CN102388319B - 生成用于准确到达时间差估计的基准信号的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

基站通过将PRS编码到第一传输资源集合中、将其它信息编码到第二传输资源集合中、将两个资源集合复用到子帧中使得基于与基站相关联的标识符将第一资源集合复用到第一正交频分复用(OFDM)码元集合的至少一部分中且将第二资源集合复用到第二OFDM码元集合中来在无线通信系统中通过下行链路向无线通信设备传送定位基准信号(PRS)。一旦接收到子帧，则无线通信设备基于与发射子帧的基站相关联的标识符来确定哪个传输资源集合包含PRS并处理包含PRS的资源集合以估计定时(例如，到达时间)信息。

Description

生成用于准确到达时间差估计的基准信号的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请是2009年4月9日提交的共同待决美国申请No.61/168,189的非临时申请，其内容被通过引用并入本文，并且根据35 U.S.C.119要求其权益。
技术领域
本公开一般地涉及无线通信网络，并且更特别地涉及用于基于与发射子帧的基站相关联的标识符在下行链路子帧中传送并处理定位基准信号的装置和方法。
背景技术
无线通信网络是众所周知的。一些网络是完全私有的，而其它的服从一个或多个标准以允许各种供应商(vendor)制造用于公共系统的设备。一个此类基于标准的网络是通用移动电信系统(UMTS)。UMTS通过第三代合作伙伴计划(3GPP)、各电信协会团体之间的协作而标准化，以在国际电信联盟(ITU)的国际移动电信2000项目的范围内实现全球适用第三代(3G)移动电话系统。目前正在进行努力以开发演进UMTS标准，其通常被称为UMTS长期演进(LTE)或演进UMTS陆地无线电接入(E-UTRA)。
根据E-UTRA或LTE标准或规范的版本8，从基站(称为“增强节点B”或简称为“eNB”)到无线通信设备(称为“用户设备”或“UE”)的下行链路通信利用正交频分复用(OFDM)。在OFDM中，用数字流来调制正交子载波，该数字流可以包括数据、控制信息或其它信息，以便形成OFDM码元集合。子载波可以是连续或不连续的，并且可以使用正交相移键控(QPSK)、16元正交调幅(16QAM)或64QAM来执行下行链路数据调制。OFDM码元被配置为用于从基站传输的下行链路子帧。每个OFDM码元具有持续时间且与循环前缀(CP)相关联。循环前缀本质上是子帧中的连续OFDM码元之间的保护时段。根据E-UTRA规范，正常循环前缀是约五(5)微秒且扩展循环前缀是16.67微秒。
与下行链路相反，从UE至eNB的上行链路通信根据E-UTRA标准利用单载波频分多址(SC-FDMA)。在SC-FDMA中，由第一离散傅立叶变换(DFT)-扩频(或预编码)、后面是到常规OFDM调制器的子载波映射来执行QAM数据码元的块传输。DFT预编码的使用允许适中的立方度量/峰值平均功率比(PAPR)，从而减少UE功率放大器的成本、尺寸和功率消耗。依照SC-FDMA，用于上行链路传输的每个子载波包括用于所有发射调制信号的信息，输入数据流遍布在其上面。由eNB来控制上行链路中的数据传输，涉及经由下行链路控制信道发送的调度请求(和调度信息)的传输。用于上行链路传输的调度许可由下行链路上的eNB提供，并且特别地包括要用于上行链路传输的调制的标识和资源分配(例如，每一毫秒(ms)间隔的资源块尺寸)。通过添加高阶调制和自适应调制和代码化(AMC)，通过调度具有有利信道条件的用户，可以实现大的频谱效率。
E-UTRA系统还促进下行链路上的多输入和多输出(MIMO)天线系统的使用以增加容量。如已知的，通过多个发射天线的使用在eNB处且通过多个接收天线的使用在UE处采用MIMO天线系统。UE可以依赖于用于信道估计的从eNB发送的导频或基准码元(RS)、后续数据解调和用于报告的链路质量测量。用于反馈的链路质量测量可以包括诸如秩指示符或在相同资源上发送的数据流的数目的空间参数；预编码矩阵索引(PMI)；以及代码化参数，诸如调制和代码化方案(MCS)或信道质量指示符(CQI)。例如，如果UE确定链路能够支持多于一个的秩，则其可以报告多个CQI值(例如，当秩＝2时，两个CQI值)。此外，可以在支持的反馈模式之一中如eNB所指示的那样定期性地或非定期性地报告链路质量测量结果。报告可以包括参数的宽带或子带频率选择性信息。eNB可以使用秩信息、CQI及其它参数(诸如上行链路质量信息)来在上行链路和下行链路信道上为UE提供服务。
如同样已知的，目前的蜂窝式电话包括全球定位系统(GPS)接收机以在紧急状况的情况下帮助对设备及其所有者进行定位并服从来自联邦通信委员会(FCC)的E-911命令。在大多数情况下，电话的GPS接收机可以从适当数量的GPS卫星接收信号并将该信息传送到蜂窝式系统的基础设施以便由例如被耦合到无线网络或构成其一部分的位置服务器来确定设备的位置。然而，存在GPS接收机无效的一些情况。例如，当用户和他或她的蜂窝电话位于建筑物内时，GPS接收机可能不能从适当数量的GPS卫星接收信号以使得位置服务器能够确定设备的位置。另外，不要求私人系统中的无线设备满足FCC E-911命令的要求，并且可以不包括GPS接收机。然而，可能出现可能需要确定在此类系统中操作的无线设备的位置的情况。
为了补偿GPS系统的间歇性无效并在私有系统中提供位置确定能力，许多无线系统利用信令并且包括可以由此估计无线设备的位置的处理。例如，在许多系统中，基站定期地发射定位基准信号，该定位基准信号被无线设备接收，并用来确定基础设施设备(诸如位置服务器)能够基于此计算(例如，经由三角测量和/或三边测量)无线设备的位置的信息或自主地确定无线设备的位置(即，在无线设备本身处)。当位置服务器意图计算无线设备的位置时，无线设备一旦接收到定位基准信号就可以确定到达时间(TOA)或到达时间差(TDOA)信息，并经由服务基站(即，向无线设备提供无线通信服务的基站)将TOA或TDOA传送到位置服务器。通常基于由无线设备的本地振荡器依照已知技术确定的无线设备的内部时钟来确定TOA或TDOA信息。
对3GPP无线电接入网络(RAN)工作组1(3GPP RAN1)的投稿R1-090353提供了一种用于开发供在E-UTRA系统中将定位基准信号传递到UE时使用的下行链路子帧的方法。根据投稿R1-090353，遍及未被分配给控制信息的OFDM码元来分布包含定位基准信号的QPSK码元，使得每个OFDM码元的每个资源块的两个资源元素载送定位基准码元。图1图示了由为与UE当前正在其中操作的小区相邻的小区提供服务的eNB发射的示例性下行链路子帧101、103。如图所示，每个子帧101、103包括十二个子载波(sub0至sub11)的资源块，其中的每一个被划分成十二个时间段(t0至t11)。特定子载波上的每个时间段是资源元素102、104，其包含数字调制(例如，QPSK、16QAM或64QAM)码元。在特定时间段或持续时间期间跨越所有子载波散布的资源元素集合102、104形成了OFDM码元。OFDM码元集合(如图1所示的十二个)形成了每个子帧101、103。
在所示的子帧101、103中，每个子帧101、103的前两个OFDM码元包括小区特定基准码元(在子帧中101、103表示为“CRS”)及其它控制信息(在子帧101、103中表示为“C”)，并且其余OFDM码元包含被作为码元编码到每个OFDM码元的两个资源元素102中的定位基准信号。包含定位基准信号的资源元素102、104在子帧101、103中被表示为“PRS”。由一个或多个控制器来控制发射子帧101、103的eNB，以尝试通过保证定位基准信号码元被复用成不重叠资源元素102、104中来维持子帧101、103的非控制部分内的定位基准信号的布置的正交性。尽管有以这种方式来维持正交性的此类意图，但提出的子帧结构在某些条件下可能引起正交性损失。例如，当将正常循环前缀(CP)用于示例性子帧101、103中的每个OFDM码元时，1.5千米的站点间距离(ISD)和五微秒的信道延迟扩展可能导致不同eNB发射机之间的正交性的损失，即使当其如图1所示地在不重叠资源元素102、104上进行发射时。导致正交性的损失，因为如从UE看到的下行链路信道的总延迟扩展(即，传播延迟加多路径延迟扩展)超过了用于正常CP(约五微秒)的CP长度，并且因此，DFT预编码是非正交的。对于扩展CP(约16.67微秒)部署的情况而言，4.5km的ISD和五微秒的信道延迟扩展可能导致子载波传输的正交性的损失。
