专利名称：定时超前与偏差的同步的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及数字通信系统。具体来说，本发明涉及一种使采用时分双工和时分多址协议的上行与下行链路传输同步以补偿无线电传播时延的系统和方法。该系统的另外一个优点是便于移动终端的地理定位。本申请是基于国际申请号为PCT/US01/10986、国家申请号为01810754.0、发明名称为“定时超前与偏差的同步”的分案申请，并且从而本申请要求于2000年4月6日提交的第60/195,087号美国临时申请案(U.S.Provisional Application)的优先权。
背景技术：
在拟用的第3代(3G)无线协议中，时分双工(TDD)和时分多址(TDMA)方法将一个所分配的无线电频谱划分为重复时间周期，称为无线帧，各无线帧由一个顺序小区帧序号(FN)唯一识别。每一个无线帧又进一步细分为多个具有唯一编号的时隙(TS)，各时隙被分别指定用于上行链路(UL)或下行链路(DL)传输。
无线电传输引起一个与发送机至接收机之间的距离相对应的传播时延。在移动蜂窝通信系统中，上述时延将在整个时间范围内随移动终端(MT)与基站(BS)之间的距离变化而变化。为了准确地接收通信传输，接收机必须已知接收的时间。
为了补偿变化的传播时延并保持已知的接收时间，将对传输时间进行定期的调整。由于一个共用基站支持多个移动终端，而且各移动终端的传播时延因距离而异，因此，传输定时调整将在移动终端内而非基站内进行。基站下行链路无线帧传输不随时间变化，并由移动终端用于上行链路无线帧的同步。
移动终端将与已发生传播时延的基站下行链路传输进行同步。移动终端上行链路传输也将产生一个与下行链路传播时延近似相等的传播时延。基站接收到的上行链路传输是下行链路与上行链路传播时延之和。进行定时调整之前某移动终端的无线帧接收(DL)与应答传输(UL)如图1a所示进行，该图表示一个由基站发送、移动终端接收并紧随一个移动终端发送的UL时隙(TS)的DL时隙。定时调整之前某基站的无线帧发送(DL)与接收(UL)如图1b所示进行，该图表示一个由移动终端发送并紧随一个基站发送的DL时隙(TS)的UL时隙。
如图1a所示，移动终端在T1时刻接收到下行链路时隙时同步，并在此后立即触发其上行链路发送。如图1b所示，基站的下行链路时隙发送起始于T2时刻，而基站接收到的前一个上行链路时隙结束于T3时刻。时间T3与T2之差称为定时偏差(timing deviation，即TD)，其等于上行与下行链路传播时延之和。
定时偏差可以识别并用于向移动终端发出指令，以调整上行链路时隙传输时间，从而使上行链路传输与基站的下行链路传输同步。由于移动终端已与所接收到的发生下行链路传播时延的下行链路时隙同步，因此，该移动终端必须超前进行上行链路时隙传输，超前时间等于上行与下行链路传播时延的时间偏差之和，称为定时超前(timingadvance，即TA)，其定义为T3-T2＝TD＝UL传播时延+DL传播时延＝TA公式1定时超前调整之后某移动终端的无线帧接收(DL)与应答传输如图2a所示，该图表示移动终端处一个由基站发送并紧随一个移动终端发送的定时超前UL时隙(TS)的DL时隙。在进行传输定时超前调整之后，基站的无线帧传输(DL)与接收(UL)如图2b所示，该图表示一个由基站发送并紧随一个由移动终端发送、由基站接收的定时超前UL时隙(TS)的DL时隙。
移动终端根据时间超前指令已将UL时隙发送由时刻T5超前至T4。由于T5时刻接收的时隙已经发生下行链路传播时延，因此，新的移动终端时隙传输时间T4将与已超前预期UL传播时延时间的基站接收UL时隙的接收时间T6同步。
