专利名称：无线定位系统中的cdma信号的到达时间检测的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及用于定位无线设备的方法和装置，所述无线设备也称为移动台 (MS)例如在模拟或数字蜂窝系统、个人通信系统(PCS)、增强型专用移动无线电(ESMR)和 其他类型的无线通信系统中使用的那些。更具体地但排他地，本发明涉及一种方法，该方法 用于改进对使用码分多址(CDMA)扩频无线电技术的无线通信系统中的第一个到达的无线 电信号的检测。背景码分多址(CDMA)是通过无线电传输语音和数据的现在常用的方法。在2000年 时，TruePosition是定位CDMA移动设备的先驱，它与VerizonWireless —起在纽约曼哈顿 中城进行了广泛的测试。Verizon实验室使用CDMA开发组(OTG)公布的严格的测试计划、 在充满挑战的城市峡谷(10到25层建筑物)环境中确定TruePositon的基于网络的定位 技术的性能。WLS论证了在各种室内、室外、行人和移动交通工具情况下的低于100米的定 位结果。在试验中，未修改的CDMA(IS-95)移动电话被用来做出多于30，000个测试呼叫。 Verizon实验室(以前GTE实验室)和TruePosition两者将这些呼叫置于由服务到达时间 差(TDOA)接收机的30个小区站点所覆盖的区域中。本发明部分起源于在2000次试验期间所收集的数据并且在定位性能方面是对试 验系统的明显改进。所公开的技术在混合解决方案中也是有用的，其中辅助GPS(A-GPS)和 上行到达时间差(U-TDOA)技术独立且同时运行以获得可被合并在最后的TDOA计算中的范 围估计，或者运行在后备模式，其中，当A-GPS失败时使用U-TD0A。利用创造性的原理，混合 无线定位系统的使用创建了具有增强的准确性、输出和性能的改进定位解决方案。这里所描述的创造性的技术和原理适用于码分无线电通信系统，包括在技术规范 中被称为 CDMAOne (具有 IS-95A 和 IS-95B 修订的 TIA/EIAIS-95CDMA) ,CDMA2000 无线电协 议系列(如第三代合作伙伴计划2(3GPP2)所定义的)和第三代合作伙伴计划(3GPPP)所 定义的作为通用移动电话系统(UMTS)的部分的宽带码分多址(W-CDMA)无线电系统的那些 技术。这里所讨论的UMTS模型是示范性的但不是本发明可使用于其中的唯一环境。基于CDMA的无线通信系统的需要和无线定位系统(WLS)的需要不同。在基于CDMA 的通信系统中，由于多径无线电环境，被发送的信号的多个时延和频偏的副本到达接收机 天线。由于CDMA码和接收机的设计，这些延迟的波形可被复原和合并以产生改进的信号， 因为直达波不一定是最好的信号。使用CDMA，基站和移动接收机两者都使用由Price和Green于1985年首次设 计的REKE 接收机技术。(见 Price，R. ；Green, P. Jr ；"A CommunicationTechnique for Multipath Channels”，IRE 会刊第 46 卷 555-570 页，1958 年 3 月)。RAKE 接收机中的每 一个相关器被称为“指”。RAKE接收机的指的输出可以被相干地或非相干地合并。典型的 CDMA接收机使用3到5个指。有两个主要的实时方法用来合并RAKE接收机的指的输出并 且因而提高信号增益。这些信号放大技术是等增益合并或最大比合并。这些信号放大技术 对于无线通信是有用的，但是由于CDMA信号的定时受合并技术的干扰，所以他们对于基于TDOA的无线定位用处不大。WLS可使用著名的基本CDMA RAKE接收机设计，但是由于WLS对语音/数据无线通 信系统的非实时限制，其他信号收集和信号处理技术提供比标准的按位等增益合并或最大 比合并更好的处理增益，同时为TDOA定时的确定保持最小时延的信号。如此处所述，处理 技术的合并可被用来在存在时延、频偏多径CDMA信号的情况下确定有效的最小时延信号， 用于U-TDOA定位的目的。发明概述以下概述提供了此处所描述的创造性方法和系统的高层综述。此概述绝不意欲覆 盖下面更详细描述的创造性主题的所有，也无意限制在此说明书末尾出现的权利要求的保 护范围。本发明的说明性实施方式提供了一种用于改进WLS中的TDOA估计的方法。TDOA 估计是这么一种系统，其通过互相关本地信号和参考信号、使用时域或频域互相关过程而 产生。如此处所使用的，术语互相关处理意味着包含时域互相关和频域互相关处理。在此 示范性实施方式中，本地信号是在第一天线所收到的由移动发射机发射的信号的副本，而 参考信号是在第二天线所收到的由移动发射机发射的信号的副本。本地信号在第一定位测 量单元(LMU)被接收，并且本地信号和参考信号被处理以产生相关函数。相关函数可被视 为包括相关-时间-频率图，然后所述相关函数被搜索得到检测保证门限之上的全局最大 值，并且有效的全局最大相关峰被识别。然后，相关-时间-频率图被简化为二维时间-相 关时间片，所述二维时间-相关时间片集中于有效的全局最大相关峰的频率上。然后，二维 时间-相关时间片被搜索以得到检测保证门限之上的局部最大值，所述局部最大值发生的 时间比全局最大相关峰早。最后，前沿发现(leading edgediscovery)程序被执行。前沿 发现程序找到隐藏在二维时间-相关时间片的相关函数包络(correlation envelope)中 的较早的前沿。另外，在优选实施方式中，上述处理可包括相关处理和滤波本地和参考信号以产 生相关的相关_时间_频率函数，所述相关_时间_频率函数包括幅度减少的前旁瓣。这 改进了系统检测信号事件的灵敏度和能力，否则所述信号事件会被多径和/或其他干扰信
号掩盖。优选实施方式的另一方面涉及前沿发现程序。根据此方面，报告给WLS的TDOA值 是由预定的到达时间确定程序所计算的值，所述预定的到达时间确定程序在前沿发现程序 成功找到较早的前沿之后执行。本发明也包含包括定位测量单元(LMU)的网络的WLS，所述定位测量单元的网络 至少包括第一 LMU和第二 LMU，其中至少第一 LMU包括处理器和计算机可读存储介质，所述 计算机可读存储介质包括指令，所述指令用于配置处理器以根据上述规定的方法计算TDOA 估计。创造性方法和系统的其他方面在下面描述。附图简述当连同附图一起阅读时，上述概述以及以下详述将更好理解。为了说明本发明，附 图中示出了本发明的示范性构造；然而，本发明不受限于所公开的具体的方法和手段。在附 图中
