CN100455103C - 直放站监控系统及利用该系统实现移动定位的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直放站监控系统及利用该直放站监控系统提供移动定位信息的方法，通过在该直放站监控系统中配置直放站相关信息，包括：配置直放站位置信息、配置施主基站或施主直放站编号信息、配置覆盖范围信息、配置转发方向角信息、配置天线俯仰角信息、配置传输时延信息以及配置传播时延信息，来为移动通信系统提供定位所需的基本信息，以支持移动定位业务。本发明提供了定位所需的基本信息，提高了定位精度，在不增加现有直放站的硬件设备的条件，提供了新的业务升级，且操作简单，扩充方便，易于工程管理。
Description
技术领域
本发明涉及3G移动通信领域定位增值业务的实现系统及方法，尤其涉及WCDMA移动通信系统无线定位信息采集的系统及方法。
背景技术
目前，WCDMA移动通信系统支持以下三种定位技术。
(1)基于Cell ID(小区识别)的定位技术
(2)基于OTDOA的定位技术
(3)基于网络辅助的GPS定位技术
其中技术1一般只能定位到某个基站或者基站的某个扇区，其定位精度取决于基站的密集程度，定位误差一般大于200米，引入直放站对该方法的定位精度影响不大。此处不做讨论。技术3其定位实现是通过移动台的GPS模块接收卫星信号和移动网络提供的辅助GPS信息计算出移动台的位置。因此直放站如果与这样的定位系统配合的话，额外引入的时延及无线信号方向的改变并不会影响网络辅助GPS定位的性能，在此也不做主要讨论。本发明主要基于对技术2的支持展开讨论。
基于OTDOA(Observed Time Difference Of Arrival，观测到达时间差)定位的原理如图1所示，通过测量两个不同基站与移动台之间信号到达的传播时延差(被测信号由基站天线发射，在移动台接收天线处测量)，得到移动台与这两个基站的距离差，由此便获得一对以这两个基站为焦点的双曲线。通过测量到两组OTDOA值，就可获得两对双曲线，这两对双曲线的两个交点即为移动台的可能估计位置，然后再利用RTT(环路传输时延)或Cell ID取舍其中一个可能估计位置，最终获得移动台的一个估计位置。
WCDMA移动通信系统无线定位的上述基于Cell ID(小区标识)的定位技术、基于基站和移动台之间无线信号测量的定位技术及基于GPS的定位技术中，移动通信网络根据定位客户请求定位的QoS(服务质量)和网络状况，选择一种或几种定位技术的混合策略为客户提供定位服务。在无线通信覆盖区域的弱信号区和盲区，运营商为了提高更好的网络覆盖，会引入大量的直放站以消除盲区或提高信号质量。但由于直放站对无线信号传输方向的改变和传输时延的增加，直放站覆盖范围内的定位精度将大大下降甚至产生错误的定位。
因此现有技术存在缺陷，而有待于改进和发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种直放站监控系统及利用该直放站监控系统实现移动定位的方法，通过直放站监控系统提供定位所需的基本信息，最终能很好地支持移动定位业务的方法，当在WCDMA移动通信网络基站信号覆盖不到的范围内引入直放站时，通过本发明方法可以提供定位所需基本信息，最终修正错误的定位并提高定位精度，实现高质量的定位增值业务，消除由此造成的原有小区覆盖的破坏，以及消除严重影响该小区内移动台的定位精度甚至产生错误的定位的缺陷。且本发明利用现有直放站监控系统为定位业务提供信息，实现方法简单，易于操作。
