DE60319976T2

DE60319976T2 - Vorrichtung und verfahren zur erfassung und zum ausgleich von ankunftszeitfehlern eines funksignals

Info

Publication number: DE60319976T2
Application number: DE60319976T
Authority: DE
Inventors: Messay San Diego AMERGA; Roland San Diego RICK
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2003-05-15
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: RU2335846C2; WO2003098829A1; EP1504540B1; IL165073A0; MXPA04011353A; AU2003233563A1; AU2003233563B2; EP1504540A1; RU2004136855A; BR0309952A; DE60319976D1; CA2486094A1; CN100391118C; ES2302929T3; ATE390765T1; US7095813B2; HK1079916B; HK1079916A1; US20030215035A1; CN1669237A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Telekommunikation, und insbesondere eine Technik zum Detektieren und Kompensieren von Ankunftszeitfehlern in einem Telekommunikationssystem.
Beschreibung des relevanten Hintergrunds
Notfalldienste müssen häufig Telefonnummern wie „911" verwenden. Wenn der Anrufer an einem festen Ort ist, wie einem Zuhause, verfolgen Computersysteme die Telefonnummer eines hereinkommenden Telefonanrufes unter Verwendung von automatischer Nummeridentifikation (ANI = automatic number identification) und bestimmen schnell die Adresse, von welcher der Anruf ausgeht. Somit ist es eine relativ einfache Aufgabe, den Ort zu bestimmen, von welchem aus Notfalldienste angefordert werden.
Der Ort eines Benutzers, welcher Notfalldienst über mobile Kommunikationen anfrägt, wie zellulare Telefone, persönliche Kommunikationssystem(PCS = personal communication systems)-Einrichtungen und ähnliches, kann nicht so leicht bestimmt werden. Funktriangulationstechniken wurden lange verwendet, um den Ort einer mobilen Einheit zu bestimmen. Jedoch sind solche Funktriangulationstechniken dafür bekannt, dass sie inhärent ungenau sind. Fehler von der Größenordnung von Tausenden von Metern sind nicht ungewöhnlich. Jedoch sind solche Fehler nicht akzeptabel für das Vorsehen von Notfalldiensten.
Die Federal Communications Commission (FCC) hat Veränderungen in der Kommunikationstechnologie angeordnet, welche größere Genauigkeit in der Ortsbestimmung erlauben werden. In dem Fall von mobilen Kommunikationen hat die FCC eine Richtlinie erlassen, welche erfordert, dass Infrastruktur basierte Ortungssysteme eine Genauigkeit von 150 Metern in 67 Prozent der Zeit haben (und eine Genauigkeit von 300 Metern in 95 Prozent der Zeit). Für Systeme, welche modifizierte Handgeräte erfordern, hat die FCC erlassen, dass solche Systeme den Ort innerhalb von 50 Metern in 67 Prozent der Zeit bestimmen müssen (und 150 Meter in 95 Prozent der Zeit).
Existierende Positionslokalisierungstechniken basierend auf globalem Ortungssystem (GPS = global positioning system) verwenden ein Netzwerk von Satelliten im Weltraum, welche Signale zu einer bekannten Zeit senden. Ein GPS-Empfänger auf dem Erdboden misst die Ankunftszeit der Signale von jedem Satelliten, welche er detektieren kann. Die Ankunftszeit, zusammen mit dem exakten Ort der Satelliten und der exakten Zeit, zu welcher die Signale von jedem Satellit gesendet wurden, wird verwendet, um die Position des GPS-Empfängers zu triangulieren. Ein typischer GPS-Empfänger benötigt vier Satelliten, um eine Triangulation durchzuführen, und die Performance der resultierenden Berechnung erhöht sich mit der Anzahl von Satelliten, welche detektiert werden können.
In einer Alternative zu GPS kann ein existierendes Netzwerk von zellularen Basisstationen als ein Netzwerk von Satelliten für den Zweck der Ortsbestimmung behandelt werden. Ähnlich zu GPS-Technologie kann der exakte Ort von jeder Basisstation, die exakte Zeit, zu welcher die Basisstation ein Signal sendet, und die Ankunftszeit des Basisstationssignals an der Mobilstation verwendet werden, um die Position der Mobilstation zu triangulieren. Diese Technik wird durch einige Dienstanbieter als advanced forward link trilateration (ALFT) beschrieben. Ein signifikantes Problem, welches bei der Mobilstation auftritt, ist das Messen der Ankunftszeit bei den Signalen, welche von jeder Basisstation empfangen werden. Unterschiedliche drahtlose Technologien können unterschiedliche Ansätze der Messungen von Ankunftszeit durchführen. Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA = code division multiple access) ist eine solche Technologie. CDMA-Modulation ist eine von mehreren Techniken, welche erlauben, dass eine große Anzahl von Systembenutzern ein Kommunikationssystem gemeinsam verwenden. Es ist mög lich, konventionelle CDMA-Modulationstechniken als Teil eines AFLT-Systems zu verwenden.
Funkortungssysteme verwenden Ankunfszeit(TOA = time of arrival)-Signale, welche von unterschiedlichen Sendern von bekannten Positionen kommen, um den Ort der Mobileinheit zu triangulieren und abzuschätzen. Jedoch sind TOA-Signale häufig gestört oder fehlerhaft, und zwar aufgrund von mehreren Übertragungspfaden oder der Nichtverfügbarkeit einer Sichtlinie zwischen der Netzwerkantenne und der Mobilstation. 1 zeigt ein Beispiel von mehreren Übertragungspfaden, welche durch ein Mobiltelefon in einem Fahrzeug 10 erfahren werden können. In dem in 1 gezeigten Beispiel empfängt die Mobileinheit 10 Signale von Übertragern 12 und 14, welche auf Türmen angebracht sind. In dem Beispiel von 1 empfängt die Mobileinheit 10 ein Signal direkt von den Sendern 12 und 14, aber empfängt auch Signale von dem Sender 14, welche an in der Nähe liegenden Gebäuden reflektiert wurden. Somit empfängt die Mobileinheit 10 eine Anzahl von Signalen von dem Sender 14. In dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Mobileinheit 10 nicht innerhalb der Sichtlinie (LOS = line of sight) des Senders 16. Das bedeutet, dass Gebäude oder andere Strukturen die direkte Sichtlinie zwischen der Mobileinheit 10 und dem Sender 16 blockieren. Jedoch detektiert die Mobileinheit 10 immer noch Signale von dem Sender 16, welche an Gebäuden oder anderen Strukturen reflektiert wurden, oder entlang Kanten von Gebäuden oder anderen Strukturen abgelenkt wurden. Zusätzlich empfängt die Mobileinheit 10 Signale von einem Sender 16, welcher oben auf einem Gebäude angebracht ist, und kann auch Signale von einem Global positioning system-(GPS)-Satelliten 18 in einer Umlaufbahn um die Erde empfangen. Als ein Ergebnis empfängt die Mobileinheit 10 mehrere Signale von dem Sender 16, von welchem keines direkte LOS-Signale sind. Signale von dem GPS-Satelliten 18 können sowohl LOS-Signale wie auch reflektierte Signale beinhalten.
