CN106796110A - 网络元件和用户设备在室内环境中的位置确定 - Google Patents

网络元件和用户设备在室内环境中的位置确定 Download PDF

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Abstract

设备的位置的确定在各种通信系统中可能是有用的。例如，支持紧急服务的无线通信系统可以受益于能够进行用户设备和/或网络元件在建筑物内或在其他室内环境（诸如洞穴）中的垂直位置确定。一种方法可以由基站的处理器实现。该方法可以包括从至少一个用户设备接收至少基于至少一个用户设备和基站之间的无线连接的信号强度的至少一个报告。该方法还可以包括从至少一个报告确定基站的垂直位置。

Description

网络元件和用户设备在室内环境中的位置确定
技术领域
设备的位置的确定在各种通信系统中可能是有用的。例如，支持紧急服务的无线通信系统可以受益于能够进行用户设备（UE）和/或网络元件在建筑物内或在其他室内环境（诸如洞穴）中的垂直位置确定。
背景技术
在移动环境中，定位用户可以对于提供紧急和提供基于定位的服务是至关重要的。全球定位系统（GPS）已经成为确定系统的定位的默认机制。GPS的精度和精确度可能适合室外环境。既然正在部署更多的小型小区基站，则可能需要考虑基于室内的定位系统。由于其操作频率，GPS不能在室内以相同的精度工作。现有的系统不管其复杂性也经受多径传播，并且限于x轴和y轴信息。
联邦通信委员会（FCC）已经发布了具有室内位置系统的要求。根据该要求，提供商将需要在规则采用的生效日期的两年内针对从室内环境发出的911呼叫中的67%提供呼叫者的50米内的水平定位信息，以及在规则采用的生效日期的五年内针对室内呼叫中的80%提供呼叫者的50米内的水平定位信息。水平位置可以指x和y轴位置。另外，提供商将需要在三年内针对室内911呼叫中的67%提供呼叫者的3米内的垂直定位信息，以及在五年内针对呼叫中的80%提供呼叫者的3米内的垂直定位信息。垂直位置可以指z轴信息。
除了水平位置之外，还可能存在想要垂直位置的各种原因。在大型建筑物中，应急人员可能需要知晓人在哪个楼层上，而不仅仅是水平定位。虽然水平方向上10米精度可以让应急人员在水平方向上处于呼喊距离内，但是10米在垂直方向上约为3层。即使用户在小于5至10米的相邻楼层上，他们可能也无法通过呼叫可达。天花板和分离物的构造可能使得此类尝试变得困难。因此，在垂直维度上可能需要高一个数量级的精度来使应急人员置于呼喊距离内。
大多数常规的基于无线电的定位技术针对在室内提供垂直位置具有差的几何形状，并且因此缺乏精度以实现呼叫距离级别的精度。在室内，由于诸如多径之类的特性，GPS可能不精确地工作。
用于室内位置系统的GPS的替代方案通常使用某种形式的本地地图，并且将用户的运动叠加在该地图上。然而，地图仅给出x和y轴方向，而未给出z轴。
附图说明
为了恰当理解本发明，应参考附图，其中：
图1图示了根据某些示例实施例的网络架构。
图2图示了根据某些示例实施例的用于确定室内设备的x、y和z轴定位的消息序列。
图3提供了根据某些示例实施例的建筑物的室内的替代视图。
图4提供了根据某些示例实施例的在网络元件处获得的数据表的示例。
图5图示了各种定位技术中的责任的各种分配。
图6图示了根据某些示例实施例的定位确定的替代方法。
图7图示了根据某些示例实施例的定位确定的另一替代方法。
图8图示了根据某些示例实施例的方法。
图9图示了根据某些示例实施例的另一方法。
图10图示了根据某些示例实施例的系统。
具体实施方式
某些示例实施例为室内系统提供了确定x、y和z轴信息的替代方法。例如，某些示例实施例可以提供用于增加解决方案的垂直分量的替代技术。
如上所述，在一些室内环境中，建筑物结构很高。因此，某些示例实施例可能需要确定基站（BTS）的高度，也称为其z轴信息。该有用的信息在传统上并不可用于BTS。实际上，当前的技术不能提供z轴信息。
各种室内定位系统依赖于概率性方法。相比之下，某些示例实施例依赖于确定性方法。此外，某些示例实施例被设计为在无缝环境中工作。
更特别地，某些示例实施例提供了在室内环境中确定z轴楼面（floor level）信息的系统。此外，某些示例实施例提供可以与现有系统和架构一起工作的系统。另外，某些示例实施例提供可以在现有无线电条件下无缝工作的系统。此外，某些示例实施例提供可以为自组织网络（SON）、紧急服务和对于恰当操作无缝的其他应用提供协助的系统。
在某些示例实施例中，系统或方法可以自动生成或声明安装在建筑物中的基础设施无线设备的定位。所讨论的基础设施可以是例如在建筑物内部署的小型小区基站。针对网络元件的z轴信息的此类确定对于提供诸如业务引向和室内无线电覆盖之类的服务可能是有用的，并且还可以以更高精度提供紧急服务。
