CN1265675C - 将基于终端的定位方法能力通知网络的系统和方法 - Google Patents

将基于终端的定位方法能力通知网络的系统和方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种远程通信系统和方法,用于使蜂窝网能够在具有所有可得的基于网络和基于终端的定位方法知识以后确定最佳定位方法。这可通过移动站(MS)发送MS能够执行的基于终端的定位方法目录到移动交换中心/访问者位置寄存器(MSC/VLR)来实现。该目录可,依次,转发给移动定位中心(MPC),用于确定最佳定位方法。例如,在GSM网中,当MS与MSC/VCR注册时发送到MSC/VLR的MS CLASSMARK信息可被扩展为包括MS的定位能力。

Description

将基于终端的定位方法能力通知网络 的系统和方法
技术领域
本发明一般涉及用于确定蜂窝网内移动终端位置的远程通信系统和方法,并且具体涉及根据可得到的网络定位方法和移动终端本身的定位能力确定最佳的定位方法。
背景技术
蜂窝远程通信始终是增长最快和需求最大的远程通信应用之一。当今,它体现了全球所有新的电话订户中大的且连续增长的百分数。在1982年成立的一个标准化团体,欧洲远程通信标准研究所(ETSI),系统地阐述了全球移动通信系统(GSM)数字移动蜂窝无线电系统的技术规范。
现在参考附图的图1,在此示出GSM公共陆地移动网(Public Land Mobile Network)(PLMN),如蜂窝网10,依次由多个区域12组成,每个带有一个移动交换中心(MSC)14和在其中综合的访问者位置寄存器(VLR)16。MSC/VLR区域12,依次包括多个位置区(Location Area)(LA)18,被规定为一个给定的MSC/VLR区域12的部分,在其中,一个移动站(MS)(终端)20可以自由地移动而不需要给控制LA18的MSC/VLR区域12发送更新位置信息。将每个位置区18分为许多蜂窝小区(cell)22。移动站(MS)20是物理设备,例如汽车电话或其他的便携式电话,由移动用户用于互相之间,和签约网以外的用户,既用有线又用无线,与蜂窝网10通信。
MSC 14与至少一个基站控制器(BSC)23通信,该控制器,依次,与至少一个基站收发信机(Base TransceiverStation)(BTS)24保持联系。BTS是物理设备,为简单起见,作为一个无线电塔示出,对其负责的小区22提供无线电覆盖。应该理解,BSC23可被连接到几个基站收发信24,并可作为单独安装的节点或与MSC14集成在一起实施。在任何一种情况下,BSC23和BTS24部件,作为一个整体,通常被称为基站系统(BSS)25。
再参考图1,PLMN服务区域或蜂窝网10包括一个归属位置寄存器(Home Location Register)(HLR)26,它是一个保持所有用户信息例如用户简档、当前位置信息、国际移动用户身份(IMSI)号码和其他管理信息的数据库。HLR 26可以与给定的MSC 14一起放置、与MSC14集成在一起或者可选择地可为多个MSC 14服务,后者示于图1中。
VLR 16是一个数据库,包含当前位于MSC/VLR区域12内有关所有移动站20的信息。如果一个MS20在一个新的MSC/VLR区域12中漫游,连到MSC 14的VLR 16将从HLR数据库26请求有关移动站20的数据(同时通知HLR 26有关MS 20的当前位置)。因此,如果MS 20的用户接着想要打电话,本地的VLR16将拥有必要的识别信息而不需要重新询问HLR 26。采用以前描述过的方式,VLR和HLR数据库16和26,分别,包含与给定的MS 20有关的各种用户信息。
确定蜂窝网10内MS 20的地理位置近来对于范围广泛的应用已成为重要的事。例如,定位服务可被运输和出租汽车公司用于确定它们的车辆的位置。另外,对于紧急呼叫,例如,911呼叫,移动终端20的精确位置对于紧急状况的后果可能是极其重要的。而且,定位服务可用于确定被盗车辆的位置,用于检测收费较低的家庭地带呼叫,用于检测微小区的热点,或者为用户确定,例如,最近的加油站,饭店,或医院。
