DE69833009T2

DE69833009T2 - Ortungssystem und verfahren für mobilstation in einem zellularen cdma-system

Info

Publication number: DE69833009T2
Application number: DE69833009T
Authority: DE
Inventors: Jonas Karlsson; Fredrik OVESJÖ
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1997-10-16
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2018-10-10
Also published as: CN1276955A; AR017342A1; EP1023815B1; DE69833009D1; ZA989420B; US6157842A; WO1999021388A1; AU9562598A; MY119652A; KR100426165B1; KR20010031124A; CA2306699A1; TW504940B; CN1265670C; EP1023815A1

Description

HINTERGRUND DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf drahtlose Kommunikationssysteme und insbesondere auf ein System und Verfahren zum Verbessern einer Mobilstationslokalisierung, und zudem insbesondere auf ein System und Verfahren zum Erleichtern der Positionierung einer Mobilstation in einem Code-Multiplexzellensystem bzw. CDMA zellularen System.
Hintergrund und Aufgaben der vorliegenden Erfindung
Die Entwicklung von drahtloser Kommunikation über das letzte Jahrhundert seit Guglielmo Marconis Demonstration von der Fähigkeit von Funk 1897 kontinuierlichen Kontakt mit Schiffen bereitzustellen, die den englischen Kanal befahren, war bemerkenswert. Seit Marconis Entdeckung wurden neue draht- und drahtlose Kommunikationsverfahren, Dienste und Standards von Menschen auf der ganzen Erde angenommen. Diese Entwicklung hat sich beschleunigt, insbesondere über die letzten zehn Jahre, in denen die Mobilfunkkommunikationsindustrie um mehrere Größenordnungen gewachsen ist, angetrieben durch vielerlei technologische Fortschritte, die ein tragbares Funkgerät kleiner, billiger und verlässlicher gemacht haben. Das exponentielle Wachstum der Mobiltelephonie wird in den kommenden Jahrzehnten weiter wachsen, während dieses drahtlose Netzwerk mit den existierenden Drahtnetzwerken interagiert und diese letztendlich überholt.
Gemäß einer jüngsten Federal Communications Commission (FCC) Entscheidung und Anordnung müssen Funktelefondienstanbieter innerhalb der Vereinigten Staaten bis Oktober 2001 die Fähigkeit bereitstellen, die Position eines zellularen oder Mobiltelefons zu lokalisieren, das einen Notfall-(911)-Anruf tätigt, innerhalb des Systems des Anbieters innerhalb 125 Meter mit einer 67% Wahrscheinlichkeit, das heißt, innerhalb einer statistischen Standardabweichung. Eine Vielzahl von Techniken wird gegenwärtig studiert, um diese Technologie in existierende und vorgeschlagene Systeme zu implementieren.
Beispielsweise kommuniziert in Zeitmultiplex-(TDMA)-Telekommunikationssystemen ein Mobilendgerät oder Station (MS) mit einer gegebenen Basis-Transceiver-Station oder System (BTS) während einem von typischerweise acht sequenziellen und sich wiederholenden Zeitschlitzen. Andere MSs kommunizieren getrennt mit der BTS während der anderen Zeitschlitze. Die MS kann deshalb eine oder mehr der anderen unbenützten (durch diese Mobilstation) Zeitschlitze für andere Verwendungen, wie zum Beispiel Positionieren, verwenden. In dieser Art und Weise können der Zeitschlitz und die Rahmenstruktur bzw. Frame-Struktur der TDMA-Protokolle ausgenützt werden.
Mit Bezug auf 1 wird ein Teil eines Zellentelekommunikationssystems mit einer Mobilstation 10 kommunizierend mit einer ersten BTS 12, und natürlich kommunizierend mit einem anderen Benutzer verbunden mit dieser, wie zum Beispiel über ein öffentliches Fernsprechnetz (PSTN, Public Switch Telephone Network) 14, gezeigt. Zusätzliche Mobilstationen 10A, 10B und 10C, die auch mit der BTS 12 kommunizieren, sind auch gezeigt.
Wie in der Telekommunikationstechnik verstanden wird, überwacht die MS 10 die Stärke ihrer Signalverbindung mit der BTS 12 und hält diese Verbindung aufrecht, bis eine bessere Signalverbindung auftritt, beispielsweise kann sich die MS 10 von der BTS 12 in Richtung einer benachbarten BTS, wie zum Beispiel eine der BTS 12A–12D wegbewegen, und die Kontrolle dieser BTS übergeben. Um solche Übergaben bzw. Handovers zuerreichen, überwacht die MS 10 auch die Signalstärken der benachbarten BTSs 12A–12D (und jedes anderen solcher Systeme innerhalb eines Bereichs). TDMA-Systeme verwenden Frequenzwiederverwendungsalgorithmen, um Gruppen von diskreten Frequenzen zu verteilen, auf eine nicht-wiederholende Art und Weise, so dass zusammenhängende Kommunikationsgebiete oder Zellen, die durch entsprechende BTSs abgedeckt werden, nicht gleiche Frequenzen teilen. Auf diese Weise kann die MS 10 in TDMA-Systemen sofort die empfangene Leistung von einer gegebenen BTS auf unbenutzten Zeitschlitzen messen und Frequenzen verwenden, die unterschiedlich von denen einer benachbarten BTS sind.
