TW546970B - Method and apparatus for measuring timing of signals received from multiple base stations in a CDMA communication system - Google Patents

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546970 A7 B7 五、發明説明（i ) 發明背景 I. 發明範疇 本發明係關於資料通信。更特別的是，本發明係關於一 種用於測量接收自分碼多向近接通信系統中多個基地台之 信號之時序之新改良的方法及裝置。 II. 相關技藝說明 需要一種支持各種應用的現代通信系統。其中一種通信 系統為分碼多向近接（CDMA)系統，其支持地面連結上使用 者間的語音及資料通信。多向近接通信系統中CDMA技術 之功能係揭露於美國專利第4,901，307號，標題為“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS”，及美國專利第 5，103,459號，標題為 “SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING WAVEFORMS IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM” 中。 一特定之CDMA系統係揭露於1997年11月3日提出申請之美 國專利申請案序號第〇8/963,386號，標題為“METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKET DATA TRANSMISSION”。 以上專利及專利申請案係歸於本發明之受讓人，並以引用 的方式併入本文中。

一 CDMA系統之目的為符合一項或更多項標準。這類標 準中包含“TIA/EIA/IS-95用於雙重形式寬頻展頻細胞式系統之 遠端終端機-基地台兼容性標準’，（即IS-95標準），‘‘第三代合 作計劃’’（3GPP)聯盟所提供之標準，並收入文件編號3G TS 25.211、25,212、25.213、25.214、25.133、25.305、25.331 及 3G TR ________zjLJZ_____ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 546970 A7 B7 五、發明説明（2 ) 25.926 (即 W-CDMA標準），與 “TR-45.5 cdma2000展頻系統之物 理層標準·”（即cdma 2000標準）。同時一再提出新的CDMA標 準，並採用之。這些CDMA標準同樣也以引用的方式併入 本文中。 可操作一 CDMA系統以支持語音及資料通信。在特定通 信期間（如語音通話），一遠端終端機可與一個或多個基地 台主動通信，該基地台一般係安置於遠端終端機之“主動 組”内。遠端終端機也可從其他一個或多個基地台接收其 他傳輸形式如導引，呼叫，廣播等之信號。 可設計CDMA系統具有诀定一遠端終端機之位置的功 能。事實上，聯邦通訊委員會（FCC)已規定支持強化緊急 處理911(E-911)服務，使緊急電話911中遠端終端機之位置可 請求傳送至一公共安全答覆處（PSAP)。為決定位置，於遠 端終端機測量許多基地台之傳輸到達時間。接著可計算信 號到達時間之間之差異，並轉換成偽範圍，其係用於決定 遠端終端機之位置。 測量信號到達時間的技術遭遇到許多難題。舉例說明， 在一無線通信系統中，若未能及時結束測量，遠端終端機 之移動性將影響到達時間測量之準確性。此外，一般係根 據遠端終端機之内部時序進行測量到達時間，可一再調整 以追蹤其中一個與終端機通信之基地台之時序。終端機於 時間參考内之活動與變化（及不確定性）可影響到達時間測 量之準確性，其將依次轉換成較不準確的預估終端機位 置。 _^___ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 546970 A7 B7

^^ MT l«J /,«'J ^ ^ 術，用以提高遠端終端機之預估位置的準確性 非常需要可提高到達時間測量之準確性的 發明概要 本發明提供各種用以更準確地於遠端終端機測量接收自 許多基地台之傳輸到達時間的技術。在如本發明之一項觀 =機未受分配之指信息處理器係料處理及測量非遠端 μ機<王動組内基地台之傳輸到達時間。在如本發明之 另一項觀點中，若缺少可分配給非主動組内基地台的指严 息處理器’可在用於測量之參考時脈之更新間的時間期； 内測量到達時間。㈣調整參考時脈以追縱其中—個基地 台《時序，而可減少因減緩參考時脈所產生的不良妹果。 為了減少因行動遠端終端機變動而產生的不良結果，可於 儘可能縮短之時間視窗内測量到達時間。 、 本發明之-觀點提供用於決定—通信系統中遠端终端 之位置的方法。依照此方法，_第一組與遠端終端賴 =通信之-個或多個基地台’且分配—搜尋接收器之至 :個指信息處理器給第-組内的各個基地台。同樣也= 第一組未與遠端終端機主動通信之—個或多個基地台， :配-可用之指信息處理器給第二組内的各個基地：。 著替分派有至少一個指信息處理器之各基地台執行—丨 號到達）時間測量（如W-CDMA標準定義之SFN_SFN測量，< IS-801定義之導引相位測量）。接著提供下_步驟所需之 分配基地台之輸出，其導引已接收之時間測量。由 指信息處理ϋ係並聯㈣’可於幾乎相同之時間下執行

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量。因而大幅提昇位置定位技術測量之可用性。 為決定遠端終端機之位置，可測景二 加注从/ - 1 一'或四個基地台與 (或）衛星之最早抵達多路的到達時間。 下列詳細說明中將描述本發明之各m實施例 徵。 圖式簡單說明 由以下詳細說明及包含對應相同參考特徵識別之圖式， 將更有助於了解本發明之特徵、性質與優點，其中包含： 圖1為一可實行本發明之通信系統的簡化區塊圖； 圖2係用於-下傳傳輸之信號處理的實施例簡化區塊 圖； 圖3圖式說明於一遠端終端機接收許多基地台之傳輸； 圖4圖式說明根據基地台與（或）衛星之傳輸間所計算的 時間偏移，以估計遠端終端機的位置； 圖5為決足返‘終端機之位置之方法實施例的流程 圖，其中指信息處理器係分配給非主動組的基地台； 圖6為決定一遠端終端機之位置之方法實施例的流程 圖’其中缺少分配給非主動組之基地台的指信息處理器； 與 圖7為可用於實行本發明各種觀點之搜尋接收器之實施 例區塊圖。 特定實施例詳細說明 圖1為支持許多使用者之通信系統1〇〇之圖例。系統1〇〇提 供細胞102a到i〇2g與對應基地台ι〇4服務之各細胞ι〇2的通 本紙張尺度適财® S家標準(CNS) M規格(21Q χ 297公爱) 裝 訂

