CN100407858C - Wcdma系统中移动台定位的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种WCDMA系统中移动台定位的实现方法。本发明主要包括：首先，移动台的连接基站测量移动台的往返时间RTT值，移动台测量相邻小区的下行路径损耗，或者测量RSCP值，根据RSCP值确定相应的下行路径损耗；然后，根据所述的RTT值和相邻小区的下行路径损耗计算确定宽带码分多址WCDMA系统中移动台的位置。本发明充分利用同频邻区信号的下行路径损耗信息辅助Cell-ID/RTT定位技术对移动台进行定位，有效地提高了Cell-ID/RTT技术的定位精度，而且不需要增加任何网络和终端的实现成本，有效地解决了现有的Cell-ID/RTT定位技术的不足，并继承了该定位技术成本低的优点。

Description

WCDMA系统中移动台定位的实现方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种WCDMA系统中移动台定位的实现方法。

背景技术

无线定位技术的研究始于20世纪60年代的自动车辆定位系统，随后该技术在公共交通、出租车调度以及公安追踪等范围内广泛应用。后来，随着人们对基于位置的信息服务的需求增多，无线定位技术得到更多研究者的关注，GPS(全球定位系统)的出现更使得无线定位技术产生了质的飞跃，定位精度得到大幅度的提高。

随着移动通信产业的发展，业务的创新已经成为网络和技术发展的根本推动力。同时，新业务的运营模式正在发生变化，健康的价值链则是新业务发展的基本保证。

目前，虽然话音业务仍是移动通信业务的主体，但是各种新型移动增值业务和移动数据业务则是移动通信市场强劲的经济增长点。近年来，在移动通信领域LCS业务(LoCation Services，位置业务)是被普遍看好的一种移动增值业务，因而将会获得迅速的发展。

在WCDMA(宽带码分多址)系统中，目前定义了三种定位技术方法，即Cell-ID(小区标识)、OTDOA(观察到达时间差)和A-GPS(辅助GPS)。其中OTDOA和A-GPS都对网络和手机提出较高要求，增加了网络成本，A-GPS还受UE(用户)所处环境制约。而Cell-ID实现最简单，但精度也是最差的，因此协议同时提出了一种增强型Cell-ID定位方法，即Cell-ID/RTT(小区标识/往返时间)，利用基站到手机之间的信号传播往还时间长度，就能够确定手机离基站之间的距离。

对于非软切换状态的UE，由于只能测量到连接基站的RTT，因此能够定位的范围只能是1个圆环(全向小区)或1个圆弧环(扇形小区)，分别如图1和图2所示。

而对于处于软切换状态的UE，则能够测量到多个基站(激活集)的RTT(往返时间)，通过这多条圆环或圆弧环的交点，就能够定位UE的具体位置，如图3所示。

对于非软切换状态的UE，由于只能测量到1个基站之间的RTT值，因此能够定位的范围将只能是1个圆环或1个圆弧环，位置不确定范围较大。

而处于软切换状态的UE，虽然通过测量到多个基站的RTT能够确定UE的具体位置，但在WCDMA网络中，软切换只占到一定比例。因此，对于更多的非软切换区的UE是不能测量得到多个基站的RTT的，使得更多情况下受测量限制而不能保证UE的定位精度。

在WCDMA系统中，3GPP(第三代伙伴组织计划)还定义了OTDOA定位技术，如图4所示。通过选定两个位置已知并固定的参考点测出移动台距离两个参考点的电波传输时间差，相应地，这个时间差乘上光速就是移动台距离这两个参考点的距离差。这个距离差的数学含义是，移动台所处位置的可能轨迹是以这两个参考点为焦点，以这个距离差为定差的一条双曲线。如果对另外一对参考点(可以有一个参考点与上面的相同)做相同的测量与计算，那么，这时就可以得到另外一条轨迹双曲线。显然，这两条双曲线的交点就是移动台的位置坐标。

定位系统中两个参考点即两个基站，实际中两基站之间的距离是基站发射天线之间的距离。如图4所示，当利用a，b两个基站和a，c两个基站得到两条定位双曲线后，就得到了移动台UE的位置。在实际应用中，RNC(无线网络控制器)可能还会要求NodeB做RTT(往返时间)相关测量，以便利用更多信息来估计移动台的位置。

