JP4542092B2 - 無線通信においてリピーターの使用を決定するための方法及び装置 - Google Patents
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Description
多くのリピーターは、データ内容、またはリピーターが反復する信号の変調スキームを変更しないように設計されるだけでなく、リピーターが受信される信号の最も近いソースであることを受信機が決定できるように識別情報を積極的に提供するように設計されていない。いくつかのリピーターは、そのような識別情報を提供するかもしれないが、いくつかの受信機はその識別情報を認識する能力を備えていないかもしれない。いずれにしても、受信された信号が反復されたことを決定する、およびおそらくそのような信号が反復されたことを決定するための方法は有用かもしれない。
特定のリピーターによって搬送される別個の信号の合成物に基づくリピーターの署名は、データ内容または反復される信号の変調に明示的な変更を必要とするかもしれないが、その必要はない。ドナーアンテナのようなリピータードナーソースからの信号入力は、別個の信号の組合せを含んでいてもよい(または含むように変更してもよい)。パターンまたは、認識可能な信号の組み合わせが、特定のリピーターによって搬送される複合信号内に予測可能に存在するなら、受信機におけるそのような組み合わせのパターンの認識は、複合信号および実際には、複合信号の各構成要素は、リピーターを介して搬送されたという結論を支持してもよい。
多くの異なる認識可能な特性が既存の信号に利用可能である、または将来の信号において開発されてもよい。例えば、多くのデータ送信はデータをパケットで送信し、各ヘッダーは、識別するヘッダー情報を有する。多くのデータ送信はまた、バーストでデータを送信し、各バーストは、関連するペイロード情報の復号を容易にするために信号タイミングを合わせるために部分的に使用されるプリアンブルを前に付けてもよい。AM、FMおよびSSB信号は、周期的タイミング信号のような特別のマーカーを含んでいてもよく、単にそれらの周波数成分に基づいて独立して区別可能であってもよい。CDMAセルラー電話基準は、一時的に同期されるパイロット信号を現在要求する。そして、そのようなパイロット信号を生成する基地局セクターは、パイロット信号パターン内のタイムオフセットに基づいて区別してもよい。多くのシステムは、基準と同期した、例えば、全地球測位システム(GPS)によって提供される時間表示に同期した所定の時間位置における特徴を有する信号を送信する。信号間の相対的なタイミング、および所定の信号内の特徴の相対的タイミングもまた、識別する情報を提供してもよい。
多くの異なるタイプの無線通信は、受信機により要求される、しばしばパイロットワードまたはパイロットシーケンスと呼ばれる、シンボルシーケンスを周期的に送信する。そのようなパイロットシーケンスはデータのバーストに対するプリアンブルとして含まれているかもしれないし、またはペイロードデータ内に配置されるかもしれないし、または単独で送信されるかもしれない。要求されるパイロットシーケンスを有した受信される信号の相関は、相対的な信号強度または品質の測定値を決定するために使用されてもよい、そして相関ピークはまた、そのようなパイロットシーケンスの一時的な位置の表示を供給してもよい。
図4は、時間に対する相関ピークをマイクロ秒で示す。相関ピークは、図1において図解される構成において、MS1 114により得られるかもしれない。基準ピーク402は、t(0)を確立することとして取り扱ってもよく、移動局の内部クロックは、基準ピーク402に同期してもよい。ピーク402は、BS1 106(図1)のセクター「c」から送信されたパイロット信号を反映する。BS1 106のセクターcによって送信されたPNコードは、この例証のために便宜的に、PNOffset(0)にある。BS2のセクター[a」および「c」はそれぞれPNOffsets1および2においてパイロット信号を送信する。それにより、BS1 106のセクター「c」からのPNOffset(0)におけるシーケンス送信に比べて、それぞれ64チップおよび128チップ遅延された時間でそれぞれのシーケンス送信が始まる。そのため、BS2 116のセクター[a」および「c」からのパイロットシーケンス送信に対応する相関ピークは、PNOffsets(または送信時間遅延)により、それぞれ64チップおよび128チップ(52.1および100.2Rs)だけt(0)に続く。