专利名称：用于定位至少一个移动无线用户的方法和定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在移动无线网络中定位至少一个移动无线
用户的方法，其中所述移动无线网络至少包括以下特性最小可寻址 单元是小区，其中发送站与每个小区相关联；至少在建立连接时，确 定关于接收场强度和与移动无线用户到活动(active)小区的发送站 的距离相关的参数的信息；在有和/或没有活动移动无线链路的情况 下，移动无线用户发送至少一次测量报告，其中在测量报告中提供逐 条列举(itemisation)，测量报告包括至少两个发送站，其中向每个 发送站分配与来自此发送站的信号的接收场强度相关的值。此外，本 发明涉及 一 种用于执行根据本发明的方法的相应定位装置以及计算 机程序产 品。
背景技术：
在下文中，将最小可寻址单元称为小区，与此术语在移动无线领 域中的分配无关。例如，在UMTS网络中，将在那里称为NodeB的 基站的完整辐射环境即360。划分成高达六个单独的区域。为这些区域 中的每一个分配某个标识，使得这些区域中的每一个将在以下说明的 意义内被理解为最小可寻址单元即小区，尽管分配给每个区域的发送 站是相同的。这也相应地适用于其它网络标准，例如GSM网络。
由于各种原因，移动无线用户的高准确性度的定位非常重要。移 动无线用户几乎毫无关联地在区域中移动，同时可以使用移动无线提 供商的服务。因此，如果发生例如呼叫终止的链路问题，则对于提供 商来说定位已发生问题的位置异常重要。例如，用术语覆盖问题来涵 盖此类问题。
根据现有技术已知的 一 种方法提供从协议消息中读取关于移动 无线用户所在的小区的指示。因此，可以经由外部数据库而相对于小 区照明尺寸(cell lighting size )不4青确地确定移动无线用户的位置， 在所述外部数据库中登记有小区的坐标。
通过驱动试验(drive test)，可以实现更高的准确性，在驱动试带有耦合到GSP装置的移动无线装置。然而， 此类驱动试验耗费时间，并因此而成本高昂。然而，这仅仅涉及到试 验驱动期间的试验移动无线装置的定位。由此并不允许对网络中的没 有随身携带GPS装置的真实用户进行定位。发明内容因此，本发明的目的是提供一种用于定位的方法、用于执行该方 法的定位装置以及相应的计算机程序产品，该方法允许以较少的工作 量尽可能精确地定位移动无线用户。通过具有权利要求1的特征的方法、具有权利要求10的特征的 定位装置以及具有权利要求14的特征的计算机程序产品来达到此目 的。本发明是基于这样的实现，即可以通过对以任^r方式在网络中发 送的信息的更智能评估来定位无驱动试验且无专用测量装置的移动 无线用户。为此，根据在建立连接时确定的每个小区的信息而创建表 格，其中向各个接收场强度分配到小区的发送站的至少一个距离参数。随后，从来自与接收场强度相关且在测量报告中发送的表格的至 少 一个值中读取到各个小区的发送站的分配距离参数，最后确定满足 读取的一个或多个距离参数的点。根据其中链接了多少个距离参数，可以非常精确地确定移动无线 用户的位置。在活动状态下(即存在语音、数据或控制数据的活动移 动链路)和在空闲状态下(因而没有活动移动无线链路)均可以进行 定位。此外，不^f又可以在例如呼叫开始的某一时间点进行定位，而且 可以在任意的时间点进行定位。本发明依赖于来自现有技术的方法， 其允许确定移动无线用户到小区照明尺寸的位置。然而，其还使用用 于精确定位的参数并且通过成对值与每个小区的新相关性来考虑各 种小区中的特定场传播条件。由于对于不同的小区来说拓朴结构和(由于特定开发(by the specific development))场传播条件不同，所以根据接收参数和报告 的距离参数例如TA (GSM标准中的定时提前(Timing Advance)或 UMTS标准中的传播延迟)来为每个小区创建数据库。该方法使用现 在能够为每个小区提供统计学上可能的成对值的算法。通过考虑同样从相邻小区收集的数据，可以发现正确的对并且可以排除错误的对。 例如，这可以通过三角测量法来执行。用这种方法，可以根据被动(passively)测量的场强度、例如根 据从移动无线用户接收到的消息来推断移动无线用户的距离。优选地 可以通过对同样从相邻小区收集的数据的后续三角测量来进行位置 确定。通过在时间上离散的测量值的进一步内插和外插，可以允许连 续的定位。对于非常不同的开发，通过对每个小区的特定被动测量即 学习阶段，可以有代表性的结果。虽然在评估至少一个距离参数时可以实现在UMTS标准中例如 宽度为210m(土105m)的小区内的达到"蛋糕块(cake slice)"的准确性 -这相对于现有技术来说已经是相当可观的改进-但如果读取到至 少两个发送站的距离参数并将其用于确定位置，甚至可以实现更精确 的结果。