CN101379854A - 支持移动终端的定位 - Google Patents

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CN101379854A CNA2006800531659A CN200680053165A CN101379854A CN 101379854 A CN101379854 A CN 101379854A CN A2006800531659 A CNA2006800531659 A CN A2006800531659A CN 200680053165 A CN200680053165 A CN 200680053165A CN 101379854 A CN101379854 A CN 101379854A
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S·克罗夫维兰
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Abstract

一种移动终端的定位是这种类型，其包括对由多个移动终端110、120、130对接收信号的测量进行评估。该信号由至少一个蜂窝通信网络的多个基站201－205传输。为了支持移动终端的定位，基于移动终端的可用位置数据，确定适用于执行这种测量的移动终端110、120、130。位置数据可独立于与指示类型的定位而获得。

Description

支持移动终端的定位
技术领域
本发明涉及用于支持移动终端的定位的方法。该定位是这样的类型，其包括：对由多个移动终端对接收信号的测量进行评估，其中信号是由至少一个蜂窝通信网络的多个基站传输的。本发明同等地涉及相应的移动定位中心、相应的蜂窝通信网络、相应的蜂窝通信系统、相应的软件代码以及相应的软件程序产品。
背景技术
已由用于全球移动通信系统(GSM)的第三代合作伙伴计划(3GPP)标准化的已知定位方法是增强型观测时间差(E-OTD)方法。在针对基于宽带码分多址(WCDMA)的系统的3GPP标准中，E-OTD称为观测到达时间差(OTDOA)。E-OTD/OTDOA方法还得到开放移动联盟(OMA)所标准化的安全用户平面定位(SUPL)方案的支持。
利用E-OTD/OTDOA，移动终端测量观测时间差(OTD)值。这些值是分别来自两个基站的信号之间的接收时间差。这些差可以从信号的某些重复部分观测到，例如从同步突发的始点观测到。移动终端将OTD值发送到网络，在网络处，这些值由类似于Nokia iGMLC的评估组件进行评估。在3GPP方案中，评估组件称为服务移动定位中心(SMLC)；而在OMA方案中，该评估组件称为SUPL定位平台(SLP)。分别在两个正在传输的基站处的传输的时间差称为GSM中的实时差分(RTD)或者时间模型。如果所涉及的基站之间的RTD已知，则地理位置时间差(GTD)值可以由用于一对基站的评估组件获取为GTD＝OTD-RTD。GTD值定义了OTD测量所针对的以及RTD可用的那两个基站之间的双曲线。利用两个或者更多这样的双曲线，移动终端的位置可以被估计为位于双曲线的交点处。
标准化的E-OTD/OTDOA方案依靠定位测量单元(LMU)来测量基站传输之间所需的时间差。由于基站和LMU位于已知的位置，所以LMU与各个基站的配对的GTD是已知的。LMU因而可以执行OTD测量，使得正在传输的基站的RTD可以计算为RTD＝OTD-GTD。这个方案的缺陷在于需要LMU，并且这些LMU带来了相当大的开销。
剑桥定位系统(CPS)开发出了称为矩阵(Matrix)的E-OTD/OTDOA定位方法，其可在没有LMU的情况下使用。
Matrix使用来自其他移动终端的测量(而不是来自将要被定位的那个终端的测量)来替代来自LMU的测量信息。当两个移动终端测量来自五个公共基站位置的传输时，或者当三个移动终端测量来自四个公共基站位置的传输时，有可能求解一组方程并获得这些移动终端的位置以及所期望的RTD值。
由于蜂窝基站传输相对稳定，所以如果适当部署的话，RTD值在称为相干时间的一段时期内是有效的。这样，网络有可能周期性地执行匿名的Matrix操作来找出RTD值，使得当移动终端的定位请求到达时，所需要的RTD值是可用的。