Code-Multiplex-(CDMA)-Systeme arbeiten andererseits sehr unterschiedlich von den zuvor erwähnten TDMA-Systemen und stellen weniger und gering vorteilhaftere Gelegenheiten bereit, um die inhärenten Eigenschaften des Standards auszunutzen. CDMA-Protokolle erreichen ihre Mehrfachzugriffseigenschaft nicht durch eine Teilung der Übertragungen von verschiedenen Benutzern in entweder Zeit oder Frequenz, wie in TDMA- und in Frequenzmultiplexzugangssystemen, aber anstatt dessen führen sie eine Teilung durch, durch ein Zuordnen eines unterschiedlichen Codes an jeden Benutzer, der verwendet wird, um ein Signal eines Benutzers in ein Breitband oder Spreizspektrumsignal zu transformieren, das sich bei anderen solcher Signale von anderen Benutzern einreiht. Wie es in der Technik verstanden wird, verwendet ein Empfänger, der Mehrfachbreitbandsignale empfängt, den Code, der einem bestimmten Benutzer zugewiesen ist, um das Breitbandsignal zu transformieren, das von diesem Benutzer innerhalb des kombinierten Signals empfangen wird, zurück zu dem ursprünglichen Signal. Zusätzlich und wieder mit Bezug auf 1, verwendet jede BTS in einem CDMA-System die gleichen Frequenzen, womit weiterhin die Ausnützung von unterscheidenden Merkmalen begrenzt wird.
Demgemäss ist es bei CDMA-Protokollen, insbesondere dem gegenwärtigen IS-95-Standard, eine nicht-triviale Aufgabe, den Standard zu modifizieren, um das FCC-Mandat zu erreichen. Ein bestimmtes Problem, das angetroffen wird, ist ein Abschätzen einer MS'-Position, wenn die MS relativ nahe zu einer gegebenen BTS ist, beispielsweise MS 10 und BTS 12 in 1. Im Betrieb erfordert die Bestimmung einer MS'-Position unter Verwendung entweder von mehreren Basisstation, beispielsweise BTSs 12 und 12A–12D, ein Messen der Zeitverzögerung von mindestens drei ihrer Signale an die MS 10, oder die MS 10 selbst misst diese Zeitverzögerungen zu mehreren der BTSs. Wie in 1 gezeigt, kann, falls die MS 10 nahe bei der BTS 12 ist und die benachbarten BTSs 12A–12D das Positionierungsmessen durchführen, beispielsweise durch Signalzeitverzögerung, dann das Signal von der MS zu schwach für die viel weiter entfernten Basisstationen sein, dies bedeutet BTS 12C, um zu messen. Umgekehrt kann dann, falls die MS 10 in dieser Situation die Messungen durchführen würde, die starke Übertragungsleistung von der angrenzenden BTS 12 die Signale übertönen, auf den gleichen Frequenzen, von allen der entfernteren BTSs 12A–12D.
US 5,600,706 , erteilt am 4. Februar 1997, bezieht sich auf die Bereitstellung eines Systems zum Lokalisieren der Position einer Mobilstation in einem CDMA-Zellensystem. Um dieses zu erreichen, schlägt sie die Verwendung einer Anzahl von Bereichs-Transceivern 30 bei festen Orten in einem Kommunikationsgebiet vor, wobei jeder den Bereich einer Mobilstation relativ zu sich selbst feststellt, und der tatsächliche Ort der Mobilstation wird dann bestimmt durch Berechnung über TDOA- oder TOA-Verfahren. Um eine Saturierung von Transceivern in einem sehr nahen Bereich zu vermeiden, was die S/I-Verhältnisse der entfernteren Transceiver reduzieren würde, schlägt D2 die Verwendung eines "Null-Beam"-Ansatzes vor, wobei jeder Bereichs-Transceiver mit einer rotierenden Null überträgt. Wenn die Null eine Mobilstation passiert, kann die Mobilstation mit den entfernteren Bereichs-Transceivern kommunizieren, um Entfernungsgrößen bezüglich zu ihnen zu erhalten.
US 5,341,397 , erteilt am 23. August 1994, bezieht sich auf das Problem einer gegenseitigen Interferenz zwischen Kommunikationen zwischen einer Mobilstation und zwei oder mehreren Basisstationen, die bei der gleichen Frequenz in entsprechenden Zellen betrieben werden. Um das Problem zu lösen, werden verschiedene Frequenzen oder Gruppen von Frequenzen an Zellen mit unterschiedlichen Übertragungsleistungshöhen zugewiesen, um dem Kommunikationssystem zu erlauben, Mobile-Assisted-Handoff zu verwenden, ist es für die Mobilstation notwendig, die Signalstärken der Basisstationen zu messen, mit denen sie nicht in Kontakt ist. Ein Weg, den sie vorschlägt, dies zu tun, ist diese Stärken während der Abwesenheit von Sprachsignalen in ihrem eigenen existierenden Kommunikationsrahmen zu messen, sogenannte diskontinuierliche Übertragung/Empfang.
WO 97/08911, offengelegt am 6. März 1997, betrifft ein Verfahren einer Übergabe- bzw. Handover-Kommunikation zwischen einer Mobilstation und einer Anzahl von Basisstationen in einem Kommunikationsgebiet. Es erreicht eine weiche Übergabe bzw. einen Soft-Handover mit einer kleinen Handover-Marge und Verringerung einer Basisstationsstörleistung durch Anordnung für die Mobilstationen, ein Steuersignal zu übertragen, das eine Verbindung mit diesen Basisstationen mit ausreichender Leistung weiterführt, und ihre Leistung anpasst, aber eine Beendigung dieser Basisstationen mit nicht genügend Leistung hervorruft, wobei eine Interferenz verringert wird.
Es gibt einen Bedarf, ein verbessertes System und Verfahren zum Bestimmen der geographischen Position einer Mobilstation innerhalb einer CDMA-Umgebung bereitzustellen.
Es ist demgemäss eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, solch ein verbessertes System und Verfahren für eine Mobilstationspositionierung bereitzustellen.
Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, dass das System und Verfahren der vorliegenden Erfindung im wesentlichen an den CDMA-Protokollen, beispielsweise dem IS-95-Standard, festhält.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, dass das System und das Verfahren, die hierin dargelegt sind, Telekommunikationssystemen erlaubt, die in CDMA betrieben werden, die kommenden FCC-Anforderungen für Mobilstationspositionierung innerhalb der Vereinigten Staaten und jeden nachfolgenden Ländern, die solche eine Positionierungsgenauigkeit fordern, zu erfüllen.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass das System und Verfahren eine Mobilstationspositionierung in einer Vielzahl von Kontexten vereinfacht, einschließlich Situationen, wo die Mobilstation neben einem Basis-Transceiver-System ist, und entfernt von zusammenhängenden oder benachbarten Basis-Transceiver-Systemen ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf ein System und Verfahren gerichtet, zum Verbessern der Genauigkeit einer Ortsabschätzungsmessung einer Mobilstation innerhalb eines Telekommunikationssystems. Während einer Aussetzung von Übertragungen durch ein lokales Basis-Transceiver-System, Kommuniziered mit der Mobilstation, kommuniziert die Mobilstation mit anderen entfernteren Basis-Transceiver-Systemen. Nachfolgende Aussetzungen einer Übertragung durch die lokalen Basis-Transceiver-Systeme sind durch Zufalls- oder Pseudozufallszeitintervalle getrennt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein vollständiges Verständnis des Systems und Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann erhalten werden durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung, wenn diese in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gesehen wird, wobei:
1 ein Blockdiagramm zeigt, das Basis-Transceiver-Systeme und Mobilstationen, Komponenten eines Telekommunikationssystems, das die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwendet, darstellt; und
2 ein repräsentatives Diagramm von verschiedenen Zeitverzögerungstechniken zeigt, die in einer Positionsortsabschätzung von Mobilstationen verwendet wird, wie es zum Beispiel beim Implementieren der vorliegenden Erfindung mit der in 1 gezeigten Konfiguration verwendet wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER GEGENWÄRTIG BEVORZUGTEN BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird nun vollständiger hier im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Diese Erfindung kann jedoch in vielen verschiedenen Formen verkörpert sein und sollte nicht als limitierend auf die hierin dargelegten Ausführungsformen betrachtet werden, eher werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, so dass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist, und vollständig den Umfang der Erfindung dem Fachmann vermittelt.
Der EIA/TIA/IS-95 "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular System" definiert eine digitale Zellenfunk-allgemeine-Luftschnittstelle, unter Verwendung der Code-Multiplex-(CDMA)-Technologie. Gemäß den CDMA-Standards überträgt sowohl die Basis-Transceiver-Station (beispielsweise BTSs 12 und 12A–12D in 1, als auch die Mobilstation 10, eine Pseudo-Zufallsrausch-(PN)-Spreizsequenz, was in einer 1,23 MHz Übertragungsbandbreite resultiert.
Die Vorwärts- oder Downlink-Übertragung von jeder BTS zu einer Mobilstation oder Endgerät weist vier Arten von Kanälen auf: Pilot bzw. Steuer, Paging bzw. Funkruf, Synchronisierung (sync) und Verkehr. Wie es in der Technik verstanden wird, werden diese Kanäle alle auf der gleichen Trägerfrequenz übertragen, unter Verwendung des gleichen PN-Spreizcodes. Die Kanäle sind jedoch zu unterscheiden durch binäre orthogonale Codes, wie zum Beispiel auf Walsh-Funktionen basierend. Jede BTS überträgt einen Pilotkanal bzw. Steuerkanal, einen Sync-Kanal und mehrere Paging- bzw. Funkruf- und Verkehrs-Kanäle. Die Downlink-Signale von verschiedenen BTSs unterscheiden sich durch PN-Spreizcodephasenversätze, das heißt, jede BTS verwendet den gleichen PN-Spreizcode, aber der Code wird übertragen, unter Verwendung verschiedener Zeitversätze (oder Code-Phasen) von einem Master-Code.
Bei der Rückwärts oder Uplink-CDMA-Übertragung, beispielsweise von der Mobilstation (MS) 10 zu der BTS 12, unterscheidet sich jede Mobilübertragung innerhalb der BTS 12 durch die Verwendung eines langen PN-Spreizcodes, wobei jede MS einen Codephasenzeitversatz überträgt, der durch eine Benutzeradresse bestimmt wird. Es sollte jedoch verstanden werden, dass vor einem Zuweisen solch einer Verbindung, die MS 10 die BTS 12 kontaktieren muss, unter Verwendung eines Rückwärts- oder Uplink-Zugangskanals.
Wieder mit Bezug auf 1, kann eine Positionsberechnung einer Mobilstation, wie zum Beispiel MS 10 innerhalb eines geographischen Bereichs ausgeführt werden, durch die Verwendung des Zeitunterschieds von Ankunftstrilaterationstechniken, wie zum Beispiel einer hyperbolischen Trilateration, Ankunftszeittechniken, wie zum Beispiel Bereichstrilateration und Ankunftswinkeltechniken. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, unter Verwendung von Ankunftszeitunterschieds-(TDOA)-Techniken, basiert auf der Kreuzung von drei oder mehr hyperbolischen Kurven einer konstanten Zeitverzögerung der Pulsankunft zwischen drei BTSs und einer MS (bei gewissen Umständen können zwei BTSs genügen, um den geographischen Ort der MS aufzuzeigen).
Mit Bezug auf 2 wird ein Teil der 1 gezeigt, in dem die MS mit der BTS 12 kommuniziert. Benachbarte BTSs 12A und 12B sind aufgezeigt. Beim Messen der zuvor erwähnten TDOA zwischen zwei BTSs, beispielsweise des Signals von der MS 10, wird eine Hyperbel gebildet, wie es in den mathematischen Techniken verstanden wird. Beispielsweise repräsentiert eine Hyperbel 16A die Linie von potentiellen Orten der MS 10 mit Bezug auf sowohl BTSs 12 als auch 12A, so dass der Unterschied im Abstand (Zeit) zwischen zwei BTSs bei jedem Punkt entlang der Hyperbel 16A konstant ist. Ähnlich wird die Hyperbel 16B zwischen BTSs 12 und 12B gebildet, und die Hyperbel 16C wird zwischen BTSs 12A und 12B gebildet.
