz hierzu können
Basisstationen bezüglich
einer gemeinsamen Zeitreferenz oder eines Timing-Referenz-Signals
kalibriert werden. Die Zeitreferenz oder des Timing-Referenz-Signals
könnte
keinerlei Beziehung zu dem globalen GPS 1 PPS besitzen. Dies würde das
System in einen asynchronen Betriebsmodus zwingen. Es ist jedoch
bevorzugt, das globale GPS-1-PPS als Zeitreferenz zu wählen, da
es äußerst bequem
ist und zu einer höheren
Verfügbarkeit
führt,
da ein Betrieb im synchronen Modus ermöglicht wird.
-
Mobilstationskalibrierungsanforderung
-
In
der obigen Offenbarung wurde angenommen, dass die Ankunftszeit eines
GPS-Signals gemessen wird, gemäß dem internen
Zeittakt des Empfängers.
Es wurde angenommen, dass der Takt versetzt ist, von dem globalen
GPS-Zeittakt. Wenn
zur Abstands- bzw. Positionsbestimmung (ranging) CDMA-Pilotsignale verwendet
werden, ist die HF-Verzögerung
und die Antennenleitungsverzögerung
für CDMA-Signalempfang
einer Mobilstation im Allgemeinen unterschiedlich im Vergleich zu
den Verzögerungen,
die von den GPS Signalen, die dieselben Leitungen und Komponenten
durchlaufen, auftreten. Dies führt
zu zwei möglichen
Betriebsmodi. Der erste Modus, der als synchroner Modus bezeichnet
wird, nimmt an, dass diese Differenz zwischen der Verzögerung angetroffen
durch das GPS-Signal und durch das CDMA-Signal kalibriert ist und
so der Mobilstation bekannt ist. Der zweite Modus, der als asynchroner
Modus bezeichnet wird, nimmt an, dass diese Verzögerungsdiffe renz unbekannt
ist und einem beliebigen Betrag innerhalb abgeschätzter Grenzen entspricht.
-
Synchroner
Modus
-
Im
synchronen Modus wird die Differenz zwischen der Ausbreitungsverzögerung,
die von einem GPS-Signal von der Antenne zu dem internen Zeittakt
der Mobilstation erfahren wird, und derjenigen, die von einem CDMA-Signal
von der Antenne zu dem internen Zeittakt der Mobilstation erfahren
wird, bevorzugter Weise während
der Herstellung in der Mobilstation gemessen und gespeichert. Sobald
diese Differenz in der Verzögerung
bekannt ist, können Messungen
der Ankunftszeit für
beide, die GPS- und CDMA-Signale bezüglich derselben gemeinsamen Zeitreferenz
durchgeführt
werden. Es sei anzumerken, dass die Beziehung zwischen der allgemeinen Zeitreferenz
und dem globalen GPS 1 PPS beliebig sein kann. Was jedoch wichtig
ist, ist dass beide GPS- und CDMA-Messungen bezüglich einer allgemeinen Zeitreferenz
durchgeführt
werden. Dies ist ausreichend für
einen synchronen Betrieb.
-
Im
synchronen Modus sind CDMA-Pilotsignale äquivalent zu GPS-Satellitensignalen.
Daher ist eine Positionsangabe möglich
bei Messungen von einer beliebigen Kombination von vier GPS-Satelliten und
CDMA-Basisstationen.
Zum Beispiel ist eine Positionsangabe bzw. -bestimmung im synchronen
Modus möglich,
wenn zwei GPS-Satelliten und zwei CDMA-Pilotsignale gegeben sind.
-
Asynchroner
Modus
-
Im
asynchronen Modus ist die Verzögerungsdifferenz
in der Mobilstation zwischen GPS- und CDMA-Signalen nicht bekannt.
In der obigen Offenbarung wurden Mobilstationstaktversatz, HF-Verzögerungen
und Antennenkabelverzögerungen
in der Variable tfm kombiniert. Im asynchronen Modus unterscheidet
sich die Kombination dieser Verzögerungen,
die von den CDMA-Signalen
erfahren bzw. wahrgenommen wird, um einen unbekannten Betrag von
denjenigen, die von den GPS-Signalen erfahren werden. Daher wird
der Ausdruck tfmc definiert als Darstellung für die Kombination dieser Verzögerungen
wahrgenommen durch die CDMA-Signale. Es sei anzumerken, dass für den asynchronen
Modus tfmc sich unterscheidet von, und in keiner Beziehung steht
zu, tfm (die Verzögerung
von GPS). Daher versucht im asynchronen Modus das System nach x,
y, z, tfm und tfmc aufzulösen.
