CN1859746A - 一种广覆盖下利用回环时间的定位方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种广覆盖下利用回环时间的定位方法，该方法包括以下步骤：根据广覆盖范围修改回环时间消息内容定义，以及根据修改后的回环时间消息内容定义修改回环时间上报映射表；基站根据修改后的回环时间上报映射表将回环时间测量值映射为回环时间报告值，并将回环时间报告值上报给无线网络控制器；无线网络控制器收到基站上报的回环时间报告值后，根据修改后的回环时间上报映射表将回环时间报告值映射得到相应的回环时间测量值；最后，无线网络控制器根据回环时间测量值、以及从用户终端接收到的收发时间差以及小区范围，对用户终端进行定位。通过本发明所提的方法实现了在广覆盖下对用户设备的定位。

Description

一种广覆盖下利用回环时间的定位方法
技术领域
本发明涉及定位技术，尤指一种广覆盖下利用回环时间的定位方法。
背景技术
第三代联合工作组(3GPP，3rd Generation Partnership Project)定义了三种定位方法。其中，小区标识(CellId)加回环时间(RTT，Round Trip Time)定位技术对用户设备(UE)进行定位的过程为：首先无线网络控制器(RNC)向基站NodeB发起RTT测量，和向UE发起收发时间差Rx-Tx的测量；然后，UE将Rx-Tx的测量结果T0向RNC上报，同时NodeB也将RTT的测量结果向RNC上报；最后，RNC根据上报的结果通过式(RTT-T0)/2计算得到，以NodeB为中心、NodeB到UE距离为半径的一个圆周，再根据CellID所确定的小区范围实现对UE的定位。
理论上，RTT是从NodeB向UE发送下行信号，到NodeB接收来自UE发送的上行信号之间的时间间隔。由于UE在从NodeB接收下行信号到发送上行信号到NodeB之间存在收发时间差Rx-Tx，因此在NodeB实际测量RTT的过程中，RTT的测量值包含了UE的收发时间差Rx-Tx，所以在实际计算圆周半径的操作中，RNC都会在得到NodeB上报的RTT测量值后，减去UE在定位过程中产生的收发时间差T0，以实现更为精确的定位。根据3GPP协议收发时间差Rx-Tx测量结果T0的范围为1024+148chip，也就是876～1172chip。
现有技术中NodeB向RNC上报RTT测量值的过程为：当NodeB测量得到RTT测量值后，根据自身存储的RTT上报映射表将RTT测量值映射得到相应的RTT报告值，将RTT报告值上报给RNC；RNC接收到NodeB上报的RTT报告值后，同样根据自身存储的RTT上报映射表将RTT报告值映射成RTT测量值。
表一为现有技术CellId+RTT定位过程中使用的RTT上报映射表。
  报告值   测量值   单位
  RT_TIME_0000   Round trip time＜876.0000   chip
  RT_TIME_0001   876.0000≤Round trip time＜876.0625   chip
  RT_TIME_0002   876.0625≤Round trip time＜876.1250   chip
  RT_TIME_0003   876.1250≤Round trip time＜876.1875   chip
  …   …   …
  RT_TIME_32764   2922.6875≤Round trip time＜2923.7500   chip
  RT_TIME_32765   2923.7500≤Round trip time＜2923.8125   chip
  RT_TIME_32766   2923.8125≤Round trip time＜2923.8750   chip
  RT_TIME_32767   2923.8750≤Round trip time   chip
                                表一
在介绍表一之前，首先介绍一下RTT消息内容定义。其中，RTT消息为NodeB向RNC上报RTT报告值的消息。RTT消息内容定义包括，位宽：RTT报告值在RTT消息中所占的比特数；RTT测量值精度；RTT定位范围，即RTT报告值所能表示的RTT测量值的范围。与表一对应的RTT消息内容定义为，RTT报告值位宽为15比特、RTT测量值精度为1/16chip、RTT定位范围为0到2047.875chip。由于现有技术中使用位宽为15比特、使用的精度为1/16chip，因此在此也称位宽15比特为标准位宽、精度1/16chip为标准精度。
