DE60200617T2

DE60200617T2 - Apparat und Verfahren zum Messen der Verschiebung des Übertragungszeitpunktes einer Basisstation

Info

Publication number: DE60200617T2
Application number: DE60200617T
Authority: DE
Inventors: Atsushi Chiyoda-ku Ogino; Mikio Chiyoda-ku Kuwahara; Tomoaki Chiyoda-ku Ishifuji; Kenzaburo Chiyoda-ku Fujishima
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: DE60200617D1; KR100452906B1; JP2002217824A; CN1163091C; EP1225779A3; US20020098839A1; CN1366431A; JP3462471B2; EP1225779B1; EP1225779A2; US6889051B2; KR20020062157A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen des Sendezeit-Offsets einer Funkbasisstation.
Zur Verwendung in einem mobilen Kommunikationssystem wird eine Technologie zum Erfassen des Orts einer mobilen Einrichtung mithilfe der von einer Basisstation gesandten Signale vorgeschlagen. Beispielsweise offenbart JP-A-7-181242 eine Technologie zum Messen des Orts einer mobilen Einrichtung in einem Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA)-System. Diese Technologie misst den Ort einer mobilen Einrichtung durch Berechnen der Zeitdifferenz zwischen PN-Code-Sendezeiten der Basisstationen unter Verwendung des Orts jeder Basisstation und der Ausbreitungszeit von Signalen von jeder Basisstation zur mobilen Einrichtung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn der Ort einer mobilen Einrichtung in einem mobilen Kommunikationssystem gemessen wird, ist es erforderlich, dass der Ort der Sendeantenne jeder Basisstation exakt identifiziert wird und dass die Zeit (Übertragungszeit oder Sendezeit), zu der eine Funkwelle von der Sendeantenne ausgestrahlt wird, genau ist. Da jedoch die Sendeantenne und die HF-Einheit durch ein Hochfrequenzkabel miteinander verbunden sind, entsteht eine Verzögerung, wenn das von der HF-Einheit erzeugte Signal durch das Kabel verbreitet wird. Da diese Kabellänge entsprechend der Basisstationsanlage unterschiedlich ist, unterscheidet sich auch die von dem Kabel verursachte Verzögerungszeit bei den Basisstationen.
Außerdem weist die HF-Einheit ein Filter zum Formen von Hochfrequenzsignalen auf, und dieses Filter verzögert Signale, wenn sie durch es hindurchgehen. Wenn verschiedene Filterteile in Basisstationen verwendet werden, die zu unterschiedlichen Zeiten hergestellt wurden, führen sie zu unterschiedlichen Filterverzögerungseigenschaften bei den Basisstationen. Diese Differenz wiederum lässt die Verzögerungszeit der Filter bei den Basisstationen verschieden ausfallen.
Jene Faktoren erzeugen einen Unterschied (Offset) zwischen der Zeit, zu der eine Basisstation ein Signal senden soll (nachstehend als offizielle Zeit bezeichnet) und der Zeit, zu der die Basisstation tatsächlich eine Funkwelle von der Sendeantenne sendet. Wenn der Ort einer mobilen Einrichtung basierend auf der Ankunftsverzögerungszeit des von der Basisstation gesandten Signals gemessen wird, führt der Sendezeit-Offset manchmal zu einem Messfehler.
Beispielsweise tritt, da das Maximum der empfohlenen Sendezeitverzögerung des Pilotsignals von einer Basisstation in einem Funksystem, das der TIA/EIA-95 entspricht, 3 μs beträgt, manchmal ein Messfehler von etwa 900 m auf. Obwohl eine derartige Sendezeitverzögerung kein Problem bei einem Anruf verursacht, führt diese Verzögerung zu einem schweren Fehler, wenn der Ort einer mobilen Einrichtung auf der Grundlage der Signale von der Basisstation gemessen wird. Daher erfordert das Messen des Orts einer mobilen Einrichtung auf der Grundlage der Signale von einer Basisstation die genaue Messung des Sendezeit-Offsets.
WO 00/69198 offenbart ein drahtloses Ortungssystem. Es verwendet eine statistische Annäherung, bei der eine Wahrscheinlichkeitsverteilung eingearbeitet wird, die Beobachtungen eines Signalparameters zuverlässig zu einer bekannten Ortsmessung in Beziehung setzt. Dann wird die Wahrscheinlichkeitsverteilung dazu verwendet, einen mobilen Sender zu lokalisieren, wenn zusätzliche Beobachtungen verfügbar sind. Das Dokument betrifft das Konzept der Abschätzung des Ankunftswinkels (angle of arrival – AOA) von Funkübertragungen und/oder des Übertragungswinkels (angle of transmission – AOT). Eine AOA-Schätzung kann vorgesehen und mit weiteren Ortsinformationen kombiniert werden, um eine Ortsschätzung zu ergeben. Beobachtungen von einer willkürlichen Anzahl Empfänger können einbezogen werden.
WO 99/56413 beschreibt ein Verfahren und ein System zum zeitlichen Synchronisieren mehrerer Funkbasisstationen in einem Funkkommunikationsnetz. Ein Bezugsendgerät wird an bekannten Orten so nahe wie möglich der Basisstationsantennen platziert. Das Bezugsendgerät weist eine Absolutzeitbezugsfunktion auf, die zum Synchronisieren der Basisstationen hinsichtlich eines gemeinsamen Absolutzeitbezugs verwendet wird.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen an einer Basisstation erzeugten Sendezeit-Offset genau messen und die den Ort einer mobilen Einrichtung genau messen.
Ein Offset-Messverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung empfängt Signale von einer Funkbasisstation und misst einen Sendezeit-Offset der Funkbasisstation. Das Verfahren umfasst die Schritte des Berechnens geschätzter Werte des Sendezeit-Offsets auf der Grundlage von Signalen, die an mehreren Beobachtungspunkten empfangen werden, und des Auswählens eines Minimums der geschätzten Offset-Werte, um einen gemessenen Wert des Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation herzustellen.
Ein Offset-Messverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung empfängt Signale von einer Funkbasisstation und misst Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation. Die Offset-Messvorrichtung umfasst eine Offset-Schätzeinrichtung, die einen Funkempfänger aufweist, der an mehreren Orten von der Basisstation übertragene Signale empfängt; eine Messeinheit für die Empfangszeit, die die Empfangszeit eines von der Funkbasisstation ausgesendeten Signals Bezug nehmend auf Basistakte misst; und eine Offset-Berechnungseinheit, die geschätzte Werte des Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation aus den gemessenen Empfangszeiten berechnet; und eine Offset-Bestimmungseinrichtung zum Auswählen eines Minimums der geschätzten Werte des Sendezeit-Offsets und zum Bestimmen des ausgewählten Minimums als gemessenen Wert des Sendezeit-Offsets.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ermitteln die geschätzten Werte des Sendezeit-Offsets von den an mehreren Orten empfangenen Signalen und wählen das Minimum der geschätzten Offset-Werte, um den gemessenen Sendezeit-Offset der Funkbasisstation herzustellen, wodurch die Messgenauigkeit des Offsets erhöht wird. Wenn der sich daraus ergebende gemessene Offset-Wert bei einem Ortsmesssystem angewendet wird, das den Ort einer mobilen Einrichtung aus der von einer Basisstation übertragenen Funkwelle findet, erhöht er die Ortsmessgenauigkeit des Ortsmesssystems.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm eines mobilen Kommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Diagramm, das das Konzept der Messung zur Ortung der mobilen Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Blockschaltdiagramm, das die Konfiguration einer Basisstation gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Blockschaltdiagramm, das eine Offset-Messvorrichtung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Zeitdiagramm, das das Prinzip zeigt, nach dem ein Offset in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemessen wird.
6 ist ein Blockschaltdiagramm einer Offset-Schätzeinrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Blockschaltdiagramm, das eine weitere Konfiguration der Offset-Schätzeinrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist ein Blockschaltdiagramm einer Offset-Messvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Blockschaltdiagramm einer Offset-Messvorrichtung in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Offset-Messsystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein Blockschaltdiagramm einer Datenbank gemäß der vorliegenden Erfindung.
12 ist ein Blockschaltdiagramm einer mobilen Einrichtung zum Messen eines Offsets gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun werden einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm eines mobilen Kommunikationssystems gemäß der vorliegenden Erfindung, das ein mobiles CDMA-Kommunikationssystem darstellt, das Signale von GPS-Satelliten als Basissignale verwendet.
Einige mobile CDMA-Kommunikationssysteme bestimmen die Sendezeiten der Basisstationen synchron zu Zeitsignalen von GPS-Satelliten, wie in 1 gezeigt ist.
Es wird auf 1 Bezug genommen, worin GPS-Satelliten 101, 102 und 103 jeweils eine Atomuhr besitzen und genaue Zeitsignale in einem vorbestimmten Format auf der Grundlage dieser Atomuhr aussenden. In Ansprechung auf dieses Zeitsignal kann jede der Basisstationen 131–133 den Ort und die Zeit der Basisstation aus den Verzögerungsbeträgen der von mehreren Satelliten gesendeten Signale und der Satellitenumlaufinformation finden. Damit kann jede Basisstation über dieselbe genaue Zeitinformation wie jene der GPS-Satelliten verfügen und vorbestimmte Signale an mobile Einrichtungen zur korrek ten Zeit übertragen, die zwischen den Basisstationen richtig synchronisiert wurde. Eine mobile Einrichtung 120 kann ihren Ort nach Maßgabe desselben Prinzips wie jenes vorstehend beschriebenen der Basisstationen messen.
2 ist ein Diagramm, das das Konzept der Messung des Orts einer mobilen Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
In dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung misst eine mobile Einrichtung ihren Ort auf der Grundlage der Ankunftszeitdifferenz (TDOA) der Signale von den Basisstationen.
Die an Punkt Q befindliche mobile Einrichtung 120 empfängt die Funkwellen von der Basisstation 131 und der Basisstation 132, misst die Verzögerungszeiten (Tq1, Tq2) der Signale von den Basisstationen und berechnet die Differenz (Tq1 – Tq2) zwischen den Verzögerungszeiten beider Basisstationen. Diese Verzögerungszeitdifferenz wird durch Dividieren der Differenz (L1 – L2) zwischen dem Abstand (L1) der mobilen Einrichtung 120 zur Basisstation 131 und dem Abstand (L2) der mobilen Einrichtung 120 zur Basisstation 132 durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit) des Signals berechnet.
