专利名称：用于检测并补偿无线电信号到达时间误差的系统和方法
技术领域：
本发明一般涉及电信，尤其涉及在电信系统中检测并补偿到达时间误差的技术。
背景技术：
通常用像“911”这样的电话号码来请求紧急服务。如果呼叫者处在固定位置，譬如一居所，计算机系统就能用自动号码标识(ANI)来跟踪呼入电话呼叫的电话号码，并且快速地确定呼叫所始发的地址。这样，确定请求紧急服务的位置是相对简单的任务。
然而不能容易地确定正在通过移动通信请求紧急服务的用户位置，移动通信如蜂窝电话、个人通信系统(PCS)设备等等。无线电三角测量技术长期用于确定移动单元的位置。然而，已知这种无线电三角测量技术本质上是不准确的。通常误差在几千米的数量级上。然而，对于紧急服务的交付而言，这种误差是不可接受的。
美国联邦通信委员会(FCC)已经指定了通信技术的变化，该变化会允许位置确定中更大的准确度。在移动通信的情况下，FCC已产生一条规则，它要求基于基础结构的位置系统在67％的时间下具有150米的准确度(且在95％的时间下具有300米的准确度)。对于要求修改后的手机的系统而言，FCC已规定，这种系统必须在67％时间下在50米(且在95％时间下在150米)内确定位置。
无线电位置系统使用从已知位置的不同发射机来的到达时间(TOA)信号来对移动单元位置进行三角测量和估计。然而，由于多传输路径，到达时间信号通常是失真或错误的。
图1说明了多传输路径的一例，它可能是车辆10内的移动电话所经受的。在图1所述的示例中，移动单元10正在从安装在塔顶的发射机12和14接收信号。在图1的示例中，移动单元10直接从发射机12和14接收信号，但也接收发射机14的从附近的建筑物反射的信号。这样，移动单元10从发射机14接收许多信号。在图1所述的示例中，移动单元10不在发射机16的视线(LOS)内。即，建筑物或其它结构阻挡了移动单元10和发射机16之间的直接视线。然而，移动单元10仍旧检测到来自发射机16的信号，这些信号从建筑物或其它结构反射，或者沿建筑物或其它结构的边缘绕射。此外，移动单元10从安装在建筑物顶部的发射机16接收信号，还可能从绕地球轨道内的全球定位系统(GPS)卫星接收信号。因此，移动单元10从发射机16接收多个信号，没有一个是直接的LOS信号。来自GPS卫星18的信号可能还包括LOS信号和发射信号。作为这种多径信号的结果，移动单元进行的到达时间测量遭受误差。在存在多径信号时，这种误差可能是显著的，从而难于或不可能达到关于位置准确度的FCC指示。因此，可以理解，非常需要一种系统和方法来改进移动位置系统的TOA测量。本发明提供了这个及其它优点，这将从下面的详细描述和附图中变得更为明显。
发明概述本发明包含在用于校正电信设备位置系统中多径误差的系统和方法中。一实施例中，系统包括一接收机，它从位于离开接收机未知距离处的远程发射机接收所发送的数据。分析器对与接收数据相关的数据进行分析，并且产生与接收机位置有关的位置数据。分析器还根据测得的信号标准来计算校正因子以产生经校正的位置数据。
一实施例中，当把接收到的数据与所存储的数据相关时，接收机产生一相关脉冲。在该实施例中，信号标准是相关脉冲的脉冲宽度。相关脉冲可以建模成一二次方程，该方程的多个系数是由预定时间处的相关脉冲的幅度值所确定的。在另一实施例中，接收机产生一信号强度指示符。在该实施例中，信号标准是信号强度指示符。
系统可能还包括一位置确定实体，它根据远程发射机的经校正的位置数据以及已知位置来确定接收机的位置。位置数据可能基于接收机所接收到的数据的到达时间。到达时间数据可能被计算为延迟时间或距离，相关因子可能被计算为校正时间或校正距离。
一实施例中，接收机是工作在800MHz频带的蜂窝电话的一部分，而分析器根据从800MHz频带内的远程发射机发送的数据的到达时间来计算位置数据。或者，接收机可能是工作在1900MHz频带的个人通信系统的一部分，而分析器根据从1900MHz频带内的远程发射机发送的数据的到达时间来计算位置数据。
在还有一实施例中，远程发射机是一全球定位系统(GPS)卫星，接收机从该GPS卫星接收数据信号。在该实施例中，分析器根据从GPS卫星发送的数据的到达时间来计算位置数据。
系统可能还包括一数据结构来存储数据，用于把所选的信号标准与一个或多个校正因子相联系，其中分析器提供对所选数据的测量，作为到数据结构的输入，并且检取与所选标准的测量相关联而存储的校正因子。系统可能或者包括一数据结构来存储数学函数，该函数把所选的信号标准与一个或多个校正因子相联系，其中分析器在数学函数中使用所选标准来计算校正因子。
