CN101720440A - 确定无线终端在通信网络中的位置 - Google Patents

Abstract

本技术的多个方面中的一个涉及使用基站和无线终端之间的无线电波的传播时间的信息来确定无线接入网络中所述无线终端的位置的方法，以与SUPL定位一致的方式取得所述传播时间信息。该方法包括以下步骤：在所述无线终端处针对从与无线接入网络的小区相关联的节点接收到的相应的下行无线帧来执行到达时间测量。该方法之后使用所述到达时间测量结果和估计出的从所述节点的下行链路的传输时间来确定所述无线终端(30)和所述节点之间的距离。如此确定的距离可用于生成描述所述无线终端的往返时间定位的椭圆弧。作为一项可选的增强，该方法还包括以下步骤：生成所述椭圆弧的厚度尺寸，所述椭圆弧的所述厚度尺寸反映了时钟不确定性。

Description

确定无线终端在通信网络中的位置

技术领域

本发明涉及蜂窝通信领域，并且更具体地，涉及在蜂窝通信网络中对无线终端进行定位的方法和装置。

技术背景

1.0对通信的定位

了解诸如(例如)蜂窝电话的无线终端的地理位置一般是有利的，并且在一些情况下是必须的。出于这个原因，当前在很多市场中出现了定位业务(一般由蜂窝电话运营商来提供)。

在北美市场中，了解无线终端的地理位置的初始推动力来自于美国联邦通信委员会对紧急情况定位的要求(E-911)，即，在紧急情况下对蜂窝用户定位的技术。这些要求规定了最大定位时间(30秒钟)和对定位技术的一定精度的要求，例如，针对百分数67％和95％进行了规定。针对所谓的基于手机的技术(GPS是其一个示例)，规定要求精度在50m以内(对于67％)和精度在150m以内(针对95％)。另一方面，对于基于网络的技术，允许精度在100m(对于67％)和300m(对于95％)。注意，这些百分比数字还隐含地规定了业务的最低有效性为95％。

如将在下面讨论的那样，美国全球定位系统(GPS)提供了一种符合E-911业务的精度要求的优秀技术。GPS是由美国国防部部署的卫星导航系统。GPS的性能一般地由将在下面讨论的辅助GPS(A-GPS，assistedGPS)技术来增强。较少讨论的A-GPS的缺点是GPS测距信号在地平面的信号强度低(由与绕轨卫星的距离造成)。结果，GPS和A-GPS在室内和极端的城市峡谷(urban canyon)地区具有极低的可用性。因此存在着对于E-911业务的应变定位方法的强烈需求。

而且，并不是所有的手机都配备有GPS接收机。因而在这种情况下，也存在对GPS方法之外的或对GPS方法进行补充的另选定位方法的需要。

出于其它原因，也需要另选的定位方法，特别是当考虑到商业定位业务的时候。在这种情况下，应用或业务可能对定位技术提出高精度以外的要求。这种要求的典型示例是“哪里是最近的...”类型业务。为了使用这种业务，搜索(例如，搜索餐馆的列表)并不是非常依赖于精确的用户位置。相反，基于非常大致的用户位置来得到快速的答复是优先的。

正在形成的其它商业业务例如包括：找朋友、孩子的定位、基于位置的游戏、和个人导航。

1.1小区标识定位

所有的蜂窝通信系统通常都被划分成多个小区，各小区均由一个特定的基站来服务。各基站可为超过一个的小区服务。从定位和导航的角度来看，在蜂窝系统中，特定的无线终端(诸如用户设备单元“UE”)所位于其中的特定小区应该是已知的。因此，在确定了由特定小区所覆盖的地理区域之后，只要无线终端保持连接并且被报告的服务小区的小区标识与特定的地理区域的小区标识相等，就可以说该无线终端位于该地理区域内的某处。

在一些系统中，特别是WCDMA(宽带码分多址)系统，优选地，利用使用小区多边形形式的小区标识定位方法来给出小区的地理范围的表示。例如，3GPP(TS23.032，“Universal Geographical Area Description(GAD)”)描述了小区多边形形式。自身不交叉的封闭的多边形的角(例如，从三个角到多达十五个角)描述了小区的范围。图1示出了具有角A-E的小区多边形的非限制性示例。RBS(无线基站)一般位于靠近RBS所服务的小区多边形的其中一个角处。

该形式是二维的，并且在WGS84地理基准系统中以及如在3GPPTS23.032中所描述的，角被确定为纬度和经度的对。图2描述了信息元素(IE)的形式的例子，信息元素(IE)，例如3GPP多边形消息信息元素(IE)可以被包括在消息中，例如可被包括在成功进行了小区标识定位后通过RANAP接口返回到核心网络的定位报告(LOCATIONREPORT)消息中，对于RANAP接口，例如可参见3GPP，TS25.413，“UTRAN Iu interface RANAP signaling”。

由于无线电传播的复杂性，小区多边形形式仅仅是真正的小区范围的近似。对多边形形式的选择由对拥有适度灵活的地理表现形式的需要来支配，例如将计算复杂性和报告用带宽考虑在内。

由于多边形形式是对小区范围的近似，因此一般在小区规划工具中预先确定多边形从而以一定的置信度来表现小区范围。这种置信度是终端实际位于报告的区域(在这种情况下，以小区多边形为边界)内的概率。

1.2往返时间和TA定位

上述的小区标识定位方法的精度受到小区大小的限制，这阻碍了在更加尖端的导航应用中使用这种方法。其主要的优点包括非常短的响应时间和分布广泛且在存在蜂窝覆盖的地方总是可用的事实。该小区标识方法易于执行并对用户设备单元没有影响。这些优点导致了对发展增强型小区标识(E-cell ID)定位方法的兴趣，增强型小区标识定位方法旨在保留基础的小区标识方法的优点并同时提高该方法的精度。

这些增强型小区标识((E-cell ID)定位方法的最重要的方面包括为小区D ID增加了往返时间测量(在WCDMA用语中，“RTT(round triptime)”)或定时超前(在GSM用语中，“TA(timing advance)”)测量。

增强型小区标识定位的原理力求将小区范围模型(多边形)与距离指标相结合。在图3中示出了往返时间测量原理。简而言之，测量了无线电波从RBS到UE并返回的传播时间。从RBS到UE的距离r遵循等式1。在等式1中，RTT是往返时间而c是光速。

等式1 $r=c\frac{\mathrm{RTT}}{2}$

因此，图3示出了与往返时间相结合的小区标识定位。如在图3中的示例方式中所例示的那样，往返时间测量结果独自定义了一个圆，或者如果考虑到不精确的问题，则定义了围绕RBS的环形带。通过将该信息与小区多边形相结合，可以计算出环形带的左角(LA，left angle)和右角(RA，right angle)。终端位置被确定为正在提供业务的小区和环形带S的交集中。在WCDMA系统中，通过左角(LA)和右角与左角之间的差(RA-LA)来给出报告的位置。

1.3高精度定位

在本文使用时，高精度定位方法用于表示或包括具有符合北美E-911紧急情况定位要求的潜在能力的任意定位方法。符合这些要求的方法能够获得包括以下精度的定位精度：或是(1)(基于终端)50米(67％)和150m(95％)，或(2)(基于网络)100m(67％)和300m(95％)。“基于终端”是指其中关键的定位技术驻留在无线终端中的定位技术。相反，“基于网络”是指定位技术的关键部分驻留在某一网络节点的情况。例如，A-GPS是基于终端的，而小区ID是基于网络的。

1.4辅助GPS和A-GNSS

辅助GPS(A-GPS)定位是对全球定位系统(GPS)的增强。参见例如E.D.Kaplan，“Understanding GPS-Principles and Applications”，Norwood，MA：Artech House，1996。图4示出了在蜂窝通信网络(在该图中是WCDMA系统)中实现的A-GPS的例子。在图4的系统中，无线网络控制器(RNC)充当收集、精炼、和将辅助数据发送到终端(由WCDMA中的用户设备(UE)指示)的节点。核心网络(CN)通过RANAP接口请求对UE进行定位。响应于此，RNC可使用不同类型的A-GPS技术，然而，所有这些技术都建立于经蜂窝通信系统中的节点处理的辅助数据之上。RNC命令在UE中执行定位测量，由终端中的专用A-GPS接收机硬件来执行这些测量。这些接收机对来自卫星(也指航天器(SV，spacevehicle))的GPS传输进行检测。

因此，图4示出了示例性的A-GPS定位系统，其中，附接于例如蜂窝通信系统的GPS基准接收机收集辅助数据，当辅助数据被发送到与蜂窝通信系统相连接的终端中的GPS接收机时，该辅助数据增强了GPS终端接收机的性能。例如，在A.Kangas和T.Wigren的“Location coverage andsensitivity with A-GPS”(URSI EMP-S，Pisa，Italy，May 2004)中描述了性能的增强。一般而言，A-GPS的精度可以高达10米并且不需要差分运算。准确性在对于检查来自GPS卫星的非常微弱的信号而言灵敏性总是不够高的稠密的市区和室内变差。

直接地从蜂窝通信系统收集附加的辅助数据，通常获得对终端位置的大致初始估计以及与该初始估计对应的不准确度(uncertainty)。经常通过小区标识定位步骤来提供该位置，即，以小区的粒度(granularity)来确定终端的位置。另选地，通过往返时间定位可以获得更加准确的位置。

1.5OTDOA-IPDL和E-OTD(GSM)

与A-GPS相似，下行链路观测到达时间差(OTDOA)定位方法(可能与下行链路空闲周期(IPDL)相结合)基于对到达时间的测量。然而，在此情况下，在UE中执行对来自若干个RBS的传输的测量。GSM中相对应的方法被标示为E-OTD。

OTDOA-IPDL与A-GPS相比的一个优点是信号强度较高这一事实，较高的信号强度增强了在室内定位的能力。尽管如此，预期其精度略低于A-GPS的精度，这主要是因为沿地球表面的无线电传播状况比当以高仰角接收来自卫星的GPS无线电信号时的无线电传播状况差。

1.6AECID定位

在名称为“Adaptive Enhanced Cell Identity Positioning”的PCT专利申请PCT/SE2005/001485中讨论了这种自适应增强型小区标识(AECID，Adaptive Enhanced Cell Identity)定位方法。在图5中示出了AECID定位方法的框图。AECID定位算法部分地基于以上讨论的多边形形式和根据一簇经标记的高精度位置测量结果来计算多边形的算法。AECID算法的主要步骤包括：对高精度位置测量(例如，A-GPS测量)结果进行标记；收集高精度测量簇中具有相同标记的所有高精度测量结果；计算(标记的)多边形；以及将标记的多边形存储在多边形数据库中。当将要执行AECID定位时，执行以下步骤：(a)确定(i)检测到的小区的小区ID；(ii)辅助连接信息(例如，RAB、时间)；和(iii)量化的辅助测量(例如，RTT或噪声提升量(noise rise))中的至少一个；形成标记；检索与形成的标记相对应的多边形；以及通过RANAP或PCAP报告多边形。

