Система скрытой частотной маркировки ретранслятора прямой линии связи

Система скрытой частотной маркировки ретранслятора прямой линии связи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Это изобретение относится к системам определения местоположения, которые используют беспроводные сигналы, чтобы определять местоположение электронного мобильного устройства.

Уровень техники

Существующие технологии определения местоположения, основанные на GPS (глобальной системе местоопределения), используют сеть спутников на земной орбите, которые передают сигналы в известное время. GPS-приемник на поверхности земли измеряет время прибытия сигналов от каждого спутника в небе, который он может «видеть». Время прибытия сигнала вместе с точным местоположением спутников и точным временем, в которое сигнал был передан с каждого спутника, используются, чтобы осуществлять триангуляцию положения GPS-приемника. GPS-приемник требует четырех спутников, чтобы производить триангуляцию, и рабочие характеристики результирующего определения местоположения возрастают в то время как возрастает количество спутников, которые могут быть обнаружены.

Одна из проблем с основанным на GPS установлением условий определения местоположения возникает, когда только три (или меньше) спутников могут быть найдены, и в таком случае (и при отсутствии другой вспомогательной информации) невозможно точно определить место GPS-приемника. Например, если обзор неба GPS-приемника прегражден (например, глубоко внутри конкретного здания), может быть невозможным получать достаточно GPS-измерений, чтобы определить положение приемника.

Для беспроводного связного радиоприемника (то есть мобильной станции) существующая беспроводная сеть базовых станций может быть использована в целях определения местоположения образом, до некоторой степени подобным сети GPS-спутников для GPS-приемника. Рассуждая теоретически, точное местоположение каждой базовой станции, точный момент времени, в который базовая станция осуществляет передачу, и время прибытия сигнала базовой станции на мобильную станцию (например, сотовый телефон) могут быть использованы, чтобы осуществлять триангуляцию положения мобильной станции. Эта технология указывается ссылкой как усовершенствованная трилатерация прямой линии связи (AFLT).

Способ AFLT сам по себе может быть использован в целях определения местоположения; в качестве альтернативы, для того чтобы улучшить рабочие характеристики GPS-системы, существующая сеть беспроводных базовых станций может быть рассмотрена в качестве вторичной сети «спутников» для целей определения местоположения в GPS-совместимой мобильной станции (то есть устройстве, которое включает в себя как GPS-, так и беспроводной связные радиоприемники). Технология AFLT, скомбинированная с GPS-алгоритмами, указывается ссылкой как гибридная, или усиленная GPS (A-GPS).

AFLT является способом для определения положения мобильной станции с использованием большого количества базовых станций сети беспроводной связи, каждая из которых испускает уникальный пилот-сигнал (контрольный сигнал). Способ AFLT включает в себя привлечение большого количества информационных измерений контрольных сигналов от каждой из большого количества базовых станций, в том числе привлечение измерений контрольных сигналов, представленных в текущем варианте осуществления в наборах контрольных сигналов мобильной станции - активных, кандидатов и соседей. Каждое из информационных измерений включает в себя оценку наиболее раннего времени прибытия для каждого контрольного сигнала. В некоторых вариантах осуществления информационные измерения дополнительно включают в себя оценку RMSE (среднеквадратической ошибки), момент времени измерения для каждого времени прибытия и энергетическое измерение (например, Ec/Io (отношения энергии несущей к уровню помехи)) для всех разрешимых путей распространения контрольного сигнала.

