CN105636193B - 通信网的带内定位信号发射方法及带内定位系统 - Google Patents

通信网的带内定位信号发射方法及带内定位系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通信网的带内定位信号发射方法及带内定位系统，其中，该系统包括：管理网元，位于通信网内，用于管理一个或多个定位网元，为定位网元提供同步参考时钟；定位中心网元，位于通信网内，用于基于定位网元的位置信息向终端提供位置估计信息，将位置估计信息发送给终端；定位网元，和通信网使用同一频带，用于根据定位信号辅助信息生成用于测距的带内定位信号，以及根据本地发射时钟与定位管理网元提供的同步参考时钟的差值调整带内定位信号的发送时钟，并根据调整后的发送时钟发送带内定位信号。采用上述方案，解决了通信网定位精度和成本之间的矛盾，同时提供了高精度时钟同步机制，并解决了通信网定位精度低，布设成本高的问题。

Description

通信网的带内定位信号发射方法及带内定位系统
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种通信网的带内定位信号发射方法及带内定位系统。
背景技术
随着时代的不断发展，定位技术受到越来越多的重视，高精度定位需求，尤其是米级定位精度，是室内等场景对无线定位提出了更高的技术要求。
GPS定位技术由于信号损耗等原因，在室内信号变弱，使得定位终端无法收索到足够的星；蜂窝网系统由于定位误差很大，无论在室外还是在室内都无法达到足够的精度，无法满足无线定位需求。
为了解决室内高精度定位问题，需要在地面建立无线定位系统。地面无线定位系统的各个定位信号站在近地布设。建立地面无线定位网络有多种方式，包括采用卫星制式的地面伪卫星系统、无线局域网系统等等。地面伪卫星系统需要手机能够处理地面卫星和太空卫星信号的共存，对其动态范围提出很大的要求；无线局域网主要采用基于信号强度的测距方法，定位精度严重依赖布设的网路密度，对定位网成本提出很大要求。
通信网具有良好的覆盖，但由于现有通信网主要面对通信需求，对定位需求研究较少，因此通信网的定位误差在百米到数千米范围内，无法满足室内外定位需求，因此通信网在定位领域处于边缘地位。如果通过增加通信网密度来提高定位精度，则会形成较大的网络建设成本，同时增加了网络干扰。
目前长期演进(Long-Term Evolution，简称为LTE)系统中支持定位的网络架构如图1所示，从图1中可以看出，图中只能够在布设基站(又称为演进的节点B，eNodeB)的场景下进行，如果要提高无线定位系统的定位性能，则必须加大基站的布设密度，尤其在那些已经满足通信要求的地方，无疑增加了建设成本和布设成本，比如增加了电消耗量等，同时目前标准eNodeB之间接口无法支持高精度同步。
本方案探讨基于通信网实现无线定位的设备结构和信号发送方法。本专利主要提出一种新型带内定位网元装置和定位信号发送方法，显著增强现有通信网的无线定位精度，实现通信网和定位网无缝融合。
针对相关技术中的上述问题，目前尚无有效的解决方案。
发明内容
本发明提供了一种通信网的带内定位信号发射方法及带内定位系统，以至少解决上述之一的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种通信网的带内定位系统，包括：定位管理网元，位于通信网内，用于管理一个或多个定位网元，为所述定位网元提供同步参考时钟；定位中心网元，位于所述通信网内，用于基于定位网元的位置信息向终端提供位置估计信息，以及将所述位置估计信息发送给所述终端；所述定位网元，和所述通信网使用同一频带，用于根据定位信号辅助信息生成用于测距的带内定位信号，以及根据本地发射时钟与所述定位管理网元提供的同步参考时钟的差值调整所述带内定位信号的发送时钟，并根据调整后的发送时钟向所述终端发送所述带内定位信号。
进一步地，在所述通信网中，所述定位管理网元与所述定位网元的存在形式包括以下之一：第(1)种形式，所述定位管理网元与所述定位网元位于同一设备中；第(2)种形式，所述定位管理网元与所述定位网元是两个分离并独立的设备；第(3)种形式，第(1)种形式和第(2)种形式同时存在。
进一步地，所述定位网元通过以下之一方式发送所述带内定位信号：在所述定位网元与所述定位管理网元位于同一设备时，所述定位网元通过所述定位管理网元的通信信号所使用的资源将所述通信信号和所述带内定位信号一起发送；在所述定位网元与所述定位管理网元是两个分离并独立的设备时，所述定位网元将所述带内定位信号和指定无线信号一起发送；所述定位网元仅发送所述带内定位信号。
进一步地，所述定位管理网元位于基站中，或者，所述定位管理网元与所述基站分离设置。
进一步地，在LTE系统中，所述定位中心网元为演进的业务移动定位中心(EvolvedMobile Location Center，简称为E-SMLC)。
