способ и устройство для идентификации передатчиков в беспроводной системе связи, используя предсказания мощности

Формула изобретения

1. Способ идентификации передатчиков в беспроводной системе связи, по которому

обеспечивают множество принятых сигналов для множества передатчиков; и

определяют передатчик для каждого принятого сигнала посредством определения списка кандидатов-передатчиков для принятого сигнала, получения предсказываемой мощности для каждого кандидата-передатчика в списке, и

идентификации передатчика для принятого сигнала, базируясь на предсказываемых мощностях для кандидатов-передатчиков и измеренной мощности для принятого сигнала.

2. Способ по п.1, по которому этап определения передатчика для каждого принятого сигнала также включает в себя сравнивание предсказываемой мощности для каждого кандидата-передатчика с измеренной мощностью для принятого сигнала, и причем идентифицированный передатчик для принятого сигнала является кандидатом-передатчиком с предсказываемой мощностью, самой близкой к измеренной мощности.

3. Способ по п.1, по которому этап определения передатчика для каждого принятого сигнала также включает в себя определение зоны покрытия, чтобы использовать для принятого сигнала, и причем предсказываемая мощность для каждого кандидата-передатчика получается, базируясь на зоне покрытия.

4. Способ по п.3, по которому предсказываемая мощность для каждого кандидата-передатчика обеспечивается для центра масс зоны покрытия.

5. Способ по п.3, по которому зона покрытия выводится, базируясь на одной или более областей покрытия одного или более идентифицированных передатчиков.

6. Способ по п.1, по которому предсказываемая мощность для каждого кандидата-передатчика определяется, базируясь на модели предсказания потерь на трассе.

7. Способ по п.6, по которому модель предсказания потерь на трассе базируется на модели Окумура-Хата.

8. Способ по п.1, по которому предсказываемая мощность для каждого кандидата-передатчика определяется, базируясь на эксплуатационных данных.

9. Способ по п.1, по которому беспроводная система связи является CDMA системой.

10. Способ по п.9, по которому список кандидатов-передатчиков для каждого принятого сигнала является списком приемопередатчиков базовых станций (подсистем BTS) с одним и тем же псевдослучайным числовым (pseudo-random number, PN) смещением.

11. Способ по п.1, по которому этап определения передатчика для каждого принятого сигнала также включает в себя обеспечение предсказываемой задержки распространения для каждого кандидата-передатчика в списке, и

причем передатчик для принятого сигнала также идентифицируется, базируясь на предсказываемых задержках распространения для кандидатов-передатчиков и измеренной задержки распространения для принятого сигнала.

12. Способ по п.11, по которому этап определения передатчика для каждого принятого сигнала также включает в себя определение дельты мощности для каждого кандидата-передатчика как разницы между предсказываемой мощностью для кандидата-передатчика и измеренной мощностью принятого сигнала, определение дельты задержки распространения для каждого кандидата-передатчика как разницы между предсказываемой задержкой распространения для кандидата-передатчика и измеренной задержкой распространения для принятого сигнала, и получение взвешенной суммы дельты мощности и дельты задержки распространения для каждого кандидата-передатчика, и причем идентифицированный передатчик для принятого сигнала является кандидатом-передатчиком с наименьшей взвешенной суммой.

13. Способ определения передатчиков в беспроводной системе связи, по которому обеспечивают множество принятых сигналов для множества передатчиков и определяют передатчик для каждого принятого сигнала посредством определения списка кандидатов-передатчиков для принятого сигнала, получения предсказываемой мощности для каждого кандидата-передатчика в списке, получения предсказываемой мощности для идентифицированного передатчика, определения передатчика для принятого сигнала, базируясь на предсказываемых мощностях для кандидатов-передатчиков, предсказываемой мощности для идентифицированного передатчика, измеренной мощности принятого сигнала и измеренной мощности для идентифицированного передатчика.

14. Способ по п.13, по которому этап определения передатчика для каждого принятого сигнала также включает в себя сравнивание относительной предсказываемой мощности для каждого кандидата-передатчика с относительной измеренной мощностью для принятого сигнала, причем относительная предсказываемая мощность является разностью между предсказываемой мощностью для кандидата-передатчика и предсказываемой мощностью для идентифицированного передатчика, причем относительная измеренная мощность является разностью между измеренной мощностью принятого сигнала и измеренной мощностью для идентифицированного передатчика, и

причем идентифицированный передатчик для каждого принятого сигнала является кандидатом-передатчиком с относительной предсказываемой мощностью, самой близкой к относительной измеренной мощности.

15. Способ по п.13, по которому этап определения передатчика для каждого принятого сигнала также включает в себя определение зоны покрытия, чтобы использовать для принятого сигнала, базируясь на одной или более областях покрытия одного или более идентифицированных передатчиков, и причем предсказываемая мощность для каждого кандидата-передатчика получается, базируясь на зоне покрытия.

16. Способ по п.13, по которому беспроводная система связи является CDMA системой.

17. Способ по п.13, по которому этап определения передатчика для каждого принятого сигнала также включает в себя получение предсказываемой задержки распространения для каждого кандидата-передатчика в списке и получение предсказываемой задержки распространения для идентифицированного передатчика, причем передатчик для принятого сигнала также идентифицируется, базируясь на предсказываемых задержках распространения для кандидатов-передатчиков, предсказываемой задержке распространения для идентифицированного передатчика, измеренной задержке распространения для принятого сигнала и измеренной задержке распространения для идентифицированного передатчика.

18. Способ по п.17, по которому этап определения передатчика для каждого принятого сигнала также включает в себя определение дельты относительной мощности для каждого кандидата-передатчика, определение дельты относительной задержки распространения для каждого кандидата-передатчика получение взвешенной суммы дельты относительной мощности и дельты относительной задержки распространения для каждого кандидата-передатчика, и причем идентифицированный передатчик для принятого сигнала является кандидатом-передатчиком с наименьшей взвешенной суммой.

19. Устройство для идентификации передатчиков в беспроводной системе связи, содержащее средство для обеспечения множества принятых сигналов для множества передатчиков; средство для определения множества списков кандидатов-передатчиков для множества принятых сигналов, один список кандидатов для каждого принятого сигнала; средство для получения предсказываемой мощности для каждого кандидата-передатчика и средство для идентификации передатчика для каждого принятого сигнала, базируясь на измеренной мощности для принятого сигнала и предсказываемых мощностях для кандидатов-передатчиков в списке, определенном для принятого сигнала.

20. Устройство по п.19, которое также содержит

средство для определения зоны покрытия, чтобы использовать для каждого принятого сигнала, и причем предсказываемая мощность для каждого кандидата-передатчика каждого принятого сигнала получается, базируясь на зоне покрытия для принятого сигнала.

21. Устройство по п.19, в котором предсказываемая мощность для каждого кандидата-передатчика определяется, базируясь на модели предсказания потерь на трассе.

22. Устройство по п.21, в котором модель предсказания потерь на трассе базируется на модели Окумура-Хата.

23. Устройство по п.21, которое также содержит средство для хранения информации, используемой для модели предсказания потерь на трассе.

24. Устройство по п.19, которое также содержит

средство для получения предсказываемой мощности для идентифицированного передатчика для каждого принятого сигнала, и причем передатчик для каждого принятого сигнала также идентифицируется, базируясь на предсказываемой мощности для идентифицированного передатчика для принятого сигнала.

25. Устройство по п.19, которое также содержит средство для получения предсказываемой задержки распространения для каждого кандидата-передатчика, причем передатчик для каждого принятого сигнала также идентифицируется, базируясь на измеренной задержке распространения для принятого сигнала и предсказываемых задержках распространения для кандидатов-передатчиков в списке, определенном для принятого сигнала.

26. Устройство по п.19, в котором беспроводная система связи является CDMA системой.

27. Запоминающее устройство, хранящее используемый процессором компьютерный программный продукт для идентификации передатчиков в беспроводной системе связи, содержащий код для обеспечения множества принятых сигналов для множества передатчиков; код для определения множества списков кандидатов-передатчиков для множества принятых сигналов, один список кандидатов для каждого принятого сигнала; код для получения предсказываемой мощности для каждого кандидата-передатчика и код для идентификации передатчика для каждого принятого сигнала, базируясь на измеренной мощности для принятого сигнала и предсказываемых мощностях для кандидатов-передатчиков в списке, определенном для принятого сигнала.

