[发明专利]基于中国地面数字电视单频网的定位方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线传输技术领域，尤其涉及一种基于中国地面数字电视单频网的时频二维联合定位方法及系统。

背景技术

目前已有的利用卫星进行的导航定位的手段，如美国的全球定位系统(Global Positioning System，GPS)，还有已研制成功投入使用的或正在研制的，如俄罗斯的全球导航卫星系统(GLOBAL NAVIGATION SATELLITE SYSTE，GLONASS)、欧盟的伽利略全球定位系统(GALILEO)，以及中国的北斗卫星导航系统。其中美国的GPS系统是现在全球定位系统中最为常见和最为成熟的，该系统历时16年、耗资130亿美元建成，由24颗卫星组网。全球很多国家都在使用这个系统，GPS系统可用于定位、导航、测量和授时等各种用途，尤其是可以进行全天候的、实时的三维定位。目前GPS星座的精确性在米级。随着下一代卫星在轨数量的增加，GPS IIF卫星的精确性将是其上一代的两倍。因此，多数GPS IIF卫星进入太空之后，将可以为地面接收机提供更高的精度。

但卫星信号传输很远的距离，接收信号的强度很弱，很容易受到干扰，在室内或地下室，很难完成定位。此外，电离层的干扰以及卫星高速运动造成的多普勒效应等多种因素也导致了定位精度的降低。

工作在较低频率的地面数字电视系统则没有GPS的上述困扰，因为其接收信号功率比GPS的要高40dB，覆盖范围可达几十公里，这就使得利用地面数字电视系统定位成为卫星定位有力的辅助和补充手段。电视发射塔位置固定，接收机不用实时更新位置信息，而且也没有GPS中卫星高速运动产生的多普勒频移；同时，由于是地面传输，信号不会受到电离层的各种不利影响。这些优点可以降低基于数字电视信号的定位系统的设计难度，降低定位算法的信号处理复杂度。

其中，中国的地面数字电视标准，比欧洲的DVB-T(地面数字视频广播)接收门限低2dB，接收灵敏度大幅提高，因而更大的区域可以被覆盖到；且采用了快速信道估计技术，使得用于系统同步和信道估计的时间缩短很多，有利于缩短定位耗时；其时域同步正交频分复用(TDS-OFDM)信号可以被充分利用来完成定位功能。

多载波形式的正交频分复用(OFDM)信号在抗多径效应方面有着天然的优势，而且实现复杂度很低，因此在无线广播和通信领域如DVB-T、IEEE 802.11a/g、802.11n、WiMAX、UWB、LTE等都得到了广泛的应用，被认为是下一代无线网络中的物理层核心技术。因此，以OFDM为基础的无线定位技术在近年来引起了广泛的研究兴趣，已有为数不多的文献研究了基于OFDM信号的定位问题。最新的文献表明，利用OFDM信号进行定位的方法主要有两类，一类是传统的基于定时同步算法进行相关运算，另一类是基于现代频谱估计技术的多信号分类(Multiple Signal Classification，MUSIC)、最大似然(Maximum Likelihood，ML)等算法。前者受制于采样率，精度不高；后者有较高精度，但复杂度也高。

中国现有地面数字电视广播系统的TDS-OFDM信号区别于一般循环前缀频分复用(CP-OFDM)的突出特点就是，前者是时频域处理相结合的技术，后者是纯频域处理的技术，此独特之处为联合时频域进行定位提供了有利条件。

在中国地面数字电视传输标准中，TDS-OFDM信号帧体中的传输参数信令(TPS)，目前为止一直被用于为每信号帧提供必要的解调和解码信息，包括符号星座映射模式、低密度校验编码(LDPC)的码率、交织模式信息、或帧体信息模式等，以此来辅助解调帧体中的数据，获得数字电视节目。低阶调制、内容少而固定、多载波、以及所在子载波位置固定等等这些特点，使得TPS的用途可以进一步扩展。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所要解决的技术问题是：提供一种受到的定位干扰小、定位耗时短、且定位精度高的定位方法及系统。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供了一种基于中国地面数字电视单频网的定位方法，该方法包括步骤：

S1.在发射端将传输参数信令TPS信号时分复用；

S2.接收机将接收到的时域训练序列与本地伪随机噪声PN序列相关，得到来自各发射塔的信号的整数倍时延的初估计；

S3.将解调判决后的TPS看作正交频域导频进行处理，获得来自各发射塔的信号的整数倍和小数倍时延估计；

S4.根据所述整数倍和小数倍时延估计，得到信号的传输时延，进而获得来自各发射塔的信号之间的传输时延差，计算伪距差，利用双曲线交点定位接收机。