JP2004527926A - 位置情報を使用して基地局タイミングをダイナミックに較正するシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
【解決手段】ワイヤレス通信システム中の基地局をダイナミックに較正するシステムおよび方法がここに提示される。本発明の実施形態にしたがうと、本発明には通信信号を送信し、受信し、および処理する基地局と、基地局と通信するワイヤレス通信装置が含まれる。ワイヤレス通信装置はその位置を決定し、基地局から送信される第１の信号の到着時間を検出し、ワイヤレス通信装置と基地局との間の見通線（ＬＯＳ）距離に対応するＬＯＳ遅延を計算する。ＬＯＳ距離計算は基地局位置情報とワイヤレス通信装置位置情報に基づく。基地局は第１の信号により生じる遅延と、第１の信号に応答してワイヤレス通信装置から基地局に返信される第２の信号により生じる遅延とに対応する往復遅延（ＲＴＤ）を測定する。基地局はＬＯＳ遅延、第１の信号の到着時間、およびＲＴＤに基づいて基地局タイミング較正誤差を決定し、基地局タイミングをダイナミックに較正して基地局タイミング較正誤差を補償する。
【選択図】図５
【解決手段】ワイヤレス通信システム中の基地局をダイナミックに較正するシステムおよび方法がここに提示される。本発明の実施形態にしたがうと、本発明には通信信号を送信し、受信し、および処理する基地局と、基地局と通信するワイヤレス通信装置が含まれる。ワイヤレス通信装置はその位置を決定し、基地局から送信される第１の信号の到着時間を検出し、ワイヤレス通信装置と基地局との間の見通線（ＬＯＳ）距離に対応するＬＯＳ遅延を計算する。ＬＯＳ距離計算は基地局位置情報とワイヤレス通信装置位置情報に基づく。基地局は第１の信号により生じる遅延と、第１の信号に応答してワイヤレス通信装置から基地局に返信される第２の信号により生じる遅延とに対応する往復遅延（ＲＴＤ）を測定する。基地局はＬＯＳ遅延、第１の信号の到着時間、およびＲＴＤに基づいて基地局タイミング較正誤差を決定し、基地局タイミングをダイナミックに較正して基地局タイミング較正誤差を補償する。
【選択図】図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願は２０００年１０月１０日に出願された米国仮出願第６０／２３９，３１８号に対して優先権を主張する。
【０００２】
本発明は一般的にワイヤレス通信システムに関し、特に基地局タイミングをダイナミックに較正するシステムおよび方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
適切なタイミングを較正して維持することは通信システムにおける重要な関心事である。これは特にコード分割多元接続（ＣＤＭＡ）スキームのもとで動作するワイヤレス通信では特に真実である。ＣＤＭＡはデジタル無線周波数（ＲＦ）チャネル化技術であり、“デュアルモードワイドバンドスペクトル拡散セルラシステム用の移動局−基地局互換標準規格”と題し、１９９３年に公表された通信工業協会／電子工業協会暫定標準規格−９５（ＴＩＡ／ＥＩＡ ＩＳ−９５）で規定されている。ＣＤＭＡ通信システムの他の観点は、例えばＴＩＡ／ＥＩＡ ＩＳ−９７、ＴＩＡ／ＥＩＡ ＩＳ−９８、ｃｄｍａＯｎｅ、ｃｄｍａ２０００、およびワイドバンドＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）標準規格のようなよく知られた標準規格に規定されている。
【０００４】
ＣＤＭＡ技術を使用するワイヤレス通信システムは独特なコードを通信信号に割り当て、疑似ランダム雑音（ＰＮ）変調を適用して、これらの通信信号を共通のワイドバンドスペクトル拡散帯域幅に拡散する。特に、通信信号はＰＮシーケンスにより変調され、信号をワイドな帯域幅に拡散する。ＣＤＭＡシステムは２つのショートＰＮコードシーケンス（すなわち“Ｉ”および“Ｑ”）と１つのロングＰＮコードシーケンスを使用する。ショートＰＮコードが直角位相拡散のために使用され、セルまたはセクタに対する識別子として機能する独特なオフセットを持つ。ＷＤ１１０受信機において、受信されたスペクトル拡散信号は元のデータを復元するために逆拡散される。ＷＤ１１０受信機が正しいコードを持つ限り、ＷＤ１１０は同じ帯域幅に対して同時に送信された他の信号からその通信信号を検出して選択するのに成功することが可能である。エンコーディング／デコーディング、変調／復調、拡散／逆拡散プロセスは同期化および適切なシステム動作のために正確なタイミングに基づいている。
【０００５】
図１（従来技術）はＣＤＭＡワイヤレス通信システム１００の簡単化されたブロック図を示している。システム１００は移動局すなわちワイヤレス通信装置（ＷＤ）１１０が基地局（ＢＳ）１０６を通してインターワーキング機能（ＩＷＦ）１０８と通信できるようにする。ＩＷＦ１０８はワイヤレスネットワークと、インターネットまたはイントラネットベースのアクセスを提供する、公衆電話交換ネットワーク（ＰＳＴＮ）やワイヤラインパケットデータネットワークとの間のゲートウェイとして機能する。ＷＤ１１０はワイヤレスインターフェースＵｍを通してリバースリンク送信パス上で、地理的なセルまたはセクタと関係するＢＳ１０６と通信する。ＢＳ１０６はＷＤ１１０からの通信信号を処理するように構成されている。
【０００６】
フォワードリンク送信パス上で、ＢＳ１０６はワイヤレスインターフェースＵｍを通してＷＤ１１０と通信する。フォワードリンク送信中、各ＢＳ１０６は情報伝送信号とともに、パイロット信号のような制御信号を送信することができる。パイロット信号はリバースリンク送信を処理するのに最適なＢＳ１０６を識別するのに使用される。パイロット信号は時間およびコヒーレント位相基準も提供して、ＷＤ１１０が最初のシステム同期化を獲得して、フォワードリンク上でコヒーレントな復調を促進できるようにする。すべてのパイロット信号は、同じＰＮ拡散コードであるが異なるコード位相オフセットを持つものにしたがい、ＷＤ１１０が異なるパイロット信号間を識別して、それにより発信ＢＳ１０６を識別できるようにする。
【０００７】
先に着目したように、適切なＣＤＭＡシステム１００動作は正確なタイミングを必要とする。例えば、ＩＳ−９５およびＩＳ−９７標準規格にしたがうと、各ＢＳ１０６は時間ベース基準を使用することが要求され、この時間ベース基準から、パイロットＰＮコードシーケンスおよびフレームを含むすべての時間感応送信成分が導出される。各ＢＳ１０６時間ベース基準はＣＤＭＡシステム時間に同期されることが要求される。同期化されたＢＳ１０６の利点には、例えば向上したハンドオフ速度および信頼性、強化された初期システム捕捉（すなわちセルサーチ）速度、増加したハンドセット（例えばＷＤ１１０）スタンバイ時間、共通チャネルハンドオフ動作による向上した信頼性および電力経済性が含まれる。
【０００８】
ＣＤＭＡシステム時間はグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）時間ベースが使用されてもよく、これは世界協定時間（ＵＴＣ）基準と同期化される。ＧＰＳおよびＵＴＣは、１９８０年１月６日からのうるう年秒補正数をＵＴＣに加える補償をするために、数秒までだけ異なっているかもしれない。ＢＳ１０６はＣＤＭＡシステム時間の±３μｓ内にパイロットＰＮコードシーケンスを放射することがさらに要求され、ＢＳ１０６により放射されるすべてのＣＤＭＡチャネルは相互に±１μｓ内であることが要求される。タイミング補正に対する変更レートは２００ｍｓ毎に１／８ＰＮチップ（１０１．７２５ｎｓ）を超えない。
【０００９】
さらに、ＩＳ−９５およびＩＳ−９８標準規格にしたがうと、各ＷＤ１１０は送信チップ、シンボル、フレームスロットおよびシステム時間に対するタイミングを導出するのに使用される時間ベース基準を使用することが要求される。安定状態条件の間では、各ＷＤ１１０は、ＷＤ１１０アンテナコネクタで測定される、復調に使用されている最も早く到着するマルチパス成分の時間の±１μｓ内にタイミング基準を持つことも要求される。さらに、ＷＤ１１０時間基準補正が必要とされる場合には、任意の２００ｍｓ期間で１／４ＰＮチップ（２０３．４５１ｎｓ）よりも早くなく、１秒毎に３／８ＰＮチップ（３０５．１８ｎｓ）よりも遅くないように補正される。
【００１０】
これらの厳重なタイミング要求は、ＢＳ１０６タイミングとＷＤ１１０タイミング間の相互依存性のために必要とされる。図２はシステム１００内のさまざまなポイントにおけるタイミング関係を図示している。ＣＤＭＡシステム時間の開始は１９８０年１月６日、００：００：００ＵＴＣであり、これはＧＰＳ時間の開始に対応し、ＧＰＳ時間スタンプのゼロ（ＧＰＳ ＴＳ−０）として示されている。先に着目したように、各ＢＳ１０６時間ベース基準はＣＤＭＡシステム時間に同期化されることから、ＧＰＳは絶対時間基準を提供し、各ＢＳ１０６送信にはＧＰＳ時間スタンプが含まれる。便宜のため、ＧＰＳ ＴＳ−０は以後ＢＳ１０６とＷＤ１１０との間のタイミング関係を表すために使用される。
【００１１】
図２で示されているように、基準番号Ａ１により表されている間隔は、ＣＤＭＡシステム時間の開始前に、フォワードリンク送信中にＢＳ１０６により送信されるパイロット信号により伝えられるＰＮコードシーケンスのトレーリング部分を表す。表記０（ｎ）はＰＮコードシーケンスの部分を示し、これはｎ個の連続したゼロを含む。ロングＰＮコードシーケンスの初期状態は最上位ビット（ＭＳＢ）で“１”を持ち、その後に４１個の連続した“０”が続くように構成されている。同様に、ＩおよびＱのショートＰＮコードシーケンスの両者に対する初期状態は、ＭＳＢにおいて“１”を持ち、その後に１５個の連続した“０”が続くように構成されている。
【００１２】
間隔Ａ２はＧＰＳ ＴＳ−０においてＢＳ１０６によりＷＤ１１０へ送信されるパイロットＰＮコードシーケンスの始まり部分を表す。ＢＳ１０６は、正確に２秒間隔（すなわち偶数秒マーク）でパイロット信号を送信するために、ＧＰＳにより提供される絶対時間基準と同期化されることに留意すべきである。偶数秒マークはＣＤＭＡフレーム境界タイミングに対して２５個の８０ｍｓ期間に一般的に分割される。さらに、ページングチャネル、フォワードトラフィックチャネル、リバーストラフィックチャネル、およびアクセスチャネルに対して、８０ｍｓ期間は４つの２０ｍｓフレームに分割される。同期チャネルに対して、８０ｍｓ期間は３つの約２６．６６ｍｓフレームに分割される。パイロットＰＮシーケンスは約２６．６６ｍｓ毎に反復し、約２６．６６ｍｓフレーム境界はパイロットＰＮシーケンスロールオーバーポイントと一致し、これらはＢＳ１０６の送信セクタを識別するためにフォワードＣＤＭＡチャネルでオフセットされている。
