定位移动终端的方法及基站的制作方法
【专利摘要】提供了一种定位移动终端的方法，包括以下步骤：基站向移动终端周期性发送参考信号；基站接收移动终端发送的第一参数信息，并且根据第一参数信息测算辖区内的NLOS区域；当检测到移动终端进入NLOS区域时，基站获取该移动终端的到达时间ToA并调整获取到的ToA，并且基站测算该移动终端的到达角度AoA并调整测算到的AoA；基站根据调整后的ToA和AoA定位移动终端。本发明还提供一种使用该方法的基站。本发明提供的定位移动终端的方法及使用该方法的基站，能够校准对移动终端的定位信息，以提升基站对移动终端的定位精度。
【专利说明】定位移动终端的方法及基站
【技术领域】
[0001]本发明涉及移动通信【技术领域】，具体而言，本发明涉及定位移动终端的方法及基站。
【背景技术】
[0002]无线通信系统已成为一种主要的通信方式，通过该方式全世界的大多数人能够进行通信。无线通信设备变得越来越小，同时功能越来越强大，以满足消费者的需求以及提高可携带性和方便性。
[0003]波长从10毫米至I毫米、频率从30吉赫(GHz)至300吉赫(GHz)的电磁波称为毫米波。利用毫米波进行通信的方法叫毫米波通信。毫米波通信分毫米波波导通信和毫米波无线电通信两大类。毫米波通信的优点是:1、可用频带极宽，即毫米波段频带宽度为270吉赫(GHz)，为整个短波波段的一万倍；2、方向性强，保密性好；3、干扰很小，几乎不受大气干扰、宇宙干扰和工业干扰的影响，因而通信稳定。
[0004]目前，60GHz毫米波通信的研发工作正日益活跃起来。IEEE 802.11工作组就是针对60GHz毫米波制定IEEE 802.1lad标准。该技术面向PC、数字家电等应用，能够实现设备间数Gbps的超高速无线传输。在业内多家厂商的积极推动下，毫米波通信今后的应用将会不断扩展。这一技术目前面临的问题是元器件成本较高。毫米波通信现在主要用于实现家庭内的非压缩高清视频传输，如果其应用能扩展至手机及办公设备，那么，随着出货量的增力口，其成本将能够大幅降低。
[0005]尽管毫米波通信具有方向性强的特点，但是氧衰和雨衰对毫米波通信影响比较明显。同时，叶子也会对毫米波通信有影响。为了提高毫米波通信距离以适应室外移动通信，就需要采用波束成形技术。对于终端来说也需要进行波束成形的接收。然而，在非视距(NLOS)应用场景中，毫米波段的信号无法绕过障碍物，如果基站希望继续与移动终端进行通信，就需要通过反射路径。在通过反射路径的应用场景中，采用到达时间差(TDOA)或者到达角(AoA)结合到达时间(ToA)的定位方法就会产生巨大的误差。原因在于，基站测量的到达时间和信号的发射角度都不是很准确。
[0006]有鉴于此，业界亟需解决现有无线通信中存在的上述问题，需要提出新的解决方案，来校准对移动终端的定位信息，以提升定位精度。
【发明内容】
[0007]本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是提供一种定位移动终端的方法及使用该方法的基站，以提升基站对移动终端的定位精度。
[0008]本发明提供一种定位移动终端的方法，包括以下步骤:基站向移动终端周期性发送参考信号；基站接收移动终端发送的第一参数信息，并且根据第一参数信息测算辖区内的NLOS区域；当检测到移动终端进入NLOS区域时，基站获取该移动终端的到达时间ToA并调整获取到的ToA，并且基站测算该移动终端的到达角度AoA并调整测算到的AoA ;基站根据调整后的ToA和AoA定位移动终端。
[0009]本发明还提供一种基站，包括:发送模块，用于向移动终端周期性发送参考信号；接收模块，用于接收移动终端发送的第一参数信息，并且根据第一参数信息测算辖区内的NLOS区域；校准模块，用于当检测到移动终端进入NLOS区域时，调获取该移动终端的到达时间ToA并调整获取到的ToA，并基站测算该移动终端的到达角度AoA并调整测算到的AoA ;定位模块，用于根据调整后的ToA和AoA定位移动终端。
[0010]本发明提供的定位移动终端的方法及使用该方法的基站，校准对移动终端的定位信息，以提升基站对移动终端的定位精度。
