CN101815350B

CN101815350B - 定位用户设备的方法以及用户设备

Info

Publication number: CN101815350B
Application number: CN2010100004038A
Authority: CN
Inventors: 张嘉琅; 许家祯; 黄立岐
Original assignee: MediaTek Inc
Current assignee: MediaTek Inc
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2012-05-02
Anticipated expiration: 2030-01-07
Also published as: US20100208649A1; CN101815350A; TW201032644A; TWI411334B; US8125943B2

Abstract

一种定位用户设备的方法以及用户设备。所述定位用户设备的方法包含：在用户设备与多个移动网络间建立多个无线链路；通过多个无线链路，从多个移动网络获取描述用户设备的位置的多个第一位置信息组；以预设格式将多个第一位置信息组转换为多个第二位置信息组；对多个第二位置信息组进行组合，以估计第三位置信息组，第三位置信息组描述用户设备的位置；以及将第三位置信息组应用于定位相关应用。藉此，本发明可增进定位功能，提供更加精确的定位信息，同时可提升以位置为基础的服务的实用性。此外还可改善无线链路的通信质量。

Description

定位用户设备的方法以及用户设备

技术领域

本发明有关于移动网络，尤其有关于定位(positioning)用户设备的方法以及相关用户设备。

背景技术

例如笔记本型计算机或移动电话的用户设备(User Equipment，以下简称为UE)，其通过无线的方式连接到移动网络以进行通信。当UE连接到无线网络时，移动网络需要用户的位置信息，以便提供具有较好通信质量的通信链路给UE。此外，用户也需要其自身的位置信息，来调整其定位以获得具有较好通信质量的通信链路。因此，需要一种对连接到移动网络的UE进行定位的方法。

传统的UE定位方法包含网络单元识别(cell-identity)方法、到达观测时间差(Observed Time Difference Of Arrival，OTDOA)方法、到达上行时间差(Uplink-Time Difference Of Arrival，UTDOA)方法，以及网络辅助GPS定位(network-assisted GPS positioning，A-GPS)方法。参照图1A，图1A显示的是用以定位UE 102的网络单元识别方法示意图。假定移动网络包含基站104以及无线电网络控制器(a radio network controller，RNC)106。当UE 102连接至移动网络时，移动网络发送UE定位请求至无线电网络控制器106。无线电网络控制器106则通过基站104发送状态转移(state transition)信号至UE 102，其中基站104与UE 102相连接。在基站104回复状态转移成功信号给状态转移信号之后，无线电网络控制器106可识别连接至UE 102的基站104，并且根据基站104的服务涵盖范围确定UE 102的位置，并对移动网络的定位请求予以响应。

参考图1B，图1B显示的是用以定位UE 130的OTDOA方法的示意图。假定移动网络包含位于UE 130的邻近范围的三个基站122、124、126。基站122、124、126广播信号，根据三个基站所广播的信号，UE 130获取其本身所处的位置。UE 130与基站122、124、126之间的可变距离导致基站122、124、126所广播的信号会具有不同的信号延迟。第一相位差存在于基站122与126所分别广播的信号之间，第二相位差存在于基站124与126所分别广播的信号之间。

双曲面(hyperboloid)132对应于UE 130的可能位置，其根据第一相位差以及基站122、126的位置得到。双曲面134对应于UE 130的可能位置，其根据第二相位差以及基站124、126的位置得到。如图所示，所绘示的双曲面132与134具有一定宽度，以显示存在一定误差，这种误差是根据相位差以及基站的位置来计算可能的位置而产生的。双曲面132与134的交点指示了UE 130最可能的位置。图1B所示的OTDOA方法根据移动网络的多个基站所发射信号的相位差来估计UE的位置。类似的，基于相似的算法，UTDOA方法根据移动网络的多个基站所分别接收到的信号之间的相位差来估计UE的位置。