【００１３】
間隔Ｂ３は、ＷＤ１１０による、一方向フォワードリンク送信遅延（Δｆｌ）後のパイロットＰＮコードシーケンスの受信を示している。フォワードリンク送信遅延Δｆｌには、ＢＳ１０６とＷＤ１１０との間の見通線（ＬＯＳ）伝搬遅延（ΔＬＯＳ）に寄与しうる遅延とともに、フォワードリンク送信を処理することに関係するＢＳ１０６とＷＤ１１０の処理およびハードウェア遅延（それぞれΔｂｆ、Δｗｆ）も含まれる。
【００１４】
間隔Ｃ３は、ＷＤ１１０がリバースリンク送信のタイミングを受信フォワードリンク送信のタイミングと整列させることを示している。これはＷＤ１１０のよく知られたフォワードリンク処理およびハードウェア遅延Δｗｆ、ＷＤ１１０のよく知られたリバースリンク処理およびハードウェア遅延Δｗｒを考慮に入れ、ＷＤ１１０のアンテナコネクタにおけるフォワードリンクタイミングに対応するようにリバースリンク送信のタイミングを進めることにより遅延を補償することで達成されてもよい。
【００１５】
最後に、間隔Ｄ４は、ＢＳ１０６による、一方向リバースリンク送信遅延（Δｒｌ）後の、ＷＤ１１０により伝えられるリバースリンク信号の受信を示している。リバースリンク送信遅延Δｒｌには、ＢＳ１０６とＷＤ１１０との間の見通線（ＬＯＳ）伝搬遅延（ΔＬＯＳ）に寄与しうる遅延とともに、リバースリンク送信を処理することに関係するＢＳ１０６とＷＤ１１０の処理およびハードウェア遅延（それぞれΔｂｒ、Δｗｒ）も含まれていてもよい。
【００１６】
先に着目したように、フォワードおよびリバースリンクＷＤ１１０ハードウェア／処理遅延Δｗｆ、Δｗｒは一般的によく知られており、安定的である。このような遅延に確実に対処するために、このような目的に先立ってＷＤ１１０が特に較正される。しかしながら、Δｗｆ、Δｗｒと異なって、ＢＳ１０６フォワードおよびリバースリンクのハードウェア／処理遅延Δｂｆ、Δｂｒは変化を受け、測定することが困難である。ＢＳ１０６はまったく同一に構成されるものではなく、トラフィック統計、都市密度、頻繁なＲＦ同調、およびシステムリソースに基づいて、各ＢＳ１０６にはさまざまなシステム構成部品が備えられてもよく、そのそれぞれがそれ自体の遅延特性を持つ。これらの遅延が較正されて補償されない限り、選択された基準ポイントにおける信号が要求されたタイミングを持つことは確実にはならない。
【００１７】
ＢＳ１０６構成部品による遅延が決定されて較正されるのには、かなりの労力と人的リソースが要求される。多くのケースでは、サービスがシャットダウンされ、非常に多くの技術者がこのような較正を適切に評価して遂行するのに割り当てられる。
【００１８】
さらにＢＳ１０６は、より良いサービスを提供して、故障した装置を補償するために、頻繁に変更され、アップグレードされている。各構成部品は先に着目したようにある遅延特性を表すことから、それが新しいケーブル、新しい構成部品あるいはアンテナの再配置にかかわらず、各変更はＢＳ１０６遅延の再評価および較正を必要とする。
【００１９】
明らかに、ＢＳ１０６遅延の決定および較正は時間および労働集約的であり、多くの経済的およびマンパワーリソースを必要とする。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、必要なものは、基地局タイミングをダイナミックに較正するシステムおよび方法である。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基地局タイミングをダイナミックに較正することができる新規なシステムおよび方法を提供することにより先に識別した必要性を取り扱う。
【００２２】
ここで具体化され、広く説明されている本発明の原理と矛盾しないシステムおよび方法には、通信信号を送信、受信、および処理する基地局と、基地局と通信するワイヤレス通信装置が含まれる。ワイヤレス通信装置はその位置を決定し、基地局から送信される第１の信号の到着時間を検出し、ワイヤレス通信装置と基地局との間の見通線距離に対応する見通線遅延を計算するように構成されている。見通線距離は基地局位置情報とワイヤレス通信装置位置情報に基づいている。基地局は第１の信号により生じる遅延と、第１の信号に応答してワイヤレス通信装置から基地局に返信される第２の信号により生じる遅延とに対応する往復遅延を測定する。基地局はその後に見通線遅延、第１の信号の到着時間、および往復遅延に基づいて基地局タイミング較正誤差を決定し、基地局タイミングをダイナミックに較正して、基地局タイミング較正誤差を補償する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下の詳細な説明は、本発明の実施形態を図示している添付図面に言及している。他の実施形態も可能であり、本発明の精神および範囲を逸脱することなく実施形態に対して改良を行ってもよい。したがって、以下の詳細な説明は本発明を制限することを意図していない。むしろ本発明の範囲は添付された特許請求の範囲により規定される。
【００２４】
以下で説明される実施形態は、図面中に図示されているエンティティ中のソフトウェア、ファームウェアおよびハードウェアの多くの異なる実施形態で実現できることは当業者に明らかになるであろう。本発明を実現するために使用される、実際のソフトウェアコードあるいは特定化された制御ハードウェアは本発明を制限するものではない。したがって、実施形態の動作および動きは実際のソフトウェアコードまたは特定化されたハードウェア構成部品を特に参照することなく説明する。このような特定の参照を行わないことは可能である。その理由は、当業者はここの説明に基づいて本発明の実施形態を実現するためのソフトウェアおよび制御ハードウェアを設計できることが明らかに理解されるからである。
【００２５】
さらに、提示されている実施形態に関係するプロセスは、例えば不揮発性メモリ、光ディスク、磁気テープ、あるいは磁気ディスクのような任意の記憶装置に記憶させてもよい。またさらに、プロセスはシステムが製造されたときにプログラミングされてもよく、あるいは後の日にコンピュータ読み取り可能な媒体にプログラミングされてもよい。このような媒体には記憶装置に関して先にリストアップした形態の任意のものが含まれていてもよく、そしてさらに例えば、読み取られ、復調／デコードされ、そしてコンピュータにより実行されることができる命令を伝えるために、変調された搬送波、さもなければ処理された搬送波を含んでいてもよい。
【００２６】
図３は本発明の実施形態にしたがって構成され動作可能な、ＣＤＭＡ通信システム３００の簡単化された機能ブロック図である。システム３００はＢＳ１０６とＷＤ１１０を備え、ＧＰＳ機能を使用してＷＤ１１０の位置と正確な時刻を決定することができる。このような能力はよく知られている。例えば、１つのよく知られた技術にはＧＰＳ装備ＷＤ１１０が含まれ、このＧＰＳ装備ＷＤ１１０は、測定が行われる時間において既知の位置を有する複数のＧＰＳ衛星３１０Ａ−３１０Ｂまでの距離を測定する。他の技術はＧＰＳ機能と複数のＢＳ１０６の組み合わせを使用して、ＷＤ１１０の位置を三角測量する。ＷＤ１１０の位置を識別するさらに別の技術は例えば、米国特許出願第６，０５８，３３８号および第６，０８１，２２９号に開示されており、これらの出願は本願の譲受人に共通して所有され、参照によりここに組み込まれている。
【００２７】
図３に示されているように、ＷＤ１１０はＢＳ１０６にＣＤＭＡ信号を送信し、ＢＳ１０６からＣＤＭＡ信号を受信するアンテナサブシステム１１０Ａを備えている。アンテナサブシステム１１０Ａはアンテナコネクタ１１０Ｂに結合されており、これは基準ポイントとして機能しており、このポイントからＷＤ１１０遅延が測定される。アンテナコネクタ１１０Ｂは無線周波数（ＲＦ）サブセクション１１０Ｃに結合されており、これは次に中間周波数（ＩＦ）サブセクション１１０Ｄに結合されている。図３に示されているように、受信パスに沿って、ＲＦサブセクション１１０Ｃはアンテナサブシステム１１０Ａから受信されたＣＤＭＡ ＲＦ信号をダウンコンバートし、ダウンコンバートされた信号をＩＦサブセクション１１０Ｄに供給するように構成されている。逆に、送信パスに沿って、ＲＦサブセクション１１０ＣはＩＦサブセクション１１０Ｄから受信されたＩＦ信号をアップコンバートし、アップコンバートされた信号を送信用のアンテナサブシステム１１０Ａに供給するように構成されている。
【００２８】
ＩＦサブセクション１１０Ｄはマイクロプロセッサ１１０Ｅに結合され、これは受信されたＩＦ信号を処理して、ペイロード情報を抽出するとともに、ＩＦサブセクション１１０Ｄに適した形態にペイロード情報をフォーマットする。マイクロプロセッサ１１０ＥはまたＧＰＳ受信機１１０Ｆに結合されている。このＧＰＳ受信機１１０Ｆは、先に着目したようにＷＤ１１０の正確な位置を決定するためにＧＰＳ３１０Ａ−３１０Ｃからの絶対タイミング情報を受信するように構成されている。サブセクション１１０Ｃ、１１０ＤおよびＧＰＳ受信機１１０Ｆには、例示目的のために省略されている、復調器、電力制御装置、フィルタ、デインターリーバ、デコーダ、時間／周波数ユニット、および他の従来の回路が含まれていてもよいことが理解されるであろう。
【００２９】
フォワードリンク送信中、受信パスに沿った各構成部品により生じる総フォワードリンクＷＤ１１０処理／ハードウェア遅延はΔｗｆとして示されている。同様に、リバースリンク送信中、送信パスに沿った各構成部品により生じる総リバースリンクＷＤ１１０処理／ハードウェア遅延はΔｗｒとして示されている。ＷＤ１１０フォワードおよびリバースリンク遅延Δｗｆ、Δｗｒは既知であり、一般的に補償される。先に着目したように、ＷＤ１１０は適切なＷＤ１１０動作を確実にするために特に前もって較正される。ＷＤ１１０はユーザエンド装置であり、システムアップグレードによる改良は非常にわずかなことしか要求されないことから、遅延Δｗｆ、Δｗｒは一般的に安定的である。