線 546970 A7 B7 五 發明説明（ 信。許多遠端終端機106散佈於系統中。在一個實施例中， 根據遠端終端機是否於軟式交遞内，各個遠端終端機106可 於任一指定時間與下傳和上傳上的一個或多個基地台104通 信。下傳（正向連結）與基地台到遠端終端機的傳輸有關， 而上傳（反向連結）與遠端終端機到基地台的傳輸有關。系 統100可設計符合於一個或多個CDMA標準，諸如IS-95、W-CDMA、cdma2000，以及其他標準，或其中的混合形式。 如圖1所述，基地台104a傳送到遠端終端機106a與下傳上 的106j，基地台104b傳送到遠端終端機106b、106e與106j，基 地台104c傳送到遠端終端機106a、106c與106d，以此類推。圖 1中，實線箭頭係指示一基地台到遠端終端機之使用者特 定的資料傳輸。虛線箭頭係指示遠端終端機正從基地台接 收導引和其他信號，但不包含使用者特定的資料傳輸。為 了簡易說明，圖1未描述上傳通信。 為了位置決定之特定應用，遠端終端機106也從一個或多 個全球定位系統（GPS)衛星108接收傳輸。衛星傳輸可用於 補充基地台測量，用以決定遠端終端機之位置，其詳細說 明描述如下。 圖2係用於一下傳傳輸之信號處理的實施例簡化區塊 圖。在基地台104將封包内資料由一資料源212傳送到一編 碼器214。編碼器214依照特定的CDMA系統或所實行之標準 以執行一些功能。這類功能一般包含以必需控制場域，循 環剩餘檢測（CRC)位元，以及碼尾位元格式化各資料封 包。接著編碼器214以一特定的編碼結構編碼一個或多個格

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線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) -8- 546970 A7 ____ B7___._ 五、發明説明（6 ) 式化封包，並交錯（即重新安排）已編碼封包内的符號。編 碼器214也可執行封包之率匹配（例如利用重複或間空位元 之方式）。 提供已交錯封包給一調變器（MOD) 216並以一攪拌序列攪 拌（用於IS-95 CDMA系統），以一槽化碼遮蓋，並以展開碼展 開之（如短PNI和PNQ碼）。W-CDMA標準稱以展開碼展開的方 式為“攪拌”。同樣的，依照特定CDMA系統或所實行之標 準，槽化碼可以是一正交變量展開要素（OVSF)碼（用於W -CDMA系統），一華許（Walsh)碼（用於IS-95 CDMA系統）或其他 的正交碼。接著提供展開資料給一發射器（TMTR)2i8並將其 二維調變，濾波，並放大以產生一個或多個已調變信號。 從一個或多個天線220越空發射已調變信號。下傳方法係詳 細描述於應用CDMA標準中。 天線230在接收器單位從一個或多個基地台1〇4接收調變 信號’並路由到一接收器（RCVR) 232。接收器232濾波，放 大’一維碉變，並數字化此已接收信號。接著提供此數字 化取樣點給一調變器（DEMOD) 234，並以解展開碼解展開 (或解攪摔），（可能）以一解攪拌碼解攪拌（用於IS-95 CDMA 系統）’並為處理中的各個物理層以槽化碼解覆蓋。此解 展開’解攪拌及槽化碼符合發射器單位所使用之碼。接著 提供此已解調資料給一解碼器236，該解碼器使編碼器214 所執行之功能反向（如解交錯，解碼，以及CRC檢測功 月匕）°將解碼資料提供給資料接收槽238。控制器240可指示 解調器234與解碼器236的操作。 - 9 - 本紙張尺度適用中S S家標準(CNS) A4規格⑽x 297公爱) ~ 546970 A7 B7

五、發明説明（7 ) 以上所述之區槐圖支持下傳之封包資料，信息傳送，語 音’視訊及其他通信形式之傳輸。一雙向通信系統也支持 由遠端站到基地台的上傳傳輸。然而，為了簡易說明，圖 2未描述上傳方法。 請參考圖1 ,各遠端終端機1〇6可從下傳之一個或多個基 地台104接收使用者特定與（或）一般傳輸。舉例說明，遠端 終端機106e同時由基地台104(1及1〇4e接收使用者特定的（專用 的）傳輸。各遠端終端機1〇6通常維持一列表，其包含與之 王動通信之基地台。此列表一般參考為遠端終端機的主動 組、。各遠端終端機1〇6也可由其他與遠端終端機主動通信 (或非主動通信）之基地台接收其他一般的（即非使用者專^ 的）傳輸（如導引，呼叫，廣播等）。該等其他基地台可置於 逆端終端機維持之第二列表中。為了簡易說明之，本文將 主動組内之基地台參考為“主動，，基地台，而將第二列表之 基地台稱為“非主動，，基地台。 *圖3圖式說明於-遠端終端機接收許多基地台之傳輸（本 範例中具有一個基地台）。在一些CDMA系統(如w e。嫩系 統)中，不可同步多向基地台之傳輸。這些⑽系統可於 不同基地台之不同時間發射無線電訊框。此外，依昭基地 台和遠端終端機間的距離，各基地台之傳輸傳播時間二不 冋。因此’通常遠端終端機在不同時間接收不同基地台之