[0011]本发明提出的上述方案，对现有系统的改动很小，不会影响系统的兼容性，而且实现简单、高效。
[0012]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0014]图1示出了根据本发明一实施方式的定位移动终端的方法的流程图；
[0015]图2示出了根据本发明一实施方式的确定NLOS区域的场景示意图；
[0016]图3示出了根据本发明一实施方式的确定移动终端进入NLOS区域的场景示意图；
[0017]图4示出了根据本发明一实施方式的计算第一校准因子的流程图；
[0018]图5示出了根据本发明另一实施方式的计算第一校准因子的流程图；
[0019]图6示出了根据本发明一实施方式的根据调整后的ToA定位移动终端的流程图；
[0020]图7示出了根据本发明一实施方式的移动终端背离反射体移动的示意图；
[0021]图8示出了根据本发明一实施方式的移动终端相对反射体移动的示意图；
[0022]图9示出了根据本发明一实施方式的计算第二校准因子的流程图；
[0023]图10示出了根据本发明一实施方式的基站的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0025]本【技术领域】技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。[0026]本【技术领域】技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0027]本【技术领域】技术人员可以理解，这里所使用的“终端”既包括仅具备无发射能力的无线信号接收器的设备，又包括具有能够在双向通信链路上进行双向通信的接收和发射硬件的设备。这种设备可以包括:具有或没有多线路显示器的蜂窝或其他通信设备；可以组合语音和数据处理、传真和/或数据通信能力的个人通信系统(PCS);可以包括射频接收器和寻呼机、互联网/内联网访问、网络浏览器、记事本、日历和/或全球定位系统(GPS)接收器的个人数字助理(PDA);和/或包括射频接收器的常规膝上型和/或掌上型计算机或其他设备。这里所使用的“终端设备”可以是便携式、可运输、安装在交通工具(航空、海运和/或陆地)中的，或者适合于和/或配置为在本地运行和/或以分布形式在地球和/或空间的任何其他位置运行。这里所使用的“终端设备”还可以是通信终端、上网终端、音乐/视频播放终端。这里所使用的“终端设备”还可以是PDA、MID和/或具有音乐/视频播放功能的移动电话等。这里所使用的“终端设备”还可以是智能电视、机顶盒等设备。相应地，“基站”或“基站设备”为相应于“终端”、“终端设备”处于网络另一侧的通信设备。
[0028]图1示出了根据本发明一实施方式的定位移动终端的方法的流程图。方法包括以下步骤:S10、基站向移动终端周期性发送参考信号；S20、基站接收移动终端发送的第一参数信息，并且根据第一参数信息测算辖区内的NLOS区域；S30、当检测到移动终端进入NLOS区域时，基站获取该移动终端的到达时间ToA并调整获取到的ToA，并且基站测算该移动终端的到达角度AoA并调整测算到的AoA ;S40、基站根据调整后的ToA和AoA定位移动终端。
[0029]图2示出了根据本发明一实施方式的确定NLOS区域的场景示意图。作为一种实施方式，如图2所示，毫米波基站(_ Wave)BSl、BS2、BS3分别向移动终端周期性发送参考信号。由于毫米波频段无法绕过遮挡物(Defend Objective),从而在三座毫米波基站的覆盖范围内可以确定信号无法到达的区域，这些区域就是本发明所称的非视距区域(NLOSg域)。此外，毫米波遇到遮挡物还会发生反射，基站可以根据反射的信号检测NLOS区域。基站可以接收移动终端发送的第一参数信息，并且根据第一参数信息测算辖区内的NLOS区域。其中，第一参数信息包括:信号强度指示(RSSI)和载波干扰噪声比(CINR)。
