CN101155419A - 支持agps的td-scdma手机终端及定位处理方法 - Google Patents

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夏英
彭大芹
李炯旭
裵海英
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Abstract

本发明请求保护基于AGPS定位技术的TD－SCDMA手机终端及其定位流程。具体技术方案为，支持AGPS定位的GPS接收模块与手机终端的数字基带处理模块通过通用异步收发器进行连接，GPS接收模块依据AGPS辅助信息进行GPS校准和卫星伪距测量，数字基带处理模块中的主控制单元计算出目标的位置信息。结合TD－SCDMA技术标准，定义了AGPS辅助信息的内容，明确了定位服务请求和响应消息类型，设计了系统的定位信令流程和终端的定位处理流程。本设计方法简单，能够实现TD－SCDMA手机终端的高精度、快速定位，能够单独运用于TD－SCDMA的LBS服务体系中，也可以与其他定位技术相结合实现混合定位。

Description

支持AGPS的TD-SCDMA手机终端及定位处理方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及时分双工同步码分多址接入(TD-SCDMA)系统中支持辅助全球定位系统(AGPS)定位技术。
背景技术
TD-SCDMA标准是被国际通信联盟(ITU)认可的第三代移动通信系统(3G)标准中，惟一事实上开发的时分双工(TDD)模式标准，在全球拥有专用频段，这意味着对TD-SCDMA的应用将可能是全球性的。随着TD-SCDMA网络的建设和业务的完善，为了适应基于位置服务(LBS)业务的巨大市场需求，丰富TD-SCDMA系统的数据业务，研制相应的定位服务体系是非常必要的。而手机终端作为服务的最终载体，是定位服务体系的重要组成部分。但目前国内外TD-SCDMA手机终端的研制主要集中在手机终端的基本业务上，尚未综合考虑LBS增值业务对手机终端的要求。
AGPS是一种结合移动网络基站信息和全球定位系统(GPS)信息对移动终端定位的技术，包括卫星伪距测量和位置计算两个过程。其基本原理是建立GPS参考网络，参考网络中的接收机可以连续地接收GPS卫星信号，实时监视各种卫星信息。该参考网络和移动通信系统相连，在定位时将测量到的卫星伪距信息传送给终端GPS接收机，以加快首次定位时间、减少搜索时间、提高接收灵敏度等。AGPS定位技术要求在手机终端内增加GPS接收模块，并与网络端的位置服务中心之间建立数据链路，但无需对核心网的结构和功能部件做任何改动。这种定位技术精度高、速度快，被目前大多数实用移动定位技术所采用，如美国高通(Qualcomm)公司的gpsOne技术等。
支持LBS业务的TD-SCDMA系统体系结构，如图1所示。以下说明只涉及与定位服务体系相关的部件和接口。其中支持和使用定位业务的用户设备(UE)，可以是手机、车载移动台等；位置测量单元(LMU)专门用来进行定位无线信号测量，可以是独立的部件(A类)，也可以包含在基站(NodeB，B类)内，移动终端通过无线接口Uu与之建立连接；服务无线网络控制器(SRNC)通过无线接入网与核心网之间的Iu接口接收来自核心网对目标UE位置信息的请求，SRNC管理和调度无线接入网络的资源(包括Node B和LMU)来估算目标UE的位置，并且给核心网返回结果，SRNC内含的服务移动位置中心(SMLC)计算SRNC控制范围内的目标UE的位置结果并进行存储；移动交换中心/拜访位置寄存器(MSC/VLR)完成与电路交换域信息交换和临时位置信息管理功能；支持GPRS业务结点(SGSN)完成与分组交换域信息交换和临时位置信息管理功能；归属位置寄存器(HLR)管理目标UE的归属位置信息；移动位置中心网关(GMLC)完成外部位置服务终端(LBSclient)或其他公共陆地移动网络(PLMN)对本MSC控制范围内的目标UE位置请求的网关功能。LBS client一般是指以获得一个或多个目标UE位置为目的的一个软件和/或硬件实体。
发明内容