Wie in 2 gezeigt, kreuzen in der idealisierten Abwesenheit von Messfehlern alle drei Hyperbeln, das heißt Hyperbeln 16A, 16B und 16C am gleichen Ort der MS 10. Es sollte jedoch verstanden werden, dass in der richtigen Welt Messfehler vorhanden sind, und es Fehler in der Bestimmung des Kreuzungspunktes geben wird. Hinzufügen von zufälligen Hyperbeln erhöht die Genauigkeit.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 repräsentieren gestrichelte Kreise 18A, 18B und 18C Ankunftszeit-(TOA)-Abstände von den entsprechenden BTSs 12, 12A und 12B, wobei jeder die absolute Ausbreitungszeit zwischen den entsprechenden BTSs und der MS 10 repräsentiert. Wie bei den zuvor erwähnten Hyperbeln, kreuzen die drei Kreise auch am Ort der MS 10, was eine andere Mobilstationslokalisierungsabschätzungstechnik darstellt.
Es sollte deshalb verstanden werden, dass bei dieser Trilaterationsart, das heißt, entweder TDOA, TOA oder andere, die Position der MS mit ausreichender Genauigkeit versichert werden kann, um dem FCC-Mandat zu genügen.
Wie jedoch diskutiert, sind, obwohl TDMA-Systeme und Protokolle abhängig von Anpassungen sind, zum Unterbringen der obigen Ortsabschätzungstechniken, CDMA-Systeme und Protokolle schwierig zu adaptieren, um dieser kommenden Anforderung zu genügen. Die vorliegende Erfindung, die unten im Detail dargelegt ist, versucht nichts desto trotz, eine Lösung der zuvor genannten Probleme bereitzustellen, die Ortsabschätzungstechniken-CDMA-Systemen gegenüberstehen.
Mit Bezug auf 1 wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie diskutiert, tritt ein Problem in einer Ortsabschätzung in CDMA-Systemen auf, wenn die MS 10 einer gegebenen BTS zu nahe kommt, beispielsweise der BTS 12. Da eine Positionsortstechnik oder Algorithmus, beispielsweise befindlich in einem Speicher 13 in der BTS 12, sich auf den Empfang einer Zeitinformation bzw. Synchronisierungsinformation von minimal drei BTSs verlässt (in einigen Fällen können zwei genügen), wenn die MS 10 ausreichend nahe and die BTS 12 kommt, ist sie zwangsläufig am weitesten von den anderen benachbarten BTSs entfernt. Als Ergebnis verschlechtern sich die Signal-zu-Interferenz-(S/I)-Verhältnisse der Signalverbindungen zwischen der MS 10 und den im entfernten Bereich liegenden BTSs, beispielsweise BTSs 12A und 12B. In anderen Worten, saturieren, wenn die MS 10 nahe an die BTS 12 kommt, die Signale dieser BTS den MS-10-Empfänger, was einen Empfang von Signalen von den BTSs 12A und 12B (und anderen) verhindert.
Eine Lösung dieses Saturierungsproblems ist, die BTS 12 für eine kurze Zeitperiode abzuschalten, in der Größenordnung von Millisekunden oder Teilen davon, wodurch eine Leerlaufperiode in dem Downlink eingefügt wird, während der die MS 10 Signale empfangen kann, wie zum Beispiel ein Steuersignal auf dem Steuerkanal, von den entfernteren BTSs 12A und 12B und irgendwelchen anderen nahen BTSs. Auf diese Weise können die Vorteile der ruhigen Periode in TDMA-Systemen eingefügt werden, in dieses Unterschiedssignalumfeld.
Es sollte natürlich verstanden werden, dass solche Aussetzungen oder Abstellungen minimiert werden sollten, um Frequenzunterbrechungen zu den anderen Mobilstationen zu vermeiden, das heißt, den Mobilstationen MSs 10A–10C, die auch in Kommunikation mit der BTS 12 sind. Wie es in der Technik verstanden wird, beinhaltet das Synchronisierungssignal vielerlei Information über die entsprechende BTS, einschließlich eines BTS-Identifizierers für diese BTS, Zeitbezugsinformation, die in den zuvor genannten Zeitverzögerungstechniken verwendet werden und andere Information. Der Steuerkanal, der für eine Zielfindung verwendet wird, besteht gewöhnlich aus einer Sequenz von Nullen.
Es sollte verstanden werden, dass während der zuvor genannten Freilauf- bzw. Leerlaufperiode, die in den CDMA-Übertragungsstrom eingefügt ist, die TDOA, TOA oder andere Distanzabschätzungsmessungen berechnet werden können, und in der zuvor genannten Art und Weise kombiniert werden können, um den geographischen Ort der MS 10 mit dem gewünschten FCC-Genauigkeitsgrad aufzuzeigen. Es sollte auch verstanden werden, dass die drei BTSs, die in der Ortsabschätzung verwendet werden, die in 2 gezeigten sein können, das heißt, BTSs 12, 12A und 12B, wobei die Zeit- bzw. Synchronisierungsverzögerungsinformation für die zwischenzeitlich freilaufende BTS 12 gerade vor oder nach der Leerlaufperiode berechnet wird. Alternativ können, falls aus irgendeinem Grund alle der Messungen simultan ausgeführt werden müssen, anstatt dessen drei benachbarte BTSs, beispielsweise BTSs 12A, 12B und 12C, verwendet werden, zum Berechnen der Position der MS 10, während der ruhigen Periode der BTS 12. Es gibt verschiedene Mechanismen, durch die die BTS 12 die zuvor genannte Leerlaufperiode innerhalb des Downlink-CDMA-Breitbandübertragungssignal einfügen kann. Zuerst kann die relevante BTS die erforderliche Leerlaufperiode eines gegebenen Zeitintervalls einer Dauer von einer normalen Übertragung stehlen, und sich auf konventionelle Maskier- bzw. Abdecktechniken stützen, um diese Informationslücke zu korrigieren. Zweitens kann, wie bei der Ausnutzung der TDMA-Protokolle, der Luftschnittstellenstandard von CDMA oder einem anderen ähnlichen Protokoll ausgenutzt werden, um die erforderlichen Leerlaufzeitperioden bereitzustellen.
