CN114760226B - 一种提高往返时延估计精度的方法、装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种提高往返时延估计精度的方法、装置和存储介质，该方法包括：获取宽带通信系统测量的第一往返时延和窄带通信系统测量的第二往返时延；利用参考参数分别对第一往返时延与第二往返时延进行修正，得到第一修正往返时延与第二修正往返时延；根据第二修正往返时延对第一修正往返时延进行调整，生成宽带往返时延。通过上述方式，本申请能够提高定位精度。

Description

一种提高往返时延估计精度的方法、装置和存储介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种提高往返时延估计精度的方法、装置和存储介质。

背景技术

往返时延(RTT，Round Trip Time)在通信系统中有广泛的应用，如终端的定位、系统传输延迟的估计以及一些系统调度算法等，因此对于RTT的估计是系统设计中的重要技术之一。以长期演进(LTE，Long Term Evolution)为代表的宽带系统中，基于随机接入过程的估计方法受信道直射径(LOS，Line of Sight)功率大小的影响，精度较差，严重影响了基于RTT的定位算法的定位精度。

发明内容

本申请提供一种提高往返时延估计精度的方法、装置和存储介质，能够提高定位精度。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是提供一种提高往返时延估计精度的方法，该方法包括：获取宽带通信系统测量的第一往返时延和窄带通信系统测量的第二往返时延；利用参考参数分别对第一往返时延与第二往返时延进行修正，得到第一修正往返时延与第二修正往返时延；根据第二修正往返时延对第一修正往返时延进行调整，生成宽带往返时延。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是提供一种定位方法，该方法应用于定位系统，定位系统包括宽带通信系统、窄带通信系统以及终端设备，方法包括：获取宽带通信系统测量的第一往返时延和窄带通信系统测量的第二往返时延；利用参考参数分别对第一往返时延与第二往返时延进行修正，得到第一修正往返时延与第二修正往返时延；根据第二修正往返时延对第一修正往返时延进行调整，生成宽带往返时延；利用宽带往返时延对终端设备的位置进行估计，得到终端设备的位置信息。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是提供一种定位系统，该定位系统包括宽带通信系统、窄带通信系统、终端设备以及估计装置，估计装置与宽带通信系统、窄带通信系统以及终端设备连接，估计装置为上述的估计装置。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是提供一种估计装置，该装置包括互相连接的存储器和处理器，其中，存储器用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器执行时，用于实现上述的提高往返时延估计精度的方法。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一技术方案是提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器执行时，用于实现上述的方法。

通过上述方案，本申请的有益效果是：可先获取宽带通信系统测量的第一往返时延和窄带通信系统测量的第二往返时延；再利用参考参数分别对第一往返时延与第二往返时延进行修正，得到修正后的第一往返时延(即第一修正往返时延)与修正后的第二往返时延(即第二修正往返时延)；然后对第一修正往返时延与第二修正往返时延进行处理，生成当前的宽带往返时延，实现了对宽带通信系统中的宽带往返时延进行准确地估计，由于考虑了窄带通信系统与宽带通信系统的往返时延，能够提高宽带往返时延测量的准确性，有助于提升基于往返时延的定位方法的定位精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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。其中：

图1是第三代合作伙伴计划中用于终端设备定位的E-CID方法的示意图；

图2是本申请提供的估计装置一实施例的结构示意图；

图3是本申请提供的提高往返时延估计精度的方法一实施例的流程示意图；

图4是本申请提供的提高往返时延估计精度的方法另一实施例的流程示意图；

图5是本申请提供的定位方法一实施例的流程示意图；

图6是本申请提供的估计装置另一实施例的结构示意图；

图7是本申请提供的定位系统一实施例的结构示意图；

图8是本申请提供的计算机可读存储介质一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为第三代合作伙伴计划(3GPP，Third Generation Partnership Project)中用于终端设备(UE，User Equipment)定位的增强小区标识(E-CID，Enhanced CellIdentification)方法的示意图，UE 11通过搜索小区ID得到初步位置，与基站12建立通信连接，由基站12估计RTT和到达角(AoA，angle of arrive)，分别确定UE 11与基站12的距离以及UE 11的方向，根据上述测量值，网络侧可以估计UE 11的位置。

对于E-CID定位算法，宽带通信系统的优势在于利用多天线对AoA的估计上，而限制其精度的瓶颈在于对距离(即RTT)的估计上；采用优化后的RTT估计方法，能够更精确地估计UE与基站之间的距离，可以提高非直射径(NLOS，Non Line of Sight)环境下的定位精度。

