本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種無線通信系統(tǒng)中的定位方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，基于用戶位置的應用展現(xiàn)了巨大的商業(yè)價值，高精度的終端定位技術(shù)受到廣泛關(guān)注。目前，第三代合作伙伴計劃(3rd Generation Partnership Project，簡稱為3GPP)成員對不同場景下的定位與增強技術(shù)進行討論，逐步制定出適合不同場景的定位增強方案，以滿足不同的應用需求。

在長期演進(Long Term Evolution，簡稱LTE)系統(tǒng)中，用戶設(shè)備(User Equipment，簡稱UE)的定位方法有很多種，其中一種是觀測到達時間差(Observed Time Difference of Arrival，簡稱OTDOA)定位方法。OTDOA定位的基本思想是：多個基站發(fā)送定位參考信號(Position Reference Signal，簡稱PRS)，由UE對不同基站發(fā)送的參考信號到達時間差(Reference Signal Time Difference，簡稱RSTD)進行測量；在基于UE的定位方式中，UE接收網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的定位輔助信息，結(jié)合OTDOA測量結(jié)果，實現(xiàn)精確定位；在UE輔助的定位方式中，UE將OTDOA測量結(jié)果上報到網(wǎng)絡(luò)側(cè)的增強的終端定位中心(Enhanced Serving Mobile Location Centre，簡稱E-SMLC)，由E-SMLC進行UE位置的計算。

在某些場景如事故搜救場景中，需要對特定UE進行高精度定位。然而，在目前的LTE系統(tǒng)中，PRS信號的生成是基于物理層小區(qū)ID(Physical Cell Identity，簡稱PCI)的，而PCI的分配并未考慮對定位的影響。當多個小區(qū)采用相同PRS資源分配模式時，UE很難得到準確的RSTD。而且，若需要對特定UE進行高精度定位，目前無有效措施。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出一種無線通信系統(tǒng)中的定位方法，包括：

網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)目標用戶與其鄰近小區(qū)的距離，為所述鄰近小區(qū)分配虛擬物理 小區(qū)標識PCI；向所述目標用戶和鄰近小區(qū)發(fā)送所述虛擬PCI；

所述鄰近小區(qū)根據(jù)所述虛擬PCI產(chǎn)生定位參考信號PRS并發(fā)送；

所述目標用戶對所述PRS進行參考信號到達時間差RSTD測量，并上報；

網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)所述RSTD測量結(jié)果對所述目標用戶進行定位。

進一步地，所述根據(jù)所述虛擬PCI產(chǎn)生定位參考信號PRS包括：

生成PRS初始序列：

第一個初始序列為x₁(0)＝1,x₁(n)＝0,n＝1,2,...,30，

第二個初始序列為

其中：為小區(qū)虛擬PCI；

生成偽隨機序列，偽隨機序列由長度為31的Gold序列生成，輸出為長度M_PN的序列c(n)：

c(n)＝(x₁(n+N_C)+x₂(n+N_C))mod2

x₁(n+31)＝(x₁(n+3)+x₁(n))mod2

x₂(n+31)＝(x₂(n+3)+x₂(n+2)+x₂(n+1)+x₂(n))mod2

其中，其中n＝0,1,...,M_PN-1，N_C＝1600；

PRS序列元素按下式生成：

其中n_s∈{0,1}為時隙號，l是時隙內(nèi)的OFDM符號標號。

進一步地，還包括：網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)所述目標用戶與其鄰近小區(qū)的距離估算所述鄰近小區(qū)PRS到所述目標用戶的到達時間，并將所述到達時間發(fā)送給所述目標用戶。

進一步地，還包括：對所述鄰近小區(qū)中的服務小區(qū)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)所述服務小區(qū)提供的所述目標用戶的定時提前TA值估算所述服務小區(qū)PRS到所述目標用戶的到達時間，并將所述到達時間發(fā)送給所述目標用戶。

