使用位置估计确定异步网络中成对基站的基站定时偏移之间的差的制作方法
【专利说明】使用位置估计确定异步网络中成对基站的基站定时偏移之 间的差
[0001] 本申请是申请日为2010年01月09日，申请号为201080013348. 4,发明名称为"使 用位置估计确定异步网络中成对基站的基站定时偏移之间的差"的申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明的多方面涉及确定异步无线通信系统中的基站定时差，以及涉及异步无线 通信系统中无线通信单元的地理定位。本发明适用于异步移动电话网络，但是不限于这些 网络。
【背景技术】
[0003] 无线通信单元通常是组成无线通信系统的一部分。无线通信单元通过无线通信网 络通信，其中无线通信网络也是组成无线通信系统的一部分。
[0004] 无线通信单元的一个例子是移动电话系统中的移动电话。术语"移动通信单元"和 "无线通信单元"通常可互换使用。然而，术语"无线通信单元"可以包括各种各样的设备， 如可以无线通信的膝上型电脑和个人数字助理。
[0005] 无线通信网络通常包括基站网络，每一基站使能一个被称为覆盖小区 (cell-footprint)的一个区域内的通信。每一覆盖小区可以包括多个扇区。通常一个基站 服务于三个扇区。每一扇区可以由位于基站的专用天线服务。
[0006] 术语"通信"包括各种形式的通信，这些形式包括但不限于在流量信道上的语音或 数据通信会话以及控制信道上的通信。因此，例如，移动电话网络中的通信可以不需要移动 电话用户实际地拨打或接收呼叫。而是，通信可以仅涉及移动电话间歇接收数据，例如通过 无线通信系统的控制信道。
[0007] 典型地，许多无线通信单元四处移动。关于无线通信单元的位置信息通常被称为 "地理定位"信息。地理定位信息可以以许多方式获得。特别地，各种形式的测量信息可以 被处理为提供无线移动通信单元的定位的估计。
[0008] 在任何特定时间，不同形式的测量信息可以从以下得到：
[0009] (i)无线通信单元；
[0010] (ii)无线通信网络，尤其是从与无线通信单元通信的一个或多个基站；或者
[0011] (iii) (i)以及（ii)。
[0012] 更详细地考虑到测量信息，该信息可以如下得到：
[0013] (i)直接地。这意味着测量信息包括在所做的测量中。测量或者由无线通信单元 进行或者由无线通信系统的另外一部分进行，比如无线通信网络。
[0014] (ii)间接地。这意味着测量信息从所进行的测量获取。比如，估计无线通信单元 和无线通信系统的基站之间的距离。这样的估计可以通过将信号的传播速度乘以信号收发 之间的测量时间差来计算。
[0015] 无线通信网络分为两大类：
[0016] ⑴同步网络，诸如码分多址系统，例如CDMA2000。在同步网络中，不同基站之间 的定时偏移是恒定的。偏移的量对于正在使用该网络的无线移动通信单元是已知的。在 CDMA2000的例子中，定时偏移既是已知的也是恒定的，因为每一基站的定时被锁定到全球 定位系统卫星。
[0017] (ii)异步网络，诸如通用移动电话系统（UMTS)。在异步网络中，不同基站之间的 定时偏移不是恒定的。关于基站定时基准之间的定时偏移的信息不被提供给异步网络中的 无线移动通信单元。而且，这些基准既相对于绝对定时基准也相互之间随着时间漂移。
[0018] 在同步无线通信网络中，定时信息可以用于测量无线通信单元的地理定位。为了 理解这点，对于从基站到无线通信单元的信号，考虑距离和时间之间的关系是首先必要的。
[0019] 该关系可以用公式表示，公式（1)的形式如下所示：
[0020] (1)距离=光速*(测量时间-定时偏移）
[0021] 其中，"距离"是从基站到无线通信单元的距离。
[0022] "测量时间"是通信从基站传播到无线通信单元看起来花费的时间量。测量时间可 以是基站嵌入通信中的时间戳和无线通信单元接收该通信的绝对基准时间之间的差。绝对 基准可以是基站位于的时区的正确时间。
[0023] "定时偏移"是基站的定时基准与绝对基准之间的时间差的量。
[0024]公式（1)可以被重新整理然后重写为公式（2)，如下：
[0025] (2)Tm=Tpath+Tb
[0026] 其中，Tm是"测量时间"，Tpath是"距离/光速"的比。这是无线信号通过从基站 到无线通信单元的路径所花费的时间。
[0027]Tb是基站的"定时偏移"，基站的定时基准与绝对基准之间的时间差的量。
[0028] 图1示出了在现有技术的移动通信网络100中可用于执行地理定位的技术。
[0029] 图1显示了无线通信网络100。无线通信网络100可以是同步或者异步网络。图 1还示出了Tpath的各种值。图1显示了第一基站B1，参见附图标记120,第二基站B2,附 图标记为130,以及第三基站B3,附图标记140。无线通信单元110能够从所有三个基站接 收信号。
[0030] 信号从基站B1到达无线通信单元110所花费的时间是Tpath(1)。信号从基站B2 到达无线通信单元110所花费的时间是Tpath(2)。信号从基站B3到达无线通信单元110 所花费的时间是Tpath(3)。