参考图1C，图1C显示的是用以定位UE 152的A-GPS方法的示意图。移动网络包含服务无线电网络控制器(Serving Radio Network Controller，SRNC)154以及单机移动定位服务中心(Stand-Alone Serving-mobile-location-center，SAS)156。UE 152包含全球定位系统(Global Positioning System，GPS)模块。移动网络首先发送定位UE 152的请求至SRNC 154。SRNC 154则收集有关UE 152的网络信息，并传送SAS调用(invoke)信号至SAS 156，其中SAS调用信号包含有关UE 152的网络信息。SAS 156则传递A-GPS辅助信息给UE 152，以响应SAS调用信号。UE 152则借助于A-GPS辅助信息实施GPS测量，并且通过SRNC154发送GPS测量结果给SAS 156。SAS 156则根据GPS测量结果计算UE 152的位置信息，并提供UE 152的位置信息给SRNC 154。最终，SRNC 154将UE 152的位置信息转送给移动网络。

传统的网络单元识别方法、OTDOA方法、UTDOA方法以及A-GPS方法提供的UE位置信息是具有精确度限制的。UE常常可访问多个移动网络而从多个移动网络获取位置信息。参考图2，图2显示的是能够访问三个移动网络212、214、216的UE 202示意图。UE 202包含三个用户识别模块(Subscriber IdentityModules，SIM)222、224、226。在UE 202连接至移动网络212、214、216当中的一个或多个时，UE 202可获得来自移动网络212、214、216的多组位置信息(如L₁、L₂、L₃)。然而，UE 202仅仅依赖于一组位置信息L₁、一组位置信息L₂、或一组位置信息L₃，则UE 202不享有访问多个移动网络的好处。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种定位用户设备的方法以及用户设备。

根据本发明的一个实施例，提供一种定位用户设备的方法，包含：在所述用户设备与多个移动网络之间建立多个无线链路；通过所述多个无线链路，从所述多个移动网络获取多个第一位置信息组，其中所述多个第一位置信息组描述所述用户设备的位置；以预设格式将所述多个第一位置信息组转换为多个第二位置信息组；对所述多个第二位置信息组进行组合，以估计第三位置信息组，所述第三位置信息组描述所述用户设备的所述位置；以及将所述第三位置信息组应用于与定位相关的应用。

根据本发明的一个实施例，提供一种用户设备，能够访问多个移动网络，包含：多个位置信息产生模块，在所述用户设备与所述多个移动网络之间建立多个无线链路，并且通过所述多个无线链路，从所述多个移动网络获得多个第一位置信息组，其中，所述多个第一位置信息组描述所述用户设备的位置；以及信息组合模块，耦接于所述位置信息产生模块，以预设格式将所述多个第一位置信息组转换为多个第二位置信息组，对所述多个第二位置信息组进行组合以估计第三位置信息组，所述第三位置信息组描述所述用户设备的所述位置。所述多个移动网络产生关于所述用户设备的多个第一网络信息组；从所述多个移动网络中选取的预设移动网络的服务无线电网络控制器，将所述多个第一网络信息组组合，以产生关于所述用户设备的第二网络信息组；以及根据所述第二网络信息组，请求所述预设移动网络的单机移动定位服务中心提供第四位置信息组，所述第四位置信息组描述所述用户设备的所述位置。

藉此，本发明的用户设备可将多个位置信息组进行组合，应用于多种定位相关应用，而增进定位功能，提供更加精确的定位信息，同时可提升以位置为基础的服务(LCS)的实用性。此外还可改善无线链路的通信质量。

附图说明

图1A显示的是用以定位UE的网络单元识别方法示意图。

图1B显示的是用以定位UE的OTDOA方法的示意图。

图1C显示的是用以定位UE的A-GPS方法的示意图。

图2显示的是能够访问三个移动网络的UE示意图。

图3显示的是藉由组合多个移动网络的位置信息以实施定位的UE的示意图。

图4显示的是定位UE的方法流程图。

图5显示的是球面可能位置区域的示意图。

图6A显示的是包含多个移动网络的A-GPS系统的区块示意图。

图6B显示的是用于定位UE的A-GPS方法示意图。

图7A显示的是包含多个移动网络的A-GPS系统的区块示意图。

图7B显示的是用于定位UE的A-GPS方法示意图。

具体实施方式

在说明书及前述的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域中普通技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及前述的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及前述的权利要求当中所提及的“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。以外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。