进一步地，所述定位网元包括：通信模块，用于与实现定位网元与外界的通信；管理模块，用于从所述定位管理网元中获取小区标识(CELL ID)或用于唯一标识所述定位网元的定位网元ID；以及获取定位信号辅助信息和同步模块所需要的同步辅助信息；存储模块，用于存储所述定位网元的设备号，其中，每个定位网元的设备号是唯一的；所述同步模块，用于测量本地时钟和所述参考节点的时钟差；定位信号发送模块，用于根据定位管理网元的小区ID或者定位网元ID、以及所述同步模块获得的时钟差，调整本地发送时钟，生成带内定位信号，并发送给所述终端。
进一步地，所述管理模块，用于通过以下之一方式获取所述小区ID或定位网元ID：所述管理模块，用于在一个所述定位管理网元管理多个所述定位网元为时，且所述定位网元ID非全局统一分配的ID时，通过所述通信模块向定位管理网元上报所述定位网元的设备号；所述定位管理网元按照所述设备号从本地获取定位网元ID和所述定位管理网元的小区ID；所述管理模块，用于在所述定位网元和小区一一对应，或者所述定位网元和所述定位管理网元位于同一设备时，通过所述通信模块上报所述定位网元的设备号；所述定位管理网元根据所述设备号获取所述定位管理网元所在小区的小区ID。
进一步地，当所述定位管理网元位于基站时，所述定位管理网元的小区ID为基站的小区ID；当所述定位管理网元与基站分离设置时，为所述定位管理网元分配一个小区ID。
进一步地，所述定位信号辅助信息包括以下至少之一：定位信号的频域资源位置、时域资源位置、长度。
进一步地，所述管理模块，用于通过以下之一方式获取所述定位信号辅助信息：从所述定位管理网元中获取；从预先设定的配置信息中获取。
进一步地，所述同步辅助信息包括以下之一：所述时钟差测量信息发送时刻、辅助站点的地址信息，其中，该辅助站点为所述定位网元与所述定位管理网元之间的可视路径树上的节点。
进一步地，所述定位网元ID通过以下之一方式获取：为所述定位网元分配设备号，其中，为各个所述定位网元分配的设备号是不同的，将所述分配的设备号作为所述定位网元ID；采用预设格式定义用于唯一识别所述定位网元的识别号，将所述识别号作为所述定位网元ID。
进一步地，所述同步模块通过以下方式获取所述时钟差：所述同步模块根据所述管理模块获取的同步辅助信息与辅助站点进行同步消息的交互，获取所述时钟差。
进一步地，所述定位网元通过第一通信接口向所述终端发送所述带内定位信号，其中，所述第一通信接口为专用于发送所述带内定位信号的接口；和/或，所述定位管理网元通过第二通信接口与所述定位网元进行通信，其中，所述第二通信接口为专用于所述定位管理网元管理所述定位网元，以及为所述定位网元提供同步信息和定位信号辅助信息的接口；和/或，所述定位管理网元与所述定位中心网元通过第三通信接口进行通信，其中，所述第三通信接口为专用于传输位置估计信息或进行位置估计所需要的辅助信息的接口。
进一步地，所述定位管理网元与所述定位网元之间通过有线连接或无线连接。
进一步地，所述定位管理网元与所述定位网元之间通过无线连接时，所述定位网元与所述定位管理网元管理的至少一个定位网元具有可视路径。
进一步地，所述带内定位信号包括：定位导频信号。
进一步地，所述定位导频信号通过以下之一方式确定：(1)LTE中定位网元的定位 导频信号序列为：
Figure BDA0000597046930000031
Figure BDA0000597046930000041
其中，
Figure BDA0000597046930000042
为定位管理网元小区ID，PSSID为定位网元ID，k由系统配置的自然数，ns是时隙号，l是正交频分复用OFDM在时隙内的符号编号，
Figure BDA0000597046930000043
等于分配资源长度，m为变量，c(i)是伪随机序列，cinit为函数c(x)的初始值，NCP为：
Figure BDA0000597046930000044
(2)在小区与定位网元一一对应，将小区中的指定设备作为定位网元时的定位导频信号序列为：
Figure BDA0000597046930000045
cinit＝210·(7·(ns+1)+l+1)·(2·CELLID+1)+2·CELLID+NCP
其中CELLID是小区ID，ns是时隙号，l是OFDM在时隙内的符号编号，
Figure BDA0000597046930000046
等于分配资源长度，m为变量，c(i)是伪随机序列，初始化为cinit，NCP为：
Figure BDA0000597046930000047
进一步地，所述带内定位信号的长度和所述定位信号辅助信息中的资源长度相匹配；和/或，不同所述带内定位信号之间满足正交性；和/或，定位信号时间在移位整数倍个标准采样点周期之后满足正交性。
进一步地，所述标准采样周期为满足基带信号处理的采样频率所对应采集样点间的时间间隔。
进一步地，所述定位网元通过以下之一方式调整所述带内定位信号的发送时钟：调整所述本地发射时钟，使得所述本地发射时钟的时钟脉冲时刻和所述同步参考时钟一致；调整所述带内定位信号的发送时刻，在所述本地时钟脉冲时刻加上所述差值所得时刻作为所述带内定位信号的发送时刻。
