確定定時不確定性的方法和裝置的製作方法

2023-05-01 22:20:11 1

專利名稱：確定定時不確定性的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於定位的定時測量。更具體地說，本發明涉及確定用於無線裝置的定位的定時測量的不確定性的方法和網絡節點。
背景技術：
通用移動電信系統(UMTS)是設計成繼承GSM的第三代移動通信技術之一。3GPP長期演進(LTE)是第3代合作夥伴計劃(3GPP)內改進UMTS標準以在諸如更高數據率、改進的效率及降低的成本等改進的服務的方面應對將來要求的一個項目。通用地面無線電接入網絡(UTRAN)是UMTS的無線電接入網絡，並且演進UTRAN (E-UTRAN)是LTE系統的無線電接入網絡。在E-UTRAN中，用戶設備(UE) 150無線地連接到通稱為演進NodeB (eNodeB)的無線電基站(RBS) 110a，如圖I所示。每個eNodeB IlOa-C服務稱為小區120a_c的一個或多個區域。在圖I中，諸如在此處稱為演進服務移動位置中心(E-SMLC) 100的定位節 點與eNodeB 110a、b、c之間的鏈路等在兩個節點之間的鏈路可以是例如經更高層協議和/或經其它節點的邏輯鏈路或直接鏈路。在下文，在定位體系結構中的UE是覆蓋定位目標的通用術語，定位目標例如可以是移動裝置、膝上型計算機、小的無線電節點或基站、中繼器或傳感器。無線電基站是用於能夠傳送無線電信號的無線電網絡節點的通用術語。無線電基站例如可以是宏基站、微基站、豕庭eNodeB、彳目標裝直或中繼器。UE定位是確定空間中的UE坐標的過程。一旦坐標可用，則它們可映射到某個地方或位置。映射功能和在請求時位置信息的輸送是基本緊急服務要求的位置服務的部分。進一步利用位置知識或基於位置知識為客戶提供某一附加值的服務稱為位置感知和基於位置的服務。標識UE的地理位置的可能性已使能大量的各種商業和非商業服務，如導航輔助、社交連網、位置感知廣告及緊急呼叫。不同服務可具有應用施加的不同定位準確度要求。此外，在一些國家存在管制機構定義的對基本緊急服務的定位準確度的要求。此類管制機構的一個示例是管制美國的電信領域的聯邦通信委員會(FCC)。無線通信網絡中存在多種定位技術，這些技術在其準確度、實現成本、複雜性和不同環境中的適用性方面有所不同。定位方法可從廣義上歸類為基於衛星的方法和地面方法。全球導航衛星系統(GNSS)是使得UE能夠定位其位置和獲取其它相關導航信息的衛星導航系統的標準通用術語。全球定位系統(GPS)和歐洲伽利略定位系統是GNSS的熟知示例。在許多環境中，可通過使用基於GPS的定位方法準確地估計位置。今天，無線網絡也經常可能輔助UE以便改進UE接收器靈敏度和GPS啟動性能，如在輔助GPS (A-GPS)定位方法中一樣。然而，GPS或A-GPS接收器不一定在所有無線UE中可用，並且一些無線通信系統不支持A-GPS。此外，基於GPS的定位經常可在市區和/或室內環境中具有不令人滿意的性能。因此，可存在對補充地面定位方法的需要。存在多個不同的地面定位方法。一些示例如下
