CN101385379A - 利用对等通信的位置确定 - Google Patents

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Abstract

对于利用对等通信的位置确定，目标终端(120a)广播辅助确定其位置的请求(1)。至少一个测距终端(120b、120c、120n)接收所述请求。每一测距终端(120b、120c、120n)发送响应，所述响应具有所述请求的到达时间(TOA)测量和所述测距终端的位置(3)。对于双向对等，所述目标终端从所述至少一个测距终端接收至少一个响应，获得每一响应的TOA测量，基于所述请求的TOA测量和/或所述响应的TOA测量而估计到每一测距终端的距离，且基于所述估计的距离和每一测距终端的所述位置来计算其本身的位置估计值(4)。对于单向对等，网络实体从所述至少一个测距终端接收至少一个响应，计算所述目标终端的位置估计值，且将所述位置估计值发送到所述目标终端。

Description

利用对等通信的位置确定
技术领域
本发明大体上涉及通信，且更明确地说涉及用于在无线通信网络中执行位置确定的技术。
背景技术
通常需要(且有时有必要)知道无线用户的位置。举例来说，由联邦通信委员会(FCC)发布的增强911(E911)无线服务需要每当从终端(例如，蜂窝式电话)进行911呼叫时将所述终端的位置提供给公共安全应答点(PSAP)。除了FCC命令外，各种应用还可使用终端的位置来提供增值特征且可能产生额外收益。
一般来说，可基于(1)从终端到足够数目的传输器(例如，三个或三个以上传输器)的距离或范围，和(2)这些传输器的已知位置来导出终端的位置的估计值。每一传输器可以是卫星或无线通信网络中的基站。可基于由传输器发送的信号来确定到每一传输器的距离和/或每一传输器的位置。
在许多情况下，终端可能不能接收计算其本身的位置估计值所需的足够数目的信号。不能接收所需数目的信号可能是由于环境中的障碍物和人为因素、终端的有限的能力等。然而，可能需要在这些情况下导出终端的位置估计值。
因此，此项技术中需要用于在从卫星和基站没有足够数目的信号可用时执行位置确定的技术。
发明内容
本文描述用于执行利用对等通信的位置确定的技术。这些技术即使在从卫星和基站没有足够数目的信号可用时也可提供终端的位置估计值。当没有足够数目的高质量测量可用时，所述技术可用于扩充这些测量以便导出高质量位置估计值。
在利用对等通信的位置确定的一实施例中，目标终端希望确定其位置且广播辅助确定其位置的请求。能够提供所请求的辅助的至少一个测距终端从目标终端接收所述请求。每一测距终端发送响应，其具有适于确定目标终端的位置估计值的测距信息。举例来说，来自每一测距终端的测距信息可包含：(1)由所述测距终端针对由目标终端发送的请求作出的到达时间(TOA)测量，(2)测距终端的位置，(3)所接收信号强度指示符(RSSI)，和/或(4)其它信息。每一测距终端可将其响应发送到目标终端或发送到网络实体，所述网络实体例如是位置服务器(例如，位置确定实体(PDE)或服务移动位置中心(SMLC))，其能够计算目标终端的位置估计值。RSSI测量以及传输功率一起可用于估计传输器与接收器之间的距离(或范围)。
在一实施例中，目标终端从所述至少一个测距终端接收至少一个响应。目标终端可获得每一响应的TOA测量，基于所述请求的所述TOA测量和/或所述响应的所述TOA测量而估计到每一测距终端的距离，且基于所述估计的距离和每一测距终端的位置来计算其本身的位置估计值。在另一实施例中，网络实体从所述至少一个测距终端接收至少一个响应，计算所述目标终端的位置估计值，且将所述位置估计值发送到所述目标终端。
下文更详细地描述本发明的各个方面和实施例。
附图说明
通过结合附图阅读下文陈述的具体描述，将更容易了解本发明的特征和性质，图式中相同参考符号始终相应地进行标识。
图1展示无线多址通信网络。
图2展示利用双向对等通信的位置确定。
图3展示用于测距请求和响应的传输时间线。
图4展示目标终端的位置估计值的导出。
图5展示利用单向对等通信的位置确定。
图6展示利用基于扇区的双向对等通信的位置确定。
图7展示由目标终端执行的过程。
图8展示由测距终端执行的过程。
图9展示由PDE执行的过程。
图10展示目标终端、测距终端、基站和PDE的框图。
具体实施方式
词语“示范性”在本文中用于指“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”的任何实施例或设计没有必要解释为比其它实施例或设计优选或有利。
本文描述的位置确定技术可用于例如无线广域网(WWAN)、无线局域网(WLAN)、无线个人区域网(WPAN)等各种无线通信网络。术语“网络”和“系统”通常可互换使用。WWAN可以是码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交频分多址(OFDMA)网络、单载波频分多址(SC-FDMA)网络等。CDMA网络可实施例如cdma2000、宽带CDMA(W-CDMA)等一种或一种以上无线电接入技术(RAT)。cdma2000涵盖IS-95、IS-2000和IS-856标准。TDMA网络可实施全球移动通信系统(GSM)、数字先进移动电话系统(D-AMPS)或某一其它RAT。来自名为“第三代合作伙伴计划(3GPP)”的协会的文献中描述了GSM和W-CDMA。来自名为“第三代合作伙伴计划2(3GPP2)”的协会的文献中描述了cdma2000。3GPP和3GPP2文献是公开可用的。WLAN可以是IEEE 802.11x网络，且WPAN可以是蓝牙网络、IEEE 802.15x或某一其它类型的网络。所述技术还可用于WWAN、WLAN和/或WPAN的任何组合。
