TW541435B - Radio location system measurement unit - Google Patents

Description

541435 A7 B7 五

本發明與無線位置系統相關，且更特定地，盥 ，、泉位置系統之用以定位蜂巢式無線電話（行動台）之位置的 無線位置量測單元相關。 7 、 在該技藝中有許多已知的系統，藉其 △、 』从沃疋例如行動 口又位置。在此特別相關的係為用以在行動式電話通訊網 路中足位行動台之系統。一種這樣之方法，+ # 、休方忐，由其標準化之 w寫如Ε-OTD(增強觀察時間差異）而為人熟知，使用被行 動台從網路傳送器所接收之訊號之相對時序位移，和由^ 置為已知的固定接收器所接收的相同訊號之相對時序位 移。由固定接收器之第二组量測係為必須的因為該傳送並 沒有互相同步使得其相對傳送時間位移值（即是，在訊號 之相同部份從不同傳送器傳送之時間中之位移）係時常^ 變化且否則是未知的。 使用時序位移在位置計算中之兩主要且不同方法已經描 述在該技藝中。在其中之一，例如Ep_A_〇767594， 973〇360和AU-B-716647，其之細節因參考在此加入，在實 她中，使用由固定接收器所量測的訊號以”同步”從不同 傳送器之傳送。每個傳送器相對於其鄰近之即時傳輸時間 位移其計算係使用固定接受器及傳送器之已知位置在固定 接收器所量測的值。由行動台所量測之時序位移之後可以 使用在根據為人所熟悉之標準技術計算中，在其中兩或更 多雙曲線位置線之交叉點預測了行動台之位置。 另一方法（參閱我們的Ερ·Β-〇3〇3371、US-A_6〇94i68和 EP-A-1025453 ,其之細節併此作為參考，且其涉及已知

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線 -4 - 541435 五 A7 , B7 、發明説明（2 ) CURSOR⑧之系統）使用由固定接受器和行動台兩者所產生 之量測以計算由兩接收器接收從每個傳送器來之訊號之間 的相對時間差。此產生根據在傳送器中央之兩圓圈交叉之 計算。 在我們的WO-A-0073 813，其之細節併此作為參考，我們 已經顯示E-OTD技術可以如何藉由結合從兩或更多固定接 收器（其被稱為位置量測單元：LMU)之量測進一步地修 正於大型網路，每個僅可從在網路中之傳送器的子集接收 訊號，以產生否則已經由單一單元提供之一列量測，假如 虛擬LMU (VLMU)能夠從整個網路接收傳送時。該技術係 為E-OTD之實際實施之一必須要素。 所有E-OTD系統需要從在行動台（M S )及位置已知或是 可被計算之至少一 LMU兩者之至少三傳送器來的無線訊 號到達時間之量測。 安裝需要之LMU在（即是，一起座落在）既存基地收發台 (BTS )，其可使用以傳送通訊訊號至行動台和從行動台接 收通訊訊號，係為便利的。藉由此，網路操作員避免獲得 額外昂貴地點於其LMU之需要，且也具存取至地點服務 和被BTS本身使用之通訊通道。然而，實地試驗已經顯 示，令人驚訝的，從一些遙遠BTS來的訊號被LMU所接收 通常比共同座落的BTS接收還可靠。研究顯示，特別地， 放置LMU天線使得所有地區傳送的通道適當地以如從遙 遠BTS接收訊號之同樣時間接收係困難的。另一實驗指示 該問題並不是訊號強度準位的結果，其在BTS鄰近總是強 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂

541435 A7 . B7 五、發明説明（3 ) 烈（雖然不是通常如此強大以至於阻礙了其他訊號之接 收）。而是，該問題係從”地區散撥物”例如地面及鄰近建 築物之干涉效果所產生，其通常導致接收的訊號被延遲重 大的、可變的和未知之量。此引發重要問題：（a ) VLMU必須依賴由”遙遠’’ BTS所製造之”地區’’ BTS訊號 之量測而在傳輸路徑中具有隨後未確定性，以及（b )在 GPS或一些其它”絕對’，時序參考使用的情況下，該’’地區” 訊號不能夠被準確地量測。該結果係為，假如地區BTS單 元之涵蓋率並不能由共同座落之LMU保證時，對於位置 系統來說要保證全部BTS網路之涵蓋率變得非常困難。 所以假如共同座落之LMU即BTS之優點要被保持時，有 需要克服該問題。 根據本發明之第一觀點，所以提供位置量測單元（LMU ) 於無線位置量測系統，該LMU具有 兩或更多耦合裝置於從蜂巢式無線通訊系統之複數個基 地收發台（BTS)獲取訊號； 一開關裝置，其連接至該耦合裝置，用以從被耦合裝置 獲取的訊號之間開關； 一接收器，其連接至該開關裝置，用以從被選擇之耦合 裝置接收訊號； 一處理器，其連接至該接收器，用以處理由接收器所輸 出的訊號；以及 一通訊連結，其連接至該處理器，用以傳送處理過之訊 號至計算節點。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 541435 A7 B7 五、發明説明（4 ) 藉由連結多於一之耦合裝置至LMU，提供一裝置，其允 許該LMU採取共同座落BTS單元和遙遠BTS單元之可靠且 準確之量測，特別實質地減少或消除由地區散撥所導致之 干擾。 例如，一耦合裝置可以是傳統天線、直接連接至BTS輸 出埠、或在BTS内之特殊化殘端（殘端）天線（被稱為”嗅 (嗅）天線。 LMU不需要包含開關裝置，假如其具有多重接收器，所 以根據本發明之第二觀點，所以提供位置量測單元（LMU ) 於無線位置量測系統，該LMU具有 兩或更多耦合裝置，其用以從蜂巢式無線通訊系統之複 數個基地收發器台（BTS)獲取訊號； 兩或更多接收器，其連接至分別耦合裝置，用以接收由 耦合裝置獲取之訊號； 一處理器，其連接至接收器，用以處理由接收器輸出之 訊號；以及 一通訊連結，其連接至處理器，用以傳送處理過之訊號 之計算節點。 LMU可以加入接受器及開關裝置之結合，例如具有3耦 合裝置、開關和兩接收器之範例。 本發明包括結合的或共同座落之BTS和LMU。 並且，LMU不需要包含開關裝置或多重接收器，假如其 具有資料連結至地區BTS的處理器以直接獲得傳送的資料 而不是從傳送的無線訊號。 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂

線 541435 A7 B7 五、發明説明（5 ) 所以根據本發明之第三觀點，提供位置量測單元（LMU ) 於無線位置量測系統，該LMU具有 一耦合裝置，其用以從蜂巢式無線通訊系統之複數個基 地收發台（BTS)獲取訊號； 一或更多資料連結至地區基地收發站（BTS)資料處理器； 一接收器，其連接至耦合裝置，用以接收由耦合裝置獲 取之訊號； 一處理器，其連接至接收器以及至資料連結或許多連 結，用以處理由接收器以及資料連結或許多連結輸出之訊 號；以及 一通訊連結，用以傳送處理過之訊號至計算節點。 資料連結可以是物理連接，例如在分別LMU和BTS處理 器間之纜線，或在一較佳的具體實施例中，該LMU和地 區BTS可以共享一處理器，在該情況下，該資料連結可以 是軟體元件。 本發明也包括加入接收器、開關裝置和直接資料連結之 結合的LMU，例如具有3感測裝置、一開關、兩接收器及 一資料連結之LMU。 根據本發明之LMU的範例現在將參照隨附圖式而描述， 其中= 圖1顯示反射方法，藉由其訊號從BTS之前桿被LMU天 線所接收； 圖2顯示連接至外部天線及地區BTS設備之LMU之範例； 圖3顯示連接至外部天線及地區”嗅”天線之LMU的範 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 541435 A7 B7 五、發明説明（6 ) 例； 圖4顯示連接至多於一額外天線之LMU的範例； 圖5顯示加入開關之多重輸入LMU的方塊圖； 圖6顯示加入多於一接收器之多重輸入LMU的方塊圖； 以及 圖7顯示其共享一處理器之LMU和BTS的結合。 關聯於LMU在BTS地點共同座落的問題由從地區物體例 如，建築物、樹等等非常亮訊號被BTS天線輻射向前之散 撥及反射所產生，如上所解釋。一這樣之方法顯示在圖 1，其顯示BTS 103連接至傳送天線104而LMU 101連接至 接收天線102。該傳送的訊號106被在鄰近建築物107和 地面1 0 8之間形成之”角落反射體’’反射回至LMU天線 1 0 2。該反射的訊號以不預期的且變化的方式干擾直接從 傳送天線104之背葉（back-lobe )接收的訊號1 0 5。例如， 其僅需要在反射之訊號路徑中半波長的改變，在GSM頻 率在路徑中之一些公分的改變，就能在LMU天線從建設 性的變成毁滅性的干擾。其結果為LMU報告可以是許多 公尺遲之地區訊號的時序，其整天都在改變，且對於溫度 敏感。 該問題可以藉由確定LMU量測地區BTS訊號未受地區散 撥組件污染而解決。達成此之三種方法說明在圖2至4。 圖2顯示LMU 201至其共同座落BTS 202、203、204之直 接連接，和使用傳統天線208從遙遠BTS接收訊號。LMU 201經由直接連接205、206、207的型式之耦合裝置接收由 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 裝 訂

