為定位精度而智能細(xì)分候選基站制造技術(shù)

在具有執(zhí)行一些對(duì)確定一個(gè)移動(dòng)站位置有用的測(cè)量的能力的一類(lèi)蜂窩電話系統(tǒng)中，執(zhí)行至少一個(gè)這種測(cè)量。該測(cè)量是按照一個(gè)成本函數(shù)執(zhí)行的，該函數(shù)最小化系統(tǒng)費(fèi)用。利用該成本函數(shù)和測(cè)量值，確定該移動(dòng)站的位置坐標(biāo)。（*該技術(shù)在2018年保護(hù)過(guò)期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)有關(guān)蜂窩電話系統(tǒng)，更具體地說(shuō)有關(guān)在一個(gè)蜂窩電話系統(tǒng)中確定一個(gè)移動(dòng)站的位置。在一個(gè)蜂窩系統(tǒng)中定位是一個(gè)越來(lái)越受重視的功能。在有一些應(yīng)用(政府、運(yùn)營(yíng)者和商業(yè))中，可能要用到有關(guān)移動(dòng)站在一個(gè)蜂窩電話系統(tǒng)中的當(dāng)前位置的信息。為測(cè)量一個(gè)移動(dòng)站的位置，可以使用一個(gè)外部系統(tǒng)，如衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)(GPS)，或者使用一個(gè)基于蜂窩系統(tǒng)本身的系統(tǒng)，蜂窩定位系統(tǒng)(CPS)。一般不希望使用一個(gè)GPS系統(tǒng)，因?yàn)檫@需要額外的硬件和開(kāi)銷(xiāo)。使用一個(gè)CPS系統(tǒng)通常是更便利的，因?yàn)樗玫氖欠涓C電話系統(tǒng)中的現(xiàn)有硬件。一個(gè)CPS系統(tǒng)可以是基于終端的，此時(shí)在移動(dòng)站中進(jìn)行測(cè)量，也可以是基于網(wǎng)絡(luò)的，此時(shí)在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行測(cè)量。本專(zhuān)利技術(shù)主要指的是基于網(wǎng)絡(luò)的CPS解決方法。移動(dòng)站的位置可由一些測(cè)量值確定，它們可以是時(shí)間，角度，多譜勒測(cè)量值等。到達(dá)時(shí)間測(cè)量值(TOA)測(cè)量的是一個(gè)移動(dòng)站和一個(gè)基站間的傳播時(shí)間。到達(dá)時(shí)間差(TDOA)測(cè)量值測(cè)量的是移動(dòng)站和兩個(gè)不同基站間的傳播時(shí)間差。到達(dá)角(AOA)測(cè)量值測(cè)量的是以來(lái)自基站的某一方向?yàn)榛鶞?zhǔn)的，到移動(dòng)站的角度。然后，從基站接收的測(cè)量值被用于計(jì)算移動(dòng)站的實(shí)際位置。這一使用熟知的幾何公式的過(guò)程被稱為三角測(cè)量法。為找出一個(gè)移動(dòng)站的實(shí)際位置，必須使用一個(gè)諸如三角測(cè)量法的技術(shù)，將測(cè)量值算術(shù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)位置坐標(biāo)。位置坐標(biāo)的精度是由一些參數(shù)決定的。影響位置坐標(biāo)精度的一個(gè)重要參數(shù)是測(cè)量精度。一個(gè)好的測(cè)量精度可以得出一個(gè)好的位置坐標(biāo)精度，反之亦然。另一個(gè)參數(shù)是測(cè)量幾何，即，與定位過(guò)程有關(guān)的移動(dòng)站和基站的相對(duì)位置。一個(gè)差的測(cè)量幾何將使定位精度急劇降低。例如，如果附圖說(shuō)明圖1中的三個(gè)基站BS1-BS3(從這三個(gè)基站進(jìn)行測(cè)量)都位于移動(dòng)站MS的左邊或右邊，則測(cè)量精度將會(huì)降低。測(cè)量(TOA，AOA，TDOA等)精度和位置坐標(biāo)精度間的關(guān)系是由基站和移動(dòng)站的位置決定的。對(duì)于一些結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，精度會(huì)很差。這種現(xiàn)象被稱為精度的幾何減弱(GDOP)。算術(shù)上，GDOP被定義為位置坐標(biāo)精度除以測(cè)量精度。