TWI325061B - Method of associating a universal time with time of arrival information of an identified component of a signal and a mobile radio terminal of a radio positioning system - Google Patents

Description

1325061 線電接收器、併入標準時間或頻率' 及使用標準時間或頻 率提供額外的無線電訊號，以決定資料位元之到達時間的 GPS時間。在另一範例（見w〇_a_99_47943)中，調適行動 蜂巢式電話網路以接收基地台發射器（BTs)的GPS訊號， 以允許行動蜂巢式電話網路計算行動電話的位置。 在進一步的發展（請見US 2002-0168988 A)中，GPS單元 具有位置決定系統（PDE)，其包括通常屬於行動通信系統 之部分的參考訊號接收器，且將參考訊號接收器所接收之 參考訊號的部分發射至PDE，以提供可用於輔助Gps單元 操作的額外時序資料。 多年來，本技術已知經由鏈路發送輔助資料。最早的範 例之一提供於1986年。白沙飛彈測試基地介面控制文件 (White Sands Missile Range Interface Control Document)揭 示經由雙向通信鏈路報告的位置，該雙向通信鏈路允許根 據定義的大地坐標參考架構，不時以WGS84格式傳送虛擬 距離或計算地點。1986年由美國政府對距離應用聯合計晝 的潛在投標人發行的ICD GPS 150特別透過發射星曆表、 年曆及時間資訊結合支援行動Gps接收器。1986年即已實 際使用這些資料格式以支援利用雙向資料鏈路的行動Gps 接收器。另一個輔助資料的範例係講述於丨99丨年5月9日申 請、1993年7月6日核准的us 5 225 842(Br〇wn等人），其中 將初始化資料發送至遠端終端機（感應器），以使感應器能 夠取得及追蹤複數個可見Gps衛星。辅助資料包含一或多 個目標之位置的初始估計及衛星選擇表。 119460.doc 提供輔助資料給衛星定位系統接收器可提高衛星定位系 統接收H的效能。此外，準確時序辅助可降低相關聯之晶 片組的複雜性。輔助資料可包含以下三個要素的全部或部 为.a)何星資訊、b)時間協助、及c)接收器位置的估計。 本技術已知由鏈接至一或多個參考接收器之伺服器用來 提供衛星資訊的方法，該或料參考接收器連續監視衛星 訊號以獲得衛星資訊。在GPS系統中，只要可以接收衛星 訊號，亦可由GPS接收器直接從衛星訊號獲得此衛星資 訊。可從網路訊號獲得時間協助；先前已利用網路設備使 網路訊號的時序與衛星時基相關◎可使用網路定位方法， 如根據OTDA的方法，獲得接收器位置估計。在本技術的 所有情況中，使用行動蜂巢式網路所提供的資料通道發送 輔助資料至GPS接收器。 在WO-A-OO-73813及W〇-A-00-73814(其以提及方式併入 本文）中，說明建構及維持計時模型的通信系統及方法， 该计時模型定義蜂巢式無線電網路中發射器之間的時序關 係。該系統亦計算接收器位置。將此系統之一或多個發射 器的訊號時序鏈接至GPS時基，即可使用此網路計時模型 推論網路中任何發射器所發射之相對於Gps時基的訊號時 序，從而將時序輔助資訊提供至〇1^接收器。亦可將位置 估計提供至GPS接收器。 其他說明辅助系統的文獻包括仍6,429,815 A、US 2002-0075942 A ^ US 2002-0068997 A ^ US 2002-0123352 A、WO-A-02-091630、及 WO-A-01-33302。 119460.doc

