СПОСОБ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ АБОНЕНТА В СИСТЕМАХ ОБСЛУЖИВАНИЯ В ЗАКРЫТЫХ КОНСТРУКЦИЯХ Российский патент 2012 года по МПК H04W64/00 

В настоящее время существует несколько способов и устройств, обеспечивающих слежение за мобильными устройствами. Слежение позволяет в реальном времени определять местоположение устройства, находящегося в условиях открытого пространства. Например, местоположение устройства и абонента может определяться с помощью устройства глобальной системы определения местоположения с внешней поддержкой (AGPS, от английского - assisted global positioning system) или устройства, использующего метод триангуляции/трилатерации. Устройством может являться автономная система GPS, или система слежения может быть встроена в мобильную станцию, персональный цифровой ассистент (PDA), портативный компьютер и т.д. Для удобства в тексте описания предполагается, что "устройство" представляет собой мобильную станцию, но не ограничено ей.

В условия закрытой конструкции, такого как большое офисное здание, определение местоположения мобильной станции является более затруднительным, поскольку мобильной станцией могут не приниматься сигналы определения местоположения, например сигналы GPS. Кроме того, если обслуживание сотовой связью внутри здания обеспечивается находящимися на открытом пространстве базовыми станциями, из-за сложных условий распространения сигналов внутри здания снижается точность метода триангуляции/трилатерации. Помимо этого, если обслуживание сотовой связью внутри здания обеспечивается распределенной системой антенн (РСА или DAS, от английского - distributed antenna system), задержка в РСА может искажать результаты метода триангуляции/трилатерации и вызывать существенные погрешности.

В настоящем изобретении предложен способ определения местоположения мобильной станции, включающий создание множества пакетов данных, каждый из которых содержит множество кодированных сигналов сотовой связи;

передачу множества пакетов данных по сети передачи данных, связанной с по меньшей мере одним сектором, обслуживаемом множеством приемопередатчиков; ввод, посредством каждого из множества приемопередатчиков, уникальной задержки к показаниям буфера, связанного с каждым из приемопередатчиков, обеспечивающей задержку передач на подтверждение приема, связанных с каждым из приемопередатчиков;

осуществление широковещательной беспроводной передачи пакетов данных посредством по меньшей мере одного из множества приемопередатчиков; и определение местоположения мобильной станции на основании принимаемых многолучевых сигналов, соответствующих ответам мобильной станции на широковещательную передачу по меньшей мере одного из множества пакетов данных и характерным признакам задержки мобильной станции, связанных с уникальной задержкой.

В частных вариантах осуществления способа местоположение мобильной станции определяется путем идентификации одного преобладающего сигнала из принимаемых многолучевых сигналов.

Каждый приемопередатчик вводит уникальную задержку относительно передачи по нисходящему каналу, адресованной мобильной станции, или передачи по восходящему каналу от мобильной станции, и определяют, что мобильной станцией, расположенной ближе всего к приемопередатчику, является мобильная станция, имеющая задержку, соответствующую одному преобладающему сигналу из принимаемых многолучевых сигналов. И каждый приемопередатчик осуществляет уникальную задержку при широковещательной передаче множества пакетов данных относительно друг друга. Или каждый приемопередатчик осуществляет уникальную задержку при формировании ответа для передачи от мобильной станции по восходящему каналу. Может также осуществляться дополнительное уточнение установленного местоположения мобильной станции на основании мощности принимаемых многолучевых сигналов.

В настоящем изобретении также предлагается способ определения местоположения мобильной станции, включающий создание множества пакетов данных, каждый из которых содержит множество кодированных сигналов сотовой связи; передачу множества пакетов данных по сети передачи данных, связанной с по меньшей мере одним сектором, обслуживаемым множеством приемопередатчиков, ввод, посредством каждого из множества приемопередатчиков, уникальной задержки к показаниям буфера, связанного с каждым из приемопередатчиков, обеспечивающей задержку передач на подтверждение приема, связанных с каждым из приемопередатчиков;

осуществление широковещательной беспроводной передачи множества пакетов данных посредством по меньшей мере одного из множества приемопередатчиков; осуществление широковещательной передачи "маячных" пилот-сигналов (также называемых "сигнал-маяк" или "beacon-сигнал") от каждого из множества приемопередатчиков, так что по меньшей мере два из множества приемопередатчиков передают различные маячные пилот-сигналы; и определение местоположения мобильной станции на основании маячных пилот-сигналов, о приёме которых сообщает мобильная станция, и характерным признакам задержки мобильной станции, связанных с уникальной задержкой.