進一步地，所述對所述PRS進行參考信號到達時間差RSTD測量包括：

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)側(cè)估算的所述到達時間生成期望RSTD值，確定搜索窗大??；

根據(jù)虛擬PCI生成PRS信號，將接收到的PRS信號與生成的PRS信號進行時域互相關(guān)計算；

根據(jù)所述確定的搜索窗進行峰值檢測，獲得準確的RSTD測量結(jié)果。

進一步地，所述目標用戶與其鄰近小區(qū)的距離通過如下方式獲得：

接收所述目標用戶上報的鄰近小區(qū)參考信號接收功率RSRP和PCI；

根據(jù)所述RSRP估算所述目標用戶的初始位置；

根據(jù)所述初始位置計算所述目標用戶與其鄰近小區(qū)的距離。

進一步地，所述估算所述目標用戶的初始位置包括：將被測小區(qū)PCI映射為位置坐標，結(jié)合所述目標用戶上報的RSRP測量值，基于接收信號強度的定位算法估計出所述目標用戶的初始位置。

進一步地，還包括：選擇RSRP最大的小區(qū)或所述目標用戶的服務小區(qū)作為定位參考小區(qū)。

進一步地，所述根據(jù)所述RSTD測量結(jié)果對所述目標用戶進行定位包括：對所述RSTD測量結(jié)果采用泰勒展開的迭代算法對所述目標用戶的位置進行估算，所述迭代算法的初始值采用根據(jù)RSRP估算的所述初始位置信息。

進一步地，所述RSRP為單次測量值或一段時間內(nèi)的統(tǒng)計值。

本發(fā)明通過對目標UE的鄰近小區(qū)分配不同的PRS資源，達到降低干擾的目的，從而獲得準確的RSTD測量值，實現(xiàn)了對UE的準確定位。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的定位方法的處理流程框圖；

圖2為本發(fā)明實施例采用的LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例；需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

本發(fā)明的一個實施例提出一種無線通信系統(tǒng)中的定位方法，請參考圖1， 包括如下步驟：

網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)目標用戶與其鄰近小區(qū)的距離，為所述鄰近小區(qū)分配虛擬物理小區(qū)標識PCI；向所述目標用戶和鄰近小區(qū)發(fā)送所述虛擬PCI；

所述鄰近小區(qū)根據(jù)所述虛擬PCI產(chǎn)生定位參考信號PRS并發(fā)送；

所述目標用戶對所述PRS進行參考信號到達時間差RSTD測量，并上報；

網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)所述RSTD測量結(jié)果對所述目標用戶進行定位。

在一個可選實施例中，所述根據(jù)所述虛擬PCI產(chǎn)生定位參考信號PRS包括：

生成PRS初始序列：

第一個初始序列為x₁(0)＝1,x₁(n)＝0,n＝1,2,...,30，

第二個初始序列為

其中：為小區(qū)虛擬PCI；

生成偽隨機序列，偽隨機序列由長度為31的Gold序列生成，輸出為長度M_PN的序列c(n)：

c(n)＝(x₁(n+N_C)+x₂(n+N_C))mod2

x₁(n+31)＝(x₁(n+3)+x₁(n))mod2

x₂(n+31)＝(x₂(n+3)+x₂(n+2)+x₂(n+1)+x₂(n))mod2

其中，其中n＝0,1,...,M_PN-1，N_C＝1600；

PRS序列元素按下式生成：

其中n_s∈{0,1}為時隙號，l是時隙內(nèi)的OFDM符號標號。

在一個可選實施例中，還包括：網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)所述目標用戶與其鄰近小區(qū)的距離估算所述鄰近小區(qū)PRS到所述目標用戶的到達時間，并將所述到達時間發(fā)送給所述目標用戶。