Als ein Ergebnis von solchen Mehrwegsignalen sind die Ankunftszeitmessungen durch die Mobileinheit Fehlern ausgesetzt. Solche Fehler können in der Anwesenheit von Mehrwegesignale signifikant sein, wodurch es schwierig oder unmöglich ist, die FCC-Richtlinien mit Bezug auf Ortsgenauigkeit zu erreichen. Deshalb kann gesagt werden, dass es einen signifikanten Bedarf für ein System und ein Verfahren zum Verbessern von TOA-Messungen für mobile Ortungssysteme gibt. Die vorliegende Erfindung liefert dies und andere Vorteile, welche von der folgenden detaillierten Beschreibung und beigefügten Zeichnungen offensichtlich werden.
Die internationale Patenanmeldung mit Veröffentlichungsnummer WO 03/01699 beschreibt ein System und ein Verfahren für die Detektion und die Kompensation von Funksignal-Ankunftszeitfehlern, in welchen Korrelationspulse ansprechend auf die Detektion von Mehrfachübertragungen eines Referenzcodes von mehreren Sendern erzeugt werden. Das amerikanische Patent mit Nummer 6,198,765 beschreibt einen Spreizspektrumempfänger mit Mehrwegkorrektur.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in einem System und einem Verfahren für die Korrektur von Mehrwegfehlern in einer Telekommunikationseinrichtung ausgeführt. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel beinhaltet das System einen Sucher zum Analysieren von empfangenen Signalen und zum Bestimmen eines Korrelationssignals bei vorbestimmten Zeitpunkten. Der Sucher bestimmt einen maximalen Signalpegel an einem ausgewählten vorbestimmten Zeitpunkt. Ein Signalanalysierer erzeugt ein mathematisches Modell einer vorbestimmten Antwortfunktion unter Verwendung des maximalen Signalpegels und der Korrelationssignalpegel von vorbestimmten Zeitpunkten benachbart zu der ausgewählten Zeit. Der Signalanalysierer verwendet das mathematische Modell zum Bestimmen eines tatsächlichen Peakpegels und einer Pulsbreite, welche mit der vorbestimmten Antwortfunktion verbunden ist, und wendet einen Korrekturfaktor auf eine Ankunftszeit basierend auf der Pulsbreite an, um eine korrigierte Ankunftszeit zu erzeugen.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Pulsbreite bei einem Punkt auf dem mathematischen Model bestimmt, wo der Korrelationssignalpegel geringer ist als der aktuelle Peakpegel, und zwar um einen vorbestimmten Betrag. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel kann der Signalanalysierer dynamisch den vorbestimmten Betrag auswählen. Der Signalanalysierer kann den vorbestimmten Betrag basierend auf einem Signal-zu-Rausch-Verhältnis des empfangenen Signals auswählen.
In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel sind die Korrelationssignalpegel auf empfangenen Signalstärken der empfangenen Signale basiert. Der maximale Signalpegel und Korrelationssignalpegel von vorbestimmten Zeitpunkten benachbart zu der ausgewählten Zeit können verwendet werden, um Koeffizienten in dem mathematischen Model zu bestimmen. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel werden die Koeffizienten in dem mathematischen Model verwendet, um die Pulsbreite des mathematischen Models zu bestimmen. In einem Ausführungsbeispiel ist das mathematische Model eine mathematische Funktion zweiter Ordnung. In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das mathematische Model eine mathematische Funktion größer als eine Funktion zweiter Ordnung.
KURZE BESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHUNGEN
1 zeigt mehrere Empfangspfade zwischen Sendequellen und einer Mobileinheit.
2 ist ein funktionales Blockdiagramm eines Systems, welches die vorliegende Erfindung implementiert.
3 ist ein Wellenformdiagramm, welches das Korrelationssignal zeigt, welches durch das System von 2 in der Abwesenheit von Mehrwegeffekten erzeugt.
4 ist ein Wellenformdiagramm, welches ein Korrelationssignal zeigt, welches durch das System von 2 in der Anwesenheit von In-Phase Mehrwegsignalen zeigt.
5 ist ein Wellenformdiagramm, welches ein Korrelationssignal zeigt, welches durch das System von 2 in der Anwesenheit von Aus-der-Phase-Mehrwegsignalen erzeugt.
6 ist eine Wellenform, welche eine Modellierfunktion zeigt, welche durch die vorliegende Erfindung zur genaueren Bestimmung der Ankunftszeit verwendet wird.
7 ist ein Flussdiagramm, welches den Betrieb der Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung verwendet eine mathematische Modelliertechnik zum genaueren Bestimmen einer Ankunftszeit (TOR) des Signals, welches von einer Basistransceiverstation (BTS = base transceiver station) gesendet wird. 1 ist ein Diagramm, welches den Betrieb des drahtlosen Systems unter Verwendung von advanced forward link trilateration (AFLT) zeigt, und zwar zum Bestimmen des Orts der Mobileinheit. Wie in 1 gezeigt ist ist die Mobileinheit 10 innerhalb eines Bereichs einer Vielzahl von BTSs 12–16. Zum Erlauben von normaler Kommunikation, wie Sprachkommunikation, baut die Mobileinheit 10 Kommunikationsverbindungen mit den BTSs 12–16 jeweils auf. Die Information, welche in dem Prozess des Aufbauens der Kommunikationsverbindungen abgeleitet wird, kann verwendet werden, um den TOA anzuschätzen und wodurch der Ort der Mobileinheit 10 mit Bezug auf die BTSs 12–16 bestimmt wird. Jedoch resultieren die Mehrwegsignale in einer Alternierung des Korrelationspulses, welcher typischerweise innerhalb der Mobileinheit 10 erzeugt wird, und führt zu möglichen Fehlern in der Berechnung eines präzisen TOAs. Die TOR-Messung in der Anwesenheit von Mehrwegsignalen ist nicht notwendigerweise genau zum Bestimmen des genauen Orts der Mobileinheit 10. Die vorliegende Erfindung leitet genauere TOA-Daten ab, welche die Mehrwegsignale korrigieren oder kompensieren, und eine genauere Bestimmung des Orts der Mobileinheit 10 erlauben.
Die vorliegende Erfindung ist in einem System 100 ausgeführt, welches in dem funktionalen Blockdiagramm von 2 gezeigt ist. Das System 100 beinhaltet eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 102, welche den Betrieb des Systems steuert. Der Fachmann wird erkennen, dass die CPU 102 jegliche Verarbeitungseinrichtung beinhalten kann, welche zum Betreiben des Telekommunikationssystems in der Lage ist. Dies beinhaltet Mikroprozessoren, eingebaute Controller, anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise (ASICs = application specific integrated circuits), digitale Signalprozessoren (DSPs = digital signal processors), Zustandsmaschinen, dedizierte diskrete Hardware, und ähnliches. Die vorliegende Erfindung ist nicht durch die spezifische Hardwarekomponente eingeschränkt, welche ausgewählt ist zum Implementieren der CPU 102.