Различные маячные пилот-сигналы могут иметь различные сдвиги псевдошума или различные коды скремблирования. В частности, приемопередатчики из множества приемопередатчиков, осуществляющих широковещательную передачу одинаковых маячных пилот-сигналов, передают их с различными фазами. Могут также дополнительно приниматься указания о принимаемой мощности маячных пилот-сигналов, принимаемых мобильной станцией, и осуществляться определение местоположения мобильной станции на основании указаний о принимаемой мощности сигналов.

Настоящее изобретение будет более полно понятно из следующего далее его подробного описания и сопровождающих его чертежей, приведенных лишь в порядке иллюстрации и, следовательно, не ограничивающих настоящее изобретение, на которых представлено:

на фиг.1 - известная из уровня техники распределенная система антенн (РСА),

на фиг.2 - часть системы беспроводной связи согласно одному из вариантов осуществления настоящего изoбpeтeния,

на фиг.3 - профили распространения восходящих многолучевых сигналов согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения,

на фиг.4 - блок-схема способа определения местоположения мобильной станции согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения,

на фиг.5 - графическое представление смещений псевдошума и фаз маячных пилот-сигналов, принимаемых в одном из примеров РСА, в которую входит восемь выносных радиомодулей,

на фиг.6 - блок-схема способа определения местоположения мобильной станции согласно другому примеру осуществления настоящего изобретения,

на фиг.7 - часть системы беспроводной связи согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Используемая терминология служит лишь для описания частных вариантов осуществления и не ограничивает примеры осуществления изобретения. Подразумевается, что используемые формы единственного числа также включают формы множественного числа, если только из контекста ясно не следует иное. Также подразумевается, что используемые термины "содержит" и(или) "содержащий" означают присутствие указанных признаков, чисел, шагов, операций, элементов и(или) компонентов, но не исключают присутствие или добавление одного или нескольких других признаков, чисел, шагов, операций, элементов, компонентов и(или) их групп.

Примеры осуществления могут быть описаны со ссылкой на виды, которые могут представлять собой схематические иллюстрации идеализированных вариантов осуществления (и промежуточных структур). Таким образом, примеры осуществления не следует считать ограниченными конкретным местоположением и компоновками, которые проиллюстрированы в описании, и в них входят альтернативные варианты.

Если только не указано иное, все термины (включая технические и научные термины), используемые в описании, употребляются в значении, которое принято среди специалистов в данной области техники. Также подразумевается, что термины, как, например, термины, содержащиеся в общеупотребительных словарях, следует интерпретировать как имеющие значение, соответствующее их значению в контексте соответствующей области техники, а не в идеализированном или чрезмерно формальном смысле, если только это в прямой форме не оговорено в описании.

Используемый термин "мобильное устройство" может считаться синонимичным иногда используемым далее терминам мобильная установка, мобильная станция, мобильный пользователь, терминал доступа (ТД) абонентское оборудование (АО), абонент, пользователь, удаленная станция, приемник и т.д., и может означать удаленного пользователя радиоресурсов в системе беспроводной связи. Термин "базовая станция" может считаться синонимичным и(или) может именоваться базовой приемопередающей станцией (БППС), базовой станцией, NodeB и т.д. и может означать оборудование, которое обеспечивает возможность передачи данных и(или) речи между сетью одним или несколькими пользователями.

Как хорошо известно из уровня техники, как мобильное устройство, так и базовая станция могут обладать способностью осуществлять передачу и прием. Передача, осуществляемая от базовой станции мобильному устройству, именуется связью по нисходящему или прямому каналу. Передача, осуществляемая от мобильного устройства базовой станции, именуется связью по восходящему или обратному каналу.

Распределенная система антенн

Обслуживание беспроводной связью в закрытом помещении может обеспечиваться специализированной базовой приемопередающей станцией (БППС или BTS, от английского - Base Transceiver Station), также известной как сектор базовой станции, посредством распределенной системы антенн (РСА). БППС может находиться в закрытом помещении или вне закрытого помещения. Соответственно, если мобильная станция находится в закрытом помещении и не принимает соответствующие сигналы GPS или сопутствующие сигналы, единственной доступной информацией о местоположении является идентификатор сектора БППС. Если БППС обслуживает все помещение, местоположение мобильной станции ограничено помещением.

На фиг.1 проиллюстрирована известная из уровня техники распределенная система антенн (РСА). В РСА используется базовая станция и ретранслятор или усилитель мощности, который обычно расположен в помещении и ретранслирует внутри (на всем протяжении) помещения сигнал, принимаемый от внешней базовой станции.