在WCDMA中，基站之间的同步方式有两种：同步和异步。在FDD模式下，基站之间是异步方式。这时，仅有一个移动台对于两个基站的观测时间差是不够的，还需要知道两个基站在天线发射口的时间差。这个时间差，按照3GPP规范的说法，叫做RTD(相对时间差)。所述的RTD的测量，由主服务基站用辅助信息信令告诉移动台。RTD的测量由位置测量单元LMU测量并保持不断的更新。

因此，OTDOA定位技术要求网络侧配置LMU，这大大增加了网络的设备成本和维护成本。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种WCDMA系统中移动台定位的实现方法，以解决目前增强型Cell-ID/RTT定位技术的精度不足，以及OTDOA定位技术的网络配置成本较高的缺点，从而提高UE的定位精度，并可以有效降低网络配置成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种WCDMA系统中移动台定位的实现方法，包括：

A、移动台的连接基站测量移动台的往返时间RTT值，其中，若所述的移动台未处于专用信道连接状态，服务无线网络控制器将所述移动台状态转移到相应的小区专用信道状态；

B、移动台测量相邻小区的下行路径损耗；

C、根据所述的RTT值和相邻小区的下行路径损耗计算确定宽带码分多址WCDMA系统中移动台的位置，具体包括：

C1、服务移动位置中心根据基站上报的RTT值和移动台上报的接收发送时间差Rx-Tx Time Difference值确定移动台到基站天线间的距离；

C2、服务移动位置中心根据所述的各相邻小区的下行路径损耗及对应的信号传播模型确定移动台到各相邻小区基站天线的距离；

C3、服务移动位置中心根据各小区基站天线的位置信息及移动台到各基站天线间距离信息确定移动台的位置。

所述的WCDMA系统中移动台定位的实现方法还包括：

移动台测量接收发送时间差Rx-Tx Time Difference值，且可以是3GPP(第三代伙伴组织)协议定义的Type 1或者Type 2。

所述的步骤B包括：

移动台通过公共导频信道CPICH测量相邻小区的下行路径损耗；

或者移动台通过公共导频信道CPICH测量相邻小区的接收信号码片功率RSCP，并根据所述的RSCP通过对应邻区导频信号发射功率得到下行路径损耗。

本发明中，WCDMA系统中的服务移动位置中心执行所述的步骤C，且所述的服务移动位置中心位于WCDMA系统中的无线网络控制器RNC中。

所述的服务移动位置中心保存着各相邻小区的信号传播模型和各小区基站天线的位置信息，所述的传播模型包括下行路径损耗和传播距离的对应关系。

所述的WCDMA系统中移动台定位的实现方法还包括：

在WCDMA系统中，可以配置下行链路空闲周期IPDL模式。

本发明所述的WCDMA系统中移动台定位的实现方法还包括：

核心网向服务无线网络控制器发送移动台定位请求；

服务无线网络控制器根据所述请求分别通知移动台及其连接基站执行步骤A和步骤B。

所述的步骤A包括：

服务无线网络控制器收到核心网发来的针对移动台的定位请求时，还可以选择通知移动台的连接基站、同频邻区基站及所述UE，进行IPDL模式的配置；

如移动台未处于专用信道连接状态，服务无线网络控制器将所述移动台状态转移到相应的小区专用信道Cell_DCH状态；

基站通过专用信道DCH测量RTT值；

移动台通过DCH测量RX-TX Time Difference值。

本发明中，执行所述的步骤C之前还包括：

移动台及其连接基站向服务无线网络控制器上报各自的测量结果。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明充分利用同频邻区信号的下行路径损耗信息辅助Cell-ID/RTT定位技术对移动台进行定位，有效地提高了Cell-ID/RTT技术的定位精度，而且不需要增加任何网络和终端的实现成本，有效地解决了现有的Cell-ID/RTT定位技术的不足，并继承了该定位技术成本低的优点。因此，本发明提供了一种非常有竞争力的WCDMA定位技术，为网络运营商开展高品质的新型移动增值业务提供了基础。

附图说明

图1、图2和图3分别为现有的Cell-ID/RTT定位技术的定位处理示意图；

图4为OTDOA定位技术的定位处理示意图；

图5和图6为本发明提供的Cell-ID/RTT定位技术的定位处理示意图；

图7为本发明提供的Cell-ID/RTT定位的处理过程示意图。

具体实施方式

本发明主要是针对目前增强型Cell-ID/RTT定位技术的精度不足，以及OTDOA定位技术的网络配置成本较高等，提出一种新的定位方法，既提高了UE的定位精度，又可以有效降低网络配置成本。

