CN111148220A - 一种定位方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种定位方法及装置，涉及通信技术领域，能够提高终端的定位精度，本发明实施例的方案包括：生成定位参考信号PRS；然后利用用于传输通信数据的资源块，向终端发送所述PRS和所述通信数据，以使得所述终端根据所述PRS确定所述终端的位置，所述PRS与所述通信数据占用的时频资源相同，所述PRS与所述通信数据占用的功率资源不同。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种定位方法及装置。
背景技术
目前，在标准的到达时间观测差(Observed Time Difference of Arrival，OTDOA)定位方法中，终端根据三个或三个以上基站向终端发出信号的时刻、终端接收到信号的时刻，以及终端反馈该信号的时刻和基站接收到反馈信号的时刻，来分别计算出各基站与终端之间信号传输的时延，再根据信号传播的速度，计算出各基站与终端之间距离的差值，然后根据距离差值计算出用户的位置。
为了满足定位需求，在OTDOA定位技术的基础上引进了新的定位参考信号(Positioning Reference Signal，PRS)，但是由于在每个数据传输周期内，PRS和通信数据分别占用了不同的时域资源，PRS在时间上不能连续地传输，终端接收到的PRS不连续，不能实时跟踪PRS，使得根据接收到的PRS进行定位的精度较低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种定位方法及装置，以提高终端的定位精度。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种定位方法，应用于基站，所述方法包括：
生成定位参考信号PRS；
利用用于传输通信数据的资源块，向终端发送所述PRS和所述通信数据，以使得所述终端根据所述PRS确定所述终端的位置，所述PRS与所述通信数据占用的时频资源相同，所述PRS与所述通信数据占用的功率资源不同。
可选的，所述生成定位参考信号PRS，包括：
根据每个时隙内的符号数量和每个子帧内的符号数量生成伪随机序列；
根据所述伪随机序列生成参考信号序列；
将所述参考信号序列映射到复值调制信号上，得到所述定位参考信号。
可选的，所述参考信号序列为：
其中，
为第ns个时隙的第l个OFDM符号的第m个参考信号序列，
为第i个伪随机序列，Npr为伪随机序列的长度，N为正交频分复用技术OFDM的子载波总数，
为一个子帧内的符号数量，WN为傅里叶算法中的旋转因子。
第二方面，本发明实施例提供了一种定位方法，应用于终端，所述方法包括：
接收至少三个基站分别利用用于传输通信数据的资源块，发送的定位参考信号PRS和所述通信数据，所述PRS与所述通信数据占用的时频资源相同，所述PRS与所述通信数据占用的功率资源不同；
根据接收到所述PRS的时刻、所述基站发送所述PRS的时刻以及所述基站的位置，确定所述终端的位置。
可选的，在所述接收至少三个基站分别利用用于传输通信数据的资源块，发送的定位参考信号PRS和所述通信数据之后，所述方法还包括：
确定所述PRS信号占用的目标功率资源；
根据所述目标功率资源，从接收到的所述PRS和所述通信数据中，分离出所述PRS。
第三方面，本发明实施例提供了一种定位装置，应用于基站，所述装置包括：
生成模块，用于生成定位参考信号PRS；
发送模块，用于利用用于传输通信数据的资源块，向终端发送所述PRS和所述通信数据，以使得所述终端根据所述PRS确定所述终端的位置，所述PRS与所述通信数据占用的时频资源相同，所述PRS与所述通信数据占用的功率资源不同。
可选的，所述生成模块，具体用于：
根据每个时隙内的符号数量和每个子帧内的符号数量生成伪随机序列；
根据所述伪随机序列生成参考信号序列；
将所述参考信号序列映射到复值调制信号上，得到所述定位参考信号。
可选的，所述参考信号序列为：
其中，
为第ns个时隙的第l个OFDM符号的第m个参考信号序列，
为第i个伪随机序列，Npr为伪随机序列的长度，N为正交频分复用技术OFDM的子载波总数，
为一个子帧内的符号数量，WN为傅里叶算法中的旋转因子。
第四方面，本发明实施例提供了一种定位装置，应用于终端，所述装置包括：
接收模块，用于接收至少三个基站分别利用用于传输通信数据的资源块，发送的定位参考信号PRS和所述通信数据，所述PRS与所述通信数据占用的时频资源相同，所述PRS与所述通信数据占用的功率资源不同；
确定模块，用于根据接收到所述PRS的时刻、所述基站发送所述PRS的时刻以及所述PRS的传播速度确定所述终端的位置。
可选的，所述装置还包括：分离模块；
所述确定模块，还用于在所述接收至少三个基站分别利用用于传输通信数据的资源块，发送的定位参考信号PRS和所述通信数据之后，确定所述PRS信号占用的目标功率资源；
所述分离模块，用于根据所述目标功率资源，从接收到的所述PRS和所述通信数据中，分离出所述PRS。
第五方面，本发明实施例提供了一种基站，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第一方面所述的定位方法的步骤。
