CN101946533B

CN101946533B - 网络辅助定位

Info

Publication number: CN101946533B
Application number: CN200980105466.5A
Authority: CN
Inventors: 易炳宽; 闵正元; 孙立相; 王述; 金相国
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2014-10-29
Anticipated expiration: 2029-09-04
Also published as: WO2010027213A3; US20100060514A1; CN101946533A; KR20110050400A; WO2010027213A2; US8223069B2; KR101676309B1

Abstract

一种用于获取定位信息的方法，所述方法包括：接收多个下行链路时隙帧中的下行链路数据；在移动终端，在所述下行链路时隙帧中的一个内接收广播的全球定位系统(GPS)轨道描述数据。GPS轨道描述数据信息与提供GPS轨道描述数据的广播的基站(BS)的可操作范围内的第一组轨道卫星相关。所述方法还包括结合GPS轨道描述数据基于从第二组多个轨道卫星接收的信令执行对于所述移动终端的基于GPS的定位，以便所述第二组多个轨道卫星中的至少一个与第一组轨道卫星中的一些或全部相同。

Description

网络辅助定位

技术领域

本发明涉及无线通信，更具体地，涉及定位移动终端的位置。

背景技术

对无线通信网络中的更加有效和可靠的定位服务和技术的需求正在日益增加，特别是由FCC增强型911和欧盟(EU)位置增强型112系统提出的定位需求所给出。在FCC增强型911系统下，阶段I说明：在由公共安全应答点(PSAP)请求的6个月内，运营商将为PSAP提供911呼叫的电话号码和小区站点位置。

阶段II涉及在由PSAP请求的6个月内提供诸如呼叫者的纬度和经度的更加精确的位置信息的概念。对于基于网络的解决方案，对于精确度和可靠性的标准是约为：对于67％的呼叫为100米，对于95％的呼叫为300米。对于手持机辅助的解决方案，对于精确度和可靠性的标准是约为：对于67％的呼叫为50米，对于95％的呼叫为150米。

在2000年，欧盟(EU)发起增强型112(E-112)的行动，并且起动了对紧急服务的位置信息的接入的协调组(CGALIES)。之后建立了欧洲电信标准协会(ETSI)业务协调组(OCG)下的应急通信(EMTEL)专责小组以考虑标准化需求。EU还发布了对于位置增强型112的欧洲范围实现的建议。

发明内容

在本发明的一方面，一种用于获取定位信息的方法包括：接收多个下行链路时隙帧中的下行链路数据；在移动终端，在所述下行链路时隙帧中的一个内接收广播的全球定位系统(GPS)轨道描述数据，其中，GPS轨道描述数据信息与用于提供GPS轨道描述数据的广播的基站(BS)的可操作范围内的第一组轨道卫星相关；以及结合GPS轨道描述数据基于从第二组多个轨道卫星接收的信令执行对于所述移动终端的基于GPS的定位，其中，所述第二组多个轨道卫星中的至少一个与第一组轨道卫星中的一些或全部相同。

在本发明的另一方面，一种用于获取数据以帮助定位的方法包括：接收多个下行链路时隙帧中的下行链路数据；在移动终端，在所述下行链路时隙帧中的至少一个时隙帧的一部分内接收从多个基站中的每一个广播的导频信号，其中，每个所述导频信号在所述至少一个时隙帧的所述一部分内在特定频率和时间接收；以及基于接收的导频信号执行对于所述移动终端的定位。

根据下面参照附图详细描述的实施例，这些和其它实施例对于本领域的技术人员将容易变得明显，本公开不限于公开的任何具体实施例。

附图说明

在结合附图考虑实施例的以下描述时，本发明的上述和其它方面及特征将变得更加明显。

图1描述了具有各种卫星且向与移动站协同工作的GPS接收机提供信令的GPS系统。

图2描述了具有各种卫星与辅助服务器以支持定位计算的A-GPS系统。

图3示出了被配置为提供或允许各种类型的定位技术的无线通信网络。

图4示出了被配置为提供或允许各种类型的定位技术的无线通信网络。

图5是根据本发明的各种实施例的示例性通信网络的框图。

图6描述了根据本发明的一个实施例的示例性无线通信网络。

图7描述了根据本发明的各种实施例的BTS通信帧。

图8描述了根据本发明的替选实施例的BTS通信帧。

图9描述了根据本发明的另一替选实施例的BTS通信帧。

图10描述了根据本发明的另一替选实施例的BTS通信帧。

图11描述了根据本发明的另一替选实施例的BTS通信帧。

图12示出了使用正交频分复用(OFDM)符号结构来构建LBS导频信号的技术。

图13示出了根据本发明的实施例的网络辅助全球定位系统(“N-GPS系统”)。

图14示出了根据本发明的一个实施例的示例性N-GPS系统。

图15描述了根据本发明的另一替选实施例的BTS通信帧。

图16示出了根据本发明的一个实施例的基站与网络控制与管理系统(NCMS)之间的基于位置服务(LBS)管理基础原型的示例性信号流。

图17是根据本发明的示例性实施例的用于获取定位信息的方法的流程图。

图18是根据本发明的另一示例性实施例的用于帮助定位的方法的流程图。

图19是更加详细示出根据本发明的各种实施例的可以在移动站中实现的各种组件的框图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，将参照附图，附图构成本发明的一部分并且通过示例的方式示出本发明的特定实施例。本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用其它实施例，并且可以进行结构上、电气上以及程序上的改变。尽可能地，在整个附图中，使用相同的附图标记指示相同或类似的部分。

将在根据通常被称为WiMAX的IEEE 802.16系列标准配置的无线通信网络和相关实体的情形下提出在此的各种实施例。然而，可以预想这些实现的替代，并且关于WiMAX标准的教导通常可应用于其它标准以及空中接口。此外，描述各种实施例使用的特定术语不应将这些实施例限制到特定类型的无线通信系统，诸如WiMAX。各种实施例还可应用于使用不同空中接口和/或物理层的其它无线通信系统，例如包括：频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)、宽带CDMA(W-CDMA)、通用移动电信系统(UMTS)、UMTS的长期演进(LTE)和全球移动通信系统(GSM)。仅以非限制示例的方式，进一步的描述将涉及WiMAX通信系统，但是这种教导同样可应用于其它系统类型。