2.0安全用户平面定位(SUPL，secure user plane location)

例如在WCDMA网络中，定位既可以建立在使用WCDMA控制平面通过RANAP从CN到WCDMA RAN的信令上；使用WCDMA控制平面通过PCAP从SAS到WCDMA RAN的信令上；或使用WCDMA用户平面，造成对于WCDMARAN来说完全透明的定位。参照图6，可以理解使用WCDMA用户平面的最后一种另选方式。

2.1WCDMA基本架构

WCDMA系统的一个例子包括一个或(优选地)非常多的终端、无线接入网络(RAN)；核心网络(CN)；最终用户；以及接口。以下以WCDMA系统为例对各部分进行了简要的讨论。本领域的技术人员将理解，GSM系统在一些方面与GSM系统不同，但是这里所描述的技术同样也可应用于GSM。

在WCDMA中，经常将无线终端称为用户设备或简称为“UE”。终端通过无线资源控制(RRC)协议与无线接入网络(RAN)进行通信，并由无线接入网络(RAN)来控制。分别地在属于所谓的用户平面和控制平面的分开的信道上执行如语音的用户数据和控制信令。用于定位(例如，命令测量并返回结果(当未使用安全用户平面定位(SUPL)时)的信令发生在控制平面。很多时候终端都配备有使能准确位置确定的硬件(例如，GPS接收机硬件)。在一些实施方式中，终端能够产生精确的“通用时间(universal time)”，该相同的“通用时间”建立在SLP中。今天，支持GPS和A-GPS的终端能够实现这一功能。

无线接入网络(RAN)包括节点，诸如无线基站(RBS)和无线网络控制器(RNC，radio network controller)。RBS和RNC通过所谓的NBAP接口进行通信。

核心网络(CN)通过RANAP接口与无线接入网络(RAN)相连。该接口用于例如承载定位请求和请求的业务质量。在另一个方向上(从RAN到CN)，消息使用七种定义的格式中的一种来承载计算出的位置。在该方向上还承载了与定位相关联的辅助信息。

最终用户与核心网络(CN)相连。最终用户提供可用于例如无线终端(UE)的各种业务。

在接口方面，当使用了控制平面的定位时，定位请求和定位结果经过了图6中所示的大多数接口。在各接口处，发生专用信令，发出请求，报告结果和失败。结果与定位顺序有相当紧密的关系。这种解决方案的缺点在于需要在各接口处测试互操作性。此外，最终用户(可能是业务提供商)变得非常依赖于运营商所提供的定位功能。安全用户平面定位(SUPL)的发展背后的一种驱动力量是最终用户期望较少地依赖于(经常是锁定)运营商的定位业务，这使得新定位业务难于盈利。

2.2安全用户平面定位(SUPL)基础

安全用户平面定位(SUPL)使用总是首先从最终用户到终端或从终端到最终用户建立的标准数据(分组)连接。不需要使用专用的控制平面定位信令源。按照这种方式，最终用户完全可以无线地订阅纯粹的带宽，而无需支付运营商所提供的特殊定位功能。

在安全用户平面定位(SUPL)中，仍然需要控制信令，并且通常如下地处理控制信令：

●只要执行定位就去除除了RRC接口(在GSM中为RRLP接口)外的所有接口。接口从最终用户向RBS提供的逻辑和功能改为由SUPL定位提供商(SLP)服务器来提供。

●RRC(RRLP)接口被嵌入(仿真)到用户平面分组数据连接中。

●终端的定位信令的控制平面部分与代表RRC(RRLP)接口的比特流相连，因此尽管事实上SUPL数据连接用于信息传输，但终端能够像在控制平面定位的情况下一样运转。

●一般而言终止在RNC中但现在在SLP中实现的定位信令的控制平面部分与代表RRC(RRLP)接口的比特流相连，因此尽管事实上SUPL数据连接用于信息传输，但是SLP能够像控制平面定位的情况下的RNC那样运转。

2.3目前的SUPL功能

目前，用于安全用户平面定位(SUPL)的开放移动联盟(OMA，Open Mobile Alliance)标准(www.openmobilealliance.com)执行以下定位方法：小区ID；GPS(单机)；A-GPS；OTDOA-IPDL；和E-OTD；以上已经至少简要地讨论了所有这些方法。在应用于GSM的SUPL中TA测量也同样可用。安全用户平面定位(SUPL)的固有特性和设计原理是不论在GSM或WCDMA中都不依赖于无线接入网络(RAN)的任何功能。出于这个原因，定位所需的所有信息需要由已知为SUPL定位提供商(SLP)的实体来提供或者由终端来测量。一个例子是在SLP中需要额外配置地理小区描述。

不幸地是，作为主要的限制，安全用户平面定位(SUPL)在WCDMA中不能使用RBS往返时间测量结果。在RAN中的信息不可用于安全用户平面定位(SUPL)这一事实意味着不是由终端所执行的测量不能用于SUPL。这适用于例如对无线基站的测量。对于在WCDMA中进行定位而言特别重要的是在RBS中执行的往返时间测量。这种精确到0.5码片(chip)的测量是所谓的RTT定位的支柱。通常，RTT定位被认为是用于增强型小区ID的定位方法中的最佳方法。SUPL不能使用在RAN中独自获得的信息这一事实阻碍了RTT定位以其正常的形式针对SUPL来执行。

对在SUPL中不能使用RBS往返时间测量结果的补救是在终端中而不是在基站中执行往返时间测量。这似乎直截了当地给出了明显有利的事实：(1)通过检测耙式接收机中的具有充足量的采集能量的第一耙指来正常地执行RTT测量；以及(2)无线基站和终端都提供相同类型的接收机。

不幸的是，这些有利事实对于在安全用户平面定位(SUPL)中成功地执行RTT定位而言并不充分。这是由于从无线基站的角度看，没有要求下行链路帧和上行链路帧的开始在时间上对准。为此，在无线基站中存在着未知的时间偏差，其将增加到终端中的任何测出的往返时间。为了能够在SUPL定位提供商(SLP)服务器中进行补偿，并且为了能够得到正确的往返时间，需要在无线基站中测量这种时间偏差。然而，由于这种RBS时间偏差的测量同样是在RAN内部的，SUPL无法使用该信息，因此在WCDMA中仍然不能实现RTT定位以用于SUPL。另一复杂情况是在终端之间没有对准上行链路-因此确定一个终端的偏差对于其他终端而言无益。

因此，所需要的并因而作为本发明的目的的是一种或更多种在无线接入网络中确定无线终端的位置的装置、方法、技术和系统。

发明内容

在本技术的其中一个方面中，本技术涉及一种使用无线电波在基站与无线终端之间的传播时间信息以确定无线终端在无线接入网络中的位置的方法，所述传播时间信息是以与SUPL定位相一致的方式取得的。该方法包括以下步骤：在所述无线终端处，针对从与无线接入网络的小区相关联的节点接收到的下行无线帧执行相应的到达时间测量。该方法之后使用到达时间测量结果和估计出的从所述节点进行下行链路传输的时间，确定所述无线终端(30)与所述节点之间的距离。可以使用如此确定的所述距离来生成用于描述对所述无线终端的往返时间定位的椭圆弧(ellipsoid arc)。作为一种可选择的增强，该方法进一步包括以下步骤：产生所述椭圆弧的厚度尺寸，所述椭圆弧的所述厚度尺寸反映了时钟不确定性。

有利的是，该方法进一步包括以下步骤：在不调用任何无线接入网络协议的情况下从所述无线终端向服务器发送多个到达时间测量结果；以及在所述服务器处确定所述无线终端与所述节点之间的距离。

在示例性实施模式中，该方法进一步包括以下步骤：通过使用：所述多个到达时间测量结果中的至少一个；所述无线终端的地理位置；以及所述节点的地理位置，来确定所估计出的所述特定的下行无线帧从所述节点进行下行链路传输时的时间。该示例性实施模式进一步包括以下步骤：以通用时钟时间来表示所述多个到达时间测量结果，所述通用时钟时间在所述无线接入网络外部保持。

因此，在本技术的一个方面中以及在实现的上下文中的一个的示例中，所述技术可以与安全用户平面定位(SUPL)架构和操作协同使用以便于测量无线电信号从无线接入网络的节点(例如，基站节点)到无线终端的传播时间。该方法避免了原本需要的SUPL服务器进行所述无线终端的往返传播时间(RTT)定位的基于无线接入网络的测量。

在另一个示例性方面，本技术涉及一种被设置为针对从与无线接入网络的小区相关联的节点接收到的下行无线帧执行到达时间测量的无线终端。

在示例性实施方式中，所述无线终端包括通用基准获取单元，其被设置为方便地相对于通用时钟时间来表示到达时间测量结果。在所述无线接入网络的外部保持所述通用时钟时间。在该示例性实施方式中，所述无线终端进一步包括报告单元，其被设置为向所述无线接入网络外部的实体报告发送所述到达时间测量结果的通用时钟表示并且无需调用任何无线接入网络协议。

在一个示例性实现中，所述通用基准获取单元进一步被设置为确定所述无线终端的地理位置。所述报告单元进一步被设置为向所述外部实体报告所述无线终端的地理位置和所述小区的小区标识。所述外部实体可以是安全用户平面定位(SUPL)定位平台(SLP)服务器。

在另一个示例性方面中，本技术涉及一种无线接入网络外部的服务器。所述服务器包括用于从所述无线接入网络的无线终端接收由所述无线终端从与无线接入网络的小区相关联的节点接收到的多个下行无线帧的多个相应的到达时间测量结果并无需调用任何无线接入网络协议的接口。所述服务器还包括终端位置确定单元，其被设置为确定所述无线终端和所述节点之间的距离，使用特定的下行链路无线基准帧的到达时间测量结果和从所述节点进行下行链路传输的时间来确定所述距离。

在一种示例性实施方式中，所述终端位置确定单元还被设置为估计所述下行无线帧从所述节点被下行链路传输的时间并使用估计出的进行下行链路传输的时间作为用于确定所述距离的进行下行链路传输的时间以。

在一个示例性实现中，相对于通用时钟时间来表示所述到达时间测量结果和所估计出的进行下行链路传输的时间，在所述无线接入网络外部保持所述通用时钟时间。

在一个示例性实现中，所述终端位置确定单元进一步被设置为通过使用所述到达时间测量结果、所估计出的进行下行链路传输的时间、所述节点的地理位置、和所述无线终端的地理位置来确定所述无线终端与所述节点之间的所述距离。

因此，本技术的一个示例性方面包括新的基于无线终端的到达时间测量。所述新的基于终端的到达时间测量执行对下行无线帧的到达时间测量。

可以按照各种模式来操作或配置所述无线终端。在第一模式中(也被称为一贯混合模式)，所述无线终端周期性地或偶尔地进行准确的到达时间(TOA)测量(使用通用基准时间和准确位置)，因此所述服务器能够使用所述准确的到达时间(TOA)测量结果和所述准确位置以首先利用计算出的将所述无线基站和所述无线终端分隔开的距离来确定从所述无线基站进行下行链路传输时的时间。之后，对于其后有限的时间间隔，使用估计的从所述节点进行下行链路传输时的时间来计算所述节点与所述无线终端之间的所述距离。由于采用了准确测量结果和估计值两者，因此所述第一模式是“混合的”。