Описание изобретения к патенту

По настоящей заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой № 60/420540, зарегистрированной в Патентном ведомстве США 22 октября 2002, и предварительной заявкой № 60/441981, зарегистрированной в Патентном ведомстве США 21 января 2003.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в общем относится к определению местоположения, и более конкретно к способу и устройству для идентификации передатчиков в беспроводной системе связи, используя предсказания мощности.

Уровень техники

Часто желательно, и иногда необходимо, знать местоположение беспроводного пользователя. Например, федеральная комиссия связи (Federal Communications Commission, FCC) приняла протокол и порядок для улучшенной беспроводной службы 911 (E-911), которая требует предоставлять местоположение беспроводного терминала (например, сотового телефона) станции, отвечающей за общественную безопасность (Public Safety Answering Point, PSAP), каждый раз, когда делается вызов 911 из терминала. В дополнение к наказу комиссии FCC, провайдеры услуг могут использовать службы определения местоположения (т.е. службы, которые идентифицируют местоположение беспроводных терминалов) в различных приложениях, чтобы предоставлять функции с дополнительными услугами и возможно производить дополнительные доходы.

Местоположение беспроводного устройства может определяться, базируясь на различных системах определения местоположения. Одна такая система - это хорошо известная глобальная система определения местоположения (Global Positioning System, GPS), которая является "совокупностью" 24 хорошо расположенных в пространстве спутников, которые двигаются по орбите Земли. Другая такая система - это беспроводная система связи, например сотовая система связи, которая включает в себя некоторое количество базовых станций, чтобы поддерживать связь с некоторым количеством пользовательских терминалов.

В общем, точная оценка местоположения для беспроводного устройства может быть получена, базируясь на (1) расстояниях или дистанциях от устройства до достаточного количества передатчиков (обычно трех или четырех) и (2) местоположениях этих передатчиков. Каждый передатчик может соответствовать некоторому GPS спутнику или связанной с Землей базовой станции в сотовой системе. Дистанция до каждого передатчика может оцениваться, базируясь на сигнале, передаваемом этим передатчиком. Местоположение каждого передатчика обычно может быть выяснено, если известна его идентификационная информация. Идентификационная информация каждого передатчика может предоставляться в сигнале, передаваемом этим передатчиком.

Во многих случаях количество сигналов, требуемое, чтобы вычислить точную оценку местоположения, не может быть принято беспроводным устройством, или информация о дистанции недоступна. В этих случаях может быть получена грубая оценка местоположения для беспроводного устройства, базируясь на другой информации для передатчиков, чьи сигналы принимаются этим беспроводным устройством. Например, грубая оценка местоположения может быть получена для беспроводного устройства, базируясь на знании местоположений и/или областей покрытия базовых станций, принимаемых этим устройством. В любом случае, идентификационная информация базовой станции должна бы быть выяснена до того, как ее сигнал сможет использоваться для определения местоположения.

Для CDMA системы связи каждая базовая станция может идентифицироваться, базируясь на различных типах информации. Первое, каждая базовая станция может недвусмысленно идентифицироваться, базируясь на информации, включаемой в определенные надзаголовочные сообщения, передаваемые этой базовой станцией. Однако, чтобы принимать и восстанавливать эти сообщения, беспроводное устройство должно установить связь с этой базовой станцией. Второе, каждая базовая станция может идентифицироваться, базируясь на псевдослучайной числовой (pseudo-random number, PN) последовательности, назначаемой этой базовой станции. Для CDMA системы каждой базовой станции назначается специальное смещение PN последовательности, которое отличается от смещений, назначаемых соседним базовым станциям. Каждая базовая станция использует свою приписанную PN последовательность, чтобы спектрально распределять данные до передачи в эфире. Однако, вследствие ограниченного количества имеющихся PN смещений, многочисленным базовым станциям в системе может назначаться одно и то же PN смещение. Таким образом, может быть невозможно недвусмысленно идентифицировать данную базовую станцию, базируясь единственно на PN фазе сигнала, принятого от той базовой станции.

Поэтому имеется необходимость в технологии для способа и устройства, которая может идентифицировать передатчики в беспроводной системе связи.

Раскрытие изобретения

Здесь описываются способ и устройство, чтобы идентифицировать передатчики сигналов, принимаемых беспроводным устройством. Эти передатчики могут являться приемо-передаточными подсистемами базовых станций (base station transceiver subsystem, BTS) в сотовой системе связи (например, CDMA системе), и беспроводное устройство может являться пользовательским терминалом (например, сотовым телефоном). Передатчик для каждого принимаемого сигнала идентифицируется, базируясь на предсказываемых мощностях для кандидатов-передатчиков, которые могли передать этот сигнал.

В одном варианте осуществления этого раскрываемого способа и устройства передатчики для некоторого количества сигналов, принимаемых терминалом, идентифицируются один за один раз при использовании предсказаний мощности. Чтобы определить передатчик для данного принятого сигнала, сначала определяется список кандидатов-передатчиков, которые могли передать этот сигнал. Для CDMA системы кандидаты-передатчики могут быть подсистемами BTS с одним и тем же PN смещением, что и смещение принятого сигнала, который идентифицируется. Также определяется зона покрытия, чтобы использовать для принятого сигнала. Эта зона покрытия является областью, где терминал может принимать сигнал, который идентифицируется. Зона покрытия может определяться, базируясь на областях покрытия передатчиков, которые уже были идентифицированы.

Затем определяется предсказываемая мощность для каждого кандидата-передатчика в списке. Предсказываемая мощность может быть получена при использовании модели предсказания потерь на трассе (например, модели Окумура-Хата (Okumura-Hata model)). Более того, предсказываемая мощность получается для центра масс зоны покрытия. Например, местность и покров земли/использование земли для зоны покрытия могут предоставляться для и использоваться моделью предсказания потерь на трассе, чтобы получать предсказываемую мощность. Предсказываемая мощность может также быть получена для центра масс зоны покрытия (т.е. строится гипотеза, что терминал расположен в центре зоны покрытия).

Затем предсказываемые мощности для кандидатов-передатчиков сравниваются с измеренной мощностью принятого сигнала, чтобы определить передатчик для этого принятого сигнала. Сравнение между предсказываемой мощностью и измеренной мощностью может выполняться, базируясь на схеме прямого сопоставления мощностей или схеме сопоставления относительных мощностей. Для схемы прямого сопоставления мощностей предсказываемая мощность для каждого кандидата-передатчика напрямую сравнивается с измеренной мощностью принятого сигнала. Для схемы сравнения относительных мощностей также получаются предсказываемая мощность и измеренная мощность для эталонного передатчика. Затем для каждого кандидата-передатчика определяется относительная предсказываемая мощность как разница между предсказываемой мощностью эталонного передатчика и предсказываемой мощностью кандидата-передатчика. Относительная измеренная мощность также определяется как разница между измеренной мощностью для эталонного передатчика и измеренной мощностью принятого сигнала. Затем относительная предсказываемая мощность для каждого кандидата-передатчика сравнивается с относительной измеренной мощностью. Для обеих схем кандидат-передатчик с предсказываемой мощностью (или относительной предсказываемой мощностью), самой близкой к измеренной мощности (или относительной измеренной мощности), считается как тот, что передал этот сигнал.

Задержка распространения сигнала от каждого кандидата-передатчика также может предсказываться и использоваться в идентификации передатчика для принятого сигнала. В этом случае предсказываемая задержка распространения для каждого кандидата-передатчика может сравниваться с измеренной задержкой распространения принятого сигнала (используя либо схему прямого или относительного сравнения сходным образом, как для предсказываемой мощности). Результат сравнения предсказываемых задержек может комбинироваться с результатом сравнения предсказываемых мощностей. Тогда передатчик для принятого сигнала идентифицируется, базируясь на скомбинированном результате.

Различные аспекты и варианты осуществления раскрываемого способа и устройства описываются более детально ниже.

