專利名稱：定位移動(dòng)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(dòng)終端的方法和裝置，特別是但不限于使用多個(gè)信息源。
背景技術(shù)：
精確定位移動(dòng)終端的位置的能力是移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)中值得期望的特征。這是因?yàn)樾枰峁┻@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(dāng)前的位置到達(dá)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(dòng)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(gè)人位置的呼叫者。
已知在GSM移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中根據(jù)電話所位于的網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)來(lái)提供移動(dòng)電話的位置。每個(gè)小區(qū)含有一個(gè)基站，并且電話在特定的時(shí)間僅僅始終與一個(gè)基站進(jìn)行業(yè)務(wù)通信。因此，可以簡(jiǎn)單地通過(guò)確定電話正在與哪個(gè)基站通信來(lái)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(biāo)識(shí)(CI)組合，例如三角測(cè)量系統(tǒng)，其中使用來(lái)自最接近特定移動(dòng)電話的至少三個(gè)基站(其中兩個(gè)基站位于移動(dòng)電話所在小區(qū)的相鄰小區(qū)中)的控制信號(hào)來(lái)計(jì)算特定的移動(dòng)電話的位置。該系統(tǒng)使用這樣的假設(shè)，即電話到基站的距離與該基站從電話接收到的信號(hào)的強(qiáng)度，或者與信號(hào)在電話和相應(yīng)的基站之間傳播所需要的時(shí)間成比例。因而可以通過(guò)比較三個(gè)基站之間接收到的信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度或傳播時(shí)間，并且因此估計(jì)用戶到每個(gè)基站的距離來(lái)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(xué)可獲得用戶的實(shí)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(xiàng)目)網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)終端有可能在任一時(shí)間與一個(gè)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(dāng)移動(dòng)終端在網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)之間移動(dòng)時(shí)，其從一個(gè)基站被“移交”到另一個(gè)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(dòng)定位過(guò)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(dòng)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(dòng)臺(tái)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(diǎn))。在本文的剩余部分中，術(shù)語(yǔ)“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(huì)理解，本發(fā)明及其所描述的實(shí)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(duì)的是位置估計(jì)和與用戶設(shè)備(UE)的位置估計(jì)相關(guān)聯(lián)的“置信區(qū)域”的計(jì)算。
一種這樣的技術(shù)是小區(qū)標(biāo)識(shí)和往返時(shí)間(CI+RTT)定位方法。
UMTS中的CI+RTT定位方法依賴于往返時(shí)間(RTT)和Rx-Tx時(shí)間差(RxTxTD)測(cè)量的可用性。在UMTS FDD(頻分雙工)中引入了RTT和RxTxTD測(cè)量以允許CI+RTT定位方法的實(shí)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(shí)間，并且TRXUL是接收到來(lái)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(shí)間上第一檢測(cè)到的路徑)的時(shí)間。
RTxTxTD＝TTxUL-TRxDL是UE上行鏈路DPCCH/DPDCH幀發(fā)送(TTxUL)與來(lái)自測(cè)量到的無(wú)線鏈路的下行鏈路DPCH幀的第一檢測(cè)到的路徑(在時(shí)間上)(TRxDL)之間在時(shí)間上的差。
通過(guò)基站測(cè)量RTT，通過(guò)UE測(cè)量RxTxTD。
通過(guò)結(jié)合涉及相同基站的一對(duì)RTT和RxTxTD測(cè)量，可以估計(jì)UE與該基站之間的距離。這樣的距離估計(jì)類似于在GSM中可以從一個(gè)定時(shí)提前(Timing Advance，TA)而獲得的距離估計(jì)。就此意義來(lái)說(shuō)，CI+RTT定位方法對(duì)應(yīng)于GSM中的小區(qū)標(biāo)識(shí)+定時(shí)提前(CI+TA)定位方法。然而，UMTS FDD的兩個(gè)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(duì)來(lái)確定距離估計(jì)。一個(gè)GSM比特周期相當(dāng)于大約1100米，而一個(gè)UMTS碼片周期相當(dāng)于大約80米，因而UMTS中的距離測(cè)量分辨率比GSM中的好。