【００３０】
ＢＳ１０６は、ＷＤ１１０にＣＤＭＡ信号を送信し、ＷＤ１１０からＣＤＭＡ信号を受信するアンテナサブシステム１０６Ａを備えている。アンテナサブシステム１０６Ａはアンテナコネクタ１０６Ｂに結合されており、これは基準ポイントとして機能する。この基準ポイントからＢＳ１０６遅延が測定される。図３に示されているように、受信パスに沿って、ＲＦサブセクション１０６Ｃは、アンテナサブシステム１０６Ａから受信されたＣＤＭＡ ＲＦ信号をダウンコンバートして、ダウンコンバートされた信号をＩＦサブセクション１０６Ｄに供給するように構成されている。逆に、送信パスに沿って、ＲＦサブセクション１０６ＣはＩＦサブセクション１０６Ｄから受信されたＩＦ信号をアップコンバートし、アップコンバートされた信号を送信用アンテナサブシステム１０６Ａに供給するように構成されている。
【００３１】
ＩＦサブセクション１０６Ｄはマイクロプロセッサ１０６Ｅに結合され、これは受信されたＩＦ信号を処理して、ペイロード情報を抽出するとともに、ＩＦサブセクション１０６Ｄに適した形態にペイロード情報をフォーマットする。マイクロプロセッサ１０６ＥはまたＧＰＳ受信機１０６Ｆに結合されている。このＧＰＳ受信機１０６Ｆは、適切なＣＤＭＡシステム動作用にタイミングおよび周波数基準を発生させるためにＧＰＳ３１０Ａ−３１０Ｃからの絶対タイミング情報を受信するように構成されている。サブセクション１０６Ｃ、１０６ＤおよびＧＰＳ受信機１０６Ｆには、例示目的のために省略されている、復調器、電力制御装置、フィルタ、デインターリーバ、デコーダ、時間／周波数ユニット、および他の従来の回路が含まれていてもよいことが理解されるであろう。さらに、ＢＳ１０６にはＷＤ１１０の位置を決定するのを助けるために付加的な機能（すなわち、位置決定エンティティ（ＰＤＥ）サーバメカニズム）が含まれていてもよい。
【００３２】
フォワードリンク送信中、送信パスに沿った各構成部品により生じる総フォワードリンクＢＳ１０６処理／ハードウェア遅延はΔｂｆとして示されている。同様に、リバースリンク送信中、受信パスに沿った各構成部品により生じる総リバースリンクＢＳ１０６処理／ハードウェア遅延はΔｂｒとして示されている。
【００３３】
図４はシステム３００で受けるさまざまな遅延間の関係を図示している。先に着目したように、システム３００はＷＤ１１０の位置（すなわちｘｗ、ｙｗおよびｚｗ座標）を決定することができる。ＢＳ１０６のアンテナ放射中心の位置（すなわちｘｂ、ｙｂおよびｚｂ座標）も知られている。したがって、図４に示されているように、ＷＤ１１０とＢＳ１０６との間のＬＯＳ距離（ｄＬＯＳ）は式（１）：
ｄＬＯＳ＝√（（ｘｂ−ｘｗ）２＋（ｙｂ−ｙｗ）２＋（ｚｂ−ｚｗ）２）
（１）
により決定される。
【００３４】
したがって、ｄＬＯＳにわたる信号伝搬により生じるＬＯＳ遅延ΔＬＯＳは式（２）：
ΔＬＯＳ＝ｄＬＯＳ／ｃ （２）
により決定される。
【００３５】
ここでｃは光速である（すなわち約３×１０８ｍ／秒）。
【００３６】
先に着目したように、フォワードリンク送信中、ＢＳ１０６はパイロット信号をＷＤ１１０に送信し、これはタイミング基準を提供する。その自己の位置と正確な時刻を決定するその能力のために、ＷＤ１１０はΔＬＯＳ情報を決定することができる。さらに、図２に示されているように、ＷＤ１１０はよく知られているＷＤ１１０フォワードリンクハードウェア／処理遅延Δｗｆを活用して、リバースリンク送信をフォワードリンク送信と整列させる。したがって、図４に示されているように、ＷＤ１１０により検出される一方向フォワードリンク送信遅延（Δｆｌ）は、ＢＳ１０６とＷＤ１１０との間のフォワードリンクで受ける総遅延を表し、式（３）：
Δｆｌ＝Δｗｆ＋ΔＬＯＳ＋Δｂｆ （３）
により決定することができる。
【００３７】
ここで、ΔｗｆはフォワードリンクＷＤ１１０ハードウェア／処理遅延を表し、ΔＬＯＳはＬＯＳ遅延を表し、Δｂｆは較正誤差によるＢＳ１０６フォワードリンクハードウェア／処理遅延を表す。以下で説明するように、ＷＤ１１０はフォワードリンク送信遅延Δｆｌを測定することができ、ＷＤ１１０フォワードリンクハードウェア／処理遅延ΔｗｆとΔＬＯＳを知ることにより、式（３）を通して、ＢＳ１０６フォワードリンクハードウェア／処理遅延Δｂｆの値を決定することができる。
【００３８】
図４に示されているように、一方向リバースリンク送信遅延（Δｒｌ）はリバースリンク中にＷＤ１１０とＢＳ１０６との間で受ける総遅延を獲得し、これは式（４）：
Δｒｌ＝Δｗｒ＋ΔＬＯＳ＋Δｂｒ （４）
により表されることに留意すべきである。
【００３９】
ここで、ΔｗｒはリバースリンクＷＤ１１０ハードウェア／処理遅延を表し、ΔＬＯＳはＬＯＳ遅延を表し、ΔｂｒはＢＳ１０６ハードウェア／処理遅延によるＢＳ１０６リバースリンク較正誤差を表す。
【００４０】
ＢＳ１０６はＢＳ１０６からＷＤ１１０に、そしてＢＳ１０６に戻って通信される信号により受ける往復遅延（ＲＴＤ）を測定することができる。特に、ＲＴＤはＢＳ１０６からＷＤ１１０に送信される信号に関係する遅延と、ＢＳ１０６から受信した信号に応答して、ＷＤ１１０からＢＳ１０６に返信される信号に関係する遅延とを含む。図２に示されているように、ＷＤ１１０はそのリバースリンク送信の送信時間を受信したフォワードリンク送信の到着時間と整列させることに留意すべきである。
【００４１】
図４に示されているように、ＲＴＤは一方向フォワードリンク遅延Δｆｌと一方向リバースリンク遅延Δｒｌの合計により決定される。したがって、式（３）を式（４）と組み合わせると以下の式：
ＲＴＤ＝（Δｗｆ＋ΔＬＯＳ＋Δｂｆ）＋（Δｗｒ＋ΔＬＯＳ＋Δｂｒ）−ＢＴＦ
（５）
を生じる。
【００４２】
ここでＢＴＦはＷＤ１１０ハードウェア／処理遅延ΔｗｆおよびΔｗｒを補償するように構成されたバックトゥザフューチャーカウンタを表している。
【００４３】
バックトゥザフューチャーカウンタＢＴＦにより、十分な遅延Δｗｆ、Δｗｒが適切に補償される合理的な仮定を考慮に入れると、式（５）は
ＲＴＤ＝ΔＬＯＳ＋Δｂｆ＋ΔＬＯＳ＋Δｂｒ
＝２ΔＬＯＳ＋（Δｂｆ＋Δｂｒ） （６）
のように簡単になる。
【００４４】
ＬＯＳ遅延ΔＬＯＳは既知量であるから、式（６）の両側から減算することができ、
ＲＴＤ−２ΔＬＯＳ＝Δｂｆ＋Δｂｒ （７）
となる。
【００４５】
したがって、式（７）は、測定されたＲＴＤとΔＬＯＳの２倍との間の差が、組み合わされたフォワードおよびリバースリンクＢＳ１０６ハードウェア／処理遅延Δｂｆ、ΔｂｒによるＢＳ１０６較正誤差であることを表している。先に着目したように、フォワードリンク遅延Δｆｌを測定し、式（３）を使用することにより、基地局フォワードリンク処理遅延Δｂｆを決定することができる。したがって、システム３００の適切なタイミングを確実にするためには、フォワードおよびリバースリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｆ、Δｂｒを適切に決定し、ＢＳ１０６を較正してこのような遅延を補償することが必要である。従来、フォワードおよびリバースリンクＢＳ１０６ハードウェア／処理遅延Δｂｆ、Δｂｒは、システムリソースを犠牲にして、これらの遅延を物理的に測定することにより決定されている。しかしながら、先に着目したように、ＢＳ１０６フォワードリンクハードウェア／処理遅延Δｂｆは、フォワードリンク遅延Δｆｌを測定し、ＷＤ１１０フォワードリンクハードウェア／処理遅延ΔｗｆおよびΔＬＯＳに対する既知の値を計算に入れて、Δｂｆを解くために式（３）を使用することにより決定される。
【００４６】
さらに、先に着目したように、ＢＳ１０６は約２６．６６ｍｓフレーム境界に対応するロールオーバーポイントでパイロット信号を送信するために、ＧＰＳ衛星３１０Ａ−３１０Ｄにより提供される絶対時間基準と同期化される。さらに、ＷＤ１１０により受信される信号は、信号が受信された時が識別されるように、ＧＰＳ衛星３１０Ａ−３１０Ｄにより提供される絶対時間基準で時間スタンプが付される。したがって、パイロット信号の到着時間（τａｒｒ）は既知である。さらに、パイロット信号はフォワードリンク送信中にＢＳ１０６により開始されることから、パイロット信号到着時間τａｒｒは、式（３）にしたがったフォワードリンク遅延の関数である。特に、
τａｒｒ＝Δｗｆ＋ΔＬＯＳ＋Δｂｆ （８）
である。
【００４７】
パイロット信号到着時間τａｒｒ、フォワードリンクＷＤ１１０ハードウェア／処理遅延Δｗｆ、およびＬＯＳ遅延ΔＬＯＳはＷＤ１１０において既知であるから、フォワードリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｆは式（９）：
Δｂｆ＝τａｒｒ−Δｗｆ−ΔＬＯＳ （９）
により示されているように計算される。
【００４８】
したがって、フォワードリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｆは、パイロット信号到着時間τａｒｒを検出し、それから既知のフォワードリンクＷＤ１１０ハードウェア／処理遅延ΔｗｆおよびＬＯＳ遅延ΔＬＯＳを減算することにより決定される。このようなことであるから、フォワードリンク較正中、ＢＳ１０６は、式（９）に基づいてフォワードリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｆを最初に決定し、次にそれにしたがって送信信号の送信処理時間を調整することで誤差Δｂｆを補償することにより較正される。
【００４９】
さらに、測定されたＲＴＤは、上記観点より、フォワードリンクＢＳ１０６較正誤差ΔｂｆとリバースリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｒの両方の関数であることから、リバースリンク較正誤差Δｂｆも決定される。特に、式（９）により記述される計算されたフォワードリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｆを含めるように式（７）を書き直すと、
ＲＴＤ−２ΔＬＯＳ＝（τａｒｒ−Δｗｆ−ΔＬＯＳ）＋Δｂｒ （１０）
となる。
【００５０】
リバースリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｒを解くと、