附图简述图1说明了传输源和移动单元间的多接收路径。
图2是实现本发明的系统的功能性框图。
图3是说明由图2的系统所产生的校正信号的波形图。
图4是说明相关峰值宽度和距离误差间函数关系的图表。
图5是说明功率测量和距离误差间函数性关系的图表。
图5和7一起形成说明本发明操作的流程图。
优选实施例的详细描述本发明允许对多径信号所引入的距离误差进行定量测量，并且提供了校正因子来应用于到达时间测量，从而允许更准确的位置确定。在示例性实施例中，本发明是用常规的码分多址(CDMA)移动单元的部分所实现的。CDMA移动单元可能被称为移动单元、蜂窝电话、PCS设备、或者类似物。如下面将更详细讨论的，本发明不限于移动通信设备的特殊形式，也不限于移动设备的特殊工作频率。
本发明包含在图2功能性框图中所述的系统100中。系统100包括一中央处理单元(CPU)102，它控制系统的运行。本领域的技术人员会理解，CPU 102试图包含能运行电信系统的任何处理设备。这包括微处理器、嵌入式控制器、应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、状态机、专用离散硬件等等。本发明不限于为实现CPU 102所选的特殊硬件组件。
系统最好还包括存储器104，它可能包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)两者。存储器104向CPU 102提供指令和数据。存储器104的一部分可能还包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)。
系统100一般包含在像蜂窝电话这样的无线通信设备中，系统100还包括外罩106，外罩106包含发射机108和接收机106以允许系统100和远程位置间数据的发送和接收，其中远程位置如蜂窝位置控制器(未示出)，数据如音频通信。发射机108和接收机110可能被组合成收发机112。天线114附着于外罩106，并且与收发机112电气耦合。发射机108、接收机110和天线114的操作是本领域已知的，并且无须在这里描述，除非它特别涉及本发明。
在CDMA设备的实现中，系统还包括一信号检测器116，它用于检测并量化由收发机112所接收到的信号的电平。信号检测器116检测一个或多个参数，譬如总能量、每伪噪声(PN)码片的导频能量、功率谱密度、以及其它参数，这在本领域内是已知的。如下详细所述，信号检测器116执行相关分析以确定从一位置的到达时间(TOA)，该位置如发射机14(见图1)。
信号检测器116在参考信号和接收信号间执行相关分析，并且产生一相关输出信号。信号分析器120分析该相关信号并且用校正数据表122来产生距离校正数据。一实施例中，校正数据报122包含把相关脉冲宽度与距离误差相联系的数据。然而，也可以使用其它标准来校正距离误差。
系统100包括定时器124以提供系统定时，系统定时用来测量来自不同源(如，发射机12-16)的信号到达内的延迟时间。定时器124可能是一单独设备或者CPU102的一部分。
系统100的各个组件通过总线系统126耦合在一起，除了数据总线之外，总线系统126可能包括功率总线、控制信号总线、以及状态信号总线。然而，为了简化，图2中把各个总线说明为总线系统126。本领域的技术人员会理解，图2所述的系统100是一功能性框图，而不是特殊组件的列表。例如，尽管信号检测器116和信号分析器120被说明作为系统100内的两个独立框，然而它们实际上可以包含在一个物理组件内，譬如数字信号处理器(DSP)。它们也可以作为程序代码驻留在存储器104内，代码如CPU 102所运行的代码。同样的考虑可以应用于图2的系统100列出的其它组件，譬如定时器124。
下面将参照图3-7说明图2的系统100内所示的组件的运行。图3是一系列波形时序图，它们说明了由信号检测器116所产生的相关脉冲的示例。为了帮助恰当地理解本发明，现在将通过示例给出对使用CDMA移动单元进行到达时间处理的简要描述。实现图2的系统100的移动单元(如，图1内的移动单元10)最初被分配到一伪噪声(PN)码。PN码可以作为本地参考被存储在存储器104中。当基站(如，发射机12)把数据发送到移动单元10时，基站发射PN码。系统100连续地搜索本地参考(即，所存储的PN码)和所发射数据(即，所发送的PN码)间的相关性。
