專利名稱：定位移動終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于定位通信網(wǎng)絡(luò)中的移動終端的方法和裝置，特別是但不限于使用多個信息源。
背景技術(shù)：
精確定位移動終端的位置的能力是移動電話網(wǎng)絡(luò)中值得期望的特征。這是因為需要提供這樣的客戶服務(wù)，即該服務(wù)依賴于獲知這些服務(wù)的用戶的所在之處。例如，可以提供最新的本地交通信息從而使得用戶避免附近的交通堵塞。用戶還可能希望知道，例如，如何從他們當前的位置到達最近的酒館或者餐館。顯然，為了使這種類型的服務(wù)有效，必須將用戶的位置確定在甚至幾米之內(nèi)。
希望知道移動終端的位置的另一原因是以便應(yīng)急服務(wù)可以定位本身不能提供精確的個人位置的呼叫者。
已知在GSM移動網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)電話所位于的網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)來提供移動電話的位置。每個小區(qū)含有一個基站，并且電話在特定的時間僅僅始終與一個基站進行業(yè)務(wù)通信。因此，可以簡單地通過確定電話正在與哪個基站通信來將電話的位置確定到小區(qū)區(qū)域的精確度。這樣的方法被稱為基于小區(qū)的定位方法?？梢詫⑵渌姆椒ㄅc小區(qū)標識(CI)組合，例如三角測量系統(tǒng)，其中使用來自最接近特定移動電話的至少三個基站(其中兩個基站位于移動電話所在小區(qū)的相鄰小區(qū)中)的控制信號來計算特定的移動電話的位置。該系統(tǒng)使用這樣的假定，即電話到基站的距離與該基站從電話接收到的信號的強度，或者與信號在電話和相應(yīng)的基站之間傳播所需要的時間成比例。因而可以通過比較三個基站之間接收到的信號的相對強度或傳播時間，并且因此估計用戶到每個基站的距離來確定電話的位置。由于基站的位置是已知的并且是固定的，然后用幾何學可獲得用戶的實際位置。
在使用寬帶碼分多址(W-CDMA)信令系統(tǒng)的3GPP(第三代合作伙伴項目)網(wǎng)絡(luò)中，移動終端有可能在任一時間與一個以上的基站處于有效通信。這種情形被稱為“軟切換”并且區(qū)別于GSM系統(tǒng)中的(硬)切換，在GSM系統(tǒng)中當移動終端在網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)之間移動時，其從一個基站被“移交”到另一個基站。由于軟切換的特性，適合于GSM的上述基于小區(qū)的移動定位過程未必總是能在W-CDMA類型的信令系統(tǒng)中使用。因此有必要開發(fā)在這種類型的信令系統(tǒng)中定位移動終端的更可靠的方法。
在W-CDMA中還定義了“更軟切換”。在“更軟切換”的情況下，與移動臺正在通信的基站的天線是共置的(co-located)(例如，它們被安置于相同的物理位置或地點)。在本文的剩余部分中，術(shù)語“軟切換”還將用于包括“更軟切換”的情況，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解，本發(fā)明及其所描述的實施例適用于更軟切換的情形以及軟切換的情形。
已知定位技術(shù)針對的是位置估計和與用戶設(shè)備(UE)的位置估計相關(guān)聯(lián)的“置信區(qū)域”的計算。
一種這樣的技術(shù)是小區(qū)標識和往返時間(CI+RTT)定位方法。
UMTS中的CI+RTT定位方法依賴于往返時間(RTT)和Rx-Tx時間差(RxTxTD)測量的可用性。在UMTS FDD(頻分雙工)中引入了RTT和RxTxTD測量以允許CI+RTT定位方法的實現(xiàn)。
RTT被定義為RTT＝TRXUL-TTXDL，其中TDTXDL是向用戶設(shè)備(UE)發(fā)送下行鏈路專用物理信道(DPCH)幀的起始的時間，并且TRXUL是接收到來自UE的相應(yīng)的上行鏈路DPCCH(專用物理控制信道)/DPDCH(專用物理數(shù)據(jù)信道)幀的起始(在時間上第一檢測到的路徑)的時間。RTxTxTD＝TTxUL-TRxDL是UE上行鏈路DPCCH/DPDCH幀發(fā)送(TTxUL)與來自測量到的無線鏈路的下行鏈路DPCH幀的第一檢測到的路徑(在時間上)(TRxDL)之間在時間上的差。
通過基站測量RTT，通過UE測量RxTxTD。