首选，各种实施例可以用于与定位技术合作，诸如下面阐述的表1中所描述的那些。具体地，各种定位技术包括小区标识(“小区ID”)、具有定时提前的小区ID(小区ID+TA)、增强型前向链路三角定位(“EFLT”)、到达角(“AOA”)、增强型观察时间差(“EOTD”)、高级前向链路三角定位(“AFLT”)、上行链路到达时间差(“U-TDOA”)、全球定位系统(GPS)、辅助GPS(“GPS/A-GPS”)。这些技术的一些特征如下。

表1

GPS通常被理解为用于使用由一个或多个卫星广播的信号来确定GPS接收机的位置的全球导航卫星系统。近来，GPS在GPS星群中实现31个或更多的主动广播卫星。开发了具有辅助服务器的A-GPS来增强GPS接收机的定位性能并满足FCC的E911训令。

通常，辅助服务器能够增强独立GPS接收机的能力。例如，辅助服务器通过其自身能够粗略地定位GPS接收机，将更多的GPS轨道数据提供给GPS接收机，并且具有对大气条件和其它误差的更好了解以及更好的扩增能力。

可以实现具有辅助服务器的A-GPS，以在位置准确度(例如，定位误差)、良率(例如，定位成功率)、选定时间(例如，用于定位的时间)、电池消耗(例如，用于定位的功耗)和移动站(在此还被称为移动终端)设备费用方面改进定位。

图1描述了具有各种卫星且向与移动站(MS)协同工作的GPS接收机提供信令的GPS系统100。具体地，示出了MS 105从多个GPS卫星110-125接收信号。如结合后面的附图更加详细描述的，MS通常包括合适的天线和接收机，以接收和处理来自GPS卫星的信令。然后，MS的GPS接收机执行操作，诸如定位和定时的初始化，计算范围，解码星历数据，计算GPS卫星位置和计算MS的位置。

图2描述了具有各种卫星与辅助服务器以支持定位计算的A-GPS系统200。在附图中，类似于刚才描述的，MS 105与描述的GPS卫星110-125协同工作。然而，A-GPS系统200实现辅助服务器205，辅助服务器205可以被配置为执行诸如如下操作：定位和定时的初始化，解码星历数据以及可选地计算MS 105的位置。MS 105与辅助服务器205之间的通信可以经由网络210来实现。

下面的表2中示出的GPS时间类型-长度-值(TLV)可以用于向接收MS通知已经发射当前历元的基站(BS)的第一帧的相对准确时间，MS可以参考GPS时间标准使用该时间来校准内部时钟。如果BS的帧时间与GPS时钟同步，则通常使用GPS时间TLV。这对于确定MS中被配置为用于检测GPS卫星的GPS卫星信号搜索窗口非常重要，诸如图2中所描述的。

参照表2，GPS秒和秒片断(second fraction)字段允许MS使用下行链路(DL)帧到达时间作为与GPS时间对准的定时信号。GPS时间准确度字段辅助MS估计当使用GPS时间校准时BS可能具有的相对于GPS时间的误差量。

表2

下面表3中示出的GPS频率TLV可以用于以百万分之几(ppm)来提供频率准确度信息，包括BS发射频率准确度。对于0x00至0xFE范围内的值，频率均方根误差是(值+1)×0.01ppm。MS可以将值0xff解释为对于该配置的最大频率准确度不确定度。

表3

在无线通信网络中提供有效且可靠的定位服务包括确定无线通信网络内的MS的位置的下行链路和上行链路方法中都可能存在的缺点的角度的挑战。例如，由于网络侧通常具有足够的资源用于执行定位，因此上行链路(UL)方法一般在移动站上施加相对较少的负担。通常，UL方法具有低延迟且不需要反馈信道。尽管UL方法灵活且能够独立于标准来工作，但是MS的典型发射信号功率通常不够强。

许多下行链路(DL)方法要求MS明确参与定位程序。例如，通过使用通常非常强且一致的DL导频信道使DL方法受益。在一些情况下，无线通信网络中MS使用DL导频信道以通过到达时间差(TDOA)技术执行定位。在其它DL方法中，定位反馈信道可能是与其它信道共享的，这样可能延迟定位。而且，MS具有有限的资源和知识。

在一些DL方法中，MS不能检测无线通信网络中各种基站收发器站(BTS)发射的信号，以执行TDOA技术，并且因此，MS不能准确地确定期望的位置。其结果是，在期望使用DL方法的定位的情况下，网络规划可能复杂。

图3示出了被配置为提供或允许各种类型的定位技术的无线通信网络300。信号310a示出为从服务BTS 310发射到移动站(MS)105。在一些情况下，MS可以被实现为移动终端、用户设备、订户站等。在一些情况下，例如，来自BTS 310的信令具有与邻居BTS 320、330提供的信令(例如，导频信号)相干扰，或者淹没邻居BTS 320、330提供的信令的潜在可能。例如，图3的示例示出了分别发射信号320a、330a的远处BTS 320、330。

通常，服务BTS 310可以被配置为与位于BTS工作范围内的MS进行通信。在此附图中，BTS 310是MS 105的服务BTS。由各种服务BTS和邻居BTS提供的信令通常是多帧的形式(例如，正交频分多址(OFDMA)帧)。将结合后面的附图更加详细地描述帧、定时和其它信令特征的更多示例。例如，描述的系统可以被实现为根据本发明的一个实施例的N-GPS系统1400。可以理解，网络300可以替代地使用多个MS 105与几乎任何数量的BTS实现。

图4示出了被配置为提供或允许各种类型的定位技术的无线通信网络400。在此附图中，BTS 310仍是将信号310a发射到MS 105的服务基站，MS 105被示出为位于小区边缘。MS 105还被示出为从邻居BTS 320和位置测量单元(LMU)430接收信令(例如，导频信号)。具体地，BTS 320和LMU 430被示出为分别发射信号320a、430a。与图3描述的情况类似，来自BTS 320和LMU的信令可能与来自服务BTS 310的信令相干扰或者被来自服务BTS 110的信令淹没。与来自邻居站(例如，BTS 320、LMU 430)的信令之间的干扰随着网络频率重用因子接近因子1而增加。一种减小或者消除这种干扰的方法是实现用于DL定位的附加机制。

