[发明专利]在CDMA移动通信系统里确定移动终端位置的方法和系统

说明书

交叉相关申请

本专利申请要求享受1998年4月8日提交的第60/081117号共同未决美国临时专利申请的优先权，这里将这一专利申请的全部内容引入作为参考。

本申请还要求享受1997年12月12日提交的第08/989491号共同未决美国专利申请的优先权，在这里将这一专利申请的全部内容引入作为参考。

发明背景

技术领域

总的来说，本发明涉及移动通信领域，具体而言，涉及在采用码分多址(CDMA)标准的移动无线电系统中，确定移动无线电终端位置的一种方法和系统。

相关技术

在现有的和未来的移动通信系统里，对移动定位(“地理位置”)能力的需求越来越迫切。移动定位功能最好在有关的蜂窝系统内进行，至少部分地在有关的蜂窝系统内进行，而不是完全依赖于外部系统(例如全球定位系统也就是GPS)。在蜂窝系统中进行定位所碰到的主要问题是确定如何正确地测量到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)或者类似的传播时间。一旦拥有这些测量技术中的一种，就会有许多现成的算法可以用于计算移动台(MS)的地理位置。

蜂窝系统中定位的现状可以大体分成以下两类：

1．位置区--当前小区的位置提供了MS位置的粗略信息。

2．越区切换解决方案--最简单的定位概念(但能提供适当的精度)建立在向许多基站(BS)进行越区切换(包括软切换)的方法之上。这些BS中的每一个都要测量它自己和有关MS之间的传播时间。该方法实现起来相对简单，因为它不需要无线电部分进行多少改变。同时，BS也不需要采用绝对时间基准。然而，设计人员相信，这一方法的“可听性”并不令人满意(也就是说切换到不同地理位置上两个其它的BS只在少数情形下是可能的)，特别是如果该系统采用的是一种1个小区的频率复用方式。

3．天线阵解决方案--如果一个BS有一个天线阵，那么MS的位置可以从估计的方向和通信信号的往返延迟计算出来。

4．MS中的GPS解决方案--可以在MS里安装一个GPS接收机。但这一方法会使MS内的计算和接收机过于复杂。

5．下行链路解决方案--这些方法建立在MS的测量结果上。MS测量BS发射的信号(例如在CDMA系统中的导频数据)。这些解决方案里采用的方法需要BS有一个绝对的时间基准，也就是需要BS实现同步。

6．上行链路解决方案--这些解决方案建立在BS的测量基础之上。这些BS测量MS发射的信号(例如很长的叫做训练序列的信号)。这些解决方案里采用的方法需要BS有一个绝对的时间基准，也就是需要BS实现同步。

7．上行链路/下行链路组合解决方案--第08/935421号共同转让的美国专利申请描述了一种方法，它组合了上行链路和下行链路解决方案，因而不需要BS拥有绝对时间基准，也就是不需要BS实现同步。

因此，如上所述，第二个、第三个和第四个解决方案存在很大的缺点。独立下行链路解决方案(5)有一个固有的问题，它不能“听”到足够的有关BS的信号。这就是所谓的“远近问题”，在CDMA系统里这一问题特别严重。上行链路/下行链路组合解决方案(7)也有以下缺点：1)定位过程可能需要相当长的时间，因为必须完成对上行链路和下行链路的测量；2)定位过程的可靠性降低，因为“可听性”受限于性能最差的(上行或者下行)链路；以及3)这一定位过程占用了比平常更多的信息带宽。

独立上行链路解决方案(6)有某些明显的问题。例如，远近问题可以通过在上行链路上提高MS的发射机功率来解决，并用相对较长的时间发射一个已知信号。但这一方法会对系统性能产生严重影响。例如，为了解决可听性问题，MS信号不得不用相对较高的功率发射。这一高功率发射会在服务小区内以及周围小区内导致容量下降。还有，如果MS发射一个已知序列，它就必须用这一信号替换正常的语音信道(可能会导致语音中断)，或者并行发送信号。后一方法会增加MS的复杂性、电池消耗和占用的信息带宽。当然，如果信号发射时间较长，这些问题就会更加突出。但是，如同下面将详细介绍的那样，本发明成功地解决了上述问题。

发明简述