CN1360802A - 电信系统中移动站的定位 - Google Patents

Abstract

本发明公开了确定发射站和接收站间距离的设备和方法。就方法而论,确定接收站的无线电传播环境的特征参数。测量已在接收站接收的信号的至少一个特征,所述特征是可用于确定台站之间距离的特征。随后根据所述测量的信号特征和特征参数,计算所述距离。

Description

电信系统中移动站的定位

技术领域

本发明涉及提供与台站位置相关的信息的方法和设备。更具体地说(但非排他地)，涉及确定发射站和接收站之间距离的确定。

背景技术

蜂窝电信系统以小区或者类似的无线电覆盖范围为基础。蜂窝电信系统的例子包括诸如GSM(全球移动通信系统)或各种基于GSM的系统(例如GPRS：通用无线电分组业务)、AMPS(北美移动电话系统)或DAMPS(数字MAPS)或提议的WCDMA(宽带码分多址)或UMTS(通用移动电信系统)之类的标准。一般，蜂窝电信系统的小区覆盖范围或基站覆盖范围可被定义为通过空中或无线电接口服务于移动站(MS)，并且通常与基站子系统(BSS)相连的一个或几个基站收发器(BTS)覆盖的某一地理有限范围。每个覆盖范围可受适当的控制设备的控制。例如，在提议WCDMA标准中，每个小区由至少一个无线电网络控制器(RNC)控制，在GSM标准中，每个小区由至少一个移动交换中心(MSC)控制。控制器还与使小区与通信系统的其它部分链接的网关设备或链接设备，例如服务GPRS的支持节点(SGSN)或网关移动交换中心(GSMC)相连。几个小区覆盖较大的范围，并一起形成蜂窝电信网络的覆盖范围。

位于电信系统的小区之一内的移动站(MS)或用户设备(UE)相应地受该指定小区的控制器控制。即使当时MS只可被一个控制器控制，该MS也可同时与几个控制器相连，例如当小区重叠或者在所谓的软切换模式下，在软切换模式下，MS可与两个基站通信，并且这些基站可与不同的控制器相连。这些控制器中的一个控制器可被定义为服务(主)控制器，而其它控制器作为次控制器。

在移动站的定位，从而用户自身的定位方面，使用小区或者类似的地理有限的无线电覆盖范围及相关的控制器便于蜂窝电信系统至少产生涉及单个移动站的当前位置的粗略位置信息估计。更具体地说，蜂窝电信系统始终知道正与该系统的至少一个基站通信，从而向该系统的至少一个控制器登记(即，位于该系统的一个小区的范围之内)的移动站的当前位置。即使当该移动站位于受访或“外部”网络内，也可获得该信息，因为受访网络能够把移动站的位置传回标识位置寄存器，以便进行路由和收费。

除单独用于呼叫处理(路由、收费、资源分配等)之外，该位置信息还可用于其它目的。如果该位置信息易于获得，则存在可使用该位置信息的几种可能的商业及非商业应用。这些可能的应用包括不同的局部广告及信息分发方案(例如，只针对当前位于某一范围内的那些移动用户的信息传输)，用于移动数据处理服务的用户的与范围有关的WWW页(例如时间表、本地餐馆、商店或旅馆指南、地图本地广告等)，已呼叫紧急号码的那些用户的定位和希望接收该位置信息并且合法地有权获得该位置信息的任何人对移动用户的跟踪。需要移动站移动的精确、实时位置信息的一种应用是可用在，例如动态网络资源分配中的移动站移动移动预测功能。存在位置信息及可使用所述位置信息的应用的各种其它可能用途，一般认为可在借助有用的电信系统提供的位置信息中找到所有需要涉及移动站的地理位置的位置信息的应用。甚至通过提高电信系统提供的位置信息的精度，可显著提高位置信息的可用性。

一种提议是通过蜂窝电信网络提供定位服务功能，所述蜂窝电信网络可同时提供最后已知的移动站位置和时间标记。这种功能可由接收来自系统的各个控制器的信息的独立网络部件或服务器提供。例如，在GSM中，可从受访MSC的访问者位置寄存器(VLR)或者本地网络的标识位置寄存器(HLR)得到该信息。这样的提议可得到一个基站或一个小区的精度，即，可指出移动站位于(或者至少曾位于)某一基站或某一小区的覆盖范围内。当系统知道移动站所处的最后覆盖范围时，适当的处理器设备可根据无线电覆盖范围信息，确定移动站的大致地理位置。

