BG104363A

BG104363A - Позиционираща система за цифрови телефонни мрежи

Info

Publication number: BG104363A
Application number: BG104363A
Authority: BG
Inventors: Peter J. Duffett-Smith; Paul Hansen
Original assignee: Cambridge Positioning Systems Limited
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 2000-04-21
Publication date: 2001-01-31
Also published as: EP1271178B1; EA200000446A1; KR20010031328A; GEP20032874B; JP4294860B2; DE69810149D1; EE200000240A; DK1025453T3; PL340056A1; CA2305586C; JP2001521154A; EP1025453B1; EP1271178A3; BR9814614A; EP1025453A1; CN1317567C; CA2305586A1; HK1030988A1; WO1999021028A1; CN1276876A

Description

Изобретението се отнася до позиционираща система, приложима при цифровите телефонни мрежи, каквато е глобалната система за мобилни връзки /GSM мрежа/.

В ЕР - А- 0 303 371, съдържанието на който се включва чрез позоваване, е описана радио навигационна и следяща система, в която се използват независими предаватели, установени за различни цели. Сигналите от всеки предавател, взети самостоятелно, се приемат от две приемателни станции, едната от които е на фиксирано и известно място, а другата е монтирана на подвижен обект, чиято позиция трябва да се определи. Представянето на сигналите, приети на една от приемателните станции, се изпраща чрез връзка към процесор на другата приемателна станция, където приетите сигнали се сравняват, за да се открият в техните фазови разлики или време закъснения. Три такива измервания, направени върху три независими предаватели, разположени на големи разстояния, са достатъчни за определяне на позицията на подвижния приемник в две измерения, т.е. неговата позиция върху земята, фазата или време отместването между MASTER генераторите в два приемника е също определена.

WO-A-94-28432 показва по какъв начин тази система може да се използва за радио позициониране в тунели, в подземни паркинги или в други екранирани места.

В друго патентно описание, съдържанието на което се включва чрез позоваване, тези идеи са развити по-нататък и са приложени специално към GSM и др. цифрови телефонни мрежи, като например CDMA, UMTS или сателитни базови системи /последните осигуряват възможността за измерване на височината, както и на позицията върху земята/. Системата, позната като CURSOR, използва сигналите от мрежовите предаватели за целите на позиционирането /виж .· Ί |-Д|||Д|ЙаЙЙЙ|

-2фиг.1/. Краткротраен пакет от импулси на сигналите от един такъв предавател /познат като базова приемопредавателна станция BTS/ се приема от подвижния микротелефон /познат като CURSOR ROVER UNIT CRU/, чиято позиция трябва да се определи, където той се преобразува в основна честотна лента, дигитализира се и се запомня в памет. Същият пакет се приема също така от другия приемник / CURSOR BASE UNIT, CBU/ на фиксирано и известно място, по същият начин се преобразува в основна честотна лента, след което се дигитализира и запомня. Този процес се осъществява в същата бърза

последователност, върху сигналите от най-малко три отдалечени на голямо разстояние основни приемо-предавателни станции на двата приемника, след което записите се изпращат на централен процесор /СРР/ през връзките L1 и L2. Тук съответните групи се сравняват, например чрез използване на взаимно корелационна процедура, за да се намерят времезакъсненията между тях. Трите групи записи пораждат три времезакъснения, от които позицията на CRU може да бъде намерена спрямо /известните/ позиции на базовите приемопредавателни станции и известната позиция на CBU.

При практическото приложение на горната система в цифрова телефонна мрежа като GSM, сигналите от контролния радиоразпръсквателен канал ВССН се използват за позициониране. Това е така, защото те винаги гарантирано присъстват, независимо от нивото на другия трафик по мрежата.

В системата, описана в WO -А -97-11384, значително количество данни трябва да се предадат от всеки приемник към СРР за всяко едно измерване на позицията. Предаването от CRU винаги се постига чрез използването на самата мрежа, например чрез използване на определена характеристика на предаваните данни. В типичното GSM приложение би могло да е необходимо да се запишат 256 бита за всяка от трите наблюдавани приемо-предавателни станции, което

-3предизвиква предаването на около 800 бита данни. Това би могло да бъде направено чрез установяване на повикване на предаваните данни чрез използване на данни с над гласово повикване или чрез използване на няколко кратки пакета на служебни съобщения /SMS/, свързани заедно. Всяко от тези решения обаче има търговски недостатъци. Например един потребител, повикващ един авариен оператор, може да не е в състояние да чака докато повикването на данни най-напред се установи, данните се предадат и едва след това

да се освободят преди да може да говори с оператора.

Настоящото изобретение е предназначено да преодолее този недостатък чрез осъществяване на записите по различен начин и чрез използване на специфичните характеристики на цифровите телефонни сигнали. Количеството данни, които трябва да се предадат, могат да се намалят значително, което позволява лесно да се пригоди например в един SMS пакет от кратки служебни съобщения. Понататък измерванията от CRU могат да се направят напълно, когато микротелефонът е в неработещо състояние, така че да няма закъснение, когато потребителят желае да осъществи повикване. Това дава едно по-добро решение за позициониране, основано на по-дълго

усредняване на приетите сигнали.

Принципите на действие на настоящото изобретение могат да се разберат най-добре като най-напред се разгледат уравненията, управляващи CURSOR системата, както е обяснено в WO-A-97-11384.

На фиг.2 е показана геометрията на двуизмерна CURSOR система. Началото на координатната система х и у се центрира върху CBU, разположена в точка О. Ориентацията на осите е несъществена, но може удобно да се установи така, че оста у да лежи по продължение на направление-север-юг на местната картата. Подвижният елемент /CRU/, означен с R, има векторна позиция г спрямо позицията на

-4CBU точка О. Базовата приемопредавателна станция /BTS/, означена с А има векторна позиция а.

Да разгледаме най-напред сигналите от базовата приемопредавателна станция BTS А. Разликата във времето ЛГ_а, измерена между сигналите, приети в точка О и R, се дава от уравнението:

At = (lr - al - lai)/ ν + ε , където ν е скоростта на радиовълните, а ε е време изместването между тактовите генератори в приемниците в точки О и R. По същия начин може да се запише за другите две базови приемо-предавателни станции BTS с векторни позиции b и с /непоказани на фигура 2/:

At = (lr - bl - Ibl)/ ν + ε

At = (lr - cl - Icl)/ v + ε (1) където At, At и At се измерват чрез методите, описани в WO-A-97 11384, а стойностите на а, Ь, с и ν са известни и следователно уравненията могат да бъдат решени за да се номери позициата на микротелефона г.

