CDMA通信网中远端台的定位装置和方法

1.一种同步通信网中远端台的定位方法，其特征在于，包含：
在远端台接收网络时间信号，其中网络时间信号的接收建立基准时间，并且 所述网络时间信号是包括有从通信网络中基站发送的零相位导频PN序列的基准导 频信号；
在远端台接收多个信号，这些信号包含至少1个从全球定位网(GPS)发来 的第1信号，该至少1个第1信号与网络时间信号同步；
决定所述多个信号中每个信号的时间差；
用该到达时间差决定移动台的位置。
2.一种同步通信网中远端台的定位方法，其特征在于，包含：
在远端台接收网络时间信号，其中网络时间信号的接收建立基准时间，并且 所述网络时间信号是基准导频信号，并且其中所述远端台也接收从GPS网络发送 的其他信号以及其他导频信号；
在远端台接收多个信号，这些信号包含至少1个从全球定位网(GPS)发来 的第1信号，该至少1个第1信号与网络时间信号同步；
决定所述多个信号中每个信号的时间差；
用该到达时间差决定移动台的位置。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，由无线定位功能(WPF)执行用 到达时间差对远端台的定位，该WPF监视零相位导频PN序列与GPAS时间之间的 时间偏移，该WPF在如果需要使基站信号定时与GPS时间同步时，进行调整。
4.一种同步通信网中移动台定位用的装置，该通信网包含全球定位网(GPS)， 其特征在于，该装置包含：
含远端台收发机的远端台，该第1收发机能接收多个信号，这些信号包含从 与远端台连接通信的GPS发来的至少1个第1信号；
与远端台连接通信的至少1个基站，该基站包含基站收发机，该基站收发机 能对远端台发送网络定时信号，该网络定时信号与从GPS网收到的信号同步，其 中网络定时信号的接收建立基准时间；
判定在远端台所接收的多个信号中至少两个信号间的到达时间差；并且
用该到达时间差决定远端台装置。
5.一种同步通信网中无线收发信机定位用的装置，其特征在于，包含：
至少1颗卫星；
位于各所述至少1颗卫星的卫星发射装置，用于发射卫星信号；
包含处理数字信号的装置的基站，所述基站发送参考导频信号和其他信号；
与所述至少1颗卫星和所述基站进行通信的收发装置，所述收发装置接收所 述参考导频信号和所述至少1个卫星信号；
其中，用所述参考导频信号测量各所述至少1个卫星信号和所述其他信号的 到达时间差(TDOA)，如果有时间差，则
所述处理数字信号的装置用所述TDOA决定所述收发装置的位置。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述至少1颗卫星是全球定位 网卫星。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述基站是码分多址基站。

发明领域
本发明一般涉及通信网。具体而言，本发明涉及用卫星和其他方面信号测 量的组合，对码分多址系统远端台定位的装置和方法
背景技术
管理机构的约束，加上通信公司期望通过提供与竞争者不同的业务增大年收 入，促进在无线网布置定位技术。此外，在1996年6月，美国联邦通信委员会(FCC) 还命令支持强化应急911(E-911)业务。该命令的第1阶段要求扇区和蜂窝区把信 息送回给公众安全应答点(PSAT)代理者。该命令第2阶段要求把蜂窝网收发机的位 置送回PSAT。遵照该FCC命令，到2005年，总共77000个站要配备自动定位技术。
为了提供自动定位性能，正在考虑许多方法。一种方法涉及从许多区站测量 到达信号时间差。这些信号形成三角测量，以提取定位信息。不幸的是，此方法要 求实施区站高度集中和/或增加其发射功率。这通常不适合典型CDMA系统，因为该 系统每一话机仅发送足以到达最近区站的信号功率。由于三角测量要求与至少3 个区站通信，必须增加区站的集中，或增加各无线台的信号功率。
在任何情况下，任一抉择均显著欠妥。增加区站数成本会太高。增加信号功 率会增加每一无线台的重量和费用，并增加无线用户间干扰的可能性。此外，三角 测量法不可能提供FCC命令所要求的准确度。
考虑的另一种方法涉及给蜂窝网电话添加整套全球定位系统(GPS)功能。虽然 此方法使无线台费用和重量显著增加，要求捕获颗卫星，并且速度有些慢，但该方 法是支持定位业务的最准确方法。