在用下述附图仔细地考虑本公开的以下具体实施方式时，本公开的各种方面、特征和优点对于本领域的技术人员来说将变得更加完全显而易见。
附图说明
连同以下详细说明一起被结合到本说明书中并构成其一部分的附图用于进一步图示各种实施例，并用于解释全部依照本公开的一个或多个实施例的各种原理和优点，在附图中，相同的附图标记遍及单独的图表示相同或在功能上类似的元件。
图1是用于依照E-UTRA标准从基站向无线通信设备发射定位基准信号的示例性下行链路子帧。
图2是依照本发明的示例性实施例的向无线通信设备提供无线通信服务的无线通信系统的电气框图。
图3图示了依照本发明的示例性实施例的可在图2的无线通信系统和无线通信设备中使用的示例性基站的电气框图。
图4是依照本发明的示例性实施例的由基站执行以生成用于定位基准信号到无线通信设备的传输的步骤的逻辑流程图。
图5是用于根据单个Costas阵列来定义用于定位基准码元的多个资源元素分配的方法的框图。
图6是用于删除12×12Costas阵列的列以便在具有少于12个非控制码元的资源块上定义定位基准码元的资源元素分配的方法的框图。
图7是用于使用伪随机选择置换矩阵来分配用于定位基准码元的资源元素位置的方法的框图。
图8是用于使用作为对角或反对角矩阵的循环移位的矩阵来分配用于定位基准码元的资源元素位置的方法的框图。
图9是用于通过删除作为对角或反对角矩阵的循环移位的矩阵的最后列来在具有少于12个非控制码元的资源块中分配用于定位基准码元的资源元素位置的方法的框图。
图10是用于通过针对矩阵的每行随机地选择列来分配用于位置基准码元的资源元素位置的方法的框图。
图11是用于根据时域单载波直接序列扩频信号使用快速傅立叶变换和快速傅立叶逆变换来生成定时基准信号的方法的框图。
图12是用于将定位基准码元映射到包含公共基准码元的单播子帧上的方法的框图。
图13是用于将其中使用距离载波频率最远的资源块来发射数据且使用其余资源块来发射定位基准码元的相同子帧中的定位基准码元中的单播或多播数据组合的方法的框图。
图14是依照本发明的示例性实施例的由无线通信设备执行以处理包含定位基准信号的下行链路子帧的步骤的逻辑流程图。
技术人员将理解，图中的元件是出于简单和明了的目的而图示的，并且不一定按比例绘制或包含元素的每个组件。例如，图中的一些元件的尺寸可能单独地或相对于其它元件被放大，或者可以将元素的一些和可能许多组件从该元素排除，以帮助改善对本发明的各种实施例的理解。
具体实施方式
通常，本发明涵盖用于基于与基站相关联的标识符来传送定位基准信号的装置和方法。依照一个实施例，所述装置是无线通信设备，其特别地包括接收机和处理器。接收机可操作用于从一个或多个基站(例如，向与无线通信设备所位于的服务覆盖区域相邻的服务覆盖区域(例如小区)提供无线通信服务)接收一个或多个子帧的至少一个区段(section)，其可以是也可以不是同时发生的。每个子帧包括在时间上跨越多个子载波的码元上被划分的传输资源(例如，E-UTRA资源元素)以形成多个正交频分复用(OFDM)码元。在OFDM码元的子载波中的相应的一个上发射每个传输资源达预定时间量。OFDM码元被至少布置成包括定位基准信号(例如，所观察到的到达时间差(OTDOA)波形)的第一OFDM码元集合，和不包括定位基准信号的第二OFDM码元集合，但其可以可选地包括小区特定基准信号和控制信息(例如，物理下行链路控制信道或PDCCH)。
在一个实施例中，处理器可操作用于基于与来自特定基站的传输相对应的基准定时信息(例如，由无线设备的本地振荡器产生的)来确定定位基准信号的到达时间(TOA)。此外，处理器可操作用于基于基准定时信息来确定从第二基站发射的定位基准信号的到达时间，并计算来自第二基站的定位基准信号相对于第一基站的定位基准信号的到达时间差(TDOA)。在此类实施例中，无线通信设备可以进一步包括发射机，该发射机可操作用于经由提供无线通信服务的基站将到达时间和到达时间差中的至少一个传送到无线通信设备。
在替代实施例中，所述装置可以是基站，该基站可操作用于对包含定位基准信号、小区特定基准信号、以及可选的其它信息(诸如控制信息)的下行链路子帧进行编码、复用、以及发射。在此类实施例中，基站特别地包括处理器和发射机。基站处理器可操作用于将定位基准信号编码到第一传输资源集合(例如，E-UTRA资源元素)中，将除定位基准信号之外的信息编码到第二传输资源集合中，并将第一传输资源集合和第二传输资源集合复用成包含多个OFDM码元的子帧。基站发射机可操作用于将子帧发射到在基站的覆盖范围内的无线通信设备。
根据一个实施例，基于与基站相关联的标识符将第一传输资源集合复用成子帧的第一OFDM码元集合的一部分(即，一些而不是所有OFDM码元)(例如，形成未被用于发射控制信息(例如，未形成PDCCH区域)的子帧的一部分的OFDM码元)，并将第二传输资源集合复用成子帧的第二OFDM码元集合(例如，被用于发射控制信息(例如，PDCCH)的OFDM码元)。此外，可以将第一传输资源集合复用成第一OFDM码元集合，使得传输资源被复用到形成第一OFDM码元集合的一个或多个OFDM码元的子载波的子集上。例如，可以将第一传输资源集合复用到形成OFDM码元的子载波的六分之一上(例如，可以将每个第六子载波用于载送与定位基准信号相对应的传输资源)。
参考图25能够更容易地理解本发明的实施例，在附图中，相同的附图标记指示相同的项目。图2是依照本发明的示例性实施例的向一个或多个无线通信设备201提供无线通信服务的无线通信系统200的电气框图。无线系统200特别地包括多个基站203～205(出于说明的目的示出三个)、一个或多个无线通信设备201(出于说明的目的示出一个)以及可选位置服务器207。通常，无线系统将包括许多其它基站和无线通信设备。然而，出于与描述本发明的各种特征有关的简化的目的，图2仅描述了三个基站203～205和一个无线通信设备201。在一个实施例中，无线通信系统200是实现E-UTRA标准的系统。替代地，无线系统200可以是任何系统，其利用正交频分复用且使得无线设备201能够自主地确定其在系统200内的位置或地点或例如绝对地通过例如向位置服务器207报告定时时间(例如，到达时间(TOA)或到达时间差(TDOA)信息)来帮助此类位置确定。
无线通信设备201可以被实现为移动电话、智能电话、文本消息发送设备、手持式计算机、无线通信卡、个人数字助理(PDA)、笔记本或膝上型计算机、客户端设备(CPE)、或已被修改或制备成包括本发明的功能性的任何其它通信设备。智能电话是具有附加应用程序处理能力的移动电话。例如，在一个实施例中，智能电话是袖珍个人计算机(PC)、手持式PC、掌上PC或PDA以及(ii)移动电话的组合。示例性智能电话是可从加利福尼亚州库珀蒂诺市的苹果公司获得的iPHONETM和可从伊利诺斯州绍姆堡市的摩托罗拉公司获得的MOTOROLA QTM。在一个实施例中，无线通信卡驻留于PC或膝上型计算机内或可插入PC或膝上型计算机内。本文和所附权利要求所使用的术语“无线通信设备”意图广泛地覆盖能够接收和/或发射信号且能够在无线通信系统中操作的许多不同类型的设备。例如，并且不以限制的方式，无线通信设备可以包括以下各项中的任何一个或其组合：蜂窝式电话、移动电话、智能电话、双向无线电装置、双向寻呼机、无线消息发送设备、膝上型电脑/计算机、汽车网关、住宅网关、个人计算机、服务器、PDA、CEP、路由器、无绳电话、无线电子邮件设备、包括嵌入式无线调制解调器的便携式游戏设备等。在图3中图示了示例性无线通信设备201的电气框图。
基站203～205在各自的地理服务覆盖区域(例如，小区)内提供无线通信服务。基站203～205可以是共同定位或不同定位的。当共同定位时，基站203～205可以向单个服务覆盖区域(例如，小区)的相应部分(例如，扇区)提供无线服务。在一个实施例中，基站是依照E-UTRA标准操作的eNB。
