专利名称：使用广播信号的预定部分提供定位服务的方法和网络单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在蜂窝网络中对无线终端装置进行辅助定位的定位方法和系统。
背景技术：
定位系统采用一种或多种定位机制来确定诸如移动台、用户设备或其他任何一种无线电终端的终端装置的位置。定位目标终端装置涉及到信号测量和基于测量到的信号所做的位置估算。一般而言，定位或位置估算提供以纬度和经度数据表示的移动台和/或有效移动设备的地理位置。这种位置估算能够用预定的通用形式来表示。
在GSM(全球移动通信系统)蜂窝系统中，定位系统所采用的定位机制可以是基于上行链路到达时间(TOA)机制、观测时差(OTD)机制(例如，OTDOA或增强的OTD(E-OTD))、全球定位系统(GPS)辅助机制、基于小区识别的机制，或它们的任意一种结合。对于低效运行(fall-back)过程而言，定时超前(TA)参数可以用于辅助所有上述的定位机制。这个TA值就是通常所知的，服务基站收发信台(BTS)在所涉及的移动台处于空闲状态时获得的TA值。建立一个不被移动台的使用者或用户注意到的特殊呼叫，并响应这个呼叫返回服务小区的小区识别(CI)和TA值。
E-OTD方法是基于在移动台中对附近的成对BTS的突发的增强型观测到达时差的测量。为了获得精确的三角测量，对至少三个不同的地理位置分散的BTS对都需要E-OTD测量。如果在移动台能得到所有需要的信息，基于测量到的E-OTD值，不论在网络中还是在移动台本身都能计算出移动台的位置。
GPS方法涉及利用GPS信号或由GPS信号派生用以计算移动台位置的附加信号的几个变量中的任意一个。
这种定位系统在逻辑上是通过在蜂窝网中增加网络节点，即移动位置中心(MLC)实现的。特别是，提供网关移动位置中心(GMLC)，它是外部客户在蜂窝网中访问的第一个节点。GMLC从归属用户数据库，例如，归属位置寄存器(HLR)或归属用户服务器(HSS)，请求路由信息，执行注册授权，发送定位请求到网络，并从网络中接收最终位置估算。此外，在无线接入网络(RAN)，例如，GERAN(GPRSRAN)或UTRAN(UMTS Terrestrial RAN)，提供服务移动位置中心(SMLC)，安排它管理执行移动或无线终端装置进行布置和定位所需资源的整体协调和调度。它还计算最终的位置估算和精确度。在一个蜂窝网络中，可能存在一个以上的SMLC和GMLC。
SMLC控制多个位置测量单元(LMUs)，以获取无线电接口测量值来定位或辅助定位其服务区内的移动台用户。基于NSS的SMLC和LMU之间的信令通过服务LMU的MSC来传送，而基于BSS的SMLC和LMU之间的信令通过服务或控制LMU的BSC来传送。
SMLC和GMLC功能可以被合并到同一物理节点中，合并到现有的物理节点中，或是驻留在蜂窝网的不同节点中。
在GSM规范03.71中公开了这些已知的定位系统的更为详细的描述。
E-OTD定位系统需要同时在LMU和移动终端做测量。正是通过比较这两组OTDs，才能确定位置估算。为了减少信令需求，每一次LMU的OTD测量只在间隙才由LMU向SMLC报告。对于基于MS的E-OTD，可以一件接一件地或周期性地向移动终端报告这个OTD。LMU报告之间最大允许间隔依赖于BTS频率源的可预见性和位置估算所需的精度级别。
在辅助GPS定位系统中，辅助数据从GPS基准网络被传输到所涉及的移动终端，由此提高GPS传感器的性能。因此，传感器启动时间和手机电力的消耗能够降低，传感器的敏感度得以提高。附加的辅助数据，如，差分GPS校正，逼近手机位置或小区基站位置等，能够发送出去以提高定位精度和降低捕获时间。典型的数据传送包括时间、参考位置、卫星位置预测表和时钟校正。如果某种应用要求更好的定位精度，则必须频繁地(近似每30秒一次)将差分GPS(DGPS)数据传送到移动终端。
在已知的基于GSM的系统中，短消息服务小区广播(SMSCB)系统或在GSM规范02.03中规定的电信业务23，被用于向移动终端广播数据。SMSCB消息的源和主题通过SMSCB消息头中的消息标识符来识别。SMSCB消息头中的序号使移动终端能够确定什么时候能得到来自给定源的消息。这个网络可以广播时间表消息，提前提供有关后面即将发送的消息的信息。网络可以推翻已经公布的时间表，去发送新的优先权高的SMSCB消息。然而，在出现任何这样的时间表偏离之后，网络必须通过在时间表消息中所列出的预定时间发送这个预定消息来恢复时间表。
