專利名稱：通過異步移動網基站的修正時間標記信號定位移動終端的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及異步移動通信網絡，并且更確切地，涉及在這種網絡中定位不具有無線導航衛星接收器(RNSS或GNSS型的)的移動終端。
背景技術：
這里，“移動終端”是指能夠與控制異步移動通信網絡小區中的呼叫的(無線)基站交換無線信號的任何移動無線通信設備，所述異步移動通信網絡例如是GSM、GPRS/EDGE或UMTS網絡。這因而涉及配備有用于建立電話無線連接的無線通信裝置的移動電話(或用戶設備)、膝上電腦或個人數字助理(PDA)。
在特定情況下，特別是緊急事件，以一定的準確度定位移動終端的位置是特別有用的。在例如美國的一些國家中，這種定位甚至可以是在使用移動電話呼叫緊急號碼(911)時必須自動觸發的功能。
如果移動終端配備有(RNSS(無線導航衛星系統)或GNSS(全球導航衛星系統)型的)無線導航衛星接收器，則該移動終端的準確定位是相對容易的操作。
然而，在不存在任何這種衛星無線導航接收器的情況下，移動終端的準確定位并非這么容易。已為此而提出至少兩種定位技術。
第一種技術是EOTD(增強型觀測時間差)。它在于使移動終端向其周圍的基站發送主信號，以及然后在接收該主信號的每個基站中添加代表所述主信號的接收時間的時間標記，以及使每個基站向位置服務器發送包含所述主信號和時間標記的待分析信號。當接收到來自至少兩個基站并且從同一主信號導出的待分析信號時，所述位置服務器然后能夠通過三角測量來確定發送所述主信號的移動終端的位置。
第二種技術是TOA(到達時間)。它在于使移動終端周圍的基站同時發送包括代表其發送時間的時間標記的待分析信號，以及在所述移動終端接收到來自至少兩個基站并且包括代表同一發送時間的時間標記的待分析信號時，基于所述發送時間和接收待分析信號的時間、通過三角測量來確定發送該主信號的移動終端的位置。
這兩種技術是基于代表相對于相關基站內部時鐘的信號的接收或發送時間的時間標記的。目前，如本領域技術人員所認識到的，異步移動網絡的基站內部時鐘并非良好同步。實際上，它們具有相對于彼此的或大或小的偏移。
在信號的時間標記通過未良好同步的基站實現的情況下，移動終端位置的準確度與由某些規范(本地或國際法規)所強制準確度相比是不足夠的。
為解決所述問題，異步移動網絡的運營商可以例如為每個基站配備無線導航接收器用于將其同步到RNSS或GNSS系統的基準時鐘。其可以還使用定位移動單元(LMU，location mobile unit)來使基站相互同步。然而，這些同步解決方案是非常昂貴的。
發明內容
沒有任何已知解決方案完全令人滿意，本發明的目的因而是改進所述情形。
為此，它提出了一種專用于對位于由基站控制的異步移動通信網絡小區中的一個或多個移動終端進行定位的設備，所述網絡包括用于存儲基站時鐘相對于(例如無線導航衛星系統的)基準時鐘的時間偏移的輔助服務器。
該定位設備的特征在于，它包括處理裝置，該處理裝置適于在移動終端請求定位的情況下，一方面收集來自至少兩個基站并且包括代表相對于其基站時鐘的所選時間的時間標記的待分析信號，另一方面收集代表所述基站的時間偏移的數據；以及適于基于所述待分析信號和所收集的數據、通過三角測量來確定所述移動終端的位置。
根據本發明的設備可以具有其它特征，并且特別地分離或組合地具有下列特征-所述時間標記可以代表基站接收由請求的移動終端發送的主信號的時間。可選地，所述時間標記可以代表相對于所述基站的內部基準時間的、由所述請求的移動終端發送的主信號的發送時間(例如根據相對于之前接收自相關基站的幀的標記，其規則組幀(framing)標記了其自己的內部基準時間)。在任一情況下，來自基站的每個待分析信號包括所述主信號和通過基站或移動終端所實現的時間標記； 所述處理裝置因而可以負責根據該基站時鐘的時間偏移來修改從該基站接收的每個待分析信號的時間標記，以及然后基于從同一主信號導出的待分析信號的所修改時間標記、以EOTD技術的方式通過三角測量來確定所述移動終端的位置；-可選地，所述時間標記可以代表所述基站發送待分析信號的時間，或者代表相對于所述基站內部基準時間的、所述移動終端接收由該基站發送的待分析信號的時間； 所述處理裝置因而可以負責根據該基站時鐘的時間偏移修改從該基站接收的每個待分析信號的時間標記，以及然后基于來自所述基站的待分析信號的所修改時間標記和接收所述待分析信號的時間、以TOA技術的方式通過三角測量來確定所述移動終端的位置。
