位置信息的提供的製作方法
2023-06-05 21:21:36
專利名稱：位置信息的提供的製作方法
技術領域：
本發明涉及提供關於移動用戶設備位置的信息，尤其涉及補償用於確定移動用戶設備位置的定時信息的不精確，所述移動用戶設備例如是移動站。
背景技術：
在諸如蜂窩通信系統的無線通信系統中，諸如移動站的移動用戶設備經由無線接口與其它臺站通信。在蜂窩系統中，諸如便攜手機的移動用戶設備或其它移動站由稱為小區的無線電接入實體服務，因此得名蜂窩系統。在蜂窩系統中，所述小區是藉助基站收發信臺(BTS)提供的。基站可能提供多個小區，小區可能由多個基站提供。例如，第三代電信標準可能將所述基站稱為節點B。無論何種標準，術語基站在本文中都被用作包括，任何經由空中接口傳送信號到移動用戶設備等和/或從其接收信號的接入實體單元。
由於小區的大致大小和形狀已知，可以使所述小區與地理區相關。小區的大小和形狀可能彼此不同。一個或若干小區也可以組合起來形成業務區(SA)。
蜂窩通信標準的實例包括第二代(2G)GSM(全球移動通信系統)或各種基於GSM的系統(例如2G GPRS通用分組無線電業務)，AMPS(美國行動電話系統)，DAMPS(數字AMPS)，或是諸如3G GPRS的第三代(3G)蜂窩系統，以及基於WCDMA(寬帶碼分多址)的通信系統，例如UMTS(通用移動電信系統)、IMT 2000、網際網路電話等。
所述蜂窩網絡裝置和/或移動站可被用於提供移動站，進而是其用戶的位置信息。尤其是，所述小區或類似地理限制區域，以及相關控制器節點便利所述蜂窩系統至少提供關於特定移動站當前地理位置的大致位置信息估計。如果接入實體的位置已知，至少可以根據所述信息大致推斷出特定移動用戶設備(在所述接入實體內通信)在特定時刻位於哪個地理區內。移動用戶設備還帶有適當的設備來生成定位所述移動用戶設備可基於的信息。
已建議了使用基於衛星的定位系統來定位移動站。一種建設良好的基於衛星的定位系統是GPS(全球定位系統)。基於衛星的定位系統的另一實例是所建議的GalileoTM定位系統。在所述基於衛星的系統內，藉助基於該衛星位置的計算以及所述定位系統的定時，提供所述定位信息。所述定時裝置使得每個衛星都與一種系統時間或「世界時」同步。以下，所述GPS系統的定時將被稱為『GPS時間』。
在操作中，每個GPS衛星都連續地傳送包括衛星身份、GPS時間以及衛星軌道模型的比特流。所述軌道模型包括近似的長期模型(年曆)和精確的短期模型(天文歷)。GPS接收機然後可以基於通常來自至少四個不同GPS衛星的所述信號、GPS時間以及諸如所述軌道模型的其它信息在三維空間內估計其位置。
移動站可能帶有GPS接收機。所述GPS接收機適合於搜索衛星，並接收來自所發現衛星的GPS信號。然後，可在所述移動站內基於從所述衛星接收的所述位置信號來執行位置確定。
在GPS以及定位移動站領域內的又一發展是所謂的輔助全球定位系統(A-GPS)。所述A-GPS的基本原理是通過發送適當輔助數據到所述移動站，增強移動站的GPS接收機的性能。與從所述衛星發送所述數據不同，所述輔助數據是被經由空中接口在所述移動站和蜂窩網之間傳送的。
各種信息可能被作為輔助數據提供。所述輔助數據的一個部分可能是所述GPS時間。所述GPS時間可被用於輔助所述GPS接收機更容易地尋找來自GPS衛星的信號。此外，如果所述GPS時間可被儘可能精確地傳送給所述移動站(及其接收機)，則可得到增益，這將使得所述計算更為精確。此外，少於四個衛星也可能足以精確定位所述移動站。所述A-GPS由各種電信標準支持，例如2G GSM和3GUMTS技術規範。
