CN101395817B

CN101395817B - 用于无线通信台的gps同步的方法和系统

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Publication number: CN101395817B
Application number: CN2006800536065A
Authority: CN
Inventors: R·J·安德森
Original assignee: Trueposition Inc
Current assignee: Skyhook Holding Inc
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: GB2447816B; US7593738B2; IL192491A; AU2006330481A1; KR20080080417A; GB2447816A; EP1966905A4; US20070161385A1; GB0812623D0; WO2007076510A3; EP1966905A2; CN101395817A; JP2009522879A; CA2635579C; BRPI0620843A2; IL192491A0; JP4916515B2; KR101010275B1; CA2635579A1; WO2007076510A2

Abstract

指定了一种方法和系统，用于确定、提供并利用全球定位系统(GPS)的不同信号时序和无线通信系统(WCS)之间的精确时基关系，对于所述无线通信系统(WCS)，内部WCS下行链路时基标准不是固有地同步到GPS时序。这些下行链路信号同步设备对于无线定位系统(WLS)以及相关的方法和子系统特别有益，所述相关的方法和子系统通过利用时基同步信息来提供移动台位置确定，例如，用来辅助装配了GPS的移动台以增强的效率和精确度确定其GPS得到的测量。

Description

用于无线通信台的GPS同步的方法和系统

交叉参考

本申请要求2005年12月29日递交的题目为“GPS Synchronization for Wireless Communications Stations”的U.S.申请No.11/321,893的权益，这里通过参考并入其全部内容。

技术领域

本发明一般涉及用于确定、提供并利用全球定位系统(GPS)的特有信号时序和无线通信系统(WCS)的特有信号时序之间的精确时基关系的设备，其中WCS的内部WCS时基标准不是固有地与GPS时序同步。本发明的一些示例性方面对无线定位系统(WLS)以及通过利用时基同步信息为移动台提供位置确定的相关方法和子系统特别有益，例如，有助于装配GPS的移动台以增强的效率和精度确定它从GPS得到的测量。然而，应该注意，虽然这里所描述的系统和方法的方面具体涉及用于无线定位系统的可操作技术，但是除了明确地进行限制之外，不应该将在说明书最后的权利要求理解为局限于应用到无线定位系统。

背景技术

本发明为从蜂窝无线通信系统(WCS)的基站收发站(BTS)发送的信号确定、提供并应用精确的GPS标准化的时基同步表示，该WCS的BTS不是固有地且连带地与公共时基标准同步。具体地，现在主要关注的BTS是基于ETSI或3GPP专用WCS的例程或典型操作进行服务的蜂窝无线收发站，包括实现GPS和UMTS服务的那些蜂窝无线收发站。

如在用于无线通信系统的背景领域中所意识并注意到的，对3GPP专用BTS的发送信号的时序进行管理，以便提供发送信号频率，该频率在标称系统定义通信信道频率的指定接受标准范围内。WCS设备的时基容限旨在允许包括任何独立制造且显然适用的BTS和移动台/用户设备(MS/UE)在内的可接受的通信性能。然而，在3GPP规范下，BTS和MS/UE都不必联合同步到任何世界范围或区域范围的时基标准。指定适用于每个BTS的时基时钟或振荡器在标称振荡器频率的可接受标准范围内工作，否则独立于任何其它BTS的频率工作。还要求适用MS/UE时基时钟或振荡器在指定标准范围内独立运行，以便有助于BTS下行链路信道传输的初始捕获。其后，MS/UE将自身同步到所接收的服务BTS发送的频率和通信帧同步时基，然后对于相对该所检测到的时基的定时提前(TA)参数，应用任何所接收的命令。因此，3GPP无线通信不要求BTS间联合同步。

本发明的目标是提供用于为无线通信BTS发送的下行链路信号中的例如数字帧边界的特定时刻自动确定基于GPS的精确时间同步或“时间标签/标记”的技术。在与背景技术描述相对照的增强性能中，本发明通过对BTS发送的下行链路通信信号进行估计和分析实现了在基于GPS的BTS定时特性中的高精确度。根据适用于“数字”WCS通信协议的技术规范，将在BTS和它服务的移动单元之间通信的数字数据组织成连续的通信“帧”，每帧包括“开销”或“控制”比特以及构成被服务方关注的通信的通信“消息”比特的集合。以指定的数据传输速率传送这些通信帧及其封装数据比特，并且在指定传输频率载波上根据时基标准或驱动发送单元电路的振荡器对这些通信帧及其封装数据比特进行调制。

在GSM或UMTS WCS中，每个独立BTS的时基必须符合在标称频率附近容限的规范标准，否则独立BST时基可以并典型地独立工作，而不进行站间同步。为了增强通过这种同步所使能的服务，本发明的技术以对BTS在通信帧边界处发送的信号的GPS标准化时间进行精确测量和估计的方式，提供了BTS自身生成的时基/时钟和世界范围GPS时基之间的时间关系的精确确定。使用本发明所得到的WCS BTS-GPS同步信息来支持利用经由精确定时信号接收所获得信息的服务的增强性能。

针对WCS协议的背景技术的实例在针对各种无线通信系统的特定技术的描述中是可用的。例如，如在EIA/TIA IS-95中所指定的(北美，NA)码分多址(CDMA)WCS以其所有BTS同时地并单独地同步于GPS时基标准的方式工作。可选地，符合用于全球移动通信系统(GSM)或通用移动通信系统(UMTS)的3GPP WCS技术规范(TS)所部署并运行的BTS 不需要以及典型地不执行任何这种等效的BTS间联合同步。相反，3GPP规范仅需要用于每个小区扇区的独立的时间基振荡器或时钟，以便以标准BTS所要求的容限范围内的标称指定标准频率运行。

对于WCS设备补充加强背景技术的实例可用于对确定运行在基于常规WCS协议和过程的标准配置中的MS/UE的精确位置的系统的描述。本发明的受让人TruePosition有限公司及其隶属公司已经开发和部署这种无线定位系统(WLS)设备多年，并且下面的列表描述了其大多数相关专利技术。作为相关背景技术的实例，在U.S.专利No.6,285,312中所描述的基于站的WLS处理和在U.S专利No.6,047,192中所描述的匹配复本WLS信号处理都通过对MS/UE发送的上行链路信号进行信号处理和分析，来使用相关信号TOA确定。另外，U.S.专利No.6,388,618对用于上行链路MS/UE信号的相关分析的、被称为信号收集系统(SCS)的GPS同步WLS位置测量单元(LMU)的使用进行了描述。此外，U.S.专利No.6,351,235对用于建立(WLS)本地测量单元(LMU或SCS)的地理分布网络的方法、过程和机制进行了全面地描述，其中(WLS)本地测量单元(LMU或者SCS)都以增强稳定度准确并且精确同步到GPS时基标准。最后，U.S专利No.6,782,264给出了用于对WCS A-bis接口消息进行监控以便提示和支持WLS位置确定操作的设备。对于该A-bis监控系统(AMS)的描述还建议了用于通过利用信号处理设备来近似BTS同步的联合操作机制，其中的信号处理设备固有地用于对MS/UE发送的上行链路信号进行基于体系结构的WLS处理。

本发明的技术为具有基本可检测下行链路信号强度的任何BTS提供了在所期望(例如，Cramer-Rao和/或Ziv-Zakai)信号处理精度边界/限制范围内的准确和精确的同步信息。该技术应用在本地信号测量单元的(WLS)已部署网络之间执行的基于GPS的同步，以便将用于确定GPS时基注册或关系的公共准确时基提供给在WCS网络站之间可检测到的BTS下行链路传输。得出的精确确定的BTS时基与GPS时间标准的关系使得已同步的AGPS支持装配了GPS的MS/UE，以及已同步的MS/UE(上行链路)信号数据采集，同时具有用于最优WLS性能的增强的精确度和效率。通过对本发明技术的有效成本应用，WLS同步信号数据采集设备的适用形式提供了创造性导出的BTS下行链路通信信号时基和GPS时间标准之间的关系。不需要应用用于定时确定的上行链路相关信号分析。

没有WCS或WLS技术的背景技术描述讲解、提供或描述用于为得到WCS BTS-GPS同步信息而进行下行链路信号接收、估计和分析的技术。与包括上述提及内容的背景技术相比，下面所公开的技术集成并利用了GPS同步采集和BTS下行链路信号估计，以便最优地确定、提供并利用所测得的如为BTS帧边界所观测的通信信号时基和世界范围GPS时间标准之间的时间关系。通过下面所描述的修改，可以将这里所提出的创造性方法和过程集成到并应用于增强和结合WLS设备，该WLS设备旨在涉及对上行链路MS/UE发送信号的处理和分析。在这种多用途结构中，由于本发明共享了可用信号和数据处理资源，所以实现和采用本发明是特别有成本效益的。

发明内容

下面的发明内容部分提供了对本发明的示例性实现的各个方面的概述。这部分内容不是旨在提供对本发明所有方面的详尽描述，或对本发明的范围进行定义。相反，这部分内容旨在作为对下列示例性实施例的描述的介绍。

本发明提供了用于确定关于从无线通信系统(WCS)的基站收发站(BTS)发送的下行链路信号的精确标准化时基同步信息的技术，其中该无线通信系统的BTS不是固有地与公共时基标准同步。本发明的一个目标是提供用于为无线通信BTS所发送的下行链路信号中的数字数据帧边界自动确定精确的基于GPS的时间同步的技术。具体地，本发明应用自身与GPS时基精确同步的信号接收、处理和测量单元的网络，以便对由其它未同步BTS发送的关心的WCS下行链路信号进行检测。信号测量单元对所接收的WCS下行链路信号进行估计，并且确定每个BTS相对GPS时基标准的时基关系。得出的BTS-GPS时基关系能够应用于增强无线定位系统(WLS)的操作，该WLS将这种关系用于为支持GPS的移动台/用户设备(MS/UE)的位置相关测量提供辅助GPS(AGPS)时序数据，以及用于实现从远距离BTS服务的MS/UE的WLS时间同步上行链路信号采集。

对于本发明的技术，可以与使用基于体系结构的WLS的同时应用用于这种信号测量单元的网络的示例性实施例，其中，该WLS被部署用于确定由WCS服务的WCS MS/UE的位置。如在背景技术中所描述的，典型地，这种WLS可以包括具有位置测量单元(LMU)的网络，该LMU接收和处理上行链路MS/UE信号，以便提取出相关于并用于确定相关MS/UE源地理位置的测量。根据为MS/UE位置确定而执行信号到达时间(TOA)或到达时间差(TDOA)测量的WLS的特定形式，以用于将所有LMU与公共精确标准进行时基精确联合同步的机制，来实现分布在WCS整个工作区域中的多个LMU。当前，在WLS中典型使用的最有成本效益的并且精准的世界范围时基标准是GPS时间标准。因此，如对背景技术所描述的，典型地，利用接收并采集所发送的上行链路MS/UE信号的LMU，来实现关注TOA的WLS的实施例，在该LMU处采集的信号的精确时间标记被调整并“时钟控制”为与通过GPS时间标准“驱动”或“锁定”到GPS时间标准的时基标准(即，信号振荡器)相同步。具有这种适用形式设备的网络为本发明的技术提供了高效并有成本效益的实施例。

