RU2157548C1 - Method of location of mobile subscriber - Google Patents

Abstract

FIELD: radiolocation. SUBSTANCE: method of location of mobile subscriber can be used in cellular communication systems to locate position of mobile station, to find object needing assistance and to conduct dispatcher functions. Method is meant to increase precision of location of mobile subscriber under conditions of absence of direct beam of signal propagation and reduction of time required for formation of more exact evaluation of coordinates of mobile station. Statistics of distribution of readings of amplitude of input signal is employed in proposed method to determine fact of presence or absence of direct propagation beam. There is no need to conduct many measurements of distance to make decision on presence of direct propagation beam. Decision is made on basis of evaluation of relation of dispersion of amplitude of signal to square of its average value that is conducted by sequence of readings of amplitude of each location signal. EFFECT: increased precision of location of mobile subscriber. 4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в сотовых системах связи для определения местоположения мобильной станции. The invention relates to the field of radar and can be used in cellular communication systems to determine the location of a mobile station.

Постоянное повышение качества и расширение сферы услуг в системах сотовой мобильной связи делает особенно актуальным решение задачи определения местоположения абонентской мобильной станции (МС). Локация необходима для нахождения объекта, нуждающегося в медицинской, полицейской или другой помощи, для осуществления диспетчерских функций парка машин, например, "скорой помощи" или такси, для специальных полицейских или военных целей и др. Локация может осуществляться различными способами одним из которых является радиолокация. Эффективным методом радиолокации объекта является дальнометрический. Это метод, в котором расстояния между МС и каждой из нескольких базовых станций (БС) оцениваются по разности времен передачи и приема сигнала. Знание этих расстояний, а также известные координаты каждой из БС позволяют вычислить координаты МС. Примерами подобных способов локации могут служить методы, описанные в патентах: US N 5736964: Method and apparatus for location finding in CDMA system. April 7, 1997, US N 5732354: Method and apparatus for determining the location of mobile telephone. March 24, 1998, US N 5166694: Vehicle location system having enhanced position location processing. Nov. 24, 1992. The constant improvement of the quality and expansion of the service sector in cellular mobile communication systems makes the solution of the problem of determining the location of a subscriber mobile station (MS) particularly relevant. The location is necessary for finding an object that needs medical, police or other help, for the dispatching functions of a fleet of vehicles, for example, ambulances or taxis, for special police or military purposes, etc. The location can be carried out in various ways, one of which is radar. . An effective method of radar object is a long-range. This is a method in which the distances between the MS and each of several base stations (BS) are estimated by the difference in the transmission and reception times of the signal. Knowledge of these distances, as well as the known coordinates of each of the BSs, allows us to calculate the coordinates of the MS. Examples of such location methods are methods described in patents: US N 5736964: Method and apparatus for location finding in CDMA system. April 7, 1997, US N 5732354: Method and apparatus for determining the location of mobile telephone. March 24, 1998, US N 5166694: Vehicle location system having enhanced position location processing. Nov. 24, 1992.

Все приведенные способы локации не исключают возможности ошибок в определении координат мобильной станции. Ошибки могут быть обусловлены как искажениями сигнала типа фединг или шум, так и наличием препятствий на пути распространения сигнала, в результате которого сигнал проходит расстояние большее, чем расстояние между станциями. Вероятность ошибки, связанная с шумом или федингом, может быть уменьшена до необходимого значения за счет повышения мощности передаваемого сигнала. Гораздо труднее уменьшить ошибку, связанную с отсутствием прямого луча распространения сигнала из-за соответствующего рельефа местности. Поэтому один из наиболее важных аспектов борьбы с ошибками в определении местоположения, минимизация ошибки локации связанной с отсутствием прямого луча в канале распространения. All the above location methods do not exclude the possibility of errors in determining the coordinates of a mobile station. Errors can be caused both by distortions of a signal such as fading or noise, and by the presence of obstacles to the signal propagation path, as a result of which the signal travels a distance greater than the distance between the stations. The probability of error associated with noise or fading can be reduced to the desired value by increasing the power of the transmitted signal. It is much more difficult to reduce the error associated with the absence of a direct beam of signal propagation due to the corresponding terrain. Therefore, one of the most important aspects of combating location errors is minimizing location errors associated with the absence of a direct beam in the propagation channel.

Один из способов повышения точности локации в условиях отсутствия прямого луча распространения сигнала описан в патенте WO 98/14018 Method and system for mobile location estimation. M. Wylie, 2 April, 1998. В этом способе предлагается в процессе локации определять наличие или отсутствие прямого луча и в соответствии с принятым решением проводить коррекцию измерений. С этой целью на каждой из БС, принимающих участие в локации, проводится последовательность измерений расстояния до МС. Решающей величиной для определения наличия или отсутствия прямого луча распространения предлагается использовать величину дисперсии оценки этих измерений. Полученная величина дисперсии сравнивается с порогом, которым служит величина дисперсии, обусловленная шумом. Если решающая величина превышает порог, то принимается решение об отсутствии прямого луча. В этом же патенте предлагается способ коррекции измерений в случае принятия решения об отсутствии прямого луча. One of the ways to improve location accuracy in the absence of a direct signal propagation beam is described in WO 98/14018 Method and system for mobile location estimation. M. Wylie, April 2, 1998. In this method, it is proposed in the location process to determine the presence or absence of a direct beam and, in accordance with the decision to carry out the correction of measurements. For this purpose, at each of the BS participating in the location, a sequence of measurements of the distance to the MS is carried out. A decisive quantity for determining the presence or absence of a direct propagation beam is proposed to use the variance of the estimation of these measurements. The obtained dispersion value is compared with the threshold, which is the dispersion value due to noise. If the decisive value exceeds the threshold, then a decision is made on the absence of a direct beam. In the same patent, a method for correcting measurements in the case of a decision on the absence of a direct beam is proposed.

Недостатками такого решения являются, во-первых, большое время, необходимое для проведения локации. Это связано с тем, что различение между прямым и непрямым лучами проводится по результатам последовательности измерений расстояния. Таких измерений требуется много. В примерах, приведенных в описании. WO 98/14018 Method and system for mobile location estimation. M. Wylie, 2 April, 1998, говорится о последовательности в 100 - 200 измерений. The disadvantages of this solution are, firstly, the large time required for the location. This is due to the fact that the distinction between direct and indirect rays is based on the results of a sequence of distance measurements. There are many such measurements. In the examples given in the description. WO 98/14018 Method and system for mobile location estimation. M. Wylie, April 2, 1998, refers to a sequence of 100-200 measurements.

Другим недостатком такого решения является то, что принятие решения об отсутствии прямого луча основано на степени отклонения от среднего значения измеренных оценок расстояния. Однако возможны ситуации, когда больших отклонений не будет даже при отсутствии прямого луча. Такая ситуация может возникнуть, например, при локации на местности с однородной застройкой в городских условиях. В подобных условиях точность этого метода будет низкой. Another disadvantage of such a decision is that the decision on the absence of a direct beam is based on the degree of deviation from the average value of the measured distance estimates. However, situations are possible where there will be no large deviations even in the absence of a direct beam. Such a situation may arise, for example, when locating in an area with homogeneous development in urban conditions. Under such conditions, the accuracy of this method will be low.