在第二模式(也被称为一贯准确模式)中，所述无线终端一贯地使用所有或一些所述通用信息和/或向所述服务器提供所有或一些所述通用信息，因此所述服务器不必依赖于估计值，或者因此所述服务器能够以进一步提高的精度来计算精确的估计值。在其中所述无线终端的通用基准获取单元基本上连续地(例如，永久地)和/或经济地访问通用基准源(例如，GPS卫星)的情况下，第二模式是实用的。一般地，通过对来自若干个报告终端的相似信息进行联合处理，所述服务器能够提供的准确度比针对一个单一终端而提供的准确度更高。可以由卡尔曼滤波器等来执行这种联合处理。

第三模式(也被称为选择性混合模式)在以下方面与所述第二模式(一贯准确模式)相似，即，所述无线终端具有一贯地使用所有或一些所述通用信息和/或向所述服务器提供所有或一些所述通用信息以使得所述服务器不必依赖于估计的潜力。然而，与第二模式的无线终端不同，第三模式的无线终端还具有在必要时选择性地在混合模式中运行的能力。

本技术的另一个示例性方面涉及使用例如由所述终端的卫星接收机所确定的时间来确定下行无线帧到达的“通用时间”和“准确位置”(GPS时间、Galileo时间、UTC时间等)的到达时间测量结果的装置和/或方法(注释：参见以上所述第一模式)。

本技术的另一个示例性方面是使用可高精度定位的幸运终端(例如，支持A-GPS或A-Galileo的终端，或支持OTDOA-IPDL的终端)来确定与在所述终端中进行所述到达时间测量相关联的准确地理位置和小区ID。

本技术的另一个示例性方面是用于通过SUPL数据链接向SUPL定位平台(SLP)服务器报告在所述地理位置处测出的到达时间和小区ID的方法和装置。

本技术的另一个示例性方面涉及在所述SLP中针对各小区(例如，使用卡尔曼滤波器)来估计从所述无线基站(RBS)传输所述下行链路帧时的时间。该方面利用了这样的原理，即，由于在所述SUPL中已知执行所述到达时间测量的所述终端的位置(例如，从所述终端通过所述SUPL接口报告的)、并且由于在所述SLP中同样已知正在服务所述终端的所述RBS的所述小区的天线的位置(需要将其构造成小区数据)，因此可以确定无线电波从所述终端到所述RBS的传播时间。所测出的到达时间和无线电波的所述传播时间之间的差被认为是以通用时间表示的所寻求的RBS进行传输时的时间加上测量的不确定性。所测出的进行传输时的时间对于所述小区的所有终端都是相同的，因此可以在卡尔曼滤波器中联合地处理这种来自所述小区的多个终端的测量结果，从而获得比使用单个终端的测量结果合并而来的测出的传输时的时间更加准确的传输时的时间。也可以将卡尔曼滤波器设计成结合所估计出的下行链路传输时间相对于所述通用时间的偏移率，这提高了所述SLP中小区的进行下行链路传输的时间信息的性能和维护。

本技术的另一个方面涉及针对仅执行到达时间测量的终端使用所估计出的传输时的时间以计算无线电波的传播时间，由此确定从无线基站到所述终端的距离，由此实现例如SUPL的单程时间(STT)定位方法。由于例如所述SLP以卡尔曼滤波维持着通用时间的所述下行链路传输时间，因此通过向所述SLP报告到达时间而可以实现。

本技术的又一示例性方面包括发出用于订购联合的高精度的位置、小区ID、和到达时间测量结果的下行链路SUPL信令，来确定在所述无线基站中进行所述传输时的时间的方法和装置。

本技术适用于包括以下一个或更多个功能的无线终端：支持GPS、A-GPS、伽利略(Galileo)导航卫星系统、辅助伽利略(A-Galileo)导航卫星系统或辅助全球导航卫星系统(A-GNSS)的终端。该技术能够匹敌CDMA 2000系统的AFLT定位方法。

通过了解所述无线终端中的上一次通用时间校准的时间并启动计时器，测量了时间校准的“年龄”。由于所述终端的时钟相对于所述通用时间的偏移，并且由于最大或标准偏移率(至少是近似地)已知的，对所述SLP的所述时间校准的“年龄”的信令使得所述SLP可以确定所测出的传播时间的不准确性，由此确立所述椭圆弧的厚度。

附图说明

本发明的前述和其它的目的、特征和优点将从以下在附图中例示的优选实施方式的更加具体的描述中显现。在附图中，相同的标号在不同图中表示相同的部分。附图不一定是按比例描绘的，相反，重点在于清楚地示出本发明的原理。

图1是示出了小区多边形的非限制性示例的图。

图2是与小区标识定位相关联的信息元素的图。

图3是例示了结合了往返时间的小区标识定位的图，并且进一步示出了关于无线基站和无线终端的往返时间测量。

图4是在蜂窝通信系统中实现的A-GPS的示例的示意图。

图5是自适应增强型小区标识(AECID)定位方法的示例性实现的图。

图6是大体上示出了常规的安全用户平面定位(SUPL)架构和信令的图。

图7是一般性地示出了包括并容纳了到达时间测量逻辑和终端位置测位器以及实现这些的新信令的例如安全用户平面定位(SUPL)架构和和信令。

图8是根据非限制的示例性实施方式的无线终端的图。

图9是根据非限制的示例性实施方式的服务器的图。

图10是示出了与示例性的、非限制的第一模式的无线终端结合无线终端数据库维护逻辑、无线终端定位测量逻辑、服务器数据库维护逻辑、和服务器终端定位测量逻辑协同执行的基本的代表性的动作的流程图。

图11是与示例性的、非限制的第二模式的无线终端结合的无线终端数据库维护逻辑和服务器数据库维护逻辑协同执行的基本的代表性的动作的流程图。

图12是与示例性的、非限制的第三模式的无线终端结合的无线终端数据库维护逻辑、无线终端定位测量逻辑、服务器数据库维护逻辑、和服务器终端定位测量逻辑协同执行的基本的代表性的动作的流程图。

图13是示出了用于针对一个特定小区进行时间偏差估计的几何形状。

图14是示出了在终端和在无线基站中接收和传输时上行链路(UL)和下行链路(DL)的示例性瞬时帧校准的图。

图15A-图15D是示出了涉及请求或报告诸如到达时间测量结果的信息元素的信令和/或信息元素的图。

具体实施方式

在以下描述中，出于解释而不是限制的目的，阐述了具体的细节，诸如特定的架构、接口、技术等，以便于提供对本发明的全面理解。然而，对于本领域技术人员很明显的是，可以按照与这些具体细节不同的其它实施方式来实施本发明。即，尽管未在本文明确地描述和示出，但本领域技术人员能够设计实现了本发明的原理并包括在本发明的精神和范围内的不同装置。在一些实例中，省略了对公知的装置、电路、和方法的详细描述，从而避免不必要的细节使本发明变得不清楚。本文陈述的对本发明的原理、方面、和实施方式以及它们的具体示例的所有陈述都旨在包含它们的结构等效物和功能等效物。另外，旨在这些等效包括目前已知的等效物以及未来发展的等效物，即，无论结构如何，开发出的能够执行相同功能的任意元件。

因此，例如，本领域技术人员将理解，本文的框图能够表示采用本技术的原理的示例性电路的概念图。同样，应该理解，不论是否明确地示出了计算机或处理器，流程图、状态转移图、伪码等都表示实质上可以在计算机可读介质中表示并由计算机或处理器执行的各种处理。

通过使用专用硬件以及能够与合适的软件结合而执行该软件的硬件，可以提供包括被标为或描述为“处理器”或“控制器”的功能块的各种元件的功能。当由处理器提供时，可以由单个专用处理器、单个共享处理器、或多个独立的处理器(其中一些处理器是共享的或分布式的)来提供这些功能。此外，不应将术语“处理器”或“控制器”的明确使用理解为专门表示能够执行软件的硬件，而是可以不受限制地包括数字信号处理器(DSP)硬件、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、和非易失性存储器。

3.0技术用途的示例性环境

图7示出了通信系统19，其包括通过RANAP接口与无线接入网络(RAN)23通信的核心网络(CN)21。无线接入网络(RAN)23包括各种类型的节点，诸如无线网络控制器(RNC)26和无线基站(RBS)28(也称为节点B)。无线基站(RBS)28与无线网络控制器(RNC)26通过NBAP接口进行通信。无线基站(RBS)28进而通过RRC接口与一个或更多个无线终端进行通信，在图7中示出了一个代表性的无线终端30。

图7示出了无线终端30包括到达时间测量逻辑32，到达时间测量逻辑32使得无线终端30能够确定从无线基站(RBS)28接收的下行无线帧的到达时间。无线基站(RBS)28目前正在为无线终端30所在的小区服务。

图7中所例示的具体的无线接入网络(RAN)23碰巧地属于或是涉及UTRAN类型的网络。UTRAN是通用移动通信系统(UMTS)的无线接入网络。UMTS是第三代移动通信系统，其从全球移动通信系统(GSM)演进而来，并且旨在基于宽带码分多址(WCDMA)接入技术来提供改善的移动通信业务。

考虑以UTRAN作为描述的示例性环境，此处无线终端30也称为用户设备(UE)。用户设备单元(UE)可以是诸如移动电话(“蜂窝”电话)以及具有移动终端(Mobile Termination)的膝上型计算机的移动站，并且因此例如是可以与无线接入网络进行语音和/或数据通信的便携式的、袖珍型的、手持的、计算机内置的、或车载的移动装置。另选地，无线用户设备单元或无线终端可以是固定的无线装置，例如，作为无线本地环路等的一部分的固定蜂窝装置/终端。

本文所描述的技术并不限于无线接入网络类型，并且可以与例如GSM的其它网络协同使用。因此，术语无线接入网络(RAN)23可以改变，并且可包括以不同方式命名的节点，诸如基站控制器(BSC)节点或基站收发器(BTS)。而且，尽管一般而言UTRAN或任意其它类型的无线接入网络都具有多个BSC/RNC节点和多个BTS/RBS节点，但是为了说明的方便，在图7中，仅示出了每一类型节点中的一个。

图7还示出了无线接入网络23外部的服务器40。作为其主要职责中的一项，服务器40具有确定无线终端(诸如无线终端30)的位置的任务。服务器40可以是当需要或期望确定无线终端30的位置时接受咨询或查询的实体。确定无线终端30的需要或动机可以出现在各种情况中，例如在紧急情况下对与无线终端相关联的用户进行定位；当与无线终端相关联的用户为了发现最近的餐馆、酒店、或其它商业机构时而询问业务时；为了寻找朋友、对孩子进行定位、基于定位的游戏、以及个人导航而询问业务时。

