NO326457B1 - Fremgangsmate og anordning for a stedfeste en mobilabonnent i et CDMA kommunikasjonssystem - Google Patents

Description

Fremlagte oppfinnelse er generelt i området for spredt spektrum kodedivisjon multiple aksess (CDMA) kommunikasjonssystemer. Mer spesielt, er den foreliggende oppfinnelsen i området for en anordning og fremgangsmåte som bestemmer den geografiske plasseringen til en abonnentenhet i et CDMA kommunikasjonssystem.

Trådløse systemer som er i stand til å stedfeste en abonnent er umiddelbart kjent i den kjente teknikk. En trådløs teknikk bruker det globale posisjoneringssystemet (GPS). I GPS, vil kommunikasjonshåndsettet motta data utsendt kontinuerlig fra de 24 NA VST AR satellittene. Hver satellitt sender data som indikerer satellittens identitet, plassering av satellitten og tidspunktet som meldingen ble sendt. Håndsettet sammenligner tiden hvert signal var mottatt med tiden som det var sendt for å bestemme avstanden til hver satellitt. Ved å bruke den bestemte avstanden mellom satellittene og håndsettet sammen med plasseringen av hver satellitt, kan håndsettet gjøre en triangulering og finne sin posisjon og gi informasjonen til en kommunikasjonsbasestasjon. Imidlertid vil det å inkorporere en GPS i en abonnentenhet øke kostnaden.

En annen abonnentstedfestnmgsteknikk blir fremlagt i US patent nr. S7323S4. En mobiltelefon bruker tidsdivisjon multiple aksess (TDMA) som sitt trådløse grensesnitt og her plassert innenfor en mangfold av basestasjoner. Mobiltelefonene måler den mottatte signalstyrken fra hver av basestasjonene og sender hver styrke til hver respektive basestasjon. I en mobiltelefonsentral vil de mottatte signalstyrkene fra basestasjonene bli sammenlignet og prosessert. Resultatet gir avstandene mellom mobiltelefonen og hver basestasjon. Ut i fra disse avstander kan plasseringen til mobiltelefonen bli beregnet.

Trådløse kommunikasjonssystemer bruker spredt spektrum modulasjonsteknikker og er økende i sin popularitet. I kodedivisjon multiple aksess (CDMA) systemer blir data sendt ved å bruke en vid båndbredde (spredt spektrum) ved modulering av data med en pseudo tilfeldig bitvis kodesekvens. Fordelen oppnådd er at CDMA systemer er mer motstandsdyktige mot signalødeleggelse og interfererende frekvenser i den utsendte veien i forhold til kommunikasjonssystemer som bruker mer vanlige tidsdivisjon multiple aksess (TDMA) eller frekvens divisjon multiple aksess (FDMA) teknikker.

EP 0 865 223 A2 er en posisjonsestimeringsmåte for et cellulært mobilt system. En første og en andre signalfrekvens blir utvekslet mellom mobilstasjonen og basestasjonen. Disse signalene kan være CDMA signaler. En faseforskjell mellom den første og andre sekvensen blir brukt til å bestemme en avstand mellom mobilen og basestasjonen. Ved å bruke flere basestasjoner vil posisjonen kunne estimeres ved å bruke triangulering.

US patent nr. 5600706 er et posisjonssystem som bruker en avstandsbestemmelse i et CDMA system. Systemet bruker pilotsignaler og tidsforskjellene for mottak (TDOA) og absolutt tidspunkt for mottak (TOA) i posisjonsbestemmelsen.

WO 98/18018 fremlegger en stedfestelse av en mobilterminal ved å bruke to antenner i en gruppeantenne i et tidsdivisjon multiple aksess kommunikasjonssystem. En faseforskjell i signalet mottatt i de to antennen blir brukt til å bestemme en vinkel fra senterlinjen av antennene til den mobile terminalen. Mottatte signalstyrker blir brukt til å estimere terminalens avstand. Terminalens posisjon blir bestemt ved å bruke den bestemte vinkelen og avstanden.

WO 97/47148 fremlegger en bestemmelse av posisjon til en mobilterminal i et cellulært system. Et signal blir sendt ved lavt effektnivå. Effektnivået blir temporært økt. Signalet utsendt med det økte effektnivået blir brukt for å lage en posisjonsmåling av terminalen.

US patent nr. 5736964 fremlegger et CDMA system for stedfesting av en kommunikasjonsenhet. En basestasjon sender en stedfestelsesforespørsel til enheten. Enheten sender tiden for mottaket av meldingen til basestasjonen. En gruppe av basestasjoner vil også bestemme et mottakstidspunkt av en symbolsekvens i enhetens utsendelse. Ved å bruke tidsmålingene, kan plasseringen til enheten bli bestemt.

