[发明专利]蜂窝无线电系统中移动终端定位的方法和设备

说明书

发明领域

本发明一般涉及根据由多个基本发送接收机站所广播的信号的到时来估算移动通信设备的位置。

发明背景

在蜂窝无线电远程通信网中，在许多情况下希望能够至少近似地将一个移动站(MS)的位置辨别到一个小的范围内。例如，当从移动站发出紧急呼叫时，移动站的大致位置对于派遣一个应急分队到移动站的场所可能是有用的。估算移动站的大致位置的方法之一使用由蜂窝网的至少三个基本发送接收机站(BTS)，或基站在有规则的间隔上所发送的同步序列到达移动站的时间。这些基站包括该移动站的服务基站和相邻的基站。所测量的到达时间(TOA)是与由服务的基站和用户所发送的同步序列同步的移动站的内部时钟，和在移动站和蜂窝网之间通过服务的基站所发送的信号数据有关的。根据TOA，计算观测到的时差(OTD)。OTD表示在服务的BTS和相邻的BTS之间信号到达的时间差。假定相邻的基站和服务的基站同时发送它们各自的同步序列，则对于相邻基站测量的OTD表示在各自的相邻基站与移动站之间的传播时同。实际上，这些相邻的基站并不与该服务的基站同步。而是，将一种定时偏移或实时差(RTD)用于从OTD计算几何时差(GTD)。将对于一个相邻的基站的RTD规定为从该相邻的基站发送的时间和从服务的基站发送的时间之间的差。将该RTD称为远程通信网的一个服务的移动位置中心(SMLC)。正如在EP 0936758 A2中所公开的那样，从相对于服务的BTS的许多相邻的BTS给出的GTD是已知的，从相交的双曲线可以获得移动站的近似位置。这种方法在TDMA系统中被称为E-OTD，或增强的OTD。

可将该RTD值发送到移动站以增强测量过程。通过了解RTD值，在理论上移动站可以将接收窗调成一致，并只从训练序列(正常的或伪的脉冲串)预期所在的信号点取样本。运意味着可以避免对频率校正信道(FCCH)和同步信道(SCH)脉冲串的测量，从而OTD测量过程更加快速。

当移动站位置的不确定性是足够小并且是已知时，上述的方法是有用的。在这种情况下，移动站通过利用由网络在E-OTD测量命令中所提供的RTD将为OTD测量所使用的接收窗调成一致。这种方法的一个主要障碍是移动站位置的不确定性可能使移动站不使用该RTD。在移动站当前位置中测量到的OTD与由几个位周期和甚至达10个位周期的所报告的RTD不同是可能的。这使该RTD值不可用，因为正常的和伪的脉冲串的相关性质是如此的差，以致这种不确定性不被允许。代替的是，移动站需要首先测量频率校正信道(FCCH)和同步信道(SCH)的脉冲串。

通常，当移动站位置的不确定性小的时候(例如，相当于2位)，这种不确定性在OTD测量中是可以容忍的，当小区规模小，如在城市环境中时，这尤为正确。在这样一种环境中，如果MS知道不确定性是如此小(也就是小区是小的)，在绝大多数情况下RTD值将非常可能是有用的。然而，因为移动站的位置是未知的，因而不确定性的幅度也是未知的，所提供的RTD值将根本未被移动站使用是可能的。

因此，提供一种可靠的方法，用于估算移动站的位置，和来自相邻BTS的到时的不确定性是有利的和所希望的。

发明概述

本发明利用由移动站位置的不确定性引起的来自各个相邻基站的到时的不确定性，使移动站能够根据由网络所提供的值计算一个适当的接收窗和选择到时测量的适当的脉冲串。

依据本发明的第一方面，一种在移动远程通信网中估算移动站位置的方法，该通信网具有第一基站和多个与第一基站相邻的第二基站用以提供对移动站的通信链路。其中第一基站位于第一地点，第二基站位于各自的第二地点，第一和第二基站对移动站提供同步信道脉冲串和另一些脉冲串，使移动站能够进行到时测量。该方法包括以下步骤：

对移动站提供关于发送信号从各个第二基站到移动站的第一值；

根据第一值和作为选项的在移动站和第一地点之间的距离，计算代表在所述的到时测量中的不确定性的第二值；和

对移动站提供一个预先确定的值，当第二值大于该预先确定的值时，使得移动站根据同步信号脉冲串进行所述的到时测量，当第二值小于或等于该预先确定的值时，使该移动站实施时间调节过程。

最好，第一基站是一个服务站，如果移动站位于第一地点，第一值表明从各个第二基站到移动站的信号预期的到时，第二值是由移动站计算的。

另一种方案是，第一值表明在第一地点和各自的第二地点之间的距离，第二值是由移动站计算的。