Das System beinhaltet auch bevorzugterweise einen Speicher 104, welcher sowohl Nur-Lese-Speicher (ROM = read-only memory) und Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM = random access memory) beinhaltet. Der Speicher 104 liefert auch Anweisungen und Daten zu der CPU 102. Ein Teil des Speichers 104 kann auch nichtflüchtigen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (NVRAM = non-volatile random access memory) beinhalten.
Das System 100, welches typischerweise in einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung wie einem zellularen Telefon ausgeführt ist, beinhaltet auch ein Gehäuse 106, welches einen Sender 108 und einen Empfänger 110 beinhaltet, um die Sendung und den Empfang von Daten, wie Audiokommunikationen, zwischen dem System 100 und einer entfernten Station, wie einer BTS (zum Beispiel die BTS 12 von 1) zu erlauben. Der Sender 108 und der Empfänger 110 können in einem Transceiver 112 kombiniert sein. Eine Antenne 114 ist an dem Gehäuse 106 angebracht und elektrisch mit dem Transceiver 112 verbunden. Der Betrieb des Senders 108, des Empfängers 110 und der Antenne 114 sind im Stand der Technik gut bekannt und müssen hierin nicht beschrieben werden, es sei denn dass es speziell um die vorliegende Erfindung geht.
In der Implementierung einer CDMA-Einrichtung beinhaltet das System ferner einen Sucher 116 zum Detektieren und Quantifizieren des Signalpegels, welcher durch den Empfänger 110 empfangen wird. Der Sucher 116 detektiert einen oder mehrere Parameter wie gesamte Energie, Pilotenergie pro Pseudorausch(PN = pseudo noise)-Chip, Leistungsspektraldichte, und andere Parameter, wie im Stand der Technik bekannt ist. Wie in größerer Detailliertheit beschrieben werden wird, führt der Sucher 116 eine Korrelationsanalyse zum Bestimmen der Ankunftszeit (TOA) von einem Ort, wie der BTS 12 (siehe 1) durch.
Der Sucher 116 führt eine Korrelationsanalyse zwischen einem Referenzsignal und einem empfangenen Signal durch, und erzeugt ein Korrelationsausgabesignal. Ein Signalanalysierer oder Modellierprozessor 120 analysiert die Korrelationssignale und verwendet ein mathematisches Model 122 zum Erzeugen von genauen TOA-Daten, welche Mehrwegeffekte kompensieren oder korrigieren.
Das System 100 beinhaltet einen Zeitgeber 124 zum Liefern von Systemzeitgebung, welcher verwendet wird, um Verzögerungszeiten in der Ankunft von Signalen von unterschiedlichen Quellen zu messen (zum Beispiel die BTSs 12–16 und der Satellit 18). Der Zeitgeber 124 kann eine allein stehende Einrichtung oder ein Teil der CPU 102 sein.
Die verschiedenen Komponenten des Systems 100 sind zusammen durch ein Bussystem 126 verbunden, welches einen Leistungsbus, einen Steuerungssignalbus, und einen Statussignalbus zusätzlich zu einem Datenbus beinhalten kann. Jedoch sind zum Zweck der Klarheit die verschiedenen Busse in 2 als das Bussystem 126 gezeigt.
Der Fachmann wird erkennen, dass das System 100, welches in 2 gezeigt ist, ein funktionales Blockdiagramm anstatt einer Liste von spezifischen Komponenten ist. Zum Beispiel können, obwohl der Sucher 116 und der Signalanalysierer 120 als zwei separate Blöcke innerhalb des Systems 100 gezeigt sind, diese tatsächlich in einer physikalischen Komponente wie einem digitalen Signalprozessor (DSP = digital signal processor) ausgeführt sein. Sie können auch als Programmcodes in dem Speicher 104 enthalten sein, wie Code, welcher durch die CPU 102 ausgeführt wird. Die gleichen Betrachtungen können auf andere Komponenten angewandt werden, welche in dem System 100 von 2 aufgelistet sind, wie der Zeitgeber 124.
Wenn eine BTS detektiert wird, ist die Ausgabe des Suchers 116 ein Puls, welcher als ein Korrelationspuls betrachtet werden kann. Der Korrelationspuls kann verwendet werden, um die Ankunftszeit des Signals von der BTS zu messen. Jedoch schränkt die Genauigkeit von solchen Ankunftszeitmessungen erheblich die Genauigkeit der Positionsbestimmung ein.
Der Betrieb der Komponenten, welche in dem System 100 von 2 gezeigt sind, wird mit Bezug auf die 3–5 beschrieben werden. 3 ist ein Wellenform-Zeitpunktsdiagramm, welches die Größenordnung eines typischen Korrelationspulses zeigt, welcher durch den Sucher 116 in der Abwesenheit von jeglichen Mehrwegeffekten erzeugt wird. Um beim korrekten Verstehen der vorliegenden Erfindung zu helfen wird eine kurze Beschreibung von TOA-Verarbeitung unter Verwendung von beispielsweise einer CDMA-Mobileinheit präsentiert werden. Eine Mobileinheit (zum Beispiel die Mobileinheit 10 in 1), welche das System 100 von 2 implementiert, ist ursprünglich einem Pseudorausch(PN = pseudo noise)-Code zugeordnet. Der PN-Code kann in dem Speicher 104 als lokale Referenz gespeichert sein. Wenn eine Basisstation (zum Beispiel die BTS 12) Daten zu der Mobileinheit 10 sendet, sendet die Basisstation den PN-Code. Das System 100 sucht kontinuierlich nach einer Korrelation zwischen der lokalen Referenz (das heißt der gespeicherte PN-Code) und gesendeten Daten (das heißt der gesendete PN-Code).
Wie im Stand der Technik gut bekannt ist, senden alle Sender (zum Beispiel die BTSs 12–16) den gleichen PN-Code, aber der Beginn der Sendung des PN-Codes von dem Sender in jeder BTS wird in der Zeit um einen präzis bekannten Versatz verzögert. Die Zeitversatze werden in Mehrfachen von 64 Chips gemessen. Wie der Fachmann erkennen wird, ist ein „Chip" ein einziges Stück von Daten in der PN-Sequenz. Weil die Daten mit einer bekannten Rate gesendet werden, können Chips als ein Mass von Zeit verwendet werden. Obwohl die vorliegende Beschreibung in tatsächlichen Zeiteinheiten charakterisiert werden kann, ist es angenehmer, sich auf die Zeit in Ausdrücken von Chips pro Teilen von Chips zu beziehen, weil das System 100 seine Analyse und Messungen in Ausdrücken von Chips durchführt.
