專利名稱：一種直放站及其實現(xiàn)移動臺定位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直放站及其與之對應(yīng)的實現(xiàn)移動臺定位的方法。
目前，在蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)中，基本的定位方法有三種1)TOA(Time Of Arrival——到達時間)定位方法，這種方法通過測量移動臺到三個或三個以上的基站的到達時間TOA來獲取移動臺到相應(yīng)基站的距離，然后求解圓方程組來估計移動臺的位置；2)TDOA(Time Difference OfArrival——到達時間差)定位方法，這種方法通過測量移動臺到三個或三個以上的基站的時間差TDOA來獲取移動臺到相應(yīng)基站的距離差，然后求解雙曲線方程組來估計移動臺的位置；；3)CELL-ID(Cell Identifier——區(qū)域標識符)與TOA定位相結(jié)合的定位方法，這種方法首先利用網(wǎng)絡(luò)配置的小區(qū)識別符號來確定移動臺所處的服務(wù)小區(qū)的位置，然后利用移動臺到服務(wù)基站間的到達時間TOA來進一步確定移動臺在小區(qū)內(nèi)的位置。
在現(xiàn)有的移動通信系統(tǒng)中，為了保證移動臺與基站的正常通信，在一些基站無法直接覆蓋的區(qū)域設(shè)置了直放站。

圖1是現(xiàn)有的射頻直放站的結(jié)構(gòu)圖，在下行方向，由施主天線(服務(wù)基站的天線)從現(xiàn)有的覆蓋區(qū)域中拾取信號，通過帶通濾波器濾除信號頻帶外的信號，將濾波的信號經(jīng)功放放大后再次發(fā)射到待覆蓋區(qū)域；在上行方向，覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動臺的信號經(jīng)過類似處理過程后發(fā)射到相應(yīng)基站，從而實現(xiàn)基地站與移動臺的信號傳遞，直放站的引入實現(xiàn)了其覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動臺和基站間的正常通信。
由于直放站的引入，導(dǎo)致處于直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動臺無法有效地定位。當要求定位的移動臺處于現(xiàn)有直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)時，對于TDOA定位方法，會出現(xiàn)因可檢測到的基站個數(shù)太少導(dǎo)致TDOA定位過程定位失敗；即使可以檢測到足夠的基站，最后確定的只是直放站的位置，而無法進一步確定出處于直放站覆蓋區(qū)域的移動臺的位置；而且定位系統(tǒng)無法判斷位置測量結(jié)果是否受到了直放站的影響。同樣，當請求定位的移動臺處于直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)時，對于TOA與CELL-ID相結(jié)合的移動臺定位方法，則會因為直放站射頻通道時延的影響，導(dǎo)致產(chǎn)生較大的TOA誤差，嚴重降低了TOA定位的精度，無法準確對移動臺進行定位，降低了TOA定位的有效性。
為了保證對處于直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動臺有效定位，可以采用直放站和輔助定位裝置(PEPOSITIONING ELEMENT)相結(jié)合的方法進行網(wǎng)絡(luò)布局。該方案的缺點是為了有效地實現(xiàn)移動臺定位，需要在每個直放站所覆蓋的區(qū)域中至少布置三個輔助定位裝置，這就增加了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的復(fù)雜性，同時也增加設(shè)備采購的費用和運營維護的費用。
本發(fā)明所述的一種直放站是這樣實現(xiàn)的在直放站的下行電路結(jié)構(gòu)中增加區(qū)域標志產(chǎn)生模塊，區(qū)域標志產(chǎn)生模塊包括用于實現(xiàn)對基站同步信號進行搜索的同步搜索單元，用于產(chǎn)生區(qū)域標志信號的幀起始時刻與基站導(dǎo)頻信號的幀起始時刻的固定時延的時延單元，及用于產(chǎn)生區(qū)域標志信號碼字的區(qū)域標志信號產(chǎn)生單元，時延單元根據(jù)同步搜索單元的搜索結(jié)果生成固定時延。
所述的區(qū)域標志產(chǎn)生模塊的輸入端與直放站的低噪聲放大模塊相連，區(qū)域標志產(chǎn)生模塊的輸出端通過耦合器與直放站的功率放大模塊相連。