US patent nr. 5506864 fremlegger et system for å bestemme en avstand mellom en basestasjon og en fjerntliggende enhet i et CDMA system. Basestasjonen sender et base CDMA signal til den fjerne enheten. Den fjerne enheten sender et fjernt CDMA signal til basestasjonen. Det fjerne CDMA signalet har sin tidsinformasjon synkronisert med det mottatte base CDMA signalet. Basestasjonen bestemmer avstanden til den fjerne enheten ved å sammenligne den bitvis kodede sekvensen til det utsendte base CDMA signalet og det mottatt fjerne CDMA signalet.

Derfor eksisterer et behov for en nøyaktig stedfestelse av en mobilabonnent i et system som bruker data som allerede er tilgjengelige i et eksisterende CDMA kommunikasjonssystem.

Figur 1 er en illustrasjon av et forenklet CDMA system i den kjente teknikk.

Figur 2 er en illustrasjon av et CDMA system i den kjente teknikk.

Figur 3 er et blokkdiagram med hovedkomponenter i et kjent CDMA system.

Figur 4 er et blokkdiagram med komponenter av et CDMA system i den kjente teknikk. Figur 5 er en illustrasjon av et globalt pilotsignal og et tilordnet pilotsignal som blir kommunisert mellom en basestasjon og en abonnentenhet. Figur 6 er et blokkdiagram av en første utførelse av den foreliggende oppfinnelsen ved å bruke i det minste tre basestasjoner. Figur 7 er en illustrasjon av stedfesting av en abonnentenhet ved å bruke den første utførelsen av den foreliggende oppfinnelsen med i det minste tre basestasjoner. Figur 8 er et blokkdiagram av en andre utførelse av den foreliggende oppfinnelsen som viser komponenter brukt i en abonnentenhet. Figur 9 er en illustrasjon av stedfestelse av en abonnentenhet ved å bruke den andre utførelsen av den foreliggende oppfinnelsen med to basestasjoner. Figur 10 er en illustrasjon av stedfestelse av en abonnentenhet ved å bruke den andre utførelsen av den foreliggende oppfinnelsen med mer enn to basestasjoner. Figur 11 er en detaljert illustrasjon av den tredje utførelsen av den foreliggende oppfinnelsen som har en basestasjon med multiple antenner. Figur 12 er en illustrasjon av den tredje utførelsen som har en basestasjon med multiple antenner.

Figur 13 er et blokkdiagram av komponentene brukt i den tredje utførelsen.

Figur 14 er en illustrasjon av en multivei.

Figur 15 er en graf av en typisk impulsrespons i multiveikomponenter.

Figur 16 er et blokkdiagram med komponenter i en fjerde utførelse med korreksjoner for multivei.

Den foretrukne utførelsen vil bli beskrevet med referanse til tegningsfigurene hvor like sifre representerer like elementer gjennom hele beskrivelsen.

Vist i figur 1 er et forenklet CDMA kommunikasjonssystem. Et datasignal med en gitt båndbredde blir blandet med en spredekode generert av en pseudotilfeldig bitvis kodesekvensgenerator som produserer et digitalt spredt spektrumsignal. Ved mottak vil dataene bli reprodusert etter korrelasjon med den samme pseudotilfeldige bitvise kodesekvens brukt under utsendelse av dataene. Hver annet signal innenfor båndbredden til utsendelsen opptrer som støy til signalet som blir gjenvunnet fra spredningen.

For tidssynkronisering med mottakeren vil et umodulert pilotsignal være påkrevd for hver sender. Pilotsignaler tillater de respektive mottakerne å synkroniseres med en gitt sender og dermed å tillate gjenvinning av det spredte trafikksignalet i mottakeren.

I et typisk CDMA system vil basestasjonen sende globale pilotsignaler til alle abonnentenhet ene innenfor sitt kommunikasjonsområde for å synkronisere utsendelsene i en forover retning. I tillegg til noen CDMA systemer, for eksempel et B-CDMA™ system vil hver abonnentenhet sende et unikt tilordnet pilotsignal for å synkronisere utsendelser i motsatt retning.

Figur 2 illustrerer et CDMA kommunikasjonssystem 30. Kommunikasjonssystemet 30 består av et mangfold av basestasjoner 36i, 362. • -36n. Hver basestasjon 36i,362...36n er i trådløs kommunikasjon med et mangfold av abonnentenheter 40i, 402. • -40a som kan være faste eller mobile. Hver abonnentenhet 40i, 402. • -40n kommuniserer med enten den nærmeste basestasjonen 36i eller basestasjonen 36i som gir den sterkeste kommunikasjonssignalet. Hver basestasjon 36i, 362. • -36n er i kommunikasjon med andre komponenter i kommunikasjonssystemet 30 som vist i figur 3.