图5是根据本发明的各种实施例的示例性通信网络的框图。在此附图中，通信网络500包括归属网络服务提供商(“归属NSP”)560、受访网络服务提供商(“受访NSP”)562、接入服务网络(ASN)564、接入服务网络566、接入服务提供商网络568a和568b。MS 105被示出为分别与各个服务BS 570a、570b进行通信。在一些实施例中，以与图3和图4的BTS相似的方式来实现BS 570a、570b。

网络服务提供商(诸如归属NSP 560或受访NSP 562)可以包括遵循其与WiMAX订户建立的服务等级协定将IP连通性和WiMAX服务提供给WiMAX订户的企业。用于提供这些服务的技术包括NSP与一个或多个网络接入提供商建立协定，其通常可以被实现为将WiMAX无线电接入基础设施提供给一个或多个WiMAX网络服务提供商的企业。

ASN 564通常包括逻辑边界，并且表示与接入服务相关的功能实体和相应的消息流的聚集。例如，ASN 564往往包括对于与WiMAX客户端的功能互操作性、WiMAX连通性服务功能的边界和不同供应商所实现的功能的聚集。

在图5中，示出了ASN 564与MS 102共享R1参考点(RP)，与受访NSP 562的连通性服务网络(CSN)共享R3RP，与ASN 566共享R4RP。ASN 564通常包括一个或多个基站以及ASN网关(ASN-GW)的一个或多个实例。R4参考点通常被实现为用于对相似或异构ASN之间的互操作的控制和承载面。各种类型ASN之间的互操作可以使用R1参考点、R3参考点和R4参考点之间显现的特定协议和基础原型来实现。

在一些实施例中，描述的基站是实现遵守相关传输协议的WiMAX媒体访问控制(MAC)和物理(PHY)层的完整实例的实体。在图5的实施例中，这些基站可以被配置为运行或者以另外方式实现一套IEEE 802.16应用标准，并且可以托管一个或多个接入功能。在一些情况下，每个基站表示具有一个频率分配的一个扇区，并且合并了用于上行链路资源和下行链路资源两者的调度器功能。

可能需要或期望BS 570a、570b到多于一个的ASN-GW的连通性(例如，可达性)，以帮助负载均衡、冗余等等。注意：BS 570a和/或570b中的每一个是逻辑实体，并且这种逻辑实体的物理实现可以实现一个或多个基站。

参考点R1通常包括促进MS 105与ASN 564之间的通信的协议和程序。如果期望，则参考点R1还可以包括与管理面相关的另外协议。

参考点R2通常包括促进MS 105与一个或多个CSN之间的通信的协议和程序。参考点R2被显示为逻辑接口，从而参考点R2不反映MS与CSN之间的直接协议接口。

参考点R2的认证部分被示出在MS 105与归属NSP 560的CSN之间。然而，ASN和受访NSP 562的CSN可以部分地或全部地处理上述程序和机制。参考点R2还可以支持MS 105与(归属NSP 560或受访NSP 562的)CSN之间的IP主机配置管理。

参考点R3往往包括ASN 564与CSN之间的一组控制面协议以支持与用户(例如，MS 105)相关的认证、授权和计费(AAA)等以及跨不同接入技术的预定服务。例如，AAA可以包括用于确保交换和分发用于数据加密的认证证书和会话密钥的机制。

参考点R4往往包括在ASN与ASN-GW之间协调MS 105的移动性的ASN的各种功能实体中发起/终止的一组控制和承载面协议。在一些情况下，R4仅是相似或异构ASN之间的互操作RP。

参考点R5可以包括用于归属NSP 560的CSN之间的网络互联的一组控制面和承载面协议，并且可以由受访NSP 562来操作参考点R5。

ASN 564中的ASN网关(ASN-GW)被示出为这样的逻辑实体：表示与ASN中的相应功能(例如，BS实例)、CSN中的驻留功能或者另一ASN(诸如ASN 566)中的功能配对的控制面功能实体的聚集。ASN-GW还可以执行承载面路由或桥接功能。ASN-GW实现可以包括若干ASN-GW之间的冗余和负载均衡。

在一些实施例中，对于每个MS 105，基站可以仅与一个默认ASNGW相关。然而，其它实施例允许用于每个MS的ASN-GW功能分布于位于一个或多个ASN中的多个ASN-GW中。

参考点R6通常包括用于BS 570a和570b与ASN-GW之间的通信的一组控制和承载面协议。承载面通常包括BS 570a和570b中的每一个与ASN网关之间的ASN内数据路径。控制面可以包括根据MS移动性事件的数据路径建立、修改和释放控制的协议。

参考点R7可以包括一组可选控制面协议(例如，用于ASN网关中的AAA和策略协调)以及用于在参考点R6中识别的各个功能组之间的协调的其它协议。

使用R7协议的ASN功能的分解是可选的。

参考点R8可以包括BS 570a与BS 570b之间的一组控制面消息流和可选的承载面数据流以帮助切换。承载面往往包括允许特定MS(诸如MS 105)的切换中涉及的BS之间数据传输的协议。控制面可以包括BS间通信协议和允许控制特定MS切换中涉及的BS之间数据传输的另外一组协议。

在一些实施例中，通信网络500可以包括中继站，以通过与被配置为使用期望协议(例如，IEEE 802.16e、IEEE 802.16m等)进行通信的MS建立层3(L3)连通性来提供改进的覆盖和/或能力。

图6描述了根据本发明的一个实施例的示例性无线通信网络600。在此附图中，网络600包括一个或多个MS 105、BTS 1310、BTS 2320、BTS 3330和BTS 4640。再次注意，将在WiMAX网络的情形下示出和描述特定实施例。然而，应该理解，在其它实施例中，诸如网络600和其它的通信网络可以使用不同类型的网络来实现，并且通信网络还可以包括更多或更少数量的实体(MS、BTS等)。

