CN106341882A - 一种lte系统的终端定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种LTE系统的终端定位方法，包括：网络侧给参考小区配置多个具有不同方向性的波束赋形PRS，参考小区通过二维天线阵列将波束赋形PRS发送给UE；UE接收参考小区的波束赋形PRS及邻区的PRS，选择信号强度最大的波束赋形PRS作为最优PRS，并根据波束赋形PRS得到一个参考小区PRS到达时间，其与邻区的PRS的到达时间的差值作为参考信号时间差RSTD，向网络侧上报最优PRS指示以及RSTD；网络侧根据RSTD计算出UE到基站的水平距离，再根据最优PRS的波束角度确定UE与基站的垂直倾角，结合基站高度及水平距离，计算出UE垂直高度。

Description

一种LTE系统的终端定位方法

技术领域

本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种LTE系统的终端定位方法。

背景技术

近年来，随着移动终端爆发性增加，延伸出众多与之相关的移动定位应用，终端的定位技术受到越来越多的关注，推动了定位技术发展。LTE(Long TermEvolution，长期演进)系统中采用PRS(Position Reference Signal，定位参考信号)，实现OTDOA(Observed Time Difference of Arrival，到达时间差)定位技术。目前OTDOA定位技术实现方法的具体步骤如下：

(1)网络侧事先将OTDOA配置信息告知UE，包含参考小区信息及邻区小区信息。参考小区信息中包含PCI(physical cell identity，物理小区ID)、全球小区ID、参考地理位置(可选)、天线端口数、CP长度、PRS信息；邻区信息列表中包含若干邻区的PCI、全球小区ID、参考地理位置(可选)、天线端口数、CP长度、PRS信息、与参考小区时隙号偏差、与参考小区PRS子帧偏差。PRS信息中包含PRS带宽、PRS发送时刻、连续发送子帧、PRS muting信息。

(2)终端按照OTDOA配置信息接收PRS信号，由对应小区的物理小区ID生成本地序列(目前PRS的初始化序列根据PCI生成，且PRS资源图样的频率偏移同样是由PCI决定)，将本地序列和接收信号进行时域滑动相关处理，并在相关值中寻找最大值(即最强径)或首达径到达的时间，然后计算多个小区发送的PRS的RSTD(Reference Signal Time Difference，参考信号时间差)，即计算邻区PRS的子帧到达时间和参考小区PRS的子帧到达时间的差值。

(3)UE将OTDOA测量信息上报至网络侧设备，OTDOA测量信息包含系统帧号、PCI、全球小区ID、参考地理位置(可选)、测量质量(可选)、邻区上报测量信息列表。邻区上报测量信息列表中包含若干邻区上报测量信息。每个邻区上报测量信息包含邻区PCI、全球小区ID、参考地理位置(可选)、RSTD、RSTD质量。网络侧设备根据终端上报的RSTD就可以进行终端位置的水平定位，确定UE到基站的水平距离。

上述方法中的PRS水平定位精度可满足需要，而垂直定位即确定终端的垂直高度的精度远远不够，并且当某一宏小区中存在若干小小区，且小小区与宏小区的物理小区ID相同时，每发送节点(TP，transmission point)的PRS初始序列及资源图样均相同，无法区分不同TP的PRS，造成此场景下不能实现OTDOA水平定位。

在第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，简称3GPP)LTE65次会议中已经针对全维度多输入多输出技术(Full-Dimension MIMO，简称FD-MIMO)立项，用于研究二维天线阵列场景下的发送方式。因此，希望提出一种通过二维天线阵列实现终端垂直定位的方法，并且能够在多个发送节点的PCI相同时，仍能够实现高可靠性OTDOA定位。

发明内容

本发明提出一种LTE系统的终端定位方法，包括：

网络侧给参考小区配置多个波束赋形PRS，所述多个波束赋形PRS具有不同的方向性，参考小区通过二维天线阵列将所述多个波束赋形PRS发送给UE；

UE接收参考小区的多个波束赋形PRS及邻区的PRS，选择参考小区的信号强度最大的波束赋形PRS作为最优PRS，并根据参考小区的波束赋形PRS得到一个参考小区PRS到达时间，将其与邻区的PRS的到达时间的差值作为参考信号时间差RSTD，向网络侧上报最优PRS指示以及所述RSTD；

网络侧根据UE上报的RSTD计算出UE到基站的水平距离，再根据UE指示的最优PRS的波束角度确定UE与基站的垂直倾角，结合基站高度及所述水平距离，计算出UE的垂直高度。

优选的，网络侧还给参考小区和邻区的PRS配置不同的扰码，用于生成不同的初始化序列。

优选的，所述参考小区PRS到达时间可以是所述最优PRS的到达时间，也可以根据参考小区的所有波束赋形PRS的到达时间计算得出，此时可以根据参考小区的所有波束赋形PRS的信号强度对所有波束赋形PRS的到达时间进行调整，再将所有调整后的到达时间进行平均，得到所述参考小区PRS到达时间。

优选的，网络侧根据以下公式计算UE的垂直高度：

h＝H-A·ctgθ，其中h为UE的垂直高度，H为基站高度，A为UE到基站的水平距离，θ为UE与基站的垂直倾角。

优选的，网络侧通过OTDOA配置信息中的参考小区信息将所述多个波束赋形PRS的信息告知UE，每个波束赋形PRS的信息包含PRS索引、PRS带宽、PRS发送时刻、连续发送子帧、PRS muting信息、扰码ID；UE按照所述OTDOA配置信息接收参考小区的多个波束赋形PRS及邻区的PRS。UE还可以通过OTDOA测量信息向网络侧上报最优PRS指示以及所述RSTD，所述最优PRS指示可以是所述最优PRS的PRS索引。

本发明通过二维天线阵列发送beamforming PRS，在水平定位的基础上，实现了OTDOA的垂直定位；并且通过给PRS配置不同扰码ID，使得在多个发送节点的PCI相同时，仍能够实现高可靠性OTDOA定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1的LTE系统的终端定位流程图；

图2为实施例1的波束赋形PRS和发射单元的映射图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例详细具体说明LTE系统的终端定位方法，其流程如图1所示，具体如下：

步骤1，网络侧给UE配置OTDOA配置信息，包含参考小区信息及邻区信息。参考小区信息中包含PCI、全球小区ID、参考地理位置(可选)、天线端口数、CP长度、PRS信息；邻区信息列表中包含若干邻区的PCI、全球小区ID、参考地理位置(可选)、天线端口数、CP长度、PRS信息、与参考小区时隙号偏差，与参考小区PRS子帧偏差。参考小区中的PRS信息为一个PRS列表，包含若干个波束赋形(beamforming)PRS配置信息、每个beamformingPRS信息包含PRSindex(PRS索引)、PRS带宽、PRS发送时刻、连续发送子帧、PRS muting信息、及扰码ID；每个邻区的PRS信息只有一个PRS配置，且PRS信息包含PRS带宽、PRS发送时刻、连续发送子帧、PRS muting信息、及扰码ID。

背景技术中PRS的初始化序列是根据物理小区ID即PCI生成，生成公式如下：

$c_{init}=2^{10}\·(7\·(n_s+1)+l+1)\·(2\·N_{ID}^{cell}+1)+2\·N_{ID}^{cell}+N_{CP},$