为了加速进程，第3种方法对无线台发送补助信息，指示无线台在GPS载波 频率中观察的部位。多数GPS接收机采用“PGPS卫星历书”，尽量减少接收机在 频率区对可见卫星所发信号进行的搜索。该历书为15000位的数据组，包含粗略星 历表(给出特定时间段中某些时间上卫星座标的表格)和整体星座的时间模型数据。 该历书中有关卫星位置和当前日时的信息仅为近似信息。没有历书，则GPS接收机 必须进行最大可能范围的频率搜索，以捕获卫星信号。还需要另外进行处理，以获 得助于捕获其他卫星的附加信息。
由于需要搜索大量频率箱，信号过程要进行几分钟。每一频率箱具有一中心 频率和预定频它。因书的利用减小卫星多谱勒效应或信号偏移的不确定性。因而减 少必须搜索频率箱数。该卫星历书可从GPS导航消息提取，或作为数据或信令消息 在下行(正向)链路发送给接收机。收到此信息时，接收机进行GPS信号处理，以决 定其位置。
尽管此方法对无线台定位有些加快，但仍遇到远端台首先捕获至少4颗卫星 的先决条件。这在都市环境下存在问题。因此，需要一种发明，使无线台位置寻找 速度能提高，并改善业务可用性。最好是该发明进行定位需要的卫星信号数最少。
此发明与为大量系统用户提供服务的通信系统中用的CDMA调制系统和方法兼 容。美国专利号4901307中可找到这种多址系统中CDMA系统和方法进一步的讨论。 该专利题目为“采用卫星或地面中继器的扩频多址通信系统”(“SPTEAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS”)，已转让给本发明受让人，按参考资料在此引入。此外，该发明最好 还能适应其他通信系统中用的其他调制系统和方法，诸如时分多址(TDMA)、频分多 址(FDMA)和调幅(AM)等方案。
发明内容
广义而言，本发明涉及通信网。具体而言，本发明涉及在远端台用参考导频 信号到达时间作为时间基准对码分多址网远端台进行定位的装置和方法。相对该基 准时间测量远端台收到的GPS信号和其他导频信号的到达时间差(TDOA)。根据这些 测量，决定远端台的位置。本发明将定位问题作为TDOA处理。
本发明一实施例提供诸如CDMA网之类同步通信网中，对远端台定位的方法。 在远端台接收多个信号，这些信号包括来自全球定位系统(GPS)的信号和从地面基 站发送的信号。从地面基站收到的一个信号用于建立基准时间。此实施例中，网络 时间信号是参考导频信号(诸如通信网基站所发射含零相位导频PN序列的导频信 号)，但可为共同相同传输特性的任何类型信号。此导频序列与GPS系统同步。然 后，根据基准时间决定多个定时信号的到达时间差，从而用这些TDOA判定远端台 位置，下文详细说明中将讨论。
另一实施例中，本发明提供一种制品件，内含数字处理装置可执行的数字信 号，该信息用于如上文所述那样决定移动台位置。另一实施例中，本发明得出一种 用于移动台定位的装置，该装置可包含远端台和一些卫星，这些卫星包含部分用于 对远端台发送信号的收发机。该装置还包含至少一个基站，此基站的设备中具有对 远端台传送信号的收发机。这些信号包括与卫星系统同步并且用于建立基准网络时 间的定时信号。为了接收信号，远端台显然还包含与基站和卫星连接通信且适应接 收卫星信号的收发机。此装置又可包含与网络或其一个组成部分连接通信的数字处 理装置，如微处理器。
本发明为其用户提供许多好处。一个好处是移动台定位进程加快。另一好处 是定位所需卫星测量数量减少。再一好处是实际障碍妨碍远端台接收卫星信号而使 其他方法受阻时，本发明能工作。本发明还提供许多其他好处和优点，审阅以下本 发明详细说明后会更清楚。
附图简述
结合附图考虑以下详细说明后，本领域的技术人员会进一步明白本发明的实 质、目的和优点。附图中相同的考虑号都指相同的部分，而且其中，
图1为说明实现同步通信系统基站和远端台的框图；
图2为示范CDMA蜂窝网电话系统的框图；
图3为根据本发明构成的基站的简化框图；
图4为本发明无线收发机定位系统中远端台的框图；
图5为示出实现本发明远端台中部分接收机。控制信号接口、数字IF和无线 解调电路的框图；
图6示出远端台定位功能模型；
图7示出时间区中搜索窗口规模和中心的计算；
图8示出制品件范例。
实施发明的较佳方式
