TWI386091B - 用於與is-801相關之無線輔助全球定位定系統傳送之改良式資料效率 - Google Patents

用於與is-801相關之無線輔助全球定位定系統傳送之改良式資料效率 Download PDF

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Description

用於與IS－801相關之無線輔助全球定位系統傳送之改良式資料效率
本發明大體上係關於一種位置決定系統及方法，且尤其係關於用於在無線輔助位置決定系統中有效傳送基於位置之資料的系統及方法。
在該項技術中已熟知用於決定參考點之地理位置的系統。通常使用之位置決定系統為全球定位系統(GPS)。GPS包括間隔之地球軌道衛星之網路，使得在任何給定時間及自任何地理位置將至少有四個GPS衛星在地平線上方。
在操作中，每一GPS衛星不斷地廣播其目前位置及當前時間。在地球上，GPS接收器可使用含在此等廣播訊號中之資訊來計算以其經度、緯度及海拔高度之形式的其地理位置。GPS接收器通常搜尋並收集來自看得見的四個或四個以上GPS衛星廣播之訊號。接著，GPS接收器使用每一廣播訊號之廣播時間與接收時間之間的時間間隔來計算GPS接收器與四個或四個以上GPS衛星中之每一衛星之間的距離。此等距離量測值與在廣播訊號中所接收之位置及時間資訊一起允許GPS接收器計算其地理位置。
政府管制及消費者利益兩者皆推動了在諸如無線電話之無線裝置中對地理位置功能性之需求。因此，需要將GPS功能性引入無線裝置中。然而，無線裝置對於網路容量及電池壽命考慮因素極其敏感。因此，將一習知GPS接收器加入無線裝置以執行GPS功能性並不是在無線裝置中提供位置定位的令人滿意之解決方法。
因此，需要具有一種向無線裝置提供GPS功能性之無線系統，其中對網路容量及裝置電池壽命具有最小之額外成本。
一個使網路容量及裝置電池壽命之成本最小的用於向無線裝置提供GPS功能性的該系統稱作"無線輔助位置決定系統"。在此系統中，位置決定實體(PDE)通常為一包括複數個基地台及至少一無線裝置或行動台(MS)之無線通信網路之一部分。在無線輔助位置決定系統中，PDE用於幫助MS決定其位置。該系統亦可基於無線通信網路中關於連接性架構之標準。一種該標準為用於雙模展頻系統之電信工業協會位置決定服務標準－附錄(TIA/EIA IS－801－1)。
具體言之，在無線輔助位置決定系統之一實施例中，一PDE藉由分佈於無線通信網路之整個覆蓋區域上之固定GPS接收器的網路來連續追蹤複數個GPS衛星之位置。在搜尋GPS訊號前，MS由區域基地台將一請求GPS幫助資訊傳輸至PDE。
接著，PDE向MS提供諸如用於GPS衛星之天文曆資料及敏感性輔助資料之幫助資訊。舉例而言，PDE可使用區域基地台之識別碼來決定MS之近似位置以及很可能位於無線裝置之視線中的GPS衛星之識別碼及位置。此系統之一缺陷為自PDE向MS發送之資料可為冗餘的或者不需要對MS提供精確之位置資訊。冗餘或不需要之資料增加了頻寬需求及確定MS地理位置之所需時間。
因此，需要提供一種用於互連無線輔助位置決定系統中之裝置以減少或去除冗餘及/或多餘資料之系統及方法，藉此減小資料頻寬需求且改良確定無線裝置之位置的時間，同時仍確保該無線裝置不負擔額外成本。此外，需要該系統及方法將仍向無線裝置提供足夠之定位資訊以精確決定其地理位置。
本發明揭示了一種向無線輔助位置決定系統中之無線裝置的使用者提供位置相關資訊之系統及方法實施例。在一實施例中，無線輔助位置決定系統包括複數個基地台及用以與該等基地台通信之複數個無線裝置，該等無線裝置諸如行動電話、個人數位助理或其類似物。
該無線位置決定系統進一步包括一用於決定該等無線裝置之地理位置的系統。在該實施例中，一位置決定實體(PDE)連接至該等基地台且充當一向無線裝置提供衛星輔助之處理場所。更具體言之，提供一種在一PDE與一無線裝置之間傳送通信之系統及方法以減少或去除冗餘或多餘資料之傳輸。另外，該系統及方法確保無線裝置不會負擔額外成本及重量，及該無線裝置具有精確的位置資訊。該系統及方法之實施例符合TIA/EIA IS－801標準及/或其它標準。
在另一實施例中，一無線位置決定系統包括一PDE及一無線裝置，且提供一種在該PDE與該無線裝置之間傳送資訊之方法。該方法包括經由一無線通信鏈路接收來自PDE之第一幫助資訊。接著基於該所接收之第一幫助資訊來決定冗餘衛星定位訊號。接著經由該無線通信鏈路將基於所決定之冗餘衛星定位訊號而對第二幫助資訊的請求傳輸至該PDE。該所請求之第二幫助資訊經由該無線通信鏈路自該PDE被接收。接著，基於該所接收之第二幫助資訊來查找來自一定位衛星之必需衛星定位訊號。接著，基於所查找之衛星定位訊號來決定該無線裝置之地理位置。
一方法實施例包括獲得一獲取輔助(AA)。接著，基於該AA資訊來執行對來自複數個全球定位系統(GPS)衛星之第一複數個衛星定位訊號之淺層搜尋。接著，使用該淺層搜尋自該等複數個GPS衛星查找該等第一複數個衛星定位訊號。決定藉由該淺層搜尋所查找之第一複數個衛星定位訊號是否具有足夠的衛星定位訊號以得到無線裝置之可接受的地理位置確定。
若第一複數個衛星定位訊號不具有足夠之訊號而無法得到無線裝置之可接受的確定，則傳輸一對敏感性輔助(SA)資訊之請求以得到來自該等複數個GPS衛星之第二複數個衛星定位訊號。在接收用於第二複數個衛星定位訊號之所請求的SA資訊後，基於該所接收之SA資訊對來自該等複數個GPS衛星之第二複數個衛星定位訊號執行深層搜尋。
接著進行另一決定，其係關於藉由淺層搜尋所查找之第一複數個衛星定位訊號及藉由深層搜尋所查找之第二複數個衛星定位訊號是否具有足夠的衛星定位訊號以得到無線裝置之可接受的地理位置確定。若存在足夠之訊號，則基於來自該等複數個GPS衛星之所查找的第一及第二複數個衛星定位訊號來決定無線裝置之地理位置確定。