也可以称为小型小区的小型小区基站可以被定义为可以与附近用户设备无线通信的小功率基站，诸如例如智能电话、平板电脑、膝上型计算机、或其他移动计算设备。本文的附近用户设备可以指用户设备在10米到1或2千米的范围内。相比之下，也可以称为宏小区的宏基站可以是可以与几十千米的范围内的用户设备无线通信的大功率基站。
某些示例实施例提供使用基于网络的解决方案来学习室内系统中的z轴信息的机制。此外，某些示例实施例提供了一种其中BTS可以在室内环境中学习其自身的z轴信息的机制。某些示例实施例例如提供可以在启动启动BTS之后使用的自举（bootstrap）过程。另外，某些示例实施例利用特定协议来导出BTS的定位。
如上所述，在某些示例实施例中，可以提供一种机制来为网络设备提供室内定位位置。网络设备可以包括例如在环境中是永久的或半永久的小型BTS或传感器。
某些机制的方法可以是基于网络的，并且可以独立于任何特定的无线技术。例如，某些示例实施例可以可与Wi-Fi、蓝牙和许可频谱（诸如3G、4G及其以后）一起使用。
根据某些示例实施例，一种方法可以由基站的处理器实现。该方法可以包括从至少一个用户设备接收至少基于至少一个用户设备和基站之间的无线连接的信号强度的至少一个报告。该方法还可以包括从至少一个报告确定基站的垂直位置。
在某些示例实施例中，方法可以由用户设备的处理器实现。该方法可以包括发起相对运动检测。该方法还可以包括基于相对运动检测向基站报告用户设备的定位，以确定基站的定位。
非暂时性计算机可读介质可以用指令进行编码，该指令当在硬件中执行时执行与上述方法中的任一种对应的过程。
计算机程序产品可以编码用于执行与上述方法中的任一种对应的过程的指令。
根据某些示例实施例，一种装置可以包括至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器。至少一个存储器和计算机程序代码可以被配置为：利用至少一个处理器使得基站至少从至少一个用户设备接收至少基于至少一个用户设备和基站之间的无线连接的信号强度的至少一个报告。至少一个存储器和计算机程序代码还可以被配置为利用至少一个处理器使得基站至少从至少一个报告确定基站的垂直位置。
在某些示例实施例中，一种装置可以包括至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器。至少一个存储器和计算机程序代码可以被配置为利用至少一个处理器使得用户设备至少发起相对运动检测。至少一个存储器和计算机程序代码还可以被配置为利用至少一个处理器使得用户设备至少基于相对运动检测向基站报告用户设备的定位，以确定基站的定位。
根据某些示例实施例，一种装置可以包括用于从至少一个用户设备接收至少基于至少一个用户设备和基站之间的无线连接的信号强度的至少一个报告的构件。该装置还可以包括用于从至少一个报告确定基站的垂直位置的构件。
在某些示例实施例中，一种装置可以包括用于发起相对运动检测的构件。该装置还可以包括用于基于相对运动检测向基站报告用户设备的定位以确定基站的定位的构件。
某些示例实施例中的机制可以组合各种信息源以确定BTS的定位。所确定的定位信息包括用于准确地和精确地服务于各种应用需要的x、y和z轴信息。例如，某些示例实施例可以组合来自用户设备传感器的惯性测量单元（IMU）的信息，其基于微机电系统（MEMS）等。初始位置和定向可以从先前的源导出，并且随后的位置、定向、速度和方向可以相对于先前的源经由设备对设备（D2D）技术来更新。例如，在某些示例实施例中，可以使用IMU的组合，包括高度计、陀螺仪、气压计、加速度计和磁力计。当用户携带用户设备并走在高结构的楼层中时，可以有可能确定其中用户设备在其范围内的BTS的z轴信息。
也可以考虑其他数据。例如，某些示例实施例可以组合相邻建筑物信息以导出x和y轴信息。
某些示例实施例使用用户设备传感器信息作为对连续导航算法的输入来确定关键内部BTS安装。此外，在某些示例实施例中，室内BTS或网络可以请求用户设备提供传感器数据。BTS或网络然后可以使用此类提供的传感器数据来计算BTS的定位。
某些示例实施例可以利用可以使用的机制来确定BTS相对于其他BTS的高度。该确定可以基于每个BTS可以位于建筑物的楼层的天花板中的原理。因此，BTS的高度可以被确定和/或报告为与建筑物的楼层数量对应的离散数字。
在某些示例实施例中由网络学习的定位信息可以是有用的。例如，该定位信息可以被提供给网络中的诸如SON或机器对机器（M2M）设备通信之类的其他服务。
图1图示了根据某些示例实施例的网络架构。图1描述了其中宏BTS在建筑物上提供伞覆盖的典型场景。为了简单说明的目的，该情况下的室内环境是三层建筑物，其中在每个楼层上部署有至少一个小型小区BTS。每个楼层被划分为不同的区域或分区。此类划分可能导致需要多于一个BTS来覆盖每个楼层。