En lokal sentral 32 er i senteret for kommunikasjonssystemet 30 og kommuniserer med et mangfold av nettverksmellomkoblingsenheter (NIUs) 34i, 342...34n. Hver NIU er kommunikasjon med et mangfold av radiobærerstasjoner (RCS) 38i, 382. • -38n eller basestasjoner 36i, 362...36„. Hver (RCS) 38i, 382...38n eller basestasjoner 36i, 362...36n kommuniserer med et mangfold av abonnentenheter 40i, 402...40„ innenfor kommunikasjonsområdet.

Figur 4 viser et blokkdiagram av aktuelle deler i et eksisterende spredt spektrum CDMA kommunikasjonssystem. Hver uavhengige basestasjon 36i, 362...36n genererer et unikt globalt pilotsignal ved å bruke en global pilot bilvis kodegenerermgsinnretning 421 og en spredt spektrum prosesseringsinnretning 44i. Den globale pilot bitvis kodegenerermgsinnretningen 421 genererer en unik pseudotilfeldig bitvis kodesekvens. Den unike pseudotilfeldige bitvise kodesekvensen blir brukt til å spre det resulterende signalets båndbredde slik som til 15 MHz brukt i B-CDMA™ trådløse mellomkobling. Spredt spektrum prosessermgsinnretningen modulerer den globale pilot bilvise kodesekvensen helt opp til den ønskede senterfrekvensen. Det globale pilotsignalet blir sendt ut til alle abonnentenheter 40i i basestasjonens sender 46j.

En mottager 481 i hver mottakerenhet 40i mottar tilgjengelige signaler fra et mangfold av basestasjoner 36i, 362...36n. Som vist i figur 5 vil det globale pilotsignalet 50i gå fra basestasjonen 36i til mottager enheten 40] og kan bli representert som:

Tidssignalet, ti, går fra basestasjonen 36i til abonnentenheten 40i og er lik avstanden, di, mellom basestasjonen 36i og abonnentenheten 40i dividert med hastigheten til lyset, c.

Med referanse til figur 4, en global pilot bitvis kodegjenvinnmgsinnretning 541 i abonnentenheten 40i, kan ta imot globale pilot bitvise kodesekvenser fra et mangfold av basestasjoner 36i, 362...36n. Abonnentenheten 40i genererer en replica av en global pilot bitvis kodesekvens og synkroniserer den genererte replicas tidsinformasjon med det mottatte globale pilotsignalet 50i. Abonnentenheten 40i har også en prosessor 821 som utfører det mange analysefunksjonene til abonnentenheten 40i.

Abonnentenheten 40i genererer et tilordnet pilotsignal 52i ved å bruke en tildelt pilot bitsvis kodegenerermgsinnretning 561 og en spredt spektrum prosessermgsinnretning 581. Den tildelte pilot bitvise kodegenereringsinnretningen 561 genererer en pseudotilfeldig bitvis kodesekvens med sin tidsinformasjon synkronisert med den gjenvunne globale pilot bitvise kodesekvens. Som et resultat vil den tildelte pilot bitvise kodesekvensen bli forsinket med xi med hensyn til basestasjonen 36i, 362...36n. Spredt speklrumsprosessermgsinnretningen S81 genererer det tildelte pilotsignalet 521 ved å modulere den tildelte bitvise kodesekvensen til den ønskede senterfrekvensen. Det tildelte pilotsignalet 521 er sendt til alle basestasjonene 36i, 362...36n innenfor området som mottar det tildelte pilotsignalet 521.

Basestasjonen 36i mottar det tildelte pilotsignalet 521 ved basestasjonens mottager 62\. Det mottatte tildelte pilotsignalet 521 går den samme avstanden di som det globale pilotsignalet 50i som vist i figur 5. Følgelig vil det mottatte tildelte pilotsignalet også bli forsinket med xi med hensyn til den mobile enheten 40i og ved 2xi med hensynt til det globale pilotsignalet 50i generert i basestasjonen 36i.

Siden den bitvise kodesekvensen til det tildelte pilotsignalet 52i mottatt i basestasjonen 36i vil bli forsinket med 2ti med hensyn til den bitvise kodesekvensen til det globale pilotsignalet 50i generert i basestasjonen 36i, vil rundreiseutbredelsesforsinkelsen 2ti kunne bli bestemt ved å sammenligne tidsinformasjonen til de to bitvise kodesekvensene. Ved å bruke rundreiseutbredelsesforsinkelsen 2xi kan avstanden di mellom basestasjonen 36i og abonnentenheten 401 bli bestemt ved

Dersom en spredesekvens som har en opptellingsrate på i det minste 80ns blir brukt og kommunikasjonssystemet har en mulighet til å følge 1/16 av en bit, vil avstanden di kunne bli målt innfor 2 meters nøyaktighet.