图Ia示意地描绘了用于与基于UMTS的无线通信系统一起使用的无线定位系统。图Ib示意地描绘了用于与基于CDMA的无线通信系统一起使用的无线定位系统。图Ic示意地描绘了用于与基于全IP的CDMA无线通信系统一起使用的无线定位 系统。图2a描绘了收到的带有多径成分的扩频CDMA信号的代表性的时间_频率_相关 图。图2b描绘了带有术语的代表性的时间_频率_相关图。图2c描绘了带有描述性术语的代表性的时间相关时间片。图3a示出带有伴随的旁瓣的相关的CDMA信号(参考和本地)的时间片代表。图3b示出被非对称、线性相位有限脉冲响应(FIR)滤波器处理之后的带有伴随的 旁瓣的相关的CDMA信号(参考和本地)的时间片代表。图4a描绘了示例CDMA时间片，而图4b说明了一种过程，该过程用于示例CDMA时 间片以发现隐藏在相关函数包络中的CDMA信号的较早到达的前沿。图5是根据本发明的说明性实现用于为CDMA信号确定TDOA值的过程的流程图。说明性实施方式的详述现在我们将描述本发明的说明性实施方式。首先，我们提供了综述，并且然后提供 了更详细的说明，包括对由本发明和本发明的解决方案所处理的问题的讨论。综述本发明的一种实施方式提供一种用于改进TDOA估计的方法，TDOA估计通过互相 关本地信号和参考信号、使用时域或频域互相关处理而产生。本地信号是在第一天线所收 到的由移动发射机发射的信号的副本，而参考信号是在第二天线所收到的由移动发射机发 射的信号的副本。创造性方法包括在第一定位测量单元(LMU)接收本地信号以及处理本地 和参考信号以产生相关函数，所述相关函数包括相关-时间-频率图。然后，该方法需要搜 索相关函数以得到检测保证门限之上的全局最大值，并且识别有效的全局最大相关峰。紧 接着，相关-时间-频率图被简化为二维时间-相关时间片，所述二维时间_相关时间片集 中于有效的全局最大相关峰的频率上。然后，二维时间-相关时间片被搜索以得到检测保 证门限之上的局部最大值，所述局部最大值发生的时间比全局最大相关峰早。最后，前沿发 现程序被执行。前沿发现程序旨在找到隐藏在二维时间-相关时间片的相关函数包络中的 较早的前沿。如下面的详细解释，在优选实施方式中，上述处理本地和参考信号以产生包括相 关-时间-频率图的相关函数可包括相关处理和滤波本地和参考信号以产生包括幅度减少 的前旁瓣的相关的相关-时间-频率函数。例如，在一种示范性实施方式中，滤波会产生前 旁瓣的幅度的至少8分贝(SdB)的减少。例如，在下面所述的示例中不使用滤波器时，旁瓣 会下降13dB。考虑到6dB的检测裕度(detection margin)，这允许检测下降7dB的峰。相 反，使用滤波器时，旁瓣下降21dB。考虑到相同的6dB的检测裕度，这允许检测下降15dB的 峰。改进可被以两种方式看待旁瓣下降多少(21-13)，或它改进检测灵敏度多少(15-7)； 不管怎样，都实现了 8dB的改进。当然，本领域的技术人员将了解的是实际的改进量可仅通 过使用不同的滤波器来改变。本发明绝不受限于具体的滤波器实现或旁瓣对消的范围。优选实施方式的另一方面涉及前沿发现程序。根据这个方面，报告给WLS的TDOA值是由预定的到达时间确定程序(下面所描述的Tau程序)所计算的值，所述预定的到达 时间确定程序在前沿发现程序成功找到较早的前沿之后执行。本发明也包含包括定位测量单元(LMU)的网络的WLS，所述定位测量单元的网络 至少包括第一 LMU和第二 LMU，其中至少第一 LMU包括处理器和计算机可读存储介质，所述 计算机可读存储介质包括指令，所述指令用于配置处理器以根据上述规定的方法计算TDOA 估计。现在我们将描述本发明可被有利地用于其中的几个不同的示范性环境。在此之 后，我们将详细描述创造性的到达时间检测技术。叠加的WLS环境图la、lb和Ic说明了本发明运行于其中的无线通信网络的类型。虽然以下小节 描述了通信系统如UMTS、IS-95和CDMA2000蜂窝通信系统的示范性实施，但是本发明的教 导也类似地适用于以其他方式实施的其他宽带、扩频分组无线电通信系统。图 Ia图Ia示出本发明的说明性UMTS网络参考模型的体系结构。UE(IOO)UMTS UE (用户设备)100是ME (移动设备)101和SIM/USIM(用户识别模块/UMTS 用户识别模块)102的逻辑组合。UE是UMTS手持小型装置或移动设备的正式名称。ME(IOl)移动设备(ME)IOl是移动台的硬件元件且包括键盘、屏幕、无线电、电路板和处理 器。ME处理器支持通信信号处理和各种基于UE的服务的处理两者，所述基于UE的服务可 包括基于UE的LCS客户应用。USMlMUSIM(UMTS用户识别模块)102，也被称为SIM卡，是可编程存储设备，其容纳到 UMTS移动网络的用户签约信息。USIM包含使得能够接入被签约的运营商网络和基于UE的 服务的有关信息，所述基于UE的服务可包括基于UE的LCS客户应用。Node B(105)Node B 105是UMTS网络中的功能元件，其提供UE 100 (用户设备)和陆侧网络之 间的物理无线电链接。与通过无线接口的数据传输和接受一起，Node B也应用描述W-CDMA 系统中的信道所必需的码。Node B通过Uu 105接口供应定时信息给UE 100。Node B经由 有线天线馈线104接入Uu接口。UTRAN(UMTS陆地无线电接入网络)包括一个或多个RNS (无线电网络子系统)。每 一个RNS包括一个或多个RNC 107和它们支持的NodeB 105。每一个RNS控制具体无线电 资源的分配和释放以建立UE 100和UTRAN之间的连接。RNS负责小区组中的资源和传输/接受。S-RNC(107)当RNC 107 (无线电网络控制器)经由Node B 105具有与UE (用户设备)的逻辑 RRC (无线电资源控制)连接时，它被称为那个UE 100的S-RNC 107。S-RNC 107负责UTRAN 网络中的用户移动性并且也是到CN(核心网络)112的连接点。S-RNC 107经由3GPP标准 化Iub接口 106连接至Node B。
D-RNC (108)当在连接状态的UE 100(用户设备)被移交到与不同的RNC关联的小区时，称为已经漂移(drift)。然而，RRC (无线电资源控制)连接仍然终止于S-RNC 107。实际上， D-RNC 108充当交换机，路由S-RNC 107和UE 100之间的信息。C-RNC控制无线电网络控制器是负责配置Node B的RNC (无线电网络控制器)。正接入系 统的UE (用户设备)会发送接入到Node B,Node B又会转发此消息到它的CRNC上。C-RNC 名义上是S-RNC。核心网络(112)核心网络112提供的功能有移动性管理、用于用户设备(UE)和外部网络之间的呼 叫连接控制信令的交换服务以及UTRAN无线电接入网络和外部分组和电路交换网络之间 的互通功能。核心网络也提供计费(billing)功能、安全和与外部网络的接入控制管理。LMU (114)定位测量单元(LMU)进行无线电测量以支持UE的定位。LMU可以是到UMTS网络 的叠加的添加或可以被集成到Node B的硬件和软件中。在本发明中，LMU容纳Um无线电 接口用于开发TDOA和/或TDOA/AoA计算的定位和速度估计。LMU经由到天线馈线113的 无线电耦合器而连接至小区站点天线或Node B。