在图1中，在每个楼层上，分别示出了两个小型小区BTS：楼层1中的S1和S4、楼层2中的S2和S5、以及楼层3中的S3和S6。这些小型小区BTS中的每个可以图示包括至少一个天线的特定无线通信设备。
如从图1可以看出的，与BTS S2相邻的楼层2上的用户可以无线地连接到BTS S2或S3，但是不在任何其他分区中。彼此之上的相邻BTS的每个被分组为一个群组或分区的一部分。
每个楼层上的UE可以无线地连接到该楼层上的最近的BTS。UE的无线连接和覆盖可以经由SON算法完成。在当前楼层上的用户的UE可以无线连接到驻留在该楼层上的BTS。然而，在一些情况下，建筑物可能不在每个楼层上具有BTS。例如，BTS可以部署在奇数或偶数编号的楼层上或每几个楼层部署一次。在这些情况下，z轴的确定可能涉及两步过程。在第一步中，可以从传感器获得z轴信息。随后，可以在内部BTS处或关于内部BTS进行相对本地信号强度计算。可以假设，例如，与BTS相同楼层上的UE平均可以接收具有比相邻或更远的楼层上的UE更高的信号强度的BTS信号。
某些示例实施例解决诸如如何确定建筑物（诸如BTS安装在其上的楼层）内的BTS高度的问题。另外，某些示例实施例解决诸如用户当前正在哪个楼层上使用室内系统的问题。该信息可能对于紧急服务是有用的。
在某些示例实施例中，当用户移动进入建筑物时，用户可以自动地无线连接到靠近建筑物的入口的BTS。为了说明的目的，在该情况下，用户可以最初由楼层1上的BTS S1服务。然后，用户可以绕建筑物移动到不同的楼层。此外，可能存在为建筑物提供伞覆盖的宏基站，但是当用户在建筑物内时，该宏基站可能不被使用。
图2图示了根据某些示例实施例的用于确定包括BTS和UE的室内设备的x、y和z轴定位的消息序列。图2描述了可以在某些示例实施例中执行以确定网络元件在室内环境中的x、y和z轴定位的消息序列。除了BTS的x、y和z轴定位之外，该方法还可以提供特定UE在网络内的定位。
如图2中所示，sBTS-2是在建筑物内部的小型小区BTS，并且用户设备UE-1最初由室外环境中的宏BTS（宏BTS-1）服务。在本示例中，sBTS-2和BTS-1二者都由相同的远程服务器（诸如操作管理和维护或SON（OMS/SON））服务、控制和管理。
远程管理服务器可以包括许多功能，包括例如定位确定服务。或者，远程管理服务器可以与定位服务器对接。为简单起见，OMS/SON和定位服务器之间的接口在图2中未示出。
在图2所示的情况下，UE-1可以最初无线连接到宏BTS-1，并且可以进入建筑物，从而进入sBTS-2的覆盖区域。
UE-1与小型小区BTS之间的信号强度可以与UE-1和小型小区BTS之间的距离成反比。使用UE-1与小型小区BTS之间的信号强度，BTS、OMS/SON或定位服务器可以执行基于定位的确定过程来确定每个小型小区BTS定位。
在1处，可以启动小型小区网络，特别是关于sBTS-2。作为启动序列的一部分，sBTS-2可以在内部检查sBTS-2是否关于x、y和z轴知晓其自身的定位。由于其是新的开始，所以其可能不知晓那些值。在成功的启动序列后，在2处，sBTS-2可以注册其自身，其中状态陈述需要确定其定位值。
可以有可能使得输入x、y、z轴定位作为站点配置的一部分。然而，此类方法可能涉及服务技术人员访问该站点并且搜集定位规划信息。小型小区BTS可以使用外部GPS天线来同步小型小区BTS的内部时钟。然而，此类天线可以以与本文正在解决的问题具有有限相关的方式部署——诸如每个建筑物一个天线，在建筑物的顶部。可以使用单独的电缆将每个小型小区BTS连接到GPS天线。在该环境中，建筑物中的所有小型小区BTS将基于GPS共享相同的x、y和z坐标。
小型小区BTS可以是一旦被部署就不会四处移动的固定端点。然而，上述启动过程可以在每次启动时完成。该过程可以是网络的自举的一部分。
在3处，诸如OMS/SON的远程管理服务器可以在内部标记sBTS-2需要确定其定位。
当用户即将进入建筑物时，当前无线连接到宏BTS-1的UE-1可能来到更接近于sBTS-2的附近。UE-1可以例如对应于图1所示的众多用户设备之一。当UE-1进入建筑物时，UE-1可以开始将sBTS-2视为相邻小区，并且因此可以将其报告给BTS、OMS/SON和/或定位服务器。
存在可以在其下报告相邻小区的若干方式或条件。当存在从UE到宏环境的活动时，可以送出此类相邻小区信息。
当UE无线连接到当前宏BTS-1时，宏BTS-1可以请求UE报告在移动时发现的任何相邻BTS等作为小区参数的初始配置的一部分。该过程在图2中未示出，但可以存在于某些示例实施例中。
就在进入建筑物之前或者很靠近建筑物的入口，UE-1可以接收来自sBTS-2和来自宏BTS-1的信号。OMS/SON可以经由宏BTS-1在5处请求UE-1记录UE-1的当前定位。UE-1也可以在内部开始相对运动追踪。作为自举过程的一部分，以下是可能出现的可能场景。
存在确定即将进入建筑物的UE-1定位的若干方式。当UE-1在5处接收到消息时，UE-1可以开启GPS并获得UE-1的当前定位处的x、y和z轴信息。在得到定位信息后，UE-1可以关闭GPS。
所有小型小区BTS可以例如在广播消息中发出定位确定需要消息。可以广播该消息，直到所有的BTS都学习它们相应的定位。
即将进入特定建筑物的任何UE可以从宏BTS-1和小型小区BTS（诸如sBTS-2）接收信号。每个UE可以解码小型小区BTS广播信号，并且学习UE应该提供UE的x、y和/或z轴坐标。然后，UE可以开启UE的GPS并且可以收集UE的x、y和/或z轴坐标并将结果提供给BTS。该过程可能只需要在短时间内完成。GPS可以作为跳跃式启动过程使用；然后可以关闭GPS。或者，当来自小型小区BTS的信号被接收时，GPS可能已经开启，并且可以在提供定位数据之后保持开启。
也可能在没有GPS的情况下进行。例如，UE-1可以向宏BTS或OMS/SON报告UE-1正在接收的小型小区BTS的信号强度。然后，宏BTS或OMS可以执行基于定位的确定过程来确定每个小型BTS定位。
在6处，在UE-1开始与sBTS-2无线连接之前，UE-1可以开启其MEMS传感器，诸如陀螺仪、加速度计和气压计。UE-1可以使用在5处确定的所确定的x、y和z轴定位来计算相对x、y和z轴运动。因此，可以从自当用户进入建筑物时确定UE的初始x、y和z轴定位起所做的MEMS传感器运动来计算相对运动。
在7处，当UE-1来到充分接近sBTS-2时，UE-1可以无线连接到sBTS-2。在连接到sBTS-2之后，BTS、OMS/SON或定位服务器可以在8处请求得到UE-1的x、y和z轴定位的当前定位，其可以基于初始位置和相对测量。
当进行请求时，BTS、OMS/SON或定位服务器可以提供定位配置简档（LCP）。LCP可以包括由UE-1执行以报告UE的定位的更新的频率。另外，或者替代地，当UE-1移动并且UE在x、y和z中的任何一个或组合中的相对距离大于某一预定距离时，UE-1可以报告UE-1的定位。
图3提供了根据某些示例实施例的建筑物的室内的替代视图。如图3中所示，可以存在三个小型小区BTS，即S1、S2和S3，分别被安装用于楼层1、2和3。当用户进入建筑物入口时，到达建筑物的UE可以无线连接到楼层-1 BTS S1。例如，UE11、UE12和UE13可以进入建筑物并且报告无线特定参数，诸如每个UE与每个小型小区BTS之间的信号强度以及相应的x、y和z定位。图4提供了根据某些示例实施例的基于来自UE的报告的数据表的示例。注意，在z轴信息中可能没有很多变化，特别是相对于x轴和y轴信息中的变化。
图3图示了每个UE为向楼层1中的最近BTS报告。然而，UE向当前BTS提供的信息不仅可以包括S1特定无线参数，而且甚至可以包括包括S2和S3的相邻BTS中的每个，以及UE和相邻BTS之间的它们相应的信号强度。
如图4中所示，UE11可以从S1、S2和S3接收信号。UE11可以将UE11在给定定位x、y和z处采样的无线特定信号信息报告给BTS、远程管理服务器（诸如OMS/SON）和/或定位服务器。BTS、OMS/SON和/或定位服务器可以维持数据点。当用户从一个楼层移动到另一楼层时，例如从楼层-1到楼层-2，来自每个BTS的信号强度改变。然而，仍然可以允许UE继续连接到先前楼层BTS，例如楼层-1上的BTS。
如上所述，BTS可以不安装在每个楼层上，而是可以安装在例如奇数号的楼层上。几何部署及其相对定位可以存储在BTS、OMS/SON或定位服务器中。利用该存储的信息和来自每个UE的所报告的（UE和BTS之间的）信号强度，可以确定相应的楼面。
因此，在某些示例实施例中，每个UE可以报告UE的x、y和z相对计算定位。所报告的信息可以包括UE-1能够注意到的小型小区BTS的列表以及具有采样定位点的无线特定参数，其可以包括x、y和z信息。在图4中，在前三行中，UE11报告UE11的定位和它看到的相应的信号强度值。
如图2中所示，UE-1可以连续地作用于在8处接收的LCP配置信息，并且可以基于MEMS感测输入来计算x、y和z信息。当在9处满足触发条件时，UE-1可以准备数据样本。
UE-1可以在保持在同一楼层并在覆盖BTS内移动时在x或y轴上自由移动。或者，UE-1可以从楼层-1移动到楼层-2或楼层-3或任何组合。在z轴定位上存在变化可以是可能的，这可以由大气压力传感器确定。精度可以是5m至10米压力变化，其由压力传感器提供，以确定确切的楼面定位。当与每个BTS信号强度信息组合时，该离散值可以相对于z轴可确定。
