CN100415039C - 基于gsm系统的wcdma系统中移动台定位的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于GSM系统的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GSM小区的广播信道的信号强度值RSSI；然后，根据所述的RTT值和相邻GSM小区的RSSI值计算确定宽带码分多址WCDMA系统中移动台的位置。本发明充分利用相邻GSM小区RSSI测量值辅助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

基于GSM系统的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，尤其涉及一种基于GSM系统的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(用户设备)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，由于只能测试到连接基站的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，则能够测试到多个基站(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，由于只能测试到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，虽然通过测试到多个基站的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是不能测试得到多个基站的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。

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基于GSM系统的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，从而提高基于相邻的GSM小区提高UE的定位精度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种基于GSM系统的WCDMA系统中移动台定位的实现方法，包括：

A、所述WCDMA系统中移动台的连接基站测量所述移动台的往返时间RTT值；

B、所述移动台通过异系统测量功能，测量相邻的全球移动通信系统GSM小区的广播信道的信号强度值RSSI；

C、根据所述的RTT值和相邻的GSM小区的广播信道的所述RSSI值，计算确定所述移动台的位置。

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，通知移动台的连接基站测量移动台的往返时间RTT值，通知移动台测量接收发送时间差Rx-Tx Time Difference值；

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

基站NodeB和UE分别将所述的RTT值和Rx-Tx Time Difference值上报给服务无线网络控制器。

所述的步骤B包括：

移动台测量相邻GSM小区的广播信道BCCH的信号强度值RSSI，并根据所述的RSSI值通过对应GSM邻区广播信道BCCH发射功率值得到下行路径损耗值。

本发明中，由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GSM小区的信号传播模型和各小区基站天线的位置信息，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，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传播距离的对应关系信息。

所述的基于GSM系统的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B包括：

B1、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，判断是否需要移动台启动压缩模式，如果需要，则执行步骤B2，否则，执行步骤B3；

B2、服务无线网络控制器通知移动台及与移动台连接基站启动压缩模式，并在收到移动台返回的压缩模式启动响应后执行步骤B3；

B3、服务无线网络控制器向移动台发送进行相邻GSM小区广播信道RSSI值测量启动的通知；

B4、移动台进行相邻GSM小区广播信道RSSI值的测量，并向服务无线网络控制器返回测量结果。

所述的步骤B4还包括：

移动台在测量得到的相邻GSM小区广播信道RSSI值中确定最佳的6个进行上报，如果不足6个，则全部上报。

所述的步骤B4还包括：

对于启动移动台压缩模式的情况，移动台需要在所述的测量结果上报完成后停止压缩模式。

所述的步骤C包括：

C1、服务移动位置中心根据所述连接基站上报的RTT值和移动台上报的Rx-Tx Time Difference值确定移动台到连接基站天线间的距离；

C2、服务移动位置中心根据相邻GSM小区的RSSI测量值及相应的BCCH信道发射功率值获得相邻GSM小区的下行路径损耗，并根据所述的各相邻GSM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GSM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。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明充分利用配置有相邻的GSM小区的WCDMA系统中的GSM系统的信息进行移动台的准确定位。具体为利用可以测量的相邻的GSM小区的广播信道RSSI值辅助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和图5分别为本发明所述方法的定位处理原理示意图；

图6为本发明所述方法的处理过程示意图。

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，提出一种新的基于相邻的GSM小区的定位方法，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)，连接基站NodeB能够测量得到与此UE之间的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，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)，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，对于配置有GSM邻区的WCDMA系统，本发明采用了通过启动UE的异系统测量功能，令UE上报检测相邻GSM小区的广播信道RSSI值，以便于根据RSSI测量值及GSM邻区广播信道BCCH发射功率得到GSM邻区的下行路径损耗，再根据WCDMA系统中保存的GSM系统的信号传播模型确定UE与各相邻的GSM小区基站天线间的距离，再结合根据RTT值确定的UE到WCDMA连接基站天线的距离确定UE的位置信息，从而实现针对WCDMA系统中的UE的准确定位。

本发明所述的方法如图4和图5所示，为实现本发明需要UE或其连接基站测量三种参数：(1)UE到连接基站的RTT值；(2)UE的Rx-Tx TimeDifference值；(3)相邻的GSM小区的广播信道RSSI测量值；具体的测量上述三参数信息的方法下面将分别进行说明：

(1)首先，判断UE是否处于专用信道连接状态，如果处于专用信道连接状态，则可以顺利完成下述针对UE定位的相关测量工作，否则，为进行相应的测量需要将UE的状态转移到专用信道连接状态，即转换到Cell_DCH(小区专用信道)状态，例如，如果UE处于IDLE状态，还需要使用寻呼功能；

UE处于专用信道连接状态之后，为实现针对UE的准确定位，需要UE的连接基站测量UE到连接基站的RTT值，所述的测量结果需要上报给无线网络控制器，所述的UE的连接基站是指UE当前所在小区的基站；

(2)同时，还需要下发控制命令通知UE测量专用链路的接收发送时间差Rx-Tx Time Difference值，同样上报给无线网络控制器；

通常，在系统中实现UE定位功能的实体为WCDMA系统无线网络控制器中的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-Tx Time 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。

