CN101313621A - 使用具有定时偏移的传输器的位置定位 - Google Patents
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Abstract
本发明提供用于在无线网络中确定位置定位信息的系统和方法。在一个实施例中,在多个传输器与一个或一个以上接收器之间传递定时偏移信息。所述信息使得能够进行精确定位或位置确定,其解决整个所述网络中的定时差异。在另一实施例中,进行使来自所述传输器的传输提前或延迟的传输器相位调整,以解决接收器处潜在的定时差异。在另一方面中,可在所述无线网络中使用定时偏移传递和/或传输器相位调整的组合以促进位置定位确定。
Description
相关申请案的交叉参考
本申请案主张基于2005年9月27日申请的题为“使用具有定时偏移的传输器的位置定位”的第60/721,505号美国临时专利申请案的优先权,所述申请案的全文以引用的方式并入本文。
技术领域
本技术大体来说涉及通信系统和方法,且更特定来说,本技术涉及通过在网络内使用定时偏移或传输器相位调整技术来根据无线网络确定位置定位的系统和方法。
背景技术
已支配无线系统的一种技术为码分多址(CDMA)数字无线技术。除CDMA之外,空中接口规格定义FLO(仅前向链路)技术,其已由无线提供者的工业主导群开发。大体来说,FLO已支持可用无线技术的最有利特征,且使用编码和系统设计中的最新进展以一贯地实现最高质量性能。一个目标是使FLO成为被全世界采用的标准。
在用于移动多媒体环境的状况下设计FLO技术,且FLO技术展现理论上适合用于蜂窝式手机的性能特征。其使用编码和交错中的最新进展,以对于实时内容串流与其他数据服务总是实现最高质量的接收。FLO技术可在不损害功率消耗的情况下提供稳固的移动性能和高容量。所述技术还通过显著减少需要部署的传输器的数目来降低递送多媒体内容的网络成本。此外,基于FLO技术的多媒体多播补充无线运营商的蜂窝式网络数据和语音服务,从而将内容递送到用于3G网络上的相同蜂窝式手机。
已设计FLO无线系统来向移动用户广播除了非实时服务以外的实时音频和视频信号。使用高的和高功率的传输器执行个别FLO传输以确保给定地理区域中的广泛覆盖。另外,通常在大多数市场上部署3-4个传输器,以确保FLO信号到达给定市场中的一显著部分群体。由于FLO传输器覆盖,因此可能基于(例如)三角测量技术确定位置定位。传统位置定位技术利用基于卫星的GPS信号进行距离测量。然而,基于卫星的信号的问题在于:在室内环境中缺乏信号可用性,例如,在室内环境中,到卫星的视线是不可用的。
发明内容
以下给出各种实施例的简化概述以便提供对所述实施例的一些方面的基本了解。此概述不是详尽综述。其不希望识别主要/关键元件或描绘本文所揭示的所述实施例的范围。其唯一目的是作为稍后给出的更详细描述的序言而以简化形式给出一些概念。
提供用于在无线网络中确定定位或位置信息且代替(或连同)常规的全球定位系统(GPS)技术的系统和方法。在一实施例中,使用多个传输器确定广播网络中的位置定位,所述多个传输器解决传输器之间的定时差异。举例来说,许多位置定位算法假定,传输用于距离测量的信号的传输器使用共同中央时钟(如GPS)而在时间上对准。然而,在一些广播系统中,使来自传输器的一些的传输相对于所述中央时钟提前/延迟以促进贯穿网络的信号接收和质量具有一些优点。在所述状况下,位置定位算法利用所述传输器的定时偏移信息产生比常规位置定位组件的更精确的距离测量结果。因此,在一些实施例中,可传输额外开销参数信息(如,定时偏移信息)以及在接收器处使用此额外信息,从而产生精确的距离测量结果。
在另一实施例中,可使个别传输器处的信号传输定时提前或延迟以缓解在接收器处解决定时偏移的需要。可通过在所述传输器处调整传输信号的定时来在所述个别接收器处确定精确定位信息,同时因为已解决所述传输器处与中央时钟的定时失配,所以缓解定时偏移计算。如可了解的,一些系统可包括经传递到所述接收器的定时偏移和/或所述传输器处的定时调整的组合,以促进进行精确位置定位确定。
为完成上述和有关目标,本文关于以下描述和附图描述一些说明性实施例。这些方面表现出可实践所述实施例的各种方法,希望覆盖所有方法。
附图说明
图1是说明无线网络定位系统的示意性框图。
图2是使用定时偏移信息进行位置定位确定的示范性系统。
图3说明用于传输定时偏移信息的示范性技术。
图4说明用于在无线定位系统中调整定时信息的示范性系统。
图5是说明用于无线定位系统的示范性网络层的图。
图6是说明用于无线定位系统的示范性数据结构和信号的图。
图7说明用于无线定位系统的示范性定时过程。
图8是说明用于无线系统的示范性用户装置的图。
图9是说明用于无线系统的示范性基站的图。
图10是说明用于无线系统的示范性收发器的图。
具体实施方式
提供用于在无线网络中确定位置定位信息的系统和方法。在一实施例中,在多个传输器与一个或一个以上接收器之间传递定时偏移信息。所述信息使得能够进行精确位置或定位确定,其解决贯穿所述网络的定时差异。在另一实施例中,进行使来自传输器的传输提前或延迟的传输器相位调整,以解决接收器处潜在的定时差异。以此方式,可在接收器处进行位置定位确定而不需其他定时计算。在另一方面中,可在无线网络中使用定时偏移传递和/或传输器相位调整的组合以促进位置定位计算或确定。
如本申请案中所使用的术语“组件”、“网络”、“系统”和其类似物希望指与计算机有关的实体,其为硬件、硬件与软件的组合、软件或执行软件。举例来说,组件可为(但不限于)在处理器上执行的进程(process)、处理器、对象、可执行码(executable)、执行线程、程序和/或计算机。作为说明,在通信装置上运行的应用程序与所述装置均可为组件。一个或一个以上组件可驻留于进程和/或执行线程内,且一组件可定位于一个计算机上和/或分布于两个或两个以上计算机之间。这些组件也可从各个计算机可读媒体执行,所述多个计算机可读媒体上存储有多种数据结构。所述组件可(例如)根据具有一个或一个以上数据包(例如,来自在一本地系统、分布式系统中和/或跨越有线或无线网络(如因特网)与另一组件相互作用的一个组件的数据)的信号经由本地和/或远端进程通信。
