专利名称：用来确定蜂窝电话位置的方法和设备的制作方法
技术领域：
一般地说，本发明涉及用前向和反向链路测量来确定蜂窝电话的位置。更具体地说，本发明涉及一种用在移动电话所作的前向链路测量及在一个或更多基站所作的反向链路测量来确定用于码分多址系统中的无线移动话机的位置的方法。
背景技术：
码分多址(CDMA)调制技术的使用是用于有大量无线电话用户的无线通信的几个技术之一。在美国提供CDMA移动通信的标准术语和方法，由通信工业协会在标题为“双模宽带扩频蜂窝系统的移动台一基站兼容性标准”的TIA/ELA/IS-95-A，一般称为IS-95，中制定。
美国专利号4901307，标题为“使用卫星或陆地中继站的扩频多址通信系统”的美国专得美国专得号5103459、标题为“CDMA蜂窝电话系统中用来生成信号波形的方法和系统”的美国专利揭示了CDMA无线通信系统的实际使用的详细讨论，这些专利已转让给发明的受让人，在此引述供参考。
在这两个专利中，揭示了一种多址技术，其中大量移动话机一也称为远程站，其中每个远程站有一收发信机一得到使用并用CDMA扩频通信信号通过卫星中继站或陆地基站与其他远程站或其他类型的站通信。陆地基站，也称作基站，通常通过无线反向链路从远程站接收通信信号并通过无线前向链路向远程站发射通信信号。通信可成功地由基站发射并由远程站接收的区域称为小区。
无线远程站的一个难题是当远程站向基站发送信号及从基站接收信号时不知道远程站的位置，如果远程站用户拔打911紧急电话，不能向用户发送帮助，除非用户知道其他电话所在的精确位置。由于该难题，已给予定位技术高度的优先权。而且，管制力量的提高营收的要求及电话业务运营商对通过提供比其竞争对手优越的业务来增加营收的要求已推动定位技术开发。例如，在1996年6月，联邦通信委员会(FCC)命令支持增强的紧急911业务，命名为E-911，并命令蜂窝收发机的位置发送回指定的公共安全应答点。为与FCC的命令一致，单在美国就有至少77000个场所要在截止2005年之时装备自动定位技术。
目前知道几种提供某种程度的自动定位能力的技术。一种技术见美国专利号5646632，标题为“可携通信设备标识自身位置的方法和设备”的美国专利，该专利的发明人是K.H.Khan等并已转让给Lucent Technologies，该技术涉及测量从至少三个基站发送并由一个远程站接收的通信信号的相对延迟。这些信号用来确定不同基站与远程站间的距离差。不幸的是，鉴于在一典型无线系统中每个话机发射最小所需功率以向单个接收基站发送通信这样一个事实，通常也需增加反向链路中的发射功率。对接收信号的三个基站而言，远程站发射功率需增加至较佳水平之上。而且，所用的外框技术要求与至少三个基站通信，这要求增加小区站点的集中或，如前所及，增加每个远程站的发射功率。
这种典型的一位技术有明显不足。增加基站数特别昂贵。或者，增大远程站发射功率，这会增加远程站间的干扰的可能性且可要求向远程站添加另外的硬件。最后，这些已知的技术看起来不能提供FCC命令所要求的精确度。
所需的是一种通过测量连接一远程站和一最小数目基站的前向和反向链路能确定该远程站的位置的方法和设备。本发明应至少兼容CDMA调制通信系统，且亦较佳地兼容用于大的移动通信系统中的其也通信技术，诸如时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)及调幅(AM)技术。
发明概述概括地说，本发明用在远程站所作的前向链路测量及在一个或更多基站所作的反向链路测量来确定远程站，例如移动蜂窝电话机位置。根据从两个或更多基站发射并由远程站接收的信号进行前局链路测量。更具体地说，本发明涉及一种用来用测量的组合，诸如来自两个或更多基站的相对延迟及远程站与一个或更多基站间的通信的往返行程延迟确定远程站位置的方法，设备和制品。这些测量用来执行得出远程站位置的计算。执行计算的设备可使用与基站相关的固有延迟校准，也可使用关于所有参加移动位置确定的基站的精确位置的演绎信息。
本发明的一实施例提供一种用在远程站处所作的前向链路测量及在一个或更多基站处所作的反向链路测量来确定远程站位置的方法。前向链路测量是根据从两个或更多基站发射并由远程站接收的信号取得的。这些测量包括远程站与基站间的通信的至少一个往返行延迟，以及在远程站所作的相对延迟测量。在中央处理站-也称为“主”基站—接收这些测量，主基站是主要处理由远程站发起的通信的基站。中央处理站执行确定远程站位置的计算，且可使用与参加基站相关的，如果有，延迟校准，也可使用关于所有这样的基站的精确位置的演绎信息。