Да разгледаме сега взаимната връзка между сигналите от всеки две базови приемо-предавателни станции BTS, например А и В, приети от CRU. Най-напред се изхожда от предположението, че CRU може да приема по два канала едновременно, единият канал е настроен на контролния радиоразпръсквателен канал от А, а другият на контролния радиоразпръсквателен канал от В. Ако А и В са в действителност независими некохерентни източници, не би имало стабилна връзка между техните сигнали, и взаимната корелация, изпълнявана в микротелефона, би показала незначителен пик. В GSM или в друга цифрова телефонна мрежа обаче синалите в базовите приемо-предавателни станции BTS А и В наистина имат значителна кохерентност. Например всеки от тях има обща фреймова структура и

-5са синхронизирани към висококачествени генератори и пренасят значителни количества общи данни. Следователно един пик може да се намери във взаимната корелация между тях. Ако мрежата беше синхронизирана, т.е. ако фреймовите структури бяха синхронизирани заедно, началото на всеки пик би бил разликата в разстоянията между А и В спрямо CRU, разделена на ν. На практика има едно неизвестно леко вариращо време отместване £_аь, понякога известно като времеизместване на предаването или относително

времеизместване на предавеното, или относително закъснение на предаването. Следователно може да се запише:

Aiabi = (lr - al - Ir - bl)/ v + £_аь където Afabi θ времеизместването на приетите сигнали от базовите приемо-предавателни станции BTS А и В, както е определено от взаимната корелация. Може да се направи същия анализ по отношение на сигналите, едновременно приети от базовите приемопредавателни станции BTS В и С, от който следва:

Aibci= (Ir - bl — Ir - cl)/ v + £bc (2)

Същата двойка сигнали може също така да бъде приета от CBU, даваща съответните времеотмествания АГ_аьг и АГьсг, както следва:

А4ь2= (lai - Ibl)/ ν + £_аь и

Д1Ьс2= (Ibl - Icl)/ ν + £bc (3)

Изваждайки уравнение 3 от уравнение 2 се получава:

Ai_abi- ДГ_аь2= (Ir - al - lal - Ir - bl + Ibl)/ ν и

Δ/ьсг ДГ_Ьс2= (Ir - bl - Ibl - Ir - bl + Ibl)/ v (4)

Стойностите на Akbi и Afed са измерени в CRU, както беше описано по-горе, а стойностите на Ai_ab2 и АГьсг са измерени в CBU. Стойностите на а, в, с и ν са известни и следователно позицията на CRU г може да

-6бъде извлечена чрез използване на стандартни математически методи.

Трябва да се отбележи, че ε, е_аь· и еь_с липсват в уравневие /4/. Това е така, защото е направено предположението, че измерванията в CRU и CBU се изпълняват едновременно, или почти едновременно, така че да няма значително отместване между тях. На практика могат да се използват характеристиките на сигналите на базовата приемопредавателна станция BTS за синхронизиране на записите в двата

приемника. Например в една GSM система сигналите, излъчени от базовите приемо-предавателни станции BTS са сложни. Данните са програмирани в така наречените цикли на многократен достъп с времеразделяне (TDMA), продължаващи 4,615 ms, по-нататък се разделят в 8 временни интервала. Всеки временен интервал носи 156,25 бита със скорост около 271 килобита в секунда и може, например, да представи “нормален” пакет от данни и насочващи битове, “пакет за честотна корекция” /FCB/ с определена форма, “пакет за синхронизация на данни” /SCH/ и насочващи битове или “пакет за достъп” с последователност за синхронизация и данни.

Всеки от тези пакети също носи начални, крайни и предпазни битове. Броят временни интервали, които се използват във всеки момент в даден цикъл, зависи от начина по който системата е установена и от трафика в момента. Обаче, дори в спокойно състояние логическия канал на ВССН ще предаде един пакет за достъп във всеки цикъл. Понататък тези цикли се броят с повторяем период от няколко часа. Следователно може да се използва получаването на определен брой цикли (фреймове) за да се синхронизира началото на записите, направени от CRU и CBU.

Също така може да се предположи, че началото на времеизместването на генераторите, управляващи предаването на базовата приемо-предавателно станция BTS, и началото на

времеизместването между генераторите в двата приемника бавно се променя с времето и може по този начин да бъде моделирано чрез линейно прекъсване или ниско редов полином през малки интервали. Грешката на позициониране, въведена чрез всяка милисекундна десинхронизация, поради това е вероятно да не бъде повече от един метър, т.е не повече от 10’⁶x10‘³xv=0.3m за у=Зх10⁸мсек¹.

Ето защо, съгласно настоящото изобретение, са осигурени наймалко два приемника на системата за определяне на позиция за цифрова телефонна мрежа. Първият от тези приемници е разположен на известно място, а вторият е разположен върху мобилния елемент, чиято позиция трябва да се определи, като системата използва предавани сигнали с формат, най-малко част от който има предварително зададени спойности, като относителните времеотмествания на предаваните сигнали, приемани във всеки приемник от множество предаващки източници, се измерват един спрямо друг чрез сравняване, например чрез взаимна корелация, получените сигнали от различните предаващи източници се сравняват един с друг за определяне на техните относителни времеотмествания,

след което се определя позицията на втория приемник чрез определяне на времезакъснението между съответните сигнали, приети в двете приемателни станции. Изобретението включва система и метод за определяне на позиция.

В описаната по-горе дискусия беше допуснато, че CRU и CBU могат да приемат по два канала едновременно. Докато това може да бъде прието за CBU, то е много малко вероятно за мобилните микротелефони. Поради това може да изглежда, че настоящото изобретение има малко приложение в една реална система. Но специфичните характеристики на цифровата телефонна система още веднъж помагат за постигане на нашата цел. Беше установено, че елементите на сигналите са повтарящи се и че съществува значителна

степен на корелация между сигналите от една и съща BTS, когато са разделени с цяло число циклови периоди. Например в случая на ВССН в спокойни условия ние установихме, че има пакет от импулси за достъп, предаван във всеки цикъл. Също така е обичайна практика да се предава пакет от импулси за честотна корекция и синхронизиращ пакет от импулси на 10 или 11 циклови интервала. Ние вече сме установили корелацията, която съществува между сигнали от различни BTS в едно и също време. Сега ние установяваме наличието на корелация между ВССН сигналите от BTS А и BTS В, като може да се каже, че последните са записани точно един циклов период след тези от А. Това дава достатъчно време на каналния приемник на сигнали в микротелефона да се пренастрои към канал В след записване на сигналите от А. При това не е необходимо да има

възможност за презицно измерване на по-дълги времеотмествания между двате записвания, като времеизместванията са увеличени от повтарящия се период на предаваните сигнали. Това може да бъде направено използвайки кристалния осцилатор в микротелефона, при което отново се въвежда грешка, по-малка от един метър за всяка милисекунда от общото начало.

Така, съгласно друг аспект на настоящото изобретение, са осигурени най-малко два приемника на системата за определяне на позиция, първият от които е разположен в известна позиция, а вторият е поместен в мобилния елемент, чиято позиция трябва да се определи. Системата използва предаване на сигнали, имащи определен формат, като най-малко една част от сигналите последователно се повтаря, като относителните времеотмествания на предаваните сигнали, приемани във всеки приемник от различни предавателни източници, се измерват релативно един спрямо друг чрез сравнение, например чрез взаимна корелация, получените сигнали от различните предавателни източници се сравняват

-9последователно един спрямо друг за определяне на техните относителни времеотмествания като по този начин се определя позицията на втория приемник чрез определяне на времезакъснението между съответните сигнали, приети в двете приемателни станции.

Гореописаното показва как частичната кохерентност на сигналите от съседни BTS, предавани по различни физични канали, може да бъде използвана за измерване на началните моменти. Настоящото изобретение разширява тези идеи.

Съгласно следващ аспект на изобретението е осигурена позиционираща система, включваща най-малко два приемника от цифрова телефонна мрежа, имаща множество предавателни източници. Първият от приемниците е с известно разположение, а вторият е подвижен приемник, чиято позиция трябва да бъде определена, като системата използва предавани сигнали, имащи определен формат, най-малко част от който е с предварително зададени стойности или част, която се повтаря, като всеки приемник включва:

еталонен тактов генератор;

средства във всеки приемник за генериране на еталонен сигнал, синхронизирани с еталонния тактов генератор, като еталонният сигнал има подобен формат на този на предаваните сигнали и съответно част, идентична на частта от приемания сигнал, която има предварително зададени стойности или се повтаря; и средства във всеки приемник за сравняване, например чрез взаимна корелация, на приетия излъчен сигнал с еталонния сигнал за определяне на тяхните относителни времеотмествания, като по този начин се дава възможност за определяне на позицията на втория приемник посредством определяне на времезакъснението между съответните сигнали, приети в двата приемника.