Aus diesem Grund ist im asynchronen Betriebsmodus eine zusätzliche
CDMA- oder GPS-Messung
nötig,
um nach der zusätzlichen
unabhängigen
Variablen aufzulösen.
-
Zusammenfassend
muss im asynchronen Modus eine Mobilstation Messungen von einer
Kombination aus fünf
GPS-Satelliten oder CDMA-Basisstationen
ausführen,
um eine Position zu berechnen. Genauso wie im Fall des synchronen
Modus ist das Zusammensetzungsverhältnis, wie viele Messungen von
CDMA stammen oder von GPS, nicht von Bedeutung.
-
Wie
zuvor erwähnt,
müssten
Systeme, die nicht RTD verwenden, nicht den absoluten Wert von tfm
oder tfmc vor dem Berechnen der Position wissen. Umso genauer tfm
jedoch bekannt ist, umso schneller wird die Mobilstation in der
Lage sein, Satelliten zu akquirieren. Dies ist der Fall, da das
Timing der Mobilstation (das versetzt ist um tfm) verwendet wird,
um das GPS-Suchfenster,
das zu der Mobilstation durch die PDE vorgesehen wird, auszurichten, und
verwendet wird für
die anfängliche
Suche nach den Satelliten. Die Ungenauigkeit in dem tfm vergrößert direkt
das GPS-Suchfenster. Ein Wert für
tfm von mehreren hundert Mikrosekunden ist typisch für CDMA-Mobilstationen.
-
CDMA-Positionsbestimmungsübersicht
mit RTD
-
In
einem CDMA-System ist eine allgemein bekannte Komponente der Basisstation
ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC) auf den
allgemein als Zellstandortmodem (CSM = cell site modem) Bezug genommen
wird. Das CSM berechnet kontinuierlich RTD für die Mobilstationen mit denen die
Basisstation kommuniziert. Obwohl diese Information an der Basisstation
zur Verfügung
steht, wird diese Information im Allgemeinen nicht zu den anderen
Geräten
in dem System berichtet. Glücklicherweise
wird für
die meisten CDMA-Systeme nur eine Softwaremodifikation benötigt, um
die RTD für die
PDEs zur Verfügung
zu stellen, und zwar für
die Verwendung zur Berechnung der Position einer Mobilstation. Dieser
Abschnitt nimmt an, dass RTD für die
PDE für
jede Mobilstation, die versucht eine Positionsangabe mit Unterstützung des
PDEs zu berechnen, zur Verfügung
steht.
-
Komponenten
von RTD
-
RTD
ist eine Messung in dem CSM der Zeitlänge, die ein CDMA-Signal benötigt, das
CSM zu verlassen und die Mobilstation zu erreichen und zurück zu demselben
CSM zu gelangen. Eine ideale RTD würde zwei Eigenschaften besitzen.
Die erste Eigenschaft wäre
es, dass Idealerweise die Vorwärtsverbindungs-
und die Rückwärtsverbindungskomponenten
gleich sind, d.h. dass die RTD symmetrisch ist. Die zweite Eigenschaft
wäre es,
dass die RTD nur die Zeit von der Basisstationsantenne zu der Mobilstationsantenne
plus der Zeit von der Mobilstationsantenne zu der Basisstationsantenne
enthält und
alle HF- und Leitungsverzögerungen
herausgenommen sind. Unglücklicherweise
ist die RTD nicht immer symmetrisch. Weiterhin enthält die berichtete RTD
Kabelverzögerungen,
die herauskalibriert werden sollten. Der Einfachheit halber wird
angenommen, dass die Basisstationsantenne und die Mobilsstationsantenne
am gleichen Ort angeordnet sind. Es sei bemerkt, dass diese Annahme
gültig
gemacht wird durch Wissen über
den Abstand der Basisstation und der Mobilstation und Subtrahieren
des Zeitbetrags, der für
die Signale benötigt
wird zwischen diesen zwei zu propagieren bzw. sich auszubreiten.