在又一方法實施例中，該方法包括獲得粗略時間估算資訊、粗略位置估算資訊及全球定位系統(GPS)年曆資訊。接著檢查定位衛星之第一天文曆以決定該定位衛星之第一天文曆的狀態資訊是否小於第一時間臨限值。
若第一天文曆之狀態不小於第一臨限值，則決定該定位衛星是否在一無線裝置之可見地平線上方。若該定位衛星係在該無線裝置之可見地平線上方，則產生一遮罩以請求來自一位置決定實體(PDE)之用於定位衛星之第二天文曆。接著，將具有用於對定位衛星之第二天文曆的遮罩之請求傳輸至PDE。該PDE接著將該第二天文曆傳輸至無線裝置以便使無線裝置決定其地理位置。
本發明展示一種向無線裝置或行動台(MS)之使用者提供位置相關資訊之系統及方法。更具體言之，本發明提供一種用於互連無線輔助位置決定系統中之裝置以減少或去除冗餘資料之系統及方法。另外，該系統及方法確保無線輔助位置決定系統中之無線裝置不會負擔額外成本及重量，且該無線裝置具有精確之位置資訊。此外，該系統及方法之實施例可符合TIA/EIA IS－801標準及/或其它標準。
在由某些實施例所設想之無線輔助位置決定系統中，一具有固定GPS接收器之基地台被維持於一已知位置。該基地台將其GPS計算位置與其已知位置比較且得到用於GPS衛星之微分修正資料，其可用於修正在其GPS計算位置中偵測到之誤差。GPS計算位置中之誤差可由大氣及對流層條件、衛星資料中之誤差、接收誤差及其它誤差源引起。可將該微分修正資料傳輸至在基地台之覆蓋區域中具有GPS功能性之無線或行動裝置。藉由使用GPS位置計算中之微分修正資料，可更精確地決定GPS接收器之地理位置。
另外，無線裝置或MS可進一步藉由位置決定實體(PDE)來接收幫助資訊以輔助行動裝置查找來自看得見的GPS衛星之廣播訊號。PDE連續追蹤看得見的GPS衛星之位置且將此等GPS衛星之識別碼及位置以及諸如廣播訊號之相關聯都蔔勒(doppler)頻率的其它幫助資訊傳輸至基地台之覆蓋區域中的無線裝置。該幫助資訊向無線裝置通知看得見的GPS衛星之近似位置，藉此使所需之搜尋窗口變窄及顯著減小獲得GPS廣播訊號所需之時間量。在沒有輔助之狀況下，因為大多數無線裝置之行動GPS機制沒有精確之GPS衛星位置資訊且因此沒有關於在哪些時間及頻率中尋找衛星的資訊，所以即使僅搜尋四個GPS衛星廣播訊號之過程可花費數分鐘。
具體言之，在一實施例中，使用一位置決定實體(PDE)來減少GPS訊號獲取時間。PDE通常為一包括複數個基地台及至少一行動台(MS)之無線通信網路的一部分。該PDE藉由分佈於無線通信網路之整個覆蓋區域中之固定GPS接收器之網路來連續追蹤GPS衛星之位置。在搜尋GPS訊號前，MS經由區域基地台將對GPS幫助資訊之請求傳輸至PDE。
接著，PDE傳輸由MS請求之幫助資訊。舉例而言，PDE可使用區域基地台之識別碼來決定MS之近似位置且向MS提供很可能看得見的GPS衛星之識別碼及位置與每一所識別GPS訊號之預期都蔔勒頻移。通常，由PDE編譯之即時資訊比亦可用於並儲存於MS中之標準年曆資料更精確，且通常可產生更短之GPS訊號獲取時間。
GPS訊號獲取時間在劃碼多向近接(CDMA)網路中甚至可進一步減少。在CDMA網路中，每一基地台維持一時脈，其與GPS時間同步且將一定時信標傳輸至在其覆蓋區域中之行動裝置。行動裝置使用該等定時信標以使其內部時脈與基地台之時脈同步，但此同步經受到達行動裝置之訊號中的傳播延遲。
PDE及固定GPS接收器亦維持與GPS時間同步之時脈。在操作中，固定GPS接收器追蹤每一PN訊框(例如，1023晶片PN碼序列)開始由固定GPS接收器接收之時間。PDE將看得見的GPS衛星之識別碼以及每一GPS訊號之相關聯都蔔勒位移及相關聯PN訊框接收時間傳輸至行動裝置。行動裝置可使用此幫助資訊來識別看得見的GPS衛星、相關聯GPS訊號之預期接收頻率及相關聯PN訊框在固定GPS接收器處預期接收時間。使用所接收之幫助資訊，行動裝置能夠(例如)將其所產生之1023晶片PN程式碼序列與來自所接收之GPS訊號的匹配1023晶片序列快速對準或使其相互關聯(例如，相干積分該等訊號)，並改良其偵測所接收之GPS訊號的獲取時間。
圖1說明一無線通信系統10之實施例，其中基於單元之通信系統包括複數個基地台12及複數個無線裝置14。每一基地台12具有一界定由基地台12服務之地理覆蓋區域的相關聯單元16。定位於該等單元16中之一單元內之每一無線裝置14藉由根據一諸如劃碼多向近接(CDMA)之預定數位通信協定來交換資料封包以與相關聯基地台12通信。
無線裝置14可為能夠經無線通信鏈路與基地台12通信之任何裝置，其包括行動電話、個人數位助理(PDA)、車載導航系統、攜帶型電腦或其類似物。行動交換中心(MSC)18管理單元16中之無線通信，其包括在無線裝置之間建立呼叫、投送呼叫，及在無線裝置與諸如公眾交換電話網路(PSTN)或網際網路之至少一通信網路之間投送呼叫。無線通信系統10可包括複數個MSC，每一MSC管理複數個單元16。
在替代實施例中，無線通信系統可為用以向無線裝置或自無線裝置傳輸資料之任何無線系統。該系統可包括基於陸地或衛星之蜂巢式通信系統，其諸如蜂巢式電話系統、個人通信系統、專用行動無線電系統、高級行動電話系統、尋呼系統、無線封包資料系統或其類似物。