在另一实施例中，本发明可实施为一种用来用前向链路及反向链路测量来，确定远程站位置的设备。该设备根据每个实施例的配置可包括处理器、控制器、数据存储器、接收机、发射机及不同的其他硬件。在另一实施例中，本发明可包含一种有形地包含由数字处理设备执行的机器可读指令并用来用前向和反向链路测量确定远程站位置的制品(article of manufacture)例如数字信号承载媒体。
本发明向用户提供很多优点，一个优点是减少给远程站定位所需的基站数。另一个优点是，如果用三个或更多基站给远程站定位，可比用前面的技术方法更有把握地确定位置。还有一个优点是，用往返行程延迟测量确定远程站的位置提高了指定基站的位置，提高了指定基站组的精确度几何稀释(dilution)，而且有时有很大的提高。如下面所讨论，好的精确度几何稀释意味着关于位置的任一测量误差的影响小且常可忽略。
最后，本发明还提供许多其他优点和益处，在阅读下面对本发明的详细描述后，这些优点和益处对本技术领域的技术人员来说要变得明显得多。
附图简要说明结合附图考虑以下详细描述之后，本发明的性质，目标及优点将变得更明显，附图中相同的参考标号在全文中表示相同的部件，其中
图1是依照本发明的一实施例结合无线链路的通信系统的硬件元件及互连的方框图。
图2是遵循本发明的制品的示意图。
图3是依照本发明的一实施例描述用来控制诸如图1中所示的设备的运行特点的通用运行步骤的方框图。
图4是图3中所示的进一步定义的方法步骤308的方框图。
图5到图14依照本发明的一实施例说明性能特点并包括与已知的以往技术的比较。
实施发明的最佳形态图1至图4说明本发明的各种设备，制品和方法的例子。图5至图14说明本发明的一实施例的性能特点并把这些特点与其他已知的方法对比。为说明之便，但无意作任何限制，这些例子是在结合无线链路的数字通信系统的背景中进行描述的，其中一个例子如下描述。
硬件元件和互连图1说明用于本发明中的包括无线链路的一种通信系统100。基本上典型地是电话呼叫或诸如传真的数据传送，是通过电话公司的链路104从话机向基站控制器(MSC)102发送的。MSC102通常包含业界所知的，用来执行交换功能的硬件。这些交换功能用来协调向远程站116传送一个或更多的通信。链路104可包含业界所知的任一用来传送信息信号的通信链路，诸如无线链路，光缆，铜线或铝线。MSC可包括称为基站或BS的收发信机子系统。BS—诸如BS106或108—提供远程单元116和MSC102间的无线链路。
不管怎样，BS还提供信号生成协议，诸如CDMA或TDMA，或上述种类中的任一种，而MSC提供协调向远程站116的通信的接收和持续传送的交换功能。如本应用中所使用，远程站116指使用无线链路作传送通信的主要手段的所有类型的通信单元，通称为话机，诸如蜂窝，移动，可携，无线本地环路或用户单元。严格说来，远程站包含业界熟知的并用来接收和发射通信的一收发信机和其他电路，远程产可包括一处理器—部分配置成计算如在下面方法部分中讨论的所需信息—及存储器，两者都用来测量通信的指定特点，诸如从基站接收的信号的相对延迟。这种信息，或典型值，可发射给基站。
MSC102可通过链路110耦合到诸如BS106或108的基站。链路110的构造可与链路104相同或相近。BS可包括一用来测量选择通信特点，诸如向远程站116发送通信与从远程站116接收响应通信所用时间的任一延迟的一处理器和存储器，当一指定BS接收要发射的通信时，该BS试图用该BS与远程单元116间的无线链路。然而，每个BS有一有限的范围，如图示的BS106的区域114及BS106的区域112。如果远程单元116位于图示的BS106和BS108的发射范围内，则这两个BS可发射由远程站116接收的信号。如果远程站116移出区域114而仍在区域112中，则BS106可不继续发射发往远程站116的信号。