为了为GPS同步的增加的服务提供增强的性能，所述增加的服务包括由支持GPS的WLS使能的AGPS位置服务，本发明的技术有效地并准确地为BTS发射的下行链路信号确定并使用GPS同步。通过利用其LUT中的WLS信号采集能力或通过具有这种类似的信号采集和测量单元的分布式网络来确定用于独立BTS时基的GPS同步表示，可以将这种类似的信号采集和测量单元用术语称为“本地测量单元”(LMU)。在本发明的示例性实现中，在BTS下行链路信号到达时间(TOA)的测量中应用并利用在适用BTS接收LMU的网络中的时间严格WLS设备的同步精确性和信号分析性能，以便得到BTS发送信号本身的基于GPS的时序。对于被识别为下行链路BTS信号的标记时刻的WCS帧边界，通过适当考虑从BTS传输点、经过环境和LMU信号采集和调节组件、到LMU接收信号时间标志点的信号传播，来对该时刻的创造性测量的TOA进行适当调整。因此，调整后的时间值表示GPS同步BTS传输时间(TOT)。随后，将结果得出的BTS-GPS同步信息提供给增加服务，例如WLS的MS位置确定服务。

在下面的具体描述中提出了本发明的这些和其它用于为WCS所发送的信号确定并利用GPS同步的新颖性方法。

附图说明

当结合附图阅读时，可以更容易地理解前文的概述以及下面的详细说明。为了示例本发明，在附图中示出了本发明的示例性结构，然而，本发明不受限于所公开的具体方法和装置。

图1描述了无线通信系统(WCS)的主要组件的代表性配置；

图2示出了覆盖无线定位系统(WLS)，或被称为服务移动位置中心(SMLC)的主要组件的代表性配置；

图3说明了适用SMLC/WLS定位测量单元(LMU)的主要相关组件，该单元分布在由WLS服务的整个工作区域中；

图4表示图3的RF信号频率转换单元的主要组件，该单元对用于后续信号采集和处理的信号进行适当调节；

图5表示用于基于GSM WCS BTS发送的帧和比特符号的典型时间序列的结构；

图6提出了在用于为BTS网络确定公共GPS同步的创造性BTS数字信号采集、调节和估计中主要功能性组件的示例性实施例；

图7对包括在AMS设备创造性应用中的主要功能性组件进行扩展，以便支持图6中所示的SCH相关估计。

具体实施方式

A.综述

本发明目前的优选实施例利用了能够经由例如标准或增加的无线定位系统(WLS)的位置测量单元(LMU)提供的信息，以便得到由3GPP专用无线通信基站收发站(BTS)发送的下行链路信号与全球定位系统(GPS)的时间标准之间的同步关系。本发明的技术增强了采用辅助GPS(AGPS)操作的WLS服务的性能，其中，辅助GPS操作是通信设备的扩展或附属于通信设备。另外，本发明对支持GSM的基于体系结构的WLS的性能和效率进行了类似增强，使得能够在多个远程LMU位置处进行(例如，跳频)信号的精确时间同步采集，其中多个远程LMU位置可能距离关注的服务BTS太远以至于不能检测服务BTS的帧边界。受益于精确得出的BTS信号同步的一般增加服务的实例包括可以利用描述由WCS BTS独立发送的BTS通信信号之间的相对时序关系的精确信息的任何服务。这些服务可以包括在WCS自身范围内的资源和消息的管理和控制，以及WLS服务。

根据本发明的示例性实施例的一个方面，用于确定从BTS发送的下行链路信号的GPS同步时序表示的方法包括以下步骤：在测量单元处接收由BTS发送的下行链路信号；对该下行链路信号进行估计，以便确定在该下行链路信号指定部分的测量单元处的到达时间(TOA)；并且为与所测量TOA相关的可确认时刻的基于GPS的传输时间确定最优时间值。接收下行链路信号的步骤可以包括在测量单元网络处接收下行链路信号。该方法还可以包括将最优值传送给WCS，并且/或者将最优值传送给由WCS服务的移动台(MS)。可以执行该方法，以便支持与正在服务无线MS的WCS相关的增加服务(例如，无线定位)，并且该方法还可以包括将最优值传送到增加服务的步骤。在该示例性实施例中，可确认时刻可以包括通信数据帧边界，并且/或者下行链路信号的指定部分可以包括通信数据帧边界。

根据本发明的另一个方面，计算机可读介质(磁盘、存储器、信号载波等)包括用于指示处理器进行一系列步骤的指令，以便为从无线通信系统(WCS)的基站收发站(BTS)发送的下行链路信号确定GPS同步时序表示。这一系列步骤可以包括在本段之前的段落中所综述的步骤。

根据本发明的另一个方面，无线系统包括位置测量单元(LMU)以及用于与至少一个移动台(MS)进行通信的至少一个基站收发站(BTS)，该LMU包括GPS接收机和用于接收由BTS发送的下行链路信号的接收机，以及被编程执行用于为从BTS发送的下行链路信号确定GPS同步时序表示的一系列步骤的处理器。这里，这一系列步骤也可以包括上述那些步骤。

根据这里所描述的本发明的另一个方面，提供了用于信号处理的方法和系统。在示例性实施例中，方法和系统包括如下步骤，或用于执行如下步骤的装置：(a)从所接收的BTS下行链路突发信号中获得候选时间序列；(b)使频率校正信道(FCCH)复本与候选广播控制信道(BCCH)信标信号相关，以便为FCCH突发信号确定标称帧时间调整和到达时间(TOA)；(c)使同步信道(SCH)扩展训练序列相关，以便为SCH突发信号确定时间调整和TOA；以及(d)试图对SCH突发信号进行解调。

该信号处理方法/系统的另一个实施例可以包括：(e)确定SCH解调是否是可接受的，并且如果是可接受的，就应用所选择的基站识别码(BSIC)和帧号/简化帧号(FN/RFN)，来形成完整的SCH复本；使该SCH复本与候选BCCH信号相关，以便改进对SCH突发信号的TOA测量；对于改进的TOA测量，将SCH相关与关联的FCCH相关进行积分。

在另一个实施例中，作为步骤(e)的组成部分，该过程可以包括确定相关结果是否是可接受的，并且如果是可接受的，将所测量的GPS时基TOA传播到适当的帧边界，并形成相关BCCH载波标识、BSIC、FN和基于GPS的TOA的记录。

在另一个实施例中，该过程可以包括：(f)确定SCH解调是否是可接受的，并且如果不是可接受的，获得A-bis监控系统(AMS)得到的可能的部分/模数帧以及候选BCCH信号的相关BSIC信息；对于可能的部分/模数帧，将AMS得到的时序校准到基于GPS的时间，并且使用该候选AMS得到的部分/模数帧信息来利用相关RFN为SCH形成可能的完整的FN；应用所选择的BSIC和FN/RFN来形成完整的SCH复本；使该SCH复本与候选BCCH信号相关，以便改进对SCH突发信号的TOA测量；对于改进的TOA测量，将SCH相关与关联的FCCH相关进行积分。

B.BTS-GPS信号同步、确定和使用的具体描述

图1描述了代表标准无线通信系统(WCS)100的组件。虽然以全球移动通信系统(GSM)体系结构中某些典型术语来表述图1中所给出的技术，但是该技术也可以同样地应用于并有益于遵循其它标准的蜂窝无线通信的实现，例如描述了通用移动通信服务(UMTS)的第三代合作计划(3GPP)技术规范(TS)。在图1中，无线移动通信单元或移动台(MS)101经由射频(RF)链路进行通信，该射频(RF)链路携带到基站收发站(BTS)102以及来自基站收发站(BTS)102的传输。如在图1的虚线圆圈中突出显示的，BTS设备包括上行链路接收(U_Rx)天线和下行链路发送(D_Tx)天线以及用于携带无线通信的适当的信号的相关电缆。一组(典型地，3个)BTS小区扇区(或者操作的扇区化小区区域)覆盖了由在BTS终端位置处采用的天线进行服务的本地通信区域或小区(服务BTS周围)。每个小区扇区通过其唯一的小区全球标识符(CGI，该术语在这里还用于指示BTS小区设备)来标识。每个BTS可以在规范容限内，基于独立的振荡器单独地或独立地为其所发送的下行链路信号生成其时基或时间标准/参考，该独立的振荡器工作在标称时基频率上。对于GSM服务，将适用标准BTS时基参考指定工作在13MHz上，在0.05ppm或者0.65Hz的容限范围内。通过基站控制器(BSC)103来控制覆盖更广操作区域的一组不同的BTS。BSC对工作在其区域范围内的MS和BTS进行管理，并且该管理包括随着MS从一个BTS的小区的蜂窝覆盖区域移动到其它BTS的蜂窝覆盖区域，保证与特定MS从一个BTS到另一个的射频链路完整性的切换(HO)。以类似的方式，在通信管理的较低级别上，BSC还管理MS从一个BTS扇区到另一个BTS扇区的HO，并且BTS检测在其区域范围内成功执行的HO。在管理的更高级别上，移动交换中心(MSC)104管理多个BSC，包括管理从一个BSC到另一个BSC的HO，用于与MS进行通信。在支持WCS操作方面，要求在其特定服务CGI(SCGI)控制下的任何MS操作自身与SCGI的所发送的BTS下行链路“信标”信号同步，并且因此不要求将来自不同BTS的信号同步到公共时间标准，例如GPS时基。

通过近似同步发送的信号的时间、频率和空间分隔或隔离来进行对分配给特定WCS载波的全部通信频谱的共享使用和管理。虽然要求足够的信号功率来支持通过单个适当的空间分隔的BTS的服务，但是WCS对MS的发送功率级别进行抑制或最小化，使得MS发送的信号尽可能多地“包含在”它们所分配的小区/扇区内，并且不过多地“泄露到”其它小区/扇区中并且/或者干扰其它小区/扇区中的通信。在从BTS到MS的“下行链路”传输以及从MS到BTS的“上行链路”传输的不同频带的应用中在最高级别上采用频率分隔。例如，对于“GSM850”(NA蜂窝)运行的上行链路和下行链路频带分别是824-849MHz和869-894MHz，并且对于“PCS1900”运行的上行链路和下行链路频带分别是1850-1910MHz和1930-1990MHz。此外，在分配给WCS的每个这种全频带内的频率分隔或频分多址(FDMA)在将下行链路和上行链路频带分隔为一组配套的上行链路-下行链路对“频率信道”或“子带”时出现，其由仅仅是全部WCS频谱带宽的一小部分的更窄的带宽来表征。例如，GSM频率信道“带宽”和相邻中心分离是200kHz。对于BTS和特定MS之间的通信，WCS分配配套的下行链路/上行链路信道对。通过绝对射频信道号(ARFCN)来指示这些频率分隔通信信道。根据在关于下面所描述的时间突发分隔中应用这种FDMA，在单独的频率信道之间分配MS和BTS传输，使得在公共突发时间(即公共“时隙”内)上的公共频率信道中的不同方向传输通常应该仅仅出现在具有以足够的空间间距分隔的可操作区域的不同服务小区中，以便将联合信道干扰减少到可接受的较低级别。