BTS 1 310被配置为经由BTS 1通信信号310a与MS 105之间发射和接收数据，BTS 2320被配置为经由信号320a与MS之间发射和接收数据，BTS 3330被配置为经由信号330a与MS之间发射和接收数据，并且BTS 4640被配置为经由信号640a与MS之间发射和接收数据。另外，BTS 1310、320、330和640的传输范围分别通过传输范围611、621、631和641来指示。

由各BTS提供的信令往往是多帧的形式(例如，正交频分多址(OFDMA)帧)。将结合后面的附图更加详细地描述帧、定时和其它信令特征的更多示例。可以理解，网络600可以替代地使用多个MS 105与几乎任何数量的BTS实现。

根据本发明的若干实施例，前面附图中的部分或全部BTS可以被配置为根据下面附图中阐述的各种传输帧来工作。

图7描述了根据本发明的各种实施例的BTS通信帧。BTS通信帧700包括下行链路(DL)区712、保护区714、上行链路(UL)区716、与DL区相应的时隙帧717和与UL区716相应的时隙帧719。帧700在DL区中还包括基于位置服务(LBS)区和/或LBS DL导频区718。LBS区和/或LBS DL导频区718表示用于辅助MS(例如，MS 105)以执行定位操作的时间段和频率资源的分配。

通常，网络保留特定资源用于在LBS导频区期间发射LBS导频。每个BTS可以具有其自身的带有唯一定位码的LBS导频波形。LBS导频通常可以被实现为正交复用，并且以时间、频率、位置和加扰定位码将其彼此区分。

对于LBS导频设计，可以重新使用现有或未来上行链路测距信道设计。在一个实施例中，可以重新使用现有IEEE 802.16e测距序列。例如，可以通过与序列0，0，1，0，1，0，1，1，s0，s1，s2，s3，s4，s5，s6等同的种子b14至b0来初始化伪随机二进制序列(PRBS)生成器。例如，s6是PRBS种子的LSB，并且s6:s0＝UL_PermBase，其中，s6是UL_PermBase的MSB。

例如，每个测距码的长度可以是144比特。可用码的数量是256。例如，通过如UL_PermBase＝0指定对PN生成器计时而获得的第一144比特码可以是

011110000011111...00110000010001...。

下一个测距码可以通过取PRBS生成器的第145个至第288个时钟的输出或类似方式来生成。这些比特可以按子载波频率增加的顺序被映射到子载波。LBS区或者LBS DL导频区718的定位可以按照与MBS区相同的方式来分配。

LBS区或者LBS DL导频区718期间发射的LBS导频通常是从BTS发射到MS的用于定位目的的一组正交导频。涉及的BTS中的每一个，在此也被简称为BS，具有其自身的唯一LBS导频，其通过与其它LBS导频不同的一组符号周期或频率子载波来发射。这样，可以避免任何LBS导频对之间的冲突。

在一个实施例中，在通信网络700中，区718可由每个BTS独立地在DL区712中分配。在另一实施例中，这个网络中的一个或多个BTS可以共享相同的LBS区或者LBS DL导频区。

与DL区712中的区718的位置和大小相应的信息可以被提供给由网络700服务的每个MS。区718可以动态地或者周期地分配。

图8描述了根据本发明的替选实施例的BTS通信帧。帧800与帧700(图7)在许多方面都相似。一个差异与帧800在DL区712中包括LBS DL导频区818有关。在这个示例中，单一导频信号在LBS DL导频区818期间发射，并且具体地，在时隙帧(“SF”)3内发射。如果期望，区818可以可选地或另外地定位在DL区712中的不同时隙帧的任何一个其它时隙帧。

图9描述了根据本发明的另一替选实施例的BTS通信帧。在此附图中，帧900包括在特定时隙帧(例如，SF0-SF4中的任何一个或多个)内出现的多个导频。更具体地，LBS导频0918、LBS导频1920、LBS导频2922和LBS导频3924被示出为出现在DL区712的SF 2内。SF 2的这些导频通常作为频分复用的导频信号来发射，从而在实质上相同的时间段通过实质上不同的频率来发射每个LBS导频。这种安排的一个益处在于：防止各个LBS导频信号的冲突或干扰。

例如，如图9所示，LBS导频0 918、LBS导频1 920、LBS导频2 922和LBS导频3 924每个在实质上相同的时间段期间在SF 2内发射。尽管LBS导频0 918、LBS导频1 920、LBS导频2 922和LBS导频3 924在SF 2内并发发射，但是应该理解，在其它实施例中，LBS导频0 918、LBS导频1 920、LBS导频2 922和LBS导频3 924可以在DL区912中的不同时隙帧内并发发射。

图10描述了根据本发明的另一替选实施例的BTS通信帧。在此附图中，帧1000还包括在特定时隙帧(例如，SF0-SF4中的任何一个或多个)内出现的多个导频。具体地，LBS导频0 1018、LBS导频1 1020、LBS导频2 1022和LBS导频3 1024被示出为出现在DL区712的SF 2内。SF 2的这些导频通常作为时分复用的导频信号来发射，从而通过实质上不同的时间段和实质上相同的频率来发射每个LBS导频。这种安排还用于防止LBS导频信号的冲突或干扰。

例如，如图10所示，LBS导频0 1018、LBS导频1 1020、LBS导频2 1022和LBS导频3 1024每个在实质上不同的时间段期间在SF 2内发射。尽管这些LBS导频在SF 2内发射，但是应该理解，在其它实施例中，这些LBS导频可以在DL区712中的不同时隙帧内发射。

图11描述了根据本发明的另一替选实施例的BTS通信帧。在此附图中，LBS导频0 1118和LBS导频3 1124是频分复用导频信号，从而在SF 2期间的第一实质上相同的时间段通过实质上不同的频率来发射每个LBS导频，以防止LBS导频信号的冲突或干扰。另外，LBS导频1 1120和LBS导频2 1122是频分复用导频信号，从而在SF 2期间的第二实质上相同的时间段通过实质上不同的频率来发射每个LBS导频，以防止LBS导频信号的冲突或干扰。

如图11进一步所示，LBS导频0 1118和LBS导频31124相对于LBS导频1 1120和LBS导频2 1122是时分复用的，从而第一时间段通常或者实质上与第二时间段不同。注意，描述的导频可以在时隙帧SF0-SF4中的任何一个内发射。

