专利名称：用于获得无线移动台位置信息的无线通信系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种无线通信系统，尤其涉及一种能够确定无线移动台的位置信息的无线通信系统及其方法。
背景技术：
全球定位系统(GPS)利用由不同组件实现的各种技术。这些组件宏观上可以被分为三段，例如空间段、控制段和用户段。
空间段包括GPS卫星，用于通过载波持续发送确定GPS接收机的位置所需的导航数据。该载波包括发送给GPS接收机的L-频带中频率为L1(1,575.42MHz)和/或L2(1,227.6MHz)的信号。在倾斜角为55°的六个圆形轨道的每一个上放置四颗GPS卫星。每个GPS卫星被置于距离地球中心26,567.5公里的轨道中，并具有大约12个小时的周期。GPS卫星的定位被专门设计，使得在地球上的任何位置都可以访问到至少四颗卫星的信号，以确定GPS接收机的3-维位置和接收机时钟误差。从每颗GPS卫星发送的卫星数据包括对于每颗卫星唯一的伪随机噪声(PRN)码。由于利用码分多址(CDMA，Code divisionMultiple Access)将GPS卫星数据发送给GPS接收机，GPS接收机能够接收相应于每颗卫星的导航数据。根据GPS现代化计划，除了L1和L2频率之外还将增加L5频率用于专用。
控制段利用各种控制站来监视GPS卫星、跟踪GPS卫星的位置并向GPS卫星发送各种校正信息。该校正信息作为一条导航数据被连续发送给GPS接收机。GPS卫星控制站包括5个监测站、四个地面天线上载站和一个操作控制站。
用户段包括GPS接收机，用于接收GPS卫星信号并确定GPS接收机的位置。用户段还可以包括被发展为采用GPS接收机用于实现特殊目的的设备。GPS接收机通过使用从GPS卫星接收的导航数据来确定它的位置和速度。GPS接收机利用内置算法和导航数据来跟踪GPS卫星信号。如果一个卫星信号被跟踪到，可以获得关于另一个卫星的相对位置的信息，于是所有的可访问的卫星信号都可以被跟踪到。GPS接收机在收到GPS卫星信号后确定的位置和速度信息被用于导航和跟踪。可以精确确定到微秒的GPS接收机的时钟误差被用作移动通信中的时间同步信息。卫星导航系统可以用于需要高的位置精确度的飞机自动着陆系统、土地测量、姿态确定、普通导航系统等等。
然而，GPS接收机不能在室内接收卫星信号。由于从GPS卫星发送的典型信号行进了大约25,000公里，因此它的强度非常微弱以至于不能穿透建筑物。GPS接收机的GPS天线需要至GPS卫星的无障碍路径。
无线局域网(WLAN，Wireless Local Network)是一种使用无线的局域网(LAN，Local Area Network)。WLAN技术被广泛使用。WLAN通过使用无线电频率代替电缆来发送数据。WLAN发射器的发送半径是大约500或1000英尺。该半径范围内的天线、发射器和其他的连接设备支持WLAN的使用。
WLAN需要一个有线接入点(AP，access point)，其中，无线设备被连接到有线网络。WLAN标准由电气和电子工程师协会(IEEE)中称为802.11b或Wi-Fi的标准提出。因为这个标准化，WLAN被预期快速发展。
WLAN可以被用于校园、公司建筑物、公寓和机场。这样允许用户接入因特网连接入口。蓝牙和HomeRF也属于WLAN技术。然而蓝牙标准在一个比802.11b更小的半径范围内执行和使用。HomeRF具有与802.11b实质上相同的半径范围。
因此，需要一种确定无线移动台的位置信息而不直接访问卫星信号的系统和方法。
发明内容
根据本发明的一个实施例，无线通信系统获得不能接收卫星信号的无线移动台的位置信息。
根据本发明的一个实施例，一种方法包括确定通过无线通信网络与无线基站进行通信的无线移动台的位置信息。
根据本发明的一个实施例，一种方法包括在无线基站和无线移动台之间进行通信，并且向无线移动台提供位置信息。
根据本发明的一个实施例，一种无线通信系统包括无线移动台和通过无线通信网络与该无线移动台进行通信的无线基站。该无线移动台请求无线基站发送位置信息，无线基站响应无线移动台的请求，向无线移动台发送位置信息。
