一种用于提高确定移动台位置精度的移动定位方法技术

本发明专利技术涉及在数字蜂窝移动通讯系统中，用于提高确定移动台位置精度的移动定位方法。该方法首先对服务小区进行块划分，定位ＭＳ的位置时，根据ＣＧＩ确定ＭＳ在哪个小区内。根据ＴＡ确定ＭＳ在哪个带或环中，然后由ＭＳ上报的相邻小区测量电平推出ＭＳ和各个相邻小区ＢＴＳ的路径损耗，根据路径损耗随距离增大而增大的原则，经过排序、比较算法确定ＭＳ在哪个块区域中。采用本发明专利技术所述方法，不需要改动网络侧设备，不需要增加新的测量单元，利用已有的ＭＳ上报的测量报告，计算ＭＳ位置，与现有技术相比，提高了移动台位置的定位精度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于提高确定MS(Mobile Station，移动台)位置精度的移动定位方法，尤其涉及在数字蜂窝移动通讯系统中，用于提高确定移动台位置精度的移动定位方法，具体涉及通过数字蜂窝移动通信系统中服务小区内移动台所测量上报相邻小区基站的功率电平，来实现移动台定位精度的提高。蜂窝移动通信系统中需要建立许多小区，小区一般可分为全向小区和定向小区，定向小区根据实际情况可以划分成几个扇区。每个全向小区和每个定向小区的扇区内都有一个BTS(Base Transceiver Station，基站收发信台)，它负责和本小区内的用户进行通信。每个小区有一个唯一的标识码，小区覆盖半径的大小一般和基站收发信台的发射功率、移动台的发射功率、天线高度，以及系统在无线接口允许的最大时延等因素有关。蜂窝移动通信系统中，每个用户只和服务小区的BTS进行双向通信，并且一般可以测量几个相邻小区BTS的最强功率电平，上报给本小区的BTS，参见附图说明图1。GSM系统是一个非常成功的蜂窝数字移动通信系统，且有其独特的优点。在GSM系统中，定位方法主要有4种CGI(Cell Global Identity，小区全球识别码)+TA(Timing Advance，时间提前量)，E-OTD(Enhanced ObservedTime Difference，增强观察时间差)，UL-TOA(UpLink Time of Arrival，上行到达时间)和A-GPS(Assisted Global Positioning System，辅助全球定位系统)。在这四种定位方法中，CGI+TA方法实现较简单，MS不用作任何改动，但其定位精度较低，E-OTD定位方法精度有所提高，但需要升级MS的软件，还需要增加一些LMU(Location Measurement Unit，定位测量单元)。UL-TOA定位方法精度比CGI+TA定位方法有所提高，但需要在每个基站位置增加LMU单元，大大增加了网络成本。A-GPS定位方法精度最高，但需要升级MS的软件和硬件，网络也需要增加GPS卫星地面接收站。全球每个蜂窝小区有一个唯一的小区识别码CGI。TA由基站测量，用于通知移动用户提前一段时间(TA)发送数据，使得到达数据正好落入基站的接收窗口中，使用TA的目的是为了扣除基站与移动用户之间的传输时间时延，因此利用TA可以估计MS和BTS之间的距离。TA以比特为单位，1比特相当于550米的距离。因此CGI+TA的移动定位方法精度比较低。如果小区半径小于550米，定位精度为小区半径大小，参见图2(a)和(b)。如果小区半径大于550米，定位精度为550米左右，参见图3(a)和(b)。由于CGI+TA移动定位方法精度较低，限制了很多定位业务的开展。同样在3G和CDMA系统中，类似定位方法的定位精度也受到限制。在美国专利《Method and system for determining position of mobile radioterminals，6,009,334，September 11，2001》中，用测量信号的到达时间计算MS的位置。利用到达时间计算MS的位置，系统或MS需要作较大改动，因此较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有CGI+TA移动定位方法定位精度较低的缺点，在保持CGI+TA移动定位方法优点的同时，利用MS上报的相邻小区测量报告，提高MS的定位精度。(说明定位精度这个说法本身就含有位置精度的意思了，所以不必再加“位置”)本专利技术在类似CGI+TA移动定位方法基础之上，利用MS上报的相邻小区基站的功率电平测量值，计算MS在服务小区中的位置。本专利技术利用了MS上报的测量报告信息，不必引入专门的测量单元，因此实现较简单。本专利技术根据服务小区的CGI和TA，利用MS上报的几个相邻小区基站的功率电平，在网络侧计算MS的位置。根据已有技术可知无线电波在自由空间中传播时，不产生反射、折射、散射、绕射和吸收等现象，只存在因扩散而造成的衰减。所以，其基本传输损耗Lf可由下式计算Lf＝32.5+20logf+20logd式中，f是载频频率，d是收发天线之间距离。由此可见自由空间的传输路径损耗随载波频率、传输距离的增大而增大。无线信号在实际的传输过程中，需要考虑多径衰落、阴影地区等因素的影响，传输模型较为复杂。实际常用的模型有Okumura-Hata模型，COST-231模型等等。Okumura-Hata模型传播损耗为Lb城＝69.55+26.16lgf-13.82lghb-a(hm)+(44.9-6.55lghb)(lgd)γ式中，f是载频频率，d是收发天线之间距离，Lb城为基本传播损耗中值，hb、hm是基站、移动台天线有效高度。COST-231模型传播损耗为Lb城＝46.3+33.9lgf-13.82lghb-a(hm)+(44.9-6.55lghb)(lgd)γ式中，f是载频频率，d是收发天线之间距离，Lb城为基本传播损耗中值，hb、hm是基站、移动台天线有效高度。从以上传输模型可以看出，传输路径损耗随载频频率、传输距离的增大而增大，随基站和移动台天线高度的增高而减小。对于每个BTS，其EIRP(Equivalent Isotropic Radiated Power，等效各向同性辐射功率)为EIRP＝基站天线输入功率+基站天线的增益设MS可测量的相邻小区有M个，其中MS测量到第j个相邻小区的接收功率为Pr(j)，第j个相邻小区的等效辐射功率为EIRP(j)，则第j个相邻小区的BTS(j)到MS的路径损耗为L(j)＝EIRP(j)-Pr(j)本专利技术的基本构思是对服务小区进行块划分，在定位MS的位置时，根据CGI确定MS在哪个小区内。根据TA确定MS在哪个带或环中，然后由MS上报的相邻小区测量电平推出MS和各个相邻小区BTS的路径损耗，根据路径损耗随距离增大而增大的原则，经过排序、比较算法确定MS在哪个块区域中。还应该考虑到的因素是定位精度和块划分的大小有关，块划分得过小也无意义，参考目前其它定位方法的定位精度，块的单边边长一般不小于100米。路径损耗和传输环境有关，因此本专利技术中增加环境因子σ。根据MS和相邻小区BTS之间的传输路径情况来确定环境因子的大小，从路径损耗中扣除传输环境的影响。MS和相邻小区BTS之间的传输路径根据实际情况，可以分为几类，如严重遮挡、一般遮挡、较少遮挡、市区环境、郊区环境、山区环境等等，环境因子σ的取值由实际测试统计得到。遮挡情况越严重，σ值越大，σ＞0。MS接收相邻小区的频率一般相差较小，根据Okumura-Hata模型和COST-231模型，由于接收频率不同而引起的路径损耗变换比较小，因此可以忽略其影响。基站天线高度为hb(j)，对应的路径损耗为Lb(j)＝-13.82loghb(j)。如上所述，本专利技术是这样实现的，其特征在于该方法包括预处理阶段和定位阶段；所述预处理阶段进一步包括对服务小区进行块划分；计算每个块到各相邻小区的距离；分别对每个块中的距离值从小到大排序，然后采用基站号表示，得到L×M阶矩阵B；判断矩阵是否存在相同行，有则计算λ(k)，无则进入下一步；确定环境因子；计算相邻小区基站天线高度引起的损耗；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提高确定移动台位置精度的移动定位方法，其特征在于该方法包括预处理阶段和定位阶段；所述预处理阶段进一步包括：对服务小区进行块划分；计算每个块到各相邻小区的距离；分别对每个块中的距离值从小到大排序，然后采用基站号表示，得 到Ｌ×Ｍ阶矩阵Ｂ；判断矩阵是否存在相同行，有则计算λ（ｋ），无则进入下一步；确定环境因子；计算相邻小区基站天线高度引起的损耗；计算各相邻小区基站的ＥＩＲＰ；所述定位阶段进一步包括：计算扣除各种影响的路径损耗；对路 径损耗按从小到大的顺序排列，并用相应的基站号进行表示；计算路径损耗的均方根值；计算各路径损耗和路径损耗均方根值的差值；对均方根差值进行偏移，并取反；以测量值（基站号）和各块的理论值（基站号）进行比较，从各比较值中选取最大值； 判断有无相同最大值，有则计算γ值，求│λ（ｋ）－γ│，并取最小值以确定ＭＳ位置，无则直接确定ＭＳ位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨刚，王磊，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]