本发明针对现有技术中TD-SCDMA手机终端尚未综合考虑LBS增值业务要求的缺陷，提出一种具有AGPS定位技术的TD-SCDMA手机终端，以及定位处理流程。
本发明的技术方案是：设计了一种具有AGPS定位技术的TD-SCDMA手机终端，以及定位处理流程。
本发明所设计的支持AGPS定位技术的TD-SCDMA手机终端，包括，完成终端的射频前端收发功能的射频RF模块；完成信号模/数转换和数/模转换的模拟基带处理模块ABB模块；包含数字信号处理器DSP和主控制单元MCU处理器的数字基带处理模块DBB模块，其中DSP用来处理TD-SCDMA手机终端与Node B之间的Uu接口的物理层功能，包括信道编解码、交织/去交织、调制/解调、扩频/解扩、信道估计、测量等；MCU在实时操作系统下，运行Uu接口的协议栈和应用软件以及对外设的控制功能；GPS接收模块通过通用异步收发器实现与DBB之间的通信连接，GPS接收模块根据从无线网络保存在无线资源控制子层中获取的AGPS辅助信息，进行GPS校准和卫星伪距测量。
本发明设计的具有AGPS定位技术的TD-SCDMA手机终端的定位处理流程包括步骤：网络端的SRNC向目标UE周期性地发送广播消息；目标UE的MCU从这些广播消息中提取AGPS辅助信息；SRNC判断目标UE现在所处的状态；如果目标UE处于空闲状态，SRNC与UE建立无线资源连接，UE与CN建立移动管理连接和连接管理连接，MSC/VLR通过附加业务把用户位置计算过程触发消息(LBS Location Notification Invoke)发送给目标UE；如果目标UE处于非空闲状态，MSC/VLR直接通过附加业务把LBS LocationNotification Invoke消息发送给目标UE；目标UE的MCU启动GPS接收模块的测量过程，GPS接收模块依据消息中的AGPS辅助信息进行GPS校准和卫星伪距测量，并将测量后获得的卫星伪距信息发送给MCU；MCU的位置计算模块计算出目标UE的位置信息，然后把位置信息通过用户位置计算过程触发返回消息(LBS Location Notification Invoke Return)消息发送给网络。
本发明在TD-SCDMA手机终端现有基本业务功能的基础上，设计支持AGPS定位技术的TD-SCDMA手机终端和定位处理流程。这种设计无需对核心网做任何改动，定位精度高、速度快。
附图说明
图1表示支持LBS业务的TD-SCDMA系统体系结构图
图2表示支持AGPS定位技术的TD-SCDMA手机终端系统结构图
图3表示TD-SCDMA系统中AGPS的定位信令流程图
图4表示支持AGPS定位技术的TD-SCDMA手机终端定位处理流程图
具体实施方式
TD-SCDMA系统可支持包括AGPS、TDOA、Cell ID、AOA等四种无线定位技术。本发明给出了支持AGPS定位技术的TD-SCDMA手机终端及其定位处理方法，考虑如何在普通的TD-SCDMA终端上通过增添GSP接收模块和相应的处理流程，实现AGPS定位功能。
一、支持AGPS定位的TD-SCDMA手机终端系统结构
如图2所示为支持AGPS定位技术的TD-SCDMA手机终端系统结构。是在普通的TD-SCDMA终端上增添GPS接收模块和相应的处理流程，实现在AGPS定位功能。其中，射频RF模块完成终端的射频前端的收发功能，工作在2010MHz到2025MHz频段和其他分配的TDD频段；模拟基带处理模块ABB完成信号的模/数和数/模转换功能；数字基带处理模块DBB是一个数字基带处理模块，包含数字信号处理器DSP和主控制单元MCU，其中DSP用来处理手机终端与TD-SCDMA网络Node B之间的Uu接口的物理层功能，包括信道编解码、交织/去交织、调制/解调、扩频/解扩、信道估计、测量等；MCU是一个主处理器，在实时操作系统下，运行TD-SCDMA网络Uu接口的协议栈和应用软件以及对外设的控制功能；电源模块对整个终端提供电源并进行电源管理，用户标识模块USIM存储用户信息，进行必要的用户信息鉴权；MCU的JTAG接口用来调试和下载程序；存储器主要是片外的存储设备，比如FLASH、SDRAM、NAND-FLASH等，用来存储或者缓存数据和信息；键盘是终端的按键模块，提供6X6的按键功能；LCD提供终端液晶显示屏功能；USB提供USB接口功能；语音编解码支持耳机、麦克风和话筒功能；GPS接收模块从无线网络获取到AGPS辅助信息后，保存在UE的MCU的无线资源控制子层中，并根据AGPS辅助信息进行GPS校准和卫星伪距测量；确定的卫星伪距信息发送给MCU处理器，MCU处理器协议栈中的计算模块按照GPS定位的基本原理，将卫星伪距信息作为参数，计算出目标UE的位置信息。