Das bedeutet, dass sich der Punkt Q, an dem sich die mobile Einrichtung 120 befindet, auf einer hyperbolischen Kurve 71a angeordnet ist, die so gezeichnet ist, dass die Differenz (L1 – L2) zwischen dem Abstand des Punkts Q zur Basisstation 131 und dem Abstand des Punkts Q zur Basisstation 132 konstant ist. Diese hyperbolische Kurve 71a ist eine hyperbolische Kurve mit den Positionen der Basisstation 131 und der Basisstation 132 als ihren Brennpunkten.
Die mobile Einrichtung 120 empfängt auch von einigen anderen Basisstationen Signale, stellt die Verzögerungszeitdifferenz aus den An kunftsverzögerungszeiten der Signale fest und berechnet hyperbolische Kurven 71b und 71c, welche den Punkt Q bezeichnen. Dies zeigt an, dass der Punkt Q, an dem sich die mobile Einrichtung 120 befindet, an der Schnittstelle der drei hyperbolischen Kurven 71a, 71b und 71c liegt.
Im Vergleich zu dem Verfahren, bei dem der Ort der mobilen Einrichtung durch Berechnen des Abstands unter Verwendung der Ausbreitungsverzögerungszeit von Signalen von einer Basisstation gemessen wird, kann das Verfahren, bei dem der Ort der mobilen Einrichtung auf der Grundlage der Verzögerungszeitdifferenzen von Signalen von mehreren Basisstationen berechnet wird, Zeitfehler eliminieren, die den an der mobilen Einrichtung gemessenen Ausbreitungsverzögerungszeiten (Tq1, Tq2) gemein sind, selbst wenn solche Fehler eingeschlossen sind.
Das heißt, bei dem Verfahren, bei dem der Abstand aus der Ausbreitungsverzögerungszeit von Signalen von einer Basisstation berechnet wird, erhöht sich der Fehler im Abstand zwischen der Basisstation und der mobilen Einrichtung im Verhältnis zum Fehler in der Ausbreitungsverzögerungszeit. Andererseits umfasst bei dem Verfahren, bei dem der Ort der mobilen Einrichtung auf der Grundlage der Verzögerungszeitdifferenz der Signale von zwei Basisstationen gemessen wird, die Verzögerungszeitdifferenz keinen Fehler. Dies liegt daran, dass, selbst wenn ein gemeinsamer Zeitfehler (δt) in den an der mobilen Einrichtung gemessenen Ausbreitungsverzögerungszeiten (Tq1, Tq2) eingeschlossen ist und daher die gemessenen Werte der Ausbreitungsverzögerungszeiten Tq1 + δt und Tq2 + δt werden, der gemeinsame Fehler δt während der Berechnung der Differenz zwischen den Ausbreitungsverzögerungszeiten eliminiert wird und Tq1 – Tq2 erhalten wird, das keinen Fehler einschließt.
Ein Offset in den vorstehend beschriebenen Basisstation-Sendezeiten würde die hyperbolischen Kurven (71a usw.) verschieben. Wenn beispielsweise ein Offset von 0,33 μs (etwa 100 m) in der Basisstation 131 auftritt und von 0,17 μs (etwa 50 m) in der Basisstation 132 auftritt, wird die hyperbolische Kurve 71a um etwa 50 m zur Seite der Basisstation 132 verschoben. Gleichermaßen werden die hyperbolischen Kurven 71b und 71c verschoben. Eine Verschiebung der hyperbolischen Kurven, sofern vorhanden, würde einen Messfehler noch erhöhen.
Eine Veränderung der Kombination von Basisstationen zur Erzeugung dieser hyperbolischen Kurven verändert die Richtung und den Betrag der Verschiebung auf verschiedene Weise, wobei sie möglicherweise den Fehler verstärkt. Wenn daher der Ort einer mobilen Einrichtung unter Verwendung von Signalen von Basisstationen gemessen wird, ist es wichtig, die Sendezeit-Offsets der Basisstationen genau zu messen.
3 ist ein Blockschaltdiagramm, das die allgemeine Konfiguration einer Basisstation wie etwa der Basisstation 131 zeigt.
Eine Basisstation wie etwa die Basisstation 131 besitzt eine Funkantenne 34, die auf einem Stahlturm oder einem Dach, welches geöffnet ist, damit sich Funkwellen direkt zur mobilen Einrichtung 120 ausbreiten können, installiert ist. Ein Kabel erstreckt sich von einer HF-Einheit 35 zur Funkantenne 34 und von der Funkantenne 34 aufgefangene Funkwellen werden durch das Kabel als Hochfrequenzsignale an die HF-Einheit 35 gesandt.
Außerdem empfängt eine GPS-Antenne 31 Signale, die von einem GPS-Satelliten, wie etwa dem GPS-Satelliten 101, übertragen werden, und ein GPS-Empfänger 32 schätzt Ort und Zeit ab. Ein Basistaktge nerator 33 mit einem Oszillator, welcher Taktsignale erzeugt, und einer Frequenzeinstellungsschaltung, die die Oszillationsfrequenz des Taktsignals einstellt, kalibriert die Oszillationsfrequenz des Oszillators auf der Grundlage der Zeitinformation, die unter Verwendung der Signale von Satelliten (GPS-Satellit 101 usw.) abgeschätzt wurde, um genaue Zeitinformation zur Erzeugung von Basistaktsignalen entstehen zu lassen. Die von dem Oszillator im Basistaktgenerator 33 erzeugten Basistaktsignale werden einer Basisbandeinheit 36 und der HF-Einheit 35 zugeführt. Die Basisbandeinheit 36 erzeugt Basisbandsignale auf der Grundlage des Basistaktsignals und führt sie der HF-Einheit 35 zu, während die HF-Einheit 35 die Frequenz des Basisbandsignals zur Erzeugung von Hochfrequenzsignalen umwandelt, welche von der Funkantenne 34 auszusenden sind.
Auf diese Art und Weise verwendet das mobile Kommunikationssystem der vorliegenden Ausführungsform Zeitinformation von Satelliten, wie etwa dem GPS-Satelliten 101, damit mehrere voneinander getrennt befindliche Basisstationen 131, 132 und 133 die Zeiten zwischen ihren HF-Einheiten 35 und den Basisbandeinheiten 36 synchronisieren können. Das mobile Kommunikationssystem stellt auch die Frequenz der von den HF-Einheiten 35 erzeugten Hochfrequenzsignale ein, damit die Basisstationen 131–133 miteinander synchronisierte Signale senden können.
4 ist ein Blockschaltdiagramm, das die allgemeine Konfiguration einer Offset-Messvorrichtung zeigt, welche den Sendezeit-Offset einer Basisstation in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung misst.
Eine Offset-Messvorrichtung 43 umfasst eine Offset-Bestimmungsvorrichtung 430 und Offset-Schätzvorrichtungen 431, 432 und 433. Obwohl eine Offset-Messvorrichtung 43 in der ersten Ausführungs form drei Offset-Schätzvorrichtungen 431–433 besitzt, muss die Offset-Messvorrichtung nicht immer drei Offset-Schätzvorrichtungen besitzen, solange sie zwei oder mehr besitzt. Die Offset-Schätzvorrichtungen 431, 432 und 433 sind an getrennten Orten (Beobachtungspunkten) zum Empfang von Signalen von einer Basisstation 41 an deren eigenen Beobachtungspunkten installiert. Die Beobachtungspunkte, an denen Offset-Schätzvorrichtungen (431 usw.) installiert sind, müssen voneinander nur um mindestens 1/4 der Wellenlänge getrennt sein. Dies bedeutet, dass, wenn Funkwellen an Orten empfangen werden, die voneinander um mindestens 1/4 der Wellenlänge getrennt sind, die Verzögerungsprofile, die jeweils empfangene Funkverzögerungen anzeigen, verschieden ausfallen. Die Offset-Schätzvorrichtung (431 usw.) schätzt den Offset-Wert auf der Grundlage von Signalen von der Basisstation 41 ab, die an jedem Beobachtungspunkt empfangen werden, und gibt den geschätzten Offset-Wert an die Offset-Bestimmungsvorrichtung 430 aus.
Die Offset-Bestimmungsvorrichtung 430 verwendet die von den Offset-Schätzvorrichtungen (431 usw.) geschätzten Offset-Schätzwerte, um den Sendezeit-Offset der Basisstation 41 festzustellen. Genauer gesagt, wählt die Offset-Bestimmungsvorrichtung 430 das Minimum von den geschätzten Offset-Werten aus, die von den Offset-Schätzvorrichtungen 431, 432 und 433 ausgegeben werden, um den gemessenen Offset-Wert zu erzeugen.
p1, p2 und p3 bezeichnen Wege, über welche die zuerst eingetroffenen Funkwellen, jede mit einer Intensität eines vorbestimmten Niveaus oder höher, von der Basisstation 41 an den Offset-Schätzvorrichtungen 431, 432 und 433 empfangen werden. In 4 sind die Funkwellen, die über p1 und p2 empfangen werden, verzögerte Wellen, die von den Gebäuden reflektiert werden, die sich nahe dem Weg zwischen der Basisstation 41 und den Offset-Schätzvorrichtungen 431 und 432 befinden. Dagegen ist die über p3 empfangene Funkwelle eine direkte Welle, die nicht von den Gebäuden nahe des Ausbreitungswegs von der Basisstation 41 zur Offset-Schätzvorrichtung 433 reflektiert wird.
Die Offset-Schätzvorrichtungen (431 usw.) sind an Orten installiert, die von der Basisstation 41 aus gesehen werden können. Jedoch ist bei den von der Basisstation 41 über p1, p2 und p3 empfangenen Wellen die am frühesten eingetroffene Welle nicht immer eine direkte Welle, da die direkte Welle durch phasenumgekehrte Funkwellen geschwächt wird, die durch Reflexionen usw. erzeugt werden, oder weil die reflektierten Wellen durch die zwischen ihnen herrschende Interferenz intensiviert werden. Selbst wenn die am frühesten eingetroffene Welle des Signals von der Basisstation 41 an einem Punkt empfangen wird und jene Welle eine verzögerte Welle ist, kann die direkte Welle aufgefangen werden, da bei Empfang des Signals von der Basisstation 41 an einem anderen Ort ein unterschiedliches Verzögerungsprofil erzeugt wird. Daher sind in der ersten Ausführungsform mehrere Offset-Schätzvorrichtungen (431 usw.) an mehreren Orten installiert, um das Signal von der Basisstation 41 zu empfangen, so dass die direkte Welle sicher aufgefangen werden kann.