根据本法发明的另一个方面，还提供了一种通信网的带内定位信号发射方法，包括：通信网内的定位网元获取本地时钟与同步参考时钟的差值，以及位置估计信息或进行位置估计所需要的辅助信息；所述定位网元根据所述位置估计信息或进行位置估计所需要的辅助信息生成带内定位信号；所述定位网元根据所述差值调整所述带内定位信号的发送时钟，并根据调整后的发送时钟发送所述带内定位信号。
进一步地，所述带内定位信号的长度和定位信号辅助信息中的资源长度相匹配；和/或，不同所述带内定位信号之间满足正交性；和/或，定位信号时间在移位整数倍个标准采样点周期之后满足正交性。
进一步地，所述标准采样周期为满足基带信号处理的采样频率所对应采集样点间的时间间隔。
进一步地，所述定位网元通过以下之一方式调整所述带内定位信号的发送时钟：调整所述本地发射时钟，使得所述本地发射时钟的时钟脉冲时刻和所述同步参考时钟一致；调整所述带内定位信号的发送时刻，在所述本地时钟脉冲时刻加上所述差值所得时刻作为所述带内定位信号的发送时刻。
通过本发明，采用定位管理网元，位于通信网内，用于管理一个或多个定位网元，为定位网元提供同步参考时钟；定位中心网元，位于通信网内，用于基于定位网元的位置信息向终端提供位置估计信息，以及将位置估计信息发送给终端；定位网元，和通信网使用同一频带，用于根据定位信号辅助信息生成用于测距的带内定位信号，以及根据本地发射时钟与定位管理网元提供的同步参考时钟的差值调整带内定位信号的发送时钟，并根据调整后的发送时钟向终端发送带内定位信号。解决了现有通信网定位精度和成本之间的矛盾，同时提供了高精度时钟同步机制，并解决了通信网定位精度低，布设成本高的传统问题，进而达到了低成本提高通信网定位精度，通信网和定位无缝一体化的效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为根据相关技术的LTE中支持定位的网络架构示意图；
图2为根据本发明实施例的通信网的带内定位系统的结构框图；
图3a为根据本发明实施例的基于通信网增加带内定位网元后的第一网络架构图；
图3b为根据本发明实施例的基于通信网增加带内定位网元后的第二网络架构图；
图3c为根据本发明实施例的基于通信网增加带内定位网元后的第三网络架构图；
图4a为根据本发明实施例的定位网元的结构图；
图4b为根据本发明实施例的定位网元的另一结构示意图；
图5为根据本发明实施例的通信网的带内定位信号发射方法的流程图；
图6为根据本发明实施例的基站和PSS共设备结构示意图；
图7为根据本发明实施例的基站和PSS相互独立、以及异构形态网络结构图；
图8为根据本发明实施例的基站和PSS无线组网示意图；
图9为根据本发明实施例的基站和PSS有线组网示意图；
图10为根据本发明实施例的基站和定位管理网元相独立示意图；
图11为根据本发明实施例基站和定位管理网元共设备示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实施例中提供了一种通信网的带内定位系统，图2是根据本发明实施例的通信网的带内定位系统的结构框图，如图2所示，该系统包括：定位管理网元22，位于通信网内，用于管理一个或多个定位网元，为该定位网元提供同步参考时钟；定位中心网元24，位于通信网内，用于基于定位网元的位置信息向终端提供位置估计信息，以及将位置估计信息发送给终端，在一个优选实施例中，位置估计信息可以表现为位置估计结果，也可以表现为进行位置估计所需要的信息；定位网元26，和通信网使用同一频带，用于根据定位信号辅助信息生成用于测距的带内定位信号，以及根据本地发射时钟与该定位管理网元22提供的同步参考时钟的差值调整该带内定位信号的发送时钟，并根据调整后的发送时钟向该终端发送该带内定位信号。可选地，定位管理模网元22获取的定位信号辅助信息可以指定位信号生成需要的信息。
通过该通信网的带内定位系统，解决了现有通信网定位精度和成本之间的矛盾，同时提供了高精度时钟同步机制，并解决了通信网定位精度低，布设成本高的传统问题，进而达到了低成本提高通信网定位精度，通信网和定位无缝一体化的效果。
在一个可选实施例中，通信网的带内定位系统在通信网内的网络架构可以参见图3a，图3a中的网络结构包括：定位中心网元、定位管理网元、多个定位网元(PSS1，···，PSSn)。
定位管理网元22与定位网元26可以有多种存在形式，在一个可选实施例中，在通信网中，定位管理网元22与定位网元26的存在形式包括以下之一：第(1)种形式，定位管理网元22与定位网元26位于同一设备中；第(2)种形式，定位管理网元22与定位网元26是两个分离并独立的设备；第(3)种形式，第(1)种形式和第(2)种形式同时存在，即在通信网中，可以同时存在第(1)种形式和第(2)种形式。在一个可选实施例中，第(3)种形式的网络架构可以参见图3b。
需要说明的是，定位网元26可以通过多种方式发送带内定位信号，下面对此进行举例说明，在一个可选实施例中，定位网元26通过以下之一方式发送带内定位信号：在定位网元26与定位管理网元22位于同一设备时，定位网元36通过基站的通信信号所使用的资源将通信信号和带内定位信号一起发送；在定位网元26与定位管理网元22是两个分离并独立的设备时，定位网元26将带内定位信号和指定无线信号一起发送；定位网元26仅发送带内定位信号。
