CN104185277A - 一种基于ta和pmi的定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于TA和PMI的定位方法及装置，包括由基站接收并保存UE的初始接入TA值，每次下发TA偏移量都会对保存的TA值进行累加，根据累加值计算UE和基站天线之间的距离；保存UE上报RI=1的PMI，判断该PMI的有效性，有效的PMI可以进行查表获得UE和基站天线间的夹角；根据TA获得距离，根据PMI获得角度，然后根据基站自身维护的基站天线地理位置可以最终对UE进行定位。

Description

一种基于TA和PMI的定位方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信定位技术领域，具体涉及一种基于TA和PMI的定位技术方案。

背景技术

当前LTE(Long Term Evolution，长期演进)***中采取的基站定位方法主要有CID、E-CID和OTDOA三种。CID定位精度较低，仅仅根据物理小区标识(PCI)进行定位，定位的UE可能出现在服务小区中的任何位置，小区半径和小区拓扑都会严重影响CID的定位精度；E-CID定位方法是在CID上的扩展，精度相对较高，但是E-CID的流程相当复杂，首先基站要下一个层3信令给UE(用户终端)，然后UE根据该层3信令接收基站下发的下行信号并估计该下行信号的相对接收时间差，之后UE通过层3信令将该估计的时间差反馈给基站，UE端的复杂度较高，E-CID还需要基站估计UE上报的上行信号，对该上行信号进行空间估计得到UE的定位角度，基站端的复杂度也较高；OTDOA定位是一种多小区联合的定位方法，该定位方法需要多个小区一起发送定位参考信号，发送定位参考信号的子帧不能发送其他任何信息，这就浪费了多个小区的时频资源，其次，OTDOA定位需要UE周围有多个小区，这对于偏远地区来说可能无法实现，OTDOA定位因此具有一定的局限性。

当前LTE***有很多固有的信息可以利用来对UE进行定位，这些信息包括时间提前量TA、预编码矩阵指示PMI、秩指示RI等。TA是UE接入小区必不可少的，UE要和基站保持上行同步才能够发送上行信号，TA信息就是基站用来保持和UE上行同步而设计，并且TA一直在进行更新。TA的这个特性和UE位置更新有着紧密的关系，UE远离服务小区，TA将增大；UE靠近服务小区，TA将减小。PMI和RI是UE上报给基站的下行信道相关信息，准确的PMI和RI能够使UE获得优秀空间分集增益，在当前以MIMO为主流的通信***中，UE会对下行信道进行估计并反馈PMI和RI给基站，基站根据收到的PMI和RI改变下行发送信号空间分布。UE与基站的距离决定了TA的大小；而PMI和RI都是空间相关的参数，这些参数能够反映UE与小区天线之间的角度关系，即可以用TA、PMI和RI来进行位置估计。

发明内容

LTE中采用的三种定位方法要么精度很低(CID)、要么复杂度很高(E-CID)、要么需要浪费相当多的时频资源(OTDOA)。针对这些定位方法的缺陷，本发明提供了一种基于TA和PMI的简便可靠定位技术方案。

本发明技术方案提供一种基于TA和PMI的定位方法，由基站执行以下步骤：

步骤101，获得UE距离基站天线的距离，所述UE为用户终端；包括以下子步骤，

步骤201，确定基站下发给UE的初始定时提前量TA_init；

步骤202，判断当前TA更新值ΔTA是否满足预设条件，是则进入步骤203，否则进入步骤204；所述TA为时间提前量；

步骤203，对步骤202判断为有效的当前TA更新值ΔTA，根据当前判断出有效的总次数i记为ΔTA_i，更新得到TA累计值TA_init/2+ΣΔTA_i，作为UE当前的TA值，然后进入步骤205，

步骤204，对步骤202判断为无效的当前UE的TA更新值ΔTA，进行丢弃处理，TA累计值不更新，返回步骤202继续判断下一次TA更新值是否有效；

步骤205，基于步骤203所得UE当前的TA值进行处理，获得当前UE距离基站天线的距离d＝c×(TA_init/2+ΣΔTA_i)，然后进入步骤102；其中，c为光速；

