专利名称：一种利用回环时间的定位方法
技术领域：
本发明涉及定位技术，尤其涉及一种利用回环时间的定位方法。
背景技术：
第三代移动通信标准化伙伴项目(3rdGeneration Partnership Project，3GPP)定义了三种定位方法，即小区标识(Cell ID)、观察到达时间差(ObservedTime Difference Of Arrival，OTDOA)和辅助全球定位系统(Assisted GlobalPositioning Systems，A-GPS)。
其中，OTDOA和A-GPS都对网络或手机终端提出较高要求，前者增加了网络成本，后者增加了终端成本，同时A-GPS还受终端(UE)所处环境制约。而直接取小区中心位置的Cell ID的定位方法实现最简单，但精度也是最差的，因此协议同时提出了一种增强型小区标识(Cell ID)定位方法，即Cell ID加回环时间(Round Trip Time，RTT)定位技术对终端进行定位，利用基站到手机之间的信号传播往返时间长度，就能够确定终端到基站之间的距离。
3GPP对回环时间的定义为RTT＝TRX-TTX。其中，TTX，为发送给终端的下行专用物理信道(Dedicated Physical Channel，DPCH)帧的开始发送时刻，参考点是发射天线口；TRX，为相应的来自终端的上行专用物理控制信道/专用物理数据信道(Dedicated Physical Control Channel/Dedicated PhysicalData Channel，DPCCH/DPDCH)帧的开始接收时刻，参考点是接收天线口。
理论上，RTT是从基站(Node B)向终端发送下行信号，到基站接收来自终端发送的上行信号之间的时间间隔。由于终端在从基站接收下行信号到发送上行信号到基站之间存在收发时间差Rx-Tx，因此在基站实际测量RTT的过程中，RTT的测量值包含了终端的收发时间差Rx-Tx，所以在实际计算圆周半径的操作中，无线网络控制器(RNC)都会在得到基站上报的RTT测量值后，减去终端在信号收发过程中的收发时间差Rx-Tx，以实现更为精确的定位。即，根据小区标识(Cell ID)得到基站(天线)具体位置和扇区指向情况。因此，以基站具体位置为中心、终端到基站距离为半径确定一个圆周(全向天线)或一段圆弧(结合扇形小区的扇区指向结果)，实现对终端的定位。
在3GPP 25.214协议中，由于终端的发射和接收时刻存在一定范围的时间差(T0±148chips)，其中T0＝1024chips，也就是876～1172chips。RTT上报值位宽为15比特、量化单位为1/16chips，RTT上报值的范围为0～215-1即0～32767，RTT上报值与RTT测量值之间存在对应关系，该对应关系是根据RTT上报值、RTT测量值的量化单位以及终端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为上报值、RTTM为测量值、Step为量化单位，876为从RTT测量值映射到RTT上报值时所使用的固定值，实际就是取了终端收发时间差的最小值，因此，称876为最小收发时间差Tmin。当RTT测量值的量化单位为1/16chips时，则RTT上报值与RTT测量值之间的映射关系为(RTTR-1)×1/16+876≤RTTM＜RTTR×1/16+876RTT上报映射表中的单位为码片(chip)，RTT测量值能够表示的最大范围为215×1/16+876＝2924chips，考虑到终端的发射和接收时刻存在的时间差T0±148chips，当收发时间差Rx-Tx取值为最大收发时间差Tmax＝1172chips时，根据式(RTT-(RX-TX))/2可以换算出能够表示的最大小区半径为(2924-1172)/2＝876chips，1chip相当于78.125米，对应得到小区半径距离为876×78.125＝68公里。