如附图的图2中所见,基于网络定位请求,为MS 200服务的基站系统(BSS)(220和240)产生定位数据,该数据被发送到移动交换中心(MSC)260。然后将这种定位数据传送到移动定位中心(MPC)270,用于计算MS 200的地理位置。然后可将MS 200的位置发送到请求定位的应用280。另一种方案,请求应用280可位于MS 200本身内或网络(MSC/VLR 260)内。
为了精确地确定MS 200的位置,需要来自三个或更多的分离的基站收发信机(210,220,和230)的定位数据。对于GSM系统的这种定位数据可包括例如定时提前(Timing Advance)(TA)值,相应于MS 200必须发送一个消息以便BTS 220在分配给那个MS 200的时隙中接收它的时间提前量。当一个消息从MS 200发送到BTS 220时,有传播延时,这取决于MS 200和BTS 220之间的距离。TA值被表达成位周期(bit period),可在从0到63的范围内,每个位周期相应于MS 200和BTS 220之间大约550米。然而,应该理解,对于一种基于网络的定位方法,可采用对于任何蜂窝系统的时间、距离或角度的估值,代替在此讨论的TA值。
一旦对于一个BTS 220确定了TA值,在MS 200和此特定的BTS 220之间的距离就知道了,但不是实际的位置。例如,如果TA值等于1,MS 200可在沿着550米半径上的任何地方。来自两个BTS,例如,BTS 210和220的两个TA值,提供MS200可被定位的两个可能的点(两个半径在此相交)。然而,利用来自三个BTS,例如,BTS 210,220和230的三个TA值,可以一定的精确度确定MS 200的位置。利用三角测量算法。具有三个TA值和与每个BTS(210,220,和230)有关的场地位置数据的知识,可由移动定位中心270确定(以一定的精确度)移动站200的位置。
因此,定时提前(TA)值从原先的(正在服务的)BTS 220和两个相邻的(目标)BTS(210和230)得到。为了对每个目标BTS(210和230)确定TA值,必须进行对BTS(210和230)中每一个的定位转交(handover)。定位转交类似于普通的异步转交。目标BTS,例如,BTS 210,通过CHANNELACTIVATION(信道激活)消息中一种新的ACTIVATION TYPE(激活类型)将定位转交与通常的转交区分开。与通常的转交不同,基于从MS 200接收到HANDOVER ACCESS(转交接入)消息,目标BTS 210只计算TA值,并不对移动站200作出响应,也就是,没有PHYSICAL INFORMATION(物理信息)发送到MS 200。这样,在由MS 200内部计数器规定的时间周期终止后,例如320毫秒以后,MS 200将随后返回到由原先的BTS220分配的以前的信道。
另一种方案,MS 200本身可在蜂窝网205内定位自身。例如,MS 200可有内装的全球定位系统(GPS)接收机,用于确定MS 200的位置。另外,MS 200可以根据BTS 220发出信号的时间和MS 200接收信号的时间之间的观测时间差(ObservedTime Difference)(OTD),收集定时数据。可将这种时间差信息发送到MPC 270用于计算MS 200的位置,或MS 200本身,利用BTS 220的定位知识,可以确定它的位置。参考美国专利NO.5724660,其中讨论了基于各种网络和基于终端的定位方法。
因为市场需要更高的精确度,例如FCC阶段IIE-911服务,可以执行定位测量的移动站200被预料会在市场上泛滥。然而,为了使网络205足够灵活的按情况选取最佳定位方法,网络205拥有所有包括在内的节点,基于网络的和基于MS的,定位能力的知识是必要的。因此,根据所有可得到的定位方法,网络(MPC 270)可在所有输入因素已被考虑以后,有能力选择或者是基于网络的定位方法或是基于MS的定位方法。这样的输入因素包括所要求的服务质量、要求的日期时间、要求的应用、用户的预订状况以及服务网络205和用户终端200的定位方法能力。