通过利用确定移动站发送给基站的无线电信号的传播时间(或者传播时间差)的测量结果，可提高位置确定的精度。所述测量最好由覆盖移动站当前所处区域的至少三个不同基站完成。这三个基站中的每一个所进行的测量给出该基站和移动站间的距离(路程)，或者移动站与两个基站间的距离差(路程差)。每个路程测量产生以测量基站为圆心的圆。每个路程差测量产生一个双曲线(而不是如路程测量中的圆)。从而，如果在位置计算中使用路程差，则搜索双曲线的交点。在理想的情况下，并且不存在任何测量误差，三个基站产生的三个圆或者双曲线的交点会明确地确定移动站的位置。

但是，发射站和接收站间的直接无线电传播路径可能间歇地，或者很可能持续被阻断。这种非视距(NLOS)现象被认为是位置定位中的一个主要误差源，因为和实际情况相比，它使移动站看起来更远离基站。从而，即使利用由几个基站得到的距离测量结果，位置确定仍可能给出不正确的位置。在稠密的市区环境中情况更是如此，在市区环境中，几个障碍物会导致移动站再三地和/或持续地失去与一个或几个基站的直线连接。这导致为规避所有这些障碍因素，无线电信号不得不在发射站和接收站间传播的行程的增大。由于反射和衍射的缘故，如果直接路径被阻断，则第一抵达波可能要多传播大约几百米的行程。

发明内容

本发明的实施例的目的是解决一个或多个上述问题。

根据一个方面，本发明提供一种确定发射站和接收站间距离的方法，所述方法包括下述步骤：

确定接收站的无线电传播环境的特征参数；

在接收站测量从发射站接收的信号的至少一个特征，所述特征是可用于确定发射站和接收站之间的距离的特征；和

利用所述测量的信号特征及所述特征参数，计算发射站和接收站间的距离。

根据另一方面，本发明提供一种确定发射站和接收站间距离的设备，所述设备包括：

存储描述接收站的无线电传播环境的特性的特征参数的存储装置；

测量从发射站传输给接收站的信号的特征的测量装置，所述特征简化发射站和接收站间距离的确定；

接收所述测量的结果，并根据测量结果和特征参数，确定发射站和接收站之间的距离的控制器。

根据又一方面，本发明提供供电信系统使用的、用于提供具有与电信系统的至少一个基站的无线电连接的移动站的位置数据的位置服务器，所述位置服务器包括：

从电信系统接收涉及移动站和基站之间连接的特征的测量数据的装置，所述特征用于移动站和基站间距离的确定；

存储描述基站的无线电传播环境的特征参数的存储装置；

根据接收的测量数据和特征参数，确定移动站和基站间距离的控制装置。

根据又一方面，本发明提供电信系统中，用于产生和/或更新涉及电信系统某一台站的无线电传播环境的数据的设备，所述结构包括：

第一台站；

通过无线电与第一台站通信的第二台站；

借助位于电信系统外部的位置信息源，确定第一台站的当前地理位置的装置；

确定台站之一从其它台站接收的无线电信号的特征的确定装置；和

借助确定的第一台站的当前地理位置和所述确定的特征，计算无线电传播环境的参数的计算装置。

实施例提供了若干优点。更重要的是，实施例提高了位置确定程序的精度和可靠性。另外，一些实施例使得能够使用较少的接收器进行位置确定过程，尤其是当使用扇形天线或扇区基站时更是如此。对于固定的或者几乎固定的移动站(即，对于未持续移动或者正在缓慢移动的移动站)，以及对于持续移动(甚至快速持续移动)的移动站，实施例的效果都很好。和现有提议相比，提议的实现所需要的待估计参数将少得多。

附图说明

为了更好地理解本发明以及关于如何实施本发明，下面将参考附图进行举例说明，其中：

图1表示了本发明的实施例可在其中实现的蜂窝电信系统的三个无线电覆盖范围的示意图；

图2表示了由扇形天线形成的两个无线电覆盖范围；

图3图解说明了位置服务器的一种可能的功能图；

图4表示了供产生/更新用于提供位置信息的参数之用的设备的局部剖视图；

图5是根据本发明一个实施例的操作流程图。

具体实施方式

首先参考图1，图1中，三个基站形成电信网络的全方向无线电覆盖范围1、2和3。要注意的是即使图中所示及下面更详细说明的例证电信网络使用GSM(全球移动通信系统)公用地面移动网络(PLMN)的术语，也应认识到可在提供发射站和接收站之间的通信的任何系统中使用所提议的解决方案。还应认识到即使图1表示了三个基站覆盖范围，也可利用一个、两个或三个以上的覆盖范围实现本发明。覆盖范围1、2和3也可以不是基站覆盖范围，而是移动电信网络的三个小区覆盖范围，其中一个小区的覆盖范围可包括一个以上的基站。也可对小区分组，使得一个覆盖范围包括一个以上的小区(例如，URA(UMTS地面无线电接入网络注册区)由一组小区组成)。

图2表示了由配有定向天线或扇形天线的基站14和15的扇区组成的两个无线电覆盖范围16和17。基站可使用，例如三个120°的定向天线，借此提供三个无线电覆盖范围，或者使用四个90°定向天线，提供四个无线电覆盖范围，等等，或者使用不同的无线电覆盖射束宽度的任意组合。

图1中，各个无线电覆盖范围1、2和3由相应的基站收发器(BTS)4、5和6提供服务。更具体地说，每个基站收发器BTS被布置成把信号传输给移动站(MS)7，并接收来自移动站(MS)7的信号。同样地，移动站7能够把信号传输给相应的基站收发器，并接收来自相应基站收发器的信号。移动站7通过与基站的无线通信实现信号的收发。通常，若干移动站将与每个基站保持联系，不过为了清楚起见，图1中只表示了一个移动站。各个基站与相应的网络控制器(图中未示出)相连，在例证的GSM系统中，网络控制器是移动交换中心(MSC)。要指出的是一个以上的基站可与每个控制器相连。通常在网络中也可设置一个以上的控制器。控制器通过适当的链接设备或网关设备(图中未示出)，例如网关移动交换中心(GSMC)或服务GPRS的支持节点(SGSN)，与网络的其它部件相连。

移动站7能够从一个覆盖范围移动到另一覆盖范围。由于移动站可以自由地从一个位置(基站覆盖范围或小区覆盖范围)移动到另一位置(移动到另一覆盖范围)，也可在一个覆盖范围内自由移动，因此，移动站7的位置随时间而变化。

图1还表示了向被授权至少接收和移动站的位置(或位置历史记录)相关的一些信息的不同应用或客户机8提供位置(LC)服务的位置服务(LCS)节点12。图3更详细地图解说明了按照ETSI(欧洲电信标准协会)技术规范“Location Services”(T1P1.5/99-048r4)的位置服务器12的功能图。一般地说，LCS功能性可被定义为能够提供和MS的位置，更具体地说，根据移动站相对移动电信网络基站的位置所确定的位置相关的信息的特征。位置服务器节点被布置成借助接收装置30接收和移动站7的位置相关的预定信息，并处理该信息和/或其它一些预定参数，和/或借助处理装置31进行适当的计算，以便确定并输出指定移动站7的地理位置。本说明书中将在后面讨论一个更准确的计算例子及可能的各种参数。位置服务器12还可包括存储无线电覆盖范围专用数据的寄存器或数据库13。无线电覆盖范围专用数据也可存储在基站自身中，或者存储在控制基站的控制器中，这种情况下，所述无线电覆盖范围专用数据从所述基站或所述控制器传输给位置服务器，以便进行计算。由接收装置30从电信系统接收该数据。该数据的产生和更新将在后面说明。

虽然图中没有详细表示，但是LC节点12也可通过适当的接口与控制基站与MS7的信号传输的网络控制器(为了清楚起见，图1中省略了控制器)相连。还要指出的是虽然LC节点12可以是与网络控制器分离的独立节点，不过它也可以是控制器、或网关控制器、或者电信系统的任意其它部件的一部分、或者一个内部组件或功能组件。

移动站位置的确定可以接收信号的至少一个特征的测量为基础。可使用的一个特征是移动站7发送的无线电信号到达基站4、5和6的到达时间。任意特定基站的接收信号的传播时间与由下述公式给出的传播距离有关：

R＝cT                 [1]

其中：

R＝移动站到基站的距离(路程)

c＝光速

T＝无线电信号的传播时间

位置信息也可以在接收站完成的确定信令强度、信噪比或者接收信号的能够根据其确定发射站和接收站之间距离的其它任何特征的测量为基础。要指出的是可在上行链路中和/或在下行链路中，即在基站端或在移动站端或者同时在这两端完成无线电信号特征的测量。在使用移动站测量信号特征的情况下，可使用无线电网络把测量结果通知适当的网络部件。可在台站(基站或移动站)或者在可以存取所有所需数据的适当网络部件完成基于收集/确定的各种数据的必要位置计算和确定。