在一個可選實施例中，還包括：對所述鄰近小區(qū)中的服務小區(qū)，網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)所述服務小區(qū)提供的所述目標用戶的定時提前TA值估算所述服務小區(qū)PRS 到所述目標用戶的到達時間，并將所述到達時間發(fā)送給所述目標用戶。

在一個可選實施例中，所述對所述PRS進行參考信號到達時間差RSTD測量包括：

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)側(cè)估算的所述到達時間生成期望RSTD值，確定搜索窗大??；

根據(jù)虛擬PCI生成PRS信號，將接收到的PRS信號與生成的PRS信號進行時域互相關(guān)計算；

根據(jù)所述確定的搜索窗進行峰值檢測，獲得準確的RSTD測量結(jié)果。

在一個可選實施例中，目標用戶與其鄰近小區(qū)的距離通過如下方式獲得：

接收所述目標用戶上報的鄰近小區(qū)參考信號接收功率RSRP和PCI；

根據(jù)所述RSRP估算所述目標用戶的初始位置；

根據(jù)所述初始位置計算所述目標用戶與其鄰近小區(qū)的距離。

在一個可選實施例中，所述估算所述目標用戶的初始位置包括：將被測小區(qū)PCI映射為位置坐標，結(jié)合所述目標用戶上報的RSRP測量值，基于接收信號強度的定位算法估計出所述目標用戶的初始位置。

在一個可選實施例中，還包括：選擇RSRP最大的小區(qū)或所述目標用戶的服務小區(qū)作為定位參考小區(qū)。

在一個可選實施例中，根據(jù)所述RSTD測量結(jié)果對所述目標用戶進行定位包括：對所述RSTD測量結(jié)果采用泰勒展開的迭代算法對所述目標用戶的位置進行估算，所述迭代算法的初始值采用根據(jù)RSRP估算的所述初始位置信息。

在一個可選實施例中，所述RSRP為單次測量值或一段時間內(nèi)的統(tǒng)計值。

在以上各實施例中，網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)不同鄰近小區(qū)到目標用戶的距離，分配不同的虛擬PCI，鄰近小區(qū)利用虛擬PCI生成PRS信號，達到降低信號干擾的作用，實現(xiàn)高精度定位。另一方面，目標用戶對鄰近小區(qū)進行RSRP測量，通過RSRP測量和上報，網(wǎng)絡(luò)側(cè)可以獲得目標用戶的初始位置，該位置可以作為OTDOA定位的初始估計結(jié)果，并且該初始位置還可以用于計算到不同鄰近小區(qū)的距離。

為使本發(fā)明的技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將舉例對本發(fā)明進行完整描述。

假設(shè)一個由19個小區(qū)構(gòu)成的LTE蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，目標用戶位于小區(qū)0的覆蓋范圍內(nèi)，請參考圖2。該方案不僅適用于現(xiàn)有的LTE系統(tǒng)定位場景，而且 適用于任何基于參考信號到達時間差測量的定位場景。具體步驟包括：

步驟1，網(wǎng)絡(luò)側(cè)向目標用戶發(fā)起定位請求，請求消息通過LPP協(xié)議傳遞給目標用戶；

步驟2，目標用戶收到定位請求后，測量鄰近小區(qū)發(fā)送的小區(qū)專用參考信號(Cell-specific Reference Signal，簡稱CRS)信號，獲得不同小區(qū)的參考信號接收功率(Reference Signal Receiving Power，簡稱RSRP)，并將測量結(jié)果與被測小區(qū)的PCI上報給網(wǎng)絡(luò)側(cè)；此外，目標用戶也可周期性測量鄰近小區(qū)的RSRP，當收到定位請求后，目標用戶可以將最近幾次測量的RSRP的平均值上報給網(wǎng)絡(luò)側(cè)，降低信道小尺度衰落造成的誤差。

步驟3，網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)目標用戶的上報信息，選擇RSRP最大的小區(qū)作為定位參考小區(qū)；此外，可以將服務小區(qū)固定為定位參考小區(qū)；