位置服务器207是众所周知的，并且用来确定无线通信设备207在无线通信系统200内的位置。在一个实施例中，位置服务器207基于基站203～205在系统200内的已知位置以及由无线通信设备201响应于从基站203～205接收到载送定位基准信号209～211的子帧进行并提供的到达时间和到达时间差测量来使用三角测量或三边测量对无线通信设备201进行定位。可以出于多种原因使用由位置服务器207确定的位置，包括对无线设备进行定位，该无线设备当此类设备不包括GSP功能性时或当GPS功能性由于任何原因不可操作或被损害时进行了紧急呼叫。虽然位置服务器207被示为与基站203～205不同的实体，但其不是必需的，因为某些基站也能够提供位置服务器207的逻辑功能性。
图3图示了可在图2的无线通信系统200中使用的示例性基站301和无线通信设备201的电气框图。可以使用基站301来实现图2的无线通信系统200的基站203～205中的任何一个。每个基站301特别地包括一个或多个发射天线304～307(出于说明的目的示出四个)、一个或多个接收天线309、310(出于说明的目的示出两个)、一个或多个发射机312(出于说明的目的示出一个)、一个或多个接收机314(出于说明的目的示出一个)、一个或多个处理器316(出于说明的目的示出一个)、以及存储器318。虽然单独地示出，但是如在本领域中被很好地理解的，可以将发射机312和接收机314集成到一个或多个收发信机中。如本领域的普通技术人员将理解的，通过包括多个发射天线304～307及其它适当的硬件和软件，基站301可以支持用于下行链路(基站至无线通信设备)通信的多输入和多输出(MIMO)天线系统的使用。MIMO系统根据例如由无线通信设备201指示或由基站301优选的信道秩来促进来自多个发射天线304～307的下行链路数据流的同时传输。由无线通信设备201提供的秩帮助基站301或使得基站301能够鉴于当前下行链路信道条件来确定用于下行链路传输的适当的多天线配置(例如，发射分集、开环空间复用、闭环空间复用等)。
可操作地耦合到发射机312、接收机314、以及存储器318的处理器316可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、状态机、逻辑电路、其任何组合、或基于在存储器318中存储的操作或编程指令来处理信息的任何其它设备或设备的组合中的一个或多个。本领域的普通技术人员将理解，能够使用可能需要用来处理本发明的处理要求和基站301的各种其它功能的多个处理设备来实现处理器316。本领域的普通技术人员将进一步认识到，当处理器316具有由状态机或逻辑电路执行的其功能中的一个或多个时，可以将包含相应操作指令的存储器嵌入状态机或逻辑电路内，与在处理器316外部相反。
可以是如图3描述的单独元件或者可以被集成到处理器316中的存储器318可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪速存储器、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、可拆卸存储器、硬盘和/或在本领域中众所周知的各种其它形式的存储器。存储器318可以包括各种组件，诸如，例如用于存储可由处理器316执行的编程指令的一个或多个程序存储器组件、用于存储与基站301相关联的标识符以及用于存储用于当前与基站301通信的无线通信设备的地址的一个或多个地址存储器组件、以及各种数据存储组件。可以从特定于基站的偏移标识符、基站标识符、小区站点标识符、物理小区标识符、全局小区标识符、时隙索引、子帧索引、系统帧号和/或无线电网络事务标识符中的至少一个导出标识符。存储器318的程序存储器组件可以包括用于控制在系统200的数据和/或控制信道上由处理器316生成的信息的传输的协议栈。本领域的普通技术人员将理解，各种存储器组件每个可以是总体或聚合存储器318中的一组单独定位的存储器区域，并且存储器318可以包括一个或多个独立存储器元件。
在一个实施例中，基站发射机312、接收机314、以及处理器316被设计成实现并支持宽带无线协议，诸如通用移动电信系统(UMTS)协议、E-UTRA协议、3GPP长期演进(LTE)协议、或专有协议，其进行操作以通过各种类型的信道在基站301与无线通信设备201之间传送数字信息，诸如用户数据(其可以包括语音、文本、视频和/或图形数据)和/或控制信息。在E-UTRA系统中，上行链路数据信道可以是PUSCH，上行链路控制信道可以是物理上行链路控制信道(PUCCH)，下行链路控制信道可以是物理下行链路控制信道(PDCCH)，并且下行链路数据信道可以是物理下行链路共享信道(PDSCH)。可以通过PUCCH和/或PUSCH来传送上行链路控制信息，并且通常通过PDCCH来传送下行链路控制信息。
当基站301实现E-UTRA标准时，在一个实施例中，基站处理器316包括逻辑信道代码化和复用部，其用于实现预定用于(destined)下行链路子帧340上的传输的控制信息和定位基准信号的信道代码化和复用。信道代码化和复用部是基站处理器316的逻辑部，其响应于在存储器318中存储的编程指令来执行代码化和复用。信道代码化和复用部可以包括用于将控制信道信息(例如，信道质量指示符、小区特定基准码元(CRS))、秩指示符、以及混合自动重发请求确认(HARQ-ACK/NACK)编码到关联传输资源中(例如时间-频率资源元素)的一个信道代码化块和用于将定位基准信号和通常通过主要/辅助同步信道(例如，P/S-SCH)传送的其它信息编码到关联传输资源中的另一块。处理器316的信道代码化和复用部可以包括用于对由无线通信设备201用于解调和下行链路信道质量确定的各种其它类型的信息和/或基准码元进行编码的附加代码化块。处理器316的信道代码化和复用部还包括将由各种信道代码化块生成的编码信息复用到子帧中的信道复用块，所述子帧被提供给发射机312以进行下行链路传输。
每个无线通信设备201特别地包括一个或多个发射天线320(出于说明的目的示出一个)、一个或多个接收天线322、323(出于说明的目的示出两个)、一个或多个发射机325(出于说明的目的示出一个)、一个或多个接收机327(出于说明的目的示出一个)、处理器329、存储器331、本地振荡器332、可选显示器333、可选用户接口335、以及可选警报机构337。虽然单独地示出，但是如在本领域中被很好地理解的，可以将发射机325和接收机327集成到一个或多个收发信机中。如本领域的普通技术人员将理解的，通过包括多个接收天线322、323及其它适当的硬件和软件，无线通信设备201可以促进用于下行链路通信的MIMO天线系统的使用。
无线通信设备发射机325、接收机327、以及处理器329被设计成实现并支持宽带无线协议，诸如UMTS协议、E-UTRA协议、3GPP LTE协议或专有协议，其进行操作以通过控制和数据信道在无线通信设备201与服务基站301之间传送数字信息，诸如用户数据(其可以包括语音、文本、视频和/或图形数据)和/或控制信息。在E-UTRA系统中，上行链路数据信道可以是PUSCH且上行链路控制信道可以是PUCCH。可以通过PUSCH和/或PUCCH来传送控制信息。通常通过PUSCH来传送数据。
处理器329被可操作地耦合到发射机325、接收机327、存储器331、本地振荡器332、可选显示器333、可选用户接口335、以及可选警报机构337。处理器329利用常规信道处理技术来处理由接收机327接收到的通信信号并处理用于经由发射机325传输的数据和控制信息。处理器329从本地振荡器332接收其本地定时和时钟，本地振荡器332可以是锁相环路振荡器、频率合成器、延迟锁定环路、或其它高精度振荡器。处理器329可以是微处理器、微控制器、DSP、状态机、逻辑电路、或基于在存储器331中存储的操作或编程指令来处理信息的任何其它设备或设备的组合中的一个或多个。本领域的普通技术人员将理解，能够使用可能需要用来处理本发明的处理要求和无线通信设备201的各种其它包括的功能的多个处理器来实现处理器329。本领域的普通技术人员将进一步认识到，当处理器329具有由状态机或逻辑电路执行的其功能中的一个或多个时，可以将包含相应操作指令的存储器嵌入状态机或逻辑电路内，与在处理器329外部相反。
