CN104869629A - 用于无线传输系统上的用户设备位置确定的方法和系统 - Google Patents

用于无线传输系统上的用户设备位置确定的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了用于无线传输系统上的用户设备位置确定的方法和系统。可以通过包括能够在低灵敏度和低信噪比下检测的附加基准信号，通过引入用于被用于到达时间差TDOA测量的非同式频率复用，来改善邻居小区可听能力，例如，从服务小区站点和各种邻居小区站点传送的信号的正交。提出了称为TDOA-RS的新基准信号以改善部署3GPP EUTRAN LTE系统的蜂窝网络中的邻居小区的可听能力，并且可以在用于PDSCH和/或MBSFN子帧的任何资源块RB中传送TDOA-RS，无论前者是否在支持PMCH和PDSCH两者的载波上。除附加TDOA-RS基准信号之外，还可以包括附加同步信号即同步TDOA以改善邻居小区的可听能力。

Description

用于无线传输系统上的用户设备位置确定的方法和系统
本申请是申请日为2010年2月5日申请号为201080015285.6(国际申请号：PCT/US2010/000446)发明名称为“用于无线传输系统上的用户设备位置确定的方法和系统”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本申请一般地涉及无线通信技术，并特别地涉及使用定位基准信号来确定用户设备的位置。
背景技术
存在对移动无线运营商提供语音和高速数据服务的日益增加的需求，并且同时，移动网络运营商希望每个基站支持更多的用户以降低整体网络成本并使得服务对于订户而言更加可承受。结果，需要使得能够实现到用户设备的更高数据速率和更高容量的无线系统。然而，用于无线服务的可用频谱是有限的，并且增加固定带宽内的业务的在先努力已增加了系统中的干扰并降级信号质量。
已在正交频分多址(OFDMA)系统上实现各种方案以增加系统性能。类似于多输入多输出(MIMO)、正交频分复用(OFDM)和高级错误控制代码的技术提高每链路吞吐量，但这些技术未解决在通信网络中遇到的所有问题。
无线通信网络通常被划分成小区，每个小区进一步被划分成小区扇区。在每个小区中提供了基站收发单元以使得能够实现与位于小区站点(site)位置内的移动站的无线通信。从用户设备所在的小区站点上的小区站点基站收发机(eNodeB或服务小区站点)传送基准信号，以及从位于服务小区站点周围的各种邻居小区站点(邻居小区站点)上的基站收发机传送基准信号。
基准信号被正交频分多址(OFDMA)系统(诸如3GPP和LTE移动无线通信系统)上的用户设备用来帮助确定用户设备在移动无线通信系统上的位置。在位置分析的一种形式中，用户设备使用从服务和相邻小区站点接收的基准信号来确定用户设备位置以确定从服务小区站点和邻居小区站点传送的基准信号之间的到达时间差。通过计算用于基准信号的到达时间差，用户设备或网络上的其它组件能够执行三角测量计算以准确地确定用户设备在网络上的位置。该位置信息被用来调整到和来自用户设备的传输信号的功率，从而减少与网络上的其它信号的干扰，并改善到和来自用户设备的信号传输的总体准确度。
邻居小区可听能力是用户设备检测或“听到”来自邻居小区站点的基准信号的能力。然而，来自服务小区站点和相邻小区站点的基准信号必须被用户设备准确地检测或“听到”，以便在位置分析中使用。在邻居小区可听能力中遇到的一个问题在用户设备位于接近服务小区站点的中心处、使得来自邻居小区站点的基准信号太弱而不能被用户设备适当检测时出现。在这种情况下，来自邻居小区站点的基准信号太弱而使用户设备不能准确地估计来自服务和各种邻居小区站点的基准信号之间的到达时间差，这妨碍由用户设备执行的三角测量位置分析。
已知的现有技术系统和提议未充分地解决在用户设备位于接近服务小区站点的中心处时出现的邻居小区可听能力问题，并且这些已知系统和提议包括以下各项：(1)3GPP TS36.133v8.4.0，“对无线电资源管理的支持的E-UTRA要求”，(2)3GPP TS 36.214v8.5.0，‘E-UTRA：物理层测量’，2008年12月，(3)3GPP TS 36.211v8.5.0，‘E-UTRA：物理信道和调制’2008年12月，(4)R1-090053,‘改进LTE定位服务的可听能力’，阿尔卡特朗讯，RAN155bis，斯洛文尼亚，卢布尔雅那，2009年1月，[1](5)R1-090321，‘用于LTERel-9---RAN1特定问题的定位支持’，斯洛文尼亚，卢布尔雅那，摩托罗拉，RAN155bis，2009年1月，[2]以及(6)R1-090353，‘在LTE中的OTDOA上’，斯洛文尼亚，卢布尔雅那，Qualcomm Europe,RAN1-55bis，2009年1月[3]。
在上文识别的参考文献(4)和(6)中，提出了不同的附加基准信号模式，但是这两个提议都未提供用于用户设备位于服务小区站点附近时的邻居小区可听能力问题的可工作或改善的解决方案。