Figur 6 er et blokkdiagram av en første utførelse av den foreliggende oppfinnelsen.

Ikke noe tillegg av hardware er krevd i abonnentenheten 40i. Den eneste forandringen er implementert i programvare inne i mottager enhetens prosessor 821 og i prosessorene 661,662...66n, 68,70i, 7O2...70n plassert i basestasjonen 36i, NIU 34i eller den lokale sentralen 32i, distriktene 74i, 742...74n og ambulanseutkjøreren 76.

Abonnentenheten 40i blir gitt et signal fra basestasjonen 36i som indikerer at en 911 oppringning var initiert og om å begynne en stedfestelsesprotokoll. Ved mottak vil abonnentenheten 40i sekvensielt synkronisere sin utsendte bitvise kodesekvens til i det minste tre basestasjoners bitvise kodesekvensen For å tillate mottak i basestasjonene 362,363...36n utenfor abonnentenhetens normale kommunikasjonsområde, vil disse utsendelsene bli sendt på et høyere enn normalt effektnivå temporært overstyrende enhver adaptiv effektstyringsalgoritme.

En prosessor 661 innenfor hver basestasjon 36i, 362... 36n er koblet til den tildelte pilot bitvise kodegjenvinningsinnretningen 64\ og den globale pilot bitvise kodegeneratoren 421. Prosessoren 661 sammenligner de to bitvise kodesekvensene for å bestemme rundetidsutbredelsesforsinkelsene n, 12...t„ og de tilhørende avstandene di, d2...dn mellom abonnentenheten 40i og de respektive basestasjonene 36i, 362...36n.

Enten i en NIU 34i eller den lokale sentralen 32, vil en prosessor 68 motta avstandene di, d2...dn fra prosessorene 661,662...66„ innenfor alle basestasjonene 36i, 362...36„. Prosessoren 68 bruker avstandene di, d2...dn for å bestemme plasseringen til abonnentenheten 40i som følgende.

Ved å bruke den kjente lengdegraden og breddegraden til de tre basestasjonene 36i, 362, 363 og avstandene di, d2, d3 vil plasseringen til abonnentenheten 40i bli bestemt. Som vist i figur 7 vil man ved å bruke de tre avstandene di, d2, d3 kunne lage de tre sirklene 78i, 782,783 ved radiene 8O1, 802,8O3. Hver sirkel 78i, 782,783 er sentrert omkring en respektiv basestasjon 36i, 362,363. Der hvor de tre sirklene 78i, 782,783 skjærer hverandre er plasseringen til abonnentenheten 40i.

Ved å bruke de kartesianske koordinatene kan lengde og breddegradene som svarer til hver basestasjon 36i, 362...36n være representert som Xn, Yn hvor Xn er lengden og er lengden og Yn er breddegraden. Dersom X, er breddegraden. Dersom X, Y representerer plassen til abonnentenheten 40i kan man ved å bruke avstandsligningene få de følgende ligningene.

I praksis på grunn av små feil i beregningen av avstandene di, d2, d3, vil ligningene 3,4 og 5 ikke kunne bli løst med vanlig algebra. For å kompensere for feilene vil man bruke et maksimum sannsynlighetsestimat for å bestemme posisjonen og dett er vel kjent for en fagmann. For økt nøyaktighet kan et tillegg av basestasjoner 364,36s...36n bli brukt for å beregne andre avstander som kan inkluderes i estimatanalysen.

Abonnentenhetens posisjon blir sendt gjennom kommunikasjonssystemet 30 til i det minste et distrikt 74i, 742...74n og til en ambulanseutkjøringstjeneste 76. En prosessor 70i i hvert distrikt 74i, 742. • -74n og ambulanseutsenderen 76 mottar posisjonen til alle 911 oppringninger som oppstår i systemet og viser posisjonen på en vanlig datamaskinskjerm 72\. Skjermen består av en liste av alle 911 oppringninger og adresser på et geografisk kart.

En alternativ tilnærming reduserer antallet av prosessorer ved å sende rå data gjennom kommunikasjonssystemet 30 og prosessere de rå data på et enkelt sted.