5 ist ein Zeitdiagramm, das das Prinzip zur Messung des Offsets zeigt, das in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
In 5 gibt die horizontale Achse die Zeit an. Die Figur zeigt, dass eine von der Basisstation 41 ausgesandte Welle verzögert wird, wenn die Offset-Schätzvorrichtungen (431 usw.) die Welle empfangen. Die drei Zeitachsen bezeichnen die Zeiten, zu denen die Offset-Schätzvorrichtungen 431, 432 und 433 von oben nach unten jeweils das Signal empfangen.
In 5 ist To die Nominalsendezeit eines Signals von der Basisstation 41. dT ist der Sendezeit-Offset der Basisstation 41. Dies ist der Wert, der von der vorliegenden Erfindung zu ermitteln ist. T1, T2 und T3 bezeichnen die Empfangszeiten, zu denen die Offset-Schätzvorrichtungen 431, 432 und 433 das Signal von der Basisstation 41 empfangen. Tp1, Tp2 und Tp3 sind von der direkten Welle benötigte Ausbreitungszeiten, um sich zwischen der Basisstation 41 und den Offset-Schätzvorrichtungen 431, 432 und 433 auszubreiten. Jene Zeiten sind Ausbreitungsverzögerungszeiten, die auf den Abständen zwischen der Basisstation 41 und den Offset-Schätzvorrichtungen (431 usw.) basieren. Das heißt, jene Ausbreitungsverzögerungszeiten werden durch Dividieren der Abstände von der Basisstation 41 zu den Offset-Schätzvorrichtungen 431, 432 und 433 durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle (Lichtgeschwindigkeit) berechnet.
dT1, dT2 und dT2 sind die Schätzwerte des Sendezeit-Offsets der Basisstation, die von den Offset-Schätzvorrichtungen 431, 432 und 433 berechnet wurden. Der Schätzwert des Sendezeit-Offsets der Basisstation wird durch Subtrahieren der Ausbreitungszeit der direkten Welle, welche auf der Grundlage des Abstands zwischen der Basisstation 41 und der Offset-Schätzvorrichtung (431 usw.) berechnet wird, von der Differenz zwischen der Empfangszeit des Signals von der Basisstation 41 und der Nominalsendezeit der Basisstation 41 berechnet. Diese Beziehung ist als Ausdruck 1 gezeigt.
Ausdruck 1: Geschätzter Wert des Sendezeit-Offsets = Empfangszeit – (Nominalsendezeit der Basisstation + Ausbreitungszeit der direkten Welle)
Die Offset-Schätzvorrichtungen 431, 432 und 433 messen jeweils die Empfangszeit des Signals von der Basisstation 41 und steilen den Schätzwert des Sendezeit-Offsets von der Basisstation 41 aus dem Ausdruck 1 fest.
Beispielsweise wird der Schätzwert des Sendezeit-Offsets (dT1) der Offset-Schätzeinrichtung 431 durch Subtrahieren der nominalen Sendezeit der Basisstation (To) und der Ausbreitungszeit der direkten Welle (Tp1) von der Empfangszeit (T1) des Signals von der Basisstation berechnet, wie durch Ausdruck 2 gezeigt ist.
Ausdruck 2: dT1 = T1 – (To + Tp1)
Dagegen wird der Schätzwert des Sendezeit-Offsets (dT3) der Offset-Schätzvorrichtung 433 durch Subtrahieren der Nominalsendezeit der Basisstation (To) und der Ausbreitungszeit der direkten Welle (Tp3) von der Empfangszeit (T3) des Signals von der Basisstation berechnet, wie durch Ausdruck 3 gezeigt ist.
Ausdruck 3: dT3 = T3 – (To + Tp3)
Ein Vergleich der von den Offset-Schätzvorrichtungen 431, 432 und 433 ermittelten Schätzwerte des Sendezeit-Offsets der Basisstation 41 (dT1, dT2, dT3) zeigt, dass dT3 am kleinsten ist und dass dT1 oder dT2 größer als dT3 ist. Die Funkwelle von der Basisstation 41, die durch Reflexionen verzögert wird, welche von den Gebäuden rund um den Ausbreitungsweg verursacht werden, wird nie vor der direkten Welle empfangen. Daher ist der kleinste der von den Offset- Schätzvorrichtungen (431 usw.) ausgegebenen geschätzten Offset-Werte der Wert, der von der durch den Ausbreitungsweg verursachten Verzögerung am wenigsten beeinträchtigt ist und der dem Sendezeit-Offset der Basisstation am nächsten ist. Daher wählt die Offset-Bestimmungsvorrichtung 430 das Minimum aus den Sendezeit-Offsets der Basisstation, die von den Offset-Schätzvorrichtungen (431 usw.) geschätzt wurden, um das Messergebnis des Sendezeit-Offsets der Basisstation 41 zu erzeugen.
Die Sendezeit-Offsets der Basisstation 41, die von den Offset-Schätzvorrichtungen 431 und 432 ermittelt wurden (dT1, dT2), sind größer als der Sendezeit-Offset der Basisstation 41, der durch die Offset-Schätzvorrichtung 433 erhalten wurde (dT3). Daher wird geschätzt, dass dT1 und dT2 größer sind als der tatsächliche Sendezeit-Offset der Basisstation, was zeigt, dass die von den Offset-Schätzvorrichtungen 431 und 432 empfangenen Signale verzögerte Wellen sind, die reflektiert und/oder gebeugt werden.
Der kleinste (dT3) der Schätzwerte der Sendezeit-Offsets der Basisstation 41 (dT1, dT2, dT3), die von den Offset-Schätzvorrichtungen 431 usw. ermittelt wurden, wird als derjenige Wert eingeschätzt, der dem tatsächlichen Sendezeit-Offset der Basisstation am nächsten ist. 5 zeigt, dass dT3 dem tatsächlichen Sendezeit-Offset der Basisstation gleichkommt, was zeigt, dass die von der Offset-Schätzvorrichtung 433 empfangene am frühesten eingetroffene Welle eine direkte Welle ist.
Das Auswählen des kleinsten (dT3) von den Schätzwerten des Sendezeit-Offsets durch die Offset-Bestimmungsvorrichtung 430, wie vorstehend beschrieben, ermöglicht es, den Sendezeit-Offset der Basisstation 41 genau zu messen.
Es ist auch möglich, einen Schätzwert festzustellen, indem man eine Offset-Schätzvorrichtung (beispielsweise 431) das Signal von der Basisstation 41 mehrere Male empfangen lässt, um den Sendezeit-Offset mehrmals zu schätzen, und dann die geschätzten Offsets mittelt, so dass sie den geschätzten Offset-Wert der Offset-Schätzvorrichtung 431 ergeben. Außerdem ist es ebenfalls möglich, einen gemessenen Offset-Wert festzustellen, indem ein gemessener Offset-Wert aus dem Minimum der geschätzten Offsets, die durch die Offset-Schätzvorrichtung (431 usw.) erhalten wurden, wiederholt ermittelt wird und die gemessenen Offset-Werte anschließend gemittelt werden, um den gemessenen Offset-Wert an diesem bestimmten Beobachtungspunkt zu ergeben. Im Allgemeinen kann unter der Voraussetzung, dass jede Messung unabhängig ausgeführt wird, die Mittelwertbildung von N Beobachtungswerten (geschätzte Offset-Werte, gemessene Offset-Werte) den Fehler auf den Kehrwert der Quadratwurzel des Fehlers N reduzieren, der bei einer einmaligen Messung gefunden wird (siehe Ausdruck 4).
6 ist ein Blockschaltdiagramm, das die allgemeine Konfiguration der Offset-Schätzvorrichtung (431 usw.) zeigt, die in der Offset-Messvorrichtung 43 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
In der in 6 gezeigten Ausführungsform ist eine GPS-Antenne 61 mit einem GPS-Empfänger 62 verbunden. Der GPS-Empfänger 62 verwendet Signale von einem GPS-Satelliten, die über die GPS-Antenne 61 empfangen wurden, um den Ort und die Zeitinformation (aktuelle Tageszeit) der Offset-Schätzvorrichtung zu berechnen. Eine Funkantenne 64 ist mit einem Funkempfänger 65 verbunden. Der Funkempfänger 65 empfängt Signale von der Basisstation und sendet sie an eine Messeinheit 63 für die Empfangszeit. Die Messeinheit 63 für die Empfangszeit verwendet die genaue Zeitinformation, die durch die Signale von dem GPS-Satelliten kalibriert ist, um die Empfangszeit der Signale von der Basisstation zu messen.
Zum Messen der Empfangszeit eines Signals von der Basisstation wird die Messeinheit 63 für die Empfangszeit beispielsweise nach dem genauen Taktsignal betrieben, das auf der Grundlage des Zeitsignals vom GPS-Empfänger 62 erzeugt wurde, und der Gleitkorrelator wird verwendet, um die Empfangszeit aus der Phase mit hoher Korrelation mit dem von der Basisstation ausgesendeten Pilotsignal zu erzeugen. Das heißt, das von der Basisstation über den Pilotkanal ausgesendete Pilotsignal wird mit einem vorbestimmten Verbreitungscode entbreitet und dann energieintegriert, um das Verzögerungsprofil herzustellen. Aus diesem Verzögerungsprofil wird die Empfangszeit des Signals, das eine Intensität vorbestimmten Niveaus oder höher besitzt und das zuerst eintrifft, gewonnen, um die Empfangszeit des Signals von der Basisstation zu messen.
Eine Offset-Berechnungseinheit 66 verwendet einen Kompensationswert, der durch den Verzögerungsbetrag der Kabel der Offset-Schätzvorrichtung und den Verzögerungsbetrag des Filters gegeben ist, um eine genaue Empfangszeit durch Kompensieren der gemessenen Empfangszeit zu berechnen. Dann subtrahiert die Offset-Berechnungseinheit 66 die Nominalsendezeit der Basisstation und die Ausbreitungszeit der von der Basisstation zur Offset-Schätzvorrichtung übertragenen direkten Welle (Wert, der durch Dividieren des Abstands zwischen der Basisstation und der Offset-Schätzvorrichtung durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit) der Funkwelle erhalten wird) aus der genauen Empfangszeit, die kompensiert worden ist und den sich ergebenden Wert an die Offset-Bestimmungsvorrichtung 430 als Schätzwert des Sendezeit-Offsets ausgibt.
