DE60118765T2

DE60118765T2 - Verfahren und Vorrichtungen zum Lokalisieren von drahtlosen Sendern

Info

Publication number: DE60118765T2
Application number: DE60118765T
Authority: DE
Inventors: A. Louis Berwyn STILP; W. Joseph Newtown Square SHEEHAN; E. Alan Ayer ROGERS; J. Robert Phoenixville ANDERSON; Vineet WATERTOWN SACHDEV
Original assignee: Massachusetts Institute of Technology; Trueposition Inc
Current assignee: Massachusetts Institute of Technology; Skyhook Holding Inc
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2021-06-27
Also published as: CA2423913C; IL154972A0; JP2004511181A; ATE323387T1; GB0307730D0; WO2002030089A2; CA2423913A1; EP1327312A4; CN1468473A; BR0114518A; EP1327312B1; IL154972A; EP1327312A2; DE60118765D1; GB2384953A; EP1327312B8; WO2002030089A8; JP4838483B2; CN100454772C; ES2261431T3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verfahren und Vorrichtungen zum Lokalisieren von drahtlosen Sendern, wie beispielsweise denjenigen, die in analogen oder digitalen zellularen Systemen, persönlichen Kommunikationssystemen (PCS), bei erweitertem spezialisiertem Mobilfunk (ESMRs) und anderen Typen von drahtlosen Kommunikationssystemen verwendet werden. Dieses Gebiet ist nun allgemein als drahtlose Lokalisierung bekannt und findet eine Anwendung für drahtloses E9-1-1, für ein Flottenmanagement, für eine RF-Optimierung und für andere wertvolle Anwendungen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine frühe Arbeit in Bezug auf die vorliegende Erfindung ist im US-Patent mit der Nummer 5,327,144, 5. Juli 1994, "Cellular Telephone Location System" beschrieben worden, das ein System zum Lokalisieren von zellularen Telefonen unter Verwendung einer neuen Zeitdifferenz von Ankunfts-(TDOA-)Techniken verwendet. Weitere Verbesserungen des in dem '144-Patent offenbarten Systems sind in dem US-Patent mit der Nummer 5,608,410, 4. März 1997, "System for Locating a Source of Bursty Transmissions" offenbart. Beide Patente sind im Besitz des Zessionärs der gegenwärtigen Erfindung.
Die gegenwärtigen Erfinder haben ein Entwickeln signifikanter Verbesserungen an den ursprünglichen erfinderischen Konzept fortgeführt und haben Techniken zum weiteren Verbessern der Genauigkeit von drahtlosen Lokalisierungssystemen entwickelt, während die Kosten dieser Systeme signifikant reduziert werden.
Über die letzten paar Jahre hat die Mobilfunkindustrie die Anzahl von Luftschnittstellenprotokollen erhöht, die zur Verwendung durch drahtlose Telefone verfügbar sind, die Anzahl von Frequenzbändern erhöht, in welchen drahtlose oder mobile Telefone arbeiten können, und die Anzahl von Ausdrücken erweitert, die sich auf Funktelefone beziehen, welche "persönliche Kommunikationsdienste", "drahtlos" und anderes enthalten. Die Luftschnittstellenprotokolle enthalten nun AMPS, N-AMPS, TDMA, CDMA, GSM, TACS, ESMR, GPRS, EDGE und anderes. Die Änderungen bezüglich der Terminologie und die Erhöhungen bezüglich der Anzahl von Luftschnittstellen ändern nicht die Grundprinzipien und durch die Erfinder entdeckten und verbesserten Erfindungen. Jedoch nennen die Erfinder nun, während sie sich an die gegenwärtige Terminologie der Industrie halten, das hierin beschriebene System drahtloses Lokalisierungssystem.
Die Erfinder haben extensive Experimente mit der Technologie von drahtlosen Lokalisierungssystemen durchgeführt, die hierin offenbart ist, um sowohl die Lebensfähigkeit als auch den Wert der Technologie zu demonstrieren. Beispielsweise wurden einige Experimente während mehrerer Monate von 1995 und 1996 in den Städten Philadelphia und Baltimore durchgeführt, um die Fähigkeit zum Abschwächen einer Mehrwegeausbreitung in großstädtischen Umgebungen zu verifizieren. Dann bauten die Erfinder 1996 ein System in Houston auf, das zum Testen der Effektivität der Technologie in diesem Gebiet und ihrer Fähigkeit zum direkten Bilden einer Schnittstelle mit E9-1-1-Systemen verwendet wurde. Dann wurde 1997 das System in einem Gebiet von 350 Quadratmeilen in New Jersey getestet und wurde zum Lokalisieren echter 9-1-1-Anrufen von Menschen in echten Schwierigkeiten verwendet. Seit dieser Zeit ist der Systemtest derart erweitert worden, dass er 125 Zellenstellen enthält, die ein Gebiet von über 2000 Quadratmeilen versorgen. Während all dieser Tests wurden die hierin diskutierten und offenbarten Techniken auf Effektivität getes tet und weiterentwickelt, und ist demonstriert worden, dass das System die Beschränkungen anderer Ansätze überwindet, die zum Lokalisieren von drahtlosen Telefonen vorgeschlagen worden sind. In der Tat ist seit Dezember 1998 kein anderes drahtloses Lokalisierungssystem irgendwo anders in der Welt installiert worden, das direkt bzw. life 9-1-1-Anrufer lokalisieren kann. Die Innovation des hierin offenbarten drahtlosen Lokalisierungssystems ist in der drahtlosen Industrie durch das extensive Ausmaß an Aufmerksamkeit durch die Medien bestätigt worden, das den Systemfähigkeiten zugeteilt ist, sowie durch Preise. Beispielsweise wurde dem System der Wireless Appy Award mit hohem Prestige von der Cellular Telephone Industry Association im Oktober 1997 verliehen und fanden die Christopher Columbus Fellowship Foundation und das Discover Magazine das drahtlose Lokalisierungssystem als eine der besten 4 Innovationen von 1998 von 4000 eingereichten Nominierungen.
Der Wert und die Wichtigkeit des drahtlosen Lokalisierungssystems ist durch die drahtlose Kommunikationsindustrie bestätigt worden. Im Juni 1996 gab die Federal Communications Commission Anforderungen für die drahtlose Kommunikationsindustrie heraus, um Lokalisierungssysteme zur Verwendung beim Lokalisieren von drahtlosen 9-1-1-Anrufern zu nutzen, und zwar mit einer Endfrist von Oktober 2001. Die Lokalisierung von drahtlosen E9-1-1-Anrufern wird eine Reaktionszeit sichern, Leben retten und aufgrund einer reduzierten Verwendung von Notrufbeantwortungs-Betriebsmitteln enorme Kosten einsparen. Zusätzlich haben zahlreiche Gutachten und Studien zu dem Schluss geführt, dass verschiedene drahtlose Anwendungen, wie beispielsweise eine lokalisierungsempfindliche Buchung, ein Flottenmanagement und andere, große kommerzielle Werte in den kommenden Jahren haben werden.
Hintergrund in Bezug auf drahtlose Kommunikationssysteme
Es gibt viele unterschiedliche Typen von Luftschnittstellenprotokollen, die für drahtlose Kommunikationssysteme verwendet werden. Diese Protokolle werden in unterschiedlichen Frequenzbändern sowohl in den Vereinigten Staaten als auch international verwendet. Das Frequenzband beeinflusst die Effektivität eines drahtlosen Lokalisierungssystems beim Lokalisieren von drahtlosen Telefonen nicht.
Alle Luftschnittstellenprotokolle verwenden zwei Typen von "Kanälen". Der erste Typ enthält Steuerkanäle, die zum Weiterleiten von Information über das drahtlose Telefon oder einen Sender verwendet werden, zum Initiieren oder Beendigen von Anru fen oder zum Transferieren von Burst-Daten. Beispielsweise transferieren einige Typen von Kurznachrichtendiensten Daten über den Steuerkanal. In anderen Luftschnittstellen sind Steuerkanäle durch eine andere Terminologie bekannt, aber die Verwendung der Steuerkanäle in jeder Luftschnittstelle ist gleich. Steuerkanäle haben allgemein Identifizierungsinformation über das drahtlose Telefon oder den drahtlosen Sender in der Übertragung enthalten. Steuerkanäle enthalten auch verschiedene Datenübertragungsprotokolle, die nicht sprachspezifisch sind – diese enthalten einen allgemeinen Paketfunkdienst (GPRS = General Packet Radial Service), eine erweiterte Datenrate für eine GSM-Entwicklung (EDGE = Enhanced Data Rate for GSM Evolution) und einen erweiterten GPRS (EGPRS = Enhanced GPRS).
Der zweite Typ enthält Sprachkanäle, die typischerweise zum Weiterleiten von Sprachkommunikationen über die Luftschnittstelle verwendet werden. Diese Kanäle werden nur verwendet, nachdem ein Anruf unter Verwendung der Steuerkanäle aufgebaut worden ist. Sprachkanäle werden typischerweise bestimmte Ressourcen bzw. Betriebsmittel innerhalb des drahtlosen Kommunikationssystems verwenden, während Steuerkanäle Ressourcen gemeinsam nutzen werden. Diese Unterscheidung wird die Verwendung von Steuerkanälen für drahtlose Lokalisierungszwecke allgemein kosteneffektiver als die Verwendung von Sprachkanälen machen, obwohl es einige Anwendungen gibt, für welche eine reguläre Lokalisierung auf dem Sprachkanal erwünscht ist. Sprachkanäle haben allgemein keine Identifizierungsinformation über das drahtlose Telefon oder den drahtlosen Sender bei der Übertragung. Einige der Unterschiede bezüglich der Luftschnittstellenprotokolle werden nachfolgend diskutiert:
AMPS – Dies ist das ursprüngliche Luftschnittstellenprotokoll, das für zellulare Kommunikationen in den Vereinigten Staaten verwendet wird. In AMPS-System werden separate bestimmte Kanäle zur Verwendung durch Steuerkanäle (RCC) zugeordnet. Gemäß dem TIA/EIA-Standard IS-553A muss jeder Steuerkanalblock bei einem zellularen Kanal 333 oder 334 beginnen, aber der Block kann eine variable Länge haben. In den Vereinigten Staaten ist durch eine Übereinkunft der AMPS-Steuerkanalblock 21 Kanäle breit, aber die Verwendung eines 26-Kanalblocks ist auch bekannt. Ein Rück-Sprachkanal (RVC) kann irgendeinen Kanal besitzen, der einem Steuerkanal nicht zugeteilt ist. Die Steuerkanalmodulation ist FSK (Frequenzumtastung), während die Sprachkanäle unter Verwendung von FM (Frequenzmodulation) moduliert werden.
N-AMPS – Diese Schnittstelle ist eine Erweiterung des AMPS-Luftschnittstellenprotokolls und ist im EIA/TIA-Standard IS-88 definiert. Die Steuerkanäle sind im Wesentlichen dieselben wie für AMPS; jedoch sind die Sprachkanäle unterschiedlich. Die Sprachkanäle besitzen weniger als 10 kHz einer Bandbreite, gegenüber 30 kHz, die für AMPS verwendet wird, und die Modulation ist FM.
TDMA – Diese Schnittstelle ist auch als D-AMPS bekannt und ist im EIA/TIA-Standard IS-136 definiert. Diese Luftschnittstelle ist durch die Verwendung von sowohl einer Frequenz- als auch einer Zeittrennung charakterisiert. Steuerkanäle sind als digitale Steuerkanäle (DCCH) bekannt und werden in Bursts in Zeitschlitzen übertragen, die zum Einsatz durch DCCH zugeordnet sind. Ungleich AMPS kann DCCH irgendwo im Frequenzband zugeordnet werden, obwohl es allgemein einige Frequenzzuordnungen gibt, die attraktiver als andere sind, und zwar basierend auf der Verwendung von Wahrscheinlichkeitsblöcken. Sprachkanäle sind als digitale Verkehrskanäle (DTC) bekannt. DCCH und DTC können dieselben Frequenzzuordnungen besitzen, aber nicht dieselbe Zeitschlitz-Zuordnung bei einer gegebenen Frequenzzuordnung. DCCH und DTC verwenden dasselbe Modulationsschema, das als π/4-DQPSK (differentielle Quadraturphasenumtastung) bekannt ist. Im zellularen Band kann ein Träger sowohl AMPS- als auch TDMA-Protokolle verwenden, solange die Frequenzzuordnungen für jedes Protokoll getrennt gehalten werden. Ein Träger kann auch digitale Kanäle miteinander verbinden, um Datenübertragungsprotokolle hoher Geschwindigkeit zu unterstützen, wie beispielsweise GPRS und EDGE.
CDMA – Diese Luftschnittstelle ist durch den EIA/TIA-Standard IS-95A definiert. Diese Luftschnittstelle ist durch die Verwendung von sowohl einer Frequenz- als auch einer Codetrennung charakterisiert. Jedoch deshalb, weil benachbarte Zellenstellen dieselben Frequenzgruppen verwenden können, ist CDMA auch durch eine sehr sorgfältige Energiesteuerung charakterisiert. Diese sorgfältige Energiesteuerung führt zu einer Situation, die Fachleuten auf dem Gebiet als Problem für nahe-weit bekannt ist, welches es für die meisten Ansätze schwierig werden lässt, dass eine drahtlose Lokalisierung richtig funktioniert. Steuerkanäle sind als Zugriffskanäle bekannt und Sprachkanäle sind als Verkehrskanäle bekannt. Zugriffs- und Verkehrskanäle können dasselbe Frequenzband gemeinsam nutzen, sind aber durch einen Code getrennt. Zugriffs- und Verkehrskanäle verwenden dasselbe Modulationsschema, das als OQPSK bekannt ist. CDMA kann Datenübertragungsprotokolle höherer Geschwindigkeit durch ein Verknüpfen von Codes miteinander unterstützen.
GSM – Diese Luftschnittstelle ist durch den internationalen Standard globales System für Mobilfunkkommunikationen definiert. Wie TDMA ist GSM durch die Verwendung von sowohl einer Frequenz- als auch einer Zeittrennung charakterisiert. Die Kanalbandbreite beträgt 200 kHz, welche breiter als 30 kHz ist, was für TDMA verwendet wird. Steuerkanäle sind als allein stehende bestimmte Steuerkanäle (SDCCH) bekannt und werden in Bursts in Zeitschlitzen übertragen, die zur Verwendung durch SDCCH zugeordnet sind. SDCCH kann irgendwo im Frequenzband zugeordnet werden. Sprachkanäle sind als Verkehrskanäle (TCH) bekannt. SDCCH und TCH können dieselben Frequenzzuordnungen besetzen, aber nicht dieselbe Zeitschlitz-Zuordnung bei einer gegebenen Frequenzzuordnung. SDCCH und TCH verwenden dasselbe Modulationsschema, das als GMSK bekannt ist. GSM kann auch höhere Datenübertragungsprotokolle unterstützen, wie beispielsweise GPRS und EGPRS.
Innerhalb dieser Beschreibung soll sich die Bezugnahme auf irgendeine der Luftschnittstellen automatisch auf alle der Luftschnittstellen beziehen, solange nichts anderes spezifiziert ist. Zusätzlich soll sich eine Bezugnahme auf Steuerkanäle der Sprachkanäle auf alle Typen von Steuer- oder Sprachkanälen beziehen, welches die bevorzugte Terminologie für eine bestimmte Luftschnittstelle auch immer ist. Schließlich gibt es viel mehr Typen von Luftschnittstellen, die auf der ganzen Welt verwendet werden, und es ist nicht beabsichtigt, irgendeine Luftschnittstelle von den erfinderischen Konzepten auszuschließen, die innerhalb dieser Beschreibung beschrieben sind. In der Tat werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass andere Schnittstellen, die irgendwo verwendet werden, Ableitungen von denjenigen, die oben beschrieben sind, oder bezüglich der Klasse ähnlich sind.
WO 97/47148 beschreibt ein Verfahren zum Bestimmen der Stelle einer mobilen Station innerhalb eines zellularen CDMA-Telefonsystems. Diesbezüglich steuern zellulare CDMA-Telefonsysteme die von jeder mobilen Station ausgegebene Energie sorgfältig, so dass jede mobile Station nur die minimale Sendeleistung verwendet, die zum Verbinden mit ihrer nächsten Basisstation nötig ist. Wenn eine mobile Station nahe zu einer Basisstation kommt, reduziert sie ihre Senderleistung, um eine genau adäquate Kommunikation mit ihr zu erreichen, jedoch können andere benachbarte Basisstationen die Signale der mobilen Station bei diesem niedrigen Energiepegel oft nicht empfangen. Da eine Lokalisierungsbestimmung von einem Auswerten von Übertragungszeitverzögerungen zwischen der mobilen Station und einer Vielzahl von unterschiedlichen Basisstationen abhängt, verhindert ein Fehler bei einem Verbinden mit mehr als einer Basisstation eine Lokalisierungsbestimmung. WO 97/47148 offenbart ein Verfahren zum Adressieren dieses Problems, indem zuerst Zeitgabemessungen auf dem normalen Kanal mit niedriger Energie durchgeführt werden. Wenn das System nicht dazu fähig war, eine Zeitgabemessung mit einer zweiten Basisstation durchzuführen, weil die mobile Station auf einem niedrigen Energiepegel arbeitet, erhöht es seinen Energiepegel auf einen maximalen Pegel. Wenn einmal die Zeitgaben zur Lokalisierungsbestimmung durchgeführt worden sind, werden die Sendeleistungspegel dann zu einer niedrigen Leistung zurückfallen gelassen.
WO 99/46880 diskutiert auch das Problem von mobilen CDMA-Stationen mit unzureichender Senderleistung zum Rundsenden zu entfernten Basisstationen, wenn sie nahe einer Basisstation sind, und diskutiert ein Verwenden einer erhöhten Senderleistung zum Ermöglichen von Rundsendungen zu entfernten Basisstationen zur Lokalisierungsbestimmung. In WO 99/46880 ist ein separater bestimmter Lokalisierungskanal zum Übertragen von Information vorgesehen, die für eine Lokalisierung einer mobilen Station verwendet wird. Auf diese Weise kann der Senderleistungspegel für den bestimmten Lokalisierungskanal erhöht werden, ohne andere Kanäle im Kommunikationssystem zu beeinflussen.
Die Genauigkeit der Lokalisierungsabschätzung eines drahtlosen Lokalisierungssystems hängt teilweise von sowohl der gesendeten Leistung des drahtlosen Senders als auch der Länge bezüglich der Zeit der Übertragung von dem drahtlosen Sender ab. Im Allgemeinen können Übertragungen höherer Leistung und Übertragungen größerer Übertragungslänge mit besserer Genauigkeit durch das drahtlose Lokalisierungssystem lokalisiert werden, als Übertragungen mit niedrigerer Energie und kürzere Übertragungen. Drahtlose Kommunikationssysteme begrenzen allgemein die Sendeleistung und die Übertragungslänge von drahtlosen Sendern, um eine Interferenz innerhalb des Kommunikationssystems zu minimieren und um die potentielle Kapazität des Systems zu maximieren.
Einige erfinderische Verfahren, die hierin offenbart sind, erfüllen die konkurrierenden Notwendigkeiten von beiden Systemen durch Ermöglichen, dass das drahtlose Kommunikationssystem eine Sendeleistung und eine Länge minimiert, während eine verbesserte Lokalisierungsgenauigkeit für bestimmte Typen von Anrufen ermöglicht wird, wie beispielsweise drahtlose 9-1-1-(Notruf-)Anrufe. Solche Verfahren enthalten mobilfunkunterstützte Techniken, bei welchen die mobile Einheit eine Funktionalität zum Unterstützen einer Verbesserung einer Lokalisierungsgenauigkeit enthält. Das WLS lokalisiert den Sender (die mobile Einheit), während der letztere eine modifizierte Übertragungssequenz verwendet, die eine Nachricht aufweist, die von dem drahtlosen Sender unter Verwendung von Übertragungsparametern gesendet wird, die unterschiedlich von den normalen Übertragungsparametern sind, die auf dem Vorwärts-Steuerkanal durch die Basisstationen in dem zugehörigen drahtlosen Kommunikationssystem rundgesendet werden. Eine Triggerereignis, wie beispielsweise ein Wählen von 9-1-1 durch einen Anwender, veranlasst, dass die mobile Einheit in dem Mode arbeitet, in welchem die modifizierte Übertragungssequenz verwendet wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Einsatz in einem drahtlosen Lokalisierungssystem (WLS) beim Lokalisieren einer mobilen drahtlosen Einheit zur Verfügung gestellt, welches System ein drahtloses Telefon oder einen anderen Typ eines Senders enthält, wobei das Verfahren folgendes aufweist:

a) Empfangen erster Übertragungsparameter von einer Basisstation;
b) Vergleichen einer Sequenz von Tasten, die durch einen Anwender gedrückt sind, mit einem Triggerereignis, das innerhalb der drahtlosen Einheit gespeichert ist; und
c) wenn die Sequenz von Tasten mit dem Triggerereignis übereinstimmt, darauf folgendes Verwenden einer modifizierten Übertragungssequenz zum Fertigstellen des Anrufs mit der mobilen Einheit;

