专利名称：确定定时不确定性的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于定位的定时测量。更具体地说，本发明涉及确定用于无线装置的定位的定时测量的不确定性的方法和网络节点。
背景技术：
通用移动电信系统(UMTS)是设计成继承GSM的第三代移动通信技术之一。3GPP长期演进(LTE)是第3代合作伙伴计划(3GPP)内改进UMTS标准以在诸如更高数据率、改进的效率及降低的成本等改进的服务的方面应对将来要求的一个项目。通用地面无线电接入网络(UTRAN)是UMTS的无线电接入网络，并且演进UTRAN (E-UTRAN)是LTE系统的无线电接入网络。在E-UTRAN中，用户设备(UE) 150无线地连接到通称为演进NodeB (eNodeB)的无线电基站(RBS) 110a，如图I所示。每个eNodeB IlOa-C服务称为小区120a_c的一个或多个区域。在图I中，诸如在此处称为演进服务移动位置中心(E-SMLC) 100的定位节 点与eNodeB 110a、b、c之间的链路等在两个节点之间的链路可以是例如经更高层协议和/或经其它节点的逻辑链路或直接链路。在下文，在定位体系结构中的UE是覆盖定位目标的通用术语，定位目标例如可以是移动装置、膝上型计算机、小的无线电节点或基站、中继器或传感器。无线电基站是用于能够传送无线电信号的无线电网络节点的通用术语。无线电基站例如可以是宏基站、微基站、豕庭eNodeB、彳目标装直或中继器。UE定位是确定空间中的UE坐标的过程。一旦坐标可用，则它们可映射到某个地方或位置。映射功能和在请求时位置信息的输送是基本紧急服务要求的位置服务的部分。进一步利用位置知识或基于位置知识为客户提供某一附加值的服务称为位置感知和基于位置的服务。标识UE的地理位置的可能性已使能大量的各种商业和非商业服务，如导航辅助、社交连网、位置感知广告及紧急呼叫。不同服务可具有应用施加的不同定位准确度要求。此外，在一些国家存在管制机构定义的对基本紧急服务的定位准确度的要求。此类管制机构的一个示例是管制美国的电信领域的联邦通信委员会(FCC)。无线通信网络中存在多种定位技术，这些技术在其准确度、实现成本、复杂性和不同环境中的适用性方面有所不同。定位方法可从广义上归类为基于卫星的方法和地面方法。全球导航卫星系统(GNSS)是使得UE能够定位其位置和获取其它相关导航信息的卫星导航系统的标准通用术语。全球定位系统(GPS)和欧洲伽利略定位系统是GNSS的熟知示例。在许多环境中，可通过使用基于GPS的定位方法准确地估计位置。今天，无线网络也经常可能辅助UE以便改进UE接收器灵敏度和GPS启动性能，如在辅助GPS (A-GPS)定位方法中一样。然而，GPS或A-GPS接收器不一定在所有无线UE中可用，并且一些无线通信系统不支持A-GPS。此外，基于GPS的定位经常可在市区和/或室内环境中具有不令人满意的性能。因此，可存在对补充地面定位方法的需要。存在多个不同的地面定位方法。一些示例如下
一基于小区身份(CID)的定位，其中，位置是基于当前小区的身份。增强的CID(E-CID)也将例如定时提前(TA)考虑在内以改进可对大的小区中的定位重要的定位准确度。一基于UE和UE辅助的观察到达时差(OTDOA)，其中基于来自三个或更多个站点或位置的参考信号的UE测量，来确定UE位置。一基于网络的上行链路到达时差(U-TDOA)定位，其中基于UE传送的参考信号的几个RBS测量，来确定UE位置。多边(multi-alteration)然后用于查找在基于时差测量时作为双曲线的交点或在基于到达时间测量时作为圆的交点的UE位置。一指纹或模式匹配定位，其中，在离线阶段中收集位置指纹，并且将位置指纹用于映射测量的信号强度和位置。位置指纹例如是在某个位置从不同RBS接收的参考信号的信号强度值的向量。自适应E-CID (AECID)是一种指纹定位方法，它组合对应于CID的地理小区描述、接收的信号强度和TA。AECID也可扩展成包括到达角 度(AoA)信息。无论何时执行A-GPS、A-GNSS或OTDOA高精度定位，E-SMLC都命令测量无线电属性，其是地理小区描述、TA、信号强度和AoA的子集。无线电属性测量被量化并产生获得的高精度位置的指纹。基于到达时差(TDOA)测量的定位方法已被广泛使用，例如，在GSM、UMTS和cdma2000中。对于LTE网络，当前在标准化基于下行链路TDOA测量的UE辅助OTDOA定位。对应的基于UE的模式是用于以后版本的另一可能候选。UE辅助和基于UE的模式在执行实际位置计算方面有所不同。