-10В една цифрова телефонна мрежа, например една GSM система, предавателните източници са предпочитано наземни предавателни станции, като мобилният приемник може да бъде цифров микротелефон.

Еталонните сигнали осигурават на практика сигнали templates, които могат да съответстват на предаваните сигнали. Използвайки факта, че сигналите са формирани по същия начин и съответно имат идентични части, това позволява те да си съответстват (т.е да са във

взаимна корелация), и големината на времето, с което записът на единия трябва да бъде изместен спрямо другия, за да си съответсват, осигурява оценка за началния момент.

Известността на времеотместванията дава възможност за

пресмятане на относителните времеотмествания между приетите сигнали от различните предавателни източници, и по този начин е възможно да се определи позицията на мобилния елемент, както е описано в детайли по-долу.

Времеотместванията могат да бъдат измерени използвайки локално създадени templates в GSM телефонна система, например по следния начин. Да предположим например, че CRU е записал къс пакет от импулси на сигналите от BTS А. Във записа се съдържа структурата на цикъла както и други дадени данни (или предварително зададени стойности), описани по-горе, които са константен елемент на предаванията. Процесорът в CRU може да създаде съответстващ template, базиран на познатата структура на мрежовите сигнали и може да игнорира тези части, в които точната форма на приетите данни не е позната. Такъв template е показан като пример на фиг. 3. Защрихованите части на предаваните сигнали, показани на (а) са точно определени чрез мрежовия протокол (структура на цикъл и др.). Те могат да бъдат напаснати с локално генерирания template, показан на (в). Незащрихованите части на (а) не могат да бъдат предвидени

-11предварително, така че тези части не се използват в корелацията. В корелационния процес между приетите сигнали (а) и локално генерирания template (в) само защрихованите части систематично допринасят за получаването на корелационен пик, като незащрихованите части могат да бъдат игнорирани. Когато template съвпадне със записа, корелационният пик съответства на времеизместването, т.е. времеизместването между приетите сигнали и локалния тактов сигнал в самия CRU . Този начален момент Atai се дава чрез

At_ai = (lr - al) /ν + ε₃ + ει където ε₃ е времеизместването на BTS предаванията и ει е времеизместването на собствения часовник на CRU, като и двете се отнасят към митичния “абсолютен” универсален часовник. Сигналите от В и С могат също да бъдат измерени по този начин, давайки

Atbi = (lr - bl) /ν + 8ь + ει

Atd = (lr - cl) /v + s_c + ει. (5)

Същите измервания могат да бъдат направени при CBU, давайки

Ata2 ⁼ (If ~ al) /ν + 8_а + 8г

At_b2 ⁼ (lr - bl) /ν + 8b + 82

Atc2 = (lr - cl) /v + ε₀ + ε₂.

Изваждането на равенствата 6 от 5 ни дава:

At_ai - At_a2 = (lr - al - lai) /v + ε

At_bi - At_b2 = (lr - bl - Ibl) /v + ε и

Atd - Atc₂ = (lr - cl - Icl) /v + ε (6) (7)

-12където ε = ει - ε₂ Може да се забележи, че равенствата 7 са също като равенствата 1, и съответно могат да бъдат решени по същия начин, за да се намери позицията на CRU, г. Така, че е създадена система CURSOR, която действа точно по същия начин, както описаната в WOА-97-11384, със същите характеристики по отношение на точност, скорост и др. Разликите се заключават в начина, по който се правят

измерванията, и в съдържанието на данните, предавани по връзките към СРР. В CURSOR системата, описана в WO-A-97-11384 времеотместванията се определят от СРР от изходните данни, записани от CRU и CBU. Съгласно изобретението от настоящата заявка, времеотместванията се определят локално, което изисква много по-малко данни да бъдат изпращани. Трябва да се отбележи

също, че в тази система не се измерват относителните закъснение при предаване на сигналите от различните BTS и тези закъснения не се използват при изчисленията. Геометрията на пресмятанията се базира на пресичането на кръгове, концентрични на позициите на различните BTS. Това е много различно спрямо другите системи, в които еквивалентът на CBU измерва относителните предавателни закъснения и ги предава към процесорен блок, който след това извършва стандартни изчисления, базирани на пресичането на хиперболи.

Горното описание показва как може да бъде прилагано използването на единичен локално генериран template за оценяване на времеотместванията. Template може да бъде генериран от известните характеристики на мрежовите сигнали, както бе описано по-горе, или може да бъде измерен, използвайки сигнали, да кажем получени от първия приемен канал, като template за корелация с други канали.

Понякога има определени предимства използването на един templete в процеса на оценка, особено когато получените сигнали са изкривени, например от ефектите на многопътното разпространение.

Най-добрият templete от гледна точка на максимизиране на корелацията е този, който точно съответства на получените сигнали. Но така получената оценка на времеизместването може да включва систематично отклонение, което може да се изяви чрез използване на различни tamplete. Това е илюстрирано на фиг. 4, където предаваният профил е показан с (а), а приетият профил (изобразен до известна степен идеализирано) е показан с (в). Една група от templete, съотвестващи на различни сборове от многопътните трасета, показани с (с1), (с2) и т.н., могат да бъдат сравнени с получените данни, и този templete, който най-пълно съвпада с данните осигурява оценка за многопътното закъснение.

Съответно една GSM CURSOR позиционираща система, съгласно познанията от настоящото изобретение, има фиксиран CBU, непрекъснато обхождащ ВССН от заобикалящите го станции BTS и измерващ времеизместванията между тях и templete, свързан към вътрешния часовник. Локалният процесор на CBU поддържа

полиномно съвпадане от ниска степен към времеизместванията, така че да може да бъде получена определена стойност за всеки даден момент (като например при пристигането на зададен номер на фрейм) чрез интерполация. Полиномните коефициенти или интерполираните времеизмествания са всичко, което трябва да бъде изпратено към ССР при запитване. Микротелефона от клетъчната система, снабден с CURSOR, също поддържа подобен набор от полиномни съвпадения. Това може да бъде направено чрез кръгово обхождане на всички ВССН в обхвата през неработното време на микротелефона, т.е. когато няма телефонно позвъняване и процесорът не е твърде натоварен. Веднага след като бъде поискано измерване на позиция, полиномните коефициенти, инетрполираните времеизмествания или точките около пика на взеимните корелации се изпращат като SMS пакет към СРР, заедно с определение на момента на измерването,

-14описан напимер чрез пристигането на определен номер на фрейм за даден канал. Такова съобщение е показано на фиг. 5. Четирибитово представяне на номера в милисекунди дава обхват от ± 128 милисекунди с разделителна способност, еквивалентна на около 2 см от грешката на позициониране. Поради това капацитетът на SMS пакета позволява да бъдат използвани много повече от минималните

BTS за всяко поределяне на позиция, като по този начин се повишава устойчивостта и надеждността на измерването.

Настоящото изобретение може също така да осигури второ

предимство за телефонния мрежов оператор извън CURSOR позиционирането, описано по-горе. Въпреки че, както беше описано по-горе, приемниците CBU не е необходимо да измерват относителните закъснения на предаването на BTS мрежата за да се определи позицията на приемниците CRU, те трябва независимо от това да бъдат направени така, че да извършват това действие. Тази информация може да се върне обратно към регионалните контролери, за да се използва за “синхронизиране” на мрежата от станции BTS.

