終端定位方法及蜂窩無線系統技術方案

本發明專利技術涉及一種蜂窩無線系統和蜂窩無線系統中的一種終端定位方法，前述系統的每個小區都有至少一個基站（１０４），該基站與位于小區區域中的終端（１００）通信。該基站根據終端所發送的信號測量信道參數。每個基站的覆蓋區域由數字地圖來建模。為了能夠精確定位終端，在數字地圖的每個點上增加從該點發送的信號的信道參數模型。比較根據終端信號估計的信道參數與地圖上的不同點的參數，根據這種比較定位該終端。（*該技術在2018年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及蜂窩無線系統中的終端定位方法，前述系統的每個小區都有至少一個基站，該基站與位于小區區域中的終端通信，并根據終端所發送的信號測量信道參數，該系統中每個基站的覆蓋區域由數字地圖來建模。典型的移動電話系統覆蓋廣闊的地理區域，包括多個覆蓋區或小區，每個覆蓋區或小區通常由一個基站提供服務。小區的大小一般根據該區域中的業務流量而定，其變化幅度很大。不管小區的大小如何，都經常會出現這樣的情況，即知道移動電話的地理位置或移動方向較為有利的情況。已有多種不同的方法可以確定終端的地理位置。終端與它所通信的基站之間的距離可以容易地根據信號的傳輸時延確定。最常用的方法之一是所謂的三角測量，其中三個或多個基站測量終端的信號，根據信號的傳播時延計算終端的位置。但是，現有技術方法，例如三角測量的問題在于，它們非常精確地無法檢測出終端的位置，因此，得到的位置信息無法用于需要精確地理位置參數的應用。本專利技術的目的是提供一種解決方案，利用該解決方案可以精確地地定位終端，解決現有技術問題。這通過引言中描述的方法實現，其特征在于，在數字地圖的每個點上增加從該點發送的信號的信道參數模型，比較根據終端信號估計的信道參數與地圖上的不同點的參數，根據這種比較定位該終端。本專利技術還涉及一種蜂窩無線系統，前述系統的每個小區都有至少一個基站，該基站與位于小區區域中的終端通信，并根據終端所發送的信號測量信道參數，該系統中每個基站的覆蓋區域由數字地圖來建模。本專利技術的蜂窩無線系統的特征在于，該系統包括維護數字地圖的裝置，在該裝置中增加從數字地圖的每個點上發送的信號的信道參數估計信息，該系統包括比較裝置，用以比較根據終端信號估計的信道參數與地圖上不同點的估計參數，以及根據這種比較定位該終端的裝置。本專利技術的基本思想在于，當終端位于覆蓋區域的不同位置時，終端信號的信道參數，例如脈沖響應，隨位置而變化。現代的計算機能夠根據數字地圖來描繪地理位置，它能夠在數字地圖上增加區域中的例如建筑物、路徑和地理信息。這些地圖可以以所需精度繪制。地圖越精確，該地圖的處理過程所需的計算機容量的數量自然越大。在本專利技術方案中，在地圖上的每個點上增加信道參數的類型信息，前述信道參數一般包含在位于該點的終端所發送的信號。在本專利技術的優選實施例中，維護地圖和進行計算的裝置位于數據庫中，盡管它們還可以位于系統的其它部件中。本專利技術的方法和系統具有許多優點。可以精確地確定終端的位置。如果將較不精確的現有技術定位方法用作初始值，則利用本專利技術的方法可以快速定位終端的精確位置。如此得到的終端的精確位置信息可以用于需要精確地理位置參數的應用。下面結合附圖，通過優選實施例來詳細描述本專利技術，在附圖中附圖說明圖1說明了可以應用本專利技術方法的蜂窩無線系統；圖2示出了數字地圖的一個例子；圖3的流程圖說明了本專利技術的方法；圖4是說明了本專利技術的方法的地圖；以及圖5的框圖說明了按照本專利技術的系統的基站的接收部分的結構。本專利技術的方法適用于基站測量終端信號的信道參數，例如脈沖響應的任何蜂窩無線系統。每個基站測得的脈沖響應也可以是兩維的，在這種情況下，估計信號的時間擴展和到達方向。此外，信道參數包括脈沖響應動態，它可以由例如多普勒擴展建模。我們先來考察圖1，該圖示出了可以應用本專利技術方法的蜂窩無線系統的一個例子。該圖給出了用戶終端100，它與基站104有雙向連接102，基站104通過基站控制器106將終端業務量轉發給網絡108的其它部分。該圖的例子還給出了其它兩個基站110和112。這些基站與終端100沒有實際的業務信道連接，但是它們可以接收終端所發送的信號114、116，利用該信號測量終端到基站的距離。