用于确定毫微微基站位置的方法和装置的制作方法

专利名称：用于确定毫微微基站位置的方法和装置的制作方法
用于确定毫微微基站位置的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2007年6月1日提交的临时美国申请S/N. 60/941,564的权益， 该临时申请通过引用通用地整体纳入于此。
背景
领域
本公开一般涉及通信，尤其涉及可使用来自一个或多个移动设备和/或非移动 网络装备的信号执行对可重新部署基站的定位的系统、方法和装置。 相关技术
无线网络通过安置基站来在大面积上提供覆盖。然而，建筑物内部的覆盖可 能很困难，尤其是对于诸如高速数据等宽带无线服务而言。被称为毫微微(femto) 基站(FBS)的短程基站是针对建筑物内所经受的覆盖问题的一种可能解决方案。 这些FBS可被部署在诸如公寓大楼等区域中，其中每一个FBS可连接至提供宽带 因特网连接的个体DSL (数字订户线)和/或有线电视线。FBS可在射程上受限， 并且被限于只能向有限数目的移动设备提供服务，例如仅向注册了单个客户或诸如 小企业等关联客户群的移动设备提供服务。
这些FBS通常由客户安装，而无需蜂窝运营商介入。由于这些FBS单元可在 众多位置处被连接并且可被客户在任何时间重新定位，因此FBS是被称为可重新 部署基站的一类基站的成员。除非FBS单元装备有诸如GPS、 AGPS和/或基于蜂 窝网络的三边测量方法等定位形式，否则蜂窝运营商将难以管理密集地部署的FBS 单元。这些FBS单元的准确位置可被用于网络配置管理、干扰最小化和/或计账等。
概述
公开了用于确定可重新部署基站的位置的系统、方法和装置。可重新部署基 站可用于与选定数目的无线通信设备进行距离有限的通信。当选定通信设备之一位 于可重新部署基站的射程之内时，可重新部署基站可提供至宽带通信的链路。可重新部署基站可向非选定通信设备提供服务，例如紧急呼叫。在一些方面，诸如举例 而言在如若有人允许其他设备接入可重新部署基站则这个人会被奖励折扣或益处 时，那么可向其他设备提供服务。网络实体可使用本文中所描述的各种方法来确定 可重新部署基站的位置。
在一方面，本公开包括一种方法，其包括在有线网络上与可重新部署基站通
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基站无线地通信。该方法还包括获得指示移动站的位置的信息，以及基于所获得的 位置信息来估计可重新部署基站的位置。
在另一方面，本公开包括一种网络控制器，其包括接收机，该接收机被配置 成在有线网络上与可重新部署基站通信，可重新部署基站被配置成与移动站无线地 通信，移动站被配置成与可重新部署基站无线地通信。该网络控制器还包括处理器，
其耦合到接收机并被配置成获得指示移动站的位置的信息；以及耦合到处理器的位 置估计模块，位置估计模块被配置成基于所获得的位置信息来估计可重新部署基站 的位置。
在又一方面，本公开包括一种网络控制器，其包括用于在有线网络上与可重 新部署基站通信的装置，可重新部署基站被配置成与移动站无线地通信，移动站被 配置成与可重新部署基站无线地通信。网络控制器还包括用于获得指示移动站的位 置的信息的装置，以及用于基于所获得的位置信息来估计可重新部署基站的位置的 装置。
在又一方面，本公开包括一种编码有用于执行一种方法的计算机可读指令的
计算机可读介质，该方法包括在有线网络上与可重新部署基站通信，可重新部署
基站被配置成与移动站无线地通信，移动站被配置成与可重新部署基站无线地通
信；获得指示移动站的位置的信息；以及基于所获得的位置信息来估计可重新部署
基站的位置。
在又一方面，本公开包括一种定位可重新部署基站的方法，可重新部署基站 是无线网络的一部分并且被配置成向有限数目的移动站提供服务。这方面的该方法
包括向这些移动站之一传送位置锁定命令；以及继发射位置锁定命令之后接收指示
移动站的位置的信息。该方法还包括确定移动站与可重新部署基站之间的传播损耗 量的指示，并基于收到的信息和所确定的传播损耗来估计可重新部署基站的位置。
附图简述结合附图理解以下阐述的详细描述，本公开各方面的特征、目标和优点将变
得更加明显，在附图中相似的要素具有相似的附图标记。


图1是图解其中可使用从其他设备获得的位置信息来定位可重新部署基站的
示例系统的框图。
图2是用于定位可重新部署基站的位置的装置的示例的功能框图。
图3是图解用于确定可重新部署基站的位置的方法的示例的流程图。
图4是示出可重新部署基站和移动设备之间的距离与它们之间所发射的信号
的信号损耗的理论关系的示例曲线集。
图5图解可用于确定可重新部署基站的位置的多个位置锁定和多个不定性半
径的简化示例。
图6是使用移动设备位置和信号损耗测量的多个实例通过使用误差椭圆来估
计可重新部署基站的位置的方法的图解。
详细描述
本文中专有地使用词语"示例性"来表示"用作示例、实例或解说"。本文 中描述为"示例性"的任何方面不必被解释为优于或胜过其他方面。
本文中所描述的方法和装置可与各种卫星定位系统(SPS) —起使用，诸如美 国全球定位系统(GPS)、俄罗斯Glonass系统、欧洲Galileo系统、使用来自卫星 系统组合的卫星的任何系统、或将来开发的任何卫星系统。此外，所公开的方法和 装置可与利用伪卫星或卫星与伪卫星组合的定位系统一起使用。伪卫星是广播被调 制在L带(或其他频率)载波信号上的PN码或其他测距码(类似于GPS或CDMA 蜂窝信号)的基于地面的发射机，该载波信号可以与GPS时间同步。每一个这样 的发射机可以被指派唯一性的PN码从而准许被远程接收机标识。伪卫星在其中来 自环地轨道卫星的GPS信号可能不可用的境况中是有用的，诸如在隧道、矿区、 建筑、市区峡谷或其他封闭地区中。伪卫星的另一种实现被公知为无线电信标。如 本文所使用的术语"卫星"旨在包括伪卫星、伪卫星的等价物、及可能的其他。如 本文中所使用的术语"SPS信号"旨在包括来自伪卫星或伪卫星的等价物的类SPS 信号。
