CN106461755A

CN106461755A - 通信网络中的终端的定位

Info

Publication number: CN106461755A
Application number: CN201480078831.9A
Authority: CN
Inventors: C.乌贝达卡斯特利诺斯; A.胡拉多纳瓦斯; J.A.加西亚弗南德斯; M.弗南德斯纳瓦罗
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2014-03-12
Filing date: 2014-03-12
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2034-03-12
Also published as: US10257804B2; CN106461755B; US20170019877A1; EP3117233A1; WO2015135581A1; EP3117233B1

Abstract

公开一种标识通信网络中的节点的方法（400，500），所述节点用于基于来自无线终端的从节点接收的传输的报告定位网络内的无线终端。该方法（400，500）包括将节点的组合排定优先级，其中按照满足与理想化星形配置的类似性准则的配置，至少三个节点定位于参考节点周围，其中理想化星形配置包括角度均匀地分布在参考节点周围并且距离参考节点相同距离的三个节点。还公开一种用于定位通信网络中的多个无线终端的方法（100，200），网络包括位于已知位置处的多个网络节点，其中节点以非同步方式发射无线传输，以使得在来自不同节点的对应传输的发射时间之间存在时间差。该方法包括：从多个无线终端接收从网络节点接收的传输的报告（110，210）；选择网络节点的子集（120，220）；以及标识报告来自子集的所有节点的传输的多个报告（130，230）。该方法还包括同时确定生成标识的报告的无线终端的位置以及来自子集的节点的传输的发射时间之间的时间差（140，240）。还公开一种用于进行以上方法的计算机程序产品和配置成进行以上方法的网络元件（300，700，800）。

Description

通信网络中的终端的定位

技术领域

本发明涉及用于标识通信网络中的节点以用于定位网络内的无线终端的方法和设备。网络可以是例如异步网络。本发明还涉及用于定位通信网络中的多个无线终端的方法和设备。本发明还涉及计算机程序产品，所述计算机程序产品配置成，当在计算机上运行时，执行用于标识节点或用于定位多个无线终端的方法。

背景技术

能够定位通信网络内的用户设备装置（UE）通常是必需的或期望的。经由网络提供的某些服务可在地理上相关，并且网络管理的若干个方面可能需要网络内的UE的准确位置并通过网络跟踪它们的移动。这些网络管理任务可包括切换控制、代码分割和位置辅助网络管理，例如位置辅助切换。

一些UE可利用全球定位卫星来确定它们的地理位置。但是，并不是所有UE都配备有GPS能力，并且即使当对于UE可用时，基于GPS的位置并不总是可靠的，因为由于周围环境的影响，UE会在接收GPS信号时遇到困难。城市和/或室内环境尤其成问题，并且许多UE主要位于这些环境中。在与网络实体共享GPS定位信息时，也会遇到困难和接入成本。因此，希望网络能够独立定位网络内的UE，而不依靠外部GPS技术。

移动装置的增加的可用性和传感技术的改善已经使得大量信息随时可用于定位网络内的UE的算法，而没有来自卫星的另外定位信息。这类信息在同步和异步网络中均可使用，但是在异步网络中，如下所述，计时方面的考虑使得任务更加复杂。

在诸如UMTS网络的异步网络中，不需要将网络内的基站和UE锁定到稳定参考时钟。因此，基站和UE中的计时信号不如同步通信系统中那么精确，并且计时信号的相位可随时间漂移。这种计时差可大大地增加定位网络内的UE的过程的复杂性。

通信网络中的定位过程一般需要初始辅助步骤，在该步骤中，提供信息以用于位置估计。然后，可通过UE进行一系列测量，并将测量报告给定位实体，定位实体接着基于报告的测量确定UE的位置。测量可包括信号的到达角度（AOA）、信号的接收信号强度（RSS）、信号的到达时间（TOA）和/或两个信号的到达时间差（TDOA）。第三代合作伙伴计划采用了TDOA，其中将它称为观察到达时间差（OTDOA），因为它表示来自两个不同基站的信号到达之间的感知时间差。

OTDOA技术涉及基于从UE接收的测量报告应用多点定位（multilateration）过程。下文参考图1描述该过程。该过程利用在UE处从若干个不同基站接收的无线电信号的传播延迟来推断UE到基站的地理距离。在第一步骤中，通过单个UE 5测量从位于已知位置处的三个或三个以上独立基站（例如，图1的站点1-4）接收的信号，并以测量报告的形式报告。与绝对时间测量相比，操控报告的传播延迟测量以便采用时间差测量的形式。每个时间差测量表示从两个不同基站（例如，站点1和站点2、或站点1和站点3）接收的两个信号之间的到达时间差。然后，可将时间差转换为UE与这两个基站之间的恒定距离差，从而允许绘制必须沿其定位UE的双曲线。因此，从站点1和3接收的信号之间的时间差导致双曲线3-1，从站点1和4接收的信号之间的时间差导致双曲线4-1，等等。在所示的四个站点的情形中，可测量三个时间差，从而导致必须沿其定位UE的三条双曲线。双曲线的交叉点表示UE的位置。从以上描述和图1将明白，生成两条双曲线的最少三个站点对于求解单个UE的位置坐标是必需的。

OTDOA提供了以下优点：可在UE处于空闲模式的情况下执行所需测量，并且它提供高精确度，而无需诸如GPS的外部技术。但是，在异步网络中，从不同基站传输的信号的计时差使得过程复杂化。异步网络中的信号的观察到达时间差不仅是UE关于传输基站的地理位置的函数，而且还取决于从基站传输信号的时间差。两个基站之间的这种传输时间差称为基站之间的相对时间差（RTD）。为了生成双曲线并求解UE位置，除了涉及的基站的地理位置和报告的到达时间差之外，还必需知道所涉及的基站的RTD。上文论述的漂移效应意味着，RTD在动态上是不稳定的，而是随时间变化的，这意味着必须不断地更新它们。为了解决这个问题，在网络体系结构中引入位置测量单元（LMU）以便对所有本地基站执行计时测量并存储这些测量以便稍后在定位网络内的UE时使用。

LMU对于网络引入另外的成本和复杂性，并且因此将期望能够在不依靠由LMU提供的测量RTD的情况下定位UE。已经提出各种方法来解决这个挑战，但是所有方法都具有这样或那样的缺陷，例如需要并不总是可用的信息，或通过多轮迭代对定位实体施加了繁重的计算负载。

在同步和异步网络的定位算法中遇到的另一个问题是由于局部最小值而导致的误差生成。如果由例如图1的双曲线形成的全局方程式集合包括局部和全局最小值，那么定位算法存在汇聚在局部最小值上并且因此在定位UE时生成位置误差的风险。在提供基于GPS技术的备选的大多数定位方法中都或多或少地会遇到这个问题。

发明内容

本发明的目的是提供消除或减少上文提到的至少一个或多个缺点的方法和设备。

根据本发明的第一方面，提供一种用于标识通信网络中的节点以用于基于来自无线终端的从节点接收的传输的报告定位网络内的无线终端的方法。该方法包括将节点的组合排定优先级，其中按照满足与理想化星形配置的类似性准则的配置，至少三个节点定位于参考节点周围。理想化星形配置包括角度均匀地分布在参考节点周围并且距离参考节点相同距离的三个节点。