步驟4，網(wǎng)絡(luò)側(cè)將目標用戶所上報的被測小區(qū)的PCI映射為位置坐標，并結(jié)合目標用戶上報的RSRP測量值，利用基于接收信號強度的定位算法(如最小二乘法等)估計出目標用戶的初始位置；

步驟5，網(wǎng)絡(luò)側(cè)計算出不同被測小區(qū)與用戶初始位置的距離，估計被測小區(qū)PRS信號到目標用戶的到達時間；

若被測小區(qū)包含目標用戶的服務小區(qū)，則該服務小區(qū)可提供目標用戶的定時提前(Timing Advance，簡稱TA)值，該TA值可用于估計該小區(qū)到目標用戶的到達時間；在載波聚合的異構(gòu)場景中，目標用戶有多個服務小區(qū)，因此可以獲得多個小區(qū)的TA值，用于估計多個小區(qū)到目標用戶的到達時間；

步驟6，網(wǎng)絡(luò)側(cè)利用估計的被測小區(qū)與用戶初始位置的距離，按照距離由小到大將小區(qū)排序，為排序后的小區(qū)按順序分配虛擬PCI值；

步驟7，網(wǎng)絡(luò)側(cè)向目標用戶發(fā)送OTDOA定位輔助信息，輔助信息包括步驟5中得到的被測小區(qū)PRS信號到目標用戶的到達時間，和步驟6中得到的被測小區(qū)的虛擬PCI值；

步驟8，網(wǎng)絡(luò)側(cè)將虛擬PCI分配結(jié)果傳遞給被測小區(qū)；

步驟9，鄰近小區(qū)根據(jù)獲得的虛擬PCI生成PRS信號并發(fā)送，生成方法為：

假設(shè)小區(qū)虛擬PCI為首先生成PRS初始序列：

第一個初始序列為x₁(0)＝1,x₁(n)＝0,n＝1,2,...,30，第二個初始序列表示為其中且

生成偽隨機序列c(i)，偽隨機序列由長度為31的Gold序列生成，輸出為長度M_PN的序列c(n)，n＝0,1,...,M_PN-1，定義如下：

c(n)＝(x₁(n+N_C)+x₂(n+N_C))mod2

x₁(n+31)＝(x₁(n+3)+x₁(n))mod2

x₂(n+31)＝(x₂(n+3)+x₂(n+2)+x₂(n+1)+x₂(n))mod2

其中，N_C＝1600。

則PRS序列元素可按下式生成：

其中n_s∈{0,1}是時隙號，l是時隙內(nèi)的OFDM符號標號。

步驟10，目標用戶按照接收到的OTDOA輔助信息對接收信號進行RSTD測量，將測量結(jié)果上報給網(wǎng)絡(luò)側(cè)，具體測量方法包括：

A)根據(jù)不同被測小區(qū)的到達時間，生成期望RSTD值，并依據(jù)該RSTD值確定搜索窗的大?。?/p>

B)根據(jù)被測小區(qū)的虛擬PCI生成PRS信號，將接收信號與PRS信號進行時域互相關(guān)計算；

C)根據(jù)所確定的搜索窗進行峰值檢測，從而獲得準確的RSTD測量結(jié)果。

步驟11，網(wǎng)絡(luò)側(cè)接收RSTD測量數(shù)據(jù)后，采用基于泰勒展開的迭代算法進行計算，得到位置估計結(jié)果，泰勒算法的初始位置可以采用步驟4中所得的初始位置坐標。

本發(fā)明適用于任何基于參考信號到達時間差測量的定位場景。網(wǎng)絡(luò)側(cè)根據(jù)不同鄰近小區(qū)到目標用戶的距離，分配不同的虛擬PCI，鄰近小區(qū)利用虛擬PCI生成PRS信號，達到降低信號干擾的作用，實現(xiàn)高精度定位。