Δｂｒ＝ＲＴＤ−２ΔＬＯＳ−（τａｒｒ−Δｗｆ−ΔＬＯＳ）
＝ＲＴＤ＋Δｗｆ−τａｒｒ−ΔＬＯＳ （１１）
となる。
【００５１】
したがって、リバースリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｒは、測定されたＲＴＤおよび既知のフォワードリンクＷＤ１１０ハードウェア／処理遅延Δｗｆから、既知のパイロット信号到着時間τａｒｒおよび既知のＬＯＳ遅延ΔＬＯＳを減算することにより決定される。このようなことであるから、リバースリンク較正中、ＢＳ１０６はＲＴＤおよびパイロット信号到着時間τａｒｒの両方を測定し、その後に式（１１）に基づいてリバースリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｒを計算することにより較正される。
【００５２】
図５は本発明の他の実施形態にしたがって構成され動作するプロセス３５０を図示するフローチャートである。プロセス３５０はＷＤ１１０およびＢＳ１０６の位置情報に基づいてＢＳ１０６を較正するように構成されている。
【００５３】
ブロックＢ３５５で示されているように、プロセス３５０はＷＤ１１０の位置とともに正確な時刻を決定する。先に着目したように、ＷＤ１１０の位置はよく知られた手段、例えばＧＰＳ機能をＷＤ１１０に装備することにより決定される。
【００５４】
ブロックＢ３６０では、プロセス３５０はＢＳ１０６とＷＤ１１０との間の信号伝搬により生じるＬＯＳ遅延ΔＬＯＳを決定する。式（１）および（２）において先に着目したように、ＬＯＳ遅延ΔＬＯＳはＢＳ１０６アンテナ放射中心位置（すなわち、ｘｂ、ｙｂおよびｚｂ座標）とＷＤ１１０位置（すなわちｘｗ、ｙｗおよびｚｗ座標）との間の距離ΔＬＯＳの関数である。
【００５５】
ブロックＢ３６５では、プロセス３５０はＢＳ１０６により送信されるパイロット信号のＷＤ１１０到着時間τａｒｒを検出する。パイロット信号到着時間τａｒｒは、ＧＰＳ衛星３１０Ａ−３１０Ｄにより提供される絶対時間基準情報を通してＷＤ１１０により識別される。
【００５６】
ブロックＢ３７０では、プロセス３５０はＲＴＤを測定する。このＲＴＤはＢＳ１０６からＷＤ１１０に送信される第１の信号により生じる遅延と、第１の信号に応答して、ＷＤ１１０からＢＳ１０６に返信される第２の信号により生じる遅延とを含む。
【００５７】
ブロックＢ３７５では、プロセス３５０はΔＬＯＳとτａｒｒに基づいてフォワードリンクＢＳタイミング較正誤差Δｂｆを決定する。特に、プロセス３５０は、式（９）にしたがってフォワードリンクＢＳタイミング較正誤差Δｂｆを決定する。したがって、ブロックＢ３８０では、プロセス３５０は、フォワードリンクＢＳタイミング較正誤差Δｂｆを補償するために、フォワードリンク送信の送信処理時間を調整することによりＢＳ１０６を較正する。
【００５８】
ブロックＢ３８５では、プロセス３５０はΔｂｆ、ΔＬＯＳおよびτａｒｒに基づいて、リバースリンクＢＳタイミング較正誤差Δｂｒを決定する。特に、プロセス３５０は式（１１）にしたがってリバースリンクＢＳタイミング較正誤差Δｂｒを決定する。したがって、ブロックＢ３８５では、プロセス３５０はリバースリンクＢＳタイミング較正誤差Δｂｒを補償するために、リバースリンク送信の受信処理時間を調整することによりＢＳ１０６を較正する。
【００５９】
好ましい実施形態の先の説明は、当業者が本発明を作りまたは使用できるように提供されている。これらの実施形態に対するさまざまな改良が可能であり、ここに提示されている一般的な原理は同様に他の実施形態に適用することができる。例えば、ある基地局は絶対時間基準に対するアクセスを持たない。このようなケースでは、フォワードリンク較正誤差による基地局遅延は、基地局内部クロックと外部絶対時間基準との間の差を表す付加的な時間オフセットを含む。フォワードリンク較正誤差と付加的な時間オフセットを単に組み合わせることにより、基地局タイミングは先に説明した実施形態にしたがってさらに較正することができる。
【００６０】
さらに、本発明は、部分的にあるいは全体的に、有線回路として、特定用途向け集積回路に仕上げられる回路構成として、あるいは不揮発性記憶装置にロードされるファームウェアまたは機械読み取り可能なコードとしてデータ記憶媒体からまたはデータ記憶媒体にロードされるソフトウェアプログラムとして、実現さられる。このようなコードはマイクロプロセッサや他のデジタル信号処理ユニットのような論理素子のアレイにより実行可能な命令である。
【００６１】
このようなことであるから、本発明は先に示されている実施形態に制限されることを意図しているものではなく、むしろここで任意の形態で開示されている原理および新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲にしたがうべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、従来のＣＤＭＡワイヤレス通信システムを図示するブロック図である。
【図２】
図２は、基地局とワイヤレス通信装置との間のタイミング関係を示す時間ラインの図である。
【図３】
図３は、本発明にしたがって構成され動作する、基地局較正をすることができるＣＤＭＡワイヤレス通信システムを示す機能ブロック図である。
【図４】
図４は、基地局とワイヤレス通信装置との間の遅延関係を図示する機能ブロック図である。
【図５】
図５は、本発明の他の実施形態にしたがって構成され動作する、基地局を較正するプロセスを図示するフローチャートである。
【発明の属する技術分野】
この出願は２０００年１０月１０日に出願された米国仮出願第６０／２３９，３１８号に対して優先権を主張する。
【０００２】
本発明は一般的にワイヤレス通信システムに関し、特に基地局タイミングをダイナミックに較正するシステムおよび方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
適切なタイミングを較正して維持することは通信システムにおける重要な関心事である。これは特にコード分割多元接続（ＣＤＭＡ）スキームのもとで動作するワイヤレス通信では特に真実である。ＣＤＭＡはデジタル無線周波数（ＲＦ）チャネル化技術であり、“デュアルモードワイドバンドスペクトル拡散セルラシステム用の移動局−基地局互換標準規格”と題し、１９９３年に公表された通信工業協会／電子工業協会暫定標準規格−９５（ＴＩＡ／ＥＩＡ ＩＳ−９５）で規定されている。ＣＤＭＡ通信システムの他の観点は、例えばＴＩＡ／ＥＩＡ ＩＳ−９７、ＴＩＡ／ＥＩＡ ＩＳ−９８、ｃｄｍａＯｎｅ、ｃｄｍａ２０００、およびワイドバンドＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）標準規格のようなよく知られた標準規格に規定されている。
【０００４】
ＣＤＭＡ技術を使用するワイヤレス通信システムは独特なコードを通信信号に割り当て、疑似ランダム雑音（ＰＮ）変調を適用して、これらの通信信号を共通のワイドバンドスペクトル拡散帯域幅に拡散する。特に、通信信号はＰＮシーケンスにより変調され、信号をワイドな帯域幅に拡散する。ＣＤＭＡシステムは２つのショートＰＮコードシーケンス（すなわち“Ｉ”および“Ｑ”）と１つのロングＰＮコードシーケンスを使用する。ショートＰＮコードが直角位相拡散のために使用され、セルまたはセクタに対する識別子として機能する独特なオフセットを持つ。ＷＤ１１０受信機において、受信されたスペクトル拡散信号は元のデータを復元するために逆拡散される。ＷＤ１１０受信機が正しいコードを持つ限り、ＷＤ１１０は同じ帯域幅に対して同時に送信された他の信号からその通信信号を検出して選択するのに成功することが可能である。エンコーディング／デコーディング、変調／復調、拡散／逆拡散プロセスは同期化および適切なシステム動作のために正確なタイミングに基づいている。
【０００５】
図１（従来技術）はＣＤＭＡワイヤレス通信システム１００の簡単化されたブロック図を示している。システム１００は移動局すなわちワイヤレス通信装置（ＷＤ）１１０が基地局（ＢＳ）１０６を通してインターワーキング機能（ＩＷＦ）１０８と通信できるようにする。ＩＷＦ１０８はワイヤレスネットワークと、インターネットまたはイントラネットベースのアクセスを提供する、公衆電話交換ネットワーク（ＰＳＴＮ）やワイヤラインパケットデータネットワークとの間のゲートウェイとして機能する。ＷＤ１１０はワイヤレスインターフェースＵｍを通してリバースリンク送信パス上で、地理的なセルまたはセクタと関係するＢＳ１０６と通信する。ＢＳ１０６はＷＤ１１０からの通信信号を処理するように構成されている。
【０００６】
フォワードリンク送信パス上で、ＢＳ１０６はワイヤレスインターフェースＵｍを通してＷＤ１１０と通信する。フォワードリンク送信中、各ＢＳ１０６は情報伝送信号とともに、パイロット信号のような制御信号を送信することができる。パイロット信号はリバースリンク送信を処理するのに最適なＢＳ１０６を識別するのに使用される。パイロット信号は時間およびコヒーレント位相基準も提供して、ＷＤ１１０が最初のシステム同期化を獲得して、フォワードリンク上でコヒーレントな復調を促進できるようにする。すべてのパイロット信号は、同じＰＮ拡散コードであるが異なるコード位相オフセットを持つものにしたがい、ＷＤ１１０が異なるパイロット信号間を識別して、それにより発信ＢＳ１０６を識別できるようにする。
【０００７】
先に着目したように、適切なＣＤＭＡシステム１００動作は正確なタイミングを必要とする。例えば、ＩＳ−９５およびＩＳ−９７標準規格にしたがうと、各ＢＳ１０６は時間ベース基準を使用することが要求され、この時間ベース基準から、パイロットＰＮコードシーケンスおよびフレームを含むすべての時間感応送信成分が導出される。各ＢＳ１０６時間ベース基準はＣＤＭＡシステム時間に同期されることが要求される。同期化されたＢＳ１０６の利点には、例えば向上したハンドオフ速度および信頼性、強化された初期システム捕捉（すなわちセルサーチ）速度、増加したハンドセット（例えばＷＤ１１０）スタンバイ時間、共通チャネルハンドオフ動作による向上した信頼性および電力経済性が含まれる。
【０００８】
