專利名稱：基于使用廣播數(shù)字電視信號(hào)定位的導(dǎo)航服務(wù)的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)是由Matthew D.Pierce和Matthew Rabinowitz于2002年8月提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0/008,613、標(biāo)題為″Services Based on PositionLocation Using Broadcast Digital Television Signals″的共同待審美國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)；而該項(xiàng)申請(qǐng)是由Matthew Rabinowitz和James J.Spilker Jr.于2001年8月17日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?9/932,010、標(biāo)題為″Position Location Using Terrestrial Digital Video Broadcast TelevisionSignals″的共同待審美國(guó)專利申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)；而所述美國(guó)申請(qǐng)09/932,010是由James J.SpilkerJr.和Matthew Rabinowitz于2001年6月21日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?9/887,158、標(biāo)題為″Position Location UsingBroadcast Digital Television Signals Position Location Using TerrestrialDigital Video Broadcast Television Signals″的美國(guó)專利申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)。
由Matthew D.Pierce和Matthew Rabinowitz于2002年11月8日提交的申請(qǐng)?zhí)枮?0/008,613、題目為″Services Based on Position LocationUsing Broadcast Digital Television Signals″的共同待審美國(guó)專利申請(qǐng)，根據(jù)美國(guó)法典第35章第119(e)節(jié)，還要求以下美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)由Matthew Rabinowitz和James J.Spilker于2001年2月2日提交，系列號(hào)為60/265,675，標(biāo)題為″System and Method for Navigation and/orData Communication Using Satellite and/or Terrestrial Infrastructure″；由James J.Spilker于2001年4月3日提交，系列號(hào)為60/281,270，標(biāo)題為″Use of the ETSI DVB Terrestrial Digital TV Broadcast Signals ForHigh Accuracy Position Location in Mobile Radio Links″；由James J.Spilker和Matthew Rabinowitz于2001年4月3日提交，系列號(hào)為60/281,269，標(biāo)題為″An ATSC Standard DTV Channel For Low Data RateBroadcast to Mobile Receivers″；由James J.Spilker和MatthewRabinowitz于2001年5月25日提交，系列號(hào)為60/293,812，標(biāo)題為″DTV Monitor System Unit(MSU)″；由James J.Spilker和MatthewRabinowitz于2001年5月25日提交，系列號(hào)為60/293,813，標(biāo)題為″DTV Position Location Range And SNR Performance″；和由James J.Spilker和Matthew Rabinowitz于2001年5月25日提交，系列號(hào)為60/293,646，標(biāo)題為″Time-Gated oncoherent Delay Lock Loop Trackingof DTV Signals″。
上述所有申請(qǐng)內(nèi)容在此合并作為參考資料。
背景技術(shù)：
1.技術(shù)領(lǐng)域概括地說(shuō)，本發(fā)明涉及定位和基于定位提供服務(wù)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及在根據(jù)數(shù)字電視(DTV)信號(hào)進(jìn)行定位的情況下提供服務(wù)。
2.背景技術(shù)長(zhǎng)久以來(lái)存在有使用無(wú)線電信號(hào)的兩維緯度/經(jīng)度定位系統(tǒng)的方法。已經(jīng)廣泛使用的是諸如羅蘭-C(Loran C)和歐米茄(Omega)的地面系統(tǒng)以及被稱為子午儀(Transit)的基于衛(wèi)星的系統(tǒng)。另一種日漸受到歡迎的基于衛(wèi)星的系統(tǒng)是全球定位系統(tǒng)(GPS)。
GPS最初設(shè)計(jì)于1974年，被廣泛用于定位、導(dǎo)航、勘測(cè)和時(shí)間傳遞(time transfer)。GPS系統(tǒng)是以子同步12小時(shí)軌道中的24個(gè)軌道衛(wèi)星星座為基準(zhǔn)的。每個(gè)衛(wèi)星攜帶一個(gè)精確時(shí)鐘并發(fā)送一個(gè)能被精確跟蹤的偽噪聲信號(hào)以便確定偽距。通過(guò)跟蹤4個(gè)或更多個(gè)衛(wèi)星，人們能夠?qū)崟r(shí)確定世界范圍內(nèi)的三維空間精確位置。在B.W Parkinson和J.J.Spilker，Jr.所著的″全球定位系統(tǒng)——理論與應(yīng)用(Global PositioningSystem-Theory and Applications)″(I和II卷，AIAA，Washington，DC，1996)中提供了更多細(xì)節(jié)。
GPS徹底改革了導(dǎo)航和定位技術(shù)。然而在某些情況下，GPS不太有效。由于GPS信號(hào)以相對(duì)低功率電平(小于100瓦)和通過(guò)較大距離發(fā)送，接收到的信號(hào)強(qiáng)度就相對(duì)較弱(當(dāng)由全向天線接收時(shí)大約為160dBw)。因此在出現(xiàn)障礙物或在建筑物內(nèi)時(shí)，該信號(hào)僅勉強(qiáng)可用或完全不可用。
還建議過(guò)一種使用常規(guī)模擬美國(guó)全國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(NTSC)電視信號(hào)來(lái)確定位置的系統(tǒng)。此提議在題目為″Location DeterminationSystem And Method Using Television Broadcast Signals″的美國(guó)專利第5,510,801號(hào)(1996年4月23日公布)中可以找到。然而，現(xiàn)有的模擬電視信號(hào)包含水平和垂直同步脈沖，本用于相對(duì)較粗的TV掃描電路的同步。另外，在2006年美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)(FCC)將考慮關(guān)閉NTSC發(fā)射機(jī)并再分配寶貴的頻譜，以便使其能被拍賣用于其他被認(rèn)為更有價(jià)值的目的。
了解某個(gè)目標(biāo)或個(gè)人的位置是有用的，或者在提供某些服務(wù)時(shí)甚至是必要的。例如，緊急事件911服務(wù)要求了解呼叫者的位置。類似地，導(dǎo)航服務(wù)通常要求了解用戶的位置。可以不必了解某個(gè)人的位置而提供諸如交通流量報(bào)告和門衛(wèi)服務(wù)這樣的其他服務(wù)，但是如果知道該用戶的位置就能極大地加強(qiáng)這種服務(wù)。
然而，當(dāng)前的定位系統(tǒng)存在顯著缺點(diǎn)，妨礙或阻止了它們被用于許多這類服務(wù)。例如，建議的NTSC系統(tǒng)不適用于要求高精度的服務(wù)。此外，由于NTSC發(fā)射機(jī)可能在2006年關(guān)閉，要求大量初期投資的這種服務(wù)較少吸引力，因?yàn)槭栈赝顿Y的時(shí)間可能有限。GPS系統(tǒng)一般來(lái)說(shuō)比NTSC系統(tǒng)有更高的精度。然而，接收機(jī)相對(duì)復(fù)雜和昂貴，因此使得GPS方案不適用于要求簡(jiǎn)單和/或低廉接收機(jī)的服務(wù)。此外，GPS信號(hào)并不特別健壯(robust)。GPS的低信號(hào)功率使得它在出現(xiàn)障礙物或在建筑物內(nèi)時(shí)勉強(qiáng)可用。其低帶寬信號(hào)還使得易受多徑效應(yīng)影響。GPS衛(wèi)星還以高速行進(jìn)，可能需要很大的多普勒支持來(lái)確定其精確位置。有時(shí)，GPS幾何條件可能不足，導(dǎo)致高幾何精度衰減因子(GDOP)，從而使其難以提供高度精確的位置方位。這些因素使得GPS不適合于許多類型的業(yè)務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)根據(jù)一個(gè)裝置的位置提供服務(wù)而克服了先有技術(shù)的缺陷。該位置是基于該裝置和多個(gè)數(shù)字電視(DTV)發(fā)射機(jī)之間的偽距來(lái)確定的。基于該裝置從DTV發(fā)射機(jī)所接收到的廣播DTV信號(hào)來(lái)計(jì)算該偽距。DTV信號(hào)的例子包括美國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(ATSC)信號(hào)、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)數(shù)字視頻廣播-地面(DVB-T)信號(hào)和日本綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播-地面(ISDB-T)信號(hào)。
使用DTV信號(hào)定位具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，數(shù)字電視信號(hào)具有良好覆蓋范圍。在美國(guó)，由聯(lián)邦通信委員會(huì)托管DTV信號(hào)的使用。此外，比較于GPS方案，DTV定位通常還具有以下優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)單和廉價(jià)的裝置、更強(qiáng)和更大帶寬的信號(hào)、對(duì)多路徑不太敏感和不要求網(wǎng)絡(luò)支持來(lái)調(diào)節(jié)多普勒效應(yīng)。
不同的實(shí)施方案能夠給用戶提供不同的服務(wù)。常規(guī)服務(wù)包括實(shí)際服務(wù)的操作和/或信息提供。性質(zhì)上更實(shí)際的服務(wù)例子包括緊急事件911服務(wù)和路邊援助。基于信息服務(wù)的例子包括導(dǎo)航服務(wù)(例如地圖和方向)、跟蹤(例如目標(biāo)遠(yuǎn)程跟蹤和“黑箱”類型應(yīng)用)、和給裝置位置提供合適信息(例如本地新聞、市內(nèi)交通流量報(bào)告、有關(guān)本地商業(yè)機(jī)構(gòu)和感興趣地點(diǎn)的信息)。在另一種例子中，裝置位置的知識(shí)用來(lái)調(diào)整該裝置的配置(例如調(diào)整蜂窩電話的接收或調(diào)整無(wú)線調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)速率)。其他應(yīng)用將是顯而易見(jiàn)的。
應(yīng)注意所述裝置不需要是移動(dòng)式的，它可以是固定式的。例如，基于DTV的定位可用于調(diào)整固定的電視機(jī)以改善接收情況。這種服務(wù)也不是必須提供給該裝置的用戶，或者說(shuō)這種服務(wù)也不必是在該裝置所在位置提供。例如，在遠(yuǎn)程跟蹤時(shí)，一個(gè)對(duì)象的當(dāng)前位置可能提供給處于某個(gè)中央位置的第三方(例如該對(duì)象的保險(xiǎn)公司)。取決于應(yīng)用，這種服務(wù)可以是該裝置的用戶所請(qǐng)求的，或可以是其未請(qǐng)求的。例如，利用基于信息的服務(wù)，而這種信息可能是被請(qǐng)求的或未被請(qǐng)求的。在某些方案中，存在不同的地理區(qū)域(例如小區(qū)、服務(wù)區(qū)域或時(shí)區(qū))，而服務(wù)取決于裝置位于何種地理區(qū)域。一旦裝置的位置被確定，就可將其映射為該地理區(qū)域之一。接著可以提供適合于該區(qū)域的服務(wù)。
在不同的實(shí)施方案中，可以用不同方式對(duì)不同實(shí)體分配所要完成的各種功能。例如，在一個(gè)方案中，裝置位置是由裝置本身計(jì)算出的，然后被傳送到(或被請(qǐng)求到)服務(wù)提供者的系統(tǒng)。在一個(gè)不同的方案中，裝置位置由與該裝置通信的一個(gè)分立的DTV位置服務(wù)器來(lái)確定。在另一種方案中，沒(méi)有分立的服務(wù)提供者；該裝置本身執(zhí)行該服務(wù)。作為最后的例子，服務(wù)可以通過(guò)很多方式提供。在一個(gè)實(shí)施方案中，服務(wù)提供者直接提供服務(wù)給用戶。在另一實(shí)施方案中，服務(wù)提供者將一個(gè)對(duì)服務(wù)的請(qǐng)求傳送給提供該項(xiàng)服務(wù)的第三方。在又一個(gè)實(shí)施方案中，服務(wù)提供者傳送一個(gè)用于服務(wù)的密鑰代碼給該用戶，因此授權(quán)該用戶獲取這項(xiàng)服務(wù)。
本發(fā)明的其他方面包括用于執(zhí)行上述方法的裝置和系統(tǒng)。在一種方案中，本發(fā)明在可編程處理器上以軟件方式實(shí)施。在另一種方案中，一些或所有功能還以硬件方式實(shí)施。


當(dāng)結(jié)合附圖描述時(shí)，從本發(fā)明以下說(shuō)明書(shū)的詳細(xì)描述和所附權(quán)利要求中將更容易地表現(xiàn)本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征。其中圖1描述適合于實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)系統(tǒng)。
圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一種方法的流程圖。
圖3A-3D是說(shuō)明圖2所示步驟的各種分配的流程圖。
圖4A-4C描述用于提供有關(guān)導(dǎo)航服務(wù)的系統(tǒng)。
圖5描述服務(wù)取決于裝置坐落的地理區(qū)域的一種系統(tǒng)。
圖6描述具有多個(gè)用戶裝置的一個(gè)系統(tǒng)。
圖7說(shuō)明用于確定裝置位置的一種方法。
圖8描述使用三個(gè)DTV發(fā)射機(jī)確定幾何位置。
圖9說(shuō)明從兩個(gè)分立的DTV發(fā)射機(jī)接收DTV信號(hào)的一個(gè)裝置計(jì)算定位的一個(gè)簡(jiǎn)單例子。
圖10描述對(duì)于位于與周圍地面相同高度的一個(gè)DTV發(fā)射機(jī)來(lái)說(shuō)，處在恒定范圍圈上的單個(gè)丘陵的影響。
圖11描述用于對(duì)接收到的DTV信號(hào)進(jìn)行抽樣的一個(gè)抽樣器的實(shí)施方案。
圖12描述一個(gè)非相干相關(guān)器的實(shí)施方案，該非相干相關(guān)器用于搜索由圖11所示抽樣器產(chǎn)生的DTV信號(hào)樣值的相關(guān)波峰。
圖13說(shuō)明ATSC幀的結(jié)構(gòu)。
圖14說(shuō)明該ATSC幀的場(chǎng)同步段的結(jié)構(gòu)。
圖15說(shuō)明該ATSC幀的數(shù)據(jù)段的結(jié)構(gòu)。
圖16表示一個(gè)用于產(chǎn)生ATSC DTV信號(hào)的濾波器的增益函數(shù)曲線圖。
圖17描述一個(gè)監(jiān)測(cè)單元的實(shí)施方案。
圖18說(shuō)明用于以軟件跟蹤的一種裝置。
圖19表示非相干相關(guān)器的輸出曲線圖。
圖20顯示1毫秒信號(hào)樣值的頻譜例子，該信號(hào)來(lái)自從San Jose進(jìn)行DTV廣播的KICU頻道52。
圖21表示產(chǎn)生的6MHz信號(hào)的同相和正交分量的計(jì)算出的自相關(guān)函數(shù)。
圖22表示該6MHz信號(hào)的特性曲線。
圖23描述圖12的相關(guān)器操作的模擬結(jié)果。
圖24描述用于產(chǎn)生基于ETSI DTV信號(hào)的偽距測(cè)量值的一個(gè)接收機(jī)的實(shí)施方案。
圖25表示用于前50個(gè)連續(xù)導(dǎo)頻的載波數(shù)字。
圖26描述連續(xù)導(dǎo)頻的前50個(gè)載波。
圖27描述在8K模式下具有177個(gè)并行載波的復(fù)合連續(xù)導(dǎo)頻的自相關(guān)函數(shù)。
圖28描述前5個(gè)離散導(dǎo)頻的跳頻。
圖29描述在8個(gè)時(shí)間增量上沒(méi)有符號(hào)反轉(zhuǎn)的一個(gè)示例載波的波形。
圖30是該離散導(dǎo)頻的另一個(gè)視圖。
圖31描述568個(gè)跳頻離散導(dǎo)頻的復(fù)合組的自相關(guān)函數(shù)。
圖32表示在前100個(gè)時(shí)間增量觀察到的離散導(dǎo)頻復(fù)合信號(hào)的詳細(xì)的細(xì)微結(jié)構(gòu)。
圖33表示該離散導(dǎo)頻復(fù)合載波的對(duì)稱旁瓣的細(xì)微結(jié)構(gòu)。
圖34描述一個(gè)監(jiān)測(cè)單元的實(shí)施方案。
具體實(shí)施例方式
概述圖1描述適合于實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)系統(tǒng)100。該系統(tǒng)100包括由用戶操作的裝置102；DTV發(fā)射機(jī)106A-106N；監(jiān)測(cè)站108A-108N；DTV位置服務(wù)器110和服務(wù)提供者系統(tǒng)120。DTV發(fā)射機(jī)106廣播DTV信號(hào)，包括廣播給裝置102和監(jiān)測(cè)站108。DTV位置服務(wù)器110鏈接到用戶裝置102(經(jīng)由此示例中的基站104)和監(jiān)測(cè)站108。服務(wù)提供者系統(tǒng)120鏈接到DTV位置服務(wù)器110和用戶裝置102(同樣經(jīng)由此示例中的基站104)。
圖2-3是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明方法的流程圖。一般而言，如圖2所示，在210，利用用戶裝置102接收到的DTV信號(hào)來(lái)確定裝置102的位置。220，提供取決于此位置的一種服務(wù)。
在210，確定裝置102的位置時(shí)，涉及圖1的示例中的DTV發(fā)射機(jī)106、監(jiān)測(cè)站108和DTV位置服務(wù)器110。在一個(gè)實(shí)施方案中(同樣如圖2所示)，在212，裝置102所接收的廣播DTV信號(hào)被用來(lái)計(jì)算用戶裝置102和DTV發(fā)射機(jī)106之間的偽距。而在214，該偽距依次被用來(lái)確定裝置102的位置。在所示實(shí)施方案中，偽距是根據(jù)接收到的DTV信號(hào)，基于DTV發(fā)射機(jī)106和用戶裝置102之間的傳播時(shí)間而確定的。監(jiān)測(cè)站108跟蹤用于各DTV發(fā)射機(jī)106的時(shí)鐘之間的時(shí)鐘相位差。服務(wù)器110利用來(lái)自用戶裝置102的傳播時(shí)間測(cè)量值和來(lái)自監(jiān)測(cè)站108的時(shí)鐘相位差信息來(lái)計(jì)算用戶裝置102的位置。服務(wù)器110還訪問(wèn)天氣服務(wù)器114，以便對(duì)應(yīng)氣象條件進(jìn)行校正，并訪問(wèn)DTV相位中心數(shù)據(jù)庫(kù)112，以便檢索各DTV發(fā)射機(jī)106的已知位置。以下在圖7-34給出各種實(shí)施方案的更多細(xì)節(jié)。
在220，由圖1的示例中的服務(wù)提供者系統(tǒng)120提供服務(wù)。該服務(wù)本身取決于該裝置的位置。在某些應(yīng)用中，在220，向裝置102的用戶提供服務(wù)。在其他應(yīng)用中，向第三方提供服務(wù)。在圖1所示實(shí)施方案中，服務(wù)提供者系統(tǒng)120被鏈接到DTV位置服務(wù)器110，服務(wù)提供者系統(tǒng)120由此而訪問(wèn)該裝置位置。服務(wù)提供者系統(tǒng)120可以訪問(wèn)其他數(shù)據(jù)庫(kù)122、服務(wù)器124等等，以便完成其功能，如同DTV位置服務(wù)器110和用戶裝置102的情況一樣。
任務(wù)分配示例應(yīng)當(dāng)理解，圖1以及用戶裝置102、DTV位置服務(wù)器110和服務(wù)提供者系統(tǒng)120之間的相應(yīng)功能分配僅僅是一個(gè)示例。圖3A-3D說(shuō)明一些其他的分配示例。在這些流程圖中，用戶裝置102、DTV位置服務(wù)器110和服務(wù)提供者系統(tǒng)120各自以一列表示，在一特定列中的一個(gè)活動(dòng)位置表明相應(yīng)的該裝置完成這個(gè)活動(dòng)。
圖3A表示上述討論到的分配。在這個(gè)示例中，在212，該用戶裝置102計(jì)算偽距，然后在213，該偽距被傳送到DTV位置服務(wù)器110。在214，DTV位置服務(wù)器110根據(jù)該偽距確定裝置102的位置，并在215將該位置傳送到服務(wù)提供者系統(tǒng)120。服務(wù)提供者系統(tǒng)在220提供這種服務(wù)。這個(gè)方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，每個(gè)實(shí)體能夠?qū)ｉT從事于其執(zhí)行的功能。例如，如果裝置102由于其被預(yù)定為是移動(dòng)式的而使計(jì)算功率或存儲(chǔ)數(shù)據(jù)受到限制，那么復(fù)雜的計(jì)算或大量數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)到DTV位置服務(wù)器110或服務(wù)提供者系統(tǒng)120上。圖3A的方案還提供了模件性，因?yàn)椴煌膶?shí)體能夠插入給不同的裝置。例如，為了提供不同類型的服務(wù)，可以改變服務(wù)提供者系統(tǒng)120，但仍利用通用的DTV位置服務(wù)器110。在一種變化方案中，相同的實(shí)體同時(shí)起到DTV位置服務(wù)器110和服務(wù)提供者系統(tǒng)120的作用。
在這些不同實(shí)體之間的切換可以基于其他信息。例如，用戶裝置102可以傳送某種其他中間計(jì)算值諸如部分處理的相關(guān)值，而不是在212計(jì)算偽距。類似地，在DTV位置服務(wù)器110和服務(wù)提供者系統(tǒng)120之間的切換可以基于某種其他信息。然而，雖然應(yīng)理解這些切換可以基于其他中間步驟而實(shí)施，但為方便起見(jiàn)，將總是就傳送偽距和裝置102的位置來(lái)討論這兩種切換。
在圖3B，用戶裝置102計(jì)算其自身位置。換句話說(shuō)，裝置102既在212從接收的DTV信號(hào)中計(jì)算偽距，又在214根據(jù)該偽距確定其自身位置。裝置102在215將其位置傳送到服務(wù)提供者系統(tǒng)120，服務(wù)提供者系統(tǒng)120在220提供該項(xiàng)服務(wù)。不需要有分立的DTV位置服務(wù)器110。因此，這一方案的優(yōu)點(diǎn)是只有較少實(shí)體需要協(xié)調(diào)。
在圖3C，用戶裝置102執(zhí)行所有功能。裝置102在212根據(jù)接收到的DTV信號(hào)計(jì)算偽距，在214根據(jù)該偽距確定其位置，并且還在220通常對(duì)其本身或?qū)ζ溆脩籼峁┰擁?xiàng)服務(wù)。沒(méi)有分立的DTV位置服務(wù)器110或服務(wù)提供者系統(tǒng)120。此方案是獨(dú)立的。它不依賴于外部實(shí)體也不需要相應(yīng)的通信鏈路。因此此方案的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其固有的移動(dòng)特性。
圖3D是圖3C的變化方案，其中由外部DTV位置服務(wù)器110執(zhí)行位置計(jì)算。這使得裝置位置的計(jì)算更加可靠和/或精確，但仍然保持圖3C方案的某些移動(dòng)性。
對(duì)一些可能的變化方案加以概述，裝置位置的計(jì)算可以全部由裝置102或由/結(jié)合一個(gè)外部系統(tǒng)(該外部系統(tǒng)指的例如為上述DTV位置服務(wù)器110)來(lái)執(zhí)行。一旦該位置被確定，服務(wù)本身可以由裝置102、DTV位置服務(wù)器110或一個(gè)分立的服務(wù)提供者系統(tǒng)120來(lái)提供。作為最后的變化方案，該服務(wù)可以被提供給裝置102、其用戶、或某個(gè)第三方。其他變化方案將是顯而易見(jiàn)的。選擇哪些實(shí)體、執(zhí)行哪些功能則部分地取決于所要提供的服務(wù)的性質(zhì)。
DTV定位的優(yōu)點(diǎn)無(wú)論怎樣分配各種功能，所有方案都是基于DTV信號(hào)來(lái)確定裝置102的位置。這種方案具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先，數(shù)字電視信號(hào)具有良好覆蓋范圍。在美國(guó)，由聯(lián)邦通信委員會(huì)托管DTV信號(hào)的使用。到2000年末，有超過(guò)166個(gè)DTV發(fā)射機(jī)在工作，而且FCC設(shè)置了這樣的目標(biāo)，即到2006年所有電視廣播將在最新分配的數(shù)字頻道上工作。歐洲和日本也希望達(dá)到類似的覆蓋度。
與GPS相比，DTV信號(hào)還具有功率超過(guò)40dB、而基本上能夠提供優(yōu)于衛(wèi)星系統(tǒng)的幾何圖形的優(yōu)點(diǎn)，由此即使在出現(xiàn)障礙物和在GPS信號(hào)接收通常很差的室內(nèi)時(shí)也允許進(jìn)行定位。DTV信號(hào)的帶寬大約是GPS帶寬的六到八倍，由此能使多徑效應(yīng)最小化。由于高功率以及用于發(fā)射的DTV信號(hào)內(nèi)各分量的性質(zhì)(例如ATSC DTV信號(hào)的低占空系數(shù)和ETSI DTV信號(hào)的稀疏頻率分量)，處理要求是最少的。本發(fā)明的實(shí)施方案與GPS技術(shù)所要求的相比，適用于遠(yuǎn)為更加廉價(jià)、更低速度和更低功率的裝置。此外，與GPS相比，DTV發(fā)射機(jī)和用戶之間的距離改變得非常緩慢。因此，DTV信號(hào)沒(méi)有受到多普勒效應(yīng)的顯著影響。這就使該信號(hào)得以被長(zhǎng)時(shí)間組合(integrated)，結(jié)果形成非常效率高的信號(hào)捕獲。
與常規(guī)蜂窩電話系統(tǒng)相比較，DTV信號(hào)的頻率實(shí)質(zhì)上更低，因此具有更好的傳播特性。例如，DTV信號(hào)比蜂窩信號(hào)經(jīng)歷更寬的繞射，因此較少受丘陵的影響并具有較大視界。同樣，該信號(hào)具有更好的穿越建筑物和車輛的傳播特性和移動(dòng)性。當(dāng)用于定位蜂窩電話時(shí)，不同于地面到達(dá)角度/到達(dá)時(shí)間定位系統(tǒng)，本發(fā)明的實(shí)施方案不要求改變蜂窩基站的硬件，并能夠?qū)崿F(xiàn)大約1米的準(zhǔn)確度。所述技術(shù)不依賴于空中接口、不依賴于是否是GSM(全球移動(dòng)系統(tǒng))、AMPS(先進(jìn)移動(dòng)電話業(yè)務(wù))、TDMA(時(shí)分多址)、CDMA等等。已經(jīng)分配給DTV發(fā)射機(jī)寬范圍的UHF(超高頻)頻率。因此，該系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)建有冗余度，防止了由于吸收、多路徑和其他衰減效應(yīng)造成的在特定頻率上的強(qiáng)衰落。
圖4-6描述用于不同示例性服務(wù)的示例實(shí)施方案。在這些圖中，為清楚起見(jiàn)，省略了系統(tǒng)的定位部分，但這些部分大體如同的先前描述。這些附圖表示該系統(tǒng)的服務(wù)提供者部分的各種實(shí)施方案。每個(gè)實(shí)施方案是在每個(gè)特定服務(wù)環(huán)境下引入的，但可應(yīng)用于遠(yuǎn)為更寬的服務(wù)范圍。例如，圖4A-4C是在導(dǎo)航服務(wù)環(huán)境下說(shuō)明的，用以表示如何在用戶裝置102和服務(wù)提供者系統(tǒng)120之間分配某些數(shù)據(jù)與功能，而這些附圖所示的數(shù)據(jù)和功能的各種分配同樣可應(yīng)用到其他服務(wù)中。
導(dǎo)航服務(wù)圖4A-4C描述用于提供有關(guān)導(dǎo)航服務(wù)的示例實(shí)施方案。這些系統(tǒng)包括地圖數(shù)據(jù)庫(kù)422。在圖4A中，服務(wù)提供者系統(tǒng)120訪問(wèn)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)422并將相關(guān)信息傳送到用戶裝置102，以便執(zhí)行導(dǎo)航服務(wù)。在圖4B中，服務(wù)提供者系統(tǒng)120協(xié)助提供導(dǎo)航服務(wù)，而用戶裝置102直接訪問(wèn)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)422。在圖4C中，用戶裝置102提供導(dǎo)航服務(wù)，并不使用服務(wù)提供者系統(tǒng)120。在一個(gè)替換實(shí)施例中，在兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)之間拆分地圖數(shù)據(jù)，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)由服務(wù)提供者系統(tǒng)120訪問(wèn)，而另一個(gè)由用戶裝置102訪問(wèn)。
地圖數(shù)據(jù)庫(kù)422用來(lái)提供導(dǎo)航服務(wù)信息。在一個(gè)實(shí)施方案中，提供的導(dǎo)航信息是裝置102周圍的本地鄰近地圖。此地圖可以隨著裝置102位置的更新而更新。在圖4A中，服務(wù)提供者系統(tǒng)120訪問(wèn)用戶裝置102的位置，該位置是通過(guò)如上所述的方式確定的。系統(tǒng)120基于裝置102的位置從數(shù)據(jù)庫(kù)422中檢索有關(guān)的地圖數(shù)據(jù)，并將這些地圖數(shù)據(jù)傳送到該裝置以便顯示。在一個(gè)替換實(shí)施例中，服務(wù)提供者系統(tǒng)使這些地圖數(shù)據(jù)生成為一個(gè)可視地像，并將該圖像傳送到裝置102，裝置102接收并顯示這個(gè)地圖。
在圖4B中，服務(wù)提供者系統(tǒng)120協(xié)助提供導(dǎo)航服務(wù)，而由裝置102訪問(wèn)地圖數(shù)據(jù)庫(kù)422。例如，服務(wù)提供者系統(tǒng)120可以識(shí)別哪個(gè)地圖數(shù)據(jù)是相關(guān)的(例如美國(guó)地質(zhì)調(diào)查署(U.S.Geological Survey)網(wǎng)格第xxx號(hào))，并將用于此地圖數(shù)據(jù)的一個(gè)密鑰代碼傳送到用戶裝置102。用戶裝置102然后基于該密鑰代碼從數(shù)據(jù)庫(kù)422中檢索這些地圖數(shù)據(jù)。在一個(gè)替換實(shí)施例中，該地圖數(shù)據(jù)庫(kù)由用戶裝置102訪問(wèn)而不受第三方控制。服務(wù)提供者系統(tǒng)將一個(gè)密鑰代碼傳送到用戶裝置102，該密鑰代碼授權(quán)用戶裝置訪問(wèn)該數(shù)據(jù)庫(kù)的有關(guān)部分。
在圖4C中，沒(méi)有服務(wù)提供者系統(tǒng)120。用戶裝置102基于其位置確定有關(guān)的地圖數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)庫(kù)422中檢索地圖數(shù)據(jù)，并生成該地形以便顯示。這樣一種系統(tǒng)例如可以包含在汽車內(nèi)，其中軟件和地圖數(shù)據(jù)庫(kù)則存儲(chǔ)在CD或DVD上。裝置102的位置可以由用戶裝置102本身確定和/或由分立的DTV位置服務(wù)器110確定，如前所述。