対応する相関ピークは、BS1 106からの信号移動時間に比べて、BS2 116からのより長い信号移動時間によりさらに遅延される。MS1 114は、BS1 106から300mのところにあり、そこから、信号はLOS(視野方向)移動により到着し、従って、1μsの信号移動遅延に対応し、BS2 116から600mのLOSであり、相関ピーク404および406がそれぞれ52.1および104.2μsだけ相関ピーク402に続くように、BS1 106からの基準信号に比べて、BS2 116からの信号に対して1μsの余分な移動時間を結果として生じる。次に、BS3 118のセクター「a」はPNOffset 3(192チップ、したがって156.3μs遅延)でパイロット信号を送信する。また、BS3 118からMS1 114までのLOS信号パスは500mの長さ(1.7μsの合計移動)である。従って、対応する相関ピーク408はt(0)の後の156.3μsで現れるであろう。208.4μs遅延された相関ピーク410は、900mの距離(2μs付加された遅延)であるPNOffset 4(208.4Rs遅延)を用いてBS4(図示せず)のセクター「b」からMS1 114により受信されるパイロット信号を反映する。260.5μsの遅延における相関ピーク412は、1050m離れて位置し(2.5μsの余分な移動遅延)、PNOffset5(260.5μs遅延)を使用するBS5(図示せず)のセクター「b]からのパイロット信号による。PNOffsetsは例証を簡単にするために、相関ピークの時間範囲を圧縮するように選択される。異なる基地局セクターは、512の利用可能なPNOffsetsのうちのいずれかを割り当ててもよい。
ピーク502:0μsにおいて15dB;
ピーク512:(反復される)0.5μsにおいて50dB;
ピーク504:53.1μsにおいて5dB;
ピーク514:53.6μsにおいて20dB;
ピーク506:105.2μsにおいて4dB;
ピーク516:105.7μsにおいて19dB;
ピーク508:158μsにおいて8.3dB
ピーク518:158.5μsにおいて33.3dB
ピーク520:210.8μsにおいて25.7dB;
およびピーク522:263.4μsにおいて18.7dB。
ピーク602:0μsにおいて5dB;
ピーク612(残りのすべてがそうであるように反復される)0.5μsにおいて45dB;
ピーク614:53.6μsにおいて10dB;
ピーク616:105.7μsにおいて9dB;
ピーク618:158.5μsにおいて28.3dB
ピーク620:210.8μsにおいて20.7dB;
およびピーク622:262.9μsにおいて13.7dB
MS2 112が、直接信号がほとんど減衰されないビルの屋上に配置されるなら、相関ピーク星座は、相関ピーク402、404、406、408、410および412に相当する(図4を参照して)大きなピークを含むであろう。したがって、ドナーアンテナ102、増幅器108およびサーバーユニット110を含むリピーターのサービスエリア内では、MS2 112をビル104の異なる位置に配置することは、MS2 112に対して得られる異なる相関ピーク星座を結果として生じるであろう。しかしながら、反復された送信による相関ピークは、互いに相対的に固定された関係を維持するが、一方非反復された相関ピークは、相対位置において変化する。
リピーター署名は、いくつかの方法のいずれかによってrATOA星座内の情報から導き出してもよい。一つによれば、ほぼ同じ遅延により他の相関ピークに続く多数の相関ピークの存在は、遅延されたピークが、リピーターを介して移動する信号に寄与可能な過度の遅延を経験したことを示唆する。例えば、図5に示される情報はこの観点から反復してもよく、受信機がリピーターサーバーの範囲内にあるという独立した証拠が無いとして、後に到着する信号がリピーターを介して到着したという結論を出してもよい。他の技術によれば、rATOA星座のピークはそのような受信される信号の三角測量と一致する受信機の場所を決定するために分析されてもよい。受信機の結果として生じる明白な位置を与えられて、受信された信号の実際の信号強度は、そのような場所において予測されるであろう信号強度と比較してもよい。実際の信号強度がそのような場所で合理的に予測することもあり得る強度より実質的に高いなら、そのような信号はリピーターを介して到着したと結論づけてもよい。さらに他の技術によれば、複数の受信機からの情報(または異なる時間と場所だが同じ受信機において受信された信号)は、比較してもよい。実質的に一定の相対位置を維持するこれらの相関ピークは、他の相関ピークが相対位置に実質的に変化するとき、共通のリピーターを介して送信された信号によると推定してもよい。「実質的に一定の相対位置」は、例えば、1セットの相関ピーク間の相対信号強度(rSS)および相対的なTOA(rTOA)が実質的に一定であることを意味してもよい。