2.在UMTS中UE可以處于軟切換。UMTS標(biāo)準(zhǔn)要求為每個(gè)有效無(wú)線鏈路測(cè)量RTT和RxTxTD，因而在UMTS中多個(gè)距離估計(jì)可以潛在地供定位一個(gè)UE使用。在GSM中這是不可能的，因?yàn)門A僅僅對(duì)于唯一的服務(wù)小區(qū)可用。
在CI+RTT定位方法中，通過(guò)組合UE與有效集(active set)中的基站之間的絕對(duì)距離測(cè)量來(lái)估計(jì)期望確定其位置的UE的未知的地理坐標(biāo)。根據(jù)每個(gè)(RTT，RxTxTD)對(duì)來(lái)計(jì)算每個(gè)絕對(duì)距離測(cè)量。
現(xiàn)有的CI+RTT定位方法可以被認(rèn)為廣泛地分為兩個(gè)大致的類別，單站點(diǎn)定位方法和多站點(diǎn)定位方法。存在許多好的、相當(dāng)精確的算法，用于在UE與位于三個(gè)或者更多站點(diǎn)的小區(qū)具有有效無(wú)線鏈路時(shí)實(shí)現(xiàn)多站點(diǎn)定位方法。然而，當(dāng)兩個(gè)或者更少的站點(diǎn)對(duì)于位置計(jì)算的目的可用時(shí)，這樣的方法往往失敗。
對(duì)分配給WCDMA UE的有效無(wú)線鏈路的數(shù)目(以限制網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷)進(jìn)行限制的需求使得僅使用兩個(gè)站點(diǎn)來(lái)計(jì)算位置估計(jì)的可能性大大高于具有三個(gè)或者更多對(duì)于計(jì)算位置估計(jì)可用的站點(diǎn)的可能性。因此，存在對(duì)這樣的定位方法的實(shí)際需求，即當(dāng)僅僅兩個(gè)站點(diǎn)可用時(shí)該方法能夠提供對(duì)UE位置的良好估計(jì)。
在這里要注意的是，盡管所討論的定位方法在存在少于三個(gè)的站點(diǎn)可用的情形下特別有價(jià)值，然而當(dāng)然也可以在具有三個(gè)或者更多站點(diǎn)的情形下使用這些方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種為無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)臺(tái)生成位置估計(jì)的方法，該方法包括接收與所述移動(dòng)臺(tái)和第一站點(diǎn)之間的至少一個(gè)無(wú)線鏈路有關(guān)的第一測(cè)量數(shù)據(jù)，并且在位置計(jì)算方法中使用所述第一測(cè)量數(shù)據(jù)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以提供第一初步位置估計(jì)；接收與所述移動(dòng)臺(tái)和第二站點(diǎn)之間的至少一個(gè)無(wú)線鏈路有關(guān)的第二測(cè)量數(shù)據(jù)，并且在所述位置計(jì)算方法中隨無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)使用以提供第二初步位置估計(jì)；將所述位置估計(jì)確定為所述第一和第二初步位置估計(jì)的加權(quán)重心。
本發(fā)明的另一方面在蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中提供了一種適于為所述網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)臺(tái)生成位置估計(jì)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，所述網(wǎng)絡(luò)實(shí)體包括實(shí)現(xiàn)裝置，所述實(shí)現(xiàn)裝置用于實(shí)現(xiàn)位置計(jì)算方法，其使用與所述移動(dòng)臺(tái)和相應(yīng)的第一和第二站點(diǎn)之間的無(wú)線鏈路有關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)以及無(wú)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(jì)；以及確定裝置，所述確定裝置用于將所述位置估計(jì)確定為所述第一和第二初步位置估計(jì)的加權(quán)重心。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述提供所述第一和第二初步位置估計(jì)的步驟包括生成所述移動(dòng)臺(tái)分別到所述第一和第二站點(diǎn)之間的距離的第一和第二相應(yīng)的距離估計(jì)。
根據(jù)第一技術(shù)，其中所述第一站點(diǎn)支持多個(gè)小區(qū)，所述第一測(cè)量數(shù)據(jù)與所述小區(qū)中至少兩個(gè)小區(qū)的無(wú)線鏈路有關(guān)，并且使用所述兩個(gè)無(wú)線鏈路的所述第一測(cè)量數(shù)據(jù)生成單個(gè)的第一距離估計(jì)。
在第二技術(shù)中，其中所述第一站點(diǎn)支持至少第一和第二定位的(located)小區(qū)，所述第一測(cè)量數(shù)據(jù)與來(lái)自所述第一小區(qū)的第一無(wú)線鏈路有關(guān)，并且提供了與來(lái)自所述第二小區(qū)的第二無(wú)線鏈路有關(guān)的另外的測(cè)量數(shù)據(jù)。在那種情況下，生成另外的初步位置估計(jì)，其與所述第一和第二初步位置估計(jì)用于生成所述移動(dòng)臺(tái)的所述位置估計(jì)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(jì)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(jì)。
