CN102883267B - 一种在小区范围内对lte终端进行定位的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种在小区范围内对LTE终端进行定位的方法：探针设备模拟手机的小区搜索过程，完成E-CELLID的获取，然后探针设备会模拟一个LTE基站诱导UE驻留。在UE进行附着流程的过程中，可以通过协议规定的消息流程让UE上报IMSI/IMEI号。UE驻留伪基站建立的小区后，由伪基站发起并建立测试环回链路，然后反复让UE上报接收到的RSRP测量值，RSRP数值越大表明UE距离越近，据此可以判断UE的位置。基于此本发明实现的装置可以应用在实际的LTE基站设备损坏的情况下，实现对UE的近距离定位。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其是涉及一种LTE移动通信系统中获取了或已知用户所在的小区网络标识（E-CELLID）后，在一个小区范围内近距离实现UE（用户设备）定位的技术和方法。
背景技术
LTE定位业务系统通常采用三种定位方法，即辅助全球导航卫星系统(A-GNSS，Assisted Global Navigation Satellite System)，下行到达时间观测差和增强小区ID。
A-GNSS是结合网络基站信息和卫星导航信息对移动台进行定位的技术。
下行到达时间观测差OTDOA是支持UE辅助的OTDOA定位方法，最终的位置计算工作在计算中心进行。
增强小区ID的实现方式为：获取目标手机所在的小区ID来确定其所在的位置，非连接态终端可通过寻呼、跟踪区更新来获取其所处的小区ID，即小区网络标识（E-CELLID）。这种方式中，E-CELLID可以通过模拟UE的接收系统消息广播过程，解析MIB（主信息，包含最经常传输的参数）和SIB1（调度信息）获取，实现UE的初步定位。
但是，目前尚未有近距离对特定UE的定位技术方案出现。
发明内容
针对现有技术的问题，提出了一种在小区范围内对LTE终端进行定位的方法。
本发明的技术方案为一种在小区范围内对LTE终端进行定位的方法，包括以下步骤：
步骤1、设置伪基站，伪基站扫描已存在的LTE小区，获取小区网络标识，同时获取信号最弱的小区的频点号和扰码信息，并根据该频点号和扰码信息建立定位检测的小区，并在定位检测的小区内发送系统广播消息；
步骤2、进入定位检测的小区的UE接收到伪基站的系统广播消息，重选到定位检测的小区；UE发起附着过程，伪基站从附着过程中获取UE的IMSI和IMEI；UE是作为LTE终端的用户设备，IMSI是国际移动用户识别码，IMEI是国际移动设备身份码；
步骤3、伪基站发起并建立测试环回链路，并持续指示UE 上报RSRP，根据UE上报的RSRP数值对UE定位；所述RSRP是UE报告接收到的参考信号接收功率。
而且，步骤2包括以下子步骤，
步骤2.1、UE发起接入类型为mo-Data的RRCConnection Request消息到伪基站；
mo-Data表示手机发起的数据业务接入，RRCConnection Request消息为接入请求消息；
步骤2.2、伪基站回RRCConnectionSetup消息到UE；
RRCConnectionSetup消息为无线资源控制请求消息；
步骤2.3、UE回RRCConnectionSetupComplete消息到伪基站；
RRCConnectionSetupComplete消息为无线资源控制连接建立完成消息，
步骤2.4、UE 将Attach Request消息发送到伪基站；
Attach Request消息为附着请求消息；
步骤2.5、伪基站发送指示UE上报IMSI号的Identification Request消息到UE；
Identification Request消息为标识身份请求消息；
步骤2.6、UE回上报IMSI号的Identification Response消息到伪基站；
Identification Response消息为标识身份响应消息；
步骤2.7、伪基站发送指示UE上报IMEI号的Identification Request消息到UE；
步骤2.8、UE回上报IMEI号的Identification Response消息到伪基站；
步骤2.9、伪基站回RRCConnectionReconfiguration消息到UE，并同时捎带发送Attach Accept消息到UE；
RRCConnectionReconfiguration消息为无线资源控制连接重配置消息，Attach Accept消息为附着接受消息；
步骤2.10、UE回RRCConnectionpReconfiguration Complete消息到伪基站，并同时捎带发送Attach Accept Complete消息到UE；