在一些示例中，理想化星形配置还可包括位于距离参考节点大于最小阈值的距离的三个节点。

在一些示例中，类似性准则可包括：围绕参考节点的角度分布与均匀角度分布相差小于最大量；以及从参考节点到这三个节点中的任一节点的最大和最小距离比小于定义的最大比。

在进一步的示例中，类似性准则可包括：角度分布在围绕参考节点的均匀分布的20度内；以及从参考节点到这三个节点中的任一节点的最大和最小距离的最大比为3:1。

在一些示例中，排定优先级可包括：根据至少四个节点的组合与理想化星形配置的类似性将所述组合加权；以及基于所述加权值排定优先级。

在一些示例中，该方法还可包括：选择参考节点；标识参考节点与距离参考节点在阈值半径内的至少三个其它节点的候选组合；排除无法满足过滤准则的候选组合；以及从剩余的候选组合中排定优先级。

在一些示例中，选择参考节点可包括选择网络中的无线终端最多报告的节点。在其它示例中，选择参考节点可包括根据地理位置选择参考节点。

在一些示例中，过滤准则可基于组合中的参考节点与每个其它节点之间的时间差带，其中两个节点之间的时间差带由来自这两个节点的传输到达无线终端之间的代表性最大和最小报告时间差定义。在一个示例中，代表性最大和最小报告时间差可以是绝对最大和最小报告时间差。在另一个示例中，代表性最大和最小报告时间差可基于百分位标度。例如，代表性最大报告时间差可以是第95个百分位报告时间差，即，所有报告时间差值的95%都小于该时间差值。代表性最小报告时间差可以是第5个百分位报告时间差，即，所有报告时间差值的5%都小于该时间差值。

在一些示例中，过滤准则包括以下至少之一：组合的至少一个时间差带内的最小数量的报告；组合的任何一个时间差带的最大尺寸；组合的至少一个时间差带内的报告的分布均匀性的最小阈值。

在一些示例中，上文论述的过滤准则还可用作上文论述的对至少四个节点的组合加权的过程的一部分。例如，除了根据组合与理想化星形配置的类似性对组合加权之外，还可根据它们有多好或多完整地满足过滤准则来对组合加权。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于定位通信网络中的多个无线终端的方法，网络包括位于已知位置处的多个网络节点，其中节点以非同步方式发射无线传输，以使得在来自不同节点的对应传输的发射时间之间存在时间差。该方法包括：从多个无线终端接收从网络节点接收的传输的报告；选择网络节点的子集；标识报告来自子集的所有节点的传输的多个报告；以及同时确定生成标识的报告的无线终端的位置以及来自子集的节点的传输的发射时间之间的时间差。

在一些示例中，同时确定位置和时间差可包括只确定子集的节点之间的一些时间差，并且可包括只确定相对于子集的单个节点（它可以是参考节点）的那些时间差。

在一些示例中，选择节点的子集可包括执行根据本发明的第一方面的标识方法。

在一些示例中，该方法还可包括在接收之后通过丢弃报告来自少于4个站点的传输的报告而过滤报告。这可减少在根据本发明的第一方面的方法的示例过滤候选组合时要考虑的报告的数量。

在一些示例中，如果节点的子集包含N个节点，那么标识报告来自子集的所有节点的传输的多个报告可包括标识最小数量n个报告，其中n=(N-1)/(N-3)。

在一些示例中，同时确定生成标识的报告的无线终端的位置以及来自子集的节点的传输的发射时间之间的时间差可包括：标识子集中的参考节点；以及对于每个标识的报告，并对于子集中包括参考节点和另一个节点的每对节点，将来自这一对的两个节点的传输的报告的接收时间差表示为无线信号行进生成报告的无线终端与这一对的两个节点之间的距离差所需的时间和来自这一对的两个节点的传输的发射时间差的总和。

在一些示例中，该方法还可包括选择网络节点的新子集以及对于网络节点的新子集重复以下步骤：标识报告来自子集的所有节点的传输的报告；以及同时确定生成标识的报告的无线终端的位置以及来自子集的节点的传输的发射时间之间的时间差。

在一些示例中，该方法还可包括利用确定的来自子集的节点的传输的发射时间之间的时间差来计算来自其它网络节点的传输的发射时间之间的时间差。在一些示例中，其它节点可在子集内，或者可在子集外。在一些示例中，计算来自其它网络节点的传输的发射时间之间的时间差可包括执行线性组合。

在一些示例中，该方法还可包括基于从其它无线终端接收的报告和确定的来自网络节点的传输的发射时间之间的时间差确定网络中的其它无线终端的位置。

根据本发明的另一个方面，提供一种计算机程序产品，它配置成在计算机上运行时进行根据本发明的第一或第二方面的方法。

根据本发明的另一个方面，提供一种网络元件，它配置成标识通信网络中的节点以用于基于来自无线终端的从节点接收的传输的报告定位网络内的无线终端。该网络元件包括标识单元，它配置成将节点的组合排定优先级，其中按照满足与理想化星形配置的类似性准则的配置，至少三个节点定位于参考节点周围，其中理想化星形配置包括角度均匀地分布在参考节点周围并且距离参考节点相同距离的三个节点。

在一些示例中，网络元件还可包括：参考单元，配置成选择参考节点；候选标识单元，配置成标识参考节点与距离参考节点在阈值半径内的至少三个其它节点的候选组合；以及过滤单元，配置成排除无法满足过滤准则的候选组合。标识单元可配置成从剩余的候选组合中排定优先级。

根据本发明的另一个方面，提供一种配置成定位通信网络中的多个无线终端的网络元件，网络包括位于已知位置处的多个网络节点，其中节点以非同步方式发射无线传输，以使得在来自不同节点的对应传输的发射时间之间存在时间差。该网络元件包括：接收单元，配置成从多个无线终端接收从网络节点接收的传输的报告；节点选择单元，配置成选择网络节点的子集；报告标识单元，配置成标识报告来自子集的所有节点的传输的多个报告；以及确定单元，配置成同时确定生成标识的报告的无线终端的位置以及来自子集的节点的传输的发射时间之间的时间差。

在一些示例中，网络元件的节点选择单元可包括根据本发明的以上方面的网络元件。因此，节点选择元件可包括配置成将节点的组合排定优先级的标识单元，其中按照满足与理想化星形配置的类似性准则的配置，至少三个节点定位于参考节点周围，其中理想化星形配置包括角度均匀地分布在参考节点周围并且距离参考节点相同距离的三个节点。

根据本发明的另一个方面，提供一种网络元件，它配置成标识通信网络中的节点以用于基于来自无线终端的从节点接收的传输的报告定位网络内的无线终端。该网络元件包括处理器和存储器，存储器包含可由处理器执行的指令，由此网络元件操作以便将节点的组合排定优先级，其中按照满足与理想化星形配置的类似性准则的配置，至少三个节点定位于参考节点周围，其中理想化星形配置包括角度均匀地分布在参考节点周围并且距离参考节点相同距离的三个节点。

在一些示例中，网络元件还操作以便：选择参考节点；标识参考节点与距离参考节点在阈值半径内的至少三个其它节点的候选组合；排除无法满足过滤准则的候选组合；以及从剩余的候选组合中排定优先级。

在一些示例中，网络元件还操作以便基于组合中的参考节点与每个其它节点之间的时间差带应用过滤准则，其中两个节点之间的时间差带由来自这两个节点的传输到达无线终端之间的最大和最小报告时间差定义。

根据本发明的另一个方面，提供一种配置成定位通信网络中的多个无线终端的网络元件，网络包括位于已知位置处的多个网络节点，其中节点以非同步方式发射无线传输，以使得在来自不同节点的对应传输的发射时间之间存在时间差。该网络元件包括处理器和存储器，存储器包含可由处理器执行的指令，由此网络元件操作以便：从多个无线终端接收从网络节点接收的传输的报告；选择网络节点的子集；标识报告来自子集的所有节点的传输的多个报告；以及同时确定生成标识的报告的无线终端的位置以及来自子集的节点的传输的发射时间之间的时间差。