無線通信系統10進一步用以決定至少一無線裝置(或MS)14之地理位置。在一實施例中，諸如全球定位系統(GPS)之衛星定位系統用於位置決定。每一MS或無線裝置14包括至少一天線20，其用於與區域基地台12通信及用於接收自軌道GPS衛星(或SV)傳輸之GPS訊號。每一基地台12包括與MS 14通信之至少一天線22。位置決定實體(PDE)24經由MSC 18連接至基地台12，且輔助MS 14查找看得見的GPS衛星及計算MS 14之各別地理位置。MS 14可經由資料叢發傳送(DBM)或經由TCP/IP與PDE 24通信。DBM狀況為非常依賴基礎建設的，及在TCP/IP狀況下，MSC 18連接至IWF或PDSN以在PDE 24與MS 14之間提供TCP/IP連接性。
在一較特定之實施例中，PDE 24為一使用至少一固定GPS接收器26來追蹤GPS衛星之位置之電腦系統，該固定GPS接收器26經由GPS天線28接收GPS訊號。無線通信系統10較佳地包括定位於其全部覆蓋區域之GPS接收器26之網路。在一實施例中，每一基地台12包括用於向基地台之覆蓋區域16中的無線裝置14提供輔助之PDE 24及固定GPS接收器26。
現將參看圖2之方塊圖來描述一用於決定無線裝置之地理位置的方法。PDE 132藉由參考網路130來連續追蹤複數個GPS衛星140之位置，且維持關於看得見的GPS衛星140中之每一者之當前資訊。換言之，PDE 132連接至諸如廣域參考網路之參考網路130，其具有將年曆、天文曆及微分修正資訊提供至PDE 132之複數個GPS接收器140。接著幫助資訊或資料在DBM狀況下自PDE 132流動至MSC 134或自PDSN(未圖示)流動至MSC 134。接著，幫助資料自MSC 134流動至例如BCS/BTS之基地台112，且最終流動至無線裝置114。另外，基地台可具有GPS接收器145。在一實施例中，GPS接收器145係用於CDMA傳輸訊號之時間同步且不可由PDE 132近接。
決定無線裝置114之地理位置的方法可由無線裝置114之使用者起始。在替代實施例中，位置決定方法亦可由基地台112、PDE 132、MSC 134或連接至圖1所示之無線通信系統10或成為其一部分之另一裝置或實體來起始。在位置決定方法被起始之後，無線裝置114經由基地台112請求來自PDE 132之GPS幫助資訊。PDE 132識別GPS接收器130看得到的GPS衛星140，及相對於GPS接收器130來決定所識別之GPS衛星140中之每一者在特定GPS時間的當前位置、都蔔勒頻率及偽距離。此GPS幫助資訊經由基地台112傳輸至無線裝置114。
因為無線裝置114與基地台112通信且因此接近基地台112，所以此GPS幫助資訊可向無線裝置114提供看得見的GPS衛星140之近似位置，從而顯著減小GPS衛星訊號之搜尋範圍。一旦獲得GPS衛星訊號，則可根據該項技術中熟知的方法來決定無線裝置14之地理位置。
如上所述，某些實施例可適用於亦符合TIA/EIA IS－801之無線輔助位置決定系統。在符合TIA/EIA IS－801－1標準之無線輔助位置決定系統中，某些缺陷需要傳輸多餘資料。此等不必要之傳輸增加了會話時間且招致由載波帶給終端使用者之不必要的資料服務費。因此，一實施例提供一用於互連無線輔助位置決定系統中之裝置之系統及方法以減少或去除冗餘資料。該實施例可適用於在TIA/EIA IS－801－1標準之進一步修訂中或使用符合TIA/EIA IS－801－1標準之習知或專有訊息中減小TIA/EIA IS－801－1缺陷。
然而，存在於減小在位置決定系統中傳輸之冗餘或其他不需要資料中之挑戰為決定哪些資料確實冗餘及哪些資料不冗餘及哪些資料可實際上有助於增加決定無線或行動裝置之位置資訊的精確性。舉例而言，儘管來自四個GPS衛星140之GPS衛星訊號可用於決定無線裝置114之地理位置，但來自更多數目之GPS衛星140之GPS衛星訊號將提供更精確的地理位置。換言之，用於提供GPS衛星訊號之看得見的GPS衛星140越多，可決定之無線裝置114的地理位置越精確。因此，在一實施例中，提供一系統及方法以確保無線輔助位置決定系統中之無線裝置具有關於精確決定無線裝置之位置資訊的所有必需資訊。
在一特定實施例中，開發了一系統及方法以關注兩種特定訊息類型之幫助資訊或訊號(例如，圖2中所示之自PDE 132發送至無線裝置114之訊息或幫助資料)。該等兩種訊息類型(即用於MS輔助操作模式下之敏感性輔助資訊及用於基於MS操作模式下之GPS天文曆資訊)在訊息大小及傳輸頻率方面可為極其麻煩的。在MS輔助模式下，PDE將幫助資料發送至MS以執行單發(single－shot)位置確定；在PDE內執行位置計算。在基於MS模式下，PDE將天文曆及年曆資訊發送至MS，以允許MS在MS(例如，手機)內執行多個位置確定，直至最終需要更新天文曆資料。因此，該實施例可適用於無線輔助位置確定系統之MS輔助模式及基於MS模式兩者。換言之，該等所述實施例可實施於無線輔助位置決定系統內，其中MS或行動裝置可請求來自PDE之敏感性輔助(SA)資料及GPS天文曆資料。PDE回應於對SA資料之請求而傳輸提供SA訊息，及回應於對GPS天文曆資料之請求而傳輸提供天文曆訊息。
舉例而言，在基於MS設計系統中，行動裝置頻繁請求天文曆資料以獲得關於可正好升於地平線上方(或某些設定仰角遮罩)之衛星的資訊。頻繁進行該等請求以確保行動裝置之天文曆資料庫將盡可能完整以防行動裝置漂移出服務外(意即，漂移出CDMA覆蓋範圍外)，在該狀況下其不可再接收新的天文曆。此實施例之重大缺點為行動裝置將接收用於先前看得見的衛星之若干冗餘天文曆更新。假定年曆在行動裝置中可用、行動裝置位置之粗略估算可用以及行動裝置具有系統時間量測值，則可預測哪些衛星正(或即將)上升於該設定仰角遮罩上方。因此，在一實施例中，開發一新的請求訊息以允許行動裝置請求用於特定衛星組之GPS天文曆。
