專利名稱：定位的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蜂窩移動(dòng)無線電系統(tǒng)，具體來說，涉及在這類系統(tǒng)中定位。
相關(guān)技術(shù)的背景和說明例如利用固有信息、如所接收的發(fā)射功率電平的移動(dòng)臺(tái)的定位是以前已知的。在先有技術(shù)中，利用來自接收從示例移動(dòng)臺(tái)發(fā)送的信號(hào)的不同基站的這種信息以提高例如借助于三角測量來定位的精確度，這也認(rèn)為是已知的。
各種管理機(jī)構(gòu)對定位有不斷增加的需求。對于緊急呼叫特別要求定位。第一次確定的精確度和時(shí)間是定位的關(guān)鍵參數(shù)。
對于GSM和UMTS，有兩種值得考慮的定位方法1.小區(qū)全球身份與定時(shí)超前。
2.輔助GPS。
小區(qū)全球身份與定時(shí)超前可用于GSM。它利用從每個(gè)基站廣播的小區(qū)全球身份。因此，小區(qū)全球身份標(biāo)識(shí)移動(dòng)臺(tái)正與之通信的基站或者移動(dòng)臺(tái)所在的小區(qū)。與基站的距離通過系統(tǒng)固有定時(shí)超前參數(shù)來確定，補(bǔ)償基站與移動(dòng)臺(tái)之間的傳播延時(shí)。最后，通過小區(qū)全球身份與定時(shí)超前，可確定移動(dòng)臺(tái)處于小區(qū)或小區(qū)扇區(qū)中的環(huán)形或弧形區(qū)域內(nèi)，取決于輻射模式。

圖1說明對于其中基站《站點(diǎn)》位于小區(qū)《小區(qū)/扇區(qū)》角的120°扇形小區(qū)采用定時(shí)超前的定位。移動(dòng)臺(tái)《MS》位于等于定時(shí)超前的不準(zhǔn)確度的寬度的TA帶《TA帶》。但是，該方法沒有揭示移動(dòng)臺(tái)位于這個(gè)帶中的什么位置，除非更多基站參與到定位中。也就是說，當(dāng)嘗試對移動(dòng)臺(tái)定位時(shí)，移動(dòng)臺(tái)《MS》可能在具有相同結(jié)果的陰影區(qū)域《TA帶》中的任何位置。在UMTS中，和小區(qū)全球身份與定時(shí)超前對應(yīng)的特征被稱作小區(qū)身份與往返時(shí)間。
輔助GPS是用于幫助GSM和UMTS以及可選地其它地面無線電系統(tǒng)的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，但要求GPS(全球定位系統(tǒng))接收機(jī)和附加信令，并且與舊的GSM終端不兼容。圖2說明基本輔助GPS系統(tǒng)。GPS位置信息從三個(gè)衛(wèi)星《Sat1》、《Sat2》、《Sat3》接收。為了減少第一次確定的時(shí)間，通過從基站《站點(diǎn)》傳遞的粗略地面定位來幫助GPS定位?；旧洗嬖趦煞N輔助操作模式，即移動(dòng)輔助和基于移動(dòng)。在前一種模式中，移動(dòng)臺(tái)按照從粗略定位確定的來確定到衛(wèi)星《Sat1》、《Sat2》、《Sat3》的偽距。偽距被傳遞到地面網(wǎng)絡(luò)，在其中計(jì)算移動(dòng)臺(tái)位置。在后一種輔助操作模式中，移動(dòng)臺(tái)從可用數(shù)據(jù)來確定其位置。
美國專利US6321083公開了用于定位小區(qū)的電話業(yè)務(wù)熱點(diǎn)的方法及裝置。定時(shí)超前通知移動(dòng)臺(tái)與它所連接的基站的距離。到移動(dòng)臺(tái)的方向通過來自兩個(gè)或兩個(gè)以上相鄰小區(qū)的信號(hào)強(qiáng)度來確定。
國際專利申請WO9728456描述了采用來自陣列天線的多個(gè)相鄰波束的所接收功率電平的終端位置定位方法。
上述文檔都沒有公開通過定時(shí)超前來確定移動(dòng)臺(tái)與基站之間的距離以及從接收信號(hào)電平和在共同站點(diǎn)相鄰小區(qū)/扇區(qū)中接收的信號(hào)電平來確定移動(dòng)臺(tái)方位的共同站點(diǎn)鄰區(qū)輔助定位，其中信號(hào)電平最好是平均電平。

發(fā)明內(nèi)容
具有更大的準(zhǔn)確性，存在較少不明確性，以及服務(wù)可被聚焦。對于緊急呼叫特別要求定位，但是對于要償還投資，極肯定還存在其它定位應(yīng)用。小區(qū)全球身份與定時(shí)超前被認(rèn)為太不準(zhǔn)確而無法把運(yùn)營商吸引到大多數(shù)這類應(yīng)用。
確定移動(dòng)臺(tái)位置所需的時(shí)間應(yīng)當(dāng)盡可能短。大量信令將耗盡電池，以及增加移動(dòng)臺(tái)與基站之間的無線電接口和無線電接入網(wǎng)/核心網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。此外，為了吸引運(yùn)營商，該方法應(yīng)當(dāng)適用于現(xiàn)有移動(dòng)臺(tái)。