Когда в обычной РСА, проиллюстрированной на фиг. 1, антенна 101 системы связи передает сигнал 103, его принимает антенна 113 за пределами помещения. Затем посредством соединения 104, которым может являться коаксиальный кабель, сигнал 103 передают компоненту 105, которым может являться радиорелейный ретранслятор. Ретранслятор 105 пересылает сигнал 103 усилителям 106а, 107а, 108а и 109а. Эти усилители 106а, 107а, 108а и 109а усиливают сигнал 103, который затем передают посредством соответствующих антенн 106, 107, 108 и 109. Мобильная станция 102 принимает сигнал 103, переданный антенной 113 посредством антенны 106. Сигнал 103 посредством проводного соединения 104 передают ретранслятору 105 и ретранслируют посредством антенн 106-109.

На фиг.2 проиллюстрирована часть системы беспроводной связи согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. В этот вариант осуществления входит другой вариант осуществления распределенной системы антенн (РСА). Показано, что РСА 190 имеет интерфейс 200 базовой станции (ИБС или BSI, от английского - base station interface). ИБС 200 может заменять радиочастотный (РЧ) генератор в базовой приемопередающей станции (БППС), такой как используется в системе сотовой связи (например, сети многостанционного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA)), или ИБС 200 может представлять собой внешнее по отношению к БППС 180 устройство, как показано на фиг.2. В случае нисходящих сигналов, когда ИБС 200 принимает кодированные модулирующие сигналы от процессора, такого как модем CDMA (CMU) в БППС 180, ИБС 200 накапливает в буфере модулирующие сигналы и периодически создает пакеты данных, каждый из которых содержит множество кодированных модулирующих сигналов. Затем ИБС 200 пересылает пакеты данных посредством высокоскоростной сети 210 передачи данных, такой как гигабитная сеть Ethernet (GEN), одному или нескольким коммутаторам 220, например гигабитному коммутатору. Коммутаторы 220 могут считаться частью GEN. Эти коммутаторы 220 копируют и маршрутизируют пакеты данных одному или нескольким конкретным портам, соответствующим сектору сотовой связи, который в свою очередь соответствует одному или нескольким приемопередающим радиоустройствам, известным как выносные радиомодули (ВРМ или RRH, от английского - remote radio head) 230-230_n. Мобильная станция 102 принимает сигналы, передаваемые одним из ВРМ 230-230_n по нисходящему каналу. Обычно ВРМ имеет радиус действия около 30-40 метров.

Например, в случае передаваемых по восходящему каналу сигналов ВРМ 230 принимает эти сигналы от мобильной станции 102. ВРМ 230 преобразует сигналы в цифровую форму, генерирует пакеты кодированных сигналов и пересылает их коммутатору 220. Коммутатор 220 по сети 210 передает пакеты данных ИБС 200. Далее пакеты данных передают БППС 180 для передачи предполагаемому получателю по традиционной сети беспроводной связи. Как подробнее описано далее, БППС 180 передает сообщение о принимаемых сигналах определяющему местоположение объекту 240, который определяет местоположение мобильной станции 102 согласно одному или нескольким вариантам осуществления настоящего изобретения, как подробно описано далее.

Обслуживание беспроводной связью в закрытом помещении может обеспечиваться ВРМ 230-230_n, которые расположены по всему помещению. ВРМ 230-230_n синхронизированы с ИБС 200, чтобы обеспечивать точную частоту и согласование по времени передачи радиосигнала. ВРМ 230-230_n также могут снабжаться энергией по кабелю Ethernet, например кабелю питания через Ethernet (РОЕ), что устраняет необходимость в линии переменного тока и значительно снижает расходы на установку.

Сигнал одной БППС 180 может одновременно передаваться ВРМ 230-230_n. Поскольку более экономично поддерживать меньшее число несущих сотовой связи на ВРМ, при необходимости увеличить пропускную способность сверх пропускной способности отдельной БППС, ВРМ могут быть объединены во множество групп, каждая из которых соответствует определенному сектору. В данном случае термин "сектор" может означать все здание, несколько этажей здания, отдельный этаж здания или конкретное местоположение на этаже. Например, многоэтажное офисное здание может быть поделено на два или более секторов, при этом каждому сектору соответствует определенная группа ВРМ, и он обслуживает конкретную зону здания. Как показано на фиг.2, ВРМ 230_n и 230_n-1 могут входить в группу сектора 1, а ВРМ 230 и 230₁ могут входить в группу сектора 2. Сектор 1 может обслуживать этажи с 1 по 5, а сектор 2 может обслуживать этажи с 6 по 10.