为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

参考图3，根据本发明的一个实施例，图3显示的是藉由组合多个移动网络312、314以及316的位置信息以实施定位的UE 302的示意图。在一个实施例中，UE 302为无线电话、笔记本型计算机或是个人数字助理(Personal DigitalAssistant，PDA)，以及移动网络312、314与316为公共陆地移动电话网络(PublicLand Mobile Network，PLMN)。UE 302包含多个位置信息产生模块322、324以及326，分别对应于移动网络312、314以及316，并且多个位置信息产生模块322、324以及326可建立UE 302与移动网络312、314或316之间的相应无线链路。在位置信息产生模块322、324、326建立无线链路之后，UE 302则可通过无线链路访问移动网络312、314、316。通过相应的移动网络，估计或报告位置信息组L₁、L₂、L₃中的每一个。在一些实施例中，移动网络312、314以及316中的一个或多个产生描述UE 302的位置的位置信息组L₁、L₂、L₃中的一组或多组。通过建立起来的无线链路，相应的位置信息产生模块322、324以及326，分别从移动网络312、314以及316获得位置信息组L₁、L₂、L₃。在一些实施例中，可根据不同的算法(如图1A所示的网络单元识别算法、图1B所示的OTDOA算法、图1C所示的UTDOA算法或A-GPS算法)，移动网络312、314以及316中的一个或多个产生位置信息组L₁、L₂、L₃中的一组或多组。

信息组合模块328则将获取自位置信息产生模块322、324以及326的位置信息组L₁、L₂、L₃组合在一起，以便产生组合位置信息组L_c，其中组合位置信息组Lc的精确度高于原始的位置信息组L₁、L₂、L₃。参考图4，根据本发明的一个实施例，图4显示的是定位UE 302的方法400的流程图。在方法400开始之后，首先在所述UE与多个移动网络之间建立多个无线链路(步骤402)，具体的，例如在位置信息产生模块322、324、326建立无线链路。之后，通过所述多个无线链路，从所述多个移动网络获取多个第一位置信息组，其中所述多个第一位置信息组描述所述UE的位置(步骤404)，具体的，例如自移动网络312、314、316获得位置信息组L₁、L₂、L₃。接下来，以一预设格式将所述多个第一位置信息组转换为多个第二位置信息组(步骤406)，具体的，例如信息组合模块328则将位置信息组L₁、L₂、L₃转换为具有预设格式的多个位置信息组L₁’、L₂’、L₃’。然后，对所述多个第二位置信息组进行组合，以估计一第三位置信息组，所述第三位置信息组描述所述UE的位置(步骤408)，具体的，例如信息组合模块328将位置信息组L₁’、L₂’、L₃’组合，以估计能够精确描述UE 302的位置的组合位置信息组L_c。最后，将所述第三位置信息组应用于定位相关应用，具体地，例如UE 302可将组合位置信息组Lc应用于多种定位相关应用，或可改善无线链路的通信质量。此外，UE 302还可传送组合位置信息组L_c至移动网络312、314以及316，而根据组合位置信息组L_c，移动网络312、314以及316则可改善与UE 302之间的无线链路通信质量。因此，相比于图2所示的传统UE202，UE 302具有更好的性能。

在一个实施例中，信息组合模块328在步骤406中将位置信息组L₁、L₂、L₃转换为位置信息组L₁’、L₂’、L₃’，所述的位置信息组L₁’、L₂’、L₃’包含有经度信息、纬度信息、高度(altitude)信息以及半径(radius)信息。因此每一转换位置信息组L₁’、L₂’、L₃’定义了UE的球面可能位置区域，其中球面可能位置区域具有由经度信息、纬度信息、高度信息确定的球心，且具有半径信息确定的半径。参照图5，图5显示的是球面可能位置区域502、504以及506的示意图。其中，球面可能位置区域502、504以及506是根据由移动网络312、314以及316所产生的位置信息组L₁、L₂、L₃而确定的。球面可能位置区域502、504以及506之间具有交叠区域510，所述交叠区域510在空间上被三个球面可能位置区域502、504以及506所交叠覆盖。于步骤408中，信息组合模块328则确定球面可能位置区域502、504以及506的交叠区域510，并且输出交叠区域510至组合位置信息组L_c。

