估測無線通信系統服務區域中用戶位置的方法和系統的製作方法
2023-07-27 10:01:56 2
專利名稱：估測無線通信系統服務區域中用戶位置的方法和系統的製作方法
本申請涉及序號為08／924，151，1997年9月5日提交，標題為「在雜亂區域中估測用戶位置的方法和系統」的專利申請，在這裡參考引用了該申請。
本發明涉及通信系統，更具體地講，是涉及估測無線通信系統中用戶位置的方法。
在無線通信系統中，經常希望確定正在通話的用戶的位置。使用這種估測技術的應用可以包含確定請求911緊急服務的用戶的位置，以便警察，消防或急救服務能夠被有效地提供給用戶。定位技術的其它應用包含蜂窩電話欺騙檢測，協助警察調查，基於位置的計費，為用戶提供基於位置的信息等等。
估測蜂窩通信系統中用戶位置的已知方法包含使用用戶單元中的全球定位系統(GPS)單元，使用到達基站的信號的時差計算用戶位置，和記錄並頻繁識別來自用戶服務區域中多個已知位置的用戶射頻信號。雖然這些方法在某些情況下是有效的，但仍然有一些缺點。
例如，使用用戶單元中的GPS接收器的缺點是增加用戶單元體積，重量和耗電量。另外，在價格控制很緊的用戶單元中包含GPS單元費用可以很高。
使用到達信號的時間差的缺點是在諸如具有高大建築的市區或商業區的雜亂區域中可以無法工作。在雜亂區域(cluttered area)中，信號的反射和散射延長了用戶單元和基站之間傳播路徑。當傳播路徑被延長時，信號到達時間無法精確反映從基站到用戶的發射距離。這樣，由於信號到達時間的誤導，無法使用常規幾何和定位算法。
對於事先記錄射頻信號特徵的系統，缺點包含充分測量以產生具有可用解析度的精確資料庫的難度，系統對接收小區地點配置或環境的微小變化的敏感，和精確確定資料庫中記錄的已知位置的難度。
因而，顯然需要一種經過改進和，估測無線通信系統服務區域中用戶位置的方法和系統，其中在用戶單元中不需要昂貴的部件並且在不需要手動測量無線信號的情況下可以在雜亂環境中精確估測用戶位置。
在所附權利要求書中提出了被認為是本發明的新穎特性的特徵。但通過下面參照附圖對一個圖解實施例所進行的詳細描述可以最好地理解發明本身，最優使用模式，其目標和優點，其中
圖1和圖2包括圖解根據本發明估測用戶位置的方法和系統操作的高層邏輯流程圖；圖3是一個無線通信系統服務區域的圖示；圖4是圖3的無線通信系統服務區域的計算機模型表示；圖5是圖3的計算機模型更詳細的視圖；圖6是根據本發明估測用戶位置的系統的高層模塊圖；圖7描述了一個可以被用來實現本發明的方法的一個實施例的數據處理系統；圖8是一個圖解具有多射線的接收信號的信號強度與時間之間的關係的圖表。
參照圖1和圖2，其中描述了圖解根據本發明估測用戶位置的方法和系統操作的高層邏輯流程圖。如圖所示，所描述的過程從模塊20開始並且接著進行到選擇一個無線通信系統服務區域模型的模塊22。在本發明的一個實施例中，通過一個計算機模型可以實現這樣一個模型，其中計算機模型表示可能反射，散射或影響通信系統服務區域中用戶單元發送的射頻信號的建築物或其它結構的相對位置。計算機模型可以是二維模型或三維模型。
例如，圖3是無線通信系統服務區域100的一個圖示或映像。服務區域100包含如圖所示彼此相對定位的建築物102-122。在這個例子中，建築物是唯一指出的，可能影響射頻信號傳播的結構。在服務區域中還可以出現諸如指示牌的其它目標。
服務區域100還包含與用戶單元128通信的基站124和126。
當用戶單元128發送信號時，該信號的不同射線沿著用戶單元128和基站124，126之間的不同傳播路徑被反射和散射。在圖3所示的例子中，射線130-134具有三個從用戶單元128到基站124的路徑。類似地，射線136和138示出了用戶單元128和基站126之間的路徑。射線130-138表示某些從服務區域100中所示的位置上的用戶單元128到達基站124和126的最強和最先到達射線。也可以並且很可能出現沒有示出的其它射線。為了簡化這個例子，沒有示出這些諸如地面反射射線和經過建築物頂端的射線的其它射線，儘管有可以模擬這些射線的方法。