LTE系统中估计RTT的方法主要有两种，第一种方法是利用信号在基站侧的到达与发送时间差和UE侧的到达与发送时间差，其精度可以达到0.3μs；第二种方法是由基站侧根据物理随机接入信道(PRACH，Physical Random Access Channel)估计的时延值(TA，Timing Advance)来估计RTT，由于受到多径信道的影响，其精度为1-2μs。有些方案中提出了修复RTT测量值的方案，比如，可根据链路层(link layer)的测量统计数据来区分信道多径类型，进而修正RTT；或者采用多次测量到达时间/到达时间差(TOA/TDOA，Time ofArrival/Time Difference of Arrival)的方法来估算信道时延(不估计信道参数)，从而修正RTT。有些方案提出了使用信道延迟来校正RTT估计值的方法，但仅使用单播与反馈确认估计RTT，并没有考虑到多径时延扩展引起的传输延迟；3GPP中标准化的方法是通过UE上报多个时延值，以辅助系统侧对RTT的准确估计。

E-CID定位算法对于RTT的估计误差很敏感，而RTT的估计误差主要来源于两方面，第一：信道的影响(包括NLOS或多径衰落等)；第二：计算引入的误差。在LOS受到建筑物、树木或门窗等的阻挡时，由于电磁波的折射、反射、散射或吸收等影响，导致LOS功率降低甚至不可分辨(室内环境下该现象更为明显)，信道会由LOS信道向NLOS信道转变。本申请提出抑制LOS信道向NLOS信道转变的思路为：第一，信道在对电磁波进行传输时，对电磁波本身的频率极为敏感，一般低频信号受到的影响要小于高频信号，因此使用低频信号测量信道的RTT更为接近真实值；第二，如果信道的LOS功率较高，采用两次测量值的平均可以降低计算误差和多径衰落带来的影响。

本申请提出了一种全新的RTT估计方法，利用窄带通信系统频率较低的特点，优化宽带通信系统对RTT的测量精度，进而可以优化通信系统对终端的定位精度，可以有效地降低信道条件对于测量的影响，从而提高系统性能，且可应用于宽窄带融合的通信系统中，尤其是对终端定位要求高的应用场景。

请参阅图2，图2是本申请提供的估计装置一实施例的结构示意图，该装置包括互相连接的RTT测量模块21与处理单元22。

RTT测量模块21需要分别使用宽带通信系统与窄带通信系统，RTT测量模块21测量出的数据统一传送至处理单元22，以使得处理单元22对数据进行处理；具体地，处理单元22可以为逻辑单元，物理实现上可以位于宽带通信系统的接入网网元内，也可以位于融合的核心网网元内，或是与融合的核心网相连的定位服务器内，处理单元22负责完成RTT计算和参数计算的功能，即处理单元22包括参数计算模块221与RTT计算模块222。

在一具体的实施例中，RTT测量模块21的功能是分别测量宽带通信系统和窄带通信系统的RTT值，将其存储为RTT1和RTT2；进一步地，可采用通用的方法计算RTT1与RTT2，例如，利用随机接入时测量的时延或利用UE发送信号进行时延测量等。

为了实现终端的定位，系统计算的RTT值应该为终端与宽带基站之间的RTT；当宽带通信系统与窄带通信系统共基站部署时，测量得到的RTT1和RTT2可以用于RTT的计算；当宽带通信系统与窄带通信系统不共享站址，采用独立部署时，可对窄带通信系统测量到的RTT2进行预处理，以便用于后续的RTT计算，进一步地，预处理用于将终端与窄带基站之间的RTT转换为终端与宽带基站之间的RTT。

进一步地，预处理可以在RTT测量模块21中执行，也可以在RTT计算模块222中执行；优选地，由于预处理需要利用宽带基站、窄带基站以及终端粗略的位置信息，因此预处理的计算可在处理单元22处进行。

考虑到典型的应用场景中，窄带通信系统的覆盖范围远远大于宽带通信系统的覆盖范围，预处理的方式可以为：判断第二往返时延与预设时间之间的时间差是否大于预设时间门限，该预设时间门限用来标记窄带测量的有效性，可以在方案实现时由系统仿真获取；若第二往返时延与预设时间之间的时间差大于预设时间门限，则将第二往返时延更新为第二往返时延减去预设时间的差值，该预设时间为利用宽带通信系统中的基站与窄带通信系统中的基站之间的距离以及光的传播速度计算得到；若第二往返时延与预设时间之间的时间差小于或等于预设时间门限，认为窄带通信系统的测量值无效。

