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Hintergrund der Erfindung
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I. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen drahtlose Kommunikationssysteme
und -netze. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Koordinieren von Messungen, die
an unterschiedlichen Orten oder von unterschiedlichen Transceivern
in einem Kommunikationssystem vorgenommen werden. Die Erfindung
betrifft ferner ein Vornehmen derartiger Messungen in einem Satelliten-Kommunikationssystem.
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II. Beschreibung
des verwandten Standes der Technik
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Ein
typisches terrestrisches drahtloses Kommunikationssystem weist zumindest
eine terrestrische Basisstation und eine Anzahl von mobilen Stationen
(zum Beispiel ein Mobiltelefon) auf. Eine Basisstation kann eine
mobile Station mit anderen mobilen Stationen oder mit einem terrestrischen
Netz, wie einem öffentlichen
Telefonsystem, verbinden. Ein typisches Satellitenbasiertes Kommunikationssystem
weist zumindest eine terrestrische Basisstation (hier im Folgenden
als ein „Gateway" oder „Hub" bezeichnet), zumindest
ein Benutzerendgerät
(zum Beispiel ein Mobiltelefon) und zumindest einen Satelliten zum
Weitergeben von Kommunikations- bzw. Nachrichtensignalen zwischen
dem Gateway und dem Benutzerendgerät auf. Das Gateway (GW) sieht
Verbindungen von einem Benutzerendgerät (UT – user terminal) zu anderen
Benutzerendgeräten
oder Kommunikationssystemen vor, wie ein terrestrisches Telefonsystem.
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Einige
Satelliten-Kommunikationssysteme setzen CDMA(code division multiple
access)-Spreizspektrum-Signale ein, wie in dem U.S.-Patent Nr. 4,901,307,
veröffentlicht
am 13. Februar 1990, mit dem Titel „Spread Spectrum Multiple
Access Communication System Using Satellite or Terrestrial Repeaters", und dem U.S.-Patent
5,691,974, veröffentlicht
25. November 1997, mit dem Titel „Method and Apparatus For
Using Full Spectrum Transmitted Power In A Spread Spectrum Communication
System For Tracking Individual Recipient Phase Time And Energy" offenbart wird,
die beide der Anmelderin der vorliegenden Erfindung erteilt wurden.
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In
Satelliten-Kommunikationssystemen mit CDMA werden getrennte Kommunikationsverbindungen
verwendet, um Kommunikationssignale, wie Daten oder Verkehr, an
einen Gateway und von einem Gateway zu übertragen. Der Ausdruck „Vorwärtskommunikationsverbindung" bezieht sich auf
Kommunikationssignale, die von dem Gateway ausgehen und an ein Benutzerendgerät übertragen
werden. Der Ausdruck „Rückwärtskommunikationsverbindung" bezieht sich auf
Kommunikationssignale, die von einem Benutzerendgerät ausgehen
und an das Gateway übertragen
werden. Die Übertragung
von Signalen an und von Benutzer(n) über diese Verbindungen findet
allgemein über
Kanäle
statt, die als „Verkehrs"-Kanäle bezeichnet
werden. Jedoch werden zusätzliche
Kanäle
für Zugangsanforderungen und
Paging-Meldungen,
Pilotsignale und Synchronisierungssignale verwendet.
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Auf
der Vorwärtsverbindung
wird Information von einem Gateway an ein Benutzerendgerät über einen
oder mehrere Strahlen) bzw. Beams übertragen. Diese Strahlen weisen
oft eine Anzahl von so genannten Teilstrahlen (auch als FDM(frequency
division multiplexing)- oder CDMA-Kanäle in einem CDMA-Kommunikationssystem
bezeichnet) auf, die einen gemeinsamen geographischen Bereich abdecken,
wobei jeder ein unterschiedliches Frequenzband besetzt.
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Insbesondere
werden in einem herkömmlichen
Spreizspektrum-Kommunikationssystem
eine oder mehrere vor-ausgewählte
Pseudo-Zufallsrauschen(PN – pseudorandom
noise)-Code-Sequenz(en) verwendet, um Benutzerinformationssignale
zu modulieren oder über
ein vorgegebenes Spektralband zu „spreizen" vor einer Modulation auf ein Trägersignal
zur Übertragung
als Kommunikationssignale. Ein PN-Spreizen ist ein Verfahren einer Spreizspektrum-Übertragung,
die im Stand der Technik weithin bekannt ist, und es erzeugt ein
Kommunikationssignal mit einer Bandbreite, die viel größer als die
des Datensignals ist. Auf der Vorwärtsverbindung werden PN-Spreizcodes
oder binäre
Sequenzen verwendet, um zwischen Signalen, die von unterschiedlichen
Gateways oder über
unterschiedliche Strahlen übertragen
werden, sowie zwischen Mehrweg-Signalen zu unterscheiden. Diese
Codes werden oft von allen Kommunikationssignalen in einem gegebenen Strahl
oder Teilstrahl gemeinsam benutzt.
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In
einem herkömmlichen
CDMA-Spreizspektrum-Kommunikationssystem werden „Kanalisierungs"-Codes verwendet,
um zwischen unterschiedlichen Benutzerendgeräten in einem Satelliten-Teilstrahl
auf einer Vorwärtsverbindung
zu unterscheiden. Das heißt,
für jedes
Benutzerendgerät
ist ein eigener orthogonalen Kanal auf der Vorwärtsverbindung vorgesehen durch
Verwendung eines eindeutigen orthogonalen Kanalisierungscodes. Im
Allgemeinen werden Walsh-Funktionen verwendet, um die Kanalisierungscodes
zu implementieren, die auch als Walsh-Codes bekannt sind. Die Kanalisierungscodes teilen
einen Teilstrahl in orthogonale Kanäle, auch als Walsh-Kanäle bekannt.
Eine Mehrzahl der Walsh-Kanäle
sind Verkehrskanäle,
die einen Nachrichtenaustausch (messaging) zwischen einem Benutzerendgerät und einem
Gateway vorsehen. Die verbleibenden Walsh-Kanäle umfassen oft Pilot-, Sync-
und Paging-Kanäle. Über die
Verkehrskanäle
gesendete Signale sollen typischerweise nur von einem Benutzerendgerät empfangen
werden, außer
bei Broadcast-Schemata, wo ein Satz von Benutzern einen einzelnen
Kanal benutzen. Im Gegensatz dazu können Paging-, Sync- und Pilotkanäle durch
mehrere Benutzerendgeräte überwacht
werden.
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Während das
Aufkommen von mobilen Benutzerendgeräten es Benutzern ermöglicht,
ihre drahtlosen Vorrichtungen, wie Mobiltelefone, überallhin
mitzunehmen, hat es dem Betreiber (carrier) der Satellitenkommunikation
die Aufgabe auferlegt, den Ort des Benutzerendgeräts zu bestimmen.
