TW475339B - Improvements in downlink observed time difference measurements - Google Patents

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五、發明說明（1 ) 本申請案是1 998年8月7日提出申請的美國申請序號 〇9/131，150 (Attorney Docket No. 34645-423)之專利申請案 的部分延續案。 發明領域 本發明是有關於^ 更特別的是 測。 發明背景 足位出無線通訊系統（例如蜂巢通訊系統）中行動通訊單 兀的位置的能力，具有許多優點。典型使用這種位置定位 能力的應用包括保全，緊急反應，以及旅遊指導。一些= ^的定位技術牽涉到某些通訊信號特性的量測，&如到達 角度 來 術可以進一步在上鏈方式中，基地 傳送接收站（BTS)或其它接收器會量測由行動通訊單元 (或行動通訊站）所發射出來通訊信號。在下鏈方式中，一 動通訊站量測由基地傳送接收站或其它傳送器所發仃 信號。 Λ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 疋位出仃動通訊站位置的下鏈技術實例是觀測時間差 (〇TD)技術。這種技術目前參照全球行動通信系統⑽J) 來做説明，GSM是典型的蜂巢通訊系統，其中使用到下 鏈觀測時間差技術。例如，〇TD技術的實現# 〃貝、巩疋嵌仃動通訊 信 進 站I測出從不同基地傳送接收站所發射出去特定無線電 號之到達時間之間的時間差。圖形，= -4- 本紙張尺度適 五、發明説明（2 ) 一步假設有二個信號同時從基地傳送接收站btsi與 發射出去，以ταΤ2代表相對應信號到達行動通訊站的 到達時間，觀測時間差（0TD)則是以下式表示：