Angenehmerweise weist die modifizierte Übertragungssequenz auf, dass die drahtlose Einheit ihre gesendete Leistung um ein vorbestimmtes Ausmaß über eine Leistungspegeleinstellung bei den ersten Übertragungsparametern bis zu einer maximalen Leistungseinstellung erhöht.
Angenehmerweise weist die modifizierte Übertragungssequenz auf, dass die drahtlose Einheit ihre gesendete Leistung zu der maximalen Leistungseinstellung erhöht.
Angenehmerweise weist die modifizierte Übertragungssequenz auf, dass die drahtlose Einheit eine zusätzliche vorbestimmte Anzahl von Zugriffsproben überträgt, selbst nachdem die Basisstation einen Empfang der Zugriffsproben bestätigt hat.
Angenehmerweise weist die modifizierte Übertragungssequenz auf, dass die drahtlose Einheit zusätzliche Felder in der gesendeten Nachricht enthält, selbst wenn diese Felder in den ersten Übertragungsparametern nicht gefordert sind, die auf Vorwärtskanälen durch die Basisstation rundgesendet werden.
Angenehmerweise weist die modifizierte Übertragungssequenz auf, dass die drahtlose Einheit einer gesendeten Nachricht mit einer oder mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten folgt.
Angenehmerweise weist die modifizierte Übertragungssequenz auf, dass die drahtlose Einheit einer auf einem ersten einer Vielzahl von Kanälen gesendeten übertragenen Nachricht mit einer oder mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten folgt, die auf einem zweiten der Vielzahl von Kanälen gesendet werden.
Angenehmerweise ist das zusätzliche Feld ein Authentifizierungsfeld.
Herkömmlicherweise ist das zusätzliche Feld ein Feld für eine serielle Nummer.
Angenehmerweise ist das zusätzliche Feld ein Feld für einen Bericht über eine mobilfunkunterstützte Kanalzuteilung.
Angenehmerweise sind die eine oder die mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten von der Länge, die von den Übertragungsparametern bestimmt sind, die auf den Vorwärtskanälen durch die Basisstation rundgesendet sind.
Angenehmerweise sind die eine oder die mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten bis zu einer längeren Länge modifiziert, indem zusätzliche Felder enthalten sind.
Angenehmerweise sind die eine oder die mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten von der Länge, die aus den Übertragungsparametern bestimmt sind, die durch die Basisstation auf den Vorwärtskanälen rundgesendet sind.
Angenehmerweise werden die eine oder die mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten zu einer längeren Länge modifiziert, indem zusätzliche Felder enthalten sind.
Angenehmerweise ist das zusätzliche Feld ein Authentifizierungsfeld.
Angenehmerweise ist das zusätzliche Feld ein Feld für eine serielle Nummer.
Angenehmerweise ist das zusätzliche Feld ein Feld für einen Bericht für eine mobilfunkunterstützte Kanalzuteilung.
Angenehmerweise ist das zusätzliche Feld ein Kapazitätsberichtsfeld.
Angenehmerweise wird der zweite einer Vielzahl von Kanälen derart ausgebildet, dass er einer ist, der durch eine zweite Basisstation im Einsatz ist, und zwar innerhalb eines Hörbereichs der drahtlosen Einheit, und für welchen die drahtlose Einheit den durch diese zweite Basisstation rundgesendeten Vorwärtssteuerkanal empfangen kann.
Angenehmerweise ist der zweite einer Vielzahl von Kanälen derart ausgewählt, dass er einer ist, für welchen die drahtlose Einheit keine Vorwärtssteuerkanalaktivität durch irgendeine Basisstation erfassen kann.
Angenehmerweise kann die zweite Basisstation dieselbe wie die erste Basisstation sein, ein anderer Sektor der ersten Basisstation oder eine völlig getrennte Basisstation.
Angenehmerweise wird die drahtlose Einheit die eine oder die mehreren Registrierungsnachrichten senden, ohne irgendeine Bestätigung von dem drahtlosen Kommunikationssystem zu erwarten.
Angenehmerweise werden die Triggerereignisse permanent in der drahtlosen Einheit gespeichert.
Angenehmerweise werden die Triggerereignisse durch den Anwender in die drahtlose Einheit programmiert.
Angenehmerweise werden die Triggerereignisse durch das drahtlose Kommunikationssystem für einen Empfang durch eine Vielzahl von drahtlosen Einheiten rundgesendet.
Angenehmerweise werden die während der modifizierten Übertragungssequenz vorzunehmenden Aktionen permanent in der drahtlosen Einheit gespeichert.
Angenehmerweise werden die während der modifizierten Übertragungssequenz vorzunehmenden Aktionen durch den Anwender in die drahtlose Einheit programmiert.
Angenehmerweise werden die während der modifizierten Übertragungssequenz vorzunehmenden Aktionen durch das drahtlose Kommunikationssystem für einen Empfang durch mehrere drahtlose Einheiten rundgesendet.
Angenehmerweise enthält das Triggerereignis die gewählten Ziffern "9-1".
Angenehmerweise deaktiviert die drahtlose Einheit eine Verschlüsselung, wenn ein Triggerereignis auftritt.
Angenehmerweise deaktiviert die drahtlose Einheit eine Verschlüsselung für alle Nachrichten, die als Teil der modifizierten Übertragungssequenz übertragen sind.
Angenehmerweise weist die modifizierte Übertragungssequenz eine Übertragung eines EDGE-(erhöhte Datenraten für eine globale Entwicklung)-Signals durch die drahtlose Einheit auf.
Angenehmerweise ist das EDGE-Signal ein 200-kHz-EDGE-Signal.
Angenehmerweise überwacht die mobile Einheit anwendbare PTCHs (EDGE-Paketverkehrskanäle) auf eine Aktivität, wählt einen leeren PTCH und einen Zeitschlitz aus und sendet eine Vielzahl von Frames bzw. Rahmen.
Angenehmerweise sendet die mobile Einheit ihre Identität in einer formatierten Nachricht in den Frames, die auf dem PTCH gesendet sind, und nimmt darauf folgend eine Anrufverarbeitung auf.
Angenehmerweise weist die modifizierte Übertragungssequenz ein Überlagerungs-Breitbandsignal über einer Gruppe von vordefinierten Kanälen auf.
Angenehmerweise weist die Gruppe von vordefinierten Kanälen 30-kHz-Kanäle auf.
Angenehmerweise ist die modifizierte Übertragungssequenz eine Spreizspektrumsübertragung, die 21 bis 42 RF-Kanälen überlagert ist, eine Länge von 5 bis 8 Millisekunden hat und über einem 24-Millisekunden-Wiederholzyklus mehrere Male wiederholt wird.
Angenehmerweise ist die modifizierte Übertragungssequenz existierenden AMPS-RECC-Kanälen überlagert.
Angenehmerweise ist die modifizierte Übertragungssequenz einem unbesetzten Spektrum im 1900-MHz-Band überlagert.
Angenehmerweise tastet die mobile Einheit ein Trägerspektrum ab und bestimmt, ob das Breitbandsignal existierenden AMPS-RECC-Kanälen oder einem unbesetzten Spektrum im 1900-MHz-Band zu überlagern ist; und sendet dann eine RDATA-L3-Nachricht, die die beabsichtigten Kanäle zur Verwendung zur Übertragung anzeigt.
Angenehmerweise sendet die mobile Einheit dann, wenn AMPS-RECC ausgewählt ist, einen ungültigen AMPS-RECC-Burst, dem die modifizierte Übertragungssequenz folgt.
Angenehmerweise sendet die mobile Einheit dann, wenn ein unbesetztes Spektrum ausgewählt ist, noch einen ungültigen AMPS-RECC-Burst in dem unbesetzten Spektrum, dem die modifizierte Übertragungssequenz folgt.
Angenehmerweise ist die modifizierte Übertragungssequenz durch eine Energie charakterisiert, die komplementär zu der Energie in entweder AMPS- oder TDMA-Signalen platziert ist.
Angenehmerweise wird die modifizierte Übertragungssequenz in Bandbreitenlücken zwischen Kanälen eines IS-136B-Signals mit Symbolen mit einer 3-dB-Bandbreite von 24,3 kHz und Bandbreitenlücken zwischen benachbarten Kanälen übertragen.
Angenehmerweise ist die modifizierte Übertragungssequenz ein "comb"-Signal.
Angenehmerweise sendet die mobile Einheit eine RDATA-L3-Nachricht, die die mobile Einheit identifiziert, gefolgt durch das comb-Signal, wobei das comb-Signal eine Reihe von Schmalbandübertragungen von weniger als etwa 1 kHz, zentriert an RF-Kanalgrenzen eines AMPS-RECC- oder TDMA-DTC-Frequenzplans, aufweist.
Angenehmerweise weist das comb-Signal Übertragungen in einem festen Frequenzmuster auf.
Angenehmerweise weist das comb-Signal Übertragungen in einem Frequenzmuster auf, das von einer Zellenstelle heruntergeladen ist.
Angenehmerweise weist die modifizierte Übertragungssequenz Übertragungen auf sowohl einem CDMA-Zugriffskanal als auch einem AMPS-RECC auf.
Angenehmerweise stellt die Verwendung von sowohl dem CDMA-Zugriffskanal als auch dem AMPS-RECC eine Frequenztrennung von etwa 5 bis 10 MHz zur Verfügung.
Angenehmerweise sendet die mobile Einheit eine L3-Nachricht auf dem CDMA-Zugriffskanal, gefolgt durch eine zweite Nachricht auf dem AMPS-RECC.
Angenehmerweise verwendet die mobile Einheit den zu derselben Zellenstelle zugeordneten AMPS-RECC und einen Sektor als den für einen Anfangsburst verwendeten CDMA-Zugriffskanal.
Angenehmerweise ist die auf dem AMPS-RECC gesendete Nachricht eine ungültige Nachricht, um dadurch zu vermeiden, dass veranlasst wird, dass die Basisstation einen analogen Sprachkanal zuordnet.
Angenehmerweise wird die Nachricht durch Verwenden eines unrichtigen digitalen Farbcodes ungültig gemacht.
Angenehmerweise wird die Nachricht durch Übertragen einer Nachricht mit einer ungültigen Prüfsumme ungültig gemacht.
Angenehmerweise weist die modifizierte Übertragungssequenz Übertragungen auf einem unbesetzten PCS-CDMA-Träger auf.
Angenehmerweise sucht die mobile Einheit nach einem bestimmten PCS-Frequenzband, um das Vorhandensein eines unbesetzten Spektrums zu bestimmen.
Angenehmerweise wird das unbesetzte Spektrum als Spektrum innerhalb des bestimmten Frequenzbandes eines speziellen Trägers identifiziert, für welchen die mobile Einheit keine CDMA-Pilotkanäle erfassen kann.
Angenehmerweise sendet die mobile Einheit dann, wenn die mobile Einheit einmal den RF-Kanal ausgewählt hat, auf welchem zu senden ist, eine L3-Nachricht auf einem gültigem Zugriffskanal auf einem CDMA-RF-Träger.
Angenehmerweise folgt der L3-Nachricht eine oder mehrere Hochleistungs-Zugriffskanalübertragungen in dem gewählten unbesetzten Spektrum.
Angenehmerweise weist die modifizierte Übertragungssequenz Übertragungen in einem unbesetzten 850-MHz-Spektrum auf.
Angenehmerweise besetzen die Übertragungen der neuen modifizierten Übertragungssequenz ein Schutzband zwischen CDMA-Trägern und AMPS-Kanälen.
Angenehmerweise besetzen die Übertragungen der modifizierten Übertragungssequenz ein Spektrum, das übrig bleibt, nachdem die AMPS-Kanäle entfernt worden sind.
Angenehmerweise sucht die mobile Einheit nach dem 850-MHz-Frequenzband, um das Vorhandensein eines unbesetzten Spektrums zu bestimmen, das als Spektrum innerhalb des bestimmten Frequenzbandes eines speziellen Trägers identifiziert ist, für welchen das mobile Telefon keine CDMA-Pilotkanäle oder AMPS-Kanäle erfassen kann.
Angenehmerweise weist das Verfahren einen Algorithmus auf, durch welchen die mobile Einheit nach einer speziellen Vorgabesequenz beginnend bei dem Teil des Bandes sucht, das als letztes einem CDMA-RF-Träger zugeordnet werden wird.
Angenehmerweise ist der Algorithmus in der mobilen Einheit fest.
Angenehmerweise wird der Algorithmus unter einer Trägersteuerung heruntergeladen.
Angenehmerweise kommuniziert die mobile Einheit dann, wenn sie einmal ein Spektrum und eine Bandbreite des Spektrums, auf welchem sie zu übertragen beabsichtigt, das beabsichtigte Spektrum und eine Bandbreite des Spektrums in einer L3-Nachricht auf einem gültigen Zugriffskanal auf einem CDMA-RF-Träger, der durch das drahtlose Lokalisierungssystem überwacht wird.
Angenehmerweise folgt der L3-Nachricht eine oder mehrere Hochleistungsübertragungen im ausgewählten unbesetzten Spektrum direkt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein drahtloses Lokalisierungssystem zur Verfügung gestellt, das eine drahtlose Einheit unter Verwendung einer modifizierten Übertragungssequenz lokalisieren kann, wobei die modifizierte Übertragungssequenz eine Nachricht aufweist, die von der drahtlosen Einheit unter Verwendung von Übertragungsparametern gesendet wird, die unterschiedlich von ersten Übertragungsparametern sind, die auf dem Vorwärtssteuerkanal durch die Basisstationen in einem zugehörigen drahtlosen Kommunikationssystem rundgesendet werden;
dadurch gekennzeichnet, dass die modifizierte Übertragungssequenz die Erzeugung eines übertragenen Signals durch die mobile drahtlose Einheit aufweist, dessen Bandbreite diejenige übersteigt, die zu den ersten Übertragungsparametern gehört, die von der Basisstation empfangen werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend offenbart.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 und 1A zeigen schematisch ein drahtloses Lokalisierungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt schematisch ein Signalsammelsystem (SCS) 10 gemäß der vorliegenden Erfindung.
2A zeigt schematisch ein Empfängermodul 10-2, das durch das Signalsammelsystem verwendet wird.
2B und 2C zeigen schematisch alternative Arten zum Koppeln des (der) Empfängermoduls (Emfpängermodule) 10-2 mit den Antennen 10-1.
2C-1 ist ein Ablaufdiagramm eines Prozesses, der durch das drahtlose Lokalisierungssystem verwendet wird, wenn Schmalband-Empfängermodule verwendet werden.
2D zeigt schematisch ein DSP-Modul 10-3, das in dem Signalsammelsystem gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
2E ist ein Ablaufdiagramm des Betriebs des (der) DSP-Moduls (DSP-Module) 10-3, und
2E-1 ist ein Ablaufdiagramm des Prozesses, der durch die DSP-Module zum Erfassen aktiver Kanäle verwendet wird.
2F zeigt schematisch ein Steuer- und Kommunikationsmodul 10-5 gemäß der vorliegenden Erfindung.
2G–2J zeigen Aspekte der gegenwärtig bevorzugten SCS-Kalibrierungsverfahren. 2G ist eine schematische Darstellung von Grundlinien und Fehlerwerten, die zum Erklären eines externen Kalibrierungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. 2H ist ein Ablaufdiagramm eines internen Kalibrierungsverfahrens. 2I ist eine beispielhafte Übertragungsfunktion eines AMPS-Steuerkanals und 2J zeigt ein beispielhaftes comb-Signal.
2K und 2L sind Ablaufdiagramme zweier Verfahren zum Überwachen einer Leistungsfähigkeit eines drahtlosen Lokalisierungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt schematisch einen TDOA-Lokalisierungsprozessor 12 gemäß der vorliegenden Erfindung.
3A zeigt die Struktur einer beispielhaften Netzwerkkarte, die durch TLP-Steuerungen gemäß der vorliegenden Erfindung aufrechterhalten wird.
4 und 4A zeigen schematisch unterschiedliche Aspekte eines Anwendungsprozesses 14 gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Ablaufdiagramm eines au einer zentralen Station basierenden Lokalisierungsverarbeitungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Ablaufdiagramm eines auf einer Station basierenden Lokalisierungsverarbeitungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen, für jede Übertragung, für welche eine Lokalisierung erwünscht ist, ob eine zentrale oder eine auf einer Station basierende Verarbeitung zu verwenden ist.
8 ist ein Ablaufdiagramm eines dynamischen Prozesses, der zum Auswählen kooperierender Antennen und SCSs 10, die bei einer Lokalisierungsverarbeitung verwendet werden, verwendet wird.
9 ist ein Diagramm, auf das nachfolgend beim Erklären eines Verfahrens zum Auswählen einer Kandidatenliste von SCSs und Antennen unter Verwendung einer vorbestimmten Gruppe von Kriterien Bezug genommen wird.
10A und 10B sind Ablaufdiagramme alternativer Verfahren zum Erhöhen der Bandbreite eines übertragenen Signals, um eine Lokalisierungsgenauigkeit zu verbessern.
11A–11C sind Signalflussdiagramme, und
11D ist ein Ablaufdiagramm, und sie werden zum Erklären eines erfinderischen Verfahrens zum Kombinieren mehrerer statistisch unabhängiger Lokalisierungsschätzungen zum Bereitstellen einer Schätzung mit verbesserter Genauigkeit verwendet.
12A und 12B sind jeweils ein Blockdiagramm und eine Kurve zum Erklären eines Bandbreitensyntheseverfahrens.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Das drahtlose Lokalisierungssystem (drahtloses Lokalisierungssystem) arbeitet als eine passive Überlagerung zu einem drahtlosen Kommunikationssystem, wie beispielsweise einem zellularen, einem PCS- oder einem ESMR-System, obwohl die Konzepte nicht auf nur diese Typen von Kommunikationssystemen beschränkt sind. Drahtlose Kommunikationssysteme sind allgemein nicht zum Lokalisieren von drahtlosen Vorrichtungen geeignet, weil die Entwicklungen der drahtlosen Sender und Zellenstellen die nötige Funktionsweise zum Erreichen einer genauen Lokalisierung nicht enthalten. Eine genaue Lokalisierung ist bei dieser Anmeldung als Genauigkeit von 100 bis 400 Fuß RMS (mittlere Quadratwurzel) definiert. Dies ist unterschiedlich von der Lokalisierungsgenauigkeit, die durch existierende Zellenstellen erreicht werden kann, welche allgemein auf den Radius einer Zellenstelle begrenzt ist. Im Allge meinen sind Zellenstellen nicht entwickelt oder programmiert, um zwischen und unter sich selbst zu kooperieren, um eine Lokalisierung eines drahtlosen Senders zu bestimmen. Zusätzlich sind drahtlose Sender, wie beispielsweise zellulare und PCS-Telefone, derart entwickelt, dass sie wenig kosten, und haben daher im Allgemeinen keine eingebaute Lokalisierungsfähigkeit. Das drahtlose Lokalisierungssystem ist entwickelt, um eine Hinzufügung von niedrigen Kosten zu einem drahtlosen Kommunikationssystem zu sein, dass minimale Änderungen an Zellenstellen und überhaupt keine Änderungen an standardmäßigen drahtlosen Sendern enthält. Das drahtlose Lokalisierungssystem ist passiv, weil es keine Sender enthält, und daher keine Interferenz von irgendeiner Art für das drahtlose Kommunikationssystem verursachen kann. Das drahtlose Lokalisierungssystem verwendet nur seine eigenen spezialisierten Empfänger bei Zellenstellen oder anderen Empfangsstellen.
Überblick über ein drahtloses Lokalisierungssystem (drahtloses Lokalisierungssystem)
Wie es in 1 gezeigt ist, hat das drahtlose Lokalisierungssystem vier Hauptarten von Untersystemen: das Signalsammelsystem (SCS) 10, die TDOA-Lokalisierungsprozessor (TLP) 12, die Anwendungsprozessoren (APs) 14 und die Netzwerkbedienungskonsole (NOC) 16. Jedes SCS ist für ein Empfangen der RF-Signale verantwortlich, die durch die drahtlosen Sender auf sowohl Steuerkanälen als auch Sprachkanälen gesendet werden. Im Allgemeinen ist jedes SCS vorzugsweise bei einer Zellenstelle eines drahtlosen Trägers installiert und arbeitet daher parallel zu einer Basisstation. Jeder TLP 12 ist verantwortlich für ein Managen eines Netzwerks von SCSs 10 und für ein Bereitstellen eines zentralisierten Tools von Ressourcen für eine digitale Signalverarbeitung (DSP), die bei den Lokalisierungsberechnungen verwendet werden können. Die SCSs 10 und die TLPs 12 arbeiten zusammen, um die Lokalisierung der drahtlosen Sender zu bestimmen, wie es nachfolgend vollständiger diskutiert werden wird. Eine digitale Signalverarbeitung ist die bevorzugte Weise, auf welche Funksignale zu verarbeiten sind, weil DSPs relativ billig sind, eine konsistente Leistungsfähigkeit zur Verfügung stellen und auf einfache Weise neu programmierbar sind, um viele unterschiedliche Aufgaben zu handhaben. Sowohl die SCSs 10 als auch die TLPs 12 enthalten eine signifikante Menge an DSP-Ressourcen, und die Software in diesen Systemen kann die dynamisch arbeiten, um zu bestimmen, wo eine bestimmte bzw. spezielle Verarbeitungsfunktion durchzuführen ist, und zwar basierend auf Kompromissen bezüglich einer Verarbei tungszeit, einer Kommunikationszeit, einer Warteschlangenbildungszeit und Kosten. Jeder TLP 12 existiert zentral primär zum Reduzieren der Gesamtkosten für ein Implementieren des drahtlosen Lokalisierungssystems, obwohl die Techniken, die hierin diskutiert sind, nicht auf die gezeigte bevorzugte Architektur beschränkt sind. Das bedeutet, dass DSP-Ressourcen innerhalb des drahtlosen Lokalisierungssystems neu angeordnet werden können, ohne die Grundkonzepte und die Funktionsweise zu ändern, die offenbart sind.
Die APs 14 sind verantwortlich für ein Managen aller Ressourcen im drahtlosen Lokalisierungssystem, einschließlich aller SCSs 10 und TLPs 12. Jeder AP 14 enthält auch eine spezialisierte Datenbank, die "Trigger" für das drahtlose Kommunikationssystem enthält. Um Ressourcen zu sparen, kann das drahtlose Lokalisierungssystem programmiert werden, um nur bestimmte vorbestimmte Typen von Übertragungen zu lokalisieren. Wenn eine Übertragung eines vorbestimmten Typs auftritt, dann wird das drahtlose Lokalisierungssystem getriggert, um eine Lokalisierungsverarbeitung zu beginnen. Sonst kann das drahtlose Lokalisierungssystem programmiert werden, um die Übertragung zu ignorieren. Jeder AP 14 enthält auch Anwendungsschnittstellen, die eine Vielfalt von Anwendungen zulassen, um sicher auf das drahtlose Lokalisierungssystem zuzugreifen. Diese Anwendungen können beispielsweise auf Lokalisierungsaufzeichnungen in Echtzeit oder nicht in Echtzeit zugreifen, einen bestimmten Typ von Triggern erzeugen oder löschen oder veranlassen, dass das drahtlose Lokalisierungssystem andere Aktionen vornimmt. Jeder AP 14 ist auch zu bestimmten Nachverarbeitungsfunktionen fähig, die zulassen, dass der AP 14 eine Anzahl von Lokalisierungsaufzeichnungen kombiniert, um erweiterte Berichte oder Analysen zu erzeugen, die für Anwendungen, wie beispielsweise eine Verkehrsüberwachung oder eine RF-Optimierung, nützlich sind.
Die NOC 16 ist ein Netzwerkmanagementsystem, das es Bedienern des drahtlosen Lokalisierungssystems einfach macht, auf die Programmierparameter des drahtlosen Lokalisierungssystems zuzugreifen. Beispielsweise kann das drahtlose Lokalisierungssystem in einigen Städten viele Hunderte oder sogar Tausende von SCSs 10 enthalten. Die NOC ist die effektivste Art zum Managen eines großen drahtlosen Lokalisierungssystems unter Verwendung von Fähigkeiten einer graphischen Anwenderschnittstelle. Die NOC wird auch Echtzeitalarme empfangen, wenn bestimmte Funktionen innerhalb des drahtlosen Lokalisierungssystems nicht richtig arbeiten. Diese Echtzeitalarme können durch den Bediener verwendet werden, um eine Kor rekturaktion schnell vorzunehmen und um eine Verschlechterung eines Lokalisierungsdienstes zu verhindern. Eine Erfahrung bei Versuchen mit dem drahtlosen Lokalisierungssystem zeigt, dass die Fähigkeit des Systems zum Beibehalten einer guten Lokalisierungsgenauigkeit im Verlaufe der Zeit direkt auf die Fähigkeit eines Bedieners bezogen ist, das System innerhalb seiner vorbestimmten Parameter arbeitend zu halten.
Leser der US-Patente 5,327,144 und 5,608,410 und dieser Beschreibung werden Ähnlichkeiten zwischen den jeweiligen Systemen bemerken. Tatsächlich basiert das hierin offenbarte System signifikant auf dem System, das in diesen vorherigen Patenten beschrieben ist, und es ist auch gegenüber diesem System signifikant verbessert. Beispielsweise ist das SCS 10 gegenüber dem in 5,608,410 beschriebenen Antennenstellensystem erweitert und verbessert worden. Das SCS 10 hat nun die Fähigkeit, viel mehr Antennen bei einer einzigen Zellenstelle zu unterstützen und kann weiterhin die Verwendung von ausgezogenen Antennen unterstützen, wie es nachfolgend beschrieben wird. Dies ermöglicht, dass das SCS 10 mit den sektorisierten Zellenstellen arbeitet, die nun allgemein verwendet werden. Das SCS 10 kann auch Daten von mehreren Antennen bei einer Zellenstelle zu dem TLP 12 transferieren, anstatt immer Daten von mehreren Antennen vor einem Transfer zu kombinieren. Zusätzlich kann das SCS 10 mehrere Luftschnittstellenprotokolle unterstützen, um dadurch zuzulassen, dass das SCS 10 sogar als drahtloser Träger fungiert, der die Konfiguration seines Systems kontinuierlich ändert.
Der TLP 12 ist gleich dem in 5,608,410 offenbarten zentralen Stellensystem, ist aber auch erweitert und verbessert worden. Beispielsweise ist der TLP 12 skalierbar gemacht worden, so dass die Menge an DSP-Ressourcen, die für jeden TLP 12 erforderlich sind, geeignet skaliert werden können, um zu der Anzahl von Lokalisierungen pro Sekunde zu passen, die für Kunden des drahtlosen Lokalisierungssystems erforderlich sind. Um eine Skalierung für unterschiedliche Fähigkeiten bzw. Kapazitäten des drahtlosen Lokalisierungssystems zu unterstützen, ist ein Vernetzungsschema zu dem TLP 12 hinzugefügt worden, so dass mehrere TLPs 12 kooperieren können, um RF-Daten über Netzwerkgrenzen eines drahtlosen Kommunikationssystems hinausgehend gemeinsam zu nutzen. Zusätzlich ist dem TLP 12 eine Steuereinrichtung zugeteilt worden, um die SCSs 10 zu bestimmen, und noch wichtiger die Antennen bei jedem der SCSs 10, von welchen der TLP 12 Daten empfangen soll, um eine spezifische Lokalisierung zu verarbeiten. Zuvor leiteten die Antennenstellensysteme Daten automatisch weiter zu dem zentralen Stellensystem, gleichgültig, ob sie durch das zentrale Stellensystem angefordert wurden oder nicht. Weiterhin sind das SCS 10 und der TLP 12 in Kombination mit einer zusätzlichen Einrichtung zum Entfernen einer Mehrwegeausbreitung von den empfangenen Übertragungen entwickelt worden.
Das Datenbankuntersystem des zentralen Stellensystems ist erweitert und in den AP 14 entwickelt worden. Der AP 14 kann eine größere Vielfalt von Anwendungen unterstützen, als es zuvor in 5,608,410 offenbart ist, einschließlich der Fähigkeit zur Nachverarbeitung großer Ausmaße von Lokalisierungsaufzeichnungen von mehreren drahtlosen Sendern. Diese nachverarbeiteten Daten können beispielsweise sehr effektive Karten zur Verwendung durch drahtlose Träger ergeben, um den RF-Aufbau der Kommunikationssysteme zu verbessern und zu optimieren. Dies kann beispielsweise durch Ausdrucken der Stellen von allen Anrufern in einem Gebiet und der empfangenen Signalstärken bei einer Anzahl von Zellenstellen erreicht werden. Der Träger kann dann bestimmen, ob jede Zellenstelle tatsächlich den genauen Versorgungsbereich bedient, der durch den Träger erwünscht ist. Der AP 14 kann nun auch Lokalisierungsaufzeichnungen anonym speichern, das heißt mit MIN und/oder einer anderen Identitätsinformation von der Lokalisierungsaufzeichnung entfernt, so dass die Lokalisierungsaufzeichnung für eine RF-Optimierung oder eine Verkehrsüberwachung verwendet werden kann, ohne Besorgnisse in Bezug auf eine individuelle Anwenderprivatheit zu verursachen.
Wie es in 1A gezeigt ist, enthält eine gegenwärtig bevorzugte Implementierung des drahtlosen Lokalisierungssystems eine Vielzahl von SCS-Bereichen, von welchen jeder mehrere SCSs 10 aufweist. Beispielsweise enthält ein "SCS-Bereich 1" SCSs 10A und 10B (und vorzugsweise andere, die nicht gezeigt sind), die bei jeweiligen Zellenstellen lokalisiert sind und Antennen mit den Basisstationen bei diesen Zellenstellen gemeinsam nutzen Add/Drop-Einheiten 11A und 11B werden zur Schnittstellenbildung von gebrochenen T1/E-Leitungen zu vollständigen T1/E1-Leitungen verwendet, welche infolge mit einem digitalen Zugriffs- und Steuersystem (DACS) 13A gekoppelt werden. Das DACS 13A und ein weiteres DACS 13B werden auf die Art verwendet, die nachfolgend für Kommunikationen zwischen den SCSs 10A, 10B, etc. und mehreren TLPs 12A, 12B, etc. vollständiger beschrieben wird. Wie es gezeigt ist, sind die TLPs typischerweise über ein Ethernet-Netzwerk (Haupttrasse) und ein zweites redundantes Ethernet-Netzwerk verkettet und verbunden.
Ebenso sind mit den Ethernet-Netzwerken mehrere APs 14A und 14B, mehrere NOCs 16A und 16B und ein Endgeräteserver 15 gekoppelt. Router 19A und 19B werden zum Koppeln von einem drahtlosen Lokalisierungssystem mit einem oder mehreren anderen drahtlosen Lokalisierungssystem(en) verwendet.
Signalsammelsystem 10
Allgemein werden Zellenstellen eine der folgenden Antennenkonfigurationen haben: (i) eine Rundstrahlstelle mit 1 oder 2 Empfangsantennen oder (ii) eine sektorisierte Stelle mit 1, 2 oder 3 Sektoren und mit 1 oder 2 Empfangsantennen, die in jedem Sektor verwendet werden. Da sich die Anzahl von Zellenstellen in den Vereinigten Staaten und international erhöht hat, sind sektorisierte Zellenstellen die vorherrschende Konfiguration geworden. Jedoch gibt es auch eine anwachsende Anzahl von Mikrozellen und Pikozellen, die rundstrahlend sein können. Daher ist das SCS 10 derart entwickelt worden, dass es für irgendeine dieser typischen Zellenstellen konfigurierbar ist, und ist mit Mechanismen zum Verwenden irgendeiner Anzahl von Antennen bei einer Zellenstelle versehen worden.
Die architektonischen Grundelemente des SCS 10 bleiben dieselben wie für das Antennenstellensystem, das in 5,608,410 beschrieben ist, aber mehrere Verbesserungen sind gemacht worden, um die Flexibilität des SCS 10 zu erhöhen und um die kommerziellen Nutzungskosten des Systems zu reduzieren. Das gegenwärtig am meisten bevorzugte Ausführungsbeispiel des SCS 10 wird hierin beschrieben. Das SCS 10, von welchem eine Übersicht in 2 gezeigt ist, enthält digitale Empfängermodule 10-2A bis 10-2C; DSP-Module 10-3A bis 10-3C; einen seriellen Bus 10-4, ein Steuer- und Kommunikationsmodul 10-5; ein GPS-Modul 10-6; und ein Taktverteilungsmodul 10-7. Das SCS 10 hat die folgenden externen Anschlüsse: Energie, bruchteilmäßige T1/E1-Kommunikationen, RF-Anschlüsse an Antennen und einen GPS-Antennenanschluss für das Zeitgabeerzeugungs- (oder Taktverteilungs-)Modul 10-7. Die Architektur und Verpackung des SCS 10 erlauben es, dass es mit Zellenstellen (welches der gewöhnlichste Installationsort ist) physikalisch zusammengestellt wird, die bei anderen Typen von Türmen bzw. Stützen (wie beispielsweise FM, AM, Zweiwege-Notrufkommunikationen, Fernsehen, etc.) angeordnet sind oder bei anderen Gebäudestrukturen (wie beispielsweise auf Dächern, an Silos, etc.) angeordnet sind.
Zeitgabeerzeugung
Das drahtlose Lokalisierungssystem hängt von der genauen Bestimmung einer Zeit bei allen SCSs 10 ab, die innerhalb eines Netzwerks enthalten sind. Mehrere unterschiedliche Zeitgabeerzeugungssysteme sind in vorangehenden Offenbarungen beschrieben worden, jedoch basiert das gegenwärtig am meisten bevorzugte Ausführungsbeispiel auf einem verbesserten GPS-Empfänger 10-6. Der verbesserte GPS-Empfänger unterscheidet sich von den meisten herkömmlichen GPS-Empfängern diesbezüglich, dass der Empfänger Algorithmen enthält, die einiges der Zeitgabeinstabilität der GPS-Signale entfernen, und garantiert, dass irgendwelche zwei SCSs 10, die innerhalb eines Netzwerks enthalten sind, Zeitgabepulse empfangen können, die innerhalb von etwa zehn Nanosekunden voneinander sind. Diese verbesserten GPS-Empfänger sind nun auf dem Markt erhältlich und reduzieren einige der auf die Zeitreferenz bezogenen Fehler weiter, die in vorherigen Implementierungen von drahtlosen Lokalisierungssystemen beobachtet wurden. Während dieser verbesserte GPS-Empfänger eine sehr genaue Zeitreferenz erzeugen kann, kann die Ausgabe des Empfängers noch ein nicht akzeptierbares Phasenrauschen haben. Daher wird die Ausgabe des Empfängers zu einem durch einen Kristalloszillator angetriebenen Phasenregelkreis mit niedrigem Phasenrauschen eingegeben, der nun 10 MHz und Referenzsignale für einen Puls pro Sekunde (PPS) mit weniger als 0,01 Grad RMS eines Phasenrauschens erzeugen kann, und mit der Pulsausgabe bei irgendeinem SCS 10 in einem Netzwerk eines drahtlosen Lokalisierungssystems innerhalb von zehn Nanosekunden gegenüber irgendeinem anderen Puls bei einem anderen SCS 10. Diese Kombination aus einem verbesserten GPS-Empfänger, einem Kristalloszillator und einem Phasenregelkreis ist nun das am meisten bevorzugte Verfahren zum Erzeugen stabiler Zeit- und Frequenz-Referenzsignale mit niedrigem Phasenrauschen.
Das SCS 10 ist entwickelt worden, um mehrere Frequenzbänder und mehrere Träger mit einer Einrichtung zu unterstützen, die bei derselben Zellenstelle angeordnet ist. Dies kann durch Verwenden von mehreren Empfängern intern von einem einzelnen SCS-Gehäuse erfolgen, oder durch Verwenden von mehreren Gehäusen mit jeweils separaten Empfängern. In dem Fall, dass mehrere SCS-Gehäuse bei derselben Zellenstelle platziert sind, können die SCSs 10 eine einzige Zeitgabeerzeugung/Taktverteilungs-Schaltung 10-7 gemeinsam nutzen und dadurch Kosten für das gesamte System reduzieren. Die 10-MHz- und Einzel-PPS-Ausgangssignale von der Zeitgabeerzeugungsschaltung werden intern zum SCS 10 verstärkt und gepuffert und dann über externe Anschlussstücke verfügbar gemacht. Daher kann ein zweites SCS seine Zeitgabe von einem ersten SCS unter Verwendung der gepufferten Ausgabe und der externen Anschlussstücke empfangen. Diese Signale können auch einer Basisstationseinrichtung verfügbar gemacht werden, die bei der Zellenstelle zusammengestellt ist. Dies könnte für die Basisstation beispielsweise beim Verbessern des Frequenzwiederverwendungsmusters eines drahtlosen Kommunikationssystems nützlich sein.
Empfängermodul 10-2 (Breitbandausführungsbeisgiel)
Wenn ein drahtloser Sender eine Übertragung durchführt, muss das drahtlose Lokalisierungssystem die Übertragung bei mehreren SCSs 10 empfangen, die bei mehreren geographisch verstreuten Zellenstellen angeordnet sind. Daher hat jedes SCS 10 die Fähigkeit zum Empfangen einer Übertragung auf irgendeinem RF-Kanal, auf welchem die Übertragung entstehen kann. Zusätzlich unterstützt das SCS 10 deshalb, weil das SCS 10 mehrere Luftschnittstellenprotokolle unterstützen kann, auch mehrere Typen von RF-Kanälen. Dies ist gegensätzlich zu den meisten gegenwärtigen Basisstationsempfängern, die typischerweise nur einen Typ von Kanal empfangen und normalerweise nur auf ausgewählten RF-Kanälen bei jeder Zellenstelle empfangen können. Beispielsweise wird ein typischerweise TDMA-Basisstationsempfänger nur 30 kHz breite Kanäle unterstützen und ist jeder Empfänger programmiert, um Signale auf nur einem einzigen Kanal zu empfangen, dessen Frequenz sich nicht oft ändert (d.h. es gibt einen relativ festen Frequenzplan). Daher würden sehr wenige TDMA-Basisstationsempfänger eine Übertragung auf irgendeiner gegebenen Frequenz empfangen. Als weiteres Beispiel sind, selbst wenn einige GSM-Basisstationsempfänger zu einem Frequenzsprungverfahren fähig sind, die Empfänger bei mehreren Basisstationen nicht zu einem gleichzeitigen Abstimmen auf eine einzige Frequenz zum Zwecke eines Durchführens einer Lokalisierungsverarbeitung fähig. In der Tat sind die Empfänger bei GSM-Basisstationen darauf programmiert, ein Frequenzsprungverfahren durchzuführen, um ein Verwenden eines RF-Kanals zu vermeiden, der durch einen anderen Sender verwendet wird, um eine Interferenz zu minimieren.
Das SCS-Empfängermodul 10-2 ist vorzugsweise ein dualer digitaler Breitbandempfänger, der das gesamte Frequenzband und alle der RF-Kanäle einer Luftschnittstelle empfangen kann. Für zellulare Systeme in den Vereinigten Staaten ist dieses Empfängermodul entweder 15 MHz breit oder 25 MHz breit, so dass alle Kanäle eines einzelnen Trägers oder alle der Kanäle von beiden Trägern empfangen werden können. Dieses Empfängermodul hat viele der Eigenschaften des zuvor in dem Patent mit der Nummer 5,608,410 beschriebenen Empfängers, und die 2A ist ein Blockdiagramm des gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiels. Jedes Empfängermodul enthält einen RF-Tunerabschnitt 10-2-1, einen Datenschnittstellen- und -steuerabschnitt 10-2-2 und einen Analog/Digital-Wandlerabschnitt 10-2-3. Der RF-Tunerabschnitt 10-2-1 enthält zwei vollständige unabhängige digitale Empfänger (mit Tuner #1 und Tuner #2), die die analoge RF-Eingabe von einem externen Anschlussstück in einen digitalisierten Datenstrom umwandeln. Ungleich den meisten Basisstationsempfängern führt das SCS-Empfängermodul kein Kombinieren oder Umschalten einer Diversity durch. Vielmehr wird das digitalisierte Signal von jedem unabhängigen Empfänger der Lokalisierungsverarbeitung verfügbar gemacht. Die gegenwärtigen Erfinder haben bestimmt, dass es einen Vorteil für die Lokalisierungsverarbeitung gibt, und insbesondere die Mehrwegeausbreitungs-Abschwächungsverarbeitung, wenn die Signale von jeder Antenne unabhängig verarbeitet werden, eher als dass ein Kombinieren bei dem Empfängermodul durchgeführt wird.
Das Empfängermodul 10-2 führt die folgenden Funktionen durch oder ist mit Elementen gekoppelt, welche diese durchführen: eine automatische Verstärkungssteuerung (zum Unterstützen von sowohl nahen starken Signalen als auch weit entfernten schwachen Signalen), eine Bandpassfilterung zum Entfernen von potentiellen Störsignalen von außerhalb des RF-Bandes von Interesse, eine Synthese von Frequenzen, die zum Mischen mit den RF-Signalen nötig sind, um ein IF-Signal zu erzeugen, das abgetastet wird, ein Mischen, und eine Analog/Digital-Umwandlung (ADC) zum Abtasten der RF-Signale und zum Ausgeben eines digitalisierten Datenstroms mit einer geeigneten Bandbreite und einer geeigneten Bitauflösung. Der Frequenzsynthesizer verriegelt die synthetisierten Frequenzen auf das 10-MHz-Referenzsignal von dem Taktverteilungs/Zeitgabeerzeugungs-Modul 10-7 (2). Alle Schaltungen, die im Empfängermodul verwendet werden, behalten die Eigenschaften eines niedrigen Phasenrauschens des Zeitgabereferenzsignals. Das Empfängermodul hat vorzugsweise einen störungsfreien dynamischen Bereich von wenigstens 80 dB.
Das Empfängermodul 10-2 enthält auch Schaltungen zum Erzeugen von Testfrequenzen und Kalibrierungssignalen, sowie Testanschlüsse, wo Messungen durch Techniker während einer Installation oder einer Störungssuche durchgeführt werden können. Verschiedene Kalibrierungsprozesse sind in weiterem Detail nachfolgend beschrieben. Die intern erzeugten Testfrequenzen und die Testanschlüsse bieten ein einfaches Verfahren für Ingenieure und Techniker zum schnellen Testen des Empfängermoduls und zum Diagnostizieren irgendwelcher verdächtiger Probleme. Dies ist auch insbesondere während des Herstellungsprozesses nützlich.
Eine der Vorteile des hierin beschriebenen drahtlosen Lokalisierungssystems besteht darin, dass keine neuen Antennen bei Zellenstellen erforderlich sind. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann die existierenden Antennen verwenden, die bereits bei den meisten Zellenstellen installiert sind, einschließlich sowohl rundstrahlender als auch sektorisierter Antennen. Diese Eigenschaft kann in einem signifikanten Einsparen an Kosten für die Installation und Wartung des drahtlosen Lokalisierungssystems gegenüber anderen Ansätzen resultieren, die im Stand der Technik beschrieben worden sind. Die digitalen SCS-Empfänger 10-2 können mit existierenden Antennen auf zwei Arten verbunden werden, wie es jeweils in den 2B und 2C gezeigt ist. In 2B sind die SCS-Empfänger 10-2 mit einem Mehrfachkoppler oder einem RF-Teiler der existierenden Zellenstelle verbunden. Auf diese Weise verwendet das SCS 10 den existierenden Vorverstärker mit niedrigem Rauschen, das Bandpassfilter und den Mehrfachkoppler oder RF-Teiler der Zellenstelle. Diese Art von Verbindung begrenzt normalerweise das SCS 10 auf ein Unterstützen des Frequenzbandes eines einzelnen Trägers. Beispielsweise wird ein zellularer Träger der A-Seite typischerweise das Bandpassfilter zum Blockieren von Signalen von Kunden des B-Seiten-Trägers verwenden, und umgekehrt.
In 2C ist der existierende RF-Pfad bei der Zellenstelle unterbrochen worden und sind ein neuer Vorverstärker, ein neues Bandpassfilter und ein neuer RF-Teiler als Teil des drahtlosen Lokalisierungssystems hinzugefügt worden. Das neue Bandpassfilter wird mehrere fortlaufende Frequenzbänder durchlassen, wie beispielsweise zellulare Träger von sowohl der A-Seite als auch der B-Seite, um dadurch zuzulassen, dass das drahtlose Lokalisierungssystem drahtlose Sender unter Verwendung von beiden zellularen Systemen lokalisiert, aber die Antennen von einer einzigen Zellenstelle verwendet. Bei dieser Konfiguration verwendet das drahtlose Lokalisierungssystem angepasste RF-Komponenten bei jeder Zellenstelle, so dass die Reaktionen der Phase über der Frequenz identisch sind. Dies ist gegensätzlich zu existierenden RF-Komponenten, die von unterschiedlichen Herstellern sei können oder unterschiedliche Modellnummern bei verschiedenen Zellenstellen verwenden. Ein Anpassen der Ansprechcharakteristiken der RF-Komponenten reduziert eine mögliche Fehlerquelle für die Lokalisierungsverarbeitung, obwohl das drahtlose Lokalisierungssystem die Fähigkeit zum Kompensieren dieser Fehlerquellen hat. Schließlich wird ein neuer Vorverstärker, der bei dem drahtlosen Lokalisierungssystem installiert ist, eine sehr niedrige Rauschzahl haben, um die Empfindlichkeit des SCS 10 bei einer Zellenstelle zu verbessern. Die gesamte Rauschzahl der digitalen SCS-Empfänger 10-2 wird durch die Rauschzahl der Verstärker mit niedrigem Rauschen dominiert. Weil das drahtlose Lokalisierungssystem schwache Signale bei einer Lokalisierungsverarbeitung verwenden kann, während die Basisstation typischerweise schwache Signale nicht verarbeiten kann, kann das drahtlose Lokalisierungssystem einen signifikanten Vorteil aus einem Verstärker hoher Qualität mit sehr niedrigem Rauschen ziehen.
Um die Fähigkeit des drahtlosen Lokalisierungssystems zum genauen Bestimmen von TDOA für eine drahtlose Übertragung zu verbessern, wird das Ansprechverhalten für eine Phase gegenüber einer Frequenz der RF-Komponenten der Zellenstelle zu der Zeit einer Installation bestimmt und zu anderen bestimmten Zeiten aktualisiert und dann in einer Tabelle im drahtlosen Lokalisierungssystem gespeichert. Dies kann wichtig sein, weil beispielsweise die Bandpassfilter und/oder die Mehrfachkoppler, die durch einige Hersteller hergestellt sind, eine steile und nichtlineare Ansprechkurve für eine Phase über einer Frequenz nahe dem Rand des Durchlassbandes haben. Wenn der Rand des Durchlassbandes sehr nahe den Rückwärts-Steuer- oder -Sprachkanälen ist oder mit diesen übereinstimmt, dann würde das drahtlose Lokalisierungssystem ungenaue Messungen der Phasenkennlinien eines übertragenen Signals durchführen, wenn das drahtlose Lokalisierungssystem die Messungen unter Verwendung der gespeicherten Kennlinien nicht korrigieren würde. Dies wird sogar wichtiger, wenn ein Träger Mehrfachkoppler und/oder Bandpassfilter von mehr als einem Hersteller installiert hat, weil die Kennlinien bei jeder Stelle unterschiedlich sein können. Zusätzlich zu einem Messen des Ansprechverhaltens für eine Phase über einer Frequenz können andere Umgebungsfaktoren zu Änderungen in Bezug auf den RF-Pfad vor der ADC führen. Diese Faktoren erfordern eine gelegentliche und manchmal periodische Kalibrierung in dem SCS 10.
Alternatives Schmalbandausführungsbeispiel des Empfängermoduls 10-2
Zusätzlich oder als Alternative zu dem Breitband-Empfängermodul unterstützt das SCS 10 auch ein Schmalbandausführungsbeispiel des Empfängermoduls 10-2. Gegensätzlich zu dem Breitband-Empfängermodul, das alle RF-Kanäle gleichzeitig empfangen kann, die durch ein drahtloses Kommunikationssystem verwendet sind, kann der Schmalbandempfänger nur einen oder einige RF-Kanäle gleichzeitig empfangen. Beispielsweise unterstützt das SCS 10 einen 60-kHz-Schmalbandempfänger zur Verwendung in AMPS/TDMA-Systemen, was zwei fortlaufende 30-kHz-Kanäle abdeckt. Dieser Empfänger ist noch ein digitaler Empfänger, wie es für das Breitbandmodul beschrieben ist, jedoch werden die Frequenzsynthetisierungs- und Mischschaltungen zum dynamischen Abstimmen des Empfängermoduls auf verschiedene RF-Kanäle auf einem Befehl hin verwendet. Dieses dynamische Abstimmen kann typischerweise in einer Millisekunde oder weniger erfolgen und der Empfänger kann für so lange auf einem spezifischen RF-Kanal verweilen, wie es zum Empfangen und Digitalisieren von RF-Daten für eine Lokalisierungsverarbeitung erforderlich ist.
Der Zweck des Schmalbandempfängers besteht im Reduzieren der Implementierungskosten eines drahtlosen Lokalisierungssystems gegenüber den Kosten, die bei Breitbandempfängern anfallen. Natürlich gibt es einen gewissen Verlust an Leistungsfähigkeit, aber die Verfügbarkeit dieser mehreren Empfänger lässt zu, dass drahtlose Träger mehrere Kosten/Leistungs-Optionen haben. Zusätzliche erfinderische Funktionen und Verbesserungen sind zu dem drahtlosen Lokalisierungssystem hinzugefügt worden, um diesen neuen Typ von Schmalbandempfänger zu unterstützen. Wenn der Breitbandempfänger verwendet wird, werden alle RF-Kanäle kontinuierlich bei allen SCSs 10 empfangen, und nach der Übertragung kann das drahtlose Lokalisierungssystem die DSPs 10-3 (2) verwenden, um dynamisch irgendeinen RF-Kanal aus dem digitalen Speicher auswählen. Mit dem Schmalbandempfänger muss das drahtlose Lokalisierungssystem a priori sicherstellen, dass die Schmalbandempfänger bei mehreren Zellenstellen gleichzeitig auf denselben RF-Kanal abgestimmt sind, so dass alle Empfänger gleichzeitig dieselbe drahtlose Übertragung empfangen, digitalisieren und speichern können. Aus diesem Grund wird der Schmalbandempfänger im Allgemeinen nur zum Lokalisieren von Sprachkanalübertragungen verwendet, für welche a priori bekannt sein kann, dass sie eine Übertragung durchführen. Da Steuerkanalübertragungen zu jeder Zeit asynchron erfolgen können, kann der Schmalbandempfänger nicht auf den richtigen Kanal zum Empfangen der Übertragung abgestimmt werden.
Wenn die Schmalbandempfänger zum Lokalisieren von AMPS-Sprachkanalübertragungen verwendet werden, hat das drahtlose Lokalisierungssystem die Fähigkeit zum temporären Ändern der Modulationseigenschaften des drahtlosen AMPS-Senders zum Helfen bei einer Lokalisierungsverarbeitung. Dies kann nötig sein, weil AMPS-Sprachkanäle nur mit dem Zusatz eines Überwachungsturms niedrigen Pegels, der als SAT bekannt ist, FM-moduliert werden. Wie es im Stand der Technik bekannt ist, ist die untere Cramer-Rao-Grenze einer AMPS-FM-Modulation signifikant schlechter als die manchestercodierte FSK-Modulation, die für AMPS-Rückwärtskanäle und "Blank und Burst"-Übertragungen auf dem Sprachkanal verwendet wird. Weiterhin können drahtlose AMPS-Sender mit signifikant reduzierter Energie senden, wenn es kein modulierendes Eingangssignal gibt (d.h. keiner spricht). Um die Lokalisierungsabschätzung durch Verbessern der Modulationseigenschaften zu verbessern, ohne von der Existenz oder einer Amplitude eines eingegebenen modulierenden Signals abzuhängen, kann das drahtlose Lokalisierungssystem veranlassen, dass ein drahtloser AMPS-Sender eine "Blank und Burst"-Nachricht zu einem Zeitpunkt sendet, zu welchem die Schmalbandempfänger bei mehreren SCSs 10 auf den RF-Kanal abgestimmt sind, auf welchem die Nachricht gesendet werden wird. Dies wird später weiter beschrieben.
Das drahtlose Lokalisierungssystem führt die folgenden Schritte durch, wenn das Schmalbandempfängermodul verwendet wird (siehe das Ablaufdiagramm der 2C-1):
Ein erster drahtloser Sender ist a priori bei einem Übertragen auf einem speziellen RF-Kanal beteiligt;
das drahtlose Lokalisierungssystem triggert, um eine Lokalisierungsabschätzung des ersten drahtlosen Senders durchzuführen (der Trigger kann entweder intern oder extern über eine Befehls/Antwort-Schnittstelle erfolgen);
das drahtlose Lokalisierungssystem bestimmt die Zellenstelle, den Sektor, den RF-Kanal, den Zeitschlitz, die lange Codemaske und einen Verschlüsselungsschlüssel (es kann sein, dass nicht alle Informationselemente für alle Luftschnittstellenprotokolle nötig sind), die gegenwärtig durch den ersten drahtlosen Sender verwendet werden;
das drahtlose Lokalisierungssystem stimmt einen geeigneten ersten Schmalbandempfänger bei einem geeigneten ersten SCS 10 auf den RF-Kanal und den Zeitschlitz bei der bestimmten Zellenstelle und dem Sektor ab, wobei geeignet typischerweise sowohl verfügbar als auch zusammengestellt oder in engster Nähe bedeutet;
das erste SCS 10 empfängt ein Zeitsegment von RF-Daten, das typischerweise von einigen Mikrosekunden bis zu einigen zehn von Millisekunden reichen, von dem ersten Schmalbandempfänger und wertet die Sendeleistung SNR und die Modulationseigenschaften aus;
wenn die Sendeleistung oder SNR unter einer vorbestimmten Schwelle ist, wartet das drahtlose Lokalisierungssystem für eine vorbestimmte Zeitlänge und kehrt dann zu dem obigen dritten Schritt zurück (wo das drahtlose Lokalisierungssystem die Zellenstelle, den Sektor, etc. bestimmt);
wenn die Übertragung eine AMPS-Sprachkanalübertragung ist und die Modulation unter einer Schwelle ist, dann befiehlt das drahtlose Lokalisierungssystem dem drahtlosen Kommunikationssystem, einen Befehl zu dem ersten drahtlosen Sender zu senden, um "Blank und Burst" bei dem ersten drahtlosen Sender zu verursachen;
das drahtlose Lokalisierungssystem fordert das drahtlose Kommunikationssystem auf, eine Übergabe von dem drahtlosen Sender zu einem anderen RF-Kanal für eine vorbestimmte Zeitlänge zu verhindern;
das drahtlose Lokalisierungssystem empfängt eine Antwort von dem drahtlosen Kommunikationssystem, welche die Zeitperiode anzeigt, während welcher der erste drahtlose Sender davon abgehalten wird, eine Übergabe durchzuführen, und wenn es befohlen ist, die Zeitperiode, während welcher das drahtlose Kommunikationssystem einen Befehl zu dem ersten drahtlosen Sender senden wird, um "Blank und Burst" zu veranlassen;
das drahtlose Lokalisierungssystem bestimmt die Liste von Antennen, die bei einer Lokalisierungsverarbeitung verwendet werden (der Antennenauswahlprozess wird nachfolgend beschrieben);
das drahtlose Lokalisierungssystem bestimmt den frühesten Zeitstempel für das drahtlose Lokalisierungssystem, bei welchem die Schmalbandemp fänger, die mit den ausgewählten Antennen verbunden sind, dazu verfügbar sind, ein gleichzeitiges Sammeln von RF-Daten von dem RF-Kanal zu beginnen, der gegenwärtig durch den ersten drahtlosen Sender verwendet wird;
basierend auf dem frühesten Zeitstempel des drahtlosen Lokalisierungssystems und den Zeitperioden in der Antwort von dem drahtlosen Kommunikationssystem befiehlt das drahtlose Lokalisierungssystem den Schmalbandempfängern, die mit den Antennen verbunden sind, die bei einer Lokalisierungsverarbeitung verwendet werden, die Zellenstelle, den Sektor und den RF-Kanal abzustimmen, die gegenwärtig durch den ersten drahtlosen Sender verwendet werden, und RF-Daten für eine vorbestimmte Verweilzeit zu empfangen (basierend auf der Bandbreite des Signals SNR und Integrationsanforderungen);
die durch die Schmalbandempfänger empfangenen RF-Daten werden in den Speicher mit Dualanschluss geschrieben;
eine Lokalisierungsverarbeitung an den empfangenen RF-Daten beginnt, wie es in den Patenten mit den Nummern 5,327,144 und 5,608,410 und in den nachfolgenden Abschnitten beschrieben ist; das drahtlose Lokalisierungssystem bestimmt wieder die Zellenstelle, den Sektor; den RF-Kanal, den Zeitschlitz, die lange Codemaske und den Verschlüsselungsschlüssel, die gegenwärtig durch den ersten drahtlosen Sender verwendet werden;
wenn die Zellenstelle, der Sektor, der RF-Kanal, der Zeitschlitz, die lange Codemaske und der Verschlüsselungsschlüssel, die gegenwärtig durch den ersten drahtlosen Sender verwendet werden, sich zwischen Anfragen geändert haben (d.h. vor und nach einem Sammeln der RF-Daten), hört das drahtlose Lokalisierungssystem mit einer Lokalisierungsverarbeitung auf, veranlasst eine Alarmnachricht, dass eine Lokalisierungsverarbeitung fehlgeschlagen ist, weil der drahtlose Sender einen Übertragungsstatus während der Zeitperiode ändert, in welcher RF-Daten empfangen wurden, und triggert diesen gesamten Prozess erneut;
eine Lokalisierungsverarbeitung an den empfangenen RF-Daten endet gemäß den nachfolgend beschriebenen Schritten.
Die Bestimmung der Informationselemente, die die Zellenstelle, den Sektor, den RF-Kanal, den Zeitschlitz, die Langcodemaske und den Verschlüsselungsschlüssel ent halten (es kann sein, dass nicht alle Informationselemente für alle Schnittstellenprotokolle nötig sind), wird typischerweise durch das drahtlose Lokalisierungssystem durch eine Befehls/Antwort-Schnittstelle zwischen dem drahtlosen Lokalisierungssystem und dem drahtlosen Kommunikationssystem erhalten.
Die Verwendung des Schmalbandempfängers auf die oben beschriebene Weise ist als Zufallsabstimmung bekannt, weil die Empfänger zu irgendeinem RF-Kanal auf einen Befehl von dem System hin geführt werden können. Ein Vorteil der Zufallsabstimmung besteht darin, dass Lokalisierungen nur für die drahtlosen Sender verarbeitet werden, für welche das drahtlose Lokalisierungssystem getriggert ist. Ein Nachteil der Zufallsabstimmung besteht darin, dass verschiedene Synchronisierungsfaktoren, einschließlich der Schnittstelle zwischen dem drahtlosen Kommunikationssystem und dem drahtlosen Lokalisierungssystem und der Latenzzeiten bei einer Zeitplanung der nötigen Empfänger im gesamten System, den gesamten Lokalisierungsverarbeitungsdurchsatz begrenzen können. Beispielsweise wird in einem TDMA-System eine Zufallsabstimmung, die im gesamten drahtlosen Lokalisierungssystem verwendet wird, typischerweise einen Lokalisierungsverarbeitungsdurchsatz auf etwa 2,5 Lokalisierungen pro Sekunde pro Zellenstellensektor begrenzen.
Daher unterstützt der Schmalbandempfänger auch einen anderen Mode, der als automatische sequenzielle Abstimmung bekannt ist, welche eine Lokalisierungsverarbeitung mit einem höheren Durchsatz durchführen kann. Beispielsweise kann bei einem TDMA-System, unter Verwendung gleicher Annahmen über eine Verweilzeit und eine Einstellzeit wie für den oben beschriebenen Betrieb des Schmalbandempfängers, eine sequenzielle Abstimmung einen Lokalisierungsverarbeitungsdurchsatz von etwa 41 Lokalisierungen pro Sekunde pro Zellenstellensektor erreichen, was bedeutet, dass alle 395 TDMA-RF-Kanäle in etwa 9 Sekunden verarbeitet werden können. Diese erhöhte Rate kann durch Ziehen eines Vorteils aus beispielsweise den zwei fortlaufenden RF-Kanälen erreicht werden, die gleichzeitig empfangen werden können, einer Lokalisierungsverarbeitung von allen drei TDMA-Zeitschlitzen in einem RF-Kanal und einem Eliminieren der Notwendigkeit für eine Synchronisation mit dem drahtlosen Kommunikationssystem. Wenn das drahtlose Lokalisierungssystem die Schmalbandempfänger für ein sequenzielles Abstimmen verwendet, hat das drahtlose Lokalisierungssystem keine Kenntnis über die Identität des drahtlosen Senders, weil das drahtlose Lokalisierungssystem nicht auf einen Trigger wartet und auch das drahtlose Lokalisierungssystem nicht das drahtlose Kommunikationssystem nach der Identitätsinformation vor einem Empfangen der Übertragung fragt. Bei diesem Verfahren läuft das drahtlose Lokalisierungssystem in einer Sequenz durch jede Zellenstelle, jeden RF-Kanal und jeden Zeitschlitz, führt eine Lokalisierungsverarbeitung durch und berichtet über eine Lokalisierungsaufzeichnung, die einen Zeitstempel eine Zellenstelle, einen RF-Kanal, einen Zeitschlitz und eine Lokalisierung identifiziert. Nach dem Bericht über die Lokalisierungsaufzeichnung passen das drahtlose Lokalisierungssystem und das drahtlose Kommunikationssystem die Lokalisierungsaufzeichnungen an die Daten des drahtlosen Kommunikationssystems an, welche anzeigen, welche drahtlosen Sender zu der Zeit verwendet wurden, und welche Zellenstellen, welche RF-Kanäle und welche Zeitschlitze von jedem drahtlosen Sender verwendet wurden. Dann kann das drahtlose Lokalisierungssystem die Lokalisierungsaufzeichnungen für drahtlose Sender von Interesse zurückhalten und diejenigen Lokalisierungsaufzeichnungen für die übrigen drahtlosen Sender wegwerfen.
Digitalsignalprozessormodul 10-3
Die digitalen SCS-Empfängermodule 10-2 geben einen digitalisierten RF-Datenstrom mit einer spezifizierten Bandbreite und einer spezifizierten Bitauflösung aus. Beispielsweise kann ein 15-MHz-Ausführungsbeispiel des Breitbandempfängers einen Datenstrom ausgeben, der 60 Millionen Abtastungen pro Sekunden mit einer Auflösung von 14 Bits pro Abtastung enthält. Dieser RF-Datenstrom wird alle RF-Kanäle enthalten, die durch das drahtlose Kommunikationssystem verwendet werden. Die DSP-Module 10-3 empfangen den digitalisierten Datenstrom und können irgendeinen einzelnen RF-Kanal durch digitales Mischen und Filtern extrahieren. Die DSPs können auch die Bitauflösung auf einen Befehl von dem drahtlosen Lokalisierungssystem hin reduzieren, wie es nötig ist, um die Bandbreitenanforderungen zwischen dem SCS 10 und dem TLP 12 zu reduzieren. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann die Bitauflösung dynamisch auswählen, mit welcher digitalisierte Basisband-RF-Daten weiterzuleiten sind, basierend auf den Verarbeitungsanforderungen für jede Lokalisierung. Die DSPs werden für diese Funktionen verwendet, um die systematischen Fehler zu reduzieren, die bei einem Mischen und Filtern mit analogen Komponenten auftreten können. Die Verwendung von DSPs lässt ein perfektes Anpassen bei der Verarbeitung zwischen irgendwelchen zwei SCSs 10 zu.
Ein Blockdiagramm des DSP-Moduls 10-3 ist in 2D gezeigt, und der Betrieb des DSP-Moduls ist durch das Ablaufdiagramm der 2E gezeigt. Wie es in 2D gezeigt ist, weist das DSP-Modul 10-3 die folgenden Elemente auf: ein Paar von DSP-Elementen 10-3-1A und 10-3-1B, die gemeinsam "erster" DSP genannt werden; Seriell/Parallel-Wandler 10-3-2; Speicherelemente mit zwei Anschlüssen 10-3-3; einen zweiten DSP 10-3-4; einen Parallel/Seriell-Wandler; einen FIFO-Puffer; einen DSP 10-3-5 (einschließlich eines RAM) zur Erfassung; einen weiteren DSP 10-3-6 zur Demodulation und einen weiteren DSP 10-3-7 zur Normalisierung und Steuerung; und einen Adressengenerator 10-3-8. Bei einem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel empfängt das DSP-Modul 10-3 den digitalisierten Breitband-Datenstrom (2E, Schritt S1) und verwendet den ersten DSP (10-3-1A und 10-3-1B) zum Extrahieren von Blöcken von Kanälen (Schritt S2). Beispielsweise kann ein erster DSP, der zum Arbeiten als digitaler Abfallempfänger programmiert ist, vier Blöcke von Kanälen extrahieren, wobei jeder Block wenigstens 1,25 MHz einer Bandbreite enthält. Diese Bandbreite kann 42 Kanäle von AMPS oder TDMA, 6 Kanäle von GSM oder 1 Kanal von CDMA enthalten. Der DSP erfordert nicht, dass die Blöcke fortgesetzt sind, da der DSP unabhängig auf irgendeine Gruppe von RF-Kanälen innerhalb der Bandbreite des digitalisierten Breitband-Datenstroms digital abstimmen kann. Der DSP kann auch eine Breitband- oder Schmalband-Energieerfassung auf allen oder irgendeinem der Kanäle im Block durchführen und über die Energiepegel durch einen Kanal zu dem TLP 12 berichten (Schritt S3). Beispielsweise kann der DSP alle 10 ms eine Breitband-Energieerfassung durchführen und eine spektrale RF-Abbildung für alle Kanäle für alle Empfänger erzeugen (siehe Schritt S9). Weil diese spektrale Abbildung von dem SCS 10 zu dem TLP 12 alle 10 ms über die Kommunikationsverbindung gesendet werden kann, die das SCS 10 und den TLP 12 verbindet, könnte ein signifikanter Datenzusatz existieren. Daher reduziert der DSP den Datenzusatz durch Zusammenziehen der Daten in eine endliche Anzahl von Pegeln bzw. Ebenen. Normalerweise könnte beispielsweise 84 dB eines dynamischen Bereichs 14 Bits erfordern. Bei dem Zusammenziehprozess, der durch den DSP implementiert ist, werden die Daten beispielsweise auf nur 4 Bits durch Auswählen von 16 wichtigen spektralen RF-Pegeln reduziert, um sie zu dem TLP 12 zu senden. Die Auswahl der Anzahl von Pegeln und daher der Anzahl von Bits, sowie die Darstellung der Pegel, kann durch das drahtlose Lokalisierungssystem automatisch eingestellt werden. Diese Einstellungen werden durchgeführt, um den Informationswert der zu dem TLP 12 gesendeten spektralen RF-Nachrichten zu maximieren, sowie um die Verwendung der Bandbreite zu optimieren, die auf der Kommunikationsverbindung zwischen dem SCS 10 und dem TLP 12 verfügbar ist.
Nach einer Umwandlung wird jeder Block von RF-Kanälen (jeweils wenigstens 1,25 MHz) durch den Seriell/Parallel-Wandler 10-3-2 geführt und dann in dem digitalen Speicher mit zwei Anschlüssen 10-3-3 gespeichert (Schritt S4). Der digitale Speicher ist ein kreisförmiger Speicher, was bedeutet, dass das DSP-Modul ein Schreiben von Daten in die erste Speicheradresse beginnt und dann sequenziell fortfährt, bis die letzte Speicheradresse erreicht ist. Wenn die letzte Speicheradresse erreicht ist, kehrt der DSP zur ersten Speicheradresse zurück und fährt damit fort, sequenziell Daten in den Speicher zu schreiben. Jedes DSP-Modul enthält typischerweise genügend Speicher zum Speichern von mehreren Sekunden von Daten für jeden Block von RF-Kanälen zum Unterstützen der Latenz- und Warteschlangenbildungszeiten im Lokalisierungsprozess.
Im DSP-Modul ist die Speicheradresse, bei welcher digitalisierte und umgewandelte RF-Daten in den Speicher geschrieben werden, der Zeitstempel, der im gesamten drahtlosen Lokalisierungssystem verwendet wird und auf den die Lokalisierungsverarbeitung beim Bestimmen von TDOA Bezug nimmt. Um sicherzustellen, dass die Zeitstempel bei jedem SCS 10 im drahtlosen Lokalisierungssystem ausgerichtet sind, empfängt der Adressengenerator 10-3-8 das Signal für einen Puls pro Sekunde von dem Zeitgabeerzeugungs/Taktverteilungs-Modul 10-7 (2). Periodisch wird der Adressengenerator bei allen SCSs 10 in einem drahtlosen Lokalisierungssystem sich selbst gleichzeitig auf eine bekannte Adresse zurücksetzen. Dies ermöglicht, dass die Lokalisierungsverarbeitung akkumulierte Zeitgabefehler bei dem Aufzeichnen von Zeitstempeln für jedes digitalisierte Datenelement reduziert oder eliminiert.
Der Adressengenerator 10-3-8 steuert sowohl ein Schreiben zu als auch ein Lesen von dem digitalen Speicher mit zwei Anschlüssen 10-3-3. Ein Schreiben findet kontinuierlich statt, da die ADC kontinuierlich RF-Signale abtastet und digitalisiert und der erste DSP (10-3-1A und 10-3-1B) kontinuierlich die Funktion eines digitalen Abfallempfängers durchführt. Jedoch tritt ein Lesen in Bursts auf, da das drahtlose Lokalisierungssystem Daten zum Durchführen einer Demodulation und einer Lokalisierungsverarbeitung anfordert. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann sogar eine Lokalisierungsverarbeitung rekursiv bei einer einzigen Übertragung durchführen, und erfordert daher einen Zugriff auf dieselben Daten für mehrere Zeiten. Um die vielen Erfordernisse des drahtlosen Lokalisierungssystem zu bedienen, lässt der Adressengenerator zu, dass der digitale Speicher mit zwei Anschlüssen mit einer Rate gelesen wird, die schneller ist, als das Schreiben erfolgt. Typischerweise kann ein Lesen achtmal schneller als ein Schreiben durchgeführt werden.
Das DSP-Modul 10-3 verwendet den zweiten DSP 10-3-4 zum Lesen der Daten von dem digitalen Speicher 10-3-3 und führt dann eine zweite Funktion eines digitalen Abfallempfängers durch, um Basisdaten von den Blöcken der RF-Kanäle zu extrahieren (Schritt S5). Beispielsweise kann der zweite DSP irgendeinen einzelnen 30-kHz-AMPS- oder -TDMA-Kanal von irgendeinem Block von RF-Kanälen extrahieren, die digitalisiert und im Speicher gespeichert worden sind. Gleichermaßen kann der zweite DSP irgendeinen einzelnen GSM-Kanal extrahieren. Der zweite DSP ist nicht zum Extrahieren eines CDMA-Kanals erforderlich, da die Kanalbandbreite die vollständige Bandbreite der gespeicherten RF-Daten besetzt. Die Kombination aus dem ersten DSP 10-3-1A, 10-3-1B und dem zweiten DSP 10-3-4 lässt zu, dass das DSP-Modul irgendeinen einzelnen RF-Kanal in einem drahtlosen Kommunikationssystem auswählt, speichert und wiedergewinnt. Ein DSP-Modul wird typischerweise vier Blöcke von Kanälen speichern. Bei einem Dualmode-AMPS/TDMA-System kann ein einziges DSP-Modul bis zu 42 analoge Rückwärts-Steuerkanäle, bis zu 84 digitale Steuerkanäle kontinuierlich und gleichzeitig überwachen, und ihm kann auch die Aufgabe zugeteilt werden, irgendeine Sprachkanalübertragung zu überwachen und zu lokalisieren. Ein einzelnes SCS-Gehäuse wird typischerweise bis zu drei Empfängermodule 10-2 unterstützen (2), um drei Sektoren von zwei Antennen jeweils abzudecken, und bis zu neun DSP-Module (drei DSP-Module pro Empfänger lassen zu, dass eine gesamte 15-MHz-Bandbreite gleichzeitig in den digitalen Speicher gespeichert wird). Somit ist das SCS 10 ein sehr modulares System, das auf einfache Weise skaliert werden kann, um zu irgendeinem Typ einer Zellenstellenkonfiguration und einer Verarbeitungslast zu passen.
Das DSP-Modul 10-3 führt auch andere Funktionen durch, einschließlich einer automatischen Erfassung aktiver Kanäle, die in jedem Sektor verwendet werden (Schritt S6), einer Demodulation (Schritt S7) und einer auf einer Station basierenden Lokalisierungsverarbeitung (Schritt S8). Das drahtlose Lokalisierungssystem hält eine aktive Abbildung einer Nutzung der RF-Kanäle in einem drahtlosen Kommunikationssystem (Schritt S9), was dem drahtlosen Lokalisierungssystem ermöglicht, Empfänger- und Verarbeitungsressourcen zu managen und eine Verarbeitung schnell zu initiieren, wenn eine spezielle Übertragung von Interesse aufgetreten ist. Die aktive Abbildung weist eine Tabelle auf, die innerhalb des drahtlosen Lokalisierungssystems gehalten wird, welche für jede Antenne, die mit einem SCS 10 verbunden ist, die primären Kanäle auflistet, die diesem SCS 10 zugeordnet sind, und die Protokolle, die in diesen Kanälen verwendet werden. Ein primärer Kanal ist ein RF-Steuerkanal, der zu einer zusammengelegten oder nahen Basisstation zugeordnet ist, welchen die Basisstation zur Kommunikation mit drahtlosen Sendern verwendet. Beispielsweise wird es in einem typischen zellularen System mit sektorisierten Zellenstellen eine RF-Steuerkanalfrequenz geben, die zur Verwendung in jedem Sektor zugeordnet ist. Diese Steuerkanalfrequenzen würden typischerweie als primäre Kanäle für ein zusammengelegtes SCS 10 zugeordnet sein.
Dasselbe SCS 10 kann auch zugeordnet sein, um die RF-Steuerkanäle von anderen nahen Basisstationen als primäre Kanäle zu überwachen, selbst wenn andere SCSs 10 auch dieselben primären Kanäle zugeordnet haben. Auf diese Weise implementiert das drahtlose Lokalisierungssystem eine Systemdemodulationsredundanz, die sicherstellt, dass irgendeine gegebene drahtlose Übertragung eine infinitesimale Wahrscheinlichkeit hat, dass sie fehlschlägt. Wenn diese Demodulationsredundanzeigenschaft verwendet wird, wird das drahtlose Lokalisierungssystem dieselbe drahtlose Übertragung zwei oder mehrere Male bei mehr als einem SCS 10 empfangen, erfassen und demodulieren. Das drahtlose Lokalisierungssystem enthält eine Einrichtung, um zu erfassen, wann die mehrfache Demodulation aufgetreten ist, und um eine Lokalisierungsverarbeitung nur einmal zu triggern. Die Funktion spart die Verarbeitungs- und Kommunikationsressourcen des drahtlosen Lokalisierungssystems und ist nachfolgend weiter beschrieben. Die Fähigkeit für ein einziges SCS 10, drahtlose Übertragungen zu erfassen und zu demodulieren, die bei Zellenstellen auftreten, die nicht mit dem SCS 10 zusammengelegt sind, lässt zu, dass Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems Netzwerke eines drahtlosen Lokalisierungssystems effizienter ausnutzen. Beispielsweise kann das drahtlose Lokalisierungssystem so entwickelt sein, dass das drahtlose Lokalisierungssystem viel weniger SCSs 10 verwendet, als das drahtlose Kommunikationssystem Basisstationen hat.
Beim drahtlosen Lokalisierungssystem werden primäre Kanäle unter Verwendung von zwei Verfahren in die Tabelle eingegeben und dort behalten: eine direkte Programmierung und eine automatische Erfassung. Eine direkte Programmierung weist ein Eingeben von primären Kanaldaten in die Tabelle unter Verwendung von einer der Anwenderschnittstellen des drahtlosen Lokalisierungssystems, wie beispielsweise der Netzwerkbedienungskonsole 16 (1) oder durch ein Empfangen von Ka nalzuordnungsdaten von dem drahtlosen Lokalisierungssystem zu einer Schnittstelle des drahtlosen Kommunikationssystems auf. Alternativ dazu lässt das DSP-Modul 10-3 auch einen Hintergrundprozess laufen, der als automatische Erfassung bekannt ist, wobei der DSP eine Reserve- oder geplante Verarbeitungskapazität zum Erfassen von Übertragungen auf verschiedenen möglichen RF-Kanälen und darauf folgenden Versuchen, diese Übertragungen unter Verwendung von wahrscheinlichen Protokollen zu demodulieren, verwendet. Das DSP-Modul kann dann bestätigen, dass die direkt programmierten primären Kanäle richtig sind, und kann auch schnell Änderungen erfassen, die an Kanälen bei einer Basisstation durchgeführt sind, und einen Alarm zu dem Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems senden.
Das DSP-Modul führt bei einer automatischen Erfassung die folgenden Schritte durch (siehe 2E-1):
für jeden möglichen Steuer- und/oder Sprachkanal, der in dem Versorgungsbereich des SCS 10 verwendet werden kann, werden Belegungszähler gebildet (Schritt S7-1);
beim Start einer Erfassungsperiode werden alle Belegungszähler auf Null rückgesetzt (Schritt S7-2);
jedes Mal, wenn eine Übertragung in einem spezifizierten RF-Kanal auftritt, und der empfangene Leistungspegel über einer speziellen voreingestellten Schwelle ist, wird der Belegungszähler für diesen Kanal inkrementiert (Schritt S7-3);
jedes Mal dann, wenn eine Übertragung in einem spezifizierten RF-Kanal auftritt und der empfangene Leistungspegel über einer zweiten speziellen voreingestellten Schwelle ist, versucht das DSP-Modul, einen bestimmten Teil der Übertragung unter Verwendung eines ersten bevorzugten Protokolls zu demodulieren (Schritt S7-4);
wenn die Demodulation erfolgreich ist, wird ein zweiter Belegungszähler für diesen Kanal inkrementiert (Schritt S7-5);
wenn die Demodulation nicht erfolgreich ist, versucht das DSP-Modul, einen Teil der Übertragung unter Verwendung eines zweiten bevorzugten Protokolls zu demodulieren (Schritt S7-6);
wenn die Demodulation erfolgreich ist, wird ein dritter Belegungszähler für diesen Kanal inkrementiert (Schritt S7-7);
am Ende einer Erfassungsperiode liest das drahtlose Lokalisierungssystem alle Belegungszähler (Schritt S7-8); und
das drahtlose Lokalisierungssystem ordnet basierend auf den Belegungszählern automatisch Kanäle zu (Schritt S7-9).
Der Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems kann die Belegungszähler und die automatische Zuordnung primärer Kanäle und von Demodulationsprotokollen nachprüfen und irgendwelche Einstellungen überschreiben, die automatisch durchgeführt wurden. Zusätzlich kann dann, wenn mehr als zwei bevorzugte Protokolle durch den drahtlosen Träger verwendet werden können, das DSP-Modul 10-3 mit Software heruntergeladen werden, um die zusätzlichen Protokolle zu erfassen. Die Architektur des SCS 10 lässt basierend auf den Breitbandempfängern 10-2, den DSP-Modulen 10-3 und auf herunterladbarer Software zu, dass das drahtlose Lokalisierungssystem mehrere Demodulationsprotokolle in einem einzigen System unterstützt. Es gibt einen signifikanten Kostenvorteil für ein Unterstützen von mehreren Protokollen innerhalb des einzigen Systems, da nur ein einziges SCS 10 bei einer Zellenstelle erforderlich ist. Dies ist gegensätzlich zu vielen Basisstationsarchitekturen, die unterschiedliche Transceivermodule für unterschiedliche Modulationsprotokolle erfordern können. Beispielsweise gibt es, während das SCS 10 AMPS, TDMA und CDMA gleichzeitig im selben SCS 10 unterstützen könnte, keine Basisstation, die gegenwärtig verfügbar ist, welche diese Funktionsweise unterstützen kann.
Die Fähigkeit zum Erfassen und zum Demodulieren mehrerer Protokolle enthält auch die Fähigkeit zum unabhängigen Erfassen der Verwendung einer Authentifizierung in Nachrichten, die über die bestimmten Luftschnittstellenprotokolle übertragen werden. Die Verwendung von Authentifizierungsfeldern in drahtlosen Sendern begann innerhalb der letzten paar Jahre als Einrichtung zum Reduzieren des Auftretens einer Fälschung in drahtlosen Kommunikationssystemen vorherrschend zu werden. Jedoch haben nicht alle drahtlosen Sender eine Authentifizierung implementiert. Wenn eine Authentifizierung verwendet wird, fügt das Protokoll allgemein ein zusätzliches Feld in die übertragene Nachricht ein. Häufig wird dieses Feld zwischen der Identität des drahtlosen Senders und den gewählten Ziffern in der übertragenen Nachricht eingefügt. Wenn eine drahtlose Übertragung demoduliert wird, bestimmt das drahtlose Lokalisierungssystem die Anzahl von Feldern in der übertragenen Nachricht, sowie den Nachrichtentyp (d.h. eine Registrierung, einen Ursprung, eine Funkrufantwort, etc.). Das drahtlose Lokalisierungssystem demoduliert alle Felder, und dann, wenn es scheint, dass zusätzliche Felder vorhanden sind, was dem Typ einer übertragenen Nachricht Beachtung zuteilt, testet das drahtlose Lokalisierungssystem alle Felder für einen Triggerzustand. Wenn beispielsweise die gewählten Ziffern "911" in der geeigneten Stelle in einem Feld erscheinen und das Feld entweder bei seiner geeigneten Stelle ohne Authentifizierung oder seiner geeigneten Stelle mit Authentifizierung angeordnet ist, dann triggert das drahtlose Lokalisierungssystem normal. Bei diesem Beispiel wäre es für die Ziffern "911" erforderlich, dass sie in einer Sequenz als "911" oder "*911" ohne andere Ziffern vor oder nach jeder Sequenz erscheinen. Diese Funktionsweise reduziert oder eliminiert ein falsches Triggern, was durch die Ziffern "911" verursacht wird, die als Teil eines Authentifizierungsfelds erscheinen.
Die Unterstützung für mehrere Demodulationsprotokolle ist für das drahtlose Lokalisierungssystem wichtig, um erfolgreich zu arbeiten, weil eine Lokalisierungsverarbeitung schnell getriggert werden muss, wenn ein drahtloser Anrufer "911" gewählt hat. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann eine Lokalisierungsverarbeitung unter Verwendung von zwei Verfahren triggern: das drahtlose Lokalisierungssystem wird Steuerkanalübertragungen unabhängig demodulieren und eine Lokalisierungsverarbeitung unter Verwendung von irgendeiner Anzahl von Kriterien, wie beispielsweise gewählter Ziffern, triggern, oder das drahtlose Lokalisierungssystem kann Trigger von einer externen Quelle, wie beispielsweise dem drahtlosen Kommunikationssystem des Trägers, empfangen. Die gegenwärtigen Erfinder haben herausgefunden, dass eine unabhängige Demodulation durch das SCS 10 in der schnellsten Zeit zum Triggern resultiert, wenn es von dem Moment an gemessen wird, zu welchem der drahtlose Anwender die Taste "SENDEN" oder "SPRECHEN" (oder ähnliches) auf einem drahtlosen Sender drückt.
Steuer- und Kommunikationsmodul 10-5
Das Steuer- und Kommunikationsmodul 10-5, das in 2F gezeigt ist, enthält Datenpuffer 10-5-1, eine Steuerung 10-5-2, einen Speicher 10-5-3, eine CPU 10-5-4 und ein T1/E1-Kommunikationschip 10-5-5. Das Modul hat viele der Eigenschaften, die zuvor im Patent mit der Nummer 5,608,410 beschrieben sind. Einige Verbesserungen sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hinzugefügt worden. Beispielsweise enthält das SCS 10 nun eine Fähigkeit zum automatischen entfernten Rücksetzen, selbst wenn die CPU an dem Steuer- und Kommunikationsmodul aufhört, ihre programmierte Software auszuführen. Diese Fähigkeit kann die Betriebs kosten des drahtlosen Lokalisierungssystems reduzieren, weil es nicht erforderlich ist, dass Techniker zu einer Zellenstelle reisen, um ein SCS 10 rückzusetzen, wenn es darin fehlschlägt, normal zu arbeiten. Die Schaltung für ein automatisches entferntes Rücksetzen arbeitet durch Überwachen der Kommunikationsschnittstelle zwischen dem SCS 10 und dem TLP 12 für eine spezielle Sequenz von Bits. Diese Sequenz von Bits ist eine Sequenz, die während normaler Kommunikationen zwischen dem SCS 10 und dem TLP 12 nicht auftritt. Diese Sequenz kann beispielsweise aus einem Muster mit nur Einsen bestehen. Die Rücksetzschaltung arbeitet unabhängig von der CPU, so dass selbst dann, wenn die CPU sich selbst in einen verriegelten oder einen anderen nicht arbeitenden Zustand versetzt hat, die Schaltung noch das Rücksetzen des SCS 10 und das zurückbringen der CPU zu einem arbeitenden Zustand erreichen kann.
Dieses Modul hat nun die Fähigkeit, eine breite Vielfalt von Statistiken und Variablen aufzuzeichnen und zu berichten, die beim Überwachen oder Diagnostizieren der Leistungsfähigkeit des SCS 10 verwendet werden. Beispielsweise kann das SCS 10 die prozentuale Kapazitätsnutzung von irgendeinem DSP oder einem anderen Prozessor im SCS 10 überwachen, sowie die Kommunikationsschnittstelle zwischen dem SCS 10 und dem TLP 12. Diese Werte werden regelmäßig zu dem AP 14 und zu der NOC 16 berichtet und werden dazu verwendet, zu bestimmen, wenn zusätzliche Verarbeitungs- und Kommunikationsressourcen im System erforderlich sind. Beispielsweise können Alarmschwellen in der NOC eingestellt sein, um einem Bediener anzuzeigen, ob irgendeine Ressource dauerhaft eine voreingestellte Schwelle übersteigt. Das SCS 10 kann auch die Anzahl von Malen überwachen, für welche Übertragungen erfolgreich demoduliert worden sind, sowie die Anzahl von Fehlern. Dies ist dabei nützlich, zuzulassen, dass Bediener bestimmen, ob die Signalschwellen zur Demodulation optimal eingestellt worden sind.
Dieses Modul, sowie die anderen Module, können auch ihre Identität selbst dem TLP 12 berichten. Wie es nachfolgend beschrieben ist, können viele SCSs 10 mit einem einzigen TLP 12 verbunden sein. Typischerweise werden Kommunikationen zwischen SCSs 10 und TLPs 12 gemeinsam mit den Kommunikationen zwischen Basisstationen und MSCs genutzt. Es ist häufig schwierig, schnell genau zu bestimmen, welche SCSs 10 speziellen Schaltungen zugeordnet worden sind. Daher enthält das SCS 10 eine hart codierte Identität, welche zur Zeit einer Installation aufgezeichnet wird. Diese Identität kann durch den TLP 12 gelesen und verifiziert werden, um posi tiv zu bestimmen, welches SCS 10 durch einen Träger einer jeweiligen von mehreren unterschiedlichen Kommunikationsschaltungen zugeordnet worden ist.
Die SCS-zu-TLP-Kommunikationen unterstützen eine Vielfalt von Nachrichten, die folgendes enthalten: Befehle und Antworten, ein Herunterladen von Software, einen Status und einen Herzschlag, ein Unterladen von Parametern, eine Diagnose, spektrale Daten, Phasendaten, eine Primärkanaldemodulation und RF-Daten. Das Kommunikationsprotokoll ist entwickelt, um einen Betrieb des drahtlosen Lokalisierungssystems durch Minimieren des Protokollzusatzes zu optimieren, und das Protokoll enthält ein Nachrichtenprioritätsschema. Jeder Nachrichtentyp ist einer Priorität zugeordnet, und das SCS 10 und der TLP 12 werden Nachrichten mittels einer Priorität in eine Warteschlange bringen, so dass eine Nachricht höherer Priorität gesendet wird, bevor eine Nachricht niedrigerer Priorität gesendet wird. Beispielsweise werden Demodulationsnachrichten allgemein auf eine hohe Priorität eingestellt, weil das drahtlose Lokalisierungssystem eine Lokalisierungsverarbeitung an bestimmten Typen von Zellen (d.h. E9-1-1) ohne Verzögerung triggern muss. Obwohl Nachrichten höherer Priorität vor Nachrichten niedrigerer Priorität in eine Warteschlange gebracht werden, kommt das Protokoll im Allgemeinen einer Nachricht nicht zuvor, die bereits im Übergang ist. Das bedeutet, dass bei dem Prozess eines Sendens einer Nachricht über das SCS 10 zu dem TLP 12 eine Kommunikationsschnittstelle vollständig voll sein wird, aber dann die nächste zu sendende Nachricht die Nachricht höchster Priorität mit dem frühesten Zeitstempel sein wird. Um die Latenzzeit von Nachrichten hoher Priorität zu minimieren, werden lange Nachrichten, wie beispielsweise RF-Daten in Segmenten gesendet. Beispielsweise können die RF-Daten für eine vollständige 100-Millisekunden-AMPS-Übertragung in 10-Millisekunden-Segmente getrennt werden. Auf diese Weise kann eine Nachricht hoher Priorität zwischen Segmenten der RF-Daten in eine Warteschlange gebracht werden.
Kalibrierung und Leistungsüberwachung
Die Architektur des SCS 10 basiert stark auf digitalen Technologien, die den digitalen Empfänger und die digitalen Signalprozessoren enthalten. Wenn RF-Signale einmal digitalisiert worden sind, können eine Zeitgabe, eine Frequenz und Phasendifferenzen sorgfältig in den verschiedenen Prozessen gesteuert werden. Wichtiger ist, dass irgendeine Zeitgabe, irgendeine Frequenz und irgendwelche Phasendifferenzen zwischen den verschiedenen Empfängern und verschiedenen SCSs 10 perfekt ange passt werden können, die im drahtlosen Lokalisierungssystem verwendet werden. Jedoch verlaufen die RF-Signale vor der ADC durch eine Anzahl von RF-Komponenten, einschließlich Antennen, Kabel, Verstärker mit niedrigem Rauschen, Filter, Duplexer, Mehrfachkoppler und RF-Teiler. Jede dieser RF-Komponenten hat Eigenschaften, die für das drahtlose Lokalisierungssystem wichtig sind, einschließlich einer Verzögerung und eines Ansprechverhaltens für eine Phase gegenüber einer Frequenz. Wenn die RF-Komponenten und die analogen Komponenten zwischen den Paaren von SCSs 10 perfekt angepasst sind, wie beispielsweise SCS 10A und SCS 10B in 2G, dann werden die Effekte dieser Eigenschaften bei der Lokalisierungsverarbeitung automatisch eliminiert. Aber dann, wenn die Eigenschaften der Komponenten nicht angepasst sind, kann die Lokalisierungsverarbeitung nachteilig instrumentale Fehler enthalten, die aus der Fehlanpassung resultieren. Zusätzlich können viele dieser RF-Komponenten eine Instabilität bezüglich der Energie, der Zeit, der Temperatur oder anderer Faktoren erfahren, die instrumentale Fehler zu der Bestimmung einer Lokalisierung hinzufügen können. Daher sind einige erfinderische Techniken entwickelt worden, um die RF-Komponenten im drahtlosen Lokalisierungssystem zu kalibrieren und um die Leistungsfähigkeit des drahtlosen Lokalisierungssystems auf einer regulären Basis zu überwachen. Nach einer Kalibrierung speichert das drahtlose Lokalisierungssystem die Werte dieser Verzögerungen und Phasen gegenüber Frequenzantworten (d.h. durch eine RF-Kanalnummer) in einer Tabelle in dem drahtlosen Lokalisierungssystem zur Verwendung beim Korrigieren dieser instrumentellen Fehler. Die 2G–2J beziehen sich nachfolgend auf ein Erklären dieser Kalibrierungsverfahren.
Externes Kalibrierungsverfahren
Nimmt man Bezug auf 2G, wird die Zeitgabestabilität des drahtlosen Lokalisierungssystems entlang Grundlinien gemessen, wobei jede Grundlinie aus zwei SCSs 10A und 10B besteht, und einer imaginären Linie (A-B), die zwischen ihnen gezeichnet ist. Bei einem TDOA/FDOA-Typ eines drahtlosen Lokalisierungssystems werden Lokalisierungen von drahtlosen Sendern durch Messen der Differenzen bezüglich der Zeiten berechnet, welche jedes SCS 10 für die Ankunft des Signals von einem drahtlosen Sender aufzeichnet. Somit ist es wichtig, dass die Differenzen bezüglich Zeiten, die durch SCSs 10 entlang irgendeiner Grundlinie gemessen werden, ein großer Beitrag zu der Übertragungszeit des Signals von dem drahtlosen Sender und ein minimaler Beitrag zu den Variationen bezüglich der RF-Komponenten und der analogen Komponenten der SCSs 10 selbst sind. Um die Genauigkeitsziele des drahtlosen Lokalisierungssystems zu erfüllen, wird die Zeitgabestabilität für irgendein Paar von SCSs 10 auf viel kleiner als 100 Nanosekunden RMS (Effektivwert) gehalten. Somit werden Komponenten des drahtlosen Lokalisierungssystems weniger als 100 Fuß RMS eines Instrumentenfehlers bei der Abschätzung der Lokalisierung eines drahtlosen Senders beitragen. Einiges dieses Fehlers ist der Mehrdeutigkeit des Signals zugeteilt, das zum Kalibrieren des Systems verwendet wird. Diese Mehrdeutigkeit kann aus der wohlbekannten Cramer-Rao-Gleichung für eine untere Grenze bestimmt werden. In dem Fall eines AMPS-Rückwärtssteuerkanals ist dieser Fehler etwa 40 Nanosekunden RMS. Das übrige des Fehlerbudgets ist den Komponenten des drahtlosen Lokalisierungssystems zugeteilt, und zwar primär den RF-Komponenten und analogen Komponenten im SCS 10.
Bei dem externen Kalibrierungsverfahren verwendet das drahtlose Lokalisierungssystem ein Netzwerk von Kalibrierungssendern, deren Signalcharakteristiken an diejenigen der drahtlosen Zielsender angepasst sind. Diese Kalibrierungssender können normale drahtlose Telefone sein, die periodische Registrierungssignale und/oder Funkruf-Antwortsignale aussenden. Jede nutzbare SCS-zu-SCS-Grundlinie wird vorzugsweise unter Verwendung eines Kalibrierungssenders periodisch kalibriert, der einen relativ klaren und unbehinderten Pfad zu beiden SCSs 10 hat, die zu der Grundlinie gehören. Das Kalibrierungssignal wird identisch zu einem Signal von einem drahtlosen Zielsender verarbeitet. Da die TDOA-Werte a priori bekannt sind, erfolgen irgendwelche Fehler bei den Berechnungen aufgrund systematischer Fehler im drahtlosen Lokalisierungssystem. Diese systematischen Fehler können dann bei den nachfolgenden Lokalisierungsberechnungen für Zielsender entfernt werden.
2G stellt das externe Kalibrierungsverfahren zum Minimieren von Zeitgabefehlern dar. Wie es gezeigt ist, sind ein erstes SCS 10A bei einer Stelle "A" und ein zweites SCS 10B bei einer Stelle "B" einer Grundlinie A-B zugeordnet. Ein zu einer Zeit T₀ durch einen Kalibrierungssender bei einer Stelle "C" ausgesendetes Kalibrierungssignal wird theoretisch das erste SCS 10A zu einer Zeit T₀ + T_AC erreichen. T_AC ist ein Maß des Betrags der Zeit, die für das Kalibrierungssignal erforderlich ist, von der Antenne an dem Kalibrierungssender zu dem digitalen Speicher mit zwei Anschlüssen in einem digitalen Empfänger zu laufen. Gleichermaßen wird dasselbe Kalibrierungssignal das zweite SCS 10B bei einer theoretischen Zeit T₀ + T_BC erreichen. Jedoch wird das Kalibrierungssignal normalerweise den digitalen Speicher und die digitalen Signalverarbeitungskomponenten der jeweiligen SCSs 10 nicht bei genau den richtigen Zeiten erreichen. Vielmehr wird es Fehler e1 und e2 bezüglich des Zeitbetrags geben (T_AC, T_BC) welche es für das Kalibrierungssignal dauert, sich von dem Kalibrierungssender jeweils zu den SCSs 10 auszubreiten, so dass die genauen Ankunftszeiten tatsächlich T₀ + T_AC + e1 und T₀ + T_BC + e2 sind. Solche Fehler wird es aufgrund eines gewissen Ausmaßes an Verzögerungen bezüglich der Signalausbreitung durch die Luft geben, d.h. von der Antenne des Kalibrierungssenders zu den SCS-Antennen; jedoch wird es die Fehler primär aufgrund von Zeitschwankungscharakteristiken bei den SCS-Vorstufenkomponenten geben. Die Fehler e1 und e2 können nicht per se bestimmt werden, weil das System die genaue Zeit (T₀), zu welcher das Kalibrierungssignal gesendet wurde, nicht kennt. Das System kann jedoch den Fehler bezüglich der Differenz bezüglich der Ankunftszeit des Kalibrierungssignals bei den jeweiligen SCSs 10 aus irgendeinem gegebenen Paar von SCSs bestimmen. Dieser TDOA-Fehlerwert wird als die Differenz zwischen dem gemessenen TDOA-Wert und dem theoretischen TDOA-Wert τ₀ definiert, wobei τ₀ die theoretischen Differenzen zwischen den theoretischen Verzögerungswerten T_AC und T_BC bezeichnet. Theoretische TDOA-Werte für jedes Paar von SCSs 10 und jeden Kalibrierungssender sind bekannt, weil die Positionen der SCSs 10 und des Kalibrierungssenders und die Geschwindigkeit, mit welcher sich das Kalibrierungssignal ausbreitet, bekannt sind. Die gemessene TDOA-Grundlinie (TDOA_A-B) kann als TDOA_A-B = τ₀ + ε dargestellt werden, wobei ε = e1 – e2. Auf eine gleiche Weise wird ein Kalibrierungssignal von einem zweiten Kalibrierungssender bei einer Stelle "D" Fehler e3 und e4 zugeordnet haben. Der ultimative Wert von ε, der von TDOA-Messungen für einen Zielsender zu subtrahieren ist, wird eine Funktion (z.B. ein gewichteter Durchschnitt) von den ε-Werten sein, die für einen oder mehrere Kalibrierungssender abgeleitet sind. Daher wird eine gegebene TDOA-Messung (TDOA_gemessen) für ein Paar von SCSs 10 bei Stellen "X" und "Y" und einen drahtlosen Zielsender bei einer unbekannten Stelle wie folgt korrigiert werden: TDOAX-Y = TDOAgemessen – ε ε = k1ε1 + k2ε2 + ... kNεN,wobei k1, k2, etc. Gewichtungsfaktoren sind und ε1, ε2, etc. die durch Subtrahieren der gemessenen TDOA-Werte von den theoretischen Werten für jeden Kalibrierungssender bestimmten Fehler sind. Bei diesem Beispiel kann ein Fehlerwert ε1 der Fehlerwert sein, der zu dem Kalibrierungssender bei einer Stelle "C" in der Zeich nung zugeordnet ist. Die Gewichtungsfaktoren werden durch den Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems bestimmt und in die Konfigurationstabellen für jede Grundlinie eingegeben. Der Bediener wird den Abstand von jedem Kalibrierungssender zu den SCSs 10 bei Stellen "X" und "Y" berücksichtigen, die empirisch bestimmte Sichtlinie von jedem Kalibrierungssender zu den SCSs 10 bei den Stellen "X" und "Y" und den Beitrag, den jedes SCS "X" und "Y" zu einer Lokalisierungsschätzung eines drahtlosen Senders gemacht haben würde, der in der Nähe eines jeweiligen Kalibrierungssenders angeordnet sein könnte. Im Allgemeinen werden Kalibrierungssender, die näher zu den SCSs 10 bei Stellen "X" und "Y" sind, höher als Kalibrierungssender gewichtet, die weiter entfernt sind, und Kalibrierungssender mit besserer Sichtlinie zu den SCSs 10 bei den Stellen "X" und "Y" werden höher gewichtet werden als Kalibrierungssender mit schlechterer Sichtlinie.
Jede Fehlerkomponente ε1, ε2, etc., und daher die resultierende Fehlerkomponente ε, kann über der Zeit weit und wild variieren, weil einiges der Fehlerkomponente aufgrund einer Mehrwegereflexion von dem Kalibrierungssender zu jedem SCS 10 erfolgt. Die Mehrwegereflexion ist äußerst pfadabhängig und wird daher von Messung zu Messung und von Pfad zu Pfad variieren. Es ist keine Aufgabe dieses Verfahrens, die Mehrwegereflexion für diese Kalibrierungspfade zu bestimmen, sondern vielmehr den Teil der Fehler zu bestimmen, die ein Beitrag zu den Komponenten der SCSs 10 sind. Typischerweise werden daher die Fehlerwerte e1 und e3 eine gemeinsame Komponente haben, da sie sich auf dasselbe erste SCS 10A beziehen. Gleichermaßen werden auch die Fehlerwerte e2 und e4 eine gemeinsame Komponente haben, da sie sich auf das zweite SCS 10B beziehen. Es ist bekannt, dass, während die Mehrwegekomponenten wild variieren können, die Komponentenfehler langsam variieren und typischerweise sinusförmig variieren. Daher werden bei dem externen Kalibrierungsverfahren die Fehlerwerte ε unter Verwendung eines gewichteten Zeitbasis-Filters gefiltert, das die Gewichtung der wild variierenden Mehrwegekomponenten erniedrigt, während die sich relativ langsam ändernden Fehlerkomponenten, die ein Beitrag zu den SCSs 10 sind, bewahrt werden. Ein derartiges beispielhaftes Filter, das bei dem externen Kalibrierungsverfahren verwendet wird, ist das Kalman-Filter.
Die Periode zwischen Kalibrierungsübertragungen wird in Abhängigkeit von den Fehlerdriftraten, die für die SCS-Komponenten bestimmt werden, variiert. Die Periode der Driftrate sollte viel länger als die Periode des Kalibrierungsintervalls sein. Das drahtlose Lokalisierungssystem überwacht die Periode der Driftrate zum kontinuierli chen Bestimmen der Rate einer Änderung und kann das Kalibrierungsintervall periodisch einstellen, wenn es nötig ist. Typischerweise ist die Kalibrierungsrate für ein drahtloses Lokalisierungssystem, wie beispielsweise eines gemäß der vorliegenden Erfindung, zwischen 10 und 30 Minuten. Dies entspricht gut der typischen Zeitperiode für die Registrierungsrate in einem drahtlosen Kommunikationssystem. Wenn das drahtlose Lokalisierungssystem zu bestimmen hätte, dass das Kalibrierungsintervall auf eine Rate eingestellt werden muss, die schneller als die Registrierungsrate des drahtlosen Kommunikationssystems ist, dann würde der AP 14 (1) den Kalibrierungssender automatisch zwingen, durch Durchführen eines Pagings bzw. eines Funkrufs zu dem Sender bei dem vorgeschriebenen Intervall zu senden. Jeder Kalibrierungssender ist individuell adressierbar, und daher kann das zu jedem Kalibrierungssender gehörende Kalibrierungsintervall unterschiedlich sein.
Da die Kalibrierungssender, die bei dem externen Kalibrierungsverfahren verwendet werden, Standardtelefone sind, muss das drahtlose Lokalisierungssystem einen Mechanismus zum Unterscheiden von diesen Telefonen von den anderen drahtlosen Sendern haben, die für verschiedene Anwendungszwecke lokalisiert sind. Das drahtlose Lokalisierungssystem hält eine Liste der Identitäten der Kalibrierungssender, und zwar typischerweise im TLP 12 und im AP 14. Bei einem zellularen System kann die Identität des Kalibrierungssenders die Mobilfunkidentitätsnummer oder MIN sein. Wenn der Kalibrierungssender eine Übertragung durchführt, wird die Übertragung von jedem SCS 10 empfangen und durch das geeignete SCS 10 demoduliert. Das drahtlose Lokalisierungssystem vergleicht die Identität der Übertragung mit einer im voraus gespeicherten Aufgabenliste von Identitäten aller Kalibrierungssender. Wenn das drahtlose Lokalisierungssystem bestimmt, dass die Übertragung eine Kalibrierungsübertragung war, dann initiiert das drahtlose Lokalisierungssystem eine externe Kalibrierungsverarbeitung.
Internes Kalibrierungsverfahren
Zusätzlich zu dem externen Kalibrierungsverfahren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, alle Kanäle des digitalen Breitbandempfängers zu kalibrieren, der im SCS 10 eines drahtlosen Lokalisierungssystems verwendet wird. Das externe Kalibrierungsverfahren wird typischerweise nur einen einzigen Kanal der mehreren Kanäle kalibrieren, die durch den digitalen Breitbandempfänger verwendet werden. Dies erfolgt aufgrund dessen, dass die festen Kalibrierungssender typischerweise zum Steuerkanal höchster Leistung abtasten werden, der typischerweise jedes Mal derselbe Steuerkanal sein wird. Die Übertragungsfunktion eines digitalen Breitbandempfängers zusammen mit den anderen zugehörigen Komponenten, bleibt jedoch nicht perfekt konstant und wird mit der Zeit und der Temperatur variieren. Daher gibt es keine Sicherstellung, dass die übrigen Kanäle auch kalibriert werden, selbst wenn das externe Kalibrierungsverfahren einen einzigen Kanal erfolgreich kalibrieren kann.
