CN105472736A - 一种定位方法及装置 - Google Patents

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张文浩
刘琪
刘华平
胡荣贻
邱佳慧
陈祎
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Abstract

本发明公开了一种定位方法及装置，涉及通信技术领域。为了解决现有技术中存在的无法精确定位用户设备的位置的问题而发明。其中，该方法包括：射频处理单元获取至少4路LTE上行参考信号；分别将每路LTE上行参考信号进行混频和模数转换后得到第一目标采样率的数字中频信号；信号处理单元分别根据每个第一目标采样率的数字中频信号，得到第一目标采样率的基带信号；分别将每个第一目标采样率的基带信号进行采样后，得到第二目标采样率的基带信号，将第二目标采样率的基带信号与采样后的本地SRS进行自相关，确定峰值位置；处理器根据所有峰值位置以及预设定位算法，确定用户设备的位置。本发明应用在用户设备的定位过程中。

Description

一种定位方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种定位方法及装置。
背景技术
目前，长期演进(LongTermEvolution，LTE)系统中，为了准确确定用户设备(UserEquipment，UE)的位置，常用的定位方法主要有基于辅助全球导航卫星系统(AssistedGlobalNavigationSatelliteSystem，A-GNSS)、基于增强小区ID(EnhancedCellID，E-CELLID)和基于信号到达时间差(TimeDifferenceofArrival，TDOA)的各种定位算法。
其中，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；在大部分室内场景中，由于视距传播信号无法直接到达接收机天线，因而定位精度较低。增强小区ID的实现方式通过获取目标MT所在的小区ID来确定其所在的位置，但是如果更精确的确定目标MT在小区内的位置，则需要辅助其他的定位技术。基于TDOA的定位算法，通过MT发送的测量信号到达基站的时间，可以确定MT的距离，再利用MT到多个基站的距离确定MT的位置。但采用TDOA的算法需要至少三个基站协同操作，且参与定位计算的各个基站之间的时间要求完全同步。
现有技术中，在采用TDOA技术进行定位时，各个基站的同步是通过安装室外全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)天线来实现的，由于GPS天线的位置存在误差和其连接基带处理单元(BuildingBasebandUnit，BBU)的馈线长度的不同，使得基站间的同步精度约在2.5-3μs。如果要求距离的精度是30米左右的话，换成基站同步的要求即为小于100ns，因此，现有技术中，基站间同步时间达不到精确定位的要求。
发明内容
本发明实施例提供一种定位方法及装置，能够实现对用户设备的准确定位。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种定位装置，包括：
依次连接的射频处理单元、信号处理单元和处理器；
其中，所述射频处理单元包括至少4个射频处理模块，每个所述射频处理模块用于获取1路长期演进网络LTE上行参考信号并将所述LTE上行参考信号进行混频和模数转换后得到第一目标采样率的数字中频信号；
所述信号处理单元，用于分别根据每个所述射频处理模块输出的第一目标采样率的数字中频信号，得到第一目标采样率的基带信号；分别将每个所述第一目标采样率的基带信号进行采样处理后，得到第二目标采样率的基带信号，将所述第二目标采样率的基带信号与采样后的本地探测参考信号SRS进行自相关，确定峰值位置；其中，所述第二目标采样率大于所述第一目标采样率；
所述处理器，用于根据所有所述峰值位置以及预设定位算法，确定所述用户设备的位置。
第二方面，本发明实施例提供一种定位方法，应用于第一方面所述的定位装置中，该方法包括：
射频处理单元获取至少4路LTE上行参考信号；
分别将每路LTE上行参考信号进行混频和模数转换后得到第一目标采样率的数字中频信号；
信号处理单元分别根据每个所述第一目标采样率的数字中频信号，得到第一目标采样率的基带信号；
分别将每个所述第一目标采样率的基带信号进行采样处理后，得到第二目标采样率的基带信号，将所述第二目标采样率的基带信号与采样后的本地SRS进行自相关，确定峰值位置；其中，所述第二目标采样率大于所述第一目标采样率；
处理器根据所有所述峰值位置以及预设定位算法，确定用户设备的位置。