Поради това изобретението също така включва система за

синхронизиране на GSM или подобна цифрова телефонна мрежа чрез използване на времеизместванията, измерени чрез определени приемници, разположени на известни места, в съответствие с всеки от методите, дефинирани по-горе съгласно изобретението; и използване на така определените времеизмествания за синхронизиране на мрежата.

Обикновено не е необходимо да сеправят физични промени за да се намалят отместванията до нула, а е достатъчно просто да се поддържа карта на изместванията, позволяваща на мрежовата операционна система да изработва допуски за тях в изпълняваните от нея процедури. Предимствата на “синхронизираната” мрежа се състоят в по-бързите и по-надеждни свързвания между съседни

-15клетъчни единици, тъй като изпълняваните телефонни позвънявания мигрират между тези единици.

В едно регионално или национално изпълнение на системата съгласно настоящото изобретение има мрежа от приемници CBU, използвани в областта на GSM или друга мобилна цифрова телефонна система. Една съседна двойка от такива приемници CBU може да е в състояние да приема излъчени сигнали от една или повече общи базови приемо-предавателни станции BTS, както е показано на фиг. 6. В предварително определено време, като например пристигането на даден номер фрейм от една от станциите BTS, двата приемника CBU извършват измерване на времеизместването на пристигането на сигналите спрямо вътрешните си часовници, както бе описано по горе.

Тъй като позициите на приемниците CBU и на станциите BTS са известни, първото равенство 7 може да бъде използвано за пресмятане на големината на ε, която представлява времеизместването между вътрешните часовници на двата приемника CBU. Чрез извършване на подобни измервания между всички съседни двойки приемници CBU в мрежата е възможно да се изгради карта на

относителните времеизмествания на вътрешните часовници на приемниците и по този начин да се синхронизира мрежата от приемниците CBU.

Синхронизирането на мрежата от приемници CBU по този начин осигурява няколко предимства. Първо, позициите на новоизградени станции BTS в мрежата сега могат да бъдат измерени спрямо известните позиции на приемниците CBU чрез използване на двойки приемници CBU, в които единият приемник може напрактика да бъде приет за приемник CRU, но фиксиран в известна позиция. Например, в първото равенство 7всички променливи освен а са известни, така че две измервания на сигналите от една нова станция

-16BTS са достатъчни за установяване на нейната позиция. Това осигурява независимост на CURSOR оператора от BTS мрежовия оператор. Второ, грешки в позициите на индивидуалните станции BTS или в синхронизацията на съседни приемници CBU могат да бъдат установени чрез повтаряне на измерванията, описани в предходния параграф, във всички възможни комбинации на съседни двойки приемници CBU и общи станции BTS. Трето, синхронизираната мрежа от приемници CBU осигурява едно алтернативно средство за изграждане на карта на трансмисионните времеизмествания на станциите BTS, но този път по-скоро по отношение на общото “CBU системно време”, отколкото само едни спрямо други. Един от приемниците CBU в мрежата висококачествен атомен часовник, или цезиево лъчево устройство, времеви стандарт за цялата мрежа.

може да бъде снабден с като например водороден мазер който да бъде използван като

Мрежата от приемници CBU, синхронизирани или не, може да бъде изградена така, че да осъществява периодично сканиране в цялата предоставена й честотна лента с оглед установяване наличието на нови станции BTS, а също и запромени в честотните канали, използвани от съществуващите отпреди станции. Ето защо е възможно за даден CURSOR оператор, веднъж изградил своята регионална мрежа от приемници CBU, да извършва своята работа с голяма степен на независимост от BTS мрежовия оператор.

ЕР-А-0303371 описва как позицията на един мобилен приемник може да бъде проследена, използвайки измервания на фазата със съответното предимство на много по-голяма прецизност, отколкото може да се постигне с използване на време измервателната техника, описана тук. Понякога може да се окаже подходящо да се измерва както фазата, така и времето при практическото прилагане на настоящото изобретение. Съвпадащите по фаза и изместените на 90°

участъци от пиетия сигнал могат даб ъдат получени по време на измерването на времеизместването. Те могат да бъдат използвани за оценяване на фазата на приетия сигнал.. Както бе отбелязано по-горе, фазовите измервания са много по-прецизни от измерванията на времеизместванията. Ето защо е целесъобразно да се комбинират фазовите и времеви измервания лри изчисляване на позицията на приемник CRU или на промяна на тази позиция.

Като пример е разгледана една GSM цифрова телефонна мрежа. В началото на процеса на пресмятане на позиция се пресмятат фазовите и времевите разлики, както е посочено в WO-A97-11384 и както бе описано по-горе. След това измерванията се повтарят. Второто фазово измерване включва първото фазово измерване плюс промяната на фазата между първото и второто измерване, фазовите и времеви различия могат да се видят като различни оценки на едни и същи неизвестни величини. Така, когато измерванията и на фазовите и на времевите различия са направени в два различни периода, промените в тези измервания торязавт движението на мобилния елемент. Тъй като фазовата и времевата

разлика определят едно и също неизвестно, разликата между двете групи фазови измервания трябва да е същата, както разликата между двете групи времеви измервания, когато са представени в подходящ мащаб. Всяко несответствие между тези две измервания е причинено от ефектите на многопътното предаване и от измервателния шум. Общо казано е възможно да се получат измервания с точност 1% от дължината на вълната на сигнала, който се измерва. Това е еквивалентно на точност под един сантиметър за фазовите измервания спрямо точността от приблизително 10 метра за измерванията на времеви разлики. И двете измервания се влияят от многопътността и от измервателния шум, но резултантната грешка може да бъде много по-малка за фазовите данни.

-18Целесъобразно е да се пресметне второто измерване на времева разлика като сума от първото времево измерване и промяната във фазовото измерване (точно мащабирано) от първия до втория период на измерване. Също така е възможно да се използват фазовите данни за пресмятане на еддно подобрено измерване на времева разлика в първия период на измерване.

Съгласно една следваща черта на настоящото изобретение системата може да измерва както фазовата разлика, така и времезакъснението между пристигането на сигналите във всеки от споменатите приемници, като фазовите измервания са използвани в допълнение към измерванията на времето, за да се направят подобрени оценки на времезакъсненията с оглед определяне на позицията на втория приемник.

Изобретението също така се отнася до микротелефон, включващ:

еталонен часовник;

средство за генериране на еталонен сигнал, свързано към еталонния часовник, като еталонният сигнал има подобен формат на

този на излъчваните сигнали и съответно част, идентична на частта от приетия сигнал, която има предварително зададени стойности или която се повтаря;

средство за сравняване, например чрез взаимно корелация, на приетия излъчен сигнал и еталонния сигнал за определяне на относителното им времеизместване;

средство за предаване на данни, представящи относителното времеизместване, чрез което се осигурява възможност за определяне на позицията на микротелефона.

На практика, както бе споменато по-горе, може да бъде въведена грешка поради многохътността на разпространение на сигналите, тъй като не се знаят точно пътищата, по които сигналите

достигат до приемниците. Многопътното разпространение разсейва взаимната корелация и съответно прави по-трудна оценката на позицията на пика. То може да причини и многопикова взаимна корелация, като желаният пик има по-малка амплитуда от останалите. Ако всички сигнали пристигат по индиректни пътищау може въобще да няма пик, съответстващ на наблюдавания път на разпространение. Но трябва да се отбележи, че многопътното разпространение винаги има за резултата това, че сигналите закъсняват спрямо директната линия. При условие, че антената на базовата станция е на открито над заобикалящите я смущения, така че тя приема предимно само директни сигнали, тогава забавените сигнали при подвижния обект винаги се появяват към по-късната страна на пика на взаимната

корелация.