U-TDOA和TDOA/AoA LMU的示例之前已经在第6, 184, 829号美国专利Calibration for a Wireless Location System ；第 6, 266, 013 号美Blt禾1JArchitecture for a Signal Collection System in a Wireless Location System ；禾口第 6，108, 555 号美国专利 Enhanced Time Difference Localization System中描述，这些专禾Ij者β是TruePosition所 拥有的，并通过引用而并入此处。SLMU (116)SMLCl 16是独立的网络元件(或分布式元件集群)或RNC 107中的集成功能实现 的逻辑功能实体。SMLC 116包含支持基于定位的服务所需的功能。SMLC 113是通过处理 关于地理区域以及无线电网络拓扑的数据而提供无线网络和定位网络(LMU 114、SMLC 116 和GMLC 119)之间的桥接的逻辑实体。SMLC 116管理定位移动设备所需的LMU 114资源 的整体协调和安排。它也计算最后的定位、速度和高度估计并估计各自的所实现的准确性。 在本发明中，SMLC 116经由分组数据连接115控制和互连一组LMU，目的是获得无线电接口 测量以定位或帮助定位在它的LMU所服务的地理区域中的UE 100。SMLC 116包含U-TD0A、 AoA和多径抑制算法，用于计算定位、置信区间、速率、高度和行进方向。基于来自链路监测 系统(LMS) 124的触发或来自3GPP标准化Iupc接口 117到基础设施供应商的无线网络控 制器(RNC)基站控制器107的请求，SMLC 116也可确定定位哪些无线电话。GMLC (119)网关移动定位中心(GMLC) 119由3GPPP标准定义作为用于GSM/GPRS/UNTS网络中 的定位记录的交换所。GMLC 119作为严格控制的SS7网络(GSM-MAP和CAP网络)和不安 全的分组数据网络例如互联网之间的缓冲器。用于基于定位的服务的鉴权、接入控制、记帐 (accounting)和授权功能通常存在于GMLC 119上或由GMLC 119控制。网关移动定位中心 (GMLC)是包含支持LBS服务以及互通、接入控制、鉴权、用户资料(subscriber profile)、安全防护、管理和记帐/计费功能所需的功能的服务器。GMLC也有能力接入GSM-MAP和CAP 网络以发现用户身份、请求和接收路由信息、获得低准确性的UE定位以及基于UE定位施加 呼叫控制。在任何UMTS网络中，可能有多个GMLC。网络LCS客户端(122)网络LCS客户端112是向PLMN LCS服务器请求一个或多于一个目标UE的定位信息的逻辑功能实体。在
图1所描绘的UTMS网络中，LCS服务器在GMLC 119平台上被实现 为软件和数据。LCS服务器包括在GMLC 119中对于部署的系统是典型的。LCS服务器包 括服务LCS客户端所需的多个定位服务组件和载体(bearer)。LCS服务器应该提供平台， 所述平台使得能够并行于其他电信服务来支持基于定位的服务，所述其他电信服务例如语 音、数据、消息、其他电传服务、用户应用和补充服务。网络LCS客户端使用Le接口 121接 入GMLC。如果基于GMLC的LCS服务器119提供的安全和隐私保护允许，则网络LCS客户端 可与基于GMLC的LCS服务器119通信，以在一组指定的有关定位的服务质量参数中，为一 个或多个目标UE请求即时、定期或推迟的定位信息。移动LCS客户端移动LCS客户端是存在于使用USIM 102用于非易失性或便携式数据存储的UE 100的ME 101中的软件应用。移动LCS客户端可使用Le接口 121借助于无线数据连接经 由GMLC 119获得定位信息。LMSLMS 133凭借向中心服务器或服务器集群报告的无源探头，提供对UMTS网络接 口例如Iub、Iur、Iu-CS的被动监测。通过监测这些接口，LMS 133可形成任务和触发信 息，允许SMLC 116为预配置的LBS应用提供自治的、低等待时间的定位估计。LMS 133形 成的触发和任务信息被经由通常基于TCP/IP的通用数据连接123递送给SMLC 116。LMS 133是对Abis监测系统(AMS)的修改，所述Abis监测系统在第6，782，264号美国专利 "Monitoring of Call Information in a Wireless Location System，，中被描述，并且 后来在第 11/150414 号美国专利申请"Advanced Triggers forLocation Based Service Applications in a Wireless Location System”中被扩展，这两个专利通过引用而并入此 处。LMS 133可作为软件并入UMTS系统的RNC 107、108节点或Node B 105或被部署为无 源探头的叠加的网络。MflUu接口 103是由3GPP定义的UMTS空中接口。UTRAN(UMTS陆地无线电接入网 络)和UE(用户设备)之间的此无线电接口利用W-CDMA和要么频分双工(FDD)要么时 分双工(TDD)。UMTS无线电接口也在3GPP技术规范25. 201和45. 201中描述，两者题为 "Physical layer on theradio path -General description，，。FDD ff_CDMA无线电系统中所 实现的Uu无线电接口的细节在3GPP技术规范25. 213"SpreadinR and modulation (FDD)，， 中描述。FDD W-CDMA UMTS中所使用的物理和逻辑信道的详情和描述位于3GPP技术规 范 25.211 "Physical channels and mapping oftransport channels onto physical channels (FDD)，，中。Iub接口 106位于UMTS无线电网络中并被发现处于RNC(无线电网络控制器)107 和 Node B105 之间。Iub 接口在 3GPP 技术规范 25. 430 “UTRAN Iub Interface generalaspects and principles，，中定义。Iurl09在UMTS网络中将UMTS服务器或核心RNC 70与漂移RNC108互连。Iur接 Π^ 3GPP ii^gE^ll 25. 420 “UTRAN Iur Interface =GeneralAspects and Principles，，中 被标准化。Iu-CS (电路交换)接口 110将UMTS RNC 107与核心网络112的面向电路交换通 信的部分连接。Iu-PS(分组交换)接口 111将UMTS RNC 107与核心网络112的 面向分组交换通 信的部分连接。