Die Notwendigkeit einer Positionsinformation des Benutzerendgeräts stammt
aus mehreren Überlegungen. Eine Überlegung
ist, dass das System ein geeignetes Gateway zum Bereitstellen der
Kommunikationsverbindung auswählen
soll. Ein Aspekt bei dieser Überlegung
ist eine Zuweisung einer Kommunikationsverbindung an den geeigneten
Dienst-Anbieter (zum Beispiel eine Telefongesellschaft). Einem Dienst-Anbieter
wird typischerweise ein bestimmtes geographisches Gebiet oder sogar
ein Dienst-Gateway zugewiesen und er handhabt alle Anrufe mit Benutzern
in diesem Gebiet. Wenn eine Kommunikation mit einem bestimmten Benutzerendgerät erforderlich
ist, kann das Kommunikationssystem den Anruf einem Dienst-Anbieter
basierend auf dem Gebiet zuweisen, in dem sich das Benutzerendgerät befindet.
Um das geeignete Gebiet zu bestimmen, benötigt das Kommunikationssystem
die Position des Benutzerendgeräts.
Eine ähnliche Überlegung
entsteht, wenn Anrufe Dienst-Anbietern basierend auf politischen
Grenzen oder vertraglichen Diensten oder zum Bestimmen von Positions-bezogenen
Gebühren,
wie Kosten für
ein „Roaming", zugewiesen werden
müssen. Zusätzlich können auch
einige Notfalldienste eine Positionsinformation benötigen.
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Mehrere
Verfahren zum Bestimmen des Ortes des Benutzerendgeräts umfassen
ein Messen der Entfernung zwischen dem Benutzerendgerät und dem
Satelliten. Wenn diese Entfernung mit anderen Daten kombiniert wird,
wie der Position des Satelliten, kann der Ort des Benutzerendgeräts mit hoher Präzision bestimmt
werden. Techniken zum Bestimmen eines Ortes eines Benutzerendgeräts unter
Verwendung der Entfernung zwischen Satellit und Benutzerendgerät werden
in den gemeinsamen U.S.-Patenten mit den Titeln „Position Determination Using
One Low-Earth Orbit Satellite",
Nr. 6 107 959; „Passive
Position Determination Using Two Low-Earth Orbit Satellites", Nr. 6 078 284;
und „Unambiguous
Position Determination Using Two Low-Earth Orbit Satellites", Nr. 6 327 534,
offenbart.
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Theoretisch
kann die Benutzerendgerät-Satellit-Entfernung
durch Kombinieren bestimmter Messungen der an dem Gateway und dem
Benutzerendgerät
empfangenen Kommunikationssignale bestimmt werden. Um jedoch diese
Technik zu verwenden, muss das relative Timing dieser Messungen
in Be tracht gezogen werden. Ohne eine genaue Beurteilung dieses
relativen Timings leidet die Genauigkeit von Messungen oder Berechnungen
von Positionsorten. Dies kann zu nicht akzeptablen Fehlern oder
zu Verzögerungen
führen,
die durch ein erforderliches Erheben von zusätzlichen Messungen erzeugt
werden.
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Das
U.S.-Patent Nr. 5 448 758 beschreibt ein Verarbeiten von abgesendeten
Anrufen in einem Simultan(simulcast)-Mehrort(multi-site)-Kommunikationssystem,
das beginnt, wenn eine Quellen-Kommunikationseinheit
eine Meldung an einen oder mehrere Netz-Empfänger überträgt. Die
empfangenen Signale werden sofort an den Empfangsorten auf Signalqualität analysiert.
Jedes der Signale wird mit einem Zeitstempel versehen, um zu identifizieren,
wann sie empfangen wurden. Die empfangenen Signale werden mit ihrem
Zeitstempel und Signalqualitätsmetrik an
jeden der anderen Orte befördert.
Ein Haupt-Senderort bestimmt die Empfängerquelle mit dem besten Qualitätssignal,
wie von der Signalqualitätsmetrik
angegeben. Der Hauptsender überträgt dann
das ausgewählte
beste Qualitätssignal über ein
digitales Kommunikationsnetz an jeden der anderen Orte. Jeder Senderort
führt durch
Speichern des ausgewählten
besten Qualitätssignals,
bis es Zeit ist, das Signal in Phase mit allen anderen Senderorten
auf eine simultane (simulcast) Weise zu übertragen, einen Sendebetrieb
durch. Der Zeitstempel ermöglicht,
dass eine Zeit in der Zukunft gewählt werden kann, um die schlimmste
erwartete Transportverzögerung
durch das digitale Netz zu berücksichtigen.
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Es
ist ein Weg erforderlich, Messungen von an dem Gateway und dem Benutzerendgerät empfangenen
Kommunikationssignalen zu korrelieren, um die Genauigkeit von Entfernungsmessungen
zu verbessern.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung,
die zum Korrelieren von Messungen von Kommunikationssignalen nützlich sind, die
an zwei Stationen in einem drahtlosen Kommunikationssystem vorgenommen
wurden. Eine nutzbare Anwendung ist ein Kommunikationssystem mit
einem Benutzerendgerät
und einem Gateway, die Spreizspektrum-CDMA-Kommunikationssignale unter Verwendung
eines oder mehrerer Satelliten austauschen. Vorzugsweise werden
Messungen der an der ersten Station empfangenen Kommunikationssignale
wiederholt vorgenommen und gespeichert, im Allgemeinen in regelmäßigen Intervallen.
Messungen der an der zweiten Station empfangenen Kommunikationssignale
werden zu einer bestimmten Zeit vorgenommen und eine oder mehrere
der an der ersten Station vorgenommenen Messungen wird/werden zur
Korrelation ausgewählt,
was zu einem Zeitpunkt am nächsten
zu der zweiten oder der bestimmten Zeit vorgenommen wurde.
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Die
an der zweiten Station vorgenommene Messung wird vorzugsweise an
die erste Station berichtet und die zweite Station wählt ein
Paar von gespeicherten Messungen aus, die am nächsten in der Zeit zu der Messung
an der ersten Station gemacht oder gespeichert wurden. Die zweite
Station wendet dann eine Interpolation oder Extrapolation zwischen den
beiden Messungen der zweiten Station an, um eine Messung der ersten
Station zu erlangen, die derselben Zeit entspricht. Mehr als zwei
Messungen können
verwendet werden, um einen Signalmesswert auszuwählen, zu interpolieren oder
zu extrapolieren.
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Um
den Auswahl- und Korrelationsvorgang zu ermöglichen, können die Messungen in der ersten und
zweiten Station mit einem Zeitstempel versehen werden. Der Vorgang
einer Auswahl weist dann auf: Auswählen einer der Messungen oder
alternativ zumindest zwei oder mehr, die an der ersten Station vorgenommen
wurde(n), mit Zeitstempelwerten, die am nächsten zu dem Zeitstempelwert
der an der zweiten Station vorgenommenen Messung ist/sind.
