一種用于定位室內的目標用戶設備的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無線通信領域，具體地，本發明涉及一種在室內基站中用于定位室內的目標用戶設備的方法及其裝置。
【背景技術】
[0002]在長期演進(LTE)網絡中確定用戶端(UE)的位置具有廣泛的應用范圍，例如定位服務，對孩子與老年人的追蹤，以及輔助法律實施。而且美國聯邦通信協會(FCC)也批準了小區蜂窩載波可以被用于對撥打E911的用戶的定位。
[0003]現代移動設備可以通過使用獨立于網絡的內部的全球導航衛星系統(GNSS)接受器來獨立的定位。GNSS是指:任何基于衛星的且具備全球覆蓋的定位系統，例如，美國NAVSTAR全球定位系統(GPS)。為了估算特定的位置，GNSS接收機最初必須實施衛星搜索以獲取至少4個衛星信號。為了輔助用戶獲取可用的衛星信號，LTE規范支持輔助GNSS(A-GNSS)定位。在無法看見天空的密集環境中(例如室內或者林區)，GNSS定位無法實施并且任何基于GNSS的定位都不可靠。
[0004]小區ID(CID)定位方式允許實現基于網絡的快速、低復雜度的用戶定位。本質上，是通過使用與用戶通信的基站的位置來簡單的估算用戶定位。不幸的是，由于在戶外環境中服務于用戶的小區可能跨越數公里，在室內環境中一個建筑中可能僅用1-2個基站來覆蓋多個樓層和幾十間房間，因此該方法會導致一個比FCC E911所需求的還差的，較糟糕的位置估計結果。為了改進CID定位，LTE規范支持增強的CID(E-CID)定位。在E-CID中，使用了 CID定位以及其他網絡屬性，例如，往返時間(RTT)和測量信號的到達角度(AOA)來估計用戶位置。時序預先(TA:Timing advance)測量提供了一個RTT的估算，從而提供了從服務基站到用戶的距離估算，然而在多基站天線上的載波相位的偏移要考慮到對用戶信號AOA的估計。所有的這些測量使得網絡可以快速的，但仍舊粗糙的，對用戶定位。多路徑反射和TA測量中的不確定性是其他影響定位精確性的因素。基于這些理由，E-CID估算常被用于更精確的定位方式的初步判定，或當其他定位方式不可用時作為備選方式。
[0005]OTDOA(到達的觀測時間差)是Rel 9E-UTRA(LTE無線電)引入的一個定位特征。這是一個多元靜態關聯監視(multilaterat1n)方法，其中用戶設備從多個基站測量一些特定信號之間的時間差并且向網絡中的特定設備(例如，ESMLC)報告這些時間差。ESMLC基于這些時間差和基站的位置信息計算出用戶的位置。然而在一些情況下，特定的室內環境中很難找到超過3個基站，所以從這些情況看，OTDOA很難在室內被采用。
[0006]多路徑和快速衰落的現象在陸地信道中更嚴重，特別是在城市室內環境中。當由于多路徑和快速衰落造成信號變化時，測距誤差大幅上升。當信道條件惡劣，測距的誤差級別將升至數十米，從而惡化了室內定位的準確性。另一個由陸地信號造成的問題是非視距(NLOS:Non Line of Sight)，其嚴重的影響了定位結果。因此，地上信道對室內定位形成了巨大的挑戰。
[0007]如圖Ι-a所示，其示出了 E-CID方案的工作機制，由于多路徑和快速衰落，對于RTT的測試并不準確。D是估計的基站和用戶的距離，但是該估計結果有個誤差范圍△(!，如果僅僅依靠于服務小區，定位范圍如灰色區域所示。在相鄰小區的幫助下，估算出的范圍明顯縮小，盡管小區2和小區3在圖中也具有各自相應的誤差范圍，但最終對于用戶終端(UEl)的估算范圍減少到紅線區域。具有更多相鄰小區則定位精確度可以進一步提聞。另一個改進精度的方案是減少NLOS /[目道，其可以減少多路徑現象對定位的影響。
[0008]圖Ι-b示出了 OTDOA方案的工作機制。其利用來自不同小區的下行信號來定位用戶。如圖所述，待定位用戶(UEl)測量來自兩個小區(小區I和小區2，或者小區I和小區3)的信號到達該用戶的時間差。恒定的差和兩個基站可以沿著用戶可能位于的位置構建一個雙曲線(如圖所示的虛線)。通過至少兩對基站的雙曲線的交點來確定用戶的位置。如圖1所示，靠上的雙曲線是小區I和小區2的時間差對應的位置，靠小的雙曲線是小區I和小區3的時間差對應的位置。OTDOA的定位精度取決于時間測量的精度、基站的相對位置、以及還受到多徑傳播的影響。
[0009]E-CID和OTDOA對室內定位測量的總結如下:
[0010]I) CID的測量精度取決于小區尺寸，增強的E-CID方案依賴于RTT估算的精度；
