专利名称：估测无线通信系统服务区域中用户位置的方法和系统的制作方法
本申请涉及序号为08／924，151，1997年9月5日提交，标题为“在杂乱区域中估测用户位置的方法和系统”的专利申请，在这里参考引用了该申请。
本发明涉及通信系统，更具体地讲，是涉及估测无线通信系统中用户位置的方法。
在无线通信系统中，经常希望确定正在通话的用户的位置。使用这种估测技术的应用可以包含确定请求911紧急服务的用户的位置，以便警察，消防或急救服务能够被有效地提供给用户。定位技术的其它应用包含蜂窝电话欺骗检测，协助警察调查，基于位置的计费，为用户提供基于位置的信息等等。
估测蜂窝通信系统中用户位置的已知方法包含使用用户单元中的全球定位系统(GPS)单元，使用到达基站的信号的时差计算用户位置，和记录并频繁识别来自用户服务区域中多个已知位置的用户射频信号。虽然这些方法在某些情况下是有效的，但仍然有一些缺点。
例如，使用用户单元中的GPS接收器的缺点是增加用户单元体积，重量和耗电量。另外，在价格控制很紧的用户单元中包含GPS单元费用可以很高。
使用到达信号的时间差的缺点是在诸如具有高大建筑的市区或商业区的杂乱区域中可以无法工作。在杂乱区域(cluttered area)中，信号的反射和散射延长了用户单元和基站之间传播路径。当传播路径被延长时，信号到达时间无法精确反映从基站到用户的发射距离。这样，由于信号到达时间的误导，无法使用常规几何和定位算法。
对于事先记录射频信号特征的系统，缺点包含充分测量以产生具有可用分辨率的精确数据库的难度，系统对接收小区地点配置或环境的微小变化的敏感，和精确确定数据库中记录的已知位置的难度。
因而，显然需要一种经过改进和，估测无线通信系统服务区域中用户位置的方法和系统，其中在用户单元中不需要昂贵的部件并且在不需要手动测量无线信号的情况下可以在杂乱环境中精确估测用户位置。
在所附权利要求书中提出了被认为是本发明的新颖特性的特征。但通过下面参照附图对一个图解实施例所进行的详细描述可以最好地理解发明本身，最优使用模式，其目标和优点，其中
图1和图2包括图解根据本发明估测用户位置的方法和系统操作的高层逻辑流程图；图3是一个无线通信系统服务区域的图示；图4是图3的无线通信系统服务区域的计算机模型表示；图5是图3的计算机模型更详细的视图；图6是根据本发明估测用户位置的系统的高层模块图；图7描述了一个可以被用来实现本发明的方法的一个实施例的数据处理系统；图8是一个图解具有多射线的接收信号的信号强度与时间之间的关系的图表。
参照图1和图2，其中描述了图解根据本发明估测用户位置的方法和系统操作的高层逻辑流程图。如图所示，所描述的过程从模块20开始并且接着进行到选择一个无线通信系统服务区域模型的模块22。在本发明的一个实施例中，通过一个计算机模型可以实现这样一个模型，其中计算机模型表示可能反射，散射或影响通信系统服务区域中用户单元发送的射频信号的建筑物或其它结构的相对位置。计算机模型可以是二维模型或三维模型。
例如，图3是无线通信系统服务区域100的一个图示或映像。服务区域100包含如图所示彼此相对定位的建筑物102-122。在这个例子中，建筑物是唯一指出的，可能影响射频信号传播的结构。在服务区域中还可以出现诸如指示牌的其它目标。
服务区域100还包含与用户单元128通信的基站124和126。
当用户单元128发送信号时，该信号的不同射线沿着用户单元128和基站124，126之间的不同传播路径被反射和散射。在图3所示的例子中，射线130-134具有三个从用户单元128到基站124的路径。类似地，射线136和138示出了用户单元128和基站126之间的路径。射线130-138表示某些从服务区域100中所示的位置上的用户单元128到达基站124和126的最强和最先到达射线。也可以并且很可能出现没有示出的其它射线。为了简化这个例子，没有示出这些诸如地面反射射线和经过建筑物顶端的射线的其它射线，尽管有可以模拟这些射线的方法。
