CN1744749A - 一种直放站支持移动定位业务的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种直放站支持移动定位业务的方法，是在WCDMA移动通信网络基站信号覆盖不到的范围内引入直放站时，采用在服务无线网络控制器SRNC侧配置直放站基本参数信息，并对移动台与周围3个基站通信的所有假设通路进行位置估计计算并验证获得误差，最终取最小误差的假设通路的位置估计为移动台位置的方法，该方法提高了直放站在网时对移动台的定位精度，使直放站对定位业务的能够更好地支持。

Description

一种直放站支持移动定位业务的方法
技术领域
本发明涉及3G移动通信领域定位增值业务的实现方法，尤其涉及提高WCDMA移动通信系统无线定位精度的方法。
背景技术
目前，WCDMA移动通信系统支持以下三种定位技术。
1、基于Cell ID(小区识别)的定位技术
基于Cell ID的定位技术利用了无线网络本身的特性，在基本网络结构上不需要为定位服务增加新的实体或者单元。由于在无线蜂窝网络中，网络可以随时了解移动台登记的小区信息，这样就可以利用移动台所在的Cell ID进行覆盖区域粗定位。这种技术一般只能定位到某个基站或者基站的某个扇区，其定位精度取决于基站的密集程度，定位误差一般大于200米，因此无法实现高级的定位增值业务。
2、基于OTDOA的定位技术
基于OTDOA(Observed Time Difference Of Arrival，观测到达时间差)定位的原理如图1所示，通过测量两个不同基站与移动台之间信号到达的传播时延差(被测信号由基站天线发射，在移动台接收天线处测量)，得到移动台与这两个基站的距离差，由此便获得一对以这两个基站为焦点的双曲线。通过测量到两组OTDOA值，就可获得两对双曲线，这两对双曲线的两个交点即为移动台的可能估计位置，然后再利用RTT(环路传输时延)或Cell ID取舍其中一个可能估计位置，最终获得移动台的一个估计位置。
3、基于网络辅助的GPS定位技术
基于网络辅助的GPS定位技术主要是利用移动台上的GPS接收模块和移动网络提供的辅助参数实现定位。采用这种定位技术，移动台需要至少接收到4个GPS卫星信号，同时解调卫星的导航电文。移动台或网络利用收到卫星信号时延得出移动台到各个卫星的伪距，最后利用伪距和网络提供的辅助信息计算出移动台的精确位置。
WCDMA移动通信系统无线定位的上述基于Cell ID(小区标识)的定位技术、基于基站和移动台之间无线信号测量的定位技术及基于GPS的定位技术中，移动通信网络根据定位客户请求定位的QoS(服务质量)和网络状况，选择一种或几种定位技术的混合策略为客户提供定位服务。在无线通信覆盖区域的弱信号区和盲区，运营商为了提高更好的网络覆盖，会引入大量的直放站以消除盲区或提高信号质量。但由于直放站对无线信号传输方向的改变和传输时延的增加，直放站覆盖范围内的定位精度将大大下降甚至产生错误的定位。
因此现有技术存在缺陷，而有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直放站支持移动定位业务的方法，解决的技术问题是当在WCDMA移动通信网络基站信号覆盖不到的范围内引入直放站时，通过本发明方法可以修正错误的定位并提高定位精度，实现高质量的定位增值业务，消除由此造成的原有小区覆盖的破坏，以及消除严重影响该小区内移动台的定位精度甚至产生错误的定位的缺陷。
为实现上述发明目的，本发明提出了一种在引入直放站情况下利用无线信号提高定位精度的方法，其包括以下几个步骤：
一种直放站支持移动定位业务的方法，其包括以下步骤：
a)在直放站监控系统的前台监控板或后台监管数据库中配置直放站相关信息；
b)在服务无线网络控制器侧的定位实体数据库中增加直放站信息的数据，并将直放站监控系统与基站监管系统或整个网络操作维护中心相连，直放站入网时通过网管监控系统将直放站监控系统中的直放站信息导入该定位实体数据库；同时在基站信息数据库中增加相关直放站的信息；
