專利名稱：一種對軟切換狀態下用戶設備進行定位的方法
技術領域：
本發明涉及一種確定用戶設備(User Equipment，UE)位置的移動定位方法，尤其涉及寬帶碼分多址(Wideband Code Division Multiplex Access，WCDMA)蜂窩移動通訊系統中當UE處于軟切換狀態時對UE進行定位的方法。
背景技術：
近幾年來，移動通信發展十分迅猛，特別是數字蜂窩移動通信尤為突出。20世紀90年代后期，第二代移動通信系統如GSM(Global System for Mobilecommunication，全球通)數字蜂窩移動通信系統和窄帶CDMA(Code DivisionMultiplex Access，碼分多址)蜂窩移動通信系統在全球范圍內得到廣泛應用，為了解決第二代移動通信系統存在的問題，國際電聯正在力推第三代移動通信標準包括WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access，寬帶碼分多址)、CDMA2000和TD-SCDMA(Time Division Synchronization CDMA，時分同步碼分多址)，數字蜂窩移動通信因其獨特的優點而具備廣闊的應用前景。
移動定位業務是利用UE位置開展的業務，比如緊急業務、增值業務。與之相對應的是移動定位技術，它是指網絡根據定位用戶的要求選擇特定的定位方法獲得UE位置信息的技術。在WCDMA系統中，定位方法主要有3種基于小區的方法，包括CI和CI+RTT(Round Trip Time，環回時延)兩種具體方法；OTDOA(Observed Time Difference Of Arrival，到達的觀察時間差)方法，和AGPS(Assisted Global Positioning System，輔助全球定位系統)方法。在這三種定位方法中，基于小區的定位方法實現最簡單，UE不用作任何改動，網絡側也不需要增加設備。其中CI方法的定位精度最低，CI+RTT這種方法利用RTT等參數修正使定位精度比CI方法有所提高，但其定位精度較其他兩種方法仍然偏低；OTDOA定位方法精度有所提高，但需要在網絡側增加一些測量單元LMU(Location Measurement Unit，定位測量單元)，算法也更復雜。AGPS定位方法精度最高，但需要在UE安裝GPS接收機，網絡也需要增加GPS衛星地面接收站。在定位業務開展初期，運營商主要發展增值業務，在投資小建設快的要求下，重點使用基于小區的定位方法。
蜂窩移動通信系統需要建立許多小區，小區一般可分為全向小區和定向小區，定向小區根據實際情況可以劃分成幾個扇區。本發明中，全向小區和扇區統稱小區。在WCDMA系統中，每個小區都有一個天線用以和UE通信。每個小區由一個唯一的標識碼CI(Cell Identity，小區識別碼)識別。
CI定位方法是RNC(Radio Network Controller，無線基站控制器)通過獲取UE所在小區的CI，直接將這個小區區域做為UE的定位結果，如圖1的陰影部分所示。
CI+RTT定位方法是RNC利用RTT等參數，對CI方法的定位結果進行修正，即算出UE離所在小區天線中心的距離，參數的測量誤差使UE離天線的距離處于一個有寬度的區域之中。如圖2的深色圓環部分所示。
軟切換是WCDMA的核心技術之一。軟切換的特點是當UE開始與一個新的小區建立聯系時，并不立即中斷與原來小區之間的通信。軟切換可以避免相鄰小區由于同頻在重疊覆蓋區域造成的強干擾，并且大大降低由于切換引起的掉話，保證了通信的可靠性。實際參與軟切換的小區數目大于等于兩個。正在參與UE軟切換的小區形成的集合稱為激活集。