在优选的实施例中，无线基站包括用于从GPS卫星接收卫星信号的GPS接收机。
无线基站响应无线移动台的请求，分析从GPS接收机接收的卫星信号，确定位置信息并且将确定的位置信息提供给无线移动台。
在无线基站和无线移动台之间发送和接收的信号满足IEEE 802.11规范。
无线基站包括用于存储位置信息的存储器。
无线基站响应无线移动台的请求，向无线移动台提供存储在存储器中的位置信息。
无线通信系统还包括GPS基站，用于从GPS卫星接收卫星信号、基于接收的卫星信号确定位置信息、并通过有线向无线基站发送确定的位置信息。
无线基站响应无线移动台的请求，向无线移动台提供从GPS基站接收的位置信息。
根据本发明的一个实施例，提供一种确定无线移动台的位置信息的方法。无线移动台通过无线通信网络与无线基站进行通信。该方法包括请求无线基站发送位置信息、从无线基站接收位置信息、估计无线移动台和无线基站之间的距离、以及根据接收的位置信息和估计的距离来确定位置。
无线基站包括GPS接收机，用于从GPS卫星接收卫星信号。
请求无线基站发送位置信息的步骤包括确定GPS接收机是否可以访问卫星信号；以及如果GPS接收机不能访问卫星信号，请求无线基站发送位置信息。
该方法还包括请求无线基站发送GPS信息，以及从无线基站接收GPS信息。在无线基站和无线移动台之间发送和接收的信号满足IEEE 802.11规范。
根据本发明的一个实施例，提供一种方法，其中，无线基站通过无线通信网络与无线移动台进行通信，提供位置信息给无线移动台，无线移动台配备有用于接收卫星信号的GPS接收机。该方法包括从无线移动台接收位置信息请求，根据由GPS接收机接收的卫星信号来确定位置信息，以及向无线移动台发送确定的位置信息。
该方法还包括从无线移动台接收GPS信息请求，以及向无线移动台发送从GPS接收机接收的GPS信息。
根据本发明的一个实施例，提供一个方法，其中，无线基站通过无线通信网络与无线移动台进行通信，向无线移动台提供位置信息，无线移动台配备存储位置信息的存储器。该方法包括从无线移动台接收位置信息请求，读取存储在存储器中的位置信息，以及向无线移动台发送读取的位置信息。
可以理解的是，前述概括描述和下面关于本发明的详细描述是示范性的和解释性的，目的是为请求保护的本发明提供进一步的解释。
随后的附图，包括提供对本发明的更进一步的解释，并且组合构成本申请的一部分，解释本发明的具体的实施例，并且共同描述解释了本发明的原理。其中图1是根据本发明的优选实施例，图解在无线LAN环境下无线基站和无线移动台在通信系统中互相通信位置信息的原理图；图2是根据本发明的一个实施例，图解在无线基站的内部电路配置和移动台之间的连接；图3是根据本发明的一个实施例，图解在无线基站中的GPS接收机和无线收发信机共享处理器和存储器；图4是根据本发明的一个实施例，图解在图1和图2中所示的无线移动台获得位置信息的方法的流程图；图5是根据本发明的一个实施例，图解在图2中所示的无线基站响应无线移动台的请求，提供位置信息的方法的流程图；图6是根据本发明的一个实施例，图解在无线LAN环境下无线基站和无线移动台在通信系统中互相通信位置信息的原理简图；图7是根据本发明的一个实施例，图解提供在无线基站和共享处理器和存储器的无线收发信机中的CGPU接口；图8是图解如图6所示的无线基站的方法的流程图；图9是根据本发明的一个实施例，图解在无线基站和无线移动台之间发送和接收的分组格式；图10是根据本发明的实施例，图解在无线基站和无线移动台之间发送和接收的另一个分组格式；图11是图解定义用于通过使用CDMA2000规范的L3消息的数据突发消息，在基站和无线移动台之间发送和接收GPS卫星信息的协议的IS-801标准；图12是图解根据本发明的一个实施例的不包括GPS接收机的无线基站和无线移动台的通信系统；
图13是根据本发明的一个实施例，图解具有不包括处理器的无线收发信机的无线基站；图14是图解如图13所示的无线基站的操作步骤的流程图；以及图15是根据本发明的一个实施例，图解蓝牙环境下的通信系统。
