一種用戶終端的定位方法
【專利摘要】本申請公開了一種定位方法，基站和終端采用波束成型天線陣列進行信號收發(fā)，定位終端的方法包括：對于覆蓋終端的每個基站，如果該基站與所述終端間的信號經(jīng)反射體反射到達對端，則確定該基站的鏡像基站的位置；根據(jù)與所述終端通過反射體反射進行信號傳輸?shù)幕镜溺R像基站的位置和/或與所述終端進行直線傳輸?shù)幕镜奈恢谩⒁约案魉龌九c所述終端間的信號傳輸路徑，確定所述終端的位置。在毫米波頻段應(yīng)用本發(fā)明，能實現(xiàn)非視距傳輸情況下終端的準(zhǔn)確定位。
【專利說明】一種用戶終端的定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)，特別是涉及一種用戶終端(UE)的定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]波長從10毫米至I毫米、頻率從30吉赫(GHz)至300吉赫(GHz)的電磁波稱為毫米波，利用毫米波進行通信的方法叫毫米波通信。毫米波通信分毫米波波導(dǎo)通信和毫米波無線電通信兩大類。毫米波通信的優(yōu)點是:1、可用頻帶極寬。毫米波段頻帶寬度為270吉赫(GHz)，為整個短波波段的一萬倍；2、方向性強，保密性好；3、干擾很小，幾乎不受大氣干擾、宇宙干擾和工業(yè)干擾的影響，因而通信穩(wěn)定。
[0003]目前，60GHz毫米波通信的研發(fā)工作正日益活躍起來，IEEE802.11工作組就是針對60GHz毫米波制定IEEE802.1lad標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)面向個人計算機(PC)、數(shù)字家電等應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備間數(shù)Gbps的超高速無線傳輸。今后在業(yè)內(nèi)多家廠商的積極推動下，毫米波通信的應(yīng)用將會不斷擴展。
[0004]在實際應(yīng)用中，盡管毫米波通信具有方向性強的特點，但是，氧衰和雨衰對毫米波通信影響也比較明顯；同時，葉子也會對毫米波通信有影響。另外，毫米波的繞射性能比較差，在非視距傳輸(NLOS)情況下(即傳輸?shù)奶炀€沒有直接相對，非點對點直線傳輸?shù)那闆r)，基本上無法通信。因此，在非視距情況下，如何利用毫米波對用戶終端進行定位，就成了一個需要解決的問題。
[0005]目前，在非視距傳輸下無法借助毫米波進行定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種定位方法，在毫米波頻段應(yīng)用本發(fā)明，能實現(xiàn)非視距傳輸情況下終端的準(zhǔn)確定位。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為:
[0008]一種定位方法，基站和終端采用波束成型天線陣列進行信號收發(fā)，定位終端的方法包括:
[0009]對于覆蓋終端的每個基站，如果該基站與所述終端間的信號經(jīng)反射體反射到達對端，則確定該基站的鏡像基站的位置；
[0010]根據(jù)與所述終端通過反射體反射進行信號傳輸?shù)幕镜溺R像基站的位置和/或與所述終端進行直線傳輸?shù)幕镜奈恢谩⒁约案魉龌九c所述終端間的信號傳輸路徑，確定所述終端的位置。
[0011]綜上所述，本發(fā)明提出的定位方法，在基站與終端之間的通信是利用反射體的反射實現(xiàn)信號傳輸時，先確定基站的鏡像基站的坐標(biāo)，然后，利用鏡像基站的坐標(biāo)以及相應(yīng)的信號傳輸路徑來對終端進行定位，從而能實現(xiàn)非視距傳輸情況下終端的準(zhǔn)確定位。
【專利附圖】

【附圖說明】[0012]圖1為本發(fā)明定位方法的流程示意圖；
[0013]圖2為基站與終端之間通過反射體反射來進行信號傳輸?shù)氖疽鈭D；
[0014]圖3為基站與鏡像基站的連線在水平面的投影與反射體在水平面上的投影關(guān)系示意圖。