Figur 8 er en andre utførelse av et stedfestingssystem. I det minste to basestasjoner 36i, 362...36„ har sine interne klokker synkronisert med hverandre og sender sine respektive globale pilotsignaler 521, 522. ■ -52n med tidssynkroniserte bitvise kodesekvenser. Abonnentenheten 40i mottar de globale pilotsignalene 52i, 522. • .52„. Imidlertid vil de mottatte globale pilotsignalene 521,522. • -52n ikke være synkronisert. Det globale pilotsignalet 52i fra en første basestasjon 36i vil gå en avstand di og være forsinket med xi. Det globale pilotsignalet 522 fra en andre basestasjon 362 går avstand d2 og er forsinket med T2. Abonnentenheten 40i gjenvinner hver basestasjons globale pilot bitvise kodesekvens med sin globale pilot bitvise kodegjenvinnmgsinnretning 54i. En prosessor 821 i abonnentenheten 40i er koblet til hver globale pilot bitvise kodegjenvinningsinnretning 54i, 522.. -54n. Prosessoren 821 sammenligner de bitvise kodesekvensene til hvert par av pilot bitvise kodesekvenser og beregner tidsforskjellen Ati, At2...Atn mellom sekvensene på følgende måte.

I hver abonnentenhet 40i vil den bitvise kodesekvensen brukt ved hver basestasjon 36i, 362...36„ bli lagret. Etter synkronisering med den første basestasjonens pilotsignal 36i vil prosessoren 821 lagre hvor i sekvensen synkroniseringen ble oppnådd. Denne prosessen blir gjentatt for hver av de andre basestasjonene 362,363...36„. Synkroniseringsprosessen kan bli gjort sekvensielt (synkronisering til den første basestasjonens bitvise kodesekvens så den andre etc.) eller i parallell (synkronisering til alle basestasjonene på samme tid).

Ved bruke den relative tidsdifferansen mellom ti, T2...xn vil hver basestasjons bitvise kodesekvens og kjennskap at hver basestasjons pilot ble sendt på det samme tidspunktet, vil to basestasjoners tidsdifferanse kunne beregnes på følgende måte:

Tidsdifferansene Ati, At2...Atnblir sendt i det minste til en av basestasjonene 36\.

I det minste en basestasjon 36i gjenvinner tidsdifferansedataene fra de mottatte signalene ved å bruke tidsdifTeramegjenvinningsinnretningen 84i. Tidsdifferansedataene blir sendt med avstandsdataene di gjennom kommunikasjonssystemet til en prosessor 68. Prosessoren 68 bestemmer posisjonen til abonnentenheten 40i ved å bruke tidsdifferansedataene Ati, At2...Atn og avstandsdataene di, d2...dn på følgende måte.

Ved å bruke informasjon fra bare to basestasjoner 36i, 362 som vist i figur 9 vil prosessoren bruke avstanden di, d2 til å skape to sirkler 78i, 782. Ved å bruke tidsdifferansen Ati kan en hyperbel 861 bli konstruert på følgende måte.

Alle punktene på hyperbelen 861 mottar de globale pilotsignalene S2i, 522 fra de synkroniserte basestasjonene 36i, 362 med den samme tidsreferansen Ati. Tidsdifferansen Ati kan bli konvertert til en avstandsdifferanse Adi ved å substituere Ati for ti og Adi for di i ligning 1. Ved å bruke avstandsligningene og X, Y som posisjon til abonnentenheten 40i, kan følgende ligning bli gitt:

Ved å bruke ligning 8 sammen med ligning 3 og 4 kan et maksimum sannsynlighetsestimat bli bestemt for posisjonen til abonnentenheten 40i. Abonnentenhetens posisjon blir så sendt til nærmeste politidistrikt 74i, 742. • .74n og ambulanseutkj ører 76 i det cellulære området.

For å øke nøyaktigheten kan tillegg av basestasjoner 36i, 362...36n bli brukt. Figur 10 viser oppfinnelsen brukt sammen med tre basestasjoner 36i, 362, 363. Avstandene di, d2, d3 blir brukt for å skape tre sirkler 78i, 782,783. Ved å bruke tidsforskjellene

Ati, At2 kan to hyperbler 861, 862 bli konstruert som skjærer hverandre. Ved maksimum sarmsynlighetsestimering vil abonnentenhetens posisjon bli beregnet med to hyperbler 861, 862 og tre sirkler 78i, 782,783 for å gi større nøyaktighet.

Som vist i figur 8 kreves det at abonnentenheten 401 prosesserer hver globale pilot bitvise kodesekvens for å bestemme tidsforskjellene Ati, At2... At„. En alternativ tilnærming fjerner prosesseringen fra abonnentenheten 40i.