Die Kompensation durch die vorstehend beschriebene Offset-Berechnungseinheit 66 ist erforderlich, da Verzögerungen verursacht werden, wenn sich Hochfrequenzsignale durch die Kabel ausbreiten. Diese liegt daran, dass in der Offset-Schätzvorrichtung die GPS-Antenne 61 und der GPS-Empfänger 62 sowie die Funkantenne 64 und der Funkempfänger 65 mit den Kabeln verbunden sind. Außerdem umfassen der GPS-Empfänger 62 und der Funkempfänger 65 jeweils ein Filter zum Formen der Wellenform des Hochfrequenz-Empfangssignals, und jene Filter erzeugen Verzögerungen, wenn das Signal durch sie hindurchgeht. Daher besteht ein Bedarf an Kompensation der Zeit, zu der das Signal empfangen wurde.
Außerdem kann der Ort der Basisstation, der von der Offset-Berechnungseinheit 66 verwendet wird, mit der Identifikationsnummer der Basisstation verbunden und im Voraus in der Offset-Messvorrichtung gespeichert sein oder kann aus dem von der Basisstation ausgesendeten und von dem Funkempfänger 65 empfangenen Übertragungssignal gewonnen werden. Der Ort der Offset-Schätzeinrichtung kann, wenn er in einer festen Position installiert ist, im Voraus in der Offset-Messvorrichtung gespeichert werden, oder die Ortsinformation kann durch Messen des Orts der Offset-Messvorrichtung mit dem GPS-Empfänger 62 ermittelt werden.
Die offizielle Sendezeit, die für jede Basisstation vorbestimmt ist und zu der das Signal von der Basisstation ausgesendet wird, wird durch den Start eines PN-Codes definiert, da jede Basisstation einen PN-Code verwendet, der in derselben PN-Sequenz einzigartig ist. Diese offizielle Sendezeit kann der Identifikationsnummer der Basisstation zugeordnet und im Voraus in der Offset-Messvorrichtung gespeichert sein. Die offizielle Sendezeit kann auch als die Zeit definiert sein, zu der der Beginn des PN-Codes aus dem Übertragungssignal gewonnen wird, das von der Basisstation ausgesendet und von dem Funkempfänger 65 empfangen wird.
Die Messeinheit 63 für die Empfangszeit, die Offset-Berechnungseinheit 66 und die Offset-Bestimmungsvorrichtung 430 umfassen je einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält ein Programm, das die vorstehend beschriebenen Funktionen ausführt. Der Prozessor liest das Programm zur Ausführung aus dem Speicher. Das heißt, die Messeinheit 63 für die Empfangszeit führt ein Programm aus, das einen Ablauf zum Messen der Empfangszeit von Signalen umfasst, die von einer Funkbasisstation unter Bezugnahme auf den Basistakt gesendet werden. Die Offset-Berechnungseinheit 66 führt ein Programm aus, das einen Ablauf zum Berechnen des Schätzwerts des Sendezeit-Offsets aus den Signalen umfasst, die von mehreren Beobachtungspunkten empfangen wurden. Die Offset-Bestimmungsvorrichtung 430 führt ein Programm aus, das einen Ablauf zum Auswählen des Minimums aus den geschätzten Offsets zur Erzeugung des Messwerts des Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation umfasst. Diese Konfiguration gestattet es, dass die Offset-Messvorrichtung 43 als Empfangszeitmesseinrichtung (Messeinheit 63 für die Empfangszeit) zum Messen der Empfangszeit von Signalen, die von einer Funkbasisstation unter Bezugnahme auf den Basistakt gesendet wurden, als Offset-Berechnungseinrichtung (Offset-Berechnungseinheit 66) zum Berechnen des Schätzwerts des Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation aus der gemessenen Empfangszeit und als Offset-Bestimmungseinrichtung (Offset-Bestimmungsvorrichtung 430) zum Auswählen des Minimums aus den geschätzten Offset-Werten zur Erzeugung des Messwerts des Sendezeit-Offsets fungiert.
Die Messeinheit für die Empfangszeit 63, die Offset-Berechnungseinheit 66 und die Offset-Bestimmungsvorrichtung 430 können jeweils separate Prozessoren und separate Speicher besitzen oder sie können einen gemeinsamen Prozessor und einen gemeinsamen Speicher besitzen.
7 ist ein Blockschaltdiagramm, das eine andere Konfiguration einer Offset-Schätzeinrichtung zeigt, die in der Offset-Messvorrichtung in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Die Offset-Schätzvorrichtung in der in 7 gezeigten Ausführungszeit nimmt auf die Zeit einer Uhr als Referenzzeit Bezug. Das heißt, die Offset-Schätzvorrichtung in dieser Ausführungsform zieht aus der Tatsache Vorteil, dass, wenn der Ort einer mobilen Einrichtung auf der Grundlage der Ankunftszeitdifferenz (TDOA) der Signale von einer Basisstation gemessen wird, die Offset-Messvorrichtung keinen absoluten Sendezeit-Offset der Basisstationen benötigt, sondern nur den Sendezeit-Offset in Relation zu der Bezugszeit einer bestimmten Uhr benötigt.
Ein Element mit demselben Bezugszeichen wie jenem des entsprechenden Elements der Offset-Schätzvorrichtung in 6 führt denselben Vorgang aus, und daher wird auf dessen detaillierte Beschreibung verzichtet.
In der in 7 gezeigten Ausführungsform misst die Messeinheit 63 für die Empfangszeit die Empfangszeit auf der Grundlage der Hochpräzisions-Referenzzeit. Die Uhr, auf die von der Messeinheit 63 für die Empfangszeit als Referenzzeit Bezug genommen wird, kann eine Uhr mit der Genauigkeit einer in einer Basisstation verwendeten Uhr sein. Beispielsweise kann eine Caesium-Atomuhr oder ein Pilotsignal, das von einer Basisstation gesendet wird, die zu der Basisstation, deren Offset zu messen ist, verschieden ist, verwendet werden. Zum Messen der Empfangszeit eines Signals von der Basisstation wird die Messeinheit 63 für die Empfangszeit beispielsweise nach dem genauen Taktsignal betrieben, das von dem Oszillator in der Offset-Messvorrichtung erzeugt wird, und der Gleitkorrelator wird herangezogen, um eine Empfangszeit aus einer Phase mit hoher Korrelation mit dem von der Basisstation ausgesendeten Pilotsignal zu erzeugen.
Eine Offset-Berechnungseinheit 66 verwendet einen Kompensationswert, der durch den Verzögerungswert der Kabel der Offset-Schätzvorrichtung und den Verzögerungswert des Filters gegeben ist, um die korrekte Empfangszeit durch Kompensieren der gemessenen Empfangszeit zu berechnen. Dann subtrahiert die Offset-Berechnungseinheit 66 die Nominalsendezeit der Basisstation und die Ausbreitungszeit der von der Basisstation an die Offset-Schätzvorrichtung übertragenen direkten Welle (Wert, der durch Dividieren des Abstands zwischen der Basisstation und der Offset-Schätzvorrichtung durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit) der Funkwelle erzeugt wird) von der genauen Empfangszeit, die kompensiert worden ist, und gibt den sich ergebenden Wert an die Offset-Bestimmungsvorrichtung 430 als den Schätzwert des Sendezeit-Offsets aus.
Der Abstand zwischen der Basisstation und der Offset-Schätzeinrichtung wird durch den Ort der Basisstation und den Ort der Offset-Schätzvorrichtung berechnet. Der Ort der Basisstation kann mit der Identifikationsnummer der Basisstation verbunden und im Voraus in der Offset-Messvorrichtung gespeichert sein oder kann aus dem Übertragungssignal, das von der Basisstation ausgesendet und von dem Funkempfänger 65 empfangen wurde, gewonnen werden. Als Ort der Offset-Schätzvorrichtung kann eine im Voraus in der Offset-Messvorrichtung gespeicherte Ortsinformation verwendet werden. Die offizielle Sendezeit kann der Identifikationsnummer der Basisstation zugeordnet und in der Offset-Messvorrichtung im Voraus gespeichert sein oder kann aus dem von der Basisstation ausgesendeten und von dem Funkempfänger 65 empfangenen Übertragungssignal gewonnen werden.
Es ist zu beachten, dass die Offset-Schätzvorrichtung in der in 6 gezeigten Ausführungsform Signale von einem GPS-Satelliten als jene Referenzzeit verwendet, die in der Offset-Schätzvorrichtung in der in 7 gezeigten Ausführungsform verwendet wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, umfasst die Offset-Messvorrichtung 43 die mehreren Offset-Schätzvorrichtungen (431 usw.) und die Offset-Bestimmungsvorrichtung 430. Jede der mehreren Offset-Schätzvorrichtungen, die als Offset-Schätzeinrichtung dienen, umfasst den Empfänger (Funkantenne 64, mit der Funkantenne 64 verbundener Funkempfänger 65), der Signale von der Basisstation 41 an mehreren Orten empfängt, die Messeinheit 63 für die Empfangszeit, die die Empfangszeit von Signalen von der Basisstation 41 unter Bezugnahme auf das Basistaktsignal, das als Grundlage der Offset-Messung herangezogen wird, gewinnt, und die Offset-Berechnungseinheit 66, die den Schätzwert des Sendezeit-Offsets der Basisstation 41 aus der gemessenen Empfangszeit berechnet. Dagegen bestimmt die Offset-Bestimmungsvorrichtung 430, die als Offset-Bestimmungseinrichtung arbeitet, das Minimum der Schätzwerte des Sendezeit-Offsets, berechnet durch die Offset-Schätzvorrichtungen 431–433, als gemessener Wert des Sendezeit-Offsets. Daher stellt die Offset-Messvorrichtung 43 die Schätzwerte des Sendezeit-Offsets aus den Signalen von der Basisstation 41 fest, die von den mehreren an mehreren Orten installierten Offset-Schätzvorrichtungen (431 usw.) empfangen werden, und wählt das Minimum aus den geschätzten Offset-Werten aus, um den gemessenen Wert des Sendezeit-Offsets der Basisstation herzustellen, wodurch sie die Offset-Messgenauigkeit erhöht. Außerdem würde das Messergebnis des Offsets, wenn es für ein Messsys tem verwendet wird, das die Position einer mobilen Einrichtung unter Verwendung der Funkwelle von der Basisstation berechnet, die Ortsmessgenauigkeit des Messsystems erhöhen.
Zusätzlich sind Beobachtungspunkte, an denen die mehreren Offset-Schätzvorrichtungen (431 usw.) installiert sind (Punkte, an denen Funkantennen 64 installiert sind) voneinander um wenigstens 1/4 der Wellenlänge der empfangenen Wellen, die zu messen sind, getrennt, und daher kann jede der Offset-Schätzvorrichtungen (431 usw.) ihr eigenes Verzögerungsprofil besitzen. Dies ermöglicht es, die direkte Welle sicher aufzufangen und den Sendezeit-Offset der Basisstation 41 genau zu messen.
