CN103535091B

CN103535091B - 用于收集无线电指纹定位数据的方法和服务器

Info

Publication number: CN103535091B
Application number: CN201180070618.XA
Authority: CN
Inventors: B.何; Z.林; L.施; A.于
Original assignee: Ericsson China Communications Co Ltd
Current assignee: Ericsson China Communications Co Ltd
Priority date: 2011-05-04
Filing date: 2011-05-04
Publication date: 2017-10-27
Anticipated expiration: 2031-05-04
Also published as: EP2705706B1; EP2705706A1; WO2012149663A1; CN103535091A; US20140073354A1; US9119085B2; EP2705706A4

Abstract

本发明涉及在无线电接入网络(100)中用于从不同节点（111，121，151）收集无线电指纹定位数据记录的方法和定位服务器(101)。数据记录包括地理方位和无线电网络通信参数，并且在定位服务器(101)中存储并且以群集编组。基于群集中收集的定位数据记录中的网络通信参数，计算表示地理区域的几何图形。收到有关用于无线电小区的更改的网络配置参数的通知时，已知定位服务器简单地擦除与该无线电小区有关的所有定位数据记录。这导致还有效的定位数据不可用。本发明通过仅在配置参数已更改超过预定义的值范围时才选择性地擦除定位服务器(101)中的定位数据记录，克服了此问题。

Description

用于收集无线电指纹定位数据的方法和服务器

技术领域

本发明涉及用于为无线电接入网络收集无线电指纹定位数据的方法和服务器。

背景技术

在向急救中心进行紧急呼叫时，从进行呼叫的地方确定终端的位置是重要的。许多国家的机构因此对电信网络运营商提出了定位要求。传统固定线路电话通过其电话号码而得以简单定位，这是因为这些电话与订户的物理地址相结合。然而，对于移动终端，其它技术是必要的。在许多国家已成为事实标准的方法是辅助GPS (A-GPS)。A-GPS是基于使用GPS启用的移动终端的传统GPS定位。虽然传统GPS本身是极其精确的定位方法，但它在如建筑物和密集的市区中等GPS信号条件差的区域中有着其缺陷。为在这些情况中改进灵敏度和缩短锁定卫星的时间，A-GPS使用无线电接入网络(RAN)提供的传统GPS数据。

另一定位方案称为指纹识别(fingerprinting)定位或RF指纹识别。指纹识别定位算法的操作是为覆盖RAN的精细坐标网格的每个点创建无线电指纹数据的数据库。指纹数据可包括：

-在每个网格点中终端检测到的无线电小区身份

-在每个网格点中相对于多个基站由移动终端执行的量化信号强度测量

-无线电连接信息，如无线电接入承载(RAB)等。

无论何时收到对特定移动终端的方位请求，便先获得用于该移动终端的指纹数据。将此指纹数据与指纹数据库进行匹配以检索对应网格点并且因此识别移动终端的位置。当然，此方案要求用于每个网格点的指纹数据是唯一的，并且从在给定点的移动终端获得的指纹数据是相对一致的。

指纹识别的方位的数据库（无线电图）能够以几种方式生成。一种方案是执行广泛勘测操作，该操作为RAN的所有坐标网格点反复执行指纹识别无线电测量。此方案的缺点包括勘测要求变得巨大，即使对于小RAN也是如此。此外，一些无线电指纹数据（例如，信号强度和路径损耗）对移动终端的定向敏感。对于精细网格，指纹识别的方位的准确度因而变得高度不确定。不幸地是，在与报告的地理结果一起报告的准确度估计中极少反射这些潜在问题。

另一RF指纹识别方案是将精细网格替代为机会的高精度方位测量，并且提供所述点的指纹识别无线电测量。这避免了多个上述缺陷。

爱立信(Ericsson)的自适应增强小区ID (AECID)是例如收集A-GPS定位数据的指纹识别方法。例如，在公开号为WO2009/131506的国际专利申请中及在IEEE Globecom 2009会报中公开，由Liang Shi和Torbjorn Wigren所著论文“AECID指纹识别定位性能”(AECIDFingerprinting Positioning Performance)中描述了AECID方法的原理。

AECID定位服务器使用例如A-GPS，在也称为参考点的定位数据记录中收集机会的高精度方位测量。定位数据记录例如从服务或网关移动位置中心SMLC/GMLC收集，并且包括与在高精度定位测量期间记录的无线电网络通信参数相关联的确定的地理方位。