ＣＤＭＡシステム時間はグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）時間ベースが使用されてもよく、これは世界協定時間（ＵＴＣ）基準と同期化される。ＧＰＳおよびＵＴＣは、１９８０年１月６日からのうるう年秒補正数をＵＴＣに加える補償をするために、数秒までだけ異なっているかもしれない。ＢＳ１０６はＣＤＭＡシステム時間の±３μｓ内にパイロットＰＮコードシーケンスを放射することがさらに要求され、ＢＳ１０６により放射されるすべてのＣＤＭＡチャネルは相互に±１μｓ内であることが要求される。タイミング補正に対する変更レートは２００ｍｓ毎に１／８ＰＮチップ（１０１．７２５ｎｓ）を超えない。
【０００９】
さらに、ＩＳ−９５およびＩＳ−９８標準規格にしたがうと、各ＷＤ１１０は送信チップ、シンボル、フレームスロットおよびシステム時間に対するタイミングを導出するのに使用される時間ベース基準を使用することが要求される。安定状態条件の間では、各ＷＤ１１０は、ＷＤ１１０アンテナコネクタで測定される、復調に使用されている最も早く到着するマルチパス成分の時間の±１μｓ内にタイミング基準を持つことも要求される。さらに、ＷＤ１１０時間基準補正が必要とされる場合には、任意の２００ｍｓ期間で１／４ＰＮチップ（２０３．４５１ｎｓ）よりも早くなく、１秒毎に３／８ＰＮチップ（３０５．１８ｎｓ）よりも遅くないように補正される。
【００１０】
これらの厳重なタイミング要求は、ＢＳ１０６タイミングとＷＤ１１０タイミング間の相互依存性のために必要とされる。図２はシステム１００内のさまざまなポイントにおけるタイミング関係を図示している。ＣＤＭＡシステム時間の開始は１９８０年１月６日、００：００：００ＵＴＣであり、これはＧＰＳ時間の開始に対応し、ＧＰＳ時間スタンプのゼロ（ＧＰＳ ＴＳ−０）として示されている。先に着目したように、各ＢＳ１０６時間ベース基準はＣＤＭＡシステム時間に同期化されることから、ＧＰＳは絶対時間基準を提供し、各ＢＳ１０６送信にはＧＰＳ時間スタンプが含まれる。便宜のため、ＧＰＳ ＴＳ−０は以後ＢＳ１０６とＷＤ１１０との間のタイミング関係を表すために使用される。
【００１１】
図２で示されているように、基準番号Ａ１により表されている間隔は、ＣＤＭＡシステム時間の開始前に、フォワードリンク送信中にＢＳ１０６により送信されるパイロット信号により伝えられるＰＮコードシーケンスのトレーリング部分を表す。表記０（ｎ）はＰＮコードシーケンスの部分を示し、これはｎ個の連続したゼロを含む。ロングＰＮコードシーケンスの初期状態は最上位ビット（ＭＳＢ）で“１”を持ち、その後に４１個の連続した“０”が続くように構成されている。同様に、ＩおよびＱのショートＰＮコードシーケンスの両者に対する初期状態は、ＭＳＢにおいて“１”を持ち、その後に１５個の連続した“０”が続くように構成されている。
【００１２】
間隔Ａ２はＧＰＳ ＴＳ−０においてＢＳ１０６によりＷＤ１１０へ送信されるパイロットＰＮコードシーケンスの始まり部分を表す。ＢＳ１０６は、正確に２秒間隔（すなわち偶数秒マーク）でパイロット信号を送信するために、ＧＰＳにより提供される絶対時間基準と同期化されることに留意すべきである。偶数秒マークはＣＤＭＡフレーム境界タイミングに対して２５個の８０ｍｓ期間に一般的に分割される。さらに、ページングチャネル、フォワードトラフィックチャネル、リバーストラフィックチャネル、およびアクセスチャネルに対して、８０ｍｓ期間は４つの２０ｍｓフレームに分割される。同期チャネルに対して、８０ｍｓ期間は３つの約２６．６６ｍｓフレームに分割される。パイロットＰＮシーケンスは約２６．６６ｍｓ毎に反復し、約２６．６６ｍｓフレーム境界はパイロットＰＮシーケンスロールオーバーポイントと一致し、これらはＢＳ１０６の送信セクタを識別するためにフォワードＣＤＭＡチャネルでオフセットされている。
【００１３】
間隔Ｂ３は、ＷＤ１１０による、一方向フォワードリンク送信遅延（Δｆｌ）後のパイロットＰＮコードシーケンスの受信を示している。フォワードリンク送信遅延Δｆｌには、ＢＳ１０６とＷＤ１１０との間の見通線（ＬＯＳ）伝搬遅延（ΔＬＯＳ）に寄与しうる遅延とともに、フォワードリンク送信を処理することに関係するＢＳ１０６とＷＤ１１０の処理およびハードウェア遅延（それぞれΔｂｆ、Δｗｆ）も含まれる。
【００１４】
間隔Ｃ３は、ＷＤ１１０がリバースリンク送信のタイミングを受信フォワードリンク送信のタイミングと整列させることを示している。これはＷＤ１１０のよく知られたフォワードリンク処理およびハードウェア遅延Δｗｆ、ＷＤ１１０のよく知られたリバースリンク処理およびハードウェア遅延Δｗｒを考慮に入れ、ＷＤ１１０のアンテナコネクタにおけるフォワードリンクタイミングに対応するようにリバースリンク送信のタイミングを進めることにより遅延を補償することで達成されてもよい。
【００１５】
最後に、間隔Ｄ４は、ＢＳ１０６による、一方向リバースリンク送信遅延（Δｒｌ）後の、ＷＤ１１０により伝えられるリバースリンク信号の受信を示している。リバースリンク送信遅延Δｒｌには、ＢＳ１０６とＷＤ１１０との間の見通線（ＬＯＳ）伝搬遅延（ΔＬＯＳ）に寄与しうる遅延とともに、リバースリンク送信を処理することに関係するＢＳ１０６とＷＤ１１０の処理およびハードウェア遅延（それぞれΔｂｒ、Δｗｒ）も含まれていてもよい。
【００１６】
先に着目したように、フォワードおよびリバースリンクＷＤ１１０ハードウェア／処理遅延Δｗｆ、Δｗｒは一般的によく知られており、安定的である。このような遅延に確実に対処するために、このような目的に先立ってＷＤ１１０が特に較正される。しかしながら、Δｗｆ、Δｗｒと異なって、ＢＳ１０６フォワードおよびリバースリンクのハードウェア／処理遅延Δｂｆ、Δｂｒは変化を受け、測定することが困難である。ＢＳ１０６はまったく同一に構成されるものではなく、トラフィック統計、都市密度、頻繁なＲＦ同調、およびシステムリソースに基づいて、各ＢＳ１０６にはさまざまなシステム構成部品が備えられてもよく、そのそれぞれがそれ自体の遅延特性を持つ。これらの遅延が較正されて補償されない限り、選択された基準ポイントにおける信号が要求されたタイミングを持つことは確実にはならない。
【００１７】
ＢＳ１０６構成部品による遅延が決定されて較正されるのには、かなりの労力と人的リソースが要求される。多くのケースでは、サービスがシャットダウンされ、非常に多くの技術者がこのような較正を適切に評価して遂行するのに割り当てられる。
【００１８】
さらにＢＳ１０６は、より良いサービスを提供して、故障した装置を補償するために、頻繁に変更され、アップグレードされている。各構成部品は先に着目したようにある遅延特性を表すことから、それが新しいケーブル、新しい構成部品あるいはアンテナの再配置にかかわらず、各変更はＢＳ１０６遅延の再評価および較正を必要とする。
【００１９】
明らかに、ＢＳ１０６遅延の決定および較正は時間および労働集約的であり、多くの経済的およびマンパワーリソースを必要とする。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、必要なものは、基地局タイミングをダイナミックに較正するシステムおよび方法である。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基地局タイミングをダイナミックに較正することができる新規なシステムおよび方法を提供することにより先に識別した必要性を取り扱う。
【００２２】
ここで具体化され、広く説明されている本発明の原理と矛盾しないシステムおよび方法には、通信信号を送信、受信、および処理する基地局と、基地局と通信するワイヤレス通信装置が含まれる。ワイヤレス通信装置はその位置を決定し、基地局から送信される第１の信号の到着時間を検出し、ワイヤレス通信装置と基地局との間の見通線距離に対応する見通線遅延を計算するように構成されている。見通線距離は基地局位置情報とワイヤレス通信装置位置情報に基づいている。基地局は第１の信号により生じる遅延と、第１の信号に応答してワイヤレス通信装置から基地局に返信される第２の信号により生じる遅延とに対応する往復遅延を測定する。基地局はその後に見通線遅延、第１の信号の到着時間、および往復遅延に基づいて基地局タイミング較正誤差を決定し、基地局タイミングをダイナミックに較正して、基地局タイミング較正誤差を補償する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下の詳細な説明は、本発明の実施形態を図示している添付図面に言及している。他の実施形態も可能であり、本発明の精神および範囲を逸脱することなく実施形態に対して改良を行ってもよい。したがって、以下の詳細な説明は本発明を制限することを意図していない。むしろ本発明の範囲は添付された特許請求の範囲により規定される。
【００２４】
以下で説明される実施形態は、図面中に図示されているエンティティ中のソフトウェア、ファームウェアおよびハードウェアの多くの異なる実施形態で実現できることは当業者に明らかになるであろう。本発明を実現するために使用される、実際のソフトウェアコードあるいは特定化された制御ハードウェアは本発明を制限するものではない。したがって、実施形態の動作および動きは実際のソフトウェアコードまたは特定化されたハードウェア構成部品を特に参照することなく説明する。このような特定の参照を行わないことは可能である。その理由は、当業者はここの説明に基づいて本発明の実施形態を実現するためのソフトウェアおよび制御ハードウェアを設計できることが明らかに理解されるからである。
【００２５】
さらに、提示されている実施形態に関係するプロセスは、例えば不揮発性メモリ、光ディスク、磁気テープ、あるいは磁気ディスクのような任意の記憶装置に記憶させてもよい。またさらに、プロセスはシステムが製造されたときにプログラミングされてもよく、あるいは後の日にコンピュータ読み取り可能な媒体にプログラミングされてもよい。このような媒体には記憶装置に関して先にリストアップした形態の任意のものが含まれていてもよく、そしてさらに例えば、読み取られ、復調／デコードされ、そしてコンピュータにより実行されることができる命令を伝えるために、変調された搬送波、さもなければ処理された搬送波を含んでいてもよい。
【００２６】
