专利名称：一种对软切换状态下用户设备进行定位的方法
技术领域：
本发明涉及一种确定用户设备(User Equipment，UE)位置的移动定位方法，尤其涉及宽带码分多址(Wideband Code Division Multiplex Access，WCDMA)蜂窝移动通讯系统中当UE处于软切换状态时对UE进行定位的方法。
背景技术：
近几年来，移动通信发展十分迅猛，特别是数字蜂窝移动通信尤为突出。20世纪90年代后期，第二代移动通信系统如GSM(Global System for Mobilecommunication，全球通)数字蜂窝移动通信系统和窄带CDMA(Code DivisionMultiplex Access，码分多址)蜂窝移动通信系统在全球范围内得到广泛应用，为了解决第二代移动通信系统存在的问题，国际电联正在力推第三代移动通信标准包括WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址)、CDMA2000和TD-SCDMA(Time Division Synchronization CDMA，时分同步码分多址)，数字蜂窝移动通信因其独特的优点而具备广阔的应用前景。
移动定位业务是利用UE位置开展的业务，比如紧急业务、增值业务。与之相对应的是移动定位技术，它是指网络根据定位用户的要求选择特定的定位方法获得UE位置信息的技术。在WCDMA系统中，定位方法主要有3种基于小区的方法，包括CI和CI+RTT(Round Trip Time，环回时延)两种具体方法；OTDOA(Observed Time Difference Of Arrival，到达的观察时间差)方法，和AGPS(Assisted Global Positioning System，辅助全球定位系统)方法。在这三种定位方法中，基于小区的定位方法实现最简单，UE不用作任何改动，网络侧也不需要增加设备。其中CI方法的定位精度最低，CI+RTT这种方法利用RTT等参数修正使定位精度比CI方法有所提高，但其定位精度较其他两种方法仍然偏低；OTDOA定位方法精度有所提高，但需要在网络侧增加一些测量单元LMU(Location Measurement Unit，定位测量单元)，算法也更复杂。AGPS定位方法精度最高，但需要在UE安装GPS接收机，网络也需要增加GPS卫星地面接收站。在定位业务开展初期，运营商主要发展增值业务，在投资小建设快的要求下，重点使用基于小区的定位方法。
蜂窝移动通信系统需要建立许多小区，小区一般可分为全向小区和定向小区，定向小区根据实际情况可以划分成几个扇区。本发明中，全向小区和扇区统称小区。在WCDMA系统中，每个小区都有一个天线用以和UE通信。每个小区由一个唯一的标识码CI(Cell Identity，小区识别码)识别。
CI定位方法是RNC(Radio Network Controller，无线基站控制器)通过获取UE所在小区的CI，直接将这个小区区域做为UE的定位结果，如图1的阴影部分所示。
CI+RTT定位方法是RNC利用RTT等参数，对CI方法的定位结果进行修正，即算出UE离所在小区天线中心的距离，参数的测量误差使UE离天线的距离处于一个有宽度的区域之中。如图2的深色圆环部分所示。
软切换是WCDMA的核心技术之一。软切换的特点是当UE开始与一个新的小区建立联系时，并不立即中断与原来小区之间的通信。软切换可以避免相邻小区由于同频在重叠覆盖区域造成的强干扰，并且大大降低由于切换引起的掉话，保证了通信的可靠性。实际参与软切换的小区数目大于等于两个。正在参与UE软切换的小区形成的集合称为激活集。