因此,本发明的一个目的是使蜂窝网能够根据所有可用的基于网络的和基于终端的定位方法来确定最佳定位方法。
本发明的另一个目的是将所有可用的基于终端的定位方法通知服务于待定位的移动终端所在的位置区的蜂窝网。
发明内容
本发明涉及远程通信系统和方法,用于允许蜂窝网在具有所有可得到的基于网络和基于终端的定位方法知识之后确定最佳的定位方法。这可通过移动站(MS)将MS能够实施的基于终端的定位方法目录发送到移动交换中心/访问者位置寄存器(MSC/VLR)来实现。这份目录可被依次提交到移动定位中心(MPC),用于确定最佳定位方法。例如,在GSM网中,当MS向MSC/VLR注册时,被发送到MSC/VLR的MS CLASSMARK(类标记)信息可被扩展为包括MS的定位能力。有利的是,通过发送MS定位能力到MSC/VLR,网络在考虑所要求的服务质量之后可为特定的定位请求选择最佳可得到的定位方法。
具体地说,本发明提供:
一种用于确定在可利用的定位方法中的最佳定位方法的远程通信系统,该方法用于对蜂窝网中多个移动终端中给定的一个终端进行定位,所述的远程通信系统的特征在于:
在所述的蜂窝网内的移动交换中心,所述的给定的移动终端与所述的移动交换中心进行无线通信,所述的给定的移动终端具有有关的基于终端的定位方法信息,所述的给定的移动终端发送具有所述的基于终端的定位方法的信息到所述的移动交换中心;和
与所述的移动交换中心通信的定位节点,所述的定位节点具有存储在内的基于网络的定位方法信息,所述的移动交换中心发送所述的基于终端的定位方法信息到所述的定位节点,所述的定位节点根据所述的基于网络的定位方法信息和所述的基于终端的定位方法信息确定所述的最佳定位方法,所述的定位节点利用所述的最佳定位方法对所述的给定的移动终端定位。
一种用于确定在可利用的定位方法中的最佳定位方法的方法,用于对蜂窝网内多个移动终端中给定的一个终端进行定位,所述方法的特征在于以下步骤:
由所述的给定的移动终端发送具有基于终端的定位方法信息到所述的蜂窝网内的一个移动交换中心,所述的移动交换中心与所述的给定的移动终端进行无线通信;
将基于网络的定位方法信息存储在与所述的移动交换中心通信的定位节点内;
由所述的移动交换中心将所述的基于终端的定位方法信息发送到所述的定位节点;
由所述的定位节点根据所述的基于网络的定位方法信息和所述的基于终端的定位方法信息来确定所述的最佳定位方法;和
由所述的定位节点利用所述的最佳定位方法来确定所述的蜂窝网内给定的移动终端的位置。
一种移动终端,适于在包括移动交换中心的远程通信网络中使用,其特征在于:该移动终端包括有关基于移动终端的定位方法能力的信息,并用于在类标记消息中将所述的有关定位方法能力的信息发送给所述移动交换中心。
附图说明
下面将参考附图描述所公开的发明,图中示出了本发明的重要样板实施方案并结合到该说明书中作为参考,其中:
图1是一种常规的基于陆地的无线远程通信系统的方框图;
图2示出一种样板定位转交,其中定位数据由一个目标基站收发信机询问并发送到服务基站控制器;
图3是用作说明在由移动终端发送到网络的CLASSMARK信息消息中包括基于终端的定位方法的方框图;
图4示出依据本发明的最佳实施方案的一种确定最佳定位方法的样板步骤;和
图5示出在一种示范性定时提前定位方法中的步骤。
具体实施方式
将特别参考目前最佳的示范性实施方案来描述本申请的大量革新内容的讲授。然而,应该理解,此类实施方案提供的只是许多有利于使用革新讲授内容的几个例子。一般,在本申请的说明中所作的叙述不必将任何不同的发明定界。而且,某些叙述可能适用于某些发明的特征,但并不适用其他的。
现在参考附图的图3,当一个请求应用(RA)380为一个特定的移动站(MS)300发送定位请求到服务于MS 300当前所在的位置区(LA)305的移动定位中心(MPC)370,RA 380也可包括服务质量信息,例如,数据速率和/或由执行定位的蜂窝网(MPC 370)返回的定位信息的可靠性。为了满足这些服务质量的要求,MPC 370必须选择可得到的最佳定位方法。定位方法可以是基于网络的例如定时提前(TA)方法、到达时间(TOA)方法或到达角(Angle of Arrival)(AOA)方法,或者是基于终端的例如全球定位系统(GPS)方法、观测时间差(OTD)方法或者增强的OTD方法。为了使MPC 370具有基于终端的定位方法的知识,这种信息必须在接收定位请求以前发送到MPC 370。
因此,当MS 300向MSC/VLR 350注册时,MS 300的定位能力可被发送到服务移动交换中心/访问者位置寄存器(MSC/VLR)350。例如,在GSM系统中,正如在本技术领域中已理解的那样,MS 300定位方法能力可以与已有的GSM消息BSSMAP CLASSMARK UPDATE(基站系统管理应用部分类标记更新)310一起传送到MSC/VLR 350。特别是,“classmarkinformation element(类标记信息单元)3”310可被扩展为包括MS 300定位能力。类标记信息消息(classmark informationmessage)310典型情况下描述MS 300的属性,例如加密能力、所支持的RF功率电平和短消息能力。在来自MSC/VLR 350的BSSMAP CLASSMARK REQUEST(BSSMAP类标记请求)消息以后,当MS 300希望给MSC/VLR 350指明定位能力的改变时,在专用模式期间,MS 300定位方法可以作为被控制的以前的classmark(类标记)发送的部分发送到网络,在这种情况下,MS 300可发送classmark information 3消息310,或在定位转交期间,在这种情况下,或者可发送CLASSMARK UPDATE到目标基站控制器(BSC)(未示出),或者可发送包括MS 300定位能力的HANDOVER REQUEST到目标BSC。
新的CLASSMARK信息应该对MSC/VLR 350指明是否MS 300可支持基于终端的定位、所支持的基于终端的定位方法的类型以及是否MS 300能够根据它自身执行的定位测量实施定位计算。应该指出,其他的有关信息也可包括在给MSC/VLR 350的消息中。
一旦MSC/VLR 350接收到基于终端的定位方法,该信息可被发送服务的MPC 370供以后用于确定最佳定位方法。然而,应该理解,MPC 370可与MSC/VLR 350共同放置,因而,该信息不需要发送到分离的节点。
现在参考附图的图4,当包括MS 300定位能力的classmark information(类标记信息)310已被发送到MSC/VLR 350(步骤400)和转交到MPC 370(步骤410)以后,当定位请求来到MPC 370(步骤420)时,MPC 370必须根据可得到的基于网络的和基于终端的定位方法和由RA 380所要求的服务质量确定最佳定位方法(步骤425)。一旦定位方法已被选定,例如,或者是基于网络或者是基于终端的方法(步骤425),定位请求,随同定位方法,被发送到服务的MSC/VLR 350(步骤430和440)。然后服务的MSC/VLR 350将定位请求交给服务的基站控制器(BSC)340(步骤435和445)。如果MS 300是处于休闲模式,则服务的MSC/VLR 350必须查询MS 300,并在将定位请求递交给BSC 340(步骤435和445)以前建立对MS300的呼叫,此呼叫并不激活在MS 300上的振铃音,因而并不引起MS 300的注意。
如果定位方法是一种基于网络的定位方法(步骤425),那末BSC 340从至少一个服务的基站收发信机(BTS)320得到定位数据(步骤450)(虽然典型情况下采用三个BTS 320),并将此定位数据通过MSC/VLR 350发送到MPC 370(步骤455)用于计算MS 300的位置(步骤460)。然而,如果定位方法是基于终端的定位方法(步骤425),BSC 340通过服务BTS 320发送定位请求到MS 300(步骤470),MS 300收集定位数据(步骤475),如果MS 300具有计算能力(步骤480),MS 300确定它的位置(步骤485)。然而,如果MS 300没有能力根据所获得的定位数据计算它的位置(步骤480),MS 300将定位数据通过BSC 340和MSC/VLR 350转交到MPC 370(步骤490)供计算MS300的位置(步骤495)。