Наиболее близким к заявляемому решению является метод, описанный в статье "Subscriber location in CDMA cellular networks". J. Gaffery, IEEE transactions on vehicular technology, vol.47, no. 2, may 1998. В статье он называется, как "Unconstrated NL-LS". Closest to the claimed solution is the method described in the article "Subscriber location in CDMA cellular networks". J. Gaffery, IEEE transactions on vehicular technology, vol. 47, no. 2, may 1998. In the article he is called as "Unconstrated NL-LS".

Такой способ локации заключается в том, что:
оценивают расстояния от мобильной станции до каждой из М базовых станций, на основании приема М сигналов локации, соответствующих каждой базовой станции,
уточняют расстояния, добавляя к каждому из них величину систематической погрешности в определении расстояния,
для каждой БС определяют меру ошибки, представляющей собой квадрат разности между оценкой расстояния и расстоянием до предполагаемого местоположения МС,
для каждой БС определяют весовой коэффициент меры ошибки,
за истинные координаты МС принимают те, для которых сумма взвешенных мер ошибок минимальна при различных гипотезах о величине систематической погрешности.This method of location is that:
estimating the distance from the mobile station to each of the M base stations based on the reception of M location signals corresponding to each base station,
specify distances by adding to each of them the value of the systematic error in determining the distance,
for each BS, a measure of error is determined, which is the square of the difference between the estimated distance and the distance to the estimated location of the MS,
for each BS determine the weight coefficient of the error measure,
the true MS coordinates are those for which the sum of weighted error measures is minimal under various hypotheses about the magnitude of the systematic error.

Согласно этому способу сначала проводится предварительная оценка расстояний от МС до каждой из трех БС: d_i=c•(t_i-t₀).According to this method, a preliminary assessment of the distances from the MS to each of the three BSs is carried out: d _i = c • (t _i -t ₀ ).

Здесь t₀ - время начала передачи сигнала локации на МС t_i - время приема сигнала локации на i-й БС (i=1...М); с - скорость света.Here t ₀ is the start time of transmitting the location signal to the MS t _i is the time of receiving the location signal at the i-th BS (i = 1 ... M); c is the speed of light.

Затем расстояния уточняются изменением их на величину систематической погрешности c• Δ , где Δ t = t₀-t - систематическая погрешность оценки разности времен приема и передачи сигнала локации. Таким образом, формируются уточненные расстояния
(1) d_i=c•(t_i-t)
Для каждой БС определяется мера ошибки между полученным уточненным расстоянием и фактическим расстоянием до МС с предполагаемыми координатами (x, у).Then the distances are specified by changing them by the amount of the systematic error c • Δ, where Δ t = t ₀ -t is the systematic error in estimating the difference in the times of reception and transmission of the location signal. Thus, refined distances are formed
(1) d _i = c • (t _i -t)
For each BS, the measure of error between the obtained specified distance and the actual distance to the MS with the estimated coordinates (x, y) is determined.

Суммарная мера ошибок измерений для всех БС определяется, как взвешенная сумма квадратичных значений мер ошибок, сформированных для каждой БС

Здесь X={x, y, t} - вектор независимых переменных;
α $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{i}}$ - веса, которые устанавливаются, исходя из надежности оценки расстояний на каждой БС.

The total measure of measurement errors for all BSs is determined as the weighted sum of the quadratic values of the error measures generated for each BS

Here X = {x, y, t} is the vector of independent variables;
α $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{i}}$ - weights that are set based on the reliability of the distance estimate at each BS.

Находятся значение вектора независимых переменных X={x, у, t}, обеспечивающее минимум данной функции. Полученные значения x, у считаются окончательными координатами МС. Минимум функции трех переменных F(X) может быть найден известными математическими методами, например, градиентным методом, который предлагается в статье. The value of the vector of independent variables X = {x, y, t} is found, which ensures the minimum of this function. The obtained values of x, y are considered the final coordinates of the MS. The minimum function of the three variables F (X) can be found by known mathematical methods, for example, by the gradient method, which is proposed in the article.

Недостатком такого способа является, невысокая точность локации, обусловленная тем, что не любые ошибки в измерении расстояний до множества базовых станций могут быть скомпенсированы таким способом. Это связано с тем, что компенсация измерения расстояния выполняется с помощью величины t, которая обеспечивает величину компенсации расстояния с• Δ. При различных значениях величины абсолютной ошибки на разных базовых станциях невозможно их скомпенсировать добавлением одной и той же величины c• Δ t. Добавление одной и той же величины, компенсируя ошибки одних оценок, значительно увеличивает ошибки других оценок. Поэтому минимум суммарной функции ошибки не всегда располагается в точке фактического местоположения мобильной станции. Выбор различных весовых коэффициентов α $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{i}}$ позволяет лишь исключить или ослабить влияние на суммарную меру ошибок измерения на той или иной базовой станции. Однако этот метод не позволяет скомпенсировать все ошибки.The disadvantage of this method is the low accuracy of the location, due to the fact that not any errors in measuring distances to many base stations can be compensated in this way. This is due to the fact that the compensation of the distance measurement is performed using the value of t, which provides the compensation value of the distance with • Δ. At different values of the absolute error value at different base stations, it is impossible to compensate for them by adding the same value c • Δ t. Adding the same value, compensating for the errors of some estimates, significantly increases the errors of other estimates. Therefore, the minimum of the total error function is not always located at the point of the actual location of the mobile station. Selection of various weighting factors α $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{i}}$ it allows only to eliminate or weaken the effect on the total measure of measurement errors at a particular base station. However, this method does not compensate for all errors.

Задачей, которую решает данное изобретение, является повышение точности локации мобильного абонента в условиях отсутствия прямого луча распространения сигнала. The problem that this invention solves is to increase the accuracy of the location of the mobile subscriber in the absence of a direct beam of signal propagation.

Задача решается за счет того, что в способ локации, заключающийся в том, что:
оценивают расстояния от мобильной станции до каждой из М базовых станций, на основании приема М сигналов локации, соответствующих каждой базовой станции,
уточняют расстояния, добавляя к каждому из них величину систематической погрешности в определении расстояния,
для каждой БС определяют меру ошибки,
для каждой БС определяют весовой коэффициент меры ошибки,
за истинные координаты МС принимают те, для которых сумма взвешенных мер ошибок минимальна при различных гипотезах о величине систематической погрешности.The problem is solved due to the fact that in the location method, which consists in the fact that:
estimating the distance from the mobile station to each of the M base stations based on the reception of M location signals corresponding to each base station,
specify distances by adding to each of them the value of the systematic error in determining the distance,
for each BS determine the measure of error,
for each BS determine the weight coefficient of the error measure,
the true MS coordinates are those for which the sum of weighted error measures is minimal under various hypotheses about the magnitude of the systematic error.