本发明实施例提供的定位装置及定位方法，包含至少4个射频处理模块的射频处理单元能够同步检测至少4路LTE上行参考信号，为实现用户设备的精确定位奠定了硬件基础；信号处理单元在恢复出基带信号后，对基带信号进行了采样处理以提高基带信号的采样率进而再利用提高采样率后的基带信号进行用户设备的定位处理，能够提高定位的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的定位装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的信号处理单元的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的定位方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种定位装置，如图1所示，包括：依次连接的射频处理单元11、信号处理单元12和处理器13。
其中，射频处理单元11包括至少4个射频处理模块111，每个所述射频处理模块111相当于一个射频接收器，因而，每个射频处理模块至少包括滤波器、混频器、小信号放大器和模数变换器(Analog-to-DigitalConverter，ADC)等结构，其具体结构可参考现有技术，每个射频处理模块的主要目的为将输入的射频信号进行混频、模数转换等处理后，得到中频信号。具体而言，每个射频处理模块用于获取1路长期演进网络LTE上行参考信号并将所述LTE上行参考信号进行混频和模数转换后得到第一目标采样率的数字中频信号。
其中，本发明实施例所指的LTE上行参考信号为用户设备向基站发送的信号，其主要包括探测参考信号(SoundingReferenceSignal，SRS)等。在射频处理单元的具体工作过程中，将LTE上行参考信号进行混频后得到的信号频率为138.24MHz，将ADC的工作采样率设置为184.32Mhz，则混频后的信号经过ADC处理后可最终得到采样率为184.32MHz的数字中频信号，也即经射频处理单元处理后，会得到至少4路采样率为184.32MHz的数字中频信号。
需要说明的是，实际应用中，可选的，射频处理单元的工作参数以及需要满足的性能如下：工作频段为LTE频段，工作带宽为20MHz；为了保证4个射频处理模块111对输入的射频信号的处理的同步性，要求处理群时延差小于一定阈值，例如：1ns。射频处理单元的最大增益为70dbm，最小输入功率为-100dbm。
所述信号处理单元12，用于分别根据每个所述射频处理模块111输出的第一目标采样率的数字中频信号，得到第一目标采样率的基带信号；分别将每个所述第一目标采样率的基带信号进行采样处理后，得到第二目标采样率的基带信号，将所述第二目标采样率的基带信号与采样后的本地SRS进行自相关，确定峰值位置；所述第二目标采样率大于所述第一目标采样率。
可选的，所述信号处理单元为现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，FPGA)信号处理单元。该FPGA信号处理单元如图2所示，包括：下变频模块(DigitalDownConversion，DDC)121、低通滤波器(LowPassFilter，LPF)122、上采样模块123、自相关模块124、SRS上采样模块125以及峰值检测模块126。在利用上述结构的FPGA信号处理单元实现具体功能的过程中，第一目标采样率的数字中频信号分别经DDC121的下变频处理以及低通滤波器的滤波处理后，得到采样率为184.32MHz的基带信号。将恢复出的基带信号经过上采样模块123的上采样处理后，得到1GHz的基带信号。在进行自相关之前，也要将本地SRS信号经过SRS上采样模块125上采样后得到1GHz的SRS信号；再将1GHz的SRS信号与1GHz的基带信号通过自相关模块124进行自相关，并通过峰值检测模块126检测自相关过程中生成的峰值的位置。
所述处理器13，用于根据所有所述峰值位置以及预设定位算法，确定所述用户设备的位置。
其中，预设定位算法可以为基于TDOA的定位算法，可参考现有技术。射频处理单元的每个射频处理模块输出的中频信号经过信号处理单元12的处理，均会对应一个峰值位置，由于射频处理单元中至少包括4个射频处理模块，因而最终也会得到至少4个峰值位置，从而得到至少3个TDOA的值。根据所有TDOA的值以及定位算法，可以得到用户设备的位置，其具体实现过程可参考现有技术。
另外，处理器还用于对整个定位装置进行参数控制以及数据传输，例如：调整射频前端的参数等。
基于本发明实施例提供的定位装置，本发明实施例还提供了一种定位方法，如图3所示，具体包括：
301：射频处理单元获取至少4路LTE上行参考信号。
其中，射频处理单元包括至少4个射频处理模块，每个所述射频处理模块相当于一个射频接收器，用于获取1路LTE上行参考信号。
LTE上行参考信号为用户设备向基站发送的信号，其主要包括SRS参考信号。
302：射频处理单元分别将每路LTE上行参考信号进行混频和模数转换后得到第一目标采样率的数字中频信号。
