CN1985538B - 定位移动终端 - Google Patents

Abstract

一种为无线通信网络中的移动台提供位置估计的方法。提供所述位置估计的所述方法包括并行地实现多种不同的位置估计生成方法，每种位置生成方法生成位置估计。提供所述位置估计的所述方法还包括基于预定的准则选择所述位置估计之一。

Description

定位移动终端

技术领域

本发明涉及一种用于定位通信网络中的移动终端的方法和装置，特别是但不限于使用多个信息源。 

背景技术

精确定位移动终端的位置的能力是移动电话网络中值得期望的特征。这是因为需要提供这样的客户服务，即该服务依赖于获知这些服务的用户的所在之处。例如，可以提供最新的本地交通信息从而使得用户避免附近的交通堵塞。用户还可能希望知道，例如，如何从他们当前的位置到达最近的酒馆或者餐馆。显然，为了使这种类型的服务有效，必须将用户的位置确定在甚至几米之内。 

希望知道移动终端的位置的另一原因是以便应急服务可以定位本身不能提供精确的个人位置的呼叫者。 

已知在GSM移动网络中根据电话所位于的网络的小区来提供移动电话的位置。每个小区含有一个基站，并且电话在特定的时间仅仅始终与一个基站进行业务通信。因此，可以简单地通过确定电话正在与哪个基站通信来将电话的位置确定到小区区域的精确度。这样的方法被称为基于小区的定位方法。可以将其它的方法与小区标识(CI)组合，例如三角测量系统，其中使用来自最接近特定移动电话的至少三个基站(其中两个基站位于移动电话所在小区的相邻小区中)的控制信号来计算特定的移动电话的位置。该系统使用这样的假定，即电话到基站的距离与该基站从电话接收到的信号的强度，或者与信号在电话和相应的基站之间传播所需要的时间成比例。因而可以通过比较三个基站之间接收到的信号的相对强度或传播 时间，并且因此估计用户到每个基站的距离来确定电话的位置。由于基站的位置是已知的并且是固定的，然后用几何学可获得用户的实际位置。 

在使用宽带码分多址(W-CDMA)信令系统的3GPP(第三代合作伙伴项目)网络中，移动终端有可能在任一时间与一个以上的基站处于有效通信。这种情形被称为“软切换”并且区别于GSM系统中的(硬)切换，在GSM系统中当移动终端在网络的小区之间移动时，其从一个基站被“移交”到另一个基站。由于软切换的特性，适合于GSM的上述基于小区的移动定位过程未必总是能在W-CDMA类型的信令系统中使用。因此有必要开发在这种类型的信令系统中定位移动终端的更可靠的方法。 

在W-CDMA中还定义了“更软切换”。在“更软切换”的情况下，与移动台正在通信的基站的天线是共置的(co-located)(例如，它们被安置于相同的物理位置或地点)。在本文的剩余部分中，术语“软切换”还将用于包括“更软切换”的情况，并且本领域的技术人员会理解，本发明及其所描述的实施例适用于更软切换的情形以及软切换的情形。 

已知定位技术针对的是位置估计和与用户设备(UE)的位置估计相关联的“置信区域”的计算。 

一种这样的技术是小区标识和往返时间(CI+RTT)定位方法。 

UMTS中的CI+RTT定位方法依赖于往返时间(RTT)和Rx-Tx时间差(RxTxTD)测量的可用性。在UMTS FDD(频分双工)中引入了RTT和RxTxTD测量以允许CI+RTT定位方法的实现。 

RTT被定义为RTT＝T_RX ^UL-T_TX ^DL，其中TD_TX ^DL是向用户设备(UE)发送下行链路专用物理信道(DPCH)帧的起始的时间，并且T_RX ^UL是接收到来自UE的相应的上行链路DPCCH(专用物理控制信道)/DPDCH(专用物理数据信道)帧的起始(在时间上第一检测到的路径)的时间。 

RTxTxTD＝T_Tx ^UL-T_Rx ^DL是UE上行链路DPCCH/DPDCH帧发送(T_Tx ^UL)与来自测量到的无线链路的下行链路DPCH帧的第一检测到的路径(在时间上)(T_Rx ^DL)之间在时间上的差。 