一種將所述GPS時間傳送給所述移動站的可能性是，發送關於所述GPS時間與由所述蜂窩系統所使用定時的對應的信息。換言之，所述移動站帶有這樣一種信息，所述GPS時間藉助其可綁訂到所述蜂窩系統內的某一事件。所述的定時將在下文中被稱為蜂窩時間。
所述GPS時間和蜂窩時間的聯繫例如已由所述GSM標準支持。例如，GSM技術規範No.04.35(版本8.1.0)描述了將GPS輔助數據廣播到用戶設備。在章節4.2.1.6中，所謂的『參考時間信元』被定義成這樣一種信元(IE)，其規定了服務小區內BTS傳輸的所述GPS時間與空中接口定時之間的關係。在GSM技術規範No.04.31中，對應點到點信息被定義成規定參考小區內BTS傳輸的所述GPS時間與空中接口定時之間的關係的欄位。
因此，在所述輔助GPS移動定位方法中，一種提供所述輔助數據的方法是通過表現所述GPS時間相對於所述蜂窩系統內的某一事件的對應，將所述GPS時間傳送給所述移動站。在所述GSM和UMTS標準內，已建議了所述事件包括傳輸某一信號的時刻。換言之，所述GPS時間被表達為某一蜂窩信號的傳輸時刻。
但是，發明人發現由於所述移動用戶設備僅可檢測所述接收時間，因而可能會出現問題。由於所述移動用戶設備和發射基站之間至少有一些距離，因為傳播延遲的存在，傳輸時刻不同於接收時刻。所述移動用戶設備無法使相關蜂窩信號的接收時刻與傳輸時刻相關，因此所述傳播延遲可能會在所傳送GPS時間內引起顯著的不精確。
所述位置確定精確性的最優改善需要傳送具有少於10微秒的誤差的GPS時間。但例如在所述GSM中，1比特周期是3.69微秒。所述精確性對應於1.1公裡的距離。在典型GSM系統中，最大小區尺寸可以是35公裡。也可以使用延長的小區半徑，其提供最大70公裡的半徑。因此，所述最大可能傳播延遲可為116微秒。所述延遲是10微秒要求的10倍，等於大約34.6公裡的距離。
發明內容
本發明實施例旨在解決定時信息的精確性內的問題，所述定時信息由諸如移動用戶設備的臺站用於應用，所述應用包括基於定時信息的位置確定。
根據本發明的一個方面，提供了一種提供關於系統內移動用戶設備的位置的信息的方法，其中基於從定位系統的實體信令發送的信息，以及從通信系統的臺站信令發送的輔助數據，確定所述位置，所述方法包括確定所述移動用戶設備相對於所述臺站的可能位置；基於所確定的可能位置，確定從所述臺站傳輸信號，與在所述移動用戶設備處接收所述信號之間的延遲的估計；將輔助數據從所述臺站信令發送到所述移動用戶設備，所述輔助數據包括關於所述定位系統的定時的信息；以及基於來自所述定位系統的所述實體的信號、所述輔助數據以及所述估計的延遲，在所述用戶設備處完成更精確的位置確定。
根據本發明的另一方面，提供了一種確定移動用戶設備的位置的系統，所述系統包括定位系統，其包括被設置為信令發送信息的實體，所述布置使得所述移動用戶終端在確定其位置時可以接收並使用來自所述實體的所述信息；通信系統的臺站，其被設置為傳輸信息信號到所述移動用戶設備；位置估計裝置，其用於提供所述移動用戶設備相對於所述臺站的可能位置的估計；處理器裝置，其用於基於所述估計的位置，提供從所述臺站傳輸信息信號與在所述移動用戶設備處接收所述信息信號之間的延遲的估計；以及位置確定裝置，其用於基於來自所述定位系統的所述實體的信號，以及來自所述臺站的輔助數據來確定所述移動用戶設備的所述位置，所述輔助數據包括關於所述定位系統的所述定時以及所述延遲估計的信息。
