专利名称：使用综合服务数字广播地面(isdb－t)广播电视信号的定位的制作方法
相关申请的交叉引用本申请是如下美国专利申请系列的部分继续由James J.Spilker，Jr.和Matthew Rabinowitz在2002年7月31日申请的美国专利申请第10/210,847号“Position Location Using Broadcast Digital TelevisionSignals(使用广播数字电视信号的定位)”；由Matthew Rabinowitz和James J.Spilker，Jr.在2001年8月17日申请的美国专利申请第09/932,010号“Position Location using Terrestrial Digital Video Broadcast TelevisionSignals(使用陆地数字视频广播电视信号的定位)”；由James J.Spilker和Matthew Rabinowitz在2002年7月31日申请的美国专利申请第10/209,578号“Time-Gated Noncoherent Delay Lock Loop Tracking ofDigital Television Signals(跟踪数字电视信号的时间选通非相干延迟锁定环)”；和由Matthew Rabinowitz和James J.Spilker在2002年5月31日申请的美国专利申请第10/159,478号“Position Location using PositioningSignals Augmented by Broadcast Television Signals(使用由广播电视信号补充的全球定位信号的定位)”。
本申请还要求如下美国临时专利申请的权益由James J.Spilker在2001年11月9日申请的美国专利申请第60/337,834号“WirelessPosition Location Using the Japanese ISDB-T Digital TV Signals(使用日本ISDB-T数字电视信号的无线定位)”；由Rabinowitz和James J.Spilker在2001年2月2日申请的第60/265,675号“System and Method forNavigation and/or Data Communication Using Satellite and/or TerrestrialInfrastructure(使用卫星和/或地面下部构造用于导航和/或数据通信的系统和方法)”；由James J.Spilker在2001年4月3日申请的第60/281,270号“Use of the ETSI DVB Terrestrial Digital TV Broadcast Signals For HighAccuracy Position Location in Mobile Radio Links(移动无线电链路中高精度定位的ETSI DVB地面数字电视广播信号的使用)”；由James J.Spilker和Matthew Rabinowitz在2001年4月3日申请的第60/281,269号“An ATSC Standard DTV Channel For Low Data Rate Broadcast to MobileReceivers(用于移动接收机的低数据速率广播的ATSC标准DTV频道)”；由James J.Spilker和Matthew Rabinowitz在2001年5月25日申请的第60/293,812号“DTV Monitor System Unit(MSU)(DTV监测系统单元(MSU))”；以及由James J.Spilker和Matthew Rabinowitz在2001年5月25日申请的第60/293,813号“DTV Position Location Range And SNRPerformance(DTV定位范围和SNR性能)”。
所有前述内容均在此结合作为参考资料。
背景技术：
本发明通常涉及位置确定，尤其是涉及使用数字电视(DTV)信号进行位置确定。
使用无线电信号的二维纬度/经度定位系统的各种技术长久以来就已经存在了。诸如罗兰-C(Loran C)和欧米茄(Omega)的地面系统以及被称为子午仪(Transit)的基于卫星的系统已被广泛使用。另一种日渐受到欢迎的基于卫星的系统是全球定位系统(GPS)。
GPS最初设计于1974年，被广泛用于定位、导航、勘测和时间传递(time transfer)。GPS系统是以子同步12小时轨道中的24个轨道卫星星座为基准的。每个卫星携带一个精确时钟并发送一个能被精确跟踪的伪噪声信号以便确定伪距。通过跟踪4个或更多个卫星，人们能够实时确定世界范围内的三维空间精确位置。在B.W.Parkinson和J.J.Spilker，Jr.所著的“全球定位系统——理论与应用(Global PositioningSystem-Theory and Applications)”(I和II卷，AIAA，Washington，DC，1996)中提供了更多细节。
GPS彻底改革了导航和定位技术。然而在某些情况下，GPS不太有效。由于GPS信号以相对低功率电平(小于100瓦)和通过较大距离发送，接收到的信号强度就相对较弱(当由全向天线接收时大约为160dBw)。因此在出现障碍物或在建筑物内时，该信号仅勉强可用或完全不可用。
甚至建议过一种使用常规模拟美国全国电视标准委员会(NTSC)电视信号来确定位置的系统。此提议在题目为“Location DeterminationSystem And Method Using Television Broadcast Signals(使用电视广播信号的位置确定系统和方法)”的美国专利第5,510,801号(1996年4月23日公布)中可以找到。然而，现有的模拟电视信号包含水平和垂直同步脉冲，本用于相对较粗的TV扫描电路的同步。另外，在2006年美国联邦通信委员会(FCC)将考虑关闭NTSC发射机并再分配宝贵的频谱，以便使其能被拍卖用于其他被认为更有价值的目的。

发明内容
一般来说，从一个方面看，本发明的特征在于用以确定用户终端位置的方法、设备和计算机可读介质。它包括在用户终端处接收来自DTV发射机的数字电视(DTV)广播信号，其中所述DTV信号包括综合服务数字广播地面(ISDB-T)信号；基于广播DTV信号中的已知分量来确定用户终端和该发射机之间的伪距；并且基于该伪距和DTV发射机的位置来确定用户终端的位置。
特定的实施方案可以包括下列一个或多个特征。确定用户终端的位置包括基于在DTV发射机处的发射机时钟和一个已知时间基准之间的差值来调整伪距；并基于调整后的伪距和DTV发射机的位置来确定用户终端的位置。已知分量是一种离散导频。确定用户终端的位置包括确定该用户终端中的本地时间基准和主时间基准之间的偏移；并基于伪距、DTV发射机的位置以及所述偏移来确定用户终端的位置。实施方案中包括利用所述偏移来确定用户终端的后续位置。确定伪距包括存储DTV信号的一部分；并随后使所存储的部分和用户终端所产生的一个信号相关从而产生所述伪距。确定伪距包括当接收DTV信号时，使DTV信号与用户终端所产生的一个信号相关从而产生所述伪距。确定用户终端的位置包括确定该用户终端所处的大体地理区域；并基于伪距和所述大体地理区域来确定用户终端的位置。所述大体地理区域是一个附加发射机的覆盖面积，该附加发射机可通信地链接到用户终端。确定用户终端的位置包括确定该用户终端附近地区中的对流层传播速度；基于该对流层传播速度来调整伪距；并基于调整后的伪距和DTV发射机的位置来确定该用户终端的位置。确定用户终端的位置包括基于在该用户终端的附近地区中的地面标高来调整伪距；并基于调整后的伪距和DTV发射机的位置来确定该用户终端的位置。实施方案包括基于可通信地链接到用户终端的一附加发射机的身份以及使该附加发射机与DTV信号相关的储存表，从多个DTV信号中选择所述DTV信号。实施方案包括接受来自用户的位置输入；并基于该位置输入而从多个DTV信号中选择所述DTV信号。实施方案包括扫描可用的DTV信号以组合该位置的指纹(fingerprint)；并基于该指纹和使已知指纹与已知位置匹配的储存表，从可用的DTV信号中选择用于确定伪距的DTV信号。实施方案包括使用接收机自主完好性监测(RAIM)，以便基于来自DTV发射机的一个冗余伪距来检查伪距的完好性。
一般来说，从一个方面看，本发明的特征在于用以确定用户终端位置的方法、设备和计算机可读介质。它包括在用户终端处接收来自DTV发射机的数字电视(DTV)广播信号，其中该DTV信号包括欧洲电信标准学会(ETSI)数字视频广播地面(ISDB-T)信号；基于该DTV广播信号来确定用户终端和这个发射机之间的伪距；并且将该伪距传送到一个位置服务器，该位置服务器被配置成基于该伪距和该DTV发射机的位置来确定用户终端的位置。
