专利名称：Ofdm系统中多基站相对时延检测方法
技术领域：
本发明涉及移动通信，特别涉及OFDM系统中多基站相对时延检测方法。
背景技术：
无线定位业务又称为位置业务(Location-BasedSer-vices， LBS)，是
移动通信网通过一系列定位技术获得移动网关的位置信息，将之提供给 移动用户本人或他人以及通信系统，以实现与位置相关的一种增值服务。
广义地说，只要是基于位置的信息服务均属于位置服务，有些业务 可能与用户本身的位置无关，例如固定地点的天气、固定起始终止点之 间的公交路线等。但在移动通信网中，LBS业务应用最多的应是与终端 持有者本身的位置紧密相关的那些业务。
在移动定位业务兴起之前，最先服务于导航和定位服务的技术是全 球定位系统GPS。随着移动通信网络技术的不断发展，从1999年开始移 动定位服务得到逐步应用，并日益走向成熟。如今，通过移动通信网络 实现的移动定位不仅日益广泛地应用于物流管理、交通调度、医疗救援、 野外勘探等领域，而且正在加快走向大众化。
目前，电信业竞争激烈，移动运营商在不断地寻找新的途径去创造 新的利润点或者利润增长点。在各种移动增值业务当中，移动位置信息 服务是最具市场潜力的一种。另一方面，随着我国私人汽车市场不断增 长，汽车移动通信平台的需求也将有很大的发展潜力，其中针对汽车的 导航、跟踪等位置业务是今后一个非常具有发展潜力的市场。
实际应用包括但不限于
第一，安全应用，如紧急服务和路边求助等。当用户在陌生的地方 遭遇危险，只要用户的手机支持位置服务，用户在拨打救援中心电话(如中国的110、美国的911、日本的411电话)时，移动通信网络会自动将 用户所在的位置信息和用户的语音信息一并传送给救援中心。救援中心 接到呼叫后，根据得到的位置信息，就能快速、高效地开展救援活动， 大大提高救援成功率。
第二，信息服务应用，如生活信息和交通信息等。位置服务能够提 供给用户与地图坐标有关的信息服务以及交互式地图信息服务。可以提 供给用户交通状况及最佳行车路线，帮助用户寻找目的地附近的餐厅、 影院、公司等的具体位置，并进行订票、订座等增值服务，还可以进行 移动黄页和移动广告的宣传。
第三，追踪应用，如车队追踪以及对财产的追踪等。在人口密集的 大城市里，交通阻塞的问题亟待解决，公众对于车辆导航和智能交通的 需求越来越迫切。作为智能交通系统核心的自动车辆定位系统，将实现 动态交通流分配、定位导航、事故应急、安全防范、车辆追踪、车辆调 度等功能。
最早的LBS的发展可以追溯到1996年，当时美国联邦通信委员会 (FCC)公布了E911定位需求，要求在2001年10月1日前，网络运营商必 须能对发出E-911紧急呼叫的移动设备用户提供精度在1.25公尺以内的定 位服务。它需要网络运营商提供呼叫者的方位、回电的号码，还要一并 提供公共紧急服务。后来，欧洲和日本也提出了类似的要求，最终促成 了LBS基于呼叫设备的地理位置服务——的出现。再后来，定位系 统(Positioning Systems)、通讯(Communication)禾OGIS (Global Information System,全球情报系统)领域的快速发展刺激了该行业从业者对LBS的 想象力，电信公司开始广泛利用该项服务，依照移动用户的地理位置为 其提供量身定制的服务。
现在多数主流标准中，LBS业务都是现在或未来的考虑重点。 ■基于网络的定位技术
移动台在接收当前服务基站的信号的同时，需要不停地寻找来自其 它基站的信号。如果发现来自其它基站的信号足够强，移动台需要确定 来自不同基站信号的时间差，为合并两个信号做准备。移动台的这种能力为实现定位奠定了技术基础。定位操作平台可以通过CDMA网络获取
到终端的这些信息(导频强度信息)进行定位。其它一些基于网络的技术 能够提供更高的定位精度，例如测量移动台的环路时延、信号到达角度 等，但这些技术都需要在基站上增加相应的测量设备，代价较高。
■辅助GPS技术(AGPS)