本文中所描述的定位技术可用于各种无线通信网络，诸如无线广域网 (WWAN)、无线局域网(WLAN)、无线私域网(WPAN)，等等。术语"网 络"和"系统"往往被可互换地使用。WWAN可以是码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交频分多址(OFDMA) 网络、单载波频分多址(SC-FDMA)网络，等等。CDMA网络可实现诸如cdma2000、 宽带CDMA (W-CDMA)等一种或多种无线电接入技术(RAT) 。 Cdma2000包 括IS-95、 IS-2000和IS-856标准。TDMA网络可实现全球移动通信系统(GSM)、 数字高级移动电话系统(D-AMPS)、或其他某种RAT。 GSM和W-CDMA在来 自名为"第三代伙伴项目(3GPP)"的联盟的文献中描述。Cdma2000在来自名为 "第三代伙伴项目2 (3GPP2)"的联盟的文献中描述。3GPP和3GPP2文献是公 众可获取的。WLAN可以是IEEE 802.1 lx网络，并且WPAN可以是蓝牙网络、IEEE 802.15x、或其他某种类型的网络。这些技术也可用于WWAN、 WLAN和/或WPAN 的任何组合。
如本文中所使用的，移动站(MS)和用户装备(UE)各自是指诸如以下的设 备蜂窝或其他无线通信设备、个人通信系统(PCS)设备、个人导航设备、膝上 型设备或能够接收和处理SPS信号的其他合适的移动设备。术语"移动站"还旨 在包括诸如通过短程无线、红外、有线连接、或其他连接与个人导航设备(PND) 通信的设备，不管卫星信号接收、辅助数据接收、和/或位置相关处理是发生在该 设备上还是在PND上。另外，"移动站"旨在包括能够诸如经由因特网、WiFi、 或其他网络与服务器通信的所有设备，包括无线通信设备、计算机、膝上型设备等， 而不管卫星信号接收、辅助数据接收、和/或位置相关处理是发生在该设备上、服 务器上、还是与网络相关联的另一个设备上。以上的任何可操作组合也被认为是"移 动站"。
图1是图解示例SPS环境100的框图。SPS环境100可包括卫星导航系统105 和无线通信系统107。卫星导航系统105的示例是由美国国防部开发的全球定位系 统(GPS)。其他类型的卫星导航系统105包括广域扩增系统(WAAS)、俄罗斯 联邦开发的全球导航卫星系统(GLONASS)、以及欧盟规划的Galileo系统。
在一方面，移动站(MS) 104采用基于分别从卫星106和基站108接收到的 信号110和/或112来计算位置解的技术。MS 104捕获来自视线中的卫星106的信 号110，并通过测量每个信号从相应卫星行进至MS 104所需的时间来测量与每颗 卫星的距离。类似地，MS 104接收来自无线通信系统107的基站108的信号112， 并根据每个无线信号110从基站108行进至MS 104所需的时间来测量与基站108 的距离。MS 104基于这些测量来求解位置和时间变量，或者将这些测量传达给定 位实体(PDE) 114，后者随后确定MS 104的位置解。可在MS 104或无线通信系
9统107的其他实体(未示出)上执行多个用户应用，包括导航和其他增值应用。在 一些方面，无线通信系统107采用定位方法来确定移动站的位置，而无需移动站执 行任何定位功能。
无线通信系统107还包括毫微微基站(FBS) 116、 116A和116B。图1中图 解了示例性的3个FBS单元，但可利用任何数目和类型的可重新部署基站。FBS 单元可被配置成在受限覆盖区上发射(和接收)；诸如在公寓、房间、建筑区等之 内。FBS单元还可被配置成为有限数目的MS 104提供对回程网络连接的接入。例 如，在图1中，FBS 116可被配置成仅为MS 104提供对回程网络的接入，而且FBS 116A可被配置成仅向MS 104A提供服务，且FBS 116B可被配置成仅向MS 104B 提供服务。利用私钥和/或公钥来加密的认证和授权技术是为某些FBS单元116将 接入限制于有限数目的MS 104的方法的示例。在其中未授权MS 104尝试经由FBS 116获取接入的情形中，FBS 116可向未授权MS 104发送文本消息，该消息声明 例如"您不能经由此FBS获得服务"。
FBS单元116可利用与MS 104用来与基站108通信的相同通信方法来与MS 104通信。MS 104在与FBS 116或基站108通信时可利用相同的协议。或者，FBS 单元116可利用不同的无线协议来与MS 104通信。例如，MS 104可利用诸如 Cdma2000等蜂窝协议来与基站108通信，并且可利用诸如802.11x或蓝牙等短程 无线协议来与FBS单元116通信。
FBS单元116可被配置成与DSL (数字订户线)服务器118通信，或替换地 与有线电视服务器或任何其他类型的提供数字通信能力的服务器通信。DSL服务 器118可被配置成接收和转发来自多个FBS单元116的通信，诸如被图解为与FBS 单元116和116B通信的服务器118。如本文中所使用的，DSL服务器118可利用 包括例如DSL、 ADSL、 VDSL、 HDSL或其他数字订户环路技术的一种或多种技 术。这些技术可利用住宅楼或办公楼与中心局之间的铜线，例如用作回程连接的 所谓的最后一英里链接。此外，术语DSL还可包括有线电视线。
DSL服务器118被连接到无线电网络控制器(RNC) 120。 RNC 120被用于控 制正传达给DSL网络以及从DSL网络回传给无线通信系统107的数据。RNC 120 可以是例如WWAN中负责控制基站108 (或B节点)——也就是连接到RNC 120 的基站108和FBS 116——的管理单元。RNC 120实行无线电资源管理、以及一些 移动性管理功能。RNC 120通过未示出的媒体网关(MGW)连接到例如DSL网络 等通常的电路交换网，并且连接到分组交换WWAN中的基站控制器。
10RNC 120、或诸如DSL服务器118或FBS单元116等其他网络实体可使用本 文中公开的方法来确定可重新部署FBS单元116的位置。当有数个FBS单元116 被紧邻地安装时，如公寓大楼或办公楼中可能存在的，就创建了小型的多基站蜂窝 系统，但未常规地考虑基站的位置。个体MS可能会在位于其中它们与之相关联的