T4＝T5-TA(UL与DL传播时延之和) 公式2T5＝T6(BS下一个时隙)+DL传播时延公式3T4＝T6(BS下一个时隙)-UL传播时延公式4相应地，移动终端传输的定时超前调整将实现BS处UL与DL时隙的同步。
一个基站控制器负责指示移动终端根据定时超前计算值调整上行链路传输。由基站控制器生成的用于定时超前调整的移动终端指令可能需要占用相当大的物理资源，因此，尽可能减少基站控制器中定时超前调整指令的生成对于最大限度地降低信令开销至关重要。
利用各时隙发送数据之间每一个无线帧内与时隙时长相关的短保护周期(GP)更易于实现上述目的。图3给出了一种常规的时隙结构。保护周期能够防止基站或移动终端同时进行发送和接收。一个明显小于保护周期的运行“物理接收窗口”将决定允许的定时偏差。物理接收窗口将在保护周期内随着移动终端传播时延的变化而移动。
定时偏差测量值能够反映物理接收窗口在保护周期内的位置。定时超前用以校正物理接收窗口在保护周期内的移动。由于基站接收窗口也会发生移动，因此，使移动终端与基站的定时超前同步至关重要。通常，基站控制器连续地单独监测每一个移动终端的定时偏差，并在超出允许的物理接收窗口之前生成定时超前指令。
用于以较低频率生成定时超前指令的逻辑必须同时考虑到无线电传输失败导致移动终端未能接收到定时超前指令的可能性。这就要求采用一种快速与确定性的方式对移动终端未进行定时超前调整的情况进行识别。
定时偏差与定时超前还可用于确定移动终端的位置。由于传播时延与移动终端和基站之间的距离相对应，因此，对于某个特定移动终端而言，可使用多个基站的定时偏差通过三角测量方法计算该移动终端的位置。
为了生成与接收窗口的保持、信令开销的最小化以及地理位置定位相关的精确的定时超前信号，必须已知进行定时偏差测量时的时隙的定时超前情况。申请人已认识到实现这一目的的一种方法是只允许定时超前在移动终端内具体指定的帧上有效。
由于基站控制器无法得知移动终端对基站产生的定时超前指令的接收和处理时间，因此，难以根据一个具体的顺序性无线帧对移动终端中的定时超前调整与基站中的定时偏差测量进行协调。一种常规的方法是只允许在周期性帧边界上进行调整。由于无线帧具有顺序性编号，因此通常采用周期性顺序帧序号。然而，为保证定时超前指令的处理先于下一个周期性定时偏差测量，该周期需非常大。
为确定该过程协调所需的定时超前帧序号周期，必须采用最差情况下定时超前指令由基站控制器生成至在移动终端内处理之间的延迟。这是保证对下一编号的定时超前帧序号进行定时超前调整所必需的最小周期。在这种情况下，基站控制器需要在前一个定时超前帧序号周期之后立即启用该步骤，从而有效地产生一个不大于两倍定时超前顺序性帧序号周期的定时超前调整时延。
如图4所示，最差情况下定时超前调整指令由基站生成至在移动终端内处理的延迟为两个定时超前帧序号之间的时间。基站可确定是否需要在定时超前帧1之后的某个时刻(T1)与定时超前帧2之前的某个时刻(T2)生成某个定时超前指令。为保证移动终端与基站之间定时超前生效时间的协调，基站必须等待前一个定时超前帧序号周期结束后在T3时刻生成一个请求信号。这样，当在T1时刻识别出定时超前需要时，用于协调定时超前调整的时延大于一个帧序号定时超前周期，而在T2时刻该时延小于两个帧序号定时超前周期。
(FN TA周期)＜(调整TA的实际时间)＜(2(FN TA周期))公式5申请人已经认识到这种使用规定的帧序号定时超前周期进行定时超前协调的方法会引起过长的定时超前时延，而这种时延是本可以避免的。例如，无线电传输失败的可能性会引起过长的时延。在这种情况下，需要尽快识别出基站控制器中的失败传输，以便重新生成一个新的定时超前调整指令。使用帧序号定时超前周期方法时，基站控制器将在预期的定时超前调整后等待下一次定时偏差测量，以决定是否需重新生成一个定时超前指令。该情况如图5所示。
