CN101180550A - 增强型移动台定位方法和系统 - Google Patents

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CN101180550A CNA2006800156117A CN200680015611A CN101180550A CN 101180550 A CN101180550 A CN 101180550A CN A2006800156117 A CNA2006800156117 A CN A2006800156117A CN 200680015611 A CN200680015611 A CN 200680015611A CN 101180550 A CN101180550 A CN 101180550A
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Abstract

本发明提供了用于定位无线通信网络中的移动无线终端的方法和系统。该方法包括利用作为未被报告的小区的结果来提供的附加位置限制。在本发明的一种形式中，确定了具体小区没被报告的可能原因和相关的概率项以便在位置定位模型中使用。本发明还涉及实施该方法的系统。

Description

增强型移动台定位方法和系统
技术领域
本发明涉及用于定位移动通信网络中的移动无线终端的方法和设备。
背景技术
本申请要求澳大利亚临时专利申请第2005901353号的优先权，在此纳入该申请的全部内容作为参考。
当前利用最广泛的移动台定位系统是小区ID和增强型小区ID系统。这些系统使用移动网络内现有的测量值。结果是，它们能够定位现有话机，而不需要更高精度技术通常所要求的修改。
仅利用小区ID的系统通常使用移动台和其服务小区之间的联系并返回相应的定位。在一些情况下，该位置可简单地是基站的坐标。在划分扇区的情况下，通常更好的解决方法是那个小区覆盖范围的概念上的形心。
增强型小区ID系统对服务小区标识增加了更多的信息，以便实现更好的性能。最常用的一条信息是服务小区和移动台之间的往返延迟测量。以GSM网络为例，定时超前量(TA)由基站测量，并代表从基站到移动台并再返回去的往返延迟。其是用一比特的分辨率编码的，从而提供了半比特或大约550米的分辨率的单向距离测量(one way range measurement)。使用基于TA的范围限制使得与仅利用CID的解决方法相比精确度得到显著的改进。改进的实际程度取决于几种因素，但通常取决于两种至三种因素中的一种。
一些增强型小区ID系统使用的进一步的信息源是由手机或网络测量的信号电平。例如，在一些网络中，每个小区发射信标信道，以帮助手机选择接入网络的最优点。手机测量从相邻小区接收到的信标信号的功率。如果这些信标信道的发射功率是已知的，那么在移动台处接收到的功率在某种程度上反映了基站与移动台之间的距离。其它因素，诸如天线辐射模式和无线信道中的衰落，也影响接收的功率。在已经使用服务小区标识和往返时间的系统中，额外使用信号电平测量值来提供适度水平的改善。典型的改善系数在1.2与2.0之间的范围内变化。
本发明的目的是提供用于改善无线通信网络中移动无线终端定位的另一种或可选择的方法和系统。
发明概述
根据本发明的一个方面，提供了一种用于定位无线通信网络中的移动无线终端的方法，该方法包括：
识别移动无线终端大致位置附近的一组小区；
识别在已识别小区组中未被移动无线终端报告的至少一个小区，已识别组中的其余小区均被报告过；以及
基于所述至少一个未被报告的小区确定移动无线终端的位置。
在一种形式中，该方法还包括确定所述至少一个未被报告的小区没有被报告的可能原因。
在另一种形式中，该方法还包括搜寻含有所述移动无线终端应该检测到的一系列小区的网络列表。
在又一方面，在网络列表不可获得的情况下，该方法还包括假定移动无线终端检测到所述至少一个未被报告的小区。
在又一方面，在网络列表可获得并且所述至少一个未被报告的小区不在该网络列表上的情况下，该方法还包括不再进一步考虑所述至少一个未被报告的小区。
在另一方面，该方法还包括确定所述至少一个未被报告的小区是否是运行的。
在又一方面，如果所述至少一个未被报告的小区被确定为不运行，则该方法还包括不再进一步考虑所述至少一个未被报告的小区。
在又一方面，如果识别的小区数目超过最大报告阈值，则该方法还包括假定所述至少一个未被报告的小区被移动无线终端检测到并为所述至少一个未被报告的小区分配上限信号强度值，该值等于被报告小区的最弱信号强度。