本發明還提出一種用于異步移動通信網絡的移動終端，所述異步移動通信網絡包括由基站控制的小區和配備有上述類型的定位設備的、用于存儲基站時鐘相對于(例如無線導航衛星系統的)基準時鐘的時間偏移的輔助服務器。
本發明還提出一種用于移動通信網絡的定位服務器，所述移動通信網絡包括由基站控制的小區和配備有上述類型的定位設備的、用于存儲基站時鐘相對于(例如無線導航衛星系統的)基準時鐘的時間偏移的輔助服務器。這種定位服務器可以例如構成服務移動定位中心(SMLC，ServingMobile Location Center)。
本發明特別地(盡管不只)適于GSM、GPRS/EDGE或UMTS類型的蜂窩無線網絡。
通過閱讀下面的詳細描述并檢查附圖，本發明的其它特征和優點將變得明顯，其中-圖1概略地示出了異步移動網絡的第一實例，該異步移動網絡耦合到GNSS系統并且包括配備有根據本發明定位設備的第一實施例的定位服務器；以及-圖2概略地示出了異步移動網絡的第二實例，該異步移動網絡耦合到GNSS系統并且包括配備有根據本發明定位設備的第二實施例的移動終端。
附圖構成本發明說明書的一部分，并且如果必要，有助于本發明的定義。
具體實施例方式
本發明的目的是以高準確度實現異步移動通信網絡的移動終端定位。
此后，作為非限制性例子認為異步移動網絡是GSM網絡。然而，本發明不限于該類型的網絡。實際上，它涉及所有異步移動網絡并且特別是GPRS/EDGE和UMTS網絡。
此外，此后作為非限制性例子認為移動終端是移動電話。然而，本發明不限于該類型的移動終端。實際上，它涉及能夠與控制異步移動網絡小區中的呼叫的基站交換無線信號的所有無線通信設備，并且特別是配備有能夠建立無線電話連接的無線通信裝置的膝上型電腦和個人數字助理(PDA)。
圖1首先描述了耦合到GNSS(或RNSS)型無線導航系統的(GSM型)第一異步移動網絡RM，所述無線導航系統例如是GPS(全球定位系統)、GLONASS或GALILEO系統。
寬泛地說，但對于理解本發明仍然足夠詳細，GSM網絡RM可以被概括為耦合到稱為BSS的無線接入網絡的核心網絡，這二者都連接到網絡管理系統(NMS)。
無線接入網絡(BSS)包括相互連接的稱為基站收發信機(BTS)的一組基站和稱為基站控制器(BSC)的無線網絡控制器或節點，以及無線接入網絡管理器。
每個基站BTSi(這里i從1到3，但可以取大于或等于3的任意值)關聯于至少一個小區Ci，該小區覆蓋了移動電話UEi和UER可在其中建立(或繼續)無線連接的無線覆蓋區。
在所示的例子中，顯示了三個小區(C1-C3，i＝1到3)，每個由三個基站BTSi中的一個控制。
每個基站BTSi包括內部時鐘。
核心網絡包括連接到無線網絡控制器(BSC)并連接到核心網絡管理器的一組網絡設備。
在所示的例子中，遠離其基站BTSi的無線接入網絡(BSS)和核心網絡(CN)被集中到一起，并且用標記為RM的不規則形狀表示。
在該第一實施例中，GSM網絡RM包括負責確定移動電話UEj(這里j從1到3，但可以取任意非零值)的位置的至少一個定位設備D。
如這里所示，定位設備D可以構成定位服務器SL的一部分，該定位服務器SL可以例如構成服務移動定位中心(SMLC)。這種定位服務器SL可以被安裝在提供定位功能的基站控制器(BSC)中。然而，定位設備D可以是例如在其無線接入網(BSS)的級別連接到GSM網絡的設備。其同樣可以構成稱為網關移動定位中心(GMLC，Gateway MobileLocation Center)的GSM網絡的網關(或入口)的一部分，或連接到該GMLC。