c)以观测到达时间差方案进行位置估计计算获得一个估计位置，然后利用除参考基站以外的两个基站与基站之间的双曲线进行验证，并与观测到达时间差方案得出的估计位置比较获得误差，在所有假设通路方式下进行位置估计计算并验证获得误差，取最小误差的通路方式下位置估计为移动台位置。
所述的方法，其中，所述直放站相关信息包括直放站位置、施主基站、覆盖范围、转发方向角、天线俯仰角、收发时延以及直放站与施主基站之间的传输时延。
本发明所提供的一种直放站支持移动定位业务的方法，由于采用了在服务无线网络控制器SRNC侧配置直放站基本参数信息，并对移动台与周围3个基站通信的所有假设通路进行位置估计计算并验证获得误差，最终取最小误差的假设通路的位置估计为移动台位置的方法，该方法提高了直放站在网时对移动台的定位精度，使直放站对定位业务的能够更好地支持。
附图说明
图1是现有技术的3G通信系统中的OTDOA定位原理图；
图2是本发明的OTDOA假设验证定位流程图。
具体实施方式
为了便于描述和说明，本发明方法中定义了两个经常提到的概念：误差定义为移动台的一个估计位置和另一个估计位置之间的距离；第3对双曲线定义为每次应用OTDOA位置估计时除参考基站(直放站)以外的两个基站(直放站)之间的双曲线。
本发明所述的一种直放站支持移动定位业务的方法，如图2所示的，其包括以下步骤：
第一步，在直放站监控系统的前台监控板或后台监管数据库中配置直放站相关信息，包括直放站位置、施主基站、覆盖范围、转发方向角、天线俯仰角、收发时延TRPT以及直放站与施主基站之间的传输时延TUTRAN-RPT等。
第二步，在SRNC(服务无线网络控制器)侧的定位实体数据库中增加直放站信息的数据，并将直放站监控系统与基站监管系统或整个网络操作维护中心相连，直放站入网时可以通过网管监控系统将直放站监控系统中的直放站信息导入该数据库。同时在基站信息数据库中增加相关直放站的信息。
第三步，首先以OTDOA方案进行位置估计计算获得一个估计位置，然后利用除参考基站以外的两个基站与基站之间的双曲线进行验证并与OTDOA方案得出的估计位置比较获得误差。在所有假设通路方式下进行位置估计计算并验证获得误差，取最小误差的通路方式下位置估计为移动台位置。
按照上述发明方法所述步骤，首先在直放站监控系统中设置关于直放站信息的数据，包括直放站位置、施主基站、覆盖范围、转发方向角、天线俯仰角、收发时延TRPT以及直放站与施主基站之间的传输时延TUTRAN-RPT等。同时为了减少直放站与网络之间的信息交互，缩短定位服务响应时间，直放站入网时将该信息导入在SRNC侧的定位实体数据库中。并在多个假设通路方式下进行位置估计计算并利用相应的第3对双曲线验证获得误差，取最小误差的通路方式下位置估计为移动台位置，最终实现直放站对定位业务的支持。
对于Cell ID定位方法，在获得基本的覆盖小区范围后，还可以通过RTT(环路传输时延)进一步提高定位精度。当在无线网络中引入直放站后，此时由于时延蜂窝会变大，因此较之没有直放站的蜂窝，这样的RTT就更不准确了。在获得被定位移动台的服务小区(Cell ID)和可能通信的几个直放站后，分别假设移动台收到的信号是直接从基站接收或经过直放站(包括级连)转发后接收，然后用辅助信息RTT进一步缩小移动台可能的区域，但由于此时实际用到的RTT是直放站与移动台之间环路传输时延，而网络实际测得RTT值是基站与移动台之间的环路传输时延，因此实际有效的RTT是测量RTT减去TUTRAN-RPT和TRPT。通过两次估计区域的比较，再利用信号强度信息等信息，可获知移动台是否在直放站覆盖范围内，则可获得移动台的位置估计区域。