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In
weiteren Ausführungsbeispielen
der Erfindung ist die erste Station ein Gateway und die zweite Station
ein Benutzerendgerät.
Alternativ kann die zweite Station ein Gateway sein und die erste
Station ein Benutzerendgerät.
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Somit
ist gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Korrelieren
von Messungen von Kommunikationssignalen an ersten und zweiten Stationen
vorgesehen, wie in Anspruch 1 dargelegt.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt ist ein System zum Korrelieren von Messungen von
Kommunikationssignalen an ersten und zweiten Stationen vorgesehen,
wie in Anspruch 12 dargelegt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus
der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit den Zeichnungen
offensichtlicher, in denen gleiche Benzugszeichen entsprechendes
identifizieren, und wobei:
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1 ein
beispielhaftes drahtloses Kommunikationssystem darstellt, in dem
die vorliegende Erfindung nutzbar ist;
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2 einen
beispielhaften drahtlosen Transceiver darstellt, der für Benutzerendgeräte in dem System
von 1 nützlich
ist;
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3 einen
beispielhaften drahtlosen Transceiver darstellt, der für Gateways
oder Basisstationen in dem System von 1 nützlich ist;
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4 ein
Ablaufdiagramm ist, das den Betrieb der vorliegenden Erfindung gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
darstellt; und
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5 einen
Zeitverlauf darstellt, der das relative Timing von mehreren Gateway-Messungen und
einer Benutzerendgerät-Messung
zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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I. Einführung
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind insbesondere geeignet zur Verwendung in
drahtlosen Kommunikationssystemen, die LEO(Low Earth Orbit)-Satelliten
einsetzen. Jedoch ist für
Fachleute offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung ebenso
auf andere Satellitensysteme oder auf drahtlose Systeme ohne Satelliten
angewendet werden kann, in denen eine verbesserte Korrelation von
Signalmessungen nützlich
wäre. Vor
einer Diskussion der Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung wird eine typische Umgebung, in welcher die
Erfindung arbeiten kann, dargestellt.
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II. Typisches Kommunikationssystem
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Ein
beispielhaftes drahtloses Kommunikationssystem wird in 1 dargestellt.
Es wird davon ausgegangen, dass dieses Kommunikationssystem CDMA-Typ
Kommunikationssignale verwendet, aber dies ist nicht notwendig.
In einem Teil eines in 1 dargestellten Kommunikationssystems 100 werden eine
Basisstation 112, zwei Satelliten 116 und 118 und
zwei zugehörige
Gateways oder Hubs 120 und 122 zum Bewirken einer
Kommunikation mit zwei entfernten Benutzerendgeräten 124 und 126 gezeigt. Typischerweise
sind die Basisstationen und die Satelliten/Gateways Komponenten
von getrennten Kommunikationssystemen, als terrestrisch-basiert und
Satellitenbasiert bezeichnet, obwohl dies nichtnotwendig ist. Die
gesamte Anzahl von Basisstationen, Gateways und Satelliten in solchen
Systemen hängt
von einer gewünschten
Systemkapazität
und anderen, im Stand der Technik bekannten Faktoren ab.
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Die
Benutzerendgeräte 124 und 126 umfassen
jeweils eine drahtlose Kommunikationsvorrichtung, wie zum Beispiel,
aber nicht darauf beschränkt, ein
drahtloses Telefon, einen Daten-Transceiver oder einen Paging- oder
Positi onsbestimmungsempfänger,
und kann wie gewünscht
tragbar (hand-held) oder im Fahrzeug befestigt sein. Es ist jedoch
auch anzumerken, dass die Lehren der Erfindung auf feste Einheiten
anwendbar sind, wenn zum Beispiel entfernter drahtloser Dienst gewünscht ist.
Benutzerendgeräte
werden manchmal auch als Teilnehmereinheiten, mobile Stationen,
mobile Einheiten oder einfach als „Benutzer" oder „Teilnehmer" in einigen Kommunikationssystemen
bezeichnet, je nach Vorliebe.
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Im
Allgemeinen decken Strahlen bzw. Beams von den Satelliten 116 und 118 unterschiedliche geographische
Bereiche in vordefinierten Mustern ab. Strahlen auf unterschiedlichen
Frequenzen, auch als FDMA-Kanäle
oder CDMA-Kanäle
(wo CDMA-Typ-Signale verwendet werden) oder „Teilstrahlen" bezeichnet, können derart
gerichtet werden, dass sie dasselbe Gebiet überlappen. Für Fachleute ist
auch offensichtlich, dass eine Strahlabdeckung oder Dienstbereiche
für mehrere
Satelliten oder Antennenmuster für
mehrere Basisstationen gestaltet werden können, vollständig oder
teilweise in einem bestimmten Gebiet zu überlappen, abhängig von
der Gestaltung des Kommunikationssystems und dem Typ des angebotenen
Dienstes und davon, ob eine Raumdiversität erreicht wird.
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Eine
Vielfalt von Mehrfach-Satelliten-Kommunikationssysteme wurde vorgeschlagen
mit einem beispielhaften System, das um die 48 oder mehr Satelliten
einsetzt, die sich in acht verschiedenen Orbitalebenen in LEO-Orbiten
bewegen, um eine große Anzahl
von Benutzerendgeräten
zu bedienen. Für Fachleute
ist jedoch offensichtlich, wie die Lehren der vorliegenden Erfindung
auf eine Vielfalt von Kommunikationssystemen mit und ohne Satelliten
und Basisstation/Gateway-Konfigurationen, einschließlich anderer
orbitaler Entfernungen und Konstellationen, oder Verfahren zum Erzeugen
sich bewegender Signalquellen anwendbar sind. Zusätzlich ist
für Fachleute
offensichtlich, wie die Lehren der vorliegenden Erfindung auf eine
Vielfalt von terrestrischen oder anderen drahtlosen Kommunikationssystemen
anwendbar sind, wo eine verbesserte Korrelation der an Basisstationen
und mobilen Stationen durchgeführten
Signalmessungen erwünscht
ist.
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In 1 sind
einige mögliche
Signalpfade dargestellt für
eine Kommunikation, die zwischen den Benutzerendgeräten 124 und 126 und
der Basisstation 112 oder über die Satelliten 116 und 118 mit
den Gateways 120 und 122 aufgebaut wird. Die Kommunikationsverbindungen
zwischen Basisstation und Benutzerendgerät werden durch die Linien 130 und 132 dargestellt.
Die Satelliten-Benutzerendgerät-Kommunikationsverbindungen
zwischen den Satelliten 116 und 118 und den Benutzerendgeräten 124 und 126 werden
durch die Linien 140, 142 und 144 dargestellt.