对于额外的时间隔离，通过将所服务的MS101同步到服务蜂窝BTS102的时基上，来利于多用户通信服务。具体地，将信号传输的时间序列组织到所传送数据或信息比特的连续“帧”中。对于GSM操作所采用的时分多址(TDMA)通信，还将每个信号帧在时间上分隔到8个连续的“时隙”中。GSM(以及通用编码的UMTS)传输利用TDMA减轻干扰的益处，其中，MS和服务BTS传输是互相同步的，使得将占用公共服务BTS下公共频率子带或信道的不同方向的传输调度为出现在用于每个不同MS的不同时隙中。为了常规化通信系统，用于控制MS的所发送信号时序的标准策略包括根据时序提前(TA)参数对MS时序的动态调整，使得将其设置为一个值，该值支持BTS接收其以与直接服务小区位置/扇区，即具有“服务小区全球标识”(服务CGI或SCGI)的服务BTS或扇区的信号帧和时隙适当的时间调整所发送的通信。该WCS策略用于根据SCGI的时基校准MS传输，而不需要在SCGI和任何其它邻近小区位置/CGI的时基之间的任何公共同步。

在用于并发多用户服务的FDMA和TDMA的组合应用中，WCS可以另外地采用跳频。在跳频操作下，WCS分配并使用不同的(可选地，伪随机)跳频序列，其指定不同的频率序列，其中用于每个被服务MS的信道频率对于每个连续帧在WCS所选择的序列中唯一地变化。MS与其服务BTS时基的自同步充分支持MS和其SCGI在跳频序列期间的联合操作。该快速跳频通过使错误校正编码能够对所接收通信进行校正，来支持增强干扰减轻，其中所接收通信的解调可能在偶尔的短持续时间时隙间隔期间被罕见的共信道干扰破坏。

虽然对WCS自身而言，与服务小区扇区的独立时基自动MS信号同步对于WCS可能是足够的，但是该独立的BTS时基策略会降低或妨碍与通信系统设备相关的其它所需求的、所请求的性能、或否则有益的服务。例如，这种策略可以抑制本地服务的性能，例如通过这种策略，基于其通过位置测量单元(LMU)在多个地理分布区域上所接收的信号特征的测量来确定标准MS/UE的位置。当定位服务的这种降级在与公共安全服务的紧急通信中发生时，它可能是威胁生命的。本发明的技术使能并利用在基于体系结构的WLS中得到的精确BTS同步数据，以便实现在远程LMU位置处对MS/UE上行链路信号尤其是跳频信号的时间严格的采集，否则在该远程LMU位置处将不能够观测到服务BTS帧时序。可能最重要的是，本发明的技术支持最优辅助GPS(AGPS)服务，以便通过利用并且向MS/UE提供代表性数据来使得能够进行对MS/UE与位置相关的GPS信号特性的高效和健壮测量，其中代表性数据描述了对于相关SCGI的当前BTS-GPS信号同步。MS/UE可以使用同步数据并支持BTS下行链路传输，以便建立它自己内部时基标准的精确GPS关系。采用这种基于GSP的时基关系，从而使MS/UE能够利用由AGPS服务器提供的其它辅助数据来对用于控制MS/UE内部GPS信号处理的最优设置进行预测。这些基于辅助的GPS信号处理设置增强了MS/UE所得到的GPS测量的效率、时间、健壮性和精确性。

如图2中所示，可以将合作为附属于无线通信系统的位置确定系统用术语称为服务移动位置中心(SMLC)200。可以以图2中所描述的组件的覆盖配置来表示基于体系结构的或“覆盖”无线位置系统或SMLC。在图2中，通过LMU202对关注的MS/UE101的通信信道中的RF上行链路信号进行接收和测量，该LMU202部署在分布于整个通信系统可操作区域中的位置处。[注意相关术语表：在3GPP术语表以及在本说明中，术语“SMLC”是指完整位置确定系统，在这里还被称为“WLS”，而在其它上下文中，“SMLC”是指在本说明中被称为“WLP”的子系统组件。如还在这里所使用的，3GPP术语“LMU”是指地理分散的SMLC/WLS组件，其接收所发送的RF信号并测量(例如，与位置相关的)信号特性，而在其它上下文或背景技术的说明中可以将这种组件称为信号采集系统“SCS”。]典型地，如通过将图2“覆盖”在图1上而可以看到的，在BTS102设备处部署LMU202，并且因此，LMU通常经由多路耦接至BTS使用的来自用于通信的天线的相同信号馈给来接入或“分接”其上行链路接收(U_Rx)信号用于与位置相关的测量。对于在分布LMU位置处的(与位置相关的)数据采集和测量的时基同步，如在图2中的虚线圆中所突出显示的，LMU经由具有电缆的GPS-接收(GPS_Rx)天线接入GPS信号。另外，如其中为本发明的增强设备所突出显示的，LMU经由具有电缆的下行链路接收(D_Rx)天线感应BTS下行链路传输。如在图2中所描述的，虽然典型地但不是必须地在BTS位置处部署LUT，但是也不必为BTS一对一部署LUT。通过无线位置处理器(WLP)203对多个LMU提取的接收信号特性的测量进行管理和采集，每个无线位置处理器(WLP)203引导多个LMU的操作。WLP检查特定LMU的选择，该特定LMU具有将测量提供给关注的特定MS的任务。一旦接收到适当测量的信号数据，这可能包括通过对不在上述WLP直接控制下的LMU进行管理的其它WLP而接收到信号数据，WLP通常也将对数据进行估计并且基于该数据确定最优(位置)估计。典型地，WLP可以对覆盖地理区域的LMU的操作进行管理，通过多个BSC对该地理区域提供相应的通信服务。SMLC的无线位置网关(WLG)204引导WLP的所有控制和任务。典型地(但不是必须地)，WLG与MSC104联合定位(并且可以与其连接)。WLG与它在通信系统中服务的多个BSC连接并交互位置相关请求、信息或数据。WLG验证位置服务请求，并且将位置确定结果分发到已授权接收者。

为了支持例如位置确定和增强通信管理服务的成功运行，本发明的技术提供了一种机制，通过该机制确定并提供描述每个地理分布BTS的时基与单个世界范围GPS时基的同步或校准的数据。在示例性实施例中，从WLS设备的调整和应用中得到来在WCS BTS的多个测量单元(LMU)的网络的这种同步时基信息。在下列说明中给出了本发明的示例性实施例。

LMU测量

如对图3中的实施例所描述的，通过对本地所接收的GPS信号和BTS下行链路信号的相关处理和分析来对任意特定BTS实现创造性的BTS-GPS同步确定，其中，通过至少一个LMU对BTS下行链路信号进行接收和精确标记GPS时间。图3提供了采用和使用设备的示例性说明，为了实现精确同步的信号数据采集、处理和时间标志/标签以便支持位置确定的目的，该说明在SMLC/WLS LMU中可以通用。对于图3中所表示的示例性修改的LMU实施例，经由具有电缆301的GPS天线和具有电缆302的下行链路天线接收关注的RF信号。如所示出的，这两个RF信号天线集可以是物理上分离的，或者它们可以在结构上组合并共享用于连接到LMU的公共接收信号电缆，其中，对于不同的GPS和下行链路功能可以将组合信号进行分离和滤波。另外，对于正在进行的WLS服务，经由具有电缆303的上行链路天线接收常规上行链路RF信号。对WLS实施例的常规LMU/SCS组件的描述可见于受让给本发明的受让人TruePosition有限公司的背景技术的U.S.专利说明中，在下面的列表中标识了该背景技术的实例。具体地，用于WLS增加WCS的RF信号采集设备的描述包括：U.S.专利NO.6,351,235“Method and System for Synchronizing Receivers of a Wireless LocationSystem”(“`235专利”)、U.S.专利NO.6,388,618“Signal Collection System fora Wireless Location System”、U.S.专利NO.5,327,144“Cellular TelephoneLocation System”以及U.S.专利NO.4,728,959“Direction Finding LocalizationSystem”。在所有这些背景技术中，对上行链路信号调节、捕获、采集和处理组件及适合于高效WLS LMU的设备进行了广泛说明。

如在背景技术中所表示的，以来自发送WCS频带的模拟信号的频率内容到足够低的中心频率上的滤波和频率转换形式的转换304-305，开始采集关注的WCS RF信号，以便支持有成本效益的并且精确的模拟-数字转换。在图4中表示了用于频率转换的典型组件。因为适合于下列信号调节组件的最优性能，可以对输入/感应信号401进行带通滤波(BPF)402，以便将信号限制在关注的频带内主要包含的那些频率中。关注的主频带可以分别是本发明的用于WLS确定的上行链路频带或用于时基表示目标的下行链路频带。优选地可以通过低噪声放大器(LNA)对输入信号进行分离和放大403，以便实现设计性能并减轻系统噪声对后续信号调节组件的影响。然后，结果得到的信号进入混合器404，用于与由本地振荡器(LO)生成器405提供的信号进行有效相乘。该LO生成器提供单频(单音)信号，当该信号与输入信号混频时，得到所期望的等价于所接收RF信号波形的不同频率的信号。为了维持LO频率的完整性并避免温度引起的频率漂移中的最优精确度，可以将LO的生成锁相到输入参考时基(振荡器)信号406。稳定的LO信号407与调节的输入信号的混频404得出包括不想要的相加频率和所期望的差分频率分量的复合信号。随后的带通或低通滤波408丢弃/衰减不想要的分量，并且生成期望的中频(IF)或基带(零中心频率)信号409，该信号409等效于关注的感应RF信号的频率移位模拟。在一些实施例中，可以通过具有采用LO频率序列的连续频率转换阶段的“IF带”实现具有最优信号完整性的期望的频率转换，其最终得出期望的输出信号中心频率。为了在适于本发明的LMU实施例中对WLS上行链路信号处理设备进行最佳利用，通过应用滤波、混频和LO频率，对来自下行链路转换的信号的输出IF/基带频率内容进行设计，以便跨越与上行链路频率转换相同的进入模拟-数字转换的频域。

以与用于WLA的上行链路转换304相类似的方式，图3中所表示的修改的LMU对本发明应用下行链路频率转换305。为了捕获下行链路频带和该频带内任何(子)信道，该频率转换与信号滤波/放大402/403以及频率移位LO信号407的生成405一起出现，频率移位LO信号407特别适合于下行链路频带的频率内容。如在、235专利中所描述的，LMU的示例性实施例应用稳定的GPS接收机306生成GPS得到的时基信号307，将这些信号分布在所有LMU组件中(包括LO发生器)用于作为高稳定时基参考。将从频率转换得到的频带移位信号形式308输入到模拟-数字转换器(ADC)309。对本发明最重要的并如在`235专利中所类似描述的，ACD在精确锁相到GPS参考时基307的“频闪”/脉冲时刻对输入信号308进行采样。这样，所得到的数字下行链路信号采样310是与世界范围GPS时基同步中所参考的精确时间。由于分布在WCS整个操作域的LMU网络中的每个LMU被独立同步到单个公共GPS时基，所以可以通过在任何主BTS附近的LMU的接收和估计使每个单独时钟BTS下行链路信号的GPS时序与公共GPS时基相关。用于获得的信号采样的这种GPS时间同步支持在数字信号处理311中的相关GPS时间标签，该处理生成所期望的从LMU输出的同步表示312。

通过BTS的独立振荡器对用于BTS(下行链路)传输的自生成时基给出“时钟”或进行“驱动”，该振荡器需要工作在13MHz在0.05ppm(即 0.65Hz)的容限内，但是不需要该振荡器与任何其它BTS时基同步。在实际工作的GSM BTS的一些测量中，TruePosition有限公司已经观测到与标称参考频率正在进行的/持续的偏离一个因数，该因数大于需要容限的两倍。