图1展示无线多址通信网络100。网络100可以是实施IS-2000、IS-95和/或IS-856的蜂窝式网络(例如cdma2000网络)或实施W-CDMA的通用移动电信系统(UMTS)网络。网络100包含多个基站110，其中每一基站提供对于特定地理区域102的通信覆盖。基站大体上是与终端通信的固定站。基站也可称为接入点、节点B、信标或某一其它术语。术语“小区”可指代基站和/或其覆盖区域，这取决于术语所使用的上下文。基站可具有不同大小和形状的覆盖区域，其可由例如地形、障碍物等各种因素确定。为了改进系统容量，基站覆盖区域可分为多个较小区域，例如三个较小区域104a、104b和104c。每一较小区域由各自基站收发器子系统(BTS)服务。术语“扇区”可指代BTS和/或其覆盖区域，这取决于术语所使用的上下文。对于扇区化小区，所述小区的所有扇区的BTS通常协同定位在小区的基站内。
本文描述的技术可用于具有扇区化小区的网络以及具有非扇区化小区的网络。为了清楚起见，以下大多数描述针对具有扇区化小区的蜂窝式网络。为了简洁起见，在以下描述中，术语“基站”一般指代充当扇区的固定站或充当小区的固定站。
系统控制器130耦合到基站110且为这些基站提供协调和控制。系统控制器130可以是单个网络实体或网络实体的集合。举例来说，系统控制器130可包含基站控制器(BSC)、移动交换中心(MSC)、无线电网络控制器(RNC)、包数据服务接点(PDSN)和/或某一其它网络实体。位置确定实体(PDE)132支持对于终端的位置确定。举例来说，PDE 132可提供由终端用于进行测距测量的辅助数据。如本文所使用，测距测量可以是TOA测量、所观测时间差(OTD)测量、到达时间差(TDOA)测量、到达角度(AOA)测量、所接收信号强度指示符(RSSI)、往返行程延迟(RTD)等。这些各种类型的测距测量是此项技术中已知的。PDE 132还可基于由终端和/或基站提供的测距测量来计算终端的位置估计值。
终端120通常散布在整个网络100中，且每一终端可以是固定或移动的。终端也可称为移动台、接入终端、用户设备或某一其它术语。终端可以是无线装置、蜂窝式电话、无线调制解调器、无线模块、个人数字助理(PDA)等。终端可在任何给定时刻在前向和/或反向链路上与零个、一个或多个基站通信。一终端也可与另一终端进行对等通信。终端还可从卫星140接收信号，卫星140可来自全球定位系统(GPS)、伽利略和/或其它卫星定位或通信系统。一般来说，如果对于前向和反向链路两者均可实现良好的所接收信号质量，那么终端可与网络100直接通信。如果对于所述链路中的一者或两者未实现所需的所接收信号质量，那么终端可经由与至少一个其它终端的对等通信而与网络100间接通信。
在本文的描述中，对等(PTP)终端是可与另一终端进行对等通信的终端。目标终端是其位置正被确定的PTP终端。测距终端是与目标终端进行对等通信且支持对于目标终端的位置确定的PTP终端。
1.利用单向和双向对等通信的位置确定
网络可支持单向和/或双向对等通信。在单向对等通信的一个实施例中，PTP终端仅在一个链路(例如，反向链路)上与另一PTP终端进行对等通信，且可进一步在另一链路(例如，前向链路)上与网络通信。在单向对等通信的另一实施例中，PTP终端仅在一个链路上与另一PTP终端进行对等通信，且可在前向和反向链路两者上与网络通信。对于双向对等通信，PTP终端在所述两个链路上与另一PTP终端进行对等通信。目标终端可使用单向或双向对等通信来获得位置估计值。
图2展示利用双向对等通信的位置确定的实施例。终端120a、120b、120c和120n也分别称为终端A、B、C和N。对于此实施例，目标终端A希望确定其位置或希望辅助对其自身进行定位且广播对于测距信息的请求(步骤1)。此请求包含何时基于目标终端A的定时发送请求的指示。此指示可为明确或隐含的，如下文所描述。测距终端B、C和N从目标终端A接收请求。每一测距终端基于所述测距终端的定时测量请求的到达时间(TOA)(步骤2)。每一测距终端接着将响应发送到目标终端A(步骤3)。在一实施例中，来自每一测距终端的响应包含(1)由所述测距终端针对由目标终端A发送的请求作出的TOA测量，(2)测距终端的位置，和(3)何时发送响应的指示，其可为明确或隐含的。测距终端可在不同时间(例如，在随机选择的帧或时隙中)发送其响应以便避免在目标终端A处彼此冲突。
目标终端A从测距终端B、C和N接收响应。目标终端A基于目标终端的定时来测量来自每一测距终端的响应的到达时间(步骤4)。目标终端A接着基于以下因素来估计到每一测距终端的距离：(1)由所述测距终端针对由目标终端发送的请求作出的TOA测量，及(2)由目标终端针对由测距终端发送的响应作出的TOA测量(同样步骤4)。目标终端A接着基于所估计的到测距终端B、C和N的距离和这些测距终端的位置来导出其本身的位置估计值(同样步骤4)。
图3展示用于由目标终端A发送的测距请求和由测距终端B发送的响应的传输时间线。每一终端维持可锁定到系统时间的时基(time base)，其为网络100的时基。每一终端的时基可由从基站接收的导频确定且锁定到所述导频。每一终端的时基可从系统时间偏移对应于基站与终端之间的传播延迟的量。对于图3所示的实例，目标终端A的定时偏移表示为TA，且测距终端B的定时偏移表示为TB。
网络100的传输时间线可分为若干帧，其中每一帧具有预定持续时间，例如10毫秒(ms)。由于定时偏移(就绝对时间来说)的缘故，给定帧可在系统时间中的时间TS1处开始，针对目标终端A在时间TS1+TA处且针对测距终端B在时间TS1+TB处。目标终端A可在时间TS1+TA处发送测距请求，所述时间TS1+TA是基于终端A的定时的帧的开始。发送请求的时间可由测距终端知道且可在所述请求中隐含地发送。目标终端A与测距终端B之间的距离表示为dB，其可以时间(秒)或距离(米)为单位而给出。测距终端B在时间TS1+TX处接收请求，所述时间TS1+TX是发送请求的时间TS1+TA之后dB+εAB秒，其中εAB表示测量误差。测距终端B可基于接收请求的时间TS1+TX和发送请求的时间TS1+TB来确定请求的TOA，如下：
TOAAB＝(TS1+TX)-(TS1+TB)＝TX-TB＝dB+TA-TB+εAB，     等式(1)
其中TOAAB是由目标终端A发送到测距终端B的请求的TOA，