在该现有技术示例中，基站控制器在TO时刻接收到用于校正的定时偏差后，必须等待在T1时刻进行的下一次定时偏差测量，以确定定时超前调整是否生效。这种信令方法的难点在于基站控制器无法准确得知利用哪一次定时偏差测量来确定定时超前调整失败。因此，为最大限度减少定时超前指令，基站控制器在根据接收到的定时偏差测量重新生成一个定时超前指令之前必须等待最差情况下的定时超前调整时延。
另一种现有技术方案是使移动终端对定时超前指令逐个进行确认，如图6所示。在该例中，当定时超前确认结束时，将重新发送定时超前指令。与等待定时超前帧序号周期结束相比，利用该方法能够更快地确定定时超前调整是否失败。然而，由于需逐个确认指令，这种快速的方式需要约两倍的信令。由于首要目标正是降低定时超前指令产生的频率，因此该方法是不可取的。
因此，需要寻找一种能够快速、高效地进行无线帧定时调整且不需要过多指令信令的系统和方法。
发明内容
本发明为一种降低从定时偏差(TD)测量至定时超前(TA)调整的延迟的系统和方法。本发明采用一种确定性步骤实现定时超前指令和定时偏差测量的协调，以使失败的传输或移动终端信号传播变化能更快地得到识别和校正。通过有效地降低定时超前指令产生的频率将信令开销降至最低，从而使无线电资源达到最高利用率。这一点通过将接续帧序号(Connect Frame Number，即CFN)包含在定时超前指令中以指定用于定时超前调整的特定无线帧实现。由于在基站内对按接续帧序号规定的无线帧(在该帧内，定时超前调整将由移动终端进行)所进行的定时偏差测量将反映定时超前调整是否已生效，因此，错误处理定时偏差测量的可能性被降低至最低限度。
一种较佳的通信系统应能通过利用具有顺序性编号系统无线帧的无线帧格式支持基站/移动终端间的无线双向通信。系统基站具有一个发送机，用于向移动终端发送系统无线帧内的选择性的格式化的通信数据；以及一个接收机，用于接收来自移动终端的系统无线帧内的通信数据。基站接收机具有一个相关联的处理器，用于测量自所选移动终端接收到的通信数据中指定的无线帧中的定时偏差。
在一般情况下，将对所有无线帧的定时偏差测量进行监测。基站控制器在相应的顺序性帧序号与无线帧中接收到的各传输的定时偏差测量间建立联系，从而建立与各测量相关联的时间。定时超前指令由一个与向移动终端发送定时超前调整指令的基站相对应的基站控制器生成。定时超前调整指令发生器生成的定时超前调整指令中包括定时超前调整值，该值根据最近一次成功的定时超前指令调整以及一个所选移动终端的定时偏差测量值计算得到。此外，定时超前调整指令还包括一个接续帧序号(CFN)，用以指定一个所选移动终端将要在其中进行定时调整的特定无线帧。
最佳方式是，当接收自所选移动终端的传输的定时偏差测量值未处于选定的定时同步范围(例如一个定时偏差阈值)内时，定时超前信号发生器仅生成一个用于所选移动终端的定时超前信号，所选取的定时偏差阈值最好与基站和移动终端的物理接收窗口相关联。
在基站控制器向所选移动终端发送定时超前调整指令后，对从该移动终端接收到的按定时超前指令信号中接续帧序号指定的帧中的通信数据的定时偏差测量值进行分析，从而确定是否已进行了调整，或者是否需要发送新的定时超前指令。通常，只有在先前的定时超前指令未能成功地对所选移动终端进行定时超前调整时，才需要立即产生一个新的定时超前指令。否则，应改变CFN帧的定时偏差测量值，改变量与定时超前指令要实现的量基本相等，改变后的值应位于定时偏差阈值范围内。
