专利名称：采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动台定位技木，尤其涉及一种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法、定位服务器及移动台。
背景技术：
定位技术即确定移动台的地理位置的技术，具体利用无线通信网络的资源来直接或者间接地得到移动台的位置信息。现有通信系统中采用的标准的UE定位方式有三种网络辅助的GNSS定位、下行定位及e-CID定位。对现有通信系统的移动台定位时，一般先检测移动台和基站之间无线电波传播信号的特征參数如信号场强、传播信号到达时间差、信号到达方向角等，再利用相应的定位公式来估计移动台的几何位置(对于场强和到达时间的检测是以移动台为测量执行主体，信号到达方向角的估计是以基站为测量主体)下行定位属于网络定位，主要依靠对移动通信系统内部的无线资源特征參数检测，再根据相应的定位公式来估计移动台的位置。OTDOA定位方式属于下行定位中的ー种，利用移动台接收来自単一通信系统中的多个基站的下行定位參考信号，并进行定时测量，向网络定位服务器上报基站间的PRS到达时间差，网络定位服务器根据接收到的基站间的PRS到达时间差进行计算，得到移动台的地理位置。
现有技术存在的缺陷在于0TD0A使用单一系统的基站间的PRS到达时间差进行定位，导致定位精度低。
发明内容
本发明实施例提出一种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法及设备，以提高OTDOA定位精度。本发明实施例提供了一种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法，包括向移动台发送观察的到达时间差OTDOA能力请求消息，以询问所述移动台支持的通信系统制式及所支持的通信系统各基站的信号接收质量信息，所述OTDOA能力请求消息中包含所述移动台的当前服务区中存在的多个通信系统制式及相应的信号接收质量信息，供所述移动台根据所述移动台所支持的通信系统制式进行选择；接收所述移动台返回的OTDOA支持能力消息，所述OTDOA支持能力消息中包含所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量；根据所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量，向所述移动台下发定位辅助信息，以使所述移动台根据所述定位辅助信息上报相应測量结果；利用所述测量结果对所述移动台进行定位。
本发明实施例还提供了一种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法，包括接收定位服务器发送的观察的到达时间差OTDOA能力请求消息，所述OTDOA能力请求消息中包含移动台的当前服务区中存在的多个通信系统制式及相应的信号接收质量信息； 从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式；向所述定位服务器发送OTDOA支持能力消息，所述OTDOA支持能力消息中包含所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量；接收所述定位服务器下发的定位辅助信息；根据所述定位辅助信息上报相应測量结果，以使所述定位服务器利用所述测量结果对所述移动台进行定位。本发明实施例还提供了一种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的定位服务器，包括能力询问模块，用于向移动台发送观察的到达时间差OTDOA能力请求消息，以询问所述移动台支持的通信系统制式及所支持的通信系统各基站的信号接收质量信息，所述OTDOA能力请求消息中包含所述移动台的当前服务区中存在的多个通信系统制式及相应的信号接收质量信息，供所述移动台根据所述移动台所支持的通信系统制式进行选择；能力接收模块，用于接收所述移动台返回的OTDOA支持能力消息，所述OTDOA支持能力消息中包含所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量；辅助信息下发模块，用于根据所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量，向所述移动台下发定位辅助信息，以使所述移动台根据所述定位辅助信息上报相应測量结果；定位模块，用于利用所述测量结果对所述移动台进行定位。本发明实施例还提供了一种采用观察的到达时间差进行定位的移动台，包括能力询问接收模块，用于接收定位服务器发送的观察的到达时间差OTDOA能力请求消息，所述OTDOA能力请求消息中包含移动台的当前服务区中存在的多个通信系统制式及相应的信号接收质量信息；系统制式选择模块，用于从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式；能力上报模块，用于向所述定位服务器发送OTDOA支持能力消息，所述OTDOA支持能力消息中包含所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量；辅助信息接收模块，用于接收所述定位服务器下发的定位辅助信息；測量结果上报模块，用于根据所述定位辅助信息上报相应測量结果，以使所述定位服务器利用所述测量结果对所述移动台进行定位。