一基於小區身份(CID)的定位，其中，位置是基於當前小區的身份。增強的CID(E-CID)也將例如定時提前(TA)考慮在內以改進可對大的小區中的定位重要的定位準確度。一基於UE和UE輔助的觀察到達時差(OTDOA)，其中基於來自三個或更多個站點或位置的參考信號的UE測量，來確定UE位置。一基於網絡的上行鏈路到達時差(U-TDOA)定位，其中基於UE傳送的參考信號的幾個RBS測量，來確定UE位置。多邊(multi-alteration)然後用於查找在基於時差測量時作為雙曲線的交點或在基於到達時間測量時作為圓的交點的UE位置。一指紋或模式匹配定位，其中，在離線階段中收集位置指紋，並且將位置指紋用於映射測量的信號強度和位置。位置指紋例如是在某個位置從不同RBS接收的參考信號的信號強度值的向量。自適應E-CID (AECID)是一種指紋定位方法，它組合對應於CID的地理小區描述、接收的信號強度和TA。AECID也可擴展成包括到達角 度(AoA)信息。無論何時執行A-GPS、A-GNSS或OTDOA高精度定位，E-SMLC都命令測量無線電屬性，其是地理小區描述、TA、信號強度和AoA的子集。無線電屬性測量被量化並產生獲得的高精度位置的指紋。基於到達時差(TDOA)測量的定位方法已被廣泛使用，例如，在GSM、UMTS和cdma2000中。對於LTE網絡，當前在標準化基於下行鏈路TDOA測量的UE輔助OTDOA定位。對應的基於UE的模式是用於以後版本的另一可能候選。UE輔助和基於UE的模式在執行實際位置計算方面有所不同。在UE輔助模式中，UE測量幾個小區的TD0A，並且將測量結果發送到網絡。網絡中的定位節點或位置伺服器基於測量結果來執行位置計算。在LTE中，控制平面中的定位節點稱為E-SMLC。E-SMLC 100是如圖I中所示的單獨網絡節點，或者是在某一其它網絡節點中集成的功能性。在基於UE的模式中，UE進行測量，並且也執行位置計算。UE因此要求用於位置計算的附加信息，如所測量的RBS的位置和在RBS之間的定時關係。在用戶平面中，位置或定位節點稱為安全用戶平面定位(SUPL)定位平臺(SLP)。對於LTE定位，OTDOA定位已在運營商和供應商中贏得了良好的接受。一些運營商已經開始計劃在LTE系統中的OTDOA部署。另外，在E-UTRAN中的OTDOA有關的協議已被開放移動聯盟採納用於用戶平面定位。OTDOA已經由3GPP為GSM/EDGE RAN和UTRAN標準化，但尚未在操作網絡中部署。OTDOA定位是測量從三個或更多個站點210a_c (參見圖2a)接收的參考信號的TDOA的多邊技術。為使能定位，UE應因此能夠檢測來自帶有適合的幾何形狀的至少三個地理上分散的RBS 210a-c的定位參考信號，這是因為UE的位置可通過至少兩個雙曲線240的交點230確定。這暗示參考信號需要足夠強，或者具有足夠高的信幹比以便UE能夠檢測它們。通過採用OTDOA技術，可基於以下測量參數計算出UE的位置
一下行鏈路參考信號的TDOA測量；
一在進行TDOA測量時在RBS傳送之間的實際相對時差(RTD)；
一其參考信號被測量的RBS的地理位置。通過對每個RBS的更多或更長的TODA測量，可獲得更佳的準確度。為來自不止三個RBS的信號測量TDOA —般情況下也改進定位準確度，但附加不準確的測量也可使得最終準確度降級。因此，每個測量的準確度均對位置估計的總體準確度有所貢獻。關於如何確定RTD有幾種方案。一種方案是同步RBS的傳送，如在使用時分雙工的系統中通常進行的一樣。在此情況下，RTD是可在資料庫中輸入並在計算位置估計時使用的已知的常數值。同步必須達到大約數十納秒的準確度級別以便取得準確的位置估計。十納秒的不確定性對應於位置估計中三米的誤差。同步定時中的漂移和抖動也必須得到很好的控制，這是因為它們也對位置估計中的不確定性有所貢獻。到此準確度級別的同步當前可通過基於衛星的時間傳輸技術輕鬆得到。另一種備選是讓RBS自由運行而不同步，但在最大頻率誤差有關的某一約束內。在此情形中，RTD將隨時間更改。更改的速率將取決於在RBS之間的頻率差別和抖動。LTE定位協議(LPP)和LTE定位協議附件(LPPa)是用於執行LTE中的控制平面解決方案中的OTDOA所必要的協議。