特定的实施方案可以包括下列一个或多个特征。确定伪距包括确定DTV广播信号的已知分量从DTV发射机中发射的时间；确定该已知分量在用户终端处的接收时间；并且确定发射时间和接收时间之间的差值。已知分量是一种离散导频。确定伪距包括存储DTV信号的一部分；并随后使所存储的部分和用户终端所产生的一个信号相关从而产生所述伪距。确定伪距包括当接收DTV信号时，使该DTV信号与用户终端所产生的一个信号相关从而产生所述伪距。
一般来说，从一个方面看，本发明的特征在于用以确定用户终端位置的方法、设备和计算机可读介质。它包括从用户终端接收伪距，该伪距是在该用户终端和一个DTV发射机之间、基于该DTV发射机广播的DTV信号而确定的，其中DTV信号包括欧洲电信标准学会(ETSI)数字视频广播地面(ISDB-T)信号，而且其中基于在ISDB-T信号中的一个已知分量来确定该伪距；并且基于该伪距和DTV发射机的位置来确定用户终端的位置。
特定的实施方案可以包括下列一个或多个特征。确定用户终端的位置包括基于DTV发射机处的发射机时钟和一个已知时间基准之间的差值来调整所述伪距；并基于调整后的伪距和DTV发射机的位置来确定用户终端的位置。该已知分量是一种离散导频。确定用户终端的位置包括确定该用户终端中的本地时间基准和主时间基准之间的偏移；并基于伪距、DTV发射机的位置以及所述偏移来确定用户终端的位置。实施方案包括利用所述偏移来确定用户终端的后续位置。确定用户终端的位置包括确定用户终端所处的大体地理区域；并基于所述伪距和所述大体地理区域来确定用户终端的位置。所述大体地理区域是可通信地链接到用户终端的一个附加发射机的覆盖面积。确定用户终端的位置包括确定用户终端附近地区中的对流层传播速度；基于该对流层传播速度来调整伪距；并基于调整后的伪距和DTV发射机的位置来确定用户终端的位置。确定用户终端的位置包括基于在用户终端的附近地区中的地面标高来调整伪距；并基于调整后的伪距和DTV发射机的位置来确定用户终端的位置。
在本发明实施方案中可发现的优点包括如下一个或多个优点。本发明的实施方案可被用来定位蜂窝电话、无线PDA(个人数字助理)、寻呼机、汽车、OCDMA(正交码分多址)发射机和很多其他装置。本发明的实施方案利用了具有优良覆盖范围的DTV信号。本发明的实施方案不须对数字广播站有任何改变。
DTV信号具有比GPS高50dB功率的优点，并具有实质上比卫星系统所能提供的更为优越的几何特性，从而即使在障碍物存在时以及在室内时也允许进行定位。DTV信号大致具有八倍于GPS的带宽，从而将多径效应减到最少。由于用于测距的DTV信号的大功率以及稀疏的频率分量，所以处理要求是最小的。本发明的实施方案适用于比GPS技术所要求的更为便宜、低速且低功率的装置。
和诸如GPS之类的卫星系统相比，在DTV发射机和用户终端之间的距离改变得非常缓慢。因此，DTV信号不受多普勒效应的显著影响。这允许在长时间段上汇集信号，导致非常有效的信号捕获。
DTV信号的频率基本上比传统蜂窝电话系统的频率低，并因此而具有更好的传播特性。例如，DTV信号受到比蜂窝信号更强的衍射，并且因此较少受到丘陵影响并且具有更大的视界(horizon)。同样，该信号具有穿过建筑物和汽车更好的传播特性。另外，本发明的实施方案利用了ISDB-T信号的一个分量，它是连续的并且构成该ISDB-T信号功率的一大比值。
与用于蜂窝电话的地面到达角/到达时间定位系统不同，本发明的实施方案不须对蜂窝基站的硬件进行改变，并且能够取得大约1米的定位精度。不论是GSM(全球移动系统)、AMPS(先进移动电话服务)、TDMA(时分多址)还是CDMA等等，当该技术被用于定位蜂窝电话时，则该技术都不依赖于空中接口。大波段的UHF(超高频)频率已经被分配给DTV发射机。因此，可在所述系统中建立冗余度，以防由于吸收、多径以及其他衰减效应而对特定频率引起强衰落。
本发明的一个或多个实施方案的细节将阐明于下面的附图和说明书中。由本说明书和附图以及权利要求，本发明的其他特征、目的和优点将更显而易见。


图1描述本发明的一个实施方案。
图2说明实施方案的操作。
图3描述使用三个DTV发射机进行定位的几何关系。
图4描述用以产生伪距测量值的接收机的实施方案。
图5描述用于用户终端的定位计算的一个简化示例。
图6描述在位于与周围陆地相同高度处的DTV发射机的固定范围圆周上的丘陵效应。
图7示出均同时发射的一些离散导频。
图8示出了一个相干的自相关函数。
图9描述一个监测单元的实施方案。
图10说明用于软件接收机的一个实施方案。
具体实施例方式
介绍数字电视(DTV)正在日渐普及。DTV于1998年首先在美国出现。在2000年末时，已有167个站在空中广播DTV信号了。在2001年2月28日，FCC已经颁发大约1200个DTV建造许可证。按照FCC的目标，所有的电视传输将很快都成为数字式的，然后模拟信号将被消除。到2002年5月1日，公共广播站必须是数字式的，以保持其许可证。私人站到2003年5月1日必须是数字式的。预期在美国会有超过1600个DTV发射机。其他地区也正在实施类似的DTV系统。日本广播公司(NHK)已经规定了日本的地面DTV信号，在此称之为综合服务数字广播地面(ISDB-T)信号。这些新的DTV信号允许在分配的6MHz信道中发射多个TV信号。这些新的ISDB-T DTV信号与模拟NTSC电视信号完全不同，并且具有全新的性能。本发明人已经意识到ISDB-T信号可用于定位，并且已经开发出了用于此种定位的技术。这些技术可用于ISDB-T DTV发射机的附近地区，与发射机的距离远大于典型电视接收距离。因为DTV信号的高功率，这些技术甚至可以借助手持接收机用于室内，并因此对增强型911(E911)系统的定位需求提供了一种可能的解决方案。
通过简单地修改相关器以便适应数据的已知序列，在此公开的技术可以被应用到包括已知数据序列的其他DTV信号，这对相关领域技术人员来说是显而易见的。这些技术还可以被应用到诸如卫星无线电信号之类的其他正交频分多路复用(OFDM)信号。
与GPS的数字伪距相比，DTV信号是从仅仅几英里远的发射机接收的，并且那些发射机以高达数百千瓦的有效辐射功率来广播信号。另外，DTV发射机天线具有大约为14dB的显著天线增益。因此，通常有足够的功率允许在建筑物内部接收DTV信号。
如上所述，本发明的实施方案利用了ISDB-T信号的一个分量，该分量被称为“离散导频信号”。有若干理由说明离散导频信号的使用是有利的。首先，它允许在室内并且离DTV发射机有很大距离处进行定位。传统的DTV接收机一次只利用一个数据信号，并且因此在距DTV发射机的距离上受限于单个信号的能量。相反，本发明的实施方案同时利用多个离散导频信号的能量，从而允许在比传统DTV接收机距DTV发射机更远的距离上进行操作。另外，离散导频未被数据调制。有两个理由说明这是有利的。首先，离散导频中的所有功率可用于位置确定；并无功率专用于数据。其次，离散导频可以被长时期观测而不必受困于数据调制导致的退化。因此，在距DTV相当大的距离上在室内跟踪信号的能力得到了极大扩展。此外，通过使用数字信号处理，可在单个半导体芯片中实施这些新的跟踪技术。
参见图1，示例实施方案100包括用户终端102，用户终端102经由空中链路与基站104通信。在一个实施方案中，用户终端102是一个无线电话而基站104是一个无线电话基站。在一个实施方案中，基站104是移动MAN(城域网)或WAN(广域网)的一部分。
图1被用来说明本发明的各个方面，但是本发明并不限制为此实施方案。例如，术语“用户终端”意指能够实现所述DTV定位的任意物体。用户终端的示例包括PDA、移动电话、汽车及其他交通工具、及任意可以包括实现DTV定位的芯片或软件的物体。而无意将其限制为“终端”或者被“用户”操作的物体。
由DTV位置服务器执行的定位图2说明实施方案100的操作。用户终端102接收来自多个DTV发射机106A和106B直到106N的DTV信号(步骤202)。
可用各种方法选择在定位中使用的DTV频道。在一个实施方案中，DTV位置服务器110告诉用户终端102所要监测的最佳DTV频道。在一个实施方案中，用户终端102通过基站104与DTV位置服务器110交换消息。在一个实施方案中，用户终端102基于基站104的身份以及使基站与DTV频道相关的一个储存表来选择所要监测的DTV频道。在另一实施方案中，用户终端102可以接受来自用户的位置输入，其给出一个大体区域指示，比如最近的城市名称；并使用这一信息来选择用于处理的DTV频道。在一个实施方案中，用户终端102扫描可用的DTV频道，以便基于可用DTV频道的功率电平来组合该位置的指纹。用户终端102将这个指纹与一个储存表进行比较以便选择用于处理的DTV频道，其中该储存表将已知指纹与已知位置相匹配。这种选择是以DTV频道的功率电平以及每一信号到达的方向为基础的，使得用于位置计算的精度衰减因子(DOP)减到最少。
用户终端102确定用户终端102和每个DTV发射机106之间的伪距(步骤204)。每个伪距表示DTV广播信号的一个分量从发射机108中发射的时间与该分量在用户终端102处的接收时间之间的时间差(或称等价距离)，以及在用户终端处的时钟偏移。