本发明实施例提供的采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法及设备，通过定位服务器向移动台发送向所述移动台询问其支持的通信系统制式及所支持的通信系统各基站的信号接收质量信息，并根据所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量，向所述移动台下发定位辅助信息，使所述移动台根据所述定位辅助信息上报相应测量结果，定位服务器根据测量结果进行定位，提高了 TODOA定位精度。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的一种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法的流程图；图2为现有技术OTDOA定位示意图；图3a为现有技术单一系统拓扑示意图；图3b为现有技术多通信系统拓扑示意图；图4为本发明实施例提供的另ー种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法的流程图；图5为本发明实施例提供的再一种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法的流程图；图6为图5所示实施例对应的信令交互图；图7为本发明实施例提供的采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法所获得的移动台侧 的平均接收PRS的SNR值的累积概率示意图；图8为本发明实施例提供的采用观察的到达时间差对移动台进行定位的定位服务器的结构不意图；图9为本发明实施例提供的采用观察的到达时间差进行定位的移动台的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在未来的通信系统中，将会有多种通信系统并存，如LTE、GSM、WCDMA等系统同时存在于ー个移动台的当前服务区中，支持多模的UE也将大量存在。图1为本发明实施例提供的一种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法的流程图。本实施例从定位服务器侧对定位方法进行说明，如图1所示，采用OTDOA对移动台进行定位的方法包括步骤11、向移动台发送观察的到达时间差OTDOA能力请求消息，以询问所述移动台支持的通信系统制式及所支持的通信系统各基站的信号接收质量信息，所述OTDOA能力请求消息中包含所述移动台的当前服务区中存在的多个通信系统制式及相应的信号接收质量信息，供所述移动台根据所述移动台所支持的通信系统制式进行选择；步骤12、接收所述移动台返回的OTDOA支持能力消息，所述OTDOA支持能力消息中包含所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量；
步骤13、根据所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量，向所述移动台下发定位辅助信息，以使所述移动台根据所述定位辅助信息上报相应測量结果；步骤14、利用所述测量结果对所述移动台进行定位。由于不同通信系统的基站都可以进行定位參考信号的发送，而定位服务器需要根据获得的信息决定移动台在哪种系统的哪个基站上进行RSTD測量。如当単一使用现有通信系统时，如根据LTE协议TS36. 133的规定，每个移动台需要至少测量16个小区，而移动台对于每种系统的每个基站都有不同的接收质量，如果在信号质量较差的现有通信系统小区上进行RSTD測量，可能造成移动台无法正确接收PRS或者无法正确估计首达径的到达时间，并向定位服务器e-SMLC上报不准确的RSTD,最后造成定位误差的放大,定位精度较低的问题。因此在进行定位初始化时，移动台应该基于它的测量给定位服务器上报它所支持的通信系统制式及各种通信系统中各个基站的信号质量，包括EUTRA基站的RSRP和RSRQ，UTRA基站的RSSI和RSCP，GSM基站的RSSI等。定位服务器就能够基于移动台上报的各种系统中各个基站的信号接收质量信息给移动台选择合适的基站来进行定位，从而保证更好的定位參考信号接收质量和定位精度。 OTDOA运用于UTRAN系统中时，其原理是，当UTRAN系统中存在三个或以上基站时，网络定位服务器可以根据不同基站下行传输信号的到达时间差确定移动台的位置。此下行传输信号可以是參考信号，也可以是同步信号。如图2所示，到两个定点距离之差为恒定值的点构成一条双曲线。UTRAN系统中存在基站O、基站I和基站2吋，到基站0和基站I距离之差为Cl1-Clci构成一条双曲 线，到基站I和基站2距离之差为Cl2-Cl1构成另一条双曲线，两条双曲线的交点即为移动台的位置。当UTRAN系统中存在的基站数量越多时，确定的移动台位置越精确，即移动台的定位精度越高。在现有通信系统中，OTDOA定位作为ー种网络辅助移动台定位的技术。网络侧的定位服务器e-SMLC通过与基站交互,获知移动台指定定位參考信号(Positioning ReferenceSignal,PRS)的发送和接收配置之后，基站下行发送PRS，移动台接收来自各个基站的PRS，并识别每个PRS的首达径位置，得到各个基站之间的PRS到达时间差，并将得到的各个基站之间的PRS到达时间差上报至e-SMLC。