通过基站测量RTT，通过UE测量RxTxTD。 

通过结合涉及相同基站的一对RTT和RxTxTD测量，可以估计UE与该基站之间的距离。这样的距离估计类似于在GSM中可以从一个定时提前(Timing Advance，TA)而获得的距离估计。就此意义来说，CI+RTT定位方法对应于GSM中的小区标识+定时提前(CI+TA)定位方法。然而，UMTS FDD的两个特定的特征使得CI+RTT方法可能比GSM中的CI+TA方法更精确： 

1.比GSM比特周期短得多的UMTS码片周期(chip period)影响了分辨率(resolution)，利用该分辨率可以根据GSM中的TA或者根据UMTS中的(RTT，RxTxTD)对来确定距离估计。一个GSM比特周期相当于大约1100米，而一个UMTS码片周期相当于大约80米，因而UMTS中的距离测量分辨率比GSM中的好。 

2.在UMTS中UE可以处于软切换。UMTS标准要求为每个有效无线链路测量RTT和RxTxTD，因而在UMTS中多个距离估计可以潜在地供定位一个UE使用。在GSM中这是不可能的，因为TA仅仅对于唯一的服务小区可用。 

在CI+RTT定位方法中，通过结合UE与有效集(active set)中的基站之间的绝对距离测量来估计期望确定其位置的UE的未知的地理坐标。根据每个(RTT，RxTxTD)对来计算每个绝对距离测量。 

现有的CI+RTT定位方法可以被认为广泛地分为两个大致的类别，单站点定位方法和多站点定位方法。存在许多好的、相当精确的算法，用于在UE与位于三个或者更多站点的小区具有有效无线链路时实现多站点定位方法。然而，当两个或者更少的站点对于位置计算的目的可用时，这样的方法往往失败。 

现有定位系统的困难之一在于选择定位系统方法生成了然后可能由于一个或多个原因而失败的位置估计。因而有必要尝试不同的方法，该方法在实现第一定位方法的站点处可以是可实现的或者不可以是可实现的。 

本发明的目的是消除或者至少减轻这一困难。 

发明内容

本发明的一个方面提供了一种为无线通信网络中的移动台提供位置估计的方法，该方法包括：并行地实现多种不同的位置估计生成方法，每种方法生成位置估计；以及基于预定的准则选择所述位置估计之一。 

本发明的另一方面在蜂窝通信网络中提供了适于为所述网络中的移动台提供位置估计的网络实体，所述网络实体包括：用于并行地实现多种不同的位置估计生成方法的装置，每种方法生成位置估计；以及用于基于预定的准则选择所述位置估计之一的装置。 

第一位置估计生成方法是加权重心(WMC)方法，其使用用于与所述移动台处于无线通信中的相应站点的位置数据。 

第二和第三种方法是WSC和WSS方法，其包括：在位置计算方法中，随第一站点的无线网络数据使用与所述移动台和所述第一站点之间的至少一个无线链路有关的第一测量数据以提供第一初步位置估计；在所述位置计算方法中，随第二站点的无线网络数据使用与所述移动台和所述第二站点之间的至少一个无线链路有关的第二测量数据以提供第二初步位置估计；以及生成作为所述第一和第二初步位置估计的加权重心的位置估计。 

在优选的实施例中，所述提供所述第一和第二初步位置估计的步骤包括生成所述移动台分别到所述第一和第二站点之间的距离的第一和第二相应的距离估计。 

根据所述第二种方法，其中所述第一站点支持多个小区，所述第一测量数据与所述小区中至少两个小区的无线链路有关，并且使用所述两个无线链路的所述第一测量数据生成单个的第一距离估计。 

在所述第三种方法中，其中所述第一站点支持至少第一和第二定位的(located)小区，所述第一测量数据与来自所述第一小区的第一无线链路有关，并且提供了与来自所述第二小区的第二链路有关的另外的测量数据。在那种情况下，生成另外的初步位置估计，其随所述第一和第二初步位置估计用于生成所述移动台的所述位置估计的加权重心。在这种情况下，在分别提供所述第一、第二和另外的初步位置估计的步骤中优选地生成相 应的第一、第二和另外的距离估计。 

