CN101389118B

CN101389118B - 一种移动终端的定位方法及定位系统

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Publication number: CN101389118B
Application number: CN2007101215960A
Authority: CN
Inventors: 丁国栋
Original assignee: China Academy of Telecommunications Technology CATT
Current assignee: Datang Mobile Communications Equipment Co Ltd
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2027-09-10
Also published as: CN101389118A

Abstract

本发明提供了一种移动终端的定位方法，包括步骤：无线网络控制器RNC向基带单元BBU发送定位测量控制；BBU根据定位测量控制将用户设备UE的RL所在的远端射频单元RRU的信息上报给RNC；RNC根据BBU上报的UE的RL所在的RRU的信息确定移动终端的位置。本发明还提供了一种移动终端的定位系统，包括：基带单元BBU、远端射频单元RRU和无线网络控制器RNC，BBU用于将UE的无线链路RL所在的RRU的信息上报给RNC，RNC用于向BBU发送定位测量控制，并根据BBU上报的信息确定移动终端的位置。本发明的方法和系统将用户的位置缩小到某一个RRU覆盖范围或几个RRU的覆盖交叉范围内，提高了定位精度。

Description

一种移动终端的定位方法及定位系统

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别涉及在移动通信系统中采用基带单元(Baseband Unit，BBU)结合远端射频单元(Remote Radio Unit，RRU)方式下的定位方法及定位系统。

背景技术

目前，基于用户位置的移动定位业务(Location Based Service，LBS)已经受到了世人的瞩目，全球定位系统(Global Positioning System，GPS)的出现，让定位成为可能。随着无线通信技术的发展，无线通信网络已可以提供不同精度的定位功能。通常情况下，小区分布在RRU，一个RRU发射、接收一个小区的信号。现有的定位方法主要包括：

1、小区识别码(CELL Identification，CELL ID)：利用用户装置(UserEquipment，UE)所处的小区进行定位，定位精度与小区的覆盖范围有关；

2、到达时间差(Time Difference of Arrival，TDOA)：UE观察多个小区的导频信号的时间差(导频信号时间上同步发射)，每两个小区的导频时间差形成一条双曲线(或双曲面)，R求出多个双曲线(或双曲面)的交点位置就是UE的位置；

3、增强观测时差定位(Estimated Observer Time Difference，E-OTD)：E-OTD定位方式是从测量时间差(Observer Time Difference，OTD)发展而来的，OTD指测量所得的时间量，E-OTD指测量的方式。手机无需附加任何硬件便可得到测量结果。对于同步网，手机测量几个基站收发台(Base-stationTransceiver System，BTS)信号的相对到达时间；对于非同步网，信号同时还需要被一个位置已知的定位测量单元(Location Measurement Unit，LMU)接收。确定了BTS到手机的信号传输时间，则可确定BTS与手机之间的几何距离，然后再根据此距离进行计算，最终确定手机的位置。

4、角度到达结合定时提前(Arrival of Angle and Time Advance，AOA andTA)：可以用于TD-SCDMA系统中，利用TA获得UE距离基站的距离，然后利用AOA，获得以距离为半径同AOA射线的交点。

然而，在目前的BBU结合RRU的分布式基站的结构下，如果采用多个RRU发射、接收一个小区的信号(为提高单小区的覆盖距离)，目前的定位方式只有CELL ID适用，但这个方法精度不高。

发明内容

为了解决上文中提到的在无线通信系统中，采用BBU结合RRU，且多个RRU接收、发送同一个小区的信号的情况下，目前的定位方法精度不高的问题，本发明提供了一种在移动通信系统中，对终端用户设备进行定位的定位方法及定位系统。