TX和TB基于测距终端B的定时，且
εAB是TOAAB的测量误差，其可包含由于两个终端之间的非视线信号传播而引起的过分延迟。
测距终端B在时间TS2+TB处发送响应，所述时间TS2+TB是其中基于终端B的定时发送响应的帧的开始。发送响应的时间可由目标终端知道且可在所述请求中隐含地发送。目标终端A在时间TS2+TY处接收响应，所述时间TS2+TY是发送响应的时间TS2+TB之后dB+εAB秒，其中εAB表示测量误差。目标终端A可基于接收响应的时间TS2+TY和发送响应的时间TS2+TA来确定响应的TOA，如下：
TOABA＝(TS2+TY)-(TS2+TA)＝TY-TA＝dB+TB-TA+εBA，     等式(2)
其中TOABA是由测距终端B发送到目标终端A的响应的TOA，
TY和TA基于目标终端A的定时，且
εBA是TOABA的测量误差，其可包含由于两个终端之间的非视线信号传播而引起的过分延迟。
目标终端A获得来自由测距终端B发送的响应的TOAAB，且基于所述响应而测量TOABA。目标终端A可接着估计终端A与B之间的距离，如下：
d ^ B = 0.5 × ( TOA AB + TOA BA ) = d B + 0.5 × ( ϵ AB + ϵ BA )       等式(3)
其中
Figure A200780005394D00132
是终端A与B之间的所估计的距离。等式(3)指示分别针对终端A和B的定时偏移TA和TB在所估计的距离中消去。然而，所估计的距离包含未去除的测量误差和非视线延迟εAB和εBA。
对于图2所示的实施例，目标终端基于请求的TOA测量和来自每一测距终端的响应的TOA测量来估计到所述测距终端的距离。在另一实施例中，目标终端基于来自每一测距终端的响应的TOA测量和指示所述测距终端的定时偏移的信息来估计到所述测距终端的距离。目标终端的定时偏移TA在来自所有测距终端的响应的TOA测量中是共同的，且可用额外TOA测量来考虑到。在又一实施例中，每一测距终端基于其请求的TOA测量估计到目标终端的距离，且将所估计的距离发送回到目标终端。一般来说，目标终端与每一测距终端之间的距离可由各种实体(例如，终端或网络实体)并基于各种测量和相关信息来估计。作为一实例，可使用往返行程延迟测量，其中RTD等于TOAAB、TOABA与RXTX的总和。RXTX是测距终端B的内部延迟且等效于接收请求的时间与将响应发送回到目标终端A的时间之间的时间周期：(TS2+TB)-(TS1+TX)。
目标终端A可从可位于网络中的任何地方的任何数目的测距终端获得任何数目的响应。目标终端A可基于从每一测距终端接收的响应来估计到所述测距终端的距离。目标终端A可接着基于所有测距终端的所估计的距离及其位置来导出其本身的位置估计值。
图4展示用于确定目标终端A的位置估计值的实施例。每一测距终端的位置可描绘为2维(2-D)图表上的点。对于每一测距终端i，可绘制具有实线的圆，所述圆具有(1)位于终端i的已知位置处的中心，和(2)半径
Figure A200780005394D00134
，其是从目标终端A到终端i的所估计的距离。每一测距终端i的圆具有宽度εAi，其由具有虚线的两个同心圆表示。εAi是终端i的所估计的距离
Figure A200780005394D00141
中的未补偿残余误差。图4中，分别针对测距终端B、C和N而绘制圆410、412和414。
如果仅一个测距终端可用，那么可提供所述测距终端的位置作为目标终端A的位置估计值，且可提供所述测距终端的圆作为位置估计值中的不确定性，其也称为误差标准。举例来说，如果目标终端A从测距终端B仅接收一个响应，那么可提供终端B的位置作为终端A的位置估计值，且可提供圆410内的区域作为位置估计值中的不确定性。
如果两个测距终端可用，那么这两个终端的圆相交于两点处，且存在关于两点中的哪一点是目标终端的位置的模糊性。可在这两点之间绘制一条线，且可提供此线的中心处的一点作为目标终端的位置估计值。可提供两个圆的重叠区域作为位置估计值中的不确定性。
如果三个测距终端可用，那么这三个终端的圆相交于各个点处。可提供到三个圆的圆周的最小均方距离的点作为目标终端的位置估计值。可提供均方误差的总和的平方根作为位置估计值中的不确定性。或者，可提供三个相交圆的相交区域作为位置估计值中的不确定性，如图4所示。
一般来说，可使用最小均方(LMS)算法或某一其它算法来计算目标终端的位置估计值。LMS算法执行若干迭代以获得位置估计值的最终解。LMS算法和其它算法是此项技术中已知的。
在图2所示的一实施例中，目标终端从测距终端接收测距信息且计算其本身的位置估计值。在另一实施例中，目标终端和/或测距终端将测距信息转发到PDE132。PDE132接着计算目标终端的位置估计值，且如果需要，那么将位置估计值传回给目标终端。某一其它网络实体也可计算目标终端的位置估计值。在另一实例中，将位置估计值提供到对目标终端的位置感兴趣的网络实体或终端。
在图2所示的一实施例中，目标终端不发送对于测距终端所发送的响应的确认(ACK)。在另一实施例中，目标终端等待来自测距终端的响应的预定持续时间，且发送对于每一响应的ACK或广播对于所有响应的单个ACK。目标终端可能会出于各种原因而接收不到由给定测距终端发送的响应，例如因为(1)用于响应的传输功率不足，和/或(2)与由另一测距终端发送的另一响应冲突。如果未接收到ACK，那么测距终端可重新发送其响应。对于所有实施例，如果在预定时间周期内未从任何测距终端接收任何响应，那么目标终端可重新广播请求。
图5展示利用单向对等通信的位置确定的实施例。目标终端A需要确定其位置且传输利用对等辅助进行位置确定的请求(步骤1)。此请求要求测距终端测量请求的TOA并将测距信息转发到PDE 132。此请求可包含(1)目标终端A的身份，和(可选地)(2)基于目标终端A的定时何时发送请求的指示。举例来说，请求可在帧的开始处发送，且可包含目标终端A从其处获得其定时的基站的身份。基站身份(BSID)可用于估计目标终端A的定时偏移TA。在所述实例中，当对于给定应用不需要用于目标终端A的定时偏移TA时，可在不明确地对TA求解的情况下确定目标终端的位置。目标终端A还可(经由基站110a或经由测距终端和基站110a)向PDE 132发送BSID和目标终端A可能已针对基站、卫星和/或其它传输器获得的任何测距测量。