дополнительно введены следующие операции:
определяют, является ли каждый из М сигналов локации сигналом прямого или непрямого распространения,
при этом по последовательности отсчетов амплитуды каждого из сигналов локации оценивают отношение дисперсии к квадрату среднего значения,
полученную оценку сравнивают с величиной порога,
если порог не превышен, то принимают решение о наличии прямого луча при приеме сигнала локации, в противном случае принимают решение об отсутствии прямого луча и в этом случае корректируют расстояние на величину предполагаемой разности хода между прямым и отраженным лучом, определяя скорректированную меру ошибки,
меру ошибки определяют как квадрат разности между скорректированным расстоянием и расстоянием до предполагаемого местоположения МС,
весовые коэффициенты определяют, как функцию отношения дисперсии амплитуды к квадрату среднего значения и отношения сигнал-шум соответствующего сигнала локации.additionally introduced the following operations:
determine whether each of the M location signals is a direct or indirect propagation signal,
while the sequence of samples of the amplitude of each of the location signals estimates the ratio of variance to the square of the average value,
the resulting estimate is compared with the threshold value,
if the threshold is not exceeded, then decide on the presence of a direct beam when receiving a location signal, otherwise, decide on the absence of a direct beam, and in this case, adjust the distance by the value of the estimated path difference between the direct and reflected beam, determining the corrected error measure,
the measure of error is defined as the square of the difference between the adjusted distance and the distance to the estimated location of the MS,
weighting coefficients are determined as a function of the ratio of the amplitude dispersion to the square of the average value and the signal-to-noise ratio of the corresponding location signal.

Каждый из весовых коэффициентов определяют, например, как произведение коэффициента отношения дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды на коэффициент отношения сигнал-шум соответствующего сигнала локации. Each of the weighting coefficients is determined, for example, as the product of the coefficient of the ratio of dispersion to the square of the average value of the amplitude and the coefficient of the signal-to-noise ratio of the corresponding location signal.

Коэффициент отношения дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды сигнала локации определяют, равным единице, если отношение дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды меньше порога и как некоторое значение меньше единицы, если отношение дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды больше или равно порогу. The ratio of the variance to the square of the average amplitude of the location signal is determined to be unity if the ratio of the variance to the square of the average amplitude is less than the threshold and as a value less than unity if the ratio of the variance to the square of the average amplitude is greater than or equal to the threshold.

Коэффициент отношения сигнал-шум сигнала локации определяют, равным единице, если отношение сигнал-шум выше или равно значению, обеспечивающему заданную точность измерения, и как некоторое значение меньше единицы, если отношение сигнал-шум ниже значения, обеспечивающего заданную точность измерения. The signal-to-noise ratio of the location signal is determined to be equal to unity if the signal-to-noise ratio is higher than or equal to a value that provides a given measurement accuracy, and as a certain value is less than unity if the signal-to-noise ratio is lower than a value that provides a given measurement accuracy.

Величину порога корректируют в зависимости от отношения сигнал-шум. The threshold value is adjusted depending on the signal-to-noise ratio.

Сопоставительный анализ способа определения местоположения мобильного абонента с прототипом показывает, что предлагаемое изобретение существенно отличается от прототипа, так как позволяет повысить точность локации мобильного абонента в условиях отсутствия прямого луча распространения сигнала. A comparative analysis of the method for determining the location of a mobile subscriber with a prototype shows that the present invention is significantly different from the prototype, as it improves the accuracy of the location of a mobile subscriber in the absence of a direct beam of signal propagation.

Сопоставительный анализ заявляемого способа с другими техническими решениями в данной области техники не позволил выявить признаки, заявленные в отличительной части формулы изобретения. Следовательно, заявляемый способ определения местоположения мобильного абонента отвечает критериям "новизна", "техническое решение задачи", "существенные отличия" и обладает неочевидностью решения. A comparative analysis of the proposed method with other technical solutions in the art did not allow to identify the features claimed in the characterizing part of the claims. Therefore, the inventive method for determining the location of a mobile subscriber meets the criteria of "novelty", "technical solution of the problem", "significant differences" and has non-obvious solutions.

Графические материалы, поясняющие данное изобретение. Graphic materials illustrating the invention.

Фиг. 1 - обобщенная схема устройства локации. FIG. 1 is a generalized diagram of a location device.

Фиг. 2 - вариант выполнения блока оценки канала распространения. FIG. 2 is an embodiment of a distribution channel estimator.

Фиг. 3 - алгоритм работы блока оценки координат мобильной станции. FIG. 3 - the algorithm of the unit for estimating the coordinates of the mobile station.

Фиг. 4 - определение наиболее вероятной зоны локации мобильной станции. FIG. 4 - determination of the most probable location zone of a mobile station.

Фиг. 5 - радиус зоны рассеяния около мобильной станции. FIG. 5 - radius of the dispersion zone near the mobile station.

Предлагаемый способ заключается в следующем:
оценивают расстояния от мобильной станции до каждой из М базовых станций, на основании приема М сигналов локации, соответствующих каждой базовой станции,
уточняют расстояния, добавляя к каждому из них величину систематической погрешности в определении расстояния,
определяют, является ли каждый из М сигналов локации сигналом прямого или непрямого распространения,
при этом по последовательности отсчетов амплитуды каждого из сигналов локации оценивают отношение дисперсии к квадрату среднего значения,
полученную оценку сравнивают с величиной порога,
если порог не превышен, то принимают решение о наличии прямого луча при приеме сигнала локации, в противном случае принимают решение об отсутствии прямого луча и в этом случае корректируют расстояние на величину предполагаемой разности хода между прямым и отраженным лучом, определяя скорректированную меру ошибки,
для каждой БС определяют меру ошибки как квадрат разности между скорректированным расстоянием и расстоянием до предполагаемого местоположения МС,
для каждой БС определяют весовой коэффициент, как функцию отношения дисперсии амплитуды к квадрату среднего значения и отношения сигнал-шум соответствующего сигнала локации,
за истинные координаты МС принимают те, для которых сумма взвешенных мер ошибок минимальна при различных гипотезах о величине систематической погрешности.The proposed method is as follows:
estimating the distance from the mobile station to each of the M base stations based on the reception of M location signals corresponding to each base station,
specify distances by adding to each of them the value of the systematic error in determining the distance,
determine whether each of the M location signals is a direct or indirect propagation signal,
while the sequence of samples of the amplitude of each of the location signals estimates the ratio of variance to the square of the average value,
the resulting estimate is compared with the threshold value,
if the threshold is not exceeded, then decide on the presence of a direct beam when receiving a location signal, otherwise, decide on the absence of a direct beam, and in this case, adjust the distance by the value of the estimated path difference between the direct and reflected beam, determining the corrected error measure,
for each BS, measure the error as the square of the difference between the adjusted distance and the distance to the estimated location of the MS,
for each BS, a weight coefficient is determined as a function of the ratio of the amplitude dispersion to the square of the average value and the signal-to-noise ratio of the corresponding location signal,
the true MS coordinates are those for which the sum of weighted error measures is minimal under various hypotheses about the magnitude of the systematic error.