準確性的位置言+曾么W ^系統。該系統為了進行接收器陣列同 少將到達訊號鎖存於時鐘計數器，但並不例如藉由使用 接收器中的獨立振盥器，利用到達訊號或使到達訊號與通 用時間（即JL右1 Α 有界疋之起點的明確通用時間，如UTC)有 關。 因此’總之’已知如果目前使用衛星定位技術找出行動 接收器的系、統配備有根據另—訊號（如接收自蜂巢式行動 無線電網路之伺服基地台（"下行鏈路"）的訊號）之時序的準 確時門協# gp可對這些系統進行改良。衛星定位接收器 使用時間協助以縮減時間偏移範圍，肖出此範圍接收器 必/頁進行搜尋以>f貞測特定的衛星訊號。準確時間協助的產 生需要衛星定位系統之衛星訊號（衛星時基）及待查詢之蜂 巢式網路之下行鏈路訊號間的時間關係。使用安裝於固定 已知地點的LMU或基於網路的系統（如說明於w〇 a 〇l 73813及WO-A-OO-73814) ’即可測量時序並將其鍅垃一 起。接著可使用網路中的一或多個Gps LMU尋找網路時序 及GPS時基之間的偏移。在這些情況中，時間協助因而僅 在行動終端機可存取正確配備的地面無線電網路時可供使 用。此外，網路中及網路與行動終端機之間均需要使用大 量訊號及傳訊。 在許多用途上均可使用校準時間資訊，即與參考時間準 確地相關的時間資訊，如Gps時間或UTC。上述這歧項目 之一藉由降低訊號到達時間的不確定性，及因而縮減接收 器超出便必須進行搜尋以偵測訊號的時間偏移範圍，以協 119460.doc 助GPS或其他衛星定位接 ^ ^ 收器鎖疋於特定衛星的訊號。校 準時間資訊另外使用於輯4 AI 仅 … 長基線干涉儀中，其中基線(其 長度達數千公里）任—端的 ,, …線電天文學接收器必須 彼此同步，其時間精確性笤 、 ;接收态頻寬的倒數（即5 MHz 頻 I 約 200 ns)。 上述先前技術一般有關蔣0主^ +力1 。。 又有關將時間協助提供至衛星定位接收

益。另外在終端機内，還雲I ^ 要用來將時間資訊自通信網路 接收讯號的通信接收器傳送 ^ 術星疋位接收器的方法及設 備。廷因為若干原因而沒有那麼簡單。 第一’在商料端機中這麼做的方式必須符合成本效 益。 第二’在網路訊號的簽章接收及終端機t基頻處理器對 訊就的積測之間-直存在著處理延遲。此延遲可能以毫秒 為單位來測量，因此在需要幾微秒等級的精細時間協助時 的延遲相當可觀。此延遲包含：固定成分，例如，由於程 序或一系列程序的執行時間所造成；及隨機成分，其可能 因為觸發所需程序或完成執行中程序料待㈣而造成。 第三’隨著行動終端機的位置改變，時間資訊具有取決 於行動終端機及發射來源的相對地點的發射延遲（快速移 動時間成分）。 第四在某些系統中需要在返回路徑上將所收到時間資 訊的校準傳送至通信系統，以讓系統本身及其他使用者 用。 inne講述其中 在 US 6,865,380(EP-A-1229344)中，Syrjari 119460.doc 12 丄 沿”特殊硬體路徑"Γ GSM接收器）引導 鏈路），將脈衝自通信模組（如 有大量的隨機延遲:方法者模:广接… 無法解決產生觸發器 奢月 微秒的準確性提：Γ:處理延遲，因而無法用來以 決校正觸發n脈衝吻咖咖也無法解 題。時序以補償通信或使用者模組移動的問 因此：要-種改善先前技術缺點的方法。在許多情況 ’將需要直接從通用時間來源(如Gps接

