CN1369185A

CN1369185A - 用于定位移动电信站的方法与设备

Info

Publication number: CN1369185A
Application number: CN00811538A
Authority: CN
Inventors: P·伦奎斯特; S·菲舍尔; A·坎加斯; E·拉松
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2002-09-11
Also published as: EP1186190A1; WO2000078084A1; CA2374815A1; US6295455B1; AU4636000A

Abstract

在移动电信网络中,移动站(MS)(12)构造为在呼叫连接之前和/或在呼叫连接期间生成和上行链路发送位置测量数据(54,70),而不令人注意地中断用户或降低提供的服务质量。对于在呼叫连接完成同时的一个短暂时刻能在呼叫建立操作期间通过空闲业务信道上行链路发送位置测量数据(54,70)。也能通过选择地挪用上行链路信号中的数据位置或脉冲串位置在呼叫期间上行链路发送位置测量数据(54,70)。利用多个基站(14)接收此位置测量数据(54,70),并且测量和收集上行链路信号特征。来自几个基站(14)的测量的上行链路信号特征数据随后用于确定移动站(12)的当前大致的地理位置。

Description

用于定位移动电信站的方法与设备

说明书

技术领域

本发明涉及移动电信网络，并且更具体地涉及用于确定移动站在移动电信网络的覆盖范围内的当前地理位置的改进方法与设备。

背景技术

时常需要确定呼叫方的地理位置。例如，在呼叫方联络紧急应答业务时，希望确定此呼叫方的地理位置，从而允许以及时的方式调度紧急业务或另外提供紧急业务给呼叫方。

在传统的有线电信网络内，确定特定有线用户的地理位置是容易的，这是因为物理电路连接存在于电信交换机与用户的电信终端之间。此物理连接固有地识别相关的有线用户的位置。因而，例如，为响应定位有线用户的需要，服务电信交换机只须沿着此电路连接执行线路跟踪来确定呼叫方用户的位置。或者，此服务电信交换机能确定与呼叫方用户相关的电话簿号码(例如，呼叫者ID信息)。确定的电话簿号码与随后能转换为地理位置的特定接入线路(电话线路)相关。由于移动电信的普及每年在增长，所以日益需要有效与精确的定位方法与设备，对于请求紧急服务的呼叫尤其如此。实际上，在美国，联邦通信委员会(FCC)近来要求所有的移动电信业务供应商提供在接收到紧急呼叫时在一百二十五(125)米的精度内确定移动站的地理位置的能力。

因为用户能在覆盖范围内随意移动，所以在移动电信网络中定位一个用户相当困难。通过利用无线电链路实施通信，几个相关的移动电信交换机能在单个呼叫期间服务于此用户的移动站。例如，在呼叫期间时常要求移动站在小区之间有效地进行转换，这要求切换操作出现在此移动站(MS)与各个移动交换中心(MSC)之间和/或基站控制器(BSC)与给这些小区提供服务的相关基站收发信机(BTS)之间。结果，只确定相关的电话簿号码不再足以确定移动站的当前位置。而且，没有电路连接可用于确定位置数据。

已介绍许多方法和装置来确定移动站的地理位置。例如，测量从三个或更多相邻小区或基站收发信机(BTS)接收的信号强度的三角形和/或拱形测量方法能用于确定此移动站的大致位置。

测量信号在三个或更多的相邻小区或BTS与此移动站之间移动所花费的时间量的其它的三角形和/或拱形测量方法已用于确定此移动站的大致位置。例如，在某些系统中，将移动站构造为用于测量从至少三个不同的BTS中发送的下行链路信号的唯一下行链路到达时间(TOA)。随后，处理该测量的下行链路TOA之间的差以确定此移动站的大致位置。不幸地，典型的下行链路TOA方法要求移动站内大量的附加处理能力，和/或此移动站提供该测量的下行链路TOA数据给另一网络资源以便进行另外处理。

作为选择，在某些系统中，例如，该移动站构造为给三个或更多的BTS或其它的接收节点发送特定的上行链路信号。每个接收BTS/节点测量此上行链路信号的唯一上行链路TOA。随后处理此测量的上行链路TOA数据，以确定此移动站的大致地理位置。

不同于下行链路TOA方法，这种类型的上行链路TOA方法能无需大量改变此移动站来完成。例如，在某些系统中，上行链路TOA方法是通过使移动站尝试典型的切换程序来完成，这通常不要求对移动站进行任何改变。基本上，在这样的系统中，例如，此移动站试图通过发送多个标准接入脉冲串(例如，大约70个接入脉冲串)来完成切换操作。将接收该上行链路信号的某些BTS/节点构造为根据这些接入脉冲串的接收时间来测量上行链路TOA。然而，不完成切换操作，并且此移动站保持在初始服务BTS的服务内。

不幸地，具有和这样的上行链路TOA方法与系统相关的一些缺点。例如，用户由于尝试的切换操作的结果而可能经历呼叫或语音中断。例如，在某些示例性系统中，切换操作和相应的上行链路TOA的测量时间能持续1/3秒以上。许多用户能注意到这样的语音中断。更糟地，如果初始切换操作不能提供正确的上行链路信号特征测量的质量和/或数量，则可能需要实施另外的尝试切换操作。因而，例如，尤其在移动站以大约满功率(如平常一样)发送与之相关的接入脉冲串时如果具有太多的TOA上行链路定位事件出现在大约同一时间上，则具有干扰其它呼叫的可能性。

对于相关的移动电信资源也具有安排和随后故意忽略该移动站的切换操作的固有负担。这些问题在移动站的数量增加，结果导致尝试的切换操作的数量增加时进一步恶化。

而且，在某些条件(例如，不跳频和慢移动或固定移动站)下，甚至上述的1/3秒的上行链路信号特征测量时间也可能不足以优化常规的TOA测量的性能。

因此，需要一种改进的基于上行链路信号的位置方法和设备，显著减少或否则使移动站用户可检测到的中断的数量和/或次数最小，减少网络资源的负担，并提供附加的测量时间。

发明的概述

本发明提供改进和增强的基于上行链路信号的定位方法和设备，显著减少或否则使移动站用户可检测到的中断的数量和/或次数最小。这些方法和设备也趋于使网络资源的负担比常规的基于切换操作的TOA测量技术小。