Die Gateway-Satelliten-Kommunikationsverbindungen
zwischen den Gateways 120 und 122 und den Satelliten 116 und 118 werden
durch die Linien 146, 148, 150 und 152 dargestellt.
Die Gateways 120 und 122 und die Basisstation 112 können als
Teil von Einweg- oder Zweiweg-Kommunikationssystemen verwendet werden
oder einfach, um Meldungen oder Daten zu den Benutzerendgeräten 124 und 126 zu übertragen.
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Das
bevorzugte Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird im Folgenden detailliert diskutiert. Während spezifische
Schritte, Konfigurationen und Anordnungen diskutiert werden, sollte
angemerkt werden, dass dies nur für illustratorische Zwecke getan wird.
Für Fachleute
sollte offensichtlich sein, dass andere Schritte, Konfigurationen
und Anordnungen verwendet werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden
Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung könnte in
einer Vielzahl von drahtlosen Informations- und Kommunikationssystemen
Verwendung finden, einschließlich
den zur Positionsermittlung bestimmten. Eine bevorzugte Anwendung
ist in drahtlosen CDMA-Spreizspektrum-Kommunikationssystemen für drahtlosen
oder mobilen Telefondienst.
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III. Kommunikationssystem-Transceiver
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Ein
beispielhafter Transceiver 200 zur Verwendung in den Benutzerendgeräten 124, 126 wird
in 2 dargestellt. Der Transceiver 200 verwendet
zumindest eine Antenne 210 zum Empfang von Kommunikationssignalen,
die an einen analogen Empfänger 214 übertragen
werden, wo sie abwärtsgewandelt,
verstärkt
und digitalisiert werden. Ein Duplex-Element 212 wird typischerweise
verwendet, um derselben Antenne zu ermöglichen, sowohl Sende- als
auch Empfangsfunktionen zu bedienen. Von dem analogen Empfänger 214 ausgegebene
digitale Kommunikationssignale werden an zumindest einen digitalen
Datenempfänger 216A und
zumindest einen digitalen Suchempfänger 218 übertragen.
Zusätzliche
digitale Datenempfänger 216B – 216N können verwendet
werden, um erwünschte
Pegel von Signaldiversität
abhängig
von dem akzeptablen Pegel einer Einheitkomplexität zu erzielen, wie für Fachleute
offensichtlich ist.
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Zumindest
ein Benutzerendgerät-Steuerungsprozessor 220 ist
mit den Datenempfängern 216A – 216N und
dem Suchempfänger 218 verbunden.
Der Steuerungsprozessor 220 liefert neben anderen Funktionen
eine Basissignalverarbeitung, Timing, Leistungs- und Übergabe-Steuerung
oder -Koordination und eine Auswahl einer für Signal-Träger verwendeten Frequenz. Eine
weitere von dem Steuerungsprozessor 220 oft durchgeführte grundlegende
Steuerungsfunktion ist die Auswahl oder Manipulation von PN-Code-Sequenzen oder
orthogonalen Codes, die zum Verarbeiten von Kommunikationssignal-Wellenformen
verwendet werden. Eine Signalverarbeitung durch den Steuerungsprozessor 220 kann
eine Bestimmung einer relativen Signalstärke und Berechnung von verschiedenen
zugehörigen
Signalparametern umfassen und kann auch die Verwendung zusätzlicher
oder getrennter zugewiesener Schaltungen umfassen, um eine erhöhte Effizienz oder
Geschwindigkeit der Messungen oder eine verbesserte Zuweisung von
Steuerungsverarbeitungsressourcen vorzusehen.
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Die
Ausgaben der digitalen Datenempfänger 216A – 216N sind
mit einer digitalen Basisband-Schaltung 222 in dem Benutzerendgerät verbunden.
Die Benutzer-Digital-Basisband-Schaltung 222 weist Verarbeitungs-
und Präsentationselemente auf,
die zum Übertragen
von Information an einen und von einem Benutzer eines Benutzerendgeräts verwendet
werden. Das heißt,
Signal- oder Datenspeicherelemente, wie Speicher; Eingabe- und Ausgabe vorrichtungen,
wie Anzeigebildschirme, Lautsprecher und Tastaturen; A/D-Elemente, Vocoder und
andere Signalverarbeitungselemente; usw., diese alle bilden Teile
der Benutzerendgerät-Basisband-Schaltung
unter Verwendung von im Stand der Technik weithin bekannten Elementen.
Wenn eine Diversitätssignalverarbeitung
eingesetzt wird, kann eine Benutzer-Digital-Basisband-Schaltung 222 einen
Diversitäts-Kombinator
und -Dekodierer aufweisen. Einige dieser Elemente können auch
unter der Steuerung des Steuerungsprozessors 220 oder in Kommunikation
mit ihm arbeiten.
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Wenn
Sprache oder andere Daten als Ausgabemeldung oder Kommunikationssignale
mit Ursprung von dem Benutzerendgerät vorbereitet wird/werden,
wird die Benutzer-Digital-Basisband-Schaltung 222 verwendet,
um die gewünschten Daten
zur Übertragung
zu empfangen, zu speichern, zu verarbeiten und anderweitig vorzubereiten.
Die Benutzer-Digital-Basisband-Schaltung 222 liefert diese
Daten an einen Sende-Modulator 226, der unter der Steuerung
des Steuerungsprozessors 220 arbeitet. Die Ausgabe des
Sende-Modulators 226 wird an eine Leistungssteuerung 228 übertragen,
die eine Ausgabeleistungssteuerung an einen Sendeleistungsverstärker 230 zur
endgültigen Übertragung des
Ausgabesignals von der Antenne 210 an ein Gateway liefert.
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Zumindest
ein Zeitreferenzelement 230 wird verwendet, um eine chronologische
Information, wie Datum und Zeit, zu erzeugen und zu speichern, die verwendet
werden kann, um bei der Bestimmung von Satellitenpositionen in bekannten
Orbiten zu helfen. Die Zeit kann gespeichert und regelmäßig aktualisiert werden
und ein Weltzeit(UT – universal
time)-Signal von einem GPS-Empfänger
kann als Teil des Vorgangs in einigen Anwendungen verwendet werden. Die
Zeit kann auch regelmäßig durch
ein Gateway oder eine Basisstation an das Benutzerendgerät geliefert
werden. Zusätzlich
kann eine aktuelle Zeit oder ein Satz von Zeitmessungen in einer
Speichervorrichtung oder einem Speicherelement 232 gespeichert
werden, beispielsweise wenn ein Benutzerendgerät in einen inaktiven Modus
eintritt, zum Beispiel wenn es abgeschaltet wird, und verwendet
werden, um verschiedene zeitabhängige Signalparameter
zu bestimmen oder einfach beim Nehmen der Zeit selbst. Die Zeitinformation
kann verwendet werden, um wie im Folgenden diskutiert „Zeitstempel" (time stamps) zu
erzeugen. In Kombination mit anderen Elementen, wie der Steuereinrichtung.
