[發(fā)明專利]一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法

有效

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• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103744051A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顏俊;朱衛(wèi)平;葉新榮;康彬
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信定位技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法。

背景技術(shù)

數(shù)字電視地面廣播(DTTB)作為一種全新的信息傳輸技術(shù)已經(jīng)于2007年8月在我國開始廣泛使用。用戶除了能夠接收到有效的視頻音頻信號外，還可以利用地面數(shù)字電視信號的載波和數(shù)字碼流測定從發(fā)射塔到接收端的距離等空間參數(shù)，實現(xiàn)無線定位。由于數(shù)字電視信號在定位上的巨大優(yōu)勢，越來越多的人開始關(guān)注該定位新技術(shù)。

數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)為節(jié)約頻譜采用了單頻網(wǎng)技術(shù)，即處在不同地點的同步狀態(tài)下的發(fā)射臺，在同一時間以同一頻率發(fā)射同一信號。該技術(shù)可以大大節(jié)約寶貴的頻率資源，提高頻譜利用率；但是對定位功能開發(fā)而言，意味著一個難以回避的體制性難題，即移動臺本身無法像全球定位系統(tǒng)GPS接收機和蜂窩網(wǎng)定位系統(tǒng)那樣識別來自不同基站的信號。因此，單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)的基站識別問題將是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。

目前單頻網(wǎng)絡(luò)基站識別的方法有：

(1)基于偽隨機序列注入的基站識別方法

該方法解決了美國高級電視系統(tǒng)委員會ATSC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電視地面廣播信號的基站識別問題。在發(fā)射端，一個16位的Kasami序列，也叫做射頻水印(RFWM)信號注入到ATSC標(biāo)準(zhǔn)信號中，同時要保證注入的信號對數(shù)字電視接收不產(chǎn)生任何影響。在接收端，將接收信號與本地Kasami序列發(fā)生器產(chǎn)生的序列進(jìn)行相關(guān)運算。如果本地序列就是注入到第i臺發(fā)射機的RFWM信號，那么自相關(guān)運算就會會出現(xiàn)相關(guān)峰值，不同的發(fā)射基站就可區(qū)分。

(2)基于傳輸參數(shù)信令TPS時分復(fù)用的基站識別方法

該方法的主要原理是在發(fā)射端對TPS采用時分復(fù)用TDM方式。對某一信號幀而言，規(guī)定只有一個發(fā)射基站發(fā)送TPS信號，其它的發(fā)射基站均在此信號幀的TPS對應(yīng)位置發(fā)送0；在下一信號幀中，另一發(fā)射基站發(fā)送TPS，其余基站的對應(yīng)位置均發(fā)送0。以此類推。因此，在發(fā)射端，多個發(fā)射基站同時發(fā)送同序列的信號幀，按約定只有一個發(fā)射基站發(fā)送TPS；在接收端，對來自多個發(fā)射基站的疊加在一起的相同序號的信號幀中，接收機只檢測到來自某一特定發(fā)射基站的TPS信號。當(dāng)接收機知道發(fā)射基站和發(fā)送TPS信號幀結(jié)構(gòu)序號的參考表時，就可以識別出發(fā)射基站。

(3)基于移動終端速度的基站識別算法

該方法從移動終端提供的速度信息出發(fā)，將基站識別問題轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)互聯(lián)問題，利用速度信息對基站時延的限制關(guān)系，從而得到基站與時延之間的配對關(guān)系，完成基站識別。

(4)基于模糊邏輯的基站識別方法

該方法同樣建立在卡爾曼（Kalman）定位方法的基礎(chǔ)之上。其算法的基本思路分為4個部分：基站-時延配對安排；隸屬度計算和比較；位置估計；位置驗證和反饋。

(5)基于視距LOS/非視距NLOS下的基站識別方法

該方法利用非視距統(tǒng)計特性服從高斯分布，且后續(xù)的位置估計算法能夠提供環(huán)境信息的條件下，利用特定的位置估計算法提供信道環(huán)境信息，構(gòu)建基站識別算法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種單頻網(wǎng)定位系統(tǒng)中的基站識別方法，包括步驟如下：

步驟A，接收機從接收信號中估計出第i個基站信號的到達(dá)時間測量值定義為x_i；將N個基站信號的到達(dá)時間測量值組成集合X，X={x_i,i=1,2...N}；根據(jù)集合X構(gòu)建基站到達(dá)時間測量值子集；

步驟B，首先將集合X中的測量值個數(shù)與本地基站測量值集合個數(shù)進(jìn)行比較，本地基站測量值集合存儲于接收機中；然后從本地基站測量值集合中選取參與定位的候選基站子集；

步驟C，分別計算候選基站子集中的基站到移動目標(biāo)的距離，把該距離作為基站的基準(zhǔn)值；

步驟D，候選基站子集大小與測量值子集大小保持一致，對每一個候選基站子集，計算測量子集中每個測量值與候選基站子集中對應(yīng)位置的基站基準(zhǔn)值的歐氏距離之和；查找歐氏距離和最小的基站子集，作為基站識別結(jié)果；

步驟E，對上述的基站識別結(jié)果進(jìn)行測量值平滑；

步驟F，將平滑的測量值用于移動目標(biāo)的位置估計和狀態(tài)預(yù)測。

步驟C中，所述基站到移動目標(biāo)的距離為歐氏距離。

步驟D中，所述歐氏距離求和過程如下：

步驟D-1，從所述測量值子集集合和候選基站子集集合中依次選取子集；

步驟D-2，根據(jù)子集中元素的對應(yīng)順序，依次計算各自對應(yīng)位置上元素的歐氏距離；