在又一方面，该方法包括确定是否有任何被报告小区与所述至少一个未被报告的小区相干扰。
在另一方面，如果确定被报告的小区与所述至少一个未被报告的小区相干扰，则该方法还包括为所述至少一个未被报告的小区分配上限信号强度值，该值等于干扰小区的信号强度减去系统特定缓冲。
在一种形式中，所述系统是GSM系统，并且所述系统特定缓冲大致为9dB。
在另一方面，该方法包括为所述至少一个未被报告小区的信号强度分配最小信号强度，该最小信号强度等于移动无线终端接收器的敏感度阈值。
在另一方面，该方法还包括在位置估计模型中为所述至少一个未被报告的小区使用分配的信号强度值。
在又一方面，该方法还包括确定与所述至少一个未被报告的小区相关的概率项。
在这方面，该方法还包括在联合概率函数中结合所述概率项，以获得移动无线终端的定位估计。
根据本发明的第二方面，提供了用于定位无线通信网络中的无线移动终端的系统，该系统包括：
用于识别移动无线终端大致位置附近的一组小区的装置；
用于识别在所述被识别小区组中未被移动无线终端报告的至少一个小区的装置，被识别组中的其余小区均被报告过；和
基于所述至少一个未被报告过的小区确定无线移动终端位置的装置。
一方面，该系统还包括用于确定所述至少一个未被报告小区未被报告的可能原因的装置。
在另一方面，该系统还包括用于搜寻含有无线移动终端应该检测到的一系列小区的网络列表的装置。
在另一方面，该系统还包括用于确定所述至少一个未被报告的小区是否运行的装置。
在另一方面，该系统还包括用于在如果识别的小区数目超过最大报告阈值时为所述至少一个未被报告的小区分配上限信号强度的装置，该值等于被报告小区的最弱信号强度。
在又一形式中，该系统还包括用于确定是否任何被报告的小区与所述至少一个未被报告的小区相干扰的装置。
在另一方面，该系统还包括在确定被报告小区与所述至少一个未被报告小区相干扰时，为所述至少一个未被报告的小区分配上限信号强度值的装置，该值等于干扰小区的信号强度减去系统特定缓冲。
在一种形式中，该系统是GSM系统，并且所述系统特定缓冲大致为9dB。
在又一方面，该系统包括用于给所述至少一个未被报告小区的信号强度分配最小信号强度的装置，该最小信号强度等于移动无线终端接收器的敏感度阈值。
在又一方面，该系统包括利用在位置估计模型中分配给所述至少一个未被报告小区信号电平来计算移动无线终端位置的装置。
在另一方面，该系统包括用于确定与所述至少一个未被报告的小区有关的概率项的装置。
在另一方面，该系统包括用于在联合概率函数中结合概率项以获得移动无线终端的位置估计的装置。
根据本发明的又一方面，提供了一种机器可读介质，该机器可读介质含有使机器执行任一前述形式或方面的方法的指令。
附图说明
本发明的不同方面将参考附图进行详细说明。在这些附图中：
图1显示了本发明的一方面中涉及的一组小区；
图2显示了本发明另一方面中涉及的小区的不同排列；
图3显示了在除去最大距离阈值之外的小区之后图2中所示的那组小区；
图4显示了在除去没包括在网络列表中的那些小区之后图3中所示的那组小区；
图5显示了在除去没有运行的那些小区之后图4中的那组小区；
图6显示了本发明的一个广泛方面的处理流程；
图7显示了本发明另一方面的处理流程；
图8显示了确定相邻小区未被报告的最有可能的原因的处理流程。
发明详述
以下将参考一个或多个本发明的实施方案、附图中显示的实施例来详细描述本发明。这些实施例和实施方案仅仅用来解释，而不会限制本发明的范围。此外，作为一个实施方案的一部分而说明或描述的特征可以与一个或多个其它实施方案一起使用，以便提供更多新的组合。
可以理解，本发明将涵盖这些变化和实施方案以及本领域技术人员可以理解的变化和修改。
用来计算结合了往返延迟和信号电平测量值的增强型小区ID解决方案的一种构架是使用标准估计技术来评估某个感兴趣区域的概率或似然函数并选择最有可能的位置作为对移动无线终端位置的估计，或“移动台的”定位。似然函数也可以是成本函数的形式，其中选出最小成本为最优解。该选择过程可以通过对一组来自网格的离散点评估该函数来完成，或者可选择地通过迭代地移向该解的解算器来完成。
本发明提供了位置信息的另外来源，当该位置信息在被结合到这样的位置计算框架时能使精确度更大。在一个方面，本发明使用对感兴趣区域评估的成本函数。成本函数取最小值(或相反地根据成本函数是如何定义的而取最大值)处的点限定了对位置的最好估计。可使用的成本函数的一种形式是基于概率
Figure S2006800156117D00071
，其中是代表了可能的移动台位置或定位的二维向量，而
Figure S2006800156117D00073