根據本發明，定位設備D包括處理模塊MT，該處理模塊負責當移動電話Uej進行定位請求時，一方面收集來自至少兩個基站BTSi并包括代表相對于其基站BTSi時鐘的所選時間的時間標記的待分析信號，另一方面收集代表那些基站BTSi相對于GSM網絡基準時間的時間偏移的數據；以及負責基于所述待分析信號和其已收集的數據、通過三角測量來確定該請求的移動終端的位置。
在該第一實施例中，當移動電話UEj(例如在給定時間位于小區C1中的UE1)請求設備D確定它的位置時，它向它周圍的基站BTSi發送主信號。
當基站BTSi接收到該主信號時，它向該主信號添加代表相對于它的內部時鐘的接收時間的時間標記。
可選地，所述時間標記可以由移動電話UE在發送主信號時實現。該時間標記然后相對于由基站BTSi內部時鐘定義的內部基準時間而被實現。實際上，被基站BTSi發送給移動電話UE的幀包括標記其內部基準時間的規則組幀。移動終端UE因而可以按照給定基站BTSi的內部時鐘、根據其已從該基站BTSi接收的信號的組幀來時間標記事件。
可以設想用于添加時間標記的任何技術。基站BTSi然后向定位設備D發送包括所述主信號和時間標記的待分析信號。
當處理模塊MT具有來自兩個(或三個或甚至四個)基站BTSi并且從同一主信號導出的至少兩個并且優選地三個或甚至四個待分析信號時，它能夠進行對請求的移動電話UE1的位置的確定。然而，它必須收集代表發送待分析信號的基站BTSi相對于GSM網絡基準時間的時間偏移的數據。
該數據可以例如從包括數據庫BD的輔助服務器SA來被收集，在所述數據庫中存儲了GSM網絡RM的基站BTSi的最新獲知的時間偏移。
本申請人已在專利文件FR 0314699中提出了一種用于獲取異步移動網絡基站的時間偏移的系統和方法。在此引入該專利文件所描述的內容作為參考，以便提供用于獲取基站BTSi時間偏移的手段的詳細實例。這種系統因而在此不進行詳細描述。
足以說明該系統是基于對下列項的使用-例如GPS型的GNSS型無線導航系統，其包括具有定義基準時間的高準確度公共時鐘的定位衛星SN的星座CS，所述基準時間一般稱為“系統時間”，每個衛星SN負責發送用于定位的衛星數據；-例如移動電話的移動終端UER，其配備有例如GPS型的無線導航接收器RC，該無線導航接收器負責根據接收自星座CS的至少三個衛星的衛星數據來至少確定衛星/終端偽距離；以及-輔助服務器SA，其有時稱為輔助GPS(A-GPS)服務器，負責改進移動終端UER對衛星數據的獲取。
在該系統中，當移動終端UER接收衛星數據時，它計算終端/衛星偽距離、用計算該偽距離時的一天中的時間來封裝該偽距離，并且將這個組合以無線信號的形式經由控制該移動終端所在小區的基站BTSi發送給輔助服務器SA。基站BTSi可以在移動終端UER經過時向接收自該移動終端的無線信號中插入其在一天中的接收時間。可選地，并且如上文指出的，移動電話UE也可以插入相對于基站BTSi內部基準時間的時間標記。輔助服務器SA然后確定移動電話UER的時鐘與星座CS的衛星的公共時鐘之間的第一時間偏移(或時鐘偏差)。它然后通過建立一天中發送時間與一天中接收時間之間的差，來估計移動電話UER的時鐘與基站BTSi的內部時鐘之間的第二時間偏移(或時鐘偏差)。最后，它通過建立所述第一和第二時間偏移之間的差，來確定星座CS的衛星SN的公共時鐘與基站BTSi的內部時鐘之間的時間偏移(或時鐘偏差)。基站BTSi相對于星座CS的時間基準(或系統時間)的時間偏移然后被存儲在數據庫BD中，這更新了GSM網絡的基站BTSi的內部時鐘。
通過詢問輔助服務器SA，根據本發明的定位設備D可以收集代表已向其發送待分析信號的基站BTSi的時間偏移的數據。在接收到該數據時，其處理模塊MT根據發送它的基站的內部時鐘時間偏移來修改每個待分析信號的時間標記。
更確切地說，處理模塊MT根據基站BTSi的內部時鐘相對于基準時間(或系統時間)是慢還是快，來向該基站接收主信號(時間標記)的時間添加或從其中減去基站BTSi內部時鐘的時間偏移。