[0030]图3示出了根据本发明一实施方式的确定移动终端进入NLOS区域的场景示意图。作为一种实施方式，如图3所示，当检测到移动终端进入NLOS区域(S卩，图3所示的网格区域)时，基站获取该移动终端的到达时间ToA并调整获取到的ToA，并且基站测算该移动终端的到达角度AoA并调整测算到的AoA ;随后，根据调整后的ToA和AoA定位移动终端。因此，基站可以通过调整后的ToA和AoA定位移动终端，从而实现基站对移动终端定位精度的提升。
[0031]图4示出了根据本发明一实施方式的计算第一校准因子的流程图。作为步骤S30的一种实施方式，基站BS向移动终端MS周期性发送参考信号；接着，移动终端MS测量RSSI和CINR信号并发送给基站BS ;接着，基站BS判断移动终端MS是在LOS视距区域或者NLOS区域；当判断出移动终端MS是在NLOS区域时，基站BS再次向移动终端MS发送参考信号；接着，移动终端MS测量接收的信号强度指示RSS1、载波干扰噪声比CINR、到达时间ToA、到达方向DoA和波束赋型的发射角度并发送给基站BS ;接着，基站BS计算第一校准因子η。
[0032]可以通过建立校准因子数据库的方式获取第一校准因子Π。校准因子数据库可以通过如下方式建立:首先，将辅助终端设置在NLOS区域中，使得基站检测到该辅助终端的RSSI ;接着，基站通过RSSI能够获得辅助终端与基站的经过反射的距离Cl1 ;接着，由于辅助
终端可以通过自身的定位系统获得位置坐标，通过4 =公式来获得辅
助终端与基站的直线距离；接着按照公式H=Cl2Al1计算并建立校准因子数据库。校准因子数据库可以配置在位置服务器(location server)中，也可以配置在基站中。此外，辅助的参数，例如RSS1、CINR和DOA也可以一并测量并存放在校准因子数据库中，以作为选择η的判断条件。
[0033]具体而言，当真正的待测终端进入NLOS区域时，基站获取该移动终端的到达时间ToA并调整获取到的ToA，包括:当检测到移动终端进入NLOS区域时，基站向移动终端发送参考信号，并且接收移动终端发送的第二参数信息，其中，第二参数信息包括:RSS1、CINR、ToA、DoA和波束赋型的发射角度；基站根据第二参数信息测算第一校准因子，并且采用第一校准因子调整获取到的ToA。
[0034]图5示出了根据本发明另一实施方式的计算第一校准因子的流程图。作为步骤S30的另一种实施方式，基站BS向移动终端MS周期性发送参考信号；接着，移动终端MS测量RSSI和CINR信号并发送给基站BS ;接着，基站BS判断移动终端MS是在LOS区域或者NLOS区域；当判断出移动终端MS是在NLOS区域时，基站B S再次向移动终端MS发送参考信号；接着，移动终端MS测量第二参数信息，并且计算第一校准因子Π，其中，第二参数信息包括:RSS1、CINR、ToA、DoA和波束赋型的发射角度；接着，移动终端MS将第一校准因子n汇报给基站BS。具体 而言，当检测到移动终端进入NLOS区域时，基站获取该移动终端的到达时间ToA并调整获取到的ToA，包括:当检测到移动终端进入NLOS区域时，基站向移动终端发送参考信号；当该移动终端根据参考信号测算第一校准因子后，基站接收移动终端发送的第一校准因子，并且采用第一校准因子调整获取到的ToA。由上可知，基站获取第一校准因子的方式可以包括两种方式:第一种方式，基站通过第二参数信息测算第一校准因子；第二种方式，基站接收终端测算的第一校准因子。本领域普通技术人员可以理解的是，对于测算第一校准因子，既可以在终端侧进行，也可以在基站侧完成。
[0035]图6示出了根据本发明一实施方式的根据调整后的ToA定位移动终端的流程图。基站BS向移动终端MS发送方向请求信号。接着，移动终端MS测量移动方向，并且将移动方向信息汇报给基站BS。接着，基站BS根据接收的移动方向信息计算第一校准因子Π，并通过第一校准因子H调整ToA参数。具体而言，基站采用第一校准因子调整获取到的ToA，包括:基站向移动终端发送运行方向和移动速度汇报请求；基站接收移动终端报告的相对反射体的移动方向和移动速度，并根据移动方向和移动速度调整第一校准因子。