是可包括一个或多个服务小区标识和/或一个或多个往返次数和/或一个或多个信号电平的观测向量。然后可利用本领域已知的技术诸如极大似然，考虑概率函数
Figure S2006800156117D00074
和与每次观测相关的误差的静态分布，来找到最好的位置估计。
在蜂窝式无线网络中，移动台可选择它测量哪个小区以及它将报告哪个子集。关于移动台报告的小区的信息可用于估计移动台的位置。这在基于小区ID的定位系统中使用。在基于小区ID的系统中无线通信网络内移动台定位的估计可利用以下的一种或多种技术来获得：
·将对移动台的定位等同于对服务小区的定位。
·对所有被报告小区的定位取平均。
·对所有被报告小区的定位的平均值进行加权，其中加权因子可以是根据多种可能性中的一种或多种选择的，包括：
·服务小区的加权为2，而其他小区的加权为1
·使加权与具体小区的接收信号电平成正比
·利用如上所述的取平均技术，但对具有定向天线的小区使用小区标称覆盖区(nominal footprint)的几何形心。
根据本发明的一个方面，未被报告的小区还能揭示位置或定位信息。在一种形式中，该信息能提供关于移动台不在的地方的信息。在另一种形式中，确定未被报告的小区的子集可提供对移动台位置的指示，其中未被报告的小区是本应该被接听到(hear)但未被接听到或者没在被报告小区的给定列表中被报告。至于缺乏对给定小区进行报告是否可提供任何信息，这取决于小区未被报告的原因。
未被报告的小区的原因
给定小区可能未被报告的原因包括：
小区未被测量
移动台没有试图检测来自该小区的信号。移动台试图监听的小区是由网络通过服务小区提供的指令来确定的。例如，以在GSM中为例，这称为BCCH分配(BA)列表。在UMTS中，这可因为用户设备(UE)还没接收到匹配的物理层测量命令而发生。如果给定的相邻小区没被包括在指令内，那么该小区将不被测量从而将不被报告。
小区太多以致无法报告
通常对要求移动台测量和报告的信号数目有一个限制或一个报告小区阈值。当候选的相邻小区超过了可以报告的小区时并以被报告的接收信号电平来排序时，通常最高数目N被报告。如果给定相邻小区的信号电平不是最高的N其中之一，那么其将不被报告。例如，在GSM中，网络测量报告的限制是6个相邻小区。
小区被干扰阻塞
在诸如GSM和UTMS等网络中，如果信号不能被解码则接收的信号电平将不被报告。如果接收到的信号相对来自网络中其它小区的干扰太弱，则不能检测到该信号的存在并且即使检测到也可能不能被解码。
小区信号低于接收器敏感度阈值
接收到的信号电平太弱并且接收器的本底噪音(noise floor)阻碍了信号电平的检测。
小区没在运行
不存在要测量的信号。
优化未被报告小区的分析
在典型网络中，未被报告小区的数目将超过被报告的小区几个数量级。绝大多数这些未被报告的小区将不揭示任何位置信息，因为这些小区距离服务小区非常远，使得这些小区明显或者预期不会被收听到。因此对与未被报告小区的分析有关的任何计算的优化，存在可选则的第一步骤，用于确定明显将不传递任何定位信息的那些未被报告的小区。
一种技术是排除掉与位置估计相距的距离比特定距离远的未被报告的小区。位置估计可根据本领域已知的任何技术或技术组合来推导出，这些技术包括小区ID解决方法、小区ID加上往返时间、基于信号强度的估计、到达角度、到达时间、到达的时间差，或其他方法，所述其它方法包括标题为“Radio Mobile Unit Location System”的共同待决PCT专利申请第PCT/AU2005/001358号和题为“Enhanced Mobile Location”的共同待决PCT专利申请(其要求第2005901352号澳大利亚临时专利申请的优先权)中公开的方法，其中这两个专利的全部内容都被纳入本文作为参考。
所述特定距离可以是该系统的最大可用范围(例如，在GSM中为35公里，与靠近估计位置的网络中的小区半径成正比)、每个服务小区预先确定的范围、或在整个网络中使用的值。
另一种机制是提供根据移动台所作报告能识别的标准而收听到的小区列表。可通过利用网络规划工具，或通过模仿或组合这些技术，对无线网络规划进行检查从而生成该列表。在一种形式中，标准可以是服务小区。在这种情况下，给每个小区分配小区列表(在用列表中的小区作为服务小区时可被移动台收听到)。在另一种形式中，该标准可以使用移动台的位置估计。网络被划分成多个区域，并且对于每个区域，生成潜在能检测到的小区的列表。
在该过程的结尾，将存在一个小区列表。该列表包含所有被报告的小区，和未被报告的小区的子集。