图1至图8说明本发明方法和装置各方面的例子。为了便于解释，在含无线 链路的数字通信网的情况下说明这些例子，但不受其限制。下面阐述其中一个例子。
装置的组成部分和连接
电子工业协会标准TIA/EIA/IS-95-A中，可找到关于通信系统传输信号处理 的总体讨论。该标准题目为“双模宽带扩频蜂窝网系统的移动台与基站兼容标准” (“Mobile Station-Based Station Compatibility Standard for Dual-Mode Windeband Spread Specturm Cellular Systems”)，按参考资料在此引入。本领 域还熟知其他传输标准。
图1为示出实现同步CDMA通信网中基站10和远端台20的框图。该通信网受 建立物40和地面障碍50包围。基站10和远端台20处于具有若干GPS卫星的GPS 环境，图1示出其中4颗卫星60、70、80和90。该GPS环境已公知，例如，可参 阅《GPS理论和实践》(Hofmann-Wellenhof.B.等著，第2版，纽约NY： Springer-Verlag Wien，1993年)。在典型的已有技术GPS应用中，为了GPS接收 机判定其位置，需要至少4颗卫星。与此相反，本发明提供一种方法和装置，用来 自少到仅一颗GPS卫星的信号和最简单情况下的2个其他地面信号，判定远端台 20的位置。
图2示出CDMA网30的框图。图30包含具有基站控制器(BSC)14的移动通信 交换中心(MSC)12。公用交换电话网(PSTN)16对MSC 12收发来自传统地面电话线 路和其它网络(未示出)的呼叫。MSC 12对第1蜂窝区19关联的源基站10和第2 蜂窝区关联的目标基站11收发来自PSTN16的呼叫。此外，MSC12还在基站10和 11之间转接呼叫。源基站10经第1通信路径28把呼叫导向第1蜂窝区19中的第 1远端台20。通信路径28为具有正向链路31和反向链路32的双向链路。基站10 建立与远端台20的许音通信时，链路28通常包含业务信道。
图中示出无线是位功能(WPF)18接到BSC14进行通信，但也可直接或间接地接 到其他网络组成部分，如MSC12。WPF18一般包含数字处理装置、存储器和其他这 些装置中常有的部分(均未示出)。WPF18可作各种应用，诸如估计基站10与远端 台20之间发送信号的单向时延，或监视和计算基准时间与全部其他信号到达时间 之间的时间偏移。下面较详细讨论WPF18。
虽然各基站10、11仅与一个蜂窝区关联，基站控制器却常管理若干蜂窝区的 基站，或与这些基站关联。远端台20从第1蜂窝区19移到第2蜂窝区21时，远 端台20开始与第2蜂窝区关联的基站通信。这通常称为“切换”到目标基站11。 在软切换中，远端台20除建立与源基站1O连接的第1通信链路28外，还建立与 目标基站11连接的第2通信链路34。远端台20跨入第2蜂窝区，并且建立与第2 蜂窝区的链接后，该远端台可中断第1通信链路28。
在硬切换中，源基站10和目标基站11的工作通常很不同，即必须中断与源 基站之间的通信链路34后，才能建立至目标基站的链路。例如，源基站在采用第 1频段的CDMA系统中，而目标基站在采用第2频段的第2CDMA系统中时，远端台 多数不能同时调谐到两个不同频段，因而不能同时保持至两个基站的链路。当第1 远端台20从第1蜂窝区19移到第2蜂窝区21时，中断至源基端10的链路28后， 与目标基站21形成新链路。
图3为根据本发明的基站10简化框图。另一实施例中，基站10包含使基站 可判定远端台20位置的附加功能，从以下说明会明白此功能。通常的基站10包含 接收CDMA信号的CDMA接收天线42和发射CDMA信号的CDMA发射天线43。天线42 接收的信号传到接收机44。实际上，本领域技术人员会明白，接收机44包含解调 器、去交织器、译码器和其他电路。把接收的信号分配给速率检测器60相关的适 当频道。控制处理器62用检测所得信号速率对话音进行检测。如果接收帧中检测 到话音，控制处理器62就通过开关63将该接收帧切换到声码器64。声码器64把 可变速率编码信号译码后，相应提供数字输出信号。数—模变换器65把该数字解 声码信号变换成话音，并输出到诸如扬声器(未示出)之类的输出装置。