具体实施例方式
本发明的优选实施例将被详细的做出，该例子在附图中示出。然而，本发明不局限于图解在下文中提供的实例，在这里的实施例只是引入用来提供容易和完整的理解本发明的范围和精神。
优选的实施例将配合附图作详细的描述。
图1是图解根据本发明的优选实施例，在通信系统中，无线LAN环境中的无线基站或者接入点(AP)和无线移动台ST1-ST4之间互相通信位置信息的原理图。无线移动台可以是，例如，膝上型电脑、个人笔记本电脑、台式电脑、个人数字助理(PDA)或者条码扫描器。无线基站AP将基本业务集(BSS，basicservice set)中的多个无线移动台STA1-STA4连接到有线网络。
根据IEEE 802.11规范，无线基站AP也可以是无线移动台或固定无线基站AP。如果任何一个无线移动台STA1-STA4请求位置信息，无线基站AP分析从GPS卫星100接收的卫星信号，确定它的位置信息，并将确定的位置信息发送给无线移动台STA1-STA4。请求位置信息的无线移动台估计它到无线基站AP的距离，并可以根据估计的距离和从无线基站AP接收的位置信息，确定它自己的位置。
图2图解在无线基站的内部电路配置和无线移动台之间的连接。参照图2，无线基站AP 200包括连接到GPS天线210的GPS接收机220和无线收发信机230。GPS接收机220分析通过GPS天线210从GPS卫星100接收的卫星信号，确定位置信息，并将确定的位置信息提供给无线收发信机230。无线收发信机230根据从GPS接收机220接收的位置信息，构造满足IEEE 802.11规范的分组，并将该分组发送给无线移动台STA1。图2所示的GPS接收机220和无线收发信机230包括集成了处理器、存储器和输入/输出接口的芯片上系统(SOC，system-on-a-chip)。
图3图解包括共享处理器340和存储器350的GPS接收机320和无线收发信机330的无线基站AP 300。参照图3，GPS接收机320和无线收发信机330不包括处理器，不像图2中所示的GPS接收机220和无线收发信机230。因此，GPS接收机320通过天线310从GPS卫星100接收卫星信号，并将卫星信号发送给处理器340。处理器340分析从GPS接收机320接收的卫星信号，确定位置信息并且将确定的位置信息提供给无线收发信机330。无线收发信机330根据从处理器340接收的位置信息构造分组并且将该分组发送给无线移动台STA1。
图4是图解由图1和图2中所示的无线移动台STA1获得位置信息的方法的流程图。在步骤S 100中，一种应用从无线移动台STA1请求位置信息。在步骤S 110中，无线移动台STA1确定是否安装GPS接收机。如果安装了GPS接收机，无线移动台STA1执行步骤S 130。在步骤S 130中，无线移动台STA1确定是否收到足够数量的GPS信号来确定位置信息。一旦确定收到GPS信号，在步骤S 131中，无线移动台STA1处理从GPS卫星接收的卫星信号来确定位置信息。在步骤S 132中，无线移动台STA1向该应用提供确定的位置信息。
在步骤S 110，如果没有安装GPS接收机，在步骤S 120中，无线移动台STA1使用无线基站AP用于GPS卫星信息和/或位置信息。在步骤S 121中，无线移动台STA1确定是否从无线基站AP收到GPS卫星信息和/或位置信息。如果从无线基站AP收到GPS卫星信号和/或位置信息，在步骤S 122中，无线移动台STA1估计无线基站AP和无线移动台STA1之间的距离。估计无线基站AP和无线移动台STA1之间的距离的方法举例说明可以通过信号强度分析、到达时间(TOA)等。信号强度分析测量从无线基站AP发送和到达无线移动台STA1的信号的强度，并确定无线基站AP和无线移动台STA1之间的距离。TOA确定包括分析从无线基站AP发送并到达无线移动台STA1的数据的经过时间。
在步骤S 123中，无线移动台STA1向应用提供从无线基站AP接收的位置信息和估计的距离信息。或者，无线移动台STA1基于从无线基站AP接收的位置信息和估计的距离信息来确定位置，并向应用提供确定的位置。