Die PN-Versatze werden selektiv Sendern derart zugewiesen, dass die Versitze in einem geographischen Bereich soweit wie möglich ausgebreitet sind, um Interferenzen zwischen Sendern zu vermeiden. Die Sender (zum Beispiel die Sender in den BTSs 12–16 können durch gesendete Identifikationsdaten identifiziert werden, aber werden manchmal durch ihre PN-Versatzzeit bezeichnet. Zum Beispiel kann der Sender in BTS 12 als PN 320 identifiziert sein, um anzuzeigen, dass er den PN-Code mit einem Versatz von 320 Chips sendet. In dem vorliegenden Beispiel können die Sender 14 und 16 als PN 448 und PN 640 jeweils identifiziert sein, um die Versatzzeiten anzuzeigen, zu welchen jeder den PN-Code senden wird.
Es sei jedoch verstanden, dass unabhängig davon, wie die Sender benannt werden, der relative Versatz von jedem mit Bezug aufeinander von der Information aufgebaut werden kann, welche in den Signalen enthalten ist. Der Empfänger 110 (siehe 2) in der Mobileinheit 10 wird den PN von jedem der Sender in dem geographischen Gebiet detektieren (zum Beispiel die Sender in den BTSs 12–16).
Wenn der PN-Code von einer BTS gesendet wird (zum Beispiel der BTS 12) kann es eine Verzögerung aufgrund des PN-Versatzes geben, welcher jedem Sender zugeordnet ist. Zusätzlich gibt es eine Ausbreitungsverzögerung, welche anzeigend für einen Abstand zwischen dem Sender und der Mobileinheit 10 ist. Es ist diese Ausbreitungsverzögerung, welche durch das System 100 gemessen werden kann, um den Ort der Mobileinheit zu bestimmen. Zum Beispiel wird der Korrelationspuls von der BTS mit dem niedrigsten PN-Versatz bei der Mobileinheit 10 vor der Ankunft von Signalen von irgendwelchen anderen BTS ankommen. Das System 100 muß die TOA des ersten Signals genau bestimmen, und kann wahlfrei ihr einen Zeitversatz von null zuweisen. Nachfolgende Korrelationspulse von anderen BTSs und/oder Satelliten (zum Beispiel der Satellit 18) werden auch durch die Mobileinheit 10 detektiert, aber mit zusätzlichen Verzögerungen, welche ein Ergebnis des PN-Versatzes und der Ausbreitungsverzögerung sind. Die Verzögerung, welche dem PN-Versatz zugeordnet ist, ist präzise bekannt. Somit ist eine verbleibende Verzögerung Ausbreitungsverzögerung als ein Ergebnis des Abstands zwischen der BTS und der Mobileinheit 10 zuzüglich eines Fehlerfaktors aufgrund der Abwesenheit einer Sichtlinie zwischen der Netzwerkantenne und der Mobileinheit.
Wie der Fachmann erkennen kann wird ein geringfügiger Fehler in der Messung der korrekten TOA zu signifikanten Fehlern in dem Ortsbestimmungsprozess führen. Das bedeutet, dass geringfügige Fehler in der TOA, welche durch Mehrwegeffekte verursacht werden können, zu Fehlern in der AFLT-Berechnung führen. Das System 100 liefert eine Technik zum Kompensieren von Mehrwegeffekten und liefert somit eine genauere TOA. Der tatsächliche Prozess des Orts der Mobileinheit 10 unter Verwendung von Triangulation basierend auf der Verzögerung von TOA ist im Stand der Technik bekannt und muß hierin nicht in größerer Detailliertheit beschrieben werden. Jedoch soll es klar sein, dass jegliche Messung basierend auf TOA durch Fehler in der TOA beeinflusst werden wird. Mehrwegeffekte liefern eine signifikante Quelle von solchen Fehlern. Das System 100 verringert die Effekte von Mehrwegfehlern und liefert somit genauere TOA-Bestimmung.
Der Sucher 116 versetzt die gespeicherte Referenz, bis eine Korrelation zwischen der gespeicherten Referenz und den gesendeten Daten detektiert wird. Der Grad von Versatz der gespeicherten Referenz wird ausgewählt zum Optimieren der Aquisitionsrate und zum Liefern von ausreichender Syn chronisation zwischen der drahtlosen Einrichtung 10 und einer bestimmten BTS (zum Beispiel die BTS 12 von 1). Dies ist in der Wellenform von 3 gezeigt. In dem in 3 gezeigten Beispiel sind keine Mehrwegeffekte vorhanden und eine Korrelationswellenform 140 hat einen maximalen Wert bei Chip 0.
Eine Anzahl von unterschiedlichen Messgrößen, wie Gesamtenergie, Pilotenergie Pro PN-Chip oder Leistungsspektraldichte, können als der Korrelationswert verwendet werden. Ein gemeinhin verwendetes Mass ist einfach die empfangene Signalstärke, so wie sie durch den empfangenen Signalstärkeindex (RSSI = received signal strenght index) angezeigt werden kann. Der Fachmann wird erkennen, dass der Sucher 116 (siehe 1) numerische Werte bezüglich der Korrelation zwischen dem gespeicherten PN-Code und dem gesendeten PN-Code erzeugt. Die Wellenform 140 resultiert aus dem Auftragen der Korrelationswerte von dem Sucher bei unterschiedlichen Chipwerten.
Die Wellenform von 3 zeit eine Sample-Korrelationsausgabe, welche durch den Sucher 116 (siehe 2) von einer einzigen BTS (zum Beispiel die BTS 12) in der Abwesenheit von irgendwelchen Mehrwegsignalen erzeugt wird. Der Sucher 116 versetzt die Referenzdaten (zum Beispiel die gespeicherte PN) um einen halben Chip zu der Zeit, bis er eine Korrelation zwischen den Referenzdaten und den empfangenen Daten detektiert.
Die Daten, welche von dem Sender 12 gesendet werden, beinhalten auch Identifikationsdaten wie solche, dass die Mobileinheit 10, welche das System 100 implementiert, den Sender 12 als die Quelle des detektierten Korrelationssignals identifizieren kann. Zusätzlich zu dem Sender 12 wird die Mobileinheit 10, welche das System 100 implementiert, Daten von den Sendern 14–16 empfangen.
Zusätzlich kann die Mobileinheit 10, welche das System 100 implementiert, Pulse von zusätzlichen Basisstationssendern (nicht gezeigt) oder von Satelli ten unter Verwendung von Global Positioning System(GPS)-Signalen empfangen (zum Beispiel der Satellit 18). Wie im Stand der Technik bekannt ist verwendet GPS auch Ankunftszeitdaten, um den Ort der Mobileinheit 10 zu bestimmen. In dem exemplarischen Ausführungsbeispiel bestimmt die Mobileinheit 10 Ankunftszeitdaten von vier oder mehr unterschiedlichen Sendern. In der Abwesenheit von irgendwelchen Mehrwegeffekten liefert der Puls, welcher in der Wellenform von 3 gezeigt ist, ein relativ genaues Mass der Ankunftszeit, und kann somit zusammen mit Korrelationspulsen von anderen BTSs oder Satelliten zum genauen Bestimmen des Orts der Mobileinheit 10 verwendet werden.