RRCConnectionpReconfiguration Complete消息为无线资源控制连接重配置完成消息，Attach Accept Complete消息为附着接受完成消息；
步骤2.11、伪基站发起RRCConnectionRelease消息到UE；
RRCConnectionRelease为无线资源控制连接释放消息；
步骤2.12、UE回RRCConnectionReleaseComplete消息到伪基站；
RRCConnectionReleaseComplete消息为无线资源控制连接释放完成消息。
而且，步骤3包括以下子步骤，
步骤3.1、伪基站发起Paging消息到UE；
Paging消息为寻呼消息；
步骤3.2、UE发起接入类型为mt-Access 的RRCConnection Request消息到伪基站；
mt-Access表示为网络发起的数据业务接入，RRCConnection Request消息为接入请求；
步骤3.3、伪基站回RRCConnectionSetup消息到UE；
RRCConnectionSetup消息为无线资源控制请求消息；
步骤3.4、UE回RRCConnectionSetup Complete消息到伪基站；
RRCConnectionSetup Complete消息为无线资源控制连接建立完成消息，
步骤3.5、UE回PagingResponse消息到伪基站；
PagingResponse消息为寻呼响应消息；
步骤3.6、伪基站发送Identification Request消息到UE，指示UE上报IMSI号；
Identification Request为标识身份请求消息；
步骤3.7、UE回Identification Response消息到伪基站，上报IMSI号；
Identification Response消息为标识身份响应消息；
步骤3.8、伪基站发起Activate RB Test Mode消息到UE；
Activate RB Test Mode消息为激活无线承载测试模式消息；
步骤3.9、UE回Activate RB Test Mode Complete消息到伪基站；
Activate RB Test Mode Complete消息为激活无线承载测试模式完成消息；
步骤3.10、伪基站发送RRCConnectionReconfiguration消息到UE，建立测试环回信道；RRCConnectionReconfiguration消息为无线资源控制连接重配置消息
步骤3.11、UE回RRCConnectionReconfigurationComplete消息到伪基站；
RRCConnectionpReconfigurationComplete消息为无线资源控制连接重配置完成消息，
步骤3.12、伪基站发送Close UE Test Loop消息到UE；
Close UE Test Loop消息为手机闭环测试信息；
步骤3.13、UE回Close UE Test Loop Complete消息到伪基站，建立测试环回链路；
Close UE Test Loop Complete消息为手机闭环测试完成消息；
步骤3.14、伪基站重复发送RRCConnectionReconfiguration，并同时捎带发送Measure Configuration消息到UE，指示UE上报接收到的RSRP；
Measure Configuration消息为测量配置消息；
步骤3.15、UE回RRCConnectionpReconfiguration Complete消息到伪基站；
步骤3.16、UE反复回送Measure Report消息到伪基站，上报接收到的RSRP，根据RSRP对UE定位；
Measure Report消息为测量报告消息。
而且，步骤1在小区范围内分布设置伪基站，通过设置车载式、便携式或手持式的探针设备实现。
本发明在获取了UE所在小区的E-CELLID以及所在的网络位置区后，在一定范围内检测和定位出特定的UE的位置，特别适合在实际的LTE基站设备损坏的情况下备用。
附图说明
图1 是本发明实施例的LTE手机定位探针设备工作原理图。
图2 是本发明实施例的近距离实现LTE手机定位流程图。
图3是本发明实施例的获取UE的IMSI和IMEI号流程图。
图4是本发明实施例的对UE实现定位的流程图。
具体实施方式
本发明采用探针设备模拟手机的小区搜索过程，完成E-CELLID的获取，然后探针设备模拟一个LTE基站诱导UE驻留；在UE进行附着流程的过程中，指示UE上报IMSI/IMEI号；UE驻留伪基站建立的小区后，由伪基站发起建立测试环回链路，然后反复指示UE上报接收到的RSRP测量值，RSRP数值越大表明UE距离越近，据此判断UE的位置。