10X297 公釐) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2 546970 A7

基地台接收之傳輸間時間偏移之時間差，δτ。若基地2 非同步發射（如用於W-CDMA玄rc 土曰 LDMA系統）且由於傳播時間為變數， 時間偏移ΔΤ可取得於任_(隨機）數^ 夂數 如圖3所述，接收自基地台2之無線電訊框（bi、b2 從接收自基地台！之無線電訊框⑷、A △Tu。同樣的’接收自基地台3之無線電訊框（ci、=l 從接收自基地台1之無線電訊框偏移△ T,，3。時間偏移△ Τι，: 與ΔΤ丨3並非以特定關係定義之。 時間偏移ΔΤ可用於各種應用中。舉例說明，在w_⑶隐 系統中，遠端終端機可進行—SFN_SFN(系統訊框數）測量 (與圖3中時間偏移μ相同），並傳送到系統，使新基地台 《傳輸可補償部份交遞處理。補償大概調準與行動台(或 ，用者裝備，UE)由不同基地台接收無線電訊框之時間。 交遞期間㈣的與目前基地"之時間偏移為遠端終端機 特有的。通常一般的SFN侧則量(如單一晶片或較差分辨 率）即適用於此應用。 在另一個應用中，時間偏移係用於決定遠端終端機之位 置。在一三角化技術中，許多基地台之傳輸到達時間係測 I於遠端終端機。接著計算時間偏移，並用以導出與基地 台<距離，其可用於決定遠端終端機之位置。對此應用而 否’需要準確的到達時間測量，且更準確之測量可轉換成 較正確之遠端終端機位置估計。舉例說明，於1.2288兆赫之 晶片率’一晶片之暫存分辨率等於將近244公尺的空間分辨 率。位置估計準確性為基地台之幾何學（與行動台相關位 本紙張尺度適用中@ g家標準(⑽）Μ規格(21()χ撕公爱) 11

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546970 A7 B7 五、發明説明 置）< 測量空間分辨率的一項功能。對於一特定幾何學， 車又佳芝間分辨率產生較佳的位置估計準確性。次晶片分 辨如二分之一晶片，四分之一，八分之一，十六分之 等）提供更精準之位置估計。舉例說明，於12288兆赫晶 片率之十7T分之一晶片分辨率等於將近丨5公尺的空間分辨 率。此外，在一 W-CDMA系統中，晶片率為3.84兆赫，其可 提供改良之空間分辨率。 如以上所述，產生準確到達時間測量將遭遇許多困難。 首先，對於移動之遠端終端機，應及時（同時）測量所需之 所有基地台的信號到達時間，以便減少或最小化因遠端終 端機移動而產生的反效果。若基地台之傳輸到達時間測量 出不同的時間，測量應包含符合遠端終端機移動量之錯 誤。舉例說明，對於以時速12〇公里行歇之遠端終端機，分 別花費200毫秒之測量應限於約12公尺的錯誤，即遠端終 端機於200毫秒時間期間内移動之距離。 其次，應測量到達時間，以使遠端終端機時間參考之更 新對測量準確性的影響降至最低。遠端終端機一般包含一 參考振靈器，用以操作追縱最重要之基地台之時序。依照 特疋系統貫行結果，最重要之基地台即代表最早到達之基 地，或最堅固的基地台。對於一行動遠端終端機，受分配 為最重要的基地台通常如系統之遠端終端機移動之方式而 改變。故而將參考振盪器從目前重要基地台之時間參考調 整（即旋轉）為追蹤新基地台時序之新的重要基地a >某 地台之信號到達時間測量出兩個或多個不同的時間點，或 家料_) A4l^21QX297公爱) -12 五、發明説明（10 若參考振堡器於此時間期間内旋轉，由於不同的時間 皆有效產生出測量，故放棄此測量準確性。 遠端終端機㈣及參考旋轉m於到達時間 K準確性。為減少此不良結果，應儘可能及時地測 需（所有基地台的信號料時I若達到此目0，幾 抵銷對所有基地台之測量的相同影響。 CDMA系統之遠端終端機一般皆使用一搜尋接收哭 以處理-個或多個下傳傳輸。搜#接收器_般包本―搜身 器元件及-些㈣息處㈣。料器元件搜尋接收信號: 有利情形(如多路）。接著分配指信息處理器處理最堅固的 多路以產生多路之已解調符號。接著可混合所有受分配之 指信息處理器的已解調符號，以產生改良發射資料估計數 的恢復符號。搜尋接收器可用於有效地混合透過多向 路徑從-個或多個基地台所接收之能量。以下描述搜‘接 收器之特殊設計。 寸 搜尋接收器之可用指信息處理器可分配用於處理_個或 夕個基地π (夕路。指信息處理器僅分配於處理遠端終端 機之主動組内基地台的多路。在特定的操作形式（如睡眠 形式）中，可短時間操作搜尋接收器處理呼叫或基地台之 其他傳輸，以決疋是否通信（並接著^^^回睡眠狀態）。因此 -般將指信息處理器用於處理傳輸，但*用於測量時序。 在許多範例中，並不分配所有可用指信息處理器於通俨 時間内處理主動組内基地台之多&。舉例說明，共有十個 可使用的指信息處理器，但僅分配六個處理兩種主動基地 -13- 本纸張尺度制t S S家標準(CNS) A4規格(210: 297公釐） 546970 11 五、發明説明（ 多路：在這個情形下’尚有四個指信息處 他用途。由於多路之雜訊將降低，而 …、 ms a 丁 a F ^疋问整體估計數， 故通吊不刀配指信息處理器給品質低的多路。 在如本發明之另一項觀點中，未 係用於處理及測*非主動組之基地台的 以上所逑，通常有許多可用的指信自、處M % _ 你L心恿理态可處理許多多 中-些可用的指信息處理器受分配為主動組内各基 地口，理-個或多個多路。接著可分配未受分配之指信息 處理咨處理非主動組内基地台之多路。 一為了決&遠端終端機之位置，可分配指信息處理器處理 一或四個基地台與(或)衛星之至少一個多4。為提高準確 性’操作已分配之指信息處理器，以便在幾乎相同的時間 測量所有基地台之信號到達時間。藉由同時進行測量，可 改。與返‘終端機移動和參考振盪器旋轉有關的不良、社 果。 可操作搜尋器元件以（一再）搜尋主動和非主動基地台之 多路。可藉由執行具有各種ΡΝ偏移之數字化取樣點之關 聯，以及計算各？1^偏移之信號品質而達成此目的。接著 可分配具有足夠能量之可用指信息處理器給各基地台所發 現之多路，其數量視此特定應用所需而定。舉例說明，為 了決足位置，可處理三個或四個基地台或衛星之多路。 根據所實行之特定應用，可分配指信息處理器給不同形 式之多路。為了決定位置，可分配指信息處理器給最早到 達之超過特定信號品質之多路。關於視覺傳輸之直接路 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X297公釐） 546970