[0036]进一步地，基站根据报告的RSS1、CINR、ToA、DoA和波束赋型的发射角度来计算n，以调整相对时延RD。例如，RD=ToA1 Il1-ToA2 η 2，其中，ToA1 η丨是基站BSl调整后的ToA，ToA2 n 2是基站BS2调整后的ToA。ToA1 n !和ToA2 n 2之差就是矫正后的相对时延。根据这个相对时延，基站可以利用TDOA方法确定终端位置。
[0037]利用调整因子的时候，有一个隐含的因素需要考虑，那就是反射体和移动终端的移动方向的关系。图7示出了根据本发明一实施方式的移动终端背离反射体移动的示意图。当移动终端背离反射体移动，第一调整因子n就需要增加，即n从初始状态no增加到η1，η1=ηΟ+Λ η。图8示出了根据本发明一实施方式的移动终端相对反射体移动的示意图。当移动终端相对反射体移动，第一调整因子n就需要减少，即n从初始状态HO减少到ni，n 1= no-Δ n。具体而言，基站接收移动终端报告的相对反射体的移动方向和移动速度，并根据移动方向和移动速度调整第一校准因子，包括:当基站判断出移动终端相对反射体的移动方向为背离时，增加第一校准因子；或当基站判断出移动终端相对反射体的移动方向为靠近时，减少第一校准因子。
[0038]图9示出了根据本发明一实施方式的计算第二校准因子的流程图。作为步骤S103的一种实施方式，基站BS向移动终端MS周期性发送上行sounding参考信号的请求；接着，移动终端MS测量上行sounding参考信号并发送给基站BS ;接着，基站BS计算第二校准因子。具体而言，当检测到移动终端进入NLOS区域时，基站调整测算到的AoA，包括:当检测到移动终端进入NLOS区域时，基站向移动终端发送上行sounding参考信号的请求，并接收移动终端发送多个方向的sounding参考信号；基站根据多个方向的sounding参考信号测算第二校准因子，并且采用第二校准因子调整测算到的AoA。
[0039]下面将详细描述调整估计AoA的角度的一种实施方式。设第i个基站测得的终端的第j条反射路径的波达方向为Θ u，非视距引入的误差为ε u，这个参数ε Jj就是第二校准因子。移动台的位置设为(x，y)，基站的位置为(xi，yi)，N表示基站的数量，M表示某个基站的入射路径的数量，Rm表示MS的辐射半径，则有:
[0040]
【权利要求】
1.一种定位移动终端的方法，其特征在于，包括以下步骤: 基站向移动终端周期性发送参考信号； 所述基站接收移动终端发送的第一参数信息，并且根据所述第一参数信息测算辖区内的NLOS区域； 当检测到所述移动终端进入NLOS区域时， 所述基站获取所述移动终端的到达时间ToA并调整获取到的ToAjP 所述基站测算所述移动终端的到达角度AoA并调整测算到的AoA ； 所诉基站根据调整后的ToA和AoA定位所述移动终端。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当检测到所述移动终端进入NLOS区域时，所述基站获取所述移动终端的到达时间ToA并调整获取到的ToA，包括: 当检测到所述移动终端进入NLOS区域时，所述基站向移动终端发送参考信号，并且接收所述移动终端发送的第二参数信息； 所述基站根据所述第二参数信息测算第一校准因子，并且采用所述第一校准因子调整获取到的ToA。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当检测到所述移动终端进入NLOS区域时，所述基站获取所述移动终端的到达时间ToA并调整获取到的ToA，包括: 当检测到所述移动终端进入NLOS区域时，所述基站向所述移动终端发送参考信号；所述基站接收所述移动终端发送的所述第一校准因子，并且采用所述第一校准因子调整获取到的ToA ;其中，所述第一校准因子由所述移动终端根据所述第二参数信息测算得到。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一参数信息包括=RSSI 和 CINR0
5.如权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述第二参数信息包括:RSS1、CINR、ToA、DoA和波束赋型的发射角度。