應(yīng)當(dāng)理解到，每個(gè)站點(diǎn)可以存在具有已建立的無(wú)線鏈路的兩個(gè)以上的小區(qū)。
為了更好地理解本發(fā)明，并且為了示出可如何實(shí)現(xiàn)相同的情況，現(xiàn)在將參考附圖。


圖1是距離估計(jì)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(shí)現(xiàn)CI+RTT定位方法的設(shè)備的示意性框圖；圖7示出了弧形的置信區(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(shí)施例方式
在描述依照本發(fā)明的實(shí)施例的方法之前，將參照?qǐng)D1首先描述用于計(jì)算距離估計(jì)的一種可能性的詳細(xì)說(shuō)明，因?yàn)檫@是下面所討論的定位方法的重要組成部分。然而應(yīng)當(dāng)理解，可以使用其它的距離估計(jì)技術(shù)。
圖1是描述了與從往返時(shí)間(RTT)和Rx-Tx時(shí)間差(TD)的一組測(cè)量對(duì)獲得的距離估計(jì)計(jì)算有關(guān)的塊的示意性框圖。圖2描述了這些距離在移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中代表什么。圖2描述了可以是移動(dòng)電話或者其它移動(dòng)終端的形式的用戶設(shè)備UE，以及在通用電信無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)(UTRAN)系統(tǒng)中代表基站的Node B。圖2中標(biāo)記為DL DPCH的、從node B發(fā)出的下行鏈路專用物理信道信號(hào)需要一定量的時(shí)間到達(dá)用戶設(shè)備UE。在對(duì)下行鏈路信號(hào)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(shí)延TD。該響應(yīng)在圖2中標(biāo)記為ULDP(C/D)CH。從發(fā)出下行鏈路信號(hào)到接收到相應(yīng)的上行鏈路信號(hào)所測(cè)量到的總的巡回時(shí)間(circuit time)是往返時(shí)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(shí)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(shí)間之間的差。
如所解釋的，時(shí)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(cè)到的部分之間在時(shí)間上的差。該延遲在典型情況下標(biāo)稱地(nominally)等于1024個(gè)碼片周期。將RTTi、TDi值的測(cè)量對(duì)提供給來(lái)自移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)第i個(gè)有效無(wú)線鏈路的距離估計(jì)設(shè)備。對(duì)共置的小區(qū)(即由相同站點(diǎn)所服務(wù)的小區(qū))的測(cè)量的處理方式取決于將要實(shí)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(wú)線鏈路測(cè)量到的一組RTT、TD測(cè)量對(duì)獲得一個(gè)距離估計(jì)。
圖1中由箭頭2表示測(cè)量對(duì)，將每一對(duì)提供給相應(yīng)的概率函數(shù)確定塊4。每個(gè)概率確定塊4包括雙量程(double range)距離估計(jì)計(jì)算器6，其從每個(gè)RTT和TD測(cè)量對(duì)計(jì)算雙量程距離估計(jì)dDR。dDR是用戶設(shè)備與處于服務(wù)小區(qū)的站點(diǎn)的node B的位置之間的距離的、以米表示的估計(jì)。其通過(guò)將稱作雙量程(DR)的整數(shù)轉(zhuǎn)換為米來(lái)計(jì)算，其中通過(guò)從RTT值中去除TD值的份額(contribution)而獲得該雙量程。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)塊8保存已搜集的先驗(yàn)(apriori)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，其給出了雙量程距離估計(jì)中可能的測(cè)量誤差的估計(jì)。即已知用戶設(shè)備UE和服務(wù)小區(qū)之間的準(zhǔn)確距離d，有可能計(jì)算出雙量程測(cè)量誤差，x＝d-dDR。這樣的誤差會(huì)因?yàn)槿舾梢蛩囟霈F(xiàn)多徑和非視線傳播、測(cè)量算法的不精確性、由測(cè)量的有限分辨率所引入的粒度，等等。通過(guò)預(yù)先測(cè)量這類數(shù)據(jù)，可以確定雙量程測(cè)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(cè)量誤差的PDF fx|DR(x|DR)與DR距離估計(jì)dDR結(jié)合，以獲得到每個(gè)共置的服務(wù)小區(qū)的UE距離的PDFfd|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(gè)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(diǎn)的距離的概率密度函數(shù)。這在組合PDF塊12中實(shí)現(xiàn)。一旦組合的PDF可用，就在距離估計(jì)塊14中進(jìn)行距離估計(jì)。距離估計(jì)的結(jié)果通過(guò)三個(gè)值來(lái)表示●距離估計(jì)，dESTμ0●內(nèi)部半徑，0[R1[dEST●不準(zhǔn)確半徑，R2μ0將距離估計(jì)dEST計(jì)算為從PDF組合的距離分布的中值。內(nèi)部半徑和不準(zhǔn)確半徑定義了置信區(qū)間[R1，R1+R2]，用戶設(shè)備UE的準(zhǔn)確距離d被估計(jì)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(biāo)置信水平，并且如圖1所示其被輸入到距離估計(jì)塊14。