Daher wird der Beitrag der RTD aufgrund von Signalausbreitung in
der Luft als Null angenommen und die RTD enthält nur Verzögerungen in der Basisstation
und Verzögerungen
in der Mobilstation. Zusätzlich wird
angenommen, dass die RTD nur den Bruchteil eines 80-ms-Rahmens enthält. Die
wahre RTD würde
eine ganzzahlige Anzahl von 80-ms-Rahmenverzögerungen ent halten. Die folgende
Diskussion nimmt an, dass die ganzzahligen 80-ms-Rahmenverzögerungen aus der berichteten
RTD herausgenommen wurden.
-
Die
RTD wird in eine Anzahl von Unterteilen aufgeschlüsselt. Die
Grenzen, bei denen die RTD in diese unterschiedlichen Unterteile
aufgebrochen wird, können
beliebig sein, solange die Summe von allen Unterteilen gleich der
gemessenen RTD ist. Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
wird die RTD in Basisstationskomponenten und Mobilstationskomponenten
aufgebrochen. Die Basisstationskomponente ist weiter unterteilt
in eine Vorwärtsverbindungskomponente,
tfb, und eine Rückwärtsverbindungskomponente,
trb. Ähnlich
wird die Mobilstationskomponente in eine Vorwärtsverbindungskomponente, tfm,
und einer Rückwärtsverbindungskomponente,
trm, aufgebrochen. Per Definition ist RTD = tfb
+ tfm + trm + trb Mobilstationsverzögerung =
tfm + trm Basisstationsverzögerung =
tfb + trb
-
Wie
zuvor erwähnt
ist die Grenze zum Trennen der RTD in ihre Unterteile zufällig gewählt, solange
die Summe der Unterteile gleich der RTD ist. In einem Ausführungsbeispiel,
wird an der Basisstation die globale GPS 1 PPS ausgewählt als
die Grenze zum Separieren von Basisstationsverzögerung in tfb und trb. An der
Mobilstation wird das Mobilstationsmasterfingertiming ausgewählt als
die Grenze, die die Mobilstationsverzögerung in tfm und trm separiert.
-
Unter
Verwendung der obigen Definitionen müssen für Systeme, die RTD verwenden,
die Werte von tfb, tfm und trm und trb bekannt sein. Im Gegensatz
hierzu sei angemerkt, dass für
Systeme, die nicht RTD verwenden nur tfb bekannt sein muss, zum Kalibrieren
der Mobilstation und der Basisstation. Auf der Mobilstationsseite
muss die Differenz zwischen tfm für GPS-Signale und tfm für CDMA-Signale,
tfmc, bekannt sein. Für
Systeme, die nicht RTD verwenden, muss der absolute Wert für tfm oder
tfmc nicht bekannt sein. Nur die Differenz zwischen tfm und tfmc
in der Mobilstation wird benötigt.
Es sei an gemerkt, dass ein Einschränken der Ungenauigkeit von tfm
das GPS-Suchfenster
reduziert. Das tfm muss jedoch nicht eng kalibriert sein, mit einer
Genauigkeit von mehr als wenigen Millisekunden zu diesem Zwecke.
-
Die Verwendung
von RTD
-
RTD
wird für
zwei Zwecke verwendet. Der erste ist für das Mobilstationsstiming
bzw. -zeitgebung. Der zweite Verwendungszweck ist für die Mobilstationsabstandsmessung
bzw. -ranging bzw. -positionsbestimmung.
-
Verwendung
von RTD für
das Mobilstationstiming
-
Während oben
die Annahme gemacht wurde, dass RTD nicht die Luftausbreitungszeit
für die Vorwärts- und
Rückwärtsverbindungen
enthält,
wird diese Annahme im Folgenden ausgehoben. Angenommen, dass die
Vorwärts-
und Rückwärtsverbindungen
symmetrisch sind, kann der Zeitversatz zwischen einem Timing-Referenz-Signal
(wie zum Beispiel dem globalen GPS 1 PPS) und dem Mobilstationstiming
gemessen werden. Eine Berechnung der Luftausbreitungszeit wird ausgeführt durch
Entfernen der HF- und Leitungsverzögerungen von RTD und Teilen
des Restes durch 2. Dieses Ergebnis ist eine Einwegverzögerung,
tair. Der Zeitversatz zwischen der Mobilstationszeitreferenz und
der Basisstation-1 PPS wird wäre
dann: Mobiltaktversatz = tair + tfb + tfm
-
Die
obige Berechnung nimmt an, dass die Vorwärts- und Rückwärtsverbindungen symmetrisch sind
mit gleichen Luftverzögerungen.