図３は本発明の実施形態にしたがって構成され動作可能な、ＣＤＭＡ通信システム３００の簡単化された機能ブロック図である。システム３００はＢＳ１０６とＷＤ１１０を備え、ＧＰＳ機能を使用してＷＤ１１０の位置と正確な時刻を決定することができる。このような能力はよく知られている。例えば、１つのよく知られた技術にはＧＰＳ装備ＷＤ１１０が含まれ、このＧＰＳ装備ＷＤ１１０は、測定が行われる時間において既知の位置を有する複数のＧＰＳ衛星３１０Ａ−３１０Ｂまでの距離を測定する。他の技術はＧＰＳ機能と複数のＢＳ１０６の組み合わせを使用して、ＷＤ１１０の位置を三角測量する。ＷＤ１１０の位置を識別するさらに別の技術は例えば、米国特許出願第６，０５８，３３８号および第６，０８１，２２９号に開示されており、これらの出願は本願の譲受人に共通して所有され、参照によりここに組み込まれている。
【００２７】
図３に示されているように、ＷＤ１１０はＢＳ１０６にＣＤＭＡ信号を送信し、ＢＳ１０６からＣＤＭＡ信号を受信するアンテナサブシステム１１０Ａを備えている。アンテナサブシステム１１０Ａはアンテナコネクタ１１０Ｂに結合されており、これは基準ポイントとして機能しており、このポイントからＷＤ１１０遅延が測定される。アンテナコネクタ１１０Ｂは無線周波数（ＲＦ）サブセクション１１０Ｃに結合されており、これは次に中間周波数（ＩＦ）サブセクション１１０Ｄに結合されている。図３に示されているように、受信パスに沿って、ＲＦサブセクション１１０Ｃはアンテナサブシステム１１０Ａから受信されたＣＤＭＡ ＲＦ信号をダウンコンバートし、ダウンコンバートされた信号をＩＦサブセクション１１０Ｄに供給するように構成されている。逆に、送信パスに沿って、ＲＦサブセクション１１０ＣはＩＦサブセクション１１０Ｄから受信されたＩＦ信号をアップコンバートし、アップコンバートされた信号を送信用のアンテナサブシステム１１０Ａに供給するように構成されている。
【００２８】
ＩＦサブセクション１１０Ｄはマイクロプロセッサ１１０Ｅに結合され、これは受信されたＩＦ信号を処理して、ペイロード情報を抽出するとともに、ＩＦサブセクション１１０Ｄに適した形態にペイロード情報をフォーマットする。マイクロプロセッサ１１０ＥはまたＧＰＳ受信機１１０Ｆに結合されている。このＧＰＳ受信機１１０Ｆは、先に着目したようにＷＤ１１０の正確な位置を決定するためにＧＰＳ３１０Ａ−３１０Ｃからの絶対タイミング情報を受信するように構成されている。サブセクション１１０Ｃ、１１０ＤおよびＧＰＳ受信機１１０Ｆには、例示目的のために省略されている、復調器、電力制御装置、フィルタ、デインターリーバ、デコーダ、時間／周波数ユニット、および他の従来の回路が含まれていてもよいことが理解されるであろう。
【００２９】
フォワードリンク送信中、受信パスに沿った各構成部品により生じる総フォワードリンクＷＤ１１０処理／ハードウェア遅延はΔｗｆとして示されている。同様に、リバースリンク送信中、送信パスに沿った各構成部品により生じる総リバースリンクＷＤ１１０処理／ハードウェア遅延はΔｗｒとして示されている。ＷＤ１１０フォワードおよびリバースリンク遅延Δｗｆ、Δｗｒは既知であり、一般的に補償される。先に着目したように、ＷＤ１１０は適切なＷＤ１１０動作を確実にするために特に前もって較正される。ＷＤ１１０はユーザエンド装置であり、システムアップグレードによる改良は非常にわずかなことしか要求されないことから、遅延Δｗｆ、Δｗｒは一般的に安定的である。
【００３０】
ＢＳ１０６は、ＷＤ１１０にＣＤＭＡ信号を送信し、ＷＤ１１０からＣＤＭＡ信号を受信するアンテナサブシステム１０６Ａを備えている。アンテナサブシステム１０６Ａはアンテナコネクタ１０６Ｂに結合されており、これは基準ポイントとして機能する。この基準ポイントからＢＳ１０６遅延が測定される。図３に示されているように、受信パスに沿って、ＲＦサブセクション１０６Ｃは、アンテナサブシステム１０６Ａから受信されたＣＤＭＡ ＲＦ信号をダウンコンバートして、ダウンコンバートされた信号をＩＦサブセクション１０６Ｄに供給するように構成されている。逆に、送信パスに沿って、ＲＦサブセクション１０６ＣはＩＦサブセクション１０６Ｄから受信されたＩＦ信号をアップコンバートし、アップコンバートされた信号を送信用アンテナサブシステム１０６Ａに供給するように構成されている。
【００３１】
ＩＦサブセクション１０６Ｄはマイクロプロセッサ１０６Ｅに結合され、これは受信されたＩＦ信号を処理して、ペイロード情報を抽出するとともに、ＩＦサブセクション１０６Ｄに適した形態にペイロード情報をフォーマットする。マイクロプロセッサ１０６ＥはまたＧＰＳ受信機１０６Ｆに結合されている。このＧＰＳ受信機１０６Ｆは、適切なＣＤＭＡシステム動作用にタイミングおよび周波数基準を発生させるためにＧＰＳ３１０Ａ−３１０Ｃからの絶対タイミング情報を受信するように構成されている。サブセクション１０６Ｃ、１０６ＤおよびＧＰＳ受信機１０６Ｆには、例示目的のために省略されている、復調器、電力制御装置、フィルタ、デインターリーバ、デコーダ、時間／周波数ユニット、および他の従来の回路が含まれていてもよいことが理解されるであろう。さらに、ＢＳ１０６にはＷＤ１１０の位置を決定するのを助けるために付加的な機能（すなわち、位置決定エンティティ（ＰＤＥ）サーバメカニズム）が含まれていてもよい。
【００３２】
フォワードリンク送信中、送信パスに沿った各構成部品により生じる総フォワードリンクＢＳ１０６処理／ハードウェア遅延はΔｂｆとして示されている。同様に、リバースリンク送信中、受信パスに沿った各構成部品により生じる総リバースリンクＢＳ１０６処理／ハードウェア遅延はΔｂｒとして示されている。
【００３３】
図４はシステム３００で受けるさまざまな遅延間の関係を図示している。先に着目したように、システム３００はＷＤ１１０の位置（すなわちｘｗ、ｙｗおよびｚｗ座標）を決定することができる。ＢＳ１０６のアンテナ放射中心の位置（すなわちｘｂ、ｙｂおよびｚｂ座標）も知られている。したがって、図４に示されているように、ＷＤ１１０とＢＳ１０６との間のＬＯＳ距離（ｄＬＯＳ）は式（１）：
ｄＬＯＳ＝√（（ｘｂ−ｘｗ）２＋（ｙｂ−ｙｗ）２＋（ｚｂ−ｚｗ）２）
（１）
により決定される。
【００３４】
したがって、ｄＬＯＳにわたる信号伝搬により生じるＬＯＳ遅延ΔＬＯＳは式（２）：
ΔＬＯＳ＝ｄＬＯＳ／ｃ （２）
により決定される。
【００３５】
ここでｃは光速である（すなわち約３×１０８ｍ／秒）。
【００３６】
先に着目したように、フォワードリンク送信中、ＢＳ１０６はパイロット信号をＷＤ１１０に送信し、これはタイミング基準を提供する。その自己の位置と正確な時刻を決定するその能力のために、ＷＤ１１０はΔＬＯＳ情報を決定することができる。さらに、図２に示されているように、ＷＤ１１０はよく知られているＷＤ１１０フォワードリンクハードウェア／処理遅延Δｗｆを活用して、リバースリンク送信をフォワードリンク送信と整列させる。したがって、図４に示されているように、ＷＤ１１０により検出される一方向フォワードリンク送信遅延（Δｆｌ）は、ＢＳ１０６とＷＤ１１０との間のフォワードリンクで受ける総遅延を表し、式（３）：
Δｆｌ＝Δｗｆ＋ΔＬＯＳ＋Δｂｆ （３）
により決定することができる。
【００３７】
ここで、ΔｗｆはフォワードリンクＷＤ１１０ハードウェア／処理遅延を表し、ΔＬＯＳはＬＯＳ遅延を表し、Δｂｆは較正誤差によるＢＳ１０６フォワードリンクハードウェア／処理遅延を表す。以下で説明するように、ＷＤ１１０はフォワードリンク送信遅延Δｆｌを測定することができ、ＷＤ１１０フォワードリンクハードウェア／処理遅延ΔｗｆとΔＬＯＳを知ることにより、式（３）を通して、ＢＳ１０６フォワードリンクハードウェア／処理遅延Δｂｆの値を決定することができる。
【００３８】
図４に示されているように、一方向リバースリンク送信遅延（Δｒｌ）はリバースリンク中にＷＤ１１０とＢＳ１０６との間で受ける総遅延を獲得し、これは式（４）：
Δｒｌ＝Δｗｒ＋ΔＬＯＳ＋Δｂｒ （４）
により表されることに留意すべきである。
【００３９】
ここで、ΔｗｒはリバースリンクＷＤ１１０ハードウェア／処理遅延を表し、ΔＬＯＳはＬＯＳ遅延を表し、ΔｂｒはＢＳ１０６ハードウェア／処理遅延によるＢＳ１０６リバースリンク較正誤差を表す。
【００４０】
ＢＳ１０６はＢＳ１０６からＷＤ１１０に、そしてＢＳ１０６に戻って通信される信号により受ける往復遅延（ＲＴＤ）を測定することができる。特に、ＲＴＤはＢＳ１０６からＷＤ１１０に送信される信号に関係する遅延と、ＢＳ１０６から受信した信号に応答して、ＷＤ１１０からＢＳ１０６に返信される信号に関係する遅延とを含む。図２に示されているように、ＷＤ１１０はそのリバースリンク送信の送信時間を受信したフォワードリンク送信の到着時間と整列させることに留意すべきである。
【００４１】
図４に示されているように、ＲＴＤは一方向フォワードリンク遅延Δｆｌと一方向リバースリンク遅延Δｒｌの合計により決定される。したがって、式（３）を式（４）と組み合わせると以下の式：
ＲＴＤ＝（Δｗｆ＋ΔＬＯＳ＋Δｂｆ）＋（Δｗｒ＋ΔＬＯＳ＋Δｂｒ）−ＢＴＦ
（５）
を生じる。
【００４２】
ここでＢＴＦはＷＤ１１０ハードウェア／処理遅延ΔｗｆおよびΔｗｒを補償するように構成されたバックトゥザフューチャーカウンタを表している。
【００４３】
バックトゥザフューチャーカウンタＢＴＦにより、十分な遅延Δｗｆ、Δｗｒが適切に補償される合理的な仮定を考慮に入れると、式（５）は
ＲＴＤ＝ΔＬＯＳ＋Δｂｆ＋ΔＬＯＳ＋Δｂｒ
＝２ΔＬＯＳ＋（Δｂｆ＋Δｂｒ） （６）
のように簡単になる。
【００４４】
ＬＯＳ遅延ΔＬＯＳは既知量であるから、式（６）の両側から減算することができ、
ＲＴＤ−２ΔＬＯＳ＝Δｂｆ＋Δｂｒ （７）
となる。
【００４５】