在接收對OTDOA方法的定位請求時，E-SMLC經LPPa請求來自eNodeB的OTDOA有關的參數。E-SMLC隨後組合輔助數據和對定位的請求並經LPP將其發送到UE。圖3a-d示出在LTE網絡中的定位系統的示例體系結構和協議解決方案。在圖3a中所示的控制平面解決方案中，UE通過LPP經eNodeB和移動性管理實體(MME)與E-SMLC透明通信，並且eNodeB通過LPPa經MME與E-SMLC透明通信。在圖3b中所示的用戶平面解決方案不依賴LPPa協議，但3GPP考慮到在控制與用戶平面定位體系結構之間互 配的可能性。SLP是用於用戶平面定位的定位節點，類似於用於控制平面定位的E-SMLC，並且在這兩個定位伺服器之間可存在或可不存在接口。由於需要為OTDOA定位而測量來自多個不同站點的信號，因此，UE接收器可能必須處理比從服務小區接收的那些信號弱得多的信號。此外，由於沒有預期測量的信號何時到達的時間以及定位參考信號的確切模式是什麼的近似知識，UE會需要在大的搜索窗口內盲目進行信號搜索，其會影響測量的準確度、執行測量所用的時間及UE複雜性。因此，為利於UE定位測量，無線網絡傳送輔助數據到UE。輔助數據及其質量對於基於UE和UE輔助模式均很重要，但輔助數據內容可對這兩種模式不同。標準化輔助數據除其它之外，還包括帶有物理小區身份的鄰居小區列表、用於參考信號的連續下行鏈路子幀的數量、預期定時差及搜索窗口。預期定時差和搜索窗口一起稱為搜索參數，它們對於有效的相關峰搜索至關重要。根據當前3GPP標準規範，E-SMLC將通過提供搜索窗口，允許UE加快測量和保持合理的複雜度，來有利於在UE側的預期OTDOA測量。此搜索窗口的質量或大小影響響應時間和測量準確度二者，因此十分重要。使用更窄的搜索窗口時，UE執行的信號搜索更容易，但如果搜索窗口已以更低的置信度推導，則存在錯過正確的信號峰的更高風險。在LPP中，稱為預期參考信號時差(RSTD)的估計定時差和稱為預期RSTD不確定性的搜索窗口的當前3GPP定義為
預期 RSTD整數(-8192. .8191)，
預期RSTD不確定性整數(O. . 10234)
用於 ExpectedRSTD 和 ExpectedRSTD-Uncertainty 二者的解析度是3xTs ,其中，根據3GPP規範,Ts=I/(15000*2048)秒。對於在相同頻率上操作的參考
小區和測量的鄰居小區，這對應於以Trep + ExpectedRSTD x3xTs為中心的搜索窗口
{- ExpectedRSTD-UncertaintyK^nTs, ExpectedRSTD-UnceftamtyxSxTi],其中，Tkef 是
在UE天線接收器的參考小區的參考信號定位時機的開始的接收時間。搜索窗口被定義為在預期RSTD周圍的對稱範圍，並且預期RSTD不確定性是搜索窗口的限制的絕對值。如果搜索窗口為+/- 30 μβ，則對應RSTD不確定性為30 μ S。不確定性的減少因此導致更小的搜索窗口。在3GPP標準中，在UE側的OTDOA測量被定義為RSTD測量。RSTD是在鄰居小區與參考小區之間的相對定時差。如果了―SubframeRxNdgW r是目標UE接收來自此鄰居小區的子幀的開始時的時間，並且T-SubframeRxRef是目標UE接收來自參考小區的子幀的開始時的時間，則RSTD等於T_SubframeRxNeighbor·T_SubframeRxRef0在如圖2b中所示的小區幾何形狀的情況下，從無線電節點傳送器傳播到參考小區220中的UE接收器的信號的時間產生一個圓，參考小區220不一定是服務小區。為便於說明，可假設信號傳播時間對應於在例如eNodeB等無線電節點與UE之間的距離除以光速C。在此類小區幾何形狀的情況下，最大RSTD (RSTD_max)和最小RSTD (RSTD_min)分別對應於UE的最右側和最左側位置250a、250b。在此示例中，因此將推斷搜索窗口如下