通過結(jié)合涉及相同基站的一對RTT和RxTxTD測量，可以估計UE與該基站之間的距離。這樣的距離估計類似于在GSM中可以從一個定時提前(Timing Advance，TA)而獲得的距離估計。就此意義來說，CI+RTT定位方法對應(yīng)于GSM中的小區(qū)標識+定時提前(CI+TA)定位方法。然而，UMTS FDD的兩個特定的特征使得CI+RTT方法可能比GSM中的CI+TA方法更精確1.比GSM比特周期短得多的UMTS碼片周期(chip period)影響了分辨率(resolution)，利用該分辨率可以根據(jù)GSM中的TA或者根據(jù)UMTS中的(RTT，RxTxTD)對來確定距離估計。一個GSM比特周期相當于大約1100米，而一個UMTS碼片周期相當于大約80米，因而UMTS中的距離測量分辨率比GSM中的好。
2.在UMTS中UE可以處于軟切換。UMTS標準要求為每個有效無線鏈路測量RTT和RxTxTD，因而在UMTS中多個距離估計可以潛在地供定位一個UE使用。在GSM中這是不可能的，因為TA僅僅對于唯一的服務(wù)小區(qū)可用。
在CI+RTT定位方法中，通過結(jié)合UE與有效集(active set)中的基站之間的絕對距離測量來估計期望確定其位置的UE的未知的地理坐標。根據(jù)每個(RTT，RxTxTD)對來計算每個絕對距離測量。
現(xiàn)有的CI+RTT定位方法可以被認為廣泛地分為兩個大致的類別，單站點定位方法和多站點定位方法。存在許多好的、相當精確的算法，用于在UE與位于三個或者更多站點的小區(qū)具有有效無線鏈路時實現(xiàn)多站點定位方法。然而，當兩個或者更少的站點對于位置計算的目的可用時，這樣的方法往往失敗。
現(xiàn)有定位系統(tǒng)的困難之一在于選擇定位系統(tǒng)方法生成了然后可能由于一個或多個原因而失敗的位置估計。因而有必要嘗試不同的方法，該方法在實現(xiàn)第一定位方法的站點處可以是可實現(xiàn)的或者不可以是可實現(xiàn)的。
本發(fā)明的目的是消除或者至少減輕這一困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面提供了一種為無線通信網(wǎng)絡(luò)中的移動臺提供位置估計的方法，該方法包括并行地實現(xiàn)多種不同的位置估計生成方法，每種方法生成位置估計；以及基于預(yù)定的準則選擇所述位置估計之一。
本發(fā)明的另一方面在蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中提供了適于為所述網(wǎng)絡(luò)中的移動臺提供位置估計的網(wǎng)絡(luò)實體，所述網(wǎng)絡(luò)實體包括用于并行地實現(xiàn)多種不同的位置估計生成方法的裝置，每種方法生成位置估計；以及用于基于預(yù)定的準則選擇所述位置估計之一的裝置。
第一位置估計生成方法是加權(quán)重心(WMC)方法，其使用用于與所述移動臺處于無線通信中的相應(yīng)站點的位置數(shù)據(jù)。
第二和第三種方法是WSC和WSS方法，其包括在位置計算方法中，隨第一站點的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)使用與所述移動臺和所述第一站點之間的至少一個無線鏈路有關(guān)的第一測量數(shù)據(jù)以提供第一初步位置估計；在所述位置計算方法中，隨第二站點的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)使用與所述移動臺和所述第二站點之間的至少一個無線鏈路有關(guān)的第二測量數(shù)據(jù)以提供第二初步位置估計；以及生成作為所述第一和第二初步位置估計的加權(quán)重心的位置估計。
在優(yōu)選的實施例中，所述提供所述第一和第二初步位置估計的步驟包括生成所述移動臺分別到所述第一和第二站點之間的距離的第一和第二相應(yīng)的距離估計。
根據(jù)所述第二種方法，其中所述第一站點支持多個小區(qū)，所述第一測量數(shù)據(jù)與所述小區(qū)中至少兩個小區(qū)的無線鏈路有關(guān)，并且使用所述兩個無線鏈路的所述第一測量數(shù)據(jù)生成單個的第一距離估計。
在所述第三種方法中，其中所述第一站點支持至少第一和第二定位的(1ocated)小區(qū)，所述第一測量數(shù)據(jù)與來自所述第一小區(qū)的第一無線鏈路有關(guān)，并且提供了與來自所述第二小區(qū)的第二鏈路有關(guān)的另外的測量數(shù)據(jù)。在那種情況下，生成另外的初步位置估計，其隨所述第一和第二初步位置估計用于生成所述移動臺的所述位置估計的加權(quán)重心。在這種情況下，在分別提供所述第一、第二和另外的初步位置估計的步驟中優(yōu)選地生成相應(yīng)的第一、第二和另外的距離估計。
所述預(yù)定的準則可以基于每個站點和所述位置估計之間所確定的距離。其中，距離估計作為所述估計生成位置方法的一部分而獲得。所述距離估計可以與這些距離結(jié)合使用以最小化誤差函數(shù)，基于該誤差函數(shù)可以選擇將要使用的位置估計。
