RU2252429C2

RU2252429C2 - Method of finding location of mobile station

Info

Publication number: RU2252429C2
Application number: RU2001115427/09A
Authority: RU
Inventors: А.В. Гармонов (RU); А.В. Гармонов; Г.С. Кравцова (RU); Г.С. Кравцова; А.Ю. Амчиславский (RU); А.Ю. Амчиславский
Original assignee: Корпорация "Самсунг Электроникс"
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2005-05-20

Abstract

FIELD: radiolocation.

SUBSTANCE: method can be used in cellular communication systems for finding location of mobile station. Maximal precision of location is achieved at minimal total energy of signals transmitted during location procedure. Correction of errors is provided which errors relate to absence of signal propagation direct beam. Decision of location completeness is made upon forming estimation of coordinates of mobile station. For the purpose the data is used which are available at any base station immediately after reception of location signal as well as estimations of coordinates formed later. Moreover, step of correction of measured times of arrival of location signal is introduced to correct errors. Correction is based upon detecting of absence of propagation direct beam and on subtracting value of compensation being proportional to average radius r of area of objects of dissipation close to mobile station.

EFFECT: increased precision.

5 cl, 8 dwg

Description

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

Постоянное расширение сферы услуг в системах мобильной сотовой связи делает особенно актуальным решение задачи определения местоположения мобильной абонентской станции (МС). В настоящее время определение местоположения объекта выполняется с помощью оценки параметров сигналов, распространяющихся между МС и каждой из нескольких базовых станций (БС). В качестве измеряемых параметров часто используют время прихода сигнала. Измеренные параметры, а также известные координаты каждой из БС позволяют вычислить координаты МС. Примерами подобных способов локации могут служить методы, описанные в работах: "Wireless Location in CDMA Cellular Radio Systems" by James J.Gaffery Jr./University of Cincinnati/ Cincinnati, OH, USA. / Kluwer Academic Publishers. 2000. / Electronic Services: http://www.wkap.nl, Sections 1.3.1, 2.1[1]; "Subscriber location in CDMA cellular networks" by J. Gaffery,/ IEEE transactions on vehicular technology, vol.47, no. 2, may 1998 [2]; в патентах: WO 98/14018 "Method and system for mobile location estimation" by M. Wylie, April 2, 1998 [3]; US 5732354: "Method and apparatus for determining the location of mobile telephone", March 24, 998 [4]; US 5736964 "Method and apparatus for location finding in CDMA system", April 7, 997 [5]; US 6161018. "Method and System for Estimating a Subscriber's Location in a Wireless Communication System Service Area", Motorola, Inc., Dec. 12, 2000 [6].The constant expansion of the service sector in mobile cellular communication systems makes it particularly relevant to solve the problem of determining the location of a mobile subscriber station (MS). Currently, the location of the object is determined by evaluating the parameters of the signals propagating between the MS and each of several base stations (BS). The signal arrival time is often used as the measured parameters. The measured parameters, as well as the known coordinates of each of the BSs, allow us to calculate the coordinates of the MS. Examples of such location methods are the methods described in: "Wireless Location in CDMA Cellular Radio Systems" by James J. Gaffery Jr./University of Cincinnati / Cincinnati, OH, USA. / Kluwer Academic Publishers. 2000. / Electronic Services: http://www.wkap.nl, Sections 1.3.1, 2.1 [1]; "Subscriber location in CDMA cellular networks" by J. Gaffery, / IEEE transactions on vehicular technology, vol. 47, no. 2, may 1998 [2]; in patents: WO 98/14018 "Method and system for mobile location estimation" by M. Wylie, April 2, 1998 [3]; US 5732354: "Method and apparatus for determining the location of mobile telephone", March 24, 998 [4]; US 5736964 "Method and apparatus for location finding in CDMA system", April 7, 997 [5]; US 6161018. "Method and System for Estimating a Subscriber's Location in a Wireless Communication System Service Area", Motorola, Inc., Dec. 12, 2000 [6].

В сотовых системах связи локация может выполняться как по сигналам, распространяющимся от МС к БС, то есть по прямому каналу, так и по обратному каналу. Серьезной проблемой при этом является проблема видимости. При значительном удалении некоторых БС от объекта локации уровень соответствующего сигнала на входе приемника оказывается низким и недостаточным для оценки времени его распространения. В сотовых системах связи с кодовым разделением каналов (CDMA), таких, как IS-95, 3GPP2, существует режим регулировки мощности, который в предусмотренных системой режимах связи не позволяет увеличить мощность сигнала для выполнения локации.In cellular communication systems, location can be performed both by signals propagating from the MS to the BS, that is, through the forward channel, and through the reverse channel. A serious problem with this is the problem of visibility. If some BSs are significantly removed from the location object, the level of the corresponding signal at the receiver input is low and insufficient to estimate its propagation time. In cellular communication systems with code division of channels (CDMA), such as IS-95, 3GPP2, there is a power control mode, which in the communication modes provided by the system does not allow increasing the signal power to perform location.

Один из способов решения этой проблемы состоит в том, что осуществляют локацию по обратному каналу - от МС к БС. При этом на МС команду, инструктирующую ее повысить мощность. Такая процедура предусмотрена, например, в решении [5]. В случаях экстренных вызовов предлагается дополнительно увеличить мощность сигнала МС. Недостатком такого решения является значительное увеличение уровня помех, создаваемых сигналом локации, так как в системах связи с кодовым разделением каналов (CDMA) сигналы разных пользователей представляют помеху друг для друга.One of the ways to solve this problem is to perform location on the return channel - from the MS to the BS. At the same time, the team instructing the MS to increase its power. Such a procedure is provided, for example, in decision [5]. In cases of emergency calls, it is proposed to further increase the signal strength of the MS. The disadvantage of this solution is a significant increase in the level of interference caused by the location signal, since in communication systems with code division multiplexing (CDMA) the signals of different users represent interference to each other.

Для ограничения уровня помех во время локации прибегают к специальной процедуре, в процессе которой МС передает последовательность коротких сигналов с нарастающей мощностью. При этом предусматривается возможность начать передачу с низкого уровня и увеличивать ее от сигнала к сигналу до достижения необходимого уровня. В стандарте IS-95 такая процедура называется "функция повышения мощности" (Power Up Function), сокращенно - PUF, a передаваемые сигналы - PUF пробами (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)[7]. Однако при отсутствии соответствующего алгоритма управления уровень помех во время процедуры локации будет сохраняться, а может даже и увеличиться.To limit the level of interference during a location, they resort to a special procedure, during which the MS transmits a sequence of short signals with increasing power. At the same time, it is possible to start transmission from a low level and increase it from signal to signal until the required level is reached. In the IS-95 standard, such a procedure is called the “Power Up Function”, abbreviated as PUF, and the transmitted signals are PUF probes (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) [7]. However, in the absence of an appropriate control algorithm, the level of interference during the location procedure will be maintained, and may even increase.