步骤102，根据UE上报的PMI和RI，获得UE与基站天线间的夹角，所述PMI为预编码矩阵指示，所述RI为秩指示；包括以下子步骤，

步骤301，接收UE发送的RI＝1的PMI；

步骤302，判断步骤301接收的PMI是否有效，有效则进入步骤304，反之进入步骤303；

步骤303，返回步骤301继续接收PM；

步骤304，基于步骤302判断为有效的PMI，根据预先设定的相应表格查找得到角度，进入步骤103；

步骤103，提取存储的基站天线地理位置；

步骤104，根据步骤101所得UE距离基站天线的距离、步骤102所得UE与基站天线间的夹角、根据步骤103所得基站天线地理位置，获得UE的地理位置。

而且，步骤202中，判断当前TA更新值ΔTA是否满足预设条件的方式为，设UE的速度估计等于(ΔTA/两次下发ΔTA的时间间隔)×c，当UE的速度估计高于相应预设门限时认为ΔTA不满预设条件。

而且，步骤302中，判断步骤301接收的PMI是否有效的方式为，如果UE最后一次上报RI＝1的PMI的时间和当前需要获得定位信息的时刻的间隔大于时间门限，PMI无效。

而且，步骤304中，所述表格按以下方式建立，

根据UE的接收信号r_k和UE接收信噪比最大的条件获得以下式子，

(w₁+…+w_ke^{-j2πf(k-1)Δcosθ/c}...+w_Ne^{-j2πf(N-1)Δcosθ/c})^H(w₁+...+w_ke^{-j2πf(k-1)Δcosθ/c}...+w_Ne^{-j2πf(N-1)Δcosθ/c})

其中，N为基站天线的总数，f为频率，k是天线索引，Δ是天线间的距离，θ是UE与天线间的夹角，c是光速；

根据上式建立相应表格，该表格提供PMI和角度信息的对应关系。

本发明提供一种基于TA和PMI的定位装置，在基站设置以下模块：

TA模块，用于获得UE距离基站天线的距离，所述UE为用户终端；进一步包括以下模块，

模块201，用于确定基站下发给UE的初始定时提前量TA_init；

模块202，用于判断当前TA更新值ΔTA是否满足预设条件，是则命令模块203工作，否则命令模块204工作；所述TA为时间提前量；

模块203，用于对模块202判断为有效的当前TA更新值ΔTA，根据当前判断出有效的总次数i记为ΔTA_i，更新得到TA累计值TA_init/2+ΣΔTA_i，作为UE当前的TA值，然后命令模块205工作，

模块204，用于对模块202判断为无效的当前UE的TA更新值ΔTA，进行丢弃处理，TA累计值不更新，命令模块202继续判断下一次TA更新值是否有效；

模块205，用于基于模块203所得UE当前的TA值进行处理，获得当前UE距离基站天线的距离d＝c×(TA_init/2+ΣΔTA_i)，然后命令PMI查表模块工作；其中，c为光速；

PMI查表模块，用于根据UE上报的PMI和RI，获得UE与基站天线间的夹角，所述PMI为预编码矩阵指示，所述RI为秩指示；进一步包括以下模块，

模块301，用于接收UE发送的RI＝1的PMI；

模块302，用于判断模块301接收的PMI是否有效，有效则命令模块304工作，反之命令模块303工作；

模块303，用于命令模块301继续接收PM；

模块304，用于基于模块302判断为有效的PMI，根据预先设定的相应表格查找得到角度，命令基站位置提取模块工作；

基站位置提取模块，用于提取存储的基站天线地理位置；

UE位置确定模块，用于根据TA模块所得UE距离基站天线的距离、PMI查表模块所得UE与基站天线间的夹角、根据基站位置提取模块所得基站天线地理位置，获得UE的地理位置。

而且，模块202中，判断当前TA更新值ΔTA是否满足预设条件的方式为，设UE的速度估计等于(ΔTA/两次下发ΔTA的时间间隔)×c，当UE的速度估计高于相应预设门限时认为ΔTA不满预设条件。