Въпреки че ефектите от многопътното разпространение могат да бъдат относително малки в много случаи и могат да бъдат преодолени чрез техниката на множество templete, спомената погоре, често е желателно да се намалят тези ефекти по един прост начин.

Беше установено, че ефектите от многопътното разпространение могат дабъдат минимизирани чрез идентифициране и измерване на времето на пристигане на сигнала, приеман от излъчващия източник, спрямо еталонен сигнал, изработван от еталонния часовник, във времеви или еквивалентно трансформиран интервал чрез авто-корелиране на измерената част на приетия сигнал;

създаване на templete, съдържащ част от автокорелацията на очаквана част от приетия сигнал и част от автокорелацията на част от измерената част на приетия сигнал;

взаимно корелиране на очакваната част от приетия сигнал с измерената част на приетия сигнал; и

- 20измерване на времеизместването, при което templete найпълно съответства на взаимната корелация, като време на пристигане на сигнала, разпространен от излъчващия източник, спрямо еталонния сигнал.

Изобретението включва също така и мобилен приемник, например телефонна гарнитура, включващ средства за осуществяване на описания по-горе метод.

Възможно е да се изпълни този метод по еквивалентен начин, например в трансформиращг домейн на Фурие, в който случай автокорелационната функция се превръща в спектрална функция, а взаимнокорелационната функция се превръща във взаимноспектрална функция.

Частите от сигнала, които лесно се идентифицират и са предварително известни, в случая на GSM система могат да бъдат например разширена обучаваща последователност. В случая на CDMA система частите на сигнала могат да бъдат пилотни кодове за разпространение.

Средствата за създаване на templete могат да включват средства за комбиниране на части от автокорелацията на очаквана част от приетия сигнал, съотвестващи на времената на изместване преди тези на централния пик на приетия сигнал, с част от автокорелацията на част от измерената част на приетия сигнал, съответстващи на времената на изместване след тези на централния пик.

Един пример за конкретно изпълнение на системата съгласно настоящото изобретение ще бъде описан с позоваване на придружаващите чертежи, от които:

Фигура 1 е схема на CURSOR мрежа;

фигура 2 илюстрира геометрията на една CURSOR мрежа;

-21 фигура 3 илюстрира части на GSM сигнал и на templete, генерирани от микротелефона за целите на корелацията;

Фигури 4a-4d представляват набор от идеализирани профили на сигнал за илюстриране използването на множество templete за намаляване на ефектите от многопътното разпространение на сигнала;

Фигура 5 илюстрира един SMS пакет излъчен от микротелефон;

фигура 6 илюстрира част отмрежа от CBU приемници, използвани в система съгласно изобретението;

< фигура 7 е блокова схема на алторитъма на част от измервателната процедура, изпълнявана в примера;

фигури 8А до 8D илюстрират оценени и измерени авто- и взаимнокорелационни функции на сигнали в системата, които могат да се използват за намаляване на ефектите от многопътното разпространение;

фигура 9 илюстрира разположението на елементите на една примерна позиционираща система за GSM мрежа; и

Фигура 10 илюстрира схематично мобилна телефонна гарнитура за използване в системата и метода съгласно изобретението.

Едно конкретно изпълнение на системата съгласно настоящото изобретение, приложено към GSM цифрова мобилна телефонна система, е описано като пример. Както бе описано по-горе и както е илюстрирано на фиг. 9, една GSM CURSOR система включва следните елементи: (а) мрежа от станции BTS 1А, 1 В, 1С и т.н., които излъчват сигнали, в частност ВССН сигнали; (Ь) мрежа от приемници CBU 2А, 2В и т.н., които са разположени в рамките на региона, обслужван от BTS мрежата, и които приемат ВССН сигналите и са фиксирани на известни местоположения; (с) централно процесорно

-22устройство СРР 3, чрез което се изчисляват позициите на мобилните телефони; и (d) множество снабдени с CURSOR телефони CRU 4, чиито позиции трябва да се определят.

Снабденият с CURSOR телефон CRU 4 извършва по-голямата

част от своята работа през неработното си време (за сметка на леко увеличение на разреждането на батерията). Така CURSOR измерванията вече са направени по времето, когато ползувателя осъществява разговор по обичайния начин.

Фигура 10 е опростена схема на микротелефон, включващ обичайния цифров клетъчен радиотелефон, пригоден да действа в съответствие с настоящото изобретение. Телефонът 4 включва антена 41, която подава сигнали към приемника 42, от където получения сигнал се подава към цифров процесор на сигнала (DSP) 43. Цифровият процесор на сигнал 43 има вградена RAM 44 и ROM 45, в които е съхранен софтуерът, използван от процесора 43. Един конвенционален микропроцесор или централен контролер (CPU) 46 приема сигналите, обработени от процесора. 43 и също има вградени RAM 47 и ROM 48, където се съхранява операционния софтуер. Другите обичайни компоненти на клетъчния телефон, като батерия, клавиатура, LCD екран и др., не са показани, тъй като не са съществени за настоящото изобретение. При използване съгласно изобретението процесорът 43 и паметта RAM 44, действаща под контрол на модифицирана програма, съхранявана в ROM 45, работят за изпълнение на изискваните сигнални измервания, а микропроцесорът 46 и неговата памет RAM 47 действат за измерване на времеизместванията под контрол на модифицирана програма, съхранена в паметта ROM 48.

GSM CURSOR измервания се извършват върху съвпадащи по фаза (I) и фазово отместени на 9Оо (Q) пакети от изходните данни от аналого-цифровия преобразувател. Около 140 I и Q пакети се

-23записват в телефонната гарнитура при скорост от около 541 000 пакета на секунда. Тези данни се извличат преди всякаква процесорна обработката, като канално изравняване, тъй като времезакъснението, въведено от такава обработка, не е точно известно.

I и Q пакетите се третират в процесора 43 както следва. За детектирането на маркерен сигнал (виж дефиницията по-долу), такъв като честотно коригиращ пакет, като I и Q изходните сигнали първо се комбинират за получаване на стандартен FM-демодулаторен изходен сигнал, състоящ се от разликата между последователните стойности на tan'¹ (Q/Ι), пресметнати в пълния диапазон от 0 до 360 градуса. Честотно коригираният пакет (FCB) след това се появява като набор от пакети от последователни “нула” и “единица” , и може да бъде разпознат като такъв. Взаимната корелация между очакванияя и записания кодов сигнал (виж дефиницията по-долу) може да бъде изпълнена върху тези демодулирани серии, или използвайки I и Q стойностите като реални и имагинерни компоненти в комплексна взаимно корелационна операция.

Най-малко три такива записа трябва да бъдат направени в носителите на ВССН, въпреки че напрактика сеправят пет или шест записа. Най-ниското ниво на паметта за данни за това е около

140x2= 280 байта за канал. Нормално е за телефона да пъддържа лист от до шест околни радиоразпръскващи контролни канала ВССН. Това е листът, който се използва за CURSOR операцията. Номерата на фреймовете на обслужваната клетка се декодират и се използват като време маркери за всяка CURSOR измервателлна мрежа. Пълният набор от записи, направени например за 6 канала, се прави синхронизиран с вътрешен кристално контролиран осцилатор. Всички записани данни се копират в паметта RAM на контролера за вторична обработка.

