Системы и способы для определения местоположения мобильного устройства - RU2455661C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Это раскрытие сущности, в общем, относится к использованию телекоммуникационных сигналов для того, чтобы определять местоположение удаленного устройства. Более конкретно, раскрытие сущности относится к системам и способам для определения местоположения устройства мобильной связи с использованием нескольких пилотных сигналов.

Уровень техники

Сегодня телекоммуникационные сигналы связи обычно передаются с использованием систем сотовой связи. Системы сотовой связи содержат группы сотовых базовых станций, каждая из которых используется для того, чтобы передавать сигналы и принимать сигналы от мобильного устройства, такого как сотовый телефон, портативный компьютер или другое такое мобильное устройство. В дополнение к передаче множества речевых сигналов и/или сигналов данных между мобильным устройством и базовой станцией, система сотовой связи зачастую используется для того, чтобы определять местоположение таких мобильных устройств, как для чрезвычайных ситуаций, так и для нечрезвычайных ситуаций. Например, в случае вызова по номеру для экстренных вызовов 911 часто полезно определять местоположение вызывающего абонента так, что помощь сразу может быть организована вызывающему абоненту незамедлительно без необходимости для вызывающего абонента знать свое местоположение. В нечрезвычайных случаях часто желательно определять местоположение мобильного устройства, чтобы предоставлять такие услуги, как техническая помощь на дороге, инструкции по движению "поворот-за-поворотом", консьерж-услуги, расценки для данного места и реклама для данного места, в числе других.

CDMA-протокол работает с использованием множества каналов. Прямой CDMA-канал переносит пользовательский трафик и трафик сигнализирования, пилотные сигналы и служебную информацию из базовой станции в мобильное устройство. Пилотные и служебные сигналы устанавливают синхронизацию в системе и идентификационные данные станции. Пилотный канал также предоставляет опорный уровень интенсивности сигнала, который используется в процессе передачи обслуживания с участием мобильного устройства (MAHO). Все базовые станции имеют одинаковую форму пилотного сигнала и отличаются друг от друга только фазой пилотного сигнала.

В текущих системах, фазы пилотных сигналов назначаются станциям в множествах из 64 элементарных сигналов, что дает общее количество в 512 возможных назначений. Число, называемое смещением пилотного сигнала, идентифицирует назначение фаз пилотных сигналов. Различные базовые станции идентифицируются различными смещениями псевдошумовой (PN) последовательности пилотных сигналов.

Различные технологии используются для того, чтобы определять местоположение мобильного устройства. Например, глобальная система определения местоположения (GPS) является спутниковой системой, которая предоставляет пользователям, оснащенным приемным GPS-устройством, возможность определять свое местоположение в любой точке в мире. Приемное GPS-устройство обычно определяет свое местоположение посредством измерения относительных времен поступления сигналов, передаваемых одновременно от нескольких GPS-спутников.

Другой известной технологией обнаружения местоположения является улучшенная трилатерация по прямой линии связи (AFLT). AFLT-технология основана на измерении разности времени поступления между пилотными сигналами наземной базовой станции. В случае беспроводной CDMA-сети эти измерения называются измерениями фаз пилотных сигналов. Каждый раз, когда мобильное устройство может обнаруживать сигналы из достаточного числа различных местоположений базовых станций, одна из которых, вероятно, является обслуживающей базовой станцией, положение мобильного устройства может быть определено с определенной точностью.

Возможно то, что в конкретном местоположении мобильное устройство не может либо обнаруживать сигналы, по меньшей мере, от четырех GPS-спутников, либо обнаруживать сигналы от достаточного числа спутников позиционирования или базовых станций. Возможность определения положения подвергнута риску в этих местоположениях.

Сущность изобретения

Системы, устройства и способы, раскрытые в данном документе, генерируют псевдопилотные сигналы, включающие в себя смещения PN-фазы, соответствующие одному или обоим из (1) множество виртуальных, нефизических базовых станций и (2) физические базовые станции, из которых сигналы связи не принимаются повторителем или мобильным устройством в окрестности мобильного устройства. Псевдопилотные сигналы комбинируются с сигналами связи от физической базовой станции, чтобы формировать композитные сигналы. Композитные сигналы передаются для приема беспроводным мобильным устройством и используются для того, чтобы определять местоположение мобильного устройства.

В некоторых аспектах, схема генератора пилотных сигналов выполнена с возможностью осуществлять связь с мобильным устройством в здании или другом месте. Схема генератора пилотных сигналов выполнена с возможностью генерировать набор псевдопилотных сигналов известного относительного смещения PN-фазы и передавать псевдопилотные сигналы в мобильное устройство. Псевдопилотные сигналы соответствуют соответствующим нефизическим базовым станциям и/или физическим базовым станциям, из которых не принимаются сигналы связи.

В других аспектах, псевдопилотные сигналы со смещениями PN-фазы генерируют согласно множеству различных нефизических базовых станций и/или физических базовых станций, из которых не принимаются сигналы связи. Местоположения псевдобазовых станций выбираются, чтобы предоставлять возможность использования технологий трилатерации для того, чтобы определять местоположение беспроводного мобильного устройства, которое принимает псевдопилотные сигналы. Псевдопилотные сигналы комбинируются с сигналами связи от физической базовой станции, чтобы формировать последовательность композитных сигналов. Композитные сигналы выводятся для передачи в беспроводное мобильное устройство.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 является упрощенной блок-схемой сети связи раскрытых систем и способов.

Фиг.2 является схемой традиционной системы связи.

Фиг.3A является блок-схемой системы связи, включающей в себя повторитель, соединенный с распределенной антенной системой.

Фиг.3B является блок-схемой другой системы связи, включающей в себя базовую фемторадиостанцию, соединенную с множеством модулей генерирования пилотных сигналов.