:源)產生，，標記訊號"，如觸發器脈衝，而非試著即時= 通信訊號的到達。 谓J 【發明内容】 根據本發明，在一無線電定位系統的一終端機中，提供 一種使—通用時間與該終端機處之—訊號之-識別成分的、 到達時間資訊相關聯的方法，該方法包含以下步驟·· 自一計時裝置獲得—具一相關聯之通用時間標籤的標記 訊號； ' 測量該標記訊號及一獨立振盪器之間的時間或 係； 荆 決定該識㈣分相對於該獨立振Μ的到達時間資訊； 自該通用時間標籤及該測量時間或相位關係計算對應於 該識別成分之該到達時間資訊的該通用時間；及 〜； 使該計具的通用時間與該到達時間資訊相關聯。 本發明亦包括無線電定位系統的無線電終端機，該終端 119460.doc 機具有： 一計時裝置 號； 其用於產生已知其通用時間的—標記訊 一獨立振盪器；及 、2理Θ ’其經配置以自該計時裝置獲得該標記訊號， 以測里該軚§己訊號及該獨立振盪器之間的時間或相位關 係’以決定該識別成分相對於該振i器的到達時間資訊， 乂自該通用時間標籤及該測量時間或相位關係計算對應於 該識別成分之㈣達時„訊賴通料間，及以践計 算的通用時間與該到達時間資訊相關聯。 該終端機可以是通信網路的終端機，如GSM、cDMa CDMA 2000、W-CDMA 等 ’但該終端機亦可以是獨立震 置，其能夠#收特定發射來源（如廣#電視或無線電、或 區域網路存取點）所發射的無線電訊號、或來自其他終端 機的發射。纟#明範嘴不限於無線電發射的特性或用途。 如上述，終端機收到的訊號可以屬於任何類別，但是必 須含有可決定其到達時間資訊的成分。此資訊可以是接收 的時刻’或其可以是對應於㈣識別成分時之時刻的延遲 時間。在特定應用中，時間資訊可以是對應於所收到訊號 之另一特徵的時刻，該收到的訊號具有識別成分的明確時 間或相位關係。例如，時間資訊可以指控制通道上接收特 定訊框轉變的時間。在GSM終端機的情況中，識別成分可 以是廣播控制通道（BCCH)上載送的延伸訓練序列（ETs)。 W-CDMA終端機可使用主要同步通道的資料字 119460.doc 14 丄 對準衛星時基的時間標記。這些標記可以是按規律間隔的 • 記號或脈衝，或其可以是請求所發送的單一標記。 標記訊號可以是可識別的轉變，如資料字的到達或二進 =邏輯裝置之狀態的改變，或可以是處理器上執行之:體 私式的旗標 '或例如在相位測量裝置中達到至少一特— 比值的時間點。 疋貝 ⑥與計時裝置產生之標記訊號相關聯的通用時間標籤指定 • '票記本身的通用時間。標籤可以是在執行於-或多個二 益亡的軟體程式之間發送的訊息或資料字，或可從暫存器 獲得標籤，例如，自預定起始點往上計數的標鐵，或可從 料裝置保持與通用時間對準的時鐘獲得標籤。時間標鐵 可事先、或在標記訊號的同時或之後產生。 兮時間標鐵可指定不正確的通用時間（即不在預期的測量 誤差範圍仏這可能是如計時裝置恰好已開啟時的情 况，或計時裝置如因為失去訊號接收而暫時失去使其保持 • @步的構件時的情況。接著可應用本發明在已知接收識別 ，分之通用時間的情況中，建立時間標記的誤差。這可能 ①因為使用本發明或透過其他方式的S前關聯/校準，如 ，經由通信鏈路或由另—計時裝置（屬於遠端或本機且盘终 ::相關聯)供應的資訊eW〇_A，咖43〇的方法說明 有或夕個接收益之行動終端機内的未校準時間資 訊0 較佳疋：,立振盪器為自發振盪器。獨立振盪器可當作 基且可以疋任何與終端機相關聯的振盪器。可相對於獨

Ii9460.doc 1325061 立振盪器的相位測4標記訊號，及在特定 使用振1器觸發的計數器決以目位 + ’可藉由 數器’如硬體裝置或執行於處理器上的軟：可::是任何計 增或遞減改變的速率必須為已、十數遞 率。 4 了，則置或計算此速 在估計識別成分相對於時間標記的到達 盪器中驅動計數器的頻率誤 ' 獨立振

較佳的精確性，可由計==生誤差。如果需要 開的時間標―時間標= : = = = 或:數器狀態的相應差值計算《器頻率 °十开的振^頻率校正所估計到達時間資訊的誤差。 至於GSM終端機，計數器可以是四分之一位元計數器， =按位元速率的四倍執行，且由得自終端機晶體振堡器的 ’鐘訊#U加以驅動°並不需要計數器與收㈣訊號同步。

