一种基于lte移动端定位的时延估计误差补偿方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及通信领域的时延估计误差补偿方法，特别是一种基于LTE移动端定位 的时延估计误差补偿方法。
【背景技术】
[0002] 根据LTE定位协议，3GPP组织已经将增强型小区ID化-Cell ID)定位方法、检测到 达时间差(OTDOA)定位方法和全球卫星导航系统辅助(A-GNSS)定位方法列为S种标准化的 定位解决方案。
[0003] 其中，OTDOA的方法是在基站端将定位参考信号（Positioning Reference Signals, PRS)加入到待发送的下行链路信号中，移动端对接收到的多个下行链路信号与本 地PRS信号做相关运算，从而估计得到链路的时延，并将此时延作为估计移动端地理位置的 核屯、参数。由于PRS已知，所W能够通过增加定位参考的功率来减弱远近效应对接收端的影 响。此方法具有定位精度较高，目标捜索时间较短的优点。
[0004] LTE-R9规范中的PRS针对系统而设计，用于下行链路无线帖的配置。定位系统利用 运段已知信号，进行解信号相关操作。PRS序列由gold伪随机序列产生，其目的在于增大PRS 的自相关性而减小PRS之间的互相关性，从而使得时延估计时不会出现各个PRS之间相互干 扰的情况。将产生的PRS序列将其映射成为复调制信号，再根据(FDM符号的频域映射规则， 能够得到PRS在OFDM符号频域中的映射位置示意图如附图1所示。
[000引当移动端处于静止状态时，信道对接收信号的影响主要包括多径效应和空域衰落 两个方面;但当移动端处于高速移动环境下时，多普勒频移也将成为一个在时延估计中不 能够忽略的因素。
【发明内容】
[0006] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于 LTE移动端定位的时延估计误差补偿方法。
[0007] 为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种基于LTE移动端定位的时延估计 误差补偿方法，包括如下步骤：
[0008] SI,通过基站向移动端发送定位参考信号，设置OFDM符号周期包含的总采样点数， 根据OFDM符号周期经过的信道得到冲激响应值，所述移动端接收到经过信道的定位参考信 号；
[0009] S2,当移动端获得定位参考信号后，进行时延估计运算，通过自相关运算得到移动 端获得定位参考信号的估计时延值，判断时延误差；
[0010] S3,根据时延误差建立移动端的移动模型，根据移动模型对移动端的定位参考信 号进行时延补偿。
[0011] 所述的基于LTE移动端定位的时延估计误差补偿方法，优选的，所述Sl的OFDM符号 周期包括：
[001引 OFDM符号周期为Tt，Tt满足公式
[0013] Tt = To+TG；
[0014] 其中To为OFDM符号宽度，Tg为保护间隔时长；
[001引接收端采样间隔为Ts,有
[0016] No = ToZTs
[0017] Ng = TgZTs,
[001引其中No为一个(FDM符号的采样点数，Ng为一个保护间隔内的采样点数；由此得到， 一个OFDM符号周期所包含的总采样点数Nt满足公式：
[0019] Nt = No+NG。
[0020] 所述的基于LTE移动端定位的时延估计误差补偿方法，优选的，所述SI的冲激响应 值包括：
[0021 ]在高速移动环境下，第i个OFDM符号经过信道时iez，0 < i < 6,多径信道的冲激响 应为
[0023]其中t为时间自变量，1表示第1条路径，ni表示第1条路径上时延相对于采样周期 的倍数，^'为虚数单位，j(0 -a; )〇表示信号频域上的偏移，"嗦示 信号频域上的偏移对时域的影响，L表示总的多径数，日1为第1径上的衰落系数;niTs为第1径 上的时延；01为第1径上的相位偏移，01在[0,231]上服从均匀分布；为最大多普勒频移， 为波束到达角，为移动终端的移动速度与水平方向的夹角;假设多经时延是采样周 期的整数倍，将信道冲激响应离散化后有
[0025] 其中n表示信号离散化后的第n个采样点；