Информационные измерения, полученные AFLT-алгоритмом, могут быть использованы в одиночку, чтобы определять положение мобильной станции; в качестве альтернативы, одно или более типичных AFLT-измерений могут быть использованы совместно с типичными GPS-измерениями, чтобы определять положение мобильной станции. В некоторых вариантах осуществления мобильная станция содержит сотовый телефон, а способ дополнительно содержит осуществление беспроводного соединения сотового телефона с одной из сотовых базовых станций до получения данных; базовая станция предоставляет перечень поиска сот сотовому телефону обо всех базовых станциях в зоне, из которых могут быть получены информационные измерения. В вариантах осуществления, которые включают в себя систему GPS, базовая станция также может предоставлять перечень поиска GPS, который может быть использован, чтобы уменьшить время, необходимое мобильной станции, чтобы выполнить GPS-поиск и, таким образом, уменьшать время местоопределения. На практике доказано, что AFLT (в том числе A-GPS) является лишь ограниченно успешными касательно целей определения местоположения, отчасти потому, что ретрансляторы, применяемые в беспроводных сетях, являются причиной неопределенности в отношении точки передачи контрольного сигнала. Другими словами, мобильная станция в настоящее время не может различать, был ли принятый сигнал передан с донорной приемопередающей базовой станции (BTS) или ретранслятора. Поскольку точка передачи контрольного сигнала неизвестна (например, непосредственно с донорной BTS или через ретранслятор), AFLT-измерение не может быть использовано, чтобы точно определять положение. В дополнение, ретранслятор также будет обладать внутренними задержками, типично в диапазоне от сотен наносекунд до десятков микросекунд, потенциально имея в результате ошибку определения местоположения в диапазоне от примерно 24,4 метра (для 100 наносекунд) до примерно 2,44 километра (для 10 микросекунд).

В одном из традиционных вариантов осуществления решение в отношении проблемы ретранслятора заключается в том, чтобы исключать все AFLT-измерения в зонах, где присутствуют ретрансляторы. Однако это решение полностью устраняет AFLT-определение местоположения и любую часть A-GPS от того, чтобы быть использованными во многих местоположениях, таким образом, уменьшая возможность использования и отдачу определения местоположения и увеличивая интервалы GPS-поиска, имея результатом более длительное время местоопределения.

Было предложено ввести сигнатуру в обратной линии связи (RL), как описано в патенте США № 6501955, для того чтобы способствовать определению положения. К сожалению RL-сигнатура предполагает быть только ограниченным содействием в уменьшении влияния ретрансляторов на определение местоположения, поскольку мобильная станция использует для определения местоположения AFLT-измерения из прямой линии связи. Так как отсутствует гарантия того, что прямая линия связи, обратная по отношению к мобильной станции, будет следовать тем же путем, что и обратная линия связи от мобильной станции (то есть через тот же ретранслятор), ожидается, что сигнатура обратной линии связи будет субоптимальной для идентификации информации о ретрансляторе, в целях определения местоположения. Введение сигнатуры в FL-сигнал (прямой линии связи) было предложено так, как описано в патенте США № 6501955, однако еще не было разработано никакого практического решения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Раскрыты система и способ скрытой частотной маркировки ретранслятора прямой линии связи (FLRFWM), которые делают возможным установление условий определения местоположения в зонах, где присутствуют ретрансляторы, посредством скрытой маркировки ретранслированных сигналов информацией о ретрансляторе. FLRFWM-система включает в себя ретранслятор, который скрыто маркирует сигнал прямой линии связи колебательным сигналом быстрой (высокоскоростной) частотной модуляции, в то время как он проходит через ретранслятор, и мобильную станцию, которая обнаруживает и идентифицирует колебательный сигнал быстрой частотной модуляции. Быстрая частотная скрытая маркировка включает в себя информацию о ретрансляторе, которая может быть использована, чтобы определить положение мобильной станции в зоне, где присутствуют ретрансляторы, с использованием AFLT и/или A-GPS систем определения местоположения. Информация о ретрансляторе может просто указывать, что сигнал ретранслирован, или может уникально идентифицировать ретранслятор, через который проходил FL-сигнал. Скрытая маркировка введена в прямую линию связи, с тем чтобы каждое AFLT-измерение могло быть сортировано по ретрансляторам и, в соответствии с этим, использовано для определения местоположения. Быстрое частотное скрытое маркирование прямой линии связи достигает минимального влияния на рабочие характеристики FL, AFLT и GPS, хороших вероятностей обнаружения, идентификации и ложно найденной неисправности, короткого времени на обнаружение/идентификацию, хорошей чувствительности обнаружения/идентификации.

Раскрыт ретранслятор, который включает в себя усилитель для усиления сигнала прямой линии связи с базовой станции на мобильную станцию и быстрый частотный модулятор, который частотно модулирует сигнал прямой линии связи идентификацией быстрой частотной скрытой маркировки, в то время как он проходит через ретранслятор. Быстрая частотная скрытая маркировка имеет такую частоту, что частотный следящий контур на мобильной станции по существу не обнаруживает скрытую маркировку, для того чтобы минимизировать неблагоприятное влияние на рабочие характеристики AFLT и GPS. Кроме того, быстрая частотная скрытая маркировка имеет амплитуду, приспособленную минимизировать нежелательное воздействие на рабочие характеристики FL.