另外，在MS輔助設計系統中，回應於來自行動裝置之請求而由PDE提供之提供SA訊息可包括用於PDE參考網路(例如廣域參考網路或PDE之WARN)之看得見的所有衛星的敏感性位元。應注意，SA位元係用於移除對傳入衛星訊號之位元調變，使得可執行長於二十毫秒位元持續時間之相干積分。較長之相干積分將產生改良之敏感性。在PDE之WARN中，敏感性位元包括510個敏感性位元加上用於每一該衛星或太空載具(SV)之所包括的某些附加欄位(overhead field)。然而，該MS在許多狀況下不需要用於所有衛星或SV之敏感性位元。舉例而言，假定MS或行動裝置具有對一SV之視線(例如，經一窗口)，但對另一SV之路徑阻礙(例如，經天花板/屋頂)。行動裝置可能夠不使用SA來偵測第一SV，然而卻需要該SA來偵測第二SV。因此，在另一實施例中，開發一新的請求訊息以允許行動裝置請求用於特定衛星組之SA。然而，當前用於敏感性輔助之請求訊息可不具有修改參數。因此，在另一實施例中，PDE使用複數個預設方案以調整SA位元流之開始時間以及將發送至MS之位元數目。
如下文將進一步描述，在無線輔助位置決定系統內可達成其它功能及特徵。舉例而言，可提高位置決定之精確性，或可減小位置決定所需時間(諸如確定MS位置之時間)。
在一例示性實施例中，開發了一在現有TIA/EIA IS－801－1標準內之習知/專有訊息方法。或者，可使用TIA/EIA IS－801之將來版本中的經修改之非專有訊息。在非專有訊息方法之狀況下，與現有SA及天文曆請求不同之新的請求元素將添加至該標準中。然而，在習知/專有方法中，將額外欄位添加至現有SA及天文曆請求訊息之末端。
位置決定資料訊息(PDDM)
具體言之，在符合TIA/EIA IS－801－1標準之專有請求訊息方法中，MS或行動裝置可請求SV特定之SA或SV特定之天文曆。在請求SV特定之SA或天文歷時，行動裝置除了將PD_MSG_TYPE標頭欄位設定為192(C0十六進制)外(此將其識別為專有訊息)，將格式化位置決定資料訊息(PDDM)。該等請求不應與其它習知TIA/EIA IS－801－1請求封裝於相同PDDM中。此外，為謹慎起見，較佳以獨立封包/資料叢發來發送專有及習知PDDM。
下文進一步描述了較特殊實施例之PDDM中的以上所列之MS請求元素及相應PDE回應元素的詳情。
1. SV特定之GPS敏感性輔助
a.請求 請求SVGPS敏感性輔助訊息包括以下紀錄：
SV_MASK：SV位元遮罩。此欄位指定請求敏感性輔助之GPS衛星之子設備。最低有效位元(位元0)代表SV PRN 1。最高有效位元(位元31)代表SV PRN 32。位元值為"1"表示資料被請求。
MIN_REF_BIT_NUM：最小請求參考位元數。此參數輸送1500位元GPS訊框中之一稱作"參考位元"之特定位元的位置，該特定位元為相應回應訊息中返回至行動裝置之NAV_MSG_BITS的上半部分之最後位元。行動裝置應將此欄位設定為介於0與1499之間的最小參考位元之請求位置。此欄位應用於表示敏感性輔助可適用於假定無網路延遲之行動裝置的最早時間。當設定提供敏感性輔助訊息中之REF_BIT_NUM時，PDE應選擇所請求之最小參考位元數的最大值及用於設定REF_BIT_NUM之內部演算法的結果(模仿網路延遲)。或者，若行動裝置不希望指定參考位元數，則此欄位應被設定為2047，且PDE將使用預設演算法來選擇相應回應訊息中之REF_BIT_NUM。
MIN_DR_SIZE：每一SV之最小請求資料紀錄大小。請求用於每一衛星之2位元對的數目介於1與255之間。例如255之值表示每一SV請求510個SA位元。此欄位表示使用所需之位元數且並不包括反映網路延遲中變異性的填補。PDE應以由此欄位表示之最小位元數之形式發送，但可隨著網路延遲中之變異性而增加位元數(總共不超過510個位元)。
b.回應 當PDE接收上述專有請求時，其以一非請求之(TIA/EIA IS－801－1)提供GPS敏感性輔助訊息來回應。然而，在此回應訊息中，PDE刪除用於在請求訊息之SV_MASK欄位中未請求之任何SV的資料。若將MIN_REF_BIT_NUM設定為2047，則PDE使用預設演算法來設定回應訊息中之MIN_REF_BIT_NUM(將此結果稱作DEFAULT_REF_BIT_NUM)。或者，若MIN_REF_BIT_NUM介於0至1499之間，則PDE將回應訊息中之REF_BIT_NUM設定為MAX(DEFAULT_REF_BIT_NUM、MIN_REF_BIT_NUM)。對於SA回應中之位元數，PDE以至少MIN_DR_SIZE位元對來回應。PDE可進一步填補此值以說明網路延遲中之變異性(例如，使最大延遲－最小延遲，決定位元數並使用此數來填補)。SA回應訊息中之DR_SIZE欄位應反映所請求之MIN_DR_SIZE加上填補數字。若PDE不具有用於所請求SV中之任一者的任何SA資料或存在某些其它原因而不可同意該請求，則其發送一專有拒絕訊息。
2. SV特定之GPS天文曆
a.請求 請求SVGPS天文曆訊息包括以下紀錄：
AB_PAR_REQ：所請求之α/β參數。若請求了α/β參數，則行動台應將此欄位設定為"1"；否則，行動台應將此欄位設定為"0"。
SV_MASK：SV位元遮罩。此欄位指定請求天文曆之GPS衛星的子設備。最低有效位元(位元0)代表SV PRN 1。最高有效位元(位元31)代表SV PRN 32。位元值為"1"表示資料被請求。
b.回應 當PDE接收上述習知請求時，其以非請求之(TIA/EIA IS－801－1)提供GPS天文曆訊息來回應。然而，在此回應訊息中，PDE刪除了用於在請求訊息之SV_MASK欄位中未請求之任何SV的資料。若PDE不具有用於所請求SV中任一者之任何天文曆資料或存在某些其它原因而不可同意該請求，則其發送一拒絕訊息。