Da das simultane Abschalten von zwei oder mehreren benachbarten BTSs, beispielsweise BTS 12 und 12A, die während der Leerlaufzeit durchgeführten Messungen wertlos machen könnte, sollten die Leerlaufperioden in einer gegebenen BTS erzeugt werden, gemäß einer Zufalls- oder Pseudo-Zufallstechnik, um periodische simultane BTS-Abschaltungen zu vermeiden. Es sollte natürlich verstanden werden, dass ein erforderlicher Pseudo-Zufallsempfang der Leerlaufperioden bei einer gegebenen BTS bestimmt werden kann, durch einen eindeutigen BTS-Wert, der mit jeder BTS in Zusammenhang steht.
In einer alternativen Ausführungsform sind die zuvor genannten Leerlaufperioden in einer Nicht-Zufallsperiodischen Art verteilt, was eine leichtere Luftschnittstellenentwurfsentscheidung darstellt. Wie diskutiert, ist der Vorteil eines Anwendens von Zufallsleerlaufperioden der, dass eine gegebene MS weniger wahrscheinlich gleichzeitige Leerlaufperioden der BTSs, verwendet bei Ortsmessungen, antreffen würde. Diese Periodizität kann trotzdem erreicht werden unter Verwendung periodischer Leerlaufperioden, falls eine MS um ihre BTS, beispielsweise MS 10, jeden solchen Fall von gleichzeitig (oder nahezu gleichzeitig) im Konflikt stehenden Leerlaufperioden der bedienenden BTS mitteilt, das heißt, der BTS 12. Bei der Detektion der (nahezu) gleichzeitigen Signale, kann die BTS 12 dann ein Zeitsignal 22 zu der relevanten involvierten BTS übertragen, beispielsweise der BTS 12A, zum Anpassen der Periodizität der Leerlaufperioden, so dass die relevante BTS nicht länger mit der von BTS 12 übereinstimmt. Alternativ kann die BTS 12 ihre eigene Leerlaufperiodensynchronisierung anpassen, um einen Konflikt mit der anderen BTS 12A zu vermeiden. Es sollte verstanden werden, dass diese Zeitsteuerung bzw. Synchronisierung oder Periodizitätsanpassung auch eine Relokalisierung der Leerlaufperiode innerhalb der CDMA-Rahmenstruktur oder eine Zeitverschiebung der gesamten Rahmenstruktur darstellen könnte, wie es in der Technik verstanden wird.
Da die MS 10 sicherstellen muss, dass eine Leerlaufperiode aufgetreten ist, um die zuvor beschriebenen Steuersignalmessungen auszuführen, kann die BTS 12 ein Leerlaufperiodensignal im voraus übertragen, um eine bevorstehende Leerlaufperiode zu verkünden. Alternativ kann die MS 10 den zuvor genannten eindeutigen BTS-Wert verwenden, um die Auftrittszeit der Leerlaufperiode für eine entsprechende BTS zu berechnen. Ferner kann die MS 10 das Auftreten einer Leerlaufperiode identifizieren und danach das Pseudo-Zufallsauftreten von nachfolgenden Leerlaufperioden gemäß einer gegebenen Periodizität oder Musters gemäß einem Algorithmus für solche Auftritte bestimmen. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die MS 10 nach einem Ausführen der zuvor genannten Abstandsmessungen, beispielsweise Zeitverzögerungsabschätzungen oder Leistungsmessungen, die gemessenen Abstandswerte von den benachbarten BTSs überreicht, bei Wiederaufnahme der Kommunikation mit der BTS 12, zu der BTS 12, die einen Speicher enthält und ein Prozedere zum Speichern und Ausführen der tatsächlichen Positionsberechnungen.
Es sollte verstanden werden, dass alle Downlink-Übertragungen an die MSs nicht abgeschaltet werden müssen in der BTS 12, wie in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Anstatt dessen werden in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung alle Übertragungen der BTS 12 beendet, während der zuvor genannten Leerlaufperiode, außer dem Steuersignal von der BTS 12. Wie es in der Technik verstanden wird, wird insbesondere bei dem IS-95-Standard, das zuvor genannte Steuersignal von der MS 10 verwendet, um eine BTS zu finden. Der Synchronisierungs- oder Sync-Kanal wird dann von der MS 10 verwendet, um sicherzustellen, welche BTS gefunden wurde.
Ein Mechanismus, den die MS 10 verwenden kann, um die Identität einer gefundenen BTS zu bestimmen, ist, die MS 10 dazu zu bringen, den gefundenen PN-Sequenzversatz für diese BTS zu übertragen, wobei jede BTS ihren eigenen PN-Sequenzversatz aufweist, und der Steuerkanal alleine die BTS identifiziert (nachdem die relevante Information der BTS 12 serviert wurde, die diese Bestimmung durchführt). Es sollte jedoch verstanden werden, dass obwohl die vorliegenden Ausführungsformen auf den gegenwärtigen IS-95 CDMA-Standard gerichtet sind, zukünftige CDMA-Standards zusätzliche und andere Übertragungskanäle verwenden können, die verwendet werden könnten, um die gefundene BTS zu identifizieren. Demgemäss sollte der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht begrenzt auf die Verwendung mit dem gegenwärtigen Standard sein. Es sollte auch verstanden werden, dass in dieser zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Leerlaufperioden nicht pseudo-zufällig erzeugt werden müssen, falls die MS 10 Steuersignale zum Messen verwendet.
