一种确定定位信息的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明实施例涉及无线通信【技术领域】，特别涉及一种确定定位信息的方法和设备，用以解决现有技术中存在的定位方法无法获知用户设备和基站之间的高度差，使得定位结果误差比较大的问题。本发明实施例提供的一种确定定位信息的方法，包括：基站接收来自用户设备的上行信号；所述基站根据收到的所述上行信号确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量。由于基站根据收到的所述上行信号确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量，进而根据波束下倾角确定用户设备和基站之间的高度差，从而降低了定位结果的误差，提高了定位的精度。
【专利说明】一种确定定位信息的方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信【技术领域】，特别涉及一种确定定位信息的方法和设备。
【背景技术】
[0002]定位功能可以为用户提供各种服务，比如工作、娱乐、生活等。典型的定位服务包括援助服务，比如紧急医疗服务、紧急定位等；此外还有基于位置的信息服务，如寻找最近的餐饮娱乐信息、黄页查询等；还有广告服务，比如促销打折信息；还有基于位置的计费跟踪类的服务等。
[0003]CELL_ID (小区标识)定位方法是基于小区覆盖的定位方法，采用已知的服务小区地理信息估计目标UE的位置。该服务小区信息可以通过呼叫、寻呼、TA (Tracking Area)区更新等方式获得。
[0004]ΤΑ+Α0Α在CELL_ID定位方法的基础上考虑了定时提前量(Timing Advance，TA)以及来波方向(Angele of Arrival, AOA)的因素,从而达到更精确的定位目的。
[0005]基站通过智能天线得到UE (用户设备)发射信号的AOA，UE处于以eNB为起点的射线上，且射线从正北方向逆时针旋转的角度为AOA ；
[0006]TA的获得可以通过用户设备上报UE接收和发送的时间差加上基站测到的接收和发送的时间差来计算(此方法计算得到的TA称之为TA TYPE1),也可以通过专用随机接入过程由基站测量得到(此方法计算得到的TA称之为TA TYPE2)。TA乘以光速除以2，表示了UE同基站之间的距离，UE就处于以基站为圆心、用户设备和基站距离为半径的圆周上。再根据AOA的角度信息就可以获得用户设备的位置信息。如图1所示:
[0007]ΤΑ+Α0Α的定位方法通常只用于基于网络的定位，主要原因是AOA只能由基站测量得到，TA TYPEl和TA TYPE2也是由基站计算或者测量得到，即所有与该定位方法相关的测量量都是基站提供的。这些测量量均可以由基站提供给定位服务器，所以支持基于网络的定位就可以达到定位的目的了。因此也带来了该方法的一个优势，即可以对于不支持定位业务的用户设备，也可以通过该方法对其进行定位。
[0008]但是，目前的定位方法无法获知用户设备和基站之间的高度差，使得定位结果误差比较大。
【发明内容】
[0009]本发明实施例提供的一种确定定位信息的方法和设备，用以解决现有技术中存在的定位方法无法获知用户设备和基站之间的高度差，使得定位结果误差比较大的问题。
[0010]本发明实施例提供的一种确定定位信息的方法，包括:
[0011]基站接收来自用户设备的上行信号；
[0012]所述基站根据收到的所述上行信号确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量。
[0013]本发明实施例提供的另一种确定定位信息的方法，包括:[0014]定位服务器向基站发送包含请求进行波束下倾角测量的信息的测量请求消息；
[0015]所述定位服务器接收来自所述基站的用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量。
[0016]本发明实施例提供的一种确定定位信息的基站，包括:
[0017]接收模块，用于接收来自用户设备的上行信号；
[0018]处理模块，用于根据收到的所述上行信号确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量。
[0019]本发明实施例提供的一种确定定位信息的定位服务器，包括:
[0020]发送模块，用于向基站发送包含请求进行波束下倾角测量的信息的测量请求消息；
[0021]确定模块，用于接收来自所述基站的用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量。
[0022]由于基站根据收到的所述上行信号确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量，进而根据波束下倾角确定用户设备和基站之间的高度差，从而降低了定位结果的误差，提闻了定位的精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为【背景技术】中ΤΑ+Α0Α的定位原理示意图；
[0024]图2为【背景技术】中3D波束赋形示意图；
[0025]图3为本发明实施例基站确定定位信息的方法流程示意图；
[0026]图4为本发明实施例3D波束赋形辅助定位测量示意图；
[0027]图5为本发明实施例天线倾斜角引起的修正示意图；
[0028]图6为本发明实施例定位服务器接收定位信息的方法流程示意图；
[0029]图7为本发明实施例第一种进行定位的方法流程示意图；
[0030]图8为本发明实施例第二种进行定位的方法流程示意图；
[0031]图9为本发明实施例无定位服务器场景下的应用流程示意图；
[0032]图10为本发明实施例基站的结构示意图；
