专利名称：在无线通讯系统中判断非直达路径的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在无线通讯系统，尤其是针对于W-CDMA系统和针对于 TD-SCDMA系统中利用基站信号相关性判断非直达路径的方法。基于这种方法， 本发明还涉及在无线通讯系统，尤其是针对于W-CDMA系统和针对于TD-SCDMA系 统中利用基站信号相关性判断非直达路径的装置。
背景技术：
随着无线通讯技术的发展，特别是美国提出应急位置服务要求之后，无线 定位服务越来越受到业界的关注。按照是否需要手机的参与分类，对于收集的定位技术主要分为两种类型 需要手机上报信息的手机定位技术以及不需要手机上报信息的手机定位技术。前者，网络系统需要通过信令通知手机，而且需要手机主动上报有关测量 信息才可以确定手机的具体位置。如此，手机有办法了解其处于被定位状态。 并且，手机也可以在用户需要阻止被定位的前提下，通过不上报有关测量信息 和上报虚假测量信息的方法，使得自己的位置信息的隐私得到保护。但是，对于后者，由于不需要手机的主动参与，手机无法确认其是否处于 被定位的状态，这对于手机位置的保护造成了一定的困难。这类方法的一个典 型就是基于小区号的定位方法。按照定为参考信号分类，对于收集的定位技术主要分为3种类型基于手机小区号的定位、基于基站信号/手机信号的定位以及基于卫星导航系统的定位。 其中，基于手机小区号的定位方法精度较差；基于卫星导航系统的定位方法需要额外的设备以及成本；基于基站信号/手机信号的定位方法基本不需要添加额 外设备而且具有中等的定位精度。传统基于基站信号/手机信号的定位方法如图l所示。系统至少具有三个基 站，分别为基站lll、基站112、和基站113，和一部具有测量能力的手机12，基 站与手机12存在无线传播的信号131、信号132、和信号133，对应测量到的信号 传播时间分别为tl、 t2、 t3。由于无线电波的传播速度为恒定的光速c，所以， 手机12与对应基站的距离为di = ti X c (i = 1，2，…)。以对应基站为圆心、 di为半径画圆141、 142、 143，则所有得到的圆的交点位置即为手机12对应位置。 手机12上报其测量的基站信号的发射-接受时延给网络系统，则网络就可以根据 这些值计算得到手机的所在位置。在实际系统中，由于手机与基站之间存在建筑物等的阻挡，实际可以存在 直达路径的可能性很小。图2是一种典型的情况，基站21与手机22之间由于存在 建筑物23的遮挡，所以不存在理想的直达路径24。同时，由于另一个建筑物25 对于基站信号的反射，基站21与手机12之间存在信号传输的路径26。由于几何 中的"三角形两边之和大于第三边"的原理，所以按照此时的测量值得到的对 应圆的半径会大于实际值，造成位置估计的不准确。对于这个现象的认识，目前发展出了一些存在非直达路径的定位系统的处 理和补偿方法。第三代(3G, 3rd Generation)移动通信系统是目前世界上大多数国家和地 区都正在使用或者将会使用的移动通信系统。3GPP(3rd Generation Partnership Project)作为3G的标准组织，完成了所有有关的标准工作。有关无线定位方面，3GPP组织采纳了各方面的意见，在其标准中采用了全 部三种定位模式基于手机小区号的定位、基于基站信号/手机信号的定位以及基于卫星导航系统的定位。对于基于基站信号/手机信号的定位，采用了收集测量上报的方法。由手机测量各个基站的信号到达时间，并且通过信令上报网络。而网络则完成计算手 机位置的功能。由于无线信道传播路径的不同，直达路径和非直达路径在信道性质上存在 很大不同。直达路径，因为存在视线的直接信号路径，所以其信道参数变化比较缓慢；非直达路径，因为不存在视线的直接信号路径，其信号传播依靠物体 的折射和衍射，对信号传播的影响因素较多，所以其信道参数变化也比较剧烈。 在数学描述上，直达路径的信道参数分布符合莱斯分布，而非直达路径的信道 参数符合瑞利分布。在实际应用时，判断直达路径与非直达路径就成了关键步骤。