所述的區(qū)域標志產(chǎn)生模塊還包括下變頻單元、A/D(模數(shù))轉(zhuǎn)換單元、D/A(數(shù)模)轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元和濾波單元；其中下變頻單元用于對接收信號實現(xiàn)從射頻到中頻的頻率變換；A/D轉(zhuǎn)換單元實現(xiàn)對中頻信號的采樣和量化；D/A變換單元實現(xiàn)數(shù)字信號到模擬信號的變換，得到區(qū)域標志信號的基帶形式；上變頻單元實現(xiàn)區(qū)域標志信號從基帶到射頻的轉(zhuǎn)換；濾波單元實現(xiàn)區(qū)域標志信號的頻帶限制，控制其對鄰頻帶的頻率泄露；區(qū)域標志信號經(jīng)D/A單元、上變頻單元、濾波單元后耦合到直放站下行電路結(jié)構(gòu)的功率放大器的輸入端。
本發(fā)明所述的實現(xiàn)移動臺定位的方法是這樣實現(xiàn)的(1)根據(jù)移動臺的定位請求為移動臺下發(fā)區(qū)域標志信號的碼字、固定時延和搜索窗寬度；(2)移動臺應(yīng)用TDOA(到達時間差)測量功能對區(qū)域標志信號和基站導(dǎo)頻信號的TDOA進行測量，并上報測量數(shù)據(jù)；(3)根據(jù)移動臺上報的測量數(shù)據(jù)判斷區(qū)域標志信號和基站導(dǎo)頻信號間是否存在與固定時延一致的時間差值，如果存在，則執(zhí)行步驟(4)，否則，執(zhí)行步驟(7)；(4)讀取直放站和基站間的TOA(到達時間)的標定值TOAc，并啟動基站的RIT(Round Trip Time)測量功能測定該移動臺的RIT值，TOA的標定值TOAc＝(1/2)RIT；(5)將基站上報的RIT測量值轉(zhuǎn)換成TOA測量值TOAm，TOAm＝(1/2)RIT，TOAm為移動臺通過直放站至基站的TOA值，再將TOAm減去直放站與基站間的TOA的標定值TOAc作為移動臺到直放站的TOA值TOAtrans＝TOAm-TOAc；(6)利用TOAtrans和光速相乘求取移動臺到直放站的距離；(7)采用移動臺定位方法確定移動臺的位置。
所述的區(qū)域標志信號為基站的擾碼，且擾碼區(qū)別于相鄰基站的擾碼。
所述的步驟(7)中采用的移動臺定位方法為TDOA定位方法。
所述的步驟(7)中采用的移動臺定位方法為TOA定位方法。
由上述技術(shù)方案可以看出本發(fā)明所提供的直放站具有區(qū)域標志信號發(fā)射功能，方便確定移動臺是否處于直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)，區(qū)域標志信號的帶寬和直放站轉(zhuǎn)發(fā)的基站信號帶寬相同，區(qū)域標志信號采用的碼字從擾碼集中選取但又區(qū)別于相鄰基站所用的擾碼，區(qū)域標志信號在時間上和基站的導(dǎo)頻信號保持一個固定的時延。本發(fā)明所述的支持移動臺定位的直放站實現(xiàn)簡單，可同時滿足直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)任意多的移動臺同時定位的需求。本發(fā)明所提供的移動臺定位方法借助于上述具有區(qū)域標志信號發(fā)射功能的直放站發(fā)送的基站的區(qū)域標志信號和對直放站時延的標定，首先確定移動臺是否處于直放站覆蓋的區(qū)域，如果處于直放站覆蓋的區(qū)域，則利用TOA測量功能進一步確定移動臺相對于直放站的距離，提高了處于直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動臺的定位精度；如果移動臺沒有處于直放站覆蓋的區(qū)域，則按現(xiàn)有的移動臺定位方法進行定位。因此，本發(fā)明實現(xiàn)了提高處于直放站覆蓋區(qū)域的移動臺的定位精度的發(fā)明目的。
參見圖2，本發(fā)明所提供的支持移動臺定位的直放站，是在現(xiàn)有的直放站的下行電路結(jié)構(gòu)中增加設(shè)置區(qū)域標志產(chǎn)生模塊，區(qū)域標志產(chǎn)生模塊的輸入端與直放站的低噪聲放大模塊相連，區(qū)域標志產(chǎn)生模塊的輸出端通過耦合器與直放站的功率放大模塊。
