專利名稱:用于定位移動(dòng)電話的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及用移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行的數(shù)字蜂窩無線通信,例如根據(jù)GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明更加特別涉及通過作為網(wǎng)絡(luò)的一部分的固定接收終端來定位通信中的移動(dòng)臺(tái)的系統(tǒng)。
這種系統(tǒng)一般采用時(shí)分多路,其使得時(shí)間被分為固定和預(yù)定時(shí)間段的幀。該幀又被分為時(shí)隙。這種技術(shù)稱為時(shí)分多址(TDMA)。在每個(gè)幀中循環(huán)的特定時(shí)隙構(gòu)成一個(gè)物理信道。這種結(jié)構(gòu)用于從移動(dòng)臺(tái)到接收終端的上行鏈路以及用于從接收終端到移動(dòng)臺(tái)的下行鏈路。由移動(dòng)臺(tái)和接收終端所交換的數(shù)據(jù)被以數(shù)據(jù)包的形式傳輸,每個(gè)數(shù)據(jù)包被置于一個(gè)時(shí)隙中。各種邏輯信道,例如業(yè)務(wù)信道(TCH)和控制信道,被多路復(fù)用到該物理信道中。從而,給定物理信道的時(shí)隙被在多個(gè)邏輯信道之間劃分,這產(chǎn)生一種稱為復(fù)幀的新結(jié)構(gòu)。
GSM通信協(xié)議在1992年由M.Mouly和M-B.Pautet所著的“用于移動(dòng)通信的GSM系統(tǒng)”中描述,其內(nèi)容包含于此以供參考。
對(duì)于GSM協(xié)議,移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)大致實(shí)時(shí)地知道處于待機(jī)狀態(tài)的移動(dòng)臺(tái)的位置,在這種意義上知道移動(dòng)臺(tái)在其當(dāng)前位置與哪個(gè)接收區(qū)域進(jìn)行通信。該接收區(qū)域由多個(gè)連續(xù)的接收終端所表示。如果移動(dòng)臺(tái)離開由一個(gè)接收區(qū)域所服務(wù)的區(qū)段,則它向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個(gè)更新消息來表示這種改變。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)知道移動(dòng)臺(tái)的位置,因此移動(dòng)臺(tái)可以在任何時(shí)候被呼叫。另外,網(wǎng)絡(luò)知道通信中的移動(dòng)臺(tái)所登錄到的小區(qū)的小區(qū)全球標(biāo)識(shí)符(CGI),小區(qū)是由相同無線終端所服務(wù)的部分地理區(qū)域。
在給定時(shí)間間隔內(nèi),通信中的移動(dòng)臺(tái)在服務(wù)無線信道(SACCH)上把測(cè)量報(bào)告信息發(fā)送到它所登錄到的接收終端。該信息使得在任何時(shí)候網(wǎng)絡(luò)選擇最佳的接收終端來執(zhí)行與該移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行的呼叫。
知道跨越移動(dòng)臺(tái)與無線終端之間的距離的時(shí)間,這稱為定時(shí)提前量(TA),移動(dòng)臺(tái)可以在選擇的時(shí)間發(fā)送到無線終端,使得所述無線終端可以接收來自移動(dòng)臺(tái)的發(fā)送信號(hào),而不受到其它移動(dòng)臺(tái)發(fā)射的干擾。因此,定時(shí)提前量TA反映了無線電波所穿越的移動(dòng)臺(tái)與無線終端之間的距離。定時(shí)提前量TA的單位增量對(duì)應(yīng)于大約550米的距離。
由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送到無線終端的測(cè)量報(bào)告信息包括對(duì)應(yīng)于移動(dòng)臺(tái)從所通信的無線終端接收的電平的參數(shù)RXLEV,該無線終端多達(dá)最佳相鄰近的接收終端中的6個(gè)。測(cè)量報(bào)告信息還包括對(duì)應(yīng)于由移動(dòng)臺(tái)從所通信的無線終端接收的質(zhì)量的參數(shù)RXQUAL。
短消息服務(wù)(SMS)使得移動(dòng)臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行文本消息的發(fā)射與接收,如果移動(dòng)臺(tái)正在通信則該短消息在SACCH信道上發(fā)射,或者如果移動(dòng)臺(tái)處于待機(jī)狀態(tài),則短消息在信令信道(TCH/8或SDCCH)上發(fā)射。移動(dòng)電話通信公司可以采用無線電分布工具來在給定物理地點(diǎn)計(jì)算接收電平和質(zhì)量,作為無線終端的地理位置、相鄰無線終端、它們的發(fā)射功率、它們的類型、和所使用的頻率等等的函數(shù)。
相位2+GSM 11.11和GSM 11.14技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了移動(dòng)設(shè)備與用戶的SIM卡之間的干擾。具體來說,SIM卡可以從移動(dòng)設(shè)備請(qǐng)求測(cè)量報(bào)告,引起SMS短信息的發(fā)射,并且存儲(chǔ)輸入的SMS消息的內(nèi)容。這是本領(lǐng)域內(nèi)公知的技術(shù)。
歐洲專利EP-A-0 398 773描述了一種用于在時(shí)分多址通信網(wǎng)絡(luò)中確定移動(dòng)臺(tái)的物理位置的方法,該方法包括如下步驟把在移動(dòng)臺(tái)測(cè)量的從第一固定站和至少一個(gè)第二固定站接收的同步信號(hào)的相對(duì)相位的數(shù)值發(fā)送到第一固定站;在第一固定站測(cè)量從第一固定站把同步信號(hào)發(fā)送到服務(wù)臺(tái)的傳播時(shí)間和BCCH所接收的相對(duì)相位;利用以前存儲(chǔ)的發(fā)射相對(duì)相位,在第一固定站計(jì)算從第二固定站到移動(dòng)臺(tái)的傳播時(shí)間;以及從傳播時(shí)間和第一與第二固定的地理座標(biāo)計(jì)算移動(dòng)臺(tái)的位置。
專利WO 9635306描述了一種確定包括多個(gè)基站的蜂窩式無線系統(tǒng)的移動(dòng)臺(tái)的位置的方法。由移動(dòng)裝置所測(cè)量的來自基站的發(fā)射之間的時(shí)間差被確定。從這些時(shí)間差確定移動(dòng)臺(tái)與每個(gè)基站之間的距離。從這些距離推導(dǎo)出移動(dòng)裝置的位置。在移動(dòng)臺(tái)的范圍內(nèi)的至少一些基站的控制信道的時(shí)分結(jié)構(gòu)被同步,并且所述移動(dòng)臺(tái)確定在每個(gè)基站的控制信道上廣播的時(shí)分結(jié)構(gòu)的特征要素的時(shí)間差。如果由移動(dòng)臺(tái)所檢測(cè)的基站的數(shù)目太少,則與服務(wù)基站通信所需的定時(shí)提前量被用于推導(dǎo)移動(dòng)臺(tái)與服務(wù)基站之間的距離。
但是,已經(jīng)提出各種方法使得用戶不能得知移動(dòng)臺(tái)的位置并且麻煩和高成本。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種系統(tǒng),其中移動(dòng)臺(tái)僅僅通過用戶的命令或者使用一種特定的SIMToolkit(SIM工具包)應(yīng)用程序而定位。SIMToolkit應(yīng)用程序可以引起短信息的自動(dòng)發(fā)射。SIMToolkit應(yīng)用程序可以僅僅當(dāng)接到特定的電話號(hào)碼時(shí)才發(fā)射這些信息。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種用于定位移動(dòng)臺(tái)而不需要對(duì)GSM協(xié)議作任何改動(dòng)的系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的定位系統(tǒng)使得移動(dòng)臺(tái)能夠與由操作的控制中心所監(jiān)控的無線終端網(wǎng)絡(luò)的第一無線終端進(jìn)行通信。