-24В случай на телефонна гарнитура от типа CRU 4, GSM CURSOR

измервателната процедура се изпълнява в процесора DSP 43 (виж фиг. 10) на равни интервали между 10 и 60 секунди през неработното време на телефона, като процедурата е описана по-долу с позоваване на фиг. 7. Всяка процедура отнема по-малко от една секунда. Две повтарящи се характеристики на сигналите ВССН се идентифицират лесно. Първата от тези характеристики се нарича маркерен сигнал, а втората - кодов сигнал., който пристига известно време след маркера. Меркерният сигнал може например да бъде пакет за честотна корекция (FCB), а кодовият сигнал може да бъде синхронизиращ пакет (SCH). Има и много други възможности. Телефонът изчаква пристигането намаркерния сигнал и записва кодовия сигнал (виж фиг. 7). Процесът започва в стъпка 701, като листът на п канала и тяхните честоти се извличат от телефонния лист за съседство 702. Брояч, свързан към телефонния еталонен осцилатор се нулира в стъпка 703 и индексът / се установява на нула. В главната процесорна верига 704 713 първо се инкрементира индексът в стъпка 704 и телефонът се настройва в стъпка 705 към първия сигнал ВССН в листа, след което

се изчаква пристигането на следващия маркерен сигнал в стъпка 706. Когато маркерното отброяване на часовника достигне число, съответстващо на пристигането на кодов сигнал в стъпка 708, се извършва запис на около 2x140 бита в стъпка 709, и номера на фрейма се отбелязва в стъпка 711. След това, в стъпка 712, се записва часовниковия брояч и в зависимост от това дали номерът на канала е по-малък от п (стъпка 713), процесът се връща в стъпка 704 и телефонът се пренастройва към следващия сигнал ВССН в листа и изчаква пристигането на следващия маркерен сигнал от този канал. Когато се детектира наличието на маркерен сигнал, се записва стойността на часовниковия брояч и след необходимото изчакване на кодовия сигнал се записват други 2x140 бита. Този процес се повтаря

-25за всички канали в листа кръгово обхождане на веригата на процеса, докато в стъпка 713 се установи, че записите са направени за всички п канала. Записаните данни се прехвърлят към контролера CPU 46 за съхранение в паметта RAM 48.

Контролерът CPU на микротелефона, който може да е и микропроцесор, 46 след това извършва известен базиращ се на цели числа анализ на данните, съхранява резултатите в циклична буферна памет на RAM 48, в която най-последните стойности се заменят с по-

нови. Този анализ включва взаимна корелация на всеки от записите с templete, основан на очаквания кодов сигнал (както бе споменато погоре, синхронизиращия пакет SCH). Стойностите около пика на *

взаимната корелация се идентифицират и се съхраняват в RAM 48 в компресионна форма, както ще бъде описано по-долу. Когато ползувателят започне да набира телефонен номер, това изисква да се използват CURSOR функциите, при което стойностите, съхранявани в цикличния буфер и съдържащи съответните часивникови маркерни стойности, се формират в един SMS пакет, който след това се изпраща към СРР, където се определя местоположението на микротелефона.

Данните, който трябва да се изпратят към СРР могат да съдържат:

пълна BTS идентификация на обслужваната клетка;

избираният номер, съответстващ на услугата, за която е поискано установяване на местоположението;

фреймов номер на синхронизиращия пакет, записан от обслужващата клетка;

стойностите на часовниковия маркерен брояч за всеки канал;

представяния на данни;

измерени BTS кратки идентификации (Ids).

Приемниците CBU действа почти по същия начин както приемниците CRU. Основните различия се състоят в това, че: (а) приемниците CBU наблюдават по-голям брой околни ВССН трансмисии (обикновено 15 - 20); (в) измерванията се правят почесто, на всеки 5 секунди; (с) данните се препращат към СРР използвайки всяко подходящо средство, например ISDN свързваща линия; (d) в някои начини на действие приемникът CBU позвънява на СРР, когато установи, че се е появил доста голям дрейф на времето; и (е) приемникът CBU може да действа в режим на мрежов мониторинг и на синхронизация, както бе описано по-горе.

Процесорът СРР типично работи в в режим на активиран CRU. Един входящ CURSOR SMS пакет стимулира запитване към съответните приемници CBU и CRU да извлекат записаните данни, съответстващи на времената на CRU измерванията. Процесорът СРР след това използва стандартни процедури, описани в наша предходна патентна спецификация, спомената по-горе, за пресмятане на позицията на приемника CRU използвайки равенствата 7, дадени погоре. Процесорът СРР може първо да провери в една външна база данни последните CBU измервания, за да определи дали вече е получил необходимата CBU информация преди да изиска нови данни от всеки приемник CBU.

Процесът на компресия, споменат по-горе, е както следва за всеки от монжеството взаимно корелационни вектори:

Стойностите, които са идентифицирани са пиковата стойност с на взаимната корелация и двете стойности, непосредствено разположени до всяка страна на пиковата стойнот, съответно b, a v\ d и е, така че са в реда a, b, с, dv\ е;

стойността на а е извадена от другите стойности, така че да се получи нула, b-a, с-a, d- а и е-а; -27-

най-голямата от тези стойности е с - а и това е мащабирано така, че да се получи стойността на 33 - битовия номер, състоящ се от една “1” следвана от 32 “0” чрез умножение с фактор х;

същият мащабен фактор х е използван за умножение на b - а, d-а & е-а, така че те са мащабирани еквивалента;

по-ниските двадесет и четири битове от тези стойности след това са отстранение за да останат 8-битови представяния за всеки случай;

тъй като първата и третата от оригиналните стойности сега включват 0 & 256, които са известни, само втори , трети и пети номер трябва да бъдат изпратени към процесора СРР, и тъй като всеки от тези три резултантни номера може дабъде представен в 8-битово представяне (т.е. стойност между 0 и 255), първите два номера са положителни 8-битови цели числа а третият е знаково осембитово цяло число, и всички те са единичен бит, така че формата на цялата корелационна крива може да бъде представено само чрез три бита от данни в SMS съобщението.

Един пример на метод за минимизиране ефектите от многопътното разпространение е описан по-долу във връзка с фиг. 8А до 8D, които илюстрират оценени и измерени авто- и взаимнокорелационни функции на сигналите в системата.

Както бе споменато по-горе, измерването на времето на пристигане на най-ранния от копията на такъв многопътен композитен сигнал спрямо вътрешен еталонен сигнал на мобилния приемник позвоялва тази грешка да бъде минимизирана. В този пример за изпълнение на настоящото изобретение са използвани лесно идентифицируеми сигнални структури, съставени така, че да имат добри автокорелационни свойства, например разширените обучаващи последователности в една GSM цифрова клетъчна мрежа, както е илюстрирано на фиг. 8А - 8D. Автокорелационната функция на

-28разширената обучаваща последователност в GSM сигнал (илюстрирана на фиг. 8А) е добре позната. Лявата страна на тази функция (съответстваща на отрицателната ос на времето) е използвана като лява страна на оценена взаимнокорелацинна функция (илюстрирана на фиг. 8С) на приетите сигнали и на очакваната разширена обучаваща функция. Дясната страна на автокорелационната функция на измерената разширена обучаваща последователност (илюстрирана на фиг. 8В и съответстваща на

положителната ос на времето) е използвана като дясната страна на оценената взаимнокорелационна функция (фиг. 8С). Приетите сигнали са взаимно корелирани с очакваната разширена обучаваща последователност и резултантната измерена взаимнокорелационна функция (илюстрирана на фиг. 8D) е сравнена с оценената взаимнокорелационна функция (фиг. 8С) за откриване на времеизместването.

