CN102665275A

CN102665275A - 基于上行导频信号的无线定位方法与装置

Info

Publication number: CN102665275A
Application number: CN201210122970XA
Authority: CN
Inventors: 邓单; 陈立俊
Original assignee: Comba Telecom Systems China Ltd
Current assignee: Comba Network Systems Co Ltd
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2012-09-12
Also published as: WO2013159592A1

Abstract

本发明提出基于上行导频信号的无线定位方法，包括步骤：引导目标终端向网络侧发送上行导频信号；分别测量每个信号接入点接收的同一接入时隙中所述目标终端发送的上行导频信号的定位参数；根据所述定位参数和位置算法确定目标终端位置。本发明还提出基于上行导频信号的无线定位装置，不需要修改现有通信标准，即可实现无线定位，同时可降低成本。

Description

基于上行导频信号的无线定位方法与装置

技术领域

本发明涉及定位技术，具体涉及基于上行导频信号的无线定位方法与装置。

背景技术

全球卫星定位系统(GPS)可以在室外空间提供良好的定位与时间服务。但在建筑物遮挡环境下，GPS由于信号微弱不能正常工作。随着无线通信网络的不断进步与完善，人们可以借助蜂窝网络对室内的信号覆盖来完成室内无线定位。

在无线定位技术中，通常采用终端发送上行特定的无线定位信号的方法，可以间接计算出终端的精确位置。但这种方法需要修改终端，使得终端发送特定的无线定位信号，由于需要修改现有的通信标准，使得大量现存终端不能获得定位服务。因此，在不修改现有终端和通信标准的条件下，如何提供定位服务，已成为业界急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出基于上行导频信号的无线定位方法，不需要修改现有通信标准，即可实现无线定位，同时可降低成本。

为达到上述目的，采用的技术方案是：

一种基于上行导频信号的无线定位方法，包括步骤：

引导目标终端向网络侧发送上行导频信号；

分别测量每个信号接入点接收的同一接入时隙中所述目标终端发送的上行导频信号的定位参数；

根据所述定位参数确定所述目标终端的位置。

本发明方法利用现有通信标准中上行导频信号，通过信号接入点分别测量同一上行导频信号的到达时间差或功率信息，再通过对应的位置算法计算出终端的精确位置。不需要修改现有通信标准，减少了网络部署成本。

本发明的目的在于提出基于上行导频信号的无线定位装置，不需要修改现有通信标准，即可实现无线定位，同时可降低成本。

为达到上述目的，采用的技术方案是：

一种基于上行导频信号的无线定位装置，包括：

引导单元，用于引导目标终端向网络侧发送上行导频信号；

测量单元，用于分别测量每个信号接入点接收的同一接入时隙中所述目标终端发送的上行导频信号的定位参数；

位置确定单元，用于根据所述定位参数确定所述目标终端的位置。

本发明装置利用现有通信标准中上行导频信号，通过信号接入点分别测量同一上行导频信号的到达时间差或功率信息，再通过对应的位置算法计算出终端的精确位置。不需要修改现有通信标准，减少了网络部署成本。

附图说明

图1是本发明方法的一个实施例流程图；

图2是本发明中进行定位算法时的一个示意图；

图3是本发明装置的一个示意图。

具体实施方式

为便于理解，下面将结合附图进行阐述。

请参考图1，本发明提出基于上行导频信号的无线定位方法，当目标终端处于无预先设置好的信号接入点时，包括步骤：

101、设置信号接入点；

在目标区域设置多个信号接入点。具体地，在目标区域设置K个信号接入点；优选地，在目标区域内均匀设置K个信号接入点；可以放置为目标区域的顶点，也可以根据覆盖要求，尽量均匀放置于目标区域内部，但一般不少于3个。

102、发送上行导频信号；

引导目标终端向网络侧发送上行导频信号。针对目标终端，通过空口信令引导终端重新发起随机接入过程，该目标终端会向网络侧发送上行导频信号。对不同制式的通信系统，上行导频信号不同，例如：对于TD-SCDMA制式，可以是上行导频时隙信号或者随机接入信号；对于LTE/WCDMA制式，指随机接入信号。

103、测量信号接入点接收的信号的定位参数；

分别测量每个信号接入点接收的同一接入时隙中目标终端发送的上行导频信号的定位参数。

104、根据定位参数确定目标位置。

在上述实施例中，若有预先设置好的信号接入点，则可省略上述101步骤。

其中，在上述步骤103中定位参数为各信号接入点接收同一接入时隙中目标终端发送的上行导频信号的时间；

步骤104中，根据到达时间差算法和定位参数确定目标终端的位置。具体的，到达时间差(OTDA)算法如下：

通过检测3个不同信号接入点中信号到达的时间差来确定UE位置。如图2所示，UE位于以两个基站为焦点的双曲线上；

假设终端UE的坐标为(x，y)，基站i(即是信号接入点)的位置坐标为(x_i，y_i)，基站i发送信号的时间为Ti，UE接收到该信号的时间为τ_i，i＝1、2、3。

由基站i可得：

τ_{i} - T_{i} = \frac{\sqrt{{(x - x_{i})}^{2} + {(y - y_{i})}^{2}}}{c},

其中，c为光速。

因此由基站1与基站2到达UE的时间差可得方程式：

τ_{2} - τ_{1} = (T_{2} - T_{1}) + \frac{\sqrt{{(x - x_{2})}^{2} + {(y - y_{2})}^{2}} - \sqrt{{(x - x_{1})}^{2} + {(y - y_{1})}^{2}}}{c};