在WCDMA系统中，处于连接状态的UE(用户，即移动台)，能够测量得到连接基站的RTT(往返时间)值。但是，当UE处于非软切换状态时，由于只能得到1个基站的RTT值，导致难以对UE进行准确定位，这也是Cell-ID/RTT定位技术的最大不足。

为此，本发明采用了让UE上报检测集小区的DL_PL(Downlink PathLoss，下行路径损耗)或RSCP(接收信号码片功率)值；具体为：UE对同频相邻小区导频信号的测量，从而得到各相邻小区基站的下行路径损耗或RSCP值。

如果UE上报的是RSCP值，则SMLC还需要结合邻区导频信号发射功率对应到下行路径损耗。

另外，由定位发起的同频邻区测量时，如果网络和UE能力支持，也可以选择配置为IPDL模式。

本发明所述方法在具体实现过程中应用到的IPDL(下行链路空闲周期)定位技术在目前的3GPP(第三代伙伴组织)的WCDMA技术协议中已经定义，所述的IPDL定位技术的定义是为了解决WCDMA系统中同频覆盖小区之间所特有的可听性问题(Hear ability)。在WCDMA系统中，当移动台距离某个基站太近的时候，则该移动台将会有可能收不到其他相邻小区的信号，以至于无法完成相应参数的测量，如下行路径损耗等。而通过启动IPDL技术，令移动台在下行链路空闲周期进行相邻小区导频信号的测量，从而使得移动台在距离基站太近时，同样可以完成相邻小区的导频信号测量，以获取相应的参数信息。

为实现针对UE的准确定位，还需要UE的连接基站测量UE到连接基站的RTT值，所述的UE的连接基站是指UE当前所在小区的基站。

测量出UE到连接基站的RTT值后，再辅助前面所述的UE到各相邻小区基站的下行路径损耗，便可以准确定位UE的位置信息；具体为：根据所述的相邻小区的下行路径损耗便可以确定UE距离相应基站的距离，而且，根据所述的RTT值可以确定UE到连接基站的距离，从而如图5所示，通过以基站为圆心，UE到连接基站和各相邻小区基站之间距离为半径的多个园(全向小区)或圆弧(扇形小区)相交，可以准确定位所述的UE的位置。

通常，在系统中实现UE定位功能的实体为WCDMA系统的SMLC(服务移动位置中心)，SMLC通过UE的连接基站NodeB上报的RTT值和UE上报的Rx-Tx Time Difference(收发时间差)值确定信号单程传播时间值，Rx-TxTime Difference值可以是3GPP协议定义中的Type 1或者Type 2，利用测量的RTT值减去Rx-Tx Time Difference值，再除以2，就是真正的信号单程传播时间，进而可以基于单程传播时间计算得到UE到所述连接基站NodeB小区天线之间的距离。

之后，SMLC再根据预先保存的各相邻小区的信号传播模型，结合UE测量得到的相邻小区信号的下行路径损耗，便可以而得到UE到各相邻小区基站天线之间的距离；其中，所述的信号传播模型包括但不限于所有移动通信信号传播模型，如通过实地测量建立数据库的方式也适应于本范围，所述的信号传播模型中包含下行路径损耗与UE到相应基站天线间的距离的对应关系信息。

同时，SMLC中还保存有所有NodeB小区天线的位置信息，这样，根据UE到连接NodeB小区天线的距离和天线位置，再辅以UE到各相邻小区NodeB基站天线的距离和天线位置，就能够准确定位出UE的位置信息，定位原理如图6所示。

本发明中，当需要对某UE进行定位时，如果UE处于其他状态而使得NodeB和UE无法进行RTT和RX-TX Time Difference的测量，则网络侧强制将UE转移到Cell_DCH(小区专用信道)状态{如果UE处于IDLE(空闲)状态，还需要使用寻呼功能}，如图7所示。

前面对本发明的实现原理及主要过程进行了较为详细的说明。下面再结合附图对本发明所述的方法的具体实现时的完整过程进行说明。本发明所述的方法的具体实现过程参照图7，具体包括以下步骤：

步骤71：核心网向SRNC(服务无线网络控制器)发送针对UE的定位请求，所述的SMLC设置于SRNC上；

步骤72：SRNC还需要判断当前UE是否为处于空闲IDLE状态，或无法得到小区标识Cell-ID或完成RTT测量状态，如果是，则SRNC强制对所述UE进行状态转移到Cell_DCH(小区专用信道)状态，之后，执行步骤73，所述UE向SRNC返回确认消息，确认针对该UE的状态转移完成，否则，直接执行步骤74或步骤76；所述的步骤74可选，即如果要配置为IPDL模式，则执行步骤74，否则直接执行步骤76；步骤74：SRNC判断当前UE及网络是否支持IPDL模式，如果是，则执行步骤75，通知相应同频邻区的基站，UE的连接基站和所述UE进行IPDL模式的配置，以便于UE进行同频邻区的下行路径损耗的测量，否则，直接执行步骤76；