為了更好地理解本發(fā)明，并且為了示出可如何實現(xiàn)相同的情況，現(xiàn)在將參考附圖。


圖1是距離估計設(shè)備的示意性框圖；圖2是描述了RTT和TD的示圖；圖3是蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的一部分的概略圖；圖3A是描述了SELM方法的原理的示意圖；圖3B是實現(xiàn)SELM方法的電路的功能框圖；圖4是WSS定位方法的示意圖；圖5是WSC定位方法的示意圖；圖6是用于實現(xiàn)CI+RTT定位方法的設(shè)備的示意性框圖；圖7示出了弧形置信區(qū)域；以及圖8是網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式
在描述依照本發(fā)明的實施例的方法之前，將參照圖1首先描述用于計算距離估計的一種可能性的詳細說明，因為這是下面所討論的定位方法的重要組成部分。然而應(yīng)當理解，可以使用其它的距離估計技術(shù)。
圖1是描述了與從往返時間(RTT)和Rx-Tx時間差(TD)的一組測量對獲得的距離估計計算有關(guān)的塊的示意性框圖。圖2描述了這些距離在移動通信網(wǎng)絡(luò)中代表什么。圖2描述了可以是移動電話或者其它移動終端的形式的用戶設(shè)備UE，以及在通用電信無線接入網(wǎng)絡(luò)(UTRAN)系統(tǒng)中代表基站的Node B。圖2中標記為DL DPCH的、從node B發(fā)出的下行鏈路專用物理信道信號需要一定量的時間到達用戶設(shè)備UE。在對下行鏈路信號的上行鏈路響應(yīng)從用戶設(shè)備返回到Node B之前，在用戶設(shè)備存在時延TD。該響應(yīng)在圖2中標記為ULDP(C/D)CH。從發(fā)出下行鏈路信號到接收到相應(yīng)的上行鏈路信號所測量到的總的巡回時間(circuit time)是往返時間RTT。即它代表向用戶設(shè)備UE發(fā)送下行鏈路專用物理信道(DPCH)幀的起始的時間與從該用戶設(shè)備接收到相應(yīng)的上行鏈路UL專用物理控制信道(DPCCH)/專用物理數(shù)據(jù)信道(DPDCH)幀的起始的時間之間的差。
如所解釋的，時間差TD是上行鏈路ULDPCCH/DPDCH幀發(fā)送與下行鏈路DPCH幀的首次檢測到的部分之間在時間上的差。該延遲在典型情況下標稱地(nominally)等于1024個碼片周期。將RTTi、TDi值的測量對提供給來自移動通信網(wǎng)絡(luò)中每個第i個有效無線鏈路的距離估計設(shè)備。對共置的小區(qū)(即由相同站點所服務(wù)的小區(qū))的測量的處理方式取決于將要實現(xiàn)的定位方法而不同，這在下面將變得清晰。為了描述圖1，假定根據(jù)從共置的小區(qū)所提供的有效無線鏈路測量到的一組RTT、TD測量對獲得一個距離估計。
圖1中由箭頭2表示測量對，將每一對提供給相應(yīng)的概率函數(shù)確定塊4。每個概率確定塊4包括雙量程(double range)距離估計計算器6，其從每個RTT和TD測量對計算雙量程距離估計dDR。dDR是用戶設(shè)備與處于服務(wù)小區(qū)的站點的node B的位置之間的距離的、以米表示的估計。其通過將稱作雙量程(DR)的整數(shù)轉(zhuǎn)換為米來計算，其中通過從RTT值中去除TD值的份額(contribution)而獲得該雙量程。統(tǒng)計數(shù)據(jù)塊8保存已搜集的先驗(a priori)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，其給出了雙量程距離估計中可能的測量誤差的估計。即已知用戶設(shè)備UE與服務(wù)小區(qū)之間的準確距離d，有可能計算出雙量程測量誤差，x＝d-dDR。這樣的誤差會因為若干因素而出現(xiàn)多徑和非視線傳播、測量算法不精確性、由測量的有限分辨率所引入的粒度，等等。通過預(yù)先測量這類數(shù)據(jù)，可以確定雙量程測量區(qū)域的概率密度函數(shù)，并且這被提供給PDF確定(概率密度函數(shù)確定)塊10，其將DR測量誤差的PDF fx|DR(x|DR)與DR距離估計dDR結(jié)合，以獲得到每個共置的服務(wù)小區(qū)的UE距離的PDF fd|DR(d|DR)＝fx|DR(x＝d-dDR|DR)。
然后將到所有共置的服務(wù)小區(qū)的距離的概率密度函數(shù)組成一個概率密度函數(shù)，fd(d)，其表示用戶設(shè)備UE到安置了所有服務(wù)小區(qū)的天線的站點的距離的概率密度函數(shù)。這在組合PDF塊12中實現(xiàn)。一旦組合的PDF可用，就在距離估計塊14中進行距離估計。距離估計的結(jié)果通過三個值來表示●距離估計，dESTμ0●內(nèi)部半徑，0|R1|dEST●不確定半徑，R2μ0將距離估計dEST計算為從PDF組合的距離分布的中值。內(nèi)部半徑和不確定半徑定義了置信區(qū)間[R1，R1+R2]，用戶設(shè)備UE的準確距離d被估計以預(yù)先定義的置信系數(shù) 落入該區(qū)間內(nèi)。置信系數(shù)的值取決于定位算法的用戶所要求的目標置信水平，并且如圖1所示其被輸入到距離估計塊14。