現在參照圖4，計算機模型200表示一個可以由圖1所示的過程在模塊22選擇的無線通信系統服務區域100(參見圖3)的模型。如圖4所示，建築物202-222代表一個實際服務區域(參見圖3)的建築物102-122的計算機數據表示。通過把衛星數據，航空照片和其它類似地圖的數據縮減成一組表示影響信號傳播的建築物和其它目標的向量可以構成計算機模型。可以從諸如Spot Data公司的供應商購買預先設計好的建築物資料庫。用戶可以選擇模型的解析度或詳細程度，但解析度或詳細程度通常是一個關於所涉及的射頻信號的波長的函數。
在選擇無線通信系統服務區域的一個模型之後，如模塊24所示，過程在一個第一選擇接收器位置上接收用戶信號的一個最優射線。在一種實現中，接收器位置是一個諸如圖3中的基站124的基站。在一個實施例中，最優射線可以是最先到達的射線，由於傳播的距離最短，所以這種射線通常是最先接收的強射線。可以使用其它原則來選擇最優射線。一個「最優射線」應當是提供清晰，明確並且統計上可靠的用戶信號信息，允許快速，方便並且精確地計算用戶位置的射線。
接著，如模塊26所示，過程測量接收射線的信號特徵。這些測量信號特徵可以包含入射角，傳播時間和信號振幅。儘管不必進行所有這些測量，但更多的涉及接收射線的信息可以在估測用戶位置時產生更精確的計算和假定。
可以測量的接收射線的更完全的信號特徵包含傳播時間(TOF)，到達時間差(TDOA)，入射角(AOA)，入射角差(AOAD)，接收信號強度(RSS)，接收信號強度差(RSSD)，信號極性，和信號隨時間或頻率的衰減特徵。在一個最優實施例中，由一個基站使用一或多個天線或天線陣列進行測量。
但在其它實施例中，用戶單元可以採集或測量其它信息並且發送到基站。例如，在全球移動通信系統(GSM)中，用戶單元測量信號電平(被稱作RXLEV的參數)和信號質量(被稱作RXQUAL的參數)。類似地，在針對碼分多址蜂窩通信(CDMA)的標準IS-95中，用戶測量來自各個基站的信號的相對強度並且通過一個導頻強度測量消息(PSMM)向基站報告這些測量結果。這樣，在某些多址無線接口中，可能無法輕易得到絕對測量結果。在這種情況下，可以根據可用信息導出定位用戶單元所需的信息。
對於傳播時間，基站可以進行往返傳播延遲測量。其中涉及比較通過與上行鏈路信號的數字編碼同步得到的時間基準，測量上行鏈路信號和下行鏈路信號之間的時間偏移並且記錄該偏移，上述偏移包含用戶單元的處理延遲。通過從計算的時間延遲中減去用戶的處理延遲，由於進行的是往返測量，剩餘的時間是從用戶到基站的傳播時間的兩倍。因而往返傳播延遲時間的一半即為傳播時間(TOF)。可以預先測量用戶單元的處理延遲時間以便補償各種用戶單元之間的差異。
由於在某些無線接口中不太容易測量傳播時間，本發明也可以使用到達時間差。通過測量用戶發送的信號到達兩個或更多的基站的時間之間的相對時間差，可以完成這些測量。並且，可以計算到達相同基站的兩個射線之間的到達時間差，其中各個射線具有一個單獨的從用戶到共同的基站的傳播路徑。圖8圖解了一個關於接收信號強度的時間曲線，這個導頻可以被稱作功率延遲分布148。這個曲線把信號射線的到達描述成時間的函數，並且示出了各個射線的相對功率。信道的帶寬影響曲線的形狀；帶寬越小則曲線越平滑，帶寬越大則各個射線的解析度越高。
如圖所示，第一個到達的射線150是功率最強的射線，通常都是如此，但不總是這樣。兩個額外的射線152和154在時間上都比每個到達的射線要滯後。到達射線之間的時間差可以被用於測量接收信號的特徵組，並且還可以被用於評估位置估測的質量。
接收信號強度(RSS)由射線150，152和154的峰值指示，並且也可以被用來描述功率延遲分布148中的總功率。在沒有可用的絕對功率基準的情況下，不同基站上接收信號強度之間的差值可以被用作信號特徵。另外，到達相同基站的不同射線的信號強度之間的差值可以被用作測量信號的一個特徵，並且可以被用來評估位置估測的質量。
在本發明的一個實施例中，利用在一個扇區化基站的一個扇區天線上接收射線的事實可以粗略測量入射角。例如，在一個六扇區基站中，通過確定六個扇區中哪一個扇區接收到信號可以把入射角確定在60度的範圍內。在另一個實施例中，一個天線陣列可以被用來更精確地分析接收射線的方向。