当远程站116移出区域114并进入区域112，该呼叫必须从BS106传送或“切换”给BS108。切换一般分为两个范畴一软切换和硬切换。在硬切换中，当远程站离开始呼基站，诸如BS106，并进入目的基站，诸如BS108，远程站断开与始呼基站的通信链路而后建立与目的基站的新的通信链路，在软切换中，远程站在断开与始呼基站的通信链路前完成与的基站的通信链路。这样，在软切换中，基站冗余地与始呼基站及且的基站进行某一时段的通信。
软切换比硬切换掉话的可能性要小得多。另外，当远程站在基站的覆盖区边界移动时，响应于环境中的细小变化，远程站可作出重复的切换请求。这个难题，称为乒乓方式，的难度也由软切换大大地减轻了。执行软切换的过程在美国专利号为5101501，标题为“CDMA蜂窝电话系统中用来提供通信中的软切换的方法和系统”的美国专利及美国专利号为5267261，标题为“CDMA蜂窝通信系统中的移动台辅助软切换”的美国专利中进行了详细的描述，这两个专利都已转让给本发明的受让人，在此引述供参考。在261专利中，通过在远程站测量由每个基站发射的“导频”信号的强度改进软切换过程。这些导频强度测量通过便利标识能生存的基站切换对象有助于软切换过程。
有关电信系统中传输的信号处理的较全面的讨论可在标题为“双模宽带扩频蜂窝系统的移动台—基站兼容性”的电子工业协会标准TIA/EIA/IS-95及业界熟知的其他传输标准中找到。
不管以上具体的描述，受益于本揭示的一般技能技工也会认识到上面讨论的设备可不脱离本发明的范围实施于不同构造的电信系统中。作为一具体的例子，BS可集成到BSC102，或公共交换电话网，常称为PSTN，可包括在该系统中。
运行除以上描述的各种硬件实施例外，本发明的一不同的方面是有关一种用来确定远程站位置的方法。可能过运行数字信号处理器(未图示)执行一系列机器可读的指令实施的一种方法。这些指令可以是处理器固有的，或包含于耦合到处理器的一个或更多数据存储单元中。
数据存储单元该序列机器可读指令可整个或部分驻留于各个类型的数据存储单元中。严格地说，本发明的一方面有关包含有形地载有可由处理器，诸如数字主号处理器，执行的机器可读指令程序的数据存储媒体的制品，该机器可读指令程序用来执行用远程站与两个或更多基站间的通信的相对延迟和RTD测量确定远程站位置的方法步骤，这些方法步骤将在下面讨论。
数据存储媒体可包含，例如，包容于基站106中的存储单元。这些存储单元可整个或部分地位于控制器102或远程站116中，或在与电信系统100的通信路径中的任一其他位置。或者，这些指令可包容于另一类型的数据存储媒体，诸如存储软磁盘200(图2)，或任一其他类型的数据存储媒体，诸如直接有取存储设备(DASD)，电子只读存储器(CD-ROM或WORM)，或甚至穿孔卡片。而且，机器可读指令可含成行的编写的“C类型”或其他源代码语言。
运行的整个序列图3示出用来用本发明确定远程站位置的基本方法300。图4更详细地示出基本方法300的步骤308，提供一种用远程站116与至少两上基站，如图1所示的基站106和108，间的通信的相对延迟及RTD测量进行位置确定的方法。
当如图1中所示在远程站址116作通信的前向链路测量时，图3所示的方法300开始于任务302，在此前后关系中及如上面的讨论，前向链路是BS与远程站116间的无线通信链路。这些测量在任务304中得出由远程站116从两个或更多基站，诸如基站106和108，接收的通信信号的相对延迟。相对延迟对应各种BS与远程站116间的距离差。
在任务306中，至少一个RTD测量—认为是一正服务基站与远程站116间的通信—加到任务304的相对延迟。该RTD测量在正服务的基站即与远程站116通信的基站，固有地可供。每个RTD测量对应远程站116与正服务基站间的一测量的绝对距离，且在一实施例中定义为RTD＝D*C/2。如果远程站116在切换方式，可提供另外的RTD测量用于远程站116与其他基站间的通信。如下所讨论，这些另外的测量可用于本发明的其他实施例中计算远程站116的位置并净化位置精确度。
在本发明的一实施例中，位置计算是在基站进行的，然而，在其他实施例中，位置计算可在能存取相对延迟及RTD测量的任一位置，例如图1所示的控制器102进行。假定位置计算出现在BS106，基站既从远程站116接收相对延迟测量，又从其他基站接收所有可供的RTD测量。在此实施例中，远程站116不存储基站信息，诸如BS的位置，或延迟校准，并不执行位置计算。通常是通信系统100需要知道话机位置(例如，对于911电话)，因此基站进行位置确定。如需要，计算的位置可发射给远程站116。