在由图1的三个圆、或由图2中圆的两个扇形18和19图解说明的理想情况下，各个距离测量将会分别产生以测量基站为中心，并且半径r等于发射移动站到接收基站的距离的圆、或一部分圆。在不存在任何测量误差的情况下，则图1情况中的三个圆的交点，以及图2情况中的两个圆的交点将会明确地确定移动站7的准确位置。

但是，从图1中还可看出，由于阻断因素或障碍物10的缘故，实际情况并不是这样的。障碍物10可以是基站和移动站之间的各种因素，例如，大厦及其它巨大的建筑物、柱形物、塑像、树木、岩石、汽车等。除了基站的无线电覆盖范围中，发射站和接收站间的无线电传播路径中可能的障碍物之外，行程的另一变化是由于一个无线电覆盖范围或环境与另一个无线电覆盖范围或环境之间，障碍物的数量和性质各个相同所造成的。例如，地形可以不同，建筑物可位于不同的方向和/或具有不同的形状、大小及高度，基站的布置不同等等。另外，多余行程的数量还取决于发射站和接收站之间的实际距离。

图1中，基站4具有与移动站7的直接或无障碍无线电传播路径，而基站5和6被布置成来自移动站7的信令不能直接到达基站5和6。换句话说，移动站7失去了与基站5和6的视距(LOS)，从而将额外存在一个无线电信号不得不传播的多余行程的误差源，如图中相应的基站5和6与移动站7之间的线路所示。由于反射和衍射的缘故，如果直接路径被阻断，则第一抵达波实际上可能要多传播大约几百米的行程。最后，这将导致移动站位置的偏差估计。下面描述的实施例将解决这种非视距(NLOS)问题。

每个无线电覆盖范围可被赋予表征不同的无线电传播环境，从而表征各个无线电覆盖范围中的不同多余行程的预定特征值或特征参数。所述特征值取决于在无线电覆盖范围内，是否存在高大的建筑物和/或大树及类似的障碍物。特征值还可取决于障碍物的数量和/或类型和/或位置。特征参数及几个特征参数的某些可能性，以及特征参数数值的确定将在后面进行说明。

根据一个实施例，加权最小二乘法可用于计算移动站的位置，从而计算用户的位置。所使用的权重矩阵可以是误差协方差矩阵的逆矩阵。协方差矩阵取决于那些特征值，从而权重矩阵将取决于那些特征值。为了估计不同链路上测量误差的变量，还可包括无线电信号质量测量及其它一些参数，例如初始距离估计。

协方差矩阵的估计可以绝大部分误差由两个分量引起的基本假定为基础：时差方面的可能测量误差和由信令路径中的障碍物引起的多余行程。下面将讨论位置计算可能性的理论推导，因为把矩阵计算用于位置确定的实施例是以该推导的结论为基础的。

根据下述等式可得到第i个基站和移动站或移动终端之间的距离平方： $r_i^2={(x_i-x)}^2+{(y_i-y)}^2=K_i-2x_{i}x-2y_{i}y+x^2+y^2-------\left[2\right]$

这里(x，y)和(x_i，y_i)分别是移动终端和第i个基站的坐标，并且 $K_i=x_i^2+y_i^2.$

在位置计算中，基站之一(例如功率最强的一个基站)被选为参考基站，并且相对于该基站给出所有的行程测量结果。从而，该移动终端和不同基站之间的行程差可表示为：

r_i，1＝r_i-r₁＝cd_i，1    [3]

这里c是信号传播速度，d_i，1是测得的来自第i个基站及参考基站的信号的接收时间差。借助等式[3]表达等式[2]，得到： $r_{i,1}^2+2r_{i,1}{r}_1+r_1^2=K_i-2x_{i}x-2y_{i}y+x^2+y^2-------\left[4\right]$ 从等式[4]中减去涉及参考基站的项K₁，得到： $r_{i,1}^2+2r_{i,1}{r}_1=-2x_{i,1}x-2y_{i,1}y+K_i-K_1-------\left[5\right]$

下面假定参考基站的行程r₁已知(例如，已单独测量)。对于位置计算来说，可利用矩阵符号把所有测量表述为： $\left[\begin{array}{cc}{x}_{\mathrm{2,1}}& y_{\mathrm{2,1}}\\ .& .\\ .& .\\ .& .\\ x_{M,1}& y_{M,1}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}-\frac{1}{2}{r}_{\mathrm{2,1}}^2-r_{\mathrm{2,1}}{r}_1+\frac{1}{2}{K}_2-\frac{1}{2}{K}_1\\ -\frac{1}{2}{r}_{M,1}^2-r_{M,1}{r}_1+\frac{1}{2}{K}_M-\frac{1}{2}{K}_1\end{array}\right]\⇒A\stackrel{-}{x}=\stackrel{-}{b}------\left[6\right]$