如表一所示的RTT上报映射表包含，RTT报告值、RTT测量值以及单位三项内容。根据RTT消息内容定义，表一中RTT报告值的范围为0～215-1即0～32767，RTT报告值以递增的方式排列在表一的第一列。RTT报告值与同在一行的RTT测量值之间存在对应关系，该对应关系是根据RTT报告值、RTT测量值精度以及最小收发时间差所建立的，具体为：(RTTR-1)×Step+876≤RTTM＜RTTR×Step+876，其中，RTTR为报告值、RTTM为测量值、Step为精度，876为从RTT测量值映射到RTT报告值时所使用的固定值，实际就是取了收发时间差测量值T0的最小值，因此，称876为最小收发时间差T。当RTT测量值精度为标准精度1/16chip时，则在表一中RTT报告值与RTT测量值之间的映射关系为：(RTTR-1)×1/16+876≤RTTM＜RTTR×1/16+876。RTT上报映射表中的单位为码片(chip)，1chip相当于78.125米，根据这个换算关系以及式(RTT-T0)/2可以换算出表一中RTT报告值所能表示的RTT测量值范围为：0～((215-2)/16+876-T0)/2×78.125≈80公里，其中假设T0取876chip。
在广覆盖下，如在小区的覆盖范围大于80公里的情况下，NodeB虽然可以测出大于80公里的距离，但由于RTT报告值最大能够表示的RTT测量值范围大约为80公里，因此当UE距离NodeB较远，超出80公里或者更远的时候，RTT报告值就无法再对NodeB测量的RTT测量值进行准确表示，从而也就不能对UE进行准确定位，影响了定位的准确度，从某一些方面来说也就不能支持CellId+RTT的定位方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种广覆盖下利用回环时间的定位方法，应用该方法能够实现在，广覆盖范围下的定位。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种广覆盖下利用回环时间的定位方法，无线网络控制器中存储有回环时间上报映射表，回环时间上报映射表至少包括，回环时间报告值和回环时间测量值，该方法包括以下步骤：
A、根据广覆盖范围修改回环时间消息内容定义，以及根据修改后的回环时间消息内容定义修改回环时间上报映射表；
B、基站测量回环时间，根据修改后的回环时间上报映射表将回环时间测量值映射得到相应的回环时间报告值，并将回环时间报告值上报给无线网络控制器；用户终端测量得到收发时间差，并将测量结果上报无线网络控制器；
C、无线网络控制器收到基站上报的回环时间报告值，并根据修改后的回环时间上报映射表将回环时间报告值映射得到相应的回环时间测量值；根据回环时间测量值、从用户终端接收到的收发时间差以及小区标识所确定的小区范围，对用户终端进行定位。
其中，回环时间消息内容定义至少包括位宽，步骤A中，所述修改回环时间消息内容定义为：增加位宽；
步骤A中，所述根据修改后的回环时间消息内容定义修改回环时间上报映射表为，为增加位宽而新增的回环时间报告值计算对应的回环时间测量值，将新增的回环时间报告值以及对应的回环时间测量值加入原回环时间上报映射表中。
其中，所述为新增的回环时间报告值计算对应的回环时间测量值的方法为：分别计算(RTTR-1)×Step+T和RTTR×Step+T，大于等于(RTTR-1)×Step+T到小于RTTR×Step+T所确定的范围即为RTTR对应的回环时间测量值，其中，RTTR为新增的回环时间报告值，Step为标准精度，T为最小收发时间差。
其中，所述增加位宽为，计算[log2 Wd/Wb]，得到需增加的位宽，其中Wd为广覆盖范围、Wb为标准定位范围，[]为取整运算。
其中，回环时间消息内容定义至少包括精度，步骤A中，所述修改回环时间消息内容定义为：降低精度；
步骤A中，所述根据修改后的回环时间消息内容定义修改回环时间上报映射表为，根据降低后的精度修改回环时间上报映射表中所有回环时间报告值对应的回环时间测量值。
其中，所述根据降低后的精度修改回环时间上报映射表中所有回环时间报告值对应的回环时间测量值为：分别计算(RTTR-1)×Step+T和RTTR×Step+T，大于等于(RTTR-1)×Step+T到小于RTTR×Step+T所确定的范围即为RTTR对应的回环时间测量值，其中，RTTR为回环时间上报映射表中所有回环时间报告值，Step为降低后精度，T为最小收发时间差。
其中，所述降低精度为，计算[log2 Wd/Wb]，所得值为降低精度的倍数；再计算Step×2x得到降低后的精度，其中，Step为降低前的精度，x为降低精度的倍数。
其中，回环时间消息内容定义至少包括位宽和精度，步骤A中，所述修改回环时间消息内容定义为：增加位宽和降低精度；
步骤A中，所述根据修改后的回环时间消息内容定义修改回环时间上报映射表为，根据增加后的位宽确定增加的回环时间报告值，再根据降低后的精度对所有回环时间报告值计算对应的回环时间测量值，按照回环时间报告值和回环时间测量值的对应关系制作回环时间上报映射表。