Tl.T2 = (dl.d2)/c (Eq」） 其中c! 1與d2是從BTS1與BTS2到行動通訊站的距離。 BTSaBTS2的位置是已知，㈣通訊站的可能位置如圖 ^的雙曲.線15所示。結合至少三個基地傳送接收站所做的 I測’可以得到行動通訊站的位置估計。 大部分的傳統蜂巢通訊系統（包括GSM系統）都是非同步 的，亦即每個基地傳送接收站使用自己的内部時鐘，來產 生其信號框架以及時間溝槽結構。因此，不同基地傳送接 收站的信號框架結構對另一基地傳送接收站來說，會在時 間上漂移開，因為這些時鐘信號並不是很穩定。結果， 〇TD量測對於定位出行動通訊站來說，不再有意義，除非 基地傳送接收站之間的時間差是已知的。這個差額，常稱 作即時差或RTD，代表從相對應基地傳送接收站所傳送出 去相對應信號（比如GSM中的相對應同步快傳信號）之間絕 ，時，的實際差額，如果基地傳送接收站的信號框架結構 疋很芫美同步的話，該信號會同時傳送出去。 修煩 、在一些可能決定出基地傳送接收站之間即時差（RTD)的 万1中，有二個傳統實例是：相對應傳送接收站的絕對時 間標記；以及使用在已知位置上的靜止參考行動通訊站。 後個貝例中，參考行動通訊站量測從不同基地傳送接收 站送出的下鏈信號。因為不同基地傳送接收站與靜止參考 -5 x 297公釐） S 家標準(CNS) A4規格(210 A7 ---- 五、發明說明（3 ) 行動通訊站之間的相對應距離是已知的，所以可以很容易 的计算出從基地傳送接收站送出的相對應信號，其到達所 系的時間差。基地傳送接收站之隨只 疋所需的時間差以及在參考行動通訊站上實際觀測到的觀 ’貝J時間差，二者之間的差額而已。參考行動通訊站能週期 性的量測出下鏈到達時間，並報告給網路中的行動位置節 點’使得該網路能保持更新的RTD記錄。 费很類似於傳統行動通訊站所使 用的步驟，以便同步於服務基地傳送接收站，並量測出由 服務網路胞（如同行動協助交遞操作中的一樣）所指定的鄰 近基地傳送接收站的數目訊站需要知一個基 地傳送接收站要做OTD量測的監視。該資訊一般是能在由 網路胞所發射的傳統系統資訊信息中得到，例如在gsm 網路胞的BCCH (發送控制通道）頻率。該資訊一般是包括 要做量測的鄰近基地傳送接收站的頻率表列。行動通訊站 掃描過特定的頻率，以偵測出頻率校正通訊胞，這是很容 易辨識的通訊胞，中約每隨〇 便得知， ^訊胞(sb)。同步通 訊胞（s B)良免碼⑽jc)以及代表目前框架中 發生同步通訊胞（SB)之差羞差。行動通訊站量 測同步通訊胞（S B )到達行動通訊站的時間，相對於行動 通訊站自己的服務網路胞時間。詖然行動通訊站已經知道 鄰近基地傳送接收站，相對於自己的服務基地傳送ς收站 -6 - 五、發明說明（4 ) 時序的框架結構，所以有可能重複量測該到達時n 炎於破冷、、止 間，以改 會—直重複進行，直到頻率表列上;v 、Γ ’ ^的BTS)都量測過，由行動通訊站所記錄 f r Fi；-- 运κ•田胞式通訊系統中的行動通^ ==Γ點基於觀測時間差，地，以及基地 傳运接收站的地理位置而進行位置決定。 因爲行動通訊站不知道何時會出驗率校正涵訊… 1接下來的同步通訊胞（SB))，所以必需使用上述 f法，亦即監視頻率校正通訊胞。 v(a取JS1 通訊胞.例如，當 通話設定已經在GSM SDCCH (單一專屬控制通道）上進： 時’或在理想框架期間，行動通訊站是在通話模式時，可 以進行_量測。例如，如果行動通訊站是在通話模式時 進行量測，則行動通訊站只能在理想框架期間進行量測， •架傳統毛上是12〇 ms 特定同步通 訊胞在理想框架期間出現的丄〇次中會有〗次，因爲 同步通訊胞傳統上是每Ϊ 〇個（^]^1框架便有1次。因此，平 均來説，需要5個理想框架，亦即每個基地傳送接收站有 0.6秒。因此，如果需要量測至6個鄰近基地傳送接收站， 便需要3或4秒的平均量測時間，對於許多應用來説，這 段時間實在是太長。 如果行動通訊儲存連續1 〇個捭架社有信 號（例如在GSM中BTS的BCCH頻車之所有信號），便可保 證行動通訊站已經量測到同步通訊胞（s B )。然而，假設 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ο 3 3 5 7 A7 _B7_ 五、發明說明（5 ) 行動通訊站具憶與運算的能力？ I以抓取（並進行」^理) 此外，在比如J·高度干擾程度市區，以及在基地傳送站 距離很遠的郊區，偵測出同步通訊胞（S B )的機率可能低 到無法接受，因爲這些信號通常都是具有很低的信號對雜 訊比。 也因爲有退所以通常很難偵測出同 步通訊胞（S B )中的BSIC。所以得到鬼影尖峰而非同步通 訊胞（S B )的機率會隨著信號對雜訊比而增加。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲了定位出在網路中割碼多向近接（CDMA)空中介 面的行動通訊站，_有一種已i的下鏈OTD方法已f提議成 爲標準化，是使用一些CDMA網路中所具有的傳統通訊胞 搜尋信號。該已知的下鏈OTD方法也參考在此所指”被提 議π的方法或技術。使用CDMA空中介面的傳統行動通訊 系統的時例，包括所謂的寬頻CDMA (WCDMA) I M 7比 如ETSI通用行動電信系統（UMTS )以及ITU的IMT-2000系 統。在這種系統中，被提議的下鏈OTD定位技術是由行動 通訊站在預設的閒置時期所進行的，其中行動通訊站的服 務基地傳送接收站會停止所有的發射動作，以便加強行動 通訊站偵測出由鄰近基地傳送接收站所發射出信號的能 力。一些在上述CDMA系統中的傳統通訊胞搜尋信號，亦 即篥二游暴碼（FSC )以及第二搜尋碼(SSC )，也在所進行 的下鏈OTD定位技術中被使用到/ 在其服務基地傳送接收站的閒置時間行動通訊站使 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ii I 47 A7 _B7_ 五、發明說明(6 ) 用與第一搜尋碼（FSC )相匹配的匹配處J皮器/，如同傳統的 - -----------------------— — — "—' ' —〆 通訊胞搜尋處理中所做的。該FSC在傳統上是由如上述 CDMA網路内所有的基地傳送接收站所發射的。‘是 256分割長度，並由每個基地傳送接收站在每個時槽時發 -----------------— 射一次，十分之一,的時間（#個時槽是2,56〇分割」。 ____〆 '_________——---- 在行動通訊站可聽到範圍内每個基地傳送接收站的波束會 在mj己jjji器J斤輸φ放色號中產_生尖言號/。在傳統上的 尖峰偵測處理中，從一些時槽所得到的結果通常是非同調 的結合，吸。在傳統的通訊胞搜尋處理 中，行動通訊站一般會選擇最強則尖辛。然而，在所 提議的下鏈OTD定位技術中，每個偵測尖峰的到達時間 (TO A)是由使用傳統到達時間量測技術的行動通訊站所量 測的，所以能計算出相對應尖峰到達時間之間的觀測時間 差（OTD) 〇 上也會發射出相關的第二搜尋碼（SSC )，包括一組以某種 -----—-----.---^---^ 一 --------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 順序排列並發射的1 6碼資訊。該1 6碼資訊是依序發射出 去，每個時槽一個碼，而且每個1 6碼資訊都是與在該時 槽時所發射出去的FSC同時發射出去的。典型的上述 CDMA系統在每個框架内具有1 6個時槽，所以整個SSC圖 案，包括所有的1 6碼資訊，是在每個框架内重複一次。 具有以某種順序排列的1 6碼資訊的SSC圖案，會從複數個 可能碼組中，指定出與基地傳送#收站有關的單一碼組。 每個碼組都包括複數個CDMA擴充碼，而每個基地傳送接 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 五、發明說明（7 ) 收站都使用在相關碼組中的一個擴充碼。 對於可聽見範圍内的每個基地傳送接收站，進行所提議 下鏈OTD定位技術的行動通訊站，會對該基地傳送接收站 SSC圖案的1 6碼資訊内FSC尖峰的暫時位置進行相關處 理，如同傳統上通訊胞搜尋處理所進行的。該相關處理通 系疋使用非同調結合方式。如果該尖峰被成功的相關處理 到ssc圖案中，則該相關處理的結果會顯示出與產生fsc 尖峰的基地傳送接收站有關的碼組。 對每個基地傳送接收站來説，FSC尖峰時序（亦即所量 測到的TOA及/或_)以及碼組是可以報告給網路中的行 動位置I點，還有在FSC尖峰偵測處理與哪舰相關處 理時所做的功率量測與品質量測。 點--知㈣地包並從 中的 因此知道在因行動通訊站^ 位置所引起的不確定的範圍肖，何時行動通訊站庳 收到從被給定基地傳送接收站而來的耽尖峰4用这種 ^的^資訊’結合上述尖峰時序，從行動通訊站的功 率Μ品貝資訊’該行動位置節點能辨 ，基地傳送接收站。例如，如果行動通訊站:= 知疋在4.5公里的不確定範圍，該範 果二!送接收站的框架結構時序與另 接收站且中具有大釦^电、 1 便能 中正確的一個基地