但是，在广覆盖情况下，小区半径完全可能大于68公里，达到上百公里，此时，如果量化单位为1/16chips，位宽为15比特的RTT上报值将不能支持远处(大于68公里)RTT相关的定位功能。例如，小区半径在120公里处，对应收发时间差Rx-Tx取值1024时的RTT测量值为120×1000/78.125×2+1024＝4096chips，超出RTT测量值能够表示的最大范围2924，因此限制了应用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种利用回环时间的定位方法，在不改变RTT上报的字节长度的情况下，适用小区半径为68公里以上的广覆盖场景。
本发明的利用回环时间的定位方法，可以包括下列步骤步骤A.依据分段设置的回环时间量化单位，基站将回环时间测量结果转换为回环时间上报值，将所述上报值上报给无线网络控制器；步骤B.无线网络控制器根据基站上报的回环时间的测量结果对终端进行定位。
其中，所述回环时间量化单位的数值随着距离的增加而增加。
其中，所述步骤B具体包括下列步骤所述终端向无线网络控制器上报收发时间差Rx-Tx测量结果，无线网络控制器根据Rx-Tx测量结果和基站上报的回环时间的测量结果，对所述终端进行定位。
所述步骤B之前可以进一步包括下列步骤所述无线网络控制器可以向所述终端发起收发时间差Rx-Tx的测量。
所述步骤A中设置所述回环时间的量化单位在8.5公里范围内为0.0625chips。
所述回环时间上报值的位宽为15比特。
在所述步骤A中可以根据实际的小区覆盖范围设置所述量化单位。
其中，在所述步骤A中设置所述量化单位的过程可以包括下列步骤根据实际的小区覆盖范围得到相应的回环时间最大值；在零到所述回环时间最大值的范围内，可以随着距离的增加而增加分段设置所述回环时间测量值的量化单位。
所述分段设置可以为等间距或者非等间距的分段设置。
所述分段的量化单位可以为等差数列、等比数列中的一种或组合。
本发明的有益效果是依照本发明的利用回环时间的定位方法，通过分段设置RTT测量值的量化单位，在保持RTT上报的字节长度不变的情况下，保持近距离段RTT测量值的量化单位不变，同时在小区半径为68公里以上的广覆盖时，能够支持RTT相关定位功能。
图1为本发明的利用回环时间的定位方法流程图。
具体实施例方式
以下结合附图1详细描述本发明的利用回环时间的定位方法。
在3GPP 25.133协议中，定义了RTT的上报范围为0～32767，RTT上报值位宽为15比特，量化单位为0.0625chips，本发明是在保持RTT上报值位宽15比特不变，并保持近距离范围的RTT测量值的量化单位不变的情况下，随着距离的增加，增加量化单位的数值，通过分段设置RTT测量值的量化单位，来满足广覆盖下的应用场景。
如表1所示，为本发明的Cell ID+RTT定位过程中使用的RTT上报映射表，该RTT上报映射表包含，RTT上报值、RTT测量值以及单位三项内容。其中，RTT上报值的范围为0～32767，RTT上报值以递增的方式排列在表1的第一列。RTT上报值与同在一行的RTT测量值之间存在对应关系，该对应关系是根据RTT上报值、RTT测量值的量化单位以及最小收发时间差所建立的，具体为(RTTR-1)×Step+876≤RTTM＜RTTR×Step+876如表1所示，保持RTT上报值的位宽(15比特)不变，并保持近距离范围的RTT测量值的量化单位(0.0625chips)不变，随着距离的增加，增加RTT测量值的量化单位的数值第1段RTT的上报值为0～8191，量化单位为0.0625chips；第2段RTT的上报值为8192～16383，量化单位为0.125chips；第3段RTT的上报值为16384～24575，量化单位0.25chips；第4段RTT的上报值为24576～32767，量化单位0.5chips。
经过这样的处理后，RTT上报值的最大值32767对应的RTT测量值为8556，能够表示的最大小区半径达到3692chips((8556-1024-148)/2＝3692)，对应288公里(3692×78.125m＝288.4375公里)。