В некоторых вариантах осуществления скрытая маркировка определена колебательным сигналом модуляции, таким, который по существу является периодическим, с периодом 2Т. Полупериод Т колебательного сигнала по существу является меньшим, чем постоянная времени частотного следящего контура мобильной станции, например меньшим, чем примерно 1/60 постоянной времени частотного следящего контура, с тем чтобы частотный следящий контур на мобильной станции по существу не обнаруживал скрытую маркировку. В некоторых вариантах осуществления периодический колебательный сигнал может быть прямоугольным колебательным сигналом с амплитудой, меньшей или равной примерно 50 Гц. В некоторых вариантах осуществления периодический колебательный сигнал уникально идентифицирует ретранслятор посредством обладания уникальным значением Т, таким образом, предусматривая идентификацию ретранслятора на мобильном устройстве. В других вариантах осуществления все ретрансляторы будут обладать периодическим колебательным сигналом с одним и тем же значением Т, таким образом, предусматривая только обнаружение ретранслятора на мобильном устройстве.

В некоторых вариантах осуществления скрытая маркировка определена посредством колебательного сигнала модуляции, который является непериодическим, например BPSK- (с двоичной фазовой манипуляцией), QPSK- (с фазовой манипуляцией с четвертичными сигналами), или OQPSK- (с квадратурной фазовой манипуляцией со сдвигом) кодированным колебательным сигналом с длительностью бита в 2Т. Длительность Т полубита колебательного сигнала в этих вариантах осуществления по существу является меньшей, чем постоянная времени частотного следящего контура мобильной станции, с тем чтобы частотный следящий контур на мобильной станции по существу не обнаруживал скрытую маркировку. В некоторых вариантах осуществления непериодический колебательный сигнал имеет амплитуду, меньшую или равную приблизительно 50 Гц. В некоторых вариантах осуществления непериодический колебательный сигнал уникально идентифицирует ретранслятор посредством обладания уникальной последовательностью бит, таким образом, предусматривая идентификацию ретранслятора на мобильном устройстве. В других вариантах осуществления, все ретрансляторы будут обладать одним и тем же колебательным сигналом с одной и той же последовательностью бит, таким образом, предусматривая только обнаружение ретранслятора на мобильном устройстве.

Раскрыта мобильная станция, которая принимает большое количество пилот-сигналов прямой линии связи и идентифицирует наличие колебательного сигнала быстрой частотной скрытой маркировки, чтобы определить, ретранслированы ли какие-либо из сигналов прямой линии связи. Мобильная станция включает в себя приемник для приема сигналов прямой линии связи, частотный следящий контур для предоставления возможности точной демодуляции FL-сигналов и AFLT-искатель. AFLT-искатель обнаруживает пилот-сигналы и выполняет фазовые измерения пилот-сигнала, в том числе измеряя время прибытия большого количества пилот-сигналов прямой линии связи. Мобильная станция также включает в себя систему идентификации ретранслятора, сконфигурированную, чтобы обнаруживать и/или идентифицировать скрытую маркировку в FL-сигнале, если она имеет место. Система идентификации ретранслятора обнаруживает ретранслятор по FL-сигналу посредством отыскивания в сигнале прямой линии связи наличия колебательного сигнала скрытой маркировки. Система идентификации ретранслятора идентифицирует ретранслятор по сигналу прямой линии связи посредством отыскивания в сигнале прямой линии связи наличия колебательного сигнала скрытой маркировки, извлечения колебательного сигнала скрытой маркировки, если присутствует, и осведомления о свойстве колебательного сигнала скрытой маркировки, которое уникально идентифицирует ретранслятор. Частотный следящий контур по существу не обнаруживает колебательный сигнал скрытой маркировки, вследствие его быстрой частоты.