本紙張尺度剌中國國家鮮（CNS)A〖規格（21。 x 297公釐） ο 3 3 5 7 A7 _B7_ 五、發明說明（8 ) 傳送接收站出來。假設每個基地送接彳^站的框架_：结^^ 序是隨機的，任意二個基地傳送接收站會具有在免 — -----^^ 〜 ---- -- 割的框架結構時序差（亦即即時差RTD )，其機率是 64/40,960，因爲每個框架都|括40,96〇_個_分割』1 6時槽x 2560分割/時槽）。因此，基地傳送接收站所產生的尖岭， 可以從相同碼組的另一基地傳送接收站所產生的尖峰中分 辨出來的機率是99.8%(1-64/40,960)。其它的0· 2%情形可 以利用其它更先進的方法來處理，比如使用功率量測，以 及選取出能與傳統位置決定成本功能最搭配的基地傳送接 收站。 一旦每個FSC尖峰都匹配到其相對應基地傳送接收站， 貝1J可以使用TOA及/或OTD資訊，結合已知的RTD資訊以 及基地傳送接收站的已知地理位置，以決定出行動通訊站 的地理位置。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印刹衣 所提議的下鏈OTD定位技術具有以下典型的缺點。因爲 當開始下鏈OTD定位處理時，相鄰（非服務）基地傳送接收 站的時序對行動通訊站來説是完全未知的，行動通訊站必 須對整個基地傳送接收站的閒置時期，進行FSC-SSC相關 處理。因此，用來決定FSC尖峰的匹配濾波器，就必須在 每個閒置時期的整段時間中進行操作，這是很不利的。而 且，因爲SSC圖案内的編碼在每個時槽中是不同的，所以 行動通訊站必須與一些SSC做相關處理，省下非通調結合 的結果。這會需要額外的計算能万以及記憶體。 因爲FSC-SSC相關處理必須依序的緊隨FSC尖峰偵測， -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 475339 A7 B7 五、發明說明（9 所以下鏈OTD方法中的擷取時間會很長。而且，高干擾程 度的市區以及基地傳送接收站距離較遠的郊區，都很難或 有時根本不可能有足夠的機率偵測到FSC與SSC。 另一個問題是，與不同基地傳送接收站有關的编碼，具 有很高的交越相關性，因爲FSC碼都一樣，而且因爲每個 SSC圖案的1 6，是代表從一組1 7隻獨立碼中所產生的次 組。這種很高的交越相關性不會隨著結合相關數目的增加 而消失掉，因爲每個框架中都會重複相同的編碼。因而增 加行動通訊站會將給定的FSC尖峰相關到錯誤的ssc圖案 的機率，尤其是，如果從較強基地傳送接收站送出的FSC 暫時到達時，與從較弱基地傳送接收站送出的FSC很接近 4話。 X/ 枣看，▲艮的能力，^ 出色么知_下鏈一觀I陵使1農的下鏈信^ 號0 .——* 本發明試圖克服上述的缺 點，觀測時^差時所使用 JL下鏑通信-的敏感詹〇 圖式的簡單説明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 _解釋如何使用下鏈觀測時間差量測來決定出行動 通訊站的位置。 圖2是依據本發明包括下鏈觀丨 避规d時間差量測能力的無線 通信系統的方塊圖。 r 圖3是顯示如圖2中所示基地傳送站之間的相對時序差 -12- A7 B7 五、發明說明（1〇 ) 的實例。 圖4是顯示圖3框架中典型的時槽結構。 圖5是圖4中•、气j} 立結^益力時JU吉構〇 圖6顯示行動通訊站的適當部分，具有依據本發明實施 例的下鏈觀測時間差量測能力。 圖7顯示如何依據本發明決定典型下鏈監視窗口。 圖8是行動通訊站的適當部分，具有依據本發明另一實 施例的下鏈觀測時間差量測能力。 詳細説明 圖2顯示出依據本發明包括下鏈觀測時間差量測能力的 典線通信系統的方塊圖。本發明是做在圖2實例内的（JSM 網路中。如圖2所示，GSM行動切換中心(MSC )是被耦合 立與複麩個兰SM基地通訊站控制器^BSC )做通信，其中基 地通訊站控制器又再被耦合，以便與一個或多個GSM基 地傳送接收站（BTS)做通信。基地傳送接收站能與複數個 行動通訊站（M S )經由空氣介質來進行無線通信。從MSC 到M S經由BSC與BTS的通信是已知的習用技術。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制农 圖2也包括行，使用傳統GSM信號協 定，被耦合來與行動切換中心（MSC)做雙向通信。在圖2 中’ MLC能接收請求’以定位出行動通訊站ms 1的位置。 這種請求一般是從被耦合與MLC來做通信用的位置請求 2 1所接收過來的。該位置請求2 1可以是在網路本身内部 的一個節點，或是外部位置請求。7反應出定位出行動通訊 站MS 1位置的請求，該MLC會檢視網路，以便決定出服矛欠 -13-