在利用傳播時(shí)間延遲、如E-OTD(增強(qiáng)觀察時(shí)差)或O-TDOA(到達(dá)觀察時(shí)差)、對于例如三角測量要求涉及一個(gè)以上站點(diǎn)的通信的現(xiàn)有地面定位方法中存在問題，因?yàn)檫@其中還涉及用于確定傳播時(shí)間延遲的時(shí)間信息的交換的增加的信令。相鄰基站還可能在不同基站控制器BSC或無線電網(wǎng)絡(luò)控制器RNC的控制下。大量信令還延遲定位。還可能需要現(xiàn)有移動(dòng)臺(tái)的升級(jí)。
利用接收信號(hào)電平、對于例如三角測量要求涉及一個(gè)以上站點(diǎn)的通信的地面定位方法的一個(gè)問題是不同站點(diǎn)之間的傳播路徑損失的小相關(guān)性，導(dǎo)致距離估算值不太可靠。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是增強(qiáng)現(xiàn)有定位方法以便提高精確度。
實(shí)現(xiàn)不要求一個(gè)以上地面無線電站點(diǎn)以便快速可靠定位的地面定位系統(tǒng)也是一個(gè)目的。
不要求大量操作員測量活動(dòng)以便取得增強(qiáng)也是一個(gè)目的。
另一個(gè)目的是不要求一個(gè)以上共同站點(diǎn)相鄰小區(qū)/扇區(qū)，幫助正服務(wù)小區(qū)/扇區(qū)以便定位。
另一個(gè)目的是確定移動(dòng)臺(tái)位置而沒有耗盡電池的額外信令。
最后，目的是具有與現(xiàn)有移動(dòng)臺(tái)兼容的定位的增強(qiáng)方法及系統(tǒng)。
通過根據(jù)接收信號(hào)電平和共同站點(diǎn)相鄰小區(qū)/扇區(qū)接收信號(hào)電平確定移動(dòng)臺(tái)最可能位于的窄扇形段的方法及系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)這些目的。另外還通過定時(shí)超前，可精確地確定位置而不會(huì)涉及不止單個(gè)站點(diǎn)。
附圖簡介圖1說明根據(jù)先有技術(shù)、對于其中的基站《站點(diǎn)》位于小區(qū)《小區(qū)/扇區(qū)》角的120°扇形小區(qū)采用定時(shí)超前的定位。
圖2顯示根據(jù)先有技術(shù)的基本輔助GPS系統(tǒng)。
圖3說明根據(jù)本發(fā)明的ECGI。
圖4示意說明通過Abis接口連接到BSC的至少一個(gè)BTS。
優(yōu)選實(shí)施例說明已經(jīng)觀察到，相同站點(diǎn)的相鄰小區(qū)/扇區(qū)的傳播路徑損失高度相關(guān)，特別是對于站點(diǎn)與接近小區(qū)/扇區(qū)邊界的移動(dòng)臺(tái)之間的傳播路徑。在最好是采用定時(shí)超前的增強(qiáng)小區(qū)全球身份ECGI方法及系統(tǒng)中，通過根據(jù)接收信號(hào)電平和共同站點(diǎn)鄰區(qū)接收信號(hào)電平確定移動(dòng)臺(tái)最可能位于的扇區(qū)段來增強(qiáng)定位。另外還通過定時(shí)超前，可確定精確位置而沒有涉及一個(gè)以上站點(diǎn)。
圖3說明根據(jù)本發(fā)明的ECGI。為了切換的目的，移動(dòng)臺(tái)連續(xù)執(zhí)行相鄰小區(qū)(或基站)的接收信號(hào)強(qiáng)度的測量。根據(jù)先有技術(shù)規(guī)范，這樣一個(gè)或多個(gè)小區(qū)的列表應(yīng)當(dāng)傳遞給網(wǎng)絡(luò)用于切換控制。
相鄰小區(qū)/扇區(qū)《N1》與正服務(wù)小區(qū)/扇區(qū)《S》中的相應(yīng)接收功率的比率確定移動(dòng)臺(tái)在TA帶《TA帶》上所處的位置。對于給定的TA帶，比率越大，則移動(dòng)臺(tái)越接近正服務(wù)小區(qū)/扇區(qū)《S》與相鄰小區(qū)/扇區(qū)《N1》之間的小區(qū)/扇區(qū)邊界?？蓪τ诟郊庸餐军c(diǎn)相鄰小區(qū)《N2》確定第二比率，與最初確定的比率結(jié)合，以便增加精確度。如果存在站點(diǎn)的三個(gè)以上扇區(qū)，則還可對于要包含的附加數(shù)量的共同站點(diǎn)鄰區(qū)確定相應(yīng)的比率。
由于根據(jù)本發(fā)明從功率比率(或dB標(biāo)度的差異)確定位置，因此不需要來自現(xiàn)場測試測量的絕對參考。特別是對于接近小區(qū)/扇區(qū)邊界的移動(dòng)臺(tái)，相同站點(diǎn)的不同小區(qū)/扇區(qū)的傳播路徑損失之間的高相關(guān)性進(jìn)一步減輕了現(xiàn)場測試測量的需求。