e-SMLC将接收到的各个基站之间的PRS到达时间差映射成移动台与各个基站之间的距离差，再利用图2所示的双曲线的模型数学，计算得到移动台的准确位置。由于OTDOA定位的精度很大程度上依赖于PRS信号的接收和首达径的估计，因此当多通信系统同时存在，且移动台支持多模时，本实施例通过网络定位服务器根据不同通信系统的基站分布情况，合理地选择信号接收质量较好的基站进行RSTD測量，可以得到更准确的多个小区测量值，有效地避免因信号接收质量差导致的无法正确接收PRS或者无法正确估计首达径的到达时间等情况，提高了 OTDOA的定位精度。如当不支持多模的移动台在单一系统拓扑的拓扑中心时，如图3a所示，选择16个定位測量小区就可能需要选到距离移动台较远的基站，如图3a中黑色虚线标识的范围，因此定位參考信号质量可能较差。如当支持多模的移动台在多通信系统中时，如图3b所示，第一圈LTE基站覆盖范围即图3b中的黑色虚线标识的范围中，同时存在GSM、WCDMA等基站吋，如图3b所示的不同灰度背景的长方形即表示不同通信系统的基站。GSM、WCDMA等基站可以作为候选基站參与定位，从而不需要选择距离移动台较远的LTE基站參与定位，提高了用于估计时间差的下行传输信号的信号接收质量，从而提高了定位精度。图4为本发明实施例提供的另ー种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法的流程图。本实施例从移动台侧对定位方法进行说明，如图4所示，采用OTDOA对移动台进行定位的方法包括步骤41 :接收定位服务器发送的观察的到达时间差OTDOA能力请求消息，所述OTDOA能力请求消息中包含移动台的当前服务区中存在的多个通信系统制式及相应的信号接收质量信息；步骤42 :从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式；步骤43 向所述定位服务器发送OTDOA支持能力消息，所述OTDOA支持能力消息中包含所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量；步骤44 :接收所述定位服务器下发的定位辅助信息；步骤45 :根据所述定位辅助信息上报相应測量結果，以使所述定位服务器利用所述测量结果对所述移动台进行定位。从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式之前，还可包括判断所述移动台是否支持OTDOA定位，若所述移动台支持OTDOA定位，则执行所述从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式；否则，采用其他定位方式进行定位。若所述移动台支持OTDOA定位，则执行所述从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式之前，还包括
判断所述移动台是否支持多模，若所述移动台支持多模，则所述从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式的过程，包括从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的多个通信系统制式；否则，所述从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式的过程，包括从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的ー个通信系统制式。图5为本发明实施例提供的再一种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法的流程图。本实施例基于RRC-Connected的移动台状态，而移动台的激活在本流程进行之前已经完成。定位方式涉及的信令协议主要有LPP(定位服务器与移动台之间的信令交互，3GPP Technical Specif ication36. 355TS36. 355), LPPa (定位服务器与基站之间的信令交互，TS36. 455)。图6为图5所示实施例对应的信令交互图。如图5、图6所示，采用OTDOA对移动台进行定位的方法，包括步骤51 :移动性管理实体(Mobile Management Entity, MME)向定位服务器发起定位某个移动台的定位请求；步骤52 :定位服务器向该移动台询问是否支持OTDOA定位及OTDOA定位能力。具体地,如图6所示,定位服务器给移动台下发“OTDOA-RequestCapablities”,询问UE是否支持OTDOA定位及OTDOA定位能力，其中包括新増加的询问移动台所支持的通信系统制式，以及各种系统各个基站的信号接收质量信息，如E-UTRA基站的RSRP和RSRQ，UTRA基站的RSSI和RSCP，GSM基站的RSSI等。在这之前，定位服务器给eNB/NB/BTS 下发 “OTDOA INF0RMATI0NREQUEST”，询问eNB/NB/BTS有关OTDOA定位的信息；eNB/NB/BTS向定位服务器上报“OTDOA INFORMATIONRESPONSE”，其中包含该eNB/NB/BTS支持的载波频率；以告知定位服务器，移动台需要接收PRS的小区的标识，频点，以及这些小区的PRS配置信息。