在一些示例中，网络元件还操作以便通过执行本发明的第一方面的标识方法来选择节点的子集。

附图说明

为了更好地理解本发明，并为了更清楚地显示可如何实行本发明，现在将作为示例参考附图，其中：

图1示出用于定位无线终端的多点定位技术；

图2是示出在本发明的一个实施例中用于定位通信网络中的无线终端的方法中的过程步骤的流程图；

图3是示出用于定位通信网络中的无线终端的方法的另一个实施例的流程图；

图4示出可用作图3的过程的一部分的参数；

图5是比较用于定位通信网络中的无线终端的方法的不同实施例的结果的图表；

图6是示出在本发明的一个实施例中网络元件中的功能单元的框图；

图7是在本发明的一个实施例中用于标识通信网络中的节点以用于定位网络内的无线终端的方法中的过程步骤的流程图；

图8是节点的星形配置的表示；

图9a-9c示出在本发明的实施例中在不同部署情景中的标识的节点的星形配置；

图10是示出用于标识通信网络中的节点以用于定位网络内的无线终端的方法的另一个实施例的流程图；

图11-14是示出在涉及网络节点的不同配置的解决方案中的局部最小值的可能性的图表；

图15是示出利用矩形配置中的节点定位无线终端的位置误差的图表；

图16是示出在本发明的一个实施例中利用星形配置中的节点定位无线终端的过程的图表；

图17是示出在本发明的一个实施例中在另一个网络元件中的功能单元的框图；

图18是示出在本发明的一个实施例中在另一个网络元件中的功能单元的框图。

具体实施方式

本发明的方面提供一种用于定位通信网络中的多个无线终端（例如，用户设备装置（UE））的方法。具体来说，根据本发明的方法允许同时确定多个无线终端的位置以及网络中的节点之间的相对时间差。如上所述，相对时间差是指从网络内的不同节点发射对应信号之间的时间差。本发明的方面还提供一种用于标识通信网络中的节点以用于定位网络内的无线终端的方法。用于标识节点的方法的示例可与用于定位无线终端的方法结合使用，从而提供用于定位无线终端的方法的有效性的改进，这将在下文更详细地论述。

图2示出在用于定位通信网络中的无线终端的方法100中的过程步骤，该网络包括位于已知位置处的多个网络节点。无线终端可以是例如用户设备装置（诸如移动电话或任何其它种类的无线终端）。通信网络的节点以非同步方式发射无线传输，即，在来自网络中的不同节点的对应无线传输之间可存在时间差。网络节点可以是例如形成无线电接入网络的一部分的网络基站。该方法可在例如网络的元件中进行，网络的元件可以是基站、核心网络元件或任何其它网络元件。出于说明的目的，下文将该方法描述为在概念性的“网络元件”内进行。

在方法100的第一步骤110中，网络元件从多个无线终端接收从网络中的网络节点接收的传输的报告。接收的报告可以是例如在3GPP标准化文件中定义的测量报告。报告包括从网络节点接收的传输的细节，包括传输的到达时间。到达时间可以表示为简单的到达时间，网络元件将把这些简单的到达时间转换为到达时间差，或者报告可以用来自两个不同基站的信号之间的到达时间差的形式表示传输。

在第二步骤120中，网络元件选择节点的子集。然后，在步骤130中，网络元件标识报告来自子集的所有节点的传输的多个报告。最后，在步骤140中，网络元件同时确定生成在步骤130中标识的报告的无线终端的位置以及来自子集的节点的传输的发射时间之间的时间差。

图3示出包括可包含在方法100中的另外的步骤和子步骤以便实现图2的方法100的效果的另一个示例方法200。图3的方法200也描述为在概念性网络元件内进行，网络元件可以是专用网络元件，或者可位于诸如基站的另一个网络元件内。

参考图3，在第一步骤210中，网络元件从多个无线终端接收从网络中的网络节点接收的传输的报告。报告可包括来自不同网络节点的无线传输的到达时间差，或者可只包括不同传输的到达时间信息。可在另外的子步骤（未示出）中在网络元件中将该到达时间信息转换为到达时间差信息。可在网络元件处从无线装置直接接收报告，或者在另一个示例中，可从网络节点接收报告。例如，每个无线终端可直接向特定网络节点报告，并且网络节点可聚集来自它们的所有相连无线终端的报告并将它们转发给网络元件以进行考虑。因此，将到达时间聚集在到达时间差中的步骤可在无线终端中、在网络节点中或在网络元件中进行。为了确保有最多信息可用于定位目的，期望接收尽可能多的可用报告，并且因此如果由网络节点进行报告，那么可能需要每个节点提供最少数量的报告。

在第二步骤215中，网络元件对接收的报告进行过滤，从而只保留报告来自最少数量的网络节点的信号的那些报告。如下文将进一步详细论述，过滤阶段可只保留报告来自最少四个网络节点的信号的那些报告。将明白，在通信网络的软切换区域中将经历比其它区域中更多数量的报告的网络节点。因此，根据本示例方法，可优先定位位于软切换区域中的无线终端。但是，如下文将进一步论述，一旦初始方法步骤完成，并为网络节点确定了相对时间差，便可利用其它定位方法来定位网络的其它区域中的无线终端，其中可报告来自少于四个网络节点的信号。

除了丢弃报告少于最少数量的网络节点的那些报告之外，过滤步骤215还可施加与例如标识和排除显示不正确的扰码指派、与切换效果有关的多路径环境或异常的证据的报告有关的另外过滤准则。

在步骤215处过滤接收的报告之后，网络元件接着继续在步骤220中选择网络节点的子集。选择网络节点的子集的过程可根据该方法的不同示例改变。在一个示例中，选择网络节点的子集可包括进行如下文参考图7和图10论述的标识网络节点的过程。出于下文参考步骤240a和240b论述的原因，子集包括最少四个网络节点。

选择了网络节点的子集，网络元件接着继续在步骤230中标识多个报告，每个标识的报告报告来自所选子集中的每个网络节点的传输。在随后步骤中，接着利用来自标识的报告的信息来确定与报告对应的无线终端的位置以及所选子集的节点之间的相对时间差。

在步骤230中标识报告之后，网络元件继续同时确定对应于报告的无线终端的位置以及相对时间差。这通过在步骤240a处生成以及在步骤240b处求解如下文参考图4中示出的示例4-节点子集论述的方程式组来实现。

优选地，同时确定生成标识的报告的无线终端的位置以及来自子集的节点的传输的发射时间之间的时间差可包括：标识子集中的参考节点；以及对于每个标识的报告，并对于子集中包括参考节点和另一个节点的每对节点，将来自这一对的两个节点的传输的报告的接收时间差表示为无线信号行进生成报告的无线终端和这一对的两个节点之间的距离差所需的时间与来自这一对的两个节点的传输的发射时间差的总和。

图4示出包括四个节点或站点的示例子集，其中将节点编号1视为是参考节点，将参考该节点进行相对测量。如图4所示，在从包括参考节点的每一对节点发送的传输之间存在相对时间差RTD。每个节点距离每个无线终端也有不同距离。无线终端和节点A与无线终端和节点B之间的距离差表示为d_AB。

通过依次考虑每个测量报告并且对于每个测量报告考虑子集中可形成的包括参考节点的每一对节点生成步骤240a的方程式集合。对于每一对节点，将报告的到达无线终端的时间差表示为由无线终端与这两个节点之间的距离差以及从这两个节点发送这两个信号的时间差造成的结果的总和。数学上，可将这两种结果表示为：

T_R1[2,1] = ρ∙d₁[1,2] + RTD[2,1]