辅助GPS技术主要依靠GPS卫星完成定位操作。移动台需要接收至 少4个GPS卫星的信号，根据这些信息完成定位计算，并将计算结果报告 给网络。对一般的GPS定位技术来说，需要GPS接收机在全空域范围内 搜索可以使用的GPS卫星。通常这种搜索需要很长的时间，所以不能满 足快速移动定位的需要。在辅助GPS技术中，网络可以根据移动台当前 所在的小区，确定所在小区上空的GPS卫星，将这些信息提供给移动台。 移动台根据这些信息，縮小搜索范围、縮短搜索时间，更快地完成可用 卫星的搜索过程。搜索完成之后，移动台需要通过和网络的交互，将用 于计算移动台位置的信息传送给网络，由网络计算移动台的位置。
■ 混合定位技术
CDMA系统中使用的混合定位技术主要使用了前面提到的两种基于 移动台的技术。 一般来说，GPS技术能够提供很高的定位精度，但在很 多情况下，移动台不能够捕获足够多的GPS卫星。这时候，移动台可以 利用基站的信号补充卫星的不足。这样在降低一定精度的条件下，提高 可用性，实现室内定位。
■ 基于移动台的GPS定位
对于一些需要快速连续定位的LBS业务来说(例如实时动态汽车导 航)，可能要求每隔几秒钟刷新终端位置信息。在这种情况下，AGPS方 式就很难满足时间上的要求。因此，为了提高连续定位情况下的定位间 隔时间，提出了基于移动台的GPS定位。与AGPS不同的是，基于移动台 定位方式下，位置的计算全部由终端自己完成，终端始终处于GPS跟踪 状态，减少了与网络的交互时间。但是初次定位时间(TTFF)基本上与AGPS 方式下的相同，与AGPS—样，需要从网络侧获取GPS卫星的信息。 ■推算定位基于一个己知相对参考点或起始点，连续计算目标运动过程中相对 于起始点的方向和距离，借助地图匹配算法来确定移动目标位置，适用 于运动目标的连续定位。
推算定位依赖于移动终端对于加速度，速度和运动方向的测量精度。 可以借助里程表，陀螺仪，加速计等提供相应的测量信息。 ■接近式定位
运动物体通过与之最靠近的固定参考检测点来估计确定。基于小区ID 的方法可以看作本方法的一个分支，移动终端估计值可以通过最靠近的 基站或扇区获得。
基于网络测量的TDOA方法是一种主流方法，在基于CDMA的系统 中，用户终端可以利用滑动相关器分离各个小区的信号，从而测量出各 个信号间的相对时间差，进一步实现TDOA算法。但是在OFDM系统中， 为测得各个信号间的相对时间差，需要重新进行设计。
发明内容
本发明的目的是提供一种OFDM系统中多基站相对时延检测方法。 为实现上述目的， 一种OFDM系统中多基站相对时延检测方法，包 括步骤
各小区基站同时发送子载波资源相互正交的导引符号； 接收端接收到信号后，去除保护间隔并进行时/频变换； 接收端对得到的频域数据进行各小区信号分离； 对各小区分离后的信号进行插值；
进行频/时变换，并分别求出各自的时域信道冲击响应； 计算各信道冲击响应的第一径的相对路径时延差。 本发明通过对现有导引符号的处理，可以简便的测量出各个基站到 达用户终端的时延差值，精度可以达到采样间隔量级，比OFDM系统的 同步要求精确了很多，有力地支持了TDOA算法在OFDM系统下的使用。
图l是接收端相对时延差检测示意6图2是802.16e中一个导引符号的结构示意图3是各小区信号分离示意图4是各小区插值后结果；
图5是各小区信道响应首径时延差测量示意图。
具体实施例方式
本发明通过接收多个基站同时发送的占据不同资源的导引符号，在 接收端对接收的信号进行各小区信号分离，消除发送数据影响后，对各 小区的信号进行内插，重新生成各信道冲击响应，从而测量各信道响应 相互时延差。
本发明由对多小区系统中导引符号的接收处理流程构成。
在基于OFDM的多小区系统中，通常采用的导引符号在频率资源上 是正交的。例如，图2是802.16e系统所规定的导引符号架构，小区/扇区 采用间隔3个子载波插入一个调制数据的方式，该调制数据应能量归一， 并且相邻的小区/扇区不占据相同的频率资源。
这种结构的划分方式就为分离各个小区的信号并测量相对时间的时 延提供了可能性。
同一系统内各小区有公共的时间基准。
小区i所划分的占据子载波序列位置集合为(Pil，Pi2， ...，Pin)在每条 子载波上放置的数据是(DU，Di2，…Din)， n为小区i占据的子载波数目。 不同的小区之间的占据子载波序数不存在重合。