用户终端102将伪距传送给DTV位置服务器110。在一个实施方案中，DTV位置服务器110被实现为一个执行软件的一般用途计算机，所述软件被设计用于执行在此所述的操作。在另一实施方案中，DTV位置服务器被实现为一个ASIC(专用集成电路)。在一个实施方案中，DTV位置服务器110被实现于基站104内或者基站104附近。
DTV信号还被多个监测单元108A到108N接收。每个监测单元可以被实现为包括收发信机和处理器的一个小单元，并且可以被安装在诸如公用电杆、DTV发射机106或者基站104之类的适宜位置。在一个实施方案中，监测单元被实现在卫星上。
对于监测单元从中接收DTV信号的每一DTV发射机106，各监测单元108测量该DTV发射机的本地时钟和一个基准时钟之间的时间偏移。在一个实施方案中，基准时钟是从GPS信号中导出的。使用基准时钟允许在使用多个监测单元108时为每个DTV发射机106确定时间偏移，这是因为每个监测单元108能够确定相对于基准时钟的时间偏移。因此，监测单元108的本地时钟中的偏移不影响这些确定。
在另一实施方案中，不需要外部时间基准。依据这种实施方案，单个监测单元从与用户终端102相同的所有DTV发射机接收DTV信号。其实，单个监测单元的本地时钟起到时间基准的作用。
在一个实施方案中，每个时间偏移被建模为固定偏移。在另一实施方案中，每个时间偏移被建模为如下形式的二次多项式，其中时间偏移能够用a、b、c、T来描述偏移＝a+b(t-T)+c(t-T)2(1)在任一实施方案中，均可利用互联网、安全的调制解调器连接等等，将每个实测时间偏移作为实际DTV广播数据的一部分定期传送给DTV位置服务器。在一个实施方案中，使用GPS接收机来确定每个监测单元108的位置。
DTV位置服务器110从数据库112接收描述每个DTV发射机106的相位中心(即位置)的信息。在一个实施方案中，通过在不同位置使用监测单元108直接测量相位中心来测量每个DTV发射机106的相位中心。实行这种方法的一种方式是在一些已知位置处使用多个时间同步监测单元。这些单元在同一时刻产生伪距测量值给一个电视发射机，并且那些测量值可用于使电视发射机相位中心的位置反三角化(inverse-triangulate)。在另一实施方案中，通过测量天线相位中心来测量每个DTV发射机106的相位中心。一旦相位中心被确定，则将其储存在数据库112中。
在一个实施方案中，DTV位置服务器110从天气服务器114接收描述用户终端102附近地区的空气温度、大气压和湿度的气象信息。气象信息可以从因特网和其他来源获得。使用诸如在B.Parkinson和J.Spilker，Jr.的“Global Positioning System-Theory and Applications(全球定位系统——原理与应用)”(AIAA，华盛顿特区，1996年，第1卷第17章，J.Spilker，Jr的“关于GPS的对流层影响”)中公开的那些技术，DTV位置服务器110根据气象信息确定对流层传播速度。
DTV位置服务器110还可以从基站104接收标识出用户终端102的大体地理区域的信息。例如，该信息可以标识蜂窝电话所处的小区或小区扇区。此信息被用于模糊度分辨，如下所述。
DTV位置服务器110基于伪距和每一发射机的位置以及时钟偏移来确定用户终端的位置(步骤206)。图3描述了使用三个DTV发射机106进行位置确定的几何关系。DTV发射机106A位于位置(x1，y1)处。用户终端102和DTV发射机106A之间的距离为r1。DTV发射机106B位于位置(x2，y2)处。用户终端102和DTV发射机106B之间的距离为r2。DTV发射机106N位于位置(x3，y3)处。用户终端102和DTV发射机106N之间的距离为r3。
DTV位置服务器110可以根据对流层传播速度和相应DTV发射机106的时间偏移来调整每个伪距的值。DTV位置服务器110使用来自数据库112中的相位中心信息来确定每个DTV发射机106的位置。
用户终端102产生三个或更多个伪距测量值以便求解三个未知数，即用户终端102的位置(x，y)和时钟偏移T。在其他实施方案中，在此公开的技术被用来确定三维(经度、纬度和高度)中的位置，并且可以包括诸如DTV发射机高度之类的因素。
上述三个伪距测量值pr1、pr2和pr3由下式给出pr1＝r1+T (2)pr2＝r2+T (3)pr3＝r3+T (4)
这三个距离可以表示成r1＝|X-X1|(5)r2＝|X-X2|(6)r3＝|X-X3|(7)其中X表示用户终端的二维向量位置(x，y)，X1表示DTV发射机106A的二维向量位置(x1，y1)，X2表示DTV发射机106B的二维向量位置(x2，y2)，而X3表示DTV发射机106N的二维向量位置(x3，y3)。这些关系产生三个方程式，用以求解未知数x，y和T的。DTV位置服务器110按照常规的公知方法来求解这些方程式。在一种E911应用中，用户终端102的位置被传送给E911定位服务器116以便分发至适当管理部门。在另一应用中，该位置被传送给用户终端102。
现在描述那些用于将用户终端处的测量值投射(projecting)到一个时间中的公共时刻的方法。注意如果使用来自蜂窝基站或DTV发射机106的信号来稳定或校正用户终端102的时钟，则不需要上述测量值的投射。当用户时钟未被稳定或校正时，用户时钟偏移可被视为是一个时间的函数T(t)。对于一个小时间间隔A，时钟偏移T(t)可以用一个常数和一个一阶项建模。即T(t+Δ)=T(t)+∂T∂tΔ--(8)]]>现在我们重新考虑方程式(2a)-(4a)，将时钟偏移作为时间的一个函数来处理。因此，伪距测量值也是时间的函数。为清楚起见，我们假定距离在时间间隔Δ上保持基本恒定。于是伪距测量值可以被描述为pr1(t1)＝r1+T(t1) (2b)pr2(t2)＝r2+T(t2) (3b)prN(tN)＝rN+T(tN) (4b)在一个实施方案中，用户终端102在初始的一组测量之后的一段时间Δ，以另外一组伪距测量值开始。这些测量值可以被描述为pr1(t1+Δ)=r1+T(t1)+∂T∂tΔ--(2c)]]>pr2(t2+Δ)=r2+T(t2)+∂T∂tΔ--(3c)]]>prN(tN+Δ)=rN+T(tN)+∂T∂tΔ--(4c)]]>
用户终端102然后将所有那些伪距测量值投射到时间中的某个公共点，以便有效消除一阶项的影响。例如，考虑是否使用某个公共基准时间t0。应用方程式(2b-4b)和(2c-4c)如下，直接说明我们可以将测量值投射到时间中的一个公共时刻pr1(t0)＝pr1(t1)+[pr1(t1+Δ)-pr1(t1)](t0-t1)/Δ(2d)pr2(t0)＝pr2(t2)+[pr2(t2+Δ)-pr2(t2)](t0-t2)/Δ(3d)prN(t0)＝prN(tN)+[prN(tN+Δ)-prN(tN)](t0-tN)/Δ(4d)这些投射的伪距测量值被传送给定位服务器，在定位服务器处，它们被用来求解三个未知数x、y和T。注意方程式(2d-4d)中的投射不是精确的，并且未计入二次项。但结果误差并不显著。本领域技术人员应该承认通过为每个投射产生两个以上伪距测量值就可计算二次以及更高次项。还要注意还存在许多其他方法来实现将伪距测量值投射到时间中的同一时刻这一概念。例如一种方法是实施一种延迟锁定环，如在J.J.Spilker，Jr.的“Digital Communications by Satellite(卫星数字通信)”(Prentice-Hall，Englewood Cliffs，新泽西州，1977，1995)和B.W.Parkinson与J.J.Spilker，Jr.的“Global Positioning System-Theoryand Application(全球定位系统——原理与应用)”(第1卷，AIAA，Washington，DC.1996)中描述的那些延迟锁定环，这两篇文献都在此被结合作为参考资料。一个独立的跟踪环可以被专用于每个DTV发射机106。这些跟踪环有效插入在伪距测量之间。在同一时刻抽样这些跟踪环中每一个的状态。
在另一实施方案中，用户终端102不计算伪距，而是采用足以计算伪距的DTV信号的测量值(比如相关器输出的一个分段)，然后将这些测量值传送到DTV位置服务器110。DTV位置服务器110然后基于那些测量值来计算伪距，并且基于伪距来计算位置，如上所述。
由用户终端执行的定位在另一实施方案中，用户终端102的位置由用户终端102来计算。在这个实施方案中，所有必要信息都被传送给用户终端102。这种信息可以被DTV位置服务器110、基站104、一个或多个DTV发射机106或者它们的任意组合传送给用户终端。用户终端102然后测量伪距并求解联立方程式，如上所述。现在描述这个实施方案。
用户终端102接收每个DTV发射机的本地时钟和一个基准时钟之间的时间偏移。用户终端102还从数据库112接收描述每个DTV发射机106相位中心的信息。