随后可通过求解该矩阵方程，例如利用最小二乘法求解该矩阵方程，计算移动站的位置。该矩阵方程的加权最小二乘解为： $\widehat{\stackrel{-}{x}}={\left(A^T\mathrm{WA}\right)}^{-1}{A}^{T}W\stackrel{-}{b}-------\left[7\right]$

权重矩阵W最好被选择为测量误差的协方差矩阵的逆矩阵。可如下导出适宜的权重矩阵：

把第i个基站和第一个基站间的行程差估计值表示为： $r_{i,1}=r_{i,1}^0+e_{i,1}---------\left[8\right]$

  这里r_i，1 ⁰是正确并且准确的行程差(即，理想值)，e_i，1＝v_i，1+n_i，1是包括由于非视距(v)引起的多余行程及其它测量误差(n)的影响的误差项。相对于不同基站的多余行程，以及多余行程误差和其它测量误差被假定为是独立的。另外，所述其它测量误差n_i，1被假定为零平均值随机变量。

通过把等式[8]放入方程式[6]中，并进行一些代数运算，我们得到位置计算中关于误差项 b_e的表达式：

A x＝ b⁰- b_e $M\stackrel{-}{e}+\frac{1}{2}\left[\begin{array}{c}{e}_2^2-e_1^2\\ e_3^2-e_1^2\\ .\\ .\\ .\\ e_M^2-e_1^2\end{array}\right]$

这里， b⁰是方程[6]中的精确测量矢量，e_j是相对于第j个基站的行程测量的误差项。

接下来，计算误差项 b_e的平均值和方差。在它们的推导中，可忽略二阶误差项，意味着假定位置估计误差远远小于终端和基站间的路程。做出这样的选择是为了简化结果的给出和说明。例如，在小区较小，并且归因于非视距传播引起的多余行程相对较大的市区环境中，在所有可能的非视距情形下，这种假定不能始终很好地成立，从而在计算中不得不考虑二阶误差项。

 通过利用上面规定的假设得到的误差项的平均值为： $E\left\{{\stackrel{-}{b}}_e\right\}=E\left\{M\stackrel{-}{e}\right\}=M\left(E\right\{\stackrel{-}{v}+\stackrel{-}{n}\left\}\right)=M\left(E\right\{\stackrel{-}{v}\}+E\{\stackrel{-}{n}\left\}\right)=\mathrm{ME}\left\{\stackrel{-}{v}\right\}=M\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\μ}}_{r_1}\\ {\mathrm{\μ}}_{r_2}\\ .\\ .\\ .\\ {\mathrm{\μ}}_{r_M}\end{array}\right]=M{\mathrm{\μ}}_r-------\left[10\right]$ 这里μ_r是多余路径延迟的平均矢量。误差项的协方差矩阵则为： $C=E\left\{{\stackrel{-}{b}}_e{\stackrel{-}{b}}_e^T\right\}-E\left\{{\stackrel{-}{b}}_e\right\}E{\left\{{\stackrel{-}{b}}_e\right\}}^T=E\left\{M\stackrel{-}{e}{\stackrel{-}{e}}^T{M}^T\right\}-M{\mathrm{\μ}}_r{\mathrm{\μ}}_r^T{M}^T$ $=M\left(E\right\{\stackrel{-}{v}{\stackrel{-}{v}}^T\}+E\{\stackrel{-}{n}{\stackrel{-}{n}}^T\}-{\mathrm{\μ}}_r{\mathrm{\μ}}_r^T)M^T=\·\·\·-------\left[11\right]$ $=M*\mathrm{diag}({\mathrm{\σ}}_{r_1}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_1}^2-{\mathrm{\μ}}_{r_1}^2{\mathrm{\σ}}_{r_2}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_2}^2-{\mathrm{\μ}}_{r_2}^2\·\·\·{\mathrm{\σ}}_{r_M}^2+{\mathrm{\σ}}_{n_M}^2-{\mathrm{\μ}}_{r_M}^2)M^T$ ＝MDM^T这里，

是由于移动站和第j个基站间的非视距连接引起的多余行程，

是测量信息的方差。diag意味着在最后一行推导中被表示为D的对角矩阵。

现在，在利用方程式[6]计算蜂窝系统内终端或移动站位置的时候，下述等式可用作权重矩阵(或者权重矩阵的近似)：

W＝C^-1＝(MDM^T)^-1                   [12]