较佳的移动终端包括一个发送机和一个相关联的移动终端处理器，用于向基站发送经移动终端处理器同步化的系统无线帧中的选择性的格式化的通信数据；同时包括一个接收机，用于接收来自基站的系统无线帧中的通信数据。移动终端根据接收到的定时超前调整指令中的定时超前数据，从接收到的定时超前指令的CFN所指定的无线帧开始，对相应移动终端发送机的各传输的定时进行调整。
较佳的通信系统还包括一个与基站相关联的地理定位器，用于确定移动终端的物理位置。在常规的三角测量方法中，两个以上的基站将测量接收自所选移动终端的与指定的系统无线帧中通信数据相关的定时偏差。然而，如果移动终端信号已经过定时超前调整，则仅使用定时偏差测量值计算移动终端的地理位置将不会得到精确的结果。而在本发明中，由于实际的定时超前为成功发送至移动终端的最近定时超前指令信号的定时超前值，因此，移动终端传输的定时超前对于所有无线帧均是已知的。由于将对每一个CFN指定的无线帧的定时偏差进行评价，因此，在检查CFN帧的定时偏差测量值后即可得知定时超前指令是否失败，该过程近乎在瞬间即可完成。对于一个成功的定时超前指令，其定时超前值用于其CFN指定帧以及下一个成功定时超前指令的CFN指定帧之前的所有后续帧的地理位置计算。从而，可根据已知生效的定时超前指令数据对任一无线帧进行地理位置计算。
本发明还提供了一种对基站通信数据进行同步的方法。一个基站将在自所选移动终端接收通信数据的指定的无线帧中测量定时偏差。如果接收自所选移动终端的传输的定时偏差测量值不处于选定的定时同步范围内，则将会生成一个定时超前指令信号。定时超前指令信号包含根据定时偏差测量值计算得出的定时超前数据，以及一个用于指定某个特定无线帧以使所选移动终端进行定时调整的接续帧序号CFN。定时超前指令信号将被发送至所选移动终端。如果所选移动终端随后接收到该信号，则将根据定时超前数据对所选移动终端各通信数据传输的定时进行调整，该调整从所接收定时超前指令信号的CFN指定的无线帧开始。然后对接收自所选移动终端(定时超前指令信号已被发送至该终端)的、由定时超前指令信号的CFN指定的无线帧中的数据的定时偏差进行校验，以确认该定时超前指令是否已在所选移动终端中生效。较佳地，若CFN无线帧中接收自所选移动终端的传输的定时偏差不处于选定的定时同步范围内，或者实际改变量不等于定时超前调整量，则定时超前指令信号的生成、传输及相应的定时偏差校验将重复进行，因为此种情况表明所选移动终端执行前一个定时超前指令失败。
本发明还提供了一种便于在通信系统中对移动终端进行地理定位的方法。该方法包括当某个基站接收到的来自所选移动终端的信号的定时偏差测量值超出定时偏差阈值时，通过向该移动终端发送定时超前指令信号使移动终端定时调整生效。定时超前指令信号包含定时超前数据以及一个用于指定某个特定无线帧的接续帧序号CFN。所选移动终端对通信数据传输进行的定时调整将根据该CFN指定的无线帧中定时超前指令信号包含的定时超前数据进行。然后对定时超前指令信号中CFN指定的无线帧中接收自所选移动终端的通信数据的定时偏差进行校验，以判断该移动终端是否已成功执行了相应的定时超前指令信号，从而保证所选移动终端的实际定时超前值为已知。由一个或多个基站对一个指定无线帧(该无线帧接收自所选移动终端)的传输进行定时偏差测量，测量值将被收集起来。最近一个成功的定时超前指令信号包含的定时超前数据和基站对所选无线帧进行定时偏差测量的结果将用于对该移动终端的地理位置进行计算。
