CN1849007A - 一种移动台定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动台定位方法。包括：无线网络控制器RNC通过测量获得移动台到两个软切换小区基站的对应距离；分别以两个基站为圆心，以对应距离为半径，确定出两个圆形区域；当两个圆形区域边界线的两个交点都在两个软切换小区的覆盖范围内时，定位移动台在该两个交点连线的中点上；当只有一个交点在软切换小区的覆盖范围内时，定位移动台在该交点上；当没有交点时，采用本发明提供的定位公式进行定位。采用本发明方法提高软切换区移动台的定位精度。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及在软切换区对移动台的定位方法。
背景技术
位置业务(Location Services，LCS)又称定位业务，是通过移动通信网，获取移动用户的位置信息(经纬度坐标数据)，然后提供相应服务的一种增值业务。在WCDMA中有以下三种标准化的移动定位方法：
小区标识(CELLID)定位；
观察到达时间差(Observed Time Difference Of Arrival，OTDOA)定位；
无线网络辅助的全球卫星(Network Assisted Global Position System，A-GPS)定位。
通常来说，A-GPS方法具有最高的水平定位精度；OTDOA次之；CELLID方法的水平定位精度最低。因CELLID定位方法精度较低，为了提高精度，又提出了CELLID+往返时间(Round Trip Time，RTT)定位方法，在该方法中，RNC启动相关的定位测量，来改善定位精度。RNC要求激活集中的所有小区做RTT测量，以及要求用户设备(User Equipment，UE)做UE接收发射时间差类型2(UE Rx-Tx time difference type 2，UE Rx-Tx type 2)的测量。利用这两类测量，RNC就能计算得到到达时间(Time OfArrival，TOA)测量值：
TOA＝(RTT-UE Rx-Tx type 2)/2
TOA表示某个基站到达UE的时间差，乘以光速，即为某个基站到达UE的距离。如果有三个TOA圆相交，RNC就能精确计算得到UE的位置。原理图如图1所示。
若UE同时接入到三个不同的基站(如图1所示)，可精确定位UE的位置，而在实际的网络环境中，这种情况非常少，在软切换区大部分是两个基站的情况，现有的定位方法是：首先通过测量获得UE到两个基站的距离，然后分别以基站为中心，UE到基站的距离为半径画圆：
方法1、若两个小区计算得到的圆有交点，则选取两个交点的连线的中点为定位结果，定位结果如图2所示。
方法2、若两个小区计算得到的圆没有交点，则取两个基站连线的中点为定位结果，定位结果如图3所示。
上述现有技术的定位方法，主要缺点是：在软切换区定位精度低。
由于在整个无线网络中大约占30％～40％的区域为软切换区，而且软切换区位于小区的边缘，经过该方法定位，所有的定位点都落在了两个基站的连线上(对于方法2)，UE距离两个基站连线越远，定位精度会越差，定位误差最大会达到小区半径长度。假如小区半径1000米，定位误差最多也会达到1000米，这样的误差很难满足移动用户对定位精度的要求。
发明内容
本发明提供一种移动台定位方法，用以解决现有技术中存在的软切换区定位精确不高的问题。
本发明提供的移动台定位方法，包括：无线网络控制器RNC通过测量获得移动台到两个软切换小区基站的对应距离；分别以两个基站为圆心，以对应距离为半径，确定出两个圆形区域；
当两个圆形区域不存在重叠区域时，根据测量获得的移动台到两个软切换小区基站的距离和两个软切换小区基站之间的实际距离，对该移动台进行定位；