FBS对于服务而言不是最佳FBS 116(或替换地基站108)的地方时尝试拨出呼叫。 妖而.沐^7fefr^半千鱼元116的你罟始翻iH的^里.旌丰rHn、 "OT能7^会劳
生并且蜂窝网络107的性能可能被破坏，或者系统的容量可能由于创建了不必要的 干扰量和过度的发射功率而被减小。所部署的FBS网络本来容易支持的一些呼叫 可能会因缺乏适当换手能力而掉线。软HO在上述约束下也可能是不能实现的。
FBS 116的密集部署以及缺乏部署规划可获益于例如由RNC 120使用高效配 置和调整算法来最小化干扰并实现FBS 116与宏蜂窝网络107的基站108之间的有 效换手。这些算法可利用本文中所公开的方法和装置所提供的关于FBS位置的知 识。此外，蜂窝运营商可将准确的FBS位置用于计账和定价目的。
无线通信系统107以及包括DSL服务器118和RNC 120的回程系统是简化示 例而且并非意在描绘实际系统配置。例如，所有基站108通常都连接到诸如RNC 120等RNC。然而，连接到FBS 116的RNC或许将与连接到基站108的RNC不 同。此外，RNC通常经由回程网络连接到中央服务器。此外，PDE 114在图1中 被示为与单个基站108相连接。更典型地，PDE114将位于无线运营商的核心网络 中，并且可连接到若干基站108和/或FBS 116。网络中也可存在一个以上连接到 不同基站108和/或FBS 116的PDE 114。理解本文中所描述的系统、装置和方法 并不需要对确切网络拓扑的描述。
图2是用于定位诸如举例而言FBS单元116等可重新部署基站的位置的系统 的示例的功能框图。系统200包括网络控制器子系统205。网络控制器子系统205 可以是RNC120、 DSL服务器118和/或FBS单元116的一部分。网络控制器子系 统205的各个模块可分布在RNC 120、 DSL服务器118和FBS单元116以及未示 出的其他装置中的一个或多个当中。
网络控制器205包括被配置成在网络220上接收数据的接收机模块222。网络 220可包括一个或多个有线和/或无线网络。在一方面，网络220是有线DSL网络， 并且在网络220上接收到的数据是由如图1的示例系统100中所示的FBS 116、DSL 服务器118和RNC 120中的一个或多个所传达的。在另一方面，网络220是诸如 无线网络107的无线网络，并且在网络220上接收到的数据是由MS 104或未示出的其他无线设备中的一个或多个传达的。
网络控制器205包括一个或多个处理器224。处理器224可包括一个或多个专 用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、 可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微 处理器、电子器件、其他电子单元、或其组合。处理器224被配置成存储由接收机 222接收到的数据、处理该数据并将其存储在存储器226上。存储器226可被实现 在处理器224内，或可外置于处理器224。如本文中所使用的，术语存储器是指任 何类型的长期、短期、易失性、非易失性、或其他存储器，且并不限于任何特定类 型的存储器或存储器数目、或存储器存储于其上的介质的类型。
处理器224还被配置成执行用于执行位置估计模块230和收到信号强度指示 (RSSI)模块232的方法的指令。模块230和232可包括以下参照图3讨论的方 法的固件和/或软件实现。在软件实现的情形中，模块230和232的软件代码可被 存储在存储器226上。
位置估计模块230被配置成基于在网络220上接收到的各种位置信息来确定 诸如举例而言图1的FBS单元116等一个或多个可重新部署基站的位置。在一方 面，位置信息包括由与FBS单元116通信的MS104推导出的位置信息，其中MS 104利用一个或多个SPS或基于蜂窝网络的定位系统。在这些方面，FBS的位置可 通过接收来自与FBS 116通信的一个或多个MS 104的多个位置信息信号来精炼。 例如，单个MS 104可针对位置信息被轮询多次以便组合这些估计，从而可能得到 更准确的位置估计。此外，多个MS104可被轮询，并且其位置信息被组合以提高 准确度。
另一方面，位置估计模块230接收到和利用的位置信息包括标识落在被定位 的FBS单元116的通信射程内、或落在正与被定位的FBS单元116通信的MS 104 的通信射程内的一个或多个基站108和/或其他FBS单元116的信息。在这方面， 包含静态基站108的位置和/或包含对可重新部署FBS单元116的位置的近期估计 的网络数据库可被位置估计模块230用于进行位置估计。被标识的基站无需常驻于 服务MS 104和/或FBS 116的无线网络107。换言之，如果MS 104和/或FBS 116 能够接收来自例如GSM、 TDMA等另一个无线网络的导频信号，则恰适数据库中 所包含的基站标识符和位置可被用于获得位置信息。
在一些方面，位置估计模块230可利用由RSSI模块232所确定的传播损耗测 量。RSSI模块232可接收来自FBS单元116的指示一个或多个MS 104、基站108或其他FBS单元116在与被定位的FBS单元116通信时经历的信号强度损耗的信 息。这些传播损耗测量可被定位模块230用于进一步精炼位置估计。以下讨论利用 由RSSI模块232所确定的传播损耗测量的方法的细节。
在一方面，RSSI模块232接收指示由被定位的FBS 116所发射的信号功率的 信息，并且还接收指示在正与FBS 116通信的MS 104处接收到的信号功率的信息。 在这方面，发射功率与收到功率(例如减去任何显著的天线增益)之差可用于估计 发射设备与接收设备之间的距离。
网络控制器205还包含被配置成在网络240上传送数据的发射机模块228。网 络240可包括一个或多个有线和/或无线网络。在一方面，网络240是有线DSL网 络，并且在网络240上传送的数据是由如图1的示例系统100中所示的FBS 116、 DSL服务器118和RNC 120中的一个或多个所传达的。在另一方面，网络240是 诸如无线网络107的无线网络，并且在网络240上传送的数据是由MS 104或未示 出的其他无线设备中的一个或多个传达的。在一方面，可在网络240上传送对FBS 116和/或MS 104的位置锁定的请求。现在将讨论由网络控制器205的各个模块所 执行的功能的细节。