当UE处于软切换状态时有可能正好有定位请求。对此3GPP(3rdGenerationPartnership Project，第三代伙伴项目)制定的协议TS(Technical Specification，技术协议)25.305说明在软切换状态中，UE可能有几个信号分支连接到不同的小区，因此对应多个CI，而基于小区的定位方法只能用一个小区作为定位结果，因此SRNC(Serving RNC，服务RNC)需综合所有与目标UE有关的小区信息，从激活集中选择一个参考小区确定定位结果。协议3GPP TS 25.305给出参考小区的选择可以基于下列一个或几个原则比如具有最好信号质量的小区、从时间上看最近与UE连接的小区、UE已开始接收但还未切换过去的最近的“新”小区，通过RTT参数计算出来与UE有最近距离的小区等。利用参考小区得到的定位结果必然是整个参考小区的范围对CI方法，就是整个参考小区，对CI+RTT方法，就是离参考小区天线中心距离RTT的圆环或者扇区中圆环的一部分。
因此，现有技术将整个参考小区的范围作为CI方法或者CI+RTT方法的定位结果，范围大，精度低。目前尚未见到其它的和软切换状态的定位相关的公开资料。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有3GPP协议规定的用确定激活集中参考小区作为软切换状态UE定位结果精度低的不足，提出一种更高精度的通过缩小参考小区中UE位置区域来定位UE的方法。
一种对软切换状态下用户设备进行定位的方法，包括下列步骤(1)确定激活集各小区的中心坐标；(2)将通过参考小区中心点并与参考小区和各邻近小区中心点连线垂直的直线与参考小区边缘围成的靠近邻近小区的区域作为UE的方位区域；(3)利用基于小区的定位方法获得UE在参考小区内的定位结果；(4)将步骤(2)中得到的UE的方位区域与步骤(3)中得到的定位结果相重合的区域作为对UE的最终定位结果。
上述方法可以在执行完步骤(1)后，先执行步骤(3)，再执行步骤(2)，最后执行所述步骤(4)。也可以将步骤(2)和(3)并行执行。
本发明根据UE处于软切换状态时其位置处于相邻激活集小区重合部分区域及其附近这样的事实，确定UE处于参考小区的方位，将UE的位置缩小在参考小区定位结果的一个合理范围之内，以此提高定位精度。现有技术对CI方法，将CI对应的整个小区区域作为定位结果，对CI+RTT方法，将整个小区中距离天线为D(D＝(RTT-UE Rx-Tx time difference type 2)/2*c)的圆环(对全向小区)或者圆环的一部分(对扇形小区)作为定位结果，这种以整个小区的范围作为定位结果的方法使得定位精度较低。采用本发明所述方法，关键是利用步骤2缩小了UE的方位区域，最后将步骤2得到的UE方位区域和步骤3得到的参考小区定位结果的重合部分确定为UE的定位结果。与现有技术相比，达到了提高UE定位精度的效果，而且方法简单，没有引入复杂的计算或者测量，也不影响RNC获得定位结果的时间。
图1是用CI定位方法得到的全向小区和定向小区的定位结果示意图。
图2是用CI+RTT定位方法得到的全向小区和定向小区地定位结果示意图。
图3是本发明所提出的方法的流程图。
图4是UE处于软切换状态时的示意图。
图5是确定扇形小区的中心的示意图。
图6是本发明的实施例1的定位结果示意图。
图7是本发明的实施例2的定位结果示意图。
图8是本发明的实施例3的定位结果示意图。
图9是本发明的实施例4的定位结果示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明基于以下事实考虑对处于软切换状态的UE，其位置实际上落在相邻小区重合区域及其附近，因此可以从整个参考小区中划出一部分作为定位结果，范围缩小使得定位精度提高。本发明的前提条件有两个(1)已经确定了UE激活集的某个小区作为定位结果要用的参考小区。(2)需要知道小区天线位置坐标和小区类型、区域范围等描述参数，这些在网络规划完成后数据库就能提供。
图1是用CI定位方法得到的全向小区和定向小区的定位结果示意图。如图1所示，图1(a)是用CI定位方法对全向小区进行定位的定位结果示意图；图1(b)是用CI定位方法对定向小区进行定位的定位结果示意图。其中阴影部分所示的区域即为定位区域。图1中101和102分别对应全向小区和扇形小区，是UE位置所在区域。
图2是用CI+RTT定位方法得到的全向小区和定向小区地定位结果示意图。如图2所示，图2(a)是用CI+RTT定位方法对全向小区进行定位的定位结果示意图；图2(b)是用CI+RTT定位方法对定向小区进行定位的定位结果示意图。其中阴影部分所示的区域即为定位区域。图2(a)中的深色圆环部分201对应全向小区中UE位置所在区域，图2(b)中扇形小区内深色圆环的一部分202对应定向小区的扇区中UE位置所在区域。
