[發明專利]用于定位用戶設備的方位的方法和系統

有效

• 申請號: 201080069453.X
• 申請日: 2010-08-05
• 公開（公告）號: CN103270801B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 張揚
• 申請（專利權）人: 愛立信（中國）通信有限公司
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 楊美靈,朱海煜

技術領域

本發明涉及電信網絡領域。具體地說，本發明涉及用于在蜂窩電信網絡中定位用戶設備的方位的方法和系統。

背景技術

無線移動通信裝置不斷塑造我們的世界。使用一些移動裝置的益處之一是可確定或另外估計移動裝置的位置，以及有望是用戶的位置。例如，在緊急情況期間定位用戶將明顯有助于尋求對緊急情況做出響應的那些人。

相應地，移動裝置定位技術已實現以確定或另外估計移動裝置的位置。

如本領域技術人員所熟知的一樣，到達時間(TOA)和到達時差(TDOA)是用于地理定位應用的廣泛使用技術。這兩種方法在諸如全球定位系統(GPS)和伽利略(Galileo)等基于衛星的系統和諸如遠距離導航(LORAN)等基于地面無線電的系統及其它無線定位系統中發揮著十分重要的作用。基于TOA的定位技術通常稱為分別用于2D或3D位置的圓形或球形，而基于TDOA的那些技術稱為雙曲線或雙曲面。

此外，隨著定位技術的發展，觀測到達時差(OTDOA)已成為現代蜂窩電信網絡中主要定位技術之一。UE的方位能夠基于下面的測量的參數計算出：

1)下行鏈路無線電信號的TDOA測量；

2)在進行TDOA測量時在基站(BS)的傳送之間的實際相對時差(RTD)；以及

3)其信號被測量的BS的地理方位。

圖1示出采用OTDOA技術的情形。如圖1所示，在此類情形中，要定位UE?100的方位，至少需要涉及三個BS?101、102和103，這是因為如圖1所示，UE的方位能夠通過至少兩個雙曲線的相交來確定。更多的TDOA測量帶來更佳的準確度。

這些測量每個的準確度因此影響方位估計的總體準確度。有數種確定RTD的方案。一種方案是同步BS的傳送。在此情況下，RTD是可在數據庫中輸入并在進行方位估計時由計算功能使用的已知常數值。同步應實現大約幾十納秒的準確度級別，這是因為10納秒不確定性在方位估計中影響3米誤差。同步定時中的漂移和抖動也應得到很好的控制，這是因為它們也影響方位估計中的不確定性。到此準確度級別的同步當前只可通過基于衛星的時間傳送技術輕松提供。通常在TDD操作模式中，BS是同步的。

備選，BS可在最大頻率誤差的某一約束內保持自由運行。在此情形中，RTD將隨時間更改，在此情況下緩慢更改。更改的速率將取決于在BS之間的頻率差別和抖動。

OTDOA方法可在兩種模式中操作：UE輔助OTDOA和基于UE的OTDOA。兩種模式不同之處在于執行的實際方位計算。在UE輔助模式中，UE測量幾個小區的TDOA，并且將測量結果發送到網絡，其中，位置服務器執行方位計算。

在基于UE的模式中，UE進行測量，并且也執行方位計算，并且因此要求另外的信息。例如，UE可要求測量的BS的方位和它們之間的定時關系以用于在基于UE的模式中的方位計算。

OTDOA已經由3GPP?GERAN標準化，它在其中稱為E-OTD，但尚未在實際網絡中部署。

在E-UTRAN中，已在物理層信號設計中考慮了用于OTDOA的參考信號，這使得OTDOA變得甚至更具前景。一些美洲運營商已啟動計劃在2010-2011年度的LTE-OTDOA部署的規劃。另外，也很明顯的是，E-UTRAN中OTDOA有關的協議將直接由例如用于用戶平面定位的OMA等其它標準化組織采用。因此，OTDOA極可能在不遠的將來使用迅猛上升。

OTDOA定位基本上屬于雙曲位置，這是因為測量是對應于一組雙曲線的一組時差。對于有關解決方案/算法已進行了廣泛的研究，其中，兩種方法得到最廣泛的采用和討論：

方法1：泰勒級數線性化和迭代加權最小二乘(WLS)算法的組合，最早由W.?H.?Foy所著“泰勒級數估計的方位定位解決方案”(Position-location?solutions?by?Taylor-series?estimation,?IEEE?Trans.?Aerosp.?Electron.?Syst.,?vol.?AES-12,?pp.?187□194,?Mar.1976)提議，下文稱為泰勒方法。

方法2：二次校正最小二乘(QCLS)，又被稱為在“用于雙曲位置的簡單、有效估計量”(A?simple?and?efficient?estimator?for?hyperbolic?location,?IEEE?Trans.?Signal?Processing,?vol.?42,?pp.?1905□1915,?Aug.1994)中提議的Chan算法。此方法在下文稱為Chan方法。