在測量接收射線的信號特徵之後，如模塊28所示，過程確定測量的入射角的不確定角度。這個不確定角度與測量的入射角的精度有關。這個精度也被稱作天線的分辨角度。例如，如果一個天線陣列被用來測量入射角，則具有較大單元數量的天線陣列比具有較小單元數量的天線陣列擁有更小的不確定角度。在另一個使用扇區化天線確定入射角的實施例中，不確定角度可以等於接收扇區覆蓋的角度。
圖3中示出了這些測量的一個例子，其中基站124被分成6個扇區，並且扇區140接收射線130-134。扇區140被設計成在角度142內到達基站124的射線。如果扇區140由一個具有覆蓋角度142的接收模式的天線伺服，則基站124上一個入射角測量的不確定角度可以被設成等於角度142。但如果扇區140由一個能夠以大於角度142的解析度測量入射角的天線伺服，則可以確定更小的不確定角度。
接著，如模塊30所示，過程確定N個處於不確定角度範圍內的掃描角度。數量N是一個大於1的整數。在一個最優實施例中，不確定角度被等分成N個處於定義不確定角度的邊界內的掃描角度。從基站124延伸出的短虛線示出了N個掃描角度。
在確定N個掃描角度之後，如模塊32所示，過程選擇一個第一掃描角度。之後，如模塊34所示，過程確定一個從選定掃描角度上的選定接收器位置上發出的模擬射線的傳播路徑。在一個最優實施例中，使用射線跟蹤技術確定這個傳播路徑，其中射線被建築物牆壁反射並且被建築物邊角散射。在圖4中，用索引號228-248示出了模擬射線。傳播路徑可以指示與第一掃描角度相關的傳播路徑。
注意，由於在模塊26中已經測量了傳播時間，所以可以確定發出的模擬射線的終點。儘管傳播時間可能是有用的，本發明的某些實施例可以不需要傳播時間信息，而是依賴對計算機模型200中不同模擬射線的交叉分析。
注意，由於從不同的邊角射出，被散射的射線可以具有不確定數量的路徑。因而，除了具有單個終點和單個路徑之外，一個模擬射線在其最終散射邊角之後可能具有一組路徑和終點。圖5更清晰地圖解了這種情況，其中模擬射線230產生一組構成弧線250的終點。其它弧線被示作與模擬射線232，238和240相關的虛線。
在確定模擬射線的傳播路徑或路徑之後，如模塊36所示，過程根據發出的模擬射線的終點估測一個用戶位置。
在估測一個用戶位置之後，如判定模塊38所示，過程確定是否已經從N個掃描角度中的每個角度發出模擬射線。如果過程確定沒有從各個掃描角度發出模擬射線，如模塊40所示，過程選擇下一個掃描角度。之後，過程循環返回到模塊34以便針對新選擇的掃描角度確定一個新的傳播路徑。
再次參照模塊38，如果過程已經從各個掃描角度發出模擬射線，則如模塊42所示，過程接著確定是否有另一個在首先選擇的接收器位置上接收到的最優射線。如果有另一個尚未按上述方式使用的最優射線，則如模塊44所示，過程在選定的接收器位置上接收用戶信號的另一個最優射線。之後，過程循環返回到模塊26，其中測量另一個最優射線的信號特徵。
再次參照模塊42，如果過程確定已經按上述方式接收並模擬了所有有關射線，則過程如模塊48所示，過程通過換頁連接符48繼續到模塊46(參見圖2)。如圖2所示，過程接著在模塊46確定是否在一個第二接收器位置上接收到用戶信號的射線。如果在第二接收器位置上接收到用戶信號的射線，如模塊50所示，過程以類似方式根據從第二接收器位置發出的模擬射線的終點估測一組用戶位置。可以按照類似於參照模塊24-44描述的方式的方式實現這個步驟。如果在第二接收器位置上沒有接收到用戶信號的射線，則過程跳過模塊50的操作並且進行到模塊52。
如模塊52所示，過程接著定位出各組估測的用戶位置，其中各個位置組包含根據不同模擬射線得到的估測用戶位置。一組估測用戶位置可以被定義成緊接在一起的集中或組合的估測位置。這樣做的目的是找到聚在一起並且顯然不會隨機分散在服務區域模型上的估測位置。
在一個最優實施例中，通過確定估測位置是否處於一個具有預定半徑的圓周內可以定位出位置組。例如，對照圖5，射線230，232，238和240的某些可能終點處於索引號252所示的圓周內，因而可以被認為是一個估測用戶位置組。在圖4中，示出了兩個組組252和254。
