[发明专利]无线通信系统中的位置确定

说明书

背景技术

基于位置的服务(LBS)是基于地理位置向用户提供的一种服务。LBS应用包括紧急服务、导航、资产跟踪、劳动力管理、基于位置的事件、基于位置的广告、基于位置的搜索等。LBS服务预期在未来几年得到发展。在美国，无线E911服务需要运营商报告发出911呼叫的用户的位置，其中在基于手机的方案中，对于67％的呼叫具有50m的精确度，对于95％的呼叫具有150m的精确度；在基于网络的方案中，对于67％的呼叫具有100m的精确度，对于95％的呼叫具有300m的精确度。通常，将无线E911精确度要求用作所有类型的LBS服务的一般精确度要求。这些要求通过立法来委托管理，并且同时，它们十分严格以满足其它LBS应用的要求。微波存取全球互通(WiMAX)网络以及提供诸如IP语音(VoIP)服务之类的语音服务的任意其它蜂窝网络需要符合无线E911要求，并且能够以指定精确度提供发出911呼叫的用户的位置。目前，存在用于在蜂窝网络中确定用户的位置的两种主要技术方法。第一种方法利用现有全球导航卫星系统(GNSS)，例如全球定位系统(GPS)来估计用户的位置。基于GNSS的定位可通过网络协助来扩充，例如辅助的GNSS或辅助的GPS。基于GNSS的定位是一种有效方法；然而，其涉及在通信设备中安装GPS接收机，这使得设备更加昂贵，此外GPS接收机在可能阻挡去往卫星的直接链路的室内环境中具有不佳的性能。第二种方法涉及具有经由无线通信网络定位的通信设备的用户。在这个方法中，可从通过空中链路发送的信号中提取位置参数。现有通信系统可依赖于用于用户定位的以下信号处理技术：到达角(angle of arrival，AOA)估计、到达时间差(TDOA)估计、到达时间(TOA)估计、接收信号强度指示符(RSSI)测量等。诸如全球移动通信系统(GSM)、WiMAX和/或长期演进(LTE)之类的所部署的蜂窝系统中的大部分使用基于TDOA的定位作为用户定位的基础方法。由于这个方法仅涉及蜂窝网络的基站之间的同步，并且不需要不同移动站的时间同步，所以这个方法在技术上是简单且有效的。

TDOA方法可在下行链路(D-TDOA)和上行链路(U-TDOA)中实现。D-TDOA定位方法测量从多个(典型地至少为3个或更多个)基站(BS)到达被定位的移动站(MS)的多个信号的到达时间差。为了实现这种测量，在确切已知的时刻从BS向MS发送已知的训练信号，例如前导或其它参考信号(例如MIMO中间码、公共导频或特定于小区的参考信号或专用定位参考信号)。对不同BS对的TDOA估计进行测量，并且可使用三边测量算法来计算MS位置。从物理(PHY)层角度而言，D-TDOA定位的主要问题是在恶劣的多路径和干扰环境下精确测量多个相邻BS的相对时间延迟(TDOA)。在例如WiMAX网络的部署通信系统中，可使用某些训练信号执行这些测量。在IEEE 802.16-2009和IEEE 802.16m标准(IEEE-电气和电子工程师协会)中，将前导信号看作是用于执行D-TDOA测量的适当候选。此外，在IEEE 802.16m标准中，MIMO中间码也可用于信号位置参数的测量。这两种信号对于不同扇区和网络的相应BS是不同的，并且被设计为具有良好的互相关和自相关属性。两种信号具有在不同副载波集上发送的3个正交子集，由于正交传输而提高了互相关属性。前导信号主要用于帧同步的目的，而MIMO中间码主要被设计用于MIMO信道测量的目的。在每个帧的开始发送的这些信号中的两个可具有用作D-TDOA探测信号的附加功能。然而，尽管WiMAX IEEE 802.16m中的前导物理结构有许多上述优点，但对于D-TDOA定位目的，也存在与它们的利用相关的某些限制。例如，所有前导和MIMO中间码信号在同时发送，并且使用相同的信号序列在每个帧中重复。因此，在干扰有限的情形下，接收的有用信号的相干组合也将包括干扰信号的相同实现的相干组合，信号在多个帧上的聚集将不允许改善系统的信号干扰比(SIR)，而仅允许改善信噪比(SNR)。因此，在这种环境下，使用前导的D-TDOA方法的位置精确度将在某个级别饱和。对于具有3个扇区的BS的典型六边形部署，由于不同小区之间的干扰，在使用仅在每个帧的开始分配的标准前导信号的情况下，IEEE 802.16m系统的D-TDOA位置精确度可能无法达到无线E911服务的严格精确度需求。因此，为了改善精确度，必须使用其它训练信号。在不同BS之间可协调这种信号的传输，以改善在前导或MIMO中间码信号的传输期间存在的恶劣干扰环境。

附图说明