将支持得到用于WCS BTS下行链路信号的GPS同步表示的本发明的处理311设计用来表征BTS信号所选时刻的基于GPS的时间特性。在常规WCS服务的引导中，服务BTS发送被调制用来传送以连续数据“帧”形式组织的控制/接入或语音/业务比特的RF信号。虽然将满足来自BTS下行链路传输的比特序列中任何可以周期性检测和识别的时刻，但是在示例性实施例中，选择帧边界作为与LMU所确定的GPS时基进行同步中的用于时间标签的代表性时刻。因此，在示例性实施例中，本发明描述了用于独立时序BTS帧边界的BTS-GPS同步的特征。

对于如3GPP TS中所描述的GSM WCS的实例，通常将所发送的帧组织为如图5中示出的序列所表示的。在常规传输的最高级别上，超高帧501包含2048个超帧的序列，并且超帧502包含1326(＝26×51)个帧的序列。对于每个超帧，帧号(FN)从零(0)重新开始，并且按1递增直至在超帧结束处到达2,715,647(＝2048×26×51-1)为止。每个帧503包含8个时隙的序列。以等时隙的形式，每个时隙504具有156.25个符号时间间隔的持续时间；以可选的形式，时隙0和4具有157个符号时间间隔的持续时间，并且其它时隙具有156个符号时间间隔的持续时间。在另一种形式中，帧持续时间是1250个符号时间间隔。符号时间间隔505的持续时间是48/13(＝～3.7)微秒(usec)，并且因此，帧持续时间是60/13(＝～4.6)微秒(usec)。如在图5中对时隙504所表示的，时隙的“活动部分”是148个符号时间间隔，在该“活动部分”期间传送信息/数据比特，并且“有用部分”是从符号0的中间到符号147的中间的147个符号持续时间，这是由于MS和(最好在相邻的使用时隙之间)BTS的传输功率在每个时隙的开始和结束符号处上升和下降，并且没有在有用部分之外对信号的相位进行定义。在常规操作下，通过使用被称为高斯最小移位键控(GMSK)的信号调制形式，在每个符号时间间隔505中传送一个信息/数据，GMSK是在符号时间间隔上具有最大相位变化为±π/2的差分二进制相移键控(DBPSK)(“高斯”)滤波/平滑形式。将后续帧视为分组到被称为51-多帧的51个连续帧的集合中，或者将后续帧视为分组到被称为26-多帧的26个连续帧的集合中。因此，可以将超帧视为是由26个连续51-多帧的序列构成的，其中每个51-多帧具有～0.235秒(sec)的持续时间。由于可以选择BTS下行链路信号的GPS时序特性来应用到任何随即可确认的时刻中，例如帧边界，所以在本发明的示例性实施例中，可以选择选择BTS下行链路信号的GPS时序特性来应用到51-多帧边界。

通过对每个BTS/CGI的每个51-多帧进行有用地重复的下行链路传输，来对普通MS/UE接入GSM WCS的操作进行管理。在BTS的广播控制信道(BCCH)的载频(“C0”)上的BTS下行链路传输周期地包括时隙突发，该时隙突发有助于任意MS/UE检测并将其自己同步到BTS信号的能力。具体地对于常规BTS操作，在大约每10个顺序帧处，BTS发送“频率校正信道”(FCCH)突发，并且在其后的下一帧内是“同步信道”(SCH)突发，这两种突发对于当前与BTS时基相关的创造性GPS同步确定的示例性实施例是有效的。BTS的FCCH突发以初始帧开始，出现在每51-多帧内的每个第～10帧的时隙号(TN)0(零)中，即对于每个51-多帧内的相对帧号0、10、20、30和40，出现FCCH突发。BTS的SCH突发出现在随后帧的TN0中，即对于每个51-多帧内的相对帧号1、11、21、31和41，出现SCH突发。因此，在这些操作下，该突发“信标”对的开始的帧间空隙包含每个51-多帧内4个10帧的帧间空隙，其后跟随到下一个51-多帧的开始处的一个12帧的帧间空隙。这些来自每个BTS的周期性的(下行链路)FCCH和SCH突发使得MS/UE能够为其适当的服务BTS快速地检测、识别并确定基于BTS的帧号和时序。这种来自每个BTS的可靠的并重复性的下行链路传输在本发明的技术中为确定每个WCS BTS时基与GPS时基的关系提供了最优信号序列。

在示例性实施例中，通过这种下行链路传输的已知的结构特别增强了用于基于GPS的时序测量的FCCH和SCH突发的实用性。如在3GPP TS中所描述的，用于常规FCCH突发的所发送的148比特序列是由连续的比特形式构成的，包括：

●3个尾比特，(B0，B1，B2)＝(0，0，0)；

●142个固定比特，(B3，B4，...，B144)＝(0，0，...，0)，即全零；以及

●3个尾比特，(B145，B146，B147)＝(0，0，0)；

其中，Bn是标号为“n”的比特。3GPP所描述的用于构成SCH突发的所发送的比特序列包括：

●3个尾比特，(B0，B1，B2)＝(0，0，0)；

●39个编码比特；

●64个扩展训练序列比特，(B42，B43，...，B105)＝对所有常规SCH传输相同的3GPP指定序列；

●39个编码比特；以及

●3个尾比特，(B145，B146，B147)＝(0，0，0)；

其中，两组39个编码比特是由39比特序列的1/2比率卷积编码得到的，其中39比特序列包括：

●6个基站识别码(BSIC)比特，其标识在本地操作区域中主BCCH载波的使用：由3比特PLMN网络彩码(NCC)和3比特基站彩码(BCC)构成；

●代表简化TDMA帧号(RFN)的19个比特，包括：11比特超高帧号“T1”，T1＝FN/1326；随后是26-多帧内的5比特帧索引“T2”，T2＝FN mod26；随后是51-多帧内的模51帧号(T3＝FN mod51)的3比特精简帧索引表示“T3’”，T3’＝(FN mod51-1)/10；

●10个奇偶比特；以及

●4个零尾比特(0，0，0，0)。

3个参数表示(11比特T1、5比特T2、6比特T3)通过下列关系完全表示了任易完整的帧号FN(其可以跨越22个比特数值高达2,715,647)：

FN＝T1×1326+((T3-T2)mod26)×51+T3(1)

其中，T1是完整的(0，...，2047)超高帧索引，T2是完整的(0，...，25)26-多帧索引，以及T3是完整的(0，...，50)51-多帧索引。由于以3比特T3’值来表示SCH T3参数的5个允许值，所以19比特RFN完全表示了SCH FN。对于在示例性实施例中所得到的从测量时间传播到最近的或下一个51-多帧边界的基于GPS的时间表示，相关的FN参数T3(＝FN mod51)对于该开始边界到起始帧具有零值。对这些比特序列进行合并，BTS的FCCH和SCH突发的现有形式有助于将修改的WLS信号相关技术应用于在采样下行链路信号的数字处理311中提取TOA信息。具体地，可以将从这些比特形式调制的已知信号波形应用为“匹配复本”，为了得出下行链路信号到达时间，使下行链路信号与该“匹配复本”相关。

根据用于实现WLS设备的背景技术中所描述的类似处理技术来修改用于本发明的示例性实施例的数字信号处理311。在受让给本发明受让人TruePosition有限公司的U.S.专利中，背景技术描述了用于进行WLS数字上行链路信号调节和相关的数字(复合)外差、滤波和匹配复本信号相关处理技术，以便提取GPS同步TOA(和/或TDOA、AOA等)测量。这种背景技术包括U.S.专利No.6,047,192，“Robust Efficient Localization System”和U.S.专利No.6,285,321，“Station Based Processing Method for a WirelessLocation System”。通过修改这些技术使其适于处理下行链路频带并使用下行链路信号波形，本发明在得到下行链路时基相对于GPS时基的所期望的表示中有效地应用了类似处理技术。

图6描述了用于在数字信号处理311中所包括的估计的示例性主要功能。对于数字化下行链路信号601的初始信号调节，该处理的第一阶段602包括外差和(带通或低通)滤波，以便获得下行链路数字信号时间序列{z_n(t)}，其捕获来自下行链路BTS号“n”的感应RF信号的频率变换基带形式。如在所述背景技术中所描述的以及如在对数字化采样信号捕获中的例程，模拟-数字转换(ADC)309生成信号序列或时间序列601，该信号序列或时间序列601是以时基控制的采样速率来进行采样的，并且在开始(以及可选地，周期性更新的)采样时刻具有时间标记/标签。在本发明中应用的时基307是与从LMU的GPS信号接收得到的GPS驱动振荡器一致进行同步和标记的。对每个捕获的信号采样601维护精确的时间标记，并通过任何ADC后数字信号调节对每个捕获的信号采样601进行传播。因此，在系统中能够精确地表征进入信号相关处理的每个所接收和所捕获的数字采样z_n(t)的基于GPS的时间标记。

在从本发明的基于GPS的下行链路TOA确定的信号处理311的602阶段开始的下列阶段中，为BTS_n捕获的复合基带信号z_n()与“参考”或匹配复本信号表示z₀()相关。如在例如“The Generalized Correlation Methodfor Estimation of Time Delay”，C.H.Knapp和G.C.Carter，IEEE Trans.Acoust.， Speech，Signal Processing，vol.ASSP-24，no.4，pp.320-327，1976年8月的标准文献中所描述的，信号交叉相关可以提供对两个信号之间时间偏移量的最优检测和测量。如上对于常规GSM BTS传输所述，FCCH和/或SCH突发提供了适宜的并健壮的相关信号形式，该信号形式在信号接收和发送之前对于FCCH全部已知并且对于SCH部分已知。两个信号之间的复相关γ(τ)的一般表达式可以表示为：

γ_{12} (τ) = \frac{{&Integral;}_{- T_{c} / 2}^{T_{c} / 2} z_{1} * (t) z_{2} (t + τ) dt}{\sqrt{[{&Integral;}_{- T_{c} / 2}^{T_{c} / 2} {| z_{1} (t) |}^{2} dt] [{&Integral;}_{- T_{c} / 2}^{T_{c} / 2} {| z_{2} (t + τ) |}^{2} dt]}} - - - (2)

其中，z_n( )代表复信号采样，τ代表两个相关信号时间序列之间的时间“迟延”/“延迟”/偏移(例如，T(D)OA)值，并且在相干积分时间T_c上对相关进行累积。在该估计中，假设信号具有充份的SNR，通过下列关系，候选信号级别与相关绝对值平方的期望值近似有关：

|γ₁₂|²＝SNR₁SNR₂/[(1+SNR₁)(1+SNR₂)] (3)

其中，SNR_n代表交叉相关的两个信号的功率级别的信噪比。

图3的信号处理311的示例性实施例包括计算相关603、604和608，其包括所构成的用于表示已知FCCH或SCH突发的匹配复本信号z₀( )，并且包括所捕获的用于表示从BTS_n所接收的信号的下行链路信号z_n( )：