举例而言，当移动网络312根据OTDOA算法，产生位置信息组L₁时，位置信息组L₁包含测量结果(包含测量经度、测量纬度、测量高度)以及指示测量结果机率精确准确程度的测量准确度(measurement accuracy)。信息组合模块328则将测量准确度转换为具有预设可信机率(如95％)的半径信息，该半径信息指示涵盖UE 302可能位置的圆周半径。测量经度、测量纬度、测量高度以及半径信息因而组成转换位置信息组L₁’。并且可获得由转换位置信息组L₁’所定义的球面可能位置区域502。

在另一个例子中，当移动网络314根据网络单元识别算法，产生位置信息组L₂时，位置信息组L₂包含基站位置，基站与UE之间的估计距离，以及指示UE方位的天线波束角(antenna beam angle)。信息组合模决328则将基站位置转换为转换位置信息组L₂’的经度信息、纬度信息、高度信息。信息组合模块328也将估计距离转换为转换位置信息组L₂’的半径信息。加上天线波束角，可获得由转换位置信息组L₂’定义的圆锥形(cone-shaped)可能位置区域504。

在另一个实施例中，信息组合模块328在步骤406中将位置信息组L₁、L₂、L₃转换为位置信息组L₁’、L₂’、L₃’，所述的位置信息组L₁’、L₂’、L₃’包含有经度信息、纬度信息、高度信息以及定义位置信息组L₁’、L₂’、L₃’的机率的准确程度的准确度信息。信息组合模块328则根据位置信息组L₁’、L₂’、L₃’的准确度信息，对每一相应转换位置信息组L₁’、L₂’、L₃’的经度信息、纬度信息以及高度信息进行加权，以获得加权位置信息组L₁”、L₂”’、L₃”，进而得到组合位置信息组L_c。在一个实施例中，组合位置信息组L_c根据以下算法得到：

L_{c} = \frac{P_{1} \times A_{1} + P_{2} \times A_{2} + P_{3} \times A_{3}}{A_{1} + A_{2} + A_{3}}

其中A₁、A₂、A₃分别为相应位置信息组L₁’、L₂’、L₃’的准确度信息，而P1、P2、P3分别为由信息组L₁’、L₂’、L₃’的经度信息、纬度信息、高度信息所定义的位置向量。

如图1C所示，当UE 302包含GPS模块时，移动网络312、314以及316的SAS可产生A-GPS辅助信息，以补充对UE 302的定位。然而，图1C中的SAS 156，根据移动网络312、314以及316中之一的SRNC 154产生A-GPS辅助信息。若SAS根据多个移动网络312、314以及316所提供的网络信息产生A-GPS辅助信息，那么UE 302的定位精确度可得以改善。参考图6A，根据本发明的一个实施例，图6A显示的是包含多个移动网络的A-GPS系统600的区块示意图。第一移动网络包含基站612、SRNC1614、SAS 618以及核心网络616。第二移动网络包含基站632、SRNC2634以及核心网络636。UE 602无线连接于第一移动网络与第二移动网络。