在其他实施例中，远程站116可存储一些或全部测量信息，或可执行一些或全部确定远程站位置所需的计算，从而使位置确定较有效而且较快。例如，远程站116可执行一些处理以平均并减少对每个基站的代表相对延迟值所作的相对延迟测量的许多重复。这种“前处理”帮助减小任一测量误差并允许向正服务基站发射最少必需信息。较不如人意的一个选择是，远程站116向正服务基站发射重复的原始相对延迟测量。
如关于图4到图14的讨论，用RTD测量改进-有时较以前的技术方法非常明显地—一组基站的精确度几何稀释(GDOP)。好的GDOP使测量误差对远程站确定定位的影响最小。这种RTD测量减少了确定远程站116的位置所需的最小数目的基站，并减小了用两个或更多基站确定含糊不清，例如，在一实施例中，有较小模糊的定位需要两个基站。在另一实施例中，“精确的”或不模糊的定位需三个基站。
计算GDOP远程站的位置可是由基站的小区确定的三维区域，例如图1所示的分别对应于BS106和108的区域114和116内的任一处。为用最小测量组进行如图4中详示的位置确定，在任务402中假定了基站与远程站都在同一水平面中的一个二维图。该平面有一东向坐标x和一北向从标y。除非远程站或一基站就其他的而言离地面很高，这种二维图可很好地发挥作用。
前向链路相对延迟测量得出任务404中的业界所知的伪距离。这些伪距离大量用于全球定位系统(GPS)方法中并为业界所熟知。使用伪距离，远程站的位置可由一矢量确定，该矢量由坐标x和y及距离偏置δ确定。这个矢量可表示为θ[xyδ]T，[]T表示矩阵转置。
从相对延迟提供的测量得出伪距测量。假定是无噪声的环境，无噪声伪距测量与第i个BS及上面定义的矢量的三个未知数间的关系是PRi＝Ri+δ，i＝1，....N其中Ri=(x-xi)2+(y-yi)2,i=1,2,...,N,]]>Xi和Yi是第i个BS的坐标，N是所用BS的总数。与第一BS相关的RTD测量得出到第一BS的真实距离。假定是无噪声环境，远程站位置RTD测量间的关系表示为RTD=(x-x1)2+(y-y1)2]]>关于三个未知数-x，y，δ的以上计虚拟偏导数在会务406中确定∂PRi∂x=x-xiRi;∂PRi∂y=y-yiRi;∂PRi∂δ=1;]]>∂RTD∂x=x-xlRl;∂RTD∂y=y-ylRl;∂RTD∂δ=0]]>排列导数矩阵，包括 在任务410中可根据矩阵G的两个对角元素确定GDOP，其中G＝(HTH)-1及GDOP=G11+G22]]>GDOP可容易地转换为随机定位误差标准偏差(STD)，如果假定随机测量误差独立且同样分布(iiD)着一误差STD6R。在此情况下，水平定位误差的STD只是GDOP.6R。
在另一实施例中，N个伪距离测量可用N-1个距离差测量替换并从未知矢量清除δ，得出基本上相似的定位结果。然而，这种替代使GDOP计算较复杂，因为距离差测量中的误差是不独立的，因此，矩阵G的计算涉及非对角误差协商差矩阵。
一旦已计算GDOP，在任务412中用迭代最小二乘方算法来确定远程站的位置。该算法技术为业界熟知，此方法结束于任务414。GDOP等场强图—等横向三角形分布。
为帮助理解本发明与以前的技术相比所作的重要的精确度改进，及聚焦使用一个或更多RTD测量的作用，图6至图8及图10到图14示出GDOP的等场强图。第一个例子使用如图5所示的以等横向三角形分布的三个基站。为作比较，图6的等场强图说明一只使用如以往技术例如上面供参考的专利号为564632的美国专利中提到的相对延迟伪距离的远程位置解决方案，图7的等场强图说明一用相对延迟加一个RTD并依照我们的方法的解决方案。
比较图7和图6，可以看出在连接三个基站的假想三角形(未示出)之外及在这些基站附近GDOP有重大改进。例如，在6000N*6000E处，以前的技术得出的值为6。本发明所给的值是1.9当只有两个基站，诸如图5的BS#1和#2，可供时，这种改进要大得多。在大区域内以前的技术方法完全失败，而本发明鉴于对连接两基站的一假想直线(未图示)(基线)的对称性得出有轻微模糊的全理的精确度。图8示出当只有两个基站与远程站通信时本发明的GDOP等场强线，例如，只有两人基站却仍得出基线两边的GDOP都小于2.5的大片区域。在上面的例子中，在6000N*6000E处GDOP从图7所示的三个基站分辨率1.9向上微升至大约23。