圖4示意說明通過Abis接口《Abis》連接到BSC(基站控制器)《BSC》的至少一個(gè)基站收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)《BTS》?；究刂破魍ㄟ^Lb接口《Lb》連接到SMLC(正服務(wù)移動(dòng)位置中心)《SMLC》。SMLC可集成到BSC或MSC中，或者是獨(dú)立的裝置。在后面兩種情況中，其它基站控制器在大部分實(shí)現(xiàn)中也連接到SMLC。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選模式中，對于要定位的移動(dòng)臺(tái)，在基站控制器《BSC》的定位功能中對于來自基站收發(fā)信機(jī)系統(tǒng)《BTS》的接收信號(hào)電平求平均。傳遞給SMLC的信號(hào)電平因而變得較小噪聲和更為穩(wěn)定。此外，通過從BTS到SMLC的傳輸鏈中較早求平均來避免固定網(wǎng)絡(luò)中的過度傳輸。在例如GSM中，采用充分處理能力求平均的最早可行的發(fā)生處是基站控制器。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，與沒有提供本發(fā)明的系統(tǒng)相比，Abis接口只是另外少量被加負(fù)載，因?yàn)楦鶕?jù)先有技術(shù)規(guī)范在BSC中使未求平均的信號(hào)電平可用。平均電平最好是在BSC的定位功能中確定。除了先有技術(shù)系統(tǒng)之外，基站收發(fā)信機(jī)《BTS》傳送兩個(gè)信令電平、即被服務(wù)小區(qū)之一和相鄰小區(qū)之一，來取代僅一個(gè)?？蛇x地，傳送一個(gè)以上相鄰小區(qū)信令電平(因而超過兩個(gè)信令電平)的信令電平。如果包括兩個(gè)鄰區(qū)的信令電平，則可從各個(gè)比率/差異的無線電/差異或者直接從鄰區(qū)信號(hào)電平的比率/差異中確定方位。基站包括被服務(wù)小區(qū)/扇區(qū)和至少一個(gè)共同站點(diǎn)相鄰小區(qū)/扇區(qū)的接收信號(hào)電平。要包含的一個(gè)小區(qū)或多個(gè)小區(qū)最好是從定位功能中最高排序的一個(gè)或多個(gè)共同站點(diǎn)小區(qū)的那些信號(hào)電平選取。不需要在SMLC中求平均。此外，對于SMLC中求平均的需要會(huì)違反當(dāng)前的GSM標(biāo)準(zhǔn)化。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，可對來自多達(dá)32個(gè)相鄰小區(qū)/扇區(qū)的移動(dòng)臺(tái)的信號(hào)電平求平均。
當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于例如GSM時(shí)，平均電平最好是包含在響應(yīng)BSSLAP TA請求而發(fā)送給SMLC的BSSLAP TA響應(yīng)中。因而，Lb或相應(yīng)接口中的信令負(fù)荷將被減少，在所得位置估算值中存在較少噪聲。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，BTS或MS的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)屬性實(shí)質(zhì)上是通用的。在本專利申請中諸如BTS、BSC、MSC、SMLC或MS之類的概念的使用不是意在把本發(fā)明只限于與這些縮寫詞關(guān)聯(lián)的裝置。對于本發(fā)明，它涉及相應(yīng)工作的所有裝置或者本領(lǐng)域的技術(shù)人員明顯會(huì)修改的所有裝置。作為明確的非排他實(shí)例，本發(fā)明涉及GSM的基站控制器以及UMTS的無線電網(wǎng)絡(luò)控制器RNC。
本發(fā)明不是意在只限于以上詳細(xì)描述的實(shí)施例。可進(jìn)行變更和修改而沒有背離本發(fā)明。在以下權(quán)利要求的范圍中涵蓋所有修改。
權(quán)利要求
1.一種定位無線電發(fā)射機(jī)的方法，其特征在于，到已知位置的接收機(jī)的距離根據(jù)反映傳播延時(shí)的參數(shù)來確定，以及從接收機(jī)到發(fā)射機(jī)的方向從反映發(fā)射機(jī)所在的或者被服務(wù)的小區(qū)/扇區(qū)中的接收信號(hào)電平以及共同站點(diǎn)小區(qū)/扇區(qū)中信號(hào)電平的相應(yīng)參數(shù)來確定。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述共同站點(diǎn)小區(qū)/扇區(qū)是與所述發(fā)射機(jī)所在的或者被服務(wù)的小區(qū)直接相鄰的小區(qū)/扇區(qū)中的至少一個(gè)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，到所述發(fā)射機(jī)的方向通過形成相鄰小區(qū)/扇區(qū)接收電平與發(fā)射機(jī)所在的或者被服務(wù)的小區(qū)/扇區(qū)的接收電平之間的線性標(biāo)度比率或dB標(biāo)度差異來確定。