在步骤S 121中，如果收到指示无线基站AP不能提供位置信息的信号，在步骤S 124中，无线移动台STA1通知应用不能提供位置信息的事实。
图5是图解图2中所示的无线基站响应无线移动台的请求而提供位置信息的方法的流程图。参照图5，在步骤S 200中，无线基站AP确定是否从无线移动台STA1收到位置信息请求。如果从无线移动台STA1收到位置请求信息，无线基站AP执行步骤S 210。
在步骤S 210中，无线基站AP确定是否能由GPS接收机220来确定位置信息。如果可以基于从GPS卫星100接收的卫星信号来确定位置信息，无线基站AP执行步骤S 220。在步骤S 220中，无线基站AP的GPS接收机200分析从GPS卫星100接收的卫星信号，确定位置信息，并向无线收发信机230发送确定的位置信息。收发信机230根据该位置信息构造满足IEEE 802.11规范的分组，并将该分组发送给无线移动台STA1。
在步骤S 210中，确定卫星信号强度，以及如果GPS接收机220不能接收卫星信号，则无线基站AP执行步骤S 230。在步骤S 230中，无线基站AP根据信号构造分组，用于通知无线移动台STA1位置信息不能提供的事实，并且将该分组发送给无线移动台STA1。
图6是根据本发明的实施例，图解在通信系统中，无线基站AP和无线移动台STA1-STA4在无线LAN环境下互相通信位置信息的原理图。参照图6，无线基站500_1-500_n通过有线连接到中心GPS处理单元(CGPU)400。CGPU 400提供有天线410，用于从GPS卫星100接收卫星信号。每一个无线基站500_1-500_n包括CGPU接口510和无线收发信机520。CGPU 400包括一个接口和一个无线收发信机，并分析通过天线410接收的卫星信号，确定GPS信息和位置信息，并且将确定的GPS信息和位置信息发送给无线基站500_1-500_n。每个无线基站500_1-500_n和多个无线移动台进行通信。换句话说，无线基站500_1和无线移动台STA11-STA1I进行通信。无线基站500_2和无线移动台STA21-STA2j进行通信。无线基站500_n和无线移动台STAn1-STAnk进行通信。
例如，当无线移动台STA11请求无线基站AP1发送位置信息时，无线基站500_1操作如下。无线基站AP1的CGPU接口510将从CGPU400接收并存储在内置存储器(未示出)中的GPS信息和位置信息发送到无线收发信机520。无线收发信机520根据GPS信息和位置信息构造一个分组并且将该分组发送给无线移动台STA1。
图7图解无线基站600_1包括共享处理器630和存储器640的CGPU接口610和无线收发信机620。参照图7，每个无线基站600_1-600_n包括CGPU接口610、无线收发信机620、处理器630和存储器640。处理器630在存储器640中存储通过CGPU接口610从CGPU410接收的GPS信息和位置信息，并当任何一个无线移动台STA11-STAli请求位置信息时，通过无线收发信机620将存储在存储器640中的GPS信息和位置信息发送给无线移动台。
图8是图解图6中所示的无线基站的方法的流程图。在步骤S 300中，无线基站500确定是否从无线移动台STA11-STA1I收到位置信息请求。如果从无线移动台STA11-STA1I收到位置信息请求，无线基站执行步骤S 310。在步骤S 310中，无线基站500根据从CGPU 400提供的位置信息构造分组，并将该分组发送给请求位置信息的无线移动台。
图9图解在无线基站和无线移动台之间发送和接收的分组格式。根据IEEE802.11规范，在一个媒体访问控制(MAC)帧中，帧控制区域的子类型包括4个比特，帧主体包括2,312×8个比特，也就是18,496比特。在图9所示的例子中，在子类型中定义指示位置信息请求或响应的类型。帧主体包括位置信息或响应内容。例如，当无线移动台请求无线基站发送GPS信息时，子类型包括‘1000’。当无线基站向无线移动台提供GPS卫星信息时，子类型包括‘1010’并且帧主体包括GPS卫星信息。当无线移动台请求无线基站发送位置信息时，子类型包括‘1001’。当无线基站向无线移动台提供位置信息时，子类型包括‘1011’并且帧主体包括位置信息。
