專利名稱：用于模擬蜂窩系統(tǒng)的定位方法
背景技術：
I.發(fā)明領域本發(fā)明涉及位置確定。本發(fā)明尤其涉及用多個基站確定移動單元(mobileunit)位置的新的和改進的方法。
II.相關領域的描述下文中公開了一種確定在蜂窩無線電通中工作的移動單元的位置的方法和裝置。蜂窩無線電通中定位業(yè)務有許多想要的應用，如緊急呼叫(911)的定位業(yè)務、兒童定位器、迅速發(fā)送業(yè)務和艦船監(jiān)視系統(tǒng)。同時，蜂窩系統(tǒng)操作員還可以采用這種方法根據(jù)移動單元定位的精確知識來確定業(yè)務參數(shù)，如有限流動性用戶的低成本服務。這種業(yè)務還可以用來確定被盜蜂窩電話的位置和調查蜂窩通信的欺詐使用。
無線電設備位置確定的方法利用了測量無線電信號的傳播延遲的技術，假定無線電信號從發(fā)射機到接收機是沿直線傳播的。無線電延遲測量與定向天線的角度測量是雷達的基本原理。由于移動車輛中采用發(fā)射-應答機，而不完全依賴于移動車輛反射的信號而使雷達定位的使用日益增多。
另外，可以用多個發(fā)射機和/或接收機來形成所謂的三邊測量(tri-latera-tion)系統(tǒng)，從而進行多個時間延遲測量。Loran系統(tǒng)是一個將一系列編碼脈沖從已知和固定地點發(fā)送到移動接收機的例子。移動接收機比較來自不同發(fā)射機的信號的到達時間，從而確定位置的雙曲線。類似地，全球定位系統(tǒng)(global po-sitioning system，GPS)提供來自一組24個地球軌道衛(wèi)星的傳輸。移動接收機采用衛(wèi)星位置信息以及從四個或更多個衛(wèi)星接收的信號之間的時間延遲差來確定它們的位置。
從上述例子我們可以看到，無線電定位系統(tǒng)可以分成兩種類型，一種是移動裝置用戶可以確定其自身位置的系統(tǒng)，另一種是可以確定移動單元發(fā)射-應答機的位置的系統(tǒng)(如雷達系統(tǒng))。本文中揭示的系統(tǒng)是第二種類型，其中，蜂窩電話系統(tǒng)的固定部分確定移動單元蜂窩電話的位置。通常，這樣的系統(tǒng)要求移動單元用戶發(fā)射一無線電信號(除非是在無源雷達的情況下)。
無線電定位的方法諸如在1992年6月30日授權的、標題為“雙衛(wèi)星導航系統(tǒng)和方法”、轉讓給本發(fā)明的受讓人的美國專利5,126,748中所揭示的方法，要求移動終端既發(fā)射又接收，這樣，比起只含有接收能力的移動終端的Loran和GPS系統(tǒng)來說，這種方法要求用較少的發(fā)射機對確定位置的圓形線進行來回時間的測量。在其他系統(tǒng)中，移動終端可以只含有發(fā)射機，而其他系統(tǒng)部件則進行方向搜尋或多個來自不同地點的信號的接收，以確定位置。一個例子是確定被擊落飛機位置的SARSAT(搜索和營救衛(wèi)星)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中，被擊落飛機以國際呼救頻率121.5Mhz(和273MHz)發(fā)射一信號。地球軌道衛(wèi)星將該信號轉發(fā)到一地面終端。當衛(wèi)星從頭頂上經(jīng)過時，可以檢測多普勒(Doppler)頻移的變化，并確定位置線。同一衛(wèi)星或類似的多個衛(wèi)星多次經(jīng)過頭頂可以確定一組位置線，其交點確定被擊落飛機的位置。
本發(fā)明可以利用AMPS(自動消息處理系統(tǒng))業(yè)務(或類似的業(yè)務)中運行的移動單元蜂窩電話的現(xiàn)有能力來提供定位的新業(yè)務，而無需修改現(xiàn)有大量的AMPS移動單元蜂窩電話。在AMPS(自動消息處理系統(tǒng))業(yè)務中，移動單元在824-849MHz的UHF頻率下進行發(fā)射，而基站在869-894MHz的頻率下進行發(fā)射。頻帶被分割成兩組832個信道對，均勻地相隔30kHz。一組416個信道對是許可用于給定區(qū)域內兩個業(yè)務提供者中的每一個的。