Краткое описание чертежей

Признаки, суть и преимущества настоящего изобретения станут более ясны из подробного описания, излагаемого ниже, когда будут взяты в связи с чертежами, в которых сходные ссылочные символы всюду отождествляются соответственно, и где

фиг. 1 показывает беспроводную систему связи;

фиг. 2 показывает «разбитые на секторы» области покрытия для четырех базовых станций;

фиг. 3A показывает передачу сигнала от BTS терминалу;

фиг. 3B показывает модель, используемую, чтобы предсказывать мощность сигнала, принимаемого терминалом;

фиг. 4 показывает идентификацию подсистемы BTS для одного принятого сигнала, используя схему прямого сравнения мощностей;

фиг. 5 - это диаграмма последовательности операций процесса для идентификации передатчиков для некоторого количества принятых сигналов, используя схемы прямого сравнения мощностей;

фиг. 6 показывает определение зоны покрытия;

фиг. 7 показывает идентификацию подсистемы BTS для одного принятого сигнала, используя схему сравнения относительных мощностей;

фиг. 8 - это диаграмма последовательности операций процесса для идентификации передатчиков для некоторого количества принятых сигналов, используя схему сравнения относительных мощностей;

фиг. 9 - это диаграмма последовательности операций процесса для идентификации передатчиков для некоторого количества принятых сигналов, используя схему сравнения мощностей и задержек;

фиг. 10 - это диаграмма последовательности операций процесса для определения местоположения терминала, используя подсистемы BTS, которые были идентифицированы при использовании предсказаний мощности; и

фиг. 11 - это упрощенная блок-схема различных объектов в системе, показанной на фиг. 1.

Осуществление изобретения

Фиг. 1 - это диаграмма беспроводной системы 100 связи. Система 100 включает в себя некоторое количество базовых станций 104, причем каждая базовая станция обслуживает конкретную географическую область. Для простоты на фиг. 1 показаны только четыре базовые станции 104a-104d. Базовая станция может также указываться как точка доступа, узел B или некоторой другой терминологией.

Некоторое количество терминалов 106 обычно рассеяны всюду по системе (для простоты на фиг. 1 показан только один терминал). Каждый терминал 106 может активно взаимодействовать с одной или более базовыми станциями. Активное взаимодействие между терминалом и многочисленными базовыми станциями в одно и то же время называется как "мягкая передача". Активное взаимодействие указывает на факт, что терминал зарегистрирован в системе и может идентифицироваться базовой станцией. Даже если терминал не находится в активном взаимодействии с какой-либо базовой станцией, он может принимать пилот-сигналы, страницы и/или другие сигнализирующие сообщения от базовых станций. В примере, показанном на фиг. 1, терминал 106 принимает пилот-сигналы от всех четырех базовых станций 104a-104d.

Базовые станции 104 обычно взаимодействуют с контроллером 120 базовых станций (base station controller, BSC), который координирует взаимодействие между базовыми станциями и терминалами, которые находятся в активном взаимодействии с этими базовыми станциями. Для определения местоположения контроллер базовых станций может дополнительно взаимодействовать с определяющим местоположение модулем (position determining entity, PDE) 130, который принимает имеющую отношение информацию от и/или предоставляет информацию контроллеру базовых станций.

Фиг. 2 - это диаграмма, показывающая «разбитые на секторы» области покрытия (обычно указываемые как разбитые на секторы ячейки) для четырех базовых станций, показанных на фиг. 1. Каждая базовая станция в системе обеспечивает покрытие для конкретной географической области. Эта область покрытия каждой базовой станции является областью, внутри которой терминалы могут принимать сигнал, передаваемый этой базовой станцией. Размер и форма области покрытия каждой базовой станции обычно зависят от различных факторов, таких как местность, препятствия и так далее. Для простоты область покрытия каждой базовой станции часто представляется идеальным кругом.

В обычном развертывании системы, чтобы увеличить емкость, область покрытия каждой базовой станции может разделяться на некоторое количество секторов (например, три сектора). Для простоты каждый сектор часто представляется с помощью идеального клина 210 в 120° формы круга. В действительном развертывании область покрытия каждой базовой станции часто имеет форму, которая отличается от идеального круга, и форма каждого сектора также отличается от идеального клина формы круга. Более того, секторы области покрытия, разбитой на секторы, обычно перекрываются на краях.

Каждый сектор обслуживается соответствующей базовой приемо-передаточной подсистемой (base transceiver subsystem, BTS). Для области покрытия, которая была разбита на секторы, базовая станция, обслуживающая эту область покрытия, может тогда включать в себя все подсистемы BTS, обслуживающие секторы этой области покрытия. Для простоты, только пять секторов A-E показаны на фиг. 2 для четырех областей покрытия, обслуживаемых базовыми станциями 104a-104d на фиг. 1. Эти пять секторов A-E обслуживаются подсистемами BTS 105a-105e соответственно. Для простоты, область покрытия каждой BTS может также представляться с помощью идеального круга 220 вместо клина 210.

Способ и устройство, здесь описываемые, для идентификации передатчиков, базируясь на предсказаниях мощности, могут использоваться для различных беспроводных систем связи. Так, система 100 может являться системой множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), системой множественного доступа с временным разделением (TDMA), системой множественного доступа с частотным разделением (FDMA) или некоторой другой беспроводной системой связи. CDMA система может конструироваться, чтобы реализовывать один или более CDMA стандартов, таких как IS-95, IS-2000, W-CDMA и так далее. TDMA система может конструироваться, чтобы реализовывать один или более TDMA стандартов, таких как GSM и GPRS. Эти стандарты хорошо известны в данной области техники. Для ясности, определенные варианты осуществления раскрываемых способа и устройства описываются специально для CDMA системы.

Фиг. 3A - это диаграмма, показывающая передачу сигнала от одиночной BTS 105x к терминалу 106x. Сигнал передается от антенны этой BTS на конкретном уровне передаваемой мощности, P_tx. Этот сигнал распространяется через беспроводной канал и принимается терминалом на конкретном уровне принимаемой мощности, P_rx. Принимаемая мощность P_rx обычно намного меньше, чем передаваемая мощность P_tx. Величина затухания в мощности определяется потерями на трассе этого беспроводного канала.

Фиг. 3B - это диаграмма, показывающая модель 300, используемую, чтобы предсказывать мощность сигнала, принятого терминалом 106x, после того, как он прошел через беспроводной канал от передающей BTS 105x. В модели 300, BTS 105x описывается с двумя параметрами: мощностью (P) и коэффициентом усиления антенны (G). Мощность P представляет мощность на входном порте BTS антенны (т.е. до усилителя антенны). Коэффициент усиления антенны G представляет усиление, предоставляемое BTS антенной для сектора, обслуживаемого этой BTS. Передаваемая мощность P_tx на BTS антенне может определяться, базируясь на мощности P и коэффициенте усиления антенны G (т.е. P_tx(dBW)=P(dBW)+G(dB)).

Модель 310 предсказания потерь на трассе используется, чтобы предсказывать потери на трассе беспроводного канала между BTS 105x и терминалом 106x. Модель 310 предсказания потерь на трассе может определяться, используя любую из ряда моделей предсказания, таких как модель Окумура-Хата, модель COST231 Хата (COST231 Hata model), модель COST231 Валфиша-Икегами (COST231 Walfish-Ikegami model), модель Ли (Lee's model), модель свободного пространства (Free-Space model) и так далее. Модель Окумура-Хата описывается более детально ниже.

Как показано на фиг. 3B, модель 310 предсказания потерь на трассе использует набор параметров. Эти параметры кратко описываются ниже.

- Модель распространения/параметры (D) обозначает специальную модель, используемую для модели 310 предсказания потерь на трассе (например, модель Окумура-Хата).

- База данных местности (T) - эта база данных включает в себя информацию относительно неровности поверхности местности, которая используется, чтобы предсказывать потери на трассе между BTS и терминалом.

- База данных покрова земли/использования земли (L) - эта база данных включает в себя информацию относительно покрова земли и использования земли для пути распространения.

- Местоположение терминала (m) - это гипотетическое местоположение для терминала. Предсказываемая мощность определяется для/в этом местоположении.

Предсказываемая мощность для сигнала, принятого терминалом 106x, может быть получена при использовании модели предсказания потерь на трассе и параметров, описанных выше. Предсказываемая мощность W для принятого сигнала может выражаться как функция этих параметров следующим образом:

W(G,P,D,T,L,m)

Ур.(1)

где G, P, D, T, L и m - это параметры, описанные выше.

Предсказываемая мощность W может использоваться, чтобы идентифицировать передатчик сигнала, принятого терминалом. Идентификация передатчика может выполняться, базируясь на различных схемах сравнения, включающих в себя схему прямого сравнения мощностей и схему сравнения относительных мощностей. Каждая из этих схем описывается более детально ниже.