γ_{On} (τ) = \frac{{&Integral;}_{- T_{c} / 2}^{T_{c} / 2} z_{0} * (t) z_{n} (t + τ) dt}{\sqrt{[{&Integral;}_{{- T}_{c} / 2}^{T_{c} / 2} {| z_{0} (t) |}^{2} dt] [{&Integral;}_{{- T}_{c} / 2}^{T_{c} / 2} {| z_{n} (t + τ) |}^{2} dt]}} - - - (4)

在式(4)中，当对相关函数的绝对值进行最优最大化时，τ的关联值代表相对任意选择的GPS时间标记时刻t₀的所期望的基于GPS的TOA，此时，象征性地为积分变量“t”分配0(零)值。利用代表具有实质上无限大SNR的匹配复本的采样集合z₀( )，可以用其它(有限)比率值“SNR_n”评估在最优相关校准处的上述相关绝对值平方的期望值：

|γ_On|²＝SNR_n/(1+SNR_n) (5)

可选地，对于代表性SNR_n估计，可以评估在FCCH信号采样集中所观测的相位噪声和关联的SNR_n之间的相关和相似关系。

当判断候选BTS信号功率级别提供了可接受的测量时，其所导出的 TOA值τ的参量精确度也可以基于精确度的信号强度依赖性来估计。例如，在上述Knapp和Carter的研究中以及在“Time Delay Estimation ViaCross-Correlation in the Presence of Large Estimation Errors”J.P.laniello，IEEE Trans.Acoust.，Speech，Signal Processing，vol.ASSP-30，no.6，pp.998-1003，1982年12月中可以得到，对于T(D)OA测量可以达到的最优精确度的表达式。可以使用这种说明将用于最优加权(“白化”)的相关得到的T(D)OA τ表示为标准偏差σ(即变量的平方根)：

σ_{τ} = \frac{\sqrt{3}}{πB} \sqrt{\frac{1 - {| γ |}^{2}}{TB {| γ |}^{2}}} - - - (6)

其中，B是带宽，T是在生成测量的信号处理中包括的积分时间，并且因此TB是时间带宽乘积，其代表为相关估计进行积分的独立采样的数目。注意到，在该表达式中，测量精确度与时间带宽乘积的平方根和接收信号SNR的乘积成反比。因此，在可用于固定不变的信号条件的时间限制内，当更长的可用相关信号持续时间提供了增加的时间带宽乘积或增加的平均噪声采样数目时，增强了时序测量精确度。利用由伪随机、卷积编码以及可能的加密/计算比特序列所构成的典型通信突发，“干扰”信号(例如，具有扁平频谱内容的信号)通常以与“白”(例如，热)噪声大致相同的方式影响测量精确度，因此仅需要将该“干扰”信号恰当合并入“SNR”估计中。

对于用来检测并使用常规FCCH突发的相关602，按照具有跨越有用符号的持续时间并具有任意“起始”相位

的其它纯“音调”时间门(即，倾斜的前缘和后缘)突发，来形成(复)复本信号z₀( )，其中相位

其中，

g(t)～h_g(t)*rect(t/T_u)；

“*”意味着卷积；

对于|x|<1/2，rect(x)为1，并且否则为0；

T_u是具有147个符号时间间隔的“有用”时隙持续时间：T_u＝147T，并且

\begin{matrix} h_{g} (t) ~ \frac{1}{\sqrt{2 π} δ_{g} T} \exp [- \frac{1}{2} {(\frac{t}{δ_{g} T})}^{2}] & δ_{g} ~ 0.4417 / 2 \end{matrix}

其中，h_g(t)近似于具有近似符号时间间隔持续时间T的高斯或者汉宁窗，类似于3GPP TS中注释为“h(t)”的GMSK定义的相位滤波器，但是具有其持续时间的一半。如果将其考虑为匹配复本基音频率“f”的值的函数，对式(4)的恰当归一化相关将在本质上构成傅里叶变换的归一化和窗形式。然而，对于常规FCCH突发，已知复本的标称音调相位演化能够每4个符号时间间隔(即每4T)完成1个2π循环，因此标称复本频率是13×125/24(＝～67.71)kHz(例如，当由BTS作为常规RF波形发送时，超出BCCH载波的偏移)。这样，事先完整定义了FCCH复本。

对于包括常规SCH突发的相关604和608，还由相同突发时间门窗g(t)和恰当的GMSK渐进相位的乘积构成本发明的复本信号，但是SCH的相位信号代表了上述SCH信号的(伪随机)比特序列：

其中，代表用于SCH比特序列的GMSK相位演化。

与FCCH突发相对比，事先不全部已知SCH突发波形。如上文以及在3GPPTS中所描述的，SCH比特内容包括两个3比特(前和后)零值“尾”序列，但是对于在先使用，短(3比特)长度的这些序列并不重要。SCH还包括如在3GPP TS中所定义的已知的扩展64比特(mid-amble)训练序列。因此，为了SCH的相关604对下行链路TOA确定的贡献，可以将全部148比特SCH的扩展mid-amble部分构成到部分长度事先已知匹配复本中。

为了扩展到全部SCH相关608，对用于解调的SCH信号的质量进行评估605。在常规下行链路信号接收情况下，当下行链路所接收的SNR对于SCH中完整发送比特序列的可靠解调足够大时，那么本发明使用该完整的解调比特序列来构成608用于完整SCH突发的全时隙匹配复本。如在关系式(6)中所表示的，当在相关估计中应用更长持续时间的复本时，增强了所得出的TOA值的结果精确性。如上文还描述的，完全解调的SCH还为每个SCH突发提供完整帧号FN的(简化帧号)RFN表示，并且包括BSIC，其表示从中获得下行链路信号的BTS。采用对信号传播时间和帧边界偏移量的适当调整(如下文进一步所述)，将这些已检测BCCH载波的解调后的参数包括在所期望的BTS标识和与最终得到的用于基于GPS的TOT的表示相关发送帧号的表格中。

在不同实例的情况下，例如，当下行链路所接收的SNR对于SCH比特序列的可靠解调可能不够大时所出现的情况，可以通过本发明中的过程606-607使用支持信息扩大LMU的下行链路相关信号处理311，其中支持信息是通过WLS的WLG和/或WLP从对支持WCS操作的数据链路进行监控的系统中收集的。在关注的主BTS非常远的位置或在环境上隔断或配置为偏离BTS下行链路信号最强接收位置处部署了关注的BTS/CGI的最近或最佳位置的LMU的情况下，可能出现这种SNR情况。对于执行该操作，图1的WCS在数据链路上使用根据被称为“A接口”的规范所定义的协议，在MSC104和任意BSC103之间交换信息。图1的WCS还在数据链路上使用根据被称为“A接口”的规范所定义的协议，在BSC103和任意其BTS102之间的较低级别上交换信息。在受让给本发明受让人TruePosition有限公司的背景技术中，U.S.专利No.6,728,264“Monitoring of Call Information ina Wireless Location system”(“`264专利”)对用于增强WLS操作和性能的A-bis监控系统(AMS)进行了全面描述。为了在本发明中应用，`264专利的AMS的修改形式旨在并用于提供时序和帧编号信息，其辅助并与本发明的下行链路信号处理估计311进行整合。在本发明的示例性实施例中，该AMS得到的信息的联合应用在当没有对LMU接收的BTS下行链路信号进行完全解调以便支持SCH相关分析时出现的信号接收状况下是非常有效的。

图7在AMS可以用来对支持LMU估计的功能606进行服务的过程进行扩展。通过接入在A-bis接口上在BSC及其BTS之间进行交换的所有WCS信息，AMS可以提供帧号和时序数据，以便辅助LMU在本发明中的处理，该处理确定并识别BTS下行链路帧边界的基于GPS的时序。如对于`264专利中包括的背景技术所描述的，AMS设计使得能够对在BSC和BTS之间进行交换WCS管理支持信息进行采集和时间标记。在对本发明技术的支持中，`264专利的AMS适合于适当地表征所标识的相关帧事件出现的时间。随后，将这些时序观测以及其可以从AMS得到的相关的部分(即“模数”)帧标识提供给WLS，用于在LMU中使用。由于AMS处理是通过其内部时序振荡器来独立地给出“时钟”或进行驱动，所以通过对用于由LMU和主AMS两者共同观测的参考BTS的帧相关时间分配进行比较或互相关，AMS时基能够单独与LMU得到的GPS时基相关。随后，尤其是在当没有直接从目标接收BTS/CGI下行链路信号对FN数据进行解调时的情况下，可以使用用于主目标CGI的模数帧标识，同时传播到当前或者即将发生的时间，以便为SCH相关处理创建合适的FN比特序列。

用于帧时序确定的修改后的AMS辅助功能的初始阶段包括AMS从支持WCS正在进行的操作的A-bis消息701中获得帧标识信息的能力。如上对于3GPP TS中具体GSM协议所述，MS/UE监控并将自身同步到其服务BTS/CGI信标下行链路传输。当MS需要接入专用通信信道设备时，例如，发出紧急(例如，911)呼叫或对在下行链路公共控制信道(CCCH)上所观测到的寻呼信道(PCH)突发作出响应，该MS在上行链路CCCH上发送随机接入信道(RACH)突发。WCS最终在到MS的下行链路接入许可信道(AGCH)上以立即分配(IMMEDIATE ASSIGN)消息对MS的RACH请求作出响应，对分配给MS与帧专用时间(开始时间)一起使用的专用频率信道资源进行标识，其中在帧专用时间MS应当开始这种使用。包含下行链路RACH以及上行链路PCH和AGCH的CCCH具有与FCCH和SCH下行链路信标突发相同的(BCCH)C0载波，但是这些呼叫管理突发彼此不冲突(即，PCH和AGCH下行链路突发不与信标突发一样出现在同一个帧时隙组合中)。为了支持对被分配用于与任何MS的通信服务的WCS资源的BSC控制，在BSC和服务BTS之间通过A-bis链路交换伴随服务初始消息的相关信息。

对于本发明的技术，AMS适于调整来自WLS的请求或命令702，以便获得并提供AMS可以在A-bis数据链路上观测的BTS帧时序信息的初始特征。通过连接到A-bis链路，AMS对在BSC和该BSC控制和服务的多个BTS之间交换的消息进行监控。无论何时BTS接收到上行链路RACH请求，BTS就将相应的信道请求(CHAN RQD)消息发送给它的BSC。CHAN RQD消息包括用于特定请求的标志符，并且还包括BTS帧号的部分或“模数”表示，在该BTS帧号中接收到MS请求。如WLS所请求或所指示的，AMS 可以对用于BSC服务的每个BTS的这种CHAN RQD内容的代表性集合体进行观测和时间标记703。信道激活确认消息还包含该相同的BTS帧号(FN)的模数表示。

在消息中所观测到的FN的AMS表示704是“部分的”或者“模数的”，因为它不表示用于上述完整FN的完整的22比特值。为了容量效率，BTS-BSC消息仅为FN表示使用16比特。类似于上述FN的3参数表示，A-bis消息确实使用6比特T3＝FN mod51和5比特T2＝FN mod26，但是仅使用5比特“T1”参数表示超高帧标号T1的低阶5比特形式T1’＝T1mod32。因此，当如关系(1)中所表示的那样但是使用T1’进行重构时，用于BSC帧编号和开始时间规范的A-bis和AMS形式的帧号FN’，表示“模数”形式：由于42432＝32×1326＝32×26×51，所以FN’＝FN mod42432。