線，此最早到達之多路同樣也是最堅固的多路。然而，因 為傳輸路徑之反射，依照多路所經歷延遲之數量了使多路 對遠端終端機增加建設性或破壞性的影響。故使最早到達 之多路不一定是最堅固的多路。為了決定位置，由於最^ 到達之多路較可能導引視覺傳輸路徑（與距離），故通常進 行此多路。 可將搜尋接收器設計為具有以少於—個晶片之時間分辨 率處理已接收信號的能力。舉例說明，某歧 有八分之一個或更好的晶片叫可藉 數字化和處理此已接收信號而達到目的。所増加之分辨率 可轉換為較正確的位置決定。為了進—步修正位置決定之 準確性’可使用内插以產生具有從數字化取樣點時間偏移 之内插取樣點。接著可以相同方式為數字化取樣點處理内 插取樣點。 在一個實施射，僅在需要測量信號到達時間之時間期 間内（如執行SFN-SFN測量）分配可用指信息處理器給非主動 組之基地台。在另一個實施例中，將指信息處理器分配給 1長程之非主動的基地台（如直到另一主動基地台需要此 指信息處理器時）。此長程分配允許指信息處理器追縱已 進行處理之基地台的傳輸時序（如追蹤導引），其可改善到 達時間測量之準確性。 ° 搜寸接收芬一般可設計混合所有受分配之指信息處理器 的已解肩符號。然而，由於可分配指信息處理器給非主動 、’且< 基地台’並僅用於進行信息到達時間測量，故而設計

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線 546970 A7 B7 13 五、發明説明（ 並操作本發明之搜尋接收器，使非主動基地台之符號不會 混合主動基地台之符號。 可處理基地台之各種形式的傳輸，以測量信號到達時 間。舉例說明，可處理交通頻道之資料傳輸，導引頻道之 導引，呼叫與廣播頻道之信息等，藉以決定信號到達時 間。對於一些CDMA系統（如W-CDMA系統）中，頻道之各種 形式的傳輸並不同步。在一個實施例中，可選擇需處理之 所有基地台的頻道特定形式（如廣播頻道）。在另一個實施 例中’分配指#息處理為以處理不同基地台之不同的頻道 類型。可將遠端終端機處理之頻道特性提供給系統，其可 決定不同頻道類型間的時間偏移，並可補償已測量之到達 時間。 在另一個特別適用於W-CDMA系統之特殊實施例中，根 據廣播頻道測量信號到達時間。W-CDMA系統定義一（邏輯） 廣播控制頻道，其對應到一（傳送）廣播頻道（BCH)，此頻 道進而再對應到一（物理）基本共同控制頻道（P-CCPCH)。廣 播控制頻道為較高階層的頻道，係用於廣播信息給遠端終 ^機。廣播#息於P-CCPCH上的無線電訊框内發射（於1 〇毫 秒内）。可以此項技藝中已知之方法處理P-CCPCH，用以決 定無線電訊框之開端，其可用於表示基地台之信號到達時 間。接著可計算基地台間之時間偏移，作為從基地台到此 無線電訊框開端間的差異。此W-CDMA系統之廣播頻道係 詳細說明於上述3GTS，25.133, 25.305，以及25.331文件中。 除了廣播頻道，也可處理其他傳輸及頻道以決定信號到 ______-16- ______ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 546970 A7 ___B7 五、發明説明（14 ) 達時間。舉例說明，可處理導引參考，並可根據ρ Ν偏移 以決定信號到達時間。可處理（已分配之交通頻道上的）使 用者特定資料傳輸以決定信號到達時間。 請參考圖3，可處理第一基地台之特定頻道（如廣播頻道） 的最早多路，並可決定此頻道之無線電訊框之開端於Α發 生。同樣的，可也同樣處理第二及第三基地台之最早的多 路，並同樣可決定基地台之無線電開端分別於r2和發生。 雖然圖3中並未說明，但也可為第四個基地台決定最早的 多路，以及決定此基地台之無線電訊框的開端。一個或多 個基地台可能不在遠端終端機之主動組内，但已分配可用 於到達時間測量之指信息處理器。所有基地台的處理幾乎 可同時完成。 依照基地台之已測量信息到達時間，可接著決定時間偏 移。可選擇其中一個基地台（如具有最早到達多路之基地 台）作為參考基地台。接著可計算與此參考基地台相關之 其他基地台的時間偏移。如圖3之範例所示，第一與第二 基地台間之時間偏移可計算為，而第一與第 三基地台間之時間偏移可計算為（^丁1，3 = 11-13)。 依照 3GPP 25.305，TIA/EIA/IS-801 與 TIA/EIA/IS-817標準文件， 以及於1999年10月29日提出申請之美國專利申請案序號第 09/430,618 號，標題為 “METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING POSITION LOCATION USING REDUCED NUMBER OF GPS SATLLITES AND SYNCHRONIZED AND UNSYNCHRONIZED BASE STATIONS”文中所述之技術，可依照三或四個基地台 _____ -17-_ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 546970

AT B7 五、發明説明（15 ) 與（或）衛星最早到達多路之到達時間，完成遠端終端機之 位置決定。以上文件及應用皆以引用之方式併入本文中。 可利用位置決定實體（PDE)或SMLC執行位置決定。PDE或 SMLC可置於MSC，或無線電網路控制器（RNC)中，也可獨 立設置。 圖4係圖式說明根據已計算之時間偏移決定遠端終端機 之位置。在一個實施例中，SFN-SFN測量所顯示之時間偏移 可提供給一行動轉換中心（MSC)，並可進一步處理以決定 遠端終端機之位置。MSC具有基地台之實際時序與位置的 資訊。接著MSC可由已測量之時間偏移ΔΤ^和ΔΤ^中減去 基地台之實際傳送時間，以決定實際（真正的）時間偏移 △ TA1，2與ΔΤΑ1，3。接著分別替時間偏移ΔΤΑ1，2與ΔΤα1，3決定拋 物線410a與410b。兩條拋物線之交點即可定義為遠端終端機 之位置。 在另一個實施例中，遠端終端機接收基地台之實際時序 與位置，並依照此資訊及所計算之時間偏移ΔΤ\2與ΔΤυ以 估計其位置。接著遠端終端機可傳送其位置給一個或多個 基地台。