Прямое сравнение мощностей

Фиг. 4 показывает идентификацию BTS для одного принятого сигнала на терминале, используя схему прямого сравнения мощностей. Для этого принятого сигнала сначала определяется список кандидатов-подсистем BTS, которые могли передать этот сигнал, как описывается ниже. Предполагается, что имеющая отношение информация для каждой кандидата-подсистемы BTS известна или может быть выяснена. Такая информация может включать в себя местоположение этой BTS и ее мощность (P) и коэффициент усиления антенны (G). Также определяется зона покрытия, чтобы использовать для этого принятого сигнала. Эта зона покрытия является областью, где терминал может принимать сигнал, который идентифицируется. Зона покрытия может определяться, как описывается ниже.

Для каждой кандидата-подсистемы BTS в списке строится гипотеза, что принятый сигнал был передан от этой BTS. Предсказываемая мощность этого принятого сигнала может затем быть получена, используя модель предсказания потерь на трассе и информацию для BTS и зоны покрытия. Более конкретно, чтобы получить предсказываемую мощность W для i-й кандидата-подсистемы BTS, используя модель предсказания мощности, показанную на фиг. 3B, для этой модели предоставляются и используются следующие параметры:

1) мощность (P_i) и коэффициент усиления антенны (G_i) для i-й кандидата-подсистемы BTS,

2) модель распространения/параметры (D) может быть, например, моделью Окумура-Хата,

3) местность (T) и покров земли/использование земли (L) для зоны покрытия, и

4) местоположение терминала (m) может выбираться как центр масс зоны покрытия.

Базируясь на всех этих параметрах, модель предсказания мощности предоставляет предсказываемую мощность W_i для i-й кандидата-подсистемы BTS.

Предсказываемая мощность W_i получается для каждой кандидата-подсистемы BTS в списке. Для способа прямого сравнения мощностей, предсказываемая мощность W_i для каждой кандидата-подсистемы BTS напрямую сравнивается с измеренной мощностью Ec принятого сигнала. Кандидат-подсистема BTS с предсказываемой мощностью, самой близкой к измеренной мощности, затем идентифицируется как та, что передала этот принятый сигнал. Это условие может быть выражено как:

где W_i - это предсказываемая мощность для i-й кандидата-подсистемы BTS,

Ec - это измеренная мощность принятого сигнала, который идентифицируется, и

I представляет список кандидатов-подсистем BTS.

В беспроводной системе связи терминал может принимать некоторое количество сигналов от некоторого количества подсистем BTS. Для определения местоположения и других целей может быть необходимо идентифицировать BTS, которая передала каждый из этих принятых сигналов.

Фиг. 5 - это диаграмма последовательности операций процесса 500 для идентификации передатчиков для сигналов, принятых этим терминалом, используя схему прямого сравнения мощностей. Процесс 500 может выполняться различными системными модулями, такими как терминал, подсистемы BTS, MSC и PDE.

Сначала получается некоторое количество принятых сигналов для некоторого количества подсистем BTS (этап 512). Это сигналы, принятые терминалом от подсистем BTS. Если BTS идентификация выполняется модулем, иным нежели этот терминал, то список этих принятых сигналов и имеющая отношение информация предоставляются этому модулю. Обычно один из принятых сигналов происходит от BTS, с помощью которой этот терминал вывел свой временной эталон, и эта BTS часто указывается как "эталонная" BTS. Идентификационная информация и другая информация для эталонной BTS (такая как ее местоположение и область покрытия) обычно известна (например, базируется на сигнализирующих сообщениях, передаваемых этой BTS, и базе данных базовой станции, которую имеет модуль вычисления местоположения). Для оставшихся принятых сигналов подсистема BTS, которая передала каждый из этих сигналов, может идентифицироваться, один сигнал за один раз, посредством цикла 520.

Для идентификации выбирается первый принятый сигнал (например, посредством установки индекса j на 1, или j=1) (этап 514). Для этого выбранного принятого сигнала определяется список кандидатов-подсистем BTS, которые могли передать этот сигнал (этап 522). Определение этого списка кандидатов описывается ниже. Затем определяется зона покрытия, чтобы использовать для выбранного принятого сигнала (этап 524). Для первой итерации зона покрытия может устанавливаться как область покрытия эталонной BTS. Зона покрытия может также быть установлена на некоторую другую область, как сооружение, известную как обслуживаемую эталонной BTS, или область покрытия повторителя, развернутого для этой эталонной BTS.

Затем для каждой кандидата-подсистемы BTS в списке получается предсказываемая мощность W_i,j , базируясь на зоне покрытия (этап 526). В частности, различные параметры для зоны покрытия (например, местность, покров земли/использование земли и так далее) могут предоставляться модели предсказания потерь на трассе. Предсказываемая мощность может также получаться, например, для центра масс зоны покрытия (т.е. местоположение терминала m может выбраться как центр масс зоны покрытия). Результат этапа 526 - это список предсказываемых мощностей для списка кандидатов-подсистем BTS. Предсказываемая мощность W_i,j для каждой кандидата-подсистемы BTS затем сравнивается с измеренной мощностью Ec_j выбранного принятого сигнала (этап 528). Кандидат-подсистема BTS с предсказываемой мощностью, самой близкой к измеренной мощности, затем идентифицируется как BTS для выбранного принятого сигнала (этап 530). Это условие может быть выражено как:

где W_i,j - это предсказываемая мощность j-го принятого сигнала для i-й кандидата-подсистемы BTS,

Ec_j - это измеренная мощность j-го принятого сигнала, и

I_j представляет список кандидатов-подсистем BTS для j-го принятого сигнала.

Затем осуществляется выяснение, все или нет принятые сигналы были идентифицированы (этап 532). Если ответ - да, то процесс завершается. Иначе, выбирается следующий принятый сигнал (например, с помощью увеличения индекса j, или j=j+1) (этап 534). Затем процесс возвращается на этап 522, чтобы идентифицировать BTS для этого нового выбранного принятого сигнала.

Для каждой итерации через цикл 520 выбирается один принятый сигнал, и BTS, которая передала этот выбранный принятый сигнал, идентифицируется при использовании прямого сравнения мощностей. Для каждого выбранного принятого сигнала сначала определяется список кандидатов-подсистем BTS для этого сигнала на этапе 522, и зона покрытия, чтобы использовать для этого сигнала, определяется на этапе 524.

Зона покрытия для первой итерации может устанавливаться на область покрытия эталонной BTS, как описано выше. Зона покрытия для каждой последующей итерации может устанавливаться на составную область покрытия для всех подсистем BTS, которые были идентифицированы. Например, зона покрытия для второй итерации может устанавливаться на составную область покрытия, полученную, базируясь на областях покрытия эталонной BTS и BTS для первого выбранного принятого сигнала (т.е. первой идентифицированной BTS), которая была идентифицирована в первой итерации. Зона покрытия для третьей итерации может устанавливаться на составную область покрытия, полученную, базируясь на областях покрытия эталонной BTS и первой и второй идентифицированных подсистем BTS (т.е. подсистем BTS для первого и второго выбранных принятых сигналов). Если предсказываемые мощности для кандидатов-подсистем BTS получаются для центра масс зоны покрытия, то предсказываемые мощности получаются, базируясь на наиболее последнем центре масс для каждой итерации через цикл 520.

Фиг. 6 - это диаграмма, показывающая определение зоны покрытия для второго принятого сигнала, предназначенного для идентификации. На фиг. 6 область покрытия эталонной BTS представляется кругом 610 и область покрытия первой идентифицированной BTS представляется кругом 612. Зона покрытия для второго принятого сигнала - это композиция областей покрытия эталонной BTS и первой идентифицированной BTS. Эта зона покрытия представлена кругом 620 и является областью, где терминал может принимать сигналы от обеих этих подсистем BTS. Зона покрытия может быть получена как объединение областей покрытия обеих подсистем BTS. Центр масс этой зоны покрытия представляет новый центр масс, который может использоваться как местоположение (m) терминала в модели предсказания мощности для второго принятого сигнала.

Область покрытия каждой BTS может моделироваться различными способами. Например, BTS область покрытия может моделироваться, базируясь на максимальной области антенны (maximum antenna range, MAR) подсистемы BTS, местоположении и ориентации BTS антенны и так далее.

