[发明专利]无线蜂窝网中消除NLOS的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线蜂窝网中消除NLOS以提高定位精度的方法，特别是涉及全球互操作的微波接入(Worldwide Interoperability for MicrowaveAccess，如下简称为Wimax)网络中消除NLOS影响从而提高定位精度的方法。

背景技术

国际上对无线定位技术的研究与应用始于20世纪60年代的自动车辆定位(AVL)系统，随后该项技术在公共交通管理、货物运输、出租车管理、犯罪跟踪和紧急医疗服务等有限的范围内得到了应用。80年代以来，随着人们对智能交通运输系统(ITS)的需要及蜂窝移动通信系统的出现，对无线定位技术由了新的要求，吸引了更多研究者的兴趣。美国联邦通信委员会(FCC)于1996年公布了E911(Emergency call‘911’)定位需求，要求在2001年10月1日前，各种无线蜂窝网络必须能对发出E-911紧急呼叫的移动台提供精度在125m内的定位服务，而且满足此定位精度的时间概率应不低于67％；在2001年以后，系统必须提供更高的定位精度及三维位置信息。1999年12月，FCC 99—245对E-911需求进一步细化，对网络设备和手机生产厂商、网络运营商等定位技术在网络设备和手机中的实施和支持提出了明确的要求和日程安排。在定位精度要求方面规定：基于蜂窝网络的定位方案(不改动终端)，要求在67％概率下定位精度不低于150米，95％的概率下定位精度不低于300米；基于移动台的定位方案(可以改动移动台)，要求在67％的概率下定位精度不低于50米，95％的概率下定位精度不低于150米。

在蜂窝网络中为了提高对移动台的定位精度，除了研究对信号特征测量值误差具有良好鲁棒性的高精度定位算法外，还需研究造成测量误差的主要原因。在蜂窝网络中由于非理想的信道环境，使得移动台和基站之间多径传播、非视距(NLOS)传播普遍存在，这些因素都会使检测到的各种信号特征测量值出现误差，从而影响定位精度。如何采取适当措施降低这些因素的影响，得到准确的信号特征测量值，是提高定位精度的关键，也是移动台定位技术需要研究的重要课题。本发明主要针对蜂窝中基于移动台或基于网络的TDOA定位中消除NLOS影响的方法。

无线定位系统中对移动台的定位是通过检测移动台和多个固定位置收发信机之间传播信号的特征参数(如电磁场强，传播时间或时间差，入射角等)来估计出目标移动台的几何位置。在蜂窝网中，根据进行定位估计的位置、定位主体及采用的设备的不同可将对移动台的无线定位方案分为三类：基于移动台的定位方案，基于网络的定位方案及GPS辅助定位方案。根据定位方法的不同，主要分为：信号到达时间(TOA)定位方法、信道到达时间差(TDOA)定位方法、信号到达角度(AOA)定位方法、基于Cell—ID定位和基于时间提起量(TA)定位方法。

LOS传播是得到准确的信号特征测量值的必要条件。但是蜂窝网络覆盖区一般是城市和近郊，MS和多个BS之间实现LOS传播通常是很困难的，即使在无多径和采用了高精度定时技术的情况下，NLOS传播也会引起测量误差。因此，NLOS传播是影响各种蜂窝网络定位精度的主要原因，如何降低NLOS传播的影响是提高定位精度的关键。目前降低NLOS传播的影响通常有一下几种方法。一种是通过TOA测量值的标准差对LOS和NLOS传播进行区别，NLOS传播的测距标准差比LOS传播高得多，利用测距误差统计先验信息就可将一段时间内的NLOS测量值调节到接近LOS的测量值。另一种方法是降低非线性最小二乘算法中NLOS测量值的权重，这种方法也需要首先判断哪些基站得到的是NLOS测量值。还有一种方法是对算法进行改进，利用NLOS传播条件下距离测量值总是大于实际距离这一特点在非线性最小二乘算法中增加一约束项，从而提高定位精度。

近年来，对TDOA/TOA测量值中NLOS误差的抑制和消除，在各种文献资料中已提出了多种处理方法。这些方法主要从抑制测量值中的NLOS误差，使测量值尽量接近有LOS路径时的测量值和改进定位算法，增加算法对于含NLOS误差测量值的鲁棒性等方面进行考虑，这里主要介绍其中具有代表性的几种方法。

(1)Wylie方法