現(xiàn)在將描述依照本發(fā)明的實施例用于估計用戶設(shè)備UE的位置的技術(shù)的說明。圖3描述了可以在其中使用該方法的物理情形。
圖3表示蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的一部分，其描述了處于站點A的第一基站和處于站點B的第二基站。每個基站利用相應(yīng)的定向天線來服務(wù)三個小區(qū)。小區(qū)被標記為C1、C2等，并且天線被標記為a1、a2等。已知在每個站點的天線的方向，并且進行這樣的假定，即小區(qū)標識CI提供了包括例如天線方向數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。示出用戶設(shè)備UE處于站點A的更軟切換中，即具有與天線a1建立的第一無線鏈路RL1，以及與天線a3建立的第二無線鏈路RL3。用戶設(shè)備UE還具有與在站點B的基站的天線a5建立的無線鏈路RL5。
圖3A是示出了如何在如圖3所描述的網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)用于定位方法的選擇方法(SELM)的示意圖。圖3A示出了兩個基站，標記為具有其各自的天線的站點A和站點B，天線由在近似天線方向上的箭頭用圖解法指示。根據(jù)SELM方法，通過并行地實現(xiàn)許多不同的位置估計生成方法來生成多個不同的位置估計。作為三種這樣的方法的結(jié)果而生成的估計在圖3A中標記為Est WMC、Est WSS和Est WCS。Est WSS是由加權(quán)單站點(WSS)方法生成的位置估計。Est WCS是由加權(quán)單小區(qū)(WSC)方法生成的位置估計。Est WMC是由加權(quán)重心(WMC)方法生成的估計。下面將更為詳細地描述WSS和WCS方法。在我們的專利申請公布(Nokia Ref.NC19511)中描述了WMC方法。加權(quán)重心方法使用站點坐標的加權(quán)平均。應(yīng)用于各個站點位置的權(quán)重與移動臺和站點之間估計的距離的倒數(shù)成比例?？梢允褂靡陨蠀⒄請D1所描述的技術(shù)或任何其它的方法來估計距離。
然后計算從站點到所生成的位置估計的距離。這些在文中指的是rmn，其中m表示已使用的方法(用整數(shù)1、2、...m...M表示)，并且n表示站點。例如，在圖3A中r1A和r1B指的是從WSC估計分別到站點A和B的距離。
可以將估計的“優(yōu)良性”的測量考慮為emn＝dEST，n-rmn，其中dEST，n是從定位方法本身(例如由以上參照圖1所描述的技術(shù))所獲得的距離估計。在圖3A的示意圖中，站點A具有與之關(guān)聯(lián)的兩個距離估計(即以站點A為圓心的圓的內(nèi)部半徑和外部半徑)，并且站點B具有與之關(guān)聯(lián)的單個距離估計，即以站點B為圓心的圓的半徑。
最終選擇的估計是基于最小化代價函數(shù)fm＝sumn{emn2}或fm＝Sumn{|emn|}的估計。
圖3B是按照用于實現(xiàn)上述SELM方法的功能塊的電路的示意性框圖。
現(xiàn)在將參照圖4和圖5詳細描述WSS和WSC方法。
圖4是描述了在這種情形下可如何使用WSS方法獲得位置估計的示意圖。通過以下方法獲得圖4中標記為Est 4的第一估計到的位置。在圖1所描述的距離估計設(shè)備中組合來自于無線鏈路RL1和RL3中的每一個的RTT、TD對，并且產(chǎn)生所估計的距離dEST，其表示在圖4中被完整示出并且被標記為20的圓的半徑。要注意的是，正好在圓20的內(nèi)部和外部的虛線圓表示對所估計的距離的不同的測量，將針對下面所討論的WSS方法對其進行更為全面地討論。
使用距離估計和角度估計來獲得初步的單站點CI+RTT位置估計，其中，使用以上參照圖1所描述的技術(shù)來獲得距離估計，以及使用基于來自CI的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的單站點CI+RTT位置來得出角度估計。產(chǎn)生了生成無線鏈路的兩個天線的“平均”方向，在這種情況下即a1和a3。使用稍后所討論的單站點CI+RTT方法，在以每個小區(qū)的站點為中心的極參考系中計算每個初步位置估計。因而可以看到第一位置估計Est 4位于沿天線a1、a3的平均方向的距離dEST4。應(yīng)當容易理解，所使用的基于兩個天線的方向的平均的方向值是簡單的但卻粗糙的測量。如果與用戶設(shè)備UE有關(guān)的更為精確的方向信息可用，則其也可以用于確定第一位置估計Est 4。