图1显示了无线通信网10的一部分，其包括环绕小区G的小区A、B、C、D、E和F。移动无线终端或移动台20的大致位置
Figure S2006800156117D00101
被确定在小区G内。网络10可以是GSM、UMTS、CDMA、CDMA 2000网络，或任何其它的蜂窝式无线通信网络。
图2显示了网络10中的小区的不同排列。这里显示的是包括小区G的网络10中的小区26A至Z，其中移动台20被估计在位置x处。如图2所示，小区T至Z(加阴影)将不在考虑之中，因为它们与移动台20相距的距离超过了特定距离，如以上关于本发明一个方面所讨论的。余下的小区A至S可考虑，如图3所示。
未被报告的小区的分析
下一个步骤是确定小区未被报告的原因。每个小区都要对所有原因进行分析。该分析可以任何顺序执行。但优选以列出的顺序执行测试，因为某些测试的结果会减少进一步测试的需要，从而可减少必须执行的测试总数。
根据本发明这方面执行的分析要为两个目的服务。首先，某些未被报告的小区可从进一步的分析中除去。其次，对于其余的未被报告小区，作出了对最大可能信号强度的估计。
小区未被测量
该原因可能相对普遍。在移动网络模型包括具有关于移动台尝试测试的信息的网络列表(例如，GSM中的BCCH分配(BA)列表)的情况下，未被报告的小区被处理，除去不会被移动台20尝试报告的任何小区。这是因为这种小区的缺乏仅仅反映了网络规划决定，而不会传递任何有关移动台30的物理定位的信息。在测量信息不可用的情况下，省略该步骤。
图3显示了网络10中的小区的排列，如以上参考图2所描述的那样，这些小区在最大范围集合内(如果使用该方法)。在该排列中，小区A至S在考虑的范围内。
在如上述那样网络列表可获得的情况下，该列表可指示小区A至N将被报告。根据本发明这个方面，小区O至S(带阴影的)将不被考虑。
当不能获得测量尝试的信息时的操作
在对信道要测量的移动台的控制不可获得的情况下，不可能确定未被报告的小区是否没被报告，因为移动台没被指示要监听该小区或者移动台20不能检测到该小区。
在这种情况下，本发明的一方面是假定要尝试测量小区和尝试选择能推导出位置限制的其余原因中的一个。模拟和实验已经显示了在这种情况下性能只有很小的损失，因为在设计良好的网络中，移动台没被给予指令的那些小区是预期不会被收听到的小区。因此，对性能的影响很小。其它原因是在一些网络中，发送给移动台的指令是尝试监听所有可用信道，因此在这样的网络中假定要尝试测量小区是有根据的。
小区没有运行
如果小区没在运行，则其不能被报告。缺少报告将不传送任何关于位置的信息，因此将该小区从未被报告的小区列表中除去。
因为自身失效或者其支持基础结构失效、其被维持或升级等，小区可能没在运行。网络操作员知道没在运行的那些小区并使那些信息可用于本发明。
检测没在运行的小区的另一种机制是保存每个小区被报告时间的历史。能够通过查询该历史来确定给定小区当前是否在运行。
图4显示了打算要考虑的小区的排列，但在该实施例中，小区K(有阴影的)没在运行因而不能被移动台20检测到。根据本发明的这个方面，不再进一步考虑小区K。
小区太多而无法报告
如果移动台20已经报告了邻近小区的可能最大数目(该数目由报告小区的阈值确定)，适用这种情况。这种情况在检测到的相邻小区数目较大的密集区域中相对普遍地发生。如果确定了这就是小区没被报告的原因，则可推断出从未被报告的小区接收到的信号足够强到能被检测到，但比那些被报告小区的信号弱。从而在本发明的一方面中，该未被报告小区被分配的信号强度等于被报告的最弱的测量强度。
图5显示的示例性情形中，网络10是GSM网络，而网络测量报告的上限是6个邻近小区，如上所述。
在这种情况下，限制了对小区A至F的报告。因此，根据本发明的这方面，小区H、I、J、L、M和N(有阴影)被分配以等于被报告的最弱测量值的上限信号强度。
小区被同信道干扰阻塞
对于频率被一个以上发射机使用的系统，例如在GSM中，来自小区的信号可能受到使用相同信道的小区的干扰(称为同信道干扰)，或者受到使用相邻信道的小区的干扰(称为邻近信道干扰)。对于每个未被报告的小区，可检查被报告小区的列表以确定这些小区中的一个或多个是否对未被报告小区所用信道产生干扰。
在同信道干扰的情况下，未被报告的小区使用频率信道并且其中一个被报告的小区使用频率信道。频率上的被报告信号强度对没被报告小区的信号强度设置的上限少于系统特定缓冲。在GSM的情况下，未被报告的小区必须比被报告的小区至少弱9dB。如果其更高一些，那么根据GSM标准，将预期移动台不会检测到该小区。这样对于GSM来说，受到同信道干扰的未被报告小区的上限信号强度等于其同信道干扰减去9dB。对于其它的FDMA系统，存在类似的规定。