从TD-SCDMA网络中的周期性广播信息系统信息类型15系列、测量控制消息或辅助数据传递消息中获得AGPS辅助信息，并作为AGPS辅助信息表保存在TD-SCDMA网络的无线资源控制子层中。GPS接收模块接收到AGPS辅助信息，通过通用异步收发器传送到DBB模块，DBB模块根据AGPS辅助信息实现移动终端的AGPS定位处理功能。
AGPS辅助信息如表1所示。
AGPS辅助信息表
 信息名   信息含义   信息格式
 positioningMethod   使用定位的方法   比特串
 gpsTimingOfCellWanted   GPS时间需求   布尔类型
 GPSReferenceTime   GPS参考时间   比特串
 GPSReferenceLocation   GPS参考位置   比特串
 dgpsCorrectionSatInfoList   差分GPS校验卫星列表   比特串
 GPSNavigationModel   GPS运行模型   比特串
 GPSIonosphericModel   GPS电离层参数   比特串
 GPS-UTCModel   GPS等价通用时间模型   比特串
 GPSAlmanac   GPS星历数据   比特串
 GPSAcquisitionAssistance   GPS捕获辅助   比特串
 GPSRealtimeIntegrity   GPS实时完整性   比特串
二、从TD-SCDMA系统的LBS client获取定位请求的信令流程
从TD-SCDMA系统的LBS client获取一个定位请求的信令流程，如图3所示。网络正常工作后，SRNC向目标UE周期性地发送AGPS辅助信息。一个LBS Client通过Le接口向GMLC发送LBS请求消息，以此来发起对目标UE的位置服务请求。LBS请求消息包含目标UE的识别号ID(如国际移动用户标识IMSI)以及LBS的服务质量(QoS)等参数。GMLC收到LBS请求后，通过目标UE的ID查找出目标UE的移动交换中心/拜访位置寄存器MSC/VLR，并向MSC/VLR发送用户位置请求消息MAP Provide subscriberLocation(该消息是TD-SCDMA系统核心网技术标准中设定的，MAP指移动应用协议)，该消息包含目标UE的ID、采用的定位方法、LBS的QoS等参数；MSC/VLR根据收到的用户位置请求消息通过附加业务把用户位置计算过程触发消息LBS Location Notification Invoke发送给目标UE。
SRNC判断目标UE所处的状态；如果UE处于空闲状态，SRNC与UE需要建立无线资源连接，UE与CN建立移动管理连接和连接管理连接，MSC/VLR通过附加业务把TD-SCDMA技术标准中定义的用户位置计算过程触发消息LBS Location Notification Invoke发送给目标UE；如果UE处于非空闲状态，MSC/VLR直接通过附加业务把用户位置计算过程触发消息LBSLocation Notification Invoke发送给目标UE；目标UE收到LBS LocationNotification Invoke请求后，UE协议栈软件控制GPS接收模块进行卫星伪距测量，在MCU中对测量结果进行计算，得到目标UE的位置信息；UE通过附加业务把用户位置计算过程触发返回消息LBS Locaion Notification InvokeReturn发送给MSC/VLR，该消息包含被定位的UE标识、UE的位置信息和LBS请求的QoS等参数。MSC/VLR再通过用户位置响应消息MAP Providesubscriber Locaion ACK把定位结果发送给GMLC实体，最后GMLC把目标UE的定位结果通过LBS响应发送给LBS Client，整个定位过程完成。