图1说明无线网络定位系统100。系统100包括在无线网络上与一个或一个以上接收器120通信的一个或一个以上传输器110。接收器120可包括大体上任何类型的通信装置,例如手机、计算机、个人助理、手持型或膝上型装置等。系统100使用一个或一个以上位置定位组件130以促进确定接收器120的定位或位置。大体来说,在本文所描述的各种实施例中,可需要调整传输器110与接收器120之间的定时同步信息以促进接收器处的精确位置定位确定。在一种状况下,可在传输器110与接收器120之间传递定时偏移组件140以指示将在一位置定位确定组件或算法中解决的无线网络中的定时差异或调整。另一状况在传输器110处使用相位调整组件150来使信号提前或延迟,所述相位调整组件150具有补偿可能出现于系统100中的定时失配或差异的效果。在其他实施例中,可同时使用定时偏移组件140和/或相位调整组件150的各种组合以促进无线网络定位系统100中的位置定位确定。
常规位置定位技术通常利用基于卫星的GPS信号来进行距离测量。然而,基于卫星的信号的问题在于:(例如)在室内环境中缺乏信号可用性,在室内环境中,到卫星的视线是不可用的。另一方面,仅前向链路(FLO)传输的高功率性质促进FLO波形在不可用GPS信号的室内环境中可用。因此,当来自多个传输器的FLO信号可用时,存在基于从FLO信号所做的测量进行位置定位的替代方法。在以下描述中,可假定一FLO接收器能够从至少三个不同的FLO传输器(可能为其他配置)存取信号,所述FLO传输器可能在传输或可能不在传输相同信息内容。
FLO网络通常经部署用于单频网(SFN)操作模式,其中传输器与一共同时钟源同步。举例来说,所述时钟源(例如)可源自来自GPS的1PPS信号。所述FLO波形是基于正交频分多路复用(OFDM)信令,且(例如)可在假定信道的延迟扩展小于约135微秒的情况下加以设计。当接收器120可看见多个传输器110时,由所述接收器感知的延迟扩展是接收器距各个传输器的相对位置的函数。在一些状况下,可能接收器120与所述传输器110的一者接近且远离另一传输器,因此导致大的延迟扩展。如果所得延迟扩展超过135微秒的设计规格(或其他参考),那么其可导致系统性能上的显著损失。然而,通过使一超帧边界相对于来自中央时钟的一同步脉冲延迟或提前来在网络中各种点处控制由接收器120所感知的延迟扩展是可能的。因此,在一经优化FLO网络部署中,假定在不同传输器110之间存在固定定时偏移也可为实际的。
在FLO网络的SFN部署中,可能调谐传输器110来相对于一中央时钟(且因此相对于彼此)以固定定时偏移操作,以使接收器120处所见的延迟扩展优化,且因此使系统性能优化。如果未得以解决,那么传输器处的相对定时偏移可不利地影响用于位置定位的距离测量。然而,在基于移动的位置定位和基于网络的位置定位中,可能通过修改距离计算来解决传输器定时偏移。这可包括使FLO网络提供传输器定时偏移信息到基于移动的位置定位系统中的接收器120,调整传输定时和相位信号,或定时偏移与信号调整的组合。
图2说明使用定时偏移进行位置确定的示范性系统200。在此实例中,210处的传输器A、B和C可为在给定时间点接收器220的接收范围内载运FLO信号的三个不同的FLO传输器。另外,假设da、db和dc指所述个别传输器相对于共同时钟源240的定时偏移230。在此,正偏移指相对于中央时钟240将传输提前,而负偏移将指相对于中央时钟将传输延迟。可假定接收器时钟在相位和频率上与共同时钟源240同步。
通常可用的FLO空中接口规格考虑每一传输器210插入只有所述传输器才有的符号(通称定位导频信道)。可设计这些符号以允许接收器220估计来自所述传输器210的每一者的传播延迟。定位导频信道实质上为每一传输器所特有的一组导频音调,定位导频信道经设计为具有高处理增益以使得在接收器220处仍可检测到一具有长延迟扩展以及弱能量的信道。在从传输器210到接收器220的视线传播不具有显著散射的状况下,经由定位导频所获得的信道估计通常包含一单路径。接收器220距传输器210的距离是基于在信道估计中所述信道路径的位置而加以确定。
在系统实例200中,假设τa为在基于来自传输器A的定位导频信道的信道估计中所述单路径(或在多路径状况下的首先到达路径)的位置。类似地,假设τb和τc分别为在来自传输器B和C的信道估计中首先到达路径的延迟。如果在所述三个传输器210以及接收器220处的时钟在频率以及相位上同步,那么接收器距所述传输器的距离经计算为光速乘以经由信道估计所测量的传播延迟。然而,在传输器210处有定时偏移的情况下,应通过传输器与接收器之间的定时偏移230校正接收器220处的所测量的延迟。因此,接收器距传输器的距离A由以下给出:
Sa=(da+τa)×c,其中c为光速。
类似地,Sb=(db+τb)×c且Sc=(dc+τc)×c。当接收器220距三个已知位置的相对距离经确定时(在此状况下,所述已知位置为所述FLO传输器),可通过众所周知的三角测量的方法获得接收器的位置。所述三角测量的方法实质上是确定分别用半径Sa、Sb和Sc在所述三个传输器A、B和C周围所绘制的圆的单个相交点。因此,应清楚:在传输器210处有相对定时偏移的状况下,接收器220知道定时偏移值230以精确确定定位或位置是有用的。
图3说明用于传递定时信息300的示范性方法。如可了解的,存在用于传输定时偏移信息300到一接收器的若干可能技术。应注意:接收器知道所述传输器的每一者相对于一共同中央时钟(例如GPS时钟或其他共同时钟)的定时偏移是足够的。