为了生成定位估计，Iupc 117在UMTS网络中将UMTS RNC 70与SMLC (也称为SAS) 互连。Iupc 接口在 3GPP 技术规范 25. 450 "UTRANIupc interface general aspects and principles^中被介绍。E5+接口 118是对用于北美E9_l_l的联合ANSI/ETSI标准036中所定义的E5接 口的修改。E5+接口 118直接连接SMLC 116和GMLC 119，当LMS 114触发器被无线定位系 统要么利用网络获得的信息(小区_ID、NMR、TA等)要么经由LMU 114的专用接收机执行 的TDOA和/或AoA (到达角度)使用时，允许推(push)操作。Le接口 121是最初由定位互操作论坛(LIF)开发并且后来由用于GSM(GERAN)和 UMTS (UTRAN)的第三代合作伙伴计划(3GPP)标准化的基于IP的XML接口。基于定位的服 务(LBS)客户端122也称为LCS (定位服务)。存在于LCS客户端122上的LBS和LCS服务 是软件应用、数据存储和为使用移动设备的定位而特别启动的服务。图 Ib图Ib示意地描绘了基于ANSI/EISI联合标准“ J-STD-036”增强的无线9_1_1阶 段2中所描述的无线通信系统的主要组件的代表性配置。对于本发明，图2b用来代表在 具有标准化节点和接口的基于TIA-EIA-95(IS-95)的CDMA无线通信系统中的本发明的实 现。虽然最初被创建来支持紧急服务(E911，E112)，此功能网络也可被用于在混合电路交 换和分组交换的网络中的商业定位服务执行，其中MSC 135和MPC 141使用链路E3140利 用ANSI-41协议进行通信。本发明存在于参考网络的定位确定设备143节点中。MSCDMA移动台(MS) 130是硬件软件系统，允许用户接入CDMA无线电接口 132以及因 此接入完整的无线通信网络和服务。MS 130可具有基于软件应用的定位，LBS客户端131存在于其中。基于MS的LBS 客户端使用由MS 130提供的资源来运行。IS-95基站包括BSC (基站控制器)和一个或多个BTS (基站收发台)。BS 133提 供使得移动设备能够通过IS-95CDMA空中接口接入网络接口和服务的功能。BS 133将CDMA无线电接口 132与基于地面的无线通信系统网络通过接口连接。BS 133提供到MS 130的信道分配、功率控制、频率管理以及其他接近的BS之间的切换(软、更 软和硬)。A接口 134，名义上为用于IS-95CDMA系统的IS-634兼容接口，将BS 133通过接 口连接到MSC 135，携带MSC 135和BS 133之间的控制消息和从MSC 135发到MS 130的 DTAP (直接传送应用部分)消息。
MSC(移动交换中心)135提供的功能有移动性管理、用于MS 130和外部电路交换网络147之间的呼叫连接控制信令的交换服务以及CDMA无线电接入网络和外部分组交换 网络之间的互通功能。MSC 135也提供呼叫路由和计费功能。在一些供应商实现中，MSC 135也为数字分组通信提供互通、路由和代码转换服务。MSC 135可使用ANSI-41定义的E接口 136与其他MSC 137连接。MSC 135用控制接口连接至电路交换网络139，所述控制接口例如标准化 (Telcordia GR-154 和 Tl. 113)为 Ai/Dil38 接 口和中继线的 ISDN 用户部分(ISUP)。J-STD-036标准化的E3140接口被用来将MSC 135连接至MPC 141。E3是基于 ANSI-41的接口，其包括用于定位的无线智能网络(WIN)性能。MPC(移动位置中心)141是移动网络、定位网络和基于网络的定位应用之间的网 关。MPC 141在通过基于TCP/IP、J-STD-036定义的定位服务协议的TCAP特有的E5接口 142、E3接口 140ANSI-41消息和到外部LBS客户端148的基于TCP/IP的数据链路151之 间充当路由器和协议转换器。基于E3140消息中所包括的服务质量参数，MPC可在部署的 PDE143中选择。MPC经由上述E5接口连接至位置确定实体(PDE) 143。在本发明中，PDE 143包括 集中的处理器集群、服务移动定位中心(SMLC) 116和地理上分散的定位测量单元(LMU) 114 全体，所述定位测量单元由专有的基于TCP/IP的接口 115互连。LMU 114要么经由来自BS 133接收天线的射频天线馈线149要么可选择地经由数据链路连接至BSC 133，所述数据链 路携带从BS 133的每一个接收天线所接收的信号的数字化表示。虽然不是J-STD-036定义的LBS网络的部分，但是SMLC 116可直接与网络LBS客 户端148通信，并且经由数据连接到基于MS的LBS的客户端133，以及通过分组数据连接链 路150到通用分组数据网络147。图 Ic图IC示意地描绘了基于无线通信系统和无线定位系统的基于分组的传输网的主 要组件的代表性配置。在此图中，无线通信系统假设是基于IS-2000CDMA或CDMA200 系统的。此基于分组(也称为基于全IP)的LBS网络由3GPP2标准；TIA-1020，IP based location services (3GPP2x.P0024) ；TIA-881, LSAuthentication/Privacy/Security Enhancements(3GPP2X. P0002) ;TIA~843, Wireless IntelliRent Network LBS Phase III (3GPP2X. P0009)和 TIA-801，Position Determination Service for cdma2000 来 描述。本发明将被实现在本地PDE中。图Ic中所描绘的全IP无线通信系统包括归属网络175部分和访问网络176部分。 在许多情况下，访问网络176将是归属网络175。归属网络175和访问网络176通过分组数 据网络174例如公共互联网连接在一起。每一个网络部分，归属175和访问176都包括由 本地无线网络运营商IP网络173、180互连的多个功能实体。为使得基于定位的服务可行，归属定位服务器(Η-PS或只是PS) 171经由基于分组 的连接与管理节点170互连，所述管理节点170提供签约和用户配置文件存储、LBS服务管 理和接入控制。为了递送LBS服务，H-PS171可互连至基于归属网络175的网络LBS客户 端172、外部LBS客户端177、基于访问网络176的LBS客户端178或基于MS的LBS客户端188。为获得MS 187的当前或历史定位，H-PS 171可经由基于分组的数据连接互连至本地 PDE 183。就鉴权、接入控制、管理和记帐功能的作用而论，H-PS 171起到与IS-41网络中的 归属网络MPC相同的作用。分组数据服务节点(PDSN) 181充当无线电接入和访问网络176之间的连接点。此 组件负责管理移动提供商的核心IP网络和移动台之间的PPP会话。S-PS或服务定位服务器176在访问网络中是PS。服务PS 176提供访问MS的位 置信息给请求实体例如归属PS 171、网络LBS客户端。就鉴权、接入控制、管理和记帐功能 的作用而论，它起到与IS-41网络中的服务MPC相同的作用并充当H-PS 171的本地代理。BSC/PCF 182是基站控制器/分组控制功能节点。BSC/PCF 182节点管理无线电 网络186和PDSN之间的互连和通信。BSC/PCF 182负责MS 187和基于网络的目的地之间 的业务和信令消息的透明交换。