Причем каждый из весовых коэффициентов можно определить, как произведение коэффициента отношения дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды на коэффициент отношения сигнал-шум соответствующего сигнала локации. Moreover, each of the weighting coefficients can be defined as the product of the coefficient of the ratio of dispersion to the square of the average value of the amplitude and the coefficient of the signal-to-noise ratio of the corresponding location signal.

Каждый из весовых коэффициентов определяют, например, как произведение коэффициента отношения дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды на коэффициент отношения сигнал-шум соответствующего сигнала локации. Each of the weighting coefficients is determined, for example, as the product of the coefficient of the ratio of dispersion to the square of the average value of the amplitude and the coefficient of the signal-to-noise ratio of the corresponding location signal.

Коэффициент отношения дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды сигнала локации определяют, равным единице, если отношение дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды меньше порога и как некоторое значение меньше единицы, если отношение дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды больше или равно порогу. The ratio of the variance to the square of the average amplitude of the location signal is determined to be unity if the ratio of the variance to the square of the average amplitude is less than the threshold and as a value less than unity if the ratio of the variance to the square of the average amplitude is greater than or equal to the threshold.

Коэффициент отношения сигнал-шум сигнала локации определяют, равным единице, если отношение сигнал-шум выше или равно значению, обеспечивающему заданную точность измерения, и как некоторое значение меньше единицы, если отношение сигнал-шум ниже значения, обеспечивающего заданную точность измерения. The signal-to-noise ratio of the location signal is determined to be equal to unity if the signal-to-noise ratio is higher than or equal to a value that provides a given measurement accuracy, and as a certain value is less than unity if the signal-to-noise ratio is lower than a value that provides a given measurement accuracy.

Величину порога корректируют, например, в зависимости от отношения сигнал-шум. The threshold value is adjusted, for example, depending on the signal-to-noise ratio.

В заявляемом решении проводятся измерения расстояний d_i, от мобильной станции до каждой из М базовых станций (i= 1...М), принимающих участие в процессе локации. Наиболее предпочтительный способ измерения основан, на измерении времени задержки сигнала локации, переданного мобильной станцией и принятого на каждой из базовой станции.In the claimed solution, measurements are taken of the distances d _i from the mobile station to each of the M base stations (i = 1 ... M) participating in the location process. The most preferred measurement method is based on measuring the delay time of the location signal transmitted by the mobile station and received at each of the base station.

При этом для передачи сигналов локации может использоваться стандартная процедура передачи проб с увеличением мощности [Процедура PUF (Power Up Function, см. стандарт IS-95. TIA/EIA IS-95. Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread- Spectrum Cellular Systems. Telecommunication Industry Association, july 1993.)]. Эта процедура состоит в том, что по сигналу, поступившему от управляющей базовой станции, мобильная станция начинает последовательную передачу сигналов нарастающей мощности, так называемых PUF-проб. PUF-пробы передаются до получения сигнала о прекращении процедуры или после передачи некоторого максимального количества проб, оговоренного в протоколах обмена информацией между МС и БС в сотовой системе связи. At the same time, the standard procedure for transmitting samples with increasing power can be used to transmit location signals [PUF procedure (Power Up Function, see IS-95 standard. TIA / EIA IS-95. Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread - Spectrum Cellular Systems. Telecommunication Industry Association, july 1993.)]. This procedure consists in the fact that according to the signal received from the control base station, the mobile station starts sequential transmission of signals of increasing power, the so-called PUF samples. PUF samples are transmitted until a signal is received to terminate the procedure or after the transmission of a certain maximum number of samples specified in the communication protocols between the MS and the BS in a cellular communication system.

После начала процедуры локации управляющая базовая станция получает информацию от других базовых станций, принимающих участие в локации, о времени распространения сигнала локации, или о величине измеренного расстояния d_i до каждой конкретной базовой станции.After the start of the location procedure, the control base station receives information from other base stations participating in the location about the propagation time of the location signal, or about the measured distance d _i to each specific base station.

Затем формируются значения коррекции Δ d_i для каждого из измеренных расстояний (i=1...М).Then, correction values Δ d _{i are formed} for each of the measured distances (i = 1 ... M).

При этом сначала определяется факт наличия или отсутствия прямого луча распространения сигнала на каждой из БС, а затем оценивается максимальное смещение оценки расстояния из-за отсутствия прямого луча. In this case, the fact of the presence or absence of a direct beam of signal propagation at each of the BSs is first determined, and then the maximum offset of the distance estimate due to the absence of a direct beam is estimated.

В заявляемом решении предлагается использовать статистику распределения отсчетов амплитуды входного сигнала для определения факта наличия или отсутствия прямого луча. Это решение основано на известном факте отличия плотностей распределения отсчетов входного сигнала для этих двух случаев. Известно, что отсутствие прямого луча приводит к тому, что в точке приема суммируется множество компонент сигнала с независимыми фазами, что обусловливает релеевскую плотность распределения вероятностей отсчетов амплитуды сигнала (см. , например, Andrew J. Viterbi, CDMA Principles of Spread Spectrum Communication. Addison-Wesley Communication Series. 1995). Наличие компоненты прямого луча приводит к изменению плотности распределения (см., например, Parallel Acquisition of Spread-Spectrum Signal with Antenna Divercity. By Roland R. Rick and Laurence B. Milstein./ in IEEE Trans. On Cоmmunication, vol. 45, N 8, august 1997./ p. 903 - 905). The claimed solution proposes to use the statistics of the distribution of samples of the amplitude of the input signal to determine the presence or absence of a direct beam. This solution is based on the well-known fact that the distribution densities of the samples of the input signal differ for these two cases. It is known that the absence of a direct beam leads to the fact that at the receiving point many signal components with independent phases are summed, which determines the Rayleigh probability density distribution of samples of signal amplitude (see, for example, Andrew J. Viterbi, CDMA Principles of Spread Spectrum Communication. Addison -Wesley Communication Series. 1995). The presence of a direct beam component leads to a change in the distribution density (see, for example, Parallel Acquisition of Spread-Spectrum Signal with Antenna Divercity. By Roland R. Rick and Laurence B. Milstein./ in IEEE Trans. On Communication, vol. 45, N 8, August 1997./p. 903 - 905).

Различить эти плотности распределения вероятности можно, например, по отношению дисперсии к квадрату среднего значения сигнала σ² /m². Эта величина зависит от отношения мощности сигнала прямого луча к мощности рассеянных компонент и от отношения сигнал-шум E_s/I₀. (E_s) - энергия сигнала на интервале наблюдения, I₀ - спектральная плотность мощности помехи).You can distinguish these probability density densities, for example, by the ratio of the variance to the square of the average signal value σ ² / m ² . This value depends on the ratio of the power of the direct beam signal to the power of the scattered components and on the signal-to-noise ratio E _s / I ₀ . (E _s ) is the signal energy in the observation interval, I ₀ is the spectral density of the interference power).