当两个圆形区域存在重叠区域，且重叠区域全部落在两个软切换小区的信号覆盖范围内时，确定出两个圆形区域边界线的两个交点，定位移动台在该两个交点连线的中点上；
当两个圆形区域存在重叠区域，且重叠区域仅部分落在两个软切换小区的信号覆盖范围内时，确定出两个圆形区域边界线的两个交点，定位移动台在位于两个软切换小区的信号覆盖范围内的一个交点上。
根据本发明的上述方法，当两个圆形区域不存在重叠区域时，将移动台定位在两个软切换小区基站的连线上，其具***置通过下式确定：
式中：D表示移动台定位点与所述软切换小区基站之一的距离；
TOA1表示测量获得的移动台到所述软切换小区基站之一的距离；
TOA2表示测量获得的移动台到另一个软切换小区基站的距离；
D12表示两个软切换小区基站之间的实际距离。
根据本发明的上述方法，当两个圆形区域的边界线仅有一个交点，且该交点落在两个软切换小区的信号覆盖范围内时，定位移动台在该交点上。
根据本发明的上述方法，当两个圆形区域的边界线仅有一个交点，且该交点落在两个软切换小区的信号覆盖范围外时，则判断本次定位错误，由RNC再次发起定位测量；当重复定位测量次数达到预定值时，定位移动台在两个软切换小区基站连线的中点上。
根据本发明的上述方法，当两个圆形区域存在重叠区域，且重叠区域全部落在两个软切换小区的信号覆盖范围外时，则判断本次定位错误，由RNC再次发起定位测量；当重复定位测量次数达到预定值时，定位移动台在两个软切换小区基站连线的中点上。
根据本发明的上述方法，RNC获得移动台到两个软切换小区基站的对应距离后，计算出以两个基站为坐标圆心、以对应距离为半径的两个圆是否存在交点；
当计算出两个圆不存在交点时，则判断所述两个圆形区域不存在重叠区域；
当计算出两个圆存在交点时，则判断所述两个圆形区域存在重叠区域。
当计算出两个圆存在一个交点，且该交点坐标位于两个软切换小区边界线所形成的张角内，则判断该交点落在两个软切换小区的信号覆盖范围内；否则，判断该交点落在两个软切换小区的信号覆盖范围外。
当计算出两个圆存在两个交点，且两个交点坐标都位于两个软切换小区边界线所形成的张角内，则判断所述重叠区域全部落在两个软切换小区的信号覆盖范围内；
当计算出两个圆存在两个交点，其中一个交点坐标位于两个软切换小区边界线所形成的张角内，另一个交点坐标位于两个软切换小区边界线所形成的张角外，则判断所述重叠区域部分落在两个软切换小区的信号覆盖范围内；
当计算出两个圆存在两个交点，且两个交点坐标都位于两个软切换小区边界线所形成的张角外，则判断所述重叠区域全部落在两个软切换小区的信号覆盖范围外。
本发明有益效果如下：
采用本发明方法，根据测量获得UE到两个软切换区基站的距离，分别以两个软切换区基站为圆心，以对应距离为半径，确定出两个圆形区域；当两个圆形区域不存在重叠区域时，根据测量获得的移动台到两个软切换小区基站的距离和两个软切换小区基站之间的实际距离，对该移动台进行定位；当两个圆形区域存在重叠区域，且重叠区域全部落在两个软切换小区的信号覆盖范围内时，确定出两个圆形区域边界线的两个交点，定位移动台在该两个交点连线的中点上；当两个圆形区域存在重叠区域，且重叠区域仅部分落在两个软切换小区的信号覆盖范围内时，确定出两个圆形区域边界线的两个交点，定位移动台在位于两个软切换小区的信号覆盖范围内的一个交点上。采用本发明方法基本可以准确判断UE的具***置，大大提高了UE在软切换区的定位精度，从而使整个网络的平均定位精度有了很大的提高。
附图说明
图1为现有技术三个TOA圆相交时CELLID+RTT定位方法示意图；
图2为现有技术两个TOA圆相交时CELLID+RTT定位方法示意图；
图3为现有技术两个TOA圆不相交时CELLID+RTT定位方法示意图；
图4为本发明两个TOA圆相交时CELLID+RTT定位方法示意图之一；
图5为本发明两个TOA圆相交时CELLID+RTT定位方法示意图之二；
