[發(fā)明專利]一種基于TDD蜂窩移動通信系統(tǒng)中特殊子幀的定位方法

有效

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• 申請日: 2014-11-26
• 公開（公告）號: CN104469933A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏東巖;徐穎;郝巍娜;袁洪;公續(xù)平;李子申;何智力;曾茂書
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電研究院
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李微微;仇蕾安

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及移動通信與導(dǎo)航領(lǐng)域，尤其涉及一種基于TDD蜂窩移動通信系統(tǒng)中特殊子幀的定位方法。

背景技術(shù)

近年來，人們對導(dǎo)航定位的需求與日俱增，特別體現(xiàn)在對導(dǎo)航定位的精度要求越來越高(從數(shù)十米到米級)，對導(dǎo)航定位區(qū)域的要求越來越廣(從室外到室內(nèi))。

目前最常用的導(dǎo)航手段是以GPS為主要代表的衛(wèi)星導(dǎo)航，包括俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)、歐盟的Galileo以及我國的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等。但是，由于衛(wèi)星信號到達(dá)地面時已經(jīng)非常微弱，因此很容易受到建筑物、樹木、車輛的遮擋，從而導(dǎo)致在城市峽谷(高層建筑物之間)等典型環(huán)境下定位性能急劇下降，甚至無法定位。此外，在室內(nèi)、地下(如隧道、地下車庫)等環(huán)境下，衛(wèi)星導(dǎo)航信號將完全被遮擋，從而無法完成定位。而實際上，城市峽谷、商場、停車場等復(fù)雜環(huán)境恰恰是導(dǎo)航定位需求更為明顯和迫切的地方。因此，解決上述環(huán)境下的導(dǎo)航定位問題是非常現(xiàn)實和迫切的。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于TDD蜂窩移動通信系統(tǒng)中特殊子幀的定位方法，可在現(xiàn)有的蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上實現(xiàn)室內(nèi)、外的定位。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種基于TDD蜂窩移動通信系統(tǒng)中特殊子幀的定位方法，包括如下步驟：

第一步：選取一組兩兩正交的擴(kuò)頻碼，根據(jù)定位區(qū)域內(nèi)所有基站的ID,為每個基站分配一個擴(kuò)頻碼，令第i個基站分配到的擴(kuò)頻碼的索引號為i；其中，i＝1,2，…，M，M為定位區(qū)域內(nèi)基站個數(shù)；

第二步：針對第i個基站預(yù)發(fā)送信號的幀結(jié)構(gòu)中每一幀的特殊子幀，在該特殊子幀的下行同步信號DwPTS與上行同步信號UwPTS之間插入一個擴(kuò)頻序列；所述擴(kuò)頻序列由索引號為i的擴(kuò)頻碼重復(fù)X次形成；所述X的取值由擴(kuò)頻碼的碼長N、碼速率C以及下行同步信號DwPTS與上行同步信號UwPTS的保護(hù)間隔GP的時長決定，即XN/C小于或等于保護(hù)間隔GP；

第三步：控制定位區(qū)域內(nèi)所有基站同時發(fā)送各自的信號；

第四步：手機(jī)終端接收定位區(qū)域內(nèi)L個基站所發(fā)送的信號后，根據(jù)接收到的信號中的擴(kuò)頻碼的索引號對各基站進(jìn)行識別，并獲得各基站的地理位置；同時根據(jù)信號中的擴(kuò)頻序列的相位來獲得與對應(yīng)基站的距離；最后，根據(jù)L個基站的地理位置以及各基站與手機(jī)終端的距離，采用三點定位原理，計算當(dāng)前手機(jī)終端的位置坐標(biāo)；其中，所述L的取值大于或等于3。

較佳的，所述擴(kuò)頻碼選擇GPS或北斗系統(tǒng)中使用的CDMA擴(kuò)頻碼。

較佳的，所述第二步中，在所述信號的每一幀中添加的擴(kuò)頻序列的前端與所述下行同步信號DwPTS的后端之間以及擴(kuò)頻序列的后端與上行同步信號UwPTS之間分別留有間隙。

進(jìn)一步的，所述擴(kuò)頻序列與下行同步信號DwPTS之間的間隙定義為GP1；所述GP1的時長大于相鄰小區(qū)的基站信號到達(dá)當(dāng)前手機(jī)用戶所在小區(qū)的時間。

進(jìn)一步的，所述擴(kuò)頻序列與上行同步信號UwPTS之間的間隙定義為GP2；所述GP2的時長大于相鄰小區(qū)的基站信號到達(dá)當(dāng)前手機(jī)用戶所在小區(qū)的時間。

較佳的，在所述第二步中，用所述擴(kuò)頻序列對基站發(fā)送的信號中的導(dǎo)航電文進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制，使得所述導(dǎo)航電文中包含對應(yīng)基站的位置信息；在所述第四步中，所述手機(jī)終端根據(jù)接收到的導(dǎo)航電文獲得基站的地理位置信息。

較佳的，在所述第四步中，手機(jī)終端通過互聯(lián)網(wǎng)獲得基站的地理位置。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明通過在現(xiàn)有信號的幀結(jié)構(gòu)中加入帶有定位信息的擴(kuò)頻序列，實現(xiàn)了室內(nèi)外的定位，很好的利用了現(xiàn)有蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)的資源(如基站、頻率、功率等)和良好的覆蓋，僅通過對TDD蜂窩移動通信系統(tǒng)進(jìn)行簡單的升級來實現(xiàn)室內(nèi)外導(dǎo)航定位。這種方式不需要針對導(dǎo)航定位需求專門去架設(shè)無線電發(fā)射設(shè)備，不需單獨申請頻率資源，不需要額外的維護(hù)；對于現(xiàn)有系統(tǒng)而言，不會對現(xiàn)有用戶造成干擾，因此具有非常好的前向兼容性；由于蜂窩移動通信系統(tǒng)在室內(nèi)外環(huán)境都具有非常好的覆蓋性，因此通過本發(fā)明所設(shè)計的信號生成及定位方法，可實現(xiàn)室內(nèi)外多種復(fù)雜環(huán)境下的導(dǎo)航定位。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的TDD-LTE系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明添加了擴(kuò)頻序列的TDD-LTE系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)圖。

圖3為不同小區(qū)信號到用戶時延的示意圖。

具體實施方式