参照图6B，根据本发明一个实施例，图6B显示的是用于定位UE 602的A-GPS方法示意图。当第一移动网络的核心网络616产生定位UE 602的请求时，第一移动网络的SRNC1614发送辅助数据请求给第二移动网络的SRNC2634。SRNC2634则发送UE 602在第二移动网络中的第二网络信息给SRNC1614，以响应辅助数据请求。SRNC1614则收集UE 602在第一移动网络中的第一网络信息，并将第一网络信息与第二网络信息进行组合，以获得相比于前两个网络信息具有更高精确度的第三网络信息。SRNC1614则发送第三网络信息给SAS618，而SAS 618则根据第三网络信息产生A-GPS辅助信息。其中，SRNC1614可为预设移动网络的服务无线电网络控制器。在另一些实施例中，A-GPS辅助信息由SRNC1614计算得出。SRNC1614则转送A-GPS辅助信息至UE 602，作为对UE 602的定位的补充。因此，相对于图1C所示的A-GPS系统，A-GPS系统600可以更高的精确度定位UE 602。

参考图7A，根据本发明的一个实施例，图7A显示的是包含多个移动网络的A-GPS系统700的区块示意图。第一移动网络包含基站712、SRNC1714以及核心网络716。第二移动网络包含基站732、SRNC2734以及核心网络737。SAS 740由第一移动网络与第二移动网络共享。UE 702无线连接于第一移动网络与第二移动网络。参照图7B，根据本发明一个实施例，图7B显示的是用于定位UE 702的A-GPS方法示意图。第一移动网络的核心网络716以及第二移动网络的核心网络736首先分别产生定位UE 702的请求。第一移动网络的SRNC1714收集第一移动网络中关于UE 702的第一网络信息，并发送第一网络信息给SAS 740。SRNC2734收集关于UE 702在第二移动网络中的第二网络信息，并发送第二网络信息给SAS 740。共享的SAS 740则根据第一网络信息与第二网络信息的组合产生A-GPS辅助信息。因此共享的SAS 740所产生的A-GPS辅助信息具有比图1C所示的SAS 156所产生的更高的精确度。SRNC1714则转送A-GPS辅助信息至UE 702，作为对UE 702定位的补充。因此，相对于图1C所示的A-GPS系统，A-GPS系统700能够以更高的精确度定位UE702。

虽然本发明已就较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变更和润饰。因此，本发明的保护范围当视之前的权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种定位用户设备的方法，包含：

在所述用户设备与多个移动网络之间建立多个无线链路；

通过所述多个无线链路，从所述多个移动网络获取多个第一位置信息组，其中所述多个第一位置信息组描述所述用户设备的位置；

以预设格式将所述多个第一位置信息组转换为多个第二位置信息组；

对所述多个第二位置信息组进行组合，以估计第三位置信息组，所述第三位置信息组描述所述用户设备的所述位置；以及

将所述第三位置信息组应用于与定位相关的应用。

2.根据权利要求1所述的定位用户设备的方法，其特征在于，根据网络单元识别算法、到达观测时间差算法、到达上行时间差或网络辅助GPS定位算法，所述多个移动网络产生所述多个第一位置信息组。

3.根据权利要求1所述的定位用户设备的方法，其特征在于，所述多个第二位置信息组中的每一个包含经度信息、纬度信息、高度信息以及半径信息，因而每一第二位置信息组定义所述用户设备的球面可能位置区域。

4.根据权利要求3所述的定位用户设备的方法，其特征在于，对所述多个第二位置信息组进行组合的步骤包含：

确定所述多个第二位置信息组所定义的所述球面可能位置区域的交叠区域；以及

输出所述交叠区域作为第三位置信息组。

5.根据权利要求1所述的定位用户设备的方法，其特征在于，所述多个第二位置信息组的每一个包含经度信息、纬度信息、高度信息以及准确度信息，所述准确度信息定义相应的第二位置信息组的机率。