对于OTDOA定位方法，可结合图1的原理和图2的流程详细分析说明。基于背景技术中关于OTDOA技术的描述，可利用图1所示两对双曲线以及Cell ID或RTT的取舍可以获得一个移动台的估计位置D。同时也可以获知基站B和基站C之间的双曲线(第3对双曲线)在位置估计计算中并没有用到，可利用此双曲线对进行验证。理论上，如果估计位置D正确，那么该双曲线应该也经过估计位置D。如图1所示假设引入一个直放站R为基站A服务，而网络系统和移动台均不知其存在(即不能获知移动台与基站的双向通信是否通过直放站R中转)，定位计算中心首先以图1描述的方式(不考虑直放站R的影响)进行位置估计计算，然后用第3对双曲线验证时也会有一个位置估计，计算两次估计位置的误差。然后，假设直放站R参与了该信号的传输，则以直放站R的位置代替基站A的位置后应用OTDOA方案重新计算位置估计，此时移动台收到基站A的信号的传输时间也应该减去TUTRAN-RPT和TRPT。同理，也用相应第3对双曲线验证得到另一个误差。两次误差比较，取误差较小的传输通路方式为移动台与基站的无线信号传输途径，获知无线信号是否通过直放站R中转传输，即可获得此传输通路下对移动台位置的估计。
同理，对于大部分工程规划的直放站布放(一个扇区配置一个直放站且没有级连)，最多只有8次计算和假设验证。也即移动台收到周围3个基站或其直放站信号的通路方式最多只有8种(穷举)可能组合。误差最小的传输通路方式下的位置估计就是移动台的估计位置，但不排除由于错误假设(本来就是错误的信号通路方式)后的误差比理论上的最小误差还小的可能。因此采用对8组误差排序后再用Cell ID或RTT等辅助方法进一步的验证并按误差重新排序，或者可以根据基站或直放站覆盖的方向进行验证并对误差结果再排序。最后取误差最小的那一个信号通路方式为当前移动台的信号通路方式，同时即获的移动台的估计位置。
基于穷举和假设验证信号通路方式的测量、计算及验证的方法，对于直放站级连情况下(例如铁路沿线覆盖时)的定位精度问题也可得以提高。同时由于OTDOA方案的定位响应时间主要消耗在测量上而不是SRNC侧的位置估计计算上，因此，即使穷举也基本能达到与OTDOA方案相同的响应时间。
对于网络辅助GPS定位方法，由于其定位实现是通过移动台的GPS模块接收卫星信号和移动网络提供的辅助GPS信息计算出移动台的位置。因此直放站如果与这样的定位系统配合的话，额外引入的TUTRAN-RPT和TRPT时延及无线信号方向的改变并不会影响网络辅助GPS定位的性能。即当移动台使用网络辅助GPS定位方法后，直放站对定位业务将没有影响。
综上所述，从上述对WCDMA移动通信系统支持的三种定位方法在引入直放站情况下的分析中，可以得出本发明的方法是行之有效的，可以有效提高直放站在网时对移动台的定位精度，使直放站对定位业务的能够更好地支持。
应当理解的是，本发明的上述针对具体实施例的说明过于具体，不能因此而认为对本发明专利请求保护范围的限制，专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1、一种直放站支持移动定位业务的方法，其包括以下步骤：
a)在直放站监控系统的前台监控板或后台监管数据库中配置直放站相关信息；
b)在服务无线网络控制器侧的定位实体数据库中增加直放站信息的数据，并将直放站监控系统与基站监管系统或整个网络操作维护中心相连，直放站入网时通过网管监控系统将直放站监控系统中的直放站信息导入该定位实体数据库；同时在基站信息数据库中增加相关直放站的信息；
c)以观测到达时间差方案进行位置估计计算获得一个估计位置，然后利用除参考基站以外的两个基站与基站之间的双曲线进行验证，并与观测到达时间差方案得出的估计位置比较获得误差，在所有假设通路方式下进行位置估计计算并验证获得误差，取最小误差的通路方式下位置估计为移动台位置。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直放站相关信息包括直放站位置、施主基站、覆盖范围、转发方向角、天线俯仰角、收发时延以及直放站与施主基站之间的传输时延。
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