AMPS系統(tǒng)用模擬FM調制來發(fā)射電話話音。移動單元和基站采用全雙工技術同時發(fā)射，從而用戶所有時刻都感覺到沿兩個方向的連續(xù)鏈路。
通常，為大城市區(qū)域服務的大蜂窩系統(tǒng)中的每一基站分配有提供電話業(yè)務的一組57個信道對。另外，分配一個信道用作信令和尋呼。在其控制信道上通過將數(shù)字信息傳送到最近的基站，在移動單元處開始呼叫。當呼叫在該蜂窩區(qū)的覆蓋區(qū)域內正在進行時，基站將在其相應的控制信道上應答，而有一個信道分配給移動單元用。如果移動單元進入另一蜂窩區(qū)的覆蓋區(qū)域時該呼叫仍在進行，來自基站的控制信息將指令移動單元，把信道變成分配給移動單元正在進入的那一蜂窩區(qū)的信道。這一過程稱為手動切換(handoff)。
AMPS系統(tǒng)包括稱為監(jiān)測音(SAT)的技術以確保呼叫由恰當基站處理。該系統(tǒng)中，每一基站向正在進行的每一呼叫的電話聲音內加入一高頻單音。此單音將以5980、6000或6030Hz發(fā)送。移動單元將對此單音進行檢測和濾波，并通過加在電話話音上發(fā)回基站。隨后，基站對SAT單音進行濾波并檢測，并確保接收到的單音與它發(fā)射的單音具有相同的頻率。向不同相鄰基站分配的SAT單音的方式使得可以檢測并校正不正確接續(xù)的情形。
當最初定義AMPS系統(tǒng)時，人們設想可以測量前向鏈路SAT單音和由基站從移動單元接收的SAT單音之間的相位差來確定移動單元的位置。這可以采用來回延時測量，它將把移動單元定位在繞基站的圓周上。人們發(fā)現(xiàn)，這種技術必須對返回SAT單音的相移進行分類控制(specifrcation controlling)，以便提供相符的測量。由于這增加了復雜性，因而這種方法在本說明書中略去。
發(fā)明概述當系統(tǒng)想要對某一特定的移動單元定位時，移動單元受指令控制，進入一預定和專用信道，并在短時間間隔(如1到10毫秒)內在其FM發(fā)射機上發(fā)射一單音。單音的頻率應當在話音頻譜之上，例如大于4kHz。在單音脈沖群的末了處，移動單元回到提前先前進行的狀態(tài)，例如繼續(xù)其呼叫、空閑模式等等。用作定位業(yè)務的信道頻率通常在整個系統(tǒng)中是專用與這一目的的，并且系統(tǒng)控制器會確保一次只有一個移動單元發(fā)射一定位信號。
在向移動單元傳送控制信息的同時，還向基站傳送一控制信息，該信息表示一移動單元將發(fā)射一單音脈沖群?；九溆蠫PS接收機，從而可以在每一基站處提供準確的時間和頻率基準?；疽韵嗤l率和根據(jù)GPS接收機的同步相位產(chǎn)生單音參考信號。基站測量單頻參考信號和從移動單元接收到的信號單音(如果有的化)之間的相位差。所使用的測量時間間隔與發(fā)射時間間隔相同，通常約為1到10毫秒。相位差測量結果與信噪比(S/N)測量結果一起報告給系統(tǒng)控制器。
通過計算相鄰基站報告的單音脈沖群相位之間的相位差來計算移動單元的位置。例如，如果相鄰基站報告相對于參考相位具有相同的相位差，則可以得知移動單元處在兩基站之間的垂直平分線上。如果相位不相等，則可以知道移動單元處在拋物線上，該拋物線是具有相同測量相位差的點的軌跡。如果第三個基站報告了一個相位測量結果，則確定另兩條拋物線。這些拋物線的交點確定移動單元位置的解答。
相位測量所要求的精度在一度的數(shù)量級上。例如，100米(300英尺)的精度要求約300納秒的精度。如果單音脈沖串是6kHz的頻率，則相位測量中約為半度的分辨率會得到所要求的精度。注意，如果S/N足夠高，這一精度的數(shù)量級應當是可以很容易得到的。