其中T_R1[2,1]是报告1的来自节点2和节点1的传输到达无线终端之间的时间差，d₁[1,2]是无线终端与节点1和2之间的距离差，并且RTD[2,1]是节点2与1之间的相对时间差（即，来自节点2和1的传输的发射时间差）。T和RTD按时间单位计量，并且元素ρ是用于将距离差d转换为时间单位的常量。在UMTS网络中的典型情景中，T和RTD可以按码片计量，其中10ms的帧包括38400个码片。d可以按米计量，并且因此ρ可将米转换成码片。因此，方程式元素ρ∙d₁[1,2]表示无线传输行进节点1和2与无线终端之间的距离差所花费的时间。

通过依次考虑每个测量报告和每个节点对，可对于包括N个节点的节点子集和n个标识的报告生成以下方程式集合：

　　　方程式集合(1)

在步骤240b中，可同时求解以上非线性方程式集合以便获得发起报告的无线终端的位置坐标和节点之间的RTD。可利用任何合适的代数方法来求解这些方程式，包括例如Gauss-Newton、Steepest Descent或Levenberg-Marquardt。在概念上，每个方程式代表一条双曲线，它的焦点在这两个节点处，可沿该双曲线定位报告的无线终端。涉及无线终端的若干条双曲线的交叉点表示无线终端的位置。与已知方法不同的是，方程式组中的RTD也是未知数，并且因此需要更大数量的方程式以便允许同时求解位置和RTD。

与N个节点和n个报告有关的方程式组1包括总共2n+(N-1)个未知数。2n个未知数是对应于这n个报告的n个无线终端中的每个无线终端的位置的x和y坐标。(N-1)个未知数是这N个节点之间的RTD。假设对于每个报告n，可生成总共N-1个方程式，那么方程式组中的总的方程式数是n(N-1)。为了同时求解所有未知数，方程式的数量应当至少等于未知数的数量，并且因此为了允许对于n个报告和N个节点同时求解，2n+(N-1)应当等于n(N-1)。可简化该表达式以便表示如下的最少数量的报告n：

n = (N-1)/(N-3)　　　等式(2)

该等式还指示，子集中的站点N的最少数量应当是4，从而允许同时求解。

以上论述说明了在步骤220处选择包括最少4个节点的节点子集背后的原因。还将明白，在选择子集之后，并且当在步骤230处标识报告子集中的所有节点的多个报告时，应当标识数量为n= (N-1)/(N-3)的报告。这表示允许同时求解位置和RTD的最少数量的报告。

在优选实施例中，该方法还可包括：选择网络节点的新子集；以及对于网络节点的新子集，重复标识报告来自子集的所有节点的传输的报告并同时确定生成标识的报告的无线终端的位置以及来自子集的节点的传输的发射时间之间的时间差的步骤。

再次参考图3，在求解方程式组并且因此获得无线终端位置和RTD之后，网络元件继续在步骤245中检查是否考虑了所有可能的子集。如果尚未考虑所有子集，那么网络元件返回到步骤220以便选择新子集并重复标识报告、生成方程式以及求解无线终端位置和RTD的步骤。以此方式，可在定位相关联的无线终端的同时确定网络中的不同节点的最大RTD。

一旦考虑了所有可能的子集，网络元件便继续在步骤250处利用确定的时间差来计算来自其它网络节点的传输的发射时间之间的时间差。在一个示例中，通过利用确定的RTD进行线性组合的过程，可聚集其它节点对的RTD。以此方式，可有效地恢复网络的同步性，其中网络中的节点之间的RTD是已知的。

计算了网络节点（在一个示例中，包括考虑的所有子集的成员，并且如上所述，可能包含另外的节点）的RTD，网络节点可接着继续在步骤260处基于从那些终端接收的报告和计算的或确定的RTD来确定网络中的其它无线终端的位置。以此方式，一旦通过获得RTD而恢复了网络的同步性，那么在同步化网络中，或者当异步网络中的RTD已知时（例如，背景技术中论述的OTDOA技术，其中RTD可从网络LMU获悉），该方法可利用已知技术来定位无线终端。网络元件可从报告来自三个站点的传输的无线终端开始。在方程式集合中的未知数的数量缩减为只有无线终端的x和y坐标的情况下，对于单个无线终端，最少三个站点便可足以利用已知的OTDOA方法来定位终端。

在上文描述的方法的变型中，可在用于求解无线终端位置和RTD的方程式集合中增加另外的冗余度。在一个示例中，在子集的N个节点中的N-1个节点包含参考节点的条件下，可通过在方程式集合中包含为报告来自子集的N个节点中的这N-1个节点的传输的事件而生成的方程式来引入冗余度。因此，在包括节点A（参考节点）、B、C和D的子集中，可通过包含报告节点A、B和C、或A、C和D、或A、B和D的报告而在方程式集合中增加冗余度。关联到这些新报告的新方程式形成欠定方程式组（方程式少于未知数）。但是，与从报告子集的所有节点的报告生成的方程式集合组合，另外的方程式可增加通过原始方程式集合获得的解的准确度。

在从报告N-1个节点的报告生成的方程式子组内，可将RTD视为是未知数，或者例如在迭代方法中，通过利用RTD的估计值或利用从原始方程式集合确定的RTD，可将RTD视为是已知数。

可利用与以上方程式集合(1)相同的命名法如下写出新的方程式子集。

对于报告节点A、B、C的数量为n₁的报告：

　　　　方程式子集(3a)

对于报告节点A、B、D的数量为n₂的报告以及对于报告节点A、C、D的数量为n₃的报告，可聚集等效方程式子集。这些另外的方程式子集统称为方程式集合(3)。

图5示出只利用方程式集合(1)的根据图3的方法和利用方程式集合(1)和(3)的根据图3的方法的结果。从图5可见，通过利用另外的方程式集合并且因此在方程式组中增加冗余度，大大减小了定位无线终端的距离误差。

如上所述，图2和图3的示例方法可通过网络元件来进行。在例如接收到合适的计算机可读指令时进行如上所述的方法的设备可并入在诸如基站、核心网络元件或任何其它合适的网络元件的网络元件内。图6示出配置成定位通信网络中的多个无线终端的网络元件300中的功能单元，网络包括位于已知位置处的多个网络节点，其中节点以非同步方式发射无线传输，以使得在来自不同节点的对应传输的发射时间之间存在时间差。换句话说，网络元件300可根据例如从计算机程序接收的计算机可读指令执行图2和图3的方法的步骤。将了解，图6中示出的单元是功能单元，它们可在硬件和/或软件的任何合适的组合中实现。

参考图6，网络元件300包括接收单元310、节点选择单元320、报告标识单元330和确定单元340。接收单元310配置成从多个无线终端接收从网络节点接收的传输的报告。节点选择单元320配置成选择网络节点的子集。报告标识单元配置成标识报告来自子集的所有节点的传输的多个报告。确定单元340配置成同时确定生成标识的报告的无线终端的位置以及来自子集的节点的传输的发射时间之间的时间差。

优选地，网络元件300的节点选择单元320包括在图17中示出并在本公开的以下部分中描述的网络元件700。

图7示出用于标识通信网络中的节点以用于基于来自无线终端的从节点接收的传输的报告定位网络内的无线终端的方法400。图7的方法可与如上所述的作为例如选择节点的子集的步骤120、220的一部分的定位无线终端的示例方法结合使用。备选地，图7的方法400可与用于定位网络内的无线终端的其它过程结合使用。节点可以是例如通信网络内的基站。

参考图7，方法400包括将节点的组合排定优先级，其中按照满足与理想化星形配置的类似准则的配置，至少三个节点定位于参考节点周围。本发明者发现，在基于来自无线终端的从配置的节点接收的传输的报告求解网络内的无线终端的位置时，与理想化星形配置类似的节点配置对于局部最小值的形成具有鲁棒性。