另一方面，可使用当不忽略等式[9]中的二阶误差项时得到的更复杂的结果(由于在实际计算中需要相同的数量，在延续部分中这并不起作用)。

上面，矩阵M由移动站和基站间的测量路程组成。这些测量路程或者它们的校正(去偏差)值将被直接用在计算中。

将取决于连接的SNR(信噪比)。它还取决于用于时间延迟估计的方法的精度，不过对于所有连接来说，这都是相同的。估计的SNR值将被变换为用于计算的适当数值，或者如果没有估计连接的SNR，则要包括一个固定的数值。

和 又主要取决于特定基站的覆盖范围内的无线电传播环境。

提议的解决方法使得能够使用如上所述的这些信息参数

和

从而这些信息参数的数值不必非常精确。例如，只要少数几个不同的级别或等级就足够了(例如对应于某些预定数值的5个级别：优、良、合格、差、极差)。换句话说，不同的无线电覆盖范围可被分成不同的等级。就实际实现来说，等级A可指出信号传播线路上的障碍物的数量几乎为零。等级B则指出信令路径稍微有点阻碍，等级C指出信令路径阻碍较多，依次类推，直到最后的等级或类别会指出存在极端严重的非视距信号传播的情况。除了无线电覆盖范围的视距条件的这些“质量”参数之外，也可使用其它一些特征参数，例如移动站和基站间距离的估计量。这些值也可按照预定定义，被分成不同的等级或类别。

在网络规划阶段内，或者稍后，可借助确定每个基站的个别参数的适当数值，并将它们存储在处理实际位置计算的网络部件，例如存储在图1和3的LCS服务器12中的一些适宜装置确定每个基站的个别参数的适当数值。这些方法和/或适宜的设备将在后面更详细地说明。个别的无线电覆盖范围专用参数可被认为是基本稳定的，并且只有当无线电传播环境中发生某些重大的改变(建造了新的建筑物或者其它阻碍结构或者摧毁了建筑物、改变了收发器的位置和/或数目和/或结构等等)时，才需要更新这些专用参数。

除了上面提及的分级之外，也可利用检测视距/非视距情形的适宜方法。从而，当检测到视距(无多余行程，参看图1中的小区1)情形时，上述这些量值可被设定为预定值。

如上所述，在可确定描述不同无线电覆盖范围中的无线电传播环境的一个特征参数或几个特征参数，并把它们存储在系统中(图5的流程图中的步骤50和52)之前，必须产生关于不同无线电覆盖范围的无线电传播环境的基本数据。可采用各种方式完成关于特定区域的无线电传播环境的基本数据的确定和/或产生。一种方法是借助适当的无线电传播环境测量和确定仪器，测量系统的各个无线电覆盖范围的特征无线电传播环境。按照另一种方法，可实现基于无线电传播环境的目视确定的现场估计，随后该信息被用作特征参数的基数。也可通过，例如研究地图和该区域的类似地形信息，并在估计中考虑到无线电覆盖范围的任意建筑物、街道和类似的特征信息，远程实现确定。电信网络规划工具可配置有模拟无线电覆盖范围，并产生各个无线电覆盖范围的特征参数的功能部件。另外还可组合一种或几种不同的确定方法，以便获得更可靠、更准确的参数。

图4公开了用于产生和/或更新不同无线电覆盖范围的一个特征参数或几个特征参数的基本数据的设备的一个实施例。无线电传播数据产生的一个基本特征是所使用的设备能够把实际地理位置信息与受检台站和设备20之间的无线电通信的预定信号特征(或几种性质)相结合，并产生地理位置和信号特征之间的相关性。这种计算可由设备20的处理器23完成，或者可在网络部件之一，例如图1的位置服务器12的处理器31完成这种计算。

最好从可靠的外部源，例如从众所周知的GPS(全球定位系统)获得地理位置。GPS是当需要精确定位，例如用于导航时，在军用和民用领域中使用的基于卫星的系统。通过差分GPS，可获得更精确的位置信息。除了GPS之外，也可使用能够向设备20提供可靠位置信息的其它任何类似的系统。

如图所示，基本数据产生设备20包括从GPS卫星或类似系统接收位置信号的天线24。这些信号被设备20用于以已知方式确定设备20的当前位置。这种确定可由处理器23完成，或者该设备可具有用于该任务的独立确定装置。根据一个备选方案，设备20的用户借助，例如键盘26、语音识别装置或类似的输入接口，手动输入精确的位置坐标(例如，海拔高度和纬度，或者利用街道名称或类似确定的地址信息)。