可以采用SAT信號(監(jiān)測音)用作上述目的。在AMPS系統(tǒng)中，每一基站在前向信道上發(fā)射5980、6000或6030Hz的單音。移動單元接收這一單音，并在反向信道上發(fā)射該單音。
人們可以采用下述方法來進行任一標準AMPS電話的定位1)以普通方式與移動單元建立呼叫；向移動單元傳送一指令，指令其將信道改變成預定的定位信道；2)與移動單元進行通信的基站在定位信道上發(fā)射一預定的SAT單音分配，通常為6000Hz；3)移動單元以通常的方式接收和再發(fā)射SAT單音；周圍基站測量返回的SAT單音和從接收到的GPS定時信號產(chǎn)生的參考單音之間的相位差；4)在中心點收集測量結果并計算位置；以及5)移動單元接受指令，回到其先前的頻率，并繼續(xù)可能正在進行的任何呼叫。
可以采用SAT單音方法，當呼叫繼續(xù)進行時跟蹤移動單元的位置。所接續(xù)的基站和鄰近的基站可以繼續(xù)測量正常蜂窩通信信號上的相對于同步參考單音的SAT單音相位差。然而，SAT單音頻率(所謂的SAT色標碼)現(xiàn)在隨基站的不同而不同，必須針對每一種情況進行恰當?shù)臏y量。同時，來自鄰近同信道蜂窩區(qū)的移動單元的同信道干擾的可能性會降低測量準確度。如果在呼叫期間的任何時刻，需要更準確的定位，則可以指令移動單元至專用測量頻率。
獲取要求準確度所需要的S/N是由接收到的S/N和平均時間確定的。半度的分辨率與七比特分辨率對應。每一比特的分辨率需要另外6dB的S/N，從而總的S/N需要42dB。如果在4kHz的帶寬內接收到的信號具有20dB的S/N，則帶寬必須變窄22dB。這會出現(xiàn)需要4毫秒測量時間的情況。
注意移動單元終端移動不應該顯著影響測量?？紤]在4毫秒的時間內，在100英尺/秒的速度下移動的移動單元將僅移動0.4英尺，明顯小于測量分辨率精度。
同時注意6KHz的SAT單音頻率在通常大小的蜂窩電話系統(tǒng)中適于用來支持明確的定位。對于該單音頻率的意義不明確的距離(ambiguity distance)為對應于波形整個一個周期或166.7微秒的約50公里。
附圖簡述在結合附圖對本發(fā)明作了詳細描述以后，本發(fā)明的特征、目的和優(yōu)點將變得更為清楚。附圖中相同的部件采用相同的標號。


圖1是典型蜂窩系統(tǒng)的整體框圖；圖2是由基站進行處理操作來支持定位處理的方框圖；圖3是相位檢波器電路的方框圖；以及圖4是一例定位圖。
較佳實施例的詳細描述圖1是本發(fā)明的整體框圖。蜂窩系統(tǒng)包含有基站100、101、102以及可能的許多附加基站和系統(tǒng)控制器和交換機20(它在蜂窩通信產(chǎn)業(yè)中也稱為移動電話交換局(MTSO))。系統(tǒng)用戶移動單元在圖中為車輛電話10和11以及便攜式大小的便攜式蜂窩電話12和13。
本發(fā)明中揭示的定位系統(tǒng)也采用全球定位系統(tǒng)的地球軌道衛(wèi)星200、201、202和203，作為精確同步裝置。GPS系統(tǒng)含有排列在軌道上的24個衛(wèi)星構成的星座，從而任何時刻在地球的任意位置處都可以看到4個或更多個衛(wèi)星。這些衛(wèi)星發(fā)射信號，使得可以由GPS系統(tǒng)接收機測量從正在觀測的衛(wèi)星，到達的信號的準確的時間差。衛(wèi)星與協(xié)調世界時(Universal Coordinated Time，UTC)同步，使得在GPS接收機處可以獲得一天的準確時間和頻率。GPS的這一能力用作在每一基站處產(chǎn)生準確同步參考單音的裝置。