在310处,一种可能的传输机制为传输器使用额外开销符号广播关于定时偏移的信息。举例来说,在FLO系统中,可将来自给定局部区域中所有传输器的定时信息包含于局部区域OIS字段(额外开销信息符号)中,所述字段为一给定局部区域所特有的,但在一给定广域中的不同局部区域上改变。所述方法的一个优点在于:传输器定时信息受到局部化。应注意:如果接收器无法从传输器接收定位导频信道,那么所述方法不会向接收器提供接收关于所述传输器的定时偏移信息的优势。另一方面,与定位导频信道相比,局部OIS字段可能对覆盖边缘处的干扰更敏感。因此,接收器可能能够成功解码定位导频信道,而不能够从局部OIS信道得到定时信息。此方法的一种变型将在广域OIS中包括定时信息,此方法将以在一更广地理区域和(因此)有用带宽上广播传输器定时信息为代价而消除覆盖边缘的问题。
在320处,用于传输定时信息的另一可能技术为在定位导频信道(PPC)中嵌入传输器定时信息。在此状况下,接收器可首先使用来自给定传输器的PPC估计来自所述传输器的信道,且随后解码PPC中所嵌入的定时信息。在此状况下,可能必须充分增加PPC的处理增益以促进PPC的检测概率在存在嵌入于所述符号中的额外信息的情况下不受影响。
在330处,用于传输定时信息的第三个可能技术为将传输器的年历(almanac)作为非实时MLC(移动定位中心)周期地广播,且促进接收器解码此特别信息MLC。在340处,如下关于图4所论述,,另一有吸引力的技术通过考虑定时偏移而修改PPC符号的传输器波形来缓解传输器处的定时偏移信息。
图4说明用于在无线定位系统中调整定时信息的示范性系统400。在此实例中,在410处展示两个传输器A和B。可在420处使来自传输器410的信号提前或延迟,以解决所述系统中可能的定时差异。因此,接收器430可能够确定位置定位而不必如上述所描述确定与中央时钟的偏移。将420处的使传输器定时提前或延迟的概念引入FLO系统中,以便调节如由接收器430所感知的有效信道延迟扩展。在一种状况下,在OFDM系统中,如果信道的延迟扩展小于由OFDM信号所使用的循环前缀,那么可将信道与传输信号的线性卷积作为循环卷积处理。
在此实例中,考虑410处的传输器A和B具有定时偏移da和db。假设τ′a为由视线传播组件基于传输器A与接收器430之间的距离感知的实际延迟。类似地,假设τ′b为由视线组件所感知的从传输器B到接收器430的实际延迟。注意:当延迟扩展τ′b-τ′a超过循环前缀时,在传输器处引入额外延迟da和db(假定来自所述传输器的每一者有一个视线组件)。在所述传输器处的延迟为da和db时,接收器处所接收的信号由下式给出:
等式1
y(n)=ha(n)*xa(n-da)+hb(n)*xb(n-db)+w(n),
其中ha(n)和xa(n)为相对于传输器A的信道和信号,*表示线性卷积运算,且w(n)为在接收器处所添加的噪声。在广域网络中的业务信道的状况下,xa(n)和xb(n)通常相同(比如x(n))。
使用线性卷积的性质,可将上述等式写作:
等式2
y(n)=ha(n-da)*x(n)+hb(n-db)*x(n)+w(n)
因此所感知的信道延迟扩展现在是由(τ′b-db)-(τ′a-da)给出,且可通过在传输器处引入定时偏移而加以控制。当有效延迟扩展小于循环前缀时,可将等式1中的接收信号写作循环卷积而不写作线性卷积。因此:
等式3
或等效地,
等式4
基于上述状况,关于常规业务信道针对导频定位信道提出以下内容。在常规业务信道中,所使用的循环前缀通常短(在FLO的状况下为512码片),且因此不可使用等式3中所论述的循环移位技术来调节信道的有效延迟扩展。因此,将使来自个别传输器的传输物理上延迟(在此实例中,使来自传输器A和B的传输延迟da和db),以满足循环前缀要求。另一方面,对于定位导频信道,可使用一长的循环前缀(在FLO中具有大约2500码片),以便能对来自遥远处的弱传输器的延迟进行估计。另外,由传输器引入的业务信道的延迟da和db影响在定位导频信道中所作的延迟观察,因此如先前中所论述在接收器处需要此额外开销信息。
考虑到用于导频定位信道的长循环前缀的可用性,传输器可通过定位信号的循环移位而取消实际物理延迟da和db的影响。如果xa,p(n)为来自传输器A的具有定时延迟da的既定定位信号,那么传输器可发送由xa,p(n+da)给出的经循环移位的型式。类似地,循环移位来自传输器B的信号。由于长循环前缀的存在,等式3仍然有效,且因此:
等式5
因此缓解了发送传输器延迟信息到接收器的需要。举例来说,可使用此技术解决由作为网络计划的一部分而引入的延迟以及可由于滤波器、电缆和所述其他组件所引起的其他定时延迟所产生的传输器定时偏移。
关于另一实施例,上述论述可假定在移动接收器处计算距离测量。然而,可能在可离线获得定时信息的网络中执行所述计算。在此状况下,接收器可测量伪距Sa、Sb和Sc,其中(例如)S′a=τa×c,不考虑传输器定时偏移。接收器将伪距Sa中继到网络,且因为整个年历可在网络处可用,所以可在网络处容易地执行通过定时偏移进行的其他校正。
图5说明用于无线定位系统的示范性网络层500。图5中展示仅前向链路(FLO)空中接口协议参考模型。大体来说,FLO空中接口规格涵盖对应于具有层1(物理层)和层2(数据链路层)的OSI6的协议和服务。数据链路层经进一步再分成两个子层,即媒体存取(MAC)子层和串流子层。上部层可包括多媒体内容的压缩、对多媒体的存取控制连同控制信息的内容和格式化。
FLO空中接口规格通常不规定上部层以允许设计的灵活性,从而支持各种应用和服务。展示这些层以提供上下文。串流层包括将高达三个上部层流多路复用到一个逻辑信道中,将上部层包系结到每一逻辑信道的串流,并提供包化和残留错误处理功能。媒体存取控制(MAC)层的特征包括控制对物理层的存取,执行逻辑信道与物理信道之间的映射,多路复用逻辑信道以在物理信道上传输,在移动装置处多路分解逻辑信道和/或执行服务质量(QOS)要求。物理层的特征包括提供用于前向链路的信道结构和定义频率、调制和编码要求。
大体来说,FLO技术利用正交频分多路复用(OFDM),其也由数字音频广播(DAB)7、地面数字视频广播(DVB-T)8和地面集成服务数字广播(ISDB-T)9利用。OFDM技术通常可实现高频谱效率,同时有效满足大小区SFN中的移动性要求。OFDM也可处理来自多个传输器的具有合适长度的循环前缀的长延迟;将一保护间隔(其为数据符号的最后部分的副本)添加到符号的前面,以促进正交性并缓解载波间干扰。只要此间隔的长度大于最大信道延迟,就消除了先前符号的反射且保持了正交性。
进行到图6,图6说明FLO物理层600。所述FLO物理层使用4K模式(产生4096个子载波的变换大小),从而与8K模式相比提供优良的移动性能,同时保持用于相当大SFN小区中的足够长的保护间隔。可通过经优化的导频和交错器结构设计实现快速信道获取。并入FLO空中接口中的交错方案促进时间分集。所述导频结构和交错器设计使信道利用优化,而不会使用户因长获取时间而烦恼。如在600处所说明,通常将FLO传输信号组织成超帧。每一超帧由四个数据帧组成,其包括TDM导频(经时分多路复用)、额外开销信息符号(OIS)和含有广域和局域数据的帧。提供所述TDM导频以允许OIS的快速获取。OIS描述用于超帧中的每一多媒体服务的数据的位置。
每一超帧通常由每一MHz所分配带宽的200个OFDM符号组成(对于6MHz,共1200个符号),且每一符号含有有效子载波(active sub-carrier)的7个交错。使每一交错在频率上均匀分配,以使得其实现可用带宽内的完全频率分集。将这些交错指派给根据持续时间和所使用的实际交错数目改变的逻辑信道。这提供由任何给定数据源实现的时间分集中的灵活性。可向较低数据速率信道指派较少交错以改善时间分集,同时较高数据速率信道利用较多交错以使无线电的工作时间最小化且降低功率消耗。
用于低的与高的数据速率信道的获取时间通常相同。因此,可保持频率和时间分集而不损害获取时间。FLO逻辑信道最经常用于以可变速率载运实时(实况串流)内容以通过可变速率编解码器(压缩器与减压器合而为一)获得可能的统计多路复用增益。每一逻辑信道可具有不同的编码速率和调制以支持用于不同应用的各种可靠性和服务质量要求。FLO多路复用方案使装置接收器能够解调感兴趣的单个逻辑信道的内容以最小化功率消耗。移动装置可同时解调多个逻辑信道以使得能够在不同信道上发送视频和相关音频。
也可使用错误校正和编码技术。FLO通常并入有涡轮内码13和里德所罗门(ReedSolomon;RS)14外码。所述涡轮码包通常含有循环冗余检查(CRC)。不需要对经正确接收的数据计算RS码,在有利信号条件下,其导致额外的功率节省。另一方面为FLO空中接口经设计以支持5、6、7和8MHz的频率带宽。可用单个射频信道实现高度希望的服务提供。
图7说明用于无线系统的位置和定位过程700。虽然出于解释的简单性的目的,以一系列或许多动作的形式展示和描述方法,但应理解和了解,本文所描述的过程不由动作的次序限制,因为一些动作可以与本文所展示和描述的次序不同的次序出现和/或与其他动作同时出现。举例来说,所属领域的技术人员将理解和了解,可交替地以一系列相关状态或事件形式表示一方法,如以一状态图表示。此外,并非所有所说明的动作均可能为实施根据本文所揭示的本方法的方法所需。
进行到710,确定各种定时校正。这可包括执行计算以确定传输器、接收器和/或中央时钟源之间的定时差异。可使用所述差异确定定时偏移,所述定时偏移可在接收器处使用以校正与一时钟的差异,或可使用所述计算确定为解决定时差异应使传输器广播提前或延迟多少。可使用测试装置监视潜在的系统变化,其中接收来自所述装置的反馈以促进确定偏移或传输器信号调整。在720处,作为一数据包的一部分来传输一个或一个以上时间偏移,以指示潜在的接收器应如何调整定位或位置计算。或者,可在730处使信号提前或延迟以解决无线网络中和相对于中央时钟的定时差异。如可了解的,可同时应用720处与730处的方法。举例来说,在720处传输恒定时间偏移,且环境或电气条件改变时在730处利用一可调整的信号提前或延迟可能是有利的。可监视这些变化且可使用闭合回路机制自动调整系统传输或定时。在另一方面中,可将传输定时中的提前或延迟作为在720处经动态计算和传输的恒定时间偏移加以应用,以解决潜在的检测到的变化。
在740处,接收经校正或调整的信号和/或时间偏移。如上述所注解的,可接收时间偏移,可接收相对于一时钟的调整信号,或可接收时间偏移与调整信号的组合。在750处,利用时间偏移和/或相位调整信号在一个或一个以上接收器处确定位置。可使用所述信息自动计算位置定位信息,其解决可能在时钟与参考源之间出现的差异。举例来说,可在室内接收时间偏移或相位调整信号以确定接收器的位置。
图8是根据本文所陈述的一个或一个以上方面用于无线通信环境中的用户装置800的说明。用户装置800包含接收器802,其从(例如)接收天线(未图示)接收信号且在其上对所接收的信号执行典型动作(例如,滤波、放大、降频转换等)且使经调节的信号数字化以获得样本。接收器802可为非线性接收器,例如最大似然(ML)-MMSE接收器或其类似物。解调器804可解调接收的导频符号且将其提供到处理器806以用于信道估计。提供FLO信道组件810用于如先前所描述处理FLO信号。除包括其他处理外,这可包括数字串流处理和/或定位位置计算。处理器806可为专用于分析由接收器802接收的信息和/或产生供传输器816传输的信息的处理器、控制用户装置800的一个或一个以上组件的处理器,和/或不仅分析由接收器802接收的信息,产生供传输器816传输的信息,而且控制用户装置800的一个或一个以上组件的处理器。
用户装置800可额外包含存储器808,其经操作耦合到处理器806,且存储与用户装置800的经计算等级有关的信息、等级计算协议、包含与其有关的信息的查找表,和用于支持列表范围解码(list-sphere decoding)以在如本文所描述的无线通信系统中的非线性接收器中计算等级的任何其他合适信息。存储器808可额外存储与等级计算、矩阵产生等相关联的协议,以使得用户装置800可使用所存储的协议和/或算法在如本文所描述的非线性接收器中实现等级确定。
应了解,本文所描述的数据存储(如存储器)组件可为易失性存储器或非易失性存储器,或可包括易失性与非易失性存储器两者。为了说明且不是限制,非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)或快闪存储器。易失性存储器可包括充当外部高速缓冲存储器的随机存取存储器(RAM)。为了说明且不是限制,可利用许多形式的RAM,例如同步随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、双数据速率同步动态随机存取存储器(DDR SDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(ESDRAM)、同步链接动态随机存取存储器(SLDRAM)和直接Rambus随机存取存储器(DRRAM)。本系统和方法的存储器808希望包含(但不限于)这些和任何其他合适类型的存储器。用户装置800进一步包含用于处理FLO数据的后台监视器812、符号调制器814和传输所述调制信号的传输器816。
图9是包含基站902的示范性系统900的说明,基站902具有经由多个接收天线906从一个或一个以上用户装置904接收信号的接收器910,和经由传输天线908向所述一个或一个以上用户装置904发送的传输器924。接收器910可从接收天线906接收信息,且可操作地与解调器912相关联,所述解调器解调所接收信息。由与上述关于图8所描述的处理器类似且耦合到存储器916的处理器914分析经解调的符号,存储器916存储与用户等级有关的信息、与其有关的查找表和/或与执行本文所阐述的各种动作和功能有关的任何其他合适信息。处理器914经进一步耦合到FLO信道918组件,其促进处理与一个或一个以上个别用户装置904相关联的FLO信息。
调制器920可对一信号进行多路复用以供由传输器924经由传输天线908传输到用户装置904。FLO信道组件918可将信息附加到与用于与用户装置904通信的给定传输流的经更新数据流有关的信号,其可经传输到用户装置904以提供已识别和确认新的最佳信道的指示。以此方式,基站902可与用户装置904相互作用,所述用户装置904提供FLO信息且连同如ML-MIMO接收器等非线性接收器一起使用解码协议。
图10展示示范性无线通信系统1000。为简洁起见,无线通信系统1000描绘一个基站和一个终端机。然而,应了解所述系统可包括一个以上基站和/或一个以上终端机,其中额外基站和/或终端机可与下文所描述的示范性基站和终端机大体上类似或不同。
现参看图10,在下行链路上,在接入点1005处,传输(TX)数据处理器1010接收、格式化、编码、交错和调制(或符号映射)业务数据,且提供调制符号(“数据符号”)。符号调制器1015接收和处理所述数据符号和导频符号且提供一符号流。符号调制器1020对数据和导频符号进行多路复用,且将其提供到传输器单元(TMTR)1020。每一传输符号可为数据符号、导频符号或零信号值。可在每一符号周期中连续发送所述导频符号。所述导频符号可经频分多路复用(FDM)、正交频分多路复用(OFDM)、时分多路复用(TDM)、频分多路复用(FDM)或码分多路复用(CDM)。
TMTR 1020接收所述符号流且将其转换成一个或一个以上模拟信号并进一步调节(例如放大、滤波和增频转换)所述模拟信号以产生一适合在无线信道上传输的下行链路信号。接着经由天线1025将所述下行链路信号传输到终端机。在终端机1030处,天线1035接收所述下行链路信号且将所接收信号提供到接收器单元(RCVR)1040。接收器单元1040调节(例如滤波、放大和降频转换)所述接收信号且使经调节的信号数字化以获得样本。符号解调器1045解调所接收的导频符号且将其提供到处理器1050以用于信道估计。符号解调器1045进一步从处理器1050接收下行链路的频率响应估计,对所述所接收的数据符号执行数据解调以获得数据符号估计(其为所述经传输的数据符号的估计),且将所述数据符号估计提供到接收数据处理器1055,接收数据处理器1055解调(亦即,符号解映射)、解交错和解码所述数据符号估计以恢复经传输的业务数据。符号解调器1045和接收数据处理器1055的处理分别与接入点1005处的符号调制器1015和传输数据处理器1010的处理互补。
在上行链路上,传输数据处理器1060处理业务数据且提供数据符号。符号调制器1065接收所述数据符号与导频符号并对其进行多路复用,执行调制且提供一符号流。传输器单元1070接着接收并处理所述符号流以产生由天线1035传输到接入点1005的上行链路信号。
在接入点1005处,来自终端机1030的所述上行链路信号由天线1025接收且由接收器单元1075处理以获得样本。符号解调器1080接着处理所述样本且提供接收的导频符号和上行链路的数据符号估计。接收数据处理器1085处理所述数据符号估计以恢复由终端机1030所传输的业务数据。处理器1090为在上行链路上传输的每一活动终端机执行信道估计。多个终端机可在上行链路上在其个别指派的导频次频带上同时传输导频,其中所述导频次频带可交错。
处理器1090和1050分别引导(例如,控制、协调、管理等)在接入点1005和终端机1030处的操作。可使个别处理器1090和1050与存储程序码和数据的存储器单元(未图示)相关联。处理器1090和1050也可分别执行计算以导出上行链路和下行链路的频率和脉冲响应估计。
对于多址系统(例如,FDMA、OFDMA、CDMA、TDMA等),多个终端机可在上行链路上同时传输。对于所述系统,可在不同终端机中共享所述导频次频带。可在用于每一终端机的导频次频带横跨整个操作频带(可能除频带边缘之外)的状况下使用信道估计技术。为获得每一终端机的频率分集,所述导频次频带结构将是所要的。可通过各种方式实施本文所描述的技术。举例来说,可以硬件、软件或其组合来实施这些技术。对于硬件实施方案来说,可在以下装置内实施用于信道估计的处理单元:一个或一个以上专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、经设计来执行本文所描述的功能的其他电子单元或其组合。就软件来说,可经由执行本文所描述的功能的模块(例如过程、函数等)来实施。软件码可存储于存储器单元中且由处理器1090和1050执行。
对于软件实施方案来说,可用执行本文所描述的功能的模块(例如过程、函数等)实施本文所描述的技术。软件码可存储于存储器单元中且由处理器执行。可在处理器内或处理器外部实施存储器单元,在处理器外部实施存储器单元的状况下,可经由如此项技术中已知的各种方式将存储器单元通信地耦合到处理器。
已在上述加以描述的内容包括示范性实施例。当然,出于描述所述实施例的目的,不可能描述组件或方法的每个想得到的组合,但一般所属领域的技术人员可认识到许多其他组合和变更是可能的。因此,这些实施例希望包含属于附加权利要求书的精神和范围内的所有变更、修改和改变。此外,就术语“包括”用于实施方式或权利要求书中来说,所述术语希望以与当用作请求项中的过渡词时解释“包含”一样类似于术语“包含”的方式具有包括性。
Claims (98)
1.一种用以在无线网络中确定位置信息的方法,其包含:
确定共同时钟与至少一个其他时钟之间的时间偏移信息;
在无线网络上将所述时间偏移信息传输到至少一个接收器;以及
部分基于所述时间偏移信息确定所述接收器的位置。
2.根据权利要求1所述的方法,所述共同时钟是基于全球定位系统信号。
3.根据权利要求1所述的方法,其进一步包含将所述时间偏移信息传递到手机、计算机、个人助理或膝上型装置。
4.根据权利要求1所述的方法,其进一步包含在仅前向链路(FLO)网络中传输所述定时偏移信息。
5.根据权利要求4所述的方法,所述FLO网络经部署以用于单频网络(SFN)操作模式,其中传输器与所述共同时钟同步。
6.根据权利要求4所述的方法,其进一步包含在所述FLO网络中使用约135微秒的延迟扩展。
7.根据权利要求6所述的方法,其进一步包含通过使超帧边界相对于来自共同时钟的同步脉冲延迟或提前来控制所述延迟扩展。
8.根据权利要求4所述的方法,其进一步包含在至少两个传输器之间设定固定的定时偏移。
9.根据权利要求4所述的方法,其进一步包含在所述FLO网络中发送正参数或负参数以指示相对于共同时钟的传输提前或延迟。
10.根据权利要求4所述的方法,其进一步包含使至少一个接收器时钟与共同时钟源相对于相位和频率同步。
11.根据权利要求4所述的方法,其进一步包含使用导频符号来估计用于传输器的传播延迟。
12.根据权利要求1所述的方法,其进一步包含经由三角测量方法确定接收器距三个已知位置的相对距离。
13.一种用于在无线网络系统中传递偏移信息的方法,其包含:
鉴于无线网络系统中的共同时钟源,确定接收器与传输器之间的至少一个定时偏移;
将所述时间偏移传输到所述接收器;以及
基于所述时间偏移计算所述接收器处的位置。
14.根据权利要求13所述的方法,其进一步包含使用额外开销符号广播所述定时偏移。
15.根据权利要求14所述的方法,其进一步包含在局部区域额外开销信息符号字段中广播所述定时偏移。
16.根据权利要求14所述的方法,其进一步包含在广域额外开销信息符号字段中广播所述定时偏移。
17.根据权利要求13所述的方法,其进一步包含在定位导频信道(PPC)中嵌入所述定时偏移。
18.根据权利要求17所述的方法,其进一步包含增加用于所述PPC的增益参数。
19.根据权利要求13所述的方法,其进一步包含广播具有所述定时偏移的传输器的年历。
20.一种无线定位系统,其包含:
用于在无线网络中确定共同时钟与至少一个其他时钟之间的定时偏移的装置;
用于在所述无线网络中传输所述定时偏移的装置;以及
用于至少部分基于所述定时偏移确定装置的位置的装置。
21.根据权利要求20所述的系统,其进一步包含用于调整至少一个传输器与至少一个接收器之间的定时差异的装置。
22.根据权利要求20所述的系统,其进一步包含用于在数据包中编码所述定时偏移的装置。
23.一种计算机可读媒体,其上存储有用于执行无线网络的组件的计算机可执行指令,其包含:
确定共同时钟相对于传输器时钟子组之间的定时差异;
将所述定时差异传递到至少一个接收器;以及
基于所述传输器时钟子组和所述经确定的定时差异确定所述接收器的位置。
24.根据权利要求23所述的计算机可读媒体,其进一步包含使用三角测量技术与所述传输器时钟子组来确定所述位置。
25.根据权利要求23所述的计算机可读媒体,其进一步包含确定至少一个超帧参数。
26.一种计算机可读媒体,其上存储有用于执行无线网络的组件的数据结构,其包含:确定共同时钟相对于传输器时钟子组之间的定时偏移;
将所述定时偏移存储于至少一个数据字段中;以及
基于所述数据字段中的所述定时偏移确定至少一个装置的位置。
27.根据权利要求26所述的计算机可读媒体,其进一步包含层组件,所述层组件具有物理层、串流层、媒体存取层和上部层中的至少一者。
28.根据权利要求27所述的计算机可读媒体,所述物理层进一步包含帧字段、导频字段、额外开销信息字段、广域字段和局域字段中的至少一者。
29.根据权利要求27所述的计算机可读媒体,其进一步包含错误校正字段。
30.根据权利要求27所述的计算机可读媒体,其进一步包含将所述定时偏移嵌入所述物理层的至少一个字段中。
31.一种无线通信设备,其包含:
存储器,其包括用以从无线网络上接收的时间偏移参数中确定经调整时基的组件;以及
处理器,其鉴于所述时间偏移参数确定局部时钟与共同时钟之间的定时差异以确定至少一个无线设备的位置。
32.根据权利要求31所述的设备,其进一步包含用以解码仅前向链路数据流和所述时间偏移参数的一个或一个以上组件。
33.根据权利要求31所述的设备,所述处理器用于处理一层组群中的至少一个通信层。
34.一种用于在无线网络中操作基站资源的设备,其包含:
用于确定用于一组传输器的定时偏移的装置;
用于将所述定时偏移传递到至少一个接收器的装置;以及
用于与所述接收器协调以基于所述定时偏移确定所述接收器的位置的装置。
35.一种用于在无线网络中调整位置信息的方法,其包含:
确定共同时钟与至少一个其他时钟之间的时间差异信息;
根据所述时间差异信息调整至少一个传输器时钟的相位;以及
部分基于所述传输器时钟的所述经调整的相位而确定至少一个接收器的位置。
36.根据权利要求35所述的方法,其进一步包含从至少两个传输器产生信号,其中所述至少两个传输器经提前或延迟以解决无线网络中的定时差异。
37.根据权利要求35所述的方法,其进一步包含使仅前向链路网络中的传输器定时提前或延迟,以调节如由所述接收器所感知的有效信道延迟扩展。
38.根据权利要求37所述的方法,其进一步包含对信道与传输信号执行线性卷积,如果所述信道的所述延迟扩展小于由正交频分多路复用(OFDM)信号所使用的循环前缀,那么所述线性卷积作为循环卷积加以处理。
39.根据权利要求35所述的方法,其进一步包含产生至少两个表示为da和db的定时偏移。
40.根据权利要求39所述的方法,其进一步包含:确定第一参数τ′a,所述τ′a是由视线传播组件基于第一传输器A与所述接收器之间的距离感知的实际延迟;以及确定第二参数τ′b,所述τ′b是由视线组件感知的从第二传输器B到所述接收器的实际延迟。
41.根据权利要求40所述的方法,其进一步包含当延迟扩展τ′b-τ′a超过循环前缀时,处理所述第一传输器和所述第二传输器处的额外延迟da和db。
42.根据权利要求41所述的方法,其进一步包含处理以下等式:
y(n)=ha(n)*xa(n-da)+hb(n)*xb(n-db)+w(n),其中ha(n)和xa(n)为相对于所述第一传输器A的信道和信号,*表示线性卷积运算,w(n)为在所述接收器处添加的噪声。
43.根据权利要求42所述的方法,其进一步包含处理以下等式:
y(n)=ha(n-da)*x(n)+hb(n-db)*x(n)+w(n),其中所感知的信道延迟扩展是由(τ′b-τ′b)-(τ′a-da)给出且通过在所述传输器处引入定时偏移来加以控制。
45.根据权利要求44所述的方法,其进一步包含延迟来自传输器的传输以满足循环前缀要求。
46.根据权利要求44所述的方法,其进一步包含使用长循环前缀,以能够估计来自遥远的弱传输器的延迟。
47.根据权利要求46所述的方法,其进一步包含通过定位信号的循环移位来取消物理延迟的影响,其中xa,p(n)为来自所述传输器A的具有定时延迟da的既定定位信号,且传输器发送由xa,p(n+da)给出的经循环移位型式。
48.根据权利要求47所述的方法,其进一步包含处理以下等式: 以缓解发送传输器延迟信息到接收器。
49.根据权利要求35所述的方法,其进一步包含从离线网络源确定传输器定时调整。
50.根据权利要求49所述的方法,其进一步包含测量所述传输器定时的伪距。
51.根据权利要求50的方法,其进一步包含将所述伪距中继到网络年历。
52.一种用以在无线网络中调整位置信息的系统,其包含:
用于确定无线网络中的至少两个传输器与至少一个接收器之间的定时差异的装置;以及
用于鉴于所述定时差异根据信号相位或信号频率调整所述传输器的装置。
53.根据权利要求52所述的系统,其进一步包含用于鉴于所述经调整的信号相位或信号频率在所述接收器处确定一位置的装置。
54.一种计算机可读媒体,其上存储有用于执行无线定位网络的组件的计算机可执行指令,其包含:
确定共同时钟相对于一传输器时钟子组之间的定时差异;以及
鉴于所述经确定的定时差异调整至少一个传输器时钟的相位或频率。
55.根据权利要求54所述的计算机可读媒体,其进一步包含基于所述传输器的所述经调整的相位或频率确定至少一个接收器的位置。
56.根据权利要求54所述的计算机可读媒体,其进一步包含使用三角测量技术与所述传输器时钟子组确定所述位置。
57.根据权利要求54所述的计算机可读媒体,其进一步包含确定至少一个仅前向链路参数。
58.根据权利要求54所述的计算机可读媒体,其进一步包含层组件,所述层组件具有物理层、串流层、媒体存取层和上部层中的至少一者。
59.根据权利要求58所述的计算机可读媒体,所述物理层进一步包含帧字段、导频字段、额外开销信息字段、广域字段和局域字段中的至少一者。
60.根据权利要求59所述的计算机可读媒体,其进一步包含错误校正字段。
61.一种无线通信设备,其包含:
存储器,其包括用以确定无线网络上接收器与传输器之间的经调整时基的组件;
以及
处理器,其用于调整信号相位或频率以确定至少一个无线设备的位置。
62.根据权利要求61所述的设备,其进一步包含用以确定所述无线设备的位置的组件。
63.根据权利要求61所述的设备,其进一步包含用以解码仅前向链路数据流的一个或一个以上组件。
64.一种用于在无线网络中操作基站资源的设备,其包含:
用于确定传输器子组与至少一个接收器的定时差异的装置;
用于经由所述传输器子组处的信号调整所述时间差异的装置;以及
用于从所述信号中确定所述接收器的位置的装置。
65.根据权利要求64所述的设备,其进一步包含从所述子组的至少两个传输器产生所述信号的装置,所述至少两个传输器经提前或延迟以解决无线网络中的定时差异。