无线电网络186包括实际的CDMA2000 空中接口和无线电传输设施，可选择 地称为BS(基站)、BTS(基站收发信台)、AP(接入点)和小区。无线电网络186将BSC/PCF 182与MS 187互连，用于分组数据和分组化语音通信。在本发明中，本地PDE 183包括基于服务器集群的SMLC 116和地理上分散的LMU 114的全体。PDE 183与MS 187相互作用(可能使用PS 171、179作为代理)以经由基于MS的 LBS客户端188提供定位服务给用户或基于移动设备的定位提供定位服务给其他LBS客户 端 172、177、178。为简便起见，未示出无线通信系统的全IP、分组体系结构的其他元件。WLS中改进的TOA检测的详述上行到达时间差(U-TDOA)定位方法在其最基本的水平上是依赖于具有足够信号 能量的直接视线(LOS)路径存在于发射机和接收机站之间的假设。无阻挡的LOS路径不一 定需要存在于发射机和接收机之间；然而假设信号不会由于反射、衍射、波导(ducting)等 而在方向上出现变化。做出此假设是为了将到达时间差转换为从移动台到主要的和合作 者LMU的空间直线距离。在保留的无线通信频带中，其目前包括850/1900MHZ(北美)和 900/1800/1200MHz (欧洲)蜂窝、GSM、PCS、DCS和UMTS频带，由无线电接收机站接收的用 于无线通信网络的大量信号能量是由于多径成分。实际上，在CDMA系统中，宽带系统的这 种多径衰落特性实际上被用来减少所需的衰落裕度。如原先Stilp等人在美国专利5，327，144“CellularTelephone LocationSystem” 中所公开的，将被定位的发射器在这种情况下是CDMA移动设备的信号由地理上分散的专 用接收机集群(定位测量单元或LMU，以前称为信号收集系统或SCS)收集。无线定位系统 (WLS)，当其被无线电监测传感器、链路监测系统或来自无线运营商的请求触发时，首先执 行最佳LMU和一组合作LMU的无线电信号度量收集和确定。最佳LMU通常与服务小区天线 相关联，而合作LMU名义上是地理非常接近具有可接受的SNR和Eb/No的最佳/服务LMU并 且不产生大的几何精度衰减因子的那些。最佳(按信号)LMU优选使用宽带接收机来收集 和数字化RF用于样本期。LMU中的数字信号处理软件模拟RAKE接收机并常规地解调CDMA 调制的感兴趣的信号。此被解调的“完美的”参考信号被发送给根据无线电度量收集而选择的合作者LMU。每一个合作者LMU重新调制参考信号并在相关处理中使用此参考信号以确定在最佳/服务LMU处的感兴趣的信号的到达时间(TOA)。在本发明的优选实施中，被重新调制的参考和被记录的接收的信号与可能在时间 和频率范围上偏移的参考信号进行相关。非对称、线性相位有限冲激响应(FIR)滤波器被 应用在时间轴上，并且这导致对前(时间上较早)旁瓣的抑制。在较晚到达的边上的旁瓣 未被检查。FIR滤波器对较早的边上的旁瓣的幅度产生至少8分贝(SdB)的减少。此操作 为可能的时间和频率范围产生时间/频率/相关图。然后，时间/频率/相关图受限于美国专利6，876，859 “Method ofEstimating TDOA and FDOA in a Wireless Location System”中所教导的，并被搜索以得到全局最大 相关峰。一旦全局最大相关峰被发现，搜索空间被限于全局最大相关峰被找到的频率。然 后，被视为“时间片”的新的搜索空间被在时间上进行搜索以得到较早的局部最大相关峰。 如果相关值大于检测保证门限，则此峰将被发现。一旦时间片被搜索以得到检测保证门限之上的最早的相关峰，则前沿发现程序被 应用。前沿发现程序的目的是找到隐藏在相关函数包络中的较早的到达信号，所述相关函 数包络由多径反射的累加效应产生。在前沿发现程序的优选的实现中，集中于最早发现的最大相关峰的时间片在前 (较早)和后(trailing)(较晚)两个方向上被分成时间块(timebin)。此操作也基于最 早发现的最大相关峰的相关值而创建两个附加门限。前旁瓣减少如果存在大量的多径并且收到的反射信号的强度强于收到的LOS信号，那么互相 关的最大值将出现在对应此反射的时间上并且因而以更大的延迟值出现。前相关峰搜索算 法可被用来尝试缓解这个问题。然而，只是由于所有的发射机和接收机滤波器的组合脉冲 响应，互相关中的前峰可大大限制这种算法的有效性。这些滤波器可被用来限制发送的信 号的带宽和最小化(或消除)相邻符号间干扰的影响。在参考和本地CDMA信号的相关处理期间应用时，前脉冲响应峰可通过在互相关 处理数据流中插入附加的滤波器而被减少。此滤波器改变整体脉冲响应，以使得脉冲响应 的前峰(旁瓣)被最小化。可以利用许多这种滤波器。这里呈现了一种类型的示例。此滤波器是全通、相移滤波器。意思是滤波器的频 率响应是平坦的，频率大体上没有变化。然而，相位响应作为频率的函数而变化。这个特定 的示例可由它的传递函数代表H(S) = ((s-a)2+a2)/((s+a)2+a2)此滤波器的弧度频率响应Η(ω)可通过在以上等式中用jco来取代s而确定，其 中j = V (-1)，虚部。有了这个简单的滤波器，产生的脉冲响应可通过简单改变“a”的值而 修改。典型的互相关计算使用FFT(快速傅里叶变换)来计算。此滤波器可通过在执行 IFFT (快速傅里叶逆变换)之前将参考和收到的信号FFT的乘积与滤波器的复合频率响应 相乘来实现，以获得互相关。图3b示出带有添加的这种滤波器的产生的互相关。“a”的值 已经被优化以产生对于任何前峰的最小的最坏情况的值。在图3b中可看出，最大的前峰已经从主瓣峰减少至约21dB。再次，使用6dB噪声裕度产生检测低于较晚反射路径信号15dB的视线接收信号成分的能力，而非没有滤波器 时的7dB。这里呈现的此示例滤波器仅示出使用简单的滤波器响应可得到的改进。更完全 地调查和优化滤波器响应以更紧密地匹配最初组合滤波器响应的确切的滤波器响应，应该 会导致对于任何前峰进一步减少最坏情况的值。前沿检测为了成功检测，较早的CDMA前沿发现算法要求在全局最大相关峰之前出现的相 关峰是检测保证门限之上的局部最大值。这阻碍了 WLS找到隐藏在最早的最大相关峰的相 关函数包络中作为台肩(ledge)和坡道(ramp)的前沿。