使用数据库对本地发射机进行位置确定的制作方法

专利名称：使用数据库对本地发射机进行位置确定的制作方法
技术领域：
所公开的方法和设备涉及用于移动通信设备的位置服务，并且更特别地涉及一种用于确定发送用来对移动台进行定位的信号的发射机的位置的系统和方法。
背景技术：
用于称为移动台(MS)的无线通信设备的位置服务(简写为LCS，代表“LoCation Services”)成为无线通信提供商的日益重要的业务领域。可以将位置信息用于向MS用户提供各种位置服务。例如，公共安全权力机构可以使用位置信息来查明MS的精确地理位置。作为替代，MS用户可以使用位置信息来对最近的自动取款机(ATM)进行定位并用该ATM支付费用。作为另一个例子，当旅行者在路上时，位置信息可以辅助旅行者获得到期望目的地的逐步(step-by-step)导向。
使大量系统用户可以共享无线通信系统的技术在满足日益增长的移动计算的需要方面起到了重要作用，这些需要包括对位置服务的需要。例如，这种系统包括码分多址(CDMA)和宽带CDMA(WCDMA)技术。众所周知，为CDMA和WCDMA通信设备分配了伪噪声(PN)码或伪噪声序列。每个设备使用其PN码在公共的扩频频带上传播其通信信号。只要每个通信设备使用了正确的码，每个这种设备就可以从在同一频带内并行发送的信号中成功地检测和选择期望的信号。
两种类型的定位系统是公知的。第一种称为基于MS的定位系统。在基于MS的定位系统中，用于确定MS位置的计算在MS中进行。第二种称为MS辅助的定位系统。在MS辅助的定位系统中，网络向MS提供辅助数据以实现位置测量和/或提高MS的测量性能。MS向网络提供信号测量值。然后，网络的一个组件计算MS位置的估计值。MS辅助的定位的一个特定的方法采用了全球定位系统(GPS)并且被称为“辅助GPS”或简单地称为AGPS。根据AGPS方法，MS使用网络所提供的辅助数据从GPS卫星获得测量值(通常称为“GPS测量值”)。除GPS测量值之外，MS还获得陆地测量值，诸如来自诸如基站收发信机(BTS)之类的地面参考站的前向链路测量值。“前向链路”是指从BTS发送并由MS接收的通信。“反向链路”是指由MS发送并由BTS接收的通信。也可以在反向链路上获得在BTS处测量的陆地测量值。其他测量值包括高空辅助和定时信息。在MS辅助操作中，无论这种测量信息的起源如何，通常将为服务于给定位置请求而得到的所有测量值都发送给位置确定实体(PDE)用于地理位置计算。
可以结合GPS或AGPS系统而使用的一种方法通常称为高级前向链路三角测量(AFLT)。这种地理定位技术利用了从多个BTS发送并由MS接收的无线信号的所测到达时间(TOA)。利用TOA的其他方法包括增强观察时间差(E-OTD)和观察到达时间差(OTDOA)。
为了实现基于TOA的地理定位技术，MS“报告”其接收到从BTS发送的信号。MS可以针对其接收到的每个BTS信号为PDE提供PN测量数据。该PN测量数据是从数据的相位相干序列中推知的。该数据通常称为“码片”。码片序列通常称为导频码片序列。携带导频码片序列的信号通常称为导频信号。用于使MS获得导频信号的方法是无线通信领域的普通技术人员所公知的。
在给定的地理区域内，每个BTS定期地广播相同的伪噪声(PN)码导频信号，但该信号具有不同的时间偏移。也就是说，每个BTS发送相同的PN码。然而，开始从每个BTS发送PN码的时间相对于公共时间参考点会延迟不同的精确知道的偏移。由于不同的BTS发送具有不同偏移的PN码，因此可以用导频信号的PN偏移来标识相应的BTS。因此，PDE可以通过查找将BTS与PN偏移相关联的数据库来确定发送了MS所接收的信号的BTS。应当注意，为简单起见，可参考所发送的“信号的PN偏移”而不是参考在该信号上调制的PN码的开头的PN偏移。
作为替代，可以利用在PN码中进行其他改变来区分由不同BTS所发送的信号。通常可以在从BTS接收的到来信号上测量PN偏移。本领域的普通技术人员公知的一种数据库是基站历书(BSA)，其包含关于陆地无线网络的信息。特别地，BSA可以将BTS位置与BTS所发送的信号的PN偏移相联系。
遗憾的是，由于可用的PN偏移的数目有限，会指定某些BTS发送具有相同PN偏移的信号。然而，发送具有相同PN偏移的信号的BTS通常彼此相距足够远，因此没有一个MS能够接收到来自指定了相同PN偏移的两个BTS的信号。但是，PN偏移本身不足以唯一地标识BTS，原因是MS可能会接收到来自与更近的BTS具有相同的PN偏移的遥远的BTS的信号。
除唯一地标识从中发送信号的BTS的问题之外，典型系统中相对大量的BTS会使得通过数据库进行搜索以便标识特定的发送BTS花费大量时间。
精确确定MS位置需要关于MS从中接收信号的每个BTS的位置的精确信息。这接着又需要快速和唯一地标识从中接收信号的每个BTS。因此，应当意识到，非常需要可以使用MS所接收的有限数据来标识发射机的改善的方法。因此，需要一种用于确定可以由MS“听到”的BTS的位置的方法和设备。

发明内容
本发明公开了用于确定信号的发射机的位置的系统和方法，该发射机诸如由移动台(MS)报告的基站收发信机(BTS)。在所公开方法和设备的一个实施例中，数据库包括多个关键BTS数据条目。术语“关键”用于表明将该关键BTS数据条目用作“搜索关键字”以在确定数据库中的所关注的特定记录时提供辅助。每个关键BTS数据条目对应于系统中的唯一BTS。BTS数据库还包括对应于每个关键BTS数据条目并与每个关键BTS数据条目相关联的关联数据条目。一个这种关联数据条目是用于存储“相邻”BTS数据的邻居列表，“相邻”BTS数据包括地理上与对应于关键BTS条目的BTS接近的BTS所发送的信号的伪随机噪声(PN)偏移。
另一个关联数据条目是用于存储“可听”BTS数据的可听列表，“可听”BTS数据包括由BTS发送并由MS接收的并且不是由邻居列表中的BTS发送的信号的PN偏移。另一个关联数据条目称为保留列表，用于存储“保留”BTS数据，包括由不属于邻居列表或可听列表的BTS所发送但有可能可以由MS接收的信号的PN偏移。一个另外的关联数据条目包括一个门限，该门限的用法在下面将变得清楚。
在所公开方法和设备的一个实施例中，从MS接收BTS数据。BTS数据包括与“第一服务”BTS相关联的唯一标识符。在所公开方法和设备的一个实施例中，该唯一标识符可以是SID/NID/BaseID(系统标识符/网络标识符/基站标识符)，或者在该标识码的另一个实施例中可以是交换机号、市场ID和/或BaseID。BTS数据还可以包括同时与第一服务BTS和其他BTS相关联的伪随机噪声(PN)数据。下文中将这些其他BTS称为“非服务”BTS。然而，应当理解，某些这种非服务BTS实际上可以是第二服务BTS。也就是说，这些非服务BTS可能正在提供MS与通信网络之间的通信链路。此外，BTS数据包括对由其他BTS发送并由MS接收的信号的信号强度的指示。在所接收的唯一标识符与数据库中的关键BTS数据条目之间寻找匹配。一旦得到匹配，就可以根据与该关键BTS数据条目相关联的第一服务BTS数据来得知由该关键BTS数据条目标识的第一服务BTS的位置。
接着，检查已经由MS从非服务BTS接收到的与由MS所报告的信号相关联的数据。进行这种检查是为了确定由MS针对每个非服务BTS信号所报告的信号强度是否大于与数据库中的第一服务BTS相关联的门限。如果由MS针对每个非服务BTS信号所报告的信号强度大于与数据库中的第一服务BTS相关联的门限，则该方法检查由该非服务BTS所发送的信号的PN偏移是否与存储于邻居列表中的PN偏移相匹配。将由该非服务BTS所发送的信号的PN偏移视为模糊标识数据，原因是该PN偏移有可能与多个特定BTS相关联。然而，同样可以将其他标识数据视为是模糊的。例如，可以将一个“系统标识”号(SID)指定给多个BTS，使得该SID对于标识与该SID相关联的BTS来说是模糊的。因此，针对本公开文件的目的，可以将标识两个或更多源的任意信息视为模糊标识数据。
根据所公开方法和设备的一个实施例，可以认为具有高于门限的信号强度的信号的PN偏移将与和列在邻居列表中的相邻BTS相关联的PN偏移相匹配。在另一个实施例中，如果(1)信号强度高于门限，(2)未在邻居列表中找到该PN偏移，以及(3)在一个其他列表中找到该PN偏移，则将与该PN偏移相关联的条目从找到该PN偏移的列表中移到邻居列表。以这种方式，可以动态地构造邻居列表而不是必须从BTS或其他BTS网络数据库设备下载邻居列表。