图3是图解用于确定可重新部署基站的位置的方法的示例的流程图。过程300 可例如分别在图1和图2的系统100或系统200上执行。例如，过程300可在FBS 116、 DSL服务器118和RCN 120中的一个或多个上执行，或者可在能访问图1 和图2中分别所示的网络的任何其他设备上执行。
在一方面，过程300始于任选框310。在框310，系统可向希望对其进行位置 估计的例如FBS单元116等一个或多个可重新部署基站传送位置锁定命令。或者， 系统可向与希望对其进行位置估计的FBS单元116通信的或位于其附近的一个或 多个MS 104传送位置锁定命令。例如，RCN 120、或DSL服务器118可向FBS 116 传送位置锁定命令，FBS 116又可向MS 104传送位置锁定命令。在另一方面，FBS 116或MS 104可被配置成在预定时间和/或间隔自动发起位置锁定过程。在这方面， 无需在框310传送位置锁定命令。图2中的网络控制器205的发射机228可执行任 选框310处的功能。
一旦已发起位置锁定过程——或者是由于在框310处传送了位置锁定命令或 者是由于预定调度，过程300就行进至框320。在框320，系统接收指示与FBS 116 通信的MS的位置的信息。在一方面，该信息可以是与FBS通信以利用FBS所连 接到的回程网络的MS104的位置。在另一方面，该信息可与基站108、和/或不能直接与FBS 116通信但正发射能被FBS 116或MS 104接收到的导频信号的另一个 FBS 116的身份相关。在其中在框320处接收到的位置信息标识另一个FBS 116的 各方面，通过使用过程300，针对该FBS 116估计的先前位置例如可被用作其他 FBS的位置的估计(假设其他FBS近期未被重新部署)。
在一方面，在框320处接收到的位置信息是从被配置成接收来自诸如GPS、 AGPS、 Galileo等SPS 105的信号的MS 104接收到的位置信息。在另一方面，该 位置信息是从作为基于网络的定位系统的一部分的MS 104接收到的位置信息。在 这些方面的任一种中，在框320处获得的位置信息在MS 104正利用的SPS 105或 蜂窝网络定位系统的坐标系统中定位MS 104。在一些方面，位置信息可包括误差 或不定性容差，其也被称为精度衰减参数。图2中的网络控制器205的接收机222 可执行框320处的功能。
由于在框320处接收到的位置信息是基于另一个无线设备的位置而并非被定 位的FBS 116的位置的，因此在框325确定指示MS 104与FBS 116之间的信号的 传播损耗的测量。指示传播损耗的测量在某些情形下可以是设备之间的距离的指示 符。在一方面，FBS116向MS 104发射已知功率电平的信号。MS 104随后向FBS 116发射响应，该响应信号包含收到信号强度指示符(RSSI)测量。从已知发射功 率电平中减去RSSI以确定传播损耗。在一些方面，也可从发射功率电平中减去FBS 116和/或MS 104的天线增益以提高准确度。例如，如果FBS具有大约2dB或更 大的天线增益，则可从发射功率电平中减去天线增益和RSSI以确定传播损耗。
传播损耗可被用于(参见以下参照判决框335和图4的讨论)确定FBS 116 距MS 104的估计距离。MS 104与FBS 116之间的传播损耗或所得估计距离可被 用于确定用于估计FBS 116的位置的方法，如以下所讨论的。图2中的网络控制器 205的RSSI模块232可执行框325处的功能。
取决于在框320处接收到的位置信息的类型以及取决于在框325处确定的传 播损耗的级别，可按不同方式来估计FBS 116的位置。例如，过程300可使用框 340、 345和350处的3种方法之一来估计FBS116的位置。在一些方面，框340、 345和350处的估计中的两个或更多可被组合以精炼FBS 116的位置估计。在该示 例中，使用哪种(或哪些)估计方法取决于与FBS 116通信的MS 104是否具有定 位能力(参见判决框330)，并且取决于传播损耗是否大于阈值(参见判决框335)。 现在将讨论取决于判决框330和335的结果来执行以在框340、 345和350处估计 FBS 116的位置的功能的细节。在判决框330，确定与FBS116通信的MS104是否具有定位能力(例如，在 一方面，基于在框320处接收到的位置信息的类型)。定位能力可以是诸如GPS、 AGPS等SPS，或者是基于蜂窝网络的系统(其可包括三边测量和/或SPS部分)。 如果确定MS 104具有定位能力，则过程300继续至判决框335。如果确定MS 104 不具有定位能力，则过程300继续至判决框345。以下讨论在框345处执行的功能。
在一方面，如果在框320处接收到的位置信息包含对MS 104的位置的估计， 则该过程继续至框335。在另一方面，在判决框330处确定MS是否具有定位能力 可包括确定MS 104的制造和型号。这可通过执行对MS 104的国际移动装备身份 或即IMEI号的查询来完成。在知晓IMEI号的情况下，FBS 116就可査找与MS 104 的特定制造和型号相关联的能力。在另一方面，可在MS104与FBS116之间执行 服务发现协议。在一些方面，可在执行在框310和320处的功能之前执行确定框 330。在这些方面，在框310和320处执行的功能取决于所确定的MS具有的定位 能力。
如果在判决框330处确定MS 104具有定位能力，则过程300继续至判决框 335。在判决框335，将在框325处确定的传播损耗与阈值进行比较。如果传播损 耗小于阔值(指示MS 104与FBS 116之间的距离较小)，则该过程行进至框340 以估计FBS 116的位置。如果传播损耗大于或等于阐值，该过程继续至框350以估 计FBS 116的位置。在框340处执行的估计功能可比在框350处执行的功能更简单， 因为FBS 116的位置与MS 104更近。
在判决框335处使用的传播损耗阈值可基于一个或多个信号强度损耗模型。 图4是示出可重新部署基站和移动设备之间的距离与它们之间所发射的信号的信 号损耗的理论关系的示例曲线集。曲线405描绘了以下形式的室内传播损耗模型 损耗[必]=50 + 1￡ */ [米] (1)
其中R是发射设备与接收设备之间的距离。曲线410描绘自由空间模型。
由于FBS通常是在室内使用的，因此在一些方面，曲线405可用于确定在判 决框335处使用的可接受传播损耗阈值。例如，如果框335处的阈值约为70 dB， 则曲线405指示MS 104与FBS 116之间的距离可能小于约20米。这对于网络管 理目的而言可能是足够准确的。通过将阈值设置为约为60dB (IO米)、62 dB (12 米)、64dB (14米)、66dB (16米)或68 dB (18米)的值可获得更高准确度。 还可将阈值设置为等于这些阈值的约+/- 1 dB的值。
如果要定位的FBS 116在自由空间环境中，则曲线410可用于确定阈值。例
15如，如果希望阈值对应于20米的距离，则可使用曲线410将阈值选取为大约64 dB。如果想要更高准确度，则可将阈值设置为大约62 dB (约16米)、60 dB (约12米)、或58dB (约10米)。还可将阈值设置为等于这些阈值的约+/-1 dB的值。在一些方面，还可推导传播损耗模型以计及MS 104和/或FBS 116的天线增益。在一些方面，判决框335可将从MS104至FBS116的估计距离与阈值进行比较，并且如果距离小于阈值则行进至框340，否则行进至框350。
除了曲线405和410之外，可使用其他路径损耗模型来确定在判决框335处使用的阈值。举例而言，诸如Hata模型等路径损耗模型可用于建模城区场景。也可使用其他路径损耗模型来确定在判决框335处使用的传播损耗阈值。图2中的网络控制器205的位置估计模块230可执行判决框330和335处的功能。
如果确定MS 104具有定位能力(在框330处)并且如果在框335处确定传播损耗小于阈值，则在框340处确定FBS 116的位置。在一方面，在框340处针对FBS确定的位置简单地为在框320处接收到的MS 104的位置。如果在框335处使用的阈值等同于大约5米、10米、20米、或确定满意的任何其他距离的发射距离，则这会是足够的。
在一方面，仅执行一次框340处的位置估计。在另一方面，过程300返回框310以获得对MS 104的另一个位置锁定，以提高在框340处的估计的准确度。在这方面，传播损耗可被用于确定绕针对每一次位置锁定获得的每个MS位置绘制的不定性半径(等于由以上所讨论的传播模型中的一个或多个所确定的距离)。这样，可使用多个区域来对估计位置取平均(或确定最可能的值)，并藉此提高对FBS 116
的位置估计的置信度。
图5图解可用于确定可重新部署基站的位置的多个位置锁定和多个不定性半径的简化示例。图5的简化示例利用圆，但以下参照图6讨论的更一般方法利用误差椭圆。误差椭圆可包括归因于精度衰减的不定性以及MS 104与FBS 116之间的估计距离。定位星座500包括与3个MS 104位置相对应的3个估计位置510、 520和530。在以下讨论的其他实施例中，位置510、 520和530还可以是诸如基站108、FBS 116或任何其他无线设备等具有可供(在过程300的框320处)获得的位置信息的其他无线设备的位置。这3个位置可以是不同MS的位置、或在不同时间获得的相同MS的位置、或其组合。
对于位置510、 520和530中的每一个，在框325处确定传播损耗估计。这些传播损耗估计可被用于在这些位置中的每一个估计从MS 104至FBS 116的距离。在该示例中，确定半径512、 522和532分别为与位置510、 520和530相对应的在MS 104与FBS 116之间的距离。可使用与图4的曲线405和410类似的路径损耗曲线、或使用认为其代表了设备所在的环境的任何其他路径损耗曲线来计算距离。
半径512、 522和532可被用于分别绕位置510、 520和530绘制圆514、 524和534。在该示例中，圆514、 524和534全都在区域550处交迭(示为交叉阴影区域)。使用三边测量方法，可在区域550中估计FBS的位置。
图5中所示的示例具有相当小的交迭区域550。然而，在一些环境中，错误位置和/或错误距离估计会导致相当大的交迭区域，或甚至多个交迭区域，从而使得对FBS116的位置估计较不可靠。在一方面，可执行附加位置锁定，直至达到一置信度水平(例如，在交迭区域小于阈值时)。由于预期FBS不会频繁地移动，因此可以有数小时、数天或甚至数周来计算可靠位置。还可采用其他方法来提高在框340处对FBS116的位置估计的准确度。例如，对于其中存在一个以上交迭区域的情形，可根据与每一个交迭区域交迭的测量的数目来排行该交迭区域，并且可选取具有最大编号的区域。而且，可在框340处使用与以下参照图6讨论的那些类似的方法以包括SPS系统共有的精度衰减误差估计(例如，误差椭圆)。
对于其中在判决框335处传播损耗大于阈值的情形，在框350处估计FBS 116的位置。 一般而言，框350处的位置估计比在框345处执行的位置估计更加复杂。这是由于使用更远MS的位置来估计FBS的位置时有更大的不定性。在一方面，使用己在框320处获得的一个或多个MS的两个或多个位置来估计FBS 116的位置。在一方面，在框325处确定的相应传播损耗被用于估计MS与FBS之间的距离，并且使用与参照图5讨论的那些类似的方法来估计FBS位置。
在另一方面，使用误差椭圆来建模从诸如GPS、 AGPS、 WAAS、 GLONASS、Galileo等SPS获得的MS位置的位置精度衰减。误差椭圆定义MS 104可能位于其中的置信度区域，其中椭圆的中心为所估计的MS104位置。误差椭圆可在大小上被增大以实现合需的置信度水平。例如，标准误差椭圆(具有基于单个标准偏差的半长轴和半短轴)包含MS 104有39%的概率。将半长轴和半短轴乘以2.45得到MS 104被包含在误差椭圆内有95%的概率。
图6是使用移动设备位置和信号损耗测量的多个实例通过使用误差椭圆来估计可重新部署基站的位置的方法的图解。在图6中所例示的示例中，表示位置精度衰减的误差椭圆被乘以某个因子(或一组因子)来增大以包括MS104与被定位的FBS 116之间的MS 104至FBS 116估计距离。在该示例中，图解了 3次位置锁定和相应椭圆的星座，但相同的方法在使用2个位置或更多位置的情况下也是适用的。
定位星座600包括与3个MS 104位置相对应的3个估计位置610、620和630。在以下讨论的其他实施例中，位置610、 620和630还可以是可供(在过程300的框320处)获得其误差椭圆的其他无线设备的位置。这3个位置可以是不同MS的位置、或在不同时间获得的相同MS的位置、或其组合。
每一个位置610、 620和630分别被误差椭圆612、 622和632包围。误差椭圆612、 622和632分别表示MS位置估计点610、 620和630的计及精度衰减的置信度区域。这些精度衰减误差椭圆612、 622和632各自基于相应MS与被定位的FBS 116之间的估计距离来修改。较大的椭圆614、 624和634分别表示精度衰减误差椭圆612、 622和632加上这些估计距离。
椭圆614、 624和634在区域640中交迭。所有椭圆614、 624和634所共有的区域640是FBS 116位于其中的最可能区域。可使用三边测量方法来在区域640内估计FBS位置650。在一方面，可执行附加位置锁定，直至达到某个置信度水平(例如，在交迭区域小于阈值时)。由于预期FBS不会频繁地移动，因此可以有数小时、数天或甚至数周来计算可靠位置。还可采用其他方法来提高在框350处对FBS116的位置估计的准确度。例如，对于其中存在一个以上交迭区域的情形，可根据与每一个交迭区域交迭的测量的数目来排行该交迭区域，并且可选取具有最大编号的区域。图2中的网络控制器205的位置估计模块230可执行框350处的功能。
图5和6中所示的示例是在二维中描绘的。然而，可实现定位算法以提供三维位置。这在FBS 116位于例如有许多层的高楼中时将是有用的。
对于其中在判决框330处确定MS不具有定位能力的情形(例如，在MS未装备有定位能力时、或在SPS或基于网络的定位系统不可用时)，过程300行进至框345。在框345，使用标准基站和/或其他FBS的位置来估计FBS 116的位置。
诸如WCDMA和CDMA网络等蜂窝网络例如利用基站——包括FBS 116——的导频信道。导频信道通常包含代表基站的身份的信息。在一方面，在框320处获得的位置信息是由与被定位的FBS 116通信的MS 104接收到的标识一个或多个基站和/或FBS的导频信道的信息。
在一方面，基站的身份可被用于在网络数据库上查找基站的位置。网络数据库还可包括基站的覆盖区。在这方面，可在框345处使用与分别标识图5和6的交迭圆和交迭椭圆的方法类似的方法来估计MS的位置 例如，点520、 530和540将为MS能接收其导频的3个基站的位置。圆半径512、 522和532可被选取成匹配网络数据库中所包含的覆盖区。由此，随后可使用三边测量方法来在图5中所示的区域550中估计MS的最可能位置。在另一方面，可使用椭圆来表示基站108的覆盖区。在又一方面，无线网络数据库使用多个几何图形来表示覆盖区，并且这些几何图形可被用于估计MS 104的最可能位置。
在已估计MS 104的位置之后，在框345，可使用与以上参照框340和350讨论的那些类似的方法来计算FBS的位置。这些方法可利用如在框325处确定的MS与FBS 116之间的传播损耗。
MS 7FAA苴接LKr忌瓶信马的基站108 TTTW县MS 104 7P沐其中通佶的峰袞网络
中的基站，或者基站108可以是另一个网络(例如，与MS的归属网络使用类似蜂窝协议的另一家承运商的网络、或使用完全不同协议的网络)的基站。在其中使用多个网络的基站108的各方面中，正执行过程300的网络控制器205可使用多个数据库来确定基站位置。在这些方面，在框320处接收到的信息还可包括标识基站所属网络的网络信息。
在另一方面，MS 104可与其他FBS 116通信，并且FBS 116的位置可与常规基站位置一起使用或作为其替代。在这方面，MS104正接收的FBS116的导频标识信息将在框320处被接收到。此外，MS 104还可发射将被用于估计MS 104距多个FBS 116的距离的RSSI (或传播损耗估计)测量。FBS 116的位置可以是先前使用方法300确定的位置。在这方面，可使用与以上参照图5和6讨论的那些类似的方法来估计MS的位置。
例如，使用图5的圆方法，点510、 520和530代表MS 104从其接收导频信号的3个FBS的位置。圆半径512、 522和532可基于3个RSSI/传播损耗估计来估计，其中对于每个FBS 116有一个RSSI/传播损耗估计。随后可使用三边测量方法来估计MS 104的位置。在已估计MS 104的位置之后，在框345，可使用与以上参照框340和350讨论的那些类似的方法来计算FBS 116的位置。这些方法可利用如在框325处确定的MS 104与FBS 116之间的传播损耗。
为了避免标识MS由于MS104的运动而在不同时间接收的各基站，例如，在框320处接收到的导频数据应代表MS 104在大致相同时间接收的导频。例如，MS 104可将时间戳附于MS向FBS 116传送且在框320处被网络控制器205接收到的导频数据。这样，网络控制器205可避免使用在明显不同的时间获得的导频数据。例如，网络控制器205可被配置成仅使用其时间戳彼此相差一分钟之内的导频。这样，可以限制MS的运动。网络控制器205也可使用其他时间范围，诸如10秒、20秒、30秒、40秒、50秒等。
MS 104从其接收导频的FBS 116可包括并未被配置成为MS 104提供对回程网络的接入的其他FBS 116。不要求其他FBS 116向MS 104提供全服务，而是MS 104仅被配置成接收其他FBS 116的导频。类似地，其他FBS 116无需被配置成向MS 104提供全服务。图2中的网络控制器205的位置估计模块230可执行判决框345处的功能。