如本领域已知的，所有发射机(如，发射机12-16)都发送相同的PN码，但是来自每个发射机的PN码的传输起始在时间上延迟了一准确已知的偏移量。时间偏移量以64码片的倍数被测量。把PN偏移量选择性地分配给发射机，使得一地理区域内的偏移量尽可能的扩散以避免发射机间的干扰。发射机(如，发射机12-16)可能由所发送的标识数据来标识，但有时用它们的PN偏移时间来标记。例如，发射机12可能被标识为PN 300来指明它在300的偏置处发送PN码。在本例中，发射机14和16可以分别被标识为PN 425和PN 610以指明各自发送PN码所处的偏置时间。然而应该理解，不考虑发射机怎样被标记，都可以从信号内编码的信息中建立每个发射机相对其它发射机的相对偏置。移动单元10内的接收机110(见图2)会检测来自该地理区域内的每个发射机(如，发射机12-16)的PN。
如果移动单元10与发射机12位于一起，则发射机和系统100间的传输时间应该没有延迟。这样，信号检测器116(见图2)会立即检测到所存储的基准和所发射数据间的相关。然而，假定移动单元10离开发射机12一些距离，由于传播延迟，检测这种相关时会有延迟。信号检测器116把所存储的基准一次移位半个码片直到每当检测到所存储的基准和所发射数据间的相关。如本领域的技术人员所能理解的，“码片”是PN序列内的单个数据片。由于以已知速率发送数据，因此码片可以被用作时间的度量。尽管本描述可以用实际的时间单位来表征，然而参照码片时间更为方便，因为系统100以码片时间来执行其分析和测量。
由于无线电信号的传播速度已知，因此延迟测量也可以被计算为距离。这样，延迟时间、距离和码片的测量全都是可交换的。
如果发射机12和移动单元10之间的传播延迟已知，那么仅要求两个信号来确定移动单元的准确位置。例如，可能画一圆周，其半径对应于围绕发射机12的传播延迟(以米为单位)。移动单元10必定位于该圆周周长上的某处。将从发射机14检测第二个检测到的PN码，发射机14在PN时隙425处发送该PN码。到来自第二发射机(即，发射机14)的相关脉冲的生成的延迟时间会允许测量第二传播延迟时间。发射机14周围的圆周的半径对应于第二传播延迟，该圆周指明移动单元10必须位于周长上的某处。根据两个已知的传播延迟，移动单元10必须位于两个圆周的交界处。
然而，发射机12和移动单元10之间的传播延迟是未知的。因此，系统100任意地向第一个接收到的PN码分配零延迟的任意基准。这样，第一个接收信号不直接包含在位置测量中。从两个随后发射机(如，发射机14和16)的信号接收相对于发射机12有延迟，它们是PN偏置以及由于移动单元10分别与发射机14和16间的距离而产生的传播延迟的结果。由于PN码传输内的PN偏置而在相关脉冲生成内的延迟可以容易地确定，并且在定时内作出适当补偿。然而，PN码传输和相关脉冲生成之间的到达时间差是由于传播延迟，并因此由于移动单元10和相应发射机(如，发射机14和16)之间的距离而产生的。移动单元10的位置可以根据来自发射机14和16的信号的准确TOA来确定。因而，系统100要求从三个不同的发射机接收PN码。第一相关脉冲被用作零基准，而使用与剩下两个发射机(如，发射机14和16)相关的过量延迟时间来提供适当的延迟测量。
图3的波形(A)示出没有任何多径信号时由信号检测器116(见图2)生成的采样相关输出。信号检测器116把基准数据(即，所存储的PN)一次移位半个码片直到检测到基准数据和接收到的数据间的相关。未示出由于来自发射机12的PN码而产生的相关脉冲，这是因为它被用作任意的零基准。由发射机14和16的PN偏置所产生的延迟也被消除，使得图3的波形仅示出传播延迟的效应。在波形(A)所述的示例中，在离任意零基准约1.5码片处产生由于发射机14所引起的相关脉冲。该1.5码片延迟与发射机14和移动单元10之间的距离有关。这样，到达时间可以用以码片为单位(或者根据需要以米为单位)测得的延迟来确定。