Также раскрыт способ для установления информации определения местоположения мобильной станции. Способ включает в себя установление информации определения местоположения по прямой линии связи большого количества пилот-сигналов в зоне, где могут присутствовать ретрансляторы. Способ начинается выполнением AFLT-поиска в мобильной станции, чтобы обнаруживать пилот-сигналы и измерять наиболее раннее время прибытия большого количества пилот-сигналов. Мобильная станция затем выбирает первый пилот-сигнал, захваченный во время AFLT-поиска, и сортирует по ретрансляторам пилот-сигнал посредством выполнения AFLT-поиска ретранслятора по первому пилот-сигналу, в том числе отыскивания быстрой частотной скрытой маркировки, которая идентифицирует ретранслированный сигнал. Частота колебательного сигнала скрытой маркировки такова, что частотный следящий контур в мобильной станции по существу не обнаруживает скрытую маркировку на мобильной станции. Способ продолжается повторением этапов выбора и сортировки по ретрансляторам для большого количества других выбранных пилот-сигналов до тех пор, пока не получено количество отсортированных по ретрансляторам пилот-сигналов, достаточное, чтобы обусловить определение местоположения мобильной станции. В заключение, фазовые измерения пилот-сигнала и информация о ретрансляторе для пилот-сигналов, полученные при AFLT-поиске, предоставляются либо системе определения положения мобильной станции, либо сетевому объекту определения положения, чтобы определить положение мобильной станции.

Информация о ретрансляторе, полученная во время поиска ретранслятора, может в минимуме содержать в себе информацию относительно того, успешно ли был пилот-сигнал сортирован по ретрансляторам или нет, и когда это выполнено, был ли пилот-сигнал ретранслирован или нет. В одном из вариантов осуществления, информация о ретрансляторе содержит в себе только указание того, успешно или нет пилот-сигнал был сортирован по ретрансляторам, и если да, был или нет сигнал ретранслирован, с тем чтобы система определения положения мобильной станции или сетевой объект определения положения могли определить положение мобильной станции посредством исключения измерений по ретранслированным пилот-сигналам и любым пилот-сигналам, которые не были успешно сортированы по ретрансляторам.

В еще одном варианте осуществления AFLT-поиск ретранслятора идентифицирует идентификатор (ID) ретранслятора по колебательному сигналу скрытой маркировки, если таковая присутствует. В этом варианте осуществления информация о ретрансляторе, полученная во время поиска ретранслятора и предоставленная системе определения положения мобильной станции или сетевому объекту определения положения, также включает в себя идентификатор ретранслятора для каждого пилот-сигнала, идентифицированного в качестве транслированного, который предоставляет возможность использования измерений транслированного сигнала в вычислении местоположения.

В некоторых вариантах осуществления, в которых A-GPS используется, чтобы устанавливать условия определения местоположения, GPS-поиск выполняется перед выполнением AFLT-поиска ретранслятора. Если достаточно GPS-измерений получено для установления условий определения местоположения, AFLT-поиск ретранслятора может быть пропущен в интересах уменьшения времени местоопределения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Для более полного понимания этого изобретения далее будет сделано обращение к последующему подробному описанию вариантов осуществления, которые проиллюстрированы на сопутствующих чертежах, на которых:

Фиг. 1 - вид в перспективе большого количества базовых станций сети беспроводной связи, здания, содержащего размещенный на нем ретранслятор, спутников GPS и пользователя, удерживающего мобильную станцию;

Фиг. 2 - иллюстрация примерной сотовой структуры зоны покрытия базовой станции;

Фиг. 3 - структурная схема системы частотного маркирования ретранслятора прямой линии связи (FLRFWM), включающей в себя базовую приемопередающую станцию (BTS), ретранслятор и мобильную станцию (MS);

Фиг. 4 - диаграмма, которая показывает один из примеров колебательного сигнала F(t) модуляции, примененного частотным модулятором (фиг. 3), чтобы скрыто маркировать FL-сигнал;

Фиг. 5 - диаграмма, которая показывает еще один пример колебательного сигнала F(t) модуляции, который содержит колебательный BPSK-сигнал;

Фиг. 6 - структурная схема одного из вариантов осуществления мобильной станции, объединяющей в себе возможности беспроводной связи и определения местоположения и включающей в себя систему идентификации ретранслятора;

Фиг. 7 - блок-схема алгоритма, которая иллюстрирует поиск идентификации ретранслятора, выполняемый по одному контрольному сигналу (пилот-сигналу);