测距终端B、C和N从目标终端A接收请求。每一测距终端基于所述测距终端的定时测量请求的TOA，例如如等式(1)所示(步骤2)。每一测距终端接着经由其服务基站将响应发送到PDE 132(步骤3)。来自每一测距终端的响应可包含(1)测距终端的标识，(2)由测距终端针对目标终端A所发送的请求作出的TOA测量，(3)测距终端的位置，(4)测距终端从其处获得其定时的基站的BSID，其可用于估计测距终端的定时偏移Ti，(5)测距终端可能已针对基站、卫星和/或其它传输器获得的任何测距测量，以及(6)请求中发送的信息。测距终端也可估计其定时偏移，从其TOA测量中去除所估计的定时偏移，且将经校正的TOA测量发送到PDE 132。测距终端还可将信息发送到PDE 132以允许PDE计算测距终端的位置估计值。来自测距终端和目标终端的原始测量可用于增强相对位置确定。举例来说，可相对于测距终端的位置来确定目标终端的位置。
PDE 132从测距终端接收响应且可能从目标终端A接收额外测距信息。PDE 132接着基于(1)由每一测距终端作出的TOA测量，和(2)测距终端的定时和/或目标终端的定时(如果可用的话)来估计目标终端A与所述测距终端之间的距离(步骤4)。PDE132可基于每一终端从其处获得其定时的基站的BSID来估计所述终端的定时偏移。PDE132接着可从TOA测量中去除每一终端的所估计的定时偏移。由于目标终端A的定时偏移TA对于所有对等TOA测量是共同的，所以额外TOA测量可考虑到未知的定时偏移TA，其将不需要被估计且从由测距终端作出的TOA测量中消去。未知的定时偏移TA指示目标终端与参考基站之间的距离。因此，PDE可在基于LMS、LSF或另一算法计算位置时添加此约束。
PDE 132基于以下因素导出目标终端A的位置估计值：(1)目标终端A与测距终端之间的所估计的距离，(2)测距终端的位置，(3)由目标终端A针对其它传输器(如果有的话)作出的测距测量，(4)这些其它传输器的位置，和(5)测距终端B、C和N以及(可选地)目标终端A从其处导出其定时的基站的位置(同样步骤4)。PDE 132接着将位置估计值发送到目标终端A(如果需要的话)(步骤5)。PDE 132接着可将位置估计值发送到基站110a，基站110a接着可将位置估计值直接发送到目标终端A，如图5所示。或者，基站110a可将位置估计值发送到一个或一个以上测距终端，所述测距终端可接着将位置估计值转发到目标终端A。
对于图2和5所示的实施例，可仅基于由目标和/或测距终端作出的TOA测量和测距终端的位置来计算目标终端的位置估计值，如上所描述。TOA测量可包含由于多路径、定时稳定性和/或其它因素引起的误差。可通过执行多个测量来减轻测量误差。
目标终端的位置估计值受测距终端的位置的准确性影响。在一实施例中，目标终端可请求测距终端以所需准确性或不确定性提供其位置。测距终端可接着确定其位置在所需不确定性内且将其位置传回到目标终端。当计算目标终端的位置估计值时，可考虑测距终端的位置和这些位置中的不确定性。
目标终端的位置估计值的准确性通常随着针对目标终端作出测距测量的测距终端的数目而改进。然而，在具有密集集中度的测距终端的区域中，可能存在对于目标终端发送的请求的太多响应。可通过仅向某些测距终端征求响应来控制响应的数目。在一实施例中，随机选择测距终端以提供响应。举例来说，散列函数可用于基于每第N个测距终端的唯一识别符来选择这些终端，其中N可以是任何整数值。在另一实施例中，选择在目标终端的预定距离内的测距终端以提供响应。类似地，可选择相对于目标终端呈最佳几何形态或具有所需信号特性(例如，SNR、SIR、Ec/Io等)的测距终端用于进行测距。在又一实施例中，选择一种或一种以上种类的测距终端以提供响应。举例来说，可选择静止或固定的测距终端、由交流电(AC)供电的终端和/或某些其它种类的终端以提供响应。在又一实施例中，测距终端在等待特定持续时间之后发送其响应。每一测距终端的等待持续时间可以是伪随机持续时间。还可基于一个或一个以上因素来计算每一测距终端的等待持续时间，所述因素例如是到目标终端的所估计的距离、测距终端的位置的准确性等。对于每一测距终端，如果在等待持续时间期满之前从目标终端接收ACK，那么测距终端不发送响应。来自测距终端的响应也可以其它方式控制。
一般来说，可基于对于足够数目的传输器的测距测量(其可以是相同或不同类型的)和这些传输器的位置来计算目标终端的位置估计值。可基于以下因素来计算目标终端的位置估计值：(1)由目标终端针对测距终端、基站、卫星和/或其它传输器(例如，广播电台、WLAN终端等)作出的测距测量，(2)由测距终端、基站和/或其它接收器针对目标终端作出的测距测量，或(3)其任何组合。可在计算位置估计值时给予具有较高可靠性的测距测量(例如，卫星的测量)较大权重。
目标终端可从无线网络获得辅助数据。所述辅助数据可指示(例如)所关注的每一基站的位置、含有卫星的位置的历书、基站和/或卫星的定时信息等。目标终端可使用辅助数据来选择和作出对于基站和卫星的测距测量且/或计算其本身的位置估计值。
2.基于扇区和基于全局的消息转发
可利用基于扇区的方案或基于全局的方案来执行例如图2和5所示的利用对等通信的位置确定。对于基于扇区的方案，目标终端将请求传输到特定扇区内的测距终端。对于基于全局的方案，目标终端将请求广播到网络中的测距终端。基于扇区和基于全局的方案可用于单向和双向对等通信。
图6展示利用基于扇区的双向对等通信的位置确定的实施例。目标终端A将对于测距信息的请求传输到指定扇区α中的终端，所述指定扇区α可以是被终端A最强接收的扇区。可通过使用特定伪随机数(PN)码、特定扰频码和/或指派到扇区α的某一其它唯一识别符而将请求传输到扇区α。对于基于扇区的方案，每一测距终端注意听传输到其扇区的请求。终端B和C位于扇区α中，辨别出由终端A传输的请求是针对扇区α的，且处理所述请求。终端N位于扇区c中，且既不接收由终端A发送的请求也不辨别出所述请求被广播到另一扇区。在任何情况下，终端N忽略来自终端A的请求。