在获取了UE所在的E-CellID以及所在的网络位置区后，可以在该小区范围内划定检测区域。网络位置区是一个实际的基站设备可以覆盖并提供服务的区域，即小区范围，可取网络位置区的一部分作为检测区域。
这样在手机用户通过检测区域的短暂过程中，获取用户手机的国际移动用户识别码(International mobile subscriber identity，IMSI)，IMSI信息是全球唯一的用户信息，作为手机标识号储存在SIM/USIM卡中，由各国运营商分配。从而实现对特定对象的监控和定位。还可以获取用户手机的国际移动设备身份码 (International Mobile Equipment Identity，IMEI)，IMEI信息是由15位数字组成的"电子串号"，它与每台手机一一对应，而且该码是全世界唯一的。每一只手机在组装完成后都将被赋予一个全球唯一的一组号码，这个号码从生产到交付使用都将被制造生产的厂商所记录。
如图1所示，在小区范围内实现对LTE终端定位的基本的工作原理如下：
(1) 在小区范围内划定检测区域，在检测区域分布定位探针设备（伪基站），在检测区域内发送广播信息，诱使其覆盖范围内的手机向其发送连接请求；具体分布实现可由本领域技术人员根据具体情况自行设定。一个网络位置区覆盖1平方公里左右，而探针设备的覆盖范围只有300米×300米左右。因此完整覆盖一个网络位置区一般需要分布3个左右的探针设备。
(2) 目标用户的用户设备(携带的手机)在非检测区域中和移动网络基站进行连接，进行正常业务；小区范围内除检测区域以外的部分即非检测区域。
(3) 当目标用户从非检测区域进入检测区域的时候，用户手机会检测到伪基站发送的诱使信号，发起小区重选，并向伪基站发送附着（ATTACH）请求，伪基站利用附着过程要求手机上报其IMSI信息，然后记录并上报。
(4) 通过特定的测试环回呼叫流程，呼通后指示UE反复上报接收到的伪基站RSRP 功率（参考信号接收功率），实现对LTE终端的定位。
(5) 当目标用户离开检测区域的时候，就检测不到伪基站发送的诱使信号，而会重新向移动通信基站发起链接请求，恢复正常的业务。
工作模式可分为主动式和被动式：
主动式指的是探针设备检测已知目标IMSI标识号。探针设备获取经过其检测区域中用户的IMSI标识号后，和目标IMSI标识号进行比较，如果符合，则进行记录、上报。在此基础上发起测试环回流程建立监控链路，指示UE上报接收到的RSRP（参考信号接收功率），实现对UE的定位。
被动式是在探针设备不知道目标IMSI标识号。探针设备获取经过其检测区域中所有用户的IMSI标识号后，全部记录、上报。利用其它检测系统的信息，联合进行目标定位和跟踪。
以下结合附图2、3、4和实施例详细说明本发明技术方案。
在现有的车载式、便携式或手持式基站硬件平台上实现伪基站和部分核心网功能；使直径在100m~150m范围内的UE能尽快搜索到伪基站建立的小区、并注册驻留，实现测试环回、测量报告功能；伪基站发送的信号强度不变，根据UE上报的RSRP 实现对UE的位置判断，伪基站距离手机越近，RSRP值越大，实现对UE的定位。硬件平台如探针设备可采用现有技术中的装置，本发明不予赘述。
如图2所示，对UE定位分为三个阶段：
步骤1、伪基站（Fake ENodeB）扫描已存在的LTE小区，获取E-CELLID；同时获取信号最弱的邻小区的频点号和扰码信息，设置为本伪基站拟建立小区的频率和扰码。
在某小区设定检测范围并设置伪基站后，伪基站可以扫描邻近小区，然后伪基站以信号最弱的邻小区的频率和扰码建立覆盖检测区域的小区。图2中的Adjacent Cell Search是指伪基站模拟手机的小区搜索过程，完成E-CELLID的获取以及邻近小区的频点和扰码信息，以防止伪基站建立小区和已有的冲突。伪基站以该频率和扰码持续发送系统广播消息。图2中的SYSTEM_INFORMATION_BROADCAST是指基站发送系统广播消息的过程。
步骤2、UE发起小区重选流程，小区重选到伪基站建立的小区；
图2中的Cell Search & Reselection是UE的小区搜索和小区重选的过程，在伪基站覆盖的检测区域内的UE发起Cell Search & Reselection过程。UE发起附着流程，伪基站从附着流程中获取UE的IMSI/IMEI；图2中的RRCConnection Setup Procedure是指无线资源控制连接建立过程。RRCConnection Release Procedure是指无线资源控制连接释放过程。
步骤3、伪基站发起并建立测试环回链路，并持续指示UE 上报RSRP。根据UE上报的RSRP数值实现对UE的定位。图2中的RBTM Call Establish是指测试回环呼叫建立过程；UE Report Received RSRP是指UE报告接收到的参考信号接收功率过程。