而且，模块302中，判断模块301接收的PMI是否有效的方式为，如果UE最后一次上报RI＝1的PMI的时间和当前需要获得定位信息的时刻的间隔大于时间门限，PMI无效。

而且，模块304中，所述表格按以下方式建立，

根据UE的接收信号r_k和UE接收信噪比最大的条件获得以下式子，

(w₁+…+w_ke^{-j2πf(k-1)Δcosθ/c}...+w_Ne^{-j2πf(N-1)Δcosθ/c})^H(w₁+...+w_ke^{-j2πf(k-1)Δcosθ/c}...+w_Ne^{-j2πf(N-1)Δcosθ/c})

其中，N为基站天线的总数，f为频率，k是天线索引，Δ是天线间的距离，θ是UE与天线间的夹角，c是光速；

根据上式建立相应表格，该表格提供PMI和角度信息的对应关系。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：与现有技术相比，复杂度与CID的复杂度相似，但是定位精度大大提升；比E-CID的定位精度稍低，但是复杂度比E-CID有很大的提升；相比OTDOA定位方法不占用任何时频资源，大大提高了***的频谱效率。因此，本发明提供了综合性能最优的定位方案。

附图说明

图1为本发明实施例的总体流程示意图。

图2为本发明实施例的获得定位UE和天线间距离的流程示意图。

图3为本发明实施例的获得定位UE和天线间角度的流程示意图。

图4为本发明实施例的根据TA获得UE与基站天线距离的原理示意图。

图5为本发明实施例的根据PMI获得UE和与基站天线间夹角的原理示意图。

图6为本发明实施例的基站端两根发射天线的不同PMI与角度间关系的仿真图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案更加清楚明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种基于TA和PMI的定位方法和装置，主要是根据基站维护的TA值和UE上报的PMI来对UE进行定位，其中TA和PMI都包含有效性判断，只有有效的TA和PMI才能用来定位UE，以下进行详细说明。

如图1所示，实施例所提供方法包括的流程包含以下步骤：

步骤101：eNodeB获得UE距离基站天线的距离。eNodeB表示基站，图中简称为eNB。

eNodeB根据UE初始接入下发的TA和之后对UE下发的TA调整值来判断UE与eNodeB天线间的距离。具体设计如下：

eNodeB保存UE随机接入时下发的TA值。该TA值是一个回环时间，包括eNodeB下发同步信道到UE的接收时间和UE上报随机接入前导到eNodeB的接收时间，在计算UE和基站间的距离时需要将回环时间除以2。

eNodeB判断对UE下发的TA调整值是否正确。eNodeB物理层可能存在误检，相对下发TA时间间隔很大的TA调整值将被判定为是由物理层误检产生的，错误的TA将不和初始接入的初始TA进行累加，直接丢弃。

eNodeB累加初始接入下发的TA和之后对UE下发的TA调整值。基于初始接入下发的TA，eNodeB每下发一个TA调整值都必须将这个调整值累加到TA值中，eNodeB在判断UE距离基站天线的距离时只需将累加所得的TA值与光速相乘即可。实施例中，根据UE随机接入得到的初始定时提前量TA_init和之后基站端对UE下发的TA改变量ΔTA_i来得到TA的累积值，对该累积值进行处理得到UE和小区之间的距离d＝c×(TA_init/2+ΣΔTA_i)，其中c为光速。用i标识基站端对UE第i次下发的TA改变量ΔTA。

具体实施时，应当要求基站端能够周期或者非周期对UE下发TA的变量ΔTA，每次下发的ΔTA都要和初始下发的TA_init进行累加，该累加值用来计算UE和小区之间的距离；要求基站端能够识别物理层上报的异常ΔTA值，该值如果超过了一定的门限(该门限与下发ΔTA的时间间隔有关)则应该将其作为异常值而丢弃，不参与累加，否则应用异常ΔTA值估计的UE和基站间的距离将产生较大的误差；要求UE和基站建立上行同步，处于失步状态的UE无法估计TA值，必须重新随机接入以后再估计TA。