现在参考附图的图5,可以连同附图的图2进行描写,例如,如MPC 270选择定时提前定位方法,在BSC 240从MSC/VLR260接收定位请求后(步骤500),原先的BSC 240确定哪个基站收发信机(BTS)220正在为MS 200服务(步骤510),并且如可能的话,从此服务BTS 220获得定位提前(TA)值(TA1),或其他定位数据(步骤520),然后,通过执行定位转交(步骤530)从两个目标BTS(210和230)获得TA值(步骤580)。如果服务BTS 220不支持定位,必须选择另外的目标BTS(未示出)。应该指出,如在此讨论过的那样,可采用基于三角测量的其他定位方法,代替获得TA值。另外,可利用多于三个BTS(210,220和230)实施对MS 200的定位。
通过服务BSC 240发送在CHANNEL ACTIVATION消息中的新ACTIVATION TYPE到目标BTS 230,实现定位转交到目标BTS230之一(步骤530),在所发送的消息中通知目标BTS 230,需要执行定位转交(步骤540)。然后目标BTS 230对服务BSC240确认CHANNEL ACTIVATION消息(步骤550)。
然后,BSC 240通过服务BTS 220发送命令到MS 200(步骤560),让发送HANDOVER ACCESS消息到目标BTS 230(步骤570)。在MS 200正在等待来自目标BTS 230的响应期间,例如大约320毫秒,目标BTS 230利用由MS 200发送的访问脉冲串,测量定时提前值(访问延时)(TA3)(步骤575),并将此定位数据交到服务BSC 240(步骤580)。然后可按与在此以前叙述过的相同的方式对其他目标BTS 210实施定位转交。然后由目标BTS 230测得的TA值(TA3)被服务BSC 250连同从服务BTS 220和其他目标BTS 210获得的TA值(TA1和TA2)发送到MSC/VLR 260(步骤585)。
最后,从目标BTS 230获得的TA值(TA3),与其他的TA值(TA1和TA2)一起被从MSC/VLR 260提交到服务移动定位中心(MPC)270(步骤590),在其中利用三角测量算法确定MS200的位置(步骤595)。然后MPC 270将MS 200的地理位置提交请求的应用(节点)280(步骤598)。
正如本领域的技术人员将认识到,本申请中描述的革新的概念可被修改并在很宽的应用范围内变化。因此,专利的主体范围不应该限于所讨论的任何特定的示范性讲授内容。
例如,应该指出,装入或连到用户的MS的应用,网络应用或外部的应用可利用定位服务。
另外,应该理解,在此被公开的定位系统和方法可被任何蜂窝网采用,包括但不限于全球移动通信系统(GSM)网、个人通信系统(PCS)网、AMPS网和D-AMPS网。

Claims (3)

1.一种移动终端(300),适于在包括移动交换中心(350)的远程通信网络中使用,其特征在于:该移动终端(300)包括有关基于移动终端的定位方法能力的信息,并用于在类标记消息(310)中将所述的有关定位方法能力的信息发送给所述移动交换中心(350)。
2.如权利要求1的移动终端(300),其中所述的类标记消息是类标记信息3消息。
3.如权利要求1或2的移动终端(300),当该移动终端(300)向该移动交换中心(350)注册时,或者在接收到基站系统管理应用部分类标记请求消息时,该移动终端用于在类标记消息中发送所述的有关定位方法能力的信息。
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