Eine Offset-Schätzvorrichtung (beispielsweise 431) kann Signale von der Basisstation 41 mehrere Male empfangen, den Schätzwert des Sendezeit-Offsets mehrere Male erzeugen und dann die mehreren geschätzten Offset-Werte mitteln, um das Ergebnis als geschätzten Offset-Wert der Offset-Schätzvorrichtung 431 zu ergeben. Dieses Schätzverfahren reduziert Messfehler.
Da das Taktsignal, das als Grundlage der Offset-Messung verwendet wird, aus von einem GPS-Satelliten gesendeten und von dem GPS-Empfänger 62 empfangenen Signalen erzeugt wird, kann die Offset-Schätzvorrichtung den Sendezeit-Offset der Basisstation 41 unter Verwendung genauer Zeitinformation messen und dadurch den Offset genau messen.
Außerdem erzeugt die Offset-Schätzvorrichtung in der in 7 gezeigten Ausführungsform das Taktsignal, das als Grundlage der Offset-Messung verwendet wird, aus einer Atomuhr oder aus einem Pilotsignal, das von einer Basisstation gesendet wird, die zu der Basisstation, deren Offset zu messen ist, verschieden ist. Diese Konfigura tion gestattet es, dass die Offset-Schätzvorrichtung den Sendezeit-Offset der Basisstation 41 ohne Verwendung des GPS-Empfängers 62 (GPS-Antenne 61) genau misst.
8 ist ein Blockschaltdiagramm, das die allgemeine Konfiguration einer Offset-Messvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Offset-Messvorrichtung in der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Offset-Messvorrichtung in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform (4, 6 und 7) darin, dass eine Funkantenne 64 und eine Funkempfängereinheit 85 vorgesehen sind. Die Offset-Messvorrichtung in der zweiten Ausführungsform, die an einem Fahrzeug wie etwa einem Kraftfahrzeug angebracht ist, wenn der Sendezeit-Offset einer Basisstation gemessen wird, bewegt sich um mehrere Orte herum und misst Funkwellen von der Basisstation, um die Schätzwerte des Sendezeit-Offsets der Basisstation an jenen Beobachtungspunkten zu erhalten und zu speichern. Nachdem die Vorrichtung die mehreren Beobachtungspunkte für die Messung umrundet hat, wählt sie das Minimum aus jenen gespeicherten geschätzten Offset-Werten, um den Messwert des Sendezeit-Offsets der Basisstation zu erzeugen.
Als nächstes wird die Tätigkeit der Elemente der Offset-Messeinrichtung in der zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Ein Element mit demselben Bezugszeichen wie jenes des korrespondierenden Elements in der ersten Ausführungsform (6) führt denselben Vorgang aus und daher wird auf dessen detaillierte Beschreibung verzichtet.
In der zweiten Ausführungsform ist eine GPS-Antenne 61 mit einem GPS-Empfänger 62 verbunden. Der GPS-Empfänger 62 verwendet das über die GPS-Antenne 61 empfangene GPS-Signal zum Berechnen des Orts und der Zeitinformation (aktuelle Tageszeit) der Offset-Messvorrichtung 43. Eine Funkantenne 64 ist mit einer Funkempfängereinheit 85 verbunden. Die Funkempfängereinheit 85 empfängt Signale von der Basisstation unter Steuerung durch eine Verarbeitungseinheit 86 und sendet sie an eine Messeinheit 63 für die Empfangszeit. Die Messeinheit 63 für die Empfangszeit verwendet die genaue Zeitinformation, die durch Signale von dem GPS-Satelliten kalibriert wurde, um die Empfangszeit des Signals von der Basisstation zu messen. Zum Messen der Empfangszeit des Signals von der Basisstation wird die Messeinheit 63 für die Empfangszeit beispielsweise nach dem genauen Taktsignal betrieben, das auf der Grundlage des Zeitsignals von dem GPS-Empfänger 62 erzeugt wurde, und der Gleitkorrelator wird verwendet, um eine Empfangszeit aus der Phase mit hoher Korrelation mit dem Pilotsignal, das von der Basisstation ausgesendet wurde, zu erzeugen.
Die Verarbeitungseinheit 86 verwendet einen Kompensationswert, der durch den Verzögerungswert der Kabel, die mit den Antennen 61 und 64 der Offset-Messvorrichtung verbunden sind, und den Verzögerungswert des Filters gegeben ist, um eine korrekte Empfangszeit durch Kompensieren der gemessenen Empfangszeit zu berechnen. Dann subtrahiert die Verarbeitungseinheit 86 die Nominalsendezeit der Basisstation und die Ausbreitungszeit der von der Basisstation an die Offset-Schätzvorrichtung übertragenen direkten Welle (Wert, der durch Dividieren des Abstands zwischen der Basisstation und der Offset-Schätzvorrichtung durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit) der Funkwelle erzeugt wird) von der genauen Empfangszeit, die kompensiert worden ist, und speichert den sich ergebenden Wert vorübergehend in einer Speichereinheit 87 als Schätzwert des Sendezeit-Offsets. Außerdem wählt die Verarbeitungseinheit 86 das Minimum aus den mehrfachen geschätzten Off set-Werte, die in der Speichereinheit 87 gespeichert sind, und gibt es als den gemessenen Wert des Sendezeit-Offsets der Basisstation aus.
Der Ort der von der Verarbeitungseinheit 86 verwendeten Offset-Schätzvorrichtung wird durch Messen des Orts der Offset-Messvorrichtung unter Einsatz des GPS-Empfängers 62, um eine Ortsinformation zu erhalten, ermittelt. Die offizielle Sendezeit und der Ort der Basisstation können der Identifikationsnummer der Basisstation zugeordnet und im Voraus in der Speichereinheit 87 gespeichert sein oder sie können aus dem von der Basisstation ausgesendeten und von der Funkempfängereinheit 85 empfangenen Übertragungssignal gewonnen werden.
Es ist auch möglich, zu gestatten, dass ein Beobachtungspunkt das Signal von der Basisstation 41 mehrmals empfängt, um den Schätzwert des Sendezeit-Offsets mehrmals zu schätzen und den Mittelwert der geschätzten Offset-Werte in der Speichereinheit 87 als geschätzten Offset-Wert zu speichern. Die Mittelwertbildung von N Beobachtungswerten (geschätzten Offset-Werten) kann den Fehler auf den Kehrwert der Quadratwurzel des Fehlers N reduzieren, der während einer einmaligen Messung festgestellt wurde (siehe Ausdruck 4).
Wie vorstehend beschrieben ist, umfasst die Offset-Messvorrichtung in der zweiten Ausführungsform den Empfänger (Funkantenne 64 und mit der Funkantenne 64 verbundene Funkempfängereinheit 85), der Signale von der Basisstation 41 empfängt, die Messeinheit 63 für die Empfangszeit, die die Empfangszeit von Signalen von der Basisstation 41 unter Bezugnahme auf das Basistaktsignal gewinnt, das die Grundlage der Offset-Messung ist, und geschätzte Offset-Werte ausgibt, die Speichereinheit 87, worin die geschätzten Offset-Werte gespeichert werden, und die Verarbeitungseinheit 86, die das Speichern der geschätzten Offset-Werte in der Speichereinheit 87 steuert.
Die Verarbeitungseinheit 86, die das Minimum aus den Schätzwerten des Sendezeit-Offsets wählt, die von der Offset-Schätzvorrichtung zur Erzeugung des Sendezeit-Offsets berechnet wurden, fungiert als Offset-Bestimmungseinrichtung. Daher kann die Offset-Messvorrichtung, die sich zur Messung der Empfangszeit von Signalen von der Basisstation 41 um mehrere Orte herum bewegt, den Sendezeit-Offset der Basisstation genau messen, ohne mehrere GPS-Empfänger 62 (GPS-Antennen 61), mehrere Funkempfängereinheiten 85 (Funkantennen 64) und mehrere Messeinheiten 63 für die Empfangszeit zu verwenden.
Außerdem ist die Speichereinheit 87 vorgesehen, um geschätzte Offset-Werte zu speichern, aus welchen das Minimum zu wählen ist. Diese Konfiguration beseitigt die Notwendigkeit, das Minimum geschätzter Offset-Werte zu wählen, während die Empfangszeiten von Signalen von der Basisstation gemessen werden, wodurch die Verarbeitungslast der Verarbeitungseinheit 86 gesenkt wird.
Da das Taktsignal, das als Grundlage für die Offset-Messung verwendet wird, aus Signalen erzeugt wird, die von einem GPS-Satelliten übertragen und von dem GPS-Empfänger 62 empfangen werden, kann die Offset-Messvorrichtung den Sendezeit-Offset der Basisstation 41 unter Verwendung genauer Zeitinformation messen und dadurch den Offset genau messen.
Außerdem werden die an der Messung beteiligten Fehler reduziert, da die Offset-Messvorrichtung Signale von der Basisstation 41 an einem Ort mehrere Male empfängt, den Schätzwert des Sendezeit-Offsets mehrere Male schätzt und den Mittelwert der geschätzten Offset-Werte in der Speichereinheit 87 als geschätzten Offset-Wert speichert.
9 ist ein Blockschaltdiagramm, das die allgemeine Konfiguration einer Offset-Messvorrichtung in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Offset-Messvorrichtung in der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von der Offset-Messvorrichtung in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform (4, 6, 7) darin, dass eine Funkempfängereinheit 85 für mehrere Funkantennen 941,..., 94n vorgesehen ist.
In der dritten Ausführungsform ist eine GPS-Antenne 61 mit einem GPS-Empfänger 62 verbunden. Der GPS-Empfänger 62 berechnet den Ort und die Zeitinformation (aktuelle Tageszeit) der Offset-Messvorrichtung aus von der Antenne 61 empfangenen GPS-Signalen. Die Funkantennen 941,..., 94n, die sich von einem Antennenwähler 98 aus erstrecken, sind an voneinander getrennten Orten (Beobachtungspunkten) installiert und sind über den Antennenwähler 98 mit der Funkempfängereinheit 85 verbunden.