另外，在一實施例中，若將上述請求應用於用於SA及天文曆之現有請求訊息且發送至一遺留PDE，則該PDE可忽略添加至現有請求之新欄位且簡單地以遺留訊息來發送習知回應。此外，一MS實施例可經組態為首先發送一習知請求訊息，且接著若該訊息被拒絕則發送一遺留請求訊息(其可在MS於網路或網路支持之多個PDE之間漫遊時尤其有用，該等PDE中之某些PDE可為遺留PDE)。此外，實施例可實施於用於行動裝置及/或PDE之軟體程式內。
SV特定之SA
在一特定MS輔助模式系統中，此MS輔助系統中之MS係經組態為具有以下特徵。該等特徵(若在MS上啟用)包括一GPS搜尋排程器及一會話管理器(SM)。該GPS排程器決定何時需要深層模式搜尋(意即，需要SA資料之搜尋)，且接著計算需要深層模式(及因此SA資料)之特定SV(例如SV PRN)的遮罩。該遮罩接著向上傳遞至MS之SM。接著SM將新請求格式化為PDDM(例如，作為在用於MS請求元素之表中指定之訊息)。在一實施例中，可將PDDM之MIN_REF_BIT_NUM欄位設定為2047，且可將MIN_DR_SIZE欄位設定為255以具有反向相容性。在另一實施例中，亦可以一可調適之方式使此等欄位最優化從而進一步改良效能。在又一實施例中，SM確定需要定製哪個請求。
另外，由於DBM實施例易於展示實質上差於TCP/IP傳送之通過量，所以上述MS實施例可對利用DBM傳送之無線系統尤其有用。舉例而言，在習知DBM無線網路中，自初始SA請求至完全接收SA回應之週轉時間可平均約為6秒。然而，對週轉時間之改良程度取決於MS可遇到之不同訊號條件。可能在由MS進行之淺層搜尋模式下發現所有SV，使得深層模式為不需要的(例如晴空、無阻礙)。在該等狀況下，將不請求SA。類似地，在深層室內情況下，可在淺層搜尋中未發現SV，使得對於所有SV仍需要SA資料。然而，將存在邊緣情況，其中某些SV具有足夠強之訊號從而其無需深層搜尋。在該等狀況下，將僅請求用於SV之一子設備的SA資料，且此變化將顯著減少多餘資料之傳輸。
現參看圖3，在圖3中展示一用於請求SV特定之敏感性輔助(SA)之例示性方法300。在步驟302，方法300獲得獲取輔助(AA)且對所有SV執行一淺層搜尋。接著方法300移至步驟304，及執行一早期退出演算法以決定該淺層搜尋是否產生足夠佳品質之量測值以得到可接受之位置確定(例如MS的)。若決定使淺層搜尋提供一可接受之確定，則方法300移至步驟312及報告所有偵測到之SV。若決定使淺層搜尋不提供可接受之確定，則方法300移至步驟308及將一對敏感性輔助之請求發送至伺服器(例如PDE)。在步驟308中，該請求僅需要用於在淺層搜尋中未偵測到之SV之SA資訊(例如，請求SV特定之SA)。方法300接著移至步驟310，及使用該等SA資料來執行一深層模式。圖3中所示之方法300可由無線輔助位置決定系統中之多種機制來執行，且可含有其它已知位置決定步驟。
特定言之，在一較特定之第一MS輔助模式系統實施例中，對SA資料之習知請求由一新的專有請求替代。在搜尋排程器中，在淺層模式完成後，執行一早期退出演算法。若決定需要一深層模式搜尋且存在足夠"時間"來執行深層模式搜尋(此計算可基於用於會話之QoS/PRQ)，則搜尋排程器將SV特定之SA請求訊息格式化。由於在某些實施例中存在若先前SA資料過期則重新請求SA資料之能力，所以演算法應處理已在深層模式下搜尋到之SV的狀況。
為了決定SV遮罩，該搜尋排程器根據一實施例執行由以下可嵌入一電腦可讀媒體中之偽功能碼所表示之一組例示性功能：REQ.SV_MASK＝0 loop(i over satellites in AA) p＝AA[i].prn－1 # 0..31 # don't request SA for cases where we have good shallow mode meas if(ith meas in shallow mode above strong thresh) continue # must be no meas or weak shallow mode meas for this SV； if we' ve # already searched this SV in deep mode,then don't request SA if(done searching ith satellite in deep mode)continue # if we get here,then we must need SA for this SV set pth bit in REQ.SV_MASK end loop(over satellites) REQ.MIN_REF_BIT_NUM＝2047 # let the PDE decide when to start bits REQ.MIN_DR_SIZE＝255 # request full 510 bits just as before
基於該等設定(MIN_REF_BIT_NUM及MIN_DR_SIZE)，PDE應以等同於其習知發送但刪除某些SV之GPS SA訊息來回應。若PDE不具有用於某些所請求SV之SA位元，則其應接著排除彼等SV以及回應訊息中之SV。PDE亦可視需要使用前向鏈路訊息之時間標記來模仿網路延遲。
存在可在上述特定之第一MS輔助模式系統實施例中節約資料頻寬之三種狀況：1.在淺層模式下已發現強的量測值；2.重新請求SA資料並已在深層模式下完成搜尋SV；及3.不需要用於不在獲取輔助(AA)資料中之新近升起的衛星之SA資料。
理論上，上述實施例在以下任一狀況下應沒有精確度損失且在確定時間上具有對習知系統之改良：室外地平線阻礙狀況、室外阻礙狀況、及良好之室內狀況。在地平線阻障狀況下，MS具有360°之良好可見度，但存在諸如樹或建築物之阻障物，使得若干SV在約5°－15°之間的角度(仰角)不可見。在室外阻礙狀況下，例如手機之MS應具有某些無阻礙晴空可見度及很大程度的完全阻礙物，理論上距高的混凝土鋼樑建築物1－2米。在良好之室內狀況下，手機應定位於窗口附近，使得通常看得見2－3個視線中之衛星。