其中，定位管理网元22与基站的位置管理也可以有多种，在一个可选实施例中，定位管理网元22可以位于基站中，或者，定位管理网元22与基站分离设置。
在另一个可选实施例中，在长期演进LTE系统中，定位中心网元22为E-SMLC。
图4a是根据本发明实施例的定位网元的结构图，如图4a所示，定位网元26包括：通信模块260，用于与实现定位网元与外界的通信；管理模块262，用于从定位管理网元22中获取小区标识ID或用于唯一标识定位网元26的定位网元ID；以及获取定位信号辅助信息和同步模块所需要的同步辅助信息；存储模块264，用于存储定位网元26的设备号，其中，每个定位网元的设备号是唯一的；同步模块266，用于测量本地时钟和参考节点的时钟差；定位信号发送模块268，用于根据定位管理网元22的小区ID或者定位网元ID、以及同步模块266获得的时钟差，调整本地发送时钟，生成带内定位信号，并发送给终端。
在一个可选实施例中，定位网元26与基站的关系可以参见图4b所示。
其中，管理模块262，用于通过以下之一方式获取小区ID或定位网元ID：管理模块262，用于在一个定位管理网元22管理多个该定位网元为时，且定位网元ID非全局统一分配的ID时，通过通信模块260向定位管理网元22上报该定位网元26的设备号；定位管理网元22按照该设备号从本地获取定位网元ID和定位管理网元22的小区ID；
管理模块262，用于在定位网元26和小区一一对应，或者定位网元26和定位管理网元22位于同一设备时，通过通信模块上报定位网元26的设备号；
定位管理网元根据设备号获取定位管理网元所在小区的小区ID。
当定位管理网元32位于基站时，定位管理网元32的CELL ID为基站的小区ID；当定位管理网元32与基站分离设置时，为定位管理网元32分配一个小区ID。
在一个可选实施例中，定位信号辅助信息包括以下至少之一：定位信号的频域资源位置、时域资源位置、长度。
管理模块262，用于通过以下之一方式获取该定位信号辅助信息：从定位管理网元22中获取；从预先设定的配置信息中获取。
同步辅助信息包括以下之一：时钟差测量信息发送时刻、辅助站点的地址信息，其中，辅助站点为该定位网元与该定位管理网元之间的可视路径树上的节点。
定位网元ID通过以下之一方式获取：为该定位网元分配设备号，其中，为各个该定位网元分配的设备号是不同的，将该分配的设备号作为该定位网元ID；采用预设格式定义用于唯一识别该定位网元的识别号，将该识别号作为该定位网元ID。
同步模块266通过以下方式获取该差值：该同步模块266根据管理模块262获取的同步辅助信息与辅助站点进行同步消息的交互，获取上述时钟差。
在一个可选实施例中，定位网元26通过第一通信接口向该终端发送带内定位信号，其中，第一通信接口为专用于发送该带内定位信号的接口；和/或，定位管理网元22通过第二通信接口与定位网元26进行通信，其中，第二通信接口为专用于定位管理网元22管理定位网元26，以及为定位网元26提供同步信息和定位信号辅助信息的接口；和/或，定位管理网元22与定位中心网元24通过第三通信接口进行通信，其中，第三通信接口为专用于传输位置估计信息或进行位置估计所需要的辅助信息的接口。在另一个可选实施例中，第一通信接口的名称可以为LTE-Up接口；和/或第二通信接口的名称可以为LTE-Mp接口；和/或第三通信接口的名称可以SP接口，在该可选实施例的网络架构如图3c所示。
其中，定位管理网元22与定位网元26之间通过有线连接或无线连接。在一个可选实施例中，定位管理网元22与定位网元26之间通过无线连接时，定位网元26与定位管理网元22管理的至少一个定位网元具有可视路径。
在一个可选实施例中，带内定位信号包括但不限于：定位导频信号，或者，用于实现定位的其它信号。
在一个可选实施例中，定位导频信号通过以下之一方式确定：(1)LTE中定位网元的定位导频信号序列为：
Figure DA00005970469339445
Figure BDA0000597046930000082
其中，
Figure BDA0000597046930000083
为定位管理网元小区ID，PSSID为定位网元ID，k由系统配置的自然数，ns是时隙号，l是正交频分复用OFDM在时隙内的符号编号，
Figure BDA0000597046930000084
等于分配资源长度，m为变量，c(i)是伪随机序列，cinit为函数c(x)的初始值，NCP为：
Figure BDA0000597046930000091
(2)在小区与定位网元一一对应，将小区中的指定设备作为定位网元时的定位导频信号序列为：
Figure BDA0000597046930000092
cinit＝210·(7·(ns+1)+l+1)·(2·CELLID+1)+2·CELLID+NCP
其中CELLID是小区ID，ns是时隙号，l是OFDM在时隙内的符号编号，
Figure BDA0000597046930000093