接著，如模塊54所示，過程評估各個組的質量並且劃分組的等級。在一個實施例中，通過包含組中各個估測位置的圓周的最小半徑可以確定各個組的質量。使用這種技術，具有較小半徑的圓周比具有較大半徑的圓周具有更高的質量。
在另一個實施例中，組的質量可以和各個估測用戶位置和模型200中一個選定點之間的距離相關。例如，選定點可以是估測用戶位置的幾何中心，並且通過找到估測用戶位置到選定點的距離的平方的總和的平方根可以計算組質量。
在根據質量對組劃分等級之後，如模塊56所示，對於會產生具有更好的特徵，但實際上沒有在服務區域100中的選定接收器位置上接收到的接收射線的組，過程可以去掉與這些組有關的位置。通過模擬並預測一個從基站或涉及組的估測用戶位置發出的驗證射線的特徵可以實現這個步驟。
在發出驗證射線之後，過程可以使用射線跟蹤技術估測在無線通信系統模型的接收器位置上的驗證射線特徵。接著，比較估測特徵和測量的特徵組，並且根據比較結果確定估測用戶位置的質量。例如，如果從組254表示的位置發出一個模擬驗證射線，則應當在基站224上接收到射線246和248。如果在基站124上沒有接收到類似模擬射線246和248的射線，則一個偏差射線的估測特徵與測量的特徵組之間的比較表明在基站124上沒有接收到期望的射線。因而，在組254確實反映用戶單元實際位置的情況下，根據應當但實際沒有接收到期望射線的事實可以降低組254的質量。
最終，如模塊58所示，過程根據分級組列表輸出估測用戶位置的分級列表。在一個最優實施例中，各個估測用戶位置組可以被分解成單個的估測用戶位置。在計算了可靠性或置信係數並且可靠性或置信係數與位置估測有關的情況下可以考慮圓周的尺寸。
在另一個實施例中，在假定均具有相同重量的情況下，通過定位一個表示組的所有估測位置的重心的「平衡點」可以找到一個組中所有估測用戶位置的幾何中心。在另一個實施例中，根據與確定模擬射線傳播路徑有關的一個置信或可靠係數可以權衡一個組中的不同估測位置。例如，一個基站上的測量的不確定角度可以小於另一個基站上的測量的不確定角度。因而，可以為基於具有較小不確定角度的基站上的測量的估測位置指定比其它估測位置更大的權重。
如模塊60所示，可以結束估測用戶位置的過程。當然，在本發明提供估測用戶位置的分級列表之後，一個後處理操作可以以文本或圖像的形式提供列表，或者可以進行進一步的處理以消除列表中小於預定質量或置信度係數的位置。
現在參照圖6，其中描述了一個根據本發明估測無線通信系統服務區域中用戶單元的位置的系統的高層模塊圖。如圖所示，定位系統300包含基站302-308。各個基站302-308分別與一個基站天線310-316相連。在本發明的一個最優實施例中，天線310-316適於確定從用戶單元發送的射頻信號的入射角。具有這種能力的天線系統包含扇區化天線和自適應天線陣列，其中扇區化天線和自適應天線陣列能夠在一個選定方向上構成天線圖案以不確定角度所定義的精度確定入射角。注意，如上所述，不同類型的天線具有不同的不確定角度。天線310-316通常均勻分布在通信系統覆蓋區域100上以便在整個區域上提供服務。
基站302-308與基站控制器318相連，控制器318可以定位在相對於基站302-308的中心位置上。基站控制器318負責控制基站的操作，並且具有諸如在基站間切換的其它功能。
作為基站控制器318的內部或外部部件，定位處理器320被連接到基站控制器318以便傳遞信號特徵數據和控制數據。可以通過適當編程的通用數據處理系統，例如Hewlett-Packard公司，PaloAlto，California製造的HP 9000系列700型735工作站來實現定位處理器320。
如圖所示，定位處理器320與資料庫322，無線通信系統服務區域模型324，存儲器326，輸入設備328和輸出設備330相連。資料庫322被用於存儲與基站天線310-316相關的不確定角度的記錄，或其它涉及操作環境或基站操作中的變化的細節內容。
無線通信系統服務區域模型324包含描述建築物(和其它影響射頻傳播的目標)的位置和基站天線310-316的位置的數據。這個服務區域模型324被用來預測模擬射線傳播路徑並且計算從一個選定估測用戶位置發送的驗證射線的信號特徵，其中可以在各個基站天線位置上接收上述驗證射線。