发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种在无线通讯系统中判断非直达路径的 方法，能够简单快速判断无线通讯系统中的路径是否直达；为此，本发明还要 提供一种在无线通讯系统中判断非直达路径的装置。为解决上述技术问题，本发明的在无线通讯系统中判断非直达路径的方法 包括如下步骤(1)接收空中的无线信号，并且进行射频信号处理，将信号转 化为基带信号形式；(2)解调对应基站信号并且进行信道估计，设相邻的第n次 测量的对应待测量径的能量归一化信道估计值为h(n); (3)在收集N个信道估计<formula>formula see original document page 8</formula>值之后，分别计算这些值的相关R0和Rl : w—i<formula>formula see original document page 8</formula>，其中N为釆样总数，'12为复数的2泛数，*为复数的共轭；(4)比较R0和R1，如果RO《KR1， K为阈值门限，则对应径为直达路径； 否则，则对应径为非直达路径。为了在针对W-CDMA的无线通讯系统中判断非直达路径，本发明包括如下步骤(1)接收空中的无线信号，并且进行射频信号处理，将信号转化为基带信号形式；(2)解调对应基站信号并且在公共导频信道上在每个时隙内进行信道 估计，设相邻的第n次测量的对应待测量径的能量信道估计值为h(n);并且由于 每个时隙内的导频数目一致，所以归一化因子为l; (3)在收集^采样总数个 信道估计值之后，分别计算这些值的相关R0和R1:^0 =《=,'=02，其中11 Ib为复数的2泛数，參为复数的共轭；(4)比较R0和R1，如果RO《KR1， K为阈值门限，则对应径 为直达路径；否则，则对应径为非直达路径。为了在针对TD-SCDMA的无线通讯系统中判断非直达路径，本发明包括如下 步骤(1)接收空中的无线信号，并且进行射频信号处理，将信号转化为基带 信号形式；(2)解调对应基站信号并且在公共导频信道上在每个时隙内进行信 道估计，设相邻的第n次测量的对应待测量径的归一化信道估计值为h(n);(2. l)针对TSO，即时隙为O的Midamble域进行信道估计，对应待测量径的信道 估计值为hTSO(n); (2.2)针对DwPTS，即下行导频时隙进行信道估计，对应待 测量径的信道估计值为hDwPTS(n); (2. 3)读基站系统消息获得TSO和DwPTS对 应发射功率分别为PTSO和PDwPTS; (2. 4)由协议得到TSO和DwPTS对应发射长度 分别为LTSO和LDwPTS ; ( 2. 5 )计算信道归 一 化因子估计值为h(n):<formula>formula see original document page 10</formula>(3)在收集N-采样总数个信道估计值之后，分别计算这些值的相关R0和R1:<formula>formula see original document page 10</formula>其中11 |2为复数的2泛数，*为复数的共轭；(4)比较R0和R1，如果R0《KR1， K为阈值门限，则对应径为直达 路径；否则，则对应径为非直达路径。本发明的一种在无线通讯系统中判断非直达路径的装置，包括如下模块 天线，接收空中的无线信号并将所述无线信号传输到射频转换模块；所述射频 转换模块将信号进行处理，将信号转换为基带信号形式；基带接收模块，接收 来自射频转换模块的基带信号并进行解调对应基站信号，将处理后的信号传入 信道估计模块；信道估计模块，进行信道估计并且归一化功能。所述信道估计 模块出来的信号分两路， 一路又分别传入第一共轭模块与第一乘法器，第一共 轭模块对传入信号进行共轭处理，将处理后的信号再传入第一乘法器与自信道 估计模块分流入第一乘法器中的信号一同在第一乘法器中进行处理，之后信号 再流入第一累加模块中进行累加处理；这一路分流自信道估计模块的信号用来 完成R0的计算。从所述信道估计模块出来的另一路信号分别传入时延模块与第 二乘法器，时延模块对传入信号进行时延处理之后，将信号再传入第二共轭模 块，第二共轭模块处理后的信号进入第二乘法器与直接从信道估计模块中传入 第二乘法器中的信号进行汇总处理，之后信号又传入第二累加模块中，所述第二累加模块又将信号传入第三乘法器，第三乘法器接受来自外部的K值信息，汇 总后这一路信号用来完成R1的计算。自第一累加模块传出的信号与从第三乘法 器中传出的信号共同传入判决模块比较R0与R1，并输出结果。本发明由于利用直达路径和非直达路径在信道性质上的差别，提供了在无 线通讯系统中判断非直达路径的方法及装置，从而可以简单判断手机所处位置 与周围基站之间是否是直达路径，为选择3G方法来定位手机提供判断信息，并 解决了关键步骤。
