[发明专利]到达时间－接收强度联合无线定位方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种到达时间-接收强度联合无线定位方法。本发明还涉及一种到达时间-接收强度联合无线定位装置。

背景技术

随着无线通讯技术的发展，特别是美国提出应急位置服务要求之后，无线定位服务越来越受到业界的关注。

按照是否需要手机的参与分类，对于手机的定位技术主要分为两种类型：需要手机上报信息的手机定位技术以及不需要手机上报信息的手机定位技术。

前者，网络系统需要通过信令通知手机，而且需要手机主动上报有关测量信息才可以确定手机的具体位置。如此，手机有办法了解其处于被定位状态。并且，手机也可以在用户需要阻止被定位的前提下，通过不上报有关测量信息和上报虚假测量信息的方法，使得自己的位置信息的隐私得到保护。

但是，对于后者，由于不需要手机的主动参与，手机无法确认其是否处于被定位的状态，这对于手机位置的保护造成了一定的困难。这类方法的一个典型就是基于小区号的定位方法。

按照定为参考信号分类，对于手机的定位技术主要分为3种类型：基于手机小区号的定位、基于基站信号/手机信号的定位以及基于卫星导航系统的定位。其中，基于手机小区号的定位方法精度较差；基于卫星导航系统的定位方法需要额外的设备以及成本；基于基站信号/手机信号的定位方法基本不需要添加额外设备而且具有中等的定位精度。

传统基于基站信号/手机信号的定位方法如图1所示。系统至少具有三个基站，分别为基站111、基站112、和基站113，和一部具有测量能力的手机12，基站与手机12存在无线传播的信号131、信号132、和信号133，对应测量到的信号传播时间分别为t1、t2、t3。由于无线电波的传播速度为恒定的光速c，所以，手机12与对应基站的距离为di＝ti×c(i＝1，2，…)。以对应基站为圆心、di为半径画圆141、142、143，则所有得到的圆的交点位置即为手机12对应位置。手机12上报其测量的基站信号的发射-接受时延给网络系统，则网络就可以根据这些值计算得到手机的所在位置。

在实际系统中，由于手机与基站之间存在建筑物等的阻挡，实际可以存在直达路径的可能性很小。图2是一种典型的情况，基站21与手机22之间由于存在建筑物23的遮挡，所以不存在理想的直达路径24。同时，由于另一个建筑物25对于基站信号的反射，基站21与手机12之间存在信号传输的路径26。由于几何中的“三角形两边之和大于第三边”的原理，所以按照此时的测量值得到的对应圆的半径会大于实际值，造成位置估计的不准确。

对于这个现象的认识，目前发展出了一些存在非直达路径的定位系统的处理和补偿方法。

第三代(3G，3rd Generation)移动通信系统是目前世界上大多数国家和地区都正在使用或者将会使用的移动通信系统。3GPP(3rd GenerationPartnership Project)作为3G的标准组织，完成了所有有关的标准工作。

有关无线定位方面，3GPP组织采纳了各方面的意见，在其标准中采用了全部三种定位模式：基于手机小区号的定位、基于基站信号/手机信号的定位以及基于卫星导航系统的定位。

对于基于基站信号/手机信号的定位，采用了手机测量上报的方法。由手机测量各个基站的信号到达时间，并且通过信令上报网络。而网络则完成计算手机位置的功能。

在3G系统中，物理信道分为公共信道和专用信道两类。其中，公共信道的作用是为小区内全部用户提供信息和服务或者提供时间同步以及相位同步参考。一般而言，公共信道的发射功率是在很长的时间内不变化。特别是，对于那些提供时间同步以及相位同步参考的公共信道，由于其还提供切换的依据，所以发射功率变化的周期很长而且可能保持不变。在宽带码分多址(WidebandCode Division Multiple Access，W-CDMA)系统中，主公共导频信道(CPICH，Common PIlot CHannel)，以及时分同步码分多址(Time-DivisionSynchronization Code Division-Multiple-Access，TD-SCDMA)系统中的下行导频时隙(Downlink Pilot Time Slot，DwPTS)，就属于这类发射功率变化的周期很长而且可能保持不变的情况。

实际上，对于这些发射功率不变的公共信道的手机端接收功率的测量，也是判断手机位置的方法之一。在存在信号场强分布地图的前提下，根据手机测量也可以确定手机的对应位置。图4为完全空旷情况下，基站的信号强度分布地图，其中基站311位于小区中心。

发明内容