CN100455130C - 一种增强移动台定位的方法和系统及无线网络控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增强移动台定位的方法及系统，适用于直放站环境下的通信系统，其包括：预先保存主基站覆盖区和直放站覆盖区的网络配置信息；提取移动台的邻区信息；根据获取的邻区信息与保存的网络配置信息进行匹配，以确定移动台具体位于的覆盖区域。本发明还公开了一种可以增强移动台定位的无线网络控制器，包括用以存储网络配置信息的存储单元，用以提取移动台邻区信息的信息提取单元以及用以将移动台邻区信息与网络配置信息进行匹配，以确定移动台所处具体覆盖区的判定单元。本发明充分利用邻区信息来识别移动台位于的具体覆盖区域，在此基础上再使用基本的定位方法，从而有效改善直放站小区的定位精度而不需要增加任何网络和终端成本。

Description

一种增强移动台定位的方法和系统及无线网络控制器

【技术领域】

本发明涉及移动通信领域，尤其涉及移动通信系统中直放站环境下的定位技术。

【背景技术】

随着移动通信产业的发展，各种新型移动增值业务和移动数据业务不断推出，其中LCS(LoCation Services，位置业务)业务被普遍看好，并受到广泛关注。

目前，在3G网络中广泛使用的移动定位技术有三种：基于网络的CELL-ID(Cell Identity，小区标识)、OTDOA(Observed Time Difference Of Arrival，观察到达时间差)技术、A-GPS(Assisted Global Positioning Systems，网络辅助的全球定位系统)技术。其中，OTDOA技术通过移动台测量不同基站导频信号的相对到达时间实现定位，这是一种基于电波传输时间的定位技术。它的定位精度较高，但对时间基准的依赖性较强，受多径干扰的影响较大。A-GPS技术是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术，可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000网络中使用。A-GPS解决方案的优势主要在其定位精度上。在室外等空旷地区，在正常的GPS工作环境下，其精度可达5～10米，堪称目前定位精度最高的一种定位技术，然而其对手机提出较高的要求，增加了UE(终端)成本，同时A-GPS还受到UE所处环境的制约。基于小区的CELL-ID是一种最简单的定位技术，无需对手机和网络进行修改，就可以向当前的移动用户提供自动定位业务。该技术是根据移动台所处的小区ID号来确定用户的位置，因此它的定位精度取决于小区的半径。与其它技术相比，该技术投资较少，然而其精度是最低的。

因此协议同时提出了一种增强型Cell ID定位方法，即Cell ID+RTT(CellIdentity with Round Trip Time，小区标识结合往返时间)。该方法利用基站到终端之间的信号传播往返时间长度，就能够确定终端到基站之间的距离。如图1示，对于非软切换区的UE，由于只能测试到连接基站的RTT(Round Trip Time，往返时间)，结合UE的Rx-Tx Time Difference(接收发送时间差)值得到ToA(Time of Arrival)距离(ToA距离＝[(RTT-Rx-Tx Time Difference)/2]×光速)，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)。如图2所示，对于软切换区的UE，则能够测试得到多个基站(激活集)的RTT，结合UE的Rx-Tx Time Difference得到多个ToA距离，从而以多个基站为圆点，得到多条圆环或圆弧环。通过这多条园环或圆弧环的交点，就能够定位UE的具体位置。

然而在现有的移动通信系统中，为了解决覆盖问题，直放站被大量采用。然而直放站会严重影响移动台定位的精度。施主天线拾取主基站发送的下行信号，经放大后经由重发天线发送到直放站覆盖区。直放站覆盖区的上行信号由重发天线接收，经放大后由施主天线发送到主基站天线进行接收。

显然，直放站和对应的主基站小区在逻辑上都属于同一个小区，但它们对应的地理覆盖位置区和天线发射位置却存在明显的差别。由于直放站的上行信号一般在主基站射频端汇集，然后送基站处理，因此基站是不能区分移动台具体位于哪个直放站的覆盖区域。对于目前在GSM、CDMA、CDMA2000以及WCDMA等系统中广泛采用基于小区的定位方式，其定位精度取决于小区半径。由于直放站的引入，小区的半径将不再是原始基站覆盖的小区半径，而是由基站覆盖半径、基站与直放站距离以及直放站覆盖半径等因素决定。因此在直放站环境下，基站等效的覆盖半径将显著增大，基于小区的定位方法的定位精度也将显著恶化。而对于基于时间差的定位，如果不能区分UE接收的信号具体来自哪个天线(主基站还是直放站，以及哪个直放站)，即使得到时间差信息也因无法确定发射基准而无法进行定位。

为了保证处于直放站覆盖区域内移动台有效定位，可以采用直放站和PE(Positioning Element，辅助定位装置)相结合的方法进行网络布局。然而该方案为了实现移动台定位，需要在每个直放站所覆盖的区域至少布置上辅助定位装置，这就增加了网络规划的复杂性，同时也增加设备采购的费用和运营维护的费用。