Фиг.3C является блок-схемой другой системы связи, включающей в себя базовую станцию, соединенную с множеством модулей генератора пилотных сигналов.

Фиг.4 показывает блок-схему последовательности операций процесса для определения местоположения мобильного устройства.

Фиг.5 показывает блок-схему последовательности операций процесса для определения местоположения мобильного устройства с использованием распределенной антенной системы.

Подробное описание изобретения

Характер, цели и преимущества раскрытого способа и устройства должны становиться более очевидными для специалистов в данной области техники после рассмотрения следующего подробного описания вместе с прилагаемыми чертежами.

Фиг.1 иллюстрирует, в форме блок-схемы, сеть 100 связи, включающую в себя множество компонентов, таких как одна или более базовых станций 102, выполненных с возможностью осуществлять связь с повторителем 104; повторитель 104 со схемой модуля поиска, генератора пилотных сигналов и управления временной синхронизацией (SPTC-схемой) 106, выполненный с возможностью осуществлять связь с мобильным устройством 108 в здании 110; и объект определения местоположения (PDE) 116, выполненный с возможностью осуществлять связь с мобильным устройством 108. В системах и способах, описанных в данном документе, SPTC-схема 106 или другое подходящее устройство может генерировать набор искусственных пилотных сигналов (также называемых "псевдопилотными сигналами") известного относительного смещения PN-фазы, которые широковещательно передаются в конкретной географической окрестности, такое как здание 110 или другое место. Хотя SPTC-схема 106 показана как часть повторителя 104 на Фиг.1, ожидается, что функция генерирования псевдопилотных сигналов может реализовываться в автономной детали оборудования или как часть другого оборудования помимо повторителя 104 и SPTC-схемы 106 в сети 100 связи.

Псевдопилотные сигналы могут соответствовать соответствующим псевдобазовым станциям. При использовании в данном документе, термин "псевдобазовая станция" упоминается как или (1) нефизическая базовая станция 112A-112E или (2) физическая базовая станция 114A-114C, сигналы связи из которой выходят за пределы дальности приема повторителя 104 и мобильного устройства 108. Псевдопилотные сигналы предоставляют возможность определения местоположения здания 110 или другого места, в котором мобильное устройство 108 работает, с использованием трилатерации или других технологий определения местоположения, которые типично требуют пилотных сигналов от нескольких различных базовых станций. Такие системы и способы, в частности, являются полезными в зданиях, сооружениях или других местах, которые не принимают достаточное число пилотных сигналов или не принимают пилотные сигналы с достаточной интенсивностью от физических базовых станций 102, 114A-C, чтобы использовать технологии трилатерации, чтобы производить точное обнаружение местоположения.

Ссылаясь на схему традиционной системы 200 связи, показанную на Фиг.2, технология, называемая усовершенствованной трилатерацией по прямой линии связи (AFLT), может использоваться для того, чтобы определять положение мобильного устройства 108. AFLT-технология основана на измерении разности времени поступления между сигналами от базовых станций 102. Положение мобильного устройства 108 может быть определено каждый раз, когда мобильное устройство 108 может обнаруживать сигналы из достаточного числа различных местоположений базовых станций. Мобильное устройство 108 измеряет времена приема смещений PN-фаз CDMA (TR1, TR2 и TR3) различных пилотных сигналов фазового шума от базовых станций 102 и дает отчет о них в объект определения местоположения (PDE) 116. Эти данные синхронизации затем могут использоваться для того, чтобы вычислять положение мобильного устройства 108. Такое вычисление может выполняться в мобильном устройстве 108 или в PDE 116, если информация синхронизации, полученная мобильным устройством 108, передается в PDE 116 через линию связи. Как правило, времена приема передаются от мобильного устройства 108 в PDE 116 через соответствующую базовую станцию 102 и центр 208 коммутации мобильной связи.

PDE 116 может включать в себя сервер альманаха базовых станций (BSA) 118, который предоставляет местоположение базовых станций 102, зону покрытия базовых станций 102 и другие релевантные характеристики базовых станций 102. Альтернативно, PDE 116 и BSA-сервер 118 могут быть отдельными друг от друга, и PDE 116 осуществлять с базовой станцией 102, чтобы получать информацию базовой станции для определения положения.

Все базовые станции 102 имеют одинаковую форму пилотного сигнала и отличаются друг от друга смещением PN-фазы пилотного сигнала. В некоторых системах смещения PN-фазы пилотных сигналов типично назначаются станциям в числах, кратных 64 элементарным сигналам, что дает общее количество в 512 возможных назначений. Смещение пилотного сигнала - это число, которое идентифицирует назначение фаз пилотных сигналов. Различные базовые станции идентифицируются посредством различных смещений PN-фаз пилотных сигналов. Следует отметить, что повторители, такие как повторитель 104 (Фиг.1), без возможности генерирования псевдопилотных сигналов использованы в традиционных системах 200 связи.

Снова ссылаясь на Фиг.1, система 100 связи работает способом, аналогичным системе 200 связи на Фиг.2, но система 100 связи предоставляет дополнительные возможности определять местоположение мобильного устройства 108, даже когда мобильное устройство 108 и/или повторитель 104 не находится в местоположении, чтобы обнаруживать сигналы связи от достаточного числа физических базовых станций 102, 114A-C.

На Фиг.1 повторитель 104 может использоваться для того, чтобы расширять покрытие базовой станции 102, тем самым уменьшая долю прерванных вызовов и повышая качество речевого сигнала. Повторитель 104 также может использоваться для того, чтобы расширять покрытие базовой станции 102. В частности, повторители 104 могут использоваться для того, чтобы предоставлять покрытие в здании 110, когда относительно слабые сигналы от базовых станций 102 иначе могут не приниматься мобильным устройством 108 в здании 110 или другом месте, в котором сигналы от базовой станции 102 трудно принимать.