对于GSM，相关联的无线电网络通信参数包括服务小区和邻居小区的CGI及对应的信号强度。为其它无线电技术记录了对应的通信参数。

所有收集的定位数据记录能够保存在中间存储装置中以便以后处理。

AECID指纹识别方法继续的操作是以群集将高精度方位测量编组。每个群集的高精度方位测量标记有相同的服务小区和检测到的邻居小区集及网络测量。对于具有足够高精度方位测量的每个群集，计算表示“地理”区域的几何形状。

在RAN被重新配置并且网络配置参数（如小区身份、无线电系统类型、天线高度等）更改时，出现了问题。在这些情况下，多个收集的定位数据记录变得无效或有误导性。进行此类配置参数更改时，现有定位服务器擦除与更改的配置参数有关的所有收集的定位数据记录，并且大量的定位数据记录要重新收集以便计算新的有效几何形状。这也又意味着原来还有效的数据变得不可用。

发明内容

根据此背景，本发明的目的是减轻至少一些上面提及的缺点。

该目的通过一种方法而得以实现，方法包括以下步骤：由定位服务器（如，AECID服务器）从至少一个节点（如，SMLC、GMLC、基站或网络管理节点）收集多个定位数据记录，其中，每个定位数据记录包括确定的地理方位和含至少一个无线电小区的身份的确定的无线电网络通信参数集，以及其中，无线电网络通信参数与确定的地理方位相关联。具有相同的无线电网络通信参数集的收集的定位数据记录被存储并以群集编组。

在群集包括一定数量的收集的定位数据记录时，基于在群集中收集的定位数据记录中的地理方位数据，计算表示地理区域的几何形状。

在定位服务器接收来自另一节点（如，网络管理节点）的通知，指示用于识别的无线电小区的至少一个配置参数已更改时，仅在至少一个选择的配置参数的值已更改超过预定义的值范围的情况下，才从群集擦除包括识别的无线电小区的定位数据记录。可选的是，基于群集中的剩余定位数据记录中的地理方位数据，重新计算几何形状。

本发明的目的还通过一种用于根据上述方法收集无线电指纹定位数据的定位服务器（例如，AECID服务器）而得以实现。AECID服务器包括适用于与诸如SMLC、GMLC、基站和网络管理节点等节点进行通信的一个或几个通信接口。定位服务器还包括

-定位数据记录收集器单元，以及

-形状计算单元。

定位数据记录收集器单元适用于收集上述定位数据记录。形状计算单元适用于为群集中收集的定位数据记录计算表示地理区域的几何形状。

如果与识别的无线电小区有关的至少一个选择的配置参数已更改超过预定义的值范围，则形状计算单元也适用于从群集只擦除包括该识别的无线电小区的那些定位数据记录。

本发明有关的优点是小的网络配置更改将对已经收集的定位测量和执行的形状计算无影响。这又使得用于定位的有效指纹的可用性增大。

现在将通过优选实施例并参照附图，更详细地描述本发明。

附图说明

图1是示出指纹识别定位体系结构的示例的框图。

图2是示出包括本发明的方法，收集机会的高精度方位测量的方法的流程图或信令图。

图3是示出典型的AECID定位信令流程的流程图或信令图。

图4是示出本发明的方法的流程图。

图5是示出根据本发明的定位服务器的框图。

具体实施方式

图1示出在线自适应增强小区ID (AECID)指纹识别体系结构的示例。该体系结构包括AECID定位服务器101和连接到定位服务器101的多个服务移动位置中心SMLC 111-113。每个SMLC 111-113连接到多个基站控制器和/或基站BSC/BS 121-126，这些BSC/BS服务于多个移动终端131-134。每个BSC/BS 121-126从网络管理节点151、152配置。网络管理节点151、152也连接到AECID定位服务器101。AECID定位服务器101也能够如图5所示连接到GMLC 115。GMLC 115一般位于核心网络中并且不在RAN 100中。

在所示体系结构中，在定位服务器101与多个SMLC 111-113之间有功能划分。SMLC111-113实现与来自基站BSC/BS 121-126的A-GPS测量的收集相关联的信令流程。SMLC111-113创建定位数据记录（也称为参考点），记录包括确定的地理方位（例如使用A-GPS）和与确定的地理方位相关联的确定的无线电网络参数集。相关联无线电网络通信参数一般包括服务小区和邻居小区的无线电小区身份及对应的信号强度和/或路径损耗参数。