步骤76：向所述UE的连接基站发送RTT测量请求，令其进行RTT测量；

步骤77：向UE发送UE的Rx-Tx Time Difference值的测量请求；

步骤78：向UE发送启动同频相邻小区检测集测量请求，要求测量相邻小区的下行路径损耗，或者测量RSCP，根据RSCP确定相邻小区的下行路径损耗；

所述的UE及其连接基站收到所述的各请求后，分别进行相应的测量，并在测量完成后，执行步骤79、710、711，将相应的测量结果分别返回到所述的SRNC；

步骤712：所述的SRNC收到所述的各测量结果后，SRNC上的SMLC根据所述的测量结果计算所述UE的位置，具体的计算方式前面已经描述，此处，不再赘述；

步骤713：由所述的SRNC将计算确定的UE的位置上报给发起UE定位请求的核心网。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种WCDMA系统中移动台定位的实现方法，其特征在于，包括：

A、移动台的连接基站在小区专用信道上测量移动台的往返时间RTT值；

B、移动台测量相邻小区的下行路径损耗；

C、根据所述的RTT值和相邻小区的下行路径损耗计算确定宽带码分多址WCDMA系统中移动台的位置，具体包括：

C1、WCDMA系统中的服务移动位置中心根据基站上报的RTT值和移动台上报的接收发送时间差Rx-Tx Time Difference值确定移动台到基站天线间的距离；

C2、服务移动位置中心根据所述的各相邻小区的下行路径损耗及对应的信号传播模型确定移动台到各相邻小区基站天线的距离；

C3、服务移动位置中心根据各小区基站天线的位置信息及移动台到各基站天线间距离信息确定移动台的位置。

2.根据权利要求1所述的WCDMA系统中移动台定位的实现方法，其特征在于，所述的步骤B包括：

移动台通过公共导频信道CPICH测量相邻小区的下行路径损耗；

或者移动台通过公共导频信道CPICH测量相邻小区的接收信号码片功率RSCP，并根据所述的RSCP通过对应邻区导频信号发射功率得到下行路径损耗。

3.根据权利要求1所述的WCDMA系统中移动台定位的实现方法，其特征在于，WCDMA系统中的服务移动位置中心执行所述的步骤C，且所述的服务移动位置中心位于WCDMA系统中的无线网络控制器RNC中。

4.根据权利要求3所述的WCDMA系统中移动台定位的实现方法，其特征在于，所述的服务移动位置中心保存着各相邻小区的信号传播模型和各小区基站天线的位置信息，所述的传播模型包括下行路径损耗和传播距离的对应关系。

5.根据权利要求1所述的WCDMA系统中移动台定位的实现方法，其特征在于，该方法还包括：

移动台测量接收发送时间差Rx-Tx Time Difference值是第三代伙伴组织3GPP协议定义的Type 1或者Type 2。

6.根据权利要求1所述的WCDMA系统中移动台定位的实现方法，其特征在于，该方法还包括：

在WCDMA系统中，配置下行链路空闲周期IPDL模式。

7.根据权利要求1所述的WCDMA系统中移动台定位的实现方法，其特征在于，该方法还包括：

核心网向服务无线网络控制器发送移动台定位请求；

服务无线网络控制器根据所述请求分别通知移动台及其连接基站执行步骤A和步骤B。

8.根据权利要求6或7所述的WCDMA系统中移动台定位的实现方法，其特征在于，所述的步骤A包括：

服务无线网络控制器收到核心网发来的针对移动台的定位请求时，选择通知移动台的连接基站、同频邻区基站及所述UE，进行IPDL模式的配置；

如移动台未处于专用信道连接状态，服务无线网络控制器将所述移动台状态转移到相应的小区专用信道Cell_DCH状态；

基站通过专用信道DCH测量RTT值，移动台通过DCH测量RX-TX TimeDifference值，其中，所述RTT值和Rx-TxTime Difference值用于确定移动台到基站天线间的距离。

9.根据权利要求6或7所述的WCDMA系统中移动台定位的实现方法，其特征在于，执行所述的步骤C之前还包括：

移动台及其连接基站向服务无线网络控制器上报各自的测量结果。

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