使用Matrix的挑战在于：需要找到适合于对来自五个或四个公共基站位置的传输进行测量的两个或三个终端，以便获取用于这些基站的有效RTD值。
在先前Matrix定位中确定的移动终端位置仅可有限地作为选择的基础使用。移动终端可以在“安静”期间移动，即，在上一次定位和需要确定RTD的时间之间移动。从而，请求这样的移动终端执行OTD测量是无用的过程。另一方面，在感兴趣的区域内可能存在若干能执行Matrix的移动终端，但它们的可用却不为人知。如果移动终端并未请求其自身的位置，则定位系统并不会察觉该移动终端。另一缺陷在于：同一移动终端可能会由于时间模型更新/RTD更新而被频繁地打扰。
发明内容
本发明增强了一种定位，这种定位需要多个移动终端对接收信号进行测量。
提出了一种用于支持移动终端的定位的方法。所述定位是这样的类型，其包括对由多个移动终端对接收信号的测量进行评估。信号由至少一个蜂窝通信网络的多个基站传输。该方法包括：确定蜂窝通信网络的小区标识，其中小区标识与其中需要至少一个移动终端对所接收信号进行测量的区域相关联。该方法进一步包括基于移动终端的位置数据选择位于此区域的至少一个移动终端，以提供对接收信号的测量。所述位置数据可独立于所述类型的定位而获得。
而且，提出了一种支持移动终端的定位的移动定位中心。所述定位是这样的类型，其包括对由多个移动终端对接收信号的测量进行评估，其中信号由至少一个蜂窝通信网络的多个基站传输。所述移动定位中心包括：适合于确定蜂窝通信网络的小区标识的处理装置，其中小区标识与其中需要至少一个移动终端对接收信号进行测量的区域相关联。所述移动定位中心进一步包括适合于基于移动终端的位置数据选择位于此区域的至少一个移动终端以提供对接收信号的测量的处理装置。所述位置数据可独立于所述类型的定位而获得。
移动定位中心例如可以是蜂窝通信网络的网元或者可以集成在这种网元中。可选地，其可以是蜂窝通信网络外部的设备或者属于这样的外部设备。
处理装置可以通过硬件和/或软件实现。处理装置例如可以包括相应的软件代码以及执行该软件代码的处理器。可选地，处理装置例如可以由集成在芯片中的电路实现。
而且，提出了一种通信网络，其包括所提出的移动定位中心。
而且，提出了一种通信系统，其包括多个移动终端和所提出的移动定位中心。
而且，提出了一种用于支持移动终端的定位的软件代码。所述定位是这样的类型，其包括对由多个移动终端对接收信号的测量进行评估，其中信号由至少一个蜂窝通信网络的多个基站传输。当由处理器执行时所述软件代码实现所提出的方法。
最后，提出了一种软件程序产品，其中所提出的软件代码存储在可读介质中。该软件程序产品例如可以是单独的存储设备、用于在移动定位中心实现的可由执行所存储软件代码的处理器访问的存储器、或者用于在移动定位中心中实现的更综合的模块等。
本发明出于这样的考虑：在大部分蜂窝通信网络中，与移动终端位置相关联的某些信息已经是可用的。这种信息可以称为被动位置信息，因为其并未针对将被支持的定位类型而主动地生成。建议将可用的被动位置数据用于增强的定位方案。该被动位置数据用于在选定的区域中选择可能适用于执行测量的移动终端。
应当理解，基站可以是通往无线通信网络的任何类型无线接入点。还应当理解，移动终端可以是不固定在具体位置并且可以适合于从这种接入点接收并测量信号的任何设备。进一步应当理解，蜂窝通信网络可以是适合于经由至少一个接入点将数据传输到移动终端的任何类型的网络。
本发明的优势在于，其有助于对适用于所需测量的终端的选择。其结果是，本发明还增大了成功定位操作的可能性和速度。
本发明的优势还在于，其可以在不要求现有设备的新硬件的情况下而实现。
所使用的位置数据例如可以通过对访问某些蜂窝通信网络的移动终端的移动进行定期追踪而获得。这种位置数据的某些示例是位置区域形式的位置更新信息、路由区域信息(例如链接到通用分组无线服务(GPRS)的待机(STANDBY)状态)、服务小区信息(在呼叫、短消息和切换期间获得)等。
可用的位置数据的另一示例例如可以是GSM中提供的网络测量报告(NMR)。这些报告由移动设备传输到网络。这些报告包括来自于服务基站和邻近基站的信号的测量的接收水平，使得网络可以决定在呼叫期间切换到哪个小区。NMR可以视为一种合适的被动位置数据，因为其可以用于计算位置估计。