图8中示出与理想化星形配置类似的配置。三个节点B、C和D布置在参考节点A的周围。在理想化星形配置中，这三个节点B、C、D角度均匀地分布在参考节点A的周围，并且因此节点B、C和D之间的角度α、β和γ全都等于120°。在理想化星形配置中，参考节点与这三个周围节点之间的距离d_AB、d_AD和d_AC将相等。优选地，距离d_AB、d_AD和d_AC大于最小阈值，甚至更优选地，它们介于最小阈值和最大阈值之间。在图6的所示配置中，这些距离不相等，其中d_AD最短，而d_AB最长。间隔周围节点和参考节点的最大和最小距离之间的比可以是根据图7的方法400用于评估节点的组合的类似性准则，这将在下文进一步论述。出于以下论述的目的，将满足与理想化星形配置的类似性准则的配置称为星形配置。

星形配置相对常见地存在于现有通信网络中，如图9a-9c所示。图9a是第一郊区情形中的基站位置的地理图。为了图示起见，突出显示了代表性的星形配置，并且将明白，可在现有基站内标识星形配置的许多其它示例。图9b是城市区域中的基站位置的类似图。可观察到密度大得多的基站，并且所示的星形配置只是可标识的许多配置中的一个。最后，图9c是第二郊区情形的更大规模的地图，其中突出显示了基站的散布和示例星形配置。

图10示出在用于标识节点以用于定位网络中的无线终端的另一个方法500中的过程步骤。图10的方法示出可进行以便实现图7的方法400的功能性的子步骤和可选的另外步骤。与图2和图3的方法100、200类似，方法500可由任何合适的处理元件进行，并且可由例如网络元件进行。下文参考由概念性网络元件进行来描述图10的方法500，但是这只是为了说明的目的。参考图10，在第一步骤550中，网络元件选择参考节点。可根据操作情景或使用情形在任何合适准则的基础上选择参考节点。在一个示例中，如果结合其中从无线终端接收报告的定位无线终端的方法进行方法500，那么可选择参考节点是最常包含在接收的报告中的那个节点。在其它示例中，可在地理位置或特定区域内的节点密度的基础上选择参考节点。在进一步的示例中，可选择位于特定切换区域中的节点，以便增加报告参考节点的报告同时报告来自多个其它节点的传输的机会。所选参考节点形成稍后在该方法中聚集和评估节点的组合的基础，其中关于参考节点进行相对测量。

在选择参考节点之后，网络元件接着继续在步骤560中标识参考节点与至少三个其它节点的候选组合。标识候选组合的步骤可例如包括：在步骤560A中，在所选参考节点的阈值半径内搜索节点；然后在步骤560B处，聚集来自位于搜索中的节点的候选组合。阈值半径可根据操作情形来定义，包括例如在考虑中的区域中的基站的密度、基站的传输功率等。在基站密集填充的城市区域中，阈值半径可以比不太密集填充的郊区或农村地区小得多。

一旦标识了候选组合，便进行过滤过程，其中网络元件在步骤570处排除无法满足过滤准则的候选组合，并从剩余的候选组合中排定优先级。在本示例中，在步骤570A、570B和570C中考虑三个过滤准则，每个过滤准则排除不太可能提供对于无线终端的定位有用的信息的组合。

此时，引入时间差带TB的概念，因为将这个参数视为是步骤570的过滤过程的一部分。为一对节点定义时间差带TB。在步骤570的过滤过程中，考虑候选组合的参考节点与每个周围节点之间的时间差带，但是时间差带的概念适用于任意两个节点。基于来自这两个节点的传输到达无线终端的时间之间的报告的时间差定义时间差带。在一个优选实施例中，过滤准则基于组合中的参考节点与每个其它节点之间的时间差带。两个节点之间的时间差带由来自这两个节点的传输到达无线终端之间的代表性最大和最小报告时间差定义。在多个无线终端报告从节点A和B接收的传输的示例情形中，节点A和B的时间差带TB_{A, B}是来自节点A和节点B的传输到达无线终端的时间之间的代表性最大报告时间差与来自节点A和节点B的传输到达无线终端的时间之间的代表性最小报告时间差之间的差。在一个示例中，代表性最大和最小时间差可以是绝对最大和最小报告时间差，即，来自节点A和节点B的传输的到达时间之间的最大和最小报告时间差。在另一个示例中，代表性最大和最小报告时间差可基于百分位标度。例如，代表性最大报告时间差可以是第95个百分位报告时间差，即，所有报告时间差值的95%都低于该时间差值。代表性最小报告时间差可以是第5个百分位报告时间差，即，所有报告时间差值的5%都小于该时间差值。利用以上方程式集合(1)的命名：

　　　　等式(4a)

　　　　等式(4b)

其中是来自节点j和k的传输到达无线终端i的时间的报告时间差。如上文关于方法100和200所示，来自两个基站的传输到达无线终端的时间之间的时间差T包括由这两个基站之间的相对时间差（即，这两个传输的发射时间之间的差）引起的结果和由无线终端与这两个基站之间的距离差引起的结果：

　　　等式(5)

如上所述，两个基站之间的RTD可因为相位漂移而随时间演变。但是，与可能执行位置分析的时间周期相比，该变化的时间尺度相对较长。因此，出于分析时间周期的目的，两个基站之间的RTD对于报告来自这两个基站的传输的所有无线终端基本相同。但是，无线终端与这两个基站之间的距离差的结果可根据无线终端的位置改变。因此，无线终端对于给定基站对报告的T的最大值可以是RTD+无线信号行进这一对的两个基站之间的距离（节点间距离）所花费的时间。无线终端对于基站对报告的T的最小值可以是RTD-无线信号行进节点间距离所花费的时间。

优选地，过滤准则包括以下至少之一：组合的至少一个时间差带内的最小数量的报告；组合的任何一个时间差带的最大尺寸；组合的至少一个时间差带内的报告的分布均匀性的最小阈值。

再次参考图10，可在步骤570A处考虑的第一过滤准则是在组合的时间差带TB内的报告的数量。对于四个节点的任意候选组合，可参考组合的参考节点计算三个时间差带。对于图8的示例组合，那些时间差带将是TB_{A, B}、TB_{A, C}和TB_{A, D}。在步骤570A中，网络元件考虑是否至少一个时间差带包括大于定义的最小数量的报告时间差T的数量。在可利用标识的站点组合进行的大多数定位过程中，考虑中的报告站点的报告的较大数量将等同于增加的定位精度。因此，时间差带由报告良好填充（这意味着许多无线终端报告组合中的节点）的候选组合更可能在定位过程中提供良好结果。排除其中没有一个时间差带包括至少最小数量的报告的候选组合有利于优先考虑具有良好填充的时间差带以及因此的良好报告的节点的组合。此时，还可考虑时间差带的占据。时间差带的占据可视为是实际带大小与理论最大带大小之比。具有高占据的带将包括具有报告时间差的宽变化的报告，并且因此可能为定位过程提供有用信息。

可在步骤570B处考虑的第二过滤准则是候选组合的时间差带的大小。在步骤570B中，网络元件考虑候选组合的任何时间差带是否超过最大尺寸。过大的时间差带可指示将使随后计算失真的受损测量。即使测量正确，过大的时间带仍可导致笨拙的分析，并且因此可排除考虑时间差带超过最大尺寸的候选组合。最大尺寸可根据操作情形来定义，但是在一个示例中，可将最大尺寸定义为无线传输行进时间差带的两个节点之间的距离所花费的时间的两倍。