等于分配资源长度，m为变量，c(i)是伪随机序列，初始化为cinit，NCP为：
Figure BDA0000597046930000094
在一个可选实施例中，带内定位信号的长度和定位信号辅助信息中的资源长度相匹配；和/或，不同该带内定位信号之间满足正交性；和/或，定位信号时间在移位整数倍个标准采样点周期之后满足正交性。其中，该标准采样周期为满足基带信号处理的采样频率所对应采集样点间的时间间隔。
定位网元26通过以下之一方式调整该带内定位信号的发送时钟：调整该本地发射时钟，使得该本地发射时钟的时钟脉冲时刻和该同步参考时钟一致；调整该带内定位信号的发送时刻，在该本地时钟脉冲时刻加上该差值所得时刻作为该带内定位信号的发送时刻。
在本实施例中提供了一种通信网的带内定位方法，图5是根据本发明实施例的通信网的带内定位方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：
步骤S502，通信网内的定位网元获取本地时钟与同步参考时钟的差值，以及位置估计信息或进行位置估计所需要的辅助信息；
步骤S504，定位网元根据位置估计信息或进行位置估计所需要的辅助信息生成带内定位信号；
步骤S506，定位网元根据该差值调整该带内定位信号的发送时钟，并根据调整后的发送时钟发送该带内定位信号。
通过上述步骤，解决了现有通信网定位精度和成本之间的矛盾，同时提供了高精度时钟同步机制，并解决了通信网定位精度低，布设成本高的传统问题，进而达到了低成本提高通信网定位精度，通信网和定位无缝一体化的效果。
在一个可选实施例中，带内定位信号的长度和定位信号辅助信息中的资源长度相匹配；和/或，不同带内定位信号之间满足正交性；和/或，定位信号时间在移位整数倍个标准采样点周期之后满足正交性。
在另一个可选实施例中，标准采样周期为满足基带信号处理的采样频率所对应采集样点间的时间间隔。
定位网元可以通过多种方式调整带内定位信号的发送时钟，例如：(1)调整本地发射时钟，使得本地发射时钟的时钟脉冲时刻和该同步参考时钟一致；(2)调整带内定位信号的发送时刻，在本地时钟脉冲时刻加上该差值所得时刻作为该带内定位信号的发送时刻。
针对相关技术中存在的上述问题，下面结合可选实施例进行说明，本可选实施例结合了上述实施例及其可选实施方式。
在一个可选实施例中，基站(PMS)和带内定位网元PSS共设备：
本实施例中基站和PMS共设备，实施例描述中基站和PMS共设备用基站表示。
如图6所示，在无线网络中，有4个基站，即eNodeB1、eNodeB2、eNodeB3、eNodeB4；和4个定位网元，即PSS1，PSS2，PSS3、PSS4。
网络中eNodeB和PSS一一对应，集成在一个设备中。
eNodeB和PSS集成后的设备相互间通过eNodeB保持同步，eNodeB之间的同步方法不在本专利内说明。
下面以PSS1和eNodeB1为例说明。
由于PSS1和eNodeB1共处一个设备，eNodeB1可以直接读取PSS1的设备号，查询配置表获得CELLid1、PSSid1以及定位信号辅助信息。
PSS1和eNodeB1由于共设备，因此使用同一个发射模块，因此PSS1和eNodeB1是自然同步的。
PSS1通过CELLid1、PSSid1、定位信号辅助信息生成同步信号序列，和eNodeB1的通信信号合并后发射。
PSS2和eNodeB2、PSS3和eNodeB3、PSS4和eNodeB4的处理过程与PSS1和eNodeB1类似。
UE1测量PSS1、PSS2、PSS3、PSS4发射的定位信号，然后进行定位。
在另一个可选实施例中，基站和PSS相互独立、以及异构形态网络结构
如图7所示，在无线网络中，有2个基站，即eNodeB1、eNodeB2。eNodeB1下管理4个，即PSS1-1，PSS1-2，PSS1-3、PSS1-4。eNodeB2下管理4个，即PSS2-1，PSS2-2，PSS2-3、PSS2-4。
eNodeB1和PSS1-1共设备，采用上述可选实施例的处理方法。
下面以PSS1-4和eNodeB1为例说明处理方法
PSS1-4向eNodeB1上报自己的设备号，eNodeB1查询配置数据得到CELLid1、PSS1-4id、定位信号辅助数据、同步辅助数据。
假设同步辅助数据包含的辅助站点是PSS1-2，则PSS1-4通过PSS1-2协作后，从PSS1-2获得本地时钟和eNodeB1的时钟差。
PSS1-4通过CELLid1、PSS1-4id、定位信号辅助信息生成同步信号序列，和eNodeB1的通信信号合并后发射。
对LTE系统来说，按照如下方法生成同步信号序列：
Figure BDA0000597046930000111
Figure BDA0000597046930000112
其中k由系统配置，可以取512等数值，ns是时隙号，l是OFDM在时隙内的符号编号，
Figure BDA0000597046930000113
等于分配资源长度等参量均可选择从定位信号辅助信息获得。这些参量也可在系统设计时指定，信号发射端和接收端均按照指定的信号生成方法处理。