Leider ist die Verwendung von RTD für das Timing immun zu Mehrwegen
solange die Verbindungen symmetrisch sind.
-
Durch
genaues Transferieren der GPS-Zeit zu der Mobilstation ist man in
der Lage, das GPS-Suchfenster einzuengen. Dies führt zu einer schnelleren Zeit
bis zum ersten Fixieren (Satellitenakquisitionszeit). Bei Suchen
mit einer sehr schnellen Suchzeit ist die Nützlichkeit von einer genaueren RTD
für diesen
Zweck jedoch relativ gering.
-
Verwendung
von RTD zur Abstandsmessung
-
Der
echte Vorteil von RTD liegt in der Verwendung für die Abstandsmessung (ranging).
Bei Verwendung des obigen Verfahrens ist man in der Lage die freie
Ein-Weg-Luftverzögerung
zu berechnen. Dies kann verwendet werden als Distanz von einer Basisstation
zu der Mobilstation und wird in dem PDE in der Positionsberechnung
verwendet. Eine Abstandsmessung basierend auf RTD führt zu einem besseren
DOP als wenn RTD nicht verwendet wird. Dies liegt daran, dass RTD
direkt den Taktversatz der Mobilstation misst. Daher ist sie normalerweise
geometrisch orthogonal zu möglichen
Lösungskurven von
nur GPS- oder CDMA-Vorwärtsverbindungsmessungen.
Mit einem Abstand berechnet von RTD wird eine Messung weniger benötigt, um
die Position der Mobilstation zu bestimmen. Da RTD den Zeitversatz liefert,
führt ein
Abstand von einer RTD-Messung im Allgemeinen zu einer besseren DOP
(Dilution of Precision bzw. Verbesserung der Auflösung) für die Positionsbestimmung.
-
Kalibrierungsprozeduren
für Systeme,
die nicht RTD verwenden
-
Basisstationskalibrierung
-
Bei
einer Nicht-Verwendung von RTD haben die Basisstations-Kalibrierungsanforderungen
zwei Komponenten. Die erste Komponente ist es, den physischen Standort
der Basisstationsantenne zu bestimmen. Die zweite Komponente ist
es, tfb, wie in dem vorherigen Abschnitt definiert, zu messen.
-
Bestimmen
des Basisstationsantennenstandortes
-
Es
wird empfohlen, dass der physische Standort der Antenne durch herkömmliche
Verfahren bestimmt wird. Typischerweise enthält jeder Sektor in einer CDMA-Basisstation
eine Sendeantenne und zwei Empfangsantennen für Empfangs-Diversity bzw. -Vielseitigkeit.
Bei Systemen ohne RTD ist nur der Standort der sendenden Antenne
wichtig.
-
Natürlicherweise
wird, wenn RTD enthalten ist, beides, der Standort der sendenden
und der Empfangsantennen, wichtig. Glücklicherweise ist der Abstand
zwischen Sender- und Empfangsantenne bei einem Sektor typischerweise
1-2 Meter. Zusätzlich
ist die sendende Antenne typischerweise in der Mitte zwischen den
zwei Empfangsantennen angeordnet. Daher ist es akzeptabel den Standort
der sendenden Antenne als den effektiven Antennenstandort, der in
dem PDE verwendet wird, zu berichten, selbst dann wenn RTD verwendet
wird.
-
Bestimmen
von tfb
-
Es
ist sich in Erinnerung zu rufen, dass tfb der Zeitversatz des Null-PN-Versatzschlags (zero
PN offset roll) an der Antenne ist, wenn er gemessen wird bezüglich eines
Timing-Referenzsignals (wie zum Beispiel dem globalen GPS 1 PPS).
Man kann tfb einer Basisstation bestimmen unter Verwendung von einem
von drei Verfahren.
-
1 ist
ein Flussdiagramm eines ersten Verfahrens. 2 ist ein
vereinfachtes Blockdiagramm der Vorrichtung 200, die verwendet
wird, um das erste Verfahren zu implementieren. Das erste Verfahren
verwendet einen „Daten-Logger bzw. -Aufzeichner" 201. Der
Datenaufzeichner 201 beinhaltet eine Antenne 207.
Der Datenaufzeichner 201 hat einen HF-Empfänger 202 eingestellt
auf den Basisstationsträger.