在UE辅助模式中，UE测量几个小区的TD0A，并且将测量结果发送到网络。网络中的定位节点或位置服务器基于测量结果来执行位置计算。在LTE中，控制平面中的定位节点称为E-SMLC。E-SMLC 100是如图I中所示的单独网络节点，或者是在某一其它网络节点中集成的功能性。在基于UE的模式中，UE进行测量，并且也执行位置计算。UE因此要求用于位置计算的附加信息，如所测量的RBS的位置和在RBS之间的定时关系。在用户平面中，位置或定位节点称为安全用户平面定位(SUPL)定位平台(SLP)。对于LTE定位，OTDOA定位已在运营商和供应商中赢得了良好的接受。一些运营商已经开始计划在LTE系统中的OTDOA部署。另外，在E-UTRAN中的OTDOA有关的协议已被开放移动联盟采纳用于用户平面定位。OTDOA已经由3GPP为GSM/EDGE RAN和UTRAN标准化，但尚未在操作网络中部署。OTDOA定位是测量从三个或更多个站点210a_c (参见图2a)接收的参考信号的TDOA的多边技术。为使能定位，UE应因此能够检测来自带有适合的几何形状的至少三个地理上分散的RBS 210a-c的定位参考信号，这是因为UE的位置可通过至少两个双曲线240的交点230确定。这暗示参考信号需要足够强，或者具有足够高的信干比以便UE能够检测它们。通过采用OTDOA技术，可基于以下测量参数计算出UE的位置
一下行链路参考信号的TDOA测量；
一在进行TDOA测量时在RBS传送之间的实际相对时差(RTD)；
一其参考信号被测量的RBS的地理位置。通过对每个RBS的更多或更长的TODA测量，可获得更佳的准确度。为来自不止三个RBS的信号测量TDOA —般情况下也改进定位准确度，但附加不准确的测量也可使得最终准确度降级。因此，每个测量的准确度均对位置估计的总体准确度有所贡献。关于如何确定RTD有几种方案。一种方案是同步RBS的传送，如在使用时分双工的系统中通常进行的一样。在此情况下，RTD是可在数据库中输入并在计算位置估计时使用的已知的常数值。同步必须达到大约数十纳秒的准确度级别以便取得准确的位置估计。十纳秒的不确定性对应于位置估计中三米的误差。同步定时中的漂移和抖动也必须得到很好的控制，这是因为它们也对位置估计中的不确定性有所贡献。到此准确度级别的同步当前可通过基于卫星的时间传输技术轻松得到。另一种备选是让RBS自由运行而不同步，但在最大频率误差有关的某一约束内。在此情形中，RTD将随时间更改。更改的速率将取决于在RBS之间的频率差别和抖动。LTE定位协议(LPP)和LTE定位协议附件(LPPa)是用于执行LTE中的控制平面解决方案中的OTDOA所必要的协议。在接收对OTDOA方法的定位请求时，E-SMLC经LPPa请求来自eNodeB的OTDOA有关的参数。E-SMLC随后组合辅助数据和对定位的请求并经LPP将其发送到UE。图3a-d示出在LTE网络中的定位系统的示例体系结构和协议解决方案。在图3a中所示的控制平面解决方案中，UE通过LPP经eNodeB和移动性管理实体(MME)与E-SMLC透明通信，并且eNodeB通过LPPa经MME与E-SMLC透明通信。在图3b中所示的用户平面解决方案不依赖LPPa协议，但3GPP考虑到在控制与用户平面定位体系结构之间互 配的可能性。SLP是用于用户平面定位的定位节点，类似于用于控制平面定位的E-SMLC，并且在这两个定位服务器之间可存在或可不存在接口。由于需要为OTDOA定位而测量来自多个不同站点的信号，因此，UE接收器可能必须处理比从服务小区接收的那些信号弱得多的信号。此外，由于没有预期测量的信号何时到达的时间以及定位参考信号的确切模式是什么的近似知识，UE会需要在大的搜索窗口内盲目进行信号搜索，其会影响测量的准确度、执行测量所用的时间及UE复杂性。因此，为利于UE定位测量，无线网络传送辅助数据到UE。辅助数据及其质量对于基于UE和UE辅助模式均很重要，但辅助数据内容可对这两种模式不同。标准化辅助数据除其它之外，还包括带有物理小区身份的邻居小区列表、用于参考信号的连续下行链路子帧的数量、预期定时差及搜索窗口。预期定时差和搜索窗口一起称为搜索参数，它们对于有效的相关峰搜索至关重要。根据当前3GPP标准规范，E-SMLC将通过提供搜索窗口，允许UE加快测量和保持合理的复杂度，来有利于在UE侧的预期OTDOA测量。此搜索窗口的质量或大小影响响应时间和测量准确度二者，因此十分重要。使用更窄的搜索窗口时，UE执行的信号搜索更容易，但如果搜索窗口已以更低的置信度推导，则存在错过正确的信号峰的更高风险。在LPP中，称为预期参考信号时差(RSTD)的估计定时差和称为预期RSTD不确定性的搜索窗口的当前3GPP定义为