其中，所述根据降低后的精度对所有回环时间报告值计算对应的回环时间测量值为：分别计算(RTTR-1)×Step+T和RTTR×Step+T，大于等于(RTTR-1)×Step+T到小于RTTR×Step+T所确定的范围即为RTTR对应的回环时间测量值，RTTR为增加位宽后回环时间上报映射表中所有的回环时间报告值，Step为降低后精度，T为最小收发时间差。
其中，所述增加位宽和降低精度为，计算[log2 Wd/Wb]得到增加位宽和降低精度倍数的总和，其中Wd为广覆盖范围、Wd为标准定位范围，[]为取整运算；先确定增加位宽，再将总和减去增加的位宽得到降低精度的倍数，计算Step×2x得到降低后的精度，其中Step为降低前的精度，x为降低精度的倍数；或先确定降低精度的倍数，计算Step×2x得到降低后的精度，其中Step为降低前的精度，x为降低精度的倍数，再根据总和减去降低精度的倍数得到增加的位宽。
本发明所提供的一种广覆盖下利用回环时间的定位方法，根据广覆盖的定位需要，通过修改RTT消息内容定义、以及根据修改后的RTT消息内容定义修改相应的RTT上报映射表，扩大RTT上报映射表表示范围，进而实现广覆盖下的定位。
附图说明
图1为本发明在广覆盖下实现定位的流程图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：通过修改RTT消息内容定义、以及根据修改后的RTT消息内容定义修改相应的RTT上报映射表，扩大RTT上报映射表表示范围，从而实现在广覆盖下对UE的定位。
为使本发明的技术方案更加清楚、明白，以下通过图1所示的定位流程对本发明的技术方案进行更为详细的说明。图1中的具体步骤如下：
步骤101：根据广覆盖的范围，修改RTT消息内容定义、以及根据修改的RTT消息内容定义修改相应的RTT上报映射表。修改RTT消息内容定义包括：增加RTT报告值位宽、或降低RTT测量值精度、或同时增加RTT报告值位宽和降低RTT测量值精度。
在现有技术中，在RTT报告值位宽为15比特、RTT测量值精度为1/16chip的情况下，经过前面的计算，RTT上报映射表中RTT测量值所能表示的定位范围为80公里，在此称80公里的定位范围为标准定位范围。一般来说，RTT报告值位宽每增加1比特或RTT测量值精度每降低一倍，RTT测量值所能定位的范围都会相应的增加一倍。例如，如果将RTT报告值位宽增加1比特，则增加后的位宽为16比特，根据((216-2)/16+876-T0)/2×78.125≈160公里，其中T0取876chip，RTT上报映射表中RTT测量值可以表示160公里的范围；再者，如果将RTT测量值精度降低1倍，则降低后的精度为1/8chip，根据((215-2)/8+876-T0)/2×78.125≈160，其中假设T0＝876chip，RTT测量值也可以表示160公里的范围，则可实现160公里范围内的定位。RTT测量值精度降低1倍，表现为在原精度的基础上乘以2；RTT测量值精度如果再降低1倍，则表现为在原精度的基础上乘以4，即1/16chip×4＝1/4chip；即降低精度的倍数与降低后的精度之间的关系为Step×2x，其中Step为降低前的精度，x为降低精度的倍数。
因此，本发明根据广覆盖的范围以及计算式[log2 Wd/Wb]得到的值，确定修改RTT消息内容定义的方式，其中Wd为广覆盖范围、Wb为标准定位范围，[]为取整运算。例如，对于大于80公里小于160公里的广覆盖定位范围，经过计算后得到的值为1，则修改RTT消息内容定义的方式可以是在原标准位宽15比特的基础上增加1比特，得到16比特位宽，或是降低RTT测量值精度1倍，则降低后的精度为1/16×2＝1/8chip；对于大于160公里小于320的广覆盖定位范围，经过计算后得到的值为2，此时修改RTT消息内容定义方式可以是增加2比特的RTT报告值位宽，则增加后的位宽为17比特，或者是降低RTT测量值精度2倍，则降低后的RTT测量值精度为1/4chip，或者还可以同时增加RTT报告值位宽为16比特以及降低RTT测量值精度为1/8chip，具体选择何种修改方式可以根据网络的实际运行环境以及网络的性能进行决定。
如果增加RTT报告值的位宽，则相应修改RTT上报映射表的方法为，为新增位宽而增加的RTT报告值计算相应的RTT测量值，并将新增的RTT报告值和对应的RTT测量值加入RTT上报映射表，计算方法为(RTTR-1)×1/16+876≤RTTM＜RTTR×1/16+876，其中的RTTR表示RTT报告值、RTTM表示的是RTT测量值，这里使用的1/16chip为标准精度。例如，在增加RTT报告值位宽为16比特的情况下，则需在RTT上报映射表中新增RTT报告值为32768至65535的表项，根据计算方法对每个新增的RTT报告值计算对应的RTT测量值，如，当RTT报告值为65534，则它所对应的RTT测量值则为4971.8125≤RTTM＜4971.8750，其中RTTM表示的是RTT测量值，根据计算得结果，按照RTT报告值与RTT测量值之间的对应关系添加至表一，则得到如表二所示的RTT上报映射表。
  报告值   测量值   单位
  RT_TIME_0000   Round trip time＜876.0000   chip
  RT_TIME_0001   876.0000≤Round trip time＜876.0625   chip
  RT_TIME_0002   876.0625≤Round trip time＜876.1250   chip
  RT_TIME_0003   876.1250≤Round trip time＜876.1875   chip
  …   …   …
  RT_TIME_32765   2923.7500≤Round trip time＜2923.8125   chip
  RT_TIME_32766   2923.8125≤Round trip time＜2923.8750   chip
  RT_TIME_32767   2923.8750≤Round trip time＜2923.9375   chip
  RT_TIME_32768   2923.9375≤Round trip time＜2924   chip
  …   …   …
  RT_TIME_65534   4971.8125≤Round trip time＜4971.8750   chip
  RT_TIME_65535   4971.8750≤Round trip time   chip
                                      表二
如果将RTT报告值的位宽增加为17比特甚至更高，也同样按照与增加RTT报告值位宽为16比特的方法修改RTT上报映射表，具体过程在此不再详述。
如果降低RTT测量值精度，则相应修改RTT上报映射表的方法为，重新计算RTT上报映射表中所有RTT报告值在降低后的精度下所对应的RTT测量值，并将计算的RTT测量值的结果填在相应的RTT报告值之后，计算的方法为：(RTTR-1)×Step+876≤RTTM＜RTTR×Step+876，其中RTTR为RTT报告值，RTTM为RTT测量值，Step是降低后的精度。例如，根据上述公式计算RTT报告值为2时所对应的RTT测量值为：876.1250≤RTTM＜876.2500。按照上述根据降低精度修改RTT上报映射表的方法可得到如表三的RTT上报映射表。
  报告值   测量值   单位
  RT_TIME_0000   Round trip time＜876.0000   chip
  RT_TIME_0001   876.0000≤Round trip time＜876.1250   chip
  RT_TIME_0002   876.1250≤Round trip time＜876.2500   chip
  …   …   …
  RT_TIME_32766   4971.6250≤Round trip time＜4971.7500   chip
  RT_TIME_32767   4971.7500≤Round trip time   chip
                                表三
如果既增加RTT报告值位宽又降低RTT测量值精度，则相应修改RTT上报映射表的方法为，首先根据增加的位宽确定的新增的RTT报告值，然后再根据降低后的精度，利用式(RTTR-1)×Step+876≤RTTM＜RTTR×Step+876，其中RTTM为RTT测量值、Step为降低后的RTT测量值精度，针对每个RTT报告值计算得到对应的RTT测量值，最后将所有RTT报告值和计算得到的RTT测量值制作成如表一所示的RTT上报映射表。
步骤102：RNC向UE发送测量Rx-Tx的请求消息和向NodeB发送测量RTT的请求消息。
步骤103：NodeB按照现有技术的流程完成对RTT的测量后，根据修改后的RTT上报映射表，根据RTT测量值查找得到对应的RTT报告值，将RTT报告值发送给RNC；同时UE也根据现有技术测量Rx-Tx的方法，进行Rx-Tx的测量并将测量结果上报给RNC。
步骤104：RNC收到NodeB上报的RTT报告值和UE上报的Rx-Tx值，RNC按照修改后的RTT上报映射表根据当前收到的RTT报告值查找得到对应的RTT测量值，再根据查找得到的RTT测量值、从UE接收到的Rx-Tx值以及CellId所确定的小区范围按照现有技术的方法完成对UE定位。
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。

Claims (10)

1、一种广覆盖下利用回环时间的定位方法，无线网络控制器中存储有回环时间上报映射表，回环时间上报映射表至少包括，回环时间报告值和回环时间测量值，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A、根据广覆盖范围修改回环时间消息内容定义，以及根据修改后的回环时间消息内容定义修改回环时间上报映射表；