例如，在楼层-1上时，UE-1的当前z轴定位可以由其大气压力传感器确定。记录UE-1与楼层-1上的BTS之间的信号强度。UE-1的用户直接移动到楼层-2（而不改变其x和y轴定位）。在楼层-2上时，UE-1的当前z轴定位由其大气压力传感器确定。也记录UE-1与楼层-2上的BTS之间的信号强度。如果UE-1和第一BTS之间的信号强度与UE-1和第二BTS之间的信号强度相同，则可以确定第二BTS的z轴定位与楼层-2上的UE-1的当前z轴定位相同。
如图1中所示，当用户在同一楼层上移动但是从分区1移动到分区2时，则可以将计算的x、y轴给予小型小区BTS S4或分区2中的任何其他小型小区BTS。这样，每个BTS可以知晓针对给定功率电平的BTS的楼层x、y轴覆盖区域。可以重复该过程作为调试和操作的一部分。
再次如图1中所示，当用户例如通过步行穿过台阶或电梯或扶梯从楼层1移动到楼层2时，UE可以检测从楼层1上的小型小区BTS到楼层2上的小型小区BTS的覆盖的改变并且记录楼层2上的小型小区BTS的BTS标识（BTS ID）、来自附近BTS的信号强度，例如作为切换过程的一部分。UE业务现在可以经由楼层2上的小型小区BTS路由。例如，对于无线连接到小型小区BTS S1的UE，当UE的用户移动到楼层2时，UE无线地连接到楼层2上的S2。现在可以将UE的当前x、y和z轴定位报告给S2。这样，S1和S2小型小区BTS二者都可以学习其相应的定位。例如，每个UE可以报告小型小区BTS邻居列表以及相对和计算的x y和z轴定位、以及信号强度或其他内务信息。
由于UE和BTS之间的信号强度与UE和BTS的定位成反比，所以以下示例可以示出可以如何确定BTS的x和y轴定位。例如，可以考虑其中UE-1的用户正在穿越楼层1（底层）到顶层（楼层N）的场景。通常，UE-1从其附近的BTS接收信号强度。其可以诸如在时间t1处在内部存储为矢量——楼层1，SS1（信号强度值1），楼层2，SS2等等直到楼层N，SSn。信号强度可以以一定的间隔采样，并可以在内部存储。为了确定最近的BTS，在楼层1上时，可以记录UE-1和BTS之间的信号强度以及UE-1的x和y轴定位。UE-1的用户可以直接向上移动到楼层-2（而不改变其x和y轴定位）。在楼层2上时，也可以记录UE-1与楼层-2上的BTS之间的信号强度。如果楼层1上的第一BTS和UE-1之间的信号强度与楼层2上的第二BTS和UE-1之间的信号强度相同，则可以确定第一BTS的x和y定位与第二BTS的x和y定位相同。当UE-1向上移动时，可以由UE-1观察来自所有BTS的所接收的信号强度上的变化。由于用户将要在离散楼层处停止或行走，并且当UE-1到达楼层2时，楼层2上的BTS与UE-1之间的采样信号强度可以与由UE-1先前当它向上移动楼层时观察到的信号强度相同。因此，基于UE-1与BTS之间的信号强度，UE-1可以确定其自身相对于BTS的相对位置。类似地，基于UE-1和BTS之间的信号强度，BTS可以确定其自身相对于UE-1的相对位置。
如上所述，可能不是在每个楼层上都有BTS。然而，即使在每个楼层上存在一个或多个BTS，也可以经由SON来实现业务优化。因此，更大数量的BTS可以覆盖建筑物内部的某个（某些）楼层以在室内BTS之间分布负载。此类特征可以在例如在10层建筑物中楼层1至3具有比楼层4至10更多的用户时激活。
因此，在某些示例实施例中，楼层4至10上的BTS可以以使得为楼层1至3中的用户服务这样的方式加电。在该业务负载平衡下，附加度量可以被收集并计算以确定实际楼层定位。
由于无线电信号强度可能在室内环境中变化很大，所以来自MEMS传感器的所计算的x和y轴定位可以与BTS ID以及z轴信息相关联，以将UE的定位与具有BTS ID的BTS相关联。
在10处，UE-1可以将采样的定位报告给SBTS-2，其可以被发送到BTS、OMS/SON或定位服务器以用于存储。
在11处，在BTS、OMS/SON和/或定位服务器已经向在建筑物内部的UE相对定位移动充分学习之后，可以不再需要步骤4和10。例如，如果BTS在第一次启动时学习BTS自身的定位，则在随后的重新启动期间，BTS可以从先前存储的值简单地确定BTS自身的定位。
在11处，由BTS、OMS/SON和/或定位服务器学习UE相对定位移动可以包括机器学习。机器学习可以以各种方式完成。例如，可以周期性地检查样本定位和任何新报告的定位。一种方法是形成凸运算。因此，可以映射每个初始报告的（多个）定位以形成封闭轮廓（contour）。当报告任何定位时，报告的定位可以记录为封闭轮廓的一部分。轮廓定位映射图可以形成在轮廓内。当报告处于所形成轮廓之外的任何新定位时，可以扩大轮廓区域。当在某一预定时间量或预定报告量内没有报告处于轮廓之外的新定位时，则可以停止学习。该步骤可以利用很少的UE或作为调试后的部分执行。