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，發(fā)射機(jī)定位的確定包括小區(qū)/扇區(qū)身份。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在形成定位基礎(chǔ)之前對所述接收信號(hào)電平求平均。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述平均值在網(wǎng)絡(luò)控制單元中形成。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)控制單元是通過標(biāo)準(zhǔn)化接口最接近地連接到所述接收機(jī)實(shí)體的實(shí)體。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，最接近地連接到所述接收機(jī)的所述實(shí)體是基站控制器。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，最接近地連接到所述接收機(jī)的所述實(shí)體是無線電網(wǎng)絡(luò)控制器。
10.一種定位無線電發(fā)射機(jī)的裝置，其特征在于，處理部件，用于根據(jù)反映傳播延時(shí)的參數(shù)來確定到已知位置的接收機(jī)的距離，以及從反映所述發(fā)射機(jī)所在的或者被服務(wù)的小區(qū)/扇區(qū)中的接收信號(hào)電平以及共同站點(diǎn)小區(qū)/扇區(qū)中的信號(hào)電平的相應(yīng)參數(shù)來確定從所述接收機(jī)到所述發(fā)射機(jī)的方向。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述共同站點(diǎn)小區(qū)/扇區(qū)是與所述發(fā)射機(jī)所在的或者被服務(wù)的小區(qū)直接相鄰的小區(qū)/扇區(qū)中的至少一個(gè)。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，到所述發(fā)射機(jī)的方向通過形成相鄰小區(qū)/扇區(qū)接收電平與所述發(fā)射機(jī)所在的或者被服務(wù)的小區(qū)/扇區(qū)的接收電平的比率來確定。
13.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述處理部件包括發(fā)射機(jī)定位的小區(qū)/扇區(qū)身份確定。
14.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述處理部件在形成定位基礎(chǔ)之前形成接收信號(hào)電平的時(shí)間平均值。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述平均值在網(wǎng)絡(luò)控制單元中形成。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)控制單元是通過標(biāo)準(zhǔn)化接口最接近地連接到所述接收機(jī)實(shí)體的實(shí)體。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，最接近地連接到所述接收機(jī)的所述實(shí)體是基站控制器。
18.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于，最接近地連接到所述接收機(jī)的所述實(shí)體是無線電網(wǎng)絡(luò)控制器。
19.無線電通信系統(tǒng)，其特征在于用于執(zhí)行權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)中的方法的部件。
20.無線電通信系統(tǒng)，其特征在于權(quán)利要求10-18中任一項(xiàng)中的多個(gè)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及蜂窩移動(dòng)無線電系統(tǒng)，具體來說，涉及一個(gè)以上共同站點(diǎn)小區(qū)/扇區(qū)的系統(tǒng)。公開了用于高精確度增強(qiáng)定位而無需一個(gè)以上站點(diǎn)涉及到定位中的方法及裝置。
文檔編號(hào)G01S5/14GK1820210SQ03826990
公開日2006年8月16日 申請日期2003年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月3日
發(fā)明者P·A·斯滕貝里, M·貝根利德, J·阿爾泰爾－圖韋松 申請人:艾利森電話股份有限公司