[发明专利]估算无线移动装置相对于一个或一个以上基站的位置

说明书

本申请是国际申请日为2004年8月24日，国际申请号为PCT/US2004/027505，发明名称为“估算无线移动装置相对于一个或一个以上基站的位置”的PCT申请进入中国国家阶段申请号为200480034373.5的专利申请的分案申请。

技术领域

本申请案涉及无线通信系统，且更确切地说涉及估算此种系统中的无线移动装置的位置。

背景技术

判定例如蜂窝电话、PDA、膝上型计算机或类似物的无线移动装置(此处为MS)的位置的需要日益增长。一种方法利用蜂窝电话基站(BTS)所发射和接收的信号。一种研发来使用地面BTS检测MS位置的已知算法称为高级前向链路三角定位法(AFLT)。为了使用AFLT检测MS位置，需要无线网络中的BTS位置、来自BTS的信号发射时间和信号到MS的到达时间。常规的AFLT算法需要MS与至少三个BTS通信以便检测其位置。

如果MS位于少于三个BTS的覆盖区域中，则通常估算MS位置。一种估算方法估算MS的位置是在MS可与之通信的BTS中的一个或一个以上BTS的“中心”处。例如，如果MS仅可与一个BTS通信，则所述位置估算为覆盖区域的中心。覆盖区域的“中心”通常理解为是指MS于其处可相对于所述MS与之通信的BTS进行有效操作的所有可能位置的平均位置。如果MS可与两个BTS通信，则其位置可估算为由两个BTS中的最强者所覆盖的区域的中心，或通过取所述两个BTS所覆盖的区域的加权平均值来判定的位置。

应注意，由于多种原因，典型BTS覆盖区域的形状可能并非完美的圆形。地形特征，例如山脉、山丘、建筑物、水团及类似特征会影响从BTS辐射的无线电波的发射特性，从而导致不规则的覆盖区域。大气和其他因素也可能影响BTS所发送和接收的无线电信号的辐射图案。

另外，通常每个BTS具有复数个发射机，所述发射机向环绕所述BTS的分成扇区的区域进行无线电广播。例如，一具有三个扇区的BTS可向围绕所述BTS的各个120°区域进行无线电广播。这些扇区内的无线电信号也可能受到上述各种地形、大气和其他因素的影响，从而影响每个扇区的地理覆盖区域。此外，所述扇区天线本身大体上为定向天线。因此，通常扇区天线后部上的信号强度显著地小于扇区天线前部上的信号强度。

由于特定BTS或其扇区的覆盖区域通常并不对称，所以覆盖区域的“中心”往往与BTS的位置不符(尽管有时也会碰巧相符)。可以看出，BTS扇区的覆盖区域的“中心”可能与BTS的位置有一定距离。

发明内容

用来估算一具有复数个BTS的通信系统中的MS位置的第一方法包括判定其中MS仅可与所述BTS中的一个BTS进行通信的区域。计算所述区域内的平均位置并将其用作估算。第二方法包括判定一区域，在所述区域中MS位于所述BTS中的两个的重叠覆盖区域内。判定一距离点轨迹，在所述轨迹上，MS从所述BTS中的每个接收到的信号的相对到达时间差为恒定的。判定一点，在所述点上，一具有根据MS处BTS中的一个的第一扇区与第二扇区之间的相对信号功率的角θ的线与所述轨迹相交，并将所述点用作MS位置的估算。

附图说明

图1为带有重叠覆盖区域的无线网络中的一对BTS的简化平面图。

图2为图1中无线网络的BTS中的一个的更详细的平面图。

图3为因一MS与一个、两个、三个或多于四个BTS进行通信而产生的概率分布函数的图表，所述函数是作为与发射最强接收功率的BTS的距离的函数。

图4部分地展示一MS相对于图1中无线网络的两个BTS的位置。

在图示的各图中，相同的参考数字用以指代相同或相似的部件。

具体实施方式

通信系统通常包括MS和BTS网络。“BTS”是指任何在发射时已知其位置的发射机/接收机。例如，BTS可包括无线网络的发射塔或其他无线发射机或基础设施。

在一个实施例中，如果MS位于仅一个BTS的覆盖区域内，且因此只能与所述BTS通信，则其位置可估算为位于其中其仅可与所述BTS通信的BTS覆盖区域部分的“中心”。其可仅与所述BTS进行通信的BTS覆盖区域部分的“中心”用来指MS可仅同与之通信的BTS(而非其他BTS)进行有效通信的所有可能位置中的一特定位置。更确切地说，如果MS仅能够与一个BTS进行通信，则MS是位于所述BTS的覆盖区域内，且位于所述BTS与其他任何BTS的任何重叠覆盖区域之外。参看图1，举例而言，如果MS仅能与无线网络10的BTS 20进行通信，则MS是位于覆盖区域25内而位于重叠区域40之外。