可以是如图3描述的单独元件或者可以被集成到处理器320中的存储器331可以包括RAM、ROM、闪速存储器、EEPROM、可拆卸存储器(例如，订户身份模块(SIM)卡或任何其它形式的可拆卸存储器)和/或在本领域中众所周知的各种其它形式的存储器。存储器331可以包括各种组件，诸如，例如用于存储可由处理器320执行的编程指令的一个或多个程序存储器组件和用于存储与无线通信设备201和/或基站203～205相关联的地址和/或其它标识符的一个或多个地址存储器组件。存储器331的程序存储组件可以包括用于控制在系统200的数据和/或控制信道上由处理器329生成的信息的传输以及用于控制由基站203～205发射的数据、控制及其它信息的接收的协议栈。本领域的普通技术人员将理解，各种存储器组件每个可以是总体或聚合存储器331中的一组单独定位的存储器区域，并且存储器331可以包括一个或多个独立存储器元件。
显示器333、用户接口335、以及警报机构337全部是无线通信设备的众所周知的元件。例如，显示器333可以是液晶显示器(LCD)或发光二极管(LED)显示器和关联驱动器电路，或者利用任何其它已知或未来开发的显示技术。用户接口335可以是键区、键盘、触摸板、触摸屏或其任何组合，或者可以被语音激活或利用任何其它已知或未来开发的用户接口技术。警报机构337可以包括音频扬声器或转换器、触觉警报和/或一个或多个LED或其它视觉警报组件、以及关联的驱动器电路，以警告无线通信设备302的用户。显示器333、用户接口335、以及警报机构337在处理器320的控制下操作。
现在参考图2～13，基站301(其可以是示例性无线系统200中的基站203～205中的任何一个)的操作基本上依照本发明如下发生。在预定时间(例如，定期性地或非定期性地)，基站处理器316可选地将控制信息编码到为传输分配的传输资源的基准块的第一传输资源集合中。在基站301实现E-UTRA或LTE标准的情况下，所分配的传输资源块包括要被复用成形成一个或多个传输信道的OFDM码元的子帧的时间-频率资源元素。对于每个发射天线而言，该传输资源集合在时间和频率上形成二维资源元素栅格。在频率上，通常跨越传输带宽将传输资源映射到每个OFDM码元内的不同子载波中。多个此类OFDM码元包括子帧。在E-UTRA标准中，定义了至少两个子帧结构一一个具有14个OFDM码元，称为“正常CP子帧”，并且一个具有12个OFDM码元，称为“扩展CP子帧”。可以将子帧进一步划分成具有相同数目的OFDM码元的两半或时隙。子帧可以载送诸如控制信道(例如，PDCCH、PCFICH、PHICH)、数据信道(例如，PDSCH)、广播信道(例如，PBCH)、同步信道(例如，P/S-SCH)或任何其它信道的一个或多个传输信道。除这些信道之外，子帧可以包括小区特定基准信号、专用或UE特定基准信号、定位基准信号或任何其它基准信号。
在E-UTRA中，存在两种类型的子帧，并且其中的一个是在子帧的两个时隙中发送小区特定基准码元的单播子帧。偶尔可以将一些其它子帧表征为特殊子帧或非单播子帧。此类子帧的示例是单频网络上多媒体广播多播服务(MBSFN)子帧，其中，该子帧结构不同于单播子帧。在特殊子帧或非单播子帧中，前一个或两个(或可能零个)OFDM码元可以包含PDCCH和基准码元，而包括RS结构的其余子帧可以不同于单播子帧。例如，单频网络上多媒体多播广播(MBSFN)子帧是一种类型的非单播子帧，其中，其余子帧可以是空白或空的，并且这些空资源能够用来发射定位基准码元。非单播(或特殊子帧)信令模式可以是系统配置或系统信息广播(SIB)消息的一部分，并且可以在无线电帧水平(10个子帧)上或针对一组无线电帧水平来定义。在一个实施例中，基站处理器316将控制信息编码到要被复用到子帧的前两个OFDM码元的一部分中的资源元素中。
已代码化的控制信息可以包括下行链路指配或上行链路许可、控制信道持续时间、以及混合自动重发请求确认(HARQ-ACK/NACK)。除控制信息之外，在子帧中可以包括与小区特定基准信号相对应的码元集合。小区特定基准信号可以被无线设备201用于信道估计、解调、延迟跟踪、移动性相关测量、以及其它目的。当被包括时，可以从与基站301相关联的标识符导出与小区特定基准信号相对应的码元的序列和被该码元占用的时间-频率位置。此类标识符可以包括物理小区标识符(PCID)、时隙索引和/或码元索引，其在特别是与E-UTRA标准有关的领域中全部是众所周知的。另外，可以从物理小区标识符导出用于将小区特定基准信号的码元映射成OFDM码元的子载波偏移。
除可选地将控制信息和小区特定基准信号编码到传输资源中之外，基站处理器316将定位基准信号编码(403)到第二传输资源集合中。基站处理器316将定位基准信号编码到多个资源块的一部分中，其中，每个资源块包括频率上的约12个连续子载波和时间上的子帧的所有OFDM码元的二维栅格，其中，每个OFDM码元与如E-UTRA标准所述的正常或扩展循环前缀相关联。出于说明目的，将典型资源块定义为在12个子载波和子帧的所有OFDM码元中可获得的资源。应注意的是，资源块尺寸可以变化，因为OFDM码元的一些子载波可以用于其它目的，诸如预定控制主要广播信道或同步信道等的传输。可用于下行链路(即，基站301与无线设备201之间的链路)上的传输的资源块的数目可以取决于传输带宽。可以将基站处理器316编程为将定位基准信号编码到子帧中的可用OFDM码元的子集中。在一个示例性实施例中，当下行链路传输带宽是10MHz时，基站处理器316将定位基准信号编码到子帧的OFDM码元的600个资源元素的一部分中。此外，可以不是将这些OFDM码元上的所有子载波用于载送与定位基准信号相对应的传输资源。在一个示例中，将每个第六子载波用于发射定位基准信号的码元。在整个传输资源块已被复用到子帧中之后，基站发射机经由天线304～307中的一个或多个来发射(415)该子帧。
首先参考图5，此类图描述了由向与接收子帧的无线通信设备201所位于的服务覆盖区域邻近或相邻的服务覆盖区域(例如，小区或小区扇区)提供通信服务的基站生成和发射的子帧501、502。例如，在图2所示的无线系统200中，如果基站204向无线设备201供应通信服务(即，无线设备201位于基站204的服务覆盖区域内，并且因此，基站204是用于无线设备201的服务站)，则可以将由203和205提供服务的服务覆盖区域视为相邻服务覆盖区域，并且可以将基站203和205视为相邻基站。本领域的普通技术人员将很容易理解并认识到，相邻服务覆盖区域和基站的数量可以超过图2所示的两个。因此，本文公开的用于子帧创建的方法可以被可适用无线系统中的每个基站使用，因为在某个时间点，每个基站为与至少一个无线通信设备所位于的服务覆盖区域相邻的服务覆盖区域提供服务。
当要包括定位基准信号时，可以以预定方式(例如，如在E-UTRA或LTE标准中定义的)、通过广播半静态地(例如，经由主信息块(MIB)或系统信息块(SIB)中的信令)或在用户特定消息中(例如，无线电资源控制测量配置消息)、动态地(例如，经由PDCCH中的控制信道信令)或通过较高层信令(例如，位置服务器协议数据单元)来分配用于载送定位基准信号的资源元素。在一个实施例中，子帧501、502的哪些OFDM码元的映射包含定位基准信号是基于与基站203、205相关联的标识符，其可以将基站在系统200中的位置和用来生成子帧的OFDM码元的各种子载波的再使用模式考虑在内。标识符可以是偏移标识符、基站标识符、小区站点标识符、物理小区标识符(PCID)、全局小区标识符(GCID)、码元索引、时隙索引、子帧索引、系统帧号(SFN)和/或无线电网络事务标识符(RNTI)中的一个或多个。
在计划的部署中，将期望为同一附近区域中的eNB分配用于定位基准码元的资源元素集合，所述资源元素集合在被分配给第一eNB以用于定位基准码元传输的集合中没有资源元素属于被分配给其相邻eNB的资源元素集合中的任何一个的意义上是不相交的(disjoint)。还可以将不相交的两个资源元素集合称为是正交的。在一些实例中，不可以定义等于或超过特定区域中的eNB的数目的一定数目的不相交的资源元素集合。在一些实例中，可以将区域定义为可被UE“听到”的eNB集合。在这些实例下，然后可期望定义用于定位基准码元的资源元素集合，其具有最少的重叠，并且其在数目上足以等于或超过特定区域中的eNB的数目。应当注意的是，在此背景下，两个资源元素集合之间的重叠程度等于两个集合所共用的资源元素的数目。