其中，所述第一目标采样率为184.32MHz。
在本步骤的具体实现过程中，射频处理单元将LTE上行参考信号进行混频后得到信号载频为138.24MHz的中频信号，将ADC的工作采样率设置为184.32MHz，因而本步骤最终得到的为184.32MHz的数字中频信号。
303：信号处理单元分别根据每个所述第一目标采样率的数字中频信号，得到第一目标采样率的基带信号。
在本步骤的具体实现过程中，信号处理单元将第一目标采样率的数字中频信号分别经下变频和滤波处理后，得到第一目标采样率的基带信号。
可选的，本步骤所指的第一目标采样率为184.32MHz。
304：信号处理单元分别将每个所述第一目标采样率的基带信号进行采样处理后，得到第二目标采样率的基带信号，将所述第二目标采样率的基带信号与采样后的本地SRS进行自相关，确定峰值位置。
其中，所述第二目标采样率大于所述第一目标采样率。
可选的，第二目标采样率为1GHz。
本地SRS为信号处理单元本地保存的信号，其采样率一般为射频处理单元输出的第一目标采样率的数字中频信号的采样率相同，例如：184.32MHz。
在本步骤的具体实现过程中，在进行自相关之前，需要将本地SRS经过上采样后得到第二目标采样率的SRS信号；然后将第二目标采样率的SRS与第二目标采样率的基带信号进行自相关，确定自相关后的峰值位置。
305：处理器根据所有所述峰值位置以及预设定位算法，确定用户设备的位置。
其中，预设定位算法可以为基于TDOA的各类定位算法。射频处理单元的每个射频处理模块输出的中频信号经过信号处理单元的处理，均会对应一个峰值位置，由于射频处理单元中至少包括4个射频处理模块，因而最终也会得到至少4个峰值位置，从而得到至少3个TDOA的值。根据所有TDOA的值以及定位算法，可以得到用户设备的位置。
本发明实施例提供的定位方法，包含至少4个射频处理模块的射频处理单元能够同步检测至少4路LTE上行参考信号，为实现用户设备的精确定位奠定了硬件基础；信号处理单元在恢复出基带信号后，对基带信号进行了采样处理以提高基带信号的采样率进而再利用提高采样率后的基带信号进行用户设备的定位处理，能够提高定位的精度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种定位装置，其特征在于，包括：
依次连接的射频处理单元、信号处理单元和处理器；
其中，所述射频处理单元包括至少4个射频处理模块，每个所述射频处理模块用于获取1路长期演进网络LTE上行参考信号并将所述LTE上行参考信号进行混频和模数转换后得到第一目标采样率的数字中频信号；
所述信号处理单元，用于分别根据每个所述射频处理模块输出的第一目标采样率的数字中频信号，得到第一目标采样率的基带信号；分别将每个所述第一目标采样率的基带信号进行采样处理后，得到第二目标采样率的基带信号，将所述第二目标采样率的基带信号与采样后的本地探测参考信号SRS进行自相关，确定峰值位置；其中，所述第二目标采样率大于所述第一目标采样率；
所述处理器，用于根据所有所述峰值位置以及预设定位算法，确定所述用户设备的位置。
2.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，
所述信号处理单元为现场可编程门阵列FPGA信号处理单元。
3.根据权利要求1所述的定位装置，其特征在于，
所述信号处理单元，具体用于分别将每个所述射频处理模块输出的第一目标采样率的数字中频信号经过下变频和滤波处理后，得到第一目标采样率的基带信号。
4.一种定位方法，其特征在于，应用于权利要求1至3任一项所述的定位装置，包括：
射频处理单元获取至少4路LTE上行参考信号；
分别将每路LTE上行参考信号进行混频和模数转换后得到第一目标采样率的数字中频信号；
信号处理单元分别根据每个所述第一目标采样率的数字中频信号，得到第一目标采样率的基带信号；
分别将每个所述第一目标采样率的基带信号进行采样处理后，得到第二目标采样率的基带信号，将所述第二目标采样率的基带信号与采样后的本地SRS进行自相关，确定峰值位置；其中，所述第二目标采样率大于所述第一目标采样率；
处理器根据所有所述峰值位置以及预设定位算法，确定用户设备的位置。
5.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，所述信号处理单元分别根据每个所述第一目标采样率的数字中频信号，得到第一目标采样率的基带信号，具体包括：
信号处理单元将每个所述第一目标采样率的数字中频信号经过下变频和滤波处理后，得到第一目标采样率的基带信号。
6.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于，所述第一目标采样率为184.32MHz，所述第二目标采样率为1GHz。
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