したがって、式（７）は、測定されたＲＴＤとΔＬＯＳの２倍との間の差が、組み合わされたフォワードおよびリバースリンクＢＳ１０６ハードウェア／処理遅延Δｂｆ、ΔｂｒによるＢＳ１０６較正誤差であることを表している。先に着目したように、フォワードリンク遅延Δｆｌを測定し、式（３）を使用することにより、基地局フォワードリンク処理遅延Δｂｆを決定することができる。したがって、システム３００の適切なタイミングを確実にするためには、フォワードおよびリバースリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｆ、Δｂｒを適切に決定し、ＢＳ１０６を較正してこのような遅延を補償することが必要である。従来、フォワードおよびリバースリンクＢＳ１０６ハードウェア／処理遅延Δｂｆ、Δｂｒは、システムリソースを犠牲にして、これらの遅延を物理的に測定することにより決定されている。しかしながら、先に着目したように、ＢＳ１０６フォワードリンクハードウェア／処理遅延Δｂｆは、フォワードリンク遅延Δｆｌを測定し、ＷＤ１１０フォワードリンクハードウェア／処理遅延ΔｗｆおよびΔＬＯＳに対する既知の値を計算に入れて、Δｂｆを解くために式（３）を使用することにより決定される。
【００４６】
さらに、先に着目したように、ＢＳ１０６は約２６．６６ｍｓフレーム境界に対応するロールオーバーポイントでパイロット信号を送信するために、ＧＰＳ衛星３１０Ａ−３１０Ｄにより提供される絶対時間基準と同期化される。さらに、ＷＤ１１０により受信される信号は、信号が受信された時が識別されるように、ＧＰＳ衛星３１０Ａ−３１０Ｄにより提供される絶対時間基準で時間スタンプが付される。したがって、パイロット信号の到着時間（τａｒｒ）は既知である。さらに、パイロット信号はフォワードリンク送信中にＢＳ１０６により開始されることから、パイロット信号到着時間τａｒｒは、式（３）にしたがったフォワードリンク遅延の関数である。特に、
τａｒｒ＝Δｗｆ＋ΔＬＯＳ＋Δｂｆ （８）
である。
【００４７】
パイロット信号到着時間τａｒｒ、フォワードリンクＷＤ１１０ハードウェア／処理遅延Δｗｆ、およびＬＯＳ遅延ΔＬＯＳはＷＤ１１０において既知であるから、フォワードリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｆは式（９）：
Δｂｆ＝τａｒｒ−Δｗｆ−ΔＬＯＳ （９）
により示されているように計算される。
【００４８】
したがって、フォワードリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｆは、パイロット信号到着時間τａｒｒを検出し、それから既知のフォワードリンクＷＤ１１０ハードウェア／処理遅延ΔｗｆおよびＬＯＳ遅延ΔＬＯＳを減算することにより決定される。このようなことであるから、フォワードリンク較正中、ＢＳ１０６は、式（９）に基づいてフォワードリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｆを最初に決定し、次にそれにしたがって送信信号の送信処理時間を調整することで誤差Δｂｆを補償することにより較正される。
【００４９】
さらに、測定されたＲＴＤは、上記観点より、フォワードリンクＢＳ１０６較正誤差ΔｂｆとリバースリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｒの両方の関数であることから、リバースリンク較正誤差Δｂｆも決定される。特に、式（９）により記述される計算されたフォワードリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｆを含めるように式（７）を書き直すと、
ＲＴＤ−２ΔＬＯＳ＝（τａｒｒ−Δｗｆ−ΔＬＯＳ）＋Δｂｒ （１０）
となる。
【００５０】
リバースリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｒを解くと、
Δｂｒ＝ＲＴＤ−２ΔＬＯＳ−（τａｒｒ−Δｗｆ−ΔＬＯＳ）
＝ＲＴＤ＋Δｗｆ−τａｒｒ−ΔＬＯＳ （１１）
となる。
【００５１】
したがって、リバースリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｒは、測定されたＲＴＤおよび既知のフォワードリンクＷＤ１１０ハードウェア／処理遅延Δｗｆから、既知のパイロット信号到着時間τａｒｒおよび既知のＬＯＳ遅延ΔＬＯＳを減算することにより決定される。このようなことであるから、リバースリンク較正中、ＢＳ１０６はＲＴＤおよびパイロット信号到着時間τａｒｒの両方を測定し、その後に式（１１）に基づいてリバースリンクＢＳ１０６較正誤差Δｂｒを計算することにより較正される。
【００５２】
図５は本発明の他の実施形態にしたがって構成され動作するプロセス３５０を図示するフローチャートである。プロセス３５０はＷＤ１１０およびＢＳ１０６の位置情報に基づいてＢＳ１０６を較正するように構成されている。
【００５３】
ブロックＢ３５５で示されているように、プロセス３５０はＷＤ１１０の位置とともに正確な時刻を決定する。先に着目したように、ＷＤ１１０の位置はよく知られた手段、例えばＧＰＳ機能をＷＤ１１０に装備することにより決定される。
【００５４】
ブロックＢ３６０では、プロセス３５０はＢＳ１０６とＷＤ１１０との間の信号伝搬により生じるＬＯＳ遅延ΔＬＯＳを決定する。式（１）および（２）において先に着目したように、ＬＯＳ遅延ΔＬＯＳはＢＳ１０６アンテナ放射中心位置（すなわち、ｘｂ、ｙｂおよびｚｂ座標）とＷＤ１１０位置（すなわちｘｗ、ｙｗおよびｚｗ座標）との間の距離ΔＬＯＳの関数である。
【００５５】
ブロックＢ３６５では、プロセス３５０はＢＳ１０６により送信されるパイロット信号のＷＤ１１０到着時間τａｒｒを検出する。パイロット信号到着時間τａｒｒは、ＧＰＳ衛星３１０Ａ−３１０Ｄにより提供される絶対時間基準情報を通してＷＤ１１０により識別される。
【００５６】
ブロックＢ３７０では、プロセス３５０はＲＴＤを測定する。このＲＴＤはＢＳ１０６からＷＤ１１０に送信される第１の信号により生じる遅延と、第１の信号に応答して、ＷＤ１１０からＢＳ１０６に返信される第２の信号により生じる遅延とを含む。
【００５７】
ブロックＢ３７５では、プロセス３５０はΔＬＯＳとτａｒｒに基づいてフォワードリンクＢＳタイミング較正誤差Δｂｆを決定する。特に、プロセス３５０は、式（９）にしたがってフォワードリンクＢＳタイミング較正誤差Δｂｆを決定する。したがって、ブロックＢ３８０では、プロセス３５０は、フォワードリンクＢＳタイミング較正誤差Δｂｆを補償するために、フォワードリンク送信の送信処理時間を調整することによりＢＳ１０６を較正する。
【００５８】
ブロックＢ３８５では、プロセス３５０はΔｂｆ、ΔＬＯＳおよびτａｒｒに基づいて、リバースリンクＢＳタイミング較正誤差Δｂｒを決定する。特に、プロセス３５０は式（１１）にしたがってリバースリンクＢＳタイミング較正誤差Δｂｒを決定する。したがって、ブロックＢ３８５では、プロセス３５０はリバースリンクＢＳタイミング較正誤差Δｂｒを補償するために、リバースリンク送信の受信処理時間を調整することによりＢＳ１０６を較正する。
【００５９】
好ましい実施形態の先の説明は、当業者が本発明を作りまたは使用できるように提供されている。これらの実施形態に対するさまざまな改良が可能であり、ここに提示されている一般的な原理は同様に他の実施形態に適用することができる。例えば、ある基地局は絶対時間基準に対するアクセスを持たない。このようなケースでは、フォワードリンク較正誤差による基地局遅延は、基地局内部クロックと外部絶対時間基準との間の差を表す付加的な時間オフセットを含む。フォワードリンク較正誤差と付加的な時間オフセットを単に組み合わせることにより、基地局タイミングは先に説明した実施形態にしたがってさらに較正することができる。
【００６０】
さらに、本発明は、部分的にあるいは全体的に、有線回路として、特定用途向け集積回路に仕上げられる回路構成として、あるいは不揮発性記憶装置にロードされるファームウェアまたは機械読み取り可能なコードとしてデータ記憶媒体からまたはデータ記憶媒体にロードされるソフトウェアプログラムとして、実現さられる。このようなコードはマイクロプロセッサや他のデジタル信号処理ユニットのような論理素子のアレイにより実行可能な命令である。
【００６１】
このようなことであるから、本発明は先に示されている実施形態に制限されることを意図しているものではなく、むしろここで任意の形態で開示されている原理および新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲にしたがうべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、従来のＣＤＭＡワイヤレス通信システムを図示するブロック図である。
【図２】
図２は、基地局とワイヤレス通信装置との間のタイミング関係を示す時間ラインの図である。
【図３】
図３は、本発明にしたがって構成され動作する、基地局較正をすることができるＣＤＭＡワイヤレス通信システムを示す機能ブロック図である。
【図４】
図４は、基地局とワイヤレス通信装置との間の遅延関係を図示する機能ブロック図である。
【図５】
図５は、本発明の他の実施形態にしたがって構成され動作する、基地局を較正するプロセスを図示するフローチャートである。
Claims (30)
- ワイヤレス通信システム中の基地局のタイミングを較正する方法において、
ワイヤレス通信装置の位置情報を決定し、
前記ワイヤレス通信装置との間の見通線距離に対応する見通線遅延を計算し、前記見通線距離は基地局位置情報と前記ワイヤレス通信装置位置情報に基づいており、
前記基地局から前記ワイヤレス通信装置に送信される第１の信号の到着時間を検出し、
第１の信号により生じる遅延と、前記第１の信号に応答して、前記ワイヤレス通信装置から前記基地局に返信される第２の信号により生じる遅延とに対応する往復遅延を測定し、
前記見通線遅延、前記第１の信号の到着時間および前記往復遅延に基づいて、基地局タイミング較正誤差を決定し、
前記基地局タイミングを較正して前記基地局タイミング較正誤差を補償することを含む方法。 - 前記見通線遅延は、以下の関係：
ΔＬＯＳ＝（√（（ｘｂ−ｘｗ）２＋（ｙｂ−ｙｗ）２＋（ｚｂ−ｚｗ）２））
／ｃ
によって決定され、
ここで、ΔＬＯＳは見通線遅延を表し、
ｘｂ、ｙｂ、およびｚｂは基地局位置情報を識別する座標情報を表し、
ｘｗ、ｙｗおよびｚｗはワイヤレス通信装置位置情報を識別する座標情報を表し、
ｃは光速を表している請求項１記載の方法。 - 前記基地局タイミング較正誤差を決定することは、前記第１の信号の到着時間、前記見通線遅延およびワイヤレス通信装置処理遅延に基づいてフォワードリンク基地局タイミング較正誤差を決定することを含む請求項２記載の方法。