从发射机14发出的数据还包括标识数据，使得实现系统100的移动单元10可以把发射机14标识为在1.5码片处检测到的相关信号的源。除了发射机14之外，实现系统100的移动单元10会从发射机16接收数据。信号检测器116会检测本地基准(即，所存储的PN码)和来自发射机16的发射数据之间的相关。在波形(A)所述的示例中，在离开零基准约4.5码片处检测到由于来自发射机16的PN码所产生相关信号。该4.5码片延迟与发射机16到移动单元10的距离以及从发射机12到移动单元10的距离之间的差异有关。通过下面图3c所述的示例可以理解这一点。发射机12所产生的信号相对于发射机14所产生的信号延迟了400个码片。从产生发射机12所发射的信号的时刻开始，到该信号被移动单元10接收的时刻为止，有15个码片的延迟。同样，从发射机14产生信号的时刻开始，到该信号被移动单元10接收的时刻为止，有5个码片的延迟，这是由于发射机14和移动单元10之间的传播延迟。因此，在发射机12处产生的信号以及接收发射机14处产生的信号的接收之间，移动单元10处观察到的延迟会有总共410码片。该410码片是从发射机12处产生信号时刻的415码片延迟以及发射机14处产生的信号的接收5码片延迟之间的差异。如上所述，从发射机16发出的数据还包括标识数据，使得实现系统100的移动单元10可以把发射机12标识为以4.5码片检测到的相关峰值的源。
此外，实现系统100的移动单元10可能检测到来自附加基站发射机(未示出)的脉冲，或者来自使用全球定位系统(GPS)信号的卫星的脉冲。如本领域已知的，为了确定移动单元10的位置，GPS还使用到达时间数据。在一示例性实施例中，移动单元10从三个或多个不同的发射机确定到达时间数据。如上所述，第一相关脉冲被用作零基准，而其它相关脉冲的相对延迟时间被用来根据其它相关脉冲的到达时间而确定移动单元10的位置。在没有任何多径效应时，波形(A)所述的脉冲提供了相对准确的到达时间测量，并因此可以用来准确地确定移动单元10的位置。
在当前电信标准下，譬如IS-801，它是位置定位的CDMA标准，移动单元10也许能用TOA数据执行计算以确定其位置。然而，移动单元10的位置也可以用固定基础结构的一部分来确定。在该实施例中，移动单元把标识数据和延迟测量数据发送到远程位置，譬如发射机14。与发射机14相关的位置判决实体(PDE)执行计算并且根据各个发射机的已知位置和从每个发射机测得的延迟数据来计算移动单元10的位置。下表1说明了从移动单元10发送到与发射机14相关的PDE的采样数据
表1如本领域已知，并且上面简要讨论的，每个发射机(如，发射机12-16)的PN值是指每个发射机开始发送PN码的PN偏置。在表1所述的示例中，以码片为单位计算过量延迟(即，不归因于PN偏置的延迟)并且把过量延迟转换成以米为单位的延迟。对于图3的波形(A)而言，来自发射机(如，发射机14和16)的两个相关脉冲分别在1.5和4.5码片处产生相关脉冲。表1内的数据包括与每个发射机相关的PN偏置以及基于脉冲到达时间的延迟的相对过量延迟时间。
PDE使用标识码来确定哪些发射机与每个过量延迟时间相关。由于发射机的位置都是已知的，因此根据来自每个相应发射机的延迟确定移动单元10的位置是相对简单的计算。这个计算过程是本领域已知的，并且这里无须再描述。
不幸的是，多径效应存在于几乎所有TOA测量中。尽管使用GPS位置技术的卫星信号趋于具有较少的多径效应，然而这些效应仍然存在。来自GPS卫星(如，GPS卫星18)的多径效应在城市区域内特别普遍，城市中建筑物和其它人造结构干扰GPS信号。地面系统，譬如发射机12-16(见图1)，也受到人造建筑的影响，使得信号被折射和/或反射。因此，移动单元10接收同一信号的多个图像。系统100能够估计从多径效应产生的误差。这些多径效应可能称为“短多径效应”，这是因为多个信号一般仅延迟少量时间，并且可以到达系统100的天线114(见图2)处，使得相应的到达时间太接近以致于在总相关函数中产生不同的峰值。即，信号在这样短时间段内到达，使得信号检测器116的输出是单个失真脉冲，该脉冲是从多个所检测信号的重叠效应中产生的。
在前面关于图3的波形(A)所讨论的示例中，移动单元10从发射机14和发射机16接收单个信号，而没有多径信号。多个信号的效应在图3的波形(B)中说明，其中信号检测器116示出一相关值，它具有宽得多的脉冲宽度，作为短时间段内同一信号多次接收的结果。如波形(A)所示，信号检测器116产生一宽脉冲，而非以1.5码片产生相对窄的脉冲，从而难以准确地确定到达时间，这是因为系统被设计成检测峰值信号。在波形(B)中，信号的峰值在1.5-2.5码片之间。类似地，图3的波形(B)中也说明了从发射机16接收到的信号中产生的相关值。同样，多径效应造成脉冲变宽，使得峰值处在4.5-5.5码片之间。