除了其它用途之外，存儲器326可以被用來存儲加權函數係數，這個係數可以被用來調整某些參數或用戶位置估測中的估測結果。
輸入設備328被用來輸入數據，命令，加權函數係數，服務區域模式或涉及服務區域模型中的改變的信息。可以通過磁碟驅動器單元，鍵盤或其它提供輸入源的裝置實現輸入設備328。
輸出設備330被用來顯示位置估測結果。可以通過顯示器實現輸出設備330，該顯示器顯示用戶單元的估測座標，並且也可以顯示服務區域地圖，其中指示出用戶單元的估測位置。也可以顯示幾個估測位置，其中指示出各個位置的質量或置信度。
現在參照圖7，其中描述了一個數據處理系統400，該系統可以被用來實現本發明的方法和系統的一個實施例。數據處理系統400可以包含處理器402，鍵盤404，顯示器406和定點設備408。鍵盤404提供向處理器402輸入數據和命令的手段。可以使用任何已知的，顯示文本，圖像或視頻圖像，諸如陰極射線管(CRT)，液晶顯示器(LCD)，場致發光面板或類似顯示設備的裝置實現顯示器404。可以使用任何已知的，諸如軌跡球，操縱杆，觸摸板或觸控螢幕，跟蹤板或圖7所示的滑鼠的裝置來實現定點設備408。可以使用定點設備408移動顯示器406上的指針或光標。
處理器402可以和一或多個諸如CD-ROM 410的外設相連。
數據處理系統400包含從存儲設備讀出數據的裝置。這種讀取數據的裝置可以包含一個在處理器402內部或外部的磁碟驅動器(未示出)；一個磁帶驅動器(未示出)；讀寫軟體414的軟盤驅動器412；或一個CD-ROM 410，用於讀並且／或寫光碟416。這樣的存儲裝置可以被稱作以數據和軟體形式存儲計算機可讀程序代碼的計算機可讀介質。
數據處理系統400還可以被連接到一個網絡，該網絡允許在數據處理系統之間傳送數據和軟體。使用這樣的網絡可以把程序載入到數據處理系統400中。
上述數據處理系統400的部件均可以通過幾種已知的成品部件中的一種來實現。例如，可以使用任何通用計算機或所謂的工作站，例如Hewlett-Packard公司，Palo Alto，California以「HP 9000系列700型735」名稱銷售的工作站來實現數據處理系統400。
概括地講，本發明的方法和系統估測無線通信系統服務區域中的用戶單元的位置。本發明尤其適用於估測擁擠市區，例如包含許多高大建築物的市區中的位置。在擁擠市區中找到用戶位置涉及仔細分析間接信號，其中這樣的間接信號經過反向或散射，並且不沿直線路徑傳播。這樣的間接信號不會沿著發送用戶單元的方向進入基站。另外，這樣的間接信號經過的距離大於用戶單元和基站天線之間的直線距離。因而，入射角和傳播時間可能誤導用戶位置。
已經有各種預測信號傳播的方法，其中包含射線跟蹤方法。在所有的傳播預測方法中均使用校正係數調整，標定或修改預測模型。可以在傳播預測計算時，或者在計算後對預測進行評估時提供這些係數。這些係數可以包含偏移或定標平均值，把結果當作一個關於距離的，調整涉及反射或散射(可以是一個關於角度的函數)的損耗的函數來進行調整。可以對具體建築物的材料性質，或尺寸，形狀，和建築物或地面的物理特徵進行調整。也可以根據預測誤差大於期望值的特定位置進行調整。
雖然前面針對使用二維服務區域模型和二維射線跟蹤技術的例子描述並圖解了本發明，但是也可以使用三維服務區域模型以便確定用戶的三維位置。在使用三維模型的情況下，位置估測系統能夠把用戶定位在比如主街或第一街的一個建築物的五層樓上。
可以使用具有適於測量接收信號的垂直角度的天線的基站實現三維位置估測系統。可選地，可以對處於街面不同高度的基站天線進行採樣，使得入射角和時間測量是三維性質的。
前面為了圖解和描述提供了對本發明最優實施例的描述。上述描述未試圖窮舉或把本發明限制到公開的確切形式上。選擇並描述實施例是為了提供對本發明原理及其實際應用的最優解釋，也是為了允許本領域的普通技術人員在各種實施例中使用本發明並且進行各種適合具體使用的修改。當根據經過公平，合法和公正授權的範圍進行解釋時，所有這樣的修改和改變均在本發明如所附權利要求書所定義的範圍內。
權利要求