图6为本发明CELLID+RTT定位方法流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种在软切换区提高CELLID+RTT定位精度的方法。在室内、车中或遮挡的区域，由于搜索不到足够的卫星信号，A-GPS定位方法往往会失败、或者定位精度很差，此时***往往会使用CELLID+RTT的方式定位，而在整个无线网络中大约三分之一的区域为软切换区，所以对软切换区用户精确定位，对有效提升整个网络的性能显得尤为重要。
本发明方法的基本原理与现有技术的CELLID+RTT的方式定位基本相同，首先对于在软切换区的UE，无线网络控制器(Radio Network Controller，RNC)通过测量获得UE到两个基站的距离(具体测量方法与现有技术相同)，然后分别以两个软切换基站为中心，UE到基站的距离为半径画圆确定出两个圆形区域；这两个圆形区域存在如下二种情况：
情况一：两个圆形区域不存在重叠区域；
情况二：两个圆形区域存在重叠区域。
下面分别对两种情况下如何对UE进行定位进行详细描述。
一、两个圆形区域不存在重叠区域。
RNC获得移动台到两个软切换小区基站的对应距离后，计算出以两个基站为坐标圆心、以对应距离为半径的两个圆不存在交点时，则判断两个圆形区域不存在重叠区域。
当两个圆形区域不存在重叠区域时，根据测量获得的移动台到两个软切换小区基站的距离和两个软切换小区基站之间的实际距离，对该移动台进行定位；
具体定位方法为：
将移动台定位在两个软切换小区基站的连线上，其具***置通过下式(1)确定：
式(1)中：
D表示移动台定位点与两个软切换小区基站其中之一的距离；
TOA1表示测量获得的移动台到软切换小区基站其中之一的距离；
TOA2表示测量获得的移动台到另一个软切换小区基站的距离；
D12表示两个软切换小区基站之间的实际距离。
二、两个圆形区域存在重叠区域。
RNC获得移动台到两个软切换小区基站的对应距离后，计算出以两个基站为坐标圆心、以对应距离为半径的两个圆存在交点时，则判断两个圆形区域存在重叠区域。
当两个圆形区域存在重叠区域时，又分为如下几种情况：
(1)重叠区域全部落在两个软切换小区的覆盖范围内。
当RNC计算出两个圆存在两个交点，且两个交点坐标都位于两个软切换小区边界线所形成的张角内，则判断所述重叠区域全部落在两个软切换小区的信号覆盖范围内。
当重叠区域全部落在两个软切换小区的信号覆盖范围内时，定位移动台在计算出的两个交点连线的中点上。
如图4所示，UE所在的两个软切换小区分别为小区0和小区2，小区0对应的基站为基站1；小区2对应的基站为基站2；小区0两条边界的张角为张角A，小区2两条边界的张角为张角B。
RNC通过测量，获知UE分别到基站1和基站2的距离后，计算出分别以基站1和基站2为圆心，以对应距离为半径的两个圆存在两个交点(交点1和交点2)；RNC判断出这两个交点的坐标位于张角A和张角B所辖范围内。
RNC计算出以交点1和交点2为端点的线段的中点坐标，以此作为UE的定位点。
(2)仅部分重叠区域落在两个软切换小区的覆盖范围内。
当RNC计算出两个圆存在两个交点，其中一个交点坐标位于两个软切换小区边界线所形成的张角内，另一个交点坐标位于两个软切换小区边界线所形成的张角外，则判断所述重叠区域部分落在两个软切换小区的信号覆盖范围内。
当重叠区域仅部分落在两个软切换小区的信号覆盖范围内时，定位移动台在计算出的位于两个软切换小区的信号覆盖范围内的一个交点上。
如图5所示，UE所在的两个软切换小区分别为小区0和小区2，小区0对应的基站为基站1；小区2对应的基站为基站2；小区0两条边界的张角为张角A，小区2两条边界的张角为张角B。
RNC通过测量，获知UE分别到基站1和基站2的距离后，计算出分别以基站1和基站2为圆心，以对应距离为半径的两个圆存在两个交点(交点1和交点2)；RNC判断出交点1的坐标位于张角A和张角B所辖范围内，而交点2的坐标位于张角A和张角B所辖范围外，在这种情况下，将交点1作为UE的定位点。