在上文识别的参考提议(4)中，必须调度用于传送新基准信号RS模式的一个资源块(RB)，称为LCS-RS。然而，用于传送基准信号的资源块B(LCS-RS)的联合调度要求网络通信系统当前不支持的各种邻居小区站点之间的协调。此外，以上参考提议(4)要求小区站点是同步的，新的基准信号LCS-RS模式与小区特定基准信号RS相比具有不同的结构，称为在当前规范中定义的CRS。最后，除非在网络的较大集群内广泛地进行协调，否则仍可能出现邻居小区的集群之间的冲突。为了实现由上文参考文献(4)识别的此提议，要求一种新类型的基准信号，其未被当前网络系统识别，并且将需要协调系统组件的大规模同步协调。因此，此提议要求对过于广泛而不可工作或不实际的现有系统的修改。
相对于上文识别的参考提议(6)，提出的基准信号(E-IRDL RS)与现有标准中的小区特定基准信号(CRS)的结构相比遵循非常不同的结构，这要求在接收机中引入新的且复杂的技术。为了实现由上文参考文献(6)识别的此提议，要求一种新类型的基准信号，其未被当前网络系统识别，并且将要求接收机中的新技术的实现。因此，此提议也要求对过于广泛而不可工作或不实际的现有系统的修改。
还在多小区、多扇区部署方案中对上文识别的参考提议(4)、(5)和(6)执行模拟，用户设备被模拟为以均匀的随机性位于服务小区站点中。下面示出了用于情况1和3的3GPP模拟结果，如在3GPP TS 36.133v8.4.0、“对无线电资源管理的支持的E-UTRA要求”中所定义的，FDD频率内测量灵敏度要求被设置为SGH_RP～126dBm。
在该模拟中，可以在频域、时域和/或代码域中实现复用机制，但是未采用特定的复用机制。然而，该模拟确实采用了1、3和6的复用因数。如图1～3所示地捕捉如被每个UE观察到的最好的N个邻居小区信号的Gil分布并进行绘图。还对来自服务小区的信号的几何(Gil)分布进行绘图以进行比较。
在3GPP TS 36.133v8.4.0、“对无线电资源管理的支持的E-UTRA要求”中定义的小区可听能力要求是SCH E＝～-6dB。在本模拟研究中，将可听能力C/I要求假定为-6、-8或-10dB。如图4～6所示，对具有可检测信号的邻居小区的数目的分布进行绘图。
根据所采取的模拟数据，申请人观察到以下各项：
·对于1的复用因数而言，UE能够检测到3个或更多站点的概率小于20％，即使当ISO＝50Om(情况1)时，可听能力CII阈值也低到-10dB；
·对于3的复用因数而言：
·在情况1中，UE能够在CII阈值为-6dB时以约69％、在-8dB上77％以及在-10dB上85％的概率检测3个或更多站点；
·在情况3中，UE能够在CII阈值为-6dB时以约48％、在-8dB上62％以及在-10dB上73％的概率检测3个或更多站点。
·对于6的复用因数而言：
·在情况1中，UE能够在CII阈值为-6dB时以约98％的概率检测3个或更多站点；以及
·在情况3中，UE能够在CII阈值为-6dB时以约77％、在-8dB上86％以及在-10dB上92％的概率检测3个或更多站点。
改善服务小区站点基准信号和相邻小区站点的时间差计算方面的准确度将导致位置确定的准确度的改善，这将导致增强的系统性能及到和来自用户设备的丢失数据和控制信号的减少。需要在不要求广泛的系统变更或要求对基准波段或基准信号的大规模变更的情况下增加三角测量计算的准确度。换言之，需要当用户设备位于服务小区站点附近时的用户设备定位分析的准确度的改善，其中，该改善尝试在现有部署3GPP和LTE系统的约束内工作，并且不要求广泛的系统变更或新硬件部署。基于对现有系统和提议所做的模拟分析和比较研究，需要改善定位辅助基准信号，因此，能够实现更准确的用户设备定位。
可以根据在任何特定网络配置或通信系统上使用的命名法将系统上的各种组件称作不同的名称。例如，“用户设备”涵盖电缆网络上的PC以及被如具有各种特征和功能的各种构造和型号的移动终端(“蜂窝电话”)可能经历的直接无线连接(诸如因特网接入、电子邮件、消息服务等)到蜂窝式网络的其它类型的设备。
此外，根据正在哪个方向上传送和接收通信，可以将词语“接收机”和“传送机”称为“接入点”(AP)、“基站”和“用户”。例如，对于下行链路环境而言，接入点AP或基站(eNodeB或eNB)是传送机且用户是接收机，而对于上行链路环境而言，接入点AP或基站(eNodeB或eNB)是接收机且用户是传送机。这些术语(诸如传送机或接收机)并被意图被限制性地定义，而是可以包括位于网络上的各种移动通信单元或传输设备。
发明内容
可以通过包括能够在低灵敏度和低信噪比下检测的附加基准信号，通过引入用于被用于到达时间差(TDOA)测量的非同式(non－unity)频率复用来改善邻居小区可听能力，例如，从服务小区站点和各种邻居小区站点传送的信号的正交性。提出了称为TDOA-RS的新基准信号以改善部署3GPP EUTRAN(LTE)系统的蜂窝网络中的邻居小区的可听能力，并且可以在用于PDSCH和/或MBSFN子帧的任何资源块(RB)中传送TDOA-RS，无论前者是否在支持PMCH和PDSCH两者的载波上。
除附加TDOA-RS基准信号之外，还可以包括附加同步信号(同步TDOA)以改善邻居小区的可听能力。可以在共享与同步信道相同的资源块RB的OFDM符号中传送此修改或新同步TDOA信号。为了增加正交性，不同的小区站点可以使用不同的OFDM符号来传送此同步TDOA信号。
还可以扩展同步信号(同步TDOA)以保持小区站点之间的正交性，用如在版本8标准、3GPP TS 36.211v8.5.0中定义的通过主和辅助同步信号实现正交或低相关性质。可以通过跳过后续传输实例之间的不同频率资源来传送载送这些附加信号的资源块(RB)。可替换地，其还可以在用于同步信号的资源块内跳跃，即，当在与同步信道相同的资源块RB中对其进行传送时。