Med referanse til figur 6 kan den mobile enheten 40i kunne synkronisere det tilordnede pilotsignalet til en av basestasjonenes globale pilot bitvise kodesekvens slik at den nærmeste basestasjonen 36i med tidsforsinkelse xi. Det tildelte pilotsignalet SOi blir overført til alle basestasjonene 36i, 362...36n. Det tildelte pilotsignalet 50i vil bli mottatt i hver basestasjon med respektive forsinkelser på xi + xi, xi + X2, xi + J3. Hver basestasjon 36i, 362...36„ vil sende de forsinkede bitvise kodesekvensene sammen med de beregnede avstandene til en prosessor 68 plassert i en NIU 34i eller lokal sentral 32. Prosessoren 68 vil beregne tidsforskjellene Ati, At2...An ved å sammenligne de mottatte tildelte pilot bitvise kodesekvensene. Siden alle mottatte tildelte pilot bitvise kodesekvenser er forsinket ved xi, vil xi forsinkelsen bli kansellert ut av resultatet fra tidsdifferansene Ati, At2...A„. Følgelig vil abonnentenheten 40i kunne bli funnet ved å bruke hyperblene 861, 862 som tidligere beskrevet.

I en annen utførelse vist i figur 11,12 og 13 brukes en basestasjon 36i med multiple antenner 881, 882...88n. To av antennene 881, 882 ligger på en senterlinje 92 på en kjent avstand, 1, fra hverandre som vist i figur 11. Begge antennene 881, 882 mottar det tildelte pilotsignalet 90i, 902 fra abonnentenheten 40i. Imidlertid vil antennen 882 være lengre fra abonnentenheten 401 som mottar signalet over en litt lengre avstand di' og med en noe forskjellig forsinkelse med hensyn til den nærmere antennen 881. Denne forsinkelsen resulterer i en bærebølgefaseforskjell, <fr, mellom signalet mottatt i hver antenne som vist i figur 13. En prosessor 66 bruker denne mottatte bærebølgefaseforskjellen og den bitvise kodesekvensgjenvinningen i hver tildelt pilot bitvise kodegjenvinningsinnretning 96i, 962...96„ for å bestemme posisjonen til abonnentenheten 40i på følgende måte.

Som vist i figur 12 vil abonnentenheten 401 være plassert i en avstand di med en vinkel a fra senterlinjen 92 til antennene 881, 882. Som vist med skalaen til figur 12 vil begge de mottatte tildelte pilotsignalene 90i, 9O2 opptre som koinsidente. Imidlertid som vist i figur 11 vil de mottatte tildelte pilotsignalene 90i, 902 være noe separerte. Det mottatte tildelte pilotsignalet 901 som returnerer til den første antennen 881 går en avstand di. Det mottatte tildelte pilotsignalet 902 som returnerer til den andre antennen 882 går en noe lengre avstand di'. Som vist i figur 11 vil forskjellen mellom de to avstandene di, di' være distanse m.

Siden avstandene di, di' mellom antennene 881, 882 og abonnentenheten 40i være mye større enn avstanden 1 mellom antennene 881, 882 vil begge mottatte tildelte pilotsignaler 90i, 9O2 følge tilnærmet parallelle veier. Ved å konstruere et rett triangel ved å bruke punktene 94 med en avstand di fra mottagerenheten 40i som vist i figur 11 kan vinkelen a bli bestemt gjennom følgende geometriske relasjon:

Avstanden m kan bli bestemt ved å bruke bærebølgefaseforskjellen, <|>, mellom de to mottatte signalene 90i, 902 på følgende måte:

Avstanden m er lik faseforskjellen mellom de to signalene, <|>, i radianer multiplisert med bølgelengden til signalet X dividert med 2rc. Bølgelengden X kan bli utledet fra den kjente frekvensen f til det tildelte pilotsignalet på følgende måte:

Prosessoren 68 kan også sammenligne de bitvise kodesekvensene til den globale pilotgenererende innretning 421 med den gjenvunne tildelte pilot bitsvise kodesekvensen for å bestemme avstanden di som vist i figur 6. Ved å bruke både vinkelen a og avstanden di kan prosessoren 661 finne posisjonen til abonnentenheten 40i ved å bruke enkel geometri. Det er mange teknikker velkjent for en fagmann for å eliminere tvetydigheter mellom posisjonene over og under antennene 881, 882. En slik teknikk er å bruke antenner som utnytter sektorer. Følgelig kan abonnentenhet ens posisjon bli sendt til politidistriktene 74i, 742...74n og ambulanseutkjøreren 76. I tillegg kan antenner bli brukt for å øke nøyaktigheten i systemet.

En alternativ utførelse bruker mer enn en basestasjon 36i, 362...36„. En prosessor 68 plassert enten inne i en NIU 34i eller i den lokale sentralen 32 samler avstandene og vinkelinformasjonen fra mer enn en basestasjon 36i, 362...36n så vel som tidsforskjellene Ati, At2...At„, mellom basestasjonene 36i, 362...36n. Ved å bruke maksimum sannsynlighetsestimeringstekmkker kan prosessoren 68 bestemme en mer nøyaktig posisjon til abonnentenheten 40i.