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Information
oder Daten, die einem oder mehreren gemessenen Signalparameter(n)
für empfangene
Kommunikationssignale entspricht/entsprechen, oder ein oder mehrere
geteilte Ressourcen-Signal(e) und/oder die „Zeit" können
an das Gateway unter Verwendung einer Vielzahl von im Stand der Technik
bekannten Techniken gesendet werden. Zum Beispiel kann die Information
als ein getrenntes Informationssignal übertragen werden oder kann
an andere von der Benutzer-Digital-Basisband-Schaltung 222 vorbereitete
Meldungen angehängt
werden. Alternativ kann die Information als vorgegebene Steuerungsbits
eingefügt
werden durch den Sende-Modulator 226 oder die Sendeleistungssteuerung 228 unter
Steuerung des Steuerungsprozessors 220.
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Die
Datenempfänger 216A–N und der
Suchempfänger 218 sind
mit Signalkorrelationselementen konfiguriert, um bestimmte Signale
zu demodulieren und zu verfolgen. Der Suchempfänger 218 wird verwendet,
um Pilotsignale oder andere relativ starke Signale mit festem Muster
zu suchen, während
die digitalen Empfänger 216A–N verwendet
werden, um andere Signale zu demodulieren, die zu den erfassten
Pilotsignalen gehören.
Ein Datenempfänger 216 kann
auch angewiesen werden, ein Pilotsignal nach einer Erfassung zu
verfolgen oder zu demodulieren. Folglich können die Ausgaben dieser Einheiten überwacht
werden, um die Energie in dem Pilotsignal oder die Frequenz des
Pilotsignals oder anderer Signale zu bestimmen. Diese Empfänger setzen
Frequenzverfolgungselemente ein, die überwacht werden können, um
aktuelle Frequenz- und Timing-Information zu liefern an den Steuerungsprozessor 220 für Signale,
die demoduliert werden.
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Eine
beispielhafte Sende- und Empfangsvorrichtung 300 zur Verwendung
in den Gateways 120 und 122 oder einer Basisstation
wird in 3 dargestellt.
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Eine
derartige Vorrichtung ist in dem Stand der Technik bekannt und wird
in den Patenten, auf die oben Bezug genommen wird, diskutiert. Zum
Beispiel sind zusätzliche
Details über
den Betrieb dieses Typs von Vorrichtung zu finden in dem U.S.-Patent
Nr. 5,103,459, veröffentlicht
am 7. April 1992, mit dem Titel „System And Method For Generating
Signal Waveforms In A CDMA Cellular Telephone", das der Anmelderin der vorliegenden
Erfindung erteilt wurde.
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Der
in 3 gezeigte Teil des Gateways 120, 122 weist
einen oder mehrere mit einer Antenne 310 verbundene analoge
Empfänger 314 auf
zum Empfang von Kommunikationssignalen, die dann unter Verwendung
verschiedener im Stand der Technik weithin bekannter Schemen abwärtsgewandelt,
verstärkt
und digitalisiert werden. Digitalisierte Signale werden als Eingaben
an zumindest ein digitales Empfängermodul
geliefert, das durch gestrichelte Linien als 324 dargestellt
wird. Ein analoger Empfänger 314 kann
Eingaben für
viele digitale Empfängermodule 324 liefern
und eine Anzahl derartiger Module werden typischerweise in Gateways
verwendet, um alle der Satellitenstrahlen und mögliche Diversitätsmodussignale
unterzubringen. Jedes digitale Empfängermodul 324 weist
einen oder mehrere digitale Datenempfänger 316 und Suchempfänger 318 auf. Ein
Suchempfänger 318 sucht
im Allgemeinen nach geeigneten Diversitätsmodi von Signalen, die von
Pilotsignalen verschieden sind. Wo sie in das Kommunikationssystem
implementiert sind, werden mehrere digitale Datenempfänger 316A – 316N für einen
Diversitäts-
bzw. Diversity-Signalempfang verwendet.
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Die
Ausgaben der Datenempfänger 316 werden
an eine nachfolgende Basisbandverarbeitungselemente 322 aufweisende
Vorrichtung geliefert, die im Stand der Technik weithin bekannt
ist und hier nicht weiter im Detail gezeigt wird. Eine beispielhafte Basisband-Vorrichtung
umfasst Diversitäts-Kombinierer und -Dekodierer,
um Mehrwegsignale in eine Ausgabe für jeden Benutzer zu kombinieren.
Eine beispielhafte Basisband-Vorrichtung umfasst auch Schnittstellen-Schaltungen
zum Bereitstellen von Ausgabe-Daten typischerweise an eine digitale
Vermittlungsstelle oder Netz. Eine Vielzahl von anderen bekannten
Elementen, wie Vocoder, Datenmodems und digitale Datenvermittlungs-
und Speicherkomponenten, aber nicht darauf begrenzt, können einen
Teil der Basisbandverarbeitungselemente 322 bilden. Diese
Elemente arbeiten, um ebenso die Übertragung von Datensignalen
an ein oder mehrere Sendemodul(e) 334 zu steuern oder zu
lenken.
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An
Benutzerendgeräte
zu übertragende
Signale sind jeweils mit einem oder mehreren geeigneten Sendemodul(en) 334 verbunden,
wobei die Anzahl der von den Gateways 120, 122 verwendeten Sendemodule 334 von
Faktoren bestimmt wird, die im Stand der Technik weithin bekannt
sind, einschließlich
Systemkomplexität,
Anzahl von Satelliten in Sicht, Benutzerkapazität, Grad der gewählten Diversität und Ähnliches.
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Jedes
Sendemodul 334 umfasst einen Sendemodulator 326,
der Daten für
eine Übertragung Spreizspektrum-moduliert
und einen Ausgang umfasst, der mit einer digitalen Sendeleistungssteuerung 328 verbunden
ist, welche die für
das abgehende digitale Signal verwendete Sendeleistung steuert. Die
digitale Sendeleistungssteuerung 328 wendet einen minimalen
Leistungspegel zum Zweck einer Interferenz-Reduzierung und Ressourcen-Zuteilung an,
wendet aber geeignete Leistungspegel an, wenn erforderlich, um eine
Dämpfung
in dem Übertragungspfad
und andere Pfadübertragungscharakteristiken
zu kompensieren. Zumindest ein PN-Generator 332 wird von
dem Sendemodulator 326 beim Spreizen der Signale verwendet.
Diese Code-Erzeugung kann
auch einen funktionalen Teil eines oder mehrerer Steuerungsprozessoren
oder Speicherelemente bilden, die in den Gateways 122, 124 oder
der Basisstation 112 verwendet werden, und kann im Time-Sharing
verwendet werden.
