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用于确定移动通信台位置的定位测量单元的选择

基本信息

  • 申请号 CN00810273.2 
  • 公开号 CN1360807A 
  • 申请日 2000/06/21 
  • 公开日 2002/07/24 
  • 申请人 艾利森电话股份有限公司  
  • 优先权日期  
  • 发明人 S·菲舍尔 A·坎加斯 E·拉松  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 瑞典斯德哥尔摩 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公司 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 栾本生 
  • 有效性 期限届满 
  • 法律状态 【期限届满】
  •  

摘要

在选择(110)用于测量从运行于无线通信网的移动通信台(17)接收的上行链路信号的定位测量单元(13),以定位移动通信台(17)在无线通信网中的位置时,网络中该移动台的可能位置(111)被识别。
然后,在测量上行链路信号中使用的定位测量单元(13)可以通过评价移动台(17)的可能位置(111)与分别与网络中多个定位测量单元(13)相关的多个另外位置(62)之间的一个或多个相对位置关系来识别;为多个定位测量单元(13)的每一个关于移动台(17)的可能位置(111)预测(101)路径损耗测量;并且为定位测量单元(13)的多个组(112)的每组确定关于移动台(17)的可能位置(111)的精度的几何稀释(GDOP)值。
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权利要求书


1.一种用于选择定位测量单元的方法,所述定位测量单元用于测 量由运行于无线通信网络中的移动通信台发送的上行链路信号,以定位 该移动通信台在无线通信网络中的位置,该方法包括: 确定其中移动台可能位于的网络的地理区域; 识别该区域内的第一位置; 确定第一位置与多个与网络中多个定位测量单元分别相关的其它 位置之间的相对位置关系;以及 选择用于基于相对位置关系测量上行链路信号的多个定位测量单 元的一个子集。

2.如权利要求1所述的方法,其中所述标识步骤包括定义基本上 位于区域中心的第一部分,并包括定义基于与各自定位测量单元相关的 定位坐标和天线法线向量的其它位置。

3.如权利要求1所述的方法,其中所述选择步骤包括选择其在网 络内的相关其它位置距离第一位置最近的定位测量单元的一个子集。

4.如权利要求1所述的方法,包括为所述子集的每个定位测量单 元预测关于移动台在区域中的一个可能位置的路径损耗测量,以及基于 所预测的路径损耗测量来从第一次提及的定位测量单元子集中选择定 位测量单元的另外一个子集。

5.如权利要求4所述的方法,包括从定位测量单元的另外子集中 选择多个定位测量单元,为每组定位测量单元确定关于区域中移动台可 能位置的精度的几何稀释(GDOP)值,并基于GDOP值选择各组定位测 量单元中的一组。

6.如权利要求1所述的方法,其中所述确定地理区域的步骤包括 基于与服务于移动台的固定点收发信机相关的定位坐标和天线法线向 量,还基于与移动台相关的定时超前来确定地理区域。

7.如权利要求1所述的方法,包括从移动台接收一个测量报告, 该测量报告包括指示在移动台从网络中与一个定位测量单元在一处的 固定点发送机接收的控制信号的信号强度的信息,并响应于该测量报 告,选择地将在一处的定位测量单元包括在定位测量单元的子集中。

8.一种选择定位测量单元的方法,所述定位测量单元用于测量由 运行于无线通信网中的一个移动台发送的上行链路信号,以定位移动通 信台在无线通信网中的位置,该方法包括: 识别移动台在网络中的可能位置; 为网络中多个定位测量单元的每一个预测相对于移动台的可能位 置的各自路径损耗测量;以及 选择多个定位测量单元的一个子集以基于路径损耗测量来测量上 行链路信号。

9.如权利要求8所述的方法,包括为多个定位测量单元的每一个 预测对应于网络中移动台的多个可能位置的路径损耗测量,为多个定位 测量单元的每一个选择最高的其相关路径损耗测量,并选择其相关最高 路径损耗测量最低的定位测量单元的一个子集。

10.如权利要求8所述的方法,其中所述预测步骤包括基于定位测 量单元和移动台可能位置之间的距离,还基于定位测量单元的一个天线 法线向量与定义所述距离的另外向量之间的角度为一个定位测量单元 预测一个路径损耗测量。

11.如权利要求10所述的方法,其中所述预测步骤包括为多个定 位测量单元的每一个识别与该定位测量单元相关的天线增益功能,使用 天线增益功能计算在所述角度的定位测量单元的天线增益,基于所述距 离计算一个距离函数的值,并将所述距离函数的所述值乘以所述天线增 益以产生与定位测量单元相关的路径损耗测量。

12.如权利要求8所述的方法,其中所述识别步骤包括基于与服务 于移动台的一个固定点收发信机相关的定位坐标和天线法线向量,还基 于与移动台相关的定时超前值来识别移动台的可能位置。

13.如权利要求8所述的方法,包括从移动台接收一个测量报告, 该测量报告包括指示在移动台从网络中与一个定位测量单元在一处的 固定点发送机接收的控制信号的信号强度的信息,并响应于该测量报 告,选择地将在一处的定位测量单元包括在定位测量单元的子集中。

14.一种选择定位测量单元的方法,所述定位测量单元用于测量从 运行于无线通信网中的移动通信台接收的上行链路信号,以定位无线通 信网中移动通信台的位置,该方法包括: 识别网络中移动台的可能位置; 为网络中多组定位测量单元的每一组确定关于移动台可能位置的 精度的几何稀释(GDOP)值;以及 基于GDOP值选择各组定位测量单元中的一组。

15.如权利要求14所述的方法,包括为每组定位测量单元确定分 别对应于网络中移动台的多个可能位置的多个GDOP值,为每组定位测 量单元选择最高的其相关GDOP值,并从多个组中选择其最高GDOP值低 于其余组的最高GDOP值的一个组。

16.如权利要求14所述的方法,其中所述确定步骤包括独立于由 定位测量单元提供的任何上行链路信号测量信息来确定GDOP值。

17.如权利要求14所述的方法,其中所述确定步骤包括基于由多 个组中的定位测量单元提供的上行链路信号测量信息确定GDOP值。

18.如权利要求14所述的方法,其中所述识别步骤包括基于与服 务于移动台的固定点收发信机相关的定位坐标和天线法线向量,还基于 与移动台相关的定时超前值来识别移动台的可能位置。

19.如权利要求14所述的方法,包括从移动台接收一个测量报告, 该测量报告包括指示在移动台从网络中与一个定位测量单元在一处的 固定点发送机接收的控制信号的信号强度的信息,并响应于该测量报 告,选择地将在一处的定位测量单元包括在所选择的一组定位测量单元 中。

20.一种用于选择定位测量单元的设备,所述定位测量单元用于测 量从运行于无线通信网络中的移动通信台接收的上行链路信号,以定位 移动通信台在无线通信网中的位置,该方法包括: 具有一个用于接收网络信息的输入端的第一确定器,根据所述网络 信息可以确定其中移动台可能位于的网络的地理区域,所述第一确定器 响应于所述网络信息来确定所述地理区域并识别其中的第一位置; 耦合到所述第一确定器以从中接收指示所述第一位置的位置信息 的第二确定器,所述第二确定器具有用于接收另外的网络信息的一个输 入端,所述另外的网络信息指示网络中多个定位测量单元的定位,所述 第二确定器响应于所述位置信息以及所述另外的网络信息来确定所述 第一位置和分别与所述多个定位测量单元相关的另外位置之间的相对 位置关系;以及 耦合到所述第二确定器以从中接收指示所述相关位置关系的位置 关系信息的选择器,所述选择器响应于所述位置信息以从所述多个定位 测量单元中选择用于测量上行链路信号的定位测量单元的一个子集。

21.如权利要求20所述的设备,其中所述第一确定器可操作地定 义所述第一位置基本上位于所述区域中心,并且其中所述另外的网络信 息包括与各自定位测量单元相关的定位坐标和天线法线向量。

22.如权利要求20所述的设备,其中所述选择器响应于所述位置 关系信息来选择所述子集包括其相关的网络内另外位置距离所述第一 位置最近的定位测量单元。

23.如权利要求20所述的设备,其中通信网络是GSM网,而所述 设备是GSM移动定位中心。

24.一种用于选择定位测量单元的设备,所述定位测量单元用于测 量从运行于无线通信网中的移动通信台接收的上行链路信号,以定位移 动通信台在无线通信网中的位置,该方法包括: 具有一个用于接收网络信息的输入端的路径损耗确定器,根据所述 网络信息可以确定网络中移动台的可能位置,所述网络信息还指示网络 中多个定位测量单元的定位,所述路径损耗确定器响应于所述网络信息 来识别网络中移动台的可能位置,所述路径确定器还响应于所述网络信 息来为所述多个定位测量单元的每一个预测关于移动台的所述可能位 置的各自路径损耗;以及 耦合到所述路径损耗确定器以从中接收指示所述路径损耗测量的 路径损耗信息的选择器,所述选择器响应于所述路径损耗信息来从所述 多个定位测量单元选择定位测量单元的一个子集用于测量上行链路信 号。

25.如权利要求24所述的设备,其中通信网是GSM网而所述设备 是GSM移动定位中心。

26.一种用于选择定位测量单元的设备,所述定位测量单元用于测 量从运行于无线通信网的一个移动台通信台接收的上行链路信号,以定 位移动通信台在无线通信网中的位置,该设备包括: 一个用于接收网络信息的确定器,根据所述网络信息可以确定移动 台在网络中的可能位置,所述网络信息还指示多个定位测量单元在网络 中的定位,所述确定器响应于所述网络信息来识别网络中移动台的可能 位置,并且所述确定器还响应于所述网络信息来为多组所述定位测量单 元的每一组确定关于移动台的所述可能位置的精度的几何稀释(GDOP) 值,以及 耦合到所述确定器以从中接收指示所述GDOP值的GDOP信息的选择 器,所述选择器响应于所述GDOP信息来选择所述的各组定位测量单元 中的一组来测量上行链路信号。

27.如权利要求26所述的设备,其中通信网是GSM网而所述设备 是GSM移动定位中心。
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说明书

技术领域 本发明总体上涉及定位无线通信网中移动通信单元的位置,更具体 而言是涉及进行上行链路信号测量的定位测量单元的选择。
发明背景 定位运行于无线通信系统中的移动通信单元的位置的能力提供众 所周知的优点。
这种位置定位能力的示范用途包括安全应用、紧急事件 响应应用以及导游应用。
在用于提供位置定位能力的几个可能技术中, 关于来自移动单元的上行链路信号的测量的技术是具有吸引力的,因为 它们通常不需要对移动单元进行任何改变。
现在关于全球移动通信系统(GSM)来描述上行链路到达时间方案 的例子,GSM是其中应用上行链路到达时间技术的示范无线通信系统。
当一个外部应用(或GSM网络本身)决定定位一个移动单元(也称作移 动台MS)的位置时,移动定位中心(通过基站控制器)迫使移动单元执 行传统的异步切换,于是移动单元发送多达70个上行链路接入字符组, 每个TDMA帧一个字符组(即每8个时隙一个字符组)。
移动单元在试 图遵照异步切换命令中发送接入字符组。
移动定位中心(MLC)命令多个定位测量单元(LMU)捕获接入字符 组并在每个LMU测量每个字符组的到达时间。
然后,LMU为MLC提供它 们的到达时间测量以及对于这些测量的可靠性估计。
为了计算移动台的 位置,MLC使用到达时间值以及相应的可靠性参数,LMU的地理定位坐 标以及关于LMU的各自内部时基之间的时间差。
例如,每个LMU可以被 提供一个绝对时间基准(例如全球定位系统(GPS)时钟),在这种情 况下,LMU都被同步在一起,以便LMU之间的相对时间差不是移动台位 置的MLC计算中的一个因素。
不过,如果LMU不包括一个绝对时间基准,则例如通过令每个LMU 测量来自位于网络中一个已知位置的固定参考移动台的上行链路字符 组的到达时间,可确定它们各自本地时间基准之间的相对差。
然后,将 对于参考移动台的到达时间信息从LMU发送到MLC。
MLC可以使用这些 到达时间测量来计算各自LMU的时间基准中的相对差,也称作内部LMU 时间差(ILTD)。
其它的传统技术也可以用于确定ILTD。
因为MLC知道ILTD(或者可替代地知道LMU全部由一个GSP系统 同步),所以,它能够使用传统的到达时间差(TDOA)技术来根据LMU 提供的到达时间信息计算一个指定移动台的位置的估计。
应当参与一个定位测量的LMU在进行TOA测量之前必须被配置。
也 就是,LMU需要关于测量开始时间、测量频率、跳频序列和其它参数的 信息。
传统地,MLC为LMU提供所有它们进行TOA测量所需要的信息。
因此,MLC在测量之前必须选择用于确定位置测量的LMU。
为了定位一 个确定的移动台,必须由至少三个LMU执行TOA测量。
不过,为了避免 不良测量几何图形(measurement geometry)并反对低的SNR(信噪 比),最好是使用更多的(例如5-7个)LMU用于TOA测量。
另一方 面,由于容量限制,MLC最好是选择尽可能少的LMU用于TOA测量。
位 置确定的正确性依赖于各TOA测量的正确性以及测量几何图形。
因此,重要的是选择LMU,以便(1)获得良好的测量几何图形并且 (2)从MS到所选择LMU的链路具有良好质量,例如良好的SNR。
本发 明使得一个诸如MLC的移动定位节点能够根据LMU满足这些需求的程度 来选择LMU。
附图说明 图1说明根据本发明的一个示范通信系统。
图2-5说明由本发明使用的示范几何图形关系。
图6说明可以由图1的移动定位节点的实施例执行的示范操作。
图7说明用于执行图6的示范操作的图1的移动定位节点的示范部 分。
图8说明由本发明使用的进一步的示范几何图形关系。
图9说明可以由图1的移动定位节点的实施例执行的进一步的示范 操作。
图10说明用于执行图9的示范操作的图1的移动定位节点的示范 部分。
图11说明可以由图1的移动定位节点的实施例执行的进一步的示 范操作。
图12说明用于执行图11的示范操作的图1的移动定位节点的示范 部分。
图13说明可以由图1的移动定位节点的实施例执行的进一步的示 范操作。
图14说明用于执行图13的示范操作的图1的移动定位节点的示范 部分。
图15说明由本发明使用的进一步示范几何图形关系。
详细描述 图1说明其中可以应用本发明的示范通信系统的各相关部分。
一个 移动定位节点,例如GSM系统中的移动定位中心MLC由一个移动网络结 构15连接到多个固定点无线收发信机11和多个定位测量单元LMU13。
在蜂窝通信系统中,固定点收发信机11定义一个或多个小区。
一个或 多个LMU可以与一个或多个固定点收发信机11在一处(cosite),如 图中虚线连接所示。
移动网络结构可以包括一个或多个固定点收发信机 控制器,如GSM系统中的基站控制器BSC以及一个或多个移动交换机, 如GSM系统中的移动交换中心MSC。
上述移动定位中心MLC和固定点收 发信机11和LMU13之间通过移动网络结构15的耦合是本领域众所周 知的。
通过19所示的传统无线接口,固定点收发信机11(例如GSM基站 BTS)与多个移动台17通信。
这种通信是本领域众所周知的。
同样,LMU 13在16接收来自移动台的上行链路无线通信。
LMU执行相对于这些上 行链路信号的传统测量,如到达时间或到达角度测量,并且这些测量被 用于传统方式来定位移动台的位置。
这种操作是本领域众所周知的。
还是在图1的例子中,移动网络结构15耦合到固定网络16(例如 PSTN),从而允许移动台与固定网络中的终端通过固定点收发信机11、 移动网络结构15和固定网络16通信。
如上所述,在执行上行链路信号测量之前进行LMU的选择。
因此, MLC需要对于一个指定移动台位置的粗略估计以选择将进行用于定位该 移动台位置的LMU。
为了获得第一(粗略)位置估计,MLC被提供服务 小区标识和定时超前(TA)值,这二者传统地都可以用于来自网络结构 15的MLC。
给定小区标识和服务小区的TA值,MLC知道移动台在一个分扇区 (sectorized)系统中的两个圆扇区之间,或者在一个全小区 (omnicell)系统中的两个圆之间。
更明确地,并参考图4,移动台在 分扇区系统中的区域41内,或者在对应于区域41但在全小区系统中扩 展通过360的区域中。
区域41的半径尺寸典型地大约是500米。
数学 上,这可以如下表达。
考虑由半径dTAd(见图4的区域41)给定的圆扇区,其中dTA是 以范围单元(例如米)表达的TA值,Δd是由于量化、噪音/干扰、多 径、测量错误等的TA值的不确定性。
将角度ν(见图4)和半径不确定 性Δd参数化产生MS的可能定位区域(ν,Δd)区域: 其中,-π/3<ν<π/3(分扇区系统)或者0<ν<2π(全小区系统),- 400m<Δd<200m,bserving是服务基站的坐标的向量,aserving是服务基站的 天线法线向量,并且其中|aserving|被包括来正规化向量Δd
图2和图3 说明上述相对于诸如笛卡尔坐标系统的地理坐标系统的原点的向量。
图 2说明一个分扇区系统中的bserving和aserving,并且图3说明一个全小区 系统(其中aserving是零)中的bserving
等式1描述了给定了小区标识和TA值的MS的可能定位。
等式1可 以由MLC计算,并是用于选择LMU的开始点。
MLC可以使用等式1计算可能的MS定位区域,并能够确定该MS定 位区域的中间(或中心),(0,0)。
在全小区系统中,(0,0)=bserving,而 在分扇区系统中,(0,0)定义如图4所示的圆扇区的中间。
MLC能够例如 包括一个基站,其中存储了诸如网络中所有基站和LMU的坐标向量和天 线法线向量的网络数据。
MLC在其数据库中搜索那些距离定位区域(0,0) 中间最近的LMU。
这可以使用下面的等式2进行。
                             等式2       di=|(0,0)-(bi+ai)| 其中bi和ai分别是所选择LMU i的坐标和天线法线向量。
图5中 示出了向量bi和ai的例子。
等式2表示图5中的点51和52之间的距 离,点51对应于可能定位区域(0,0)的中心,而点52由对于第i个LMU 的向量(bi+ai)定义。
利用该方法,具有指向移动台的基本附近的LMU 将被选择。
图6说明上面关于等式1和2描述的操作的一个例子。
在61,例 如使用等式1中的(0,0)可能确定移动台定位区域的中心(中间)点。
在 62,选择相对于所计算的中心点最合适定位的希望数量的LMU来执行希 望的移动台定位操作。
例如,那些相应的向量(bi+ai)产生等式2中di的最小值的LMU被选择。
图7说明图1的移动定位节点的示范实施例的各相关部分,其能够 执行图6所示的操作。
定位区域中心确定器(determiner)71使用可 用的网络数据(bserving,aserving,dTA)来使用等式1确定可能的定位区域 的中心(0,0)。
距离确定器72耦合到定位区域中心确定器71,并从中接 收指示定位区域中心(0,0)的信息。
距离确定器72还接收对于每个候选 LMU的bi和ai的网络数据。
距离确定器72使用所接收的网络数据和等 式2中的定位区域中心信息计算对于每个LMUi的di
选择器73接收指 示所计算的di的信息并选择对应于最小距离di的希望数量的LMU。
通常,两个向量之间角度的余弦由两个向量的标量乘积除以两个向 量的幅度乘积而得到。
现在讨论图8所示的示例LMU,(1)LMU的天线 法线向量ai与(2)LMU坐标向量bi与给定移动台定位向量(ν,Δd)之间的 向量差(ν,Δd)-bi之间的角度θ可以如下计算:                                  等式3        Θ=acos((ν,Δd)-bi)·ai/|(ν,Δd)-bi||ai| 然后,角度θ可以连同相关的天线增益函数gi用来计算由图8的 LMU使用的天线的天线增益。
天线增益函数gi可以被存储在例如MLC的 上述数据库中,相对于具有那些增益函数的天线的相应类型索引。
每个 LMU在网络中安装后就将其天线类型(或共享基站天线的与其在一处的 基站的天线类型)传送给MLC。
然后,MLC能够访问其数据库并使用所 传送的天线类型来将LMU与相应的天线增益函数相匹配。
然后,通过将 θ插入到相应的天线增益函数中来产生gi(θ)来确定对于角度θ的LMU 的天线增益。
然后,该天线增益可以乘以图8的移动台和LMU之间的距离的传统 路径损耗模型函数,例如Okumura-Hata函数, f ( d ) = ( d d 0 ) γ . ]]>在该路径损耗模型函数的示范公式化中,d0=1且γ=1,2,3,4或5。
当然,该公式中的距离d只是如图8所示的向量((ν,Δd)-bi)的幅度。
路 径损耗模型函数还可以以分贝说明,即 Okumura-Hata函数在M.Hata,“Empirical Formula for Propagation Loss in Land Mobile Radio Services(用于陆地移动无线业务中的 传播损耗的经验公式)”,IEEE媒体技术学报,1980年8月第29卷第 3期的第217-325中描述,在此包括作为参考。
用上述路径损耗函数与上述天线增益函数相乘得到如下对于图8的 LMU的平均路径损耗测量Li:                                       等式4           Li(ν,Δd)=gi(θ)·f(d). 等式4还可以以分贝如下表达:                                       等式4A           Li(ν,Δd)[dB]=gi(θ)[dB]+f(d)[dB] 这样,对于一个指定的LMUi,可以为移动台相应的多个可能定位 (ν,Δd)预测多个平均路径损耗测量Li
能够用于计算对于每个LMU的Li的示范值包括对于分扇区系统的ν=-π/3,0,π/3,对于全小区系统的 ν=0,π/3,2π/3,π,4π/3和5π/3并且Δd=-400m,200m。
这样,在本例中,对于每 个LMU,在分扇区系统中将计算Li的六个值,而在全小区系统中将计算 Li的十二个值。
图9说明上述过程的一个示例实现。
在91,对于每个候选LMU根 据等式1,3和4计算平均路径损耗值Li
作为一个例子,可以使用图6 的示范过程选择候选LMU。
在92,选择对于每个LMU的最坏情况(即最 高)平均路径损耗值Li
在93,选择具有最好(即最低)最坏情况值的 希望数量的LMU来执行所希望的定位操作。
图10说明图1的移动定位节点的示范实施例的各相关部分,其执 行图9的示范操作。
路径损耗确定器101例如从图7的选择器73接收 指示候选LMU的信息,还接收定义dTA:服务基站和候选LMU的坐标向 量和天线法线向量(即bserving,aserving,bi和ai)的网络数据;以及用 于候选LMU的天线增益函数gi
路径损耗确定器101根据等式1,3和 4计算对于每个LMU的平均路径损耗值。
包括最坏情况滤波器102和分 类器(sorter)103的选择器104耦合到路径损耗确定器101。
最坏情 况滤波器102接收为每个LMU计算的Li值并确定对于每个LMU的最坏 情况值。
然后,这些最坏情况值被转发到分类器103,其将最坏情况值 从最好到最坏分类,并选择具有最好的最坏情况值的希望数量的LMU。
众所周知,基于诸如TOA(到达时间)或TDOA(到达时间差)的范 围测量的定位系统的正确性大大依赖于接收机(LMU)台的相关几何图 形。
定位正确性可以估计为范围正确度乘以稀释(dilution)因子,GDOP =精度的几何稀释(Geometric Dilution of Precision)。
GDOP传 统上如下定义: 其中Q是位置估计的协方差矩阵:                                       (等式6)            Q=E{(-E{})(-E{})T} 并且E{}表示统计期望值。
使用加权最小平方方法来估计移动位置 的移动位置,协方差矩阵Q传统上由下式给出:                                       (等式7)                     Q=(GTR-1G)-1其中T表示转置矩阵。
不失一般性,可以假设移动台位于一个二维 x-y平面。
MS的位置如下定义: LMU坐标可以表示为bi=(xi,yi)(i=1,…N)。
(假设的)移动台位置和LMU之间的平方距离是 (i=1,…N)。
在TDOA(到达时间差)定位系统的示范情况中,矩阵G传统上由 下式给出:                                        等式9 G = ( x 1 - x ^ ) / r 1 - ( x 2 - x ^ ) / r 2 ( y 1 - y ^ ) / r 1 - ( y 2 - y ^ ) / r 2 ( x 1 - x ^ ) / r 1 - ( x 3 - x ^ ) / r 3 ( y 1 - y ^ ) / r 1 - ( y 3 - y ^ ) / r 3 · · · · · · ( x 1 - x ^ ) / r 1 - ( x N - x ^ ) / r N ( y 1 - y ^ ) / r 1 - ( y N - y ^ ) / r N ]]>而R矩阵由下式给出:                               等式10             R=HR0HT其中H是(N-1)×N矩阵: 而矩阵R0由下式给出: 其中每个σii=1,...,N是由各自的N个LMU之一提供的TOA测量。
在TOA(到达时间)或AOA(到达角度)定位系统中,G和R描述 在:W.H.Foy,“IEEE宇航与电子系统学报,1976年3月第AES-12 卷,第2期第187-194页的Position-Location Solutions by Taylor-Series Estimation(泰勒序列估计的位置定位)”中,在此 包括作为参考;还描述在D.J.Torrieri,IEEE宇航与电子系统学报, 1984年3月第AES-20卷,第2期第183-198页的“Statistical Theory of Passive Location Systems(被动定位系统的统计理论)”中,在 此包括作为参考。
除了完成矩阵R0所需要的σi以外,确定协方差矩阵Q所需要的所 有信息以及GDOP值都是可获得的。
如上所述,这些值是由各自LMU执 行的TOA测量的不确定性。
在LMU实际上执行它们的测量之前,这些不 确定性当然是未知的。
因此,本发明的一个实施例使用上面的等式4来 估计这些不确定性值,即本发明假设σi=Li(ν,Δd)。
换句话说,如果平均路 径损耗Li高,则能够假设会有一个高TOA估计不确定性,然而如果平均 路径损耗Li低,则能够假设有一个低TOA估计不确定性。
因此,对于给定的一组LMU,多个GDOP值可以被计算(根据等式1, 3-5和7-12),每个GDOP值对应于例如上述可能的移动台位置(对 于分扇区系统为6,对于全小区系统为12)之一。
对于该组LMU,所有 被计算的GDOP值的最坏情况(即最高)值可以被确定,然后,GDOP计 算过程可以被如上重复,不过是对于不同组LMU。
在已经为每组LMU确 定了最坏情况的GDOP之后,具有最好(即最低)最坏GDOP值的那组 LMU被选择来执行所希望的移动台定位操作。
图11说明上述使用GDOP值选择LMU的一个例子。
在110,选择一 组LMU。
例如,可以从一组使用图6或9的示范操作产生的一组候选LMU 中选择一组LMU。
之后,在111,选择一个可能的移动台位置。
在112, 对于该组LMU的一个GDOP值被对于特定的可能移动台位置计算。
在111 和112的操作被重复直到在113确定所有希望的移动台位置可能性都已 经被考虑为止。
之后,在114,选择为所选择的那组LMU计算所有GDOP 值的最坏情况GDOP。
之后,在110-114的操作被重复直到在115确定 所有希望的那些组LMU都已经被考虑为止。
之后,在116,具有最好最 坏情况GDOP值的那组LMU被选择来执行所希望的移动台定位操作。
图12说明图1的移动定位节点的示范实施例的各相关部分,其能 够执行图11中所示的示范操作。
组合发生器121例如从图10的选择器 104或者从图7的选择器73接收指示候选LMU的信息。
组合发生器产 生候选LMU的各种组合,这些组合定义了要为其估计GDOP值的那些组 LMU。
GDOP确定器125从组合发生器接收指示LMU组的信息。
GDOP确 定器125还接收定义dTA的网络数据以及服务基站和候选LMU的坐标向 量和天线法线向量。
然后,GDOP确定器使用等式1、3-5和7-12计 算对于每组LMU的估计的GDOP值。
包括最坏情况滤波器126和分类器 128的选择器122耦合到GDOP确定器125。
最坏情况滤波器126接收 对于每组LMU的GDOP值,并确定对于该组的最坏情况值。
分类器128 接收各自组的最坏情况GDOP值,对它们进行分类以确定最好的最坏情 况值,并选择具有最好的最好情况值的相应的那组LMU。
在另一个实施例中,图1的移动定位节点能够发送一个传统的测量 命令到图12的所有候选LMU。
每个候选LMU通过例如为移动定位节点 提供传统的TOA信息和相应的不确定性参数σi来以传统方式做出响 应。
然后,由GDOP估值器直接使用这些不确定性参数(在图12的虚线 中未示出)来计算GDOP值,而无需计算等式4中的Li值。
移动定位节点在某些情况下能够使用由移动台提供的传统测量报 告。
来自移动台的测量包括能够被从相关的固定点收发信机11转发到 移动定位节点。
例如,在GSM系统中,这种测量报告含有在BSIC(基 站标识码)已经为其成功解码的相邻基站的BCCH(广播控制信道)频率 上的所测量的信号强度C+I+N(载波+干扰+噪声)。
如果已经由移 动台对确定基站的BSIC成功解码,则与基站在一处的LMU可能适合用 于上行链路测量。
因此,移动定位节点能够使用该额外信息用于LMU选 择。
那些与其BSIC已经被成功解码的基站在一处的LMU可以被给予在 其它LMU候选上的指定优先级。
图13说明根据本发明响应于从移动台接收的测量报告能够被执行 的示范操作。
在131,指示所选择LMU(例如由图6、9或11中所示的 示范操作所选择的LMU)的信息被接收。
在132,LMU选择被响应于测 量报告而选择地改变。
例如,所选择的那组LMU可以被修改来保证它包 括所有与其BSIC已经被成功解码的基站在一处的LMU。
在这种情况中, 在131接收的最差资格的LMU由与其BSIC已经被成功解码的基站在一 处的LMU代替。
图14说明图1的移动定位节点的示范实施例的各相关部分,其能 够执行图13所示的示范操作。
修改装置141从图7的选择器73、图10 的选择器104或图12的选择器122接收指示所选择LMU的信息。
修改 装置141还从移动台接收测量报告,并如上所述响应于所接收的测量报 告而选择地修改所选择的那组LMU。
当使用如上所述的发明技术时,会出现两个LMU被分配它们成本函 数的相同值,例如等式2中的相同di或来自等式4的相同最坏情况Li的情况。
在这种情况下,移动定位节点能够选择两个LMU来执行测量或 随机地选择它们中的一个。
如图15所示,有时候有利地是选择两个 LMU,之后或者是组合它们的结果(例如通过取平均)或者选择具有例 如最高SNR的一个。
如图15所示,在一处的LMU1和LMU2会产生等式 2中相同的距离di,但是如果MS位于可能定位区域150的上部151,则 LMU1将是优选地。
对于本领域中的技术人员显而易见,上述发明可以通过例如在软 件、硬件或者二者中恰当的修改而容易地在诸如GSM中的移动定位中心 MLC的传统移动定位节点中实现。
尽管上面详细描述了本发明的示范实施例,但是这并未限制本发明 的范围,本发明可以以各种实施例来实现。
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