在每一基站的覆蓋區(qū)內，蜂窩電話系統(tǒng)可以向移動單元提供多達五十七個同時電話呼叫。通常，每一基站配有57個無線電頻道對，這些頻道對在任意周圍基站中是不采用的。位于較遠處的基站可以重復使用這些信道，這種技術稱為頻率再用。頻率再用在即使每一系統(tǒng)僅具有416個信道供其自用，一城市可以由幾百個基站來覆蓋而不會用完信道。
在揭示的系統(tǒng)中，人們注意到416個信道中的一個或多個可以專用于定位系統(tǒng)，而不用作電話呼叫。這就允許“無干擾信道(Clear channel)，而不會產(chǎn)生來自其他移動單元的同信道干擾，從而實現(xiàn)更高的信噪比、更短的測量時間和更準確的定位。這種用于定位的單個信道在系統(tǒng)控制器的控制下可以由系統(tǒng)中的所有移動單元共用。系統(tǒng)控制器會確定哪一些移動單元需要確定位置，并通過基站向要測量的移動單元和周圍基站發(fā)送指令。如果必須對大量的位置進行測量，則一個以上個RF信道可以專用于該目的。
也可以采用所揭示的技術通過對每一移動單元的呼叫的位置進行連續(xù)而不是抽樣的監(jiān)視，其做法是對每一正在進行的呼叫作所揭示的測量。
圖2給出的是通過基站進行的支持定位處理的處理操作方框圖。GPS天線300和GPS接收機301提供了一種用來向網(wǎng)絡中的基站分配共用頻率和時間基準的裝置。全球定位系統(tǒng)(GPS)在繞地球的傾斜的環(huán)形軌道上含有一個由24個衛(wèi)星組成的網(wǎng)絡，從而在地球上的每一點處可以連續(xù)地觀察到4個或更多個衛(wèi)星。衛(wèi)星發(fā)射一個由擴展譜波形調制的無線電信號，從而對接收到的信號可以進行非常精確的時間測量。GPS接收機從衛(wèi)星獲得4個或更多個下行線路信號，并與之同步。隨后，測量來自不同衛(wèi)星的信號之間的到達時間差。與從衛(wèi)星的數(shù)據(jù)鏈路上連續(xù)發(fā)射的軌道參數(shù)信息一起，GPS接收機可以用作解決三維空間中定位，并且作為副產(chǎn)品，獲取了與協(xié)調世界時(UTC)同步的一天很準確的時間。如果系統(tǒng)中每一基站是這樣配置的，則可以使它們都很準確地同步。注意，用于定位功能目的時，是不需要與UTC同步的，只需要使所有的基站與一共用基準同步。
也可以在不同的基站中采用其他的用于相位測量同步的裝置。例如，可以采用電視廣播信號。電視廣播信號通常采用高穩(wěn)定并且精確的頻率基準來構筑圖象的彩色同步信號和水平及垂直同步。如果在某一城市中的所有基站可接收到這些信號的話，則可以用來使相位測量過程同步。還必須考慮從TV發(fā)射機到每一基站的傳播延遲的差。
GPS接收機301提供了一個每秒1脈沖(1pps)的信號340，和一個1MHz的信號341。該1MHz的信號用來與穩(wěn)定振蕩器同步。合成器302使用該穩(wěn)定的1MHz和1pps信號來產(chǎn)生在每一基站與公共相位同步的6000Hz信號342。
合成器302可以很簡單。例如，1MHz信號被12乘，產(chǎn)生一12MHz的信號。該12MHz信號隨后在數(shù)字分頻器(digital divider)中被2000分頻。結果是6000Hz的方波信號。分頻器電路在每一秒的開始時由1pps信號復位。這就確保了所有基站中的被2000分頻的電路在相同時刻處在相同的狀態(tài)。
6kHz參考信號在加法器318中與來自MTSO的發(fā)射音頻信號相加。6kHz信號用作該信道的SAT單音。合成的信號由蜂窩發(fā)射機317轉換成一FM發(fā)射信號。869-894MHz頻帶中的一個預定的30kHz信道專用作定位目的。原則上講，可以用于普通電話呼叫的任一信道都可以用作這一目的。得到的FM信號隨后由蜂窩發(fā)射天線316發(fā)射出去。帶有加法器318的蜂窩發(fā)射機317是一種普通的蜂窩基站發(fā)射機，它僅有的另一個附加功能是從合成器302接受6kHz參考信號，用作SAT單音。