步骤53 :移动台判断自身是否支持OTDOA定位，如果支持，执行步骤54，否则，执行步骤58。步骤54 :移动台判断自身是否支持多模，对于支持多模的移动台，移动台能够对不同通信系统的基站进行測量；如果支持，则执行步骤55，否则，执行步骤56 ；步骤55 :移动台向定位服务器上报支持自身多模的能力，以及移动台对各通信系统各个基站的信号接收质量。具体地，如图6所示，移动台给定位服务器上报包含多RTA信息(containingmulti RTA information)的 0TD0A 提供能力(“OTDOA-ProvideCapablities”)，包含移动台的0TD0A能力，新増加的移动台所支持的通信系统制式，以及各通信系统各个基站的信号接收质量信息，如EUTRA基站的RSRP和RSRQ，UTRA基站的RSSI和RSCP，GSM基站的RSSI
坐寸o步骤56 :移动台向定位服务器只上报移动台对E-UTRA基站的信号接收质量。具体仍如图6所示,移动台给定位服务器上报“OTDOA-ProvideCapablities”,包含移动台的0TD0A能力，及来自EUTRA基站的RSRP和RSRQ。
步骤57 :定位服务器根据移动台上报的信号接收质量，下发定位辅助信息也即定位服务器与基站交互时基站上报的信息，以指示移动台选择信道优良的基站为移动台进行定位服务。定位辅助信息含移动台需要接收PRS的小区的标识，频点，以及这些小区的PRS
配置信息。具体地，如图6所示，定位服务器给移动台下发“ OTDOA-ProvideAssi stanceData ”,通知移动台定位辅助信息。步骤58 :采用其它定位方式。本实施例中，定位服务器通过在与移动台交互过程中携帯所述移动台的当前服务器中的多个通信系统制式及相应的信号接收质量，定位服务器能够知道移动台所支持的多种通信系统，也知道对于各个通信系统移动台接收的来自各个基站的信号接收质量。这样，定位服务器根据移动台所支持的通信系统，通知移动台在信号质量最好的基站上进行RSTD測量，然后根据测量结果进行定位计算，对移动台进行定位。下面分别以支持多模的移动台和不支持多模的移动台为例，对采用0TD0A对移动台进行定位的方法做进ー步详细说明。对支持多模的移动台进行定位的实施例假设某一移动台支持多模，且该移动台的当前服务区也即移动台所处的无线环境中存在E-UTRA、UTRA, GSM系统，对该移动台进行0TD0A定位的流程包括第一步该移动台发起“Locationservice request”给 MME ;第二步MME透传至定位服务器；第三步定位服务器发送“capability request”给移动台，并同时询问移动台所支持的通信系统制式，以及各种系统各个基站的信号接收质量信息。如定位服务器给移动台下发OTDOA-RequestCapablities中
权利要求
1.一种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法，其特征在于，包括 向移动台发送观察的到达时间差OTDOA能力请求消息，以询问所述移动台支持的通信系统制式及所支持的通信系统各基站的信号接收质量信息，所述OTDOA能力请求消息中包含所述移动台的当前服务区中存在的多个通信系统制式及相应的信号接收质量信息，供所述移动台根据所述移动台所支持的通信系统制式进行选择； 接收所述移动台返回的OTDOA支持能力消息，所述OTDOA支持能力消息中包含所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量； 根据所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量，向所述移动台下发定位辅助信息，以使所述移动台根据所述定位辅助信息上报相应测量结果； 利用所述测量结果对所述移动台进行定位。
2.根据权利要求1所述的采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法，其特征在于，所述OTDOA支持能力消息中包含所述移动台支持的多个通信系统制式。
3.一种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法，其特征在于，包括 接收定位服务器发送的观察的到达时间差OTDOA能力请求消息，所述OTDOA能力请求消息中包含移动台的当前服务区中存在的多个通信系统制式及相应的信号接收质量信息； 从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式； 向所述定位服务器发送OTDOA支持能力消息，所述OTDOA支持能力消息中包含所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量； 接收所述定位服务器下发的定位辅助信息； 根据所述定位辅助信息上报相应测量结果，以使所述定位服务器利用所述测量结果对所述移动台进行定位。
4.根据权利要求3所述的采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法，其特征在于，从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式之前，还包括 判断所述移动台是否支持OTDOA定位，若所述移动台支持OTDOA定位，则执行所述从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式；否则，采用其他定位方式进行定位。
5.根据权利要求4所述的采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法，其特征在于，若所述移动台支持OTDOA定位，则执行所述从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式之前，还包括 判断所述移动台是否支持多模，若所述移动台支持多模，则所述从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式的过程，包括从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的多个通信系统制式；否则，所述从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式的过程，包括从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的一个通信系统制式。
6.一种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的定位服务器，其特征在于，包括 能力询问模块，用于向移动台发送观察的到达时间差OTDOA能力请求消息，以询问所述移动台支持的通信系统制式及所支持的通信系统各基站的信号接收质量信息，所述OTDOA能力请求消息中包含所述移动台的当前服务区中存在的多个通信系统制式及相应的信号接收质量信息，供所述移动台根据所述移动台所支持的通信系统制式进行选择； 能力接收模块，用于接收所述移动台返回的OTDOA支持能力消息，所述OTDOA支持能力消息中包含所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量； 辅助信息下发模块，用于根据所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量，向所述移动台下发定位辅助信息，以使所述移动台根据所述定位辅助信息上报相应测量结果； 定位模块，用于利用所述测量结果对所述移动台进行定位。
7.一种采用观察的到达时间差进行定位的移动台，其特征在于，包括 能力询问接收模块，用于接收定位服务器发送的观察的到达时间差OTDOA能力请求消息，所述OTDOA能力请求消息中包含移动台的当前服务区中存在的多个通信系统制式及相应的信号接收质量信息； 系统制式选择模块，用于从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式； 能力上报模块，用于向所述定位服务器发送OTDOA支持能力消息，所述OTDOA支持能力消息中包含所述移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量； 辅助信息接收模块，用于接收所述定位服务器下发的定位辅助信息； 测量结果上报模块，用于根据所述定位辅助信息上报相应测量结果，以使所述定位服务器利用所述测量结果对所述移动台进行定位。
8.根据权利要求7所述的采用观察的到达时间差进行定位的移动台，其特征在于，还包括 定位方式判断模块，用于在从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式之前，判断所述移动台是否支持OTDOA定位； 所述系统制式选择模块，用于若所述移动台支持OTDOA定位，则执行所述从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式。
9.根据权利要求8所述的采用观察的到达时间差进行定位的移动台，其特征在于，还包括 多模判断模块，用于若所述移动台支持OTDOA定位，则在执行所述从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的通信系统制式之前，判断所述移动台是否支持多模； 所述系统制式选择模块，还用于若所述移动台支持多模，从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的多个通信系统制式；否则，从所述多个通信系统制式中选择所述移动台支持的一个通信系统制式。
全文摘要
本发明涉及一种采用观察的到达时间差对移动台进行定位的方法及设备，方法包括向移动台发送观察的到达时间差OTDOA能力请求消息，以询问移动台支持的通信系统制式及所支持的通信系统各基站的信号接收质量信息，OTDOA能力请求消息中包含移动台的当前服务区中存在的多个通信系统制式及相应的信号接收质量信息，供移动台根据移动台所支持的通信系统制式进行选择；接收移动台返回的OTDOA支持能力消息，OTDOA支持能力消息中包含移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量；根据移动台支持的通信系统制式及相应的信号接收质量，向移动台下发定位辅助信息，以使移动台根据定位辅助信息上报相应测量结果；实现定位。
文档编号H04W64/00GK103037504SQ201110302008
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者肖登坤, 崔杰, 杜元锋 申请人:华为技术有限公司