在一实施例中，目标终端A将其请求传输到仅一个扇区，例如被终端A最强接收的扇区。在另一实施例中，目标终端A将其请求传输到一个或一个以上扇区，例如直到终端A接收足够数目的响应为止。举例来说，目标终端A可首先将请求传输到最强接收的扇区，接着传输到下一最强接收的扇区(如果接收的响应数目不足的话)，等等。在另一实例中，如果所接收的测距测量的几何形态不足以导出具有所需服务质量的位置估计值，那么目标终端A可向另一扇区(其可属于不同基站)中的终端请求额外测距测量。可使用其它选择标准出于目标终端位置确定的目的来选择测距终端。
图2展示利用基于全局的双向对等通信的位置确定的实施例。对于此实施例，目标终端A例如使用全局PN码将请求广播到网络中的测距终端。对于此实施例，每一测距终端注意收听使用全局PN码广播的请求。扇区α和c中的测距终端B、C和N从目标终端A接收请求并执行处理，如上所述。
在一实施例中，网络支持基于扇区或基于全局的方案。在另一实施例中，网络支持基于扇区和基于全局的方案两者。对于此实施例，目标终端可首先尝试基于扇区的位置确定，且可将请求广播(例如)到最强接收的扇区。如果位置估计值无法计算或不够准确(例如，未满足服务质量)，那么目标终端可尝试基于全局的位置确定，且可接着将请求广播到所有扇区(例如，使用全局PN码)。
3.消息传输
网络100可利用频分双工(FDD)，其为前向和反向链路分配两个单独频带。终端通常经设计以在反向链路上向基站传输且在前向链路上从基站接收。如果一个PTP终端可在前向链路上传输或在反向链路上接收，那么两个PTP终端可进行单向对等通信。如果两个PTP终端均可在前向链路上传输，两个PTP终端均可在反向链路上接收，或一个PTP终端可在前向链路上传输且在反向链路上接收，那么两个PTP终端可进行双向对等通信。在一实施例中，目标终端在前向链路上传输请求。目标终端可导致前向链路上对其它终端的过多干扰，且当远离基站定位时可减小其传输功率。在另一实施例中，目标终端在反向链路上传输请求。目标终端可导致反向链路上基站处的过多干扰，且当接近基站定位时可减小其传输功率。在一实施例中，目标终端确定开放式回路功率估计值，其是用于网络中的接入信道的传输功率。目标终端接着可以由开放式回路功率估计值确定的功率电平(例如，比开放式回路功率估计值低X dB)传输请求，其中X经选择以提供良好性能。
在一实施例中，目标终端可在任何时间广播请求。测距终端可在这些测距终端不在执行其它功能时连续注意听来自目标终端的请求。在另一实施例中，目标终端可在指定时间周期中广播请求。测距终端可仅在这些时间周期期间注意听来自目标终端的请求。
目标终端可使用例如有隙阿罗哈随机接入方案(slotted aloha random access scheme)、载波感测多址(CSMA)方案等各种随机接入方案来广播请求。在一实施例中，目标终端在网络中可用的接入信道上广播请求。举例来说，目标终端可在cdma2000中的反向接入信道(R-ACH)或反向增强接入信道(R-EACH)上发送请求。测距终端可以与基站类似的方式通过处理R-ACH或R-EACH来检测请求。在另一实施例中，目标终端在反向对等增强接入信道(R-PEACH)上广播请求，所述R-PEACH是用于支持对等通信的物理信道。R-PEACH可支持一种或一种以上消息格式和一个或一个以上数据速率。对于所有实施例，目标终端在不会引起对其它终端的过多干扰的功率电平下传输请求。
在双向对等的一实施例中，测距终端经由R-PEACH、R-ACH、R-EACH或某一其它信道将响应发送到目标终端。在单向对等的一实施例中，测距终端使用R-ACH、R-EACH或某一其它信道将响应发送到基站。
4.流程图
图7展示由目标终端为利用对等通信的位置确定而执行的过程700的实施例。目标终端希望确定其位置并产生辅助确定其本身的位置估计值的请求(框712)。此请求可(1)向测距终端征求测距信息，(2)要求测距终端获得目标终端的测距信息并将测距信息转发到能够确定目标终端的位置估计值的网络实体(例如，PDE)，或(3)请求适于位置确定的其它信息和/或辅助。所述请求还可含有如上所述的相关信息，其可由网络实体使用以用于目标终端的位置确定。目标终端接着将请求发送到能够提供所请求的辅助的测距终端(框714)。请求可被发送到网络中的特定扇区、一组扇区或所有扇区。
对于利用双向对等(PTP)通信的位置确定，如框720中所确定，目标终端从至少一个测距终端接收至少一个响应(框722)。来自每一测距终端的响应可包含测距终端的位置(或可与位置相关联的某一识别信息)和由测距终端针对目标终端所发送的请求作出的测距测量(例如，TOA测量)。目标终端还可获得每一响应的测距测量(例如，TOA测量)(框724)。目标终端可接着基于以下因素来估计目标终端与每一测距终端之间的距离：(1)由目标终端针对来自所述测距终端的响应作出的测距测量，和/或(2)由所述测距终端针对目标终端所发送的请求作出的测距测量(框726)。目标终端可接着基于所估计的距离和每一测距终端的位置来确定其本身的位置估计值(框728)。对于具有单向对等通信的位置确定，如框720中所确定，目标终端可简单地从网络实体接收其本身的位置估计值(框732)。
尽管图7中为了简单起见未展示，但目标终端可获得其它传输器的测距测量，所述其它传输器可以是基站和/或卫星。目标终端可(1)使用这些测距测量来计算其本身的位置估计值，或(2)将这些测量发送到网络实体以用于计算目标终端的位置估计值。另外，测距终端也可获得其它传输器的测距测量，所述其它传输器可以是基站和/或卫星，且这些测距测量也可用于确定目标终端的位置估计值。