當UE處于軟切換狀態時有可能正好有定位請求。對此3GPP(3rdGenerationPartnership Project，第三代伙伴項目)制定的協議TS(Technical Specification，技術協議)25.305說明在軟切換狀態中，UE可能有幾個信號分支連接到不同的小區，因此對應多個CI，而基于小區的定位方法只能用一個小區作為定位結果，因此SRNC(Serving RNC，服務RNC)需綜合所有與目標UE有關的小區信息，從激活集中選擇一個參考小區確定定位結果。協議3GPP TS 25.305給出參考小區的選擇可以基于下列一個或幾個原則比如具有最好信號質量的小區、從時間上看最近與UE連接的小區、UE已開始接收但還未切換過去的最近的“新”小區，通過RTT參數計算出來與UE有最近距離的小區等。利用參考小區得到的定位結果必然是整個參考小區的范圍對CI方法，就是整個參考小區，對CI+RTT方法，就是離參考小區天線中心距離RTT的圓環或者扇區中圓環的一部分。
因此，現有技術將整個參考小區的范圍作為CI方法或者CI+RTT方法的定位結果，范圍大，精度低。目前尚未見到其它的和軟切換狀態的定位相關的公開資料。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有3GPP協議規定的用確定激活集中參考小區作為軟切換狀態UE定位結果精度低的不足，提出一種更高精度的通過縮小參考小區中UE位置區域來定位UE的方法。
一種對軟切換狀態下用戶設備進行定位的方法，包括下列步驟(1)確定激活集各小區的中心坐標；(2)將通過參考小區中心點并與參考小區和各鄰近小區中心點連線垂直的直線與參考小區邊緣圍成的靠近鄰近小區的區域作為UE的方位區域；(3)利用基于小區的定位方法獲得UE在參考小區內的定位結果；(4)將步驟(2)中得到的UE的方位區域與步驟(3)中得到的定位結果相重合的區域作為對UE的最終定位結果。
上述方法可以在執行完步驟(1)后，先執行步驟(3)，再執行步驟(2)，最后執行所述步驟(4)。也可以將步驟(2)和(3)并行執行。
本發明根據UE處于軟切換狀態時其位置處于相鄰激活集小區重合部分區域及其附近這樣的事實，確定UE處于參考小區的方位，將UE的位置縮小在參考小區定位結果的一個合理范圍之內，以此提高定位精度。現有技術對CI方法，將CI對應的整個小區區域作為定位結果，對CI+RTT方法，將整個小區中距離天線為D(D＝(RTT-UE Rx-Tx time difference type 2)/2*c)的圓環(對全向小區)或者圓環的一部分(對扇形小區)作為定位結果，這種以整個小區的范圍作為定位結果的方法使得定位精度較低。采用本發明所述方法，關鍵是利用步驟2縮小了UE的方位區域，最后將步驟2得到的UE方位區域和步驟3得到的參考小區定位結果的重合部分確定為UE的定位結果。與現有技術相比，達到了提高UE定位精度的效果，而且方法簡單，沒有引入復雜的計算或者測量，也不影響RNC獲得定位結果的時間。
圖1是用CI定位方法得到的全向小區和定向小區的定位結果示意圖。
圖2是用CI+RTT定位方法得到的全向小區和定向小區地定位結果示意圖。
圖3是本發明所提出的方法的流程圖。
圖4是UE處于軟切換狀態時的示意圖。
圖5是確定扇形小區的中心的示意圖。
圖6是本發明的實施例1的定位結果示意圖。
圖7是本發明的實施例2的定位結果示意圖。
圖8是本發明的實施例3的定位結果示意圖。
圖9是本發明的實施例4的定位結果示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
本發明基于以下事實考慮對處于軟切換狀態的UE，其位置實際上落在相鄰小區重合區域及其附近，因此可以從整個參考小區中劃出一部分作為定位結果，范圍縮小使得定位精度提高。本發明的前提條件有兩個(1)已經確定了UE激活集的某個小區作為定位結果要用的參考小區。(2)需要知道小區天線位置坐標和小區類型、區域范圍等描述參數，這些在網絡規劃完成后數據庫就能提供。
圖1是用CI定位方法得到的全向小區和定向小區的定位結果示意圖。如圖1所示，圖1(a)是用CI定位方法對全向小區進行定位的定位結果示意圖；圖1(b)是用CI定位方法對定向小區進行定位的定位結果示意圖。其中陰影部分所示的區域即為定位區域。圖1中101和102分別對應全向小區和扇形小區，是UE位置所在區域。
圖2是用CI+RTT定位方法得到的全向小區和定向小區地定位結果示意圖。如圖2所示，圖2(a)是用CI+RTT定位方法對全向小區進行定位的定位結果示意圖；圖2(b)是用CI+RTT定位方法對定向小區進行定位的定位結果示意圖。其中陰影部分所示的區域即為定位區域。圖2(a)中的深色圓環部分201對應全向小區中UE位置所在區域，圖2(b)中扇形小區內深色圓環的一部分202對應定向小區的扇區中UE位置所在區域。