In dem Uplink-Szenario, das heißt, der Übertragung von der MS 10 zu der BTS 12, kann die zuvor beschriebene Leerlaufperiode der Übertragungen durch die BTS 12 verwendet werden, von der BTS, um eine Zeitverzögerung oder andere Messungen bei entfernten MSs auszuführen, beispielsweise einer der MSs 20A, 20B und 20C kommunizierend mit der angrenzenden BTS 12A. In dieser dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Positionsabschätzung der entfernten MS 20a durch BTS 12 ausgeführt, durch Ruhigstellen von allen oder mindestens den meisten Mobilstationen, beispielsweise MSs 10, 10A, 108 und 10C, um BTS 12 und durch Fokussieren der Trilateration oder anderen Techniken auf die entfernte MS 20A, unter Verwendung der BTSs 12, 12A und 12B, beispielsweise, und irgendwelche anderen benachbarten BTSs. Wie diskutiert, ist die MS 20a, die auf den gleichen Frequenzen wie die MSs 10 und 10A–10C betrieben wird, auch in Kommunikation mit der BTS 12 (und anderen nahen BTSs) über ein Signal 24, das die BTS 12 und andere Trilaterations-BTSs erreichen kann, wie zum Beispiel 12B, wenn der lokale Verkehr ruhiggestellt wurde, das heißt, während einer Leerlaufperiode.
In anderen Worten, sind die MSs 10, 10A und 10B nur ruhig während der Zeit der Messungen, die durch ihre lokale BTS 12 an der entfernten MS 20A ausgeführt werden. Wenn jedoch die BTS 12A die "entfernte" MS 10 misst, dann sollten nur diese MSs ruhig sein, die nahe der BTS 12a sind, das heißt, die lokalen MSs 20A–C. Natürlich sollten die Zahlen und die Dauer solcher Übertragungsbeendigungen auf ein Minimum beschränkt sein, um Interferenz mit normalem Übertragungsverkehr zu vermeiden.
Umgekehrt und mit Bezug auf 1, kann eine Positionsabschätzung der MS 10 ausgeführt werden, unter Verwendung der BTS 12a, nachdem die MSs 20A–20C, die mit dieser kommunizieren, ruhiggestellt sind, wie in Verbindung mit den in 2 gezeigten Techniken beschrieben.
Es sollte deshalb verstanden werden, dass die steuernde BTS, beispielsweise BTS 12 Zeitanpassungsbefehle an die MSs 10 und 10A–10C innerhalb ihrer Steuerung weiterleiten muss, um die Leerlaufperioden zwischen diesen zu synchronisieren. Ein Mechanismus, um diese Justierung bzw. Anpassung zu erreichen, ist die CDMA-Rahmen der MSs 10 und 10A–10C abzugleichen, wie hier vorher beschrieben wurde.
Da die MSs 10A–10C, Signalen von nicht nur der nächsten BTS 12, aber allen anderen benachbarten BTSs, wie zum Beispiel BTSs 12A–12D ausgesetzt sind, ist eine Strategie für eine Zeitanpassung, den entsprechenden MSs zu erlauben, auf den Befehl von der stärksten BTS im Bereich zu agieren. Diese Strategie versichert, dass eine Mehrheit der MSs, die nahe zu einer gegebenen BTS sind, an sie angeglichen wird.
Mit Bezug auf das Downlink-Szenario der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sollte es ersichtlich sein, dass die BTS 12, während ihrer eigenen Leerlaufperiode, Eigenschaften von den anderen BTSs, beispielsweise BTSs 12a bis 12D messen kann, wie zum Beispiel Zeitverzögerungen für die Positionsabschätzung. Diese Leerlaufperiodenmessung durch die abgeschaltete BTS ist nützlich in Situationen, wo die MS einige der Zeitverzögerungsmessungen ausführt, da typische Positionierungslösungen ein Wissen über die absoluten Zeiten benötigen, die von anderen BTSs verwendet werden. Konventionelle System transportieren im allgemeinen diese Information durch ein Netzwerk-Backbone, wie zum Beispiel entlang der PSTN 14 oder entlang einer dafür bestimmten Leitung. Indem der BTS, beispielsweise der BTS 12 erlaubt wird, die erforderlichen Zeitmessungen bezüglich ihrer benachbarten BTSs, beispielsweise BTS 12A und 12B, auszuführen, involviert während ihrer eigenen Leerlaufperiode, kann die MS'-Position sofort bestimmt werden ohne Transportieren der absoluten Zeit von den benachbarten BTSs durch das Netzwerk.
Zusätzlich durch Adaptieren existierender Systeme, insbesondere von Signalen, wie zum Beispiel den Steuersignalen, um das FCC-Mobilpositionierungsmandat zu erfüllen, vermeidet die vorliegende Erfindung die Verwendung von dafür vorgesehenen Bereichs-Transceivern und anderen solchen zusätzlichem Gerät für solch eine Positionierung, wie zum Beispiel in U.S. Patent Nr. 5,600,706 an Dunn et al. beschrieben. Solch kompliziertes zusätzliches Gerät verbraucht unnötig Systemressourcen und arbeitet ziemlich unterschiedlich von dem System und Verfahren der vorliegenden Erfindung, die hier oben dargelegt und hier im Folgenden beansprucht wird.
Es sollte verstanden werden, dass die vorhergenannten Leerlaufperioden nicht nur in existierende CDMA-Standards eingefügt werden können, aber auch in zukünftige CDMA-Standards eingebaut werden können, was das Einfügen von Leerlaufperioden ohne Datenverlust erlauben würde.
Obwohl die vorliegend bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung die Zeitintervalle der Übertragungsbeendung für Ortspositionierung der Mobilstationen verwendet, sollte es verstanden werden, dass der Umfang der Erfindung im Breiteren die Verwendung solch einer Übertragungsaussetzung umfasst, eingefügt durch das Ortsbasis-Transceiver-System und andererseits auch für andere Zwecke.