[0033]图11为本发明实施例定位服务器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]原有的2D波束赋形是在一个平面上进行的。为了提高定位的准确性，本发明实施例可以在X，y, Z三维空间上进行定位，如图2所示。二维波束赋型相当于在X，y平面上进行了方向赋形，即朝着UE的方向，AOA是方向与y轴的夹角。3D波束赋型，引入了 z轴维度，在X，y平面的垂直面上进行了赋形，即从eNB到UE的虚线所示方向。
[0035]本发明实施例基站根据收到的上行信号确定用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量。由于基站根据收到的上行信号确定用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量，进而根据波束下倾角确定用户设备和基站之间的高度差，从而降低了定位结果的误差，提闻了定位的精度。
[0036]在实施中，用户设备到基站的距离是斜边，该距离乘以cos (波束下倾角)则为高度差，该距离乘以sin(波束下倾角)则为用户设备到基站的投影的水平距离。如果不考虑下倾角，则会认为斜边就是用户设备到基站的水平距离，导致计算经纬度的时候经纬度的距离变大。
[0037]其中，本发明实施例的可以应用于LTE (Long Term Evolution,长期演进)系统；还可以应用于 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System 全球移动通信系统)；还可以应用于其他需要进行定位的系统中。
[0038]下面结合说明书附图对本发明实施例作进一步详细描述。
[0039]如图3所示，本发明实施例基站确定定位信息的方法包括下列步骤:
[0040]步骤301、基站接收来自用户设备的上行信号；
[0041]步骤302、基站根据收到的上行信号确定用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量。
[0042]其中，用户 设备的波束下倾角可以参见图4。图4中AoA’是波束下倾角，AoA是来波方向。
[0043]在实施中，基站根据收到的上行信号确定用户设备的波束下倾角的方式有很多，下面列举几种:
[0044]方式一、基于上行信道测量的下倾角计算。
[0045]具体的，基站根据对上行信道的测量，确定波束下倾角。
[0046]假设基站的天线阵包含M行N列，阵元总数为Nk = MXN ;UE配置单个发射天线(如果配置多个发射天线，则选择任何一个UE的发射天线计算)，eNB (演进基站)可根据UE发送的上行参考符号获得上行信道矩阵H= (H1，…，ΗΝ）*，其中Hi是信道矩阵(H1，…，Hn)的第i列，(.广表示共轭;
[0047]基站可以根据公式一确定波束下倾角:
【权利要求】
1.一种确定定位信息的方法，其特征在于，该方法包括: 基站接收来自用户设备的上行信号； 所述基站根据收到的所述上行信号确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站根据下列方式确定波束下倾角: 所述基站根据对上行信道的测量，确定波束下倾角；或 所述基站根据对预编码矩阵指示PMI反馈的测量，确定波束下倾角。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基站采用下列公式根据对上行信道的测量确定波束下倾角:
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基站的天线与垂直地面的方向之间存在下倾角； 所述基站确定波束下倾角之后，还包括: 所述基站根据基站的天线与垂直地面的方向之间存在下倾角，对确定的波束下倾角进行校正。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量之前，还包括: 所述基站接收到来自定位服务器的包含请求进行波束下倾角测量的信息的测量请求消息； 所述基站确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量之后，还包括:所述基站将确定的来波方向、波束下倾角和定时提前量通过测量响应消息发送给所述定位服务器。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量之后，还包括: 所述基站将确定的来波方向、波束下倾角和定时提前量通知给无线网络控制器RNC或独立的服务移动位置中心SAS服务器。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量之后，还包括: 所述基站根据确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量，对所述用户设备进行定位。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基站根据下列公式对所述用户设备进行定位:
x_UE=x_eNB+m*TA*n*sin(AoA’)*sin (AoA);
y_UE=y_eNB+m*TA*n*sin(ΑοΑ’)*cos (AoA);
z_UE=z_eNB_m*TA*n*cos(ΑοΑ’ )； 其中，x_UE是用户设备的X轴坐标；y_UE是用户设备的Y轴坐标;z_UE是用户设备的Z轴坐标；x_eNB是基站的X 轴坐标；y_eNB是基站的Y轴坐标；z_eNB是基站的Z轴坐标；m是用户设备与基站之间距离与通过TA对应的距离的比值，η是单位时间内光传播的距离；TA是定时提前量;ΑοΑ是来波方向；ΑοΑ’是波束下倾角。