公开了用于确定可重新部署基站的位置的系统和方法。所公开的系统和方法允许使用从正与被定位的FBS通信的MS获得的位置信息来准确地确定FBS的位置。位置信息可包括如使用一个或多个SPS或基于蜂窝网络的定位系统所估计的MS的位置。位置信息还可包括标识来自MS正接收的基站和/或其他FBS的导频的数据。可使用对MS与FBS之间的传播损耗的确定来估计MS与FBS之间的距离。随后可基于接收到的位置信息和所确定的MS与FBS之间的距离来确定FBS的位置。
结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件和软件的这种可互换性，各种解说性组件、块、模块、电路、和步骤在上文中以其功能性的形式进行了一般化描述。这样的功能性是实现成硬件还是软件取决于具体应用和加诸整体系统上的设计约束。本领域普通技术人员可针对每种具体应用以不同方式来实现所描述的功能集，但此类设计决策不应被解读为致使脱离本公开的范围。
结合本文所公开的实施例描述的各个解说性逻辑框、模块、以及电路可用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、精简指令集计算机(RISC)处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文中描述的功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，处理器可以是任何处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或更多个微处理器、或任何其他此类配置。
结合本文所公开的实施例描述的方法、过程或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在RAM存储器、闪存、非易失性存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储
20器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中所知的任何其他形式的存储
介质。示例性存储介质被耦合到处理器，使得该处理器能从/向该存储介质读写信 息。在替换方案中，存储介质可以被整合到处理器。此外，各种方法可按各实施例 中所示的次序执行，或者可使用经修改的步骤次序来执行。此外， 一个或以上过程 或方法步骤可被省略，或者一个或以上过程或方法步骤可被添加到这些方法和过程 中。附加步骤、框、或动作可被添加在这些方法和过程的开始、结束、或居于现有 要素之间。
提供了以上对所公开的实施例的描述是为了使得本领域任何技术人员皆能够 制作或使用本公开。对这些实施例的各种修改容易为本领域普通技术人员所显见， 并且在此所定义的普适原理可被应用于其它实施例而不会脱离本公开的精神或范 围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中示出的实施例，而是应被授予与本文中 公开的原理和新颖性特征一致的最广义的范围。
权利要求
1.一种方法，包括在有线网络上与可重新部署基站通信，所述可重新部署基站被配置成与移动站无线地通信，所述移动站被配置成与所述可重新部署基站无线地通信；获得指示所述移动站的位置的信息；以及基于所获得的位置信息来估计所述可重新部署基站的位置。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 确定所述移动站与所述可重新部署基站之间的传播损耗；以及 基于所述传播损耗来估计所述可重新部署基站的所述位置。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所获得的位置信息包括根据 基于卫星的定位系统、和无线网络的定位系统中的一个或多个的估计位置。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述所获得的位置信息还包括所 述移动站的多个位置及精度衰减估计，所述多个位置及精度衰减估计是在不同时间 获得的，所述方法还包括基于所述多个位置及精度衰减估计来估计所述可重新部署 基站的所述位置。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所获得的位置信息包括标识 第一无线网络中所述移动站从其接收导频信号的一个或多个基站的信息，所述方法 还包括获得与所述一个或多个基站的位置相关联的位置信息；以及 基于所述一个或多个基站的所述位置来估计所述可重新部署基站的所述位置。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述移动站从其接收导频信号的 所述一个或多个基站中的至少之一是另一个可重新部署基站。
7. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述一个或多个基站包括至少一 个在第二无线网络中操作的基站，所述第二无线网络是与所述第一无线网络不同的 无线网络。
8. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述所获得的位置信息包括标识 所述第一无线网络中所述移动站从其接收导频信号的两个或多个基站的信息，所述方法还包括确定所述两个基站的覆盖区；以及附加地基于所述覆盖区来估计所述可重新部署基站的所述位置。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括 向所述移动站发出位置锁定命令；以及继发出所述位置锁定命令之后获得所述位置信息。
10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可重新部署基站还被配置成向有限数目的移动站提供服务。
11. 一种网络控制器，包括接收机，配置成在有线网络上与可重新部署基站通信，所述可重新部署基站 被配置成与移动站无线地通信，所述移动站被配置成与所述可重新部署基站无线地 通信；处理器，其耦合到所述接收机并被配置成获得指示所述移动站的位置的信息；以及耦合到所述处理器的位置估计模块，所述位置估计模块被配置成基于所获得 的位置信息来估计所述可重新部署基站的位置。