Die vorherige Beschreibung ist für bevorzugte Ausführungsformen zum Implementieren der Erfindung, und der Umfang der Erfindung sollte nicht notwendigerweise durch diese Beschreibung begrenzt werden. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist, anstatt dessen durch die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Ein Kommunikationssystem mit einer Vielzahl von Mobilstationen, umfassend ein Ortsbasis-Transceiver-System (12) kommunizierend mit den Mobilstationen, dadurch gekennzeichnet, dass: Übertragungsaussetzungseinrichtungen innerhalb des Ortsbasis-Transceiver-Systems bereitgestellt werden zum Hindern des Ortsbasis-Transceiver-Systems, dass es für ein gegebenes Zeitintervall überträgt, wobei während des gegebenen Zeitintervalls mindestens die Mobilstationen mit einem Fernbasis-Transceiver-System so kommunizieren, dass eine Ortsposition der Mobilstation relativ zu diesem Fernbasis-Transceiver-System abgeleitet werden kann, und wobei nachfolgende Aussetzungen der Übertragung durch das Ortsbasis-Transceiver-System durch Zufalls- oder Pseudo-Zufallszeitintervalle getrennt werden.
Das System nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Abstandsdetektionseinrichtung zum Detektieren und Messen, während des gegebenen Zeitintervalls, eine Vielzahl von Abstandsmessungen zu einer entsprechenden Vielzahl von Fernbasis-Transceiver-Systemen; und eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Ortsposition der Mobilstation innerhalb des Funkkommunikationssystems unter Verwendung der Fernbasis-Transceiver-System-Abstandsmessungen.
Das System nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Konfliktdetektionseinrichtung zum Detektieren eines Zeitintervall-Konflikts des Ortsbasis-Transceiver-Systems, das substanziell ein anderes Zeitintervall der Übertragungsaussetzung des mindestens einen Fernbasis-Transceiver-Systems überlappt, wobei beim Detektieren des Zeitintervall-Konflikts das Ortsbasis-Transceiver-System ein Zeitintervallanpassungssignal überträgt.
Das System nach Anspruch 1, wobei das Ortsbasis-Transceiver-System einen Leerlaufperiode-Alarm vor einem Beenden der Übertragung überträgt.
Das System nach Anspruch 1, wobei das Funkkommunikationssystem ein CDMA-System bzw. Vielfachzugriffsystem durch Codetrennung ist.
Das System nach Anspruch 1, wobei das Ortsbasis-Transceiver-System mit mindestens zwei Mobilstationen kommuniziert, wobei das Ortsbasis-Transceiver-System eine Abgleicheinrichtung umfasst zum Koordinieren der Übertragungsaussetzung des gegebenen Zeitintervalls mit den mindestens zwei Mobilstationen.
Das System nach Anspruch 6, wobei die Abgleicheinrichtung entsprechende CDMA-Rahmen für die Mobilstationen und das Ortsbasis-Transceiver-System abgleicht.
Das System nach Anspruch 7, wobei das Ortsbasis-Transceiver-System alle Übertragungen während des gegebenen Zeitintervalls bis auf ein Pilotsignal beendet.
Das System nach Anspruch 1, wobei die Berechnungseinrichtung mindestens zwei Fernbasis-Transceiver-System-Abstandsmessungen verwendet.
Das System nach Anspruch 1, wobei die Berechnungseinrichtung mindestens drei Fernbasis-Transceiver-System-Abstandsmessungen verwendet.
Das System nach Anspruch 1, wobei die Abstandsdetektionseinrichtung innerhalb der Mobilstation ist, wobei die Abstandsdetektionseinrichtung ferner eine Ortsabstandsmessung für das Ortsbasis-Transceiver-System detektiert und misst, und wobei die Berechnungseinrichtung die Ortsabstandsmessung verwendet beim Berechnen der Ortsposition der Mobilstation.
Das System nach Anspruch 3, wobei die Konfliktdetektionseinrichtung innerhalb der Mobilstation ist.
Das System nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Konfliktlösungseinrichtung, wobei beim Detektieren des Zeitintervallkonflikts durch die Konfliktdetektionseinrichtung, die Konfliktlösungseinrichtung das Zeitintervallanpassungssignal überträgt.
Das System nach Anspruch 13, wobei die Konfliktlösungseinrichtung an dem Ortsbasis-Transceiver-System angebracht ist.
Das System nach Anspruch 3, ferner umfassend: eine Zeitintervall-Anpassungseinrichtung, innerhalb des Ortsbasis-Transceiver-Systems, zum Anpassen eines Zeitverhalten-Protokolls bzw. Timing-Protokolls, das mit der Übertragungsaussetzung im Zusammenhang steht.
Das System nach Anspruch 1, wobei die Zufallszeitintervalle durch einen Identifizierer bestimmt werden, der mit dem Ortsbasis-Transceiver-System in Zusammenhang steht.
Das System nach Anspruch 16, wobei der Identifizierer ein PN-Sequenz-Offset ist.
Das System nach Anspruch 1, wobei die Kommunikationsvorgänge zwischen der Ortsbasisstation und der Mobilstation während des gegebenen Zeitintervalls abgedeckt bzw. maskiert werden.
Das System nach Anspruch 18, wobei eine Vielzahl von anderen Kommunikationsvorgängen zwischen der Ortsbasis-Transceiver-Station und einer entsprechenden Vielzahl von anderen Mobilstationen während dem gegebenen Zeitintervall abgedeckt bzw. maskiert wird.
Das System nach Anspruch 2, wobei die Abstandsdetektionseinrichtung innerhalb der Mobilstation ist, wobei die Mobilstation die Vielzahl von Abstandsmessungen an das Ortsbasis-Transceiver-System weiterleitet.
Das System nach Anspruch 2, wobei die Abstandsdetektionseinrichtung innerhalb des Ortsbasis-Transceiver-Systems ist.
Das System nach Anspruch 21, wobei die Abstandsdetektionseinrichtung innerhalb des Ortsbasis- Transceiver-Systems eine Mobil-Abstandsmessung zu einer entfernten Mobilstation während des gegebenen Zeitintervalls detektiert und misst, wobei die entfernte Mobilstation mit dem Ortsbasis-Transceiver-System und mindestens einem der Fernbasis-Transceiver-Systeme kommuniziert.