Изначально общее местоположение мобильной станции 102 может быть определено с помощью идентификатора сектора БППС. Однако идентификатор сектора БППС не способен определять местоположение мобильной станции 102 на конкретном этаже или точное местоположение внутри здания.

Далее со ссылкой на фиг.2-4 будет описан один из примеров осуществления настоящего изобретения. ВРМ, используемый в РСА, имеет буфер дрожаний. В буфере дрожаний временно хранят принимаемые пакеты, чтобы свести к минимуму колебания времени задержки. Показания буфера дрожаний регулируют, чтобы точно определять задержку сигнала в нисходящем канале. Процесс пакетирования данных для передачи по восходящему каналу связан с завершением передачи данных по нисходящему каналу, и в нем повторно используется временная отметка пакетов, переданных по нисходящему каналу. При передаче пакетов по восходящему каналу потоки пакетов из ВРМ, относящихся к одному сектору БППС, объединяют в единый поток пакетов. При объединении определяют взвешенную сумму выборок данных в потоках пакетов. В процессе объединения объединяют пакеты из ВРМ с одинаковой временной отметкой. Тем самым гарантируется, что сигналы, передаваемые по восходящему каналу из ВРМ, будут иметь одинаковую задержку передачи вследствие процесса объединения, даже несмотря на то, что объединение может осуществляться на множестве стадий, и каждый отдельный поток пакетов может подвергаться объединению на различном числе стадий.

Путем регулирования показаний буфера дрожаний, что влияет на задержку в нисходящем канале, или путем регулирования процесса пакетирования данных для передачи по восходящему каналу, что влияет на задержку в восходящем канале, или путем их сочетания каждому из ВРМ может быть присвоено уникальное время задержки на подтверждение приема, т.е. время искусственной задержки, необходимое сигналу из RHH для достижения мобильной станции и прохождения в обратном направлении. Для некоторых радиоинтерфейсов, таких как CDMA/UMTS, может быть желательным поддерживать одинаковую задержку в нисходящем канале для всех ВРМ с тем, чтобы сохранялась ортогональность нисходящих сигналов, принимаемых мобильными станциями, даже при поступлении нисходящих сигналов от множества ВРМ.

Обычно ВРМ передает кадр данных мобильной станции по восходящему каналу, например, каждые 10 миллисекунд (мс). Мобильная станция также каждые 10 мс передает кадр данных по нисходящему каналу. Если каждый из ВРМ прибавляет уникальное время задержки к сигналу сотовой связи, БППС 180 будет принимать от мобильной станции 102 многолучевые сигналы, соответствующие различным ВРМ.

БППС 180 сообщает характерный признак или профиль этого уникального времени задержки определяющему местоположение объекту 240. Исходя из характерного признака или профиля уникального времени задержки, определяющий местоположение объект 240 устанавливает, к какому из ВРМ ближе всего находится мобильная станция 120. В частности, как только конкретному ВРМ присвоено уникальное время задержки, может быть установлено, что мобильная станция 102 находится в зоне обслуживания конкретного ВРМ, которому соответствует время задержки преобладающего многолучевого сигнала. Поскольку местоположение ВРМ известно, таким способом преимущественно определяют местоположение мобильной станции 120.

Как показано на фиг.3, профиль восходящих многолучевых сигналов, принимаемых БППС 180 от ВРМ 230₁-230₈, различается для соответствующих мобильных станций 102А и 102В в зависимости от местоположения мобильной станции 102А или 102В.

На фиг.3 показаны восемь (8) ВРМ 230₁-230₈. Каждый из восьми (8) ВРМ 230₁-230₈ может образовывать отдельные сектора, а восемь (8) ВРМ 230₁-230₈ в целом могут образовывать единый сектор, или восемь (8) ВРМ 2301₁-230₈ могут образовывать от 1 до 8 секторов. Каждому из ВРМ 230₁-230₈ может быть присвоено уникальное время задержки τ₁-τ₈ соответственно.