可在步骤570C处考虑的第三过滤准则是候选组合的时间差带内的报告的分布均匀性。时间差带内的报告的分布均匀性是包含在带内的有用信息以及因此的可在利用包括时间差带的两个节点的组合的定位过程中实现的精确结果的良好指示符。填充超过50%、但是包括较大的不具有任何报告的区域的时间差带提供比具有类似占据等级但是更均匀地分布在最大和最小时间差之间的带更少的有用信息。为了评估分布均匀性，可将时间差带划分成多个段，并且带中存在不具有任何报告的段可指示其中报告没有均匀分布的带。时间差带段的大小可根据运行该方法的操作情景来确定。如果某个组合的参考节点与周围节点之间的三个时间差带中没有一个时间差带满足分布均匀性的条件，那么可排除该候选组合。

上文论述的这三个过滤准则的组合效果是排除最不可能为稍后的定位过程提供有用信息的那些候选组合。在过滤过程之后剩下的那些候选组合包括其中参考节点与周围节点之间的时间差带被最多占据、尺寸合理且具有最均匀分布的报告的组合。

在步骤570的过滤过程之后，网络元件继续在步骤580中根据它们与理想化星形配置的类似性对剩余的候选组合加权。可根据如下因素评估类似性：

(ⅰ) 参考节点与任何一个周围节点之间的最大和最小间隔；

(ⅱ) 周围节点围绕参考节点的角度分布；以及

(ⅲ) 周围节点与参考节点之间的最大和最小间隔之比。

优选地，类似性准则包括：围绕参考节点的角度分布与均匀角度分布相差小于最大量；以及从参考节点到这三个节点中的任何一个节点的最大和最小距离之比小于定义的最大比。

可根据它与理想化星形配置相差的量来评估每种配置，其中与参考节点的节点间隔在最大和最小极限内，并且周围节点围绕参考节点等角度且等距离地分布。在一个示例中，可根据它与理想化星形配置的类似性来个别地评估每种组合并为每种组合指派个别加权因子；候选组合与理想化星形配置越类似，加权因子越高。在另一个示例中，可在每种准则上设置阈值，其中赋予满足阈值的候选组合正加权因子，并赋予无法满足阈值的候选组合负加权因子。在一个示例中，阈值可例如包括：

(ⅰ) 在理想化星形配置的最大和最小间隔的20%内；

(ⅱ) 在均匀角度分布的30度内；以及

(ⅲ) 从参考节点到这三个节点中的任何一个节点的最大和最小距离之比为4:1。

优选地，类似性准则包括：角度分布在围绕参考节点的均匀分布的20度内；以及从参考节点到这三个节点中的任何一个节点的最大和最小距离的最大比为3:1。

在另一个示例中，阈值集合可包括：

(ⅰ) 在理想化星形配置的最大和最小间隔的10%内；

(ⅱ) 在均匀角度分布的20度内；以及

(ⅲ) 从参考节点到这三个节点中的任何一个节点的最大和最小距离之比为3:1。

可设想以上类似性阈值的其它组合。下文参考表1论述以上类似性准则的实际意义。

在一些示例中，对候选组合加权可另外基于用于步骤570的过滤过程的过滤准则。在过滤步骤570之后剩余的候选组合可或多或少地满足过滤准则，并且在对候选组合加权时可考虑每个候选组合满足过滤准则的程度。可赋予最完整占据并在它们的时间差带中具有最大分布均匀性的那些组合较高的加权因子。

一旦在步骤580中对剩余候选组合加权，网络元件便在步骤590中在加权值的基础上将组合排定优先级。排定优先级可根据应用的加权的性质和特定使用情形的要求采取不同形式。在一个示例中，可聚集排定优先级的组合列表，其中最高加权的组合位于列表的表头。在另一个示例中，可聚集具有正加权因子或超过阈值的加权因子的组合池，其中位于池中的组合优先于不在池中的组合。

优选地，排定优先级包括：根据至少四个节点的组合与理想化星形配置的类似性来对所述组合加权；以及基于所述加权值排定优先级。

因此，方法500将配置与理想化星形配置类似的至少四个节点的组合排定优先级。因此，该方法使得进一步的过程能够根据标识方法500的排定优先级的结果选择一个或多个组合。图10中将该选择视为是可选的另外步骤600。可进行选择以便例如使得能够利用通过图10的方法500标识的最有利的节点组合来进行定位过程。

如上所述，图10的方法可结合用于定位无线终端的方法（例如，图2和图3的方法100、200）进行操作。在图3的方法200的一个示例中，选择网络节点的子集的步骤220包括：进行如图10所示的过程；将配置与理想化星形配置类似的节点组合排定优先级；然后从排定优先级的组合中选择节点的子集。如上所述，本发明者发现星形配置在求解无线终端的位置时对于局部最小值的形成尤其具有鲁棒性。因此，在与利用与星形配置不同的配置的节点组合的方法相比时，在图2或图3的方法中使用根据图7或图10的方法标识的组合有助于确保更精确的结果。

在本发明的一个实施例中，提供一种计算机程序产品，它配置成在计算机上运行时进行标识通信网络中的节点的方法以及用于定位通信网络中的无线终端的方法。

下表1示出具有星形配置的节点组合（即，满足与理想化星形配置的类似性准则的组合）在图3的定位方法200中使用时如何提供改善的性能。表1表示在具有理想状况的人工情景上使用以使得位置结果的误差只由局部最小值的存在引起的定位方法200的结果。对于每种情景，运行定位方法的100个实例，每个实例利用随机分布在情景空间中的100个报告。

表1

情景1表示间隔比小于3:1的均匀角度分布的大体上理想的情形。在该情景中，没有测试导致误差大于0，这指示对于局部最小值的形成极具鲁棒性。情景2和3说明，随着与均匀角度分布相比变化逐渐增大，如何仍确保极好的误差率，其前提条件是角度间隔保持在上文定义的类似性准则阈值之一内。在情景4中，角度间隔与均匀分布相比相差大于30度（上文论述的类似性阈值的最宽松的类似性阈值）。可见，在该情景中，19%的测试实例导致非零误差。尽管该方法仍产生81%的零误差率，但是当使用遵守以上示例类似性准则的节点配置时，可看到结果有所改善。情景5、6和7具有相同的节点角度分布（在以上示例类似性准则的最宽松准则内）。在情景5中，恰好3:1的节点间隔比导致零误差发生率。但是，在同样具有3:1的节点间隔比的情景6中，看到1%误差率。情景6中的差别在于，距离减小了，这表明节点间隔的最小阈值的重要性。在情景7中，与情景6相比，节点间隔比增大到4:1。间隔比的这种增加导致误差率增大到3%。因此，表1的结果说明上文定义的类似性准则的实际意义。

节点间隔的最小阈值的重要性在上表1的情景6中进行了说明，并且下文将参考包括节点A（参考节点）、B、C和D的图8的示例配置进一步详细论述。如果距离d_AB特别小，那么在节点A与B之间为无线终端的可能位置构造的所有双曲线都将压缩到这个小间隔中。利用非线性最小二乘法，可以按如下形式写出有待最小化的成本函数：

　　　等式(6)

其中d = [ d[ A, B ], d[ A, C ], d[ A, D ]，并且d[ A, i ]，是对应于报告k的位置与节点对A和i之间的距离差。是在估计位置x中通过迭代算法计算的估计距离。假设存在通过双曲线A-C和A-D的交叉形成的局部最小值，如果距离d_AB相对较小，那么局部最小值将在由上式(6)给定的成本函数中具有极小影响。对该成本函数的最大贡献将是d_AB ²，即无线终端设置在节点之一（例如，节点A）处，而估计位置在另一个节点（节点B）处。因此，在节点B处的局部最小值与节点A处的全局最小值之间仅有微小残余差，从而在定位算法在局部最小值中受到阻塞的情况下导致局部最小值和全局最小值之间的潜在冲突。在节点之间施加最小距离以及将相对于参考节点具有近似相等的间隔的节点（例如，比例为3:1或4:1）排定优先级有助于避免形成局部最小值并减小局部最小值对解的影响。

