[发明专利]一种移动终端的定位方法和基站

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种移动终端的定位技术。

背景技术

近年来，随着用户需求的增加，移动定位技术受到越来越多的关注，推动 了对移动定位技术的研究及测距技术的发展。如何尽可能地利用现存网络资 源，低成本地实现对UE(User Equipment，移动终端)的精确定位一直是研究 的焦点。现有技术中，可选用的定位技术主要包括：CELL ID(小区识别)定 位技术、CELL ID+RTT(Round Trip Time，往返时间)定位技术、AOA(Angle Of Arrive，信号的到达角度)定位技术、TSOA(Time-Sum of Arrival，到达时间 和)定位技术、TDOA(Time Difference of Arrival，到达时间差)定位技术等。

基于CELL ID定位技术是一种最基本的定位方法，适用于所有的蜂窝网 络。它不需要移动终端提供任何定位测量信息，也无须对现有网络进行改动， 只要在网络侧增加简单的定位流程处理即可，因而最容易实现。它的定位原理 很简单：网络根据移动终端当前服务基站的位置和小区覆盖来定位移动终端。 若小区为全向小区，则移动终端的位置是以服务基站为中心，半径为小区覆盖 半径的一个圆内；若小区分扇区，则可以进一步确定移动终端处于某扇区覆盖 的范围内，这种定位方法的精度完全取决于移动终端所处小区的大小。

CELL ID+RTT定位技术是在CELL ID定位技术的基础上引入了RTT增强 技术，在基站，对信号帧进行RTT测量，即计算接收(Rx)和发射(Tx)的 时间差。在UE侧，对信号帧的收发时间差(UE_Rx_Tx_time_difference)进行 测量。很容易得到RTT：RTT＝2L/c+UE_Rx_Tx_time_difference，式中，L为 UE到基站的距离、c为光速。由于RTT、UE_Rx_Tx_time_difference可经测量 获得，c是常数，因此根据上式可计算出距离L：L＝ (RTT-UE_Rx_Tx_time_difference)c/2，从数学的观点看，UE就位于以基站为 中心，L为半径的圆上，这样定位误就由小区覆盖半径缩小到L。例如，3 个基站分别进行RTT定位，计算出UE到各基站的距离L1、L2、L3，则UE 就处于三个圆的交汇处，误差就大大缩小了。由于RTT和 UE_Rx_Tx_time_difference测量的对象都是专用信道(DCH)，因此要同时对多 个基站进行测量，UE就必须处于切换状态。例如，要对3个基站进行RTT定 位，UE必须处于3方切换状态，而且参与切换的小区必须处在不同的基站， 这在绝大多数情况下是不可能的。CELL ID+RTT定位精度取决于小区覆盖半 径，在城区微蜂窝的场景下，可以满足一般的定位要求。

AOA定位技术也是一种在蜂窝网中常用的定位技术，这种方法需要在基 站采用专门的天线阵列来测量特定信号的来源方向。对于一个基站来讲，AOA 定位技术测量可以得出特定UE所在方向；当两个基站同时测量同一个UE发 出的信号时，两个基站各自测量AOA定位技术所得的方向直线的焦点就是UE 所在的位置。尽管这种定位方法的原理非常简单，但在实际的应用中存在一些 难以克服的缺点：首先，AOA定位技术要求被测量的UE与参与测量的所有基 站之间射频信号是视线传输(LOS)的，非视线传输(NLOS，Non Light of Sight) 将会给AOA定位带来不可预测的误差，即使是在以LOS传输为主的情况下， 射频信号的多径效应依然会干扰AOA定位技术的测量；其次，由于天线基站 角分辨率的限制，AOA定位技术的测量精度是随着基站与UE之间距离的增加 而不断减小的。

TDOA定位技术是一种基于上行链路信号到达时间差的定位技术，通过检 测UE信号到达不同基站的时间差来确定UE的位置。在TDOA算法中，用一 对基站为焦点的双曲线方程来定位UE，因此要确定UE的二维位置坐标至少 需要建立两个以上双曲线方程，也就是说需要至少三个基站接收到UE信号， 而两个双曲线的交点即为移动终端的二维位置坐标。TDOA定位技术不要求知 道信号传播的具体时间，还可以消除或减少在所有UE由于信道产生的共同误 差，在通常情况下，定位精度高于TOA定位技术。但由于功率控制造成距离 服务基站近的UE发射功率小，使得相邻基站接收到的功率非常小，造成比较 大的测量误差，即相邻基站的SNR太小带来的测量误差。