然而，如果信号强度不大于该门限，则不能认为该PN偏移会在该邻居列表中。因此，即使与非服务BTS相关联的PN偏移与列在与第一服务BTS相关联的邻居列表中的BTS的PN偏移相匹配，仍需要对该PN偏移进行确认。也就是说，要执行附加的步骤来确认该PN偏移指示了和数据库中的该PN偏移相关联的BTS与和由MS所发送的PN偏移相关联的BTS相同。在一个实施例中，通过确定与数据库中的PN偏移相关联的BTS发送了具有相关联的PN偏移的信号的可能性来进行这种确认。在所公开方法和设备的一个替代性的实施例中，可以省略确认步骤。然而，这样就会存在匹配错误的可能性。任何错误匹配都会导致错误地确定MS从中接收信号的至少某些BTS的位置。
如果由MS所发送的PN偏移与存储于邻居列表中的任何PN偏移都不匹配，则从存储于可听列表条目中的PN偏移中寻找匹配。在所公开方法和设备的一个实施例中，如果找到这种匹配，则确认该匹配。然而，在另一个实施例中，可以冒着一定错误判断的风险认定该匹配是正确的。
如果由MS所发送的PN偏移与存储于可听列表条目中的任何PN偏移都不匹配，则从存储于保留列表中的PN偏移中寻找匹配。如果找到匹配，则根据所公开方法和设备的一个实施例，通过另外的步骤来确认该匹配。作为替代，可以在不进行进一步确认的情况下认为该匹配是正确的。响应于确定存在匹配，将与该PN偏移相关联的所有数据从保留列表转移到可听列表。


图1是用以提供包括位置服务的无线通信的无线通信系统的功能性框图。
图2是用以提供包括位置服务的无线通信的无线通信系统的功能性框图，其示出了附加的组件。
图3是数据库的概念性图示，该数据库以表的形式示出。
图4是示出根据由移动台(MS)所报告的信号数据来确定基站收发信机的方法的流程图。
图5和图6包括示出根据由MS所报告的信号数据来确定基站收发信机的第二种方法的整体流程图。
图7示出了基于服务基站收发信机(BTS)与由数据库中的一组特定条目所代表的BTS之间的覆盖区域的重叠量来执行统计分析的系统。
图8示出了第一服务BTS的覆盖区域。
图9示出了对从不同BTS接收的信号的相对相位的计算。
具体实施例方式
图1示出了可以适于提供位置服务的简化的通用无线通信系统100。如图1所示，移动台(MS)102经由多个无线链路122与基站收发信机(BTS)112、114、116和142进行通信。虽然示出了四个这种BTS，但应当理解，MS 102可以与一个或多个这种BTS进行通信，这种BTS的数目没有限制。MS 102可以是蜂窝电话、无线电话、具有无线通信能力的个人数字助理(PDA)、具有无线通信能力的笔记本计算机或者用于经由无线连接进行个人通信的任意其他移动设备。MS 102接收由BTS 112、114、116、142发送的导频信号。在所公开方法和设备的一个实施例中，导频信号(在此称为“导频”)是用“伪随机噪声”(PN)码进行调制的信号。在所公开方法和设备的另一个实施例中，导频可以是使得基于该信号的某些特征来标识BTS的任意信号。在一个实施例中，其中用PN码对导频进行调制，该PN码是一串数字值。用这种PN码对导频进行调制通常用于使码分多址(CDMA)通信系统可以区分在相同频率上发送的不同信号。此外，在CDMA蜂窝电话系统中，通常用相同PN码来对由系统中的多个或全部BTS发送的导频信号进行调制。为了将一个BTS发送的导频与其他BTS发送的导频相区分，来自每个BTS的PN码具有一个时间偏移，该时间偏移对于特定的发送BTS是唯一的。这些偏移均参考公共的时钟。因此，通过确定相对于公共时钟的特定时间偏移，MS可以确定是哪个BTS发送了该导频。
然而，在大多数这种系统中，可根据分配计划，将相同的偏移分配给多个BTS。对于普通的通信目的，根据该分配计划，具有所分配的相同偏移的BTS应当彼此相距足够远，以便它们发送的信号不会由同一MS接收。因此，理论上当尝试使用偏移来确定是哪个特定BTS发送MS以强到足以进行通信的信号级别所接收的导频时，不会存在任何模糊性。然而，实际上，仍存在模糊的可能性。在MS能够检测到比那些用于普通通信目的的信号更弱的信号，并且因此可以检测到来自比通信分配计划所预期的更远处的信号的情况下，情况尤其如此。在任意情况下，当尝试确定导频的源的位置以便使用该导频来对MS进行定位时，需要考虑这种潜在的模糊性。
BTS 112、114和116连接到基站控制器/移动交换中心(BSC/MSC)110。BSC/MSC连接到位置确定实体(PDE)130。可以将PDE 130结合到通信系统(诸如BSC/MSC/通信服务提供商网络150或其某些组合)的其他组件中。PDE 130可以向通过多个BSC/MSC和BTS(诸如BSC/MSC 140以及BTS 112、114、116和142)进行通信的多个设备(诸如类似于MS 102的多个MS)提供位置服务。在一个替代性的实施例中，可以仅通过发生在MS自身内的处理来确定MS 102的位置。在所公开方法和设备的一个实施例中，可以将对所有BTS进行定位所需的信息存储于集中的PDE中，而不是MS 102中。然而，可以将这种数据存储在使其可以被访问的任何地方，包括存储于MS 102中。
在本示例中，BTS 142连接到独立的BSC/MSC 140，以示出典型的蜂窝电话系统可包括多个BSC/MSC。BSC/MSC 110、BSC/MSC 140在BTS与其他网元之间提供接口，诸如在PDE 130与诸如公共交换电话网(PSTN)之类的通信服务提供商网络150之间提供接口。
除从BTS接收信号之外，MS 102还可以经由通信链路123和通信链路124从一个或多个其他源(诸如卫星)126和128接收信号(诸如GPS信号)。与此类似，BSC/MSC 110还可以经由通信链路123和通信链路124从一个或多个卫星126128接收信号，诸如GPS信号。虽然通过示例示出了两个卫星，但在向MS提供位置服务时，可以不使用卫星，使用一个卫星，或使用多个卫星和/或其他源。此外，虽然示出卫星与BSC/MSC 110进行通信，但无线通信领域的普通技术人员应当理解，还可以由诸如广域参考网络(WARN)之类的其他接收机(未示出)来接收卫星数据。BSC/MSC 110和BSC/MSC 140连接到通信服务提供商网络150，以接收和发送数据，诸如音频/视频/文本通信、编程数据、来自WARN的位置请求或数据。
图2提供了关于MS 102和PDE 130中的组件的其他细节。为简单起见，图2中未示出可以用于定位系统中的GPS卫星及其相关联的通信链路。PDE 130具有存储器234和处理器232，该处理器232控制PDE 130的操作。本说明书中所用的术语“处理器”旨在单独地或以与其他设备的组合(诸如存储器)的形式包括能够控制其所在的设备(诸如PDE 130、MS 102、BSC/MSC 110或其一部分)的操作的任意处理设备。例如，诸如处理器232之类的处理器可以包括微处理器、嵌入式控制器、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、状态机、专用分立硬件等。在此描述的系统、设备和方法不局限于选择来实现处理器232的特定硬件组件。
存储器234和存储器206可以包括只读存储器(ROM)组件、随机存取存储器(RAM)、非易失性RAM组件或可以存储信息并在以后访问的任意其他装置。存储器234存储并提供用于处理器232的指令和数据。PDE 130的组件通过内部总线系统236链接在一起，并且MS 102的组件通过内部总线系统207链接在一起。以下将更详细地描述，存储器234包括用于根据由MS 102提供的PN偏移来对信号源(即BTS)进行定位的数据库。
如图2所示，MS 102包括处理器204、存储器206和收发信机208。存储器206存储并提供用于处理器204的指令和数据。收发信机208可以在MS 102与远端位置(诸如BTS 112、114、116和142或GPS卫星(未示出))之间发送和/或接收数据，诸如音频数据、视频数据、文本数据和编程数据。天线209连接到收发信机208。MS 102的基本操作是本领域中公知的，不必在此进行描述。