在无计划的部署中，通常没有办法确保向一个eNB分配的用于定位基准码元的资源元素集合将与分配给其邻居中的一个的资源元素集合正交或几乎正交。为了保护免受具有大的重叠的两个不同资源元素集合到两个相邻eNB的永久性指配，可能期望每个eNB随机地或伪随机地重新选择要被用来在每个定位子帧传输之前发射定位基准码元的资源元素集合。如果允许的资源分配集合的数目是小的，则存在两个相邻eNB将选择相同的资源分配以用于定位基准码元传输的相当大的可能性，并且在此类实例中，UE将由于结果产生的干扰而难以提取定时信息。为了使任何两个eNB将选择相同的资源元素集合以用于定位基准码元传输的可能性最小化，允许的资源元素集合的数目应是大的，并且在可能的最大程度上，这些集合应当是正交的(无重叠)或几乎正交的(小的重叠)。
当出于发射定位基准码元的目的来定义资源元素集合时，要考虑许多参数和问题，并且这些包括(但不限于)以下各项，下文对其全部进行了讨论：(1)包含定位基准码元的定位子帧内的OFDM码元的数目；(2)包含定位基准码元的资源块内的子载波的数目；(3)为子帧内的定位基准码元分配的资源元素的总数目；以及(4)用于定位子帧的信号生成和检测的复杂性。
基于TDOA的定位的显著问题是其要求UE能够“听到”不共同定位的至少3个eNB的传输，并且大多数研究指示这是限制基于TDOA的定位的性能的“听力(hearability)”问题，并且这与包含定位基准码元的基准码元的数目(1)密切相关。通常，与定位子帧内的定位基准码元的传输相关联的能量的量与包含定位基准码元的定位子帧内的OFDM码元的数目成比例。因此，当出于发射定位基准码元的目的来定义资源元素集合时，确保每个集合包括来自每个码元的资源元素看起来是有利的。
当定义要为定位资源元素分配的资源元素集合时要考虑的另一问题是结果产生的时间估计的分辨率，并且这与包含定位基准码元的子载波的数目(2)及其遍及子帧的分布有关。多个因素对分辨率有所贡献，包括自相关峰值的宽度和自相关峰值与最强旁瓣的比两者。通常，能够发现为了使自相关峰值的宽度最小化，为最外面资源块(最高和最低频率RB)中的定位基准码元分配基准元素就足够了。然而，为了使幅度自相关峰值与旁瓣的峰值的比最大化，可期望遍及整个带宽分配用于定位基准码元的资源元素。更具体地，可期望选择用于定位基准码元的资源元素集合，使得包含这些资源元素中的至少一个的每个资源块内的子载波的数目被最大化。通常，可期望使自相关峰值与旁瓣的幅度比最大化，因为这将使在存在干扰和噪声的情况下选择错误自相关峰值(导致不正确的定时估计)的可能性最小化。
为定位基准码元分配的资源元素集合内的资源元素的总数目(3)确定针对被指配此同一资源元素集合或与此第一集合重叠的另一资源元素集合的另一eNB可实现的扩频或处理增益。通常，将随机或伪随机扩频或加扰应用于定位基准码元，使得具有此扩频或加扰序列的知识的UE仍能够以一定程度的准确度从每个eNB提取信号的到达时间。随着为定位基准码元分配的资源元素的总数目的增加，针对具有用于定位基准码元的相同或重叠资源分配的其它eNB的可实现处理增益也是如此。然而，必须注意的是，随着为定位基准码元分配的资源元素数目增加，能够定义的正交资源元素分配的数目减少，并且非正交分配之间的重叠的量增加。因此，随着为定位基准码元分配的资源元素的数目增加，存在可实现的处理增益与正交或几乎正交的资源元素集合的数目之间的清楚折衷。在无计划的系统中，将确定两个相邻eNB选择同一资源元素集合以用于定位基准码元传输的可能性的是此类资源元素集合的数目。
在定义要被用于定位基准码元传输的资源元素集合时要考虑的最后一个问题是信号生成和检查的复杂性。通常，不存在复杂性的简单测量，因为其是架构相关的。可以针对发射机和接收机单独地定义复杂性的折衷，并且其可以包括存储器要求。要考虑的进一步的问题是是否要求信令支持以使实现变得实际，或者如果不是，则考虑在有和没有信令支持的情况下的复杂性方面的差异。
在图5～12中，给出了用于定义要被用于定位子帧中的定位基准码元的传输的资源元素集合的各种方法。在图5～12中指示且下文描述的方法将在如上所述的(1～4)中标识的设计和性能折衷考虑在内。
为了简化要被用来发射定位子帧内的定位基准码元的资源元素集合的描述，我们定义了具有0-1条目的模板矩阵，使得模板矩阵的行数目等于资源元素块中的子载波的数目，并且列数目等于子帧中的OFDM码元的数目。通过模板矩阵内的非零条目的位置来指示将被分配用于定位基准码元传输的资源块内的资源元素集合，其中，特定非零条目的行表示子载波，并且条目的列表示子帧内的码元。
图5是用于根据基础Costas阵列来定义用于定位基准码元的多个资源元素分配的方法的框图。通过水平地和垂直地使N×N维基础Costas阵列循环移位来获得第一0-1值中间矩阵。然后，修改此第一中间矩阵以通过在每组K个连续行之间插入K行的零并通过向矩阵的顶部或底部附加K行的零来产生第二中间矩阵，其中，K＞1且K是N的整数除数。然后，将用来定义要被用于定位基准码元传输的资源元素集合的模板矩阵设置为等于第二中间矩阵的循环移位，其中，根据以下各项中的任何一个来确定要产生第一中间矩阵的基础Costas阵列的每个维度中的循环移位的数目和第二中间矩阵的垂直移位：基站的站点标识符；基站的物理小区身份；基站的全局小区身份；系统帧号；时隙号；子帧号；码元索引；资源元素块索引；无线电网络事务身份；或由服务基站用信号通知的信息。
图6是用于删除12×12Costas阵列的列以便用于在具有少于12个非控制码元的资源块上的定位基准码元的资源元素分配的方法的框图。用此方法，我们通过水平地或垂直地使Costas阵列循环移位来定义12个相互正交的资源元素集合。然后通过删除循环移位的12×12Costas矩阵的最后两列来生成相应的模板矩阵。此方法的优点是通过水平地或垂直地使Costas阵列循环移位，能够使用单个基础12×12Costas阵列来生成12个正交的资源元素集合。替代地，如果要使用N×N Costas阵列，其中，N＜12等于子帧中的非控制码元的数目，则将仅可以定义要被用于定位基准码元传输的K个相互正交的资源元素集合。更一般地，可以水平地和垂直地使12×12Costas阵列循环移位以定义144个不同的矩阵，其中的每一个在删除最后两列之后可以用来定义用于定位基准码元传输的资源元素集合。相反地，对于N＜12而言，可以使用基础N×N Costas阵列来生成至多121个不同矩阵，其可以用来定义用于基准码元传输的资源元素集合。
图7是用于使用伪随机选择的置换矩阵来分配用于定位基准码元的资源元素位置的方法的框图。在本实施例中，0-1模板矩阵是伪随机置换矩阵(在每行和列中精确地具有一个非零元素的方形矩阵，其中，非零元素等于1)。根据伪随机数生成器的映射函数和以下各项中的任何一个来确定特定置换矩阵(对于N×N矩阵而言存在N！个置换矩阵)：基站的站点标识符；基站的物理小区身份；基站的全局小区身份；系统帧号；时隙号；子帧号；码元索引；资源元素块索引；无线电网络事务身份；或由服务基站用信号通知的信息。
图8是用于使用作为对角矩阵的水平或垂直循环移位的矩阵来分配用于定位基准码元的资源元素位置的方法的框图。在本实施例中，0-1模板矩阵是循环移位对角矩阵或循环移位反对角矩阵，其中，根据以下各项中的任何一个来确定循环移位的量：基站的站点标识符；基站的物理小区身份；基站的全局小区身份；系统帧号；子帧号；资源元素块索引；无线电网络事务身份；或由服务基站用信号通知的信息。注意到，用此方法生成的正交矩阵的数目等于对角矩阵的维度。
图9是用于通过删除作为对角或反对角矩阵的循环移位的矩阵的最后列来在具有少于12个非控制码元的资源块中分配用于定位基准码元的资源元素位置的方法的框图。在本实施例中，0-1模板矩阵是循环移位对角矩阵或已从其删除最后的列的循环移位对角矩阵。替代地，可以通过向对角或反对角矩阵的底部附加两行零并生成所有可能的垂直循环移位来生成模板矩阵。在本示例中，所生成的正交矩阵的数目是12，而被移位的对角矩阵的维度是10。
图10是用于针对矩阵的每行伪随机地选择一列来分配用于定位基准码元的资源元素位置并在此位置上放置1的方法的框图。矩阵中的所有其它位置都是零值。在本实施例中，以所指示的方式使用伪随机数生成器来确定0-1模板矩阵，其中，进一步地，伪随机数生成器使用以下各项中的任何一个作为其输入：基站的站点标识符；基站的物理小区身份；基站的全局小区身份；系统帧号；子帧号；资源元素块索引；无线电网络事务身份；或由服务基站用信号通知的信息。