為站點B獲得第二位置估計，在這種情況下，將單個的RTT、TD測量對應(yīng)用于圖1的距離估計設(shè)備并且生成所估計的距離dEST1，其在這種情況下表示圖4中標記為24的圓的半徑。要注意的是，當單個的RTT、TD對被輸入到圖1的距離估計設(shè)備中時，不需要執(zhí)行塊12的組合PDF步驟，這是因為僅確定了單個PDF，其被直接提供給距離估計塊14。在這種情況下，這是最簡單的情況，即存在單個無線鏈路RL5并且因此通過利用該天線a5的方向取得估計的距離dEST1來生成圖4中標記為Est 1的位置估計。再者，可以使用單站點CI+RTT定位方法生成對天線方向的角度估計。
標記為Est WSS的最終的位置估計是作為初步位置估計Est 1、Est 4的加權(quán)重心而獲得的。即獲取(在極參考系或笛卡爾參考系上)、加權(quán)，并且然后平均初步位置估計的坐標。
下面給出了在笛卡爾參考系中，可以在本發(fā)明的實施例中使用以獲得作為x(以及相應(yīng)地y)站點坐標的加權(quán)平均的估計的x(以及相應(yīng)地y)UE坐標的算法，其中由MS接收該站點的信號
x^=Σi=1NwixiΣi=1Nwi;]]>y^=Σi=1NwiyiΣi=1Nwi;]]>(x^,y^)∈D]]>其中w1，...，wN是分派給相關(guān)的N個估計中的每一個的合適的權(quán)重， 是最終的估計的坐標，以及xii，yi是每個初步位置估計的坐標。
對本發(fā)明的實施例中所使用的第i個權(quán)重的一種合適的定義是使用與每個初步位置估計相關(guān)聯(lián)的估計的距離dESTi的倒數(shù)。
w1=1dESTi]]>可選的方法是對所有的小區(qū)應(yīng)用固定的權(quán)重。另一種可選的方法是使用等于這樣的弧形置信區(qū)域的面積的倒數(shù)的權(quán)重，即該弧形置信區(qū)域是作為初步的單站點CI+RTT位置計算(稍后所討論的)的副產(chǎn)品而被確定的。用于確定權(quán)重的另一可能的準則是將更高的權(quán)重分派給被認為源自于更為精確的距離測量的初步位置估計。
現(xiàn)在將參照圖5描述加權(quán)單小區(qū)(WSC)方法。該方法類似于方法WSS，二者之間的主要區(qū)別在于處理來自共置的小區(qū)的測量的方式。要注意的是，可以在其中使用該實施例的物理情形與針對WSS方法的相同，即圖3的情形。在WSC方法中，考慮每個小區(qū)分離于其它的小區(qū)。因而，初步位置估計的數(shù)目等于RTT、TD測量對的數(shù)目。如下實現(xiàn)該方法。
首先，使用圖1的距離估計設(shè)備來獲得對每個服務(wù)小區(qū)的距離估計，其中，該距離估計設(shè)備使用形成于三個有效無線鏈路RL1、RL2、RL3中的每一個的RTT、TD測量對。這些距離估計是被標記為21、23和24的圓的相應(yīng)的半徑(如前所述)。要注意的是，圓21和23是圖4的實施例中虛線描述的那些圓。
然后針對每個距離估計，在以每個小區(qū)站點為中心的極參考系中計算、獲得分別的初步的單站點CI+RTT位置估計。每個初步位置估計具有等于該距離估計的到小區(qū)站點的距離，以及基于針對那個無線鏈路的特定天線的方向的方向(除非更精確的方向信息可用)。初步位置估計在圖5中被標記為Est 1、Est 2和Est 3?？梢允褂脝握军cCI+RTT定位方法建立天線方向。
標記為EST WSC的最終的位置估計是初步位置估計Est 1、Est 2和Est 3的加權(quán)重心。獲得加權(quán)重心以及加權(quán)值與針對上述WSS方法的相同。
在以上方法中，涉及了CI+RTT定位方法?，F(xiàn)在將參照圖6描述這樣的定位方法的一個例子。該方法的目的是估計UE地理坐標和置信區(qū)域，其中，真正的UE位置按照推測以特定的置信度⑤位于該置信區(qū)域。所估計的UE坐標是在極參考系中所表示的UE到服務(wù)站點的距離⑧和方向 要注意的是，圖6中的⑧對應(yīng)于圖1中的dEST。在下文中，存在與以上已討論過的距離估計有關(guān)的一些重復(fù)描述，但是在這種情況下并沒有討論如何處理多個站點。還要注意的是，圖6中相同的數(shù)字表示圖1中相同的部件。
從UE地理位置的概率分布獲得估計，其通過結(jié)合觀察和先驗統(tǒng)計信息而被確定。先驗信息包括關(guān)于作為距離測量的DR的準確性的統(tǒng)計信息以及在小區(qū)邊界內(nèi)的UE方向的分布。