C夕 3 3 5 7 A7 __B7_ 五、發明說明（11 ) BTS23 (亦即服務GSM通訊胞），並決定要選出那些BTS來 做下鏈觀測匙時間差量測。 MLC接著便能產生定位請求信息給行動通訊站MSI，表 示被選出來要做監視用的基地傳送接收站的頻率與BSIC (該BSIC是傳統在GSM網路中所使用到的），以及服務BTS 與每個被選取出BTS之間的即時差（RTD )。該定位請求信 息可以經由MSC，BSC21，BTS23，以及BTS與MSI間的 空氣介質從MLC到MSI做通信。因爲MSI知道何時同步通 訊胞會從自己的服務BTS到達，所以MSI會讓RTD資訊近 似計算出何時同步通訊胞會從被選取出的鄰近BTS到達。 以下將做更詳細的説明。 上述的資訊也可以傳送到MSI，當作是比如通話設定期 間的專屬信息。此外，上述的資訊也可以週期性的在發送 控制通道上傳送到MSI，當作是系統資訊信息。可以由 MLC使用從參考行動通訊站所接收過來的OTD資訊，以 計算出RTD，如上所述，或是可以使用其它傳統技術，提 供 RTD 給 MLC。 圖3-5顯示即時差的觀念，用於如圖2中GSM網路部分的 GSM網路基地傳送接收站。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印划衣 圖3顯示在圖3中標號爲BTS2與BTS1的一對基地傳送站 中框架結構時序之間的即時差。在GSM中，基地傳送站 所使用的TDMA框架是以重複週期圖案來做標識，每個週 期（也稱作超框架)包括2.715.6<8信架，數目從0到 2,715,647。在圖3的實例中，BTS1的框架0會與BTS2的框 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 475339 a _充 第88113177號專利申請案 中文說明書修正頁(9〇年9月） g 五、發明説明（12 ) 架828重疊。 參閱圖4，GSM中的每個TDMA分割成八個時槽T S，從 時槽0到時槽7。如圖5中所示，每個GSM時槽再進一步分 割成625個四位元Q B，使得在每個時槽期間内，有總共 625/4=156.25個位元傳送出去。所以BTS2與BTS1之間的 即時差RTD在傳統上是表示成三資訊（FND，TND， QND)，，其中FND是BTS2與BTS1的TDMA框架數目差 (FN2-FN1 )，TND 是 BTS2 與 BTS1 的 TDMA 時槽數目差 (TN2-TN1)，而QND是BTS2與BTS1的TDMA四位元數目 差（QN2-QN1 )。例如，參閱圖3-5，如果BTS1框架0的時 槽0四位元0在時間上是與BTS2框架828的時槽6四位元3 7 對齊的話，BTS2與BTS1之間的即時差RTD是表示成三資 訊（FN2-FN1，TN2-TN1，QN2-QN1)，其中 FN2，TN2， 與QN2是BTS2的框架數目，時槽數目以及四位元數目， 而FN1，TN1，與QN1是BTS1的框架數目，時槽數目以及 四位元數目。因此，該三資訊是（ 828-0，6-0，37-0)或就 是（ 828，6，3 7) ° 當行動通訊站M S 1接收到從M L C過來，其服務基地傳 送接收站（比如圖3中的BTS 1 )與進行下鏈到達時間量測的 另一基地傳送接收站（比如圖3中的BTS2 )的即時差（RTD) 時，行動通訊站MS 1使用沿著服務基地傳送接收站BTS 1 的已知框架結構時序（FN1，TNI，QN1 )的RTD三資訊 (FND，TND，QND)，以決定出相對於BTS1的BTS2框架 結構時序。行動通訊站MS 1可以經由以下計算，決定出在 rS } -15- III»丽薩 A7 --------B7__ 五、發明說明（13 ) BTS1時間基底中的任意點（FNi，TNI，QN1)上BTS2的目 前框架數目FN2。 QN2· = QN1 + QND (Eq· 2) TN2’ = TNI + TND+ (QN2’ div 625) (Eq· 3) FN2· = FN1 + FND + (TN2· div 8) (Eq· 4) FN2 = FN2丨 mod 2,715,648 (Eq. 5) 在方程式中，，’ div，’表示整數除法，而” m 〇 d，，表示除以 η後的餘數，其中"x n” =，，X除以n後所得到的餘數"。 GSM中的同步通訊胞（SB )包含7 8個編碼資訊位元以及 預設元串，如同習用技術中所已知的。該7 8個編 碼資訊位元包含BSIC以及所謂的減量框架數目，傳統上 表示成三部分，T 1，T 2以及T3,。同步通訊胞（S B )的框 架數目（FN)與參數ΤΙ，T2以及T3,之間的傳統關係是： T1 = FN div (26 X 51) (Eq· 6) T2 = FN mod 26 (Eq· 7) T3 = FN mod 51 (Eq· 8) T3f = (T3-1) div 10 (Eq. 9) 因此，一旦BTS2的目前框架數目FN2被上算 出來，便可以將F N 2放入Eq. 8史參數T 3。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 傳統的GSM網路中，同步胞（S B )是發生在BTS的BCCH (發送控制通道）載胞上傳送的架重複序列TDMA框 架，其框契卜1 1，2 1，3 1以增0 〇所以，τ 3 表示目前框架數钆EK2在5 1 I。因爲如 上所述的，同步胞（S B )是發生在5 1框架重複序列的框架 -16- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' 475339 第88113177號專利申請案 中文說明書修正頁(90年9月） Α7 Β7 % 令 五、發明説明（14 ) 1，1 1，2 1，3 1 以及4 1 的時槽〇，滿足（T3J) m〇d 1〇 = 〇 這種關係的下個丁 3 (稱作T3n )，會標示出發生下個同步 胞（S Β )的B T S 2的框架。相對應的框架數目（稱作ρ ν 2 η ) 是由下式所決定·· FN2n = (FN2 + DT3) mod 2,715,648， （Eq. 10) 其中 DT3 = (T3n-T3) mod 51。 現在，，將FN2n帶入Eq· 6與Eq· 7，將T3n帶入Eq· 9，得 到參數ΤΙ，T2以及T3,。依據GSM標準，參數T1，丁2以 及T3,，沿著BSIC，可以用25位元來表示。可以由MS1所 接收到的BSIC資訊來決定出BSIC位元，而代表丁丨，丁2以 及T3’的位元可以由Eq· 6，Eq· 7，Eq. 9中決定。行動通訊 站MSI接著便能利用上述的25位元，一種已知的編碼方 法，由GSM標準（ETSI GSM標準05.03 )所提供，以便從該 2 5位元中產生同步胞中的7 8個編碼位元。

以這種方式，行動通訊站MS 1便知道相對於其服務BTS J 框架結構時序的BTS2框架數FN2，其中有同步胞發生。如 上所述的，同步胞總是在時槽〇發生，所以行動通訊站 MSI精確的知道何時BTS2會傳送同步胞。此外，行動通 訊站MS 1也知道沿著6 4位元同步胞的所有7 8個編碼位 煩請委員明示 年 月 日所提、V 修1E本有無變更實質内容是否准予修' 元。利用142位元而非剛好6 4位元，比起傳統只有6 4位元 的情开;^ ’行動通訊站能更精確的量測出到達時間。另外， 利用142個已知位元，行動通訊站Ms丨有可能在更多雜訊 的環境中’達到相同的精確度，如在較低雜訊的環境中使 用ό 4位元。 17 Β 4 A "; 1N (% 卞 - - I r I - 本紙張尺度適用中困固金接谁，ηΧΤΓΜ、A . k ,_________、从、 - 475339