図7は、上述したように、「リピーター署名」700を作り、対象となる受信機から導き出されたrATOAと比較するプロセスを図解する。実際的な実施では、もちろん、グラフ的に記載される機能は、熟練工により容易に開発されるであろう等価な数値比較により実行される可能性が高いであろう。署名700の基準ポイントは、ウィンドウ724、726、728、730、732および734の中心内のポイントによりグラフ的に表される。このポイントはそれぞれ、例えば、図6の反復される信号相関ピークの相対位置に一致する、(dB/μsで)0/0、−30/53.6、−31/105.7、−16.7/158.5、−24.3/210.8および−31.3/263.4において位置する。破線は、基準ポイント間の関係が固定であることを例証するために署名700の基準点を連結する。更に、リピーターサーバーユニット110(図1)の範囲内にある受信機のrATOAにおいて相関ピークが予測されるであろう領域を示すために各基準ポイントについてウィンドウが配置される。そのようなウィンドウの適切なサイズは、採用されるシステムの経験的な特性に依存するであろうが、例証のためにウィンドウは、各基準ポイントから+/−0.4μsおよび+/−2.5dB拡張する。
多くの通信システム、特にセルラー電話システムが多数のリピーターを採用する。上で記載した相関ピーク星座のように、受信機が受信する信号について受信機により導き出される情報は、多くの可能な異なるリピーター署名と比較する必要があるかもしれない。従って、リピーターについての情報のデータベースを開発することは有用であろう。そのようなデータベースは、最初に様々なリピーターのための署名基準を含むであろう。それは、(受信された信号情報と比較されるとき)、反復された信号が受信されたことを決定するために、そして(使用される特性に依存して)恐らく、どの特定の信号が反復されたかを識別するために十分かもしれない。そのようなデータベースはもちろん、各リピーターの位置および/または幾何学図形のように、さらに多くの情報を含んでいてもよい。リピーター署名と一致する報告された信号のヒストリーは、維持してもよく、リピーター署名が経時的変化をするなら、リピーターを自動的に更新するために使用してもよい。そのようなデータベースは中心に維持してもよく、必要に応じて関連部分内の受信機に送ってもよい。データベースが、中心に(すなわち、受信機以外の通信システム位置に)維持されるなら、問題になっている受信機からの信号情報をそのようなデータベースに関連するまたは接続されたコンピューター設備に単に搬送することは、便利かもしれない。例えば、受信機は、相関ピーク星座を発生してもよく、次に、そのような星座を中央処理設備に搬送してもよい。中央処理設備では、受信された信号のいくつかが反復されるかどうか決定するために必要ならば比較を行ってもよい。
受信された信号の一部が、特定のリピーターを介して送信されたとして識別されたとき、リピーターに関するさらなる情報は、そのような信号を位置決めの目的のために使用することを可能にしてもよい。コンピューターシステムが、TOAのような受信された信号についての特性に基づいて受信機の位置を計算するように構成されるなら、ある信号がリピーターを介して到着したという事実は、位置決めのためのそのような特性の使用を無効にするかもしれない(なぜなら経路がダイレクトではないので)。しかしながら、リピーターによって生じた過度の信号遅延を含む実際の経路が識別されるなら、位置決めを推定するための計算で支援するためにそのような実際の経路の観点から解釈し直してもよい。リピーターを介して到着したと決定されるこれらの信号は、そのような計算から省略してもよく、「再構成された」信号特性は、置き換えられてもよい。例えば、再構成された信号は、ソースからリピーターサーバーアンテナへの各信号のための周知の遅延を測定された遅延から減算してもよい。すべてのそのような計算の平均は、リピーターサーバーアンテナから受信機への遅延の表示を供給するであろう。最後に、リピーターサーバーアンテナの地理的位置を、サーバーから受信機への計算された遅延と一緒に使用し、位置を計算するのに使用する再構成されたデータを作成してもよい。