现在参照图4，计算机模型200表示一个可以由图1所示的过程在模块22选择的无线通信系统服务区域100(参见图3)的模型。如图4所示，建筑物202-222代表一个实际服务区域(参见图3)的建筑物102-122的计算机数据表示。通过把卫星数据，航空照片和其它类似地图的数据缩减成一组表示影响信号传播的建筑物和其它目标的向量可以构成计算机模型。可以从诸如Spot Data公司的供应商购买预先设计好的建筑物数据库。用户可以选择模型的分辨率或详细程度，但分辨率或详细程度通常是一个关于所涉及的射频信号的波长的函数。
在选择无线通信系统服务区域的一个模型之后，如模块24所示，过程在一个第一选择接收器位置上接收用户信号的一个最优射线。在一种实现中，接收器位置是一个诸如图3中的基站124的基站。在一个实施例中，最优射线可以是最先到达的射线，由于传播的距离最短，所以这种射线通常是最先接收的强射线。可以使用其它原则来选择最优射线。一个“最优射线”应当是提供清晰，明确并且统计上可靠的用户信号信息，允许快速，方便并且精确地计算用户位置的射线。
接着，如模块26所示，过程测量接收射线的信号特征。这些测量信号特征可以包含入射角，传播时间和信号振幅。尽管不必进行所有这些测量，但更多的涉及接收射线的信息可以在估测用户位置时产生更精确的计算和假定。
可以测量的接收射线的更完全的信号特征包含传播时间(TOF)，到达时间差(TDOA)，入射角(AOA)，入射角差(AOAD)，接收信号强度(RSS)，接收信号强度差(RSSD)，信号极性，和信号随时间或频率的衰减特征。在一个最优实施例中，由一个基站使用一或多个天线或天线阵列进行测量。
但在其它实施例中，用户单元可以采集或测量其它信息并且发送到基站。例如，在全球移动通信系统(GSM)中，用户单元测量信号电平(被称作RXLEV的参数)和信号质量(被称作RXQUAL的参数)。类似地，在针对码分多址蜂窝通信(CDMA)的标准IS-95中，用户测量来自各个基站的信号的相对强度并且通过一个导频强度测量消息(PSMM)向基站报告这些测量结果。这样，在某些多址无线接口中，可能无法轻易得到绝对测量结果。在这种情况下，可以根据可用信息导出定位用户单元所需的信息。
对于传播时间，基站可以进行往返传播延迟测量。其中涉及比较通过与上行链路信号的数字编码同步得到的时间基准，测量上行链路信号和下行链路信号之间的时间偏移并且记录该偏移，上述偏移包含用户单元的处理延迟。通过从计算的时间延迟中减去用户的处理延迟，由于进行的是往返测量，剩余的时间是从用户到基站的传播时间的两倍。因而往返传播延迟时间的一半即为传播时间(TOF)。可以预先测量用户单元的处理延迟时间以便补偿各种用户单元之间的差异。
由于在某些无线接口中不太容易测量传播时间，本发明也可以使用到达时间差。通过测量用户发送的信号到达两个或更多的基站的时间之间的相对时间差，可以完成这些测量。并且，可以计算到达相同基站的两个射线之间的到达时间差，其中各个射线具有一个单独的从用户到共同的基站的传播路径。图8图解了一个关于接收信号强度的时间曲线，这个导频可以被称作功率延迟分布148。这个曲线把信号射线的到达描述成时间的函数，并且示出了各个射线的相对功率。信道的带宽影响曲线的形状；带宽越小则曲线越平滑，带宽越大则各个射线的分辨率越高。
如图所示，第一个到达的射线150是功率最强的射线，通常都是如此，但不总是这样。两个额外的射线152和154在时间上都比每个到达的射线要滞后。到达射线之间的时间差可以被用于测量接收信号的特征组，并且还可以被用于评估位置估测的质量。
接收信号强度(RSS)由射线150，152和154的峰值指示，并且也可以被用来描述功率延迟分布148中的总功率。在没有可用的绝对功率基准的情况下，不同基站上接收信号强度之间的差值可以被用作信号特征。另外，到达相同基站的不同射线的信号强度之间的差值可以被用作测量信号的一个特征，并且可以被用来评估位置估测的质量。
在本发明的一个实施例中，利用在一个扇区化基站的一个扇区天线上接收射线的事实可以粗略测量入射角。例如，在一个六扇区基站中，通过确定六个扇区中哪一个扇区接收到信号可以把入射角确定在60度的范围内。在另一个实施例中，一个天线阵列可以被用来更精确地分析接收射线的方向。