在另it置中’可以數位或類比鎖相迴路測量獨立振廬 器相位。 不：要立即測量接收識別成分的時刻，一般而言，這麼 做可此不太方便。例如，在使用ETS作為識別成分的GSm 、、端機中’通常緩衝基頻資料流，及在接收時刻之後的某 個時間以數位的方式執行交互相關。根據本發明的特定應 用此處理延遲（並非固定）在實施時並不重要，因可利用 ，準移除此處理延遲。然而，在某些應用巾，方便的做法 疋使用獨立振i器的即時計數值對基頻資料流的每一個樣 本I作彳示藏’致使在偵測識別成分後，接收時刻可以回到 119460.doc 使用振篕益（可為自發振盧器）驅動的計數器，可在如獨 盛器的狀態（如振盪器累積的相位）匹配預定值時，產 ‘。己n標記訊號可以是持續—個時鐘週期的脈衝， ”1生於计數器完成其完整計數時，或發生於重設回零 時或發生於特定計數器位元從"零"變為"一"時。許多方 案均為可行，且可 卜 j以—次產生或定期產生標記訊號，但在 每個清况中，必須知道計數器的狀態，目而也知道產生 特7標記訊號之獨立振盪器的狀態。 可將彳不6己訊號發送至計時裝置，如以上說明的GPS接收 器，其中對該裝置指派時間標籤。 本發月的第—方面亦包括無線電定位系統的無線電終端 機’該終端機具有： 。十時裝置’其產生-通用時間標籤； —獨立振盪器；及 —處理器’其經配置以自該獨立振I器獲得―標記訊號， 以指派該通用時間標籤給該標記訊號，以決定該識別成分 :對於4振盪器的到達時間資訊’以自該通用時間標籤及 I則S時間或相位關係計算對應於該識別成分之該到達時 門資訊U通用時間’ &以使該計算的通用時間與該到達 時間資訊相關聯。 【實施方式】 圖1顯不GSM通信•網路1〇1的終端機1〇〇，GSM通信網路 〃伺服的基地台收發器1〇2及相鄰的基地台收發器1〇3 及1〇4相關聯。终端機⑽具有包括自網路iGl接收發射之 H9460.doc -19· 1325061 接收ETS(其每50 ms左右出現），及經由鏈路203將對應的 基頻I與Q樣本傳遞至處理器204。計數器206週期性地中斷 處理器205 ’其藉由使計數器狀態與對應的I與q樣本相關 聯來回應。程式205執行ETS範本的複合交互相關，然後執 行内插法，致使其在計算後具有ETS相對於具子計數準確 性之計數器的到達時刻值（步驟305) ^在步驟306，將此值 (在方程式1中等於M)傳送至軟體程式210。 軟體程式210現在可以使用方程式i計算ets的GPS時間 (步驟307)。假設計數器206的速率正好為1 ΜΗζ。在標記 訊號之產生及ETS之到達之間所經時間夠小的前提下，可 心略a十數器速率誤差。如果需要較佳的精痛性，可由s 接收器208提供兩個按適當時間間隔隔開的標記訊號及其 時間標籤τι及切》然後’可根據以下方程式，使用計數器 狀態(^及（：2的相應差值計算計數器速率： Γΐ-Γ2 ’ (2) 及使用/c的值取代方程式（丨）的y。 亦可使用本發明方法對GPS接收器提供GPS時間，以協 助取得或重新取得衛星訊號。在此例中，假設軟體程式 210了因如上述最近執行校準或從他處（如網路IQ〗的祠服 器）發送的資訊，而存取ETS訊號相對於(31>8時間的校準。 處理器接著可進行額外的步驟3〇8,其中處理器計算在步 驟30 1由GPS接收器供應的Gps時間標籤及從ets的到達及 校準資訊計算的GPS時間之間的差值。可經由鏈路211將此 119460.doc •21 · 1325061 的第一範例’可使用GPS接收器2〇8測量之計數器2〇6的兩 個連續標記訊號 '及自GPS時間差推論的計數器速率、及 一個脈衝與下一個脈衝（在此範例為65，536)之間的計數器 狀態改變決定實際頻率。

亦可使用本發明方法對GPS接收器提供Gps時間，以協 助取得或重新取得衛星訊號。在此例中，假設軟體程式 可因如上述最近執行校準或從他處（如網路101的彳司服 器）發送的資訊’而存取ETS訊號相對於GPS時間的校準。 處理器接著可進行額外的步驟彻，丨中處理n計算在步 驟404由GPS接收器供應的Gps時間標籤及從ets的=達及 校準資訊計算GPS時間之間的差值。可經由鏈路2ιι將此差 值供應至GPS接收ϋ作為時鐘誤差。此時 在，接收器内部執行。在此射，將從咖的接 =校 準資汛計算的通用時間供應至GPS接收器。 【圖式簡單說明】 將參考附圖進一步說明本發明及可部署本發明之系統的 及GPS衛星之 圖1顯示具有通信網路、基地台收發器 終端機的系統； 圖2顯示包含本發明的終端機； 圖3提供本發明之第—方面的流程圖；及 圖4提供第二方面的流程圖。 【主要元件符號說明】 終端機 119460.doc -23- 100 1325061

101 GSM通信網 路 102、 103、 104 基地台 收發 器 105 衛星定 位系 統 106、 107、 108 衛星 201、 208 接收器 202 天線 203、 207、 209 、 211 鏈路 204 處理器 205、 210 軟體程 式 206 計數器 119460.doc 24-

Claims (1)

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.第096109779號專利申請案 、t文申請專利範圍替換本(98年12 . 十、申請專利範圍： 一種使一通用時間與一無線電定位系統之一行動終端機 處之一訊號之一識別成分之到達資訊時間相關聯的方 法，該方法包含以下步驟： 自汁時裝置獲得一具一相關聯之通用時間標籤的找 記訊號； 測量該標記訊號及一獨立振1器<間的時間或相 係；