如果由于一些原因，只能從候選基站的一個(gè)子集中或以一個(gè)序貫的順序進(jìn)行測(cè)量，則對(duì)于差的基站選擇，GDOP和差的測(cè)量精確度會(huì)急劇降低定位坐標(biāo)的精確度。更進(jìn)一步，如果用來(lái)進(jìn)行測(cè)量的基站不是那些具有最佳信噪比(SNR)的基站，則精確度也會(huì)降低。因此，需要一種能克服這些問(wèn)題的改進(jìn)的定位系統(tǒng)。本專(zhuān)利技術(shù)有關(guān)一種方法和設(shè)備，用于確定一個(gè)移動(dòng)站在一個(gè)蜂窩電話系統(tǒng)中的位置。測(cè)量是利用移動(dòng)站的最佳先驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行的，并且可以以一個(gè)序貫順序從基站的一個(gè)子集(其中可以進(jìn)行細(xì)分)中進(jìn)行測(cè)量。一個(gè)算術(shù)函數(shù)被用于確定最合適的基站子集，以便最小化系統(tǒng)花費(fèi)。于是，根據(jù)測(cè)量值和該函數(shù)，可以獲得某時(shí)間內(nèi)的某一個(gè)定位坐標(biāo)精度。如果只能從候選基站的一個(gè)子集進(jìn)行測(cè)量，或只能從一個(gè)可進(jìn)行細(xì)分的子集中以序貫順序進(jìn)行測(cè)量，則重要的是在確定子集以使定位坐標(biāo)精度最高時(shí)，應(yīng)將測(cè)量精度和移動(dòng)站的先驗(yàn)知識(shí)都考慮在內(nèi)。圖1是一個(gè)用于解釋到達(dá)時(shí)間(TOA)定位測(cè)量技術(shù)的圖形；圖2是一個(gè)用于解釋到達(dá)時(shí)間差(TDOA)定位測(cè)量技術(shù)的圖形；圖3是一個(gè)用于解釋到達(dá)角度(AOA)定位測(cè)量技術(shù)的圖形；圖4是一個(gè)使用本專(zhuān)利技術(shù)的蜂窩電話系統(tǒng)的方塊圖。本專(zhuān)利技術(shù)特別適用于使用一個(gè)已提出的用于一個(gè)GSM蜂窩電話系統(tǒng)的，被稱為ERA-TA的Ericsson定位方法，其中，從至少三個(gè)基站測(cè)量到達(dá)時(shí)間(TOA)，以確定移動(dòng)站和每個(gè)基站間的距離。這些測(cè)量值被轉(zhuǎn)換為一個(gè)定位坐標(biāo)，且可以在一個(gè)正在進(jìn)行的呼叫期間和移動(dòng)站處于空閑模式時(shí)執(zhí)行測(cè)量。除了諸如ERA-TA的一個(gè)TOA測(cè)量過(guò)程之外，本專(zhuān)利技術(shù)還特別適合于使用到達(dá)角度(AOA)和到達(dá)時(shí)間差(TDOA)測(cè)量過(guò)程，以及任何其它合適的TOA測(cè)量過(guò)程或測(cè)量過(guò)程的任何組合。現(xiàn)參照?qǐng)D1，描述了與Ericsson的ERA-TA方法相關(guān)聯(lián)的TOA測(cè)量過(guò)程。該測(cè)量過(guò)程要求移動(dòng)站MS被連接到至少三個(gè)基站BS1，BS2，BS3上。這是按順序進(jìn)行的，并要求至少切換到兩個(gè)基站。可以根據(jù)有最佳信噪比(SNR)來(lái)選擇基站BS1-BS3。選擇切換候選站的另一個(gè)技術(shù)是從具有最強(qiáng)測(cè)量下行鏈路功率的基站中選擇有最佳信噪比的基站。為確定移動(dòng)站MS的位置，利用到達(dá)時(shí)間技術(shù)來(lái)確定移動(dòng)站MS到三個(gè)基站BS1-BS3中的每一個(gè)的距離。來(lái)自基站BS1的測(cè)量距離R1定義了圍繞基站BS1的圓C1，移動(dòng)站MS位于沿圓C1的某處。同樣，分別從基站BS2和BS3測(cè)量出距離R2和R3，從而定義了圓C2和C3，圓C1，C2，C3的交點(diǎn)定義了移動(dòng)站MS的位置。測(cè)量距離R1，R2和R3時(shí)的不精確將影響位置坐標(biāo)的精度。影響程度是由測(cè)量幾何確定的。這可由交叉圓C1，C2和C3的相交看出來(lái)。如果圓C1，C2和C3在小角度上相交，則將對(duì)測(cè)量精度有顯著影響，且位置坐標(biāo)的精度很差。如果圓C1，C2和C3相交成直角，則對(duì)測(cè)量精度的影響很小，且定位坐標(biāo)精度較好。在基站BS1，BS2和BS3的結(jié)構(gòu)的中心，定位坐標(biāo)精度最好。在穿過(guò)所有基站BS1，BS2和BS3的圓上，精度也很好。靠近基站BS1，BS2和BS3的地方，精度相對(duì)較差。