系統(tǒng)中每次只有一個基站向移動單元進行發(fā)射。然而，周圍的基站通常能夠接收信號并對其進行測量。
移動單元將接收信號、調制SAT單音、以及將其與自身的基帶發(fā)射音頻疊加并重新發(fā)射。在普通的蜂窩電話呼叫過程中，移動單元的這些功能是AMPS移動單元的普通功能。所以，不需要特別的移動單元設備來提供所要求的定位業(yè)務。附加的定位設備僅僅安裝在基站中，并且僅僅安裝在要求提供定位業(yè)務的那些基站中。
基站將以蜂窩接收天線310接收由移動單元來的信號。該信號隨后經(jīng)蜂窩接收機311放大和解調。接收機將從基站控制器320接受控制信號343，并向控制器320提供一接受信號強度指示(RSSI)信號344?？刂破?20將RSSI信號與其他信號一起傳送給MTSO，用作移動單元位置的計算。接收音頻信號345以AMPS基站的普通方式傳送到MTSO。除了普通AMPS基站接收機的功能以外，接收機311所需的唯一附加功能是SAT單音信號346要輸出到帶通濾波器312。
加到移動單元的發(fā)射信號上去的SAT單音信號是與話音信號一起在接收機311的FM解調器電路中解調的，F(xiàn)M解調器通常是一種限幅器-鑒頻器，或者是在本領域中所熟知的用于FM解調的許多種其他電路。6kHz SAT單音信號由帶通濾波器312與話音信號隔開。該濾波器通常可以具有幾百Hz的帶寬。一般情況下，濾波器的帶寬越窄，SAT單音的信噪比將越高，但輸出信號的相位測量要求更長的時間，這是由于其呈現(xiàn)出與濾波器的帶寬成正比的時間響應的緣故。
濾波器312的輸出是與來自頻率合成器302的6kHz參考信號一起輸入到相位檢波器314的。相位檢波器檢測6kHz參考信號與接收到的SAT單音之間的相位差。該相位差將正比于正被接收的移動單元和基站之間的距離。SAT單音中存在某些相移，這些相移是固定的，并且是可以事先確定的，比如蜂窩發(fā)射機317的輸入和發(fā)射天線316之間的有效相移。相移是由于發(fā)射機中的濾波器和均衡電路的響應以及將信號從一個地點傳送到另一個地點所產(chǎn)生的物理延遲而引起的。與此類似，蜂窩接收機311和帶通濾波器312中也會存在附加相移。由于這些相移是固定的，所以可以從系統(tǒng)中測量出來并校準掉。
另一相移來源是由移動單元中的電路引起的。精確的相移值將隨電話機的不同而不同，然而可以確定并校準掉總的相移范圍。所幸的是，本發(fā)明所揭示的系統(tǒng)的定位準度不取決于移動單元電路所引起的相移。
最后一個，也是最重要的一個相移來源，是由于通過移動單元和基站之間的空間傳送信號的物理延遲而引起的。由于相對相移是在三個或更多個基站中的每一個中測量的，所以只有將信號從移動單元傳送到基站的相移對于定位來說是重要的。除了建立相位檢波器314的工作范圍以外，只有一個基站向移動單元傳送信號，所以這一相移是不重要的。
圖3中示出相位檢波器電路的方框圖。輸入信號饋送到乘法器電路330和331。6kHz的參考信號饋送到乘法器330的第二輸入端以及相移器電路332的輸入端。相移器電路將6kHz參考信號的相位相移90度(或π/2)。相移器332的輸出饋送到乘法器331的第二輸入端。將正弦波的相位相移90度的電路在本領域中是人們所熟知的。某些情況下對于頻率合成器302最好產(chǎn)生相移90度的兩個6kHz參考信號的輸出。乘法器電路形成兩個輸入信號的算術乘積。即，如果兩個輸入信號是x和y，則輸出是x*y。兩個乘法器電路330和331的輸出335和336分別是合并器電路333的輸入A和B。合并器的輸出信號等于輸入比值的反正切函數(shù)。該相位檢波器電路的作用覆蓋180度的相位差范圍。注意比值A/B當B等于零時是未定義的，B等于零出現(xiàn)在相位差相隔180度的兩個點處。通常，相移的固定值是可以調整的，從而相位檢波器的有效范圍位于這兩個未定義值之間。180度的工作范圍與25km或15.5的法定英里的范圍變化對應。這對于將這種技術應用到AMPS蜂窩電話系統(tǒng)的大多數(shù)情況是合適的。