Задержки τ₁-τ₈, показанные на фиг.3, являются по большей части искусственными задержками, созданными с использованием одного или нескольких описанных выше механизмов. Фактические задержки при распространении сигнала от мобильной станции 102А, 102В до одного из ВРМ 230₁-230₈ могут быть существенно меньшими вследствие малого радиуса действия ВРМ 230₁-230₈. Задержка на преобладающем пути распространения может использоваться для идентификации ВРМ, которая обеспечивает преобладающее обслуживание мобильной станции 102А, 102В, и, следовательно, для определения местоположения мобильной станции. Различия в задержке между ВРМ 230₁-230₈ могут быть определены на основании возможностей стандарта радиоинтерфейса устранять задержку при многолучевом распространении сигналов и точности синхронизации мобильной станции. Например, в системе CDMA БППС 180 обладает способностью устранять задержки при многолучевом распространении сигналов, которые отстоят друг от друга на 1 микрокадр или 0,8 µм. Как показано на фиг.3, мобильная станция 102А имеет преобладающий путь распространения (например, с наиболее высокой мощностью), которому соответствует задержка τ₁, и, соответственно, БППС 180 сообщит определяющему местоположение объекту 240, что τ₁ является преобладающим путем распространения. В качестве альтернативы БППС 180 может сообщать о принимаемой мощности при каждой задержке τ₁-τ₈, а определяющий местоположение объект 240 определяет, какой задержке соответствует преобладающая принимаемая мощность. В любом случае определяющий местоположение объект 240 ведет данные о том, какому ВРМ соответствует каждая задержка, и идентифицирует мобильную станцию 102А или 102В как расположенную ближе всего к ВРМ, которому соответствует преобладающий путь многолучевого распространения.

Если весь профиль путей многолучевого распространения доступен для БППС 180 и сообщен определяющему местоположение объекту 240, может быть дополнительно уточнено местоположение мобильной станции 102А, 102В, определенное определяющим местоположение объектом 240. Если временное разрешение профиля путей многолучевого распространения достаточно для предоставления различным ВРМ данных о задержке при распространении восходящего сигнала, определяющий местоположение объект 240 может дополнительно использовать метод трилатерации, чтобы с более высокой точностью определить местоположение мобильной станции.

На фиг. 4 проиллюстрирована блок-схема способа определения местоположения мобильной станции согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения. Показано, что на шаге S100 ИБС 200 принимает модулирующие сигналы от БППС 180, помещает модулирующие сигналы в буфер и создает пакеты данных. Пакеты данных по сети 210 Ethernet передают коммутатору 220. На шаге S110 коммутатор 220 маршрутизирует пакеты данных множеству ВРМ 230-230_n. На шаге S120 каждый из множества ВРМ 230-230_n осуществляет широковещательную передачу пакетов данных с уникальной задержкой относительно друг друга. Мобильная станция 102 принимает переданный пакет данных по меньшей мере от одного из множества ВРМ 230-230_n и передает ответ. На шаге S130 ВРМ принимают ответ и пересылают ответы БППС 180. На основании принимаемых ответов БППС 180 определяет профиль путей многолучевого распространения для мобильной станции 120. В частности, на шаге S140 БППС 180 генерирует сообщение о принимаемой мощности при каждой задержке, соответствующей ВРМ, и передает сообщение определяющему местоположение объекту 240. В качестве альтернативы БППС 180 сообщает только о задержке преобладающего многолучевого сигнала, а именно сообщает, при какой задержке, соответствующей ВРМ, принимаемая мощность является максимальной. На шаге S150 определяющий местоположение объект 240 идентифицирует ВРМ с соответствующей задержкой, при которой принимаемая мощность является максимальной, как ВРМ, ближе всего к которому находится мобильная станция.

Многолучевое распространение

В другом примере осуществления настоящего изобретения для уточнения местоположения мобильной станции внутри помещения может использоваться мощность многолучевых сигналов В условиях закрытого помещения при малом радиусе действия ВРМ происходит значительное затухание мощности сигнала в зависимости от расстояния. Например, если исходить из распространения на открытом пространстве на расстоянии 30 метров, при перемещении мобильной станции 102 на 10 метров (от 25 до 35 м) изменение уровня принимаемой мощности составляет 3 дБ, а при перемещении мобильной станции 102 на 10 метров на расстояния 1000 метров изменение составляет менее 0,1 дБ, что несущественно с точки зрения различимости. При более реалистичных моделях распространения изменение средней мощности сигналов в зависимости от расстояния может быть даже еще более резким. Соответственно, относительную мощность многолучевых сигналов можно преобразовывать в приблизительные относительные расстояния от ВРМ и использовать для более точного определения местоположения мобильной станции.