署名は、リピーターを介して送信された信号からただちに推定されるとは限らないかもしれない。例えば、図2を参照すると、ドナーアンテナ204は、指向性が高いので、BS3 210のセクター「a」からの信号以外の信号は、実際には、リピーター212に到着しない。たまたま、BS3 210のセクター「b」からの信号230が付近の物体(例えば、障害物232)からドナーアンテナ204に反射されるなら、そのような信号は、リピーター212のための署名の一部を形成するために使用できるかもしれない第2の信号を構成するかもしれない。しかしながら、これらの2つの信号でさえも、(MS1 222のような受信機によって受信される)信号が反復されるか否かを確実に決定するためにリピーター署名に対して十分でないかもしれない。そのような場合、単に、リピーター署名以外の情報を考察することは有用かもしれない。例えば、そのような他の情報は、特に複数のそのような「早くて弱い」/「遅くて強い」ピーク対が識別されるなら、(BS3のセクター「a」からのような)実質的に弱い信号は、より強い信号前に到着するという考察を含んでいてもよい。
Claims (23)
- リピーターを介して信号が受信機に到着したことを決定する方法であって、
a) 無線受信機で信号を受信することと;
b) 所定のパターンを前記受信された信号から導き出された情報と比較することと、なお、前記受信された信号から導き出された情報は、複合信号の信号成分についての信号パラメータの星座(constellation)を備え、かつ、前記信号パラメータの星座は、前記複合信号の各々についての信号強度の表示および到達時間の表示を含む;
c) 前記受信された信号から導き出された情報と一致する前記所定のパターンに基づいて、前記受信された信号の少なくとも一部がリピーターを介して移動したことを決定することと;
を備えた方法。 - 前記所定のパターンは、基地局送信機の一次送信信号と、異なる二次信号が混合されて成る複合信号を反映する、請求項1の方法。
- 前記異なる二次信号は、別個の基地局送信機から取得した信号である、請求項2の方法
。 - 前記所定のパターンは、別個の基地局送信機から取得された信号の到着時間の相互関係を反映する、請求項1の方法。
- 前記所定のパターンは、別個の基地局送信機から取得された信号の相対強度を反映する、請求項1の方法。
- 前記所定のパターンは、さらに、多数の異なる基地局送信機からの信号の相対到着時刻を反映する、請求項5の方法。
- 前記信号は、セルラー電話システムの複数の異なる基地局から同期して送信されたパイ
ロット信号である、請求項6の方法。 - 信号がリピーターを介して受信機に到着したことを決定する装置であって、
a) 受信された無線信号から情報を導き出すように構成された受信機と;
b)前記受信機と通信し、
i) 前記受信された信号から導き出された情報を、記憶された所定のパラメータセットと比較し、なお、前記所定のパラメータセットは、複合信号の信号成分についての信号パラメータの星座(constellation)を備え、かつ、前記信号パラメータの星座は、前記複合信号の各々についての信号強度の表示および到達時間の表示を含む;
ii) 前記所定のパラメータセットが前記受信された信号から導き出された前記情報の適切な一部を記載するなら、前記受信された信号の少なくとも一部がリピーターを介して到着したことを決定する、
ように構成された処理システムと;
を備えた装置。 - 前記導き出された情報は、前記受信された信号内の別個のパイロットシーケンスの到着の相対時刻を反映する、請求項8の装置。
- 前記導き出された情報は、前記受信された信号内の別個のパイロットシーケンスの相対信号強度を反映する、請求項8の装置。
- 前記別個のパイロットシーケンスは、別個の基地局送信機により送信されたパイロットシーケンスを含み、前記導き出された情報は、前記別個のパイロットシーケンスの到着の相対時刻を反映する、請求項10の装置。
- 前記所定のパラメータの記憶されたセットは、基地局送信機の一次送信信号を、異なる二次信号と混合することにより成る複合信号を反映する、請求項8の装置。