Der HF-Empfänger 202 konvertiert
die Signale gesendet durch die Basisstation 204 (Schritt 101)
nach unten. Der Datenaufzeichner 201 besitzt auch einen
Digitalisierungswandler 203. Der Digitalisierungswandler 203 digitalisiert
die empfangenen Signale um digitalisierte Abtastungen des empfangenen
Signals zu erzeugen (Schritt 102). Der Datenaufzeichner 201 speichert
dann die digitalen Abtastungen in einem lokalen Speicher 206 (Schritt 103).
Die Verzögerung
von der Antenne 207 des Datenaufzeichners 201 zu
dem Digitalisierungswandler 203 (im Folgenden als An tennen/Wandler-Verzögerung bezeichnet)
wird kalibriert (Schritt 104). Die Kalibrierung der Verzögerung kann
ausgeführt
werden mittels jeglicher Signalsmessungseinrichtungen, die in der
Lage sind, die Ausbreitungsverzögerung
von Signalen zwischen der Antenne 207 und dem Digitalisierungswandler 203 zu
messen, was auf dem Fachgebiet bekannt ist. Der Datenaufzeichner 201 wird
so angeordnet, dass ein Sichtlinienweg 208 (in 2 durch
eine gestrichelte Linie dargestellt) zwischen einer Basisstationsantenne 210 gekoppelt
an die Basisstation 204 und der Datenaufzeichnungsantenne 207 existiert.
Die Datensammlung innerhalb des Datenaufzeichners 201 wird
ausgelöst
durch den GPS 1 PPS-Impuls von einem Timing-GPS-Empfänger 209, der
mit der GPS-Zeit synchronisiert ist (Schritt 105). Eine
Nachbearbeitung bzw. Verarbeitung der aufgezeichneten Daten zeigt
die Beziehung zwischen dem Beginn der aufgezeichneten Daten und
dem GPS 1 PPS-Impuls auf (Schritt 106). Die Nachbearbeitung kann
in einem Prozessor 211 in dem Datenaufzeichner 201 (wie
in 2 gezeigt) oder in einem Prozessor, der an einem
entfernten Ort bezüglich
des Datenaufzeichners 201 angeordnet ist, stattfinden.
Der Abstand zwischen der Basisstation 204 und der Datenaufzeichnerantenne 207 wird
bestimmt mittels eines beliebigen einer Vielzahl von Versatzvermessungsverfahren
wie zum Beispiel Inclinometer und Laserabstandsmessung (Schritt 107).
Hieraus kann der Versatz des empfangenen Pilotsignals hinsichtlich
von GPS 1 PPS, wenn es die Basisstationsantenne 210 verlässt, berechnet
werden (Schritt 108).
-
3 ist
ein Flussdiagramm eines zweiten Verfahrens. 4 ist ein
vereinfachtes Blockdiagramm der Vorrichtung 400, die verwendet
wird, um das zweite Verfahren zu implementieren. Das zweite Verfahren
verwendet eine Mobilstation 402 mit GPS-Funktionalität. In Fällen, in
denen genug GPS-Satelliten
für eine
Mobilstationsantenne 403, gekoppelt an die Mobilstation 402,
sichtbar sind, kann die Mobilstation 402 die Position,
sowie das GPS-Timing
der Mobilstation 402 berechnen (Schritt 201).
Soweit die Position der Mobilstation bekannt ist, vergleicht die
Mobilstation 402 die CDMA-Pilotankunftszeit mit der GPS-Zeit und
berichtet die Differenz an eine PDE 404 (Schritt 202).
Durch Kenntnis von (1) der vermessenen Position einer Ba sisstationsantenne 406,
(2) der genauen Position der Mobilstation 402, (3) dem
Versatz des Basisstationspilotsignals gemäß dem Empfang an der Mobilstation 402, und
(4) dem Versatz des Basisstationspilots an dem Basisstationspilotgenerator 408 innerhalb
einer Basisstation 410, ist die PDE 404 in der
Lage tfb für
die Basisstation 410 zu bestimmen (Schritt 203).
Dieses Verfahren ist nützlich,
da es kontinuierlich verwendet werden kann, während des normalen Betriebs
des Kommunikationssystems. Dieses Verfahren nimmt an, dass das System
bereits in Betrieb ist und eine grobe Kalibrierung der Basisstation 410 durchgeführt wurde.
Es wird ebenfalls angenommen, dass es einen Standort gibt, wo eine
unbeeinträchtigte
Sicht durch die Mobilstation 402 auf die Basisstationsantenne 406 und
ein freier Himmel für
genug Satelliten zur Verfügung
steht.