[0011]2)E-CID和OTDOA方案需要至少2個相鄰小區，更多的節點將有助于改進定位精度；
[0012]3)兩個方案對多路徑和快速衰落現象都很敏感。
[0013]如圖2所示，其是一個傳統的室內部署方案，對該建筑的覆蓋通常僅僅用一個小區就夠了(在該圖中為小區I)，建筑外有兩個宏小區(小區3和小區4)。只有在一些會議室或者餐館內需要引入新的載波，例如房間BI，小小區2被部署以從小區I中承接卸載(Offload funct1n)功能。所以對于多數的室內用戶而言,并沒有足夠的相鄰小區,這意味著當前的OTDOA和E-CID方案需要改進。
【發明內容】
[0014]鑒于上述技術問題，有必要提供一種在室內基站中用于定位室內的目標用戶設備的方法及其裝置。
[0015]為了實現本發明的目的，本發明的第一方面提供了一種在室內基站中用于定位室內的目標用戶設備的方法，所述室內基站包括多個遠端無線單元，其中，所述方法包括:A.從所述多個遠端無線單元中確定第一遠端無線單元，其中，在所述多個遠端無線單元中，所述第一遠端無線單元距離所述目標用戶設備距離最近；B.構建備選基站集合，其中所述備選基站集合包括所述室內基站附近的各個基站；C.確認所述備選基站集合中是否存在至少兩個輔助基站；其中所述輔助基站指通信范圍覆蓋所述目標用戶設備的備選基站；Cl.當存在所述至少兩個輔助基站時:通過所述至少兩個輔助基站和所述第一遠端無線單元對所述目標用戶設備實施定位；C2.當不存在所述至少兩個輔助基站時:把一個通過所述備選基站集合中的至少兩個備選基站和所述多個遠端無線單元中的一個遠端無線單元定位出的輔助用戶設備設定為虛擬基站；把所述虛擬基站作為備選基站加入到所述備選基站集合中，并實施步驟C。
[0016]特別的，所述步驟A具體包括:A1.所述室內基站通過所述多個遠端無線單元從所述目標用戶設備中接收上行矢量數據信號；A2.所述室內基站確認所述多個遠端無線單元中的每一個遠端無線單元所接收到的所述上行矢量數據信號的信噪比；A3.將具有最大信噪比的遠端無線單元確定為所述第一遠端無線單元。
[0017]特別的，所述步驟A3中具體包括:確定出一路具有最大信噪比的信號；依次啟動所述每一個遠端無線單元中的干擾器；找出所述第一遠端無線單元，其中所述具有最大信噪比的信號在所述第一遠端無線單元的干擾器啟動時信噪比變化最大。
[0018]特別的，所述干擾器對所述上行矢量數據信號衰減3_6dB。
[0019]特別的，在所述步驟Cl中，通過E-CID定位方式來對所述目標用戶設備實施定位。
[0020]特別的，所述E-CID定位方式具體包括:通過分別測試所述目標用戶設備與所述至少兩個輔助基站和所述第一遠端無線單元的RRT，來估計所述目標用戶設備與所述至少兩個輔助基站和所述第一遠端無線單元的距離，從而對所述目標用戶設備實施定位。
[0021]特別的，在所述步驟Cl中，通過OTDOA定位方式來對所述目標用戶設備實施定位。
[0022]特別的，所述OTDOA定位方式具體包括:所述目標用戶設備測量來自所述第一遠端無線單元和所述至少兩個輔助基站中的一個輔助基站的信號到達的時間差，并據此確定第一位置曲線；所述目標用戶設備測量來自所述第一遠端無線單元和所述至少兩個輔助基站中的另一個輔助基站的信號到達的時間差，并據此確定第二位置曲線；所述第一位置曲線與所述第二位置曲線的交點為所述目標用戶設備的位置。
[0023]特別的，所述步驟C中具體包括:通過確認所述備選基站的通信列表中是否包括所述目標用戶設備，來確認所述備選基站的通信范圍是否覆蓋所述目標用戶設備。
[0024]本發明的第二方面提供了一種在室內基站中用于定位室內的目標用戶設備的裝置，所述室內基站包括多個遠端無線單元，其特征在于包括:無線單元分析模塊，其被配置為從所述多個遠端無線單元中確定第一遠端無線單元，其中，在所述多個遠端無線單元中，所述第一遠端無線單元距離所述目標用戶設備距離最近；集合設定模塊，其被配置為構建備選基站集合，其中所述備選基站集合包括所述室內基站附近的各個基站；判斷模塊，其被配置為確認所述備選基站集合中是否存在至少兩個輔助基站；其中所述輔助基站指通信范圍覆蓋所述目標用戶設備的備選基站；第一定位模塊，其被配置為當所述備選基站集合中存在所述至少兩個輔助基站時:通過所述至少兩個輔助基站和所述第一遠端無線單元對所述目標用戶設備實施定位；第二定位模塊，其被配置為當所述備選基站集合中不存在所述至少兩個輔助基站時:通過所