現參看圖4，其提供了諸如用於請求SV特定之敏感性輔助(SA)的例示性方法400之另一方法。在步驟402，方法400獲得獲取輔助(AA)且對所有SV執行一淺層搜尋。方法400接著移至步驟404，及執行一早期退出演算法以決定淺層搜尋是否產生足夠佳品質之量測值以得到可接受之MS位置確定。若決定使淺層搜尋提供一可接受之確定，則方法400移至步驟416及報告所有偵測到之SV。若決定使淺層搜尋不提供可接受之確定，則方法400移至步驟408以排除在淺層搜尋中偵測到之SV及基於搜尋器容量限制來排除SV。
步驟408亦決定可在搜尋器(例如，MS中之搜尋器)之一使用中搜尋到的SV之剩餘子設備。方法400接著移至步驟410且將一對SA資料之請求發送至伺服器(例如PDE)。在步驟410中，該請求僅需要用於可在搜尋器之一使用中搜尋到的SV之剩餘子設備的SA資料(例如，請求SV特定之SA)。此後，方法400移至決定步驟414以決定是否存在待於深層模式下搜尋之任何剩餘SV。若不存在待深層模式搜尋之剩餘SV，則方法400移至步驟416及報告所有偵測到之SV。若存在待深層模式搜尋之剩餘SV，則方法400返回步驟408。
特定言之，在一較特定之第二MS輔助模式系統實施例中，對SA資料之習知請求由此新的專有請求替代。在此實施例中，該搜尋排程器在已完成一淺層模式搜尋後執行一早期退出演算法。若決定需要深層模式搜尋且存在足夠"時間"來執行深層模式計算，則搜尋排程器對SV特定之SA請求訊息格式化。
該實施例與該特定第一MS輔助模式系統實施例之主要區別為：第二實施例僅請求用於該實施例在即將到來之調用中計劃搜尋的衛星之資料(與需要深層搜尋之所有SV相反)。次要區別為第二實施例可請求小於10秒之資料且可巧妙地調適所請求之資料量。因此，此實施例將在每一深層模式搜尋前請求SA資料一次。該實施例亦可在每一深層模式搜尋器調用後執行早期退出演算法，以觀察至此所獲得量測值之數目是否滿足充分準則。
因此，該較特定之第二MS輔助模式系統實施例之搜尋排程器應根據一實施例執行由以下可嵌入一電腦可讀媒體中之偽功能碼所表示的一組例示性功能：REQ.SV_MASK＝0 loop(i over satellites in AA) p＝AA[i].prn－1 # 0..31 #don't request SA for cases where we have good shallow mode meas if(ith meas in shallow mode above strong thresh) continue #must be no measor weak shallow mode meas for this SV； if we've # already searched this SV in deep mode,then don't request SA if(done searching ith satellite in deep mode) continue # skip any satellite that we can't search in this visit if(searcher can't get to ith satellite in this visit) continue # if we get here,then we must need SA for this SV set pth bit in REQ.SV_MASK end loop(over satellites)
在此實施例中，存在第四種狀況(恰與較特定之第一MS輔助模式系統實施例中之三種狀況相反)，其中可如下所示來節約資料頻寬：1.已在淺層模式下發現強的量測值；2.重新請求SA資料並已在深層模式下完成搜尋SV；3.不需要用於不在AA資料中之新近升起之衛星的SA資料；及4.請求SA資料且搜尋器在下一GPS搜尋器調用中無法到達SV。
SV特定之天文曆
現參看圖5，其提供一種用於請求SV特定之天文曆之例示性方法700。在步驟702，方法700獲得用於所有SV之粗略時間估算、粗略行動台位置估算及GPS衛星年曆資料。該粗略時間估算可得自CDMA時間。粗略位置估算可基於利用當前方法之無線裝置之先前位置解決方法。GPS衛星年曆可已儲存於或下載至無線裝置中。在決定706，方法700檢查用於複數個SV(例如32個SV)中之一SV(例如第J個SV)之天文曆資料以決定用於SV之天文曆是否"新鮮"。若天文曆資料之使用期小於天文曆保持恆定且不改變的時間量及維持最小精確性需求之時間量，則認為天文曆資料"新鮮"(意即不"陳舊")。天文曆資料之使用期可為(例如)一具有有效性時期或上次恢復時間之狀態。若決定用於SV(例如第J個SV)之天文曆不"新鮮"，則方法循環回步驟704且檢查用於該等複數個SV中之另一SV之天文曆資料。
若決定用於SV之天文曆資料不"新鮮"或若無天文曆資料可用於第J個SV，則該方法移至步驟708。在步驟408中，基於用於SV之粗略時間、位置及年曆參數來決定SV是否在可見地平線(諸如利用此方法之無線裝置之可見地平線)之上方。若決定SV為看得見的，則方法700移至步驟712且設定諸如SVPRN遮罩之遮罩中之適當位元，從而請求用於SV之天文曆。若決定SV為看不見的，則該等方法循環回步驟704以檢查用於另一SV之天文曆。另外，若並非該等複數個SV中之所有SV已被遮蔽或決定為看得見的，則方法循環回步驟704。