移動(dòng)臺(tái)包括用于估計(jì)至少一個(gè)表示與無線終端的相對(duì)位置的參數(shù)和用于把相對(duì)于所述參數(shù)的信息通過第一無線終端發(fā)送到服務(wù)器的裝置。
服務(wù)器包括用于把相對(duì)于所述參數(shù)的信息與所述參數(shù)的預(yù)定映射表相比較并且從這個(gè)比較的結(jié)果推導(dǎo)出移動(dòng)臺(tái)的位置的估計(jì)值的裝置。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,該系統(tǒng)包括用于估計(jì)移動(dòng)臺(tái)與第一移動(dòng)終端之間距離的裝置,并具有作為由電波穿越所述距離所需時(shí)間的函數(shù)的誤差容限Δdbm。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,該系統(tǒng)包括用于估計(jì)從第一無線終端和相鄰的無線終端接收的電平的裝置。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,該系統(tǒng)包括用于估計(jì)來自第一無線終端和相鄰的無線終端發(fā)射信號(hào)的接收質(zhì)量的裝置。
該移動(dòng)臺(tái)最好包括用于比較由移動(dòng)臺(tái)接收來自其它無線終端的發(fā)射的時(shí)間ri和接收來自第一無線終端的發(fā)射的時(shí)間r,并且從中推導(dǎo)接收時(shí)移的數(shù)值Δri,以及用于把每個(gè)時(shí)移Δri的數(shù)值通過第一無線終端發(fā)送到服務(wù)器的裝置,并且該服務(wù)器最好包括用于估計(jì)移動(dòng)電話與每個(gè)其它無線終端之間的距離的裝置,該距離作為時(shí)移Δri和其它無線終端的傳輸時(shí)間ei與第一無線終端的傳輸時(shí)間e之間的時(shí)移Δei的函數(shù)。
在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中,該系統(tǒng)包括用于通過交叉檢測(cè)利用至少兩個(gè)參數(shù)獲得的估計(jì)位置確定移動(dòng)電話的位置的裝置。
定位可以由移動(dòng)臺(tái)用戶的命令執(zhí)行。
服務(wù)器可以包括用于把信息發(fā)送到用戶作為移動(dòng)電話位置的函數(shù)的裝置。該信息可以包括聲音信息和用于顯示的信息。
由于在移動(dòng)臺(tái)與無線終端之間的信息在服務(wù)的邏輯信道和業(yè)務(wù)邏輯信道上傳輸,因此相對(duì)于所述參數(shù)的該信息最好在業(yè)務(wù)邏輯信道上傳送到第一無線終端,例如使用短消息服務(wù)。
映射表可以通過線性插值適用于各種無線終端的發(fā)射功率電平。
映射表可以重新計(jì)算作為參數(shù)改變的函數(shù),以改變中繼到地理信息服務(wù)器的數(shù)值,例如作為在各種無線頻率上跳頻啟動(dòng)或不啟動(dòng)的一個(gè)函數(shù)。
映射表可以被重新計(jì)算作為在各種無線頻率上增強(qiáng)的全速率(EFR)的啟動(dòng)或不啟動(dòng)的一個(gè)函數(shù)。
映射表被重新計(jì)算為各種無線終端的發(fā)射功率電平、例如由于建筑物的結(jié)構(gòu)而造成對(duì)所存儲(chǔ)地圖的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的改變、以及跳頻啟動(dòng)的一個(gè)函數(shù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,表示位置的參數(shù)是對(duì)應(yīng)于與BCCH頻率互相關(guān)的數(shù)字的參數(shù)NB-互相關(guān)。
移動(dòng)臺(tái)可以具有用于把位置數(shù)據(jù)與以前存儲(chǔ)的區(qū)域相比較的裝置,用于特定的收費(fèi)率,例如對(duì)于接近用戶住所的呼叫,使用存儲(chǔ)在移動(dòng)臺(tái)的SIM卡的位置數(shù)據(jù)。
移動(dòng)臺(tái)包括用于通過短消息服務(wù)發(fā)送收費(fèi)數(shù)據(jù)的裝置。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,如果一個(gè)呼叫是在以前存儲(chǔ)區(qū)域附近發(fā)出或接收,如果移動(dòng)臺(tái)在呼叫過程中進(jìn)入或離開所述以前存儲(chǔ)的區(qū)域,則該移動(dòng)臺(tái)發(fā)射收費(fèi)數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中,移動(dòng)臺(tái)包括一種裝置,如果所述移動(dòng)臺(tái)在以前存儲(chǔ)的區(qū)域中,該裝置用于發(fā)出“轉(zhuǎn)移到固定網(wǎng)絡(luò)”信息,引起呼叫路徑改變,使得任何接收的呼叫被通知到固定站和該移動(dòng)臺(tái)。
在上述類型的系統(tǒng)中,移動(dòng)臺(tái)可以用于許多目的,例如發(fā)射遇險(xiǎn)信號(hào),或者向用戶提供與其位置相關(guān)的信息。因此,用戶可以與包含用于導(dǎo)航的地理信息或者包括用戶可以從他們的位置看到的環(huán)境的說明的導(dǎo)向信息的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通信。與數(shù)據(jù)庫的通信可以通過不隨位置而改變的專用電話號(hào)碼進(jìn)行。把信息提供給用戶的語言還可以根據(jù)信息發(fā)送到的位置服務(wù)器或者根據(jù)所述用戶的命令而選擇;另外,該語言可以與電話號(hào)碼相關(guān)。
在閱讀下文對(duì)通過不限定性實(shí)例提供并且在附圖中示出的本發(fā)明幾個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述之后,將對(duì)本發(fā)明有更好的理解,其中
圖1為示出根據(jù)本發(fā)明移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)的操作的示意圖;圖2為圖1的變型;圖3為示出在地理信息服務(wù)器中無線電波互相關(guān)數(shù)字的獲得的示意圖;以及圖4為示出特定時(shí)間概況的獲得的示意圖。
在下文描述中,“移動(dòng)設(shè)備”是指沒有插入SIM卡的“空”移動(dòng)電話。移動(dòng)設(shè)備僅僅能夠發(fā)出緊急呼叫。
SIM(用戶標(biāo)識(shí)模塊)卡的功能是識(shí)別給定移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的用戶。
移動(dòng)臺(tái)是移動(dòng)設(shè)備與SIM卡的組合。移動(dòng)臺(tái)可以發(fā)射并接收電話呼叫。
服務(wù)邏輯信道傳送移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的正確操作所需的所有信息呼叫的發(fā)送、呼叫的接收、越區(qū)切換,等等。
服務(wù)信道使用各種類型的物理信道,例如BCCH和SDCCH信道。
在服務(wù)邏輯信道上傳輸?shù)男畔⒂梢苿?dòng)電話通信公司的基本設(shè)施所管理。