参数计算模块221可根据参考参数来更新RTT算法所需要的参数，该参考参数包括但不局限于当前信道的时延估计、宽带通信系统以及窄带通信系统计算RTT的误差统计值等变量、判断门限值以及RTT计算模块222得到的计算结果等，该参考参数可以是其它系统模块的输出。

RTT计算模块222是核心功能单元，主要负责根据测量得到的RTT1、RTT2以及参数计算模块221的输出，来计算优化后的RTT值，并且输出RTT值至参数计算模块221，以更新参考参数；进一步地，RTT计算模块222中使用的参数，如判决门限、加权系数或滤波系数等可以设置成固定值(具体数值可由系统仿真测试决定)，也可在参数计算模块221中进行动态调整。

本实施例所提供的装置包括RTT测量模块21、参数计算模块221以及RTT计算模块222，通过三者的配合，可实现实时计算宽带通信系统的RTT值，使得宽带RTT值的测量更加准确，有助于提升系统对终端的定位精度。

请参阅图3，图3是本申请提供的提高往返时延估计精度的方法一实施例的流程示意图，该方法包括：

步骤31：获取宽带通信系统测量的第一RTT和窄带通信系统测量的第二RTT。

可利用现有计算RTT的方法来获取宽带通信系统测量出来的第一RTT与窄带通信系统测量出来的第二RTT，例如，利用随机接入时测量的时延或利用通信系统中的UE发送信号进行时延测量等。

步骤32：利用参考参数分别对第一RTT与第二RTT进行修正，得到第一修正RTT与第二修正RTT。

在获取到第一RTT和第二RTT后，可采用修正方法基于参考参数分别对第一RTT与第二RTT进行修正，生成相应的第一修正RTT与第二修正RTT。

步骤33：根据第二修正RTT对第一修正RTT进行调整，生成宽带RTT。

在对第一RTT与第二RTT进行修正了之后，根据窄带通信系统对应的第二修正RTT对宽带通信系统对应的第一修正RTT进行调整，以更新宽带通信系统的RTT值，生成宽带RTT。

本实施例提出了一种宽窄带融合系统中的RTT估计方法，利用宽窄带融合系统的特点，同时对多模终端的宽带信号与窄带信号进行测量，获取到第一RTT和第二RTT，通过对第一RTT与第二RTT进行修正与处理，可生成宽带RTT，能够提高宽带RTT测量的准确性，有助于提升系统对终端的定位精度。

请参阅图4，图4是本申请提供的提高往返时延估计精度的方法另一实施例的流程示意图，该方法包括：

步骤41：获取宽带通信系统测量的第一RTT和窄带通信系统测量的第二RTT。

其中，步骤41与上述实施例中步骤31相同，在此不再赘述。

在一具体的实施例中，在获取到第二RTT后，如果宽带通信系统与窄带通信系统不共享站址，可对第二RTT进行预处理，以将终端与窄带基站之间的RTT转换为终端与宽带基站之间的RTT。

步骤42：判断第二RTT与预设时间之间的时间差是否大于预设时间门限。

该预设时间为利用宽带通信系统中的基站与窄带通信系统中的基站之间的距离以及光的传播速度计算得到。

步骤43：如果第二RTT与预设时间之间的时间差大于预设时间门限，则将第二RTT更新为第二RTT减去预设时间的差值。

如果第二RTT与预设时间之间的时间差大于预设时间门限，则表明宽带通信系统中的基站与窄带通信系统中的基站相隔较远，当前第二RTT设置的不合理，因此需要对其进行调整，可经过计算将窄带RTT转化为宽带通信系统中基站处的RTT，即将第二RTT与预设时间的差值作为新的第二RTT；当宽带通信系统中的基站与窄带通信系统中的基站相隔不远时，无需对窄带RTT进行更新，可直接将窄带通信系统中基站测量的RTT当做宽带RTT。

步骤44：利用参考参数分别对第一RTT与第二RTT进行修正，得到第一修正RTT与第二修正RTT。

参考参数包括判决门限、第一RTT误差和第二RTT误差，将第一RTT与第一RTT误差作差，得到第一修正RTT；将第二RTT与第一RTT误差作差，得到第二修正RTT。

步骤45：利用历史RTT、第一修正RTT以及第二修正RTT计算得到宽带RTT。

对第一修正RTT与第二修正RTT进行加权求和，得到第一求和结果；然后对第一求和结果与历史RTT进行加权求和，得到宽带RTT，从而实现对RTT的准确估计。

步骤46：计算第一修正RTT与第二修正RTT的绝对差值，将绝对差值作为判决阈值，并判断判决阈值是否小于判决门限。

可根据判决阈值与判决门限之间的大小关系，来执行相应的操作，如果判决阈值小于判决门限，则执行步骤46。

步骤47：在判决阈值大于或等于判决门限时，利用第一修正RTT、第二修正RTT及宽带RTT获得新的第一RTT误差和新的第二RTT误差。

如果判决阈值大于或等于判决门限，可将计算得到的RTT输入至参数计算模块，以便参数计算模块对第一修正RTT、第二修正RTT及宽带RTT进行处理，以获得新的第一RTT误差和新的第二RTT误差，实现对第一RTT误差与第二RTT误差的更新。

本实施例可通过预设时间实现第二RTT进行更新，利用第一RTT误差与第二RTT误差来对第一RTT与第二RTT进行修正，生成第一修正RTT与第二修正RTT，通过对历史RTT、第一修正RTT以及第二修正RTT进行加权求和，生成宽带RTT，能够提高RTT测量的准确性，有助于提升系统对终端设备的定位精度；而且还可基于新生成的宽带RTT对第一RTT误差与第二RTT误差进行更新，以提升下次定位的精度度。

请参阅图5，图5是本申请提供的定位方法一实施例的流程示意图，该方法应用于定位系统，定位系统包括宽带通信系统、窄带通信系统以及终端设备，该方法包括：

步骤51：获取宽带通信系统测量的第一RTT和窄带通信系统测量的第二RTT。

步骤52：利用参考参数分别对第一RTT与第二RTT进行修正，得到第一修正RTT与第二修正RTT。

步骤53：根据第二修正RTT对第一修正RTT进行调整，生成宽带RTT。

其中，步骤51-步骤53与上述实施例中步骤31-33相同，再次不再赘述。

步骤54：利用宽带RTT对终端设备的位置进行估计，得到终端设备的位置信息。

定位系统还包括宽带通信系统中的基站，可利用宽带RTT和到达角，确定终端设备与该基站的距离以及终端设备的方向；然后再利用该距离与终端设备的方向估计终端设备的位置信息。

在一具体的实施例中，以宽带通信系统与窄带通信系统共基站部署为例进行说明，定位操作如下所示：

步骤一：UE通过小区搜索进行下行同步，然后通过随机接入过程进行上行同步，以与宽带通信系统建立通信连接。

步骤二：网络侧的定位服务器对UE发起定位请求，将相应的配置信息下发给基站。

步骤三：基站通过UE发送的上行发送信号估计时延值，进而得到宽带通信系统估计的RTT值，记作RTT1。

步骤四：基站以规定格式将RTT1传递给网络侧的定位服务器。

步骤五：网络侧的定位服务器通过宽窄带融合的核心网调度窄带通信系统，发起定位请求。

步骤六：基站估计低频段的RTT值，记作RTT2，并以规定格式将RTT2传递给网络侧的定位服务器。

步骤七：网络侧的定位服务器中的处理单元基于宽带通信系统的测量值与窄带通信系统的测量值，利用本方案所提供的RTT计算方法来估计基站与UE之间的RTT值，并对参数计算模块的输入值进行更新。

步骤八：网络侧的定位服务器利用优化后的RTT值对UE的位置进行估计，获取精确的位置信息。

本实施例提出了一种宽窄带融合系统中的定位方法，可利用窄带通信系统的测量值修正宽带通信系统的RTT测量，进而提高宽带通信系统对终端设备的定位精度。

请参阅图6，图6是本申请提供的估计装置另一实施例的结构示意图，估计装置60包括互相连接的存储器61和处理器62，存储器61用于存储计算机程序，计算机程序在被处理器62执行时，用于实现上述实施例中的提高往返时延估计精度的方法，存储器61可以为定位服务器。

请参阅图7，图7是本申请提供的定位系统一实施例的结构示意图，定位系统，该系统包括宽带通信系统71、窄带通信系统72、终端设备73以及估计装置74，估计装置74与宽带通信系统71、窄带通信系统72以及终端设备73连接，估计装置74为上述实施例中的估计装置。