-
5 ist
ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Erfindung. 6 ist
ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung 600,
die verwendet wird, um das Verfahren der Erfindung zu implementieren.
Das Verfahren der Erfindung basiert auf dem Generieren eines Referenz-CDMA-Pilots auf
derselben HF-Trägerfrequenz
wie der Pilot der von einer Basisstation 602 gesendet wird
(Schritt 501). Der Referenz-CDMA-Pilot hat eine bekannte und
kalibrierte Beziehung zu einem Timing-Referenz-Signal wie zum Beispiel
dem globalen GPS 1 PPS. Ein Verfahren zum Generieren eines solchen CDMA-Referenz-Pilots ist es einen
CDMA-Basisstationssimulator 604, wie zum Beispiel einen
CMD80 von Tektronix zu verwenden. Diese Basisstationssimulatoren 604 generieren
einen CDMA-Pilot bei einer beliebigen gewünschten Frequenz. Solche Simulatoren 604 sehen
ebenfalls vor einen „Even
Second"- bzw. „gerade
Sekunden"-Tick des
CDMA-System-Timings (d.h. Anzeigen bei zwei Sekundenintervallen,
die so kalibriert sind, dass sie bei einem GPS 1 PPS-Auftritt, auftreten)
auszugeben. Da die Synchronisationsrahmen und Verkehrsrahmen in
CDMA in 80 ms hereinpassen, richten sich der 1-Sekunden-Tick und
die CDMA-Rahmen alle 2 Sekunden miteinander aus. Somit sollte sich
ein Null-PN-Versatzpilot
und eine gerade Sekunde beim Austritt aus einem Basisstationssimulator 604 ausrichten.
An der Basisstation 602 wird ein Timing-GPS-Empfänger 606 verwendet,
wie zum Beispiel einem Trimble Thunderbolt um den GPS 1 PPS zu generieren.
Weiterhin wird der Basisstationssimulator 604 auf die GPS-Frequenzreferenz
durch Verwendung der 10-MHz-Ausgabe des Timing-GPS-Empfängers 606 verriegelt
(Schritt 502). Dies eliminiert einen Drift bzw. eine Verschiebung
zwischen dem 1 PPS von dem Timing-GPS-Empfänger 606 und
der geraden Sekunde von dem Basisstationssimulator 604 relativ zueinander.
Der Zeitversatz zwischen der geraden Sekunde von dem Basisstationssimulator 604 und dem
1 PPS von dem Timing-GPS-Empfänger 606 wird
dann gemessen. Anschließend
kennt man den Zeitversatz zwischen dem Piloten, generiert durch den
Basisstationssimulator 604, und dem GPS 1 PPS. Ein HF-Kombinierer 608 wird
verwendet um den Pilot, generiert durch den Basisstationssimulator 604,
mit dem Signal aus der Basisstationsantenne 610 HF-zu-kombinieren
und dieses wird in ein Gerät geleitet,
das in der Lage ist, das relative Timing zwischen den kombinierten
Signalen zu bestimmen (Schritt 503). Ein solches Gerät ist eine
herkömmliche
CDMA-Mobilstation 612. Ein Sucher 614 in der Mobilstation 612 bestimmt
und berichtet den Zeitversatz zwischen den zwei Piloten (Schritt 504).
Durch Kenntnis dieses Versatzes und des Versatzes zwischen dem Gerade-Sekunden-Tick in
dem Basisstationssimulator 604 und dem GPS 1 PPS ist man
in der Lage den Zeitversatz des Pilot-PN-Überschlags an der Basisstationsantenne 610 zu
bestimmen, und zwar weil er in Beziehung steht zu GPS 1 PPS.
-
Wenn
die obige Prozedur an dem Basisstationssteuerelement ausgeführt wird,
gibt es zwei Fehlerquellen. Die erste Fehlerquelle stammt von dem Bedarf
nach einem GPS-HF-Feed bzw. einer -Einspeisung. Glücklicherweise
hat jede CDMA-Basisstation einen GPS-Empfänger und daher steht ein GPS-HF-Signal zur Verfügung. Eine
Unterbrechung dieses HF-Pfades zum Zwecke der Kalibrierung beeinflusst
nicht die Basisstationsfunktionalität aufgrund der genauen „free wheeling"-Fähigkeit
ihres eigenen GPS-Empfängers
während
eines Nicht-Vorhandenseins des GPS-Signals. Die Länge des HF-Kabels
der GPS-Antenne bei klarer Sicht auf den Himmel muss herauskalibriert
werden, da es einen Zeitversatz in die Messungen einfügt.