- 前記基地局タイミング較正誤差を決定することは、前記往復遅延、前記第１の信号の到着時間、前記見通線遅延、および前記ワイヤレス通信装置処理遅延に基づいてリバースリンク基地局タイミング較正誤差を決定することを含む請求項３記載の方法。
- 前記フォワードリンク基地局タイミング較正誤差は、以下の関係：
Δｂｆ＝τａｒｒ−Δｗｆ−ΔＬＯＳ
によって決定され、
ここで、Δｂｆはフォワードリンク基地局タイミング較正誤差を表し、
Δｗｆはワイヤレス通信装置処理遅延を表し、
τａｒｒは第１の信号の到着時間を表し、
ΔＬＯＳは見通線遅延を表す請求項４記載の方法。 - 前記リバースリンク基地局タイミング較正誤差は、以下の関係：
Δｂｒ＝ＲＴＤ＋Δｗｆ−τａｒｒ−ΔＬＯＳ
によって決定され、
ここで、Δｂｒはリバースリンク基地局タイミング較正誤差を表し、
ＲＴＤは往復遅延を表し、
Δｗｆはワイヤレス通信装置処理遅延を表し、
τａｒｒは第１の信号の到着時間を表し、
ΔＬＯＳは見通線遅延を表す請求項５記載の方法。 - 前記往復遅延を測定することは、
前記基地局から前記ワイヤレス通信装置に送信される複数の第１の信号と、前記第１の信号に応答して、前記ワイヤレス通信装置から前記基地局に送信される複数の第２の信号とに対応する複数の遅延を測定し、
前記複数の遅延を平均して前記往復遅延を決定することをさらに含む請求項６記載の方法。 - 前記基地局タイミングを較正して前記基地局タイミング較正誤差を補償することは、前記フォワードリンク基地局タイミング較正誤差と等価な量だけ、前記基地局から前記ワイヤレス通信装置に送信される信号に対する送信時間を調整することを含む請求項７記載の方法。
- 前記基地局タイミングを較正して前記基地局タイミング較正誤差を補償することは、前記リバースリンク基地局タイミング較正誤差と等価な量だけ、前記ワイヤレス通信装置から前記基地局に送信される信号に対する受信時間を調整することをさらに含む請求項８記載の方法。
- 前記ワイヤレス通信装置の位置情報を決定することは、前記ワイヤレス通信装置中でグローバルポジショニング衛星メカニズムを使用することを含み、前記グローバルポジショニング衛星メカニズムは、複数の関係する衛星からタイミングおよび周波数情報を受信し、前記タイミングおよび周波数情報に基づいてその位置を決定するように構成されている請求項９記載の方法。
- ワイヤレス通信システム中で基地局タイミングを較正するシステムにおいて、
通信信号を送信し、受信し、処理する基地局と、
前記基地局と通信し、その位置を決定し、前記基地局から送信される第１の信号の到着時間を検出し、前記ワイヤレス通信装置と前記基地局との間の見通線距離に対応する見通線遅延を計算するように構成され、前記見通線距離は基地局位置情報と前記ワイヤレス通信装置位置情報に基づいているワイヤレス通信装置とを具備し、
前記基地局は前記第１の信号により生じる遅延と、前記第１の信号に応答して前記ワイヤレス通信装置から前記基地局に返信される第２の信号により生じる遅延とに対応する往復遅延を測定し、
前記基地局は前記見通線遅延、前記第１の信号の到着時間および前記往復遅延に基づいて、基地局タイミング較正誤差を決定し、前記基地局タイミングを較正して前記基地局タイミング較正誤差を補償するシステム。 - 前記見通線遅延は、以下の関係：
ΔＬＯＳ＝（√（（ｘｂ−ｘｗ）２＋（ｙｂ−ｙｗ）２＋（ｚｂ−ｚｗ）２））
／ｃ
によって決定され、
ここで、ΔＬＯＳは見通線遅延を表し、
ｘｂ、ｙｂ、およびｚｂは基地局位置情報を識別する座標情報を表し、
ｘｗ、ｙｗおよびｚｗはワイヤレス通信装置位置情報を識別する座標情報を表し、
ｃは光速を表している請求項１１記載のシステム。 - 前記基地局タイミング較正誤差は、前記第１の信号の到着時間、前記見通線遅延およびワイヤレス通信装置処理遅延に基づくフォワードリンク基地局タイミング較正誤差を含む請求項１２記載のシステム。
- 前記基地局タイミング較正誤差は、前記往復遅延、前記第１の信号の到着時間、前記見通線遅延、および前記ワイヤレス通信装置処理遅延に基づくリバースリンク基地局タイミング較正誤差をさらに含む請求項１３記載のシステム。
- 前記フォワードリンク基地局タイミング較正誤差は、以下の関係：
Δｂｆ＝τａｒｒ−Δｗｆ−ΔＬＯＳ
によって決定され、
ここで、Δｂｆはフォワードリンク基地局タイミング較正誤差を表し、
Δｗｆはワイヤレス通信装置処理遅延を表し、
τａｒｒは第１の信号の到着時間を表し、
ΔＬＯＳは見通線遅延を表す請求項１４記載のシステム。 - 前記リバースリンク基地局タイミング較正誤差は、以下の関係：
Δｂｒ＝ＲＴＤ＋Δｗｆ−τａｒｒ−ΔＬＯＳ
によって決定され、
ここで、Δｂｒはリバースリンク基地局タイミング較正誤差を表し、
ＲＴＤは往復遅延を表し、
Δｗｆはワイヤレス通信装置処理遅延を表し、
τａｒｒは第１の信号の到着時間を表し、
ΔＬＯＳは見通線遅延を表す請求項１５記載のシステム。 - 前記往復遅延は、前記基地局から前記ワイヤレス通信装置に送信される複数の第１の信号と、前記第１の信号に応答して、前記ワイヤレス通信装置から前記基地局に送信される複数の第２の信号とに対応する複数の遅延の平均を含む請求項１６記載のシステム。
- 前記基地局は、前記フォワードリンク基地局タイミング較正誤差と等価な量だけ、前記基地局から前記ワイヤレス通信装置に送信される信号に対する送信時間を調整することにより前記基地局タイミングを較正する請求項１７記載のシステム。
- 前記基地局は、前記リバースリンク基地局タイミング較正誤差と等価な量だけ、前記ワイヤレス通信装置から前記基地局に送信される信号に対する受信時間を調整することにより前記基地局タイミングを較正する請求項１８記載のシステム。
- 前記ワイヤレス通信装置は、グローバルポジショニング衛星メカニズムを使用することにより前記ワイヤレス通信装置位置情報を決定し、前記グローバルポジショニング衛星メカニズムは、複数の関係する衛星からタイミングおよび周波数情報を受信し、前記タイミングおよび周波数情報に基づいてその位置を決定するように構成されている請求項１９記載のシステム。
- ワイヤレス通信システム中の基地局のタイミングを較正するための複数のプロセッサ実行可能な命令シーケンスでエンコードされた機械読み取り可能な媒体において、
前記命令シーケンスは、
ワイヤレス通信装置の位置情報を決定し、
前記ワイヤレス通信装置との間の見通線距離に対応する見通線遅延を計算し、前記見通線距離は基地局位置情報と前記ワイヤレス通信装置位置情報に基づいており、
前記基地局から前記ワイヤレス通信装置に送信される第１の信号の到着時間を検出し、
第１の信号により生じる遅延と、前記第１の信号に応答して、前記ワイヤレス通信装置から前記基地局に返信される第２の信号により生じる遅延とに対応する往復遅延を測定し、
前記見通線遅延、前記第１の信号の到着時間および前記往復遅延に基づいて、基地局タイミング較正誤差を決定し、
前記基地局タイミングを較正して前記基地局タイミング較正誤差を補償することを含む媒体。 - 前記見通線遅延は、以下の関係：
ΔＬＯＳ＝（√（（ｘｂ−ｘｗ）２＋（ｙｂ−ｙｗ）２＋（ｚｂ−ｚｗ）２））
／ｃ
によって決定され、
ここで、ΔＬＯＳは見通線遅延を表し、
ｘｂ、ｙｂ、およびｚｂは基地局位置情報を識別する座標情報を表し、
ｘｗ、ｙｗおよびｚｗはワイヤレス通信装置位置情報を識別する座標情報を表し、
ｃは光速を表している請求項１１記載の機械読み取り可能な媒体。 - 前記基地局タイミング較正誤差を決定することは、前記第１の信号の到着時間、前記見通線遅延およびワイヤレス通信装置処理遅延に基づいてフォワードリンク基地局タイミング較正誤差を決定することを含む請求項２２記載の機械読み取り可能な媒体。
- 前記基地局タイミング較正誤差を決定することは、前記往復遅延、前記第１の信号の到着時間、前記見通線遅延、および前記ワイヤレス通信装置処理遅延に基づいてリバースリンク基地局タイミング較正誤差を決定することを含む請求項２３記載の機械読み取り可能な媒体。
- 前記フォワードリンク基地局タイミング較正誤差は、以下の関係：
Δｂｆ＝τａｒｒ−Δｗｆ−ΔＬＯＳ
によって決定され、
ここで、Δｂｆはフォワードリンク基地局タイミング較正誤差を表し、
Δｗｆはワイヤレス通信装置処理遅延を表し、
τａｒｒは第１の信号の到着時間を表し、
ΔＬＯＳは見通線遅延を表す請求項２４記載の機械読み取り可能な媒体。 - 前記リバースリンク基地局タイミング較正誤差は、以下の関係：
Δｂｒ＝ＲＴＤ＋Δｗｆ−τａｒｒ−ΔＬＯＳ
によって決定され、
ここで、Δｂｒはリバースリンク基地局タイミング較正誤差を表し、
ＲＴＤは往復遅延を表し、
Δｗｆはワイヤレス通信装置処理遅延を表し、
τａｒｒは第１の信号の到着時間を表し、
ΔＬＯＳは見通線遅延を表す請求項２５記載の機械読み取り可能な媒体。 - 前記往復遅延を測定することは、
前記基地局から前記ワイヤレス通信装置に送信される複数の第１の信号と、前記第１の信号に応答して、前記ワイヤレス通信装置から前記基地局に送信される複数の第２の信号とに対応する複数の遅延を測定し、
前記複数の遅延を平均して前記往復遅延を決定することをさらに含む請求項２６記載の機械読み取り可能な媒体。 - 前記基地局タイミングを較正して前記基地局タイミング較正誤差を補償することは、前記フォワードリンク基地局タイミング較正誤差と等価な量だけ、前記基地局から前記ワイヤレス通信装置に送信される信号に対する送信時間を調整することを含む請求項７記載の機械読み取り可能な媒体。
- 前記基地局タイミングを較正して前記基地局タイミング較正誤差を補償することは、前記リバースリンク基地局タイミング較正誤差と等価な量だけ、前記ワイヤレス通信装置から前記基地局に送信される信号に対する受信時間を調整することをさらに含む請求項２８記載の機械読み取り可能な媒体。
- 前記ワイヤレス通信装置の位置情報を決定することは、前記ワイヤレス通信装置中でグローバルポジショニング衛星メカニズムを使用することを含み、前記グローバルポジショニング衛星メカニズムは、複数の関係する衛星からタイミングおよび周波数情報を受信し、前記タイミングおよび周波数情報に基づいてその位置を決定するように構成されている請求項９記載の機械読み取り可能な媒体。
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