从话筒或其他输入装置(未示出)输入的话音由模—数字变换器66进行变换 后，由声码器68加以编码。该编码所得话音输入到发射机69。本领域技术人员会 理解，发射机69实际上包含调制器、交织器和编码器。发射机69的输出馈给发射 天线43。
基站10也配备GPS天线76、接收机74以及定时和频率单元72。该定时和频 率单元受理来自GPS接收机中GPS机的信号，并且用这些信号产生CDMA系统正确 工作用的时间和频率基准。因而，许多CDMA系统中，各区站采用GPS时基基准， 从该基准导出全部时间上关键的CDMA传输(包括导频序列，帧和沃尔什函数)。该 常规的定时和频率单元以及GPS机，是CDMA系统的普通设备，本领域已公知。常 规定时和频率单元提供频率脉冲和定时信息。与此相反，本发明的定时和频率单元 72最好还输出与各卫星关联的仰角、伪范围、卫星标识(即各卫星关联的伪噪声(PN) 偏移)和多谱勒偏移，以便帮助远端台20捕获卫星(即减少捕获卫星需的时间)。该 信息通常在常规定时和频率单元中可提供，但通常不需要也不提供给外部设备。定 时和频率单元72提供的附加信息可用与基站传送频率和定时信息相同的方式传给 BSC14。
图4为根据本发明一实施例的远端台20的框图。远端台20最好包含适应接 收CDMA的框图。远端台20最好包含适应接收CDMA发送GPS信号的双向天线92。 另一实施例中，可用分开的天线进行GPS信号、CDMA信号和诸如另一系统信号之 类其他信号的接收和发送。天线92最好把信号馈给双工器94。双工器94最好把 信号馈给接收机100，并接受发射机200的馈给。本领域技术人员会明白，时间频 率子系统102为接收机100、控制信号接口300和发射机200提供模拟和数字参考 信号。由增益控制电路104提供CDMA功率控制。
一实施例中，控制信号接口300是数字信号处理器(DSP)。另外，该控制信号 接口也可以是能执行增益控制功能的另一种电路。控制信号接口300为远端台20 提供控制信号。接收机100提供射频(RF)下变频和第1级中频(IF)下变频。数字 IF专用集成电路(ASIC)400提供第2级IF至基带下变频、取样和A/D变换。移动 解调器ASIC500对来自数字IF ASIC400的数字基带数据进行搜索和求相关，以确 定伪范围，下文将较详细讨论。
移动解调器500把伪范围连同一些话音和数据传给数字IF调制器400。数字 IF调制器400提供从移动解调器500接收的数据的第1级IF上变频。这些信号的 第2级IF上变频和RF上变频则由发射机电路200提供。然后，这些信号发送到基 站10，并根据下文讨论的本发明方法进行处理。要注意，诸如远端台20接收的伪 范围之类在远端台20与BSC14之间传送的位置信息，最好通过诸电话工业协会所 公布TIA/EIA/IS-167标准规定的短消息业务(SMS)等数据串型消息，由远端台20 传到基站10。这些消息通过基站10发送到BSC14。或者，可由远端台20把新规定 的字符串型消息发送到基站10。图5为说明实现本发明中远端台20的部分接收机、 控制信号接口、数字IF和移动解调器电路的框图。远端台20的发射机部分与普通 远端台发射机部分基本相同，因而这里不讨论，以便说明简练。较佳实施例中，分 别用经第一开关106通过双工器94连接天线92的第1和第2通路103和105实现 接收机100。本领域的技术人员会理解，双向通信装置与GPS接收机之间可进行进 一步的综全。另外，两个分开的接收机和适当的接口也可达到本发明的目的。
第1通路103对接收的CDMA信号进行下变频，并提供通常的CDMA RF下变频 输出信号。第1通路103包含低噪声放大器108、第1带通滤波器112、第1混频 器118和第2带通滤波器126。第2通路105对来自图1中GPS卫星60、70、80 或90的信号进行下变频。第2通路105包含馈给第3带通滤波器114信号的第2 低噪声放大器110。带通滤波器114的输出输入到第2混频器120。该第2混频器 的输出馈给第4带通滤波器128。第1和第2混频器分别由第1和第2本机振荡器 122和124馈给信号。第1和第2本机振荡器122和124在双锁相环(PLL)116的控 制下，工作在不同的频率。双PLL确保各本机振荡器122和124持有参考频率，以 便在第1混频器118的情况下和第2混频器120的情况下，分别有效下变频CDMA 信号和接收的GPS信号。第2和第4带通滤波器126和128的输出耦合到常规设计 的第1 IF部分130。
IF解调器130的输出被输入到数字IF ASIC400中的第2开关402。第1和第 2开关106和402在控制信号接口300的控制下工作，以便把接收信号转换为普通 CDMA方式的话音或数据输出处理，或者为由第3混频器404、第5带通滤波器406、 自动增益控制电路408和模—数变换器410进行的GPS处理。第3混频器404的第 2输入是本机振荡器的输出。混频器404把施加的信号变换到基带。受到滤波和增 益控制的信号馈给模—数变换器(“A/D”)410。A/D410的输出包含同相(I)分量的 第1数字流和正交分量(Q)的第2数字流。这些数字信号馈给数字信号处理器520， 对GPS信号进行处理，并输出定位所需的伪范围信息。
本发明另一实施例中，两个带通滤波器126和128的输出馈给基带专用集成 电路(ASIC)，把基带滤波器126和128输出的中频信号数字变换到基带，并输出代 表正交和同相基带信号的数字值流。然后，对搜寻器施加这些信号。该搜寻器与 CDMA解调器中用的普通搜寻器基本相同。然而，该搜寻器最好用可编程的，以便 可搜索基站所发送CDMA信号关联的PN码，或者搜索GPS卫星关联的PN码。该搜 寻器在接收来自基站的CDMA信号时，鉴别CDMA信道，并且在GPS模式时，判定发 射所接收GPS信号的GPS卫星。此外，一旦获捕GPS信号，搜寻器即基本上以常规 方式指明PN码关联的偏移，以便决定发出所接收信号的卫星关联的伪范围，这点 本领域的技术人员会理解。
本领域的技术人员也会理解，可用图5中所示的双变频处理，也可用单变频 和IF取样法产生所需的I和Q取样。而且，可用多种方法变换图5中所示实施例 结构，而不影响本发明的工作。例如，可用普通可编程处理器代替图5中所示的 DSP。如果通过系统的数据流的速率不需要缓存，可以不用存储器510。在用数字 技术或模拟技术实现的某些条件下，带通滤波器406和自动增益控制电路408可省 略或变换。图5所示的结构可作许多这种变换而不改变本发明。此外，应注意，另 外的实施例可使GPS接收机和无线接收机之间共用硬件和软件资源的程度增大或 减小。
图6为包含本发明的通信系统组成部分的高层次框图。工作中，根据本发明， 采用本身2个GPS接收机的WPF18收集有关本身位置的信息，并预测有关基站10 的数据值。该信息包含GPS收发机74(图3)当前观察的全部卫星的仰角、多普勒偏 移和特定时间的为范围。但不限于这几项。因为总是跟踪观察的全部卫星，WPF18 的GPS接收机具有关于各观察卫星到达时间、频率和PN偏移的量新信息。或者， WPF18如果存储有关路宽和周围建筑物高度的信息，则可预测仅远端台20能看到 的那些卫星分组对应的卫星信息。即，如果WPF18能判定远端台会看不到1个或多 个卫星，则不预测有关这些受阻卫星的卫星信息。
应注意，普通GPS接收机相对接收机内部GPS时钟提示收到卫星信号的时间。 然而，该接收机内部GPS时钟不与“实际“GPS时间准确同步。因此，该接收机不 知道收到卫星信号的“实际”GPS时间的准确时刻。美国专利申请号09/040501中 进一步说明这种情况，并使其得到缓解。该专利题目为“无线CDMA收发机定位系 统及其方法”(“System and Method for Determining the Position of a Wireless CDMA Transceiver”)，1998年3月17日提出，已转让给本发明受让人，按参考 资料在此引入。本发明中，如以上所讨论，采用相对规定参考时间测量的远端接收 GPS信号之间的到时间差(TDOA)。其中假设网络中全部基站与GPS网同步。
这里说明的网络，只要远端台20在通信网无线电覆盖区内，而且有足够的网 络服务质量，就可在任何时间利用图2中所示的WPF18判定无端台的位置。或者远 端台也能判定自己的位置。可由远端台20、网络或诸如内部定位应用(ILA)17、外 部定位应用(ELA)15或应急业务应用(ESA)13(如图6所示)之类的外部实体启动远 端台定位处理。各组成部分13、15、17可为能请求和/或接收位置信息的硬件或软 件。一实施例中，ILA17是连接BSC14的终端，使操作者可直接请求并接收有关远 端台的位置信息。或者，ILA17是MSC12中处理器执行的软件应用程序。