为实现上述发明目的，本发明提出了一种直放站监控系统实现移动定位的方法，其特点在于，在该直放站监控系统中配置直放站相关信息，包括：配置直放站位置信息、配置施主基站或施主直放站编号信息、配置覆盖范围信息、配置转发方向角信息、配置天线俯仰角信息、配置传输时延信息以及配置传播时延信息；通过采用服务无线网络控制器侧配置的该直放站的相关信息，并对移动台与周围至少三个基站或服务于该基站的直放站通信的所有假设通路利用不同的基站或直放站进行两次OTDOA位置估计计算，得到该假设通路下的两个位置估计，然后计算每个假设通路下两个位置估计之间的距离作为误差，并验证所述误差，最终取最小误差的假设通路的位置估计为移动台位置，即可实现移动通信系统的移动定位。
上述的直放站监控系统实现移动定位的方法，其特点在于，该实现移动通信系统的移动定位的过程包括如下步骤：
获得该移动台与周围至少三个基站或服务于该基站的直放站通信的所有假设通路；
在每一个假设通路中，假设第一基站或服务于该第一基站的直放站为参考站点，通过测量该参考站点和第二基站或服务于该第二基站的直放站与该移动台之间信号到达的传播时延差，得到该移动台与这两个站点的距离差，获得一对以这两个站点为焦点的第一双曲线；
通过测量该参考站点和第三基站或服务于该第三基站的直放站与该移动台之间信号到达的传播时延差，得到该移动台与这两个站点的距离差，获得一对以这两个站点为焦点的第二双曲线；
通过测量到的第一双曲线和第二双曲线的交点获得该移动台的可能估计位置，利用环路传输时延或小区标识取舍其中一个可能估计位置，获得该移动台的第一估计位置；
通过测量除参考站点外的两个基站或直放站与该移动台之间信号到达的传播时延差，得到该移动台与这两个站点的距离差，获得一对以这两个站点为焦点的第三双曲线；
利用相应的第三双曲线进行验证获得第二估计位置，计算该第二估计位置与该第一估计位置的误差；
重复上述获得误差的步骤，获得所有假设通路的误差；
取所有假设通路中误差最小的通路为移动台的通路方式；
取该通路方式下进行位置估计得出的第一估计位置估计为移动台位置。
上述的直放站监控系统实现移动定位的方法，其特点在于，对有直放站参与信号传输的通路，该移动台收到其所属基站的信号的传输时间应减去该直放站的传输时延和传播时延。
上述的直放站监控系统实现移动定位的方法，其特点在于，在直放站入网时，还通过将该直放站相关信息导入该服务无线网络控制器侧直放站监控系统的定位实体数据库中，以减少直放站与网络之间的信息交互，缩短定位服务响应时间。
上述的直放站监控系统实现移动定位的方法，其特点在于，所述直放站的相关信息的配置是不分时序的。
上述的直放站监控系统实现移动定位的方法，其特点在于，该直放站的布放方式为一个扇区配置一个直放站且没有级连。
本发明还提供了一种直放站监控系统，其特点在于，该直放站监控系统配置在服务无线网络控制器侧，包括：
信息配置模块，用于配置直放站相关信息，包括：配置直放站位置信息、配置施主基站或施主直放站编号信息、配置覆盖范围信息、配置转发方向角信息、配置天线俯仰角信息、配置传输时延信息以及配置传播时延信息；
定位计算中心模块，用于对移动台与周围至少三个基站或服务于该基站的直放站通信的所有假设通路利用不同的基站或直放站进行两次OTDOA位置估计计算，得到该假设通路下的两个位置估计，然后计算每个假设通路下两个位置估计之间的距离作为误差，并验证所述误差，并取最小误差的假设通路的位置估计确定为移动台位置。
上述的直放站监控系统，其特点在于，还包括：
定位实体数据库模块，用于在直放站入网时，将该直放站相关信息导入并进行存储。
上述的直放站监控系统，其特点在于，所述信息配置模块设置在该直放站监控系统的前台监控板或后台监管数据库中。
本发明的优势在于巧妙地利用直放站的监控系统提供定位所需的基本信息，提高定位精度。在不增加现有直放站的硬件设备的条件，提供了新的业务升级，且操作简单，扩充方便，易于工程管理。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1是现有技术的3G通信系统中的OTDOA定位原理图；
图2是本发明的OTDOA假设验证定位流程图。
具体实施方式