如图3所示，步骤2中实施例获取UE的IMSI和IMEI号通过UE和伪基站之间传递消息实现，涉及的各消息均为标准的协议消息，实施步骤如下：
步骤2.1、UE发起接入类型为mo-Data的RRCConnection Request消息到伪基站（Fake ENodeB）；mo-Data表示手机发起的数据业务接入，RRCConnection Request消息为接入请求消息；
步骤2.2、伪基站回RRCConnectionSetup消息到UE；RRCConnectionSetup消息为无线资源控制请求消息；
步骤2.3、UE回RRCConnectionSetupComplete消息到伪基站；
RRCConnectionSetupComplete消息为无线资源控制连接建立完成消息，
步骤2.4、UE 将Attach Request消息发送到伪基站；Attach Request消息为附着请求消息；Attach Request消息由RRCConnectionSetupComplete消息捎带一起发送；
步骤2.5、伪基站发送指示UE上报IMSI号的Identification Request消息到UE；Identification Request消息为标识身份请求消息；
步骤2.6、UE回上报IMSI号的Identification Response消息到伪基站；Identification Response消息为标识身份响应消息；
步骤2.7、伪基站发送指示UE上报IMEI号的Identification Request消息到UE；同样的，Identification Request消息为标识身份请求消息，但请求上报内容为IMEI号；
步骤2.8、UE回上报IMEI号的Identification Response消息到伪基站；同样的，Identification Response消息为标识身份响应消息，但响应内容为IMEI号；
步骤2.9、伪基站回RRCConnectionReconfiguration消息，捎带Attach Accept消息到UE；
RRCConnectionReconfiguration消息为无线资源控制连接重配置消息，Attach Accept消息为附着接受消息；RRCConnectionReconfiguration消息捎带Attach Accept消息一起发送；
RRCConnectionReconfiguration消息是RRC层的消息，Attach Accept消息是核心网的消息。RRCConnectionReconfigure捎带Attach Accept消息一起发送，实际上只发送了一条消息。其他捎带的情况类似。
步骤2.10、UE回RRCConnectionpReconfiguration Complete和Attach Accept Complete消息到伪基站；
RRCConnectionpReconfiguration Complete消息为无线资源控制连接重配置完成消息，Attach Accept Complete消息为附着接受完成消息；RRCConnectionpReconfigurationComplete捎带Attach Accept Complete消息一起发送；
步骤2.11、伪基站发起RRCConnectionRelease消息到UE；RRCConnectionRelease为无线资源控制连接释放消息；
步骤2.12、UE回RRCConnectionReleaseComplete消息到伪基站；
RRCConnectionReleaseComplete消息为无线资源控制连接释放完成消息。
此消息流程可以获取特定用户的IMSI号和IMEI号。
如图4所示，伪基站发起并建立测试环回并持续进行测量控制，指示UE上报接收到的RSRP。通过UE和伪基站之间传递消息实现，涉及的各消息均为标准的协议消息，实施步骤如下：
步骤3.1、伪基站发起Paging消息到UE；Paging消息为寻呼消息；
步骤3.2、UE发起接入类型为mt-Access 的RRCConnection Request消息到伪基站；mt-Access表示为网络发起的数据业务接入，RRCConnection Request消息为接入请求；
步骤3.3、伪基站回RRCConnectionSetup消息到UE；RRCConnectionSetup消息为无线资源控制请求消息；
步骤3.4、UE回RRCConnectionSetup Complete消息到伪基站；RRCConnectionSetup Complete消息为无线资源控制连接建立完成消息，