Другой серьезной проблемой локации является погрешность измерения времени прихода сигнала, связанная с отсутствием прямого луча распространения сигнала. В этом случае в точке приема имеется только сигнал, отраженный от каких-либо препятствий и прошедший расстояние большее, чем расстояние между станциями. Если погрешность, связанная с шумом или федингом, может быть уменьшена до необходимого значения за счет повышения мощности передаваемого сигнала, то погрешность, связанная с отсутствием прямого луча, сохраняется и при высоком уровне мощности сигнала. Поэтому один из наиболее важных аспектов борьбы с ошибками в определении местоположения МС - это минимизация ошибки локации, связанной с отсутствием прямого луча в канале распространения.Another serious location problem is the error in measuring the signal arrival time associated with the absence of a direct signal propagation beam. In this case, at the receiving point there is only a signal reflected from any obstacles and passed a distance greater than the distance between the stations. If the error associated with noise or fading can be reduced to the required value by increasing the power of the transmitted signal, then the error associated with the absence of a direct beam is also preserved at a high signal power level. Therefore, one of the most important aspects of dealing with errors in determining the location of the MS is to minimize 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 документе [3]. 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 документе [3] 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 the document [3]. 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, a sequence of measurements of the distance to the MS is carried out at each of the BS participating in the location. The decisive value for determining the presence or absence of a direct propagation beam is proposed to use the dispersion value of the estimate 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 document [3] a method for correcting measurements in the case of a decision on the absence of a direct beam is proposed.

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. Другим недостатком такого решения является большое время, необходимое для проведения локации. Это связано с тем, что обнаружение факта отсутствия прямого луча проводится по результатам последовательного измерения расстояния. Таких измерений требуется много. В примерах, приведенных в [3], говорится о последовательности в 100-200 измерений.The disadvantage of this solution 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. Another disadvantage of this solution is the long time required for the location. This is due to the fact that the detection of the fact of the absence of a direct beam is carried out according to the results of sequential distance measurement. There are many such measurements. In the examples given in [3], a sequence of 100-200 measurements is mentioned.

Наиболее близким к заявляемому решению является способ локации, описанный в патенте US 5903844 "Method and apparatus for determining remote unit location in a communication system", Motorola, Inc., May 11, 1999 [8], который заключается в следующем:Closest to the claimed solution is the location method described in US patent 5903844 "Method and apparatus for determining remote unit location in a communication system", Motorola, Inc., May 11, 1999 [8], which consists in the following:

- выбирают активные БС, которые будут участвовать в определении местоположения МС,- choose active BS, which will participate in determining the location of the MS,

- передают на МС команду начать передачу последовательности сигналов локации, при этом указывают необходимые параметры этой последовательности (например, время начала передачи, мощность первого сигнала последовательности, шаг увеличения мощности),- send the command to the MS to start transmitting the sequence of location signals, while indicating the necessary parameters of this sequence (for example, the start time of the transmission, the power of the first signal of the sequence, the step of increasing power)

- передают на активные БС команду начать прием последовательности сигналов локации, при этом указывают соответствующие параметры этой последовательности, и начинают процедуру определения местоположения МС, при этом- transmit to active BS a command to start receiving a sequence of location signals, while indicating the corresponding parameters of this sequence, and begin the process of determining the location of the MS, while

- на МС формируют и передают последовательность сигналов локации в соответствии с полученными параметрами;- a sequence of location signals is generated and transmitted to the MS in accordance with the obtained parameters;

- на каждой активной БС последовательно принимают каждый из последовательности сигналов локации и формируют оценку времени его прихода,- on each active BS, each of the sequence of location signals is sequentially received and an estimate of the time of its arrival is formed,

- определяют местоположение МС,- determine the location of the MS,

- после приема и формирования оценки времени прихода каждого сигнала локации на всех БС, принимают решение о завершении или продолжении процедуры определения местоположения МС, при этом- after receiving and forming an estimate of the arrival time of each location signal on all BSs, they decide on the completion or continuation of the MS location determination procedure, while

- если принято решение о продолжении процедуры, то возобновляют процедуру определения местоположения,- if a decision is made to continue the procedure, then the procedure for determining the location is resumed,

- если принято решение о завершении процедуры, то определяют местоположение МС и завершают процедуру, передавая на МС команду о прекращении передачи сигналов локации и сформированную оценку местоположения.- if a decision is made to complete the procedure, then the location of the MS is determined and the procedure is completed by sending the command to the MS to stop transmitting location signals and the generated location estimate to the MS.

Недостатком данного алгоритма является, во-первых, несовершенная организация процедуры. Критерием завершения локации служит критерий достаточности собранных данных, который определяется сразу после оценки времени прихода сигнала локации на каждой из БС.The disadvantage of this algorithm is, firstly, the imperfect organization of the procedure. The criterion for completing the location is the criterion of sufficiency of the collected data, which is determined immediately after estimating the time of arrival of the location signal at each BS.

Принятие на этом этапе решения о достаточности собранных данных может оказаться ошибочным. Это связано с тем, что результирующая ошибка локации зависит от многих факторов: от условий распространения, от способа формирования оценок координат, от положения МС относительно БС. Влияние этих факторов на точность локации лучше всего может быть учтено, если решение о достаточности собранных данных принимается с учетом сформированной оценки местоположения. Это может быть выполнено только после формирования этой оценки.Making a decision at this stage about the adequacy of the data collected may be erroneous. This is due to the fact that the resulting location error depends on many factors: on the propagation conditions, on the method of forming coordinate estimates, on the position of the MS relative to the BS. The influence of these factors on location accuracy can best be taken into account if the decision on the adequacy of the collected data is made taking into account the formed location estimate. This can be done only after the formation of this assessment.

Пусть, например, решение о достаточности собранных данных принимается по отношению сигнал-помеха, таким образом, что если отношение сигнал-помеха превышает некоторый порог на каждой из базовых станций, то принимается решение, что данных достаточно и процедуру определения местоположения можно завершить. При этом порог для отношения сигнал-помеха необходимо устанавливать для наихудших условий распространения, чтобы получить необходимую точность локации. В более благоприятных условиях придется также ожидать достижения этого высокого порога. При этом будет передана неоправданно высокая энергия PUF проб.Suppose, for example, that the decision on the sufficiency of the collected data is made with respect to the signal-to-noise ratio, so that if the signal-to-noise ratio exceeds a certain threshold at each of the base stations, then it is decided that there is enough data and the location procedure can be completed. In this case, the threshold for the signal-to-noise ratio must be set for the worst propagation conditions in order to obtain the necessary location accuracy. Under more favorable conditions, one would also expect to achieve this high threshold. The unreasonably high energy of the PUF samples will be transmitted.