为了便于描述和说明，本发明方法中定义了两个经常提到的概念：误差定义为移动台的一个估计位置和另一个估计位置之间的距离；第3对双曲线定义为每次应用OTDOA位置估计时除参考基站(直放站)以外的两个基站(直放站)之间的双曲线；传输时延定义为直放站输入信号与输出信号的时延；传播时延定义为直放站与基站之间无线电波的传播时间。
按照本发明所述方法，首先在直放站监控系统中设置关于直放站信息的数据，包括直放站位置、施主基站编号或施主直放站编号、覆盖范围、转发方向角、天线俯仰角、传输时延TRPT以及传播时延TUTRAN-RPT等。同时为了减少直放站与网络之间的信息交互，缩短定位服务响应时间，直放站入网时将该信息导入在SRNC侧的定位实体数据库中。并在多个假设通路方式下进行位置估计计算并利用相应的第三对双曲线验证获得误差，取最小误差的通路方式下位置估计为移动台位置，最终实现直放站对定位业务的支持。
对OTDOA定位方法支持，可结合图1的原理和图2的流程详细分析说明(其中图2的虚线框内是为了说明定位业务的完整流程，需在SRNC侧实现)。
基于背景技术中关于OTDOA技术的描述，假设第一基站A为参考站点，通过测量该参考站点A和第二基站B与该移动台之间信号到达的传播时延差，得到该移动台与这两个站点的距离差，获得一对以这两个站点为焦点的第一双曲线(图中实线所示)；然后通过测量该参考站点A和第三基站C与该移动台之间信号到达的传播时延差，得到该移动台与这两个站点的距离差，获得一对以这两个站点为焦点的第二双曲线(图中虚线所示)；接着通过测量到的第一双曲线和第二双曲线的交点获得该移动台的可能估计位置，再利用环路传输时延或小区标识取舍其中一个可能估计位置，获得该移动台的第一估计位置D。同时也可以获知第二基站B和第三基站C之间的双曲线(第三双曲线)在位置估计计算中并没有用到，可利用此双曲线对进行验证。理论上，如果估计位置D正确，那么该双曲线应该也经过估计位置D。
如图1所示，假设引入一个直放站R为基站A服务，而网络系统和移动台均不知其存在(即不能获知移动台与基站的双向通信是否通过直放站R中转)，定位计算中心首先以图1描述的方式(不考虑直放站R的影响)进行位置估计计算，然后用第三对双曲线验证时也会有一个位置估计，即通过测量得到第三双曲线与第一或第二双曲线的交点，选择与第一估计位置最近的一个交点为第二个估计位置，计算两次估计位置的误差。然后，假设直放站R参与了该信号的传输，则以直放站R的位置代替基站A的位置后应用OTDOA方案重新计算位置估计，此时移动台收到基站A的信号的传输时间也应该减去TUTRAN-RPT和TRPT。同理，也用相应第三对双曲线验证得到另一个误差。两次误差比较，取误差较小的传输通路方式为移动台与基站的无线信号传输途径，获知无线信号是否通过直放站R中转传输，即可获得此传输通路下对移动台位置的估计。
同理，对于大部分工程规划的直放站布放(一个扇区配置一个直放站且没有级连，如图2所示)，最多只有8次计算和假设验证。也即移动台收到周围3个基站或其直放站信号的通路方式最多只有8种(穷举)可能组合。误差最小的传输通路方式下的位置估计就是移动台的估计位置，基于穷举和假设验证信号通路方式的测量、计算及验证的方法，对于直放站级连情况下(例如铁路沿线覆盖时)的定位精度问题也可得以提高。同时由于OTDOA方案的定位响应时间主要消耗在测量上而不是SRNC侧的位置估计计算上，因此，即使穷举也基本能达到与OTDOA方案相同的响应时间。
综上所述，从上述对WCDMA移动通信系统支持的OTDOA定位方法在引入直放站情况下的分析中，可以得出利用本发明的方法提供的定位信息，最终可以有效提高直放站在网时对移动台的定位精度，使直放站对定位业务的能够更好地支持。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (9)