附图说明
现在将仅以示例的方式参考附图来描述本申请的实施例，在附图中：
图1－6是示出基于模拟结果的性能特性的图表；
图7－9G是传输信号中的块分配的示意图；
图10至12是用于通信网络上的组件的网络组件图。
相同的附图标记在不同的图中用来表示类似的元件。
具体实施方式
参考图8，方框图示出控制多个小区12内的无线通信的基站控制器(BCS)10，由相应的基站(BS)14来为该小区提供服务。在某些配置中，每个小区被进一步划分成多个扇区13或区域。通常，每个基站14促进与在与相应基站14相关联的小区12内的移动和/或无线终端16的使用OFDM的通信。移动终端16相对于基站14的移动导致信道条件的显著波动。
如所示，基站14和移动终端16可以包括多个天线以提供用于通信的空间分集。在某些配置中，中继站15可以帮助基站14与无线终端16之间的通信。可以将无线终端16从任何小区12、扇区13区域、基站14或中继站15传递至另一小区12、扇区13区域、基站14或中继站15。在某些配置中，基站14通过回程网络11与每个和与另一网络(诸如核心网络或因特网)通信。
由本发明解决的可听能力问题在移动终端MS 16位于非常接近于基站收发单元BS 14处时发生。在没有使用本发明时，移动终端MS 16将用其三角测量分析来对抗问题，这将导致向系统提供准确的位置或接近数据方面的问题。本发明通过使用基准信号(TDOA-RS)和附加基准同步信号(同步TDOA)来解决此可听能力问题。可以通过包括能够在低灵敏度和低信噪比下检测的附加基准信号，通过引入用于被用于到达时间差(TDOA)测量的非同式频率复用来改善邻居小区可听能力，例如，从服务小区站点和各种邻居小区站点传送的信号的正交。提出了称为TDOA-RS的新基准信号以改善部署3GPP EUTRAN(LTE)系统的蜂窝网络中的邻居小区的可听能力，并且可以在用于PDSCH和/或MBSFN子帧的任何资源块(RB)中传送TDOA-RS，无论前者是否在支持PMCH和PDSCH两者的载波上。
还可以包括附加同步信号(同步TDOA)以改善邻居小区的可听能力。可以在共享与同步信道相同的资源块RB的OFDM符号中传送此同步TDOA信号。为了增加正交性，不同的小区站点可以使用不同的OFDM符号来传送此同步TDOA信号。还可以扩展同步信号(同步TDOA)以保持小区站点之间的正交性，通过如在版本8标准、3GPP TS36.211v8.5.0中定义的主和辅助同步信号具有正交或低相关性质。可以通过跳过后续传输实例之间的不同频率资源来传送载送这些附加信号的资源块(RB)。可替换地，它们还可以在用于同步信号的资源块内跳跃，即，当在与同步信道相同的资源块RB中对其进行传送时。
参考图9，举例说明基站14的示例。基站14通常包括控制系统20、基带处理器22、传送电路24、接收电路26、多个天线28和网络接口30。接收电路26从由移动终端16(在图13中示出)和中继站15(在图4中示出)提供的一个或多个远程传送机接收射频信号承载信息。除图9所示的组件之外，低噪声放大器和滤波器可以协作以放大和去除来自信号的宽带干扰以进行处理。此外，向下变换和数字化电路随后将使已滤波的接收信号向下变换至中间或基带频率信号，其随后被数字化成一个或多个数字流。
基带处理器22处理数字化接收信号以提取在接收信号中传送的信息或数据位。此处理通常包括解调、解码和纠错操作。同样地，通常在一个或多个数字信号处理器(DSP)或专用集成电路(ASIC)中实现基带处理器22。然后直接地或在中继站15的帮助下经由网络接口30跨越无线网络发送接收到的信息或传送到由基站14提供服务的另一移动终端16。
在传送侧，基带处理器22在控制系统20的控制下从网络接口30接收可以表示语音、数据或控制信息的数字化数据，并对数据进行编码以便传输。编码数据被输出到传送电路24，在那里，由具有一个或多个期望传送频率的一个或多个载波信号对其进行调制。还可以使用功率放大器来将调制载波信号放大至适合于传输的水平，并通过匹配网络(未示出)将调制载波信号递送到天线28。下面更详细地描述调制和处理细节。
参考图10，举例说明用户设备或移动终端16的示例。类似于基站14，移动终端16将包括控制系统32、基带处理器34、传送电路36、接收电路38、多个天线40和用户接口电路42。接收电路38从一个或多个基站14和中继站15接收射频信号承载信息。低噪声放大器和滤波器可以协作以放大和去除来自信号的宽带干扰以进行处理。向下变换和数字化电路随后将使已滤波的接收信号向下变换至中间或基带频率信号，其随后被数字化成一个或多个数字流。
基带处理器34处理数字化接收信号以提取在接收信号中传送的信息或数据位。此处理通常包括解调、解码和纠错操作。通常在一个或多个数字信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)中实现基带处理器34。
为了进行传输，基带处理器34从控制系统32接收表示语音、视频、数据或控制信息的数字化数据，将其编码以便传输。编码数据被输出到传送电路36，在那里，其被调制器用来调制处于一个或多个期望传送频率的一个或多个信号。还可以使用功率放大器将调制载波信号放大至适合于传输的水平，并通过匹配网络将调制载波信号递送到天线40。