在此讨论的LBS导频信号可以使用各种技术和方法来设计。例如，LBS导频信号可以使用图12示出的正交频分复用(OFDM)符号构建和测距符号构建技术来设计。

初始测距码可以用于初始网络进入和相关。切换测距码可以用于切换期间相对于目标BTS测距。初始测距传输可以在两个或四个连续符号期间执行。在两个符号之间没有相位不连续的情况下，相同的测距码在每个符号期间在测距信道上发射。

来自每个BTS的LBS导频的位置不需要被固定在每个相应通信帧中。LBS导频可以被配置为在不同时间或频率资源之间跳跃以实现分集。另一方面，由通信网络服务的MS可以基于每个LBS导频中使用的跳频图案或加扰序列来识别和估计用于每个BTS的帧开始时间。

图13示出了根据本发明的实施例的网络辅助全球定位系统

(“N-GPS系统”)1300。在此附图中，N-GPS系统包括GPS卫星1305、MS 105(在此实施例中包括A-GPS接收机)，其进而连接到网络1310。例如，可以按照与图1示出的相似的方式来配置卫星1305。

通常，N-GPS系统1300是具有基于网络辅助的一类A-GPS系统，其进一步增强了诸如可以包括在MS 105中的GPS接收机的定位性能，并且满足FCC的E911训令以及各种基于位置服务的需求。

在典型的A-GPS系统中，GPS辅助数据经由业务信道被传送到MS移动站。A-GPS系统通常使用基于IP的用户计划方法，并且依靠来自移动网络之外的第三方服务器的辅助。A-GPS系统通常需要另外的接入控制。

在N-GPS系统1300中，网络1310的每个BTS可以通过周期性的广播或单播向服务的移动站提供辅助信息。辅助数据通过控制面而不是用户面发射。N-GPS系统1300不需要数据信道建立开销并且提供容易的认证或接入控制。如果广播消息用于传递辅助数据，则N-GPS系统1300通常比层3A-GPS系统更加可靠，并且更加有效。

图14示出了根据本发明的一个实施例的示例性N-GPS系统1400。N-GPS系统1400包括至少一个MS 105、BTS 1 1450、BTS 2 1452、BTS3 1454、GPS卫星1456a、1456b、1456c和1456d以及建筑物1458、1460和1462。

在一个实施例中，各个BTS、GPS卫星和MS以与前面描述的类似的方式进行操作。在当前示例中，这些实体可以被配置为使用IEEE802.16m WiMAX协议进行通信。

图15描述了根据本发明的另一替选实施例的BTS通信帧。在此附图中，帧1500被示出为具有位于DL区712内的GPS辅助区1566。在GPS辅助区1566期间，GPS辅助数据可以从一个或多个BTS发射到一个或多个MS。区1566可以在SF0-SF4中的任何一个或多个时隙帧期间出现。另外，可以使用单一时隙帧，或者可以使用两个或更多个相邻时隙帧。GPS辅助数据通常包括用于确定MS的位置的各种数据。例如，GPS辅助数据可以包括历书和星历数据。

历书数据往往包括关于卫星1456a-1456d的信息和状态，诸如它们的位置。由于历书数据可以散布在从GPS卫星发射的完整消息的25个数据帧上，因此可能需要12.5分钟的时间从单一GPS卫星接收全部历书。

星历数据包括用于使得能够计算每个GPS卫星位置的轨道信息。星历数据在从GPS卫星发射的完整消息的每个数据帧中发射，因此，可能需要30秒的时间来接收星历数据。

在一个实施例中，MS 105或类似设备可以在GPS辅助区1566期间接收由BTS广播的历书和/或星历数据。例如，如果使用WiMAX网络来实现图14的N-GPS系统，则可以在TLV参数中表示用于指示请求或提供LBS区还是GPS辅助区服务以用于建立的连接的消息。在下面的表4中阐述适当的TLV参数的示例。

表4

如表4所示，值“1”指示请求限于服务基站的多播服务(MBS)，值“2”指示请求多基站MBS。

在一个实施例中，如果MS或BTS意欲发起MBS服务，则可以使用具有MBS服务TLV的动态服务添加请求(DSA-REQ)。动态服务添加响应(DSA-RSP)消息可以包含请求的接受或拒绝。如果没有LBS可用，则LBS服务值可被设置为“0”。

在表5中示出了在GPS辅助区1566中提供的数据的示例性TLV。

表5

表5(续)

可以包括“字段比特-映射”字段以提供用于仅传递必要的历书数据字段的机制。“字段比特-映射”字段的长度是2字节和16比特，并且每个比特映射到每个历书数据字段。例如，“字段比特-映射”字段的第13最高有效位(MSB)映射到XXX.13，即“GPS周数”。如果“字段比特-映射”比特字段是“0”，则不包括“字段比特-映射”，而如果“字段比特-映射”比特字段是“1”，则在传递中包括“字段比特-映射”。

图16示出了根据本发明的一个实施例的基站与网络控制与管理系统(NCMS)之间的基于位置服务(LBS)管理基础原型的示例性信号流。在下面的表6中示出了控制基于位置服务请求(C-LBS-REQ)的参数的示例。

表6

在下面的表7中示出了控制基于位置服务响应(C-LBS-RSP)的参数的示例。GPS辅助数据可以包括历书数据、星历数据或其它辅助数据。

表7

例如，GSP信息可以是准确的GPS卫星轨道和时钟信息、初始位置和时间估计、卫星选择、范围信息等等中的任何信息。

准确的GPS卫星轨道和时钟信息可以包括例如参考时间和参考位置。初始位置和时间估计可以包括例如历书、获取辅助、实时完整性和通用时间坐标。卫星选择和范围信息可以包括例如差分GPS(DGPS)校正、包括卫星星历和时钟校正的导航模型、电离层模式和UTC模型。

在许多大城市中，诸如纽约或旧金山，GPS接收机(例如，包括在MS 105中的那些)可能往往不具有至少四个GPS卫星的清晰的直视线视野或者成功地解码GPS消息。这样，如果单独的GPS接收机可以在开始对接收的GPS信号进行解码之前获得某些GPS消息，则GPS消息将辅助成功建立首次选定或者缩短首次选定时间(TTFF)。