预期 RSTD整数(-8192. .8191)，
预期RSTD不确定性整数(O. . 10234)
用于 ExpectedRSTD 和 ExpectedRSTD-Uncertainty 二者的分辨率是3xTs ,其中，根据3GPP规范,Ts=I/(15000*2048)秒。对于在相同频率上操作的参考
小区和测量的邻居小区，这对应于以Trep + ExpectedRSTD x3xTs为中心的搜索窗口
{- ExpectedRSTD-UncertaintyK^nTs, ExpectedRSTD-UnceftamtyxSxTi],其中，Tkef 是
在UE天线接收器的参考小区的参考信号定位时机的开始的接收时间。搜索窗口被定义为在预期RSTD周围的对称范围，并且预期RSTD不确定性是搜索窗口的限制的绝对值。如果搜索窗口为+/- 30 μβ，则对应RSTD不确定性为30 μ S。不确定性的减少因此导致更小的搜索窗口。在3GPP标准中，在UE侧的OTDOA测量被定义为RSTD测量。RSTD是在邻居小区与参考小区之间的相对定时差。如果了―SubframeRxNdgW r是目标UE接收来自此邻居小区的子帧的开始时的时间，并且T-SubframeRxRef是目标UE接收来自参考小区的子帧的开始时的时间，则RSTD等于T_SubframeRxNeighbor·T_SubframeRxRef0在如图2b中所示的小区几何形状的情况下，从无线电节点传送器传播到参考小区220中的UE接收器的信号的时间产生一个圆，参考小区220不一定是服务小区。为便于说明，可假设信号传播时间对应于在例如eNodeB等无线电节点与UE之间的距离除以光速C。在此类小区几何形状的情况下，最大RSTD (RSTD_max)和最小RSTD (RSTD_min)分别对应于UE的最右侧和最左侧位置250a、250b。在此示例中，因此将推断搜索窗口如下
权利要求
1.一种在无线通信系统的网络节点中确定用于无线装置的定位的定时测量的不确定性的方法，所述方法包括 一估计(400)定时测量不确定性， 一确定(410)不确定性减少测量是否可用，以及 一在所述不确定性减少测量可用时，基于所估计的定时测量不确定性和所述不确定性减少测量，确定(420)所述定时测量不确定性。
2.根据权利要求I所述的方法，还包括在所述不确定性减少测量不可用时 一启动(430)定位方法， 一获得(440)来自所启动的定位方法的定位结果和所述不确定性减少测量至少之一，以及 一基于所估计的定时测量不确定性和所获得的所述不确定性减少测量和所述定位结果至少之一，确定(450)所述定时测量不确定性。
3.根据前面权利要求任一项所述的方法，还包括在所述不确定性减少测量不可用时 一从另一网络节点检索(460)所述不确定性减少测量， 一基于所估计的定时测量不确定性和所检索的不确定性减少测量，确定(470)所述定时测量不确定性。
4.根据前面权利要求任一项所述的方法，还包括 一比较(405)所估计的定时测量不确定性和预定义的阈值， 以及其中所述确定(410)所述不确定性减少测量是否可用仅在所估计的定时测量不确定性大于所述预定义的阈值时才执行。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述预定义阈值是对应于在范围[-5，+5]微秒内的最大绝对值的5微秒。
6.根据前面权利要求任一项所述的方法，其中基于小区范围来估计所述定时测量不确定性。
7.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中所述估计(400)包括 一估计(401)用于第一小区的第一定时测量不确定性和用于第二小区的第二定时测量不确定性，以及 一选择(402)所估计的第一和第二定时测量不确定性中的最小不确定性。
8.根据前面权利要求任一项所述的方法，还包括在辅助数据中将所确定的定时测量不确定性传送(480)到所述无线装置以便所述无线装置执行所述定时测量。
9.根据前面权利要求任一项所述的方法，其中所述定时测量是参考信号时差测量或到达时间测量。
10.根据前面权利要求任一项所述的方法，其中所述定时测量用于所述无线装置的基于到达时差的定位。
11.根据前面权利要求任一项所述的方法，还包括基于所确定的定时测量不确定性来更新(490)不确定性图，所述不确定性图将地理区域与定时测量不确定性相关联。
12.根据前面权利要求任一项所述的方法，其中所确定的定时测量不确定性也基于将地理区域和所述定时测量相关联的图。