三、支持AGPS定位技术的TD-SCDMA手机终端定位处理流程
如图4所示为支持AGPS定位技术的TD-SCDMA手机终端定位处理流程。网络端的SRNC向目标UE发送AGPS辅助消息表中的信息，该消息的发送可以采用周期性无顺序的方式发送；目标UE的MCU从这些消息中提取AGPS辅助信息；SRNC判断UE现在所处的状态。如果UE处于空闲状态，SRNC与UE建立无线资源连接，UE与CN建立移动管理连接和连接管理连接，MSC/VLR通过附加业务把用户位置计算过程触发消息LBS LocationNotification Invoke发送给目标UE。如果UE处于非空闲状态，MSC/VLR直接通过附加业务把用户位置计算过程触发消息LBS Location NotificationInvoke发送给目标UE。目标UE的MCU向GPS接收模块发出AGPS测量命令消息，GPS接收模块依据消息中的AGPS辅助信息进行GPS校准和卫星伪距测量，并将测量后获得的卫星伪距信息通过AGPS测量响应消息发送给MCU，MCU的位置计算模块根据卫星伪距信息计算出目标UE的位置信息，然后把位置信息通过LBS Location Notification Invoke Return消息发送给网络。
本发明在DBB芯片没有集成GPS接收模块的前提下，使用成熟的GPS接收模块与现有终端DBB芯片方便地实现了TD-SCDMA终端的AGPS的定位方法和位置计算。设计方法简单、稳定和可靠，并且不增加太多终端硬件成本和控制复杂度，也不会增加手机终端基带软件的复杂度。是一个简单、实用和低成本的、支持AGPS技术的TD-SCDMA手机终端设计方法。

Claims (7)

1.一种支持AGPS定位的TD-SCDMA手机终端，包括，完成终端的射频前端收发功能的射频模块，完成信号模/数转换和数/模转换的模拟基带处理模块，实现目标UE与Node B之间的Uu接口的物理层功能，运行Uu接口的协议栈和应用软件以及对外设的控制功能的数字基带处理模块DBB，其特征在于，GPS接收模块通过DBB模块中通用异步收发器实现与DBB之间的通信连接，GPS接收模块根据从无线资源控制子层中获取的AGPS辅助信息，进行GPS校准和卫星伪距测量，DBB模块中的位置计算模块根据卫星伪距信息计算目标UE的位置信息。
2.根据权利要求1所述的TD-SCDMA手机终端，其特征在于，DBB模块包括数字信号处理器DSP和主控制单元MCU。
3.一种TD-SCDMA手机终端定位处理方法，其特征在于，服务无线网络控制器SRNC发送AGPS辅助消息表中的信息；目标UE将接收的AGPS辅助消息保存在主控制单元MCU中；目标UE通过Le接口向移动位置中心网关GMLC发送LBS请求消息；GMLC收到LBS请求后向移动交换中心/拜访位置寄存器MSC/VLR发送用户位置请求消息；移动交换中心/拜访位置寄存器把用户位置计算过程触发消息发送给目标UE；目标UE的GPS接收模块依据消息中的AGPS辅助信息进行GPS校准和卫星伪距测量，并将卫星伪距信息通过AGPS测量响应消息发送给MCU；MCU的位置计算模块计算目标UE的位置信息，并将位置信息发送给网络。
4.根据权利要求3所述的定位处理方法，其特征在于，如果UE处于空闲状态，SRNC与UE建立无线资源连接，UE与CN建立移动管理连接和连接管理连接，MSC/VLR把用户位置计算过程触发消息发送给目标UE；否则，MSC/VLR直接把用户位置计算过程触发消息发送给目标UE。
5.根据权利要求3所述的定位处理方法，其特征在于，根据TD-SCDMA技术标准定义的系统信息类型15系列、测量控制消息或辅助数据传递消息建立AGPS辅助信息表，并将其保存在网络的无线资源控制子层中。
6.根据权利要求4或5所述的定位处理方法，其特征在于，用户位置请求消息包含目标UE的ID、采用的定位方法、LBS的QoS参数。
7.根据权利要求4或5所述的定位处理方法，其特征在于，网络的SRNC不按一定的顺序周期性广播AGPS辅助信息表中的信息。
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