为便于实施参考起见，实施例在步骤101的基础上设计了更具体的流程，如图2所示：

步骤201：UE随机接入小区时，eNodeB会对UE发送的前导进行估计，估计得到UE下行定时与eNodeB上行定时之间的时间差，eNodeB根据这个时间差判断UE上行同步需要的初始定时提前量TA_init，通过Msg2将该定时提前发送给UE，基站则由这个定时提前量估计得到UE初始接入时距离基站天线的距离，如图4所示，箭头向下表示下行信号，箭头向上表示上行信号，eNodeB发送同步信号到UE接收同步信号之间的时间差为TA/2，UA发送前导与eNodeB接收前导之间的时间差为TA/2，因此时间(t)共为TA。Msg 2在本领域为随机接入流层中的消息2，即基站的随机接入响应。

UE初始接入时距离基站天线的距离d＝c×TA/2，其中c是光速，此时TA是基站初始下发给UE的TA值，即初始定时提前量TA_init。因此，UE初始接入时距离基站天线的距离d＝c×TA_init/2。

步骤202：判断当前的TA更新值是否满足预设条件，是则进入步骤203，否则进入步骤204。

基站通过UE发送的探测参考信号或者解调参考信号估计UE的定时偏移量，如果UE远离基站，基站将延迟收到UE发过来的参考信号，这时基站就必须要下发一个定时提前ΔTA给UE，让UE发送信号提前；反之，基站发送一个定时延后ΔTA给UE，让UE推迟发送信号。

这里需要判断ΔTA是否有效，因为物理层上报的时偏值可能不太准确、有可能出现异常波动，如果正常维持上行同步时，eNodeB只根据某一次异常(波动较大)的时偏值(例如超过非周期性TA发送的阈值)立即发送TA指令，可能导致UE收到并应用错误的TA指令，使eNodeB下次估计时偏后调整TA出现乒乓现象，甚至可能造成上行接收出现严重错误。所以需要判断ΔTA值是否有效，判断该值是否有效可以根据两次(本次和前一次)下发ΔTA的时间间隔和下发的ΔTA来确定，因为UE的速度不会很快，在很短的时间内UE移动的距离是有限的，UE的速度可以假设等于(ΔTA/两次下发ΔTA的时间间隔)×c，不同的小区模型可以假定不同的判决门限，具体实施时本领域技术人员可以自行预先设定相应门限，UE速度估计高于门限可认为当前的TA更新值ΔTA不满足条件，是误检。

步骤203：因为步骤202判断当前的TA更新值ΔTA有效，根据当前判断出有效的总次数i记为ΔTA_i，更新TA累计值，然后进入步骤205：

由于UE当前的TA值是UE随机接入的TA值和之后TA更新值的累积和，所以通过累积TA值可以获得UE当前的TA值，UE当前的TA值可以表示为

TA_init/2+ΣΔTA_i

步骤204：如果UE估计的TA改变量超过判断门限，那么可以认为该TA该变量是物理层误检产生的，物理层误检产生的错误TA改变量将被丢弃，TA累计值不更新，返回步骤202继续判断下一次的TA更新值是否有效。

步骤205：对估计得到的UE当前TA值进行处理，获得当前UE距离基站天线的距离，然后进入步骤102。距离可以表示为：

d＝c×(TA_init/2+ΣΔTA_i)

步骤102：eNodeB根据UE上报的PMI、RI，获得UE与基站天线间的夹角。

本发明是定位UE的具***置，单单有UE和基站间的距离信息还不足以满足需求。基于PMI的方向估计要求RI＝1，并且PMI具备一定的有效性，基站接收UE上报的PMI矩阵，依据该矩阵进行查表得到UE的角度信息，具体定位的时候需要判断PMI的有效性，经过较长时间没有更新的PMI将丧失有效性而无法定位。eNodeB接收UE发送过来的PMI，根据该PMI判断UE的角度信息θ。

基站根据UE上报的PMI、RI来查表得到UE与服务小区天线之间的夹角θ。具体实施时，应当可在基站端维护一个PMI对应UE与基站天线夹角的表格，如果满足UE上报的RI等于1，并且有PMI上报，基站端可以查表得到UE的定位角度。