En fjerde utførelse korrigerer for multiveier. Figur 14 illustrerer multiveier. Et signal slik som et globalt pilotsignal blir sendt fra basestasjonen 36i. Signalet følger et mangfold av veier 98i, 982...98n mellom basestasjonen 36i og abonnentenheten 40i.

Figur 13 er en graf som viser impulsresponsen 136 i de mottatte multiveikomponentene. Siden hver mottatt multiveikomponent går en unik vei vil det mottatt med forskjellige forsinkelser bestemt av lengden på veien 98i, 982...98n. Impulsresponsen 106 viser den kollektive signalstørrelsen til alle multiveikomponentene mottatt i hver forplantningsforsinkelse.

De tidligere beskrevne abonnentstedfestelsesteknikker har antatt at abonnentenheten 40i synkroniseres med siktlinjen til multiveikomponenten 981 som går avstanden di. Imidlertid vil man dersom abonnentenheten synkroniseres med en ikke-sikt linje multiveikomponent 98t, 982...98n ha feil i avstandsberegningen på grunn av forsinkelsen MDi som vist i figur 15.

Figur 16 er et system som korrigerer for feilene som oppstår i multivei. Det globale pilotsignalet 50i blir sendt fra basestasjonen 36i til abonnentenheten 40i. Abonnentenheten 40i samler alle multiveikomponentene ved å bruke en multiveimottager 102i slik som fremlagt i US patentsøknad nr. 08/669769, Lomp et al. En prosessor 821 i abonnentenheten 40i analyserer impulsresponsen 100 til det mottatte globalpilotsignalet 50i.

Siden siktlinjen til multiveikomponenten 98i går det korteste avstanden di vil den første mottatte komponenten 981 være siktlinjekomponenten. Dersom siktlinjekomponenten ikke blir mottatt vil det første mottatte komponenten 981 være den som er nærmest og følgelig det best tilgjengelige estimatet for siktlinjekomponenten.

Prosessoren 821 sammenligner den bitvise kodesekvensen til den første mottatte komponenten 981 med den bitvise kodesekvensen brukt til å synkronisere den tildelte pilot bitvise kodesekvensen. Denne sammenligningen bestemmer forsinkelsen på grunn av multiveien MDi. Multiveiforsinkelsen MDi blir overført til basestasjonen 36i.

En prosessor 661 og en multiveimottager 104i i basestasjonen 36i utfører den samme analysen på det mottatte tildelte pilotsignalet. Som et resultat vil multiveiforsinkelsen MD2 til det tildelte pilotsignalet bli bestemt. I tillegg vil

multiveiforsinkelsesgjenvinnmgsinnretningen IO61 gjenvinne det utsendte globale pilotsignalet multiveiforsinkelse MDi for bruke av prosessoren 661. Prosessoren 661 sammenligninger den genererte globale pilot bitvise kodesekvensen til den gjenvunne tildelte pilot bitvise kodesekvensen for å bestemme rundreiseutbredelsesforsinkelsen 2xi. For å korrigere for multiveien vil prosessoren 661 trekke fra både det globale pilotsignalets multiveiforsinkelse MDi og det tildelte pilotsignalets multiveiforsinkelse MD2 fra den beregnede rundreiseutbredelsesforsinkelsen 2ti. Den korrigerte rundreiseutbredelsesforsinkelsen blir brukt for å bestemme abonnentenhetens posisjon i en av de teknikker som er tidligere er beskrevet.