在另一實(shí)施方案中，導(dǎo)航信息包括從裝置位置到達(dá)其他感興趣地點(diǎn)的方向和從其他感興趣地點(diǎn)到達(dá)該裝置位置的方向。汽油、食物、住宿、醫(yī)藥、和警察是用戶通常可能希望加以定位的感興趣地點(diǎn)。娛樂(lè)、歷史古跡、公園和休養(yǎng)區(qū)、商店和購(gòu)物中心及運(yùn)輸中心是感興趣地點(diǎn)的進(jìn)一步示例。類似于產(chǎn)生地圖的示例，方向的計(jì)算也可以由用戶裝置102、服務(wù)提供者系統(tǒng)120執(zhí)行，或者在這兩者之間執(zhí)行。例如，用戶可以請(qǐng)求方向，而服務(wù)提供者系統(tǒng)120則響應(yīng)此請(qǐng)求而計(jì)算并傳送該方向到該用戶。
可以在各種環(huán)境下提供導(dǎo)航服務(wù)。在一個(gè)示例中，用戶裝置102附屬于或集成為車輛的一部分，而以所需導(dǎo)航服務(wù)作為輔助手段對(duì)此車輛加以導(dǎo)向。示例包括用于汽車和/或其他機(jī)動(dòng)車輛的高速公路和街道地圖、用于越野車輛的地形或蹤跡引導(dǎo)、用于飛行中的飛機(jī)或用于船舶(如果在DTV信號(hào)范圍內(nèi))的導(dǎo)航輔助。作為另一示例，用戶裝置102由某個(gè)個(gè)人攜帶并為此個(gè)人提供個(gè)人導(dǎo)航協(xié)助。示例包括都市環(huán)境(例如在城市周圍找到路)和郊區(qū)環(huán)境(例如徒步旅行)、軍用(例如在野外引導(dǎo)士兵)、和比賽環(huán)境(例如彩彈射擊游戲、捕獲標(biāo)志或軍事演習(xí))?；贒TV的導(dǎo)航服務(wù)此外還可以用于其他類型的導(dǎo)航服務(wù)(例如基于GPS)。
跟蹤服務(wù)可提供的另一種通用類型的服務(wù)是跟蹤服務(wù)。在此業(yè)務(wù)類型中，裝置102的位置被跟蹤。如果裝置102是重要的，那么跟蹤此裝置102本身就可以是一種有價(jià)值的服務(wù)。然而，裝置102還可以附屬于一個(gè)對(duì)象，在此情況下跟蹤裝置102相當(dāng)于跟蹤該對(duì)象。可能得益于跟蹤的對(duì)象示例包括車輛(包括汽車和載重汽車)、飛機(jī)、貨運(yùn)集裝箱、有軌車、存貨(inventory)、資金設(shè)備(capital equipment)、租用設(shè)備和人(例如假設(shè)孩子攜帶著裝置)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，此裝置被實(shí)時(shí)跟蹤，并且此跟蹤服務(wù)被提供給第三方。例如，一個(gè)公司可能希望跟蹤作為其內(nèi)部操作的一部分的各種對(duì)象(例如存貨、容器)以減少盜竊和損失。出于同樣原因該跟蹤信息可以提供給此對(duì)象的所有者、此對(duì)象的保險(xiǎn)公司或法律執(zhí)行部門。如果跟蹤多個(gè)對(duì)象，可以在一個(gè)地點(diǎn)(例如一個(gè)中心數(shù)據(jù)庫(kù))收集來(lái)自這些對(duì)象的跟蹤數(shù)據(jù)，而且可以以有效方式使用常規(guī)跟蹤軟件來(lái)分析和顯示此跟蹤數(shù)據(jù)。
在另一個(gè)示例中，不是跟蹤裝置的當(dāng)前位置，而是記錄此裝置的歷史位置以便以后使用。一個(gè)示例是″黑箱″應(yīng)用。如果黑箱是獨(dú)立的，那么該裝置確定其自身位置并在此裝置內(nèi)部本地存儲(chǔ)其位置歷史，而不依賴外部實(shí)體(如DTV位置服務(wù)器110或服務(wù)提供者系統(tǒng)120)。
裝置配置服務(wù)在另一通用類型的業(yè)務(wù)中，裝置102的配置基于其位置而受到調(diào)整。一個(gè)示例是蜂窩電話服務(wù)。在此示例中，裝置102是一個(gè)蜂窩電話，不過(guò)也含有DTV定位電路。此DTV定位電路(可能借助于DTV位置服務(wù)器110)確定該蜂窩電話的位置。然后考慮到電話的位置而對(duì)此蜂窩電話進(jìn)行調(diào)整。
用于此蜂窩電話的最優(yōu)數(shù)據(jù)率、編碼/調(diào)制類型、天線配置或其他接收參數(shù)可能隨位置而變。此蜂窩電話的位置一旦確定，就可以考慮到此位置而調(diào)節(jié)任何這類參數(shù)。如果此位置上具有大量的蜂窩電話業(yè)務(wù)量、強(qiáng)大的多路徑分量以及處于通信路徑上的強(qiáng)障礙物，那么可以批準(zhǔn)使用一個(gè)更為健壯的通信信道(例如更低數(shù)據(jù)率和更健壯的差錯(cuò)編碼)，因此改善了對(duì)于用戶裝置102的傳輸質(zhì)量。如果對(duì)于一個(gè)給定位置的多徑特性是已知的，用于處理接收到的蜂窩電話信號(hào)的過(guò)濾系數(shù)和天線配置可以考慮到多路徑而進(jìn)行修改。
圖5表示一個(gè)示例，在該示例中取決于地理區(qū)域進(jìn)行調(diào)整。更具體地說(shuō)，一個(gè)地理區(qū)域被分成不同的地域510，對(duì)蜂窩電話的調(diào)整取決于裝置102所處地理區(qū)域。在圖5中，服務(wù)提供者系統(tǒng)120通過(guò)比較裝置的位置與存儲(chǔ)在地域數(shù)據(jù)庫(kù)522中的各個(gè)地域，確定相關(guān)的地域。地域510最好以這種方式進(jìn)行定義允許有效地確定其中包含一個(gè)指定位置的一個(gè)特定地域510。例如，各地域可以通過(guò)其邊界的地理坐標(biāo)進(jìn)行定義。圖5所示的地域510在大小與形狀方面是完全相等的，但這并不是必需的。這些地域也可以具有不同的形狀和大小。地域邊界和地域數(shù)目可以隨著時(shí)間改變。
在一個(gè)實(shí)施方案中，地域510對(duì)應(yīng)于覆蓋區(qū)中的小區(qū)。每個(gè)小區(qū)由一個(gè)不同的基站服務(wù)。因此，知道裝置102坐落在哪個(gè)小區(qū)里，就能夠?qū)?yīng)于這個(gè)特定基站使裝置102優(yōu)化。例如，當(dāng)裝置102從一個(gè)小區(qū)穿越到達(dá)另一個(gè)小區(qū)時(shí)，其天線可以被定向朝向新小區(qū)的基站。作為另一個(gè)示例，如果這些基站能夠使用不同的編碼或調(diào)制技術(shù)，那么裝置102可以被配置為采用該技術(shù)。作為最后的示例，每個(gè)小區(qū)可以提供不同的服務(wù)類型或服務(wù)質(zhì)量(例如本地、本地長(zhǎng)途、長(zhǎng)途等等)。因此，知道坐落在哪個(gè)小區(qū)，就使用戶裝置102能夠配置其自身，從而利用不同的服務(wù)或服務(wù)質(zhì)量。
這些地域510不必對(duì)應(yīng)于小區(qū)。例如，在補(bǔ)償多徑效應(yīng)的情況下，每個(gè)地域510可以表示具有特定多徑特性的一個(gè)地理區(qū)域。地域510A可能受到附近高層建筑物反射的控制。地域510B的特征在于可能有許多多表面反射。地域510c的特征在于可能具有相對(duì)弱的多徑效應(yīng)。蜂窩電話被配置為對(duì)其當(dāng)前地域的特定多徑效應(yīng)加以補(bǔ)償。
調(diào)整裝置102配置的方案不局限于蜂窩電話。在此僅舉幾例，提供因特網(wǎng)接入或其他類型無(wú)線通信信道的裝置(例如無(wú)線調(diào)制解調(diào)器)也將會(huì)受益于這一方案。此外，裝置102不必是移動(dòng)式的。在一個(gè)示例中，裝置102是一臺(tái)電視，它確定其自身位置，然后將其自身加以配置以便優(yōu)化接收本地廣播頻道。
這些調(diào)整還可以完全由裝置102確定(例如像圖4C中那樣)，完全由分立的服務(wù)提供者系統(tǒng)120確定(例如像圖4A中那樣)，或者由此兩者確定，這取決于特定的應(yīng)用條件。在某些應(yīng)用中，調(diào)整是自動(dòng)發(fā)生的，不必由裝置的用戶明確請(qǐng)求(例如改善蜂窩電話接收或者自動(dòng)配置電視機(jī))。在其他應(yīng)用中，用戶必須啟動(dòng)調(diào)整(例如通過(guò)按下電視機(jī)上的一個(gè)按鈕來(lái)運(yùn)行自動(dòng)配置)。
實(shí)際服務(wù)通過(guò)知道裝置102的位置還可以啟用或者強(qiáng)化實(shí)際服務(wù)。如一個(gè)示例中，知道裝置的位置使實(shí)際服務(wù)得以被送到該指定位置。緊急事件路邊救援、緊急事件911服務(wù)、食物遞送都是這類服務(wù)的一些示例。在緊急事件911(E-911)示例中，請(qǐng)求E-911的裝置102的位置是基于DTV信號(hào)進(jìn)行確定的。接著一些適當(dāng)?shù)腅-911單位就可以被派遣到此裝置所在地。
對(duì)于上述業(yè)務(wù)類別，實(shí)際服務(wù)可以以多種方式實(shí)施。在一個(gè)方案中，當(dāng)服務(wù)提供者系統(tǒng)120接收到對(duì)一個(gè)實(shí)際服務(wù)的請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)提供者本身可以到達(dá)此裝置所在地并執(zhí)行此實(shí)際服務(wù)。在另一方案中，服務(wù)提供者本身不執(zhí)行此實(shí)際服務(wù)。而是聯(lián)系接洽提供此項(xiàng)服務(wù)的一個(gè)本地服務(wù)提供者。例如參考圖5，可以有本地服務(wù)提供者，他們?yōu)槊總€(gè)地域510服務(wù)。一旦服務(wù)提供者系統(tǒng)120確定出裝置位于哪個(gè)地域，該系統(tǒng)就接著聯(lián)系此相應(yīng)的本地服務(wù)提供者來(lái)提供此服務(wù)。在緊急事件路邊救援的環(huán)境下，服務(wù)提供者可以是一個(gè)中心式機(jī)動(dòng)車輛俱樂(lè)部，它使用本地拖車(towing)公司的網(wǎng)絡(luò)提供路邊救援。在另一方案中，服務(wù)提供者系統(tǒng)120將一個(gè)密鑰代碼傳送到此裝置，該密鑰代碼授權(quán)提供此實(shí)際服務(wù)。例如，此用戶可以呈遞此密鑰代碼給本地拖車公司以便牽引其汽車。
作為最后的示例，服務(wù)質(zhì)量可以依地域不同而變。例如，如果服務(wù)是膳食遞送，都市地域可以保證比郊區(qū)地域遞送更快。
定位信息服務(wù)在另一類業(yè)務(wù)中，信息被提供給裝置102的用戶，并且此信息根據(jù)該裝置所處位置而限于本地。這些示例包括有本地新聞、本地話務(wù)量報(bào)告、在此裝置附近區(qū)域的有關(guān)商業(yè)機(jī)構(gòu)或感興趣地點(diǎn)的信息(例如其描述、營(yíng)運(yùn)時(shí)間、廣告、促銷、優(yōu)惠券)。
在圖4A的結(jié)構(gòu)中，服務(wù)提供者系統(tǒng)120確定例如從一個(gè)中心數(shù)據(jù)庫(kù)中取出的本地化信息。此信息被傳送到裝置102，該裝置將信息顯示給用戶。例如，在本地新聞情況下，中心數(shù)據(jù)庫(kù)可以包括來(lái)自許多不同城市的新聞。服務(wù)提供者系統(tǒng)120確定該裝置位于哪個(gè)城市，并將這個(gè)城市的本地新聞傳送給裝置。另外，服務(wù)提供者系統(tǒng)120可以代之以傳送一個(gè)密鑰代碼到裝置102。此密鑰代碼使裝置102得以從不同的信源中檢索出本地新聞，該不同信源例如是持有一個(gè)新聞數(shù)據(jù)庫(kù)的第三方。在此示例中，這些新聞按照?qǐng)D5所示的基于地域的模型，基于城市而被本地化。每個(gè)城市是一個(gè)分立的地域510，提供給此用戶的本地新聞取決于用戶位于哪個(gè)城市。
另一個(gè)示例是虛擬導(dǎo)游。在此應(yīng)用中，經(jīng)由裝置102給出旅游中的感興趣地點(diǎn)。例如，如果用戶正在游覽動(dòng)物園，當(dāng)用戶位于企鵝展館附近時(shí)，裝置可以提供描述企鵝展覽情況的信息等等。如果用戶正在觀光一個(gè)歷史戰(zhàn)場(chǎng)，此裝置可以提供描述在此裝置的大致位置曾發(fā)生的事件的有關(guān)信息。隨著裝置移動(dòng)，信息轉(zhuǎn)變?yōu)槊枋鲂碌膱?chǎng)所。這種信息可以采用多種形式，其中幾例為視頻、圖形和音頻。在有關(guān)服務(wù)中，給用戶提供他可能購(gòu)買的感興趣地點(diǎn)的“電子明信片”。這些裝置基于其當(dāng)前位置提供這些明信片。例如，當(dāng)此裝置位于胡佛水壩(Hoover Dam)附近時(shí)，它提供胡佛水壩的圖像而不是迪斯尼樂(lè)園的圖像。
在另一示例中，裝置102用來(lái)提供安全或救援信息。在發(fā)生影響到此裝置所在地的緊急事件時(shí)，有關(guān)此緊急事件的信息就被提供給此用戶。例如，如果發(fā)生地震并且裝置位于地震區(qū)，即可提供有關(guān)地震和救援工作的詳情，或怎樣應(yīng)對(duì)地震的指示。
在某些應(yīng)用中，用戶請(qǐng)求本地化信息。例如，用戶可以請(qǐng)求本地新聞并為其付費(fèi)，類似于購(gòu)買報(bào)紙。在其他應(yīng)用中，本地化信息是非請(qǐng)求信息。例如，如果用戶路過(guò)一家商店，此裝置可以產(chǎn)生用于此商店的優(yōu)惠券。在緊急事件時(shí)，用戶可以自動(dòng)地接收有關(guān)安全規(guī)程和救援工作的信息。在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于非請(qǐng)求信息，用戶可以在不同的選項(xiàng)當(dāng)中加以選擇。一個(gè)可能的選項(xiàng)是用戶裝置102被持續(xù)跟蹤并連續(xù)地接收非請(qǐng)求信息。另一個(gè)選項(xiàng)是拒絕所有非請(qǐng)求信息。第三個(gè)選項(xiàng)是只有當(dāng)用戶請(qǐng)求時(shí)才接收信息。
用戶還可以基于一個(gè)先前登記的配置文件接收信息。例如，用戶可以表明偏愛(ài)冰淇淋而不喜歡餅干。隨著用戶漫步于市鎮(zhèn)，他接收有關(guān)本地冰淇淋店的信息而不是有關(guān)本地餅干商販的信息。
與許多業(yè)務(wù)類別相同，所提供的本地化信息還適用于固定式裝置。在一種應(yīng)用中，裝置102被集成到一個(gè)電視機(jī)中，該電視機(jī)現(xiàn)在就可以確定其自身位置。對(duì)此電視機(jī)的電視節(jié)目廣播包括對(duì)廣告的不同選擇。此電視機(jī)選擇對(duì)其所在地制作的廣告。
附加服務(wù)例子圖6描述一個(gè)其中所提供服務(wù)是視頻游戲的系統(tǒng)。在此示例中，具有相應(yīng)無(wú)線游戲裝置102A-102B的兩個(gè)用戶正在彼此一同/彼此對(duì)抗玩電視游戲。此電視游戲是本地顯示的，例如在蜂窩電話、PDA、或其他耦合到此無(wú)線游戲裝置的顯示裝置上顯示。用戶在此電視游戲中的運(yùn)動(dòng)取決于其現(xiàn)實(shí)世界中的所在地。服務(wù)提供者系統(tǒng)120根據(jù)無(wú)線游戲裝置的位置確定用戶位置并相應(yīng)地更新此電視游戲，而無(wú)線游戲裝置的位置則已利用DTV信號(hào)得到確定。一個(gè)玩家或兩個(gè)以上玩家的電視游戲同樣可以用這種方式實(shí)施。
在另一應(yīng)用中，裝置102的位置被用于輔助勘察。例如，調(diào)查員可以在某地點(diǎn)攜帶此裝置102，然后記錄此場(chǎng)所周圍各個(gè)地點(diǎn)的位置。
在最后一個(gè)示例中，裝置102用來(lái)當(dāng)特定的其他個(gè)別人接近時(shí)對(duì)用戶報(bào)警。例如，用戶在其配置文件中可以表明他有興趣認(rèn)識(shí)其他對(duì)內(nèi)戰(zhàn)大事記感興趣的個(gè)別人。用戶的配置文件存儲(chǔ)在服務(wù)提供者系統(tǒng)120中。隨著該用戶在市鎮(zhèn)漫步，服務(wù)提供者系統(tǒng)120跟蹤該裝置的位置以及其他用戶的裝置位置。如果任何一個(gè)其他用戶正在附近，并同樣表明對(duì)內(nèi)戰(zhàn)大事記感興趣，服務(wù)提供者系統(tǒng)120就對(duì)此用戶報(bào)警，因此如果他們?cè)敢獾脑捒梢员舜苏J(rèn)識(shí)?？梢允褂貌煌呐袛鄻?biāo)準(zhǔn)，包括用于約會(huì)和做媒。
應(yīng)當(dāng)理解上述討論到的實(shí)施方案和服務(wù)是一些示例。列出所有可能的服務(wù)類型或用于提供服務(wù)的系統(tǒng)是不切實(shí)際或不可能的。例如，用戶可以借助于任何數(shù)目的裝置102接入系統(tǒng)的其余部分。這些示例包括便攜式計(jì)算機(jī)、PDA、移動(dòng)電話、汽車和其他車輛、和任意對(duì)象，它們可以含有實(shí)施DTV定位的芯片或軟件。用戶接口的示例則包括常規(guī)的監(jiān)視器和鍵盤(pán)、觸摸屏顯示器和語(yǔ)言識(shí)別及合成裝置。用戶裝置102可以用分布式方式實(shí)施。例如，天線、用戶接口、微處理器、電源、和局部存儲(chǔ)器可以位于不同位置，經(jīng)由電纜、近程無(wú)線電(例如藍(lán)牙)、紅外線或其他裝置完成本地通信。