在测量接收射线的信号特征之后，如模块28所示，过程确定测量的入射角的不确定角度。这个不确定角度与测量的入射角的精度有关。这个精度也被称作天线的分辨角度。例如，如果一个天线阵列被用来测量入射角，则具有较大单元数量的天线阵列比具有较小单元数量的天线阵列拥有更小的不确定角度。在另一个使用扇区化天线确定入射角的实施例中，不确定角度可以等于接收扇区覆盖的角度。
图3中示出了这些测量的一个例子，其中基站124被分成6个扇区，并且扇区140接收射线130-134。扇区140被设计成在角度142内到达基站124的射线。如果扇区140由一个具有覆盖角度142的接收模式的天线伺服，则基站124上一个入射角测量的不确定角度可以被设成等于角度142。但如果扇区140由一个能够以大于角度142的分辨率测量入射角的天线伺服，则可以确定更小的不确定角度。
接着，如模块30所示，过程确定N个处于不确定角度范围内的扫描角度。数量N是一个大于1的整数。在一个最优实施例中，不确定角度被等分成N个处于定义不确定角度的边界内的扫描角度。从基站124延伸出的短虚线示出了N个扫描角度。
在确定N个扫描角度之后，如模块32所示，过程选择一个第一扫描角度。之后，如模块34所示，过程确定一个从选定扫描角度上的选定接收器位置上发出的模拟射线的传播路径。在一个最优实施例中，使用射线跟踪技术确定这个传播路径，其中射线被建筑物墙壁反射并且被建筑物边角散射。在图4中，用索引号228-248示出了模拟射线。传播路径可以指示与第一扫描角度相关的传播路径。
注意，由于在模块26中已经测量了传播时间，所以可以确定发出的模拟射线的终点。尽管传播时间可能是有用的，本发明的某些实施例可以不需要传播时间信息，而是依赖对计算机模型200中不同模拟射线的交叉分析。
注意，由于从不同的边角射出，被散射的射线可以具有不确定数量的路径。因而，除了具有单个终点和单个路径之外，一个模拟射线在其最终散射边角之后可能具有一组路径和终点。图5更清晰地图解了这种情况，其中模拟射线230产生一组构成弧线250的终点。其它弧线被示作与模拟射线232，238和240相关的虚线。
在确定模拟射线的传播路径或路径之后，如模块36所示，过程根据发出的模拟射线的终点估测一个用户位置。
在估测一个用户位置之后，如判定模块38所示，过程确定是否已经从N个扫描角度中的每个角度发出模拟射线。如果过程确定没有从各个扫描角度发出模拟射线，如模块40所示，过程选择下一个扫描角度。之后，过程循环返回到模块34以便针对新选择的扫描角度确定一个新的传播路径。
再次参照模块38，如果过程已经从各个扫描角度发出模拟射线，则如模块42所示，过程接着确定是否有另一个在首先选择的接收器位置上接收到的最优射线。如果有另一个尚未按上述方式使用的最优射线，则如模块44所示，过程在选定的接收器位置上接收用户信号的另一个最优射线。之后，过程循环返回到模块26，其中测量另一个最优射线的信号特征。
再次参照模块42，如果过程确定已经按上述方式接收并模拟了所有有关射线，则过程如模块48所示，过程通过换页连接符48继续到模块46(参见图2)。如图2所示，过程接着在模块46确定是否在一个第二接收器位置上接收到用户信号的射线。如果在第二接收器位置上接收到用户信号的射线，如模块50所示，过程以类似方式根据从第二接收器位置发出的模拟射线的终点估测一组用户位置。可以按照类似于参照模块24-44描述的方式的方式实现这个步骤。如果在第二接收器位置上没有接收到用户信号的射线，则过程跳过模块50的操作并且进行到模块52。
如模块52所示，过程接着定位出各组估测的用户位置，其中各个位置组包含根据不同模拟射线得到的估测用户位置。一组估测用户位置可以被定义成紧接在一起的集中或组合的估测位置。这样做的目的是找到聚在一起并且显然不会随机分散在服务区域模型上的估测位置。
在一个最优实施例中，通过确定估测位置是否处于一个具有预定半径的圆周内可以定位出位置组。例如，对照图5，射线230，232，238和240的某些可能终点处于索引号252所示的圆周内，因而可以被认为是一个估测用户位置组。在图4中，示出了两个组组252和254。
接着，如模块54所示，过程评估各个组的质量并且划分组的等级。在一个实施例中，通过包含组中各个估测位置的圆周的最小半径可以确定各个组的质量。使用这种技术，具有较小半径的圆周比具有较大半径的圆周具有更高的质量。