换言之，本发明提供一种用于一通信系统中使用移动终端将上行线路信号同步化的方法，所述通信系统是通过具有顺序性辨识系统时帧的时帧格式而支持基站/移动终端的无线双向通信，在含有定时超前信号的系统时帧中，自一基站接收通信数据，其中所述系统时帧包含定时超前数据与一接续帧序号，指定用于执行一定时调整的特定帧；以及在所述所接收定时超前信号的所述接续帧序号内所指定时帧中，开始因应所述所接收定时超前信号中的定时超前数据，而调整所述移动终端的上行线路传输的所述定时。
此外，本发明还提供一种用于一通信系统的移动终端，所述通信系统是透过具有顺序性辨识系统时帧的时帧格式而支持基站/移动终端无线双向通信，其中所述基站选择性地将格式化的通信数据传输至系统时帧内的所述移动终端，所述移动终端具有一接收器、一传输器与一相关的处理器，所述接收器的设置是用以在包含定时前进的系统时帧中，自一基站接收通信数据，包含定时超前数据的信号与一接续帧序号，通过所选择的移动终端指定用于执行一定时调整的特定帧；所述传输器的设置是用以将所述格式化的通信信号选择性地传输至一基站，其中所述基站是于由所述处理器所同步化的系统时帧中；以及所述移动终端处理器的设置是用以在所述所接收定时超前信号的所述接续帧序号内所指定时帧中，开始因应所述所接收定时超前信号中的定时超前数据，而调整所述移动终端处理器传输的定时。
在阅读完本发明的详细说明后，所属技术领域的技术人员将发现本系统和方法的其它目的和优点。
图1a为未进行定时调整的移动终端处无线帧接收与发送的定时示意图。
图1b为未进行定时调整的基站处无线帧接收与发送的定时示意图。
图2a为已进行定时超前调整的移动终端处无线帧接收与发送的定时示意图。
图2b为已进行定时超前调整的基站处无线帧接收与发送的定时示意图。
图3为一个常规时隙数据与保护周期结构的示意图。
图4为根据周期性帧序号进行常规定时调整的定时图。
图5为定时调整指令失败并按图4所示的常规方法重新发送的定时图。
图6为利用指令确认信令进行定时调整的另外一种常规方法的定时图。
图7为按照本发明的方法进行帧序号同步时延测量与定时调整的定时图。
图8为按照本发明的方法对失败的定时调整进行恢复的定时图。
图9为按照本发明的方法制造的通信系统的示意图。
具体实施例方式
本实施例将根据附图进行说明，在所有附图中，相同的数字代表相同的元件。
根据图9，所示的通信系统10包括多个与移动终端(MT)14进行无线通信的基站(BS)12。每一个基站均在一个地理小区内与各移动终端进行无线通信，各小区之间通常具有一定程度的重叠。若某个MT14位于重叠区内，则通常由信号链路最强的基站与之进行双向通信。若此时另外一个基站的信号链路变为最强，则将发生通信切换。实现切换所需的参数和步骤已为所属技术领域的人员所熟知。
在较佳的系统(例如采用3G无线协议的系统)中，将利用节点B16与一个或多个基站(BS)进行物理或逻辑连接。与节点B 16连接的无线电网络控制器(RNC)17将控制各基站(BS)，并通过通信系统10对通信进行协调。多个RNC 17将对一个扩展系统中不同基站(BS)组的通信进行协调。RNC 17包括一个基站控制器，用于控制节点B内的各基站(BS)。RNC 17最好包含一个移动终端地理定位器，但并不要求在RNC 17内实施地理定位器。
每一个BS 12最好包括一个带有相关联天线系统22及基站信号处理电路24的收发机20。每一个MT 14最好包括一个带有相关联天线系统27及移动终端信号处理电路28的收发机26。收发机也可以采用单独的基站与移动终端发送机和接收机元件来代替。
下行链路通信(DL)由基站处理电路24处理，并由基站天线系统22通过基站收发机20发送，然后由各MT 14接收。上行链路通信(UL)由各MT 14发送，并通过基站12的基站天线系统22及基站收发机20接收。