除了由ERA-TA方法中的測(cè)量距離引起的不精確性之外，與ERA-TA方法相關(guān)的切換也會(huì)干擾語(yǔ)音傳輸。切換使連接斷開(kāi)大約0.5-1.0秒。從而具有時(shí)間消耗。因此，按本專(zhuān)利技術(shù)，需要一個(gè)智能化細(xì)分和一個(gè)切換候選站的智能優(yōu)先級(jí)順序。現(xiàn)參照?qǐng)D2，描述了一個(gè)到達(dá)時(shí)間差(TDOA)測(cè)量技術(shù)的例子。圖中描述了網(wǎng)絡(luò)成員或基站BS4，BS5和BS6。對(duì)兩個(gè)基站BS4，BS5的TDOA測(cè)量值給出了移動(dòng)站間的范圍差值，該移動(dòng)站可位于兩個(gè)基站間的雙曲線H1上的任意位置。通常，必須有來(lái)自基站BS6的第三個(gè)測(cè)量值以確定移動(dòng)站的位置。不過(guò)，根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)，只有兩個(gè)TDOA測(cè)量值可被使用。在TDOA測(cè)量技術(shù)中，測(cè)量不精確性將影響定位坐標(biāo)的精度。影響程度是由測(cè)量幾何確定的。通過(guò)交叉雙曲線H1，H2的交叉，可以看出這一點(diǎn)。如果雙曲線以小角度相交，則將會(huì)對(duì)測(cè)量精度有顯著影響，且定位坐標(biāo)精度很差。如果雙曲線以直角相交，則對(duì)測(cè)量精度的影響明顯減小，且定位坐標(biāo)精度較好。現(xiàn)參照?qǐng)D3，其中示出了一個(gè)到達(dá)角度(AOA)測(cè)量的例子。描述了兩個(gè)基站BS7和BS8。對(duì)每個(gè)基站BS7，BS8的AOA測(cè)量都提供了從每個(gè)指定的基站到移動(dòng)站的方位角。如果只測(cè)量了一個(gè)方位角，則移動(dòng)站可能位于沿該方位角的任意位置。要確定移動(dòng)站的位置，只需來(lái)自兩個(gè)不同基站的兩個(gè)測(cè)量值。在圖3中，兩個(gè)方位角的交叉點(diǎn)表明了移動(dòng)站的位置。在AOA方法中，測(cè)量的不精確性將影響定位坐標(biāo)的精度。影響程度是由測(cè)量幾何決定的。從來(lái)自基站BS7、BS8的交叉射線或方位角的交叉，可以看出這一點(diǎn)。如果射線以小角度交叉，則對(duì)測(cè)量精度將有顯著影響，且定位坐標(biāo)精度較差。如果方位角以直角相交，則對(duì)測(cè)量精度的影響明顯較小，且定位坐標(biāo)精度較好。如果要利用TOA，TDOA或AOA方法，以要求的精度并在一個(gè)要求的時(shí)間區(qū)間內(nèi)確定一個(gè)移動(dòng)站的位置，則這種確定所要求是精度和時(shí)間。可以定義一個(gè)成本函數(shù)，該函數(shù)決定以某種方式執(zhí)行測(cè)量的“花費(fèi)”。該函數(shù)可以包括由用于測(cè)量的基站數(shù)量所確定的花費(fèi)，使用高質(zhì)量信道的花費(fèi)。網(wǎng)絡(luò)中某一負(fù)載分配所引起的花費(fèi)等。該函數(shù)的輸入可以是網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃，網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載分配，所用本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于在蜂窩電話系統(tǒng)中確定移動(dòng)站位置的方法，包括： 定義一個(gè)函數(shù)，它描述在挑選某一基站子集和用于測(cè)量的某一信道時(shí)所涉及的費(fèi)用； 根據(jù)該函數(shù)挑選基站子集和信道，以使費(fèi)用最小； 將該移動(dòng)站分配給所述信道； 在所述信道上，從所選基站集進(jìn)行有關(guān)移動(dòng)站位置的測(cè)量；和 根據(jù)所述測(cè)量，獲得一個(gè)定位估計(jì)值。

【技術(shù)特征摘要】
...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：B伯格奎斯特，HG格魯貝克，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：艾利森電話股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：SE[瑞典]