Другим недостатком данного решения является возможность значительных погрешностей локации. Это связано с тем, что местоположение определяется по времени приема сигнала. Однако при отсутствии прямого луча распространения время приема сигнала локации не отражает расстояния между МС и БС, так как непрямой луч проходит большее расстояние.Another disadvantage of this solution is the possibility of significant location errors. This is due to the fact that the location is determined by the time of reception of the signal. However, in the absence of a direct propagation beam, the time of receiving the location signal does not reflect the distance between the MS and the BS, since the indirect beam travels a greater distance.

Задачей, которую решает заявляемое изобретение, является достижение максимальной эффективности, то есть максимальной точности локации при минимальной суммарной мощности сигналов, передаваемых за время процедуры, и коррекция погрешностей, связанных с отсутствием прямого луча распространения сигнала.The task that the claimed invention solves is to achieve maximum efficiency, that is, maximum location accuracy with a minimum total power of signals transmitted during the procedure, and correction of errors associated with the absence of a direct signal propagation beam.

Задача решается за счет того, что в способ определения местоположения МС [8], заключающийся в том, что:The problem is solved due to the fact that in the method of determining the location of the MS [8], which consists in the fact that:

- передают на МС команду начать передачу последовательности сигналов локации, при этом указывают необходимые параметры этой последовательности,- transmit to the MS the command to start transmitting the sequence of location signals, while indicating the necessary parameters of this sequence,

- на МС формируют и передают последовательность сигналов локации в соответствии с полученными параметрами,- a sequence of location signals is generated and transmitted to the MS in accordance with the obtained parameters,

- принимают решение о завершении или продолжении процедуры определения местоположения МС, при этом- decide on the completion or continuation of the procedure for determining the location of the MS, while

- если принято решение о продолжении процедуры, то возобновляют определение местоположения,- if a decision is made to continue the procedure, then the location is renewed,

- если принято решение о завершении процедуры, завершают процедуру, передавая на МС команду о прекращении передачи сигналов локации и сформированную оценку местоположения.- if a decision has been made to complete the procedure, complete the procedure by transmitting to the MS a command to terminate the transmission of location signals and the generated location estimate.

Дополнительно введены следующие операции:Additionally introduced the following operations:

- корректируют оценку времени прихода сигнала, при этом- adjust the estimate of the time of arrival of the signal, while

- формируют оценку фактора Райса для данного сигнала локации,- form an assessment of the Rice factor for a given location signal,

- сравнивают оценку фактора Райса с порогом,- compare the assessment of the Rice factor with a threshold,

- если оценка фактора Райса не превышает порога, то принимают решение об отсутствии прямого луча на данной БС и корректируют оценку времени прихода сигнала, формируя величину коррекции, пропорциональную среднему радиусу зоны объектов рассеяния около МС, и вычитая величину коррекции из сформированной оценки времени прихода сигнала локации,- if the Rice factor estimate does not exceed the threshold, then decide on the absence of a direct beam on this BS and adjust the estimate of the signal arrival time, forming a correction value proportional to the average radius of the scattering objects zone near the MS, and subtracting the correction value from the generated estimate of the location signal arrival time ,

- если оценка фактора Райса превышает порог, то в качестве скорректированной оценки используют сформированную оценку времени прихода сигнала локации,- if the estimate of the Rice factor exceeds the threshold, then the adjusted estimate of the time of arrival of the location signal is used as the adjusted estimate,

- местоположение МС определяют с учетом скорректированных оценок времени прихода сигнала локации всех активных БС,- the location of the MS is determined taking into account the adjusted estimates of the arrival time of the location signal of all active BS,

- решение о завершении или продолжении процедуры определения местоположения МС принимают, учитывая результаты (точность установленного местоположения).- the decision to complete or continue the positioning procedure of the MS is made taking into account the results (accuracy of the established location).

Причем оценка фактора Райса может быть сформирована, например, как отношение среднего квадрата амплитуды сигнала к среднему квадрату отклонения амплитуды от среднего значения.Moreover, the assessment of the Rice factor can be formed, for example, as the ratio of the average square of the signal amplitude to the average square of the deviation of the amplitude from the average value.

При приеме первого сигнала из последовательности сигналов локации решение о завершении процедуры определения местоположения МС принимают по оценкам отношений сигнала к помехе, если эти оценки превышают необходимый порог для всех активных БС, в противном случае принимают решение о продолжении процедуры.When receiving the first signal from a sequence of location signals, the decision to complete the MS location procedure is made according to the estimates of signal-to-noise ratios, if these estimates exceed the necessary threshold for all active BSs, otherwise they decide to continue the procedure.

При приеме второго и последующих сигналов из последовательности сигналов локации полученную оценку местоположения МС сравнивают с оценкой, полученной по предыдущему сигналу, если расстояние между сравниваемыми оценками меньше порога, то принимают решение о завершении процедуры, в противном случае принимают решение о продолжении процедуры.When receiving the second and subsequent signals from the sequence of location signals, the obtained MS location estimate is compared with the estimate obtained from the previous signal, if the distance between the compared estimates is less than a threshold, then a decision is made to complete the procedure, otherwise a decision is made to continue the procedure.

Порог может быть установлен, исходя из максимально возможного перемещения МС за интервал между последовательными сигналами локации.The threshold can be set based on the maximum possible displacement of the MS for the interval between successive location signals.

Сопоставительный анализ способа определения местоположения МС с прототипом показывает, что заявляемое изобретение существенно отличается от прототипа, так как позволяет повысить точность локации МС в условиях отсутствия прямого луча распространения сигнала и скорректировать погрешности определения местоположения МС.A comparative analysis of the method for determining the location of the MS with the prototype shows that the claimed invention differs significantly from the prototype, as it allows to increase the accuracy of the location of the MS in the absence of a direct beam of signal propagation and to correct the errors in determining the location of the MS.

Анализ других технических решений в данной области техники не привел к выявлению признаков, сходных с теми, которые приведены в данном описании и в отличительной части формулы изобретения.Analysis of other technical solutions in the art did not lead to the identification of features similar to those described in this description and in the characterizing part of the claims.

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

Фиг.1 - пример организации системы мобильной сотовой связи.Figure 1 is an example of the organization of a mobile cellular communication system.

Фиг.2 - функциональная схема устройств, выполняющих локацию.Figure 2 - functional diagram of devices that perform location.

Фиг.3 - алгоритм реализации предлагаемого способа определенияFigure 3 - implementation algorithm of the proposed method for determining

местоположения МС.MS locations.

Фиг.4 - вариант выполнения устройства локации БС.Figure 4 is an embodiment of a BS location device.

Фиг.5 - вариант выполнения коррелятора.5 is an embodiment of a correlator.

Фиг.6 - алгоритм работы блока оценки фактора Райса.6 is a flowchart of the Rice factor estimator.

Фиг.7 - алгоритм работы блока коррекции.7 is a working algorithm of the correction unit.

Фиг.8 - вариант выполнения центрального устройства локации.Fig. 8 is an embodiment of a central location device.

Заявляемый способ определения местоположения МС заключается в следующем:The inventive method for determining the location of the MS is as follows:

- передают на мобильную станцию команду начать передачу последовательности сигналов локации, при этом указывают необходимые параметры этой последовательности (например, время начала передачи, мощность первого сигнала последовательности, шаг наращивания мощности),- send the command to the mobile station to start transmitting the sequence of location signals, while indicating the necessary parameters of this sequence (for example, the start time of the transmission, the power of the first signal of the sequence, the step of increasing power),

- передают на активные базовые станции команду начать прием последовательности сигналов локации, при этом указывают соответствующие параметры этой последовательности, и начинают процедуру определения местоположения мобильного абонента, при этом- transmit to the active base stations a command to start receiving a sequence of location signals, while indicating the corresponding parameters of this sequence, and begin the process of determining the location of the mobile subscriber, while

- на мобильной станции формируют и передают последовательность сигналов локации в соответствии с полученными параметрами,- at the mobile station, a sequence of location signals is generated and transmitted in accordance with the obtained parameters,

- на каждой активной базовой станции последовательно принимают каждый из последовательности сигналов локации и формируют оценку времени его прихода,- at each active base station, each of the sequence of location signals is sequentially received and an estimate of its arrival time is generated,

- если оценка фактора Райса не превышает порога, то принимают решение об отсутствии прямого луча на данной базовой станции и корректируют оценку времени прихода сигнала, формируя величину коррекции, пропорциональную среднему радиусу зоны объектов рассеяния около мобильной станции, и вычитая величину коррекции из сформированной оценки времени прихода сигнала локации,- if the Rice factor estimate does not exceed the threshold, then decide on the absence of a direct beam at this base station and adjust the estimate of the signal arrival time, forming a correction value proportional to the average radius of the scattering objects zone near the mobile station, and subtracting the correction value from the generated estimate of the arrival time location signal

- местоположение мобильной станции определяют с учетом скорректированных оценок времени прихода сигнала локации всех активных базовых станций,- the location of the mobile station is determined taking into account the adjusted estimates of the arrival time of the location signal of all active base stations,

- учитывая определенное местоположение, принимают решение о завершении или продолжении процедуры определения местоположения мобильного абонента, при этом- taking into account a specific location, decide on the completion or continuation of the procedure for determining the location of the mobile subscriber, while

- если принято решение о завершении процедуры, завершают процедуру, передавая на мобильную станцию команду о прекращении передачи сигналов локации и сформированную оценку местоположения.- if a decision has been made to complete the procedure, complete the procedure by sending a command to the mobile station to stop transmitting location signals and the generated location estimate.

Оценка фактора Райса может быть сформирована, например, как отношение среднего квадрата амплитуды сигнала к среднему квадрату отклонения амплитуды от среднего значения.An estimate of the Rice factor can be formed, for example, as the ratio of the average square of the signal amplitude to the average square of the deviation of the amplitude from the average value.

Предлагаемый способ определения местоположения МС применим в условиях системы мобильной сотовой связи (Фиг.1), в состав которой входят несколько базовых станций (БС1,...БС4) с фиксированным местоположением и мобильные абонентские станции (МС). Между МС и БС возможен обмен сообщениями. Примером такой системы может служить современная система сотовой мобильной радиотелефонной связи, описанная в стандарте 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)[9]. В данном стандарте для определения местоположения МС предусмотрена процедура PUF.The proposed method for determining the location of the MS is applicable in the conditions of a mobile cellular communication system (FIG. 1), which includes several base stations (BS1, ... BS4) with a fixed location and mobile subscriber stations (MS). Between the MS and the BS messaging is possible. An example of such a system is the modern cellular mobile radiotelephone communication system described in the 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) [9]. In this standard, the PUF procedure is provided for determining the location of an MS.

В процессе процедуры PUF МС передает последовательность коротких сигналов с нарастающей мощностью. При этом появляется возможность начать процедуру локации на низкой мощности сигнала и увеличивать мощность от сигнала к сигналу до достижения необходимого уровня. Передаваемые сигналы локации называются "PUF пробами". Реализация предлагаемого способа возможна именно на основе такой процедуры PUF. На фиг.2 представлена функциональная схема устройств, выполняющих локацию. При этом в определении местоположения МС участвуют устройства локации 3 каждой из БС, получающие сигналы с выходов соответствующих приемопередатчиков 2, центральное устройство локации 4, а также приемопередатчик 1 МС, формирующий и передающий сигналы локации. Расположение центрального устройства локации 4 зависит от структуры системы. Например, оно может располагаться в центре управления БС. Между центральным устройством 4 и устройствами локации 3 БС предполагается наличие обмена сообщениями с помощью радиосигналов или по кабелю.During the procedure, the PUF MS transmits a sequence of short signals with increasing power. In this case, it becomes possible to start the location procedure at a low signal power and increase the power from signal to signal until the required level is reached. The transmitted location signals are called "PUF probes." The implementation of the proposed method is possible on the basis of such a PUF procedure. Figure 2 presents a functional diagram of devices that perform location. In this case, location devices 3 of each of the BSs receiving signals from the outputs of the respective transceivers 2, the central location device 4, and also the transceiver 1 of the MS that generates and transmits location signals are involved in determining the location of the MS. The location of the central location device 4 depends on the structure of the system. For example, it may be located in the BS control center. Between the central device 4 and the devices of the location 3 BS assumed the presence of messaging using radio signals or cable.

Алгоритм реализации заявляемого способа представлен схематически на фиг.3.The implementation algorithm of the proposed method is presented schematically in figure 3.

При поступлении в центральное устройство 4 запроса на определение местоположения какой-либо МС выбирают активные БС, то есть те, которые будут участвовать в локации. Одной из активных БС служит, как правило, БС, обслуживающая данную МС. Другие БС, наиболее подходящие для участия в локации, можно определить, например, по оценкам мощностей передаваемых ими пилот-сигналов и временам распространения этих пилот-сигналов до МС. Эти измерения выполняются на МС в рамках процедуры перехода МС из зоны обслуживания одной БС в другую. В стандарте IS - 95В такая процедура называется английским термином "Handoff (см. ЕIА/Т1А/IS-95 "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular Systems") [10]. Результаты измерений передаются на обслуживающую БС и хранятся в базе данных. При выборе активных БС для участия в локации предпочтение должно быть отдано БС с наибольшим уровнем мощности пилот-сигнала и наименьшей величиной времени его распространения.Upon receipt of a request to determine the location of any MS in the central device 4, active BSs are selected, that is, those that will participate in the location. One of the active BS is, as a rule, the BS serving this MS. Other BSs that are most suitable for participating in a location can be determined, for example, from estimates of the power of the transmitted pilot signals and the propagation times of these pilot signals to the MS. These measurements are performed on the MS as part of the transition of the MS from the service area of one BS to another. In the IS-95B standard, this procedure is called the English term "Handoff (see EIA / T1A / IS-95" Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Dual-Mode Wideband Spread Spectrum Cellular Systems ") [10]. The measurement results are transmitted to the serving BSs are stored in the database When choosing active BSs to participate in a location, preference should be given to the BS with the highest power level of the pilot signal and the smallest value of its propagation time.

После выбора активных БС центральное устройство локации 4 формирует и передает на МС сообщение с командой начать передачу последовательности PUF проб. При этом указываются необходимые параметры этой последовательности: мощность первой пробы, шаг наращивания мощности, количество проб, интервал между пробами. Параметры могут определяться в соответствии с международным стандартом [10].After selecting active BSs, the central location device 4 generates and transmits a message to the MS with the command to start transmitting the sequence of PUF samples. At the same time, the necessary parameters of this sequence are indicated: the power of the first sample, the step of increasing power, the number of samples, the interval between samples. Parameters can be determined in accordance with the international standard [10].

Одновременно на активные БС передаются сообщения с командами начать прием последовательности PUF проб и также указывают соответствующие параметры этой последовательности. МС, получив команду, формирует и передает последовательность PUF проб. Формирование и передача таких сигналов локации также могут быть выполнены согласно IS-95 [10].At the same time, messages are sent to active BSs with commands to start receiving a sequence of PUF samples and also indicate the corresponding parameters of this sequence. MS, having received a command, generates and transmits a sequence of PUF samples. The formation and transmission of such location signals can also be performed according to IS-95 [10].

На каждой из БС функции локации выполняются устройством локации 3, вариант выполнения которого показан на фиг.4. В данном варианте реализации устройства локации 3 рассматривается случай, когда обработка выполняется в области нулевой частоты. При этом могут применяться цифровые методы обработки сигналов. В области нулевой частоты сигнал представлен в виде синфазной и квадратурной составляющих I и Q (См. например, Andrew J.Viterbi "CDMA Principles of Spread Spectrum Communication". Addison-Wesley Communication Series. 1995) [11]. Обработка входного сигнала на радиочастоте, перенос в область нулевой частоты и преобразование в цифровую форму выполняется в приемопередатчике 2. Синфазный и квадратурный сигналы I и Q с выхода приемопередатчика 2 поступают на вход устройства локации 3.On each of the BS, location functions are performed by location device 3, an embodiment of which is shown in FIG. 4. In this embodiment of the location device 3, a case is considered when processing is performed in the region of zero frequency. In this case, digital signal processing methods can be used. In the zero-frequency region, the signal is represented as in-phase and quadrature components I and Q (See, for example, Andrew J. Viterbi "CDMA Principles of Spread Spectrum Communication". Addison-Wesley Communication Series. 1995) [11]. Processing the input signal at the radio frequency, transferring it to the zero frequency region and converting it to digital form is performed in transceiver 2. In-phase and quadrature signals I and Q from the output of transceiver 2 go to the input of location device 3.

На каждой из БС последовательно принимают каждый из сигналов последовательности и оценивают время его задержки. Оценка времени задержки сигнала локации выполняется блоком оценки задержки 6. В блоке оценки задержки 6 может быть реализован любой известный метод, используемый при поиске и синхронизации в системах связи (См. например, В. И. Журавлев. Поиск и синхронизация в широкополосных системах. М.: Радио и связь, 1986) [12].At each of the BSs, each of the sequence signals is sequentially received and its delay time is estimated. The evaluation of the delay time of the location signal is performed by the delay estimation block 6. In the delay estimation block 6, any known method used in the search and synchronization in communication systems can be implemented (See, for example, V.I. Zhuravlev. Search and synchronization in broadband systems. M .: Radio and communications, 1986) [12].

Оценка времени τ_е задержки, сформированная на выходе блока оценки задержки 6, поступает на вход блока коррекции 9. Для коррекции оценки задержки в устройстве локации 3 БС (Фиг.4) используются: блок коррекции 9, коррелятор 5 и блок оценки фактора Райса 8.An estimate of the delay time τ _e , generated at the output of the delay estimation block 6, is input to the correction block 9. To correct the delay estimate in the BS location device 3 (Figure 4), the correction block 9, the correlator 5, and the Rice factor estimator 8 are used.

Принцип коррекции основан на обнаружении факта отсутствия прямого луча, которое выполняется по оценке фактора Райса. Фактором или коэффициентом Райса называют отношение мощности отраженных компонент к мощности рассеянных компонент (См. "Parallel acquisition of Spread-Spectrum Signals with Antenna Diversity" by R.R.Rick and L.B.Milstein IEEE Trans/ on Comm. Vol. 45. NO. 8. August 1997 [12], а также www.deas.harvard.edu/~jones/csciel 29/prop_models/propagation.html [13]). Оценка фактора Райса может служить индикатором отсутствия прямого луча распространения сигнала. Так как в отсутствие прямого луча сигнал, как правило, имеет большую часть рассеянных компонент и, наоборот, при наличии прямого луча увеличивается относительная доля отраженных компонент, что приводит к изменению величины фактора Райса. Таким образом, решение об отсутствии прямого луча может быть принято в случае, если оценка величины К ниже некоторого порога.The correction principle is based on the detection of the fact of the absence of a direct beam, which is performed according to the assessment of the Rice factor. A Rice factor or coefficient refers to the ratio of the power of the reflected components to the power of the scattered components (See "Parallel acquisition of Spread-Spectrum Signals with Antenna Diversity" by RRRick and LB Milstein IEEE Trans / on Comm. Vol. 45. NO. 8. August 1997 [12] as well as www.deas.harvard.edu/~jones/csciel 29 / prop_models / propagation.html [13]). Evaluation of the Rice factor can serve as an indicator of the absence of a direct beam of signal propagation. Since in the absence of a direct beam, the signal, as a rule, has a large part of the scattered components, and, conversely, in the presence of a direct beam, the relative fraction of the reflected components increases, which leads to a change in the value of the Rice factor. Thus, the decision on the absence of a direct beam can be made if the estimate of K is below a certain threshold.

Оценка фактора Райса может быть сформирована на основании следующих положений. Средний квадрат амплитуды сигнала и дисперсия выражаются через величину фактора Райса К следующими формулами из [12]Rice factor assessment can be formed on the basis of the following provisions. The average square of the signal amplitude and dispersion are expressed in terms of the Rice factor K by the following formulas from [12]

Здесь а2 и σ2 - параметры распределения, определяющие среднюю амплитуду сигнала дисперсии; Е/Iо - отношение сигнал-помеха; К - фактор Райса. Из этих выражений видно, что приблизительную оценку фактора Райса К при Е/Iо>>1 можно получить как

илиHere a2 and σ2 are the distribution parameters that determine the average amplitude of the dispersion signal; E / Io - signal-to-noise ratio; K is the Rice factor. From these expressions it is clear that a rough estimate of the Rice factor K at E / Io >> 1 can be obtained as

or

где Е(А) и Е(А2) - средние значения амплитуды и квадрата амплитуды сигнала соответственно. Постоянный коэффициент в этой формуле опущен, так как эта оценка сравнивается с порогом и любой коэффициент может быть учтен соответствующим выбором порога. Таким образом, для оценки фактора Райса необходимо получить последовательность оценок амплитуды сигнала А, а затем сформировать отношение (2).where E (A) and E (A2) are the average values of the amplitude and square of the signal amplitude, respectively. The constant coefficient in this formula is omitted, since this estimate is compared with a threshold and any coefficient can be taken into account by the appropriate choice of a threshold. Thus, to evaluate the Rice factor, it is necessary to obtain a sequence of estimates of the amplitude of signal A, and then form relation (2).

Для формирования последовательности оценок амплитуды сигнала служит коррелятор 5, блок-схема которого показана на фиг.5. Коррелятор 5 состоит из генератора опорного сигнала 10, блока управления задержкой 12, комплексного перемножителя 11, двух накопительных сумматоров 13 и 14, блока оценки амплитуды 15.To form a sequence of estimates of the signal amplitude, a correlator 5 is used, a block diagram of which is shown in FIG. The correlator 5 consists of a reference signal generator 10, a delay control unit 12, a complex multiplier 11, two accumulative adders 13 and 14, an amplitude estimation unit 15.

Оценка амплитуды сигнала формируется в корреляторе 5 следующим образом. Задержка опорного сигнала генератора 10 устанавливается в соответствии с оценкой τ_е, полученной в блоке оценки задержки 6. Отсчеты синфазной и квадратурной составляющих сигнала I и Q перемножаются с соответствующими отсчетами синфазной и квадратурной составляющих опорного сигнала Ir и Qr. Перемножение осуществляется по правилам перемножения комплексных чисел таким образом, что на двух выходах комплексного перемножителя 11 формируются действительная и мнимая части комплексного произведения (I+i·Q)·(Ir+i·Qr) соответственноAn estimate of the signal amplitude is formed in the correlator 5 as follows. The delay of the reference signal of the generator 10 is set in accordance with the estimate τ _e obtained in the delay estimation block 6. The samples of the in-phase and quadrature components of the signal I and Q are multiplied with the corresponding samples of the in-phase and quadrature components of the reference signal Ir and Qr. Multiplication is carried out according to the rules of multiplication of complex numbers in such a way that at the two outputs of the complex multiplier 11 the real and imaginary parts of the complex product (I + i · Q) · (Ir + i · Qr) are formed, respectively

Последовательность отсчетов каждого из этих сигналов суммируется в соответствующем накопительном сумматоре 13 или 14. Суммирование выполняется на интервале когерентности входного сигнала. Для сигналов PUF проб IS-95 таким интервалом служит период 208,333 мкс. В стандарте IS-95 он соответствует периоду модулирующей функции Уолша. Выходные значения накопительных сумматоров 13 и 14 X, Y поступают на вход блока оценки амплитуды сигнала 15. Алгоритм работы блока оценки амплитуды соответствует формулеThe sequence of samples of each of these signals is summed in the corresponding accumulative adder 13 or 14. The summation is performed on the coherence interval of the input signal. For ISF-95 PUF signals, the interval is 208.333 µs. In the IS-95 standard, it corresponds to the period of the Walsh modulating function. The output values of the accumulative adders 13 and 14 X, Y are fed to the input of the signal amplitude estimating unit 15. The operation algorithm of the amplitude estimating unit corresponds to the formula

Оценки А, сформированные на последовательных интервалах когерентности, поступают на вход блока оценки фактора Райса 8. Алгоритм работы блока оценки коэффициента Раиса 8 представлен на фиг.6 и может быть реализован программно. Алгоритм состоит в вычислении величин

а затем формировании оценки фактора Райса К в соответствии с формулой (2). В этих выражениях М - количество отсчетов амплитуды, участвующих в формировании оценки фактора Райса.Estimates A formed at successive coherence intervals are input to the Rice factor estimator 8. The algorithm of the Rais 8 coefficient estimator 8 is shown in FIG. 6 and can be implemented in software. The algorithm consists in calculating the quantities

and then the formation of the assessment of the Rice factor K in accordance with formula (2). In these expressions, M is the number of amplitude samples involved in the formation of the Rice factor estimate.

Сформированная оценка фактора Райса поступает на вход блока коррекции 9. Алгоритм работы блока коррекции 9 представлен на фиг.7. Оценка фактора Райса сравнивается с порогом KTHR. Порог может быть выбран экспериментально (при полевых испытаниях или моделировании) и установлен постоянным. Если оценка фактора Райса не превышает порога, то принимается решение об отсутствии прямого луча и необходимости коррекции сформированной оценки задержки τ_е.The generated assessment of the Rice factor is fed to the input of the correction unit 9. The algorithm of the operation of the correction unit 9 is presented in Fig.7. The Rice factor score is compared with the KTHR threshold. The threshold can be selected experimentally (during field trials or modeling) and set constant. If the estimate of the Rice factor does not exceed the threshold, then a decision is made about the absence of a direct beam and the need to correct the generated estimate of the delay τ _e .

Известно, что погрешность измерения расстояния, обусловленная отсутствием прямого луча распространения, обусловлена радиусом зоны объектов рассеяния около мобильной станции (см.[2]). Поэтому в качестве величины компенсации можно принять величину, пропорциональную радиусу области объектов рассеяния:It is known that the error of distance measurement due to the absence of a direct propagation beam is due to the radius of the zone of scattering objects near the mobile station (see [2]). Therefore, as a compensation value, we can take a value proportional to the radius of the region of the scattering objects:

Δt=a·r.Δt = a · r.

Оценка радиуса объектов рассеяния r около МС может быть проведена на основании известной карты местности сотовой системы и по примерной оценке местоположения МС. Таким образом, формируется скорректированная оценка времени задержки: τ_c=τ_e+Δt.An estimate of the radius of scattering objects r near the MS can be carried out on the basis of the known terrain map of the cellular system and an approximate estimate of the location of the MS. Thus, an adjusted estimate of the delay time is formed: τ _c = τ _e + Δt.

Если оценка фактора Райса превысила порог, то решение об отсутствии прямого луча и необходимости коррекции не принимается и на выход блока коррекции передается оценка, сформированная в блоке оценки задержки τ_c=τ_е.If the estimate of the Rice factor exceeded the threshold, then the decision on the absence of a direct beam and the need for correction is not made and the estimate formed in the delay estimation block τ _c = τ _е is transmitted to the output of the correction block.