圖3是本發明所提出的方法的流程圖。如圖3所示，本發明包括如下步驟1、定激活集各個小區的中心坐標。全向小區的中心就是天線位置。本發明定義扇形小區的中心是沿天線傳播方向所作的小區對角線的中點。
2、將通過參考小區中心點并與參考小區和各鄰近小區中心點連線垂直的直線與參考小區邊緣圍成的靠近激活集小區相交區域的區域作為UE的方位區域。具體過程是設激活集有N個小區，一個是參考小區，其他N-1個是參考小區的鄰近小區。N大于等于2。參考小區記為Cr，鄰近小區記為C1，C2，...，CN-1。將Cr的中心和C1的中心相連得到連線Lrl，然后通過參考小區Cr的中心作上述連線Lrl的垂線Vr1，Vri將參考小區一分為二，其中偏向兩小區重合部分區域的一側記為S1。以此類推，參考小區對N-1個鄰近小區進行上述處理，得到S1，S2，...，SN-1，它們在參考小區上的重合部分就是UE的方位區域。N越大，UE的方位區域越小，定位精度就越高。
3、利用基于小區的定位方法獲得參考小區上的定位結果。具體過程是CI方法根據協議3GPP TS 23.171的規定，RNC在收到定位請求的時候，UE處于連接模式。如果連接模式處于CELL_PCH(Cell Paging Channel，小區尋呼信道)或者CELL_DCH(Cell Dedicated Channel，小區專用信道)或者CELL_FACH(Cell Forward Access Channel，小區前向接入信道)狀態，RNC已經有UE的CI，如果UE模式是URA_PCH(User Registration Area Paging Channel，用戶注冊區尋呼信道)狀態，RNC發起對UE的尋呼使UE的狀態轉到CELL_FACH或者CELL_DCH狀態，從而獲得UE所處參考小區的CI。CI對應的整個小區區域就是協議的定位結果。
CI+RTT方法當UE不在CELL_DCH狀態時，RNC首先通過尋呼UE或者信道重配等過程，讓UE的狀態轉換到CELL_DCH，然后RNC向UE發送測量控制命令(Measurement Control)，要求UE測量UE Rx-Tx time difference type2(UE收發時間差類型2)參數并上報，要求節點B測量并上報RTT參數。UE離小區天線的距離D是(RTT-UE Rx-Tx time difference type 2)/2*c(無線電傳播速度)。根據這兩個參數的測量精度估算精度是UE落在以D為中心里外寬度約為35米的區域。對全向小區，這個區域是圓環，對扇區，這個區域是圓環的一部分。
4、步驟2得到的UE方位區域和步驟3得到的參考小區定位結果的重合部分確定為UE的定位結果。對全向小區，它是圓環和UE方位區域的兩邊半徑相交的一部分圓環；對扇區，它是原參考小區的那部分圓環落在UE方位區域里面的一部分圓環。
在執行步驟4之前，步驟2和步驟3的執行沒有先后順序要求，因此可以并行執行，從而不影響RNC響應定位請求的時間。
圖4是UE處于軟切換狀態時的示意圖。圖中兩個小區天線和UE之間的連線表示UE在軟切換狀態中和這兩個小區均建有鏈路。
圖5是確定扇形小區的中心的示意圖。虛線表示沿小區天線傳播方向所畫的小區對角線，對角線的中點501被定義為小區中心。
圖6是本發明的實施例1的定位結果示意圖，是反映激活集有兩個小區的基于CI定位方法的本發明定位示意圖。此處必須說明這兩個小區分別是全向小區還是扇形小區，以及以何種方式組合都是隨意的，而且小區的形狀也不一定是規則圖形。該圖只是一個示例，假設由扇形小區601和全向小區602組成，并且小區601是RNC確定的參考小區。獲取UE定位結果的過程如下對扇形小區601確定中心，即沿天線傳播方向畫小區對角線，對角線中心位置被定義為小區中心。全向小區602中心即天線位置，理想情況是圓心。
連接小區601和小區602中心得到中心連線603.
通過參考小區601的中心做連線603的垂線604.
