CN100399041C - 位置信息的提供 - Google Patents

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Abstract

一种提供关于系统内移动用户设备(1)位置的信息的方法，其中基于从定位系统的实体(10)信令发送的信息，以及从通信系统的台站(5)信令发送的辅助数据来确定所述位置。在所述方法中，首先确定所述移动用户设备相对于所述台站的可能位置。基于所确定的可能位置，估计将信号从所述台站传输到所述移动用户设备的延迟的估计。然后，将辅助数据从所述台站信令发送到所述移动用户设备，所述辅助数据包括关于所述定位系统的定时的信息。基于来自所述定位系统的所述实体的信号、所述辅助数据以及所述估计的延迟，在所述用户设备处完成更精确的位置估计。

Description

位置信息的提供
技术领域
本发明涉及提供关于移动用户设备位置的信息，尤其涉及补偿用于确定移动用户设备位置的定时信息的不精确，所述移动用户设备例如是移动站。
背景技术
在诸如蜂窝通信系统的无线通信系统中，诸如移动站的移动用户设备经由无线接口与其它台站通信。在蜂窝系统中，诸如便携手机的移动用户设备或其它移动站由称为小区的无线电接入实体服务，因此得名蜂窝系统。在蜂窝系统中，所述小区是借助基站收发信台(BTS)提供的。基站可能提供多个小区，小区可能由多个基站提供。例如，第三代电信标准可能将所述基站称为节点B。无论何种标准，术语基站在本文中都被用作包括，任何经由空中接口传送信号到移动用户设备等和/或从其接收信号的接入实体单元。
由于小区的大致大小和形状已知，可以使所述小区与地理区相关。小区的大小和形状可能彼此不同。一个或若干小区也可以组合起来形成业务区(SA)。
蜂窝通信标准的实例包括第二代(2G)GSM(全球移动通信系统)或各种基于GSM的系统(例如2G GPRS：通用分组无线电业务)，AMPS(美国移动电话系统)，DAMPS(数字AMPS)，或是诸如3G GPRS的第三代(3G)蜂窝系统，以及基于WCDMA(宽带码分多址)的通信系统，例如UMTS(通用移动电信系统)、IMT 2000、互联网电话等。
所述蜂窝网络装置和/或移动站可被用于提供移动站，进而是其用户的位置信息。尤其是，所述小区或类似地理限制区域，以及相关控制器节点便利所述蜂窝系统至少提供关于特定移动站当前地理位置的大致位置信息估计。如果接入实体的位置已知，至少可以根据所述信息大致推断出特定移动用户设备(在所述接入实体内通信)在特定时刻位于哪个地理区内。移动用户设备还带有适当的设备来生成定位所述移动用户设备可基于的信息。
已建议了使用基于卫星的定位系统来定位移动站。一种建设良好的基于卫星的定位系统是GPS(全球定位系统)。基于卫星的定位系统的另一实例是所建议的GalileoTM定位系统。在所述基于卫星的系统内，借助基于该卫星位置的计算以及所述定位系统的定时，提供所述定位信息。所述定时装置使得每个卫星都与一种系统时间或“世界时”同步。以下，所述GPS系统的定时将被称为‘GPS时间’。
在操作中，每个GPS卫星都连续地传送包括卫星身份、GPS时间以及卫星轨道模型的比特流。所述轨道模型包括近似的长期模型(年历)和精确的短期模型(天文历)。GPS接收机然后可以基于通常来自至少四个不同GPS卫星的所述信号、GPS时间以及诸如所述轨道模型的其它信息在三维空间内估计其位置。
移动站可能带有GPS接收机。所述GPS接收机适合于搜索卫星，并接收来自所发现卫星的GPS信号。然后，可在所述移动站内基于从所述卫星接收的所述位置信号来执行位置确定。
在GPS以及定位移动站领域内的又一发展是所谓的辅助全球定位系统(A-GPS)。所述A-GPS的基本原理是通过发送适当辅助数据到所述移动站，增强移动站的GPS接收机的性能。与从所述卫星发送所述数据不同，所述辅助数据是被经由空中接口在所述移动站和蜂窝网之间传送的。
各种信息可能被作为辅助数据提供。所述辅助数据的一个部分可能是所述GPS时间。所述GPS时间可被用于辅助所述GPS接收机更容易地寻找来自GPS卫星的信号。此外，如果所述GPS时间可被尽可能精确地传送给所述移动站(及其接收机)，则可得到增益，这将使得所述计算更为精确。此外，少于四个卫星也可能足以精确定位所述移动站。所述A-GPS由各种电信标准支持，例如2G GSM和3GUMTS技术规范。