現(xiàn)在將描述依照本發(fā)明的第一實(shí)施例用于估計(jì)用戶設(shè)備UE的位置的技術(shù)的說(shuō)明。圖3描述了可以在其中使用該方法的物理情形。該方法在這里指的是加權(quán)單站點(diǎn)(WSS)方法。
圖3表示蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)的一部分，其描述了處于站點(diǎn)A的第一基站和處于站點(diǎn)B的第二基站。每個(gè)基站利用相應(yīng)的定向天線來(lái)服務(wù)三個(gè)小區(qū)。小區(qū)被標(biāo)記為C1、C2等，并且天線被標(biāo)記為a1、a2等。已知在每個(gè)站點(diǎn)的天線的方向，并且進(jìn)行這樣的假定，即小區(qū)標(biāo)識(shí)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(diǎn)A的更軟切換中，即具有與天線1建立的第一無(wú)線鏈路RL1，以及與天線3建立的第二無(wú)線鏈路RL3。用戶設(shè)備UE還具有與在站點(diǎn)B的基站的天線5建立的無(wú)線鏈路RL5。
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(jì)的示意圖。通過(guò)以下方法獲得圖4中標(biāo)記為Est4的第一估計(jì)到的位置。在圖1所描述的距離估計(jì)設(shè)備中組合來(lái)自無(wú)線鏈路RL1和RL3中的每一個(gè)的RTT、TD對(duì)，并且產(chǎn)生所估計(jì)的距離dEST，其表示在圖4中被完整示出并且被標(biāo)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(duì)所估計(jì)的距離的不同的測(cè)量，將針對(duì)下面所討論的第二實(shí)施例來(lái)對(duì)其進(jìn)行更為全面地討論。
使用距離估計(jì)和角度估計(jì)來(lái)獲得初步的單站點(diǎn)CI+RTT位置估計(jì)，其中，使用以上參照?qǐng)D1所描述的技術(shù)來(lái)獲得距離估計(jì)，以及使用基于來(lái)自CI的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的單站點(diǎn)CI+RTT位置來(lái)得出角度估計(jì)。產(chǎn)生了生成無(wú)線鏈路的兩個(gè)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(diǎn)CI+RTT方法，在以每個(gè)小區(qū)的站點(diǎn)為中心的極參考系中計(jì)算每個(gè)初步位置估計(jì)。因而可以看到第一位置估計(jì)Est4位于沿天線a1、a3的平均方向的距離dEST4。應(yīng)當(dāng)容易理解，所使用的基于兩個(gè)天線的方向的平均的方向值是簡(jiǎn)單的但卻粗糙的測(cè)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(jì)Est4。
為站點(diǎn)B獲得第二位置估計(jì)，在這種情況下，將單個(gè)的RTT、TD測(cè)量對(duì)應(yīng)用于圖1的距離估計(jì)設(shè)備并且生成所估計(jì)的距離dEST1，其在這種情況下表示圖4中標(biāo)記為24的圓的半徑。要注意的是，當(dāng)單個(gè)的RTT、TD對(duì)被輸入到圖1的距離估計(jì)設(shè)備中時(shí)，不需要執(zhí)行塊12的組合PDF步驟，這是因?yàn)閮H確定了單個(gè)PDF，其被直接提供給距離估計(jì)塊14。在這種情況下，這是最簡(jiǎn)單的情況，即存在單個(gè)無(wú)線鏈路RL5并且因此通過(guò)利用該天線a5的方向取得估計(jì)的距離dESTl來(lái)生成圖4中標(biāo)記為Est1的位置估計(jì)。再者，可以使用單站點(diǎn)CI+RTT定位方法生成對(duì)天線方向的角度估計(jì)。
標(biāo)記為EST WSS的最終的位置估計(jì)是作為初步位置估計(jì)Est1、Est4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(jì)的坐標(biāo)。
下面給出了在笛卡爾參考系中，可以在本發(fā)明的實(shí)施例中使用以獲得作為x(以及相應(yīng)地y)站點(diǎn)坐標(biāo)的加權(quán)平均的估計(jì)的x(以及相應(yīng)地y)UE坐標(biāo)的算法，其中由MS接收該站點(diǎn)的信號(hào)
x^=Σi=1NωixiΣi=1Nωi;]]>y^=Σi=1NωiyiΣi=1Nωi;]]>(x^,y^)∈D]]>其中w1，...，wN是分派給相關(guān)的N個(gè)估計(jì)中的每一個(gè)的合適的權(quán)重， 是最終的估計(jì)的坐標(biāo)，以及xii，yi是每個(gè)初步位置估計(jì)的坐標(biāo)。