13.根据前面权利要求任一项所述的方法，其中所确定的定时测量不确定性也基于包括小区扇区信息、不希望的信号到达方向、小区范围限制和参考信号时差限制至少之一的信息。
14.根据前面权利要求任一项所述的方法，其中所述定时测量不确定性的所述确定(420，450，470)还包括应用形状转换以将所确定的定时测量不确定性的地带转换成对称不确定性范围。
15.根据权利要求1-13任一项所述的方法，其中所述定时测量不确定性的所述确定(420，450，470)还包括基于拉格朗日乘数方案执行数学优化以将所述定时测量不确定性确定为不确定性圆或椭圆。
16.一种配置成在无线通信系统中使用并且确定用于无线装置的定位的定时测量的不确定性的网络节点(500)，所述网络节点包括 一估计电路(501)，用于估计定时测量不确定性， 一第一确定电路(510)，用于确定不确定性减少测量是否可用，以及 一第二确定电路(520)，用于在所述不确定性减少测量可用时，基于所估计的定时测量不确定性和所述不确定性减少测量，确定所述定时测量不确定性。
17.根据权利要求16所述的网络节点(500)，还包括 一启动电路(530)，用于在所述不确定性减少测量不可用时启动定位方法， 一获得电路(540)，用于获得来自所启动的定位方法的定位结果和所述不确定性减少测量至少之一， 其中所述第二确定电路(520)还适用于基于所估计的定时测量不确定性和所获得的所述不确定性减少测量和所述定位结果至少之一，确定所述定时测量不确定性。
18.根据权利要求16-17任一项所述的网络节点(500)，还包括 一检索电路(550)，用于在所述不确定性减少测量不可用时从另一网络节点检索不确定性减少测量， 其中所述第二确定电路(520)还适用于基于所估计的定时测量不确定性和所检索的不确定性减少测量，确定所述定时测量不确定性。
19.根据权利要求16-18任一项所述的网络节点(500)，还包括 一比较电路(505)，用于比较所估计的定时测量不确定性和预定义的阈值， 以及其中所述第一确定电路(510)还适用于仅在所估计的定时测量不确定性大于所述预定义的阈值时才执行所述确定。
20.根据权利要求16-19任一项所述的网络节点(500)，其中所述估计电路(501)适用于基于小区范围来估计所述定时测量不确定性。
21.根据权利要求16-19任一项所述的网络节点(500)，其中所述估计电路(501)还适用于估计用于第一小区的第一定时测量不确定性和用于第二小区的第二定时测量不确定性，以及选择所估计的第一和第二定时测量不确定性中的最小不确定性。
22.根据权利要求16-21任一项所述的网络节点(500)，还包括用于在辅助数据中将所确定的定时测量不确定性传送到所述无线装置以便所述无线装置执行所述定时测量的传送器电路(560)。
23.根据权利要求16-22任一项所述的网络节点(500)，还包括基于所确定的定时测量不确定性来更新不确定性图的更新电路(570)，所述不确定性图将地理区域与定时测量不确定性相关联。
24.根据权利要求16-23任一项所述的网络节点(500)，其中所述确定电路(520)适用于也基于将地理区域和所述定时测量相关联的图，确定所述定时测量不确定性。
25.根据权利要求16-24任一项所述的网络节点(500)，其中所述第二确定电路(520)适用于也基于包括小区扇区信息、不希望的信号到达方向、小区范围限制和参考信号时差限制至少之一的信息，确定所述定时测量不确定性。
26.根据权利要求16-25任一项所述的网络节点(500)，其中所述第二确定电路(520)还适用于应用形状转换以将所确定的定时测量不确定性的地带转换成对称不确定性范围。
27.根据权利要求16-25任一项所述的网络节点(500)，其中所述第二确定电路(520)还适用于基于拉格朗日乘数方案执行数学优化以将所述定时测量不确定性确定为不确定性圆或椭圆。
28.根据权利要求16-27任一项所述的网络节点(500)，其中所述网络节点是控制平面或用户平面体系结构中的定位节点。
全文摘要
本发明涉及诸如定位节点等网络节点，并且涉及确定用于无线装置的定位的定时测量的不确定性的有关方法。方法包括估计(400)定时测量不确定性和确定(410)不确定性减少测量是否可用。在不确定性减少测量可用时，方法也包括基于估计的定时测量不确定性和不确定性减少测量，确定(420)定时测量不确定性。
文档编号G01S1/02GK102783227SQ201080064151
公开日2012年11月14日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年2月19日
发明者I.西奥米纳, 张扬 申请人:爱立信(中国)通信有限公司