依据这样常规广播模式的一个例子，提前1分钟计算消息发送时间表。于是，同时安排31个消息的发送，其中，1个消息的传输大约持续1.88秒。消息发送时间表被包括在每一个广播消息中。这样，当打算广播一个新的LCS消息时，它必须被放入下一个消息发送时间表中，即，消息发送被延迟。基于这种消息发送时间表的发送状态，延迟间隔可以在2秒到大约2分钟之间的范围内。因此，平均来说，每个新LCS消息大约被延迟1分钟。然而这样的延迟量，对于广播例如，E-OTD和DGPS辅助数据是不能接受的。如果这个新LCS消息被提早发送(即，作为高优先权消息)，已经计划对移动终端的消息发送不得不停止，重新计算和重新开始。这导致移动终端电力消耗的增加和发送时间表的混淆。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提供辅助定位服务的方法和网络单元，利用这种方法和网络单元能够降低广播延迟。
这个目的是通过在蜂窝网络中，提供一种辅助定位服务方法实现的，这个方法包括步骤为辅助定位服务保留通过蜂窝网络广播的广播信号的预定义时间段。
当将要发送位置消息时，选择至少一个被保留的时间段；以及，在所选择的时间段内广播所述位置消息。
此外，上述目的是通过在蜂窝网络中，提供一种辅助定位服务的网络单元实现的，所述网络单元在将要发送位置消息时，被安排选择至少一个预定的被保留时间段，并且在所述选择的时间段内广播所述位置消息。
因此，通过为定位服务保留预定的时隙和相应的消息数能提供LCS广播信息的高优先权时间安排。由于为LCS进行固定保留，新LCS消息可以被放入下一个空闲时间段或时隙。因此，这个新LCS消息最大延迟对应在出现下一个保留时间段之前的时间。
优选地，这个保留步骤通过在短消息服务小区广播的消息发送时间表中为辅助定位服务做固定保留来执行。在这种情况下，预定时间段对应消息发送时间表中的预定消息数。特别地，预定义时间段可以10个消息的周期重现。因此，能够每隔10个消息发送一个新LCS消息。
通过设置至少一个预定无线电网络参数也可以实现这种固定保留。特别地，所述至少一个预定无线电网络参数可以定义在为辅助定位服务保留的每一个时间段中的连续消息的数量。另外，可以使用一个第二无线电网络参数，它定义LCS消息的发送间隔。此外，预定时间段可以包括分配给第一辅助定位服务的第一时间段，例如E-OTD定位服务或其他定位服务，和分配给第二辅助定位服务的第二时间段，例如，DGPS定位服务或其他基于GPS的定位服务。因此，两种辅助定位服务可以通过一个广播信号或信道来支持。
预定时间段的设置可以通过在网络单元中提供的一种设置装置基于网络运营商定义的无线电网络参数来执行。
下面，将参照附图，在优选实施方案的基础上，更详细地描述本发明，在图中图1是根据所述优选实施例的辅助定位服务的示意图；图2A和2B是根据所述优选实施例的短消息服务小区广播模式的不同保留模式。
具体实施例方式
现在在基于移动台的GPS定位服务的基础上描述这个优选实施例，该服务采用SMSCB模式广播LCS辅助数据。
图1是辅助GPS结构的示意图。这个结构的基本观点是建立一个GPS基准网络或一个广域差分GPS网络，它的接收器能够清晰地观测天空，并能够连续操作。这个基准网络也与服务移动终端装置1的蜂窝网络，例如GSM或WCDMA(宽带码分多址)网络连接。在基于终端或网络的应用的请求下，来自基准网络的辅助数据被发送到移动终端装置1，以提高在移动终端装置1中提供的GPS传感器的性能。
如果移动终端装置1的GPS接收器不知道其近似位置，则其不能确定这些可视卫星或估算这些卫星的作用范围和多普勒频率。它必须搜索整个代码段和频率空间来定位这些可视卫星。卫星40和移动终端装置1的GPS接收器之间的相对运动使搜索耗费更多的时间。因此，首次固定时间(TTFF)是评估GPS接收器质量的一个重要参数。通过在蜂窝网络上传送辅助数据，TTFF可以从多于10分钟减少到几秒钟。这极大地降低了代码段和频率空间的搜索窗口，由此降低了启动时间。此外，由于经蜂窝网络发送的卫星导航消息的可用性，当卫星信号太弱而不能解调有用信息时，它也能够辅助GPS接收器。而且，通过在没有定位服务需要时进入空闲状态，能够降低移动终端装置1的电力消耗。
在图1中，GPS基准网络被连接至基站收发信站(BTS)或服务移动位置中心10，该中心被安排向移动终端装置1发送GPS辅助数据。通过使用DGPS系统，定位错误能够降低到小于5米，并通过在被服务位置上使用基准GPS接收器20通过通信链路向移动终端装置1的移动GPS接收器发送校正信息。由于DGPS数据对一个大的地理区域有效，这样一个定位于中心的GPS基准接收器20可以用于服务这个大区域。移动终端装置1的最终位置在这个终端自身生成。如果需要，所计算的位置然后能够被发送到移动终端装置1以外的应用中。
