[发明专利]估测无线通信系统服务区域中用户位置的方法和系统

说明书

本申请涉及序号为08／924，151，1997年9月5日提交，标题为“在杂乱区域中估测用户位置的方法和系统”的专利申请，在这里参考引用了该申请。

本发明涉及通信系统，更具体地讲，是涉及估测无线通信系统中用户位置的方法。

在无线通信系统中，经常希望确定正在通话的用户的位置。使用这种估测技术的应用可以包含确定请求911紧急服务的用户的位置，以便警察，消防或急救服务能够被有效地提供给用户。定位技术的其它应用包含蜂窝电话欺骗检测，协助警察调查，基于位置的计费，为用户提供基于位置的信息等等。

估测蜂窝通信系统中用户位置的已知方法包含使用用户单元中的全球定位系统(GPS)单元，使用到达基站的信号的时差计算用户位置，和记录并频繁识别来自用户服务区域中多个已知位置的用户射频信号。虽然这些方法在某些情况下是有效的，但仍然有一些缺点。

例如，使用用户单元中的GPS接收器的缺点是增加用户单元体积，重量和耗电量。另外，在价格控制很紧的用户单元中包含GPS单元费用可以很高。

使用到达信号的时间差的缺点是在诸如具有高大建筑的市区或商业区的杂乱区域中可以无法工作。在杂乱区域(cluttered area)中，信号的反射和散射延长了用户单元和基站之间传播路径。当传播路径被延长时，信号到达时间无法精确反映从基站到用户的发射距离。这样，由于信号到达时间的误导，无法使用常规几何和定位算法。

对于事先记录射频信号特征的系统，缺点包含充分测量以产生具有可用分辨率的精确数据库的难度，系统对接收小区地点配置或环境的微小变化的敏感，和精确确定数据库中记录的已知位置的难度。

因而，显然需要一种经过改进和，估测无线通信系统服务区域中用户位置的方法和系统，其中在用户单元中不需要昂贵的部件并且在不需要手动测量无线信号的情况下可以在杂乱环境中精确估测用户位置。

在所附权利要求书中提出了被认为是本发明的新颖特性的特征。但通过下面参照附图对一个图解实施例所进行的详细描述可以最好地理解发明本身，最优使用模式，其目标和优点，其中：

图1和图2包括图解根据本发明估测用户位置的方法和系统操作的高层逻辑流程图；

图3是一个无线通信系统服务区域的图示；

图4是图3的无线通信系统服务区域的计算机模型表示；

图5是图3的计算机模型更详细的视图；

图6是根据本发明估测用户位置的系统的高层模块图；

图7描述了一个可以被用来实现本发明的方法的一个实施例的数据处理系统；

图8是一个图解具有多射线的接收信号的信号强度与时间之间的关系的图表。

参照图1和图2，其中描述了图解根据本发明估测用户位置的方法和系统操作的高层逻辑流程图。如图所示，所描述的过程从模块20开始并且接着进行到选择一个无线通信系统服务区域模型的模块22。在本发明的一个实施例中，通过一个计算机模型可以实现这样一个模型，其中计算机模型表示可能反射，散射或影响通信系统服务区域中用户单元发送的射频信号的建筑物或其它结构的相对位置。计算机模型可以是二维模型或三维模型。

例如，图3是无线通信系统服务区域100的一个图示或映像。服务区域100包含如图所示彼此相对定位的建筑物102-122。在这个例子中，建筑物是唯一指出的，可能影响射频信号传播的结构。在服务区域中还可以出现诸如指示牌的其它目标。

服务区域100还包含与用户单元128通信的基站124和126。

当用户单元128发送信号时，该信号的不同射线沿着用户单元128和基站124，126之间的不同传播路径被反射和散射。在图3所示的例子中，射线130-134具有三个从用户单元128到基站124的路径。类似地，射线136和138示出了用户单元128和基站126之间的路径。射线130-138表示某些从服务区域100中所示的位置上的用户单元128到达基站124和126的最强和最先到达射线。也可以并且很可能出现没有示出的其它射线。为了简化这个例子，没有示出这些诸如地面反射射线和经过建筑物顶端的射线的其它射线，尽管有可以模拟这些射线的方法。