PSS1-1，PSS1-2，PSS1-3的处理与PSS1-4类似，从eNodeB1获得定位信号辅助数据和同步辅助数据，且直接从eNodeB1获得同步时钟差。
PSS2-4的处理与PSS1-4类似，从eNodeB1获得定位信号辅助数据和同步辅助数据。通过PSS2-2的协作后，从PSS2-2获得同步时钟差。
PSS2-1，PSS2-2，PSS2-3的处理与PSS1-4类似，从eNodeB2获得定位信号辅助数据和同步辅助数据，且直接从eNodeB2获得同步时钟差。
各个PSS生成定位信号，根据时钟差调整信号发送时刻，把同步信号发射出去。
以下根据基站和定位网元以及定位管理网元的不同表现状态详细说明：
在另一个可选实施例中基站和PSS间通过无线管理：
本实施例中基站和PMS共设备，实施例描述中基站和PMS共设备用基站表示。
图8是根据本发明实施例的基站和PSS无线组网示意图，如图8所示，在无线网络中，有1个基站，即eNodeB1。eNodeB1下管理3个PSS，即PSS1，PSS2，PSS3。三个PSS和eNodeB1都是独立的。
以PSS1为例：
PSS1的管理模块获得PSS1的设备号后，通过PSS1的通信模块发给eNodeB1。
eNodeB1收到PSS1的设备号后，把辅助信息发给PSS1；
PSS1的通信模块收到辅助信息之后，发给PSS1的管理模块；
管理模块根据同步辅助信息，通知PSS1的同步模块开始同步；
PSS1的同步模块和辅助信息中辅助节点协作，获得PSS1和eNodeB1参考时钟的时钟差。无线同步协作过程不再本专利中说明。
PSS1的发射模块根据定位信号辅助信息和时钟差，生成PSS1的定位信号，调整发射时刻后，发送定位信号。
在一个可选实施例中，基站和PSS间通过有线管理
图9是根据本发明实施例的基站和PSS有线组网示意图，如图9所示，在无线网络中，有1个基站，即eNodeB1。eNodeB1下管理3个PSS，即PSS1，PSS2，PSS3。三个PSS和eNodeB1都是独立的。
以PSS1为例：
PSS1的管理模块获得PSS1的设备号后，通过PSS1的通信模块发给eNodeB1。
eNodeB1收到PSS1的设备号后，把辅助信息发给PSS1；
PSS1的通信模块收到辅助信息之后，发给PSS1的管理模块；
管理模块根据同步辅助信息，通知PSS1的同步模块开始同步；
PSS1的同步模块和辅助信息中辅助节点协作，获得PSS1和eNodeB1参考时钟的时钟差。有线同步协作过程不再本专利中说明。
PSS1的发射模块根据定位信号辅助信息和时钟差，生成PSS1的定位信号，调整发射时刻后，发送定位信号。
在一个可选实施例中，基站和定位管理网元独立设备：
图10是根据本发明实施例的基站和定位管理网元相独立示意图，如图10所示，在无线网络中，有1个基站和3个无线定位网元，即eNodeB1和PMS1，PMS2，PMS3。其中PMS1下管理2个定位网元，即PSS1，PSS2；PMS2下管理2个定位网元，即PSS3，PSS4；PMS3下管理2个定位网元，即PSS5，PSS6。
本可选实施例中可以看到基站和定位管理网元相互独立，定位管理独立的和E-SMLS网元接口。
各个PSS的管理过程和实施例1和实施例2类似。
在一个可选实施例中，基站和定位管理网元共设备结构：
如图10所示，在无线网络中，有3个基站和3个无线定位网元，即eNodeB1、eNodeB3、eNodeB3和PMS1，PMS2，PMS3。其中PMS1下管理2个定位网元，即PSS1，PSS2；PMS2下管理2个定位网元，即PSS3，PSS4；PMS3下管理2个定位网元，即PSS5，PSS6。
如图11所示，本实施例中可以看到eNodeB1和PMS1共设备；eNodeB2和PMS2共设备；eNodeB3和PMS3共设备。
共设备后的设备同时实现基站和MME的s1接口以及实现PMS和E-SMLC之间的SP接口。
各个PSS的管理过程和上述可选实施例类似。
需要说明的是，本发明实施例中所涉及的“第一”“第二”“第三”“第四”仅用于区分，并不对顺序进行限定。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：
1在现有通信网内实现定位网。
2通信网和定位网覆盖可以完全一致，也可以部分重叠，也可以相互独立。
3提高现有通信网无线定位精度，同时避免增加通信网密度，避免增加信号干扰。
4由于PSS只发送定位信号，因此设备结构上、信号处理上可以做的非常简单、运营成本也会下降很多，比如显著降低耗电量等。
在另外一个实施例中，还提供了一种软件，该软件用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。
在另外一个实施例中，还提供了一种存储介质，该存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (25)

1.一种通信网的带内定位系统，其特征在于，包括：
定位管理网元，位于通信网内，用于管理一个或多个定位网元，为所述定位网元提供同步参考时钟；