"Маячные" пилот-сигналы

В другом примере осуществления настоящего изобретения к радиосигналу ВРМ может быть добавлен радиоотпечаток, а мобильная станция 102 может измерять его и сообщать результаты. Результаты измерений, осуществляемых мобильной станцией 102, могут зависеть от радиоинтерфейса. В случае стандартов CDMA/UMTS ВРМ 230-230_n могут локально генерировать дополнительные пилот-сигналы малой мощности на той же частоте, что и сигнал несущей частоты, но с отличающимися сдвигами псевдошума (ПШ) (в случае CDMA) или отличающимися кодами скремблирования (в случае UMTS) плюс временная компенсация, и передавать их вместе с сигналом несущей частоты. Сдвиги ПШ или коды скремблирования добавляемых пилот-сигналов могут вноситься в список соседей БППС с тем, чтобы мобильная станция 102 отслеживала добавляемые пилот-сигналы и сообщала о них. Как только мобильная станция 102 устанавливает активное соединение с БППС, мобильная станция 102 сообщает о принимаемых дополнительных пилот-сигналах. Поскольку каждый из ВРМ 230-230_n имеет уникальный сдвиг ПШ или код скремблирования, БППС известно, какой из ВРМ 230-230_n передает пакет данных. Следовательно, БППС также будет известно, к какому из ВРМ 230-230_n ближе всего находится мобильная станция 102.

Во время активного соединения мобильная станция 102 время от времени (например, каждые 5 секунд) или в ответ на триггер события (например, критерий мощности сигнала) передает БППС сообщение с указанием измеренной мощности пилот-сигнала. Сообщение с указанием измеренной мощности пилот-сигнала может содержать фазу сдвига ПШ и величину сдвига ПШ для одного из ВРМ 230-230_n. Измеренную фазу и величину сдвига ПШ в ВРМ 230-230_n используют для определения местоположения мобильной станции 102 относительно одного из ВРМ 230-230_n.

Желательно использовать как можно меньше различных сдвигов ПШ или кодов скремблирования, чтобы свести к минимуму размер списка соседей, который ведет мобильная станция 102. Добавляемые пилот-сигналы также должны поддерживаться на низком уровне, чтобы свести к минимуму помехи сигналу несущей частоты.

На фиг.5 наглядно проиллюстрированы сдвиги ПШ и фазы маячных пилот-сигналов, принимаемых в одном из примеров РСА с восемью ВРМ. Как показано на фиг.5, два (2) сдвига ПШ используются восемью ВРМ 230₁-230₈, которые обеспечивают обслуживание одного сектора БППС. Следует учесть, что могут использоваться более двух (2) сдвигов ПШ. В частности, ВРМ 230₁, 230₄, 230₅ и 230₈ присвоен сдвиг ПШ1, а ВРМ 230₂, 230₃, 230₆ и 230₇ присвоен сдвиг ПШ2. Каждому ВРМ из тех, которые используют одинаковый сдвиг ПШ, присваивают отличающуюся задержку по фазе или времени. Например, маячным пилот-сигналам ВРМ 230₁, 230₄, 230₅ и 230₈ присваивают соответственно фазы θ1-θ4, а маячным пилот-сигналам ВРМ 230₂, 230₃, 230₆ и 230₇ присваивают соответственно фазы θ1-θ4.

Как показано на фиг.3, мобильная станция 102А измеряет ПШ1 и ПШ2 и указывает θ1 и θ2 как их соответствующие фазы. На основании этой информации и относительной величины ПШ1 и ПШ2, которая обозначена кружком вокруг мобильной станции 102А, можно определить, что местоположение мобильной станции 102А находится где-то между ВРМ 230₁ и 230₂, ближе к ВРМ 230₁.

Кроме того, ВРМ 230₁-230₈ могут передавать маячные пилот-сигналы периодически (в течение 300 мс с интервалом 700 мс), при этом время передачи ВРМ 230₁-230₈ может быть согласовано, что позволяет идентифицировать один из ВРМ 230₁-230₈ на основании времени, когда мобильная станция 102 сообщает о результатах измерений пилот-сигнала. И в этом случае для дополнительного уточнения местоположения мобильной станции 102 может использоваться относительная мощность маячных пилот-сигналов, измеренная в различные моменты времени. Тем самым также сводятся к минимуму помехи системе, генерируемые маячными сигналами. Во избежание неоднозначности результатов измерений фаз и для сведения к минимуму числа используемых сдвигов ПШ этот способ может сочетаться по меньшей мере с одним из других способов. Существуют также дополнительные способы конфигурирования добавляемых пилот-сигналов. Например, в системе CDMA может использоваться концепция псевдопилот-сигналов, согласно которой каждый ВРМ передает множество сдвигов ПШ с различными фазами.