PDE 130可以具有存储PN偏移到相关联的BTS的位置的映射的数据库。如上所述。CDMA系统通常使用导频PN偏移作为标识BTS的方法。PN偏移通常称为“发送PN序列偏移”。在另一个实施例中，可以基于信号的PN值或信号调制的任意其他属性而不是PN偏移来对由不同的BTS所发送的信号进行区分。然而，为简单起见，在描述所公开的方法和设备时，参照了PN偏移。然而，本领域的普通技术人员应当理解，可以用信号的任意其他属性(包括特定PN码)或BTS用于发送信号的方式上的某些其他区别来代替PN偏移。
在一个实施例中，可以将数据库存储于存储器234中。然而，在另一个实施例中，可以将数据库存储与MS 102中的存储器206中。对于这一实施例，MS 102有可能需要关于用来对具有特定PN偏移的导频进行定位的BTS位置的信息。该信息可以来自于BSC/MSC、PDE或其他位置。
图3是数据库的概念性图示，该数据库以表300的形式示出。表300包含多个记录301、303、305。每个记录301、303、305包括一个用于存储关键BTS数据条目的关键BTS数据条目302。存储于每个关键BTS数据条目302中的数据与特定的“第一服务”BTS有关。第一服务BTS是MS 102所注册到的BTS。“注册”是指表明MS 102正在通过特定的BTS与网络进行通信的网络记录。在MS 102注册到多个BTS的情况下，第一服务BTS可以是MS 102从中接收到最强信号的BTS，或者作为替代，可以从MS 102所注册到的所有BTS中任意指定第一服务BTS。
在一个实施例中，每个关键BTS数据条目302包括至少两个子字段。在此将第一子字段307称为PN数据子字段。PN数据子字段307包括用于确定MS 102所注册到的BTS 112、114、116、142的PN数据，诸如PN偏移。术语“PN数据”可以用来一般地指代诸如以下信息1)调制到由BTS所发送的载波信号上的PN码的开始的偏移；2)调制到由BTS所发送的载波信号上的特定PN码；或者3)调制到由BTS所发送的载波信号上的任意其他信息，根据该信息，可以将由不同的BTS所发送的信号彼此区分，而不管该信息是否与伪随机噪声码有关。然而，为清楚和简单起见，使用PN偏移作为该特定类型的PN数据来描述现在公开的方法和设备。
因此，在所公开方法和设备的一个实施例中，存储于关键BTS数据条目302中的数据包括调制到由第一服务BTS所发送的载波信号上的PN码的开始的PN偏移。为简单和简洁起见，我们仅称“信号的PN偏移”而不是更长的术语“调制到信号上的PN码的开始PN偏移”。然而，本领域的普通技术人员应当理解，前一术语表示与后一术语相同的意思。此外，关键BTS数据条目302包括第一服务BTS的位置。虽然关键BTS数据条目302中的信息通常与第一服务BTS有关，但关键BTS数据条目302可以包括由除第一服务BTS之外的BTS所发送的信号的PN偏移。例如，PN偏移可以与第二服务BTS相关联。
第二子字段309称为服务BTS位置子字段。在图3示出的示例中，服务BTS位置子字段309提供了第一服务BTS的位置。可以将该位置提供为任意特定格式和/或可使位置信息至少对于确定由BTS所发送的信号源自哪里的目的来说有用的形式。提供该位置是为了使用这些信号来对确定接收MS 102的位置进行提供辅助。对于所公开的方法和设备的目的，可以使用以下方法中的任意方法来确定MS 102的位置1)到达时间方法，2)到达时间差方法，3)到达角度方法，4)三角测量方法，5)三边测量方法，6)可以利用关于所发送信号的源的位置的知识的任意其他方法。
此外，在某些实施例中，标识第一服务BTS的信息还可以包括在关键BTS数据条目302中的一个或多个附加子字段(未示出)内。在一个实施例中，关键BTS数据条目还可以包括与BTS有关的其他数据。
关联数据条目与每个关键BTS数据条目302相关联(即包含于与关键BTS数据条目相同的记录301、303、305内)。在所公开方法和设备的一个实施例中，对于每个关键BTS数据条目302，有一个关联邻居列表311。邻居列表311包括两个子字段。第一个子字段是相邻PN数据子字段313。第二个子字段是相邻位置子字段315。在所公开方法和设备的一个实施例中，在相邻PN数据子字段313的条目与相邻位置子字段315的条目之间存在一一对应关系。相邻PN数据子字段313包括由相邻BTS发送的信号的PN偏移。对应的相邻位置子字段315包括该相邻BTS的位置。例如，图3示出了具有n个相邻BTS的数据库。每个相邻的BTS在数据库300中具有相应的相邻PN数据条目317和相应的相邻位置条目319。在图3中在第一相邻PN数据条目317与第n相邻PN数据子字段条目318之间示出省略号以表明有n-2个附加的PN数据条目没有明显地示出。与此类似，在相邻位置条目319与相邻位置数据条目320之间示出省略号。第一相邻位置子字段条目319对应于利用存储于第一相邻PN数据子字段条目317中的PN偏移来发送信号的BTS并对该BTS进行定位。第n相邻位置数据子字段条目320对应于利用存储于第n相邻PN数据子字段条目318中的PN偏移来发送信号的BTS并对该BTS进行定位。
关联数据条目还包括“可听列表”322，该可听列表322与在相同记录301、303、305内的关键BTS数据条目302中标识的特定第一服务BTS相关联。图3中示出的可听列表322包括两个子字段，每个子字段中具有m个条目。第一个子字段是可听PN数据子字段321。可听PN数据子字段321包括用省略号与第i可听PN数据子字段条目327隔开的第一可听PN数据子字段条目325。该省略号表明可听PN数据子字段321中存在m个条目。
第二个子字段是可听位置子字段323，包括第一条目329，用省略号将第一条目329与第m可听PN数据子字段条目331隔开，以表明可听位置子字段323中存在m个条目。可听列表322中的数据使BTS可以被定位为1)发送了由当前由该BTS提供服务的MS 102所接收的信号，该BTS对应于相同记录301、303、305中的关键BTS数据条目302；以及2)不在邻居列表311中。
关联数据条目还包括“保留BTS列表”333。保留BTS列表333标识了未在邻居列表311或可听列表322中标识的一组BTS。此外，在所公开方法和设备的一个实施例中，为了被列在保留BTS列表333中，BTS必须能被由第一服务BTS提供服务的MS 102检测到，该第一服务BTS负责发送具有在关键BTS数据条目302中示出的PN偏移的信号。在一个特定实施例中，将系统中的任意BTS都视为潜在地可检测的。在又一个实施例中，除列在邻居列表或可听列表中的那些BTS之外，系统中的所有BTS都包括在保留列表中。
保留BTS列表333包括两个子字段。第一个子字段是保留BTS PN子字段335。第二个子字段是保留BTS位置子字段337。保留BTS PN子字段335包括多个保留BTS PN子字段图条目，在图3中在第一保留BTS PN子字段条目339与第j保留BTS PN子字段条目341之间用省略号示出。与此类似，保留BTS位置子字段包括多个保留BT位置子字段条目，在图3中在第一保留BTS位置子字段条目343与第j保留BTS位置子字段条目345之间用省略号示出。保留BTS位置子字段337中的每个条目提供了发送在保留BTS PN子字段335的相应条目中示出的PN码的BTS的位置。
虽然图3中示出的实施例示出了在每个列表中只存储PN偏移和BTS位置，但邻居列表311、可听BTS列表322和保留BTS列表333均可以包括PN偏移、PN码和/或关于其他属性的数据的任意组合，其他属性诸如唯一全球标识符、地理坐标、高度信息、天线范围等，这些属性可以用于位置确定的目的。因此，表300可以选择性地包含附加的字段，并且可以查询数据库或表，或者表300可以不包含在此所示的所有字段。例如，在一个实施例中，可以存在包含一个保留列表的一个或多个独立的数据库。在本实施例中，表300可以包含指代外部数据库中的期望保留列表的字段。在本实施例中，PDE 130(图2)或位于另一设备中的处理器在另一数据库或表中查找相应的保留BTS数据，而不是将该数据存储于字段333中。诸如BSC/MSC 110或BSC/MSC 140中的服务器之类的其他服务器可以维护由PDE 130根据需要来检索的独立的数据库和信息。在又一个实施例中，可以将由表300代表的数据库结合在MS 102中。在本实施例中，根据以下将详细描述的方法，MS 102可以基于PN偏移来标识BTS并将该BTS位置报告给PDE 130，而不是仅仅报告PN偏移。
图4是示出根据由MS报告的PN偏移来确定BTS的方法的流程图。例如，该方法可以用于图2中示出的系统100。应当注意，虽然本示例示出所公开的方法和设备使用了PN偏移，但也可以采用其他形式的标识发射机的模糊信息。