在另一个实施例中，组的质量可以和各个估测用户位置和模型200中一个选定点之间的距离相关。例如，选定点可以是估测用户位置的几何中心，并且通过找到估测用户位置到选定点的距离的平方的总和的平方根可以计算组质量。
在根据质量对组划分等级之后，如模块56所示，对于会产生具有更好的特征，但实际上没有在服务区域100中的选定接收器位置上接收到的接收射线的组，过程可以去掉与这些组有关的位置。通过模拟并预测一个从基站或涉及组的估测用户位置发出的验证射线的特征可以实现这个步骤。
在发出验证射线之后，过程可以使用射线跟踪技术估测在无线通信系统模型的接收器位置上的验证射线特征。接着，比较估测特征和测量的特征组，并且根据比较结果确定估测用户位置的质量。例如，如果从组254表示的位置发出一个模拟验证射线，则应当在基站224上接收到射线246和248。如果在基站124上没有接收到类似模拟射线246和248的射线，则一个偏差射线的估测特征与测量的特征组之间的比较表明在基站124上没有接收到期望的射线。因而，在组254确实反映用户单元实际位置的情况下，根据应当但实际没有接收到期望射线的事实可以降低组254的质量。
最终，如模块58所示，过程根据分级组列表输出估测用户位置的分级列表。在一个最优实施例中，各个估测用户位置组可以被分解成单个的估测用户位置。在计算了可靠性或置信系数并且可靠性或置信系数与位置估测有关的情况下可以考虑圆周的尺寸。
在另一个实施例中，在假定均具有相同重量的情况下，通过定位一个表示组的所有估测位置的重心的“平衡点”可以找到一个组中所有估测用户位置的几何中心。在另一个实施例中，根据与确定模拟射线传播路径有关的一个置信或可靠系数可以权衡一个组中的不同估测位置。例如，一个基站上的测量的不确定角度可以小于另一个基站上的测量的不确定角度。因而，可以为基于具有较小不确定角度的基站上的测量的估测位置指定比其它估测位置更大的权重。
如模块60所示，可以结束估测用户位置的过程。当然，在本发明提供估测用户位置的分级列表之后，一个后处理操作可以以文本或图像的形式提供列表，或者可以进行进一步的处理以消除列表中小于预定质量或置信度系数的位置。
现在参照图6，其中描述了一个根据本发明估测无线通信系统服务区域中用户单元的位置的系统的高层模块图。如图所示，定位系统300包含基站302-308。各个基站302-308分别与一个基站天线310-316相连。在本发明的一个最优实施例中，天线310-316适于确定从用户单元发送的射频信号的入射角。具有这种能力的天线系统包含扇区化天线和自适应天线阵列，其中扇区化天线和自适应天线阵列能够在一个选定方向上构成天线图案以不确定角度所定义的精度确定入射角。注意，如上所述，不同类型的天线具有不同的不确定角度。天线310-316通常均匀分布在通信系统覆盖区域100上以便在整个区域上提供服务。
基站302-308与基站控制器318相连，控制器318可以定位在相对于基站302-308的中心位置上。基站控制器318负责控制基站的操作，并且具有诸如在基站间切换的其它功能。
作为基站控制器318的内部或外部部件，定位处理器320被连接到基站控制器318以便传递信号特征数据和控制数据。可以通过适当编程的通用数据处理系统，例如Hewlett-Packard公司，PaloAlto，California制造的HP 9000系列700型735工作站来实现定位处理器320。
如图所示，定位处理器320与数据库322，无线通信系统服务区域模型324，存储器326，输入设备328和输出设备330相连。数据库322被用于存储与基站天线310-316相关的不确定角度的记录，或其它涉及操作环境或基站操作中的变化的细节内容。
无线通信系统服务区域模型324包含描述建筑物(和其它影响射频传播的目标)的位置和基站天线310-316的位置的数据。这个服务区域模型324被用来预测模拟射线传播路径并且计算从一个选定估测用户位置发送的验证射线的信号特征，其中可以在各个基站天线位置上接收上述验证射线。