【具體實施方式】
[0015]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步地詳細(xì)描述。
[0016]本發(fā)明的核心思想是:對于覆蓋終端的每個基站，如果基站與終端之間的通信是利用反射體的反射實現(xiàn)信號傳輸，則找出其對應(yīng)的鏡像基站的坐標(biāo)，然后利用鏡像基站的坐標(biāo)以及相應(yīng)的信號傳輸路徑，對終端進行定位。
[0017]為實施本發(fā)明的定位方法，要求基站周圍存在反射體，用于反射基站與被遮擋終端間的傳輸信號。反射體可以是建筑物等，優(yōu)選反射性能較好的物體。其中，反射體可以為一個或多個，優(yōu)選地，其位置和方向能夠保證基站的反射信號能夠覆蓋小區(qū)內(nèi)被遮擋的區(qū)域，從而利用相應(yīng)的反射物實現(xiàn)基站信號在小區(qū)內(nèi)的全覆蓋。具體可以利用現(xiàn)有的建筑物等作為反射體，如果基站周圍沒有合適的反射物能夠進行傳輸信號的反射，也可以額外設(shè)置反射體。同時，由于某些反射體(例如具有反射功能的建筑物)本身也可能成為遮擋物，對部分區(qū)域的直線通信造成障礙，因此在設(shè)置反射體時也要考慮到這方面的因素。具體根據(jù)上述原則如何選擇反射體的位置和方向，屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的常用技術(shù)手段，這里就不再贅述。
[0018]圖1為本發(fā)明定位方法的流程示意圖。其中，圖1所示的流程中，以基站工作在毫米波頻段為例，基站和均采用波束成形天線陳列進行信號的收發(fā)。如圖1所示，定位終端的方法包括:
[0019]步驟101、對于覆蓋終端的每個基站，如果該基站與所述終端間的信號經(jīng)反射體反射到達對端，則確定該基站的鏡像基站的位置。
[0020]這里需要說明的是，在實際應(yīng)用中，覆蓋終端的基站中，可能會有與終端之間不存在障礙物而直線傳輸?shù)幕荆部赡軙信c終端之間存在障礙物而需要通過反射體反射來進行信號傳輸?shù)幕?如圖2所示)。對于前者，基站可以直接根據(jù)自身的坐標(biāo)確定終端的坐標(biāo)，而對于后者，由于傳輸路徑非直線，而基站無法直接根據(jù)自身的坐標(biāo)對終端進行定位。
[0021]本步驟中，對于與終端間需要通過反射體反射傳輸?shù)幕?，需要確定出相應(yīng)的鏡像基站的坐標(biāo)。而鏡像基站可以視為虛擬的與終端進行直線傳輸?shù)幕荆渑c終端間的虛擬傳輸路徑與實際基站與終端間的真實傳輸路徑長度相同，因此，可以利用實際基站與終端間的傳輸路徑以及虛擬基站的坐標(biāo)，對終端進行準(zhǔn)確定位。
[0022]較佳地，可以采用下述方法來確定各基站的鏡像基站位置，具體包括:
[0023]步驟1011、確定基站發(fā)送或接收傳輸信號的波束成型方向在水平面上的投影與系統(tǒng)坐標(biāo)系Y軸的夾角β。
[0024]這里需要說明的是，在實際應(yīng)用中基站發(fā)送的信號通過反射體反射后到達終端，相應(yīng)地，終端發(fā)送的信號經(jīng)反射體反射后到達基站。由于基站和終端均采用波束成形天線陣列，因此可以控制信號的發(fā)送方向，當(dāng)確定通過某一方向的信號發(fā)射可以被對端正確接收后，即可以在下次信號發(fā)送時仍然按照相同的波束成形方向進行信號的接收和發(fā)送，從而能夠在終端和基站間確定出一條相對固定的信號傳輸路徑。本步驟中，需要確定基站側(cè)進行信號發(fā)送和接收的波束成形方向在水平面上的投影與系統(tǒng)坐標(biāo)系Y軸的夾角β。
[0025]步驟1012、確定反射體在水平面上的投影與系統(tǒng)坐標(biāo)系Y軸的夾角的候選集合Ω={β，β+Δ，…，β+(M-1).Δ, β+(M-1).△}，其中，Δ 為預(yù)設(shè)的夾角間隔，Μ=| 180 /Δ
或者M= I 360 /Δ |?