在某些示例实施例中，用于快速学习的方法可以涉及清洁工。例如，正在做楼层清洁服务的（多个）人可以在深夜或晚上执行这些清洁工作。当清洁工正在执行清扫时，清洁工的电话可以学习所有可能的定位并报告值。以该方式，可以在轻载条件下彻底学习可能的用户移动的定位。当用户实际正在使用系统时，所学习的信息可以被应用并且其将被应用。因此，在某些示例实施例中，一个或几个所选用户可以充当志愿者以使得系统以系统性方式学习。
在某些示例实施例中，室内建筑物压力和温度将从一个楼层到另一个楼层而保持不变。这可能是由于针对所有楼层使压力和温度维持相同的建筑物设计。在此类情况下，基于UE的温度或压力传感器可能是不准确的。当变化不大时，则可以使用基于信号强度的方案。或者，可以组合使用信号强度和其他传感器二者。
在某些示例实施例中，当使用清洁人员进行训练时，可以禁用诸如负载平衡、业务优化等之类的网络特征。在定位训练期间限制使用此类特征可以有助于确定UE的定位，并且还有助于允许使用很少的人快速构造映射图。该方法还可以通过在进行BTS的定位确定时不需要非自愿协助来增强普通用户的定位隐私。
一旦定位确定在11处完成，则BTS可以停止向UE广播定位确定需要消息。此外，BTS可以向UE发出定位确定不需要消息。在接收到此类消息时，或者在未能接收到定位确定需要消息时，所有UE可以关闭其相应的相对x和y轴定位计算。
在12处，远程服务器可以经由OMS/SON发送从先前步骤确定的BTS定位。此外，在13处，UE-1上的应用可以停止该电话上的传感器活动。
如上所述，在某些示例实施例中，可以从用户设备计算相对x、y和z轴信息。分区的使用可以用于标识用户在BTS或网络、覆盖区域内的定位。该精度被配置为满足针对紧急服务的标准。
可以在初始时间期间重复图2中描述的步骤。结果可以在内部存储在BTS、OMS/SON和/或定位服务器内部。此后，该信息可以用于确定包括z轴的UE定位。
某些示例实施例中的系统的精确度和/或精度可以变化。例如，某些示例实施例可以确定BTS的z轴或楼层信息以及UE的z轴或楼层信息。
UE的高度计读数（诸如图1中的那些）可以随着仰角增加而增加并且可以直接相关联。每个楼层可以假定为8到14英尺高。高度计读数可以用于确定楼面。例如，S1和S4可能在其高度计读数中报告近似相同的值。类似地，S2和S5可以报告彼此类似的视图，S3和S6也可以。来自S1、S2和S3的高度计读数之间可能存在8到14英尺的差异。因此，系统可以通过将报告分组在类似的范围内来确定S1、S2和S3在不同的楼层处。针对S4、S5和S6可以遵循相同过程。由于楼层处于固定高度，所以即使高度计由于偏移而具有差的精度，该偏移也可以是离散值。利用该方法，z轴中的用户楼层定位可以是可确定的。此外，由于用户通常可以将其设备携带成在地板之上至少一个脚并且在天花板之下至少一个脚，所以同一楼层上的设备之间的实际高度变化可能甚至小于8至14英尺，从而提供不同楼层上的设备之间的更大分离。
组合z轴和计算的x、y轴定位可以提供对于支持紧急和本地化应用服务所期望的精度。此类精度可以是例如5米精度。
图5图示了各种定位技术中的责任的各种分配。如图5中所示，可以存在基于基础设施和无基础设施的技术。基于基础设施和无基础设施的技术二者都可以具有基于终端的版本。此外，基于基础设施的方法可以是终端协助的或基于网络的。同样，无基础设施的方法也可以包括协作的方法。
图6图示了根据某些示例实施例的定位确定的替代方法。如图6中所示，图6的方法可以不同于图2的方法，在于小型小区BTS（sBTS-2）可以在2处从高度计最初确定其自身的高度，并且可以在3处提供具有其自身的ID的该信息。然后，UE-1可能不需要进行任何z轴定位确定。例如，小型小区BTS可以配备有高度计，高度计可以与硬件集成或者经由MEMS插件模块外部地附接。在任一种情况下，小型小区BTS可以以其他方式正常启动。
图7图示了根据某些示例实施例的定位确定的另一替代方法。如图7中所示，图7的方法可以不同于图2的方法，在于图7中所示的方法可以关于UE-1在无线连接到sBTS-1时自动报告x和y轴定位测量更主动。另外，OMS/SON之间的连接不示出为通过sBTS-2，尽管实际上，UE-1当无线连接到sBTS-2时可以经由sBTS-2连接到OMS/SON。
例如，在图7中，在7处，UE-1可以报告x和y轴定位并请求LCP。如果在8处没有LCP可用，则UE-1不需要采取进一步的动作。然而，如果响应于12处的类似报告，UE-1在13处接收到LCP，则UE-1可以在14处启动其（多个）传感器，并且在15处根据LCP触发报告。在16处，UE-1可以报告x、y和z相对信息。该报告可以持续直到在17处UE-1接收到定位确定完成消息。
图8图示了根据某些示例实施例的方法。图8的方法可以由诸如基站的处理器之类的处理器实现。
如图8中所示，该方法可以包括在810处从至少一个用户设备接收至少基于至少一个用户设备和基站之间的无线连接的信号强度的至少一个报告。