由于服务器40处于无线接入网络(RAN)23的外部，服务器40(至少在确定无线终端30的位置时)不了解通过无线接入网络(RAN)23或核心网络(CN)21的协议所携带的信息。因此，服务器40不能求助于无线接入网络(RAN)23或核心网络(CN)21来确定无线终端30的位置。如在此后所阐释的那样，在此后所描述的各种模式中，无线终端30确定从无线基站(RBS)28接收的下行无线帧的到达时间的能力帮助了服务器40进行无线终端30的位置的确定。

出于简化的目的，在图7中仅示出了一个SUPL位置提供商(SLP)服务器40。但是，应该理解，取决于实施方式和环境，一个或更多个无线接入网络可能需要若干个SUPL位置提供商(SLP)服务器40，或若干个SUPL位置提供商(SLP)服务器40与一个或更多个无线接入网络协同使用。

服务器40包括终端测位器42，终端测位器42使用由无线终端30所提供的(下行无线帧)的到达时间信息来确定或生成无线终端30的可能地理位置的范围。终端测位器42例如可生成描绘出无线终端30相对于无线基站(RBS)28的可能半径位置的范围的椭圆弧。

如图7所示，本技术的实施方式的一个示例性环境是与安全用户平面定位(SUPL)协同工作。具体地，在图7的示例性的、非限制的环境中，服务器40采用SUPL位置提供商(SLP)服务器的形式。出于方便的目的，尽管应该牢记本技术不需要限于SUPL，但是在这里有时事实上将服务器40称为SUPL位置提供商(SLP)服务器40。图7还示出了该技术在无线终端30与SUPL位置提供商(SLP)服务器40之间采用了新的单程时间(STT)信令。具体地，在用于发送与到达时间测量逻辑32和终端侧位器42的操作相关的信息的SUPL信令方案中使用了新的信息元素44(以箭头44表示)。

4.0无线终端的示例性实施方式

图8示出了根据非限制示例性实施方式的无线终端30的一般结构。无线终端30包括收发器50，收发器50与天线52协作以通过无线终端30与无线基站(RBS)28之间的空中接口或无线接口来传输信息。在例示的实施方式中，收发器50包括一个或更多个耙式接收机(RAKEreceiver)54。无线终端30还包括控制器60。控制器60包括小区标识检测器62和SUPL接口处理机64。

SUPL接口处理机64包括SUPL信号处理机66；一组寄存器或存储器存储位置68；本地时钟70；以及各种例程或过程的逻辑。SUPL接口处理机64针对其包括了逻辑的过程或例程是：数据库维护逻辑72；到达时间(TOA)测量逻辑32；以及定位测量逻辑74。该组寄存器68中所包括的寄存器或存储位置包括小区标识(ID)寄存器78、到达时间寄存器80；无线终端位置寄存器82；以及定时器寄存器84。SUPL信号处理机66包括报告器86，报告器86例如负责报告由到达时间测量逻辑32推导出的测出的到达时间(TOA)。

无线终端30还包括通用基准获取单元90(或具有与通用基准获取单元90的接口)。通用基准获取单元90例如可以是全球定位系统(GPS)接收机单元等。可以将通用基准获取单元90包括在无线终端30中(例如，集成在无线终端30中)，或者可以将其(例如，作为附件)附接或连接到无线终端30。

控制器60保持计时器92，计时器92如随后所描述的那样跟踪自上一次从通用基准获取单元90取回通用数据以后过去的时间。图8所示的计时器92还被称为“自上一次通用调整后的时间”的计时器。

应理解，除了在图8中一般示出的要素以外，无线终端30还具有其它功能和单元。为了说明的目的，仅示出了那些与本文所描述的操作有密切关系的无线终端30的功能。

5.0服务器的示例性实施方式

图9示出了根据非限制示例性实施方式的SUPL位置提供商(SLP)服务器40的一般结构。SUPL位置提供商(SLP)服务器40包括控制器100、无线终端接口102；以及数据库(诸如，终端数据库104和小区数据库106)。控制器100包括用于执行各种过程或例程的逻辑，如数据库维护逻辑110和终端定位测量逻辑112。可以将数据库维护逻辑110看成是由数据库管理器114来执行的。可以将终端定位测量逻辑112看成是由终端测位器42来执行或履行的。

无线终端接口102包括SUPL信号处理机116。SUPL信号处理机116包括报告请求器118和报告处理器119。SUPL信号处理机116涉及信号的生成和处理，这些信号包括此后参照图15A到图15D描述的信令，并且具体地包括这里所描述的新的信息元素44。

应该理解，除了在图9中大体示出的元素以外，SUPL位置提供商(SLP)服务器40还可包括其它功能和单元。仍然出于说明的目的，仅示出了SUPL位置提供商(SLP)服务器40与本文所描述的操作具有根本上的密切关系的那些功能。

6.0操作的示例性模式

6.1第一模式：一贯混合模式

图10例示了与根据本技术的第一示例性模式的终端定位过程协同工作的基本动作(例如，所执行的行动、执行的步骤、或发生的事件)。在第一模式(也被称为一贯混合模式)中，无线终端30周期性地或偶尔地进行准确的到达时间(TOA)测量(使用通用基准时间)和准确的位置测量，使得服务器能够使用准确的到达时间(TOA)测量和准确的位置来利用计算出的将无线基站和无线终端分隔开来的距离来首先确定从无线基站进行下行链路传输时的时间。然后，对于其后的有限的时间间隔，将对该节点进行下行链路传输时的时间的估计值用于计算该节点和无线终端之间的距离。由于使用了准确测量结果和估计值两者，因此第一模式是“混合的”。第一模式在以下方面是一贯混合的，即，共同的过程遵循基于准确测量(例如，到达时间)的距离确定和基于进行下行链路传输时的时间的估计值的一个或更多个距离确定。

如上所述，终端定位过程在信息方面与无线接入网络(RAN)23基本上隔绝，并且主要涉及进行到达时间(TOA)测量的无线终端30，到达时间(TOA)测量使SUPL位置提供商(SLP)服务器40能够为了往返传播时间的目的而确定无线终端30的位置。

与第一模式的这些测量和确定相结合，图10示出了由无线终端30和SUPL位置提供商(SLP)服务器40执行的基本的、代表性的动作。图10的左边一栏示出了由无线终端30执行的动作。在图10的左上部具体地示出了由无线终端30的数据库维护逻辑72的过程所执行的动作，而在图10的左下部示出了由无线终端30的定位测量逻辑74的过程所执行的动作。图10的右边一栏示出了由SUPL位置提供商(SLP)服务器40执行的动作。在图10的右上部示出了由SUPL位置提供商(SLP)服务器40的数据库维护逻辑110的过程所执行的动作，而在图10的右下部示出了由SUPL位置提供商(SLP)服务器40的终端定位测量逻辑112的过程所执行的动作。图10的各个过程由虚线框住。

6.1.1终端的数据库维护

针对由无线终端30所维护的活动连接，由控制器60的SUPL接口处理机64功能来执行数据库维护逻辑72。在连接开始之后不久或SUPL位置提供商(SLP)服务器40的报告请求器118请求执行数据库维护逻辑72时，可以开始执行数据库维护逻辑72，在图10中将数据库维护逻辑72示为动作72-1。因此，既可以由无线终端来发起该过程并通过一些独立的信令机制向SLP服务器40进行报告，也可以由SLP服务器40引出该过程并由无线终端30做出响应。此外，可能存在针对该方法所需的信息(例如，(多个)信息元素)的请求信令、和结果信令，这些信息例如，一方面是针对数据库更新的“同时地”测出的位置、小区ID、到达时间(TOA)(参见图15C)、而另一方面是针对STT定位的到达时间(TOA)、小区ID、计时器(参见图15D)。

动作72-2涉及确定通用时钟时间和位置的无线终端30(也被称为用户设备单元或“UE”)。在本文中使用时，通用时钟时间是在无线接入网络外部保持的时间，并且例如可以是参照以下一个或更多个系统而确立的时间：全球定位系统(GPS)、辅助全球定位系统(A-GPS)、伽利略(Galileo)导航卫星系统、辅助伽利略(A-Galileo)导航卫星系统、或辅助全球导航卫星系统(A-GNSS)。为了做出动作72-2的确定，数据库维护逻辑72检查通用基准获取单元90以获得或取得通用时钟时间和无线终端30当前的地理位置。在一个示例性实施中，取得的无线终端30的当前地理位置可以构成无线终端30的坐标(例如，X、Y、Z坐标，或WGS 84纬度、经度，或任意其它约定的格式)。作为动作72-2的一部分，无线终端30的当前地理位置被存储在无线终端位置寄存器82中。作为动作72-3，使用通用时钟时间来重置或调整本地时钟70，因此本地时钟70现在追随着通用时钟时间。另选地，可以存储本地时钟70和通用时钟时间之间的偏差的偏移量以供将来使用或用于时钟或时间调整。因此，无线终端30现在可以在通用时钟时间参照系(reference frame)中运行或者参照通用时钟时间参照系运行。

作为动作72-4，数据库维护逻辑72确定正在和无线终端30连接的小区的小区ID，其中无线终端从该小区接收下行无线帧。小区以及作为结果的小区ID与正在为该连接服务的特定无线基站28相关联。通常对小区ID进行广播，或者例如在URTAN中以一些类型的下行链路信道来提供小区ID。控制器60分析承载了小区ID的下行链路信道，并且特别地由诸如小区标识检测器62的实体来检测下行链路信道的小区ID。小区标识检测器62检测到的小区ID被存储在适当的位置中，如小区ID寄存器78中。

作为动作72-5，数据库维护逻辑72与到达时间测量逻辑32协同工作以获得作为连接的一部分而接收的下行无线帧的到达时间(TOA)测量结果。由与收发器50的耙式接收机54相互作用的到达时间测量逻辑32来检测到达时间。对下行无线帧的到达时间的检测的细节与一般由无线基站在RTT定位应用中使用无线基站的耙式接收机针对上行链路进行的类似的到达时间测量相似。一旦到达时间测量逻辑32获得了到达时间(TOA)，由数据库维护逻辑72将到达时间(TOA)存储在适当的存储器位置，诸如在图8中示出的到达时间寄存器80中。

作为动作72-6，数据库维护逻辑72的报告器86准备并(通过收发器56)向SUPL位置提供商(SLP)服务器40发送报告，该报告可被认为是“位置特定的TOA报告(location certain TOA report)”。位置特定的TOA报告的传输是无线终端30与SUPL位置提供商(SLP)服务器40之间的信令的示例，如图15C所示。动作72-6的位置特定的TOA报告被包括在本技术的信令涉及的一个或更多个新的信息元素44中和/或包括一个或更多个该新的信息元素44。在示例性实施中，动作72-6的位置特定的TOA报告包括以下信息元素：(如存储在小区ID寄存器78中的)小区ID、(如存储在无线终端位置寄存器82中的)UE位置、以及在动作72-5确定的并存储在到达时间寄存器80中的到达时间(TOA)。因而在标准的无线接入网络(RAN)和/或核心网络协议以外发送了位置特定的TOA报告的信息元素。