基站处理电路24将无线基站/移动终端通信格式化为一个选定的具有多个时隙的无线帧格式，该格式用于整个系统中由RNC 17控制的所有基站。较佳地，格式化由RNC与节点B进行协调。
在无线帧格式中，为每一个无线帧分配一个顺序性编号，该编号使处理电路能够识别无线基站/移动终端通信中特定的系统帧。基站处理电路24被配置用于测量接收到的时延(TD)，从而可以通过接收到的移动终端传输(即上行链路通信)中对应的无线帧识别出每一个定时偏差测量。无线帧的顺序性帧序号即用于此目的。
各基站向RNC 17的基站控制器提供定时偏差数据，该数据最好包含各基站记录的定时偏差测量数据、发送被测上行链路传输的移动终端的标识以及在其中接收到被测上行链路传输的系统无线帧序号。若定时偏差测量值超出规定的阈值，该基站控制器将生成一个用于相应移动终端的定时超前指令。在确定与测量基站相关的移动终端的方向与速度时，将采用一种基于定时偏差测量的常规智能算法。
较佳地，通信时隙具有一个预定时长的保护周期，物理接收窗口将在该保护周期内移动。定时偏差阈值最好略短于该物理接收窗口，并应考虑调整失败、检测失败以及重新调整的时间。
对于某个特定移动终端，在进行定时超前调整前的初始定时偏差测量值TD0反映物理接收窗口在保护周期内的初始位置。初始定时超前调整(TA0)将在移动终端中进行，若TA0成功，则移动终端将该物理接收窗口重新调整至所需位置，该位置由新的定时偏差测量值TD1体现。若TD1+TA0等于TD0，则表明初始定时超前调整(TA0)已成功完成。
在所测定时偏差反映的下一个定时超前调整成功之前，移动终端传输的定时超前将保持不变。例如，初始成功指令TA0可使帧超前于该移动终端传输8个单元，而下一个定时超前指令TA1可将超前量变为3个单元。此时若接收到的移动终端传输的定时偏差测量值延迟5个单元，则表明TA1已成功。如果TA1的执行不成功，则移动终端传输的定时超前仍将保持8个单元。
为确定定时超前调整时间，根据本发明，定时超前指令将在移动终端即将进行定时超前调整时指定一个特定的无线帧，从而使每一个定时超前指令信号均包含定时超前数据与一个接续帧序号(CFN)，移动终端将在该序号指定的一个特定无线帧中执行定时超前指令。
在确定需要进行定时超前调整后，基站控制器即刻生成一个定时超前指令信号，而不产生基于现有周期性定时超前帧序号的调整方法(例如与图4中所讨论的现有技术相关的方法)所需要的时延。每一个发往移动终端的定时超前指令均对应着一个在该移动终端即将进行定时超前调整时由CFN指定的帧。如图7信号流图所示，当基站控制器根据在T1时刻接收到的定时偏差测量值确定需要进行定时超前调整时，将立即生成一个定时超前指令。由于此时只会产生一个极短的基站控制器处理时延，因此，时间T1近似等于T2。该定时超前指令包含一个CFN，如图7所示，当在T3时刻移动终端进行定时超前调整时，该CFN将指定一个特定的无线帧。在选取CFN时，应同时考虑到实施定时超前调整时预期的基站控制器至移动终端的传播时延以及移动终端的处理时延，并使移动终端发出的CFN指定的帧在到达基站时的定时偏差已经过校正。
由于基站控制器指定了将在其中进行定时超前调整的帧的编号，因此，通过由基站在T4时刻对其接收到的CFN指定时隙进行的定时偏差测量，可向基站控制器指示由移动终端进行的定时超前调整是否已成功。如果基站中接收到的CFN帧的定时偏差改变量基本等于定时超前指令信号要实现的定时调整量，则表明该定时超前指令成功。否则，基站控制器能迅速对失败的定时超前指令传输作出反应，并且还可发出一个新的定时超前指令信号，对T1时刻之后与基站的距离已发生很大变化的移动终端重新进行调整。