類似地，DTV位置服務(wù)器110和服務(wù)提供者系統(tǒng)120可以利用許多不同裝置實(shí)現(xiàn)其功能。在一個(gè)實(shí)施方案中，DTV位置服務(wù)器110實(shí)施為執(zhí)行軟件的通用計(jì)算機(jī)(或計(jì)算機(jī)組)，該軟件被設(shè)計(jì)成執(zhí)行在此所描述的操作。在另一實(shí)施方案中，DTV位置服務(wù)器被實(shí)施為一個(gè)ASIC(專用集成電路)。服務(wù)提供者系統(tǒng)120可以類似地實(shí)施。
用戶裝置102、DTV位置服務(wù)器110和服務(wù)提供者系統(tǒng)120的選擇取決于所要提供的服務(wù)的性質(zhì)。還取決于在用戶裝置102、DTV位置服務(wù)器110和服務(wù)提供者系統(tǒng)120之間的通信鏈路的性質(zhì)。
這些通信鏈路可以采取許多不同形式。在圖1中，用戶裝置102和DTV位置服務(wù)器110之間的鏈路被顯示為對(duì)基站104的一個(gè)空中鏈路，以及從基站104到DTV位置服務(wù)器110的一條更加永久的鏈路(例如陸上通信線路)。在一個(gè)示例中，用戶裝置102是無(wú)線電話而基站104是無(wú)線電話基站。在一個(gè)實(shí)施方案中，基站104屬于移動(dòng)MAN(城域網(wǎng))或WAN(廣域網(wǎng))的一部分。用戶裝置102和服務(wù)提供者系統(tǒng)120之間的鏈路是以類似方式描述的。衛(wèi)星通信(例如LEO、MEO、GEO)是一種替換方案，該方案適合于多個(gè)移動(dòng)端點(diǎn)。陸上通信線路(例如光纖、電纜、電力線路)和微波鏈路則是適合于非移動(dòng)端點(diǎn)(例如圖1所示實(shí)施方案中的DTV位置服務(wù)器110和服務(wù)提供者系統(tǒng)120之間的端點(diǎn))的替換方案。不同的通信鏈路可以是單向或雙向的，這取決于應(yīng)用環(huán)境。
作為另一示例，需要執(zhí)行服務(wù)的任務(wù)可以通過(guò)許多方式在用戶裝置102、DTV位置服務(wù)器110和服務(wù)提供者系統(tǒng)120之間進(jìn)行分配。用戶裝置102可以本地地執(zhí)行部分、全部或完全不執(zhí)行這些任務(wù)。類似地，服務(wù)提供者系統(tǒng)120的作用可以從次要到主要而變化。這些任務(wù)可以以多種方式在DTV位置服務(wù)器110和服務(wù)提供者系統(tǒng)120之間進(jìn)行分配。例如，服務(wù)提供者系統(tǒng)120可以經(jīng)由DTV位置服務(wù)器110與用戶裝置102通信，而不是如圖1所示直接地與其通信。反向也是可能的。事實(shí)上，雖然在圖1中用戶裝置102、DTV位置服務(wù)器110和服務(wù)提供者系統(tǒng)120顯示是分立的，但這不是必需的。
請(qǐng)求服務(wù)的方式及其提供方式還可以改變。例如，用戶可以在服務(wù)被提供之前明確地請(qǐng)求此服務(wù)。另外，可以隱含地、自動(dòng)地或由其他人代表此用戶請(qǐng)求服務(wù)。也可以完全不請(qǐng)求服務(wù)，而是服務(wù)提供者系統(tǒng)120可以″推出″此服務(wù)給用戶。對(duì)于提供來(lái)說(shuō)，服務(wù)提供者系統(tǒng)120啟動(dòng)提供服務(wù)，但實(shí)際上可以或可以不必提供此項(xiàng)服務(wù)。如果服務(wù)提供者系統(tǒng)120不提供此項(xiàng)服務(wù)，它可以安排第三方提供此服務(wù)或可以轉(zhuǎn)發(fā)此請(qǐng)求到相關(guān)的一方。另外，服務(wù)提供者系統(tǒng)120可以傳送一個(gè)授權(quán)碼到此用戶，因此使用戶能夠獲得此項(xiàng)服務(wù)。
作為一些最后的示例，可以提供的服務(wù)不局限于上述討論到的內(nèi)容。另一種服務(wù)是購(gòu)買商品或服務(wù)，例如包括電影票、餐館預(yù)定、消費(fèi)品、帶導(dǎo)游的旅游和本地旅游書(shū)籍。附加的服務(wù)包括傳送來(lái)自本地商業(yè)機(jī)構(gòu)的信息(例如影劇院演出時(shí)間、來(lái)自餐館的菜單等等)或像本地新聞、交通流量和天氣這樣的本地信息。表1列出利用當(dāng)前技術(shù)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于某些信息類型建議的大致數(shù)據(jù)率。數(shù)據(jù)率不局限于此表中所展示的。在此表中，帶有數(shù)據(jù)的語(yǔ)音(voice with data)指的是信息流，該信息流包括語(yǔ)音話務(wù)以及文本信息和/或文本消息。這將包括語(yǔ)音識(shí)別應(yīng)用程序和伴隨標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音應(yīng)用程序的文本信息。
表1

作為最后一點(diǎn)，并不要求僅僅基于DTV技術(shù)進(jìn)行定位。在替換實(shí)施例中，DTV定位技術(shù)與其他定位技術(shù)結(jié)合使用或者作為其他定位技術(shù)的一種補(bǔ)充，其他定位技術(shù)例如包括那些基于GPS、模擬TV、CDMA網(wǎng)絡(luò)、TDMA網(wǎng)絡(luò)和E-OTD的技術(shù)。
通用定位圖7舉例說(shuō)明用于確定用戶位置的方法。用戶裝置102從多個(gè)DTV發(fā)射機(jī)106A和106B直到106N接收DTV信號(hào)(步驟702)。
可以用多種方法選取定位時(shí)使用的DTV頻道。在一個(gè)實(shí)施方案中，DTV位置服務(wù)器110通知用戶裝置102最佳DTV頻道以便監(jiān)測(cè)。在一個(gè)實(shí)施方案中，用戶裝置102利用基站104與DTV位置服務(wù)器110交換信息。在一個(gè)實(shí)施方案中，用戶裝置102基于基站104的身份和所存儲(chǔ)的各基站與DTV頻道的相關(guān)表來(lái)選取DTV頻道以進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在另一實(shí)施方案中，用戶裝置102可接受來(lái)自用戶的位置輸入，該位置輸入給出此區(qū)域的一般指示，如最接近的城市名稱；并利用這一信息選取DTV頻道用于處理。在一個(gè)實(shí)施方案中，用戶裝置102掃描可用的DTV頻道，以基于可用的DTV頻道的功率電平組合此位置的指紋(fingerprint)。用戶裝置102比較此指紋與使已知指紋與已知位置相匹配的存儲(chǔ)列表，以便選取DTV頻道用于處理。
用戶裝置102確定用戶裝置102和每個(gè)DTV發(fā)射機(jī)106之間的偽距(步驟704)。每個(gè)偽距代表來(lái)自DTV廣播信號(hào)分量的發(fā)射機(jī)108傳輸時(shí)間與在用戶裝置102接收該分量的時(shí)間之間的時(shí)差(或者說(shuō)等效距離)，以及在用戶裝置上的時(shí)鐘偏置量。
用戶裝置102傳送偽距到DTV位置服務(wù)器110。在一個(gè)實(shí)施方案中，DTV位置服務(wù)器110實(shí)現(xiàn)于基站104內(nèi)部或者其附近。
此DTV信號(hào)還被多個(gè)監(jiān)測(cè)單元108A到108N接收。每個(gè)監(jiān)測(cè)單元能夠?qū)崿F(xiàn)為一個(gè)小單元，包括收發(fā)信機(jī)與處理器，并能夠安裝在方便的位置如公用電桿、DTV發(fā)射機(jī)106或者基站104上。在一個(gè)實(shí)施方案中，監(jiān)測(cè)單元實(shí)現(xiàn)于衛(wèi)星上。
對(duì)于監(jiān)測(cè)單元從中接收DTV信號(hào)的各DTV發(fā)射機(jī)106，每個(gè)監(jiān)測(cè)單元108測(cè)量該DTV發(fā)射機(jī)的本地時(shí)鐘與基準(zhǔn)時(shí)鐘之間的時(shí)間偏移量。在一個(gè)實(shí)施方案中，基準(zhǔn)時(shí)鐘源自于GPS信號(hào)。當(dāng)使用多個(gè)監(jiān)測(cè)單元108時(shí)，由于每個(gè)監(jiān)測(cè)單元108能夠確定相對(duì)于基準(zhǔn)時(shí)鐘的時(shí)間偏移量，故使用基準(zhǔn)時(shí)鐘就能夠確定每個(gè)DTV發(fā)射機(jī)106的時(shí)間偏移量。因此，監(jiān)測(cè)單元108的本地時(shí)鐘的偏移不影響這類確定。
在另一實(shí)施方案中，不需要外部時(shí)間基準(zhǔn)。根據(jù)此實(shí)施方案，單個(gè)監(jiān)測(cè)單元所接收的DTV信號(hào)來(lái)自所有這樣的DTV發(fā)射機(jī)用戶裝置102同樣接收來(lái)自相同DTV發(fā)射機(jī)的DTV信號(hào)。事實(shí)上，單個(gè)監(jiān)測(cè)單元的本地時(shí)鐘起到時(shí)間基準(zhǔn)的作用。
在一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)時(shí)間偏移量作為固定偏移而建模。在另一實(shí)施方案中，每個(gè)時(shí)間偏移量被建模成為形式如下的一個(gè)平方多項(xiàng)式偏移量＝a+b(t-T)+c(t-T)2(1)使其可以用a、b、c和T描述。在任何一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)實(shí)測(cè)時(shí)間偏移量利用因特網(wǎng)、安全調(diào)制解調(diào)器連接等等周期地傳送到DTV位置服務(wù)器。在一個(gè)實(shí)施方案中，利用GPS接收機(jī)確定每個(gè)監(jiān)測(cè)單元108的位置。
DTV位置服務(wù)器110從數(shù)據(jù)庫(kù)112接收描述每個(gè)DTV發(fā)射機(jī)106的相位中心(即位置)的信息。在一個(gè)實(shí)施方案中，DTV發(fā)射機(jī)106的相位中心通過(guò)利用在不同位置處直接測(cè)量相位中心的監(jiān)測(cè)單元108進(jìn)行測(cè)量。在另一實(shí)施方案中，每個(gè)DTV發(fā)射機(jī)106的相位中心是通過(guò)查勘天線相位中心進(jìn)行測(cè)量的。
在一個(gè)實(shí)施方案中，DTV位置服務(wù)器110從天氣服務(wù)器114接收描述用戶裝置102附近氣溫、大氣壓力和濕度的氣象信息。從因特網(wǎng)和其他資源如NOAA可獲得氣象信息。利用諸如在B.Parkinson和J.Spilker，Jr.所著的“Global Positioning System-Theory and Applications”(AIAA，Washington，DC，1996，Vol.1，Chapter 17)和J.Spilker，Jr.所著的“Tropospheric Effects on GPS”中所公開(kāi)的技術(shù)(在此將其結(jié)合作為參考資料)，DTV位置服務(wù)器110根據(jù)氣象信息確定對(duì)流層的傳播速度。
DTV位置服務(wù)器110還可以從基站104接收標(biāo)識(shí)用戶裝置102的一般地理位置的信息。例如此信息能夠標(biāo)識(shí)一個(gè)蜂窩電話所處的小區(qū)或者小區(qū)扇區(qū)。這些信息用于模糊度分辨，如下所述。
DTV位置服務(wù)器110基于偽距和每個(gè)發(fā)射機(jī)的位置確定用戶裝置102的位置(步驟706)。圖8描繪利用DTV發(fā)射機(jī)106確定幾何位置。DTV發(fā)射機(jī)106A位于位置(x1，y1)。用戶裝置102和DTV發(fā)射機(jī)106A之間的距離是r1。DTV106B發(fā)射機(jī)位于位置(x2，y2)。用戶裝置102和DTV發(fā)射機(jī)106B之間的距離是r2。DTV發(fā)射機(jī)106N位于位置(x3，y3)。用戶裝置102和DTV發(fā)射機(jī)106N之間的距離是r3。
DTV位置服務(wù)器110可以根據(jù)對(duì)流層的傳播速度和對(duì)應(yīng)DTV發(fā)射機(jī)106的時(shí)間偏移量調(diào)準(zhǔn)每個(gè)偽距值。DTV位置服務(wù)器110利用來(lái)自數(shù)據(jù)庫(kù)112的相位中心信息確定每個(gè)DTV發(fā)射機(jī)106的位置。
用戶裝置102產(chǎn)生三個(gè)或更多個(gè)偽距測(cè)量值以求解三個(gè)未知數(shù)即位置(x，y)和用戶102的時(shí)鐘偏移量T。在其他實(shí)施方案中，用在此公開(kāi)的技術(shù)來(lái)確定三維空間位置如經(jīng)度、緯度和高度，并能夠包括像DTV發(fā)射機(jī)高度的這樣的因素。
三個(gè)偽距測(cè)量值pr1、pr2和pr3由下式給出pr1＝r1+T (2)pr2＝r2+T (3)pr3＝r3+T (4)這三個(gè)距離可以表示為r1＝|X-X1| (5)r2＝|X-X2| (6)r3＝|X-X3| (7)其中X代表裝置102的二維矢量位置(x，y)，X1代表DTV發(fā)射機(jī)106A的二維矢量位置(x1，y1)，X2代表DTV發(fā)射機(jī)106B的二維矢量位置(x2，y2)，X3代表DTV發(fā)射機(jī)106N的二維矢量位置(x3，y3)。這些關(guān)系產(chǎn)生三個(gè)等式，其中求解此三個(gè)未知數(shù)x、y、T。DTV位置服務(wù)器110根據(jù)常規(guī)的公知方法求解這些等式。用戶裝置102的位置被用于給用戶提供此服務(wù)。例如，用戶位置可以被傳送到服務(wù)提供者系統(tǒng)120，或者系統(tǒng)120可以從DTV位置服務(wù)器中檢索用戶位置?？傊?，服務(wù)提供者系統(tǒng)120訪問(wèn)用戶的位置。
在另一實(shí)施方案中，用戶裝置102不計(jì)算偽距，而是取足以計(jì)算偽距的DTV信號(hào)的測(cè)量值，并將這些測(cè)量值傳送到DTV位置服務(wù)器110。DTV位置服務(wù)器110接著基于此測(cè)量值計(jì)算偽距，并基于此偽距計(jì)算用戶的位置，如上所述。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，用戶裝置102的位置是由用戶裝置102計(jì)算的。在此實(shí)施方案中，所有必要的信息均被傳送到用戶裝置102。此信息可以由DTV位置服務(wù)器110、基站104、一個(gè)或多個(gè)DTV發(fā)射機(jī)106或任何其組合傳送到該用戶裝置。用戶裝置102接著測(cè)量此偽距并求解此聯(lián)立方程，如上所述。下面描述這種實(shí)施方案。
用戶裝置102接收每個(gè)DTV發(fā)射機(jī)的本地時(shí)鐘和基準(zhǔn)時(shí)鐘之間的時(shí)間偏移量。用戶裝置102也從數(shù)據(jù)庫(kù)112接收描述每個(gè)DTV發(fā)射機(jī)106的相位中心的信息。
用戶裝置102接收DTV位置服務(wù)器110所計(jì)算的對(duì)流層傳播速度。在另一個(gè)實(shí)施方案中，用戶裝置102從天氣服務(wù)器114中接收描述用戶裝置102附近氣溫、大氣壓力和濕度的氣象信息，并利用傳統(tǒng)方法根據(jù)氣象信息確定對(duì)流層的傳播速度。
用戶裝置102還可以從基站104接收標(biāo)識(shí)出用戶裝置102大概位置的信息。例如，此信息可以標(biāo)識(shí)出蜂窩電話所在的小區(qū)或小區(qū)扇區(qū)。此信息用于模糊度分辨，如下所述。
用戶裝置102從多個(gè)DTV發(fā)射機(jī)106接收DTV信號(hào)，并確定用戶裝置102和每個(gè)DTV發(fā)射機(jī)106之間的偽距。用戶裝置102接著基于此偽距和發(fā)射機(jī)的相位中心確定其位置。
在任何這些實(shí)施方案中，當(dāng)只有兩個(gè)DTV發(fā)射機(jī)可以利用時(shí)，才可以利用此兩個(gè)DTV發(fā)射機(jī)和在先前定位期間計(jì)算出的偏移量T來(lái)確定用戶裝置102的位置。T值可以按照常規(guī)方法被存儲(chǔ)或保持。
在一個(gè)實(shí)施方案中，基站104確定用戶裝置102的時(shí)鐘偏移量。在此實(shí)施方案中，只需兩個(gè)DTV發(fā)射機(jī)用于定位?；?04傳送時(shí)鐘偏移量T到DTV位置服務(wù)器110，DTV位置服務(wù)器110然后根據(jù)對(duì)每個(gè)DTV發(fā)射機(jī)計(jì)算出的偽距確定用戶裝置102的位置。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)只有一個(gè)或兩個(gè)DTV發(fā)射機(jī)可用于定位時(shí)，使用GPS來(lái)加強(qiáng)定位。