Например, в условиях E_s/I₀=4.5 dB:
σ² /m²= 0.132, при наличии прямого луча и полном отсутствии рассеянных компонент;
σ² /m²=0.269 при отсутствии прямого луча;
В условиях E_s/I₀=6.5 dB:
σ² /m²= 0.093, при наличии прямого луча и полном отсутствии рассеянных компонент;
σ² /m²=0.272 при отсутствии прямого луча;
Данные оценки получены с использованием формул для релеевской и обобщенной релеевской плотностей распределения вероятностей амплитуды сигнала [Andrew J. Viterbi, CDMA Principles of Spread Spectrum Communication. Addison-Wesley Communication Series. 1995 p. 74 - 75].For example, under the conditions E _s / I ₀ = 4.5 dB:
σ ² / m ² = 0.132, in the presence of a direct beam and the complete absence of scattered components;
σ ² / m ² = 0.269 in the absence of a direct beam;
Under the conditions of E _s / I ₀ = 6.5 dB:
σ ² / m ² = 0.093, in the presence of a direct beam and the complete absence of scattered components;
σ ² / m ² = 0.272 in the absence of a direct beam;
These estimates are obtained using formulas for the Rayleigh and generalized Rayleigh probability density distributions of the signal amplitude [Andrew J. Viterbi, CDMA Principles of Spread Spectrum Communication. Addison-Wesley Communication Series. 1995 p. 74 - 75].

Таким образом, решение о наличии прямого луча может быть принято по результатам сравнения с порогом величины σ²/m². При выборе порога можно учесть отношение E_s/I₀ которое создается в точке приема сигнала локации. При этом необходимое значение порога может просто выбираться из ячейки памяти, соответствующей тому или иному значению E_s/I₀. В ячейки памяти заносятся значения σ² /m² при наличии прямого луча. При работе в небольшом диапазоне изменений отношения сигнал-шум значение порога может быть постоянным.Thus, the decision on the presence of a direct beam can be made by comparing with the threshold value of σ ² / m ² . When choosing a threshold, you can take into account the ratio E _s / I ₀ that is created at the point of reception of the location signal. In this case, the necessary threshold value can simply be selected from the memory cell corresponding to one or another value of E _s / I ₀ . The values of σ ² / m ² are recorded in the memory cells in the presence of a direct beam. When operating in a small range of signal-to-noise ratios, the threshold value can be constant.

Достоинство такого способа вынесения решения о наличии прямого луча в том, что для него не требуется проводить множество измерений расстояния, решение может быть вынесено для каждого отдельного измерения расстояния. Для оценки величины σ² /m² могут быть использованы отсчеты амплитуды сигнала, сформированные в течение последней PUF пробы, а также в течение предыдущих PUF проб процедуры локации.The advantage of this way of deciding whether there is a direct beam is that it does not require a lot of distance measurements; a decision can be made for each individual distance measurement. To estimate the value of σ ² / m ² , the signal amplitude samples generated during the last PUF sample, as well as during previous PUF samples of the location procedure, can be used.

Величины коррекции Δ d_i могут быть сформированы следующим образом. Если для каких-либо из измеренных расстояний определен факт наличия прямого луча распространения, то это означает, что коррекции данных расстояний не требуется и соответствующие Δ d_i = 0. Если установлен факт отсутствия прямого луча, то для таких расстояний необходимо определить значение соответствующей величины коррекции Δ d_i. Это может быть сделано из следующих соображений. Известно, что погрешность измерения расстояния, обусловленная отсутствием прямого луча распространения, зависит от радиуса объектов рассеяния около мобильной станции (фиг. 5) (см. "Subscriber location in CDMA cellular networks''. J. Gaffery, IEEE transactions on vehicular technology, vol.47, N 2, may 1998. ). Поэтому за значение Δ d_i можно принять величину, пропорциональную радиусу объектов рассеяния. Оценка радиуса объектов рассеяния около мобильной станции может быть проведена по предварительно определенной области локации мобильной станции на основании известной карты местности сотовой системы или по результатам радиолокационных испытаний каналов распространения сигнала.The correction values Δ d _i can be formed as follows. If a fact of the presence of a direct propagation beam is determined for any of the measured distances, this means that correction of these distances is not required and the corresponding Δ d _i = 0. If the fact of the absence of a direct beam is established, then for such distances it is necessary to determine the value of the corresponding correction value Δ d _i . This can be done for the following reasons. It is known that the distance measurement error due to the absence of a direct propagation beam depends on the radius of the scattering objects near the mobile station (Fig. 5) (see "Subscriber location in CDMA cellular networks ''. J. Gaffery, IEEE transactions on vehicular technology, vol .47, N 2, may 1998.). Therefore, for the value of Δ d _i can assume a value proportional to the radius of the scattering objects. Qualification radius scattering objects around the mobile station can be performed on a predetermined area of the mobile station location based on a known terrain maps cellular ICI emy or the results of tests of radar signal propagation channels.

После определения величин коррекции Δ d_i для каждой БС формируется мера ошибки измерения:

Здесь Δ d_i, - величина коррекции измеренного расстояния по результатам оценки канала распространения каждого из М сигналов локации;
Δ d_i - предполагаемая систематическая ошибка измерения,
x_i, y_i - координаты базовой станции,
X= { x, y, Δ d_i} вектор независимых переменных, который представляет совокупность координат мобильной станции и величины систематической ошибки измерения,
Затем формируется суммарная мера ошибок измерения аналогично способу прототипа:

где α_i - веса, которые определяются, исходя из измеренных отношения σ² /m² дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды сигнала и отношения сигнал-шум E_s/I₀> на каждой базовой станции.After determining the correction values Δ d _i for each BS, a measure of the measurement error is formed:

Here Δ d _i , is the correction value of the measured distance according to the results of the estimation of the propagation channel of each of the M location signals;
Δ d _i - the estimated systematic error of measurement,
x _i , y _i - coordinates of the base station,
X = {x, y, Δ d _i } is a vector of independent variables that represents the totality of the coordinates of the mobile station and the magnitude of the systematic measurement error,
Then a total measure of measurement errors is formed similarly to the prototype method:

where α _i are weights that are determined based on the measured dispersion ratio σ ² / m ² to the square of the average signal amplitude and signal-to-noise ratio E _s / I ₀ > at each base station.