第六方面，本发明实施例提供了一种终端，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第二方面所述的定位方法的步骤。
第七方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时上述第一方面所述的定位方法的步骤。
第八方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时上述第二方面所述的定位方法法的步骤。
第九方面，本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第一方面所述的定位方法。
第十方面，本发明实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述第二方面所述的定位方法。
本发明实施例的技术方案至少可以带来以下有益效果：由于基站向终端传输的PRS和通信数据可以共享时域资源，使得PRS可以在每个数据传输周期内连续地传输，因此终端可以连续地接收到PRS，进而实时跟踪PRS，所以本发明实施例能够提高定位精度。
当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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一种定位系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种定位方法流程图；
图3为本发明实施例提供的一种资源块模型的示例性示意图；
图4为本发明实施例提供的一种信号在时间域上的功率模式图；
图5为本发明实施例提供的另一种定位方法流程图；
图6为本发明实施例提供的一种定位装置结构示意图；
图7为本发明实施例提供的另一种定位装置结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种基站的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的一种终端的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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做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。
为了提高定位精度，本发明实施例提供了一种定位系统，该系统包括：基站101和终端102。基站和终端可以通信连接。
基站101用于向终端102发送定位信号。
终端102用于根据至少三个基站101发送的定位信号确定自身的位置。
图1所示的定位系统包括的各设备数量仅为本发明实施例提供的一种示例，本发明实施例对定位系统包括的各设备数量不作具体限定。
结合图1，参见图2，本发明实施例提供的定位方法，可以应用于与图1所示的基站，该方法包括如下步骤。
步骤201，生成定位参考信号(Positioning Reference Signal，PRS)。
步骤202，利用用于传输通信数据的资源块，向终端发送PRS和通信数据，以使得终端根据PRS确定终端的位置。
其中，PRS与通信数据占用的时频资源相同，PRS与通信数据占用的功率资源不同。
本发明实施例的技术方案至少可以带来以下有益效果：由于基站向终端传输的PRS和通信数据可以共享时域资源，使得PRS可以在每个数据传输周期内连续地传输，因此终端可以连续地接收到PRS，进而实时跟踪PRS，所以本发明实施例能够提高定位精度。
可选的，上述步骤201中生成PRS的方式包括以下步骤。
步骤一、根据每个时隙内的符号数量和每个子帧内的符号数量生成伪随机序列。
一种实施方式中，生成的伪随机序列为公式(1)：
其中，
为第i个伪随机序列，ns为一个子帧中的时隙号，l为一个时隙中的OFDM的符号数，
为一个时隙内的符号数量，
为一个子帧内的符号数量，Npr为伪随机序列的长度。
步骤二、根据伪随机序列生成参考信号序列。
一种实施方式中，生成的参考信号序列为公式(2)：
其中，
为第ns个时隙的第l个OFDM符号的第m个参考信号序列，
为第i个伪随机序列，Npr为伪随机序列的长度，N为正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)的子载波总数，
为一个子帧内的符号数量，WN为傅里叶算法中的旋转因子。
步骤三、将参考信号序列映射到复值调制信号上，得到天线端口6的第ns个时隙上的定位参考信号。
一种实施方式中，定位参考信号可以为公式(3)：
其中，k＝m；m＝0,1,…,N-1；
为定位参考信号，p为天线端口号，l为一个时隙中的OFDM的符号数，
为第ns个时隙的第l个OFDM符号的第m个参考信号序列。
本发明实施例还可以带来以下有益效果：利用本发明实施例中生成的PRS，可以使得终端根据接收到的PRS信号，定位精度更高。
可选的，在生成PRS之后，确定传输PRS所占用的时域资源、频域资源和功率资源，并将PRS叠加到用于传输通信数据的资源块上。