B、基站测量回环时间，根据修改后的回环时间上报映射表将回环时间测量值映射得到相应的回环时间报告值，并将回环时间报告值上报给无线网络控制器；用户终端测量得到收发时间差，并将测量结果上报无线网络控制器；
C、无线网络控制器收到基站上报的回环时间报告值，并根据修改后的回环时间上报映射表将回环时间报告值映射得到相应的回环时间测量值；根据回环时间测量值、从用户终端接收到的收发时间差以及小区标识所确定的小区范围，对用户终端进行定位。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，回环时间消息内容定义至少包括位宽，步骤A中，所述修改回环时间消息内容定义为：增加位宽；
步骤A中，所述根据修改后的回环时间消息内容定义修改回环时间上报映射表为，为增加位宽而新增的回环时间报告值计算对应的回环时间测量值，将新增的回环时间报告值以及对应的回环时间测量值加入原回环时间上报映射表中。
3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述为新增的回环时间报告值计算对应的回环时间测量值的方法为：分别计算(RTTR-1)×Step+T和RTTR×Step+T，大于等于(RTTR-1)×Step+T到小于RTTR×Step+T所确定的范围即为RTTR对应的回环时间测量值，其中，RTTR为新增的回环时间报告值，Step为标准精度，T为最小收发时间差。
4、根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述增加位宽为，计算
Figure A2005101169830002C1
得到需增加的位宽，其中Wd为广覆盖范围、Wb为标准定位范围，[]为取整运算。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，回环时间消息内容定义至少包括精度，步骤A中，所述修改回环时间消息内容定义为：降低精度；
步骤A中，所述根据修改后的回环时间消息内容定义修改回环时间上报映射表为，根据降低后的精度修改回环时间上报映射表中所有回环时间报告值对应的回环时间测量值。
6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据降低后的精度修改回环时间上报映射表中所有回环时间报告值对应的回环时间测量值为：分别计算(RTTR-1)×Step+T和RTTR×Step+T，大于等于(RTTR-1)×Step+T到小于RTTR×Step+T所确定的范围即为RTTR对应的回环时间测量值，其中，RTTR为回环时间上报映射表中所有回环时间报告值，Step为降低后精度，T为最小收发时间差。
7、根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述降低精度为，计算
Figure A2005101169830003C1
所得值为降低精度的倍数；再计算Step×2x得到降低后的精度，其中，Step为降低前的精度，x为降低精度的倍数。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，回环时间消息内容定义至少包括位宽和精度，步骤A中，所述修改回环时间消息内容定义为：增加位宽和降低精度；
步骤A中，所述根据修改后的回环时间消息内容定义修改回环时间上报映射表为，根据增加后的位宽确定增加的回环时间报告值，再根据降低后的精度对所有回环时间报告值计算对应的回环时间测量值，按照回环时间报告值和回环时间测量值的对应关系制作回环时间上报映射表。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据降低后的精度对所有回环时间报告值计算对应的回环时间测量值为：分别计算(RTTR-1)×Step+T和RTTR×Step+T，大于等于(RTTR-1)×Step+T到小于RTTR×Step+T所确定的范围即为RTTR对应的回环时间测量值，RTTR为增加位宽后回环时间上报映射表中所有的回环时间报告值，Step为降低后精度，T为最小收发时间差。
10、根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述增加位宽和降低精度为，计算 得到增加位宽和降低精度倍数的总和，其中Wd为广覆盖范围、Wb为标准定位范围，[ ]为取整运算；先确定增加位宽，再将总和减去增加的位宽得到降低精度的倍数，计算Step×2x得到降低后的精度，其中Step为降低前的精度，x为降低精度的倍数；或先确定降低精度的倍数，计算Step×2x得到降低后的精度，其中Step为降低前的精度，x为降低精度的倍数，再根据总和减去降低精度的倍数得到增加的位宽。
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