本发明提供了一种移动终端的定位方法，包括以下步骤：

步骤101，无线网络控制器RNC向基带单元BBU发送定位测量控制；

步骤201，BBU根据定位测量信号将用户设备UE的RL所在的远端射频单元RRU的信息上报给RNC；

步骤301，RNC根据BBU上报的UE的RL所在的RRU的信息确定移动终端的位置。

所述上报的信息为：RRU ID；或RRU ID和可信度；或RRU ID和角度到达AOA；或RRU ID、角度到达AOA和UE测量到的定时提前TA。

当所述上报的信息为RRU ID时，所述步骤301的具体过程为：RNC根据配置，利用RRU ID对应的RRU覆盖的区域确定UE的位置。

当所述上报的信息为RRU ID和可信度时，所述步骤301的具体过程为：RNC根据上报的RRU ID、可信度，后台配置的RRU ID的覆盖范围，确定UE所在的位置。

所述可信度由BBU根据RRU接收信号的能量计算得到，可信度与RRU接收信号的能量成正比。

当所述上报信息为RRU ID和角度到达AOA时，所述步骤301的具体过程为：RNC根据RRU ID获取对应的RRU的AOA，任意两个AOA引出的射线的交点的平均值即UE的位置。

当所述上报信息为RRU ID、角度到达AOA和UE测量到的定时提前TA时，所述步骤301的具体过程为：所述RNC以RRU的地理位置为圆心，根据TA得到的UE和RRU的距离为半径的圆与RRU的角度到达AOA引出的射线的交点确定UE的位置。

所述UE和RRU的距离的计算公式为：UE和RRU的距离＝(TA-T)*V/2，其中，T表示BBU和RRU之间的光纤时延，V表示光速。

所述时延的计算公式为：时延＝L/M，其中，L表示BBU和RRU之间的光纤长度，M表示光在光纤中的传播速度。

本发明还提供了一种移动终端的定位系统，包括：基带单元BBU、远端射频单元RRU和无线网络控制器RNC，其中，RRU与BBU连接，用于发射和接收小区信号，

BBU用于将用户设备UE的无线链路RL所在的RRU的信息上报给RNC，

RNC用于向BBU发送定位测量控制，并根据BBU上报的UE的RL所在的RRU的信息确定移动终端的位置。

所述上报的信息为：

远端射频单元标识RRU ID；或

RRU ID和可信度；或

RRU ID和角度到达AOA；或

RRU ID、角度到达AOA和UE测量到的定时提前TA。

当所述上报的信息为RRU ID时，所述RNC用于根据配置，利用RRU ID对应的RRU覆盖的区域确定UE的位置。

当所述上报的信息为RRU ID和可信度时，所述RNC用于根据上报的RRUID、可信度，后台配置的RRU ID的覆盖范围，确定UE所在的位置。

当所述上报信息为RRU ID和角度到达AOA时，所述RNC用于根据RRUID获取对应的RRU的AOA，任意两个AOA引出的射线的交点的平均值即UE的位置。

当所述上报信息为RRU ID、角度到达AOA和UE的定时提前TA时，所述RNC以RRU的地理位置为圆心，根据TA得到的UE和RRU的距离为半径的圆与RRU的角度到达AOA引出的射线的交点确定UE的位置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的系统和方法，在多个RRU接收发送同一个小区的信号的情况下，将用户的位置缩小到某一个RRU覆盖范围或者几个RRU交叠的范围内，提高了定位的精度。

附图说明

图1为本发明的移动终端定位系统框图；

图2为本发明的移动终端定位方法流程图；

图3为BBU结合RRU室内覆盖分布示意图；

图4为BBU结合RRU室外覆盖分布示意图；

图5为本发明的利用两个RRU的AOA交叉角定位方案示意图；

图6为本发明的利用一个RRU的AOA和UE上报TA定位方案示意图。

具体实施方式

本发明是在移动通信系统中，适用于BBU结合RRU的分布式基站的移动终端的定位系统及方法。

在BBU结合RRU分布情况下，对每个无线链路(Radio Link，RL)来讲，BBU从哪个RRU(归属RRU)得到接收信号，就控制下行信号在归属RRU发送，这样有效降低了干扰水平。在部分情况下，可能两个RRU都收到同一个用户信号，那么BBU就控制两个RRU同时进行下行信号的发送，或者仅一个RRU发送。当归属的RRU发射功率过载时，每个用户信号在归属RRU和次强RRU同时发送，实现下行发射分集。

由于BBU知道目前UE处于哪一个RRU的覆盖范围，因此可以根据这个原理来实现本发明。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细说明。

如图1所示，图1为本发明的移动终端定位系统框图。

本发明的系统包括：无线网络控制器(Radio Network Controller，RNC)、BBU和远端射频单元(Remote Radio Unit，RRU)。

其中，RNC包括发射模块和定位模块，发射模块向BBU发射定位测量控制。定位模块接收BBU上报的用户设备(User Equipment，UE)的RL所在的RRU的信息，根据该上报的信息，并结合RRU的地理位置，或BBU上报的AOA或UE上报的TA等信息确定UE的位置。

RRU由一根或多根天线组成，通过光纤与BBU连接，用于发射和接收小区信号。BBU用于处理RNC的发射模块发出的定位测量控制，将UE的RL所在的RRU的信息上报给RNC的定位模块。

如图2所示，图2为本发明的移动终端定位方法流程图，包括以下步骤：

步骤101，由RNC发送定位测量控制给BBU，测量的对象为无线链路标示(Radio Link Identification，RL ID)，测量量为UE的RL所处的RRU，测量上报可以为周期或立即。

步骤201，BBU接收到该控制信号后，将RL所处的RRU、可信度、AOA等信息上报给RNC。

步骤301，RNC接收到上述信息后，根据上报的信息和操作维护配置的RRU的分布情况确定用户终端设备所在位置。

由于本发明，在多个RRU接收发送一个小区的信号的情况下，可以将移动终端所在的位置缩小到一个或者几个RRU的范围内，并且结合AOA测量、TA测量、确定UE的位置，提高了定位的精度。

下面通过具体实施例来对本发明的定位方法进行详细的说明。

<第一实施例>

本实施例中，包括从1层至17层依次分布的5个RRU，其分布示意图如图3所示：1～3层分布RRU1，4～6层分布RRU2，7～10层分布RRU3，11～13层分布RRU4，14～17层分布RRU5。

RNC向BBU发出定位测量信号，测量的对象为RL ID，测量量为UE的RL所处的RRU。

BBU接收到该定位测量控制后，根据该控制将RL所处的RRU上报给RNC。

在RNC获知UE的RL所处的RRU后，由于RNC中保存有RRU的地理位置的分布信息，因此RNC根据配置，可获取RRU的覆盖区域，例如，RRUID＝1，则UE位于RRU1的覆盖区域，即RNC可以知道UE位于1～3层，或者RRU ID＝3，则UE位于RRU3的覆盖区域，即RNC可以知道UE位于7～10层；UE也可能位于两个或更多RRU的覆盖范围，例如，RNC收到的上报信息中包括RRU ID＝1和RRU ID＝2，则RNC可以知道UE位于RRU1和RRU2的覆盖范围的交集内。因此通过UE的RL所处的RRU，就可以确定UE位置。

<第二实施例>

在第一实施例中，仅仅根据UE的RL所处的RRU来确定UE位置，这种方式相对于CELL ID的定位方法可以提高定位精度，但在RL所处的RRU较多时，第一实施例的方法的精度仍然有待提高。

因此，在本发明第一实施例的基础上，在BBU上报的信息中增加可信度，以提高定位精度。

当BBU上报的信息中只有RRU1接收到RL信号，则BBU上报一个RRUID给RNC，可信度为100，此时可以确定UE处于1层与2层之间。

当BBU上报的信息中包含RRU ID1和RRU ID2，则BBU根据接收信号的能量与可信度之间的成正比的关系计算出可信度，如果RRU1的可信度为60％，RRU2的可信度为40％，则可以确定UE处于第3层。

<第三实施例>

上述的实施例中，仅仅根据RRU的ID和对应的可信度来确定UE位置，但当RRU采用多天线配置时，由于RRU的天线结构允许进行AOA测量，因此，RNC继续发起对AOA测量，测量控制携带RL ID、RRU ID(可以携带多个RRU ID)，BBU上报在各个RRU下测量到的AOA结果，测量结果携带RRU ID、AOA；测量报告可以携带多个RRU ID和各自得AOA结果。