例如，PRS在多个资源块(Resource Blocks，RBs)和多个资源要素(ResourceElements，REs)上的映射如图3所示。其中，带斜线的方框表示PRS所占用的资源块。其中，频域上连续12个子载波以及时域上1个时隙，称为一个RB，如图3的左图中每个方框表示一个RB。频域上一个子载波以及时域上一个符号(symbol)，称为一个RE，如图3的右图中每个方框表示一个RE。(图3中的DC表示Direct Current，即直流电)
可选的，参见图4，图4所示的是基站与终端之间传输的信号在时间域上的功率模式。其中，横轴表示时间，纵轴表示功率。
图4中0～T1时间段内的横线表示基站向终端发送的下行信号，较粗的横线表示PRS，较细的横线表示通信数据，其中，传输通信数据的功率大于传输PRS的功率，传输PRS和通信数据所占用的时域资源相同。T1～T2时间段内的横线表示终端向基站发送的上行信号。T2～T3时间段内的横线表示基站向终端发送的下行信号，较粗的横线表示PRS，较细的横线表示通信数据，其中，传输通信数据的功率大于传输PRS的功率，传输PRS和通信数据所占用的时域资源相同。
结合图1，参见图5，本发明实施例提供的定位方法，可以应用于图1所示的定位系统的终端，该方法包括如下步骤。
步骤501，接收至少三个基站分别利用用于传输通信数据的资源块，发送的定位参考信号PRS和通信数据。
其中，PRS与通信数据占用的时频资源相同，PRS与通信数据占用的功率资源不同。
步骤502，根据接收到PRS的时刻、基站发送PRS的时刻以及该至少三个基站的位置，确定终端的位置。
一种实施方式中，可以利用到达时间差(Observed Time Difference Of Arriva，OTDOA)定位方法，根据接收到PRS的时刻、基站发送PRS的时刻以及该至少三个基站的位置，确定终端的位置。
可选的，通信数据中可以携带基站发送PRS及通信数据的时刻。
可选的，基站可以每间隔一段时间，将自身的位置携带在通信数据中发送给终端。
例如，假设终端的坐标为(x，y)，基站1的位置为(x1，y1)，基站2的位置为(x2，y2)，基站3的位置为(x3，y3)。基站1发送PRS的时刻为T1，终端接收到基站1发送的PRS的时刻为t1，基站2发送PRS的时刻为T2，终端接收到基站2发送的PRS的时刻为t2，基站3发送PRS的时刻为T3，终端接收到基站3发送的PRS的时刻为t3。终端与基站1之间的距离为c1，终端与基站2之间的距离为c2，终端与基站3之间的距离为c3。
通过构建的公式(4)、(5)和(6)，解得终端的坐标(x，y)。
本发明实施例的技术方案至少可以带来以下有益效果：终端可以根据接收到的至少三个基站发送的PRS，确定终端的位置。可见基站可以利用用于传输通信数据的资源块，向终端发送PRS和通信数据，使得PRS可以与通信数据进行叠加传输。由于通信数据能够连续传输，所以叠加在通信数据上的PRS也能够连续传输，所以本发明实施例能够提高定位精度。
可选的，在上述步骤501接收到PRS和通信数据之后，还可以确定PRS信号占用的目标功率资源，然后根据目标功率资源，从接收到的PRS和通信数据中，分离出PRS。
可选的，传输PRS占用的功率资源可以小于传输通信信号占用的功率资源。
在本发明实施例中，终端在接收通信数据和PRS之前，可以接收基站预先广播的PRS信息，其中PRS信息包括生成PRS的伪随机序列和传输PRS的功率(即PRS所占用的功率资源)。
因此终端可以在对接收到的叠加后的通信数据和PRS进行解调时，通过PRS信息中的PRS的伪随机序列生成一个复制的PRS，将复制的PRS与接收到的叠加信号进行相关运算，并根据传输PRS的功率，对叠加信号中的PRS和通信数据进行分离。
本发明实施例还可以包括以下有益效果：本发明实施例可以克服相关定位技术中的带宽变窄的缺点。
对应于上述方法实施例，参见图6，本发明实施例提供了一种定位装置，应用于基站，该装置包括：生成模块601和发送模块602；
生成模块601，用于生成定位参考信号PRS；
发送模块602，用于利用用于传输通信数据的资源块，向终端发送PRS和通信数据，以使得终端根据PRS确定终端的位置，PRS与通信数据占用的时频资源相同，PRS与通信数据占用的功率资源不同。
可选的，生成模块601，具体用于：
根据每个时隙内的符号数量和每个子帧内的符号数量生成伪随机序列；
根据伪随机序列生成参考信号序列；
将参考信号序列映射到复值调制信号上，得到定位参考信号。
可选的，参考信号序列为：
其中，
为第ns个时隙的第l个OFDM符号的第m个参考信号序列，
为第i个伪随机序列，Npr为伪随机序列的长度，N为正交频分复用技术OFDM的子载波总数，
为一个子帧内的符号数量，WN为傅里叶算法中的旋转因子。
对应于上述方法实施例，参见图7，本发明实施例提供了一种定位装置，应用于终端，该装置包括：接收模块701和确定模块702；
接收模块701，用于接收至少三个基站分别利用用于传输通信数据的资源块，发送的定位参考信号PRS和通信数据，PRS与通信数据占用的时频资源相同，PRS与通信数据占用的功率资源不同；
确定模块702，用于根据接收到PRS的时刻、基站发送PRS的时刻以及PRS的传播速度确定终端的位置。
可选的，该装置还包括：分离模块；
确定模块702，还用于在接收至少三个基站分别利用用于传输通信数据的资源块，发送的定位参考信号PRS和通信数据之后，确定PRS信号占用的目标功率资源；
分离模块，用于根据目标功率资源，从接收到的PRS和通信数据中，分离出PRS。