Сравнение относительных мощностей

Фиг. 7 показывает идентификацию подсистемы BTS для одного принятого сигнала на терминале, используя схему сравнения относительных мощностей. Для этого принятого сигнала сначала определяется список кандидатов-подсистем BTS, которые могли передать этот сигнал. Предполагается, что имеющая отношение информация для каждой кандидата-подсистемы BTS (такая как мощность P и коэффициент усиления антенны G) является известной или может быть выяснена. Также определяется зона покрытия, чтобы использовать для этого принятого сигнала.

Для каждой кандидата-подсистемы BTS в списке строится гипотеза, что принятый сигнал был передан от этой BTS. Предсказываемая мощность принятого сигнала может затем быть получена для этой BTS при использовании модели предсказания потерь на трассе и информации для BTS и зоны покрытия. Базируясь на всех этих параметрах, модель предсказания мощности предоставляет предсказываемую мощность W _i для i-й кандидата-подсистемы BTS.

Предсказываемая мощность получается для каждой кандидата-подсистемы BTS в списке. Дополнительно, предсказываемая мощность W_id также получается для идентифицированной BTS. Эта идентифицированная BTS может являться эталонной BTS или BTS, которая была идентифицирована ранее. Относительная предсказываемая мощность для каждой кандидата-подсистемы BTS может определяться как |W_id-W _i|. Относительная измеренная мощность для принятого сигнала может определяться как |Ec_id-Ec|.

Для способа сравнения относительных мощностей относительная предсказываемая мощность для каждой кандидата-подсистемы BTS сравнивается с относительной измеренной мощностью для принятого сигнала. Кандидат-подсистема BTS с относительной предсказываемой мощностью, самой близкой к относительной измеренной мощности, затем идентифицируется как та, что передала принятый сигнал. Это условие может быть выражено как

где W_i - это предсказываемая мощность для i-й кандидата-подсистемы BTS,

W _id - это предсказываемая мощность для идентифицированной BTS,

Ec - это измеренная мощность принятого сигнала, который идентифицируется, и

Ec_id - это измеренная мощность сигнала от идентифицированной BTS.

Фиг. 8 - это диаграмма последовательности операций процесса 800 для идентификации передатчиков для сигналов, принятых терминалом, используя схему сравнения относительных мощностей. Сначала получается некоторое количество принятых сигналов для некоторого количества подсистем BTS (этап 812). Опять один из принятых сигналов обычно происходит от эталонной BTS, чья идентификационная информация известна. Затем для каждого из оставшихся принятых сигналов может идентифицироваться подсистема BTS, одна за один раз, посредством цикла 820.

Первый принятый сигнал выбирается для идентификации (этап 814), и определяется список кандидатов-подсистем BTS, которые могли передать этот сигнал (этап 822). Затем определяется зона покрытия, чтобы использовать для выбранного принятого сигнала (этап 824). Для первой итерации зона покрытия может быть установлена как область покрытия эталонной BTS. Для каждой последующей итерации зона покрытия может устанавливаться как составная область покрытия для всех подсистем BTS, которые были идентифицированы.

Затем выбирается идентифицированная BTS для использования в этой итерации (этап 825). Идентифицированная BTS - это та, чья предсказываемая мощность и измеренная мощность будут использоваться, чтобы получить относительную предсказываемую мощность и относительную измеренную мощность соответственно. Для первой итерации идентифицированная BTS может являться эталонной BTS. Для каждой последующей итерации идентифицированная BTS может являться эталонной BTS, BTS идентифицированной в последней итерации, идентифицированной BTS с областью покрытия, которая перекрывает зону покрытия более всего, всеми подсистемами BTS, которые были идентифицированы до сих пор, или любой комбинацией подсистем BTS.

Затем для каждой кандидата-подсистемы BTS в списке получается предсказываемая мощность W _i,j, базируясь на зоне покрытия (этап 826). Предсказываемая мощность W_id,j также получается для идентифицированной BTS. Предсказываемая мощность для каждой BTS может получаться для центра масс зоны покрытия. Результатом этапа 826 является список предсказываемых мощностей для списка кандидатов-подсистем BTS и предсказываемой мощности для идентифицированной BTS. Затем определяется относительная предсказываемая мощность для каждой кандидата-подсистемы BTS как |W_id,j-W _i,j|. Относительная измеренная мощность для принятого сигнала определяется как |Ec_id,j-Ec _j|.

Относительная предсказываемая мощность для каждой кандидата-подсистемы BTS затем сравнивается с относительной измеренной мощностью для принятого сигнала (этап 828). Кандидат-подсистема BTS с относительной предсказываемой мощностью, самой близкой к относительной измеренной мощности, затем идентифицируется как подсистема BTS для выбранного принятого сигнала (этап 830). Это условие может быть выражено как:

где W_i,j - это предсказываемая мощность j-ого принятого сигнала для i-й кандидата-подсистемы BTS,

W_id,j - это предсказываемая мощность для идентифицированной BTS, используемой для j-го принятого сигнала,

Ec_j - это измеренная мощность j-го принятого сигнала, и

Ec_id,j - это измеренная мощность сигнала от идентифицированной BTS.

Если для идентифицированной BTS используются многочисленные подсистемы BTS, то предсказываемая мощность W _id,j может вычисляться как средняя предсказываемая мощность для этих подсистем BTS, и измеренная мощность Ec _id,j может также вычисляться как средняя измеренная мощность для этих подсистем BTS.

Затем осуществляется определение, все или нет принятые сигналы были идентифицированы (этап 832). Если ответ - да, то процесс завершается. В противном случае, выбирается следующий принятый сигнал (этап 834). Затем процесс возвращается на этап 822, чтобы идентифицировать BTS для нового выбранного принятого сигнала.

Для каждой итерации через цикл 820 выбирается один принятый сигнал, и идентифицируется BTS, которая передала этот выбранный принятый сигнал, при использовании сравнения относительных мощностей. Для каждого выбранного принятого сигнала сначала определяется список кандидатов-подсистем BTS для этого сигнала на этапе 822, зона покрытия, чтобы использовать для этого сигнала, определяется на этапе 824, и идентифицированная BTS выбирается на этапе 825. Предсказываемые мощности для кандидатов-подсистем и идентифицированных подсистем BTS, таким образом, получаются, базируясь на самом последнем центре масс для зоны покрытия.

Схема сравнения относительных мощностей может предоставлять более точные результаты, чем схема прямого сравнения мощностей. Это так потому, что схема сравнения относительных мощностей может иметь возможность удалять общие ошибки, которые появляются как для кандидатов-подсистем, так и идентифицированных подсистем BTS.

Сравнение мощностей и задержек

Задержки распространения могут также использоваться в комбинации с предсказываемыми мощностями, чтобы идентифицировать подсистемы BTS для принятых сигналов. Для многих беспроводных систем связи время передачи и время прихода (time of arrival, TOA) каждого принятого сигнала могут выясняться, базируясь на информации в сигнале. Для CDMA системы времена передачи и прибытия каждого принятого сигнала могут определяться, базируясь на фазе PN последовательности, используемой для спектрального распределения. Задержка распространения PD_meas для каждого принятого сигнала может затем вычисляться как разница между временем прибытия и временем передачи для этого сигнала.

Задержка распространения может также предсказываться для каждой BTS, базируясь на расстоянии между BTS и терминалом. В частности, предсказываемая задержка распространения PD_pred может вычисляться, базируясь на расстоянии для пути линии видимости между местоположением подсистемы BTS (которое известно) и местоположением (m) терминала.

Для схемы прямого сравнения мощностей и задержек подсистема BTS для данного принятого сигнала может определяться как:

где PD_pred,i - это предсказываемая задержка распространения для i-й кандидата-подсистемы BTS,

PD_meas - это измеренная задержка распространения для принятого сигнала, который идентифицируется,

_p - это взвешивающий коэффициент, используемый для предсказываемой мощности, и

_d - это взвешивающий коэффициент, используемый для предсказываемой задержки распространения.

Другие члены в уравнении (6) описаны выше для уравнения (2). В уравнении (6) величина |W_i-Ec| это "дельта мощности" для i-й кандидата-подсистемы BTS, которая является разностью между предсказываемой мощностью для этой BTS и измеренной мощностью принятого сигнала. Величина |PD_pred,i -PD_meas| - это "дельта задержки" для i-й кандидата-подсистемы BTS, которая является разностью между предсказываемой задержкой для этой BTS и измеренной задержкой для принятого сигнала. Взвешивающие коэффициенты _p и _d определяют веса, которые должны даваться дельте мощности и дельте задержки соответственно, в идентификации подсистемы BTS для принятого сигнала.