Leider sind Mehrwegeffekte in den meisten TOA-Messungen vorhanden. Obwohl Satellitensignale unter Verwendung von GPS-Ortungstechnologie dazu tendieren, weniger Mehrwegeffekte zu haben, sind diese Effekte immer noch vorhanden. Mehrwegeffekte von GPS-Satelliten (zum Beispiel der GPS-Satellit 18) sind insbesondere in städtischen Gebieten vorhanden, wo Gebäude und andere von Menschen hergestellte Strukturen mit dem GPS-Signal interferieren. Terrestrische Systeme, wie die Sender 12–16 (siehe 1) werden auch durch von Menschen hergestellte Strukturen derart beeinflusst, dass Signale abgelenkt und/oder reflektiert werden. Als ein Ergebnis empfängt die Mobileinheit 10 mehrere dicht beabstandete Bilder des gleichen Signals. Das System 100 ist zum Abschätzen des Fehlers in der Lage, welcher von solchen Mehrwegeffekten resultiert. Diese Mehrwegeffekte können „kurze Mehrwegeffekte" benannt werden, weil die mehreren Signale im Allgemeinen nur um einen kurzen Zeitbetrag verzögert werden und bei der Antenne 114 (siehe 2) des Systems 100 derart ankommen können, dass die jeweiligen Ankunftszeiten zu nahe sind, um unterschiedliche Peaks in der gesamten Korrelationsfunktion zu erzeugen. Das bedeutet, dass die Signale innerhalb einer solch kurzen Zeitperiode ankommen, dass die Ausgabe von dem Sucher 116 ein gestörter Puls ist, welcher von den Oberlappeffekten der mehreren detektierten Signale resultiert.
In dem vorherigen Beispiel, welches mit Bezug auf die Wellenform von 3 diskutiert wurde, empfängt die Mobileinheit 10 ein einziges Signal von dem Sender 12 ohne Mehrwegsignale. Der Effekt der Mehrwegsignale ist in der Wellenform von 4 gezeigt, wo der Sucher 116 einen Korrelationswert zeigt, welcher aus zwei Signalen 142 und 144 resultiert, welche in-Phase sind und bei der Mobileinheit 10 innerhalb von einem Chip voneinander ankommen. Die additiven Effekte der zwei In-Phase Signale sind in einer Wellenform 146 gezeigt, welche einen einzigen Peak mit einer Größe höher als normal hat, und mit einer wesentlich breiteren Pulsbreite als ein Ergebnis von Mehrwegempfang des gleichen Signals innerhalb einer kurzen Zeitperiode. Anstatt eines relativ schmalen Pulses bei 0,0 Chips, wie in der Wellenform von 3 gezeigt ist, erzeugt der Sucher 116 einen breiten Puls, welcher bei ungefähr 0,5 Chips zentriert ist. Dieser Fehler macht es schwierig, den TOA exakt zu bestimmen, weil Systeme ausgebildet sind, um das Peak-Signal zu detektieren. Somit verursachen die Mehrwegeffekte eine Verbreiterung des Korrelationspulses mit dem resultierenden Fehler in dem wahren TOA.
Die Wellenform von 5 zeigt die Ausgabe, welche durch den Sucher 116 erzeugt wird (siehe 2), und von 2 Signalen 146 und 148 resultiert, welche Aus-der-Phase sind und bei der Mobileinheit 10 innerhalb von einem Chip voneinander ankommen. Die additiven Effekte der zwei In-Phase-Signale ist eine Wellenform 150, welche zwei Peaks 152 und 154 jeweils hat. Die Peaks 152 und 154 haben eine Größe, welche etwas höher ist als normal und eine Pulsbreite, welche schmäler ist als normal. Anstatt eines einzigen Pulses bei 0,0 Chips wie in der Wellenform von 3 gezeigt ist, erzeugt jeweils der Sucher 116 zwei schmale Pulse mit Peaks 152 und 154 bei ungefähr –0,25 Chips und +1,25 Chips. Der Fehler macht es schwierig, TOA exakt zu bestimmen.
Es sei erwähnt, dass die Effekte, welche in den Wellenformen von 4 und 5 gezeigt sind, nur illustrativ sind. Viele Mehrwegeffekte können zu mehr Signalen führen, welche In-Phase und Aus-der-Phase bei der Antenne 114 derart ankommen (siehe 2), dass der Sucher 116 mehrere Peaks erzeugt, welche einem einzigen Signal zugeordnet sind. Die vorliegende Erfindung liefert mindestens teilweise Kompensation für die Fehler, welche von Mehrwegeffekten resultieren. Das Kompensationssystem, welches hierin beschrieben ist, ist nicht auf die Wellenformgeometrien oder zusätzliche Verzögerungszeiten, welche in 3 und 4 gezeigt sind, eingeschränkt.
Das System 100 verwendet das mathematische Modell 122 zum Simulieren der allgemeinen Kurve der Korrelationsantwortfunktion. Die Form der Kurve und der tatsächliche Peak und Pulsbreite können einfach unter Verwendung einer relativ niedrigen Anzahl von Samplepunkten bestimmt werden. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird die Antwortfunktion durch eine einfache quadratische Funktion modelliert, welche folgende Form hat: y(x) = ax2 + bx + c (1)wobei y(x) dem Korrelationsausgabewert (zum Beispiel RSSI) als eine Funktion von x gleicht, x gleicht einem Chipwert und a, b und c sind Koeffizienten. Die Koeffizienten a, b und c können einfach unter Verwendung der Korrelationswerte bei drei Samplepunkten bestimmt werden. Der erste Samplepunkt ist ein Chipwert, bei welchem der maximale Signalpegel detektiert wurde. Dies wird manchmal als der „zeitgenaue" bzw. an-time Energiewert bezeichnet und kann mathematisch mit Bezug auf Gleichung (2) wie oben als y(0) bezeichnet werden. Die zwei verbleibenden Werte sind die Korrelationswerte bei benachbarten Samplepunkten. In dem obigen Beispiel, in welchem der Sucher 116 bei 1/2–Chip erhöht, werden der Korrelationswert bei 1/2–Chip vor dem zeitgenauen Wert und 1/2–Chip nach dem zeitgenauen Wert verwendet, um die Koeffizienten a, b und c zu bestimmen. Diese können als der „frühe" Energiewert und ein „später" Energiewert bezeichnet werden und werden mit Bezug auf Zeichnung (1) wie oben als y(–0,5) und y(0,5) jeweils bezeichnet.
Die Koeffizienten a, b und c können einfach unter Verwendung des folgenden bestimmt werden: a = 2y(0,5) + 2y(–0,5) – 4y(0) (2); b = y(0,5) – y(–0,5) (3);und c = y(0) (4).