除了其它用途之外，存储器326可以被用来存储加权函数系数，这个系数可以被用来调整某些参数或用户位置估测中的估测结果。
输入设备328被用来输入数据，命令，加权函数系数，服务区域模式或涉及服务区域模型中的改变的信息。可以通过磁盘驱动器单元，键盘或其它提供输入源的装置实现输入设备328。
输出设备330被用来显示位置估测结果。可以通过显示器实现输出设备330，该显示器显示用户单元的估测座标，并且也可以显示服务区域地图，其中指示出用户单元的估测位置。也可以显示几个估测位置，其中指示出各个位置的质量或置信度。
现在参照图7，其中描述了一个数据处理系统400，该系统可以被用来实现本发明的方法和系统的一个实施例。数据处理系统400可以包含处理器402，键盘404，显示器406和定点设备408。键盘404提供向处理器402输入数据和命令的手段。可以使用任何已知的，显示文本，图像或视频图像，诸如阴极射线管(CRT)，液晶显示器(LCD)，场致发光面板或类似显示设备的装置实现显示器404。可以使用任何已知的，诸如轨迹球，操纵杆，触摸板或触摸屏，跟踪板或图7所示的鼠标的装置来实现定点设备408。可以使用定点设备408移动显示器406上的指针或光标。
处理器402可以和一或多个诸如CD-ROM 410的外设相连。
数据处理系统400包含从存储设备读出数据的装置。这种读取数据的装置可以包含一个在处理器402内部或外部的磁盘驱动器(未示出)；一个磁带驱动器(未示出)；读写软件414的软盘驱动器412；或一个CD-ROM 410，用于读并且／或写光盘416。这样的存储装置可以被称作以数据和软件形式存储计算机可读程序代码的计算机可读介质。
数据处理系统400还可以被连接到一个网络，该网络允许在数据处理系统之间传送数据和软件。使用这样的网络可以把程序载入到数据处理系统400中。
上述数据处理系统400的部件均可以通过几种已知的成品部件中的一种来实现。例如，可以使用任何通用计算机或所谓的工作站，例如Hewlett-Packard公司，Palo Alto，California以“HP 9000系列700型735”名称销售的工作站来实现数据处理系统400。
概括地讲，本发明的方法和系统估测无线通信系统服务区域中的用户单元的位置。本发明尤其适用于估测拥挤市区，例如包含许多高大建筑物的市区中的位置。在拥挤市区中找到用户位置涉及仔细分析间接信号，其中这样的间接信号经过反向或散射，并且不沿直线路径传播。这样的间接信号不会沿着发送用户单元的方向进入基站。另外，这样的间接信号经过的距离大于用户单元和基站天线之间的直线距离。因而，入射角和传播时间可能误导用户位置。
已经有各种预测信号传播的方法，其中包含射线跟踪方法。在所有的传播预测方法中均使用校正系数调整，标定或修改预测模型。可以在传播预测计算时，或者在计算后对预测进行评估时提供这些系数。这些系数可以包含偏移或定标平均值，把结果当作一个关于距离的，调整涉及反射或散射(可以是一个关于角度的函数)的损耗的函数来进行调整。可以对具体建筑物的材料性质，或尺寸，形状，和建筑物或地面的物理特征进行调整。也可以根据预测误差大于期望值的特定位置进行调整。
虽然前面针对使用二维服务区域模型和二维射线跟踪技术的例子描述并图解了本发明，但是也可以使用三维服务区域模型以便确定用户的三维位置。在使用三维模型的情况下，位置估测系统能够把用户定位在比如主街或第一街的一个建筑物的五层楼上。
可以使用具有适于测量接收信号的垂直角度的天线的基站实现三维位置估测系统。可选地，可以对处于街面不同高度的基站天线进行采样，使得入射角和时间测量是三维性质的。
前面为了图解和描述提供了对本发明最优实施例的描述。上述描述未试图穷举或把本发明限制到公开的确切形式上。选择并描述实施例是为了提供对本发明原理及其实际应用的最优解释，也是为了允许本领域的普通技术人员在各种实施例中使用本发明并且进行各种适合具体使用的修改。当根据经过公平，合法和公正授权的范围进行解释时，所有这样的修改和改变均在本发明如所附权利要求书所定义的范围内。
权利要求
