一种利用测量间隔实现高精度跟踪测量的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用测量间隔实现高精度跟踪测量的方法，属于通信领域。本发明专利技术在系统中配置专门用于对终端实施高精度测量的测量间隔，对于时分双工系统该测量间隔包括上行测量间隔和下行测量间隔，基站与终端之间可在实现无线通信过程的同时，实现对终端的高精度测距、测速等测量。本发明专利技术使用一套系统和相同的空口资源实现通信与测量，实现了移动通信技术与测控技术的融合，利用同一套系统既能基于5G空口技术实现高速率、大容量、低时延的通信，又能同时实现对飞行器进行跟踪测轨为目的的高精度测量，包括测距以及测速等，提升了系统能力，解决了卫星互联网系统等非地面移动通信系统利用OFDM波形进行通信时，无法对飞行器进行高精度测距测速的问题，同时通过统一空口简化了系统，降低了系统建设和管理成本。降低了系统建设和管理成本。降低了系统建设和管理成本。

【技术实现步骤摘要】
一种利用测量间隔实现高精度跟踪测量的方法


[0001]本专利技术属于通信领域，特别是在基于OFDM空口波形的非地面移动通信系统中实现高精度测量的方法。

技术介绍

[0002]在移动通信系统中，4G技术是当前应用最为广泛的陆地移动通信技术，5G的商用则在近年来开始迅速推广普及，同时，这些移动通信技术也开始与卫星通信进行技术融合，出现了基于地面移动通信空口技术实现非地面移动通信的通信系统，例如低轨卫星互联网系统。在4G 和5G地面移动通信系统中，空口采用基于OFDM波形的通信体制，为了对终端实施定位，通常采用对参考信号进行TOA估计的方法进行测距。基站接收机通过获得上行参考信号(preamble 或SRS)的时延谱，对终端的空口传输时延进行估计，然后折算为距离。但此类方法尚无法达到高精度(米级)测距的需求，且单向测距会收到基站与终端的时钟偏差影响导致测量误差。另一方面在4G/5G的通信体制下，基于参考信号进行多普勒频偏估计能达到的精度也无法满足对飞行器测速的要求。
[0003]在传统的飞行器测控领域中，地面站对飞行器进行跟踪测轨时需进行高精度的测量，包括测距、测速、测角等，当前最常见的是采用扩频测控技术，例如在直接扩频测控系统中，用扩频码对遥测、遥控信息扩频，便可利用扩频码进行测距，用载波进行多普勒测速，对扩频后的载波信号进行角跟踪。由于扩频带来的宽带特征和扩频码的随机性，使得扩频体制测控系统具有低功率谱密度、抗截获、抗干扰等特点。相比采用扩频体制进行测量可在更小的带宽条件下实现更高的测距精度，例如带宽为3MHz的扩频信号，若采用0.01码片的跟踪精度，则可达到小于1m的测距精度。可见，利用移动通信体制下的参考信号实现飞行器测控中的高精度测量并不现实，仍需要考虑用扩频信号完成测量，但由于信号体制不同，测量信号无法像参考信号那样直接在通信过程中实现收发。
[0004]传统的测控系统的前向链路和反向链路通常采用不同频率的载波。在移动通信系统中，双工方式则通常有时分双工(TDD)和频分双工(FDD)两种。在传输带宽需求大但频谱资源紧张、上下行业务不平衡的背景下通常建议采用TDD模式，此时上行通信信号与下行通信信号会在同一频率的载波、不同的时间粒度上进行传输，这里的时间粒度可能是时隙，也可能是符号。如果要在TDD系统中采用同一套收发链路完成通信和测控过程，则必须更改测量信号传输的双工方式。
[0005]目前尚没有将基于OFDM波形的移动通信空口体制与飞行器测控相结合的技术。相关的现有技术为地面移动通信系统中的测量定位技术和传统的飞行器测控中的测量技术。
[0006]在现有的地面移动通信系统中，基于参考信号可对终端进行测距，进一步实现对终端的定位。此外，在一些采用移动通信体制的通信专网中，也会采用蓝牙或UWB技术进行定位。但利用地面移动通信现有方案进行测距和测速精度低，无法满足特定场景下(例如对卫星、无人机等飞行器进行跟踪测轨)的测量需求。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对
技术介绍
中存在的不足之处，将解决卫星互联网系统等非地面移动通信系统下无法进行高精度测量的问题。
[0008]本专利技术中，在系统的帧结构中将划分出专用的测量间隔，此类测量间隔用于以跟踪测轨为目的的测量，区别于现有地面移动通信系统中用于终端进行异频测量的测量间隔。测量间隔由地面站(或基站)配置，并向被测目标节点指示。地面站(或基站)与被测目标在测量间隔中完成跟踪测轨所需的测量过程。
[0009]本专利技术技术方案为一种利用测量间隔实现高精度跟踪测量的方法，具体方法包括：
[0010]步骤1：基站和终端完成通信过程的上、下行同步；
[0011]步骤2：基站向终端下发测量能力询问，终端收到基站下发的测量能力询问后，向基站上报测量能力信息，或者，终端主动向基站上报测量能力信息；
[0012]步骤3：基站收到终端上报的测量能力后，完成测量间隔配置，并将配置信息发送给终端；
[0013]步骤4：基站在测量间隔中向终端发送前向测量信号；