Die Modellierung der Antwortfunktion durch die quadratische Gleichung erlaubt eine genaue Bestimmung des tatsächlichen Peakorts und die einfache Berechnung der Pulsbreite. Mit Bezug auf den tatsächlichen Peakort zeigt 3 die Antwortfunktion von dem Sucher 116 (siehe 2) als präzise bei 0 Chips angeordnet. Jedoch wird der Fachmann erkennen, dass der Sucher 116 den gespeicherten PN-Code in Ein-Halb-Chiperhöhungen versetzt. Somit ist die Auflösung des Suchers plus oder minus Ein-Viertel-Chip. Somit kann der tatsächliche Peakort so viel wie ein viertel Chip entfernt von dem Ort sein, welcher durch den Sucher 116 bestimmt wurde. Jedoch kann der Signalanalysierer 120 genau den tatsächlichen Peakort unter Verwendung der Koeffizienten a, b und c bestimmen. Sobald der tatsächliche Peakort bestimmt wurde, führt der Signalanalysierer eine Bestimmung der tatsächlichen Pulsbreite unter Verwendung des mathematischen Models 122 durch. Die Wellenform von 6 zeigt die Modellierung der Antwortfunktion durch die quadratische Gleichung, in welcher der maximale Korrelationswert (zum Beispiel RSSI) bei Chip 0 detektiert wurde, und ist durch ein Bezugszeichen 160 angezeigt. Der Korrelationswert für den frühen Energiewert (das heißt bei –0,5 Chips) ist durch ein Bezugszeichen 162 angezeigt, während der Korrelationswert des späten Energiewerts (zum Beispiel bei Chip 0,5 durch ein Bezugszeichen 164 angezeigt ist. Die Korrelationswerte bei den Punkten 160–164 können in Gleichungen (2) bis (4) oben eingesetzt werden, um die Werte für die Koeffizienten a, b, c zu bestimmen. Bei Betrachtung der Wellenform von 5 ist es möglich, zu bestimmen, dass der Peakwert irgendwo zwischen Chip 0 und 0,25 ist. Jedoch ist es möglich, den exakten Ort des Peaks unter Verwendung von einfacher Mathematik zu bestimmen. Gleichung (2) ist eine einfache quadratische Gleichung, deren Ableitung folgendermaßen ausgedrückt werden kann: y'(x) = 2ax + b (5).
Die Steigung der Gleichung ist gleich null bei dem Peak. Durch Setzen von Gleichung (5) auf null können wir nach x auflösen, und finden folgendes heraus: x = –b2a (6).
Somit kann der Peakwert einfach durch Berechnen der Koeffizienten a und b bestimmt werden.
Um die Pulsbreite zu bestimmen, ist es möglich, Gleichung (1) auf die folgende Art und Weise umzuschreiben: y(x) = A(x – x0)2 + B (7).
Die Kurve, welche durch Gleichung (7) repräsentiert ist, ist auch eine Parabel, deren maximaler Punkt folgendermaßen ist: Y(x0) = B (8).
Von der Gleichung ist es einfach zu erkennen, dass A = a ist, und dass die Peakposition folgendermaßen ausgedrückt werden kann: B = c – b²4a (9).
Das System 100 erlaubt, dass die Pulsbreite einfach durch Berechnen des Punkts bestimmt wird, bei welchem die Parabel δ mal von dem Maximalwert abgefallen ist. Der Punkt kann in linearem oder logarithmischen Raum berechnet werden. Wenn der Wert im log-Raum berechnet wird, wird die Pulsbreite bei einem Punkt bestimmt, welcher δ Dezibels (dB) unter dem Maximalwert ist. Der unten stehende Satz von Gleichungen zeigt die Lösung im linearen Raum:
Der Ausdruck δ wird verwendet, um den Betrag von Abfall in der Parabel von dem Peakpunkt (das heißt der Punkt x₀) zu bezeichnen. Das System 100 verändert dynamisch den Faktor δ zum Aufnehmen einer Erhöhung oder Verringerung des Signal-zu-Rausch-Verhältnisses (SNR). Zum Beispiel kann in einem Ausführungsbeispiel das System 100 δ auswählen, so dass es einen Wert von 10 hat. Das bedeutet, dass die Pulsbreite von einem Punkt auf der Parabel bestimmt wird, wo der Wert von dem Peak um einen Faktor von 10 abgefallen ist. Jedoch kann in der Anwesenheit von Rauschen (zum Beispiel ein verringertes SNR) der Wert δ verringert werden, um die Tatsache zu kompensieren, dass der Peak nicht so hoch sein kann wie in der Anwesenheit von Rauschen. Alternativ kann der Faktor δ in einer Situation mit niedrigem Rauschen (das heißt erhöhtes SNR) erhöht werden, um der Tatsache Rechung zu tragen, dass der Puls in der Abwesenheit von Rauschen ausgeprägter sein kann. Somit erlaubt das System 100 vorteilhafterweise, dass der Faktor δ dynamisch verändert wird, um zuverlässigere Bestimmung der Pulsbreite vorzusehen.
Mehrere Simulationsstudien haben gezeigt, dass die Peakbreite des Mehrwegsignals entweder größer (wenn die individuellen Peaks In-Phase sind, wie in 4 gezeigt ist) oder kleiner (wenn die individuellen Peaks aus-der-Phase sind, wie in 5 gezeigt ist) als der normale Korrelationspuls sind, welcher in 3 gezeigt ist.
Der Signalanalysierer 120 (siehe 2) berechnet die Pulsbreite auf die oben beschriebene Art und Weise. Basierend auf der Pulsbreite ist es möglich zu bestimmen, ob das empfangene Signal ein normales Signal oder ein Mehrwegsignal ist. Ferner ist es nötig zu bestimmen, ob das Mehrwegsignal aus In-Phase-Mehrwegsignalen resultiert, wie in 4 gezeigt ist, oder Aus-der-Phase-Mehrwegsignalen, wie in 5 gezeigt ist.

Sobald der Signalanalysierer 120 den Typ und Grad von Mehrwegsignal bestimmt hat, kann ein Korrekturfaktor zu dem Peakort hinzugefügt werden, um die Mehrwegsignale zu kompensieren, und eine genauere TOA-Bestimmung durchzuführen. Tabelle 1 unten stehend wird verwendet, um Korrekturfaktoren zum Kompensieren von Mehrwegsignalen vorzusehen. Tabelle 1

normal/Mehrweg-Fall	Anpassungsbetrag
normal/Mehrweg-Fall	Individuelle Pfade In-Phase	Individuelle Pfade Aus-der-Phase
Normalpfad	0	0
2 Pfade ¼ Chip getrennt	–1/8	1/8
2 Pfade ½ Chip getrennt	–1/4	1/4
2 Pfade 1 Chip getrennt	–1/2	1/2

Der Signalanalysierer 120 addiert oder subtrahiert Chips oder Teile von Chips zu dem Ort des Peakwerts (das heißt der Punkt x₀) zum Kompensieren von Mehrwegeffekten. Wie in Tabelle 1 gezeigt ist subtrahiert der Signalanalysierer inkrementelle Chipbeträge für In-Phase Mehrwegsignale und addiert zusätzliche Beträge für aus-der-Phase Mehrwegsignale. Wie der Fachmann erkennen kann resultieren die genaueren TOA-Signale, welche durch das System 100 geliefert werden, in einer genaueren Ortsbestimmung für die Mobileinheit 10.