Фиг. 8 - структурная схема, которая иллюстрирует поиск идентификации ретранслятора, используемый, чтобы определять идентификатор ретранслятора по контрольному FL-сигналу в одном из вариантов осуществления;

Фиг. 9 - блок-схема алгоритма, которая иллюстрирует AFLT-поиск ретранслятора, выполняемый по многочисленным контрольным FL-сигналам в одном из вариантов осуществления;

Фиг. 10 - блок-схема алгоритма, которая иллюстрирует AFLT-поиск ретранслятора, выполняемый по многочисленным контрольным FL-сигналам в еще одном варианте осуществления, оптимизированном по минимальному времени на идентификацию; и

Фиг. 11 - блок-схема алгоритма одного из примерных способов определения положения мобильной станции с использованием AFLT- или A-GPS-системы в сотовых зонах покрытия, в которых присутствуют ретрансляторы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Это изобретение описано в последующем описании со ссылкой на чертежи, на которых одинаковыми номерами представлены одни и те же или подобные элементы.

Словарь терминов и сокращений

Последующие термины и сокращения использованы на всем протяжении подробного описания:

AFLT	Усовершенствованная трилатерация прямой линии связи. Технология местоопределения, которая использует измеренное время прибытия радиосигналов с базовых станций (и, не обязательно, другие наземные измерения) мобильной станции.
AFLT-искатель	Часть мобильной станции, которая проводит поиски контрольных сигналов от каждой базовой станции, которая может быть принята во внимание.
A-GPS	Усиленная глобальная система местоопределения. Технология местоопределения, основанная на GPS-измерениях псевдодальности, но использующая AFLT- или подобную основанную на BTS технологию определения местоположения для содействия в определении положения.
Базовая станция	Узел, который связывается с мобильными станциями, например, базовая станция может включать в себя базовую приемопередающую станцию (BTS), Мобильный центр коммутации (MSC), Мобильный центр местоопределения (MPC), Объект определения положения (PDE) и любую функцию организации межсетевого взаимодействия (IWF), требуемую для сетевого соединения.
BPSK	Двоичная фазовая манипуляция.
BTS	Базовая приемопередающая станция. Стационарная станция, используемая для связи с мобильными станциями, которая включает в себя антенны для передачи и приема сигналов беспроводной связи.
C/A-коды	Коды грубого отсчета/захвата. Периодические последовательности, передаваемые GPS-спутниками, используемые, чтобы идентифицировать передающий GPS-спутник и измерять псевдодальность от наблюдаемого GPS-спутника до GPS-приемника.
CDMA	Множественный доступ с кодовым разделением каналов. Высокопроизводительная цифровая беспроводная технология.
CSM	Модем узла сотовой связи. Набор микросхем для оборудования беспроводной базовой станции.
FL	Прямая линия связи. Передача с базовой станции (BTS) на мобильную станцию (MS).
FTL	Частотный следящий контур. FTL отслеживает частоту несущей принимаемого сигнала в канале связи, чтобы предоставить возможность точной демодуляции.
GPS	Глобальная система местоопределения. Технология, использующая измерения расстояний до GPS-спутников, чтобы определять трехмерное местоположение.
GSM	Глобальная система для мобильной связи.
MS	Мобильная станция. Термин, используемый, чтобы описывать абонентскую телефонную трубку или беспроводное терминальное устройство.
MSM	Модем мобильной станции.
PCS	Персональные услуги связи. Все цифровые сотовые передачи, которые работают в диапазоне 1,8-2,0 ГГц.
PDE	Объект определения положения. Сетевой объект, который управляет определением положения мобильной станции.
Набор контрольных сигналов (активных)	Контрольные сигналы, ассоциативно связанные с прямыми каналами трафика (потока обмена), в текущий момент назначенные мобильной станции. Они являются самыми мощными контрольными сигналами, принимаемыми мобильной станцией от локальных базовых станций, и типично являются сигналами многолучевого распространения одного и того же контрольного сигнала.
Набор контрольных сигналов (кандидатов)	Все контрольные сигналы, которые могли быть приняты к рассмотрению мобильной станцией, чья мощность, когда измерена базовой станцией, превышает заданное пороговое значение «по эфиру».
Набор контрольных сигналов(соседей)	Все контрольные сигналы, передаваемые базовыми станциями по соседству с базовой станцией, в текущий момент осуществляющей передачу на мобильную станцию, такие, что они могут быть приняты мобильной станцией.
Контрольные сигналы	Радиосигналы, принимаемые с локальных базовых станций, которые идентифицируют базовую станцию.
PN-коды	Псевдослучайные шумовые коды. Определенные последовательности, передаваемые BTS-станциями, используемые в качестве идентификаторов для соты (или сотового сектора), для расширения спектра, и чтобы скремблировать голосовую и информационную связь. PN-коды также используются, чтобы определять псевдодальность от отслеживаемой BTS до мобильной станции.
PPM	Фазовое измерение контрольного сигнала. Измерения контрольных сигналов, полученные из AFLT-поиска, включающие в себя измерение сдвиг PN-кода.
PRM	Измерения псевдодальности. Измерения сигналов GPS-спутника из поиска GPS-спутника, включающего в себя измерение сдвига C/A-кода.
QPSK	Фазовая манипуляция с четвертичными сигналами.
Ретранслятор	Устройство, которое принимает, усиливает и повторно передает радиосигнал на и с BTS.
RL	Обратная линия связи. Передача с мобильной станции (MS) на базовую станцию (BTS).
RMSE	Среднеквадратическая ошибка. Оценка RMSE предоставляет погрешность измерения, на основании мощности пути распространения, используемой для описания фазы контрольного сигнала.
SNR	Отношение сигнал-шум.
TRK_LO_ADJ	Сигнал, который управляет управляемым напряжением температурно-компенсированным генератором на кварцевом резонаторе (VCTCXO) в мобильной станции. Типично, все тактовые импульсы и опорные частоты в мобильной станции вырабатываются из этого генератора.