图l是理论上无线定位的基本原理图； 图2是实际上无线传播的示意图；图3是本发明在无线通讯系统中判断非直达路径的方法的实施流程图； 图4是本发明针对W-CDMA系统中判断非直达路径的方法的实施流程图； 图5是本发明针对TD-SCDMA系统中判断非直达路径的方法的实施流程图； 图6是本发明在无线通讯系统中判断非直达路径的装置的结构示意图。 其中lll、 112、 113、 21为基站;12、 22为手机;131、 132、 133为无线传播的信号；141、 142、 143为圆；23、 25为建筑物；24为直达路径；26为信号传输路径。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。如图l所示为理论上进行无线定位的基本原理图，本系统中有三个基站，分 别为基站lll、基站112、和基站113，另外还有一部具有测量能力的手机12，基 站与手机存在无线传播的信号，分别为基站111与手机12之间的无线信号131， 基站112与手机12之间的无线信号132，基站113与手机12之间的无线信号133,对应测量到的信号传播时间分别为基站lll与手机12之间的信号传播时间tl，基 站112与手机12之间的信号传播时间t2，基站113与手机12之间的信号传播时间 t3。由于无线电波的传播速度为恒定的光速c，所以，手机与对应基站的距离为 di = ti X c (i = 1，2，…)。以对应基站为圆心、di为半径画圆，分别得到 以基站lll为圆心、dl为半径的圆141，以基站112为圆心、d2为半径的圆142， 以基站113为圆心、d3为半径的圆143，则所有得到的圆的交点位置即为手机12 对应位置。如图2所示为实际上无线传播的示意图，基站21与手机22之间由于存在建筑 物23的遮挡，所以不存在理想的直达路径24。同时，由于另一个建筑物25对于 基站信号的反射，基站与手机之间存在信号传输的路径26。如图3所示，介绍本发明的方法流程。首先用传统方法接收空中的无线信号， 并且进行射频信号处理，将信号转化为基带信号形式；其次用传统方法解调对 应基站信号并且进行信道估计，设相邻的第n次测量的对应待测量径的能量归一 化信道估计值为h(n);在收集N个信道估计值之后，其中N采样总数，具体数值由理论计算或者仿真确定，分别通过如下公式计算这些值的相关R0和R1:<formula>formula see original document page 12</formula>1)2，其中||' 2为复数的2泛数，；为<formula>formula see original document page 12</formula>复数的共轭；接下来，比较R0和R1，如果RO《KR1，(则对应径为直达路径； 否则，则对应径为非直达路径；其中K为阈值门限，具体数值由理论计算或者仿 真确定。如图4所示，介绍针对于W-CDMA系统的本发明的方法实施流程。首先用传统 方法接收空中的无线信号，并且进行射频信号处理，将信号转化为基带信号形 式；其次，用传统方法解调对应基站信号并且在公共导频信道上在每个时隙内进行信道估计，设相邻的第n次测量的对应待测量径的能量信道估计值为h(n)。 由于每个时隙内的导频数目一致，所以归一化因子为l。在收集N个信道估计值 之后，其中N为采样总数，具体数值由理论计算或者仿真确定，分别通过如下公<formula>formula see original document page 13</formula>式计算这些值的相关R0和R1: 其中lht为复数的2泛数，i为复数的共轭；比较R0和R1，如果RO《KR1，则对 应径为直达路径；否则，则对应径为非直达路径，其中K为阈值门限，具体数值 由理论计算或者仿真确定。