Unter derzeitigen Telekommunikationsstandards wie IS-801, der CDMA-Standard zur Positionsbestimmung, kann die Mobileinheit 10 dazu in der Lage sein, Berechnungen unter Verwendung von TOA-Daten zum Bestimmen ihres Orts durchzuführen. Jedoch kann der Ort der Mobileinheit 10 ebenso durch Teile der festen Infrastruktur bestimmt werden. In diesem Ausführungsbeispiel sendet die Mobileinheit Identifikationsdaten und Verzögerungsmessungsdaten zu einem entfernten Ort, wie die BTS 14. Eine Positionsbestimmungseinheit (PDE = position determining entity), welche der BTS 14 zugeordnet ist, führt die Berechnungen durch und bestimmt den Ort der Mobileinheit 10 basierend auf den bekannten Orten der verschiedenen Sender und den Verzögerungsdaten, welche von jedem Sender gemessen werden.
Wie vorher stehend erwähnt kann die PDE innerhalb der Mobileinheit 10 selbst eingebaut sein, und zwar unter der Voraussetzung, dass der Mobileinheit der präzise Ort der verschiedenen Sender gegeben wird. Unter derzeitigen Telekommunikationsstandards wird diese Information nicht zu der Mobileinheit geliefert, aber wird zu den verschiedenen Basisstationen geliefert. Wenn die PDE der Basisstation (zum Beispiel die BTS 12) zugeordnet ist, sendet die Mobileinheit die detektierten PN-Nummern und Verzögerungszeiten zu der PDE, welche der BTS 12 zugeordnet ist. Die Verzögerungszeiten können die gemessenen Verzögerungszeiten und Korrekturfaktoren beinhalten, oder können nur die korrigierten Verzögerungszeiten beinhalten. In einem noch anderen alternativen Ausführungsbeispiel kann das System 100 die gemessenen Pulsbreiten zu der PDE senden, welche ihm zugeordnet ist, und zwar beispielhaft zu der BTS 12, um die Berechnung von Korrekturfaktoren innerhalb der PDE zu erlauben. Die vorliegende Erfindung ist nicht durch den Ort eingeschränkt, bei welchem die Korrekturfaktoren berechnet und auf die gemessenen Verzögerungszeiten angewandt werden, noch ist sie durch den Ort der PDE eingeschränkt.
In den meisten Anwendungen ist das Modell zweiter Ordnung von Gleichung (1) im Allgemeinen zufrieden stellend zur Bestimmung der TOA in der Anwesenheit von Mehrwegsignalen, und liefert einen akzeptabeln Grad von Genauigkeit in der Bestimmung der Position der Mobileinheit 10 (siehe 1) unter Verwendung von konventionellen AFLT-Techniken. Wenn jedoch größere Genauigkeit gewünscht wird ist es möglich, ein mathematisches Modell höherer Ordnung zum Simulieren der Korrelationsantwortfunktion zu verwenden. Zum Beispiel kann eine Gleichung dritter Ordnung näher die gewünschte Funktion modellieren. Der Fachmann wird erkennen, dass Funktionen hoher Ordnung eine größere Anzahl von Samplepunkten erfordern werden, um die Koeffizienten zu bestimmen. Jedoch kann die mathematische Modellierung der Antwortfunktion immer noch effizient durch die vorliegende Erfindung durchgeführt werden. Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung können auf dritte Ordnung generalisiert werden, oder irgendein Model höherer Ordnung. Die Funktion zweiter Ordnung wird als ein Kompromiss zwischen Genauigkeit und Verarbeitungszeit ausgewählt. Es sei erwähnt, dass in dem Fall einer quadratischen Gleichung, die drei berechneten Datenpunkte (das heißt der frühe Energiewert, der zeitgenaue Energiewert, und der späte Energiewert) alle die tatsächliche Antwortfunktion schneiden, und somit einen akzeptablen Grad von Genauigkeit in der Bestimmung des präzisen Orts des Peaks und der Pulsbreite liefern.
Der Betrieb des Systems 100 ist in dem Flussdiagramm von 7 gezeigt, wo bei einem Start 200 die Mobileinheit 10 angeschaltet ist. In Schritt 202 detektiert das System 100 den Korrelationspuls und berechnet einen Korrelationswert. Wie im Stand der Technik bekannt ist kann der Korrelationswert durch viele unterschiedliche Typen von Messungen angezeigt sein, wie Gesamtenergie, Pilotenergie pro PN-Chip, RSSI oder ähnliches. Die Mobileinheit 10 vergleicht einen gespeicherten PN-Code mit einem PN-Code, welcher durch den Empfänger 110 empfangen wird (siehe 2). Wenn die PN Codes passen, wird ein relativ hoher Korrelationswert in Schritt 202 berechnet.
In Schritt 204 bestimmt das System 100 das SNR auf konventionelle Art und Weise. Zum Beispiel kann der Peakkorrelationswert mit dem Hintergrundrauschboden zum Bestimmen des SNR verglichen werden.
In Schritt 206 wählt das System 100 einen Wert für den Parameter δ basierend auf beispielsweise dem in Schritt 204 berechneten SNR aus. Der Faktor δ kann unter Verwendung von anderen Faktoren wie die Gesamtenergie, Pilotenergie pro Pseudorausch(PN)-Chip, Leistungsspektraldichte, und anderen Parametern, wie im Stand der Technik bekannt ist, berechnet werden.
In Schritt 208 berechnet der Signalanalysierer 120 (siehe 2) Koeffizienten, welche dem mathematischen Modell zugeordnet sind. In dem Beispiel, in welchem eine quadratische Gleichung zum Modellieren der Antwortfunktion verwendet wird, werden das Peakenergiesignal, welches durch den Sucher 116 bestimmt ist, und der frühe Energiewert und der späte Energiewert verwendet, um die Koeffizienten zu bestimmen. In Schritt 210 bestimmt der Signalanalysierer 120 den tatsächlichen Peakort.
In Schritt 212 bestimmt der Signalanalysierer die Pulsbreite für den ausgewählten Wert von δ. Das bedeutet, dass der Signalanalysierer 120 die berechneten Koeffizienten und den ausgewählten Wert für δ zum Bestimmen der Pulsbreite verwendet. In Schritt 214 bestimmt der Signalanalysierer 120 den Mehrwegtyp. Zum Beispiel kann der Signalanalysierer bestimmen, dass das Mehrwegsignal von In-Phase Mehrwegsignalen resultiert, welche einen halben Chip getrennt sind. In Schritt 216 wendet der Signalanalysierer den geeigneten Korrekturfaktor unter Verwendung von beispielsweise den Daten an, welche in Tabelle 1 gegeben werden. In dem oben diskutierten Beispiel subtrahiert der Signalanalysierer einen viertel Chip von der berechneten TOA zum Kompensieren der Mehrwegeffekte. Der Prozess endet bei 218, wobei das System 100 Mehrwegeffekte kompensiert hat und eine genauere TOA liefert.