終端可以相應地從基站接收信號118、120，例如導頻信號，確定到這些基站的距離。利用這三個基站104、110和112，可以通過現有方法大致定位該終端，該信息可以用作本專利技術方法的初始值。在本專利技術的方案中，每個基站的覆蓋區可以通過數字地圖建模。以前在蜂窩無線網絡系統的安裝和改進操作中，利用數字地圖指定基站的覆蓋區域，并因此指定小區大小。這些地圖包括從無線電波角度來看的區域內的建筑物、路徑和地表障礙物的信息。圖2示出了一個簡化的數字地圖一部分的例子，該圖示出了一個城鎮、建筑物及街道一部分的布局。實際的數字地圖自然經常包括寬得多的區域，還可以包括除了布局之外的其它信息。在本專利技術的方法中，該地圖可以包含例如所有街道，或者主要街道200到208的信息。在本專利技術的方案中，在數字地圖的每個點上增加信道參數類型信息，前述信道參數一般包含在位于所述點的終端所發送的信號中。在本專利技術的一種優選實施例中，使用一種稱為射線跟蹤的方法來估計從數字地圖上每個點發送的信號的信道參數，即一般是脈沖響應。射線跟蹤方法是本領域中技術人員所熟知的模擬計算方法，該方法尤其適用于電信應用中的蜂窩網絡規劃。數字地圖上每個點的信道參數可以預定，并存儲在存儲器中。在終端定位過程中，比較根據終端信號估計的參數和存儲器中的值。在本專利技術的一種可選實施例中，通過以下方式來實驗確定數字地圖上每個點的信道參數將測試發射機依次安置在地圖上的每個點，由基站測量信號參數。測量結果存儲在存儲器中。這種情況下該方法當然難以實現，但是在發現射線跟蹤結果不可靠時，該方法可能有用。接著，我們通過圖3給出的流程圖，并結合圖1來考察本專利技術的方法。首先，基站104在階段300從終端100接收信號。在階段302中，基站104測量信道參數，即一般是信號的脈沖響應。此外，基站可以估計信號的到達方向。接著，基站110和112利用現有技術方法估計終端100的大致位置。然后在階段306，基于大致的位置估計，在地圖上劃分出一個或多個更小的區域，對這些劃分出的區域進行進一步搜索。接著，在階段308，比較根據接收信號測得的值和利用適當的距離條件在地圖上發現的值。因為所有參數都約束在位置(x，y)，所以可以如下給出可行的條件(x*，y*)＝argmin(x，y)∈(x，Y)D(y(t；x，y)，ymeas(t))，其中D是適當的距離，例如歐幾里德距離，y(t；x，y)包括信號到達方向和需要搜索的位置(x，y)的脈沖響應模型，ymeas包括測得的信道參數。在階段310，根據比較確定終端的可能定位。該地圖當然可以包括相等參數的多個位置。這在階段312中檢查。只有在檢測到具有相應參數的一個位置時，才可以進行搜索。如果檢測到多于一個位置，則利用以前的終端位置信息定位終端。此外，只要數字地圖包括基站的典型尋路速度信息，并且基站根據終端的信號估計終端速度，那么在定位過程中可以使用終端的速度。在階段314中，根據該信息在檢測到的位置之間作出判斷。現在我們來考察圖4，該圖說明了一部分簡化數字地圖的一個例子。我們假定基站位于點400，與基站通信的終端位于點402。換句話說，基站從終端接收信號，以上述方式測量信號的信道參數。此外，基站利用其它基站(該圖中未示出)大致定位終端，在該圖中以劃出的區域404標識該定位區域。基站在數字地圖的區域404中進行進一步搜索。如果針對該終端檢測出多于一個可能的定位區域，則基站可以利用例如前一測量中給出的街道206的最大速度的信息，以及表示終端位于特定已知點的信息。利用該信息，基站能夠更精確地定位該終端本文檔來自技高網...

【技術保護點】
蜂窩無線系統中的一種終端定位方法，前述系統的每個小區都有至少一個基站（１０４），該基站與位于小區區域中的終端（１００）通信，并根據終端所發送的信號測量信道參數，該系統中每個基站的覆蓋區域由數字地圖來建模，其特征在于，在數字地圖的每個點上增加從該點發送的信號的信道參數模型，比較根據終端信號估計的信道參數與地圖上的不同點的參數，根據這種比較定位該終端。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：阿瑞霍特南，
申請(專利權)人：諾基亞網絡有限公司，
類型：發明
國別省市：FI[芬蘭]