所述预定的准则可以基于每个站点和所述位置估计之间所确定的距离。其中，距离估计作为所述估计生成位置方法的一部分而获得。所述距离估计可以与这些距离结合使用以最小化误差函数，基于该误差函数可以选择将要使用的位置估计。 

为了更好地理解本发明，并且为了示出可如何实现相同的情况，现在将参考附图。 

附图说明

图1是距离估计设备的示意性框图； 

图2是描述了RTT和TD的示图； 

图3是蜂窝通信网络的一部分的概略图； 

图3A是描述了SELM方法的原理的示意图； 

图3B是实现SELM方法的电路的功能框图； 

图4是WSS定位方法的示意图； 

图5是WSC定位方法的示意图； 

图6是用于实现CI+RTT定位方法的设备的示意性框图； 

图7示出了弧形置信区域；以及 

图8是网络的体系结构的示意图。 

具体实施方式

在描述依照本发明的实施例的方法之前，将参照图1首先描述用于计算距离估计的一种可能性的详细说明，因为这是下面所讨论的定位方法的重要组成部分。然而应当理解，可以使用其它的距离估计技术。 

图1是描述了与从往返时间(RTT)和Rx-Tx时间差(TD)的一组测量对获得的距离估计计算有关的块的示意性框图。图2描述了这些距离在移动通信网络中代表什么。图2描述了可以是移动电话或者其它移动终端的形式的用户设备UE，以及在通用电信无线接入网络(UTRAN)系统 中代表基站的Node B。图2中标记为DL DPCH的、从node B发出的下行链路专用物理信道信号需要一定量的时间到达用户设备UE。在对下行链路信号的上行链路响应从用户设备返回到Node B之前，在用户设备存在时延TD。该响应在图2中标记为ULDP(C/D)CH。从发出下行链路信号到接收到相应的上行链路信号所测量到的总的巡回时间(circuit time)是往返时间RTT。即它代表向用户设备UE发送下行链路专用物理信道(DPCH)帧的起始的时间与从该用户设备接收到相应的上行链路UL专用物理控制信道(DPCCH)/专用物理数据信道(DPDCH)帧的起始的时间之间的差。 

如所解释的，时间差TD是上行链路ULDPCCH/DPDCH帧发送与下行链路DPCH帧的首次检测到的部分之间在时间上的差。该延迟在典型情况下标称地(nominally)等于1024个码片周期。将RTT_i、TD_i值的测量对提供给来自移动通信网络中每个第i个有效无线链路的距离估计设备。对共置的小区(即由相同站点所服务的小区)的测量的处理方式取决于将要实现的定位方法而不同，这在下面将变得清晰。为了描述图1，假定根据从共置的小区所提供的有效无线链路测量到的一组RTT、TD测量对获得一个距离估计。 

图1中由箭头2表示测量对，将每一对提供给相应的概率函数确定块4。每个概率确定块4包括双量程(double range)距离估计计算器6，其从每个RTT和TD测量对计算双量程距离估计d_DR。d_DR是用户设备与处于服务小区的站点的node B的位置之间的距离的、以米表示的估计。其通过将称作双量程(DR)的整数转换为米来计算，其中通过从RTT值中去除TD值的份额(contribution)而获得该双量程。统计数据块8保存已搜集的先验(a priori)统计数据，其给出了双量程距离估计中可能的测量误差的估计。即已知用户设备UE与服务小区之间的准确距离d，有可能计算出双量程测量误差，x＝d-d_DR。这样的误差会因为若干因素而出现：多径和非视线传播、测量算法不精确性、由测量的有限分辨率所引入的粒度，等等。通过预先测量这类数据，可以确定双量程测量区域的概率密度函数， 并且这被提供给PDF确定(概率密度函数确定)块10，其将DR测量误差的PDF f_x|DR(x|DR)与DR距离估计d_DR结合，以获得到每个共置的服务小区的UE距离的PDF f_d|DR(d|DR)＝f_x|DR(x＝d-d_DR|DR)。 

然后将到所有共置的服务小区的距离的概率密度函数组成一个概率密度函数，f_d(d)，其表示用户设备UE到安置了所有服务小区的天线的站点的距离的概率密度函数。这在组合PDF块12中实现。一旦组合的PDF可用，就在距离估计块14中进行距离估计。距离估计的结果通过三个值来表示： 