Das interne Kalibrierungsverfahren, das im Ablaufdiagramm der 2H dargestellt ist, ist besonders zum Kalibrieren eines einzelnen ersten Empfängersystems (d.h. SCS 10) geeignet, das durch eine zeit- und frequenzvariierende Übertragungsfunktion charakterisiert ist, wobei die Übertragungsfunktion definiert, wie die Amplitude und die Phase eines empfangenen Signals durch das Empfängersystem geändert werden wird, und das Empfängersystem wird in einem Lokalisierungssystem verwendet, um die Lokalisierung eines drahtlosen Senders durch teilweises Bestimmen einer Differenz bezüglich einer Zeit einer Ankunft eines Signals zu bestimmen, das durch den drahtlosen Sender gesendet und durch das Empfängersystem empfangen ist, um kalibriert zu werden, und ein weiteres Empfängersystem, und wobei die Genauigkeit der Lokalisierungsabschätzung teilweise von der Genauigkeit von TDOA-Messungen abhängt, die durch das System gemacht werden. Ein Beispiel einer AMPS-RCC-Übertragungsfunktion ist in 2I gezeigt, welche zeigt, wie die Phase der Übertragungsfunktion über die 21 Steuerkanäle variiert, die 630 kHz überspannen.
Nimmt man Bezug auf 2H enthält das interne Kalibrierungsverfahren die Schritte zum temporären und elektronischen Trennen der Antenne, die durch ein Empfängersystem verwendet wird, von dem Empfängersystem (Schritt S-20); zum Injizieren eines intern erzeugten Breitbandsignals mit bekannten und stabilen Signalcharakteristiken in das erste Empfängersystem (Schritt S-21); zum Verwenden des erzeugten Breitbandsignals, um eine Abschätzung der Art zu erhalten, auf welche die Übertragungsfunktion über der Bandbreite des ersten Empfängersystems variiert (Schritt S-22); und zum Verwenden der Abschätzung zum Abschwächen der Effekte der Variation der ersten Übertragungsfunktion bei den Zeit- und Frequenzmessungen, die durch das erste Empfängersystem durchgeführt werden (Schritt S-23). Ein Beispiel eines stabilen Breitbandsignals, das für eine interne Kalibrierung verwendet wird, ist ein comb-Signal, das aus mehreren einzelnen Frequenzelementen mit gleicher Amp litude mit einer bekannten Beabstandung, wie beispielsweise 5 kHz, besteht. Ein Beispiel für ein solches Signal ist in 2I gezeigt.
Die Antenne muss während des internen Kalibrierungsprozesses temporär getrennt werden, um zu verhindern, dass externe Signale in den Breitbandempfänger eintreten, und um zu garantieren, dass der Empfänger nur das stabile Breitbandsignal empfängt. Die Antenne wird nur für einige Millisekunden elektronisch getrennt, um die Möglichkeit eines Verlierens von zu viel eines Signals von einem drahtlosen Sender zu minimieren. Zusätzlich wird eine interne Kalibrierung typischerweise sofort nach einer externen Kalibrierung durchgeführt, um die Möglichkeit zu minimieren, dass irgendeine Komponente in dem SCS 10 während des Intervalls zwischen der externen und der internen Kalibrierung abdriftet. Die Antenne wird von dem Breitbandempfänger unter Verwendung von zwei elektronisch gesteuerten RF-Relais (nicht gezeigt) getrennt. Ein RF-Relais kann keine perfekte Isolierung zwischen einem Eingang und einem Ausgang zur Verfügung stellen, selbst wenn es in der "AUS"-Position ist, aber es kann eine Isolierung von bis zu 70 dB zur Verfügung stellen. Zwei Relais können in Reihe verwendet werden, um das Ausmaß an Isolierung zu erhöhen und um weiter sicherzustellen, dass kein Signal von der Antenne zu dem Breitbandempfänger während einer Kalibrierung herauskommt. Gleichermaßen wird dann, wenn die interne Kalibrierungsfunktion nicht verwendet wird, das interne Kalibrierungssignal ausgeschaltet, und werden die zwei RF-Relais auch ausgeschaltet, um ein Herauskommen der internen Kalibrierungssignale in den Breitbandempfänger zu verhindern, wenn der Empfänger Signale von drahtlosen Sendern sammelt.
Das externe Kalibrierungsverfahren stellt eine absolute Kalibrierung eines einzigen Kanals zur Verfügung und das interne Kalibrierungsverfahren kalibriert dann jeden anderen Kanal relativ zu dem Kanal, der absolut kalibriert worden war. Das comb-Signal ist besonders als stabiles Breitbandsignal geeignet, weil es auf einfache Weise unter Verwendung eines gespeicherten Duplikats des Signals und eines Digital/Analog-Wandlers erzeugt werden kann.
Externe Kalibrierung unter Verwendung eines breitbandigen Kalibrierungssignals
Das als nächstes beschriebene externe Kalibrierungsverfahren kann in Verbindung mit einem Empfängersystem des SCS 10 verwendet werden, das durch eine zeit- und frequenzvariierende Übertragungsfunktion charakterisiert ist, welches vorzugs weise die Antennen, die Filter, die Verstärker, die Duplexer, die Mehrfachkoppler, die Teiler und die Verkabelung enthält, welche zu dem SCS-Empfängersystem gehören. Das Verfahren enthält den Schritt zum Senden eines stabilen bekannten breitbandigen Kalibrierungssignals von einem externen Sender. Das breitbandige Kalibrierungssignal wird dann dazu verwendet, die Übertragungsfunktion über einer vorgeschriebenen Bandbreite des SCS-Empfängersystems abzuschätzen. Die Abschätzung der Übertragungsfunktion wird darauf folgend dazu verwendet, die Effekte einer Variation der Übertragungsfunktion auf nachfolgende TDOA/FDOA-Messungen abzuschwächen. Die externe Übertragung ist vorzugsweise von kurzer Dauer und niedriger Leistung, um eine Interferenz mit dem drahtlosen Kommunikationssystem zu vermeiden, das ein Host für das drahtlose Lokalisierungssystem ist.
Bei dem bevorzugten Verfahren wird das SCS-Empfängersystem mit dem externen Sender synchronisiert. Eine solche Synchronisierung kann unter Verwendung von GPS-Zeitgabeeinheiten durchgeführt werden. Darüber hinaus kann das Empfängersystem programmiert werden, um die gesamte Bandbreite des Kalibrierungssystems nur zu der Zeit zu empfangen und zu verarbeiten, zu welcher das Kalibrierungssignal gesendet wird. Das Empfängersystem wird keine Kalibrierungsverarbeitung zu irgendeiner Zeit durchführen, die eine andere als die ist, zu welcher es synchron zu den externen Kalibrierungsübertragungen ist. Zusätzlich wird eine drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen dem Empfängersystem und dem externen Kalibrierungssender verwendet, um Befehle und Antworten auszutauschen. Der externe Sender kann eine Richtantenne verwenden, um das Breitbandsignal nur zu den Antennen des SCS-Empfängersystems zu führen. Eine solche Richtantenne kann eine Yagi-Antenne (d.h. ein linearer Längsstrahler) sein. Das Kalibrierungsverfahren enthält vorzugsweise ein Durchführen der externen Übertragung nur dann, wenn die Richtantenne auf die Antennen des Empfängersystems gerichtet ist und das Risiko einer Mehrwegereflexion gering ist.
Kalibrierung für Stationsvorspannungen
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kalibrierungsverfahren zum Korrigieren von Stationsvorspannungen in einem SCS-Empfängersystem. Die "Stationsvorspannung" ist als die endliche Verzögerung zwischen dann, wenn ein RF-Signal von einem drahtlosen Sender die Antenne erreicht, und dann, wenn dieses selbe Signal den Breitbandempfänger erreichte, definiert. Das erfinderische Ver fahren enthält den Schritt zum Messen der Länge des Kabels von den Antennen zu den Filtern und zum Bestimmen der entsprechenden Verzögerungen, die zu der Kabellänge gehören. Zusätzlich enthält das Verfahren ein Injizieren eines bekannten Signals in das Filter, den Duplexer, den Mehrfachkoppler oder den RF-Teiler und zum Messen der Verzögerung und der Phasenantwort gegenüber der Frequenzantwort von der Eingabe zu jeder Vorrichtung zu dem Breitbandempfänger. Die Verzögerungs- und Phasenwerte werden dann kombiniert und dazu verwendet, nachfolgende Lokalisierungsmessungen zu korrigieren. Wenn es mit der auf GPS basierenden Zeitgabeerzeugung verwendet wird, die oben beschrieben ist, enthält das Verfahren vorzugsweise ein Korrigieren der GPS-Kabellängen. Darüber hinaus wird ein extern erzeugtes Referenzsignal vorzugsweise dazu verwendet, Änderungen bezüglich einer Stationsvorspannung zu überwachen, die aufgrund einer Alterung und des Wetters auf treten können. Schließlich wird die Stationsvorspannung durch einen RF-Kanal und für jedes Empfängersystem im drahtlosen Lokalisierungssystem vorzugsweise in Tabellenform im drahtlosen Lokalisierungssystem zur Verwendung bei einem Korrigieren einer nachfolgenden Lokalisierungsverarbeitung gespeichert.
Leistungsfähigkeitsüberwachung
Das drahtlose Lokalisierungssystem verwendet Verfahren gleich einer Kalibrierung zur Leistungsfähigkeitsüberwachung auf einer regelmäßigen und fortlaufenden Basis. Diese Verfahren sind in den Ablaufdiagrammen der 2K und 2L gezeigt. Zwei Verfahren zur Leistungsfähigkeitsüberwachung werden verwendet: feste Telefone und ein Antriebstesten von sorgfältig geprüften Stellen. Das Verfahren mit festen Telefonen weist die folgenden Schritte auf (siehe 2K):
standardmäßige drahtlose Sender sind permanent bei verschiedenen Stellen innerhalb des Versorgungsbereichs des drahtlosen Lokalisierungssystems platziert (diese sind dann als die festen Telefone bekannt) (Schritt S-30);
die Stellen, bei welchen die festen Telefone platziert worden sind, werden sorgfältig geprüft, so dass ihre Stelle bis zu innerhalb einer vorbestimmten Entfernung, wie beispielsweise zehn Fuß, genau bekannt ist (Schritt S-31);
die genau geprüften Stellen werden in einer Tabelle im AP 14 gespeichert (Schritt S-32);
es wird zugelassen, dass sich die festen Telefone bei dem drahtlosen Kommunikationssystem mit der Rate und dem Intervall registrieren, die durch das drahtlose Kommunikationssystem für alle drahtlosen Sender an dem System eingestellt sind (Schritt S-33);
bei jeder Registrierungsübertragung durch ein festes Telefon lokalisiert das drahtlose Lokalisierungssystem das feste Telefon unter Verwendung einer normalen Lokalisierungsverarbeitung (wie bei den Kalibrierungssendern kann das drahtlose Lokalisierungssystem eine Übertragung derart identifizieren, dass sie von einem festen Telefon ist, indem die Identitäten in einer Tabelle gespeichert sind) (Schritt S-34);
das drahtlose Lokalisierungssystem berechnet einen Fehler zwischen der berechneten Stelle, die durch die Lokalisierungsverarbeitung bestimmt ist, und der gespeicherten Stelle, die durch eine genaue Prüfung bestimmt ist (Schritt S-35);
die Stelle, der Fehlerwert und andere gemessene Parameter werden zusammen mit einem Zeitstempel in einer Datenbank im AP 14 gespeichert (Schritt S-36);
der AP 14 überwacht den momentanen Fehler und andere gemessene Parameter (die gemeinsam erweiterte Lokalisierungsaufzeichnung genannt werden) und berechnet zusätzlich verschiedene statistische Werte des Fehlers (der Fehler) und anderer gemessener Parameter (Schritt S-37); und
wenn irgendeiner des Fehlers oder der anderen Werte eine vorbestimmte Schwelle oder einen historischen statistischen Wert übersteigt, und zwar entweder momentan oder nach einem Durchführen einer statistischen Filterung über eine vorgeschriebene Anzahl von Lokalisierungsschätzungen, signalisiert der AP 14 einen Alarm zu dem Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems (Schritt S-38).
Die erweiterte Lokalisierungsaufzeichnung enthält eine große Anzahl von gemessenen Parametern, die nützlich zum Analysieren der momentanen und historischen Leistungsfähigkeit des drahtlosen Lokalisierungssystems sind. Diese Parameter enthalten folgendes: den RF-Kanal, der durch den drahtlosen Sender verwendet wird; den (die) Antennenanschluss (Antennenanschlüsse), der (die) durch das drahtlose Lokalisierungssystem zum Demodulieren der drahtlosen Übertragung verwendet wird (werden), die Antennenanschlüsse, von welchen das drahtlose Lokalisierungssystem RF-Daten, die Spitze, den Durchschnitt und die Varianz bezüglich einer Leistung der Übertragung über das zur Lokalisierungsverarbeitung verwendete Intervall anforderte, das SCS 10 und den Antennenanschluss, die als die Referenz zur Lokalisierungsverarbeitung ausgewählt sind, den Korrelationswert aus der Kreuzspektrumskorrelation zwischen jedem anderen SCS 10 und der Antenne, die bei einer Lokalisierungsverarbeitung verwendet wird, und das Referenz-SCS 10 und eine Antenne, den Verzögerungswert für jede Grundlinie, die Mehrwege-Abschwächungsparameter und die restlichen Werte, die nach den Mehrwege-Abschwächungsberechnungen übrig bleiben. Jeder dieser gemessenen Parameter kann durch das drahtlose Lokalisierungssystem zum Zwecke eines Bestimmens überwacht werden, wie das drahtlose Lokalisierungssystem arbeitet. Ein Beispiel des Typs einer Überwachung, die durch das drahtlose Lokalisierungssystem durchgeführt wird, kann die Varianz zwischen dem momentanen Wert der Korrelation auf einer Grundlinie und historischen Bereich des Korrelationswert sein. Ein weiteres kann die Varianz zwischen dem momentanen Wert der empfangenen Leistung bei einer bestimmten Antenne und dem historischen Bereich der empfangenen Leistung sein. Viele andere statistische Werte können berechnet werden, und diese Liste ist nicht erschöpfend.
Die Anzahl fester Telefone, die in den Versorgungsbereich des drahtlosen Lokalisierungssystems platziert sind, kann basierend auf der Dichte der Zellenstellen, der Schwierigkeit des Gebiets bzw. Terrains und der historischen Einfachheit, mit welcher drahtlose Kommunikationssysteme in dem Gebiet gearbeitet haben, bestimmt werden. Typischerweise ist das Verhältnis etwa ein festes Telefon für jeweils sechs Zellenstellen, jedoch kann in einigen Gebieten ein Verhältnis von Eins zu Eins erforderlich sein. Die festen Telefone stellen eine kontinuierliche Einrichtung zum Überwachen der Leistungsfähigkeit des drahtlosen Lokalisierungssystems zur Verfügung, sowie die Überwachung irgendwelcher Änderungen bezüglich des Frequenzplans, die der Träger durchgeführt haben kann. Viele Male werden Änderungen bezüglich des Frequenzplans eine Variation bezüglich der Leistungsfähigkeit des drahtlosen Lokalisierungssystems verursachen, und die Leistungsfähigkeitsüberwachung der festen Telefone sorgt für eine sofortige Anzeige zu dem Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems.
Ein Antriebstesten von genau geprüften Stellen ist sehr ähnlich der Überwachung mittels festem Telefon. Feste Telefone können typischerweise nur in Räumen angeordnet sein, in welchen ein Zugriff auf eine Energie verfügbar ist (d.h. die Telefone müssen kontinuierlich eingeschaltet sein, um effektiv zu sein). Um eine vollständigere Messung der Leistungsfähigkeit der Lokalisierungsleistungsfähigkeit zu erhalten, wird auch ein Antriebstesten von Teststellen außerhalb von Räumen durchgeführt. Nimmt man Bezug auf 2L, werden wie bei den festen Telefonen vorgeschriebene Teststellen im gesamten Versorgungsbereich des drahtlosen Lokalisierungssystems bis zu innerhalb von zehn Fuß genau geprüft (Schritt S-40). Jede Teststelle ist einem Code zugeordnet, wobei der Code aus entweder "*" oder "#", gefolgt durch eine Sequenznummer besteht (Schritt S-41). Beispielsweise kann "*1001" bis "*1099" eine Sequenz von 99 Codes sein, die für Teststellen verwendet werden. Diese Codes sollten Sequenzen sein, die dann, wenn sie gewählt werden, für das drahtlose Kommunikationssystem bedeutungslos sind (d.h. die Codes führen nicht zu einer Eigenschaft oder einer anderen Umsetzung, die im MSC auftritt, außer für eine Abfang- bzw. Entdeckungsnachricht). Der AP 14 speichert den Code für jede Teststelle zusammen mit der genau geprüften Lokalisierung (Schritt S-42). Nach diesen Anfangsschritten wird irgendein drahtloser Sender, der irgendeinen der Codes wählt, unter Verwendung einer normalen Lokalisierungsverarbeitung getriggert und lokalisiert werden (Schritte S-43 und S-44). Das drahtlose Lokalisierungssystem berechnet automatisch einen Fehler zwischen der durch die Lokalisierungsverarbeitung bestimmten berechneten Lokalisierung und der durch eine genaue Prüfung bestimmten gespeicherten Lokalisierung, und die Lokalisierung und der Fehlerwert werden zusammen mit einem Zeitstempel in einer Datenbank im AP 14 gespeichert (Schritte S-45 und S-46). Der AP 14 überwacht den momentanen Fehler, sowie verschiedene historische statistische Werte des Fehlers. Wenn die Fehlerwerte eine vorbestimmte Schwelle oder einen historischen statistischen Wert übersteigen, und zwar entweder momentan oder nach einem Durchführen einer statistischen Filterung über eine vorgeschriebene Anzahl von Lokalisierungsschätzungen, signalisiert der AP 14 einen Alarm zu dem Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems (Schritt S-47).
TDOA-Lokalisierungsprozessor (TLP)
Der TLP 12, der in den 1, 1A und 3 gezeigt ist, ist ein zentralisiertes digitales Signalverarbeitungssystem, das viele Aspekte des drahtlosen Lokalisierungssystems managt, insbesondere die SCSs 10, und eine Steuerung über die Lokalisierungsverarbeitung zur Verfügung stellt. Weil eine Lokalisierungsverarbeitung DSP-intensiv ist, besteht einer der Hauptvorteile des TLP 12 darin, dass die DSP-Ressourcen bei einer Lokalisierungsverarbeitung gemeinsam genutzt werden können, die durch Über tragungen bei irgendeinem der SCSs 10 in einem drahtlosen Lokalisierungssystem initiiert wird. Das bedeutet, dass die zusätzlichen Kosten von DSPs bei den SCSs 10 dadurch reduziert werden, dass man die Ressource zentral verfügbar hat. Wie es in 3 gezeigt ist, gibt es drei Hauptkomponenten des TLP 12: DSP-Module 12-1, T1/E1-Kommunikationsmodule 12-2 und ein Steuermodul 12-3.
Die T1/E1-Kommunikationsmodule 12-2 stellen die Kommunikationsschnittstelle zu den SCSs 10 zur Verfügung (T1 und E1 sind Standardkommunikationsgeschwindigkeiten, die in der ganzen Welt verfügbar sind). Jedes SCS 10 kommuniziert mit einem TLP 12 unter Verwendung von einem oder mehreren DSOs (welche typischerweise 56 Kbps oder 64 Kbps sind). Jedes SCS 10 verbindet typischerweise eine Teil-T1- oder -E1-Schaltung unter Verwendung von z.B. einer Add/Drop-Einheit oder einer Kanalbank bei der Zellenstelle. Häufig wird diese Schaltung mit der Basisstation gemeinsam genutzt, die mit der MSC kommuniziert. Bei einer zentralen Stelle werden die zu der Basisstation zugeordneten DSOs von den zu den SCSs 10 zugeordneten DSOs getrennt. Dies wird typischerweise extern zu dem TLP 12 unter Verwendung eines digitalen Zugriffs- und Steuersystems (DACS) 13A erreicht, das nicht nur die DSOs trennt, sondern auch die DSOs von mehreren SCSs 10 auf vollständige T1- oder E1-Schaltungen aufbaut. Diese Schaltungen verbinden dann von dem DACS 13A zu dem DACS 13B und dann zu dem T1/E1-Kommunikationsmodul auf dem TLP 12. Jedes T1/E1-Kommunikationsmodul enthält einen ausreichenden digitalen Speicher, um Pakete von Daten zu und von jedem SCS 10 zu puffern, das mit dem Modul kommuniziert. Ein einzelnes TLP-Gehäuse kann eines oder mehrere T1/E1-Kommunikationsmodule unterstützen.
Die DSP-Module 12-1 stellen ein Pool-Betriebsmittel bzw. eine Pool-Ressource zur Lokalisierungsverarbeitung zur Verfügung. Ein einzelnes Modul kann typischerweise zwei bis acht digitale Signalprozessoren enthalten, von welchen jeder gleich zur Lokalisierungsverarbeitung verfügbar ist. Zwei Typen einer Lokalisierungsverarbeitung werden unterstützt: eine auf einer zentralen Basis und eine auf einer Stationsbasis, die nachfolgend in weiterem Detail beschrieben werden. Die TLP-Steuerung 12-3 managt das (die) DSP-Modul(e) 12-1, um einen optimalen Durchsatz zu erhalten. Jedes DSP-Modul enthält ausreichenden digitalen Speicher zum Speichern aller Daten, die zur Lokalisierungsverarbeitung nötig sind. Ein DSP ist nicht beteiligt, bis alle Daten, die zum Beginnen einer Lokalisierungsverarbeitung nötig sind, von jedem der beteiligten SCSs 10 zu dem digitalen Speicher auf dem DSP-Modul bewegt worden sind. Nur dann wird einem DSP die spezifische Aufgabe zugeteilt, einen spezifischen drahtlosen Sender zu lokalisieren. Unter Verwendung dieser Technik werden die DSPs, die eine teure Ressource sind, niemals wartend gehalten. Ein einziges TLP-Gerät kann eines oder mehrere DSP-Module unterstützen.
Das Steuermodul 12-3 stellt das Echtzeitmanagement der gesamten Lokalisierungsverarbeitung innerhalb des drahtlosen Lokalisierungssystems zur Verfügung. Der AP 14 ist die Managementeinheit auf oberster Ebene innerhalb des drahtlosen Lokalisierungssystems, jedoch ist seine Datenbankarchitektur nicht ausreichend schnell, um die Entscheidungsbildung in Echtzeit durchzuführen, wenn Übertragungen auftreten. Das Steuermodul 12-3 empfängt Nachrichten von den SCSs 10, die folgendes enthalten: einen Status, eine spektrale Energie in verschiedenen Kanälen für verschiedene Antennen, demodulierte Nachrichten und Diagnostiken. Dies ermöglicht der Steuerung, Ereignisse, die im drahtlosen Lokalisierungssystem auftreten, kontinuierlich zu bestimmen, sowie Befehle zum Vornehmen bestimmter Aktionen zu senden. Wenn ein Steuermodul demodulierte Nachrichten von den SCSs 10 empfängt, entscheidet das Steuermodul, ob eine Lokalisierungsverarbeitung für eine bestimmte drahtlose Übertragung erforderlich ist. Das Steuermodul 12-3 bestimmt auch, welche SCSs 10 und Antennen bei einer Lokalisierungsverarbeitung zu verwenden sind, einschließlich, ob eine Lokalisierungsverarbeitung auf zentraler Basis oder auf Stationsbasis zu verwenden ist. Das Steuermodul befiehlt den SCSs 10 die nötigen Daten zurückzubringen und befiehlt den Kommunikationsmodulen und den DSP-Modulen, ihre nötigen Rollen bei einer Lokalisierungsverarbeitung sequenziell durchzuführen. Diese Schritte werden in weiterem Detail nachfolgend beschrieben.
Das Steuermodul 12-3 unterhält eine Tabelle, die als Tabelle für ein Signal von Interesse (SOIT) bekannt ist. Diese Tabelle enthält alle Kriterien, die zum Triggern einer Lokalisierungsverarbeitung bei einer bestimmten drahtlosen Übertragung verwendet werden können. Die Kriterien können beispielsweise die Mobilfunk-Identitätsnummer, die ID der mobilen Station, die elektronische serielle Nummer, gewählte Ziffern, die System-ID, die RF-Kanalnummer, die Zellenstellennummer oder die Sektornummer, den Typ einer Übertragung und andere Typen von Datenelementen enthalten. Einige der Triggerereignisse können höhere oder niedrigere Prioritätsebenen haben, die zu ihnen gehören, zur Verwendung beim Bestimmen der Reihenfolge einer Verarbeitung. Lokalisierungstrigger höherer Priorität werden immer vor Lokalisierungstriggern niedrigerer Priorität arbeiten. Jedoch wird ein Trigger niedrigerer Priorität, der eine Lokalisierungsverarbeitung begonnen hat, die Verarbeitung beenden, bevor ihr eine Aufgabe höherer Priorität zugeordnet wird. Die Haupt-Aufgabenliste für das drahtlose Lokalisierungssystem wird auf dem AP 14 unterhalten und Kopien der Aufgabenliste werden automatisch zu der Tabelle für Signale von Interesse in jedem TLP 12 im drahtlosen Lokalisierungssystem heruntergeladen. Die vollständige Tabelle für Signale von Interesse wird zu einem TLP 12 heruntergeladen, wenn der TLP 12 rückgesetzt wird oder zum ersten Mal startet. Nach diesen zwei Ereignissen werden nur Änderungen von dem AP 14 zu jedem TLP 12 heruntergeladen, um Kommunikationsbandbreite zu sparen. Das Kommunikationsprotokoll von dem TLP 12 zu dem AP 14 enthält vorzugsweise eine ausreichende Redundanz und eine Fehlerprüfung, um zu verhindern, dass jemals unrichtige Daten in die Tabelle für Signale von Interesse eingegeben werden. Wenn der AP 14 und der TLP 12 periodisch Reserveverarbeitungskapazität verfügbar haben, bestätigt der AP 14 erneut Einträge in der Tabelle für Signale von Interesse, um sicherzustellen, dass alle Einträge der Tabelle für Signale von Interesse im drahtlosen Lokalisierungssystem in vollständiger Synchronisation sind.
Jede TLP-Einheit hat eine zu der Einheit gehörende maximale Kapazität. Beispielsweise kann eine einzige TLP-Einheit bzw. ein einziges TLP-Gehäuse nur eine ausreichende Kapazität haben, um zwischen 48 und 60 SCSs 10 zu unterstützen. Wenn ein drahtloses Kommunikationssystem größer als die Kapazität einer einzelnen TLP-Einheit ist, werden mehrere TLP-Einheiten unter Verwendung eines Ethernet-Netzwerks miteinander verbunden. Das Steuermodul 12-3 ist verantwortlich für Zwischen-TLP-Kommunikationen und eine Netzwerkbildung und kommuniziert mit den Steuermodulen in einer anderen TLP-Einheit und mit Anwendungsprozessoren 14 über das Ethernet. Zwischen-TLP-Kommunikationen sind dann erforderlich, wenn eine Lokalisierungsverarbeitung die Verwendung von SCSs 10 erfordert, die mit einer anderen TLP-Einheit verbunden sind. Eine Lokalisierungsverarbeitung für jede drahtlose Übertragung ist einem einzelnen DSP-Modul in einer einzigen TLP-Einheit zugeordnet. Die Steuermodule 12-3 in der TLP-Einheit wählen das DSP-Modul aus, auf welchem eine Lokalisierungsverarbeitung durchzuführen ist, und führen dann alle RF-Daten, die bei einer Lokalisierungsverarbeitung verwendet werden, zu diesem DSP-Modul. Wenn RF-Daten von den SCSs 10 erforderlich sind, die mit mehr als einem TLP 12 verbunden sind, dann kommunizieren die Steuermodule in allen nötigen TLP-Einheiten, um die RF-Daten von allen nötigen SCSs 10 zu ihren jeweiligen angeschlossenen TLPs 12 und dann zu dem DSP-Modul und der TLP-Einheit zu be wegen, die der Lokalisierungsverarbeitung zugeordnet sind. Das Steuermodul unterstützt zwei vollständig unabhängige Ethernet-Netzwerke zur Redundanz. Eine Unterbrechung oder ein Fehler in irgendeinem Netzwerk veranlasst, dass die beeinflussten TLPs 12 sofort alle Kommunikationen zu dem anderen Netzwerk verschieben.
Die Steuermodule 12-3 unterhalten eine vollständige Netzwerkkarte des drahtlosen Lokalisierungssystems, einschließlich der SCSs 10, die zu jeder TLP-Einheit gehören. Die Netzwerkkarte ist eine Tabelle, die in dem Steuermodul gespeichert ist, welche eine Liste der Kandidaten-SCS/Antennen enthält, die bei einer Lokalisierungsverarbeitung verwendet werden können, und verschiedene Parameter, die zu jeder der SCS/Antennen gehören. Die Struktur einer beispielhaften Netzwerkkarte ist in 3A gezeigt. Es gibt einen separaten Eintrag in der Tabelle für jede Antenne, die mit einem SCS 10 verbunden ist. Wenn eine drahtlose Übertragung in einem Bereich erfolgt, der durch SCSs 10 versorgt wird, die mit mehr als einer TLP-Einheit kommunizieren, bestimmen die Steuermodule in den beteiligten TLP-Einheiten, welche TLP-Einheit die "Master"- bzw. "Haupt"-TLP-Einheit sein wird, zum Zwecke eines Managens einer Lokalisierungsverarbeitung. Typischerweise hat die TLP-Einheit, die zu dem SCS 10 gehört, dass die primäre Kanalzuordnung für die drahtlose Übertragung hat, derart zugeordnet, dass sie der Master ist. Jedoch kann eine andere TLP-Einheit stattdessen zugeordnet sein, wenn dieser TLP temporär keine DSP-Ressourcen zur Lokalisierungsverarbeitung verfügbar hat oder wenn die meisten der bei einer Lokalisierungsverarbeitung beteiligten SCSs 10 mit einer anderen TLP-Einheit verbunden sind und die Steuermodule Zwischen-TLP-Kommunikationen minimieren. Der Entscheidungsbildungsprozess ist vollständig dynamisch, wird aber durch Tabellen in dem TLP 12 unterstützt, der die bevorzugte TLP-Einheit für jede primäre Kanalzuordnung im Voraus bestimmt. Die Tabellen werden durch den Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems erzeugt und unter Verwendung der Netzwerkoperationskonsole programmiert. Die hierin beschriebene Netzwerkbildung funktioniert für sowohl TLP-Einheiten, die zu demselben drahtlosen Träger gehören, sowie für Einheiten, die den Versorgungsbereich zwischen zwei drahtlosen Trägern überlagern oder an diesen grenzen. Somit ist es für einen TLP 12, der zu einem ersten drahtlosen Träger gehört, möglich, dass er vernetzt wird und daher RF-Daten von einem TLP 12 (und den zu diesem TLP 12 gehörenden SCSs 10) empfängt, der zu einem zweiten drahtlosen Träger gehört. Diese Netzwerkbildung ist insbesondere in ländlichen Gebieten wertvoll, in welchen die Leistungsfähigkeit des drahtlosen Lokalisierungssystems durch Nutzen von SCSs 10 bei Zellenstellen von mehreren drahtlosen Trägern verstärkt bzw. verbessert werden kann. Da in vielen Fällen drahtlose Träger Zellenstellen nicht ordnen bzw. zusammenstellen, ermöglicht dieses Merkmal, dass das drahtlose Lokalisierungssystem auf mehr geographisch verteilte Antennen zugreift, als sie verfügbar sein könnten, wenn das drahtlose Lokalisierungssystem nur die Zellenstellen von einem einzigen drahtlosen Träger verwenden würde. Wie es nachfolgend beschrieben ist, kann die geeignete Auswahl und Verwendung von Antennen zur Lokalisierungsverarbeitung die Leistungsfähigkeit des drahtlosen Lokalisierungssystems verbessern.
Das Steuermodul 12-3 führt viele Nachrichten, einschließlich Lokalisierungsaufzeichnungen, zu dem AP 14, von welchen viele nachfolgend beschrieben werden. Jedoch werden normalerweise demodulierte Daten nicht von dem TLP 12 zu dem AP 14 geführt. Wenn jedoch der TLP 12 demodulierte Daten von einem bestimmten drahtlosen Sender empfängt und der TLP 12 den drahtlosen Sender derart identifiziert, dass er ein registrierter Kunde eines zweiten drahtlosen Trägers in einem anderen Versorgungsbereich ist, kann der TLP 12 die demodulierten Daten zu dem ersten (bedienenden) AP 14A führen. Dies wird ermöglichen, dass der erste AP 14A mit einem zweiten AP 14B kommuniziert, der zu dem zweiten drahtlosen Träger gehört, und bestimmt, ob der bestimmte drahtlose Sender für irgendeinen Typ von Lokalisierungsdiensten registriert ist. Wenn es so ist, kann der zweite AP 14B den ersten AP 14A anweisen, die Identität des bestimmten drahtlosen Senders in die Tabelle 14 für Signale von Interesse zu platzieren, so dass der bestimmte drahtlose Sender für so lange lokalisiert sein wird, wie der bestimmte drahtlose Sender in dem Versorgungsbereich des ersten drahtlosen Lokalisierungssystems ist, das zu dem ersten AP 14A gehört. Wenn das erste drahtlose Lokalisierungssystem in einer Zeitperiode, die eine vorbestimmte Schwelle übersteigt, erfasst hat, dass der bestimmte drahtlose Sender nicht registriert ist, kann der erste AP 14A den zweiten AP 14B anweisen, dass die Identität des bestimmten drahtlosen Senders von der Tabelle für Signale von Interesse entfernt wird, und zwar aus dem Grund, dass er nicht mehr in dem Versorgungsbereich vorhanden ist, der zu dem ersten AP 14A gehört.
Diagnoseanschluss
Der TLP 12 unterstützt einen Diagnoseanschluss bzw. ein Diagnoseport, das äußerst nützlich bei dem Betrieb und der Diagnose von Problemen innerhalb des drahtlosen Lokalisierungssystems ist. Auf dieses Diagnoseport kann entweder lokal bei einem TLP 12 oder entfernt über das Ethernet-Netzwerk, das die TLPs 12 mit dem APs verbindet, zugegriffen werden. Das Diagnoseport ermöglicht, dass ein Bediener zu einer Datei alle Demodulations- und RF-Daten schreibt, die von den SCSs 10 empfangen sind, sowie die Zwischen- und Endergebnisse einer gesamten Lokalisierungsverarbeitung. Diese Daten werden von dem TLP 12 nach einer Verarbeitung einer Lokalisierungsschätzung gelöscht, und daher stellt das Diagnoseport die Einrichtung zum Sichern der Daten für eine spätere Nachverarbeitung und eine Analyse zur Verfügung. Die Erfahrung des Erfinders beim Bearbeiten großräumiger drahtloser Lokalisierungssysteme ist so, dass eine sehr kleine Anzahl von Lokalisierungsschätzungen gelegentlich sehr große Fehler haben kann, und diese großen Fehler können die gesamten Betriebsstatistiken des drahtlosen Lokalisierungssystems über irgendeine Messperiode dominieren. Daher ist es wichtig, den Bediener mit einer Gruppe von Werkzeugen zu versehen, die ermöglichen, dass das drahtlose Lokalisierungssystem den Grund für die sehr großen Fehler erfasst und einfängt, um diese Fehler zu diagnostizieren und abzuschwächen. Das Diagnoseport kann eingestellt werden, um die obige Information für alle Lokalisierungsschätzungen, für Lokalisierungsschätzungen von bestimmten drahtlosen Sendern oder bei bestimmten Teststellen oder für Lokalisierungsschätzungen, die ein bestimmtes Kriterium erfüllen, zu sichern bzw. zu speichern. Beispielsweise kann für feste Telefone oder für ein Antriebstesten von vermessenen Stellen das Diagnoseport den Fehler bei der Lokalisierungsschätzung in Echtzeit bestimmen und dann die oben beschriebene Information nur für diejenigen Lokalisierungsschätzungen schreiben, deren Fehler eine vorbestimmte Schwelle übersteigt. Das Diagnoseport bestimmt den Fehler in Echtzeit durch Speichern der vermessenen Breite, der Längskoordinate jedes festen Telefons und jeder Antriebsteststelle in eine Tabelle und darauf folgendes Berechnen eines radialen Fehlers, wenn eine Lokalisierungsschätzung für die entsprechende Teststelle durchgeführt ist.
Redundanz
Die TLPs 12 implementieren eine Redundanz unter Verwendung von mehreren erfinderischen Techniken, welche zulassen, dass das drahtlose Lokalisierungssystem ein M-plus-N-Redundanzverfahren unterstützt. M-plus-N-Redundanz bedeutet, dass N redundante (oder Standby-)TLP-Einheiten verwendet werden, um eine vollständige redundante Sicherung für M online-TLP-Einheiten zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise kann M zehn sein und kann N zwei sein.
Zuerst tauschen die Steuermodule in unterschiedlichen TLP-Einheiten kontinuierlich Status- und "Herzschlag"-Nachrichten in vorbestimmten Zeitintervallen zwischen sich selbst und mit jedem AP 14, der zum Überwachen der TLP-Einheit zugeordnet ist, aus. Somit hat jedes Steuermodul einen kontinuierlichen und vollständigen Status von jedem anderen Steuermodul in dem drahtlosen Lokalisierungssystem. Die Steuermodule in unterschiedlichen TLP-Einheiten wählen periodisch ein Steuermodul in ein TLP 12 derart aus, dass es die Mastersteuerung für eine Gruppe von TLP-Einheiten ist. Die Mastersteuerung kann entscheiden, eine erste TLP-Einheit in einen Offline-Status zu versetzen, wenn der erste TLP 12A einen fehlgeschlagenen oder verschlechterten Zustand in seiner Statusnachricht berichtet, oder wenn der erste TLP 12A darin fehlschlägt, irgendwelche Status- oder Herzschlagnachrichten innerhalb seiner zugeordneten und vorbestimmten Zeit zu berichten. Wenn die Mastersteuerung einen ersten TLP 12A in einen Offline-Status versetzt, kann die Mastersteuerung einen zweiten TLP 12B zuordnen, um eine redundante Umschaltung durchzuführen und um die Aufgaben des auf offline gesetzten ersten TLP 12A anzunehmen. Dem zweiten TLP 12B wird automatisch die Konfiguration gesendet, die in den ersten TLP 12A geladen worden war; diese Konfiguration kann von entweder der Mastersteuerung oder von einem AP 14, der mit den TLPs 12 verbunden ist, heruntergeladen werden. Die Mastersteuerung kann ein Steuermodul an irgendeinem der TLPs 12 sein, der nicht in einem Offline-Status ist, jedoch gibt es eine Präferenz, dass die Mastersteuerung ein Steuermodul in einem Standby-TLP 12 ist. Wenn die Mastersteuerung das Steuermodul in einem Standby-TLP 12 ist, kann die Zeit, die zum Erfassen eines fehlgeschlagenen ersten TLP 12A, zum Versetzen des ersten TLP 12A in den Offline-Status und zum darauf folgenden Durchführen eines redundanten Umschaltens beschleunigt werden.
Als zweites werden alle der T1- oder E1-Kommunikationen zwischen den SCSs 10 und jedem der TLP-T1/E1-Kommunikationsmodule 12-2 vorzugsweise durch ein DACS hoher Zuverlässigkeit geführt, das für eine Redundanzsteuerung bestimmt ist. Das DACS 13B ist mit jeder bezüglich der Dienste getrennten T1/E1-Schaltung verbunden, die DSOs von SCSs 10 enthält, und ist auch mit jedem T1/E1-Kommunikationsmodul 12-2 jedes TLP 12 verbunden. Jedes Steuermodul bei jedem TLP 12 enthält eine Karte der DACS 13B, die die Verbindungsliste von DACS und Port- bzw. Anschlusszuordnungen beschreibt. Das DACS 13B ist mit dem oben beschriebenen Ethernet-Netzwerk verbunden und kann durch irgendeines der Steuer module 12-3 bei irgendeinem der TLPs 12 gesteuert werden. Wenn ein zweiter TLP 12 in einen Offline-Status durch eine Mastersteuerung versetzt wird, sendet die Mastersteuerung Befehle zu dem DACS 13B, um die bezüglich der Dienste getrennte T1/E1-Schaltung, die mit dem ersten TLP 12A kommuniziert, zu einem zweiten TLP 12B zu schalten, der in einem Standby-Status gewesen ist. Zur selben Zeit lädt der AP 14 die vollständige Konfigurationsdatei, die durch den zweiten (und nun Offline-)TLP 12B verwendet wurde, zu dem dritten (und nun Online-)TLP 12C herunter. Die Zeit ab der ersten Erfassung einer fehlgeschlagenen ersten TLP-Einheit bis zu dem vollständigen Umschalten und einer Annahme von Verarbeitungsverantwortlichkeiten durch eine dritte TLP-Einhheit ist typischerweise kürzer als einige Sekunden. In vielen Fällen werden keine RF-Daten durch die SCSs 10 verloren, die zu der fehlgeschlagenen ersten TLP-Einheit gehören, und eine Lokalisierungsverarbeitung kann ohne Unterbrechung fortfahren. Zu der Zeit eines Fehlerauftritts bei einem TLP erzeugt die NOC 16 dann, wenn ein erster TLP 12A in einen Offline-Status versetzt wird, einen Alarm zum Benachrichtigen des Bedieners des drahtlosen Lokalisierungssystems, dass das Ereignis aufgetreten ist.
Als drittes enthält jede TLP-Einheit redundante Energieversorgungen, Ventilatoren und andere Komponenten. Eine TLP-Einheit kann auch mehrere DSP-Module unterstützen, so dass der Fehler eines einzigen DSP-Moduls oder eines einzigen DSP auf einem DSP-Modul die Gesamtmenge an Verarbeitungsressourcen reduziert, die verfügbar sind, aber nicht den Ausfall der TLP-Einheit veranlasst. In allen Fällen, die in diesem Abschnitt beschrieben sind, kann die ausgefallene Komponente des TLP 12 ersetzt werden, ohne die gesamte TLP-Einheit in einen Offline-Status zu versetzen. Beispielsweise dann, wenn eine einzige Energieversorgung ausfällt, hat die redundante Energieversorgung ausreichend Kapazität, um alleinig die Last der Einheit zu unterstützen. Die ausgefallene Energieversorgung enthält die nötige Schaltung zum Entfernen von sich selbst von der Last der Einheit und veranlasst keine weitere Verschlechterung in der Einheit. Gleichermaßen kann ein ausgefallenes DSP-Modul sich auch selbst von den aktiven Teilen der Einheit entfernen, um nicht zu einem Ausfall der Rückwandleiterplatte oder von anderen Modulen zu führen. Dies ermöglicht, dass der Rest der Einheit, einschließlich des zweiten DSP-Moduls, damit fortfährt, normal zu funktionieren. Natürlich wird der gesamte Verarbeitungsdurchsatz der Einheit reduziert, aber ein totaler Ausfall wird vermieden.
Anwendungsprozessor (AP) 14
Der AP 14 ist ein zentralisiertes Datenbanksystem, das eine Anzahl von Softwareprozessen aufweist, die das gesamte drahtlose Lokalisierungssystem managen, Schnittstellen zu externen Anwendern und Anwendungen zur Verfügung stellen, Lokalisierungsaufzeichnungen und Konfigurationen speichern und verschiedene anwendungsbezogene Funktionsweisen unterstützen. Der AP 14 verwendet eine auf dem Markt erhältlich Hardware-Plattform, die derart bemaßt ist, dass sie zu dem Durchsatz des drahtlosen Lokalisierungssystems passt. Der AP 14 verwendet auch ein auf dem Markt erhältliches Bezugsdatenbanksystem (RDBMS), das signifikant kundenangepasst worden ist, um die hierin beschriebene Funktionalität zur Verfügung zu stellen. Während das SCS 10 und der TLP 12 vorzugsweise auf einer reinen Echtzeitbasis zusammenarbeiten, um eine Lokalisierung zu bestimmen und Lokalisierungsaufzeichnungen zu erzeugen, kann der AP 14 auf sowohl einer Echtzeitbasis zum Speichern und Weiterleitung von Lokalisierungsaufzeichnungen als auch auf einer Nichtechtzeitbasis zum Nachverarbeiten von Lokalisierungsaufzeichnungen und zum Bereitstellen eines Zugriffs und einer Berichtgabe über der Zeit arbeiten kann. Die Fähigkeit zum Speichern, Auslesen und Nachverarbeiten von Lokalisierungsaufzeichnungen für verschiedene Typen einer System- und Anwendungsanalyse hat sich als mächtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung erwiesen. Die Hauptsammlung von Softwareprozessen ist als ApCore bekannt, was in 4 gezeigt ist und die folgenden Funktionen enthält:
Der AP-Leistungsfähigkeitsschutz (ApPerfGuard) ist ein bestimmter Softwareprozess, der für ein Starten, ein Stoppen und ein Überwachen der meisten anderen ApCore-Prozesse sowie der ApCore-Kommunikationen mit der NOC 16 verantwortlich ist. Auf ein Empfangen eines Konfigurationsaktualisierungsbefehls von der NOC hin aktualisiert ApPerfGuard die Datenbank und teilt alle anderen Prozesse der Änderung mit. ApPerfGuard startet und stoppt geeignete Prozesse, wenn die NOC ApCore anleitet, spezifische Betriebszustände einzugeben, und überwacht andere Softwareprozesse, die bezüglich der Zeit derart geplant sind, dass sie laufen, um sie erneut zu starten, wenn sie angeregt sind, oder irgendeinen Prozess zu stoppen und neu zu starten, der nicht mehr richtig antwortet. ApPerfGuard ist einer der höchsten Verarbeitungsprioritäten zugeordnet, so dass dieser Prozess nicht durch einen anderen Prozess blockiert werden kann, der "weggelaufen" ist. ApPerfGuard ist auch einen bestimmten Speicher zugeordnet, auf den durch andere Softwareprozesse nicht zugegriffen werden kann, um irgendeine mögliche Zerstörung von anderen Softwareprozessen zu verhindern.
Der AP-Abwickler (ApMnDsptch) ist ein Softwareprozess, der Lokalisierungsaufzeichnungen von den TLPs 12 empfängt und die Lokalisierungaufzeichnungen zu anderen Prozessen weiterleitet. Dieser Prozess enthält einen separaten Teilprozess für jeden physikalischen TLP 12, der im System konfiguriert ist, und jeder Teilprozess empfängt Lokalisierungsaufzeichnungen von diesem TLP 12. Für eine Systemzuverlässigkeit unterhält ApCore eine Liste, die die letzte Lokalisierungsaufzeichnungs-Sequenznummer enthält, die von den TLP 12 empfangen ist, und sendet diese Sequenznummer auf eine anfängliche Verbindung hin zu dem TLP 12. Darauf folgend halten der AP 14 und der TLP 12 ein Protokoll, wodurch der TLP 12 jede Lokalisierungsaufzeichnung mit einem eindeutigen Identifizierer sendet. ApMnDsptch leitet Lokalisierungsaufzeichnungen zu mehreren Prozessen weiter, einschließlich Ap911, ApDbSend, ApDbRecvLoc und ApDbFileRecv.
Der AP-Aufgabenprozess (ApDbSend) steuert die Aufgabenliste innerhalb des drahtlosen Lokalisierungssystems. Die Aufgabenliste ist die Hauptliste bzw. Masterliste von allen Triggerkriterien, die bestimmt, welche drahtlosen Sender lokalisiert werden, welche Anwendungen die Kriterien erzeugten und welche Anwendungen Lokalisierungsaufzeichnungsinformation empfangen können. Der ApDbSend-Prozess enthält einen separaten Teilprozess für jeden TLP 12, über welchen ApDbSend die Aufgabenliste mit der Tabelle für Signale von Interesse an jedem TLP 12 synchronisiert. ApDbSend sendet keine Anwendungsinformation zu der Tabelle für Signale von Interesse, sondern nur die Triggerkriterien. Somit weiß der TLP 12 nicht, warum ein drahtloser Sender lokalisiert werden muss. Die Aufgabenliste lässt zu, dass drahtlose Sender basierend auf einer Mobilfunk-Identitätsnummer (MIN), einem Identifizierer einer mobilen Station (MSID), einer elektronischen Seriellnummer (ESN) und anderen Identitätsnummern, gewählten Sequenzen von Zeichen und/oder Ziffern, Heimsystem-ID (SID), einer entstehenden Zellenstelle und eines Sektors, eines entstehenden RF-Kanals oder eines Nachrichtentyps lokalisiert werden. Die Aufgabenliste lässt zu, dass mehrere Anwendungen Lokalisierungsaufzeichnungen von demselben drahtlosen Sender empfangen. Somit kann eine einzige Lokalisierungsaufzeichnung von einem drahtlosen Sender, der "911" gewählt hat, beispielsweise zu 911-PSAP, einer Flottenmanagementanwendung, einer Verkehrsmanagementanwendung und zu einer RF-Optimierungsanwendung gesendet werden.
Die Aufgabenliste enthält auch eine Vielfalt von Flags und ein Feld für jedes Triggerkriterium, von welchen einige anderswo in dieser Beschreibung beschrieben sind. Ein Flag spezifiziert beispielsweise die minimale Zeitgrenze, vor welcher das drahtlose Lokalisierungssystem eine grobe oder schließliche Schätzung des drahtlosen Senders zur Verfügung stellen muss. Ein anderes Flag lässt zu, dass eine Lokalisierungsverarbeitung für ein bestimmtes Triggerkriterium gesperrt wird, wie beispielsweise die Identität des drahtlosen Senders. Ein weiteres Feld enthält die Authentifizierung, die zum Durchführen von Änderungen an den Kriterien für einen bestimmten Trigger erforderlich ist; eine Authentifizierung ermöglicht, dass der Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems spezifiziert, welche Anwendungen dazu autorisiert sind, hinzuzufügen, zu löschen oder Änderungen an irgendeinem Triggerkriterium und zugehörigen Feldern oder Flags durchzuführen. Ein weiteres Feld enthält den zu dem Triggerkriterium gehörenden Lokalisierungsdienstgrad; der Dienstgrad zeigt dem drahtlosen Lokalisierungssystem den Genauigkeitspegel und den Prioritätspegel an, die für die Lokalisierungsverarbeitung erwünscht sind, die zu einem bestimmten Triggerkriterium gehört. Beispielsweise können einige Anwendungen mit einer groben Lokalisierungsschätzung (vielleicht für eine reduzierte Lokalisierungsverarbeitungsgebühr) erfüllt sein, während andere Anwendungen mit einer Verarbeitung niedriger Priorität erfüllt sein können, für die nicht garantiert ist, dass sie für irgendeine gegebene Übertragung beendet (und welche für Verarbeitungsaufgaben hoher Priorität im Voraus beendet werden kann). Das drahtlose Lokalisierungssystem enthält auch eine Einrichtung zum Unterstützen der Verwendung von Wildcards für ein Triggerkriterium in der Aufgabenliste. Beispielsweise kann ein Triggerkriterium als "MIN = 215555****" eingegeben werden. Dies wird veranlassen, dass das drahtlose Lokalisierungssystem eine Lokalisierungsverarbeitung für irgendeinen drahtlosen Sender triggert, dessen MIN mit den sechs Ziffern 215555 beginnt und mit irgendwelchen folgenden vier Ziffern endet. Die Wildcard-Zeichen können in irgendeine Position in einem Triggerkriterium angeordnet werden. Dieses Merkmal kann die Anzahl von Speicherstellen sichern, die in der Aufgabenliste und der Tabelle für Signale von Interesse erforderlich sind, indem Blöcke von zugehörigen drahtlosen Sendern zusammen gruppiert werden. ApDbSend unterstützt auch eine dynamische Aufgabenbildung. Beispielsweise wird MIN, ESN, MSID oder eine andere Identität von irgendeinem drahtlosen Sender, der "911" gewählt hat, automatisch auf der Aufgabenliste durch ApDbSend für eine Stunde angeordnet werden. Somit werden irgendwelche weiteren Übertragungen durch den drahtlosen Sender, der "911" wählte, in einem Fall eines weiteren Notrufs auch lokalisiert werden. Beispielsweise dann, wenn ein PSAP einen drahtlosen Sender, der "911" gewählt hatte, innerhalb der letzten Stunde zurückruft, wird das drahtlose Lokalisierungssystem auf die Funkruf-Antwortnachricht von dem drahtlosen Sender triggern und kann diese neue Lokalisierungsaufzeichnung für den PSAP verfügbar machen. Diese dynamische Aufgabenbildung kann für irgendein Zeitintervall nach einem Initiierungsereignis eingestellt werden, und für irgendeinen Typ eines Triggerkriteriums. Der ApDbSend-Prozess ist auch Server zum Empfangen von Aufgabenbildungsanforderungen von anderen Anwendungen. Diese Anwendungen, wie beispielsweise ein Flottenmanagement, können Aufgabenbildungsanforderungen über beispielsweise eine Sockelverbindung senden. Diese Anwendungen können Triggerkriterien entweder platzieren oder entfernen. ApDbSend führt einen Authentifizierungsprozess mit jeder Anwendung durch, um zu verifizieren, dass die Anwendung autorisiert worden ist, Triggerkriterien zu platzieren oder zu entfernen, und jede Anwendung kann nur Triggerkriterien ändern, die sich auf diese Anwendung beziehen.
Der AP-911-Prozess (Ap911) managt jede Schnittstelle zwischen dem drahtlosen Lokalisierungssystem und E9-1-1-Netzwerkelementen wie beispielsweise Tandemschaltern, selektiven Routern, ALI-Datenbanken und/oder PSAPs. Der Ap911-Prozess enthält einen separaten Teilprozess für jede Verbindung zu einem E9-1-1-Netzwerkelement und kann mehr als einen Teilprozess zu jedem Netzwerkelement unterstützen. Der Ap911-Prozess kann gleichzeitig in vielen Moden arbeiten, und zwar basierend auf einer Anwenderkonfiguration, und wie es hierin beschrieben ist. Die zeitliche Verarbeitung von E9-1-1-Lokalisierungsaufzeichnungen ist eine der höchsten Verarbeitungsprioritäten in dem AP 14, und daher führt Ap911 gänzlich aus einem Direktzugriffsspeicher (RAM) aus, um die Verzögerung zu vermeiden, die zu einem zuerst Speichern und darauf folgenden Auslesen einer Lokalisierungsaufzeichnung von irgendeinem Typ von Platte gehört. Wenn ApMnDsptch eine Lokalisierungsaufzeichnung zu Ap911 weiterleitet, führt Ap911 sofort eine Führungsbestimmung durch und leitet die Lokalisierungsaufzeichnung über die geeignete Schnittstelle weiter zu einem E9-1-1-Netzwerkelement. Ein separater Prozess, der parallel arbeitet, zeichnet die Lokalisierungsaufzeichnung in die Datenbank des AP 14 auf.
Der AP 14 unterstützt durch den Ap911-Prozess und andere Prozesse zwei Moden eines Bereitstellens von Lokalisierungsaufzeichnungen zu Anwendungen, einschließ lich E9-1-1: "Ablege"- und "Abnahme"-Moden. Anwendungen, die ein Stoßmode anfordern, empfangen eine Lokalisierungsaufzeichnung, sobald sie verfügbar ist, von dem AP 14. Dieser Mode ist besonders für E9-1-1 effektiv, welcher eine sehr zeitkritische Notwendigkeit für Lokalisierungsaufzeichnungen hat, da E9-1-1-Netzwerke drahtlose 9-1-1-Anrufe zu dem richtigen PSAP innerhalb einiger Sekunden führen müssen, nachdem ein drahtloser Anrufer "911" gewählt hat. Anwendungen, die einen Ziehmode anfordern, empfangen nicht automatisch Lokalisierungsaufzeichnungen, sondern müssen vielmehr eine Anfrage zu dem AP 14 in Bezug auf einen bestimmten drahtlosen Sender senden, um die letzte oder irgendeine andere Lokalisierungsaufzeichnung über den drahtlosen Sender zu empfangen. Die Anfrage von der Anwendung kann die letzte Lokalisierungsaufzeichnung, eine Reihe von Lokalisierungsaufzeichnungen oder alle Lokalisierungsaufzeichnungen, die spezifische zeitliche oder andere Kriterien erfüllen, wie beispielsweise einen Typ einer Übertragung, spezifizieren. Ein Beispiel für die Verwendung eines Abnahmemodes in dem Fall eines "911"-Anrufs ist das E9-1-1-Netzwerk, das zuerst den Sprachteil des "911"-Anrufs empfängt, und dann den AP 14 anfragt, die zu diesem Anruf gehörende Lokalisierungsaufzeichnung zu empfangen. Wenn der Ap911-Prozess mit vielen E9-1-1-Netzwerkelementen verbunden ist, muss Ap911 bestimmen, zu welchem E9-1-1-Netzwerkelement die Lokalisierungsaufzeichnung zu stoßen ist (unter der Annahme, dass ein "Ablege"-mode ausgewählt worden ist). Der AP 14 führt diese Bestimmung unter Verwendung einer dynamischen Führungstabelle durch. Die dynamische Führungstabelle wird zum Aufteilen eines geographischen Bereichs in Zellen verwendet. Jede Zelle oder jeder Eintrag in der dynamischen Führungstabelle enthält die Führungsanweisungen für diese Zelle. Es ist wohlbekannt, dass eine Minute eines Breitengrads 6083 Fuß beträgt, was etwa 365 Fuß pro Milligrad ist. Zusätzlich ist eine Minute eines Längengrads Kosinus (Breitengrad) mal 6083 Fuß, was für das Gebiet von Philadelphia etwa 4659 Fuß oder etwa 280 Fuß pro Milligrad ist. Eine Tabelle einer Größe 1000 mal 1000 oder von einer Millionen Zellen kann die Führungsanweisungen für ein Gebiet enthalten, das etwa 69 Meilen mal dreiundfünfzig Meilen ist, was größer als das Gebiet von Philadelphia bei diesem Ausführungsbeispiel ist, und jede Zelle könnte ein geographisches Gebiet von 365 Fuß mal 280 Fuß enthalten. Die Anzahl von Bits, die jedem Eintrag in der Tabelle zugeteilt sind, muss nur ausreichend sein, um die minimale Anzahl von Führungsmöglichkeiten zu unterstützen. Beispielsweise dann, wenn die Gesamtanzahl von Führungsmöglichkeiten sechzehn oder darunter ist, ist der Speicher für die dynamische Führungstabelle eine Millionen mal vier Bits oder ein halbes Megabyte. Unter Verwendung dieses Schemas könnte ein Gebiet der Größe von Pennsylvania in einer Tabelle von etwa zwanzig Megabytes oder weniger enthalten sein, mit verfügbaren großräumigen Führungsmöglichkeiten. Bei gegebenen relativ niedrigen Kosten für Speicher stellt diese erfinderische dynamische Führungstabelle dem AP 14 eine Einrichtung zum schnellen Ablegen bzw. Stoßen der Lokalisierungsaufzeichnungen für "911" Anrufe nur zu dem geeigneten E9-1-1-Netzwerkelement zur Verfügung.
Der AP 14 lässt zu, dass jeder Eintrag in einer dynamischen Führung unter Verwendung von einer manuellen oder einer automatisierten Einrichtung verbreitet wird. Unter Verwendung der automatisierten Einrichtung kann beispielsweise eine elektronische Kartenanwendung eine Polygondefinition des Versorgungsbereichs eines spezifischen E9-1-1-Netzwerkelements, wie beispielsweise PSAP, erzeugen. Die Polygondefinition wird dann in eine Liste aus Längengrad, Längsstellen, die innerhalb des Polygons enthalten sind, umgesetzt. Die dynamische Führungstabellenzelle entsprechend jedes Längengrads, einer Längsstelle, wird dann der Führungsanweisung für dieses E9-1-1-Netzwerkelement zugeteilt, das für dieses geographische Polygon verantwortlich ist.
Wenn der Ap911-Prozess eine "911"-Lokalisierungsaufzeichnung für einen spezifischen drahtlosen Sender empfängt, wandelt AP 911 den Längengrad, die Länge in die Adresse einer spezifischen Zelle in der dynamischen Führungstabelle um. Ap911 fragt dann die Zelle an, die Führungsanweisungen zu bestimmen, welche ein Stoß- oder Ziehmode sein können, und die Identität des E9-1-1-Netzwerkelements, das zum Bedienen des geographischen Bereichs verantwortlich ist, in welchem der "911"-Anruf auftrat. Wenn ein Ablegemode ausgewählt worden ist, dann legt Ap911 die Lokalisierungsaufzeichnung automatisch zu diesem E9-1-1-Netzwerkelement ab. Wenn ein Ziehmode ausgewählt worden ist, dann platziert Ap911 die Lokalisierungsaufzeichnung in eine kreisförmige Tabelle von "911"-Lokalisierungsaufzeichnungen und wartet auf eine Anfrage.
Die dynamische Führungseinrichtung, die oben beschrieben ist, enthält die Verwendung einer geographisch definierten Datenbank, die auf andere Anwendungen zusätzlich zu 911 angewendet werden kann, und wird daher durch andere Prozesse, zusätzlich zu Ap911, unterstützt. Beispielsweise kann der AP 14 automatisch die Buchungszone bestimmen, von welcher ein drahtloser Anruf für eine lokalisierungsempfindliche Buchungsanwendung platziert wurde. Zusätzlich kann der AP 14 automa tisch einen Alarm senden, wenn ein bestimmter drahtloser Sender in einen vorgeschriebenen geographischen Bereich eingetreten oder aus diesem ausgetreten ist, der durch eine Anwendung definiert ist. Die Verwendung von bestimmten geographischen Datenbanken, dynamischen Führungsaktionen, irgendwelchen anderen lokalisierungsgetriggerten Aktionen ist in den Feldern und Flags definiert, die zu einem jeweiligen Triggerkriterium gehören. Das drahtlose Lokalisierungssystem enthält eine Einrichtung zum einfachen Managen dieser geographisch definierten Datenbanken unter Verwendung einer elektronischen Karte, die Polygone erzeugen kann, die einen vorgeschriebenen geographischen Bereich umfassen. Das drahtlose Lokalisierungssystem extrahiert aus der elektronischen Karte eine Tabelle eines Längengrads, von Längsstellen, die in dem Polygon enthalten sind. Jede Anwendung kann ihre eigene Gruppe von Polygonen verwenden und kann eine Gruppe von vorzunehmenden Aktionen definieren, wenn eine Lokalisierungsaufzeichnung für eine getriggerte drahtlose Übertragung innerhalb eines jeweiligen Polygons in der Gruppe enthalten ist.
Der AP-Datenbankempfangsprozess (ApDbRecvLoc) empfängt alle Lokalisierungsaufzeichnungen von ApMnDsptch über einen gemeinsam genutzten Speicher und platziert die Lokalisierungsaufzeichnungen in die AP-Lokalisierungsdatenbank. ApDbRecvLoc startet zehn Teilprozesse, die jeweils Lokalisierungsaufzeichnungen von dem gemeinsam genutzten Speicher auslesen, jede Aufzeichnung auf Gültigkeit prüfen, bevor sie die Aufzeichnungen in die Datenbank einfügen, und fügt dann die Aufzeichnungen in den richtigen Lokalisierungsaufzeichnungsteil in der Datenbank. Um eine Unversehrtheit zu bewahren, werden Lokalisierungsaufzeichnungen mit irgendeinem Typ von Fehler nicht in die Lokalisierungsaufzeichnungsdatenbank geschrieben, sondern werden stattdessen in eine Fehlerdatei angeordnet, die durch den Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems geprüft werden kann, und dann manuell nach einer Fehlerauflösung in die Datenbank eingegeben werden. Wenn die Lokalisierungsdatenbank einen Fehler aufweist oder in einen Offline-Status versetzt worden ist, werden Lokalisierungsaufzeichnungen zu einer Flachdatei bzw. zweidimensionalen Datei geschrieben, wo sie später durch ApDbFileRecv verarbeitet werden können.
Der AP-Dateienempfangsprozess (ApDbFileRecv) liest Flachdateien, die Lokalisierungsaufzeichnungen enthalten, und fügt die Aufzeichnungen in die Lokalisierungsdatenbank ein. Flachdateien sind ein Sicherungsmechanismus, der durch den AP 14 zum vollständigen Bewahren der Unversehrtheit des AP 14 in allen Fällen außer eines vollständigen Ausfalls der Festplattenlaufwerke verwendet wird. Es gibt mehrere unterschiedliche Typen von Flachdateien, die durch ApDbFileRecv gelesen werden, einschließlich Datenbank unten, Synchronisierung, Überlauf und fester Fehler. Flachdateien für Datenbank unten werden durch den ApDbRecvLoc-Prozess geschrieben, wenn die Lokalisierungsdatenbank temporär nicht zugreifbar ist; diese Datei lässt zu, dass der AP 14 sicherstellt, dass Lokalisierungsaufzeichnungen während des Auftretens dieses Typs von Problem bewahrt werden. Synchronisierungs-Flachdateien werden durch den ApLocSync-Prozess (der nachfolgend beschrieben wird) geschrieben, wenn Lokalisierungsaufzeichnungen zwischen Paaren von redundanten AP-Systemen transferiert werden. Überlauf-Flachdateien werden durch ApMnDsptch geschrieben, wenn Lokalisierungsaufzeichnungen in den AP 14 mit einer Rate ankommen, die schneller ist, als ApDbRecvLoc die Aufzeichnungen verarbeiten und in die Lokalisierungsdatenbank einfügen kann. Dies kann während Perioden mit sehr hoher Spitzenrate auftreten. Die Überlaufdateien verhindern, dass irgendwelche Aufzeichnungen während Spitzenperioden verloren werden. Die Festfehler-Flachdateien enthaften Lokalisierungsaufzeichnungen, die Fehler hatten, aber nun fest gewesen sind, und können nun in die Lokalisierungsdatenbank eingefügt werden.
Weil der AP 14 eine kritische zentralisierte Rolle in dem drahtlosen Lokalisierungssystem hat, ist die Architektur des AP 14 derart entwickelt worden, dass sie vollständig redundant ist. Ein redundantes System des AP 14 enthält vollständig redundante Hardware-Plattformen, vollständig redundante RDBMS, redundante Plattenlaufwerke und redundante Netzwerke zueinander, die TLPs 12, die NOCs 16 und externe Anwendungen. Die Softwarearchitektur des AP 14 ist auch derart entwickelt worden, dass sie eine fehlertolerante Redundanz unterstützt. Die folgenden Beispiele stellen eine Funktionalität dar, die durch die redundanten APs unterstützt wird. Jeder TLP 12 sendet Lokalisierungsaufzeichnungen zu sowohl dem primären als auch dem redundanten AP 14, wenn beide APs in einem Online-Zustand sind. Nur der primäre AP 14 wird ankommende Aufgabenbildungsanforderungen verarbeiten, und nur der primäre AP 14 wird Konfigurationsänderungsanforderungen von der NOC 16 annehmen. Der primäre AP 14 synchronisiert dann den redundanten AP 14 unter einer sorgfältigen Steuerung. Sowohl der primäre als auch der redundante AP werden Hochfahr- und Herunterfahr-Basisbefehle von der NOC annehmen. Beide APs überwachen konstant ihre eigenen Systemparameter und ihre eigene Anwendungsgesundheit und Über wachen die entsprechenden Parameter für den anderen AP 14 und entscheiden dann, welcher AP 14 primär sein wird und welcher redundant sein wird, basierend auf einer zusammengesetzte Punktezahl. Diese zusammengesetzte Punktezahl wird durch Kompilieren von Fehlern bestimmt, die durch verschiedene Prozesse zu einem gemeinsam genutzten Speicherbereich berichtet werden, und durch Überwachen eines Swap-Raums und eines Plattenraums. Es gibt mehrere Prozesse, die für ein Unterstützen einer Redundanz bestimmt sind.
Der AP-Lokalisierungssynchronisierungsprozess (ApLocSync) läuft auf jedem AP 14 und erfasst die Notwendigkeit, Lokalisierungsaufzeichnungen zwischen APs zu synchronisieren, und erzeugt dann "Synchronisierungsaufzeichnungen", die die Lokalisierungsaufzeichnungen auflisten, die von einem AP 14 zu einem anderen AP 14 transferiert werden müssen. Die Lokalisierungsaufzeichnungen werden dann zwischen APs unter Verwendung einer Sockelverbindung transferiert. ApLocSync vergleicht die Lokalisierungsaufzeichnungsteile bzw. -partitionen und die in jeder Lokalisierungsdatenbank gespeicherten Lokalisierungsaufzeichnungs-Sequenznummern. Normalerweise ist dann, wenn sowohl der primäre als auch der redundante AP 14 richtig arbeiten, eine Synchronisierung nicht nötig, weil beide APs Lokalisierungsaufzeichnungen gleichzeitig von den TLPs 12 empfangen. Jedoch dann, wenn ein AP 14 fehlschlägt oder in einen Offline-Modus versetzt ist, wird später eine Synchronisierung erforderlich sein. ApLocSync wird mitgeteilt, wann immer ApMnDsptch zu einem TLP 12 verbindet, so dass er bestimmen kann, ob eine Synchronisierung erforderlich ist.
Der AP-Aufgabenbildungssynchronisierungsprozess (ApTaskSync) läuft auf jedem AP 14 und synchronisiert die Aufgabenbildungsinformation zwischen dem primären AP 14 und dem redundanten AP 14. ApTaskSync auf dem primären AP 14 empfängt Aufgabenbildungsinformation von ApDbSend und sendet dann die Aufgabenbildungsinformation zu dem ApTaskSync-Prozess auf den redundanten AP 14. Wenn der primäre AP 14 fehlschlagen würde, bevor ApTaskSync ein Duplizieren von Aufgaben beendet hätte, dann wird ApTaskSync eine vollständige Aufgabenbildungsdatenbanksynchronisierung durchführen, wenn der fehlgeschlagene AP 14 zurück in einen Online-Zustand versetzt wird.
Der AP-Konfigurationssynchronisierungsprozess (ApConfigSync) läuft auf jedem AP 14 und synchronisiert die Konfigurationsinformation zwischen dem primären AP 14 und dem redundanten AP 14. ApConfigSync verwendet eine RDBMS-Duplizierungseinrichtung. Die Konfigurationsinformation enthält alle Information, die durch die SCSs 10, die TLPs 12 und die APs 14 für einen richtigen Betrieb des drahtlosen Lokalisierungssystems in einem Netzwerk eines drahtlosen Trägers nötig ist.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Kernfunktionen unterstützt der AP 14 auch eine große Anzahl von Prozessen, Funktionen und Schnittstellen, die bei dem Betrieb des drahtlosen Lokalisierungssystems nützlich sind, sowie für verschiedene Anwendungen nützlich sind, die Lokalisierungsinformation erwünschen. Während die Prozesse, Funktionen und Schnittstellen, die hierin beschrieben sind, in diesem Abschnitt zu dem AP 14 gehören, durchdringt die Implementierung von vielen dieser Prozesse, Funktionen und Schnittstellen das gesamte drahtlose Lokalisierungssystem, und daher sollte ihr erfinderischer Wert nicht derart gelesen werden, dass er nur auf den AP 14 beschränkt ist.
Roaming bzw. Gesprächsübergabe
Der AP 14 unterstützt das "Roaming" bzw. die "Gesprächsübergabe" zwischen drahtlosen Lokalisierungssystemen, die in unterschiedlichen Städten angeordnet sind oder durch unterschiedliche drahtlose Träger betrieben werden. Wenn ein erster drahtloser Sender an einer Anwendung eines ersten drahtlosen Lokalisierungssystems teilgenommen hat und daher einen Eintrag in der Aufgabenliste im ersten AP 14 in dem ersten drahtlosen Lokalisierungssystem hat, dann kann der erste drahtlose Sender auch an einem Roaming teilnehmen. Jeder AP 14 und jeder TLP 12 in jedem drahtlosen Lokalisierungssystem enthält eine Tabelle, in welcher eine Liste von gültigen "Heim"-Teilnehmeridentitäten unterhalten wird. Die Liste ist typischerweise ein Bereich, und beispielsweise kann der Bereich für aktuelle zellulare Telefone durch die NPA/NXX-Codes (oder einen Gebietscode und einen Austausch), die zu MIN oder MSID von zellularen Telefonen gehören, bestimmt werden. Wenn ein drahtloser Sender, der die "Heim"-Kriterien erfüllt, eine Übertragung durchführt, empfängt ein TLB 12 demodulierte Daten von einem oder mehreren SCSs 10 und prüft die Triggerinformation in der Tabelle für Signale von Interesse. Wenn irgendein Triggerkriterium erfüllt ist, beginnt die Lokalisierungsverarbeitung bei dieser Übertragung; sonst wird die Übertragung durch das drahtlose Lokalisierungssystem nicht verarbeitet.
Wenn ein erster drahtloser Sender, der das "Heim"-Kriterium nicht erfüllt, eine Übertragung in einem zweiten drahtlosen Lokalisierungssystem durchführt, prüft der zweite TLP 12 in dem zweiten drahtlosen Lokalisierungssystem die Tabelle für Signale von Interesse auf einen Trigger. Eine von drei Aktionen tritt dann auf: (i) wenn die Übertragung ein bereits existierendes Kriterium in der Tabelle für Signale von Interesse erfüllt, wird der Sender lokalisiert und wird die Lokalisierungsaufzeichnung von dem zweiten AP 14 in dem zweiten drahtlosen Lokalisierungssystem zu dem ersten AP 14 in dem ersten drahtlosen Lokalisierungssystem weitergeleitet; (ii) wenn der erste drahtlose Sender einen "Roamer"-Eintrag in der Tabelle für Signale von Interesse hat, was anzeigt, dass der erste drahtlose Sender in dem zweiten drahtlosen Lokalisierungssystem "registriert" ist, aber keine Triggerkriterien hat, dann wird die Übertragung durch das zweite drahtlose Lokalisierungssystem nicht verarbeitet und wird der Ablauf-Zeitstempel eingestellt, wie es nachfolgend beschrieben wird; (iii) wenn der erste drahtlose Sender keinen "Roamer"-Eintrag hat und daher nicht "registriert" ist, dann werden die demodulierten Daten von dem TLP 12 zu dem zweiten AP 14 geführt.
Beim obigen dritten Fall verwendet der zweite AP 14 die Identität für den ersten drahtlosen Sender zum Identifizieren des ersten AP 14 in dem ersten drahtlosen Lokalisierungssystem als das drahtlose "Heim"-Lokalisierungssystem des ersten drahtlosen Senders. Der zweite AP 14 in dem zweiten drahtlosen Lokalisierungssystem sendet eine Anfrage zu dem ersten AP 14 in dem ersten drahtlosen Lokalisierungssystem, um zu bestimmen, ob der erste drahtlose Sender an irgendeiner Lokalisierungsanwendung teilgenommen hat und daher irgendwelche Triggerkriterien in der Aufgabenliste des ersten AP 14 hat. Wenn ein Trigger in dem ersten AP 14 vorhanden ist, werden die Triggerkriterien zusammen mit irgendwelchen zugehörigen Feldern und Flags von dem ersten AP 14 zu dem zweiten AP 14 gesendet und in die Aufgabenliste und die Tabelle für Signale von Interesse als "Roamer"-Eintrag mit Triggerkriterien eingegeben. Wenn der erste AP 14 dem zweiten AP 14 antwortet bzw. auf diesen reagiert, was anzeigt, dass der erste drahtlose Sender keine Triggerkriterien hat, dann "registriert" der zweite AP 14 den ersten drahtlosen Sender in der Aufgabenliste und der Tabelle für Signale von Interesse als "Roamer" ohne Triggerkriterien. Somit können sowohl aktuelle als auch zukünftige Übertragungen von dem ersten drahtlosen Sender durch den TLP 12 in dem zweiten drahtlosen Lokalisierungssystem positiv derart identifiziert werden, dass sie ohne Triggerkriterien re gistrier sind, und es ist nicht erforderlich, dass der zweite AP 14 zusätzliche Anfragen zum ersten AP 14 durchführt.
Wenn der zweite AP 14 den ersten Sender mit einem Roamer-Eintrag in der Aufgabenliste und der Tabelle für Signale von Interesse mit oder ohne Triggerkriterien registriert, wird der Roamer-Eintrag einem Ablauf-Zeitstempel zugeordnet. Der Ablauf-Zeitstempel wird auf die aktuelle Zeit plus einem vorbestimmten ersten Intervall eingestellt. Jedes Mal dann, wenn der erste drahtlose Sender eine Übertragung durchführt, wird der Ablauf-Zeitstempel des Roamer-Eintrags in der Aufgabenliste und der Tabelle für Signale von Interesse auf die aktuelle Zeit der allerletzten Übertragung plus dem vorbestimmten ersten Intervall eingestellt. Wenn der erste drahtlose Sender vor dem Ablauf-Zeitstempel seines Roamer-Eintrags keine weiteren Übertragungen durchführt, dann wird der Roamer-Eintrag automatisch gelöscht. Wenn nach der Löschung der erste drahtlose Sender eine weitere Übertragung durchführt, dann erfolgt wieder der Prozess einer Registrierung.
Der erste AP 14 und der zweite AP 14 unterhalten Kommunikationen über ein weiträumiges Netzwerk. Das Netzwerk kann auf TCP/IP oder auf einem Protokoll gleich der letzten Version von IS-41 basieren. Jeder AP 14 unterhält bei Kommunikationen mit anderen APs in anderen drahtlosen Lokalisierungssystemen eine Tabelle, die die Identität eines jeweiligen AP 14 und eines jeweiligen drahtlosen Lokalisierungssystems entsprechend jedem gültigen Bereich von Identitäten von drahtlosen Sendern zur Verfügung stellt.
Mehrfachdurchlauf-Lokalisierungsaufzeichnungen
Bestimmte Anwendungen können eine sehr schnelle Schätzung der allgemeinen Lokalisierung eines drahtlosen Senders, gefolgt durch eine genauere Schätzung der Lokalisierung, die darauf folgend gesendet werden kann, erfordern. Dies kann beispielsweise für E9-1-1-Systeme wertvoll sein, die drahtlose Anrufe handhaben und eine Anrufführungsentscheidung sehr schnell treffen müssen, aber etwas länger auf eine genauere Lokalisierung warten können, um auf dem elektronischen Kartenendgerät des E9-1-1-Anrufnehmers angezeigt zu werden. Das drahtlose Lokalisierungssystem unterstützt diese Anwendungen mit einem erfinderischen Mehrfachdurchlauf-Lokalisierungsverarbeitungsmode, der später beschrieben wird. Der AP 14 unterstützt diesen Mode mit Mehrfachdurchlauf-Lokalisierungsaufzeichnungen. Für be stimmte Einträge enthält die Aufgabenliste in dem AP 14 ein Flag, das die maximale Zeitgrenze anzeigt, vor welcher eine bestimmte Anwendung eine grobe Abschätzung einer Lokalisierung empfangen muss, und eine zweite maximale Zeitgrenze, in welcher eine bestimmte Anwendung eine schließliche Lokalisierungsabschätzung empfangen muss. Für diese bestimmten Anwendungen enthält der AP 14 ein Flag in der Lokalisierungsaufzeichnung, das den Status der in der Aufzeichnung enthaltenen Lokalisierungsabschätzung anzeigt, welcher beispielsweise auf eine Abschätzung eines ersten Durchlaufs (d.h. grob) oder eine Abschätzung eines schließlichen Durchlaufs eingestellt sein kann. Das drahtlose Lokalisierungssystem wird allgemein die beste Lokalisierungsabschätzung innerhalb der durch die Anwendung eingestellten Zeitgrenze bestimmen, was bedeutet, dass das drahtlose Lokalisierungssystem den größten Teil von RF-Daten verarbeiten wird, die in der Zeitgrenze unterstützt werden können. Unter der Voraussetzung, dass irgendeine bestimmte drahtlose Übertragung eine Lokalisierungsaufzeichnung für eine oder mehrere Anwendungen triggern kann, unterstützt das drahtlose Lokalisierungssystem mehrere Moden gleichzeitig. Beispielsweise kann ein drahtloser Sender mit einer bestimmten MIN "911" wählen. Dies kann eine Zweifachdurchlauf-Lokalisierungsaufzeichnung für die E9-1-1-Anwendung triggern, aber eine Einzeldurchlauf-Lokalisierungsaufzeichnung für eine Flottenmanagementanwendung, die diese bestimmte MIN überwacht. Dies kann auf irgendeine Anzahl von Anwendungen ausgedehnt werden.
Mehrfachdemodulation und Trigger
In drahtlosen Kommunikationssystemen in städtischen oder dichten Vorstadtbereichen können Frequenzen oder Kanäle mehrere Male innerhalb relativ naher Entfernungen mehrere Male wiederverwendet werden. Da das drahtlose Lokalisierungssystem drahtlose Übertragungen ohne die Hilfe des drahtlosen Kommunikationssystems unabhängig erfassen und demodulieren kann, kann eine einzige drahtlose Übertragung bei mehreren SCSs 10 innerhalb des drahtlosen Lokalisierungssystems häufig erfasst und erfolgreich demoduliert werden. Dies kann sowohl absichtlich als auch unabsichtlich erfolgen. Ein unbeabsichtigtes Auftreten wird durch eine enge Frequenzwiederverwendung verursacht, so dass eine bestimmte drahtlose Übertragung oberhalb einer vorbestimmten Schwelle bei mehr als einen SCS 10 empfangen werden kann, wenn jedes SCS 10 glaubt, dass es nur Übertragungen überwacht, die nur innerhalb der Zellenstelle auftreten, die mit dem SCS 10 zusammengelegt ist. Ein absichtliches Auftreten wird durch Programmieren von mehr als einem SCS 10 ver ursacht, Übertragungen zu erfassen und zu demodulieren, die bei einer bestimmten Zellenstelle und bei einer bestimmten Frequenz auftreten. Wie es früher beschrieben ist, wird dies allgemein bei benachbarten oder nahen SCSs 10 verwendet, um eine Systemdemodulationsredundanz zur Verfügung zu stellen, um die Wahrscheinlichkeit weiter zu erhöhen, dass irgendeine bestimmte drahtlose Übertragung erfolgreich erfasst und demoduliert wird.
Jeder Typ von Ereignis könnte potentiell zu mehreren Triggern innerhalb des drahtlosen Lokalisierungssystems führen, was veranlasst, dass eine Lokalisierungsverarbeitung mehrere Male für dieselbe Übertragung initiiert wird. Dies verursacht eine übermäßige und ineffiziente Verwendung von Verarbeitungs- und Kommunikationsressourcen. Daher enthält das drahtlose Lokalisierungssystem eine Einrichtung, um zu erfassen, wenn dieselbe Übertragung mehr als einmal erfasst und demoduliert worden ist, und um das beste demodulierende SCS 10 als die Startstelle für eine Lokalisierungsverarbeitung auszuwählen. Wenn das drahtlose Lokalisierungssystem dieselbe Übertragung mehrere Male bei mehreren SCS/Antennen erfasst und erfolgreich demoduliert, verwendet das drahtlose Lokalisierungssystem die folgenden Kriterien zum Auswählen der einen demodulierenden SCS/Antenne, um eingesetzt zu werden, um den Prozess eines Bestimmens fortzusetzen, ob eine Lokalisierungsverarbeitung zu triggern und möglicherweise zu initiieren ist (wiederum können diese Kriterien beim Bestimmen der Endentscheidung gewichtet werden): (i) eine SCS/Antennen-Einheit, die mit der Zellenstelle zusammengelegt ist, welcher eine bestimmte Frequenz zugeordnet worden ist, wird gegenüber einer anderen SCS/Antennen-Einheit bevorzugt, aber diese Präferenz kann eingestellt werden, wenn es keine arbeitende und keine Online-SCS/Antennen-Einheit gibt, die mit der Zellenstelle zusammengelegt ist, welcher die bestimmte Frequenz zugeordnet worden ist, (ii) SCS/Antennen-Einheiten mit höherem durchschnittlichen SNR sind gegenüber denjenigen mit niedrigerem SNR bevorzugt, und (iii) SCS/Antennen-Einheiten mit weniger Bitfehlern beim Demodulieren der Übertragung sind gegenüber demjenigen mit höheren Bitfehlern bevorzugt. Die Gewichtung, die auf jede dieser Präferenzen angewendet wird, kann durch den Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems eingestellt werden, um zu dem bestimmten Aufbau eines jeweiligen Systems zu passen.
Schnittstelle zu einem drahtlosen Kommunikationssystem
Das drahtlose Lokalisierungssystem enthält eine Einrichtung zum Kommunizieren über eine Schnittstelle zu einem drahtlosen Kommunikationssystem, wie beispielsweise einer Mobilfunk-Vermittlungsstelle (MSC) oder einer Mobilfunk-Positioniersteuerung (MPC). Diese Schnittstelle kann beispielsweise auf einem standardmäßigen sicheren Protokoll basieren, wie beispielsweise der letzten Version von IS-41 oder TCP/IP-Protokolle. Die Formate, die Felder und die Authentifizierungsaspekte dieser Protokolle sind wohlbekannt. Das drahtlose Lokalisierungssystem unterstützt eine Vielfalt von Befehls/Antwort- und Informationsnachrichten über diese Schnittstelle, die entwickelt sind, um bei der erfolgreichen Erfassung, Demodulation und Triggerung von drahtlosen Übertragungen zu helfen, sowie eine Einrichtung zum Führen von Lokalisierungsaufzeichnungen zu dem drahtlosen Kommunikationssystem zur Verfügung zu stellen. Insbesondere stellt diese Schnittstelle eine Einrichtung für das drahtlose Lokalisierungssystem zur Verfügung, um Information darüber zu erhalten, welche drahtlosen Sender bestimmten Sprachkanalparametern bei bestimmten Zellenstellen zugeordnet worden sind. Beispielsnachrichten, die durch das drahtlose Lokalisierungssystem über diese Schnittstelle zu dem drahtlosen Kommunikationssystem unterstützt werden, enthalten folgendes:
Anfrage an MIN/MDN/MSID/IMSI/TMSI-Abbildung – bestimmte Typen von drahtlosen Sendern werden ihre Identität in einer vertrauten Form senden, die über das Telefonnetzwerk gewählt werden kann. Andere Typen von drahtlosen Sendern Senden eine Identität, die nicht gewählt werden kann, die aber in eine Zahl umgesetzt wird, die gewählt werden kann, indem eine Tabelle innerhalb des drahtlosen Kommunikationssystems verwendet wird. Die gesendete Identität ist in den meisten Fällen dauerhaft, kann aber auch temporär sein. Anwender von Lokalisierungsanwendungen, die mit dem AP 14 verbunden sind, bevorzugen typischerweise, Trigger auf die Aufgabenliste unter Verwendung von Identitäten zu platzieren, die gewählt werden können. Identitäten, die gewählt werden können, sind typischerweise als Mobilfunk-Führungsnummern (MDN = Mobile Directory Numbers) bekannt. Die anderen Typen von Identitäten, für welche eine Übersetzung erforderlich sein kann, enthalten eine Mobilfunkidentitätsnummer (MIN = Mobile Identity Number), Mobilfunk-Teilnehmeridentität (MSID = Mobile Subscriber Identity), internationale Mobilfunk-Teilnehmeridentiät (IMSI = International Mobile Subscriber Identity) und temporäre Mobilfunk-Teilnehmeridentität (TMSI = Temporary Mobile Subscriber Identity). Wenn das drahtlose Kommunikationssystem die Verwendung einer Verschlüsselung für irgendeines der Datenfelder in den durch drahtlose Sender übertragenen Nachrichten ermöglicht bzw. freigegeben hat, kann das drahtlose Lokalisierungssystem auch nach Verschlüsselungsinformation zusammen mit der Identitätsinformation fragen. Das drahtlose Lokalisierungssystem enthält eine Einrichtung zum Fragen des drahtlosen Kommunikationssystems nach den abwechselnden Identitäten für eine Triggeridentität, die durch eine Lokalisierungsanwendung auf die Aufgabenliste platziert worden ist, oder zum Fragen des drahtlosen Kommunikationssystems nach abwechselnden Identitäten für eine Identität, die durch ein SCS 10 demoduliert worden ist. Andere Ereignisse können auch diesen Typ von Anfrage triggern. Für diesen Typ von Anfrage initiiert das drahtlose Lokalisierungssystem typischerweise den Befehl und antwortet das drahtlose Kommunikationssystem.
Anfrage/Befehlsänderung bei einer Sprach-RF-Kanalzuordnung – Viele drahtlose Übertragungen auf Sprachkanälen enthalten keine Identitätsinformation. Daher fragt dann, wenn das drahtlose Lokalisierungssystem zum Durchführen einer Lokalisierungsverarbeitung bei einer Sprachkanalübertragung getriggert wird, das drahtlose Lokalisierungssystem das drahtlose Kommunikationssystem an, um die aktuelle Sprachkanal-Zuordnungsinformation für den speziellen Sender zu erhalten, für welchen das drahtlose Lokalisierungssystem getriggert worden ist. Für eine AMPS-Übertragung erfordert das drahtlose Lokalisierungssystem beispielsweise vorzugsweise die Zellenstelle, den Sektor und die RF-Kanalnummer, die gegenwärtig durch den drahtlosen Sender verwendet wird. Für eine TDMA-Übertragung erfordert das drahtlose Lokalisierungssystem beispielsweise vorzugsweise die Zellenstelle, den Sektor, die RF-Kanalnummer und den Zeitschlitz, die gegenwärtig durch den drahtlosen Sender verwendet werden. Andere Informationselemente, die nötig sein können, enthalten eine Langcodemaske und Verschlüsselungsschlüssel. Im Allgemeinen wird das drahtlose Lokalisierungssystem den Befehl initiieren und wird das drahtlose Kommunikationssystem antworten. Jedoch wird das drahtlose Lokalisierungssystem auch einen Triggerbefehl von dem drahtlosen Kommunikationssystem annehmen, das die hierin detaillierte angegebene Information enthält.
Die eingestellte Zeitgabe bei dieser Befehl/Antwort-Nachricht ist sehr kritisch, da Sprachkanal-Übergaben in drahtlosen Kommunikationssystemen sehr häufig auftreten können. Das bedeutet, dass das drahtlose Lokalisierungssystem jeden drahtlosen Sender lokalisieren wird, der auf einen bestimmten Kanal überträgt – daher müssen das drahtlose Lokalisierungssystem und das drahtlose Kommunikationssystem gemeinsam sicher sein, dass die Identität des drahtlosen Senders und die Sprachkanal-Zuordnungsinformation in perfekter Synchronisation sind. Das drahtlose Lokalisierungssystem verwendet mehrere Einrichtungen zum Erreichen dieser Aufgabe. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann beispielsweise die Sprachkanal-Zuordnungsinformation für einen bestimmten drahtlosen Sender anfragen, die nötigen RF-Daten empfangen, dann wieder die Sprachkanal-Zuordnungsinformation für denselben drahtlosen Sender anfragen und dann Verifizieren, dass der Status des drahtlosen Senders sich während der Zeit nicht änderte, in welcher die RF-Daten durch das drahtlose Lokalisierungssystem gesammelt wurden. Es ist nicht erforderlich, dass eine Lokalisierungsverarbeitung vor der zweiten Anfrage endet, da es nur wichtig ist, zu verifizieren, dass die richtigen RF-Daten empfangen wurden. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann auch beispielsweise als Teil der ersten Anfrage dem drahtlosen Kommunikationssystem befehlen, ein Auftreten einer Übergabe für den bestimmten drahtlosen Sender während der Zeitperiode zu verhindern, in welcher das drahtlose Lokalisierungssystem die RF-Daten empfängt. Dann wird nach einem Sammeln der RF-Daten das drahtlose Lokalisierungssystem wieder die Sprachkanal-Zuordnungsinformation für denselben drahtlosen Sender anfragen, dem drahtlosen Kommunikationssystem befehlen, Übergaben für den drahtlosen Sender wieder zuzulassen, und dann Verifizieren, dass der Status des drahtlosen Senders sich während der Zeit nicht änderte, in welcher die RF-Daten durch das drahtlose Lokalisierungssystem gesammelt wurden.
Aus verschiedenen Gründen kann entweder das drahtlose Lokalisierungssystem oder das drahtlose Kommunikationssystem bevorzugen, dass der drahtlose Sender vor einem Durchführen einer Lokalisierungsverarbeitung einen anderen Sprach-RF-Kanal zugeordnet wird. Daher kann das drahtlose Kommunikationssystem als Teil der Befehls/Antwort-Sequenz das drahtlose Lokalisierungssystem anweisen, eine Lokalisierungsverarbeitung temporär zu unterbrechen, bis das drahtlose Kommunikationssystem eine Übergabesequenz mit dem drahtlosen Sender beendet hat, und das drahtlose Kommunikationssystem dem drahtlosen Lokalisierungssystem mitgeteilt hat, dass RF-Daten empfangen werden können, und den Sprach-RF-Kanal, auf welchem die Daten empfangen werden können. Alternativ dazu kann das drahtlose Lokalisierungssystem bestimmen, dass der bestimmte Sprach-RF-Kanal, den ein bestimmter drahtloser Sender gegenwärtig verwendet, zum Erhalten einer akzeptierbaren Lokalisierungsabschätzung ungeeignet ist, und Anfordern, dass das drahtlose Kommunikationssystem dem drahtlosen Sender eine Übergabe befiehlt. Alternativ dazu kann das drahtlose Lokalisierungssystem anfordern, dass das drahtlose Kommunikationssystem dem drahtlosen Sender befiehlt, zu einer Reihe von Sprach-RF-Kanälen in einer Sequenz überzugehen, um eine Reihe von Lokalisierungsabschätzungen durchzuführen, wodurch das drahtlose Lokalisierungssystem durch die Reihe von Übergaben die Genauigkeit der Lokalisierungsabschätzung verbessern kann; dieses Verfahren wird später weiter beschrieben.
Das drahtlose Lokalisierungssystem kann auch diese eingestellte Befehls/Antwort-Nachricht dazu verwenden, das drahtlose Kommunikationssystem über die Identität eines drahtlosen Senders zu befragen, der einen bestimmten Sprachkanal (und Zeitschlitz, etc.) bei einer bestimmten Zellenstelle zu einer bestimmten Zeit verwendet hatte. Dies ermöglicht, dass das drahtlose Lokalisierungssystem zuerst eine Lokalisierungsverarbeitung bei Übertragungen durchführt, ohne die Identitäten zu kennen, und dann später die Identität der drahtlosen Sender bestimmt, die die Übertragungen durchführen, und diese Information an die Lokalisierungsaufzeichnung anhängen bzw. dieser beifügen. Dieses besondere erfinderische Merkmal ermöglicht die Verwendung einer automatischen sequenziellen Lokalisierung von Sprachkanalübertragungen.
Empfangen von Triggern – das drahtlose Lokalisierungssystem kann Trigger von dem drahtlosen Kommunikationssystem empfangen, um eine Lokalisierungsverarbeitung bei einer Sprachkanalübertragung durchzuführen, ohne die Identität des drahtlosen Senders zu kennen. Diese eingestellte Nachricht umgeht die Aufgabenliste und verwendet keine Triggermechanismen innerhalb des drahtlosen Lokalisierungssystems. Vielmehr bestimmt das drahtlose Kommunikationssystem allein, welche drahtlosen Übertragungen zu lokalisieren sind, und sendet dann einem Befehl zu dem drahtlosen Lokalisierungssystem, um RF-Daten von einem bestimmten Sprachkanal bei einer bestimmten Zellenstelle zu sammeln und eine Lokalisierungsverarbeitung durchzuführen. Das drahtlose Lokalisierungssystem antwortet mit einer Bestätigung, die einen Zeitstempel enthält, wann die RF-Daten gesammelt wurden. Das drahtlose Lokalisierungssystem antwortet auch mit einer Lokalisierungsaufzeichnung in einem geeigneten Format, wenn eine Lokalisierungsverarbeitung beendet ist. Basierend auf der Zeit des Befehls zu dem drahtlosen Lokalisierungssystem und der Antwort mit dem RF-Daten-Sammel-Zeitstempel bestimmt das drahtlose Kommunikationssystem, ob sich der Status des drahtlosen Senders nach dem Befehl änderte und ob es eine gute Wahrscheinlichkeit für ein erfolgreiches Sammeln von RF-Daten gibt.
Durchführen einer Übertragung – Das drahtlose Lokalisierungssystem kann dem drahtlosen Kommunikationssystem befehlen, einen bestimmten drahtlosen Sender zu zwingen, eine Übertragung zu einer bestimmten Zeit durchzuführen, oder innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs von Zeiten. Das drahtlose Kommunikationssystem antwortet mit einer Bestätigung und einer Zeit oder einem Zeitbereich, in welchem die Übertragung zu erwarten ist. Die Typen von Übertragungen, die das drahtlose Lokalisierungssystem erzwingen kann, enthalten beispielsweise Hörantworten und Funkrufantworten. Unter Verwendung dieser eingestellten Nachricht kann das drahtlose Lokalisierungssystem dem drahtlosen Kommunikationssystem auch befehlen, den drahtlosen Sender zu zwingen, unter Verwendung einer Pegeleinstellung höherer Leistung zu senden. In vielen Fällen werden drahtlose Sender versuchen, die Pegeleinstellung niedrigster Leistung zu verwenden, wenn sie senden, um die Lebensdauer der Batterie zu konservieren. Um die Genauigkeit der Lokalisierungsabschätzung zu verbessern, kann das drahtlose Lokalisierungssystem bevorzugen, dass der drahtlose Sender eine Pegeleinstellung höherer Leistung verwendet. Das drahtlose Kommunikationssystem wird dem drahtlosen Lokalisierungssystem mit einer Bestätigung antworten, dass die Pegeleinstellung höherer Leistung verwendet werden wird, und einer Zeit oder einem Zeitbereich, in welchem die Übertragung zu erwarten ist.
Verzögern einer Antwort des drahtlosen Kommunikationssystems auf einen Mobilfunkzugriff – Einige Luftschnittstellenprotokollen, wie beispielsweise CDMA, verwenden einen Mechanismus, bei welchem der drahtlose Sender Übertragungen auf einem Kanal, wie beispielsweise einem Zugriffskanal, mit der Pegeleinstellung bei dem niedrigsten oder einem sehr niedrigen Leistungspegel initiiert und dann in eine Sequenz von Schritten eintritt, wobei (i) der drahtlose Sender eine Zugriffsübertragung durchführt; (ii) der drahtlose Sender auf eine Antwort von dem drahtlosen Kommunikationssystem wartet; (iii) wenn keine Antwort durch den drahtlosen Sender von dem drahtlosen Kommunikationssystem innerhalb einer vorbestimmten Zeit empfangen wird, der drahtlose Sender seine Leistungspegeleinstellung um einen vorbestimmten Betrag erhöht und dann zum Schritt (i) zurückkehrt; (iv) wenn eine Antwort durch den drahtlosen Sender von dem drahtlosen Kommunikationssystem innerhalb einer vorbestimmten Zeit empfangen wird, der drahtlose Sender dann in einen normalen Nachrichtenaustausch eintritt. Dieser Mechanismus ist nützlich, um sicherzustellen, dass der drahtlose Sender nur die niedrigste nützliche Leistungspegeleinstellung zum Senden verwendet und keine weitere Energie oder Lebensdauer der Batterie verschwendet. Es ist jedoch möglich, dass die niedrigste Leistungspegeleinstellung, mit welcher der drahtlose Sender erfolgreich mit dem drahtlosen Kommunikationssystem kommunizieren kann, nicht ausreichend ist, um eine akzeptable Lokalisierungsabschätzung zu erhalten. Daher kann das drahtlose Lokalisierungssystem dem drahtlosen Kommunikationssystem befehlen, seine Antwort auf die Übertragungen um eine vorbestimmte Zeit oder einen vorbestimmten Betrag zu verzögern. Diese Verzögerungsaktion wird veranlassen, dass der drahtlose Sender die Sequenz von Schritten (i) bis (iii) einmal oder mehrere Male öfter als normal wiederholt, mit dem Ergebnis, dass eine oder mehrere der Zugriffsübertragungen bei einem höheren Leistungspegel als normal sein werden. Der höhere Leistungspegel kann vorzugsweise ermöglichen, dass das drahtlose Lokalisierungssystem eine genauere Lokalisierungsabschätzung bestimmt. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann diesen Typ von Verzögerungsaktion für entweder einen bestimmten drahtlosen Sender, für einen bestimmten Typ von drahtloser Übertragung (beispielsweise für alle "911"-Anrufe), für drahtlose Sender, die in einem spezifizierten Bereich von der Basisstation entfernt sind, mit welcher Sender zu kommunizieren versucht, oder für alle drahtlosen Sender in einem bestimmten Gebiet.
Senden einer Bestätigung zu einem drahtlosen Sender – Das drahtlose Lokalisierungssystem enthält keine Einrichtung in sich, um den drahtlosen Sender über eine Aktion zu benachrichtigen, weil das drahtlose Lokalisierungssystem nicht senden kann; wie es früher beschrieben ist, kann das drahtlose Lokalisierungssystem nur Übertragungen empfangen. Daher befiehlt dann, wenn das drahtlose Lokalisierungssystem zu senden wünscht, wie beispielsweise einen Bestätigungston auf die Beendigung einer bestimmten Aktion hin, das drahtlose Lokalisierungssystem dem drahtlosen Kommunikationssystem, eine bestimmte Nachricht zu senden. Die Nachricht kann beispielsweise einen hörbaren Bestätigungston, eine gesprochene Nachricht oder eine synthetisierte Nachricht zu dem drahtlosen Sender enthalten, oder eine über einen Kurznachrichtendienst oder einen Funkruf gesendete Textnachricht. Das drahtlose Lokalisierungssystem empfängt eine Bestätigung von dem drahtlosen Kommunikationssystem, das die Nachricht angenommen worden ist und zu dem drahtlosen Sender gesendet worden ist. Diese Befehls/Antwort-Nachricht, die eingestellt ist, ist dabei wichtig, dem drahtlosen Lokalisierungssystem zu ermöglichen, bestimmte Endbenutzeranwendungsfunktionen zu unterstützen, wie beispielsweise ein Verbieten einer Lokalisierungsverarbeitung.
Berichten von Lokalisierungsaufzeichnungen – Das drahtlose Lokalisierungssystem berichtet automatisch über Lokalisierungsaufzeichnungen zu dem drahtlosen Kommunikationssystem für diejenigen drahtlosen Sender, die die Aufgabe hatten, zu dem drahtlosen Kommunikationssystem zu berichten, so wie für diejenigen Übertragungen, dass das drahtlose Kommunikationssystem triggerinitiierte. Das drahtlose Lokalisierungssystem berichtet auch über eine historische Lokalisierungsaufzeichnung, die durch das drahtlose Kommunikationssystem angefragt wird, und für welche das drahtlose Kommunikationssystem autorisiert ist, sie zu empfangen.
Überwachen interner drahtloser Kommunikationssystemschnittstellen, Zustandstabelle
Zusätzlich zu dieser obigen Schnittstelle zwischen dem drahtlosen Lokalisierungssystem und dem drahtlosen Kommunikationssystem enthält das drahtlose Lokalisierungssystem auch eine Einrichtung zum Überwachen existierender Schnittstellen innerhalb des drahtlosen Kommunikationssystems zum Zwecke eines Abfangens von Nachrichten, die für das drahtlose Lokalisierungssystem zum Identifizieren von drahtlosen Sendern und der RF-Kanäle wichtig sind, die durch diese Sender verwendet werden. Diese Schnittstellen können beispielsweise die "a-Schnittstelle" und die "abis-Schnittstelle" enthalten, die bei drahtlosen Kommunikationssystemen verwendet werden, die das GSM-Luftschnittstellenprotokoll verwenden. Diese Schnittstellen sind wohlbekannt und in verschiedenen Standards veröffentlicht. Durch Überwachen der bidirektionalen Nachrichten auf diesen Schnittstellen zwischen Basisstationen (BTS), Basisstationssteuerungen (BSC) und Mobilfunkvermittlungszentren (MSC) und anderen Stellen kann das drahtlose Lokalisierungssystem dieselbe Information über die Zuordnung von drahtlosen Sendern zu spezifischen Kanälen erhalten, wie sie das drahtlose Kommunikationssystem selbst kennt. Das drahtlose Lokalisierungssystem enthält eine Einrichtung zum Überwachen dieser Schnittstellen bei verschiedenen Stellen. Beispielsweise kann das SCS 10 eine Schnittstelle von BTS zu BSC überwachen. Alternativ dazu kann ein TLP 12 oder ein AP 14 auch eine BSC überwa chen, wo eine Anzahl von Schnittstellen von BTS zu BSC konzentriert worden sind. Die Schnittstellen, die intern zu dem drahtlosen Kommunikationssystem sind, sind nicht verschlüsselt, und die Schichtenprotokolle sind denjenigen bekannt, die mit dem Gebiet vertraut sind.
Der Vorteil für das drahtlose Lokalisierungssystem, diese Schnittstellen zu überwachen, besteht darin, dass es nicht erforderlich sein muss, dass das drahtlose Lokalisierungssystem Steuerkanalnachrichten von drahtlosen Sendern unabhängig erfasst und demoduliert. Zusätzlich kann das drahtlose Lokalisierungssystem alle nötigen Sprachkanal-Zuordnungsinformationen von diesen Schnittstellen erhalten.
Unter Verwendung dieser Einrichtungen für eine Steuerkanalübertragung empfängt das SCS 10 die Übertragungen, wie es früher beschrieben ist, und zeichnet die Steuerkanal-RF-Daten in einen Speicher auf, ohne eine Erfassung und eine Demodulation durchzuführen. Separat davon überwacht das drahtlose Lokalisierungssystem die Nachrichten, die über vorgeschriebene Schnittstellen des drahtlosen Kommunikationssystems auftreten, und veranlasst eine Triggerung in dem drahtlosen Lokalisierungssystem, wenn das drahtlose Lokalisierungssystem eine Nachricht entdeckt, die ein Triggerereignis enthält. Durch das Triggerereignis initiiert bestimmt das drahtlose Lokalisierungssystem die ungefähre Zeit, zu welcher die drahtlose Übertragung auftrat, und befiehlt einem ersten SCS 10A und einem zweiten SCS 10B, jeweils seinen Speicher für den Beginn der Übertragung zu durchsuchen. Dieses gewählte erste SCS 10A ist ein SCS, das entweder zu der Basisstation zugeordnet ist, zu welcher der drahtlose Sender kommuniziert hatte, oder ein SCS, das benachbart zu der Basisstation ist, zu welcher der drahtlose Sender kommuniziert hatte. Das bedeutet, dass das erste SCS 10A ein SCS ist, das dem Steuerkanal als primärer Kanal zugeordnet werden würde. Wenn das erste SCS 10A den Start der Übertragung erfolgreich bestimmt und berichtet, dann verläuft die Lokalisierungsverarbeitung normal unter Verwendung der nachfolgend beschriebenen Einrichtung. Wenn das erste SCS 10A den Start einer Übertragung nicht erfolgreich bestimmen kann, dann berichtet das zweite SCS 10B den Start einer Übertragung und dann verläuft eine Lokalisierungsverarbeitung normal.