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Die
Ausgabe der Sendeleistungssteuerung 328 wird an einen Summierer 336 übertragen,
wo sie mit den Ausgaben von anderen Sendeleistungssteuerungschaltungen
summiert wird, die zur Übertragung
an andere Benutzerendgeräte 124, 126 auf
derselben Frequenz und innerhalb desselben Strahls vorgesehen sind.
Die Ausgabe des Summierers 336 wird geliefert an einen analogen
Sender 338 zur Digital-Analog-Umwandlung, Umwandlung in
die geeignete HF-Träger-Frequenz,
weiteren Verstärkung,
Filterung und Ausgabe an eine oder mehrere Antennen 340 zur
Ausstrahlung an die Benutzerendgeräte 124, 126.
Die Antennen 310 und 340 können abhängig von der Komplexität und Konfiguration
des Systems dieselben Antennen sein.
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Timing-Anpassungen
werden im Allgemeinen dadurch erreicht, dass der Steuerungsprozessor die
Code-Erzeugung und -Timing oder ein anderes Signalparameter-Timing
anpasst, wenn ein Signal im Basisband erzeugt wird und vor einer
Ausgabe durch die Leistungssteuerung 328. Die Steuereinrichtung 320 beispielsweise
bestimmt ein Code-Timing und -Anwendung sowie, wann Signale von
der Leistungssteuerung 328 an verschiedene Satelliten und
Benutzerendgeräte übertragen
werden.
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Wie
in 3 gezeigt, liefert eine Zeit- und Frequenzeinheit
(TFU – time
and frequency unit) 348 Referenzfrequenz- und Timingsignale
für verschiedene
Stufen oder Verarbeitungselemente in dem Gateway oder der Basisstation 300,
wie dem analogen Empfänger 314 und
die Korrelationsvorrichtungen in den digitalen Empfängern 316A–N und 318 oder
dem Sendemodulator 326 und dem Steuerungsprozessor 320.
Diese Information wird verwendet, um die Frequenz- oder Timing-Anpassung
für jeden
Satellit herzustellen, der von dem Gateway zu jeder Zeit benutzt wird.
Ein Weltzeit(UT – Universal
Time)-Signal von
einem GPS-Empfänger
kann in einigen Anwendungen als Teil dieses Vorgangs verwendet werden.
Die TFU 348 ist auch konfiguriert, das relative Timing
von (Takt-)Signalen unter einer Prozessorsteuerung um vorgegebene
Beträge
zu verlangsamen oder zu beschleunigen, wie gewünscht.
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TFU 348 oder
andere weithin bekannte Zeitreferenzelemente, die alleine oder in
Kombination arbeiten, werden ebenso verwendet, um chronologische
Information, wie Datum und Zeit, zu erzeugen und zu speichern, die
verwendet werden kann, um bei der Bestimmung von Satellitenpositionen
in bekannten Orbiten zu helfen. Die Zeitinformation kann in einer
oder mehreren Speichervorrichtungen) oder Speicherelementen 340 gespeichert
werden oder daraus abgerufen werden. Diese Daten können auch von
anderen Datenquellen geliefert werden, wie gewünscht. Eine Vielzahl von weithin
bekannten Vorrichtungen, wie RAM- und ROM-Schaltungen oder magnetische
Speichervorrichtungen, können
verwendet werden, um Speicherelemente 340 zu konstruieren,
wo Information gespeichert und regelmäßig aktualisiert werden kann,
wie gewünscht.
Die Zeitinformation kann verwendet werden, um „Zeitstempel" zu erzeugen, wie
im Folgenden diskutiert.
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Zumindest
ein Gateway-Steuerungsprozessor 320 ist mit Empfängermodulen 324,
Sendemodulen 334 und Basisband-Schaltungen 322 verbunden; diese
Einheiten können
physikalisch voneinander getrennt sein. Der Steuerungsprozessor 320 liefert
Befehls- und Steuerungssignale, um Funktionen zu bewirken, wie Signalverarbeitung,
Timing-Signal-Erzeugung, Leistungssteuerung, Übergabe-Steuerung, Diversitäts-Kombination
und Systemverbindung, ist aber nicht darauf beschränkt. Zusätzlich weist
der Steuerungsprozessor 320 PN-Spreiz-Codes, orthogonale
Code-Sequenzen und bestimmte Sender und Empfänger oder Module zur Verwendung
bei der Benutzerkommunikation zu. Der Steuerungsprozessor 320 steuert
auch die Erzeugung und Leistung von Pilot-, Synchronisierungs- und
Paging-Kanal-Signalen und
ihre Verbindung zu der Sendeleistungssteuerung 328.
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Während der
Steuerungsprozessor 320 direkt mit den Elementen eines
Moduls, wie dem Sendemodul 334 oder dem Empfangsmodul 324,
verbunden sein kann, weist jedes Modul im Allgemeinen einen Modul-spezifischen
Prozessor auf, wie einen Sende-Prozessor 330 oder einen
Empfangs-Prozessor 321, der die Elemente dieses Moduls
steuert. Folglich ist der Steuerungsprozessor 320 vorzugsweise
mit dem Sende-Prozessor 330 und dem Empfangs-Prozessor 321 verbunden,
wie in 3 gezeigt. Auf diese Weise kann ein einzelner
Steuerungsprozessor 320 den Betrieb einer großen Anzahl von
Modulen und Ressourcen effizienter steuern. Der Sende-Prozessor 330 steuert
eine Erzeugung von Pilot-, Synchronisierungs- und Paging-Signalen
und Verkehrskanalsignalen und deren Signalleistung und ihre jeweilige
Verbindung mit der Leistungssteuerung 328. Der Empfangs-Prozessor 321 steuert
ein Suchen, PN-Spreiz-Codes zur Demodulation und Überwachung
von empfangener Leistung.
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Für bestimmte
Aufgaben, wie eine geteilte Ressourcen-Leistungssteuerung, empfangen
die Gateways 120 und 122 Information, wie empfangene Signalstärke, Frequenzmessungen
oder andere empfangene Signalparameter oder die Benutzerendgerät-„Zeit", von Benutzerendgeräten in Kommunikationssignalen.
Diese Information kann von den demodulierten Ausgaben der Datenempfänger 316 durch die
Empfangsprozessoren 321 abgeleitet werden. Alternativ kann
diese Information erfasst werden als an vorgegebenen Stellen in
den Signalen auftretend, die von dem Steuerungsprozessor 320 oder
den Empfangsprozessoren 321 überwacht werden, und an den
Steuerungsprozessor 320 übertragen werden. Der Steuerungsprozessor 320 verwendet
diese Information, um das Timing und die Frequenz von übertragenen
und verarbeiteten Signalen zu steuern, unter anderem unter Verwendung
der Sendeleistungssteuerung 328 und dem analogen Sender 338.