图11是用于根据时域单载波直接序列扩频信号使用快速傅立叶变换和快速傅立叶逆变换来生成定时基准信号的方法的框图。在本实施例中，通过对从伪随机序列生成器获得的时域序列采取快速傅立叶变换来获得第一OFDM码元集合上的基准信号，其中，根据以下各项中的任何一个来确定伪随机数生成器的初始化：基站的站点标识符；基站的物理小区身份；基站的全局小区身份；系统帧号；子帧号；资源元素块索引；无线电网络事务身份；或由服务基站用信号通知的信息。
图12是用于将定位基准码元映射到包含公共基准码元的单播子帧上的方法的框图。在本特定实施例中，没有为定位基准码元的传输分配包含CRS的OFDM码元中的资源元素。通常，能够为定位基准码元分配包含CRS的OFDM码元中的资源元素，但是不能使用用来发射CRS的资源元素。在替代实施例中，可以将未被用于定位基准信号或CRS的传输的资源元素用于数据资源元素的传输。数据资源元素可以对应于PDSCH传输的码元序列。
图13是用于相同子帧中的定位基准码元与单播或多播数据组合的方法的框图，在该相同子帧中使用距离载波频率最远的资源块来发射数据且使用其余资源块来发射定位基准码元。在本特定示例中，只能为定位基准码元分配定位的600个中心资源元素(将50个资源块放在中心)，而能够将此区域之外的资源块中的资源元素用于PDSCH传输。
图7、图8和图10中的实施例可以扩展至具有正常CP或具有扩展CP的非MBSFN子帧(或正常子帧)的情况。如果在发射了小区特定基准信号(CRS)时将其在相同码元上进行发射，则不能以最大功率来发射PRS。另外，可能必须在同一子帧内的不同码元上以不同的功率发射PRS，从实现的角度来说这可能是不期望的。因此，一个选项是不在承载CRS的OFDM码元上发射PRS。假设控制码元的数目是两个，在正常CP子帧中和扩展CP子帧中分别有9个码元和7个码元，其不载送CRS。对于这些情况而言，能够将N×N阶的伪随机地生成的置换矩阵用于填充PRS，其中，在每种情况下，N等于可用OFDM码元(即，没有CRS)的数目。对于正常CP而言N＝9并且对于扩展CP而言N＝7。一旦针对与时刻相对应的特定PCID选择了矩阵，则在频域中每隔N个子载波重复一次PRS模式。可用OFDM码元的数目取决于子帧中的控制码元的数目和由eNB使用的发射天线的数目两者。表1总结了针对不同情况的可用于PRS传输的OFDM码元的数目，其中，NCtrl等于子帧中的控制码元的数目。
Figure BPA00001446116200231
表1.可用于PRS传输的码元数目N
对于图7的实施例而言，伪随机数生成器从所有可能的N！置换矩阵集合中选择元素。对于图8的实施例而言，伪随机数生成器从由对角矩阵和反对角矩阵的不同循环移位形成的2N个不同矩阵集合中选择元素。对于图10的实施例而言，伪随机数生成器从所有可能的NN个0-1矩阵集合中选择元素。对于图7、图8和10中的实施例而言，在用于如表1所指示的相应固定数目的控制码元(例如，NCtrl＝1或NCtrl＝2)的给定配置(例如，非MBSFN子帧、扩展CP、2Tx天线)的规范中可以固定该模式的维度(即，N)。
对于定位基准信号的传输，可以预留被指定为“定位子帧”的所有可能子帧的某个子集。在所有可用的定位子帧之中，基站可以选择在这些子帧的子集上发射PRS信号以允许时间再使用。基站可以基于(1)使用以下各项中的任何一个的伪随机数生成器：基站的站点标识符；基站的物理小区身份；基站的全局小区身份；系统帧号；子帧号；或无线电网络事务身份；或者替代地基于(2)与另一基站交换的基站间协调消息来确定是否在PRS子帧上发射PRS。对于选项(1)而言，除所列参数之外，可以将伪随机数配置为可用于PRS子帧中的PRS传输的OFDM码元的数目的函数。当在较少码元上发射定位基准信号时(例如，对于4Tx情况而言，扩展CP非MBSFN子帧与具有10的1Tx/2TxMBSFN子帧相比具有可用的6个码元)，正交模式的数目较小。不常常发射PRS可能是有用的，并且因此，伪随机数生成器可以被配置成在预留子帧内生成较少的PRS信号传输。
对于图7、图8和图10的实施例而言，可以如下所述地使用将模板矩阵用于定位基准信号资源元素传输的替代方法。假定在定位子帧中有N个非控制OFDM码元。而且，假定在子帧中的非控制OFDM码元当中有承载CRS的OFDM码元。N×N模板矩阵被生成为(1)用于图7的实施例的置换矩阵，(2)用于图8的实施例的移位对角或移位反对角矩阵，或(3)用于图10的实施例的具有伪随机行/列选择的0-1矩阵。建立从模板矩阵的行和列分别至定位子帧中的资源元素块的子载波和非控制OFDM码元的对应关系，其中，在子载波上发射定位基准信号资源元素，所述子载波的移位等于用于每个码元的模板矩阵的非零元素的行索引。接下来，假定在子帧的非控制区域中有承载CRS的OFDM码元。能够再使用先前所述的过程，除如果针对用于给定码元上的定位基准信号确定的子载波位置与为该码元上的CRS传输分配的资源元素重叠，则其未被用于PRS传输之外。换言之，在为CRS指定的资源元素上对PRS传输进行删余(puncture)。此方法的一个问题是由于一些码元载送CRS和PRS两者，所以不得不在与CRS和PRS两者相对应的资源元素之间共享传输功率。将期望在不载送CRS的码元上以最大可能发射功率来发射PRS以实现最好的可能听力。因此，删余映射方法可能导致具有(a)处于第一功率水平的不载送CRS的OFDM码元上的PRS传输，以及(b)处于第二功率水平的承载CRS的OFDM码元上的PRS传输的定位子帧的传输。在此类方案中，如果用户设备将知道两个功率水平的差，则可能是有益的。在一个实施例中，可以由服务基站在系统信息广播上或在专用控制消息(例如，无线电资源控制消息)上用信号通知功率增量(delta)(等于第一和第二功率水平之间的差)。用户设备可以使用此信息来辅助其接收机处理到达时间差的估计。
能够联合地使用来自相邻基站203、205的定位基准信号(例如，观察到的到达时间差(OTDOA)波形)，使得在来自相邻基站203、205的此类信号的传输之间存在时域间隔。此外，可以不是将载送定位基准信号的OFDM码元上的所有子载波或资源元素用于传输。可以根据与发射基站相关联的标识符来确定OFDM码元中的载送定位基准信号的资源元素集合，所述标识符可以从以下各项中的至少一个导出：物理小区标识符(PCID)、基站标识符、小区站点ID、全局小区标识符(GCID)、系统帧号(SFN)、码元索引、时隙索引、子帧索引、无线电网络事务标识符(RNTI)或任何其它可适用标识符。为了增强来自定位基准信号的定时提取支持，可以以避免辅助互相关峰值的方式来生成用于对与定位基准信号相对应的传输资源进行编码的码元序列。GOLD序列生成器可以用于生成同相(I)流和正交(Q)流，并且可以由I-Q流来构造QPSK序列。可以从与基站相关联的标识符导出用于GOLD序列生成器中的寄存器的初始化程序或种子。可以从物理小区标识符(PCID)、基站标识符、小区站点ID、全局小区标识符(GCID)、系统帧号(SFN)、码元索引、时隙索引、子帧索引、无线电网络事务标识符(RNTI)或任何其它可适用标识符中的至少一个导出标识符。此外，可以使用此类标识符来导出偏移，该偏移被用作从这样导出的QPSK序列提取子序列(subsequence)的起始点。然后，可以将此QPSK序列用于对被用于发射定位基准信号的传输资源进行编码。在另一示例中，可以标识用于定位基准码元(PRS)传输的时间-频率资源的正交集合以供在协调基站集合中使用。因此，协调基站能够通过选择到时间-频率资源的正交集合中的不同索引来使其PRS传输正交化，并且还可以将此索引视为标识符的一部分。
本领域的普通技术人员将很容易理解并认识到，在考虑本文所述和特别地上文相对于图5～13所示的子帧结构所述的原理的情况下，能够设想用于在重叠或不重叠时间资源中传送定位基准信号的各种其它时间和频率再使用方法。因此，上文相对于图5～13所讨论的示例性子帧结构本质上仅仅是说明性的，并且不应当被解释或用来限制如所附权利要求所定义的本发明。