该方法还可以包括在820处从至少一个报告确定基站的垂直位置。另外，该方法可以包括在830处从来自至少一个用户设备的至少一个报告确定基站的水平位置。本文的水平位置可以指基站的覆盖区域，而不必指基站在该覆盖区域内或在该覆盖区域的边缘处的特定位置。
可以基于用户设备传感器数据来确定垂直位置。例如，用户设备可以配备有高度计或其他MEMS传感器。
确定垂直位置可以包括确定基站相对于另一个基站的相对位置。例如，确定垂直位置可以包括确定基站在与另一个基站相同的楼层上或在与另一个基站不同的楼层上。
确定垂直位置可以执行到楼面精度。楼面精度可以是在楼层之间进行区分所必需的精度。例如，典型的一层可以是8到14英尺。因此，3-5米精度可能是楼面精度的范围的示例。
该方法还可以包括在840处存储垂直位置。垂直位置可以以楼面精确度存储。例如，垂直位置可以存储为诸如“第一楼层”或“1”等之类的楼层号。
该方法可以可选地包括在805处，通过发送定位确定需要消息来请求至少一个报告。因此，基站可以触发从一个或多个UE发送这些报告。基站可以在第一次启动时或者替代地在附近的基站具有第一次启动的任何时间执行该请求。
图9图示了根据某些示例实施例的另一方法。图9的方法可以由用户设备的处理器实现。该方法可以包括在910处发起相对运动检测。该方法还可以包括在920处，基于相对运动检测向基站报告用户设备的定位，以确定基站的定位。
该方法还可以包括在930处从基站接收基站的确定完成的指示。另外，该方法可以包括在940处响应于该指示终止相对运动检测。
向基站的报告可以包括三维定位信息。或者，报告可以包括二维或一维信息。报告可以包括关于用户设备可以与其无线通信的任何基站的信号强度信息。
该方法可以可选地包括在915处从另一个基站接收二维定位信息。三维定位信息可以基于该二维定位信息。
该方法可以可选地包括在905处从基站接收需要定位的确定的指示。相对运动检测的发起可以响应于该指示。
该方法可以可选地包括在922处，维持关于相对运动检测的报告触发有关的信息。该方法还可以包括在924处当满足报告触发时，向基站发送进一步的报告。
图10图示了根据本发明的某些示例实施例的系统。在一个示例实施例中，系统可以包括多个设备，诸如例如至少一个UE 1010、至少一个小型小区BTS 1020或其他基站或接入点、以及至少一个宏BTS 1030或其他基站或接入点。在示例实施例中，UE 1010、小型小区BTS 1020和宏BTS 1030的处理器可以被配置为实现图中所示并在此公开的方法。还可以存在附加的网络元件，诸如在其他附图中图示。这些网络元件可以具有与关于在该图中所图示的设备所描述的构造类似的构造。
这些设备中的每个可以包括分别指示为1014、1024和1034的至少一个处理器。可以在每个设备中提供至少一个存储器，并分别指示为1015、1025和1035。存储器可以包括其中包含的计算机程序指令或计算机代码。处理器1014、1024和1034以及存储器1015、1025和1035或其子集可以被配置为提供与图8和/或9的各块对应的设备。
如图10中所示，可以提供收发器1016、1026和1036，并且每个设备还可以包括分别图示为1017、1027和1037的天线。例如，可以提供这些设备的其他配置。例如，除了无线通信之外，MBTS 1030可以被配置用于有线通信，并且在此类情况下，天线1037可以图示任何形式的通信硬件，而不需要常规的天线。
收发器1016、1026和1036每一个可以独立地是发送器、接收器、或发送器和接收器二者、或者被配置用于发送和接收二者的单元或设备。
处理器1014、1024和1034可以由诸如中央处理单元（CPU）、专用集成电路（ASIC）或类似设备之类的任何计算或数据处理设备具体化。处理器可以被实现为单个控制器或多个控制器或处理器。
存储器1015、1025和1035可以独立地是任何合适的存储设备，诸如非暂时性计算机可读介质。可以使用硬盘驱动器（HDD）、随机存取存储器（RAM）、闪速存储器或其他合适的存储器。存储器可以与处理器组合在单个集成电路上，或者可以与一个或多个处理器分离。此外，存储在存储器中并且可以由处理器处理的计算机程序指令可以是任何合适形式的计算机程序代码，例如以任何合适的编程语言编写的编译或解释的计算机程序。
存储器和计算机程序指令可以被配置为利用用于特定设备的处理器使得诸如UE1010、小型小区BTS 1020和宏BTS 1030之类的硬件装置执行本文所描述的任何过程（参见例如图2和图6至图8）。因此，在某些示例实施例中，可以用计算机指令对非暂时性计算机可读介质进行编码，所述计算机指令在硬件中执行时执行诸如本文所描述的过程之一之类的过程。或者，本发明的某些示例实施例可以完全在硬件中执行。
此外，尽管图10图示了包括UE、小型小区BTS和宏BTS的系统，但是本发明的示例实施例可以适用于涉及附加元件的其他一个或多个配置。例如，未示出，可以存在附加的UE，并且可以存在附加的核心网络元件。