其中，特别有利的是，还可以将小区的发送站的开度角 (opening angle)考虑在内。由此，可以排除不正确确定的点即， 如果评估两个距离参数，则由于小区的各个发送站周围的两个圓圏， 结果得到两个交点。如果一个在两个小区之一所考虑的开度角的外 面，则可以排除此点，因此可以将另一个点确定为正确的点。由于特别期望移动无线用户的定位的事件不一定与发送测量报 告的时间 一致，所以可以通过内插来特别智能地确定在此事件的时间 移动无线用户所在的位置。为此，通过时间点和至少一个发送站的内 插来确定接收场强度和/或到至少一个发送站的距离参数。各种线性和 非线性方法可以应用于内插。例如，如果特殊事件是连接中断(abort),则因此基于已通过最 后发送的测量报告而确定的距离参数，可以通过外插而针对连接中断 的时间确定到至少 一个发送站、优选地到至少两个发送站的距离参 数。为此，还可以使用各种线性或非线性算法。优选地，尤其是在用最大接收场强度接收到发送站的变化时，例 如有规律地每100ms至10s、或者与事件相关地连续发送测量报告。 由此，仍然可以用低带宽进行移动无线用户的非常精确的定位。对于 特殊问题情况，可以通过在空中接口协议中的介入来临时增加用以发 送测量报告的速率，以便允许非常精确的定位。优选地，距离参数根据G2移动无线网络的定时提前参数或根据G3网络的传播延迟参数或与之相对应的来确定。用传播延迟参数，1 位对应于78m,使得距离的分辨率(resolution)在理想情况下为士39m。 在某些情况下，报告最小3位的准确性(an accuracy of min. 3 bit is reported)，其无论如何对应于士117m的准确性。可以为不同的移动无线装置、特别是不同类型的移动无线装置来 创建表格，其中针对移动无线装置来实现读取和/或确定移动无线用户 的位置。可以通过试验驱动来获得表格。为此与现有技术相反，可以 使用没有GPS装置的传统移动无线装置。从而，可以相当可观地改进 质量即表格的分辨率。相对于根据本发明的方法而提出的优选实施例及其优点相应地 适用于(如果可适用的话)根据本发明的定位装置以及根据本发明的 计算机程序产 品o根据本发明的定位装置的优选开发包括用于创建表格的至少一 个存储装置。优选地，根据本发明的定位装置还包括显示装置，其中 所述定位装置被配置为显示所确定的点的局部坐标。特别优选地，其被配置为显示具有所确定的点和可接收发送站的地图(map)。由此， 允许用户特别迅速且可靠地识别所确定的位置及其环境。 此外，根据从属权利要求，其它优选实施例显而易见。
在下文中，现在参照附图来更详细地说明根据本发明的方法的实 施例。附图示出图1是其中向不同小区的接收场强度分配距离的表格的示意性表示；图2是移动无线用户x在时间t!向活动小区发送的第一测量报告 以及到通过应用表格i而确定的到两个示例性发送站的距离参数的示 意性表示；图3是第一定位示例，其中对于图2的测量报告将两个距离参数 以及开度角用于确定移动无线用户的位置；图4是移动无线用户X在时间t2向活动小区发送的第二测量报告 以及通过应用表1而确定的到三个示例性发送站的距离参数的示意性 表示；8图5是第二定位示例，其中对于图4的测量报告将四个距离参数 用于确定移动无线用户的位置；图6是分别在时间tE通过内插和在时间tcA通过外插来确定移动无线用户的位置的示例；以及图7是定位移动无线用户和基站的屏幕快照。
具体实施方式
图l示出表格，其中对于每个小区存储成对的值，其中每对值再现 建立连接时的接收场强度和发送到那里的距离参数。实际上，为了更 透彻的理解，将距离参数转换为移动无线用户到相应小区的发送站的 距离。在GSM网络中，该距离参数是定时提前参数，而在UMTS网 络中，该距离参数是传播延迟参数。如果同样在那发送了参数，根据 该参数可推断移动无线用户与活动发送站之间的距离，则本发明当然 可适用于其它网络标准。优选地，在根据本发明的定位装置中创建此表格，所述定位装置被 连接到网络中的在空中接口之前的最外面节点，以《更在例如GSM网 络中的基站或UMTS网络的NodeB中被动监控测量报告。然而，该 定位装置还可以连接到层级更高的网络元件。如通过表格可显而易见的，对于小区BS1、 Cell ID1的-70 dBm的 接收场强度，考虑两个距离，即150m和300 m。图2首先示例性地示出测量报告，即移动无线用户(MFT)X在时 间t,发送到活动小区(实际上为BS1、 Cell ID1)的所谓测量报告。 