[发明专利]蜂窝通信网

说明书

本发明与蜂窝通信网有关，具体地说，本发明提出了一种对与这样的网络通信的移动台(MS)定位的方法。本发明特别适用于按照码分多址(CDMA)协议工作的蜂窝通信网。在某些这样的系统中，所有的基站收发信台(BTS)在称为下行链路的相同射频频谱部分内向所有的MS发送，而所有的MS在称为上行链路的不同的射频频谱部分内发送。

在这样的系统内有一个要求，网络应能对在本网络内工作的MS定位(即确定这种MS的位置)。为了达到这个目标近来建议移动台要检测除了与之通信的主要基本站外至少两个地理上分开的基站所发送的信号。然后，MS可以将从至少两个其他基站接收的信号的到达时间通过它的服务基站g向网络报告。倘若网络知道信号离开相应的其他基站的时间，它就能计算出信号从这些其他基站传播到移动台所用的时间，从而计算出MS到各基站的距离。从往返行程延迟的测量结果中可以计算出MS到服务BTS的距离。有关MS到至少3个位置精确已知的BTS的距离的信息使网络可以用三角法估测出MS的位置。

然而，在CDMA系统中实现这个方法有一个问题，因为所有的基站在一个共同的频率范围(下行链路，有时也称为正向链路)内发送。为了使在一个特定的信道上的信号可以检测出来，这些信号必须以对所有在相同频谱部分内发送的其他信号的总功率具有一定的比例的功率被接收。每个BTS以只是在本小区的区域内可以接收到的适当功率发送信道，以避免过分干扰其他小区。任何BTS的任何信道在其他小区内接收到的功率都很小，通常不满足到达时间测量需满足的功率比的要求。特别是对于那些处在它们的服务BTS附近的MS更是这样，来自这个BTS的功率(可以看作对测量来自其他BTS的信号的干扰)是很高的。为了解决这个问题，已经建议在需要对一个移动台定位时，与这个移动台通信的主基站将在一些预定时间短期停止在下行链路上的所有传输，以使移动台能在这些时间内检测其他基站的传输。

这个方案有一些缺点，其中包括如下三个主要缺点。第一，在每个静止期(通常称为空闲时隙)期间，主基站不能向任何在与之通信的移动台发送任何信息。第二，由于这些基站通常并不相互同步，因此必须提供某种机制，使所有的基站可以知道所有邻近基站的相对定时。这使网络增加了额外的复杂性。第三，移动台需要一个规格相当高的自动增益控制单元(AGC)作为它的接收电路的部件，以便能迅速地从检测来自它的主基站的传输转换到检测来自其他较远基站的功率低得多的传输。

另一个已知的对在CDMA蜂窝通信网内的移动台定位的方法涉及采用一些设置在网络各个关键位置的信标。这些信标只是以已知的功率电平发送信号，使得在网络内充分接近它们的移动台都能检测到。在信标发送的信号内包括标识本信标的信息。希望予以定位的移动台检测到这些信号后，测量出所接收的这些信号的强度。从接收信号的强度和已知的发射功率可以估计出路径损耗，从而估计出与在这个具体环境中这样的损耗相应的距离。用MS到至少3个地理位置(信标位置)的距离的信息可以计算出MS的位置。这种方法的缺点是测量接收信号的强度并不很可靠，路径损耗与环境有关，而这个关系可能不是非常精确的，而且信标在下行链路上发送导致容量有些损失。

按照本发明，所提供的对在一个包括多个基站和多个定位单元的、移动台与基站通过无线接口相互通信的蜂窝通信网内的一个移动台定位的方法包括下列步骤：

至少一个定位单元在一个预定时间发送一个预定的定位信号，这个预定时间最好可以由MS根据它与一个服务BTS的定时关系确定；

所述移动台确定一个尝试检测所述定位信号的时间窗口；

所述移动台检测所述定位信号；以及

根据所述定位信号到达所述移动台的时间确定一个到达时间值。

这种对移动台定位(即确定移动台的位置)的方法与仅仅根据移动台检测来自与与之通信的主基站(即服务基站)地理上分开的基站的传输的方法相比具有若干优点。例如，与移动台通信的主基站不必为了进行定位而在一些短时间(即空闲时隙)内停止所有传输。此外，利用专用的定位单元可以将这样的定位单元设置在最有利于对移动台定位的地理位置上。然而，基站的位置主要是取决于每个基站成功地向任何处在本基站主要负责的区域(这样的区域通常称为小区)内的移动台发送的需要。以上讨论的现有技术的方法涉及移动台检测来自移动台所在小区以外的其它小区内的基站的传输。相反，采用本发明，一个定位单元可以处在与移动台相同的小区内，而且它可以具体地按在这个小区内可能使移动台接收来自这个小区的某个部分的邻近基站的传输困难的地理特征设置(例如设置在一个挡住邻近基站的巨大建筑物的前面)。