Der Antennenwähler 98 wählt auf Befehl einer Verarbeitungseinheit 96 eine der mit der Funkempfängereinheit 85 verbundenen Funkantennen 941,..., 94n aus. Die Funkempfängereinheit 85 empfängt von der Basisstation ausgesendete Signale und sendet sie an eine Messeinheit 63 für die Empfangszeit unter Steuerung der Verarbeitungseinheit 96. Die Messeinheit 63 für die Empfangszeit verwendet eine genaue Zeitinformation, die von Signalen von einem GPS-Satelliten kalibriert wurde, um die Empfangszeit von Signalen von der Basisstation zu messen. Zum Messen der Empfangszeit von Signalen von der Basisstation wird die Messeinheit 63 für die Empfangszeit beispielsweise nach dem genauen Taktsignal betrieben, das auf der Grundlage des Zeitsignals von dem GPS-Empfänger 62 erzeugt wird, und der Gleitkorrelator wird verwendet, um eine Empfangszeit aus der Phase mit hoher Korrelation mit dem von der Basisstation gesendeten Pilotsignal zu erzeugen.
Die Verarbeitungseinheit 96 verwendet einen Kompensationswert, der durch den Verzögerungswert der Antenne 61 und der mit den Antennen 941,..., 94n verbundenen Kabel und den Verzögerungswert des Filters der Offset-Messvorrichtung gegeben ist, um eine korrekte Empfangszeit durch Kompensieren der Empfangszeit zu berechnen, die von der Messeinheit 63 für die Empfangszeit gemessen wurde. Dann subtrahiert die Verarbeitungseinheit 96 die Nominalsendezeit der Basisstation und die Ausbreitungszeit der von der Basisstation an die Offset-Schätzvorrichtung übertragenen direkten Welle (Wert, der durch Dividieren des Abstands zwischen der Basisstation und der Offset-Schätzvorrichtung durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit (Lichtgeschwindigkeit) der Funkwelle erzeugt wird) von der genauen Empfangszeit, die kompensiert worden ist, und speichert den sich ergebenden Wert vorübergehend in einer Speichereinheit 97 als Schätzwert des Sendezeit-Offsets. Der vorstehend beschriebenen Kompensationswert ist der Kompensationswert, der durch den Verzögerungsbetrag der Kabel gegeben ist, die mit der ausgewählten einen der Funkantennen 941,..., 94n verbunden sind. Der Ort jeder Funkantenne 941,..., 94n wird von der Verarbeitungseinheit 96 auf der Grundlage des Orts der GPS-Antenne 61 berechnet, der von dem GPS-Empfänger 62 gemessen wurde, wobei der sich relativ zu der GPS-Antenne 61 befindliche Ort im Voraus gemessen wird. Wenn die Funkantennen 941 usw. sich nahe der GPS-Antenne 61 befinden, kann der Ort der GPS-Antenne 61 als Ort der Funkantennen 941 usw. benutzt werden.
Die Verarbeitungseinheit 96 wählt das Minimum aus den Schätzwerten des Sendezeit-Offsets aus, die unter Verwendung der Funkantennen 941,..., 94n berechnet werden und die in einer Speichereinheit 97 gespeichert sind, und gibt dann den gewählten Wert als Messwert des Sendezeit-Offsets der Basisstation aus.
Der Ort der von der Verarbeitungseinheit 96 verwendeten Offset-Messvorrichtung wird durch Messen des Orts der Offset-Messvorrichtung unter Einsatz des GPS-Empfängers 62, um eine Ortsinformation zu erhalten, ermittelt. Die offizielle Sendezeit und der Ort der Basisstation können der Identifikationsnummer der Basisstation zugeordnet und im Voraus in der Speichereinheit 97 gespeichert sein oder sie können aus dem von der Basisstation ausgesendeten und von der Funkempfängereinheit 85 empfangenen Übertragungssignal gewonnen werden.
Als nächstes werden die Bedingungen zum Installieren der mehreren Funkantennen 941,..., 94n der Offset-Messvorrichtung beschrieben. Die Funkantennen 941,..., 94n sollten an einem Ort installiert werden, der von einer Basisstation aus gesehen werden kann, deren Offset zu messen ist, wobei sie mindestens 1/4 der Wellenlänge des Empfangssignals voneinander entfernt sind. Wenn beispielsweise der Sendezeit-Offset einer Basisstation im 800 MHz-Band gemessen wird, ist es erforderlich, dass die Funkantennen 941,..., 94n mindestens 94 mm voneinander getrennt sind.
Es ist auch möglich, den Messwert des Sendezeit-Offsets mehrere Male an einem Beobachtungspunkt zu messen und dann durch Mittelwertbildung der gemessenen Offset-Werte den Ergebniswert als geschätzten Offset-Wert am Beobachtungspunkt zu geben. Wenn im Allgemeinen ein Fehler s bei einer einmaligen Messung entsteht und wenn jede Messung unabhängig ausgeführt wird, dann kann die Mittelwertbildung von N Beobachtungswerten (geschätzten Offset-Werten, gemessenen Offset-Werten) den Fehler auf den Kehrwert der Quadratwurzel von N reduzieren. Das heißt, wenn der gemittelte Feh ler von N Beobachtungswerten s' ist, dann ist der Fehler (s') durch den Ausdruck 4 dargestellt.
Ausdruck 4 s' = s / √N
Bei der Mittelwertbildung von Messwerten, wie vorstehend beschrieben, ist es auch möglich, eine Schwelle vorzusehen, um zu überprüfen, ob das von der Basisstation empfangene Signal gut ist. Wenn das Signal als Ergebnis des Vergleichs mit der Schwelle für schlecht befunden wird, kann der Beobachtungswert (geschätzter Offset-Wert) auf der Grundlage des Signals von den Schätzwerten, die zur Mittelwertbildung zu verwenden sind, ausgeschlossen werden. Beispielsweise ist es möglich vor dem Durchführen der Mittelwertberechnung einen Beobachtungswert eines Signals auszuschließen, dessen Rauschabstand (S/N) nicht groß genug ist. Genauer gesagt, sollte im Fall einer Basisstation, die der TIA/EIA-95 entspricht, ein geschätzter Offset-Wert, der aus einem Signal mit weniger als 15 dB S/N erzeugt wurde, von der Mittelwertbearbeitung ausgeschlossen werden. Der Rauschabstand kann von der Funkempfängereinheit 85 erhalten werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, umfasst die Offset-Messvorrichtung in der dritten Ausführungsform den Empfänger (mehrere Funkantennen 941,..., 94n, den Antennenwähler 98, der die Funkantennen 941,..., 94n zur Verbindung mit der Funkempfängereinheit 85 schaltet, und die mit den Funkantennen 941,..., 94n verbundene Funkempfängereinheit 85), der Signale von der Basisstation 41 empfängt, die Messeinheit 63 für die Empfangszeit, die die Empfangszeit eines Signals aus der Basisstation 41 unter Bezugnahme auf das Basistaktsignal gewinnt, das als Grundlage für die Offset-Messung ver wendet wird und den geschätzten Offset-Wert ausgibt, die Speichereinheit 97, in der geschätzte Offset-Werte gespeichert werden, und die Verarbeitungseinheit 96, die die Speicherung der geschätzten Offset-Werte in die Speichereinheit 97 steuert. Die Verarbeitungseinheit 96, die das Minimum aus den geschätzten Werten des Sendezeit-Offsets wählt, der durch die Offset-Schätzvorrichtung berechnet wurde, um den Offset-Wert der Sendezeit herzustellen, fungiert als Offset-Bestimmungseinrichtung. Diese Konfiguration gestattet es, dass der Sendezeit-Offset der Basisstation 41 genau gemessen wird, ohne die mehreren GPS-Empfänger 62 (GPS-Antenne 61), die mehreren Funkempfängereinheiten 85 und die mehreren Messeinheiten 63 für die Empfangszeit zu verwenden und ohne die Anzahl von Beobachtungspunkten zu erhöhen, die die Offset-Messvorrichtung umrunden muss.
Die Speichereinheit 97 ist vorgesehen, um geschätzte Offset-Werte zu speichern, aus denen das Minimum auszuwählen ist. Diese Konfiguration beseitigt die Notwendigkeit, das Minimum geschätzter Offset-Werte zu wählen, während sie die Empfangszeit des Signals von der Basisstation 41 misst, wodurch die Verarbeitungslast der Verarbeitungseinheit 96 verringert wird.
Da das Taktsignal, das als Grundlage für die Offset-Messung verwendet wird, aus Signalen erzeugt wird, die von einem GPS-Satelliten übertragen und von dem GPS-Empfänger 62 empfangen werden, kann die Offset-Messvorrichtung den Sendezeit-Offset der Basisstation 41 unter Verwendung genauer Zeitinformation messen und dadurch den Offset genau messen.
Außerdem werden die an der Messung beteiligten Fehler reduziert, da die Offset-Messvorrichtung Signale von der Basisstation 41 mehrmals durch die Funkantennen 941,..., 94n empfängt, den geschätzten Off set der Sendezeit an der Antenne mehrmals schätzt und das gemittelte Ergebnis der geschätzten Offset-Werte in der Speichereinheit 97 als geschätzten Offset-Wert speichert.
Außerdem sind die Funkantennen 941,..., 94n von einander um mindestens 1/4 der Wellenlänge der empfangenen Wellen, die zu messen sind, getrennt, und daher kann jede der Funkantennen 941, ..., 94n ihr eigenes Verzögerungsprofil besitzen. Diese Konfiguration ermöglicht es, die direkte Welle sicher aufzufangen und den Sendezeit-Offset der Basisstation 41 genau zu messen.
10 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Offset-Messsystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das in 10 gezeigte Offset-Messsystem sammelt und speichert den Sendezeit-Offset einer Basisstation wirksam unter Verwendung der Offset-Messvorrichtung (Offset-Messvorrichtung), die in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen (4 – 9) und dem Netzwerk verwendet wird.
In einem mobilen Kommunikationssystem, in dem Basisstationen gewöhnlich in einem breiten Bereich installiert sind, könnten mehrere Offset-Messvorrichtungen, wenn sie zum Messen der Sendezeit-Offsets aller Basisstationen verwendet werden, die Messzeit verringern. In einem derartigen System sollten die Messwerte des Sendezeit-Offsets der Basisstationen zum Speichern in einer Datenbank wirksam gesammelt werden. Dazu verbindet das in 10 gezeigte Offset-Messsystem mehrere Offset-Messendgeräte (Offset-Messvorrichtungen) über das Netzwerk, um die gemessenen Offset-Werte der mobilen Einrichtungen in der Datenbank zu speichern.
Mobile Einrichtungen 111 und 112 zur Offset-Messung, die jede eine Kommunikationssteuereinheit 1111 und eine Offset-Messvorrichtung 1112 umfassen, sind tragbare (oder an einem Fahrzeug anbringbare) Endgeräte. Die Kommunikationssteuereinheit 1111 verbindet die mobile Einrichtung 111 zur Offset-Messung über das Netzwerk mit einer Datenbank 110, um den Sendezeit-Offset einer (nicht gezeigten) Basisstation, der von der Offset-Messvorrichtung 1112 gemessen wurde, über das Netzwerk an die Datenbank 110 zu übertragen. Die Offset-Messvorrichtung 1112 mit der in den 4 und 9 gezeigten Konfiguration misst den Sendezeit-Offset der Basisstation.