图8表示一种定时超前指令信号失败的情况。由于该定时超前指令未经过移动终端处理，因此在T0时刻移动终端未在CFN帧中发送一个已进行定时超前调整信号。相应地，T1时刻基站中定时超前指令指定的CFN帧的定时偏差测量值将表明未进行定时超前调整。基站控制器继而在T2时刻生成一个新的定时超前指令。由于移动终端及基站控制器已采用了一种确定性方法使定时超前调整与一个已知的帧序号同步，因此新的定时超前指令信号的生成几乎不需要时间。因此，时间T2近似等于时间T1。
基站控制器在接收到前一个定时超前指令中指定的帧序号的定时偏差测量值后，能够立即作出反应，从而允许更长的定时超前信号生成时间，而不致超出物理信道接收窗口或者覆写相邻的时隙保护周期。这就降低了所需的定时超前指令生成频率，并相应地减少了支持定时超前信令功能所需的物理资源。
另外，本发明可快速区分移动终端与基站间距离发生改变的情况与定时超前指令失败的情况。由于基站控制器将通过CFN指定定时超前指令将在其中生效的特定无线帧，因此接收到的该无线帧的定时偏差测量值将表明该定时超前指令是否已由移动终端正确地接收和处理。相应地，若CFN指定的时帧中的定时偏差测量值超出规定的阈值，则通常表明定时超前指令失败的情况；而若其它时帧中出现这种测量值则通常表明移动终端位置改变的情况。即使接收到的CFN指定时帧的定时偏差测量是由移动终端的位置改变引起的，也会根据该测量值生成一个新的定时超前信号，以便为移动终端提供精确的定时超前。这种能力至关重要，因为基站控制器已知前一次失败的定时超前指令调整，所以可进行一次完整的调整而无需重复该失败的指令。
关于地理定位，地理定位器可采用三角测量方法对多个基站接收到的来自所选移动终端的信号进行计算。当所选移动终端与一个基站进行正常的远程通信时，该基站通常向所选移动终端发送由基站控制器生成的定时超前指令信号。由于根据本发明，对于所有无线帧，移动终端传输的定时超前均为已知，因此可以采用常规的三角测量方法利用下列数据很容易地计算出地理位置基站的已知位置；最近一个成功的定时超前指令信号的定时超前数据(若无成功的定时超前指令，则为0)；以及来自一个或多个基站的定时偏差测量值。尽管采用三角测量方法可根据定时超前及来自两个基站的定时偏差测量值计算出地理位置，但是当使用来自至少三个基站的定时偏差测量值时，能够通过常规三角测量方法计算出准确的地理位置。
在仅与一个基站进行通信的时分双工系统中，移动终端还将测量两个小区之间的相关帧接收差。该接收差测量值与至当前蜂窝小区的距离(由基站中测得的定时偏差体现)将使这种系统可以根据移动终端的定时超前及单个基站的定时偏差测量值确定地理位置。
较佳地，在接收到一个地理定位请求时，地理定位器将指定一个系统时帧，在该时帧内从基站收集接收自所选移动终端的传输的基站定时偏差测量值，所述基站为一个时分双工系统中与所选移动终端进行基本通信的基站，或者一个常规基站三角测量方法系统中的一个或多个其它基站。地理位置的计算根据指定时帧中所收集的定时偏差测量值与定时超前(由所选移动终端处理的最近一个成功的定时超前指令体现)进行。相应地，由于在根据本发明确定已成功的定时超前指令信号中所选移动终端的定时超前为已知，因此可以随时进行移动终端的精确地理定位。
本发明仅根据较佳的具体实施例进行了说明，所属技术领域的技术人员将不难理解下文权利要求书中列出的本发明范畴之内的其它变型。
权利要求