Для схемы сравнения относительных мощностей и задержек подсистема BTS для данного принятого сигнала может определяться как:

где PD_pred,id - это предсказываемая задержка распространения для идентифицированной BTS, и

PD_meas,id - это измеренная задержка распространения для идентифицированной BTS.

Другие члены в уравнении (7) описаны выше для уравнений (4) и (6). В уравнении (7) величина |W_id-W_i|-|Ec _id-Ec| - это "относительная дельта мощности" для i-й кандидата-подсистемы BTS. Величина |PD _pred,id-PD_pred,i|-|PD _meas,id-PD_meas| - это "относительная дельта задержки" для i-й кандидата-подсистемы BTS.

Фиг. 9 - это диаграмма последовательности операций процесса 900 для идентификации передатчиков для сигналов, принятых терминалом, при использовании схемы сравнения мощностей и задержек. Сначала получается некоторое количество принятых сигналов для некоторого количества подсистем BTS (этап 912). Один из принятых сигналов обычно происходит от эталонной BTS, и затем может идентифицироваться подсистема BTS для каждого из оставшихся принятых сигналов.

Выбирается первый принятый сигнал для идентификации (этап 914), и определяется список кандидатов-подсистем BTS, которые могли передать этот сигнал (этап 922). Затем определяется зона покрытия, чтобы использовать для выбранного принятого сигнала (этап 924). Зона покрытия может устанавливаться как (1) область покрытия эталонной BTS, для первой итерации, или (2) составная область покрытия для всех идентифицированных подсистем BTS, для каждой последующей итерации. Если выполняется относительное сравнение, то идентифицированная BTS выбирается для использования, как описано выше для фиг. 8 (этап 925). Если выполняется прямое сравнение, то этап 925 может быть пропущен. Этап 925 может выполняться или может не выполняться, и это показано с помощью пунктирного блока.

Затем предсказываемая мощность и предсказываемая задержка распространения получаются для каждой кандидата-подсистемы BTS в списке, базируясь на зоне покрытия (этап 926). Если выполняется относительное сравнение, то предсказываемые мощность и задержка также получаются для идентифицированных BTS. Результат этапа 926 - это список предсказываемых мощностей и задержек для списка кандидатов-подсистем BTS (и возможно предсказываемых мощности и задержки для идентифицированной BTS). Предсказываемые мощность и задержка для каждой BTS могут получаться для центра масс зоны покрытия. Прямые (или относительные) предсказываемые мощность и задержка для каждой кандидата-подсистемы BTS затем сравниваются с прямыми (или относительными) измеренными мощностью и задержкой для выбранного принятого сигнала (этап 928). Кандидат-подсистема BTS с прямыми/относительными предсказываемыми мощностью и задержкой, самыми близкими к прямым/относительным измеренным мощности и задержке, затем идентифицируется как BTS для выбранного принятого сигнала (этап 930).

Условие для сравнения прямых мощности и задержки может быть выражено как:

Условие для сравнения относительных мощности и задержки может быть выражено как:

В уравнениях (8) и (9) нижний индекс j обозначает j-й принятый сигнал, который идентифицируется.

Затем осуществляется определение, все или нет принятые сигналы были идентифицированы (этап 932). Если ответ - да, то процесс завершается. В противном случае выбирается следующий принятый сигнал (этап 934). Затем процесс возвращается на этап 922, чтобы идентифицировать BTS для нового выбранного принятого сигнала.

Схемы сравнения мощностей и задержек могут предоставлять более точные результаты, чем схемы сравнения мощностей. Это потому, что дополнительная информация, предоставляемая задержкой распространения, используется, чтобы идентифицировать подсистемы BTS для принятых сигналов.

Определение местоположения

Фиг. 10 - это диаграмма последовательности операций варианта осуществления процесса 1000 для определения местоположения беспроводного терминала, базируясь на подсистемах BTS, которые были идентифицированы при использовании предсказаний мощности. Аналогично процессам 500, 800, и 900 процесс 1000 может выполняться различными системными модулями, такими как терминал, подсистемы BTS и PDE.

Сначала получается некоторое количество принятых сигналов для некоторого количества подсистем BTS (этап 1012). Затем идентифицируются подсистемы BTS для принятых сигналов при использовании конкретной схемы предсказания (этап 1014). Эта схема предсказания может являться (1) схемой прямого сравнения мощностей, (2) схемой сравнения относительных мощностей, (3) схемой прямого сравнения мощностей и задержек или (4) схемой сравнения относительных мощностей и задержек. Результатами этапа 1014 являются идентификационные информации подсистем BTS для принятых сигналов.

Затем определяется оценка местоположения для терминала, базируясь на идентифицированных подсистемах BTS. Для способа прямого сравнения мощностей определяется (корень из суммы квадратов) ошибка между предсказываемыми мощностями и измеренными мощностями для всех идентифицированных подсистем BTS на кандидате-местоположении m терминала (этап 1016) следующим образом:

где W_k(m) - это предсказываемая мощность для k-й идентифицированной BTS в кандидате-местоположении m,

Ec_k - это измеренная мощность k-й идентифицированной BTS, и

K - это список идентифицированных подсистем BTS, используемый, чтобы получить оценку местоположения для терминала. Затем осуществляется определение, все или нет кандидаты-местоположения для терминала были оценены (этап 1018). Если ответ - нет, то выбирается следующая позиция в списке кандидатов-местоположений (этап 1020), и процесс возвращается на этап 1016, чтобы определить ошибку для этого нового кандидата местоположения.

Если все кандидаты-местоположения были оценены, как определено на этапе 1018, то кандидат-местоположение, связанное с минимальной ошибкой, предоставляется как оценка местоположения для терминала (этап 1022). Это может быть выражено как

где M - это список кандидатов-местоположений для терминала. Затем процесс завершается.

Местоположение терминала может также оцениваться, базируясь на способе сравнения относительных мощностей. В этом случае применяется следующее:

где W_k(m) - это предсказываемая мощность для k-й идентифицированной BTS в кандидате-местоположении m;

W_id,k(m) - это предсказываемая мощность для назначенной BTS, которая используется как эталон для k-й идентифицированной BTS, в кандидате-местоположении m, назначенная BTS может быть любой из идентифицированных подсистем BTS;

Ec_k - это измеренная мощность принятого сигнала от k-й идентифицированной BTS; и

Ec _id,k - это измеренная мощность сигнала от назначенной BTS для k-й идентифицированной BTS.

Местоположение терминала может также оцениваться, базируясь на способе прямого сравнения мощностей и задержек. В этом случае применяется следующее:

где PD_pred,k(m) - это предсказываемая задержка для k-й идентифицированной BTS в кандидате-местоположении m,

PD_meas,k - это измеренная задержка для k-й идентифицированной BTS, и

другие члены таковы, как определено выше.

Местоположение терминала может также оцениваться, базируясь на способе сравнения относительных мощностей и задержек. В этом случае применяется следующее:

где PD_pred,k(m) - это предсказываемая задержка для k-й идентифицированной BTS в кандидате-местоположении m,

PD_pred,id,k(m) - это предсказываемая задержка для назначенной BTS, которая используется как эталон для k-й идентифицированной BTS, в кандидате-местоположении m, назначенная BTS может являться любой из идентифицированных подсистем BTS,

PD_meas,k - это измеренная задержка для k-й идентифицированной BTS,

PD_meas,id,k - это измеренная задержка для назначенной BTS для k-й идентифицированной BTS, и

другие члены таковы, как определены выше.

Способ прямого сравнения мощностей, способ сравнения относительных мощностей, способ прямого сравнения мощностей и задержек и способ сравнения относительных мощностей и задержек могут каждый одиночно использоваться, чтобы оценивать местоположение терминала, как описано выше. Каждый из этих способов может также использоваться совместно со способом улучшенной трилатерации прямого канала (Advanced Forward Link Trilateration, A-FLT) (или некоторым другим эквивалентным способом), чтобы оценивать местоположение терминала. A-FLT известен в данной области техники и здесь не описывается. При совместном использовании с A-FLT способом A-FLT способ сначала может применяться, чтобы получить начальную оценку местоположения для терминала с конкретной неопределенностью местоположения. Затем получается список кандидатов-местоположений для терминала, базируясь на начальной оценке местоположения и неопределенности местоположения. Затем может применяться способ прямого сравнения мощностей или способ прямого сравнения мощностей и задержек, чтобы получить конечную оценку местоположения для терминала, как описано выше. A-FLT способ таким образом используется, чтобы получать список кандидатов-местоположений, из которых выбирается конечная оценка местоположения.