垂線將參考小區601一分為二，靠近601和602兩小區交疊區域的一側即陰影區域605是最終的定位結果。
如果不用本發明的方法，整個小區601都是UE的定位結果，顯然本發明提高了定位精度。
圖7是本發明的實施例2的定位結果示意圖，是激活集有兩個以上小區的基于CI定位方法的本發明定位示意圖。此處必須說明這三個小區是全向小區還是扇形小區，以及以何種方式組合都是隨意的，而且小區的形狀也不一定是規則圖形。該圖作為一個示例，假設由三個全向小區701、702和703組成，并且小區701是RNC確定的參考小區。獲取UE定位結果的過程如下確定小區中心，本圖3個小區都是全向小區，中心即天線位置，理想情況是圓心。
連接小區701和小區702中心得到兩小區中心連線706。
通過參考小區701的中心做連線706的垂線704。
垂線將小區701一分為二，包含三個小區重疊區域710的一側半圓區域708是根據參考小區701和鄰近小區702確定的UE方位區域708。
連接小區701和小區703中心得到中心連線707。
通過參考小區701的中心做連線707的垂線705。
垂線將小區701一分為二，包含三個小區重疊區域710的一側半圓區域709是根據參考小區701和鄰近小區703確定的UE方位區域709。
參考小區701上區域708和709的重合部分，即由直線704和705圍起來的以701中心為圓心，701半徑為半徑的扇形區域711是UE的方位區域，也是最終的定位結果。
對于三個以上小區的情況，參考小區和鄰近小區逐個確定UE方位區域，這些區域的重合部分就是UE的最終方位區域，對CI方法也是定位結果。鄰近小區越多，UE方位區域越小，定位精度越高。如果不用本發明的方法，整個小區701都是UE的定位結果，顯然本發明提高了定位精度。
圖8是本發明的實施例3的定位結果示意圖，是激活集有兩個小區的基于CI+RTT方法的本發明定位示意圖。對這種情況，UE方位區域的確定過程和圖6所述步驟是相同的。如果不考慮本發明，參考小區的定位結果是以扇形小區天線804為中心，(RTT-UE Rx-Tx time difference type 2)/2*c為半徑的一段圓弧區域801，該區域和UE方位區域802的重合部分即半徑803和805所圍扇形區域中的圓弧區域是本發明的定位結果。對于扇形小區的情況，定位精度提高的程度依賴于小區的相對位置以及UE離天線位置的距離。
圖9是本發明的實施例4的定位結果示意圖，是激活集有兩個以上小區的基于CI+RTT定位方法的本發明定位示意圖。對這種情況，UE方位區域的確定過程和圖7所述步驟是相同的。如果不考慮本發明，參考小區902的定位結果以參考小區天線位置903為中心，(RTT-UE Rx-Tx time difference type 2)/2*c為半徑的圓環區域901，該區域和UE方位區域904的重合部分即半徑905和906所圍所圍扇形區域中的圓弧區域是本發明的定位結果。相比整個圓環，定位精度提高明顯。
本發明利用軟切換狀態UE處于激活集小區重疊區域附近這樣一個先驗知識，通過設定UE定位區域并將它和基于小區定位結果相交的方法，達到提高UE定位精度的目的。該發明同樣適用于具有軟切換狀態的CDMA系統的移動臺定位的精度改善。
權利要求
1.一種對軟切換狀態下用戶設備進行定位的方法，其特征在于包括下列步驟(1)確定激活集各小區的中心坐標；(2)將通過參考小區中心點并與參考小區和各鄰近小區中心點連線垂直的直線與參考小區邊緣圍成的靠近鄰近小區的區域作為UE的方位區域；(3)利用基于小區的定位方法獲得UE在參考小區內的定位結果；(4)將步驟(2)中得到的UE的方位區域與步驟(3)中得到的定位結果相重合的區域作為對UE的最終定位結果。
2.根據權利要求1所述的一種對軟切換狀態下用戶設備進行定位的方法，其特征在于執行完所述步驟(1)后，先執行步驟(3)，再執行步驟(2)，最后執行所述步驟(4)。
3.根據權利要求1所述的一種對軟切換狀態下用戶設備進行定位的方法，其特征在于所述步驟(2)和(3)是并行執行的。
4.根據權利要求1所述的一種對軟切換狀態下用戶設備進行定位的方法，其特征在于所述步驟(1)中確定扇形小區中心的方法為將沿天線傳播方向所作的小區對角線的中點作為該小區的中心。
5.根據權利要求1所述的一種對軟切換狀態下用戶設備進行定位的方法，其特征在于步驟(3)中所述的基于小區的定位方法是CI方法。
6.根據權利要求1所述的一種對軟切換狀態下用戶設備進行定位的方法，其特征在于步驟(3)中所述的基于小區的定位方法是CI+RTT方法。
全文摘要
本發明公開了一種對軟切換狀態下用戶設備進行定位的方法，包括下列步驟(1)確定激活集各小區的中心坐標；(2)將通過參考小區中心點并與參考小區和各鄰近小區中心點連線垂直的直線與參考小區邊緣圍成的靠近鄰近小區的區域作為UE的方位區域；(3)利用基于小區的定位方法獲得UE在參考小區內的定位結果；(4)將步驟(2)中得到的UE的方位區域與步驟(3)中得到的定位結果相重合的區域作為對UE的最終定位結果。采用本發明所述方法，與現有技術相比，達到了提高UE定位精度的效果，而且方法簡單，沒有引入復雜的計算或者測量，也不影響RNC獲得定位結果的時間。
文檔編號H04W4/02GK1489313SQ0213742
公開日2004年4月14日 申請日期2002年10月11日 優先權日2002年10月11日
發明者王磊, 李春艷, 磊 王 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司