中国发明专利ZL02116719.2以及中国专利申请号为02144169.3这2篇专利文献都对上述直放站环境下定位不准的问题提供了解决方案，其定位都是通过改造直放站，在直放站的信号引入新的特性再发送出去，从而当手机接收到信号时能够区别信号来自直放站还是其宿主基站。区分来自何处后，再进一步选择合适的定位方法以及选取对应的参考点。这无疑对直放站提高了要求。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是提供一种增强移动台定位的方法，以提高定位精度，从而解决直放站环境的通信系统中移动台的定位问题。

本发明要解决的另一技术问题在于提供一种增强移动台定位的系统，以能够在不增加网络和终端成本的情况下提高直放站环境下的移动台的定位精度。

本发明要解决的又一技术问题在于提供一种用于增强移动台定位的无线网络控制器，以实现直放站环境下的移动台的准确定位。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种增强移动台定位的方法，该方法包括以下步骤：

在无线网络控制器中预先保存基站覆盖区和直放站覆盖区的网络配置信息，所述网络配置信息包括主基站覆盖区和直放站覆盖区的邻区信息；无线网络控制器提取移动台的邻区信息；以及将根据获取的邻区信息与预先保存的网络配置信息进行匹配，以确定移动台具体位于的覆盖区域。

根据移动台所处的具体覆盖区域来确定覆盖区域位置中心或天线位置，再使用Cell ID或Cell ID+RTT或OTDOA定位方式进行定位。

本发明还提供了一种增强移动台定位的系统，其包括：至少一基站、直放站、移动台及无线网络控制器，所述无线网络控制器保存有主基站覆盖区和直放站覆盖区的网络配置信息，所述网络配置信息包括主基站覆盖区和直放站覆盖区的邻区信息，当无线网络控制器接收到定位请求后，无线网络控制器可以提取移动台的邻区信息，并将该邻区信息与预存的网络配置信息进行匹配，从而确定移动台所处的具体覆盖区域。

本发明又提供了一种可以增强移动台定位的无线网络控制器增强定位功能，其包括：存储单元，用以存储网络配置信息，所述网络配置信息包括主基站覆盖区和直放站覆盖区的邻区信息；信息提取单元，用以在无线网络控制器接收到定位请求后，提取移动台的测量信息；及判定单元，用以将信息提取单元提取的移动台的测量信息与存储单元中存储的所述网络配置信息进行匹配，从而确定移动台是属于主基站覆盖区还是直放站覆盖区，如果对应多个直放站同时还进一步判断属于哪个直放站覆盖区或是某个组合区域。

以上技术方案可以看出，在本发明充分利用邻区信息来识别移动台的具体位于主基站覆盖区还是某个直放站覆盖区，或者是主基站覆盖区和直放站覆盖区的某种组合，在此基础上使用Cell ID或者Cell ID+RTT或OTDOA定位方法，从而有效改善直放站小区的定位精度性能，而无需改动直放站或增加任何网络和终端成本。

【附图说明】

图1为现有移动通信系统中的非软切换区的增强型Cell ID+RTT定位技术的结构示意图。

图2为现有移动通信系统中软切换区的增强型Cell ID+RTT定位技术的结构示意图。

图3为移动通信系统中直放站组网的结构示意图。

图4为本发明所述的增强移动台定位的方法流程示意图。

【具体实施方式】

图3所示为移动通信系统中一个直放站组网图例。图中给出了两种直放站形式，其仅为一个较佳实施例。本发明同样适用于其它形式如选频式直放站、移频式直放站及室内直放站等多种组网方式。

如图3所示，直放式直放站通过施主天线拾取主基站发送的下行信号，通过重发天线发射出去覆盖直放站1覆盖区范围；直放站1覆盖区的上行信号由直放式直放站重发天线接收，由施主天线发射出去后，最后由主基站天线接收。类似，光纤直放站通过光纤完成直放站和主基站之间的信号的传输，光纤直放站覆盖直放站2覆盖区范围。显然，图3中主基站覆盖区、直放站1覆盖区和直放站2覆盖区具有同样的小区标识Cell ID，是同一个小区。