图3是本发明所提出的方法的流程图。如图3所示，本发明包括如下步骤1、定激活集各个小区的中心坐标。全向小区的中心就是天线位置。本发明定义扇形小区的中心是沿天线传播方向所作的小区对角线的中点。
2、将通过参考小区中心点并与参考小区和各邻近小区中心点连线垂直的直线与参考小区边缘围成的靠近激活集小区相交区域的区域作为UE的方位区域。具体过程是设激活集有N个小区，一个是参考小区，其他N-1个是参考小区的邻近小区。N大于等于2。参考小区记为Cr，邻近小区记为C1，C2，...，CN-1。将Cr的中心和C1的中心相连得到连线Lrl，然后通过参考小区Cr的中心作上述连线Lrl的垂线Vr1，Vri将参考小区一分为二，其中偏向两小区重合部分区域的一侧记为S1。以此类推，参考小区对N-1个邻近小区进行上述处理，得到S1，S2，...，SN-1，它们在参考小区上的重合部分就是UE的方位区域。N越大，UE的方位区域越小，定位精度就越高。
3、利用基于小区的定位方法获得参考小区上的定位结果。具体过程是CI方法根据协议3GPP TS 23.171的规定，RNC在收到定位请求的时候，UE处于连接模式。如果连接模式处于CELL_PCH(Cell Paging Channel，小区寻呼信道)或者CELL_DCH(Cell Dedicated Channel，小区专用信道)或者CELL_FACH(Cell Forward Access Channel，小区前向接入信道)状态，RNC已经有UE的CI，如果UE模式是URA_PCH(User Registration Area Paging Channel，用户注册区寻呼信道)状态，RNC发起对UE的寻呼使UE的状态转到CELL_FACH或者CELL_DCH状态，从而获得UE所处参考小区的CI。CI对应的整个小区区域就是协议的定位结果。
CI+RTT方法当UE不在CELL_DCH状态时，RNC首先通过寻呼UE或者信道重配等过程，让UE的状态转换到CELL_DCH，然后RNC向UE发送测量控制命令(Measurement Control)，要求UE测量UE Rx-Tx time difference type2(UE收发时间差类型2)参数并上报，要求节点B测量并上报RTT参数。UE离小区天线的距离D是(RTT-UE Rx-Tx time difference type 2)/2*c(无线电传播速度)。根据这两个参数的测量精度估算精度是UE落在以D为中心里外宽度约为35米的区域。对全向小区，这个区域是圆环，对扇区，这个区域是圆环的一部分。
4、步骤2得到的UE方位区域和步骤3得到的参考小区定位结果的重合部分确定为UE的定位结果。对全向小区，它是圆环和UE方位区域的两边半径相交的一部分圆环；对扇区，它是原参考小区的那部分圆环落在UE方位区域里面的一部分圆环。
在执行步骤4之前，步骤2和步骤3的执行没有先后顺序要求，因此可以并行执行，从而不影响RNC响应定位请求的时间。
图4是UE处于软切换状态时的示意图。图中两个小区天线和UE之间的连线表示UE在软切换状态中和这两个小区均建有链路。
图5是确定扇形小区的中心的示意图。虚线表示沿小区天线传播方向所画的小区对角线，对角线的中点501被定义为小区中心。
图6是本发明的实施例1的定位结果示意图，是反映激活集有两个小区的基于CI定位方法的本发明定位示意图。此处必须说明这两个小区分别是全向小区还是扇形小区，以及以何种方式组合都是随意的，而且小区的形状也不一定是规则图形。该图只是一个示例，假设由扇形小区601和全向小区602组成，并且小区601是RNC确定的参考小区。获取UE定位结果的过程如下对扇形小区601确定中心，即沿天线传播方向画小区对角线，对角线中心位置被定义为小区中心。全向小区602中心即天线位置，理想情况是圆心。
连接小区601和小区602中心得到中心连线603.
通过参考小区601的中心做连线603的垂线604.