Таким образом, формируются скорректированные оценки времени задержки PUF пробы на каждой из активных базовых станций. Скорректированные оценки задержек передаются в центральное устройство локации 8.Thus, adjusted estimates of the delay time of the PUF sample are generated at each of the active base stations. The corrected estimates of the delays are transmitted to the central location device 8.

В состав устройства локации БС 3 входит также блок оценки отношения сигнал-помеха 7. Данная оценка используется в центральном устройстве локации 8 для принятия решения о завершении локации.The BS 3 location device also includes a signal-to-noise ratio 7 evaluation unit. This assessment is used in the central location device 8 to make a decision on the completion of the location.

Алгоритм работы блока оценки отношения сигнал-помеха 7 может быть следующим. Оценка мощности сигнала может быть получена по амплитуде сигнала А, сформированной на выходе коррелятора 5. Оценка мощности помехи может быть также сформирована с помощью коррелятора 5 (фиг.5). При этом задержку генератора опорного сигнала 10 необходимо последовательно устанавливать на различные значения, отличающиеся от оценки τ_е более чем на длительность одного элементарного символа. При этом каждый раз необходимо измерять значения А на выходе блока оценки амплитуды 15. Просуммировав квадратичные значения амплитуды и разделив на количество измерений, можно оценить мощность помехи. Отношение сформированных таким образом оценок мощностей сигнала и помехи даст необходимую оценку отношения сигнал-помеха.The algorithm of the unit for evaluating the signal-to-noise ratio 7 may be as follows. An estimate of the signal power can be obtained from the amplitude of the signal A generated at the output of the correlator 5. An estimate of the interference power can also be generated using the correlator 5 (Fig. 5). In this case, the delay of the reference signal generator 10 must be sequentially set to various values that differ from the estimate of τ _{e by} more than one elementary symbol duration. Moreover, each time it is necessary to measure the values of A at the output of the amplitude estimation block 15. By summing the quadratic values of the amplitude and dividing by the number of measurements, it is possible to estimate the interference power. The ratio of the thus formed estimates of signal power and interference will give the necessary estimate of the signal-to-noise ratio.

Вариант выполнения центрального устройства локации 8 представлен на фиг.8. Оно состоит из блока оценки координат 16, блока принятия решения о завершении локации 17 и блока управления 18.An embodiment of the central location device 8 is shown in Fig. 8. It consists of a block for estimating coordinates 16, a block for deciding on the completion of location 17, and a control unit 18.

На вход блока оценки координат 16 МС поступают скорректированные оценки времени задержки PUF пробы, сформированные на каждой из БС, а также координаты БС. В системе связи IS-95 базовые станции работают синхронно. Поэтому время задержки PUF пробы, измеренное на каждой из них, отражает время распространения сигнала от МС до соответствующей базовой станции. Для определения координат может быть использован любой известный метод, например, метод пересечения окружностей или гипербол [1], или метод минимизации среднеквадратической ошибки [2].At the input of the 16 MS coordinate estimation unit, the corrected estimates of the PUF delay time of the sample generated at each BS, as well as the BS coordinates, are received. In the IS-95 communications system, base stations operate synchronously. Therefore, the delay time of the PUF sample, measured at each of them, reflects the propagation time of the signal from the MS to the corresponding base station. To determine the coordinates, any known method can be used, for example, the method of intersecting circles or hyperbolas [1], or the method of minimizing the mean square error [2].

После формирования оценок координат МС принимают решение о завершении или о необходимости продолжения процедуры определения местоположения.After the formation of coordinate estimates, the MSs decide on the completion or on the need to continue the location procedure.

Это решение принимается в блоке принятия решения о завершении локации 17. При принятии решения о завершения локации необходимо учитывать два противоположных требования: 1) точность локации, 2) минимизация помех, создаваемых последовательностью сигналов локации. Исходя из этих соображений, передачу PUF проб необходимо остановить, когда дальнейшее увеличение мощности проб не приводит к улучшению точности оценки местоположения МС.This decision is made in the decision block on location completion 17. When deciding on location completion, two opposite requirements must be taken into account: 1) location accuracy, 2) minimization of interference caused by the location signal sequence. Based on these considerations, the transmission of PUF samples should be stopped when a further increase in sample power does not improve the accuracy of the MS location estimate.

Данный принцип был реализован как один из вариантов в следующем алгоритме принятия решения о завершении локации.This principle was implemented as one of the options in the following algorithm for deciding on the completion of a location.

1. Определяют номер сигнала локации.1. Determine the location signal number.

2. Если сигнал локации первый, то оценивают отношение сигнал-помеха для каждой БС.2. If the location signal is the first, then evaluate the signal-to-noise ratio for each BS.

Если отношение сигнал-помеха превышает необходимый порог на всех БС, то принимают полученную оценку за истинные координаты МС и передают на МС команду прекратить передачу последовательности сигналов локации. В противном случае продолжают передавать и принимать последовательность сигналов локации.If the signal-to-noise ratio exceeds the required threshold at all BSs, then the resulting estimate is taken for the true coordinates of the MS and the command is sent to the MS to stop transmitting the sequence of location signals. Otherwise, they continue to transmit and receive a sequence of location signals.

3. Если сигнал локации не первый, то полученную оценку местоположения сравнивают с оценкой, полученной для предыдущего сигнала из последовательности сигналов локации. Если расстояние между оценками местоположения МС меньше заданного порога, то принимают полученную оценку за истинные координаты МС и передают на МС команду прекратить передачу последовательности сигналов локации, порог может быть задан, исходя из максимально возможного перемещения МС за интервал между пробами.3. If the location signal is not the first, then the obtained location estimate is compared with the estimate obtained for the previous signal from the sequence of location signals. If the distance between the MS location estimates is less than a predetermined threshold, then the resulting estimate is taken as the true coordinates of the MS and the command is sent to the MS to stop transmitting the sequence of location signals, the threshold can be set based on the maximum possible movement of the MS during the interval between samples.

В противном случае, то есть если расстояние между оценками местоположения МС выше порога, продолжают передавать и принимать последовательность сигналов локации. Данный алгоритм учитывает сформированные оценки местоположения МС и позволяет сократить общую энергию сигналов, излучаемых за время локации, независимо от условий распространения сигнала или способа формирования оценок координат.Otherwise, that is, if the distance between the MS location estimates is higher than the threshold, they continue to transmit and receive a sequence of location signals. This algorithm takes into account the generated MS location estimates and allows you to reduce the total energy of the signals emitted during the location, regardless of the propagation conditions of the signal or the method of forming coordinate estimates.