對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例中所使用的第i個(gè)權(quán)重的一種合適的定義是使用與每個(gè)初步位置估計(jì)相關(guān)聯(lián)的估計(jì)的距離dESTi的倒數(shù)。
Wi=1dESTi]]>可選的方法是對(duì)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(diǎn)CI+RTT位置計(jì)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(zhǔn)則是將更高的權(quán)重分派給被認(rèn)為源自于更為精確的距離測(cè)量的初步位置估計(jì)。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D5描述根據(jù)第二實(shí)施例的定位方法，其被稱為加權(quán)單小區(qū)(WSC)方法。該方法類似于第一實(shí)施例的方法，二者之間的主要區(qū)別在于處理來(lái)自共置的小區(qū)的測(cè)量的方式。要注意的是，可以在其中使用該實(shí)施例的物理情形與針對(duì)第一實(shí)施例的相同，即圖3的情形。在WSC方法中，考慮每個(gè)小區(qū)分離于其它的小區(qū)。因而，初步位置估計(jì)的數(shù)目等于RTT、TD測(cè)量對(duì)的數(shù)目。如下實(shí)現(xiàn)該方法。
首先，使用圖1的距離估計(jì)設(shè)備來(lái)獲得對(duì)每個(gè)服務(wù)小區(qū)的距離估計(jì)，其中，該距離估計(jì)設(shè)備使用形成于三個(gè)有效無(wú)線鏈路RL1、RL2、RL3中的每一個(gè)的RTT、TD測(cè)量對(duì)。這些距離估計(jì)是被標(biāo)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(shí)施例中虛線描述的那些圓。
然后針對(duì)每個(gè)距離估計(jì)，在以每個(gè)小區(qū)站點(diǎn)為中心的極參考系中計(jì)算、獲得分別的初步的單站點(diǎn)CI+RTT位置估計(jì)。每個(gè)初步位置估計(jì)具有等于該距離估計(jì)的到小區(qū)站點(diǎn)的距離，以及基于針對(duì)那個(gè)無(wú)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(jì)在圖5中被標(biāo)記為Est1、Est2和Est3?？梢允褂脝握军c(diǎn)CI+RTT定位方法建立天線方向。
標(biāo)記為EST WSC的最終的位置估計(jì)是初步位置估計(jì)Est1、Est2、Est3的加權(quán)重心。獲得加權(quán)重心以及加權(quán)值與針對(duì)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?qǐng)D6描述這樣的定位方法的一個(gè)例子。該方法的目的是估計(jì)UE地理坐標(biāo)和置信區(qū)域，其中，真正的UE位置按照推測(cè)以特定的置信度⑤位于該置信區(qū)域。所估計(jì)的UE坐標(biāo)是在極參考系中所表示的UE到服務(wù)站點(diǎn)的距離⑧和方向 要注意的是，圖6中的⑧對(duì)應(yīng)于圖1中的dEST。在下文中，存在與以上已討論過(guò)的距離估計(jì)有關(guān)的一些重復(fù)描述，但是在這種情況下并沒(méi)有討論如何處理多個(gè)站點(diǎn)。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(jì)，其通過(guò)結(jié)合觀察和先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)信息而被確定。先驗(yàn)信息包括關(guān)于作為距離測(cè)量的DR的準(zhǔn)確性的統(tǒng)計(jì)信息以及在小區(qū)邊界內(nèi)的UE方向的分布。
參照?qǐng)D6，可以將定位過(guò)程看作不同的處理步驟的組合，下面進(jìn)行了簡(jiǎn)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(shí)間差定義的量化規(guī)則從每個(gè){RTT，TD}對(duì)計(jì)算出雙量程值DR和雙量程距離估計(jì)dDR。雙量程是表示為等于差RTT-TD的整數(shù)；因而其表示目標(biāo)UE與提供有效無(wú)線鏈路的(共置的)小區(qū)之間的絕對(duì)距離的兩倍的估計(jì)。
作為標(biāo)稱距離(nominal distance)估計(jì)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(wú)線鏈路標(biāo)識(shí)符，例如小區(qū)標(biāo)識(shí)符CI。
舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)于與所關(guān)心的用戶設(shè)備具有有效無(wú)線鏈路的所有小區(qū)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可以包括以下●天線坐標(biāo)●從x軸以弧度 順時(shí)針?lè)较蛩鶞y(cè)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(jì)是在距離估計(jì)中對(duì)從UMTS網(wǎng)絡(luò)元素報(bào)告的RTT和TD的原始轉(zhuǎn)換。該轉(zhuǎn)換并未考慮測(cè)量過(guò)程損傷(通過(guò)移動(dòng)無(wú)線信道的多徑和非視線傳播、測(cè)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(cè)量誤差的 其被定義為UE和node B之間的準(zhǔn)確距離⑧與雙量程距離估計(jì)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(cè)量誤差的方法，是如塊8中利用描述了雙量程測(cè)量誤差 的統(tǒng)計(jì)特性的先驗(yàn)信息來(lái)提供定位算法。