图4的设备20配置有另一天线22，用于按照类似于使用移动电信系统进行通信的实际移动站的方式，把无线电信号传输给检查中的基站BTS和/或接收来自检查中的基站BTS的无线电信号。可按照几种备选方式，根据设备20和基站间的信令确定无线电传播环境，从而确定用于位置确定的所需参数。根据一种方法，在设备20，由确定装置21根据基站BTS发射，并在设备20接收的信号完成所述确定。其假定是在移动站和基站之间，两个方向上的信号传播的方式基本相同。根据另一方案，设备20从基站接收包括基站响应设备20发送给基站的测试信号所完成的测量结果的消息。借助这种安排，能够避免由不同方向的传输路径方面的可能差异引起的任何误差。根据另一种可能性，基站BTS接收来自设备20的测试信号，同时接收由设备20确定的位置信息。在已测量/确定预定的信号特征之后，基站向位置服务器或者被布置成处理测量结果的任何其它网络部件发送包括设备20位置及信号特征测量结果的消息。该信息随后可在适当的网络部件，例如图1的服务器12中被用于确定检查中的特定基站的无线电传播环境的特征参数。

设备20可按照几种备选方式接合图1的位置服务器。由于设备20能够建立与使用的电信系统的基站的无线电通信，因此它也能充分使用该无线电接口把任意消息和信息传输给位置服务器或其它任何适当的网络部件。该接口也可是设备20和位置服务器之间的专用红外或短程无线电连接(例如“蓝牙”连接)或使用，例如适当的插头和插座的固定连接或者电缆连接。用户可使用存储装置，例如磁盘、磁带或硬盘或提供存储功能的类似装置，稍后从所述存储装置读取数据。一种可能性是设备20的用户仅仅把显示器28显示的任何参数记录在纸张上。

设备20可用于产生和更新无线电位置区域专用数据。当更新该数据时，设备20比较结果和旧数据就足够了。只有当设备20检测到无线电传播环境的变化，需要更新位置服务器的寄存器中的数据时，才更新存储在位置服务器或类似设备中的数据。

某些移动用户也可能配有监视无线电传播环境的移动站。更具体地说，一些移动用户可能具有他们可按照正常方式使用的移动站，但是所述移动站可能还带有图4的设备20的位置确定功能。该设备可以是自动的，从而当便携式设备20或带有设备20的功能的移动电话注意到需要更新的这种无线电传播环境改变时，存储在，例如服务器12的寄存器13中的数据被自动更新。所述监视可连续进行、定期进行、随意进行等。

应认识到尽管已关于移动电信系统的移动站，说明了本发明的实施例，但是本发明的实施例也适合于提供定位功能的其它类型系统的其它任何适当类型的用户设备。这些系统包括基于卫星的通信系统，以及基于卫星的定位系统。

数据可以分组形式在各种网络组件之间传输。在本发明的备选实施例中，可以任何适当的格式发送数据。

已就TDMA系统说明了本发明的实施例。本发明也适合于其它任何访问技术，包括频分多址(FDMA)和码分多址(CDMA)以及它们的任意组合。另外还应认识到基站有时可被称为节点B。

这里要指出的是上面说明了本发明的一个例证实施例，在不脱离附加的权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可对所公开的解决方案做出若干变化和修改。

Claims (27)

1.一种确定发射站和接收站之间距离的方法，所述方法包括下述步骤：

确定接收站的无线电传播环境的特征参数；

在接收站测量从发射站接收的信号的至少一个特征，所述特征是可用于确定发射站和接收站之间距离的特征；和

利用所述测量信号特征及所述特征参数，计算发射站和接收站之间的距离。

2.按照权利要求1所述的方法，还包括确定发射站的当前地理位置的步骤。

3.按照权利要求1或2所述的方法，还包括：

类似于权利要求1的确定步骤的至少另一个确定步骤，用于确定发射站和至少另一个接收站之间的至少另一个距离，所述至少另一个接收站具有描述所述至少另一个接收站的无线传播环境的特征参数；

组合这些确定的结果，以便接收发射站的当前地理位置。

4.按照权利要求1或2所述的方法，还包括：

类似于权利要求1的确定步骤的至少另一个确定步骤，用于确定接收站和至少另一个发射站之间的至少另一个距离，所述至少另一个发射站具有描述所述至少另一个发射站的无线传播环境的特征参数；