用户终端102接收由DTV位置服务器110计算出的对流层传播速度。在另一实施方案中，用户终端102从一个天气服务器114接收描述用户终端102附近地区的空气温度、气压和湿度的气象信息，并且使用传统方法来从气象信息中确定对流层传播速度。
用户终端102还可以从基站104接收标识出用户终端102的大致地理区域的信息。例如，该信息可以标识蜂窝电话所处的小区或小区扇区。此信息被用于模糊度分辨，如下所述。
用户终端102从多个DTV发射机106接收DTV信号，并且确定用户终端102和每个DTV发射机106之间的伪距。用户终端102然后基于各伪距和各发射机的相位中心来确定它的位置。
在上述任何一个实施方案中，只当两个DTV发射机可用时才可使用这两个DTV发射机和在前一定位期间计算出的偏移T来确定用户终端102的位置。T的数值可以按照传统方法储存或保持。当然，因为T是过去计算出的，所以这要假定本地时钟在一段时间上足够稳定。
在一个实施方案中，基站104确定用户终端102的时钟偏移。在这个实施方案中，只需要两个DTV发射机用于位置确定。基站104将时钟偏移T传送给DTV位置服务器110，该服务器然后根据为每一DTV发射机计算出的伪距确定用户终端102的位置。
在另一实施方案中，只有当一个或两个DTV发射机可用于定位时，就使用GPS以辅助定位，并且在这种定位解决方案中每个GPS卫星都被视为是另一个发射机。
接收机结构图4描述了在产生伪距测量时使用的接收机400的实施方案。在一个实施方案中，接收机400被实现于用户终端102内。在另外一个实施方案中，接收机400被实现于监测单元108内。
响应于由调谐器控制器420提供的控制信号，以时钟416计时的调谐器406在该地区将天线404调谐到DTV信号402。在某些实施方案中，调谐器406还将接收到的DTV信号(组)下变换到中频(IF)。混频器408I和408Q将载波发生器418所产生的载波信号与调谐后的DTV信号组合，从而在中频(IF)或基带产生同相和正交DTV信号。在一个实施方案中，时钟416运行于27MHz。这些信号各自被滤波器410I和410Q的其中之一滤波，并被模数转换器(A/D)411I和411Q的其中之一数字化，从而分别产生信号m[t-T]和q[t-T]。在替换实施方案中，具有开关的单个A/D转换器被用来交替地抽样同相和正交信道。相关器412I使信号m[t-T]与同步信号s[t-T*]合并，并提供相关输出给搜索控制器414。
延迟锁定环422包括相关器412Q，滤波器424，以时钟416计时的数控振荡器(NCO)426，以及产生离散导频信号的数字表示的同步信号发生器428。相关器412Q将信号q[t-T]与同步信号信号s[t-T*]合并，并使相关输出在经过滤波器424滤波之后被提供给NCO 426。NCO 426则取决于搜索控制器414而驱动同步信号发生器428。
在信号捕获期间由搜索控制器414提供控制，而在捕获之后的信号跟踪期间由NCO 426提供控制。伪距通过抽样NCO 426来获得。
注意只有当用户需要定位时，才需要产生用户手机或其他装置的定位操作。对于缓慢步行的、在缓慢移动的车辆中的或者在建筑物中或在紧急情况现场就座的用户，只需要偶尔取得此定位信息。因此，电池或其他电源可以很小。
当然，使用上述概念，例如通过使用快速傅里叶变换(FFT)方法来处理接收到的DTV信号，可以实现其他方案的接收机400。另外，也可以简单地使9个线性调频脉冲信号之和或者所有117个线性调频脉冲载波之和数字化，并且以一种准最佳方式加以执行。
为了取得这种性能，重要的是这样的概念在单个部分中并行地与所有离散导频相关，或者至少与9个离散导频相关。复合信号更宽的带宽可提供更高的定位精确度。定时精度与带宽成反比。
ISDB-T结构内的其他信号也可以被用于定位。例如，可将一种宽通道收缩技术应用于连续的导频信号。然而，诸如宽通道收缩这样的技术涉及循环模糊度的固有分辨率。求解这类模糊度的技术在本领域内是众所周知的。
用户终端本机振荡器常常在频率方面的稳定性相对较差。这种不稳定性影响两个不同的接收器参数。第一，它在接收机信号中引起频偏。第二，它使所接收的位模式相对于基准时钟的符号率产生滑移。这两种效应会限制接收机的积分时间并因此而限制接收机的处理增益。通过校正接收机基准时钟可以增加积分时间。在一个实施方案中，一个延迟锁定环自动校正接收机时钟。
定位的增强蜂窝站点位置的原有知识可被用于增强定位。这一点概念性地说明于图5中，该图描述了从两个分立的DTV天线106A和106B接收DTV信号的用户终端102的定位计算的简化示例。对于此简化示例，假定用户的时钟偏移是已知的。基于距离测量值，分别在各发射天线106A和106B的周围画出恒定范围的圆周502A和502B。用户终端的位置，包括对用户装置时钟偏移量的校正，就处于两个圈902A和902B的交叉部分904A和904B中的一个交叉部分上。注意由于基站104可以确定用户装置位于其覆盖面积(即其覆盖范围)506的哪一扇区508中，故解决了模糊度问题。当然，如果可考虑两个以上的DTV发射机，则可以通过取三个圆的交叉部分来解决模糊度问题。因为来自电视发射机中的同步码实际上是重复的，所以存在由电视同步码的重复周期所决定的循环模糊度问题，这使得距离模糊度等于重复周期乘以光速。只要与小区站点大小相比较而言，距离模糊度是大的，则通过用于图5简化示例(这是典型情况)的所述同一技术，可以解决这种循环模糊度问题。
在一个实施方案中，代替使用小区站点来最初确定一个大致位置的是，用户终端102可以接受来自用户的输入，该输入给出该区域的一个大体指示，比如最近的城市名称之类。在一个实施方案中，用户终端102扫描可用的DTV频道，以便组合描述这组可观看频道的该位置的指纹。用户终端102将这个指纹与一个储存表进行比较以便识别用户终端102的当前大致位置，其中该储存表将已知指纹与已知位置相匹配。
在一个实施方案中，定位计算包括地面标高的影响。因此，在有丘陵和山谷的地形中，相对于DTV天线106的相位中心，上述固定范围的圆周是扭曲的。图6描述了在DTV发射机106(其位于与周围地面相同高度处)的固定范围圆周602上的单独一个丘陵604的影响。
通过将地域地形图作为其数据库的一个简单计算机，可容易地进行用户位置的计算，所述地域地形图使计算得以包括大地表面(即大地水准面)上用户高度的影响。这种计算包含有如图6所示的固定范围圆周的失真影响。
ISDB-T信号描述ISDB-T信号是一种复合的正交频分多路复用(OFDM)信号，其利用1512或者6048个独立的载波携带188字节MPEG(活动图像专家组)分组。这些成分中的大部分携带视频电视信号的类随机数据调制并且较少用于低信号电平的精确跟踪。注意对于我们的定位目的来说，用户终端可能处于不可取得ISDB-T信号的完整信息内容的位置。
ISDB-T信号是一种频带分段传输(BST)正交频分多路复用(OFDM)信号，它具有传送各种视频、声音和数据业务的能力。因为它属于OFDM体系，所以对多径有抵抗力。所谓频带分段传输的使用允许在被传送信息方面具有灵活性。那些分段具有3000/7＝428.5714286kHz的带宽。
ISDB-T信号包含对于定位非常有用的同步分量。该信号具有宽带和窄带两种格式。宽带格式具有5.6MHz带宽，并被用于电视和数据。窄带格式具有430KHz带宽，并被用于较低带宽的信号。宽带格式的三个模式的信号特性列于表1中。载频间隔是有效符号持续时间的倒数。相干调制分段具有离散导频；差分相干分段具有连续导频。对于每个模式，分段总数为Ns＝13＝ns+nd。在本说明书部分中描述宽带格式的三个模式的其中之一；可是，相同概念适用于全部三个模式。
表1

宽带信号由13个OFDM分段构成，每个分段包含108个频率。108个载波中的一个OFDM分段的带宽为430kHz。OFDM载波主要是以MPEG-2格式的视频信息使用正交调幅(QAM)调制和强大的纠错编码来调制。但在108个频率组内保留了一些频率用于同步；这些就是所谓的分散导频和连续导频。本发明的一些实施方案将连续导频用于中心频率测量。可是对于高精确度位置测量而言，离散导频更加有用。
ISDB-T信号提供了多种调制方案，包括差分四相移键控(DQPSK)，正交相移键控(QPSK)，16QAM，64QAM，以及1/2、2/3、3/4、5/6和7/8内码的编码速率。对于每一分段，可以独立地选择这些参数。对于差分相干调制的DQPSK，宽带模式的总数据速率只有3.651Mbps。对于DQPSK调制和1/2编码速率，窄带单个分段模式产生280.85kbps的数据速率。对于内码速率为7/8的64QAM模式，其他模式是相干的并且产生高达23.234Mbps的数据速率。
在13个OFDM分段中的每一个之内，有36个离散导频。因此，在每个宽带DTV信号中，总共13个分段有总计468个离散导频。在一个OFDM分段内，离散导频改变频率各自符号。这种跳频的数量为3个载波。对于每4个符号就重复一次模式的一个符号，发射相同的载波。因此如图7所示，有一些离散导频全部都一次发射。在图7中，最大的离散导频是105。