该方法开始于步骤402，其中创建了诸如数据库300之类的BTS数据库。在步骤404中，从MS获得数据。通常，MS会在请求确定其位置时提供信息。在所公开方法和设备的一个实施例中，该数据包括标识服务BTS的唯一全球标识符。该全球标识符包括于调制在由服务BTS发送给MS的信号上的信息中。因此，MS将对调制到由服务基站所发送的信号上的全球标识符进行接收和解调。此外，MS发送由PNi(i＝1，...，n)表示的一组PN偏移，其中i是索引，表示PN偏移的n个实例中的一个特定实例。PN偏移的每个实例与MS从中接收信号的一个BTS相关联。值n是MS从中接收信号的BTS的数目。将该数据提供给处理器。可以将处理器结合在PDE或MS中，诸如结合在图2的处理器204或处理器232中。处理器连接到数据库以接收和存储数据。
然后，该方法前进到步骤406。在步骤406中，处理器在数据库300中寻找具有与从MS获得的唯一ID相匹配的唯一ID的关键BTS数据条目302。然后，该方法前进到步骤408。在步骤408中，通过设定索引i＝1来初始化计数器。然后，该方法前进到步骤410。
在步骤410中，将由MS接收到的具有PN偏移PNi的信号的强度与期望的门限级别(THRESH)相比较。在所公开方法和设备的一个实施例中，用作THRESH的值可以是可以认为发射源(即BTS)足够靠近服务BTS而被视为该服务BTS的通信邻居所需的最小信号级别。可能有用的一个特定参数是TT_ADD。TT_ADD是信号强度门限T_ADD的典型值。认为在不同的系统中或不同的位置上T_ADD可以不同，则TT_ADD减小了T_ADD的变化。在所公开方法和设备的另一个实施例中，THRESH可以是针对运行MS的系统和位置的特定T_ADD。在此情况下，可以将要用作THRESH的特定T_ADD级别存储于与图3的关键BTS数据条目302相关联的字段中。作为替代，可以将THRESH存储于关键BTS数据条目302的子字段中。如果具有等于PNi的PN偏移的信号的信号强度大于THRESH，则该方法前进到步骤412。
在步骤412中，确定邻居列表311中对应于PNi的条目。偏移值PNi应当出现在邻居列表311中，原因是具有大于THRESH的强度的任意信号都可以认定为源自与相邻BTS相关联的区域中。因此不应存在关于PN偏移与相邻BTS的映射的任何模糊性。然而，如果在邻居列表311中没有确定PNi偏移，则在步骤413中从其他列表中寻找PNi偏移。如果找到了PNi偏移，则将与PNi相关联的信息移到邻居列表311。在所公开方法和设备的一个实施例中，将要移动的信息包括PNi偏移和从中发送PNi的BTS的位置。
该方法从步骤412前进到步骤428，在步骤428中该方法确定最近的PNi值是否为待考虑的最后一个值(即i＝n)。如果答案为“是”，则该方法前进到步骤432，其结束该方法。如果答案为“否”，则该方法前进到步骤430，其中索引“i”递增，并随后返回步骤410。
如果信号强度等于或小于THRESH，则该方法从步骤410前进到步骤414。在步骤414中，搜索邻居列表311以确定是否存在针对PNi偏移的匹配。尽管信号强度低于门限级别，如果来自相邻BTS的信号被建筑物或其他障碍物阻碍，则仍有可能出现这种匹配。如果存在匹配，则该方法前进到步骤416。否则，随后该方法前进到步骤418。应当注意，PNi会与邻居列表311中的条目317、318相匹配的可能性相对较高，原因是MS 102可从中接收信号的很多BTS都会在邻居列表311中。然而，这假定了邻居列表311已经完全编好。在所公开方法和设备的一个实施例中，通过收集来自MS的报告来示出邻居列表311，这些MS接收来自BTS的高于THRESH的信号。
在步骤416中，由于信号级别低于门限级别，因此对PNi偏移应用覆盖和相位测试(CPT)，以确定PNi是否对应于相邻BTS。执行CPT的原因是两个BTS有可能具有相同的PNi偏移。CPT确认具有在邻居列表311中找到的特定PN偏移值的信号确实是由相邻BTS发送的还是由距离很远从而使该BTS可以被视为相邻BTS的BTS发送的。这一测试的答案为“是”表明并确认了PNi偏移已经由CPT明确地标识为来自相邻BTS的。如果步骤416中的答案为“是”，则该方法前进到步骤428。如果答案为“否”，则该方法前进到步骤418。以下将进一步详细描述CPT测试。因此，为清楚起见，此时不再提供关于CPT的进一步信息。
在步骤418中，搜索可听列表322以确定是否存在针对PNi偏移的匹配。以下将更详细地描述，最初可听数据是空的，并且所公开方法的操作使得这些条目被填充。如果步骤418中的答案为“是”，则该方法前进到步骤420。如果该答案为“否”，则该方法前进到步骤422。
在步骤420中，对PNi偏移应用CPT以确认在步骤418中的正确匹配。如上所述，在先前的步骤418中可能找到PNi的多个匹配。测试结果为“是”表示该PNi偏移已经被CPT明确地确定。如果步骤420中的答案为“是”，则方法前进到步骤428以进行进一步处理，如果答案为“否”，则方法前进到步骤422。
在步骤422中，搜索保留BTS数据以确定是否存在针对PNi的匹配。如果答案为“是”，则方法前进到步骤424，如果答案为“否”(没有找到匹配)，则方法前进到步骤427。
在步骤420中，对PNi偏移应用CPT，以针对在步骤422中确定的匹配进行“正确标识确定”的确认。如上所述，在先前的步骤422中有可能找到PNi的多个匹配。在此情况下，CPT测试的结果将证实哪一个(如果存在的话)匹配是正确的。这一测试的答案为“是”表明表示该PNi偏移已经被CPT明确地确定。如果步骤424中的答案为“是”，则该方法前进到步骤426。如果答案为“否”，则该方法前进到步骤427，在步骤427中用错误标记来标出PNi偏移。
在步骤426中，将针对当前PNi偏移而确定的保留BTS的数据添加到可听列表322。向可听列表322中添加数据实现了BTS的标识以便将来进行搜索。向可听列表322中添加数据这一过程还提高了搜索过程的效率。这是因为保留BTS列表333构成了远大于可听列表322的数据集合。通过将新的BTS添加到可听列表322，可以在将来标识该新的BTS，而不需要搜索更大的保留BTS列表333。因此，在所公开方法和设备的一个实施例中，向数据库添加数据减少了搜索时间。可以听到的BTS的特定集合有可能随时间而改变。因此，在所公开方法和设备的一个实施例中，将最近没有检测和报告的BTS从可听列表322中移除。移除BTS提高了搜索效率并且/或者减少了存储器需求。
例如，可以在每次由MS检测到这些BTS时用时戳条目来实现确定何时移出BTS，该MS由存储于可听列表322的同一记录中内的关键BTS数据条目中标识的服务BTS提供服务。然后，如果MS有预定的一段时间没有检测到这些BTS，则将这些条目删除。作为替代，可以通过将最近删除的BTS置于列表顶部来修改列表中的可听BTS条目的位置。以这种方式，最近没有检测到的BTS就移到列表底版并变为可以删除的条目。还可以采用这两种方法的组合。该方法从步骤426前进到步骤428。
在步骤427中，处理器通过错误标记或某些其他通知消息来通知操作者对应于当前PNi偏移的BTS不是由搜索过程唯一标识的。该错误标记提醒操作者，以便可以采取正确的操作。特别地，如果不能唯一地标识PNi偏移，则不应将该PNi偏移用于位置估计计算。该方法从步骤427前进到步骤428。
如上所述，在步骤428中，对数据索引i进行测试，以确定是否已经评估过所有的PNi偏移。如果答案为“否”，则该方法前进到步骤430，在步骤430中索引i递增。通过如上所述搜索数据库来标识下一PNi偏移。如果答案为“是”，则该方法前进到步骤432并且处理结束。
图5a和图5b包括示出用于基于从MS接收的数据来对BTS进行定位的系统(诸如图2的系统100)的另一操作的整体流程图。该方法开始于步骤502，其中创建诸如数据库300之类的数据库。在步骤504中，从请求确定其位置的MS获得数据。将该数据提供给处理器，可以将处理器结合在PDE或MS中。从请求确定其位置的MS获得数据并将数据提供给处理器。可以将处理器结合在PDE或MS中。处理器可操作地连接到数据库以接收和存储数据，并且该处理器可以实现为诸如图2的处理器204或处理器232之类的处理器。该数据包括由MS所接收的至少一个BTS信号的全球标识符(GI0)，以及由MS所提供的用于评估的每个接收信号的PNi偏移(i＝1，...，n)，其中n是由MS所提供的用于评估的BTS信号的数目。然后，该方法前进到步骤506。在步骤506中，处理器在数据库中寻找对应于GI0的关键BTS数据条目。该方法前进到步骤508。在步骤508中，通过设定索引i＝1来初始化计数器，并且该方法前进到步骤510。