现在参考图2、3和5～13，将描述依照本发明的一个实施例来处理子帧(包含定位基准信号)的示例性无线通信设备201的操作。在接收到包含定位基准信号的子帧之前，无线设备接收机327从为无线设备201所位于的服务覆盖区域提供服务的基站(服务基站)接收(801)与将发射子帧的基站相关联的一个或多个标识符，特别是与为与无线通信设备201目前所位于的服务覆盖区域相邻的服务覆盖区域(例如，小区或扇区)提供服务的基站相关联的标识符。标识符可以是例如信标代码或标识符、偏移标识符、基站标识符、小区站点标识符、PCID、GCID、子帧索引、SFN和/或RNTI，并且可能已将其作为广播控制消息的一部分(诸如MIB或SIB)从服务基站接收。例如，与为相邻服务覆盖区域提供服务的基站203、205相关联的标识符可能已被作为从无线设备的服务基站204发射的邻居小区列表的一部分传送(例如，假设正在由图2中的基站204为无线设备201提供服务)。替代地，可以将标识符编码到包含定位基准信号(例如，在子帧中包含的PDCCH或其它控制信息)的子帧中。
除接收与为相邻服务覆盖区域提供服务的基站(邻居基站)相关联的标识符之外，无线通信设备接收机327从一个或多个基站(例如，基站203和205)接收(803)包含定位基准信号的一个或多个子帧。例如，如图5～7所示，无线设备201可以接收子帧。接收机327向处理器329提供所接收到的子帧的基带版本以便依照本发明进行处理。处理器329在其能够接收承载定位基准信号的子帧之前首先提取与基站相关联的基站标识符或另一标识符。处理器329可以接收标识符以及与邻居基站相关联的标识符的邻居小区列表或其它列表。
一旦接收到子帧，则无线设备处理器329确定(805)子帧是否源自下述基站以及子帧是否包含定位基准信号，通过所述基站无线设备处理器329能够处理定位基准信号以估计在确定无线设备201的位置时有用的定时信息(例如，到达时间信息)。可以不是在所有子帧上发射定位基准信号，而是可以在被用于由基站传输的所有子帧的某个子集中进行发射。基站可以向无线设备201指示哪些子帧承载定位基准信号。基站可以指示哪些子帧被用于通过与基站相关联的第二标识符的定位基准信号传输。此第二标识符可以是预定的(例如，在3GPP规范中指定的)，或者替代地由基站包括在系统广播消息或UE特定控制消息(例如，无线电资源控制测量配置消息)中。随后，无线设备处理器329能够确定子帧是否包含定位基准信号。此外，其能够处理载送此类信号的子帧上的定位基准信号以估计在确定无线设备201的位置时有用的定时信息(例如，来自基站的第一多路径分量的到达时间)。当标识符指示子帧不包含位置基准信号或子帧内的信息(例如，定位基准信号)不能被用于确定位置相关定时信息(例如，标识符不对应于期望基站)时，处理器329忽视(807)所接收到的子帧。另一方面，当标识符指示子帧内的信息(例如，定位基准信号)能够用于确定位置相关定时信息时(例如，标识符在先前接收到的邻居小区列表上)，处理器329处理子帧和其中的特定传输资源集合以最终估计可以在确定无线设备201的位置时使用的定时信息(例如，到达时间或观察到的到达时间差信息)。
在所接收到的子帧是来自能够由此确定位置相关定时信息的基站时，无线设备处理器329确定(809)所接收到子帧的非控制信道部中的传输资源集合，其中基于与基站相关联的标识符来发射定位基准信号(例如，OTDOA波形)。例如，无线设备存储器331可以存储映射具有OFDM码元和特性(例如，码元持续时间和/或关联循环前缀)的标识符的表格。每当无线设备201从当前服务的站点或小区接收到新的邻居小区列表时或当检测到新的小区且由无线设备201以自主的方式更新了邻居小区列表时，可以更新该表格。
基于与从其接收到子帧的基站相关联的标识符(例如，PCID)，无线设备处理器329将子帧解复用以提取载送定位基准信号的传输资源集合(例如，时间-频率资源元素)。换言之，基于与发射在无线设备存储器331中存储的子帧和码元映射的基站相关联的标识符，处理器329确定帧的非控制信道部中的哪个或哪些OFDM码元包含定位基准信号。另外，处理器329基于所存储的映射来确定包含定位基准信号的一个或多个OFDM码元在E-UTRA或LTE标准下是具有正常持续时间或正常或扩展循环前缀还是具有特殊持续时间或关联循环前缀(例如，正常持续时间或特殊、过长循环前缀的倍数)。然后，处理器329处理(811)包含定位基准信号的传输资源组，以基于基准定时信息来估计与定位基准信号相关联的到达时间信息。例如，无线设备处理器329可以基于由无线设备的本地振荡器332提供的基准时间或时钟来确定定位基准信号的到达时间。此外，无线设备处理器329可以基于基准时钟来确定来自至少两个基站的从其各自定位基准信号传输的到达时间。另外，设备处理器329可以以一个基站的到达时间作为基准来计算至少与那些基站的子集相对应的到达时间差。
在一个实施例中，在已处理了包含定位基准信号的传输资源并估计了定时信息之后，无线设备处理器329可以确定(813)无线设备201是否处于无线设备处理器329确定无线设备的位置的自主位置确定模式。如果无线设备201处于此类自主定位模式，则无线设备处理器329基于针对从为相邻服务覆盖区域提供服务的多个(两个或更多)基站接收到的子帧计算的定时信息来确定(815)无线设备的位置。在这种情况下，无线设备存储器331存储系统基站的固定位置并使用那些固定位置以及到达时间信息以使用已知三角测量或三边测量方法来确定其位置。替代地，如果无线设备201不处于自主位置确定模式下，并且其位置将由另一设备来确定，诸如无线系统的位置服务器207，则无线设备经由无线设备的服务基站将定时信息(例如，从两个或更多邻居基站接收到的定位基准信号的估计到达时间)传送(817)到位置确定设备。201中的无线设备可以自主地标识在某个载波频率上的新的可检测小区，并向其连接到的基站发送测量报告。替代地，基站可以向UE发送邻居小区列表重配置消息。总之，无线设备201可以更新其邻居小区列表。基站可以发送请求无线设备201确定与相邻基站的子集相对应的所观察到的到达时间差的UE特定配置消息(例如，无线电资源控制测量配置消息)并将其进行报告。当无线设备201可以接收此类消息并将其解码，并且响应于此，确定与所配置的相邻基站的子集相对应的所观察到的到达时间差。然后，无线设备可以将这些测量结果报告给其连接到的基站。
为了提供无线设备处理器320的操作的进一步示例以帮助确定无线设备的位置，考虑在基站204正在向无线设备201提供无线服务且基站203和205正在向与由基站204提供服务的服务覆盖区域相邻的服务覆盖区域(例如，小区或扇区)提供无线服务的情况下的图2的系统200。在这种情况下，无线设备可以从两个邻居基站203、205接收子帧。在本实施例中，每个子帧包括在时间上跨越一组子载波被划分以形成OFDM码元的一毫秒(1ms)的资源元素块。每个资源元素占用其相应载波上的预定时间量(例如，约70微秒)。每个子帧的OFDM码元被布置到控制信息已被编码到其中的第一OFDM码元集合中和除控制信息之外的信息已被编码到其中的第二OFDM码元集合中。此类其它信息包括定位基准信号。换言之，每个子帧可以被配置成支持控制信道(例如，PDCCH)和同步信道(例如，P/S-SCH)。
在接收到子帧之后，无线设备处理器329针对每个子帧来确定资源元素集合(和类似地OFDM码元集合)，其中，基于与从其接收到特定子帧的基站203、205相关联的标识符来发射定位基准信号。载送来自基站203的定位基准信号的OFDM码元集合优选地与载送来自基站205的OFDM码元集合正交。在时间或频率方面的定位基准信号资源元素和/或OFDM码元的定位上的差被存储在无线设备存储器331中，并且可以结合从服务基站204接收到更新邻居小区列表来定期地更新。结果，无线设备处理器329可以将发射子帧的基站203、205的标识符映射到将与基站相关联的标识符映射到载送定位基准信号的资源元素和/或OFDM码元的定位的所存储的信息，以确定此类资源元素和/或OFDM码元在特定接收子帧内的位置和/或特性(例如，持续时间和/或循环前缀)。
在无线处理器329已基于与基站203、205相关联的标识符确定了在从基站203、205接收到的子帧中发射定位基准信号的资源元素集合之后，无线设备处理器329处理资源元素集合以基于无线设备的本地振荡器332的本地振荡器频率来估计相应定位基准信号的到达时间。然后，无线设备处理器329在消息中(例如，在由无线设备201在上行链路上发射的无线电资源控制测量报告消息中)向无线设备发射机325提供估计所估计的到达时间以便传输到服务基站204并最终传送到位置服务器207以用于无线设备的位置的确定。替代地，如上文所讨论的，当无线设备处理器329已被编程为自主地估计无线设备的位置时，无线设备处理器329可以基于所估计的到达时间来计算其自己的位置和可以提供给无线设备201和/或存储在无线设备存储器331中的其它信息(例如，如本领域中已知的基站位置、子帧传输之间、信道条件等)。