应该注意到，图3的波形(A)和(B)中所述的效应仅仅是说明性的。多径效应可能导致信号在天线114处(见图2)异相地到达，使得信号检测器116产生与单个信号相关的多个峰值。本发明对于从多径效应产生的误差提供了至少部分补偿。这里所述的补偿系统不限于波形形状或者图3所述的过量延迟时间。
已经确定的是，信号检测器116所产生的相关脉冲的宽度(W)以及到达时间测量内的误差量之间存在函数关系。即，信号检测器116所产生的相关脉冲的宽度可以与由多径效应产生的到达时间信号内的误差量呈函数关系。脉冲宽度W和延迟误差间的函数关系可以用函数f(W)来表征。图4说明了基于现场实验的函数f(W)，其中把实际测得的距离与常规到达时间技术所计算的距离相比较。应该注意到，脉冲宽度大于2码片的曲线的锯齿可能是宽度大于2的相对少采样值的结果。然而，图4的图表清楚地示出脉冲宽度和延迟误差间的关系。
信号分析器120(见图2)计算由信号检测器116所产生的相关脉冲的宽度W，并且应用函数f(W)来确定TOA测量内的误差量。
尽管有许多不同技术可以测量相关脉冲的宽度，这里描述了一例。系统100把相关脉冲建模为二次方程，并且用三个测量值来确定该二次方程的系数。这三个测量值是从相关脉冲选择的数据点，并且包括具有最大值的数据点以及该最大值任一侧的数据点。这在下面方程(1)中说明v＝[y(-1)，y(0)，y(1)](1)其中v是相关函数(y(k))的最大值以及它的两个相邻值。二次方程给出如下y(x)＝ax2+bx+c(2)它是系数为a、b和c的常规二次方程，y是相关脉冲的幅度，x是时间(在本例中以码片为单位测量)。
可以用线性方程以及用x的不同值代入方程(2)来计算系统a、b和c的值，如下方程(3)所示[a,b,c]′=1-11001111-1*V′---(3)]]>其中在数据点x＝-1，0，1的每一点处测量y的值，并且用方程(3)的矩阵来确定系数a、b和c的值。现在可以确定脉冲宽度W。为了测量的一致性，系统100在离开峰值的距离D处计算相关脉冲的宽度。这在下面方程(4)中表示ax2+bx+c＝max*D (4)其中max是脉冲的最大值，D是最大值的预定百分比。一实施例中，对于D＝0.01的值进行脉冲宽度测量。即，在y＝0.01乘以最大值的点处确定相关脉冲宽度W。在对数刻度下，这对应于峰值下20分贝(dB)(即，-20dB)的点处的脉冲宽度。选择值-20dB来产生一致的结果。然而，本领域的技术人员会认识到，其它值也可以令人满意地用于系统200。本发明不受特殊技术的限制，相关脉冲宽度可以用该特殊技术来测量。
相关脉冲宽度W可以用下列方程(5)来表示W=b2-4a(c-D)a---(5)]]>其中所有项都是前面定义的。
系统100以校正数据表122(见图2)的形式来实现函数f(W)。校正数据表122可以是一单独设备或者是存储器104的一部分。校正数据表122可以用任何简便形式的数据结构来实现。许多数据结构是本领域已知的，并且可以令人满意地使用。数据结构的特殊形式对于校正数据表122令人满意的实现并不关键。一般而言，把脉冲宽度W作为数据值输入到校正数据表122内，并且产生延迟误差作为从校正数据表122的输出。
在其它实现中，函数f(W)可以用数学函数来实现，而非用校正数据表122来实现。数学方程可以容易地导出，并且在那里插入脉冲宽度的值W作为变量。在该实施例中，数学方程被存储在数据结构中，譬如存储器104。
根据上面讨论的现场测量，已经发现，在应用了来自校正数据表122的校正因子之后，误差低于100米的测量数目增加了10％。因此，在存在多径信号时，系统100确实可以改进定位技术的准确性。
如上所述，用于位置定位的当前CDMA标准，IS-801，提供了位置测量，该测量由移动单元执行，或者由与基础结构(如，发射机14)相关的PDE来执行。在后者的实现中，当前的CDMA标准(即，IS-801)包括不规定要把脉冲宽度的值W提供给与发射机14(见图1)相关的PDE。因而，在一示例性实施例中，系统100从所计算的TOA延迟距离中减去相关值，从而在发回PDE的数据中提供补偿。通过使用上面表1的示例，其中确定了3个发射机PN偏置数和距离测量，信号分析器120根据与每个发射机相关的脉冲宽度W计算每个测量的相关因子(即，延迟误差)。例如，图3的波形(B)所示的第一相关脉冲的宽度大约是1.5码片。通过使用图4所述的函数f(W)，这可以对应于约为100米的误差。信号分析器120从根据未校正的到达时间计算的距离值中自动减去100米。例如，延迟为1500米的PN 425会被校正到1400米，这是由于相应的脉冲宽度W为1.3码片。如上所述，信号分析器120用脉冲宽度W自动调整每个延迟，并且把经校正的数据发送到与发射机14相关联的PDE。这样，PDE接收已经作出补偿的数据，来弥补多径传输的效应。