附加的辅助GPS服务器通常由网络提供。然而，附加的辅助GPS服务器需要在下载辅助信息之前GPS接收机具有到GPS服务器的较好的数据连接。

当位于室内时，即使移动站具有GPS接收机，移动站也可能不能解码GPS信号。此外，当移动站位于室内时，对于移动站可能难于成功解码或观察由附近基站广播的导频信号。

在一个实施例中，当接收条件差时，位于移动站适当距离内的中继站可以广播或单播其已知的GPS消息或辅助数据，以允许移动站接收GPS消息或辅助数据。通常，中继站被配置为具有特定GPS或位置知识。例如，中继站可以是移动装置、中继器或任何能够广播或单播信息的发射机。中继站使用的空中接口可以是例如WiMAX空中接口、蓝牙^TM、IS2000、W-CDMA或任何在此公开的其它接口。

通过中继站的传输可以包括中继站的位置、由中继站解码的GPS消息、中继站每次观察的导频的定时或id信息、或由中继站接收或已知的位置信息。例如，由中继站接收或已知的位置信息可以包括附近基站定位信息、附近基站小区Id或网络Id。例如，GPS信息可以是准确的GPS卫星轨道和时钟信息、初始位置和时间估计、或卫星选择和范围信息中的任何信息。

准确的GPS卫星轨道和时钟信息可以包括例如参考时间和参考位置。初始位置和时间估计可以包括例如历书、获取辅助、实时完整性和通用时间坐标。卫星选择和范围信息可以包括例如差分GPS(DGPS)校正、(包含卫星星历和时钟校正的)导航模型、电离层模式和UTC模型。

在一个实施例中，位于差定位环境中的移动站可以发射用于可行连接的接入信号。该接入信息信号可以是现有遗留接入信号或特别定义的接入信号。例如，如果可行，则连接的中继站将尝试基于中继的位置信息数据或从由移动站发送的信号测量的信号特征来确定移动站的位置。用于确定移动站的位置的定位技术可以是例如小区Id、到达时间、到达时间差、到达方向、信号强度或观察的往返时间。

如果中继站具有关于移动站的某些信息，则中继站将该信息提供给移动站。如果必要，则中继站还将其已知的定位数据中继或广播到移动站以辅助移动站通过其自身确定移动站的位置。信息的内容取决于来自移动站的请求。

在一个实施例中，中继站可以周期性地广播用于定位辅助数据的中继站的定位数据、中继站自身的定位数据、中继站已知的附近基站信息、和此中继站已知的GPS信息。例如，移动站广播定位请求信号。至少一个附近中继站接收到该请求，并且用附近中继站的位置来回复。如果仅有一个中继站，则移动站可以采用该中继站的位置作为移动站的位置的近似。如果多个中继站报告它们的位置，则移动站可以对从多个中继站接收的位置数据执行空间平均，以产生移动站的位置的近似。多个中继站每个将以协调的方式发射包括位置数据的定位消息，并且移动站将能够测量定位数据用于定位。

作为另一示例，附近移动站可以通过向LBS-请求移动站发射其它附近移动站的位置信息来帮助LBS-请求移动站。基站将请求配备有GPS接收机且位于相同扇区内的其它附近移动站广播与其它附近移动站相应的位置信息。其它附近移动站对基站进行答复，并且基站将调度移动站的时间突发。

因此，GPS卫星的轨道描述数据对于具有执行GPS定位的GPS接收机的移动站是有用的。另外，历书数据通常可用数月。通过使历书数据对移动站来说可容易地从网络获得，可以增强现有的LBS支持。

GPS轨道描述数据(诸如历书和星历)到移动站的传递可以通过GPS辅助区和GPS TLV的实现来实现。如上所讨论的，GPS辅助区是用于广播GPS轨道描述数据的特定广播区。包括GPS历书TLV和星历TLV的GPS TLV是辅助移动站执行GPS定位的另一种机制。GPS辅助区还通过允许移动站请求用于LBS的GPS辅助数据来使能LBS管理。

因此，如表8示出的GPS、N-GPS和A-GPS网络的特征比较，在GPS辅助区期间使用广播消息来传递GPS辅助数据能够提供更高的效率。

表8

图17是根据本发明的示例性实施例的用于获取定位信息的方法的流程图。如图17所示，MS接收多个下行链路时隙帧中的下行链路数据(S1790)。然后，MS在所述下行链路时隙帧中的一个内接收广播的GPS轨道描述数据，其中，GPS轨道描述数据信息与提供GPS轨道描述数据的广播的BS的可操作范围内的第一组轨道卫星相关(S1791)。

然后，MS结合GPS轨道描述数据基于从第二组多个轨道卫星接收的信令执行基于GPS的定位，其中，所述第二组多个轨道卫星中的至少一个与第一组轨道卫星的部分或全部相同(S1792)。

图18是根据本发明的另一示例性实施例的用于帮助定位的方法的流程图。在此附图中，MS接收多个下行链路时隙帧中的下行链路数据(S1893)。然后，MS在下行链路时隙帧中的至少一个时隙帧的一部分内接收从多个基站中的每一个广播的导频信号，其中，在至少一个时隙帧的所述一部分内在特定频率和时间接收每个导频信号(S1894)。如果期望，则MS接着基于接收的导频信号执行定位(S1895)。

图19是更加详细示出根据本发明的各种实施例的可以在MS 105中实现的各种组件的框图。可以理解，可以实现比示出的这些组件更多或更少的组件。

参照图19，MS 105可以包括无线通信单元1910、音频/视频(A/V)输入单元1920、用户输入单元1930、感测单元1940、输出单元1950、存储器1960、接口单元1970、控制器1980和电源单元1990。无线通信单元1910、A/V输入单元1920、用户输入单元1930、感测单元1940、输出单元1950、存储器1960、接口单元1970、控制器1980和电源单元1990中的两个或更多个可以合并到单一单元中，或者无线通信单元1910、A/V输入单元1920、用户输入单元1930、感测单元1940、输出单元1950、存储器1960、接口单元1970、控制器1980和电源单元1990中的某个可以被划分成两个或更多个较小的单元。