图10图解无线基站和无线移动台之间发送和接收的另一种分组格式。参照图10，在帧主体区域的高8位或者头部定义指示位置信息请求或响应的类型，剩下的2311×8比特包括位置信息或请求内容。例如，当无线移动台请求无线基站GPS信息时，头部包括‘11111111’。当无线基站向无线移动台提供GPS信息时，子类型包括‘11111101’，并且帧主体包括GPS卫星信息。当无线移动台向无线基站提供GPS信息时，子类型包括‘11111101’，并且帧主体包括GPS卫星信息。当无线移动台请求无线基站发送位置信息时，子类型包括‘11111110’。当无线基站向无线移动台提供位置信息时，子类型包括‘11111100’，并且帧主体包括位置信息。当无线移动台请求无线基站发送位置卫星信息，而无线基站不能向无线移动台提供位置信息时，子类型包括‘11111011’。
图11图解定义用于使用CDMA 2000规范的L3消息的数据突发信息，在基站和无线移动台之间发送和接收GPS卫星信息的协议的IS-801标准。根据该IS-801标准，所有信息由最多270个字节(2,156比特)来表示。根据IEEE 802.11规范，可以在无线基站和无线移动台之间发送和接收的媒体访问控制(MAC)消息的最大帧长度是2,346字节，包括头部和帧主体，或者2,312字节不包括头部和帧主体。因此，由IS-801标准定义的270字节的信息可以在根据IEEE 802.11规范的帧主体中进行发送。因此，用IS-801标准定义的方法构造位置信息和GPS卫星信息，可以定义在无线基站和无线移动台之间发送和接收的分组。
图12图解了根据本发明的一个实施例的通信系统，包括一个没有GPS接收机的无线基站和一个无线移动台。参考图12，无线基站700在其中包括一个用于存储位置信息的存储器720。当从无线移动台STA1收到位置信息请求时，无线基站700中的无线收发信机710向无线移动台STA1提供存储在存储器720中的位置信息。
图13中所示的无线基站800的无线收发信机810不包括如无线收发信机710的SOC处理器。因此，无线基站800还包括一个处理器820。当无线收发信机810从无线移动台STA1收到位置信息请求时，从处理器820请求位置信息。处理器820响应无线收发信机810的请求，将存储在存储器830中的位置信息发送给无线收发信机810。无线收发信机810根据通过处理器820提供的位置信息构造一个分组，并且将该分组发送给无线移动台STA1。
图14是图13所示的无线基站700的操作步骤的流程图。在步骤S 400，收发信机710确定是否从无线移动台STA1收到位置信息请求。如果收到位置信息请求，无线基站执行步骤S 410。在步骤S 410，无线收发信机710读取存储器中存储的位置信息，根据读出的位置信息构造一个分组，并且将该分组发送给无线移动台STA1。
在本发明的描述中，无线LAN环境的通信系统作为一个例子进行了描述，但是本发明可以适合于各种通信环境。
图15图解了一种按照本发明的实施例的蓝牙环境的通信系统。PICONET中的从属设备SL1-SL4以蓝牙定义的方式和主设备M进行无线通信。主设备M包括GPS接收机(未示出)，用于从GPS卫星100接收卫星信号。例如在建筑物的外面安装一个连接到GPS接收机的天线(未示出)，用于接收卫星信号。当主设备M从任何一个从属设备SL1-SL4收到位置信息请求时，主设备M将从GPS卫星100提供的位置信息提供给相应的从属设备。因此，即使从属设备SL1-SL4被安装在不能从GPS卫星100接收卫星信号的室内，也可以通过主设备M来找到从属设备的位置。
虽然，本发明描述的是典型的优选实施例，但应该理解，本发明的范围并不局限于所述的实施例的范围。而且，本发明的范围还包括对本发明进行修改和变化。因此，权利要求书将被解释为覆盖本发明的所有修改和变化。