此测量报告包括优选地根据接收场强度而组织的、所有可接收发送站 的基准信号(例如从发送站以恒定功率辐射的CPiCh (=公共导频信 道)信号)的接收场强度。因此，用-87dBm来接收发送站BSl、 Cell ID1，用-88 dBm来接收BS2、 Cell ID1。现在，如果在图l的表格中 查寻各个发送站的相应接收场强度，则其显示移动无线用户X在时间 t,与小区BSl、 Cell ID1的发送站相距520 m,与小区BS2、 Cell ID1 的发送站4目3巨600 m。现在，图3示出其中首先登记了四个基站BS1至BS4的地图。实 际上，每个基站具有示例性地称为CellIDl至CellID3的三个小区。 因此，每个Cell ID具有从布置在相关基站中的发送站开始的120°的开度角。实际上，每个CellID的发送站都被布置在相关基站中。如果现在将根据图2而确定的值输入到图3的地图中，则结果得到 基站BS1周围的半径为520 m的圓圈和基站BS2周围的半径为600 m 的圓圈。这两个圓圈在点Pl和P2交叉。首先，将这两个点Pl、 P2 视为移动无线用户X在时间^的位置。如果现在另外考虑小区BS2、 CellIDl的开度角，则因而可以排除点P1。因此，移动无线用户X在 时间t,的实际位置是点P2。图4示出移动无线用户X在时间t2发送到活动小区BS2、 CellIDl 的第二测量报告。通过在图l的表格中查寻，结果得到移动无线用户 X在时间h与小区BS2、 Cell ID1的发送站的距离为600 m、与小区 BS1、 CellIDl的发送站的距离为150m或300 m且与CellBS3、 Cell ID2的发送站的距离为250 m。图5示出针对本示例得到的格局(constellation)。如果首先评估 与小区BS2、 CellIDl和BSl、 Cell ID1的发送站的距离，则因而得到 两个可能的点P1和P2。相反，如果另外评估移动无线用户与小区BS3、 CellID2的发送站的距离，则因而得到另一个交叉点P3,而在点Pl, 满足全部的三个距离条件。因此，点Pl是移动无线用户在时间12的 位置。图6示例性地示出移动无线用户X到小区BS1、 CellIDl的发送站 以及小区BS1、 Cell ID2的发送站的距离的时间过程。首先，登记由 于在测量报告中发送的信息而得到的点，用小叉号(cross)来识别。 通过内插，还可以对于在发送测量净艮告的时间之间的时间确定距离。 因此，由此可以在已发生某一事件的时间tE通过距离的内插来高准确 性地确定移动无线用户X的位置。因此，移动无线用户X在时间tE 与小区BS1、 Cell ID1的发送站相距X, m,与小区BS2、 Cell ID2的 发送站相距X2m。在呼叫中断时，内插不可用。实际上通过外插来确定在呼叫中断的时间tCA时的距离。因此，移动无线用户X在时间tCA与小区BS1、 Cell ID1的发送站相距Y！ m,与小区BS2、 Cell ID2的 发送站相距Y2m。当然，在这种方法中，还可以确定到其它发送站的 距离并在位置确定中将该距离考虑在内。图7示出根据本发明的定位装置的显示装置20的屏幕快照，其上 面描绘了地图，其中将定位的移动无线用户(小实线(drawn-in)方形22i)以及设置在所描绘的地理区域和由此得到的小区中的基站24i登 记在此地图中，考虑其实际开度角。如果用光标分别在这些方形22i 之一上或这些登记的基站24i之一上移动，则因而在弹出窗口中分别 显示关于无移动无线用户(特别地关于具有到其链路的指示的其标识 等)到相应移动无线链路或相应基站的更多信息。如果需要，可以通过驱动试验在图1的表格中填充更多条目以便 允许更细的筛选(screening)以及因此而得到的移动无线用户的更精 确定位。如上所述，优选地将根据本发明的测量装置设置在根据UMTS 标准的移动无线网络的IuB4妻口上。
权利要求
1.一种在移动无线网络中定位至少一个移动无线用户的方法，其中所述移动无线网络至少包括以下特性-最小可寻址单元是小区(BS1、Cell ID1；BS1、Cell ID2；BS1、Cell ID3)，其中发送站与每个小区相关联；-至少在建立连接时，确定关于接收场强度和与移动无线用户到活动小区的发送站的距离相关的参数的信息；-在有和/或没有活动移动无线链路的情况下，移动无线用户发送至少一次测量报告，其中在测量报告中提供逐条列举，该测量报告包括至少两个发送站，其中向每个发送站分配与来自此发送站的信号的接收场强度相关的值；其特征在于以下步骤a)根据在建立连接时确定的信息，为每个小区创建表格，其中向各个接收场强度分配到小区的发送站的至少一个距离参数；b)对于与接收场强度相关且在测量报告中发送的至少一个值，从在步骤a)中创建的表格中读取所分配的到各个小区的发送站的距离参数；以及c)确定满足在步骤b)中读取的一个或多个距离参数的至少一个点。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于在步骤c)中，将小区的发送站的至少一个开度角考虑在内。