圖9說(shuō)明用于用戶裝置102的定位計(jì)算的一個(gè)簡(jiǎn)單例子，用戶裝置102從兩個(gè)分立的DTV天線106A和106B中接收DTV信號(hào)。圍繞每個(gè)傳輸天線106A和106B分別繪出恒定范圍圈902A和902B。用戶裝置的位置，包括對(duì)用戶裝置時(shí)鐘偏移量的校正，就處于兩個(gè)圈902A和902B的交叉部分904A和904B中的一個(gè)交叉部分。此模糊度是通過(guò)基站104能夠確定用戶裝置位于其波束照射區(qū)(也就是其覆蓋區(qū))906的哪個(gè)扇區(qū)908，而得到解決的。當(dāng)然如果考慮兩個(gè)以上DTV發(fā)射機(jī)，那么此模糊度能夠通過(guò)取三個(gè)圈的交叉部分而解出。
在一個(gè)實(shí)施方案中，用戶裝置102能夠接受來(lái)自用戶的輸入，該輸入給出此區(qū)域的一般指示如最靠近的城市名稱。在一個(gè)實(shí)施方案中，用戶裝置102掃描可用的DTV頻道，以組合此位置的指紋。用戶裝置102將此指紋與一存儲(chǔ)表比較從而識(shí)別用戶裝置102的當(dāng)前位置，其中該存儲(chǔ)表使已知指紋與已知位置相匹配。
在一個(gè)實(shí)施方案中，此定位計(jì)算包含了地面高度影響。因此在相對(duì)于DTV天線106的相位中心有丘陵和山谷的地形中，恒定范圍圈是變形的。圖10描述對(duì)于位于與周圍地面相同高度的一個(gè)DTV發(fā)射機(jī)106來(lái)說(shuō)，處在恒定范圍圈1002上的單個(gè)丘陵1004的影響。
利用簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)易于進(jìn)行用戶位置的計(jì)算，該簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)因其數(shù)據(jù)庫(kù)而具有允許此計(jì)算的地形圖，從而可包括地球表面上、大地水準(zhǔn)面上的用戶高度效應(yīng)。這種計(jì)算具有將此圖10所示恒定范圍圈變形的效果。
ATSC定位圖11-23說(shuō)明供美國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(ATSC)DTV信號(hào)使用的各個(gè)接收機(jī)。DTV于1998年首次在美國(guó)實(shí)施。至2000年末，167個(gè)電臺(tái)在空中廣播DTV信號(hào)。至2001年2月28號(hào)，F(xiàn)CC已經(jīng)頒發(fā)大約1200個(gè)DTV建造許可證。根據(jù)FCC的目標(biāo)，所有電視傳輸都將很快是數(shù)字式的，模擬信號(hào)將被清除。到2002年5月1號(hào)，公共廣播站必須是數(shù)字式的以便保持其執(zhí)照。到2003年5月1號(hào)，專用電臺(tái)必須是數(shù)字式的。在美國(guó)預(yù)期會(huì)有超過(guò)1600個(gè)DTV發(fā)射機(jī)。
這些新的DTV信號(hào)允許在被分配的6MHz頻道上傳送多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的電視信號(hào)或甚至高清晰度信號(hào)。這些美國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(ATSC)新的DTV信號(hào)完全不同于模擬NTSC電視信號(hào)，在新的6MHz頻道上傳送并具有全新的性能。
本發(fā)明人已認(rèn)識(shí)到ATSC信號(hào)能用于定位，并已為此開(kāi)發(fā)了定位技術(shù)。這些技術(shù)可用于ATSC DTV發(fā)射機(jī)附近，其距該發(fā)射機(jī)的距離遠(yuǎn)大于典型DTV的接收距離。由于此DTV信號(hào)的大功率，這些技術(shù)甚至可在室內(nèi)用于手持接收機(jī)。
與數(shù)字GPS的偽噪聲碼對(duì)比，只在距發(fā)射機(jī)幾英里遠(yuǎn)處接收DTV信號(hào)，而該發(fā)射機(jī)在高達(dá)兆瓦的電平上廣播信號(hào)。此外DTV天線具有大約為14dB的顯著天線增益。因此通常有足夠的功率允許在建筑物內(nèi)接收DTV信號(hào)。
與解調(diào)和解碼DTV 8元?dú)埩暨厧д{(diào)制(8VSB)數(shù)據(jù)信號(hào)相反，某些接收機(jī)裝置僅僅使用DTV信號(hào)同步碼。從而，此DTV信號(hào)可以在比單數(shù)據(jù)符號(hào)周期大致長(zhǎng)一百萬(wàn)倍的周期內(nèi)是相關(guān)的。因此在室內(nèi)能夠跟蹤來(lái)自DTV塔架的信號(hào)的實(shí)際距離得到了大幅擴(kuò)展。此外，通過(guò)使用數(shù)字信號(hào)處理，有可能在單個(gè)半導(dǎo)體晶片上實(shí)施這些新的跟蹤技術(shù)。
圖11描繪供對(duì)所接收的DTV信號(hào)作抽樣之用的抽樣器裝置1100。在一個(gè)實(shí)施方案中，抽樣器1100實(shí)現(xiàn)于用戶裝置102內(nèi)部。在另一實(shí)施方案中，抽樣器1100實(shí)現(xiàn)于監(jiān)測(cè)單元108內(nèi)部。抽樣率應(yīng)高得足以獲得DTV信號(hào)的精確表達(dá)，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。
抽樣器1100在天線1104處接收DTV信號(hào)1102。射頻(RF)放大器/濾波器1106對(duì)接收到的DTV信號(hào)進(jìn)行放大和濾波。本機(jī)振蕩器時(shí)鐘1116和混合器1108I和1108Q使此信號(hào)下變換，從而分別產(chǎn)生同相(I)和正交(Q)抽樣。I和Q抽樣分別由低通濾波器(LPF)1101I和1101Q濾波。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)1112將此I和Q抽樣轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。此數(shù)字化的I和Q抽樣存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器1114中。
圖12描繪非相干相關(guān)器的實(shí)施方案1200，用于探索抽樣器1100所產(chǎn)生的DTV信號(hào)抽樣的相關(guān)頂點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施方案中，相關(guān)器1200實(shí)現(xiàn)于用戶裝置102內(nèi)部。在另一實(shí)施方案中，相關(guān)器1200實(shí)現(xiàn)于監(jiān)測(cè)單元108內(nèi)部。
相關(guān)器1200從存儲(chǔ)器1114中檢索DTV信號(hào)的I和Q抽樣。相關(guān)器1200以中頻(IF)處理這些抽樣。其他實(shí)施方案則以模擬或者數(shù)字形式處理這些抽樣，并能夠在中頻(IF)或者基帶上進(jìn)行操作。
代碼發(fā)生器1202產(chǎn)生碼序列。在一個(gè)實(shí)施方案中，此代碼序列是上升的余弦波形。此代碼序列可以是ATSC幀中的任何已知數(shù)字序列。在一個(gè)實(shí)施方案中，此代碼序列是同步碼。在一個(gè)實(shí)施方案中，此同步碼是ATSC數(shù)據(jù)幀內(nèi)部的一個(gè)場(chǎng)同步段。在另一實(shí)施方案中，此同步碼是ATSC數(shù)據(jù)幀內(nèi)部的數(shù)據(jù)段之內(nèi)的一個(gè)同步段。在又一個(gè)實(shí)施方案中，此同步碼既包括ATSC數(shù)據(jù)幀內(nèi)部的場(chǎng)同步段，也包括ATSC數(shù)據(jù)幀內(nèi)部的此數(shù)據(jù)段內(nèi)部的同步段。DTV信號(hào)的其他分量，諸如導(dǎo)頻、符號(hào)時(shí)鐘或者載波均可用于定位。然而，利用具有高重復(fù)率的這種信號(hào)會(huì)產(chǎn)生固有的模糊度。用于求解這種模糊度的技術(shù)在本技術(shù)領(lǐng)域中是眾所周知的。這樣的一種技術(shù)公開(kāi)在M.Rabinowitz博士的論文中“A Differential Carrier Phase Navigation System Combining GPS withLow-Earth Orbit Satellites for Rapid Resolution of Integer CycleAmbiguities”(2000，Department of Electrical Engineering，StanfordUniversity，pages129-76)，在此合并該論文作為參考資料。
混頻器1204I、1204Q分別將I和Q抽樣與代碼發(fā)生器1202所產(chǎn)生的代碼組合?；祛l器1204I和1204Q的輸出分別由濾波器1206I和1206Q濾波，并提供給加法器1207。其和被提供給平方律裝置1208。濾波器1209按照常規(guī)方法執(zhí)行用于非相干相關(guān)的包絡(luò)檢波。比較器1210將此相關(guān)輸出與一個(gè)預(yù)定門限值加以比較。如果此相關(guān)輸出低于該門限值，搜索控制1212使加法器1214對(duì)時(shí)鐘1216所產(chǎn)生的時(shí)鐘波形附加額外脈沖，從而使代碼發(fā)生器增加一個(gè)符號(hào)時(shí)間，并且重復(fù)此處理。在一優(yōu)選實(shí)施例中，時(shí)鐘波形具有標(biāo)稱時(shí)鐘頻率10.76MHz，與所接收的DTV信號(hào)的時(shí)鐘頻率或符號(hào)率相匹配。
當(dāng)相關(guān)輸出首次超過(guò)門限值時(shí)，處理完成。產(chǎn)生此相關(guān)輸出的時(shí)間偏移被用作該DTV發(fā)射機(jī)106的偽距。
在接收機(jī)相關(guān)器和匹配的濾波器中，有兩個(gè)重要的接收機(jī)降級(jí)來(lái)源。用戶裝置的本機(jī)振蕩器在頻率方面往往穩(wěn)定性相對(duì)較差。這種不穩(wěn)定性影響到兩個(gè)不同的接收機(jī)參數(shù)。首先，它導(dǎo)致接收機(jī)信號(hào)中的頻偏。其次，它導(dǎo)致接收到的位組合格式相對(duì)于基準(zhǔn)時(shí)鐘的符號(hào)率滑動(dòng)。這兩種效果均能夠限制接收機(jī)的求和時(shí)間并從而限制接收機(jī)的處理增益。而通過(guò)校正接收機(jī)的基準(zhǔn)時(shí)鐘可增加求和時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施方案中，用一個(gè)延遲鎖定環(huán)自動(dòng)地校正此接收機(jī)時(shí)鐘。
在另一實(shí)施方案中，NCO(數(shù)控振蕩器)1218調(diào)準(zhǔn)接收機(jī)的時(shí)鐘頻率以匹配于輸入接收信號(hào)的時(shí)鐘頻率，并補(bǔ)償用戶裝置102中的本機(jī)振蕩器的漂移和頻偏。增大時(shí)鐘頻率的準(zhǔn)確度使得求和時(shí)間較長(zhǎng)并使接收機(jī)相關(guān)器具有更好的性能。NCO 1218的頻率控制輸入能夠源自于幾個(gè)可能的來(lái)源接收機(jī)符號(hào)時(shí)鐘頻率同步器、跟蹤此ATSC導(dǎo)頻或者NCO 1218上所具備的其他時(shí)鐘頻率鑒別器技術(shù)。
當(dāng)前的ATSC信號(hào)被描述于先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會(huì)在2000年3月16日發(fā)布的“ATSC Digital Television Standardand Amendment No.1”中。該ATSC信號(hào)利用8元?dú)埩暨厧д{(diào)制(8VSB)。ATSC信號(hào)的符號(hào)率為10.762237MHz，其源自于27.000000MHz時(shí)鐘。圖13舉例說(shuō)明ATSC幀1300的結(jié)構(gòu)。幀1300總共包括626段、每段有832個(gè)符號(hào)，共計(jì)520832個(gè)符號(hào)。每個(gè)幀中有兩個(gè)場(chǎng)同步段。每個(gè)場(chǎng)同步段之后為312個(gè)數(shù)據(jù)段。每個(gè)段以用于同步的4個(gè)符號(hào)作為開(kāi)始。
圖14舉例說(shuō)明場(chǎng)同步段1400的結(jié)構(gòu)。在幀1300中的兩個(gè)場(chǎng)同步段1400的不同之處僅在于在第二個(gè)場(chǎng)同步段中有63個(gè)符號(hào)的中間組是反向的。
圖15舉例說(shuō)明數(shù)據(jù)段1500的結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)段1500(即-1，1，1，-1)的前四個(gè)符號(hào)用于段同步。數(shù)據(jù)段1500中的其他828個(gè)符號(hào)攜帶數(shù)據(jù)。由于此調(diào)制方案為8VSB，每個(gè)符號(hào)攜帶3比特編碼數(shù)據(jù)。使用2/3編碼率方案。
本發(fā)明的實(shí)施方案可加以擴(kuò)充以便進(jìn)一步增強(qiáng)的DTV信號(hào)。例如，ATSC信號(hào)規(guī)格允許高速率16VSB信號(hào)。然而，此16VSB信號(hào)具有同8VSB信號(hào)相同的場(chǎng)同步模式。因此，本發(fā)明的單一一個(gè)實(shí)施方案能夠被設(shè)計(jì)得在8VSB和16VSB信號(hào)下工作同樣良好。
此8VSB信號(hào)通過(guò)濾波構(gòu)成。符號(hào)脈沖的同相段具有上升余弦特性曲線，如J.G Proakis著作“DigitalCommunications”(McGraw-Hill，3rdedition，1995)中描寫(xiě)的。此脈沖可描述為p(t)=sinc(πtT)cos(πβtT)1-4β1t2T2--(8)]]>其中T是符號(hào)周期T=110.76×106---(9)]]>而且β＝0.05762。此信號(hào)具有頻率特性
由上式顯而易見(jiàn)此信號(hào)的單邊帶寬是(1+β)10.762237MHz＝5.38MHz+0.31MHz。為了由此同相脈沖創(chuàng)建VSB信號(hào)，將此信號(hào)濾波而使得僅僅剩余一小部分下邊帶。這種濾波能夠被描述為Pv(f)＝P(f)(U(f)-Hα(f)) (11)其中 其中Hα(f)是濾波系數(shù)，被設(shè)計(jì)成丟棄殘留的剩余下邊帶。Hα(f)的一部分增益函數(shù)曲線如圖16所示。此濾波系數(shù)滿足特征函數(shù)Hα(-f)＝-Hα(f)和Hα(f)＝0，f＞α響應(yīng)U(f)P(f)可表示為 其中 是P(f)的希爾伯特變換。VSB脈沖可以表示為 而基帶脈沖信號(hào)為 其中，Pvi(t)是同相分量，Pvq(t)是正交分量，并且xα(t)=2∫-∞∞X(f)Hα(f)ej2πβdf--(16)]]>在此數(shù)據(jù)被傳送之前，ATSC還嵌入一個(gè)具有比數(shù)據(jù)信號(hào)功率小-11.5dB的載波信號(hào)。此載波有助于此信號(hào)的相干解調(diào)。因此，此傳送信號(hào)能夠表示為s(t)=ΣnCn{pvi(t-nT)cos(ωt)-pvq(t-nT)sin(ωt)}+Asin(ωt)---(17)]]>
其中Cn是8級(jí)(8-level)數(shù)據(jù)信號(hào)。
圖17描繪監(jiān)測(cè)單元108的一個(gè)實(shí)施方案1700。天線1704接收GPS信號(hào)1702。GPS時(shí)間轉(zhuǎn)換單元1706基于GPS信號(hào)生成主時(shí)鐘信號(hào)。為了確定DTV發(fā)射機(jī)時(shí)鐘的偏移，NCO(數(shù)控振蕩器)場(chǎng)同步計(jì)時(shí)器1708A基于主時(shí)鐘信號(hào)生成主同步信號(hào)。此主同步信號(hào)可以包括ATSC段同步信號(hào)和ATSC場(chǎng)同步信號(hào)其中之一或者同時(shí)包括兩者。在一個(gè)實(shí)施方案中，所有監(jiān)測(cè)單元108中的NCO場(chǎng)同步計(jì)時(shí)器1708A同步到一個(gè)基礎(chǔ)日期和時(shí)間。在單個(gè)監(jiān)測(cè)單元108從所有用戶裝置102也由此接收DTV信號(hào)的相同的DTV發(fā)射機(jī)接收DTV信號(hào)的方案中，不必為了確定用戶裝置102的位置，而使監(jiān)測(cè)單元108與任何其他監(jiān)測(cè)單元同步。如果所有的監(jiān)測(cè)站108或者所有的DTV發(fā)射機(jī)對(duì)于公共時(shí)鐘均為同步的，那么這樣的同步也是不必要的。