很多蜂窝网络标准，例如GSM和WCDMA，进一步具有定位服务(LSC)的特定支持。LCS提供了执行为移动设备提供位置估计的动作的机制和过程。例如，OMA SUPL支持信号强度的递送，即将“接收水平”递送到SLP，使得可以计算移动设备的位置。
显而易见地，如果位置数据太旧或者其年龄未知，则可用的位置数据并不可靠。因此，在本发明一个实施例中，基于位置数据选择至少一个移动终端包括丢弃比设置的阈值旧的位置数据。该阈值可以是固定的或者是可变的。如果其是可变的，则该阈值例如可以随着小区的大小或者与确定的小区标识相关联的另一区域的大小而增大。
在本发明一个实施例中，选择至少一个移动终端以提供对所接收数据的测量包括丢弃那些不支持此种定位类型的移动终端。如果是3GPP方案，则终端能力可以例如从分级标记中找到。如果是OMA方案，则移动终端在与网络的初始SUPL信令中指示其能力。另外，终端管理系统，例如Nokia终端管理系统(NTMS)可以用于找出移动终端是否适用于支持该定位。
在本发明一个实施例中，选择至少一个移动终端以提供对所接收数据的测量包括丢弃那些最近已经选择过用来提供对所接收信号的测量的那些移动终端。即，如果有多个可能的终端可用，则最近已经被使用过的那些将被筛选掉。
这样允许避免某些“匿名”移动终端支持其他移动终端定位的操作的负担过重。由于增大了找到其他合适终端的概率，所以本发明适用于减小某些终端的负荷。
为了能够评估哪些移动终端最近被使用过，最近被选择用于提供对所接收信号的测量的移动终端的记录可以由新近选择的移动终端来更新。最近被使用过的终端的这种记录例如可以由SMLC或者SLP保存。
对所接收信号的测量例如可以是对所接收信号的OTD的测量。该OTD可以进一步用于确定由至少一个蜂窝通信网络的多个基站传输的信号的无线接口定时(RIT)。RIT可以随后存储以备进一步使用，例如用于移动终端的定位。所确定的RIT例如可以包括确定的RTD或者确定的绝对时间差(ATD)。如果在定位中可以参考绝对时间而不是RTD，则应当使用ATD。
根据本发明对合适的移动终端的选择可以定期执行和/或只要在特定区域中需要至少一个移动终端对所接收信号进行测量就随时执行，例如为此区域中的特定基站执行。
可选地或者附加地，根据本发明可以基于移动终端的定位请求来选择移动终端。在这种情况下，所确定的小区标识是由发起请求的移动终端的服务基站所服务的小区的标识。
该基站可以是任何类型蜂窝通信网络的基站，例如基于GSM或WCDMA的蜂窝通信网络。还需要进一步注意的是，被选择用于对这些基站的传输进行测量的移动设备不一定需要访问基站所属的蜂窝通信网络。例如，移动设备可以使用WCDM连接至网络，并且由于此连接可得到移动设备位置数据。而且，其还可以被选择用于对第二代(2G)基站进行的传输进行测量，只要该移动设备支持GSM即可。最可能的支持SUPL的、支持3G Matrix定位的3G移动设备例如是双模移动设备。这意味着，这种移动设备既支持GSM Matrix定位又支持第二代(2G)Matrix定位。即使是基站(被考虑用于将被以常规方式评估的测量)也可以属于不同的蜂窝通信网络。例如，支持GSM/WCDMA的移动设备可以测量GSM基站之间的OTD值，以及节点B之间的OTDOA值，并且其甚至还测量2G和3G基站之间组合的OTD/OTDOA值。
附图说明
通过下述结合附图的详细描述，本发明的目的和特征将变得明显。
图1是根据本发明实施例的蜂窝通信系统的示意性框图；
图2是示出了图1中系统操作的流程图。
具体实施方式
图1是示例性蜂窝通信系统的示意性框图，根据本发明实施例的增强Matrix定位在其中实现。该蜂窝通信系统例如可以是已按照本发明进行补充的常规GSM系统或者WCDMA系统。
该系统包括多个移动终端110、120和130。移动终端110、120和130可以是常规移动终端。它们中的至少一些支持Matrix。每个支持Matrix的移动终端110包括适合于执行OTD测量的OTD测量组件111以及适合于管理与蜂窝通信网络通信以支持移动终端110和其他移动终端的定位的定位组件112。