(3)对于相邻的GSM小区的RSSI的测量，则需要服务无线网络控制器SRNC判断UE测量所述RSSI是否需要启动压缩模式，如果需要，则启动压缩模式，发起UE对GSM邻区的异系统测量控制命令，这样UE便能够测量得到各GSM邻区的广播信道RSSI值，并上报其中最好的6个小区RSSI值给RNC中的SMLC，当然不足6个时，则全部上报，并在测量结果上报完成后停止压缩模式；

是否启动压缩模式主要依据UE能力确定，部分UE，能够在不启动压缩模式情况下完成GSM邻区的测量，这时便可以直接测量所述的相邻GSM小区的RSSI值并上报。

这样，如图4所示，SMLC便可以获得UE测量的各相邻GSM小区的RSSI值，以及UE连接基站测量的RTT值，基于相邻GSM小区基站的RSSI测量值，再根据相邻GSM小区的广播信道发射功率值，就得到相邻GSM小区的下行路径损耗值。

根据相邻GSM小区的下行路径损耗值和SMLC保存的GSM信号传播模型，可以确定UE分别与相应的GSM小区基站天线的距离，再结合SMLC保存的各基站天线的位置信息，并根据确定的UE到连接基站的天线的距离，通过以各基站天线位置为圆心，UE到连接基站和各相邻GSM小区基站天线之间距离为半径的多个圆(全向小区)或圆弧(扇形小区)相交，就能够准确定位UE的位置，如图5所示；所述的信号传播模型包含下行路径损耗与UE距离相应基站天线间距离的对应关系信息。

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6，具体包括以下步骤：

步骤61：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62：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(IDLE状态时还需要通过寻呼)，之后，执行步骤63，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，如果不需要进行状态转移的话，则直接执行步骤64；

步骤64：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65：向UE发送UE Rx-Tx Time Difference测量请求；

步骤66和步骤67：连接基站NodeB和UE分别向SRNC上报测量的RTT值和UE Rx-Tx Time Difference值；

步骤68和步骤69：SRNC分别向基站NodeB和UE发送启动压缩模式命令，如果UE不需要启动压缩模式就能够完成相邻GSM小区的异系统测量，则直接执行步骤611；

步骤610：UE启动压缩模式，并向SRNC返回压缩模式启动响应消息；

步骤611：SRNC向UE发送启动测量相邻GSM小区RSSI的消息；

步骤612：UE将测量的相邻GSM小区的RSSI值中的最佳6个上报给SRNC，不足6个时，则全部上报；

步骤613：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614：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 (10)

1. 一种基于GSM系统的WCDMA系统中移动台定位的实现方法，其特征在于，包括：

A、所述WCDMA系统中移动台的连接基站测量所述移动台的往返时间RTT值；

B、所述移动台通过异系统测量功能，测量相邻的全球移动通信系统GSM小区的广播信道的信号强度值RSSI；

C、根据所述的RTT值和相邻的GSM小区的广播信道的所述RSSI值，计算确定所述移动台的位置。

2. 根据权利要求1所述的基于GSM系统的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，通知移动台的连接基站测量移动台的往返时间RTT值，通知移动台测量接收发送时间差Rx-Tx Time Difference值；

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

基站NodeB和UE分别将所述的RTT值和Rx-Tx Time Difference值上报给服务无线网络控制器。

3. 根据权利要求1所述的基于GSM系统的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：

移动台测量相邻GSM小区的广播信道BCCH的信号强度值RSSI，并根据所述的RSSI值通过对应GSM邻区广播信道BCCH发射功率值得到下行路径损耗值。

4. 根据权利要求1所述的基于GSM系统的WCDMA系统中移动台定位的实现方法，其特征在于，由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。

5. 根据权利要求4所述的基于GSM系统的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GSM小区的信号传播模型和各小区基站天线的位置信息，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，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传播距离的对应关系信息。

6. 根据权利要求1所述的基于GSM系统的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。

7. 根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的基于GSM系统的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：

B1、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，判断是否需要移动台启动压缩模式，如果需要，则执行步骤B2，否则，执行步骤B3；

B2、服务无线网络控制器通知移动台及与移动台连接基站启动压缩模式，并在收到移动台返回的压缩模式启动响应后执行步骤B3；

B3、服务无线网络控制器向移动台发送进行相邻GSM小区广播信道RSSI值测量启动的通知；

B4、移动台进行相邻GSM小区广播信道RSSI值的测量，并向服务无线网络控制器返回测量结果。

8. 根据权利要求7所述的基于GSM系统的WCDMA系统中移动台定位的实现方法，其特征在于，所述的步骤B4还包括：

移动台在测量得到的相邻GSM小区广播信道RSSI值中确定最佳的6个进行上报，如果不足6个，则全部上报。

9. 根据权利要求7所述的基于GSM系统的WCDMA系统中移动台定位的实现方法，其特征在于，所述的步骤B4还包括：

对于启动移动台压缩模式的情况，移动台需要在所述的测量结果上报完成后停止压缩模式。

10. 根据权利要求7所述的基于GSM系统的WCDMA系统中移动台定位的实现方法，其特征在于，所述的步骤C包括：

C1、服务移动位置中心根据所述连接基站上报的RTT值和移动台上报的Rx-Tx Time Difference值确定移动台到连接基站天线间的距离；

C2、服务移动位置中心根据相邻GSM小区的RSSI测量值及相应的BCCH信道发射功率值获得相邻GSM小区的下行路径损耗，并根据所述的各相邻GSM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GSM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。

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