1．在无线通信系统服务区域中估测用户单元的用户位置的方法，该方法包括的步骤有在无线通信系统服务区域中的一个接收器位置上，测量一组描述用户信号的接收射线的特征；在一个无线通信系统服务区域模型中，确定从无线通信系统服务区域模型中的一个对应于无线通信系统服务区域中接收器位置的位置上发射的模拟射线的传播路径，其中射线具有基于描述用户信号的接收射线的特征组的模拟信号特征；根据模拟射线的传播路径估测无线通信系统服务区域中的用户位置。
2．如权利要求1所述的估测用户位置的方法，其中描述用户信号的接收射线的特征组包含包含传播时间，入射角和信号振幅。
3．如权利要求1所述的估测用户位置的方法，其中确定模拟射线的传播路径的步骤包含使用射线跟踪技术确定模拟射线的传播路径。
4．如权利要求1所述的估测用户位置的方法，其中模拟射线传播路径具有一个终点，并且估测用户位置的步骤还包含估测用户位置是模拟射线传播路径的终点。
5．如权利要求1所述的估测用户位置的方法，其中还包括的步骤有通过以下步骤验证估测的用户位置在模型中从估测用户位置发出一个验证射线；估测验证射线在无线通信系统服务区域模型中对应于无线通信系统服务区域中接收器位置的位置上的特征；比较验证射线的估测特征和描述用户信号的接收射线的测量特征组；根据验证射线的估测特征和描述用户信号的接收射线的测量特征组的比较结果确定估测用户位置的质量。
6．如权利要求5所述的估测用户位置的方法，其中确定估测的用户位置的质量的步骤还包含描述用户信号的接收射线的测量特征组与验证射线的估测特征之间的差值超过预定阀值时降低估测的用户位置的质量。
7．如权利要求1所述的估测用户位置的方法，其中入射角测量包含一个不确定角度，该方法还包含的步骤有在无线通信系统服务区域模型中，确定从无线通信系统服务区域模型中对应于接收器位置的位置发出的M个模拟射线的M个传播路径，其中M是大于1的整数，并且均以入射角测量的不确定角度内的一个角度发出M个模拟射线中的各个射线；根据M个模拟射线的M个传播路径估测第一组M个无线通信系统服务区域中的估测用户位置；根据第一组M个估测用户位置估测无线通信系统服务区域中的一个用户位置。
8．如权利要求7所述的估测用户位置的方法，其中还包含的步骤有在无线通信系统服务区域中的一个第二接收器位置上，测量第二组描述用户信号的第二接收射线的特征；在无线通信系统服务区域模型中，确定从无线通信系统服务区域模型中对应于无线通信系统服务区域中第二接收器位置的第二位置发出的N个模拟射线的N个传播路径，其中N是大于1的整数，并且均以第二入射角测量的不确定角度内的一个第二角度发出N个模拟射线中的各个射线；根据N个模拟射线的N个传播路径估测第二组N个无线通信系统服务区域中的估测用户位置；根据第一组M个估测用户位置和第二组N个估测用户位置选择最终估测用户位置。
9．如权利要求8所述的估测用户位置的方法，其中第二接收器位置与接收器位置相同。
10．如权利要求8所述的估测用户位置的方法，其中根据估测用户位置选择最终估测用户位置的步骤还包括的步骤有确定估测用户位置组的集中程度，其中各个组包含第一和第二估测用户位置组中的一个估测用户位置；根据估测用户位置组的集中程度选择最终估测用户位置。
11．如权利要求10所述的估测用户位置的方法，其中确定估测用户位置组的集中程度的步骤还包含根据一个选定点和估测用户位置组中选定估测用户位置之间的距离确定集中程度。
12．如权利要求1所述的估测用户位置的方法，其中还包含的步骤有测量描述从无线通信系统服务区域中一个已知位置发送的用户信号的接收射线的信号特征组；根据估测用户位置和已知位置之间的相关比较结果调整用于确定估测用户位置的系数。
13．在无线通信系统服务区域中估测用户单元的用户位置的系统，该系统包括在无线通信系统服务区域中的一个接收器位置上，测量一组描述用户信号的接收射线的特征的装置；在一个无线通信系统服务区域模型中，确定从无线通信系统服务区域模型中的一个对应于无线通信系统服务区域中接收器位置的位置上发射的模拟射线的传播路径的装置，其中射线具有基于描述用户信号的接收射线的特征组的模拟信号特征；根据模拟射线的传播路径估测无线通信系统服务区域中的用户位置的装置。
14．如权利要求13所述的估测用户位置的系统，其中描述用户信号的接收射线的特征组包含包含传播时间，入射角和信号振幅。