在步骤510中，将具有PN偏移PNi的信号(下文中称为“具有PNi的信号”)的信号强度与信号强度门限级别THRESH相比较。如果具有PNi的信号的信号强度大于THRESH，则该方法前进到步骤512。在步骤512中，将该PNi归类到“候选列表”，称为PNc数据，并且该方法前进到步骤516。在步骤516中，对索引i进行测试，以确定是否已经对所有的PNi(i等于1至n)进行了归类。如果答案为“是”，则该方法前进到步骤520，如果答案为“否”，前进到步骤518。在步骤518中，索引i递增。然后，该方法返回步骤510并如上所述重复该归类过程。
如果在步骤510中信号强度小于或等于THRESH，则该方法前进到步骤514。在步骤514中，将PNi存储到“未知列表”中(称为PNu)并且该方法前进到步骤516。当由步骤510、512、514、516和518所实现的归类过程完成时，条目PNi将已经被归类到两个集合PNc(c＝1，cmax)或PNu(u＝1，umax)之一中，其中cmax+umax＝n。
在步骤520中，将PNc数据中的所有数据都假定为在邻居列表311中。这一假定通常是有效的，原因是信号强度超过THRESH的任意信号都可以假定为源自与相邻BTS相关联的相近地理区域。因此，不存在关于PN偏移与相邻BTS的BTS标识的任何模糊性。然后，该方法经由流程连接符522前进到步骤524(图6)。
在步骤524(图6)中，通过设定u＝1来初始化索引“u”。然后，该方法前进到步骤526。在步骤526中，搜索邻居列表311以确定是否存在针对PNu数据的匹配。例如，当来自相邻BTS的信号被建筑物或其他障碍物阻碍时，有可能出现这种匹配，使得信号强度降到THRESH以下。如果在步骤526中找到匹配，则该方法前进到步骤528。在步骤528中，将CPT应用于PNu数据。这一测试的答案为“是”表明PNu已经由CPT明确地标识。因此，如果步骤528中的答案为“是”，则该方法从步骤540开始前进。在步骤540中，对索引u进行测试，以确定是否已经评估过所有的PNu偏移。如同以上参考步骤510、512、514、516和518所述，将PNi(i＝1，n)列表中的条目存储到集合PNc(c＝1，cmax)或PNu(u＝1，umax)中，其中cmax+umax＝n。如果步骤540中的答案为“否”，则该方法前进到步骤542，在步骤542中索引u递增，并通过如上所述搜索数据库来标识下一PNu偏移。如果步骤540中的答案为“是”，则该方法前进到步骤544并且处理结束。
返回步骤526，如果步骤526的答案为“否”，则该方法前进到步骤530。与此类似，如果步骤528中的答案为“否”，则该方法前进到步骤530。在步骤530中，搜索可听BTS数据以确定是否存在针对PNu测量值的匹配。如果步骤530中的答案为“是”(找到匹配)，则该方法前进到步骤532。在步骤532中，对PNu数据应用CPT，以针对在步骤530期间确定的匹配进行“正确标识确定”的确认。这一测试的答案为“是”表明已经由CPT明确地标识了PNi偏移。如果步骤532中的答案为“是”，则该方法前进到步骤540以便进行如下所述的进一步处理。如果答案为“否”，则该方法前进到步骤534。返回步骤530，如果答案为“否”(未找到匹配)，则该方法前进到步骤534。
在步骤534中，搜索保留BTS列表333以确定是否存在针对PNu测量值的匹配。如果找到匹配，则该方法前进到步骤536。在步骤536中，对PNu偏移应用CPT，以针对在步骤534中确定的匹配进行“正确标识确定”的确认。CPT测试的结果将证实哪一个(如果存在的话)匹配是正确的。这一测试的答案为“是”表明已经由CPT明确地标识了PNi偏移。如果步骤536中的答案为“是”，则该方法前进到步骤538。在步骤538中，将针对当前PNu偏移而确定的保留BTS的偏移添加到可听列表322。然后，该方法前进到步骤540以便进行如下所述的进一步处理。
返回步骤534，如果答案为“否”则该方法前进到步骤539。与此类似，如果步骤536中的答案为“否”，则该方法前进到步骤539。在步骤539中，处理器通过错误标记来通知操作者对应于当前PNu偏移的BTS不是由搜索过程唯一标识的。然后，该方法前进到步骤540并如上所述地前进。
以上参考图4、图5a和图5b所描述的步骤可以通过采用处理器(诸如处理器232)的PDE(诸如PDE 130(图2))中的处理器根据存储于存储器(诸如存储器234)中的软件来执行操作而实现。
如上所述，在替代性的实施例中，数据库可以位于MS中而不是PDE中。在该替代性的实施例中，上述方法步骤可以通过采用处理器(诸如处理器204)的MS(诸如MS 102)中的处理器和存储器(诸如存储器206)来实现。在本实施例中，MS将BTS标识报告给PDE而不是报告PN偏移，因此确定BTS标识是不需要PDE的。
如上所述，将CPT用于从存储于相邻位置子字段315、可听位置子字段323或保留BTS位置子字段337内的条目中选择正确的条目，这些子字段存储于与关键BTS数据条目302相关联的记录中的位置条目中。不需要知道特定名称或其他标识信息，诸如BTS的SID/NID/BaselD。重要的是正确选择数据库300中的正确条目。这是重要的，原因是为了正确地对由MS所接收的信号的源进行定位。在所公开方法和设备的一个实施例中，使用了这些信号的相对到达时间以及从中发送信号的BTS的位置，以确定MS的位置。
在所公开的CPT的一个实例中，如果第一服务BTS位于华盛顿的西雅图，则MS 102必须位于与其足够近的位置以与该第一服务BTS进行通信。因此，MS 102必须在西雅图或靠近西雅图。此外，MS从中接收信号的每个其他BTS必须足够接近该MS，以使该MS可以接收到这些信号。
图7示出了系统700。系统700包括CPU 702、7存储器704、收发信机712(包括发射机708、接收机710)、信号分析器720、统计模型722和定时器724。系统700基于第一服务BTS与由数据库300的一组特定条目所代表的BTS之间的覆盖区域的重叠量来执行统计分析。这种地理区域分析可辅助确定由一组条目所代表的特定BTS是由MS所接收的信号的源的可能性。一旦确定了这种可能性，CPT就输出关于MS所接收的信号是否来自该特定BTS的的判断结果。系统700还可以使用相对相位测量执行相位测量分析。以下将更详细地描述覆盖重叠和相对相位测量处理。
系统700具有关于一个或多个候选BTS的信息，包括由MS 102所接收的信号的PN偏移、BAND CLASS和频率。系统700可以将候选列表限于靠近第一服务BTS的覆盖区域的BTS。可以基于先前已经确定为发送了由MS 102所接收的信号的任意其他BTS的标识来细化该覆盖区域。当已经唯一地标识了与第一BTS相关联的条目时，可以用该信息来唯一地标识来自与MS 102从中接收信号的其他BTS相关联的数据库300的条目。随着越来越多的条目被标识，向系统700提供了更多的信息以帮助标识另外的条目，并从而对MS 102已经从中接收信号的保留BTS进行定位。
在某些情况下，上述地理区域分析有可能已足以唯一地对从中发送与特定PN偏移相关联的信号的BTS进行定位。例如，有可能只有一个由特定PN偏移代表的BTS，该BTS位于第一服务BTS的附近。如上所述，唯一地对MS 102从中接收信号的一个BTS进行定位可以提供更多的数据以对MS 102已经从中接收信号的另外的BTS进行定位。
一维概率计算采用高斯分布来执行会相对简单。HEPE(水平估计位置误差)基于一个假定，即监听BTS的MS的密度分布为中心在BTS覆盖区域的中心的二维高斯分布。系统700可以在两个维度中计算概率以适应MS 102的位置在南北方向上的变化和东西方向上的变化。为适应这种二维概率，系统700基于两个方向上的可能误差来计算“水平估计位置误差”(HEPE)值。在一个示例中，将已知覆盖区域的HEPE值计算为这两个方向中的每一个方向上的误差估计值的平方之和的平方根。如果假定MS 102位于MS位置的高斯分布的均值的1σ(one sigma)(即一个标准偏差)内，则HEPE值可以由下式表示HEPE=σN2+σE2---(1)]]>其中σN2表示MS位置在南北方向上的1σ误差并且σE2表示MS位置在南北方向上的1σ误差。本领域的普通技术人员应当认识到，由于将覆盖区域视为一个圆，因此HEPE值代表一个正方形的对角线，该正方形的边的长度等于该圆的半径。图8示出了第一服务BTS的覆盖区域850。图8中示出与区域850相关联的HEPE值为r1。