请参阅图8，图8是本申请提供的计算机可读存储介质一实施例的结构示意图，计算机可读存储介质80用于存储计算机程序81，计算机程序81在被处理器执行时，用于实现上述实施例中的提高往返时延估计精度的方法。

计算机可读存储介质80可以是服务端、U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本申请所提供的几个实施方式中，应该理解到，所揭露的方法以及设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施方式仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施方式方案的目的。

另外，在本申请各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种提高往返时延估计精度的方法，其特征在于，包括：

获取宽带通信系统测量的第一往返时延和窄带通信系统测量的第二往返时延；

利用参考参数分别对所述第一往返时延与所述第二往返时延进行修正，得到第一修正往返时延与第二修正往返时延；

根据所述第二修正往返时延对所述第一修正往返时延进行调整，生成宽带往返时延。

2.根据权利要求1所述的提高往返时延估计精度的方法，其特征在于，所述参考参数包括判决门限、第一往返时延误差和第二往返时延误差，在所述生成宽带往返时延之后，所述方法还包括：

计算所述第一修正往返时延与所述第二修正往返时延的绝对差值，将所述绝对差值作为判决阈值；

在所述判决阈值大于或等于所述判决门限时，利用所述第一修正往返时延、所述第二修正往返时延及所述宽带往返时延获得新的第一往返时延误差和新的第二往返时延误差。

3.根据权利要求2所述的提高往返时延估计精度的方法，其特征在于，所述利用参考参数分别对所述第一往返时延与所述第二往返时延进行修正，得到第一修正往返时延与第二修正往返时延，包括：

将第一往返时延与所述第一往返时延误差作差，得到所述第一修正往返时延；

将第二往返时延与所述第一往返时延误差作差，得到所述第二修正往返时延。

4.根据权利要求1或2所述的提高往返时延估计精度的方法，其特征在于，所述根据所述第二修正往返时延对所述第一修正往返时延进行调整，生成宽带往返时延，包括：

利用历史往返时延、所述第一修正往返时延以及所述第二修正往返时延计算得到所述宽带往返时延。

5.根据权利要求4所述的提高往返时延估计精度的方法，其特征在于，所述利用历史往返时延、所述第一修正往返时延以及所述第二修正往返时延计算得到所述宽带往返时延，包括：

对所述第一修正往返时延与所述第二修正往返时延进行加权求和，得到第一求和结果；

对所述第一求和结果与所述历史往返时延进行加权求和，得到所述宽带往返时延。

6.根据权利要求1所述的提高往返时延估计精度的方法，其特征在于，所述利用参考参数分别对所述第一往返时延与所述第二往返时延进行修正，得到第一修正往返时延与第二修正往返时延之前，包括：

判断所述第二往返时延与预设时间之间的时间差是否大于预设时间门限；

若是，则将所述第二往返时延更新为第二往返时延减去预设时间的差值；

其中，所述预设时间为利用所述宽带通信系统中的基站与所述窄带通信系统中的基站之间的距离以及光的传播速度计算得到。

7.一种定位方法，其特征在于，应用于定位系统，所述定位系统包括宽带通信系统、窄带通信系统以及终端设备，所述方法包括：

获取所述宽带通信系统测量的第一往返时延和所述窄带通信系统测量的第二往返时延；

利用参考参数分别对所述第一往返时延与所述第二往返时延进行修正，得到第一修正往返时延与第二修正往返时延；

根据所述第二修正往返时延对所述第一修正往返时延进行调整，生成宽带往返时延；

利用所述宽带往返时延对所述终端设备的位置进行估计，得到所述终端设备的位置信息。

8.根据权利要求7所述的定位方法，其特征在于，所述定位系统还包括所述宽带系统中的基站，所述利用所述宽带往返时延对所述终端设备的位置进行估计，得到所述终端设备的位置信息的步骤，包括：

利用所述宽带往返时延和到达角，确定所述终端设备与所述基站的距离以及所述终端设备的方向；

利用所述距离与所述终端设备的方向估计所述终端设备的位置信息。

9.一种估计装置，其特征在于，包括互相连接的存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，用于实现权利要求1-6中任一项所述的提高往返时延估计精度的方法。

10.一种定位系统，其特征在于，包括宽带通信系统、窄带通信系统、终端设备以及估计装置，所述估计装置与所述宽带通信系统、所述窄带通信系统以及所述终端设备连接，所述估计装置为权利要求9所述的估计装置。

11.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器执行时，用于实现权利要求1-8中任一项所述的方法。