正如在图7中可以看到的，这组离散导频可以被视为9个离散导频，其各自每个符号就跳跃3个载波。对于总数为117个离散导频来说，对13个分段中的每一个，一种良好的近似是9个“线性调频脉冲”载波。
虽然这些离散导频的带宽在4个符号的周期速率上清楚地具有线性分量，但是它在频谱占用区域上基本是平坦的。可是，因为符号率相对低，所以一个4符号周期表示非常大的距离。因此，由信号引起的模糊度问题可忽略并且容易解决。
合成的离散导频信号可以写成s[t]并且以数字形式来表示，如同被用于由James J.Spilker，Jr.和Matthew Rabinowitz在2002年7月31日申请的美国专利申请第10/210,847号“Position Location Using BroadcastDigital Television Signals(使用广播数字电视信号的定位)”中所描述的ATSC延迟锁定环和相关器中的伪噪声信号一样。ISDB-T信号的确切形式是不同的，但是可以用类似方式，利用基准信号s[t]来执行信号跟踪。
另外在S.Nakahara等人的“Digital Transmission Scheme forISDB-Tand Reception Characteristics of Digital Terrestrial Television Broadcastingin Japan(日本ISDB-T的数字传输模式和数字地面电视广播的接收特性)”(IEEE Transactions on Consumer Electronics，August，1999)和M.Uehara等人的“Transmission Scheme for the Terrestrial ISDB System(地面ISDB系统的发射方案)”(IEEE Transactions on Consumer Electronics，February，1999)中进一步描述了ISDB-T信号。
单个分段的自相关函数频率间距为3个单位，108个载波的单个分段即包含36个离散导频。音调的发射序列每105/3＝35个符号重复一次。假定抽样率为1/400符号，则对单个分段计算出的这个信号的相干自相关函数如图8所示。大约430kHz的单个分段的自相关宽度可以给出大约1微秒的时间分辨率。使用具有13个分段并且在整个频率区域上相关的信号的完整带宽，则按大约1000/13＝77纳秒或77英尺的相同比值降低自相关峰值。在足够信噪比并且没有多径误差的情况下，大致为5米或更好的伪距精确度是可能的。
监测单元图9描述了一个监测单元108的实施方案900。天线904接收GPS信号902。GPS时间变换单元906基于GPS信号而产生主时钟信号。为了确定DTV发射机时钟的偏移，NCO(数控振荡器)码同步定时器908A基于主时钟信号而产生主同步信号。主同步信号可以包括ISDB-T离散导频。在一个实施方案中，所有监测单元108中的NCO同步定时器908A均与基础日期和时间同步。在单个监测单元108接收来自与用户终端102相同的所有DTV发射机的DTV信号的实施方案中，不必为了确定用户终端102的位置而使监测单元108与任意其他监测单元同步。如果所有监测站108或者所有DTV发射机与一个公共时钟同步，则上述同步也是不必要的。
一个DTV天线912接收多种DTV信号910。在另一实施方案中，使用了多个DTV天线。一个放大器914放大DTV信号。一个或多个DTV调谐器916A到916N各自在接收到的DTV信号中调谐到一个DTV频道以便产生DTV频道信号。多个NCO码同步定时器908B到908M各自接收一种DTV频道信号。NCO码同步定时器908B到908M各自从一种DTV频道信号中提取信道同步信号。信道同步信号可以包括ISDB-T离散导频。在一个实施方案中，ISDB-T信号内的连续导频信号与符号定时被用作捕获工具。
多个加法器918A到918N各自产生在主同步信号和一个信道同步信号之间的一个时钟偏移。处理器920将所得数据格式化并传送给DTV位置服务器110。在一个实施方案中，对于所测量的每个DTV频道，该数据包括DTV发射机的识别号、DTV频道编号、DTV发射机的天线相位中心以及时钟偏移。可以通过包括空中链路和因特网在内的多种手段中的任何一种来传送此数据。在一个实施方案中，在DTV频道本身上以空闲MPEG分组广播该数据。每个信道的时钟偏移也可以被建模为时间的一个函数。
软件接收机减轻多径效应的一种彻底的方法是抽样整个自相关函数，而不是像在硬件设置中的那样只使用早期和晚期抽样。通过选择最早的相关峰值，可以减轻多径效应。
在能够借助短暂延迟计算出位置的情况下，一种简单的方法是使用一个软件接收机，它对已滤波信号序列进行抽样，然后在数字信号处理器上的固件中处理所述抽样。
图10说明了软件接收机的一个实施方案1000。天线1002接收DTV信号。天线1002可以是一个磁偶极子天线或者是能够接收DTV信号的任意其他类型的天线。带通滤波器1004将整个DTV信号频谱传送给LNA 1006。在一个实施方案中，滤波器1004是一个可调带通滤波器，它在数字信号处理器(DSP)1014的控制下传送一个特定DTV频道的频谱。
低噪声放大器(LNA)1006放大并传送已选择信号给DTV频道选择器1008。DTV频道选择器1008在处理器1014的控制下选择一个特定的DTV频道，并且按照传统方法对选定的频道信号进行滤波并从UHF(超高频)下变换到IF(中频)。放大器(AMP)1010放大所选定的IF频道信号。这个放大器可以使用自动增益控制(AGC)以便改善该结构的动态范围。模数转换器和抽样器(A/D)1012产生DTV频道信号的数字抽样Ssamp(t)并将这些抽样传送给DSP 1014。
现在，对应一个非相干软件接收机描述DSP 1014对DTV频道信号的处理。假定一个用于下变换抽样信号的标准偏移频率。如果这一信号被下变换到基带，则该标准偏移为0Hz。该处理基于抽样信号ssamp(t)产生完整的自相关函数。有许多技术使该处理被更有效地执行，比如使用一个低占空因数基准信号。令Ti为抽样数据的周期。ωin为抽样入射信号的标准偏移，并令ωoffset为由多普勒频移和振荡器频移导致的最大可能的偏移频率。该处理执行在下面列出的伪码。
·Rmax＝0·产生一个复合编码信号scode(t)＝Ci(t)+jCq(t)其中Ci是描述同相基带信号的函数而Cq是描述正交基带信号的函数。
·计算F(scode)*，其中F是傅里叶变换算子，而*是共轭算子。
·对于ω＝ωin-ωoffset到ωin+ωoffset步长为 ·产生一个复合混频信号smix(t)＝cos(ωt)+jsin(ωt)，t＝
·合并入射信号s(t)和混频信号smix(t)scomb＝ssamp(t)smix(t)·计算相关函数R(τ)＝F-1{F(scode)*F(scomb)}·如果maxτ|R(τ)|＞Rmax，Rmax←maxτ|R(τ)|，Rstore(τ)＝R(τ)，则·下一个ω在从该处理中退出后，Rstore(τ)将存储入射抽样信号ssamp(t)和复合编码信号scode(t)之间的相关性。可以通过在ω的更小步长上搜索来进一步加细Rsotre(τ)。ω的初始步长必须小于奈奎斯特速率 的一半。产生最大Ti相关输出的时间偏移τ被用作伪距。
替换实施方案本发明可以以数字电子电路的形式或者以计算机硬件、固件、软件的形式或者它们的组合形式来实现。本发明的装置能够实现于一个计算机程序产品中，所述计算机程序产品可被实质上包含于机器可读存储装置中而由可编程处理器来执行；并且本发明的各个方法步骤可以由一个可编程处理器来执行，所述可编程处理器执行程序指令以便通过对输入数据进行操作并产生输出来实现本发明的功能。有利的是，本发明可以以一个或多个计算机程序的形式来实现，所述计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行，所述可编程处理器被耦合用于从一个数据存储系统、至少一个输入装置和至少一个输出装置接收数据和指令，并且传送数据和指令给同样的一个数据存储系统、至少一个输入装置和至少一个输出装置。每个计算机程序可以以高级程序设计语言或者面向对象程序设计语言的形式来实现，或者以汇编语言或机器语言的形式来实现(如果期望的话)。并且在任何情况下，所述语言可以是经过编译的或者经过翻译的语言。适当的处理器，举例来说，既包括通用又包括专用的微处理器。通常，一个处理器将接收来自只读存储器和/或随机存取存储器的指令和数据。通常，一个计算机将包括用于存储数据文件的一个或多个大容量存储装置；这类装置包括诸如内部硬盘和可拆卸磁盘之类的磁盘、磁光盘和光盘。适合用于实质上包含计算机程序指令和数据的存储装置包括所有形式的非易失性存储器，例如包括诸如EPROM、EEPROM和闪速存储装置之类的半导体存储器装置；诸如内部硬盘和可拆卸磁盘之类的磁盘；磁光盘；和CD-ROM磁盘。以上所述均可以由ASIC(专用集成电路)加以补充或与之结合。
以上描述了本发明的若干实施方案。然而应该理解不偏离本发明的精神和范围可以进行各种修改。