无线通信单元1910可以包括广播接收模块1911、移动通信模块1913、无线互联网模块1915、短距离通信模块1917和GPS模块1919。

广播接收模块1911通过广播信道从外部广播管理服务器接收广播信号和/或广播相关信息。广播信道的示例包括卫星信道和地面信道。广播管理服务器可以是产生广播信号和/或广播相关信息且发射产生的广播信号和/或产生的广播相关信息的服务器，或者是接收并且然后发射先前产生的广播信号和/或先前产生的广播相关信息的服务器。

广播相关信息的示例包括广播信道信息、广播节目信息和广播服务提供商信息。广播信号的示例包括TV广播信号、无线电广播信号、数据广播信号、或者数据广播信号与TV广播信号或无线电广播信号的组合。广播相关信息可以通过移动通信网络来提供给MS 105。在这种情况下，可以由移动通信模块1913而不是广播接收模块1911来接收广播相关信息。广播相关信息可以是以各种形式，例如，数字多媒体广播(DMB)的电子节目指南(EPG)或者手持数字视频广播(DVB-H)的电子服务指南(ESG)。

广播接收模块1911可以使用各种广播系统来接收广播信号，广播系统诸如地面数字多媒体广播(DMB-T)、卫星数字多媒体广播(DMB-S)、仅媒体前向链路(MediaFLO)、DVB-H和地面综合业务数字广播(ISDB-T)。另外，广播接收模块1911可以被配置为适合于除了在此阐述的广播系统之外的几乎所有类型的广播系统。

广播接收模块1911接收的广播信号和/或广播相关信息可以存储在存储器1960中。

移动通信模块1913通过移动通信网络将无线信号发射到基站、外部站和服务器中的至少一个或多个，或者从基站、外部站和服务器中的至少一个或多个接收无线信号。根据MS 105发射/接收语音呼叫信号、视频呼叫信号还是文本/多媒体消息，无线信号可以包括各种类型的数据。

无线互联网模块1915可以是用于无线地接入互联网的模块。无线互联网模块1915可以嵌入到MS 105中，或者可以安装在外部设备中。

短距离通信模块1917可以是用于短距离通信的模块。短距离通信模块1917可以使用各种短距离通信技术，诸如蓝牙、射频识别(RFID)、红外数据协会(IrDA)、超宽带(UWB)和紫蜂(ZigBee)。

GPS模块1919可以从一个或多个卫星(例如，GPS卫星)接收位置信息。

A/V输入单元1920可以用于接收音频信号或视频信号。A/V输入单元1920可以包括一个或多个摄像头1921和麦克风1923。摄像头1921在视频呼叫模式或者图像捕获模式期间处理图像传感器捕获的各种图像帧，诸如静止图像或运动图像。摄像头1921处理的图像帧可以通过显示模块1951来显示。

摄像头1921处理的图像帧可以存储在存储器1960中，或者可以通过无线通信单元1910发射到MS 105外部。MS 105可以包括多于两个摄像头。

麦克风1923在使用麦克风的呼叫模式、记录模式或语音识别模式期间接收外部声音信号，并且将声音信号转换为电声音数据。在呼叫模式下，移动通信模块1913可以将电声音数据转换为能够容易地发射到移动通信基站的数据，然后输出通过转换获得的数据。麦克风1923可以使用各种噪声去除算法来去除接收外部声音信号期间可能产生的噪声。

用户输入单元1930基于用于控制MS 105的操作的用户输入来产生按键输入数据。用户输入单元1930可以被实现为键盘、圆顶开关、触摸板(静态压力或恒定电流)、轻摇轮或轻摇开关。具体地，如果用户输入单元1930被实现为触摸板并且与显示模块1951一起形成共有层结构，则用户输入单元1930和显示模块1951可以共同被称为触摸屏。

感测单元1940确定MS 105的当前状态(诸如MS 105是打开还是关闭)、MS 105的位置以及MS 105是否处于与用户接触。另外，感测单元1940产生用于控制MS 105的操作的感测信号。

例如，当MS 105是滑盖式移动电话时，感测单元1940可以确定MS 105是打开还是关闭。另外，感测单元1940可以确定MS 105是否通过电源单元1990供电以及接口单元1970是否连接到外部设备。

感测单元1940可以包括加速度传感器1943。加速度传感器是用于将加速度变化转换成电信号的一类设备。随着微机电系统(MEMS)技术的最新发展，已经在用于各种目的的各种产品中广泛使用加速度传感器。例如，加速度传感器可以用作计算机游戏的输入设备，并且可以在计算机游戏期间感测人手的运动。

表示不同轴向的两个或三个加速度传感器1943可以被安装在MS105中。替选地，在MS 105中可以仅安装表示Z轴的一个加速度传感器1943。

输出单元1950可以输出音频信号、视频信号和报警信号。输出单元1950可以包括显示模块1951、音频输出模块1953和报警模块1955。

显示模块1951可以显示MS 105处理的各种信息。例如，如果MS 105处于呼叫模式，则显示模块1951可以显示用于做出或接收呼叫的用户界面(UI)或图形用户界面(GUI)。如果MS 105处于视频呼叫模式或图像捕获模式，则显示模块1951可以显示用于捕获或接收图像的UI或GUI。

如果显示模块1951和用户输入单元1930形成共有层结构，并且因此被实现为触摸屏，则显示模块1951可以不仅用作输出设备，而且也可以用作输入设备。如果显示模块1951被实现为触摸屏，则显示模块1951还可以包括触摸屏面板和触摸屏面板控制器。

触摸屏面板是附连到MS 105外部的透明面板，并且可以连接到MS 105的内部总线。触摸屏面板监视触摸屏面板是否被用户触摸。一旦检测到至触摸屏面板的触摸输入，则触摸屏面板将与触摸输入相应的多个信号发射到触摸屏面板控制器。

触摸屏面板控制器处理由触摸屏面板发射的信号，并且将处理后的信号发射到控制单元1980。然后，控制单元1980基于由触摸屏面板控制器发射的处理后的信号来确定是否已经产生触摸输入，并且确定哪部分触摸屏面板被触摸。