在一特定之基於MS模式系統實施例中，當需要一確定經歷一時間臨限值(T1)時該基於MS之模式系統中的一MS請求天文曆，強加該時間臨限值(T1)以確保天文曆請求之間的最小間隔。可將此時間臨限值設定為介於30至120分鐘，其中較小之臨限值對應於較小之WARN網路。在此實施例中，自任何GPS衛星傳輸之天文曆資料應在兩小時時期內恆定。為了支持最小精確性需求，至少當前天文曆資料或來自先前兩小時間隔之天文曆資料應可用於一指定衛星。
因此，舉例而言，四小時之預設值可用於T2(意即，無變化之兩小時及用於最小精確性需求之另外兩小時)，儘管可存在用於T2之其它值。因此，若將T1設定為30分鐘且將T2設定為四小時，則對於一指定衛星在八次中有七次可不必要更新天文曆。該MS包括一位置引擎(PE)。藉由SV特定之天文曆請求，該PE將用於天文曆資料之SV_MASK格式化。存在用於PE之兩種操作狀況(或模式)：狀況(A)：無儲存之天文曆或所有已儲存之天文曆均陳舊；狀況(B)：存在用於一或多個SV之有效(非陳舊)天文曆。此外，在此實施例之內容中，若某些時間量(T2)由於天文曆資料之有效時間(例如來自PDE之上次更新時間)而流逝，則認為用於SV之天文曆"陳舊"。
對於狀況(A)，PE將SV_MASK設定為65535(十六進制中之FFFF)，因為PDE可見之所有SV需要天文曆資料。
對於狀況(B)，PE將執行兩工作。第一，其將決定任何所儲存之天文曆是否陳舊(例如，藉由檢查所儲存天文曆之狀態)。對於任何該等SV，若其仍為看得見的(例如，藉由查閱年曆以計算衛星之粗略位置，若衛星仍在設定仰角遮罩之上方，則認為其看得見)，接著將在SV_MASK中將相應位元設定為"1"。第二，PE應決定最近已升起或將要上升於仰角遮罩上方(例如基於年曆計算)之SV組。對於此等SV，將相應地設定SV_MASK中之位元。
應注意，此基於MS模式系統實施例或一替代實施例藉由簡單地將所有SV標記為具有陳舊天文曆而可完全避免狀況(A)，且僅需要考慮狀況(B)。然而，若天文曆資料庫為空的，則執行年曆計算以決定哪些衛星看得見係浪費時間。其足以請求參考網路可用之所有天文曆資料且因此避免狀況(B)之所需計算。
無論如何，複合SV_MASK可向上傳遞至一SM。若對天文曆之先前SM SV特定之請求在至少T1或更多秒之前，則SM將使指定為如上表中所述之PDDM的SV特定之天文曆格式化及將其傳輸。在MS軟體中無需其它變化。應注意，由於不再傳輸冗餘資料，所以可實質上減小T1而不需增加所傳輸之資料。此T1中之減小應改良天文曆之可用性及其決定位置之精確性。
為了說明上述基於MS模式系統實施例之優點，假定(例如)始終存在十個看得見的衛星(偶爾某些降於仰角遮罩下方且其它升起)，且假定天文曆資料四小時有效(T2＝4小時)。接著使用習知天文曆請求且將T1設定為一小時，將需要542位元組/小時。若將T1設定為最小值30分鐘，則將需要1084位元組/小時。根據此實施例，資料通過量減小為136位元組/小時。若T2增至6小時，則資料需求進一步降至90位元組/小時。藉由此新方案，現在可減小T1而無需懲罰性地將天文曆資料庫保持盡可能的最新。應注意，亦不應將T1設定太低，否則每一回應訊息將不會有一個以上SV之天文曆資料。因此，作為系統研究之一部分，應將常數T1及T2最優化。舉例而言，可藉由考慮載波是否在每一封包基礎上收費及/或多個SV之天文曆資料是否可儲存於一單一封包中來將T1及T2最優化。
在一替代之特定基於MS模式系統實施例中，MS可僅簡單地計算所有SV之遮罩(該遮罩具有用於SV之有效天文曆資料)、將該遮罩反轉且將其提供至SM。然而，在此替代實施例中，可存在關於大型WARN網路之問題。一問題(例如)為得到太多的天文曆資料而幾乎未改良精確性。
因此，儘管已描述了一種用於改良無線輔助位置決定系統之資料傳送效率之系統及方法的實施例，但應瞭解可產生各種修改、改編及其替代實施例。舉例而言，所述概念可用於提高除GPS系統外之其它位置決定系統所提供之服務。所述概念可用於提高該位置決定系統內之其它訊息傳送。此外，應瞭解，所涵蓋之實施例可用以傳送用於MS輔助模式系統之GPS敏感性輔助訊息、用於基於MS模式系統之GPS天文曆訊息及用於無線輔助位置決定系統之GPS幫助訊息。
10．．．無線通信系統
12、112．．．基地台
14、114．．．無線裝置
16．．．單元
18、134．．．行動交換中心
20、22．．．天線
24、132．．．位置決定實體
26．．．固定GPS接收器
28．．．GPS天線
130．．．GPS接收器/參考網路
140．．．GPS接收器/GPS衛星
145．．．GPS接收器
圖1為說明一無線通信系統之方塊圖。
圖2為說明該無線通信系統之一操作實施例之方塊圖。
圖3為說明一方法實施例之例示步驟之流程圖。
圖4為說明另一方法實施例之例示步驟之流程圖。
圖5為說明又一方法實施例之例示步驟之流程圖。

Claims (29)

  1. 一種用於在一無線輔助位置決定系統中傳送基於位置的資訊之方法，其包含：於將被定位的一無線裝置中經由一無線通信鏈路接收來自一位置決定實體(PDE)之第一幫助資訊，該第一幫助資訊包含與第一複數個衛星相關之資訊；其特徵為：基於該所接收之第一幫助資訊來決定需要幫助資訊的一特定組衛星；經由該無線通信鏈路將對與該所決定的特定組衛星相關之第二幫助資訊的一請求傳輸至該PDE；經由該無線通信鏈路接收該來自該PDE之所請求之第二幫助資訊；基於該所接受之第二幫助資訊查找一來自一定位衛星之必需的衛星定位資訊；及基於該所查找之衛星定位訊號來決定該無線裝置之一地理位置。
  2. 如請求項1之方法，其中該所傳輸之對該第二幫助資訊之請求減小了該第二幫助資訊之一頻寬需求。
  3. 如請求項1之方法，其中該所傳輸之對該第二幫助資訊之請求減小了決定該地理位置所需的一時間量。