●距离估计，d_EST

●内部半径，R₁

●不确定半径，R₂

将距离估计d_EST计算为从PDF组合的距离分布的中值。内部半径和不确定半径定义了置信区间[R₁，R₁+R₂]，用户设备UE的准确距离d被估计以预先定义的置信系数ξ落入该区间内。置信系数的值取决于定位算法的用户所要求的目标置信水平，并且如图1所示其被输入到距离估计块14。 

现在将描述依照本发明的实施例用于估计用户设备UE的位置的技术的说明。图3描述了可以在其中使用该方法的物理情形。 

图3表示蜂窝通信网络的一部分，其描述了处于站点A的第一基站和处于站点B的第二基站。每个基站利用相应的定向天线来服务三个小区。小区被标记为C₁、C₂等，并且天线被标记为a₁、a₂等。已知在每个站点的天线的方向，并且进行这样的假定，即小区标识CI提供了包括例如天线方向数据的网络数据。示出用户设备UE处于站点A的更软切换中，即具有与天线a₁建立的第一无线链路RL₁，以及与天线a₃建立的第二无线链路RL₃。用户设备UE还具有与在站点B的基站的天线a₅建立的无线链路RL₅。 

图3A是示出了如何在如图3所描述的网络中实现用于定位方法的选择方法(SELM)的示意图。图3A示出了两个基站，标记为具有其各自的 天线的站点A和站点B，天线由在近似天线方向上的箭头用图解法指示。根据SELM方法，通过并行地实现许多不同的位置估计生成方法来生成多个不同的位置估计。作为三种这样的方法的结果而生成的估计在图3A中标记为Est WMC、Est WSS和Est WCS。Est WSS是由加权单站点(WSS)方法生成的位置估计。Est WCS是由加权单小区(WSC)方法生成的位置估计。Est WMC是由加权重心(WMC)方法生成的估计。下面将更为详细地描述WSS和WCS方法。在我们的专利申请公布(Nokia Ref.NC19511)中描述了WMC方法。加权重心方法使用站点坐标的加权平均。应用于各个站点位置的权重与移动台和站点之间估计的距离的倒数成比例。可以使用以上参照图1所描述的技术或任何其它的方法来估计距离。 

然后计算从站点到所生成的位置估计的距离。这些在文中指的是r_mn，其中m表示已使用的方法(用整数1、2、...m...M表示)，并且n表示站点。例如，在图3A中r1A和r1B指的是从WSC估计分别到站点A和B的距离。 

可以将估计的“优良性”的测量考虑为e_mn＝d_EST，n-r_mn，其中d_EST，n是从定位方法本身(例如由以上参照图1所描述的技术)所获得的距离估计。在图3A的示意图中，站点A具有与之关联的两个距离估计(即以站点A为圆心的圆的内部半径和外部半径)，并且站点B具有与之关联的单个距离估计，即以站点B为圆心的圆的半径。 

最终选择的估计是基于最小化代价函数f_m＝sum_n{e_mn ²}或f_m＝sum_n{|e_mn|}的估计。 

图3B是按照用于实现上述SELM方法的功能块的电路的示意性框图。 

现在将参照图4和图5详细描述WSS和WSC方法。 

图4是描述了在这种情形下可如何使用WSS方法获得位置估计的示意图。通过以下方法获得图4中标记为Est4的第一估计到的位置。在图1所描述的距离估计设备中组合来自于无线链路RL₁和RL₃中的每一个的RTT、TD对，并且产生所估计的距离d_EST，其表示在图4中被完整示出并且被标记为20的圆的半径。要注意的是，正好在圆20的内部和外部的 虚线圆表示对所估计的距离的不同的测量，将针对下面所讨论的WSS方法对其进行更为全面地讨论。 

使用距离估计和角度估计来获得初步的单站点CI+RTT位置估计，其中，使用以上参照图1所描述的技术来获得距离估计，以及使用基于来自CI的网络数据的单站点CI+RTT位置来得出角度估计。产生了生成无线链路的两个天线的“平均”方向，在这种情况下即a₁和a₃。使用稍后所讨论的单站点CI+RTT方法，在以每个小区的站点为中心的极参考系中计算每个初步位置估计。因而可以看到第一位置估计Est 4位于沿天线a₁、a₃的平均方向的距离d_EST4。应当容易理解，所使用的基于两个天线的方向的平均的方向值是简单的但却粗糙的测量。如果与用户设备UE有关的更为精确的方向信息可用，则其也可以用于确定第一位置估计Est 4。 

为站点B获得第二位置估计，在这种情况下，将单个的RTT、TD测量对应用于图1的距离估计设备并且生成所估计的距离d_EST1，其在这种情况下表示图4中标记为24的圆的半径。要注意的是，当单个的RTT、TD对被输入到图1的距离估计设备中时，不需要执行块12的组合PDF步骤，这是因为仅确定了单个PDF，其被直接提供给距离估计块14。在这种情况下，这是最简单的情况，即存在单个无线链路RL5并且因此通过利用该天线a₅的方向取得估计的距离d_EST1来生成图4中标记为Est 1的位置估计。再者，可以使用单站点CI+RTT定位方法生成对天线方向的角度估计。 

标记为Est WSS的最终的位置估计是作为初步位置估计Est 1、Est 4的加权重心而获得的。即获取(在极参考系或笛卡尔参考系上)、加权，并且然后平均初步位置估计的坐标。 

下面给出了在笛卡尔参考系中，可以在本发明的实施例中使用以获得作为x(以及相应地y)站点坐标的加权平均的估计的x(以及相应地y)UE坐标的算法，其中由MS接收该站点的信号： 

其中w¹，...，w^N是分派给相关的N个估计中的每一个的合适的权重， 是最终的估计的坐标，以及xiⁱ，yⁱ是每个初步位置估计的坐标。 

对本发明的实施例中所使用的第i个权重的一种合适的定义是使用与每个初步位置估计相关联的估计的距离d_ESTi的倒数。 

$w^i=\frac{1}{d_{\mathrm{ESTi}}}$

可选的方法是对所有的小区应用固定的权重。另一种可选的方法是使用等于这样的弧形置信区域的面积的倒数的权重，即该弧形置信区域是作为初步的单站点CI+RTT位置计算(稍后所讨论的)的副产品而被确定的。用于确定权重的另一可能的准则是将更高的权重分派给被认为源自于更为精确的距离测量的初步位置估计。 

现在将参照图5描述加权单小区(WSC)方法。该方法类似于方法WSS，二者之间的主要区别在于处理来自共置的小区的测量的方式。要注意的是，可以在其中使用该实施例的物理情形与针对WSS方法的相同，即图3的情形。在WSC方法中，考虑每个小区分离于其它的小区。因而，初步位置估计的数目等于RTT、TD测量对的数目。如下实现该方法。 

首先，使用图1的距离估计设备来获得对每个服务小区的距离估计，其中，该距离估计设备使用形成于三个有效无线链路RL1、RL2、RL3中的每一个的RTT、TD测量对。这些距离估计是被标记为21、23和24的圆的相应的半径(如前所述)。要注意的是，圆21和23是图4的实施例中虚线描述的那些圆。 

然后针对每个距离估计，在以每个小区站点为中心的极参考系中计算、获得分别的初步的单站点CI+RTT位置估计。每个初步位置估计具有等于该距离估计的到小区站点的距离，以及基于针对那个无线链路的特定天线的方向的方向(除非更精确的方向信息可用)。初步位置估计在图5中被 标记为Est 1、Est 2和Est 3。可以使用单站点CI+RTT定位方法建立天线方向。 

标记为EST WSC的最终的位置估计是初步位置估计Est 1、Est 2和Est 3的加权重心。获得加权重心以及加权值与针对上述WSS方法的相同。 

在以上方法中，涉及了CI+RTT定位方法。现在将参照图6描述这样的定位方法的一个例子。该方法的目的是估计UE地理坐标和置信区域，其中，真正的UE位置按照推测以特定的置信度ξ位于该置信区域。所估计的UE坐标是在极参考系中所表示的UE到服务站点的距离ρ和方向θ。要注意的是，图6中的ρ对应于图1中的d_EST。在下文中，存在与以上已讨论过的距离估计有关的一些重复描述，但是在这种情况下并没有讨论如何处理多个站点。还要注意的是，图6中相同的数字表示图1中相同的部件。 

从UE地理位置的概率分布获得估计，其通过结合观察和先验统计信息而被确定。先验信息包括关于作为距离测量的DR的准确性的统计信息以及在小区边界内的UE方向的分布。 

参照图6，可以将定位过程看作不同的处理步骤的组合，下面进行了简要地描述。在块6中，使用基于UMTS技术规范中RTT和Rx-Tx时间差定义的量化规则从每个{RTT，TD}对计算出双量程值DR和双量程距离估计d_DR。双量程是表示为等于差RTT-TD的整数；因而其表示目标UE与提供有效无线链路的(共置的)小区之间的绝对距离的两倍的估计。 

作为标称距离(nominal distance)估计的结果，观察a＝[RI，DR](块7)变为可用。RI是提供网络数据的无线链路标识符，例如小区标识符CI。 

举例来说，对于与所关心的用户设备具有有效无线链路的所有小区的无线网络数据可以包括以下： 

●天线坐标 

●从x轴以弧度 

顺时针方向所测量的node B的天线的方向(bearing) 

● node B的天线的半功率波束宽度(HPBW)， 

●R_F，服务小区的最大前半径(front radius) 

●R_B，服务小区的最大后半径(back radius) 

双量程距离估计是在距离估计中对从UMTS网络元素报告的RTT和TD的原始转换。该转换并未考虑测量过程损伤(通过移动无线信道的多径和非视线传播、测量误差、量化误差等)的影响，该损伤的影响有助于确定被称为双量程测量误差的χ＝ρ-d_DR，其被定义为UE和node B之间的准确距离ρ与双量程距离估计d_DR之间的差。已在GSM应用中被证明非常成功的一种考虑DR测量误差的方法，是如块8中利用描述了双量程测量误差χ的统计特性的先验信息来提供定位算法。 

χ的特性取决于许多因素，其中包括UE和node B之间的环境和距离。出于这个原因，以观察为条件的χ的PDFf(χ|a)被用作先验PDF，从其得出到服务站点的UE距离的统计特性。一旦PDF f(χ|a)可用，DR距离估计d_DR就用于获得在提供有效无线链路的小区中UE距离的概率密度函数(PDF)f(ρ|a)(块10)。 

类似的但却更简单的过程用于确定提供有效无线链路的小区中UE方向的PDF f(θ|a)。额外的简化是由于这样的事实，即方向测量并不可用，因而仅通过使用诸如小区方向、宽度等先验的基于小区的方向信息便可以定义UE角度分布的统计分布(块9)。 

然后，以观察为条件的距离的PDF和以观察为条件的方向的PDF相互组合(块11)，以确定在提供每个有效无线链路的小区内UE距离和方向的联合PDF f(ρ，θa)。在此阶段可用的PDF描述了在提供每个有效无线链路的node B所服务的每个单独的小区的边界内用户的地理分布。 

一旦在提供有效无线链路的所有小区内的距离和方向的联合PDF可用(块4’)，便将其组合(块12’)以确定距离和方向的最终的联合PDF f(ρ，θ)。这样的分布包括从观察(无线链路标识符和测量)所搜集到的所有信息以及先验统计；因而其可以最终用于估计UE坐标 和置信区域R(块14’)。块4’、12’、14’的加注表示它们等效于图1的块4、12和14，但却提供了更复杂的功能。 

因而，CI+RTT定位算法提供了作为输出的： 

●位置计算结果，其是标识了位置估计的坐标的一组参数以及某一置信区域(准确的UE位置被估计以某一概率所处的地理区域)的参数 

●QoS数据，其是对位置计算结果是否满足在输入的服务质量参数中所设置的精确度要求的指示。 

CI+RTT定位方法包括两个主要的步骤： 

1.根据x-y坐标估计UE的位置，以及 

2.为该位置估计计算置信区域。 

置信区域是准确的UE位置被估计以特定的概率(被称作置信系数0＜ξ≤1)所处的地理区域。 

通过位置计算算法来实现位置计算方法。使用两类位置计算算法： 

●实现步骤1的位置估计计算算法 

●实现步骤2的置信区域计算算法 

位置估计和置信区域参数的组合被称作“形状(shape)”。由以上所描述的位置计算算法所支持的形状定义是： 

(i)点形状(point shape)(即仅包括位置估计) 

(ii)具有不确定椭圆形形状的点(point)(其中置信区域是椭圆形) 

(iii)具有不确定多边形形状的点(其中置信区域是多边形) 

(iv)具有不确定弧形的点(其中置信区域是圆弧) 

在此将要描述的唯一的置信区域是图7中所示的弧形。 

其具有以下特征： 

●位置估计的坐标 

●原点的坐标x_o和y_o

●内部半径R1和不确定半径R2 

●偏斜(方向)角α和夹角β 

●置信系数值ξ 

在单站点CI+RTT方法的上下文中，极坐标可以用于引入下面对R的形式定义： 

Pr((ρ，θ)εR|a₁，...，a_L)＝ξ 

对于单站点CI+RTT置信区域，弧是“自然的”形状。弧的原点在天线坐标处，这对于向定位的UE提供有效无线链路的所有小区是相同的。 

$\left\{\begin{array}{c}\frac{x_0=x_S}{y_0=y_S}\end{array}\right.$

借助于以上方法计算内半径R₁、不确定半径R₂、偏斜角α和夹角β(见图7)，当置信区域是弧形的并且所关心的PDF不以观察为条件时，其可以被重写为： 

$\mathrm{Pr}\left((\mathrm{\ρ},\mathrm{\θ})\mathrm{\ϵR}\right)=\∫{\∫}_{R}f(\mathrm{\ρ},\mathrm{\θ})\mathrm{d\ρd\θ}$

$={\∫}_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{\α}=\mathrm{\β}}\mathrm{d\θ}{\∫}_{R_1}^{R_1+R}f(\mathrm{\ρ},\mathrm{\θ})\mathrm{dp}=\mathrm{\ξ}$

可以调用全概率定理将f(ρ，θ)写为： 

$f(\mathrm{\ρ},\mathrm{\θ})=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{p}_{m}f(\mathrm{\ρ},\mathrm{\θ}|a_m)$

因此 

$\mathrm{Pr}\left((\mathrm{\ρ},\mathrm{\θ})\mathrm{\ϵR}\right)={\∫}_{\mathrm{\α}}^{\mathrm{\α}+\mathrm{\β}}\mathrm{d\θ}{\∫}_{R_1}^{R_1+R_2}\left[\underset{m+1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{p}_{m}f(\mathrm{\ρ},\mathrm{\θ}|a_m)\right]\mathrm{d\ρ}$

根据具体实现的要求，如果引入适当的附加约束，则可以唯一地确定置信区域参数R₁，R₂，α和β。 

图8是网络的体系结构的示意图，以描述在何处实现上述定位方法。示出了单个的基站BTS，举例来说，其可以是位于站点A或站点B的基站。事实上，位于站点A和站点B的基站均会与无线网络控制器RNC进行通信，如图8中针对单个基站所描述的。无线网络控制器与移动交换MCS进行通信，MCS又与网关移动位置中心GMLC进行通信。网关移动位置中心可以从该网络中所实现的商业应用接收LIF请求。网关移动位置中心向移动交换中心发出位置请求，而移动交换中心又联系无线网络控制器以获得必要的网络数据并且将其返回给移动交换中心。因而响应被返回给向服务移动位置中心SMLC提供CI+RTT、TD对的网关移动位置中心。在服务移动位置中心实现上文所描述的定位方法，并且将所选择的估计的x、y数据返回给网关移动位置中心。网关移动位置中心将此x、y数据与置信 区域一起返回给请求位置数据的商业应用。 

可选地，可以在RNC或者在网络中其它地方的独立模块中实现该定位方法。 

Claims (12)

1.一种为无线通信网络中的移动台提供特定的位置估计的方法，所述方法包括：

并行地实现多种不同的位置估计生成方法，每种方法生成对移动台的位置的相应位置估计，其中，每种位置估计生成方法使用对所述移动台与一组站点中的每个站点的距离的至少一个估计来生成所述相应位置估计，所述移动台具有与所述一组站点的无线链路；