На фиг.6 представлена блок-схема способа определения местоположения мобильной станции согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения. Как показано, ИБС 200 принимает модулирующие сигналы БППС 180. На шаге S200 ИБС 200 помещает модулирующие сигналы в буфер и создает пакеты данных. Пакеты данных по сети 210 Ethernet передают коммутатору 220. На шаге S210 коммутатор 220 маршрутизирует пакеты данных множеству ВРМ 230-230_n. На шаге S220 каждый из множества ВРМ 230-230_n добавляет уникальный маячный пилот-сигнал или множество маячных пилот-сигналов с различными сдвигами псевдошума (ПШ) (в случае CDMA) или различными кодами скремблирования (в случае UMTS) и осуществляет широковещательную передачу пакетов данных. Как только мобильная станция 102 принимает переданный пакет данных от одного из множества ВРМ 230-230_n, на шаге S230 мобильная станция 102 периодически или в ответ на триггер события передает сообщение о маячных пилот-сигналах. В сообщении о маячных пилот-сигналах указана принимаемая мощность различных маячных пилот-сигналах (т.е. различные сдвиги ПШ) с различными фазовыми сдвигами. На шаге S240 ВРМ принимают эти сообщения и передают их БППС 180. На шаге S250 БППС 180 определяет местоположение мобильной станции 102 на основании сообщений мобильных станций 102, как это описано со ссылкой на фиг.5. В качестве альтернативы БППС 180 пересылает сообщения определяющему местоположение объекту 240, который определяет местоположение мобильной станции 102, как это описано со ссылкой на фиг.5.

Прослушивание сигналов ВРМ

В другом примере осуществления настоящего изобретения может использоваться показанный на фиг.7 блок 250 (объект) управления местоположением, который принимает пакеты данных по восходящим каналам и затем осуществляет рассчитанное на радиоинтерфейс полное декодирование, чтобы определить мобильные станции 102, активно ведущие передачу по восходящим каналам в пределах радиуса действия конкретного ВРМ 230-230_n. На фиг.7 проиллюстрирована часть системы беспроводной связи согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Поскольку в этот вариант осуществления входит вариант осуществления распределенной системы антенн (РСА), который описан выше со ссылкой на фиг.2, для краткости будут описаны только различия между вариантами осуществления, показанными на фиг.7 и 2.

Рассмотрим запрос данных о местоположении конкретной мобильной станции 102. Сети известен сектор (т.е. БППС), в котором находится мобильная станция 102, но не конкретный ВРМ 230-230_n. В одном из примеров осуществления настоящего изобретения в момент запроса местоположения мобильной станции коммутатор 220 дополнительно передает пакеты данных, поступающие по восходящим каналам от конкретного ВРМ, рассчитанному на радиоинтерфейс монитору 250 слежения за местоположением. Рассчитанный на радиоинтерфейс монитор 250 слежения за местоположением способен отслеживать передачу, осуществляемую конкретным ВРМ, и, следовательно, может определять местоположение активных мобильных станций 102 в пределах радиуса действия отслеживаемого ВРМ, например ВРМ 230. После того как это сделано, система может перейти к отслеживанию следующего ВРМ 230₁ и так далее, пока за один короткий временной интервал (около 10 секунд для отслеживания всего сектора) не будут отслежены все ВРМ.

Это может осуществляться как непрерывно, так и на основе транзакций с предоставлением данных в псевдореальном времени. Например, в случае приема экстренного вызова службы "911" будут доступны идентификационные данные абонента. Кроме того, сети известен конкретный сектор БППС. Затем идентификационные данные абонента могут использоваться, чтобы установить, какие из нескольких ВРМ, которые в данный момент относятся к конкретной БППС, обслуживают конкретную мобильную станцию 102. В другие моменты времени местоположение мобильной станции 102 может отображаться для всех ВРМ и всех секторов в конкретном здании.

Этот способ без необходимости в каких-либо изменениях может применяться к обслуживающей БППС или сети, поскольку единственной требуемой информацией являются идентификационные данные абонента.

Хотя примеры осуществления настоящего изобретения описаны применительно к определению местоположения мобильной станции в здании, следует учесть, что примеры осуществления настоящего изобретения применимы к определению местоположения мобильной станции в условиях любого закрытого помещения или структуры (природной или искусственной), например подземного сооружения, гаража в подвале здания, туннеля, станции метро и т.д.