因此，在本发明的第三实施例中，进一步利用该AOA来提高定位精度。首先，进行RRU测量，其次，进行RRU下的AOA测量。

本实施例中，假设UE的RL被两个RRU，即RRU1和RRU2接收，由于RRU采用多天线配置，因此，可以利用AOA角度确定UE所在的位置。

如图5所示，图5为本发明的利用两个RRU的AOA交叉角定位方案示意图。

BBU将RRU1的ID(RRU ID＝1)和AOA方位角＝60度，以及RRU2的ID(RRU ID＝2)和AOA方位角＝300度上报给RNC，RNC根据上述信息确定UE所在的位置。

其中，AOA的角度：以正北为0度，顺时针旋转。

计算过程如下：

假设RRU1的坐标为(X1，Y1)；RRU2的坐标为(X2，Y2)，UE的位置为X，Y，那么，有方程组：

(Y-Y1)/(X-X1)＝tan(RRU1测量的AOA)

(Y-Y2)/(X-X2)＝tan(RRU2测量的AOA)

由于RRU1的坐标为(X1，Y1)以及RRU2的坐标为(X2，Y2)属于RNC已知的配置信息，因此上述得到的两个方程式中只有两个未知数X和Y，因此可以求出未知数X和Y的解，即UE的位置。

在多个RRU ID和AOA得到的情况下，两两计算获得一个位置，然后对其位置进行平均等处理，获得更准确的结果。

<第四实施例>

第三实施例中的处理方法中，由于UE的RL为多个RRU处理，但在UE的RL仅为一个RRU处理时，第三实施例的方法不再适用。

因此，在第四实施例中，进一步引入TA来提高定位精度。

本实施例中的UE的RL只被一个RRU接收。如图6所示，图6为本发明的利用一个RRU的AOA和UE上报TA定位方案示意图。

本实施例中，BBU将RRU ID＝1和AOA＝120度上报给RNC。其中，AOA的角度：以正北为0度，顺时针旋转。假设UE坐标为(X，Y)，RRU的坐标为(X3，Y3)，则可以得到下述方程：

(Y3-Y)/(X3-X)＝tan(RRU测量的AOA)(1)

同时，由于在BBU结合RRU的情况下，解扩点在BBU处，BBU和RRU之间通过光纤传送信号，会造成TA值测量存在误差，因此需要将TA进行补偿，消除BBU、RRU之间的延迟，这可以通过BBU和RRU之间的光纤长度计算得到。

(TA-BBU和RRU之间的光纤时延)*光速/2＝UE和RRU的距离，

其中，时延＝光纤长度/光在光纤中的传播速度。

(X3-X)²+(Y3-Y)²＝(UE和RRU的距离)² (2)

根据(1)式和(2)式，可以解出未知数X和Y的值，即可确定UE所在的位置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种移动终端的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤201，BBU根据定位测量控制将用户设备UE的无线链路RL所在的远端射频单元RRU的ID和可信度上报给RNC；

步骤301，RNC根据BBU上报的UE的RL所在的RRU的ID、可信度，以及后台配置的RRU ID的覆盖范围，确定UE所在的位置。

2.如权利要求1所述的移动终端的定位方法，其特征在于，所述可信度由BBU根据RRU接收信号的能量计算得到，可信度与RRU接收信号的能量成正比。

3.一种移动终端的定位系统，包括：基带单元BBU、远端射频单元RRU和无线网络控制器RNC，其中，RRU与BBU连接，用于发射和接收小区信号，其特征在于，

BBU用于将用户设备UE的无线链路RL所在的RRU的ID和可信度上报给RNC，

RNC用于向BBU发送定位测量控制，并根据BBU上报的UE的RL所在的RRU的ID、可信度，以及后台配置的RRU ID的覆盖范围，确定UE所在的位置。

4.如权利要求3所述的移动终端的定位系统，其特征在于，所述可信度由BBU根据RRU接收信号的能量计算得到，可信度与RRU接收信号的能量成正比。