Das System nach Anspruch 2, wobei die Berechnungseinrichtung an dem Ortsbasis-Transceiver-System angebracht ist, und die Abstandsmessungen an die Berechnungseinrichtungen über das Ortsbasis-Transceiver-System weitergeleitet werden.
Ein Verfahren zum Beenden von Übertragungen von einem Ortsbasis-Transceiver-System (12) an eine Vielzahl von Mobilstationen in einem Funkkommunikationssystem, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bestimmen eines gegebenen Zeitintervalls innerhalb des Ortsbasis-Transceiver-Systems, in dem die Übertragungen an die Mobilstationen zu beenden sind; Hindern des Ortsbasis-Transceiver-Systems daran, dass es während dem gegebenen Zeitintervall überträgt, wobei mindestens eine der Mobilstationen während des Zeitintervalls mit mindestens einem Fernbasis-Transceiver-System so kommuniziert, dass eine Ortsposition der Mobilstation relativ zu diesem Fernbasis-Transceiver-System abgeleitet werden kann; wobei nachfolgende Aussetzungen der Übertragung durch das Ortsbasis-Empfangssystem durch Zufalls- oder Pseudo-Zufallszeitintervalle getrennt werden.
Das Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Kommunizieren durch die Mobilstationen mit dem mindestens einen Fernbasis-Transceiver-System ferner die Schritte umfasst: Detektieren einer Vielzahl von Abstandsmessungen zu einer entsprechenden Vielzahl von Fernbasis-Transceiver-Systemen während dem gegebenen Zeitintervall; Weiterleiten der Vielzahl von Abstandsmessungen der Fernbasis-Transceiver-Systeme an eine Berechnungseinrichtung; und Berechnen, innerhalb der Berechnungseinrichtung, einer Ortsposition der Mobilstation innerhalb des Funkkommunikationssystems unter Verwendung der Fernbasis-Transceiver-System-Abstandsmessungen.
Das Verfahren nach Anspruch 24, ferner den Schritt umfassend: Detektieren eines Zeitintervall-Konflikts zwischen dem Ortsbasis-Transceiver-System und mindestens einem der Fernbasis-Transceiver-Systeme, wobei das gegebene Zeitintervall der Übertragungsaussetzung des Ortsbasis-Transceiver-Systems substanziell ein anderes Zeitintervall der Übertragungsaussetzung des mindestens einen Fernbasis-Transceiver-Systems überlappt.
Das Verfahren nach Anspruch 25, wobei mindestens zwei der Fernbasis-Transceiver-Systeme für die Abstandsmessungen verwendet werden.
Das Verfahren nach Anspruch 25, wobei mindestens drei der Fernbasis-Transceiver-Systeme für die Abstandsmessungen verwendet werden.
Das Verfahren nach Anspruch 25, ferner den Schritt umfassend: Detektieren, durch die Mobilstation, einer Ortsabstandsmessung für das Ortsbasis-Transceiver-System, wobei die Ortsabstandsmessung eine der Vielzahl von Abstandsmessungen ist, die in dem Schritt des Berechnens der Ortsposition der Mobilstation verwendet wird.
Das Verfahren nach Anspruch 26, ferner umfassend den Schritt: beim Detektieren des Intervallkonflikts, Übertragen eines Zeitintervallanpassungssignals.
Das Verfahren nach Anspruch 26, ferner umfassend den Schritt: Anpassen, innerhalb des Ortsbasis-Transceiver-Systems, eines Zeitverhalten-Protokolls bzw. Timing-Protokolls, das mit der Übertragungsaussetzung in Zusammenhang steht.
Das Verfahren nach Anspruch 24, ferner den Schritt umfassend: Übertragen eines Leerlaufperioden-Alarmsignals durch das Ortsbasis-Transceiver-System vor der Übertragungsaussetzung.
Das Verfahren nach Anspruch 24, ferner den Schritt umfassend: Maskieren bzw. Abdecken, während der Übertragungsaussetzung, der Kommunikationsvorgänge zwischen der Ortsbasisstation und der Mobilstation.
Das Verfahren nach Anspruch 33, wobei der Schritt des Maskierens bzw. Abdeckens ferner ein Abdecken einer Vielzahl von anderen Kommunikationsvorgängen zwischen dem Ortsbasis-Transceiver-System und einer entsprechenden Vielzahl von anderen Mobilstationen umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Funkkommunikationssystem ein CDMA-System ist.
Das Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Mobilstation in dem Detektionsschritt das gegebene Zeitintervall detektiert, und die Mobilstation die Vielzahl von Abstandsmessungen an das Ortsbasis-Transceiver-System weiterleitet.
Das Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Ortsbasis-Transceiver-System in dem Detektionsschritt das gegebene Zeitintervall detektiert.
Das Verfahren nach Aspruch 37, wobei der Schritt des Detektierens ferner umfasst: Detektieren einer Mobilabstandsmessung zu einer entfernten Mobilstation, die mit dem Ortsbasis-Transceiver-System und mindestens einem der Fernbasis-Transceiver-Systeme kommuniziert.
Das Verfahren nach Anspruch 25, wobei in dem Schritt des Berechnens, die Berechnungseinrichtung an dem Ortsbasis-Transceiver-System angebracht ist, und die Abstandsmessungen an die Berechnungseinrichtung über das Ortsbasis-Transceiver-System weitergeleitet werden.
Das Verfahren nach Anspruch 24, ferner den Schritt umfassend: Abgleichen bzw. Anpassen durch das Ortsbasis-Transceiver-System, der Mobilstation und mindestens einer anderen Mobilstation mit dem gegebenen Zeitintervall.
Das Verfahren nach Anspruch 40, wobei das Abgleichen entsprechende CDMA-Rahmen für die Mobilstation und das Ortsbasis-Transceiver-System abgleicht.
Das Verfahren nach Anspruch 24, wobei das Ortsbasis-Transceiver-System alle Übertragungen während dem gegebenen Zeitintervall beendet bis auf ein Pilotsignal.