處理模塊MT然后基于從移動電話UE1所發送的主信號導出的各個待分析信號的所修改時間標記，以EOTD技術的方式通過三角測量來確定移動電話UE1的位置。
所確定的位置然后由設備D經由控制移動電話UE1所在小區C1的基站BTS1發送到至少一個請求的移動電話UE1。
現在參考圖2，圖2描述了耦合到例如GPS系統的GNSS(或RNSS)型無線導航系統的(GSM型)第二異步移動網絡RM。所述第二網絡基本上等同于上文參考圖1描述的網絡。不同之處在于這一事實移動電話UEj的位置不再由耦合到無線接入網絡(BSS)的定位設備D所確定，而是由安裝在移動電話UEj中的定位設備D’所確定。
在該第二實施例中，當移動電話UEj(例如在給定時間位于小區C1中的UE1)要求其設備D’確定其位置時，其向GSM網絡RM告警。后者指示在請求的移動電話UE1“周圍”(或鄰近該移動電話)的基站BTSi同時向其發送包括時間標記的待分析信號，其中所述時間標記代表相對于基站內部時鐘的發送時間。
可選地，所述時間標記可以由移動電話UE1在其接收到來自基站BTSi的待分析信號時添加。在此情況下，通過移動電話UE1實現的時間標記代表該移動電話接收到由基站BTSj發送的待分析信號時相對于基站BTSi內部基準時間的時間。如上文所指出的，由基站BTSi發送到移動電話UE的幀包括標記其內部基準時間的規則組幀。移動電話UE可以因此按照給定基站BTSi的內部時鐘、根據其已從該基站BTSi接收的信號的組幀來時間標記事件(這里是待分析信號的接收)。
可以設想用于添加時間標記的任何技術。
當請求的移動終端UE1接收到由相鄰基站BTSi發送的待分析信號時，該移動終端將它們傳送給其定位設備D’。后者然后將它們傳送給標記它們各自的接收時間的處理模塊MT’，并且如果其具有來自兩個(或三個或甚至四個)基站BTSi的至少兩個并且優選地三個或甚至四個待分析信號，則因而能夠確定請求的移動電話UE1的位置。然而，其必須收集代表發送待分析信號的基站BTSi相對于GSM網絡基準時間的時間偏移的數據。
如在第一實施例中那樣，代表基站BTSi時間偏移的數據可以從輔助服務器SA被收集。
在此情況下，根據本發明的定位設備D’經由控制其移動電話UE1所在小區C1的基站BTS1、請求輔助服務器SA提取代表將待分析信號發送給它的基站BTSi的時間偏移的數據，以便再次經由基站BTS1將該數據發送給它。
當接收到該數據時，移動電話UE1將其傳送給定位設備D’，該定位設備D’將其傳送給處理模塊MT’。后者根據發送其的基站BTSi的內部時鐘時間偏移來修改每個待分析信號的時間標記。
更確切地說，處理模塊MT根據基站BTSi內部時鐘相對于基準時間(或系統時間)是慢還是快，向該基站發送待分析信號時的時間(時間標記)添加或從其中減去基站BTSi的內部時鐘時間偏移。它然后確定每個所修改發送時間(或所修改時間標記)與相應的待分析信號的接收時間之間的差值。
處理模塊MT’然后基于其所確定的差值，以TOA技術的方式通過三角測量來確定移動電話UE1的位置。
所確定的位置然后被傳送給移動電話UE1的應用，該應用可以經由控制該移動電話所在小區C1的基站BTS1而將其傳送給GSM網絡RM。
根據本發明的定位設備D或D’以及特別是其處理模塊MT或MT’，可以以電子電路、軟件(或電子數據處理)模塊或電路和軟件的組合的形式來制造。
本發明不限于上文僅作為例子描述的定位設備、移動終端和定位服務器實施例，而是包含本領域技術人員可以設想的、在隨后的權利要求范圍內的所有變型。
權利要求
1.一種用于定位移動終端(UEj)的設備(D；D’)，所述移動終端(UEj)位于由基站(BTSi)控制的異步移動通信網絡(RM)的小區(Ci)之一中，所述網絡(RM)包括用于存儲所述基站的時鐘相對于基準時鐘的時間偏移的輔助服務器(SA)，其特征在于，所述設備包括處理裝置(MT；MT’)，該處理裝置適于在移動終端(UE1)請求定位的情況下，一方面收集來自至少兩個基站(BTSi)并且包括代表相對于其基站(BTSi)時鐘的所選時間的時間標記的待分析信號，另一方面收集代表所述基站(BTSi)的時間偏移的數據；以及適于基于所述待分析信號和所述收集的數據、通過三角測量來確定所述移動終端(UE1)的位置。