Claims

ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ

1. Позиционираща система, включваща най-малко два приемника от състава на цифрова телефонна мрежа, имаща множество предавателни източници, като първият от приемниците е с известно местоположение, а вторият е мобилен приемник, чиято позиция трябва да бъде определена, при което системата използва предавани сигнали, имащи формат, най-малко част от който има предварително зададени стойности, или част, която се повтаря, а всеки приемник включва еталонен часовник;

средства за генериране във всеки приемник на еталонен сигнал, блокиран към еталонния часовник, като еталонният сигнал има подобен формат на този на предаваните сигнали и съответно част, идентична на частта от приетия сигнал, която има предварително зададени стойности или която се повтаря; и средства във всеки приемник за сравняване на приетия излъчен сигнал и еталонния сигнал за определяне на тяхното относително времеизместване, за да се осигури възможност за определяне на позицията на втория приемник чрез определяне на времезакъснението между съответните сигнали, приети от двата приемника.
2. Позиционираща система съгласно претенция характеризираща се с това, че еталонният сигнал е генериран от известните характеристики на предаваните сигнали.
3. Позиционираща система съгласно претенция характеризираща се с това, че еталонният сигнал е генериран от първо прието предаване.
4. Позиционираща система включваща най-малко два приемника на цифрова телефонна мрежа, имаща множество излъчващи източници, като първият от приемниците е с известно местоположение, а вторият е мобилен приемник, чието местоположение трябва дабъде определено,

- 30 при което системата използва излъчвани сигнали, имащи формат, наймалко част от който има предварително зададени стойности, като относителните времеизмествания на излъчените сигнали, приети от всеки приемник от предавателните източници, се измерват относително един спрямо друг в приемниците посредством сравняване на приетите излъчени сигнали от различните предавателни източници един спрямо друг за определяне на тяхните относителни времеизмествания и по този начин се определя позицията на втория приемник чрез определяне на времезакъснението между съответните сигнали, приети от двата приемника.
5. Позиционираща система, включваща най-малко два приемника от състава на цифрова телефонна мрежа, имаща множество от предавателни източници, като първият от приемниците е с известно местоположение, а вторият е мобилен приемник, чието местоположение трябва да бъде определено, при което системата използва излъчени сигнали, имащи формат, най-малко част от който е повтарян сравняване различните относителни последователно, като относителните времеизмествания на излъчените сигнали, приети от всеки приемник от предаватените източници, се измерват относително един спрямо друг в приемниците чрез средства за на последователно приеманите излъчени сигнали от предавателни източници за определяне на техните времеизмествания и по този начин за определяне на позицията на втория приемник чрез определяне на времезакъснението между съответните сигнали, приети от двата приемника.
6. Позиционираща система съгласно една от претенции от 1 до 5, ί Характеризираща се с това, че включва и централен процесор, който ^Получава от приемниците данни, представящи относителните

Времеизмествания на излъчените сигнали, приети от всеки приемник от •Предавателните източници, и за определяне на позицията на втория

-31 приемник чрез определяне на времезакъснението между съответните сигнали, приети от двата приемника, от относителните времеизмествания.
7. Позиционираща система съгласно претенция 6, характеризираща се с това, че централният процесор приема данните от приемниците чрез един или повече пакети от обслужващи данни в GSM мрежа.
8. Позиционираща система съгласно претенция 6 или 7, характеризираща се с това, че данните, представящи позицията на мобилния приемник, се предават от централния процесор.

Позиционираща система съгласно претенция 8, характеризираща се с това, че че данните, представящи позицията на мобилния приемник, се предават от централния процесор към мобилния приемник.
10. Позиционираща система съгласно една от претенции от 1 до 9, характеризираща се с това, че излъчваните сигнали са контролни канални сигнали.
11. Позиционираща система съгласно претенция 10, характеризираща се с това, че излъчените сигнали включват ВССН сигнали на GSM мрежа.
12. Позиционираща система съгласно една от претенции от 1 до 9, характеризираща се с това, че излъчените сигнали включват номерирани TDMA фреймове, повтаряни напредварително зададени интервали, при * което приемниците са конструирани така, че да правят записи на излъчените сигнали от предавателните източници относително спрямо времето напристигане на даден номериран фрейм, и по този начин да синхронизират началото на записите.
13. Позиционираща система съгласно една от претенции от 1 до 12, характеризираща се с това, че е пригодена да определя

-32времезакъснението между съответните сигнали, приети от двата приемника по време, когато мобилният приемник не е зает с друго.
14. Позиционираща система съгласно една от претенции от 1 до 13, характеризираща се с това, че приемниците са многоканални приемници.
15. Позиционираща система съгласно една от претенции от 1 до

14, характеризираща се с това, че измерванията на фазовата разлика и на времезакъснението между пристигането на сигналите във всеки от приемниците се определят, като фазовите измервания се използват в добавка към време измерванията за получаване на подобрени оценки на времезакъсненията с оглед определяне на позицията на втория приемник.
16. Позиционираща система съгласно една от претенции от 1 до

15, характеризираща се с това, че включва средства за минимизиране ефектите от многопътно разпространение чрез идентифициране и измерване на времето на пристигане на сигнал, приет от предавателен източник, относително спрямо еталонен сигнал, блокиран към вътрешен еталонен часовник, по време или еквивалентно трансформиран период, като споменатите средства автокорелират измерена част от приетия сигнал;

създават templete, включващ участък от автокорелацията на разширена част от приетия сигнал и участък от автокорелацията на част от измерената част на приетия сигнал;

създават templete, включващ участък от автокорелацията на разширена част от приетия сигнал и участък от автокорелацията на част от измерената част на приетия сигнал;

взаимнокорелират разширената част на приетия сигнал с измерената част на приетия сигнал; и измерват изместването, на което templete най-пълно напасва взаимната корелация като времето на пристигане на излъчения сигнал от предавателния източник относително спрямо еталонния сигнал.
17. Позиционираща система съгласно претенция 16, характеризираща се с това, че средствата за създаване на templete включват средства за комбиниране на участък от автокорелацията на разширена част от приетия сигнал, съответстващ на времената на изместване преди това на централния пик на приетия сигнал, с участък от автокорелацията на част от измерената част на приетия сигнал, съответстваща на времената на изместване след това на централния пик.
18. Цифрова телефонна мрежа, включваща позиционираща система съгласно една от предходните претенции.
19. Цифрова телефонна мрежа съгласно претенция 18, характеризираща се с това, че включва и множество фиксирани приемници, разположени в известни местоположения и средства за синхронизиране на мрежата чрез установяване на времеизмествания, измерени от множеството фиксирани приемници.
20. Цифрова телефонна мрежа съгласно претенция 18, характеризираща се с това, че включва и множество фиксирани приемници, разположени в известни местоположения, всеки от които има вътрешен часовник и средства за синхронизиране на фикираните приемници чрез установяване на времеизмесванията на техните вътрешни часовници.
21. Цифрова телефонна мрежа съгласнопретенция 20, характеризираща се с това, че включва и средства за синхронизиране на мрежата чрез установяване на времеизместванията на предавания на предавателните източници от фиксираните приемници.
22. Цифрова телефонна мрежа съгласно претенция 20, характеризираща се с това, че включва и средства за установяване позицията на предаващ източник от фиксираните приемници.
23. Микротелефон за цифрова телефонна мрежа, съдържащ позиционираща система съгласно претенция 4 или претенция 5 или една от претенции от 6 до 17, който микротелефон включва средства за измерване на относителните времеизмествания на излъчваните сигнали, приемани от микротелефона от монжество предавателни източници, чрез сравняване един спрямо друг на приетите излъчени сигнали от различните предавателни източници, и средства за предаване на данни, представящи относителните времеизмествания, за определяне на позицията на микротелефона.
24. Микротелефон за цифрова телефонна мрежа, съдържащ позиционираща система съгласно една от претенции от 1 до 3 и от 6 до 17, който микротелефон включва еталолен часовник;