组合这些确定的结果，以便接收该接收站的当前地理位置。

5.按照前述任意权利要求所述的方法，其中所述要测量的特征包括发射站和接收站之间信号的传播时间。

6.按照前述任意权利要求所述的方法，其中所述要测量的特征包括发射站和接收站间的信号传播时间差。

7.按照前述任意权利要求所述的方法，其中所述要测量的特征包括接收信号的强度。

8.按照前述任意权利要求所述的方法，其中所述要测量的特征包括接收信号的质量。

9.按照前述任意权利要求所述的方法，包括利用加权最小二乘法计算发射站的位置的步骤，其中所使用的权重矩阵是误差协方差矩阵的逆矩阵。

10.按照前述任意权利要求所述的方法，包括下述步骤：

确定多个台站的无线电传播环境；和

把所述多个台站分为不同的无线电传播等级；

其中特征参数以台站的等级为基础。

11.按照前述任意权利要求所述的方法，其中关于特征参数的数据被存储在实现于电信系统中的位置服务节点中，并在所述位置服务节点中被处理。

12.按照前述任意权利要求所述的方法，其中台站与移动电信系统相连，发射站是移动站，接收站是移动电信系统的基站，或者反之亦然。

13.按照前述任意权利要求所述的方法，其中特征参数的确定包括下述步骤：

借助位于电信系统外的装置，确定至少一个台站的当前地理位置；和

把确定结果输入电信系统。

14.按照权利要求13所述的方法，包括使用基于卫星的定位系统确定至少一个台站的当前地理位置。

15.一种确定发射站和接收站间距离的设备，包括：

存储描述接收站的无线电传播环境的特性的特征参数的存储装置；

测量从发射站传输给接收站的信号的特征的测量装置，所述特征用于发射站和接收站间距离的确定；

接收所述测量的结果，并根据测量结果和特征参数，确定发射站和接收站之间距离的控制器。

16.按照权利要求15所述的设备，其中控制器包括确定其中一个台站的当前地理位置的装置。

17.按照权利要求16所述的设备，包括：

至少另一个接收站，所述至少另一个接收站具有基本固定的位置，并且设有描述所述至少另一个接收站的无线电传播环境的特征参数；

测量从发射站传输给至少另一个接收站的信号的特征的装置，所述特征用于发射站和至少另一个接收站间距离的确定；

其中所述设备是这样的，当确定发射站的位置时，还使用传输给所述至少另一个接收站的信号的特征的测量结果。

18.按照权利要求16所述的设备，包括：

至少另一个发射站，所述至少另一个发射站具有基本固定的位置，并且设有描述所述至少另一个发射站的无线电传播环境的特征参数；

测量从至少另一个发射站传输给接收站的信号的特征的装置，所述特征用于接收站和至少另一个发射站间距离的确定；

其中所述设备是这样的，当确定接收站的位置时，还使用从所述至少另一个发射站发射的信号的特征的测量结果。

19.按照权利要求15-18任一所述的设备，其中不同台站的不同无线电传播环境被分为不同的无线电传播环境等级，并且特征参数以台站的等级为基础。

20.按照权利要求15-19任一所述的设备，其中信号特征以下述一个或几个特征为基础：发射站和接收站之间信号的传播时间、发射站和接收站间的信号传播时间差、接收信号的强度、接收信号的质量。

21.按照权利要求15-20任一所述的设备，包括移动电信系统，其中发射站是移动站，接收站是移动电信系统的基站，或者反之亦然。

22.按照权利要求21所述的设备，其中接收站包括一个扇形天线。

23.一种供电信系统使用的位置服务器，用于提供具有与电信系统的至少一个基站的无线电连接的移动站的位置数据，所述位置服务器包括：

从电信系统接收涉及移动站和基站之间连接的特征的测量数据的装置，所述特征用于移动站和基站之间距离的确定；

存储描述基站的无线电传播环境的特征参数的存储装置；

根据接收的测量数据和特征参数，确定移动站和基站间距离的控制装置。

24.在电信系统中，一种用于产生和/或更新涉及电信系统某一台站的无线电传播环境的数据的设备，所述设备包括：

第一台站；

通过无线电与第一台站通信的第二台站；

借助位于电信系统外部的位置信息源，确定第一台站的当前地理位置的装置；

确定台站之一从其它台站接收的无线电信号的特征的确定装置；和

借助确定的第一台站的当前地理位置和所述确定的特征，计算无线电传播环境的参数的计算装置。

25.按照权利要求24所述的设备，包括从基于卫星的定位系统接收信号的装置。

26.按照权利要求24或25所述的设备，包括确定是否需要更新涉及无线电传播环境的数据的装置。

27.按照权利要求24-26任一所述的设备，其中第一台站包括便携式设备，所述便携式设备包括确定无线电信号的特征的确定装置。

Images