11 ist ein Blockschaltdiagramm, das die allgemeine Konfiguration der in 10 gezeigten Datenbank 110 zeigt.
Die Datenbank 110 umfasst eine Kommunikationssteuereinheit 1101, die über das Netzwerk einen von der Offset-Messvorrichtung gemessenen Offset-Wert empfängt, eine Speichereinheit 1103, worin die gemessenen Werte des Sendezeit-Offsets der Basisstationen gespeichert werden, und eine Verarbeitungseinheit 1102, die einen gespeicherten Offset-Wert mit einem gemessenen Offset-Wert, der empfangen wird, aktualisiert.
Als nächstes wird die Tätigkeit des Offset-Messsystems beschrieben.
Zunächst wird die mobile Einrichtung 111 zur Offset-Messung zu einem Messort gebracht. Der Messort ist ein Ort, von dem aus die Station, deren Offset zu messen ist, gesehen wird, so dass die direkte Welle eintreffen kann. Die mobile Einrichtung 111 zur Offset-Messung ist an dem Messort zum Messen des Sendezeit-Offsets der Basisstation befestigt. Der gemessene Offset-Wert wird an die Datenbank 110 über das Netzwerk mit der Identifikationsinformation (beispielsweise der ID-Nummer der Basisstation), die zur Identifizierung der Basisstation angehängt ist, übertragen. Da der Offset an einem Ort gemessen wird, an dem die Funkwelle von der Basisstation eintrifft, das heißt, innerhalb des Bereichs der Basisstation, deren Offset zu messen ist, kann die Offset-Messvorrichtung das Netzwerk über eine Funkkommunikationsleitung benützen, die zwischen der Offset-Messvorrichtung und der Basisstation eingerichtet ist.
Nachdem der Offset einer Basisstation gemessen worden ist, wird die mobile Einrichtung zur Offset-Messung an einen anderen Ort zum Messen des Offsets der nächsten Basisstation gebracht. An dem neuen Ort werden die Messung eines Offsets und die Übertragung des gemessenen Offset-Werts an die Datenbank wiederholt. Andere mobile Einrichtungen zur Offset-Messung wiederholen ebenfalls die Messung eines Offsets und die Übertragung des gemessenen Offset-Werts an die Datenbank auf dieselbe Weise. Das System kann so entworfen sein, dass zwei oder mehr mobile Einrichtungen zur Offset-Messung nicht den Offset derselben Basisstation messen.
Alternativ kann das System so entworfen sein, dass zwei oder mehr mobile Einrichtungen zur Offset-Messung den Offset derselben Basisstation messen. Wenn zwei oder mehr mobile Einrichtungen zur Offset-Messung den Offset derselben Basisstation messen, kann die Datenbank 110 die Funktion der Offset-Bestimmungsvorrichtung 430 haben. Das heißt, die Datenbank 110 wählt das Minimum aus den geschätzten Offsets aus, die in der Datenbank gespeichert sind und die derselben Basisstation zugeordnet sind und von zwei oder mehr mobilen Einrichtungen 111 zur Offset-Messung übertragen werden, und speichert den gewählten Offset-Wert in der Datenbank 110 als gemessenen Offset-Wert.
Außerdem kann das System so entworfen sein, dass ein geschätzter Offset, der von der mobilen Einrichtung 111 zur Offset-Messung übertragen wird, zu einer anderen mobilen Einrichtung 112 zur Offset-Messung übertragen wird. Danach wählt die mobile Einrichtung 112 zur Offset-Messung das Minimum der geschätzten Offset-Werte als gemessenen Offset-Wert aus, sendet den gewählten Wert an die 110 und speichert ihn darin.
Die Datenbank 110 sammelt und speichert die Offset-Werte, die von der mobilen Einrichtung 111 zur Offset-Messung für jede Basisstation auf der Grundlage der Identifikationsinformation über die Basisstationen erhalten worden sind. Auf diese Art und Weise werden die Sendezeit-Offsets der Basisstationen gemessen, gesammelt und nacheinander in der Datenbank gespeichert.
Es ist möglich, dass eine Person oder Organisation Offset-Werte misst und eine andere Daten sammelt und eine Datenbank aufbaut. Genauer gesagt, sammelt ein gemeinsamer Träger die von anderen gemessenen Offset-Werte der Basisstationen und baut eine Datenbank auf.
Obwohl die Funkkommunikationsleitung, die die Basisstation aufweist, verwendet wird, kann ein anderes Netzwerk zum Sammeln von Offset-Daten eingesetzt werden. Genauer gesagt, können die Offset-Werte über ein anderes Funknetzwerk (zum Beispiel DMCA) oder ein verkabeltes Netzwerk (zum Beispiel eine Standleitung) zum Aufbauen einer Datenbank übertragen werden.
Das System kann so entworfen sein, dass, wenn der Offset einer Basisstation, für die bereits ein anderer Offset-Wert gespeichert ist, erhalten wird, der gespeicherte Offset-Wert mit dem neuen Offset-Wert aktualisiert wird, wenn letzterer kleiner ist.
12 ist ein Blockschaltdiagramm, das eine andere Konfiguration der in 10 gezeigten mobilen Einrichtung zur Offset-Messung zeigt.
Anders als die in 10 gezeigte mobile Einrichtung zur Offset-Messung besitzt die in 12 gezeigte mobile Einrichtung zur Offset-Messung eine Kartendatenbank 1115 zum Anzeigen von Karteninformationen auf einer Anzeigevorrichtung 1113. Ein Element mit demselben Bezugszeichen wie jenes des entsprechenden Elements der mobilen Einrichtung zur Offset-Messung in 10 führt denselben Vorgang aus, und daher wird auf seine detaillierte Beschreibung verzichtet.
Die mobile Einrichtung 111 zur Offset-Messung umfasst die Kommunikationssteuereinheit 1111, die Offset-Messvorrichtung 1112, die Anzeigevorrichtung 1113, die Tastatur 1114 und die Kartendatenbank 1115.
Die Kommunikationssteuereinheit 1111 verbindet die mobile Einrichtung 111 zur Offset-Messung über das Netzwerk mit der Datenbank 110, um Sendezeit-Offsets an die Datenbank 110 zu übertragen (siehe 10). Die Offset-Messvorrichtung 1112 misst den Sendezeit-Offset einer Basisstation. Die Anzeigevorrichtung 1113 zeigt darauf den Tätigkeitsstatus der Offset-Messvorrichtung, den Sendezeit-Offset einer Basisstation (geschätzter Offset-Wert, gemessener Offset-Wert) und die Orte der Basisstationen und Offset-Messvorrichtungen an, die die Kartendatenbank 1115 verwenden. Die Tastatur 1114 dient dazu, der Offset-Messvorrichtung einen Befehl zu erteilen. Die Kartendatenbank 1115 enthält Kartendaten über das Gebiet, in dem sich die Basisstationen befinden, deren Offsets zu messen sind, und zeigt Karteninformationen auf der Anzeigevorrichtung 1113 an.
Die Offset-Messvorrichtung 1112 besitzt eine Verarbeitungseinheit 1116, die nicht nur die Komponenten der Offset-Messvorrichtung 1112, sondern auch die Kommunikationssteuereinheit 1111, die Anzeigevorrichtung 1113, die Tastatur 1114 und die Kartendatenbank 1115 steuert.
Wie vorstehend beschrieben ist, sammelt das Offset-Messsystem in der vorliegenden Ausführungsform über das Netzwerk gemessene Offset-Werte, die von der Offset-Messvorrichtung ausgegeben wurden, und speichert sie in der Datenbank 110, wodurch sie die Sendezeit-Offsets von Basisstationen wirksam sammelt und speichert.
Außerdem zeigt die Offset-Messvorrichtung in der vorliegenden Ausführungsform Kartendaten auf der Anzeigevorrichtung 1113 Kartendaten an, die in der Kartendatenbank 1115 gespeichert sind. Diese Fähigkeit ist praktisch beim Messen des Sendezeit-Offsets einer Basisstation, da Informationen über den Ort der Vorrichtung, den Ort der Basisstation, deren Offset zu messen ist, und umgebende Gebäude erhalten werden.
Andere typische Aspekte der vorliegenden Erfindung als jene, die im Anspruch beansprucht werden, sind folgende:
Eine Offset-Speichervorrichtung, die Signale von einer Funkbasisstation empfängt und welche Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation misst und darin speichert, wobei die Offset-Speichervorrichtung folgendes umfasst: eine Offset-Schätzvorrichtung, die eine Empfangseinheit umfasst, welche an mehreren Orten von der Funkbasisstation gesendete Signale empfängt; eine Empfangszeit-Messeinheit, die eine Empfangszeit eines von der Funkbasisstation gesendeten Signals unter Bezugsnahme auf Basistakte misst; und eine Offset-Berechnungseinheit, die Schätzwerte eines Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation aus der gemessenen Empfangszeit berechnet; eine Speichereinheit, in der die geschätzten Offset-Werte gespeichert werden; und eine Verarbeitungseinheit, die die Speicherung der geschätzten Offset-Werte in der Speichereinheit zum Auswählen eines Minimums der geschätzten Offset-Werte steuert.
Die Offset-Speichervorrichtung, in der die Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation gespeichert werden, worin die Verarbeitungseinheit das Minimum der geschätzten Offset-Werte auswählt, die in der Speichereinheit gespeichert sind, um einen gemessenen Sendezeit-Offset der Funkbasisstation zu erzeugen.
Die Offset-Speichervorrichtung, die des Weiteren einen GPS-Empfänger zum Erzeugen der Basistakte aus Signalen umfasst, die von dem GPS-Empfänger empfangen und von GPS-Satelliten übertragen werden.
Die Offset-Speichervorrichtung, worin die Offset-Schätzeinrichtung einen Durchschnitt der Schätzwerte des Sendezeit-Offsets, der mehrere Male gemessen wurde, errechnet, um den geschätzten Offset-Wert zu erzeugen.
Ein Offset-Messverfahren zum Empfangen von Signalen von einer Funkbasisstation und zum Messen eines Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Ausgeben von Schätzwerten eines Sendezeit-Offsets, der auf der Grundlage von Signalen berechnet wird, die an mehreren Beobachtungspunkten erhalten wurden; Sammeln der geschätzten Offset-Werte, die ausgegeben wurden, über ein Netzwerk; und Auswählen eines Minimums der gesammelten geschätzten Offset-Werte, um einen Messwert des Sendezeit-Offsets zu erzeugen.
Ein Offset-Messsystem, das Signale von einer Funkbasisstation empfängt und das Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation misst, wobei das Offset-Messsystem folgendes umfasst: eine Offset-Schätzeinrichtung, die eine Empfangseinheit umfasst, welche an mehreren Orten Signale empfängt, die von der Funkbasisstation übertragen wurden; eine Empfangszeit-Messeinheit, die eine Empfangszeit eines von der Funkbasisstation unter Bezugnahme auf Basistakte gesendeten Signals misst; und eine Offset-Berechnungseinheit, die Schätzwerte eines Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation aus der gemessenen Empfangszeit berechnet; Ausgabemittel zum Ausgeben der geschätzten Offset-Werte; und eine Datenbank, in der die über ein Netzwerk gesammelten geschätzten Offset-Werte gespeichert sind.
Ein Datenbank-Aufbauverfahren zum Aufbauen einer Datenbank, in der Sendezeit-Offsets einer Funkbasisstation gespeichert sind, die durch das Empfangen von Signalen von der Funkbasisstation berechnet wurden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Sammeln von Schätzwerten eines Sendezeit-Offsets über ein Netzwerk, der auf der Basis von Signalen, die an mehreren Beobachtungspunkten empfangen wurden, berechnet wurde; und Speichern der geschätzten Offset-Werte in der Datenbank, um ein Minimum aus den geschätzten Offset-Werten auszuwählen, die gesammelt worden sind.
Ein Datenbank-Aufbauverfahren zum Aufbauen einer Datenbank, in der Sendezeit-Offsets einer Funkbasisstation gespeichert sind, die durch das Empfangen von Signalen von der Funkbasisstation berechnet wurden, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Berechnen von Schätzwerten eines Sendezeit-Offsets, der auf der Grundlage von Signalen, die an mehreren Beobachtungspunkten empfangen wurden, berechnet wurde; Auswählen eines Minimums aus den gemessenen Offset-Werten zur Erzeugung eines gemessenen Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation; Sammeln der gemessenen Offset-Werte über ein Netzwerk; und Speichern der gesammelten gemessenen Offset-Werte in der Datenbank.
Eine Datenbank, worin Sendezeit-Offsets einer Funkbasisstation gespeichert sind, die durch Empfangen von Signalen von der Funkbasisstation berechnet werden, in der geschätzte Offset-Werte, die von einer Offset-Schätzeinrichtung geschätzt wurden, über ein Netzwerk gesammelt werden, wobei die Offset-Schätzeinrichtung folgendes umfasst: eine Empfangseinheit, die an mehreren Orten Signale empfängt, die von der Funkbasisstation übertragen werden; eine Empfangszeit-Messeinheit, die eine Empfangszeit eines Signals misst, das von der Funkbasisstation unter Bezugnahme auf Basistakte übertragen wurde; und eine Offset-Berechnungseinheit, die Schätzwerte eines Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation aus der gemessenen Empfangszeit berechnet und in der die geschätzten Offset-Werte gespeichert werden, um zu ermöglichen, dass ein Minimum der geschätzten Offset-Werte ausgewählt wird.
Eine Datenbank, in der Sendezeit-Offsets einer Funkbasisstation gespeichert sind, die durch Empfangen von Signalen von der Funkbasisstation berechnet werden, worin ein gemessener Offset-Wert, der durch eine Offset-Bestimmungseinrichtung bestimmt wurde, über ein Netzwerk gesammelt wird und der gesammelte gemessene Offset-Wert in der Datenbank gespeichert wird, wobei die Offset-Bestimmungseinrichtung einen kleinsten der geschätzten Offset-Werte als Messwert eines Sendezeit-Offsets bestimmt, wobei geschätzte Offset-Werte durch eine Offset-Berechnungseinrichtung berechnet werden, die die Schätzwerte eines Sendezeit-Offsets auf der Grundlage von Signalen berechnet, die an mehreren Beobachtungspunkten empfangen wurden.
Ein Programm, welches bewirkt, dass ein Computer ein Offset-Messverfahren ausführt, das Signale von einer Funkbasisstation empfängt und Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation misst, wobei das Programm bewirkt, dass der Computer einen Ablauf zum Berechnen von Schätzwerten eines Sendezeit-Offsets aus Signalen, die an mehreren Beobachtungspunkten empfangen wurden, und einen Ablauf zum Auswählen eines Minimums der geschätzten Offset-Werte als gemessenen Offset-Wert eines Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation ausführt.
Ein Programm, welches bewirkt, dass ein Computer als Offset-Messvorrichtung fungiert, welche Signale von einer Funkbasisstation empfängt und Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation überträgt, wobei das Programm bewirkt, dass der Computer als Empfangszeit-Messeinrichtung zum Messen von Empfangszeiten der Signale, die von der Funkbasisstation unter Bezugnahme auf Basistakte übertragen wurden, als Offset-Berechnungseinrichtung zum Berechnen von Schätzwerten eines Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation aus den Empfangszeiten, die gemessen worden sind, und als Offset-Bestimmungseinrichtung zum Auswählen eines Minimums der geschätzten Offset-Werte und zum Bestimmen des gewählten Minimums als Messwert eines Sendezeit-Offsets fungiert.

Claims

Offset-Messverfahren zum Empfangen von Signalen von einer Funkbasisstation (131) und zum Messen eines Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation (131), mit den Schritten: Berechnen geschätzter Werte des Sendezeit-Offsets auf der Grundlage von Signalen, die an mehreren Beobachtungspunkten mit bekannter Position oder bekanntem Abstand von der Basisstation empfangen werden, und Auswählen eines Minimums der geschätzten Offset-Werte, um den Minimum-Wert als gemessenen Wert des Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation (131) zu bestimmen.
Offset-Messverfahren nach Anspruch 1, bei dem die geschätzten Offsets jeweils berechnet werden aus einer Zeit, zu der ein bestimmtes Signal von der Funkbasisstation (131) ausgesandt wurde, einer Zeit, zu der das bestimmte Signal, das von der Funkbasisstation (131) ausgesandt wurde, empfangen wurde, und aus einem Abstand zwischen der Funkbasisstation (131) und einer Empfangsantenne (34).
Offset-Messverfahren nach Anspruch 1, bei dem ein Mittelwert der geschätzten Offsets, die an jedem der Beobachtungsorte mehrfach gemessen werden, der geschätzte Offset des Orts ist.
Offset-Messverfahren nach Anspruch 1, bei dem dann, wenn das empfangene Signal als Ergebnis eines Vergleichs mit einem Schwellenwert als unzureichend befunden wird, das Signal von der Offset-Messung ausgeschlossen wird.
Offset-Messverfahren nach Anspruch 1, bei der Zeitinformation, die als Grundlage der Offset-Messung verwendet wird, von GPS-Satelliten (101) erzeugt wird.
Offset-Messverfahren nach Anspruch 1, bei der Zeitinformation, die als Grundlage für die Offset-Messung verwendet wird, von einer Basisstation (132, 133) erzeugt wird, die zur Basisstation (131), deren Offset zu messen ist, verschieden ist.
Offset-Messvorrichtung (43), die Signale von einer Funkbasisstation (131) empfängt und Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation (131) misst, wobei die Offset-Messvorrichtung aufweist: eine Offset- Schätzeinrichtung (431), die einen Funkempfänger (65) aufweist, der an mehreren Orten mit bekannten Positionen oder Abständen von der Basisstation Signale empfängt, die von der Funkbasisstation (131) ausgesendet werden; eine Messeinheit für die Empfangszeit (63), die die Empfangszeit eines von der Funkbasisstation (131) ausgesendeten Signals Bezug nehmend auf Basistakte misst; und eine Offset-Berechnungseinheit (66), die geschätzte Werte des Sendezeit-Offsets der Funkbasisstation (131) aus den gemessenen Empfangszeiten berechnet; und eine Offset-Bestimmungseinrichtung (430) zum Auswählen eines Minimums der geschätzten Werte des Sendezeit-Offsets und zum Bestimmen des ausgewählten Minimums als gemessener Wert des Sendezeit-Offsets.
Offset-Messvorrichtung (43) nach Anspruch 7, bei der die Offset-Messvorrichtung (43) mehrere Offset-Schätzeinrichtungen (431, 432, 433) hat zum Empfangen der Signale von der Basisstation (131) an mehreren Orten.
Offset-Messvorrichtung (43) nach Anspruch 8, bei der die Offset-Abschätzeinrichtung (431) eine Einrichtung aufweist zum Berechnen eines Mittelwerts der abgeschätzten Werte des Sendezeit-Offsets, die als geschätzte Offsets der Offset-Abschätzeinrichtung mehrfach gemessen werden.
Offset-Messvorrichtung (43) nach Anspruch 7, bei der die Offset-Messeinrichtung (431) mehrere Antennen (941, 942,..., 94n) aufweist zum Empfangen des Signals von der Funkbasisstation (131) an mehreren Orten.
Offset-Messvorrichtung (43) nach Anspruch 10, bei der mehrere Antennen (941, 942,..., 94n) voneinander um eine bestimmte Entfernung entfernt sind, wobei sie einen Antennenwähler (98) aufweist, der die Antennen zur Verbindung mit der Empfangseinheit (85) schaltet.
Offset-Messvorrichtung (43) nach Anspruch 10, bei der die Antennen voneinander um zumindest ein Viertel der Wellenlänge des empfangenen Signals beabstandet sind.
Offset-Messvorrichtung (43) nach Anspruch 10, bei der die Offset-Messeinrichtung (431) eine Einrichtung aufweist, um für jede der Antennen einen Mittelwert der geschätzten Werte des Sendezeit-Offsets zu berechnen, die mehrmals gemessen werden, wobei der Mittelwert als der geschätzte Offset der Antenne genommen wird.
Offset-Messvorrichtung (43) nach Anspruch 7, bei der die Offset-Messeinrichtung (43), die beweglich ist, sich bezüglich mehrerer Beobachtungspunkte bewegt, um die Signale von der Ba sisstation (131) zu empfangen, und die Empfangszeiten der von der Basisstation (131) gesendeten Signale misst.
Offset-Messvorrichtung (43) nach Anspruch 7, mit einem GPS-Empfänger (32), der die Basistakte aus den vom GPS-Empfänger (32) vom GPS-Satelliten empfangenen Signalen erzeugt.