-
Die
zweite Fehlerquelle ist die Länge
des CDMA-Antennenkabels von dem Basisstationssteuerelement von der
Antenne selbst. Diese Verzögerung
muss ebenfalls herauskalibriert werden. Beide GPS- und CDMA-Antennenkabel
können
gemessen werden unter Verwendung eines Zeit-Domain-Reflektometers.
-
Mobilstationskalibrierung
-
Wie
zuvor erwähnt
müssen
zwei Elemente auf der Mobilstationsseite für Systeme, die nicht RTD verwenden,
kalibriert werden. Glücklicherweise
muss nur eine dieser Einheiten genau kalibriert werden (tfm – tfmc).
Die andere Einheit muss nur relativ vage geschätzt werden, tfm.
-
Bestimmung
der Differenz zwischen tfm und tfmc
-
Man
kann die Differenz zwischen tfm und tfmc unter Verwendung von zwei
Verfahren kalibrieren. Das erste Verfahren ist es, ein Gerät zu bauen, das
zwei Digitalströme
von Basisbanddaten aufnimmt. Der erste Strom enthält eine
Basisbanddarstellung von einem CDMA-Piloten während der zweite eine Basisbanddarstellung
von einem GPS-Satelliten enthält.
Die Datenströme
werden ausgerichtet, so dass die Zeitbeziehung der PN-Überschläge des CDMA-Stroms
und der GPS-Ströme
bekannt ist. Die Ströme
werden ins Analoge konvertiert und hochkonvertiert auf CDMA- und
GPS-Frequenzen unter Verwendung ähnlicher
HF-Hardware mit gleichen Verzögerungen.
Die zwei Signale werden dann kombiniert und in die zu kalibrierende
Mobilstation eingespeist. Unter Verwendung dieses Signals als Referenz
ist die Mobilstation in der Lage, die Zeitdifferenz zwischen tfm
und tfmc zu kalibrieren.
-
Das
zweite Verfahren verwendet einen CDMA-Basisstationssimulator und
einen Einzelkanal-GPS-Simulator, zum Beispiel STR4775 von Global
Simulation Systems (GSS). Zusätzlich
zu GPS-HF gibt der GPS-Simulator einen Impuls aus, der ausgerichtet
bzw. auf Reihe ist mit dem GPS-PN-Überschlag. Durch Messen des
Zeitversatzes zwischen diesem Impuls von dem GPS- Kanalsimulator und dem Gerade-Sekunden-Impuls
von einem CDMA-Basisstationssimulator
kann der Zeitversatz zwischen dem CDMA- und GPS-PN-Überläufen eingebettet
in den HF-Signalen kalibriert werden. Die zwei HF-Signale werden dann
kombiniert und in die Mobilstation unter Kalibrierung eingespeist.
Nach der Kalibrierung des Versatzes der ankommenden CDMA- und GPS-Signale
relativ zueinander ist diese Mobilstation nun in der Lage, das ankommende
CDMA-Signal als Referenzsignal zu verwenden, um die Differenz zwischen
tfm und tfmc herauszukalibrieren.
-
Es
sei angemerkt, dass wenn der Basisstationssimulator das Gerade-Sekunden-Interne-Timing an
ein extern generiertes 1 PPS (von einem GPS-Simulator) ausrichten kann, der Schritt
des Kalibrierens des Versatzes der zwei HF-Signale eliminiert werden könnte.
-
Kalibrierung
von tfm
-
Typischerweise
ist in einer Mobilstation das tfm in einer Größenordnung von mehreren hundert Mikrosekunden.
Diese Verzögerung
muss berücksichtigt
werden, so dass das GPS-Suchfenster effizient zentriert werden kann.