區(qū)域標志產(chǎn)生模塊包括下變頻單元、A/D(模數(shù))轉(zhuǎn)換單元、同步搜索單元、時延單元、區(qū)域標志信號產(chǎn)生單元、D/A(數(shù)模)轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元和濾波單元；其中下變頻單元用于對接收信號實現(xiàn)從射頻到中頻的頻率變換；A/D轉(zhuǎn)換單元實現(xiàn)對中頻信號的采樣和量化；同步搜索單元用來實現(xiàn)與基站導(dǎo)頻信號的幀同步，同步的基本過程分為三步第一步實現(xiàn)時隙同步，第二步實現(xiàn)幀同步，第三步實現(xiàn)主擾碼的捕獲；時延單元用于產(chǎn)生區(qū)域標志信號的幀起始時刻與基站導(dǎo)頻信號的幀起始時刻的固定時延Td；區(qū)域標志信號產(chǎn)生單元用于產(chǎn)生區(qū)域標志信號碼字；D/A變換單元實現(xiàn)數(shù)字信號到模擬信號的變換，得到區(qū)域標志信號的基帶形式；上變頻單元用來實現(xiàn)區(qū)域標志信號從基帶到射頻的轉(zhuǎn)換；濾波單元用來實現(xiàn)區(qū)域標志信號的頻帶限制，控制其對鄰頻帶的頻率泄露；時延單元根據(jù)同步搜索單元的搜索結(jié)果生成固定時延Td；由區(qū)域標志信號產(chǎn)生單元產(chǎn)生的區(qū)域標志信號碼經(jīng)D/A單元、上變頻單元、濾波單元后耦合到直放站下行電路結(jié)構(gòu)的功率放大器的輸入端，隨直放站轉(zhuǎn)發(fā)的基站信號一起發(fā)射到直放站的覆蓋區(qū)域；即區(qū)域標志產(chǎn)生模塊可以按照固定的時間差Td和特定的碼字產(chǎn)生區(qū)域標志信號，并送出。
本發(fā)明所提供的基于支持移動臺定位的直放站的移動臺定位方法的具體實施方案如下，參見圖5、圖6步驟1根據(jù)移動臺的定位請求下發(fā)區(qū)域標志信號碼、固定時延Td及搜索窗寬度W；區(qū)域標志信號碼包括區(qū)別于相鄰基站的擾碼，擾碼從擾碼集中選?。蝗鐖D3所示，固定時延Td表示區(qū)域標志信號的幀的起始時刻相對于服務(wù)基站的導(dǎo)頻信號幀的起始時刻的時延，固定時延Td確定了搜索窗的中心位置，搜索窗寬度W確定搜索窗的寬度；移動臺利用網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的區(qū)域標志信號所對應(yīng)的擾碼，在以Td為中心，寬度為W的時間范圍內(nèi)對區(qū)域標志信號進行搜索。
步驟2移動臺應(yīng)用TDOA(到達時間差)定位方法測量所接收的區(qū)域標志信號和基站導(dǎo)頻信號TDOA，并上報測量數(shù)據(jù)；步驟3根據(jù)移動臺上報的測量數(shù)據(jù)判斷區(qū)域標志信號幀和基站導(dǎo)頻信號幀間是否存在與固定時延Td一致的時間差，即根據(jù)TDOA測量結(jié)果中是否存在時延Td來確定是否采用以直放站為參考點的TOA定位方法為移動臺定位，如果存在與固定時延Td一致的時間差，則執(zhí)行步驟4，否則，執(zhí)行步驟7；步驟4讀取直放站和基站間的TOA(到達時間)的標定值TOAc，并啟動基站的RIT測量功能；標定值TOAc是在直放站安裝后的標定測量過程中獲得，方法是在距離直放站幾米的范圍內(nèi)放置一個普通3G移動電話，利用基站的RTT(Round Trip Time往返時間)測量功能來測定該處移動電話的RTT值，TOA的標定值TOAc＝(1/2)RTT)；參見圖4，直放站與服務(wù)基站間的標定值TOAc對應(yīng)圖中的D1；步驟5將基站上報的RTT測量值轉(zhuǎn)換成TOA測量值TOAm(TOAm＝(1/2)RTT)，TOAm為移動臺通過直放站至基站的TOA值，再將TOAm減去TOA的標定值TOAc作為移動臺到直放站的TOA值TOAtrans，TOAtrans＝TOAm-TOAc；TOAtrans值對應(yīng)圖4中的D2；步驟6利用通常的TOA算法確定移動臺到直放站的距離，完成了移動臺的定位工作，即利用基站到直放站的TOA標定值和基站對移動臺的TOA測量值之差來求取移動臺到直放站的距離。
步驟7區(qū)域標志信號幀和基站導(dǎo)頻信號幀間不存在固定時延Td，則說明移動臺沒有處于直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)，只需采用現(xiàn)有的TDOA定位方法或TOA定位方法測量移動臺到基站的距離即可實現(xiàn)移動臺的定位。一種可以支持移動臺定位的直放站，其特點在于本發(fā)明所述方法可以在3GPP(第三代移動通信合作組織)現(xiàn)有協(xié)議框架內(nèi)實現(xiàn)，可以利用現(xiàn)有協(xié)議中規(guī)定的信令和測量功能實現(xiàn)本發(fā)明所述定位方法。
權(quán)利要求