在这里所描述的创造性的方法的优 选实现中，如果LMU未找到较早的前沿，时间片将被重新采样并且一组相关门限将被设置。 时间最早的最大相关峰被设置为“B”。门限基于最早的最大相关峰的值和晚一个时间间隔 的样本的值。这些门限由以下等式描述W > 0. 7*在时亥Ij T = B+1的相关值，Y > 0. 2*在时刻T = B的最早的最大相关峰，以及Z >检测保证门限或0. 01。从最早的最大相关峰开始，算法按时间逐步进行，将较早的样本或块与三个门限 (W, Y，Z)比较。一旦样本的相关值降至低于任何门限，算法计算从最早的最大相关峰到最 早的有效(所有门限之上)样本的样本数。然后，样本数目“m”被用来找到最早的到达时间。如果m = 0，那么以前的最早的 最大相关峰的时间仍然是本地接收的信号的达到时间。对于m大于零的所有的值，以下的 算法(表示为Tau算法)被用来确定到达时间。Tau = 1/4* (码片速率)_m/2* (码片速率)+ (0. 7~c) *w其中，m =最早的有效块和最大相关峰的块之间的块的数目(在此示例中，m = 4)，码片速率=按表1:Table 1_扩频技术的码片速率
CDMA 或 CDMAOneTM TIA/EIA/IS-951.2288
CDMA2000 __TIA/EIA/IS-2000 NiM .2288 其中 N= 1，3，6, 9，或 12
W-CDMA__3GPP-UMTS__^84__c =(主要相关峰的相关值)/(比主要相关峰的块晚一块的相关值)；W=经验确定的偏移，通过使用具有已知定位的移动设备的测量而确定。对于密集 的城市环境中的IS-95，此偏移为678。一旦Tau被计算，时间Tau 417被从对应最大值相关峰405的时间中减去，产生新 的到达时间418，新的到达时间418将被用来计算用于CDMA移动设备的到达时间差。现在我们将参考图2到5概括上述详细的描述。图2a示出由LMU接收的用于CDMA的频移、多径和噪声污染的扩频信号200。示出的信号200在包括幅度轴201、频率轴202和时间轴203的三个维度上被绘制。图2b用来说明用于本发明的术语。搜索空间包括相关204、时间203和频率202 三个维度。示出的时间片205覆盖了固定频率上的时间范围。示出的块206表示固定的时 间和频率。图2c示出在相关204、时间203和频率202搜索空间中的相关的本地和参考信号 207。示出的检测门限208说明最小的可接受的相关。全局最大相关209被示出。一旦全 局最大相关206被找到，则搜索空间被限于集中于全局最大值相关209的频率210上的时 间片。图3a示出在通过应用有限冲激响应(FIR)滤波器而应用旁瓣减少之前，包含相关 的本地和参考信号207的时间片和检测门限300。在此示例中，第一前沿峰(旁瓣)302在 幅度上从主瓣相关峰301只是略有减少。
图3b示出在通过应用FIR滤波器而应用旁瓣减少之后，包含滤波的相关的本地和 参考信号301的时间片和检测门限。通过减少相关信号峰的旁瓣，较早到达的信号可被暴 露。在此示例中，前旁瓣减少将暴露先于主瓣的隐藏的较早到达的相关峰。图4a示出在包含全局最大相关峰405的时间片402的持续时间中，参考信号和本 地信号之间的相关400。一旦全局最大相关峰405被发现并且那个全局最大相关峰在检测 门限404之上，那么频移被推定为被发现并且三维时间_频率_相关搜索空间萎缩为相关 对时空的二维‘时间片’。图4a、4b和4c全都示出由相关轴401和时间轴403所限定的二 维搜索空间。搜索空间时间范围现在被限于当前块402和较早的块。图4b示出前沿发现过程，其被用来发现在全局最大相关405之前出现的较早的线 (ray)或信号前沿。由于无线电能量是可加的，较早到达的线可隐藏在相关函数包络400 中。在此示例中，相关函数包络被重新采样，并且两个新的门限被建立。第一门限414被设 置在比最大相关峰405晚一个块的相关值406的70%。第二门限415被设置在最大相关峰 的20%。对于早于最大相关峰405的每一个采样407、408、409、410、411、412、413，相关函 数包络400的值与门限404、414、415比较。当相关值411低于任何三个门限时，过程及时 回落到最后的有效样本410。一旦最后的有效样本410被确定，到达时间使用以上描述的 Tau(x)公式来计算。图5描绘了用于上述整个过程的操作步骤。第一步骤500是在本地LMU收集本地 信号和接收参考信号(关于信号收集过程的更多细节见第6，047，192号美国专利“Robust Efficient Localization System”)。第二步骤501是利用时间FIR滤波的相关以减少 前旁瓣。就是此第二步骤生成第三步骤502限制的相关-时间-频率图(更多细节见第 6，876，859号美国专利)。将三维搜索空间限制在时间和频率轴是可选的，但是使得随后的 相关搜索更有效。下一步骤503包括对检测保证门限之上的全局最大值的搜索。如果未找到检测保 证门限之上的全局最大值，程序退出504并且没有为本地LMU产生TDOA值。如果有效的全 局最大值被检测到，相关_时间_频率图被简化为集中于可检测的全局最大值的频率上的 二维时间-相关时间片。然后，在第五步骤505中，产生的时间片被搜索以得到检测保证门 限之上的局部最大值，所述局部最大值出现的时间早于全局最大值。一旦检测保证门限之 上的最早的局部最大值(其可以是以前被发现的全局最大值)被发现，前沿检测操作506被用来尝试找到隐藏在相关函数包络中的较早的前沿。如果前沿检测操作未找到较早的前 沿，过程使用最早的局部最大值的TDOA值而成功退出507。如果前沿检测操作成功找到更 早的前沿，那么由Tau算法计算的TDOA值被报告508。结论本发明的真实范围不限于这里所公开的当前优选的实施方式。例如，上述无线定 位系统的当前优选的实施方式的公开使用了解释性术语，例如定位测量单元(LMU)，服务移 动定位中心(SMLC)，诸如此类，这不应被理解为限制以下权利要求的保护范围或另外地暗 示无线定位系统的创造性方面受限于公开的特定的方法和装置。此外，如将被本领域的技 术人员所理解的，这里公开的许多创造性方面可应用于非基于TDOA技术的定位系统。例 如，本发明不限于采用以上举例来说的FIR滤波器的系统，也不限于如上所述而构建和部 署的LMU。LMU和SMLC等实质上是可编程的数据收集和处理设备，在不偏离这里所公开的 创造性原理的情况下，可采取多种形式。鉴于数字信号处理和其他处理功能的迅速下降的 成本，例如，在不改变系统的创造性操作的情况下，可能很容易将特定功能的处理从这里所 述的一种功能元件(例如LMU)转移到无线通信网络中的另一个功能元件(例如BS或基 站)。在许多情况下，这里所述的实现的位置(例如功能元件)只是设计者的偏好而非硬要 求。因此，除非他们被特意限制 ，下列权利要求的保护范围无意受限于上述具体实施方式
。
权利要求