例如：

• GSM控制平面：服务小区的CGI（小区全局身份，cell global identity）、TA（定时提前）、邻居小区的CGI和对应的信号强度；

• GSM用户平面：服务小区的CGI、TA、邻居小区的ARFCN（绝对射频信道号）/BSIC（基站身份码）及对应的信号强度；

• WCDMA控制平面：服务小区的全局UC_ID、RTT（往返时间）、邻居小区的全局UC_ID和对应的路径损耗；

• WCDMA用户平面：服务小区的SAI（服务区域标识符）、邻居小区的主要扰码和对应的路径损耗。

SMLC负责GSM和WCDMA控制平面通信参数，并且GMLC负责用户平面通信参数。

图2中的信令图示出使用A-GPS的机会的高精度方位测量的收集。在步骤201中，由SMLC 111收到来自BSC/BS 121的执行位置测量请求消息。通过在步骤203中向BSC/BS 121发送MS定位命令消息，SMLC 111在步骤202中开始A-GPS定位流程。在步骤204中，在MS定位响应消息中接收方位测量数据。如果收到足够的定位数据，并且在步骤205中位置请求成功，则在步骤206中，SMLC 111向BSC/BS 121发送执行位置响应，并且在步骤207中在上载记录消息中向AECID服务器101发送带有确定的地理方位和与确定的地理方位相关联的确定的无线电网络参数集的定位记录。在步骤208中，AECID服务器101存储定位数据记录，并且在步骤209中以群集将收到的数据记录编组。对于具有足够收集的高精度方位测量的每个群集，在步骤210中计算几何AECID形状，其中，形状表示地理区域。视无线电系统的类型（GSM、WCDMA等）而定，形状能够是多边形或椭圆形。形状能够发送回SMLC 111并且存储在AECID形状缓存中。

计算的形状用于在无线电接入网络RAN 100中单独移动终端131-134的定位。图3中的信令图中示出信息流程和涉及的网络单元的示例。在步骤301中，SMLC 111接收来自BSC/BS 121的执行位置请求消息。此消息又可由来自急救中心的要求定位移动终端131的请求触发。SMLC 111在步骤302中将TA请求消息发回到BSC/BS 121，并且在步骤303中接收带有诸如服务小区和邻居小区的小区身份及对应的信号强度等网络参数的TA响应消息。在步骤304中，SMLC 111在AECID形状缓存中执行查找。在步骤305中，在执行位置响应消息中将包括小区身份和对应的信号强度的识别的形状返回到BSC/BS。3GPP规范TS 48.071和TS49.031中存在有关上面讨论的每个消息中信息元素的更多细节。

图2中的步骤207到213在图4中更详细描述。如上所述，在步骤207中，AECID服务器101接收带有确定的地理方位和与确定的地理方位相关联的确定的无线电网络参数集的定位记录。在步骤208中，AECID服务器101存储定位数据记录。在步骤209中，将具有相同的无线电网络参数集的定位数据记录以群集编组。在步骤209b中，检查是否已收集足够的定位数据记录。如果情况是如此，则在步骤210中计算几何形状。

在AECID服务器101中收集新定位数据记录和计算几何形状的过程能够是在RAN的操作期间一直进行的重复活动。

如果在网络管理节点151重新配置RAN 100，则与无线电小区有关的多个配置参数可发生更改。在步骤211中，将这些更改的通知从管理节点151发送到AECID服务器101。通知例如能够包括更改的小区列表CCL的导出，CCL包括有关其配置参数已更改的那些无线电小区的数据。

本发明不象在现有RAN中一样擦除与更改的配置参数有关的所有收集的定位数据记录，而是在判定步骤211b后，在步骤212中从群集选择性地只擦除包括选择的配置参数的值已更改超过预定义的值范围的识别的无线电小区的那些定位数据记录。

为实现此操作，用于RAN 100的每一个网络配置参数被赋予不同的“灵敏度”权重和/或范围，它们能够在范围内更改而不影响定位数据记录。例如，一些低级别灵敏度配置参数可更改而根本不干扰收集的定位数据，如象BSC名称和小区名称等网络小区数据中的命名信息。一些选择的中级灵敏度参数可在某个值范围内改变而不干扰收集的定位数据。有关此的示列是无线电系统参数，如在移动终端的最小收到信号电平、天线增益、天线倾角、基站、BS功率、小区方向、扇区角度及TA限制。其它示例是与小区或无线电设备的位置有关的地理信息参数，如BSC/BS站点纬度/经度、小区纬度/经度、小区覆盖内的高度范围、最大小区半径和天线高度。