GDOP等场强图-钝角三角形分布通过在位置确定中使用RTD测量而实现的GDOP改进在基站以钝角三角形分布时变得显著得多。这种分布如图9所示。图10示出只使用相对延迟的以往技术的GDOP等场强线，而包括RTD的本发明的GDOP等场强线则在图11中给出。
比较这些数字。在图11中可看出GDOP的重大改进，特别是在钝角三角形下面，即，大约-2000N及其以下。比较这些图的左下象限可以看出，在计算GDOP时，不使用RTD测量的图10中的GDOP为10，而在使用RTD测量的图11中的GDOP则大致降为2。回想起上面说过的GDOP的值越小，用已知的算法技术确定远程站位置的精确度越大。
远程站位置确定如前所及，远程站的位置用迭代最小二乘方算法获得。然而，结果位置解决方案也对应从可供测量生成的等曲线间的粗交点。如图12所示，只用相对延迟距离差的以往技术方法的相交为基站的等横向三角形分布而展示。这些等距离差曲线是双曲线。注意在连接基站的假想的三角形(未示出)之外，特别是图的边界附近，相交的双曲线几乎是正切的。这种正切的特点说明了先前的技术在这些区域的人所共知的较差的GDOP值的原因。
本发明的等距离差曲线在图13中示出。包括远程站与本例中BS#1间的至少一个RTD测量加入由此BS#1为中心并向外扩展的圆表示的等RTD曲线。这些“圆”增中与等距离差曲线的有益几乎垂直的相交，从而有较低的GDOP。
两站模糊图14用等曲线示出本发明的一实施例中固有的轻微模糊，其中两个基站和远程站116而非三个基站通信。此图及讨论只用来区分本发明的这两个实施例，在图14中，任一等RTD曲线两基站，本例中为BS#1和BS#2，的一假想直线(未示出)而言对称的“孪生”或镜像相交。该孪生相交可引起确定远程站116的位置中的模糊。如有必要，这种模糊一般可使用天线扇形信息解决。例如，如果确定给远程站116定位有两个可能的解决方案，根据那个扇形或区域所用天线的发射特点取消一个解决方案是可能的。
其他实施例尽管已示出目前认为的本发明的较佳实施例，对本领域中的熟练人员而言明显的是，可不脱离如所附权利要求确定的本发明的范围作出各种改变和修改。
权利要求
1.一种用前向和反向链路测量来确定无线远程站位置的方法，其特征在于，从至少两个基站测量由所述远程站接收的通信的相对延迟；执行所述远程站与所述两个基站中至少一个基站间通信的绝对距离(RTD)测量；以及用所述RTD和所述相对延迟测量来确定所述远程站的位置，并将所述RTD和所述相对延迟测量传送到所述位置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述至少两个基站中的一个处作出所述位置确定。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于于，在所述远程站处作出所述位置确定。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相对延迟对应于所述远程站与一基站间的距离差，并且所述远程站通过取每个基站的所述相对延迟测量的平均值，减少传送到所述位置的相对延迟测量数。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述远程站的位置用矢量θ表示，其中θ＝[xyδ]T，x和y是表示所述远程站的位置的坐标，[]T表示矩阵转置，δ是距离偏置，并且所述位置计算包括从所述相对延迟测量来确定的距离测量(PR)，其中PR与第i个基站及θ的关系是PRi＝Ri+δ，i＝1，2....，N，其中 ，i＝1，2....N，而且其中xi和yi是第i个基站的坐示，而N是基站总数，确定关于包含θ的元素的所述RTD和所述PR的偏导数，包括∂PRi∂x=x-xiRi;∂PRi∂y=y-yiRi;∂PRi∂δ=1;]]>∂RTD∂x=x-xlRl;∂RTD∂y=y-ylRl;∂RTD∂δ=0]]>排列导数矩阵H，包括 用迭代最小二乘方算法来确定所述远程站的位置，其中结果位置解决方案对应于所述RTD测量及所述相对延迟测量的等曲线间的交点，以及从矩阵G的前两个对角元素确定精确度几何稀释(GDOP)，其中G＝([H]T[H])-1而 ，并用所述GDOP确定所述位置解决方案的精确度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述远程站与所述至少两个基站中的一个基站间的所述RTD测量间的关系用 表示，其中xi和yi是给所述至少两个基站的所述至少一个位置的坐标。