WPF18最好是常规可编程处理器，能受理参考导频信号、GPS信号和其他信号 的到达时间等原始数据，并计算基于导频信号的基准时间以及基于基准时间的GPS 信号和其他信号的TDOA。然后，可用任何能执行WPF任务的装置。例如，WPF做成 ASIC、分立逻辑电路、状态机或另一网络装置(诸如BSC14)中的软件应用程序。此 外，应理解WPF18可位于基站10、BSC14中(如图2所示)，也可位于网络的任何处。 从概念上来说，WPF18是与BSC14通信的专用处理可执行的软件应用程序。普通的 基站、BSC或MSC不需要为实现本发明而大量修改。
除以上具体说明外，从本揭示得益的普通技术人员会看出可在结构不同的同 步通信系统实际上述装置而不偏离本发明的范围。
操作方法
以上已揭示本发明的装置的各方面。为了进一步便于了解本发明，本节讨论 其方法和制品件的实现。
采用GPS接收机的常规无线通信网用来自4颗卫星的到时间(TOA)测量，解决 4个未知数(x，y，z，t)，其中t为用户终端时钟的时间偏置。多数地面网络则用到 达时间差(TDOA)求未知数(x，y，z)。本发明的方法对从通信网或/和定位用GPS网收 到的信号采用TDOA法。
例如，利用CDMA是同频系统的事实，参考导频在远端台的到达时间可用作测 量GPS信号和其他导频信号对基准的TDOA的时间基准。采用这种TDOA法，而不是 侧重于信号的TOA，使计算远端台位置所需的测量数减少。如上所述，此方法要求 通信网中全部基站与GPS网同步。即，从基站天线发射的零相位导频PN序列与GPS 系统一致。一实施例中，图2所示WPF18监视任何时间的两个网络之间的偏移并进 行调整。本领域受过训练的人员会理解，与TOA网用往返回延伸(RTD)测量相反， 信号的多路经在本发明准确定位远端台(MS)中起负作用。然而，本领域的技术人员 已熟知缓解多径信号的方法。
本发明中，把基站当作为卫星。WPF18存储基站历书信息，或有访问该信息的 入口。基站的历书包含扇区辐射点的3维位置，并且可包含发送定时信息，诸如 PN偏移和涉及GPS网时间(GPS时间)的时钟校正。因为这时采用1个公共时间(GPS 时间)的时钟校正。因为这是采用1个公共时间基准，即GPS时间，通过网可为定 位考虑远端台接收的全部信号。例如，一实施例中，此方法在可提供链路时，可用 正相链路和反相链路的TDOA测量。
方法的基础
本讨论中，假设基站i在偏离实际GPS时间4i时其天线发射导频。而且，采 用下列符号：
ρsk＝第k卫星相对于MS系统时间的TOA；
di＝MS所测基站i之间的单向延迟；
φij＝基站i和j之间的导频相位差；
τsk＝第k卫星与MS之间距离所对应的延迟；
τbj＝第j基站与MS之间距离所对应的延迟；
(xbi、ybi、zbi)＝第i基站的位置；
(xsk、ysk、zsk)＝第k基站的位置；
(x、y、z)＝MS的位置。
其中，各时间关系，图解于表1中，如下所示：

表1时间系列测量
第k卫星与MS之间的距离和τsk成比例，并且
τsk＝ρsk+di+Δi    (1)
其中，ρsk是MS所接收两个信号之间的TDOA，或者是来自第k卫星的信号和来自 第z基站的信号之间的TDOA。此TDOA可按MS的座标表示为：
${\rho }_{\mathrm{sk}}=\sqrt{{(x_{\mathrm{sk}}-x)}^2+{(y_{\mathrm{sk}}-y)}^2+{(z_{\mathrm{sk}}-z)}^2}-\sqrt{{(x_{\mathrm{bi}}-x)}^2+{(y_{\mathrm{bi}}-y)}^2+{(z_{\mathrm{bi}}-z)}^2}-{\Delta }_i---\left(2\right)$
同时，第j基站MS之间的距离和τbj成比例，并且
τbj＝φij-(Δj-Δi)+di  (3)
其中φij是MS所接收的两个导频信号之间的TDOA，或者是来自第j基站的信号与来 自第i基站的信号之间的TDOA。φij也可按移动台的座标表示为：