Таблица переменных

f	Частота колебательного сигнала модуляции, в Гц
fA	Амплитуда (размерная характеристика) колебательного сигнала модуляции, в Гц.
fС	Частота элементарного CDMA-сигнала (= 1,2288 МГц).
n	Общее количество бит, используемых для кодирования идентификатора ретранслятора.
N	Общее количество возможных идентификаторов ретранслятора, которое может быть получено с использованием конкретной схемы скрытой маркировки.
NPOST	Количество раз, которое выполняется когерентное накопление над выходным сигналом комплексного ротора при частотной корреляции.
NPRE	Количество выборок контрольного сигнала из AFLT-искателя, которые должны быть когерентно накоплены.
T	Полупериод колебательного сигнала модуляции в элементарных CDMA-сигналах.
TC	Период элементарного CDMA-сигнала (=1/fС).
TCPD	Частота обновления векторного произведения в элементарных CDMA-сигналах.
TFC	Время для выполнения алгоритма частотной корреляции в виде фоновой задачи в программно-аппаратных средствах.
TMAX	Самый длинный полупериод колебательного сигнала модуляции в элементарных CDMA-сигналах
TMIN	Самый короткий полупериод колебательного сигнала модуляции в элементарных CDMA-сигналах

Среда

Фиг. 1 - вид в перспективе большого количества базовых приемопередающих станций 10 сети беспроводной связи, здания 14, содержащего размещенный на нем ретранслятор 16, GPS-спутников 18 и пользователя 20, удерживающего мобильную станцию 22.

BTS 10 содержат любой набор базовых станций, используемый в качестве части сети беспроводной связи для связи с мобильной станцией. BTS типично предоставляют услуги связи, которые предоставляют мобильной станции, такой как беспроводный телефон, возможность связываться с другими телефонами через сеть 12 беспроводной связи; однако BTS также могли бы быть использованы другими устройствами и/или для других целей беспроводной связи, таких как Интернет-соединение с «карманными» цифровыми вспомогательными устройствами (PDA).

В одном из вариантов осуществления BTS 10 являются частью сети беспроводной CDMA-связи; однако в других вариантах осуществления могут быть использованы другие типы сетей беспроводной связи, такие как сети GSM. В этом варианте осуществления каждая из BTS периодически испускает псевдослучайную последовательность, которая уникально идентифицирует BTS. Псевдослучайная последовательность является последовательностью бит, которая полезна приемнику, чтобы осуществлять захват. В терминологии CDMA эта псевдослучайная последовательность обозначена термином «контрольный сигнал»; в качестве используемого в материалах настоящей заявки термин контрольный сигнал может применяться к любой системе беспроводной связи, а также к CDMA-системам.