權利要求
1.一種在無線通信系統的網絡節點中確定用於無線裝置的定位的定時測量的不確定性的方法，所述方法包括 一估計(400)定時測量不確定性， 一確定(410)不確定性減少測量是否可用，以及 一在所述不確定性減少測量可用時，基於所估計的定時測量不確定性和所述不確定性減少測量，確定(420)所述定時測量不確定性。
2.根據權利要求I所述的方法，還包括在所述不確定性減少測量不可用時 一啟動(430)定位方法， 一獲得(440)來自所啟動的定位方法的定位結果和所述不確定性減少測量至少之一，以及 一基於所估計的定時測量不確定性和所獲得的所述不確定性減少測量和所述定位結果至少之一，確定(450)所述定時測量不確定性。
3.根據前面權利要求任一項所述的方法，還包括在所述不確定性減少測量不可用時 一從另一網絡節點檢索(460)所述不確定性減少測量， 一基於所估計的定時測量不確定性和所檢索的不確定性減少測量，確定(470)所述定時測量不確定性。
4.根據前面權利要求任一項所述的方法，還包括 一比較(405)所估計的定時測量不確定性和預定義的閾值， 以及其中所述確定(410)所述不確定性減少測量是否可用僅在所估計的定時測量不確定性大於所述預定義的閾值時才執行。
5.根據權利要求4所述的方法，其中所述預定義閾值是對應於在範圍[-5，+5]微秒內的最大絕對值的5微秒。
6.根據前面權利要求任一項所述的方法，其中基於小區範圍來估計所述定時測量不確定性。
7.根據權利要求1-5任一項所述的方法，其中所述估計(400)包括 一估計(401)用於第一小區的第一定時測量不確定性和用於第二小區的第二定時測量不確定性，以及 一選擇(402)所估計的第一和第二定時測量不確定性中的最小不確定性。
8.根據前面權利要求任一項所述的方法，還包括在輔助數據中將所確定的定時測量不確定性傳送(480)到所述無線裝置以便所述無線裝置執行所述定時測量。
9.根據前面權利要求任一項所述的方法，其中所述定時測量是參考信號時差測量或到達時間測量。
10.根據前面權利要求任一項所述的方法，其中所述定時測量用於所述無線裝置的基於到達時差的定位。
11.根據前面權利要求任一項所述的方法，還包括基於所確定的定時測量不確定性來更新(490)不確定性圖，所述不確定性圖將地理區域與定時測量不確定性相關聯。
12.根據前面權利要求任一項所述的方法，其中所確定的定時測量不確定性也基於將地理區域和所述定時測量相關聯的圖。
13.根據前面權利要求任一項所述的方法，其中所確定的定時測量不確定性也基於包括小區扇區信息、不希望的信號到達方向、小區範圍限制和參考信號時差限制至少之一的信息。
14.根據前面權利要求任一項所述的方法，其中所述定時測量不確定性的所述確定(420，450，470)還包括應用形狀轉換以將所確定的定時測量不確定性的地帶轉換成對稱不確定性範圍。
15.根據權利要求1-13任一項所述的方法，其中所述定時測量不確定性的所述確定(420，450，470)還包括基於拉格朗日乘數方案執行數學優化以將所述定時測量不確定性確定為不確定性圓或橢圓。
16.一種配置成在無線通信系統中使用並且確定用於無線裝置的定位的定時測量的不確定性的網絡節點(500)，所述網絡節點包括 一估計電路(501)，用於估計定時測量不確定性， 一第一確定電路(510)，用於確定不確定性減少測量是否可用，以及 一第二確定電路(520)，用於在所述不確定性減少測量可用時，基於所估計的定時測量不確定性和所述不確定性減少測量，確定所述定時測量不確定性。
