[发明专利]基于蜂窝网络中用于位置服务的时间差估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信，特别涉及基于蜂窝网络中用于位置服务的改进的时间差估计方法。

背景技术

近年来，随着蜂窝移动通信技术的迅速发展，蜂窝无线定位技术越来越受到人们的重视。这主要归因于政府的强制性要求和市场本身的需求驱动。FCC于1996年10月颁布了无线E-911呼叫应急服务功能，其核心是要求所有移动通信网络必须分阶段的提供紧急呼叫用户的经纬度位置信息。

1996年美国联邦通信委员会(FCC)公布了E-911(Emergencycall′911′)定位需求，其中要求在2001年10月1日前，各种无线蜂窝网络必须能对发出E-911紧急呼叫的移动台提供精度在125m内的定位服务，而且满足此定位精度的概率应不低于67％；并在2001年以后，提供更高的定位精度及三维位置信息。欧洲和日本也作了相应的要求，表明提供E-911定位服务将是今后蜂窝网络必备的基本功能。

针对E911定位需求的具体实施，各国主要大公司均就GSM、IS-95CDMA以及第三代移动通信系统开始制定各自的定位实施方案。特别是3GPP和3GPP2上对定位的要求更加具体化，这也是对蜂窝无线定位市场潜力的肯定。另一方面，移动通信用户对移动定位业务的需求日益迫切。蜂窝网络无线定位技术能够在移动台处于空闲状态或通话状态的情况下获取其地理位置等信息，利用移动台的定位信息，运营商可以为用户提供各种增值业务，如位置环境信息查询、紧急救援、智能交通、广告发布等等，同时还可以作为移动通信网络运行、维护和管理的辅助数据。

图1演示了一个无线定位系统体系结构的例子。一个定位服务提供商为用户提供位置信息和位置感知服务。每当用户提出申请要求有关某个移动终端(MS)的位置信息时，定位服务提供商将首先联络位置控制中心，查询MS的位置坐标。用户可能是希望跟踪某一移动设备的商业用户，或者是试图应答一个E-911电话的公共安全应答点PSAP(PublicSafety Answering Point)。然后位置控制中心收集所需的信息来计算MS的位置，此信息可能是诸如接收信号强度、BS ID、信号的TOA等参数。根据MS过去的信息，一系列基站(BS)可被用来寻呼MS，并且直接或者间接获得定位参数。一旦收集到这些信息，位置控制中心就能够以某一精确度确定MS的位置，并且把此信息反馈给定位服务提供商。服务提供商然后可以利用此信息为用户可视化显示MS的位置。

定位系统的选择

无线定位系统中对移动台的定位是通过检测移动台和多个固定位置收发信机之间传播信号的特征参数来估计目标移动台的几何位置。根据进行定位估计的位置及定位数据用途的不同可将对移动台的定位方案分为两类：基于移动台的定位方案和基于网络的定位方案，与之对应有以下两类定位系统：

(1)基于移动台的定位系统这类系统也称为移动台自定位系统，在蜂窝网络中也叫做前向链路定位系统。其定位过程是由移动台根据接收到的多个已知位置发射机发射信号携带的某种与移动台位置有关的特征信息来确定其与各发射机之间的几何位置关系，再根据有关算法对其自身位置进行定位估计，由移动台用户掌握其自身的位置信息。著名的全球定位系统(Global Position System)即属于这类系统。

(2)基于网络的定位系统这类系统在蜂窝网络中也叫做反向链路定位系统。其定位过程是由多个固定位置接收机同时检测移动台发射的信号，将从各接收信号携带的某种与移动台位置有关的特征信息送到一个信息处理中心进行处理，计算出移动台的估计位置。自动车辆定位(AVL)系统即属这类系统。从上述各定位系统的基本特征可以看出，在蜂窝网络中采用基于移动台的前向链路定位方案必须对现有移动台进行适当修改，如集成GPS接收机或能同时接收多个基站信号进行自定位的处理部件，还必须用适当方式将定位信息传送回蜂窝网络。基于网络的反向链路定位方案只需对蜂窝网络设备作适当扩充、修改，不需要对现有移动台作任何修改，能充分利用现有各种蜂窝系统的庞大资源，保护用户已有投资，实现相对容易，因而是E—911定位需求的首选。

而利用移动蜂窝网络对移动台定位的方法主要有四类，(1)基于电波场强的定位技术；(2)基于电波到达入射角(AOA)的定位技术；(3)基于电波到达时间(TOA)或到达时间差(TDOA)的定位技术；(4)混合定位法。

1.场强定位技术