Повторитель 104 выполнен с антеннами и усилителями прямого и обратного тракта, и фильтрами, чтобы осуществлять связь с одной или более базовыми станциями 102 и мобильными устройствами 108. Мобильное устройство 108 включает в себя процессор, запоминающее устройство и приемо-передающее устройство (передающее устройство/приемное устройство) (не показано), допускающее передачу и прием сигналов, соответствующих связи с компонентами в сети 100 связи, включающей в себя повторитель 104 и PDE 116.

Один аспект новизны изобретения относится к заданию пилотных сигналов со смещениями PN-фазы, которые идентифицируют нефизические базовые станции 112A-112E (совместно "112"). Нефизические базовые станции 112 физически не существуют, но им назначается уникальное смещение PN-фазы, которое относится к расстоянию от нефизических базовых станций 112 до повторителя 104 или другого местоположения, такого как местоположение здания 110 или другого места, обслуживаемого повторителем 104. Информация, касающаяся нефизических базовых станций 112, может храниться в BSA-сервере 118 или другом подходящем местоположении. В некоторых аспектах, BSA 118 выполнен с уникальными смещениями PN-фазы для нефизических базовых станций 112, в дополнение к смещениям PN-фазы для физических базовых станций 102, 114A-114C (совместно "114").

Мобильное устройство 108 не различает физические базовые станции 102, 114 и нефизические базовые станции 112. Мобильное устройство 108, следовательно, измеряет времена приема смещений PN-фаз различных сигналов фазы пилотного сигнала от нефизических базовых станций 112, базовых станций 114 за пределами дальности приема повторителя 104 и/или мобильного устройства 108, а также от физических базовых станций 102 в пределах дальности приема повторителя 104 и/или мобильного устройства 108 и дает ответ о них в объект определения местоположения (PDE) 116. Данные синхронизации наряду с информацией о местоположении базовой станции, содержащейся в BSA-сервере 118, затем могут использоваться для того, чтобы вычислять положение мобильного устройства 108. Следует отметить, что другие подходящие устройства кроме PDE 116 могут использоваться для того, чтобы определять местоположения мобильного устройства 108, к примеру, само мобильное устройство 108, если смещение PN-фазы и соответствующая информация о местоположении для физических базовых станций 102, 114 и/или нефизических базовых станций 112 доступны для мобильного устройства 108.

В некоторых аспектах изобретения, SPTC-схема 106 генерирует достаточное число псевдопилотных сигналов, которые соответствуют псевдобазовым станциям 112, 114. Смещения PN-фазы пилотных сигналов регулируются так, что решение на основе трилатерации, определенное посредством PDE 116, предоставляет в результате здание 110, в котором покрытие предоставляется повторителем 104. Сгенерированные псевдопилотные сигналы могут быть добавлены к обычным пилотным сигналам связи от базовой станции 102. Псевдопилотные сигналы типично имеют уровень мощности, который не инициирует передачу обслуживания.

В других аспектах, местоположение одной или более псевдобазовых станций 112, 114 может быть задано по высоте выше или ниже здания 110, чтобы предоставлять возможность процессу трилатерации определять уровень или этаж здания, на котором мобильное устройство 108 находится. Соответственно, любая реакция или информация по чрезвычайным ситуациям, которая основана на местоположении мобильного устройства 108, может быть более своевременной, релевантной и/или точной, когда более точное местоположение для мобильного устройства 108 может быть определено.

В ходе работы, повторитель 104 или другое подходящее устройство добавляет псевдопилотный сигнал к другим сигналам, которые проходят через повторитель 104. Характеристика псевдопилотного сигнала используется для того, чтобы идентифицировать источник псевдопилотного сигнала. Последующее описание приводится в контексте CDMA-сети, в которой характеристикой псевдопилотного сигнала, который используется для того, чтобы идентифицировать псевдопилотный сигнал, является смещение PN-фазы. Тем не менее, специалисты в данной области техники должны понимать, что характеристикой псевдопилотного сигнала, поясненной ниже, альтернативно может быть код скремблирования, как может иметь место в сотовой UMTS-сети, или любая другая характеристика сигналов, используемая для того, чтобы идентифицировать базовую станцию, из которой исходит пилотный сигнал. Дополнительно, псевдопилотные сигналы могут использоваться в двухрежимных мобильных устройствах 108. Двухрежимные мобильные устройства 108 включают в себя как сотовый, так и несотовый радиомодуль для обмена данными и речью связи. Некоторые типы двухрежимных телефонов используют радиостанции системы сотовой радиосвязи, которые работают с GSM/CDMA/W-CDMA-технологией, а также другой технологией, к примеру радиосвязь по стандарту IEEE 802.11 (Wi-Fi) или радиосвязь по стандарту DECT (усовершенствованный стандарт цифровой беспроводной связи). Эти телефоны могут использоваться как сотовые телефоны, когда подключены к глобальной сотовой сети. Когда находится в пределах дальности подходящей WiFi- или DECT-сети, телефон может использоваться как WiFi/DECT-телефон во всех целях обмена данными. Соответственно, при работе в WiFi- или DECT-режиме, CDMA-модуль двухрежимного мобильного устройства 108 может генерировать отчет об измерениях пилотных сигналов. Отчет может отправляться в PDE 116 через вызов для передачи данных по стандарту WiFi или DECT.

Следует отметить, что в некоторых реализациях, модуль генерирования пилотных сигналов, который, по меньшей мере, способный генерировать псевдопилотные сигналы и комбинировать псевдопилотные сигналы с сигналами связи от базовой станции 102, чтобы формировать композитный сигнал, который отправляется в мобильное устройство 108, может использоваться вместо повторителя 104.