Оценки координат мобильной станции формируются следующим образом. Находится значение X={x, у, Δ d}, обеспечивающее минимум функции суммарной меры ошибки F(X). Полученные значения x, у считаются уточненными координатами мобильной станции. Одним из способов определения минимума F(X) может быть простая табуляция функции в области предполагаемой зоны локации при различных гипотезах о величине систематической ошибки Δ d_s с определенным шагом.Estimates of the coordinates of the mobile station are formed as follows. The value X = {x, y, Δ d} is found that provides a minimum of the function of the total error measure F (X). The obtained x, y values are considered as the adjusted coordinates of the mobile station. One of the methods for determining the minimum of F (X) can be a simple tabulation of the function in the area of the proposed location zone under various hypotheses about the magnitude of the systematic error Δ d _s with a certain step.

По полученным таблицам может быть определена точка минимума. From the obtained tables, a minimum point can be determined.

Определение минимума функции F(X) может быть также проведено любым известным математическим методом, например, как указано в книге Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1978, в том числе и градиентным методом, который использован в прототипе. The determination of the minimum of the function F (X) can also be carried out by any known mathematical method, for example, as indicated in the book by G. Korn, T. Korn. Math reference book for scientists and engineers. M .: Nauka, 1978, including the gradient method, which is used in the prototype.

Для первого шага градиентного метода требуется начальное значение оценки координат МС (x1, y1). For the first step of the gradient method, an initial value of the MS coordinate estimate (x1, y1) is required.

Значения (x1, y1) могут быть, например, определены как среднее арифметическое координат точек пересечения окружностей, образовавших предполагаемую зону локации. Предполагаемая зона локации образуется пересекающимися окружностями, с центрами в точках положения каждой из М базовых станций, и радиусами, равными измеренным расстояниям (фиг. 4). The values (x1, y1) can, for example, be defined as the arithmetic mean of the coordinates of the points of intersection of the circles that form the proposed location zone. The assumed location zone is formed by intersecting circles, with centers at the position points of each of the M base stations, and radii equal to the measured distances (Fig. 4).

Новые значения координат на каждом шаге итераций находятся из уравнений:
(6) X_k+1= X_k-μ•▽_xF(X_k),
где X_k={X_k, Y_k, d_k}^T, ▽_x = d/dX; ▽_x F(X_k) - вектор значений производных функций F(X) по соответствующим координатам в т. X_k; μ = {μ_x,μ_y,μ_d} вектор значений шага итерации по каждой переменной.New coordinates at each iteration step are found from the equations:
(6) X _{k + 1} = X _k -μ • ▽ _x F (X _k ),
where X _k = {X _k , Y _k , d _k } ^T , ▽ _x = d / dX; ▽ _x F (X _k ) is the vector of values of the derivatives of the functions F (X) with respect to the corresponding coordinates in t. X _k ; μ = {μ _x , μ _y , μ _d } is the vector of values of the iteration step for each variable.

После выполнения каждого шага итераций формируется оценка производных ▽_x F(X_k+1) в новой точке. Алгоритм завершается, если значения всех производных становятся ниже определенной величины.After completing each iteration step, an estimate of the derivatives ▽ _x F (X _{k + 1} ) at a new point is formed. The algorithm ends if the values of all derivatives fall below a certain value.

Таким образом, в отличие от способа прототипа заявляемый метод предполагает в функции суммарной меры ошибки F(X) использовать индивидуально скорректированные значения расстояний d_i+ Δ d_i, что позволяет скомпенсировать ошибки измерения одних расстояний, не внося дополнительных погрешностей в другие расстояния. Введение корректирующих величин в функцию суммарной меры ошибок измерения приближает точку минимума функции F(X) к точке фактического положения МС.Thus, in contrast to the prototype method, the claimed method assumes the use of individually adjusted distance values d _i + Δ d _i as a function of the total error measure F (X), which makes it possible to compensate for the measurement errors of some distances without introducing additional errors to other distances. The introduction of corrective values into the function of the total measure of measurement errors brings the minimum point of the function F (X) closer to the point of the actual position of the MS.

Таким образом, заявляемый способ локации позволяет значительно, по сравнению со способом прототипа, уменьшить ошибки, связанные с отсутствием прямого луча, и при этом сократить время, необходимое для формирования уточненной оценки координат МС, по сравнению с аналогичным способом (WO 98/14018 Method and system for mobile location estimation, M. Wylie, 2 April, 1998). Thus, the inventive location method allows significantly, compared with the prototype method, to reduce errors associated with the absence of a direct beam, and at the same time reduce the time required for the formation of an accurate estimate of the coordinates of the MS, in comparison with a similar method (WO 98/14018 Method and system for mobile location estimation, M. Wylie, April 2, 1998).

Процесс локации может быть выполнен с помощью устройства, блок-схема которого приведена на фиг. 1, которое состоит из М демодуляторов сигналов локации 1, М блоков вычисления расстояния между МС и каждой БС 2, М блоков оценки канала распространения 3 на каждой БС и блока формирования оценок координат 4. Демодуляторы сигналов локации 1 располагаются на соответствующих БС. Блоки вычисления расстояния 2 и блоки оценки каналов распространения 3 могут также находиться в составе каждой из М базовых станциях, принимающих участие в локации. При этом информация об измеренных расстояниях может передаваться на контрольную БС по соответствующим каналам обмена данными. The location process can be performed using a device, a block diagram of which is shown in FIG. 1, which consists of M demodulators of location signals 1, M units for calculating the distance between the MS and each BS 2, M units for estimating the distribution channel 3 at each BS and the unit for generating coordinate estimates 4. Demodulators for location signals 1 are located on the respective BS. The distance calculation blocks 2 and the distribution channel estimation blocks 3 may also be included in each of the M base stations participating in the location. In this case, information about the measured distances can be transmitted to the control BS via the corresponding data exchange channels.

С первых выходов демодуляторов 1 на входы блоков вычисления расстояния 2 поступают значения временных интервалов, между моментами передачи и приема соответствующих сигналов локации. В блоках вычисления расстояния 2 по этим значениям формируется величина расстояния согласно формуле (1). From the first outputs of demodulators 1, the values of time intervals between the moments of transmission and reception of the corresponding location signals are received at the inputs of distance calculation blocks 2. In blocks for calculating distance 2, the distance value is formed from these values according to formula (1).

На втором и третьем выходах каждого из демодуляторов сигналов локации 1 формируются значения оценки амплитуды и мощности шума, соответственно. Эти значения поступают на первый и второй входы каждого из блоков оценки канала распространения сигнала 3. At the second and third outputs of each of the location signal demodulators 1, values of the noise amplitude and power rating are generated, respectively. These values are supplied to the first and second inputs of each of the evaluation blocks of the signal propagation channel 3.