3. 如权利要求1或2中的任一项所述的方法，其特征在于 在步骤b)中，读取到至少两个发送站的距离参数并且在步骤c)中将该距离参数用于确定所述点。
4. 如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于 在发送测量报告的时间之间，对于至少一个另外的时间(tE)和至少一个发送站，通过内插来确定接收场强度和/或到所述至少一个发 送站的距离参数。
5. 如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于在连接中断之后，基于通过最后发送的测量报告而确定的距离参 数，通过外插而针对连接中断的时间(tCA)确定到至少一个发送站、 优选地到至少两个发送站的距离参数。
6. 如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于尤其是在用最大接收场强度接收到发送站的变化时，优选地有规律地每100ms至10s、或与事件相关地连续发送测量报告。
7. 如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于所述距离参数根据G2移动无线网络的定时提前参数或根据G3网络的传播延迟参数或与之相对应的来确定。
8. 如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于为不同的移动无线装置、尤其是不同类型的移动无线装置创建根据步骤a)的表格，并且特定于移动无线装置实现根据步骤b)的读取和根据步骤c)的确定。
9. 如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于用试验驱动来获得根据步骤a)的表格。
10. —种用于在移动无线网络中定位至少一个移动无线用户的定位装置，其中最小可寻址单元是小区(BS1、 CellIDl; BS1、 Cell ID2;BS1、 CellID3),其中发送站与每个小区相关联；其中至少在建立连接时，确定关于接收场强度和与移动无线用户到活动小区的发送站的距离相关的参数的信息；其中在有和/或没有活动移动无线链路的情况下，移动无线用户发送至少一次测量报告，其中在测量报告中提供逐条列举，该测量报告包括至少两个发送站，其中向每个发送站分配与来自此发送站的信号的接收场强度相关的值；其特征在于所述定位装置被配置为-根据在建立连接时确定的信息为每个小区创建表格，其中向各个接收场强度分配到小区的发送站的至少一个距离参数；-对于与接收场强度相关且在测量报告中发送的至少一个值，从在步骤a)中创建的表格中读取所分配的到各个小区的发送站的距离参数；以及-确定满足在步骤b)中读取的一个或多个距离参数的至少一个点。
11. 如权利要求10所述的定位装置，其特征在于其包括用于创建表格的至少一个存储装置。
12. 如权利要求10或11中的任一项所述的定位装置，其特征在于其包括显示装置，其中所述定位装置被配置为显示所确定的点的局部坐标。
13. 如权利要求12所述的定位装置，其特征在于其被配置为显示具有所确定的点和可接收发送站的地图。
14. 一种用于执行如权利要求1至9中的任一项所述的方法的计算机程序产品。
全文摘要
本发明涉及用于定位至少一个移动无线用户的方法和定位装置。本发明涉及在移动无线网络中定位移动用户的方法，其中移动无线网络至少包括以下特性确定关于接收场强度和与移动无线用户到活动小区的发送站的距离相关的参数的信息；移动无线用户发送测量报告，其包括至少两个发送站，其中向每个发送站分配与信号的接收场强度相关的值；包括以下步骤a)根据在建立连接时确定的信息，为每个小区创建表格，其中向各个接收场强度分配到小区的发送站的至少一个距离参数；b)对于与接收场强度相关且在测量报告中发送的至少一个值，从表格中读取所分配的到各个小区的发送站的距离参数；以及c)确定满足在步骤b)中读取的距离参数的至少一个点。
文档编号H04W64/00GK101668335SQ20091017062
公开日2010年3月10日 申请日期2009年8月28日 优先权日2008年8月28日
发明者A·克洛普弗, J·普罗斯蒂斯, K·根格尔, R·克雷赫尔 申请人:特克特朗尼克国际销售有限责任公司