與服務(wù)邏輯信道相反,業(yè)務(wù)邏輯信道傳送用于移動(dòng)用戶的通信的信息。業(yè)務(wù)邏輯無線信道使用一個(gè)或多個(gè)物理信道,例如TCH或SDCCH(TCH/8),或者如果電話通信公司采用半速率選項(xiàng),則使用一半的TCH信道。請(qǐng)注意,SDCCH(TCH/8)是可以傳送服務(wù)信息或業(yè)務(wù)信息的物理信道。在業(yè)務(wù)信道上傳送的信息不用于無線電話通信公司并且要收費(fèi)。它可以是聲音信息或者用于顯示的“數(shù)據(jù)”信息、短消息服務(wù)(SMS)信息、無組織的補(bǔ)充服務(wù)數(shù)據(jù)(USSD)或者全球分組無線交換(GPRS)信息。
GPRS無線通信協(xié)議根據(jù)網(wǎng)際協(xié)議(IP)通過GSM電話基本設(shè)施管理數(shù)據(jù)的發(fā)送。
GPRS在IP通信層與ISO模型的物理層之間的銜接。
因此,GPRS使得移動(dòng)臺(tái)以IP格式進(jìn)行通信訪問互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器、電子郵件的發(fā)送和接收,等等。
“固定/移動(dòng)集中”是指所有使得固定和移動(dòng)電話交費(fèi)相融合或有可能合并的所有技術(shù)。
在此提供家中固定電話的優(yōu)點(diǎn),特別是在聲音質(zhì)量和高位率方面,與用戶的機(jī)動(dòng)性相結(jié)合。
與固定/移動(dòng)集中相關(guān)的其它優(yōu)點(diǎn)是單一的記帳、根據(jù)呼叫發(fā)出位置不同的呼叫費(fèi)用的不同,并且可以使用相同的電話手機(jī)。
圖1示出移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)無線系統(tǒng)1,其中每個(gè)包括多個(gè)發(fā)射和接收終端(未示出),稱為無線終端,每個(gè)用于與多個(gè)移動(dòng)臺(tái)(未示出)進(jìn)行通信。每個(gè)無線系統(tǒng)1連接到操作控制中心2。每個(gè)操作控制中心管理多個(gè)無線系統(tǒng)1。操作控制中心2接著連接到網(wǎng)絡(luò)管理中心3。網(wǎng)絡(luò)管理中心連接到物理信息服務(wù)器4,適合于與無線分布工具5和與對(duì)陸上通信線電話網(wǎng)絡(luò)(未示出)提供接口的移動(dòng)交換中心6交換信息。
圖2示出操作控制中心直接連接到地理信息服務(wù)器4的一種變形。
為了地理信息服務(wù)器4能夠計(jì)算移動(dòng)臺(tái)的位置,需要把來自移動(dòng)臺(tái)的信息中繼到地理信息服務(wù)器4。業(yè)務(wù)邏輯信道用于把位置參數(shù)發(fā)送到地理信息服務(wù)器4。地理信息服務(wù)器4能夠以短信息服務(wù)(SMS)格式或者以IP格式在語音信道上接收信息(當(dāng)該信息由移動(dòng)臺(tái)以GPRS格式發(fā)送時(shí))。
移動(dòng)臺(tái)可以發(fā)送到地理信息服務(wù)器4的服務(wù)信息由有助于定位的參數(shù)所構(gòu)成。
-服務(wù)器小區(qū)的小區(qū)全球標(biāo)識(shí)符(CGI),-二項(xiàng)式BSIC、與服務(wù)器小區(qū)相鄰的小區(qū)的BCCH、對(duì)所有能夠轉(zhuǎn)換的BCCH中繼該信息的移動(dòng)臺(tái),該移動(dòng)臺(tái)的數(shù)目可以超過6個(gè),
-與來自所有上述小區(qū)的接收電平相關(guān)的參數(shù)RXLEV,-與來自服務(wù)器小區(qū)和來自相鄰小區(qū)的接收質(zhì)量相關(guān)的參數(shù)RXQUAL,-用于所有上述小區(qū)的接收時(shí)間差(DIR),-表示用于上述小區(qū)與BCCH頻率互相關(guān)的數(shù)字的NB-互相關(guān)參數(shù),-用于每個(gè)上述小區(qū)的同步脈沖(SCH)的接收時(shí)間差(DTR),以及與從由移動(dòng)臺(tái)測(cè)量開始所經(jīng)過的時(shí)間相關(guān)的參數(shù),以及-與到服務(wù)器無線電臺(tái)的距離相關(guān)的參數(shù)。
小區(qū)全球標(biāo)識(shí)符(CGI)參數(shù)和二項(xiàng)式BSIC以及BCCH對(duì)于定位移動(dòng)臺(tái)來說是最有用的。這些參數(shù)識(shí)別用于定位移動(dòng)臺(tái)的小區(qū)。它們是已知的并且由移動(dòng)臺(tái)所處理,因此對(duì)于移動(dòng)臺(tái)把它們發(fā)送到地理信息服務(wù)器4來說是一個(gè)簡(jiǎn)單的事情。
在特殊情況下,特別對(duì)于緊急呼叫,移動(dòng)臺(tái)可以發(fā)射與另一個(gè)移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)相關(guān)的服務(wù)信息。GSM 05.08 ETS 300578推薦標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定移動(dòng)臺(tái)必須能夠掃描所有GSM頻率,以識(shí)別BCCH頻率,以便于計(jì)算它們的接收電平。在這種情況下,地理信息服務(wù)器4知道各種網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)的位置,因此知道哪個(gè)小區(qū)與給定的小區(qū)相鄰。
在下文的描述中,包含地理定位所需的信息的消息被稱為“位置測(cè)量信息”。
移動(dòng)臺(tái)已經(jīng)計(jì)算用于載波頻率(RXLEV-全服務(wù)小區(qū)和RXLEV-子服務(wù)小區(qū))和相鄰小區(qū)(RXLEV-NCELL)的BCCH頻率的RXLEV參數(shù)以及用于載波頻率(RXQUAL-全服務(wù)小區(qū)和,RXQUAL-子服務(wù)小區(qū))的RXQUAL參數(shù)。
該移動(dòng)臺(tái)可以優(yōu)選地從相鄰小區(qū)的BCCH頻率計(jì)算參數(shù)RXQUAL。
另外,為了協(xié)調(diào)中繼到地理信息系統(tǒng)4的測(cè)量,用于服務(wù)器頻率的RXLEV和RXQUAL參數(shù)可以僅僅從BCCH復(fù)幀計(jì)算,而不是從一些或所有的TDMA幀計(jì)算。但是,對(duì)于對(duì)應(yīng)各種無線終端的參數(shù)RXLEV和RXQUAL仍然不精確,這主要是由于差異性和其它無線電波的干擾而造成的。
定時(shí)提前量參數(shù)TA按照如下方式計(jì)算。移動(dòng)臺(tái)與使用FCCH和SCH的服務(wù)器無線電站的BCCH頻率相同步。在多路傳輸?shù)那闆r下,這主要出現(xiàn)在具有許多障礙物的市區(qū)環(huán)境中,移動(dòng)臺(tái)與接收最強(qiáng)的信號(hào)相同步。當(dāng)開始通信時(shí),無線電系統(tǒng)1估計(jì)由無線電波穿越的移動(dòng)臺(tái)與服務(wù)器無線終端之間的距離,并且把參數(shù)TA發(fā)送到移動(dòng)臺(tái)。
在多路傳輸?shù)那闆r下,移動(dòng)臺(tái)幾次與相同信號(hào)互相關(guān)。為了同步,選擇對(duì)應(yīng)于在時(shí)刻T2接收的接收電平和質(zhì)量最佳的路徑。但是,移動(dòng)臺(tái)還知道與所接收信號(hào)第一次互相關(guān)的時(shí)刻T1。因此,可以確定新的參數(shù),稱為在移動(dòng)臺(tái)與其服務(wù)器無線電站之間的直接路徑距離(DCD)DCD=D(TA)-c×(T2-T1),其中D(TA)是從由服務(wù)器無線電站所發(fā)射的定時(shí)提前量TA計(jì)算的距離,并且c是光速。