一种用于在用于定位移动发射机的无线定位系统中改进到达时间差(TDOA)估计的方法，所述到达时间差估计通过使用时域或频域互相关处理来互相关本地信号和参考信号而被产生，其中所述本地信号是在第一天线处所接收到的由所述移动发射机发射的信号的副本，以及所述参考信号是在第二天线处所接收到的由所述移动发射机发射的所述信号的副本，所述方法包括在第一定位测量单元(LMU)处接收所述本地信号；处理所述本地信号和所述参考信号以产生相关函数，所述相关函数包括相关-时间-频率图；搜索所述相关函数以得到检测保证门限之上的全局最大值，以及识别有效的全局最大相关峰；将所述相关-时间-频率图简化为二维时间-相关时间片，所述二维时间-相关时间片集中于所述有效的全局最大相关峰的频率上；搜索所述二维时间-相关时间片以得到所述检测保证门限之上的局部最大值，所述局部最大值发生的时间早于所述全局最大相关峰；以及执行前沿发现程序以找到隐藏在所述二维时间-相关时间片的相关函数包络中的较早的前沿。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述处理包括对所述本地信号和所述参考信号的滤 波和相关处理以产生包括前旁瓣和后旁瓣的相关的相关-时间-频率函数，其中所述前旁 瓣在幅度上被减少。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述滤波产生所述前旁瓣的所述幅度的至少8分贝 (SdB)的减少。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述滤波处理包括使用有限冲激响应(FIR)的滤波处理。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述FIR滤波处理包括产生实质上平坦的频率响应 的全通、相移滤波处理。
6.如权利要求4所述的方法，还包括使用快速傅里叶变换(FFT)进行互相关计算，其中 所述FIR滤波处理通过将参考和本地信号FFT的乘积与所述FIR滤波处理的复合频率响应 相乘而被执行，并且然后执行快速傅里叶逆变换(IFFT)以获得互相关函数。
7.如权利要求2所述的方法，还包括为受限的时间_频率相关搜索确定限制。
8.如权利要求7所述的方法，还包括在所述前沿发现程序未找到较早的前沿之后报告 最早的局部最大相关峰的TDOA值。
9.如权利要求7所述的方法，还包括报告由预定的到达时间确定程序(Tau)所计算的 TDOA值，所述预定的到达时间确定程序在所述前沿发现程序成功找到较早的前沿之后执 行。
10.如权利要求2所述的方法，其中使用第二LMU获得所述参考信号，所述第二 LMU包 括宽带接收机，所述宽带接收机被配置为收集和数字化码分多址(CDMA)调制的感兴趣的 信号达采样时间段，并且所述第二 LMU中的数字信号处理软件模拟RAKE接收机并解调所述 感兴趣的信号。
11.如权利要求10所述的方法，还包括将被解调的所述感兴趣的信号从所述第二LMU发送到所述第一 LMU，以及在所述第一 LMU处重新调制被解调的所述感兴趣的信号以获得 所述参考信号。
12.如权利要求11所述的方法，还包括在所述第一LMU处，记录收到的所述本地信号； 将被记录的所述信号与在时间和频率范围上偏移的所述参考信号相关以产生相关函数；以 及在时间轴上应用非对称、线性相位有限冲激响应(FIR)滤波器以抑制所述相关函数的前旁瓣。
13.如权利要求7所述的方法，还包括发现全局最大相关峰；将所述搜索空间限制在对 应于所述全局最大相关峰的选定的频率；以及然后搜索对应所述选定的频率的时间片以识 别较早的局部最大相关峰。
14.如权利要求13所述的方法，还包括确定所述较早的局部最大相关峰在所述检测保 证门限之上。
15.如权利要求14所述的方法，包括应用所述前沿发现程序以识别隐藏在相关函数包 络中的较早到达的信号，所述相关函数包络由多径反射的累加效应生成。
16.如权利要求14所述的方法，其中，在所述前沿发现程序中，集中于最早的最大相关 峰的所述时间片在前和后方向上被分为时间块。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述前沿发现程序包括基于所述最早的最大相关 峰的相关值来生成附加的门限。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述前沿发现程序包括检测第二相关峰，所述第 二相关峰在所述全局最大相关峰之前出现并且是低于所述检测保证门限的局部最大值。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述第二相关峰被隐藏为最早的最大相关峰的相 关函数包络中的台肩或坡道。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述前沿发现程序还包括在未发现较早的前沿时 重新采样所述时间片以及设置多个相关门限。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述最早的最大相关峰被设置为第一值(B)，并且 所述门限基于所述最早的最大相关峰的值和在稍后的时间间隔处的样本的值。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述门限根据以下到达时间确定程序(Tau)而被 确定W > 0. 7*在时刻T = B+1的相关值，Y > 0. 2*在时刻T = B的最早的最大相关峰，以及Z >检测保证门限或0.01 ；其中，从所述最早的最大相关峰开始，所述到达时间确定程序按时间逐步进行，将较早 的样本和所述门限(W，Y，Z)比较，并且，一旦所述样本的所述相关值降至低于任何所述门 限，则所述程序计算从所述最早的最大相关峰到在所有门限之上的所述最早的样本的样本 数目；并且然后，所述样本数目(m)被用来根据以下规则集找到所述最早的到达时间如果m = 0，那么以前的最早的最大相关峰的所述时间仍然是本地接收的信号的所述 达到时间；对大于零的所有的m值，以下的规则被用来确定所述到达时间Tau = 1/4*(码片速 率)-m/2* (码片速率)+ (0. 7-c) *w，其中，m是最早的有效块和所述最大相关峰的所述块之间的块的数目；码片速率被基于定义用于不同扩频技术的码片速率的表来确定；C是主相关峰的所述相关值与比所述主 相关峰的块晚一块的所述相关值的比；并且，W是根据经验确定的偏移。
23.如权利要求22所述的方法，其中一旦所述到达时间(Tau)被计算，则Tau就被从对 应于所述最大相关峰的所述时间中减去，以产生新的到达时间，所述新的到达时间被用于 计算所述到达时间差。