的特性取決于許多因素，其中包括UE與node B之間的環(huán)境和距離。出于這個(gè)原因，以觀察為條件的 的PDF 被用作先驗(yàn)PDF，從其得出到服務(wù)站點(diǎn)的UE距離的統(tǒng)計(jì)特性。一旦PDF 可用，DR距離估計(jì)dDR就用于獲得在提供有效無(wú)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(jiǎn)單的過(guò)程用于確定在提供有效無(wú)線鏈路的小區(qū)中UE方向的PDF 額外的簡(jiǎn)化是由于這樣的事實(shí)，即方向測(cè)量并不可用，因而僅通過(guò)使用諸如小區(qū)方向、寬度等先驗(yàn)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(jì)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(gè)有效無(wú)線鏈路的小區(qū)內(nèi)UE距離和方向的聯(lián)合PDF 在此階段可用的PDF描述了在提供每個(gè)有效無(wú)線鏈路的node B所服務(wù)的每個(gè)單獨(dú)的小區(qū)的邊界內(nèi)用戶的地理分布。
一旦在提供有效無(wú)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PDF 這樣的分布包括從觀察(無(wú)線鏈路標(biāo)識(shí)符和測(cè)量)所搜集的所有信息以及先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)；因而其可以最終用于估計(jì)UE坐標(biāo) 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(jì)算結(jié)果，其是標(biāo)識(shí)了位置估計(jì)的坐標(biāo)的一組參數(shù)以及某一置信區(qū)域(準(zhǔn)確的UE位置被估計(jì)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(duì)位置計(jì)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(gè)主要的步驟1.根據(jù)x-y坐標(biāo)估計(jì)UE的位置，以及2.為該位置估計(jì)計(jì)算置信區(qū)域。
置信區(qū)域是準(zhǔn)確的UE位置被估計(jì)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(guò)位置計(jì)算算法來(lái)實(shí)現(xiàn)位置計(jì)算方法。使用兩類位置計(jì)算算法●實(shí)現(xiàn)步驟1的位置估計(jì)計(jì)算算法●實(shí)現(xiàn)步驟2的置信區(qū)域計(jì)算算法位置估計(jì)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(jì)算算法所支持的形狀定義是(i)點(diǎn)形狀(point shape)(即僅包括位置估計(jì))(ii)具有不確定橢圓形形狀的點(diǎn)(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(diǎn)(其中置信區(qū)域是多邊形)(iv)具有不確定弧形的點(diǎn)(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(jì)的坐標(biāo) ●原點(diǎn)的坐標(biāo)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(diǎn)CI+RTT方法的上下文中，極坐標(biāo)可以用于引入下面對(duì)R的形式定義 對(duì)于單站點(diǎn)CI+RTT置信區(qū)域，弧是“自然的”形狀?；〉脑c(diǎn)在天線坐標(biāo)處，這對(duì)于向定位的UE提供有效無(wú)線鏈路的所有小區(qū)是相同的{x0=xSy0=yS]]>借助于以上方法計(jì)算內(nèi)半徑R1、不確定半徑R2、偏斜角 和夾角 (見圖7)，當(dāng)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(shí)，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)=∫aa+βdθ∫R1R1+R2[Σm+1Mpmf(ρ,θ|am)]dρ]]>根據(jù)具體實(shí)現(xiàn)的要求，如果引入適當(dāng)?shù)母郊蛹s束，則可以唯一地確定置信區(qū)域參數(shù)R1，R2， 和 圖7是網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)的示意圖，以描述在何處實(shí)現(xiàn)上述定位方法。示出了單個(gè)的基站BTS，舉例來(lái)說(shuō)，其可以是位于站點(diǎn)A或站點(diǎn)B的基站。事實(shí)上，位于站點(diǎn)A和站點(diǎn)B的基站均會(huì)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器RNC進(jìn)行通信，如圖7中針對(duì)單個(gè)基站所描述的。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器與移動(dòng)交換MSC進(jìn)行通信，MSC又與網(wǎng)關(guān)移動(dòng)位置中心GMLC進(jìn)行通信。網(wǎng)關(guān)移動(dòng)位置中心可以從該網(wǎng)絡(luò)中所實(shí)現(xiàn)的商業(yè)應(yīng)用接收LIF(位置互用性論壇)請(qǐng)求。