根据这个优选实施例，在SMSCB模式的消息发送时间表中实现LCS目的的固定保留，用于从BTS或SMLC10向移动终端装置1广播DGPS辅助数据。这可通过使用一种新的无线电网络参数，并且为设置这个新的无线电网络参数，在BTS或SMLC10或任意其他相应的网络单元中提供一种设置功能或单元来实现。使用这种设置功能，网络运营商可以通过相应消息、指令或程序来决定他想为LCS消息保留多大的广播容量。
举例来说，无线电网络参数可以说明，为LCS目的保留了消息发送时间表的多少相继或连续消息。如果参数值被设为“1”，这意味着为LCS预先保留了可用的31个消息中的消息0、10、20。图2A表明了这种情况下的消息发送时间表，其中，为LCS目的保留了发送时间表的消息M0、M10和M20，而且这几个消息可以被BTS或SMLC10用于向移动终端装置1发送DGPS数据。
另举一例，新无线电网络参数值可以由网络运营商设置为值“2”，这意味着，消息0、1、10、11、20和21为了LCS目的被预保留。如果消息M0到M30的每个消息的长度相当于82个8位字节，则现在可以用20秒的周期广播有164个8位字节长度的LCS消息。图2B表示了这种情况下的消息发送时间表，其中，为LCS目的预保留发送时间表的消息M0、M1、M10、M11、M20和M21。而剩余消息可用于其他广播消息的常规广播消息安排，这也适用于图2A中的剩余消息。
因此，每当需要一个新的LCS广播时，使用发送时间表中下一个空闲或可用的预保留LCS广播消息，这样，假设如图2A和2B所示进行保留，最大延迟相当于22秒。
不同种类的LCS广播消息能预先共享为LCS消息保留的时间段。举例来说，利用例如消息0、1、2、10、11、12、20、21和22能广播LCS消息。于是，对应于消息0、1、10、11、20和21的时间段能够保留用于发送DGPS辅助数据，而对应于消息2、12和22的时间段能够保留用于发送E-OTD辅助数据。
依据另一个例子，可以使用两个无线电网络参数。第一个参数可以确定发送间隔，即，预保留的LCS消息之间的距离，而第二个参数可以确定能连续发送的消息的数量。因此，网络运营商既可以定义LCS消息的长度(第二个参数)又可以定义LCS消息之间的间隔(第一个参数)。
如果仅广播GPS天体位置数据，则1分钟的发送间隔足够长，只需要一个消息。如果这个系统用于广播例如，E-OTD辅助数据和DGPS辅助数据二者，则发送间隔应该设置为20秒，并且提供4个连续消息。这样，31个消息中有12个用于广播lcs消息，这相当于39％的广播容量。
应指出，本发明并不局限于上述的优选实施例，而是可以用于各个消息被安排通过预定的信号段广播的任何一种广播模式。特别是，任何适当的有规则或者甚至无规则的保留模式都能够实现。因此这个优选实施方案可以在所附权利要求书的范围内改变。
权利要求
1.一种在蜂窝网络中提供辅助定位服务的方法，所述方法包括步骤所述蜂窝网络为所述辅助定位服务保留广播信号广播的预定时间段；当将要发送位置消息时，选择至少一个所述保留的时间段；在所述的选择的时间段内广播所述位置消息。
2.根据权利要求1的方法，其中通过为短消息服务小区广播的消息发送时间表中的所述辅助定位服务进行固定保留，来执行所述保留步骤。
3.根据权利要求2的方法，其中所述预定时间段对应于所述消息发送时间表的预定消息数。
4.根据权利要求3的方法，其中所述预定时间段以预定的发送周期再现。
5.根据权利要求2-4中任何一项的方法，其中通过设置至少一个预定的无线电网络参数执行所述固定保留。
6.根据权利要求5的方法，其中所述至少一个预定无线电网络参数定义为所述辅助定位服务保留的每一个时间段的连续消息数。
7.根据权利要求5的方法，其中所述至少一个预定无线电网络参数包括定义发送间隔的第一参数和定义每个发送间隔的连续消息数的第二参数。
8.根据前述权利要求中任何一项的方法，其中所述预定时间段包括分配给第一辅助定位服务的第一时间段和分配给第二辅助定位服务的第二时间段。
9.根据权利要求8的方法，其中所述第一和第二辅助定位服务中的一个是基于GPS的定位服务。
10.一种在蜂窝网络中提供辅助定位服务的网络单元，所述网络单元(10)在要发送位置信息时，被设置成选择至少一个预定的保留时间段，并在所述选择的时间段内广播所述位置消息。
11.根据权利要求10的网络单元，还包括设置装置，用于基于由网络运营商确定的无线电网络参数来设置所述预定的时间段。
全文摘要
本发明涉及一种在蜂窝网络中提供辅助定位服务的方法和网络单元，其中为广播lcs消息保留广播信号的预定时间段。这样，当要广播定位服务消息时，利用下一个空闲的被保留时间段来发送。因此，能降低新定位服务消息的最大延迟。
文档编号H04B7/185GK1545817SQ01823611
公开日2004年11月10日 申请日期2001年9月20日 优先权日2001年9月20日
发明者贾克·尼尔门玛, 贾克 尼尔门玛 申请人:诺基亚公司