根据本发明，尽管移动台被置于难以接收卫星信号的环境中，或移动台不包括卫星信号接收机，也可以通过能够接收GPS卫星信号的基站来确定移动台的位置。
很显然的，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明中可以进行各种不同的修改和变化。因此，本发明试图覆盖所附权利要求和其等效范围内的本发明的修改和变化。
权利要求
1.一种无线通信系统，包括无线移动台；以及无线基站，通过无线通信网络与所述无线移动台连接；其中，所述无线基站响应所述无线移动台的请求，将位置信息发送给所述无线移动台。
2.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述无线基站包括用于从卫星接收卫星信号的接收机。
3.如权利要求2所述的无线通信系统，其中，所述无线基站响应所述无线移动台的请求，分析卫星信号，确定位置信息并且将确定的位置信息提供给所述无线移动台。
4.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，在所述无线基站和无线移动台之间发送和接收的信号满足IEEE802.11规范。
5.如权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述无线基站包括用于存储位置信息的存储器。
6.如权利要求5所述的无线通信系统，其中，所述无线基站响应所述无线移动台的请求，向所述无线移动台提供存储在所述存储器中的位置信息。
7.如权利要求1所述的无线通信系统，还包括基站，用于从卫星接收卫星信号，根据接收的卫星信号确定位置信息，并通过有线将确定的位置信息发送给所述无线基站。
8.如权利要求7所述的无线通信系统，其中，所述无线基站响应无线移动台的请求，将从所述基站接收的位置信息提供给所述无线移动台。
9.一种确定无线移动台位置信息的方法，其中，所述无线移动台通过无线通信网络连接到无线基站，该方法包括下列步骤从无线基站请求位置信息；从无线基站接收位置信息；估计无线移动台和无线基站之间的距离；以及根据接收的位置信息和估计的距离确定位置。
10.如权利要求9所述的方法，还包括所述无线基站的接收机从卫星接收卫星信号。
11.如权利要求9所述的方法，请求位置信息的步骤包括确定接收机是否可以访问卫星信号；以及在确定接收机不能访问卫星信号时，请求无线基站发送位置信息。
12.如权利要求10所述的方法，还包括请求所述无线基站发送信息；以及从所述无线基站接收信息。
13.如权利要求12所述的方法，其中，在无线基站和无线移动台之间发送和接收的信号满足IEEE 802.11规范。
14.一种方法，其中无线基站通过无线通信网络与无线移动台进行通信，以将位置信息提供给无线移动台，无线移动台配备有用于接收卫星信号的GPS接收机，该方法包括下列步骤从无线移动台接收位置信息请求；根据由GPS接收机接收的卫星信号确定位置信息；以及将确定的位置信息发送给无线移动台。
15.如权利要求14所述的方法，还包括从无线移动台接收信息请求；以及将从GPS接收机接收的信息发送给无线移动台。
16.一种方法，其中无线基站通过无线通信网络与无线移动台进行通信，以将位置信息提供给无线移动台，无线移动台配备存储位置信息的存储器，该方法包括下列步骤从无线移动台接收位置信息请求；读取存储在存储器中的位置信息；以及将读取的位置信息发送给所述无线移动台。
全文摘要
一种无线通信系统，包括无线移动台和通过无线通信网络与无线移动台进行通信的无线基站，其中，无线移动台从无线基站请求位置信息。无线基站响应无线移动台的请求，将位置信息发送给无线移动台。尽管移动台被置于难以接收卫星信号的环境或者移动台不包括卫星信号接收机，也可以通过可以一直收到卫星信号的基站来确定移动台的位置信息。
文档编号G01S5/00GK1520227SQ20041000741
公开日2004年8月11日 申请日期2004年1月29日 优先权日2003年1月29日
发明者金学秀 申请人:三星电子株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