相互堵塞
以上分析并没考虑多重干扰的影响或是相同频率上的两个或更多小区彼此堵塞的情况。两个相邻小区彼此堵塞的可能性较小。尤其在GSM中，如果使用相同频率的两个小区在彼此的功率水平9dB内被接收到，移动台将不能检测到这两个小区中的任何一个。该问题可通过为同信道干扰仔细检查未被报告的小区列表和使用无线传播模型来确定信号是否能够彼此堵塞。如果找到了这样的堵塞，则小区不被报告就没有其它理由，应将该小区从未被报告的小区列表中除去。在本发明的一种形式中，可以不考虑相互堵塞的问题。在设计良好的FDMA(例如，GSM)网络中，该问题不太可能发生。在CDMA(例如，UMTS)中，该问题将不会发生，因为与解扩(de-spreading)有关的处理增益足以使信号被检测到和解码。
小区被相邻或相间信道干扰堵塞
在使用一个以上的信道的系统中，干扰可能来自其它频率信道。在相邻信道干扰的情况下，未被报告的小区使用频率，而一个或多个被报告的小区使用频率信道+/-1。在相间信道干扰的情况下，未被报告的小区使用信道，而一个或多个被报告的小区使用频率信道+/-2。
给定信道上的信号能“泄漏”到相邻和相间频率中，泄漏的量由使用的特定标准来限定。对于导致信道不被检测到的相邻信道干扰，其必须比感兴趣的信号高一定水平。这样对于GSM来说，受到相邻信道干扰的未被报告小区的上限信号强度等于其相邻信道干扰减去9dB。类似的，相间信道干扰的数字是41dB。对于其它通信系统，可获得类似的值。
以最强的来估计多重组合干扰
以上对同信道和相邻/相间信道干扰的分析是基于仅存在单个干扰源，并且是小区没被检测到的唯一原因。一个以上的干扰源联合造成这种影响也是有可能。例如，在GSM中，两个被报告的小区可使用正好在感兴趣的未被报告小区的频率之上或之下的频率。在这种情况下，来自两个信道的相邻信道泄漏可以结合起来，最坏的情况是导致干扰水平比任何一个单独造成的干扰大。解决这种问题的方法是使用本领域已知的更复杂的干扰模型，来确定更精确的最大信号阈值。一种实现方法是基于对未被报告的小区造成最大干扰的干扰源来限定干扰阈值。这样做限制了计算的复杂性，并且假设信号衰落所代表的相对较大的不确定性的效果可以被忽略。
小区信号低于接收器敏感度阈值
移动台检测信号的能力有限。比移动台20的接收器敏感度阈值弱的信号不能被检测到。因此，将未被报告小区的最大可能信号电平设置成接收器敏感度阈值，因为信号必须要弱于该阈值。
确定最大信号的可能信号电平
该步骤是基于对小区没被报告的原因的分析来分配最大可能信号电平。假设小区组被报告，这是对已经被测量过但没被报告的给定小区的最大水平的最好保守估计。
该步骤仅适用于没有被任选的编辑处理除去的那些未被报告过的小区，或者该步骤是基于没被测量的小区或是基于没在运行的小区。这样的小区被认为不提供任何有用的定位信息并且任选地不被包括在这个或任何更进一步的步骤中。
在未被报告小区在被报告小区列表中具有同信道干扰源的情况下，信号阈值是基于被报告的同信道干扰源的信号电平限定的。信号在该信道上被检测到的事实意味着相邻和相间信道干扰不是原因。由于同信道干扰源是堵塞了小区报告的原因，是否已经基于全部报告设置了上限并不相关。
在相邻和相间信道干扰被检测到的情况下，即被报告的小区列表包含了来自最多2条远离未被报告小区信道的信道的一个或多个测量值的情况下，那么最大的可能信号电平是根据干扰源的影响或当被报告小区列表满了时最弱小区的信号电平推导出的，取二者中较大的。如果被报告小区的数目不是最大数目，那么根据干扰源的影响来设置最大信号电平。
当没有干扰时，最大可能信号电平是基于接收器检测阈值来分配的。
最终的检查是确保所有最大可能的检测阈值都比接收器检测阈值大。任何被分配了低于该阈值的最大可能信号电平的小区都被分配以等于接收器检测阈值的电平。
结合未被报告小区的信号强度来进行位置估计
现在每个未被报告的小区被分配了最大可能信号强度。这种度量能被结合到各种位置估计方法中，包括上面提到的题为“Enhanced MobileLocation”的共同待决PCT专利申请中描述的方法。
轨迹生成
通用定位估计处理是将观测值转换成轨迹和相关的不确定性。可通过计算最有可能的信号电平将观测值转换成最有可能的信号电平，而不是最高可能的信号电平。根据之前的描述，执行该操作的装置为本领域技术人员熟知。
基于小区ID公开加权
在小区被信号强度加权的小区ID系统中，未被报告的小区可被给予与最大或平均预计信号电平成正比的负加权。这将具有使被估计的位置远离那些没被收听到的小区的效果。