1.一种用于一通信系统中的基站，所述通信系统是通过具有顺序性辨识系统时帧的时帧格式而支持移动终端与基站之间的无线双向通信，所述基站包含一发射器，用以选择性地传送格式化的通信数据到系统无线帧内的所述的移动终端；一接收器，用以接收来自系统无线帧内的所述的移动终端的通信数据；一个定时超前指令信号产生器，所述定时超前指令信号发生器用以提供定时超前指令信号以传送到所选择的移动终端；用于测量在指定无线帧中所接收到的移动终端所发送定时偏差的装置，其中所述的通信数据是接收自一选定的移动终端；所述的定时超前指令信号产生器用以产生定时超前指令信号，其中该定时超前指令信号包含根据所选移动终端机的一个指定无线帧中所量测的定时偏差值所计算得出的定时超前数据；以及一个接续帧序号，用于指定一个特定的无线帧以便通过所选定的移动终端来执行一定时调整；以及所述测量装置用来测量自所选移动终端所接收到的通信数据的定时偏差，其中，一定时超前指令信号已在所发送的定时超前指令信号的接续帧序号内的特定帧中发送至该所选移动终端。
2.根据权利要求1所述的基站，其中当所量测到的接收自所选择的移动终端的一传送的定时偏差值不会落入一选择的定时同步范围时，所述的定时超前指令产生器只是用来产生所述选择的移动终端的一定时超前指令。
3.根据权利要求1或2所述的基站，其更包含一个与所述定时超前指令信号发生器相关联的地理定位器，从而使与一指定时间帧内的一指定移动终端所接收的通信数据有关且由一个所选择的基站所测量的定时偏差乃提供了在该特定时间帧与由该定时超前指令信号发生器所发布至所选移动终端的一个最近成功的定时超前指令信号的定时超前数据结合在一起的过程中计算出所选移动终端地理位置的基础。
4.一种使用一基站中来同步化一通信系统中的移动终端的上行链接信号同步的方法，该通信系统是通过具有顺序性辨识系统时帧的时帧格式而支持移动终端与基站之间的无线双向通信，所述方法的特征在于传送一定时超前指令信号以传送到所选择的移终端；在一指定的无线帧中量测所接收的移动终端传送的定时偏差，其中该通信数据是从一所选择的移动终端所接收；所述定时超前指令信号包含根据所选移动终端机的一个指定无线帧中所量测的定时偏差值所计算得出的定时超前数据；以及一个接续帧序号，用于指定一个特定的无线帧以便通过所选定的移动终端来执行一定时调整；以及上述所执行的测量使得从一所选择的且一定时超前指令信号被传送的移动终端所接收的通信数据的定时偏差是在所传送的定时超前指令信号的接续帧序号内的特定帧中量测出来。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述的定时超前指令信号只会产生在当接收自所选择的移动终端的一传送的定时偏差值不会落入一选择的定时同步范围时。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其更包含使用所量测的定时偏差与一指定时间帧内的一指定移动终端所接收的通信数据相关连，以提供在该特定时间帧与所发送至所选移动终端的一个最近成功的定时超前指令信号的定时超前数据结合在一起的过程中计算出所选移动终端的一地理位置。
全文摘要
一种降低从定时偏差(TD)测量至定时超前(TA)调整的延迟的系统和方法。本发明采用一种确定性步骤对定时超前指令和定时偏差测量进行协调，以使失败的传输或移动终端信号传播变化能更快地得到识别和校正。通过有效地降低定时超前指令的产生频率将信令开销降至最低，从而使无线电资源达到最高利用率。这一点通过定时超前指令信号实现，其中包含一个用于为定时超前调整指定特定无线帧的接续帧序号(CFN)。无需过多的指令信令，即可将错误处理定时偏差测量、物理接收窗口调整以及移动终端定位计算的可能性降低至最低限度。
文档编号H04W92/10GK1881844SQ20061010075
公开日2006年12月20日 申请日期2001年4月5日 优先权日2000年4月6日
发明者S·E·特里 申请人:交互数字技术公司