还可注意，避免节点之间的非常小的距离还有助于将例如计时测量中的舍入误差的影响减至最小。以UMTS网络为示例，可以按1个码片的分辨率和0-38399个码片的范围测量到达时间差。因此，在时间差测量中可包含±0.5个码片舍入误差的最大值。通过避免配置中的节点之间的非常小的距离，例如通过应用如上文参考配置的选择准则论述的节点之间的最小阈值距离，将减小这种舍入误差的影响。

上文参考表1中给定的试验结果以实际方式证明了与理想化星形配置类似的配置的有效性。以下论述通过考虑用于在不同节点配置的基础上求解位置的双曲线的斜率差范围来将与理想化星形配置类似的配置的有效性与其它配置进行比较。

如上所述，系统的三条双曲线中只有两个双曲线存在交叉是出现局部最小值的重要因素。与第一因素直接相关的第二因素是双曲线之间的小斜率差范围。斜率差范围定义为y相对于x的导数（即，dy/dx）的最大值和最小值之间的差，其中假设半长轴a平行于x轴并且半短轴b平行于y轴的双曲线的方程式。在点P=(x_p, y_p)处与双曲线成切线的线段的斜率由下式给定：

　　　方程式(7)

其中双曲线的中心在点(x₀, y₀)处。

同样考虑图8的示例配置，可获得三个斜率m_AB、m_AC、m_AD，它们对应于在它们的焦点位于节点A和B、节点A和C以及节点A和D处时生成的双曲线。可将计算的这三个斜率进行比较，其中通过将包含在90°内的给定最大幅度的两个斜率相减而获得斜率差范围。两条双曲线之间在给定点P处的90°交叉将是对应于垂直双曲线的最有利的斜率差范围。局部最小值的存在与局部区域中的准平行双曲线密切相关联。

图11-14示出不同节点配置的斜率差范围。图11示出直线配置，图12示出矩形配置，图13示出T形配置，并且图14示出星形配置。在所有配置中，将节点的质量中心固定为其中定位算法开始运行的初始值，并将节点A视为是参考节点。图中的白色或苍白阴影的区域表示接近于90°的斜率差范围，并且因此没有局部最小值。相反，深灰色和黑色区域表示小于35°的斜率差范围，这意味着无法确保这些区域中不存在局部最小值。

从图11可见，直线配置由于较大的深灰色区域以及将总是形成所有三条双曲线的两个不同交叉点（一个交叉点表示无线终端的真实位置，而另一个交叉点表示镜像图像）的事实而提供较差的位置精度。因此，将需要另外的信息来标识正确解。

图12和13示出，矩形和T形配置表示较佳精度，但是仍证明位于节点群组之外的较小的斜率差范围。图15中示出与小斜率差范围相关联的误差，它显示与图12的结果类似的报告矩形配置中的四个节点的1000个无线终端的测试情形的结果。可观察到，以相对高的精度定位位于高斜率差范围区域（位于四个节点的矩形内的白色区域）中的无线终端。但是，在这些节点背后，尤其在节点B和D背后，观察到增大的误差。作为说明性示例，图15中的点对P1指示其对应位置估计值位于形成局部最小值的区域的节点D的附近的两个不同的真实无线终端位置。从图12可见，这些位置在具有小于20°的斜率差范围的区域中。图15中对于点P2和P3观察到类似情形。例如，点P3位于可从图12可见具有35°斜率差范围的区域中，并且它们的位置估计值集中在局部最小值的另一个区域中的节点A附近。

示出星形配置的图14与图11、12和13的比较评估证明，即使在配置中的节点背后，斜率差范围对于星形配置仍比所示的任何其它配置更有利。

因此，斜率差范围是可影响局部最小值的另一个因素。具有大大小于90°的斜率差范围的区域可受局部最小值的影响。在这方面，图11-13中示出的配置全都易受局部最小值的形成的影响。相比之下，在图14的星形配置中，总是可能到达真实的无线终端位置，而不会穿过这三个可能的焦点轴中的任何一个轴，如图16中示出的代表性情形中所示。因此，表明星形配置对于局部最小值的形成具鲁棒性。

如上所述，图7和图10的用于标识通信网络中的节点的示例方法可由网络元件进行。用于在例如接收到合适的计算机可读指令时进行如上所述的方法的设备可并入在诸如基站、核心网络元件或任何其它合适的网络元件的网络元件内。图17示出可根据例如从计算机程序接收的计算机可读指令执行图7和图10的方法的步骤的网络元件700中的功能单元。将了解，图17中示出的单元是功能单元，它们可以用硬件和/或软件的任何合适的组合来实现。

在一个实施例中，配置成标识通信网络中的节点以基于来自无线终端的从节点接收的传输的报告定位网络内的无线终端的网络元件700包括标识单元790。标识单元790配置成将节点的组合排定优先级，其中按照满足与理想化星形配置的类似性准则的配置，至少三个节点定位于参考节点周围。

参考图17，网络元件700包括标识单元790。网络元件700还可包括参考单元750、候选标识单元760、过滤单元770和可选的加权单元（未示出）。标识单元790配置成将节点的组合排定优先级，其中按照满足与理想化星形配置的类似性准则的配置，至少三个节点定位于参考节点周围。参考单元750可配置成选择参考节点。候选标识单元760可配置成标识参考节点与距离参考节点在阈值半径内的至少三个其它节点的候选组合。过滤单元770可配置成排除无法满足过滤准则的候选组合。标识单元790可配置成从自过滤单元770转发的剩余候选组合中排定优先级。

图18示出可配置成进行图2、3、7或10的任何一种方法的网络元件800的另一个示例。网络元件800包括处理器801和存储器802。存储器802包含可由处理器801执行以使得网络元件800操作以便进行以上图2、3、7或10的任何一种方法的步骤的指令。

因此，本发明的方面提供用于定位网络中的无线终端的方法和用于标识网络节点以用于定位过程的方法。定位方法的示例同时确定多个无线终端的位置以及在定位过程中使用的网络节点的相对时间差（RTD）。以此方式，这些方法不仅定位无线终端，而且恢复网络中的同步性，从而使得能够定位可例如只报告有限数量的网络节点的另外的无线终端。可在这些方法的示例中引入冗余度，从而进一步增加定位精度。可通过使用根据本发明的标识网络节点的方法的示例标识的网络节点来增强本发明的定位方法和其它定位方法。标识方法将满足与理想化星形配置的类似性准则的节点的组合排定优先级。如上所述，这种星形配置在定位过程中提供增大的精度，从而对于局部最小值的形成具有很高的鲁棒性。还可施加另外的过滤准则以便使可从标识的节点获得的有用信息最大化。通过经由标识节点显著减少局部最小值的形成，可显著减小定位方法中的误差。

本发明的方法相对于已知的定位方法提供若干个优点。例如，这些方法不取决于GPS或任何其它外部定位技术，并且因此可在网络内独立管理。另外，由于不需要诸如通常部署在非同步网络中的LMU的专用计时单元，所以大大减小了经济成本。也不需要复杂的天线阵列结构，因为这些方法有效利用现有节点设置。可从现有站点中选择最佳节点配置，而不会增加另外的开销成本或投资。

如上文详细论述，本发明的示例方法通过标识对于局部最小值的形成具鲁棒性的节点配置而提供更大的定位精度。这些方法的示例还施加相对较低的计算负载，尤其是在与现有技术的迭代解决方案相比时更是如此。这些方法的示例可在任何通信网络中实现，并且不限于任何特定的标准或网络体系结构。

