确定无线系统中的用户设备的位置的方法技术方案

公开了一种用于确定具有一个或更多个扇区的无线系统中的用户设备UE的位置的方法，所述一个或更多个扇区中的每个扇区由一个或更多个天线形成，所述方法包括：确定来自不同扇区的两个或更多个天线的特定参考信号在UE处的到达时间；利用包括高分辨率谱估计的一个或更多个多径抑制算法来解析所述特定参考信号；确定所述到达时间的差异，以确定所述天线或扇区的基线与来自所述UE的入射能量之间的角度；以及使用所述角度来确定所述UE的位置。

The method of determining the location of user equipment in wireless system

【技术实现步骤摘要】
确定无线系统中的用户设备的位置的方法本专利申请是国际申请日为2013年12月10日、国家申请号为201380070830.5、专利技术名称为“使用减少的衰减RF技术对对象进行测距和跟踪时的多径抑制”的专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求于2012年12月12日提交的题为“MULTI-PATHMITIGATIONINRANGEFINDINGANDTRACKINGOBJECTSUSINGREDUCEDATTENUATIONRFTECHNOLOGY”的美国临时专利申请第61/736,458号的权益。
本实施例涉及无线通信和无线网络系统以及用于对象的基于射频(RF)的识别、跟踪和定位的包括RTLS(实时定位服务)的系统。
技术介绍
用于确定对象的相对位置或地理位置的基于RF的识别和定位系统通常用于跟踪单个对象或对象的组以及用于跟踪个体。传统的定位系统已经用于开阔的室外环境中的位置确定。通常使用基于RF的全球定位系统(GPS)和辅助GPS。然而，当对封闭环境(即室内)中以及室外的对象进行定位时，传统的定位系统受困于某些不准确性。虽然，蜂窝无线通信系统提供了在市区和大多数室内环境中的优良的数据覆盖，但是这些系统的定位准确性受限于自干扰、多径和非视线传播。室内和室外定位不准确性主要归因于RF传播的物理性，特别是归因于RF信号的损失/衰减、信号散射和反射。可以通过采用窄带测距信号并且通过以低RF频率例如以VHF频段或更低频段进行操作来解决损失/衰减和散射问题(参见共同待决的第11/670,595号申请)。然而，在VHF和更低频率处，多径现象(例如，RF能量反射)与在UHF和更高频率处相比较不严重，多径现象对定位准确性的影响使位置确定与工业所需的可靠性和精确性相比较不可靠和不精确。因此，存在对下述的方法和系统的需求：该方法和系统用于对在采用窄带测距信号的基于RF的识别和定位系统中的RF能量反射(即多径现象)的影响进行抑制。通常，传统的基于RF的识别和定位系统通过采用宽带宽测距信号例如利用针对多径抑制的宽带信号性质来对多径进行抑制(参见S.Salous，“IndoorandOutdoorUHFMeasurementswitha90MHzBandwidth”，IEEEColloquiumonPropagationCharacteristicsandRelatedSystemTechniquesforBeyondLine-of-SightRadio，1997，8/1页至8/6页)。另外，参见Chen等人的专利US2011/0124347A1，其中在表1中示出了定位准确性对所需的PRS带宽。根据该表，对于10米的准确性，需要83MHz的带宽。另外，在一些情况下使用空间分集和/或天线分集技术。然而，在许多位置跟踪应用中空间分集可能不是选项，这是因为空间分集导致所需的架构的增大。类似地，天线分集具有受限的值，这是因为在较低操作频率例如VHF处，天线子系统的物理尺寸变得太大。相关的实例是美国专利第6,788,199号，其中描述了用于对对象、人、宠物和个人物品进行定位的系统和方法。所提出的系统采用天线矩阵来抑制多径。可选地系统以902-926MHz频带中的UHF进行操作。众所周知的是，天线的线性维数与操作频率的波长成比例。另外，天线矩阵的面积与线性维数的平方和体积对线性维数的立方之比成比例，这是因为在天线阵列中，天线通常以波长的1/4或1/2分隔开。因此，在VHF和更低频率处，天线矩阵的尺寸将显著地影响设备的可便携性。另一方面，由于非常有限的频谱，窄带宽测距信号不适用于传统的基于RF的识别和定位系统当前所使用的多径抑制技术。其原因在于：由多径所引起的测距信号失真(即信号的变化)对于噪声的存在的可靠检测/处理来说太小。另外，由于有限的带宽，当这些测距信号直接视线(DLOS)路径与延迟的测距信号路径被小的延迟所分隔开时，窄带宽接收器不能区分测距信号直接视线(DLOS)路径与延迟的测距信号路径，这是因为窄带宽接收器缺乏与接收器的带宽成比例(例如，窄带宽对输入信号具有积分效应)的所需的时间分辨率。