图8展示由测距终端执行以支持利用对等通信的位置确定的过程800的实施例。测距终端从目标终端接收辅助确定目标终端的位置估计值的请求(框812)。测距终端获得适于确定目标终端的位置估计值的测距信息(框814)。举例来说，测距终端可获得来自目标终端的请求的TOA测量，且可提供所述请求的TOA测量和测距终端的位置作为测距信息。或者，测距终端可获得来自目标终端的请求的RSSI测量，且可提供所述RSSI测量和测距终端的位置作为测距信息。测距信息还可包含用于确定测距终端处的定时偏移的其它信息(例如，BSID)。测距终端将具有测距信息的响应发送到目标终端或网络实体(例如，PDE)(框816)。
图9展示由网络实体(例如，PDE)执行以支持利用对等通信的位置确定的过程900的实施例。网络实体从至少一个测距终端接收对于由目标终端发送的用于辅助确定目标终端的位置估计值的请求的至少一个响应(框912)。每一响应含有将用于确定目标终端的位置估计值的测距信息。网络实体基于来自所述至少一个测距终端的所述至少一个响应来确定目标终端的位置估计值(框914)。举例来说，网络实体可基于由测距终端作出的TOA测量来估计目标终端与每一测距终端之间的距离。网络实体可估计每一终端的定时偏移，且可从每一受到影响的测量中去除定时偏移。网络实体可基于以下因素来确定目标终端的位置估计值：(1)目标终端与每一测距终端之间的所估计的距离，和(2)每一测距终端的位置。网络实体还可获得针对一个或一个以上其它传输器的由目标终端和/或测距终端接收的一个或一个以上额外测距测量，且可基于这些额外测距测量来确定目标终端的位置估计值。在任何情况下，网络实体将位置估计值发送到目标终端(如果需要的话)(框916)。
5.框图
图10展示目标终端120a、测距终端120b、基站110a和PDE 132的框图。在目标终端120a处，控制器/处理器1020发布利用对等通信进行位置确定的请求。传输(TX)数据处理器1010接收请求，产生请求消息并提供待为所述消息发送的数据位。传输器(TMTR)1012调节(例如，转换为模拟、放大、滤波和升频转换)数据位并产生经由天线1014传输的PTP信号。
在测距终端120b处，天线1034从目标终端120a接收PTP信号，并将所接收信号提供到接收器(RCVR)1036。接收器1036调节(例如，滤波、放大、降频转换和数字化)所接收信号并提供数据样本。接收(RX)数据处理器1038处理(例如，解扰频、信道化、解调、解交错和解码)数据样本以恢复由目标终端120a发送的请求消息。接收器1036和/或RX数据处理器1038可进一步确定请求消息的TOA。TX数据处理器1030产生对于请求的响应消息。响应消息视响应正被发送到目标终端120a还是PDE 132而定可含有不同信息，如上文所描述。
对于利用双向对等通信的位置确定，如图2所示，传输器1032产生经由天线1034传输到目标终端120a的PTP信号。在目标终端120a处，来自测距终端120b的PTP信号由天线1014接收，由接收器1016调节，并由RX数据处理器1018处理以恢复来自测距终端120b的响应消息。接收器1016和/或RX数据处理器1018还可确定响应消息的TOA。控制器/处理器1020估计到测距终端120b和可能其它测距终端的距离，并进一步计算目标终端120a的位置估计值。
对于利用单向对等通信的位置确定，如图5所示，传输器1032产生经由天线1034传输到基站110a的RL信号。在基站110a处，来自测距终端120b的RL信号由天线1050接收，由接收器1052调节，并由RX数据处理器1054处理以恢复来自测距终端120b的响应消息。通信(Comm)单元1064将响应消息转发到PDE 132。在PDE 132处，通信单元1084接收针对所有测距终端的响应消息。控制器/处理器1080计算目标终端120a的位置估计值并将位置估计值转发到基站110a。在基站110a处，目标终端120a的位置估计值和待在前向链路上发送的其它数据由TX数据处理器1056处理且由传输器1058调节以产生FL信号，所述FL信号经由天线1050传输。在目标终端120a处，来自基站110a的FL信号由天线1014(图10中未展示)接收，由接收器1016调节，并由RX数据处理器1018处理以恢复由PDE 132发送的位置估计值。位置估计值还可从PDE 132发送到基站110a，接着发送到测距终端120b，且接着发送到目标终端120a。
控制器/处理器1020、1040、1060和1080分别引导终端120a和120b、基站110a以及PDE132内的各种单元的操作。存储器1022、1042、1062和1082分别存储用于终端120a和120b、基站110a以及PDE 132的数据和程序代码。
为了清楚起见，以上描述假定目标终端、测距终端和基站使用相同无线电接入技术(RAT)通信。一般来说，可使用RAT的任一者或任何组合来支持对等通信。举例来说，目标终端和测距终端可使用第一RAT通信，且测距终端和基站可使用第二RAT通信。每一RAT可用于WWAN或WLAN或WPAN。举例来说，目标终端和测距终端可使用IEEE802.11x、蓝牙、UWM、ZigBee等通信。测距终端和基站可使用cdma2000、W-CDMA、GSM、OFDM等通信。目标终端和测距终端可每一者支持一个或多个RAT。
本文描述的位置确定技术可通过各种方式来实施。举例来说，这些技术可实施在硬件、固件、软件或其组合中。对于硬件实施方案，PTP终端、基站或网络实体处的处理单元可实施在一个或一个以上专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子装置、经设计以执行本文描述的功能的其它电子单元或其组合内。
对于固件和/或软件实施方案，所述技术可用执行本文描述的功能的模块(例如，程序、函数等)来实施。软件代码可存储在存储器(例如，图10中的存储器1022、1042、1062或1082)中并由处理器(例如，处理器1020、1040、1060或1080)执行。存储器可实施在处理器内或处理器外部。
本文中包含标题以供参考且帮助查找某些段落。这些标题不希望限制其下所描述的概念的范围，且这些概念可适用于整个说明书中的其它段落中。
提供所揭示的实施例的先前描述以使所属领域的技术人员能够制作或使用本发明。所属领域的技术人员将易于了解对于这些实施例的各种修改，且本文定义的一般原理可在不偏离本发明精神或范围的情况下应用于其它实施例。因此，不希望本发明限于本文展示的实施例，而是本发明应被赋予与本文揭示的原理和新颖特征一致的最广泛范围。

Claims (40)

1.一种设备，其包括：
至少一个处理器，其经配置以产生辅助确定目标终端的位置估计值的请求，选择无线网络中的至少一个扇区用于发送所述请求，且将所述请求发送到位于所述至少一个扇区中并能够提供所述辅助的至少一个测距终端；以及
存储器，其耦合到所述至少一个处理器。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述请求向所述至少一个测距终端征求测距信息，且其中所述位置估计值是基于所述测距信息确定的。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以从所述至少一个测距终端接收至少一个响应，且基于所述至少一个响应来确定所述目标终端的所述位置估计值。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以从所述至少一个测距终端接收至少一个响应，获得所述至少一个响应的每一者的测距测量，基于来自所述测距终端的所述响应的所述测距测量来估计所述目标终端与每一测距终端之间的距离，并基于所述至少一个测距终端的每一者的所述估计的距离来确定所述目标终端的所述位置估计值。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以从所述至少一个测距终端接收至少一个响应，其中来自每一测距终端的所述响应包含所述测距终端的位置和所述请求的测距测量，从每一测距终端获得所述响应的测距测量，基于所述请求的所述测距测量和来自所述测距终端的所述响应的所述测距测量估计所述目标终端与每一测距终端之间的距离，并基于所述估计的距离和所述至少一个测距终端的每一者的所述位置来确定所述目标终端的所述位置估计值。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以将所述请求发送到无线网络中的特定扇区。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以将所述请求发送到无线网络中的所有扇区。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述请求征求所述至少一个测距终端以获得所述目标终端的测距信息，并将所述测距信息转发到能够确定所述目标终端的所述位置估计值的网络实体。
9.根据权利要求8所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以从所述网络实体接收所述目标终端的所述位置估计值。
10.根据权利要求8所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以发送指示所述目标终端处的定时偏移的信息。
11.根据权利要求8所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以获得至少一个其它传输器的至少一个测距测量，并将所述至少一个测距测量发送所述网络实体。
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以从所述至少一个测距终端接收至少一个响应，获得所述至少一个响应的每一者的测距测量，获得至少一个其它传输器的至少一个额外测距测量，并基于所述至少一个响应的所述至少一个测距测量和所述至少一个其它传输器的所述至少一个额外测距测量来确定所述目标终端的所述位置估计值。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以获得无线网络中的至少一个基站的所述至少一个额外测距测量。
14.根据权利要求12所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以获得卫星定位系统中的至少一个卫星的所述至少一个额外测距测量。
15.根据权利要求1所述的设备，其中所述目标终端和所述至少一个测距终端在蜂窝式网络中。
16.根据权利要求1所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以导出蜂窝式网络中的接入信道的开放式回路功率估计值，并以由所述开放式回路功率估计值确定的功率电平传输所述请求。
17.一种方法，其包括：
在目标终端处产生辅助确定所述目标终端的位置估计值的请求；
选择无线网络中的至少一个扇区用于发送所述请求；以及
将所述请求发送到位于所述至少一个扇区中并能够提供所述辅助的至少一个测距终端。
18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括：
从所述至少一个测距终端接收至少一个响应；
获得所述至少一个响应的每一者的测距测量；
基于来自所述测距终端的所述响应的所述测距测量来估计所述目标终端与每一测距终端之间的距离；以及
基于所述至少一个测距终端的每一者的所述估计的距离来确定所述目标终端的所述位置估计值。
19.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括：
从所述至少一个测距终端接收至少一个响应，其中来自每一测距终端的所述响应包含所述测距终端的位置和由所述测距终端针对所述请求作出的测距测量；
从每一测距终端获得所述响应的测距测量；
基于由所述测距终端针对所述请求作出的所述测距测量和来自所述测距终端的所述响应的所述测距测量估计所述目标终端与每一测距终端之间的距离；以及
基于所述估计的距离和所述至少一个测距终端的每一者的所述位置来确定所述目标终端的所述位置估计值。