9.一种确定定位信息的方法，其特征在于，该方法包括: 定位服务器向基站发送包含请求进行波束下倾角测量的信息的测量请求消息； 所述定位服务器接收来自所述基站的用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述定位服务器接收来自所述基站的来波方向、波束下倾角和定时提前量之后，还包括: 所述定位服务器根据收到的用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量，对所述用户设备进行定位。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述定位服务器根据下列公式对所述用户设备进行定位:
x_UE=x_eNB+m*TA*n*sin (AoA’)*sin (AoA);
y_UE=y_eNB+m*TA*n*sin (AoA’)*cos (AoA);
z_UE=z_eNB_m*TA*n*cos(AoA’ )； 其中，x_UE是用户设备的X轴坐标；y_UE是用户设备的Y轴坐标;z_UE是用户设备的Z轴坐标；x_eNB是基站的X轴坐标；y_eNB是基站的Y轴坐标；z_eNB是基站的Z轴坐标；m是用户设备与基站之间距离与通过TA对应的距离的比值，η是单位时间内光传播的距离；TA是定时提前量;ΑοΑ是来波方向；ΑοΑ’是波束下倾角。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述定位服务器对所述用户设备进行定位之后，还包括: 所述定位服务器将包含经纬度和高度的定位结果发送给所述用户设备或位置业务客户端 LCS client。
13.一种确定定位信息的基站，其特征在于，该基站包括: 接收模块，用于接收来自用户设备的上行信号； 处理模块，用于根据收到的所述上行信号确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量。
14.如权利要求13所述的基站，其特征在于，所述处理模块根据下列方式确定波束下倾角: 根据对上行信道的测量，确定波束下倾角；或 根据对预编码矩阵指示PMI反馈的测量，确定波束下倾角。
15.如权利要求14所述的基站，其特征在于，所述处理模块采用下列公式根据对上行信道的测量确定波束下倾角:
16.如权利要求14所述的基站，其特征在于，所述处理模块还用于: 若所述基站的天线与垂直地面的方向之间存在下倾角，在确定波束下倾角之后，根据基站的天线与垂直地面的方向之间存在下倾角，对确定的波束下倾角进行校正。
17.如权利要求13所述的基站，其特征在于，所述处理模块还用于: 接收到来自定位服务器的包含请求进行波束下倾角测量的信息的测量请求消息之后，确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量；将确定的来波方向、波束下倾角和定时提前量通过测量响应消息发送给所述定位服务器。
18.如权利要求13所述的基站，其特征在于，所述处理模块还用于: 确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量之后，将确定的来波方向、波束下倾角和定时提前量通知给无线网络控制器RNC或独立的服务移动位置中心SAS服务器。
19.如权利要求13所述的基站，其特征在于，所述处理模块还用于: 确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量之后，根据确定所述用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量，对所述用户设备进行定位。
20.如权利要求19所述的基站，其特征在于，所述处理模块根据下列公式对所述用户设备进行定位:
x_UE=x_eNB+m*TA*n*sin(AoA’)*sin (AoA);
y_UE=y_eNB+m*TA*n*sin(AoA’)*cos (AoA);
z_UE=z_eNB_m*TA*n*cos(AoA’ )； 其中，x_UE是用户设备的X轴坐标；y_UE是用户设备的Y轴坐标;z_UE是用户设备的Z轴坐标；x_eNB是基站的X轴坐标；y_eNB是基站的Y轴坐标；z_eNB是基站的Z轴坐标；m是用户设备与基站之间距离与通过TA对应的距离的比值，η是单位时间内光传播的距离；TA是定时提前量;ΑοΑ是来波方向；ΑοΑ’是波束下倾角。
21.一种确定定位信息的定位服务器，其特征在于，该方法包括:发送模块，用于向基站发送包含请求进行波束下倾角测量的信息的测量请求消息； 确定模块，用于接收来自所述基站的用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量。
22.如权利要求21所述的定位服务器，其特征在于，所述确定模块还用于: 根据收到的用户设备的来波方向、波束下倾角和定时提前量，对所述用户设备进行定位。
23.如权利要求22所述的定位服务器，其特征在于，所述确定模块根据下列公式对所述用户设备进行定位:
x_UE=x_eNB+m*TA*n*sin(AoA’)*sin (AoA);
y_UE=y_eNB+m*TA*n*sin(AoA’)*cos (AoA);
z_UE=z_eNB_m*TA*n*cos(AoA’ )； 其中，x_UE是用户设备的X轴坐标；y_UE是用户设备的Y轴坐标;z_UE是用户设备的Z轴坐标；x_eNB是基站的X轴坐标；y_eNB是基站的Y轴坐标；z_eNB是基站的Z轴坐标；m是用户设备与基站之间距离与通过TA对应的距离的比值，η是单位时间内光传播的距离；TA是定时提前量;ΑοΑ是来波方向；ΑοΑ’是波束下倾角。
24.如权利要求22所述的定位服务器，其特征在于，所述确定模块还用于: 对所述用户设备进行定位之后，将包含经纬度和高度的定位结果发送给所述用户设备或位置业务客户端LCS client。
【文档编号】H04W64/00GK103546963SQ201310286796
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月9日 优先权日:2012年7月10日
【发明者】全海洋, 梁靖, 苏昕 申请人:电信科学技术研究院