[发明专利]CDMA通信网中远端台的定位装置和方法

说明书

发明领域

本发明一般涉及通信网。具体而言，本发明涉及用卫星和其他方面信号测量的组合，对码分多址系统远端台定位的装置和方法

背景技术

管理机构的约束，加上通信公司期望通过提供与竞争者不同的业务增大年收入，促进在无线网布置定位技术。此外，在1996年6月，美国联邦通信委员会(FCC)还命令支持强化应急911(E-911)业务。该命令的第1阶段要求扇区和蜂窝区把信息送回给公众安全应答点(PSAT)代理者。该命令第2阶段要求把蜂窝网收发机的位置送回PSAT。遵照该FCC命令，到2005年，总共77000个站要配备自动定位技术。

为了提供自动定位性能，正在考虑许多方法。一种方法涉及从许多区站测量到达信号时间差。这些信号形成三角测量，以提取定位信息。不幸的是，此方法要求实施区站高度集中和/或增加其发射功率。这通常不适合典型CDMA系统，因为该系统每一话机仅发送足以到达最近区站的信号功率。由于三角测量要求与至少3个区站通信，必须增加区站的集中，或增加各无线台的信号功率。

在任何情况下，任一抉择均显著欠妥。增加区站数成本会太高。增加信号功率会增加每一无线台的重量和费用，并增加无线用户间干扰的可能性。此外，三角测量法不可能提供FCC命令所要求的准确度。

考虑的另一种方法涉及给蜂窝网电话添加整套全球定位系统(GPS)功能。虽然此方法使无线台费用和重量显著增加，要求捕获颗卫星，并且速度有些慢，但该方法是支持定位业务的最准确方法。

为了加速进程，第3种方法对无线台发送补助信息，指示无线台在GPS载波频率中观察的部位。多数GPS接收机采用“PGPS卫星历书”，尽量减少接收机在频率区对可见卫星所发信号进行的搜索。该历书为15000位的数据组，包含粗略星历表(给出特定时间段中某些时间上卫星座标的表格)和整体星座的时间模型数据。该历书中有关卫星位置和当前日时的信息仅为近似信息。没有历书，则GPS接收机必须进行最大可能范围的频率搜索，以捕获卫星信号。还需要另外进行处理，以获得助于捕获其他卫星的附加信息。

由于需要搜索大量频率箱，信号过程要进行几分钟。每一频率箱具有一中心频率和预定频它。因书的利用减小卫星多谱勒效应或信号偏移的不确定性。因而减少必须搜索频率箱数。该卫星历书可从GPS导航消息提取，或作为数据或信令消息在下行(正向)链路发送给接收机。收到此信息时，接收机进行GPS信号处理，以决定其位置。

尽管此方法对无线台定位有些加快，但仍遇到远端台首先捕获至少4颗卫星的先决条件。这在都市环境下存在问题。因此，需要一种发明，使无线台位置寻找速度能提高，并改善业务可用性。最好是该发明进行定位需要的卫星信号数最少。

此发明与为大量系统用户提供服务的通信系统中用的CDMA调制系统和方法兼容。美国专利号4901307中可找到这种多址系统中CDMA系统和方法进一步的讨论。该专利题目为“采用卫星或地面中继器的扩频多址通信系统”(“SPTEAD SPECTRUMMULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIALREPEATERS”)，已转让给本发明受让人，按参考资料在此引入。此外，该发明最好还能适应其他通信系统中用的其他调制系统和方法，诸如时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和调幅(AM)等方案。

发明内容

广义而言，本发明涉及通信网。具体而言，本发明涉及在远端台用参考导频信号到达时间作为时间基准对码分多址网远端台进行定位的装置和方法。相对该基准时间测量远端台收到的GPS信号和其他导频信号的到达时间差(TDOA)。根据这些测量，决定远端台的位置。本发明将定位问题作为TDOA处理。

本发明一实施例提供诸如CDMA网之类同步通信网中，对远端台定位的方法。在远端台接收多个信号，这些信号包括来自全球定位系统(GPS)的信号和从地面基站发送的信号。从地面基站收到的一个信号用于建立基准时间。此实施例中，网络时间信号是参考导频信号(诸如通信网基站所发射含零相位导频PN序列的导频信号)，但可为共同相同传输特性的任何类型信号。此导频序列与GPS系统同步。然后，根据基准时间决定多个定时信号的到达时间差，从而用这些TDOA判定远端台位置，下文详细说明中将讨论。