由于已知MS 102在第一服务BTS的覆盖区域中，因此第一服务BTS的覆盖区域可以称为“已知区域”850。此外，已知区域850可以包括第一服务BTS的覆盖区域与其他BTS的覆盖区域的交集。因此，如果有关于已知MS 102正在从中接收信号的其他BTS的可用附加信息，则已知区域850可以小于第一服务BTS的覆盖区域。
图8中还示出了MS 102有可能已经从中接收信号的三个BTS的覆盖区域，所基于的事实是每个BTS都具有相同的PN偏移25(即25×64个码片)。覆盖区域852和覆盖区域856不会与区域850重叠。相反，在覆盖区域850与对应于PN 25候选2的覆盖区域854之间有重叠。在图8中以值r2示出PN 25候选2的1σ值。值r1和r2表示在确定覆盖区域850关于候选覆盖区域854的相对大小时将使用的度量。在图8中以参考标号D示出覆盖区域850的中心与候选覆盖区域854的中心之间的距离。
系统700的统计模型722(参见图7)使用覆盖区域的相对大小和隔开覆盖区域中心的距离D来计算覆盖区域的分离系数的测量值。这一分离系数可以由下式表示Separation→Dr12+r22---(2)]]>其中所有的项都已经在前面定义过。可以对式(2)中的项进行正态分布统计评估，以生成覆盖区域850与覆盖区域854之间的分离系数的概率测量值。
有时会采用下式来计算正态分布ND(x)=12πe-x22---(3)]]>其中x是一个数值，代表与覆盖区域850和覆盖区域854之间完全重叠的情况相反的分离系数的量。在一个实施例中，将值x选择为从式(2)得到的分离系数值。可以将该式简化如下
ND(x)≅e-x22---(4)]]>其中所有的项都已经在前面定义过。
作为上述统计模型722的应用的一个示例，考虑值r1和r2分别为2.0和1.0，同时距离D为1.1。注意，可以以方便的单位(诸如千米或英里)来度量这些距离。将这些值代入式(2)得到的结果是分离系数为0.49。在式(4)中用该值代替x得到结果0.886。这表明在覆盖区域850与覆盖区域854之间完全重叠的概率为88.6％。注意，完全重叠得到的结果是1.0。
相反，当覆盖区域852的中心与覆盖区域850的中心之间的距离D为4.0时，覆盖区域852的1σ值r2等于1.5。将这些值应用于式(2)得到结果1.6。将该值代入式(4)中得到结果0.278，这表明在覆盖区域850与覆盖区域852之间完全重叠的概率为27.8％。因此，可以看出，由MS所接收的信号是由位于覆盖区域854的中心的BTS所发送的概率比该信号是由位于覆盖区域856或覆盖区域852的中心的BTS所发送的概率更大(即具有更高的可能性)。
系统700可以仅基于地理区域分析来去掉BTS。然而，本领域的普通技术人员应当认识到，由MS所接收的信号有一定的概率是由位于覆盖区域852或覆盖区域856的中心的BTS所发送的，虽然这一概率比较小。因此，在所公开方法和设备的一个实施例中，如果采用式(4)所计算出的概率相差10倍，则系统700可以只去掉一个候选。也就是说，仅当某些其他的候选有至少10倍的可能性是所检测到的BTS时，才可以仅基于覆盖区域重叠来去掉一个候选。在上述示例中，候选2相对于候选1有稍大于三倍的可能性是由MS 102所检测到的BTS。因此，系统700将执行附加的分析来唯一地标识候选BTS。
在一个实施例中，如果式(2)的结果小于8，则系统700可以采用式(4)来分析任意的候选BTS。该分析的第一步确保了即使是具有非常低的覆盖重叠概率的候选也可以采用式(4)来分析。如果式(2)中的1σ距离的量等于8，则采用式(4)得到的概率会非常小。由于实际原因，系统700将去掉其1σ重叠具有如此大的值的任意候选。这通常有可能发生在隔开候选BTS的覆盖区域与第一服务BTS的覆盖区域的距离很大的情况下。例如，如果覆盖区域850在华盛顿的西雅图且另一BTS在加里福尼亚的旧金山，则隔开这两个BTS的距离D非常大以至于可以忽略从旧金山的BTS接收到信号的概率。
除上述覆盖区域的重叠分析之外，系统700采用相对相位模型来进一步减小候选BTS的列表。术语“相对相位”用于表示已知BTS与参考BTS之间的测量值相位之间的差值。该“相对相位”(当针对已知偏差进行调节后，包括PN偏移)应约等于从已知BTS到MS 102的距离与从候选BTS到MS 102的距离之间的差值。如上所述，每个BTS发送相同的PN序列，但具有已知的时延或PN偏移。当两个候选BTS具有相同的PN偏移时，MS 102将基于候选BTS到MS 102的距离而在不同的时间(相位偏移)上检测到该信号。在一个示例中，已知MS 102在第一服务BTS112的覆盖区域中。如果两个候选BTS也在该覆盖区域中，则可以基于表示传播延迟的相对相位来去掉一个候选BTS。例如，如果一个候选BTS在参考BTS的两英里内而另一候选BTS在距离第一服务BTS二十英里的地方，则这两个候选BTS之间的相对相位通常可以用于去掉一个候选BTS。
在一个实施例中，统计模型722(参见图7)采用如下的双差相对相位模型(double-difference relative phase model)ND([(dK-dCi)-(pK-pC)]/SC) (5)其中dK是从组合覆盖区域(即候选BTS与第一服务BTS或另一BTS的组合覆盖区域，已经确定其位置)的中心到已知BTS的距离，dCi是从组合覆盖区域中心到第i候选BTS的距离，pK是已知BTS的相位测量值，pC是对候选BTS的相位测量值，且SC是基于该组合覆盖区域的期望的双差相位误差的大小。术语“双差”是指基于两个差值测量值的统计计算(即距离差减去相位差)。
组合覆盖区域是已知BTS与候选BTS的组合覆盖区域的概率测量值。以下将提供组合覆盖区域的测量值的细节。将相对相位模型用于确定由MS 102所测量的相位延迟是否与已知BTS与候选BTS之间的距离一致。如上所述已知BTS可以是第一服务BTS或已经唯一地标识的任意其他测量BTS。
上述示例是可以用于确定这种相对相位差的一种技术。本领域的普通技术人员应当认识到，可以采用其他技术来确定这种相位差。本发明并不局限于用上述特定分析来确定相对相位差。
图9中示出了相对相位的计算，其中组合覆盖区域960的近似中心用参考标号964来表示。距离dK是组合覆盖区域960中心964与已知BTS 966之间的距离。如上所述，已知BTS 966可以是第一服务BTS或任意其他的已唯一地标识的BTS。
候选BTS 968具有覆盖区域962，在本例中将覆盖区域962建模为一个圆。如图9所示，候选BTS 968并不位于候选覆盖区域962的中心。这是由于典型的BTS不是全向的BTS，而是分为多个扇区这一事实。扇区可以由系统700建模为饼状扇区。然而，由于来自天线的后向散射(back scatter)以及反射建筑、自然地形和其他物体的反射，这样建模通常是不准确的。因此，可以将候选覆盖区域962建模为一个圆。与此类似，由于上述原因，已知BTS 966通常不位于已知覆盖区域的中心(在图9中未示出)。
每个BTS(或每个小区扇区)的覆盖区域是在安装时确定的并且是已知的。可以通过计算圆形覆盖区域的重叠区域来线性地计算表示已知BTS 966和候选BTS 968的覆盖区域的组合覆盖区域。作为替代，可以通过对覆盖区域进行加权来计算组合覆盖区域。以下将更详细地描述组合覆盖区域的确定。
当安装和校准BTS时，基于所映射的覆盖区域来确定组合覆盖区域960。组合覆盖区域960是已知BTS 966与候选BTS 968的覆盖区域的概率估计值。如上所述，称为HEPE值的二维位置误差提供了测量组合覆盖区域960时的统计不确定度的度量。在系统700中，距离SC基于HEPE值覆盖并代表了相对相位的1σ不确定度。
用di来表示组合覆盖区域960的中心964到候选BTS 968之间的距离。采用电信标准IS-801，相位测量值pK和pc由MS 102测量并被提供给BTS。