五、發明說明（15 ) 因爲 、斤(如圖2中的 行動通訊站MS1相對=的同步胞（^)便 BTS28)^^i^Jl，所以從該 中别達。圖7顯 不會在行動通訊站所計算出來的精罐’以便包圍住同步胞 示其中的實例，如何定義出搜尋窗二 預期到達行動通訊站MS 1的時間 /、 t / a 路）bts2 到達。Eq· 的框架數目，預期會從相鄰的（非肌；； λ/TSl知道具有相同框 10可以得知如何計算出該框架數目° M ， 、 架數目的相對在何時到達或 是已經到達。以T 0代表相對於行動通訊站時間基底的d 時間。 MSI是在圓形71内。該圓形的半徑可以由通訊蜂巢半徑 來決定，或是從時序超前値而推算出。考慮二種極端的情 情形是，當MSI是在74時。SB2會在時間 T0+RTD+dl2/c> 到達，^_爲 SB2 比 SB 1 多走了 dl2。其他 況是，當 MSI 位於7 5。^ ^^B2jyT〇+RTO+(dl2-2r)/c時抵達。所以，當行動通訊站是在7 5與7 4之間時， SB2 便會 ^JT0+RTD+(dl2-2r)/cJ^T0+RTD+dl2/c+k]的窗 口到達，其中k是代表RTD與dl2時的精確度。 既然RTD已知，MSI能以某不準確性預測出何時SB2會 從BTS2到達。 與完全不知道到達時間的情形比較起來出搜尋窗 口^能力讓同步胞能交高了靠度被偵測出來，而且比 f用技術^11亍_動..通益通訊站的複雜度也降低。例 如，從整個搜尋窗口的資料可以即時的被接收到，並儲存 -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規¥7^10 X 297公爱） 請 先 閱· 讀 背 S 之 注 意 事 項 再 經濟部智慧財產局員工消費合作社印剩衣

叶 / jjjy 第88113177號專利申請案 中文說明書修正頁(9〇年9月） Γ

發明説明（16 起來供後續處理用，這在 利用習用技術，如果搜尋窗 要10TDMA框架長度以磕你处J又厂"口令仪π固口需 反以崔保忐抓取到同步胞資料的話，在 貫際上是不實用的。斗从 Μ 此外’搜尋窗口讓整個量測時間減 短0 修領 jE. iif

S年赛 ·* ? r1 予曰 使用RTD技術來計算出開始時間以及搜尋窗口給同步 胞用’會大幅的縮短量測時間，以便量測下鏈〇td。沒有 接收到RTD資訊時，行動通訊站傳統上是需要連續搜尋， 直到偵4出頻率;^正胞，使得行動通訊站知道同步胞會在 下個框:時發生。利用對應於所有要被量測的傳送接收站 的RTD貝訊’订動通訊站能安埋不同的量測並限定監視時 間到搜尋窗口期間，這對習用技術來說是不可能的。 圖6是依據本發明圖2中行動通訊站msi適當部分的實 例以進行下鏈觀測時間差量測。行動通訊站包括同步胞 決疋斋6 1，接收頻率，BSIC，以及相對於的服務基地傳 迟接收站的RTD來當作輸入資料（例如經由MSC， BSC21，BTS23，從圖2的MLC)，每個基地傳送接收站都 疋被選來做OTD量測的。括同步胞決定器也接收有關服務 基地傳送接收站與所有其它鄰近基地傳送接收站之間距離 的資訊。該資訊能由MLC (如MS1漫遊）週期性的做更新， 並儲存在記憶體内，如圖6的標號6 3所示，或是該資訊能 包含在定.位請求訊息内。由ΜΙχ提供給同步胞決定器用。 同步胞決足器6 1對每個被選取bts決定出同步胞的近似 預測到達時間，相對於服務蜂巢（服務基地傳送接收站）的 -19-

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本紙張尺度適用巾國®家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 五、發明說明（17 ) 框氣，並在64輸出該資訊給到達時 視器65。而且在64，同步胞決定器將78個編 :口監 每個被選取则的64個同步胞傳送位元，輸出給 監視器。同步胞決定器也會計算出搜尋窗口給每個被選^ 基地傳送接收站，，並在62輸出該搜尋窗口資訊給 間監視器。 、時 到達時間監視器對j^^BTS所接收到的信號進行到達 2間量測。到達時間監視器能使用所計算出來的到達時間 資訊，搜尋窗口資訊以及142位元串資訊，對每個被選取 基地傳送接收站，進行到達時間量測。利用該資訊，到達 時間監視器能有效的安排不同的量測，以及如有需要，能 抓取並儲存在不同搜尋窗口所接收到的信號，接著在稍後 對故些仏號進行處理。決定到達時間的接收信號處理可以 利用所品的習用方式來芫成，或是利用在^^”年11月提 出申請的美國專利序號08/978,960案中提出的方法，該專 利案並當作是本案的參考資料。 量測到所需的到達時間後，到達時間監視器能在6 6輸 出到達時間資訊，或觀測時間差資訊給mlc (經由 BTS23，BSC21以及MSC)。該MLC利用該資訊，以傳統 的方式決定行動通訊站M S 1的位置，該位置再以適當的 訊息傳送給圖2中的請求單元2 1。另外，如果MSI知道被 量測BTS的幾何位置，MS 1便能計算出自己的位置。 雖然GSM同步胞上的OTD量測已'經在上述説明中做了詳 細的解説’要注意的是，本發明的技術是可以應用到不同 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公爱） i m 47 ) A7 _B7___ 五、發明說明（18 ) 其它類型的通訊胞。 在CDMA系統中，比如上述中的，提供RTD資訊給定行 動通訊站，比起已知的OTD技術，是會造成大幅度的改 善。行動通訊站能利用RTD資訊計算出一般以相對f圖1 上述方式的到達窗卩。因爲行動通訊站已經知道服務 傳送接收站與相對應相鄰基地傳送接收站之間的時間差， 所以便可以如上述的使用圖7的幾何資料來，對於相對應 相鄰基地傳送接收站，決定出搜尋窗口。 接著，對於給定的基地傳送接收站，都只在FSC與SSC 信號要到達行動通訊站的搜尋窗口時，需要進行FSC尖峰 偵測與有關的SSC相關。此外，因爲RTD資訊不只是會辨 識出何時行動通訊站要監視從給定基地傳送接收站而來的 到達信號，而且還會辨識出基地傳送接收站以及其編碼群 組，與基地傳送接收站有關的SSC圖案可以由行動通訊站 現場立即決定。所以’對於有需要的基地傳送接收站’ FSC尖峰偵測以及FSC-SSC相關可以同時進行，進而比起 FSC-SSC相關必須追隨FSC尖峰偵趾^^-述已知技·#^^ 大幅縮短擷取時問間讓相對應間置 j豆，此時需要到達時間資訊置時的 JF键良量° 行動通訊站SSC圖案技術的進一步結果是，不再需要對 FSC尖峰與SSC圖案做相關處理，如已知技術所需要的。 這會減少行動通訊站所需要的記憶體以及運算。 因爲FSC尖峰偵測以及FSC-SSC相關會同時進行，所以 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請 先· 閱 讀 背 之 注 意 事 項 再 填赢 頁 訂 線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 475339 A7 ----B7 五、發明說明（19 ) 這一種運算的結果能在每個時槽中結合成一個，改善信號 長度以及可聽見度。 因爲搜哥窗口是建立給每個被監視基地傳送接站用的， 所以從錯誤視基地傳送接站中選取信號的機率會大幅的降 低。此外，因爲只眞實尖峰的附近進行相關處理，選出錯 誤尖峰的機率也會降低。 提供RTD資訊給行動通訊站的另一優點是，利用RTD資 訊以及相對應的搜尋窗口，行動通訊站能對FSC與SSC以 號，進行相關處理。例如，行動通訊站能對基地傳 送接站的傳送通道（比如從相鄰基地傳送接站的相鄰列表 中辨識出的傳送通道），進行相關處理，而非Fsc/SSC。 洽著RTD資訊’該網路能辨識出與行動通訊站相對應的基 地傳送接站編碼群組，以及傳送通道的相對應長（展開）編 碼。從編碼群組辨識資訊以及長編碼辨識資訊，行動通訊 站能使用傳統的技術，產生基地傳送接站之傳送通道的整 個長般碼（亦^[^40^960片H 〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 ，例如上述^ρμα通信系統的共用控制實體 通道（CCPCH)，一般具有與FSC信號功率加上ssc信號功 率相同程度的功率。而且，這種傳送通道是連續傳送，而 非FSC/SSC中的百分之十的時間。因此，傳送通道的信號 比起FSC/SSC信號包含更多的能量。這種高能量程度提供 改善的可聽性以及更快的擷取。 因爲傳送通道信號是連績傳送，比起使用FSC/ssc時所 達到的，讓閒置時間有更高的使用率。例如，在給定的時 -22-