參照圖6，可以將定位過程看作不同的處理步驟的組合，下面進行了簡要地描述。在塊6中，使用基于UMTS技術(shù)規(guī)范中RTT和Rx-Tx時間差定義的量化規(guī)則從每個{RTT，TD}對計算出雙量程值DR和雙量程距離估計dDR。雙量程是表示為等于差RTT-TD的整數(shù)；因而其表示目標UE與提供有效無線鏈路的(共置的)小區(qū)之間的絕對距離的兩倍的估計。
作為標稱距離(nominal distance)估計的結(jié)果，觀察a＝[RI，DR](塊7)變?yōu)榭捎?。RI是提供網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的無線鏈路標識符，例如小區(qū)標識符CI。
舉例來說，對于與所關(guān)心的用戶設(shè)備具有有效無線鏈路的所有小區(qū)的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可以包括以下●天線坐標●從x軸以弧度 順時針方向所測量的node B的天線的方向(bearing)●node B的天線的半功率波束寬度(HPBW)，
●RF，服務(wù)小區(qū)的最大前半徑(front radius)●RB，服務(wù)小區(qū)的最大后半徑(back radius)雙量程距離估計是在距離估計中對從UMTS網(wǎng)絡(luò)元素報告的RTT和TD的原始轉(zhuǎn)換。該轉(zhuǎn)換并未考慮測量過程損傷(通過移動無線信道的多徑和非視線傳播、測量誤差、量化誤差等)的影響，該損傷的影響有助于確定被稱為雙量程測量誤差的 其被定義為UE和node B之間的準確距離⑧與雙量程距離估計dDR之間的差。已在GSM應(yīng)用中被證明非常成功的一種考慮DR測量誤差的方法，是如塊8中利用描述了雙量程測量誤差 的統(tǒng)計特性的先驗信息來提供定位算法。
的特性取決于許多因素，其中包括UE和node B之間的環(huán)境和距離。出于這個原因，以觀察為條件的 的PDF f( |a)被用作先驗PDF，從其得出到服務(wù)站點的UE距離的統(tǒng)計特性。一旦PDF f( |a)可用，DR距離估計dDR就用于獲得在提供有效無線鏈路的小區(qū)中UE距離的概率密度函數(shù)(PDF)f(⑧|a)(塊10)。
類似的但卻更簡單的過程用于確定提供有效無線鏈路的小區(qū)中UE方向的PDFf( |a)。額外的簡化是由于這樣的事實，即方向測量并不可用，因而僅通過使用諸如小區(qū)方向、寬度等先驗的基于小區(qū)的方向信息便可以定義UE角度分布的統(tǒng)計分布(塊9)。
然后，以觀察為條件的距離的PDF和以觀察為條件的方向的PDF相互組合(塊11)，以確定在提供每個有效無線鏈路的小區(qū)內(nèi)UE距離和方向的聯(lián)合PDF f(⑧， a)。在此階段可用的PDF描述了在提供每個有效無線鏈路的node B所服務(wù)的每個單獨的小區(qū)的邊界內(nèi)用戶的地理分布。
一旦在提供有效無線鏈路的所有小區(qū)內(nèi)的距離和方向的聯(lián)合PDF可用(塊4’)，便將其組合(塊12’)以確定距離和方向的最終的聯(lián)合PDFf(⑧， 這樣的分布包括從觀察(無線鏈路標識符和測量)所搜集到的所有信息以及先驗統(tǒng)計；因而其可以最終用于估計UE坐標 和置信區(qū)域R(塊14’)。塊4’、12’、14’的加注表示它們等效于圖1的塊4、12和14，但卻提供了更復(fù)雜的功能。
因而，CI+RTT定位算法提供了作為輸出的●位置計算結(jié)果，其是標識了位置估計的坐標的一組參數(shù)以及某一置信區(qū)域(準確的UE位置被估計以某一概率所處的地理區(qū)域)的參數(shù)●QoS數(shù)據(jù)，其是對位置計算結(jié)果是否滿足在輸入的服務(wù)質(zhì)量參數(shù)中所設(shè)置的精確度要求的指示。
CI+RTT定位方法包括兩個主要的步驟1.根據(jù)x-y坐標估計UE的位置，以及2.為該位置估計計算置信區(qū)域。
置信區(qū)域是準確的UE位置被估計以特定的概率(被稱作置信系數(shù)0＜ξ≤1)所處的地理區(qū)域。
通過位置計算算法來實現(xiàn)位置計算方法。使用兩類位置計算算法●實現(xiàn)步驟1的位置估計計算算法●實現(xiàn)步驟2的置信區(qū)域計算算法位置估計和置信區(qū)域參數(shù)的組合被稱作“形狀(shape)”。由以上所描述的位置計算算法所支持的形狀定義是(i)點形狀(point shape)(即僅包括位置估計)(ii)具有不確定橢圓形形狀的點(point)(其中置信區(qū)域是橢圓形)(iii)具有不確定多邊形形狀的點(其中置信區(qū)域是多邊形)(iv)具有不確定弧形的點(其中置信區(qū)域是圓弧)在此將要描述的唯一的置信區(qū)域是圖7中所示的弧形。
其具有以下特征●位置估計的坐標 ●原點的坐標x0和y0●內(nèi)部半徑R1和不確定半徑R2●偏斜(方向)角α和夾角β●置信系數(shù)值ξ在單站點CI+RTT方法的上下文中，極坐標可以用于引入下面對R的形式定義