Das drahtlose Lokalisierungssystem verwendet auch diese Einrichtung für Sprachkanalübertragungen. Für alle Trigger, die in der Aufgabenliste enthalten sind, überwacht das drahtlose Lokalisierungssystem die vorgeschriebenen Schnittstellen für Nachrichten, die zu diesen Triggern gehören. Die Nachrichten von Interesse enthalten beispielsweise Sprachkanal-Zuordnungsnachrichten, Übergabenachrichten, Frequenzsprungverfahrensnachrichten, Einschalt/Ausschalt-Nachrichten, Nachrichten über ein gelenktes erneutes Versuchen, Beendigungsnachrichten und andere ähnliche Aktions- und Statusnachrichten. Das drahtlose Lokalisierungssystem unterhält fortgesetzt eine Kopie des Zustands und des Status dieser drahtlosen Sender in einer Zustandstabelle in dem AP 14. Jedes Mal dann, wenn das drahtlose Lokalisierungssystem eine Nachricht erfasst, die zu einem der Einträge in der Aufgabenliste gehört, aktualisiert das drahtlose Lokalisierungssystem seine eigene Zustandstabelle. Darauf folgend kann das drahtlose Lokalisierungssystem triggern, eine Lokalisierungsverarbeitung durchzuführen, wie beispielsweise in einem regelmäßigen Zeitintervall, und auf die Zustandstabelle zugreifen, um genau zu bestimmen, welche Zellenstelle, welcher Sektor, welcher LF-Kanal und welcher Zeitschlitz gegenwärtig durch den drahtlosen Sender verwendet werden. Das hierin enthaltene Beispiel beschrieb die Einrichtung, durch welche das drahtlose Lokalisierungssystem eine Schnittstelle zu einem auf GSM basierenden drahtlosen Kommunikationssystem bildet. Das drahtlose Lokalisierungssystem unterstützt auch ähnliche Funktionen bei Systemen, die auf anderen Luftschnittstellen basieren.
Für bestimmte Luftschnittstellen, wie beispielsweise CDM, hält das drahtlose Lokalisierungssystem auch eine bestimmte Identitätsinformation, die von Zugriffsbursts in dem Steuerkanal erhalten wird, in der Zustandstabelle; diese Information wird später zum Decodieren der Masken verwendet, die für Sprachkanäle verwendet werden. Beispielsweise verwendet das CDMA-Luftschnittstellenprotokoll die elektronische serielle Nummer (ESN) eines drahtlosen Senders, um teilweise die Langcodemaske zu bestimmen, die beim Codieren von Sprachkanalübertragungen verwendet wird. Das drahtlose Lokalisierungssystem unter hält diese Information in der Zustandstabelle für Einträge in der Aufgabenliste, weil viele drahtlose Sender die Information nur einmal senden können; beispielsweise werden viele CDMA-Mobiltelefone nur ihre ESN während des ersten Zugriffsbursts senden, nachdem der drahtlose Sender in einem geographischen Bereich aktiv wird. Diese Fähigkeit zum unabhängigen Bestimmen der Langcodemaske ist in solchen Fällen sehr nützlich, in welchen eine Schnittstelle zwischen dem drahtlosen Lokalisierungssystem und dem drahtlosen Kommunikationssystem nicht in Betrieb ist und/oder das drahtlose Lokalisierungssystem nicht dazu fähig ist, eine der Schnittstellen zu überwachen, die intern zu dem drahtlosen Kommunikationssystem sind. Der Bediener des drahtlosen Lokalisie rungssystems kann optional das drahtlose Lokalisierungssystem derart einstellen, dass es die Identitätsinformation für alle drahtlosen Sender hält. Zusätzlich zu den obigen Gründen kann das drahtlose Lokalisierungssystem die Sprachkanalverfolgung für alle drahtlosen Sender zur Verfügung stellen, die eine Lokalisierungsverarbeitung durch Anrufen von "911" triggern. Wie es früher beschrieben ist, verwendet das drahtlose Lokalisierungssystem eine dynamische Aufgabenbildung, um eine Lokalisierung zu einem drahtlosen Sender für eine vorgeschriebene Zeit nach beispielsweise einem Wählen von "911" zur Verfügung zu stellen. Durch Halten der Identitätsinformation für alle drahtlosen Sender in der Zustandstabelle kann das drahtlose Lokalisierungssystem eine Sprachkanalverfolgung für alle Sender in dem Fall eines vorgeschriebenen Triggerereignisses zur Verfügung stellen, und nicht nur genau diejenigen mit früheren Einträgen in der Aufgabenliste.
Anwendungsschnittstelle
Unter Verwendung des AP 14 unterstützt das drahtlose Lokalisierungssystem eine Vielfalt von Standards basierend auf Schnittstellen zu einem Endanwender und Trägerlokalisierungsanwendungen unter Verwendung von sicheren Protokollen, wie beispielsweise TCP/IP, X.25, SS-7 und IS-41. Jede Schnittstelle zwischen dem AP 14 und einer externen Anwendung ist eine sichere und authentifizierte Verbindung, die zulässt, dass der AP 14 die Identität der Anwendung positiv verifiziert, die mit dem AP 14 verbunden ist. Dies ist deshalb nötig, weil jeder verbundenen Anwendung nur ein begrenzter Zugriff auf Lokalisierungsaufzeichnungen auf einer Echtzeit- und/oder einer historischen Basis gewährt wird. Zusätzlich unterstützt der AP 14 zusätzliche Befehls-Antwort-Echtzeit- und Nachverarbeitungsfunktionen, die nachfolgend weiter detailliert erklärt sind. Ein Zugriff auf diese zusätzlichen Funktionen erfordert auch eine Authentifizierung. Der AP 14 hält eine Anwenderliste und die Authentifizierungseinrichtung, die jedem Anwender zugeordnet ist. Keine Anwendung kann einen Zugriff auf Lokalisierungsaufzeichnungen oder Funktionen erlangen, für welche die Anwendung keine geeignete Authentifizierung oder Zugriffsrechte hat. Zusätzlich unterstützt der AP 14 eine vollständige Protokollierung von allen Aktionen, die durch eine jeweilige Anwendung vorgenommen werden, in dem Fall, dass Probleme entstehen oder eine spätere Untersuchung in Bezug auf Aktionen erforderlich ist. Für jeden Befehl oder jede Funktion der nachfolgenden Liste unterstützt der AP 14 vorzugsweise ein Protokoll, in welchem jede Aktion oder das Ergebnis von jeder Aktion bestätigt wird, wie es geeignet ist.
Editieren der Aufgabenliste – Dieser Befehl lässt zu, dass externe Anwendungen Einträge in der Aufgabenliste hinzufügen, entfernen oder editieren, einschließlich irgendwelcher Felder und Flags, die zu einem jeweiligen Eintrag gehören. Dieser Befehl kann auf einer einzigen Eintragsbasis unterstützt werden, oder auf einer Stapeleintragsbasis, bei welcher eine Liste von Einträgen in einem einzigen Befehl enthalten ist. Das spätere ist beispielsweise in einer sehr großen Anwendung nützlich, wie beispielsweise einer lokalisierungsempfindlichen Abbuchung, wobei größere Volumen von drahtlosen Sendern durch die externe Anwendung unterstützt werden, und es erwünscht ist, einen Protokollzusatz zu minimieren. Dieser Befehl kann Anwendungen für einen bestimmten Eintrag in der Aufgabenliste hinzufügen oder löschen, jedoch kann dieser Befehl keinen Eintrag insgesamt löschen, wenn der Eintrag auch andere Anwendungen enthält, die nicht zu der Anwendung gehören, die den Befehl ausgibt, oder durch diese autorisiert sind.
Einstellen eines Lokalisierungsintervalls – Das drahtlose Lokalisierungssystem kann eingestellt werden, um eine Lokalisierungsverarbeitung in irgendeinem Intervall für einen bestimmten drahtlosen Sender durchzuführen, und zwar auf entweder Steuer- oder Sprachkanälen. Beispielsweise können bestimmte Anwendungen die Lokalisierung eines drahtlosen Senders alle paar Sekunden erfordern, wenn der Sender auf einem Sprachkanal beschäftigt ist. Wenn der drahtlose Sender eine anfängliche Übertragung durchführt, triggert das drahtlose Lokalisierungssystem anfänglich unter Verwendung eines Standardeintrags in der Aufgabenliste. Wenn eines der Felder oder Flags in diesem Eintrag eine aktualisierte Lokalisierung bei einem eingestellten Intervall spezifiziert, dann erzeugt das drahtlose Lokalisierungssystem eine dynamische Aufgabe in der Aufgabenliste, die durch einen Zeitgeber anstelle einer Identität oder anderer übertragener Kriterien getriggert wird. Jedes Mal dann, wenn der Zeitgeber abläuft, was von 1 Sekunde bis zu mehreren Stunden reichen kann, wird das drahtlose Lokalisierungssystem automatisch triggern, um den drahtlosen Sender zu lokalisieren. Das drahtlose Lokalisierungssystem verwendet seine Schnittstelle zu dem drahtlosen Kommunikationssystem, um einen Status des drahtlosen Senders anzufragen, einschließlich Sprachanrufparametern, wie es früher beschrieben ist. Wenn der drahtlose Sender auf einem Sprachkanal beschäftigt ist, dann führt das drahtlose Lokalisierungssystem eine Lokalisierungsverarbeitung durch. Wenn der drahtlose Sender nicht bei irgendwelchen existierenden Übertragungen beteiligt ist, wird das drahtlose Lokalisierungssystem dem drahtlosen Kommunikationssystem befehlen, zu veranlassen, dass der drahtlose Sender sofort sendet. Wenn die dynamische Aufgabe eingestellt ist, stellt das drahtlose Lokalisierungssystem auch eine Ablaufzeit ein, bei welcher die dynamische Aufgabe aufhört.
Endanwender-Hinzufügung/Löschung – Dieser Befehl kann durch einen Endanwender eines drahtlosen Senders ausgeführt werden, um die Identität des drahtlosen Senders auf die Aufgabenliste mit freigegebener Lokalisierungsverarbeitung zu platzieren, um die Identität des drahtlosen Senders von der Aufgabenliste zu entfernen und daher eine Identität als Trigger zu eliminieren oder um die Identität des drahtlosen Senders auf die Aufgabenliste mit gesperrter Lokalisierungsverarbeitung zu platzieren. Wenn eine Lokalisierungsverarbeitung durch den Endanwender gesperrt worden ist, was als Verhindern einer Lokalisierungsverarbeitung bekannt ist, dann wird keine Lokalisierungsverarbeitung für den drahtlosen Sender durchgeführt werden. Der Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems kann optional eine von mehreren Aktionen durch das drahtlose Lokalisierungssystem in Reaktion auf einen Befehl für ein Verhindern einer Lokalisierungsverarbeitung durch den Endanwender auswählen: (i) die Sperraktion kann sich über alle anderen Trigger in der Aufgabenliste hinwegsetzen, einschließlich eines Triggers aufgrund eines Notrufs, wie beispielsweise "911", (ii) die Sperraktion kann sich über irgendeinen anderen Trigger in der Aufgabenliste hinwegsetzen, außer einem Trigger aufgrund eines Notrufs, wie beispielsweise "911", (iii) über die Sperraktion können sich andere Auswahltrigger in der Aufgabenliste hinwegsetzen. Im ersten Fall wird dem Endanwender eine vollständige Steuerung über die Privatheit der Übertragungen durch den drahtlosen Sender gewährt, da keine Lokalisierungsverarbeitung an diesem Sender aus irgendeinem Grund durchgeführt werden wird. Im zweiten Fall kann der Endanwender noch die Vorteile einer Lokalisierung während eines Notrufs empfangen, aber zu keinen anderen Zeiten. In einem Beispiel des dritten Falls kann ein Anwender, der der echte Besitzer eines bestimmten drahtlosen Senders ist, sich über eine Endanwenderaktion durch einen Angestellten hinwegsetzen, der den drahtlosen Sender als Teil der Arbeit bzw. des Jobs verwendet, der aber nicht wünscht, lokalisiert zu werden. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann das drahtlose Kommunikationssystem anfragen, wie es oben beschrieben ist, die Abbildung der Identität, die in der drahtlosen Übertragung enthalten ist, zu anderen Identitäten zu erhalten.
Die Hinzufügungen und Löschungen durch den Endanwender werden durch gewählte Sequenzen von Zeichen und Ziffern und durch Drücken von "SENDEN" oder einer äquivalenten Taste auf dem drahtlosen Sender bewirkt. Diese Sequenzen können durch den Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems optional gewählt und bekannt gemacht werden. Beispielsweise kann eine Sequenz "*55 SENDEN" sein, um eine Lokalisierungsverarbeitung zu sperren. Andere Sequenzen sind auch möglich. Wenn der Anwender diese beschriebene Sequenz gewählt hat, wird der drahtlose Sender die Sequenz über einen der vorgeschriebenen Steuerkanäle des drahtlosen Kommunikationssystems senden. Da das drahtlose Lokalisierungssystem alle Rückwärts-Steuerkanalübertragungen unabhängig erfasst und demoduliert, kann das drahtlose Lokalisierungssystem die vorgeschriebene gewählte Sequenz unabhängig interpretieren und die geeigneten Merkmalsaktualisierungen zu der Aufgabenliste durchführen, wie es oben beschrieben ist. Wenn das drahtlose Lokalisierungssystem die Aktualisierung zu der Aufgabenliste beendet hat, befiehlt das drahtlose Lokalisierungssystem dem drahtlosen Kommunikationssystem, eine Bestätigung zum Endanwender zu senden. Wie es früher beschrieben ist, kann diese die Form eines hörbaren Tons, einer aufgezeichneten oder synthetisierten Stimme, oder einer Textnachricht annehmen. Dieser Befehl wird über die Schnittstelle zwischen dem drahtlosen Lokalisierungssystem und dem drahtlosen Kommunikationssystem ausgeführt.
Befehl senden – Dieser Befehl lässt zu, dass externe Anwendungen veranlassen, dass das drahtlose Lokalisierungssystem einen Befehl zu dem drahtlosen Kommunikationssystem sendet, um zu veranlassen, dass ein bestimmter drahtloser Sender oder eine Gruppe von drahtlosen Sendern sendet. Dieser Befehl kann ein Flag oder ein Feld enthalten, dass der (die) drahtlose(n) Sender sofort oder zu einer vorgeschriebenen Zeit senden sollte(n). Dieser Befehl hat die Anstrengung eines Lokalisierens des (der) drahtlosen Senders (Sender) auf einen Befehl hin, da die Übertragungen erfasst, demoduliert und getriggert werden, was eine Lokalisierungsverarbeitung und die Erzeugung einer Lokalisierungsaufzeichnung veranlasst. Dies ist beim Eliminieren der reduzieren irgendeiner Verzögerung beim Bestimmen einer Lokalisierung, wie beispielsweise beim Warten auf die nächste Registrierungszeitperiode für den drahtlosen Sender oder beim Warten darauf, dass eine unabhängige Übertragung auftritt, nützlich.
Anfrage und Aktualisierung einer externen Datenbank – Das drahtlose Lokalisierungssystem enthält eine Einrichtung zum Zugreifen auf eine externe Datenbank, zum Anfragen der externen Datenbank unter Verwendung der Identität des drahtlosen Senders oder anderer Parameter, die bei der Übertragung enthalten sind, oder der Triggerkriterien und zum Verknüpfen der von der externen Datenbank erhaltenen Daten mit den durch das drahtlose Lokalisierungssystem erzeugten Daten zum Erzeugen einer neuen verbesserten Lokalisierungsaufzeichnung. Die verbesserte Lokalisierungsaufzeichnung kann dann zu anfordernden Anwendungen weitergeleitet werden. Die externe Datenbank kann beispielsweise Datenelemente enthalten, wie beispielsweise Kundeninformation, medizinische Information, Teilnahmeeigenschaften, anwendungsbezogene Information, Kundenkonteninformation, Kontaktinformation oder Gruppen von vorgeschriebenen Aktionen, um auf ein Lokalisierungstriggerereignis hin vorgenommen zu werden. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann auch Aktualisierungen an den externen Datenbanken veranlassen, um beispielsweise einen Buchungszähler zu inkrementieren oder zu dekrementieren, der zu der Lieferung von Lokalisierungsdiensten gehört, oder um die externe Datenbank mit der neuesten Lokalisierungsaufzeichnung zu aktualisieren, die zu dem bestimmten drahtlosen Sender gehört. Das drahtlose Lokalisierungssystem enthält eine Einrichtung, um die hierin beschriebenen Aktionen bei mehr als einer externen Datenbank durchzuführen. Die Liste und die Sequenz von externen Datenbanken für einen Zugriff und die darauf folgenden Aktionen zum Vornehmen sind in einem der Felder enthalten, die in den Triggerkriterien in der Aufgabenliste enthalten sind.
Zufällige anonyme Lokalisierungsverarbeitung – Das drahtlose Lokalisierungssystem enthält eine Einrichtung zum Durchführen einer großräumigen zufälligen anonymen Lokalisierungsverarbeitung. Diese Funktion ist für bestimmte Typen von Anwendungen wertvoll, die das Sammeln einer großen Menge von Daten über eine Population bzw. Verbreitung von drahtlosen Sendern ungeachtet der spezifischen Identitäten der einzelnen Sender erfordern. Anwendungen von diesem Typ enthalten: eine RF-Optimierung, die ermöglicht, dass drahtlose Träger die Leistungsfähigkeit des drahtlosen Kommunikationssystems durch gleichzeitiges Bestimmen einer Lokalisierung und anderer Parameter einer Übertragung messen; ein Verkehrsmanagement, das ermöglicht, dass Regierungsstellen und kommerzielle Belange den Verkehrsfluss auf verschiedenen Autobahnen unter Verwendung von statistisch signifikanten Proben von drahtlosen Sendern, die in Fahrzeugen fahren, überwachen; und eine lokale Verkehrsabschätzung, welche ermöglicht, dass kommerzielle Unternehmen den Verkehrsfluss um ein bestimmtes Gebiet abschätzen, was beim Bestimmen der Wirtschaftlichkeit bzw. Überlebensfähigkeit von bestimmten Geschäften helfen kann. Anwendungen, die eine zufällige anonyme Lokalisierungsverarbeitung anfordern, empfangen optional Lokalisierungsaufzeichnungen von zwei Quellen: (i) eine Kopie von Lokalisierungsaufzeichnungen, die für andere Anwendungen erzeugt sind, und (ii) Lokalisierungsaufzeichnungen, die durch das drahtlose Lokalisierungssystem ungeachtet irgendwelcher spezifischen Kriterien zufällig getriggert worden sind. Alle Lokalisierungsaufzeichnungen, die von irgendeiner Quelle erzeugt sind, werden mit der gesamten Identitäts- und Triggerkriterieninformation von den Lokalisierungsaufzeichnungen entfernt weitergeleitet; jedoch kann (können) die anfordernde(n) Anwendung(en) bestimmen, ob die Aufzeichnung aus dem vollständig zufälligen Prozess erzeugt wurde oder eine Kopie von einem Triggerkriterium ist. Die zufälligen Lokalisierungsaufzeichnungen werden durch eine Aufgabe niedriger Priorität innerhalb des drahtlosen Lokalisierungssystems erzeugt, das eine Lokalisierungsverarbeitung bei zufällig ausgewählten Übertragungen durchführt, wann immer Verarbeitungs- und Kommunikationsressourcen verfügbar sind, und sonst zu einem bestimmten Zeitpunkt ungenutzt sein würden. Die anfordernde(n) Anwendung(en) kann (können) spezifizieren, ob die zufällige Lokalisierungsverarbeitung über den gesamten Versorgungsbereich eines drahtlosen Lokalisierungssystems, über spezifische geographische Gebiete, wie beispielsweise entlang vorgeschriebener Autobahnen, oder durch die Versorgungsbereiche spezifischer Zellenstellen durchgeführt wird. Somit kann (können) die anfordernde(n) Anwendung(en) die Ressourcen des drahtlosen Lokalisierungssystems zu diesem Gebiet von größtem Interesse für jede Anwendung führen. In Abhängigkeit von der Zufälligkeit, die durch die Anwendung(en) erwünscht ist, kann das drahtlose Lokalisierungssystem Präferenzen für ein zufälliges Auswählen von bestimmten Typen von Übertragungen einstellen, wie beispielsweise Registrierungsnachrichten, Entstehungsnachrichten, Funkruf-Antwortnachrichten oder Sprachkanalübertragungen.
Anonymes Verfolgen einer geographischen Gruppe – Das drahtlose Lokalisierungssystem enthält eine Einrichtung zum Triggern einer Lokalisierungsverarbeitung auf einer Wiederholbasis für anonyme Gruppen von drahtlosen Sendern innerhalb eines vorgeschriebenen geographischen Gebiets. Beispielsweise kann eine bestimmte Lokalisierungsanwendung wünschen, den Verkehrsweg eines drahtlosen Senders über eine vorgeschriebene Zeitperiode zu überwachen, aber ohne dass das drahtlose Lokalisierungssystem die bestimmte Identität des drahtlosen Senders offenbart. Die Zeitperiode kann viele Stunden, Tage oder Wochen sein. Unter Verwendung der Einrichtung führt das drahtlose Lokalisierungssystem folgendes durch: es wählt zufällig einen drahtlosen Sender aus, der eine Übertragung in dem geographischen Gebiet von Interesse für die Anwendung initiiert; es führt eine Lokalisierungsverarbeitung bei der Übertragung von Interesse durch; es übersetzt und verschlüsselt die Identität des drahtlosen Senders irreversibel in einen neuen codierten Identifizierer; es erzeugt eine Lokalisierungsaufzeichnung unter Verwendung von nur dem neuen codierten Identifizierer als eine Identifizierungseinrichtung; es leitet die Lokalisierungsaufzeichnung weiter zu der (den) anfordernden Lokalisierungsanwendung(en); und es erzeugt eine dynamische Aufgabe in der Aufgabenliste für den drahtlosen Sender, wobei die dynamische Aufgabe eine zugehörige Ablaufzeit hat. Darauf folgend soll das drahtlose Lokalisierungssystem, wann immer der vorgeschriebene drahtlose Sender eine Übertragung initiiert, unter Verwendung der dynamischen Aufgabe triggern, eine Lokalisierungsverarbeitung bei der Übertragung von Interesse durchführen, die Identität des drahtlosen Senders irreversibel in den neuen codierten Identifizierer unter Verwendung derselben Einrichtung wie zuvor übersetzen und verschlüsseln, so dass der codierte Identifizierer derselbe ist, eine Lokalisierungsaufzeichnung unter Verwendung des codierten Identifizierers erzeugen und die Lokalisierungsaufzeichnung zu der (den) anfordernden Lokalisierungsanwendung(en) weiterleiten. Die hierin beschriebene Einrichtung kann mit anderen Funktionen des drahtlosen Lokalisierungssystems kombiniert werden, um diesen Typ von Überwachung unter Verwendung von entweder Steuerungs- oder Sprachkanalübertragungen durchzuführen. Weiterhin bewahrt die hierin beschriebene Einrichtung vollständig die private Identität des drahtlosen Senders und gibt immer noch eine weitere Klasse von Anwendungen frei, die die Bewegungsmuster von drahtlosen Sendern überwachen können. Diese Klasse von Anwendungen kann beim Bestimmen der Planung und des Entwurfs von neuen Straßen, einer alternativen Wegplanung oder beim Aufbau von Handels- und Einzelhandelsraum von großem Wert sein.
Gruppieren, Sortieren und Etikettieren einer Lokalisierungsaufzeichnung – Das drahtlose Lokalisierungssystem enthält eine Einrichtung zum Nachverarbeiten der Lokalisierungsaufzeichnungen für bestimmte anfordernde Anwendungen, um die Lokalisierungsaufzeichnungen zu gruppieren, zu sortieren oder zu etikettieren. Für jede Schnittstelle, die durch das drahtlose Lokalisierungssystem unterstützt wird, speichert das drahtlose Lokalisierungssystem ein Profil der Typen von Daten, für welche die Anwendung sowohl autorisiert als auch anfordernd ist, und der Typen von Filtern oder von Nachverarbeitungsaktionen, die durch die Anwendung gewünscht sind. Viele Anwendungen, wie beispielsweise die hierin enthaltenen Beispiele, erfordern keine individuellen Lokalisierungsaufzeichnungen oder die spezifischen Identitäten von einzelnen Sendern. Beispielsweise leitet eine RF-Optimierungsanwendung einen größeren Wert aus einer großen Datengruppe von Lokalisierungsaufzeichnungen für eine bestimmte Zellenstellen oder einen Kanal ab, als sie es von irgendeiner individuellen Lokalisierungsaufzeichnung kann. Für ein weiteres Beispiel erfordert eine Verkehrsüberwachungsanwendung nur Lokalisierungsaufzeichnungen von Sendern, die auf vorgeschriebenen Straßen oder Autobahnen sind, und erfordert zusätzlich, dass diese Aufzeichnungen durch einen Abschnitt einer Straße oder einer Autobahn und durch eine Bewegungsrichtung gruppiert sind. Andere Anwendungen können Anfordern, dass das drahtlose Lokalisierungssystem Lokalisierungsaufzeichnungen weiterleitet, die formatiert worden sind, um ein Aussehen einer visuellen Anzeige zu verbessern, indem beispielsweise die Lokalisierungsabschätzung des Senders so eingestellt wird, dass die Lokalisierung des Senders auf einer elektronischen Karte direkt auf einem gezeichneten Straßensegment erscheint, eher als dass es benachbart zu dem Straßensegment ist. Daher "schnappt" sich das drahtlose Lokalisierungssystem vorzugsweise die Lokalisierungsabschätzung zu dem nächsten gezeichneten Straßensegment.
Das drahtlose Lokalisierungssystem kann Lokalisierungsaufzeichnungen filtern und zu einer Anwendung für drahtlose Sender berichten, die nur bei einer bestimmten Zellenstelle, einem bestimmten Sektor, einem bestimmten RF-Kanal oder einer bestimmten Gruppe von RF-Kanälen kommunizieren. Vor einem Weiterleiten der Aufzeichnung zu der anfordernden Anwendung verifiziert das drahtlose Lokalisierungssystem zuerst, dass die geeigneten Felder in der Aufzeichnung die Anforderungen erfüllen. Aufzeichnungen, die die Anforderungen nicht erfüllen, werden nicht weitergeleitet, und Aufzeichnungen, die die Anforderungen erfüllen, werden weitergeleitet. Einige Filter sind geographisch und müssen durch das drahtlose Lokalisierungssystem berechnet werden. Beispielsweise kann das drahtlose Lokalisierungssystem eine Lokalisierungsaufzeichnung verarbeiten, um das nächste Straßensegment und die Bewegungsrichtung des drahtlosen Senders auf dem Straßensegment zu bestimmen. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann dann nur Aufzeichnungen zu der Anwendung weiterleiten, für die bestimmt ist, dass sie auf einem bestimmten Straßensegment sind, und kann weiterhin die Lokalisierungsaufzeichnung durch Hinzufügen eines Felds verbessern, dass das bestimmte Straßensegment enthält. Um das nächste Straßensegment zu bestimmen, ist das drahtlose Lokalisierungssystem mit einer Datenbank von Straßensegmenten von Interesse durch die anfordernde Anwendung versehen. Diese Datenbank ist in einer Tabelle gespeichert, wo jedes Straßensegment mit einer Breiten- und einer Längskoordinate gespeichert ist, die die Endstelle jedes Segments definiert. Jedes Straßensegment kann als gerade oder gekrümmte Linie modelliert sein und kann modelliert sein, um eine oder zwei Bewegungsrichtungen zu unterstützen. Dann vergleicht das drahtlose Lokalisierungssystem für jede durch das drahtlose Lokalisierungssystem bestimmte Lokalisierungsaufzeichnung die Breite und die Länge in der Lokalisierungsaufzeichnung für jedes in der Datenbank gespeicherte Straßensegment und bestimmt die kürzeste Entfernung von einer modellierten Linie, die die Endstellen des Segments verbindet, zu der Breite und der Länge der Lokalisierungsaufzeichnung. Die kürzeste Entfernung ist eine berechnete imaginäre Linie, die orthogonal zu der Linie ist, die die zwei Endstellen des gespeicherten Straßensegments verbindet. Wenn das nächste Straßensegment bestimmt worden ist, kann das drahtlose Lokalisierungssystem weiterhin die Bewegungsrichtung auf dem Straßensegment bestimmen, indem die Bewegungsrichtung des drahtlosen Senders, über den durch die Lokalisierungsverarbeitung berichtet ist, mit der Ausrichtung des Straßensegments verglichen wird. Die Richtung, die den kleinsten Fehler in Bezug auf die Ausrichtung der Straßensegmente erzeugt, wird dann durch das drahtlose Lokalisierungssystem berichtet.
Netzwerkoperationskonsole (NOC) 16
Die NOC 16 ist ein Netzwerkmanagementsystem, das zulässt, dass Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems auf einfache Weise auf Programmierparameter des drahtlosen Lokalisierungssystems zugreifen. Beispielsweise kann das drahtlose Lokalisierungssystem in einigen Städten viele Hunderte oder sogar Tausende von SCSs 10 enthalten. Die NOC ist die effektivste Weise zum Managen eines großen drahtlosen Lokalisierungssystems unter Verwendung von Fähigkeiten einer graphischen Anwenderschnittstelle. Die NOC wird auch Alarme in Echtzeit empfangen, wenn bestimmte Funktionen innerhalb des drahtlosen Lokalisierungssystems nicht richtig arbeiten. Diese Alarme in Echtzeit können durch den Bediener verwendet werden, um eine Korrekturaktion schnell vorzunehmen und um eine Verschlechterung eines Lokalisierungsdienstes zu verhindern. Eine Erfahrung mit Versuchen des drahtlosen Lokalisierungssystems zeigt, dass die Fähigkeit des Systems, eine gute Lokalisierungsgenauigkeit im Verlaufe der Zeit beizubehalten, direkt auf die Fähigkeit des Bedieners bezogen ist, das System innerhalb seiner vorbestimmten Parameter arbeitend zu halten.
Lokalisierungsverarbeitung
Das drahtlose Lokalisierungssystem kann eine Lokalisierungsverarbeitung unter Verwendung von zwei unterschiedlichen Verfahren durchführen, die als zentral basierende Verarbeitung und stationsbasierende Verarbeitung bekannt sind. Beide Techniken wurden zuerst in dem Patent mit der Nummer 5,327,144 offenbart und werden in dieser Beschreibung weiter verbessert. Eine Lokalisierungsverarbeitung hängt teilweise von der Fähigkeit ab, bestimmte Phaseneigenschaften des Signals genau zu bestimmen, wenn es bei mehreren Antennen und bei mehreren SCSs 10 empfangen wird. Daher ist es eine Aufgabe des drahtlosen Lokalisierungssystems, Quellen eines Phasenfehlers zu identifizieren und zu entfernen, der die Fähigkeit der Lokalisierungsverarbeitung behindert, die Phaseneigenschaften des empfangenen Signals zu bestimmen. Eine Quelle eines Phasenfehlers ist innerhalb des drahtlosen Senders selbst, nämlich der Oszillator (typischerweise ein Kristalloszillator) und die Phasenregelkreise, die zulassen, dass das Telefon sich auf spezifische Kanäle zum Senden abstimmt. Billige Kristalloszillatoren werden allgemein ein höheres Phasenrauschen haben. Einige Luftschnittstellenspezifikationen, wie beispielsweise IS-136 und IS-95A, haben Spezifikationen, die das Phasenrauschen abdecken, mit welchem ein drahtloses Telefon senden kann. Andere Luftschnittstellenspezifikationen, wie beispielsweise IS-553A, spezifizieren ein Phasenrauschen nicht eng. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Phasenrauschen eines drahtlosen Senders als Quelle eines Phasenfehlers bei einer Lokalisierungsverarbeitung teilweise durch automatisches Auswählen der Verwendung einer zentral basierenden Verarbeitung oder einer stationsbasierenden Verarbeitung automatisch zu reduzieren und/oder zu eliminieren. Die automatische Auswahl wird auch die Effizienz berücksichtigen, mit welcher die Kommunikationsverbindung zwischen dem SCS 10 und dem TLP 12 verwendet wird, und die Verfügbarkeit von DSP-Ressourcen bei jedem von dem SCS 10 und dem TLP 12.
Wenn eine zentral basierende Verarbeitung verwendet wird, werden die TDOA- und FDOA-Bestimmung und die Mehrwegeverarbeitung in dem TLP 12 zusammen mit der Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung durchgeführt. Dieses Verfahren wird dann bevorzugt, wenn der drahtlose Sender ein Phasenrauschen hat, das über einer bestimmten Schwelle ist. In diesen Fällen ist eine zentral basierende Verarbeitung beim Reduzieren oder Eliminieren des Phasenrauschens des drahtlosen Senders als Quelle eines Phasenfehlers am effektivsten, weil die TDOA-Abschätzung unter Verwendung einer digitalen Darstellung der aktuellen RF-Übertragung von zwei Antennen durchgeführt wird, welche bei demselben SCS 10 oder bei unterschiedlichen SCSs 10 sein können. Bei diesem Verfahren werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass das Phasenrauschen des Senders ein Rauschen eines allgemeinen Modes bei der TDOA-Verabeitung ist und daher bei dem TDOA-Bestimmungsprozess selbstauslöschend ist. Dieses Verfahren wirkt beispielsweise bei vielen sehr billigen AMPS-Zellulartelefonen am besten, die ein hohes Phasenrauschen haben. Die Grundschritte bei einer zentral basierenden Verarbeitung enthalten die nachfolgend angegebenen und im Ablaufdiagramm der 6 dargestellten Schritte:
Ein drahtloser Sender initiiert eine Übertragung auf entweder einem Steuerkanal oder einem Sprachkanal (Schritt S50);
die Übertragung wird bei mehreren Antennen und bei mehreren SCSs 10 im drahtlosen Lokalisierungssystem empfangen (Schritt S51);
die Übertragung wird in ein digitales Format in dem Empfänger umgewandelt, der mit jeder SCS/Antenne verbunden ist (Schritt S52);
die digitalen Daten werden in einem Speicher in den Empfängern in jedem SCS 10 gespeichert (Schritt S53);
die Übertragung wird demoduliert (Schritt S54);
das drahtlose Lokalisierungssystem bestimmt, ob eine Lokalisierungsverarbeitung für die Übertragung zu beginnen ist (Schritt S55);
wenn er getriggert ist, fordert der TLP 12 Kopien der digitalen Daten von dem Speicher in Empfängern bei mehreren SCSs 10 an (Schritt S56);
digitale Daten werden von mehreren SCSs 10 zu einem ausgewählten TLP 12 gesendet (Schritt S57);
der TLP 12 führt TDOA, FDOA und eine Mehrfachpfadmigration an den digitalen Daten von Paaren von Antennen durch (Schritt S58);
der TLP 12 führt eine Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung unter Verwendung der TDOA-Daten durch und erzeugt dann eine Lokalisierungsaufzeichnung und leitet die Lokalisierungsaufzeichnung weiter zu dem AP 14 (Schritt S59).
Das drahtlose Lokalisierungssystem verwendet eine variable Anzahl von Bits, um die Übertragung darzustellen, wenn es digitale Daten von den SCSs 10 zu dem TLP 12 sendet. Wie es früher diskutiert ist, digitalisiert der SCS-Empfänger drahtlose Über tragungen mit einer hohen Auflösung oder einer hohen Anzahl von Bits pro digitaler Abtastung, um einen ausreichenden dynamischen Bereich zu erreichen. Dies ist insbesondere dann erforderlich, wenn breitbandige digitale Empfänger verwendet werden, die gleichzeitig Signale nahe zu dem SCS 10A und entfernt von dem SCS 10B empfangen können. Beispielsweise können bis zu 14 Bits erforderlich sein, um einen dynamischen Bereich von 84 dB darzustellen. Eine Lokalisierungsverarbeitung erfordert jedoch nicht immer die hohe Auflösung pro digitaler Abtastung. Häufig sind Lokalisierungen ausreichender Genauigkeit durch das drahtlose Lokalisierungssystem unter Verwendung einer geringeren Anzahl von Bits pro digitaler Abtastung erreichbar. Daher bestimmt das drahtlose Lokalisierungssystem, um die Implementierungskosten des drahtlosen Lokalisierungssystems durch Sparen von Bandbreite auf den Kommunikationsverbindungen zwischen jedem SCS 10 und dem TLP 12 zu minimieren, die geringste Anzahl von Bits, die zum digitalen Darstellen einer Übertragung erforderlich sind, während noch ein erwünschter Genauigkeitspegel gehalten wird. Diese Bestimmung basiert beispielsweise auf dem speziellen Luftschnittstellenprotokoll, das durch den drahtlosen Sender verwendet wird, dem SNR der Übertragung, dem Ausmaß, bis zu welchem die Übertragung durch ein Fading bzw. einen Schwund und/oder eine Mehrwegeausbreitung gestört worden ist, und dem aktuellen Zustand der Verarbeitung und von Kommunikationswarteschlangen in jedem SCS 10. Die Anzahl von Bits, die von dem SCS 10 zu dem TLP 12 gesendet sind, werden auf zwei Arten reduziert. Die Anzahl von Bits pro Abtastung wird minimiert und die kürzeste Länge oder die geringsten Segmente der Übertragung, die möglich sind, wird für eine Lokalisierungsverarbeitung verwendet. Der TLP 12 kann die minimalen RF-Daten zum Durchführen einer Lokalisierungsverarbeitung und zum darauf folgenden Vergleichen des Ergebnisses mit dem erwünschten Genauigkeitspegel verwenden. Dieser Vergleich wird auf der Basis einer Vertrauensintervallberechnung durchgeführt. Wenn die Lokalisierungsabschätzung nicht in die erwünschten Genauigkeitsgrenzen fällt, wird der TLP 12 rekursiv zusätzliche Daten von ausgewählten SCSs 10 anfordern. Die zusätzlichen Daten können eine zusätzliche Anzahl von Bits pro digitaler Abtastung enthalten und/oder können mehrere Segmente der Übertragung enthalten. Dieser Prozess eines Anforderns von zusätzlichen Daten kann sich rekursiv fortsetzen, bis der TLP 12 die vorgeschriebene Lokalisierungsgenauigkeit erreicht hat.
Es gibt zusätzliche Details zu den oben beschriebenen Grundschritten. Diese Details sind in den früheren Patenten mit den Nummern 5,327,144 und 5,608,410 in anderen Teilen dieser Beschreibung beschrieben. Eine Verbesserung an den in den früheren Patenten beschriebenen Prozessen besteht in der Auswahl einer einzigen Referenz-SCS/Antenne, die für jede Grundlinie bei der Lokalisierungsverarbeitung verwendet wird. Beim Stand der Technik wurden Grundlinien unter Verwendung von Paaren von Antennenstellen um einen Ring bestimmt. Bei dem gegenwärtigen drahtlosen Lokalisierungssystem ist die einzige Referenz-SCS/Antenneneinheit, die verwendet wird, allgemein das höchste SNR-Signal, obwohl auch andere Kriterien verwendet werden, wie es nachfolgend beschrieben ist. Die Verwendung einer hohen SNR-Referenz unterstützt eine zentral basierende Lokalisierungsverarbeitung, wenn die anderen SCS/Antennen, die bei der Lokalisierungsverarbeitung verwendet werden, sehr schwach sind, wie beispielsweise bei oder unterhalb der Rauschebene (d.h. Null- oder negatives Signal-zu-Rausch-Verhältnis). Wenn eine stationsbasierende Lokalisierungsverarbeitung verwendet wird, ist das Referenzsignal ein erneut moduliertes Signal, was absichtlich derart erzeugt wird, dass es ein sehr hohes Signal-zu-Rausch-Verhältnis hat, was einer Lokalisierungsverarbeitung für sehr schwache Signale bei anderen SCS/Antennen weiterhilft. Die aktuelle Auswahl der Referenz-SCS/Antenne wird nachfolgend beschrieben.
Das drahtlose Lokalisierungssystem schwächt eine Mehrwegeausbreitung zuerst durch rekursives Abschätzen der Komponenten einer Mehrwegeausbreitung, die zusätzlich zu der Direktpfadkomponente empfangen wird, und durch darauf folgendes Subtrahieren von diesen Komponenten von dem empfangenen Signal ab. Somit modelliert das drahtlose Lokalisierungssystem das empfangene Signal und vergleicht das Modell mit dem aktuellen empfangenen Signal und versucht, die Differenz zwischen den beiden unter Verwendung einer gewichteten geringsten quadratischen Differenz zu minimieren. Für jedes übertragene Signal x(t) von einem drahtlosen Sender ist das empfangene Signal y(t) bei jeder SCS/Antenne eine komplexe Kombination von Signalen:
wobei x(t) das Signal ist, wie es durch den drahtlosen Sender übertragen wird;
a_n und τ_n die komplexe Amplitude und Verzögerungen der Mehrwegekomponenten sind;
N die Gesamtanzahl von Mehrwegekomponenten im empfangenen Signal ist; und
a_o und τ₀ Konstanten für die meisten Direktpfadkomponenten sind.
Der Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems bestimmt empirisch eine Gruppe von Beschränkungen für jede Komponente einer Mehrwegeübertragung, die für die spezifische Umgebung gilt, in welcher ein jeweiliges drahtloses Lokalisierungssystem arbeitet. Der Zweck der Beschränkungen besteht im Begrenzen des Ausmaßes an Verarbeitungszeit, welche das drahtlose Lokalisierungssystem einer Optimieren der Ergebnisse für jede Mehrwege-Abschwächungsberechnung spendiert. Beispielsweise kann das drahtlose Lokalisierungssystem derart eingestellt werden, dass es nur vier Komponenten einer Mehrwegeübertragung bestimmt: es kann angenommen werden, dass die erste Komponente eine Zeitverzögerung in dem Bereich τ_1A bis τ_1B hat; es kann angenommen werden, dass die zweite Komponente eine Zeitverzögerung in dem Bereich τ_2A bis τ_2B hat; es kann angenommen werden, dass die dritte Komponente eine Zeitverzögerung in dem Bereich τ_3A bis τ_3B hat; und gleiches gilt für die vierte Komponente; jedoch ist die vierte Komponente ein einzelner Wert, der effektiv eine komplexe Kombination aus vielen Zehnfachen von einzelnen (und etwas diffusen) Mehrwegekomponenten darstellt, deren Zeitverzögerungen den Bereich der dritten Komponente übersteigen. Der einfachen Verarbeitung halber transformiert das drahtlose Lokalisierungssystem die vorherige Gleichung in den Frequenzbereich und löst sie dann für die einzelnen Komponenten, so dass eine gewichtete kleinste quadratische Differenz minimiert wird.
Wenn eine stationsbasierende Verarbeitung verwendet wird, werden die TDOA- und FDOA-Bestimmung und die Mehrwegeabschwächung in den SCSs 10 durchgeführt, während die Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung typischerweise in dem TLP 12 durchgeführt werden. Der Hauptvorteil einer stationsbasierenden Verarbeitung, wie sie in dem Patent mit der Nummer 5,327,144 beschrieben ist, besteht im Reduzieren des Ausmaßes an Daten, die auf der Kommunikationsverbindung zwischen jedem SCS 10 und dem TLP 12 gesendet werden. Jedoch kann es ebenso andere Vorteile geben. Eine neue Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Erhöhen der effektiven Signalverarbeitungsverstärkung während der TDOA-Verarbeitung. Wie es früher aufgezeigt ist, hat eine zentral basierende Verarbeitung den Vorteil eines Eliminierens oder Reduzierens eines Phasenfehlers, der durch das Phasenrauschen in dem drahtlosen Sender verursacht wird. Jedoch war keine frühere Offenbarung darauf gerichtet, wie derselbe Phasen-Rauschfehler zu eliminieren oder zu reduzieren ist, wenn eine stationsbasierende Verarbeitung verwendet wird. Die vorliegende Erfindung reduziert den Phasenfehler und erhöht die effektive Signalverarbeitungs verstärkung unter Verwendung der nachfolgend angegebenen und in 6 gezeigten Schritte:
Ein drahtloser Sender initiiert eine Übertragung auf entweder einem Steuerkanal oder einem Sprachkanal (Schritt S60);
die Übertragung wird bei mehreren Antennen und bei mehreren SCSs 10 in dem drahtlosen Lokalisierungssystem empfangen (Schritt S61);
die Übertragung wird in dem mit jeder Antenne verbundenen Empfänger in ein digitales Format umgewandelt (Schritt S62);
die digitalen Daten werden in einen Speicher in dem SCS 10 gespeichert (Schritt S63);
die Übertragung wird demoduliert (Schritt S64);
das drahtlose Lokalisierungssystem bestimmt, ob eine Lokalisierungsverarbeitung für die Übertragung zu beginnen ist (Schritt S65);
wenn es getriggert ist, demoduliert ein erstes SCS 10A die Übertragung und bestimmt ein geeignetes Phasenkorrekturintervall (Schritt S66);
für jedes derartige Phasenkorrekturintervall berechnet das erste SCS 10A eine geeignete Phasenkorrektur und eine geeignete Amplitudenkorrektur und codiert diesen Phasenkorrekturparameter und diesen Amplitudenkorrekturparameter zusammen mit den demodulierten Daten (Schritt S67);
die demodulierten Daten und Phasenkorrektur- und Amplitudenkorrekturparameter werden von dem ersten SCS 10A zu einem TLP 12 gesendet (Schritt S68);
der TLP 12 bestimmt die SCSs 10 und Empfangsantennen, die bei der Lokalisierungsverarbeitung zu verwenden sind (Schritt S69);
der TLP 12 sendet die demodulierten Daten und Phasenkorrektur- und Amplitudenkorrekturparameter zu jedem zweiten SCS 10B, der bei der Lokalisierungsverarbeitung verwendet werden wird (Schritt S70);
das erste SCS 10A und jeder zweite SCS 10B erzeugt ein erstes erneut moduliertes Signal basierend auf den demodulierten Daten und den Phasenkorrektur- und Amplitudenkorrekturparametern (Schritt S71);
das erste SCS 10A und jedes zweite SCS 10B führt TDOA, FDOA und eine Mehrwegeabschwächung unter Verwendung der im Speicher in jedem SCS 10 gespeicherten digitalen Daten und des ersten erneut modulierten Signals durch (Schritt S72);
die TDOA, FDOA und Mehrwegeabschwächungsdaten werden von dem ersten SCS 10A und jedem zweiten SCS 10B zu dem TLP 12 gesendet (Schritt S73);
der TLP 12 führt eine Positions- und Geschwindigkeitsbestimmung unter Verwendung der TDOA-Daten durch (Schritt S74); und
der TLP 12 erzeugt eine Lokalisierungsaufzeichnung und leitet die Lokalisierungsaufzeichnung weiter zu dem AP 14 (Schritt S75).
Die Vorteile eines Bestimmens von Phasenkorrektur- und Amplitudenkorrekturparametern sind bei der Lokalisierung von drahtlosen CDMA-Sendern basierend auf IS-95A am offensichtlichsten. Wie es wohlbekannt ist, werden die Rückwärtsübertragungen von einem IS-95A-Sender unter Verwendung einer nicht kohärenten Modulation gesendet. Die meisten CDMA-Basisstationen integrieren aufgrund der nicht kohärenten Modulation nur über ein einziges Bitintervall. Für einen CDMA-Zugriffskanal werden bei einer Bitrate von 4800 Bits pro Sekunde 256 Chips pro Bit gesendet, was eine Integrationsverstärkung von 24 dB zulässt. Unter Verwendung der oben beschriebenen Technik kann die TDOA-Verarbeitung in jedem SCS 10 beispielsweise über einen vollständigen 160-Millisekunden-Burst (196,608 Chips) integrieren, um eine Integrationsverstärkung von 53 dB zu erzeugen. Die zusätzliche Verarbeitungsverstärkung ermöglicht, dass die vorliegende Erfindung CDMA-Übertragungen unter Verwendung von mehreren SCSs 10 erfasst und lokalisiert, selbst wenn die Basisstationen, die mit den SCSs 10 zusammengestellt sind, dieselbe CDMA-Übertragung nicht erfassen können.
Für eine bestimmte Übertragung werden dann, wenn entweder die Phasenkorrekturparameter oder die Amplitudenkorrekturparameter derart berechnet werden, dass sie Null sind, oder sie nicht nötig sind, diese Parameter nicht gesendet, um an der Anzahl von Bits zu sparen, die auf der Kommunikationsverbindung zwischen jedem SCS 10 und dem TLP 12 übertragen werden. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das drahtlose Lokalisierungssystem ein festes Phasenkorrekturintervall für eine bestimmte Übertragung oder für alle Übertragungen eines bestimmten Luftschnittstellenprotokolls oder für alle Übertragungen, die durch einen bestimmten Typ eines drahtlosen Senders durchgeführt werden, verwenden. Dies kann beispielsweise auf empirischen Daten basieren, die über eine Zeitperiode durch das drahtlose Lokalisierungssystem gesammelt werden, welche eine vernünftige Konsistenz bezüglich des Phasenrauschens zeigen, das durch verschiedene Klassen von Sendern gezeigt wird. In diesen Fällen kann das SCS 10 den Verarbeitungsschritt eines Bestimmens des geeigneten Phasenkorrekturintervalls sparen.
Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass es viele Arten zum Messen des Phasenrauschens eines drahtlosen Senders gibt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine reine rauschfreie erneut modulierte Kopie des bei dem ersten SCS 10A empfangenen Signals digital durch DSPs in dem SCS erzeugt werden, dann kann das empfangene Signal gegenüber dem reinen Signal über jedes Phasenkorrekturintervall verglichen werden und kann die Phasendifferenz direkt gemessen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Phasenkorrekturparameter als das Negative der Phasendifferenz über dieses Phasenkorrekturintervall berechnet werden. Die Anzahl von Bits, die zum Darstellen des Phasenkorrekturparameters erforderlich sind, wird mit der Größe des Phasenkorrekturparameters variieren, und die Anzahl von Bits kann für jedes Phasenkorrekturintervall variieren. Es ist beobachtet worden, dass einige Übertragungen beispielsweise ein größeres Phasenrauschen früh bei der Übertragung zeigen, und ein geringeres Phasenrauschen in der Mitte und später bei der Übertragung.
Eine stationsbasierende Verarbeitung ist für drahtlose Sender am nützlichsten, die ein relativ niedriges Phasenrauschen haben. Obwohl es durch ihre jeweiligen Luftschnittstellenstandards nicht notwendigerweise erforderlich ist, werden drahtlose Telefone, die TDMA-, CDMA- oder GSM-Protokolle verwenden, typischerweise ein niedrigeres Phasenrauschen zeigen. Wenn das Phasenrauschen eines drahtlosen Senders größer wird, kann die Länge eines Phasenkorrekturintervalls kleiner werden und/oder wird die Anzahl von Bits, die zum Darstellen der Phasenkorrekturparameter erforderlich sind, größer. Eine stationsbasierende Verarbeitung ist dann nicht effektiv, wenn die Anzahl von Bits, die zum Darstellen der demodulierten Daten plus der Phasenkorrektur- und -amplitudenparameter erforderlich sind, einen vorbestimmten Anteil der Anzahl von Bits übersteigt, die zum Durchführen einer zentral basierenden Verarbeitung erforderlich sind. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für jede Übertragung automatisch zu bestimmen, für welche eine Lokalisierung erwünscht ist, ob die Lokalisierung unter Verwendung einer zentral basierenden Verarbeitung oder einer stationsbasierenden Verarbeitung zu verarbeiten ist. Die Schritte beim Durchführen dieser Bestimmung sind nachfolgend angegeben und in 7 gezeigt:
Ein drahtloser Sender initiiert eine Übertragung auf entweder einem Steuerkanal oder einem Sprachkanal (Schritt S80);
die Übertragung wird bei einem ersten SCS 10A empfangen (Schritt S81);
die Übertragung wird in dem mit einer jeweiligen Antenne verbundenen Empfänger in ein digitales Format umgewandelt (Schritt S82);
das drahtlose Lokalisierungssystem bestimmt, ob eine Lokalisierungsverarbeitung für die Übertragung zu beginnen ist (Schritt S83);
wenn es getriggert ist, demoduliert ein erstes SCS 10A die Übertragung und schätzt ein geeignetes Phasenkorrekturintervall und die Anzahl von Bits, die zum Codieren der Phasenkorrektur- und -amplitudenkorrekturparameter erforderlich sind, ab (Schritt S84);
das erste SCS 10A schätzt dann die Anzahl von Bits ab, die für eine zentral basierende Verarbeitung erforderlich sind;
basierend auf der Anzahl von Bits, die für jedes jeweilige Verfahren erforderlich sind, bestimmt das SCS 10 oder der TLP 12, ob eine zentral basierende Verarbeitung oder eine stationsbasierende Verarbeitung zu verwenden ist, um die Lokalisierungsverarbeitung für diese Übertragung durchzuführen (Schritt S85).
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das drahtlose Lokalisierungssystem immer eine zentral basierende Verarbeitung oder eine stationsbasierende Verarbeitung für alle Übertragungen eines bestimmten Luftschnittstellenprotokolls verwenden, oder für alle Übertragungen, die durch eine bestimmte Art eines drahtlosen Senders durchgeführt werden. Dies kann beispielsweise auf empirischen Daten basieren, die über eine Zeitperiode durch das drahtlose Lokalisierungssystem gesammelt werden, welche eine vernünftige Konsistenz bezüglich des Phasenrauschens zeigen, das durch verschiedene Klassen von Sendern gezeigt wird. In diesen Fällen kann das SCS 10 und/oder der TLP 12 den Verarbeitungsschritt zum Bestimmen des geeigneten Verarbeitungsverfahrens sparen.
Eine weitere Verbesserung der vorliegenden Erfindung, welche für sowohl eine zentral basierende Verarbeitung als auch eine stationsbasierende Verarbeitung verwendet wird, besteht in der Verwendung von Schwellenkriterien zum Enthalten von Grundlinien bei der schließlichen Bestimmung einer Lokalisierung und einer Geschwindigkeit des drahtlosen Senders. Für jede Grundlinie berechnet das drahtlose Lokalisierungssystem eine Anzahl von Parametern, die folgendes enthalten: den SCS/Antennen-Anschluss, der bei der Referenz-SCS/Antenneneinheit beim Berechnen der Grundlinie, der Spitze, des Durchschnitts und der Varianz bezüglich der Leistung der Übertragung, wie sie bei dem SCS/Antennen-Anschluss empfangen wird, der bei der Grundlinie verwendet wird, und über das Intervall, das zur Lokalisierungs verarbeitung verwendet wird, den Korrekturwert von der Kreuzspektrumskorrelation zwischen der SCS/Antennen-Einheit, die bei der Grundlinie verwendet wird, und der Referenz-SCS/Antennen-Einheit, den Verzögerungswert für die Grundlinie, die Mehrfachpfadabschwächungsparameter, die Restwerte, die nach den Mehrfachpfadabschwächungsberechnungen übrig bleiben, den Beitrag der SCS/Antennen-Einheit zu dem gewichteten GDOP bei der schließlichen Lokalisierungslösung und eine Messung der Qualität einer Anpassung der Grundlinie, wenn sie bei der schließlichen Lokalisierungslösung enthalten ist. Jede Grundlinie ist in der schließlichen Lokalisierungslösung enthalten, wenn sie jeweils gleich den Schwellenkriterien für jeden der hierin beschriebenen Parameter ist oder diese übersteigt. Eine Grundlinie kann von der Lokalisierungslösung ausgeschlossen sein, wenn sie darin fehlschlägt, eines oder mehrere der Schwellenkriterien zu erfüllen. Daher ist es häufig möglich, dass die Anzahl von SCS/Antennen-Einheiten, die tatsächlich bei der schließlichen Lokalisierungslösung verwendet werden, kleiner als die berücksichtigte Gesamtanzahl ist.
Die vorherigen Patente mit den Nummern 5,327,144 und 5,608,410 offenbarten ein Verfahren, durch welches die Lokalisierungsverarbeitung den kleinsten quadratischen Differenz-(LSD-)Wert der folgenden Gleichung minimiert: LSD = [Q12(Verzögerung_T12 – Verzögerung_O12)2 + Q13(Verzögerung_T13 – Verzögerung_O13)2 + ... + Qxy(Verzögerung_Txy – Verzögerung_Qxy)2
Bei der vorliegenden Implementierung ist diese Gleichung zu der folgenden Form neu angeordnet worden, um den Lokalisierungsverarbeitungscode effizienter zu machen: LSD = Σ(TDOA0i – τi + τ0)2wi 2; über alle i = 1 bis N – 1wobei N = Anzahl von SCS/Antennen, die bei der Lokalisierungsverarbeitung verwendet werden;
TDOA_0i = die TDOA zu der i^ten Stelle von einer Referenzstelle 0 aus;
τ_i = die theoretische Linie einer Blickausrichtungszeit von dem drahtlosen Sender zu der i^ten Stelle;
τ₀ = die theoretische Linie einer Blickausbreitungszeit von dem Sender zu der Referenz; und
w_i = die Gewichtung oder der Qualitätsfaktor, die bzw. der auf die i^te Grundlinie angewendet wird.
Bei der vorliegenden Implementierung verwendet das drahtlose Lokalisierungssystem auch eine weitere alternative Form der Gleichung, die beim Bestimmen von Lokalisierungslösungen helfen kann, wenn das Referenzsignal nicht sehr stark ist oder wenn es wahrscheinlich ist, dass eine Vorspannung in der Lokalisierungslösung existieren würde, unter Verwendung der vorherigen Form der Gleichung: LSD' = Σ(TDOA0i – τi)2wi 2 – b2Σwi 2; über alle i = 0 bis N – 1wobei N = Anzahl von SCS/Antennen, die bei der Lokalisierungsverarbeitung verwendet werden;
TDOA_0i = die TDOA zu der i^ten Stelle von der Referenzstelle 0 aus;
TDOA₀₀ = ist als Null angenommen;
τ_i = die theoretische Linie einer Blickausbreitungszeit von dem drahtlosen Sender zu der i^ten Stelle;
b = eine Vorspannung, die für jede theoretische Stelle separat berechnet wird, die LSD' bei dieser theoretischen Stelle minimiert; und
w_i = das Gewicht oder der Qualitätsfaktor, das bzw. der auf die i^te Grundlinie angewendet wird.
Die LSD'-Form der Gleichung bietet ein einfacheres Mittel zum Entfernen einer Vorspannung bei Lokalisierungslösungen bei der Referenzstelle durch Gleichmachen von w₀ dem maximalen Wert der anderen Gewichtungen oder durch Basieren von w₀ auf der relativen Signalstärke bei der Referenzstelle. Es ist zu beachten, dass dann, wenn w₀ viel größer als die anderen Gewichtungen ist, b nahezu gleich τ₀ ist. Im Allgemeinen basieren die Gewichtungen oder Qualitätsfaktoren auf gleichen Kriterien zu denjenigen, die oben für die Schwellenkriterien beim Enthalten von Grundlinien diskutiert sind. Das bedeutet, dass die Ergebnisse der Kriterienberechnungen für Gewichtungen verwendet werden, und dann, wenn die Kriterien unter eine Schwelle fallen, die Gewichtung dann auf Null eingestellt wird und effektiv nicht bei der Bestimmung der schließlichen Lokalisierungslösung enthalten ist.
Antennenauswahlprozess für eine Lokalisierungsverarbeitung
Frühere Erfindungen und Offenbarungen, wie beispielsweise diejenigen, die oben aufgelistet sind, haben Techniken beschrieben, bei welchen eine erste, eine zweite oder möglicherweise eine dritte Antennenstelle, eine Zellenstelle oder eine Basisstation erforderlich sind, um eine Lokalisierung zu bestimmen. Das Patent mit der Nummer 5,608,410 offenbart weiterhin ein dynamisches Auswahluntersystem (DSS), das für ein Bestimmen dessen verantwortlich ist, welche Datenframes von welchen Antennenstellenlokalisierungen dazu verwendet werden, die Lokalisierung eines jeweiligen Senders zu berechnen. In dem DSS bestimmt dann, wenn Datenframes von mehr als einer Schwellenanzahl von Stellen empfangen werden, das DSS, welche Kandidaten für ein Halten oder einen Ausschluss sind, und organisiert dann dynamisch Datenframes zur Lokalisierungsverarbeitung. Das DSS bevorzugt, mehr als die minimale Anzahl von Antennenstellen zu verwenden, so dass die Lösung überbestimmt ist. Zusätzlich stellt das DSS sicher, dass alle Übertragungen, die bei der Lokalisierungsverarbeitung verwendet werden, von demselben Sender und von derselben Übertragung empfangen wurden.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der früheren Erfindungen hatten jedoch einige Beschränkungen. Zuerst wird entweder nur eine Antenne pro Antennenstelle (oder Zellenstelle) verwendet, oder wurden die Daten von zwei oder vier Diversity-Antennen zuerst bei der Antennenstelle (oder Zellenstelle) vor einer Übertragung zu der zentralen Stelle kombiniert. Zusätzlich sendeten alle Antennenstellen, die die Übertragung empfingen, Datenframes zu der zentralen Stelle, selbst wenn das DS die Datenframes später wegwarf. Somit kann einiges an Kommunikationsbandbreite beim Senden von Daten verschwendet worden sein, die nicht verwendet wurden.
Die gegenwärtigen Erfinder haben bestimmt, dass, während ein Minimum von zwei oder drei Stellen erforderlich sind, um eine Lokalisierung zu bestimmen, die tatsächliche Auswahl von Antennen und SCSs 10 zur Verwendung bei einer Lokalisierungsverarbeitung einen signifikanten Effekt auf die Ergebnisse der Lokalisierungsverarbeitung haben kann. Zusätzlich ist es vorteilhaft, die Einrichtung zu enthalten, mehr als eine Antenne bei jedem SCS 10 bei der Lokalisierungsverarbeitung zu verwenden. Der Grund zum Verwenden von Daten von mehreren Antennen bei einer Zellenstelle auf unabhängige Weise bei der Lokalisierungsverarbeitung besteht darin, dass das Signal, das bei einer jeweiligen Antenne empfangen wird, durch eine Mehrwegeausbreitung, einen Schwund und andere Störungen eindeutig beeinträchtigt wird. Es ist auf dem Gebiet wohlbekannt, dass dann, wenn zwei Antennen bezüglich des Abstands um mehr als eine Wellenlänge getrennt sind, dann jede Antenne das Signal auf einem unabhängigen Pfad empfangen wird. Daher gibt es häufig zusätzliche und eindeutige Information, um über die Lokalisierung des drahtlosen Senders gewonnen zu werden, indem mehrere Antennen verwendet werden, und die Fähigkeit des drahtlosen Lokalisierungssystems zum Abschwächen einer Mehrwegeausbreitung wird entsprechend verbessert.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Verwenden der Signale zur Verfügung zu stellen, die von mehr als einer Antenne bei einem SCS 10 bei der Lokalisierungsverarbeitung empfangen werden. Es ist eine weitere Aufgabe, ein Verfahren zum Verbessern des dynamischen Prozesses zur Verfügung zu stellen, der zum Auswählen der zusammenarbeitenden Antennen und SCSs 10 verwendet wird, die bei der Lokalisierungsverarbeitung verwendet werden. Die erste Aufgabe wird durch Bereitstellen einer Einrichtung innerhalb des SCS 10 erreicht, um irgendein Segment von Daten, die von irgendeiner Anzahl von Antennen bei einem SCS gesammelt sind, auszuwählen und bei der Lokalisierungsverarbeitung zu verwenden. Wie es früher beschrieben ist, ist jede Antenne bei einer Zellenstelle mit einem Empfänger verbunden, der intern zu dem SCS 10 ist. Jeder Empfänger wandelt Signale, die von der Antenne empfangen sind, in eine digitale Form um und speichert dann die digitalisierten Signale temporär in einem Speicher im Empfänger. Der TLP 12 ist mit einer Einrichtung versehen worden, um irgendein SCS 10 anzuleiten, Segmente von Daten aus dem temporären Speicher von irgendeinem Empfänger wiederzugewinnen und um die Daten zur Verwendung bei einer Lokalisierungsverarbeitung zur Verfügung zu stellen. Die zweite Aufgabe wird durch Vorsehen einer Einrichtung innerhalb des drahtlosen Lokalisierungssystems erreicht, um eine große Anzahl von Antennen für einen Empfang der Übertragung zu überwachen, die das drahtlose Lokalisierungssystem zu lokalisieren wünscht, und dann durch Auswählen einer kleineren Gruppe von Antennen zur Verwendung bei einer Lokalisierungsverarbeitung basierend auf einer vorbestimmten Gruppe von Parametern. Ein Beispiel dieses Auswahlprozesses ist durch das Ablaufdiagramm der 8 dargestellt:
Ein drahtloser Sender initiiert eine Übertragung auf entweder einem Steuerkanal oder einem Sprachkanal (Schritt S90);
die Übertragung wird bei mehreren Antennen und bei mehreren SCSs 10 im drahtlosen Lokalisierungssystem empfangen (Schritt S91);
die Übertragung wird in dem Empfänger, der mit einer jeweiligen Antenne verbundenen ist, in ein digitales Format umgewandelt (Schritt S92);
die digitalen Daten werden in einem Speicher in jedem SCS 10 gespeichert (Schritt S93);
die Übertragung wird wenigstens einem SCS 10A demoduliert und die Kanalnummer, auf welchem die Übertragung auftrat, und die Zellenstelle und der Sektor, die den drahtlosen Sender bedienen, werden bestimmt (Schritt S94);
basierend auf dem Bedienen einer Zellenstelle und eines Sektors wird ein SCS 10A als das "primäre" SCS 10 zur Verarbeitung dieser Übertragung bestimmt (Schritt S95);
das primäre SCS 10A bestimmt einen Zeitstempel, der zu den demodulierten Daten gehört (Schritt S96);
das drahtlose Lokalisierungssystem bestimmt, ob eine Lokalisierungsverarbeitung für die Übertragung zu beginnen ist (Schritt S97);
wenn eine Lokalisierungsverarbeitung getriggert ist, bestimmt das drahtlose Lokalisierungssystem eine Kandidatenliste von SCSs 10 und Antennen zur Verwendung bei der Lokalisierungsverarbeitung (Schritt S98);
jede Kandidaten-SCS/Antenne misst mehrere Parameter bezüglich der Kanalnummer der Übertragung und zu der Zeit des durch das primäre SCS 10A bestimmten Zeitstempels und berichtet sie (Schritt S99);
das drahtlose Lokalisierungssystem beauftragt die Kandidaten-SCS/Antennen unter Verwendung spezifizierter Kriterien und wählt eine Referenz-SCS/Antenne und eine Verarbeitungsliste von SCS/Antennen zur Verwendung bei der Lokalisierungsverarbeitung aus (Schritt S100); und
das drahtlose Lokalisierungssystem fährt mit einer Lokalisierungsverarbeitung fort, wie es früher beschrieben ist, indem Daten von der Verarbeitungsliste von SCS/Antennen verwendet werden (Schritt S101).
Auswählen einer primären SCS/Antenne
Der Prozess zum Auswählen der "primären" SCS/Antenne ist kritisch, weil die Kandidatenliste von SCSs 10 und Antennen 10-1 teilweise basierend auf der Bestimmung der primären SCS/Antenne bestimmt wird. Wenn ein drahtloser Sender eine Übertragung auf einen bestimmten RF-Kanal durchführt, kann sich die Übertragung häufig viele Meilen ausbreiten, bevor sich das Signal unter einem Pegel abdämpft, bei welchem es demoduliert werden kann. Daher gibt es häufig viele SCS/Antennen, die das Signal demodulieren können. Dies tritt insbesondere in städtischen und vorstädtischen Bereichen auf, wo das Frequenzwiederverwendungsmuster von vielen drahtlosen Kommunikationssystemen sehr dicht sein kann. Beispielsweise haben die gegenwärtigen Erfinder aufgrund der hohen Nutzungsrate von drahtlosen Sendern und der dichten Zellenstellenbeabstandung drahtlose Kommunikationssysteme getestet, in welchen derselbe RF-Steuerkanal und digitale Farbcode an Zellenstellen verwendet wurden, die um etwa eine Meile voneinander beabstandet sind. Weil das drahtlose Lokalisierungssystem diese Übertragungen unabhängig demoduliert, kann das drahtlose Lokalisierungssystem dieselbe Übertragung häufig bei zwei, drei oder mehreren separaten SCS/Antennen demodulieren. Das drahtlose Lokalisierungssystem erfasst, dass dieselbe Übertragung mehrere Male bei mehreren SCS/Antennen demoduliert worden ist, wenn das drahtlose Lokalisierungssystem mehrere demodulierte Datenframes empfängt, die von unterschiedlichen SCS/Antennen gesendet sind, und zwar jeweils mit einer Anzahl von Bitfehlern unter einer vorbestimmten Bitfehlerschwelle und mit den demodulierten Daten, die in eine akzeptierbare Grenze von Bitfehlern passen, und die alle innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls auftreten.
Wenn das drahtlose Lokalisierungssystem demodulierte Daten von mehreren SCS/Antennen erfasst, untersucht es die folgenden Parameter, um zu bestimmen, welche SCS/Antenne als das primäre SCS bestimmt werden soll: durchschnittliches SNR über das Übertragungsintervall, das zur Lokalisierungsverarbeitung verwendet wird, die Varianz bezüglich des SNR über dasselbe Intervall, eine Korrelation des Anfangs der empfangenen Übertragung gegenüber einem reinen Vorläufer (d.h. für AMPS der punktierende und der Barker-Code), die Anzahl von Bitfehlern bei den demodulierten Daten und die Größe und Rate einer Änderung des SNR von genau vor dem Einstellen der Übertragung bis zu dem Einstellen der Übertragung, sowie andere ähnliche Parameter. Das durchschnittliche SNR wird typischerweise bei jeder SCS/Antenne entweder über die gesamte Länge der Übertragung, die für eine Lokalisierungsverarbeitung zu verwenden ist, oder über ein kürzeres Intervall bestimmt. Das durchschnittliche SNR über das kürzere Intervall kann durch Durchführen einer Korrelation mit der punktierenden Sequenz und/oder dem Barker-Code und/oder einem Synchronisierungswort bestimmt werden, und zwar in Abhängigkeit von dem speziellen Luftschnittstellenprotokoll, und über einen kurzen Zeitbereich vor, während und nach dem Zeitstempel, der durch jedes SCS 10 berichtet wird. Der Zeitbereich kann typischerweise beispielsweise +/–200 Mikrosekunden, zentriert bei dem Zeitstempel, sein. Das drahtlose Lokalisierungssystem wird allgemein die SCS/Antennen unter Verwendung der folgenden Kriterien beauftragen, von welchen jedes gewichtet werden kann (mit einem geeigneten Faktor multipliziert), wenn die Kriterien kombiniert werden, um die Endentscheidung zu bestimmen: SCS/Antennen mit einer geringeren Anzahl von Bitfehlern werden gegenüber SCS/Antennen mit einer höheren Anzahl von Bitfehlern bevorzugt, ein durchschnittliches SNR für eine gegebene SCS/Antenne muss größer als eine vorbestimmte Schwelle sein, um als primär bestimmt zu werden; SCS/Antennen mit höherem durchschnittlichen SNR sind gegenüber denjenigen mit niedrigerem durchschnittlichen SNR bevorzugt; SCS/Antennen mit niedrigerer SNR-Varianz sind gegenüber denjenigen mit höherer SNR-Varianz bevorzugt; und SCS/Antennen mit schnellerer SNR-Rate einer Änderung bei der Einstellung der Übertragung sind gegenüber denjenigen mit einer langsameren Rate einer Änderung bevorzugt. Die auf jedes dieser Kriterien angewendete Gewichtung kann durch den Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems derart eingestellt werden, dass es für den bestimmten Aufbau eines jeweiligen Systems geeignet ist.
Die Kandidatenliste von SCSs 10 und Antennen 10-1 werden unter Verwendung einer vorbestimmten Gruppe von Kriterien basierend beispielsweise auf einer Kenntnis der Typen von Zellenstellen, der Typen von Antennen bei den Zellenstellen, einer Geometrie der Antennen und eines Gewichtungsfaktors, der bestimmte Antennen mehr als andere Antennen gewichtet, ausgewählt. Der Gewichtungsfaktor berücksichtigt eine Kenntnis des Terrains, in welchem das drahtlose Lokalisierungssystem arbeitet, nachdem empirische Daten über den Beitrag von jeder Antenne gute Lokalisierungsschätzungen gemacht haben, und andere Faktoren, die für jede unterschiedliche WLS-Installation spezifisch sein können. Bei einem Ausführungsbeispiel kann beispielsweise das drahtlose Lokalisierungssystem die Kandidatenliste derart auswählen, dass sie alle SCSs 10 bis zu einer maximalen Anzahl von Stellen (max_Anzahl_von_Stellen) enthält, die näher als ein vordefinierter maximaler Radius von der primären Stelle ist (max_Radius_von_primär). Beispielsweise kann in einer städtischen oder einer vorstädtischen Umgebung, in welcher es eine große Anzahl von Zellenstellen gibt, max_Anzahl_von_Stellen auf neunzehn begrenzt sein. Neunzehn Stellen würden das Primäre enthalten, wobei der erste Ring von sechs Stellen das Primäre umgibt (unter der Annahme einer klassischen hexagonalen Verteilung von Zellenstellen) und wobei der nächste Ring von zwölf Stellen den ersten Ring umgibt. Dies ist in 9 gezeigt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann in einer vorstädtischen oder ländlichen Umgebung max_Radius_von_primär auf 40 Meilen eingestellt sein, um sicherzustellen, dass die weitestmögliche Gruppe von Kandidaten-SCS/Antennen verfügbar ist. Das drahtlose Lokalisierungssystem ist mit einer Einrichtung zum Begrenzen der Gesamtanzahl von Kandidaten-SCSs 10 auf eine maximale Anzahl (max_Anzahl_Kandidaten) versehen, obwohl zugelassen sein kann, dass jedes Kandidaten-SCS den besten Anschluss unter seinen verfügbaren Antennen auswählt. Dies beschränkt die maximale Zeit, die durch das drahtlose Lokalisierungssystem, das eine bestimmte Lokalisierung verarbeitet, verbraucht wird. Max_Anzahl_Kandidaten können auf beispielsweise Zweiunddreißig eingestellt werden, was bedeutet, dass in einem typischen drahtlosen Kommunikationssystem mit drei Sektoren mit Diversity bis zu 32·6 = 192 gesamte Antennen zur Lokalisierungsverarbeitung für eine bestimmte Übertragung berücksichtigt werden könnten. Um die Zeit zu beschränken, die beim Verarbeiten einer bestimmten Lokalisierung verbraucht wird, ist das drahtlose Lokalisierungssystem mit einer Einrichtung zum Begrenzen der Anzahl von Antennen, die bei der Lokalisierungsverarbeitung verwendet werden, auf max_Anzahl_Antennen_verarbeitet zu begrenzen. Max_Anzahl_Antennen_verarbeitet ist allgemein kleiner als max_Anzahl_Kandidaten und ist typischerweise auf 16 eingestellt.
Während das drahtlose Lokalisierungssystem mit der Fähigkeit zum dynamischen Bestimmen der Kandidatenliste von SCSs 10 und Antennen basierend auf der vorbestimmten Gruppe von Kriterien, die oben beschrieben sind, versehen ist, kann das drahtlose Lokalisierungssystem auch eine fest Kandidatenliste in einer Tabelle speichern. Somit hat das drahtlose Lokalisierungssystem für jede Zellenstelle und jeden Sektor in dem drahtlosen Kommunikationssystem eine separate Tabelle, die die Kandidatenliste von SCSs 10 und Antennen 10-1 hat, um verwendet zu werden, wann immer ein drahtloser Sender eine Übertragung bei dieser Zellenstelle und diesem Sektor initiiert. Eher als dass es die Kandidaten-SCS/Antennen jedes Mal dann dynamisch auswählt, wenn eine Lokalisierungsanforderung getriggert wird, liest das drahtlose Lokalisierungssystem die Kandidatenliste direkt aus der Tabelle aus, wenn eine Lokalisierungsverarbeitung initiiert wird.
Im Allgemeinen wird eine große Anzahl von Kandidaten-SCSs 10 ausgewählt, um das drahtlose Lokalisierungssystem mit ausreichender Gelegenheit und Fähigkeit zum Messen und Abschwächen einer Mehrwegeausbreitung zu versehen. Bei irgendeiner gegebenen Übertragung können irgendeine oder mehrere bestimmte An tennen bei einem oder mehreren SCSs 10 Signale empfangen, die durch eine Mehrwegeausbreitung zu variierenden Ausmaßen beeinträchtigt worden sind. Daher ist es vorteilhaft, diese Einrichtung innerhalb des drahtlosen Lokalisierungssystems vorzusehen, um eine Gruppe von Antennen dynamisch auszuwählen, die ein weniger an Mehrwegeausbreitung als andere Antennen empfangen haben. Das drahtlose Lokalisierungssystem verwendet verschiedene Techniken zum Abschwächen von so viel an Mehrwegeausbreitung wie möglich von irgendeinem empfangenen Signal; jedoch ist es häufig vernünftig, eine Gruppe von Antennen auszuwählen, die die geringste Menge an Mehrwegeausbreitung enthalten.
Auswählen von Referenz- und Kooperations-SCS/Antennen
Beim Auswählen der Gruppe von SCS/Antennen zur Verwendung bei einer Lokalisierungsverarbeitung beauftragt das drahtlose Lokalisierungssystem die Kandidaten-SCS/Antennen unter Verwendung mehrerer Kriterien, die beispielsweise folgendes enthalten: ein durchschnittliches SNR über den Übertragungsintervall, das zur Lokalisierungsverarbeitung verwendet wird, die Varianz bei dem SNR über demselben Intervall, eine Korrelation des Beginnens der empfangenen Übertragung gegenüber einem reinen Vorläufer (d.h. für AMPS das Punktieren und den Barker-Code) und/oder demodulierte Daten von der primären SCS/Antenne, die Zeit einer Einstellung der Übertragung relativ zu der Einstellung, über die bei der SCS/Antenne berichtet wird, bei welcher die Übertragung demoduliert wurde, und die Größe und die Rate einer Änderung des SNR gegenüber genau vor der Einstellung der Übertragung bis zu der Einstellung der Übertragung sowie andere ähnliche Parameter. Das durchschnittliche SNR wird typischerweise bei jedem SCS bestimmt, und für jede Antenne in der Kandidatenliste entweder über die gesamte Länge der für eine Lokalisierungsverarbeitung zu verwendenden Übertragung oder über ein kürzeres Intervall. Das durchschnittliche SNR über das kürzere Intervall kann durch Durchführen einer Korrelation mit der Punktierungssequenz und/oder dem Barker-Code und/oder dem Synchronisationswort in Abhängigkeit von dem speziellen Luftschnittstellenprotokoll und über einen kurzen Zeitbereich vor, während und nach dem Zeitstempel, der durch das primäre SCS 10 berichtet wird, bestimmt werden. Der Zeitbereich kann beispielsweise typischerweise +/–200 Mikrosekunden, zentriert bei dem Zeitstempel, sein. Das drahtlose Lokalisierungssystem wird allgemein die Kandidaten-SCS/Antennen unter Verwendung der folgenden Kriterien beauftragen, von welchen jedes gewichtet werden kann, wenn die Kriterien kombiniert werden, um die Endent scheidung zu bestimmen: ein durchschnittliches SNR für eine gegebene SCS/Antenne muss größer als eine bei einer Lokalisierungsverarbeitung zu verwendende vorbestimmte Schwelle sein; SCS/Antennen mit höherem durchschnittlichen SNR sind gegenüber denjenigen mit niedrigerem durchschnittlichen SNR bevorzugt; SCS/Antennen mit niedrigerer SNR-Varianz sind gegenüber demjenigen mit höherer SNR-Varianz bevorzugt; SCS/Antennen mit einer Einstellung näher zu der Einstellung, die durch die demodulierende SCS/Antenne berichtet wird, sind gegenüber demjenigen mit einer Einstellung bevorzugt, die bezüglich der Zeit entfernter ist; SCS/Antennen mit einer schnelleren SNR-Rate einer Änderung sind gegenüber denjenigen mit einer langsameren Rate einer Änderung bevorzugt; SCS/Antennen mit niedrigerem inkrementalen gewichteten GDOP sind gegenüber denjenigen mit höherem inkrementalen gewichteten GDOP bevorzugt, wobei die Gewichtung auf einem geschätzten Pfadverlust von dem primären SCS basiert. Die auf jede dieser Präferenzen angewendete Gewichtung kann durch den Bediener des drahtlosen Lokalisierungssystems derart eingestellt werden, dass sie zu dem bestimmten Aufbau eines jeweiligen Systems passt. Die Anzahl von unterschiedlichen SCSs 10, die bei der Lokalisierungsverarbeitung verwendet werden, wird bis zu einer vorbestimmten Grenze maximiert; die Anzahl von Antennen, die bei jedem SCS 10 verwendet werden, wird auf eine vorbestimmte Grenze begrenzt; und die Gesamtanzahl von SCS/Antennen, die verwendet werden, wird auf max_Anzahl_Antennen_verarbeitet begrenzt. Die SCS/Antenne mit der höchsten Rangfolge unter Verwendung des oben beschriebenen Prozesses wird als die Referenz-SCS/Antenne für eine Lokalisierungsverarbeitung bestimmt.
Beste Anschlussauswahl bzw. Portauswahl innerhalb eines SCS 10
Häufig werden die SCS/Antennen in der Kandidatenliste oder in der Liste zur Verwendung bei einer Lokalisierungsverarbeitung nur eine oder zwei Antennen bei einem bestimmten SCS 10 enthalten. In diesen Fällen kann das drahtlose Lokalisierungssystem zulassen, dass das SCS 10 den "besten Anschluss" von allen oder einigen der Antennen bei dem bestimmten SCS 10 auswählt. Beispielsweise dann, wenn das drahtlose Lokalisierungssystem auswählt, nur eine Antenne bei einem ersten SCS 10 zu verwenden, kann das erste SCS 10 den besten Antennenanschluss von den typischen sechs Antennenanschlüssen auswählen, die mit diesem SCS 10 verbunden sind, oder es kann den besten Antennenanschluss unter den zwei Antennenanschlüssen von genau einem Sektor der Zellenstelle auswählen. Der beste An tennenanschluss wird durch Verwenden desselben Prozesses und durch Vergleichen derselben Parameter, wie es oben zum Auswählen der Gruppe von SCS/Antennen zur Verwendung bei einer Lokalisierungsverarbeitung beschrieben ist, ausgewählt, außer dass alle der Antennen, die für einen besten Anschluss berücksichtigt werden, alle im selben SCS 10 sind. Beim Vergleichen von Antennen für einen besten Anschluss kann das SCS 10 auch optional das empfangene Signal in Segmente aufteilen und dann das SNR separat in jedem Segment des empfangenen Signals messen. Dann kann das SCS 10 optional den besten Antennenanschluss mit höchstem SNR entweder durch (i) Verwenden des Antennenanschlusses mit den meisten Segmenten mit dem höchsten SNR, (ii) ein Bilden eines Durchschnitts des SNR in allen Segmente und ein Verwenden des Antennenanschlusses mit dem höchsten durchschnittlichen SNR oder (iii) durch Verwenden des Antennenanschlusses mit dem höchsten SNR in irgendeinem Segment auswählen.
Erfassung und Wiedergewinnung von Kollisionen
Weil das drahtlose Lokalisierungssystem Daten von vielen SCS/Antennen-Anschlüssen bei einer Lokalisierungsverarbeitung verwenden wird, gibt es eine Chance dafür, dass das empfangene Signal bei einem oder mehreren bestimmten SCS/Antennen-Anschlüssen Energie enthält, die eine Co-Kanal-Interferenz von einem anderen drahtlosen Sender ist (d.h. eine teilweise oder vollständige Kollision zwischen zwei separaten drahtlosen Übertragungen ist aufgetreten). Es gibt auch eine vernünftige Wahrscheinlichkeit, dass die Co-Kanal-Interferenz ein viel höheres SNR als das Signal von dem drahtlosen Soll-Sender hat, und wenn sie durch das drahtlose Lokalisierungssystem nicht erfasst wird, kann die Co-Kanal-Interferenz zu einer unrichtigen Auswahl eines besten Antennenanschlusses bei einem SCS 10, einer Referenz-SCS/Antenne, einer Kandidaten-SCS/Antenne oder SCS/Antenne, um bei einer Lokalisierungsverarbeitung verwendet zu werden, führen. Die Co-Kanal-Interferenz kann auch zu schlechten TDOA- und FDOA-Ergebnissen führen, was zu einer fehlerhaften oder schlechten Lokalisierungsabschätzung führt. Die Wahrscheinlichkeit einer Kollision erhöht sich mit der Dichte von Zellenstellen in dem drahtlosen Host-Kommunikationssystem, und zwar insbesondere in dichten vorstädtischen oder ländlichen Umgebungen, in welchen die Frequenzen oft wiederverwendet werden und eine drahtlose Nutzung durch Teilnehmer hoch ist.
Daher enthält das drahtlose Lokalisierungssystem eine Einrichtung zum Erfassen und Wiedergewinnen von den Typen von Kollisionen, die oben beschrieben sind. Beispielsweise bestimmt das drahtlose Lokalisierungssystem bei dem Prozess eines Auswählens eines besten Anschlusses, einer Referenz-SCS/Antenne oder einer Kandidanten/SCS-Antenne das durchschnittliche SNR des empfangenen Signals und die Varianz des SNR über das Intervall der Übertragung; wenn die Varianz des SNR über einer vorbestimmten Schwelle ist, ordnet das drahtlose Lokalisierungssystem eine Wahrscheinlichkeit zu, dass eine Kollision aufgetreten ist. Wenn das bei einer SCS/Antenne empfangene Signal sein SNR in einem einzigen Schritt erhöht oder erniedrigt hat und um einen Betrag, der größer als eine vorbestimmte Schwelle ist, ordnet das drahtlose Lokalisierungssystem eine Wahrscheinlichkeit zu, dass eine Kollision aufgetreten ist. Weiterhin ordnet das drahtlose Lokalisierungssystem dann, wenn das durchschnittliche SNR des bei einem entfernten SCS empfangenen Signals größer als das durchschnittliche SNR ist, das durch ein Ausbreitungsmodell vorhergesagt werden würde, wobei die Zellenstelle gegeben ist, bei welcher der drahtlose Sender seine Übertragung initiierte, und die Übertragungsleistungspegel und die Antennenmuster des Senders und der Empfangsantennen bekannt sind, eine Wahrscheinlichkeit zu, dass eine Kollision aufgetreten ist. Wenn die Wahrscheinlichkeit, dass eine Kollision aufgetreten ist, über einer vorbestimmten Schwelle ist, dann führt das drahtlose Lokalisierungssystem die nachfolgend beschriebene weitere Verarbeitung durch, um zu verifizieren, ob und bis zu welchem Ausmaß eine Kollision das empfangene Signal bei einer SCS/Antenne beeinträchtigt haben kann. Der Vorteil eines Zuordnens von Wahrscheinlichkeiten besteht im Reduzieren oder Eliminieren einer zusätzlichen Verarbeitung für die Majorität von Übertragungen, für welche Kollisionen nicht aufgetreten sind. Es sollte beachtet werden, dass die Schwellenpegel, die zugeordneten Wahrscheinlichkeiten und andere Details der hierin beschriebenen Kollisionserfassungs- und -wiedergewinnungsprozesse konfigurierbar sind, d.h. basierend auf der bestimmten Anwendung, der Umgebung, den Systemvariablen, etc., die ihre Auswahl beeinflussen würden, ausgewählt.
Für empfangene Übertragungen bei einer SCS/Antenne, für welche die Wahrscheinlichkeit einer Kollision über einer vorbestimmten Schwelle ist, und vor einem Verwenden von RF-Daten von einem bestimmten Antennenanschluss bei einer Referenz-SCS/Antennen-Bestimmung, einer Bestimmung eines besten Anschlusses oder bei einer Lokalisierungsverarbeitung verifiziert das drahtlose Lokalisierungssystem vorzugsweise, dass die RF-Daten von jedem Antennenanschluss von dem richtigen drahtlosen Sender sind. Dies wird beispielsweise durch Demodulieren von Segmenten des empfangenen Signals bestimmt, um beispielsweise zu verifizieren, dass MIN, MSID oder andere Identifizierungsinformation richtig ist oder dass die gewählten Ziffern oder andere Nachrichtencharakteristiken mit denjenigen übereinstimmen, die durch die SCS/Antenne empfangen werden, die anfänglich die Übertragung demodulierte. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann auch ein kurzes Segment des empfangenen Signals bei einem Antennenanschluss mit dem bei dem primären SCS 10 empfangenen Signal korrelieren, um zu verifizieren, dass das Korrelationsergebnis über einer vorbestimmten Schwelle ist. Wenn das drahtlose Lokalisierungssystem erfasst, dass die Varianz bezüglich des SNR über der gesamten Länge der Übertragung über einer vorbestimmten Schwelle ist, kann das drahtlose Lokalisierungssystem die Übertragung in Segmente aufteilen und jedes Segment testen, wie es hierin beschrieben ist, um zu bestimmen, ob die Energie in diesem Segment primär von dem Signal von dem drahtlosen Sender ist, für welchen eine Lokalisierungsverarbeitung ausgewählt worden ist, oder von einem Störsender.
Das drahtlose Lokalisierungssystem kann auswählen, die RF-Daten von einer bestimmten SCS/Antenne bei einer Lokalisierungsverarbeitung zu verwenden, und zwar selbst dann, wenn das drahtlose Lokalisierungssystem erfasst hat, dass eine teilweise Kollision bei dieser SCS/Antenne aufgetreten ist. In diesen Fällen verwendet das SCS 10 die oben beschriebene Einrichtung zum Identifizieren, dass ein Teil der empfangenen Übertragung, der ein Signal von dem drahtlosen Sender darstellt, für welchen eine Lokalisierungsverarbeitung ausgewählt worden ist, und dass ein Teil der empfangenen Übertragung eine Co-Kanal-Interferenz enthält. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann dem SCS 10 befehlen, nur ausgewählte Segmente der empfangenen Übertragung zu senden oder zu verwenden, die keine Co-Kanal-Interferenz enthalten. Wenn TDOA und FDOA für eine Grundlinie unter Verwendung von nur ausgewählten Segmenten von einer SCS/Antenne bestimmt werden, verwendet das drahtlose Lokalisierungssystem nur die entsprechenden Segmente der Übertragung, wie sie bei der Referenz-SCS/Antenne empfangen werden. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann damit fortfahren, alle Segmente für Grundlinien zu verwenden, bei welchen keine Kollisionen erfasst wurden. In vielen Fällen kann das drahtlose Lokalisierungssystem eine Lokalisierungsverarbeitung beenden und einen akzeptierbaren Lokalisierungsfehler unter Verwendung von nur einem Teil der Übertragung erreichen. Diese erfinderische Fähigkeit zum Auswählen der geeigneten Untergruppe der empfangenen Übertragung und zum Durchführen einer Lokalisierungs verarbeitung auf einer Segment-für-Segment-Basis ermöglicht, dass das drahtlose Lokalisierungssystem eine Lokalisierungsverarbeitung in den Fällen erfolgreich beendet, die unter Verwendung von früheren Techniken fehlgeschlagen worden wären.
Mehrfachdurchgangs-Lokalisierungsverarbeitung
Bestimmte Anwendungen können eine sehr schnelle Abschätzung der allgemeinen Lokalisierung eines drahtlosen Senders erfordern, gefolgt durch eine genauere Abschätzung der Lokalisierung, die darauf folgend gesendet werden kann. Dies kann beispielsweise für E9-1-1-Systeme wertvoll sein, die drahtlose Anrufe handhaben und eine Anrufführungsentscheidung sehr schnell durchführen müssen, aber etwas länger auf eine genauere Lokalisierung warten können, um auf dem elektronischen Kartenendgerät eines E9-1-1-Anrufannehmers angezeigt zu werden. Das drahtlose Lokalisierungssystem unterstützt diese Anwendungen mit einem erfinderischen Mehrfachdurchgangs-Lokalisierungsverarbeitungsmode.
In vielen Fällen wird eine Lokalisierungsgenauigkeit durch Verwenden von längeren Segmenten der Übertragung und durch Erhöhen der Verarbeitungsverstärkung durch längere Integrationsintervalle verbessert. Aber längere Segmente der Übertragung erfordern längere Verarbeitungsperioden in dem SCS 10 und dem TLP 12, sowie längere Zeitperioden zum Übertragen der RF-Daten über die Kommunikationsschnittstelle von dem SCS 10 zu dem TLP 12. Daher enthält das drahtlose Lokalisierungssystem eine Einrichtung zum Identifizieren von denjenigen Übertragungen, die eine schnelle aber grobe Abschätzung der Lokalisierung erfordern, gefolgt durch eine vollständigere Lokalisierungsverarbeitung, die eine bessere Lokalisierungsabschätzung erzeugt. Die Tabelle mit Signalen von Interesse enthält ein Flag für jedes Signal von Interesse, das einen Mehrfachdurchgangs-Lokalisierungsansatz erfordert. Dieses Flag spezifiziert die maximale Zeitmenge, die durch die anfordernde Lokalisierungsanwendung für die erste Abschätzung zugelassen ist, um gesendet zu werden, sowie die maximale Zeitmenge, die durch die anfordernde Lokalisierungsanwendung für die zu sendende schließliche Lokalisierungsabschätzung zugelassen ist. Das drahtlose Lokalisierungssystem führt die grobe Lokalisierungsabschätzung durch Auswählen einer Untergruppe der Übertragung durch, für welche eine Lokalisierungsverarbeitung durchzuführen ist. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann beispielsweise das Segment auswählen, das bei der primären SCS/Antenne identifiziert wurde, mit dem höchsten durchschnittlichen SNR. Nachdem die grobe Lokalisie rungsabschätzung bestimmt worden ist, indem die früher beschriebenen Verfahren verwendet werden, aber mit nur einer Untergruppe der Übertragung, leitet der TLP 12 die Lokalisierungsabschätzung weiter zu dem AP 14, der dann die grobe Abschätzung zu der anfordernden Anwendung mit einem Flag weiterleitet, das anzeigt, dass die Abschätzung nur grob ist. Das drahtlose Lokalisierungssystem führt dann seine standardmäßige Lokalisierungsverarbeitung unter Verwendung von allen vorgenannten Verfahren durch und leitet diese Lokalisierungsabschätzung mit Flag, das den Endstatus dieser Lokalisierungsabschätzung anzeigt, weiter. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann die grobe Lokalisierungsabschätzung und die schließliche Lokalisierungsabschätzung sequenziell auf demselben DSP in einem TLP 12 durchführen, oder kann die Lokalisierungsverarbeitung parallel auf unterschiedlichen DSPs durchführen. Eine Parallelverarbeitung kann nötig sein, um die Anforderungen in Bezug auf eine maximale Zeit der anfordernden Lokalisierungsanwendungen zu erfüllen. Das drahtlose Lokalisierungssystem unterstützt unterschiedliche Anforderungen bezüglich einer maximalen Zeit von unterschiedlichen Lokalisierungsanwendungen für dieselbe drahtlose Übertragung.
Sehr kurze Grundlinien-TDOA
Das drahtlose Lokalisierungssystem ist entwickelt, um in städtischen, vorstädtischen und ländlichen Gebieten zu arbeiten. In ländlichen Gebieten kann das drahtlose Lokalisierungssystem dann, wenn es keine genügenden Zellenstellen gibt, die von einem einzigen drahtlosen Träger verfügbar sind, mit SCSs 10 genutzt werden, die bei den Zellenstellen von anderen drahtlosen Trägern oder bei anderen Typen von Türmen angeordnet sind, einschließlich einer AM- oder einer FM-Funkstation, eines Funkrufs und von drahtlosen Zweiwege-Türmen. In diesen Fällen kann das drahtlose Lokalisierungssystem, eher als dass es die existierenden Antennen des drahtlosen Trägers gemeinsam nutzt, die Installation von geeigneten Antennen, Filtern und Verstärkern mit niedrigem Rauschen erfordern, um zu dem Frequenzband der drahtlosen Sender von Interesse, um lokalisiert zu werden, zu passen. Beispielsweise kann ein AM-Funkstationsturm den Zusatz von 800-MHz-Antennen zum Lokalisieren von zellularen Bandsendern erfordern. Es kann jedoch Fälle geben, in welchen keine zusätzlichen Türme von irgendeinem Typ bei vernünftigen Kosten verfügbar sind, und das drahtlose Lokalisierungssystem muss bei nur einigen Türmen des drahtlosen Trägers genutzt werden. In diesen Fällen unterstützt das drahtlose Lokalisierungssystem einen Antennenmode, der als TDOA mit sehr kurzer Grundlinie bekannt ist. Dieser Antennenmode wird dann aktiv, wenn zusätzliche Antennen auf einem einzigen Zellenstellenturm installiert werden, wodurch die Antennen in einer Entfernung von weniger als einer Wellenlänge voneinander platziert werden. Dies kann das Hinzufügen von genau einer Antenne pro Zellenstellensektor erfordern, so dass das drahtlose Lokalisierungssystem eine existierende Empfangsantenne in einem Sektor und eine zusätzliche Antenne, die am nächsten zu der existierenden Empfangsantenne platziert worden ist, verwendet. Typischerweise sind die zwei Antennen in dem Sektor so ausgerichtet, dass die primären Achsen, oder eine Richtungslinie, der Hauptstrahlen parallel sind und die Beabstandung zwischen den zwei Antennenelementen mit Genauigkeit bekannt ist. Zusätzlich werden die zwei RF-Pfade von den Antennenelementen zu den Empfängern in dem SCS 10 kalibriert.
In seinem normalen Mode bestimmt das drahtlose Lokalisierungssystem TDOA und FDOA für Paare von Antennen, die um viele Wellenlängen getrennt sind. Für ein TDOA auf einer Grundlinie unter Verwendung von Antennen von zwei unterschiedlichen Zellenstellen sind die Paare von Antennen um Tausende von Wellenlängen getrennt. Für TDOA auf einer Basislinie unter Verwendung von Antennen bei derselben Zellenstelle sind die Paare von Antennen um Zehnfache von Wellenlängen getrennt. In jedem Fall resultiert die TDOA-Bestimmung effektiv in einer Hyperbellinie, die die Grundlinie schneidet und durch die Lokalisierung des drahtlosen Senders verläuft. Wenn Antennen um mehrere Wellenlängen getrennt sind, hat das empfangene Signal unabhängige Pfade von dem drahtlosen Sender zu jeder Antenne genommen, einschließlich eines Erfahrens von unterschiedlichen Mehrwegeausbreitungen und Dopplerverschiebungen. Jedoch dann, wenn zwei Antennen näher als eine Wellenlänge sind, haben die zwei empfangenen Signale im Wesentlichen denselben Pfad genommen und denselben Schwund bzw. dasselbe Fading, dieselbe Mehrwegeausbreitung und dieselbe Dopplerverschiebung erfahren. Daher erzeugt die TDOA- und FDOA-Verarbeitung des drahtlosen Lokalisierungssystems typischerweise eine Dopplerverschiebung von null (oder nahe null) Hertz und eine Zeitdifferenz in der Größenordnung von null bis zu einer Nanosekunde. Eine Zeitdifferenz, die kurz ist, ist äquivalent zu einer nicht mehrdeutigen Phasendifferenz zwischen den bei den zwei Antennen auf einer sehr kurzen Grundlinie empfangenen Signalen. Beispielsweise ist bei 834 MHz die Wellenlänge einer AMPS-Rückwärts-Steuerkanalübertragung etwa 1,18 Fuß. Eine Zeitdifferenz von 0,1 Nanosekunden ist äquivalent zu einer empfangenen Phasendifferenz von etwa 30 Grad. In diesem Fall erzeugt die TDOA-Messung eine Hyperbel, die im Wesentlichen eine gerade Linie ist, die noch durch die Lokalisierung des drahtlosen Senders verläuft, und in einer Richtung, die um 30 Grad gegenüber der Richtung der parallelen Linien gedreht ist, die durch die zwei Antennen auf der sehr kurzen Grundlinie ausgebildet sind. Wenn die Ergebnisse dieser TDOA auf sehr kurzer Grundlinie bei einer einzigen Zellenstelle mit einer TDOA-Messung auf einer Grundlinie zwischen zwei Zellenstellen kombiniert werden, kann das drahtlose Lokalisierungssystem eine Lokalisierungsabschätzung unter Verwendung von nur zwei Zellenstellen bestimmen.
Bandbreitenüberwachungsverfahren zum Verbessern der Lokalisierungsgenauigkeit
Zellulare AMPS-Sender bilden gegenwärtig die große Mehrheit der drahtlosen Sender, die in den Vereinigten Staaten verwendet werden, und AMPS-Rückwärts-Sprachkanalübertragungen sind allgemein FM-Signale, die durch sowohl Sprache als auch einen Überwachungs-Audioton (SAT) moduliert sind. Die Sprachmodulation ist eine standardmäßige FM und ist direkt proportional zu der Sprechstimme der Person, die den drahtlosen Sender verwendet. Bei einem typischen Gespräch spricht jede Person weniger als 35% der Zeit, was bedeutet, dass für die meiste Zeit der Rückwärts-Sprachkanal nicht aufgrund von Sprache moduliert wird. Mit oder ohne Sprache wird der Rückwärtskanal kontinuierlich durch SAT moduliert, was durch das drahtlose Kommunikationssystem zum Überwachen eines Kanalstatus verwendet wird. Die SAT-Modulationsrate beträgt nur etwa 6 kHz. Die Sprachkanäle unterstützen Nachrichten innerhalb des Bandes, die für eine Übergabesteuerung und aus anderen Gründen verwendet werden, wie beispielsweise zum Bilden eines 3-Wege-Anrufs zum Beantworten eines zweiten ankommenden Anrufs, während man bereits bei einem ersten Anruf ist, oder zum Reagieren auf eine "Hör"-Nachricht von dem drahtlosen Kommunikationssystem. Alle diese Nachrichten haben, obwohl sie auf dem Sprachkanal getragen werden, Charakteristiken gleich den Steuerkanalnachrichten. Diese Nachrichten werden nicht häufig übertragen und Lokalisierungssysteme haben diese Nachrichten ignoriert und sich auf die vorherrschenden SAT-Übertragungen als das Signal von Interesse konzentriert.
Angesichts der oben beschriebenen Schwierigkeiten, die durch die begrenzte Bandbreite der FM-Sprache und der SAT-Rückwärts-Sprachkanalsignale präsentiert werden, besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung im Bereitstellen eines verbesserten Verfahrens, durch welches Rückwärts-Sprachkanal-(RVC-)Signale dazu verwendet werden können, einen drahtlosen Sender zu lokalisieren, und zwar insbe sondere in einer Notfallsituation. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen eines Lokalisierungsverfahrens, das zulässt, dass das Lokalisierungssystem ein Durchführen von Lokalisierungsschätzungen unter Verwendung von RVC-Signalen in Situationen vermeidet, in welchen es wahrscheinlich ist, dass die Messung die vorgeschriebene Genauigkeit und die Zuverlässigkeitsanforderungen nicht erfüllen wird. Dies spart Systemressourcen und verbessert die Gesamteffizienz des Lokalisierungssystems. Das verbesserte Verfahren basiert auf zwei Techniken. 10A ist ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zum Messen einer Lokalisierung unter Verwendung von Rückwärts-Sprachkanalsignalen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