根據信號到達時間測量以決定遠端終端機位置之詳細說 明係描述於2000年6月27日頒布之美國專利第6,081，229號， 標題為 “SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING THE POSITION OF A WIRELESS CDMA TRANSCEIVER”，1999年 1 0 月 1 9曰頒布之美國專利第5,970,413號，標題為‘‘USING A FREQUENCY THAT IS UNAVAILABLE FOR CARRYING TELEPHONE ____-18-___ ^纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) ' 546970

AT ___B7___ 五、發明説明（16 ) VOICE INFORMATION TRAFFIC FOR DETERMINING THE POSITION OF A MOBILE SUBSCRIBER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”，以及1999年1月1 2日頒布之美國專利第5,859,612 號，標題為 “MTEHOD OF USING AN ANTENNA With AROTATING BEAM FOR DETERMINING THE POSITION OF A MOBILE SUBSCRIBER IN A CDMA CELLULAR TELEPHONE SYSTEM”。以 上專利及專利申請案係歸於本發明之受讓人，並以引用的 方式併入本文中。 圖5為決定一遠端終端機之位置之方法實施例的流程 圖’其中一個或多個指#息處理為係分配給非主動組的一 個或多個基地台。最初於步驟512識別遠端終端機之主動組 内的基地台。接著於步驟514決定需處理用於決定遠端終端 機位置之附加基地台之數量。於步驟516操作搜尋器元件以 尋找附加基地台之多路，並於步驟518分配一可用指信息處 理器給各個附加基地台之（最早到達的）多路。 接著於步驟522操作指信息處理器以決定所有分配之基地 台（分配有一個或多個指信息處理器之基地台）的傳輸到達 時間。可以幾乎完全相同的時間測量到達時間，用以最小 化因遠端終端機移動或參考振盪器旋轉而產生的不良結 果。接著於步驟524依照所測量之到達時間以決定兩組基地 台間之時間偏移，並於步驟526報告系統。接著系統依照所 報告之時間偏移，以決定遠端終端機之位置。 依照一參考振盪器所產生之時脈信號，遠端終端機可處 理基地台之多路，其中之參考振盪器可以是一種電壓控制 -------------19:_ 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇 X 297公釐） 五 、發明說明（ 17 A7 B7 ^把振籩器（Vcx〇)或其他 考振畫器以追縱正在處理之其中—來二=由操作此參 =，可操作參考振堡器以追縱最早到；之各;:序：舉例說 多路，或其他多路之時序…達…，最堅固之 中，或鱼多路其“ 終端機移動於通信系統 基地台時：::Γ’或由—特定基地台交遞到另-此可由參考振蓋器以追縱新基地台之時序。因 依照參考=:==二=二時:參:。 影響參考_。若於二二:::: 時脈信號的影響。然而在特定情二：？樣也受到 決定遠端⑽山^、 下’缺少可分配給所有 下，無法二/θ二基地台的指信息處理器。在此情形 如本私^日測里信號到達時間，並需依序執行測量。在 訂 另一項觀點中，若缺少可分配給非主動组之芙 ;的指信息處理器，便於參她之更新間的時： :、’於遠端終端機測量基地台之信號到達時間。其可減 =t考振盈器旋轉而產生對到達時間測量之準確性的不 。&了減少因遠端終端機之移動所產生之不良社 .1可於儘可能縮短之時間視窗内測量信號到達時間。、° 匕端終端機之參考振堡器一般是以特定的更新率更新 ^如每200毫秒-次之特殊設計）。在每次更新時，提供一特 疋“]:直給參考振盥器，使其朝向特定基地台之時序移 動接著此參考振i器根據—特定（如rc)回復特徵，由其 目前狀態移向"最終狀態。在下-個更新中，可提供另1 ^張尺度適财S时料(CNS) A4規格 z20- 18 五、發明説明（ L制值|考振盈益將再次以相同方式移動。 士若測量信號到達時間使—些測量可於參考振堡器更新前 το成且更新後可完成其他測量’則參考振I器之旋轉對 測量之準確性將有不良的影響。為了減少旋轉所產生的， 響’於參考振盧器的更新之間測量所需之所有基地台之信 唬到達時間。也可於允許參考振盡器安頓於其最終狀態之 更新後’ ^―特定時間期間’ W，測量信號到達時間。 根據參考《器之特殊設計可選擇延遲期間^，並可選 擇延遲期間W，使參考振盪器達到特定值（如最終值之百 7九十）。延遲期經過後，可以其他各種方式測量 信號到達時間。 在了個實施例中，使用搜#器元件測量非主動組之基地 台=信號到達時間。最初由搜尋器元件處理已接收信號， 並哥找堅固的多路。可利用於各種⑼偏移尋找已接收信 號内之導引以達成此目的。可編譯一用於非主動基地台之 =導引的列表。此列表包含超過特定信號品質之已識別 為測量信號到達時間，搜尋器元件可與列表中各導引同 t由於已預先已決定導引之PN偏移，可使搜尋器元件 與較短時間期間内之導引同步，由於最後核理此導引， =可以導引之移動量部份命令之。搜尋器元件為各個已同 步（導引測量信號到達時間。在幾乎相同的時間上，也操 =分配之指信息處理器以測量其他(主動组内)基地台之 W到達時間。同樣也於儘可能縮短之時間期間内測量所 本纸張尺度適财國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 21 - 546970 A7