当组网布置完成后，主基站覆盖区、直放站1覆盖区和直放站2覆盖区与周围其他小区的邻区关系也就确定了，他们的邻区是不完全相同的。移动台在主基站覆盖区域以及不同直放站覆盖区域时，手机除接收主基站信号/直放站信号外，还同时会接收到周围其他小区信号。正常情况下，直放站发送信号特性和主基站发射信号特性完全一样，因而移动台无法区分。然而，周围其他小区信号与主基站及其直放站小区(配置有直放站的小区)信号特性存在差异。由于主基站和直放站以及不同直放站覆盖不同区域，因此移动台处于主基站或者直放站覆盖区域时，虽然由于他们是1个小区不能由本小区信号判断信号是来自主基站还是直放站，但移动台处于不同区域时测量获得的邻区(附近其他小区)信号是存在差异的，这种差异，称之为移动台的邻区差异。这种主基站、多个直放站覆盖区与周围其他小区的邻区关系可以通过网络规划结合实际测试手段得到，并预先保存在网络中，如无线网络控制器中。通过这种邻区差异，可以进一步判断UE处于主基站覆盖区还是哪个具体的直放站覆盖区。

如图4所示，本发明提供的增强移动台定位的方法主要包括以下步骤：

步骤1：在存有邻区信息的无线网络控制器接收到定位请求后，无线网络控制器首先会根据定位请求选择一种最佳定位方式，所述定位方式包括但不限于Cell ID或Cell ID+RTT或OTDOA定位方式。在本实施方式中，当无线网络控制器接收到定位请求后，会选择Cell ID或Cell ID+RTT或OTDOA定位方式；

步骤2：无线网络控制器查询移动台的测量信息，用以确定移动台所在小区，如果移动台有测量信息，则执行步骤4，若没有测量信息，则执行步骤3；

步骤3：无线网络控制器对该移动台发起寻呼使UE从空闲状态，如URA_PCH状态或IDLE状态，转移至激活状态，如Cell_DCH状态或Cell_FACH状态。

步骤4：当移动台完成状态转移后，会向无线网络控制器上报转移成功消息，无线网络控制器根据状态转移成功消息来自哪个小区就能确定UE所处的小区，得到移动台处于小区的Cell ID值；或者移动台根据已有测量信息，确定移动台处于的Cell ID值。

步骤5：无线网络控制器根据预先保存的网络配置情况，以及步骤4中获取的Cell ID信息进行匹配判定，从而确定该小区是否为配置有直放站的小区(以下简称直放站小区)，如果是直放站小区，则执行步骤6，如果为非直放站小区，不做特殊处理，按照现有的定位方式处理，如Cell ID或Cell ID+RTT或OTDOA定位方法进行定位处理，在此不再赘述。

步骤6：如果为直放站小区，进一步查询移动台的测量信息，从中提取移动台的邻区信息。并与无线网络控制器中预先保存有的主基站覆盖区和各直放站覆盖区对应的邻区信息进行匹配；

步骤7：根据步骤6的匹配结果确定移动台位于主基站覆盖区或某个直放站覆盖区，或者是主基站覆盖区、多个直放站覆盖区的某种组合；

步骤8：确定了具体的覆盖区范围后，如果确定的具体覆盖区只属于主基站覆盖区或者某一个直放站覆盖区，则执行步骤9；如果确定的具体覆盖区包含主基站覆盖区和直放站覆盖区中两个及两个以上区域时，则直接使用基本的Cell ID定位方法，如取这两个及两个以上区域的位置中心作为UE位置，这个位置中心可以预先保存也可以临时计算得到。

步骤9：确定覆盖区发射天线的位置；

步骤10：将确定覆盖区发射天线的位置作为移动台定位的小区天线位置，提取对应的扇区信息，再使用基本的Cell ID，Cell ID+RTT或者OTDOA定位方法，这些定位方法为业内所习知，在此不再详述。

如上所述，本发明提供的增强直放站小区的定位方法通过无线网络控制器预先保存的主基站覆盖区和各直放站覆盖区的邻区信息，通过移动台的测量信息获取移动台的邻区信息，并将获取的移动台的邻区信息与预先保存的主基站覆盖区和各直放站覆盖区的邻区信息进行匹配，从而确定移动台具体位于的覆盖区域(主基站覆盖区、某直放站覆盖区或者主基站覆盖区和所有直放站覆盖区的某种组合区域)，并根据确定移动台覆盖区确定区域位置中心或者天线位置(包括或不包括扇区信息)，在此基础上再使用现有Cell ID或者Cell ID+RTT或者OTDOA定位方法，提高定位精度。

本发明提供的一种增强移动台定位的系统，其包括：至少一基站、直放站、移动台及无线网络控制器。所述无线网络控制器保存有基站覆盖区和直放站覆盖区的网络配置信息，该网络配置信息包括主基站覆盖区、各直放站覆盖区以及他们与周围其他小区的邻区关系等。该等网络配置信息可以通过网络规划并结合实际测试等方法得到，并保存在无线网络控制器中。当无线网络控制器接收到定位请求后，无线网络控制器可以提取移动台的邻区信息，并将该邻区信息与预存的网络配置信息进行匹配，从而确定移动台所处的具体覆盖区域。所述通信系统中直放站的组网形式包括：直放式直放站，选频式直放站，光纤直放站，移频式直放站及室内直放站等等。