垂线将参考小区601一分为二，靠近601和602两小区交叠区域的一侧即阴影区域605是最终的定位结果。
如果不用本发明的方法，整个小区601都是UE的定位结果，显然本发明提高了定位精度。
图7是本发明的实施例2的定位结果示意图，是激活集有两个以上小区的基于CI定位方法的本发明定位示意图。此处必须说明这三个小区是全向小区还是扇形小区，以及以何种方式组合都是随意的，而且小区的形状也不一定是规则图形。该图作为一个示例，假设由三个全向小区701、702和703组成，并且小区701是RNC确定的参考小区。获取UE定位结果的过程如下确定小区中心，本图3个小区都是全向小区，中心即天线位置，理想情况是圆心。
连接小区701和小区702中心得到两小区中心连线706。
通过参考小区701的中心做连线706的垂线704。
垂线将小区701一分为二，包含三个小区重叠区域710的一侧半圆区域708是根据参考小区701和邻近小区702确定的UE方位区域708。
连接小区701和小区703中心得到中心连线707。
通过参考小区701的中心做连线707的垂线705。
垂线将小区701一分为二，包含三个小区重叠区域710的一侧半圆区域709是根据参考小区701和邻近小区703确定的UE方位区域709。
参考小区701上区域708和709的重合部分，即由直线704和705围起来的以701中心为圆心，701半径为半径的扇形区域711是UE的方位区域，也是最终的定位结果。
对于三个以上小区的情况，参考小区和邻近小区逐个确定UE方位区域，这些区域的重合部分就是UE的最终方位区域，对CI方法也是定位结果。邻近小区越多，UE方位区域越小，定位精度越高。如果不用本发明的方法，整个小区701都是UE的定位结果，显然本发明提高了定位精度。
图8是本发明的实施例3的定位结果示意图，是激活集有两个小区的基于CI+RTT方法的本发明定位示意图。对这种情况，UE方位区域的确定过程和图6所述步骤是相同的。如果不考虑本发明，参考小区的定位结果是以扇形小区天线804为中心，(RTT-UE Rx-Tx time difference type 2)/2*c为半径的一段圆弧区域801，该区域和UE方位区域802的重合部分即半径803和805所围扇形区域中的圆弧区域是本发明的定位结果。对于扇形小区的情况，定位精度提高的程度依赖于小区的相对位置以及UE离天线位置的距离。
图9是本发明的实施例4的定位结果示意图，是激活集有两个以上小区的基于CI+RTT定位方法的本发明定位示意图。对这种情况，UE方位区域的确定过程和图7所述步骤是相同的。如果不考虑本发明，参考小区902的定位结果以参考小区天线位置903为中心，(RTT-UE Rx-Tx time difference type 2)/2*c为半径的圆环区域901，该区域和UE方位区域904的重合部分即半径905和906所围所围扇形区域中的圆弧区域是本发明的定位结果。相比整个圆环，定位精度提高明显。
本发明利用软切换状态UE处于激活集小区重叠区域附近这样一个先验知识，通过设定UE定位区域并将它和基于小区定位结果相交的方法，达到提高UE定位精度的目的。该发明同样适用于具有软切换状态的CDMA系统的移动台定位的精度改善。
权利要求
1.一种对软切换状态下用户设备进行定位的方法，其特征在于包括下列步骤(1)确定激活集各小区的中心坐标；(2)将通过参考小区中心点并与参考小区和各邻近小区中心点连线垂直的直线与参考小区边缘围成的靠近邻近小区的区域作为UE的方位区域；(3)利用基于小区的定位方法获得UE在参考小区内的定位结果；(4)将步骤(2)中得到的UE的方位区域与步骤(3)中得到的定位结果相重合的区域作为对UE的最终定位结果。
2.根据权利要求1所述的一种对软切换状态下用户设备进行定位的方法，其特征在于执行完所述步骤(1)后，先执行步骤(3)，再执行步骤(2)，最后执行所述步骤(4)。
3.根据权利要求1所述的一种对软切换状态下用户设备进行定位的方法，其特征在于所述步骤(2)和(3)是并行执行的。
4.根据权利要求1所述的一种对软切换状态下用户设备进行定位的方法，其特征在于所述步骤(1)中确定扇形小区中心的方法为将沿天线传播方向所作的小区对角线的中点作为该小区的中心。
5.根据权利要求1所述的一种对软切换状态下用户设备进行定位的方法，其特征在于步骤(3)中所述的基于小区的定位方法是CI方法。
6.根据权利要求1所述的一种对软切换状态下用户设备进行定位的方法，其特征在于步骤(3)中所述的基于小区的定位方法是CI+RTT方法。
全文摘要
本发明公开了一种对软切换状态下用户设备进行定位的方法，包括下列步骤(1)确定激活集各小区的中心坐标；(2)将通过参考小区中心点并与参考小区和各邻近小区中心点连线垂直的直线与参考小区边缘围成的靠近邻近小区的区域作为UE的方位区域；(3)利用基于小区的定位方法获得UE在参考小区内的定位结果；(4)将步骤(2)中得到的UE的方位区域与步骤(3)中得到的定位结果相重合的区域作为对UE的最终定位结果。采用本发明所述方法，与现有技术相比，达到了提高UE定位精度的效果，而且方法简单，没有引入复杂的计算或者测量，也不影响RNC获得定位结果的时间。
文档编号H04W4/02GK1489313SQ0213742
公开日2004年4月14日 申请日期2002年10月11日 优先权日2002年10月11日
发明者王磊, 李春艳, 磊 王 申请人:深圳市中兴通讯股份有限公司