该系统进一步包括蜂窝通信网络。
该蜂窝通信网络包括多个基站201、202、203、204和205，每个都在至少一个小区中服务于移动终端110-130。小区标识(ID)被指派给每个小区。
该蜂窝通信网络进一步包括移动定位中心300，例如3GPP服务移动定位中心SMLC。在蜂窝通信网络中可以存在多个移动定位中心300，每个负责相关联的区域。
移动定位中心300包括处理器310，其适合于执行在移动定位中心300中实现的软件代码。
所实现的软件代码包括定位组件311。定位组件311适合于基于移动终端110提供的OTD测量、对于各种基站201-205的传输可用的RTD值以及存储的这些基站201-205位置来进行移动终端的常规定位。
所实现的软件代码进一步包括RTD确定组件312。RTD确定组件312适合于基于来自多个支持Matrix的移动终端110-130的OTD测量以及存储的各种基站201-205位置来为各个基站201-205的配对进行常规的RTD确定。
所实现的软件代码另外包括终端选择组件313。根据本发明实施例，该终端选择组件313适合于选择适当的移动终端110-130，它们为RTD确定组件312进行的各个RTD确定提供OTD测量结果。
移动定位中心300进一步包括存储器320。存储器320存储具有那些基站201-205的已知位置的数据库321，这些基站位于与该移动定位中心300相关联的区域中。另外，存储器320存储具有各种终端模型与它们各自的OTD测量能力之间的联系的数据库322。存储器320进一步存储具有最近由RTD确定组件312确定的RTD值的数据库323。对于每个基站201-205，可能存在多个RTD值，例如针对每个邻近基站各存在一个RTD值。存储器320进一步存储具有最近已由终端选择组件313选择的那些移动终端列表的数据库324。
处理器310能够基于软件代码组件311、312和313中任何一个的请求来访问存储器320中的数据库322-324。
蜂窝通信网络进一步包括VLR 410。该VLR 410可以是常规的VLR。其存储具有针对当前位于相关联的区域中的每个移动终端110-130的被动位置数据的数据库411。对于每个注册的移动终端，被动位置数据可以包括小区的小区ID(该小区由移动终端的当前服务基站进行服务)、移动终端的终端ID和最近一次更新的时间。可选地，具有被动定位数据的数据库411可以存储在另一元件中，诸如移动定位中心300。在这种情况下，VLR 410可以将需要存储的被动位置数据发送到此另一元件中。
蜂窝通信网络进一步包括终端管理系统420。该终端管理系统420可以是常规终端管理系统，例如，Nokia终端管理系统。其存储在蜂窝通信网络中进行了注册的每个移动终端110-130的终端模型。
现在参照图2的流程图，对图1中系统的操作进行更详细地描述。
RTD确定组件312定期更新数据库323中移动定位中心300所负责的所有基站201-205的RTD值。
为此，RTD确定组件312确定所存储的RTD值需要更新的各个基站201。然后，其要求终端选择组件313提供适于为此基站201提供OTD测量结果的某些移动终端的终端ID(步骤801)。
终端选择组件313随即确定由基站201服务的小区的小区标识(步骤802)。
终端选择组件313继而从VLR 410或者从包括数据库411的另一元件请求被动位置数据。
终端选择组件313例如可以从数据库411取回包括所确定小区ID的所有可用被动位置数据。可选择地，其可以从数据库411取回所有可用的被动位置数据，并随后选择本身包括所确定小区ID的数据(步骤804)。
如上所述，VLR 410提供的被动位置数据通常包括小区ID和终端ID。然而，在某些情况下，被动位置数据可以仅包括位置区域或者路由区域，而不包括小区ID。这种区域可以包括若干小区。在这种情况下，首先必须确定对应于所确定小区ID的位置区域或者路由区域(步骤803)。然后，选择包括所确定位置区域或路由区域的指示的所有被动位置数据(步骤804)。