(i) Es wird zuerst angenommen, dass ein Anwender mit einem drahtlosen Sender wünscht, lokalisiert zu werden, oder wünscht, dass seine Lokalisierung aktualisiert oder verbessert wird. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn der drahtlose Anwender "911" gewählt hat und eine Notrufhilfe sucht. Es wird daher auch angenommen, dass der Anwender kohärent und in Kommunikation mit einem zentral lokalisierten Abwickler ist.
(ii) Wenn der Abwickler eine Lokalisierungsaktualisierung für einen bestimmten drahtlosen Sender wünscht, sendet der Abwickler einen Lokalisierungsaktualisierungsbefehl mit der Identität des drahtlosen Senders zu dem drahtlosen Lokalisierungssystem über eine Anwendungsschnittstelle.
(iii) Das drahtlose Lokalisierungssystem antwortet auf den Abwickler mit einer Bestätigung, dass das drahtlose Lokalisierungssystem das drahtlose Kommunikationssystem gefragt hat und die Sprachkanalzuordnung für den drahtlosen Sender erhalten hat.
(iv) Der Abwickler weist den drahtlosen Anwender an, eine 9- oder mehrzifferige Nummer zu wählen und dann die "SENDE"-Taste zu betätigen. Diese Sequenz kann irgendetwas wie "123456789" oder "911911911" sein. Zwei Funktionen erfolgen zu dem Rückwärts-Sprachkanal, wenn der drahtlose Anwender eine Sequenz von wenigstens 9 Ziffern und dann die "SENDE"-Taste wählt. Zuerst veranlasst, insbesondere für einen zellularen AMPS-Sprachkanal, das Wählen von Ziffern das Senden von Dualton-Mehrfrequenz-(DTMF-)Tönen über den Sprachkanal. Der Modulationsindex von DTMF-Tönen ist sehr hoch und wird während des Sendens von jeder Ziffer in der DTMF-Sequenz typischerweise die Bandbreite des gesendeten Signals über +/–10 kHz hinaus bringen. Die zweite Funktion tritt bei dem Drücken der "SENDE"-Taste auf. Gleichgültig, ob der drahtlose Anwender an einem 3-Wege-Anruf oder anderen speziellen Eigenschaften teilnimmt oder nicht, wird der drahtlose Sender eine Nachricht über die Sprache unter Verwendung eines "Blank-und-Burst"-Modes senden, wobei der Sender ein Senden der FM-Sprache und von SAT kurz stoppt und stattdessen eine große Nachricht sendet, die auf dieselbe Weise wie der Steuerkanal moduliert ist (10 Kbits Manchester). Wenn der drahtlose Anwender weniger als 9 Ziffern wählt, wird die Nachricht aus etwa 544 Bits bestehen. Wenn der drahtlose Anwender 9 oder mehr Ziffern wählt, wird die Nachricht aus etwa 987 Bits bestehen.
(v) Nach einer Mittelung durch den Abwickler überwacht das drahtlose Lokalisierungssystem die Bandbreite des gesendeten Signals im Sprachkanal. Wie es früher diskutiert ist, kann es dann, wenn nur der SAT übertragen wird, und selbst dann, wenn Sprache und SAT übertragen werden, keine ausreichende Bandbreite bei dem übertragenen Signal geben, um eine Lokalisierungsabschätzung hoher Qualität zu berechnen. Daher spart das drahtlose Lokalisierungssystem Lokalisierungsverarbeitungsressourcen und wartet, bis das gesendete Signal eine vorbestimmte Bandbreite übersteigt. Dies kann beispielsweise irgendwo in dem Bereich von 8 kHz bis 12 kHz eingestellt werden. Wenn die gewählten DTMF-Ziffern gesendet sind oder wenn die sehr große Nachricht gesendet wird, würde die Bandbreite typischerweise die vorbestimmte Bandbreite übersteigen. Tatsächlich würde dann, wenn der drahtlose Sender die DTMF-Töne während eines Wählens nicht sendet, erwartet werden, dass die Bandbreite der vorbestimmte Bandbreite mehrere Male übersteigt. Dies würde mehrere Gelegenheiten zum Durchführen einer Lokalisierungsabschätzung zur Verfügung stellen. Wenn die DTMF-Töne nicht während eines Wählens gesendet werden, wird noch die sehr große Nachricht zu der Zeit eines Drückens von "SENDE" gesendet, und die Bandbreite würde typischerweise die vorbestimmte Schwelle übersteigen.
(vi) Nur dann, wenn die übertragene Bandbreite des Signals die vorbestimmte Bandbreite übersteigt, initiiert das drahtlose Lokalisierungssystem eine Lokalisierungsverarbeitung.