${\phi }_{\mathrm{ij}}=\sqrt{{(x_{\mathrm{bj}}-x)}^2+{(y_{\mathrm{bj}}-y)}^2+{(z_{\mathrm{bj}}-z)}^2}-\sqrt{{(x_{\mathrm{bi}}-x)}^2+{(y_{\mathrm{bi}}-y)}^2+{(z_{\mathrm{bi}}-z)}^2}+({\Delta }_j-{\Delta }_i)---\left(4\right)$
校准全部Δj，则式(2)和(4)的TDOA测量可用于求解MS的(x、y、z)。
因为需要找出3个未知数，需要最少3组测量。可用以下测量，即
1)3颗卫星的测量。
2)2颗卫星的测量和1个导频相位差，或者
3)1颗卫星的测量和2个导频相位差。
与已有技术的方法相比，显然本发明揭示的方法比常规定位方法需要进行较少的测 量。
搜索窗中心
每颗卫星有自己的“搜索窗”中心。此窗中心取决于卫星离开服务基站的距 离。由于MS和基站的定时在其相互发送的任何信号中偏移单向延迟，需要估计该 延迟，通知MS将其搜索窗口中心定在何处，以便更有效地搜索卫星。如果通信网 没有提供往返延迟信息，图2中所示WPFl8可用1个或多个导频强度测量估计该单 向延迟。美国专利申请号5799005中揭示了基站与MS之间路径损耗的资料，该专 利题目为“CDMA通信系统中决定接收导频功率和路径衰耗的系统和方法”(“System and Method for Dctormining Received Pilot Power and Path Loss in a CDMA Communication System”)，已转让给本发明受让人，按参考资料在此引入。
一旦WPF决定服务基站关联的路径损耗和射频(RF)环境结构，即可近似求出 基站与MS之间的距离或单向延迟(d)。本领域中已熟知传播路径损耗至距离，并且 最终至时间的变换，因而可用已有的方法完成该变换。美国专利号5710758中揭示 路径损耗变换至距离的资料，该专利题目为“无线网络规则工具”(“Wireless Network Planning Tool”)，已转让给本发明受让人，按参考资料在此引入。用 MS系统时间作为基准，搜索窗口由下式给出：
$c_s={\rho }_{b^i}-d----\left(5\right).$
搜索窗口规模
用图7不难解释搜索窗口规模。给出从基站BS以抑角(φ)到卫星的和范围和 单向延迟，则
${\rho }_{m1}^2={\rho }_b^2+d^2+2{\rho }_{m1}d\cos \left(\phi \right).$
同样，
${\rho }_{m2}^2={\rho }_b^2+d^2+2{\rho }_{m2}d\cos \left(\phi \right).$
用
ρm1+ρm2＝2ρb 则
ρm2-ρm1＝2dcos(φ) 即使d不直接对应于“视线距离”，上述公式也保守地估计窗口规模。一实施例中， 采用恒定多普勒箱并在从信号先到方向至信号后到方向的范围执行信号搜索模式， 以免信号多径特性造成混乱和不准确。根据d为单向延迟估值，WPF18决定搜索窗 规模为
ws＝2ad cosφ            (6)
式中α是大于1的指定因数，反映对d作值的置信度。
制品件
上述方法可由例如操作WPF18执行机器可读序列加以实现。这些指令可驻留 在各种信号承载媒体中。这点上，本发明的一个方面涉及包含信号承载媒体的制品 件，该媒体确定实含有数字信号处理器能执行的机器可读指令的程序，以执行利用 无线链路的同步通信网所用收发机的定位方法。
此信号承载媒体可包含例如通信网中包含的RAM(未示出)。或者，上述指令可 含于另一信号承载媒体，诸如图8中所示的数据存储软磁盘800，该媒体可直接或 间接地接入到图2所示的WPF18。不管是装在通信网内还是装在别处，可将指令存 放在各种机器可读数据存储媒体，诸如直接存取存储装置、磁带、电子只读存储器、 光存储装置或其他合适的信号承载存储媒体。在本发明的说明性实施例中，机器可 读指令可包含编译C或C++系列或编程领域技术人员常用的其他合适编码语言。
其他实施例
虽然已示出当前认为是本发明较佳实施例的内容，但本领域技术人员显然能 做各种变换和修改，而不脱离所附权利要求书规定的本发明的范围。