66.根据权利要求65所述的设备,其进一步包含用于计算信道与传输信号的线性卷积的装置。
67.一种用以在无线网络中确定位置信息的方法,其包含:
确定共同时钟与至少一个其他时钟之间的时间偏移信息;
部分基于所述时间偏移信息调整至少一个传输器时钟的相位或频率;以及
部分基于所述传输器时钟的所述时间偏移信息或所述经调整的相位确定所述接收器的位置。
68.根据权利要求67所述的方法,所述共同时钟是基于全球定位系统信号。
69.根据权利要求67所述的方法,其进一步包含将所述时间偏移信息传递到至少一个接收器。
70.根据权利要求69所述的方法,其进一步包含在仅前向链路(FLO)网络中传输所述定时偏移信息;以及使仅前向链路网络中的传输器定时提前或延迟以调节如由所述接收器所感知的有效信道延迟扩展。
71.根据权利要求70所述的方法,所述FLO网络经部署以用于单频网络(SFN)操作模式,其中传输器与共同时钟同步或对信道与传输信号执行线性卷积。
72.根据权利要求67所述的方法,其进一步包含产生至少两个定时偏移。
73.根据权利要求72所述的方法,其进一步包含通过使信号相对于来自共同时钟的同步脉冲延迟或提前来控制延迟扩展。
74.根据权利要求72所述的方法,其进一步包含在至少两个传输器之间设定固定的定时偏移。
75.根据权利要求72所述的方法,其进一步包含发送正参数或负参数以指示相对于共同时钟的传输提前或延迟,或延迟来自传输器的传输以满足循环前缀要求。
76.根据权利要求75所述的方法,其进一步包含使用长循环前缀,以能够估计来自更遥远的传输器的延迟。
77.根据权利要求67所述的方法,其进一步包含经由三角测量方法确定接收器距三个已知位置的相对距离。
78.一种用于在无线网络系统中确定位置信息的方法,其包含:
鉴于无线网络系统中的共同时钟源而确定接收器与传输器之间的至少一个定时偏移;
将所述时间偏移传输到所述接收器,或鉴于所述共同时钟源使所述传输器处的信号移位;以及
基于所述时间偏移或所述经移位的信号来计算所述接收器的位置。
79.根据权利要求78所述的方法,其进一步包含使用额外开销符号广播所述定时偏移;
在局部区域额外开销信息符号字段或广域额外开销信息符号字段中广播所述定时偏移。
80.根据权利要求78所述的方法,其进一步包含在定位导频信道(PPC)中嵌入所述定时偏移。
81.根据权利要求79所述的方法,其进一步包含广播具有所述定时偏移的传输器的年历,或将一个或一个以上伪距中继到传输器的所述年历。
82.一种无线定位系统,其包含:
用于在无线网络中确定共同时钟与至少一个其他时钟之间的定时偏移的装置;
用于在所述无线网络中传输所述定时偏移的装置;以及
用于部分基于所述定时偏移改变传输器信号相位或传输器信号频率的装置。
83.根据权利要求82所述的系统,其进一步包含用于至少部分基于所述定时偏移、所述传输器信号相位或所述传输器信号频率确定装置的位置的装置。
84.一种计算机可读媒体,其上存储有用于执行无线定位网络的组件的计算机可执行指令,其包含:
确定共同时钟相对于传输器时钟子组之间的定时差异;
将所述定时差异传递到至少一个接收器;以及
部分基于所述定时差异调整所述传输器时钟。
85.根据权利要求84所述的计算机可读媒体,其进一步包含基于所述经调整的传输器时钟或所述经确定的定时差异确定所述接收器的位置。
86.根据权利要求84所述的计算机可读媒体,其进一步包含使用三角测量技术与所述传输器时钟子组确定所述位置。
87.根据权利要求84所述的计算机可读媒体,其进一步包含用以执行计算以确定传输器、接收器或全球定位时钟源之间的定时差异的组件。
88.根据权利要求87所述的计算机可读媒体,其进一步包含用以确定使传输器广播提前或延迟多少以解决定时差异的组件。
89.根据权利要求84所述的计算机可读媒体,其进一步包含提供一个或一个以上测试装置以监视潜在的系统变化,其中从所述测试装置接收反馈以促进确定偏移或传输器信号调整。
90.根据权利要求84所述的计算机可读媒体,其进一步包含用以传输恒定时间偏移且当环境或电气条件变化时利用可调整信号源使定时提前或延迟的组件。
91.根据权利要求90所述的计算机可读媒体,其进一步包含基于闭合回路机制改变时间偏移或信号定时。
92.一种计算机可读媒体,其上存储有用于执行无线定位网络的组件的数据结构,其包含:
确定共同时钟相对于传输器时钟子组之间的定时偏移;
将所述定时偏移存储于至少一个数据字段中;以及
部分基于所述数据字段中的所述定时偏移确定用于至少一个装置的传输器信号相位或频率调整。
93.根据权利要求92所述的计算机可读媒体,其进一步包含层组件,所述层组件具有物理层、串流层、媒体存取层和上部层中的至少一者,所述物理层进一步包含帧字段、导频字段、额外开销信息字段、广域字段和局域字段中的至少一者。
94.根据权利要求93所述的计算机可读媒体,其进一步包含用于确定至少一个无线装置的位置的组件。
95.一种无线通信设备,其包含:
存储器,其包括用以根据在无线网络上接收的时间偏移参数确定时基的组件;以及
处理器,其用于基于所述时间偏移参数或根据从至少一个传输器接收的信号或相位调整确定至少一个接收器的位置。
96.根据权利要求95所述的设备,其进一步包含用以解码仅前向链路数据流、时间偏移参数或经调整的传输器信号的一个或一个以上组件。
97.一种用于在无线定位网络中操作基站资源的设备,其包含:
用于确定一组传输器的定时偏移的装置;
用于将所述定时偏移传递到至少一个接收器的装置;以及
用于鉴于所述定时偏移调整用于所述组传输器的信号相位或信号频率的装置。
98.根据权利要求97所述的设备,其进一步包含用于与所述接收器协调以基于所述定时偏移或所述经调整的信号相位和信号频率确定所述接收器的位置的装置。
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