一种将所述GPS时间传送给所述移动站的可能性是，发送关于所述GPS时间与由所述蜂窝系统所使用定时的对应的信息。换言之，所述移动站带有这样一种信息，所述GPS时间借助其可绑订到所述蜂窝系统内的某一事件。所述的定时将在下文中被称为蜂窝时间。
所述GPS时间和蜂窝时间的联系例如已由所述GSM标准支持。例如，GSM技术规范No.04.35(版本8.1.0)描述了将GPS辅助数据广播到用户设备。在章节4.2.1.6中，所谓的‘参考时间信元’被定义成这样一种信元(IE)，其规定了服务小区内BTS传输的所述GPS时间与空中接口定时之间的关系。在GSM技术规范No.04.31中，对应点到点信息被定义成规定参考小区内BTS传输的所述GPS时间与空中接口定时之间的关系的字段。
因此，在所述辅助GPS移动定位方法中，一种提供所述辅助数据的方法是通过表现所述GPS时间相对于所述蜂窝系统内的某一事件的对应，将所述GPS时间传送给所述移动站。在所述GSM和UMTS标准内，已建议了所述事件包括传输某一信号的时刻。换言之，所述GPS时间被表达为某一蜂窝信号的传输时刻。
但是，发明人发现由于所述移动用户设备仅可检测所述接收时间，因而可能会出现问题。由于所述移动用户设备和发射基站之间至少有一些距离，因为传播延迟的存在，传输时刻不同于接收时刻。所述移动用户设备无法使相关蜂窝信号的接收时刻与传输时刻相关，因此所述传播延迟可能会在所传送GPS时间内引起显著的不精确。
所述位置确定精确性的最优改善需要传送具有少于10微秒的误差的GPS时间。但例如在所述GSM中，1比特周期是3.69微秒。所述精确性对应于1.1公里的距离。在典型GSM系统中，最大小区尺寸可以是35公里。也可以使用延长的小区半径，其提供最大70公里的半径。因此，所述最大可能传播延迟可为116微秒。所述延迟是10微秒要求的10倍，等于大约34.6公里的距离。
发明内容
本发明实施例旨在解决定时信息的精确性内的问题，所述定时信息由诸如移动用户设备的台站用于应用，所述应用包括基于定时信息的位置确定。
根据本发明的一个方面，提供了一种提供关于系统内移动用户设备的位置的信息的方法，其中基于从定位系统的实体信令发送的信息，以及从通信系统的台站信令发送的辅助数据，确定所述位置，所述方法包括：
确定所述移动用户设备相对于所述台站的可能位置；
基于所确定的可能位置，确定从所述台站传输信号，与在所述移动用户设备处接收所述信号之间的延迟的估计；
将辅助数据从所述台站信令发送到所述移动用户设备，所述辅助数据包括关于所述定位系统的定时的信息；以及
基于来自所述定位系统的所述实体的信号、所述辅助数据以及所述估计的延迟，在所述用户设备处完成更精确的位置确定。
根据本发明的另一方面，提供了一种确定移动用户设备的位置的系统，所述系统包括：
定位系统，其包括被设置为信令发送信息的实体，所述布置使得所述移动用户终端在确定其位置时可以接收并使用来自所述实体的所述信息；
通信系统的台站，其被设置为传输信息信号到所述移动用户设备；
位置估计装置，其用于提供所述移动用户设备相对于所述台站的可能位置的估计；
处理器装置，其用于基于所述估计的位置，提供从所述台站传输信息信号与在所述移动用户设备处接收所述信息信号之间的延迟的估计；以及
位置确定装置，其用于基于来自所述定位系统的所述实体的信号，以及来自所述台站的辅助数据来确定所述移动用户设备的所述位置，所述辅助数据包括关于所述定位系统的所述定时以及所述延迟估计的信息。
根据本发明的一个方面，提供了一种移动用户设备，其包括：
第一接收机，其用于从定位系统的实体接收信息信号，所述信息信号用于所述移动用户设备执行的位置确定；
第二接收机，其用于从通信系统的台站接收信号；以及
位置确定装置，其用于基于来自所述定位系统的所述实体的信号，从所述台站接收的辅助数据信号，确定所述移动用户设备的所述位置，所述辅助数据包括关于所述定位系统的定时的信息，以及从所述台站传输所述辅助数据信号与在所述移动用户设备处接收所述辅助数据信号之间的所计算时间差，所述差值是基于所述移动用户设备相对于所述基站的所估计可能位置来计算的。
在一种更为具体的形式中，关于所述估计的延迟的信息被从所述台站传送到所述移动用户设备。作为选择，关于所述延迟的所述估计可在所述移动用户设备处确定。
所述定位系统的所述实体可能包括至少一个卫星。
所述延迟估计可被用于使所述定位系统的定时，与所述移动用户终端很可能接收某一信号的时间相关。所述信号可能包括所述辅助数据。所述延迟估计可能被包括在所述辅助数据内。
可能会基于关于所述台站覆盖区的质心的信息，估计所述用户设备的可能位置。平均时间超前量(TA)或往返时间(RTT)也可被用于所述延迟的估计。所述可能位置也可以基于所述移动用户设备的平均位置的信息，和/或基于至少一个信号强度测量来确定。
本发明实施例与现有技术相比，能够更精确地传送定时信息辅助数据。精确的定时信息可被提供给位于比现有技术解决方案内适当小区更大的小区内的用户设备。所述的实施例还易于实施，且适用于现有的定位系统。
附图说明
为了更好地理解本发明，以下将借助实例来参照附图，在附图中：
图1示出了本发明的一个实施例；
图2示出了根据本发明操作的操作实例；以及
图3是示出了本发明一个实施例的操作的流程图。
具体实施方式
首先参照图1，图1示出了本发明的一个实施例。所述移动用户设备包括移动站1，其被设置为与蜂窝通信系统小区的基站收发信台5通信。所述通信被示为经由所述移动站的天线装置3发生。但应当理解的是，所述天线装置3并不形成本发明不可缺少的部分，可能包括任何用于接收，如果需要还用于传输信号的适当装置。例如，天线装置可与移动站1的任何部件集成在一起，例如所述移动站1的外壳或内部部件。
所述移动站1还包括GPS接收机2。所述GPS接收机是众所周知的，因此不再赘述。应当充分注意的是，所述GPS接收机2适合于从GPS卫星10接收信号。所述GPS接收机2还向所述移动站1提供其它位置信息确定功能。除了简单地从所述卫星接收信号，所述接收机2还基于来自所述GPS卫星10的所述信号以及来自所述基站5的辅助数据，确定所述移动站1的位置。
在蜂窝系统中，每个小区都可由适当的控制器装置(并未显示)来控制。例如，在WCDMA无线电接入网中，所述基站连接到无线电网络控制器(RNC)并由其控制。在所述GSM无线电网络中，所述基站通常连接到基站子系统(BSS)的基站控制器(BSC)并由其控制。所述BSC/RNC然后连接到移动交换中心(MSC)或类似控制器实体并由其控制。还可能提供其它控制器节点，例如服务GPRS支持节点(SGSN)。蜂窝网络的所述控制器通常会互连，且存在着一个或多个网关节点将所述蜂窝网络连接到公共交换电话网(PSTN)和其它电信网络，例如互联网和/或其它分组交换网。由于各种控制器的操作对本发明的操作而言并非至关重要的，在此无须赘述。
还可能提供诸如位置测量单元(LMU)6和服务移动位置中心(SMLC)8的实体。以下将解释这些实体的操作。
在操作中，如图2所示，所述基于卫星的定位系统的定时，即所述GPS时间被作为来自所述蜂窝系统的辅助信息发送给所述移动站1。如图3所示，基于所述移动站处的某一蜂窝信号的所估计接收时间Tr，将GPS时间链接到所述蜂窝系统的定时，而不是使用链接到所述小区内所述蜂窝信号的广播传输时间Tt的所述GPS时间。
在诸如GSM的TDMA(时分多址)蜂窝系统中，如果所述移动站具有向所述网络开放的双向通信信道，则所述移动站知道所谓时间超前(TA)值。所述TA代表所述移动站和服务基站之间的往返时间延迟。在常规操作中，所述移动站使用所述TA来调整其传输定时，以确保其传输在所分配的时隙到达所述服务基站。因此，具有与所述基站的有效连接的移动站可能已被提供关于所述时间延迟的估计。但是，需要另一延迟估计，甚至是在所述移动站并不具有有效连接(所述移动站例如处于空闲状态)，或其因为任何其它原因而不具有所述TA值时的情况下。
所述接收时间Tr可基于关于所述移动站在所述小区内可能位置11的信息来估计。由于蜂窝信号的传播速度是已知的，所述移动站的可能位置使得可以计算从所述基站5传输，与在所述移动站内接收的时刻之间的延迟(或偏置)的估计。
可在任何适当的位置业务实体内完成所述延迟的估计，所述位置业务实体例如是服务移动位置中心(SMLC)8或位置测量单元(LMU)6内。所述估计也可能由任何一个所述网络控制器来完成。例如，基站控制器(BSC)或无线电网络控制器(RNC)可被用于提供所述估计。还应当理解的是，可将所述SMLC与BSC一起提供。
所述GPS时间可由所述MS来“校正”。这需要所述移动站带有可以基于其来补偿接收时间内的任何延迟的信息。例如，所述辅助数据消息可能包括诸如用于延迟信息的数据字段的附加信元。
所述延迟也可由所述网络来补偿。换言之，在发送所述辅助数据到所述移动站之前，可以考虑所述延迟。一种可能是使所述GPS定时“失真”，从而补偿所述延迟。
在一种优选的形式中，所述用户设备的最大可能位置例如是借助所述服务移动位置中心8来估计的。可基于关于所述小区覆盖区的质心，即其内所述移动站可从所述基站接收信号的区域的信息，估计所述最大可能位置。所述质心可借助所述SMLC的软件来计算。
另一种可能性是基于关于所述小区覆盖区的所谓加权质心的信息，估计所述位置。所述权重可基于关于人口密度、道路、业务密度、地理信息等的信息来选择。
也可以为所述小区确定平均时间超前(TA)值。这可由操作和维护系统或基站控制器(BSC)来完成。这种功能已由一些通信系统来支持。所述平均TA然后可用于确定所述移动站的最大可能位置。
在3G系统中，往返时间(RTT)可被以类似方式用于估计传播延迟，并补偿特定移动站内的延迟。
各种其它技术也可被用于改善位置确定的精确度。例如，诸如距离差(RD)测量、观测到达时间差(OTDOA)以及增强的观测到达时间差(E-OTD)的方法可被用于估计所述移动站的可能位置。
所述网络还可能基于所执行的常规位置确定，收集关于所述小区内的用户平均位置的信息。这可能是为商业应用而执行的，例如响应于位置业务客户机的请求。诸如SMLC 8的任何适当位置业务(LCS)实体都适用于所述目的。
在一些应用中，所述小区中点可用作所述可能位置。这可用于较小的小区，例如半径小于6公里的小区。所估计的GPS时间然后可被用于所述小区的整个覆盖区。这可能是位于建筑物内或密集城市峡谷环境内的移动站的可行解决方案。
根据一个实施例，其中所述基站广播所述辅助数据，所述广播可能包括关于各种位置处的延迟的信息，所述位置例如是距所述基站某一距离的位置。换言之，所述广播辅助数据可能包括相对于所述基站的位置各不相同的移动站的各种延迟估计。一种实施其的可能性是，所述移动站利用信号强度信息来确定其相对于所述基站的大致位置。所述移动站然后可能会基于所估计的位置，从所述广播中选择适当的延迟估计参数。移动站通常测量来自多个基站的信号强度。所述移动站因此还使所述位置估计基于多个信号强度测量。
所述延迟信息可能包括在所述辅助数据的传输中。所述延迟信息可能包括在所述辅助数据的适当数据帧内。
应当理解的是，尽管已相对于诸如移动电话的移动站描述了本发明实施例，但本发明实施例可以应用于其它任何适当类型的移动用户设备。所需的是所述用户设备带有从至少两个系统接收信号的装置，所述至少两个系统带有不同的时基。
已在蜂窝系统的语境内描述了本发明实施例。本发明还适用于任何定位系统，其中需要关于定时的传输内的延迟的信息。
所述定位系统无需是基于卫星的系统。其可以是任何定位系统，例如基于本地陆地的系统。
以上描述了由所述基站和移动站之间距离引起的延迟。其它因素也应当考虑。例如，所述传播延迟估计可能会考虑诸如反射和非视距(NLOS)的条件的任何延迟影响。例如，如果小区覆盖具有阻挡了所述基站与所述移动站之间的直接信号路径的相当大和/或高层建筑的区域，则在这种情况下可考虑稍长的信号传播时间来调整所述延迟估计。
诸如SMLC或网关移动位置中心(GMLC)的位置信息业务网络单元可作为所述通信网络和客户机之间的网关，所述客户机已请求所述位置信息。所述移动用户设备的地理位置可能被提供给有权得到所述信息的客户机实体。所述客户机可能在所述通信系统的内部或外部。所述位置信息服务器基于从所述通信系统的一个或多个位置确定实体接收的信息，响应于所述客户机的请求，所述信息关于目标移动用户设备的所确定位置。所述客户机可能会使用所述通信系统的所述位置信息业务所提供的用于各种目的信息。这种使用可能是商业性的，例如广告、在特定区域内寻找业务等。所述位置信息还可被用于各种紧急业务。所述使用也可能是专用的，例如‘找朋友业务’。
还应当注意的是，尽管以上描述了本发明的示例性实施例，但在并不脱离如所附权利要求书定义的本发明范围的情况下，可对所公开的解决方案进行若干改变和修改。

Claims (17)

1.一种用于提供关于系统中的移动用户设备位置的信息的方法，其中基于从定位系统的实体信令发送的信息，以及从通信系统的台站信令发送的辅助数据来确定所述位置，所述方法包括：
确定所述移动用户设备相对于所述台站的可能位置；
基于所确定的可能位置，确定从所述台站传输信号与在所述移动用户设备中接收所述信号之间的延迟的估计；
将辅助数据从所述台站信令发送到所述移动用户设备，所述辅助数据包括关于所述定位系统的定时的信息；以及
基于来自所述定位系统的所述实体的信号、所述辅助数据以及所述延迟的估计，在所述用户设备中实现更精确的位置确定。
2.根据权利要求1的方法，其中关于所述延迟的估计的信息被从所述台站传送到所述移动用户设备。
3.根据权利要求1的方法，其中对于所述延迟的估计被在所述移动用户设备中确定。
4.根据上述权利要求中任何一个的方法，其中所述定位系统的所述实体包括至少一个卫星。
5.根据权利要求4的方法，其中所述定位系统包括全球定位系统GPS。
6.根据权利要求1的方法，其中对于所述延迟的估计被用于使所述定位系统的定时与所述移动用户设备可能从所述通信系统接收某一信号的时间相关。
7.根据权利要求1的方法，其中对于所述延迟的估计被用于使所述定位系统的定时与所述移动用户设备可能接收所述辅助数据信号的时间相关。
8.根据权利要求1的方法，其中对于所述延迟的估计包含在所述辅助数据中。
9.根据权利要求1的方法，其中基于关于所述台站的覆盖区的质心的信息，估计所述用户设备的所述可能位置。
10.根据权利要求9的方法，包括使用关于加权后的质心的信息。
11.根据权利要求1的方法，其中平均时间超前TA或往返时间RTT被用于估计将信号从所述台站传输到所述移动用户设备的延迟。
12.根据权利要求1的方法，其中基于所述移动用户设备的平均位置的信息，确定所述可能位置。
13.根据权利要求1的方法，其中基于至少一个信号强度测量来确定所述可能位置。
14.根据权利要求1的方法，包括在小区中广播这样的信息，即所述信息关于所估计的将信号从所述小区的基站传输到位于所述小区中的移动用户设备的延迟。
15.根据权利要求1的方法，其中基于至少一个其它条件的信息，确定所估计的将所述信号从所述台站传输到所述移动用户设备的延迟，其中所述至少一个其它条件关于从所述台站传输到所述移动用户设备的信号的无线电传播条件。
16.一种用于确定移动用户设备的位置的系统，包括：
定位系统，其包括被设置为信令发送信息的实体，所述设置使得所述移动用户设备在确定其位置时可以接收并使用来自所述实体的信息；
通信系统的台站，被设置为将信息信号传输到所述移动用户设备；
位置估计装置，用于提供所述移动用户设备相对于所述台站的可能位置的估计；
处理器装置，用于基于所估计的位置，提供对于从所述台站传输信息信号与在所述移动用户设备接收所述信息信号之间的延迟的估计；以及
位置确定装置，用于基于来自所述定位系统的实体的信号以及来自所述台站的辅助数据，确定所述移动用户设备的位置，所述辅助数据包括关于所述定位系统的定时以及对于所述延迟的估计的信息。
17.一种移动用户设备，包括：
第一接收机，用于从定位系统的实体接收信息信号，所述信息信号用于由所述移动用户设备执行的位置确定；
第二接收机，用于从通信系统的台站接收信号；以及
位置确定装置，用于基于来自所述定位系统的实体的信号、从所述台站接收的辅助数据信号，以及所计算的、从所述台站传输所述辅助数据信号与在所述移动用户设备接收所述辅助数据信号之间的时间差值，确定所述移动用户设备的位置，其中所述辅助数据包括这样一种信息，即所述信息关于所述定位系统的定时，所述差值是基于所估计的所述移动用户设备相对于所述基站的可能位置来计算的。
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