Как показано на Фиг.1, базовая станция 102 осуществляет связь с повторителем 104 через антенны 120, 122. Повторитель 104 включает в себя первый усилитель 124, усилитель 126 с переменным усилением, схему 130 суммирования, третий усилитель 132, разветвитель 134 в дополнение к SPTC-схеме 106. Сигналы, принимаемые антенной 122, вводятся в первый усилитель 124. Следует отметить, что число и типы усилителей, которые идентифицируются в данном документе, идентифицируются по существу только с целью иллюстрирования схем повторителя 104. Соответственно, большее или меньшее усиление может использоваться в повторителе 104. Кроме того, размещение усилителей в рамках повторителя 104 показано только с целью предоставления примера одной реализации повторителя 104. Соответственно, каскады усиления могут быть размещены в любой точке в повторителе требуемым образом, чтобы достигать соответствующего коэффициента шума и режима усиления.

В примере, показанном на Фиг.1, вывод первого усилителя 124 вводится в усилитель 126 с переменным усилением. Усиление усилителя 126 с переменным усилением управляется SPTC-схемой 106 в ответ на обратную связь, предоставленную выводом из разветвителя 134. Тем не менее, некоторые реализации повторителя 104 могут не включать в себя усилитель 126 с переменным усилением, и другие усилители 124, 132, если используются, могут быть фиксированным усилением.

Вывод усилителя 126 с переменным усилением вводится в схему 130 суммирования. Второй ввод в схему 130 суммирования является псевдопилотным сигналом, сгенерированным SPTC-схемой 106. Псевдопилотные сигналы не обязательно все должны как иметь одинаковую интенсивность сигнала, так и иметь интенсивность всегда меньше повторяемого пилотного сигнала. Дополнительная информация о псевдопилотных сигналах предоставляется в данном документе.

Вывод схемы 130 суммирования включает в себя комбинацию этих двух сигналов, предоставленных в двух вводах в схему 130 суммирования. Этот композитный сигнал соединяется с вводом третьего усилителя 132. Вывод третьего усилителя 132 вводится в разветвитель 134. Разветвитель 134 предоставляет одну часть композитного сигнала в SPTC-схему 106, а другую часть композитного сигнала в антенну 136 для передачи в мобильное устройство 108, такое как мобильный сотовый телефон или портативный компьютер. Следует отметить, что обе части композитного сигнала имеют идентичное содержимое, но могут варьироваться по уровню мощности. Соответственно, мобильное устройство 108 принимает композитный сигнал, содержащий как сигнал, первоначально передаваемый базовой станцией 102, так и псевдопилотный сигнал, сгенерированный SPTC-схемой 106 в повторителе 104.

SPTC-схема 106 выполняет первую функцию управления усилением выходного сигнала, передаваемого повторителем 104 по прямой линии связи в мобильное устройство 108. Усиление может управляться заданием коэффициента усиления в усилителе 126 с переменным усилением, который соответствует требуемому уровню на выходе, и обеспечения того, что ввод в SPTC-схему 106 от разветвителя 134 согласованно находится в требуемом диапазоне мощностей. Если уровень мощности ниже требуемого, то SPTC-схема 106 может командовать усилителю 126 с переменным усилением увеличивать усиление, тем самым повышая вывод из разветвителя 134. Наоборот, если уровень мощности от вывода разветвителя является слишком высоким, то SPTC-схема 106 будет командовать усилителю 126 с переменным усилением уменьшать усиление, тем самым уменьшая мощность сигнала, выводимого разветвителем 134 как в антенну 136, так и в SPTC-схему 106. Следует отметить, что управление усилением усилителя 126 с переменным усилением также может использоваться для того, чтобы устанавливать относительное усиление псевдопилотного сигнала относительно сигналов от базовой станции 102, принимаемых повторителем 104.

Другая функция SPTC-схемы 106 состоит в том, чтобы генерировать несколько псевдопилотных сигналов. Специалисты в данной области техники должны отмечать, что термин "псевдопилотный сигнал" используется здесь, чтобы означать любой сигнал, который: 1) суммирован с сигналом прямой линии связи, передаваемым базовой станцией 102; и 2) сгенерирован с помощью технологии, идентичной той, которая используется для того, чтобы генерировать сигналы, которые идентифицируют базовую станцию 102. Помимо этого, псевдопилотные сигналы, сгенерированные SPTC-схемой 106, предпочтительно являются уникальными из всех пилотных сигналов, сгенерированных базовыми станциями 102 в локальной области, передачи которых могут приниматься мобильными устройствами 108, принимающих сигналы, передаваемые повторителем 104. Тем не менее, в соответствии с одной реализацией, различные повторители 104 в системе 100 связи генерируют псевдопилотные сигналы со смещениями, которые идентифицируют конкретные псевдобазовые станции 112, 114. Местоположения псевдобазовых станций 112, 114 типично выбираются так, что технологии трилатерации могут использоваться для того, чтобы определять местоположение повторителя 104 в здании 110. В дополнительных реализациях, в которых местоположение, по меньшей мере, одной псевдобазовой станции 112, 114 задается на крыше или над зданием 110, четвертый пилотный сигнал может использоваться для того, чтобы определять этаж в здании 110, соответствующий положению мобильного устройства 108.

Следует отметить, что когда повторитель 104 принимает один или более сигналов от базовых станций 102, повторитель 104 может быть выполнен с возможностью генерировать только столько дополнительных псевдопилотных сигналов, сколько требуется для того, чтобы предоставлять достаточное число пилотных сигналов для трилатерации. Например, если повторитель 104 принимает сигналы от одной базовой станции 102, повторитель 104 может предоставлять два или три псевдопилотных сигнала, в зависимости от того, определяются или нет широта и долгота, а также высота мобильного устройства 108.

В дополнение к генерированию псевдопилотных сигналов SPTC-схема 106 определяет соответствующую взаимосвязь мощности между повторным сигналом, принимаемым повторителем через антенну 122, и псевдопилотным сигналом. Также следует отметить, что некоторые повторители 104 должны принимать сигналы от нескольких базовых станций 102. Соответственно, расстояние между каждой базовой станцией 102, 114, нефизической базовой станцией 112 и повторителем 104 является фиксированным и функцией от местоположения повторителя 104. Следовательно, когда сигналы принимаются мобильным устройством 108 и измерения отправляются в PDE 116, местоположение повторителя 104 может быть определено на основе измерений, ассоциированных с каждой базовой станцией 102, 114 и нефизической базовой станцией 112. Также следует отметить, что псевдопилотные сигналы, сгенерированные SPTC, могут регулироваться так, чтобы приводить к тому, что решение на основе трилатерации является конкретным местоположением в рамках здания 110 или другого места.

Сигнал, передаваемый повторителем 104 через антенну 136, принимается мобильным устройством 108. После приема, мобильное устройство 108 работает традиционным способом посредством идентификации принимаемых пилотных сигналов, включающих в себя псевдопилотные сигналы, сгенерированные SPTC-схемой 106. Мобильное устройство 108 дает отчет о всех принимаемых управляющих и пилотных сигналах и их соответствующих интенсивностях сигнала. В соответствии с одной реализацией текущего раскрытого способа и устройства отчет отправляется через базовую станцию 102 в PDE 116 в традиционном отчете об интенсивности пилотного сигнала, как задано, например, в TIA-стандарте IS-801, который управляет связью между мобильным устройством и PDE в сотовой CDMA-сети.

Ссылаясь на Фиг.3A, показана система связи 300, включающая в себя повторитель 104, соединенный с распределенной антенной системой (DAS) 302 в здании 110. DAS 302 включает в себя множество антенных узлов 304, размещаемых на различных этажах или уровнях (показанных, например, как L1-L5) здания 110. Антенные узлы 304 подключаются к общему источнику от повторителя 104 через транспортную среду, которая предоставляет беспроводную услугу в рамках соответствующей части здания 110. В показанном варианте осуществления, каждый антенный узел 304 предоставляет покрытие для этажа здания 110, тем не менее, покрытие антенных узлов 304 может быть выполнено с возможностью покрывать различные горизонтальные и/или вертикальные секторы здания 304. DAS 302 типично устанавливается, чтобы разделять мощность сигналов, передаваемых повторителем 104, между элементами антенны 304, которые разделены в пространстве, чтобы предоставлять покрытие в той же области, как одна антенна, но с меньшей полной мощностью и повышенной надежностью. Одна антенна в повторителе 104, излучающая при высоком уровне мощности, заменяется группой антенн 304 с низким уровнем мощности, чтобы покрывать ту же область.

DAS 302 может реализовываться с помощью модуля 306 модификации пилотных сигналов, который модифицирует пилотный сигнал, чтобы включать в себя информацию, такую как уровень, этаж, сектор или другую релевантную информацию, на основе местоположения соответствующего антенного узла 304. Например, на уровне 3 здания 110, модули 306A-306E модификации пилотных сигналов (совместно "306") могут быть выполнены с возможностью принимать пилотный сигнал от повторителя 104, модифицировать пилотный сигнал так, чтобы включать информацию, указывающую то, что пилотный сигнал широковещательно передается на уровне 3 (L3) здания 110, и широковещательно передавать модифицированный пилотный сигнал в рамках соответствующей зоны покрытия. Мобильное устройство 108 на уровне 3 здания 110 принимает модифицированный пилотный сигнал от модуля 306C модификации L3 и включает модифицированный пилотный сигнал в пилотный отчет IS-801 или другой подходящий отчет об измерениях. PDE 116 (Фиг.1) коррелирует модифицированный пилотный сигнал с уровнем L3 здания 110. Таким образом, PDE 116 может определять более точное местоположение для мобильного устройства 108 в рамках здания 110, а именно область, покрываемую соответствующим антенным узлом 304 на уровне L3. Следует отметить, что возможности определять более точное местоположение мобильного устройства 108 в здании 110 с помощью DAS 302 и модулей 306 модификации пилотных сигналов могут быть использованы в дополнение или вместо возможностей определения вертикального местоположения мобильного устройства 108 с помощью пилотных сигналов, соответствующих четырем псевдобазовым станциям 112, 114, причем одна из псевдобазовых станций 112, 114 находится на большей или меньшей высоте, чем мобильное устройство 108, как дополнительно описано в данном документе.

Ссылаясь на Фиг.3B, показан другой вариант осуществления системы 310 связи, включающей в себя базовую фемторадиостанцию (RBS) 312, соединенную с модулями 316A-316E (совместно "316") генератора пилотных сигналов. При использовании в данном документе, фемто-RBS 312 также имеет значение базовой пикорадиостанции или базовой микрорадиостанции, которая обслуживает фемтосоту (или пикосоту, или микросоту), такую как здание 110. Мобильное устройство 108 осуществляет связь с фемто-RBS 312 по радиоинтерфейсу. Системы пико- и фемтосот являются отдельными радиомодулями, которые имеют очень низкую выходную мощность, ограниченную пропускную способность и проектируются для небольших пространств, таких как квартиры или дома, тогда как пикосоты типично могут покрывать организации с крупными зданиями, например зданиями до 30000 квадратных футов. Фемто-RBS 312 работает как точка Wi-Fi-доступа и может подключаться к IP-сети для транзитной транспортировки. Фемто-RBS 312 использует контроллер базовой станции (не показан), чтобы управлять потоком трафика в каждую фемто/пико-соту и обратно, от сети внутри здания до более широкой сети оператора связи.

Модули 316 генерирования пилотных сигналов размещаются на различных этажах или уровнях (показанных, например, как L1-L5) здания 110. Антенные узлы 304 подключаются к общему источнику от фемто-RBS 312 через транспортную среду, которая предоставляет беспроводную услугу в соответствующей части здания 110. В показанном варианте осуществления, каждый антенный узел 304 предоставляет покрытие для этажа здания 110, тем не менее, покрытие антенных узлов 304 может быть выполнено с возможностью покрывать различные горизонтальные и/или вертикальные секторы здания 110.

Модули 316 генерирования пилотных сигналов генерируют псевдопилотные сигналы, включающие в себя информацию, такую как уровень, этаж, сектор или другая релевантная информация, на основе местоположения соответствующего антенного узла 304. Например, на уровне 3 здания 110, модуль 316C генератора пилотных сигналов может быть выполнен с возможностью генерировать пилотные сигналы, которые включают в себя информацию, указывающую то, что пилотный сигнал широковещательно передается на уровне 3 (L3) здания 110, и широковещательно передавать пилотные сигналы в соответствующей зоне покрытия. Мобильное устройство 108 на уровне 3 здания 110 принимает пилотный сигнал от модуля 316C модификации L3 и включает пилотные сигналы в пилотный отчет IS-801. PDE 116 (Фиг.1) коррелирует пилотные сигналы с уровнем L3 здания 110. Таким образом, PDE 116 может определять более точное местоположение для мобильного устройства 108 в здании 110, а именно область, покрываемую соответствующим антенным узлом 304 на каждом уровне L1-L5.

Ссылаясь на Фиг.3C, показан другой вариант осуществления системы 320 связи, включающей в себя базовую станцию 322, соединенную с модулями 316A-316E (совместно "316") генератора пилотных сигналов. Мобильное устройство 108 осуществляет связь с базовой станцией 322 по радиоинтерфейсу. Базовая станция 322 предоставляет точку доступа к беспроводной локальной вычислительной сети.

Модули 316 генерирования пилотных сигналов размещаются на различных этажах или уровнях (показанных, например, как L1-L5) здания 110. Антенные узлы 304 подключаются к общему источнику от базовой станции 322 через транспортную среду, которая предоставляет беспроводную услугу в соответствующей части здания 110. В показанном варианте осуществления, каждый антенный узел 304 предоставляет покрытие для этажа здания 110, тем не менее, покрытие антенных узлов 304 может быть выполнено с возможностью покрывать различные горизонтальные и/или вертикальные секторы здания 110.

Модули 316 генератора пилотных сигналов генерируют псевдопилотные сигналы, включающие в себя информацию, такую как уровень, этаж, сектор или другая релевантная информация, на основе местоположения соответствующего антенного узла 304. Например, на уровне 3 здания 110, модуль 316C генератора пилотных сигналов может быть выполнен с возможностью генерировать пилотные сигналы, которые включают в себя информацию, указывающую то, что пилотный сигнал широковещательно передается на уровне 3 (L3) здания 110, и передавать в широковещательном режиме пилотные сигналы в соответствующей зоне покрытия. Мобильное устройство 108 на уровне 3 здания 110 принимает пилотный сигнал от модуля 316C модификации L3 и включает пилотные сигналы в пилотный отчет IS-801. PDE 116 (Фиг.1) коррелирует пилотные сигналы с уровнем L3 здания 110. Таким образом, PDE 116 может определять более точное местоположение для мобильного устройства 108 в здании 110, а именно область, покрываемую соответствующими антенными узлами 304 на каждом уровне L1-L5.

Ссылаясь на Фиг.4, показана блок-схема последовательности операций процесса 400 для определения местоположения мобильного устройства. Процесс 400, в частности, является полезным в местоположениях, в которых сигналы от базовых станций и спутниковых систем определения местоположения трудно принимать. В некоторых случаях, повторитель используется для того, чтобы расширять покрытие одной или более базовых станций. Например, один или более повторителей могут быть установлены в зданиях, расположенных в плотно застроенных районах. Помехи от других зданий или факторы внешней среды могут блокировать, искажать или ослаблять сигналы, по меньшей мере, в одной или более частей здания. Повторитель может быть соединен так, чтобы принимать сигналы от антенны, которая размещается таким образом, чтобы осуществлять связь с базовой станцией(ями), к примеру, на крыше здания или другого места, и повторно широковещательно передавать сигналы в здании или другом месте. В других реализациях базовая фемторадиостанция или другая подходящая базовая станция могут быть включены в здание или другое место, чтобы предоставлять покрытие мобильным устройствам, тем самым исключая потребность в повторителе.

Процесс 402 включает в себя определение "местоположений" псевдобазовых станций. В некоторых аспектах, псевдобазовые станции фактически не существуют, но им назначается смещение PN-фазы и соответствующая информация о местоположении. Местоположения могут быть заданы относительно повторителя, который используется там, где мобильные устройства испытывают затруднения при приеме сигналов от фактических базовых станций, к примеру, в крупном здании в плотно застроенном районе или в здании, которое построено из материалов, которые искажают или ослабляют сигналы.

В дополнительных аспектах, процесс 402 может выбирать часть или все смещения PN-фазы, соответствующие физическим базовым станциям 114 (Фиг.1), которые не находятся на связи с повторителем или с мобильным устройством(ами) в окрестности повторителя. Местоположения базовых станций 114 известны посредством PDE 116. Соответственно, корректные смещения PN-фазы могут быть сгенерированы так, что решение на основе трилатерации указывает на местоположение мобильного устройства. Технология использования пилотных сигналов со смещением PN-фазы, соответствующим базовым станциям 114, является аналогичной использованию псевдопилотных сигналов от нефизических базовых станций 112, но ее может быть проще реализовывать, поскольку PDE 116 уже знает местоположения базовых станций 114, и мобильное устройство уже должно выполнять поиск соседних базовых станций.