(3)重叠区域全部落在两个软切换小区的覆盖范围外。
当RNC计算出两个圆存在两个交点，且两个交点坐标都位于两个软切换小区边界线所形成的张角外，则判断所述重叠区域全部落在两个软切换小区的信号覆盖范围外。
当重叠区域全部落在两个软切换小区的信号覆盖范围外时，则判断本次定位错误，本次测量结果不可用，需要重新测量UE到两个软切换小区基站的距离，重新定位。当重复定位测量次数达到预定值时，定位移动台在两个软切换小区基站连线的中点上。
当RNC计算出两个圆只有一个交点时，可作为重叠区域的一种特殊情况处理。
即：当RNC计算出两个圆的唯一交点落在两个软切换小区边界线所形成的张角内，则判断该交点落在两个软切换小区的信号覆盖范围内，定位移动台在该交点上；
当RNC计算出两个圆的唯一交点落在两个软切换小区边界线所形成的张角外，判断该交点落在两个软切换小区的信号覆盖范围外，则判断本次定位错误，由RNC再次发起定位测量；当重复定位测量次数达到预定值时，定位移动台在两个软切换小区基站连线的中点上。
图6为本发明实施例步骤流程图，下面结合图6所示流程，对本发明方法步骤描述如下：
步骤S10、RNC启动测量流程；
步骤S11、将初始定位次数设置为0；
步骤S12、RNC发起定位所需的RTT和UE Rx-Tx type 2测量，并根据测量结果计算出UE到两个软切换小区基站的距离；
步骤S13、根据测量结果，确定出以两个软切换小区基站为圆心，以UE到各基站的距离为半径的两个圆；
步骤S14、RNC计算两个圆是否有交点；如果计算出两个圆没有交点，则执行步骤S15；否则，转至步骤S16；
步骤S15、根据测量获得的移动台到两个软切换小区基站的距离和两个软切换小区基站之间的实际距离，对该移动台进行定位；
具体定位方法为：将移动台定位在两个软切换小区基站的连线上，其具***置由上述式(1)确定；计算出定位点后，转至步骤S20；
步骤S16、RNC计算出交点坐标落在两个软切换小区张角内的个数，执行步骤S17；
步骤S17、当两个交点都落在两个软切换小区张角内时，RNC计算出以两个交点为端点的线段的中点坐标，以此作为UE的定位点，转至步骤S20；
当两个圆仅有一个交点，且唯一的交点落在两个软切换小区张角内时，则以此交点作为UE的定位点，转至步骤S20；
当两个圆有两个交点，其中一个交点落在两个软切换小区张角内，而另一个交点落在两个软切换小区张角外，则将张角内的交点作为UE的定位点，转至步骤S20；
当两个交点都落在两个软切换小区张角外，则判断本次定位错误，定位次数加1，执行步骤S18；
步骤S18、判断定位次数是否超出设定的最大定位次数；如果没有超出设定的最大定位次数，则跳至步骤S12，重得上述流程；若定位次数已超出设定的最大定位次数，则执行步骤S19；
步骤S19、将两个基站连线的中点作为UE的定位点；执行步骤S20；
步骤S20、上报定位结果；
步骤S21、结束该UE的定位流程。
综上所述，采用本发明方法，根据测量获得UE到两个软切换区基站的距离，分别以两个软切换区基站为圆心，以对应距离为半径，确定出两个圆形区域；当两个圆形区域不存在重叠区域时，根据测量获得的移动台到两个软切换小区基站的距离和两个软切换小区基站之间的实际距离，对该移动台进行定位；当两个圆形区域存在重叠区域，且重叠区域全部落在两个软切换小区的信号覆盖范围内时，确定出两个圆形区域边界线的两个交点，定位移动台在该两个交点连线的中点上；当两个圆形区域存在重叠区域，且重叠区域仅部分落在两个软切换小区的信号覆盖范围内时，确定出两个圆形区域边界线的两个交点，定位移动台在位于两个软切换小区的信号覆盖范围内的一个交点上。采用本发明方法基本可以准确判断UE的具***置，大大提高了UE在软切换区的定位精度，从而使整个网络的平均定位精度有了很大的提高。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1、一种移动台定位方法，包括：无线网络控制器RNC通过测量获得移动台到两个软切换小区基站的对应距离；分别以两个基站为圆心，以对应距离为半径，确定出两个圆形区域；其特征在于：