DTV天線1712接收多個(gè)DTV信號(hào)1710。在另一個(gè)實(shí)施方案中，使用多個(gè)DTV天線。放大器1714放大此DTV信號(hào)。一個(gè)或多個(gè)DTV調(diào)諧器1716A至1716N將接收到的DTV信號(hào)調(diào)諧到DTV頻道，以產(chǎn)生DTV頻道信號(hào)。多個(gè)NCO場(chǎng)同步計(jì)時(shí)器1708B至1708M各自接收一個(gè)DTV頻道信號(hào)。多個(gè)NCO場(chǎng)同步計(jì)時(shí)器1708B至1708M各自從一個(gè)DTV頻道信號(hào)中提取一個(gè)頻道同步信號(hào)。此頻道同步信號(hào)可包括ATSC段同步信號(hào)和ATSC場(chǎng)同步信號(hào)其中之一或同時(shí)包括二者。注意此DTV信號(hào)之內(nèi)的導(dǎo)頻信號(hào)和符號(hào)時(shí)鐘信號(hào)可被用以獲得幫助。
多個(gè)加法器1718A至1718N各自產(chǎn)生主同步信號(hào)與其中一個(gè)頻道同步信號(hào)之間的一個(gè)時(shí)鐘偏移量。處理器1720使此結(jié)果數(shù)據(jù)格式化并將其傳送到DTV位置服務(wù)器110。在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于每個(gè)測(cè)量的DTV頻道，此數(shù)據(jù)包括DTV發(fā)射機(jī)的標(biāo)識(shí)號(hào)、DTV頻道號(hào)、此DTV發(fā)射機(jī)的天線相位中心以及時(shí)鐘偏移量。此數(shù)據(jù)可經(jīng)由包括空中鏈路和因特網(wǎng)的任意多種方法進(jìn)行傳送。在一個(gè)實(shí)施方案中，此數(shù)據(jù)在DTV頻道本身上以備用的MPEG分組進(jìn)行廣播。
調(diào)整多徑效應(yīng)的一個(gè)徹底的解決方案是對(duì)一個(gè)完整的自相關(guān)函數(shù)抽樣，而不是如硬件設(shè)置時(shí)那樣只使用或早或晚的樣值。多徑效應(yīng)能夠通過(guò)選擇最原始的相關(guān)波峰來(lái)調(diào)整。
在可利用短暫延遲計(jì)算位置的情況下，一個(gè)簡(jiǎn)單解決方案是使用一種軟件接收機(jī)，該接收機(jī)抽樣濾波后信號(hào)的序列，然后在DSP上的固件中處理此樣值。
圖18說(shuō)明用于以軟件進(jìn)行跟蹤的一個(gè)實(shí)施方案1800。天線1802接收DTV信號(hào)。天線1802可以是能夠接收DTV信號(hào)的一個(gè)磁偶極子或任何其他類型的天線。帶通濾波器1804將完整的DTV信號(hào)頻譜傳送到LNA 1806。在一個(gè)實(shí)施方案中，濾波器1804是一個(gè)可調(diào)的帶通濾波器，在數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)1814控制下傳送特定DTV頻道的頻譜。
低噪聲放大器(LNA)1806放大并傳送所選擇的信號(hào)到DTV頻道選擇器1808。DTV頻道選擇器1808在DSP 1814控制下選擇一特定的DTV頻道，并按照常規(guī)方法將所選擇的頻道信號(hào)從UHF(超高頻)到IF(中頻)進(jìn)行濾波和下變換。放大器(AMP)1810放大所選擇的IF頻道信號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器和抽樣器(A/D)1812產(chǎn)生DTV頻道信號(hào)s(t)的數(shù)字樣值并傳送此樣值到DSP 1814。
下面描述對(duì)于相干軟件接收機(jī)來(lái)說(shuō)由DSP 1814進(jìn)行的DTV頻道信號(hào)處理。假定一個(gè)下變換抽樣信號(hào)的標(biāo)稱偏移頻率。如果此信號(hào)被下變頻到基帶，則該標(biāo)稱偏移量是0Hz。該處理基于信號(hào)s(t)的樣值產(chǎn)生全部的自相關(guān)函數(shù)。對(duì)于低占空因數(shù)信號(hào)來(lái)說(shuō)，該處理可以實(shí)施得更加有效得多。令Ti是數(shù)據(jù)抽樣的周期，ωin是抽樣的入射信號(hào)的標(biāo)稱偏移量，令ωoffset是由于多普勒移位和振蕩器頻率漂移而產(chǎn)生的最大可能的偏移頻率。該處理實(shí)現(xiàn)下列偽碼。
Rmax＝0生成一個(gè)復(fù)合型編碼信號(hào)scode(t)＝∑Cn{pvi(t-nT)+jpvq(t-nT)}其中Cn對(duì)所有對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)信號(hào)的符號(hào)均為零，而對(duì)所有對(duì)應(yīng)于同步信號(hào)的符號(hào)均為非零。
對(duì)于ω＝ωin-ωoffset至ωin+ωoffset步長(zhǎng) 生成一個(gè)復(fù)合型混合信號(hào)smix(t)＝cos(ωt)+jsin(ωt)，t＝
組合該入射信號(hào)s(t)和混頻信號(hào)Smix(t)
Scomb(t)＝S(t)Smix(t)計(jì)算相關(guān)函數(shù)R(τ)＝Scode*Scode(τ)如果maxr|R(τ)|＞Rmax，則Rmax←maxτ|R(τ)|，Rstore(τ)＝R(τ)下一個(gè)ω在退出處理時(shí)，Rstore(τ)將存儲(chǔ)入射信號(hào)s(t)和復(fù)合編碼信號(hào)scode(t)之間的相關(guān)關(guān)系。通過(guò)以ω的更小步長(zhǎng)進(jìn)行搜索可以更進(jìn)一步改善Rstore(τ)。用于ω的起始步長(zhǎng)大小必須小于此時(shí)的奈奎斯特速率 的一半。產(chǎn)生此最大相關(guān)輸出的時(shí)間偏移τ被用作偽距。
現(xiàn)在描述用于以軟件產(chǎn)生非相干相關(guān)的技術(shù)。這種方案模擬了圖11和12的硬件接收機(jī)。注意雖然在上述方框圖中，盡管I和Q頻道是分別處理的，但I(xiàn)和Q分量可以組合以便以軟件產(chǎn)生該混合信號(hào)。由于非相干相關(guān)器使用包絡(luò)檢波，不需要在中頻范圍內(nèi)進(jìn)行搜索。該處理實(shí)現(xiàn)下列偽碼。
產(chǎn)生同相和正交編碼信號(hào)ci(t)＝∑Cnpvi(t-nTi)，cq(t)＝∑Cnpvq(t-nTi)其中在n上取和值，Cn對(duì)于所有對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)信號(hào)的符號(hào)為零，而對(duì)于所有對(duì)應(yīng)于同步信號(hào)的符號(hào)為非零。注意ci具有自相關(guān)系數(shù)Ri，cq具有自相關(guān)系數(shù)Rq，而且其相關(guān)系數(shù)是Riq。
對(duì)于τ＝0到Tper，步長(zhǎng)Tsamp，其中Tper是代碼被使用的周期，而Tsamp是抽樣間隔產(chǎn)生基準(zhǔn)代碼混頻信號(hào)smix(t)＝ci(i+τ)cos(ωt+υt+φ)+cq(t+τ)sin(ωt+υt+φ)其中ω是入射信號(hào)的標(biāo)稱IF頻率，υ是相對(duì)于入射信號(hào)的混頻信號(hào)的頻偏，而φ是混頻信號(hào)對(duì)入射信號(hào)的相位偏移。
組合該入射信號(hào)s(t)和基準(zhǔn)代碼混頻信號(hào)smix(t)scomb(t)＝s(t)smix(t)給定低通濾波器scomb(t)以便由公式E[sfilt(t)]＝2Ri(τ)cos(υt+φ)+2Riq(τ)sin(υt+φ)產(chǎn)生sfilt(t)的預(yù)期值，其中利用這一事實(shí)Ri(τ)＝-Rq(τ)對(duì)sfilt(t)執(zhí)行包絡(luò)檢波(例如通過(guò)平方和帶通濾波)以產(chǎn)生非相干相關(guān)z(τ)＝2[Ri(τ)2+Riq(τ)2]下一個(gè)τ產(chǎn)生最大相關(guān)輸出的時(shí)間偏移τ被用作偽距。
注意非相干相關(guān)z(τ)利用了同相和正交分量?jī)烧叩男盘?hào)功率。然而，作為這樣做的結(jié)果，產(chǎn)生非相干相關(guān)的信號(hào)的有效帶寬被減半。非相干相關(guān)器的輸出展示于圖19。上面曲線顯示出大致8×10-5秒時(shí)間間隔中的相關(guān)頂點(diǎn)。下面曲線顯示出該相關(guān)頂點(diǎn)的3MHz帶寬效果。
類似于上述以軟件跟蹤的技術(shù)適用于從California的San Jose發(fā)起而在California的Palo Alto的室內(nèi)接收的DTV傳輸。舉出此例只用于說(shuō)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。圖20顯示來(lái)自San Jose的KICU頻道52的DTV廣播的1毫秒信號(hào)抽樣的光譜例子。該信號(hào)被下變換至27MHz的中心頻率，對(duì)應(yīng)于每秒100兆抽樣數(shù)的抽樣率的0.54數(shù)字頻率。該信號(hào)經(jīng)數(shù)字式帶通濾波成為6MHz帶寬。
在圖21舉例說(shuō)明用于該合成的6MHz信號(hào)的同相和正交分量的計(jì)算出的自相關(guān)函數(shù)。注意這僅僅是在每段開(kāi)始時(shí)的4個(gè)數(shù)據(jù)同步符號(hào)的自相關(guān)。
6MHz信號(hào)的特征曲線如圖22所示。圖22顯示同相頻道的自相關(guān)頂點(diǎn)的一部分。從該曲線的平滑性，可以看出其信噪比是高的。此外，頂峰的曲率表明使得此信號(hào)對(duì)多徑而言更為健壯的高信號(hào)帶寬。
圖23描繪相關(guān)器1200的模擬操作的結(jié)果。這種模擬是利用Wolfram Research編制的Mathematica軟件進(jìn)行的。該模擬輸入是由抽樣器1100存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器1114中的數(shù)字I和Q樣值。
圖23表示對(duì)于以10.76MHz復(fù)合抽樣率和242毫秒或者10個(gè)字段的積分時(shí)間進(jìn)行的符號(hào)同步抽樣的非相干相關(guān)結(jié)果。這種模擬是其中樣值以1/2符號(hào)或者0.05微秒偏移的一種最壞情況。
這種模擬還包括在-27dB的6MHz帶寬的高斯噪聲和信號(hào)噪聲比(SNR)。由于抽樣的相位偏移，此結(jié)果降低了2dB，不過(guò)清楚的是性能仍然優(yōu)良。正常DTV接收要求SNR大約為+18dB。相關(guān)器1200能夠在低于正常DTV的SNR 18+27＝45dB下恢復(fù)跟蹤信息。如果使用匹配的濾波器，此結(jié)果需要對(duì)抽樣時(shí)鐘進(jìn)行精確校正。然而，時(shí)間選通延遲鎖相環(huán)(DLL)會(huì)自動(dòng)地使其時(shí)鐘與所接收信號(hào)的時(shí)鐘同步，并產(chǎn)生相同的結(jié)果。
ETSI定位圖24-34舉例說(shuō)明供歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(ETSI)DTV信號(hào)使用的多種接收機(jī)。ETSI規(guī)定了用于歐洲的地面DTV信號(hào)，在此稱之為數(shù)字視頻廣播地面(DVB-T)信號(hào)。這些新的DTV信號(hào)允許多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的電視信號(hào)，或甚至是要在被分配的8MHz信道上傳送的高清晰度信號(hào)。這些新的DVB-TDTV信號(hào)完全不同于模擬NTSC電視信號(hào)，是在新的8MHz頻道上傳送的并且具有全新性能。
本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到此DVB-T信號(hào)能用于定位，并已經(jīng)為此開(kāi)發(fā)出了定位技術(shù)。這些技術(shù)可用于DVB-DTV發(fā)射機(jī)附近，而與該發(fā)射機(jī)的距離遠(yuǎn)大于典型的DTV接收距離。由于此大功率的DTV信號(hào)，這些技術(shù)甚至可以借助手持接收機(jī)被用于室內(nèi)。
通過(guò)簡(jiǎn)單地修改此相關(guān)器以適應(yīng)已知的數(shù)據(jù)序列，在此相對(duì)于以前的ATSC DTV信號(hào)而公開(kāi)的技術(shù)可應(yīng)用于包括已知數(shù)據(jù)序列的其他DTV信號(hào)，這對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。這些技術(shù)還可以被用于其他正交頻分多路復(fù)用(OFDM)信號(hào)，如衛(wèi)星無(wú)線電信號(hào)。
與GPS的數(shù)字偽噪聲碼形成對(duì)比的是，DTV信號(hào)只在距發(fā)射機(jī)幾英里遠(yuǎn)處接收，且發(fā)射機(jī)廣播信號(hào)的電平高達(dá)兆瓦級(jí)。此外DTV天線具有顯著天線增益，大約為14dB。因此通常有足夠的功率允許在建筑物內(nèi)接收DTV信號(hào)。
如下所述，本發(fā)明的實(shí)施方案利用了被稱為″離散導(dǎo)頻信號(hào)″的DVB-T信號(hào)分量。出于幾個(gè)原因，利用離散導(dǎo)頻信號(hào)是有利的。首先，它允許在室內(nèi)以及距DTV發(fā)射機(jī)較遠(yuǎn)處定位。常規(guī)DTV接收機(jī)每次只利用一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)，因此距DTV發(fā)射機(jī)的距離受到單一一個(gè)信號(hào)能量的限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施方案同時(shí)利用多個(gè)離散導(dǎo)頻信號(hào)的能量，從而允許在距DTV發(fā)射機(jī)的距離比常規(guī)DTV接收機(jī)更遠(yuǎn)處工作。此外，此離散導(dǎo)頻不進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)制。這在兩個(gè)方面是有利的。首先，離散導(dǎo)頻中的所有功率可用于位置確定，沒(méi)有功率專用于數(shù)據(jù)。其次，可以長(zhǎng)時(shí)觀測(cè)離散導(dǎo)頻而不受困于將數(shù)據(jù)調(diào)制所導(dǎo)致的降級(jí)。因此距DTV塔架的能夠跟蹤信號(hào)的實(shí)際距離得到大幅擴(kuò)展。而且，通過(guò)使用數(shù)字信號(hào)處理，有可能在單個(gè)半導(dǎo)體晶片內(nèi)實(shí)施這些新的跟蹤技術(shù)。
圖24描繪供產(chǎn)生偽距測(cè)量值之用的接收機(jī)2400的實(shí)施方案。在一個(gè)實(shí)施方案中，接收機(jī)2400實(shí)現(xiàn)于用戶裝置102的內(nèi)部。在另一實(shí)施方案中，接收機(jī)2400實(shí)現(xiàn)于監(jiān)測(cè)單元108的內(nèi)部。
射頻(RF)抽樣器和數(shù)字轉(zhuǎn)換器2406對(duì)于區(qū)域中的每個(gè)數(shù)字電視信號(hào)2402順序地調(diào)諧天線2404、進(jìn)行RF放大、并將此信號(hào)下變換至中頻(IF)或者基帶。具有其8MHz帶寬的經(jīng)寬頻帶濾波的信號(hào)然后由RF抽樣器和數(shù)字轉(zhuǎn)換器2406進(jìn)行抽樣和數(shù)字轉(zhuǎn)換。接著包括四個(gè)或更多的符號(hào)間隔的經(jīng)數(shù)字轉(zhuǎn)換的一段信號(hào)被存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器2408中。最好使用實(shí)質(zhì)上較長(zhǎng)時(shí)段，也許0.1秒或更長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間，以改進(jìn)平均時(shí)間和改善噪聲特性。
混頻器2410以及相關(guān)器和積分器2412順序地使信號(hào)的存儲(chǔ)時(shí)間與離散導(dǎo)頻產(chǎn)生器2418所產(chǎn)生的基準(zhǔn)離散導(dǎo)頻的多種時(shí)間偏移相關(guān)。此基準(zhǔn)信號(hào)以預(yù)定的時(shí)間步長(zhǎng)步進(jìn)，以找到自相關(guān)函數(shù)的峰值。此步長(zhǎng)大小經(jīng)過(guò)選擇，以從足以識(shí)別自相關(guān)峰值的自相關(guān)函數(shù)中產(chǎn)生若干樣值。在一個(gè)實(shí)施方案中，最初使用大步長(zhǎng)以獲得對(duì)自相關(guān)峰值的估算，接著采用較小步長(zhǎng)以細(xì)化該估算。如下所述，本發(fā)明的實(shí)施方案使用1/(1116*20,000)＝244納秒的時(shí)間抽樣間隔。相關(guān)器搜索控制2420搜索自相關(guān)函數(shù)中的主峰值，并當(dāng)找到時(shí)，將偽距的測(cè)量值轉(zhuǎn)換為數(shù)字化形式。接收機(jī)2400接著順序地對(duì)于在此區(qū)域內(nèi)來(lái)自其他DTV塔架的其他有效數(shù)字電視信號(hào)2402執(zhí)行相同的一組功能。不必對(duì)從同一DTV塔架發(fā)射出的信號(hào)進(jìn)行多次測(cè)量。利用數(shù)字蜂窩電話或者其他無(wú)線鏈路，一組3個(gè)或更多個(gè)偽距測(cè)量值接著被傳送給DTV位置服務(wù)器110。