12. 如权利要求11所述的网络控制器，其特征在于，还包括收到信号强度 指示符模块，其被配置成确定所述移动站与所述可重新部署基站之间的传播损耗，其中所述位置估计模块还被配置成基于所述传播损耗来估计所述可重新部署基站 的所述位置。
13. 如权利要求11所述的网络控制器，其特征在于，所述所获得的位置信 息包括根据基于卫星的定位系统、和无线网络的定位系统中的一个或多个的估计位置。
14. 如权利要求13所述的网络控制器，其特征在于，所述所获得的位置信 息还包括所述移动站的多个位置及精度衰减估计，所述多个位置及精度衰减估计是 在不同时间获得的，所述位置估计模块还被配置成基于所述多个位置及精度衰减估 计来估计所述可重新部署基站的所述位置。
15. 如权利要求11所述的网络控制器，其特征在于，所述所获得的位置信 息包括标识第一无线网络中所述移动站从其接收导频信号的一个或多个基站的信 息，其中所述处理器还被配置成获得与所述一个或多个基站的位置相关联的位置信 息，并且所述位置估计模块还被配置成基于所述一个或多个基站的所述位置来估计 所述可重新部署基站的所述位置。
16. 如权利要求15所述的网络控制器，其特征在于，所述移动站从其接收导频信号的所述一个或多个基站中的至少之一是另一个可重新部署基站。
17. 如权利要求15所述的网络控制器，其特征在于，所述一个或多个基站 包括至少一个在第二无线网络中操作的基站，所述第二无线网络是与所述第一无线 网络不同的无线网络。
18. 如权利要求15所述的网络控制器，其特征在于，所述所获得的位置信 息包括标识所述第一无线网络中所述移动站从其接收导频信号的两个或多个基站 的信息，所述位置估计模块还被配置成确定所述两个基站的覆盖区，并附加地基于 所述覆盖区来估计所述可重新部署基站的所述位置。
19. 如权利要求11所述的网络控制器，其特征在于，还包括被配置成向所 述移动站发出位置锁定命令的发射机，并且其中所述处理器还被配置成继发出所述 位置锁定命令之后获得所述位置信息。
20. 如权利要求11所述的网络控制器，其特征在于，所述可重新部署基站 还被配置成向有限数目的移动站提供服务。
21. —种网络控制器，包括用于在有线网络上与可重新部署基站通信的装置，所述可重新部署基站被配 置成与移动站无线地通信，所述移动站被配置成与所述可重新部署基站无线地通 信；用于获得指示所述移动站的位置的信息的装置；以及 用于基于所获得的位置信息来估计所述可重新部署基站的位置的装置。
22. 如权利要求21所述的网络控制器，其特征在于，还包括用于确定所述 移动站与所述可重新部署基站之间的传播损耗的装置，其中所述用于估计的装置基 于所述传播损耗来估计所述可重新部署基站的所述位置。
23. 如权利要求21所述的网络控制器，其特征在于，所述所获得的位置信 息包括标识第一无线网络中所述移动站从其接收导频信号的一个或多个基站的信 息，所述用于获得的装置获得与所述一个或多个基站的位置相关联的位置信息，并 且所述用于估计的装置基于所述一个或多个基站的所述位置来估计所述可重新部 署基站的所述位置。
24. 如权利要求23所述的网络控制器，其特征在于，所述所获得的位置信 息包括标识所述第一无线网络中所述移动站从其接收导频信号的两个或多个基站 的信息，所述用于估计的装置确定所述两个基站的覆盖区，并附加地基于所述覆盖区来估计所述可重新部署基站的所述位置。
25. —种编码有用于执行一种方法的计算机可执行指令的计算机可读介质，所述方法包括在有线网络上与可重新部署基站通信，所述可重新部署基站被配置成与移动 站无线地通信，所述移动站被配置成与所述可重新部署基站无线地通信；获得指示所述移动站的位置的信息；以及基于所获得的位置信息来估计所述可重新部署基站的位置。
26. 如权利要求25所述的计算机可读介质，其特征在于，还包括用于以下 操作的指令确定所述移动站与所述可重新部署基站之间的传播损耗；以及 基于所述传播损耗来估计所述可重新部署基站的所述位置。
27. 如权利要求25所述的计算机可读介质，其特征在于，所述所获得的位置信息包括标识第一无线网络中所述移动站从其接收导频信号的一个或多个基站的信息，所述计算机可读介质还包括用于以下操作的指令获得与所述一个或多个基站的位置相关联的位置信息；以及 基于所述一个或多个基站的所述位置来估计所述可重新部署基站的所述位置。
28. 如权利要求27所述的计算机可读介质，其特征在于，所述所获得的位 置信息包括标识所述第一无线网络中所述移动站从其接收导频信号的两个或多个 基站的信息，所述计算机可读介质还包括用于以下操作的指令确定所述两个基站的覆盖区；以及附加地基于所述覆盖区来估计所述可重新部署基站的所述位置。
29. —种定位可重新部署基站的方法，所述可重新部署基站是无线网络的一 部分并且被配置成向有限数目的移动站提供服务，所述方法包括-向所述移动站之一传送位置锁定命令；继传送所述位置锁定命令之后接收指示所述移动站的位置的信息； 确定所述移动站与所述可重新部署基站之间的传播损耗量的指示；以及 基于所述收到的信息和所确定的传播损耗来估计所述可重新部署基站的所述 位置。
全文摘要
公开了用于确定可重新部署基站的位置的系统和方法。所公开的系统和方法允许使用从正与被定位的毫微微基站(FBS)通信的移动站(MS)获得的位置信息来准确地确定诸如FBS等可重新部署基站的位置。位置信息可包括如使用一个或多个卫星定位系统或基于蜂窝网络的定位系统所估计的移动站的位置。位置信息还可包括标识来自MS正接收的基站和/或其他FBS的导频的数据。使用对MS与FBS之间的传播损耗的确定来估计移动设备与FBS之间的距离。基于收到的位置信息和所确定的MS与FBS之间的距离来确定FBS的位置。
文档编号H04W24/02GK101682903SQ200880018409
公开日2010年3月24日 申请日期2008年5月29日 优先权日2007年6月1日
发明者A·艾坦, N·利夫尼赫 申请人:高通股份有限公司