6.如权利要求2或3中所述的方法，其特征在于，所述基站采用所述第一校准因子调整获取到的ToA，还包括: 所述基站向所述移动终端发送运行方向和移动速度汇报请求； 所述基站接收所述移动终端报告的相对反射体的移动方向和移动速度，并根据所述移动方向和移动速度调整所述第一校准因子。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基站接收所述移动终端报告的相对反射体的移动方向和移动速度，并根据所述移动方向和移动速度调整所述第一校准因子，包括: 当所述基站判断出所述移动终端相对反射体的移动方向为背离时，增加所述第一校准因子；或 当所述基站判断出所述移动终端相对反射体的移动方向为靠近时，减少所述第一校准因子。
8.如权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，当检测到所述移动终端进入NLOS区域时，所述基站调整测算到的AoA，包括: 当检测到所述移动终端进入NLOS区域时，所述基站向所述移动终端发送上行sounding参考信号的请求,并接收所述移动终端发送多个方向的sounding参考信号； 所述基站根据所述多个方向的sounding参考信号测算第二校准因子，并且采用所述第二校准因子调整测算到的AoA。
9.一种基站，其特征在于，包括: 发送模块，用于向所述移动终端周期性发送参考信号； 接收模块，用于接收所述移动终端发送的第一参数信息，并且根据所述第一参数信息测算辖区内的NLOS区域； 校准模块，用于当检测到所述移动终端进入NLOS区域时，获取所述移动终端的到达时间ToA并调整获取到的ToA，并用于测算所述移动终端的到达角度AoA并调整测算到的AoA ； 定位模块，用于根据调整后的ToA和AoA定位移动终端。
10.如权利要求9所述的基站，其特征在于，所述校准模块包括: 第一校准单元，用于在检测到所述移动终端进入NLOS区域，用于通过所述发送模块向所述移动终端发送参考信号，并通过所述接收模块接收所述移动终端发送的第二参数信息之后，根据所述第二参数信息测算第一校准因子，并且用于采用所述第一校准因子调整获取到的ToA。
11.如权利要求 9所述的基站，其特征在于，所述校准模块包括: 第二校准单元，用于在检测到所述移动终端进入NLOS区域时，通过所述发送模块向所述移动终端发送参考信号，并通过所述接收模块接收所述移动终端发送的第一校准因子之后，采用所述第一校准因子调整获取到的ToA。
12.如权利要求9至11中任一权利要求所述的基站，其特征在于，所述第一参数信息包括=RSSI 和 CINR0
13.如权利要求9至11中任一权利要求所述的基站，其特征在于，所述第二参数信息包括:RSS1、CINR、ToA、DoA和波束赋型的发射角度。
14.如权利要求10或11中任一权利要求所述的基站，其特征在于，所述校准模块还包括: 调整单元，用于在通过所述发送模块向所述移动终端发送运行方向和移动速度汇报请求，并通过所述接收模块接收所述移动终端报告的相对反射体的移动方向和移动速度之后，根据所述移动方向和移动速度调整所述第一校准因子。
15.如权利要求14所述的基站，其特征在于，所述调整单元进一步用于: 在判断出所述移动终端相对反射体的移动方向为背离时，增加所述第一校准因子；或 在判断出所述移动终端相对反射体的移动方向为靠近时，减少所述第一校准因子。
16.如权利要求9至11中任一权利要求所述的基站，其特征在于，所述校准模块包括: 第三校准单元，用于在检测到移动终端进入NLOS区域时，通过所述发送模块向所述移动终端发送上行sounding参考信号的请求，并通过接收模块接收所述移动终端发送多个方向的sounding参考信号之后，根据所述多个方向的sounding参考信号测算第二校准因子，并且采用第二校准因子调整测算到的AoA。
【文档编号】H04W64/00GK103997780SQ201310053762
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2013年2月19日 优先权日:2013年2月19日
【发明者】周雷 申请人:北京三星通信技术研究有限公司, 三星电子株式会社