如图5所示，介绍针对于TD-SCDMA系统的本发明的方法实施流程。首先采用 传统方法接收空中的无线信号，并且进行射频信号处理，将信号转化为基带信 号形式。其次同样采用传统方法解调对应基站信号并且在公共导频信道上在每 个时隙内进行信道估计，设相邻的第n次测量的对应待测量径的归一化信道估计 值为h(n)。具体方法如下a. 针对TSO，即时隙为O (Time Slot 0)的训练序列(Midamble)域进行信 道估计对应待测量径的信道估计值为hTSO(n);b. 针对DwPTS，即下行导频时隙(Downlink Pilot Time Slot)进行信道估 计对应待测量径的信道估计值为hDwPTS (n);c. 读基站系统消息获得TSO和DwPTS对应发射功率分别为PTSO和PDwPTS;d. 由协议TSO和DwPTS对应发射长度分别为LTSO和LDwPTS。 再由如下公式计算信道归一化因子<formula>formula see original document page 13</formula>计算能量归一化信道估计值为h(n):在收集^采样总数个信道估计值之后，分别计算这些值的相关R0和R1，其 中N的具体数值由理论计算或者仿真确定-<formula>formula see original document page 14</formula>f-0其中11'12为复数的2泛数，；为复数的共轭。比较R0和R1，如果R0《KR1，则对应径为直达路径；否则，则对应径为非 直达路径，其中K为阈值门限，具体数值由理论计算或者仿真确定。图6为本发明的装置的结构示意图。其中，天线601和射频转换模块602完成 接收空中的无线信号，并且进行射频信号处理，将信号转化为基带信号形式的 功能；基带接收模块603和信道估计模块604完成解调对应基站信号并且进行信 道估计并且归一化功能；第一共轭模块605、第一乘法器606和第一累加模块607 完成RO计算；时延模块608、第二共轭模块609、第二乘法器610和第二累加模块 611完成R1计算；第三乘法器612、常数K613和判决模块完成是否直达路径的判 断功能。具体来讲，天线601,接收空中的无线信号并将所述无线信号传输到射频转 换模块602;所述射频转换模块602将信号进行处理，将信号转换为基带信号形 式；基带接收模块603，接收来自射频转换模块602的基带信号并进行解调对应 基站信号，将处理后的信号传入信道估计模块604;信道估计模块604，进行信 道估计并且归一化功能。所述信道估计模块604出来的信号分两路， 一路又分别传入第一共轭模块605与第一乘法器606，第一共轭模块605对传入信号进行共轭 处理，将处理后的信号再传入第一乘法器606与从信道估计模块604分流入第一 乘法器606中的信号一同在第乘法器606中进行处理，之后信号再流入第一累 加模块607中进行累加处理；这一路分流自信道估计模块604的信号用来完成R0 的计算。从所述信道估计模块604出来的另一路信号分别传入时延模块608与第 二乘法器610，时延模块608对传入信号进行时延处理之后，将信号再传入第二 共轭模块609，第二共轭模块609处理后的信号进入第二乘法器610与直接从信道 估计模块604中传入第二乘法器610中的信号进行汇总处理，之后信号又传入第 二累加模块611中，所述第二累加模块611又将信号传入第三乘法器612，第三乘 法器612接受来自外部的常数K613值的信息，汇总后这一路信号用来完成R1的计 算。从第一累加模块607传出的信号与从第三乘法器612中传出的信号共同传入 判决模块614比较R0与R1，并输出结果。
权利要求
1. 一种在无线通讯系统中判断非直达路径的方法，其特征在于，包括如下步骤(1)接收空中的无线信号，并且进行射频信号处理，将信号转化为基带信号形式；(2)解调对应基站信号并且进行信道估计，设相邻的第n次测量的对应待测量径的能量归一化信道估计值为h(n)；(3)在收集N个信道估计值之后，分别计算这些值的相关R0和R1