根據本發明的一個方面，提供了一種移動用戶設備，其包括第一接收機，其用於從定位系統的實體接收信息信號，所述信息信號用於所述移動用戶設備執行的位置確定；第二接收機，其用於從通信系統的臺站接收信號；以及位置確定裝置，其用於基於來自所述定位系統的所述實體的信號，從所述臺站接收的輔助數據信號，確定所述移動用戶設備的所述位置，所述輔助數據包括關於所述定位系統的定時的信息，以及從所述臺站傳輸所述輔助數據信號與在所述移動用戶設備處接收所述輔助數據信號之間的所計算時間差，所述差值是基於所述移動用戶設備相對於所述基站的所估計可能位置來計算的。
在一種更為具體的形式中，關於所述估計的延遲的信息被從所述臺站傳送到所述移動用戶設備。作為選擇，關於所述延遲的所述估計可在所述移動用戶設備處確定。
所述定位系統的所述實體可能包括至少一個衛星。
所述延遲估計可被用於使所述定位系統的定時，與所述移動用戶終端很可能接收某一信號的時間相關。所述信號可能包括所述輔助數據。所述延遲估計可能被包括在所述輔助數據內。
可能會基於關於所述臺站覆蓋區的質心的信息，估計所述用戶設備的可能位置。平均時間超前量(TA)或往返時間(RTT)也可被用於所述延遲的估計。所述可能位置也可以基於所述移動用戶設備的平均位置的信息，和/或基於至少一個信號強度測量來確定。
本發明實施例與現有技術相比，能夠更精確地傳送定時信息輔助數據。精確的定時信息可被提供給位於比現有技術解決方案內適當小區更大的小區內的用戶設備。所述的實施例還易於實施，且適用於現有的定位系統。
為了更好地理解本發明，以下將藉助實例來參照附圖，在附圖中圖1示出了本發明的一個實施例；圖2示出了根據本發明操作的操作實例；以及圖3是示出了本發明一個實施例的操作的流程圖。
具體實施例方式
首先參照圖1，圖1示出了本發明的一個實施例。所述移動用戶設備包括移動站1，其被設置為與蜂窩通信系統小區的基站收發信臺5通信。所述通信被示為經由所述移動站的天線裝置3發生。但應當理解的是，所述天線裝置3並不形成本發明不可缺少的部分，可能包括任何用於接收，如果需要還用於傳輸信號的適當裝置。例如，天線裝置可與移動站1的任何部件集成在一起，例如所述移動站1的外殼或內部部件。
所述移動站1還包括GPS接收機2。所述GPS接收機是眾所周知的，因此不再贅述。應當充分注意的是，所述GPS接收機2適合於從GPS衛星10接收信號。所述GPS接收機2還向所述移動站1提供其它位置信息確定功能。除了簡單地從所述衛星接收信號，所述接收機2還基於來自所述GPS衛星10的所述信號以及來自所述基站5的輔助數據，確定所述移動站1的位置。
在蜂窩系統中，每個小區都可由適當的控制器裝置(並未顯示)來控制。例如，在WCDMA無線電接入網中，所述基站連接到無線電網絡控制器(RNC)並由其控制。在所述GSM無線電網絡中，所述基站通常連接到基站子系統(BSS)的基站控制器(BSC)並由其控制。所述BSC/RNC然後連接到移動交換中心(MSC)或類似控制器實體並由其控制。還可能提供其它控制器節點，例如服務GPRS支持節點(SGSN)。蜂窩網絡的所述控制器通常會互連，且存在著一個或多個網關節點將所述蜂窩網絡連接到公共交換電話網(PSTN)和其它電信網絡，例如網際網路和/或其它分組交換網。由於各種控制器的操作對本發明的操作而言並非至關重要的，在此無須贅述。
還可能提供諸如位置測量單元(LMU)6和服務移動位置中心(SMLC)8的實體。以下將解釋這些實體的操作。