541435 A7 ____B7 五、發明説明（7 ) 共同座落的BTS收發器2〇2、203、2〇4產生的訊號。例如， 此可連接至BTS收發器的標準監視點或可傳導在bts設備 鏈中較早產生的訊號。以傳統天線2〇8形式之另一耦合裝 置從遙遠BTS獲取訊號且經由纜線2〇9連接 刪直接賴讀❻備之另―方式錢Μ圖3。在 該範例中，LMU 3〇1經由内部"嗅"天線3〇5、3〇6、3〇7之 形式的耦合裝置接收由共同座落的BTS傳送器3〇2、303、 304產生之訊號。這些天線，例如，可以是座落在bts設 備櫃内部的殘端天線。雖然BTS設備係通常良好地掩蔽， 在櫃内部之地區地產生的訊號之功率等級可能比從外部滲 k的訊號要大的多。再者，以外部天線3 〇 8之形式的另一 耦合裝置從遙遠BTS獲取訊號且經由纜線3〇9連接至1^11； 301 ° 在些心’兄下’使用多於一個額外天線而不需使用内部 監視如剛剛所描述的係為可能的。此顯示在圖4。lMU 401經由纜線402和4 03連接至以外部天線4〇4和4〇5之形 式的耦合裝置。這些外部天線的位置是如此使得一外部天 線4 0 5能夠從遙遠BTS獲取訊號，同時可能，其它天線 404能夠藉由放置其接近傳送天線4〇6、4〇7和4 〇 8而獲取 地區地產生的訊號。清楚地，一些安裝可能使用三或更多 額外天線（提供一些接合裝置），其具有或不具有内部連線 (提供其他搞合裝置）。這些額外天線4〇4、405也可適於使 用地區及遙遠訊號之不同極化狀態或者可以是方向性的天 線。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 541435 A7 B7 五、發明説明（8 ) 有許多呈現至多重輸入LMU之不同訊號可被處理的方 式。一種方式顯示在圖5。LMU 501具有許多輸入506、 507、508、509，其連接天線 502、503、504、505 至開關 510。該輸入的三個，例如506-508，可以是從共同座落的 BTS來之輸入（未顯示，但其是顯示在圖3及4之形式的一 種）且第4輸入5 0 9可以是用以從遙遠BTS接收訊號之輸入 (未顯示’但再次如參考圖2至4所描述的）。該開關5 1 〇可 以是’例如’ p IN二極體開關或任何適合於開關R F訊號 之低損失形式。開關5 i 〇之輸出連接至接收器5 i i，其接 著連接至處理器512。LMU 501之輸出經由連結513傳送 回至位置系統之中央處理節點5 1 4。在使用中，該處理器 5 1 2根據在其上執行之軟體程式且其被設計以選擇用以被 位置系統使用之接收的訊號之最佳結合控制而開關5 1 〇之 操作。在一修改之中，該輸入5〇6_508可以是如顯示在圖2 之直接連接。 另一排列顯示在圖6。LMU 60 1具有許多天線602、603、 604、605連接至輸入6〇6、6〇7、6〇8、6〇9 (如一起與圖5在 上所描述）’每個都連接至一分別接收器6丨〇、6丨丨、6 12、 613。此可能是比一起與圖5在前面段落中描述的還要更昂 貴的排列’但其提供在許多輸入上接收的所有訊號可平行 地而不是循序地處理之優點，因此產生更準確的量測。該 接收器全部連接至處理器6 1 4且有一通訊連結6 1 5如先 W。在一修改中，輸入606-608可以是直接連接如圖2所顯 示。 -11 - 本紙張尺度適用中國® 视格(21〇 X 297公釐) 裝 訂