Selv om oppfinnelsen har blitt beskrevet delvis ved å gjøre detaljerte referanser til bestemte spesifikke utførelser er slike detaljer ment å være instruktive heller en restriktive. Det vil bli forstått av en fagmann at mange variasjoner kan bli gjort med strukturen og fremgangsmåten til operasjonen uten å fjerne seg fra hensikten og rekkevidden til oppfinnelsen slik som den blir fremlagt i denne besvarelsen.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for geografisk å stedfeste en abonnentenhet (40i) ved å bruke et mangfold av basestasjoner (36) i et trådløst CDMA kommunikasjonssystem, hver basestasjon (36) sender et første spredt spektrum signal som har en første kode, for hvert mottatte første signal, vil abonnentenheten (40i) sende et andre spredt spektrum signal som har en andre kode til det første mottatte signalets basestasjon (36) med tiden synkronisert med dette første mottatte signalet hvor fremgangsmåten er karakterisert ved å analysere en impulsrespons til multiveikomponenter for hvert mottatte første signal i abonnentenheten (40i) til dette første mottatte signalet for å bestemme en første mottatt komponent; å analysere en impulsrespons til multiveikomponenter i hver basestasjon (36) til denne basestasjonens mottatte andre signal for å bestemme en første mottatte komponent; å bestemme for hver basestasjon (36) en distanse mellom denne basestasjonen (36) og abonnentenheten (40i) basert delvis på en tidsforskjell mellom den andre koden til det mottatte andre signalet og den første koden i denne basestasjonens utsendte første signal og den bestemte første mottatte komponenten til denne basestasjonens mottatte andre signal; og å bestemme posisjonen til denne abonnentenheten (40i) basert delvis på den bestemte avstanden, en fast posisjon til hver basestasjon (36) og en maksimum sannsynlig estimat.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 videre karakterisert ved at basestasjonene (36) er tidssynkronisert med hverandre; abonnentenheten (401) bestemmer en tidsforskjell med mottak mellom de mottatte første signalene og sender en representasjon av tidsforskjellen; og maksimum sannsynlighetsestimatet bruker den bestemte tidsforskjellen for å bestemme abonnentenhetens posisjon.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 videre karakterisert v e d at basestasjonene (36) er tidssynkronisert med hverandre; en tidsforskjell ved mottak mellom hver basestasjons mottatte andre signaler blir bestemt; og maksimum sannsynlighets estimatet bruker den bestemte tidsforskjellen for å bestemme abonnentenhetens posisjon.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 2 og 3 videre karakterisert v e d å bruke en formel for en hyperbel assosiert med hver tidsforskjell og en formel for en sirkel assosiert med hver bestemte avstand i det maksimale sannsynlige estimatet.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,2,3 eller 4 videre karakterisert ved at utsendelsen av hvert andre signal er tidssynkronisert for å bestemme første mottatte komponent i sitt første mottatte signal.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,2, 3 eller 4 videre karakterisert ved at abonnentenheten (40i) sender, for hver basestasjon (36), en representasjon av en tidsforskjell mellom den første mottatte komponenten og en synkroniseringstid til det utsendte andre signalet til denne basestasjonen (36).

7. Trådløst CDMA kommunikasjonssystem for å stedfeste en abonnentenhet (40i) ved å bruke et mangfold av basestasjoner (36), hvor hver basestasjon (36) sender et første spredt spektrum signal som har en første kode, for hvert mottatte første signal, vil abonnentenheten (40i) sende et andre spredt spektrum signal som har en andre kode til det mottatte første signalets basestasjon (36) tidssynkronisert med dette mottatte første signalet hvor systemet er karakterisert ved : abonnentenheten (40i) inneholder innretninger (821), for hvert mottatte første signal, for å analysere en impulsrespons til multiveikomponenter i dette første mottatte signalet for å bestemme en første mottatt komponent; hver basestasjon (36) inneholder innretninger (66) for å analysere en impulsrespons til multiveikomponenter i denne basestasjonens mottatte andre signal for å bestemme en første mottatt komponent, innretninger for å bestemme en avstand mellom denne basestasjonen (36) og abonnentenheten (40) basert delvis på en tidsforskjell mellom den andre koden til det mottatte andre signalet og den første koden til denne basestasjonens første utsendte signal og den bestemte første mottatte komponenten for denne basestasjonens mottatte andre signal; og innretninger (66,68,70) for å bestemme posisjonen til abonnentenheten basert delvis på den bestemte avstanden, en fast posisjon til hver basestasjon (36) og et maksimum sannsynlighetsestimat.

8. System i henhold til krav 7 videre karakterisert ved at basestasjonene (36) er tidssynkronisert med hverandre; abonnentenheten (400 har innretninger (82i) for å bestemme en tidsforskjell ved mottak mellom de mottatte første signalene; og innretninger (60i) for å sende en representasjon av tidsforskjellen; og maksimum sannsynlighetsestimatet bruker den bestemte tidsforskjellen for å bestemme abonnentenhetens posisjon.

9. System i henhold til krav 7 videre karakterisert ved at basestasjonene (36) er tidssynkronisert med hverandre; systemet inneholder videre innretninger (66,68,70) for å bestemme en tidsforskjell ved mottak mellom hver basestasjon mottatte andre signal; og maksimum sannsynlighetsestimatet bruker den bestemte tidsforskjellen for å bestemme abonnentenhetens posisjon.

10. System i henhold til krav 8 eller 9 videre karakterisert v e d å bruke en formel for hyperbel assosiert med hver tidsforskjell og en formel for en sirkel assosiert med hver bestemte avstand i maksimum sannsynlighetsestimatet.

11. System i henhold til krav 7, 8,9 eller 10 videre karakterisert ved at utsendelsen av hvert andre signal er tidssynkronisert for å bestemme første mottatte komponent av sitt mottatte første signal.

12. System i henhold til krav 7, 8,9 eller 10 videre karakterisert ved at abonnentenheten (40i) inneholder innretninger (60i) for å sende til hver basestasjon, en representasjon av en tidsforskjell mellom den nærmeste siktlinjekomponenten og en synkroniseringstid til det utsendte andre signalet til denne basestasjonen (36).