網(wǎng)關(guān)移動(dòng)位置中心向移動(dòng)交換中心發(fā)出位置請(qǐng)求，而移動(dòng)交換中心又聯(lián)系無(wú)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(dòng)交換中心。因而響應(yīng)被返回給向服務(wù)移動(dòng)位置中心SMLC提供CI+RTT、TD對(duì)的網(wǎng)關(guān)移動(dòng)位置中心。在服務(wù)移動(dòng)位置中心實(shí)現(xiàn)上文所描述的定位方法，并且將x、y數(shù)據(jù)返回給網(wǎng)關(guān)移動(dòng)位置中心。網(wǎng)關(guān)移動(dòng)位置中心將此x、y數(shù)據(jù)與置信區(qū)域一起返回給請(qǐng)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(dú)立模塊中實(shí)現(xiàn)該定位方法。
權(quán)利要求
1.一種為無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)臺(tái)生成位置估計(jì)的方法，所述方法包括接收與所述移動(dòng)臺(tái)和第一站點(diǎn)之間的至少一個(gè)無(wú)線鏈路有關(guān)的第一測(cè)量數(shù)據(jù)；在位置計(jì)算方法中使用所述第一測(cè)量數(shù)據(jù)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，以提供第一初步位置估計(jì)；接收與所述移動(dòng)臺(tái)和第二站點(diǎn)之間的至少一個(gè)無(wú)線鏈路有關(guān)的第二測(cè)量數(shù)據(jù)；在所述位置計(jì)算方法中使用所述第二測(cè)量數(shù)據(jù)與所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，以提供第二初步位置估計(jì)；以及將位置估計(jì)確定為所述第一和第二初步位置估計(jì)的加權(quán)重心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括通過(guò)這樣的方法來(lái)確定所述加權(quán)重心，即該方法包括利用第一加權(quán)值加權(quán)所述第一初步位置估計(jì)，利用第二加權(quán)值加權(quán)所述第二初步位置估計(jì)，以及確定這樣加權(quán)的第一初步位置估計(jì)的和這樣加權(quán)的第二初步位置估計(jì)的重心。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述第一和第二加權(quán)值實(shí)質(zhì)上相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括使用所述位置計(jì)算方法生成預(yù)定形狀的置信區(qū)域，所述置信區(qū)域表示所述移動(dòng)臺(tái)被估計(jì)以某一概率所處的地理區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其進(jìn)一步包括通過(guò)將第一加權(quán)值應(yīng)用于所述第一初步位置估計(jì)，生成所述加權(quán)重心；將第二加權(quán)值應(yīng)用于所述第二初步位置估計(jì)；以及獲得所述第一和第二已加權(quán)的初步位置估計(jì)的重心，其中，所述第一和第二加權(quán)值表示由所述位置計(jì)算方法生成的置信區(qū)域的形狀的面積的倒數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括利用所述第一站點(diǎn)支持多個(gè)小區(qū)；以及將所述小區(qū)中至少兩個(gè)小區(qū)的無(wú)線鏈路與所述第一測(cè)量數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，其中，提供所述第一初步位置估計(jì)包括使用所述小區(qū)中至少兩個(gè)小區(qū)的無(wú)線鏈路的所述第一測(cè)量數(shù)據(jù)生成單個(gè)的第一距離估計(jì)，以及其中，提供所述第二初步位置估計(jì)包括使用所述第二測(cè)量數(shù)據(jù)生成第二距離估計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其進(jìn)一步包括步驟通過(guò)利用第一和第二加權(quán)值加權(quán)所述第一和第二初步位置估計(jì)，確定所述加權(quán)重心，其中所述第一和第二加權(quán)值分別與所述第一和第二距離估計(jì)有關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一站點(diǎn)支持至少第一和第二定位的小區(qū)，并且其中所述第一測(cè)量數(shù)據(jù)與來(lái)自所述第一定位的小區(qū)的第一無(wú)線鏈路有關(guān)，并且接收到另外的測(cè)量數(shù)據(jù)，其與來(lái)自所述第二定位的小區(qū)的第二無(wú)線鏈路有關(guān)，所述方法進(jìn)一步包括在所述位置計(jì)算方法中使用所述另外的測(cè)量數(shù)據(jù)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以提供另外的初步位置估計(jì)，其與所述第一和第二初步位置估計(jì)用于生成所述移動(dòng)臺(tái)的位置估計(jì)的加權(quán)重心。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中使用所述第一和所述另外的測(cè)量數(shù)據(jù)以提供所述第一和第二初步位置估計(jì)包括生成相應(yīng)的距離估計(jì)。