定位中心网元，位于所述通信网内，用于基于所述定位网元的位置信息向终端提供位置估计信息，以及将所述位置估计信息发送给所述终端；
所述定位网元，和所述通信网使用同一频带，用于根据定位信号辅助信息生成用于测距的带内定位信号，以及根据本地发射时钟与所述定位管理网元提供的同步参考时钟的差值调整所述带内定位信号的发送时钟，并根据调整后的发送时钟向所述终端发送所述带内定位信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述通信网中，所述定位管理网元与所述定位网元的存在形式包括以下之一：
第(1)种形式，所述定位管理网元与所述定位网元位于同一设备中；
第(2)种形式，所述定位管理网元与所述定位网元是两个分离并独立的设备；
第(3)种形式，第(1)种形式和第(2)种形式同时存在。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述定位网元通过以下之一方式发送所述带内定位信号：
在所述定位网元与所述定位管理网元位于同一设备时，所述定位网元通过所述定位管理网元的通信信号所使用的资源将所述通信信号和所述带内定位信号一起发送；
在所述定位网元与所述定位管理网元是两个分离并独立的设备时，所述定位网元将所述带内定位信号和指定无线信号一起发送；
所述定位网元仅发送所述带内定位信号。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位管理网元位于基站中，或者，所述定位管理网元与所述基站分离设置。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在长期演进LTE系统中，所述定位中心网元为演进的业务移动定位中心E-SMLC。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位网元包括：
通信模块，用于实现定位网元与外界的通信；
管理模块，用于从所述定位管理网元中获取小区标识CELL ID或用于唯一标识所述定位网元的定位网元ID；以及获取定位信号辅助信息和同步模块所需要的同步辅助信息；
存储模块，用于存储所述定位网元的设备号，其中，每个定位网元的设备号是唯一的；
所述同步模块，用于测量本地发射时钟和所述同步参考时钟的时钟差；
定位信号发送模块，用于根据定位管理网元的小区ID或者定位网元ID、以及所述同步模块获得的时钟差，调整所述发送时钟，生成带内定位信号，并发送给所述终端。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述管理模块，用于通过以下之一方式获取所述小区ID或定位网元ID：
所述管理模块，用于在一个所述定位管理网元管理多个所述定位网元时，且所述定位网元ID非全局统一分配的ID时，通过所述通信模块向定位管理网元上报所述定位网元的设备号；所述定位管理网元按照所述设备号从本地获取定位网元ID和所述定位管理网元的小区ID；
所述管理模块，用于在所述定位网元和小区一一对应，或者所述定位网元和所述定位管理网元位于同一设备时，通过所述通信模块上报所述定位网元的设备号；所述定位管理网元根据所述设备号获取所述定位管理网元所在小区的小区ID。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，当所述定位管理网元位于基站时，所述定位管理网元的小区ID为基站的小区ID；当所述定位管理网元与基站分离设置时，为所述定位管理网元分配一个小区ID。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述定位信号辅助信息包括以下至少之一：定位信号的频域资源位置、时域资源位置、长度。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述管理模块，用于通过以下之一方式获取所述定位信号辅助信息：
从所述定位管理网元中获取；
从预先设定的配置信息中获取。
11.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述同步辅助信息包括以下之一：
所述时钟差测量信息发送时刻、辅助站点的地址信息，其中，该辅助站点为所述定位网元与所述定位管理网元之间的可视路径树上的节点。
12.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述定位网元ID通过以下之一方式获取：
为所述定位网元分配设备号，其中，为各个所述定位网元分配的设备号是不同的，将所述分配的设备号作为所述定位网元ID；采用预设格式定义用于唯一识别所述定位网元的识别号，将所述识别号作为所述定位网元ID。
13.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述同步模块通过以下方式获取所述时钟差：
所述同步模块根据所述管理模块获取的同步辅助信息与辅助站点进行同步消息的交互，获取所述时钟差。