一旦对有关帧时间进行了观测和时间标记，AMS就可以对被WLS用于支持本发明的精确的基于GPS时间的确定中的模数FN’特性进行统计估计705。根据用于公共BTS的多个独立(RACH)帧事件的时序特性，可以通过添加/减少恰当的整数倍的帧持续时间(～4.615msec)来将独立时间值传播到公共帧边界。对于每个所观测到的BTS，对传播到公共(51-多)帧边界的所标记帧时间的集合体的统计评估可以包括平均以及/或者包括基于阶数的统计应用的外层拒绝，其中基于阶数的统计应用例如，中值和其它累积分布期望值。随后，可以将得出的AMS时基FN’出现的表示706应用于对BTS下行链路信号时序的LMU估计中，该BTS下行链路信号时序与CGI的BCCH C0载波和BSIC相关。

对于AMS所观测到消息的时间标记或特性，AMS应用其自己的内部时钟或参考时基。虽然AMS时基参考可以是GPS所得到的，但是典型地，一般成本效率排除包括GPS信号接收或AMS单元内部的时基同步。因此，利用能够由接收LMU得到的GPS时基信息，可以进一步估计AMS所观测到的模数FN’事件的时间标记。

一旦接收到用于关注的BTS/CGI的AMS的帧时序特性，WLS LMU607就可以根据其自身GPS驱动的时基对可用信息进行“校准”，并且随后，可以将结果得出的表示应用为初始近似，从该初始近似中，BTS下行链路SCH信号分析可以提供精确改进。当LMU不对SCH突发进行解调以便得到用于目标BTS/CGI的BCCH载波的FN标识时，对于单个公共AMS，可以对所请求的AMS FN的时序信息进行估计，该单个公共AMS已经提供了来自目标CGI和被LMU成功解调并GPS定时的额外“参考”CGI的这种表示形式。通过将由主AMS和任何参考LMU共同观测/测量的目标和参考所传播的(51-多)帧时间进行比较，可以将用于主AMS的时基偏移校准到LMU的GPS时基。相关的AMS时基校正Delta是代表性的LMU得到的GPS时基的FN时间和等效的AMS得到的FN’时间之间的差。在通过AMS的Delta差对所有所观测到的基于AMS的时间的校正中，与GPS时基相关地校准并且登记该AMS时间标志。

为了该调整中的最优精确性，如下对关系式(12)或(13)所描述的，对相关时间标记进行适当调整，以便说明距离相关的信号传播和设备群延迟。即，由于AMS RACH时间与“处于”参考和目标BTS位置的那些时间近似，而参考LMU TOA在下行链路接收LMU的位置处，所以首先对用于所选择和所传播的代表性FN的参考LMU TOA进行调整，以便生成参考GPS时基TOT(“处于”参考BTS)。随后，计算用于等效的参考FN’的与AMS时基的参考Delta差，并将其应用为对AMS得到的并且GPS校正的目标CGI FN’和TOT的时间校正。最后，为目标CGI和LMU应用相反极性的距离和群延迟校准，以便生成预期的目标FN’和近似TOA(用于测量LMU)。

如上类似所述，到了能够为来自多个相关的LMU估计的参考BTS的相同主AMS确定多个这种校准“Delta”的程度，则可以对那多个值进行统计处理，以便为Delta得到精确值。随后，可以将结果得出的用于AMS时序校正的值添加到用于该已校正的AMS的任意/所有FN时序值，以便为关注的主CGI对模数FN’时间值进行“GPS校准”。这些值提供了近似，根据该近似能够构成来自完整下行链路信号估计的改进。

为了支持BTS下行链路信号的完全基于SCH的相关估计，从AMS观测获得的“模数”值FN’可以指导候选完整FN值的构成。如上所述，从AMS所观测到的消息中获得用于主BTS/CGI的模数FN’及其GPS校准的近似出现时间，其中AMS所观测到的消息代表帧号模数42432，具有每42432帧或195.84秒的翻转或重复循环或周期。在本发明中，该循环比包括在任何相关和必须的信号和数据、处理过程中的响应或延迟时间长得多。因此，在与所得到的即将出现的帧号值相关的所传播的时间值中不存在周期的不确定性，其中所得到的即将出现的帧号值在下行链路信号相关估计中或将被应用到下行链路信号相关估计中。然而，为了辅助LMU为完整SCH TOA测量构成完整的匹配信号复本，推断候选帧号的模数表示FN’是关联的完整FN值。对用于FN除以42432的高阶6比特值的64个可能值(0，...，63)分别要求进行该推断607，以便构成完整的潜在超高帧索引T1的(二进制)表示。那么，确保相关评定608的结果可以指示有效的完整/完全FN值，同时还为主BTS/CGI的该FN提供GPS时基TOA值的改进。

最后，通过连续相关估计的额外不相干积分608对本发明的信号处理311中的BTS下行链路TOA确定进行了进一步精确。即，如上所述，最初，对独立的时隙突发估计候选“信标”BCCH载波的相关性。随后，为了在对所预期BTS“信标”传输检测中的精确测量分辨率或增强健壮性，对所计算的相关函数进行不相干积分或累积，以便通过使用来自独立时隙时间间隔的相加结果来提供从有效增加的时间带宽乘积中获得的增强的相关函数。由于相关时隙突发出现在用于不同连续帧的8个时隙中的1个特定时隙(例如，TN0)中，并且由于在时隙突发的每个有用部分的结束和后续时隙开始之间的保护时间间隔期间未定义所发送信号的相位演化，所以进行不相干积分/求和，以便提供潜在的、未知并且任意的、互相关的相位演化。可以在每51-多帧中位于10帧间隔处的FCCH和SCH突发的5对相邻帧序列上对相关结果的不相干积分进行扩展，并且利用上述2个额外帧间间隔的适当调整，也可以在多个51-多帧上对相关结果的不相干积分进行扩展。

无论何时为了增强相关性能对来自连续(不必是相邻的)帧的相关结果进行积分时，为了在时间上得到WCS特定的多个帧间增量的适当整数倍，就对在每个所选择的相关采样集中用于“零时间”的标称偏移量t₀进行适当调整。类似地，如适合于任何贡献帧的顺序位置相对于标称“零点”帧的顺序位置那样，对与积分测量估计相关的帧号FN进行有效地递增或递减。因此，对于如上所述的3GPP GSM通信，成对FCCH和SCH突发(开始或中间点)之间的帧间增量是～4.615毫秒，并且用于51-多帧内的这种成对的10帧重复之间的帧间增量是～46.15毫秒。在确定与从多个帧结果得到的积分所得的TOA相关延迟关联的GPS时基标记时，在累积相关TOA时间值的生成中包括可用帧间时间间隔。

一旦使用完整的SCH复本表示并且合并可用FCCH相关估计的相关分析608完成，则评定609相关结果的质量，用于将相关结果接受为用于在接收LMU附件的候选BCCH载波所观测到的测量的指示。如果结果不符合可接受的标准，例如，如通过SNR和/或所估计的TOA测量准确性估计来判断，那么，结果被拒绝610，并且在602处初始关于主LMU的下一个候选BCCH载波的搜索和估计。当相关结果提供了对候选BCCH载波所观测的TOA的成功测量时611，将涉及其相关帧边界的基于GPS的(并且如果需要，如上述进行调整的)TOA插入到合并了所有期望输出信息的记录中612，其包括BCCH载波、BSIC、帧号FN、以及关联的质量指示符。将该记录输入到成功观测并估计的所有BCCH载波表格中，用于确定它们关联的BTS-GPS时基同步关系。

WLG/WLP分析和支持信息

如在3GPP TS中所描述的，通过其在全球分配的蜂窝全球标识符(CGI)对每个WCS BTS(扇区)进行唯一识别。为了对通常邻近每个BTS的、具有其所分配的BCCH载波C0频率的通信操作进行管理，WCS还维护并使用被称为基站识别码(BSIC)的更短的(6比特)BTS标识。如上所述，BSIC是3比特PLMN网络彩码和3比特(本地)基站彩码的组合。该BSIC被编码到来自BTS的每个SCH传输中。WCS维护BTS特定C0相关BSIC和CGI之间的映射和相关。如所需，WLG可以为其自己的应用来请求并且还维护该映射，以及在BTS-GPS时基同步表示的特性列表中包括CGI。

如在图5的时间序列中所反映的，3GPP TS定义了所检测的信号内容和BTS信号帧边界之间的标称时间关系。在信号估计之前，帧边界或时隙边界的时刻对于候选接收BCCH信号可能不是明显的。在本发明的示例性实施例中，(利用下面描述的关系式)根据关联TOA的基于相关的测量对所期望的TOT信息进行估计。如在关系式(4)及其相关说明中所表述的，相对于真实GPS时间t₀给出了相关时间标签，其中在t₀时刻积分变量具有零标称值。可以将该时间“原点”选择为任意所标识信号采样的GPS时间，并且将最优相关延迟值添加到用于完整GPS时基形式的所观测TOA值的表达式的参数。当最初从数字信号相关计算中以更少单位(不必是整数)数目数字信号采样时间间隔n_τ的形式获得相关延迟的量化形式时，那么从量化延迟参数与数字信号采样速率F_s的倒数的乘积构成以基于GPS的时间为单位的延迟值。

τ＝n_τ/F_s (9)

另外，当不便于或不可能将原点时间选择为在帧边界处直到从信号处理中检测到并确定了该边界为止时，那么，通过以3GPP特定时间间隔调整获得对于所选择的关注帧边界的期望TOA，以便在期望帧边界时刻为估计TOA生成恰当的值。通过添加时间原点与帧边界的偏移值来实现对所观测到的TOA相关延迟值的这种调整。当复本序列z₀( )中心位于相关时间T_C所跨越的时间间隔中间时，如通过积分限的对称形式所给出的，将根据表达式(4)发生这种调整的实例。在这种实现中，中心原点可以在复本时间序列的中间，该复本时间序列可以将标称时间原点放置在复本mid-amble码的中心。对于该实例，与起始帧边界的原点偏移量为在标称中心时间原点的负侧上74(＝148/2)个符号时间间隔(即，～0.273毫秒)。TOA测量的相关偏移调整注册了相对于帧中心值的适合于帧边界的值。为了进一步调整到所选择的51-多帧边界，添加/减少适当整数数量的帧持续时间(～4.615毫秒)。

在本发明的示例性实施例中，对BTS信号同步到GPS时间标准的适当调整还最优地利用了描述用于发送BTS和接收LMU的天线的精确相对位置的代表性数据，以及如果合适，还利用了LMU信号采集电缆和电路的群延迟特性。如对基于体系结构的WLS已知的，BTS发送位置和LMU接收位置使得能够在相应的信号传播距离上进行时间延迟的计算。从LMU得到的下行链路TOA测量中适当地减去这些延迟，以便估计信号传输的等效时间TOT。另外，在适合于每个接收LMU的程度上，从所估计的TOA测量中适当地去除或减去相应的天线、电缆和信号调节电子装置的信号传播群延迟特性，以便获得更加精确地表示在下行链路信号传输点处BTS-GPS帧同步的值。