步骤3.5、UE回PagingResponse消息到伪基站；PagingResponse消息为寻呼响应消息；
步骤3.6、伪基站发送Identification Request消息到UE，指示UE上报IMSI号；Identification Request为标识身份请求消息；
步骤3.7、UE回Identification Response消息到伪基站，上报IMSI号；Identification Response消息为标识身份响应消息；
步骤3.8、伪基站发起Activate RB Test Mode消息到UE；Activate RB Test Mode消息为激活无线承载测试模式消息；
步骤3.9、UE回Activate RB Test Mode Complete消息到伪基站；Activate RB Test Mode Complete消息为激活无线承载测试模式完成消息；
步骤3.10、伪基站发送RRCConnectionReconfiguration消息到UE，建立测试环回信道；RRCConnectionReconfiguration消息为无线资源控制连接重配置消息
步骤3.11、UE回RRCConnectionReconfigurationComplete消息到伪基站；
RRCConnectionpReconfigurationComplete消息为无线资源控制连接重配置完成消息，
步骤3.12、伪基站发送Close UE Test Loop消息到UE； Close UE Test Loop消息为手机闭环测试信息；
步骤3.13、UE回Close UE Test Loop Complete消息到伪基站，建立测试环回链路； Close UE Test Loop Complete消息为手机闭环测试完成消息；
步骤3.14、伪基站重复发送RRCConnectionReconfiguration消息到UE，指示UE上报接收到的RSRP；并捎带Measure Configuration消息发送到UE，Measure Configuration消息为测量配置消息；
步骤3.15、UE回RRCConnectionpReconfiguration Complete消息到伪基站；
步骤3.16、UE反复回送Measure Report消息到伪基站，上报接收到的RSRP；Measure Report消息为测量报告消息。
根据UE上报的RSRP，数值越大，表明距离越近，据此可以实现对UE的定位。
具体实施时可参考相应协议标准，本发明不予赘述。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (2)
1.一种在小区范围内对LTE终端进行定位的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、设置伪基站，伪基站扫描已存在的LTE小区，获取小区网络标识，同时获取信号最弱的小区的频点号和扰码信息，并根据该频点号和扰码信息建立定位检测的小区，并在定位检测的小区内发送系统广播消息；
步骤2、进入定位检测的小区的UE接收到伪基站的系统广播消息，重选到定位检测的小区；UE发起附着过程，伪基站从附着过程中获取UE的IMSI和IMEI；UE是作为LTE终端的用户设备，IMSI是国际移动用户识别码，IMEI是国际移动设备身份码；
步骤3、伪基站发起并建立测试环回链路，并持续指示UE上报RSRP，根据UE上报的RSRP数值对UE定位；所述RSRP是UE报告接收到的参考信号接收功率；
所述步骤2包括以下子步骤，
步骤2.1、UE发起接入类型为mo-Data的RRCConnection Request消息到伪基站；
mo-Data表示手机发起的数据业务接入，RRCConnection Request消息为接入请求消息；
步骤2.2、伪基站回RRCConnectionSetup消息到UE；
RRCConnectionSetup消息为无线资源控制请求消息；
步骤2.3、UE回RRCConnectionSetupComplete消息到伪基站；
RRCConnectionSetupComplete消息为无线资源控制连接建立完成消息，
步骤2.4、UE将Attach Request消息发送到伪基站；
Attach Request消息为附着请求消息；
步骤2.5、伪基站发送指示UE上报IMSI号的Identification Request消息到UE；
Identification Request消息为标识身份请求消息；
步骤2.6、UE回上报IMSI号的Identification Response消息到伪基站；
Identification Response消息为标识身份响应消息；
步骤2.7、伪基站发送指示UE上报IMEI号的Identification Request消息到UE；