24.一种用于定位移动发射机的无线定位系统(WLS)，包括定位测量单元(LMU)的网络，所述定位测量单元的网络至少包括第一 LMU和第二 LMU; 其中所述第一 LMU包括处理器和耦合到所述处理器的计算机可读存储介质，所述计算机可 读存储介质包括指令，所述指令用于配置所述处理器以根据规定的方法计算到达时间差 (TDOA)估计，包括通过使用时域或频域互相关处理来互相关本地信号和参考信号，其中所 述本地信号是在与所述第一 LMU关联的第一天线处所接收到的由所述移动发射机发射的 信号的副本，以及所述参考信号是在与所述第二 LMU关联的第二天线处所接收到的由所述 移动发射机发射的所述信号的副本，所述规定的方法包括在第一定位测量单元(LMU)处接收所述本地信号；处理所述本地信号和所述参考信号以产生相关函数，所述相关函数包括相关-时 间_频率图；搜索所述相关函数以得到检测保证门限之上的全局最大值，以及识别有效的全局最大 相关峰；将所述相关-时间-频率图简化为二维时间-相关时间片，所述二维时间-相关时间 片集中于所述有效的全局最大相关峰的频率上；搜索所述二维时间_相关时间片以得到所述检测保证门限之上的局部最大值，所述局 部最大值发生的时间早于所述全局最大相关峰；以及执行前沿发现程序以找到隐藏在所述二维时间-相关时间片的相关函数包络中的较 早的前沿。
25.如权利要求24所述的WLS，其中所述处理包括对所述本地信号和所述参考信号的 滤波和相关处理以产生包括前旁瓣和后旁瓣的相关的相关-时间-频率函数，其中所述前 旁瓣在幅度上被减少。
26.如权利要求25所述的WLS，其中所述滤波产生所述前旁瓣的所述幅度的至少8分 贝(SdB)的减少。
27.如权利要求26所述的WLS，其中所述滤波处理包括使用有限冲激响应(FIR)的滤 波处理。
28.如权利要求27所述的WLS，其中所述FIR滤波处理包括产生实质上平坦的频率响 应的全通、相移滤波处理。
29.如权利要求27所述的WLS，所述方法还包括使用快速傅里叶变换(FFT)进行互相 关计算，其中所述FIR滤波处理通过将参考和本地信号FFT的乘积与所述FIR滤波处理的 复合频率响应相乘而被执行，并且然后执行快速傅里叶逆变换(IFFT)以获得互相关函数。
30.如权利要求25所述的WLS，所述方法还包括为受限的时间-频率相关搜索确定限制。
31.如权利要求30所述的WLS，所述方法还包括在所述前沿发现程序未找到较早的前沿之后报告最早的局部最大相关峰的TDOA值。
32.如权利要求31所述的WLS，所述方法还包括报告由预定的到达时间确定程序(Tau) 所计算的TDOA值，所述预定的到达时间确定程序在所述前沿发现程序成功找到较早的前 沿之后执行。
33.如权利要求25所述的WLS，其中使用第二LMU获得所述参考信号，所述第二 LMU包 括宽带接收机，所述宽带接收机被配置为收集和数字化码分多址(CDMA)调制的感兴趣的 信号达采样时间段，并且所述第二 LMU中的数字信号处理软件模拟RAKE接收机并解调所述 感兴趣的信号。
34.如权利要求33所述的WLS，所述方法还包括将被解调的所述感兴趣的信号从所述 第二 LMU发送到所述第一 LMU，以及在所述第一 LMU处重新调制被解调的所述感兴趣的信号 以获得所述参考信号。
35.如权利要求34所述的WLS，所述方法还包括在所述第一LMU处，记录收到的所述本 地信号；将被记录的所述信号与在时间和频率范围上偏移的所述参考信号相关以产生相关 函数；以及在时间轴上应用非对称、线性相位有限冲激响应(FIR)滤波器以抑制所述相关 函数的前旁瓣。
36.如权利要求31所述的WLS，所述方法还包括发现全局最大相关峰；将所述搜索空间 限制在对应于所述全局最大相关峰的选定的频率；以及然后搜索对应所述选定的频率的时 间片以识别较早的局部最大相关峰。
37.如权利要求36所述的WLS，所述方法还包括确定所述较早的局部最大相关峰在所 述检测保证门限之上。
38.如权利要求37所述的WLS，包括应用所述前沿发现程序以识别隐藏在相关函数包 络中的较早到达的信号，所述相关函数包络由多径反射的累加效应生成。
39.如权利要求37所述的WLS，其中，在所述前沿发现程序中，集中于最早的最大相关 峰的所述时间片在前和后方向上被分为时间块。
40.如权利要求39所述的WLS，其中所述前沿发现程序包括基于所述最早的最大相关 峰的相关值来生成附加的门限。
41.如权利要求40所述的WLS，其中所述前沿发现程序包括检测第二相关峰，所述第二 相关峰在所述全局最大相关峰之前出现并且是低于所述检测保证门限的局部最大值。
42.如权利要求41所述的WLS，其其中所述第二相关峰被隐藏为最早的最大相关峰的 相关函数包络中的台肩或坡道。
43.如权利要求42所述的WLS，其中所述前沿发现程序还包括在未发现较早的前沿时 重新采样所述时间片以及设置多个相关门限。
44.如权利要求43所述的WLS，其中所述最早的最大相关峰被设置为第一值(B)，并且 所述门限基于所述最早的最大相关峰的值和在稍后的时间间隔处的样本的值。
45.如权利要求44所述的WLS，其中所述门限根据以下到达时间确定程序(Tau)而被 确定W > 0. 7*在时刻T = B+1的相关值，Y > 0. 2*在时刻T = B的最早的最大相关峰，以及Z >检测保证门限或0.01 ；其中，从所述最早的最大相关峰开始，所述到达时间确定程序按时间逐步进行，将较早 的样本和所述门限(W，Y，Z)比较，并且，一旦所述样本的所述相关值降至低于任何所述门 限，则所述程序计算从所述最早的最大相关峰到在所有门限之上的所述最早的样本的样本 数目；并且然后，所述样本数目(m)被用来根据以下规则集找到所述最早的到达时间如果m = 0，那么以前的最早的最大相关峰的所述时间仍然是本地接收的信号的所述 达到时间；对大于零的所有的m值，以下的规则被用来确定所述到达时间Tau = 1/4*(码片速 率)-m/2* (码片速率)+ (0. 7-c) *w，其中，m是最早的有效块和所述最大相关峰的所述块之间的块的数目；码片速率被基 于定义用于不同扩频技术的码片速率的表来确定；c是主相关峰的所述相关值与比所述主 相关峰的块晚一块的所述相关值的比；并且，w是根据经验确定的偏移。
46.如权利要求45所述的WLS，其中一旦所述到达时间(Tau)被计算，则Tau就被从对 应于所述最大相关峰的所述时间中减去，以产生新的到达时间，所述新的到达时间被用于 计算所述到达时间差。
全文摘要
在结合基于CDMA的无线通信系统而部署的无线定位系统(WLS)中，定位测量单元被用来收集多径损坏的无线电信令，用于到达时间差(TDOA)和混合定位方法中。在基于CDMA的无线通信系统中，信号处理技术被用来增强WLS确定最小时延多径成分的能力并且因而增加TDOA定位准确性。信号处理包括用于减少互相关函数的前旁瓣的滤波技术以及前沿发现程序。
文档编号G01S5/06GK101821645SQ200880111611
公开日2010年9月1日 申请日期2008年12月9日 优先权日2007年12月10日
发明者拉什杜斯·S·米亚, 罗伯特·J·安德森, 罗纳德·勒菲弗 申请人:真实定位公司