475339 A7 _B7_ 五、發明說明（20 ) 槽中，傳送通道比起FSC/SSC信號多提供十倍的資訊給進 行相關處理時用。這會使用到較短及/或較不頻繁的閒置 時間，因此進一步改善網路的下鏈能力。 县爲傳送通道只代表一個π編碼”，所以非同調ϋ合所需 6合記憶體容量(雙碼)進行相關處理時所需 記憶體容量的一半。而且，因爲相同範圍内基地傳送接站 會具有特定的傳送通道，所以選取到錯誤基地傳送接站的 機率可以忽略。該特定的傳送通道提供交越相關特性，比 FSC/SSC所使用到的更好（較低的交越相關），使得選取到 錯誤尖峰的機率比使用FSC/SSC時更低。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 員示出實例行動通訊站的適當部分，能在CDMA系 統中進行下鏈OTD量測。這種CDMA系統一般具有相同的 結構，如圖2所示，但是空氣介面是依據CDMA或WCDMA 技術所實現的。圖8的行動通訊站包括輸入8 1，接收從網 路（比如圖2的MLC)的RTD資訊，代表服務基地傳送接站 與相對應相鄰基地傳送接站之間的即時差，其中該行動通 訊站要進行下鏈OTD量測。輸入8 1也接收從網路上每個 基地傳送接站的編碼群組辨識資訊。在傳送通道要進行量 測的實施例中，輸入8 1除了接收编碼群組辨識資訊以 外，還接收長編碼辨識資訊，給每個基地傳送接收站的傳 送通道用。 f 口決定器8 3 $矣收從網路而來的RTD資訊，計算搜尋窗 口，一般是以上述中圖7所示的方式，並輸出窗口資訊給 CDMA到達時間丄TOA)監；f見器85。監視器8 5進行所需的 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 五、發明說明π ) 操作（比如尖峰偵測以及相關處理），以便對每個所需基地 傳送接收站，產生到達時間量測。 在使用FSC/SSC監視的實施射生器87接收從 輸入8 1而來每個基地傳送接收站的 從而產生SSC圖案，並在84上提供這些SSCJ = : 85。在要進行量測的傳送通道的另一實施例中，編 收從輸入81而來每個基地傳送接收站之 的道長編碼群组辨識資訊，產生長編碼，以反應編碼群組 辨識資訊以及長編碼群組辨識資訊，並在84上提供長編 碼給監視器8 5。 ^ 監視器85依據搜尋窗口，8 9上的CDMA空氣介 面’、並進仃所需的到達時間量測。監視器8 5能將TOA資 訊或OTD資訊輸出到8 6上的網路。該網路（比如圖2中的 MLC )可以使用孩資訊，以傳統的方式，來決定行動通訊 站的位置。另外，如果行動通訊站知道被量測基地傳送接 收站的幾何位置，行動通訊站便能計算出自己的位置。 接收有關服務基地傳送接收站與所有相 鄰基地傳送接收站之^^離的窗口資訊，伴隨著蜂巢半徑 貝訊’給所有相鄰基地傳送接收站，以便幫助窗口決定器 決定出搜尋窗口。該距離資訊可以週期性的由MLC做更 新（如同行動通訊站在漫遊），並^存刭如圖S 月豆中或疋该資訊能包含在定位請求訊息内，电MLC # 訊站。_复卫_決定器使資訊來決定每個被 ^的監視信號之測到達時間，相〜 -24- X 297公釐） 本紙張尺度相(CNS)A4規格（210 475339 第88113177號專利申請案 中文說明書修正頁(90年9月） A7 B7 修 JL %，