10.蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中的一種網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，其中所述網(wǎng)絡(luò)實(shí)體被配置以為所述網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)臺(tái)生成位置估計(jì)，所述網(wǎng)絡(luò)實(shí)體包括實(shí)現(xiàn)裝置，所述實(shí)現(xiàn)裝置用于實(shí)現(xiàn)位置計(jì)算方法，其使用與所述移動(dòng)臺(tái)和相應(yīng)的第一和第二站點(diǎn)之間的無(wú)線鏈路有關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)以及無(wú)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(jì)；以及第一確定裝置，所述第一確定裝置用于將位置估計(jì)確定為所述第一和第二初步位置估計(jì)的加權(quán)重心。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，其進(jìn)一步包括生成裝置，所述生成裝置用于生成用于分別加權(quán)所述第一和第二初步位置估計(jì)的第一和第二加權(quán)值。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，其中所述生成裝置包括第二確定裝置，所述第二確定裝置用于確定預(yù)定形狀的置信區(qū)域，所述置信區(qū)域表示所述移動(dòng)臺(tái)被估計(jì)以某一概率所位于的地理區(qū)域，以及使用所述置信區(qū)域的面積來(lái)確定所述第一和第二加權(quán)值。
13.蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中的一種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器，其中所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器被配置以為所述網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)臺(tái)生成位置估計(jì)，所述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制器包括實(shí)現(xiàn)裝置，所述實(shí)現(xiàn)裝置用于實(shí)現(xiàn)位置計(jì)算方法，其使用與所述移動(dòng)臺(tái)和相應(yīng)的第一和第二站點(diǎn)之間的無(wú)線鏈路有關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)以及無(wú)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(jì)；以及第一確定裝置，所述第一確定裝置用于將位置估計(jì)確定為所述第一和第二初步位置估計(jì)的加權(quán)重心。
14.蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)中的一種網(wǎng)絡(luò)實(shí)體，其中所述網(wǎng)絡(luò)實(shí)體被配置以為所述網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)臺(tái)生成位置估計(jì)，所述網(wǎng)絡(luò)實(shí)體包括第一處理器，所述第一處理器被配置以實(shí)現(xiàn)位置計(jì)算方法，其使用與所述移動(dòng)臺(tái)和相應(yīng)的第一和第二站點(diǎn)之間的無(wú)線鏈路有關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)以及無(wú)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(jì)；以及第二處理器，所述第二處理器被配置以將位置估計(jì)確定為所述第一和第二初步位置估計(jì)的加權(quán)重心。
全文摘要
一種為無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)臺(tái)生成位置估計(jì)的方法。所述方法包括接收與所述移動(dòng)臺(tái)和第一站點(diǎn)之間的至少一個(gè)無(wú)線鏈路有關(guān)的第一測(cè)量數(shù)據(jù)，以及在位置計(jì)算方法中使用所述第一測(cè)量數(shù)據(jù)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以提供第一初步位置估計(jì)。所述方法還包括接收與所述移動(dòng)臺(tái)和第二站點(diǎn)之間的至少一個(gè)無(wú)線鏈路有關(guān)的第二測(cè)量數(shù)據(jù)，以及在所述位置計(jì)算方法中隨無(wú)線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)使用以提供第二初步位置估計(jì)。所述方法進(jìn)一步包括將所述位置估計(jì)確定為所述第一和第二初步位置估計(jì)的加權(quán)重心。
文檔編號(hào)H04Q7/38GK1985185SQ200580023342
公開日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2005年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月12日
發(fā)明者M·A·斯皮里托, E·塞拉斯托 申請(qǐng)人:諾基亞公司