一些选择的高级灵敏度参数如果更改，则可始终影响收集的定位数据，例如，用于无线电小区或用于移动网络的身份参数，如MCC（移动国家码）、MNC（移动网络码）、LAC（位置区域码）和CI（小区身份）。其它参数是一些其它主要的网络参数，如天线类型（OMNI、扇区）、无线电系统类型（GSM800、GSM900、GSM1800等）和小区类型（PICO、ICRO、MACRO）等。

总之，如果与识别的无线电小区有关的选择的配置参数已更改超过预定义的值范围，则如在图4中步骤212中一样，只从群集擦除包括识别的无线电小区的定位数据记录。

用于每个无线电小区的配置参数的总集也能够表示为

其中，S是包括用于某个小区的所有配置参数的集。

P ^h是用于高级灵敏度配置参数的集：

P ^m是用于中级灵敏度配置参数的集：

P ^l是用于低级灵敏度配置参数的集：

并且i+j+k=N，其中，N是用于无线电小区的配置参数的总数。

在集P ^m中，有两个子集P ^a和P ^r，并且，P ^a包括使用绝对值作为阈值的配置参数，而P ^r包括使用比率作为阈值的配置参数。

P是参数，

d(p)是在用于配置参数p的新值与旧值之间的差，

r(p)是用于配置参数p的新值与旧值的比率，

v(p)是用于配置参数p的阈值。

用于实现的逻辑控制的一实施例的伪代码能够如下所示：

if p∈ P ^l, then

{

忽略更改.

}

else if p∈ P ^h, then

{

删除属于此无线电小区的对应定位数据记录.

}

else if p∈ P ^m, then

{

if p∈ P ^a and d(p)<v(p), then

{

忽略更改.

}

else

{

删除属于此无线电小区的对应定位数据记录.

}

end

if p∈ P ^r and r(p)<v(p), then

{

忽略更改.

}

else

{

删除属于此无线电小区的对应定位数据记录.

}

end

}

end

在上述示例中，S包括三个集。S能够很好地包括多于三个集，但三个集能够视为一优选实施例。

回到图4，在步骤213中基于在群集中剩余定位数据记录中的地理方位数据，可选地重新计算几何形状。重新计算例如能够在每次擦除定位数据记录时执行，或者在集群中定位数据记录的数量降到低于预确定的阈值时执行，或者定期执行。

用于根据上述方法收集无线电指纹定位数据的AECID定位服务器101在图5中示出，并且包括适用于与SMLC/GMLC 111-113、115、基站121-126（未示出）和网络管理节点151、152进行通信的一个或几个通信接口501。AECID服务器101还包括

-定位数据记录收集器单元502，以及

-形状计算单元503。

定位数据记录收集器单元502适用于从不同节点收集上述定位数据记录。形状计算单元503适用于为群集中收集的定位数据记录计算表示地理区域的几何形状。

如果与识别的无线电小区有关的至少一个选择的配置参数已更改超过预定义的值范围，则形状计算单元503也适用于从群集只擦除包括该识别的无线电小区的那些定位数据记录。

在一个实施例中，定位数据记录收集器单元502和形状计算单元503能够每个包括适用于执行上述收集和计算的微处理器uP 5021、5031和存储区M 5022、5032。

虽然图1中的体系结构示出其中使用了在定位服务器101与SMLC 111-113之间功能划分的在线收集情形，但此划分在本发明的上下文中不是必需。基本上，如果AECID定位服务器101和SMLC 111-113中的功能性一起集成在单个定位服务器上，本发明也可操作。AECID定位服务器101也能够从诸如网络管理节点151、152等其它节点收集定位数据记录。在此情况下，定位数据记录源于使用不同定位工具的离线收集。

Claims

1.一种在定位服务器(101)中用于为无线电接入网络RAN (100)收集无线电指纹定位数据的方法，包括以下步骤：

-从至少一个第一节点（111，121，151）收集(207)多个定位数据记录，其中每个定位数据记录包括确定的地理方位和含至少一个无线电小区的身份的确定的无线电网络通信参数集，以及其中所述确定的无线电网络通信参数集与所述确定的地理方位相关联；