再參見圖2，相位檢波器電路314的輸出由低通濾波器315取平均，產(chǎn)生要求的信噪比。經(jīng)濾波的輸出隨后被數(shù)字化，并傳送到控制器320?？刂破鲗⑾辔徊顪y量值與RSSI測量值一起傳送到MTSO，在那里計算移動單元的位置。
濾波器要求增加的是在測量過程開始時使濾波器312和315復位，從而防止測量開始前接收的噪聲信號影響測量結果。
很明顯，對于本領域的技術人員來說，有許多不同的方法來實現(xiàn)相位檢波器電路。一種人們感興趣的做法是使從蜂窩接收機311輸出的SAT單音信號數(shù)字化，隨后再以數(shù)字電路執(zhí)行帶通濾波器312、相位檢測器314和低通濾波器315的功能。這就使得可以直接利用合成器302的輸出，而無需首先將該信號轉換成模擬形式。這些處理步驟也可以通過合適的數(shù)字信號處理器(DSP)電路來執(zhí)行。
定位過程是在MTSO處開始的。如果我們假定給定的移動單元已經(jīng)與系統(tǒng)進行通信，并且確定應該對該移動單元進行定位，則MTSO將控制下述步驟1)向移動單元傳送一指令，指令其將信道改變成預定的定位信道；2)與該移動單元進行通信的基站以預定的指派為6000Hz SAT單音在該信道上進行發(fā)射；3)移動單元以通常的方式接收并重新發(fā)射SAT單音，所有周圍的基站測量返回的SAT單音和從接收的GPS定時信號得到的參考單音得出的相位差；4)在MTSO處收集測量值，并計算位置；以及5)移動單元接受指令(通過發(fā)射一正?？刂菩畔?，返回到其先前的頻率，繼續(xù)可能正在進行的任一呼叫。
MTSO將向系統(tǒng)中的所有基站發(fā)出信號，指出正在進行測量，并且所有基站在指定的時刻都將進行相位測量。大多數(shù)基站將處在該移動單元的范圍之外，而不會進行有意義的測量。來自這些接收機的RSSI信號將指出這是一個微弱信號，而MTSO將忽略來自這些基站的相位測量。通常，只有最靠近的到正與該移動單元進行通信的相鄰基站才會產(chǎn)生有意義的測量。除了忽略來自低的RSSI接收機的相位測量以外，MTSO處理還會選擇以忽略來自不靠近正在通信的基站的測量值。
定位是按如下所述方法進行的來自成對的基站的相位測量值將確定站與站之間位置的雙曲線。例如，假定圖4中基站400和401的相位差測量值相差10度，比如說基站400測得的相位差相對于參考值是-49度，而基站401的測得是-59度。因此，便攜裝置412離開基站401比它離開基站400更靠近約1英里。另外便攜裝置412在由點的軌跡形成的雙曲線上，該曲線上的點離開401比它離開400更靠近約一英里。假定我們還發(fā)現(xiàn)，基站402測得便攜裝置412相對于參考值為-39度。因此，便攜裝置412離開400比它離開402更靠近10度或者約1英里。同時，便攜裝置離開401比它離開402更靠近約2英里?，F(xiàn)在我們確定了三條拋物線。它們在地圖上的交點為移動單元的所在處。給定基站的位置，根據(jù)時間差來計算位置的算法在本領域中是人們所熟知的。除了測量和計算是在基站和MTSO處而不是在移動單元處進行以外，事實上計算過程與Loran定位系統(tǒng)中所使用的是相同的。
在完成了測量過程以后，MTSO將指令移動單元和基站回到系統(tǒng)的常規(guī)(非定位)信道，騰出定位信道供另一移動單元使用。
很清楚，如果配置的所有基站接收機進行所揭示的相對相位測量，則可以同時確定正在進行呼叫的所有移動單元的位置。只有一個明顯的附加問題，那就是由于蜂窩系統(tǒng)通常所采用的頻率再用過程，所以容易出現(xiàn)同信道干擾。