确定所述一组站点中的每个站点与相应位置估计之间的相应距离；以及

基于预定的准则选择所述位置估计之一作为所述特定的位置估计，其中，所述预定的准则使用这些相应距离。

2.根据权利要求1的方法，其中：

所述预定的准则结合所述相应距离使用在每种不同的位置估计生成方法中所使用的距离的所述至少一个估计以最小化误差函数。

3.根据权利要求1的方法，其进一步包括：

在所述多种不同的位置估计生成方法中的第一位置估计生成方法中使用所述站点的位置数据。

4.根据权利要求3的方法，其中所述第一位置估计生成方法生成其位置估计为所述站点的加权重心。

5.根据权利要求1的方法，其中所述多种不同的位置估计生成方法中的第二位置估计生成方法包括：

在位置计算方法中，随第一站点的无线网络数据使用与所述移动台和所述第一站点之间的至少一个无线链路有关的第一测量数据，以提供第一初步位置估计；

在所述位置计算方法中，随第二站点的无线网络数据使用与所述移动台和所述第二站点之间的至少一个无线链路有关的第二测量数据，以提供第二初步位置估计；以及

生成作为所述第一和第二初步位置估计的加权重心的所述对所述移动台的位置的相应位置估计。

6.根据权利要求5的方法，其进一步包括：

利用所述第一站点支持多个小区；以及

将所述第一测量数据与所述多个小区中至少两个的无线链路相联系，

其中提供所述第一初步位置估计包括使用所述至少两个无线链路的所述第一测量数据生成单个的第一距离估计，并且其中提供所述第二初步位置估计包括使用所述第二测量数据生成第二距离估计。

7.根据权利要求5的方法，其进一步包括：

利用所述第一站点支持至少第一和第二定位的小区，其中所述第一测量数据与来自所述第一定位的小区的第一无线链路有关；

接收与来自所述第二定位的小区的第二无线链路有关的另外的测量数据；以及

在所述位置计算方法中，随所述无线网络数据使用所述另外的测量数据以提供另外的初步位置估计，随所述第一和第二初步位置估计使用所述另外的初步位置估计以生成所述移动台的对所述移动台的位置的相应位置估计的加权重心。

8.一种在蜂窝通信网络中的网络实体，所述网络实体被配置以为所述网络中的移动台提供特定的位置估计，所述网络实体包括：

第一实现装置，所述第一实现装置用于并行地实现多种不同的位置估计生成方法，每种方法生成对移动台的位置的相应位置估计，其中，每种位置估计生成方法使用对所述移动台与一组站点中的每个站点的距离的至少一个估计来生成所述相应位置估计，所述移动台具有与所述一组站点的无线链路；

第一确定装置，所述第一确定装置用于确定所述一组站点中的每个站点与相应位置估计之间的相应距离；以及

选择装置，所述选择装置用于基于预定的准则选择所述位置估计之一作为所述特定的位置估计，其中，所述预定的准则使用这些相应距离。

9.根据权利要求8的网络实体，其进一步包括：

第二实现装置，所述第二实现装置用于实现位置估计生成方法，其使用与所述移动台和相应的第一和第二站点之间的无线链路有关的测量数据以及无线网络数据，以提供相应的第一和第二初步位置估计；以及

第二确定装置，所述第二确定装置用于确定作为所述第一和第二初步位置估计的加权重心的对所述移动台的位置的相应位置估计。

10.根据权利要求9的网络实体，其进一步包括：

无线网络控制器，所述无线网络控制器可操作地连接至所述第一实现装置、所述选择装置、所述第二实现装置，以及所述第二确定装置中的至少一个。

11.根据权利要求8的网络实体，其中：

所述预定的准则结合所述相应距离使用在每种不同的位置估计生成方法中所使用的距离的所述至少一个估计以最小化误差函数。

12.一种在蜂窝通信网络中的网络实体，所述网络实体被配置以为所述网络中的移动台提供特定的位置估计，所述网络实体包括：

处理器，所述处理器被配置以并行地实现多种不同的位置估计生成方法，每种方法生成对移动台的位置的相应位置估计，并且被配置以确定一组站点中的每个站点与相应位置估计之间的相应距离，所述移动台具有与所述一组站点的无线链路；以及

控制器，所述控制器被配置以基于预定的准则选择所述位置估计之一作为所述特定的位置估计，其中，所述预定的准则使用这些相应距离；

其中每种位置估计生成方法使用对所述移动台与一组站点中的每个站点的距离的至少一个估计来生成所述相应位置估计。

Images