[0031] 基站B1具有相对于绝对基准的定时偏移Tb(l)，其中绝对基准是真实的本地时 间。基站B2具有相对于绝对基准的定时偏移Tb(2)。基站B3具有相对于绝对基准的定时 偏移Tb(3)。
[0032] 使用这些参数，将公式（2)应用于无线通信单元110从三个基站的每一个所接收 的信号是可能的。结果的公式是如下的一组公式（3)-(5):
[0033] (3)Tm(l) =Tpath(1)+Tb(1)
[0034] (4)Tm⑵=Tpath(2)+Tb(2)
[0035] (5)Tm(3) =Tpath(3)+Tb(3)
[0036] 在每种情况下，Tm由无线单元110测量。Tm可以通过例如取通信中嵌入的来自基 站的时间戳与无线通信单元110接收通信所处的绝对基准时间之间的差来计算。因此Tm 是已知的。
[0037] 如果无线通信网络100是同步网络，每一基站的偏移定时值是已知和恒定的。因 此Tb(l)、Tb⑵和Tb(3)的每一个都是已知的。
[0038] 使用Tm(l)、Tm⑵和Tm⑶的测量值，因此，求解以上公式（3)-(5)的每一个从而 得到Tpath(l)、Tpath(2)和Tpath(3)的值是可能的。
[0039] 使用关系Tpath=距离/光速，三个Tpath值的每一个都可以转换成测量从无线 通信单元110到每一基站之间的距离。
[0040] 该距离信息的获得允许使用各种公知技术来地理定位用户。在真实的无线通信 网络中，相对和绝对距离信息的混合很可能是可用的。然而，无线通信网络100是异步网 络，那么Tb(l)、Tb(2)和Tb(3)的值很可能是未知的，并随着时间变化。这阻碍了求解等式 ⑶ _(5)〇
[0041] 因此，在异步网络中，从信号定时信息中推导无线通信单元的位置的测量更加困 难。用在同步网络的地理定位技术不能直接应用于异步无线通信系统。实际上，每一基站 已知的和恒定的定时偏移Tb的缺失使得这些技术不能享有关键信息。这可能极大地限制 了异步网络地理定位的准确性。在现有技术的实际网络中，该问题通常被认为是不能解决 的。
[0042] 现有技术加拿大专利申请CA2600700 (A1)的确描述了"Methodandsystem forfacilitatingtimingofbasestationsinanasynchronousCDMAmobile communicationssystem"。在CA2600700 (Al)的安排中，基站之间可察觉的定时偏移的确定 对于支持通信目的是必要的。这允许两个基站向一个移动台发送同样的信息，从而使该信 息同时到达。有关的信息可能是，例如，一部分语音。这总是逐移动台（mobile-by-mobile) 地进行的，来自一个移动台的信息或结果不影响不同移动台的任何操作。CA2600700描述了 如何在一个或多个移动台上计算该定时。
[0043]现有技术美国专利申请US2006239391 (A1)描述了"Evaluatingbasestation timinginanasynchronousnetwork"。在该安排中，基站定时被确定。然而，该确定需要 移动台的定位的现有知识。
[0044]现有技术国际专利申请W02005002124 (A2)描述了"Methodforsparsenetwork deploymentaccuracyenhancements"。该方法提供了定位信息。其依赖于从不同小区站点 接收的功率水平，其可由异步系统提供。概括地，移动台被预计离接收强的小区站点更近， 并且远离接收弱的小区站点。在一些特殊情况下，这些假设可能相当接近。然而，由于高可 变的信号减弱效果，精确的地理位置策略将会受限。如此效果的一个例子是通常在建筑物 内的体验到的。当用户在建筑物内，一个小区站点可能会显得比其它站点弱，这是由于不同 数目的砖墙位于去往每一小区站点的信号路径上。结果，等距的小区站点可能为建筑内的 用户提供非常不同的信号强度。基于接收和发送的信号功率来测量距离因此变得适应性受 局限。
【发明内容】
[0045] 根据本发明的一个方面，提供一种方法，用于确定异步无线通信系统中基站定时 偏移之间的差。根据本发明的第二方面，提供一种异步无线通信系统。根据本发明的第三 方面，提供一种异步无线通信系统。根据本发明的第四方面，提供一种异步无线通信系统。 根据本发明的第五方面，提供一种计算机程序产品。
[0046] 通过使用无线通信单元的通信的记录，本发明实现了在异步无线通信系统中成对 基站B(i)、B(j)之间的定时偏移dTb(i，j)的估计。这些通信可以是诸如UMTS系统的异步 移动电话系统中的移动电话所发出的呼叫。
[0047] 本发明可以应用于通信的连续记录组，在异步无线通信系统中每一组记录在预定 长的时间里做出。该方法提供了对成对基站B(i)、B(j)之间的定时偏移dTb(i，j)的最新 估计。
[0048] 成对基站B(i)、B(j)之间的定时偏移dTb(i，j)可以被用于在无线通信网络中地 理定位无线通信单元。可以和各种地理定位技术一起执行该地理定位，其中各种地理定位 技术在现有技术中通常仅仅用于同步无线通信系统。
[0049] 本发明允许对基站定时偏移的跟踪。这些偏移通常随着时间漂移。跟踪信息不需 要基站中的监控电路，而是可以从无线通信单元在它们的正常操作期间在无线通信系统内 所收集的数据记录中获得。
[0050] 在现有技术中，精确的定