相应的天线位置坐标定义了在关注的BTS和其附近适当地关联的测量 LMU之间的信号传播距离。使用信号传播距离对根据基于GPS的时间标准标记的所测量TOA进行调整，用于为所检测到的BTS信号内容确定关联的基于GPS的传输时间。虽然典型地，基于体系结构的可用WLS测量仅能够在纬度和经度两个水平方向上进行位置确定，但是通过三维坐标(即，纬度、经度和高度)来表示WCS MS和BTS以及WLS LMU的位置。LMU和BTS之间的距离D_{LMU_BTS}是：

D_{LMU_BTS}＝|X _LMU-X _BTS| (10)

其中，|ΔX|代表相应(RF天线)位置之间笛卡尔向量差ΔX的幅度或长度。发送时间t_T和接收时间t_R之间信号传播时间差t_TR与发送和接收位置之间的距离通过下式有关：

t_R-t_T＝D_TR/c＝|X _T-X _R|/c (11)

其中，“c”是RF信号传播速度(即，光速)，并且X _T和X _R分别是发送和接收位置。当LMU对BTS下行链路信号的到达时间(TOA)进行测量时，所得到的TOA直接与从关联BTS到接收LMU以及从主BTS到关联传输时间(TOT)的信号传播距离有关。由于所期望的同步表示表征了用于BTS通信帧边界的BTS传输时间(TOT)的BTS-GPS实际关系，所以为上面的信号传播时间间隔对所测量的TOA_LMU进行调整。可以将恰当的调整表达为：

TOT_BTS＝TOA_LMU-D_{LMU_BTS}/c＝TOA_LMU-|X _LMU-X _BTS|/c (12)

可选地，如果需要对来自LMU的信号接收电路、电缆或信号中继/传输机制影响的网络累积群延迟的精确表示，那么不仅对于与距离相关的传播延迟对传输时间TOT_BTS进行调整，类似地，在本发明中，还以对于可用LMU的累积群延迟参数对其进行调整：

TOT_BTS＝TOA_LMU-D_{LMU_BTS}/c-T_{LMU_GroupDelay} (13)

与采用上行链路信号TOA测量的背景技术所建议的形式相对照，关系式(12)或(13)的当前创造性的与距离相关的校正不需要为了对所期望的TOT值进行相当准确和精确的校正而知道或导出MS/UE位置。

可以对所得到的GPS时基同步信息进行统计估计，以便提供对增强的精确度的参数化表示。例如，如上面类似所描述的，当多于一个测量LMU可以观测并表征用于关注的主BTS/CGI的代表性(51-多)帧边界的GPS 时基TOT时，那么可以对来自多个观测LMU的可用结果进行平均，或者否则以基于阶数的统计期望对其进行估计。

类似地，为了增强精确性，可以对BTS时基的GPS时基参数特性进行扩展，以便包括用于主BTS/CGI的关联FN的TOT的时间变化率(“ROT”)中的递增偏离。即，当在以较大的时间间隔(例如，半小时)区分的时间上对用于单个BTS的关联FN的TOT进行估计时，所观测到的结果可以指示BTS时基不产生以每～4.615秒1帧到0.05ppm内的标称3GPP指定帧速率导出的FN。当通过持续由标称13MHz取代的振荡器驱动BTS时基时，那么帧演化将与该偏离时基标准一致。可以将帧以不同于标称速率的速率演化的程度称为时间漂移速率ROT。如在3GPP TS中所描述的，能够用“ppm”因子表征ROT，并且“指定”该因子的绝对值不超过0.05，但是有时观测到该因子明显超过容限。应当注意，速率偏离等于容限以每～74秒1个符号时间间隔或者每半小时超过24个符号时间间隔在帧边界偏离中产生漂移。这样，可以通过一阶时间漂移速率ROT和零阶TOT来简单地精确地表征关联FN的TOT的连续测量。对于这种演化特性的标准且简单的统计过程包括将被称为“alpha-beta”的滤波应用到基本的FN-TOT测量。无论何时本发明的GPS时基同步特性包括这种一阶(TOT和ROT)参数，那么预期FN和/或TOT的传播可以更加精确地将期望的和表格形式的值映射到期望时间或关注的FN。

用于本发明的估计的处理设备不局限于上述方法中的在特定的单元或组件。由于可以在LMU设备/组件中或在其它关联SMLC设备/组件例如WLP和/或WLG中，实现用于信号时序的计算，或者可以在所有这种系统组件以及甚至WCS或者AMS设备的处理资源之间共享这种用于信号时序的计算，所以对各种类型信息的采集包括在SMLC、WCS和/或AMS的各个组件之间交换数据。

通过为增强服务性能特别是增加位置确定服务的性能的目标，来驱动BTS-GPS时基同步考虑。通过使用如上所述的这种时基确定，本发明中最优时基估计的优选实施例带来了随着测量的引入使WLS性能得到提高的好处，该测量可以通过对信号的精确定时捕获和估计来获得。这种精确同步的信号分析可以有效地提供例如来自在捕获GPS信号中使用BTS时基的使能AGPS的MS或者来自否则不能将其自身与关注MS的服务BTS进行同步的远程(BTS)位置处的LMU的可靠WLS测量。

对支持GPS测量的WLSAGPS的估计/利用

当已经为来自关注BTS的期望信标传输对最优BTS-GPS同步参数或表示进行了确定和制表时，则在传送到使用MS的AGPS参考时间辅助消息的特性中提供这些时序特性。在AGPS协议的3GPP规范中描述了参考时间辅助消息的内容。在本发明中，用于可测量BTS信号的帧边界的基于GPS的时间表格包括与下列内容关联的必要信息：BCCH载波信道标识、BSIC、帧号(FN)、基于GPS的TOT、观测时所分析的TOT变化率(ROT)、以及所估计的质量指示符。当需要支持使能AGPS的MS/UE时，通过AGPS服务器(例如，通过SMLC/WLC)实时生成参考时间辅助消息。

对于本发明的AGPS参考时间辅助，将在创造性表格中包括的基于GPS的BTS帧时序信息时间上传播给由AGPS服务器所选择的适时的GPS周时间(TOW)值，用于编码到辅助消息中。根据3GPP规范，AGPS服务器将TOW值选择为估计时间，在该估计时间上，MS/UE将实际接收所传送的辅助消息。利用本发明的示例性实施例所支持的参考时间服务，如果可用的话，从最近的制表的FN、基于GPS的TOT以及ROT传播所选择的GPSTOW与其各自的服务BTS帧、时隙以及比特号之间准确且精确的关系表示。当没有得到ROT值时，GPS帧时间关系的该时间传播使用3GPP标称改进的帧速率(即，每～4.615毫秒1帧)，并且否则，当已经观测到并制表了ROT值时，为帧速率使用已校正ROT值。

一旦在这种AGPS消息中接收到BTS信号传输时序表示，MS就能够对其自己内部的时基设置进行最优解释，该MS同步到服务BTS的时基驱动帧事件。当通过AGPS辅助使得MS已知相对于GPS时基的MS时基的适当校准，MS能够以最优效率和健壮性完成其自身对所接收GPS信号的处理。

对WLS同步上行链路信号采集的估计/利用

本发明的技术支持对覆盖位置系统或其它利用了用于在多个同步位置处MS信号接收的调整后的到达时间的了解的无线服务的体系结构的有效和精确操作。利用该操作，应当在LMU处或在类似的可获得相对时基同步信息的位置处接收MS信号。例如，在实现由SMLC提供的位置确定的目标精确度中，接收LMU的数目是重要的，并且当非常接近获得任何结果所需的更低限度时，LMU的数目是关键性的。代表所估计位置参数的精确度的位置不确定性协方差与有效应用的独立测量的数目成反比。因此，由于不确定性标准偏离或平均估计误差是对应方差的平方根，所以通过时间坐标信号采集的创造性管理可以使示例性WLS的精确度增强2倍，以便实现为位置计算贡献有效测量的合作LMU位置的数目增加4倍。

以这种方式，特别是在跳频操作情况下，可以显著增强位置确定的健壮性和精确度。为了在LMU位置处的精确校准，对可用信号捕获进行最优化，所述LMU位置可能远离时基可能明显偏离GPS时基的服务BTS。如上所述，用于BTS的WCS操作的策略不需要或者典型地不激活用于BTS的单独时基的联合同步。采用本发明的技术，通过对与世界范围公共GPS时基一致的信号数据捕获的开始和停止时间的规范和校准，使得同步信号采集成为可能，而不是以任何本地可观测到的BTS帧时基的形式。以这种方式，通过服务BTS信号时基的精确的GPS得到的规范的配合使用，通过在所有采集LMU位置处的最优信号采集，可以显著增强位置确定的健壮性和精确性。

由于在背景技术中描述的WLS设备没有并入对BTS下行链路信号进行捕获和时基估计的技术，所以本发明提供了一种优化的关于下行链路信号到达时间的动态测量估计，以有关描述性静态信息进行调整，对其进行评估，以便实现与公共同步的GPS得到的时基关联所定时的多点接收。

无线定位系统专利的引用

本发明的受让人TruePosition有限公司以及其全部所有的附属KSI有限公司已经在无线定位领域中进行了许多年的发明工作，并且获得了一组相关专利，其中一些专利已经在上文中引用。因此，为了获得无线定位领域中更多与发明和改进相关的信息和背景，可以查阅下列专利：

1、U.S.专利No.6,876,859B2，2005年4月5日，Method for Estimating TDOA and FDOA in a Wireless Location System；

2、U.S.专利No.6,873,290 B2，2005年3月29日，Multiple Pass LocationProcessor；

3、U.S.专利No.6,782,264B2，2004年8月24日，Monitoring of CallInformation in a Wireless Location System；

4、U.S.专利No.6,771,625B1，2004年8月3日，Pseudolitc-AugmentedGPS for Locating Wireless Phones；

5、U.S.专利No.6,765,531B2，2004年7月20日，System and Method forInterference Cancellation in a Location Calculation，for Use in aWireless Locations System；

6、U.S.专利No.6,661,379B2，2003年12月9日，Antenna SelectionMethod for a Wireless Location System；

7、U.S.专利No.6,646,604B2，2003年11月11日，Automatic SynchronousTuning of Narrowband Receivers of a Wireless System for Voice/TrafficChannel Tracking；

8、U.S.专利No.6,603,428B2，2003年8月5日，Multiple Pass LocationProcessing；

9、U.S.专利No.6,563,460B2，2003年5月13日，Collision Recovery ina Wireless Location System；

10、U.S.专利No.6,546,256B1，2003年4月8日，Robust，Efficient，Location-Related Measurement；

11、U.S.专利No.6,519,465B2，2003年2月11日，Modified TransmissionMethod for Improving Accuracy for E-911 Calls；

12、U.S.专利No.6,492,944B1，2002年12月10日，Internal CalibrationMethod for a Receiver System of a Wireless Location System；

13、U.S.专利No.6,483,460B2，2002年11月19日，Baseline SelectionMethod for Use in a Wireless Location System；

14、U.S.专利No.6,463,290B1，2002年10月8日，Mobile-AssistedNetwork Based Techniques for Improving Accuracy of WirelessLocation System；

15、U.S.专利No.6,400,320，2002年6月4日，Antenna Selection MethodFor A Wireless Location System；

16、U.S.专利No.6,388,618，2002年5月14日，Signal Collection onSystem For A Wireless Location System；

17、U.S.专利No.6,366,241，2002年4月2日，Enhanced DeterminationOf Position-Dependent Signal Characteristics；