实施例中，eNodeB保存UE上报RI＝1的PMI，判断该PMI的有效性，根据该PMI查表得到UE和基站天线间的夹角。具体设计如下：

eNodeB保存UE上报的RI＝1的PMI。UE上报的RI＝1的PMI矩阵对应UE距离基站天线的角度，发送天线数越多，角度估计越精确。

eNodeB判断RI＝1的PMI是否有效。eNodeB保存的PMI很久没有更新将失效，失效的PMI将不能用于查表获得UE和基站天线间的角度。RI＝1的PMI更新越频繁，UE的角度定位效果越好。

eNodeB根据RI＝1的PMI查表获得UE距离基站天线的角度。不同的基站天线距离，不同的基站天线数量都影响表格的具体数值，在查表之前基站应该获得详细的基站天线空间参量。

实施例预先建立相应表格，该表格提供PMI和角度信息的对应关系。为便于实施参考起见，提供详细建立方法说明如下：

UE接收到的eNodeB发送过来的信号可以表示为：

$r_k=h_k{x}_k=h\·w_k\·s\·e^{\mathrm{jw}(t-{\mathrm{\τ}}_k)}$

其中r_k是UE的接收信号，由于UE天线间的距离很短，假设在UE端没有空间分集增益，多根UE天线被看成一根。k是天线索引，h_k是基站第k根发射天线到UE的信道矩阵，h是路损，τ_k是时延，w_k是UE上报的RI＝1的预编码矩阵的第k行元素。

此外，

x_k是基站端第k根发射天线的发射信号，

s是层映射的输出信号，s通过与预编码矩阵(PMI矩阵)相乘即得到发射信号，

e是自然常数，

j是虚数单位，

w是发射高频信号的角速度，

t是时间，不同时间的接收信号不同。

如图5所示，eNodeB端不同的发射天线发送给UE的信号的时延不同，例如两个发射天线之间距离为D，UE与天线间的夹角为θ，则两个发射天线与UE的距离存在差距D×Cos(θ)。

假设UE距离基站天线距离比较远，基站不同发射天线发射的数据到达UE的时间满足关系：

τ_k＝τ₁+(k-1)·Δ·cosθ/c

其中，τ₁是第一根发射天线发送信号到达UE的时延，k是天线索引，Δ是天线间的距离，θ是UE与天线间的夹角，c是光速。

假设第一根发射天线的时延为τ₁，那么第k根发射天线相对于第一根发射天线到达UE的时间差可以表示为(k-1)·Δ·cosθ/c，第k根发射天线到达UE的时延可以表示为τ_k＝τ₁+(k-1)·Δ·cosθ/c。

UE反馈给基站的PMI使得该PMI下UE的接收信噪比最大，即寻找满足下式成立的最优预编码矩阵W：

$\underset{W_{\mathrm{opt}}}{\arg }\max {\left(\mathrm{HW}\right)}^H\left(\mathrm{HW}\right)$

其中，

H是信道矩阵，

(.)^H是对括号内矩阵进行共轭转置后得到的矩阵。

即是返回使(HW)^H(HW)获得最大值的W。

将τ_k带入r_k可以得到，UE接收基站第k根发射天线发送的信号为：

$r_k=h\·e^{-\mathrm{jw}{\mathrm{\τ}}_1}\·e^{-\mathrm{jw}(k-1)\mathrm{\Δ}\cos \mathrm{\θ}/c}\·w_k\·s\·e^{\mathrm{jwt}}$

根据r_k和UE接收信噪比最大的条件可以获得以下式子：

(w₁+…+w_ke^{-j2πf(k-1)Δcosθ/c}...