2.根據權利要求1的設備，其特征在于，所述時間標記代表基站(BTSi)接收由所述請求的移動終端(UE1)發送的主信號的時間，以及，來自基站(BTSi)的每個待分析信號包括所述主信號和通過所述基站(BTSi)所實現的所述時間標記。
3.根據權利要求1的設備，其特征在于，所述時間標記代表相對于所述基站(BTSi)的內部基準時間的、由所述請求的移動終端(UE1)發送的主信號的發送時間，以及，來自基站(BTSi)的每個待分析信號包括所述主信號和通過所述移動終端(UE1)所實現的所述時間標記。
4.根據權利要求2或3的設備，其特征在于，所述處理裝置(MT)適于根據所述基站(BTSi)的時鐘的時間偏移來修改接收自該基站(BTSi)的每個待分析信號的時間標記，以及然后基于從同一主信號導出的待分析信號的所修改時間標記、通過三角測量來確定所述移動終端(UE1)的位置。
5.根據權利要求1的設備，其特征在于，所述時間標記代表基站(BTSi)發送所述待分析信號的時間。
6.根據權利要求1的設備，其特征在于，所述時間標記代表相對于所述基站(BTSi)內部基準時間的、由所述移動終端(UE1)接收該基站(BTSi)所發送的所述待分析信號的時間。
7.根據權利要求5或6的設備，其特征在于，所述處理裝置(MT’)適于根據所述基站(BTSi)時鐘的時間偏移來修改接收自該基站(BTSi)的每個待分析信號的時間標記，以及然后基于來自所述基站(BTSi)的所述待分析信號的所修改時間標記和所述待分析信號的接收時間、通過三角測量來確定所述移動終端(UE1)的位置。
8.一種用于異步移動通信網絡(RM)的移動終端(UEi)，所述異步移動通信網絡(RM)包括由基站(BTSi)控制的小區(Ci)和用于存儲所述基站(BTSi)的時鐘相對于基準時鐘的時間偏移的輔助服務器(SA)，其特征在于，該移動終端包括根據權利1和5到7中任一個的定位設備(D’)。
9.一種用于移動通信網絡(RM)的定位服務器(SL)，所述移動通信網絡(RM)包括由基站(BTSi)控制的小區(Ci)和用于存儲所述基站(BTSi)的時鐘相對于基準時鐘的時間偏移的輔助服務器(SA)，其特征在于，該定位服務器包括根據權利要求1到4中任一個的定位設備(D)。
10.根據權利要求9的服務器，其特征在于，它構成服務移動定位中心(SMLC)。
11.根據前述任一權利要求的定位設備(D；D’)、移動終端(UEi)和定位服務器(SL)在蜂窩無線網絡中的使用，所述蜂窩無線網絡是從一個組中選出的，所述組包括GSM、GPRS/EDGE和UMTS網絡。
全文摘要
本發明的設備對位于由基站(BTS1，BTS2，BTS3)控制的異步移動通信網絡(R)小區(C1，C2，C3)中的一個或幾個移動終端(UE1，UE2，UE3)進行定位，所述網絡包括存儲基站時鐘關于基準時鐘(例如無線導航衛星系統CS的時鐘)的時間偏移的輔助服務器(SA)。定位設備(D)包括處理裝置(MT)，用于在移動終端(UE1)請求定位的情況下，收集可分析信號，該信號接收自至少兩個基站(BTS1，BTS2，BTS3)并且具有代表關于基站時鐘的所選時間間隔的時間標記和代表基站(BTS1，BTS2，BTS3)時間偏移的數據；以及用于基于可分析信號和所收集數據、通過三角測量確定移動終端(UE1)的位置。
文檔編號G01S5/00GK101065987SQ200580040903
公開日2007年10月31日 申請日期2005年10月27日 優先權日2004年11月30日
發明者M·莫內拉 申請人:阿爾卡特朗訊公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