表1具体地，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，和向终端(UE)发起收发时间差Rx-Tx的测量；然后，终端将Rx-Tx的测量结果向无线网络控制器上报，同时基站也将RTT的测量结果向无线网络控制器上报；最后，无线网络控制器根据终端和基站分别上报的测量结果通过式(RTT-(RX-TX))/2计算得到终端到基站(天线)之间的距离。根据小区标识(Cell ID)得到基站具体位置和扇区指向情况，以基站的具体位置为中心、终端到基站的距离为半径确定一个圆周(全向天线)或一段圆弧(结合扇形小区的扇区指向结果)，实现对终端的定位。
下面，参阅图1，详细描述本发明的利用回环时间的定位方法。
在不改变现有的RTT上报值的字节长度的情况下，本发明的利用回环时间的定位方法，包括以下步骤步骤1)预先在基站和无线网络控制器中分段设置RTT的量化单位，量化单位的数值随着距离的增加而增加，且在基站和无线网络控制器中，对RTT的量化单位所进行的分段设置相同；步骤2)无线网络控制器向基站发起RTT测量，和向终端发起收发时间差Rx-Tx的测量；步骤3)终端将Rx-Tx的测量结果向无线网络控制器上报，同时基站也将RTT的测量结果向无线网络控制器上报；其中在步骤3)中，基站将RTT测量值依据步骤1)中分段设置的RTT量化单位转换为RTT上报值，向无线网络控制器上报。
步骤4)无线网络控制器根据收到的终端和基站上报的测量结果对终端进行定位。
其中，步骤4)中无线网络控制器根据步骤1)中分段设置的RTT量化单位映射得到RTT的测量结果，并结合终端上报的测量结果通过式(RTT-(RX-TX))/2计算得到终端到基站(天线)之间的距离，从而实现对终端的定位。
其中，步骤4)中，无线网络控制器根据计算得到的终端到基站之间的距离，实现对终端的定位为现有技术，本发明不再详细描述。
下面结合表1，以一个具体的例子来说明本发明的利用回环时间的定位方法在实际中的应用首先，基站在不改变现有的RTT位宽的情况下，将当前4460.2500～4460.5000chips范围内的RTT测量值依照其自身保存的表1映射为RTT上报值24573，将该RTT上报值24573上报给无线网络控制器。此时对于基站而言，量化单位为0.25chips。
其次，无线网络控制器收到该RTT上报值(24573)，并依照其自身保存的RTT上报值与RTT测量值的映射规则(该映射规则与基站中保存的相同，即表1)，得到RTT上报值24573所对应的RTT测量值为4460.2500～4460.5000chips。
再次，无线网络控制器根据得到的RTT测量值、从终端接收到的Rx-Tx值以及Cell ID所确定的基站(天线)位置和小区范围按照现有技术的方法完成对终端的定位。从而实现了终端距离基站(天线)128公里的广覆盖场景下的定位。
在上述例子中，计算得到的终端距离基站的具体数值(128公里)与Rx-Tx的取值大小有关当Rx-Tx取T0+148时，RTT能够表示的最大小区半径为1644.125chips((4460.25-1024-148)/2＝1644.125)，对应为128公里(1644.125×78.125＝128.447)；当Rx-Tx取T0-148时，RTT能够表示的最大小区半径为1792.125chips((4460.25-1024+148)/2＝1792.125chips，对应为140公里(1792.125×78.125＝140.009公里)。
这种处理后，RTT上报的字长不变，近距离范围(对应RTT第1段，小区半径约8.5公里)的RTT测量值的量化单位保持不变，不影响定位精度性能。而对于离基站更远的位置，使用RTT相关的定位方法，其他因素(如扇形张角引起的圆弧长度已经很长)早已成为影响定位精度的主要因素，此时适当降低RTT量化单位对定位精度几乎没有影响。
以上，本发明仅以等间距分段作为较佳的分段方式，且分段的量化单位为等比数列，但是，本发明并不局限于此，还可以等比数列、等比数列与等差数列组合或者非等间距等方式进行分段处理，对应各段的不同的量化单位，一般RTT测量值较小时量化单位较小，RTT测量值较大时量化单位较大，但是随意设置也能实现本发明，只要满足近距离范围时量化单位小，远距离范围时量化单位大的原则即可。
此外，可以根据实际的小区覆盖范围设置RTT测量值的量化单位。
具体的，包括下列步骤根据实际的小区覆盖范围得到相应的RTT测量值的最大值；