+w_Ne^{-j2πf(N-1)Δcosθ/c})^H(w₁+...+w_ke^{-j2πf(k-1)Δcosθ/c}...+w_Ne^{-j2πf(N-1)Δcosθ/c})

其中，N为基站天线的总数，f为频率，2πf即角速度。

UE反馈的预编码矩阵 $\left[\begin{array}{c}{w}_1\\ \·\\ \·\\ \·\\ w_N\end{array}\right]$ 即是使上式获得最大值的预编码矩阵W，因此，不同的预编码矩阵可以使上式有不同的取值，如图6所示基站端两根发射天线的4个不同PMI与角度间关系(plot of RI＝1 with four PMIs)的仿真图，图6是在假设基站天线之间的距离为Δ＝λ/2，并且基站天线数为2下获得的，其中横坐标为direction(degrees)/方向(度)，纵坐标为能量power。基站天线数为4或者8可以同理画出。基站天线数越多，角度估计的效果越好，定位精度越高。PM1(1/sqrt(2)[1,1])、PM2(1/sqrt(2)[1,-1])、PM3(1/sqrt(2)[1,j])、PM4(1/sqrt(2)[1,-j])是3gpp协议定义的LTE基站端2天线所能使用的RI＝1的预编码矩阵。在基站端使用两天线的前提下，UE反馈的RI＝1的预编码矩阵只能在这4个预编码矩阵当中选。

例如对于PM1， $w_{1}w1=1/\sqrt{2},w_2=1/\sqrt{2}.$ 将 $w_{1}w1=1/\sqrt{2},w_{2}w2=1/\sqrt{2}$ 带入以上公式就只剩下一个变量θ，不同的θ确定了公式(1)唯一的值，公式(1)也就可以表示成函数f(θ)，图6即根据f(θ)得到。

如图6所示，PM1、PM2、PM3、PM4的power在4个里面最大的情况和角度有关。

如果UE反馈的是PM1，那么可以判断UE的角度在76～104度之间，

如果UE反馈的是PM2，那么角度在0～42度或者138～180度之间，

如果UE反馈的是PM3，那么角度在42～76度之间，

如果UE反馈的是PM4，那么角度在104～138度之间，

因为UE反馈的PMI是使得POWER最大的PMI，假设UE反馈的是PM1，UE只有在76～104度之间时PM1的power相对其他的PM才是最大的。根据以上角度的取值范围，后续即可据此进行UE定位。

为便于实施参考起见，

实施例在步骤102的基础上设计了更具体的流程，如图3所示：

步骤301：接收UE发送的RI＝1的PMI。

步骤302：判断步骤301接收的PMI是否有效：

该步骤是为了验证UE反馈的PMI是否有效，假设UE反馈一个PMI之后很长一段时间不反馈PMI，那么UE之前反馈的PMI将不能有效指示UE当前的角度信息，所以在这里设置一个PMI验证步骤，该步骤即比较UE最后一次上报RI＝1的PMI的时间和当前需要获得定位信息的时刻的间隔与相应时间门限之间的大小，如果间隔大于时间门限，进入步骤303，PMI将失效；反之，进入步骤304，PMI有效。

步骤303：该步骤反映UE上报的PMI超过有效时间，PMI失效，角度估计失败，可返回步骤301继续接收UE上报的PMI。

步骤304：该步骤指示UE上报的PMI在有效时间之内，PMI有效，根据预先设定的相应表格查找得到角度即可，角度估计成功，进入步骤103。

步骤103：基站提取存储的基站天线地理位置。

具体实施时，基站能够根据GPS准确估计小区天线的地理位置，该地理位置在估计UE的位置时起着参照的作用，如果小区天线的位置估计不准将严重影响UE的位置估计。

步骤104：基站根据以上步骤获得的UE距离基站天线距离、UE距离基站天线角度、基站天线地理位置信息获得UE的地理位置。

即根据步骤101所得UE距离基站天线的距离、步骤102所得UE与基站天线间的夹角、根据步骤103所得基站天线地理位置，得到UE的地理位置。

成功获取当前UE的位置后，根据需要，可以返回至步骤202，继续根据新的TA更新值进行判断，进一步获取新的UE距离基站天线距离、UE距离基站天线角度，从而得到UE的地理位置。在相应应用场景下，可以持续跟踪UE。

本发明还提供了一种基于TA和PMI的简单查表确定UE位置的装置，包括在基站设置的以下模块：

TA模块，用于获得UE距离基站天线的距离，所述UE为用户终端；进一步包括以下模块，

模块201，用于确定基站下发给UE的初始定时提前量TA_init；

模块202，用于判断当前TA更新值ΔTA是否满足预设条件，是则命令模块203工作，否则命令模块204工作；所述TA为时间提前量；

模块203，用于对模块202判断为有效的当前TA更新值ΔTA，根据当前判断出有效的总次数i记为ΔTA_i，更新得到TA累计值TA_init/2+ΣΔTA_i，作为UE当前的TA值，然后命令模块205工作，