Der Fachmann wird erkennen, dass der oben beschriebene Prozess verwendet wird, um Mehrwegeffekte von einer Basisstation oder einem Satelliten (zum Beispiel die BTS 12) zu korrigieren. Der gleiche Prozess wird auf die Korrelationssignale von anderen BTSs (zum Beispiel die BTS 14–16) oder Signalen von einem GPS Satelliten (zum Beispiel Satellit 18) angewandt. Somit liefert das System 100 Kompensation für Mehrwegeffekte von irgendeiner BTS oder Satelliten, und liefert genauere TOA-Daten. Auf der Basis der korrigierten TOA-Daten kann eine genauere Ortsbestimmung durchgeführt werden. Die tatsächliche Berechnung des Orts basierend auf TOA-Daten ist im Stand der Technik bekannt und muß hierin nicht beschrieben werden. Jedoch folgt es, dass die genaueren TOA-Daten, welche durch das System 100 geliefert werden, zu einer genaueren Berechnung des Orts der Mobileinheit 10 führen. Solche erhöhte Genauigkeit kann kritisch in der Ortung der Mobileinheit 10 sein, wenn Notfalldienste durch den Benutzer angefordert werden.
Obwohl das System 100 mit Bezug auf zwei Mehrwegsignale beschrieben wurde, können die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auf drei oder mehr Mehrwegsignale angewandt werden. Alternativ kann das System 100 angemessen die Effekte von drei oder mehr Mehrwegsignalen unter Verwendung des oben beschriebenen Systems modellieren. Die resultierende Erhöhung der TOA-Daten-Genauigkeit liefert eine genauere Bestimmung des Orts der Mobileinheit 10.
Es sei verstanden, dass obwohl verschiedene Ausführungsbeispiele und Vorteile der vorliegenden Erfindung in der vorherigen Beschreibung gegeben wurden, die obige Offenbarung nur illustrativ ist, und Veränderungen im Detail durchgeführt werden können, welche innerhalb der breiten Prinzipien der Erfindung bleiben. Deshalb soll die vorliegende Erfindung nur durch die angefügten Ansprüche eingeschränkt sein.25381

Claims

Ein System (100) zum Korrigieren von Mehrwege-Fehlern in einer Telekommunikationsvorrichtung, wobei das System Folgendes aufweist: Mittel (116) zum Analysieren von empfangenen Signalen, um einen Korrelationssignalpegel zu vorbestimmten Zeitpunkten zu bestimmen; Mittel (116) zum Bestimmen eines maximalen Signalpegels zu einem ausgewählten Zeitpunkt der vorbestimmten Zeitpunkte; und Analysemittel (120) zum Generieren eines mathematischen Modells (122) einer vorbestimmten Antwort- bzw. Ansprechfunktion unter Verwendung des Maximalsignalpegels und Korrelationssignalpegeln von vorbestimmten Zeitpunkten benachbart zu der ausgewählten Zeit, wobei die Analysemittel das mathematische Modell verwenden zum Bestimmen einer tatsächlichen Spitzen bzw. Peakposition und einer Pulsbreite, die der vorbestimmten Ansprechfunktion zugeordnet ist und Anlegen eines Korrekturfaktors an einen Ankunftszeitpunkt basierend auf der Pulsbreite um eine korrigierte Ankunftszeit zu generieren.
System nach Anspruch 1, wobei die Mittel zum Analysieren ein Suchelement (116) sind, wobei das Suchelement weiterhin die Mittel zum Bestimmen aufweist, und die Analysemittel (120) ein Signalanalysierer sind.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Analysemittel (120) die Pulsbreite zu einem Zeitpunkt bestimmt, bei dem der Korrelationssignalpegel geringer ist als der tatsächliche Spitzenpegel und zwar um einen vorbestimmten Betrag.
System nach Anspruch 3, wobei die Analysemittel (120) dynamisch den vorbestimmten Betrag auswählen.
System nach Anspruch 3, wobei die Analysemittel (120) den vorbestimmten Betrag basierend auf einem Signal-zu-Rausch-Verhältnis des empfangenen Signals auswählen.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Korrelationssignalpegel auf einer empfangenen Signalstärke der empfangenen Signale basiert werden.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Analysemittel eine mathematische Funktion zweiter Ordnung als das mathematisches Modell (122) verwenden.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Analysemittel (120) ein mathematisches Modell (122) größer als eine zweite Ordnung verwenden.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Maximalsignalpegel und Korrelationssignalpegel von vorbestimmten Zeitpunkten benachbart zu der ausgewählten Zeit verwendet werden, um die Koeffizienten in dem mathematischen Modell zu bestimmen.
System nach Anspruch 9, wobei die Koeffizienten in dem mathematischen Modell verwendet werden, um die Pulsbreite des mathematischen Modells zu bestimmen.
System nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das mathematische Modell eine mathematische Funktion ist, die größer ist als eine zweite Ordnung, wobei der Maximalsignalpegel und Korrelationssignalpegel von vorbestimmten Zeitpunkten benachbart zu der ausgewählten Zeit verwendet werden, um Koeffizienten in dem mathematischen Modell zu bestimmen.
Ein Verfahren zum Korrigieren von Mehrwegefehlern in einer Telekommunikationsvorrichtung, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Analysieren (202) von empfangenen Signalen, um einen Korrelationssignalpegel zu vorbestimmten Zeitpunkten zu bestimmen; Bestimmen eines maximalen Signalpegels zu einem ausgewählten Zeitpunkt aus den vorbestimmten Zeitpunkten; Generieren (208) eines mathematischen Modells (122) einer vorbestimmen Ansprechfunktion unter Verwendung des Maximalsignalpegels und Korrelationssignalpegeln von vorbestimmten Zeitpunkten benachbart zu der ausgewählten Zeit; und Verwendung (210, 212) des mathematischen Modells zum Bestimmen einer tatsächlichen Spitzenposition und einer Pulsbreite, die der vorbestimmten Ansprechfunktion zugeordnet ist bzw. sind, und Anwenden (216) eines Korrekturfaktors auf eine Ankunftszeit basierend auf der Pulsbreite um eine korrigierte Ankunftszeit zu generieren.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Bestimmen (212) der Pulsbreite die Pulsbreite an einem Punkt bestimmt, wo der Korrelationssignalpegel geringer ist als der tatsächliche Spitzenpegel und zwar um einen vorbestimmten Betrag.
Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin das dynamische Auswählen (206) des vorbestimmten Betrags aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin das Auswählen (206) des vorbestimmten Betrags basierend auf einem Signal-zu-Rausch-Verhältnis des empfangenen Signals aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Korrelationssignalpegel auf der empfangenen Signalstärke der empfangenen Signale basiert werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das mathematische Modell (122) eine mathematische Funktion zweiter Ordnung ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das mathematische Modell (122) ein mathematisches Modell größer als eine zweite Ordnung ist.