6.1.2服务器的数据库维护

SUPL位置提供商(SLP)服务器40的报告处理器119接收由动作72-6生成的位置特定的TOA报告，并且发起(或恢复)由数据库管理器114所执行的数据库维护逻辑110的执行。动作110-1具体地示出了数据库管理器114对无线终端30最近发送的小区ID、UE位置、以及到达时间(TOA)的接收。针对该报告，数据库管理器114将接收到的信息存储在终端数据库104中的适当记录中。具体地，针对与无线终端相关联的记录(与图9中所示的终端数据库104的一行相对应)，数据库管理器114将进行报告的无线终端30的标识符存储在UE ID字段120中；将接收的小区ID存储在小区ID字段122中；并且将UE位置信息存储在UELOC字段124中。

作为动作110-2，数据库维护逻辑110计算下行无线帧的无线电传播时间(例如，从无线基站(RBS)28到无线终端30的下行链路传播时间)。动作110-2的计算(例如，对下行无线帧的无线电传播时间的计算)涉及(1)确定在前一次报告时将无线终端30与无线基站(RBS)28分隔开来的距离，以及之后(2)将该距离除以光速。

在前一次报告时无线终端30的地理位置包括在动作72-6的位置特定的TOA报告中。作为具体的示例，在前一次报告时无线终端30的地理位置可以是如从通用基准获取单元90得到的那样的X、Y、Z坐标(或WBS 84纬度、经度，或其它约定的格式)。可以在诸如小区数据库106的SUPL位置提供商(SLP)服务器40处预先存储或配置无线基站(RBS)28的地理位置(该地理位置也可以是例如X、Y、Z坐标形式或上述的另选方式)。作为动作110-2的第一方面，数据库维护逻辑110获得无线终端30的地理位置(的坐标)和无线基站(RBS)28的地理位置之间的差。

关于无线基站(RBS)28的地理位置，图9示出了具有这样的类型的小区数据库106的示例性实现，即，小区数据库106具有在小区数据库106中保持的各小区的记录。小区数据库106中的各记录都具有：小区ID字段132，用以标识由无线基站(RBS)28所服务的小区；小区位置信息的字段(例如，小区位置字段134)；以及小区天线位置的字段(例如，天线位置字段136)。此外，针对小区数据库106中的各记录，存在着进一步可选的关于小区多边形数据的字段(例如，多边形数据字段138)。多边形数据字段138可以包括诸如之前例示的或结合图1和图2描述的信息。

作为动作110-3，数据库维护逻辑110从无线终端30所测量和报告的到达时间(TOA)中减去在动作110-2确定的无线电传播时间，并由此确定进行下行链路(DL)传输时的时间。由于用于动作110-3的计算的到达时间(TOA)是以通用时间表示的，因此动作110-3的结果也是以通用方式表示的无线基站(RBS)28发送下行链路帧时的时间。即，进行DL传输时的时间(也称为小区进行DL传输时的时间)的结果是无线基站(RBS)28发送下行链路帧时的时间(以通用基准获取单元90的通用时间来表示)。作为动作110-4，将进行DL传输时的时间存储在终端数据库104的DL传输时时间数据字段126中，例如，SLP以小区下行链路传输时间来更新终端数据库104。

如果将卡尔曼滤波(Kalman filtering)技术用于更新，则可以避免将小区进行下行链路传输时的时间存储在数据库中。为了产生经过更新的小区进行DL传输时的时间，直接地处理接收到得信息。该技术被称为递归估计(recursive estimation)，例如参照

的“Discrete TimeStochastic Systems”(London，UK：Springer，2002)可以理解该技术。

6.1.3终端的定位测量

回到无线终端30中的活动，在做出动作72-6的位置特定的TOA报告后，定位测量逻辑74被调用并且(动作74-1)启动跟踪自前一次从通用基准获取单元90取得通用数据后过去的时间的计时器92。作为动作74-2，定位测量逻辑74检查计时器92的值是否已达到预定值，计时器92在该预定值终止。

计时器92的预定终止值是这样选择的，即，该值是反映了这样的可能性：终端时钟相对于通用时间的偏移已经使测出的到达时间测量结果的不确定到了应该为无线终端30获取新的通用信息的程度。如果动作74-2确定了计时器92已经终止，则通过返回动作72-1以如图10所反映的那样发起或恢复对数据库维护逻辑72的执行或运行。相反，如果在动作74-2检查时计时器92尚未终止，则执行定位测量逻辑74的其它方面。具体地，作为动作74-3，再一次调用到达时间测量逻辑32以确定另一下行无线帧的到达时间(TOA)。对到达时间(TOA)的确定与动作72-5的相似。该到达时间(TOA)存储在到达时间寄存器80中，计时器92的值(存储在计时器寄存器84中)与在动作74-3确定的到达时间(TOA)的时间相对应。

如果计时器没有终止，作为动作74-4，定位测量逻辑74使用报告器86来向SUPL位置提供商(SLP)服务器40作另一次报告。由于在采取动作74-3进行到达时间(TOA)测量时，不确定无线终端30的准确的地理位置或定位，因此在这个意义上，动作74-4的报告是“位置不特定的TOA报告”。例如，终端时钟偏离通用时间基础已经使得测出的到达时间测量结果不确定到由计时器值测量并报告的程度。

在图15D中例示了动作74-4的位置不特定TOA报告的示例性实现，其包括以下的新信息元素44：小区的小区ID(存储在小区ID寄存器78中)，从该小区获得了下行无线帧；在动作74-3确定并存储在到达时间寄存器80中的到达时间(TOA)；存储在计时器寄存器84中的计时器92的值(与确定的到达时间(TOA)的时间相对应)。

与位置特定的TOA报告相似，由报告器86使用如图15D所示的SUPL信令来发送位置不特定的TOA报告。这样，通过无线接入网络(RAN)23从无线终端30向SUPL位置提供商(SLP)服务器40发送位置不特定的TOA报告，而无需采用无线接入网络协议或核心网络协议。

6.1.4服务器的终端定位

SUPL信号处理机116的报告处理器119接收并处理对SUPL位置提供商(SLP)服务器40的位置不特定的TOA报告。具体地，如图10的动作112-1所示，SUPL位置提供商(SLP)服务器40接收被包括在最近的位置不特定的TOA报告中的小区ID、(如在动作74-3确定的)到达时间(TOA)、以及计时器92的值。该信息被提供给终端测位器42。然而，此时，终端测位器42不接收无线终端30的准确位置。即，与位置特定的TOA报告不同，无线接入网络(RAN)24不接收诸如无线终端30的坐标的地理信息。

尽管终端测位器42不接收关于无线终端30的位置的地理信息，但是终端测位器42可以访问终端数据库104。如随后所阐释地，通过使用终端数据库104并使用存储在DL传输时时间数据字段126中的针对该小区的最近的值，终端测位器42可以估计传输下行无线帧(k)时的时间t_DLtransmit ^CID(k)(与进行不特定TOA报告的到达时间(TOA)测量时的位置相对应)。应注意的是，尽管所使用的是小区进行DL传输时的时间，但是该小区进行DL传输时的时间对于小区的所有终端都相同。在第8.5节进一步以示例性、非限制的模式描述了下行无线帧(k)的传输时间t_DLtransmit ^CID(k)的估计，该描述涉及例如将卡尔曼滤波器用于对t_DLtransmit ^CID的连续递归估计，每个小区一个滤波器。

在动作112-2确定了对发送下行无线帧(k)的时间t_DLtransmit ^CID(k)的估计之后，作为动作112-3，终端测位器42可以确定当前的无线电传播时间。由动作112-3确定的当前无线电传播时间是报告的帧(k)的到达时间(TOA)(在位置不特定的TOA报告中报告的)与发送下行无线帧的时间t_DLtransmit ^CID(k)的估计(动作112-2所确定的)之间的差异。

知道了帧(k)的无线电传播时间(动作112-3所确定的)和无线基站(RBS)28的地理位置(从小区数据库106的小区位置字段134得到)，作为动作112-4，终端测位器42可以估计无线基站(RBS)28与无线终端30之间的距离。

如前面参照动作74-1所述，无线终端30使用计时器92来测量自上一次在无线终端30中确立了通用时间之后的经过的时间，并且与动作74-4协作将这个经过的时间值报告给SUPL位置提供商(SLP)服务器40。知道这个经过的时间使得SUPL位置提供商(SLP)服务器40能够估计无线终端30相对于终端数据库104的DL传输时时间数据字段126中的数据的时钟偏移误差。因此，作为动作112-5，终端定位测量逻辑112根据在位置不特定的TOA报告中接收到的计时器92的值来计算无线终端30的时钟偏移范围。无线终端30的时钟偏移范围转换成距离不确定性(例如，不确定的距离(光速))。动作112-6示出了计算不确定的距离的终端定位测量逻辑112。

现在知道了分隔固定位置的无线基站(RBS)28和可能在移动中的无线终端30之间的估计的距离，作为动作112-7，终端测位器42可以计算或生成表示无线终端30的可能地理位置的范围的椭圆弧。在图13中例示了作为这种椭圆弧的例子的弧140。动作112-7所计算的不确定的距离用于根据3GPP TS 23.032来生成拱140的厚度142。动作112-7还涉及SUPL位置提供商(SLP)服务器40通过SUPL向无线终端30报告椭圆弧140和厚度142。在另选的实施方式或模式中，(动作112-7)对椭圆弧140和厚度142的报告可以：(1)被发送到无线终端30；(2)被发送到请求被定位的用户的位置的第三方(例如，由警方用于跟踪承载或携带该无线终端的车辆)；和/或(3)在SLP节点中出于其它目的(例如，统计)收集(例如，在服务器40)。

已经对图10的动作进行了描述，再次说明，图10的左栏显示了在无线终端30中所发生的动作而右栏显示了在SUPL位置提供商(SLP)服务器40中所发生的动作。对于无线终端30和SUPL位置提供商(SLP)服务器40来说，存在着两个主要序列(例如，逻辑例程或过程)。动作的第一序列(从数据库维护逻辑72的动作72-1到动作72-6和动作110-1到10-4)支持在SUPL位置提供商(SLP)服务器40中建立DL传输时间数据库(例如，逐小区建立DL传输时时间数据字段126)。测量结果是逐终端来报告的，虽然是逐终端报告的，但最终结果基本上是逐小区的进行DL传输时的时间。

在例如图10中例示的一个方面中，本技术涉及一种在无线接入网络(RAN)23中确定无线终端30的位置的方法。该方法包括以下步骤：在无线终端处针对从节点(正与无线接入网络的小区相关联的节点)接收到的相应的多个下行无线帧执行多个到达时间(TOA)测量。在一个示例性的模式中，该方法之后使用特定下行链路无线基准帧的到达时间测量结果和估计出的该节点对该特定的下行无线帧进行下行链路传输时的时间以确定无线终端和节点之间的距离。如此确定的距离可用于生成描述无线终端的往返时间定位的椭圆弧。作为可选择的增强，该方法进一步包括以下步骤：生成椭圆弧的厚度尺寸，椭圆弧的厚度尺寸反映了时钟不确定性。