模块204，用于对模块202判断为无效的当前UE的TA更新值ΔTA，进行丢弃处理，TA累计值不更新，命令模块202继续判断下一次TA更新值是否有效；

模块205，用于基于模块203所得UE当前的TA值进行处理，获得当前UE距离基站天线的距离d＝c×(TA_init/2+ΣΔTA_i)，然后命令PMI查表模块工作；其中，c为光速；

PMI查表模块，用于根据UE上报的PMI和RI，获得UE与基站天线间的夹角，所述PMI为预编码矩阵指示，所述RI为秩指示；进一步包括以下模块，

模块301，用于接收UE发送的RI＝1的PMI；

模块302，用于判断模块301接收的PMI是否有效，有效则命令模块304工作，反之命令模块303工作；

模块303，用于命令模块301继续接收PM；

模块304，用于基于模块302判断为有效的PMI，根据预先设定的相应表格查找得到角度，命令基站位置提取模块工作；

基站位置提取模块，用于提取存储的基站天线地理位置；

UE位置确定模块，用于根据TA模块所得UE距离基站天线的距离、PMI查表模块所得UE与基站天线间的夹角、根据基站位置提取模块所得基站天线地理位置，获得UE的地理位置。

各模块具体实现与上述各步骤具体实现相对应，可采用软件模块化技术实现。

以上是对本发明实施例所提供的一种基于TA和PMI进行定位技术方案的详细描述，本发明运用了个体实例对本发明的详细流程进行说明，但以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于TA和PMI的定位方法，其特征在于，由基站执行以下步骤：

步骤101，获得UE距离基站天线的距离，所述UE为用户终端；包括以下子步骤，

步骤201，确定基站下发给UE的初始定时提前量TA_init；

步骤202，判断当前TA更新值ΔTA是否满足预设条件，是则进入步骤203，否则进入步骤204；所述TA为时间提前量；

步骤203，对步骤202判断为有效的当前TA更新值ΔTA，根据当前判断出有效的总次数i记为ΔTA_i，更新得到TA累计值TA_init/2+ΣΔTA_i，作为UE当前的TA值，然后进入步骤205，

步骤204，对步骤202判断为无效的当前UE的TA更新值ΔTA，进行丢弃处理，TA累计值不更新，返回步骤202继续判断下一次TA更新值是否有效；

步骤205，基于步骤203所得UE当前的TA值进行处理，获得当前UE距离基站天线的距离d＝c×(TA_init/2+ΣΔTA_i)，然后进入步骤102；其中，c为光速；

步骤102，根据UE上报的PMI和RI，获得UE与基站天线间的夹角，所述PMI为预编码矩阵指示，所述RI为秩指示；包括以下子步骤，

步骤301，接收UE发送的RI＝1的PMI；

步骤302，判断步骤301接收的PMI是否有效，有效则进入步骤304，反之进入步骤303；

步骤303，返回步骤301继续接收PM；

步骤304，基于步骤302判断为有效的PMI，根据预先设定的相应表格查找得到角度，进入步骤103；

步骤103，提取存储的基站天线地理位置；

步骤104，根据步骤101所得UE距离基站天线的距离、步骤102所得UE与基站天线间的夹角、根据步骤103所得基站天线地理位置，获得UE的地理位置。

2.根据权利要求1所述基于TA和PMI的定位方法，其特征在于：步骤202中，判断当前TA更新值ΔTA是否满足预设条件的方式为，设UE的速度估计等于(ΔTA/两次下发ΔTA的时间间隔)×c，当UE的速度估计高于相应预设门限时认为ΔTA不满预设条件。

3.根据权利要求1所述基于TA和PMI的定位方法，其特征在于：步骤302中，判断步骤301接收的PMI是否有效的方式为，如果UE最后一次上报RI＝1的PMI的时间和当前需要获得定位信息的时刻的间隔大于时间门限，PMI无效。

4.根据权利要求1或2或3所述基于TA和PMI的定位方法，其特征在于：步骤304中，所述表格按以下方式建立，

根据UE的接收信号r_k和UE接收信噪比最大的条件获得以下式子，

(w₁+…+w_ke^{-j2πf(k-1)Δcosθ/c}...