基于成本函数的估计
基于成本的估计需要系统被模拟，使得观测值之间的差异和在观测过程中考虑误差的模型被用于以观测值来评估在给定点的预测。本领域已知的成本度量包括可能性、似然性和对数似然性。
实施例
一种实现方式是使用基于概率的成本函数机制，这是本领域熟知的一种方法。
对于定位在无线网络中的点，可以基于给定的无线网络规划用本领域已知的技术来预计在该点接收的信号电平。对于网络中的每个可能点来说，可以为网络中的每个信号估计接收的信号强度。
这可以应用于移动台测量的一组信号电平测量值和为被认为不相关的未被报告小区子集确定的最大可能信号电平。基于成本函数的方法的目的点x，在该点观察结果匹配系统模型最佳。一个可能的成本函数是概率。对于未被报告小区，观测值是标为Lm的分配的最大可能信号电平。相应模型是预计的接收信号电平。在给定点x处，给定的未被报告小区的平均预计信号电平是Lp。给定小区在x处未被报告的概率被表示为p(Lp＜Lm|x)。这种概率采用的实际值取决于用于模拟接收的信号强度变化的统计分布。对于高斯分布，这种概率是：
p ( L p < L m | x ) = 0.5 * [ 1 + erf ( L m - L p ( x ) 2 * &sigma; SF ) ] - - - ( 1 )
其中，σSF是慢衰落产生的标准差，而erf()是误差函数。
在给定点x处的未被报告小区的组合概率，被表示为p(u|x)，是每个未被报告小区的条件概率的乘积：
p ( u | x ) = &Pi; i D p ( L pi < L mi | x ) - - - ( 2 )
其中D是未被报告小区的数目，而i是相关的未被报告小区列表的根指数。
相同的处理适用于整合已经被纳入概率框架中的其它位置信息来源。假定一组观察值o和使概率p(o|x)能被计算的概率模型，则o和u的组合效果简单地是条件概率的乘积：
p(o′|x)＝p(o|x)*p(u|x)    (3)
其中o′是观测值的组合集合(未被报告的小区和其它观测值)。对o和p(o|x)有贡献的观测值和相应模型在本领域内是已知的，并且包括但不限于被报告小区的信号强度，到达测量的时间，到达测量的时间差和到达测量的角度。
位置估计是通过找出最大化整个概率函数的x的值来推导出的。假定概率为函数x，本领域内已知许多算法用来提供这种估计。这种技术可以是连续的(使用代数表示法)，或者是离散的(评估网格的每个点处的概率)。
在一种普遍形式中，根据本发明一方面的方法在图6中示出。在第一步100中，移动台20检测估计的定位x周围的一组环绕小区。这一组被检测出的小区中，一些可能没被报告，如上述那样。在步骤200中，该方法确定那些被检测的小区中哪个是未被报告的。然后，在步骤300中，用关于未被报告小区的信息来计算移动台20的改进的定位估计(如上所述)。
在本发明的一种形式中，如图7所示，关于图6所描述的方法可包括确定或者以其它方式获得(例如，通过外部定位装置诸如GPS)无线通信网络10中移动台20的定位的初始估计的步骤。这显示在步骤50中。确定或以其它方式获得该估计的一些可能的方法在本说明中的其它地方有描述。在步骤100中，移动台20检测估计的定位周围的一组环绕小区。这组被检测的小区中，如上所述，一些可能未被报告。在步骤200中，该方法确定哪些检测到的小区是未被报告的。在步骤210中，该方法确定小区未被报告的可能原因，如以上详细描述的那样。在步骤220中，概率项与未被报告小区有关，如以下更详细描述的。然后如上所述，在步骤300中，该概率项被用于确定移动台20的改进定位估计。
可理解，以上方法可适用于单个未被报告的小区，或者多个未被报告的小区。
在图8中，结合上述方法的某些方面显示了示例性方法。可以理解，这些方面中的任意一个或多个可用来提供改善的定位估计。
在步骤500中，该方法检查BA列表(在GSM系统的情况下)是否可用于确定是否存在哪个小区要求被或不被移动台20检测到的信息。如果可获得BA列表，则该方法检查(501)以了解未被报告小区是否在BA列表中。如果该小区不在BA列表中，则不再进一步考虑该小区。如果该小区在BA列表中，则该方法进行步骤502。在没有BA列表可获得的情况下，该方法也将直接进行步骤502。
在步骤502，该方法检查网络阈值以确定能被报告的小区的最大数目。如果被报告的小区的数目超过了这个最大数目，则该方法将来自被报告小区的干扰水平与步骤503中报告的最弱小区的信号强度水平相比较。在步骤504中，该方法检查以了解干扰水平是否大于最弱被报告小区的最弱信号强度。如果不是，那么该方法进行步骤506，以确定未被报告小区比报告小区中最弱的小区还弱的概率。
如果在步骤502中，确定小区的最大数目还没有被报告，那么该方法进行步骤505，以计算来自被报告小区的最大干扰水平。在步骤507，该方法检查以了解是否干扰水平大于移动台20的敏感度阈值。如果是这样，那么在步骤509中确定未被报告小区比干扰水平弱的概率。如果不是这样，那么该方法进行步骤508，以确定未被报告小区比移动台20的敏感度阈值弱的概率。
在移动无线通信网络中使用的系统中，根据本发明执行的计算和步骤可以由多个元件来执行。在一种形式中，移动台20所做的测量可被发送到网络20以内或以外的服务器，或者其它处理元件。在这种形式中，服务器或其它处理元件可执行某些或全部处理，然后将处理结果返回至网络10的一个或多个部分，或者网络10的外部，和/或移动台20自身。在另一种形式中，系统可向网络中的一些不同元件(包括服务器和移动台自身，以及网络10外部的元件)分配一些计算，并可将部分计算或测量出的数据发送给包括移动台20自身在内的不同元件。在又另一种形式中，假定移动台20有足够的存储空间和处理功率，可执行本发明的所有步骤。移动台20也可自已使用改进的信道估计来执行更进一步的计算，或者能够通过视频、音频或其它装置来为用户提供改进的定位估计。
也可以理解，用于执行以上计算的软件因此可以储存(host)在多个不同的计算机介质中，无论其是否为网络10的元件例如位于服务小区30中、移动台20自身的存储器、位于移动台用户身份模块(SIM)卡上、或是分布在不同元件中。
以上描述通常用GSM系统来说明本发明的操作。但这并不是限制该方法。例如，在UMTS的情况下，移动台可以被分派来测量和报告频内(intra-frequency)小区以及频间(inter-frequency)小区。在移动台大致位置附近没有特定小区的事实可被本方法用于增强型小区ID定位。可理解必须将系统特定特征例如相邻信道抑制因素和移动台敏感度设置成适应被考虑的系统。通常，该方法可用于任何使用多个发射机的通信系统。
以上描述也显示了用关于未被报告小区的信息来增强定位的精确度。该描述显示以概率项的形式应用该信息，与其它概率项结合成复合概率项，给定一组信号参数测量值，该复合概率项代表了移动台位于给定位置上的概率。
这种特定形式仅仅被用作一个实例，而不应作为可应用其它信息的唯一形式。例如，该信息可以以似然的形式或是对数似然项的形式来应用。其例如可与寻求最小值的成本函数中的其它对数似然项相结合。还可以理解，在为某些小区分配了信号电平的情况下，这种分配可仅仅为了考虑未被报告小区来进行，并且不必为了其它考虑而应用于整个网络。
本发明提供了在增强型小区ID定位系统中限制移动台的大致位置的其它信息源。其在已经利用了来自相邻小区的信号电平测量的系统中特别有用，虽然不限于这样的系统。当加入到往返延迟和基于信号电平的方法中时，其提供了有用的改进。实验揭示当利用未被报告的小区时，有大约10％的改进。一组实验显示了基于信号强度的精确度统计值为65％/95％的定位估计从959m/2521m改进到835m/2265m，，大约改进了10％。
由本发明获得的增强型定位测量可用于许多应用中，包括但不限于：自导航(例如，GPS系统的可替代系统)；定位服务(Location Based ServicesLBS)，其中电信服务提供商可在任意一段时间根据用户的位置来调整通信和其它服务；紧急/援救定位服务；对个人的跟踪，例如向家长警报携带移动电话的孩子已经移动到孩子家与孩子学校之间的路径的“安全地带”以外；运输车队管理系统，和可使用移动台定位或与移动台相关联的人的定位信息的任何其它应用。
可以理解，在本说明书中使用的术语“包括”和任意其派生意义(例如，包括，包含)被认为包含其所指的特征，并且除非特别陈述或指出否则其并不排除任何附加特征的存在。

Claims (28)

1.一种用于定位无线通信网络中的移动无线终端的方法，该方法包括：
识别所述移动无线终端大致位置附近的一组小区；
识别所述被识别的组中未被所述移动无线终端报告的至少一个小区，所述被识别的组中的其余小区都被报告；以及
基于所述至少一个未被报告的小区确定所述移动无线终端的位置。
2.如权利要求1所述的方法，还包括确定所述至少一个未被报告的小区没有被报告的可能原因。
3.如权利要求1或2所述的方法，还包括搜寻含有所述移动无线终端应该检测到的一系列小区的网络列表。
4.如权利要求3所述的方法，其中，在所述网络列表不可获得的情况下，假定所述无线移动终端检测到了所述至少一个未被报告的小区。
5.如权利要求4所述的方法，其中，在所述网络列表可获得并且所述至少一个未被报告的小区不在所述网络列表中的情况下，不再进一步考虑所述至少一个未被报告的小区。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括确定所述至少一个未被报告的小区是否是运行的。
7.如权利要求6所述的方法，其中，如果所述至少一个未被报告的小区被确定不是运行的，则不再进一步考虑所述至少一个未被报告的小区。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，如果被标识的小区的数目超过了最大报告阈值，则该方法还包括假定所述至少一个未被报告的小区被所述移动无线终端检测到，并为所述至少一个未被报告小区分配上限信号强度值，该值等于所述被报告小区的最弱信号强度。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，还包括确定是否有任何被报告的小区与所述至少一个未被报告的小区相干扰。
10.如权利要求9所述的方法，其中，如果确定被报告小区与所述至少一个未被报告的小区相干扰，该方法还包括为所述至少一个未被报告的小区分配上限信号强度值，该值等于所述干扰小区的信号强度减去系统特定缓冲。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述系统是GSM系统，并且所述系统特定缓冲大致为9dB。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，还包括为所述至少一个未被报告的小区的信号强度分配最小信号强度，该最小信号强度等于所述移动无线终端的接收器敏感度阈值。
13.如权利要求8至12中任一项所述的方法，还包括在位置估计模型中使用为所述至少一个未被报告的小区所分配的信号强度值。
14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，还包括确定与所述至少一个与未被报告的小区相关的概率项。
15.如权利要求14所述的方法，还包括在联合概率函数中结合所述概率项，以获得所述移动无线终端的位置估计。
16.一种用于定位无线通信终端中移动无线终端的系统，该系统包括：
用于识别在所述移动无线终端大致位置附近的一组小区的装置；
用于识别在所述被识别的组中未被所述移动无线终端报告的至少一个小区的装置，所述被识别的组中其余的小区都被报告；和
用于基于所述至少一个未被报告的小区来确定所述无线移动终端的位置的装置。
17.如权利要求16所述的系统，还包括用于确定所述至少一个未被报告的小区没有被报告的可能原因的装置。
18.如权利要求16或17所述的系统，还包括用于搜寻含有所述移动无线终端应该检测到的小一系列小区的网络列表的装置。
19.如权利要求16至18中任一项所述的系统，还包括用于确定所述至少一个未被报告的小区是否是运行的装置。
20.如权利要求16至19中任一项所述的系统，还包括用于在被标识小区的数目超过了最大报告阈值时为所述至少一个未被报告的小区分配上限信号强度值的装置，该上限信号强度值等于被报告小区的最弱信号强度。
21.如权利要求16至20中任一项所述的系统，还包括用于确定是否有任何被报告的小区与所述至少一个未被报告的小区相干扰的装置。
22.如权利要求21所述的系统，还包括用于在如果确定被报告的小区与所述至少一个未被报告的小区相干扰时为所述至少一个未被报告的小区分配上限信号强度值的装置，该上限信号强度值等于所述干扰小区的信号强度减去系统特定缓冲。
23.如权利要求22所述的系统，其中，所述系统是GSM系统，并且所述系统特定缓冲大致为9dB。
24.如权利要求16至23中任一项所述的系统，还包括用于为所述至少一个未被报告的小区的信号强度分配最小信号强度的装置，该最小信号强度等于所述移动无线终端接收器敏感度阈值。
25.如权利要求20至24中任一项所述的系统，还包括用于在位置估计模型中使用为所述至少一个未被报告的小区所分配的信号强度值来计算所述移动无线终端的位置的装置。
26.如权利要求20至25中任一项所述的系统，还包括用于确定与所述至少一个与被报告的小区有关的概率项的装置。
27.如权利要求26所述的系统，还包括用于在联合概率函数中结合所述概率项以获得所述移动无线终端的位置估计的装置。
28.一种机器可读介质，包含了使机器执行权利要求1至15中任一项方法的指令。
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