一種基于分布式天線單元的移動通信系統(tǒng)無線定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于分布式天線單元的移動通信系統(tǒng)無線定位方法，其特征在于：所述的移動通信系統(tǒng)為包括基站和連接到基站的三個或三個以上的天線單元構成的分布式天線系統(tǒng)，該系統(tǒng)的定位過程包括如下步驟：a.基站向不同的天線單元發(fā)送不同的定位序列信號，終端接收到來自不同的天線單元的信號后，根據(jù)不同的定位序列計算出不同天線信號的到達時間差；b.根據(jù)到達時間差，利用雙曲線法則，可計算出終端與天線單元間的相對位置，從而實現(xiàn)對基地信號所覆蓋的小區(qū)內終端的定位。具有不需要考慮基站之間的精確同步問題，可實現(xiàn)對用戶的準確定位等優(yōu)點。
【專利說明】
一種基于分布式天線單元的移動通信系統(tǒng)無線定位方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種無線通信中用戶終端定位技術，特別涉及一種基于分布式天線單元的移動通信系統(tǒng)無線定位方法。
【背景技術】
[0002]基于移動通信基站的終端定位方法最簡單的是根據(jù)終端接入的服務基站進行定位，這種定位方法的定位精度是在基站的服務小區(qū)范圍內，一般一個基站的信號覆蓋區(qū)域方圓幾百米甚至若干公里，因此定位精度很低。在第四代移動通信系統(tǒng)中引入了基于到達時間差的定位方法，其基本原理是在相鄰的各個基站精確同步的基礎上，每個基站在同一序號的信號幀的相同位置，加入不同的序列。終端通過對這些來自不同基站的定位信號進行檢測，可以得到這些信號到達終端的時間差，然后利用雙曲線法則，可以計算出終端與基站間的相對位置，從而實現(xiàn)對終端的定位。這種基于時差的定位方法有較高的定位精度。其應用的條件是各個基站間要嚴格同步，在室內基站無法接收到衛(wèi)星定位系統(tǒng)，如北斗或GPS(Global Posit1ning System)的授時信號的室內基站，這種方法的應用受到很大的限制。
[0003]基于分布式天線的移動通信系統(tǒng)是未來移動通信系統(tǒng)的一種重要的形式，有關研究表明，其具有更大潛在系統(tǒng)容量。如何充分利用分布式天線系統(tǒng)的結構，用更簡便的方式，獲得更好的定位效果，是本專利擬解決的問題。
[0004]目前，利用多基站下行信號到移動臺UE的傳播時間，對移動臺位置進行估計，是蜂窩通信系統(tǒng)中常用的無線定位技術。獲得時間估計的方法主要有兩種。一種是引入收發(fā)雙方已知的特殊信號，通過尋找相關峰值獲得傳播時延;一種是采取某種傳播損耗模型，將接收信號的功率映射到傳播距離和傳播時延上。第一種方法原理如圖1所示?；綛I，B2....Bn按約定同時向被定位用戶發(fā)送該用戶已知的參考信號(PRS: Posit1ning ReferenceSignal)PRS1，PRS2，‘"PRSn.被定位用戶接收到疊加的參考信號后，分別用PRSl，PRS2r"PRSn對接收的疊加參考信號進行相關運算，可以得到圖1中的相關函數(shù)Correlat1n BI,Correlat1n B2，…Correlat1n Bn。根據(jù)各相關函數(shù)峰值點Tl ,T2，".Τη可以求出時差。從而利用TD0A(Time Difference Of Arrival)雙曲線法則對用戶定位。該方法中不同基站之間需要在時間上進行高精度的同步，否則其傳播時間參數(shù)的估計精度會相對較差，從而進一步影響定位效果。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種基于分布式天線單元的移動通信系統(tǒng)無線定位方法，該方法是一種利用分布式天線系統(tǒng)特點實現(xiàn)的無線通信終端的定位方法，以消除因基站同步給多基站定位帶來的誤差。本發(fā)明包含兩種方案，原理分別如下:
[0006]方案a:基站中央控制器控制射頻單元Rl，R2，…Rn同時向被用戶分別發(fā)射參考信號PRSl，PRS2，‘"PRSn，發(fā)射機制和圖1類似。被定位用戶接收到疊加的參考信號后，分別用PRSl，PRS2，…PRSn對接收的疊加參考信號進行相關運算，可以得到類似圖1中的相關函數(shù)Correlat1n BI ,Correlat1n B2,---Correlat1n Bn.根據(jù)各相關函數(shù)峰值點Tl，Τ2，...Τη可以求出時差。從而利用TDOA雙曲線法則對用戶定位。由于采用分布式天線系統(tǒng)，各個射頻單元發(fā)射信號的同步誤差可以通過事先精確測量而得到補償。
[0007]方案b:射頻單元Rl，R2,…Rn在傳輸信息幀kl，k2,…kn向用戶發(fā)送不同或者相同的參考信號PRS。發(fā)射機制如圖2所示。pl，p2，…pn為幀kl，k2，…kn中參考信號PRS的時間起點。用戶用已知的PRS對接收到的參考信號做相關運算?？梢栽诓煌瑤哪骋粫r刻得到相關函數(shù)Correlat1n Rl ,Correlat1n R2，…Correlat1n Rn。利用相關函數(shù)的峰值對應的時間點tl，t2，‘"tn，結合對應幀的時間起點pi，p2 ,-"Pn，可以得到時差信息，利用TDOA雙曲線法則進行定位。
[0008]本發(fā)明的目的通過下述技術方案實現(xiàn):一種基于分布式天線單元的移動通信系統(tǒng)無線定位方法，所述的移動通信系統(tǒng)為包括基站和連接到基站的三個或三個以上的天線單元構成的分布式天線系統(tǒng)，該系統(tǒng)的定位過程包括如下步驟:
[0009]a.基站向不同的天線單元發(fā)送不同的定位序列信號，終端接收到來自不同的天線單元的信號后，根據(jù)不同的定位序列計算出不同天線信號的到達時間差；
[0010]b.根據(jù)到達時間差，利用雙曲線法則，可計算出終端與天線單元間的相對位置，從而實現(xiàn)對基地信號所覆蓋的小區(qū)內終端的定位。
[0011]步驟a包括以下步驟:
[0012]Al.基站在向各個天線單元發(fā)送定位序列時，定位序列可以是在同一幀信號內的相同時刻，在終端上可直接得到不同天線單元發(fā)射信號在終端的到達時間差，然后利用雙曲線法則計算出終端與天線單元間的相對位置；
[0013]B1.不同天線單元上發(fā)射的定位序列也可以依次分別設置在不同信號幀內的相同位置，終端通過依次減去相應的幀信號周期數(shù)后獲得相對的時間差，然后再利用雙曲線法則計算出終端與天線單元間的相對位置。
[0014]步驟b包括以下步驟:
[0015]A3.基站到不同天線單元間的連線可以是等長的；此時在基站到天線單元間引入的傳播時延相同，不會影響終端上得到的不同天線發(fā)射信號的到達時間差；
[0016]B3.基站到不同天線單元間的連線也可以是不等長的；此時因為基站發(fā)出的定位信號在基站到天線單元間的傳播時延是固定不變的，且這些值可以通過預先測量獲得；因此，信號在這期間傳播引入的時差對定位的影響可以通過已知的偏差值進行補償。
[0017]基站向不同的天線單元發(fā)送的序列可以是完全正交的序列，也可以是數(shù)字通信系統(tǒng)中常用的具有白噪聲特性的偽隨機序列。
[0018]本發(fā)明的目的也可以通過以下技術方案實現(xiàn):一種基于分布式天線單元的移動通信系統(tǒng)無線定位方法，包括以下步驟:
[0019]被定位終端需預先和定位基站進行信令約定定位的發(fā)起；
[0020]被定位終端和定位基站需預先知道PRS信號；
[0021]定位基站需要具有分布式多射頻單元，且具備集中處理能力；
[0022]定位基站預先知道各射頻單元的詳細坐標位置；
[0023]定位基站需存儲各PRS信號發(fā)射的時間和地點。
[0024]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術具有如下的優(yōu)點及效果:
[0025]1、本發(fā)明利用了分布式天線系統(tǒng)所有天線的發(fā)射信號均來自一個基站的特點，不存在需要基站間同步的問題。
[0026]2、本發(fā)明采用分布式天線的基站向不同的天線單元同時或者分時地發(fā)送定位序列信號，終端通過接收不同的天線單元定位序列信號計算出時差，利用雙曲線法則實現(xiàn)對終端的定位。本方法不需要考慮基站之間的精確同步問題，可實現(xiàn)對用戶的準確定位。
【附圖說明】
[0027]圖1為傳統(tǒng)的定位原理示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明原理示(方案b)意圖。
[0029]圖3為本發(fā)明的分布式天線系統(tǒng)示意圖。
[0030]圖4為本發(fā)明定位方案a的流程示意圖。
[0031]圖5為本發(fā)明定位方案b的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0033]實施例
[0034]—種基于分布式天線單元的移動通信系統(tǒng)無線定位方法，如圖3所示，所述的移動通信系統(tǒng)為包括基站和連接到基站的三個或三個以上的天線單元構成的分布式天線系統(tǒng)，如圖4(方案a)和圖5(方案b)所示，所述定位方法包括以下步驟:
[0035]方案a:
[0036]步驟SlOl:定位服務器與被定位用戶進行定位準備信令交互；
[0037]步驟S102:定位服務器控制射頻單元同時向用戶分別發(fā)送不同的定位參考信號PRS ；
[0038]步驟S103:UE接收到不同PRS疊加的信號后進行計算，并上報給定位服務器；
[0039]步驟S104:在定位服務器收到用戶返回信息后，利用利用雙曲線法則對UE定位。
[0040]方案b:
[0041 ]步驟SlOl:定位服務器與被定位用戶進行定位準備信令交互；
[0042]步驟S102:定位服務器控制射頻單元I在幀kl(時間起點為pi)向用戶UE發(fā)送定位參考信號PRS，其他射頻單元不發(fā)送PRS信號；
[0043]步驟S103:UE接收到PRS信號后，對PRS信號到達的時間信息進行計算，并上報給定位服務器；
[0044]步驟S104:對于射頻單元2，3…η，分別重復步驟SlOl，S102，S103.假設定位服務器控制射頻單元2，3…η分別在幀k2，k3，…kn (時間起點分別為ρ2，ρ2，…，pn)向UE發(fā)送PRS信號；
[0045]步驟S105:在定位服務器收到η次測量結果后，利用根據(jù)UE上報的時間信息和PRS所在幀的時間點信息PI，ρ2，p3."pn，進行定位計算，對UE定位。
[0046]至此，本申請的方法流程結束。由上述本申請的具體實現(xiàn)可見，本發(fā)明無需基站之間的同步。
[0047]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于分布式天線單元的移動通信系統(tǒng)無線定位方法，其特征在于:所述的移動通信系統(tǒng)為包括基站和連接到基站的三個或三個以上的天線單元構成的分布式天線系統(tǒng)，該系統(tǒng)的定位過程包括如下步驟: a.基站向不同的天線單元發(fā)送不同的定位序列信號，終端接收到來自不同的天線單元的信號后，根據(jù)不同的定位序列計算出不同天線信號的到達時間差； b.根據(jù)到達時間差，利用雙曲線法則，可計算出終端與天線單元間的相對位置，從而實現(xiàn)對基地信號所覆蓋的小區(qū)內終端的定位。2.根據(jù)權利要求1中所述的基于分布式天線單元的移動通信系統(tǒng)無線定位方法，其特征在于，步驟a包括以下步驟: Al.基站在向各個天線單元發(fā)送定位序列時，定位序列可以是在同一幀信號內的相同時刻，在終端上可直接得到不同天線單元發(fā)射信號在終端的到達時間差，然后利用雙曲線法則計算出終端與天線單元間的相對位置； B1.不同天線單元上發(fā)射的定位序列也可以依次分別設置在不同信號幀內的相同位置，終端通過依次減去相應的幀信號周期數(shù)后獲得相對的時間差，然后再利用雙曲線法則計算出終端與天線單元間的相對位置。3.根據(jù)權利要求1中所述的基于分布式天線單元的移動通信系統(tǒng)無線定位方法，其特征在于，步驟b包括以下步驟: A3.基站到不同天線單元間的連線可以是等長的；此時在基站到天線單元間引入的傳播時延相同，不會影響終端上得到的不同天線發(fā)射信號的到達時間差； B3.基站到不同天線單元間的連線也可以是不等長的；此時因為基站發(fā)出的定位信號在基站到天線單元間的傳播時延是固定不變的，且這些值可以通過預先測量獲得；因此，信號在這期間傳播引入的時差對定位的影響可以通過已知的偏差值進行補償。4.根據(jù)權利要求1中所述的基于分布式天線單元的移動通信系統(tǒng)無線定位方法，其特征在于:基站向不同的天線單元發(fā)送的序列可以是完全正交的序列，也可以是數(shù)字通信系統(tǒng)中常用的具有白噪聲特性的偽隨機序列。
【文檔編號】H04W64/00GK105848288SQ201610369591
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】丁躍華, 馮穗力, 吳玲, 陳衛(wèi)安, 張遠見, 李馨, 胡應添
【申請人】華南理工大學, 京信通信技術(廣州)有限公司