+w_Ne^{-j2πf(N-1)Δcosθ/c})^H(w₁+...+w_ke^{-j2πf(k-1)Δcosθ/c}...+w_Ne^{-j2πf(N-1)Δcosθ/c})

其中，N为基站天线的总数，f为频率，k是天线索引，Δ是天线间的距离，θ是UE与天线间的夹角，c是光速；

根据上式建立相应表格，该表格提供PMI和角度信息的对应关系。

5.一种基于TA和PMI的定位装置，其特征在于，在基站设置以下模块：

TA模块，用于获得UE距离基站天线的距离，所述UE为用户终端；进一步包括以下模块，

模块201，用于确定基站下发给UE的初始定时提前量TA_init；

模块202，用于判断当前TA更新值ΔTA是否满足预设条件，是则命令模块203工作，否则命令模块204工作；所述TA为时间提前量；

模块203，用于对模块202判断为有效的当前TA更新值ΔTA，根据当前判断出有效的总次数i记为ΔTA_i，更新得到TA累计值TA_init/2+ΣΔTA_i，作为UE当前的TA值，然后命令模块205工作，

模块204，用于对模块202判断为无效的当前UE的TA更新值ΔTA，进行丢弃处理，TA累计值不更新，命令模块202继续判断下一次TA更新值是否有效；

模块205，用于基于模块203所得UE当前的TA值进行处理，获得当前UE距离基站天线的距离d＝c×(TA_init/2+ΣΔTA_i)，然后命令PMI查表模块工作；其中，c为光速；

PMI查表模块，用于根据UE上报的PMI和RI，获得UE与基站天线间的夹角，所述PMI为预编码矩阵指示，所述RI为秩指示；进一步包括以下模块，

模块301，用于接收UE发送的RI＝1的PMI；

模块302，用于判断模块301接收的PMI是否有效，有效则命令模块304工作，反之命令模块303工作；

模块303，用于命令模块301继续接收PM；

模块304，用于基于模块302判断为有效的PMI，根据预先设定的相应表格查找得到角度，命令基站位置提取模块工作；

基站位置提取模块，用于提取存储的基站天线地理位置；

UE位置确定模块，用于根据TA模块所得UE距离基站天线的距离、PMI查表模块所得UE与基站天线间的夹角、根据基站位置提取模块所得基站天线地理位置，获得UE的地理位置。

6.根据权利要求5所述基于TA和PMI的定位装置，其特征在于：模块202中，判断当前TA更新值ΔTA是否满足预设条件的方式为，设UE的速度估计等于(ΔTA/两次下发ΔTA的时间间隔)×c，当UE的速度估计高于相应预设门限时认为ΔTA不满预设条件。

7.根据权利要求5所述基于TA和PMI的定位装置，其特征在于：模块302中，判断模块301接收的PMI是否有效的方式为，如果UE最后一次上报RI＝1的PMI的时间和当前需要获得定位信息的时刻的间隔大于时间门限，PMI无效。

8.根据权利要求5或6或7所述基于TA和PMI的定位装置，其特征在于：模块304中，所述表格按以下方式建立，

根据UE的接收信号r_k和UE接收信噪比最大的条件获得以下式子，

(w₁+…+w_ke^{-j2πf(k-1)Δcosθ/c}...

+w_Ne^{-j2πf(N-1)Δcosθ/c})^H(w₁+...+w_ke^{-j2πf(k-1)Δcosθ/c}...+w_Ne^{-j2πf(N-1)Δcosθ/c})

其中，N为基站天线的总数，f为频率，k是天线索引，Δ是天线间的距离，θ是UE与天线间的夹角，c是光速；

根据上式建立相应表格，该表格提供PMI和角度信息的对应关系。