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IV. Bevorzugtes Ausführungsbeispiel
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Wie
oben diskutiert, existiert eine Notwendigkeit für eine Technik, die den Zeitunterschied
zwischen dem Vornehmen einer Messung eines Kommunikationssignals
an dem Gateway und dem Vornehmen einer entsprechenden Messung an
dem Benutzerendgerät
korrigieren kann. Wenn dieser Zeitunterschied berücksichtigt
wird, können
die Benutzerendgerät-
und Gateway-Messungen
kombiniert werden, um verschiedene nützliche Parameter zu berechnen,
wie den Ort des Benutzerendgeräts
und Korrekturfaktoren für
die lokale Uhr des Benutzerendgeräts oder für lokale Oszillatorfrequenzen.
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Die
Benutzerendgerät-
und Gateway-Messungen werden vorzugsweise mit Signalen durchgeführt, die über einen
Verkehrskanal oder mehrere Verkehrskanäle übertragen und empfangen werden. Die
Benutzerendgerät-Messung wird dann
an das Gateway berichtet. Die Benutzerendgerät-Messung kann dann mit einer entsprechenden
Gateway-Messung kombiniert werden. Jedoch können Messungen, die sich auf
eine Ankunftszeit und andere Signalparameter beziehen, auch mit
Paging, Synchronisierungs- und Zugangs-Kanal-Signalen durchgeführt werden
und eine Zeit- oder Messinformation kann auch unter Verwendung von
Signalen über
diese Kanäle übertragen
werden, wie es für
einige Systemkonfigurationen gewünscht
ist.
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Da
jedoch die Zeit oder das Timing der Übertragung von Information
an bestimmte Benutzer über Verkehrskanäle hinsichtlich
einer absoluten Systemsteuerung etwas willkürlich oder zufällig ist,
kann die Zeit, zu der eine Benutzerendgerät-Messung vorgenommen wird,
nicht mit aller Genauigkeit vorhergesagt werden. Das heißt, Verkehrskanäle werden
nur verwendet, wenn ein Benutzerendgerät den Aufbau einer Kommunikationsverbindung
wünscht,
wie einen „Anruf" an ein drahtloses
Telefon zu tätigen
oder zu akzeptieren. Die Herstellung oder Existenz derartiger Anrufe
ist natürlich
keine feste periodische Funktion und findet gemäß den Wünschen von menschlichen Betreibern
oder Anrufern zu willkürlichen
Zeiten statt. Folglich ist das Timing einer von einem Benutzerendgerät vorgenommenen
Messung an dem Gateway nicht bekannt, bis die Benutzerendgerät-Messung
an dem Gateway empfangen wird. Dann hat natürlich die Benutzerendgerät-Messung bereits
stattgefunden und es ist zu spät,
um eine simultane Gateway-Messung
vorzunehmen.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung lösen
dieses Problem durch periodisches oder regelmäßiges Vornehmen von Zeitmessungen entweder
an dem Gateway oder dem Benutzerendgerät, Herstellen einer historischen
Messaufzeichnung, und späteres
Verwenden dieser historischen Daten, um einen Wert zu wählen oder
zu berechnen, der einer berichteten Benutzerendgerät-Messung entspricht.
Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung werden Gateway-Messungen in regelmäßigen Intervallen
vorgenommen unter Verwendung bekannter Techniken zum Messen von
Signalparametern, wie Code-Phase oder Timing in einem Spreizspektrum-Signal,
und der Zeit. Die Messungen oder Werte werden an einem vorher ausgewählten Ort
oder einer Speichervorrichtung für
einen späteren
Abruf gespeichert oder sofort verwendet, um eine Bestimmung zu machen.
Alternativ nimmt, wie im Folgenden diskutiert, das Benutzerendgerät periodische
Zeitmessungen vor und speichert sie entweder oder überträgt sie.
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Gateways
benutzen bekannte Steuerungsprozessoren und Computerprogramme, um
viele Operationen zu bewirken. Folglich gibt es weithin bekannte
Speicherelemente, wie RAM- und ROM-Schaltungen, sowie magnetische
Speichervorrichtungen und zugehörige
Speicher- und Abrufeinrichtungen und -vorrichtungen, die zum Speichern derartiger
Information verfügbar
sind, wie oben diskutiert. Ferner werden Messungen unter Verwendung
einer von vielen bekannten Techniken gespeichert, die eine Verbindung
zu oder ein Wissen über die
Zeit ermöglichen,
zu der die Messungen vorgenommen wurden, mit dem gemessenen Wert.
Zum Beispiel kann ein Speicher derart strukturiert sein, dass er
den gemessenen Wert und eine zugehörige Zeit in Paaren speichert.
Alternativ werden Speicherstellen indiziert oder bestimmten Zeiten
auf einer vorher ausgewählten
Zeitskala zugewiesen. Werte werden dann gespeichert gemäß der Speicherstelle,
die der Zeit der Messung entspricht.
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Der
für diesen
Vorgang verwendete Gateway-Speicher kann sehr vorübergehend
(transient) sein, das heißt,
die Daten werden vorzugsweise nach einer vorgegebenen Zeitdauer
gelöscht
oder entfernt, die ziemlich kurz sein kann. Allgemein gibt es eine
Periode, nach der eine Messung entweder als nicht verwendbar betrachtet
wird oder wahrscheinlich nicht vorgenommen wurde und weiterhin in
dem Vorgang nützlich
verbleibt. Zum Beispiel können
Messungen, die nach einigen Tagen oder sogar einigen Stunden ankommen,
nachdem sie vorgenommen wurden, keinen Wert haben, da sie eine geringe
Genauigkeit haben oder keine brauchbaren Positionsdaten liefern.
Die entsprechenden Gateway-Messungen werden möglicherweise nicht solange
gespeichert oder können
für alternative
Typen von Berechnungen geringerer Genauigkeit in einem anderen Typ
von Speicher gespeichert werden.
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Wenn
eine Benutzerendgerät-Messung
an das Gateway berichtet wird, wählt
das Gateway eine oder mehrere gespeicherte Gateway-Messung(en), die
am nächsten
zu der Zeit vorgenommen wurden, zu der die Benutzerendgerät-Messungen
vorgenommen wurde. Das Gateway wendet dann einen Interpolationsprozess
auf die Gateway-Messungen an, um eine Gateway-Messung zu erhalten, die der Benutzerendgerät-Messung
entspricht. Zum Beispiel kann das Gateway eine lineare Interpolation
anwenden durch Auswahl von zwei Messungen, die am nächsten,
aber auf beiden Seiten der Benutzerendgerät-Messung sind, und dann einen
Messwert erzeugen, der zur selben Zeit gewesen wäre. Alternativ berichtet, wenn
das Benutzerendgerät
regelmäßig Messungen
und die entsprechende Zeit speichert, das Gateway von ihm vorgenommene
Messungen an das Benutzerendgerät,
das dann eine Interpolation anwendet, um eine Benutzerendgerät-Messung zu
erhalten, die der Gateway-Messung entspricht.
