为定位精度而智能细分候选基站制造技术

在具有执行一些对确定一个移动站位置有用的测量的能力的一类蜂窝电话系统中，执行至少一个这种测量。该测量是按照一个成本函数执行的，该函数最小化系统费用。利用该成本函数和测量值，确定该移动站的位置坐标。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关蜂窝电话系统，更具体地说有关在一个蜂窝电话系统中确定一个移动站的位置。在一个蜂窝系统中定位是一个越来越受重视的功能。在有一些应用(政府、运营者和商业)中，可能要用到有关移动站在一个蜂窝电话系统中的当前位置的信息。为测量一个移动站的位置，可以使用一个外部系统，如卫星全球定位系统(GPS)，或者使用一个基于蜂窝系统本身的系统，蜂窝定位系统(CPS)。一般不希望使用一个GPS系统，因为这需要额外的硬件和开销。使用一个CPS系统通常是更便利的，因为它利用的是蜂窝电话系统中的现有硬件。一个CPS系统可以是基于终端的，此时在移动站中进行测量，也可以是基于网络的，此时在网络中进行测量。本专利技术主要指的是基于网络的CPS解决方法。移动站的位置可由一些测量值确定，它们可以是时间，角度，多谱勒测量值等。到达时间测量值(TOA)测量的是一个移动站和一个基站间的传播时间。到达时间差(TDOA)测量值测量的是移动站和两个不同基站间的传播时间差。到达角(AOA)测量值测量的是以来自基站的某一方向为基准的，到移动站的角度。然后，从基站接收的测量值被用于计算移动站的实际位置。这一使用熟知的几何公式的过程被称为三角测量法。为找出一个移动站的实际位置，必须使用一个诸如三角测量法的技术，将测量值算术转换为一个位置坐标。位置坐标的精度是由一些参数决定的。影响位置坐标精度的一个重要参数是测量精度。一个好的测量精度可以得出一个好的位置坐标精度，反之亦然。另一个参数是测量几何，即，与定位过程有关的移动站和基站的相对位置。一个差的测量几何将使定位精度急剧降低。例如，如果附图说明图1中的三个基站BS1-BS3(从这三个基站进行测量)都位于移动站MS的左边或右边，则测量精度将会降低。测量(TOA，AOA，TDOA等)精度和位置坐标精度间的关系是由基站和移动站的位置决定的。对于一些结构来说，精度会很差。这种现象被称为精度的几何减弱(GDOP)。算术上，GDOP被定义为位置坐标精度除以测量精度。如果由于一些原因，只能从候选基站的一个子集中或以一个序贯的顺序进行测量，则对于差的基站选择，GDOP和差的测量精确度会急剧降低定位坐标的精确度。更进一步，如果用来进行测量的基站不是那些具有最佳信噪比(SNR)的基站，则精确度也会降低。因此，需要一种能克服这些问题的改进的定位系统。本专利技术有关一种方法和设备，用于确定一个移动站在一个蜂窝电话系统中的位置。测量是利用移动站的最佳先验知识进行的，并且可以以一个序贯顺序从基站的一个子集(其中可以进行细分)中进行测量。一个算术函数被用于确定最合适的基站子集，以便最小化系统花费。于是，根据测量值和该函数，可以获得某时间内的某一个定位坐标精度。如果只能从候选基站的一个子集进行测量，或只能从一个可进行细分的子集中以序贯顺序进行测量，则重要的是在确定子集以使定位坐标精度最高时，应将测量精度和移动站的先验知识都考虑在内。图1是一个用于解释到达时间(TOA)定位测量技术的图形；图2是一个用于解释到达时间差(TDOA)定位测量技术的图形；图3是一个用于解释到达角度(AOA)定位测量技术的图形；图4是一个使用本专利技术的蜂窝电话系统的方块图。本专利技术特别适用于使用一个已提出的用于一个GSM蜂窝电话系统的，被称为ERA-TA的Ericsson定位方法，其中，从至少三个基站测量到达时间(TOA)，以确定移动站和每个基站间的距离。这些测量值被转换为一个定位坐标，且可以在一个正在进行的呼叫期间和移动站处于空闲模式时执行测量。除了诸如ERA-TA的一个TOA测量过程之外，本专利技术还特别适合于使用到达角度(AOA)和到达时间差(TDOA)测量过程，以及任何其它合适的TOA测量过程或测量过程的任何组合。现参照图1，描述了与Ericsson的ERA-TA方法相关联的TOA测量过程。该测量过程要求移动站MS被连接到至少三个基站BS1，BS2，BS3上。这是按顺序进行的，并要求至少切换到两个基站。可以根据有最佳信噪比(SNR)来选择基站BS1-BS3。选择切换候选站的另一个技术是从具有最强测量下行链路功率的基站中选择有最佳信噪比的基站。为确定移动站MS的位置，利用到达时间技术来确定移动站MS到三个基站BS1-BS3中的每一个的距离。来自基站BS1的测量距离R1定义了围绕基站BS1的圆C1，移动站MS位于沿圆C1的某处。同样，分别从基站BS2和BS3测量出距离R2和R3，从而定义了圆C2和C3，圆C1，C2，C3的交点定义了移动站MS的位置。测量距离R1，R2和R3时的不精确将影响位置坐标的精度。影响程度是由测量几何确定的。这可由交叉圆C1，C2和C3的相交看出来。如果圆C1，C2和C3在小角度上相交，则将对测量精度有显著影响，且位置坐标的精度很差。如果圆C1，C2和C3相交成直角，则对测量精度的影响很小，且定位坐标精度较好。在基站BS1，BS2和BS3的结构的中心，定位坐标精度最好。在穿过所有基站BS1，BS2和BS3的圆上，精度也很好。靠近基站BS1，BS2和BS3的地方，精度相对较差。除了由ERA-TA方法中的测量距离引起的不精确性之外，与ERA-TA方法相关的切换也会干扰语音传输。切换使连接断开大约0.5-1.0秒。从而具有时间消耗。因此，按本专利技术，需要一个智能化细分和一个切换候选站的智能优先级顺序。现参照图2，描述了一个到达时间差(TDOA)测量技术的例子。图中描述了网络成员或基站BS4，BS5和BS6。对两个基站BS4，BS5的TDOA测量值给出了移动站间的范围差值，该移动站可位于两个基站间的双曲线H1上的任意位置。通常，必须有来自基站BS6的第三个测量值以确定移动站的位置。不过，根据本专利技术，只有两个TDOA测量值可被使用。在TDOA测量技术中，测量不精确性将影响定位坐标的精度。影响程度是由测量几何确定的。通过交叉双曲线H1，H2的交叉，可以看出这一点。如果双曲线以小角度相交，则将会对测量精度有显著影响，且定位坐标精度很差。如果双曲线以直角相交，则对测量精度的影响明显减小，且定位坐标精度较好。现参照图3，其中示出了一个到达角度(AOA)测量的例子。描述了两个基站BS7和BS8。对每个基站BS7，BS8的AOA测量都提供了从每个指定的基站到移动站的方位角。如果只测量了一个方位角，则移动站可能位于沿该方位角的任意位置。要确定移动站的位置，只需来自两个不同基站的两个测量值。在图3中，两个方位角的交叉点表明了移动站的位置。在AOA方法中，测量的不精确性将影响定位坐标的精度。影响程度是由测量几何决定的。从来自基站BS7、BS8的交叉射线或方位角的交叉，可以看出这一点。如果射线以小角度交叉，则对测量精度将有显著影响，且定位坐标精度较差。如果方位角以直角相交，则对测量精度的影响明显较小，且定位坐标精度较好。如果要利用TOA，TDOA或AOA方法，以要求的精度并在一个要求的时间区间内确定一个移动站的位置，则这种确定所要求是精度和时间。可以定义一个成本函数，该函数决定以某种方式执行测量的“花费”。该函数可以包括由用于测量的基站数量所确定的花费，使用高质量信道的花费。网络中某一负载分配所引起的花费等。该函数的输入可以是网络计划，网络中的负载分配，所用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在蜂窝电话系统中确定移动站位置的方法，包括： 定义一个函数，它描述在挑选某一基站子集和用于测量的某一信道时所涉及的费用； 根据该函数挑选基站子集和信道，以使费用最小； 将该移动站分配给所述信道； 在所述信道上，从所选基站集进行有关移动站位置的测量；和 根据所述测量，获得一个定位估计值。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：B伯格奎斯特，HG格鲁贝克，
申请(专利权)人：艾利森电话股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]