接下来，终端选择组件313根据年龄来对所选择的被动位置数据进行筛选(步骤805)。被动位置数据的年龄不应当超过阈值。此阈值可以固定为较小的值，如两三秒。可选择地，该阈值例如可以基于所考虑的小区的大小而动态设置。在后一种情况中，较大小区的阈值可以比较小小区的大。在任何情况下，阈值都应该这样设置，使得具有年龄低于此阈值的被动位置数据的移动终端不可能在该阈值期间内移动到另一小区。
终端选择组件313从剩余的被动位置数据中提取终端ID(步骤806)。
终端选择组件313继而检查具有该所提取终端ID的移动终端是否支持Matrix(步骤807)。从终端的角度来看，这与支持E-OTD或OTDOA一样。为了检查终端的能力，终端选择组件313可以基于各个终端ID从终端管理系统420获取每个终端的模型。终端选择组件313可以在数据库322中针对每个终端模型查找终端能力。
在进一步的处理中仅考虑支持Matrix的移动终端。
另外，终端选择组件313检查任一剩余移动终端最近是否在Matrix操作中使用过。这些终端的终端ID被存储在数据库324中。如果剩余足够多的终端，则最近在Matrix操作中使用过的所有终端也被丢弃(步骤808)。从而，避免了某些终端(并不需要其位置，而仅仅在获取RTD值时使用)过重地负担Matrix支持操作。
选择剩余移动终端110-130中的两个或者更多，以便为所选择的基站201确定RTD值。
也即，这些移动终端110-130的终端ID被提供给RTD确定组件312。RTD确定组件312通过这些移动终端110-130各自的服务基站触发对它们每一个的请求。该请求指示移动终端110-130对通过所选择的基站201及邻居基站202-205接收的信号进行OTD测量，并且将测量结果提供给移动定位中心300。
RTD确定组件312接收该OTD测量结果。基于这些OTD测量结果和数据库321中相关联的基站201-205位置，RTD确定组件以常规方式为所选择基站201确定所期望的RTD值。
所确定的RTD值与生成时间一起存储在数据库323中以备将来使用(步骤810)。RTD值例如可以用矩阵的形式存储。
最后，利用已经被选择用于OTD测量的那些移动终端120-130来更新数据库324中移动终端120-130的列表。
如果移动终端110的定位将由移动终端110自身的发起(initiative)来确定，则定位组件112使得OTD测量组件111对从服务基站201和至少两个其他基站202-205接收的信号执行OTD测量。定位组件112继而经由其服务基站201将定位请求与OTD测量结果一起发送至移动定位中心300。在接收到请求后(步骤821)，定位组件311现在可以检查数据库323中是否存在可用于该服务基站201的任何有效RTD值(步骤822)。数据库323中可用的RTD值是否仍然有效取决于RTD值的年龄。
如果有效的RTD值可用，则定位组件311使用所接收的OTD值以及从数据库323取回的RTD值来以常规方式计算GTD值。该GTD值随后可以以常规方式进行评估以确定移动终端110的位置。
如果没有有效的RTD值可用，则可以如上所述，参照步骤802-811确定新的RTD值。在这种情况下，所确定的小区标识是发起请求的移动终端110的服务基站201所服务的小区的标识。在这种情况下，由于来自发起请求的移动终端110的测量同意可用，所以足够找到用于执行测量的其他合适的移动终端120、130。
一旦在步骤809中确定了RTD值，则这些值可以直接或者经由数据库323提供到定位组件311。该定位组件311随后可以基于新确定的RTD值、以常规方式执行移动终端110的定位(步骤824)。
应当注意，所描述的实施例仅构成了本发明各种可行实施例中的一个。

Claims (16)

1.一种用于支持移动终端(110)的定位的方法，其中所述定位是这样的类型，其包括对由多个移动终端(110、120、130)对接收信号的测量进行评估，其中信号由至少一个蜂窝通信网络的多个基站(201-205)传输，所述方法包括:
确定(步骤802)蜂窝通信网络的小区标识，其中小区标识与其中需要至少一个移动终端(110、120、130)对接收信号进行测量的区域相关联；