五、發明説明（22 ) 對於服務基地傳送接收站的時間基底8 0。 對於該技術領域的工作者來說，圖6與圖8的典型行動通 訊站部分，能以傳統行動通訊站的資料處理部分，藉適當 的改變硬體，軟體，或二者，來實現。 以上述說明的關點來說，要注意的是，本發明下鏈觀測 時間差技術改善下鏈觀測時間差量測的敏感度，從同步胞 (S B )中、，提供更多已知的位元給行動通訊站，加強到達 時間以及測時間差量測的精確度，降低量測錯誤的風險， 縮短量測所需時間，以及行動通訊站中需要較少的記憶體 以及資料處理容量。 雖然本發明的典型實施例已經做了說明，但是並不是用 來限定本發明的範圍，而是可以在不同的實施例中實現。 圖式主要元件符號說明 15 雙曲線 21 位置請求 23 無線電傳送器 28 無線電傳送器 60 時間基底 61 同步胞決定器 65 到達時間監視器 71 圓形 81 輸入 83 窗口決定器 85 CDMA到達時間(TO A)監視器 87 編碼產生器 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. 475339 第88113Π7號專利中請案 as ^ -~ 中文申請專利範圍修正本(9〇年9月） ^ 文哀导只ut 夂、申請專利範圍~ ^">eR!ws5^—1- 1· 一種在無線通訊網路中使用行動通訊站來量測分別由網 路中複數锢無線電傳送器所發射的無線電信號之個別到 達時間的方法，包括： 提供即時差資訊給該行動通訊站，該即時差資訊代表 由服務該行動通訊站之無線電傳送器所使用的時間基底 以及由其它無線電傳送器所使用的個別時間基底之間的 差額； 該行動通訊站響應該即時差資訊以及相對於服務該行 動通訊站之無線電傳送器所使用的時間基底，以決定出 複數個時間上該等個別的無線電信號在該時間點上預期 會到達該行動通訊站；以及 〃 對於每個無線電信號，該行動通訊站在無線電信號預 期會到達的該時間點後一段時間内，監視無線電信號的 到達時間。 2. —種在無線通訊網路中使用行動通訊站來量測分別由網 路中複數個無線電傳送器所發射的無線電信號之個別到 達時間的方法，包括： 提供代表何時無線電信號預期會到達該行動通訊站 資訊；以及 墳請委_明示：夺日所提> 瞭土本有4 一變史费曾内容是否准予修毛.」 該行動通訊站響應該資訊，監视無線電信號的到達時 間。 3·如申請專利範圍第2項之方法，其中該提供步驟包括提 供代表相對應無線電信號預期會到達該行動通訊 別時間的貪訊，而且該監視步驟包括行動通訊站監視每

   六、申請專利範圍 個無線電信號在相對應時間内的到達。 4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該提 一步 包括： ，k供=時差貝訊’該即時差資訊代表由服務該行動通 訊站d線電傳运器所使用的時間基底以及由待量測無 線電傳送器所使用的個別時間基底之間的差額；以及 響應即時差資訊，決定出相對於服務無線電傳送器所 使用的時間基底的複數個時間點，個別的無線電信號在 孩時間點上預期會到達該行動通訊站。 5. 如申凊專利範圍第4項之方法，其中該提供步驟進一步 包括使用該時間點’以決定出個別時間期間，其間個別 ^L號在该等個別時間期間時預期會到達該行動 =門而且該監視步驟包括該行動通訊站在該 時間期間内，監視每個無線電信號的到達。 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該使用 行動通訊站使用亏眭pEi科 步風匕括该 7 “、主： 點，以決定出個別時間期間。 •如申化專利範圍第5項之方法，其中該 :無綠電信號所行經的個別距離，以便到達該行St 8. :申請專利範圍第7項之方法’其中該說明步 ^固無線電信號進行最大可能行經距離以及最小=对 經距離的估計。 了 ％行 9. :申請專利範圍第8項之方法，其中該說 母個-線電信號，基於預期會到達的時間點以及：：： -2- G張尺度適用中國格(21〇Χ297涵 ，並基於預期會到 建立有關時間的結 能行經距離，建立有關時間的啟始點 達的時間點以及最大可能行經距離: 束點。 其中該說明步驟包括讀 10·如申请專利範圍弟4項之方法 行動通訊站決定出時間點。 11.如申請專利範圍第4項之方 分時多重近接通道上傳送的 包括使用一個説框數目差， 位元數目差’來表示即時差 法’其中該無線電信號是在 ，而提供即時差資訊的步驟 一個時槽數目，以及一個四 其中該通信網路是蜂巢 其中該通信網路是全球 出行動通訊站位置的方 12·如申請專利範圍第2項之方法 式通信網路。 13·如申請專利範圍第1 2項之方法， 行動通信系統通信網路（GSM)。 14. 一種在無線電通信網路中定位 法，包括： 在行動通訊」占量測出由網路中複數個無線電傳送器 所發射出相對應無線電信號到達時間，包括提供代表何 時無線電信號預期會到達行動通訊站的資訊，而且行動 通訊站監視無線電信號的到達，以反應該資訊；以及 使用量測到的到達時間，定位出行動通訊站的位置。 15· —種決疋在播線電通信網路中操作的無線電通信站中無 線電信號到達時間的方法，包括： 從無線電通信網路中取得資訊，從該資訊中，可以決 出無線電信號的内容，但是該資訊不會自己洩露出無線

   -3 - 電信號的内容； 決定無線電信號的内容，以反應該資訊；以及 使用無線電信號的内容，以量測無線電信號的到 間。 16·如申請專利範圍第15項之方法，其中該資訊包括代表盔 線電信號傳送時間的資訊。 … 17·如申請專利範圍第16項之方法，其中該傳送時間資訊是 即時差資訊，代表無線電通信站所已知的時間基底以及 要發射孩無線電信號之無線電傳送器所使用的時間基底 之間的差。 ^ 18·如申請專利範圍第15項之方法，其中該資訊包括代表要 發射該無線電信號之無線電傳送器的資訊。· 19·如申請專利範圍第丨8項之方法，其中該傳送時間資訊是 即時差：貝訊，其中該通信網路是全球行動通信系統通信 網路（GSM)，其中代表無線電傳送器的資訊包括基地= 辨識碼（BSIC)，用來辨識全球行動通信系統通信網路中 的基地站。 20· —種足位出無線電通信網路中行動通信站所使用的裝 置，包括： _ 14 煩請委員明示 年月 日所提 嗲£衣貧變更實質内容是否准予修乇 一決足為，決疋何時複數個無線電信號預期會到達行 動通訊站；以及 一無線電信號監視器，量測無線電信號的個別到達時 間’該監視器是在行動通訊站内，並具有一輸入端，耦 合到3头疋斋，以接收代表何時無線電信號預期會到達 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X -4- C8 D8 T'中請專利範圍 =動通訊站的資訊，該對應於該資訊的監視器，會監視 無線電信號的到達。 21_如申請專利範圍第2 〇項之裝置，其中該決定器是在行動 通訊站内。 • u申凊專利範圍第2 0項之裝置，其中該決定器決定出個 別時間期間’在該時間期間，個別無線電信號預期會到 達行動通訊站。 23·如申請專利範圍第2 0項之裝置，其中該決定器包括一輸 以接收即時差資訊，代表由服務該行動通訊站之 :線電傳送器所使用的時間基底以及由其它無線電傳送 ^所使用的個別時間基底之間的差額，該決定器響應於 即時差資訊’以決定出相對於服務無線電傳送器所使用 時間基底的複數個時間點，在該等時間點上，個別的無 線電信號預期會到達行動通訊站。 ^申叫專利範圍第2 3項之裝置，其中該決定器能利用該 寺時間點，來決定個別的無線電信號預期會到達行動通 訊站之個別時間期間。 堉請委，明示^: 扎"日所提 修正衣有無變iHf内容是否准予罐丨‘ 25·如申請專利範圍第24項之裝置，其中該㈣器能在決定 :時間點期間内，說明無線電信號所要行經的相對應距 ’以到達行動通訊站，職定器能對每個 :，估計出最大可能行經距離以及最小 ：：： 基於預期會到達的時間點以及最小可能行經距：=: 有關時間的啟始㉝，並基於預期會到達的 ： 大可说仃經距離，建立有關時間的結束點。 、及取 -5-

   m ^ ΐ4! A8 Βδ C8 D8 、申請專利範圍 26·如申請專利範圍第2 〇項之裝置，其中該通信網路是蜂巢 式通信網路。 27·如申請專利範圍第2 6項之裝置，其中該通信網路是全球 行動通信系統通信網路（GSM )。 28·種用以量測無線電信號到達時間的裝置，包括： 輸入端，用以接收資訊，從該資訊中，可以決定出 無線電信號的内容，但是該資訊自己不會洩露出無線電 信號的内容； 一決疋器，耦合到該輸入端，並響應該資訊，決定無 線電信號的内容；以及 供線私k號監視器，量測無線電信號的相對應到達 時間，該監視器耦合到該決定器，利用無線電信號的内 么’來量測無線電信號到達時間。 訂 29·如中清專利範圍第2 8項之裝置，其中該資訊包括代表無 線電信號傳送時間的資訊。 、 申μ專利範圍第2 9項之裝置，其中該傳送時間資訊是 即時差資訊，代表該裝置已知的時間基底以及要發射該 、泉％彳5號< 供線電傳送器所使用時間基底之間的差。 31.如申請專利範圍第28項之裝置，其中該資訊包括代 發射該無線電信號之無線電傳送器的資訊。 32·如申請專利範圍第31項之裝置，其中該通信網 :動通信系統通信網路’而其中代表該無線 ： 資訊包括基地站辨識碼（BSIC)，以辨識出全 系統通信網路中的基地站。 丁動通k 本纸張尺度適财賴家標^ -6 其中該裝置是行動無線 其中該無線電信號是分 其中該無線電信號是分 其中該無線電信號是分 33·如申請專利範圍第2 8項之裝置 通訊站。 34.如申請專利範圍第2項之方法 碼多向近接（CDMA)信號。 35·如申請專利範圍第1 4項之方法 石馬多向近接（CDMA)信號。 36·如申請專利範圍第2 〇項之裝置 碼多向近接（CDMA )信號。 37·如申請專利範圍第3 *項之方 對每個無線電信號，將該無線電步驟包括， 處理，週期性的由相關無線電傳：：所：-碼做相關 利用該相關步驟，將血線.n斋所發射出來’同時 7兒4唬與編碼圖案做相關卢 ’咸編碼圖案包括複數個第— 、 ^ ^ ^ w ^ . 罘—碼，依序由相關無線電 專^所：射出來，使得編碼圖案内的每個 3“其^一的第-碼週期性傳送，同時傳送出去。 •W7項之方法’包括對於每個無線電傳 :备提供:戈表無線電傳送器所屬編碼群組的資訊，並進 步已括仃動通訊站，決疋出孩編碼圖案，以反應該屬 編碼群組的資訊。 39. 如申請專利範圍第37項之方法，包括藉結合該相關處理 步驟的結果，偵測出該傳送出去的第一碼與第二碼。 40. =申請㈣範圍第34項之方法，包括提供代表擴充碼的 資訊，該擴充碼是由無線電傳送器所使用，而行動通訊 站從忒擴充碼中，決定出相對應無線電傳送器所使用的 9. 14 A8 B8 C8 D8 、申请專利範圍 擴充碼，該監視步騾包括使用該擴充碼，以監視與相鮮 應無線電傳送器有關的傳送通道的無線電信號。 41·如申請專利範圍第3 6項之裝置，包括一編碼產生器，輪 合到該無線電信號監視器，提供編碼用來監視該無線= 信號。 兒 其中該編碼包括與相對 其中該編碼包括由該無 其中該編碼包括編碼圖 用來產生個別無線電信 其中該編碼產生器包括 孩編碼辨識資訊響應該 其中該編碼產生器是在 42·如申請專利範圍第4 1項之裝置 應無線電信號有關的擴充碼。 43·如申請專利範圍第4 1項之裝置 線電信號所載送的編碼。 44·如申請專利範圍第4 3項之裝置 案，與個別無線電傳送器有關 號。 45·如申請專利範圍第4 1項之裝置 一輸入端’接收編碼辨識資訊 編碼所提供的内容。 46·如申請專利範圍第4 !項之裝置 行動通訊站内。 >«請委呙明示 私‘月，'3