2、 一种在针对W-CDMA的无线通讯系统中判断非直达路径的方法，其特征在于，包括如下步骤(1) 接收空中的无线信号，并且进行射频信号处理，将信号转化为基带信 号形式；(2) 解调对应基站信号并且在公共导频信道上在每个时隙内进行信道估 计，设相邻的第n次测量的对应待测量径的能量信道估计值为h(n);并且由于每 个时隙内的导频数目一致，所以归一化因子为l;(3)在收集N个信道估计值之后，分别计算这些值的相关R0和R1:<formula>formula see original document page 3</formula>、其中N为采样总数，为复数的2泛数，*为复数的共轭；(4)比较R0和R1，如果R0《KR1， K为阈值门限，则对应径为直达路径；否则，则对应径为非直达路径。
3、 一种在针对TD-SCDMA的无线通讯系统中判断非直达路径的方法，其特征 在于，包括如下步骤(1) 接收空中的无线信号，并且进行射频信号处理，将信号转化为基带信 号形式；(2) 解调对应基站信号并且在公共导频信道上在每个时隙内进行信道估 计，设相邻的第n次测量的对应待测量径的归一化信道估计值为h(n);(2.1) 针对时隙TS为O时的训练序列域进行信道估计，对应待测量径的信 道估计值为hTSO(n);(2.2) 针对下行导频时隙DwPTS，进行信道估计，对应待测量径的信道估 计值为hDwPTS(n);(2. 3)读基站系统消息获得时隙TS为O时和下行导频时隙DwPTS对应的发射 功率分别为PTSO和PDwPTS;(2. 4)由协议得到时隙TS为O时和下行导频时隙DwPTS对应的发射长度分别 为LTSO和LDwPTS;(2.5)计算信道归一化因子:(2.6)计算能量归一化信道估计值为h(n)(3)在收集N个信道估计值之后，分别计算这些值的相关R0和R1:<formula>formula see original document page 4</formula>2 ，其中N为采样总数，II 2为复參数的2泛数，*为复数的共轭；(4)比较R0和R1，如果R0《KR1， K为阈值门限，则对应径为直达路径； 否则，则对应径为非直达路径。
4、 根据权利要求1或2或3所述的在无线通讯系统中判断非直达路径的方法， 其特征在于所述步骤(3)中，N的具体数值通过理论计算或者仿真确定。
5、 根据权利要求1或2或3所述的在无线通讯系统中判断非直达路径的方法， 其特征在于所述步骤(4)中，K的具体数值通过理论计算或者仿真确定。
6、 一种在无线通讯系统中判断非直达路径的装置，其特征在于，包括如下 模块天线，接收空中的无线信号并将所述无线信号传输到射频转换模块；所 述射频转换模块将信号进行处理，将信号转换为基带信号形式；基带接收模块， 接收来自射频转换模块的基带信号并进行解调对应基站信号，将处理后的信号 传入信道估计模块；信道估计模块，进行信道估计并且归一化功能；所述信道 估计模块出来的信号分两路，其中， 一路传入第一共轭模块与第一乘法器，第一共轭模块对传入信号进行共轭处理，将处理后的信号再传入第一乘法器与自信道估计模块分流入第一乘法器中的信号一同在第一乘法器中进行处理，之后 信号再流入第一累加模块中进行累加处理；这一路分流自信道估计模块的信号用来完成RO的计算；从所述信道估计模块出来的另一路信号分别传入时延模块与第二乘法器，时延模块对传入信号进行时延处理之后，将信号再传入第二共 轭模块，第二共轭模块处理后的信号进入第二乘法器与直接从信道估计模块中 传入第二乘法器中的信号进行汇总处理，之后信号又传入第二累加模块中，所述第二累加模块又将信号传入第三乘法器，第三乘法器接受来自外部的K值信 息，汇总后这一路信号用来完成R1的计算；从第一累加模块传出的信号与自第 三乘法器中传出的信号共同传入判决模块比较R0与R1，并输出结果。
全文摘要
本发明公开了一种无线通讯系统中判断非直达路径的方法与装置，涉及无线通讯领域，通过接受基带信号并进行信道估计，计算对应的R0和R1值，并进行比较判断，从而可以简单判断手机所处位置与周围基站之间是否是直达路径，为选择3G方法来定位手机提供判断信息，并解决了关键步骤。
文档编号H04Q7/22GK101237246SQ20071003708
公开日2008年8月6日 申请日期2007年2月2日 优先权日2007年2月2日
发明者玲 吕, 涛 吴 申请人:展讯通信(上海)有限公司