Процесс 404 включает в себя добавление информации, такой как смещения PN-фазы и информация о местоположении, в альманах, в котором аналогичная информация для других базовых станций может храниться. Альманах может совместно размещаться с оборудованием определения местоположения (PDE), и к нему может осуществляться доступ во время процессов трилатерации, чтобы определять местоположение мобильного устройства.

Процесс 406 включает в себя генерирование достаточного числа псевдопилотных сигналов. Псевдопилотные сигналы генерируются, чтобы включать в себя смещение PN-фазы, которое соответствует одной из псевдобазовых станций, и длину пути, которая соответствует требуемому AFLT-местоположению. Как правило, три псевдопилотных сигнала генерируются и широковещательно передаются в мобильное устройство. В других реализациях может быть определена высота мобильного устройства, когда четыре псевдопилотных сигнала генерируются, и один из псевдопилотных сигналов соответствует псевдобазовой станции, которая находится выше или ниже местоположения мобильного устройства. Следует отметить, что процесс 406 может генерировать другие подходящие количества пилотных сигналов.

Процесс 408 включает в себя дополнение сигналов связи от базовой станции с псевдопилотными сигналами, сгенерированными в процессе 406. Уровень мощности псевдопилотных сигналов является достаточно низким для того, чтобы избежать инициирования передачи обслуживания базовым станциям, представленным псевдопилотными сигналами.

Процесс 410 включает в себя передачу сигналов, состоящих из сигналов базовой станции, дополненных с псевдопилотными сигналами, в мобильное устройство. Когда мобильное устройство принимает композитные сигналы в процессе 412, мобильное устройство выполняет измерения фаз пилотных сигналов для базовых станций/псевдобазовых станций и дает отчет о них в базовую станцию в процессе 414. Базовая станция передает отчет в оборудование для определения местоположения, чтобы предоставлять измерения, требуемые для трилатерации. В некоторых реализациях, известный IS-801 или другой подходящий протокол используется для того, чтобы передавать отчет от мобильного устройства в оборудование для определения местоположения через базовую станцию.

Процесс 416 включает в себя определение местоположения здания или другого места, указываемого псевдопилотными сигналами. В реализациях, в которых генерируется четвертый псевдопилотный сигнал, который соответствует псевдобазовой станции, размещаемой выше (или ниже) мобильного устройства, высота мобильного устройства может быть определена наряду с физическим местоположением. Высота дополнительно может переводиться в этаж или другой сектор в рамках здания, чтобы дополнительно сужать местоположение мобильного устройства.

Ссылаясь на Фиг.5, показана блок-схема последовательности операций другого процесса 500 для определения местоположения мобильного устройства с использованием распределенной антенной системы (DAS) 302 (Фиг.3A). Процесс 502 включает в себя определение "местоположений" псевдобазовых станций. В некоторых аспектах, псевдобазовые станции фактически не существуют, но им назначается смещение PN-фазы и соответствующая информация о местоположении. Местоположения могут быть заданы, в которых мобильные устройства испытывают затруднения при приеме сигналов от фактических базовых станций, к примеру, в крупном здании в плотно застроенном районе или в здании, которое построено из материалов, которые искажают или ослабляют сигналы.

В дополнительных аспектах, процесс 502 может выбирать часть или все смещения PN-фазы, соответствующие физическим базовым станциям 114 (Фиг.1), которые не находятся на связи с повторителем или с мобильным устройством(ами). Местоположения базовых станций 114 известны посредством PDE 116. Соответственно, корректные смещения PN-фазы могут быть синтезированы модулем генератора пилотных сигналов так, что решение на основе трилатерации указывает на область, в которой мобильное устройство работает. Технология использования пилотных сигналов со смещением PN-фазы, соответствующим базовым станциям 114, является аналогичной использованию псевдопилотных сигналов от нефизических базовых станций 112, но ее может быть проще реализовывать, поскольку PDE 116 уже знает местоположения базовых станций 114, и мобильное устройство уже должно выполнять поиск соседних базовых станций.

Процесс 504 включает в себя добавление информации, такой как смещения PN-фазы и информация о местоположении, в альманах, в котором аналогичная информация для других базовых станций может храниться. Альманах может совместно размещаться с оборудованием определения местоположения (PDE), и к нему может осуществляться доступ во время процессов трилатерации, чтобы определять местоположение повторителя, из которого мобильное устройство принимает сигналы.

Процесс 506 включает в себя генерирование псевдопилотных сигналов. Псевдопилотные сигналы включают в себя смещение PN-фазы, которое соответствует одной из псевдобазовых станций. Как правило, три псевдопилотных сигнала генерируются, тем не менее, четыре псевдосигнала могут быть сгенерированы, чтобы определять высоту мобильного устройства. Могут использоваться другие подходящие числа псевдопилотных сигналов. В некоторых реализациях, один или более псевдопилотных сигналов могут соответствовать физической базовой станции, которая находится за пределами дальности приема мобильного устройства и повторителя. Процесс 508 включает в себя дополнение сигналов от базовой станции с псевдопилотными сигналами, сгенерированными в процессе 506. Уровень мощности псевдопилотных сигналов является достаточно низким для того, чтобы избегать инициирования передачи обслуживания другой базовой станции.

Процесс 510 включает в себя передачу сигналов, состоящих из сигналов базовой станции, дополненных с псевдопилотными сигналами, в антенные узлы, ассоциированные с распределенной антенной системой в здании или другом месте. Процесс 512 включает в себя модификацию псевдопилотных сигналов от повторителя, чтобы включать в себя местоположение антенного узла. Местоположение антенного узла может соответствовать этажу или другому сегменту здания или другого места в зависимости от того, как покрытие для каждого антенного узла выполнено. Модифицированные пилотные сигналы затем широковещательно передаются антенными узлами.