14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述定位网元通过第一通信接口向所述终端发送所述带内定位信号，其中，所述第一通信接口为专用于发送所述带内定位信号的接口；和/或，
所述定位管理网元通过第二通信接口与所述定位网元进行通信，其中，所述第二通信接口为专用于所述定位管理网元管理所述定位网元，以及为所述定位网元提供同步信息和定位信号辅助信息的接口；和/或，
所述定位管理网元与所述定位中心网元通过第三通信接口进行通信，其中，所述第三通信接口为专用于传输位置估计信息或进行位置估计所需要的辅助信息的接口。
15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位管理网元与所述定位网元之间通过有线连接或无线连接。
16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述定位管理网元与所述定位网元之间通过无线连接时，所述定位网元与所述定位管理网元管理的至少一个定位网元具有可视路径。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述带内定位信号包括：定位导频信号。
18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于，所述定位导频信号通过以下之一方式确定：
(1)LTE中定位网元的定位导频信号序列为：
Figure FDA0002277382660000031
Figure FDA0002277382660000032
其中，
Figure FDA0002277382660000041
为定位管理网元小区ID，PSSID为定位网元ID，k由系统配置的自然数，ns是时隙号，l是正交频分复用OFDM在时隙内的符号编号，
Figure FDA0002277382660000042
等于分配资源长度，m为变量，c(i)是伪随机序列，cinit为函数c(x)的初始值，NCP为：
Figure FDA0002277382660000043
(2)在小区与定位网元一一对应，将小区中的指定设备作为定位网元时的定位导频信号序列为：
Figure FDA0002277382660000044
cinit＝210·(7·(ns+1)+l+1)·(2·CELLID+1)+2·CELLID+NCP
其中CELLID是小区ID，ns是时隙号，l是OFDM在时隙内的符号编号，
Figure FDA0002277382660000045
等于分配资源长度，m为变量，c(i)是伪随机序列，初始化为cinit，NCP为：
Figure FDA0002277382660000046
19.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述带内定位信号的长度和所述定位信号辅助信息中的资源长度相匹配；和/或，不同所述带内定位信号之间满足正交性；和/或，定位信号时间在移位整数倍个标准采样点周期之后满足正交性。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，所述标准采样点周期为满足基带信号处理的采样频率所对应采集样点间的时间间隔。
21.根据权利要求1至20任一项所述的系统，其特征在于，所述定位网元通过以下之一方式调整所述带内定位信号的发送时钟：
调整所述本地发射时钟，使得所述本地发射时钟的时钟脉冲时刻和所述同步参考时钟一致；
调整所述带内定位信号的发送时刻，在所述本地发射时钟的脉冲时刻加上所述差值所得到的时刻作为所述带内定位信号的发送时刻。
22.一种通信网的带内定位信号发射方法，其特征在于，包括：
通信网内的定位网元获取本地发射时钟与同步参考时钟的差值，以及位置估计信息或进行位置估计所需要的辅助信息；
所述定位网元根据所述位置估计信息或进行位置估计所需要的辅助信息生成带内定位信号；
所述定位网元根据所述差值调整所述带内定位信号的发送时钟，并根据调整后的发送时钟发送所述带内定位信号。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述带内定位信号的长度和定位信号辅助信息中的资源长度相匹配；和/或，不同所述带内定位信号之间满足正交性；和/或，定位信号时间在移位整数倍个标准采样点周期之后满足正交性。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述标准采样点周期为满足基带信号处理的采样频率所对应采集样点间的时间间隔。
25.根据权利要求22至24任一项所述的方法，其特征在于，所述定位网元通过以下之一方式调整所述带内定位信号的发送时钟：
调整所述本地发射时钟，使得所述本地发射时钟的时钟脉冲时刻和所述同步参考时钟一致；
调整所述带内定位信号的发送时刻，在所述本地发射时钟的脉冲时刻加上所述差值所得到的时刻作为所述带内定位信号的发送时刻。
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