在图10所示的示例性实施模式中，该方法进一步包括以下步骤：通过使用多个到达时间测量结果中的至少一个、无线终端的地理位置、以及节点的地理位置来确定估计出的节点对特定的下行无线帧进行下行链路传输时的时间。该示例性实施模式进一步包括以下步骤：以通用时钟时间来表示多个到达时间测量结果，该通用时钟时间在无线接入网络的外部保持。

6.2第二模式：一贯准确模式

在第二模式中(也被称为一贯准确模式)，无线终端30一贯地使用一些或所有通用信息和/或向服务器40提供一些或所有通用信息，使得服务器40不需要依赖于估计或使得服务器40能够显著地提高上述估计的准确度。在其中所述无线终端30的通用基准获取单元90基本上连续地(例如，永久性地)和/或经济地访问通用基准源(例如，GPS卫星)的情况下，第二模式是实用的。

在图11中所例示的第二模式的一个示例性实现中，无线终端与其数据库维护逻辑72的执行协作地向SUPL位置提供商(SLP)服务器40简单地做出“位置特定的TOA报告”。可以回想起，动作72-6的位置特定的TOA报告包括小区ID(存储在小区ID寄存器78中)、UE位置(存储在无线终端位置寄存器82中)、以及在动作72-5确定的并存储在到达时间寄存器80中的到达时间(TOA)。之后，如动作72-7所示，无线终端等待一段时间或提示(例如，中断或发出信号)进一步执行数据库维护逻辑72(针对另一个位置特定的TOA报告)。因此，周期性地或当得到提示时，第二模式的无线终端执行之前已经结合图10更加详细地描述了的数据库维护逻辑72的动作。在一些重复的执行情况中，并不需要执行数据库维护逻辑72的所有动作。如此，第二模式的无线终端并不一定需要包括定位测量逻辑74。因此，可以由支持SUPL并可访问通用基准(例如，可使用A-GPS)的任意无线终端30来执行图11的动作，无需继续执行定位测量逻辑74。

在接收到动作72-6的位置特定的TOA报告之后，与第二模式的无线终端协同工作，服务器40执行数据库维护逻辑110。之前已经参照图10的第一模式描述了数据库维护逻辑110及其组成动作。在从第二模式的终端接收到动作72-6的位置特定的TOA报告之后，服务器40知道了第二模式的无线终端的相对精确的位置(已经在动作72-6的位置特定的TOA报告中携带了该位置作为信息元素)。服务器40还可因其它原因，而从接收到动作72-6的位置特定的TOA报告中受益，诸如(例如)使用位置特定的TOA报告的到达时间信息元素以建立/更新其终端数据库104。对于确定第二模式的无线终端的位置来说，对数据库104的更新可能不是必需的，但是对于确定相同小区中的混合无线终端(不总能为了终端定位的目的访问或持续地查阅通用基准)的位置是有益处的。在这点上(并且如前所述)，对于小区的所有终端来说，测出的进行传输时的时间都是相同的，因此可以联合地处理(例如，使用卡尔曼滤波器)来自包括第二模式终端的多个终端的测量结果以获得比单独地考虑小区中的各个无线终端时可能获得的进行传输时的时间更准确的进行传输时的时间。

6.3第三模式：选择性混合模式

第三模式(也被称为选择性混合模式)在以下方面与第二模式(一贯准确模式)相似，即，无线终端30具有一贯地使用一些或所有通用信息和/或向服务器40提供一些或所有通用信息以使得服务器40不必依赖于估计的潜力。然而，与第二模式的无线终端不同，第三模式的无线终端还具有在需要时选择性地以混合模式工作的能力。例如，如果第三模式的无线终端被要求或临时地不能使用通用基准源(例如，GPS卫星)或临时地失去了与通用基准源的连接，则第三模式的无线终端可以在执行数据库维护逻辑72以外执行分组传输例程74。

图12例示了根据本技术的第三示例性模式(选择性混合模式)与终端定位过程协同工作的基本动作(例如，执行的行动、实现的步骤、或发生的事件)。图12的动作大体上与图10的那些动作相同，包括无线终端数据库维护逻辑72的动作、无线终端定位测量逻辑74的动作、服务器数据库维护逻辑110的动作、以及业务终端定位测量逻辑112的动作。为了方便，在图12中只详细地示出了无线终端数据库维护逻辑72的动作，可以理解，无线终端定位测量逻辑74的动作、服务器数据库维护逻辑110的动作、以及业务终端定位测量逻辑112的动作与图10中所示的那些动作基本相同(因此，在图12中仅将这些逻辑例程示为多个框)。

第三模式与第一模式和第二模式的不同在于，第三模式包括诸如动作72-8的检查是否请求了模式切换或模式切换是否必需的动作。如果在动作72-8确定出了模式切换是必需的，则第三模式的无线终端停止像第二模式的无线终端那样工作，并且取而代之地开始充当第一模式的无线终端。在这一点上，如果在动作72-8确定了模式切换是必需的，则无线终端开始执行其无线终端定位测量逻辑74。执行无线终端定位测量逻辑74使得服务器40能够确定小区进行DL传输时的时间并执行服务器终端定位测量逻辑112。可以以多种方式来请求模式切换，或者模式切换可以通过多种方式变得需要。例如，服务器40可以简单地请求无线终端做出模式切换。另选地，在无线终端30检测到其不能依赖于其通用基准获取单元90(例如，卫星导航系统)来获得通用时间或终端的位置并因此不能以“通用时间”来表示到达时间的情况下，可以发生模式切换。这可能发生在例如无线终端30进入隧道或峡谷时，或通用基准获取单元90可能不工作或不能与通用基准系统通信的其它情况下。

在进一步(例如，随后)执行电子72-8时，可以发生第三模式的无线终端从操作的第一模式回复到操作的第二模式。例如，在随后执行动作72-8时，无线终端可确定其通用基准获取单元90重新工作或可进行通信。另选地，到随后执行动作72-8时，无线终端可能已经从诸如服务器40的实体接收到其它指示或信号，请求返回操作的第二模式。

7.0技术的示例性方面

本技术因此包括可以与诸如安全用户平面定位(SUPL)的技术一起使用的单程时间(STT)定位方法。本技术包括多个方面，这些示例性方面以非限制方式列出如下：

1.到达时间(TOA)测量，驻留在无线终端30中并使用来自通用基准获取单元90(例如，卫星导航系统)的支持来以SUPL位置提供商(SLP)服务器40中可能也已知的“通用时间”来表示到达时间。通常，通用基准获取单元90包括无线终端30中的A-GPS接收机。在例示的示例性实施方式中，通用时间例如可以是GPS时间。

2.提供扩展的SUPL接口以允许订购无线终端30中的到达时间测量结果。例如可以由SUPL位置提供商(SLP)服务器40的报告器118来发起到达时间测量结果的订购。这些扩展的SUPL接口可以携带由新的信息元素44所描述的扩展信令(参见图15C和图15D)。

3.提供了扩展的SUPL接口以允许从无线终端30向SUPL位置提供商(SLP)服务器40报告测量出的到达时间(TOA)。在例示的实施方式中，由报告器86报告这些TOA测量结果并且由SUPL位置提供商(SLP)服务器40的UE ID字段120来接收。这些扩展的SUPL接口也可以携带由新的信息元素44所描述的扩展信令(参见图15C和图15D)。

4.SUPL位置提供商(SLP)服务器40的(多种)估计算法，诸如终端定位处理逻辑112。该(多种)估计算法使得可以针对SUPL位置提供商(SLP)服务器40服务的无线接入网络(RAN)的所有无线基站(RBS)28的各小区估计进行下行链路传输时的时间t_DLtransmit ^CID(k)。如前面所指出的，在RAN中可能需要或使用若干个SLP。在进行估计的过程中，SUPL位置提供商(SLP)服务器40的终端测位器42使用：(1)无线终端30的服务小区的小区ID和所有RBS的地理位置；(2)(从高精度位置测量获得的)幸运终端(terminal of opportunity)的已知位置；以及(3)与所述高精度位置测量相关联的到达时间(TOA)测量，该到达时间(TOA)测量由同一终端执行，在时间上与所述高精度位置测量相接近。在本文使用时，“幸运终端”是当执行诸如A-GPS测量的活动时也可以用于完成另一项任务或次要任务(例如，也执行到达时间和小区ID的测量，因此也产生72-6报告)的无线终端。

5.单程时间(STT)方法，该方法利用估计出的进行下行链路传输时的时间来补偿驻留在估计其进行下行链路传输时的时间的小区中的终端的测量和报告的到达时间。

本技术的其他可选方面包括以下非限制性示例：

6.扩展的SUPL接口，用于订购对到达时间、小区ID和诸如以下例子中至少一种的其他信息的联合终端测量：测出的GPS定位或伪距离(pseudo range)；测出的A-GPS定位或伪距离；测出的伽利略(Galileo)定位或伪距离；测出的A-Galileo定位和伪距离；测出的辅助全球导航卫星系统(A-GNSS)定位或伪距离；测出的OTDOA-IPDL定位或到达时间；测出的E-OTD定位或到达时间。

7.终端测量过程，使得可以同时进行对到达时间、小区ID、和诸如以下例子中的至少一种的自动终端测量和联合报告：测出的GPS定位或伪距离；测出的A-GPS定位或伪距离；测出的Galileo定位或伪距离；测出的A-Galileo定位或伪距离；测出的辅助全球导航卫星系统(A-GNSS)定位或伪距离；测出的OTDOA-IPDL定位或到达时间；测出的E-OTD定位或到达时间。

8.0技术的情报方面

8.1服务器需要的信息

8.1.1服务器进行定位过程所需的信息

为了计算椭圆弧，使用SLP中与从无线终端30接收到的到达时间测量结果相对应的估计出的单程时间，在SLP中(例如，在SUPL位置提供商(SLP)服务器40中)以下信息将可用：

1.小区的小区ID，无线终端30位于该小区中。该信息是以通过SUPL接口而报告的小区ID的形式从无线终端30获得的。需要该信息以便于从估计出的进行下行链路传输时的时间的数据库104中检索出针对正确的小区的、(在SLP中)估计出的进行下行链路传输时的时间(t_DLtransmit ^CID(k))。可用从诸如在图15C和图15D中示出的信令获得小区ID。

2.来自无线基站(RBS)28的进行下行链路传输时的时间(t_DLtransmit ^CID(k))。需要使用上述的方法在SLP中估计该信息。在该步骤中没有使用来自RAN的信息。相反，该信息从终端测量得出(参见图15C和图15D)。

3.由定位了的无线终端30测量的到达时间(TOA)，加上了“通用(卫星系统)时间”时间戳并且通过扩展的SUPL接口从无线终端30向SUPL位置提供商(SLP)服务器40报告(参见图15C和图15D)。

4.系统的各小区的无线基站(RBS)28的天线的坐标。需要在SUPL位置提供商(SLP)服务器40中(例如，在示例性实施方式中，在小区数据库106中)配置该信息。