Ясно, что в описанные примеры осуществления настоящего изобретения могут быть внесены различные изменения. Такие изменения не следует рассматривать как отступление от идей изобретения, и все они считаются входящими в объем изобретения.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к определению местоположения, и может быть использовано в системах обслуживания абонентов для определения местоположения мобильной станции. Технический результат заключается в обеспечении возможности определения местоположения мобильной станции в условиях закрытой конструкции. Для этого способ определения местоположения мобильной станции включает стадию, на которой создают множество пакетов данных, каждый из которых содержит множество кодированных сигналов сотовой связи; множество пакетов данных передают по сети передачи данных, которая соответствует по меньшей мере одному сектору, обслуживаемому множеством приемопередатчиков, при этом по меньшей мере один из множества приемопередатчиков осуществляет широковещательную передачу пакетов данных. Местоположение мобильной станции определяют на основании принимаемых многолучевых сигналов, соответствующих ответу мобильной станции на широковещательную передачу по меньшей мере одного из множества пакетов данных. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ определения местоположения мобильной станции (120), в котором:
создают (S100) множество пакетов данных, каждый из которых содержит множество кодированных сигналов сотовой связи,
передают (S110) множество пакетов данных по сети передачи данных, связанной с по меньшей мере одним сектором, обслуживаемом множеством приемопередатчиков,
вводят (S120), посредством каждого из множества приемопередатчиков, уникальную задержку к показаниям буфера, связанного с каждым из приемопередатчиков, обеспечивающую задержку передач на подтверждение приема, связанных с каждым из приемопередатчиков;
осуществляют широковещательную беспроводную передачу (S120) пакетов данных посредством по меньшей мере одного из множества приемопередатчиков; и
определяют (S130, S140, S150) местоположение мобильной станции на основании принимаемых многолучевых сигналов, соответствующих ответам мобильной станции на широковещательную передачу по меньшей мере одного из множества пакетов данных и характерным признакам задержки мобильной станции, связанных с уникальной задержкой.

2. Способ по п.1, в котором местоположение мобильной станции определяют путем идентификации одного преобладающего сигнала из принимаемых многолучевых сигналов.

3. Способ по п.1, в котором каждый приемопередатчик вводит уникальную задержку относительно передачи по нисходящему каналу, адресованной мобильной станции, или передачи по восходящему каналу от мобильной станции, и определяют, что мобильной станцией, расположенной ближе всего к приемопередатчику, является мобильная станция, имеющая задержку, соответствующую одному преобладающему сигналу из принимаемых многолучевых сигналов.

4. Способ по п.3, в котором каждый приемопередатчик осуществляет уникальную задержку при широковещательной передаче множества пакетов данных относительно друг друга.

5. Способ по п.3, в котором каждый приемопередатчик осуществляет уникальную задержку при формировании ответа для передачи от мобильной станции по восходящему каналу.

6. Способ по п.3, в котором дополнительно уточняют установленное местоположение мобильной станции на основании мощности принимаемых многолучевых сигналов.

7. Способ определения местоположения мобильной станции (120), в котором:
создают (S200) множество пакетов данных, каждый из которых содержит множество кодированных сигналов сотовой связи;
передают (S210) множество пакетов данных по сети передачи данных, связанной с по меньшей мере одним сектором, обслуживаемым множеством приемопередатчиков;
вводят (S120), посредством каждого из множества приемопередатчиков, уникальную задержку к показаниям буфера, связанного с каждым из приемопередатчиков, обеспечивающую задержку передач на подтверждение приема, связанных с каждым из приемопередатчиков;
осуществляют широковещательную беспроводную передачу множества пакетов данных (S220) посредством по меньшей мере одного из множества приемопередатчиков;
осуществляют широковещательную передачу маячных пилот-сигналов (S230) от каждого из множества приемопередатчиков, так что по меньшей мере два из множества приемопередатчиков передают различные маячные пилот-сигналы; и
определяют (S240, S250) местоположение мобильной станции на основании маячных пилот-сигналов, о приёме которых сообщает мобильная станция, и характерным признакам задержки мобильной станции, связанных с уникальной задержкой.

8. Способ по п.7, в котором различные маячные пилот-сигналы имеют различные сдвиги псевдошума или различные коды скремблирования.

9. Способ по п.8, в котором приемопередатчики из множества приемопередатчиков, осуществляющих широковещательную передачу одинаковых маячных пилот-сигналов, передают их с различными фазами.

10. Способ по п.9, в котором дополнительно принимают указания о принимаемой мощности маячных пилот-сигналов, принимаемых мобильной станцией, и определяют местоположение мобильной станции на основании указаний о принимаемой мощности сигналов.