需之所有基地台之信號到達時間，藉以最小化因遠端 機移動而產生之不线果。並利用上述方法依序處理技尋 器凡件及指信息處理器所測量之到達時間。 可排程由搜尋器it件進行的信號到達時間之測量。在參 考振i器更新間的時間期間可依序測量許多基地△之 信號到達時間。舉例說明，可以特定順序決定基地台:導 引，藉以提供好的結果 可檢斷此潛在導引之列表，用以依序處理不同基地台之 導引。在-個實行方法中，依序處理各基地台之最早二達 的導引。舉例說明，優先處理第一基地台之最早到達的導 引，接著處理第二基地台之最早到達的導引，以此類推。 在另個貝行方法中，為各個基地台依序處理具有最佳信 號品質之導引。舉例說明，優先處理第一基 信號品質）導引，接著處理第二基地台之（最佳== 引，以此類推。也可於本發明之範圍内考慮不同的處理順 序。 . / 搜尋器元件可根據上述之導引測量信號到達時間。或者 可利用處理無線電訊框的方式測量信號到達時間。在另一 個實施例中，（暫時）使用預先分配之一個或多個指信息處 理器以測量非主動組内基地台的信號到達時間。可選擇分 配給主動基地台之最低信號品質多路之指信息處理器以進 行重新分配。為測量信號到達時間所需之時間期間重新分 配指信息處理器，並返回給主動基地台。可利用相同於以 上之方法操作已重新分配之指信息處理器，以；則量非主動 ___-22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

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線 546970 五 、發明説明（ 20 基地台之信號到達時間。 圖6為決定-遠端終端機之位置之方法實施例的流程 =’其中缺少分配給非主動組之基地台的指信息處理哭。 首先於步驟612識別遠端終端機之主動組内之基地台。^ 於決定所需處理用以決定遠端終端機位置之附加基 量。因此’經由兩種處理路徑為基地台決定信號 ^其中-個處理路財，於步驟奶編譯附加基地台之潛 附力St。接著於步驟634,由㈣表選擇料未處理: 口土地口的導引。此被選擇之導引可以是附加基地台之 步Λ636決定由此附加基地台傳送之傳輸到達時 技咢态兀件或-重新分配之指信息處理器）。 /二t驟638考慮是否已處理所有的附加基地台後進行決 案為否’即返回步驟634並選擇另-附加基地台之 個導引。否則即繼續進行步驟642。 未處二個徑中：步驟626替分配有-個或多個指信 祕地°幾乎可同時測量主 ===到達時間，並可於(或接蝴量= 642。 ； ^時間的時間進行之。接著繼續進行步驟 台=二==已:二步之信號到達時間，決定兩組基地 依據此時間偏移以決定遠端=4機tr;、統。接著系統可 在如本發明之另—項觀點中，係利用混合結構決定遠端 本紙張尺度適财--^23- :297公釐） 訂 五、發明説明（21 終端機之位置，藉以利用及時測量與（或）使用可用的（未八 配的）指信息處理器，用以測量—個或多個基地台盘—二 或多個GPS衛星之信號到達時間。鹏衛星之信號到達時間 測量-般需要清楚的衛星視覺線路。因此⑽之使用—般 限^支有障礙物的戶外，且不適用於其中有如葉飾或建築 物寺障礙物之内藏應用。GPS具有廣大覆蓋範圍，且幾= 到處都（可能）可接收四個或更多的Gps衛星。相反的，基 地台-般設置於人口稠密區，但其信號卻可穿透某些建^ 物和其他障礙物。因此，使用基地台決定城市内和（可能1 建栄物内之位置是有利的。依照如前述3Gpp 25 3仍， TLVEIA/IS-8〇m TIA/EIA/IS-817標準文件，以及專利申請案序 號第09/430,618號之技術可達到此位置決定之目的。 依照混合結構，各基地台與各Gps衛星皆代表一傳輸節 點。由三個或更多（非空間調準的）節點（基地台與（或）衛星） 進灯傳輸，藉以決定遠端終端機之位置。可使用第四個節 點以提供高度，並可提供已提昇之準確性（如減少測量到 達時間之不確定性）。可為傳輸節點決定信號到達時間， 並可用以計算偽範圍，利用偽範圍（例如透過三角化技術） 決足遠端終端機之位置。若於（或接近於）相同時間執行測 量，便可減少上述因旋轉及移動性所產生之不良結果。 可有效利用此快速並準確決定遠端終端機位置之能力於 各種應用中。在-應用中’某些情形下可自動回報遠端終 ‘機之位置給系統（如緊急狀況下呼叫911時）。在另一個應 用中，可確定遠端終端機之位置（如擷取一遺失的遠端終 —— -24 - 本紙張尺度適财國國冢標準(CNS) A4規格(210X297公釐) '——— - 546970 A7 —______B7 _ ._ 五、發明説明（22 ) 端機）。接收定位遠端終端機的請求後，可傳送信息以命 令遠端終端機執行必要之測量。在另一個應用中，可利用 遠端終端機之位置提供更多相關資訊。舉例說明，若遺失 一使用者’可查明遠端終端機之位置並用以提供該位置之 方向。如另一範例所述，若使用者想要搜尋一義大利餐 應，可決定終端機之位置，並用以尋找最接近的義大利餐 廳。也可利用此項特徵定位諸如最接近之加油站，餐廳， 超級市場，出租住所等等。 圖7為一搜尋接收器7〇〇之實施例區塊圖，其可用於接收 並解調許多基地台之傳輸。可利用搜尋接收器7〇〇實行圖2 之解調器234。接收器232處理及數字化一個或多個基地台 之一個或多個RF調變信號，藉以產生（4)及二維⑹取樣 點’並將其提供給搜尋接收器7〇〇。在一典型實行方法中， 以取樣率Λ取樣已接收信號，其高於已接收信號之晶片率 兄。舉例說明，一：[S-95 CDMA系統之晶片率為/c= 1 2288兆赫 (或W-CDMA系統之3.84兆赫），但取樣率為晶片率之8倍， 1 6倍，3 2倍或其他倍數。較高的取樣率允許於多路上‘‘放 大”好的時序調整。 如圖7所述’由接收备232提供數字化’/a/及δ/"取樣點給許 多指信息處理器710a到710k。在已分配之指信息處理器71〇 中，將‘及A取樣點提供給一 pn解展開器72〇，其同樣也 接收一（複雜的）P N序列。此複雜之p N序列係依照實行之 C D Μ A系統之特殊設計所產生的，對於某些cdma系統而 言，此複雜之PN序列則是經由相乘短ipN及qPN序列與長 ___ - 25 - _ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) * ~ ---- 裝