10B ist ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zum Messen einer Lokalisierung unter Verwendung von Rückwärts-Sprachkanalsignalen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

(i) Es wird zuerst angenommen, dass ein Anwender mit einem drahtlosen Sender wünscht, lokalisiert zu werden, oder wünscht, dass seine Lokalisierung aktualisiert oder verbessert wird. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn der drahtlose Anwender "911" gewählt hat und eine Notrufhilfe sucht. Es wird angenommen, dass der Anwender nicht wünschen kann, Ziffern zu wählen, oder nicht dazu fähig sein kann, irgendwelche Ziffern gemäß dem vorherigen Verfahren zu wählen.
(ii) Wenn der Abwickler eine Lokalisierungsaktualisierung für einen bestimmten drahtlosen Sender eines Anwenders wünscht, sendet der Abwickler einen Lokalisierungsaktualisierungsbefehl zu dem drahtlosen Lokalisierungssystem über eine Anwendungsschnittstelle mit der Identität des drahtlosen Senders.
(iii) Das drahtlose Lokalisierungssystem reagiert auf den Abwickler mit einer Bestätigung.
(iv) Das drahtlose Lokalisierungssystem befiehlt dem drahtlosen Kommunikationssystem, den drahtlosen Sender senden zu lassen, indem eine "Hör"- oder eine ähnliche Nachricht zu dem drahtlosen Sender gesendet wird. Die Hörnachricht ist ein Mechanismus, durch welchen das drahtlose Kommunikationssystem eine Antwort von dem drahtlosen Sender erhalten kann, ohne eine Aktion durch den Endanwender zu erfordern, und ohne zu veranlassen, dass der drahtlose Sender klingelt oder auf eine andere Weise alarmiert. Der Empfang einer Hörnachricht veranlasst, dass der drahtlose Sender mit einer "Hörantwort"-Nachricht auf dem Sprachkanal reagiert.
(v) Nach einer Mitteilung durch den Abwickler überwacht das drahtlose Lokalisierungssystem die Bandbreite des übertragenen Signals im Sprachkanal. Wie es früher diskutiert ist, kann dann, wenn nur der SAT übertragen wird, und selbst dann, wenn Sprache und der SAT übertragen werden, es keine ausreichende Bandbreite in dem übertragenen Signal zum Berechnen einer Lokalisierungsabschätzung hoher Qualität geben. Daher spart die Funklokalisierung Lokalisierungsverarbeitungsressourcen und wartet, bis das übertragene Signal eine vorbestimmte Bandbreite übersteigt. Diese kann beispielsweise irgendwo in dem Bereich von 8 kHz bis 12 kHz eingestellt werden. Wenn die Hörantwort-Nachricht gesendet wird, würde die Bandbreite typischerweise die vorbestimmte Bandbreite übersteigen.
(vi) Nur dann, wenn die übertragene Bandbreite des Signals die vorbestimmte Bandbreite übersteigt, initiiert das drahtlose Lokalisierungssystem eine Lokalisierungsverarbeitung.