在另一实施例中，移动单元自身可能是PDE。在该事件中，信号分析器120以上述方式自动调整延迟，并且用已知的几何计算来计算这些距离，从而确定系统100和各个发射机(如，发射机12-16)之间的距离。在该实施例中，必须向系统100提供与前面发射机的位置有关的信息以及标识数据，从而允许PN码与正确的发射机相关联。在还有一实施例中，脉冲宽度数据可以被直接发送到例如与发射机14相关联的PDE，从而允许该PDE在计算移动单元的位置之前执行补偿调整。因此，系统100不受PDE的位置或者被提供给PDE的数据类型所限制。例如，可以向与发射机14相关的PDE提供脉冲宽度数据，或者向它提供已经为了多径信号的效应而被补偿的延迟数据。
在还有一备择实施例中，可以使用其它测量来补偿多径效应。例如，可以证明，信号强度也和延迟误差有函数关系。在该实施例中，信号分析器120从信号检测器116接收一导频强度指示符(Ec/Io)。导频强度信号指示符是每PN码片的导频能量(Ec)除以由接收机110所接收到的总功率谱密度(Io)的度量。图5是过量延迟相对导频信号强度的曲线。从图5的流程图可以注意到，较低的导频强度信号有时表示过量延迟(即，误差)。因而，可以形成一函数使过量延迟与导频信号强度有关。这个数据可以以校正数据表122(见图2)的形式被存储，并且以上述方式被使用。或者，数学函数可以被存储在系统100内，并且被信号分析器120所处理。在还有一实施例中，可以使用选择标准的组合来确定过量延迟。例如，可以使用脉冲宽度W和导频强度(Ec/Io)的组合来确定过量延迟。
系统100的操作在图6和7的流程图中说明。开始200处，系统100在运行，并且能从发射机(如，发射机12-16)接收数据。判决202中，系统100确定是否由信号检测器116产生第一相关脉冲。如本领域已知，并且在上面简要描述的，信号检测器116是常规CDMA移动单元的一部分，它搜索所发送的PN码。当检测到PN码时，信号检测器116产生相关脉冲。如果未检测到脉冲，则判决202的结果为“否”，且系统返回到判决202来等待检测相关脉冲。当检测到第一PN码并且产生第一相关脉冲时，判决202的结果为“是”，并且在步骤204中，系统记录与发射机相关的PN数并且把延迟时间设为零。在判决206中，系统100等待检测来自其它发射机的PN码。如果未产生任何其它的相关脉冲，则判决206的结果为“否”，且系统返回位置206，等待检测来自其它发射机的PN码。当检测到来自其它发射机(如，发射机14和16)的PN码时，信号检测器116产生相关脉冲，且判决206的结果为“是”。
每次产生相关脉冲时，系统100就在步骤210中记录PN数以及产生相关脉冲的延迟时间。步骤212中，系统100减去由于PN时隙延迟所引起的延迟。剩下的延迟仅仅可归因于传播延迟。如前所述，系统100必须检测来自至少三个不同发射机的PN码。这可以是地面发射机的组合(如，发射机12-16)或者可能包括一个或多个GPS卫星(未示出)。因此，将重复判决206以及步骤210和212，使得系统100有三个PN数及相关的延迟时间。如图7所述，在步骤214中，系统100计算信号检测器116所产生的相关脉冲的脉冲宽度W。步骤216中，系统100应用f(W)来校正延迟时间。如前所述，系统100可能直接应用一数学f(W)来计算延迟时间。或者，系统100可能使用校正数据表122来根据脉冲宽度W查找延迟时间的校正因子。或者，可以用信号强度的计算来代替步骤214和216，譬如来自信号检测器116的(Ec/Io)，并且应用(Ec/Io)的函数f来校正延迟时间。如果所选的标准和多径效应所引起的延迟时间误差有关联，那么也可以使用其它度量，譬如RMS信号强度，或者其它标准。
无论选择哪种校正方法，在步骤216中，都要对测得的延迟时间应用函数来产生经校正的延迟时间。步骤218中，系统100确定已经为其计算了经校正延迟时间的发射机的位置。步骤220中，PDE计算移动单元10的位置并且在222处结束该过程，其中已确定移动单元的位置。位置判决增加的准确性是由于多径效应负面影响的减少。