Ретранслятор 16 в его основном виде содержит усилитель и принимает и передает усиленные контрольные сигналы между BTS и мобильной станцией. Ретрансляторы стратегически могут быть расположены по всей сотовой сети, в которой, в ином случае, встречаются мертвые зоны, интерференция и неудовлетворительное обслуживание, чтобы улучшать отношения сигнал-шум посредством усиления контрольных сигналов с BTS-станций на дополнительные зоны покрытия.

GPS-спутники 18 содержат любые классы спутников, используемых для установления определения местоположения GPS-приемника. Спутники непрерывно посылают радиосигналы, которые GPS-приемник может обнаруживать, а GPS-приемник измеряет количество времени, которое отнимается на то, чтобы радиосигнал покрыл расстояние от спутника до приемника, посредством коррелирования (сопоставления) локальной копии C/A-кода GPS-спутника и сдвига ее во времени до тех пор, пока она не достигнет корреляции с принятым C/A-кодом спутника. Поскольку скорость, с которой радиосигналы распространяются, известна, а спутники синхронизированы, чтобы периодически испускать их сигналы каждую миллисекунду, совпадающую с «моментом времени GPS», возможно определять, насколько далеко сигналы распространились, посредством определения того, как долго им пришлось прибывать. В отношении пользователя, расположенного на открытом пространстве, GPS-приемник типично обладает беспрепятственной видимостью спутников; таким образом, когда пользователь на открытом пространстве, измерение времени прибытия GPS-сигнала является простым, поскольку обычно существует прямой «луч обзора» от спутника до приемника. Однако в контексте беспроводной связи пользователь может быть расположен в большом городе со зданиями или другими препятствиями, которые GPS-местоопределение более затруднительным.

Фиг. 2 иллюстрирует примерную сотовую структуру зоны покрытия BTS. В такой примерной структуре большое количество шестиугольных зон 24 покрытия BTS, прилегающих одна к другой в симметрично мозаичной компоновке. BTS 10 расположены соответственно в пределах каждой из зон 24 покрытия BTS и обеспечивают покрытие в пределах зоны, в которой они расположены. Более точно, в целях описания в материалах настоящей заявки, BTS 10a обеспечивает покрытие в пределах зоны 24а, BTS 10b обеспечивает покрытие в пределах зоны покрытия 24b и так далее.

В идеальной сотовой сети связи зоны 24 покрытия сконфигурированы прилегающими друг к другу, чтобы предоставлять неразрывное сотовое покрытие мобильной станции, в то время как она перемещается через разные зоны покрытия. Однако большинство сотовых сетей имеют мертвые зоны, интерференцию и другие препятствия, которые являются причиной проблем с сотовым покрытием. Например, окружающая среда, подобная туннелям, гаражам и спортивным стадионам, создает проблемы для сотовых услуг. В качестве других примеров покрытие протяженного шоссе и сельских районов может быть очень дорогостоящим для поддержки BTS-станциями. Соответственно, один или более ретрансляторов 16 могут быть размещены в пределах зоны покрытия, для того чтобы улучшать или расширять покрытие BTS при много меньшей стоимости, чем с установкой еще одной BTS.

В одном из вариантов осуществления ретрансляторы 16 содержат антенны и приемопередатчики, которые отправляют и принимают сигналы на и с мобильных станций и BTS-станций, таких как будут описаны более подробно со ссылкой на фиг. 3. В одном из простых примеров ретранслятор усиливает принимаемые сигналы и повторно передает их на той же частоте.