当两个圆形区域不存在重叠区域时，根据测量获得的移动台到两个软切换小区基站的距离和两个软切换小区基站之间的实际距离，对该移动台进行定位；
当两个圆形区域存在重叠区域，且重叠区域全部落在两个软切换小区的信号覆盖范围内时，确定出两个圆形区域边界线的两个交点，定位移动台在该两个交点连线的中点上；
当两个圆形区域存在重叠区域，且重叠区域仅部分落在两个软切换小区的信号覆盖范围内时，确定出两个圆形区域边界线的两个交点，定位移动台在位于两个软切换小区的信号覆盖范围内的一个交点上。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当两个圆形区域不存在重叠区域时，将移动台定位在两个软切换小区基站的连线上，其具***置通过下式确定：
式中：D表示移动台定位点与所述软切换小区基站之一的距离；
TOA1表示测量获得的移动台到所述软切换小区基站之一的距离；
TOA2表示测量获得的移动台到另一个软切换小区基站的距离；
D12表示两个软切换小区基站之间的实际距离。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当两个圆形区域的边界线仅有一个交点，且该交点落在两个软切换小区的信号覆盖范围内时，定位移动台在该交点上。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当两个圆形区域的边界线仅有一个交点，且该交点落在两个软切换小区的信号覆盖范围外时，则判断本次定位错误，由RNC再次发起定位测量；当重复定位测量次数达到预定值时，定位移动台在两个软切换小区基站连线的中点上。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，当两个圆形区域存在重叠区域，且重叠区域全部落在两个软切换小区的信号覆盖范围外时，则判断本次定位错误，由RNC再次发起定位测量；当重复定位测量次数达到预定值时，定位移动台在两个软切换小区基站连线的中点上。
6、如权利要求1-5所述的方法，其特征在于，RNC获得移动台到两个软切换小区基站的对应距离后，计算出以两个基站为坐标圆心、以对应距离为半径的两个圆是否存在交点；
当计算出两个圆不存在交点时，则判断所述两个圆形区域不存在重叠区域；
当计算出两个圆存在交点时，则判断所述两个圆形区域存在重叠区域。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，当计算出两个圆存在一个交点，且该交点坐标位于两个软切换小区边界线所形成的张角内，则判断该交点落在两个软切换小区的信号覆盖范围内；否则，判断该交点落在两个软切换小区的信号覆盖范围外。
8、如权利要求6所述的方法，其特征在于，当计算出两个圆存在两个交点，且两个交点坐标都位于两个软切换小区边界线所形成的张角内，则判断所述重叠区域全部落在两个软切换小区的信号覆盖范围内；
当计算出两个圆存在两个交点，其中一个交点坐标位于两个软切换小区边界线所形成的张角内，另一个交点坐标位于两个软切换小区边界线所形成的张角外，则判断所述重叠区域部分落在两个软切换小区的信号覆盖范围内；
当计算出两个圆存在两个交点，且两个交点坐标都位于两个软切换小区边界线所形成的张角外，则判断所述重叠区域全部落在两个软切换小区的信号覆盖范围外。
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