1．在無線通信系統服務區域中估測用戶單元的用戶位置的方法，該方法包括的步驟有在無線通信系統服務區域中的一個接收器位置上，測量一組描述用戶信號的接收射線的特徵；在一個無線通信系統服務區域模型中，確定從無線通信系統服務區域模型中的一個對應於無線通信系統服務區域中接收器位置的位置上發射的模擬射線的傳播路徑，其中射線具有基於描述用戶信號的接收射線的特徵組的模擬信號特徵；根據模擬射線的傳播路徑估測無線通信系統服務區域中的用戶位置。
2．如權利要求1所述的估測用戶位置的方法，其中描述用戶信號的接收射線的特徵組包含包含傳播時間，入射角和信號振幅。
3．如權利要求1所述的估測用戶位置的方法，其中確定模擬射線的傳播路徑的步驟包含使用射線跟蹤技術確定模擬射線的傳播路徑。
4．如權利要求1所述的估測用戶位置的方法，其中模擬射線傳播路徑具有一個終點，並且估測用戶位置的步驟還包含估測用戶位置是模擬射線傳播路徑的終點。
5．如權利要求1所述的估測用戶位置的方法，其中還包括的步驟有通過以下步驟驗證估測的用戶位置在模型中從估測用戶位置發出一個驗證射線；估測驗證射線在無線通信系統服務區域模型中對應於無線通信系統服務區域中接收器位置的位置上的特徵；比較驗證射線的估測特徵和描述用戶信號的接收射線的測量特徵組；根據驗證射線的估測特徵和描述用戶信號的接收射線的測量特徵組的比較結果確定估測用戶位置的質量。
6．如權利要求5所述的估測用戶位置的方法，其中確定估測的用戶位置的質量的步驟還包含描述用戶信號的接收射線的測量特徵組與驗證射線的估測特徵之間的差值超過預定閥值時降低估測的用戶位置的質量。
7．如權利要求1所述的估測用戶位置的方法，其中入射角測量包含一個不確定角度，該方法還包含的步驟有在無線通信系統服務區域模型中，確定從無線通信系統服務區域模型中對應於接收器位置的位置發出的M個模擬射線的M個傳播路徑，其中M是大於1的整數，並且均以入射角測量的不確定角度內的一個角度發出M個模擬射線中的各個射線；根據M個模擬射線的M個傳播路徑估測第一組M個無線通信系統服務區域中的估測用戶位置；根據第一組M個估測用戶位置估測無線通信系統服務區域中的一個用戶位置。
8．如權利要求7所述的估測用戶位置的方法，其中還包含的步驟有在無線通信系統服務區域中的一個第二接收器位置上，測量第二組描述用戶信號的第二接收射線的特徵；在無線通信系統服務區域模型中，確定從無線通信系統服務區域模型中對應於無線通信系統服務區域中第二接收器位置的第二位置發出的N個模擬射線的N個傳播路徑，其中N是大於1的整數，並且均以第二入射角測量的不確定角度內的一個第二角度發出N個模擬射線中的各個射線；根據N個模擬射線的N個傳播路徑估測第二組N個無線通信系統服務區域中的估測用戶位置；根據第一組M個估測用戶位置和第二組N個估測用戶位置選擇最終估測用戶位置。
9．如權利要求8所述的估測用戶位置的方法，其中第二接收器位置與接收器位置相同。
10．如權利要求8所述的估測用戶位置的方法，其中根據估測用戶位置選擇最終估測用戶位置的步驟還包括的步驟有確定估測用戶位置組的集中程度，其中各個組包含第一和第二估測用戶位置組中的一個估測用戶位置；根據估測用戶位置組的集中程度選擇最終估測用戶位置。
11．如權利要求10所述的估測用戶位置的方法，其中確定估測用戶位置組的集中程度的步驟還包含根據一個選定點和估測用戶位置組中選定估測用戶位置之間的距離確定集中程度。
12．如權利要求1所述的估測用戶位置的方法，其中還包含的步驟有測量描述從無線通信系統服務區域中一個已知位置發送的用戶信號的接收射線的信號特徵組；根據估測用戶位置和已知位置之間的相關比較結果調整用於確定估測用戶位置的係數。
13．在無線通信系統服務區域中估測用戶單元的用戶位置的系統，該系統包括在無線通信系統服務區域中的一個接收器位置上，測量一組描述用戶信號的接收射線的特徵的裝置；在一個無線通信系統服務區域模型中，確定從無線通信系統服務區域模型中的一個對應於無線通信系統服務區域中接收器位置的位置上發射的模擬射線的傳播路徑的裝置，其中射線具有基於描述用戶信號的接收射線的特徵組的模擬信號特徵；根據模擬射線的傳播路徑估測無線通信系統服務區域中的用戶位置的裝置。
14．如權利要求13所述的估測用戶位置的系統，其中描述用戶信號的接收射線的特徵組包含包含傳播時間，入射角和信號振幅。
