[發(fā)明專利]一種與窄帶通信信號緊耦合的超寬帶定位信號傳輸方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211480692.5
• 申請日: 2022-11-24
• 公開（公告）號: CN115866748A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊夢煥;蔚保國;鮑亞川;趙軍;李建佳;崔宋祚;蘇潤佳;肖遙
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;H04W72/0446;H04W72/23;H04L5/00
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 王文慶;曲佳穎

本發(fā)明屬于定位導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種與窄帶通信信號緊耦合的超寬帶定位信號傳輸方法，包括一種窄帶信號耦合的超寬帶信號設(shè)計(jì)方法和一種通信信息輔助的定位業(yè)務(wù)流程。基于該方法設(shè)計(jì)和傳輸?shù)恼瓗лo助超寬帶信號，其特點(diǎn)在于超寬帶定位信號與窄帶通信信號的時域緊耦合，可利用窄帶通信信號實(shí)現(xiàn)超寬帶無線電終端的喚醒、接入控制等功能，也可以傳輸信道沖擊響應(yīng)、導(dǎo)航電文等信息。與傳統(tǒng)超寬帶定位系統(tǒng)相比，能夠?qū)崿F(xiàn)更靈活的終端接入機(jī)制，同時提升定位基站的用戶容量，可用于具有測距、測角能力的超寬帶定位基站、終端上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種與窄帶通信信號緊耦合的超寬帶定位信號傳輸方法，屬于定位導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

脈沖超寬帶(Ultra Wide Band，UWB)定位系統(tǒng)通過接收發(fā)射機(jī)發(fā)射的納秒級窄脈沖并解調(diào)出脈沖的精確位置，從而實(shí)現(xiàn)距離測量與位置估計(jì)，具有時域分辨率高、多徑分辨能力強(qiáng)的特點(diǎn)。UWB定位系統(tǒng)能夠在衛(wèi)星導(dǎo)航信號無法覆蓋的環(huán)境中提供高精度定位服務(wù)，目前在室內(nèi)、地下等區(qū)域得到了廣泛應(yīng)用，其具有功耗低、成本低、穿透能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但是它也存在一些缺陷。(1)超寬帶信道接入機(jī)制復(fù)雜，對于深度睡眠的終端難以實(shí)現(xiàn)快速喚醒與信道接入。(2)單基站用戶數(shù)量有限，由于UWB定位系統(tǒng)采用時分體制，其用戶數(shù)量受限于信號幀的長度，而信號幀中用于信道沖擊響應(yīng)(Channel Impulse Response，CIR)估計(jì)的訓(xùn)練序列限制了信號幀的最小長度。

基于通導(dǎo)一體化設(shè)計(jì)思想，通過將窄帶通信信號與超寬帶定位信號深度耦合，通過成熟的窄帶通信信道接入技術(shù)，實(shí)現(xiàn)UWB終端的快速喚醒與信道接入；通過二者共用同一時鐘源，可以利用窄帶通信信號實(shí)現(xiàn)UWB信號的載波頻偏估計(jì)，提升UWB信號接收靈敏度；同時通過窄帶通信傳輸CIR信息、導(dǎo)航電文、時隙分配等信息，可以降低UWB信號的測距幀長度，從而縮短測距占用的基站時隙，從而提升基站用戶容量。

基于窄帶通信信號緊耦合的超寬帶定位信號傳輸方法研究還處于較初級的階段。專利“用于在超寬帶通信系統(tǒng)中的接收機(jī)”(專利號：201180055507.1)和專利“超寬帶前導(dǎo)碼接收器及其接收方法”(專利號202010258433.2)主要是給出了UWB信號的接收方法及裝置，沒有涉及窄帶信號的輔助。專利“一種通信導(dǎo)航一體化融合信號的生成方法及裝置”(專利號：201811102234.1)給出了一種基于OFDMA體制的衛(wèi)星導(dǎo)航通信一體化方法，將CDMA定位信號疊加在OFDMA信號上，形成通導(dǎo)一體化融合信號，但其屬于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，并不涉及UWB信號。到目前為止，還未有專門針對窄帶通信信號緊耦合的超寬帶定位信號傳輸方法設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種與窄帶通信信號緊耦合的UWB定位信號傳輸方法，基于該方法設(shè)計(jì)和傳輸通信輔助的UWB定位信號，能夠提升UWB定位系統(tǒng)的用戶容量，實(shí)現(xiàn)快速信道接入和終端喚醒、提升UWB定位基站用戶容量、提升UWB終端接收靈敏度。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種與窄帶通信信號緊耦合的超寬帶定位信號傳輸方法，包括以下步驟：

步驟1：窄帶輔助的UWB基站發(fā)射窄帶通信信號，喚醒窄帶輔助的UWB節(jié)點(diǎn)，UWB節(jié)點(diǎn)喚醒后進(jìn)行初始化和信道接入，并利用窄帶通信信道向UWB基站發(fā)起通信及定位請求；

步驟2：UWB基站利用窄帶通信信道向UWB節(jié)點(diǎn)發(fā)送UWB測量幀時隙分配信息，隙長度由UWB定位測量幀的長度加上一定保護(hù)間隔構(gòu)成；

步驟3：根據(jù)窄帶通信約定的時隙，UWB基站利用UWB信道向UWB節(jié)點(diǎn)發(fā)送帶有訓(xùn)練序列的UWB定位測量幀；

步驟4：UWB節(jié)點(diǎn)接收UWB定位測量幀后進(jìn)行解調(diào)，利用訓(xùn)練序列得出信道脈沖響應(yīng)CIR估計(jì)和載波頻率偏移，并通過窄帶通信信道發(fā)送給UWB基站，同時根據(jù)窄帶通信約定的時隙，利用UWB信道向UWB基站發(fā)送不帶訓(xùn)練序列的UWB定位測量幀；