根据本发明的某些方面，将移动站构造为生成和上行链路发送特殊位置测量数据。此位置测量数据能在呼叫连接之前或在此呼叫连接期间进行上行链路发送而不令人注意地中断用户或降低所提供的服务质量。因此，例如，在用户正在等待的同时，在呼叫建立或类似的操作期间能通过空闲的业务信道或其它的信道上行链路发送位置测量数据。通过选择地挪用上行链路信号中的数据位置和/或脉冲串位置也能在呼叫期间上行链路发送位置测量数据。

然后接收此上行链路发送的位置测量数据并用于例如通过确定具有已知地理位置的多个接收机上的到达角度和/或到达时间来确定此移动站的大致地理位置。

因此，根据本发明的某些实施例，提供一种设备，用于根据与移动站发送的上行链路信号相关的多个上行链路信号测量来确定此移动站在移动电信网络的覆盖区域内的大致地理位置。此设备包括构造为生成和发送具有多个数据脉冲串的上行链路信号的移动站。此设备还包括位置测量数据生成器，构造为在发送上行链路信号之前生成位置测量数据和选择地利用至少部分的位置测量数据来替代部分的上行链路信号。将多个接收节点均构造为接收此上行链路信号、检测其中的位置测量数据并且测量与此位置测量数据的接收相关的至少一个上行链路信号特征(例如，到达时间、到达角度、信号强度等)。移动位置中心(MLC)随后利用与每个接收节点相关的到达数据的测量时间来根据该测量的上行链路信号特征确定此移动站的大致地理位置。

根据本发明的某些其他的实施例，提供一种移动站。此移动站包括至少一个输入装置、连接到此输入装置并构造为将数字音频数据变换为编码的数据脉冲串的处理器、构造为在上行链路信号中发送编码的数据脉冲串的发射机和位置测量数据生成器，将此位置测量数据器构造为在利用发射机发送此上行链路信号之前生成位置测量数据并利用至少部分的此位置测量数据来选择地替代部分的编码数据脉冲串。将此位置测量数据构造为可由多个接收节点在上行链路信号内快速检测到。

根据本发明的其他实施例，提供一种方法，用于确定移动站在移动电信网络的覆盖范围内的大致地理位置。此方法包括以下步骤：利用移动站生成上行链路信号；以响应移动站位置请求生成位置测量数据；利用至少部分的此位置测量数据选择地替换部分的上行链路信号；和从移动站给多个接收节点发送得到的上行链路信号。此方法还包括步骤：在每个接收节点上接收此上行链路信号；和随之检测在该接收的上行链路信号内的位置测量数据，并测量与该检测的位置测量数据的接收相关的至少一个上行链路信号特征；和根据来自每个接收节点的测量的上行链路信号特征来确定此移动站的大致地理位置。

根据本发明的某些附加实施例，利用用于确定移动站在移动电信网络的覆盖范围内的大致地理位置的方法也满足了上述需求与其它需求。此方法包括在移动站与接收节点之间开始呼叫建立操作和分配由此移动站使用的业务信道的步骤。在分配此业务信道之后，但在完成相关的呼叫连接之前，此方法还引入在移动站内生成位置测量数据和通过此业务信道从此移动站中选择地进行上行链路发送其中具有位置测量数据的至少一个数据脉冲串给具有已知地理位置的多个接收节点的步骤。此方法还包括在多个接收节点之中的每一个节点上测量与此位置测量数据的接收相关的至少一个上行链路信号特征的步骤，这之后是根据来自这多个接收节点之中的每一个接收节点的测量上行链路信号特征来确定此移动站的大致地理位置的步骤。

附图简述

通过结合附图参阅下面详细的描述可以更全面理解本发明的方法与设备，其中：

图1是描述根据本发明的某些实施例的示例性移动电信网络的方框图，此移动电信网络安排为根据与从移动站(MS)上行链路发送给多个位置测量单元(LMU)的位置测量数据的接收相关的至少一个上行链路信号特征来确定此移动站(MS)在此电信网络中的大致地理位置；

图2是描述根据本发明的某些实施例用于如图1所示的移动电信网络中的示例性方法的流程图，其中此移动站(MS)构造为在呼叫建立操作期间给多个位置测量单元(LMU)发送位置测量数据；

图3是描述根据本发明的某些实施例用于如图1所示的移动电信网络中的示例性方法的流程图，其中此移动站(MS)构造为通过在常规的数据传输流内插入位置测量数据来在呼叫连接期间给多个位置测量单元(LMU)发送位置测量数据；

图4是描述根据本发明的某些实施例用于如图1所示的移动电信网络中的示例性方法的流程图，其中例如与图2和/或3的方法中一样利用移动站(MS)上行链路发送的位置测量数据确定此移动站的大致地理位置；

图5是描述根据本发明的其他实施例的例如如图1所示的具有位置测量数据生成器、基站收发信机(BTS)和位置测量单元(LMU)的示例性移动站(MS)的方框图；

图6是描述根据本发明的某些示例性实施例由于实施某些数据挪用与脉冲串挪用技术而产生的网络内期望的帧擦除率(FER)的图表；和

图7是描述根据本发明的某些其他实施例如图5所示的定位数据生成器的方框图。

附图的详细描述

虽然下面的描述与附图基于示例性的全球移动系统(GSM)的通信系统，但预定本发明的各个实施例完全可应用于和/或可适用于其它的非GSM移动通信系统。

因此，图1是描述示例性移动电信网络10的方框图，此电信网络10有益地安排为确定位于其中的移动站(MS)12的大致地理位置。利用从MS 12中上行链路发送并由位于MS 12的无线电范围内的多个位置测量单元(LMU)15a-k接收的特殊位置测量数据，由网络10内构造为例如测量诸如到达时间(TOA)与到达角度(AOA)、信号强度等的上行链路信号特征的一个或多个资源来确定MS 12的地理位置。

例如，MS 12是基于无线电的电信装置，诸如蜂窝电话终端，能由用户携带在网络10的覆盖区域内四处移动。MS 12构造为在连接到网络10和/或其它的外部通信网络24提供的各种资源/服务时提供基于语音的电信服务。例如，MS 12还能构造为(或选择地构造为)提供非基于语音的电信服务，诸如传送文本消息、寻呼等。

最好，MS 12位于至少一个基站收发信机(BTS)14a-n的覆盖区域内。BTS 14a-n均构造为利用无线电信号与MS 12通信。以这种方式，允许MS 12接入或利用网络10和/或外部网络24提供的各种电信资源/服务。在图5中进一步示出示例性MS 12并在下面进一步更详细地讨论此示例性MS。

如图1所示，每个BTS 14a-n构造为给MS 12发送下行链路发送数据并从MS 12接收上行链路发送数据。BTS 14a-n一般通过有线线路还连接到基站控制器(BSC)16。以这种方式，每个BTS 14a-n能在MS 12与BSC 16之间转发通信数据。本领域技术人员将认识到，在某些情况下(例如，由于MS 12的当前位置和/或网络的结构)，一个或多个BTS 14a-n可以连接到不同的BSC(未示出)。同样地，也可以在此网络中提供如下所述的多个移动交换中心(MSC)。

如图1所示，也在网络10内提供多个位置测量单元(LMU)15a-k。每个LMU 15a-k构造为在呼叫建立处理期间和/或在完成(即，已有)的呼叫连接期间在某些时候检测由MS 12上行链路发送的位置测量数据。每个LMU 15a-k构造为测量至少一个上行链路信号特征并将结果提供给BTS 14。

每个LMU 15构造为例如利用无线电频率链路430(参见图5)与相应的BTS 14通信。以这种方式，LMU 15实质上构造为独立的移动站，一个不同之处是LMU 15传送测量的上行链路信号特征数据和相关数据给BTS 14。以这种方式，也能通过链路430将定位指令70转发给LMU 15。

例如，通过移动业务交换中心/访问者位置寄存器(MSC/VLR)18，BTS 14还构造为通过BSC 16将上行链路信号特征转发给移动位置中心(MLC)34或类似的功能方框。MLC 34构造为给LMU 15a-k与MS 12(即，通过BTS 14)发送各个定位指令70。LMU 15与MS 12均操作地响应某些定位命令70，这请求上行链路信号特征测量处理(或移动站定位处理)。

MSC/VLR 18实质上构造为完成/管理至与自MS 12的呼叫。因此，MSC/VLR 18连接到归属位置寄存器(HLR)20与网关移动业务交换中心(GMSC)22。另外，MSC/VLR 18能连接到短消息业务(SMS)GMSC(未示出)或构造为提供附加通信业务和/或至这样的业务的接口的类似装置。

MSC/VLR 18的VLR部分一般是优选与MSC位于一起的数据库并利用有关由MSC及其相关的BSC 16/BTS 14a-n提供服务的移动站的信息进行更新。因而，例如，假定MS 12被激活，在用户进入MSC/VLR 18的指定覆盖区域内的一个小区或几个小区时，通过BSC 16/BTS 14使MSC识别此MS 12。MSC/VLR 18随后联络HLR 20以确定提供什么服务给MS 12和利用MSC/VLR 18更新有关MS 12的登记的HLR 20的数据库。

一旦完成此登记处理，MSC/VLR 18构造为服务于MS 12。例如，MSC/VLR 18能支持MS 12始发呼叫(输出呼叫)与MS 12终接呼叫(输入呼叫)的呼叫建立操作。

MLC 34构造为协调或反而提供移动站位置业务。因此，例如，MLC34构造为响应来自诸如TT 26、GMSC 22、HLR 20、MSC/VLR 18、BSC16、MS 12等的其他资源的位置请求。在需要定位处理时，MLC 34构造为发送信号给MS 12与LMU 15a-k。MLC 34也构造为从各个LMU15a-k接收测量的上行链路信号特征并据此确定MS 12的大致地理位置。根据LMU 15a-k采用的测量类型，在MLC 34内能采用一种或多种信号定位技术来确定MS 12的大致地理位置。因而，例如，MLC 34能采用常规的三边处理、三角形处理、拱形处理和/或其它类似的定位处理来确定MS 12的大致地理位置。

虽然表示为与MSC/VLR 18分开，但MLC 34能与MSC/VLR 18或网络10内或外的其他资源位于一起。同样地，至少一个LMU 15a-k能与相应的一个BTS 14a-n位于一起。

GMSC 22提供至少一个或多个外部网络24的接口。外部网络24能包括例如公用交换电话网(PSTN)、综合业务数字网和/或其它类似的话音或数据网络。又如，对于来自MS 12的紧急呼叫，外部网络24能提供至连接到外部网络24之一的至少一个电信终端(TT)26的接入。TT26例如能构造为用于支持紧急业务的公共安全应答点(PSAP)终端。因而，利用MS 12，用户能通过拨打预定号码(诸如，例如9-1-1(在美国))始发至PSAP终端的紧急呼叫连接。同样地，紧急呼叫连接还可以利用许多其它的方法来建立，诸如输入服务代码或选择菜单选项来建立。在PSAP终端接收到这个呼叫时，这有助于确定呼叫方的大致地理位置，以便能及时提供紧急服务或其它类似的服务或另外将这些服务改发到此呼叫方的位置。

如上面背景技术部分中所述，例如，现有技术的上行链路TOA方法要求MS 12尝试一个或多个切换操作，在此期间多个接入脉冲串由MS 12进行上行链路发送和检测并且由接收LMU 15a-k测量相关的TOA数据。此方法趋于引起用户中断，要求此用户的移动站尝试不必要的切换操作。而且，在繁忙网络中，不必要的切换操作的数量对于支持网络资源将变成负担，和/或能迅速导致干扰和/或其它传输问题。

由于这些和其它原因，本发明提供几种不同的方法和设备，在呼叫建立操作期间和/或在完成的呼叫连接期间，允许MS 12将特殊的位置测量数据序列上行链路发送给LMU 15a-k(和BTS 14a-n)。此位置测量数据在特定的时间并以特定的方式进行发送，以使用户基本上不知道移动站位置处理甚至正在进行。

例如，图2中的流程图描述根据本发明的某些实施例的示例性方法100，能在网络10中采用此方法100来支持MS 12的大致地理位置的确定而不中断正在进行的呼叫。在方法100中，在初始呼叫建立操作期间在一个或多个上行链路传输中将位置测量数据从MS 12发送给LMU 15a-k，在此初始呼叫建立操作期间此用户实际上在等待连接输入或输出呼叫。优选地，所述位置测量数据安排为允许每个LMU15a-k测量接收的上行链路的至少一个上行链路信号特征(例如，TOA、AOA、信号强度等)。所得到的测量的上行链路信号特征数据随后用于例如利用常规的三边、三角和/或拱形定位方法来近似估计MS12的地理位置。

因此，最好至少三个不同的LMU 15a-k提供与上行链路信号相关的测量的上行链路信号特征数据。还有，因为MS 12可能在持续移动，所以最好在相对短的时间周期内测量的上行链路信号特征数据。

如图2所示的方法100在呼叫建立操作期间采用利用相对显著的空闲时间周期的功能，在此呼叫建立操作期间通常几乎不上行链路/下行链路发送任何语音数据。特别地，在呼叫建立操作期间具有业务信道(TCH)分配给MS 12使用的一个时间周期，但呼叫连接还未完成。一般地，此时间周期持续至少大约1秒。在此1秒等的时间期间，其中用户实质上在等待连接完成，MS 12具有机会将位置测量数据发送给LMU 15a-k而不显著降低服务质量或反而中断用户的业务。

方法100包括步骤102，在此步骤中对于输出呼叫或输入呼叫开始呼叫建立操作。因而，例如，对于输出呼叫，步骤102一般包括使MS 12向BTS 14/BSC 16请求单独的专用信道(SDCCH)的步骤。这样的请求一般通过随机接入信道(RACH)进行发送。接下来，为响应此请求，BSC 16将SDCCH分配给MS 12。BSC 16通常通过接入准许信道(AGCH)下行链路发送此信息给MS 12。然后，MS 12通过准许的SDCCH将呼叫建立消息发送给MSC/VLR 18。为响应此呼叫建立消息，如果MSC/VLR 18确定此呼叫在MS 12签约的业务范围内，则MSC/VLR 16指示BSC 16给MS 12分配业务信道(TCH)。

相反地，对于输入呼叫，步骤102一般包括使GMSC 22从外部网络24(例如，从TT 26)中接收呼叫信息的附加步骤。在响应中，GMSC22询问或反而联络HLR 20有关MS 12在网络10内的当前登记的信息。HLR 20确定与MS 12相关的用户信息并联络当前服务于MS 12的MSC/VLR 18。在响应中，服务MSC/VLR 18给GMSC 22提供漫游号码。GMSC 22将此漫游号码用于为输入呼叫改选路由至MSC/VLR 18。接收到此改选路由呼叫的MSC/VLR 18随后通过BSC 16/BTS 14在寻呼信道(PCH)上发送寻呼消息给MS 12。此寻呼消息导致MS 12请求SDCCH并最终给MSC/VLR 18发送呼叫建立消息，这指示BSC 16给MS 12分配TCH。

接下来，对于输出或输入呼叫，通过步骤104，BSC 16给MS 12分配空闲TCH并使BTS 14、MS 12和LMU 15a-k识别分配的TCH。

在典型的移动电信网络中，步骤108将在步骤104之后。在步骤108中，完成MS 12与另一终端/站(例如，诸如TT 26或另一MS(未示出))之间的呼叫连接。然而，在步骤104(即，分配TCH)和步骤108(即，完成呼叫连接)之间具有固有的和相对显著的时间周期，在此期间告警信令或振铃音发生。

根据本发明的某些实施例，在步骤104与108之间引入附加步骤106。在步骤106中，MS12通过新近分配并且相对空闲的TCH发送位置测量数据。例如，在时分多址(TDMA)帧50的时隙52期间发送的数据脉冲串54(或60)内上行链路发送位置测量数据(参见图1)。

以这种方式，方法100提供相对非干扰方法，用于从MS 12发送位置测量数据给足够数量的LMU 15a-k，以允许上行链路信号特征测量。因为在分配TCH之后完成呼叫连接通常花费至少大约1秒，所以步骤106的结果是用户几乎注意不到中断。而且，与步骤106相关的时间周期长度根据需要增加或降低以提供希望的呼叫建立延迟时间。还有，在此时间周期期间能进行几个上行链路信号特征测量，以增加测量的上行链路信号特征数据的可靠性，例如，允许附加处理以除去接收的上行链路信号中的噪声成分。

然而，在某些网络中具有非语音业务/功能中断的可能性。例如，中断可能出现在具有与SMS能力相关的告警信令的网络中。SMS能力通常能利用步骤104与108之间的时间周期。然而，这样的告警信令能在以后的时间和/或通过另一信道来完成。

对于输出呼叫，步骤106的结果可能为具有延迟。例如，如果定位数据的传输比被叫方应答所花费的时间长，则可能只延迟此呼叫至已发送此定位数据的时间。这样的延迟将只持续大约1秒左右，并且这对于大多数的用户而言是可接受的。

因此，显然在此稍空闲的时间周期或另一信令处理中类似的时间周期期间发送位置测量数据的好处明显超过这些不严重并且相当微小的不被察觉的中断。

现在参见图3的流程图，根据本发明的其他实施例，此图描述用于上行链路发送位置测量数据的方法200。

在方法200中，MS 12将位置测量数据策略地插入在信道(例如，诸如在呼叫建立完成之后的TCH)中，与步骤202中一样。可选择地，能将位置测量数据策略地插入在非业务信道(例如，命令信道)中。

方法200提供对方法100的进一步改进和/或提供用于从MS 12发送位置测量数据给LMU 15a-k的独立方法。

在步骤202中，完成与逻辑信道相关的MS 12和BTS 14之间的呼叫连接。接下来，在步骤204中，生成位置测量数据或另外由MS 12提供位置测量数据。在步骤206中，将来自步骤204的位置测量数据插入在与此信道相关的传输序列中。步骤206能包括例如通过在一个时间周期内动态地控制上行链路信号内位置测量数据的定时来利用至少部分的位置测量数据选择地替代部分的此上行链路信号。步骤206也能包括例如在上行链路信号包括重要的命令信令数据时暂时延迟所述上行链路信号内此位置测量数据的定时。此特性实质上允许更重要的信令处理选择地优先取得上行链路信号特征测量处理。

根据本发明的某些实施例，部分的位置测量数据策略地替代与此信道相关的TDMA帧中的数据(参见图1)的至少一个脉冲串54的部分。此“数据挪用”技术允许由MS 12上行链路发送此位置测量数据并由LMU 15a-k在时间周期期间选择的时间上检测此位置测量数据。优选地，使数据挪用量保持为低，以避免显著降低提供给用户的服务质量。根据本发明的其他实施例，在步骤206中在步骤204中生成的位置测量数据的至少一部分62(例如，参见图1)包括在定位脉冲串60内。定位脉冲串60构造为插入在上行链路TDMA帧50的时隙52中，例如，替代脉冲串54。此“脉冲串挪用”技术也允许由MS 12上行链路发送此位置测量数据并由LMU 15a-k在时间周期期间的选择时间上检测此位置测量数据。至于数据挪用技术，脉冲串挪用量也最好控制在足够低的电平上，以避免显著降低提供给用户的服务质量。

接下来，在步骤208中，在采用此数据挪用技术时，MS 12利用修改的数据脉冲串将位置测量数据上行链路发送给LMU 15a-k或在采用此脉冲串挪用技术时发送定位脉冲串。

图4是描述根据本发明的某些实施例用于如图1所示的网络10中的示例性处理300的流程图，其中利用MS 12上行链路发送的位置测量数据来确定MS 12的大致地理位置，例如，如同处理100或200中一样。在步骤302中，由LMU 15a-k接收此位置测量数据。在步骤304中，上行链路信号特征测量数据由LMU 15a-k进行确定并记录在其中。接下来，在步骤306中，LMU 15a-k例如利用常规的统计可靠性测量技术来确定测量的TOA数据的可靠性。在步骤308中，LMU15a-k利用网络10资源或其他的通信设备来给MLC 34提供至少一部分的测量的上行链路特征数据和相关的可靠性数据。如果网络10未完全同步，则在可应用(例如，应用于TOA测量的数据)时能由LMU15a-k将附加时钟或定时差数据提供给MLC 34作为步骤308的一部分。

在步骤310中，MLC 34根据来自多个LMU 15a-k的测量的上行链路信号特征数据例如利用常规的三边、三角、拱形测量和其他类似的定位技术来确定MS 12的大致地理位置。作为步骤310的一部分，随后能将MS 12的大致地理位置提供给网络10内或外的其他资源。

不管是否采用挪用(或替换)技术，MS 12发送足够的位置测量数据以允许接收LMU 15a-k合理地测量上行链路信号特征数据是重要的。

例如，如果测量上行链路TOA数据并采用脉冲串挪用技术，为了处理与传统的上行链路TOA技术(例如，尝试切换程序)中相同的数据量，需要由MS 12发送大约20个定位脉冲串60。为了保持可接受的服务质量，定位脉冲串60最好在适于允许进行合理可靠的上行链路TOA数据测量的时间周期内交错在此信道内(即，交错在正常的数据脉冲串流内)。此“测量周期”的持续时间至少部分地取决于与MS12相关的移动性(即，MS 12地理上能移动多快)。优选地，此测量周期将足够短以允许可靠和相当精确的地理位置确定。例如，大量的移动站每秒移动将不超过大约50米。对于这些移动站，在1秒测量周期之后确定的地理位置应满足最严格的位置要求。由于每秒能上行链路发送大约2百个数据脉冲串，所以这些脉冲串之中的大约10％(即，1/10)的脉冲串需要被挪用并利用定位脉冲串60来替代，以便每秒提供20个定位脉冲串，这假定每个定位脉冲串60包括大约150比特的位置测量数据，此数据的一部分也能包括格式化数据64(例如，尾比特、训练比特、识别比特等等)。当然，对于不同的设备，定位脉冲串60能包括多于150比特或少于150比特的位置测量数据。本领域技术人员将认识到，类似的考虑与分析能应用于数据挪用技术和/或其他上行链路信号特征数据测量。

一个重要的问题是确定挪用并利用已有脉冲串54内的位置测量数据替代多少数据。例如，在使用正常数据脉冲串的TCH中，脉冲串一般包括两个语音数据序列(一般进行加密)以及附加的格式化和/或训练数据序列。根据本发明的一个实施例，只挪用语音数据，从而使格式化/训练数据不受干扰。例如，在TCH上的典型脉冲串54中，能挪用两个57比特的语音数据序列并利用两个57比特序列的位置测量数据来替代，而不干扰训练、尾比特和/或其他的识别比特。例如，在BTS 14接收到此修改的数据脉冲串时，它将例如由于训练比特而确定接收(假定)的语音数据是好的。不幸地，此错误的确定可以导致BTS 14并且特别地导致其中的语音解码器被此位置测量数据弄混。然而，在LMU 15a-k检查接收的脉冲串时，将正确识别其中的位置测量数据。

对于脉冲串挪用技术，包括训练序列的整个脉冲串被挪用并利用新的数据来替代。因而，例如，此训练数据能利用使BTS 14认识到此假定的语音数据是不好的随机数据来替代。如下所述，这趋于减少与BTS 14相关的帧擦除率。因此，这些脉冲串挪用技术对于某些系统可以证明是更有利的。

本领域技术人员还将认识到，例如，利用LMU 15a-k/MLC 34能处理和/或反而组合几个测量周期的结果，以增加位置处理的准确度。因而，能确定MS 12随时间的大致移动(例如，方向、速度、矢量、多普勒等)。

对于不同的热噪声电平(Eb/NO)，示例性网络10的实验模型建立用于确定不同的数据挪用与脉冲串挪用技术所期望的FER。为了提供可接受的语音质量，FER一般保持为低值，例如小于约5％，并且最好小于约1％。然而，对于有限的持续时间，希望在约5％与约10％之间的FER对于大多数的用户也是可接受的。

为了比较，图6是描述不同的上行链路信号期望的FER对不同的热噪音电平的半对数图表500。线510描述未进行数据挪用也未进行脉冲串挪用的脉冲串54的正常上行链路传输的结果。线512描述使约5％的脉冲串利用数据挪用技术进行修改的上行链路传输的结果。线514描述使约5％的脉冲串利用脉冲串挪用技术进行挪用的上行链路传输的结果。同样地，线516与518分别描述使约10％与15％的脉冲串利用脉冲串挪用技术进行挪用的上行链路传输的结果。

在噪声有限的环境中，10％的脉冲串挪用对应于1秒周期期间大约2dB的灵敏度损失，假定BTS不知道脉冲串挪用。因而，显然大多数用户甚至未注意到移动站定位处理的存在，而一些用户可能经历轻微的质量降级。例如，显然在具有超过10dB的Eb/NO的环境内的用户不会注意到此操作，而在具有低于10dB的Eb/NO的环境中的用户可能经历轻微的降级。然而，将没有如同以前的系统中的1/3秒中断。

根据本发明的另一实施例，根据网络10，采用几种类型的位置测量数据序列。优选地，优化和预定义或反而确定用于此环境/网络的位置测量数据。例如，假定此系统具有预定数量I的定位脉冲串{Xi}，其中，i＝1...I。在MS 12中，预先存储和/或在需要时反而(例如，利用图5所示的位置测量数据生成器408)生成此位置测量数据。又例如，在本发明的某些优选实施例中，此位置测量数据包括Gold(金色)码或来自另一理想序列组的类似代码，以使上行链路发送的定位脉冲串(或数据挪用设备中修改的脉冲串)基本上均是“不同的”。

仔细控制由MS 12上行链路发送定位脉冲串(或修改的脉冲串)的顺序以进一步区别这些脉冲串，并且可能地提供有关正在进行的定位操作的信息，这也是优选的。例如，能给MS 12提供一系列的脉冲串号码i_k，其中k＝1...K和1≤i_k≤I。例如，序列{i_k}自身优选为精心设计的序列，诸如伪噪声序列或容易利用一些参数生成的类似序列。例如，在接收到定位指令70时，MS 12例如发送利用序列{i_k}定义的脉冲串。本领域技术人员将认识到，定位指令70也能转发有关希望的定位脉冲串传输的功率电平的信息。

因而，通过以这种方式指定脉冲串和传输顺序，定位脉冲串和/或修改的脉冲串能优化用于上行链路信号特征测量中，这是因为其中的位置测量数据基本上与系统中的其他数据不相关，这显著减少BTS14a-n中错误检测的可能性。而且，通过在各个移动站和小区之间进行不同的各种脉冲串传输，显著减少信号干扰的可能性。

因此，图5是描述根据本发明的某些其他实施例的示例性MS 12、BTS 14和LMU 15的方框图。MS 12包括天线400、发射机402、发送处理器404、至少一个输入装置406、位置测量数据生成器408、接收机410、接收处理器412和至少一个输出装置414。

参见MS 12的发送单元，输入装置406包括话筒，构造为检测用户的语音和输出相应的数字话音信号给处理器404。输入装置406也能包括键盘或用于输入信息的其他用户接口装置。发送处理器404构造为从输入装置406接收数字话音信号和输出数据脉冲串给发射机402。在发送处理器404内，例如，将数字话音信号进行分段和编码用于特定的信道。然后，将分段与编码的数据进行交错、加密和格式化为适于发送的数据脉冲串。位置测量数据生成器408连接到发送处理器404并构造为选择地提供或反而使发送处理器404在此数据脉冲串内包括位置测量数据。位置测量数据生成器408能以硬件和/或软件来实施并包括例如存储的数据序列、算法或其他的数据生成机构。发射机402连接在发送处理器404与天线400之间并且构造为放大、调制和利用天线400在一个或多个无线电频率上发送数据脉冲串。

参见MS 12的接收单元，天线400连接到接收机410，此接收机构造为从天线400接收无线电信号。接收机410放大和解调接收的信号并给接收处理器412输出相应的接收数据脉冲串。接收处理器412连接到接收机410并利用例如一个或多个均衡器、解密器、去交错器和/或解码器来处理接收的数据脉冲串。

接收处理器412连接到位置测量数据生成器408并构造为例如根据从网络10资源(例如，MLC 34)接收的命令信号或定位指令70来识别何时移动站位置处理发生。接收处理器412还连接到构造为将接收的数字数据输出给用户的输出装置414。例如，如果接收的数字数据包括语音数据，则输出装置141包括数模(D/A)转换器和音频扬声器。输出装置414也能包括其他的输出机构，例如，诸如适于给用户提供非语音数据的可视显示器/指示器。

BTS 14描述为与MS 12进行无线电信号联络。BTS 14构造为以数据脉冲串的形式在MS 12与BSC 16之间转发信息。

根据本发明的某些示例性实施例，LMU 15包括天线420、接收机422，接收处理器424、接口(I/F)装置428。天线420连接到接收机422，此接收机422构造为从天线420接收无线电信号。优选地，天线420具有比传统BTS大的无线电范围。接收机422放大和解调接收的信号并输出相应的接收数据脉冲串给接收处理器424。接收处理器424连接到接收机422并且例如利用一个或多个均衡器、解密器、去交错器和/或解码器来处理接收的数据脉冲串。接收处理器424构造为识别接收的数据脉冲串内的位置测量数据、测量和收集上行链路信号特征数据并将此数据提供给I/F装置428和最后将此数据提供给MLC 34。测量的上行链路特征数据能包括TOA数据、AOA数据、信号强度数据等并且在某些实施例中也包括其他的识别数据(例如LMUid、MS id等)、(例如，距离基准时间、GPS时间等)LMU时间偏差、可靠性测量、位置测量数据等。I/F装置428构造为通过连接429将处理的数字数据和其他的数据从LMU 15a-k输出给BSC 16和/或网络10内的其他资源。

图5所示的MS 12、BTS 14和LMU 15只打算作为示例。本领域技术人员将认识到，图5所示的两个或多个功能/方框能进行组合或反而进行修改以提高效率和/或降低成本。例如，LMU 15a-k可以与BTS 14位于一起。

图7是描述根据本发明的某些实施例能在图5的MS 12中采用的示例性位置数据生成器408’的方框图。位置数据生成器408’包括选择器440，此选择器构造为接收定位指令70，并在响应中通过在其中插入位置测量数据来修改来自处理器404的一个或多个上行链路信号脉冲串。选择器440的输出是能返回给处理器404和/或发射机402的修改的上行链路信号。以这种方式，例如，能完成选择数据和/或脉冲串挪用。选择器440能以硬件和/或软件来实施。

利用图1-7的示例性实施例中所述的方法和设备，能确定移动站的大致地理位置而不必不必要地增加网络资源负担和/或反而大量中断提供给用户的服务，同时仍提供附加的测量时间，这允许改善常规的上行链路信号特征测量。

根据本发明的其他实施例，能在切换操作期间或在切换操作之后发送位置测量数据。例如，当MS 12在完成位置测量数据的发送之前接收到切换请求时，MS 12继续通过以前使用的信道发送此位置测量数据，直至完成或网络释放此信道。

此继续发送方案能例如通过设置标志或反而给MS 12与LMU15a-k提供相同的指示符作为切换处理的一部分或利用定位指令70来进行控制。此标志或指示符指示MS 12：1)即使此呼叫已移动到新的信道，也通过以前使用的信道“继续”发送定位数据；2)根据指令“停止”定位数据的发送和执行切换；或3)“等待”，在这种情况中MS推迟此切换，直至完成定位数据的发送。

如上所述，本发明的各种方法与设备增强移动站位置处理的性能、避免明显的语音中断、能用于减少扰乱BTS的概率和/或减少70或更多次发送同一序列数据的可能的坏影响，而不要求对网络资源进行大量的修改。

在MLC 34构造为指定或反而控制(例如，通过一个或多个定位命令70)MS 12生成的定位数据的类型和/或将进行修改(例如，数据挪用)或完全替换(例如，脉冲串挪用)的时隙/脉冲串。

虽然本发明的方法与设备的一些优选实施例在附图中示出并在上面具体的说明中进行了描述，但将理解：本发明不限于所公开的实施例，并且能进行许多重新安排、修改和替换而不背离下面的权利要求书所提出与定义的本发明的精神。

Claims

1.根据由移动站(MS)发送的上行链路信号的多个上行链路信号特征测量来确定此移动站(MS)在移动电信网络的覆盖区域内的大致地理位置的一种设备，此设备包括：

移动站(MS)，构造为生成和发送具有多个数据脉冲串的上行链路信号；

数据生成器，在所述MS内，将所述数据生成器构造为在由所述MS发送所述上行链路信号之前通过生成位置测量数据并利用至少部分的所述位置测量数据替代部分的所述上行链路信号来选择地挪用至少一部分的所述上行链路信号；

多个接收节点，在此移动电信网络的覆盖区域内具有已知地理位置，每个所述接收节点构造为接收所述上行链路信号、检测所述位置测量数据和测量与所述位置测量数据的接收相关的至少一个上行链路信号特征；

移动位置中心(MLC)，将其构造为接收与每个所述接收节点相关的测量的上行链路信号特征数据，还将所述MLC构造为根据所述测量的上行链路信号特征数据来确定所述MS的大致地理位置。

2.根据权利要求1所述的设备，其中将所述数据生成器构造为通过利用包括至少一部分的所述位置测量数据的定位脉冲串替代至少一个所述数据脉冲串来选择地挪用数据脉冲串，并且其中所述MS在所述上行链路信号中发送所述定位脉冲串。

3.根据权利要求1所述的设备，其中还将所述MLC构造为利用传送给它的至少一个定位指令来控制所述位置数据生成器和所述接收节点。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述定位指令定义所述上行链路信号中的至少一个时隙，在此至少一个时隙中将发送所述位置测量数据。

5.根据权利要求3所述的设备，其中所述定位指令识别将发送的所述位置测量数据。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述上行链路信号包括还利用至少一部分的所述位置测量数据替代的训练数据。

7.根据权利要求1所述的设备，其中至少一部分的所述多个数据脉冲串还包括语音数据，并且将所述数据生成器构造为通过利用至少一部分的所述位置测量数据替代至少一部分的所述语音数据来选择地挪用数据。

8.根据权利要求1所述的设备，其中所述位置测量数据包括实际上随机的数据序列，预先确定所述数据序列。

9.根据权利要求1所述的设备，其中还将所述数据生成器构造为在一个时间周期内动态地控制所述上行链路信号内所述位置测量数据的定时。

10.根据权利要求9所述的设备，其中还将所述数据生成器构造为在所述上行链路信号包括命令信令数据时临时延迟所述上行链路信号内所述位置测量数据的定时。

11.根据权利要求1所述的设备，其中还将所述MLC构造为操作地控制所述数据生成器和所述接收节点作为移动站位置处理的一部分，在所述移动站位置处理的一部分期间所述MLC确定所述MS的所述大致地理位置。

12.根据权利要求1所述的设备，其中还将所述MS构造为对于在成功的切换操作之后的有限时间周期通过第一信道继续发送其中具有所述位置测量数据的所述上行链路信号，在所述成功的切换操作中所述MS进行改发以继续在第二信道上发送所述上行链路信号。

13.根据权利要求12所述的设备，其中还将所述MS构造为在成功的切换操作之后继续发送其中具有所述位置测量数据的上行链路信号以响应由所述MLC提供给所述MS的优先指示符。

14.根据权利要求1所述的设备，其中所述数据生成器响应来自所述MLC的定位指令，所述定位指令包括表示从一组可能的脉冲串内容中选择的脉冲串内容的信息。

15.根据权利要求1所述的设备，其中从包括到达时间(TOA)、到达角度(AOA)和信号强度的一组上行链路信号特征中选择所述至少一个上行链路信号特征。

16.适用于移动电信网络内的一种移动站(MS)，所述MS包括：

处理器，构造为将需要的信息变换为多个编码的数据脉冲串；

发射机，连接到所述处理器并构造为在上行链路信号中发送所述编码的数据脉冲串；

数据生成器，连接到所述处理器，并构造为通过在所述发射机发送所述上行链路信号之前生成位置测量数据并利用至少部分的所述位置测量数据替代部分的所述编码的数据脉冲串来选择地挪用至少一部分的所述上行链路信号，所述位置测量数据构造为可由多个接收节点在所述上行链路信号内检测到。

17.根据权利要求16所述的MS，其中将所述数据生成器构造为利用包括至少一部分的所述位置测量数据的定位脉冲串替代至少一个所述编码的数据脉冲串来选择地挪用数据脉冲串，并且所述发射机在所述上行链路信号中发送所述定位脉冲串。

18.根据权利要求16所述的MS，其中所述数据生成器输出实际上随机的数据序列。

19.根据权利要求16所述的MS，其中还将所述数据生成器构造为在一个时间周期内动态地控制所述上行链路信号内所述位置测量数据的定时。

20.根据权利要求19所述的MS，其中还将所述数据生成器构造为在所述上行链路信号包括命令信令数据时临时延迟所述上行链路信号内所述位置测量数据的定时。

21.根据权利要求16所述的MS，其中还将所述发射机构造为对于在成功的切换操作之后的有限时间周期通过第一信道继续发送其中具有所述位置测量数据的所述上行链路信号，在所述成功的切换操作期间所述MS进行改发以便通过第二信道继续发送所述上行链路信号。

22.用于确定移动站(MS)在移动电信网络的覆盖区域内的大致地理位置的一种方法，此方法包括以下步骤：

利用移动站(MS)生成具有多个数据脉冲串的上行链路信号；

利用所述MS生成位置测量数据以响应移动站位置请求；

通过利用部分的所述位置测量数据替代至少部分的所述多个数据脉冲串来选择地挪用至少一部分的所述上行链路信号；

从所述MS中发送包括所述插入的定位数据的所述上行链路信号给此移动电信网络的覆盖区域内具有已知地理位置的多个接收节点；

在每个所述接收节点上接收包括所述定位数据的所述上行链路信号并且在响应中检测所述接收的上行链路信号内的所述位置测量数据和测量与所述检测的位置测量数据的接收时间相关的至少一个上行链路信号特征；和

根据来自每个所述接收节点的测量的上行链路信号特征数据来确定所述MS的大致地理位置。

23.根据权利要求22所述的方法，其中从包括到达时间(TOA)、到达角度(AOA)和信号强度的一组上行链路信号特征中选择所述至少一个上行链路信号特征。

24.根据权利要求22所述的方法，其中利用至少部分的所述位置测量数据替代部分的所述上行链路信号的所述步骤还包括：

通过利用包括至少一部分的所述位置测量数据的定位脉冲串替代至少一个所述数据脉冲串来选择地挪用数据脉冲串。

25.根据权利要求22所述的方法，其中至少一部分的所述多个数据脉冲串还包括语音数据，并且利用至少部分的所述位置测量数据替代部分的所述上行链路信号的所述步骤还包括：

通过利用至少一部分的所述位置测量数据替代至少一部分的所述语音数据来选择地挪用至少一个所述数据脉冲串内的数据。

26.根据权利要求22所述的方法，其中生成位置测量数据的所述步骤还包括生成实质上随机的数据序列。

27.根据权利要求22所述的方法，其中利用至少部分的所述位置测量数据替代部分的所述上行链路信号的所述步骤还包括：

在一个时间周期内动态地控制所述上行链路信号内所述位置测量数据的定时。

28.根据权利要求27所述的方法，其中利用至少部分的所述位置测量数据替代部分的所述上行链路信号的所述步骤还包括：

在所述上行链路信号包括命令信令数据时，临时延迟所述上行链路信号内所述位置测量数据的定时。

29.根据权利要求22所述的方法，还包括以下步骤：

对于成功的切换操作之后的一个有限时间周期，通过第一信道发送其中具有所述位置测量数据的所述上行链路信号，其中在所述成功的切换操作中所述MS进行改发以便在第二信道上继续发送所述上行链路信号。

30.可构造为用于移动电信网络内的移动站(MS)中使用的一种方法，此方法包括以下步骤：

将需要的信息变换为多个编码的数据脉冲串；

生成位置测量数据；和

在发送所述上行链路信号之前利用至少部分的所述位置测量数据选择地替代部分的所述多个编码的数据脉冲串，所述位置测量数据构造为可由多个接收节点在所述上行链路信号内检测到。

31.根据权利要求30所述的方法，其中在发送所述上行链路信号之前利用至少部分的所述位置测量数据选择地替代部分的所述多个编码的数据脉冲串的所述步骤还包括：

利用包括至少一部分的所述位置测量数据的定位脉冲串选择地替代至少一个所述数据脉冲串。

32.根据权利要求30所述的方法，其中所述位置测量数据包括实质上随机的数据序列。

33.根据权利要求30所述的方法，其中在发送所述上行链路信号之前利用至少部分的所述位置测量数据选择地替代部分的所述多个编码的数据脉冲串的所述步骤还包括：

34.根据权利要求30所述的方法，其中在发送所述上行链路信号之前利用至少部分的所述位置测量数据选择地替代部分的所述多个编码的数据脉冲串的所述步骤还包括：

35.根据权利要求30所述的方法，还包括以下步骤：

对于在成功的切换操作之后的一个有限时间周期，通过第一信道发送其中具有所述位置测量数据的所述上行链路信号，其中在所述成功的切换操作中所述MS进行改发以便在第二信道上继续发送所述上行链路信号。

36.用于确定移动站(MS)在移动电信网络的覆盖区域内的大致地理位置的一种方法，此方法包括以下步骤：

在移动站(MS)与接收节点之间开始呼叫建立操作；

分配业务信道以便所述MS使用；

在分配所述业务信道之后，但在完成相关的呼叫连接之前，在所述MS内生成位置测量数据并且通过所述业务信道从所述MS中选择地上行链路发送其中具有位置测量数据的至少一个数据脉冲串给具有已知地理位置的多个接收节点；

在每个所述多个接收节点上，测量与所述位置测量数据相关的至少一个上行链路信号特征；和

根据所述多个接收节点之中每个接收节点测量的上行链路信号特征数据来确定所述MS的大致地理位置。

37.根据权利要求36所述的方法，其中从包括到达时间(TOA)、到达角度(AOA)和信号强度的一组上行链路信号特征中选择所述至少一个上行链路信号特征。

38.根据权利要求36所述的方法，其中在分配所述业务信道之后，但在完成所述呼叫连接之前，由所述MS顺序地上行链路发送其中具有位置测量数据的一组数据脉冲串。

39.根据权利要求38所述的方法，其中对于在分配所述业务信道之后的一个预定时间周期，由所述MS顺序地上行链路发送其中具有位置测量数据的所述数据脉冲串组，在此之后完成所述呼叫连接。

40.根据权利要求39所述的方法，其中所述预定时间周期的长度至少为大约1秒。

41.根据权利要求36所述的方法，其中生成位置测量数据的所述步骤还包括生成实质上随机的数据序列。