  4. 如請求項1之方法，其中經由該無線通信鏈路來自該PDE之該第一幫助資訊包含用於對複數個定位衛星執行一淺層搜尋之獲取輔助(AA)資訊。
  5. 如請求項4之方法，其中基於該所接收之第一幫助資訊之該決定需要幫助資訊的該特定組衛星包含：基於該AA資訊及對該等複數個定位衛星之該淺層搜尋查找來自該等複數個定位衛星之複數個衛星定位訊號；及執行一早期退出演算法以決定該對該等複數個定位衛星之淺層搜尋是否產生足夠之衛星定位訊號，以得到一可接受的地理位置確定。
  6. 如請求項5之方法，其中該第二幫助資訊僅包含用於搜尋一來自該等複數個定位衛星中之一定位衛星的未偵測到之衛星定位訊號的幫助資訊。
  7. 如請求項6之方法，其中基於該所接收之第二幫助資訊的該查找該來自該定位衛星之該必需衛星定位訊號包含：基於該第二幫助資訊對來自該等複數個定位衛星中之該定位衛星的該未偵測到之衛星定位訊號執行一深層搜尋。
  8. 如請求項7之方法，其中該必需衛星定位訊號包含一等同於該未偵測到之衛星定位訊號之衛星定位訊號。
  9. 如請求項5之方法，其中基於該所接收之第一幫助資訊之該決定需要幫助資訊的該特定組衛星進一步包含：排除該等複數個定位衛星中一已提供一偵測到之衛星定位訊號的定位衛星。
  10. 如請求項5之方法，其中該決定需要幫助資訊的該特定組衛星進一步包含： 基於一無線裝置之一容量限制來排除該等複數個定位衛星中之一定位衛星。
  11. 如請求項5之方法，其中該決定需要幫助資訊的該特定組衛星進一步包含：決定該等複數個定位衛星中之一可在一決定該地理位置之使用中搜尋到的定位衛星。
  12. 如請求項5之方法，其中該決定需要幫助資訊的該特定組衛星進一步包含：排除該等複數個定位衛星中之一已提供一偵測到的衛星定位訊號之第一定位衛星；及排除該等複數個定位衛星中之一不可用於一決定該地理位置的使用上之第二定位衛星。
  13. 如請求項12之方法，其中該必需之衛星定位訊號包含一來自該等複數個定位衛星中之一第三定位衛星的定位訊號。
  14. 如請求項13之方法，其中該來自該等第三定位衛星之定位訊號係藉由基於該第二幫助資訊執行一深層搜尋來查找。
  15. 如請求項5之方法，其中該第二幫助資訊僅包含用於搜尋一來自該等複數個定位衛星中之一定位衛星的未偵測到的衛星定位訊號之幫助資訊，且其中該未偵測到的衛星定位訊號可用於一決定該地理位置之使用上。
  16. 如請求項1之方法，其中該第一幫助資訊包含一粗略全球定位系統(GPS)時間估算、一粗略地理位置估算及一 GPS年曆中之一者。
  17. 如請求項16之方法，其中該粗略GPS時間估算可得自一劃碼多向近接(CDMA)時間。
  18. 如請求項16之方法，其中該決定需要幫助資訊的該特定組衛星包含：基於該第一幫助資訊來決定用於一第一定位衛星之天文曆資料之一新鮮度。
  19. 如請求項18之方法，其中該決定需要幫助資訊的該特定組衛星進一步包含：基於該粗略全球定位系統(GPS)時間估算、該粗略地理位置估算及該GPS年歷來決定該第一定位衛星之一可視度。
  20. 如請求項19之方法，其中該決定需要幫助資訊的該特定組衛星進一步包含：設定一用於對該第二幫助資訊之該請求的遮罩。
  21. 如請求項20之方法，其中該遮罩確保該第二幫助資訊包含一經由該無線通信鏈路來自該PDE的用於該第一定位衛星之新的天文曆，且減小該第二幫助資訊之一頻寬需求。
  22. 如請求項18之方法，其中該第一定位衛星之該天文曆的該新鮮度係由一第一時間臨限值及一第二時間臨限值來決定。
  23. 如請求項22之方法，其中該第二時間臨限值包含：一第一時期，其中該第一定位衛星之該天文曆保持恆 定，及一第二時期，其係基於一用於決定該地理位置之最小精確性需求。
  24. 如請求項22之方法，其中可減小該第一時間臨限值而不需增加該第二幫助資訊之該頻寬需求。
  25. 如請求項1之方法，其中該決定需要幫助資訊的該特定組衛星包含：基於該第一幫助資訊來決定用於一第一定位衛星之天文曆資料之有效性；若該第一定位衛星之該天文歷經決定為有效，則設定一用於該第一定位衛星之該天文曆之遮罩；反轉該遮罩；及將該反轉之遮罩提供至該對該第二幫助資訊之請求。
  26. 如請求項1之方法，其中該經決定之地理位置包含該無線輔助位置決定系統中之一行動電話的一地理位置，且其中該PDE包含一全球定位系統(GPS)接收器。
  27. 如請求項26之方法，其中該無線輔助位置決定系統包含一行動台(MS)輔助模式，且其中該PDE對該行動電話執行所有定位計算。
  28. 如請求項26之方法，其中該無線輔助位置決定系統包含一行動台(MS)基本模式，且其中該第二幫助資訊包含天文曆，該天文曆用於允許該行動電話基於該所接收之第二幫助資訊來執行該查找該來自該定位衛星之必需的衛星定位訊號，及基於該所查找之衛星定位訊號之該決定 該地理位置。
  29. 一種用於在一無線輔助位置決定系統中傳送基於位置的資訊之系統，其包含：用於在一無線裝置中經由一無線通信鏈路接收來自一位置決定實體(PDE)之第一幫助資訊的構件，該第一幫助資訊包含與第一複數個衛星相關之資訊；其特徵為該系統進一步包含：用於基於該所接收之第一幫助資訊來決定需要幫助資訊的一特定組衛星的構件；用於經由該無線通信鏈路將對與該所決定的特定組衛星相關之第二幫助資訊的一請求傳輸至該PDE的構件；用於經由該無線通信鏈路接收該來自該PDE之所請求之第二幫助資訊的構件；用於基於該所接收之第二幫助資訊查找一來自一定位衛星之必需衛星定位訊號的構件；及用於基於該所查找之衛星定位訊號來決定該無線裝置之一地理位置的構件。
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