各小区分别进行频/时变换并添加保护间隔后在系统约定的相同的时 刻点上发送。各个小区的信号由于信道的不同，会经历不同的时延分别 抵达接收终端。
当接收端收到各小区的合并信号后，按照正常处理流程去除掉保护 间隔后，按图l进行如下处理
进行FFT时/频变换，得到频域数据，各个不同小区的位置集合及各 位置上的发送数据应为已知，终端按照每个小区的子载波分配的位置集 合(Pil， Pi2， ...Pim)分离各个小区i的信号，如图3所示。然后在每条子载波上依次乘以发送的序列{^1, 12，...,？^1}的共轭 值。对相乘后的结果进行插值，在这里可以存在多种插值算法，如线形 插值，二次插值等，比较简单的一种方法是线性插值，设有数据的相邻
两条子载波上的数据分别是Dim和Din，载波序号分别是Pim和Pin，在这 两者之间的一个载波位置为k，则载波位置k上的插补数据是 Dik二Dim+(Din-Dimf(k-Pim)/(Pin-Pim),通过插值将整个频域的数据补 满，得到全频域数据，如图4所示。
对插值后结果进行频/时变换，得到各自的时域冲击响应信号。如图 5所示，设小区1的信道冲击响应的第一径位置为L(1),小区2的信道冲击响 应的第一径位置为L(2),小区3的信道冲击响应的第一径位置为L(3),则小区 2对小区1的相对时延差为L(2)-L(1),小区3对小区1的相对时延差为L(3)-L(l)。
当这些相对时延差测量完毕后，就可以供三角定位法来利用进行用 户的定位了。
权利要求
1.一种OFDM系统中多基站相对时延检测方法，包括步骤各小区基站同时发送子载波资源相互正交的导引符号；接收端接收到信号后，去除保护间隔并进行时/频变换；接收端对得到的频域数据进行各小区信号分离；对各小区分离后的信号进行插值；进行频/时变换，并分别求出各自的时域信道冲击响应；计算各信道冲击响应的第一径的相对路径时延差。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于各小区基站占据不同的 子载波资源。
3. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于所述各小区信号分离是 根据发送端的子载波分配规则，将属于各个小区的信号分别提取出来。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于还包括，按照子载波的 位置，依次乘以发送调制数据的共轭值，并能量归一。
5. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述插值包括线性插 值或二次插值。
6. 根据权利要求l所述的的方法，其特征在于，使用IFFT运算进行频/时变换。
7. 权利要求l中所述的方法，其特征在于所述计算各信道冲击响应 的第一径的相对路径时延差包括在各个冲击响应中，进行峰值检测，并得到各个小区的第一个峰值 所在的位置；如小区i的第一径位置为L(i),小区j的第一径位置为L(j)则小区i和小区 j的时延差为L(i)-L(j)。
全文摘要
一种OFDM系统中多基站相对时延检测方法，包括步骤各小区基站同时发送子载波资源相互正交的导引符号；接收端接收到信号后，去除保护间隔并进行时/频变换；接收端对得到的频域数据进行各小区信号分离；对各小区分离后的信号进行插值；进行频/时变换，并分别求出各自的时域信道冲击响应；计算各信道冲击响应的第一径的相对路径时延差。本发明通过对现有导引符号的处理，可以简便的测量出各个基站到达用户终端的时延差值，精度可以达到采样间隔量级，比OFDM系统的同步要求精确了很多，有力地支持了TDOA算法在OFDM系统下的使用。
文档编号H04B1/707GK101527695SQ20081008210
公开日2009年9月9日 申请日期2008年3月3日 优先权日2008年3月3日
发明者川 仲, 梁宗闯, 海 王 申请人:三星电子株式会社;北京三星通信技术研究有限公司