本发明的方法可在硬件中实现，或者作为在一个或多个处理器上运行的软件模块来实现。这些方法还可根据计算机程序的指令进行，并且本发明提供其上存储有程序以便进行本文中描述的任何方法的计算机可读介质。实施本发明的计算机程序可存储在计算机可读介质上，或者例如，它可以是诸如从互联网网站提供的可下载数据信号的信号的形式，或者它可以是任何其它形式。

应注意，上述示例说明而不是限制本发明，并且在不偏离随附权利要求的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计许多备选实施例。词语“包括”不排除存在与权利要求中所列的元素或步骤不同的元素或步骤，“一”不排除复数，并且单个处理器或其它单元可满足权利要求中记载的若干个单元的功能。权利要求中的任何参考符号不应理解为用于限制它们的范围。

Claims

1.一种标识通信网络中的节点的方法，用于基于来自无线终端的从所述节点接收的传输的报告来定位所述网络内的所述无线终端，所述方法包括：

将节点的组合排定优先级，其中按照满足与理想化星形配置的类似性准则的配置，至少三个节点定位于参考节点周围；

其中理想化星形配置包括角度均匀地分布在参考节点周围并且距离所述参考节点相同距离的三个节点。

2.如权利要求1所述的方法，其中理想化星形配置还包括位于距离所述参考节点大于最小阈值的距离的所述三个节点。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述类似性准则包括：围绕所述参考节点的角度分布与均匀角度分布相差小于最大量；以及从所述参考节点到所述三个节点中的任何一个节点的最大和最小距离比小于定义的最大比。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中所述类似性准则包括：围绕所述参考节点的角度分布在均匀分布的20度内；以及从所述参考节点到所述三个节点中的任何一个节点的最大和最小距离的最大比比为3:1。

5.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中排定优先级包括：根据至少四个节点的组合与所述理想化星形配置的类似性将所述组合加权；以及基于所述加权值排定优先级。

6.如前述权利要求中任一权利要求所述的方法，还包括：

选择参考节点；

标识所述参考节点与距离所述参考节点在阈值半径内的至少三个其它节点的候选组合；

排除无法满足过滤准则的候选组合；以及

从剩余的候选组合中排定优先级。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述过滤准则基于所述组合中的所述参考节点与每个其它节点之间的时间差带，其中两个节点之间的时间差带由来自所述两个节点的传输到达无线终端之间的代表性最大和最小报告时间差定义。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述过滤准则包括以下至少之一：

在所述组合的所述时间差带的至少一个时间差带内的最小数量的报告；

所述组合的所述时间差带中的任何一个时间差带的最大尺寸；

在所述组合的所述时间差带的至少一个时间差带内的报告的分布均匀性的最小阈值。

9.一种用于定位通信网络中的多个无线终端的方法，所述网络包括位于已知位置处的多个网络节点，其中所述节点以非同步方式发射无线传输，以使得在来自不同节点的对应传输的发射时间之间存在时间差，所述方法包括：

从多个无线终端接收从所述网络节点接收的传输的报告；

选择网络节点的子集；

标识报告来自所述子集的所述所有节点的传输的多个报告；以及

同时确定生成标识的报告的所述无线终端的位置以及来自所述子集的所述节点的传输的发射时间之间的时间差。

10.如权利要求9所述的方法，其中选择节点的子集包括执行根据权利要求1-8中任一权利要求所述的用于标识的方法。

11.如权利要求9或10所述的方法，其中，如果所述节点子集包含N个节点，那么标识报告来自所述子集的所述所有节点的传输的多个报告包括：标识最小数量为n的报告，其中n=(N-1)/(N-3)。

12.如权利要求9-11中任一权利要求所述的方法，其中同时确定生成标识的报告的所述无线终端的位置以及来自所述子集的所述节点的传输的发射时间之间的时间差包括：

标识所述子集中的参考节点，并且对于每个标识的报告以及对于所述子集中包括所述参考节点和另一个节点的每对节点：

将来自所述对的所述两个节点的传输的报告的接收时间差表示为：无线信号行进生成所述报告的所述无线终端与所述对的所述两个节点之间的距离差所需的时间以及来自所述对的所述两个节点的所述传输的发射时间差的总和。

13. 如权利要求9-12中任一权利要求所述的方法，还包括：

选择网络节点的新子集；以及

对于所述网络节点的新子集，重复以下步骤：标识报告来自所述子集的所述所有节点的传输的报告；以及同时确定生成标识的报告的所述无线终端的位置以及来自所述子集的所述节点的传输的发射时间之间的时间差。

14.如权利要求9-13中任一权利要求所述的方法，还包括：

利用确定的来自所述子集的所述节点的传输的发射时间之间的时间差，来计算来自其它网络节点的传输的发射时间之间的时间差。

15.如权利要求9-14中任一权利要求所述的方法，还包括：

基于从其它无线终端接收的所述报告和确定的来自所述网络节点的传输的发射时间之间的时间差确定所述网络中的所述其它无线终端的位置。

16.一种计算机程序产品，配置成在计算机上运行时进行根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法。

17.一种配置用于标识通信网络中的节点的网络元件，用于基于来自无线终端的从所述节点接收的传输的报告定位所述网络内的所述无线终端，所述网络元件包括：

标识单元，配置成将节点的组合排定优先级，其中按照满足与理想化星形配置的类似性准则的配置，至少三个节点定位于参考节点周围；

18.如权利要求17所述的网络元件，还包括：

参考单元，配置成选择参考节点；

候选标识单元，配置成标识所述参考节点与距离所述参考节点在阈值半径内的至少三个其它节点的候选组合；以及

过滤单元，配置成排除无法满足过滤准则的候选组合；

其中所述标识单元配置成从剩余的候选组合中排定优先级。

19.一种配置用于定位通信网络中的多个无线终端的网络元件，所述网络包括位于已知位置处的多个网络节点，其中所述节点以非同步方式发射无线传输，以使得在来自不同节点的对应传输的发射时间之间存在时间差，所述网络元件包括：

接收单元，配置成从多个无线终端接收从所述网络节点接收的传输的报告；

节点选择单元，配置成选择网络节点的子集；

报告标识单元，配置成标识报告来自所述子集的所述所有节点的传输的多个报告；以及

确定单元，配置成同时确定生成标识的报告的所述无线终端的位置以及来自所述子集的所述节点的传输的发射时间之间的时间差。

20.如权利要求19所述的网络元件，其中所述节点选择单元包括根据权利要求17或18所述的网络元件。

21.一种配置用于标识通信网络中的节点的网络元件，用于基于来自无线终端的从所述节点接收的传输的报告定位所述网络内的所述无线终端，所述网络元件包括处理器和存储器，所述存储器包含可由所述处理器执行的指令，由此所述网络元件操作以便：

22.如权利要求21所述的网络元件，其中所述网络元件还操作以便：

选择参考节点；

排除无法满足过滤准则的候选组合；以及

从剩余的候选组合中排定优先级。

23.如权利要求21所述的网络元件，其中所述网络元件操作以便基于所述组合中的所述参考节点与每个其它节点之间的时间差带应用过滤准则，其中两个节点之间的时间差带由来自所述两个节点的传输到达无线终端之间的最大和最小报告时间差定义。

24.一种配置成定位通信网络中的多个无线终端的网络元件，所述网络包括位于已知位置处的多个网络节点，其中所述节点以非同步方式发射无线传输，以使得在来自不同节点的对应传输的发射时间之间存在时间差，所述网络元件包括处理器和存储器，所述存储器包含可由所述处理器执行的指令，由此所述网络处理元件操作以便：

从多个无线终端接收从所述网络节点接收的传输的报告；

选择网络节点的子集；

25.如权利要求24所述的网络元件，其中所述网络元件还操作以便：通过执行根据权利要求1-8中任一权利要求所述的用于标识的方法来选择节点的子集。