1.一種直放站，其特征在于在直放站的下行電路結(jié)構(gòu)中增加區(qū)域標志產(chǎn)生模塊，區(qū)域標志產(chǎn)生模塊包括用于實現(xiàn)對基站同步信號進行搜索的同步搜索單元，用于產(chǎn)生區(qū)域標志信號的幀起始時刻與基站導(dǎo)頻信號的幀起始時刻的固定時延的時延單元，及用于產(chǎn)生區(qū)域標志信號碼字的區(qū)域標志信號產(chǎn)生單元，時延單元根據(jù)同步搜索單元的搜索結(jié)果生成固定時延。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直放站，其特征在于所述的區(qū)域標志產(chǎn)生模塊的輸入端與直放站的低噪聲放大模塊相連，區(qū)域標志產(chǎn)生模塊的輸出端通過耦合器與直放站的功率放大模塊相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直放站，其特征在于所述的區(qū)域標志產(chǎn)生模塊還包括下變頻單元、A/D(模數(shù))轉(zhuǎn)換單元、D/A(數(shù)模)轉(zhuǎn)換單元、上變頻單元和濾波單元；其中下變頻單元用于對接收信號實現(xiàn)從射頻到中頻的頻率變換；A/D轉(zhuǎn)換單元實現(xiàn)對中頻信號的采樣和量化；D/A變換單元實現(xiàn)數(shù)字信號到模擬信號的變換，得到區(qū)域標志信號的基帶形式；上變頻單元實現(xiàn)區(qū)域標志信號從基帶到射頻的轉(zhuǎn)換；濾波單元實現(xiàn)區(qū)域標志信號的頻帶限制，控制其對鄰頻帶的頻率泄露；區(qū)域標志信號經(jīng)D/A單元、上變頻單元、濾波單元后耦合到直放站下行電路結(jié)構(gòu)的功率放大器的輸入端。
4.一種實現(xiàn)移動臺定位的方法，包括(1)根據(jù)移動臺的定位請求為移動臺下發(fā)區(qū)域標志信號的碼字、固定時延和搜索窗寬度；(2)移動臺應(yīng)用TDOA(到達時間差)測量功能對區(qū)域標志信號和基站導(dǎo)頻信號的TDOA進行測量，并上報測量數(shù)據(jù)；(3)根據(jù)移動臺上報的測量數(shù)據(jù)判斷區(qū)域標志信號和基站導(dǎo)頻信號間是否存在與固定時延一致的時間差值，如果存在，則執(zhí)行步驟(4)，否則，執(zhí)行步驟(7)；(4)讀取直放站和基站間的TOA(到達時間)的標定值TOAc，并啟動基站的RIT(Round Trip Time)測量功能測定該移動臺的RIT值，TOA的標定值TOAc＝(1/2)RIT；(5)將基站上報的RIT測量值轉(zhuǎn)換成TOA測量值TOAm，TOAm＝(1/2)RIT，TOAm為移動臺通過直放站至基站的TOA值，再將TOAm減去直放站與基站間的TOA的標定值TOAc作為移動臺到直放站的TOA值TOAtrans＝TOAm-TOAc；(6)利用TOAtrans和光速相乘求取移動臺到直放站的距離；(7)采用移動臺定位方法確定移動臺的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)移動臺定位的方法，其特征在于所述的區(qū)域標志信號為基站的擾碼，且擾碼區(qū)別于相鄰基站的擾碼。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)移動臺定位的方法，其特征在于所述的步驟(7)中采用的移動臺定位方法為TDOA定位方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)移動臺定位的方法，其特征在于所述的步驟(7)中采用的移動臺定位方法為TOA定位方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直放站及其實現(xiàn)移動臺定位的方法。本發(fā)明所述的直放站是在現(xiàn)有直放站的下行電路結(jié)構(gòu)中增加包括用于實現(xiàn)對基站同步信號進行搜索的同步搜索單元、用于產(chǎn)生區(qū)域標志信號的幀起始時刻與基站導(dǎo)頻信號的幀起始時刻的固定時延的時延單元及用于產(chǎn)生區(qū)域標志信號碼字的區(qū)域標志信號產(chǎn)生單元的區(qū)域標志產(chǎn)生模塊。實現(xiàn)移動臺定位的方法則是根據(jù)基站導(dǎo)頻信號與區(qū)域標志信號的時間差與固定時延的一致性確定處于直放站覆蓋區(qū)域的移動臺，再利用TOA測量功能確定移動臺相對于直放站的距離，提高了處于直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)的移動臺的定位精度。所述支持移動臺定位的直放站實現(xiàn)簡單，可同時滿足直放站覆蓋區(qū)域內(nèi)多個移動臺同時定位的需求。
文檔編號H04B7/15GK1454013SQ02116719
公開日2003年11月5日 申請日期2002年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月26日
發(fā)明者刁心璽, 杜建成 申請人:華為技術(shù)有限公司