CN101527695A

CN101527695A - Ofdm系统中多基站相对时延检测方法

Info

Publication number: CN101527695A
Application number: CN200810082105A
Authority: CN
Inventors: 仲川; 王海; 梁宗闯
Original assignee: Beijing Samsung Telecommunications Technology Research Co Ltd; Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Beijing Samsung Telecommunications Technology Research Co Ltd; Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2008-03-03
Filing date: 2008-03-03
Publication date: 2009-09-09

Abstract

一种OFDM系统中多基站相对时延检测方法，包括步骤：各小区基站同时发送子载波资源相互正交的导引符号；接收端接收到信号后，去除保护间隔并进行时/频变换；接收端对得到的频域数据进行各小区信号分离；对各小区分离后的信号进行插值；进行频/时变换，并分别求出各自的时域信道冲击响应；计算各信道冲击响应的第一径的相对路径时延差。本发明通过对现有导引符号的处理，可以简便的测量出各个基站到达用户终端的时延差值，精度可以达到采样间隔量级，比OFDM系统的同步要求精确了很多，有力地支持了TDOA算法在OFDM系统下的使用。

Description

OFDM系统中多基站相对时延检测方法

技术领域

本发明涉及移动通信，特别涉及OFDM系统中多基站相对时延检测方法。

背景技术

无线定位业务又称为位置业务(Location-Based Ser-vices，LBS)，是移动通信网通过一系列定位技术获得移动网关的位置信息，将之提供给移动用户本人或他人以及通信系统，以实现与位置相关的一种增值服务。

广义地说，只要是基于位置的信息服务均属于位置服务，有些业务可能与用户本身的位置无关，例如固定地点的天气、固定起始终止点之间的公交路线等。但在移动通信网中，LBS业务应用最多的应是与终端持有者本身的位置紧密相关的那些业务。

在移动定位业务兴起之前，最先服务于导航和定位服务的技术是全球定位系统GPS。随着移动通信网络技术的不断发展，从1999年开始移动定位服务得到逐步应用，并日益走向成熟。如今，通过移动通信网络实现的移动定位不仅日益广泛地应用于物流管理、交通调度、医疗救援、野外勘探等领域，而且正在加快走向大众化。

目前，电信业竞争激烈，移动运营商在不断地寻找新的途径去创造新的利润点或者利润增长点。在各种移动增值业务当中，移动位置信息服务是最具市场潜力的一种。另一方面，随着我国私人汽车市场不断增长，汽车移动通信平台的需求也将有很大的发展潜力，其中针对汽车的导航、跟踪等位置业务是今后一个非常具有发展潜力的市场。

实际应用包括但不限于：

第一，安全应用，如紧急服务和路边求助等。当用户在陌生的地方遭遇危险，只要用户的手机支持位置服务，用户在拨打救援中心电话(如中国的110、美国的911、日本的411电话)时，移动通信网络会自动将用户所在的位置信息和用户的语音信息一并传送给救援中心。救援中心接到呼叫后，根据得到的位置信息，就能快速、高效地开展救援活动，大大提高救援成功率。

第二，信息服务应用，如生活信息和交通信息等。位置服务能够提供给用户与地图坐标有关的信息服务以及交互式地图信息服务。可以提供给用户交通状况及最佳行车路线，帮助用户寻找目的地附近的餐厅、影院、公司等的具体位置，并进行订票、订座等增值服务，还可以进行移动黄页和移动广告的宣传。

第三，追踪应用，如车队追踪以及对财产的追踪等。在人口密集的大城市里，交通阻塞的问题亟待解决，公众对于车辆导航和智能交通的需求越来越迫切。作为智能交通系统核心的自动车辆定位系统，将实现动态交通流分配、定位导航、事故应急、安全防范、车辆追踪、车辆调度等功能。

最早的LBS的发展可以追溯到1996年，当时美国联邦通信委员会(FCC)公布了E911定位需求，要求在2001年10月1日前，网络运营商必须能对发出E-911紧急呼叫的移动设备用户提供精度在1.25公尺以内的定位服务。它需要网络运营商提供呼叫者的方位、回电的号码，还要一并提供公共紧急服务。后来，欧洲和日本也提出了类似的要求，最终促成了LBS——基于呼叫设备的地理位置服务——的出现。再后来，定位系统(Positioning Systems)、通讯(Communication)和GIS(Global InformationSystem，全球情报系统)领域的快速发展刺激了该行业从业者对LBS的想象力，电信公司开始广泛利用该项服务，依照移动用户的地理位置为其提供量身定制的服务。

现在多数主流标准中，LBS业务都是现在或未来的考虑重点。

■基于网络的定位技术

移动台在接收当前服务基站的信号的同时，需要不停地寻找来自其它基站的信号。如果发现来自其它基站的信号足够强，移动台需要确定来自不同基站信号的时间差，为合并两个信号做准备。移动台的这种能力为实现定位奠定了技术基础。定位操作平台可以通过CDMA网络获取到终端的这些信息(导频强度信息)进行定位。其它一些基于网络的技术能够提供更高的定位精度，例如测量移动台的环路时延、信号到达角度等，但这些技术都需要在基站上增加相应的测量设备，代价较高。

■辅助GPS技术(AGPS)

辅助GPS技术主要依靠GPS卫星完成定位操作。移动台需要接收至少4个GPS卫星的信号，根据这些信息完成定位计算，并将计算结果报告给网络。对一般的GPS定位技术来说，需要GPS接收机在全空域范围内搜索可以使用的GPS卫星。通常这种搜索需要很长的时间，所以不能满足快速移动定位的需要。在辅助GPS技术中，网络可以根据移动台当前所在的小区，确定所在小区上空的GPS卫星，将这些信息提供给移动台。移动台根据这些信息，缩小搜索范围、缩短搜索时间，更快地完成可用卫星的搜索过程。搜索完成之后，移动台需要通过和网络的交互，将用于计算移动台位置的信息传送给网络，由网络计算移动台的位置。

■混合定位技术

CDMA系统中使用的混合定位技术主要使用了前面提到的两种基于移动台的技术。一般来说，GPS技术能够提供很高的定位精度，但在很多情况下，移动台不能够捕获足够多的GPS卫星。这时候，移动台可以利用基站的信号补充卫星的不足。这样在降低一定精度的条件下，提高可用性，实现室内定位。

■基于移动台的GPS定位

对于一些需要快速连续定位的LBS业务来说(例如实时动态汽车导航)，可能要求每隔几秒钟刷新终端位置信息。在这种情况下，AGPS方式就很难满足时间上的要求。因此，为了提高连续定位情况下的定位间隔时间，提出了基于移动台的GPS定位。与AGPS不同的是，基于移动台定位方式下，位置的计算全部由终端自己完成，终端始终处于GPS跟踪状态，减少了与网络的交互时间。但是初次定位时间(TTFF)基本上与AGPS方式下的相同，与AGPS一样，需要从网络侧获取GPS卫星的信息。

■推算定位

基于一个已知相对参考点或起始点，连续计算目标运动过程中相对于起始点的方向和距离，借助地图匹配算法来确定移动目标位置，适用于运动目标的连续定位。

推算定位依赖于移动终端对于加速度，速度和运动方向的测量精度。可以借助里程表，陀螺仪，加速计等提供相应的测量信息。

■接近式定位

运动物体通过与之最靠近的固定参考检测点来估计确定。基于小区ID的方法可以看作本方法的一个分支，移动终端估计值可以通过最靠近的基站或扇区获得。

基于网络测量的TDOA方法是一种主流方法，在基于CDMA的系统中，用户终端可以利用滑动相关器分离各个小区的信号，从而测量出各个信号间的相对时间差，进一步实现TDOA算法。但是在OFDM系统中，为测得各个信号间的相对时间差，需要重新进行设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种OFDM系统中多基站相对时延检测方法。

为实现上述目的，一种OFDM系统中多基站相对时延检测方法，包括步骤：

各小区基站同时发送子载波资源相互正交的导引符号；

接收端接收到信号后，去除保护间隔并进行时/频变换；

接收端对得到的频域数据进行各小区信号分离；

对各小区分离后的信号进行插值；

进行频/时变换，并分别求出各自的时域信道冲击响应；

计算各信道冲击响应的第一径的相对路径时延差。

本发明通过对现有导引符号的处理，可以简便的测量出各个基站到达用户终端的时延差值，精度可以达到采样间隔量级，比OFDM系统的同步要求精确了很多，有力地支持了TDOA算法在OFDM系统下的使用。

附图说明

图1是接收端相对时延差检测示意图；

图2是802.16e中一个导引符号的结构示意图；

图3是各小区信号分离示意图；

图4是各小区插值后结果；

图5是各小区信道响应首径时延差测量示意图。

具体实施方式

本发明通过接收多个基站同时发送的占据不同资源的导引符号，在接收端对接收的信号进行各小区信号分离，消除发送数据影响后，对各小区的信号进行内插，重新生成各信道冲击响应，从而测量各信道响应相互时延差。

本发明由对多小区系统中导引符号的接收处理流程构成。

在基于OFDM的多小区系统中，通常采用的导引符号在频率资源上是正交的。例如，图2是802.16e系统所规定的导引符号架构，小区/扇区采用间隔3个子载波插入一个调制数据的方式，该调制数据应能量归一，并且相邻的小区/扇区不占据相同的频率资源。

这种结构的划分方式就为分离各个小区的信号并测量相对时间的时延提供了可能性。

同一系统内各小区有公共的时间基准。

小区i所划分的占据子载波序列位置集合为{Pi1，Pi2，...，Pin}，在每条子载波上放置的数据是{Di1，Di2，...Din}，n为小区i占据的子载波数目。不同的小区之间的占据子载波序数不存在重合。

各小区分别进行频/时变换并添加保护间隔后在系统约定的相同的时刻点上发送。各个小区的信号由于信道的不同，会经历不同的时延分别抵达接收终端。

当接收端收到各小区的合并信号后，按照正常处理流程去除掉保护间隔后，按图1进行如下处理：

进行FFT时/频变换，得到频域数据，各个不同小区的位置集合及各位置上的发送数据应为已知，终端按照每个小区的子载波分配的位置集合{Pi1，Pi2，...Pim}分离各个小区i的信号，如图3所示。

然后在每条子载波上依次乘以发送的序列{Pi1，Pi2，...，Pin}的共轭值。对相乘后的结果进行插值，在这里可以存在多种插值算法，如线形插值，二次插值等，比较简单的一种方法是线性插值，设有数据的相邻两条子载波上的数据分别是Dim和Din，载波序号分别是Pim和Pin，在这两者之间的一个载波位置为k，则载波位置k上的插补数据是Dik＝Dim+(Din-Dim)*(k-Pim)/(Pin-Pim)，通过插值将整个频域的数据补满，得到全频域数据，如图4所示。

对插值后结果进行频/时变换，得到各自的时域冲击响应信号。如图5所示，设小区1的信道冲击响应的第一径位置为L(1)，小区2的信道冲击响应的第一径位置为L(2)，小区3的信道冲击响应的第一径位置为L(3)，则小区2对小区1的相对时延差为L(2)-L(1)，小区3对小区1的相对时延差为L(3)-L(1)。

当这些相对时延差测量完毕后，就可以供三角定位法来利用进行用户的定位了。

Claims

1.一种OFDM系统中多基站相对时延检测方法，包括步骤：

各小区基站同时发送子载波资源相互正交的导引符号；

接收端接收到信号后，去除保护间隔并进行时/频变换；

接收端对得到的频域数据进行各小区信号分离；

对各小区分离后的信号进行插值；

进行频/时变换，并分别求出各自的时域信道冲击响应；

计算各信道冲击响应的第一径的相对路径时延差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于各小区基站占据不同的子载波资源。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述各小区信号分离是根据发送端的子载波分配规则，将属于各个小区的信号分别提取出来。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于还包括，按照子载波的位置，依次乘以发送调制数据的共轭值，并能量归一。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述插值包括线性插值或二次插值。

6.根据权利要求1所述的的方法，其特征在于，使用IFFT运算进行频/时变换。

7.权利要求1中所述的方法，其特征在于所述计算各信道冲击响应的第一径的相对路径时延差包括：

在各个冲击响应中，进行峰值检测，并得到各个小区的第一个峰值所在的位置；

如小区i的第一径位置为L(i)，小区j的第一径位置为L(j)则小区i和小区j的时延差为L(i)-L(j)。