與定時(shí)提前量TA相比,參數(shù)DCD是服務(wù)器無線終端與移動(dòng)臺(tái)之間實(shí)際距離的較好表示。所接收的第一信號(hào)互相關(guān)可能已經(jīng)被在其傳輸路徑上的各種障礙物所衰減,例如樹木等障礙物。所接收的最佳互相關(guān)可能已經(jīng)被其它類型的障礙物所反射,例如建筑物的平坦表面。
來自各種無線終端的信號(hào)接收時(shí)間差(DIR)可以同樣被使用(參見GSM 05.10-相位2+推薦標(biāo)準(zhǔn))。移動(dòng)臺(tái)可以計(jì)算對(duì)應(yīng)于每個(gè)無線電波的最短傳波時(shí)間的接收時(shí)間差,而不是用于在最高功率接收的信號(hào)的時(shí)間,以避免與多路徑傳輸相關(guān)的不精確性。因此,移動(dòng)臺(tái)可以對(duì)每個(gè)相鄰的無線終端計(jì)算參數(shù)DIR。
如果無線終端被同步,或者如果地理信息服務(wù)器4知道各種無線終端之間的傳輸時(shí)間補(bǔ)償RTD,則服務(wù)器將能夠計(jì)算相對(duì)于所考慮的相鄰無線終端的距離。但是,僅僅當(dāng)無線終端嚴(yán)格地同步或者當(dāng)傳輸時(shí)間補(bǔ)償RTD是已知的并且不隨時(shí)間而飄移時(shí),參數(shù)DIR才能使得可以精確計(jì)算位置。
移動(dòng)臺(tái)監(jiān)控需要與每個(gè)服務(wù)器小區(qū)和相鄰小區(qū)的BCCH頻率相同步的無線電話網(wǎng)絡(luò)。為此目的,它與在BCCH上的同步脈沖SCH相同步。無線電波可以采取無線終端與移動(dòng)臺(tái)之間的不同路徑。這種現(xiàn)象稱為多路徑傳輸。在多路性傳輸?shù)那闆r下,移動(dòng)臺(tái)與功率和質(zhì)量最佳的路徑互相關(guān),該路徑不一定是最短路徑。計(jì)數(shù)由移動(dòng)臺(tái)所接收的BCCH頻率互相關(guān)的數(shù)目。因此,移動(dòng)臺(tái)能夠?qū)γ總€(gè)所接收的BCCH頻率計(jì)算NB-互相關(guān)參數(shù)的數(shù)值,并且在位置測(cè)量信息中發(fā)射該數(shù)值。當(dāng)然,可以提供一個(gè)濾波器來消除對(duì)應(yīng)于非常差的接收質(zhì)量的互相關(guān)。
移動(dòng)臺(tái)能夠檢測(cè)其是否在運(yùn)動(dòng),并且如果運(yùn)動(dòng)的話能夠估計(jì)其大約速度。接收時(shí)間差DTR是通過測(cè)量對(duì)BCCH復(fù)幀的同一SCH脈沖的接收時(shí)間差而測(cè)量的。一個(gè)BCCH復(fù)幀包含5個(gè)SCH脈沖。在BCCH復(fù)幀中,SCH脈沖在每10×8脈沖周期(BP)或者11×8的BCCH復(fù)幀周期的結(jié)束時(shí)發(fā)射。由于脈沖周期BP剛好為15/26毫秒,不移動(dòng)的移動(dòng)臺(tái)在每(10×8×15)/26毫秒接收每個(gè)SCH脈沖,并且在每(11×8×15)/26毫秒一次接收5個(gè)脈沖。BCCH復(fù)幀被循環(huán)的發(fā)射。它的傳輸時(shí)間是51×8×15/26=235.38毫秒。如果t1是移動(dòng)臺(tái)接收BCCH復(fù)幀的一個(gè)SCH脈沖的時(shí)間,并且t2是移動(dòng)臺(tái)接收例如5個(gè)周期之后發(fā)射的BCCH復(fù)幀的同一脈沖SCH的時(shí)間,則接收時(shí)間差DTR為DTR=t2-t1-t,其中t=5×51×8×15/26=1.17692秒。然后,最小速度將為對(duì)每個(gè)所接收BCCH頻率計(jì)算的參數(shù)DTR的最大值。如果BCCH頻率不在5個(gè)復(fù)幀中連續(xù)接收,則移動(dòng)臺(tái)在位置測(cè)量信息中表示這種情況。
在此由各種方式來啟動(dòng)位置測(cè)量信息中繼到地理信息服務(wù)器,可以通過在輸入地理信息服務(wù)器4的電話號(hào)碼之后自動(dòng)啟動(dòng),或者通過用戶手動(dòng)地啟動(dòng)。地理信息服務(wù)器4的電話號(hào)碼可以包含在用戶的移動(dòng)臺(tái)的SIM卡或者包含在移動(dòng)臺(tái)的軟件中。用戶可以存儲(chǔ)被批準(zhǔn)用于定位的地理信息服務(wù)器的電話號(hào)碼。一旦地理信息服務(wù)器的電話號(hào)碼被輸入之后,移動(dòng)臺(tái)開始測(cè)量上述參數(shù)。移動(dòng)臺(tái)還可以在呼叫啟動(dòng)之前把由該移動(dòng)臺(tái)所接收的對(duì)于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的小區(qū)的各種BCCH頻率的接收電平發(fā)射到地理信息服務(wù)器,以盡可能快地開始位置計(jì)算。
位置測(cè)量信息可以由移動(dòng)臺(tái)在各種頻率上發(fā)射。僅僅當(dāng)移動(dòng)臺(tái)認(rèn)為它能夠發(fā)射位置測(cè)量信息時(shí),例如參數(shù)DTR到達(dá)高數(shù)值時(shí),移動(dòng)臺(tái)才可以發(fā)射位置測(cè)量信息。
移動(dòng)臺(tái)僅僅當(dāng)接收對(duì)由地理信息服務(wù)器以SMS消息的形式或通過GPRS發(fā)射的位置信息的請(qǐng)求時(shí)才可以發(fā)射位置測(cè)量信息。位置測(cè)量信息可以在預(yù)定的時(shí)間間隔內(nèi)中繼,例如,每30秒。最后,位置測(cè)量信息被中繼的頻率可以用由地理信息服務(wù)器發(fā)射的消息來確定。
上述可能性最好可以相結(jié)合。例如,移動(dòng)臺(tái)可以剛好在已經(jīng)輸入地理信息服務(wù)器的電話號(hào)碼之后發(fā)射位置測(cè)量信息,或者如果所述移動(dòng)臺(tái)已經(jīng)移動(dòng),則在接收請(qǐng)求位置信息的消息時(shí)發(fā)射位置測(cè)量信息。這在地理信息服務(wù)器沒有成功地估計(jì)移動(dòng)臺(tái)的位置的情況下特別有利,特別是在錯(cuò)誤或者不一致的數(shù)據(jù)的情況下。
地理信息服務(wù)器可能需要與特定無線終端相關(guān)的測(cè)量。然后,它把一個(gè)“特定測(cè)量請(qǐng)求”SMS或GPRS信息發(fā)送到移動(dòng)臺(tái),對(duì)該無線終端指定BSIC、BCCH的組合。然后,移動(dòng)臺(tái)發(fā)射與在特定測(cè)量請(qǐng)求信息中指定的無線終端相關(guān)的“對(duì)一個(gè)終端的測(cè)量”信息。如果所考慮的無線終端是服務(wù)器或者如果移動(dòng)臺(tái)知道如何計(jì)算與服務(wù)器小區(qū)相關(guān)的參數(shù)DIR,則該測(cè)量包含無線終端的BSIC、BCCH的組合、數(shù)值RXLEV、RXQUL、NB-互相關(guān)、DTR、NB-循環(huán)、以及與距離相關(guān)的可能參數(shù)。在移動(dòng)臺(tái)與無線終端之間發(fā)射的數(shù)據(jù)被加密,以保持一定程度的保密性。
該數(shù)據(jù)不足以計(jì)算移動(dòng)臺(tái)的位置,因?yàn)闊o線終端的位置包含不在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)怯傻乩硇畔⒎?wù)器所已知的信息。
移動(dòng)臺(tái)僅僅在如下情況下發(fā)射位置測(cè)量信息-當(dāng)輸入對(duì)應(yīng)于地量位置服務(wù)器的特定電話號(hào)碼時(shí);-當(dāng)接收對(duì)應(yīng)于位置請(qǐng)求的“認(rèn)證”信息時(shí);或者-定期地向由該移動(dòng)臺(tái)所識(shí)別的服務(wù)器發(fā)射信息。