線 546970 A7 B7 五、發明説明（23 P N序列而產生的。在IS-95 CDMA系統中，短P N序列係用於 在傳送基地台展開資料，且分配長PN序列給接收遠端終 端機並用於攪拌資料。以符合指信息處理器所處理之多路 之時間偏移以產生此複雜的P N序列。 PN解展開器720將複雜的、及^取樣點與複雜pN序列相 乘，並提供複雜的解展開與么泛取樣點，藉以解覆蓋元 件722和732。解覆蓋元件722使用一個或多個槽化碼（如華許 (Walsh)或OVSF碼）解覆蓋已解展開之取樣點，此槽化碼係用 於覆盍資料並產生複雜解覆蓋取樣點。接著提供已解覆蓋 取樣點給符號累加器724，此符號累加器724累加一段槽化 碼取樣點’以產生已解覆蓋之符號。接著提供已解覆蓋符 號給導引解調器726。 關於下傳方面，一導引參考通常與其他資料傳輸一起傳 送。根據所實行之特定CDMA標準，可利用分時多工（TDM) 或分碼多工（CDM)傳送此導引參考。在其中任一項方法 中，皆以特足槽化碼槽化此導引。因此，解覆蓋元件利 用覆盍基地台之導引參考的特定槽化碼（如用於IS_95 cdma 系統之華許碼〇)解覆蓋此已解展開取樣點。接著提供已解 覆盍之導引取樣點給一累加器734，並透過一特定時間間隔 累加以產生導引符號。此累加時間間隔可以是導引槽化碼 期間，整個導引參考期間，或其他的時間間隔。接著提供 導引符號給導引濾波器736,並用於產生提供給導引解調器 726之導引估計值。當資料出現時，導引估計值估計或預測 時間期間之導引符號。 本紙張尺度適财HS家料(CNS) A4規格(2麟297公爱）％------