На фиг. 2 пользователь 20, удерживающий мобильную станцию 22, размещен в пределах первой зоны 24а покрытия. Мобильная станция 22 может быть неспособной принимать достаточно сильный контрольный сигнал от первой BTS 10а из-за интерференции от препятствия, такого как большое здание (не показано). Кроме того, мобильная станция 22 может быть неспособной принимать достаточно сильный контрольный сигнал непосредственно от второй BTS 10b из-за относительно дальнего расстояния. Однако ретранслятор 16b размещен надлежащим образом в пределах зоны 24b покрытия, с тем чтобы местоположение мобильной станции 22, которая могла бы в других обстоятельствах испытывать перерыв в обслуживании, могло быть в достаточной мере покрыто. Другими словами, когда контрольный сигнал передается со второй BTS 10b, он будет усилен посредством ретранслятора 16b и принят на мобильной станции 22.

Мобильная станция 22 обладает возможностями определения местоположения так, как описано выше, в том числе AFLT, и поэтому может использовать не только контрольные сигналы, в настоящий момент предназначенные мобильной станции (то есть набор активных), но также может использовать сигналы за пределами набора активных в целях определения положения мобильной станции. Например, в одном из вариантов осуществления, мобильная станция отыскивает контрольные сигналы, присутствующие в перечне 29 соседей, который является перечнем контрольных сигналов, которые могли бы быть пригодными для приема мобильной станцией. Перечень соседей может быть поставлен, например, с базовой станции.

Может быть отмечено, что определенные контрольные сигналы в перечне соседей могут быть отобраны для набора 28 кандидатов (то есть контрольных сигналов, которые могут наблюдаться мобильной станцией, чья мощность, когда измерялась мобильной станцией, превышает заданное пороговое значение «по эфиру») или набора 27 активных (то есть контрольных сигналов, ассоциируемых с каналами прямого потока обмена, в текущий момент назначенных мобильной станции, которые являются самыми мощными контрольными сигналами, принятыми мобильной станцией от локальных базовых станций, и типично являются сигналами многолучевого распространения одного и того же контрольного сигнала) согласно текущим CDMA-стандартам.

Для того чтобы использовать AFLT-измерения при установлении условий определения местоположения мобильной станции 22, контрольные сигналы (в любом из наборов: активных, кандидатов или соседей) должны быть успешно рассортированы по ретрансляторам, и если ретранслированы, мобильная стация должна определить, из какого именно ретранслятора сигнал приходил; кроме того, местоположение и внутренние задержки ретрансляторов также должны быть известны и доступны, для того чтобы использовать ретранслированные AFLT-измерения при расчете определения местоположения.

Как предварительно описано в материалах настоящей заявки, традиционные системы AFLT- и A-GPS-местоопределения в пределах мобильной станции не обнаруживают и/или не идентифицируют ретранслированный сигнал, который делает фазовые измерения контрольного сигнала для определения положения по существу бесполезными в зоне, имеющей ретрансляторное покрытие. Чтобы обойти эту проблему, в настоящей заявке раскрыты ретранслятор, который способен уникально скрыто маркировать сигнал прямой линии связи, и мобильная станция, которая способна обнаруживать и идентифицировать скрыто маркированный ретранслированный сигнал. Поскольку мобильная станция способна обнаруживать и идентифицировать, ретранслирован или нет сигнал и, если ретранслирован, из какого именно ретранслятора сигнал приходил, точная информация о положении может быть определена с использованием любого из сигналов: активных, кандидатов и соседей, принятых мобильной станцией. В дополнение, в материалах настоящей заявки раскрыты ретранслятор, который способен (уникально или неуникально) скрыто маркировать сигнал прямой линии связи, и мобильная станция, которая способна только обнаруживать скрыто маркированные ретранслированные сигналы. В этом варианте осуществления, поскольку мобильная станция способна только обнаруживать, ретранслирован или нет сигнал, все ретранслированные контрольные сигналы (и контрольные сигналы, которые не были успешно отсортированы по ретрансляторам) должны быть исключены из установления условий определения местоположения.

Описание

Система скрытого частотного маркирования ретранслятора прямой линии связи (FLRFWM)

Фиг. 3 - структурная схема системы связи, которая реализует FLRFWM-систему. Система связи включает в себя базовую приемопередающую станцию (BTS) 10, ретранслятор 16 и мобильную станцию (MS) 22. BTS 10 содержит антенну 30 для передачи с нее контрольного сигнала 31 прямой линии связи. Ретранслятор 16 содержит первую антенну 32 для приема сигнала 31 прямой линии связи от BTS 10, усилитель 33 для усиления сигнала, быстрый (высокоскор