Список кандидатов

Способ и устройство, здесь описываемые, для идентификации передатчиков для принятых сигналов могут использоваться в различных беспроводных системах связи. Для ясности, различные аспекты раскрываемых способа и устройства теперь описываются специально для CDMA системы, которая может являться IS-95 или cdma2000 системой. В CDMA системе каждая BTS спектрально распределяет свои данные с помощью PN последовательности до передачи данных через беспроводной канал. (PN последовательность указывается как скремблирующий код в W-CDMA.) Та же PN последовательность используется всеми подсистемами BTS в CDMA системе. Однако, чтобы дать возможность терминалам различать различные подсистемы BTS в системе, каждой BTS назначается специальное смещение этой PN последовательности. То есть начало PN последовательности для каждой BTS задерживается на назначенное смещение, которое обычно задается в кратных из 64 элементарных сигналов. Каждый элементарный сигнал соответствует одному биту в PN последовательности.

Каждая BTS также передает пилот-сигнал, который используется терминалами, чтобы оценивать беспроводной канал для хронометража и слежения за частотой и для других целей. Пилот-сигнал обычно является последовательностью либо из всех нулей либо всех единиц, которые спектрально распределены посредством PN последовательности. Пилот-сигнал для каждой BTS обычно передается на известном (или который может быть выяснен) уровне мощности.

На заданном терминале сигналы от некоторого количества подсистем BTS могут приниматься терминалом. Более того, сигнал, передаваемый каждой BTS, может приниматься через многочисленные пути сигналов. Таким образом, терминал может принимать один или многочисленные сигнальные экземпляры для каждой из некоторого количества подсистем BTS. Все из этих сигнальных экземпляров будут включаться во входной сигнал приемника для терминала (т.е. сигнал от антенны терминала).

Для CDMA, обычно используется искатель, чтобы искать во входном сигнале приемника для поиска сильных сигнальных экземпляров. Поиск обычно выполняется посредством коррелирования входного сигнала приемника с PN последовательностью при различных фазах. Если сигнальный экземпляр присутствует на какой-либо данной PN фазе, то получается высококоррелированный результат. Каждый найденный сигнальный экземпляр достаточной силы может характеризоваться посредством (1) времени прибытия на терминал и (2) измеренной мощностью (Ec) или принятой силой сигнала (Ec/Io). Время прибытия каждого сигнального экземпляра может задаваться посредством его PN фазы, которая в свою очередь определяется посредством (1) PN смещения, назначенного подсистеме BTS, которая передает этот сигнал, и (2) задержки распространения, испытываемой сигнальным экземпляром (т.е. PN_rx=64·PN _offset+PN_delay, где PN смещение задается в единицах из 64 PN элементарных сигналов). Так как задержка распространения обычно намного меньше, чем одно PN смещение, PN фаза сигнального экземпляра может использоваться, чтобы определять PN смещение подсистемы BTS, которая передала этот сигнал (т.е. PN_rx 64·PN_offset, так как PN _delay<<64 элементарных сигналов).

Так как искатель обычно обрабатывает пилот-сигнал, чтобы искать сильные сигнальные экземпляры во входном сигнале приемника, измерение для каждого сигнального экземпляра часто указывается как измерение фазы пилот-сигнала. Мощность этого пилот-сигнала, как принятого на терминале, может использоваться как измеренная мощность для сигнального экземпляра. Принятая сила сигнала для сигнального экземпляра может быть получена как отношение пилотной мощности к полному шуму и интерференции во входном сигнале приемника.

Как замечено выше, некоторое количество сигнальных экземпляров может быть принято терминалом для заданной BTS. Сигнальные экземпляры для одной и той же BTS могут идентифицироваться как такие, так как они имеют PN фазы внутри конкретного окна. Обычно только один сигнальный экземпляр от каждой BTS используется для определения местоположения. Если хронометраж принятого сигнала (например, такой как задержка прохода туда и обратно) используется для определения местоположения, то обычно выбирается самый ранний прибывший сигнальный экземпляр. Если используется мощность принятого сигнала (например, как описано выше для схем сравнения мощностей), то может выбираться самый сильный сигнальный экземпляр. В любом случае, один сигнальный экземпляр может выбираться для каждой BTS, и этот выбранный сигнальный экземпляр может считаться как принятый сигнал для этой BTS. Таким образом, принятые сигналы на терминалах могут определяться, базируясь на PN фазе (и возможно мощности) пилот-сигналов, принятых на терминале.

Для CDMA системы каждой BTS назначается специальное PN смещение, которое отличается от PN смещений, назначаемых соседним подсистемам BTS. Однако, вследствие ограниченного числа доступных PN смещений, многочисленным подсистемам BTS в системе может назначаться одно и то же PN смещение. Таким образом, в определенных экземплярах невозможно недвусмысленно идентифицировать данную BTS, базируясь единственно на PN фазе сигнала, принятого от той BTS.

Чтобы идентифицировать каждый принятый сигнал, список кандидатов-подсистем BTS для этого сигнала может состоять из тех, которым назначено такое же PN смещение, как и смещение принятого сигнала. Например, если PN фаза принятого сигнала показывает, что передающая BTS имеет PN смещение, равное 25, то кандидаты-подсистемы BTS для этого сигнала все будут иметь PN смещение, равное 25.

Предсказание мощности

Предсказываемая мощность для каждой BTS может быть получена, базируясь на эмпирических формулах. Например, предсказываемая мощность для заданной кандидата-подсистемы BTS может быть выражена как

W=P+G-Lpath,

Ур.(15)

где L_path - это полные потери для пути распространения между BTS и терминалом. Полные потери на трассе могут предоставляться моделью предсказания потерь на трассе. Величины в уравнении (13) заданы в единицах dB.

Полные потери на трассе L_path включают в себя ряд компонентов и могут выражаться как

Lpath=Lbasic +Ltopo+Lcover,

Ур. (16)

где L _basic представляет эмпирические потери на трассе в эталонной среде, которая обычно является городской местностью,

L _topo представляет эмпирический коэффициент топологической коррекции, который зависит от профиля высоты местности пути (т.е. L_topo соответствует параметру T в модели предсказания потерь на трассе), и

L_cover представляет эмпирический коэффициент коррекции, который описывает отклонение от L_basic для различных типов покрова земли (т.е. L_cover соответствует параметру L в модели).

Базовые потери на трассе L _basic в городской местности могут быть получены при использовании формулы, предоставляемой моделью Окумура-Хата, которая может быть выражена как:

Lbasic=69,55+26,16log 10(fc)-13,82log10 (hb)-a(hm)+ (44,9-6,55·log10(h b))·log10(d)

Ур.(17)

где f_c - это частота в МГц (150-1500 МГц),

h_b - это эффективная высота BTS антенны в метрах (30-200 метров),

h_m - это эффективная высота антенны терминала в метрах (1-10 метров),

d - это расстояние между BTS и терминалом в км (1-20 км), и

a(h_m ) - это коэффициент коррекции для высоты антенны терминала, которая задается как

a(h_m)=(1,1log ₁₀(f_c)-0,7)·h _m-(1,56log₁₀(f_c )-0,8), для больших/маленьких городов,

a(h _m)=3,2(log₁₀(11,75·h _m))²-4,97, для больших городов и f_c>400 МГц.

Уравнение (15) имеет силу для специальной области значений для каждого параметра, который задан внутри круглых скобок.

Коэффициент топологической коррекции L_topo может использоваться, когда местность не является плоской (например, с неровностью поверхности большей, чем 20 метров). Этот коэффициент коррекции может быть выражен как

Ltopo=K h+Ks+Ki,

Ур.(18)

где K _h - это коэффициент коррекции для холмов,

K _s - это коэффициент коррекции для наклонов, и

K _i - это коэффициент коррекции для изолированных выступов.

Коэффициенты коррекции K_h, K _s, и K_i могут определяться для различных топологий и храниться в некоторой базе данных.