[0014]步骤5：终端在测量间隔中对前向测量信号进行检测，记录前向测距检测结果，或者估计前向测量信号帧接收时间Td2并记录；同时，终端利用前向测量信号估计前向伪多普勒频移 f
d
1并记录；
[0015]步骤6：终端在测量间隔中向基站发送反向测量信号，在所述的反向测量信号中将承载前向测量信息，前向测量信息包括以下两种信息之一，一种为：步骤5中得到的前向测距检测结果；另一种为：前向测量信号接收时间估计结果Td2和终端发送反向测量信号帧的时间Tu1；所述的前向测量信息中还包括终端根据前向测量信号估计的前向伪多普勒频移f
d
1；
[0016]步骤7：基站在测量间隔中对反向测量信号进行检测，获得反向测距检测结果，或者估计反向测量信号帧接收时间Tu2；同时，基站利用反向测量信号估计反向伪多普勒频移f
d
2；
[0017]步骤8：基站计算与终端之间的距离和终端移动速度。
[0018]进一步的，所述步骤1的下行同步的过程包括基站广播特定的下行同步信号、终端检测该下行同步信号；所述上行同步的包括终端向基站发送随机接入前导序列，基站对随机接入前导序列进行检测。
[0019]进一步的，步骤2中所述的测量能力询问在基站发往终端的高层信令中携带，或者在MAC CE中携带；
[0020]测量能力信息包括：是否支持测量、是否有测量需求、支持的测量模式；所述测量模式包括：标准模式，扩频模式；
[0021]测量能力信息在终端发往基站的高层信令中携带，或者在MAC CE中携带。
[0022]进一步的，步骤3中所述的测量间隔在时分双工系统下包括下行测量间隔和上行测量间隔两种类型；
[0023]所述的测量间隔的确定方法为：基站将测量目标数量和测量精度量化为终端需求，将需要配置的测量间隔量化为配置结果，建立一个终端需求与配置结果的线性关系，该
线性关系为：如果测量目标多、测量精度要求高，则测量间隔长。
[0024]进一步的，本方法中终端与基站间基于双向非相干测量体制进行测量；所述的前向测量信号和反向测量信号采用的具体信号体制包括：直接序列扩频的信号体制、或跳频信号体制、或直扩跳扩混合扩频的信号体制。
[0025]进一步的，所述步骤4中基站在测量间隔中向终端发送前向测量信号的同时记录发送前向测量信号的时间Td1；
[0026]进一步的，所述步骤5中的前向测距检测结果包括接收机获得的前向测量信号的帧计数、位计数、伪码计数以及码相位Φd1信息。
[0027]进一步的，所述步骤4和步骤5中的测量间隔，在时分双工系统中为上行测量间隔；步骤 6和步骤7中的测量间隔，在时分双工系统中为下行测量间隔。
[0028]进一步的，在所述的测量间隔内，基站与终端之间只完成与测量相关的信号传输，其他通信过程相关的信号收发将暂停。
[0029]进一步的，所述步骤8中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用测量间隔实现高精度跟踪测量的方法，具体方法包括：步骤1：基站和终端完成通信过程的上、下行同步；步骤2：基站向终端下发测量能力询问，终端收到基站下发的测量能力询问后，向基站上报测量能力信息，或者，终端主动向基站上报测量能力信息；步骤3：基站收到终端上报的测量能力后，完成测量间隔配置，并将配置信息发送给终端；步骤4：基站在测量间隔中向终端发送前向测量信号；步骤5：终端在测量间隔中对前向测量信号进行检测，记录前向测距检测结果，或者估计前向测量信号帧接收时间Td2并记录；同时，终端利用前向测量信号估计前向伪多普勒频移f
d
1并记录；步骤6：终端在测量间隔中向基站发送反向测量信号，在所述的反向测量信号中将承载前向测量信息，前向测量信息包括以下两种信息之一，一种为：步骤5中得到的前向测距检测结果；另一种为：前向测量信号接收时间估计结果Td2和终端发送反向测量信号帧的时间Tu1；所述的前向测量信息中还包括终端根据前向测量信号估计的前向伪多普勒频移f
d
1；步骤7：基站在测量间隔中对反向测量信号进行检测，获得反向测距检测结果，或者估计反向测量信号帧接收时间Tu2；同时，基站利用反向测量信号估计反向伪多普勒频移f
d
2；步骤8：基站计算与终端之间的距离和终端移动速度。2.如权利要求1所述的一种利用测量间隔实现高精度跟踪测量的方法，其特征在于，所述步骤1的下行同步的过程包括基站广播特定的下行同步信号、终端检测该下行同步信号；所述上行同步的包括终端向基站发送随机接入前导序列，基站对随机接入前导序列进行检测。3.如权利要求1所述的一种利用测量间隔实现高精度跟踪测量的方法，其特征在于，步骤2中所述的测量能力询问在基站发往终端的高层信令中携带，或者在MAC CE中携带；测量能力信息包括：是否支持测量、是否有测量需求、支持的测量模式；所述测量模式包括：标准模式，扩频模式；测量能力信息在终端发往基站的高层信令中携带，或者在MAC CE中携带。4.如权利要求1所述的一种利用测量间隔实现高精度跟踪测量的方法，其特征在于，步骤3中所述的测量间隔在时分双工系统下包括下行测量间隔和上行测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶枫，汤辉，李典，
申请(专利权)人：成都天奥集团有限公司，
类型：发明
国别省市：