用于无线通信网络的定位方法和系统技术方案

通过基于预期信号和接收的被测信号经由迭代改善用户设备处的衰减来获得在无线通信网络(100)内的用户设备的位置，所述无线通信网络(100)包括在地理区域上发射无线电信号的至少一个无线电通信站(110a‑h)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于无线通信网络的定位方法和系统
本专利技术涉及通信系统。更具体地说，本专利技术涉及无线电信网络或移动电信网络的领域。甚至更具体地说，本专利技术涉及一种用于在无线通信网络中识别移动通信设备(例如，移动电话、智能电话和平板)的位置的定位方法和系统，移动通信设备一般称为用户设备或简称为UE。
技术介绍
在本领域中，用于估计在无线通信网络所覆盖的区域内的UE位置的常见方法是基于射频(RF)信号强度图(例如，包括预期RF信号强度的数据库，其中每个预期RF信号强度与无线通信网络的感兴趣地理区域(覆盖区域)的各个部分或像素相关联)和一般由要定位的UE在其操作期间执行的信号强度测量之间的匹配。该定位技术常被称为“RF指纹定位”，因为感兴趣区域中的预期RF信号强度也被称为“RF指纹”。例如在无线通信网络是移动电话网络的情况下，RF信号强度测量由UE周期性地发送到无线通信网络以供无线通信网络进行呼叫管理。这种RF信号强度测量可以用于对将它们发送到无线通信网络的UE进行定位并跟踪。即使当在UE和无线通信网络之间未建立无线电链路(即，用于执行通信的活跃连接)时，无线通信网络也可以向UE请求RF信号强度测量。RF信号强度图是通过无线电信号传播仿真工具提供的，并且一般被产生和用于无线通信网络的规划/部署。此种无线电信号传播仿真工具是基于无线电接入网络(RAN)配置信息，包括无线电通信站的位置及其天线的参数(无线电通信站管理无线通信网络的覆盖区域的各个部分上的通信)。此外，无线电信号传播仿真工具可以考虑地面形态信息(例如，建筑物轮廓、地面轮廓、具有茂密森林的区域等)。RF信号强度图针对覆盖区域的每个像素提供一个或多个预期RF信号强度，特别是位于此类像素附近的一些无线电通信站在RF信号的此类像素中可感知的预期强度。用无线电信号传播仿真工具估计的RF指纹的质量也可以通过允许对RF信号强度图进行现场调谐(on-fieldtuning)的实地测量(例如，通过由无线电信号强度检测器对整个覆盖区域执行的现场测量活动收集的实地测量)来改善。在现有技术中已经提出了几种基于RF指纹的定位方法，用于对无线通信网络的覆盖区域内的UE进行定位。例如，LaitinenH.、LahteenmakiJ.、NordstromT.的“DatabasecorrelationmethodforGSMlocation”,VehicularTechnologyConference,2001,VTC2001年春季，IEEEVTS第53届，公开了可以用于在无线通信网络中定位UE的一组算法。D.Zimmermann、J.Baumann、M.Layh、F.Landstorfer的“DatabaseCorrelationforPositioningofMobileTerminalsinCellularNetworksusingWavePropagationModels”,VehicularTechnologyConference,VTC2004年秋季，公开了用RF指纹方法估计UE的位置的算法。该文档没有解决定位在室内或车内的UE的问题。US7725111公开了用于在无线通信系统中确定移动单元的位置并且将位置呈现给远程方的方法。远处的移动单元的地点是通过将移动单元取得的射频频谱的预定义部分的快照与包含在各个位置处取得的多个快照的参考数据库进行比较而确定的。比较的结果被用于确定移动单元是否在特定地点处。比较可以在移动单元中或者在位于远离移动单元的某个其他位置处进行。在后一种情况下，关于所捕获的指纹的充分信息从移动单元被发送到远程位置。数据库可以是预编译的或者在线产生的。JianZhu和GregoryD.Durgin的“Indoor/OutdoorLocationofCellularHandsetsbasedonReceivedSignalStrength”,IEEEElectronicsLetter,2005年1月6日，以及JianZhu的佐治亚理工学院电气和计算机工程学校的博士论文Indoor/OutdoorLocationofCellularHandsetsBasedonReceivedSignalStrength(可见于http://www.propagation.gatech.edu/Archive/PG_TR_060515_JZ/PG_TR_060515_JZ.pdf，于本申请的提交日)，描述了用单组测量或一系列信号强度测量来处理与UE的位置相关联的衰减的方法。