- 前記受信された信号から導き出された前記情報は、別個の信号ソースからの多数の信号の各々についての到着時間と相対的信号強度を含む、請求項8の装置。
- 前記受信機は、CDMA信号を処理するように構成されたGPS可能なセルラー電話ハンドセットであり、前記多数の信号は、異なるCDMA基地局の送信機からのパイロット信号を含み、前記相対的信号強度は、合計信号により分割されるチップエネルギーに関連する、請求項13の装置。
- リピーターを介して信号が受信機に到着したことを決定するための所定のパターンを有するデータベースを作成する方法であって、
a) 無線受信機で信号を受け取ることと;
b) 前記受信された信号から導き出された情報内のパターンを識別することと、なお、前記受信信号から導き出された情報は、複合信号の信号成分についての信号パラメータの星座(constellation)を備え、かつ、前記信号パラメータの星座は、前記複合信号の各々についての信号強度の表示および到達時間の表示を含む;
c) 前記識別されたパターンを記載するパラメータを、前記データベース内の基準リピーター署名として記憶することと;
を備えた方法。 - 前記ステップb)は、さらに、前記複合信号内で複数の成分信号ペアを識別し、各ペアは、起こりうるリピーターの余分な遅延により、分離された時刻に到着することを備える、請求項15の方法。
- 前記ステップb)は、さらに、
i) 第1のセットの成分信号のパラメータから前記無線受信機の位置についての情報を導き出すことと、および
ii) 第2の成分信号のセットのパラメータが前記導き出された無線受信機の位置と一致しないことを決定することと、
を備える、請求項15の方法。 - 前記無線受信機はリピーターサーバーのサービスエリア内にあり、前記ステップb)は、
さらに、前記受信された信号から導き出された情報を、前記リピーターサーバーの前記サービスエリア内に異なって位置する受信機によって受信された信号から導き出された以前の情報と比較することを具備する、請求項15の方法。 - 前記既存の署名に関連するリピーターのサービスエリア内にあるべき前記既存の署名に一致することに基づいて決定された受信機によって受信された信号から導き出された情報に基づいて、前記データベース内の既存の署名を改訂することをさらに備えた、請求項15の方法。
- リピーターを介して信号が受信機に到着したことを決定するための所定のパターンを有したデータベースを作成する装置であって、
a) 受信された無線信号から情報を導き出すように構成された受信機と;
b) 処理システムであって、
i) 前記受信機から導き出された前記情報を取得し、なお、前記受信信号から導き出された情報は、複合信号の信号成分についての信号パラメータの星座(constellation)を備え、かつ、前記信号パラメータの星座は、前記複合信号の各々についての信号強度の表示および到達時間の表示を含む、
ii) 前記導き出された情報を解析して前記導き出された情報の少なくとも一部のパターンを識別し、および
iii) 次に受信される信号がリピーターを介して到着されるかどうかを決定するために前記識別されたパターンの記載をリピーター署名基準パターンとしてデータベースに記憶する、処理システムと;
を備えた装置。 - 前記処理システムは、さらに、
i) 成分信号の第1のセットのパラメータから、無線受信機の位置についての情報を導き出し、および
ii) 成分信号の第2のセットのパラメータが前記導き出された無線受信機の位置と一致しないことを決定する、
ように構成される、請求項20の装置。 - 前記受信機は、リピーターのサーバーのサービスエリア内に位置するように知られており、前記処理システムは、さらに、前記受信機から受信された信号から導き出された情報を、前記リピーターのサービスエリア内に異なって位置する受信機により受信された異なる信号から以前に導き出された情報と比較するように構成される、請求項20の装置。
- 前記処理システムは、さらに、
i) 対象となる受信機により受信された信号から導き出された情報を前記データベースの既存のリピーター署名と比較することにより、前記リピーターのサービスエリア内に前記対象となる受信機があることを決定し、および
ii) その後、前記対象となる受信機の前記導き出された情報を使用して前記既存のリピーター署名を変更するように構成される、請求項20の装置。
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