7.一种能用前向和反向链路测量来确定远程站位置的通信设备，其特征在于，包括远程站，所述远程站包括远程站接收机；耦合到所述远程站接收机的相对延迟测量单元；远程站发射机；耦合到所述远程站相对延迟测量单元及所述远程站发射机上的远程处理器；耦合到所述处理器上的远程站存储器，第一基站，上述第一基站包含第一接收机、第一发射机和往返行程时延确定单元，至少一个其他的基站，其中所述远程站交换地耦合到所述第一基站和所述至少一个其他的基站，并且每个所述至少一个其他基站包含其他的接收机，以及其他的发射机，所述远程站的所述相对延迟测量单元配置成测量由所述远程站从所述第一和所述至少一个其他的基站接收的通信信号的延迟，以及，所述基站中的一个包括处理器，所述处理器能用所述往返行程延迟确定单元所作的延迟测量和由所述相对延迟测量单元所作并传递给所述处理器的所述相对延迟测量来确定所述远程站的位置。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述远程站通过取每个基站的所述相对延迟测量的平均值减少传送给所述基站的相对延迟测量数。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述第一基站是所述至少一个其他的基站中的一个。
10.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述延迟测量用来确定从所述远程站到基站的绝对距离(RTD)。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述处理器确定所述远程站的位置是通过从所述相对延迟测量来确定伪距离测量(PR)，其中PR与第i个基站及θ间的关系是PRi＝Ri+δ，i＝1，2...N，其中 ，i＝1，2...N，并且xi和yi是第i个基站的坐标，而N是基站的总数；确定关于包含θ的元素的所述RTD和所述PR的偏导数，包括∂PRi∂x=x-xiRi;∂PRi∂y=y-yiRi;∂PRi∂δ=1;]]>∂RTD∂x=x-xlRl;∂RTD∂y=y-ylRl;∂RTD∂δ=0]]>排列导数矩阵，包括 用迭代最小二乘方算法来确定所述远程站的位置，其中结果位置解决方案对应于所述RTD测量及所述相对延迟测量的等曲线间的交点，以及从矩阵G的前两个对角元素确定精确度几何稀释(GDOP)，其中G＝([H])T[H])-1而 ，并用所述GDOP确定所述位置解决方案的精确度，其中所述远程站的位置用矢量θ表示，其中θ＝[xyδ]T，x和y是表示所述远程站位置的坐标，[]T表示矩阵转置，δ是距离偏置。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述远程站与所述至少两个基站中的一个基站间的所述RTD测量间的关系用 表示，其中xi和yi是给所述至少两个基站中的所述至少一个位置的坐标。
13.一种有形地包含由数字处理设备执行的机器可读指令程序并用于用前向和反向链路测量来确定无线远程站位置的制品，其特征在于，所述测量包括测量由所述远程站从至少两个基站接收的通信的相对延迟；测量所述远程站与所述至少两个基站中的所述一个基站间的通信的往返行程延迟；以及用所述往返行程延迟和所述相对延迟测量来确定所述远程站的位置，并且将所述往返行程延迟和所述相对延迟测量传递到所述位置。
14.如权利要求13所述的制品，其特征在于，在所述至少两个基站中的一个处作出所述位置确定。
15.如权利要求13所述的制品，其特征在于，所述往返行程测量对应于绝对距离(RTD)。
16.如权利要求15所述的制品，其特征在于，所述相对延迟对应所述远程站和所述至少两个基站间的距离差，并且所述远程站通过取每个基站的所述相对延迟测量的平均值，减少传送到所述位置的相对延迟测量数。
17.如权利要求15所述的制品，其特征在于，所述远程站的位置由矢量θ表示，其中θ＝[xyδ]T，x和y是表示所述远程站位置的坐标，[]T表示矩阵转置，δ是距离偏置，而且其中所述位置计算包括从所述相对延迟测量来确定伪距测量(PR)，其中PR与第i个基站及θ间的关系是PRi＝Ri+δ，i＝1，2...N，其中 ，i＝1，2...N，其中xi和yi是第i个基站的坐标，N是基站的总数；确定关于包含θ的元素的所述RTD和所述PR的偏导数，所括∂PRi∂x=x-xiRi;∂PRi∂y=y-yiRi;∂PRi∂δ=1;]]>∂RTD∂x=x-xlRl;∂RTD∂y=y-ylRl;∂RTD∂δ=0]]>排列导数矩阵，包括 用迭代最小二乘方算法来确定所述远程站的位置，其中结果位置解决方案对应于所述RTD测量及所述相对延迟测量的等曲线间的交点；以及从矩阵G的前两个对角元素确定精确度几何稀释(GDOP)，其中G＝([H]T[H])-1而 ，并用所述GDOP确定所述位置解决方案的精确度。
18.如权利要求17所述的制品，其特征在于，所述远程站与所述至少一个基站中的一个间的所述RTD测量间的关系用 表示，其中xi和yi是给所述一个基站定位的坐标。
19.一种用于无线通信系统中的用前向和反向链路测量来确定远程站位置的设备，其特征在于，包括用来测量由所述远程站从至少两个基站接收的通信的相对延迟的第一装置，用来测量所述远程站和所述至少两个基站的至少一个间的通信的绝对距离(RTD)的第二装置，以及用来用所述RTD和所述相对延迟测量确定所述远程站的位置的处理装置，其中将所述RTD和所述相对延迟测量传送列所述位置。
20.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述处理器确定所述远程站的位置是通过；从所述相对延迟测量来确定伪距测量(PR)，其中PR与第i个基站及θ的关系是Pri＝Ri+δ，i＝1，2...N，其中Ri＝(x-xi)2+(y-yi)2，i＝1，2...N，其中xi和yi是第i个基站的坐标，N是基站总数；确定关于包含θ的元素的所述RTD和所述PR的偏导数，包括∂PRi∂x=x-xiRi;∂PRi∂y=y-yiRi;∂PRi∂δ=1;]]>∂RTD∂x=x-xlRl;∂RTD∂y=y-ylRl;∂RTD∂δ=0]]>排列导数矩阵，包括 用迭代最小二乘方算法来确定所述远程站的位置，其中结果位置解决方案对应于所述RTD测量及所述相对延迟测量的等曲线间的交点；以及从矩阵G的前两个对解元素确定精确度几何稀释(GDOP)，其中G＝([H]T[H])-1，而 ，并用所述GDOP确定所述位置解决方案的精确度，其中所述远程站的位置用矢量θ表示，其中θ＝[xyδ]T，x和y是表示所述远程站的位置的坐标，[]T表示矩阵转置，δ是距离偏置。
21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，所述远程与所述至少两个基站中的一个基站间的所述RTD测量间的关系用 表示，其中xi和yi是所述一个基站位置的坐标。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，在所述至少两个基站中的一个处作出所述位置确定，并且用来测量的所述第一和第二装置是相同的装置。
23.如权利要求21所述的设备，其特征在于，还包括用来通过取每个基站的所述相对延迟测量的平均值来减少传送到所述位置的相对延迟测量数的远程站处理装置，以及用来存储所述相对延迟测量并耦合到所述远程站处理器的远程站存储装置。
全文摘要
一种用相对延迟和绝对距离测量来确定远程站,例如移动蜂窝电话位置的方法和设备。更具体地说,本发明用在远程站(116)所作的前向链路测量及在一个或更多基站(106,108)所作的反向链路测量确定远程站(116)的位置。这些测量用来执行得出远程站(116)的位置的计算。执行计算的设备可使用与基站相关的固有延迟校准,也可使用关于所有参加移动位置确定的基站的精确位置的先验信息。
文档编号G01S5/12GK1345523SQ00805804
公开日2002年4月17日 申请日期2000年3月28日 优先权日1999年3月29日
发明者S·S·索利曼, N·莱瓦农 申请人:高通股份有限公司