例如，虽然描述了一种用于跟踪ISDB-T信号的方法，但是应该清楚的是，有多种跟踪这些信号的方法，其使用各种形式的传统延迟锁定环并通过使用各种类型的匹配滤波器来跟踪这些信号。
虽然参考8MHz信号讨论了本发明的实施方案，但是也可用其他带宽的信号来应用这些实施方案。另外，本发明的实施能够使用ISDB-T信号带宽的一个子集。例如，本发明的一个实施方案只使用了8MHzISDB-T信号中的6MHz就可以取得令人满意的结果。本发明的实施方案可以被扩展以便利用对ISDB-T信号的未来改进。
本发明的实施方案利用了这一事实DTV信号具有高功率，并且还可以通过捕获信号突发或者使用低工作因子基准信号(不利用所有的入射信号能量)而被跟踪。例如，一个实施方案使用了时间选通延迟锁定环(DLL)，该延迟锁定环例如是在J.J.Spilker，Jr.的“DigitalCommunications by Satellite(卫星数字通信)”(Prentice-Hall，EnglewoodCliffs NJ，1977，第18-6章)中所公开的。其他实施方案则使用DLL的其他变形，包括相干、非相干和准相干DLL，比如在J.J.Spilker，Jr.的“Digital Communications by Satellite(卫星数字通信)”(Prentice-Hall，Englewood Cliffs NJ，1977，第18章)和B.Parkinson与J.Spilker，Jr.的“Global Positioning System-Theory and Applications(全球定位系统——原理与应用)”(AIAA，Washington，DC，1996，第1卷，第17章，J.SpilkerJr的“信号跟踪原理基础”)中所公开的。其他实施方案则使用各种类型的匹配滤波器，比如再循环匹配滤波器。
在一些实施方案中，DTV位置服务器110使用在系统级可用的冗余信号，比如可以从DTV发射机获得的伪距，进行附加的检查以便确认每个DTV频道和伪距，并且识别错误的DTV频道的伪距。一种这样的技术是传统的接收机自主完好性监测(RAIM)。
本发明的另外一个实施方案将上述DTV测距信号与其他形式的信号加以组合，而由所述其他形式的信号能够计算伪距。例如，在Matthew Rabinowitz和James J.Spilker在2002年5月31日申请的美国专利申请第10/159,478号“Position Location using Global PositioningSignals Augmented by Broadcast Television Signals(使用广播电视信号增强的全球定位信号的定位)”中描述了DTV和GPS卫星信号的组合使用，其内容在此结合作为参考资料。另外，对于一个组合的定位解决方案来说，DTV信号可以与蜂窝基站信号或者数字无线电信号结合，或者与包含同步码的任何其他信号结合。
因此，其他实施方案落在所附权利要求的范围之内。
权利要求
1.一种用于确定用户终端位置的方法，包括在所述用户终端处接收来自一个DTV发射机的数字电视(DTV)广播信号，其中该DTV信号包括综合服务数字广播地面(ISDB-T)信号；基于所述广播DTV信号中的一个已知分量来确定所述用户终端和所述发射机之间的伪距；和基于所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
2.根据权利要求1的方法，其中确定所述用户终端的位置包括基于所述DTV发射机处的发射机时钟和一个已知时间基准之间的差值来调整所述伪距；和基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
3.根据权利要求1的方法，其中所述已知分量是离散导频。
4.根据权利要求1的方法，其中确定所述用户终端的位置包括确定所述用户终端中的本地时间基准和一个主时间基准之间的偏移；和基于所述伪距、所述DTV发射机的位置以及所述偏移来确定所述用户终端的位置。
5.根据权利要求4的方法，进一步包括利用所述偏移来确定所述用户终端的后续位置。
6.根据权利要求1的方法，其中确定伪距包括存储所述DTV信号的一部分；并且随后使所存储的部分和由所述用户终端产生的一个信号相关从而产生所述伪距。
7.根据权利要求1的方法，其中确定伪距包括当接收所述DTV信号时，使该DTV信号和由所述用户终端产生的一个信号相关从而产生所述伪距。
8.根据权利要求1的方法，其中确定所述用户终端的位置包括确定该用户终端所处的大体地理区域；并且基于所述伪距和所述大体地理区域来确定所述用户终端的位置。
9.根据权利要求8的方法，其中所述大体地理区域是可通信地链接到所述用户终端的一个附加发射机的覆盖面积。
10.根据权利要求1的方法，其中确定所述用户终端的位置包括确定该用户终端的附近地区中的对流层传播速度；基于该对流层传播速度来调整所述伪距；和基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
11.根据权利要求1的方法，其中确定所述用户终端的位置包括基于在该用户终端的附近地区中的地面标高来调整所述伪距；和基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
12.根据权利要求1的方法，进一步包括基于可通信地链接到所述用户终端的一个附加发射机的身份，以及使该附加发射机与所述DTV信号相关的储存表，从多个DTV信号中选择所述DTV信号。
13.根据权利要求1的方法，进一步包括接受来自用户的位置输入；和基于该位置输入来从多个DTV信号中选择所述DTV信号。
14.根据权利要求1的方法，进一步包括扫描可用的DTV信号以便组合所述位置的指纹；并且基于该指纹，以及使已知指纹与已知位置相匹配的储存表，从所述可用的DTV信号中选择用于确定所述伪距的所述DTV信号。
15.根据权利要求1的方法，进一步包括使用接收机自主完好性监测(RAIM)，以便基于来自所述DTV发射机的冗余伪距来检查所述伪距的完好性。
16.一种用于确定用户终端位置的方法，包括在所述用户终端处接收来自一个DTV发射机的数字电视(DTV)广播信号，其中该DTV信号包括欧洲电信标准学会(ETSI)数字视频广播地面(ISDB-T)信号；基于所述DTV广播信号来确定所述用户终端和所述发射机之间的伪距；和将所述伪距传送到一个位置服务器，该位置服务器被配置成用于基于所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
17.根据权利要求16的方法，其中确定伪距包括确定所述DTV广播信号的一个已知分量从所述DTV发射机发射的时间；确定该已知分量在所述用户终端处的接收时间；和确定所述的发射时间和接收时间之间的差值。
18.根据权利要求16的方法，其中所述已知分量是离散导频。
19.根据权利要求16的方法，其中确定伪距包括存储所述DTV信号的一部分；并且随后使所存储的部分和由所述用户终端产生的一个信号相关从而产生所述伪距。
20.根据权利要求16的方法，其中确定伪距包括当接收所述DTV信号时，使该DTV信号和由所述用户终端产生的一个信号相关从而产生所述伪距。
21.一种用于确定用户终端位置的方法，包括从用户终端接收伪距，该伪距是在所述用户终端和一个DTV发射机之间、基于该DTV发射机所广播的DTV信号确定的，其中该DTV信号包括欧洲电信标准学会(ETSI)数字视频广播地面(ISDB-T)信号，并且其中该伪距是基于在该ISDB-T信号中的一个已知分量确定的；而且基于所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
22.根据权利要求21的方法，其中确定所述用户终端的位置包括基于所述DTV发射机处的发射机时钟和一个已知时间基准之间的差值来调整所述伪距；和基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
23.根据权利要求21的方法，其中所述已知分量是离散导频。
24.根据权利要求21的方法，其中确定所述用户终端的位置包括确定所述用户终端中的本地时间基准和一个主时间基准之间的偏移；和基于所述伪距、所述DTV发射机的位置以及所述偏移来确定所述用户终端的位置。
25.根据权利要求24的方法，进一步包括利用所述偏移来确定所述用户终端的后续位置。
26.根据权利要求21的方法，其中确定所述用户终端的位置包括确定该用户终端所处的大体地理区域；并且基于所述伪距和所述大体地理区域来确定所述用户终端的位置。
27.根据权利要求26的方法，其中所述大体地理区域是可通信地链接到所述用户终端的一个附加发射机的覆盖面积。
28.根据权利要求21的方法，其中确定用户终端的位置包括确定该用户终端的附近地区中的对流层传播速度；基于该对流层传播速度来调整所述伪距；和基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