17.根據權利要求16所述的網絡節點(500)，還包括 一啟動電路(530)，用於在所述不確定性減少測量不可用時啟動定位方法， 一獲得電路(540)，用於獲得來自所啟動的定位方法的定位結果和所述不確定性減少測量至少之一， 其中所述第二確定電路(520)還適用於基於所估計的定時測量不確定性和所獲得的所述不確定性減少測量和所述定位結果至少之一，確定所述定時測量不確定性。
18.根據權利要求16-17任一項所述的網絡節點(500)，還包括 一檢索電路(550)，用於在所述不確定性減少測量不可用時從另一網絡節點檢索不確定性減少測量， 其中所述第二確定電路(520)還適用於基於所估計的定時測量不確定性和所檢索的不確定性減少測量，確定所述定時測量不確定性。
19.根據權利要求16-18任一項所述的網絡節點(500)，還包括 一比較電路(505)，用於比較所估計的定時測量不確定性和預定義的閾值， 以及其中所述第一確定電路(510)還適用於僅在所估計的定時測量不確定性大於所述預定義的閾值時才執行所述確定。
20.根據權利要求16-19任一項所述的網絡節點(500)，其中所述估計電路(501)適用於基於小區範圍來估計所述定時測量不確定性。
21.根據權利要求16-19任一項所述的網絡節點(500)，其中所述估計電路(501)還適用於估計用於第一小區的第一定時測量不確定性和用於第二小區的第二定時測量不確定性，以及選擇所估計的第一和第二定時測量不確定性中的最小不確定性。
22.根據權利要求16-21任一項所述的網絡節點(500)，還包括用於在輔助數據中將所確定的定時測量不確定性傳送到所述無線裝置以便所述無線裝置執行所述定時測量的傳送器電路(560)。
23.根據權利要求16-22任一項所述的網絡節點(500)，還包括基於所確定的定時測量不確定性來更新不確定性圖的更新電路(570)，所述不確定性圖將地理區域與定時測量不確定性相關聯。
24.根據權利要求16-23任一項所述的網絡節點(500)，其中所述確定電路(520)適用於也基於將地理區域和所述定時測量相關聯的圖，確定所述定時測量不確定性。
25.根據權利要求16-24任一項所述的網絡節點(500)，其中所述第二確定電路(520)適用於也基於包括小區扇區信息、不希望的信號到達方向、小區範圍限制和參考信號時差限制至少之一的信息，確定所述定時測量不確定性。
26.根據權利要求16-25任一項所述的網絡節點(500)，其中所述第二確定電路(520)還適用於應用形狀轉換以將所確定的定時測量不確定性的地帶轉換成對稱不確定性範圍。
27.根據權利要求16-25任一項所述的網絡節點(500)，其中所述第二確定電路(520)還適用於基於拉格朗日乘數方案執行數學優化以將所述定時測量不確定性確定為不確定性圓或橢圓。
28.根據權利要求16-27任一項所述的網絡節點(500)，其中所述網絡節點是控制平面或用戶平面體系結構中的定位節點。
全文摘要
本發明涉及諸如定位節點等網絡節點，並且涉及確定用於無線裝置的定位的定時測量的不確定性的有關方法。方法包括估計(400)定時測量不確定性和確定(410)不確定性減少測量是否可用。在不確定性減少測量可用時，方法也包括基於估計的定時測量不確定性和不確定性減少測量，確定(420)定時測量不確定性。
文檔編號G01S1/02GK102783227SQ201080064151
公開日2012年11月14日 申請日期2010年12月8日 優先權日2010年2月19日
發明者I.西奧米納, 張揚 申請人:愛立信(中國)通信有限公司