[发明专利]一种利用波束特征进行移动终端定位的方法

权利要求书

1.一种利用波束特征进行移动终端定位的方法，基站扫描并发送相控阵天线的波束；移动终端搜索、接收波束，测量每个接收波束的接收功率并上报基站；基站根据波束的发送功率与接收功率计算该波束的无线路损，并执行定位，其特征在于，具体包括：

S1、基站计算移动终端与相控阵天线之间的实际测量路损；

S2、基站根据实际测量路损计算移动终端与相控阵天线之间的距离；

S3、基站结合实际测量路损和移动终端与相控阵天线之间的距离，计算出移动终端相对相控阵天线的位置信息，即：

S31、基站建立阵列天线中每个波束的方向图；

S32、根据移动终端与相控阵天线之间的距离和无线电波工作频率，计算出自由空间无线电波损耗；

S33、若移动终端接收到两个及两个以上波束，则进行步骤S34，否则使用接收到波束的发射方向和移动终端与相控阵天线之间的距离r计算移动终端的位置；

S34、建立天线各个波束的自由空间无线电波损耗与实际测量损耗之间的行列式；

S35、根据行列式计算出移动终端相对于天线阵列之间的方位角；

S36、根据方位角和移动终端与相控阵天线之间的距离得到移动终端相对于天线阵列的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的一种利用波束特征进行移动终端定位的方法，其特征在于，所述步骤S1计算移动终端与相控阵天线之间的无线路损包括：

S11、基站扫描并发送相控阵天线的波束；

S12、移动终端搜索、接收波束，测量每个接收波束的接收功率并上报基站；

S13、基站根据波束的发送功率与接收功率计算该波束的无线路损。

3.根据权利要求1所述的一种利用波束特征进行移动终端定位的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S21、移动终端记录、接收到来自基站的波束时基，移动终端相对波束时基提前ΔT在特定的随机响应信道发送上行前导信号；

S22、基站侦测前导信号，并计算出前导信号的定时偏差，并将该定时偏差发送给移动终端；

S23、移动终端根据时间偏差和ΔT计算出无线信号从移动终端到基站的传播时延，并将此传播时延反馈给基站；

S24、基站根据无线电波传播速度以及传播时延，计算移动终端与相控阵天线之间的距离；

其中，ΔT为人为设定的常数。

4.根据权利要求3所述的一种利用波束特征进行移动终端定位的方法，其特征在于，移动终端与相控阵天线之间的距离r表示为：

T_delay＝ΔT+offset_time；

其中，T_delay表示无线信号的传播时延，offset_time表示基站接收到的前导信号的定时偏差，c表示无线电波传播速度。

5.根据权利要求1所述的一种利用波束特征进行移动终端定位的方法，其特征在于，波束的方向图表示为：

其中，α表示相邻两天线之间的相位差，θ表示移动终端和天线所在平面的垂直夹角，φ表示移动终端和天线阵列水平夹角，λ为发射波束的载波频率，N表示基站发送的波束数量。

6.根据权利要求1所述的一种利用波束特征进行移动终端定位的方法，其特征在于，所述波束传播损耗和实际损耗行列式表示为：

Pathloss_i＝Path_Loss*F(θ_i,φ_i,α_i)；

其中，Pathloss_i表示第i个波束的实际测试损耗，Path_Loss表示波束在基站到移动终端之间的传播损耗，F(θ_i,φ_i,α_i)表示第i个波束的方向图，θ_i表示波束i时候的移动终端和天线面垂直夹角，φ_i表示波束i时候的移动终端和天线阵列水平夹角，α_i表示第i波束时候相邻两天线之间的相位差。

7.根据权利要求1所述的一种利用波束特征进行移动终端定位的方法，其特征在于，所述步骤S35中移动终端相对于天线阵列的位置坐标表示为：

其中，θ表示移动终端和天线面垂直夹角，φ表示移动终端和天线阵列水平夹角，(UE_x，UE_y，UE_z)表示移动终端相对基站的位置坐标，(antenna_x，antenna_y，antenna_z)表示基站的位置坐标。