可以将图7所示的用于控制基站处理器316逻辑流程块的操作(例如，401～413)的指令实现为编程指令，所述编程指令被存储在基站存储器310中并由基站处理器316在适当的时间执行。同样地，可以将图8所示的用于控制无线设备处理器329的操作(例如，逻辑流程块805～815)的指令实现为编程指令，所述编程指令被存储在无线设备存储器331中并由无线设备处理器329在适当时间执行。
如上文详述的，本公开的实施例主要在于与传送定位基准信号以帮助确定无线通信设备的地理位置有关的方法步骤和装置组件的组合。因此，已经根据情况用附图中的常规码元表示了所述装置组件和方法步骤，附图仅示出与理解本发明的实施例有关的那些具体细节，以便避免由于对于受益于本文描述的本领域的普通技术人员来说容易显而易见的细节而使本公开含糊难懂。
在本公开中，诸如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”等的关系术语可以仅仅用来将一个实体或动作与另一实体或动作区别开，而不一定要求或暗示此类实体或动作之间的任何实际此类关系或顺序。术语“包括”、“包含”和其任何其他变体意图覆盖非排他性包括，使得包括一列元素的处理、方法、制品、或装置不仅包括那些元素，而且可以包括未明确列出和此类处理、方法、制品、或装置所固有的其它元素。结合任何对象或动作所使用的术语“多个”意指此类对象或动作中的两个或更多。前面是冠词“一”或“一个”的权利要求元素在没有更多约束的情况下不排除在包括该元素的处理、方法、制品或装置中的附加相同元素的存在。
将理解，本文所述的基站301和无线通信设备201的实施例可以包括一个或多个常规处理器和唯一存储的程序指令，其控制处理器(多个)与某些非处理器电路相结合地实现基站301和无线通信设备201的一些、大多数或所有功能及本文所述的其操作方法。非处理器电路可以包括但不限于上文所述的发射机312、325、接收机314、327、天线304～307、39～310、320、322～323、本地振荡器332、显示器333、用户接口335、存储器318、331、以及警报机构337、以及滤波器、信号驱动器、时钟电路、电源电路、用户输入设备、以及各种其它非处理器电路。同样，这些非处理器电路的功能可以被解释为依照本发明的一个或多个实施例的方法的步骤。替代地，可以由未存储程序指令的状态机或在一个或多个专用集成电路(ASIC)中实现一些或所有功能，其中，每个功能或某些功能的一些组合被实现为定制逻辑。当然，可使用两种方法的组合。因此，本文已经总体上描述了用于这些功能的方法和装置。此外，可以预期，尽管普通技术人员受例如可用时间、当前技术和经济方面的考虑的激发可能进行了大量的努力和许多设计选择，但是当得到本文公开的概念和原理的引导时将很容易能够在没有过多实验的情况下产生此类软件指令或程序及集成电路。
虽然已经以确立所有权并使得普通技术人员能够制造和使用本公开及其最佳模式的方式描述了本公开及其最佳模式，但是将明白和理解的是，存在本文公开的示例性实施例的等同物，并且在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以对其进行修改和变更，本发明的范围和精神不是由示例性实施例、而是由所附权利要求书来限定的。

Claims (11)

1.一种无线终端中的方法，所述方法包括：
基于从服务基站用信号通知的信息或根据与基站相关联的标识符来确定子帧的时间位置，所述子帧包括OFDM码元，在所述OFDM码元上的传输与在子载波OFDM码元栅格上布置的资源元素相对应；
基于从所述服务基站用信号通知的信息或根据与基站相关联的标识符来确定所述子帧是否包含定位基准信号；
从第一基站接收包含所述定位基准信号的所述子帧；
根据所述定位基准信号来估计来自所述第一基站的所述传输相对于基准时钟的到达时间；以及
估计来自第二基站的所述传输的到达时间。
2.根据权利要求1所述的方法，
计算来自所述第一基站的所述传输相对于来自所述第二基站的所述传输的到达时间差；以及
向所述第二基站发送测量报告，所述测量报告至少包括所述到达时间差和与所述第一基站相关联的标识符。
3.根据权利要求1所述的方法，
在第一OFDM码元集合上从基站接收定位基准信号，其中，传输资源被布置为资源元素块；
生成0-1模板矩阵，使得所述模板矩阵的行数目等于资源元素块中的子载波数目，并且列数目等于所述第一OFDM码元集合中的码元数目；
将码元上资源元素块内的定位基准信号资源元素的子载波位置确定为等于所述模板矩阵子矩阵对应列上非零条目行索引的整数；以及
从所述基站接收与所述载波位置上的传输相对应的定位基准信号。
4.根据权利要求3所述的方法，
其中，所述0-1模板矩阵是置换矩阵，
其中，使用以下各项中的任何一个根据映射函数来确定所述模板矩阵每列中的非零条目：所述基站的站点标识符；所述基站的物理小区身份；所述基站的全局小区身份；系统帧号；时隙号；子帧号；码元索引；资源元素块索引；无线电网络事务身份；或由所述服务基站用信号通知的信息。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，通过在一个或两个维度中使N×N维的Costas阵列循环移位并然后在已移位的Costas阵列的每组K个连续行之间且在已移位的Costas阵列的顶部或底部处插入K个零行，使得K>1且K是N的因数，来首先获得0-1中间矩阵，以及
所述模板矩阵被设置为等于所述中间矩阵的垂直移位，
根据以下各项中的一个来确定所述Costas阵列的一个或两个维度上的循环移位量和所述中间矩阵的垂直移位：所述基站的站点标识符；所述基站的物理小区身份；所述基站的全局小区身份；系统帧号；时隙号；子帧号；码元索引；资源元素块索引；无线电网络事务身份；或由所述服务基站用信号通知的信息。
6.根据权利要求3所述的方法，
其中，所述0-1模板矩阵是循环移位对角矩阵或循环移位反对角矩阵，
其中，根据以下各项中的任何一个来确定循环移位的量：所述基站的站点标识符；所述基站的物理小区身份；所述基站的全局小区身份；系统帧号；子帧号；资源元素块索引；无线电网络事务身份；或由所述服务基站用信号通知的信息。
7.根据权利要求3所述的方法，
其中，根据伪随机数生成器来确定所述0-1模板矩阵的每列中的所述非零条目，
其中，伪随机数生成器使用以下各项中的任何一个作为其输入：所述基站的站点标识符；所述基站的物理小区身份；所述基站的全局小区身份；系统帧号；子帧号；资源元素块索引；无线电网络事务身份；或由所述服务基站用信号通知的信息。
8.根据权利要求3所述的方法，
其中，定位基准信号资源元素的所述传输与从GOLD序列生成器生成的四相相移星座的码元相对应，
其中，根据以下各项中的任何一个来确定GOLD序列生成器被初始化的量：所述基站的站点标识符；所述基站的物理小区身份；所述基站的全局小区身份；系统帧号；子帧号；资源元素块索引；无线电网络事务身份；或由所述服务基站用信号通知的信息。
9.根据权利要求3所述的方法，
其中，定位基准信号资源元素的传输对应于循环移位Zadoff-Chu序列的码元，
其中，根据以下各项中的任何一个来确定所述Zadoff-Chu序列的根和循环移位量：所述基站的站点标识符；所述基站的物理小区身份；所述基站的全局小区身份；系统帧号；子帧号；资源元素块索引；无线电网络事务身份；或由所述服务基站用信号通知的信息。
10.根据权利要求1所述的方法，
在第一OFDM码元集合上接收定位基准信号，其中，通过对从伪随机序列生成器获得的时域序列采取快速傅立叶变换来获得所述定位基准信号资源元素，
根据以下各项中的任何一个来确定伪随机数生成器的初始化：所述基站的站点标识符；所述基站的物理小区身份；所述基站的全局小区身份；系统帧号；子帧号；资源元素块索引；无线电网络事务身份；或由所述服务基站用信号通知的信息。
11.根据权利要求3所述的方法，其中，0-1模板矩阵是M×N矩阵，所述M×N矩阵的元素等于零(‘0’)或一(‘1’)，其中，M和N两者都是正整数。
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