Pr((⑧， R|a1，...，aL)＝⑤對于單站點CI+RTT置信區(qū)域，弧是“自然的”形狀。弧的原點在天線坐標處，這對于向定位的UE提供有效無線鏈路的所有小區(qū)是相同的。
{x0=xsy0=ys]]>借助于以上方法計算內(nèi)半徑R1、不確定半徑R2、偏斜角 和夾角 (見圖7)，當置信區(qū)域是弧形的并且所關(guān)心的PDF不以觀察為條件時，其可以被重寫為Pr((ρ,θ)ϵR)=∫∫Rf(ρ,θ)dρdθ]]>=∫αα=βdθ∫R1R1+Rf(ρ,θ)dp=ξ]]>可以調(diào)用全概率定理將f(ρ，θ)寫為f(ρ,θ)=Σm=1MPmf(ρ,θ|am)]]>因此Pr((ρ,θ)ϵR)=∫αα+βdθ∫R1R1+R2[Σm+1MPmf(ρ,θ|am)]dρ]]>根據(jù)具體實現(xiàn)的要求，如果引入適當?shù)母郊蛹s束，則可以唯一地確定置信區(qū)域參數(shù)Rl，R2， 和 圖8是網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)的示意圖，以描述在何處實現(xiàn)上述定位方法。示出了單個的基站BTS，舉例來說，其可以是位于站點A或站點B的基站。事實上，位于站點A和站點B的基站均會與無線網(wǎng)絡(luò)控制器RNC進行通信，如圖8中針對單個基站所描述的。無線網(wǎng)絡(luò)控制器與移動交換MCS進行通信，MCS又與網(wǎng)關(guān)移動位置中心GMLC進行通信。網(wǎng)關(guān)移動位置中心可以從該網(wǎng)絡(luò)中所實現(xiàn)的商業(yè)應(yīng)用接收LlF請求。網(wǎng)關(guān)移動位置中心向移動交換中心發(fā)出位置請求，而移動交換中心又聯(lián)系無線網(wǎng)絡(luò)控制器以獲得必要的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)并且將其返回給移動交換中心。因而響應(yīng)被返回給向服務(wù)移動位置中心SMLC提供CI+RTT、TD對的網(wǎng)關(guān)移動位置中心。在服務(wù)移動位置中心實現(xiàn)上文所描述的定位方法，并且將所選擇的估計的x、y數(shù)據(jù)返回給網(wǎng)關(guān)移動位置中心。網(wǎng)關(guān)移動位置中心將此x、y數(shù)據(jù)與置信區(qū)域一起返回給請求位置數(shù)據(jù)的商業(yè)應(yīng)用。
可選地，可以在RNC或者在網(wǎng)絡(luò)中其它地方的獨立模塊中實現(xiàn)該定位方法。
權(quán)利要求
1.一種為無線通信網(wǎng)絡(luò)中的移動臺提供特定的位置估計的方法，所述方法包括并行地實現(xiàn)多種不同的位置估計生成方法，每種方法生成位置估計；以及基于預(yù)定的準則選擇所述位置估計之一。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述移動臺具有與一組站點的無線鏈路，所述方法進一步包括確定所述站點組中的每個站點與所述位置估計之間相應(yīng)的距離，其中所述預(yù)定的準則使用這些距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中每種位置估計生成方法包括生成距離估計，所述距離估計包括移動臺到每個站點的距離的估計，其中所述預(yù)定的準則結(jié)合所述距離使用這些距離估計以最小化誤差函數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其進一步包括在所述多種不同的位置估計生成方法中的第一方法中使用所述站點的位置數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中所述第一位置估計生成方法生成其位置估計為所述站點的加權(quán)重心。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述多種不同的位置計算方法中的第二方法包括在位置計算方法中，隨第一站點的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)使用與所述移動臺和所述第一站點之間的至少一個無線鏈路有關(guān)的第一測量數(shù)據(jù)，以提供第一初步位置估計；在所述位置計算方法中，隨第二站點的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)使用與所述移動臺和所述第二站點之間的至少一個無線鏈路有關(guān)的第二測量數(shù)據(jù)，以提供第二初步位置估計；以及生成作為所述第一和第二初步位置估計的加權(quán)重心的所述特定的位置估計。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其進一步包括利用所述第一站點支持多個小區(qū)；以及將所述第一測量數(shù)據(jù)與所述多個小區(qū)中至少兩個的無線鏈路相聯(lián)系，其中提供所述第一初步位置估計包括使用所述至少兩個無線鏈路的所述第一測量數(shù)據(jù)生成單個的第一距離估計，并且其中提供所述第二初步位置估計包括使用所述第二測量數(shù)據(jù)生成第二距離估計。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其進一步包括利用所述第一站點支持至少第一和第二定位的小區(qū)，其中所述第一測量數(shù)據(jù)與來自所述第一定位的小區(qū)的第一無線鏈路有關(guān)；接收與來自所述第二定位的小區(qū)的第二無線鏈路有關(guān)的另外的測量數(shù)據(jù)；以及在所述位置計算方法中，隨所述無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)使用所述另外的測量數(shù)據(jù)以提供另外的初步位置估計，隨所述第一和第二初步位置估計使用所述另外的初步位置估計以生成所述移動臺的所述特定的位置估計的加權(quán)重心。
9.一種在蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)實體，所述網(wǎng)絡(luò)實體被配置以為所述網(wǎng)絡(luò)中的移動臺提供特定的位置估計，所述網(wǎng)絡(luò)實體包括第一實現(xiàn)裝置，所述第一實現(xiàn)裝置用于并行地實現(xiàn)多種不同的位置估計生成方法，每種方法生成位置估計；以及選擇裝置，所述選擇裝置用于基于預(yù)定的準則選擇所述位置估計之一。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的網(wǎng)絡(luò)實體，其進一步包括第二實現(xiàn)裝置，所述第二實現(xiàn)裝置用于實現(xiàn)位置計算方法，其使用與所述移動臺和相應(yīng)的第一和第二站點之間的無線鏈路有關(guān)的測量數(shù)據(jù)以及無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，以提供相應(yīng)的第一和第二初步位置估計；以及第一確定裝置，所述第一確定裝置用于確定作為所述第一和第二初步位置估計的加權(quán)重心的所述特定的位置估計。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的網(wǎng)絡(luò)實體，其進一步包括無線網(wǎng)絡(luò)控制器，所述無線網(wǎng)絡(luò)控制器可操作地連接至所述第一實現(xiàn)裝置、所述選擇裝置、所述第二實現(xiàn)裝置，以及所述第一確定裝置中的至少一個。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的網(wǎng)絡(luò)實體，其進一步包括第二確定裝置，所述第二確定裝置用于確定每個站點與所述位置估計之間的相應(yīng)的距離，其中所述預(yù)定的準則使用這些相應(yīng)的距離。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的網(wǎng)絡(luò)實體，其進一步包括生成裝置，所述生成裝置用于生成距離估計，每個距離估計包括所述移動臺到每個站點的距離的估計，其中所述預(yù)定的準則結(jié)合所述距離使用這些距離估計以最小化誤差函數(shù)。
14.一種在蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)實體，所述網(wǎng)絡(luò)實體被配置以為所述網(wǎng)絡(luò)中的移動臺提供特定的位置估計，所述網(wǎng)絡(luò)實體包括處理器，所述處理器被配置以并行地實現(xiàn)多種不同的位置估計生成方法，每種方法生成位置估計；以及控制器，所述控制器被配置以基于預(yù)定的準則選擇所述位置估計之一。
全文摘要
一種為無線通信網(wǎng)絡(luò)中的移動臺提供位置估計的方法。提供所述位置估計的所述方法包括并行地實現(xiàn)多種不同的位置估計生成方法，每種位置生成方法生成位置估計。提供所述位置估計的所述方法還包括基于預(yù)定的準則選擇所述位置估計之一。
文檔編號G01S5/02GK1985538SQ200580023341
公開日2007年6月20日 申請日期2005年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月12日
發(fā)明者E·西拉斯圖, M·A·斯皮里托 申請人:諾基亞公司