決定該識別成分相對於該獨立振盪器的到達資訊時 自該通用時間標籤及該測量時間或相位關係計算對應 於該識別成分之該到達資訊時間的該通用時間；及 使忒计具的通用時間與該到達資訊時間相關聯。 2· 一種使一通用時間與一行動終端機處之一訊號之一識別 成分之到達資訊時間相關聯的方法，該方法於該行動咚 端機中包含以下步驟： ' 自一獨立振盪器獲得一標記訊號； 從一計時裝置指派一通用時間標籤給該標記訊號. 決定該識別成分相對於該獨立振盪器的 J 負别I時 間； 自該通用時間《及該決定的相對到達f訊時間計算 對應於該識別成分之到達資訊時間的通用時間及 使該計算的通用時間與該到達資訊時間相關聯。 3.如請求項！或2之方法’其中該到達f訊時間為接收的時 119460-981231.DOC 4. 刻或對應於偵測該識別成分之時刻的一延遲時間 如請求項_之方法，其中該到達資訊時間有關該收到 訊號之一識別成分之預測的未來到達時間。 如請求項丨或2之方法，其中到達f訊時間的複數個普量 係相結合以產生-未來、目冑、或過去事件的較^估 計。 6·如請求項！或2之方法，其中該標記訊號是—可識別的轉 變’如-資料字的到達或-二進位邏輯裝置之狀態的一 改變，或是-處理器上執行之一軟體程式的一旗桿、或 在一相位測量裝置中達到至少—特定類比值的時間點。 7.如請求項丨或2之方法，其中與該計時裝置產生之一標記 訊號相關聯的該通料間標藏指定該標記本身的:用 時間。 " 8_如請，項之方法，其中該標籤為在執行於—或“ 處理器上之軟體程式之間發送的一訊息或一資料字。 9.如請求項1或2之方法’其中該標籤係得自由該計時裝】 保持對準該通用時間的一暫存器或一時鐘。 、 Α如請求項1或2之方法’其中該時間標籤指定不正確的— 通用時間，及在已知接收該識別成分之該通用時間的# 況中決定該時間標記的誤差。 U.如請求们或2之方法，其中相對於該獨立振盪器 測量該標記訊號。 12.如請求項"之方法’其中藉由使用 一計數器決定相位。 '觸發《 119460-981231.DOC 13. 如請求項!或2之方法，其中由該計時裝置提供兩個按一 適當時間間隔隔開的時間標記訊號及其時間標籤，然後 ，用該獨立振盪器相位或該計數器狀態的相應差值來計 算振盪器頻率，及使用該計算的振盪器頻率校正估計L 到達資訊時間的誤差。 14. 一種一無線電定位系統的行動無線電終端機，該線端 具有： ' 一計時裝置’其用於產生已知其通用時間的一標記訊 號； 。 一獨立振盪器；及 一處理器，其經配置以自該計時裝置獲得該標記訊 號，以測量該標記訊號及該獨立振盪器之間的時間或相 位關係，以決定該識別成分相對於該振盪器的到達資訊 ，間，以自該通用時間標籤及該測量時間或相位關係計 算對應於該識別成分之到達資訊時間的通用時間，及以 使該計异的通用時間與該到達資訊時間相關聯。 15. —種一無線電定位系統的行動無線電終端機，該終端機 具有： 一計時裝置’其產生一通用時間標籤； 一獨立振盪器；及 一處理器，其經配置以自該獨立振盪器獲得一標記訊 號，以指派該通用時間標籤給該標記訊號，以決定該識 別成分相對於該振盪器的到達資訊時間，以自該通用時 間標藏及該測量時間或相位關係計算對應於該識別成分 119460-981231.DOC 1325061 <該fj達M Ifl時間的該通用時間，及以使該計算的通用 時間與該到達資訊時間相關聯。 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 如請求項14或15之杆軏起給兩 订勤無線電終端機，其包含一通信網 路的一終端機。 如°月求項14或15之仃動無線電终端機，其中該獨立振盪 器為一自發振盈器。 如凊求項14或15之行動無線電終端機，其巾相對於該處 理器中該獨立振盪器的該相位測量該標記訊號。 如請求項18之行動無線電終端機，該處理器包括一由該 獨立振盪器觸發的計數器，以決定該相位。 如請求項19之行動無線電終端機，其中該計數器為一硬 體裝置。 如請求項19之行動無線電終端機，其中該計數器為一執 行於該處理器中的軟體元件。 一種尋找一通信網路之一行動終端機位置的方法，其包 括如請求項1至13中任一項的方法。 119460-981231.DOC