1、一种直放站监控系统实现移动定位的方法，其特征在于，在直放站监控系统中配置直放站相关信息，包括：配置直放站位置信息、配置施主基站或施主直放站编号信息、配置覆盖范围信息、配置转发方向角信息、配置天线俯仰角信息、配置传输时延信息以及配置传播时延信息；
通过采用在服务无线网络控制器侧配置的该直放站的相关信息，并对移动台与周围至少三个基站或服务于该基站的直放站通信的所有假设通路利用不同的基站或直放站进行两次OTDOA位置估计计算，得到该假设通路下的两个位置估计，然后计算每个假设通路下两个位置估计之间的距离作为误差，并验证所述误差，最终取最小误差的假设通路的位置估计为移动台位置，即可实现移动通信系统的移动定位。
2、根据权利要求1所述的直放站监控系统实现移动定位的方法，其特征在于，该实现移动通信系统的移动定位的过程包括如下步骤：
获得该移动台与周围至少三个基站或服务于该基站的直放站通信的所有假设通路；
在每一个假设通路中，假设第一基站或服务于该第一基站的直放站为参考站点，通过测量该参考站点和第二基站或服务于该第二基站的直放站与该移动台之间信号到达的传播时延差，得到该移动台与这两个站点的距离差，获得一对以这两个站点为焦点的第一双曲线；
通过测量该参考站点和第三基站或服务于该第三基站的直放站与该移动台之间信号到达的传播时延差，得到该移动台与这两个站点的距离差，获得一对以这两个站点为焦点的第二双曲线；
通过测量到的第一双曲线和第二双曲线的交点获得该移动台的可能估计位置，利用环路传输时延或小区标识取舍其中一个可能估计位置，获得该移动台的第一估计位置；
通过测量除参考站点外的两个基站或直放站与该移动台之间信号到达的传播时延差，得到该移动台与这两个站点的距离差，获得一对以这两个站点为焦点的第三双曲线；
利用相应的第三双曲线进行验证获得第二估计位置，计算该第二估计位置与该第一估计位置的误差；
重复上述获得误差的步骤，获得所有假设通路的误差；
取所有假设通路中误差最小的通路为移动台的通路方式；
取该通路方式下进行位置估计得出的第一估计位置估计为移动台位置。
3、根据权利要求2所述的直放站监控系统实现移动定位的方法，其特征在于，对有直放站参与信号传输的通路，该移动台收到其所属基站的信号的传输时间应减去该直放站的传输时延和传播时延。
4、根据上述任一权利要求所述的直放站监控系统实现移动定位的方法，其特征在于，在直放站入网时，还通过将该直放站的相关信息导入服务无线网络控制器侧直放站监控系统的定位实体数据库中，以减少直放站与网络之间的信息交互，缩短定位服务响应时间。
5、根据权利要求1所述的直放站监控系统实现移动定位的方法，其特征在于，所述直放站的相关信息的配置是不分时序的。
6、根据权利要求4所述的直放站监控系统实现移动定位的方法，其特征在于，该直放站的布放方式为一个扇区配置一个直放站且没有级连。
7、一种直放站监控系统，其特征在于，该直放站监控系统配置在服务无线网络控制器侧，包括：
信息配置模块，用于配置直放站相关信息，包括：配置直放站位置信息、配置施主基站或施主直放站编号信息、配置覆盖范围信息、配置转发方向角信息、配置天线俯仰角信息、配置传输时延信息以及配置传播时延信息；
定位计算中心模块，用于对移动台与周围至少三个基站或服务于该基站的直放站通信的所有假设通路利用不同的基站或直放站进行两次OTDOA位置估计计算，得到该假设通路下的两个位置估计，然后计算每个假设通路下两个位置估计之间的距离作为误差，并验证所述误差，并取最小误差的假设通路的位置估计确定为移动台位置。
8、根据权利要求7所述的直放站监控系统，其特征在于，还包括：
定位实体数据库模块，用于在直放站入网时，将该直放站相关信息导入并进行存储。
9、根据权利要求7所述的直放站监控系统，其特征在于，所述信息配置模块设置在该直放站监控系统的前台监控板或后台监管数据库中。
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