在操作中，如圖2所示，所述基於衛星的定位系統的定時，即所述GPS時間被作為來自所述蜂窩系統的輔助信息發送給所述移動站1。如圖3所示，基於所述移動站處的某一蜂窩信號的所估計接收時間Tr，將GPS時間連結到所述蜂窩系統的定時，而不是使用連結到所述小區內所述蜂窩信號的廣播傳輸時間Tt的所述GPS時間。
在諸如GSM的TDMA(時分多址)蜂窩系統中，如果所述移動站具有向所述網絡開放的雙向通信信道，則所述移動站知道所謂時間超前(TA)值。所述TA代表所述移動站和服務基站之間的往返時間延遲。在常規操作中，所述移動站使用所述TA來調整其傳輸定時，以確保其傳輸在所分配的時隙到達所述服務基站。因此，具有與所述基站的有效連接的移動站可能已被提供關於所述時間延遲的估計。但是，需要另一延遲估計，甚至是在所述移動站並不具有有效連接(所述移動站例如處於空閒狀態)，或其因為任何其它原因而不具有所述TA值時的情況下。
所述接收時間Tr可基於關於所述移動站在所述小區內可能位置11的信息來估計。由於蜂窩信號的傳播速度是已知的，所述移動站的可能位置使得可以計算從所述基站5傳輸，與在所述移動站內接收的時刻之間的延遲(或偏置)的估計。
可在任何適當的位置業務實體內完成所述延遲的估計，所述位置業務實體例如是服務移動位置中心(SMLC)8或位置測量單元(LMU)6內。所述估計也可能由任何一個所述網絡控制器來完成。例如，基站控制器(BSC)或無線電網絡控制器(RNC)可被用於提供所述估計。還應當理解的是，可將所述SMLC與BSC一起提供。
所述GPS時間可由所述MS來「校正」。這需要所述移動站帶有可以基於其來補償接收時間內的任何延遲的信息。例如，所述輔助數據消息可能包括諸如用於延遲信息的數據欄位的附加信元。
所述延遲也可由所述網絡來補償。換言之，在發送所述輔助數據到所述移動站之前，可以考慮所述延遲。一種可能是使所述GPS定時「失真」，從而補償所述延遲。
在一種優選的形式中，所述用戶設備的最大可能位置例如是藉助所述服務移動位置中心8來估計的。可基於關於所述小區覆蓋區的質心，即其內所述移動站可從所述基站接收信號的區域的信息，估計所述最大可能位置。所述質心可藉助所述SMLC的軟體來計算。
另一種可能性是基於關於所述小區覆蓋區的所謂加權質心的信息，估計所述位置。所述權重可基於關於人口密度、道路、業務密度、地理信息等的信息來選擇。
也可以為所述小區確定平均時間超前(TA)值。這可由操作和維護系統或基站控制器(BSC)來完成。這種功能已由一些通信系統來支持。所述平均TA然後可用於確定所述移動站的最大可能位置。
在3G系統中，往返時間(RTT)可被以類似方式用於估計傳播延遲，並補償特定移動站內的延遲。
各種其它技術也可被用於改善位置確定的精確度。例如，諸如距離差(RD)測量、觀測到達時間差(OTDOA)以及增強的觀測到達時間差(E-OTD)的方法可被用於估計所述移動站的可能位置。
所述網絡還可能基於所執行的常規位置確定，收集關於所述小區內的用戶平均位置的信息。這可能是為商業應用而執行的，例如響應於位置業務客戶機的請求。諸如SMLC 8的任何適當位置業務(LCS)實體都適用於所述目的。
在一些應用中，所述小區中點可用作所述可能位置。這可用於較小的小區，例如半徑小於6公裡的小區。所估計的GPS時間然後可被用於所述小區的整個覆蓋區。這可能是位於建築物內或密集城市峽谷環境內的移動站的可行解決方案。