某些示例实施例可以具有各种优点和/或益处。例如，某些基于网络的方法可以确定UE和BTS在室内环境中的x、y和z定位。此外，某些示例实施例可以提供快速收敛并可以用作系统的供应和调试的一部分或每次BTS重启之后的方法。另外，某些示例实施例可以是SON操作的一部分，并且可以与现有的SON框架协调。某些示例实施例也是确定性的并且可以提供适于紧急服务的精度。
尽管已经就建筑物描述了上述示例实施例，但是也允许其他室内环境。例如，某些示例实施例可以在洞穴或类似场景中实现，诸如例如地铁站或系统。在此类情况下，顶层可以是其中由于用户设备进入地铁系统而从GPS到替代定位技术进行过渡的第一个地方。
本领域普通技术人员将容易理解，如上所讨论的本发明可以利用以不同次序的步骤和/或利用以与所公开的那些配置不同的配置的硬件元件来实施。因此，尽管已经基于这些优选的示例实施例描述了本发明，但是对于本领域技术人员将显而易见的是，某些修改、变化和替代构造将是显而易见的，同时保持在本发明的精神和范围内。因此，为了确定本发明的边界和界限，应当参考所附权利要求。

Claims (20)

1.一种由基站的处理器实现的方法，包括：
从至少一个用户设备接收至少基于至少一个用户设备和基站之间的无线连接的信号强度的至少一个报告；以及
从至少一个报告确定基站的垂直位置。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
从来自至少一个用户设备的至少一个报告确定基站的水平位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其中垂直位置基于用户设备传感器数据而确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其中确定垂直位置还包括确定基站相对于另一基站的相对位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中确定垂直位置被执行到楼面精度。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
存储垂直位置，其中垂直位置以楼面精确度被存储。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
通过发送定位确定需要消息来请求至少一个报告。
8.一种由用户设备的处理器实现的方法，包括：
发起相对运动检测；以及
基于相对运动检测向基站报告用户设备的定位，以确定基站的定位。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
从基站接收基站的确定完成的指示；以及
响应于所述指示终止相对运动检测。
10.根据权利要求8所述的方法，其中向基站的报告包括三维定位信息。
11.根据权利要求8所述的方法，还包括：
从另一基站接收二维定位信息，其中所述三维定位信息基于所述二维定位信息。
12.根据权利要求8所述的方法，还包括：
从基站接收需要定位的确定的指示，其中相对运动检测的发起响应于所述指示。
13.根据权利要求8所述的方法，还包括：
维持关于相对运动检测的报告触发有关的信息；以及
当满足报告触发时，向基站发送进一步的报告。
14.一种装置，包括：
至少一个处理器；以及
至少一个存储器，其包括计算机程序代码，
其中至少一个存储器和计算机程序代码被配置为利用至少一个处理器使得基站至少
从至少一个用户设备接收至少基于至少一个用户设备和基站之间的无线连接的信号强度的至少一个报告；以及
从至少一个报告确定基站的垂直位置。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，至少一个存储器和计算机程序代码被配置为利用至少一个处理器使得基站至少从来自至少一个用户设备的至少一个报告确定基站的水平位置。
16.根据权利要求14所述的装置，其中，垂直位置基于用户设备传感器数据而确定。
17.根据权利要求14所述的装置，其中，至少一个存储器和计算机程序代码被配置为利用至少一个处理器使得基站至少通过确定基站相对于另一基站的相对位置来确定所述垂直位置。
18.根据权利要求14所述的装置，其中，至少一个存储器和计算机程序代码被配置为利用至少一个处理器使得基站至少将垂直位置确定到楼面精度。
19.根据权利要求14所述的装置，其中，至少一个存储器和计算机程序代码被配置为利用至少一个处理器使得基站至少以楼面精确度存储垂直位置。
20.根据权利要求14所述的装置，其中，至少一个存储器和计算机程序代码被配置为利用至少一个处理器使得基站至少通过发送定位确定需要消息来请求至少一个报告。
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