基于移动终端(110、120、130)的位置数据来选择(步骤804-809)位于所述区域的至少一个移动终端(110、120、130)，以提供对接收信号的测量，所述位置数据能够独立于所述类型的定位而获得。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述位置数据通过对访问蜂窝通信网络的移动终端(110、120、130)的移动进行定期追踪而获得。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述位置数据至少包括以下中的一项:
位置更新信息；
路由区域信息；
服务小区信息；和
网络测量报告。
4.如权利要求1所述的方法，其中基于位置数据来选择至少一个移动终端(110、120、130)包括:丢弃(步骤805)比设置的阈值旧的位置数据。
5.如权利要求1所述的方法，其中选择至少一个移动终端(110、120、130)以提供对所接收信号的测量包括:丢弃(步骤807)不支持所述定位类型的移动终端。
6.如权利要求1所述的方法，其中选择至少一个移动终端(110、120、130)以提供对所接收信号的测量包括:丢弃(步骤808)最近已经被选择用于提供对所接收信号的测量的移动终端。
7.如权利要求6所述的方法，进一步包括利用所述至少一个选择的移动终端(110、120、130)来更新(步骤811)最近已经被选择用于提供对所接收信号的测量的移动终端的记录。
8.如权利要求1所述的方法，其中对所接收信号的所述测量是所接收信号被观察到的时间差的测量，所述方法进一步包括使用所述观察到的时间差来确定(步骤809)由至少一个蜂窝通信网络的多个基站(201-205)传输的信号的无线接口定时，并且存储(步骤810)所述无线接口定时用于进一步的使用。
9.如权利要求1所述的方法，进一步包括至少按照以下方式之一来执行所述方法:定期执行，以及只要在特定区域中需要至少一个移动终端(110、120、130)对接收信号进行测量就随时执行。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述方法是基于移动终端(110)的定位请求(步骤821)而执行的，并且其中所述小区标识是所述移动终端(110)的服务基站(201)所服务的小区的标识。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述定位类型是Matrix定位。
12.一种支持移动终端(110)的定位的移动定位中心(300)，其中所述定位是这样的类型，其包括对由多个移动终端(110、120、130)对接收信号的测量进行评估，其中信号由至少一个蜂窝通信网络的多个基站(201-205)传输，所述移动定位中心(300)包括:
适合于确定蜂窝通信网络的小区标识的处理装置(310、313)，其中小区标识与其中需要至少一个移动终端(110、120、130)对接收信号进行测量的区域相关联；以及
适合于基于移动终端(110、120、130)的位置数据来选择位于所述区域的至少一个移动终端(110、120、130)以提供对接收信号的测量的处理装置(310、313)，所述位置数据能够独立于所述类型的定位而获得。
13.一种通信网络，包括根据权利要求12所述的移动定位中心(300)。
14.一种通信系统，包括多个移动终端(110、120、130)以及根据权利要求12所述的移动定位中心(300)。
15.一种用于支持移动终端(110)的定位的软件代码，其中所述定位是这样的类型，其包括对由多个移动终端(110、120、130)对接收信号的测量进行评估，其中信号由至少一个蜂窝通信网络的多个基站(201-205)传输，当由处理器(310)执行时所述软件代码实现下述步骤:
确定(步骤802)蜂窝通信网络的小区标识，其中小区标识与其中需要至少一个移动终端(110、120、130)对接收信号进行测量的区域相关联；
基于移动终端(110、120、130)的位置数据来选择(步骤804-809)位于所述区域的至少一个移动终端(110、120、130)以提供对接收信号的测量，所述位置数据能够独立于所述类型的定位而获得。
16.一种软件程序产品，其中根据权利要求15所述的软件代码(313)存储在可读介质中。
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