Bei einem 256X-Sucher und aufgrund der Kenntnis, dass tfm nur benötigt wird,
um das Suchfenster effizient zu zentrieren und nicht für das Timing
verwendet wird, muss tfm nur mit einer Genauigkeit von 1 bis 3 Mikrosekunden
bestimmt werden. Zuvor wurde das telefoninterne Masterfingertiming
ausgewählt
für die
Zeitreferenz zur Abgrenzung von tfm von trm. In einer Mobilstation kann
das interne Timing extern zur Verfügung gestellt werden. Unter
Verwendung eines Einzelkanal-GPS-Simulators mit 1 PPS-Ausgabe kann
der Zeitversatz eines SYNC80M-Impulses aus der Mobilstation unter
Kalibrierung relativ zu dem 1 PPS von dem Einzelkanal-GPS-Simulator
gemessen werden. Eine Mobilstation kann die Zeitausrichtung eines
detektierten GPS-Peaks bzw. einer -Spitze in dem Sucher und in SYNC80M
bestimmen. Aus dieser Information könnte tfm bestimmt werden.
-
Alternativ
kann nach Bestimmung von (tfm – tfmc)
ein CDMA-Simulator verwendet werden, mit einem 80-ms-Tick. Durch
Messen des Zeitversatzes zwischen dem SYNC80M und dem 80-ms-Sync-Rahmen-Timing
des Simulators ist man in der Lage direkt tfmc zu messen. Durch
Kenntnis von (tfm – tfmc)
kann tfm gefunden werden. Es sei anzumerken, dass wenn RTD nicht
verwendet wird, die Kalibrierung von tfm ausreichend grob ist, so
dass sie während
des Zeitpunkts der Konstruktion durchgeführt werden könnte. Daher
gibt es keinen Grund das SYNC80M-Signal extern auf einer Produktionsmobilstation
zu routen, da diese Kalibrierungsnummer in einer Vorproduktionsstufe
bestimmt werden würde.
-
Systeme die
RTD verwenden
-
Wenn
RTD verwendet wird, dann sind tfm, trm und trb alle bevorzugterweise
genau bekannt zusätzlich
zu den Verfahren zum Kalibrieren eines Systems ohne RTD. Unter Verwendung
der Verfahren, die oben offenbart sind, kann tfm genauer kalibriert werden,
als wenn RTD nicht verwendet würde.
Das Kalibrieren von tfm mit größerer Genauigkeit
liefert ein genaues tfm. Momentan erlaubt die Mehrzahl von Basisstationssimulatoren
eine Kalibrierung der Sendezeit = (tfm + trm). Durch Erhöhen der
Genauigkeit dieser Simulatoren bezüglich des Messens, kann die Sendezeit
trm kalibriert werden. Zu diesem Zeitpunkt sind tfb, tfm und trm
jeweils genau bekannt. In einem System, das RTD verwendet, berichtet
die Basisstation RTD an PDE. Durch eine Sichtlinie zwischen einer
Mobilstation und einer Basisstation mit einer bekannten Distanz
zwischen der Basisstation und Mobilstation, wobei tfb, tfm, trm
alle genau bekannt sind, und durch Subtrahieren der Frei-Luft-Verzögerung kann
trb gemessen werden.
-
Für die obige
Offenbarung ist zu erkennen, dass das Hinzufügen von RTD Fähigkeit
Folgendes erfordert (1) tfm-Kalibrierungsgenauigkeit zu erhöhen, (2)
die Sendezeit bei der Mobilstation zu messen und somit trm unter
Verwendung von zur Verfügung
stehenden Basisstationssimulatoren zu kalibrieren und (3) trb zu
bestimmen, und zwar bei einer gegebenen Mobilstation mit be stimmten
tfm und trm. Es sei anzumerken, dass durch Hinzufügen von trb-Kalibrierung bei
einem Sektor es nicht vonnöten ist,
den Basisstationsteuerelementstandort zu besuchen. Diese zusätzliche
Kalibrierung für
RTD inklusive Betrieb kann extern zu der Basisstation ausgeführt werden.
Das offenbarte Verfahren und die Vorrichtung, das bzw. die oben
beschrieben wurde, ermöglicht
es einem Fachmann die Erfindung, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen zitiert
ist, herzustellen oder zu verwenden. Es werden jedoch verschiedene
Modifikationen zu den offenbarten Verfahren und Vorrichtungen dem
Fachmann offensichtlich werden und die offenbarten Prinzipien gelten.
Daher ist die beanspruchte Erfindung nicht auf das Verfahren und
die Vorrichtung, das bzw. die hierin gezeigt ist, beschränkt. Vielmehr
sollte der beanspruchten Erfindung der weiteste Schutzumfang zugeordnet
werden, der im Einklang ist mit den Prinzipien und Merkmalen, die
hierin offenbart sind.