29.根据权利要求21的方法，其中确定所述用户终端的位置包括基于在该用户终端的附近地区中的地面标高来调整所述伪距；和基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
30.一种用于确定用户终端位置的设备，包括装置，用于在所述用户终端处接收来自一个DTV发射机的数字电视(DTV)广播信号，其中该DTV信号包括欧洲电信标准学会(ETSI)数字视频广播地面(ISDB-T)信号；装置，用于基于所述DTV广播信号中的一个已知分量来确定该用户终端和该发射机之间的伪距；和装置，用于基于所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
31.根据权利要求30的设备，其中用于确定所述用户终端位置的装置包括装置，用于基于所述DTV发射机处的发射机时钟和一个已知时间基准之间的差值来调整所述伪距；和装置，用于基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
32.根据权利要求31的设备，其中所述已知分量是离散导频。
33.根据权利要求30的设备，其中用于确定所述用户终端位置的装置包括装置，用于确定所述用户终端中的本地时间基准和一个主时间基准之间的偏移；和装置，用于基于所述伪距、所述DTV发射机的位置以及所述偏移来确定所述用户终端的位置。
34.根据权利要求33的设备，进一步包括装置，用于利用所述偏移来确定所述用户终端的后续位置。
35.根据权利要求30的设备，其中用于确定伪距的装置包括装置，用于存储所述DTV信号的一部分；和装置，用于随后使所储存的部分和由所述用户终端产生的一个信号相关从而产生所述伪距。
36.根据权利要求30的设备，其中用于确定伪距的装置包括装置，用于当接收所述DTV信号时，使该DTV信号和由所述用户终端产生的一个信号相关从而产生所述伪距。
37.根据权利要求30的设备，其中用于确定所述用户终端位置的装置包括装置，用于确定该用户终端所处的大体地理区域；和装置，用于基于所述伪距和所述大体地理区域来确定所述用户终端的位置。
38.根据权利要求37的设备，其中所述大体地理区域是可通信地链接到所述用户终端的一个附加发射机的覆盖面积。
39.根据权利要求30的设备，其中用于确定所述用户终端位置的装置包括装置，用于确定该用户终端的附近地区中的对流层传播速度；装置，用于基于该对流层传播速度来调整所述伪距；和装置，用于基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
40.根据权利要求30的设备，其中用于确定所述用户终端位置的装置包括装置，用于基于在该用户终端的附近地区中的地面标高来调整每个伪距；和装置，用于基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
41.根据权利要求30的设备，进一步包括装置，用于基于可通信地链接到所述用户终端的一个附加发射机的身份以及使该附加发射机与所述DTV信号相关的储存表，从多个DTV信号中选择所述DTV信号。
42.根据权利要求30的设备，进一步包括装置，用于接受来自用户的位置输入；和装置，用于基于该位置输入而从多个DTV信号中选择所述DTV信号。
43.根据权利要求30的设备，进一步包括装置，用于扫描可用的DTV信号以便组合所述位置的指纹；和装置，用于基于该指纹，以及使已知指纹与已知位置相匹配的储存表，从所述可用的DTV信号中选择用于确定所述伪距的所述DTV广播信号。
44.根据权利要求30的设备，进一步包括装置，用于使用接收机自主完好性监测(RAIM)，以便基于来自所述DTV发射机的冗余伪距来检查所述伪距的完好性。
45.一种用于确定用户终端位置的设备，包括装置，用于在所述用户终端处接收来自一个DTV发射机的数字电视(DTV)广播信号，其中该DTV信号包括欧洲电信标准学会(ETSI)数字视频广播地面(ISDB-T)信号；装置，用于基于所述DTV广播信号中的一个已知分量来确定所述用户终端和所述发射机之间的伪距；和装置，用于将该伪距传送到一个位置服务器，该位置服务器被配置成用于基于所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
46.根据权利要求45的设备，其中用于确定伪距的装置包括装置，用于确定所述DTV广播信号的一个已知分量从所述DTV发射机发射的时间；装置，用于确定该已知分量在所述用户终端处的接收时间；和装置，用于确定所述的发射时间和接收时间之间的差值。
47.根据权利要求45的设备，其中所述分量是离散导频。
48.根据权利要求45的设备，其中确定伪距的装置包括装置，用于存储所述DTV信号的一部分；和装置，用于随后使所储存的部分和由所述用户终端产生的一个信号相关从而产生所述伪距。
49.根据权利要求45的设备，其中用于确定伪距的装置包括装置，用于当DTV接收信号时，使所述DTV信号和由所述用户终端产生的一个信号相关从而产生所述伪距。
50.一种用于确定用户终端位置的设备，包括装置，用于从用户终端接收伪距，该伪距是在所述用户终端和一个DTV发射机之间、基于该DTV发射机所广播的DTV信号确定的，其中该DTV信号包括欧洲电信标准学会(ETSI)数字视频广播地面(ISDB-T)信号，并且其中该伪距是基于在该DTV信号中的一个已知分量确定的；和装置，用于基于所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
51.根据权利要求50的设备，其中用于确定所述用户终端位置的装置包括装置，用于基于所述DTV发射机处的发射机时钟和一个已知时间基准之间的差值来调整所述伪距；和装置，用于基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
52.根据权利要求50的设备，其中所述已知分量是离散导频。
53.根据权利要求50的设备，其中用于确定所述用户终端位置的装置包括装置，用于确定所述用户终端中的本地时间基准和一个主时间基准之间的偏移；和装置，用于基于所述伪距、所述DTV发射机的位置以及所述偏移来确定所述用户终端的位置。
54.根据权利要求53的设备，进一步包括装置，用于利用所述偏移来确定所述用户终端的后续位置。
55.根据权利要求50的设备，其中用于确定所述用户终端位置的装置包括装置，用于确定该用户终端所处的大体地理区域；和装置，用于基于所述伪距和所述大体地理区域来确定所述用户终端的位置。
56.根据权利要求55的设备，其中所述大体地理区域是可通信地链接到所述用户终端的一个附加发射机的覆盖面积。
57.根据权利要求50的设备，其中用于确定所述用户终端位置的装置包括装置，用于确定该用户终端的附近地区中的对流层传播速度；装置，用于基于该对流层传播速度来调整所述伪距；和装置，用于基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
58.根据权利要求50的设备，其中用于确定所述用户终端位置的装置包括装置，用于基于在该用户终端的附近地区中的地面标高来调整所述伪距；和装置，用于基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
59.一种被实质储存在计算机可读媒质上用于确定用户终端位置的计算机程序产品，其包括可操作指令用以使得可编程处理器在所述用户终端处接收来自一个DTV发射机的数字电视(DTV)广播信号，其中该DTV信号包括欧洲电信标准学会(ETSI)数字视频广播地面(ISDB-T)信号；基于所述广播DTV信号中的一个已知分量来确定所述用户终端和所述发射机之间的伪距；和基于所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
60.根据权利要求59的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定所述用户终端位置的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器基于所述DTV发射机处的发射机时钟和一个已知时间基准之间的差值来调整所述伪距；和基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
61.根据权利要求59的计算机程序产品，其中所述已知分量是离散导频。
62.根据权利要求59的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定用户终端位置的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器确定所述用户终端中的本地时间基准和一个主时间基准之间的偏移；和基于所述伪距、所述DTV发射机的位置以及所述偏移来确定所述用户终端的位置。
63.根据权利要求62的计算机程序产品，进一步包括可操作指令用以使得可编程处理器利用所述偏移来确定所述用户终端的后续位置。
64.根据权利要求59的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定伪距的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器存储所述DTV信号的一部分；并且随后使所储存的部分和由所述用户终端产生的一个信号相关从而产生所述伪距。
65.根据权利要求59的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定伪距的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器当接收所述DTV信号时，使该DTV信号和由所述用户终端产生的一个信号相关从而产生所述伪距。
66.根据权利要求59的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定用户终端位置的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器确定该用户终端所处的大体地理区域；并且基于所述伪距和所述大体地理区域来确定所述用户终端的位置。
67.根据权利要求66的计算机程序产品，其中所述大体地理区域是可通信地链接到所述用户终端的一个附加发射机的覆盖面积。
68.根据权利要求59的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定用户终端位置的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器确定该用户终端的附近地区中的对流层传播速度；基于该对流层传播速度来调整所述伪距；和基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
69.根据权利要求59的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定用户终端位置的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器基于在该用户终端的附近地区中的地面标高来调整所述伪距；和基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
70.根据权利要求59的计算机程序产品，进一步包括可操作指令用以使得可编程处理器基于可通信地链接到所述用户终端的一个附加发射机的身份，以及使该附加发射机与所述DTV信号相关的储存表，从多个DTV信号中选择所述DTV信号。
71.根据权利要求59的计算机程序产品，进一步包括可操作指令用以使得可编程处理器接受来自用户的位置输入；和基于该位置输入而从多个DTV信号中选择所述DTV信号。
72.根据权利要求59的计算机程序产品，进一步包括可操作指令用以使得可编程处理器扫描可用的DTV信号以便组合所述位置的指纹；并且基于该指纹，以及使已知指纹与已知位置相匹配的储存表，从所述可用的DTV信号中选择用于确定所述伪距的所述DTV广播信号。
73.根据权利要求59的计算机程序产品，进一步包括可操作指令用以使得可编程处理器使用接收机自主完好性监测(RAIM)，以便基于来自所述DTV发射机的冗余伪距来检查所述伪距的完好性。
74.一种被实质储存在计算机可读媒质上用于确定用户终端位置的计算机程序产品，其包括可操作指令用以使得可编程处理器在所述用户终端处接收来自一个DTV发射机的数字电视(DTV)广播信号，其中该DTV信号包括欧洲电信标准学会(ETSI)数字视频广播地面(ISDB-T)信号；基于所述广播DTV信号中的一个已知分量来确定所述用户终端和所述发射机之间的伪距；和将所述伪距传送到一个位置服务器，该位置服务器被配置成用于基于所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
75.根据权利要求74的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定伪距的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器确定所述DTV广播信号的一个分量从所述DTV发射机发射的时间；确定该已知分量在所述用户终端处的接收时间；和确定所述的发射时间和接收时间之间的差值。
76.根据权利要求74的计算机程序产品，其中所述分量是离散导频。
77.根据权利要求74的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定伪距的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器存储所述DTV信号的一部分；并且随后使所存储的部分和由所述用户终端产生的一个信号相关从而产生所述伪距。
78.根据权利要求74的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定伪距的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器当接收所述DTV信号时，使所述DTV信号和由所述用户终端产生的一个信号相关从而产生所述伪距。
79.一种被实质储存在计算机可读媒质上用于确定用户终端位置的计算机程序产品，其包括可操作指令用以使得可编程处理器从用户终端接收伪距，该伪距是在所述用户终端和一个DTV发射机之间、基于该DTV发射机所广播的DTV信号确定的，其中该DTV信号包括欧洲电信标准学会(ETSI)数字视频广播地面(ISDB-T)信号，并且其中该伪距是基于在该DTV信号中的一个已知分量确定的；而且基于所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
80.根据权利要求79的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定用户终端位置的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器基于所述DTV发射机处的发射机时钟和一个已知时间基准之间的差值来调整所述伪距；和基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
81.根据权利要求79的计算机程序产品，其中所述已知分量是离散导频。
82.根据权利要求79的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定用户终端位置的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器确定所述用户终端中的本地时间基准和一个主时间基准之间的偏移；和基于所述伪距、所述DTV发射机的位置以及所述偏移来确定所述用户终端的位置。
83.根据权利要求82的计算机程序产品，进一步包括可操作指令用以使得可编程处理器利用所述偏移来确定所述用户终端的后续位置。
84.根据权利要求79的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定用户终端位置的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器确定该用户终端所处的大体地理区域；并且基于所述伪距和所述大体地理区域来确定所述用户终端的位置。
85.根据权利要求84的计算机程序产品，其中所述大体地理区域是可通信地链接到所述用户终端的一个附加发射机的覆盖面积。
86.根据权利要求79的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定用户终端位置的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器确定该用户终端的附近地区中的对流层传播速度；基于该对流层传播速度来调整所述伪距；和基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
87.根据权利要求79的计算机程序产品，其中用以使得可编程处理器确定用户终端位置的可操作指令包括可操作指令用以使得可编程处理器基于在该用户终端的附近地区中的地面标高来调整所述伪距；和基于调整后的所述伪距和所述DTV发射机的位置来确定所述用户终端的位置。
全文摘要
用于确定用户终端的位置的方法、装置和计算机可读介质，包括在该用户终端处接收来自DTV发射机的数字电视(DTV)广播信号，其中该DTV信号包括综合服务数字广播地面(ISDB－T)信号；基于该DTV广播信号中的一个已知分量来确定用户终端和发射机之间的伪距；并且基于该伪距和该DTV发射机的位置来确定该用户终端的位置。
文档编号G01S1/00GK1582401SQ02821940
公开日2005年2月16日 申请日期2002年11月8日 优先权日2001年11月9日
发明者J·J·小施皮尔克 申请人:罗瑟姆公司