注意用戶手機(jī)或其他裝置的定位操作僅在用戶需要定位時(shí)才會(huì)發(fā)生。對(duì)處于慢行中、處于緩慢行駛的車輛中、或坐在建筑物內(nèi)或處于緊急事件現(xiàn)場(chǎng)的用戶來(lái)說(shuō)，很少有測(cè)定位置信息的需要。因此電池或其他電源可以非常小。
雖然接收機(jī)2400實(shí)施為具有數(shù)字信號(hào)總和的一個(gè)交叉相關(guān)器，但本領(lǐng)域技術(shù)人員很清楚的是，替換實(shí)施方案通過(guò)利用例如FFT/DFT(快速傅里葉變換/直接傅里葉變換)處理，可以簡(jiǎn)化電路。此外，雖然接收機(jī)2400以中頻(IF)處理這些樣值，但其他實(shí)施方案還可以用模擬或數(shù)字形式處理樣值，并且可在IF或基帶上實(shí)施操作。還有其他實(shí)施方案在頻域內(nèi)處理樣值。
DVB-T結(jié)構(gòu)之內(nèi)的其他信號(hào)也可以用于定位。例如，可將寬通道收縮技術(shù)應(yīng)用于連續(xù)的導(dǎo)頻信號(hào)。然而，諸如寬通道收縮這樣的技術(shù)涉及循環(huán)模糊度的固有分辨率。求解這類模糊度的技術(shù)在本領(lǐng)域內(nèi)是眾所周知的。這樣的一種技術(shù)公開(kāi)在M.Rabinowitz博士的論文中“Adifferential Carrier Phase Navigation System Combining GPS with LowEarth Orbit Satellites for Rapid Resolution of Integer Cycle Ambiguities”(2000，Department of Electrical Engineering，Stanford University，pages59-76)，在此合并該論文以作參考資料。
在接收機(jī)相關(guān)器和匹配的濾波器中有兩個(gè)重要的接收機(jī)降級(jí)來(lái)源。用戶裝置本機(jī)振蕩器在頻率方面的穩(wěn)定性相對(duì)較差。這種不穩(wěn)定性影響兩個(gè)不同的接收機(jī)參數(shù)。第一，它導(dǎo)致接收機(jī)信號(hào)中的頻偏。第二，它導(dǎo)致接收到的位組合模式相對(duì)于基準(zhǔn)時(shí)鐘的符號(hào)率滑動(dòng)。這兩種效應(yīng)均能夠限制接收機(jī)的積分時(shí)間從而限制接收機(jī)的處理增益。該積分時(shí)間能夠通過(guò)校正接收機(jī)基準(zhǔn)時(shí)鐘而遞增。在一個(gè)實(shí)施方案中，延遲鎖定環(huán)自動(dòng)地校正接收機(jī)時(shí)鐘。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，NCO(數(shù)控振蕩器)時(shí)鐘2414調(diào)整接收機(jī)的時(shí)鐘頻率以匹配輸入接收信號(hào)的時(shí)鐘頻率，并補(bǔ)償用戶裝置102中的本機(jī)振蕩器的漂移和頻偏。時(shí)鐘頻率的遞增準(zhǔn)確度允許有更長(zhǎng)的積分時(shí)間和更好的接收機(jī)相關(guān)器性能。NCO時(shí)鐘2414的頻率控制輸入能夠源自于主時(shí)鐘2416、接收機(jī)符號(hào)時(shí)鐘頻率同步器、DVB-T導(dǎo)頻載波的跟蹤、或NCO時(shí)鐘2414中包含的其他時(shí)鐘頻率鑒別器技術(shù)。
當(dāng)前的DVB-T信號(hào)在一篇題目為“Digital Video Broadcasting(DVB)；Framing structure，channel coding and modulation for digitalterrestrial television”的文件中作了描述，該文件編號(hào)為ETSI EN 300744，V1.4.1(2001-01)。此DVB-T信號(hào)是復(fù)數(shù)型正交頻分多路復(fù)用(OFDM)信號(hào)，利用1512或者6048獨(dú)立載波攜帶188字節(jié)MPEG(活動(dòng)圖像專家組)分組。這些分量中的大部分傳送視頻電視信號(hào)的類隨機(jī)數(shù)據(jù)調(diào)制并且在低信號(hào)電平的精確跟蹤時(shí)不太有用。注意為了定位，用戶裝置可以位于不能得到DVB-T信號(hào)的全部信息量的位置。
然而DVB-TDTV信號(hào)具有嵌入其中的附加分量，該附加分量可借助在此描述的技術(shù)用于定位。例如，DVB-TDTV信號(hào)包含兩種類型的周期性寬帶導(dǎo)頻信號(hào)。此信號(hào)同時(shí)包含一組連續(xù)的導(dǎo)頻和一組離散的導(dǎo)頻。DVB-T信號(hào)具有雙模式2K和8K。這些雙模式的其中一些參數(shù)示于以下表2中。雖然本發(fā)明的實(shí)施方案是參考8K信號(hào)描述的，但所述技術(shù)也適合用于2K信號(hào)。
表2

此外，雖然本發(fā)明的實(shí)施方案是參考8MHzDVBT信號(hào)討論的，但也能利用其他帶寬的信號(hào)實(shí)施。更進(jìn)一步，本發(fā)明的實(shí)施方案可以使用DVB-T信號(hào)帶寬的一個(gè)子集。例如，僅僅利用8MHz DVB-T信號(hào)中的6MHz，本發(fā)明的實(shí)施方案就可以取得令人滿意的成果。本發(fā)明的實(shí)施方案能夠擴(kuò)大至使用將來(lái)改進(jìn)的DTV-T信號(hào)。
在8K模式下的DVB-T連續(xù)導(dǎo)頻信號(hào)是一組177個(gè)載波，每個(gè)載波具有由如下所述的PN序列選取的恒定基準(zhǔn)二進(jìn)制±1幅度。此載波間隔是1116Hz。前50個(gè)載波頻率的載波數(shù)目如圖25所示。載波頻率可以通過(guò)取載波數(shù)目與1116Hz的乘積而得到。圖26描繪連續(xù)導(dǎo)頻的前50個(gè)載波。垂直標(biāo)度是載波數(shù)目。任何兩個(gè)連續(xù)導(dǎo)頻之間的最小頻偏是3×1116Hz，此偏移確定了這些連續(xù)載波的時(shí)間模糊度。此信號(hào)可以被比作通常用于距離測(cè)量的側(cè)音測(cè)距信號(hào)。然而不同的是功率在177個(gè)獨(dú)立載波中進(jìn)行分配。不過(guò)也可代之以使此信號(hào)與用FFT方式所產(chǎn)生的177個(gè)載波的合成參考波形相關(guān)。然而此合成連續(xù)導(dǎo)頻信號(hào)具有不良自相關(guān)函數(shù)，帶有如圖27所示的許多嚴(yán)重的頻譜旁瓣。
圖27描繪8K模式下具有177個(gè)并行載波的合成連續(xù)導(dǎo)頻載波的自相關(guān)函數(shù)。在水平標(biāo)度上給出以1/1116秒遞增的時(shí)間增量。信號(hào)以1116×20000個(gè)樣值/秒的速度被抽樣。然而如圖所示，此信號(hào)的旁瓣電平相當(dāng)高，具有許多幅度高0.2的峰值。
8K離散導(dǎo)頻載波是一組568個(gè)等間隔的導(dǎo)頻載波，每個(gè)頻率均在4個(gè)順序增加的頻率上以類線性調(diào)頻脈沖方式跳躍。因此每個(gè)導(dǎo)頻以12×1116Hz的倍數(shù)頻率開(kāi)始，并且對(duì)于其余的符號(hào)持續(xù)時(shí)間(1/1116秒)保持在那個(gè)頻率上。接著對(duì)于下一符號(hào)，導(dǎo)頻跳躍到高于3×1116Hz且具有一個(gè)新的±1符號(hào)的新頻率上。在總共3次遞增中，導(dǎo)頻重復(fù)這種增加然后回到其原始頻率。這些568個(gè)離散導(dǎo)頻的前5個(gè)跳頻如圖28所示。在每次遞增中，導(dǎo)頻以頻率計(jì)增加1116Hz的3倍。6816/12＝568個(gè)離散導(dǎo)頻的各自間隔是12×1116＝13,392Hz。對(duì)于2K模式，有142個(gè)離散導(dǎo)頻，間隔為53,568Hz。
每個(gè)導(dǎo)頻載波假定具有±1符號(hào)幅度，由11階移位寄存器的PN序列以下列多項(xiàng)式控制x11+x2+1(18)這個(gè)PN序列產(chǎn)生序列w[k]＝±1 (19)其中k是以上給出的獨(dú)立導(dǎo)頻載波的頻率。因此每當(dāng)一個(gè)導(dǎo)頻轉(zhuǎn)變到新頻率時(shí)，它也根據(jù)w[k]改變其符號(hào)。
因此每個(gè)離散導(dǎo)頻的頻率可以按照t和p表示為k[t，p]＝3Mod[n[t]，4]+12p (20)其中p是導(dǎo)頻數(shù)目而n[t]是離散時(shí)段n[t]＝[1116t](21)p的每個(gè)568值的每個(gè)信號(hào)分量是s[t，p]＝w[k[t，p]sin[2πk[t，p]×1116t]](22)因此離散導(dǎo)頻信號(hào)總數(shù)是568個(gè)跳頻獨(dú)立導(dǎo)頻載波之和stotal[t]=Σp=0p=867s[t,p]---(23)]]>圖29描述在8個(gè)時(shí)間增量上沒(méi)有符號(hào)反轉(zhuǎn)的一個(gè)示例性載波的波形。時(shí)間以秒給出。此離散導(dǎo)頻因此具有總共6816/12＝568個(gè)載波，每個(gè)載波以類似于線性調(diào)頻脈沖的方式，在總共568×4＝2272個(gè)總頻率當(dāng)中，順序地在4個(gè)頻率上跳頻。
圖30是離散導(dǎo)頻的另一個(gè)視圖。在圖30中，斜線表示在6816/4＝1704個(gè)符號(hào)間隔內(nèi)，在7.61MHz(6816個(gè)載波數(shù)目)的完整波段上，此568個(gè)8K離散導(dǎo)頻載波的線性調(diào)頻脈沖步進(jìn)。因此在任一時(shí)刻同時(shí)存在568個(gè)線性調(diào)頻脈沖載波。每個(gè)線性調(diào)頻脈沖載波以步進(jìn)方式掃描整個(gè)7.61兆赫頻帶。所示數(shù)目對(duì)應(yīng)于符號(hào)時(shí)長(zhǎng)是896微秒(μs)的8K模式。對(duì)應(yīng)于2K模式的相應(yīng)數(shù)目被表示在括號(hào)內(nèi)，其中此符號(hào)時(shí)長(zhǎng)是224μs。
此信號(hào)具有如圖31-33所示的非常良好的自相關(guān)函數(shù)。圖31描述568個(gè)跳頻離散導(dǎo)頻的合成組的自相關(guān)函數(shù)。此合成信號(hào)是以1116×20000＝22.32MHz的速率抽樣的。因此在此離散導(dǎo)頻載波的4個(gè)符號(hào)時(shí)間增量周期內(nèi)有80,000個(gè)樣值。注意此信號(hào)的極低旁瓣交叉相關(guān)，其中4旁瓣除外，該4旁瓣如下面所示是對(duì)稱的。圖32和33表示在更小時(shí)間增量上的細(xì)節(jié)。
圖32表示在前100個(gè)時(shí)間增量上觀測(cè)到的離散導(dǎo)頻合成信號(hào)的詳細(xì)的細(xì)微結(jié)構(gòu)。注意此自相關(guān)函數(shù)的低電平在峰值之外。
圖33表示該離散導(dǎo)頻合成載波的對(duì)稱旁瓣的細(xì)微結(jié)構(gòu)。再次請(qǐng)注意此信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)的很小數(shù)值位于主峰和此4個(gè)旁瓣波峰之外。
圖34描述監(jiān)測(cè)單元108的一個(gè)實(shí)施方案3400。天線3404接收GPS信號(hào)3402。GPS時(shí)間轉(zhuǎn)換單元3406基于此GPS信號(hào)導(dǎo)出主時(shí)鐘信號(hào)。為了確定DTV發(fā)射機(jī)時(shí)鐘的偏移量，NCO(數(shù)控振蕩器)碼同步計(jì)時(shí)器3408A基于此主時(shí)鐘信號(hào)導(dǎo)出一個(gè)主同步信號(hào)。此主同步信號(hào)能夠包括DVB-T離散導(dǎo)頻載波。在一個(gè)實(shí)施方案中，所有監(jiān)測(cè)單元108中的NCO場(chǎng)同步計(jì)時(shí)器3408A同步到一個(gè)基礎(chǔ)日期與時(shí)間。在單個(gè)監(jiān)測(cè)單元108從用戶裝置102同樣由此接收DTV信號(hào)的所有相同的DTV發(fā)射機(jī)接收DTV信號(hào)的實(shí)施方案中，不必為了確定用戶位置而使監(jiān)測(cè)單元108與任何其他監(jiān)測(cè)單元同步。如果所的有監(jiān)測(cè)站108或所有的DTV發(fā)射機(jī)都同步到一個(gè)公共時(shí)鐘，則這樣的同步也是不必要的。
DTV天線3412接收多個(gè)DTV信號(hào)3410。在另一個(gè)實(shí)施方案中使用多個(gè)DTV天線。放大器3414放大此DTV信號(hào)。一個(gè)或多個(gè)DTV調(diào)諧器3416A至3416N各自將所接收的DTV信號(hào)調(diào)諧到DTV頻道從而產(chǎn)生一個(gè)DTV頻道信號(hào)。多個(gè)NCO碼同步計(jì)時(shí)器3408B至3408M各自接收其中一個(gè)DTV頻道信號(hào)。NCO碼同步計(jì)時(shí)器3408B至3408M各自從一個(gè)DTV頻道信號(hào)中提取一個(gè)頻道同步信號(hào)。此頻道同步信號(hào)可包括DVB-T離散導(dǎo)頻載波。在一個(gè)實(shí)施方案中，DVB-T信號(hào)之內(nèi)的連續(xù)導(dǎo)頻信號(hào)和符號(hào)時(shí)鐘信號(hào)被用作捕獲輔助。
多個(gè)加法器3418A至3418N各自產(chǎn)生主同步信號(hào)與其中一個(gè)頻道同步信號(hào)之間的一個(gè)時(shí)鐘偏移量。處理器3420使結(jié)果數(shù)據(jù)格式化并傳送到DTV位置服務(wù)器110。在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于每個(gè)實(shí)測(cè)DTV頻道，此數(shù)據(jù)包括DTV發(fā)射機(jī)的標(biāo)識(shí)號(hào)、DTV頻道號(hào)、DTV發(fā)射機(jī)的天線相位中心和時(shí)鐘偏移量。此數(shù)據(jù)能夠借助包括空中鏈路和因特網(wǎng)的多種手段中的任意一種進(jìn)行傳送。在一個(gè)實(shí)施方案中，此數(shù)據(jù)在DTV頻道本身上以備用的MPEG分組進(jìn)行廣播。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，接收機(jī)是基于軟件的。例如，圖18的接收機(jī)1800可以是編程的，以便處理此輸入DTV信號(hào)。
下面描述對(duì)應(yīng)于相干軟件接收機(jī)由DSP 1714處理DTV頻道信號(hào)。假定一個(gè)用于使抽樣信號(hào)下變換的標(biāo)稱偏移頻率。如果此信號(hào)被下變頻到基帶，該標(biāo)稱偏移量是0Hz。該處理基于信號(hào)s(t)的樣值產(chǎn)生全部的自相關(guān)函數(shù)。對(duì)于低占空因數(shù)信號(hào)來(lái)說(shuō)，該處理可以實(shí)施得遠(yuǎn)為更有效。令Ti是數(shù)據(jù)抽樣的周期，ωin是被抽樣入射信號(hào)的標(biāo)稱偏移量，而令ωoffset是由多普勒移位和振蕩器頻率漂移所導(dǎo)致的最大可能偏移頻率。該處理實(shí)現(xiàn)下列偽碼。
Rmax＝0生成一個(gè)復(fù)合型代碼信號(hào)scode(t)＝Ci(t)+jCq(t)其中Ci是描述同相基帶信號(hào)的函數(shù)，Cq是描述正交基帶信號(hào)的函數(shù)。
計(jì)算F{scode}*，其中F是傅里葉變換算符而*是共軛算子。
對(duì)于ω＝ωin-ωoffset至ωin+ωoffset步長(zhǎng) 生成一個(gè)復(fù)合型混合信號(hào)smix(t)＝cos(ωt)+jsin(ωt)，t＝
組合此入射信號(hào)s(t)和此混合信號(hào)smix(t)scomb(t)＝s(t)smix(t)計(jì)算相關(guān)函數(shù)R(τ)＝F-1{F(scode)F(scomb)}如果maxτ|R(τ)|＞Rmax，則Rmax←maxτ|R(τ)|，Rstore(τ)＝R(τ)下一個(gè)ω