本实施例给每个PRS配置不同的扰码，利用扰码ID生成PRS初始序列，生成公式如下，扰码ID为下式中的X：

c_init＝2¹⁰·(7·(n_s+1)+l+1)·(2·X+1)+2·X+N_CP，

不同的PRS根据不同扰码ID生成初始化序列，可以减少相同PCI节点的不同PRS之间的干扰。

步骤2，参考小区及邻区按照OTDOA配置信息中的PRS信息发送PRS。其中，参考小区是通过二维天线阵列将多个波束赋形PRS发送给UE。

本实施例利用一个PRS端口与多个TXRU(发射单元)通过beamforming因子进行映射，以实现发送具有方向性的PRS。如图2所示，一个PRS的beamforming因子为(w11,w12,w13,w14)，分别映射到四个TXRU；另一个PRS的beamforming因子为(w21,w22,w23,w24)。所发送的PRS1与PRS2具有不同的波束方向，此波束方向可用于垂直定位。

步骤3，UE按照OTDOA配置信息接收参考小区及邻区的PRS，计算参考信号时间差RSTD。UE首先在参考小区的多个PRS中选择信号强度最大的PRS，称为最优PRS。然后将该最优PRS的到达时间作为参考小区PRS的到达时间，计算其与邻区PRS的到达时间的差值，作为RSTD。

步骤4，UE通过OTDOA测量信息向网络侧上报RSTD，在OTDOA测量信息中同时还增加了最优PRS指示，用于UE向网络侧指示最优PRS，辅助网络侧进行终端位置定位。本实施例的最优PRS指示为PRS信息中的PRSindex。

步骤5，网络侧由RSTD可进行水平定位，确定UE到基站的水平距离A；根据UE上报的最优PRS指示，确定UE与基站的垂直倾角，记为θ，此角度由PRS的beamforming因子确定；参考基站高度H及水平距离A，根据下式可得到UE的垂直高度h，完成垂直定位：

h＝H-A·ctgθ。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于步骤3：实施例1直接将最优PRS的到达时间作为参考小区PRS的到达时间，而本实施例中，UE测量参考小区多个beamforming PRS，得到各PRS的到达时间，再根据该多个PRS的信号强度，对该多个到达时间进行调整，将所有调整后的到达时间进行平均，最终得到一个参考小区PRS的到达时间。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种LTE系统的终端定位方法，该方法包括：

网络侧给参考小区配置多个波束赋形PRS，所述多个波束赋形PRS具有不同的方向性，参考小区通过二维天线阵列将所述多个波束赋形PRS发送给UE；

UE接收参考小区的多个波束赋形PRS及邻区的PRS，选择参考小区的信号强度最大的波束赋形PRS作为最优PRS，并根据参考小区的波束赋形PRS得到一个参考小区PRS到达时间，将其与邻区的PRS的到达时间的差值作为参考信号时间差RSTD，向网络侧上报最优PRS指示以及所述RSTD；

网络侧根据UE上报的RSTD计算出UE到基站的水平距离，再根据UE指示的最优PRS的波束角度确定UE与基站的垂直倾角，结合基站高度及所述水平距离，计算出UE的垂直高度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

网络侧还给参考小区和邻区的PRS配置不同的扰码，用于生成不同的初始化序列。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述参考小区PRS到达时间为所述最优PRS的到达时间。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

所述参考小区PRS到达时间根据参考小区的所有波束赋形PRS的到达时间计算得出。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：

根据参考小区的所有波束赋形PRS的信号强度对所有波束赋形PRS的到达时间进行调整，再将所有调整后的到达时间进行平均，得到所述参考小区PRS到达时间。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，网络侧根据以下公式计算UE的垂直高度：

h＝H-A·ctgθ，其中h为UE的垂直高度，H为基站高度，A为UE到基站的水平距离，θ为UE与基站的垂直倾角。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：

网络侧通过OTDOA配置信息中的参考小区信息将所述多个波束赋形PRS的信息告知UE，每个波束赋形PRS的信息包含PRS索引、PRS带宽、PRS发送时刻、连续发送子帧、PRS muting信息、扰码ID；

UE按照所述OTDOA配置信息接收参考小区的多个波束赋形PRS及邻区的PRS。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

UE通过OTDOA测量信息向网络侧上报最优PRS指示以及所述RSTD。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：

所述最优PRS指示为所述最优PRS的PRS索引。