本发明实施例还提供了一种基站，如图8所示，包括处理器801、通信接口802、存储器803和通信总线804，其中，处理器801，通信接口802，存储器803通过通信总线804完成相互间的通信，
存储器803，用于存放计算机程序；
处理器801，用于执行存储器803上所存放的程序时，实现上述方法实施例中由基站执行的步骤。
本发明实施例还提供了一种终端，如图9所示，包括处理器901、通信接口902、存储器903和通信总线904，其中，处理器901，通信接口902，存储器903通过通信总线904完成相互间的通信，
存储器903，用于存放计算机程序；
处理器901，用于执行存储器903上所存放的程序时，实现上述方法实施例中由终端执行的步骤。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述由基站执行的定位方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述由终端执行的定位方法的步骤。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中由基站执行的定位方法。
在本发明提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中由终端执行的定位方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘Solid State Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种定位方法，其特征在于，应用于基站，所述方法包括：
生成定位参考信号PRS；
利用用于传输通信数据的资源块，向终端发送所述PRS和所述通信数据，以使得所述终端根据所述PRS确定所述终端的位置，所述PRS与所述通信数据占用的时频资源相同，所述PRS与所述通信数据占用的功率资源不同。
2.根据权利要求1所述的方法，所述生成定位参考信号PRS，包括：
根据每个时隙内的符号数量和每个子帧内的符号数量生成伪随机序列；
根据所述伪随机序列生成参考信号序列；
将所述参考信号序列映射到复值调制信号上，得到所述定位参考信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述参考信号序列为：
其中，
为第ns个时隙的第l个OFDM符号的第m个参考信号序列，
为第i个伪随机序列，Npr为伪随机序列的长度，N为正交频分复用技术OFDM的子载波总数，
为一个子帧内的符号数量，WN为傅里叶算法中的旋转因子。
4.一种定位方法，其特征在于，应用于终端，所述方法包括：
接收至少三个基站分别利用用于传输通信数据的资源块，发送的定位参考信号PRS和所述通信数据，所述PRS与所述通信数据占用的时频资源相同，所述PRS与所述通信数据占用的功率资源不同；
根据接收到所述PRS的时刻、所述基站发送所述PRS的时刻以及所述基站的位置，确定所述终端的位置。
5.根据权利要4所述的方法，其特征在于，在所述接收至少三个基站分别利用用于传输通信数据的资源块，发送的定位参考信号PRS和所述通信数据之后，所述方法还包括：
确定所述PRS信号占用的目标功率资源；
根据所述目标功率资源，从接收到的所述PRS和所述通信数据中，分离出所述PRS。
6.一种定位装置，其特征在于，应用于基站，所述装置包括：
生成模块，用于生成定位参考信号PRS；
发送模块，用于利用用于传输通信数据的资源块，向终端发送所述PRS和所述通信数据，以使得所述终端根据所述PRS确定所述终端的位置，所述PRS与所述通信数据占用的时频资源相同，所述PRS与所述通信数据占用的功率资源不同。
7.根据权利要求6所述的装置，所述生成模块，具体用于：
根据每个时隙内的符号数量和每个子帧内的符号数量生成伪随机序列；
根据所述伪随机序列生成参考信号序列；
将所述参考信号序列映射到复值调制信号上，得到所述定位参考信号。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述参考信号序列为：
其中，
为第ns个时隙的第l个OFDM符号的第m个参考信号序列，
为第i个伪随机序列，Npr为伪随机序列的长度，N为正交频分复用技术OFDM的子载波总数，
为一个子帧内的符号数量，WN为傅里叶算法中的旋转因子。
9.一种定位装置，其特征在于，应用于终端，所述装置包括：
接收模块，用于接收至少三个基站分别利用用于传输通信数据的资源块，发送的定位参考信号PRS和所述通信数据，所述PRS与所述通信数据占用的时频资源相同，所述PRS与所述通信数据占用的功率资源不同；
确定模块，用于根据接收到所述PRS的时刻、所述基站发送所述PRS的时刻以及所述PRS的传播速度确定所述终端的位置。
10.根据权利要9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：分离模块；
所述确定模块，还用于在所述接收至少三个基站分别利用用于传输通信数据的资源块，发送的定位参考信号PRS和所述通信数据之后，确定所述PRS信号占用的目标功率资源；
所述分离模块，用于根据所述目标功率资源，从接收到的所述PRS和所述通信数据中，分离出所述PRS。
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