本发明提供的一种可以增强移动台定位的无线网络控制器包括：存储单元，信息提取单元及判定单元。所述存储单元用以存储网络配置信息。所述信息提取单元，用以在无线网络控制器接收到定位请求后，提取移动台的邻区信息。首先查询移动台的测量信息，如果有测量信息，则提取移动台所在小区的Cell ID值；如果没有测量信息，则无线网络控制器对移动台发起寻呼，使移动台从空闲状态转移到激活状态，根据移动台上报的状态转移成功的消息来自哪个小区确定移动台所处的小区，提取Cell ID值。所述判定单元根据信息提取单元提取的Cell ID值以及存储单元存储的网络配置信息确定移动台是否位于直放站小区，如果移动台不是位于直放站小区，则按照正常的Cell ID或CellID+RTT或OTDOA定位方法进行定位；如果移动台处于直放站小区，则信息提取单元进一步从测量信息中查询移动台的邻区信息，判定单元将信息提取单元提取的移动台的邻区信息与存储单元中存储的网络配置信息进行匹配，从而确定移动台所处的具体覆盖区域。

以上仅对本发明之较佳实施例进行说明，但熟悉该技术的人员可以认识到本发明并不局限于这里说明和例示的这些具体实施例，本发明也可以用这里所提示和说明之外的各种不同形式、实施方案和修改方案，以及许多变型、修改和等效方案来实现。因此，虽然本发明用它的优选实施例进行说明，但可以理解这个说明只是说明性和示范性的，只是为了提供本发明的一个完整和详尽的说明。所以本发明仅由所附权利要求书给出的本发明的精神和专利保护范围限定。

Claims (9)

1、一种增强移动台定位的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

在无线网络控制器中预先保存主基站覆盖区和直放站覆盖区的网络配置信息，所述网络配置信息包括主基站覆盖区和直放站覆盖区的邻区信息；

无线网络控制器获取移动台的邻区信息；以及

将根据获取的邻区信息与预先保存的网络配置信息进行匹配，以确定移动台具体位于的覆盖区域。

2、如权利要求1所述的增强移动台定位的方法，其特征在于：当无线网络控制器收到定位请求后，根据定位请求选择定位方式，所述定位方式包括：Cell ID定位方式，或Cell ID+RTT定位方式，或OTDOA定位方式。

3、如权利要求1所述的增强移动台定位的方法，其特征在于：所述获取移动台的邻区信息包括，查询移动台测量信息，获取移动台所处小区的Cell ID值；若移动台没有测量信息，则对该移动台发起寻呼，使移动台从空闲状态转移至激活状态，无线网络控制器根据移动台上报的状态转移成功消息获取移动台所处小区的Cell ID值。

4、如权利要求3所述的增强移动台定位的方法，其特征在于：还包括无线网络控制器根据预先保存的所述网络配置信息，以及获取的Cell ID值判定这个小区是否为直放站小区，如果该小区为非直放站小区，则不做特殊处理，按照一般的定位方法进行；如果该小区为直放站小区，则无线网络控制器进一步查询移动台的测量信息，从中提取移动台的邻区信息。

5、如权利要求3所述的增强移动台定位的方法，其特征在于：还包括根据确定的移动台所处的覆盖区域来确定覆盖区域位置中心或/和天线位置，再使用Cell ID或Cell ID+RTT或OTDOA定位方式进行定位。

6、如权利要求1至5任一项所述的增强移动台定位的方法，其特征在于：所述移动台具体位于的覆盖区域包括：主基站覆盖区，或某直放站覆盖区，或主基站覆盖区和所有直放站覆盖区的某种组合区域。

7、一种增强移动台定位的系统，其包括：至少一基站、直放站、移动台及无线网络控制器，其特征在于：

所述无线网络控制器保存有主基站覆盖区和直放站覆盖区的网络配置信息，所述网络配置信息包括主基站覆盖区和直放站覆盖区的邻区信息；

当无线网络控制器接收到定位请求后，无线网络控制器可以提取移动台的邻区信息，并将该邻区信息与预存的网络配置信息进行匹配，从而确定移动台所处的具体覆盖区域。

8、如权利要求7所述的一种增强移动台定位的系统，其特征在于：所述直放站的组网形式包括：直放式直放站，选频式直放站，光纤直放站，移频式直放站及室内直放站。

9、一种用于增强移动台定位的无线网络控制器，其特征在于包括：

存储单元，用以存储网络配置信息，所述网络配置信息包括主基站覆盖区和直放站覆盖区的邻区信息；

信息提取单元，用以在无线网络控制器接收到定位请求后，提取移动台的邻区信息；及

判定单元，用以将信息提取单元提取的移动台的邻区信息与存储单元中存储的所述网络配置信息进行匹配，从而确定移动台所处的具体覆盖区域。

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