如上所述，如果显示模块1951和用户输入单元1930形成共有层结构，并且因此被实现为触摸屏，则显示模块1951可以不仅用作输出设备，而且可以用作输入设备。显示模块1951可以包括液晶显示器(LCD)、薄膜晶体管(TFT)LCD、有机发光二极管(OLED)、软性显示器和三维(3D)显示器中的至少一个。

MS 105可以包括两个或更多个显示模块1951。例如，MS 105可以包括外部显示模块和内部显示模块。

音频输出模块1953可以在呼叫接收模式、呼叫模式、记录模式、语音识别模式或广播接收模式期间输出由无线通信单元1910接收的音频数据，或者可以输出存储器1960中存在的音频数据。另外，音频输出模块1953可以输出与MS 105的功能(诸如接收呼叫或消息)相关的各种声音信号。音频输出模块1953可以包括扬声器和蜂鸣器。

报警模块1955可以输出指示MS 105中事件发生的报警信号。事件的示例包括：接收呼叫信号、接收消息和接收按键信号。报警模块1955输出的报警信号的示例包括音频信号、视频信号和振动信号。

报警模块1955可以在接收到呼叫信号或消息时输出振动信号。另外，报警模块1955可以接收按键信号，并且可以输出振动信号作为对按键信号的反馈。

一旦由报警模块1955输出振动信号，则用户可以识别出发生了事件。用于向用户通知事件发生的信号可以由显示模块1951或音频输出模块1953输出。

存储器1960可以存储控制器1980的操作所需的各种程序。另外，存储器1960可以临时存储各种数据，诸如电话薄、消息、静止图像或运动图像。

存储器1960可以包括闪存型存储介质、硬盘型存储介质、多媒体卡微型存储介质、卡类型存储器(例如，安全数字(SD)或极限数字(XD)存储器)、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)中的至少一个。MS 105可以运行web存储，其在互联网上执行存储器1960的功能。

接口单元1970可以与能够连接到MS 105的外部设备对接。接口单元1970可以是有线/无线耳机、外部电池充电器、有线/无线数据端口、卡座(诸如用于存储器卡或订户识别模块(SIM)/用户标识模块(UIM)卡)、音频输入/输出(I/O)终端、视频I/O终端或耳机。

接口单元1970可以从外部设备接收数据或者可以由外部设备供电。接口单元1970可以将外部设备提供的数据发射到MS 105中的其它组件，或者可以将由MS 105中的其它组件提供的数据发射到外部设备。

控制器1980可以控制MS 105的总体操作。例如，控制器1980可以执行关于做出/接收语音呼叫、发射/接收数据或做出/接收视频呼叫的各种控制操作。

控制器1980可以包括播放多媒体数据的多媒体播放模块1981。多媒体播放模块1981可以被实现为硬件设备并且可以安装在控制器1980中。替选地，多媒体播放模块1981可以被实现为软件程序。

电源单元1990由外部电源或内部电源来供电，并且向MS 105中的其它组件提供电力。

在替选的实现中，特定逻辑操作可以按不同的顺序被执行，被修改或去除且仍然实现本发明的优选实施例。此外，操作可以被添加到上述逻辑且仍然符合本发明的各种实现。

此外，描述的实施例可以被实现为使用标准编程和/或工程技术的方法、装置或制造的产品，以产生软件、固件、硬件或其任意结合。在此使用的术语“制造的产品”是指硬件逻辑(例如，集成电路芯片、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)等)或者计算机可读介质(例如，磁存储介质(例如，硬盘驱动、软盘、磁盘等)、光存储(CD-ROM、光盘等)、易失性和非易失性存储设备(例如，EEPROM、ROM、PROM、RAM、DRAM、SRAM、固件、可编程逻辑等))中实现的代码或逻辑。处理器可以访问和执行计算机可读介质中的代码。

实现优选实施例的代码还可以是通过传输介质可访问的，或者是来自网络上的文件服务器。在这种情况下，实现了上述代码的制造的产品可以包括传输介质，诸如网络传输线、无线传输介质、通过空间传播的信号、无线电波、红外信号等。当然，本领域的技术人员将认识到，可以对这种配置进行一些改变，并且所述制造的产品可以包括本领域公知的任何信息承载介质。

附图中示出的逻辑实现描述了以特定顺序发生的特定操作。在替选的实现中，特定逻辑操作可以按不同的顺序被执行，被修改或去除且仍然实现本发明的特定实施例。此外，操作可以被添加到上述逻辑且仍然符合描述的实现。

上述实施例和优点仅是示例性的，且不被解释为限制本发明。当前教导可以容易地应用于其它类型的装置和处理。这种实施例的描述意在说明性的，而不是限制权利要求的范围。许多替换、修改和变化对于本领域技术人员将是明显的。

Claims

1.一种在网络辅助全球定位系统中用于获取定位信息的方法，所述方法包括：

在移动站向服务基站发送动态服务添加请求消息，所述动态服务添加请求消息用于请求多播服务(MBS)；以及

在移动站接收动态服务添加响应消息，所述动态服务添加响应消息包括指示包括所述服务基站的多个基站中的至少一个是否支持MBS的值；

其中，如果所述值指示包括所述服务基站的多个基站中的至少一个支持MBS，则所述方法进一步包括：

在移动站，从支持MBS的多个基站中的至少一个在下行链路时隙帧中的一个内接收广播的GPS辅助数据，其中，所述GPS辅助数据与第一组轨道卫星相关，所述第一组轨道卫星在提供广播的GPS辅助数据的基站的可操作范围内；以及

结合所述GPS辅助数据基于从第二组多个轨道卫星接收的信令执行对于所述移动站的基于GPS的定位，其中，所述第二组多个轨道卫星中的至少一个与所述第一组轨道卫星中的一些或全部相同。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述GPS辅助数据包括与所述第一组轨道卫星中的每一个相关的GPS历书和星历数据，以及

其中，所述GPS辅助数据进一步包括比特-映射字段，比特-映射字段中的每个比特指示GPS历书的可用字段。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述广播的GPS辅助数据无需从所述移动站接收所述动态服务添加请求消息而被广播。