如上所述，系统700可以计算期望的相对相位差并将该期望的相位差与实际的距离测量值相比较。系统700可以将正态分布公式(4)应用于计算候选BTS与相位和距离测量值一致的概率。如果系统700检测到多个候选BTS(具有相同的PN)，则可以基于相对相位差来去掉一个或多个候选BTS。也就是说，给定已知BTS到组合覆盖区域960的中心964的位置，候选BTS的相位差必须能够符合候选BTS到组合覆盖区域的中心的距离。不一致的候选BTS将不会作为由MS 102所接收的信号的源。
同样，将相对相位模型应用于其他候选BTS。例如，图8示出了三个候选，其全都具有相同的PN 25偏移。根据针对每个候选BTS而计算的概率将上述分析过程应用于每个候选BTS(例如发送PN 25的位于图8中的圆850、852、854的中心的BTS)。如上所述，如果另一BTS的覆盖重叠比要去掉的BTS的覆盖区域重叠多至少10倍的可能性，则可以仅基于覆盖区域重叠模型来去掉候选BTS。与此类似，如果另一BTS的相位差概率比要去掉的BTS的相位差概率多至少10倍的可能性，则可以仅基于覆盖区域重叠模型来去掉特定的候选BTS。这一过程确保了具有较低概率的候选BTS将被去掉，同时保持了去掉错误的BTS的较低的可能性。
可以对覆盖区域重叠模型和相对相位模型的概率进行组合以去掉候选BTS。在一个示例中，将覆盖区域重叠模型的概率乘以相对相位模型的概率。这些概率的组合用于从候选集合中进一步去掉不太可能的BTS。如果另一BTS的组合概率重叠比要去掉的BTS的覆盖区域重叠概率多至少10倍的可能性，则可以基于组合的概率模型来去掉候选BTS。
除上述分析之外，系统700还可以采用信号强度和小区扇区覆盖模型来唯一地标识候选BTS。如上所述，典型的BTS具有多个发射机和多个天线单元，将每个发射机和天线单元都定向为在一个扇区中操作。在典型的实施例中，BTS可以具有三个扇区，可以将每个扇区视为一个独立的BTS。典型的扇区的覆盖区域可以具有饼状的覆盖区域。
系统700可以基于信号强度来计算尺度因子。接收信号强度的一种度量是Ec/Io，其是在一个PN码片周期(即Ec)上所累积的导频能量比总的功率谱密度(即Io)的度量。本领域的普通技术人员应当认识到，系统700同样可以使用其他的功率测量值。系统700基于接收信号的强弱来指定尺度因子。如果接收信号强度相对较弱，则MS 102有可能位于相对于BTS的相对较宽的区域内。在此情况下，可以以某一尺度因子来对圆形覆盖区域进行扩展，以产生更大的圆形覆盖区域。相反，如果由于MS更有可能接近于BTS，接收信号强度较强，则系统700有可能减小覆盖区域。
在所公开方法和设备的一个实施例中，系统700可以对较强的信号(即高于门限的信号)应用尺度因子0.9并且可以对较弱的信号(低于门限)应用尺度因子1.1。在简单的计算中，对于覆盖区域重叠模型，可以将单一的已知BTS的覆盖区域标识为已知区域。与此类似，可以结合单一的候选BTS来使用单一的已知BTS，以产生用于相对相位模型中的组合覆盖区域。然而，系统700还可以适于对已知区域或组合覆盖区域的计算，该组合覆盖区域有可能通过将来自多个小区的覆盖区域进行混合而得到。可以以线性方式对这些小区进行组合或者这些小区可以包括加权。
本领域的普通技术人员应当认识到，可以根据本说明书而采用切实地具体实现在此描述的任意实施例的方法步骤的计算机可读介质。这种介质可以包括而不局限于RAM、ROM、EPROM、EEPROM、软盘、硬盘、CD-ROM等。本公开文件还包括将任意前述实施例的方法步骤综合为集成电路中的数字逻辑，诸如现场可编程门阵列，或可编程逻辑阵列，或可以制造或修改为具体实现计算机程序指令的其他集成电路。
根据本说明书，MS 102可以包括而不局限于无线电话、具有无线通信能力的个人数字助理、具有无线通信能力的笔记本计算机或者用于经由无线连接进行个人通信的任意其他移动数字设备。
已经描述了所公开方法和设备的多个实施例。然而，应当理解，可以对所公开的方法和设备进行各种修改。例如，可以在软件实施例或硬件实施例或者硬件实施例和软件实施例的组合中执行这些方法。作为另一示例，应当理解，一般来说，作为一个模块的一部分而描述的功能可以等同地在另一模块中执行。作为又一个示例，以特定的顺序示出或描述的步骤和操作通常可以以不同的顺序执行。在又一个示例中，参考PN偏移的示例描述了所公开的方法和设备。然而，本领域的普通技术人员应当理解，所公开的方法和设备可以采用其他形式的模糊的发射机标识信息。
因此，应当理解，本发明并不限于所公开的方法和设备的特定的所示出的实施例，而是仅由所附权利要求限定发明范围。
权利要求
1.一种用于确定由移动台接收到的信号的发射机的位置的方法，包括a)接收具有模糊标识数据的信号；b)在邻居列表中查找与所述接收信号中所提供的所述模糊标识数据相匹配的数据；c)确定所述接收信号是否在门限之上；以及d)如果所述接收信号在所述门限之上，则根据与所述邻居列表中的匹配数据相关联的位置数据来确定所述发射机的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中a)如果所述接收信号不在所述门限之上，则证实与所述匹配数据相关联的所述接收机很有可能发送了所述接收信号；并且b)如果与所述匹配数据相关联的所述接收机很有可能发送了所述接收信号，则根据所述邻居列表中的与所述匹配数据相关联的数据来确定所述发射机的位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中a)如果i)所述邻居列表中的数据都不匹配；或者ii)与匹配数据相关联的接收机都不可能是发送所述接收信号的发射机；则查找从中发送先前接收的信号的所有发射机的可听列表；b)如果所述接收的模糊数据与和所述可听列表中的至少一个发射机相关联的数据相匹配，则从与匹配数据相关联的可听列表中的发射机中确定最有可能的发射机为所述接收信号的源；并且c)根据所述可听列表中的数据来确定与所述可听列表中的所述最有可能的发射机相关联的位置。
4.一种用于确定由移动台接收到的信号的发射机的位置的方法，包括a)查找邻居列表以确定所述发射机的位置是否可以由所述邻居列表中的候选发射机提供，并且如果所述发射机的位置可以由所述邻居列表中的候选发射机提供，则证实所述候选发射机是很有可能的候选发射机；b)如果所有的相邻发射机都不可能是所述接收信号的发射机，则查找从中发送先前接收的信号的所有发射机的可听列表；c)如果所述可听列表中的至少一个发射机是所述接收信号的源的候选发射机，则确定该候选发射机有多大可能是所述接收信号的源；以及d)如果所述候选发射机是很有可能的候选发射机，则认为该发射机是所述接收信号的源，并从而根据包括所述候选发射机的数据库来确定所述发射机的位置。
5.一种用于确定基站收发信机(BTS)的位置的方法，包括a)在移动台(MS)中接收来自第一服务BTS的信号；b)在所述MS中接收来自第二BTS的附加信号，所述附加接收信号具有关于所述第二BTS的标识的模糊数据，所述模糊数据有可能类似于从至少一个第三BTS发送的但不一定会被所述MS接收到的数据；c)查找具有少于有可能发送了所述接收信号的全部BTS的BTS的邻居列表，以确定所述模糊数据是否与所述邻居列表中的和至少一个BTS相关联的数据相匹配，可根据所述邻居列表中的数据来确定所述至少一个BTS的位置；d)如果所述模糊数据与所述邻居列表中的和至少一个BTS相关联的数据相匹配，则证实与所述匹配数据相关联的BTS最有可能发送了所述接收信号；以及e)如果所述模糊数据不与所述邻居列表中的和任意BTS相关联的数据相匹配，或与所述匹配数据相关联的BTS都不可能发送了所述接收信号，则查找包含从中发送先前由与所述第一服务BTS进行通信的MS接收的信号的所有BTS的可听列表；f)如果所述可听列表中的与至少一个BTS相关联的数据与所述接收信号的模糊数据相匹配，则从与所述匹配数据相关联的那些BTS中确定最有可能发送了所述接收信号的BTS；g)根据所述可听列表中的数据来确定最有可能发送了所述模糊数据的发射机的位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述可听列表中的数据是最有可能发送了所述模糊数据的发射机的位置。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述可听列表中的数据是到存储最有可能发送了所述模糊数据的发射机的位置的存储器的链接。