當(dāng)退出此處理時(shí)，Rstore(τ)將存儲(chǔ)入射信號(hào)s(t)和復(fù)合編碼信號(hào)Scode(t)之間的相關(guān)關(guān)系。通過(guò)以更小的步長(zhǎng)ω搜索可以使Rstore(τ)更加精細(xì)。ω的起始大小必須小于此時(shí)的奈奎斯特速率 的一半。產(chǎn)生最大相關(guān)輸出的時(shí)間偏移τ被用作偽距。
額外的定位示例已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解可以進(jìn)行各種修改而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。例如，針對(duì)某些ATSC和DVB-T數(shù)字電視信號(hào)已經(jīng)描述了許多特定細(xì)節(jié)。然而，本發(fā)明也可應(yīng)用于其他數(shù)字電視信號(hào)，包括日本綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播-地面(ISDB-T)所規(guī)定的DTV信號(hào)。
作為另一示例，本發(fā)明可以通過(guò)數(shù)字電子線路或計(jì)算機(jī)硬件、固件、軟件或其組合的方式實(shí)施。也可以在數(shù)字或模擬領(lǐng)域?qū)嵤└鞣N信號(hào)和信號(hào)處理技術(shù)。本發(fā)明的裝置可以以計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式實(shí)施，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可被實(shí)質(zhì)包含于機(jī)器可讀存儲(chǔ)裝置中由一種可編程處理器執(zhí)行。并且本發(fā)明的各個(gè)方法步驟可以由可編程處理器完成，該可編程處理器執(zhí)行程序指令從而通過(guò)操作輸入數(shù)據(jù)和產(chǎn)生輸出來(lái)完成本發(fā)明的功能。有利的是，本發(fā)明可以以一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序的形式實(shí)施，該計(jì)算機(jī)程序可在一個(gè)可編程系統(tǒng)上執(zhí)行，所述可編程系統(tǒng)包括至少一個(gè)耦合到一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)的可編程處理器，用以從該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、至少一個(gè)輸入裝置和至少一個(gè)輸出裝置接收數(shù)據(jù)和指令，并對(duì)它們傳送數(shù)據(jù)和指令。每個(gè)計(jì)算機(jī)程序可以用高級(jí)程序程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言或面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)施，或在需要時(shí)以匯編或機(jī)器語(yǔ)言實(shí)施；在任何情況下，此語(yǔ)言可以是編譯或解釋的語(yǔ)言。適宜的處理器例如包括通用和專用的微處理器。通常處理器從只讀存儲(chǔ)器和/或隨機(jī)存取存儲(chǔ)器接收指令和數(shù)據(jù)。通常計(jì)算機(jī)包括用于儲(chǔ)存數(shù)據(jù)文件的一個(gè)或多個(gè)大容量存儲(chǔ)裝置；這樣的裝置包括磁盤(pán)，如內(nèi)部硬盤(pán)和可裝卸磁盤(pán)、磁光盤(pán)和光盤(pán)。適合于實(shí)質(zhì)包含計(jì)算機(jī)程序指令和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置包括所有形式的非易失性存儲(chǔ)器，舉例來(lái)說(shuō)包括像EPROM、EEPROM、和閃速存儲(chǔ)裝置這樣的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置；像內(nèi)部硬盤(pán)和可裝卸磁盤(pán)、磁光盤(pán)、和光盤(pán)這樣的磁盤(pán)。以上所述均可以由ASIC(專用集成電路)加以補(bǔ)充或與之結(jié)合。
作為另一示例，雖然描述了利用同相和正交頻道跟蹤ATSC信號(hào)的方法，然而顯然可以只使用同相頻道、只使用正交頻道或任何這兩者的組合來(lái)提供精確跟蹤。
此外，顯然存在著利用各種形式的常規(guī)延遲鎖定環(huán)和借助于使用各種類型的匹配濾波器的多種跟蹤DTV信號(hào)的方法。
本發(fā)明的實(shí)施方案在許多方面利用了DTV信號(hào)的低占空因數(shù)。例如，一種實(shí)施方案使用了時(shí)間選通延遲鎖定環(huán)(DLL)，該延遲鎖定環(huán)諸如公開(kāi)于J.J.Spilker Jr.所著的“Digital Communications by Satellite”(Prentice-Hall，Englewood Cliffs NJ，1977，Chapter18-6)。其他實(shí)施方案則使用了DLL的變化方案，包括相干、非相干和準(zhǔn)相干DLL，其例如公開(kāi)于J.J.Spilker，Jr所著的“Digital Communications by Satellite”(Prentice-Hall，Englewood Cliffs NJ，1977，Chapter18)和B.Parkinson與J.Spilker，Jr.所著的“Global Positioning System-Theory and Applications”(AIAA，Washington DC，1996，Vol.1，Chapter17)，J.Spilker，Jr.所著的“Fundamentals of Signal Tracking Theory”。其他實(shí)施方案使用了各種型式的匹配濾波器如再循環(huán)型匹配濾波器。
作為最后的示例，在某些實(shí)施方案中，DTV位置服務(wù)器110使用在系統(tǒng)水平上可用的冗余信號(hào)，如可以從DTV發(fā)射機(jī)獲得的偽距，以進(jìn)行額外的核對(duì)從而確認(rèn)每個(gè)DTV頻道和偽距，并識(shí)別錯(cuò)誤的DTV頻道。一種這樣的技術(shù)是常規(guī)的接收機(jī)自主完好性監(jiān)視(RAIM)技術(shù)。
因此，其他實(shí)施例處于所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于提供導(dǎo)航服務(wù)的方法，該方法包括訪問(wèn)一個(gè)裝置的位置，該位置是根據(jù)該裝置和多個(gè)數(shù)字電視(DTV)發(fā)射機(jī)之間的偽距確定的，而該偽距是由該裝置從該DTV發(fā)射機(jī)接收到的廣播DTV信號(hào)計(jì)算出的；并且根據(jù)該裝置的位置提供導(dǎo)航信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該導(dǎo)航信息包括在該裝置周圍鄰近地區(qū)的地圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該導(dǎo)航信息包括該裝置的位置與第二位置之間的方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中該第二位置是由該裝置的用戶確定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該導(dǎo)航信息包括該裝置的位置與第二裝置的位置之間的方向，其中該第二裝置的位置是根據(jù)該第二裝置與多個(gè)DTV發(fā)射機(jī)之間的偽距確定的，而該偽距是從該第二裝置從該DTV發(fā)射機(jī)接收到的廣播DTV信號(hào)計(jì)算出來(lái)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，更進(jìn)一步包括周期性地訪問(wèn)該裝置的更新位置；并且根據(jù)該更新位置，周期性地提供更新的導(dǎo)航信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中提供導(dǎo)航信息包括該裝置提供該導(dǎo)航信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中訪問(wèn)該裝置的位置包括從DTV位置服務(wù)器接收該位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中提供導(dǎo)航信息包括；服務(wù)提供者系統(tǒng)根據(jù)該裝置的位置檢索該導(dǎo)航信息；并且該服務(wù)提供者系統(tǒng)將該導(dǎo)航信息傳送給該裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中提供導(dǎo)航信息包括；服務(wù)提供者系統(tǒng)根據(jù)該裝置的位置確定用于導(dǎo)航信息的密鑰代碼；該密鑰代碼啟動(dòng)檢索該導(dǎo)航信息；并且該服務(wù)提供者系統(tǒng)將該密鑰代碼傳送給該裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該DTV信號(hào)是美國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(ATSC)信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該DTV信號(hào)是歐洲無(wú)線電通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)數(shù)字視頻廣播-地面(DVB-T)信號(hào)。
13.一種用于提供導(dǎo)航服務(wù)的裝置，包括；裝置，用于訪問(wèn)一個(gè)裝置的位置，該位置是根據(jù)該裝置和多個(gè)數(shù)字電視(DTV)發(fā)射機(jī)之間的偽距確定的，而該偽距是由該裝置從該DTV發(fā)射機(jī)接收到的廣播DTV信號(hào)計(jì)算出的；和裝置，用于根據(jù)該裝置的位置提供導(dǎo)航信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中該導(dǎo)航信息包括在該裝置周圍鄰近地區(qū)的地圖。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中該導(dǎo)航信息包括該裝置的位置與第二位置之間的方向。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中該第二位置是由該裝置的用戶確定的。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，進(jìn)一步包括；裝置，用于周期性地訪問(wèn)該裝置的更新位置；和裝置，用于根據(jù)該更新位置，周期性地提供更新的導(dǎo)航信息。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中該DTV信號(hào)是美國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(ATSC)信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中該DTV信號(hào)是歐洲無(wú)線電通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)數(shù)字視頻廣播-地面(DVB-T)信號(hào)。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中該DTV信號(hào)是日本綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播-地面(ISDB-T)信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中該裝置位于車輛上。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中該車輛是汽車或者載重汽車。
23.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中該裝置位于移動(dòng)電子裝置上。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中該移動(dòng)電子裝置是移動(dòng)電話。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中該移動(dòng)電子裝置是個(gè)人數(shù)字助理。
26.一種計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，包括存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的指令，用以執(zhí)行一種方法，該方法包括；訪問(wèn)一個(gè)裝置的位置，該位置是根據(jù)該裝置和多個(gè)數(shù)字電視(DTV)發(fā)射機(jī)之間的偽距確定的，而該偽距是由該裝置從該DTV發(fā)射機(jī)接收到的廣播DTV信號(hào)計(jì)算出的；并且根據(jù)該裝置的位置提供導(dǎo)航信息。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，其中該導(dǎo)航信息包括圍繞該裝置本地附近的一個(gè)地圖。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，其中該導(dǎo)航信息包括該裝置的位置與第二位置之間的方向。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，其中該第二位置是由該裝置的用戶確定的。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品，該被執(zhí)行的方法進(jìn)一步包括；周期性地訪問(wèn)該裝置的更新位置；并且根據(jù)該更新位置，周期性地提供更新的導(dǎo)航信息。
31.一種系統(tǒng)，用于根據(jù)一個(gè)裝置的位置提供導(dǎo)航服務(wù)，該系統(tǒng)包括；裝置，用于從多個(gè)DTV發(fā)射機(jī)接收廣播DTV信號(hào)；DTV位置服務(wù)器，用于根據(jù)該裝置和該DTV發(fā)射機(jī)之間的偽距確定該裝置的位置，該偽距是從接收到的DTV信號(hào)計(jì)算出的；和服務(wù)提供者系統(tǒng)，用于根據(jù)該裝置的位置提供導(dǎo)航信息。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中該裝置通過(guò)提供該導(dǎo)航信息而起到該服務(wù)提供者系統(tǒng)的作用。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中該裝置通過(guò)根據(jù)該偽距確定該位置而起到該DTV位置服務(wù)器的作用；而且該裝置通過(guò)提供該導(dǎo)航信息而起到該服務(wù)提供者系統(tǒng)的作用。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中該裝置通過(guò)根據(jù)該偽距確定該位置而起到該DTV位置服務(wù)器的作用。
全文摘要
一種取決于裝置位置的服務(wù)。該裝置的位置是利用DTV信號(hào)來(lái)確定的。更具體地說(shuō)，該裝置的位置是基于該裝置與多個(gè)數(shù)字電視(DTV)發(fā)射機(jī)之間的偽距來(lái)確定的，而該偽距是基于該裝置從DTV發(fā)射機(jī)接收到的廣播DTV信號(hào)來(lái)確定的。DTV信號(hào)的例子包括美國(guó)電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(ATSC)信號(hào)、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)數(shù)字視頻廣播－地面(DVB－T)信號(hào)、和日本綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播－地面(ISDB－T)信號(hào)。
文檔編號(hào)G01S5/00GK1575422SQ02821385
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2002年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月8日
發(fā)明者M·D·皮爾斯, M·拉比諾維茨 申請(qǐng)人:羅瑟姆公司