如前所述，假如给予移动单元各个发射机的准确位置，PDE就可以在移动单元自身内实现。在当前的电信标准下，该信息不被提供给移动单元，但是被提供给各个基站。如果PDE与基站(如，发射机12)相关联，则移动单元就把检测到的PN数和延迟时间发送到与发射机12相关的PDE。延迟时间可能包括测得的延迟时间和校正因子，或者可能仅包括经校正的延迟时间。在还有一实施例中，系统100可能把测得的脉冲宽度发送到与例如发射机12相关的PDE，以允许PDE内校正因子的计算。本发明不受校正因子被计算并且被应用于测得的延迟时间的位置所限制，也不受PDE的位置所限制。
这样，系统100提供了一种技术，通过它可以消除有效的多径误差，从而能够更准确地确定移动单元10的位置。如果用户要求紧急服务，这种增加的准确度在定位移动单元时可以是关键的。
应该理解，即使已经在上面的描述中提出了本发明的各个实施例及优点，然而上面的公开内容仅仅是说明性的，并且可以作出详细变化，这也在本发明的宽泛原理内。因此，本发明仅受所附权利要求的限制。
权利要求
1.一种用于在电信设备中校正多径误差的系统，所述系统包括天线，能够检测电信信号并且作为其结果而产生所检测的电信号；与天线耦合的接收机，用于接收所检测的电信号；能量检测器，用于分析接收到的信号并且在接收到的信号与所存储的基准信号匹配时产生一相关脉冲；定时器，用于确定相关脉冲的到达时间；分析器，用于计算相关脉冲的脉冲宽度并且根据脉冲宽度对到达时间应用一校正因子，以产生经校正的到达时间。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析器把到达时间转换成延迟时间，且校正因子是应用于延迟时间的时间延迟校正因子。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述分析器把到达时间转换成距离测量，且校正因子是应用于距离测量的距离延迟校正因子。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于还包括一数据结构，用于存储把多个脉冲宽度值与校正因子相关联的数据，其中分析器提供一测得的脉冲宽度值，作为到数据结构的输入，并且检取与测得的脉冲宽度值相关的存储的校正因子。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于还包括一数据结构，用于存储把脉冲宽度与校正因子相关联的数学函数，其中分析器使用脉冲宽度和数学函数来计算校正因子。
6.一种用于在电信设备定位系统中校正多径误差的系统，所述系统包括接收机，用于接收从位于离开接收机未知距离处的远程发射机发出的数据；以及分析器，用于分析与接收数据相关的数据，并且用于产生与接收机位置有关的位置数据，所述分析器还根据测得的信号标准来计算校正因子，以产生经校正的位置数据。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于还包括一定位判决实体，它用于根据经校正的位置数据以及远程发射机的已知位置来确定接收机的位置。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述位置数据是基于接收机所接收到的数据的到达时间。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述到达时间被计算为延迟时间，且校正因子是时间延迟校正。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，当接收到的数据与所存储的数据模式相关时，所述接收机产生一相关脉冲，所述信号标准是相关脉冲的脉冲宽度。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述信号分析器把相关脉冲建模为具有多个系数的二次方程，所述系数由在预定时间处的相关脉冲的幅度值所确定。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述信号分析器计算相关脉冲的最大幅度，并且在低于最大幅度的预定电平下测量脉冲宽度。
13.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述接收机产生一信号强度指示符，所述信号标准是信号强度指示符。