18、U.S.专利No.6,351,235，2002年2月26日，Method And System ForSynchronizing Receiver Systems OfA Wireless Location System；

19、U.S.专利No.6,317,081，2001年11月13日，Internal CalibrationMethod For Receiver System OfA Wireless Location System；

20、U.S.专利No.6,285,321，2001年9月4日，Station Based ProcessingMethod For A Wireless Location System；

21、U.S.专利No.6,334,059，2001年12月25日，Modified TransmissionMethod For Improving Accuracy For E-911 Calls；

22、U.S.专利No.6,317,604，2001年11月13日，Centralized DatabaseSystem For A Wireless Location System；

23、U.S.专利No.6,288,676，2001年9月11日，Apparatus And MethodFor Single Station Communications Localization；

24、U.S.专利No.6,288,675，2001年9月11日，Single StationCommunications Localization System；

25、U.S.专利No.6,281,834，2001年8月28日，Calibration For WirelessLocation System；

26、U.S.专利No.6,266,013，2001年7月24日，Architecture ForA SignalCollection System Of A Wireless Location System；

27、U.S.专利No.6,184,829，2001年2月6日，Calibration For WirelessLocation System；

28、U.S.专利No.6,172,644，2001年1月9日，Emergency Location MethodFor A Wireless Location System；

29、U.S.专利No.6,115,599，2000年9月5日，Directed Retry Method ForUse In A Wireless Location System；

30、U.S.专利No.6,097,336，2000年8月1日，Method For Improving TheAccuracy Of A Wireless Location System；

31、U.S.专利No.6,091,362，2000年7月18日，Bandwidth Synthesis ForWireless Location System；

32、U.S.专利No.6,047,192，2000年4月4日，Robust，Efficient，Localization System；

33、U.S.专利No.6,108,555，2000年8月22日，Enhanced Time DifferenceLocalization System；

34、U.S.专利No.6,101,178，2000年8月8日，Pseudolite-Augmented GPSFor Locating Wireless Telephones；

35、U.S.专利No.6,119,013，2000年9月12日，Enhanced Time-DifferenceLocalization System；

36、U.S.专利No.6,127,975，2000年10月3日，Single StationCommunications Localization System；

37、U.S.专利No.5,959,580，1999年9月28日，CommunicationsLocalization System；

38、U.S.专利No.5,608,410，1997年3月4日，System For Locating ASource Of Bursty Transmissions；

39、U.S.专利No.5,327,144，1994年7月5日，Cellular Telephone LocationSystem；以及

40、U.S.专利No.4,728,959，1988年3月1日，Direction FindingLocalization System。

C、结论

通过对BTS下行链路传输的相关信号处理来最优实现本发明的精确GPS时基同步或与独立BTS时基时间一致性的确定和利用。在本发明的示例性并有成本效益的实施例中，在增加WCS服务的标准SMLC数据处理设备中执行优化信号采集/处理和参数化估计/传播计算。将结果所得的用于BTS传输的所评估的参考GPS时基表示提供给增加的服务，例如支持提供AGPS操作或通过精确同步的BTS设备增强WCS操作效率。当应用于支持位置确定服务时，WCS-GPS同步数据使得可能将准确且精确的参考时间辅助提供给可以利用AGPS信息的MS，并且同步表示还可以优化支持在远程部署的LMU处使用的调整的、高效并且精确定时的MS信号数据采集设备，其中所述LMU在基于体系结构的WLS操作中进行合作。

作为本发明示例性实施例中用于GPS同步估计的基础，BTS下行链路信号的相关处理以及上述有关分析对已知的信号波形及其根据定义WCS操作的3GPP TS所规定的出现时间间隔或速率进行估计和利用。具体地，本发明的时基确定技术应用LMU信号采集和分析设备的网络，来估计BTS通信帧时基的精确基于GPS的表示。如上所述，对BTS时基特性的这种相关和分析处理可以包括：基于LMU的GPS同步检测，识别，以及已知BTS下行链路信号波形的相关TOA测量，例如那些对FCCH和/或SCH突发的信标传输的测量；提取并关联具有测量得到的时间标记的完整或完全的BTS帧号；将直接测量的GPS时基信号时间传播或映射到与所选择的定义性帧边界相关的等效时间；来自AMS的辅助，该AMS为相关模数帧号的部分形式提供固有标记时间，随后通过与LMU得到的时间进行比较将该时间相对于GPS时基进行注册；通过对距离相关信号传播延迟以及可能的设备相关群延迟的校正，将TOA调整为关联的TOT；并且为了得到更精确的代表性时间和/或时间速率偏差，对多种或多个基于测量的时间值进行统计改进。

已经在前述说明书中列出了本发明的原理、实施例和操作模式，通过该说明书应当显而易见，本领域普通技术人员可以执行适当的数据处理以实现所描述的技术。这里所公开的实施例应当理解为对本发明进行示例，而不是对本发明进行限定。在不偏离如所附权利要求中所列出的本发明的范围的情况下，可以对前述示例性实施例进行许多变化和改变。

因此，本发明的真实范围不局限于这里所公布的当前优选的或示例性实施例。例如，前述公开的BTS-GPS同步确定系统的示例性实施例，该系统使用例如位置测量单元(LMU)、服务移动位置中心(SMLC)等解释性术语，不应该将其理解为限制下列权利要求的保护范围，或者不应该将其理解为暗示本发明的创造性方面局限于所公开的特定方法和装置。此外，如本领域技术人员所理解的，这里所公开的创造性方面可以应用到或应用于不基于特定无线位置确定技术的无线通信系统的益处。例如，无线通信系统为通信交换(HO)确定最优时间和服务蜂窝标识的处理可以从相对时基同步确定中受益。类似地，本发明不局限于采用LMU或其它如上所述构造的子系统的系统。LMU、SMLC等本质上是可编程数据采集和处理设备，它们可以在不偏离这里所公开的创造性概念的情况下采取多种形式。例如，可以以包括BTS下行链路接收机、GPS接收机、可编程计算机或处理器、以及用于存储计算机可读指令的计算机可读存储介质(磁盘、固态存储器等)的系统的形式来实现LMU。假设降低数字信号处理和其它处理功能的开销，在不改变系统的创造性操作的情况下，可能例如将用于特定功能的处理从这里所描述的一个功能组件转移到另一个功能组件。在许多情况中，设置这里所描述的实现(即，功能组件)仅仅是设计者的喜好而不是硬性需求。

此外，在例如UMTS的更新的基于GPS的系统中的控制信道被认为是接入信道，而数据或语音信道被认为是业务信道，其中，这种接入和业务信道可以共享相同的频带和调制方案，但是通过码字来分隔。在该说明书中，无论为特定空中接口优选何种技术，一般性提及控制和接入信道或语音和数据信道应该是指所有类型的控制或语音和数据信道。此外，给定在全世界使用的许多类型的空中接口(例如，IS-95CDMA、CDMA2000、UMTS、以及WCDMA)，该说明书不从这里所描述的创造性概念中排除任何空中接口。本领域技术人员应当意识到：在其它地方使用的其它接口是上述接口的派生或在类型上相似。因此，除了明确如此限定的，下列权利要求的保护范围不旨在局限于上述具体实施例。

Claims

1.一种方法，用于为从无线通信系统(WCS)的基站收发站(BTS)发送的下行链路信号确定GPS同步定时表示，包括：

在测量单元处接收由所述BTS发送的下行链路信号；

估计所述下行链路信号，以便确定所述下行链路信号的指定部分在所述测量单元处的到达时间(TOA)；其中，所述估计包括：

从接收的BTS下行链路突发信号获得候选时间序列；

将频率校正信道(FCCH)复本与候选广播控制信道(BCCH)信标信号相关，以便检测FCCH突发信号的标称帧时间校准和TOA；

将同步信道(SCH)扩展训练序列进行相关，以便确定用于SCH突发信号的时间校准和TOA；

尝试解调所述SCH突发信号；

确定SCH解调是否可接受；

如果是可接受的，则应用所选择的基站识别码(BSIC)和帧号/简化帧号(FN/RFN)，来构成完整的SCH复制，将所述SCH复制与所述候选BCCH信号进行相关，以便改进对所述SCH突发信号的TOA测量，以及对于改进的TOA测量，将所述SCH相关与关联的FCCH相关进行积分；针对关于所述测量TOA的可识别时刻的基于GPS的传输时间，确定最优时间值；以及

确定相关结果是否是可接受的；

如果可接受，则将所测量的GPS时基TOA传播到合适的帧边界，并构成相关的BCCH载波标识、BSIC、FN和GPS时基TOA的记录；

其中，执行所述方法以便支持与对无线移动台(MS)进行服务的所述WCS关联的增加的服务；其中，所述增加的服务包括用于确定所述MS的地理位置的无线定位服务，并且还包括将所述最优时间值传送到所述增加的服务和由所述WCS服务的移动台(MS)中的至少其中之一。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述接收下行链路信号的步骤包括在测量单元网络处接收所述下行链路信号。

3.如权利要求1所述的方法，还包括将所述最优时间值传送到所述WCS。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述可识别时刻包括通信数据帧边界。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述下行链路信号的所述指定部分包括通信数据帧边界。

6.一种信号处理方法，用于处理基站收发站(BTS)下行链路信号，包括：

(a)从所接收的BTS下行链路突发信号中获得候选时间序列；

(b)将频率校正信道(FCCH)复本与候选广播控制信道(BCCH)信标信号相关，以便确定用于FCCH突发信号的标称帧时间校准和到达时间(TOA)；

(c)使同步信道(SCH)扩展训练序列相关，以便确定用于SCH突发信号的时间校准和TOA；

(d)试图解调所述SCH突发信号；

(e)确定所述SCH解调是否是可接受的，并且如果是可接受的：

则应用所选择的基站识别码(BSIC)和帧号/简化帧号(FN/RFN)，来构成完整的SCH复制；

将所述SCH复制与所述候选BCCH信号进行相关，以便改进对所述SCH突发信号的TOA测量；以及

对于改进的TOA测量，将所述SCH相关与关联的FCCH相关进行积分；

其中，作为步骤(e)的一部分，确定相关结果是否是可接受的，并且如果是可接受的，则将所测量的GPS时基TOA传播到合适的帧边界，并且构成相关的BCCH载波标识、BSIC、FN和基于GPS的TOA的记录。

7.如权利要求6所述的信号处理方法，还包括：

(f)确定所述SCH解调是否是可接受的，并且如果不是可接受的：

获得A-bis监控系统(AMS)所得到的可能部分/模数帧以及用于所述候选BCCH信号的关联BSIC信息；

对于可能的部分/模数帧，将所述AMS得到的时序校准到基于GPS的时间，并且使用所述候选AMS得到的部分/模数帧信息来利用用于所述SCH的关联的RFN构成所述可能的完整FN；

应用所选择的BSIC和FN/RFN来构成完整的SCH复制；将所述SCH复制与候选BCCH信号相关，以便改进对所述SCH突发信号的TOA测量；

对于改进的TOA测量，将所述SCH相关与关联的FCCH相关进行积分。

8.如权利要求7所述的信号处理方法，还包括：确定相关结果是否是可接受的，并且如果是可接受的，则将所测量的GPS时基TOA传播到合适的帧边界，并且构成相关的BCCH载波标识、BSIC、FN和基于GPS的TOA的记录。