應該清楚的是，每一基站的覆蓋區(qū)必須略大于基本蜂窩通信業(yè)務所要求的覆蓋區(qū)。通常，一移動單元需要能夠在正好超過兩基站之間中點的某點處與一基站進行通信。對于進行操作的定位業(yè)務來說，移動單元必須能夠從靠近原先的基站的某點處與相鄰基站進行通信。因此，移動單元能夠在定位操作中進行通信的范圍必須約比正常運行下的范圍大兩倍。由于為了提高系統(tǒng)容量以滿足業(yè)務要求，蜂窩區(qū)已經(jīng)被分割成比基本覆蓋范圍小得多的區(qū)域，因而這不會在大多數(shù)蜂窩系統(tǒng)中出現(xiàn)問題。所以幾乎在系統(tǒng)覆蓋區(qū)的任何地方，移動單元通常應該能夠與必要的三個基站進行通信。
前文中對較佳實施例的描述使本領域中的技術人員能夠制作和使用本發(fā)明。很明顯，對于本領域的技術人員來說，還可以對這些實施例作各種改進，并且無需借助于發(fā)明專家的幫助，可以將所揭示的基本原理應用于其他實施例。因此，本發(fā)明并非僅限于上述實施例，而應該在最寬的范圍內來理解所揭示的發(fā)明原理和新特征。
權利要求
1.一種在采用多個基站的模擬蜂窩系統(tǒng)中確定某移動單元當前位置的方法，其特征在于，它包含下述步驟在所述多個基站中的每一個處提供具有公共相位的比較信號，所述基站中的每一個具有一固定的預定位置；從所述移動單元發(fā)射一信號，所述移動單元具有一隨時間變化的位置；在所述多個基站中的每一個處接收所述信號，并將所述信號的相位與所述比較信號的公共相位比較，在所述多個基站中每一個處產(chǎn)生相位差；計算從所述移動單元至所述多個基站之所述第三基站的距離與從所述移動單元至所述多個基站中所述第一基站的距離的確定第三定位曲線的第三距離差；計算從所述移動單元至所述多個基站的第一基站的距離與從所述移動單元至多個基站中第二基站的距離的確定第一定位曲線的第一距離差；計算從所述移動單元至所述多個基站中所述第二基站的距離與從所述移動單元至所述多個基站中第三基站的距離的確定第二定位曲線的第二距離差；以及根據(jù)所述第一定位曲線、所述第二定位曲線和所述第三位置曲線的交點，求解所述移動單元的所述當前位置。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，它還包含這樣一個步驟，即，在每一所述基站處，測量所述接收到的信號的信號質量指數(shù)，其中，與所述第一基站、所述第二基站和所述第三基站對應的所述信號質量指數(shù)指出一良好的信號質量。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，它還包含下述步驟在一通信信道上，在所述移動單元和所述第一基站之間建立雙向通信；以及在所述移動單元處接收來自所述第一基站的第一通信信號單音；其中，所述信號是所述第一通信信號的復制形式。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，它還包含下述步驟通過所述第一基站，指令所述移動單元在發(fā)射所述信號前改變至一預定的定位信道；以及通過所述第一基站，指令所述移動單元在發(fā)射所述信號以后改變至所述通信信道。
全文摘要
一種用于模擬蜂窩系統(tǒng)定位的方法，它包含提供一比較信號；從可移裝置發(fā)射一信號；接收該信號，并將其相位與參考信號的公共相位比較，產(chǎn)生一相位差；計算第一、第二和第三距離差；根據(jù)第一、第二和第三定位曲線求解所述可移裝置的當前位置。
文檔編號H04W76/04GK1149339SQ95192208
公開日1997年5月7日 申請日期1995年3月24日 優(yōu)先權日1994年3月25日
發(fā)明者克萊因·S·吉爾豪森 申請人:夸爾柯姆股份有限公司