20.一种设备，其包括：
用于在目标终端处产生辅助确定所述目标终端的位置估计值的请求的装置；
用于选择无线网络中的至少一个扇区用于发送所述请求的装置；以及
用于将所述请求发送到位于所述至少一个扇区中并能够提供所述辅助的至少一个测距终端的装置。
21.根据权利要求20所述的设备，其进一步包括：
用于从所述至少一个测距终端接收至少一个响应的装置；
用于获得所述至少一个响应的每一者的测距测量的装置；
用于基于来自所述测距终端的所述响应的所述测距测量来估计所述目标终端与每一测距终端之间的距离的装置；以及
用于基于所述至少一个测距终端的每一者的所述估计的距离来确定所述目标终端的所述位置估计值的装置。
22.根据权利要求20所述的设备，其进一步包括：
用于从所述至少一个测距终端接收至少一个响应的装置，其中来自每一测距终端的所述响应包含所述测距终端的位置和由所述测距终端针对所述请求作出的测距测量；
用于从每一测距终端获得所述响应的测距测量的装置；
用于基于由所述测距终端针对所述请求作出的所述测距测量和来自所述测距终端的所述响应的所述测距测量估计所述目标终端与每一测距终端之间的距离的装置；以及
用于基于所述估计的距离和所述至少一个测距终端的每一者的所述位置来确定所述目标终端的所述位置估计值的装置。
23.一种设备，其包括：
至少一个处理器，其经配置以从目标终端接收辅助确定所述目标终端的位置估计值的请求，获得适于确定所述目标终端的所述位置估计值的测距信息，并发送具有所述测距信息的响应；以及
存储器，其耦合到所述至少一个处理器。
24.根据权利要求23所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以获得从所述目标终端接收的所述请求的测距测量，并提供所述测距测量和所述设备的位置作为所述测距信息。
25.根据权利要求23所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以将所述响应发送到所述目标终端。
26.根据权利要求23所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以发送指示所述设备处的定时偏移的信息。
27.根据权利要求23所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以将所述响应发送到能够确定所述目标终端的所述位置估计值的网络实体。
28.一种方法，其包括：
在测距终端处接收辅助确定目标终端的位置估计值的请求；
获得适于确定所述目标终端的所述位置估计值的测距信息；以及
发送具有所述测距信息的响应。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述获得所述测距信息包括获得从所述目标终端接收的所述请求的测距测量，以及提供所述测距测量和所述测距终端的位置作为所述测距信息。
30.一种设备，其包括：
用于在测距终端处接收辅助确定目标终端的位置估计值的请求的装置；用于获得适于确定所述目标终端的所述位置估计值的测距信息的装置；以及用于发送具有所述测距信息的响应的装置。
31.根据权利要求30所述的设备，其中所述用于获得所述测距信息的装置包括用于获得从所述目标终端接收的所述请求的测距测量的装置，以及用于提供所述测距测量和所述测距终端的位置作为所述测距信息的装置。
32.一种设备，其包括：
至少一个处理器，其经配置以从至少一个测距终端接收针对由目标终端发送的辅助确定所述目标终端的位置估计值的请求的至少一个响应，基于来自所述至少一个测距终端的所述至少一个响应确定所述目标终端的所述位置估计值，其中每一响应包含适于确定所述目标终端的所述位置估计值的测距信息；以及
存储器，其耦合到所述至少一个处理器。
33.根据权利要求32所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以将所述位置估计值发送到所述目标终端。
34.根据权利要求32所述的设备，其中来自每一测距终端的所述测距信息包括由所述测距终端针对所述目标终端发送的所述请求作出的测距测量和所述测距终端的位置。
35.根据权利要求34所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以基于由所述测距终端作出的所述测距测量来估计所述目标终端与每一测距终端之间的距离，并基于所述估计的距离和所述至少一个测距终端的每一者的所述位置来确定所述目标终端的所述位置估计值。
36.根据权利要求34所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以从由所述测距终端作出的所述测距测量中去除每一测距终端的定时偏移。
37.根据权利要求34所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以从由每一测距终端作出的所述测距测量中去除所述目标终端的定时偏移。
38.根据权利要求32所述的设备，其中所述至少一个处理器经配置以获得由所述目标终端接收的至少一个传输器的至少一个测距测量，且进一步基于所述至少一个传输器的所述至少一个测距测量来确定所述目标终端的所述位置估计值。
39.一种设备，其包括：
用于从至少一个测距终端接收针对由目标终端发送的辅助确定所述目标终端的位置估计值的请求的至少一个响应的装置，其中每一响应包含适于确定所述目标终端的所述位置估计值的测距信息；以及
用于基于来自所述至少一个测距终端的所述至少一个响应确定所述目标终端的所述位置估计值的装置。
40.根据权利要求39所述的设备，其中所述用于确定所述目标终端的所述位置估计值的装置包括
用于基于由所述测距终端作出的测距测量来估计所述目标终端与每一测距终端之间的距离的装置；以及
用于基于所述估计的距离和所述至少一个测距终端的每一者的位置来确定所述目标终端的所述位置估计值的装置。
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