因此，在本领域中存在对用于对象识别和定位的多径抑制方法和系统的需求，该多径抑制方法和系统使用窄带宽测距信号并且以VHF频率或更低频率以及UHF带频或更高带频进行操作。跟踪和定位功能需求主要存在于无线网络中。可以在大多数可用无线网络中利用在共同待决的第12/502,809号申请中描述的用于对象识别和定位的多径抑制方法和系统。然而，某些无线网络具有需要将技术并入无线网络以充分得益于在共同待决的第12/502,809号申请中描述的各种测距信号和定位信号的通信标准/系统。通常，这些无线系统可以在广泛区域和大多数室内环境中提供优良的数据覆盖。然而，这些系统的可用定位准确性受限于自干扰、多径和非视线传播。作为示例，新近的3GPP版本9的针对LTE(长期演进)标准的标准化的定位技术具有以下方法：1)作为主要方法的A-GNSS(辅助全球导航卫星系统)或A-GPS(辅助全球定位系统)；以及2)作为备用方法的包括DL-OTDOA(下行链路OTDOA)的增强Cell-ID(E-CID)和OTDOA(观测到达时间差异)。虽然这些方法可以满足当前的强制性FCCE911紧急定位需求，但是这些定位方法的准确性、可靠性和可用性达不到LBS(基于位置的服务)或RTLS系统用户的需求，该LBS或RTLS系统用户要求建筑、商场、市区走廊等内的高度准确的定位。此外，除A-GNSS(A-GPS)可能超过现有技术/方法的定位能力之外，即将出现的FCC911需求比现有的FCC911更严格。众所周知的是，A-GNSS(A-GPS)的准确性在开阔空间中非常良好，但是在市区/室内环境中非常不可靠。同时，其他技术/方法的准确性受多径和其他无线电波传播现象的严重影响。因此，使其不可能满足即将出现的FCC911需求和LBS需求。以下列出了除DL-OTDOA和E-CID定位技术/方法之外的定位技术/方法。U-TDOA概念与OTDOA类似，但是使用安装在小区塔(celltower)处的位置测量单元(LMU)来计算电话的位置。上述是针对原始的911需求所(已经设计)设计的。LMU仅被部署在2GGSM网络上，并且针对3GUMTS网络需要主要硬件升级。U-TDOA尚未针对支持4GLTE或WiMAX来标准化。另外，LMU不用在LTE部署中。像其他方法一样，U-TDOA的准确性受困于多径。LTE标准化组可能摒弃LUM的另外的硬件并且依照DL-OTDOA来改革U-TDOA，例如UL-OTDOA。注意：DL-OTDOA在版本9中被标准化。针对即将出现的FCC911需求的另一竞争者是RF指纹识别法。该技术是基于每个位置具有唯一的射频(RF)签名如指纹图形的原理，可以通过包括相邻小区信号强度的测量等的唯一的一组值来识别位置。然而，该技术受困于其需要大的数据库和长的训练期的事实。另外，不像真实唯一的人类指纹一样，由于RF传播现象，RF签名在多个不同位置处重复。此外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定具有一个或更多个扇区的无线系统中的用户设备UE的位置的方法，所述一个或更多个扇区中的每个扇区由一个或更多个天线形成，所述方法包括：/n确定来自不同扇区的两个或更多个天线的特定参考信号在UE处的到达时间；/n利用包括高分辨率谱估计的一个或更多个多径抑制算法来解析所述特定参考信号；/n确定所述到达时间的差异，以确定所述天线或扇区的基线与来自所述UE的入射能量之间的角度；以及/n使用所述角度来确定所述UE的位置。/n

【技术特征摘要】
20121212 US 61/736,4581.一种用于确定具有一个或更多个扇区的无线系统中的用户设备UE的位置的方法，所述一个或更多个扇区中的每个扇区由一个或更多个天线形成，所述方法包括：
确定来自不同扇区的两个或更多个天线的特定参考信号在UE处的到达时间；
利用包括高分辨率谱估计的一个或更多个多径抑制算法来解析所述特定参考信号；
确定所述到达时间的差异，以确定所述天线或扇区的基线与来自所述UE的入射能量之间的角度；以及
使用所述角度来确定所述UE的位置。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述不同扇区中的一个扇区是服务扇区，并且所述不同扇区中的一个扇区不是服务扇区。


3.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于从所述两个或更多个天线或扇区至所述UE的距离，所述两个或更多个天线或...

【专利技术属性】
技术研发人员：费利克斯·马尔霍夫斯基，杜鲁门·普雷瓦特，
申请(专利权)人：波尔特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US