Вариант выполнения блока оценки канала распространения сигнала 3 приведен на фиг. 2. Блок оценки канала распространения содержит блок оценки отношения сигнал-шум 5, блок оценки отношения σ²/m² 6, блок формирования порога 7 и блок сравнения 8. При этом объединенный вход блока оценки отношения σ² /m² 6 и первого входа блока оценки отношения сигнал-шум 5 является входом амплитуды сигнала блока оценки канала распространения 3. Второй вход блока оценки отношения сигнал-шум 5 является входом величины мощности шума блока оценки канала распространения 3. Выход блока оценки отношения сигнал-шум 5 соединен со входом блока формирования порога 7 и является выходом оценки отношения сигнал-шум блока оценки канала распространения 3. Первый вход блока сравнения 8 соединен с выходом блока формирования порога 7, второй вход блока сравнения 8 соединен с выходом блока оценки отношении σ² /m² 6, а выход блока сравнения 8 является выходом сигнала наличия или отсутствия прямого луча блока оценки канала распространения 3.An embodiment of a block for estimating a signal propagation channel 3 is shown in FIG. 2. The distribution channel estimator contains a signal-to-noise ratio estimator 5, a ratio estimator σ ² / m ² 6, a threshold formation unit 7, and a comparison unit 8. Moreover, the combined input of the ratio estimator σ ² / m ² 6 and the first input the signal-to-noise ratio estimator 5 is the input of the signal amplitude of the propagation channel estimator 3. The second input of the signal-to-noise ratio estimator 5 is the input of the noise power of the propagation channel estimator 3. The output of the signal-to-noise ratio estimator 5 is connected to the input of the formation unit orogs 7 and is output estimation SNR propagation channel estimation unit 3. The first input of the comparator 8 is connected to the output formation unit 7, the threshold, the second input of the comparison unit 8 connected to the output of the evaluation unit against σ ² / m ² 6, and the output of block comparison 8 is the output signal of the presence or absence of a direct beam of the block estimates the distribution channel 3.

Блок оценки канала распространения 3 работает следующим образом. Block evaluation channel distribution 3 operates as follows.

Полученные оценки амплитуды сигнала и мощности шума поступают на вход блока оценки отношения сигнал-шум 5, где формируется соответствующая оценка. The obtained estimates of the signal amplitude and noise power are fed to the input of the signal-to-noise ratio estimation unit 5, where the corresponding estimate is generated.

Последовательность отсчетов амплитуды A(t_k) в моменты времени t_k (k=1... K), поступает на вход блока оценки отношения σ² /m² 6. В блоке оценки отношения σ² /m² 6 вычисляется соответствующая оценка, в соответствии с выражениями:

Оценка отношения сигнал-шум, сформированная в блоке оценки отношения сигнал-шум 5, поступает на вход блока формирования порога 7, где значение порога, соответствующее данному значению отношения сигнал-шум, выбирается из соответствующей ячейки памяти и поступает на вход блока. В частном случае порог может быть постоянным.The sequence of samples of the amplitude A (t _k ) at times t _k (k = 1 ... K) is input to the unit for estimating the ratio σ ² / m ² 6. In the unit for evaluating the ratio σ ² / m ² 6, the corresponding estimate is calculated, in accordance with the expressions:

The signal-to-noise ratio estimate generated in the signal-to-noise ratio estimator 5 is fed to the input of the threshold forming unit 7, where the threshold value corresponding to this signal-to-noise ratio value is selected from the corresponding memory cell and fed to the input of the block. In a particular case, the threshold may be constant.

Отношение σ² /m² дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды сигнала локации с выхода блока 6 поступает на первый вход блока сравнения 8. На второй вход блока сравнения 8 поступает величина порога. Если величина σ² /m² превышает порог, то формируется сигнал "NLOS" - об отсутствии прямого луча. В противном случае в блоке сравнения 8 формируется сигнал "LOS" - о наличии прямого луча.The ratio of the dispersion σ ² / m ² to the square of the average amplitude value of the location signal from the output of block 6 is supplied to the first input of the comparison unit 8. The threshold value is received at the second input of the comparison unit 8. If the value of σ ² / m ² exceeds the threshold, then the signal "NLOS" is formed - about the absence of a direct beam. Otherwise, a “LOS” signal is generated in the comparison unit 8 - indicating the presence of a direct beam.

Алгоритм работы блока формирования оценок координат 4 представлен на фиг. 3. The operation algorithm of the coordinate estimator 4 is shown in FIG. 3.

Начальные оценки координат МС (x1, y1) могут быть определены в соответствии с измеренными расстояниями методами, описанными в статье ["Subscriber location in CDMA cellular networks". J. Gaffery, IEEE transactions on vehicular technology, vol.47, N 2, may 1998]. The initial estimates of the coordinates of the MS (x1, y1) can be determined in accordance with the measured distances by the methods described in the article ["Subscriber location in CDMA cellular networks". J. Gaffery, IEEE transactions on vehicular technology, vol. 47, N 2, may 1998].

Например, значения (x1, y1) могут быть определены как среднее арифметическое координат точек пересечения окружностей, образовавших предполагаемую зону локации. Предполагаемая зона локации образуется пересекающимися окружностями, с центрами в точках положения каждой из М БС, и радиусами, равными измеренным расстояниям (фиг. 4). For example, the values (x1, y1) can be defined as the arithmetic mean of the coordinates of the intersection points of the circles that formed the proposed location zone. The assumed location zone is formed by intersecting circles, with centers at the position points of each of the M BS, and radii equal to the measured distances (Fig. 4).

Значения величин коррекции Δ d_i формируются следующим способом:
Δ d_i = 0, если для данного i-го сигнала локации было принято решение о наличии прямого луча.The values of the correction values Δ d _i are formed in the following way:
Δ d _i = 0, if for a given i-th location signal it was decided that there is a direct beam.

Δd_i= β•2r;
где r - средний радиус объектов рассеяния в предполагаемой зоне локации; r определяется, например, по карте местности и/или по результатам тестирования каналов распространения в данной сотовой системе связи;
β - некоторый коэффициент < 1.Δd _i = β • 2r;
where r is the average radius of the scattering objects in the proposed area of location; r is determined, for example, by a map of the area and / or by the results of testing distribution channels in a given cellular communication system;
β is a certain coefficient <1.

Весовые коэффициенты α $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{i}}$ могут быть сформированы, например, следующим способом
α $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{i}}$ = b_i•c_i,
где b_i=1 для сигналов локации, принятых при достаточно высоком отношении сигнал-шум, обеспечивающем хорошую точность измерения;
b_i < 1 для сигналов локации, принятых при низком отношении сигнал-шум;
c_i=1 для сигналов локации, у которых отношение дисперсии к квадрату среднего значения ниже порога;
c_i < 1 для сигналов локации, у которых отношение дисперсии к квадрату среднего значения выше или равно порогу.Weighting factors α $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{i}}$ can be formed, for example, in the following way
α $\genfrac{}{}{0ex}{}{\text{2}}{\text{i}}$ = b _i • c _i ,
where b _i = 1 for location signals received at a sufficiently high signal-to-noise ratio, providing good measurement accuracy;
b _i <1 for location signals received at a low signal-to-noise ratio;
c _i = 1 for location signals in which the ratio of the variance to the square of the average value is below a threshold;
c _i <1 for location signals in which the ratio of the variance to the square of the average value is higher or equal to the threshold.