средства за генериране на еталонен сигнал, свързани с еталонния часовник, като еталонният сигнал има подобен формат на този на излъчваните сигнали и съответно участък, идентичен на участъка от приетия сигнал, който има предварително зададни стойности или който се повтаря;

средства за сравняване на приетия излъчван сигнал и на еталонния сигнал за ипределяне на техните относителни времеизмествания;

средства за предаване на данните, представящи относителните времеизмествания, така че да се поволи определянето на позицията на микротелефона.
25. Метод за определяне позицията на мобилен приемник в позиционираща система на цифрова телефонна мрежа, имаща най-малко два приемника, първият от които е с известно местоположение, а вторият е мобилен, като методът включва:

предаване на сигнали от множество източници, като излъчените сигнали имат формат, най-малко част от к ойто има предварително зададени стойности или част от к ойто се повтаря;

определяне на времеизместванията на излъчените сигнали, приети във всеки приемник от предавателен източник, спрямо еталонен часовник на всеки приемник чрез генериране на еталонен сигнал, свързан с еталонния часовник, като еталонният сигнал има подобен формат на този на излъчените сигнали, и включва част, идентична на предварително зададените стойности или на повтарящата се част;

определяне на времезакъснението между съответните сигнали, приети от двата приемника, чрез определяне на техните относителни времеизмествания, чрез което се определя позицията на втория приемник.
26. Метод съгласно претенция 25, характеризиращ се с това, че еталонният сигнал е генериран от известните характеристики на излъчваните сигнали.
27. Метод съгласно претенция 25, характеризиращ се с това, че * еталонният сигнал е генериран от първото прието предаване.
28. Метод за определяне позицията на мобилен приемник позиционираща система за цифрова телефонна мрежа, имаща най-малко два пиемника, първият от които е с известно местоположение, а вторият е мобилен, като методът включва предаване на сигнали от множество източници, като излъчените сигнали имат формат, най-малко участък от който има предварително зададени стойности;

измерване на относителните времеизмествания на излъчените сигнали един спрямо друг, приети във всеки приемник от множеството предавателни източници, чрез сравняване един спрямо друг на приетите излъчени сигнали от различните предавателни източници; и определяне на времезакъснението между съответните сигнали, приети от двата приемника, за определяне позицията на мобилния приемник.
29. Метод за определяне позицията на мобилен приемник в позиционираща система за цифрова телефонна мрежа, имаща най-малко две приемника, първият от които е с известно местополжение, а вторият е мобилен, като методът включва:

излъчване на сигнали от множество източници, като излъчените сигнали имат формат, най-малко участък от който се повтаря последователно;

измерване на относителните времеизмествания на излъчените сигнали, приети във всеки приемник от множеството предавателни източници, относително един спрямо друг чрез сравняване едни с друг на последователно приетите излъчени сигнали от различните предавателни източници;и определяне на времезакъснението между съответните сигнали, приети от двата приемника, за определяне позицията на мобилния приемник.
30. Метод съгласно една от претенции от 25 до 29, характеризиращ се с това, че данните, представящи относителните времеизмествания на излъчените сигнали, приети във всеки приемник от предавателните източници, се приемат в централен процесор от приемниците, и позицията на втория приемник се пресмята чрез определяне на времезакъснението между съответните сигнали, приети в двата приемника, от относителните времеизмествания.

^37-
31. Метод съгласно претенция 30, характеризиращ се с това, че данните от приемниците се получават м централния процесор в един или повече пакети на сервизни данни в GSM мрежа.
32. Метод съгласно претенция 30 или 31, характеризиращ се с това, че данните, представящи позицията на мобилния приемник са предават от централния процесор.
33. Метод съгласно претенция 32, характеризиращ се с това, че данните, представящи позицията на мобилния пиремник, се предават от централния процесор към мобилния приемник.
34. Метод съгласно една от претенции от 25 до 33, характеризиращ се с това, че предаваните сигнали са контролни канални сигнали.
35. Метод съгласно претенция 34, характеризиращ се с това, че предаваните сигнали включват ВСНН сигнали в GSM мрежа.
36. Метод съгласно една от претенции от 25 до 33, характеризиращ се с това, че предаваните сигнали включват номерирани TDMA фреймове, повтаряни през предварително зададени интервали, при което приемниците извършват запис на предаваните сигнали от предавателните източници спрямо времето на пристигане на даден номериран фрейм, чрез което се синхронизира началото на записите.
37. Метод съгласно една от претенции от 25 до 36, характеризиращ се с това, че времезакъснението между съответните сигнали, приети от двата приемника, се определя във време, когато мобилният приемник не ’ предава гласови данни.
38. Метод съгласно една от претенции от 25 до 37, характеризиращ се с това, че се извършват измервания на фазоват разлика и на времезакъснението между пристигането на сигналите във всеки от приемниците, като фазовите измервания се използват в добавка към време измерванията за получаване на подобрени оценки на времезакъсненията, с оглед определяне позицията на втория приемник.
39. Метод съгласно една от претенции от 25 до 38, характеризиращ се с това, че ефектите от многопътно разпространение са минимизирани чрез идентифициране и измерване на времето на пристигане на сигнал, приет от предавателен източник, спрямо еталонен сигнал, свързан към вътрешен еталонен часовник, в интервал от време или еквивалентно трансформиран интервал чрез автокорелиране на измерената част от приетия сигнал;

създаване на templete, включващ участък от автокорелацията на разширена част от приетия сигнал и участък от автокорелацията на част от измерената част на приетия сигнал;

взаимно корелиране на очакваната част от приетия сигнал с измерената част на приетия сигнал ; и измерване на времеизместването, при което templete най-пълно съответства на взаимната корелация като времето на пристигане на разпространения сигнал от предавателния източник спрямо еталонния сигнал.
40. Метод съгласно претенция 39, характеризиращ се с това, че templete е съставен чрез комбиниране на участък от автокорелацията на очаквана част от приетия сигнал, съотвестващ на времеизместванията преди централния пик на приетия сигнал, с участък от автокорелацията на част от измерената част на приетия сигнал, съотвестваща на времеизместванията след централния пик.
41. Метод съгласно една от претенции от 25 до 40, характеризиращ се с това, че стойностите, получени в резултат на сравнението, се компресират чрез метод, при който най-голямата стойност и стойностите, разположени непосредствано от двете страни на най-голямата стойност, се определят;

най-ниската стойност от едната страна се изважда от другите стойности за получаване на набор от резултантни стойности;

най-голямата резултантна стойност се мащабира чрез избран фактор, за да има известна стойност;

останалите резултантни стойности се мащабират със същия фактор;

най-малко значимите битове във всеки регистър след това се отстраняват, за да останат най-значимите битове като представяния във всеки регистър;

най-ниските и най-високите представяния се изоставят, тъй като те са известни; и само останалите представяния се използват за представяне на резултатите от сравнението.