Управляет работой блока оценки координат 16 и блока принятия решения о завершении локации 17 блок управления 18. Блок управления 18, как правило, представляет собой контроллер с произвольным числом входов и выходов, которое зависит от решаемой задачи. Выполнять такие блоки можно на современных процессорах любого типа TMS 320Схх, Motorolla 56 ххх, Intel и т.д.It controls the operation of the coordinate estimation unit 16 and the decision making unit on the completion of location 17, the control unit 18. The control unit 18, as a rule, is a controller with an arbitrary number of inputs and outputs, which depends on the problem being solved. Such blocks can be performed on modern processors of any type TMS 320Схх, Motorolla 56 ххх, Intel, etc.

Таким образом, заявляемое решение позволяет достичь максимальной эффективности, то есть максимальной точности локации при минимальной суммарной мощности сигналов, передаваемых за время процедуры. Это достигается за счет того, что, во-первых, вводится этап коррекции измерений времен прихода сигнала локации на каждую из БС. Коррекция основана на обнаружении факта отсутствия прямого луча распространения и вычитании из полученной оценки величины компенсации, пропорциональной среднему радиусу r зоны объектов рассеяния около МС. Во-вторых, решение о завершении локации принимается после формирования оценки координат МС. При этом используются как данные, имеющиеся сразу после приема сигнала локации на каждой из БС, так и сформированные оценки координат.Thus, the claimed solution allows to achieve maximum efficiency, that is, the maximum accuracy of the location with the minimum total power of the signals transmitted during the procedure. This is achieved due to the fact that, firstly, the stage of correction of measurements of the arrival times of the location signal to each of the BSs is introduced. The correction is based on the discovery of the absence of a direct propagation beam and subtraction of the compensation value proportional to the average radius r of the zone of scattering objects near the MS from the obtained estimate. Secondly, the decision to complete the location is made after the formation of the MS coordinate estimate. In this case, both the data available immediately after receiving the location signal on each of the BSs and the generated coordinate estimates are used.

Claims

1. Способ определения местоположения мобильной станции (МС), заключающийся в том, что выбирают активные базовые станции (БС), которые будут участвовать в определении местоположения МС, передают на МС команду начать передачу последовательности сигналов локации, при этом указывают необходимые параметры этой последовательности, передают на активные БС команду начать прием последовательности сигналов локации, при этом указывают соответствующие параметры этой последовательности, и начинают процедуру определения местоположения МС, при этом на МС формируют и передают последовательность сигналов локации в соответствии с полученными параметрами, на каждой активной БС последовательно принимают каждый из последовательности сигналов локации и формируют оценку времени его прихода, определяют местоположение МС, принимают решение о завершении или продолжении процедуры определения местоположения МС, при этом если принято решение о продолжении процедуры, то возобновляют определение местоположения, если принято решение о завершении процедуры, завершают процедуру, передавая на МС команду о прекращении передачи сигналов локации и сформированную оценку местоположения, отличающийся тем, что осуществляют коррекцию оценки времени прихода сигнала, при этом формируют оценку фактора Райса для данного сигнала локации, сравнивают оценку фактора Райса с порогом, если оценка фактора Райса не превышает порога, то принимают решение об отсутствии прямого луча на данной БС и корректируют оценку времени прихода сигнала, формируя величину коррекции, пропорциональную среднему радиусу зоны объектов рассеяния около МС, и вычитая величину коррекции из сформированной оценки времени прихода сигнала локации, если оценка фактора Райса превышает порог, то в качестве скорректированной оценки используют сформированную оценку времени прихода сигнала локации, местоположение МС определяют с учетом скорректированных оценок времени прихода сигнала локации всех активных БС, решение о завершении или продолжении процедуры определения местоположения МС принимают, учитывая результаты определения местоположения.1. A method for determining the location of a mobile station (MS), which consists in selecting active base stations (BS) that will participate in determining the location of the MS, instructing the MS to start transmitting a sequence of location signals, indicating the necessary parameters of this sequence, transmit to active BS a command to start receiving a sequence of location signals, while indicating the corresponding parameters of this sequence, and begin the process of determining the location of the MS, while a sequence of location signals is generated and transmitted to the MS in accordance with the obtained parameters, each active BS receives each of the sequence of location signals in succession and forms an estimate of its arrival time, determines the location of the MS, makes a decision on the completion or continuation of the procedure for determining the location of the MS, if a decision is made to continue the procedure, then the location determination is resumed, if a decision is made to complete the procedure, complete the procedure by transmitting to M With the command to stop the transmission of location signals and the generated location estimate, characterized in that the estimate of the arrival time of the signal is corrected, the Rice factor estimate for the given location signal is formed, the Rice factor estimate is compared with the threshold; if the Rice factor estimate does not exceed the threshold, then make a decision about the absence of a direct beam on a given BS and adjust the estimate of the signal arrival time, forming a correction value proportional to the average radius of the zone of scattering objects near the MS, and subtracting the correction value from the generated estimate of the location signal arrival time, if the Rice factor estimate exceeds the threshold, then the generated estimate of the location signal arrival time is used as the adjusted estimate, the MS location is determined taking into account the corrected estimates of the location signal arrival time of all active BSs, the decision to complete or continue MS positioning procedures are adopted based on location results.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что оценку фактора Райса формируют как отношение среднего квадрата амплитуды сигнала к среднему квадрату отклонения амплитуды от среднего значения.2. The method according to claim 1, characterized in that the Rice factor estimate is formed as the ratio of the average square of the signal amplitude to the average square of the amplitude deviation from the average value.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при приеме первого сигнала из последовательности сигналов локации решение о завершении процедуры определения местоположения МС принимают по оценкам отношений сигнала к помехе, если эти оценки превышают необходимый порог для всех активных БС, в противном случае принимают решение о продолжении процедуры.3. The method according to claim 1, characterized in that when receiving the first signal from a sequence of location signals, the decision to complete the MS location procedure is made by estimating the signal-to-noise ratios, if these estimates exceed the necessary threshold for all active BSs, otherwise they take decision to continue the procedure.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при приеме второго и последующих сигналов из последовательности сигналов локации полученную оценку местоположения МС сравнивают с оценкой, полученной по предыдущему сигналу, если расстояние между сравниваемыми оценками меньше порога, то принимают решение о завершении процедуры, в противном случае принимают решение о продолжении процедуры.4. The method according to claim 1, characterized in that when receiving the second and subsequent signals from the sequence of location signals, the obtained MS location estimate is compared with the estimate obtained from the previous signal, if the distance between the compared estimates is less than a threshold, then a decision is made to complete the procedure, otherwise, they decide to continue the procedure.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что порог устанавливают исходя из максимально возможного перемещения абонента за интервал между последовательными сигналами локации.5. The method according to claim 1, characterized in that the threshold is set based on the maximum possible movement of the subscriber for the interval between consecutive location signals.