15．如权利要求13所述的估测用户位置的系统，其中确定模拟射线的传播路径的装置包含使用射线跟踪技术确定模拟射线的传播路径的装置。
16．如权利要求13所述的估测用户位置的系统，其中模拟射线传播路径具有一个终点，并且估测用户位置的装置还包含估测用户位置是模拟射线传播路径的终点的装置。
17．如权利要求13所述的估测用户位置的系统，其中还包括验证估测的用户位置的装置，其中包含在模型中从估测用户位置发出一个验证射线的装置；估测验证射线在无线通信系统服务区域模型中对应于无线通信系统服务区域中接收器位置的位置上的特征的装置；比较验证射线的估测特征和描述用户信号的接收射线的测量特征组的装置；根据验证射线的估测特征和描述用户信号的接收射线的测量特征组的比较结果确定估测用户位置的质量的装置。
18．如权利要求17所述的估测用户位置的系统，其中确定估测的用户位置的质量的装置还包含描述用户信号的接收射线的测量特征组与验证射线的估测特征之间的差值超过预定阀值时降低估测的用户位置的质量的装置。
19．如权利要求13所述的估测用户位置的系统，其中入射角测量包含一个不确定角度，该系统还包含在无线通信系统服务区域模型中，确定从无线通信系统服务区域模型中对应于接收器位置的位置发出的M个模拟射线的M个传播路径的装置，其中M是大于1的整数，并且均以入射角测量的不确定角度内的一个角度发出M个模拟射线中的各个射线；根据M个模拟射线的M个传播路径估测第一组M个无线通信系统服务区域中的估测用户位置的装置；根据第一组M个估测用户位置估测无线通信系统服务区域中的一个用户位置的装置。
20．如权利要求19所述的估测用户位置的系统，其中还包含在无线通信系统服务区域中的一个第二接收器位置上，测量第二组描述用户信号的第二接收射线的特征的装置；在无线通信系统服务区域模型中，确定从无线通信系统服务区域模型中对应于无线通信系统服务区域中第二接收器位置的第二位置发出的N个模拟射线的N个传播路径的装置，其中N是大于1的整数，并且均以第二入射角测量的不确定角度内的一个第二角度发出N个模拟射线中的各个射线；根据N个模拟射线的N个传播路径估测第二组N个无线通信系统服务区域中的估测用户位置的装置；根据第一组M个估测用户位置和第二组N个估测用户位置选择最终估测用户位置的装置。
21．如权利要求20所述的估测用户位置的系统，其中第二接收器位置与接收器位置相同。
22．如权利要求20所述的估测用户位置的系统，其中根据估测用户位置选择最终估测用户位置的装置还包括确定估测用户位置组的集中程度的装置，其中各个组包含第一和第二估测用户位置组中的一个估测用户位置；根据估测用户位置组的集中程度选择最终估测用户位置的装置。
23．如权利要求22所述的估测用户位置的系统，其中确定估测用户位置组的集中程度的装置还包含根据一个选定点和估测用户位置组中选定估测用户位置之间的距离确定集中程度的装置。
24．如权利要求13所述的估测用户位置的系统，其中还包含测量描述从无线通信系统服务区域中一个已知位置发送的用户信号的接收射线的信号特征组的装置；根据估测用户位置和已知位置之间的相关比较结果调整用于确定估测用户位置的系数的装置。
25．计算机程序产品，其中包括具有在其中实现的，在无线通信系统服务区域中估测用户单元的用户位置的计算机可读程序代码装置的计算机可用介质，其中包括在无线通信系统服务区域中的一个接收器位置上，测量一组描述用户信号的接收射线的特征的计算机可读程序代码装置；在一个无线通信系统服务区域模型中，确定从无线通信系统服务区域模型中的一个对应于无线通信系统服务区域中接收器位置的位置上发射的模拟射线的传播路径的计算机可读程序代码装置，其中射线具有基于描述用户信号的接收射线的特征组的模拟信号特征；根据模拟射线的传播路径估测无线通信系统服务区域中的用户位置的计算机可读程序代码装置。
26．如权利要求25所述的估测用户位置的系统，其中描述用户信号的接收射线的特征组包含包含传播时间，入射角和信号振幅。
27．如权利要求25所述的估测用户位置的系统，其中确定模拟射线的传播路径的计算机可读程序代码装置包含使用射线跟踪技术确定模拟射线的传播路径的计算机可读程序代码装置。