8.一种用于确定基站收发信机(BTS)的位置的方法，包括a)在移动台(MS)中接收来自第一服务BTS的信号；b)在所述MS中接收来自第二BTS的附加信号，所述附加接收信号具有关于所述第二BTS的标识的第一数据；c)查找具有少于有可能发送了所述接收信号的全部BTS的BTS的邻居列表，以确定所述第一数据是否与所述邻居列表中的第二数据相匹配；d)如果所述第一数据与所述邻居列表中的与一个BTS相关联的第二数据相匹配，则根据所述邻居列表中的第三数据来确定所述邻居列表中的BTS的位置；以及e)如果所述第一数据不与所述邻居列表中的和任意BTS相关联的第二数据相匹配，则查找包含发送先前由与所述第一服务BTS进行通信的MS接收的信号的所有发射机的可听列表；f)如果所述可听列表中的与一个BTS相关联的第四数据与所述接收信号的第一数据相匹配，则从与所述匹配的第四数据相关联的BTS中根据所述可听列表中的与所述匹配的第四数据相关联的第五数据来确定所述发射机的位置。
9.一种用于确定基站收发信机(BTS)的位置的方法，包括a)从移动台(MS)中接收BTS数据，所述BTS数据包括i)与第一服务BTS相关联的唯一标识符；ii)与所述MS从中接收信号的非服务BTS相关联的PN(伪随机噪声)数据；以及iii)对所述MS从非服务BTS接收的信号的信号强度的指示；b)在所接收的唯一标识符与数据库中的关键BTS数据条目之间寻找匹配；c)一旦得到匹配，就检查所接收的BTS数据，以确定由所述MS所报告的非服务BTS信号的一个信号强度是否大于与由所述数据库中的唯一标识符所标识的第一服务BTS相关联的门限；d)如果所述MS从中接收关联PN数据的非服务BTS所发送的一个信号的信号强度大于所述门限，则通过对与接收信号相关联的PN数据进行匹配来确定所述非服务BTS的位置，所述接收信号的强度低于所述门限，所述接收信号所具有的PN数据来自与所述匹配的关键BTS数据条目相关联的邻居列表；e)如果所述MS从中接收关联PN数据的非服务BTS所发送的一个信号的信号强度不大于所述门限，则确定所述邻居列表中的一个条目中的由所述PN数据指示的非服务BTS是由所述MS一个非服务BTS接收的，信号强度低于所述门限的信号的源的可能性；f)如果确定由所述PN数据指示的该非服务BTS是由所述MS接收的，信号强度低于所述门限的信号的源，则根据所述邻居列表中的数据来确定该非服务BTS的位置。
10.一种用于创建用于确定基站收发信机(BTS)位置的数据库的方法，包括a)从移动台(MS)中接收BTS数据，所述BTS数据包括i)与第一服务BTS相关联的唯一标识符；ii)与所述MS所接收信号相关联的PN数据；以及iii)对所述MS从非服务BTS接收的信号的信号强度的指示；b)在所接收的唯一标识符与数据库中的关键BTS数据条目之间寻找匹配；c)一旦得到匹配，就检查所接收的BTS数据，以确定由所述MS从非服务BTS接收的至少一个信号的强度是否大于与由所述数据库中的唯一标识符所标识的第一服务BTS相关联的门限；d)如果至少一个信号的强度大于所述门限，则确定是否已经在所述数据库中创建了邻居列表；以及e)如果还没有创建邻居列表，则在所述数据库中创建邻居列表并添加与信号强度大于所述门限的每个信号相关联的所述PN数据的条目；
11.一种用于确定基站收发信机(BTS)位置的方法，包括a)从移动台(MS)中接收BTS数据，所述BTS数据包括i)至少一个全球标识符；ii)由所述MS所接收的信号的至少一个PN(伪随机噪声)偏移；iii)具有所接收的PN偏移的至少一个信号的信号强度；b)如果由所述MS所接收的并具有PN偏移的信号的强度高于预定门限，则将该PN偏移分类到候选列表中；以及c)确定是否所述候选列表的每个PN偏移都在邻居列表上，所述邻居列表包括与每个PN偏移相关联的位置，并且确定在所述邻居列表中找到的与每个PN偏移相关联的位置，所述相关联的位置是具有该PN偏移的所述信号的源的位置。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括a)如果具有PN偏移的所述信号的强度不高于预定门限，则将所述PN偏移分类到未知列表中；b)确定是否所述未知列表的每个PN偏移都在邻居列表上，所述邻居列表包括与每个PN偏移相关联的位置；c)检测是否所述未知列表的每个PN偏移已经明确地与所述邻居列表中的PN偏移相关联；以及d)如果至少一个PN偏移已经明确地关联，则确定与在所述邻居列表中找到的明确关联的PN偏移相关联的位置，所述相关联的位置是具有该PN偏移的所述信号的源的位置。
13.一种位置确定实体(PDE)，包括a)存储器；以及b)中央处理单元(CPU)，用于执行来自所述存储器的程序指令，以便i)接收关于移动台(MS)所接收的信号的源的模糊标识数据；ii)接收关于所述MS所接收的信号的强度的数据；iii)在邻居列表中查找与所述模糊标识数据相匹配的数据；iv)确定所述接收信号的强度是否在门限之上；以及v)如果所述接收信号的强度在所述门限之上并且在所述邻居列表中找到匹配，则根据与所述邻居列表中的匹配数据相关联的位置数据来确定所述信号的发射机的位置。
14.根据权利要求13所述的PDE，其中所述CPU还执行指令，以便a)如果所述接收信号不在所述门限之上，则证实与所述匹配数据相关联的所述发射机很有可能发送了所述接收信号；以及b)如果与所述匹配数据相关联的所述发射机很有可能发送了所述接收信号，则根据所述邻居列表中的与所述匹配数据相关联的数据来确定所述发射机的位置。
15.根据权利要求14所述的PDE，其中所述CPU还执行指令，以便a)如果i)所述邻居列表中的数据都不匹配；或者ii)与匹配数据相关联的发射机都不可能是发送所述接收信号的发射机；则查找发送先前接收的信号的所有发射机的可听列表；b)如果所述接收的模糊数据与和所述可听列表中的至少一个发射机相关联的数据相匹配，则从与匹配数据相关联的可听列表中的发射机中确定最有可能的发射机为所述接收信号的源；并且c)根据所述可听列表中的数据来确定与所述可听列表中的所述最有可能的发射机相关联的位置。
16.一种移动台(MS)，包括a)存储器；以及b)中央处理单元(CPU)，用于执行来自所述存储器的程序指令，以便i)接收关于移动台(MS)所接收的信号的源的模糊标识数据；ii)接收关于所述MS所接收的信号的强度的数据；iii)在邻居列表中查找与所述模糊标识数据相匹配的数据；iv)确定所述接收信号的强度是否在门限之上；以及v)如果所述接收信号的强度在所述门限之上并且在所述邻居列表中找到匹配，则根据与所述邻居列表中的匹配数据相关联的位置数据来确定所述信号的发射机的位置。
17.一种位置确定实体(PDE)，包括a)存储器；以及b)中央处理单元(CPU)，其连接到所述存储器并且能够执行存储于所述存储器中的程序指令，以便i)查找邻居列表以确定所述发射机的位置是否可以由所述邻居列表中的候选发射机提供，并且如果所述发射机的位置可以由所述邻居列表中的候选发射机提供，则证实所述候选发射机是很有可能的候选发射机；ii)如果所有的相邻发射机都不可能是所述接收信号的发射机，则查找从中发送先前接收的信号的所有发射机的可听列表；iii)如果所述可听列表中的至少一个发射机是所述接收信号的源的候选发射机，则确定该候选发射机有多大可能是所述接收信号的源；以及iv)如果所述候选发射机是很有可能的候选发射机，则认为该候选发射机是所述接收信号的源，并从而根据包括所述候选发射机的数据库来确定所述候选发射机的位置。
全文摘要
本发明涉及一种用于根据由移动台(MS)所报告的不完整的信号数据来标识无线通信基站的方法和设备。在一个实施例中，数据库包括多个关键BTS数据条目，每个关键BTS数据条目包括一个在系统中唯一地标识BTS的唯一全球标识符，并且其中BTS数据库还包括对应于每个关键BTS数据条目并与每个关键BTS数据条目相关联的关联数据条目。从MS获得BTS信号数据，该BTS信号数据包括第一BTS的唯一标识符以及除第一BTS之外的至少一个BTS的至少部分标识信息。确定第一关联数据条目和BTS信号数据之间的匹配，并响应于该匹配而标识第二BTS。
文档编号H04W64/00GK1846454SQ200480025059
公开日2006年10月11日 申请日期2004年7月28日 优先权日2003年7月28日
发明者苏珊·阿尔桑, 格兰特·A·马歇尔 申请人:高通股份有限公司