[0026]這里需要說明的是，由于確定鏡像基站的坐標(biāo)需要獲知反射體在水平面上的投影與系統(tǒng)坐標(biāo)系Y軸的夾角，而該夾角無法測量到，因此在本步驟中需要根據(jù)預(yù)設(shè)的夾角間隔，來確定候選的夾角集合，這樣在后續(xù)步驟中通過分別計算各候選夾角對應(yīng)的鏡像基站的坐標(biāo)，然后再根據(jù)終端入射信號的波達方向Α0Α，來確定出正確的鏡像基站的坐標(biāo)。
[0027]所述夾角間隔Λ可由本領(lǐng)域人員根據(jù)實際需要設(shè)置合適取值，Λ值越大候選的夾角數(shù)量少，算法復(fù)雜度小，但是會降低所確定的鏡像基站位置的準(zhǔn)確度，Δ值越小候選的夾角數(shù)量多，會提高所確定的鏡像基站位置的準(zhǔn)確度，但是會導(dǎo)致算法復(fù)雜度增加。
[0028]步驟1013、對于所述候選集合中的每個夾角a m,計算對應(yīng)的反射體在水平面投影的法線與基站發(fā)送或接收傳輸信號的波束成型方向在水平面上的投影的夾角Ym =90° + a m- β ;確定對應(yīng)的基站與鏡像基站的連線在水平面的投影長度d。
[0029]較佳地，可以采用下述方法確定對應(yīng)的基站與鏡像基站的連線在水平面的投影長度d:
[0030]方法一:按照d = 2L.COS(90° +απ-β)，計算基站與鏡像基站的連線在水平面的投影長度d。
[0031]其中，所述L為基站到反射點的連線在水平面的投影長度。
[0032]較佳地，可以采用下述方法確定基站到反射點的連線在水平面的投影長度L:
[0033]步驟xl、計算當(dāng)反射點分別位于反射體的兩側(cè)邊上時，基站發(fā)送或接收傳輸信號的波束成型方向在水平面的投影與系統(tǒng)坐標(biāo)系Y軸的夾角β'和β "。
[0034]步驟x2、根據(jù)所述β '和β "，計算
【權(quán)利要求】
1.一種定位方法，其特征在于，基站和終端采用波束成型天線陣列進行信號收發(fā)，定位終端的方法包括: 對于覆蓋終端的基站，如果該基站與所述終端間的信號經(jīng)反射體反射到達對端，則確定該基站的鏡像基站的位置； 根據(jù)與所述終端通過反射體反射進行信號傳輸?shù)幕镜溺R像基站的位置和/或與所述終端進行直線傳輸?shù)幕镜奈恢谩⒁约案魉龌九c所述終端間的信號傳輸路徑，確定所述終端的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述鏡像基站的位置的方式包括: 確定基站發(fā)送或接收傳輸信號的波束成型方向在水平面上的投影與系統(tǒng)坐標(biāo)系Y軸的夾角β ； 確定反射體在水平面上的投影與系統(tǒng)坐標(biāo)系Y軸的夾角的候選集合Ω = {β，β+Λ，...，β+(M-1).Δ, β+(M-1).Λ}，其中，Λ 為預(yù)設(shè)的夾角間隔，Μ=| 180./Δ 或者Μ=| 360" / Δ I; 對于所述候選集合中的每個夾角απ，計算對應(yīng)的反射體在水平面投影的法線與基站發(fā)送或接收傳輸信號的波束成型方向在水平面上的投影的夾角Υπ = 90° +απ-β，確定對應(yīng)的基站與鏡像基站的連線在水平面的投影長度d ； 對于所述候選集合中的每個夾角am，計算方程組
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，確定對應(yīng)的基站與鏡像基站的連線在水平面的投影長度d的方式包括: 按照d = 2L.cos (90° +αω-β),計算基站與鏡像基站的連線在水平面的投影長度d，其中，L為基站到反射點的連線在水平面的投影長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，確定所述基站到反射點的連線在水平面的投影長度L的方式包括: 計算當(dāng)反射點分別位于反射體的兩側(cè)邊上時，基站發(fā)送或接收傳輸信號的波束成型方向在水平面的投影與系統(tǒng)坐標(biāo)系Y軸的夾角β '和β "； 根據(jù)所述β '和β "，計算
