TWI411334B - 定位使用者設備的方法以及使用者設備 - Google Patents

Description

定位使用者設備的方法以及使用者設備

本發明有關於移動網路，尤其有關於定位(positioning)使用者設備的方法以及相關使用者設備。

例如筆記型電腦或行動電話的使用者設備(User Equipment，以下簡稱為UE)，其通過無線的方式連接到移動網路以進行通信。當UE連接到無線網路時，移動網路需要使用者的位置資訊，以便提供具有較好通信品質的通信鏈路給UE。此外，使用者也需要其自身的位置資訊，來調整其定位以獲得具有較好通信品質的通信鏈路。因此，需要一種對連接到移動網路的UE進行定位的方法。

傳統的UE定位方法包含細胞識別(cell-identity)方法、到達觀測時間差(observed time difference of arrival，OTDOA)方法、到達上行時間差(uplink-time difference of arrival，UTDOA)方法，以及網路輔助GPS定位(network-assisted GPS positioning，A-GPS)方法。參照第1A圖，第1A圖顯示的是用以定位UE 102的細胞識別方法示意圖。假定移動網路包含基地台104以及無線電網路控制器(a radio network controller，RNC)106。當UE 102連接至移動網路時，移動網路發送UE定位請求至無線電網路控制器106。無線電網路控制器106則通過基地台104發送狀態轉移(state transition)信號至UE 102，其中基地台104與UE 102相連接。在基地台104回覆狀態轉移成功信號之 後，無線電網路控制器106可識別連接至UE 102的基地台104，並且根據基地台104的服務涵蓋範圍確定UE 102的位置，並對移動網路的定位請求予以回應。

參考第1B圖，第1B圖顯示的是用以定位UE 130的OTDOA方法的示意圖。假定移動網路包含位於UE 130的鄰近範圍的三個基地台122、124、126。基地台122、124、126廣播一信號，根據三個基地台所廣播的信號，UE 130獲取其本身所處的位置。UE 130與基地台122、124、126之間的可變距離導致基地台122、124、126所廣播的信號會具有不同的信號延遲。第一相位差存在於基地台122與126所分別廣播的信號之間，第二相位差存在於基地台124與126所分別廣播的信號之間。

雙曲面(hyperboloid)132對應於UE 130的可能位置，其根據第一相位差以及基地台122、126的位置得到。雙曲面134對應於UE 130的可能位置，其根據第二相位差以及基地台124、126的位置得到。如圖所示，所繪示的雙曲面132與134具有一定寬度，以顯示存在一定誤差，這種誤差是根據相位差以及基地台的位置來計算可能的位置而產生的。雙曲面132與134的交點指示了UE 130最可能的位置。第1B圖所示的OTDOA方法根據移動網路的多個基地台所發射信號的相位差來估計UE的位置。類似的，基於相似的演算法，UTDOA方法根據移動網路的多個基地台所分別接收到的信號之間的相位差來估計UE的位置。

參考第1C圖，第1C圖顯示的是用以定位UE 152的A-GPS方法的示意圖。移動網路包含服務無線電網路控制 器(Serving Radio Network Controller，SRNC)154以及單機行動定位服務中心(Stand-Alone Serving-mobile-location-center，SAS)156。UE 152包含全球定位系統(Global Positioning System，GPS)模組。移動網路首先發送定位UE 152的請求至SRNC 154。SRNC 154則收集有關UE 152的網路資訊，並傳送SAS調用(invoke)信號至SAS 156，其中SAS調用信號包含有關UE 152的網路資訊。SAS 156則傳遞A-GPS輔助資訊給UE 152，以回應SAS調用信號。UE 152則借助於A-GPS輔助資訊實施GPS測量，並且通過SRNC 154發送GPS測量結果給SAS 156。SAS 156則根據GPS測量結果計算UE 152的位置資訊，並提供UE 152的位置資訊給SRNC 154。最終，SRNC 154將UE 152的位置資訊轉送給移動網路。

傳統的細胞識別方法、OTDOA方法、UTDOA方法以及A-GPS方法提供的UE位置資訊是具有精確度限制的。UE常常可存取多個移動網路而從多個移動網路獲取位置資訊。參考第2圖，第2圖顯示的是能夠存取三個移動網路212、214、216的UE 202示意圖。UE 202包含三個用戶識別模組(Subscriber Identity Modules，SIM)222、224、226。在UE 202連接至移動網路212、214、216當中的一個或多個時，UE 202可獲得來自移動網路212、214、216的多組位置資訊(如L₁、L₂、L₃)。然而，UE 202僅僅依賴於一組位置資訊L₁、一組位置資訊L₂、或一組位置資訊L₃則不享有存取多個移動網路的好處。

有鑑於此，本發明提供一種定位使用者設備的方法以及使用者設備。

根據本發明的一個實施例，提供一種定位使用者設備的方法，包含：在所述使用者設備與多個移動網路之間建立多個無線鏈路；通過所述多個無線鏈路，從所述多個移動網路獲取多個第一位置資訊組，其中所述多個第一位置資訊組描述所述使用者設備的一位置；以一預設格式將所述多個第一位置資訊組轉換為多個第二位置資訊組；對所述多個第二位置資訊組進行組合，以估計一第三位置資訊組，所述第三位置資訊組描述所述使用者設備的所述位置；以及將所述第三位置資訊組應用於一定位相關應用。

根據本發明的一個實施例，提供一種使用者設備，能夠存取多個移動網路，包含：多個位置資訊產生模組，在所述使用者設備與所述多個移動網路之間建立多個無線鏈路，並且通過所述多個無線鏈路，從所述多個無線網路獲得多個第一位置資訊組，其中，所述多個第一位置資訊組描述所述使用者設備的一位置；以及一資訊組合模組，耦接於所述位置資訊產生模組，以一預設格式將所述多個第一位置資訊組轉換為多個第二位置資訊組，對所述多個第二位置資訊組進行組合以估計一第三位置資訊組，所述第三位置資訊組描述所述使用者設備的所述位置。

藉此，本發明的使用者設備可將多個位置資訊組進行組合，應用於多種定位相關應用，而增進定位功能，提供 更加精確的定位資訊，同時可提升以位置為基礎的服務(LCS)之實用性。此外還可改善無線鏈路的通信品質。

以下說明係實施本發明的較佳方式，僅作為例舉本發明精神之目的而非用以進行限制。本發明的保護範圍應參照申請專利範圍為準。

參考第3圖，根據本發明的一個實施例，第3圖顯示的是藉由組合多個移動網路312、314以及316的位置資訊以實施定位的UE 302的示意圖。在一個實施例中，UE 302為無線電話、筆記型電腦或是個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)，以及移動網路312、314與316為公眾陸地行動電話網路(Public Land Mobile Network，PLMN)。UE 302包含多個位置資訊產生模組322、324以及326，分別對應於移動網路312、314以及316，並且多個位置資訊產生模組322、324以及326可建立UE 302與移動網路312、314或316之間的相應無線鏈路。在位置資訊產生模組322、324、326建立無線鏈路之後，UE 302則可通過無線鏈路存取移動網路312、314、316。通過相應的移動網路，估計或報告位置資訊組L₁、L₂、L₃中之每一者。在一些實施例中，移動網路312、314以及316中的一個或多個產生描述UE 302的位置的位置資訊組L₁、L₂、L₃中的一組或多組。通過建立起來的無線鏈路，相應的位置資訊產生模組322、324以及326，分別從移動網路312、314以及316獲得位置資訊組L₁、L₂、L₃。在一些實施例 中，可根據不同的演算法(如第1A圖所示的細胞識別演算法、第1B圖所示的OTDOA演算法、第1C圖所示的UTDOA演算法或A-GPS演算法)，移動網路312、314以及316中的一個或多個產生位置資訊組L₁、L₂、L₃中的一組或多組。

資訊組合模組328則將獲取自位置資訊產生模組322、324以及326的位置資訊組L₁、L₂、L₃組合在一起，以便產生組合位置資訊組L_c，其中組合位置資訊組Lc的精確度高於原始的位置資訊組L₁、L₂、L₃。參考第4圖，根據本發明的一個實施例，第4圖顯示的是定位UE 302的方法400的流程圖。在方法400開始之後，首先在所述UE與多個移動網路之間建立多個無線鏈路(步驟402)，具體的，例如在位置資訊產生模組322、324、326建立無線鏈路。之後，通過所述多個無線鏈路，從所述多個移動網路獲取多個第一位置資訊組，其中所述多個第一位置資訊組描述所述UE的位置(步驟404)，具體的，例如自移動網路312、314、316獲得位置資訊組L₁、L₂、L₃。接下來，以一預設格式將所述多個第一位置資訊組轉換為多個第二位置資訊組(步驟406)，具體的，例如資訊組合模組328則將位置資訊組L₁、L₂、L₃轉換為具有預設格式的多個位置資訊組L₁’、L₂’、L₃’。然後，對所述多個第二位置資訊組進行組合，以估計一第三位置資訊組，所述第三位置資訊組描述所述UE的位置(步驟408)，具體的，例如資訊組合模組328將位置資訊組L₁’、L₂’、L₃’組合，以估計能夠精確描述UE 302的位置的組合位置資訊組L_c。最後，將 所述第三位置資訊組應用於一定位相關應用，具體地，例如UE 302可將組合位置資訊組Lc應用於多種定位相關應用，或可改善無線鏈路的通信品質。此外，UE 302還可傳送組合位置資訊組L_c至移動網路312、314以及316，而根據組合位置資訊組L_c，移動網路312、314以及316則可改善與UE 302之間的無線鏈路通信品質。因此，相比於第2圖所示的傳統UE 202，UE 302具有更好的性能。

在一個實施例中，資訊組合模組328在步驟406中將位置資訊組L₁、L₂、L₃轉換為位置資訊組L₁’、L₂’、L₃’，所述的位置資訊組L₁’、L₂’、L₃’包含有經度資訊、緯度資訊、高度(altitude)資訊以及半徑(radius)資訊。因此每一轉換位置資訊組L₁’、L₂’、L₃’定義了UE的球面可能位置區域，其中球面可能位置區域具有由經度資訊、緯度資訊、高度資訊確定的球心，且具有半徑資訊確定的半徑。參照第5圖，第5圖顯示的是球面可能位置區域502、504以及506的示意圖。其中，球面可能位置區域502、504以及506是根據由移動網路312、314以及316所產生的位置資訊組L₁、L₂、L₃而確定的。球面可能位置區域502、504以及506之間具有交疊區域510，所述交疊區域510在空間上被三個球面可能位置區域502、504以及506所交疊覆蓋。於步驟408中，資訊組合模組328則確定球面可能位置區域502、504以及506的交疊區域510，並且輸出交疊區域510至組合位置資訊組L_c。

舉例而言，當移動網路312根據OTDOA演算法，產生位置資訊組L₁時，位置資訊組L₁包含測量結果(包含測 量經度、測量緯度、測量高度)以及指示測量結果機率之精確準確程度的測量準確度(measurement accuracy)。資訊組合模組328則將測量準確度轉換為具有預設可信機率(如95%)的半徑資訊，該半徑資訊指示涵蓋UE 302可能位置的圓周半徑。測量經度、測量緯度、測量高度以及半徑資訊因而組成轉換位置資訊組L₁’。並且可獲得由轉換位置資訊組L₁’所定義的球面可能位置區域502。

在另一個例子中，當移動網路314根據細胞識別演算法，產生位置資訊組L₂時，位置資訊組L₂包含基地台位置、基地台與UE之間的估計距離，以及指示UE方位的天線波束角(antenna beam angle)。資訊組合模組328則將基地台位置轉換為轉換位置資訊組L₂’的經度資訊、緯度資訊、高度資訊。資訊組合模組328也將估計距離轉換為轉換位置資訊組L₂’的半徑資訊。加上天線波束角，可獲得由轉換位置資訊組L₂’定義的圓錐形(cone-shaped)可能位置區域504。

在另一個實施例中，資訊組合模組328在步驟406中將位置資訊組L₁、L₂、L₃轉換為位置資訊組L₁’、L₂’、L₃’，所述的位置資訊組L₁’、L₂’、L₃’包含有經度資訊、緯度資訊、高度資訊以及定義位置資訊組L₁’、L₂’、L₃’的機率之準確程度的準確度資訊。資訊組合模組328則根據位置資訊組L₁’、L₂’、L₃’的準確度資訊，對每一相應轉換位置資訊組L₁’、L₂’、L₃’的經度資訊、緯度資訊以及高度資訊進行加權，以獲得加權位置資訊組L₁”、L₂”、L₃”，進而得到組合位置資訊組L_c。在一個實施例中，組合位置資訊組 L_c根據以下演算法得到：

其中A₁、A₂、A₃分別為相應位置資訊組L₁’、L₂’、L₃’的準確度資訊，而P1、P2、P3分別為由資訊組L₁’、L₂’、L₃’的經度資訊、緯度資訊、高度資訊所定義的位置向量。如第1C圖所示，當UE 302包含GPS模組時，移動網路312、314以及316的SAS可產生A-GPS輔助資訊，以補充對UE 302的定位。然而，第1C圖中的SAS 156，根據移動網路312、314以及316中之一者的SRNC 154產生A-GPS輔助資訊。若SAS根據多個移動網路312、314以及316所提供的網路資訊產生A-GPS輔助資訊，那麼UE 302的定位精確度可得以改善。參考第6A圖，根據本發明的一個實施例，第6A圖顯示的是包含多個移動網路的A-GPS系統600的區塊示意圖。第一移動網路包含基地台612、SRNC1 614、SAS 618以及核心網路616。第二移動網路包含基地台632、SRNC2 634以及核心網路636。UE 602無線連接於第一移動網路與第二移動網路。

參照第6B圖，根據本發明一個實施例，第6B圖顯示的是用於定位UE 602的A-GPS方法示意圖。當第一移動網路的核心網路616產生定位UE 602的請求時，第一移動網路的SRNC1 614發送輔助資料請求給第二移動網路的SRNC2 634。SRNC2 634則發送UE 602在第二移動網路中的第二網路資訊給SRNC1 614，以回應輔助資料請求。SRNC1 614則收集UE 602在第一移動網路中的第一網路 資訊，並將第一網路資訊與第二網路資訊進行組合，以獲得相比於前兩個網路資訊具有更高精確度的第三網路資訊。SRNC1 614則發送第三網路資訊給SAS 618，而SAS 618則根據第三網路資訊產生A-GPS輔助資訊。其中，SRNC1 614可為預設的無線網路。在另一些實施例中，A-GPS輔助資訊由SRNC1 614計算得出。SRNC1 614則轉送A-GPS輔助資訊至UE 602，作為對UE 602的定位的補充。因此，相對於第1C圖所示的A-GPS系統，A-GPS系統600可以更高的精確度定位UE 602。

參考第7A圖，根據本發明的一個實施例，第7A圖顯示的是包含多個移動網路的A-GPS系統700的區塊示意圖。第一移動網路包含基地台712、SRNC1 714以及核心網路716。第二移動網路包含基地台732、SRNC2 734以及核心網路737。SAS 740由第一移動網路與第二移動網路共享。UE 702無線連接於第一移動網路與第二移動網路。參照第7B圖，根據本發明一個實施例，第7B圖顯示的是用於定位UE 702的A-GPS方法示意圖。第一移動網路的核心網路716以及第二移動網路的核心網路736首先分別產生定位UE 702的請求。第一移動網路的SRNC1 714收集第一移動網路中關於UE 702的第一網路資訊，並發送第一網路資訊給SAS 740。SRNC2 734收集關於UE 702在第二移動網路中的第二網路資訊，並發送第二網路資訊給SAS 740。共享的SAS 740則根據第一網路資訊與第二網路資訊的組合產生A-GPS輔助資訊。因此共享的SAS 740所產生的A-GPS輔助資訊具有比第1C圖所示的SAS 156所產生 的更高的精確度。SRNC1 714則轉送A-GPS輔助資訊至UE 702，作為對UE 702定位的補充。因此，相對於第1C圖所示的A-GPS系統，A-GPS系統700可以更高的精確度定位UE 702。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利範圍應以申請專利範圍為準。

102、130、152、202、302、602、702‧‧‧UE

104、122、124、126、612、632、712、732‧‧‧基地台

106‧‧‧無線電網路控制器

132、134‧‧‧雙曲面

154‧‧‧SRNC

614、714‧‧‧SNRC1

634、734‧‧‧SNRC2

156、618、740‧‧‧SAS

212、214、216、312、314、316‧‧‧移動網路

222、224、226‧‧‧SIM

322、324、326‧‧‧位置資訊產生模組

328‧‧‧資訊組合模組

400‧‧‧方法

402~408‧‧‧步驟

502、504、506‧‧‧可能位置區域

600、700‧‧‧A-GPS系統

616、636、716、736‧‧‧核心網路

第1A圖顯示的是用以定位UE的細胞識別方法示意圖。

第1B圖顯示的是用以定位UE的OTDOA方法的示意圖。

第1C圖顯示的是用以定位UE的A-GPS方法的示意圖

第2圖顯示的是能夠存取三個移動網路的UE示意圖。

第3圖顯示的是藉由組合多個移動網路的位置資訊以實施定位的UE的示意圖。

第4圖顯示的是定位UE的方法流程圖。

第5圖顯示的是球面可能位置區域的示意圖。

第6A圖顯示的是包含多個移動網路的A-GPS系統的區塊示意圖。

第6B圖顯示的是用於定位UE的A-GPS方法示意圖。

第7A圖顯示的是包含多個移動網路的A-GPS系統的區塊示意圖。

第7B圖顯示的是用於定位UE的A-GPS方法示意圖。

400‧‧‧方法

402~408‧‧‧步驟

Claims (16)

1. 一種定位使用者設備的方法，包含：在所述使用者設備與多個移動網路之間建立多個無線鏈路；通過所述多個無線鏈路，從所述多個移動網路獲取多個第一位置資訊組，其中所述多個第一位置資訊組描述所述使用者設備的一位置；以一預設格式將所述多個第一位置資訊組轉換為多個第二位置資訊組；對所述多個第二位置資訊組進行組合，以估計一第三位置資訊組，所述第三位置資訊組描述所述使用者設備的所述位置；以及將所述第三位置資訊組應用於一定位相關應用，其中所述多個第二位置資訊組之每一者包含半徑資訊與準確度資訊之至少一個、經度資訊、緯度資訊、高度資訊；包含所述半徑資訊的對應第二位置資訊組定義所述使用者設備的一球面可能位置區域以及所述準確度資訊定義相應的第二位置資訊組的機率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之定位使用者設備的方法，其中，根據一細胞識別演算法、一到達觀測時間差演算法、一到達上行時間差或一網路輔助GPS定位演算法，所述多個移動網路產生所述多個第一位置資訊組。
3. 如申請專利範圍第1項所述之定位使用者設備的方法，其中，對所述多個第二位置資訊組進行組合的步驟包含： 確定所述多個第二位置資訊組所定義的所述球面可能位置區域的一交疊區域；以及輸出所述交疊區域作為所述第三位置資訊組。
4. 如申請專利範圍第1項所述之定位使用者設備的方法，其中，對所述多個位置資訊組進行組合的步驟包含：根據所述多個第二位置資訊組各自的所述準確度資訊，對相應的第二位置資訊組的所述經度資訊、所述緯度資訊以及所述高度資訊進行加權，以獲得相應的加權位置資訊組；以及對獲得的多個所述加權位置資訊組進行平均，以獲得所述第三位置資訊組。
5. 如申請專利範圍第1項所述之定位使用者設備的方法，其中，進一步包含；令所述多個移動網路產生關於所述使用者設備的多個第一網路資訊組；將所述多個第一網路資訊組組合，以產生關於所述使用者設備的一第二網路資訊組；以及根據所述第二網路資訊組，請求所述多個移動網路中之一者的一單機行動定位服務中心提供一第四位置資訊組，所述第四位置資訊組描述所述使用者設備的所述位置。
6. 如申請專利範圍第1項所述之定位使用者設備的方法，其中，進一步包含；在所述多個移動網路之間共享一單機行動定位服務中心；令所述多個移動網路向所述單機行動定位服務中心發 送關於所述使用者設備的多個第一網路資訊組；以及根據所述多個第一網路資訊組，請求所述單機行動定位服務中心提供一第四位置資訊組，所述第四位置資訊組描述所述使用者設備的所述位置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之定位使用者設備的方法，其中，所述多個移動網路為公眾陸地移動網路。
8. 如申請專利範圍第1項所述之定位使用者設備的方法，其中，所述使用者設備為一無線電話、一筆記型電腦或一個人數位助理。
9. 一種使用者設備，能夠存取多個移動網路，所述使用者設備包含：多個位置資訊產生模組，在所述使用者設備與所述多個移動網路之間建立多個無線鏈路，並且通過所述多個無線鏈路，從所述多個無線網路獲得多個第一位置資訊組，其中，所述多個第一位置資訊組描述所述使用者設備的一位置；以及一資訊組合模組，耦接於所述位置資訊產生模組，以一預設格式將所述多個第一位置資訊組轉換為多個第二位置資訊組，對所述多個第二位置資訊組進行組合以估計一第三位置資訊組，所述第三位置資訊組描述所述使用者設備的所述位置，其中所述多個第二位置資訊組之每一者包含半徑資訊與準確度資訊之至少一個、經度資訊、緯度資訊、高度資訊；包含所述半徑資訊的對應第二位置資訊組定義所述使用者設備的一球面可能位置區域以及所述準確度資訊定義相應的第二位置資訊組的機率。
10. 如申請專利範圍第9項所述之使用者設備，其中，根據一細胞識別演算法、一到達觀測時間差演算法、一到達上行時間差或一網路輔助GPS定位演算法，所述多個移動網路產生所述多個第一位置資訊組。
11. 如申請專利範圍第9項所述之使用者設備，其中，所述資訊組合模組確定所述多個第二位置資訊組所定義的所述球面可能位置區域的一交疊區域；以及輸出所述交疊區域作為所述第三位置資訊組。
12. 如申請專利範圍第9項所述之使用者設備，其中，所述資訊組合模組根據所述多個第二位置資訊組各自的所述準確度資訊，對相應的第二位置資訊組的所述經度資訊、所述緯度資訊以及所述高度資訊的進行加權，藉此，所述資訊組合模組對所述多個第二位置資訊組進行組合，以獲得相應的加權位置資訊組，並且所述資訊組合模組對獲得的多個所述加權位置資訊組進行平均，以獲得所述第三位置資訊組。
13. 如申請專利範圍第9項所述之使用者設備，其中，所述多個移動網路產生關於所述使用者設備的多個第一網路資訊組；從所述多個無線網路中選取的一預設無線網路的一服務無線電網路控制器，將所述多個第一網路資訊組組合，以產生關於所述使用者設備的一第二網路資訊組；以及根據所述第二網路資訊組，請求所述預設無線網路的一單機行動定位服務中心提供一第四位置資訊組，所述第四位置資訊組描述所述使用者設備的所述位置。
14. 如申請專利範圍第9項所述之使用者設備，其中， 在所述多個移動網路之間共享一單機行動定位服務中心；所述多個移動網路向所述單機行動定位服務中心發送關於所述使用者設備的多個第一網路資訊組；以及根據所述第一網路資訊組，所述單機行動定位服務中心提供一第四位置資訊組，所述第四位置資訊組描述所述使用者設備的所述位置。
15. 如申請專利範圍第9項所述之使用者設備，其中，所述多個移動網路為公眾陸地移動網路。
16. 如申請專利範圍第9項所述之使用者設備，其中，所述使用者設備為一無線電話、一筆記型電腦或一個人數位助理。