Не исключаются и другие способы формирования весовых коэффициентов, которые позволят повысить точность оценки координат. Суммарная мера ошибок измерения формируется согласно формуле (5). Other methods of forming weight coefficients that will improve the accuracy of coordinate estimation are not excluded. The total measure of measurement errors is formed according to formula (5).

Определение минимума функции F(X) может быть проведено любым известным математическим методом, например, как указано в книге Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. M.: Hаука, 1978, в том числе и градиентным методом, который был описан выше. The determination of the minimum of the function F (X) can be carried out by any known mathematical method, for example, as indicated in the book by G. Korn, T. Korn. Math reference book for scientists and engineers. M .: Science, 1978, including the gradient method, which was described above.

Не исключаются и другие способы отыскания минимума функции суммарной меры ошибок F(X). Например, значения функции F(X) могут быть протабулированы с некоторым шагом внутри предполагаемой зоны локации для нескольких возможных гипотез о значении систематической ошибки Δ d_s. Точка (x^*, y^*, Δ d_s ^*), соответствующая минимуму F(X) может быть определена по сформированным таблицам. Полученные значения (x^*, y^*) принимаются за оценки координат МС.Other methods of finding the minimum of the function of the total error measure F (X) are not excluded. For example, the values of the function F (X) can be tabulated with some step inside the proposed location zone for several possible hypotheses about the value of the systematic error Δ d _s . The point (x ^* , y ^* , Δ d _s ^* ) corresponding to the minimum of F (X) can be determined from the generated tables. The obtained values (x ^* , y ^* ) are taken as estimates of the coordinates of the MS.

Все перечисленные функции блока формирования оценок координат могут быть реализованы, например, в виде программы и выполняться в цифровом микропроцессоре. All of the listed functions of the coordinate estimates generation unit can be implemented, for example, in the form of a program and executed in a digital microprocessor.

Таким образом, в отличие от способа прототипа заявляемый метод предполагает в функции суммарной меры ошибки F(X) использовать индивидуально скорректированные значения расстояний d_i+ Δ d_i, что позволяет скомпенсировать ошибки измерения одних расстояний, не внося дополнительных погрешностей в другие расстояния. Введение корректирующих величин Δ d_i, в функцию суммарной меры ошибок измерения значительно приближает точку минимума функции F(X) к точке фактического положения МС.Thus, in contrast to the prototype method, the claimed method assumes the use of individually adjusted distance values d _i + Δ d _i as a function of the total error measure F (X), which makes it possible to compensate for the measurement errors of some distances without introducing additional errors to other distances. The introduction of corrective values Δ d _i in the function of the total measure of measurement errors significantly brings the minimum point of the function F (X) to the point of the actual position of the MS.

Таким образом, заявляемый способ локации позволяет значительно, по сравнению со способом прототипа, уменьшить ошибки, связанные с отсутствием прямого луча. Thus, the inventive method of location allows significantly, compared with the method of the prototype, to reduce errors associated with the absence of a direct beam.

Claims (5)

1. Способ определения местоположения мобильного абонента, заключающийся в том, что оценивают расстояния от мобильной станции (МС) до каждой из М базовых станций (БС) на основании приема М сигналов локации, соответствующих каждой базовой станции, уточняют расстояния, добавляя к каждому из них величину систематической погрешности в определении расстояния, для каждой БС определяют меру ошибки, для каждой БС определяют весовой коэффициент, за истинные координаты МС принимают те, для которых сумма взвешенных мер ошибок минимальна при различных гипотезах о величине систематической погрешности, отличающийся тем, что определяют, является ли каждый из М сигналов локации сигналом прямого или непрямого распространения, при этом по последовательности отсчетов амплитуды каждого из сигналов локации оценивают отношение дисперсии к квадрату среднего значения, полученную оценку сравнивают с величиной порога, если порог не превышен, то принимают решение о наличии прямого луча при приеме сигнала локации, в противном случае принимают решение об отсутствии прямого луча и в этом случае корректируют расстояние на величину предполагаемой разности хода между прямым и отраженным лучом, определяют скорректированную меру ошибки как квадрат разности между скорректированным расстоянием и расстоянием до предполагаемого местоположения МС, весовые коэффициенты определяют, как функцию отношения дисперсии амплитуды к квадрату среднего значения и отношения сигнал-шум соответствующего сигнала локации. 1. A method for determining the location of a mobile subscriber, which consists in evaluating the distances from the mobile station (MS) to each of the M base stations (BS) based on the reception of M location signals corresponding to each base station, and refine the distances by adding to each of them the magnitude of the systematic error in determining the distance, for each BS determine the measure of error, for each BS determine the weight coefficient, for the true coordinates of the MS take those for which the sum of the weighted measures of errors is minimal at different hypotheses about the magnitude of the systematic error, characterized in that it is determined whether each of the M location signals is a direct or indirect propagation signal, while the ratio of the variance to the mean square is estimated from the sequence of amplitude samples of each location signal, the resulting estimate is compared with the threshold value, if the threshold is not exceeded, then they decide on the presence of a direct beam when receiving a location signal, otherwise they decide on the absence of a direct beam, and in this case rectify the distance by the magnitude of the estimated path difference between the direct and reflected beam, determine the corrected measure of error as the square of the difference between the corrected distance and the distance to the estimated location of the MS, weight coefficients determine how the ratio of the amplitude dispersion to the mean square and the signal-to-noise ratio of the corresponding signal locations. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждый из весовых коэффициентов определяют как произведение коэффициента отношения дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды на коэффициент отношения сигнал/шум соответствующего сигнала локации. 2. The method according to claim 1, characterized in that each of the weighting coefficients is defined as the product of the coefficient of the dispersion ratio and the square of the average amplitude value by the signal-to-noise ratio of the corresponding location signal. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что коэффициент отношения дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды сигнала локации определяют равным единице, если отношение дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды меньше порога, и как некоторое значение меньше единицы, если отношение дисперсии к квадрату среднего значения амплитуды больше или равно порогу. 3. The method according to claim 1, characterized in that the coefficient of the ratio of the variance to the square of the average value of the amplitude of the location signal is determined to be unity if the ratio of the dispersion to the square of the average value of the amplitude is less than the threshold, and as some value is less than unity if the ratio of the variance to the square of the average amplitude values are greater than or equal to the threshold. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что коэффициент отношения сигнал/шум сигнала локации определяют равным единице, если отношение сигнал-шум выше или равно значению, обеспечивающему заданную точность измерения, и как некоторое значение меньше единицы, если отношение сигнал-шум ниже значения, обеспечивающего заданную точность измерения. 4. The method according to claim 1, characterized in that the signal-to-noise ratio of the location signal is determined to be unity if the signal-to-noise ratio is higher or equal to a value that provides a given measurement accuracy, and as some value is less than unity if the signal-to-noise ratio below the value that provides the specified measurement accuracy. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что величину порога корректируют в зависимости от отношения сигнал-шум. 5. The method according to claim 1, characterized in that the threshold value is adjusted depending on the signal-to-noise ratio.

Images