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，確定對應(yīng)的基站與鏡像基站的連線在水平面的投影長度d的方式包括: 計算當(dāng)反射點分別位于反射體的任一側(cè)邊上時，基站發(fā)送或接收傳輸信號的波束成型方向在水平面的投影與系統(tǒng)坐標(biāo)系Y軸的夾角；確定所述夾角對應(yīng)的一側(cè)反射點與基站的連線在水平面的投影長度L'，以及該投影與系統(tǒng)坐標(biāo)系X軸的夾角入； 計算基站與鏡像基站的連線在水平面的投影長度d = 2L'
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定所述終端的位置的方式包括: 利用基站和終端間的信號傳輸方式和信號強度，確定用于定位的基站或鏡像基站； 利用各所述用于定位的基站或鏡像基站的坐標(biāo)以及終端與各所述用于定位的基站或鏡像基站間的信號傳輸路徑，確定所述終端的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，確定用于定位的基站或鏡像基站的方式包括: 對于覆蓋終端的每個基站，如果該基站與所述終端通過反射體反射進行信號傳輸，則將該基站的鏡像基站確定為候選定位基站；如果該基站與所述終端進行直線傳輸，則將該基站確定為候選定位基站； 當(dāng)所確定的候選定位基站數(shù)量大于3時，對所述候選定位基站按照接收信號強度的降序或SNR的降序進行排序，將如3個候選定位實體確定為用于定位的基站或鏡像基站； 當(dāng)所確定的候選定位基站數(shù)量不大于3時，從所述候選定位基站中選擇N個作為用于定位的基站或鏡像基站，N為小于或等于候選定位基站數(shù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，當(dāng)用于定位的基站或鏡像基站數(shù)量為三 個時，計算
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，當(dāng)用于定位的基站或鏡像基站數(shù)量為兩個時，確定所述終端的位置的方式包括: 分別以兩個用于定位的基站或鏡像基站的坐標(biāo)(Xl，yi)和(x2，y2)為圓心，以對應(yīng)的與終端間的信號傳輸路徑為半徑作圓，得到兩個圓； 計算兩個圓的交點坐標(biāo)，將最接近所述終端入射信號的波達方向AOA的交點坐標(biāo)，作為所述終端的坐標(biāo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，當(dāng)用于定位的基站或鏡像基站數(shù)量為一 個時，計算:得到所述終端的坐標(biāo)(xUE，yUE)，其中，Θ為所述終端入射信號的波達方向AOA角度，(Xl，yi)為用于定位的基站或鏡像基站的坐標(biāo)，S為終端與用于定位的基站或鏡像基站間的信號傳輸路徑長度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由所述終端的服務(wù)基站或預(yù)設(shè)的專用于定位的網(wǎng)絡(luò)實體確定所述終端的位置。
【文檔編號】H04W64/00GK103874190SQ201210528366
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月10日
【發(fā)明者】周雷 申請人:北京三星通信技術(shù)研究有限公司, 三星電子株式會社