[0026] 设OFDM系统中共有N个子载波，第i个OFDM符号在第k个子载波上的定位参考信号 为Xi(k)，kEZ，0 ^卽经过IDFT后将其变换至时域值有
[0028] 所述的基于LTE移动端定位的时延估计误差补偿方法，优选的，所述Sl接收到经过 信道的定位参考信号包括：
[0029] 设第i个OFDM符号经过信道时附加上的时延为
[0030] ri=miTs+Ati 化 > 0,miEZ,0 < A ti<Ts，
[0031] 其中miTs表示时延中为采样周期的整数倍的部分，Ati表示不满一个采样周期的 部分值；
[0032] 从而信号经过信道后有移动端接收到的信号值yi(n)为
[0033]
[0034] eW表示第I径上相位的偏移，
表示多普勒频移和多径时延 对接收信号的影响，
表示定位参考信号经过信道时附加上的时延；
[0035] 其中wi(n)为信道中的加性零均值高斯白噪声；
[0038]灼i表示多普勒频移带来的时延中相对于采样周期的整数倍部分，a/多普勒频 ff 移带来的时延中相对于采样周期的非整数倍部分
，表示信道附加时延，多径 时延，和多普勒频移带来的时延中相对于采样周期整数倍部分对于接收信号时域的影响，
表示信道附加时延和多普勒频移带来的时延中相对于采样周期非整数倍部分 对于接收信号时域的影响；
，化简则有第i个OFDM符号中的
[0041] 所述的基于LTE移动端定位的时延估计误差补偿方法，优选的，所述S2的时延估计 算法包括：
[0042] W移动端的定位参考信号为滑动窗口，与接收到的yi(n)做自相关运算，求解得到 的自相关函数Ji(q)如下
[0044]其中q为自相关函数的自变量，义f表示本地的定位参考信号信号；
[004引则ji(q)的最大值点所对应的时间即为信号的信道时延，即若当q = q0时若满足
[0047 ]则能够认为qo即为信道的时延，将yi (n)代入上式中有
[0050]
表示接收信号中的噪声部分与本地定位参考信 号进行自相关运算的结果；
[0052]由于定位参考信号是由gold伪随机序列产生，gold随机序列具有较强的自相关性 而互相关性很弱，故此处能够假设第k个子载波上的定位参考信号与其余子载波上的定位 参考信号互不相关，则当且仅当兮="?, + H., +1'?'^寸，有
[005引 X (" - m, - % -巧! )乂,;' (巧一皆)单 D
[0054]故容易得到斯=巧+巧+ ?!,，则估计时延f为
[005引 Ti 二 q、、7\ 二 T、{m： + F!i + ni )。
[0056] 所述的基于LTE移动端定位的时延估计误差补偿方法，优选的，所述S3的时延估计 算法包括：
[0057] 假设在一个OFDM符号时间内，移动端的运动速度的大小和方向保持不变，即在一 个OFDM符号时间内保持匀速运动；
[0058] 根据前一时刻估计得到的时延、接收波束到达角与此时刻时延和到达角之间的关 系，进而通过估计时延的差值和到达角的差值来估计移动端的移动速度的大小和方向。
[0059] 所述的基于LTE移动端定位的时延估计误差补偿方法，优选的，还包括：
[0060] 设由第i个定位参考信号估计得到的时延为fi，则第i+1个估计时延为1\_,;同理， 第i个定位参考信号的波束到达角为 <，第i+1个定位参考信号的波束到达角为
[0061] 令At = t f 一，Aa; =4 -吟1，使用Af;租A泣;估计多普勒频移，即
[006引 《:二 /(Af;', AaJ)
[0063] 由于一个OFDM符号的时间约为IOys，故趋近于零，于是有
[0064] \B：'C'\ =C - f - =C
[0065] 由此能够得到此时移动端的速度的大小Vi为
[0067]速度方向与水平夹角的方向为
[0069]由此能够得到此时估计得到的多普勒频移/兰为
[0071]其中C表示光速，f。表示子载波频率；
[0073] 其中苗表示估计得到的多普勒频移为接收信号带来的时延中的相对于采样周期 的整数倍部分
隶示估计得到的多普勒频移为接收信号带来的时延中的相对于采样周 期的非整数倍部分；
[0074] 在OFDM系统设计时，都要求保护间隔的长度为多径时延的4倍，即
，代入有
[0076]则有估计得到的砖满足下式
[0078] 进而能够将观测得到的苟，带入已估计出来的时延中W补偿误差，有
[0079] g'o =而二"1,