5.作为对本文所描述的SUPL单程时间定位方法的性能的可选增强，使小区数据具有小区多边形形式对于SUPL位置提供商(SLP)服务器40来说同样具有优势。图9示出了适于这个目的的多边形数据字段138。使小区数据具有小区多边形形式使得SUPL位置提供商(SLP)服务器40也能够计算终端所在的弧的左角或右角。参照图3可以理解弧的左角和右角的概念，图3示出了可以如何确定右角(RA)(在弧与多边形的周边的第一交叉处)以及可以如何确定左角(LA)(在弧与多边形的周边的第二交叉处)。如前所述，在WCDMA系统中，依据左角(LA)和右角与左角之间的差(RA-LA)给出了报告的位置。

8.1.2服务器的数据收集和估计过程

为了持续地估计系统中各无线基准(RBS)28的各小区进行下行链路传输时的时间，在SLP中，以下信息应该可用：

1.在一个特定时间与一个特定终端相关联的测量，这些相关联的测量至少包含(a)小区ID，使得测量与正确的小区相关联并且使得小区的无线基站(RBS)28的天线的坐标变得可用；(b)无线终端30的到达时间测量结果(以“通用时间”来表示)；依据(c)一个高精度的位置测量结果，由此在与进行到达时间测量的时间近似的时间将准确的位置与终端关联起来。优选地，使用了GPS或A-GPS、伽利略导航卫星系统、A-Galileo导航卫星系统或辅助的全球导航卫星系统(A-GNSS)测量，然而，也可以使用E-OTD和OTDOA-IPDL位置测量。如果是终端辅助定位，可以在SLP中计算该位置。

2.与测出的小区ID相对应的无线基站(RBS)28的天线的位置

8.2测量和计算的原理

图14显示了在终端和RBS中接收和发送时上行链路(UL)和下行链路(DL)的示例性瞬时帧校准，该图有利于对无线基站(RBS)28进行下行链路传输时的时间的计算的理解。

从图14可看出，序列从终端传输新的上行链路帧开始。在时间t₁后，无线电波已经传播到RBS天线。该时间与光速相乘就得到整个定位过程找到的距离。但是，由于来自RBS的下一个(帧计数器可用于对帧进行标记)下行链路帧的传输不一定对准UL帧的接收，因此该传播时间并不能直接测量。在这两个事件之间存在着时间偏差t₂。当发送了DL帧时，在t_DLtransmit，时间t₁再次给出了返回终端的传播时间，并且整个循环完成。因此，等式2：

等式2 ${\mathrm{TOA}}_{\mathrm{Ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)=t_1^{\mathrm{CID}}\left(k\right)+t_{\mathrm{DLtransmit}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)+e_{\mathrm{TOA}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)$

在等式2中，TOA_Ter min al ^CID表示到达时间测量结果而e_TOA ^CID(k)是测量误差。上标表示小区的ID，而k表示运行巡标(running index)。一般将测量误差假设为是具有等式3中描述的协方差的零均值白高斯噪声(其中，E[]表示期望值)。

等式3 $R_{2,\mathrm{TOA}}^{\mathrm{CID}}=E{\left[e_{\mathrm{TOA}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)\right]}^2$

在新的循环开始之前，在终端中存在着相似的时间偏差t₃。在WCDMA中，由所谓的UE RxTx类型1测量来测量该时间偏差。

因此，问题是即使在终端中执行了到达时间测量，但是未知的RBS偏差t_DLtransmit ^CID(k)仍然破坏了该测量。

本技术使得可以计算t_DLtransmit ^CID(k)。这是通过在与到达时间测量相同的时间执行附加的高精度位置测量并通过SUPL接口向SLP报告该测量和小区ID而实现的。随后考虑图13。图13描述了用于估计一个特定小区的时间偏差的几何形状。从图13应该理解到，通过忽略z坐标，也可以处理二维情况。非常清楚的是，在附加高精度定位信息可用的情况下，SUPL位置提供商(SLP)服务器能够计算等式4。

等式4：

$t_{1,\mathrm{posComputed}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)=E\left[t_{1,\mathrm{posComputed}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)\right]+\frac{1}{c}{e}_{\mathrm{pos}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)$

$=\frac{1}{c}\sqrt{{(x_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-x_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right))}^2+{(y_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-y_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right))}^2+{(z_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-z_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right))}^2}$

$+\frac{1}{c}{e}_{\mathrm{pos}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)$

在等式4中，c表示光速，而e_pos ^CID(k)表示高精度位置的定位测量误差对时间测量的影响。

等式4的平方根表达式含有(未知的)真值(true value)，假设通过线性化获得了该附加的测量误差。考虑到(3)的主要测量误差来自对终端位置的测量，因此可以计算该线性化误差。差导致了等式5。

等式5：

$e_{\mathrm{pos}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)\≈\frac{1}{c\sqrt{{(x_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-x_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right))}^2+{(y_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-y_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right))}^2+{(z_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-z_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right))}^2}}$

$=\×\left(\begin{array}{ccc}{x}_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-x_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)& y_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-y_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)& z_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-z_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{x}_{\mathrm{pos}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)\\ \mathrm{\Δ}{y}_{\mathrm{pos}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)\\ \mathrm{\Δ}{z}_{\mathrm{pos}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)\end{array}\right)$

$\≈\frac{1}{c^{2}E\left[t_{1,\mathrm{posComputed}}^{\mathrm{CID}}\right]\left(k\right)}$

$\×\left(\begin{array}{ccc}{x}_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-x_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)& y_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-y_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)& z_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-z_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{x}_{\mathrm{pos}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)\\ \mathrm{\Δ}{y}_{\mathrm{pos}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)\\ \mathrm{\Δ}{z}_{\mathrm{pos}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)\end{array}\right)$

$=\frac{1}{c^2{t}_{1,\mathrm{posComputed}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)}{\left(r_{\mathrm{Ter}\min \mathrm{al}\→\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\right)}^T{e}_{\mathrm{pos}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right).$

在等式5中，r_{RBS→Ter mind al} ^CID(k)表示从终端到RBS的向量，而e_pos ^CID(k)表示3D笛卡尔定位测量向量。假设该测量误差是零均值的，则白高斯呈等式6的协方差矩阵。在等式6中，R_2，pos ^CID是定位测量误差的3D协方差矩阵。

等式6： $R_{2,\mathrm{pos}}^{\mathrm{CID}}=\frac{{\left(r_{\mathrm{Ter}\min \mathrm{al}\→\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\right)}^T{R}_{2.\mathrm{pos}}^{\mathrm{CID}}{r}_{\mathrm{Ter}\min \mathrm{al}\→\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}}{c^4{\left(t_{1,\mathrm{posComputed}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)\right)}^2}$

将等式4插入等式2得到等式7的变换的测量：

等式7：

$t_{\mathrm{DLtransmit}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)={\mathrm{TOA}}_{\mathrm{Ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)$

$-\frac{1}{c}\sqrt{{(x_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-x_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right))}^2+{(y_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-y_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right))}^2+{(z_{\mathrm{RBS}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-z_{\mathrm{ter}\min \mathrm{al}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right))}^2}$

$-e_{\mathrm{TOA}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)-e_{\mathrm{pos}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)$

假设到达时间与测量误差之间无关，则由等式7给出了等式8。在等式8中，可以使用所公开的原理在SLP中估计量t_DLtransmit。以下给出了推荐的估计方式。

等式8： $R_{2,t_{\mathrm{DLtransmit}}}^{\mathrm{CID}}=R_{2,\mathrm{TOA}}^{\mathrm{CID}}+R_{2,\mathrm{pos}}^{\mathrm{CID}}$

如上所述，在以上计算中通过忽略z坐标可以容易地获得二维的情况。

8.3往返时间的终端测量

8.3.1测量

可以如在3GPP WCDMA规范中所规定的那样来执行到达时间测量，该规范对于无线基站(RBS)的RTT测量有效。由于该测量检测耙式接收机的具有足够高的能量的第一耙指，并且由于接收机结构在RBS和WCDMA终端中相同，因此可行。在终端中只能存在有限的性能这一复杂性约束的事实会影响到达时间测量的最低性能规定。

8.4信令增加

8.4.1从服务器到终端的信令

本技术包括来自SLP(例如，来自SUPL位置提供商(SLP)服务器40)的两种类型的“命令”。第一种命令与旨在估计系统的RBS的小区进行传输时的时间的数据收集相关联(参见图15A)。这种例如由报告请求器118发起的“命令”可以请求在第8.4.2节中定义的一种、两种、或所有量。一种另选方法是使用若干个顺序的测量“命令”来实现该“命令”。

第二种类型的命令是针对将由终端执行的到达时间测量的命令(参见图15B)。

既可以将这些命令添加到RRC/RRLP，也可以将这些命令嵌入这两种接口以外的SUPL数据接口内。

也可以从无线终端发起这些命令，例如，终端可以触发以上两种命令中的一种。第三方也可以触发以上两种命令中的任一种。

8.4.2从终端到服务器的信令

如图15C和图15D所示，可以在从无线终端30到SUPL位置提供商(SLP)服务器40的方向上添加能够携带测出的到达时间值的信息元素。如上所述，如果至少小区标识与报告的测量值相关联，则将是有利的。如果可以将高精度位置与报告的结果相关联，则甚至更加有利(可选的实现)。如果可以将计时器值与报告的测出的到达时间值相关联，则甚至尤其更加有利(可选的实现)。

8.5估计原理

测量等式3、6、7、和8鼓励将卡尔曼滤波器用于对t_DLtransmit ^CID的连续递归估计，其中每个小区一个滤波器。这里考虑了两种主要情况：(1)使用随机游走模型仅估计t_DLtransmit ^CID；以及(2)使用集成的随机游走模型对t_DLtransmit ^CID和相应的偏移率t_DLtransmit ^CID进行联合估计。

8.5.1随机游走模型

等式9给出了第一种随机游走模型。

等式9：

$x=t_{\mathrm{DLtransmit}}^{\mathrm{CID}}$

$x(k+1)=x\left(k\right)+{(\mathrm{SFN}(k+1)-\mathrm{SFN}\left(k\right))}_{\mathrm{corrected}}{T}_{\mathrm{Frame}}+w_{t_{\mathrm{DLtransmit}}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)$

$R_1^{1,\mathrm{CID}}=E{\left[w_{t_{\mathrm{DLtransmit}}}^{1,\mathrm{CID}}\left(k\right)\right]}^2$

等式9显示了在索引k处的时间。在等式9中，(SFN(k+1)-SFN(k))_corrected是针对可能的环绕(wraparound)而校正了的帧的数量，已经在与索引k和k+1相对应的测量间交换了该数量。T_Frame与下行链路帧的持续时间相对应。还要考虑一些类型的通用时间(如GPS时间)的考虑了环绕的维护。

等式10反映了第二种集成的随机游走模型。

等式10：

$x=\left(\begin{array}{c}{\stackrel{.}{t}}_{\mathrm{DLtransmit}}^{\mathrm{CID}}\\ t_{\mathrm{DLtransmit}}^{\mathrm{CID}}\end{array}\right)$