根據一個實施例，其中所述基站廣播所述輔助數據，所述廣播可能包括關於各種位置處的延遲的信息，所述位置例如是距所述基站某一距離的位置。換言之，所述廣播輔助數據可能包括相對於所述基站的位置各不相同的移動站的各種延遲估計。一種實施其的可能性是，所述移動站利用信號強度信息來確定其相對於所述基站的大致位置。所述移動站然後可能會基於所估計的位置，從所述廣播中選擇適當的延遲估計參數。移動站通常測量來自多個基站的信號強度。所述移動站因此還使所述位置估計基於多個信號強度測量。
所述延遲信息可能包括在所述輔助數據的傳輸中。所述延遲信息可能包括在所述輔助數據的適當數據幀內。
應當理解的是，儘管已相對於諸如行動電話的移動站描述了本發明實施例，但本發明實施例可以應用於其它任何適當類型的移動用戶設備。所需的是所述用戶設備帶有從至少兩個系統接收信號的裝置，所述至少兩個系統帶有不同的時基。
已在蜂窩系統的語境內描述了本發明實施例。本發明還適用於任何定位系統，其中需要關於定時的傳輸內的延遲的信息。
所述定位系統無需是基於衛星的系統。其可以是任何定位系統，例如基於本地陸地的系統。
以上描述了由所述基站和移動站之間距離引起的延遲。其它因素也應當考慮。例如，所述傳播延遲估計可能會考慮諸如反射和非視距(NLOS)的條件的任何延遲影響。例如，如果小區覆蓋具有阻擋了所述基站與所述移動站之間的直接信號路徑的相當大和/或高層建築的區域，則在這種情況下可考慮稍長的信號傳播時間來調整所述延遲估計。
諸如SMLC或網關移動位置中心(GMLC)的位置信息業務網絡單元可作為所述通信網絡和客戶機之間的網關，所述客戶機已請求所述位置信息。所述移動用戶設備的地理位置可能被提供給有權得到所述信息的客戶機實體。所述客戶機可能在所述通信系統的內部或外部。所述位置信息伺服器基於從所述通信系統的一個或多個位置確定實體接收的信息，響應於所述客戶機的請求，所述信息關於目標移動用戶設備的所確定位置。所述客戶機可能會使用所述通信系統的所述位置信息業務所提供的用於各種目的信息。這種使用可能是商業性的，例如廣告、在特定區域內尋找業務等。所述位置信息還可被用於各種緊急業務。所述使用也可能是專用的，例如『找朋友業務』。
還應當注意的是，儘管以上描述了本發明的示例性實施例，但在並不脫離如所附權利要求書定義的本發明範圍的情況下，可對所公開的解決方案進行若干改變和修改。
權利要求
1.一種用於提供關於系統中的移動用戶設備位置的信息的方法，其中基於從定位系統的實體信令發送的信息，以及從通信系統的臺站信令發送的輔助數據來確定所述位置，所述方法包括確定所述移動用戶設備相對於所述臺站的可能位置；基於所確定的可能位置，確定從所述臺站傳輸信號與在所述移動用戶設備中接收所述信號之間的延遲的估計；將輔助數據從所述臺站信令發送到所述移動用戶設備，所述輔助數據包括關於所述定位系統的定時的信息；以及基於來自所述定位系統的所述實體的信號、所述輔助數據以及所述估計的延遲，在所述用戶設備中實現更精確的位置確定。
2.根據權利要求1的方法，其中關於所述估計的延遲的信息被從所述臺站傳送到所述移動用戶設備。
3.根據權利要求1的方法，其中對於所述延遲的估計被在所述移動用戶設備中確定。
4.根據上述權利要求中任何一個的方法，其中所述定位系統的所述實體包括至少一個衛星。
5.根據權利要求4的方法，其中所述定位系統包括全球定位系統(GPS)。
6.根據上述權利要求中任何一個的方法，其中對於所述延遲的估計被用於使所述定位系統的定時與所述移動用戶設備可能從所述通信系統接收某一信號的時間相關。
