[发明专利]确定无线CDMA收发机的位置的系统和方法

说明书

发明领域

本发明涉及通信系统。具体地说，本发明涉及用于确定在码分多址系统中的无线发送机的位置的系统和技术。

相关技术的描述

由于管理部门(regulatory force)和通信公司希望通过与那些竞争者提供的业务区分开来增加收入，无线网络中的定位技术正在蓬勃发展。此外，在1996年的6月，联邦通信委员会(FCC)下令支持增强的紧急通信(enhancedemergency)911(E-911)业务。该法令(order)的阶段Ⅰ要求将扇区和小区信息设回到PSAP(公共安全应答点)代理。法令的阶段Ⅱ要求将蜂窝状收发机的位置送回到PSAP。为了符合FCC命令，在2005年之前总共77,000的区站要设有自动定位技术。

许多技术都被认为是具有自动定位能力的。已知的一种技术包括测量信号从多个区站到达的时间差。对这些信号作三角测量(triangulate)来提取位置信息。不幸的是，这一技术要求区站高度集中，和/或区站的发送功率(transmission power)增加是有效的。这是因为在典型的CDMA系统中，每个电话仅仅用信号只能到达最近区站的功率发送的这一事实。作三角测量要求至少与三个小区进行通信的情况下，必须增加区站的集中度或者必须增加每个无线单元的信号功率。

在任何情况下，每种方案都具有明显的缺点。区站的数量增加的成本很高。信号功率的增加导致每个无线单元的重量和成本上升，而且增加了在无线用户之间相互干扰的可能性。此外，三角测量方案不能提供FCC命令要求的精确度。

已知的另一种方法包括把GPS(全球定位系统)功能加到蜂窝状电话。虽然，这种方法使无线单元的成本和重量明显上升、要求视线达到四个卫星(line-of-sight to four satellites)，而且有些慢，但是它是支持定位业务的最精确方法。

为了加快该处理过程，第三种方法把帮助信息发送到无线单元，它指示无线单元应在GPS载波的频域中的何处搜索。大多数GPS接收器都运用被称为GPS卫星历书(almanac)的东西来使接收机在对于来自可视卫星的信号的频域中进行搜索的次数最少。该历书是整个星座图的粗星历表(coarse ephemeris)和时间模型数据的15,000位块。历书中关于卫星位置和当日时间的信息只是近似的。没有历书，CPS接收机必须进行在最宽的范围内进行可能频率搜索来捕获卫星信息。需要进行附加处理来得到附加信息，这有助于捕获其他卫星。

由于需要搜索大量的频率段(frequency bin)，导致信号捕获过程可能占用几分钟。每个频率段具有中心频率和预定宽度。历书的可获得性减少了卫星多普勒中的不确定性，因而减少必须搜索的频段的数量。

可从GPS导航消息中提取或者在下行(前行)链路上发送卫星历书作为到接收机的数据或信令消息。当接收到该信息时，接收机执行GPS信号处理来确定它的位置。虽然这种方法有点儿快，但是它需要视线达到至少4个卫星。这在城市环境中是成问题的。

因此，现有技术中仍然需要一种快速、精确和廉价的系统和技术来定位蜂窝状单元。

发明概述

本发明的用于确定无线收发机的位置的系统和方法满足了现有技术中的这种需求。一般而言，本发明的方法是一种运用来自地面系统的测距信息和来自GPS卫星的测距信息确定位置的一种混合方法。组合该信息以允许快速和可靠地确定无线单元的位置。本发明的方法包括无线单元接收从第一GPS卫星发送的第一信号和从第二GPS卫星发送的第二信号以及从第三卫星发送的第三信号。无线单元适于接收这种GSP信号并响应于此将第四信号发送到基站。基站接收第四信号、利用在基站和无线单元之间的往返行程延迟校正强加在第四信号上的时钟偏置，并用无偏置的第四信号计算无线单元的位置。

在特定实施过程中，基站把辅助信息发送到无线单元。无线单元用辅助信息快速捕获由第一、第二和第三卫星发送的信号。从向无线单元提供业务的基站收发机子系统(BTS)收集到的信息推导出辅助信息，并包括卫星识别信息、多普勒移位信息和表示在基站和每个卫星之间的距离的值以及与每个卫星相关的搜索窗口大小，其中根据在无线单元和基站之间的往返行程延迟以及每个卫星的仰角计算上述搜索窗口大小。