Процесс 514 включает в себя прием модифицированных псевдопилотных сигналов в мобильном устройстве. Мобильное устройство выполняет измерения фаз пилотных сигналов для базовых станций/псевдобазовых станций и генерирует отчет в процессе 516. В процессе 518, базовая станция передает отчет в оборудование для определения местоположения, чтобы предоставлять измерения, требуемые для трилатерации. В некоторых реализациях, IS-801 или другой подходящий протокол используется для того, чтобы передавать отчет от мобильного устройства в оборудование для определения местоположения через базовую станцию.

Процесс 520 включает в себя определение местоположения здания или другого места, указываемого модифицированными псевдопилотными сигналами. PDE может быть выполнен с возможностью декодировать информацию, специфичную для антенного узла, который широковещательно передает сигнал, принимаемый мобильным устройством. Информация антенного узла может переводиться в этаж или другой сектор в здании, чтобы дополнительно сужать местоположение мобильного устройства.

В некоторых реализациях, мобильное устройство имеет доступ к информации альманаха, такой как смещение PN-фазы и информация положения для здания или другого места, базовые станции, осуществляющие связь с повторителем в здании и/или псевдобазовых станциях. Мобильное устройство, следовательно, может определять положение мобильного устройства с использованием информации в альманахе без передачи информации в объект определения местоположения.

Специалисты в данной области техники должны понимать, что информация и сигналы могут быть представлены с помощью любой из множества различных технологий. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и элементарные сигналы могут приводиться в качестве примера по всему описанию выше. Они могут быть представлены посредством напряжений, токов, электромагнитных волн, магнитных полей или частиц, оптических полей или частиц либо любой комбинации вышеозначенного.

В одном или более примерных вариантов осуществления, описанные функции и процессы могут быть реализованы в аппаратных средствах, программном обеспечении, микропрограммном обеспечении или в любой комбинации вышеозначенного. Если реализованы в программном обеспечении, функции могут быть сохранены или переданы как одна или более инструкций или код на машиночитаемом носителе. Машиночитаемые носители включают в себя как компьютерные носители данных, так и среду связи, включающую в себя любую передающую среду, которая упрощает перемещение компьютерной программы из одного места в другое. Носителями данных могут быть любые доступные носители, к которым можно осуществлять доступ посредством компьютера. В качестве примера, но не ограничения, эти машиночитаемые носители могут содержать RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM или другое устройство хранения на оптических дисках, устройство хранения на магнитных дисках или другие магнитные устройства хранения, либо любой другой носитель, который может быть использован для того, чтобы переносить или хранить требуемый программный код в форме инструкций или структур данных, и к которому можно осуществлять доступ посредством компьютера. Также любое подключение корректно называть машиночитаемым носителем. Например, если программный код передается из веб-узла, сервера или другого удаленного источника с помощью коаксиального кабеля, оптоволоконного кабеля, "витой пары", цифровой абонентской линии (DSL) или беспроводных технологий, таких как инфракрасные, радиопередающие и микроволновые среды, то коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, "витая пара", DSL или беспроводные технологии, такие как инфракрасные, радиопередающие и микроволновые среды, включены в определение носителя. Диск при использовании в данном документе включают в себя компакт-диск (CD), лазерный диск, оптический диск, универсальный цифровой диск (DVD), гибкий диск и диск Blu-Ray, диски воспроизводят данные магнитно и оптически с помощью лазеров. Комбинации вышеперечисленного также следует включать в число машиночитаемых носителей.

При реализации в микропрограммном обеспечении и/или программном обеспечении, технологии могут быть реализованы с помощью модулей (к примеру, процедур, функций и т.п.), которые выполняют описанные в данном документе функции. Любой машиночитаемый носитель, материально заключающий в себя инструкции, может использоваться при реализации способов, описанных в данном документе. Например, программные коды могут храниться в запоминающем устройстве, к примеру, запоминающем устройстве мобильного устройства, и выполняться процессором, например посредством микропроцессора модема. Запоминающее устройство может быть реализовано в процессоре или внешне по отношению к процессору. При использовании в данном документе термин "запоминающее устройство" упоминается как любой тип долговременного, кратковременного, энергозависимого, энергонезависимого или другого запоминающего устройства и не должен быть ограничен конкретными типами запоминающего устройства или ряда запоминающих устройств или типами носителей, на которых хранится запоминающее устройство.

Более того, предшествующее описание раскрытых реализаций предоставлено для того, чтобы давать возможность специалистам в данной области техники создавать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации в этих реализациях должны быть очевидными специалистам в данной области техники, а заданные в данном документе общие принципы могут быть применены к другим реализациям без отступления от сущности и объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не имеет намерение быть ограниченным показанными в данном документе признаками, а должно удовлетворять самому широкому объему, согласованному с принципами и новыми признаками, раскрытыми в данном документе.

Реферат

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к определению местоположения устройства мобильной связи с использованием телекоммуникационных сигналов, и может быть использовано в системах сотовой связи. Технический результат заключается в обеспечении возможности определения местоположения в местах с искаженным или ослабленным приемом сигналов от физических базовых станций, а также в повышении точности определения местоположения. Для этого генерируют псевдопилотные сигналы, включающие в себя смещения PN-фазы, соответствующие множеству псевдобазовых станций, где псевдобазовые станции - это (1) множество виртуальных базовых станций и/или (2) физических базовых станций вне дальности приема мобильного устройства. Псевдопилотные сигналы комбинируют с сигналами связи от физической базовой станции, чтобы формировать последовательность композитных сигналов. Композитные сигналы передают для приема беспроводным мобильным устройством и используют для того, чтобы определять местоположение мобильного устройства, 5 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула