專利名稱：電信系統中移動站的定位的制作方法
技術領域：
本發明涉及提供與臺站位置相關的信息的方法和設備。更具體地說(但非排他地)，涉及確定發射站和接收站之間距離的確定。
位于電信系統的小區之一內的移動站(MS)或用戶設備(UE)相應地受該指定小區的控制器控制。即使當時MS只可被一個控制器控制，該MS也可同時與幾個控制器相連，例如當小區重疊或者在所謂的軟切換模式下，在軟切換模式下，MS可與兩個基站通信，并且這些基站可與不同的控制器相連。這些控制器中的一個控制器可被定義為服務(主)控制器，而其它控制器作為次控制器。
在移動站的定位，從而用戶自身的定位方面，使用小區或者類似的地理有限的無線電覆蓋范圍及相關的控制器便于蜂窩電信系統至少產生涉及單個移動站的當前位置的粗略位置信息估計。更具體地說，蜂窩電信系統始終知道正與該系統的至少一個基站通信，從而向該系統的至少一個控制器登記(即，位于該系統的一個小區的范圍之內)的移動站的當前位置。即使當該移動站位于受訪或“外部”網絡內，也可獲得該信息，因為受訪網絡能夠把移動站的位置傳回標識位置寄存器，以便進行路由和收費。
除單獨用于呼叫處理(路由、收費、資源分配等)之外，該位置信息還可用于其它目的。如果該位置信息易于獲得，則存在可使用該位置信息的幾種可能的商業及非商業應用。這些可能的應用包括不同的局部廣告及信息分發方案(例如，只針對當前位于某一范圍內的那些移動用戶的信息傳輸)，用于移動數據處理服務的用戶的與范圍有關的WWW頁(例如時間表、本地餐館、商店或旅館指南、地圖本地廣告等)，已呼叫緊急號碼的那些用戶的定位和希望接收該位置信息并且合法地有權獲得該位置信息的任何人對移動用戶的跟蹤。需要移動站移動的精確、實時位置信息的一種應用是可用在，例如動態網絡資源分配中的移動站移動移動預測功能。存在位置信息及可使用所述位置信息的應用的各種其它可能用途，一般認為可在借助有用的電信系統提供的位置信息中找到所有需要涉及移動站的地理位置的位置信息的應用。甚至通過提高電信系統提供的位置信息的精度，可顯著提高位置信息的可用性。
一種提議是通過蜂窩電信網絡提供定位服務功能，所述蜂窩電信網絡可同時提供最后已知的移動站位置和時間標記。這種功能可由接收來自系統的各個控制器的信息的獨立網絡部件或服務器提供。例如，在GSM中，可從受訪MSC的訪問者位置寄存器(VLR)或者本地網絡的標識位置寄存器(HLR)得到該信息。這樣的提議可得到一個基站或一個小區的精度，即，可指出移動站位于(或者至少曾位于)某一基站或某一小區的覆蓋范圍內。當系統知道移動站所處的最后覆蓋范圍時，適當的處理器設備可根據無線電覆蓋范圍信息，確定移動站的大致地理位置。
通過利用確定移動站發送給基站的無線電信號的傳播時間(或者傳播時間差)的測量結果，可提高位置確定的精度。所述測量最好由覆蓋移動站當前所處區域的至少三個不同基站完成。這三個基站中的每一個所進行的測量給出該基站和移動站間的距離(路程)，或者移動站與兩個基站間的距離差(路程差)。每個路程測量產生以測量基站為圓心的圓。每個路程差測量產生一個雙曲線(而不是如路程測量中的圓)。從而，如果在位置計算中使用路程差，則搜索雙曲線的交點。在理想的情況下，并且不存在任何測量誤差，三個基站產生的三個圓或者雙曲線的交點會明確地確定移動站的位置。
但是，發射站和接收站間的直接無線電傳播路徑可能間歇地，或者很可能持續被阻斷。這種非視距(NLOS)現象被認為是位置定位中的一個主要誤差源，因為和實際情況相比，它使移動站看起來更遠離基站。從而，即使利用由幾個基站得到的距離測量結果，位置確定仍可能給出不正確的位置。在稠密的市區環境中情況更是如此，在市區環境中，幾個障礙物會導致移動站再三地和/或持續地失去與一個或幾個基站的直線連接。這導致為規避所有這些障礙因素，無線電信號不得不在發射站和接收站間傳播的行程的增大。由于反射和衍射的緣故，如果直接路徑被阻斷，則第一抵達波可能要多傳播大約幾百米的行程。
根據一個方面，本發明提供一種確定發射站和接收站間距離的方法，所述方法包括下述步驟確定接收站的無線電傳播環境的特征參數；在接收站測量從發射站接收的信號的至少一個特征，所述特征是可用于確定發射站和接收站之間的距離的特征；和利用所述測量的信號特征及所述特征參數，計算發射站和接收站間的距離。
根據另一方面，本發明提供一種確定發射站和接收站間距離的設備，所述設備包括存儲描述接收站的無線電傳播環境的特性的特征參數的存儲裝置；測量從發射站傳輸給接收站的信號的特征的測量裝置，所述特征簡化發射站和接收站間距離的確定；接收所述測量的結果，并根據測量結果和特征參數，確定發射站和接收站之間的距離的控制器。
根據又一方面，本發明提供供電信系統使用的、用于提供具有與電信系統的至少一個基站的無線電連接的移動站的位置數據的位置服務器，所述位置服務器包括從電信系統接收涉及移動站和基站之間連接的特征的測量數據的裝置，所述特征用于移動站和基站間距離的確定；存儲描述基站的無線電傳播環境的特征參數的存儲裝置；根據接收的測量數據和特征參數，確定移動站和基站間距離的控制裝置。
根據又一方面，本發明提供電信系統中，用于產生和/或更新涉及電信系統某一臺站的無線電傳播環境的數據的設備，所述結構包括第一臺站；通過無線電與第一臺站通信的第二臺站；借助位于電信系統外部的位置信息源，確定第一臺站的當前地理位置的裝置；確定臺站之一從其它臺站接收的無線電信號的特征的確定裝置；和借助確定的第一臺站的當前地理位置和所述確定的特征，計算無線電傳播環境的參數的計算裝置。
實施例提供了若干優點。更重要的是，實施例提高了位置確定程序的精度和可靠性。另外，一些實施例使得能夠使用較少的接收器進行位置確定過程，尤其是當使用扇形天線或扇區基站時更是如此。對于固定的或者幾乎固定的移動站(即，對于未持續移動或者正在緩慢移動的移動站)，以及對于持續移動(甚至快速持續移動)的移動站，實施例的效果都很好。和現有提議相比，提議的實現所需要的待估計參數將少得多。
圖2表示了由配有定向天線或扇形天線的基站14和15的扇區組成的兩個無線電覆蓋范圍16和17。基站可使用，例如三個120°的定向天線，借此提供三個無線電覆蓋范圍，或者使用四個90°定向天線，提供四個無線電覆蓋范圍，等等，或者使用不同的無線電覆蓋射束寬度的任意組合。
圖1中，各個無線電覆蓋范圍1、2和3由相應的基站收發器(BTS)4、5和6提供服務。更具體地說，每個基站收發器BTS被布置成把信號傳輸給移動站(MS)7，并接收來自移動站(MS)7的信號。同樣地，移動站7能夠把信號傳輸給相應的基站收發器，并接收來自相應基站收發器的信號。移動站7通過與基站的無線通信實現信號的收發。通常，若干移動站將與每個基站保持聯系，不過為了清楚起見，圖1中只表示了一個移動站。各個基站與相應的網絡控制器(圖中未示出)相連，在例證的GSM系統中，網絡控制器是移動交換中心(MSC)。要指出的是一個以上的基站可與每個控制器相連。通常在網絡中也可設置一個以上的控制器。控制器通過適當的鏈接設備或網關設備(圖中未示出)，例如網關移動交換中心(GSMC)或服務GPRS的支持節點(SGSN)，與網絡的其它部件相連。
移動站7能夠從一個覆蓋范圍移動到另一覆蓋范圍。由于移動站可以自由地從一個位置(基站覆蓋范圍或小區覆蓋范圍)移動到另一位置(移動到另一覆蓋范圍)，也可在一個覆蓋范圍內自由移動，因此，移動站7的位置隨時間而變化。
圖1還表示了向被授權至少接收和移動站的位置(或位置歷史記錄)相關的一些信息的不同應用或客戶機8提供位置(LC)服務的位置服務(LCS)節點12。圖3更詳細地圖解說明了按照ETSI(歐洲電信標準協會)技術規范“Location Services”(T1P1.5/99-048r4)的位置服務器12的功能圖。一般地說，LCS功能性可被定義為能夠提供和MS的位置，更具體地說，根據移動站相對移動電信網絡基站的位置所確定的位置相關的信息的特征。位置服務器節點被布置成借助接收裝置30接收和移動站7的位置相關的預定信息，并處理該信息和/或其它一些預定參數，和/或借助處理裝置31進行適當的計算，以便確定并輸出指定移動站7的地理位置。本說明書中將在后面討論一個更準確的計算例子及可能的各種參數。位置服務器12還可包括存儲無線電覆蓋范圍專用數據的寄存器或數據庫13。無線電覆蓋范圍專用數據也可存儲在基站自身中，或者存儲在控制基站的控制器中，這種情況下，所述無線電覆蓋范圍專用數據從所述基站或所述控制器傳輸給位置服務器，以便進行計算。由接收裝置30從電信系統接收該數據。該數據的產生和更新將在后面說明。
雖然圖中沒有詳細表示，但是LC節點12也可通過適當的接口與控制基站與MS7的信號傳輸的網絡控制器(為了清楚起見，圖1中省略了控制器)相連。還要指出的是雖然LC節點12可以是與網絡控制器分離的獨立節點，不過它也可以是控制器、或網關控制器、或者電信系統的任意其它部件的一部分、或者一個內部組件或功能組件。
移動站位置的確定可以接收信號的至少一個特征的測量為基礎。可使用的一個特征是移動站7發送的無線電信號到達基站4、5和6的到達時間。任意特定基站的接收信號的傳播時間與由下述公式給出的傳播距離有關R＝cT [1]其中R＝移動站到基站的距離(路程)c＝光速T＝無線電信號的傳播時間位置信息也可以在接收站完成的確定信令強度、信噪比或者接收信號的能夠根據其確定發射站和接收站之間距離的其它任何特征的測量為基礎。要指出的是可在上行鏈路中和/或在下行鏈路中，即在基站端或在移動站端或者同時在這兩端完成無線電信號特征的測量。在使用移動站測量信號特征的情況下，可使用無線電網絡把測量結果通知適當的網絡部件。可在臺站(基站或移動站)或者在可以存取所有所需數據的適當網絡部件完成基于收集/確定的各種數據的必要位置計算和確定。
在由圖1的三個圓、或由圖2中圓的兩個扇形18和19圖解說明的理想情況下，各個距離測量將會分別產生以測量基站為中心，并且半徑r等于發射移動站到接收基站的距離的圓、或一部分圓。在不存在任何測量誤差的情況下，則圖1情況中的三個圓的交點，以及圖2情況中的兩個圓的交點將會明確地確定移動站7的準確位置。
但是，從圖1中還可看出，由于阻斷因素或障礙物10的緣故，實際情況并不是這樣的。障礙物10可以是基站和移動站之間的各種因素，例如，大廈及其它巨大的建筑物、柱形物、塑像、樹木、巖石、汽車等。除了基站的無線電覆蓋范圍中，發射站和接收站間的無線電傳播路徑中可能的障礙物之外，行程的另一變化是由于一個無線電覆蓋范圍或環境與另一個無線電覆蓋范圍或環境之間，障礙物的數量和性質各個相同所造成的。例如，地形可以不同，建筑物可位于不同的方向和/或具有不同的形狀、大小及高度，基站的布置不同等等。另外，多余行程的數量還取決于發射站和接收站之間的實際距離。
圖1中，基站4具有與移動站7的直接或無障礙無線電傳播路徑，而基站5和6被布置成來自移動站7的信令不能直接到達基站5和6。換句話說，移動站7失去了與基站5和6的視距(LOS)，從而將額外存在一個無線電信號不得不傳播的多余行程的誤差源，如圖中相應的基站5和6與移動站7之間的線路所示。由于反射和衍射的緣故，如果直接路徑被阻斷，則第一抵達波實際上可能要多傳播大約幾百米的行程。最后，這將導致移動站位置的偏差估計。下面描述的實施例將解決這種非視距(NLOS)問題。
每個無線電覆蓋范圍可被賦予表征不同的無線電傳播環境，從而表征各個無線電覆蓋范圍中的不同多余行程的預定特征值或特征參數。所述特征值取決于在無線電覆蓋范圍內，是否存在高大的建筑物和/或大樹及類似的障礙物。特征值還可取決于障礙物的數量和/或類型和/或位置。特征參數及幾個特征參數的某些可能性，以及特征參數數值的確定將在后面進行說明。
根據一個實施例，加權最小二乘法可用于計算移動站的位置，從而計算用戶的位置。所使用的權重矩陣可以是誤差協方差矩陣的逆矩陣。協方差矩陣取決于那些特征值，從而權重矩陣將取決于那些特征值。為了估計不同鏈路上測量誤差的變量，還可包括無線電信號質量測量及其它一些參數，例如初始距離估計。
協方差矩陣的估計可以絕大部分誤差由兩個分量引起的基本假定為基礎時差方面的可能測量誤差和由信令路徑中的障礙物引起的多余行程。下面將討論位置計算可能性的理論推導，因為把矩陣計算用于位置確定的實施例是以該推導的結論為基礎的。
根據下述等式可得到第i個基站和移動站或移動終端之間的距離平方ri2=(xi-x)2+(yi-y)2=Ki-2xix-2yiy+x2+y2-------[2]]]>這里(x，y)和(xi，yi)分別是移動終端和第i個基站的坐標，并且Ki=xi2+yi2.]]>在位置計算中，基站之一(例如功率最強的一個基站)被選為參考基站，并且相對于該基站給出所有的行程測量結果。從而，該移動終端和不同基站之間的行程差可表示為ri，1＝ri-r1＝cdi，1[3]這里c是信號傳播速度，di，1是測得的來自第i個基站及參考基站的信號的接收時間差。借助等式[3]表達等式[2]，得到ri,12+2ri,1r1+r12=Ki-2xix-2yiy+x2+y2-------[4]]]>從等式[4]中減去涉及參考基站的項K1，得到ri,12+2ri,1r1=-2xi,1x-2yi,1y+Ki-K1-------[5]]]>下面假定參考基站的行程r1已知(例如，已單獨測量)。對于位置計算來說，可利用矩陣符號把所有測量表述為x2,1y2,1......xM,1yM,1xy=-12r2,12-r2,1r1+12K2-12K1-12rM,12-rM,1r1+12KM-12K1⇒Ax-=b-------[6]]]>隨后可通過求解該矩陣方程，例如利用最小二乘法求解該矩陣方程，計算移動站的位置。該矩陣方程的加權最小二乘解為x-^=(ATWA)-1ATWb--------[7]]]>權重矩陣W最好被選擇為測量誤差的協方差矩陣的逆矩陣。可如下導出適宜的權重矩陣把第i個基站和第一個基站間的行程差估計值表示為ri,1=ri,10+ei,1---------[8]]]>
這里ri，10是正確并且準確的行程差(即，理想值)，ei，1＝vi，1+ni，1是包括由于非視距(v)引起的多余行程及其它測量誤差(n)的影響的誤差項。相對于不同基站的多余行程，以及多余行程誤差和其它測量誤差被假定為是獨立的。另外，所述其它測量誤差ni，1被假定為零平均值隨機變量。
通過把等式[8]放入方程式[6]中，并進行一些代數運算，我們得到位置計算中關于誤差項be的表達式Ax＝b0-be Me-+12e22-e12e32-e12...eM2-e12]]>這里，b0是方程[6]中的精確測量矢量，ej是相對于第j個基站的行程測量的誤差項。
接下來，計算誤差項be的平均值和方差。在它們的推導中，可忽略二階誤差項，意味著假定位置估計誤差遠遠小于終端和基站間的路程。做出這樣的選擇是為了簡化結果的給出和說明。例如，在小區較小，并且歸因于非視距傳播引起的多余行程相對較大的市區環境中，在所有可能的非視距情形下，這種假定不能始終很好地成立，從而在計算中不得不考慮二階誤差項。
通過利用上面規定的假設得到的誤差項的平均值為E{b-e}=E{Me-}=M(E{v-+n-})=M(E{v-}+E{n-})=ME{v-}=Mμr1μr2...μrM=Mμr-------[10]]]>這里μr是多余路徑延遲的平均矢量。誤差項的協方差矩陣則為C=E{b-eb-eT}-E{b-e}E{b-e}T=E{Me-e-TMT}-MμrμrTMT]]>=M(E{v-v-T}+E{n-n-T}-μrμrT)MT=···-------[11]]]>=M*diag(σr12+σn12-μr12σr22+σn22-μr22···σrM2+σnM2-μrM2)MT]]>＝MDMT這里， 是由于移動站和第j個基站間的非視距連接引起的多余行程， 是測量信息的方差。diag意味著在最后一行推導中被表示為D的對角矩陣。
現在，在利用方程式[6]計算蜂窩系統內終端或移動站位置的時候，下述等式可用作權重矩陣(或者權重矩陣的近似)W＝C-1＝(MDMT)-1[12]另一方面，可使用當不忽略等式[9]中的二階誤差項時得到的更復雜的結果(由于在實際計算中需要相同的數量，在延續部分中這并不起作用)。
上面，矩陣M由移動站和基站間的測量路程組成。這些測量路程或者它們的校正(去偏差)值將被直接用在計算中。 將取決于連接的SNR(信噪比)。它還取決于用于時間延遲估計的方法的精度，不過對于所有連接來說，這都是相同的。估計的SNR值將被變換為用于計算的適當數值，或者如果沒有估計連接的SNR，則要包括一個固定的數值。 和 又主要取決于特定基站的覆蓋范圍內的無線電傳播環境。
提議的解決方法使得能夠使用如上所述的這些信息參數 和 從而這些信息參數的數值不必非常精確。例如，只要少數幾個不同的級別或等級就足夠了(例如對應于某些預定數值的5個級別優、良、合格、差、極差)。換句話說，不同的無線電覆蓋范圍可被分成不同的等級。就實際實現來說，等級A可指出信號傳播線路上的障礙物的數量幾乎為零。等級B則指出信令路徑稍微有點阻礙，等級C指出信令路徑阻礙較多，依次類推，直到最后的等級或類別會指出存在極端嚴重的非視距信號傳播的情況。除了無線電覆蓋范圍的視距條件的這些“質量”參數之外，也可使用其它一些特征參數，例如移動站和基站間距離的估計量。這些值也可按照預定定義，被分成不同的等級或類別。
在網絡規劃階段內，或者稍后，可借助確定每個基站的個別參數的適當數值，并將它們存儲在處理實際位置計算的網絡部件，例如存儲在圖1和3的LCS服務器12中的一些適宜裝置確定每個基站的個別參數的適當數值。這些方法和/或適宜的設備將在后面更詳細地說明。個別的無線電覆蓋范圍專用參數可被認為是基本穩定的，并且只有當無線電傳播環境中發生某些重大的改變(建造了新的建筑物或者其它阻礙結構或者摧毀了建筑物、改變了收發器的位置和/或數目和/或結構等等)時，才需要更新這些專用參數。
除了上面提及的分級之外，也可利用檢測視距/非視距情形的適宜方法。從而，當檢測到視距(無多余行程，參看圖1中的小區1)情形時，上述這些量值可被設定為預定值。
如上所述，在可確定描述不同無線電覆蓋范圍中的無線電傳播環境的一個特征參數或幾個特征參數，并把它們存儲在系統中(圖5的流程圖中的步驟50和52)之前，必須產生關于不同無線電覆蓋范圍的無線電傳播環境的基本數據。可采用各種方式完成關于特定區域的無線電傳播環境的基本數據的確定和/或產生。一種方法是借助適當的無線電傳播環境測量和確定儀器，測量系統的各個無線電覆蓋范圍的特征無線電傳播環境。按照另一種方法，可實現基于無線電傳播環境的目視確定的現場估計，隨后該信息被用作特征參數的基數。也可通過，例如研究地圖和該區域的類似地形信息，并在估計中考慮到無線電覆蓋范圍的任意建筑物、街道和類似的特征信息，遠程實現確定。電信網絡規劃工具可配置有模擬無線電覆蓋范圍，并產生各個無線電覆蓋范圍的特征參數的功能部件。另外還可組合一種或幾種不同的確定方法，以便獲得更可靠、更準確的參數。
圖4公開了用于產生和/或更新不同無線電覆蓋范圍的一個特征參數或幾個特征參數的基本數據的設備的一個實施例。無線電傳播數據產生的一個基本特征是所使用的設備能夠把實際地理位置信息與受檢臺站和設備20之間的無線電通信的預定信號特征(或幾種性質)相結合，并產生地理位置和信號特征之間的相關性。這種計算可由設備20的處理器23完成，或者可在網絡部件之一，例如圖1的位置服務器12的處理器31完成這種計算。
最好從可靠的外部源，例如從眾所周知的GPS(全球定位系統)獲得地理位置。GPS是當需要精確定位，例如用于導航時，在軍用和民用領域中使用的基于衛星的系統。通過差分GPS，可獲得更精確的位置信息。除了GPS之外，也可使用能夠向設備20提供可靠位置信息的其它任何類似的系統。
如圖所示，基本數據產生設備20包括從GPS衛星或類似系統接收位置信號的天線24。這些信號被設備20用于以已知方式確定設備20的當前位置。這種確定可由處理器23完成，或者該設備可具有用于該任務的獨立確定裝置。根據一個備選方案，設備20的用戶借助，例如鍵盤26、語音識別裝置或類似的輸入接口，手動輸入精確的位置坐標(例如，海拔高度和緯度，或者利用街道名稱或類似確定的地址信息)。
圖4的設備20配置有另一天線22，用于按照類似于使用移動電信系統進行通信的實際移動站的方式，把無線電信號傳輸給檢查中的基站BTS和/或接收來自檢查中的基站BTS的無線電信號。可按照幾種備選方式，根據設備20和基站間的信令確定無線電傳播環境，從而確定用于位置確定的所需參數。根據一種方法，在設備20，由確定裝置21根據基站BTS發射，并在設備20接收的信號完成所述確定。其假定是在移動站和基站之間，兩個方向上的信號傳播的方式基本相同。根據另一方案，設備20從基站接收包括基站響應設備20發送給基站的測試信號所完成的測量結果的消息。借助這種安排，能夠避免由不同方向的傳輸路徑方面的可能差異引起的任何誤差。根據另一種可能性，基站BTS接收來自設備20的測試信號，同時接收由設備20確定的位置信息。在已測量/確定預定的信號特征之后，基站向位置服務器或者被布置成處理測量結果的任何其它網絡部件發送包括設備20位置及信號特征測量結果的消息。該信息隨后可在適當的網絡部件，例如圖1的服務器12中被用于確定檢查中的特定基站的無線電傳播環境的特征參數。
設備20可按照幾種備選方式接合圖1的位置服務器。由于設備20能夠建立與使用的電信系統的基站的無線電通信，因此它也能充分使用該無線電接口把任意消息和信息傳輸給位置服務器或其它任何適當的網絡部件。該接口也可是設備20和位置服務器之間的專用紅外或短程無線電連接(例如“藍牙”連接)或使用，例如適當的插頭和插座的固定連接或者電纜連接。用戶可使用存儲裝置，例如磁盤、磁帶或硬盤或提供存儲功能的類似裝置，稍后從所述存儲裝置讀取數據。一種可能性是設備20的用戶僅僅把顯示器28顯示的任何參數記錄在紙張上。
設備20可用于產生和更新無線電位置區域專用數據。當更新該數據時，設備20比較結果和舊數據就足夠了。只有當設備20檢測到無線電傳播環境的變化，需要更新位置服務器的寄存器中的數據時，才更新存儲在位置服務器或類似設備中的數據。
某些移動用戶也可能配有監視無線電傳播環境的移動站。更具體地說，一些移動用戶可能具有他們可按照正常方式使用的移動站，但是所述移動站可能還帶有圖4的設備20的位置確定功能。該設備可以是自動的，從而當便攜式設備20或帶有設備20的功能的移動電話注意到需要更新的這種無線電傳播環境改變時，存儲在，例如服務器12的寄存器13中的數據被自動更新。所述監視可連續進行、定期進行、隨意進行等。
應認識到盡管已關于移動電信系統的移動站，說明了本發明的實施例，但是本發明的實施例也適合于提供定位功能的其它類型系統的其它任何適當類型的用戶設備。這些系統包括基于衛星的通信系統，以及基于衛星的定位系統。
數據可以分組形式在各種網絡組件之間傳輸。在本發明的備選實施例中，可以任何適當的格式發送數據。
已就TDMA系統說明了本發明的實施例。本發明也適合于其它任何訪問技術，包括頻分多址(FDMA)和碼分多址(CDMA)以及它們的任意組合。另外還應認識到基站有時可被稱為節點B。
這里要指出的是上面說明了本發明的一個例證實施例，在不脫離附加的權利要求所限定的本發明的范圍的情況下，可對所公開的解決方案做出若干變化和修改。
權利要求
1.一種確定發射站和接收站之間距離的方法，所述方法包括下述步驟確定接收站的無線電傳播環境的特征參數；在接收站測量從發射站接收的信號的至少一個特征，所述特征是可用于確定發射站和接收站之間距離的特征；和利用所述測量信號特征及所述特征參數，計算發射站和接收站之間的距離。
2.按照權利要求1所述的方法，還包括確定發射站的當前地理位置的步驟。
3.按照權利要求1或2所述的方法，還包括類似于權利要求1的確定步驟的至少另一個確定步驟，用于確定發射站和至少另一個接收站之間的至少另一個距離，所述至少另一個接收站具有描述所述至少另一個接收站的無線傳播環境的特征參數；組合這些確定的結果，以便接收發射站的當前地理位置。
4.按照權利要求1或2所述的方法，還包括類似于權利要求1的確定步驟的至少另一個確定步驟，用于確定接收站和至少另一個發射站之間的至少另一個距離，所述至少另一個發射站具有描述所述至少另一個發射站的無線傳播環境的特征參數；組合這些確定的結果，以便接收該接收站的當前地理位置。
5.按照前述任意權利要求所述的方法，其中所述要測量的特征包括發射站和接收站之間信號的傳播時間。
6.按照前述任意權利要求所述的方法，其中所述要測量的特征包括發射站和接收站間的信號傳播時間差。
7.按照前述任意權利要求所述的方法，其中所述要測量的特征包括接收信號的強度。
8.按照前述任意權利要求所述的方法，其中所述要測量的特征包括接收信號的質量。
9.按照前述任意權利要求所述的方法，包括利用加權最小二乘法計算發射站的位置的步驟，其中所使用的權重矩陣是誤差協方差矩陣的逆矩陣。
10.按照前述任意權利要求所述的方法，包括下述步驟確定多個臺站的無線電傳播環境；和把所述多個臺站分為不同的無線電傳播等級；其中特征參數以臺站的等級為基礎。
11.按照前述任意權利要求所述的方法，其中關于特征參數的數據被存儲在實現于電信系統中的位置服務節點中，并在所述位置服務節點中被處理。
12.按照前述任意權利要求所述的方法，其中臺站與移動電信系統相連，發射站是移動站，接收站是移動電信系統的基站，或者反之亦然。
13.按照前述任意權利要求所述的方法，其中特征參數的確定包括下述步驟借助位于電信系統外的裝置，確定至少一個臺站的當前地理位置；和把確定結果輸入電信系統。
14.按照權利要求13所述的方法，包括使用基于衛星的定位系統確定至少一個臺站的當前地理位置。
15.一種確定發射站和接收站間距離的設備，包括存儲描述接收站的無線電傳播環境的特性的特征參數的存儲裝置；測量從發射站傳輸給接收站的信號的特征的測量裝置，所述特征用于發射站和接收站間距離的確定；接收所述測量的結果，并根據測量結果和特征參數，確定發射站和接收站之間距離的控制器。
16.按照權利要求15所述的設備，其中控制器包括確定其中一個臺站的當前地理位置的裝置。
17.按照權利要求16所述的設備，包括至少另一個接收站，所述至少另一個接收站具有基本固定的位置，并且設有描述所述至少另一個接收站的無線電傳播環境的特征參數；測量從發射站傳輸給至少另一個接收站的信號的特征的裝置，所述特征用于發射站和至少另一個接收站間距離的確定；其中所述設備是這樣的，當確定發射站的位置時，還使用傳輸給所述至少另一個接收站的信號的特征的測量結果。
18.按照權利要求16所述的設備，包括至少另一個發射站，所述至少另一個發射站具有基本固定的位置，并且設有描述所述至少另一個發射站的無線電傳播環境的特征參數；測量從至少另一個發射站傳輸給接收站的信號的特征的裝置，所述特征用于接收站和至少另一個發射站間距離的確定；其中所述設備是這樣的，當確定接收站的位置時，還使用從所述至少另一個發射站發射的信號的特征的測量結果。
19.按照權利要求15-18任一所述的設備，其中不同臺站的不同無線電傳播環境被分為不同的無線電傳播環境等級，并且特征參數以臺站的等級為基礎。
20.按照權利要求15-19任一所述的設備，其中信號特征以下述一個或幾個特征為基礎發射站和接收站之間信號的傳播時間、發射站和接收站間的信號傳播時間差、接收信號的強度、接收信號的質量。
21.按照權利要求15-20任一所述的設備，包括移動電信系統，其中發射站是移動站，接收站是移動電信系統的基站，或者反之亦然。
22.按照權利要求21所述的設備，其中接收站包括一個扇形天線。
23.一種供電信系統使用的位置服務器，用于提供具有與電信系統的至少一個基站的無線電連接的移動站的位置數據，所述位置服務器包括從電信系統接收涉及移動站和基站之間連接的特征的測量數據的裝置，所述特征用于移動站和基站之間距離的確定；存儲描述基站的無線電傳播環境的特征參數的存儲裝置；根據接收的測量數據和特征參數，確定移動站和基站間距離的控制裝置。
24.在電信系統中，一種用于產生和/或更新涉及電信系統某一臺站的無線電傳播環境的數據的設備，所述設備包括第一臺站；通過無線電與第一臺站通信的第二臺站；借助位于電信系統外部的位置信息源，確定第一臺站的當前地理位置的裝置；確定臺站之一從其它臺站接收的無線電信號的特征的確定裝置；和借助確定的第一臺站的當前地理位置和所述確定的特征，計算無線電傳播環境的參數的計算裝置。
25.按照權利要求24所述的設備，包括從基于衛星的定位系統接收信號的裝置。
26.按照權利要求24或25所述的設備，包括確定是否需要更新涉及無線電傳播環境的數據的裝置。
27.按照權利要求24-26任一所述的設備，其中第一臺站包括便攜式設備，所述便攜式設備包括確定無線電信號的特征的確定裝置。
全文摘要
本發明公開了確定發射站和接收站間距離的設備和方法。就方法而論,確定接收站的無線電傳播環境的特征參數。測量已在接收站接收的信號的至少一個特征,所述特征是可用于確定臺站之間距離的特征。隨后根據所述測量的信號特征和特征參數,計算所述距離。
文檔編號H04W64/00GK1360802SQ00809933
公開日2002年7月24日 申請日期2000年6月30日 優先權日1999年7月6日
發明者凱里·凱里奧加維 申請人:諾基亞公司