14.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述接收机是工作在800MHz频带的蜂窝电话的一部分，所述分析器根据从800MHz频带内的远程发射机发送的数据的到达时间来计算位置数据。
15.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述接收机是工作在1900MHz频带的个人通信系统电话的一部分，且所述分析器根据从1900MHz频带内的远程发射机发送的数据的到达时间来计算位置数据。
16.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述远程发射机是全球定位系统(GPS)卫星，且所述接收机从GPS卫星接收数据信号，所述分析器根据从GPS卫星发送的数据的到达时间来计算位置数据。
17.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述接收机是码分多址(CDMA)电话的一部分，所述分析器根据从800MHz频带内的远程发射机发送的数据的到达时间来计算位置数据。
18.如权利要求6所述的系统，其特征在于还包括一数据结构，用于存储把信号标准与校正因子相关联的数据，其中分析器提供所选标准的测量，作为数据结构的输入，并且检取与所选标准的测量相关的所存储的校正因子。
19.如权利要求6所述的系统，其特征在于还包括一数据结构，用于存储把信号标准与校正因子相关联的数学函数，其中分析器用所选的标准和数学函数来计算校正因子。
20.一种用于在电信设备定位系统中校正多径误差的方法，所述方法包括使用接收机，用于接收从位于离开接收机未知距离处的远程发射机发出的数据；分析与接收到的数据相关的数据，并且产生与接收机的位置有关的位置数据；以及根据测得的信号标准来计算校正因子以产生经校正的位置数据。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于还包括根据经校正的位置数据和远程发射机的已知位置来计算接收机的位置。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述位置数据是基于接收到的数据的到达时间。
23.如权利要求20所述的方法，其特征在于还包括当接收到的数据与所存储的数据模式相关时，产生一相关脉冲，所述信号标准是相关脉冲的脉冲宽度。
24.如权利要求20所述的方法，其特征在于还包括计算相关脉冲的最大值，并且以低于最大幅度的预定电平测量脉冲宽度。
25.如权利要求20所述的方法，其特征在于还包括产生一信号强度指示符，所述信号标准是信号强度指示符。
26.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述远程发射机是一全球定位系统(GPS)卫星，且所述接收机从GPS卫星接收数据信号，所述位置数据的计算是基于从GPS卫星发出的数据的到达时间。
27.如权利要求20所述的方法，其特征在于还包括预先存储把信号标准与校正因子相关联的数据，其中计算校正因子包括检取与所选标准相关的所存储的校正因子。
28.如权利要求20所述的方法，其特征在于还包括存储把信号标准与校正因子相关联的数学函数，其中校正因子的计算使用了所选的标准以及数学函数。
全文摘要
公开了一种系统和方法，通过它可以减少到达时间误差的效应。在移动单元中，譬如CDMA设备，当所发射的编码与所存储的基准码匹配时产生一相关脉冲。没有多径效应时，对检测来自多个发射机的基准码的多个传输响应而产生相关脉冲。然而，多径效应使所产生的相关脉冲失真，导致到达时间测量中的误差。本发明计算相关脉冲的宽度并且根据该脉冲宽度而确定一延迟校正因子。把所述延时校正因子加入测得的延迟时间以提供更准确的延迟时间，从而允许基于到达时间的更准确的位置测量。在其它实施例中，也可以使用其它信号因子来应用延迟校正因子。实际位置确定可由一移动单元执行，或者由任何其它位置确定实体(PDE)来执行。系统还能对从全球定位系统(GPS)卫星接收到的到达时间信号应用校正因子。
文档编号G01S1/00GK1529948SQ01823475
公开日2004年9月15日 申请日期2001年7月6日 优先权日2001年6月11日
发明者I·J·弗南德兹-科贝顿, R·里克, M·阿莫加, I J 弗南德兹-科贝顿 申请人:高通股份有限公司