在后兩種情況中,用戶的SIM卡管理位置測(cè)量信息的發(fā)射。一些用戶可以使得移動(dòng)臺(tái)能夠被位置服務(wù)器定期地定位。特定的SIMToolkit應(yīng)用程序已經(jīng)被開發(fā),以處理這種可能性,并且SIM卡的持有人被建議當(dāng)移動(dòng)臺(tái)開機(jī)時(shí)可以被定位。
可以采用保密機(jī)制來防止不需要的定位。例如,各種地理信息服務(wù)器的電話號(hào)碼表可以存儲(chǔ)在SIM卡或者存儲(chǔ)在移動(dòng)設(shè)備中。
為了提高保密性,用戶的SIM卡可以包含根據(jù)GSM推薦標(biāo)準(zhǔn)用于加密的密鑰相同或不同的加密密鑰K。移動(dòng)臺(tái)檢查地理信息服務(wù)器的身份。當(dāng)啟動(dòng)呼叫時(shí),移動(dòng)臺(tái)把一個(gè)代碼號(hào)RAND發(fā)送到地理信息服務(wù)器。保持用戶的密鑰K的地理信息服務(wù)器然后計(jì)算代碼SRES,并且把其在位置信息請(qǐng)求消息中發(fā)送。在接收該消息時(shí),移動(dòng)臺(tái)檢查代碼SRES是否對(duì)應(yīng)于它已經(jīng)計(jì)算的代碼。如果是這樣的話,則移動(dòng)臺(tái)發(fā)射位置測(cè)量消息。如果不是的話,則移動(dòng)臺(tái)不發(fā)射,并且通知用戶已經(jīng)作了定位的嘗試但不成功。
除了直接發(fā)射位置測(cè)量消息之外,移動(dòng)臺(tái)僅僅可以發(fā)射服務(wù)器小區(qū)的BSIC、BCCH的組合。地理信息服務(wù)器通過咨詢覆蓋發(fā)出呼叫的區(qū)域的游客位置寄存器(VLR)數(shù)據(jù)庫將恢復(fù)識(shí)別服務(wù)器小區(qū)的接收區(qū)域的參數(shù)LAI,然后可以找出服務(wù)器小區(qū)的參數(shù)CGI和所有相鄰小區(qū)的BSIC、BCCH的組合,并且把它們發(fā)送到移動(dòng)臺(tái)。然后,移動(dòng)臺(tái)檢查所發(fā)射信息的精度。
地理信息服務(wù)器4是一個(gè)專家系統(tǒng),其通過把與其相關(guān)的參數(shù)和存儲(chǔ)在其數(shù)據(jù)庫中的數(shù)值互相關(guān)而估計(jì)移動(dòng)臺(tái)的最可能的位置或者位置區(qū)域。存儲(chǔ)在地理信息服務(wù)器中的參數(shù)與固定的地理位置相關(guān)。地理信息服務(wù)器可以用于估計(jì)移動(dòng)臺(tái)的位置的參數(shù)是接收電平和質(zhì)量、距離、由無線電波所采取的在無線終端與給定地點(diǎn)之間的多條路徑、移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)以及小區(qū)的通信時(shí)間概況。
參數(shù)RXLEV對(duì)應(yīng)于服務(wù)器或者相鄰無線終端與移動(dòng)臺(tái)之間的傳輸?shù)慕邮针娖?。移?dòng)臺(tái)知道下行鏈路參數(shù)RXLEV,即它接收來自服務(wù)器或相鄰無線終端的發(fā)射的電平。即使對(duì)于不在給定位置運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)臺(tái),參數(shù)RXLEV可以受到各種變化,主要是由于衰減造成的變化。給定頻率的電波通常是以不同相位接收的多個(gè)信號(hào)的結(jié)果。
接收質(zhì)量參數(shù)對(duì)應(yīng)于服務(wù)器無線終端以及可能相鄰的無線終端與移動(dòng)臺(tái)之間傳輸?shù)慕邮召|(zhì)量。接收質(zhì)量參數(shù)再次受到各種變化,主要是由于其它無線終端復(fù)用相同的無線頻率所造成在相同頻率的不同信號(hào)之間的干擾或者衰減而引起的。相應(yīng)地,在給定時(shí)間中呼叫次數(shù)越多,則越可能導(dǎo)致接收質(zhì)量變差。
移動(dòng)臺(tái)與其服務(wù)器無線終端之間的距離從定時(shí)提前量TA或者從直接路徑距離DCD估計(jì)。如果需要的話,如果無線終端被同步或者如果地理信息服務(wù)器知道對(duì)于每個(gè)無線終端的傳輸時(shí)間補(bǔ)償RTD,則可以估計(jì)到相鄰無線終端的距離。在這種情況下,地理信息服務(wù)器SIG可以計(jì)算所獲得的時(shí)間差參數(shù)OTD=DIR+RTD。到相鄰小區(qū)的距離可以從公式D=Do+C×(OTD)計(jì)算,其中Do=使用參數(shù)TA計(jì)算的距離或者Do=DCD,以及C為光速。
對(duì)應(yīng)于無線終端與移動(dòng)臺(tái)之間的BCCH頻率互相關(guān)的數(shù)目的參數(shù)NB-互相關(guān)與每個(gè)地點(diǎn)和每個(gè)小區(qū)相關(guān)連。這個(gè)參數(shù)的數(shù)值主要取決于地形的分布。輸入到地理信息服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中之后,該數(shù)值可以用無線電分布工具5來計(jì)算,可以與實(shí)際測(cè)量相結(jié)合(參見圖3)。在數(shù)值來自網(wǎng)絡(luò)分布工具的情況下,所計(jì)算的數(shù)值的相關(guān)性取決于數(shù)字化的地形的質(zhì)量,這可以通過把實(shí)際測(cè)量與計(jì)算的測(cè)量相比較而改進(jìn)。
對(duì)于給定呼叫,參數(shù)RXLEV的數(shù)值以及最重要的參數(shù)RXQUAL的數(shù)值取決于在服務(wù)器無線電臺(tái)和其相鄰無線電臺(tái)的同時(shí)呼叫的數(shù)目。可以建立作為地點(diǎn)、日期和時(shí)間的函數(shù)的話務(wù)量時(shí)間分布。由各種操作控制中心2所處理的統(tǒng)計(jì)量使得網(wǎng)絡(luò)操作員建立對(duì)于由地理信息服務(wù)器4所處理的各個(gè)地點(diǎn)的話務(wù)量時(shí)間分布。例如,在覆蓋足球場(chǎng)的無線終端處的話務(wù)量可能在比賽期間變得相當(dāng)大。
時(shí)間分布系統(tǒng)7(圖4)可以與地理信息服務(wù)器相接,以確定關(guān)于每個(gè)無線終端的同時(shí)話務(wù)量的時(shí)間分布。時(shí)間分布系統(tǒng)可以從操作控制中心的統(tǒng)計(jì)或者網(wǎng)絡(luò)管理中心的統(tǒng)計(jì)或者手動(dòng)輸入的統(tǒng)計(jì)提取信息。對(duì)于每個(gè)無線終端的時(shí)間分布取決于日期(工作時(shí)間或者周末)、時(shí)間、特殊日子和其它事件。
地理信息服務(wù)器接收由其所發(fā)射的呼叫,并且處理與該呼叫相關(guān)的位置參數(shù)。
由于與操作控制中心2或網(wǎng)絡(luò)管理中心3相連接,因此地理信息服務(wù)器知道服務(wù)器小區(qū)的參數(shù)CGI以及所有與服務(wù)器小區(qū)相鄰的所有小區(qū)的(BSIC、BCCH)組合與它們各自的參數(shù)CGI的對(duì)應(yīng)關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)無線終端的確切地理位置(三維座標(biāo),考慮到無線終端的天線高度),網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)無線終端的發(fā)射功率,每個(gè)無線電系統(tǒng)的發(fā)射頻率GSM 900、擴(kuò)展的GSM,DCS(或者GSM)1800、PCS 1900、或者任何其它頻率類型、表示是否跳頻以及EFR(增強(qiáng)的全速率)是否對(duì)每個(gè)無線終端啟動(dòng)的參數(shù)、以及每個(gè)模擬的固定地點(diǎn)的確切三維地理位置。增強(qiáng)的全速率(EFR)選項(xiàng)通過改進(jìn)的無線信道代碼轉(zhuǎn)換提高在無線信道上的傳輸質(zhì)量,這已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)化。請(qǐng)注意,僅僅當(dāng)移動(dòng)臺(tái)能夠支持EFR選項(xiàng)時(shí),EFR選項(xiàng)才能對(duì)每個(gè)呼叫啟動(dòng)。EFR選項(xiàng)類似于跳頻那樣處理頻率相同,并且啟動(dòng)該選項(xiàng)提高了無線信道上的質(zhì)量。
使用與無線電分布工具的接口或者人工測(cè)量,地理信息服務(wù)器知道由模擬的地點(diǎn)所接收的每個(gè)BCCH頻率的估計(jì)接收和質(zhì)量水平以及無線電波所采取的在無線終端與數(shù)字化地點(diǎn)之間的路徑數(shù)。在呼叫移動(dòng)臺(tái)之前,干擾、質(zhì)量接收電平數(shù)值以及所估計(jì)的路徑數(shù)存儲(chǔ)在地理信息服務(wù)器中。
地理信息服務(wù)器使用上述信息來離線計(jì)算估計(jì)的數(shù)值。但是,必須考慮到操作的限制,特別對(duì)于一些取決于網(wǎng)絡(luò)的無線電參數(shù),特別是BSIC、BCCH組合以及CGI之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系、每個(gè)無線終端的功率電平以及是否啟動(dòng)跳頻。
通過與網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控裝置的接口,最好是標(biāo)準(zhǔn)化的Q3接口,地理信息服務(wù)器保持實(shí)時(shí)更新對(duì)參數(shù)的任何改變,以便于在估計(jì)移動(dòng)臺(tái)的位置時(shí)考慮到變化。地理信息服務(wù)器還考慮到無線終端的操作狀態(tài),特別是在發(fā)生故障的情況下。類似地,如果無線終端的發(fā)射功率改變,通過考慮在給定地點(diǎn)的接收功率與無線終端的發(fā)射功率之間的比值,該比值被認(rèn)為是保持恒定,地理信息服務(wù)器可以得到第一個(gè)大約數(shù)值。
在接收位置測(cè)量信息時(shí),地理信息服務(wù)器通過利用服務(wù)器的CGI以及所有相鄰小區(qū)的BSIC、BCCH組合計(jì)算在中繼測(cè)量中涉及的所有小區(qū)的CGI。
然后,從關(guān)于距離、接收電平、接收質(zhì)量以及移動(dòng)臺(tái)與各個(gè)相鄰無線終端之間的互相關(guān)數(shù)的信息估計(jì)移動(dòng)臺(tái)所在的最可能區(qū)域。該估計(jì)是通過根據(jù)由專家系統(tǒng)所確定的規(guī)則與以前存儲(chǔ)的數(shù)值相比較而獲得的。在絕對(duì)意義上,太多的信息被中繼到地理信息服務(wù)器。但是,由于一些參數(shù)可能不正確因此必須修正。專家系統(tǒng)能夠拋棄不一致的參數(shù)并且從其它參數(shù)計(jì)算位置。
在接收參數(shù)時(shí),推理機(jī)構(gòu)開始咨詢并且使用邏輯推理的規(guī)則來推導(dǎo)移動(dòng)臺(tái)的位置。由地理信息服務(wù)器所估計(jì)的位置根據(jù)移動(dòng)臺(tái)是否為靜止或運(yùn)動(dòng)而不同。移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)可以從多個(gè)指數(shù)來估計(jì)服務(wù)器無線終端的改變、中繼位置測(cè)量信息的高頻率、參數(shù)DTR,等等。
如果移動(dòng)臺(tái)沒有移動(dòng),則地理信息服務(wù)器有時(shí)間計(jì)算更加精確的位置并且可以使用所有它可獲得的參數(shù)。
對(duì)于一組對(duì)應(yīng)于該呼叫的可由地理信息服務(wù)器所獲得的數(shù)值,即-{RXLEX},對(duì)應(yīng)于用于各種所考慮的無線終端的數(shù)值RXLEV的地形的地點(diǎn)集合,-{RXQUAL},對(duì)應(yīng)于用于所考慮的不同無線終端的數(shù)值RXQUAL的地形的地點(diǎn)集合,以及-{距離},對(duì)應(yīng)于距服務(wù)器無線電臺(tái)的估計(jì)距離的地點(diǎn)集合,然后,該地理信息服務(wù)器遵循邏輯推理規(guī)則,舉例如下規(guī)則1如果上述三個(gè)集合之間的邏輯乘能夠確定一個(gè)點(diǎn),則找到移動(dòng)臺(tái)的位置。
規(guī)則2如果集合{RXLEV}以及{RXQUAL}的邏輯乘得到幾個(gè)點(diǎn),并且如果從定時(shí)提前量TA估計(jì)的距離得到比先前找到的地點(diǎn)更加遠(yuǎn)離服務(wù)器無線終端的一組地點(diǎn),則定時(shí)提前量TA確定地對(duì)應(yīng)于多路徑傳輸。因此必須忽略參數(shù)TA。
規(guī)則3如果與提供到地理信息服務(wù)器的距離相關(guān)的參數(shù)是直接路徑距離DCD,則該估計(jì)比根據(jù)定時(shí)提前量TA更加可靠。地理信息服務(wù)器用對(duì)應(yīng)于參數(shù)DCD的地點(diǎn)來開始搜索,然后把它們與使用參數(shù)RXLEV和RXQUAL獲得的地點(diǎn)互相關(guān)。
規(guī)則4如果所找到的地點(diǎn)接近于無線終端,并且后者不出現(xiàn)在位置測(cè)量信息中,則地理信息服務(wù)器利用與操作控制中心或者網(wǎng)絡(luò)管理中心的接口檢查該無線終端是否啟動(dòng)。如果無線終端沒有啟動(dòng),則找到該位置。否則,地理信息服務(wù)器把特定測(cè)量請(qǐng)求消息發(fā)送到移動(dòng)臺(tái),指定所考慮的無線終端的BSIC、BCCH的組合。移動(dòng)臺(tái)把位置測(cè)量消息發(fā)送到所考慮的無線終端。然后,地理信息服務(wù)器確定該計(jì)算是否正確。
當(dāng)移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)時(shí),地理信息服務(wù)器沒有時(shí)間使用所有它可得到的參數(shù)。地理信息服務(wù)器估計(jì)作為最大接收時(shí)間差DTR的偏移指數(shù)DPT,以估計(jì)移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)的最小速度。地理信息服務(wù)器使用由移動(dòng)臺(tái)所接收的無線終端的標(biāo)識(shí)符(CGI和BSIC、BCCH組合)以及到服務(wù)器無線電臺(tái)的距離來獲得移動(dòng)臺(tái)的位置的第一個(gè)估計(jì)值。
如果沒有位置測(cè)量信息到達(dá)地理信息服務(wù)器,則對(duì)于處于靜止的移動(dòng)臺(tái)開始相同的位置處理。否則,地理信息服務(wù)器從中繼到它的數(shù)值之間的差別估計(jì)移動(dòng)臺(tái)的位置。
所使用的參數(shù)是服務(wù)器無線終端的標(biāo)識(shí)符CGI、相鄰無線終端的標(biāo)識(shí)符(從它們的BSIC、BCCH組合計(jì)算)、到服務(wù)器無線終端的距離以及地理信息服務(wù)器的分布圖。由于除了主路和鐵路之外移動(dòng)臺(tái)不能夠以高速度移動(dòng),則地理信息服務(wù)器包含一個(gè)矢量圖,使得它能夠在估計(jì)位置時(shí)考慮到公路和鐵路路線。地理信息服務(wù)器使用專家系統(tǒng)規(guī)則。
如下三個(gè)規(guī)則是這種規(guī)則的例子規(guī)則1在兩個(gè)參數(shù)值的中繼之間切換的情況下,地理信息服務(wù)器可以從地理交叉檢驗(yàn)、矢量圖、在中繼兩個(gè)參數(shù)值和參數(shù)DPT之間經(jīng)過的時(shí)間。如果參數(shù)DPT產(chǎn)生至少40公里/小時(shí)的移動(dòng)臺(tái)速度估計(jì)值,則中繼兩次測(cè)量之間的時(shí)間是20秒,在兩個(gè)中繼時(shí)間標(biāo)記移動(dòng)臺(tái)和兩個(gè)無線終端之間的距離范圍的圓弧是鄰近的,并且如果在兩個(gè)圓弧鄰近的位置存在一條以上的路徑,則該移動(dòng)臺(tái)很可能位于該點(diǎn)處。
規(guī)則2根據(jù)從參數(shù)DPT估計(jì)的移動(dòng)臺(tái)的速度,地理信息服務(wù)器知道移動(dòng)臺(tái)可能所在的公路或鐵路路徑。例如,如果所估計(jì)的移動(dòng)臺(tái)的速度是250公里/小時(shí)的量級(jí),則用戶非常有可能在高速列車上,其路徑可以通過地理信息服務(wù)器而識(shí)別。
規(guī)則3如果在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)沒有數(shù)值被中繼,例如15秒,則地理信息服務(wù)器開始固定臺(tái)定位處理。
上述移動(dòng)電話定位系統(tǒng)可以用于廣播相對(duì)于發(fā)送呼叫的確切位置的地理信息。該信息在地理信息出版商的同意下廣播,并且僅僅可以由移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)的用戶或者購買該服務(wù)的人所獲得。廣播語言可以對(duì)應(yīng)于電話號(hào)碼,其可以在所有網(wǎng)絡(luò)中為相同。地理信息可以是任何類型文化、旅游、飲食、氣象、商業(yè),等等如果地理信息服務(wù)器估計(jì)不同的位置可能混淆,則它可以提供相對(duì)于要由用戶所選擇的不同位置的注釋,或者向移動(dòng)臺(tái)發(fā)送“位置信息請(qǐng)求”消息。
上述定位系統(tǒng)還用于導(dǎo)航或者用于緊急情況。移動(dòng)臺(tái)所在的可能區(qū)域可以在地理信息服務(wù)器的數(shù)字地圖上加亮顯示。操作員然后可以向用戶提供指導(dǎo),或者為用戶下載顯示的信息,或者定位遇險(xiǎn)呼叫的來源。相對(duì)于無線終端的位置可以相對(duì)于不同移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)的無線終端而計(jì)算。
電話通信公司可以使用定位系統(tǒng)來提供固定/移動(dòng)其中服務(wù),或者把特定收費(fèi)施加到從接近用戶的住所發(fā)射來的所有呼叫,或者使得移動(dòng)和固定呼叫變?yōu)榧小?br>
在上述情況下,移動(dòng)臺(tái)把“改變測(cè)量”消息通過業(yè)務(wù)邏輯無線信道發(fā)送到計(jì)費(fèi)中心。定位測(cè)量消息包含呼叫開始的日期和時(shí)間、其持續(xù)時(shí)間和移動(dòng)用戶的身份標(biāo)識(shí)。如果不能發(fā)射其消息,例如由于網(wǎng)絡(luò)過載,則它可以被存儲(chǔ)以盡可能快地發(fā)送。
移動(dòng)臺(tái)僅僅在如下三種狀態(tài)下在對(duì)話過程中發(fā)送“計(jì)費(fèi)測(cè)量”消息在住所區(qū)域產(chǎn)生的呼入或呼出、移動(dòng)臺(tái)在對(duì)話過程中離開住所區(qū)域、移動(dòng)臺(tái)在對(duì)話過程中進(jìn)入住所區(qū)域。
在固定/移動(dòng)集中的情況下,進(jìn)入用戶住所附近區(qū)域的移動(dòng)臺(tái)通過業(yè)務(wù)邏輯無線信道向交換中心發(fā)送一個(gè)切換到固定的消息。此后,智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)改變呼叫路徑,使得移動(dòng)臺(tái)和用戶的固定臺(tái)“合二為一”發(fā)出呼叫可以從固定臺(tái)或從用戶的移動(dòng)臺(tái)發(fā)出,并且進(jìn)入呼叫被通知在固定臺(tái)和用戶的移動(dòng)臺(tái)上。當(dāng)然,假定GSM標(biāo)準(zhǔn)允許任何開機(jī)的移動(dòng)臺(tái)在“空閑”模式執(zhí)行接收測(cè)量,移動(dòng)臺(tái)不需要被通知發(fā)射該切換到固定臺(tái)的消息。
在一個(gè)家庭中具有多個(gè)移動(dòng)電話但僅僅具有一個(gè)固定電話的情況下,移動(dòng)話務(wù)可以向單個(gè)固定話務(wù)集中。
在離開家庭區(qū)時(shí),移動(dòng)臺(tái)向交換中心發(fā)送“取消轉(zhuǎn)移到固定”信息。這個(gè)信息的作用是將移動(dòng)臺(tái)和固定臺(tái)之間的集中分開。
切換到固定臺(tái)的消息的發(fā)送可以手動(dòng)取消。
在此有兩種不同的方式來在移動(dòng)臺(tái)啟動(dòng)固定/移動(dòng)集中。
第一種解決方法如下當(dāng)移動(dòng)臺(tái)的所有人在家中時(shí),它可以呼叫服務(wù)器,以便于發(fā)送一個(gè)位置測(cè)量消息。服務(wù)器接收該數(shù)據(jù)并且把它與其數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)相比較。如果該數(shù)據(jù)一致,則服務(wù)器把一個(gè)消息發(fā)送到移動(dòng)臺(tái),以通知所發(fā)出的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)于其住所。服務(wù)器還發(fā)送BSIC、BCCH組合和相鄰小區(qū)的小區(qū)全球標(biāo)識(shí)符CGI之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。GSM技術(shù)規(guī)范11.11和11.14規(guī)定移動(dòng)臺(tái)存儲(chǔ)用戶的移動(dòng)臺(tái)在家中獲得的小區(qū)的小區(qū)全球標(biāo)識(shí)符CGI、它們相關(guān)的BSIC/BCCH組合、以及在用戶的SIM卡中計(jì)算的接收電平。
第二種解決方法是讓數(shù)據(jù)處理服務(wù)器通過業(yè)務(wù)邏輯信道把用戶的移動(dòng)臺(tái)在家中獲得的小區(qū)的小區(qū)全球標(biāo)識(shí)符CGI、它們相關(guān)的BSIC/BCCH組合、以及它們的估計(jì)接收電平下載到該移動(dòng)臺(tái)。GSM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)11.11和11.14規(guī)定移動(dòng)臺(tái)在用戶的SIM卡中存儲(chǔ)由數(shù)據(jù)處理服務(wù)器所發(fā)送的數(shù)值。
在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上的頻率分配改變時(shí),小區(qū)請(qǐng)求標(biāo)識(shí)符CGI和它們相關(guān)的BSIC/BCCH組合之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系改變。在這種情況下,數(shù)據(jù)處理服務(wù)器在執(zhí)行頻率分配之前下載在前段中所述的數(shù)值,并且如果用戶在它住所的附近,則用戶的SIM卡包含兩組可以用于計(jì)算的計(jì)算值。這些數(shù)值將由通信公司可用的無線電分布工具來計(jì)算。
類似地,在覆蓋用戶住所的無線系統(tǒng)的發(fā)射功率改變時(shí),數(shù)據(jù)處理服務(wù)器“實(shí)時(shí)地”下載新的相關(guān)接收電平。
最后,如果在用戶住所附近的小區(qū)被增加、消除或者發(fā)生故障,則數(shù)據(jù)處理服務(wù)器“實(shí)時(shí)地”下載新的相關(guān)接收電平。
為了執(zhí)行計(jì)算和估計(jì),如果可以發(fā)射計(jì)費(fèi)測(cè)量消息、切換到固定臺(tái)或取消切換到固定臺(tái)消息,移動(dòng)臺(tái)具有小區(qū)全球標(biāo)識(shí)符CGI、相關(guān)的BSIC/BCCH組合、以及用于在用戶住所附近的每個(gè)小區(qū)的相關(guān)接收電平。為了使SIM卡保存所有小區(qū)全球標(biāo)識(shí)符CGI是很重要的,因?yàn)檩d有從用戶住處發(fā)出的呼叫的小區(qū)不總是相同的。移動(dòng)臺(tái)僅僅知道載有該呼叫的小區(qū)的小區(qū)全球標(biāo)識(shí)符以及相鄰小區(qū)的相關(guān)標(biāo)識(shí),即,它們的BSIC/BCCH組合。
在移動(dòng)臺(tái)的SIM卡上的軟件按照如下方式計(jì)算它是否在住所的附近它搜索載有正在進(jìn)行的呼叫的小區(qū)全球標(biāo)識(shí)符是否存儲(chǔ)在SIM卡中。如果為是的話,則它把由移動(dòng)臺(tái)所計(jì)算的接收電平數(shù)值與存儲(chǔ)在SIM卡中用于服務(wù)器小區(qū)以及由它們的BSIC/BCCH組合所識(shí)別的相鄰小區(qū)的數(shù)值相比較。當(dāng)然,SIM卡軟件允許誤差容限,以考慮到所述的多種不精確性。如果一組以上的數(shù)值存儲(chǔ)在SIM卡上,則在SIM卡中的軟件使用所有數(shù)值組來執(zhí)行該比較。
在住所周圍之外,移動(dòng)臺(tái)不發(fā)射任何與固定/移動(dòng)集中相關(guān)的消息。因此,僅僅當(dāng)處于住所附近時(shí),移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)用戶知道它們將被定位“而沒有意識(shí)到這種情況”。
權(quán)利要求
1.一種用于定位移動(dòng)電話的系統(tǒng),該移動(dòng)電話適合于與由操作控制中心所管理的無線終端的網(wǎng)絡(luò)的第一無線終端進(jìn)行通信,該移動(dòng)電話包括用于估計(jì)至少一個(gè)表示與終端相對(duì)的位置的參數(shù)的裝置,以及用于把與所述參數(shù)相關(guān)的信息通過第一無線終端發(fā)送到服務(wù)器的裝置,并且該服務(wù)器包括用于把與所述參數(shù)相關(guān)的信息與所述參數(shù)的預(yù)定映射表相比較并從中推導(dǎo)出移動(dòng)電話的位置的估計(jì)值的裝置,其特征在于,信息在移動(dòng)電話和無線終端之間在服務(wù)邏輯信道和業(yè)務(wù)邏輯信道上傳送,與所述參數(shù)相關(guān)的信息在業(yè)務(wù)邏輯信道上發(fā)送到第一無線終端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng),其特征在于其中包括用于估計(jì)移動(dòng)臺(tái)與第一無線終端之間的距離的裝置,該距離具有誤差容限Δdbm,作為由電波穿越所述距離所需時(shí)間的一個(gè)函數(shù)。
3.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng),其特征在于其中包括用于估計(jì)從第一無線終端和相鄰無線終端接收的電平的裝置。
4.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng),其特征在于移動(dòng)臺(tái)包括用于把由移動(dòng)臺(tái)接收來自其它無線終端的發(fā)射信號(hào)的時(shí)間ri與接收來自第一無線終端的發(fā)射的時(shí)間r相比較并從中推導(dǎo)出接收時(shí)間偏移的數(shù)值Δri的裝置,以及用于把每個(gè)時(shí)間偏移Δri的數(shù)值通過第一無線終端發(fā)送到服務(wù)器的裝置,并且該服務(wù)器包括用于估計(jì)移動(dòng)電話與每個(gè)其它無線終端之間的距離的裝置,該距離作為時(shí)間偏移Δri和其它無線終端的發(fā)射時(shí)間ei與第一無線終端的發(fā)射時(shí)間e之間的時(shí)間偏移Δei的函數(shù)。
5.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng),其特征在于其中包括用于通過交叉校驗(yàn)使用至少兩個(gè)參數(shù)所獲得的估計(jì)位置而確定移動(dòng)電話的位置的裝置。
6.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng),其特征在于,定位可以在移動(dòng)臺(tái)用戶的命令下而執(zhí)行。
7.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng),其特征在于,服務(wù)器可以包括用于把信息發(fā)送到用戶作為移動(dòng)電話的位置的一個(gè)函數(shù)。
8.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng),其特征在于,通過線性插值,該映射表可以適合于各種無線終端的發(fā)射功率電平。
9.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng),其特征在于,該映射表可以重新計(jì)算作為有可能改變中繼到地理信息服務(wù)器的數(shù)值的參數(shù)變化的一個(gè)函數(shù),例如作為在各種無線頻率上跳頻的啟動(dòng)或不啟動(dòng)的一個(gè)函數(shù)。
10.根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的系統(tǒng),其特征在于,移動(dòng)臺(tái)包括用于把位置數(shù)據(jù)與以前存儲(chǔ)的區(qū)域相比較的裝置,用于確定計(jì)費(fèi),位置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在移動(dòng)臺(tái)的SIM卡中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng),其特征在于,移動(dòng)臺(tái)可以包括用于通過短信息服務(wù)發(fā)射計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)的裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng),其特征在于,如果呼叫是在以前存儲(chǔ)的區(qū)域附近發(fā)出或接收,如果移動(dòng)臺(tái)在呼叫過程中進(jìn)入或離開所述以前存儲(chǔ)的區(qū)域,則移動(dòng)臺(tái)發(fā)射計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng),其特征在于,移動(dòng)臺(tái)包括用于當(dāng)所述移動(dòng)臺(tái)在以前存儲(chǔ)的區(qū)域中時(shí)發(fā)射一個(gè)“切換到固定網(wǎng)絡(luò)”信息的裝置,使得呼叫路徑改變,從而任何進(jìn)入的呼叫被通知到固定臺(tái)和移動(dòng)臺(tái)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于定位移動(dòng)電話的系統(tǒng),該移動(dòng)電話適合于與由操作控制中心所管理的無線終端的網(wǎng)絡(luò)的第一無線終端進(jìn)行通信。該移動(dòng)電話包括:用于估計(jì)至少一個(gè)表示與終端相對(duì)的位置的參數(shù)的裝置,以及用于把與所述參數(shù)相關(guān)的信息通過第一無線終端發(fā)送到服務(wù)器的裝置,并且該服務(wù)器包括:用于把與所述參數(shù)相關(guān)的信息與所述參數(shù)的預(yù)定映射相比較并從中估計(jì)移動(dòng)電話的位置的裝置。
文檔編號(hào)H04W64/00GK1308827SQ9980846
公開日2001年8月15日 申請(qǐng)日期1999年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月10日
發(fā)明者弗朗索瓦·卡索 申請(qǐng)人:弗朗索瓦·卡索