541435 A7 B7 五 、發明説明（9 ) 第三排列顯示在圖7，其中LMU及BTS結合至單一單元 70 1而共享一共同處理器702。該處理器支援LMU接收器 703 (其具有以天線706形式之耦合裝置）和BTS收發器 704 (其具有一天線707 )，因此允許在地區BTS和LMU之間 的資料連結實施為一軟體元件。提供具有通訊連結705之 LMU以傳送其輸出至中央處理節點。 在所有這些情況中，LMU也可加入一標準時序參考，例 如由GPS系統所提供的，使得其可以依據標準網路範圍參 考時脈作量測。 -12- 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. 六、申請專利範圍 1. 一種供無線位置量測系統之位置量測單元（LMU )，該 LMU具有 兩或更多耦合裝置，其用於從蜂巢式無線通訊系統之 複數個基地收發台（BTS)獲取訊號； 一開關裝置，其連接至該耦合裝置，用以從被耦合裝 置獲取的訊號之間開關； 一接收器，其連接至該開關裝置，用以從被選擇之耦 合裝置接收訊號； 一處理器，其連接至該接收器，用以處理由接收器所 輸出的訊號；以及 一通訊連結，其連接至該處理器，用以傳送處理過之 訊號至計算節點。 2. —種供無線位置量測系統之位置量測單元（LMU )，該 LMU具有 兩或更多耦合裝置，其用以從蜂巢式無線通訊系統 之複數個基地收發台（BTS)獲取訊號； 兩或更多接收器，其連接至分別耦合裝置，用以接 收由耦合裝置獲取之訊號； 一處理器，其連接至接收器，用以處理由接收器輸 出之訊號；以及 一通訊連結，其連接至處理器，用以傳送處理過之 訊號至計算節點。 3. 根據申請專利範圍第1項或第2項之位置量測單元，該 LMU具有連接至耦合裝置之接收器及開關裝置之結合。 -13- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 541435 A8 B8 C8 ________ D8 六、申請專利範圍 4·根據申請專利範圍第3項之位置量測單元，其具有三耦 合裝置、一開關，其連接至該耦合裝置之兩個，以及兩 接收器’其中一個連接至該第三糕合裝置而另一個連接 至開關。 5·根據申請專利範圍第1項之位置量測單元，其中該耦合 裝置包括一或更多傳統天線、直接連接至BTS輸出埠、 或是在基地收發台内之特殊化之殘端天線。 6· —種供無線位置量測系統之位置量測單元（Lmu )，該 LMU具有 一耦合裝置，其用以從蜂巢式通訊系統之複數個基地 收發台（BTS)獲取訊號； 一或更多資料連結至地區BTS資料處理器； 一接收器，其連接至耦合裝置，用以接收由耦合裝置 獲取之訊號； 一處理器，其連接至接收器以及至資料連結或許多連 結，用以處理由接收器以及資料連結或許多連結輸出之 訊號；以及 一通訊連結，用以傳送處理過之訊號至計算節點。 7. 根據申請專利範圍第6項之位置量測單元，其中該資料 連結包括在分別L M U和B T S處理器之間的物理連接。 8. 根據申請專利範圍第丨項之位置量測單元，其中該或每 個接收器包括蜂巢式無線電話接收器。 9. 一種蜂巢式無線電話基地收發台，與根據申請專利範圍 第1項之位置量測單元共同座落。 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 541435 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 10· —種蜂巢式無線電話系統基地收發台（BTS )，加入根據 申請專利範圍第6項或第7項之位置量測單元（LMU )， 該BTS和LMU具有一共同處理器且該資料連結包括在 處理器内執行之軟體程序。 11. 根據申請專利範圍第1項、第2項、或第6項之位置量測 單元，該LMU具有連接至耦合裝置之接收器、開關裝 置的結合及直接資料連結。 12. —種蜂巢式無線電話系統，加入一或更多共同座落的基 地收發台及根據申請專利範圍第9項至第1 1項中任何一 項之位置量測單元。 13. —種位置量測系統加入根據申請專利範圍第1 2項之蜂 巢式無線電話系統。 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董)