依据该RTT测量值的最大值，分段设置RTT测量值的量化单位。具体分段设置过程如前所述，随着距离的增加，增加量化单位的数值，分段设置RTT测量值的量化单位，本发明不再详细描述。
例如，实际的小区覆盖范围为180公里，此时，相应的RTT测量值的最大值为4608(180×1000/78.125×2＝4608)，按照收发时间差Rx-Tx为最小收发时间差Tmin计算得到RTT测量值的取值范围为876～4608+876chips，然后对876～4608+876chips分段设置RTT测量值的量化单位。
此外，本发明的利用回环时间的定位方法，并不局限于Cell ID+RTT定位技术对终端进行定位，在观察到达时间差(OTDOA)定位技术中，也可以使用终端测量得到的到达时间差(Time Difference Of Arrival，TDOA)，结合RTT测量值转化为到达时间距离(ToA)，从而对终端进行定位。其中，在观察到达时间差(OTDOA)定位技术中，如上所述，通过对RTT测量值的量化单位进行分段设置，以能够支持广覆盖场景的定位功能。
综上所述，依照本发明的利用回环时间的定位方法，通过分段设置RTT测量值的量化单位，保证RTT上报值的字节长度不变，且保持近距离范围的RTT测量值的量化单位不变，在兼容现有的小区覆盖场景的同时，实现了适用小区半径为68公里以上的广覆盖场景。
以上描述是方便本领域普通技术人员理解本发明，对本发明所进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本发明的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种利用回环时间的定位方法，其特征在于，包括下列步骤步骤A.依据分段设置的回环时间量化单位，基站将回环时间测量结果转换为回环时间上报值，将所述上报值上报给无线网络控制器；步骤B.无线网络控制器根据基站上报的回环时间的测量结果对终端进行定位。
2.如权利要求1所述的利用回环时间的定位方法，其特征在于，所述回环时间量化单位的数值随着距离的增加而增加。
3.如权利要求1所述的利用回环时间的定位方法，其特征在于，所述步骤B具体包括下列步骤所述终端向无线网络控制器上报收发时间差Rx-Tx测量结果，无线网络控制器根据Rx-Tx测量结果和基站上报的回环时间的测量结果，对所述终端进行定位。
4.如权利要求3所述的利用回环时间的定位方法，其特征在于，所述步骤B之前进一步包括下列步骤所述无线网络控制器向所述终端发起收发时间差Rx-Tx的测量。
5.如权利要求1所述的利用回环时间的定位方法，其特征在于，所述步骤A中设置所述回环时间的量化单位在8.5公里范围内为0.0625chips。
6.如权利要求1所述的利用回环时间的定位方法，其特征在于，所述回环时间上报值的位宽为15比特。
7.如权利要求1所述的利用回环时间的定位方法，其特征在于，在所述步骤A中，根据实际的小区覆盖范围设置所述量化单位。
8.如权利要求7所述的利用回环时间的定位方法，其特征在于，在所述步骤A中设置所述量化单位的过程包括下列步骤根据实际的小区覆盖范围得到相应的回环时间最大值；在零到所述回环时间最大值的范围内，随着距离的增加而增加分段设置所述回环时间测量值的量化单位。
9.如权利要求1或7或8所述的利用回环时间的定位方法，其特征在于，所述分段设置为等间距或者非等间距的分段设置。
10.如权利要求9所述的利用回环时间的定位方法，其特征在于，所述分段的量化单位为等差数列、等比数列中的一种或组合。
全文摘要
本发明公开了一种利用回环时间的定位方法，该方法包括下列步骤步骤A.依据分段设置的回环时间量化单位，基站将回环时间测量值转换为回环时间上报值，将所述上报值上报给无线网络控制器；步骤B.无线网络控制器根据基站上报的测量结果对终端进行定位。本发明的利用回环时间的定位方法，在保持RTT上报的字节长度不变的情况下，保持近距离段RTT测量值的量化单位不变，支持RTT在小区半径为68公里以上的广覆盖范围的相关定位。
文档编号H04Q7/38GK1877356SQ200610100280
公开日2006年12月13日 申请日期2006年7月6日 优先权日2006年7月6日
发明者杨平 申请人:华为技术有限公司