15．如權利要求13所述的估測用戶位置的系統，其中確定模擬射線的傳播路徑的裝置包含使用射線跟蹤技術確定模擬射線的傳播路徑的裝置。
16．如權利要求13所述的估測用戶位置的系統，其中模擬射線傳播路徑具有一個終點，並且估測用戶位置的裝置還包含估測用戶位置是模擬射線傳播路徑的終點的裝置。
17．如權利要求13所述的估測用戶位置的系統，其中還包括驗證估測的用戶位置的裝置，其中包含在模型中從估測用戶位置發出一個驗證射線的裝置；估測驗證射線在無線通信系統服務區域模型中對應於無線通信系統服務區域中接收器位置的位置上的特徵的裝置；比較驗證射線的估測特徵和描述用戶信號的接收射線的測量特徵組的裝置；根據驗證射線的估測特徵和描述用戶信號的接收射線的測量特徵組的比較結果確定估測用戶位置的質量的裝置。
18．如權利要求17所述的估測用戶位置的系統，其中確定估測的用戶位置的質量的裝置還包含描述用戶信號的接收射線的測量特徵組與驗證射線的估測特徵之間的差值超過預定閥值時降低估測的用戶位置的質量的裝置。
19．如權利要求13所述的估測用戶位置的系統，其中入射角測量包含一個不確定角度，該系統還包含在無線通信系統服務區域模型中，確定從無線通信系統服務區域模型中對應於接收器位置的位置發出的M個模擬射線的M個傳播路徑的裝置，其中M是大於1的整數，並且均以入射角測量的不確定角度內的一個角度發出M個模擬射線中的各個射線；根據M個模擬射線的M個傳播路徑估測第一組M個無線通信系統服務區域中的估測用戶位置的裝置；根據第一組M個估測用戶位置估測無線通信系統服務區域中的一個用戶位置的裝置。
20．如權利要求19所述的估測用戶位置的系統，其中還包含在無線通信系統服務區域中的一個第二接收器位置上，測量第二組描述用戶信號的第二接收射線的特徵的裝置；在無線通信系統服務區域模型中，確定從無線通信系統服務區域模型中對應於無線通信系統服務區域中第二接收器位置的第二位置發出的N個模擬射線的N個傳播路徑的裝置，其中N是大於1的整數，並且均以第二入射角測量的不確定角度內的一個第二角度發出N個模擬射線中的各個射線；根據N個模擬射線的N個傳播路徑估測第二組N個無線通信系統服務區域中的估測用戶位置的裝置；根據第一組M個估測用戶位置和第二組N個估測用戶位置選擇最終估測用戶位置的裝置。
21．如權利要求20所述的估測用戶位置的系統，其中第二接收器位置與接收器位置相同。
22．如權利要求20所述的估測用戶位置的系統，其中根據估測用戶位置選擇最終估測用戶位置的裝置還包括確定估測用戶位置組的集中程度的裝置，其中各個組包含第一和第二估測用戶位置組中的一個估測用戶位置；根據估測用戶位置組的集中程度選擇最終估測用戶位置的裝置。
23．如權利要求22所述的估測用戶位置的系統，其中確定估測用戶位置組的集中程度的裝置還包含根據一個選定點和估測用戶位置組中選定估測用戶位置之間的距離確定集中程度的裝置。
24．如權利要求13所述的估測用戶位置的系統，其中還包含測量描述從無線通信系統服務區域中一個已知位置發送的用戶信號的接收射線的信號特徵組的裝置；根據估測用戶位置和已知位置之間的相關比較結果調整用於確定估測用戶位置的係數的裝置。
25．電腦程式產品，其中包括具有在其中實現的，在無線通信系統服務區域中估測用戶單元的用戶位置的計算機可讀程序代碼裝置的計算機可用介質，其中包括在無線通信系統服務區域中的一個接收器位置上，測量一組描述用戶信號的接收射線的特徵的計算機可讀程序代碼裝置；在一個無線通信系統服務區域模型中，確定從無線通信系統服務區域模型中的一個對應於無線通信系統服務區域中接收器位置的位置上發射的模擬射線的傳播路徑的計算機可讀程序代碼裝置，其中射線具有基於描述用戶信號的接收射線的特徵組的模擬信號特徵；根據模擬射線的傳播路徑估測無線通信系統服務區域中的用戶位置的計算機可讀程序代碼裝置。
26．如權利要求25所述的估測用戶位置的系統，其中描述用戶信號的接收射線的特徵組包含包含傳播時間，入射角和信號振幅。
27．如權利要求25所述的估測用戶位置的系統，其中確定模擬射線的傳播路徑的計算機可讀程序代碼裝置包含使用射線跟蹤技術確定模擬射線的傳播路徑的計算機可讀程序代碼裝置。
28．如權利要求25所述的估測用戶位置的系統，其中模擬射線傳播路徑具有一個終點，並且估測用戶位置的計算機可讀程序代碼裝置還包含估測用戶位置是模擬射線傳播路徑的終點的計算機可讀程序代碼裝置。
29．如權利要求25所述的估測用戶位置的系統，其中還包括驗證估測的用戶位置的計算機可讀程序代碼裝置，其中包含在模型中從估測用戶位置發出一個驗證射線的計算機可讀程序代碼裝置；估測驗證射線在無線通信系統服務區域模型中對應於無線通信系統服務區域中接收器位置的位置上的特徵的計算機可讀程序代碼裝置；比較驗證射線的估測特徵和描述用戶信號的接收射線的測量特徵組的計算機可讀程序代碼裝置；根據驗證射線的估測特徵和描述用戶信號的接收射線的測量特徵組的比較結果確定估測用戶位置的質量的計算機可讀程序代碼裝置。
30．如權利要求29所述的估測用戶位置的系統，其中確定估測的用戶位置的質量的計算機可讀程序代碼裝置還包含描述用戶信號的接收射線的測量特徵組與驗證射線的估測特徵之間的差值超過預定閥值時降低估測的用戶位置的質量的計算機可讀程序代碼裝置。
31．如權利要求25所述的估測用戶位置的系統，其中入射角測量包含一個不確定角度，該系統還包含在無線通信系統服務區域模型中，確定從無線通信系統服務區域模型中對應於接收器位置的位置發出的M個模擬射線的M個傳播路徑的計算機可讀程序代碼裝置，其中M是大於1的整數，並且均以入射角測量的不確定角度內的一個角度發出M個模擬射線中的各個射線；根據M個模擬射線的M個傳播路徑估測第一組M個無線通信系統服務區域中的估測用戶位置的計算機可讀程序代碼裝置；根據第一組M個估測用戶位置估測無線通信系統服務區域中的一個用戶位置的計算機可讀程序代碼裝置。
32．如權利要求31所述的估測用戶位置的系統，其中還包含在無線通信系統服務區域中的一個第二接收器位置上，測量第二組描述用戶信號的第二接收射線的特徵的計算機可讀程序代碼裝置；在無線通信系統服務區域模型中，確定從無線通信系統服務區域模型中對應於無線通信系統服務區域中第二接收器位置的第二位置發出的N個模擬射線的N個傳播路徑的計算機可讀程序代碼裝置，其中N是大於1的整數，並且均以第二入射角測量的不確定角度內的一個第二角度發出N個模擬射線中的各個射線；根據N個模擬射線的N個傳播路徑估測第二組N個無線通信系統服務區域中的估測用戶位置的計算機可讀程序代碼裝置；根據第一組M個估測用戶位置和第二組N個估測用戶位置選擇最終估測用戶位置的計算機可讀程序代碼裝置。
33．如權利要求32所述的估測用戶位置的系統，其中第二接收器位置與接收器位置相同。
34．如權利要求32所述的估測用戶位置的系統，其中根據估測用戶位置選擇最終估測用戶位置的計算機可讀程序代碼裝置還包括確定估測用戶位置雜亂的集中程度的計算機可讀程序代碼裝置，其中各個雜亂包含第一和第二估測用戶位置組中的一個估測用戶位置；根據估測用戶位置雜亂的集中程度選擇最終估測用戶位置的計算機可讀程序代碼裝置。
35．如權利要求34所述的估測用戶位置的系統，其中確定估測用戶位置雜亂的集中程度的計算機可讀程序代碼裝置還包含根據一個選定點和估測用戶位置雜亂中選定估測用戶位置之間的距離確定集中程度的計算機可讀程序代碼裝置。
36．如權利要求25所述的估測用戶位置的系統，其中還包含測量描述從無線通信系統服務區域中一個已知位置發送的用戶信號的接收射線的信號特徵組的計算機可讀程序代碼裝置；根據估測用戶位置和已知位置之間的相關比較結果調整用於確定估測用戶位置的係數的計算機可讀程序代碼裝置。
全文摘要
在一個無線通信系統服務區域(22)中的接收器位置上,測量一組描述用戶信號的接收射線的特徵。在一個無線通信系統服務區域模型中,確定(34)從無線通信系統服務區域模型中的一個對應於無線通信系統服務區域中接收器位置的位置上發射的模擬射線的傳播路徑,其中射線具有基於描述用戶信號的接收射線的特徵組的模擬信號特徵。之後,根據模擬射線的傳播路徑估測無線通信系統服務區域中的用戶位置。
文檔編號G01S5/12GK1292204SQ99803340
公開日2001年4月18日 申請日期1999年1月26日 優先權日1998年2月27日
發明者約翰·道格拉斯·裡德, 舒少·彼得·王 申請人:摩託羅拉公司