Abschätzungskombinationsverfahren zum Verbessern einer Lokalisierungsgenauigkeit
Die Genauigkeit der Lokalisierungsabschätzung, die durch das drahtlose Lokalisierungssystem zur Verfügung gestellt wird, kann durch Kombinieren von mehreren statistisch unabhängigen Lokalisierungsabschätzungen verbessert werden, die gemacht werden, während der drahtlose Sender seine Position beibehält. Selbst dann, wenn ein drahtloser Sender perfekt stationär ist, ändert sich die physikalische und die RF-Umgebung um einen drahtlosen Sender konstant. Beispielsweise können Fahrzeuge ihre Position ändern oder kann ein anderer drahtloser Sender, der einen Unfall während einer Lokalisierungsabschätzung verursacht hatte, ein Senden gestoppt oder seine Position geändert haben, um nicht mehr während darauf folgender Lokalisierungsabschätzungen zu kollidieren. Die durch das drahtlose Lokalisierungssystem zur Verfügung gestellte Lokalisierungsabschätzung wird sich daher für jede Übertragung ändern, selbst wenn aufeinander folgende Übertragungen innerhalb einer sehr kurzen Zeitperiode durchgeführt werden, und jede Lokalisierungsabschätzung ist statistisch unabhängig von den anderen Abschätzungen, und zwar insbesondere in Bezug auf die Fehler, die durch die sich ändernde Umgebung verursacht werden.
Wenn mehrere aufeinander folgende statistisch unabhängige Lokalisierungsabschätzungen für einen drahtlosen Sender durchgeführt werden, der seine Position nicht geändert hat, werden die Lokalisierungsabschätzungen dazu neigen, eine Gruppe bzw. ein Cluster um die wirkliche Position zu bilden. Das drahtlose Lokalisierungssystem kombiniert die Lokalisierungsabschätzungen unter Verwendung eines gewichteten Durchschnitts oder eines anderen ähnlichen mathematischen Konstrukts, um die verbesserte Abschätzung zu bestimmen. Die Verwendung eines gewichteten Durchschnitts wird durch die Zuordnung eines Qualitätsfaktors zu jeder unabhängigen Lokalisierungsabschätzung unterstützt. Dieser Qualitätsfaktor kann beispielsweise auf den Korrelationswerten, einem Vertrauensintervall oder anderer ähnlicher Maßnahmen, die von der Lokalisierungsverarbeitung für jede unabhängige Abschät zung abgeleitet sind, basieren. Das drahtlose Lokalisierungssystem verwendet optional mehrere Verfahren, um mehrere unabhängige Übertragungen von dem drahtlosen Sender zu erhalten, einschließlich (i) eines Verwendens seiner Schnittstelle zu dem drahtlosen Kommunikationssystem für den Befehl Durchführen einer Übertragung; (ii) eines Verwendens von mehreren aufeinander folgenden Bursts von einem Zeitschlitz basierenden Luftschnittstellenprotokoll, wie beispielsweise TDMA oder GSM; oder (iii) eines Aufteilens einer Sprachkanalübertragung in mehrere Segmente über eine Zeitperiode und eines Durchführens einer Lokalisierungsverarbeitung unabhängig für jedes Segment. Wenn das drahtlose Lokalisierungssystem die Anzahl von unabhängigen Lokalisierungsabschätzungen erhöht, die in die schließliche Lokalisierungsabschätzung kombiniert werden, überwacht es eine Statistik, die die Qualität des Clusters bzw. der Gruppe anzeigt. Wenn die Statistik unter einem vorgeschriebenen Schwellenwert ist, dann nimmt das drahtlose Lokalisierungssystem an, dass der drahtlose Sender seine Position beibehält. Wenn die Statistik über den vorgeschriebenen Schwellenwert ansteigt, nimmt das drahtlose Lokalisierungssystem an, dass der drahtlose Sender seine Position beibehält, und hört daher damit auf, zusätzliche Lokalisierungsabschätzungen durchzuführen. Die Statistik, die die Qualität des Clusters anzeigt, kann beispielsweise eine Berechnung einer Standardabweichung oder eine Berechnung eines Effektivwerts (RMS) für die einzelnen Lokalisierungsabschätzungen sein, die miteinander kombiniert werden, und in Bezug auf die dynamisch berechnete kombinierte Lokalisierungsabschätzung. Wenn eine Lokalisierungsaufzeichnung zu einer anfordernden Anwendung berichtet wird, zeigt das drahtlose Lokalisierungssystem unter Verwendung eines Felds in der Lokalisierungsaufzeichnung die Anzahl von unabhängigen Lokalisierungsabschätzungen an, die miteinander kombiniert sind, um die berichtete Lokalisierungsabschätzung zu erzeugen.
Ein weiterer beispielhafter Prozess zum Erhalten und zum Kombinieren von mehreren Lokalisierungsabschätzungen wird nun unter Bezugnahme auf die 11A–11D erklärt werden. Die 11A, 11B und 11C zeigen schematisch die wohlbekannten "Entstehungs"- bzw. "Ursprungs"-, "Funkrufantwort"- und "Hör"-Sequenzen eines drahtlosen Kommunikationssystems. Wie es in 11A gezeigt ist, kann die Ursprungs- bzw. Entstehungssequenz (die durch das drahtlose Telefon zum Durchführen eines Anrufs initiiert wird) zwei Übertragungen von dem drahtlosen Sender erfordern, nämlich ein "Ursprungs"-Signal und ein "Auftragsbestätigungs"-Signal. Das Auftragsbestätigungssignal wird in Reaktion auf eine Sprachkanalzuordnung von dem drahtlosen Kommunikationssystem (z.B. MSC) gesendet. Gleichermaßen kann, wie es in 11B gezeigt ist, eine Funkrufsequenz zwei Übertragungen von den drahtlosen Sender enthalten. Die Funkrufsequenz wird durch das drahtlose Kommunikationssystem z.B. dann initiiert, wenn der drahtlose Sender durch ein anderes Telefon angerufen wird. Nachdem ein Funkruf erfolgt ist, sendet der drahtlose Sender eine Funkrufantwort; und dann sendet der drahtlose Sender, nachdem ihm ein Sprachkanal zugeordnet ist, ein Auftragsbestätigungssignal. Der Hörprozess ruft gegensätzlich dazu eine einzige Rückwärtsübertragung, nämlich ein Hörantwortsignal, hervor. Eine Hör- und Hörantwort-Sequenz hat den Vorteil, dass der drahtlose Sender nicht klingelt, der antwortet.
Die Art auf welche diese Sequenzen verwendet werden können, um ein Telefon mit einer verbesserten Genauigkeit zu lokalisieren, wird nun erklärt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise ein gestohlenes Telefon oder ein Telefon mit einer gestohlenen seriellen Nummer wiederholt mit einem Hörsignal angeklingelt, welches es zwingt, mit mehreren Hörantworten zu antworten, um dadurch zuzulassen, dass das Telefon mit größerer Genauigkeit lokalisiert wird. Um die Hörsequenz zu verwenden, sendet jedoch das drahtlose Lokalisierungssystem die geeigneten Befehle unter Verwendung seiner Schnittstelle zu dem drahtlosen Kommunikationssystem, das die Hörnachricht zu dem drahtlosen Sender sendet. Das drahtlose Lokalisierungssystem kann auch eine Anrufbeendigung (ein Einhängen) erzwingen und dann den drahtlosen Sender rückrufen, indem der standardmäßige ANSI-Code verwendet wird. Der Anruf kann entweder durch verbales Anweisen des Mobilfunkanwenders beendet werden, den Anruf zu trennen, indem der Anruf bei dem Landleitungsende des Anrufs getrennt wird, oder durch Senden einer künstlichen Trennungsnachricht über die Luft zu der Basisstation. Diese Trennungsnachricht über die Luft simuliert ein Drücken der "ENDE"-Taste an einer Mobilfunkeinheit. Der Rückruf ruft die oben beschriebene Funkrufsequenz auf und zwingt das Telefon, zwei Übertragungen zu initiieren, die zum Durchführen von Lokalisierungsabschätzungen verwendet werden können.
Nimmt man nun Bezug auf 11D wird nun das erfinderische Lokalisierungsverfahren hoher Genauigkeit zusammengefasst werden. Zuerst wird eine anfängliche Lokalisierungsabschätzung durchgeführt. Als nächstes wird der oben beschriebene Hör- oder "Aufhäng- und Rückruf"-Prozess zum Locken einer Antwortübertragung von der Mobilfunkeinheit verwendet, und dann wird eine zweite Lokalisierungsabschätzung durchgeführt. Ob der Hör- oder "Aufhäng- und Rückruf"-Prozess verwendet wird, wird davon abhängen, ob das drahtlose Kommunikationssystem und der drahtlose Sender beide die Hörfunktionalität implementiert haben. Die zweiten und dritten Schritte werden wiederholt, um zu erhalten, wie viele unabhängige Lokalisierungsabschätzungen jeweils dazu bestimmt sind, nötig oder erwünscht zu sein, und letztlich werden die mehreren statistisch unabhängigen Lokalisierungsabschätzungen in einem Durchschnitt, einem gewichteten Durchschnitt oder einen ähnlichen mathematischen Konstrukt kombiniert, um eine verbesserte Abschätzung zu erhalten. Die Verwendung eines gewichteten Durchschnitts wird durch die Zuordnung eines Qualitätsfaktors zu jeder unabhängigen Lokalisierungsabschätzung unterstützt. Dieser Qualitätsfaktor kann auf einem Korrelationsprozentsatz, einem Vertrauensintervall oder anderen ähnlichen Maßnahmen, die aus dem Lokalisierungsberechnungsprozess abgeleitet sind, basieren.
Bandbreitensyntheseverfahren zum Verbessern einer Lokalisierungsgenauigkeit
Das drahtlose Lokalisierungssystem kann weiterhin die Genauigkeit von Lokalisierungsabschätzungen für drahtlose Sender, deren Bandbreite relativ schmal ist, unter Verwendung einer Technik einer künstlichen Bandbreitesynthese verbessern. Diese Technik kann beispielsweise auf diejenigen Sender angewendet werden, die die AMPS-, NAMPS-, TDMA- und GSM-Luftschnittstellenprotokolle verwenden und für welche es eine große Anzahl von einzelnen RF-Kanälen gibt, die zur Verwendung durch den drahtlosen Sender verfügbar sind. Für beispielhafte Zwecke soll die folgende Beschreibung sich auf AMPS-spezifische Details beziehen; jedoch kann die Beschreibung auf einfache Weise geändert werden, um für andere Protokolle zu gelten. Dieses Verfahren beruht auf dem Prinzip, dass jeder drahtlose Sender arbeitet, um nur Schmalbandsignale bei Frequenzen zu senden, die ein vordefiniertes breites Band von Frequenzen überspannen, das breiter als die Bandbreite der einzelnen Schmalbandsignale ist, die durch den drahtlosen Sender gesendet werden. Dieses Verfahren beruht auch auf der vorgenannten Schnittsstelle zwischen dem drahtlosen Lokalisierungssystem und dem drahtlosen Kommunikationssystem, über welche das WLS dem drahtlosen Kommunikationssystem befehlen kann, einen drahtlosen Sender eine Übergabe oder ein Umschalten zu einer anderen Frequenz oder RF-Kanal durchführen zu lassen. Durch Ausgeben einer Reihe von Befehlen kann das drahtlose Lokalisierungssystem den drahtlosen Sender zwingen, sequenziell und auf eine gesteuerte Weise zu einer Reihe von RF-Kanälen umzuschalten, was zulässt, dass das WLS effektiv ein empfangenes Signal mit breiterem Band aus der Reihe von ge sendeten Schmalbandsignalen zu den Zwecke einer Lokalisierungsverarbeitung synthetisiert.
Bei einem gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält die Bandbreitensyntheseeinrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen einer Kennlinie für eine Breitbandphase gegenüber einer Frequenz der Übertragungen von dem drahtlosen Sender. Beispielsweise haben die Schmalbandsignale typischerweise eine Bandbreite von etwa 20 kHz und überspannt das vordefinierte breite Band von Frequenzen etwa 12,5 MHz, was bei diesem Beispiel das Spektrum ist; das einem jeweiligen zellularen Träger durch FCC zugeteilt ist. Mit einer Bandbreitensynthese kann die Auflösung der TDOA-Messungen auf etwa 1/12,5 MHz erhöht werden; d.h. die verfügbare Zeitauflösung ist reziprok zu der effektiven Bandbreite.
Ein drahtloser Sender, ein Kalibrierungssender (wenn er verwendet wird), SCSs 10A, 10B und 10C und ein TLP 12 sind in 12A gezeigt. Die Lokalisierung des Kalibrierungssenders und aller drei SCSs ist a priori genau bekannt. Signale, die in 12A durch gestrichelte Pfeile dargestellt sind, werden durch den drahtlosen Sender und den Kalibrierungssender gesendet und bei den SCSs 10A, 10B und 10C empfangen und unter Verwendung von zuvor beschriebenen Techniken verarbeitet. Während der Lokalisierungsverarbeitung werden RF-Daten von einem SCS (z.B. 10B) mit dem Datenstrom von einem weiteren SCS (z.B. 10C), separat für jeden Sender und für jedes Paar von SCSs 10 kreuzkorreliert (im Zeit- oder Frequenzbereich), um TDOA-Abschätzungen TDOA₂₃ und TDOA₁₃ zu erzeugen. Eine Zwischenausgabe der Lokalisierungsverarbeitung ist eine Gruppe von Koeffizienten, die die komplexe Querleistung bzw. Kreuzleistung als Funktion einer Frequenz (z.B. R₂₃) darstellen.
Beispielsweise gilt dann, wenn X(f) die Fouriertransformation des Signals x(t), das bei einer ersten Stelle empfangen wird, und Y(f) die Fouriertransformation des Signals y(t) ist, das bei einer zweiten Stelle empfangen wird, für die komplexe Kreuzleistung R(f) = X(f)Y*(f), wobei Y* die komplex Konjugierte von Y ist. Der Phasenwinkel von R(f) bei irgendeiner Frequenz f ist gleich der Phase von X(f) minus der Phase von Y(f). Der Phasenwinkel von R(f) kann die Randphase genannt werden. Bei der Abwesenheit von Rauschen, einer Interferenz und anderer Fehler ist die Randphase eine perfekt lineare Funktion der Frequenz innerhalb eines (fortgesetzten) Frequenzbandes, das beobachtet wird; und eine Neigung der Linie ist minus die interferrometrische Gruppenverzögerung oder TDOA; der Intercept bzw. die Abfangstelle der Linie bei der Bandmittenfrequenz, gleich dem Durchschnittswert der Phase von R(f), wird "die" Randphase der Beobachtung genannt, wenn auf das gesamte Band Bezug genommen wird. Innerhalb eines Bandes kann die Randphase derart angesehen werden, dass sie eine Funktion der Frequenz ist.
Die für den Kalibrierungssender erhaltenen Koeffizienten werden mit denjenigen kombiniert, die für den drahtlosen Sender erhalten werden, und die Kombinationen werden analysiert, um kalibrierte TDOA-Messungen TDOA₂₃ bzw. TDOA₃₁ zu erhalten. Bei dem Kalibrierungsprozess wird die Randphase des Kalibrierungssenders von der Randphase des drahtlosen Senders subtrahiert, um systematische Fehler auszulöschen, die beiden gemeinsam sind. Da jede ursprüngliche Randphase selbst die Differenz zwischen den Phasen von Signalen ist, die bei zwei SCSs 10 empfangen sind, wird der Kalibrierungsprozess oft Doppeldifferenzierung genannt und wird gesagt, dass das Kalibrierungsergebnis doppelt differenziert ist. Eine TDOA-Abschätzung T-ij ist eine Schätzung einer maximalen Wahrscheinlichkeit der Zeitdifferenz der Ankunft (TDOA) zwischen Stellen i und j des Signals, das durch den drahtlosen Sender gesendet ist, kalibriert und auch korrigiert in Bezug auf Mehrfachpfadausbreitungseffekte auf die Signale. TDOA-Abschätzungen von unterschiedlichen Paaren von Zellenstellen werden kombiniert, um die Lokalisierungsabschätzung abzuleiten. Es ist wohlbekannt, dass genauere TDOA-Abschätzungen durch Beobachten einer breiteren Bandbreite erhalten werden können. Es ist allgemein nicht möglich, die "momentane" Bandbreite des Signals zu erhöhen, das durch einen drahtlosen Sender gesendet wird, aber es ist möglich, einem drahtlosen Sender zu befehlen, von einem Frequenzkanal zu einem anderen umzuschalten, so dass in kurzer Zeit eine breite Bandbreite beobachtet werden kann.
Bei einem typischen nicht drahtgebundenen zellularen System sind beispielsweise Kanäle 313–333 Steuerkanäle und sind die übrigen 395 Kanäle Sprachkanäle. Die Mittenfrequenz eines drahtlosen Senders, der auf einem Sprach-RF-Kanal mit der Nummer 1 (RVC 1) sendet, ist 826,030 MHz und die Mitte-zu-Mitte-Frequenzbeabstandung von aufeinander folgenden Kanälen beträgt 0,030 MHz. Die Anzahl von Sprachkanälen, die jeder Zelle eines typischen Frequenzwiederverwendungsblocks mit sieben Zellen zugeordnet sind, beträgt etwa 57 (d.h. 395 geteilt durch 7), und diese Kanäle werden im gesamten Bereich von 395 Kanälen verteilt, mit einem Abstand bei allen sieben Kanälen. Es ist dann zu beachten, dass jede Zellenstelle die in einem AMPS-System verwendet wird, Kanäle hat, die das gesamte 12,5-MHz-Band überspannen, das durch FCC zugeteilt ist. Wenn wir beispielsweise Zellen jeder Frequenz, die in einem Wiederverwendungsmuster eingestellt ist, als Zellen "A" bis "G" bezeichnen, könnten die Kanalnummern, die der (den) "A"-Zelle(n) zugeordnet sind, 1, 8, 15, 22, ..., 309 sein; die Nummern der Kanäle, die den "B"-Zellen zugeordnet sind, werden durch Addieren von 1 zu den "A"-Kanalnummern bestimmt; und so weiter bis G.
Das Verfahren beginnt dann, wenn der drahtlose Sender einem Sprach-RF-Kanal zugeordnet worden ist, und das drahtlose Lokalisierungssystem eine Lokalisierungsverarbeitung für die Übertragungen von dem drahtlosen Sender getriggert hat. Als Teil der Lokalisierungsverarbeitung können die TDOA-Abschätzungen TDOA₁₃ und TDOA₂₃ in Kombination beispielsweise einen Standardabweichungsfehler von 0,5 Mikrosekunden haben. Das Verfahren, das Messungen von unterschiedlichen RF-Kanälen kombiniert, nutzt die Beziehung zwischen TDOA, der Randphase und der Funkfrequenz aus. Es soll der "wahre" Wert der Gruppenverzögerung oder TDOA, d.h. der Wert, der bei der Abwesenheit von Rauschen, einer Mehrwegeausbreitung und irgendeinem Gerätefehler beobachtet werden würde, mit τ bezeichnet sein; gleichermaßen soll der wahre Wert einer Randphase mit ϕ bezeichnet sein; und die Funkfrequenz soll mit f bezeichnet sein. Die Randphase ϕ bezieht sich auf τ und f durch: ϕ = –fτ + n (Gl. 1)wobei ϕ in Zyklen gemessen wird, f in Hz und τ in Sekunden; und wobei n eine ganze Zahl ist, die die innere Ganzzahlenzyklusmehrdeutigkeit einer doppelt differenzierten Phasenmessung darstellt. Der Wert von n ist a priori unbekannt, ist aber für Beobachtungen bei fortgesetzten Frequenzen derselbe, d.h. innerhalb irgendeines Frequenzkanals. Der Wert von n ist allgemein unterschiedlich für Beobachtungen bei getrennten Frequenzen. τ kann aus Beobachtungen in einem einzelnen Frequenzkanal geschätzt werden, und wird es effektiv durch Anpassen einer geraden Linie an die Randphase, die als Funktion der Frequenz innerhalb des Kanals beobachtet wird. Die Neigung bzw. Steigung der am besten passenden Linie gleich minus der erwünschten Abschätzung von τ. In dem Fall eines einzigen Kanals ist n konstant, und kann somit Gl. 1 differenziert werden, um folgendes zu erhalten: dϕ/df = –τq (Gl. 2)
Unabhängige Abschätzungen von τ sind durch Anpassen einer geraden Linie an die Beobachtungen von ϕ gegenüber f separat für jeden Kanal erhaltbar, aber dann, wenn zwei separate (nicht kontinuierliche) Frequenzkanäle beobachtet werden, wird eine einzige gerade Linie nicht allgemein zu den Beobachtungen von ϕ gegenüber f von beiden Kanälen passen, weil die ganze Zahl n im allgemeinen andere Werte für die zwei Kanäle hat. Jedoch ist es unter bestimmten Bedingungen möglich, die Differenz zwischen diesen zwei ganzzahligen Werten zu bestimmen und zu entfernen und darauf folgend eine einzige gerade Linie an die gesamte Gruppe von Phasendaten anzupassen, die beide Kanäle umspannen. Die Neigung dieser geraden Linie wird viel besser bestimmt werden, weil sie auf einen breiteren Bereich von Frequenzen basiert. Unter bestimmten Bedingungen ist die Unsicherheit der Neigungsabschätzung umgekehrt proportional zu der Frequenzspanne.
Bei diesem Beispiel soll angenommen sein, dass der drahtlose Sender dem Sprach-RF-Kanal 1 zugeordnet worden ist. Die Funkfrequenzdifferenz zwischen Kanälen 1 und 416 ist so groß, dass anfangs die Differenz zwischen den ganzen Zahlen n₁ und n₄₁₆ entsprechend diesen Kanälen nicht bestimmt werden kann. Jedoch kann aus den Beobachtungen in einem oder beiden Kanälen getrennt genommen eine anfängliche TDOA-Abschätzung τ₀ abgeleitet werden. Nun befiehlt das drahtlose Lokalisierungssystem dem drahtlosen Kommunikationssystem, zu veranlassen, dass der drahtlose Sender von dem Kanal 1 zu dem Kanal 8 schaltet. Das Signal des drahtlosen Senders wird im Kanal 8 empfangen und verarbeitet, um die Abschätzung τ₀ zu aktualisieren oder zu verfeinern. Aus τ₀ kann die "theoretische" Randphase ϕ₀ als Funktion einer Frequenz gleich (–fτ₀) berechnet werden. Die Differenz zwischen der aktuell beobachteten Phase ϕ und der theoretischen Funktion ϕ₀ kann berechnet werden, wobei die aktuell beobachtete Phase gleich der wahren Phase innerhalb eines sehr geringen Bruchteils, die typischerweise 1/50 eines Zyklus ist: ϕ – ϕ0 = –f(τ – τ0) + n1 oder n8, in Abhängigkeit vom Kanal (Gl. 3)oder Δϕ = –Δfτ – n1 oder n8, in Abhängigkeit vom Kanal (Gl. 4) wobei Δϕ ≡ ϕ – ϕ₀ und Δτ ≡ τ – τ₀. Die Gleichung (4) ist in 12B graphisch dargestellt, die die Differenz Δϕ zwischen der beobachteten Randphase ϕ und dem Wert ϕ₀, der aus der anfänglichen TDOA-Abschätzung τ₀ berechnet ist, gegenüber der Frequenz f für die Kanäle 1 und 8 zeigt.
Für das 20-kHz-breite Band von Frequenzen entsprechend dem Kanal 1 als Zahl ist eine Kurve von Δϕ über f typischerweise eine horizontale gerade Linie. Für das 20-kHz-breite Band von Frequenzen entsprechend dem Kanal S ist die Kurve von Δϕ über f auch eine horizontale gerade Linie. Die Neigungen dieser Liniensegmente sind allgemein nahezu Null, weil die Größe (fΔτ) normalerweise nicht um einen signifikanten Bruchteil eines Zyklus innerhalb von 20 kHz variiert, weil Δτ der negative Fehler der Abschätzung τ₀ ist. Die Größe bzw. Amplitude dieses Fehlers wird typischerweise 1,5 Mikrosekunden (das 3-fache der Standardabweichung von 0,5 Mikrosekunden bei diesem Beispiel) nicht übersteigen, und das Produkt aus 1,5 Mikrosekunden und 20 kHz ist unter 4% eines Zyklus. In 12B wird die Kurve von Δϕ für den Kanal 1 in vertikaler Richtung gegenüber der Kurve von Δϕ für den Kanal 8 um einen relativ großen Betrag versetzt, weil die Differenz zwischen n₁ und n₈ beliebig groß sein kann. Der vertikale Versatz oder die Differenz zwischen den Durchschnittswerten von Δϕ für die Kanäle 1 und 8 wird (mit extrem hoher Wahrscheinlichkeit innerhalb eines ±0,3-Zyklus des wahren Werts der Differenz sein, nämlich n₁ und n₈, weil das Produkt aus der maximal wahrscheinlichen Größe von Δτ (1,5 Mikrosekunden) und dem Abstand der Kanäle 1 und 8 (210 kHz) 0,315-Zyklus ist. Anders ausgedrückt ist die Differenz n₁ – n₈ gleich der Differenz zwischen den Durchschnittswerten von Δϕ für die Kanäle 1 und 8, auf die nächste ganze Zahl gerundet. Nachdem die ganzzahlige Differenz n₁ – n₈ durch die Rundungsprozedur bestimmt ist, wird die ganze Zahl Δϕ für den Kanal 8 addiert oder von Δϕ für den Kanal 1 subtrahiert. Die Differenz zwischen den Durchschnittswerten von Δϕ für die Kanäle 1 und 8 ist allgemein gleich dem Fehler bei der anfänglichen TDOA-Abschätzung τ₀ mal 210 kHz. Die Differenz zwischen den Durchschnittswerten von Δϕ für die Kanäle 1 und 8 wird durch 210 kHz geteilt, und das Ergebnis wird zu τ₀ addiert, um eine Abschätzung von τ zu erhalten, nämlich dem wahren Wert von TDOA; diese neue Abschätzung kann signifikant genauer als τ₀ sein.
Das Frequenzstufungs- und TDOA-Verfeinerungs-Verfahren können auf weiter beabstandete Kanäle erweitert werden, um noch genauere Ergebnisse zu erhalten. Wenn τ₁ verwendet wird, um das verfeinerte Ergebnis darzustellen, das von den Ka nälen 1 und 8 erhalten wird, kann τ₀ bei dem gerade beschriebenen Verfahren durch τ₁ ersetzt werden; und das drahtlose Lokalisierungssystem kann dem drahtlosen Kommunikationssystem befehlen, zu veranlassen, dass der drahtlose Sender z.B. vom Kanal 8 zum Kanal 36 schaltet; dann kann τ₁ zum Bestimmen der ganzzahligen Differenz n₈ – n₃₆ verwendet werden und kann eine TDOA-Abschätzung basierend auf der 1,05-MHz-Frequenzspanne zwischen den Kanälen 1 und 36 erhalten werden. Die Abschätzung kann mit τ₂ bezeichnet werden; und der drahtlose Sender z.B. vom Kanal 36 zum Kanal 112 geschaltet werden, und so weiter. Im Prinzip kann der vollständige Bereich von Frequenzen, die dem zellularen Träger zugeteilt sind, überspannt werden. Die Kanalnummern (1, 8, 36, 112), die bei diesem Beispiel verwendet sind, sind natürlich beliebig. Das allgemeine Prinzip besteht darin, dass eine Abschätzung von TDOA basierend auf einer kleinen Frequenzspanne (beginnend mit einem einzelnen Kanal) dazu verwendet wird, die ganzzahlige Mehrdeutigkeit der Randphasendifferenz zwischen weiter getrennten Frequenzen aufzulösen. Die letztere Frequenztrennung sollte nicht zu groß sein; sie wird durch die Unsicherheit der früheren Abschätzung von TDOA beschränkt. Im Allgemeinen kann der Fehler im schlimmsten Fall bei der früheren Abschätzung, multipliziert mit der Frequenzdifferenz, einen 0,5-Zyklus nicht übersteigen.
Wenn der allerkleinste (z.B. 210 kHz) Frequenzspalt zwischen den am nächsten beabstandeten Kanälen, die einer besten Zelle zugeteilt sind, nicht überbrückt werden kann, weil die Unsicherheit des schlimmsten Falls der Einzalkanal-TDOA-Abschätzung 2,38 Mikrosekunden (gleich einem 0,5-Zyklus, geteilt durch 0,210 MHz) übersteigt, befiehlt das drahtlose Lokalisierungssystem dem drahtlosen Kommunikationssystem, den drahtlosen Sender zu einer Gesprächsübergabe von einer Zellenstelle zu einer anderen zu zwingen (z.B. von einer Frequenzgruppe zu einer anderen), so dass die Frequenzstufe kleiner ist. Es gibt eine Möglichkeit zum Fehlidentifizieren der ganzzahligen Differenz zwischen den Phasendifferenzen (Δϕ's) für zwei Kanäle, z.B. deshalb, weil sich der drahtlose Sender während der Gesprächsübergabe von einem Kanal zu dem anderen bewegte. Daher kann das drahtlose Lokalisierungssystem als Prüfung jede Gesprächsübergabe umkehren (z.B. nach einem Schalten von dem Kanal 1 zu dem Kanal 8 vom Kanal 8 zurück zum Kanal 1 schalten) und bestätigen, dass die Ganzzahlenzyklusdifferenz, die bestimmt ist, genau dieselbe Größe und das entgegengesetzte Vorzeichen wie für die "Vorwärts"-Gesprächsübergabe hat. Eine Geschwindigkeitsabschätzung von signifikant nicht Null aus den Einzelkanal-FDOA-Beobachtungen kann dazu verwendet werden, über dem Zeitintervall, das bei einer Kanaländerung beteiligt ist, zu extrapolieren. Normalerweise kann dieses Zeitintervall auf einen kleinen Bruchteil von 1 Sekunde gehalten werden. Der FDOA-Abschätzungsfehler, multipliziert mit dem Zeitintervall zwischen Kanälen, muss im Vergleich mit einem 0,5-Zyklus klein sein. Das drahtlose Lokalisierungssystem verwendet vorzugsweise eine Vielfalt von Redundanzen und prüft auf eine Ganzzahlen-Fehlidentifizierung.
Geführter erneuter Versuch für 911
Ein weiterer erfinderischer Aspekt des drahtlosen Lokalisierungssystems betrifft ein Verfahren für ein "geführtes erneutes Versuchen" zur Verwendung in Verbindung mit einem drahtlosen Dualmode-Kommunikationssystem, das wenigstens ein erstes Modulationsverfahren und ein zweites Modulationsverfahren unterstützt. In einer solchen Situation ist angenommen, dass das erste und das zweite Modulationsverfahren auf unterschiedlichen RF-Kanälen verwendet werden (d.h. Kanälen für das drahtlose Kommunikationssystem, das ein WLS- bzw. das PCS-System unterstützt). Es wird auch angenommen, dass der drahtlose Sender, der zu lokalisieren ist, beide Modulationsverfahren unterstützen kann, d.h. "911" auf dem drahtlosen Kommunikationssystem mit der Unterstützung des drahtlosen Lokalisierungssystems wählen kann.
Beispielsweise könnte das Verfahren für ein geführtes erneutes Versuchen in einem System verwendet werden, in welchem es eine unzureichende Anzahl von Basisstationen gibt, um ein drahtloses Lokalisierungssystem zu unterstützen, welches aber in einem Bereich arbeitet, das durch ein drahtloses Lokalisierungssystem bedient wird, das zu einem anderen drahtlosen Kommunikationssystem gehört. Das "erste" drahtlose Kommunikationssystem könnte ein zellulares Telefonsystem sein und das "zweite" drahtlose Kommunikationssystem könnte ein PCS-System ein, das innerhalb desselben Territoriums wie das erste System arbeitet. Gemäß der Erfindung wird dann, wenn der mobile Sender, der gegenwärtig das zweite (PCS-)Modulationsverfahren verwendet und versucht, einen Anruf zu 911 entstehen zu lassen, der mobile Sender veranlasst, automatisch zu dem ersten Modulationsverfahren zu schalten und dann den Anruf zu 911 unter Verwendung des ersten Modulationsverfahrens auf einer der Gruppe von RF-Kanälen entstehen zu lassen, die zur Verwendung durch das erste drahtlose Kommunikationssystem vorgeschrieben sind. Auf diese Weise können Lokalisierungsdienste zu Kunden eines PCS-Systems oder eines ähnlichen Systems geliefert werden, das nicht durch sein eigenes drahtloses Lokalisierungssystem bedient wird.
Modifiziertes Übertragungsverfahren zum Verbessern einer Genauigkeit für E9-1-1-Anrufe
Die Genauigkeit der Lokalisierungsabschätzung des drahtlosen Lokalisierungssystems hängt teilweise von sowohl der gesendeten Leistung des drahtlosen Senders als auch der Zeitlänge der Übertragung von dem drahtlosen Sender ab. Im Allgemeinen können Übertragungen höherer Leistung und Übertragungen mit größerer Übertragungslänge mit besserer Genauigkeit durch das drahtlose Lokalisierungssystem als Übertragungen niedrigerer Leistung und kürzere Übertragungen lokalisiert werden. Diese Übertragungscharakteristiken einer höheren Leistung und mit längeren Längen sind für drahtlose Kommunikationssysteme jedoch nicht attraktiv. Drahtlose Kommunikationssysteme begrenzen allgemein die Sendeleistung und die Übertragungslänge von drahtlosen Sendern, um eine Interferenz innerhalb des Kommunikationssystems zu minimieren und um die potentielle Kapazität des Systems zu maximieren. Das folgende Verfahren erfüllt die konkurrierenden Notwendigkeiten von beiden Systemen durch Ermöglichen, dass das drahtlose Kommunikationssystem eine Sendeleistung und eine Länge minimiert, während eine verbesserte Lokalisierungsgenauigkeit für bestimmte Typen von Anrufen, wie beispielsweise drahtlose 9-1-1-Anrufen, ermöglicht wird.
Die Sendeleistung und die Länge der Übertragung werden typischerweise durch das drahtlose Kommunikationssystem gesteuert. Das bedeutet, dass ein drahtloser Senderparameter von den Vorwärts-Steuerkanälen einer Basisstation in einem drahtlosen Kommunikationssystem empfangen wird und die Parameter eine Leistung und eine Übertragungslänge für alle Telefone und alle drahtlosen Übertragungen zu dieser Basisstation definieren werden. Beispielsweise kann bei einem IS-136-(TDMA-)Typ eines Systems die Basisstation einen Parameter, der als DMAC bekannt ist, auf 4 einstellen, was die Ausgangsleistung einer Steuerkanalübertragung eines drahtlosen Senders derart definiert, das sie 8 dB kleiner als eine vollständige tragbare Leistung ist, oder etwa 100 mWatt. Weiterhin kann die Basisstation Ursprungsübertragungen derart einstellen, dass sie eine Länge von 2 Bursts oder 13,4 Millisekunden haben, indem die Anzahl von Feldern minimiert wird, die bei der Übertragung enthalten sind. Für eine verbesserte Genauigkeit würde das drahtlose Lokalisierungssys tem Übertragungen einer größeren Leistung, wie beispielsweise 600 mWatt, und von Längen von 3 oder mehreren Bursts bevorzugen, was dadurch erreicht werden kann, dass Felder freigegeben werden, wie beispielsweise "Authentifizierung", "serielle Nummer" oder "mobilfunkunterstützter Kanalzuteilungsbericht". AMPS-, CDMA-, GSM- und IDEN-Systeme haben gleichermaßen Parameter, die Übertragungen innerhalb dieser Netzwerke steuern.
Das folgende Verfahren kann zum Verbessern der Genauigkeit von spezifischen Typen von Anrufen von drahtlosen Sendern verwendet werden, wie beispielsweise von Anrufen zu "9-1-1". Dies könnte wichtig sein, weil beispielsweise bestimmte Typen von Anrufen größere Genauigkeitsanforderungen als andere Typen von Anrufen haben könnten. Drahtlose Anrufe zu 9-1-1 haben beispielsweise sehr spezifische Genauigkeitsanforderungen, die durch die Bundeskommunikationskommission definiert sind, die für andere Typen von Anrufen nicht gelten können. Daher ist dieses Verfahren insbesondere für drahtlose Anrufe zu 9-1-1 erfinderisch, weil in den Vereinigten Staaten die FCC vorgeschrieben hat, dass "9-1-1" die einzige Nummer zum Anrufen von drahtlosen Telefonen für Notfälle ist. Diese vorgeschriebene Wählsequenz stellt eine konsistente Wählsequenz zur Verwendung als Trigger zum Aufrufen dieses Verfahrens für Notrufanrufe zur Verfügung. Bislang hatten verschiedene Staaten und Städte eine breite Vielfalt von Notrufnummern entlang von Autobahnen postiert.
Es gibt zwei Teile bei diesem Verfahren zum Verbessern einer Genauigkeit: (i) Verarbeiten einer Logik innerhalb des drahtlosen Senders, die eines oder mehrere Triggerereignisse erfasst und veranlasst, dass eine separate Gruppe von Übertragungsparametern verwendet wird, und (ii) Verarbeiten einer Logik mit dem drahtlosen Lokalisierungssystem, die das Triggerereignis erfasst und die Übertragung unter Verwendung der anderen Gruppe von Übertragungsparametern verarbeitet.
Innerhalb des drahtlosen Senders werden die folgenden Schritte durchgeführt:
ein drahtloser Sender hört auf die Vorwärts-Steuerkanäle eines drahtlosen Kommunikationssystems und empfängt die "normalen" Übertragungsparameter, die zur Verwendung durch alle drahtlosen Sender rundgesendet werden;
der Anwender eines drahtlosen Senders initiiert einen Anruf auf dem drahtlosen Sender durch Wählen einer Sequenz von Ziffern und durch Drü cken von "SENDEN" oder "JA" (oder einer vordefinierten Taste mit gleicher Funktion);
der Prozessor innerhalb des drahtlosen Senders vergleicht die gewählte Sequenz von Ziffern mit einem oder mehreren Triggerereignissen, die innerhalb des drahtlosen Senders gespeichert sind (bei diesem Beispiel kann das Triggerereignis "9-1-1" und/oder Variationen, wie beispielsweise "*9-1-1" oder "#9-1-1" sein);
wenn die gewählte Sequenz von Ziffern nicht mit dem Triggerereignis übereinstimmt, dann verwendet der drahtlose Sender die normalen Übertragungsparameter beim Durchführen des Anrufs; und
wenn die gewählte Sequenz von Ziffern mit dem Triggerereignis übereinstimmt, dann verwendet der drahtlose Sender eine modifizierte Übertragungssequenz.
Die modifizierte Übertragungssequenz kann einen oder mehrere der folgenden Schritte enthalten:
der drahtlose Sender untersucht zuerst die normalen Parameter, die auf den Vorwärtskanälen durch die Basisstation rundgesendet werden, um die normale Leistungseinstellung und die normalen Felder zu bestimmen, die bei der Übertragung enthalten sein müssen;
der drahtlose Sender kann seine gesendete Leistung um einen vorbestimmten Betrag über die Leistungspegeleinstellung bei den normalen Parametern bis zu der maximalen Leistungseinstellung erhöhen;
der drahtlose Sender kann seine Sendeleistung auf die maximale Leistungseinstellung erhöhen;
der drahtlose Sender kann eine zusätzliche vorbestimmte Anzahl von Zugriffsproben senden (in dem Fall von bestimmten Luftschnittstellen, wie beispielsweise CDMA), selbst nachdem die Basisstation einen Empfang der Zugriffsproben zu dem drahtlosen Sender bestätigt hat;
der drahtlose Sender kann zusätzliche Felder, wie beispielsweise "Authentifizierung", "serielle Nummer" oder "mobilfunkunterstützter Kanalzuteilungsbericht", in der gesendeten Nachricht selbst dann enthalten, wenn diese Felder bei den normalen Parametern nicht angefordert sind, die auf den Vorwärtskanälen durch die Basisstation rundgesendet werden;
der drahtlose Sender kann einer gesendeten Nachricht mit einer oder mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten folgen, wobei jede Regist rierungsnachricht die normale Länge haben kann, die aus den Sendeparametern bestimmt ist, die auf den Vorwärtskanälen durch die Basisstation rundgesendet werden, oder kann auf eine längere Länge modifiziert sein, indem zusätzliche Felder, wie beispielsweise Felder für "Authentifizierung", "serielle Nummer", "mobilfunkunterstützter Kanalzuteilungsbericht" oder "Kapazitätsbericht", enthalten sind; oder
der drahtlose Sender kann einer gesendeten Nachricht folgen, die auf einem ersten einer Vielzahl von Kanälen gesendet ist, mit einer oder mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten, die auf einem weiteren zweiten einer Vielzahl von Kanälen gesendet werden, wobei jede Registrierungsnachricht die normale Länge haben kann, die aus den Übertragungsparametern bzw. Sendeparametern bestimmt ist, die auf den Vorwärtskanälen durch die Basisstation rundgesendet werden, oder kann auf eine längere Länge modifiziert werden, indem zusätzliche Felder, wie beispielsweise Felder für "Authentifizierung", "serielle Nummer", "mobilfunkunterstützter Kanalzuteilungsbericht" oder "Kapazitätsbericht", enthalten sind.
Bei einem der Schritte in einer modifizierten Übertragungssequenz kann der drahtlose Sender einer gesendeten Nachricht folgen, die auf einem ersten einer Vielzahl von Kanälen gesendet ist, mit einer oder mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten, die auf einem weiteren zweiten einer Vielzahl von Kanälen gesendet sind. Der Zweck dieses Schritts besteht im Versehen des drahtlosen Lokalisierungssystems mit Übertragungen von sowohl einer längeren Länge als auch auf unterschiedlichen Frequenzen. Durch Beobachtungen von Übertragungen bei unterschiedlichen Frequenzen kann das drahtlose Lokalisierungssystem seine Lokalisierungsverarbeitung durch besseres Abschwächen einer Mehrwegeausbreitung und durch Reduzieren von einem Rauschen aufgrund einer Interferenz potentiell verbessern. Beim Auswählen eines weiteren zweiten einer Vielzahl von Kanälen kann der drahtlose Sender seinen Kanalauswahlprozess durch Folgendes modifizieren:
Auswählen eines weiteren zweiten Kanals bei einem Einsatz durch eine zweite Basisstation innerhalb eines Hörbereichs des drahtlosen Senders, für welchen der drahtlose Sender den Vorwärts-Steuerkanal empfangen kann, der durch diese zweite Basisstation rundgesendet wird (die zweite Basisstation kann dieselbe wie die erste Basisstation sein, oder ein anderer Sektor der ersten Basisstation oder eine vollständig getrennte Basisstation); oder
Auswählen eines weiteren zweiten Kanals, für welchen der drahtlose Sender keine Vorwärts-Steuerkanalaktivität durch irgendeine Basisstation erfassen kann (in diesem Fall wird der drahtlose Sender eine oder mehrere Registrierungsnachrichten senden, ohne irgendeine Bestätigung von dem drahtlosen Kommunikationssystem zu erwarten).
Bei einigen drahtlosen Kommunikationssystemen können gesendete Nachrichten einem oder mehreren Nachrichtenverschlüsselungsschemen folgen, die in Protokollen definiert sind, wie beispielsweise TDMA, CDMA oder GSM. Diese Verschlüsselungsschemen sind teilweise entwickelt, um zu verhindern, dass Systeme, die andere als die Basisstationen sind, den Inhalt der Nachrichten richtig interpretieren, die durch drahtlose Sender gesendet werden. Als weiterer Schritt bei diesem Verfahren und zusätzlich zu den oben detailliert erklärten Schritten kann der drahtlose Sender optional eine Verschlüsselung deaktivieren, wenn ein Triggerereignis auftritt, und für alle Nachrichten, die als Teil der modifizierten Übertragungssequenz gesendet sind.
Durch Verwenden eines Triggerereignisses als die einzige Zeit, zu welcher der drahtlose Sender seine Übertragung von den normalen Parametern modifiziert, die durch die Basisstation rundgesendet werden, reduziert der drahtlose Sender die Anzahl von Malen, zu welchen die modifizierten Übertragungen verwendet werden, und reduziert daher die Wahrscheinlichkeit einer erhöhten Interferenz zu dem drahtlosen Kommunikationssystem, veranlasst, durch kein Verwenden von normalen Parametern. Beispielsweise kann dies ein signifikanter Vorteil zum Erhöhen der Lokalisierungsgenauigkeit von 9-1-1-Notrufanrufen ohne messbare Verschlechterung gegenüber dem Rest einer Anrufverarbeitung eines drahtlosen Netzwerks sein. Während drahtlose 9-1-1-Anrufe eine große Wichtigkeit haben, ist die tatsächliche Dichte von drahtlosen 9-1-1-Anrufen sehr gering, wenn sie mit allen anderen Anrufen in einem drahtlosen Netzwerk verglichen wird. In den Vereinigten Staaten gibt es einen Durchschnitt von nur 1,5 drahtlosen 9-1-1-Anrufen pro Zellenstelle pro Tag. Daher gibt es wahrscheinlich eine sehr geringe Häufigkeit einer Interferenz zu drahtlosen Netzwerken, die durch eine erhöhte Sendeleistung oder eine erhöhte Übertragungslänge während 9-1-1-Anrufen verursacht wird. Selbst dann, wenn eine Interferenz, die auftritt, durch ein Telefon unter Verwendung der Verfahren dieser Erfindung verursacht wurde, stellt eine normale Anrufverarbeitung innerhalb aller existierender Luftschnittstellenprotokolle ein Zurückschalten und ein erneutes Versuchen durch das Telefon zur Verfügung, das die Interferenz empfängt. Daher sollte dieses Verfahren niemals veranlassen, dass Anrufversuche, die kein Notruf sind, fehlschlagen. Während das obige Verfahren für Anrufe unter Verwendung der gewählten Ziffern "9-1-1" und Variationen beschrieben worden ist, kann das Verfahren auf andere Typen von getriggerten Ereignissen ebenso angewendet werden. Schließlich können die Triggerereignisse permanent in dem drahtlosen Sender gespeichert werden, und zwar programmiert durch den Anwender in den drahtlosen Sender, oder durch das drahtlose Kommunikationssystem für einen Empfang von allen drahtlosen Sendern rundgesendet. Weiterhin können die während der modifizierten Übertragungssequenz vorzunehmenden Aktionen permanent in den drahtlosen Sender gespeichert werden, und zwar programmiert durch den Anwender in den drahtlosen Sender, oder durch das drahtlose Kommunikationssystem für einen Empfang durch alle drahtlosen Sender rundgesendet.
Das drahtlose Lokalisierungssystem kann Übertragungen auf mehreren Kanälen unabhängig demodulieren und kann daher zu Lokalisierungszwecken die Gesamtheit von allen Nachrichten erfassen und Verarbeiten, die von dem drahtlosen Sender gesendet sind, einschließlich aller modifizierten Übertragungssequenzen, die oben beschrieben sind. In den meisten Fällen, wenn auch nicht in allen, wird die Basisstation zusätzliche Felder ignorieren, die durch den drahtlosen Sender in einer Nachricht gesendet sind. Weiterhin werden die zusätzlichen Registrierungsnachrichten auch keinen Effekt auf eine Anrufverarbeitung durch die Basisstation haben. Daher werden die oben beschriebenen zusätzlichen Aktionen den primären Effekt eines Unterstützens des drahtlosen Lokalisierungssystems beim Verbessern der Genauigkeit der Lokalisierungsabschätzung haben, ohne die Leistungsfähigkeit des drahtlosen Kommunikationssystems zu verschlechtern.
Zusammengefasst stellen die oben beschriebenen Techniken Verfahren zum Verbessern der Genauigkeit zur Verfügung, mit welcher Mobilfunktelefone lokalisiert werden können. Eine Implementierung dieser Verfahren enthält primär logische Änderungen, die das Verhalten der Mobilfunkeinheit innerhalb des (der) existierenden Frequenzbandes (Frequenzbänder) beeinflussen, das (die) bereits durch die Mobilfunkeinheit unterstützt wird (werden). Die Genauigkeit, mit welcher die Quelle eines gesendeten Signals lokalisiert werden kann, wird primär durch die folgenden Faktoren bestimmt:

1. Das empfangene Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR), das bei jeder Empfangsantenne vor einer Integration des SNR über die Zeit gemessen wird. Das empfangene SNR ist eine Funktion der Leistung, die durch das Mobilfunktelefon gesendet wird, der Dämpfung des gesendeten Signals aufgrund einer Ausbreitungsentfernung und der Umgebung, des Betrags eines Störrauschens in dem RF-Kanal und der Antennenkonfiguration bei der Zellenstelle.
2. Die Bandbreite des gesendeten Signals. Eine Bandbreite ist die einzige größte Bestimmungseinheit einer Genauigkeit aufgrund ihres positiven Effekts auf die Cramer-Rao-Grenze und ihre Mehrwege-Auflösungsfähigkeit.
3. Integrationszeit, die nahezu als die Anzahl von gesendeten Symbolen in dem Signal gemessen wird, das lokalisiert wird. Wenn ein empfangenes SNR auf einer Einzelsymbolbasis gemessen wird, dann fügt eine Integrationszeit eine Verarbeitungsverstärkung bzw. einen Verarbeitungsgewinn zu dem empfangenen SNR hinzu.

Eine Mehrwegeausbreitung verursacht Mehrdeutigkeiten und Leistungsschwankungen im empfangenen Signal aufgrund von Reflexionen, die durch die Umgebung verursacht werden, und ist in sowohl Schmalband- als auch Breitbandsignalen vorhanden, ist aber bei Schmalbandsignalen schwerer zu lösen. Eine Mehrwegeerfassung und -abschwächung wird durch eine höhere Bandbreite und ein höheres empfangenes SNR positiv beeinflusst.
Zusätzlich zu den Verfahren, die oben beschrieben sind, können die mobilfunkunterstützten netzwerkbasierenden Techniken, die in den folgenden Abschnitten beschrieben werden, zum Verbessern des empfangenen SNR verwendet werden, oder um auf andere Weise die Bandbreite oder die Integrationszeit zu erhöhen, um die Genauigkeit des Lokalisierungssystems zu verbessern, und zwar insbesondere in Notfallsituationen.
Mobilfunkunterstützte netzwerkbasierende Techniken
Die folgenden Abschnitte beschreiben andere Techniken zum Verbessern einer Lokalisierungsgenauigkeit. Diese sind gleich den Verfahren, die oben beschrieben sind, diesbezüglich, dass sie eine in die Mobilfunkeinheit eingebaute Funktionalität verwenden, und sind somit derart charakterisiert, dass sie "mobilfunkunterstützte" Techniken sind, die in netzwerkbasierenden Prozessen verwendet werden. Wie bei den oben beschriebenen Techniken wird erwartet, dass diese anderen Techniken die Aufgabe eines Verbesserns einer Lokalisierungsgenauigkeit erfüllen, während sie einen minimalen Einfluss auf das drahtlose Netzwerk haben (z.B. während keines signifikanten Reduzierens der Kapazität des drahtlosen Netzwerks). Diese Techniken werden nun unter Bezugnahme auf ihre Verwendung in TDMA- und CDMA-Netzwerken beschrieben werden. Jedoch soll diese Beschreibung nicht implizieren, dass die Techniken notwendigerweise auf TDMA- und CDMA-Netzwerke beschränkt sind.
A. TDMA-Netzwerke
Weil TDMA ein Schmalbandübertragungs-(< 30 kHz)-Protokoll ist, werden die größten Verbesserungen bezüglich einer Genauigkeit von Lokalisierungsabschätzungen aus mobilfunkunterstützten Aktionen resultieren, die eine empfangene Bandbreite direkt oder indirekt erhöhen. Eine empfangene Bandbreite ist unterschiedlich von einer momentanen übertragenen Bandbreite, weil das WLS zum "Synthetisieren" einer erhöhten Bandbreite für Lokalisierungsverarbeitungszwecke fähig ist, wenn das Mobilfunktelefon auf mehreren Kanälen übertragen kann. Die zweitgrößten Verbesserungen werden aus einem Erhöhen eines empfangenen SNR resultieren. Ein höheres SNR verbessert sowohl die Cramer-Rao-Grenzcharakteristiken des Signals sowie auch die Gelegenheit für eine gute Mehrwegeabschwächung, wie es oben diskutiert ist. Schließlich werden Verbesserungen bezüglich Genauigkeitsabschätzungen auch aus einem Erhöhen der Integrationszeit (Länge) der Übertragung resultieren. Diese Aktion gilt nur für Steuerkanalübertragungen, da Sprachkanalübertragungen bereits Gelegenheiten für eine längere Integrationszeit bieten.
1. Senden eines 200-kHz-EDGE-Signals
Hier besteht das Ziel im Liefern eines Signals, das bezüglich der Bandbreite größer als eine standardmäßige IS-136B-Übertragung ist, aber keine Bandbreitensynthese durch das WLS erfordert. Es wird vorausgesetzt, dass drahtlose TMDA-Träger in wachsendem Maß einen Teil ihres Spektrums für EDGE zuteilen werden (Fachleute auf dem drahtlosen Gebiet verstehen, dass EDGE für verbesserte Datenraten für eine globale Entwicklung (Enhanced Data Rates for Golbal Evolution) steht). Bei diesem Vorschlag führt das Mobilfunktelefon eine 200-kHz-Übertragung in einem oder mehreren Zeitschlitzen eines EDGE-Paketverkehrskanals (PTCH) nach einem Empfangen eines gültigen Lokalisierungstriggers durch. Selbst dann, wenn ein Mobilfunktelefon nicht ein vollständig EDGE-fähiges Telefon von einem Standpunkt einer Anwenderschnittstelle und eines Datentransports aus ist, erfordert dieser Vorschlag, dass das Mobilfunktelefon eine 200-kHz-PTCH-Übertragung durchführen kann, wenn der Träger EDGE-Kanäle zugeteilt hat. Die größte Genauigkeit ist allgemein in den dichtesten Umgebungen erforderlich, von welchen erwartet wird, dass sie dieselben Märkte sind, welchen Träger auswählen werden, EDGE-Dienste hinauszubringen bzw. auszugeben.
Verfahren: auf ein Empfangen eines gültigen Lokalisierungstriggers hin überwacht das Mobilfunktelefon alle anwendbaren PTCHs auf eine Aktivität, wählt einen leeren PTCH und einen Zeitschlitz und sendet mehrere Frames. Die Mobilfunkeinheit kann ihre Identität in einer formatierten Nachricht in den Frames senden, die auf dem PTCH gesendet sind. Darauf folgend nimmt das Mobilfunktelefon wieder eine normale TDMA-Anrufverarbeitung auf. Es wird erwartet, dass der Einfluss auf eine Lokalisierungsgenauigkeit eine Verbesserung um 20% bis 50% ist. Der Einfluss auf das drahtlose Netzwerk ist nicht bekannt; jedoch dann, wenn die Mobilfunkeinheit nur einige Frames erzeugt, kann die Basisstation das Signal als Übergangsrauschen behandeln und es ignorieren. Weiterhin kann die Mobilfunkeinheit ungeeignet formatierte Daten senden, die die Basisstation zwingen, die Übertragung zurückzuweisen. Es ist auch möglich, dass die Basisstation leere PTCH-Zeitschlitze nicht aktiv demodulieren wird und daher die Mobilfunkübertragung nicht beachten wird.
2. Senden von gewöhnlichen bezüglich der Lokalisierung verbesserten Signalen
Die folgenden Techniken enthalten die Erzeugung von neuen Signalen mit breiterem Band, die zum signifikanten Verbessern einer Lokalisierungsverarbeitung im Vergleich mit 30-kHz-Signalen entwickelt sind. Diese Verfahren nehmen an, dass das Mobilfunktelefon ein abstimmbares Sendefilter hat, das zulässt, dass es diese neuen Signale erzeugt.
a. Überlagern eines Breitbandsignals auf 30-kHz-Kanäle
Hier besteht das Ziel im Liefern eines Breitbandsignals, das bezüglich der Bandbreite signifikant größer als eine standardmäßige IS-136B-Übertragung ist, aber keine Bandbreitensynthese durch das WLS erfordert. Das vorgeschlagene Breitbandsignal ist eine Spreizspektrumsübertragung, die 21 bis 42 RF-Kanälen überlagert ist, bezüglich der Länge 5 bis 8 Millisekunden ist und mehrere Male bei einer 24-Millisekundenwiederholung wiederholt wird. Zwei Möglichkeiten für die Auswahl von Kanälen, über welche diese neue Breitbandübertragung zu überlagern ist, sind folgende: (i) die existierenden AMPS-RECC-Kanäle (analoger Rückwärts-Steuerkanal) oder (ii) unbesetztes Spektrum im 1900-MHz-Band.
Wenn AMPS-RECC-Kanäle noch auf einem bestimmten drahtlosen Markt im Einsatz sind, kann dieses Breitbandsignal den gesamten 21 RF-Kanälen überlagert werden, die typischerweise RECC zugeordnet sind. Wenn die Mobilfunkeinheit mit der maximalen Leistung von +28 dBm sendet, dann wird nur etwa +15 dBm in irgendeinem 30-kHz-RECC-Kanal gesendet. Es ist nicht nur die gesendete Leistung niedriger, sondern die Übertragungslänge wird niemals mehr als 2 Worte überlappen (jedes IS-553-Wort ist 48 Bits der 4,8 Millisekunden). Daher wird selbst dann, wenn eine Kollision auftritt, der kollidierende RECC-Burst nicht allein aufgrund des Breitbandsignals fehlschlagen. Schließlich wird dann, wenn das Breitbandsignal direkt nach einem AMPS-RECC-Burst von dem Mobilfunktelefon gesendet wird, das meiste, wenn nicht alles, des Breitbandsignals in der Schutzzeit zwischen RECC-Bursts bei der bedienenden Zellenstelle gesendet werden (welche die Zellenstelle mit dem höchsten Potenzial an Interferenz ist). Wenn eine Kombination von Ereignissen, einschließlich des Breitbandsignals, veranlasst, dass ein RECC-Burst fehlschlägt, wird das beeinflusste bzw. beeinträchtigte Mobilfunktelefon gemäß eingerichteter Prozeduren erneut senden. Wenn es ein unbesetztes Spektrum im 1900-MHz-Band gibt, dann kann das Breitbandsignal eine größere Anzahl von 30-kHz-Kanälen (bis zu 42) zur Übertragung verwenden.
Gemäß diesem Verfahren tastet das Mobilfunktelefon auf einen geeigneten Trigger hin das Trägerspektrum ab und bestimmt, ob das Breitbandsignal AMPS-RECC oder unbesetzten Kanälen im 1900-MHz-Band zu überlagern ist. Das Mobilfunktelefon sendet dann eine RDATA-L3-Nachricht, die dem WLS die beabsichtigten Kanäle zur Verwendung zur Übertragung anzeigt. (RDATA-L3 ist ein allgemeiner Name für eine RDATA-Nachricht, die in der IS136-TDMA-Spezifikation definiert ist, welche einen Schicht-3-Typ einer Nachricht sendet.) Wenn AMPS-RECC ausgewählt ist, sendet das Mobilfunktelefon einen ungültigen AMPS-RECC-Burst, dem das Breitbandsignal direkt folgt. Dann kehrt die Mobilfunkeinheit zurück zur normalen Anrufverarbeitung. Wenn ein unbesetztes Spektrum ausgewählt ist, sendet das Mobilfunktelefon noch einen ungültigen AMPS-RECC-Burst in dem unbesetzten Spektrum, dem direkt das Breitbandsignal folgt. Das Mobilfunktelefon wird eine Logik verwenden, die zulässt, dass es selbst dann in dem unbesetzten Spektrum sendet, wenn keine formalen Kanäle für eine normale Übergabe vorhanden sind.
b. Senden eines "comb"-Signals
Dies ist ein alternativer Signalentwurf mit demselben Ziel, die gesamte Bandbreite zu erhöhen, die durch das Mobilfunktelefon überspannt ist, um das Potenzial zum Erfassen und Abschwächen einer Mehrwegeausbreitung zu erhöhen. Dieser Vorschlag unterscheidet sich diesbezüglich, dass die Energie von dem gewöhnlichen lokalisierungsverbesserten Signal komplementär zu der Energie in entweder AMPS- oder TDMA-Signalen platziert ist. Beispielsweise hat das IS-136B-Symbol eine 3-dB-Bandbreite von 24,3 kHz und lässt der Frequenzplan Bandbreitenlücken zwischen benachbarten Kanälen, um das Ausrollen des DQPSK-Symbols zuzulassen. Selbst wenn alle Kanäle in dem voll belasteten AMPS/TDMA-System besetzt wären, gibt es eine Gelegenheit zum Ausnutzen der Bandbreitenlücken für kurze Zeitperioden.
Gemäß diesem Verfahren sendet das Mobilfunktelefon eine RDATA-L3-Nachricht, die das WLS mit sowohl einer Identitäts- als auch einer normalen Lokalisierungsverarbeitung versorgt, gefolgt durch ein Signal mit einer Reihe von Schmalband-(< = 1 kHz)-Übertragungen, die an den RF-Kanal grenzen des AMPS-RECC- oder des TDMA-DTC-Frequenzplans (das "comb"-Signal zentriert sind). Zwei Optionen zum auswählen der RF-Kanäle für eine comb-Signalübertragung sind folgende: (i) das Mobilfunktelefon kann ein festes Frequenzmuster verwenden oder (ii) das Mobilfunktelefon kann ein Frequenzmuster verwenden, das von der Zellenstelle heruntergeladen ist. Wenn ein heruntergeladenes Frequenzmuster verwendet wird, kann das Mobilfunktelefon nur RF-Kanäle in dem Frequenzplan verwenden, der der bedienenden Zellenstelle zugeordnet ist, oder kann das Mobilfunktelefon irgendeine Gruppe von RF-Kanälen verwenden, die durch den Träger ausgewählt sind. Wenn ein festes Frequenzmuster verwendet wird, kann das Mobilfunktelefon eine "permanente" Gruppe von Frequenzen verwenden, die von allen Mobilfunktelefonen verwendet werden. Alternativ dazu kann der feste Frequenzplan ein Muster von Kanälen relativ zu dem DCCH-Kanal (TDMA-Digitalsteuerkanal), der für die L3-Nachricht verwendet wird, sein.
Die Übertragungssequenz ist folgende:

1. Mobilfunktelefon empfängt Triggerinformation und comb-Signal-Frequenzparameter,
2. Mobilfunktelefon sendet eine RDATA-L3-Nachricht auf einem DCCH;
3. Mobilfunktelefon sendet ein einziges Signal, das aus N Schmalsignalen (< 1 kHz) besteht, die an den RF-Kanalgrenzen zur Linken des AMPS-RECC- oder des TDMA-DTC-Kanals zentriert sind, der in dem Frequenzmuster zugeordnet ist.

Diese Methode hat das Potenzial eines Verbesserns von Genauigkeitsabschätzungen auf unter –100 oder unter –50 Fußpegel aufgrund von sowohl der Bandbreite der Signale in jeder Technik als auch des Leistungspegels, mit welchem gesendet wird.
Es wird erwartet, dass der Einfluss auf das drahtlose Netzwerk wie folgt ist: wenn das Bandbreitensignal im AMPS-RECC-Band verwendet wird, wird es eine geringfügige Erhöhung bezüglich einer potentiellen Interferenz geben, die durch die Basisstationen erfahren wird. Das vorgeschlagene Verfahren schwächt die Gelegenheit für eine Interferenz und für Kollisionen mit einer normalen AMPS-Anrufverarbeitung ab. Beim Auswerten von diesem sollte man die Vorteile einer signifikant verbesserten Genauigkeit gegenüber der geringfügigen Erhöhung bezüglich einer potentiellen Interferenz abwägen. Wie bei den anderen Techniken können die auf AMPS-RECC gesendeten ungültigen Nachrichten veranlassen, dass eine etwas höhere als normale Nachrichtenausfallrate auftritt. Dies kann abgeschwächt werden, wenn die Basisstation die Gründe für einen Nachrichtenausfall bzw. einen Nachrichtenfehler absondern und diese aufgrund einer Verwendung dieses Verfahrens identifizieren kann.
In Bezug auf die comb-Signale werden die zusätzlichen Übertragungen eine geringfügigere Erhöhung bezüglich einer Interferenz zu den DTC-Übertragungen verursachen. Die Interferenz wird durch die folgenden Faktoren abgeschwächt werden:

1. Die comb-Signalübertragungen werden nur auf einen Lokalisierungstrigger hin auftreten. Während es schwierig ist, die Frequenz von Lokalisierungstriggern abzuschätzen, sind die Trigger unter einer Trägersteuerung.
2. Jede comb-Signalübertragung tritt außerhalb der 3-dB-Bandbreite von FSK- oder DQPSK-Symbolen in den benachbarten RF-Kanälen auf.
3. Jede comb-Signalübertragung ist bezüglich der Länge kürzer als ein 4,8-ms-RECC-Wort oder ein 6,7-ms-DCC-Burst, und überlappt daher nur zwei RECC-Worte oder DTC-Bursts pro Endanwenderübertragung.

B. CDMA-Netzwerke
CDMA hat bereits den Vorteil eines Breitbandsignalformats (etwa 1,23 MHz), hat aber den Nachteil eines niedrigeren empfangenen SNR als andere Luftschnittstellenprotokolle. Das empfangene SNR wird häufig sehr viel niedriger während Sprachkanalübertragungen als Steuerkanalübertragungen werden, und zwar aufgrund der in CDMA-Netzwerken verwendeten aggressiven Leistungssteuerung. Daher werden die größten Verbesserungen bezüglich einer Genauigkeit von Lokalisierungsabschätzungen aus mobilfunkunterstützten Aktionen resultieren, die ein empfangenes SNR direkt oder indirekt erhöhen. Die zweitgrößten Verbesserungen werden aus Aktionen resultieren, die zulassen, dass das WLS aufeinander folgende Lokalisierungen eines Mobilfunktelefons, das bei mehreren Frequenzen sendet, durchführt. Dies erhöht die Fähigkeit des WLS, eine Mehrwegeausbreitung zu erfassen und abzuschwächen sowie eine Interferenz oder einen Schwund bzw. ein Fading, was bei einer Frequenz auftreten kann, nicht aber bei einer anderen zu überwinden.
1. Senden auf sowohl einem CDMA-Zugriffskanal als auch auf AMPS-RECC
Hier besteht das Ziel im Liefern von zusätzlichen Übertragungen für das WLS zur Verwendung bei einer Lokalisierungsverarbeitung, wobei die Übertragungen bei unterschiedlichen Frequenzen und mit unterschiedlichen Modulationscharakteristiken auftreten. Da eine Mehrwegeausbreitung und ein Relaisschwund pfad- und frequenzabhängig sind, ermöglicht die Verwendung von unterschiedlichen Frequenzen dem WLS, den Beitrag einer Mehrwegeausbreitung zu dem Lokalisierungsabschätzungsfehler besser zu erfassen und abzuschwächen. Die Verwendung von sowohl einem CDMA-Zugriffskanal als auch einem AMPS-RECC wird typischerweise eine breite (etwa 5 bis 10 MHz) Frequenztrennung zur Verfügung stellen, da diese Kanal typen typischerweise an entgegengesetzten Enden des Trägerspektrums zugeteilt sind. Dieses Verfahren gilt nur für Systeme, bei welchen AMPS-Kanäle noch im Einsatz sind.
Gemäß diesem Verfahren sendet das Mobilfunktelefon auf einen geeigneten Trigger hin eine L3-Nachricht auf einem CDMA-Zugriffskanal. Dieser Nachricht folgt direkt (innerhalb von Millisekunden) eine zweite Nachricht auf einem AMPS-RECC. Die für den AMPS-RECC ausgewählten spezifischen RF-Kanäle sind nicht kritisch; jedoch ist vorgeschlagen, dass das Mobilfunktelefon den AMPS-RECC verwendet, der derselben Zellenstelle und demselben Sektor wie der CDMA-Zugriffskanal zugeordnet ist, der für den Anfangsburst verwendet wird. Die auf dem AMPS-RECC gesendet Nachricht sollte keine gültige Nachricht sein, um zu vermeiden, dass veranlasst wird, dass die Basisstation einen analogen Sprachkanal zuordnet. Die Nachricht kann durch Verwenden eines illegalen bzw. unrichtigen digitalen Farbcodes oder durch Senden einer Nachricht mit einer ungültigen Prüfsumme ungültig gemacht werden. Nach einem Senden des AMPS-RECC kann das Mobilfunktelefon mit einer normalen Verarbeitung fortfahren. Alternativ dazu kann das Mobilfunktelefon, um eine Zeitunterbrechung einer Anrufverarbeitung zu vermeiden, zuerst auf dem AMPS-RECC senden und dann mit einer normalen Sequenz auf dem CDMA-Zugriffskanal fortfahren.
Die Modulationscharakteristiken für AMPS und CDMA sind signifikant unterschiedlich, was in unterschiedlichen Lokalisierungsverarbeitungscharakteristiken resultiert. Zwei oder mehr Übertragungen von demselben Mobilfunktelefon (wenn das Telefon sich nicht signifikant bewegt hat) lassen zu, dass das WLS einen Durchschnitt für die Lokalisierungsabschätzungen von den zwei Übertragungen bildet, was irgendeinen Zufallsfehler entfernt. In diesem Fall wird es deshalb, weil die zwei Übertragungen signifikant entfernt bezüglich von Frequenz- und Modulationscharakteristiken auftreten werden, einen derartigen Vorteil (bezüglich einer Lokalisierungsgenauigkeit) geben, der größer als eine einfache Durchschnittsbildung ist.
Es wird erwartet, dass diese Technik keinerlei bis zu einem minimalen Einfluss auf das drahtlose Netzwerk haben wird, da alle Nachrichten unter Verwendung von existierenden RF-Kanälen und Frequenzzuordnungen gesendet werden. In Abhängigkeit von den Statistiken, die durch die Basisstation gesammelt sind, können die auf dem AMPS-RECC gesendeten ungültigen Nachrichten etwas höhere als normale Nach richtenfehlerzahlen verursachen. Dies kann abgeschwächt werden, wenn die Basisstation die Gründe für einen Nachrichtenfehler absondern und diese aufgrund einer Verwendung dieses Verfahrens identifizieren kann.
2. Senden in einem unbesetzten Spektrum
a. Senden einer Nachricht auf einem unbesetzten PCS-CDMA-Träger
Hier besteht das Ziel wiederum im Bereitstellen deines WLS mit einer CDMA-Übertragung bei hoher Leistung und ohne ein Empfangen einer Interferenz von anderen Mobilfunktelefonen oder ein Veranlassen einer Interferenz bei diesen. Dieser Vorschlag wird für PCS-CDMA-Netzwerke wirken, die ein Spektrum haben, das noch nicht gebildet worden ist. Während dieser Vorschlag eine temporäre Lebensdauer haben kann, kann er eine Zwischenlösung zum Überwinden von Gebieten mit einer niedrigeren Dichte von Zellenstellen bieten. Wahrscheinlich werden drahtlose Träger sowohl CDMA-RF-Träger zu ihrem Spektrum hinzufügen als auch zusätzliche Zellenstellen parallel bilden, da größer werdende Teilnehmerbasen beides vorantreibt.
Gemäß diesem Verfahren sucht das Mobilfunktelefon auf einen geeigneten Trigger hin ein bestimmtes PCS-Frequenzband um das Vorhandensein eines unbesetzten Spektrums zu bestimmen. Ein unbesetztes Spektrum ist als Spektrum innerhalb des bestimmten Frequenzbandes eines bestimmten Trägers definiert, für welchen das Mobilfunktelefon keine CDMA-Pilotkanäle erfassen kann. Als Teil dieses Vorschlags kann ein Algorithmus vorgeschlagen werden, in welchem das Mobilfunktelefon immer in einer bestimmten Vorgabesequenz beginnend bei dem Teil des Bandes sucht, der als letztes einem CDMA-RF-Träger zugeordnet werden wird. Dieser Algorithmus kann entweder fest in dem Mobilfunktelefon sein oder kann unter einer Trägersteuerung heruntergeladen werden. Wenn das Mobilfunktelefon einmal selbst den RF-Kanal gewählt hat, auf welchem es zu senden beabsichtigt, sendet das Mobilfunktelefon dann den beabsichtigten RF-Kanal in einer L3-Nachricht auf einem gültigen Zugriffskanal auf einem CDMA-RF-Träger, der durch das WLS überwacht wird. Dieser Nachricht folgt direkt (innerhalb von Millisekunden) eine oder mehrere Zugriffskanalübertragungen hoher Leistung in dem ausgewählten unbesetztem Spektrum. Dieses Verfahren hat das Potenzial eines Verbesserns von Genauigkeitsabschätzungen auf unter –100 oder unter –50 Fußpegel aufgrund von sowohl der Bandbreite des CDMA-Signals als auch des Leistungspegels, mit welchem es gesendet wird. Es kann jedoch einen Abschwächungsfaktor diesbezüglich geben, dass es eine Korrelation zwischen einem unbesetzten Spektrum und einer geringen Dichte von Zellenstellen geben kann.
b. Senden einer Nachricht in einem unbesetzten 850-MHz-Spektrum
Hier besteht das Ziel im Bereitstellen des WLS mit einer Übertragung bei hoher Leistung und ohne Empfangen einer Interferenz von anderen Mobilfunktelefonen oder ein Veranlassen einer Interferenz zu diesen. Zwei mögliche Lokalisierungen eines unbesetzten Spektrums, das in den CDMA-850-MHz-Bändern verfügbar sein kann, sind folgende: (i) das Schutzband zwischen CDMA-Trägern und AMPS-Kanälen, während ein drahtloser Träger noch AMPS-Kanäle zugeteilt hat, und (ii) das Spektrum, das übrigbleibt, nachdem ein drahtloser Träger alle AMPS-Kanäle entfernt und 9 CDMA-Träger zugeteilt hat.
Gemäß diesem Verfahren sucht das Mobilfunktelefon auf einen geeigneten Trigger hin das 850-MHz-Frequenzband, um das Vorhandensein eines unbesetzten Spektrums zu bestimmen. Ein unbesetztes Spektrum wird als Spektrum innerhalb des bestimmten Frequenzbandes eines bestimmten Trägers definiert, für welchen das Mobilfunktelefon keine CDMA-Pilotkanäle oder AMPS-Kanäle erfassen kann. Als Teil dieses Vorschlags kann ein Algorithmus vorgeschlagen werden, in welchem das Mobilfunktelefon immer in einer bestimmten Vorgabesequenz beginnend bei dem Teil des Bandes sucht, der als letztes zu einem CDMA-RF-Träger zugeordnet sein wird. Dieser Algorithmus kann entweder fest in dem Mobilfunktelefon sein oder kann unter einer Trägersteuerung unter Verwendung eines Dienstes (wie z.B. Mobilfunkmanagementdienste von Phone.com) herunterladen werden. Wenn das Mobilfunktelefon einmal selbst das Spektrum und die Bandbreite des Spektrums, auf welchem es zu senden beabsichtigt, ausgewählt hat, sendet es dann das beabsichtigte Spektrum und die Bandbreite des Spektrums in einer L3-Nachricht auf einem gültigen Zugriffskanal auf einem CDMA-RF-Träger, der durch das WLS überwacht wird. Dieser Nachricht folgt direkt (innerhalb von Millisekunden) eine oder mehrere Übertragungen hoher Leistung in dem ausgewählten und besetzten Spektrum. Die Modulation der Übertragung hoher Leistung würde von der Bandbreite des ausgewählten und besetzten Spektrums abhängen.
Dieses Verfahren hat das Potenzial eines Verbesserns von Genauigkeitsabschätzungen aufgrund sowohl der Bandbreite des gesendeten Signals (welche in dem 200-kHz- bis 300-kHZ-Bereich sein kann) als auch dem Leistungspegel, mit welchem es gesendet wird. Zusätzlich wird erwartet, dass es keinerlei bis zu einem minimalen Einfluss auf das Netzwerk hat, da die Übertragung hoher Leistung in einem unbesetzten Spektrum durchgeführt wird. Dies nimmt an, dass ein Signalformat ausgewählt ist, das nicht in benachbarte CDMA-Träger eindringt.
Schlussfolgerung
Der wahre Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die hierin offenbarten gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise verwendet die vorangehende Offenbarung eines gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiels eines drahtlosen Lokalisierungssystems erklärende Ausdrücke, wie beispielsweise Signalsammelsystem (SCS), TDOA-Lokalisierungsprozessor (TLP), Anwendungsprozessor (AP) und ähnliches, welche nicht derart angenommen werden sollten, dass sie den Schutzumfang der folgenden Ansprüche beschränken, oder auf andere Weise implizieren, dass die erfinderischen Aspekte des drahtlosen Lokalisierungssystems auf die bestimmten Verfahren und Vorrichtungen beschränkt sind, die offenbart sind. Darüber hinaus können, wie es von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden werden wird, viele der hierin offenbarten erfinderischen Aspekte bei Lokalisierungssystemen angewendet werden, die nicht auf TDOA-Techniken basieren. Beispielsweise können die Prozesse, durch welche das drahtlose Lokalisierungssystem die Aufgabenliste, etc. verwendet, auf Nicht-TDOA-Systeme angewendet werden. In solchen Nicht-TDOA-Systemen würden die oben beschriebenen TLPs nicht erforderlich sein, um TDOA-Berechnungen durchzuführen. Gleichermaßen ist die Erfindung nicht auf Systeme beschränkt, die SCSs verwenden, die aufgebaut sind, wie es oben beschrieben ist, und auch nicht auf Systeme, die APs verwenden, die alle Besonderheiten erfüllen, die oben beschrieben sind. Die SCSs, die TLPs und die APs sind im Wesentlichen programmierbare Datensammel- und -verarbeitungsvorrichtungen, die eine Vielfalt von Formen annehmen könnten, ohne von den hierin offenbarten erfinderischen Konzepten abzuweichen. Bei der Vorgabe von schnell sinkenden Kosten für eine digitale Signalverarbeitung und andere Verarbeitungsfunktionen ist es beispielsweise auf einfache Weise möglich, die Verarbeitung für eine bestimmte Funktion von einem der funktionellen Elemente (wie beispielsweise TLP), die hierin beschrieben sind, zu einem anderen funktionellen Element (wie beispiels weise das SCS oder den AP) zu transferieren, ohne den erfinderischen Betrieb des Systems zu ändern. In vielen Fällen ist der Ort einer Implementierung (d.h. des funktionellen Elements), welcher hierin beschrieben ist, lediglich eine Präferenz des Entwicklers und kein hartes Erfordernis. Demgemäß ist es, außer wie es ausdrücklich so beschränkt sein kann, nicht beabsichtigt, dass der Schutzumfang der folgenden Ansprüche auf die oben beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele beschränkt ist.

Claims

Verfahren zur Verwendung in einem drahtlosen Lokalisierungssystem (WLS) beim Lokalisieren einer mobilen drahtlosen Einheit, einschließlich eines drahtlosen Telefons oder eines anderen Sendertyps, welches Verfahren folgendes aufweist: a) Empfangen erster Sendeparameter von einer Basisstation; b) Vergleichen einer Sequenz von durch einen Anwender gedrückten Tasten mit einem Triggerereignis, das innerhalb der drahtlosen Einheit gespeichert ist; und c) wenn die Sequenz von Tasten mit dem Triggerereignis übereinstimmt, dann Verwenden einer modifizierten Sendesequenz zum Beenden des Anrufs mit der mobilen Einheit; dadurch gekennzeichnet, dass die modifizierte Sendesequenz die Erzeugung eines gesendeten Signals durch die mobile drahtlose Einheit aufweist, dessen Bandbreite diejenige übersteigt, die zu den von der Basisstation empfangenen ersten Sendeparametern gehört.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Sendesequenz aufweist, dass die drahtlose Einheit ihre gesendete Leistung um ein vorbestimmtes Maß über eine Leistungspegeleinstellung in Bezug auf die ersten Sendeparametern bis zu einer Einstellung einer maximalen Leistung erhöht.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die modifizierte Sendesequenz aufweist, dass die drahtlose Einheit ihre gesendete Leistung auf die Einstellung einer maximalen Leistung erhöht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Sendesequenz aufweist, dass die drahtlose Einheit eine zusätzliche vorbestimmte Anzahl von Zugriffsuntersuchungen selbst dann aufweist, nachdem die Basisstation einen Empfang der Zugriffsuntersuchungen bestätigt hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Sendesequenz aufweist, dass die drahtlose Einheit selbst dann zusätzliche Felder in der gesendeten Nachricht enthält, wenn diese Felder in den auf Vorwärts- bzw. Hauptkanälen durch die Basisstation rundgesendeten ersten Sendeparametern nicht angefordert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Sendesequenz aufweist, dass die drahtlose Einheit einer gesendeten Nachricht mit einer oder mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten folgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Sendesequenz aufweist, dass die drahtlose Einheit einer gesendeten Nachricht, die auf einem ersten einer Vielzahl von Kanälen gesendet ist, mit einer oder mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten folgt, die auf einem zweiten der Vielzahl von Kanälen gesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das zusätzliche Feld ein Authentifizierungsfeld ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das zusätzliche Feld ein Feld für eine serielle Nummer ist.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das zusätzliche Feld ein Feld für einen mobilfunkunterstützten Kanalzuteilungsbericht ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die eine oder die mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten die Länge haben, die aus den auf den Vorwärts- bzw. Hauptkanälen durch die Basisstation rundgesendeten Sendeparametern bestimmt ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die eine oder die mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten durch Enthalten von zusätzlichen Feldern zu einer längeren Länge modifiziert werden.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die eine oder die mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten die Länge haben, die aus den auf den Vorwärts- bzw. Hauptkanälen durch die Basisstation rundgesendeten Sendeparametern bestimmt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die eine oder die mehreren wiederholten Registrierungsnachrichten durch Enthalten von zusätzlichen Feldern zu einer längeren Länge modifiziert werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 14, wobei das zusätzliche Feld ein Authentifizierungsfeld ist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 14, wobei das zusätzliche Feld ein Feld für eine serielle Nummer ist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 14, wobei das zusätzliche Feld ein Feld für einen mobilfunkunterstützten Kanalzuteilungsbericht ist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 14, wobei das zusätzliche Feld ein Feld für einen Kapazitätsbericht ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der zweite einer Vielzahl von Kanälen derart ausgewählt wird, dass er einer ist, der durch die zweite Basisstation innerhalb eines Hörbereichs der drahtlosen Einheit verwendet wird und für den die drahtlose Einheit den durch diese zweite Basisstation rundgesendeten Vorwärts- bzw. Hauptsteuerkanal empfangen kann.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der zweite einer Vielzahl von Kanälen derart ausgewählt wird, dass er einer ist, für den die drahtlose Einheit keine Vorwärtssteuerkanalaktivität durch irgendeine Basisstation erfassen kann.
Verfahren nach Anspruch 19, wobei die zweite Basisstation dieselbe wie die erste Basisstation, ein anderer Sektor der ersten Basisstation oder eine völlig separate Basisstation sein kann.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die drahtlose Einheit die eine oder mehrere Registrierungsnachrichten senden wird, ohne irgendeine Bestätigung vom drahtlosen Kommunikationssystem zu erwarten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Triggerereignisse permanent in der drahtlosen Einheit gespeichert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Triggerereignisse durch den Anwender in die drahtlose Einheit programmiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Triggerereignisse durch das drahtlose Kommunikationssystem für einen Empfang durch eine Vielzahl von drahtlosen Einheiten rundgesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Aktionen, die während der modifizierten Sendesequenz vorzunehmen sind, permanent in der drahtlosen Einheit gespeichert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Aktionen, die während der modifizierten Sendesequenz vorzunehmen sind, durch den Anwender in die drahtlose Einheit programmiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Aktionen, die während der modifizierten Sendesequenz vorzunehmen sind, durch das drahtlose Kommunikationssystem für einen Empfang durch mehrere drahtlose Einheiten rundgesendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Triggerereignis die gewählten Ziffern "9-1" enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die drahtlose Einheit eine Verschlüsselung deaktiviert, wenn ein Triggerereignis auftritt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die drahtlose Einheit eine Verschlüsselung für alle als Teil der modifizierten Sendesequenz gesendeten Nachrichten deaktiviert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Sendesequenz ein Senden eines EDGE-(erhöhte Datenraten für globale Evolution)-Signals durch die drahtlose Einheit aufweist.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das EDGE-Signal ein 200-kHz-EDGE-Signal ist.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei die mobile Einheit anwendbare PTCHs (EDGE-Paketverkehrskanäle) auf eine Aktivität überwacht, einen leeren PTCH und einen Zeitschlitz auswählt und eine Vielzahl von Frames bzw. Datenübertragungsblöcken sendet.
Verfahren nach Anspruch 34, wobei die mobile Einheit ihre Identität in einer formatierten Nachricht in den Frames bzw. Datenübertragungsblöcken sendet, die auf dem PTCH gesendet sind, und darauf folgend eine Anrufverarbeitung wieder aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Sendesequenz bei einer Gruppe von vordefinierten Kanälen ein Überlagerungs-Breitbandsignal aufweist.
Verfahren nach Anspruch 36, wobei die Gruppe von vordefinierten Kanälen 30-kHz-Kanäle aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Sendesequenz eine Spreizspektrumsübertragung ist, die 21 bis 42 RF-Kanälen überlagert ist, eine Länge von 5 bis 8 Millisekunden hat und in einem Wiederholzyklus von 24 Millisekunden mehrere Male wiederholt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Sendesequenz existierenden AMPS-RECC-Kanälen überlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Sendesequenz einem unbesetzten Spektrum im 1900-MHz-Band überlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mobile Einheit ein Trägerspektrum abtastet und bestimmt, ob das Breitbandsignal existierenden AMPS-RECC-Kanälen oder einem unbesetzten Spektrum im 1900-MHz-Band zu überlagern ist, und dann eine RDATA-L3-Nachricht sendet, die die beabsichtigten Kanäle anzeigt, die für eine Übertragung zu verwenden sind.
Verfahren nach Anspruch 41, wobei dann, wenn AMPS-RECC ausgewählt ist, die mobile Einheit einen ungültigen AMPS-RECC-Burst sendet, dem die modifizierte Sendesequenz folgt.
Verfahren nach Anspruch 41, wobei dann, wenn ein unbesetztes Spektrum ausgewählt ist, die mobile Einheit noch einen ungültigen AMPS-RECC-Burst im unbesetzten Spektrum sendet, dem die modifizierte Sendesequenz folgt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Sendesequenz durch eine Energie charakterisiert ist, die komplementär zu der Energie in entweder AMPS- oder TDMA-Signalen angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei die modifizierte Sendesequenz in Breitbandlücken zwischen Kanälen eines IS-136B-Signals mit Symbolen mit einer 3-dB-Bandbreite von 24,3 kHz und Bandbreitenlücken zwischen benachbarten Kanälen gesendet wird.
Verfahren nach Anspruch 44, wobei die modifizierte Sendesequenz ein comb-Signal bzw. Kammsignal ist.
Verfahren nach Anspruch 46, wobei die mobile Einheit eine RDATA-L3-Nachricht sendet, die die mobile Einheit identifiziert, der das comb-Signal folgt, wobei das comb-Signal eine Reihe von Schmalbandübertragungen von weniger als etwa 1 kHz zentriert an RF-Kanalgrenzen eines AMPS-RECC- oder TDMA-DTC-Frequenzplans aufweist.
Verfahren nach Anspruch 46, wobei das comb-Signal Übertragungen in einem festen Frequenzmuster aufweist.
Verfahren nach Anspruch 46, wobei das comb-Signal Übertragungen in einem Frequenzmuster aufweist, das von einer Zellenseite heruntergeladen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Sendesequenz Sendungen auf sowohl einem CDMA-Zugriffskanal als auch einem AMPS-RECC aufweist.
Verfahren nach Anspruch 50, wobei die Verwendung von sowohl dem CDMA-Zugriffskanal als auch dem AMPS-RECC eine Frequenztrennung von etwa 5 bis 10 MHz zur Verfügung stellt.
Verfahren nach Anspruch 51, wobei die mobile Einheit eine L3-Nachricht auf dem CDMA-Zugriffskanal sendet, der eine zweite Nachricht auf dem AMPS-RECC folgt.
Verfahren nach Anspruch 52, wobei die mobile Einheit den AMPS-RECC verwendet, der derselben Zellenseite und dem Sektor wie der CDMA-Zugriffskanal zugeordnet ist, der für einen anfänglichen Burst verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 53, wobei die auf dem AMPS-RECC gesendete Nachricht eine ungültige Nachricht ist, um dadurch zu vermeiden, dass veranlasst wird, dass die Basisstation einen analogen Sprachkanal zuordnet.
Verfahren nach Anspruch 54, wobei die Nachricht durch Verwenden eines illegalen digitalen Farbcodes ungültig gemacht wird.
Verfahren nach Anspruch 54, wobei die Nachricht durch Senden einer Nachricht mit einer ungültigen Prüfsumme ungültig gemacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Sendefrequenz Übertragungen auf einem unbesetzten PCS-CDMA-Träger aufweist.
Verfahren nach Anspruch 57, wobei die mobile Einheit ein bestimmtes PCS-Frequenzband sucht, um das Vorhandensein eines unbesetzten Spektrums zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 58, wobei das unbesetzte Spektrum als Spektrum innerhalb des bestimmten Frequenzbandes eines bestimmten Trägers identifiziert wird, für welchen die mobile Einheit keine CDMA-Pilotkanäle erfassen kann.
Verfahren nach Anspruch 59, wobei dann, wenn die mobile Einheit einmal den RF-Kanal ausgewählt hat, auf welchem zu senden ist, die mobile Einheit eine L3-Nachricht auf einen gültigen Zugriffskanal auf einem CDMA-RF-Träger sendet.
Verfahren nach Anspruch 60, wobei der L3-Nachricht eine oder mehrere Zugriffskanalübertragungen hoher Leistung im ausgewählten unbesetzten Spektrum folgen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die modifizierte Sendefrequenz Sendungen bzw. Übertragungen in einem unbesetzten 850-MHz-Spektrum aufweist.
Verfahren nach Anspruch 62, wobei die Sendungen der neuen modifizierten Sendesequenz ein Schutzband zwischen CDMA-Trägern und AMPS-Kanälen belegen.
Verfahren nach Anspruch 62, wobei die Sendungen der modifizierten Sendesequenz ein Spektrum belegen, das übrig bleibt, nachdem AMPS-Kanäle entfernt worden sind.
Verfahren nach Anspruch 62, wobei die mobile Einheit das 850-MHz-Frequenzband sucht, um das Vorhandensein eines unbesetzten Spektrums zu bestimmen, das als Spektrum innerhalb des bestimmten Frequenzbandes eines bestimmten Trägers identifiziert ist, für welchen das Mobilfunktelefon keine CDMA-Pilotkanäle oder AMPS-Kanäle erfassen kann.
Verfahren nach Anspruch 65, das einen Algorithmus aufweist, durch welchen die mobile Einheit in einer bestimmten Vorgabesequenz beginnend mit dem Teil des Bandes sucht, der einem CDMA-RF-Träger als letztes zugeordnet sein wird.
Verfahren nach Anspruch 66, wobei der Algorithmus in der mobilen Einheit fest ist.
Verfahren nach Anspruch 66, wobei der Algorithmus unter einer Trägersteuerung heruntergeladen wird.
Verfahren nach Anspruch 66, wobei dann, wenn die mobile Einheit einmal das Spektrum und die Bandbreite des Spektrums ausgewählt hat, bei welcher sie zu senden beabsichtigt, sie dann das beabsichtigte Spektrum und die beabsichtigte Bandbreite des Spektrums in einer L3-Nachricht auf einem gültigen Zugriffskanal auf einem durch das drahtlose Lokalisierungssystem überwachten CDMA-RF-Träger kommuniziert.
Verfahren nach Anspruch 63, wobei der L3-Nachricht direkt eine oder mehrere Sendungen hoher Leistung in dem ausgewählten unbesetzten Spektrum folgen.
Drahtloses Lokalisierungssystem, das eine drahtlose Einheit unter Verwendung einer modifizierten Sendesequenz lokalisieren kann, wobei die modifizierte Sendesequenz eine von der drahtlosen Einheit unter Verwendung von Sendeparametern gesendete Nachricht aufweist, die unterschiedlich von ersten Sendeparametern sind, die auf dem Vorwärtssteuerkanal durch die Basisstationen in einem zugehörigen drahtlosen Kommunikationssystem rundgesendet sind; dadurch gekennzeichnet, dass die modifizierte Sendesequenz die Erzeugung eines gesendeten Signals durch die mobile drahtlose Einheit aufweist, dessen Bandbreite diejenige übersteigt, die zu den von der Basisstation empfangenen ersten Sendeparametern gehört.