專利名稱：Wcdma系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
無線定位技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代的自動車輛定位系統(tǒng)，隨后該技術(shù)在公共交通、出租車調(diào)度以及公安追蹤等范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。后來，隨著人們對基于位置的信息服務(wù)的需求增多，無線定位技術(shù)得到更多研究者的關(guān)注，GPS(全球定位系統(tǒng))的出現(xiàn)更使得無線定位技術(shù)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍，定位精度得到大幅度的提高。
隨著移動通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，業(yè)務(wù)的創(chuàng)新已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)和技術(shù)發(fā)展的根本推動力。同時，新業(yè)務(wù)的運營模式正在發(fā)生變化，健康的價值鏈則是新業(yè)務(wù)發(fā)展的基本保證。
目前，雖然話音業(yè)務(wù)仍是移動通信業(yè)務(wù)的主體，但是各種新型移動增值業(yè)務(wù)和移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)則是移動通信市場強勁的經(jīng)濟增長點。近年來，在移動通信領(lǐng)域LCS業(yè)務(wù)(LoCation Services，位置業(yè)務(wù))是被普遍看好的一種移動增值業(yè)務(wù)，因而將會獲得迅速的發(fā)展。
在WCDMA(寬帶碼分多址)系統(tǒng)中，目前定義了三種定位技術(shù)方法，即Cell-ID(小區(qū)標(biāo)識)、OTDOA(觀察到達時間差)和A-GPS(輔助GPS)。其中OTDOA和A-GPS都對網(wǎng)絡(luò)和手機提出較高要求，增加了網(wǎng)絡(luò)成本，A-GPS還受UE(用戶)所處環(huán)境制約。而Cell-ID實現(xiàn)最簡單，但精度也是最差的，因此協(xié)議同時提出了一種增強型Cell-ID定位方法，即Cell-ID/RTT(小區(qū)標(biāo)識/往返時間)，利用基站到手機之間的信號傳播往還時間長度，就能夠確定手機離基站之間的距離。
對于非軟切換狀態(tài)的UE，由于只能測量到連接基站的RTT，因此能夠定位的范圍只能是1個圓環(huán)(全向小區(qū))或1個圓弧環(huán)(扇形小區(qū))，分別如圖1和圖2所示。
而對于處于軟切換狀態(tài)的UE，則能夠測量到多個基站(激活集)的RTT(往返時間)，通過這多條圓環(huán)或圓弧環(huán)的交點，就能夠定位UE的具體位置，如圖3所示。
對于非軟切換狀態(tài)的UE，由于只能測量到1個基站之間的RTT值，因此能夠定位的范圍將只能是1個圓環(huán)或1個圓弧環(huán)，位置不確定范圍較大。
而處于軟切換狀態(tài)的UE，雖然通過測量到多個基站的RTT能夠確定UE的具體位置，但在WCDMA網(wǎng)絡(luò)中，軟切換只占到一定比例。因此，對于更多的非軟切換區(qū)的UE是不能測量得到多個基站的RTT的，使得更多情況下受測量限制而不能保證UE的定位精度。
在WCDMA系統(tǒng)中，3GPP(第三代伙伴組織計劃)還定義了OTDOA定位技術(shù)，如圖4所示。通過選定兩個位置已知并固定的參考點測出移動臺距離兩個參考點的電波傳輸時間差，相應(yīng)地，這個時間差乘上光速就是移動臺距離這兩個參考點的距離差。這個距離差的數(shù)學(xué)含義是，移動臺所處位置的可能軌跡是以這兩個參考點為焦點，以這個距離差為定差的一條雙曲線。如果對另外一對參考點(可以有一個參考點與上面的相同)做相同的測量與計算，那么，這時就可以得到另外一條軌跡雙曲線。顯然，這兩條雙曲線的交點就是移動臺的位置坐標(biāo)。
定位系統(tǒng)中兩個參考點即兩個基站，實際中兩基站之間的距離是基站發(fā)射天線之間的距離。如圖4所示，當(dāng)利用a，b兩個基站和a，c兩個基站得到兩條定位雙曲線后，就得到了移動臺UE的位置。在實際應(yīng)用中，RNC(無線網(wǎng)絡(luò)控制器)可能還會要求NodeB做RTT(往返時間)相關(guān)測量，以便利用更多信息來估計移動臺的位置。
在WCDMA中，基站之間的同步方式有兩種同步和異步。在FDD模式下，基站之間是異步方式。這時，僅有一個移動臺對于兩個基站的觀測時間差是不夠的，還需要知道兩個基站在天線發(fā)射口的時間差。這個時間差，按照3GPP規(guī)范的說法，叫做RTD(相對時間差)。所述的RTD的測量，由主服務(wù)基站用輔助信息信令告訴移動臺。RTD的測量由位置測量單元LMU測量并保持不斷的更新。
因此，OTDOA定位技術(shù)要求網(wǎng)絡(luò)側(cè)配置LMU，這大大增加了網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備成本和維護成本。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法，以解決目前增強型Cell-ID/RTT定位技術(shù)的精度不足，以及OTDOA定位技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)配置成本較高的缺點，從而提高UE的定位精度，并可以有效降低網(wǎng)絡(luò)配置成本。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法，包括A、移動臺的連接基站測量移動臺的往返時間RTT值；B、移動臺測量相鄰小區(qū)的下行路徑損耗；C、根據(jù)所述的RTT值和相鄰小區(qū)的下行路徑損耗計算確定寬帶碼分多址WCDMA系統(tǒng)中移動臺的位置。
所述的WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法還包括移動臺測量接收發(fā)送時間差Rx-Tx Time Difference值，且可以是3GPP(第三代伙伴組織)協(xié)議定義的Type 1或者Type 2。
所述的步驟B包括移動臺通過公共導(dǎo)頻信道CPICH測量相鄰小區(qū)的下行路徑損耗。
或者移動臺通過公共導(dǎo)頻信道CPICH測量相鄰小區(qū)的接收信號碼片功率RSCP，并根據(jù)所述的RSCP通過對應(yīng)鄰區(qū)導(dǎo)頻信號發(fā)射功率得到下行路徑損耗。
本發(fā)明中，WCDMA系統(tǒng)中的服務(wù)移動位置中心執(zhí)行所述的步驟C，且所述的服務(wù)移動位置中心位于WCDMA系統(tǒng)中的無線網(wǎng)絡(luò)控制器RNC中。
所述的服務(wù)移動位置中心保存著各相鄰小區(qū)的信號傳播模型和各小區(qū)基站天線的位置信息，所述的傳播模型包括下行路徑損耗和傳播距離的對應(yīng)關(guān)系。
所述的步驟C包括C1、服務(wù)移動位置中心根據(jù)基站上報的RTT值和移動臺上報的接收發(fā)送時間差Rx-Tx Time Difference值確定移動臺到基站天線間的距離；C2、服務(wù)移動位置中心根據(jù)所述的各相鄰小區(qū)的下行路徑損耗及對應(yīng)的信號傳播模型確定移動臺到各相鄰小區(qū)基站天線的距離；C3、服務(wù)移動位置中心根據(jù)各小區(qū)基站天線的位置信息及移動臺到各基站天線間距離信息確定移動臺的位置。
所述的WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法還包括在WCDMA系統(tǒng)中，可以配置下行鏈路空閑周期IPDL模式。
本發(fā)明所述的WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法還包括核心網(wǎng)向服務(wù)無線網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)送移動臺定位請求；服務(wù)無線網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù)所述請求分別通知移動臺及其連接基站執(zhí)行步驟A和步驟B。
所述的步驟A包括
服務(wù)無線網(wǎng)絡(luò)控制器收到核心網(wǎng)發(fā)來的針對移動臺的定位請求時，還可以選擇通知移動臺的連接基站、同頻鄰區(qū)基站及所述UE，進行IPDL模式的配置；如移動臺未處于專用信道連接狀態(tài)，服務(wù)無線網(wǎng)絡(luò)控制器將所述移動臺狀態(tài)轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的小區(qū)專用信道Cell_DCH狀態(tài)；基站通過專用信道DCH測量RTT值；移動臺通過DCH測量RX-TX Time Difference值。
本發(fā)明中，執(zhí)行所述的步驟C之前還包括移動臺及其連接基站向服務(wù)無線網(wǎng)絡(luò)控制器上報各自的測量結(jié)果。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明充分利用同頻鄰區(qū)信號的下行路徑損耗信息輔助Cell-ID/RTT定位技術(shù)對移動臺進行定位，有效地提高了Cell-ID/RTT技術(shù)的定位精度，而且不需要增加任何網(wǎng)絡(luò)和終端的實現(xiàn)成本，有效地解決了現(xiàn)有的Cell-ID/RTT定位技術(shù)的不足，并繼承了該定位技術(shù)成本低的優(yōu)點。因此，本發(fā)明提供了一種非常有競爭力的WCDMA定位技術(shù)，為網(wǎng)絡(luò)運營商開展高品質(zhì)的新型移動增值業(yè)務(wù)提供了基礎(chǔ)。


圖1、圖2和圖3分別為現(xiàn)有的Cell-ID/RTT定位技術(shù)的定位處理示意圖；圖4為OTDOA定位技術(shù)的定位處理示意圖；圖5和圖6為本發(fā)明提供的Cell-ID/RTT定位技術(shù)的定位處理示意圖；圖7為本發(fā)明提供的Cell-ID/RTT定位的處理過程示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明主要是針對目前增強型Cell-ID/RTT定位技術(shù)的精度不足，以及OTDOA定位技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)配置成本較高等，提出一種新的定位方法，既提高了UE的定位精度，又可以有效降低網(wǎng)絡(luò)配置成本。
在WCDMA系統(tǒng)中，處于連接狀態(tài)的UE(用戶，即移動臺)，能夠測量得到連接基站的RTT(往返時間)值。但是，當(dāng)UE處于非軟切換狀態(tài)時，由于只能得到1個基站的RTT值，導(dǎo)致難以對UE進行準(zhǔn)確定位，這也是Cell-ID/RTT定位技術(shù)的最大不足。
為此，本發(fā)明采用了讓UE上報檢測集小區(qū)的DL PL(Downlink PathLoss，下行路徑損耗)或RSCP(接收信號碼片功率)值；具體為UE對同頻相鄰小區(qū)導(dǎo)頻信號的測量，從而得到各相鄰小區(qū)基站的下行路徑損耗或RSCP值。
如果UE上報的是RSCP值，則SMLC還需要結(jié)合鄰區(qū)導(dǎo)頻信號發(fā)射功率對應(yīng)到下行路徑損耗。
另外，由定位發(fā)起的同頻鄰區(qū)測量時，如果網(wǎng)絡(luò)和UE能力支持，也可以選擇配置為IPDL模式。
本發(fā)明所述方法在具體實現(xiàn)過程中應(yīng)用到的IPDL(下行鏈路空閑周期)定位技術(shù)在目前的3GPP(第三代伙伴組織)的WCDMA技術(shù)協(xié)議中已經(jīng)定義，所述的IPDL定位技術(shù)的定義是為了解決WCDMA系統(tǒng)中同頻覆蓋小區(qū)之間所特有的可聽性問題(Hear ability)。在WCDMA系統(tǒng)中，當(dāng)移動臺距離某個基站太近的時候，則該移動臺將會有可能收不到其他相鄰小區(qū)的信號，以至于無法完成相應(yīng)參數(shù)的測量，如下行路徑損耗等。而通過啟動IPDL技術(shù)，令移動臺在下行鏈路空閑周期進行相鄰小區(qū)導(dǎo)頻信號的測量，從而使得移動臺在距離基站太近時，同樣可以完成相鄰小區(qū)的導(dǎo)頻信號測量，以獲取相應(yīng)的參數(shù)信息。
為實現(xiàn)針對UE的準(zhǔn)確定位，還需要UE的連接基站測量UE到連接基站的RTT值，所述的UE的連接基站是指UE當(dāng)前所在小區(qū)的基站。
測量出UE到連接基站的RTT值后，再輔助前面所述的UE到各相鄰小區(qū)基站的下行路徑損耗，便可以準(zhǔn)確定位UE的位置信息；具體為根據(jù)所述的相鄰小區(qū)的下行路徑損耗便可以確定UE距離相應(yīng)基站的距離，而且，根據(jù)所述的RTT值可以確定UE到連接基站的距離，從而如圖5所示，通過以基站為圓心，UE到連接基站和各相鄰小區(qū)基站之間距離為半徑的多個園(全向小區(qū))或圓弧(扇形小區(qū))相交，可以準(zhǔn)確定位所述的UE的位置。
通常，在系統(tǒng)中實現(xiàn)UE定位功能的實體為WCDMA系統(tǒng)的SMLC(服務(wù)移動位置中心)，SMLC通過UE的連接基站NodeB上報的RTT值和UE上報的Rx-Tx Time Difference(收發(fā)時間差)值確定信號單程傳播時間值，Rx-TxTime Difference值可以是3GPP協(xié)議定義中的Type 1或者Type 2，利用測量的RTT值減去Rx-Tx Time Difference值，再除以2，就是真正的信號單程傳播時間，進而可以基于單程傳播時間計算得到UE到所述連接基站NodeB小區(qū)天線之間的距離。
之后，SMLC再根據(jù)預(yù)先保存的各相鄰小區(qū)的信號傳播模型，結(jié)合UE測量得到的相鄰小區(qū)信號的下行路徑損耗，便可以而得到UE到各相鄰小區(qū)基站天線之間的距離；其中，所述的信號傳播模型包括但不限于所有移動通信信號傳播模型，如通過實地測量建立數(shù)據(jù)庫的方式也適應(yīng)于本范圍，所述的信號傳播模型中包含下行路徑損耗與UE到相應(yīng)基站天線間的距離的對應(yīng)關(guān)系信息。
同時，SMLC中還保存有所有NodeB小區(qū)天線的位置信息，這樣，根據(jù)UE到連接NodeB小區(qū)天線的距離和天線位置，再輔以UE到各相鄰小區(qū)NodeB基站天線的距離和天線位置，就能夠準(zhǔn)確定位出UE的位置信息，定位原理如圖6所示。
本發(fā)明中，當(dāng)需要對某UE進行定位時，如果UE處于其他狀態(tài)而使得NodeB和UE無法進行RTT和RX-TX Time Difference的測量，則網(wǎng)絡(luò)側(cè)強制將UE轉(zhuǎn)移到Cell_DCH(小區(qū)專用信道)狀態(tài){如果UE處于IDLE(空閑)狀態(tài)，還需要使用尋呼功能}，如圖7所示。
前面對本發(fā)明的實現(xiàn)原理及主要過程進行了較為詳細(xì)的說明。下面再結(jié)合附圖對本發(fā)明所述的方法的具體實現(xiàn)時的完整過程進行說明。本發(fā)明所述的方法的具體實現(xiàn)過程參照圖7，具體包括以下步驟步驟71核心網(wǎng)向SRNC(服務(wù)無線網(wǎng)絡(luò)控制器)發(fā)送針對UE的定位請求，所述的SMLC設(shè)置于SRNC上；步驟72SRNC還需要判斷當(dāng)前UE是否為處于空閑IDLE狀態(tài)，或無法得到小區(qū)標(biāo)識Cell-ID或完成RTT測量狀態(tài)，如果是，則SRNC強制對所述UE進行狀態(tài)轉(zhuǎn)移到Cell_DCH(小區(qū)專用信道)狀態(tài)，之后，執(zhí)行步驟73，所述UE向SRNC返回確認(rèn)消息，確認(rèn)針對該UE的狀態(tài)轉(zhuǎn)移完成，否則，直接執(zhí)行步驟74或步驟76；所述的步驟74可選，即如果要配置為IPDL模式，則執(zhí)行步驟74，否則直接執(zhí)行步驟76；步驟74SRNC判斷當(dāng)前UE及網(wǎng)絡(luò)是否支持IPDL模式，如果是，則執(zhí)行步驟75，通知相應(yīng)同頻鄰區(qū)的基站，UE的連接基站和所述UE進行IPDL模式的配置，以便于UE進行同頻鄰區(qū)的下行路徑損耗的測量，否則，直接執(zhí)行步驟76；步驟76向所述UE的連接基站發(fā)送RTT測量請求，令其進行RTT測量；步驟77向UE發(fā)送UE的Rx-Tx Time Difference值的測量請求；步驟78向UE發(fā)送啟動同頻相鄰小區(qū)檢測集測量請求，要求測量相鄰小區(qū)的下行路徑損耗，或者測量RSCP，根據(jù)RSCP確定相鄰小區(qū)的下行路徑損耗；所述的UE及其連接基站收到所述的各請求后，分別進行相應(yīng)的測量，并在測量完成后，執(zhí)行步驟79、710、711，將相應(yīng)的測量結(jié)果分別返回到所述的SRNC；步驟712所述的SRNC收到所述的各測量結(jié)果后，SRNC上的SMLC根據(jù)所述的測量結(jié)果計算所述UE的位置，具體的計算方式前面已經(jīng)描述，此處，不再贅述；
步驟713由所述的SRNC將計算確定的UE的位置上報給發(fā)起UE定位請求的核心網(wǎng)。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括A、移動臺的連接基站測量移動臺的往返時間RTT值；B、移動臺測量相鄰小區(qū)的下行路徑損耗；C、根據(jù)所述的RTT值和相鄰小區(qū)的下行路徑損耗計算確定寬帶碼分多址WCDMA系統(tǒng)中移動臺的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法，其特征在于，該方法還包括移動臺測量接收發(fā)送時間差Rx-Tx Time Difference值，且可以是第三代伙伴組織3GPP協(xié)議定義的Type 1或者Type 2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述的步驟B包括移動臺通過公共導(dǎo)頻信道CPICH測量相鄰小區(qū)的下行路徑損耗?；蛘咭苿优_通過公共導(dǎo)頻信道CPICH測量相鄰小區(qū)的接收信號碼片功率RSCP，并根據(jù)所述的RSCP通過對應(yīng)鄰區(qū)導(dǎo)頻信號發(fā)射功率得到下行路徑損耗。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法，其特征在于，WCDMA系統(tǒng)中的服務(wù)移動位置中心執(zhí)行所述的步驟C，且所述的服務(wù)移動位置中心位于WCDMA系統(tǒng)中的無線網(wǎng)絡(luò)控制器RNC中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述的服務(wù)移動位置中心保存著各相鄰小區(qū)的信號傳播模型和各小區(qū)基站天線的位置信息，所述的傳播模型包括下行路徑損耗和傳播距離的對應(yīng)關(guān)系。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述的步驟C包括C1、服務(wù)移動位置中心根據(jù)基站上報的RTT值和移動臺上報的接收發(fā)送時間差Rx-Tx Time Difference值確定移動臺到基站天線間的距離；C2、服務(wù)移動位置中心根據(jù)所述的各相鄰小區(qū)的下行路徑損耗及對應(yīng)的信號傳播模型確定移動臺到各相鄰小區(qū)基站天線的距離；C3、服務(wù)移動位置中心根據(jù)各小區(qū)基站天線的位置信息及移動臺到各基站天線間距離信息確定移動臺的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法，其特征在于，該方法還包括在WCDMA系統(tǒng)中，可以配置下行鏈路空閑周期IPDL模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法，其特征在于，該方法還包括核心網(wǎng)向服務(wù)無線網(wǎng)絡(luò)控制器發(fā)送移動臺定位請求；服務(wù)無線網(wǎng)絡(luò)控制器根據(jù)所述請求分別通知移動臺及其連接基站執(zhí)行步驟A和步驟B。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法，其特征在于，所述的步驟A包括服務(wù)無線網(wǎng)絡(luò)控制器收到核心網(wǎng)發(fā)來的針對移動臺的定位請求時，還可以選擇通知移動臺的連接基站、同頻鄰區(qū)基站及所述UE，進行IPDL模式的配置；如移動臺未處于專用信道連接狀態(tài)，服務(wù)無線網(wǎng)絡(luò)控制器將所述移動臺狀態(tài)轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的小區(qū)專用信道Cell_DCH狀態(tài)；基站通過專用信道DCH測量RTT值；移動臺通過DCH測量RX-TX Time Difference值。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法，其特征在于，執(zhí)行所述的步驟C之前還包括移動臺及其連接基站向服務(wù)無線網(wǎng)絡(luò)控制器上報各自的測量結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種WCDMA系統(tǒng)中移動臺定位的實現(xiàn)方法。本發(fā)明主要包括首先，移動臺的連接基站測量移動臺的往返時間RTT值，移動臺測量相鄰小區(qū)的下行路徑損耗，或者測量RSCP值，根據(jù)RSCP值確定相應(yīng)的下行路徑損耗；然后，根據(jù)所述的RTT值和相鄰小區(qū)的下行路徑損耗計算確定寬帶碼分多址WCDMA系統(tǒng)中移動臺的位置。本發(fā)明充分利用同頻鄰區(qū)信號的下行路徑損耗信息輔助Cell－ID/RTT定位技術(shù)對移動臺進行定位，有效地提高了Cell－ID/RTT技術(shù)的定位精度，而且不需要增加任何網(wǎng)絡(luò)和終端的實現(xiàn)成本，有效地解決了現(xiàn)有的Cell－ID/RTT定位技術(shù)的不足，并繼承了該定位技術(shù)成本低的優(yōu)點。
文檔編號H04W64/00GK1764310SQ200410083850
公開日2006年4月26日 申請日期2004年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月20日
發(fā)明者楊平 申請人:華為技術(shù)有限公司