28．如权利要求25所述的估测用户位置的系统，其中模拟射线传播路径具有一个终点，并且估测用户位置的计算机可读程序代码装置还包含估测用户位置是模拟射线传播路径的终点的计算机可读程序代码装置。
29．如权利要求25所述的估测用户位置的系统，其中还包括验证估测的用户位置的计算机可读程序代码装置，其中包含在模型中从估测用户位置发出一个验证射线的计算机可读程序代码装置；估测验证射线在无线通信系统服务区域模型中对应于无线通信系统服务区域中接收器位置的位置上的特征的计算机可读程序代码装置；比较验证射线的估测特征和描述用户信号的接收射线的测量特征组的计算机可读程序代码装置；根据验证射线的估测特征和描述用户信号的接收射线的测量特征组的比较结果确定估测用户位置的质量的计算机可读程序代码装置。
30．如权利要求29所述的估测用户位置的系统，其中确定估测的用户位置的质量的计算机可读程序代码装置还包含描述用户信号的接收射线的测量特征组与验证射线的估测特征之间的差值超过预定阀值时降低估测的用户位置的质量的计算机可读程序代码装置。
31．如权利要求25所述的估测用户位置的系统，其中入射角测量包含一个不确定角度，该系统还包含在无线通信系统服务区域模型中，确定从无线通信系统服务区域模型中对应于接收器位置的位置发出的M个模拟射线的M个传播路径的计算机可读程序代码装置，其中M是大于1的整数，并且均以入射角测量的不确定角度内的一个角度发出M个模拟射线中的各个射线；根据M个模拟射线的M个传播路径估测第一组M个无线通信系统服务区域中的估测用户位置的计算机可读程序代码装置；根据第一组M个估测用户位置估测无线通信系统服务区域中的一个用户位置的计算机可读程序代码装置。
32．如权利要求31所述的估测用户位置的系统，其中还包含在无线通信系统服务区域中的一个第二接收器位置上，测量第二组描述用户信号的第二接收射线的特征的计算机可读程序代码装置；在无线通信系统服务区域模型中，确定从无线通信系统服务区域模型中对应于无线通信系统服务区域中第二接收器位置的第二位置发出的N个模拟射线的N个传播路径的计算机可读程序代码装置，其中N是大于1的整数，并且均以第二入射角测量的不确定角度内的一个第二角度发出N个模拟射线中的各个射线；根据N个模拟射线的N个传播路径估测第二组N个无线通信系统服务区域中的估测用户位置的计算机可读程序代码装置；根据第一组M个估测用户位置和第二组N个估测用户位置选择最终估测用户位置的计算机可读程序代码装置。
33．如权利要求32所述的估测用户位置的系统，其中第二接收器位置与接收器位置相同。
34．如权利要求32所述的估测用户位置的系统，其中根据估测用户位置选择最终估测用户位置的计算机可读程序代码装置还包括确定估测用户位置杂乱的集中程度的计算机可读程序代码装置，其中各个杂乱包含第一和第二估测用户位置组中的一个估测用户位置；根据估测用户位置杂乱的集中程度选择最终估测用户位置的计算机可读程序代码装置。
35．如权利要求34所述的估测用户位置的系统，其中确定估测用户位置杂乱的集中程度的计算机可读程序代码装置还包含根据一个选定点和估测用户位置杂乱中选定估测用户位置之间的距离确定集中程度的计算机可读程序代码装置。
36．如权利要求25所述的估测用户位置的系统，其中还包含测量描述从无线通信系统服务区域中一个已知位置发送的用户信号的接收射线的信号特征组的计算机可读程序代码装置；根据估测用户位置和已知位置之间的相关比较结果调整用于确定估测用户位置的系数的计算机可读程序代码装置。
全文摘要
在一个无线通信系统服务区域(22)中的接收器位置上,测量一组描述用户信号的接收射线的特征。在一个无线通信系统服务区域模型中,确定(34)从无线通信系统服务区域模型中的一个对应于无线通信系统服务区域中接收器位置的位置上发射的模拟射线的传播路径,其中射线具有基于描述用户信号的接收射线的特征组的模拟信号特征。之后,根据模拟射线的传播路径估测无线通信系统服务区域中的用户位置。
文档编号G01S5/12GK1292204SQ99803340
公开日2001年4月18日 申请日期1999年1月26日 优先权日1998年2月27日
发明者约翰·道格拉斯·里德, 舒少·彼得·王 申请人:摩托罗拉公司