Коэффициент коррекции для покрова земли L_cover описывает влияние препятствий, расположенных на земле, таких как застройка и растительность. Так как антенна терминала обычно находится на уровне земли, сигнал должен пройти над, вокруг или даже через препятствия, чтобы достичь терминала. Формула, используемая, чтобы оценивать потери на трассе в беспроводном канале, обычно дается для среды городской местности. Затем может использоваться коэффициент коррекции для покрова земли, чтобы регулировать величину потерь на трассе, предоставляемую формулой. Например, для сред, таких как сельская местность и вода, потери на трассе намного меньше, чем величина потерь на трассе, предоставляемая формулой. Поэтому положительный коэффициент коррекции для покрова земли может быть вычтен из величины, предоставляемой формулой, чтобы получить более точное значение предсказываемых потерь на трассе для рассматриваемых сред. Коэффициент коррекции для покрова земли может определяться для различных типов покровов земли (например, воды, открытой местности, леса, городской местности, пригородной местности, крупного города и так далее) и храниться в некоторой базе данных.

Модель Окумура-Хата дополнительно описывается в статье Okumura Y. et al., озаглавленной "Field Strength and its Variability in VHP and UHF Land Mobile Radio Service," Review of the El Comm Lab, Vol. 16, No. 9-10, 1968, которая включается сюда в виде ссылки.

Предсказываемая мощность для каждой BTS может также получаться, базируясь на измеряемых данных (т.е. эксплуатационных данных) вместо модели предсказания потерь на трассе. Принятые мощности для подсистем BTS могут измеряться терминалами, расположенными всюду по системе. Измеренные мощности и местоположения терминала (которые могут точно определяться при использовании GPS) затем могут сообщаться назад системе. Затем может поддерживаться база данных с измеренной мощностью для подсистем BTS, в различных местоположениях всюду по системе. Альтернативно или дополнительно тестовые терминалы могут использоваться, чтобы измерять мощность в различных местоположениях всюду по системе. В любом случае, предсказываемые мощности для подсистем BTS могут получаться, базируясь на измеренных мощностях, которые хранятся в базе данных.

Принятая относительная сила Ec/Io сигнала может использоваться вместо измеренной мощности, чтобы идентифицировать подсистемы BTS для принятых сигналов. Однако обычно легче предсказывать принятую мощность на терминале, чем принятую относительную силу сигнала.

Система

Фиг. 11 - это упрощенная блок-схема различных модулей системы 100. Терминал 106x может являться сотовым телефоном, компьютером с беспроводным модемом, автономным устройством определения местоположения или некоторым другим устройством. Подсистема BTS 105x показана оперативно соединенной с PDE 130x (например, через BSC 120, которая не показана на фиг. 11 для простоты).

На прямом канале BTS 105x передает данные, пилот-сигнал и сигнализацию терминалам внутри своей области покрытия. Эти различные типы данных обрабатываются (например, кодируются, модулируются, фильтруются, усиливаются, квадратурно модулируются и преобразуются с повышением) модулятором/передатчиком (Mod/TMTR) 1120, чтобы предоставлять модулированный сигнал прямого канала, который затем передается через антенну 1122 терминалам.

Терминал 106x принимает модулированные сигналы прямого канала от некоторого количества подсистем BTS (включающего в себя BTS 105x) в антенне 1152. Входной сигнал приемника из антенны 1152, таким образом, включает в себя некоторое количество принятых сигналов и предоставляется приемнику/демодулятору (RCVR/Demod) 1154. Затем RCVR/Demod 1154 обрабатывает входной сигнал приемника комплементарным образом, чтобы предоставлять различные типы информации, которые могут использоваться для BTS идентификации и определения местоположения. В частности, RCVR/Demod 1154 может предоставлять время прибытия и либо измеренную мощность, либо принятую силу сигнала для каждого принятого сигнала. RCVR/Demod 1154 может реализовывать грабельный приемник (rake receiver), который способен одновременно обрабатывать многочисленные сигнальные экземпляры (или многолучевые компоненты) для некоторого числа подсистем BTS. Грабельный приемник включает в себя некоторое количество процессоров отводов приемника (или отводов приемника), каждый из которых может назначаться, чтобы обрабатывать и отслеживать конкретный многопутевой компонент.

На обратном канале, терминал 106x может передавать данные, пилот-сигнал и/или сигнализацию для эталонной BTS (например, BTS 105x). Эти различные типы данных обрабатываются модулятором/передатчиком (Mod/TMTR) 1164, чтобы предоставлять модулированный сигнал обратного канала, который затем передается через антенну 1152. BTS 105x принимает модулированный сигнал обратного канала от терминала 106x на антенне 1122, и входной сигнал приемника из антенны 1122 предоставляется приемнику/демодулятору (RCVR/Demod) 1124. Затем RCVR/Demod 1124 обрабатывает входной сигнал приемника комплементарным образом, чтобы предоставлять различные типы информации, которые могут затем предоставляться процессору 1110.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 11, коммуникационный (Comm) порт 1114 внутри BTS 105x оперативно соединяется (например, через BSC) с коммуникационным портом 1146 внутри PDE 130x. Коммуникационные порты 1114 и 1146 позволяют BTS 105x и PDE 130x обмениваться имеющей отношение информацией для BTS идентификации и определения местоположения. Некоторая из этой информации может быть принята от терминала 106x.

Идентификация подсистем BTS и определение местоположения терминала, используя предсказываемые мощности и возможно задержки, могут выполняться терминалом 106x, BTS 105x, PDE 130x или некоторым другим сетевым модулем. Модуль, выполняющий BTS идентификацию и/или определение местоположения, снабжается имеющей отношение информацией. Такая информация может включать в себя, например, список сигналов, принятых терминалом 106x, измеренные мощности (или принятую силу сигнала) и возможно задержки распространения для этих принятых сигналов, идентификационную информацию эталонной BTS и так далее.

Обработка, чтобы идентифицировать подсистемы BTS для принятых сигналов и чтобы определять оценку местоположения для терминала, может выполняться посредством (1) процессора 1160 внутри терминала 106x, (2) процессора 1110 внутри BTS 105x или (3) процессора 1140 внутри PDE 130x. Запоминающие устройства 1112, 1142 и 1162 могут использоваться, чтобы хранить различные типы информации, используемой для BTS идентификации и определения местоположения, такой как, например, список принятых сигналов, их измеренные мощности и задержки и так далее. Запоминающие устройства 1112, 1142 и 1162 могут также хранить программные коды и данные для процессоров 1110, 1140 и 1160 соответственно. База 1144 данных внутри PDE 130x может использоваться, чтобы хранить информацию, используемую для модели предсказания потерь на трассе, такую как информация о местности и покрове земли/использовании земли. Альтернативно или дополнительно база 1144 данных может использоваться, чтобы хранить эксплуатационные данные для измеренных мощностей и возможно задержек в различных местоположениях всюду по системе.

Способ и устройство, здесь описываемые, могут реализовываться с помощью различных средств, как в аппаратном обеспечении, программном обеспечении или комбинации этого. Для аппаратного осуществления способ и устройство могут реализовываться внутри одной или более специализированных интегральных схем (ASIC), цифровых процессоров сигналов (DSP), устройств цифровой обработки сигналов (digital signal processing devices, DSPD), программируемых логических устройств (PLD), программируемых пользователем вентильных матриц (FPGA), процессоров, контроллеров, микроконтроллеров, микропроцессоров, других электронных устройств, сконструированных, чтобы выполнять функции, здесь описываемые, или комбинации этого.

Для программного осуществления способ, здесь описываемый, может реализовываться с модулями (например, процедурами, функциями и так далее), которые выполняют функции, здесь описываемые. Программные коды могут храниться в запоминающем устройстве (например, запоминающем устройстве 1112, 1142 или 1162 на фиг. 11) и исполняться процессором (например, процессором 1110, 1140 или 1160). Запоминающее устройство может реализовываться внутри процессора или вне процессора, в этом случае оно может коммуникативно соединяться с процессором посредством различных средств, как известно в данной области техники.

Заглавия включены сюда для ссылки и чтобы помогать в расположении определенных разделов. Эти заглавия не предназначены ограничивать объем понятий, описываемых ниже, и эти понятия могут применяться в других разделах настоящего описания.

Предыдущее описание раскрытых вариантов осуществления предоставлено, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники осуществить или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут легко видны специалистам в данной области, и общие принципы, здесь определенные, могут применяться к другим вариантам осуществления без отхода от сущности или объема этого изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено быть ограниченным вариантами осуществления, здесь показанными, но ему должен быть предоставлен наибольший объем, совместимый с принципами и отличительными признаками, раскрытыми в прилагаемой формуле изобретения.