7.根據上述權利要求中任何一個的方法，其中對於所述延遲的估計被用於使所述定位系統的定時與所述移動用戶設備可能接收所述輔助數據信號的時間相關。
8.根據權利要求1、2或4至7中任何一個的方法，其中對於所述延遲的估計包含在所述輔助數據中。
9.根據上述權利要求中任何一個的方法，其中基於關於所述臺站的覆蓋區的質心的信息，估計所述用戶設備的所述可能位置。
10.根據權利要求9的方法，包括使用關於加權後的質心的信息。
11.根據上述權利要求中任何一個的方法，其中平均時間超前(TA)或往返時間(RTT)被用於估計將信號從所述臺站傳輸到所述移動用戶設備的延遲。
12.根據上述權利要求中任何一個的方法，其中基於所述移動用戶設備的平均位置的信息，確定所述可能位置。
13.根據上述權利要求中任何一個的方法，其中基於至少一個信號強度測量來確定所述可能位置。
14.根據上述權利要求中任何一個的方法，包括在小區中廣播這樣的信息，即所述信息關於所估計的將信號從所述小區的基站傳輸到位於所述小區中的移動用戶設備的延遲。
15.根據上述權利要求中任何一個的方法，其中基於至少一個其它條件的信息，確定所估計的將所述信號從所述臺站傳輸到所述移動用戶設備的延遲，其中所述至少一個其它條件關於從所述臺站傳輸到所述移動用戶設備的信號的無線電傳播條件。
16.一種用於確定移動用戶設備的位置的系統，包括定位系統，其包括被設置為信令發送信息的實體，所述設置使得所述移動用戶設備在確定其位置時可以接收並使用來自所述實體的信息；通信系統的臺站，被設置為將信息信號傳輸到所述移動用戶設備；位置估計裝置，用於提供所述移動用戶設備相對於所述臺站的可能位置的估計；處理器裝置，用於基於所估計的位置，提供對於從所述臺站傳輸信息信號與在所述移動用戶設備接收所述信息信號之間的延遲的估計；以及位置確定裝置，用於基於來自所述定位系統的實體的信號以及來自所述臺站的輔助數據，確定所述移動用戶設備的位置，所述輔助數據包括關於所述定位系統的定時以及對於所述延遲的估計的信息。
17.一種移動用戶設備，包括第一接收機，用於從定位系統的實體接收信息信號，所述信息信號用於由所述移動用戶設備執行的位置確定；第二接收機，用於從通信系統的臺站接收信號；以及位置確定裝置，用於基於來自所述定位系統的實體的信號、從所述臺站接收的輔助數據信號，以及所計算的、從所述臺站傳輸所述輔助數據信號與在所述移動用戶設備接收所述輔助數據信號之間的時間差值，確定所述移動用戶設備的位置，其中所述輔助數據包括這樣一種信息，即所述信息關於所述定位系統的定時，所述差值是基於所估計的所述移動用戶設備相對於所述基站的可能位置來計算的。
全文摘要
一種提供關於系統內移動用戶設備(1)位置的信息的方法，其中基於從定位系統的實體(10)信令發送的信息，以及從通信系統的臺站(5)信令發送的輔助數據來確定所述位置。在所述方法中，首先確定所述移動用戶設備相對於所述臺站的可能位置。基於所確定的可能位置，估計將信號從所述臺站傳輸到所述移動用戶設備的延遲的估計。然後，將輔助數據從所述臺站信令發送到所述移動用戶設備，所述輔助數據包括關於所述定位系統的定時的信息。基於來自所述定位系統的所述實體的信號、所述輔助數據以及所述估計的延遲，在所述用戶設備處完成更精確的位置估計。
文檔編號G01S1/24GK1630823SQ02827334
公開日2005年6月22日 申請日期2002年1月21日 優先權日2002年1月21日
發明者維萊·魯圖, 亞爾科·涅門瑪 申請人:諾基亞公司