$x(k+1)=\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ t(k+1)-t\left(k\right)& 1\end{array}\right)x\left(k\right)+(\mathrm{SFN}(k+1)-\mathrm{SFN}\left(k\right))T_{\mathrm{Frame}}+w_{t_{\mathrm{DLtransmit}},,{\stackrel{.}{t}}_{\mathrm{DLtransmit}}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)$

$R_1^{2,\mathrm{CID}}=E\left[\left(w_{t_{\mathrm{DLtransmit}},{\stackrel{.}{t}}_{\mathrm{DLtransmit}}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)\right){\left(w_{t_{\mathrm{DLtransmit}},{\stackrel{.}{t}}_{\mathrm{DLtranmit}}}^{\mathrm{CID}}\left(k\right)\right)}^T\right]$

在等式10中，t(k)是与索引k相关联的时间。之后将以上量应用于卡尔曼滤波器，通过等式11的矩阵和向量迭代给出卡尔曼滤波器：

等式11：

K_f(k)＝P(k|k-1)C^T(CP(k|k-1)C^T+R₂)^-1

$\hat{x}\left(k\right|k)=\hat{x}\left(k\right|k-1)+K_f\left(t\right)(y\left(k\right)-C\hat{x}\left(k\right|k-1)$

P(k|k)＝P(k|k-1)-Kf(k)C(k)P(k|k-1)

$\hat{x}(k+1|k)=A(k+1)x\left(k\right|k)+\mathrm{Bu}\left(k\right)$

P(k+1|k)＝A(k+1)P(k|k)A(k+1)^T+R₁

各个小区都需要一个滤波器。由滤波器迭代(10)引入的量如下。u(k)＝(SFN(k+1)-SFN(k))_corrected表示输入信号。y(k)表示测量值(这里表示计算出的进行下行链路传输时的时间o(6))，

表示基于一直到索引k-1的数据的状态预测，

表示基于一直到索引k的数据的滤波器更新，P(k|k-1)表示基于一直到索引k-1的数据的状态预测的协方差矩阵，而P(k|k)示基于一直到时间k的数据的滤波器更新的协方差矩阵。C表示测量矩阵，K_f(k)表示时间变量卡尔曼增益矩阵，R₂表示测量协方差矩阵，而R₁表示系统噪声协方差矩阵。

等式11中的量A、B、C、R₁和R₂从等式3和等式6-10得出。针对模型1，以等式12来表示量A、B、C、R₁和R₂。

等式12：

A(k)＝1

B＝1

C＝1

$R_1=R_1^{1,\mathrm{CID}}$

$R_2=R_{2,t_{\mathrm{DLtransmit}}}^{\mathrm{CID}}$

针对等式1，以等式13来表示量A、B、C、R₁和R₂。

等式13：

$A\left(k\right)=\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ t\left(k\right)-t(k-1)& 1\end{array}\right)$

$B=\left(\begin{array}{c}0\\ 1\end{array}\right)$

C＝1

$R_1=R_1^{2,\mathrm{CID}}$

$R_2=R_{2,t_{\mathrm{DLtransmit}}}^{\mathrm{CID}}$

9.0示例性优点

本技术的技术优点和益处包括以下方面(以非限制性示例方式列出)：

1、具有与WCDMA RTT定位方法相似性能的用于SUPL的增强型小区ID定位方法，该方法适用于能够访问通用时间基准的终端(如可卫星导航的终端)和高精度定位。在很多市场上，预见到了A-GPS的畅销度会变得非常高，因此事实上所有用户都可以使用本技术。

2、当通过所谓的安全用户平面来执行自适应增强型小区标识(AECID)定位时，本技术的技术特别地适用于改善AECID定位。其原因是目前在WCDMA中的安全用户平面定位只依赖于较不准确的小区ID信息和信号强度测量。可以预期由本技术提供的信息能够显著地增强AECID安全用户平面定位的精度。

3、增强可卫星导航的终端的室内和城市峡谷性能。可以以各种方式来提供这种增强，诸如(例如)：

■使用终端来有规律地确定“通用时间”。可以预期该时间基准在确定之后相当长的时间仍然有效。在WCDMA中，规范要求频率稳定性高于100ppb。在实践中，时钟性能更佳，可能是10ppb。通过使用滤波来估计终端中的时钟偏移(例如，相对A-GPS时间调整)，甚至好得多的性能也是可能的。假设在上一次获取通用基准时间后已经过去超过10分钟，则1ppb值相当于200米的(偏移)误差的偏移时间。

■在信号丢失期间(例如，在室内或城市峡谷内)使用到达时间(TOA)测量以替代卫星导航。

■将TOA测量与所谓的UE-辅助卫星导航合并，由此将需要检测的卫星的数量至少减少一颗。这可以是AFLT定位的SUPL对应方法。

尽管以上的描述包含了很多特征，但是不能将这些特征理解为对本发明的范围的限制，而仅仅是提供了随本发明的一些目前优选实施方式的说明。因此，应该理解，本发明的范围完全地包涵对于本领域技术人员来说显得明显的其它实施方式。本文涵盖本领域普通技术人员已知的与上述优选实施方式的要素等效的所有结构、化学制品、和功能。此外，装置和方法不需要解决本文包括的本发明寻求解决的问题中的每一个问题。

 

Claims (25)

1.一种无线终端(30)，该无线终端的特征在于：该无线终端被设置为针对从与无线接入网络的小区相关联的节点(28)接收到的下行无线帧进行到达时间测量，并且被设置为在不调用任何无线接入网络协议的情况下向所述无线接入网络外部的实体(40)报告所述到达时间测量结果和所述小区的小区标识。

2.根据权利要求1所述的装置，该装置还包括：

通用基准获取单元(90)，其被设置为便于相对于通用时钟时间来表示所述到达时间测量结果，所述通用时钟时间保持在所述无线接入网络的外部；

报告单元(120)，其被设置为在不调用任何无线接入网络协议的情况下向所述外部的实体报告发送所述到达时间测量结果的通用时钟表示。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述通用基准获取单元(90)还被设置为确定所述无线终端的地理位置；并且其中，所述报告单元(120)还被设置为向所述外部实体(40)报告所述无线终端的所述地理位置。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述外部实体是安全用户平面定位(SUPL)定位平台(SLP)服务器。

5.根据权利要求2所述的装置，其中，所述通用基准获取单元(90)包括以下至少一种系统的能力或与以下至少一种系统的接口：全球定位系统(GPS)、辅助全球定位系统(A-GPS)、伽利略导航卫星系统、辅助伽利略(A-Galileo)导航卫星系统、或辅助全球导航卫星系统(A-GNSS)。

6.一种无线接入网络(23)外部的服务器(40)，其特征在于：该服务器(40)被设置为在不调用任何无线接入网络协议的情况下，从所述无线接入网络(23)的无线终端(30)接收分别针对从与无线接入网络的小区相关联的节点(28)接收到的多个下行无线帧的多个到达时间测量结果；并且其中，所述服务器包括确定所述无线终端(30)与所述节点(28)之间的距离的装置(100)，所述距离是使用所述多个到达时间测量结果来确定的。

7.根据权利要求6所述的服务器(40)，该服务器还包括：

接口(102)，用于接收所述多个到达时间测量结果；并且

其中，所述用于确定所述无线终端(30)与所述节点(28)之间的距离的装置使用针对特定下行无线基准帧的到达时间测量结果和从所述节点进行下行传输的下行传输时间。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述距离确定装置(100)被设置为估计所述下行无线帧从所述节点(28)进行下行传输的时间，并使用估计下行传输时间作为确定所述距离的所述下行传输时间。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述距离确定装置(100)还被设置为使用从所述小区的多个终端接收到的到达时间信息来确定所述估计下行传输时间。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述距离确定装置(100)还被设置为利用从所述小区的多个终端接收到的到达时间信息，使用卡尔曼滤波器来确定所述估计下行传输时间。

11.根据权利要求8所述的装置，其中，相对于通用时钟时间来表示所述到达时间测量结果和所述估计下行传输时间，所述通用时钟时间保持在所述无线接入网络(23)的外部。

12.根据权利要求11所述的装置，所述服务器(40)被设置为在不调用任何无线接入网络协议的情况下从所述无线接入网络(23)的所述无线终端(30)接收与自前一次取得所述通用时钟时间之后经过的时间相关的值。

13.根据权利要求12所述的装置，该装置还包括用于生成描述所述无线终端的往返时间定位的椭圆弧并使用所述与经过的时间相关的值生成所述椭圆弧的厚度尺寸的装置。

14.根据权利要求6所述的装置，其中，所述终端位置确定单元(100)还被配置成生成用于描述所述无线终端的单程时间定位的椭圆弧。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述终端位置确定单元(100)还被配置成生成所述椭圆弧的厚度尺寸，所述椭圆弧的所述厚度尺寸反映了时钟不确定性。

16.根据权利要求6所述的装置，其中，所述服务器(40)是安全用户平面定位(SUPL)定位平台(SLP)服务器。

17.根据权利要求6所述的装置，所述服务器(40)被设置为在不调用任何无线接入网络协议的情况下从所述无线接入网络(23)的无线终端(30)接收描述所述无线终端的地理位置的信息。

18.一种确定无线接入网络(23)中的无线终端(30)的位置的方法，该方法包括以下步骤：

在所述无线终端(30)处，针对从与无线接入网络(23)的小区相关联的节点(28)接收到的各下行无线帧执行到达时间测量；以及之后

使用到达时间测量结果和所述节点的估计下行传输时间，来确定所述无线终端(30)和所述节点(28)之间的距离。

19.根据权利要求18所述的方法，该方法还包括以下步骤：

在不调用任何无线接入网络协议的情况下，从所述无线终端(30)向服务器(40)发送所述到达时间测量结果；

在所述服务器(40)处，进行所述无线终端(30)与所述节点(28)之间距离的确定。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，所述距离确定装置(100)还被设置为使用从所述小区的多个终端接收到的到达时间信息来确定所述估计下行传输时间。

21.根据权利要求18所述的方法，该方法还包括以下步骤：使用卡尔曼滤波器来确定所述估计下行传输时间，所述卡尔曼滤波器使用从所述小区的多个终端接收到的到达时间信息。

22.根据权利要求18所述的方法，该方法还包括通过以下方式来确定所述节点的估计下行传输时间：

使用至少一个到达时间测量结果；

使用报告的所述无线终端(30)的地理位置；以及

使用所述节点(28)的地理位置。

23.根据权利要求22所述的方法，该方法还包括以下步骤：以通用时钟时间表达所述多个到达时间测量结果，所述通用时钟时间保持在所述无线接入网络(23)的外部。

24.根据权利要求18所述的方法，该方法还包括以下步骤：使用所述无线终端(30)与所述节点(28)之间的所述距离来生成用于描述所述无线终端(30)的单程时间定位的椭圆弧。

25.根据权利要求24所述的装置，该方法还包括以下步骤：生成所述椭圆弧的厚度尺寸，所述椭圆弧的所述厚度尺寸反映了时钟不确定性。

Images