由基站1与基站2到达UE的时间差可得方程式：

τ_{3} - τ_{1} = (T_{3} - T_{1}) \frac{\sqrt{{(x - x_{3})}^{2} + {(y - y_{3})}^{2}} - \sqrt{{(x - x_{1})}^{2} + {(y - y_{1})}^{2}}}{c};

由于确定UE位置需要建立两个以上的双曲线方程，两条双曲线的交点为UE的位置坐标。以基站1作为参考小区，则可得方程组：

Figure 201210122970X100002DEST_PATH_IMAGE002

由于基站之间可以通过全网参考时钟，达到全网定时同步。所以各个不同基站的到达时间差，可由基站通过上行信道定时估计差直接得到。解上述方程组即可得到UE的地理坐标。

其中，在上述步骤103中，具体的，定位参数为各信号接入点接收的同一接入时隙中目标终端发送的上行导频信号的功率强度；步骤104中，根据功率差匹配算法或者功率强度差算法、定位参数确定目标终端的位置；下面以基于功率差匹配算法为例进行描述：

针对目标区域构建参考数据库：根据分辨率需求，将目标区域均匀分割为若干个尺寸为n*m的数据格；在每个数据格j的中心位置使用UE发送上行导频信号，测量K个接入点的信号强度P_j，k，k＝1，2...K，以及强度差D_j，k＝P_j，k-P_j，k-1k＝2，...K；

并与上述数据格的中心坐标一起组成数据库元素；在每个数据格中心进行上述测量，形成参考数据库；

在实际测试中，记录K个接入点测量到的UE信号功率M_k，k＝1，2，...K以及相应测量功率差N_k＝M_k-M_k-1，k＝2，...K；

将测量功率差N_k与参考数据库中的强度差D_j，k进行匹配，找到最匹配的位置点j，即为UE地理坐标。

在步骤104之后还包括，将该位置返回给目标终端。

下面介绍本发明装置，请参考图3，本发明提出基于上行导频信号的无线定位装置，包括：

引导单元T1，用于引导目标终端向网络侧发送上行导频信号；

测量单元T2，用于分别测量每个信号接入点接收的同一接入时隙中目标终端发送的上行导频信号的定位参数；

位置确定单元T3，用于根据定位参数和位置算法确定目标终端的位置。

测量单元T2测量的定位参数为各信号接入点接收的同一接入时隙中目标终端发送的上行导频信号的时间；

位置确定单元T3根据到达时间差算法和定位参数确定目标终端的位置。

测量单元T2测量的定位参数为各信号接入点接收的同一接入时隙中目标终端发送的上行导频信号的功率强度；

位置确定单元T3根据功率差匹配算法或者功率强度差算法、定位参数确定目标终端的位置。

引导单元T1通过空口信令引导目标终端向网络侧发送上行导频信号。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.基于上行导频信号的无线定位方法，其特征在于，包括步骤：

引导目标终端向网络侧发送上行导频信号；

根据所述定位参数确定所述目标终端的位置。

2.根据权利要求1所述的基于上行导频信号的无线定位方法，其特征在于，

若所述目标终端周围没有信号接入点，则在所述目标终端周围均匀设置不少于3个信号接入点，然后进行所述引导目标终端向网络侧发送上行导频信号的步骤。

3.根据权利要求1所述的基于上行导频信号的无线定位方法，其特征在于，

所述定位参数为各信号接入点接收的同一接入时隙中所述目标终端发送的上行导频信号的时间；

在所述根据定位参数确定目标终端位置的步骤中，根据到达时间差算法和所述定位参数确定所述目标终端的位置。

4.根据权利要求1所述的基于上行导频信号的无线定位方法，其特征在于，

所述定位参数为各信号接入点接收的同一接入时隙中所述目标终端发送的上行导频信号的功率强度；

在所述根据定位参数确定目标终端位置的步骤中，根据功率差匹配算法或者功率强度差算法、所述定位参数确定所述目标终端的位置。

5.根据权利要求1所述的基于上行导频信号的无线定位方法，其特征在于，

通过空口信令引导所述目标终端向网络侧发送上行导频信号。

6.根据权利要求1至5任一项所述的基于上行导频信号的无线定位方法，其特征在于，

确定所述目标终端的位置后，将该位置返回给所述目标终端。

7.基于上行导频信号的无线定位装置，其特征在于，包括：

引导单元，用于引导目标终端向网络侧发送上行导频信号；

位置确定单元，用于根据所述定位参数确定目标终端位置。

8.根据权利要求7所述的基于上行导频信号的无线定位装置，其特征在于，

所述测量单元测量的定位参数为各信号接入点接收同一接入时隙中所述目标终端发送的上行导频信号的时间；

所述位置确定单元根据到达时间差算法和所述定位参数确定所述目标终端的位置。

9.根据权利要求7所述的基于上行导频信号的无线定位装置，其特征在于，

所述测量单元测量的定位参数为各信号接入点接收同一接入时隙中所述目标终端发送的上行导频信号的功率强度；

所述位置确定单元根据功率差匹配算法或者功率强度差算法、所述定位参数确定所述目标终端的位置。

10.根据权利要求6至9任一项所述的基于上行导频信号的无线定位装置，其特征在于，

所述引导单元通过空口信令引导所述目标终端向网络侧发送上行导频信号。