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546970 A7 __B7 ^、發明説明（24 ) ^ " 導引解調器726執行具有導引濾波器736導引估計值之符 號累加器724的已解覆蓋符號之相關解調，並提供已解調符 號給符號混合器740。藉由以此項技藝已知方法之導引估計 值’用以執行已解覆蓋符號之一小數點和一交叉符號可完 成相關解調。符號混合器740由分配給主動基地台之指信米 處理器710接收並一致地混合已解調符號，藉以提供已覆蓋 符號，並可將此已覆蓋符號提供給後續處理元件。 搜尋器元件712可設計包含一PN解展開器及一pN產生 為。P N產生器於不同的時間偏移產生複雜p n序列，其可 能受控制器240命令搜尋最堅固的多路。對於各個所需搜尋 之時間偏移，P N解展開器於特定時間偏移，以複雜的p N 序列接收並解展開‘及^取樣點，藉以產生解展開取樣 點。接著由信號品質估計器750估計已解展開之取樣點的品 貝。這可經由计具各個已解展開取樣點（如+ )之能 量，及累加經過一特定時間期間（如導引參考期間）之能量 而完成。搜尋器元件可於各種的時間偏移執行搜尋，並選 擇具有最高信號品質測量的多路。接著可分配可用之指信 息處理器710以處理多路。 用於CDMA系統之搜尋接收器之設計與操作係詳細描述 於美國專利第5,764,687號，標題為“MOBILE DEMODULATOR ARCHITECTURE FOR A SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM”，以及美國專利第 5,490,165號，標 題為 “DEMODULATION ELEMENT ASSIGNMENT IN A SYSTEM CAPABLE OF RECEIVING MULTIPLE SIGNALS”，以上皆歸於本 _______ -27-___ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐） 546970 A7 _____ B7 五、發明説明（25~~'~" 發明之受讓人，並以引用的方式併入本文中。 圖7描述一搜尋接收器之特殊設計。也可使用本發明範 圍内其他搜尋接收器之結構及實行方法。舉例說明，在另 一種搜尋接收器設計中，將取樣點儲存於緩衝器内，且之 後擷取並處理不同時間偏移之取樣分段。在此設計中，可 實行之指信息處理器之數量係受限於搜尋接收器的處理速 度。也可考慮本發明範圍内之其他搜尋接收器設計。 圖7也描述用於產生搜尋接收器7〇〇元件之時脈信號之電 路。鎖向迴路（PLL) 762接收特定基地台之導引估計值，決 足已接收導引之相位，並產生一控制信號。可以一特定更 新率更新此控制仏號（如每2〇〇毫秒一次或其他時間期間）。 時脈產生器764包含參考振盪器，其由PLL 762接收控制信號 並依照導引相位軌跡調整其頻率。接著時脈產生器764根據 參考振盟器產生一時脈信號，並提供此時脈信號給搜尋接 收器700内之各種元件。 可以各種方式實行本文之處理單位（如搜尋接收器，解 碼器’控制器等）。舉例說明，各處理單位皆可實行於一 應用特定積體電路（ASIC)，一數位信號處理器，一微控制 器，一微處理器，或其他設計於執行本文所述功能之電子 電路。上述處理單位也可合併於一般用途或特定用途之處 理器’用以操作執行可實行本文所述功能之指令碼。因此 可利用硬體’軟體或混合之方式實行本文所述之處理單 位。 提供上述較佳實施例之說明，使熟習此項技藝者可做出 -----28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公一 ----- 546970 A7 B7 五 發明説明（26 或使用本發明。各種對實施例之修改形式對熟習此項技藝 者將是顯而易見的，而本文中定義之總則也適用於其他非 發明目的之實施例。因此本發明並不限於本文所述之實施 例，但需符合與本文中描述之原理與新特徵一致之最大範 圍0 -29- 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. 546970 之 申請專利範圍 ι·.一種用以決定一通信系統中遠端終端機之位置之方法， 該方法包含以下步驟： 識別第一組與遠端終端機主動通信之一個或更多個基 地台； 分配至少一個搜尋接收器之指信息處理器給第一組之 各個基地台； 識別不與遠端終端機主動通信之第二組之一個或更多 個基地台； 分配一可用指信息處理器給第二組中至少一個基地 台； 替分配有至少一個指信息處理器之各基地台執行一時 間測量；及 k供所接收之導引時間測量之輸出給分配有指信息處 理器之基地台。 2· t申'專利範^第1項之方法’其中時間測量係指示由 第一與第二組基地台所傳輸之到達時間。 3. 如申請專利項之方法，其中時間測量符 如W-CDMA標準之已分配基地台之sfn_sf㈣量、 4. 如申請專利範圍第η之方法’其中以近乎 時間執行已分配基地台之時間測量。 月/ 5·如申請專利職第！項之方法，尚包含以下步驟· 根據此時間測量以決定兩組已分配 ^ · 偏移，及 土也σ足間的時間 其中之輸出指示已決定之時間偏移。 本紙張尺度^ τ關冢標準(CNS) Α4規格⑽讀公爱） 裝 訂 -30- 6·.如申請專利範圍第5項之方法，尚包含以下步驟： 根據已決定之時間偏移，用以決定遠端終端機之位 置。 7·如申睛專利範圍第6項之方法，其中透過三角化技術決 定遠端終端機之位置。 申Μ專利範圍第1項之方法，其中各個已分配基地台 之時間測量係依照為基地台所接收之最早到達的多路。 9·如申請專利範圍第1項之方法，其中各個已分配基地台 义時間測量係依照一特定頻道上之傳輸。 浚申1專利範圍第9項之方法，其中特定頻道為一廣播 頻道。 U·如申叫專利範圍第1項之方法，其中各個已分配基地台 足時間測量係依照基地台所發射之導引參考。 12·如中請專利範圍第Η之方法，其中尚包含以下執行之 步驟： 為基地台處理一多路，以得到取樣點 、 處理取樣點已決定-#定傳輸之一無線電訊框 端，以及 二個基地台 之一晶片或 其中此時間測量係指示無線電訊框之開端 13·如申請專利範圍第1項之方法，其中為至少 或衛星執行此時間測量。 14.如申請專利範圍第1項之方法，其中以八分 更精細之晶片分辨率決定時間測量。 其中透過内插執行時間 15.如申請專利範圍第1項之方法 -31 - 546970 A8 B8 C8 D8 六 、申請專利範圍 .測量以冤成改良之分辨率。 16.如申請專利範圍第1項之方法，其中通信系統符合w _ CDMA標準。 17· —種用以決定一通信系統中遠端終端機之位置之方法， 該方法包含以下步驟·· 識別第一組與遠端終端機主動通信之一個或更多個基 地台； 分配至少一個搜尋接收器之指信息處理器給第一組之 各個基地台； 為第一組中使用一已分配指信息處理器之各基地台執 行一時間測量； 識別不與运端終端機主動通信之第二組之一個或更多 個基地台； 為第二組中使用一個或更多個處理元件之各基地台執 行一時間測量；及 、其中第一與第二組之基地台之時間測量係執行於一用 於執行時間測量之參考時脈之控制信號的更新之間。 18·:申凊士利範圍第”項之方法，其中時間測量係指示由 罘一與第二組基地台所傳輸之到達之時間。 19·如申凊專利範圍第1 7項之方法，其中用於第 之時間測量係根據基地台所發射之導引炎考 20.如申凊專利範圍第1 7項之方法，其中利用一 執行用於第二組中基地台之時間測量。 二組基地台 〇 搜尋器元件 其中依序執行用於第二 21.如申凊專利範圍第1 7項之方法 -32- 546970 六、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 .組基地台之時間測量。 22=申請專利範圍第17項之方法，其中於來自控制信號之 —更新之特定延遲期間後執行用於第二組基地台之時間 測量。 23· —種通信系統中的遠端終端機，其中包含： 日一可用於接收，處理，並數字化_已接收信號，用以 提供取樣點之第一接收器；與 一結合此第一接收器之搜尋接收器，可用於接收並處 =取樣點’藉以提供於遠端終端機接收自數個基地台之 “不傳輸到達時間的時間測量，其中此搜尋接收器包含 數ϋ ^仏息處理器，其中第一組之一個或多個指信息處 二器係刀配給第-組之—個或多個與遠端終端機主動通 、、基地口，其中第一組之一個或多個指信息處理器係 刀配給第1組之一個或多㈣不與遠端終端冑主動通信之 口而其中第一與第一組已分配給基地台之指信息 處理器可用於執行接收自基地台之傳輸上的時間測量。 24·如申請專利範圍第23項之遠端終端機，其中以近乎相同 情形之時間執行時間測量。 25·如申請專利範圍第23項之遠端終端機，其中各基地台之 時間/,、·]量係依照為基地台所接收之最早到達之多路。 26. 如申請專利範圍第23項之遠端終端機，其中基地台之時 間測量係依照一特定頻道上之傳輸。 27. —種通信系統中的遠端終端機，其中包含以下各項： 可用於接收，處理，並數字化一已調變信號，用以 •33- 本紙張尺度適用中g g家標準(CNS) Α4規格(21QX297公董] -:------^:--- 546970 六 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8

   .提供取樣點之第一接收器；與 一結合此第一接收器之搜尋接收器，可用於接收並處 理取樣點，藉以提供於遠端終端機接收自數個基地台之 指不傳輸到達時間的時間測量，其中該搜尋接收器包 含： ^ 數個指信息處理器，其中一個或多個指信息處 係分配給第一組之各個基地台，與 理器 一搜尋器元件’其可用於處理第二組之—個或多個 基地台的一個或多個傳輸；以及 其中指信息處理器與搜尋器元件各自Μ 一或第二組中個別基地台之時間測量，而其中用於 與第二组基地台之時間測量係執行於㈣執行時間=曰 之一參考時脈之控制信號的更新間。 '’、1 28·如申請專利範圍第2 7項之遠端終端機， 一組中一個或多個基地台之時間測量。 29·如申請專利範圍第27項之遠端終端機， 台不與遠端終端機主動通信。 其中依序執行第 其中第二組基地

   裝 訂 30·如申請專利範圍第2 7項之遠端終端機，其中用於# 基地台之時間測量係依照基地台所發射之導引泉考 -34-