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Es
sollte angemerkt werden, dass eine Verwendung von zwei Punkten und
eine lineare Interpolation kein einschränkendes Merkmal der vorliegenden
Erfindung ist. Das heißt,
es können
andere bekannte Techniken zum Herstellen eines wahrscheinlichen
Datenwertes verwendet werden. Zum Beispiel können die zwei Werte einfach
gemittelt werden oder dazu verwendet werden, einen Mittelwert zu
bilden, usw. Die zwei Werte können
sich auf derselben „Seite" der von dem Benutzerendgerät oder dem
Gateway gelieferten Zeit befinden und verwendet werden, den gewünschten
Wert zu extrapolieren. Zusätzlich können mehrere
Werte verwendet werden, wie drei oder mehrere Datenpunkte mit zwei
oder mehreren auf jeder Seite der berichteten Messung, die analysiert
wird. Die Verwendung von mehreren Werten und die bestimmte Technik
sollte konsistent angewendet werden und einen statistisch oder historisch relevanten
Wert für
die angestrebte Genauigkeit haben.
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4 ist
ein Ablaufdiagramm, das den Betrieb der vorliegenden Erfindung gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
darstellt. Das Gateway nimmt Messungen der an dem Gateway empfangenen
Signale vor, wie in Schritt 402 gezeigt wird. Repräsentative
Messungen werden in den gemeinsamen U.S.-Patenten mit den Titeln „Position
Determination Using One Low-Earth
Orbit Satellite",
Nr. 6 107 959; „Passive
Position Determination Using Two Low-Earth Orbit Satellites", Nr. 6 078 284;
und „Unambiguous
Position Determination Using Two Low-Earth Orbit Satellites", Nr. 6 327 534 beschrieben.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden
die Gateway-Messungen in regelmäßigen Intervallen
vorgenommen. Diese Intervalle werden gemäß bekannten Faktoren ausgewählt, wie
die zu erwartende Länge
oder Variation einer Pfadverzögerung
für Signale,
eine zu erwartende Bewegung von Benutzerendgeräten oder die Menge einer erforderlichen
Schaltungs- und Verarbeitungsleistung, um eine höhere Anzahl von Messungen zu
handhaben, wenn dieses Intervall verkürzt wird. Offensichtlich nimmt
die Brauchbarkeit der Speichertechnik für solche Situationen ab, in
denen die Benutzerendgerät-Messung
an dem Gateway sehr nahe zu der Zeit der Gateway-Messungen ankommt, und die Minimallänge des
Intervalls sollte entsprechend gesetzt werden.
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In
einem Ausführungsbeispiel
beträgt
die Dauer des Intervalls 20 ms. 5 stellt
einen Zeitverlauf dar, der das relative Timing von mehreren Gateway-Messungen GW1 bis GW6 zeigt.
Wie oben diskutiert, muss das Timing der Gateway-Messungen genau
bekannt sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dies erreicht,
indem jede Messung mit einem Zeitstempel versehen wird. Das Gateway speichert
jede Gateway-Messung für
eine zukünftige Referenz.
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Das
Benutzerendgerät
misst die Signale, die es empfängt,
zu einer willkürlichen
Zeit bzw. beliebigen Zeitpunkt, wie in Schritt 404 in 4 gezeigt wird.
Das Timing der Benutzerendgerät-Messung wird
in dem Zeitverlauf von 5 als UT1 gezeigt. Diese
Messung wird mit einem Zeitstempel versehen und an das Gateway berichtet.
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Wenn
das Gateway die Benutzerendgerät-Messung
empfängt,
wählt das
Gateway das Paar von Gateway-Messungen aus, das in der Zeit am nächsten zu
der Benutzerendgerät-Messung
ist, wie in Schritt 406 gezeigt. Anders ausgedrückt, das
Gateway wählt
das Paar von Gateway-Messungen, die unmittelbar vorher und unmittelbar
danach vorgenommen wurden, oder hinsichtlich der Zeit vor und nach
der Benutzerendgerät-Messung.
In dem Beispiel von 5 wählt das Gateway für die Benutzerendgerät-Messung
UT1 die Gateway-Messungen GW3 und
GW4. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird diese Auswahl durch Vergleichen des Zeitstempels der Benutzerendgerät-Messung
mit den Zeitstempeln der gespeicherten Gateway-Messungen getroffen.
Dies kann zum Beispiel erreicht werden durch einen Vergleich mit
Zeitdaten, die mit den Gateway-Messungen gespeichert sind, oder
mit einem Indexwert für
die gespeicherten Daten. Schließlich
interpoliert das Gateway zwischen den gewählten Gateway-Messungen, um
einen Wert zu erhalten, der am nächsten
der berichteten Benutzerendgerät-Messung entspricht,
wie in Schritt 208 gezeigt wird. Vorzugsweise wird eine
lineare Interpolation verwendet. Jedoch können andere Verfahren einer
Interpolation oder einer Auswahl eines nahen Wertes verwendet werden,
wo eine verbesserte Genauigkeit erzielt oder gewünscht wird, wie bekannt ist.
Zum Beispiel kann ein einfaches Mitteln oder oben diskutierte Mittelwerte
verwendet werden.
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Wenn
eine Benutzerendgerät-Messung
an das Gateway berichtet wird, kann das Gateway die einzelne gespeicherte
Gateway-Messung wählen, die
am nächsten
zu der Zeit vorgenommen wurde, zu der die Benutzerendgerät-Messung vorgenommen wurde.
Dieser Ansatz ist weniger genau, vermeidet aber die Notwendigkeit
einer Interpolation oder einer anderen oben diskutierten Verarbeitung,
was rechnerische Anforderungen für
Schaltungen in einem Gateway reduzieren und die Verarbeitungsgeschwindigkeit
erhöhen
kann.
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Die
oben beschriebenen Verfahren berücksichtigen
den Zeitunterschied zwischen Benutzerendgerät- und Gateway-Messungen mit
einem hohen Grad an Genauigkeit. Der berechnete oder ausgewählte Gateway-Wert
kann mit der entsprechenden Benutzerendgerät-Messung kombiniert werden, um
viele nützliche
Parameter zu bestimmen, wie eine Benutzerendgerät-Position.
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V. Ergebnis
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Die
vorherige Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele ist vorgesehen,
um jedem Fachmann zu ermöglichen,
Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung herzustellen oder zu verwenden. Während die
Erfindung insbesondere in Bezug auf ihre bevorzugten Ausführungsbeispiele
gezeigt und beschrieben wurde, dürfte
für Fachleute
offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen der Form und der
Details in dieser Hinsicht gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung,
wie von den Ansprüchen
definiert, abzuweichen.