6.根据权利要求5所述的定位用户设备的方法，其特征在于，对所述多个第二位置信息组进行组合的步骤包含：

根据所述多个第二位置信息组各自的所述准确度信息，对相应的第二位置信息组的所述经度信息、所述纬度信息以及所述高度信息进行加权，以获得相应的加权位置信息组；以及

对获得的多个所述加权位置信息组进行平均，以获得所述第三位置信息组。

7.根据权利要求1所述的定位用户设备的方法，其特征在于，进一步包含；

令所述多个移动网络产生关于所述用户设备的多个第一网络信息组；

将所述多个第一网络信息组组合，以产生关于所述用户设备的第二网络信息组；以及

根据所述第二网络信息组，请求所述多个移动网络中之一的单机移动定位服务中心提供第四位置信息组，所述第四位置信息组描述所述用户设备的所述位置。

8.根据权利要求1所述的定位用户设备的方法，其特征在于，进一步包含；

在所述多个移动网络之间共享单机移动定位服务中心；

令所述多个移动网络向所述单机移动定位服务中心发送关于所述用户设备的多个第一网络信息组；以及

根据所述多个第一网络信息组，请求所述单机移动定位服务中心提供第四位置信息组，所述第四位置信息组描述所述用户设备的所述位置。

9.根据权利要求1所述的定位用户设备的方法，其特征在于，所述多个移动网络为公共陆地移动网络。

10.根据权利要求1所述的定位用户设备的方法，其特征在于，所述用户设备为无线电话、笔记本型计算机或个人数字助理。

11.一种用户设备，能够访问多个移动网络，所述用户设备包含：

多个位置信息产生模块，在所述用户设备与所述多个移动网络之间建立多个无线链路，并且通过所述多个无线链路，从所述多个移动网络获得多个第一位置信息组，其中，所述多个第一位置信息组描述所述用户设备的位置；以及

信息组合模块，耦接于所述位置信息产生模块，以预设格式将所述多个第一位置信息组转换为多个第二位置信息组，对所述多个第二位置信息组进行组合以估计一第三位置信息组，所述第三位置信息组描述所述用户设备的所述位置。

12.根据权利要求11所述的用户设备，其特征在于，根据网络单元识别算法、到达观测时间差算法、到达上行时间差或网络辅助GPS定位算法，所述多个移动网络产生所述多个第一位置信息组。

13.根据权利要求11所述的用户设备，其特征在于，所述多个第二位置信息组中的每一个包含经度信息、纬度信息、高度信息以及半径信息，因而每一第二位置信息组定义所述用户设备的球面可能位置区域。

14.根据权利要求13所述的用户设备，其特征在于，所述信息组合模块确定所述多个第二位置信息组所定义的所述球面可能位置区域的交叠区域；以及输出所述交叠区域作为第三位置信息组。

15.根据权利要求11所述的用户设备，其特征在于，所述多个第二位置信息组中的每一个包含经度信息、纬度信息、高度信息以及准确度信息，所述准确度信息定义相应的第二位置信息组的机率。

16.根据权利要求15所述的用户设备，其特征在于，所述信息组合模块根据所述多个第二位置信息组各自的所述准确度信息，对相应的第二位置信息组的所述经度信息、所述纬度信息以及所述高度信息进行加权，藉此，所述信息组合模块对所述多个第二位置信息组进行组合，以获得相应的加权位置信息组，并且所述信息组合模块对获得的多个所述加权位置信息组进行平均，以获得所述第三位置信息组。

17.根据权利要求11所述的用户设备，其特征在于，所述多个移动网络产生关于所述用户设备的多个第一网络信息组；从所述多个移动网络中选取的预设移动网络的服务无线电网络控制器，将所述多个第一网络信息组组合，以产生关于所述用户设备的第二网络信息组；以及根据所述第二网络信息组，请求所述预设移动网络的单机移动定位服务中心提供第四位置信息组，所述第四位置信息组描述所述用户设备的所述位置。

18.根据权利要求11所述的用户设备，其特征在于，在所述多个移动网络之间共享单机移动定位服务中心；所述多个移动网络向所述单机移动定位服务中心发送关于所述用户设备的多个第一网络信息组；以及根据所述第一网络信息组，所述单机移动定位服务中心提供第四位置信息组，所述第四位置信息组描述所述用户设备的所述位置。

19.根据权利要求11所述的用户设备，其特征在于，所述多个移动网络为公共陆地移动网络。

20.根据权利要求11所述的用户设备，其特征在于，所述用户设备为无线电话、笔记本型计算机或个人数字助理。