步骤2.8、UE回上报IMEI号的Identification Response消息到伪基站；
步骤2.9、伪基站回RRCConnectionReconfiguration消息到UE，并同时捎带发送Attach Accept消息到UE；
RRCConnectionReconfiguration消息为无线资源控制连接重配置消息，Attach Accept消息为附着接受消息；
步骤2.10、UE回RRCConnectionpReconfiguration Complete消息到伪基站，并同时捎带发送Attach Accept Complete消息到伪基站；
RRCConnectionpReconfiguration Complete消息为无线资源控制连接重配置完成消息，Attach Accept Complete消息为附着接受完成消息；
步骤2.11、伪基站发起RRCConnectionRelease消息到UE；
RRCConnectionRelease为无线资源控制连接释放消息；
步骤2.12、UE回RRCConnectionReleaseComplete消息到伪基站；
RRCConnectionReleaseComplete消息为无线资源控制连接释放完成消息；
所述步骤3包括以下子步骤，
步骤3.1、伪基站发起Paging消息到UE；
Paging消息为寻呼消息；
步骤3.2、UE发起接入类型为mt-Access的RRCConnection Request消息到伪基站；
mt-Access表示为网络发起的数据业务接入，RRCConnection Request消息为接入请求；
步骤3.3、伪基站回RRCConnectionSetup消息到UE；
RRCConnectionSetup消息为无线资源控制请求消息；
步骤3.4、UE回RRCConnectionSetup Complete消息到伪基站；
RRCConnectionSetup Complete消息为无线资源控制连接建立完成消息，
步骤3.5、UE回PagingResponse消息到伪基站；
PagingResponse消息为寻呼响应消息；
步骤3.6、伪基站发送Identification Request消息到UE，指示UE上报IMSI号；
Identification Request为标识身份请求消息；
步骤3.7、UE回Identification Response消息到伪基站，上报IMSI号；
Identification Response消息为标识身份响应消息；
步骤3.8、伪基站发起Activate RB Test Mode消息到UE；
Activate RB Test Mode消息为激活无线承载测试模式消息；
步骤3.9、UE回Activate RB Test Mode Complete消息到伪基站；
Activate RB Test Mode Complete消息为激活无线承载测试模式完成消息；
步骤3.10、伪基站发送RRCConnectionReconfiguration消息到UE，建立测试环回信道；
RRCConnectionReconfiguration消息为无线资源控制连接重配置消息
步骤3.11、UE回RRCConnectionReconfigurationComplete消息到伪基站；
RRCConnectionpReconfigurationComplete消息为无线资源控制连接重配置完成消息，
步骤3.12、伪基站发送Close UE Test Loop消息到UE；
Close UE Test Loop消息为手机闭环测试信息；
步骤3.13、UE回Close UE Test Loop Complete消息到伪基站，建立测试环回链路；
Close UE Test Loop Complete消息为手机闭环测试完成消息；
步骤3.14、伪基站重复发送RRCConnectionReconfiguration消息到UE，指示UE上报接收到的RSRP；
并同时捎带发送Measure Configuration消息到UE，Measure Configuration消息为测量配置消息；
步骤3.15、UE回RRCConnectionpReconfiguration Complete消息到伪基站；
步骤3.16、UE反复回送Measure Report消息到伪基站，上报接收到的RSRP，伪基站根据RSRP对UE定位；
Measure Report消息为测量报告消息。
2.根据权利要求1所述在小区范围内对LTE终端进行定位的方法，其特征在于：步骤1设置伪基站，通过设置车载式、便携式或手持式的探针设备实现。
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