-存储(208)所述收集的定位数据记录；

-将具有相同的所述确定的无线电网络通信参数集的定位数据记录以群集编组(209)；

-在群集包括一定数量的收集的定位数据记录时，基于在所述群集中所述收集的定位数据记录中的所述地理方位数据，计算(210)表示地理区域的几何形状；

-从第二节点（151，152）接收(211)用于识别的无线电小区的至少一个配置参数已更改的通知；

-如果从用于所述识别的无线电小区的所有配置参数中选择的至少一个配置参数的值已更改超过预定义的值范围，则从所述群集擦除(212)包括所述识别的无线电小区的定位数据记录。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一节点（111，121，151）是以下任一节点：

-服务移动位置中心SMLC (111-113)；

-网关移动位置中心GMLC (111-113)；

-网络管理节点（151，152）；

-基站BSC/BS (121-126)；

以及其中所述第二节点（151，152）是网络管理节点（151，152）。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述确定的无线电网络通信参数集包括以下任一项或其组合：

-用于所述服务无线电小区的身份参数，

-用于邻居无线电小区的身份参数，

-用于每个无线电小区的信号强度和/或路径损耗参数。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述配置参数包括以下任一项或其组合：

-用于所述无线电小区的身份参数，

-用于所述移动网络的身份参数，

-诸如无线电系统、小区或天线的类型等无线电系统参数，

-所述小区或无线电设备的地理位置。

5.如前面权利要求任一项所述的方法，其中通过使用辅助GPS，A-GPS来确定所述地理方位。

6.如权利要求1所述的方法，包括每次擦除定位数据记录时重新计算所述几何形状的又一步骤(213)。

7.如权利要求1所述的方法，包括在所述群集中定位数据记录的数量降到低于预确定的阈值时，重新计算所述几何形状的又一步骤(213)。

8.如权利要求1所述的方法，包括定期重新计算所述几何形状的又一步骤(213)。

9.如前面权利要求任一项所述的方法，其中所述几何形状是多边形。

10.一种用于为无线电接入网络RAN (100)收集无线电指纹定位数据的定位服务器(101)，包括：

-至少一个通信接口(501)，适用于与多个节点（111，121，151）进行通信；

-定位数据记录收集器单元(502)；

-形状计算单元(503)；

其中所述定位数据记录收集器单元(502)适用于从至少一个第一节点（111，121，151）收集并且以群集存储定位数据记录，每个数据记录包括确定的地理方位和与所述确定的地理方位相关联的确定的无线电网络通信参数集，并且其中所述形状计算单元(503)适用于为所述群集中所述收集的定位数据记录计算表示地理区域的几何形状，以及其中所述形状计算单元(503)的特征在于如果在来自第二节点(151)的通知中收到的从用于特定无线电小区的所有配置参数中选择的至少一个配置参数已更改超过预定义的值范围，则它还适用于从所述群集擦除用于该无线电小区的选择的定位数据记录。

11.如权利要求10所述的定位服务器(101)，其中所述至少一个第一节点（111，121，151）是以下任一节点或其组合：

-服务移动位置中心SMLC (111-113)；

-网关移动位置中心GMLC (111-113)；

-网络管理节点（151，152）；

-基站BSC/BS (121-126)；

以及其中所述第二节点(151)是网络管理节点（151，152）。

12.如权利要求11所述的定位服务器(101)，其中所述确定的无线电网络通信参数集包括以下任一项或其组合：

-用于所述服务无线电小区的身份参数，

-用于邻居无线电小区的身份参数，

-用于每个无线电小区的信号强度和/或路径损耗参数。

13.如权利要求12所述的定位服务器(101)，其中所述配置参数包括以下任一项或其组合：

-用于所述无线电小区的身份参数，

-用于所述移动网络的身份参数，

-诸如无线电系统、小区或天线的类型等无线电系统参数，

-所述小区或无线电设备的地理位置。

14.如权利要求10所述的定位服务器(101)，其中所述形状计算单元(503)还适用于每次擦除定位数据记录时重新计算所述几何形状。

15.如权利要求10所述的定位服务器(101)，其中所述形状计算单元(503)还适用于在所述群集中定位数据记录的数量降到低于预确定的阈值时重新计算所述几何形状。

16.如权利要求10所述的定位服务器(101)，其中所述形状计算单元(503)还适用于定期重新计算所述几何形状。