本领域的技术人员可使用的各种调制和处理技术被直接地或经由中继站用于移动站与基站之间的信号传输。在OFDM调制中，将传输波段划分成多个正交载波。根据要传送的数字数据来调制每个载波。由于OFDM将传输波段划分成多个载波，所以每个载波的带宽减小，并且每个载波的调制时间增加。由于并行地传送多个载波，所以任何给定载波上的用于数字数据或符号的传输速率比在使用单个载波时低。
基准信号被诸如3GPP和LTE移动无线通信系统的正交频分多址(OFDMA)系统上的诸如移动终端MS 16的用户设备用来帮助确定用户设备在移动无线通信系统上的位置。如图10所示并使用一种形式的位置分析，用户设备MS 16A使用从服务小区站点控制器BS14A和相邻小区站点BS 14B和/或14C接收到的基准信号来使用从服务小区站点BS 14A和相邻小区站点BS 14B和/或14C传送的时间差基准信号基于达到时间差分析而确定用户设备位置。
通过计算用于基准信号的到达时间差，用户设备MS 16A或网络上的其它组件能够执行三角测量计算以准确地确定用户设备MS 16A在网络上的位置。该位置信息被用来调整到和来自用户设备MS 16A的传输信号的功率，从而减少与网络上的其它信号的干扰，并改善到和来自用户设备的信号传输的总体准确度。
邻居小区可听能力是用户设备检测或“听到”来自邻居小区站点BS 14B或14C的基准信号的能力。然而，来自服务小区站点BS 14A和相邻小区站点BS 14B或14C的基准信号必须被用户设备MS 16A准确地检测或“听到”，以便在位置分析中使用。在邻居小区可听能力中遇到的一个问题在用户设备MS 16A位于接近服务小区站点控制器BS 14A的中心处、使得来自邻居小区站点BS 14B或14C的基准信号太弱而不能被用户设备适当检测时出现。在这种情况下，来自邻居小区站点BS 14B和14C的基准信号太弱而使用户设备不能准确地估计来自服务BS 14A和各种邻居小区站点BS 14B和/或14C的基准信号之间的到达时差，这妨碍由用户设备MS 16A执行的三角测量位置分析。
可以通过包括能够由用户设备MS 16A在低灵敏度和低信噪比下检测的附加基准信号，通过引入用于被用于到达时间差(TDOA)测量的非同式频率复用来改善邻居小区可听能力，例如，从服务小区站点和各种邻居小区站点传送的信号的正交性。提出了称为TDOA-RS的新基准信号以改善部署3GPP EUTRAN(LTE)系统的蜂窝网络中的邻居小区BS 14B和14C的可听能力，并且可以在用于PDSCH和/或MBSFN子帧的任何资源块(RB)中传送TDOA-RS，无论后者是否在支持PMCH和PDSCH两者的载波上。
除附加TDOA-RS基准信号之外，还可以包括附加同步信号(同步TDOA)以改善来自邻居小区站点BS 14B和14c的传输的可听能力。主或辅助同步信号可以被诸如沃尔什代码或具有低互相关性质的其它代码的小区特定正交码覆盖或加扰。如果使用沃尔什代码，则在正常主或辅助信号中预留所有1的代码字。在映射到资源元素之前对同步序列执行加扰以进行10FT处理。还可以使用具有与主或辅助同步信号的正交或低互相关性质的其它序列。
可以在共享与同步信道相同的RB的OFDM符号中传送此新同步TDOA信号。为了增加正交性，不同的小区站点可以使用不同的OFDM符号来传送此同步TDOA信号。例如，根据小区10，在正常CP、帧结构1的情况下，可以分别在OFDM符号e＝2、3、9、10、12或13中传送同步TDOA信号。OFDM符号e＝0、1、4、7和11被预留给小区特定RS，而e＝5、6分别被预留给子帧5中的辅助和主同步信号。对于子帧0中的时隙1而言，不能在OFDM符号e＝0、1...3中发送同步TDOA符号以避免与广播信道PBCH冲突，如果其在同一资源块RB中发送的话。
还可以扩展同步信号(同步TDOA)以保持小区站点之间的正交性，具有用通过主和辅助同步信号的正交或低相关性质。可以通过跳过后续传输实例之间的不同频率资源来传送载送这些附加信号的资源块(RB)。可替换地，同步TDOA信号还可以在用于同步信号的资源块内跳跃，即，当在与同步信道相同的资源块RB中对其进行传送时。
对于子帧#0而言，应在未被用于广播信道PBCR传输的OFDM符号上传送同步TDOA信号。在当前规范Ts 36.211v8.5.0中指定的时隙/子帧之间的间隔中，承载主和辅助同步信号和同步TDOA的一组6个资源块RB还可以跳跃至远离载波中心的不同频率位置。这还将帮助为可能经历波段中心上的衰落的用户改善同步性能。
还可以在有或没有PDSCR支持的载波上的MBSFN子帧上传送TDOA-RS和同步TDOA信号。或者，如在其它提议中所述的，其可以被邻居小区共同地调度以用于在同一资源块RB中的传输。根据要求的TDOA估计准确度和小区站点中的用户(UE或MS 16)的位置分布，载送TDOA-RS和/或同步TDOA的子帧的周期性是可配置的。同样地，在一个子帧中载送TDOA-RS的资源块RB的数目也是可配置的。
类似于UTRAN中的空闲时段下行链路传输(IPDL)，可以将某个子帧中的各组资源块RB预留给不同相邻小区站点BS 14B或BS 14C(除CRS信号之外)或在MBSFN子帧的数据区中的独有传输。基于OFDMA的EUTRAN(LTE)的优点是能够同时完成这些预留资源块RB上的来自多个邻居小区BS 14B和BS 14C的传输，作为用于TDOA测量的子帧或子帧组内的分数频率复用的一种形式。在有或没有附加基准信号的情况下，可以对这些传输进行功率增加。可以应用分数频率复用方案以进一步改善收听性能。例如，可以将特殊区域预留给其中能够在相邻小区之间配置不同频率复用因数的附加小区特定序列的传输。
我们可以将类似的设计应用于中继站以允许其监视其相邻中继站，因为中继站不能在谈话的同时进行侦听(检测来自邻居中继站的SCH)。另外，可以基于X2信令通过询问和响应来识别异步网络中的不同基站(eNB)之间的定时差。不同基站之间的相对定时差可以被网络实体用于位置确定，例如LMU。
为了保持与如在当前版本8标准中定义的小区特定基准信号RS(CRS)的一致性，在图7中示出了用于UE定位的附加TDOA基准信号(TDOA-RS)的替换结构，用于正常CP的情况。与CRS相比较的这些TDOA-RS的结构方面的相似性的优点是可以将相似的接收机用于检测TDOA-RS。类似于小区特定RS，这些TDOA-RS也是小区特定的，移位量是小区10的函数。来自标准CRS信令的主要差异是当仅存在单个天线端口时，被配置为用于天线端口1、2或3的TDOA-RS可以被天线端口0使用。同样地，当仅存在两个传送天线端口时，可以将用于天线端口2和3的TDOA-RS分别用于天线端口0和1。可以将从不同天线端口传送的TDOA-RS组合以增加TDOA估计的准确度。
可以在用于PDSCH和/或MBSFN子帧的任何资源块(RB)中传送TDOA-RS，无论前者是否在支持PMCH和PDSCH两者的载波上。虽然对于同步TDOA信号而言情况是类似的，但存在必须在子帧中的6个连续RB上传送同步TDOA信号的附加约束。同步TDOA信号能够共享与主和辅助同步信号相同的RB。可替换地，用如图8所示的修改，还可以在被用于同步信道的RB中传送TDOA-RS。
为了利用频率分集增益并保证小区站点中的最大数目的UE能够检测到TDOA-RS和同步TDOA信号，允许载送这些信号的资源块在信号的传输实例之间跳跃。根据预定小区特定跳跃序列，通过跨越整个波段的跳跃，可以使跨越整个波段频率分集增益的跳跃最大化。在TDOA-RS的情况下，载送TDOA-RS的一个或几个邻近RB能够跳跃到连续传送实例之间的不同频率资源。
在同步TDOA的情况下，载送同步TDOA的一组6个邻近RB能够跳跃到不同的频率资源，例如，连续传送实例之间的不同的一组6个邻近RB。在共享与同步信道相同的RB的TDOA-RS的情况下，还可以通过跨越载送同步信道的那6个RB的跳跃来获得某个频率分集增益。
根据信号灵敏度、TDOA估计准确度要求和小区站点中的UE位置分布，可以将用于传送TDOA-RS和同步TDOA-信号的周期性配置为在用于较高信号密度的每个子帧中或在与同步信号相同的子帧中进行传送。任一者或两者使用每个无线电帧中的子帧0和5。
在其中复用因数相对高的极端情况下，整个资源块RB可以被一个小区站点使用。然后，附加基准信号能够占用整个RB，除被用于CRS以保持与版本8的向后兼容的资源元素之外。可以由网络来配置复用因数，并由新SIB消息来广播。如果配置了FFR，则可以基于小区ID来确定用于每个小区的传输区域。通过包括具有配置消息的预定小区特定跳跃模式，还可以在FFR的顶部上应用跳频。
在UTRAN，LMU负责通过观察相邻小区的传输来估计其之间的相对定时偏移。为了避免用于LMU处的E-UTRAN的可听能力的问题，用于LMU找出关于异步系统中的邻居小区之间的相对定时偏移的替换方式是使指定eNB向邻居小区发送关于其定时信息的询问。如果邻居eNB装配有用于GPS或GNSS信号的卫星接收机，作为示例，则邻居eNB可以用帧边界的绝对定时进行响应。否则，邻居eNB可以用相对定时信息进行响应，例如，从eNB接收到询问时的时间戳，以及邻居eNB处的相应子帧和SFN的定时偏移。可以通过X2信令来传送此询问和响应。此询问的周期性将取决于eNB处的预期基准时钟漂移。
为了评估诸如TDOA的定位方法的性能，需要捕捉影响准确度的因数。根据小区中的相应位置，评估模型应捕捉UE进行的TDOA估计的准确度，例如，应对作为SINR的函数的TDOA估计误差性能进行绘图并在系统级模拟中进行捕捉。使用系统模拟来使用从各种邻居eNB传送的信号的TDOA估计基于三角测量而评估结果得到的关于UE位置估计的性能。
本发明通过使用通过已在EUTRAN 3GPP版本8标准中使用的信号结构传送的新基准信号(TDOA-RES)和新同步信号(同步TDOA)、即小区特定RS和同步信号来解决可听能力问题。通过在现有信号结构上使用新信号，能够在不增加支持TDOA估计方面的附加接收机复杂性的情况下实现本发明。此外，跨越频域载送提出的TDOA-RS和同步TDOA的资源块的跳跃能够充分利用频率分集，并使如不同UE经历的各种信道条件下的可听能力最大化。
本发明可以用来允许中继站保持由其相邻中继站发送的小区特定序列的正在进行中的测量。此类测量能够帮助基站的调度，并且不能依赖于如在版本8中定义的原始基准信号(CRS)，因为中继站还需要传送CRS，尤其是对于同步网络而言。此机制对其中能够动态地添加/去除中继站或中继站正在移动的自组织中继网络有用。
为了支持通过到达时间差(TDOA)测量的UE位置确定，应如下定义附加UE测量能力。
5.1.12定时偏移
以Ts为单位的用于定时偏移测量的定义是参考服务小区中的相应帧的到达时间(TOA_ref)的邻居小区中的下行链路帧的到达时间(TOA_neighbor)，即TOA_neighbor-TOA_ref，其中，Ts是用于E-UTRA的基本时间单位，如在TS 36.211V8.5.0S11中定义的。对系统的此修改将适用于频率内RRC_CONNECTED、频率间RRC_CONNECTED。
此类测量的报告格式和触发机制将被定义为MAC或RRC层规范的一部分。一个触发机制是基于RSRP和RSRQ报告的触发，因为能够使得某些时序偏移信息可用。另外，触发可以基于TDOA-RS和同步TDOA传输时间的配置，以获得改善的准确度，尤其是对于位于小区中心的UE而言。对于位于小区边缘附近的UE而言，可以与RSRP和/或RSRQ报告同时地报告时序偏移测量。
提出了附加定位基准信号(RS)，其具有频率/时间/代码复用6或更大的性质。这被预期将通过已知方法和系统大大地改善UE MS 16的邻居小区信号可听能力，其在具有2个传送天线的系统部署中仅支持复用3。
还已提供用于具有与同步信号相似的结构的邻近RB的更多细节。通过以6或更高的有效复用因数经由时间、频率和代码来正交地分配用于定位RS(TDOA-RS)的资源来避免来自邻居小区传输的干扰。已经分析了3的频率复用，但其不足以实现充分的邻居小区可听能力。因此，本发明允许新定位辅助基准信号RS(TDOA-RS)中的6的频率复用模式。类似于小区特定RS(CRS)，在RS模式中存在小区特定频移：V,shift＝N(cell ID)mod 6，如TS36.211v8.6.0的6.10.1节中所述。
用于定位RS的序列可以与用于CRS的类似。可替换地，还可以使用其它伪随机序列，例如，Zadoff-Chu序列。当使用MBSFN子帧来传送定位RS时，当配置了一个或两个传送天线端口时，仅在子帧的OFDM符号0中传送小区特定RS。因此，可以在子帧中的所有其它OFDM符号中传送定位RS。然而，当对于部署网络中的某些邻居小区而言配置了多于两个传送天线端口时，不能将子帧的OFDM符号I用于定位RS。
可以在许多资源块上在邻近频率(子载波)中对基准信号TDOA-RS进行定位。在如下图所示的示例中，每个OFDM符号不具有小区特定基准信号RS，每个横跨在6个邻近资源块RB上，并且TDOA-RS基准信号被分配为邻居小区以用于小区特定序列的传输。这些是在未被用于同步信号且未用于广播信道的OFDM符号上传送的。不能在载送TDOA-RS定位基准信号的那些资源块RB上调度数据业务。
如果在与同步信号相同的资源块RB和子帧(#5)中传送这些基准信号RS，则可以存在用于具有多于2个传送天线的部署网络中的多达6个不同邻居小区的至多Nrs＝6个OFDM符号，和用于仅具有一个或两个传送天线的部署网络中的多达8个不同邻居小区的Nrs＝8个OFDM符号。可以为每个邻居小区分配多于一个OFDM符号以便传送定位序列。还可以将不载送同步信号(PSS/SSS)的其它子帧和资源块用于传送定位序列。还可以支持更大数目的资源块RB或更长的序列长度Nseq，例如，如在具有3.84MHz采样率的3MHz带宽系统中的15个资源块RB。
这些序列是正交的，或者具有与主(PSS)和辅助(SSS)同步信号以及在不同邻居小区之间的低互相关性质。能够使用的序列的一个类型是已被用于各种基准信号RS的CAZAC序列或Zadoff-Chu序列。一个示例是使用如在3GPP标准的版本8中定义的长度62的主同步信号的不同循环移位α。
p(n)＝ejad(n).其中
可以将循环移位α的值选择为使得其对于不同的邻居小区而言尽可能远地间隔开。移位的量应是小区ID的函数。同样，分配给邻居小区的OFDM符号也应是小区ID的函数。例如，
其中N>＝1：每个可能循环移位值之间的样本的最小数目。
例如，对于Nseq＝62和6个期望的不同循环移位值而言，则
分配给具有小区ID的邻居小区的OFDM符号：
其中，l'＝按照OFDM符号索引l的升序布置的不包含CRS、PSS/SSSIPBCH的OFDM符号，从l'＝0开始至l'＝Nrs-1。对于更长的序列而言，可以使用长度127的ZC序列：
d u ( n ) = e - j Run ( n + 1 ) 127 n = 01 , . . . , 126
可以与被用于较短序列或主同步信号的那些不同地选择这些序列的根u。
如图9F所示，当在邻近资源块中对TDOA-RS基准信号进行定位时，TDOA-RS位于与同步信号相同的子帧中。左块使用与同步信号相同的长度，并且右块使用可以占用波段中心上的约15个RB的长度更长的基准信号RS序列。针对具有多于2个天线的网络中的部署来识别这些资源块。应将每个时隙中的OFDM符号索引1预留且不用于定位RS传输。
交错模式和邻近模式中的TDOA-RS基准信号的定位是有益的，具有6的频率复用和用于交错模式的目标。通过将不同的OFDM符号用于具有从不同邻居小区起的不同循环移位的TDOA-RS传输的邻近定位，能够实现大于6的频率复用模式。
已经使用6或更大的频率/时间/代码复用描述了TDOA-RS定位基准信号。预期此代码复用与版本8中的小区特定RS的可听能力的相比(其仅支持具有2个传送天线的系统部署的复用-3)将大大地改善UE的邻居小区信号可听能力。还已提供用于具有与同步信号相似的结构的邻近RS的更多细节。
本发明将通过以6或更高的有效复用因数经由时间、频率和代码来正交地分配用于定位基准信号RS(TDOA-RS)的资源来避免来自邻居小区传输的干扰。在模拟分析期间，假设网络是同步的。基于版本8CRS或没有数据传输的指定子帧(即IPDL子帧)中的提议PA-RS来测量移动终端UE到达时间差。此外，将FDD频率内测量灵敏度要求设置为SCHRP>-126dBm[6]。小区可检测性要求是SCH E/Iot>6dB。使用Rel-8CRS，由于比同步信号的CRS符号密度更高的CRS符号密度，假设能够可靠地检测下至约-14dB。
根据模拟结果，可以观察到仅使用版本8CRS，UE定位性能不能满足US FCC命令E911阶段2要求。定位准确度本质上受到相邻小区可听能力的限制。例如，对于-14dB的C/I阈值而言，83％处的位置误差的饱和点指示DE不能检测3个或更多非共址站点的概率是17％。
对于使用CRS信号的版本8所示的标准而言，在IPDL子帧、即没有调度数据的子帧中，针对2个天线端口可实现3的复用因数。然而，在由用于不同小区/小区组的正常和MBSFN子帧的混合物组成的定位子帧的联合调度或配置的情况下，能够实现更高的复用因数，但是以增加的开销和复杂性为代价。在用于小区可听能力的C/I阈值被设置为-6、-10和-14dB的情况下，分析用于使用具有6的复用因数的版本8CRS的3GPP模拟情况1(ETU 3km1h)和情况2(ETU 30kmlh)的UE定位误差分布。
根据模拟结果，还可以观察到使用具有6的复用因数的版本8CRS，UE定位性能能够满足FCC E9l1阶段2要求。此外，可以看到定位性能受到用于小区可听能力的C/I阈值的影响。具体地，将C/I阈值设置为非常低的值导致更不准确的到达时间差估计，这降级定位性能。另一方面，如果C/I阈值被设置得过高，则将降低小区可听能力。因此，可以使用C/I阈值来选择用于包括在UE定位确定中的邻居小区，以避免如由具有大的误差的TDOA估计引起的定位准确度的降级。从定位性能角度出发，需要针对TDOA估计准确度和在定位确定(即，后续三角测量步骤)中使用的邻居小区的数目之间的权衡使C/I阈值最优化。
模拟具有6的复用因数的PA-RS模式以使用附加位置基准信号(诸如TDOA-RS或PA-RS基准信号)分析用于3GPP模拟情况1(ETU 3km1h)和情况2(ETU 30kmlh)的UE定位误差分布。执行模拟以分析供1-Tx或2-Tx天线配置和50、25、15和6RB的PA-RS带宽使用的附加位置基准信号。
根据使用附加位置基准信号(诸如TDOA-RS或PA-RS)的模拟结果，在6的复用因数的情况下可观察到：(1)在情况1和情况2下的15RB和更高的带宽中，UE定位性能能够用附加位置基准信号来满足FCC E911阶段2要求，诸如TDOA-RS或PA-RS；以及(2)对于50RE的带宽而言，用来传送附加位置基准信号(诸如TDOA-RS或PA-RS)的天线配置对定位性能具有可忽略的影响。用减小的带宽，2-Tx PA-RS通常由于分集而改善定位性能。
采用使用标准定位算法来执行模拟，并如下确定UE位置。
从服务和可检测相邻小区估计信道脉冲响应，并且显示：(1)如果多于一个可检测小区是共址的，则在定位中采用具有最好信号质量的一个，(2)当部署多个传送/接收天线时，将所有传送接收天线对的估计信道抽头相干地组合，(3)当配置了CRS和附加位置基准信号(诸如TDOA-RS或PA-RS)两者时，首先使用用于传送CRS和PA-RS两者的每个Tx天线端口的时间域内插法将来自CRS和PA-RS的估计信道抽头组合。然后将所有传送接收天线对的估计信道抽头相干地组合，以及(4)将第一到达抽头(路径)识别为一组最强Ntap抽头中的最早抽头。
来自小区的信号的传播延迟被确定为已识别第一抽头的延迟。到达时间差被确定为来自相邻小区和服务小区的延迟之间的差。
根据用于具有最好信号质量的相邻站点的到达时间差Nns来估计UE位置。邻居小区到达时间差测量结果的数目受到信号质量阈值的限制，即C/I阈值，使得预期具有大的误差的TDOA测量结果未被用于位置估计，条件是最小数目(例如2或3个)邻居小区到达时间差测量结果是可用的。不同的C/I阈值值可以适用于不同数目的邻居小区，即可以存在多个C/I阈值。
例如，如果存在具有对于可听能力而言超过C/I阈值1的C/I的Nns＝5个邻居小区，则可以将用于准确TDOA测量的C/I阈值2的值设置为与在情况Nns＝2下相比相对较高的值。可以基于TDOA链路性能来选择阈值值设定，并且由eNB通过较高层信令来配置小区特定C/I阈值。还可以支持UE特定C/I阈值调整。在这种情况下，我们采用Ntap＝6和-6、-10和-14dB的C/I阈值。
基于申请人的模拟分析，已显示本发明超过了执行用于小区特定(CRS)的标准版本8UE定位。申请人能够确定基于CRS的解决方案由于相邻小区可听能力问题已限制定位性能。在由不同小区/小区组之间的正常和MBSFN子帧的混合物组成的定位子帧的联合调度或配置时，能够改善基于CRS的定位性能，但是仅仅具有将增加复杂性和系统上的开销的增大复用因数。
可以使小区可听能力阈值最优化以改善定位性能。具有6的复用因数的附加位置基准信号(诸如TDOA-RS或PA-RS)设计提供相比于已知技术得到明显改善的定位性能，并且用附加位置基准信号(诸如TDOA-RS或PA-RS)、2传送天线系统中的低到15个资源块RB的带宽，能够满足FCC E911阶段2要求。分析诸如TDOA-RS或PA-RS的提议附加位置基准信号的天线配置的影响，并确定用于附加位置基准信号(诸如TDOA-RS或PA-RS)的2-Tx天线配置基于不具有数据的正常子帧或在数据区中不具有数据和CRS的MBSFN子帧来改善用于定位子帧的定位性能。
还已确定到达时间差估计准确度随着定位辅助基准信号TDOA-RS或PA-RS的带宽的增加而增加。定位辅助基准信号TDOA-RS或PA-RS不需要全波段，即使到达时间差误差在半波段情况下是用于全波段情况的差不多约两倍。三角测量之后结果得到的定位性能仍能够满足FCC要求。
图9G中示出了分别用于单天线和双天线配置的两个提议附加位置基准信号(诸如TDOA-RS或PA-RS)模式。
本申请的上述实施例仅仅意图是示例。本领域的技术人员在不脱离本申请的范围的情况下可以对特定实施例进行改变、修改和变更。在前述说明中，阐述了许多细节以提供本发明的理解。然而，本领域的技术人员应理解的是可以在没有这些细节的情况下实施本发明。虽然已相对于有限数目的实施例公开了本发明，但本领域的技术人员将认识到由此而来的许多修改和变更。意图在于所附权利要求覆盖落在本发明的真实精神和范围内的所有此类修改和变更。
相关申请的交叉引用
本申请涉及2009年2月5日提交的临时专利申请序号61/150,137、2009年4月9日提交的61/168,087和2009年4月30日提交的61/174,333，并根据美国法典第35条119(e)款要求用于这些较早提交文件的优先权。这些临时专利申请通过引用结合到本发明专利申请中。

Claims (17)

1.一种系统，包括：
基站，其被配置为经由无线电接入网络与用户设备UE通信，所述基站包括：
无线电台；以及
可操作地耦接到所述无线电台的一个或多个处理元件；
其中，所述基站被配置为
发送到达时间差基准信号TDOA-RS，所述TDOA-RS能够用于确定所述UE对所述基站的接近，其中，所述基站被配置为使用为所述基站预留的一个或多个第一传输资源而不使用为一个或多个相邻基站预留的一个或多个第二传输资源来发送所述TDOA-RS。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个第一传输资源和所述一个或多个第二传输资源是资源块RB。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述基站是服务基站。
4.如权利要求1所述的系统，还包括：
所述一个或多个相邻基站，其中，所述一个或多个相邻基站被配置为使用为所述一个或多个相邻基站预留的所述一个或多个第二传输资源来发送到达时间差基准信号。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述基站被配置为：
针对第一发送实例使用一个或多个资源块内的第一子载波发送所述TDOA-RS；以及
针对第二发送实例使用所述一个或多个资源块内的第二子载波而不是第一子载波来发送所述TDOA-RS。
6.如权利要求1所述的系统，还包括
一个或多个中继站，被配置为将所述TDOA-RS中继给所述UE。
7.一种用户设备UE，包括：
无线电台；
可操作地耦接到所述无线电台的一个或多个处理元件；以及
一个或多个存储器，具有存储在其上的程序指令，所述程序指令能够执行以使得所述UE：
确定经由无线电接入网络从第一基站接收的第一到达时间差基准信号TDOA-RS的到达时间差；
确定经由无线电接入网络从第二基站接收的第二TDOA-RS的到达时间差；
其中，第一TDOA-RS是使用为第一基站预留的一个或多个第一传输资源而不使用为第二基站预留的一个或多个第二传输资源发送的；
其中，第二TDOA-RS是使用所述一个或多个第二传输资源而不是所述一个或多个第一传输资源发送的。
8.如权利要求7所述的UE，其中，所述一个或多个第一传输资源和所述一个或多个第二传输资源是资源块。
9.如权利要求7所述的UE，其中，所述UE被配置为基于第一和第二TDOA-RS来确定所述UE的位置。
10.如权利要求7所述的UE，其中，第一和第二TDOA-RS是使用同步信道发送的。
11.如权利要求7所述的UE，其中，第一TDOA-RS是从服务基站接收的并且第二TDOA-RS是从相邻基站接收的。
12.如权利要求7所述的UE，其中，
针对第一发送实例，第一TDOA-RS是使用一个或多个资源块中的第一子载波发送的；以及
针对第二发送实例，第一TDOA-RS是使用所述一个或多个资源块中的第二子载波而不是第一子载波发送的。
13.一种方法，包括：
由基站向用户设备UE发送到达时间差基准信号TDOA-RS，其中，TDOA-RS能够用于确定所述UE对所述基站的接近；
其中，所述发送是使用为所述基站预留的一个或多个第一时间或频率资源而不使用为一个或多个相邻基站预留的一个或多个第二时间或频率资源来执行的。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述基站不是所述UE的服务基站。
15.如权利要求13所述的方法，其中，所述一个或多个第二时间或频率资源能够被所述一个或多个相邻基站用于发送一个或多个第二TDOA-RS。
16.如权利要求13所述的方法，还包括：
针对第一发送实例使用一个或多个资源块中的第一子载波来发送TDOA-RS；以及
针对第二发送实例使用所述一个或多个资源块中的第二子载波而不是第一子载波来发送TDOA-RS。
17.如权利要求13所述的方法，其中，所述一个或多个第一时间或频率资源和所述一个或多个第二时间或频率资源是资源块。
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