技术实现思路
申请人已经发现，上面提到的已知解决方案无法提供能考虑由障碍物导致的信号损失的估计的、令人满意的定位和跟踪系统，这些障碍物不能被包括在用于产生RF信号强度图的无线电信号传播仿真工具所使用的模型中。结果，无线电信号传播仿真工具所计算的RF信号强度图基本上可以提供涉及覆盖区域的户外环境的精确的RF信号强度，而通过由UE执行的信号强度测量测得的(实际)无线电信号强度可能受由另外的障碍物引起的衰减的影响，这些另外的障碍物诸如是车身(即，当UE在车内时)、建筑物的墙壁(当UE在其墙壁损失未知的建筑物内时)、或在建筑物内部操控UE的用户的位置相对于地平面的标高(在一次近似中，该标高可能使信号强度提高)。上面提到的现场测量活动不能为覆盖区域内的室内环境提供关于由这种障碍物(诸如车辆或建筑物的墙壁)引入的衰减的有用数据。因此，申请人已经解决了设计如下UE定位和跟踪方法和系统的问题：该UE定位和跟踪方法和系统能够考虑在信号强度预测或测量中没有考虑到的信号强度衰减(诸如由车辆和建筑物导致的衰减)，从而使得允许以提高的精度识别UE位置。申请人已经发现，为了考虑在信号强度预测或测量中没有考虑的信号强度衰减(诸如由车辆和建筑物导致的衰减)，有用的是，识别在所估计的UE位置周围的不确定区域，并且计算关于该不确定区域的平均预期信号强度(例如，与所估计的UE位置相对应的像素周围的相邻像素的预期信号强度的平均值)。这种与所估计的UE位置相对应的像素周围的相邻像素的预期信号强度的平均值可以用于改善信号强度衰减的估计。具体地说，本专利技术的一个方面提出了一种识别无线通信网络内的用户设备的位置的方法，所述无线通信网络包括在地理区域上发射无线电信号的至少一个无线电通信站。该方法包括以下步骤：a)提供所述至少一个无线电通信站在多个基本区域单元(elementaryareaelement)中的每个基本区域单元上产生的预期无线电信号强度，其中所述地理区域被细分在所述多个基本区域单元中；b)定义由所述至少一个无线电通信站提供给位置待识别的用户设备的无线电信号所经历的初始衰减；c)获得向其位置待识别的用户设备提供的无线电信号的被测无线电信号强度测量；d)基于所述预期无线电信号强度、所述初始衰减以及所述无线电信号强度测量来确定与位置待识别的用户设备的位置相对应的估计基本区域单元；以及d)基于所述估计基本区域单元来计算最终衰减。步骤b)-e)被迭代至少两次，步骤b)的每次进一步迭代包括基于先前在至少一次先前的迭代的步骤e)中计算的至少一个最终衰减来定义用于所述每次进一步迭代的相应的初始衰减。本专利技术的优选特征在从属权利要求中被阐述。在本专利技术的实施例中，所述步骤b)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种识别无线通信网络(100)内的用户设备的位置的方法，所述无线通信网络包括在地理区域上发射无线电信号的至少一个无线电通信站(110a‑h)，所述方法包括以下步骤：a)提供由所述至少一个无线电通信站在多个基本区域单元(xi,j)中的每个基本区域单元上产生的预期无线电信号强度(esi,j|a‑h)，所述地理区域被细分在所述多个基本区域单元中；b)定义(202，218，234)由所述至少一个无线电通信站(110a‑h)向位置待识别的用户设备提供的无线电信号所经历的初始衰减(μ1i、μ2i、μn‑1i、μni)；c)获得(204，220，236)向位置待识别的用户设备提供的无线电信号的被测得的无线电信号强度测量(ms|a‑h)；d)基于所述预期无线电信号强度(esi,j|a‑h)、所述初始衰减(μ1i、μ2i、μn‑1i、μni)以及所述无线电信号强度测量(ms|a‑h)来确定(206、208、210，222、224、226，238、240、242)与位置待识别的用户设备的位置相对应的估计基本区域单元(xi,j|1、xi,j|2、xi,j|(n‑1)、xi,j|n)；以及e)基于所述估计基本区域单元(xi,j|1、xi,j|2、xi,j|n)来计算(216，234，248)最终衰减(μ1f、μ2f、μn‑1f、μnf)，其中，步骤b)‑e)被迭代至少两次，步骤b)的每次进一步迭代包括基于先前在至少一次先前的迭代的步骤e)中计算的至少一个最终衰减(μ1f、μ2f、μn‑1f、μnf)来定义(218、234)用于所述每次进一步迭代的相应初始衰减(μ1i、μ2i、μn‑1i、μni)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种识别无线通信网络(100)内的用户设备的位置的方法，所述无线通信网络包括在地理区域上发射无线电信号的至少一个无线电通信站(110a-h)，所述方法包括以下步骤：a)提供由所述至少一个无线电通信站在多个基本区域单元(xi,j)中的每个基本区域单元上产生的预期无线电信号强度(esi,j|a-h)，所述地理区域被细分在所述多个基本区域单元中；b)定义(202，218，234)由所述至少一个无线电通信站(110a-h)向位置待识别的用户设备提供的无线电信号所经历的初始衰减(μ1i、μ2i、μn-1i、μni)；c)获得(204，220，236)向位置待识别的用户设备提供的无线电信号的被测得的无线电信号强度测量(ms|a-h)；d)基于所述预期无线电信号强度(esi,j|a-h)、所述初始衰减(μ1i、μ2i、μn-1i、μni)以及所述无线电信号强度测量(ms|a-h)来确定(206、208、210，222、224、226，238、240、242)与位置待识别的用户设备的位置相对应的估计基本区域单元(xi,j|1、xi,j|2、xi,j|(n-1)、xi,j|n)；以及e)基于所述估计基本区域单元(xi,j|1、xi,j|2、xi,j|n)来计算(216，234，248)最终衰减(μ1f、μ2f、μn-1f、μnf)，其中，步骤b)-e)被迭代至少两次，步骤b)的每次进一步迭代包括基于先前在至少一次先前的迭代的步骤e)中计算的至少一个最终衰减(μ1f、μ2f、μn-1f、μnf)来定义(218、234)用于所述每次进一步迭代的相应初始衰减(μ1i、μ2i、μn-1i、μni)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述步骤b)的第二次迭代包括将在步骤e)的第一次迭代期间计算的最终衰减(μ1f)定义为初始衰减(μ2i)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述步骤b)的每次进一步迭代包括将先前计算的最终衰减(μ1f、μ2f、μn-1f)的平均值定义为初始衰减(μ2i、μn-1i、μni)。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述步骤b)的每次进一步迭代包括将先前计算的最终衰减(μ1f、μ2f、μn-1f)的至少一部分的平均值定义为初始衰减(μ2i、μn-1i、μni)。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述平均值是加权平均值。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述加权平均值包括基于指数递减函数的权重。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述步骤d)包括基于所述用户设备在所述地理区域被细分在其中的所述多个基本区域单元中的位置的概率分布(d1(xi,j)、d2(xi,j)、dn(xi,j))来确定(206、208、210，222、224、226，238、240、242)所述估计基本区域单元(xi,j|1、xi,j|2、xi,j|(n-1)、xi,j|n)。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述步骤d)包括确定所述概率分布(d(xi,j))的标准差(Σ1d、Σ2d、Σ(n-1)d、Σnd)，并且所述方法还包括以下步骤：f)定义(212、214、216)不确定区域(305、310、315n-1、315n)，所述不确定区域(305、310、315n-1、315n)以所述估计基本区域单元(xi,j|1、xi,j|2、xi,j|(n-1)、xi,j|n)为中心并且具有与所述标准差(Σ1d、Σ2d、Σ(n-1)d、Σnd)基本上相对应的半径。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述步骤d)包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·吉那莫，M·佩特拉，
申请(专利权)人：意大利电信股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT