CN102057294A

CN102057294A - 用于分布式天线系统中室内无线定位的设备和方法

Info

Publication number: CN102057294A
Application number: CN2008801296689A
Authority: CN
Inventors: 倪巍; 史青; 冷晓冰; 王继康
Original assignee: Alcatel Lucent Shanghai Bell Co Ltd
Current assignee: Nokia Shanghai Bell Co Ltd
Priority date: 2008-06-06
Filing date: 2008-06-06
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2028-06-06
Also published as: WO2009146577A1; CN102057294B

Abstract

一种用于包括多个远程无线转发器的分布天线系统中的室内定位的设备，所述设备包括：虚拟信标产生装置，用于为远程无线转发器分别产生至少一个特定对应的虚拟信标；以及复用装置，用于对至少一个虚拟信标与下行信息进行复用。

Description

用于分布式天线系统中室内无线定位的设备和方法技术领域

本发明申请涉及室内无线定位，更具体地，涉及用于分布式天线系统中的室内无线定位设备和方法，所述设备和方法可以提高定位精度。背景技术

无线运营商和用户对无线定位及基于无线定位的业务非常感兴趣。但是，如何通过分布式天线系统（DAS )在室内环境中实现定位仍然是个开放课题。

无线定位系统的拓扑如图 1所示，其中，控制管理单元（CMU) 14-1和 14-2以及远程无线转发器（RRH) 15-1至 15-3和 16-1至 16-3是室内数字分布式天线系统 (DDAS )的网络单元。每个 RRH通过服务载波 ft向终端传送信息，一般地，服务载波 ft覆盖建筑物的多个房间。

DAS中定位的挑战可以概括为不能在 RRH级识别终端，这是由于无线信号的求和或选择是在 CMU进行的，从而使无线网络控制器（R C) 12和服务移动定位中心 ( SMLC ) 11无法获得 RRH信息 ' 例如 RRH ID和来自 /去往每个 RRH的无线信号到达时间差 TDOA。 SMLC 11逻辑上独立于 RNC12,但多数情况下，物理上与 RNC 12放置在一起或嵌入 RKC 12中。

如图 1所示，任何时候， DDAS的拓扑是树形或星形，下行信号从基站（BS ) 13-1 和 13-2经由 CMU 14-1和 14-2被复制并分发给多个 RRH。 . 多个协作的 RRH所发送的相同的信号在传播过程中自然合并到一起，终端设备无法区分这些信号，这一固有问题，使目前的室内定位系统不能提供高精度的定位。因此，终端不可能获得 RRH和终端之间的每个无线传播信道的定位参数，如波达时间差（TDOA)和接收机信号强度等。不能估计 RRH和需定位终端之间的相应距离。因此，通行的基于三角测量的 E-OTD定位方法不能有效起作用。

对于室内系统，具有多个 RRH的一个小区通常提供了对多个房间、大厅或甚至楼层的覆盖，因此，使用小区 ID的方法不能获得高精度定位。

从技术观点，目前，还没有不修改 BS的室内定位系统可以应用到 DAS中。这有两个原因，第一个原因是，由于多个 RRH服务于同一小区，终端不可能识别来自多个 RRH的不同传播信道，所以 E-OTD方法不能起作用。第二个原因是，对于室内情况' 多个分布式 RRH提供单个小区的覆盖，使小区 ID方法不能给出满意的精度。作为总结，当前可用的室内定位方法， E-OTD和小区 ID, 在 DAS室内环境中都不起作用。发明内容

本发明针对上述问题而完成。本发明的目的是提供用于室内定位的能够提高定位精度的设备和方法。

在本发明的一个方面，提供了用于包括多个远程无线转发器的分布天线系统中的室内定位的设备，该设备包括：虚拟信标产生装置，用于为远程无线转发器分别产生至少一个特定对应的虚拟信标；以及复用装置，用于对至少一个虚拟信标与下行信息进行复用。

根据本发明的实施例，虛拟信标产生装置包括扰码单元，用于使用特定远程无线转发器的扰码对预定信道的信号加扰。

根据本发明的实施例，预定的信道包括同步信道、公共导频信道和主公共控制物理信道中的至少一个。

根据本发明的实施例，复用装置适合于对至少一个虚拟信标与下行信息进行码复用。

根据本发明的实施例，该设备还包括传送装置，用于传送复用的虚拟信标和下行信息。

根据本发明的实施例，该设备还包括传送装置，用于以低于下行信息的传送功率传送复用的虚拟信标。

根据本发明的实施例，该设备还包括建立用于定位的远程无线转发器与虛拟信标的相关表的装置。

根据本发明的实施例，该设备还包括使用虚拟信标进行定位操作的装置。

在本发明的另一方面，提供了用于包括多个远程无线转发器的分布天线系统中的室内定位的方法，该方法包括以下步骤：为远程无线转发器分别产生至少一个特定对应的虚拟信标；以及对至少一个虚拟信标与下行信息进行复用。

根据本发明的实施例，为远程无线转发器分别产生至少一个特定的虚拟信标的步骤包括：使用特定的远程无线转发器的扰码对预定信道的信号加扰。

根据本发明的实施例，对至少一个虚拟信标与下行信息进行复用包括：对至少一个虚拟信标与下行信息进行码复用。

根据本发明的实施例，该方法还包括传送复用的虚拟信标和下行信息的步骤。 _根据本发明的实施例，该方法还包括以低于下行信息的传送功率传送复用的虚拟信标的步骤。

根据本发明的实施例，该方法还包括建立用于定位的远程无线转发器与虚拟信标的相关表的步骤。

根据本发明的实施例，该方法还包括使用虚拟信标进行定位操作的步骤。

使用上述配置，不要求对 BS和 RNC/SMLC进行明显修改，而提供了高定位精度。附图说明

现在参照附图，仅以示例的方式对本发明的实施例进行描述，在附图中：图 1示出了现有的 DDAS的框图；

图 2示出了根据本申请的 DDAS的框图；

图 3示出了图 2所示的 RRH的示例性框图；

图 4示出了经由虚拟信标的室内定位；以及

图 5示出了 RNC或 SMLC中维护的示例性映射表。具体实施方式

以下参照附图，描述本发明的实施例。在不失一般性的情况下，本部分给出的解决方案的实施例基于 3G WCDMA系统，其中所有包含的小区工作在一个频带，但是，本解决方案可以容易地扩展到多载波系统和 GSM。

众所周知，涉及紧急情况和安全时，非常希望有高精度的室内定位，然而，釆用最初为室外环境设计的现有机制的室内定位的精度非常低，不能满足室内环境的需要。一个原因是，具有多个 RRH的室内小区通常提供了对多个房间、大厅或甚至楼层的覆盖，使小区 ID方法不能获得高精度。另一个原因是，由多个 RRH传送的相同信号的相干合并导致了有用定位参数的丢失，基于三角测量的 E-OTD 定位方法完全不起作用。

DAS中定位的挑战在于，不能在 RRH级识别终端，这是由于无线信号的求和或选择是在 CMU进行的，从而使 RNC和服务移动定位中心 SMLC无法获得 RKH信息，例如 RRH ID和来自 /去往每个 RRH的到达时间（TOA)。 SMLC逻辑上独立于 RNC，但多数情况下，物理上与 R C放置在一起或嵌入 RNC中。

为了在不违反现有标准而且不对可用的产品和系统进行明显修改的限制下解决这个固有问题，引入 "虚拟信标"概念，用于标识 R H并帮助室内定位达到高精度。

除了一个小区的^有下行信道之外，每个 RRH也通过在 WCDMA系统中使用不同的扰码或在 GSM系统中使用与一个服务小区不同的载波，传送由同步信道、导频信道等组成的特定信标。因此，这样的信标最终成为了虚拟的小区用于误导终端，而终端不能区分它是不是真的小区。

图 2示出了根据本申请的 DDAS的框图。如图 2所示.，根据本发明的数字 DAS 包括 SMLC 21、 RNC 22、 BS 23-1和 23-2、 CMU 24-1和 24-2以及 RRH 25-1至 25-3 和 26-1至 26-3。 BS与 RNC/S LC相连， CMU 24-1和 24-2分别与 BS 23-1和 23-2 相连，用于向多个 RRH复制并分发下行信号。

根据本发明，每个 RRH 25-1、 25-2、 25-3和 26-1、 25-2、 26-3在真实服务小区的信号之外还产生并传送虚拟信标 51、 52、 53和 61、 62、 63。

在 3G WCDMA DDAS的示例中，虚拟信标由相同频率的为小区提供覆盖和通信的同步信道（SCH)、公共导频信道（CPICH)、还可能有主公共控制物理信道（主 CCPCH) 的信号组成。

如图 3所示，虚拟信标由扰码单元 31用特定对应于 RRH的扰码进行加扰，接着加扰的信标由码复用器 32与服务小区的下行信号进行复用。虚拟信标可以指示无有用数据传送的虚拟小区。因此，终端可以区分虚拟小区并得到包括在这些信道中的特定对应于小区信息。

在室内环境下，增强观察时间差 E-OTD和增强小区 ID (E-CID ) 定位方法是有效的。使用虚拟信标允许这些方法与在室外场景中定位几乎相同地发挥作用。

为实现 DDAS中的无线定位，需要执行 WCDMA标准中定义的程序。只要 SMLC

21发起请求，终端就测量定位参数，例如到达时间差 TDOA和接收功率。在 DDAS 中，终端测量多个 RH的虚拟信标的 TDOA和接收信号强度 RSS , 也测量服务小区的 TDOA和接收信号强度 RSS。

如图 4所示，在一个小区服务的多个协作 RRH的覆盖内，由于相干合并或 RRH 选择导致了精确有用的延迟和接收功率等信息的丢失，因此测量该服务小区的 TDOA 或 RSS毫无意义。然而，特定 RRH的虚拟信标使得终端有可能并且容易地估计来自每个 RRH的有用的 TDOA和 RSS。为了清楚并便于理解，每个虚拟信标的覆盖画得小于服务小区的覆盖。在该实现方式中，同一 RRH的虚拟信标，例如 51、 52或 53，的传送功率要比服务小区的传送功率低一个特定间隔，以 dB计算，用于避免终端请求从服务小区切换至虚拟小区。这可以保持 RNC不做任何改变。

与室外定位的实现方式类似，标准程序描述如下：终端将测量值向 R C 22和 SMLC 21报告， SMLC 21对测量结果执行定位算法。因此，定位操作对于 BS 13-1和 13-2以及 CMU 14-1和 14-2完全透明。然而，如图 5所示， RNC中要有虚拟信标和 RRH位置之间的映射表（相关表）。

当服务移动定位中心 SMLC 21或终端发起定位请求，终端测量服务小区或虛拟小区的定位参数并向 SMLC报告。在 SMLC 21中嵌入映射表，用于指示 RH位置和虚拟小区之间的相互关系，使得 SMLC容易经由例如 E-OTO或 B-CID之类的现有标准方法得到所需终端的定位。

SMLC 21必须知道虚拟信标的存在，这是因为，在所报告的测量值中，服务小区的测量值将被丢弃， SMLC只使用多个虚拟信标用于通过 E-OTD方法得出精确的定位。若使用小区 ID方法，所测得的服务小区和虚拟信标的定位参数应统一考虑以获得更好的精度。

另一方面， MS可能发送从服务小区切换至由虚拟信标指示的虛拟小区的请求。为了避免这样的请求发生，每个 RH传送虚拟信标的功率要比传送服务小区的功率低一个特定间隔，使 RNC 21保持不变。否则，在这种情况下 RNC 21必须知道虛拟信标，当 KNC 21收到切换请求和信噪比 SNR测量值， RNC 21忽略该请求，不允许任何至虚拟小区的切换，这些虚拟小区对 BS 23-1和 23-2不可见，但对终端可见。

虽然本实施例通过 DDAS示例进行描述，但是只要 RRH传送虛拟信标，这个概念也可以扩展到模拟 DAS。

本发明参照其示例性实施例具体地进行说明和描述，但本发明不局限与其实施例，本领域普通技术人员应理解，各种对形式和细节所做的改变不背离如权利要求所限定的本发明的精神和范围。

Claims

权利要求

1. —种用于包括多个远程无线转发器的分布天线系统中的室内定位的设备，所述设备包括：

虚拟信标产生装置，用于为远程无线转发器分别产生至少一个特定的虚拟信标；以及一

复用装置，用于对至少一个虚拟信标与下行信息进行复用。
2. 如权利要求 1所述的设备，其中，虚拟信标产生装置包括扰码单元，用于使用特定远程无线转发器的扰码对预定信道的信号加扰。
3. 如权利要求 2所述的设备，其中，预定的信道包括同步信道、公共导频信道和主公共控制物理信道中的至少一个。
4. 如权利要求 1所述的设备，其中，复用装置适合于对至少一个虚拟信标与下行信息进行码复用。
5. 如权利要求 1所述的设备，还包括传送装置，用于传送复用的虚拟信标和下行 in息。
6. 如权利要求 1所述的设备，还包括传送装置，用于以低于下行信息的传送功率传送复用的虚拟信标。
7.如权利要求 1所述的设备，还包括建立用于定位的远程无线转发器与虛拟信标的相关表的装置。
8. 如权利要求 1所述的设备，还包括使用虚拟信标进行定位操作的装置。
9. 一种用于包括多个远程无线转发器的分布天线系统中的室内定位的方法，所述方法包括以下步骤：

为远程无线转发器分别产生至少一个特定的虚拟信标；以及

对至少一个虚拟信标与下行信息进行复用。
10. 如权利要求 9所述的方法，其中，为远程无线转发器分别产生至少一个特定的虚拟信标的步骤包括：

使用特定的远程无线转发器的扰码对预定信道的信号加扰。
11.如权利要求 9所述的方法，其中，预定的信道包括同步信道、公共导频信道和主公共控制物理信道中的至少一个。
12.如权利要求 9所述的方法，其中，对至少一个虛拟信标与下行信息进行复用包括：

对至少一个虚拟信标与下行信息进行码复用。
13. 如权利要求 9所述的方法，还包括传送复用的虚拟信标和下行信息的步骤。
14. 如权利要求 9所述的方法，还包括以低于下行信息的传送功率传送复用的虚拟信标的步骤。
15. 如权利要求 9所述的方法，还包括建立用于定位的远程无线转发器与虚拟信标的相关表的步骤。
16. 如权利要求 9所述的方法，还包括使用虚拟信标进行定位操作的步骤。