CN111034244A - 用于改善位置估计的装置、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

装置(UE)包括天线和收发器。收发器经由天线发送第一信号，第一信号包括装置(UE)的唯一标识以及针对关于第一信号在接收器(BS)处的接收信息的请求。收发器经由天线从接收器(BS)接收第二信号，第二信号包括关于第一信号在接收器(BS)处的到达方向(DoA)的第一信息以及指示接收器(BS)的位置的第二信息。

Description

用于改善位置估计的装置、系统和方法
说明书
本发明涉及无线通信网络或系统的领域，并且实施例涉及用于提供允许改善的位置估计的信息、和/或用于提供通信网络内实体的改善的通信性能、和/或用于改善MIMO(多输入多输出)系统的性能的装置、系统和方法。
图1是包括核心网络102和无线电访问网络104的无线网络100的示例的示意性表示。无线电访问网络104可以包括多个基站eNB1至eNB5，每个基站服务于基站周围的特定区域，这由相应的小区1061至1065示意性表示。基站被提供以为小区内的用户服务。用户可以是固定设备或者移动设备。此外，连接到基站或用户的IoT设备可以访问无线通信系统。移动设备或IoT设备可以包括物理设备、地面车辆(诸如机器人或汽车)、飞行器(诸如有人或无人飞行器(UAVs)，后者也称为无人机)、建筑物和其中嵌入了电子器件、软件、传感器、致动器等的其他设备，以及使得这些设备能够跨现有网络基础设施收集和交换数据的网络连接。图1示出仅五个小区的示例性视图，然而，无线通信系统可以包括更多这样的小区。图1示出位于小区1062中的并且由基站eNB2服务的两个用户UE1和UE2，也称为用户设备(UE)。另一用户UE3在由基站eNB4服务的小区1064中示出。箭头1081、1082和1083示意性地表示用于从用户UE1、UE2和UE3向基站eNB2、eNB4发送数据，或者用于从基站eNB2、eNB4向用户UE1、UE2、UE3发送数据的上行链路/下行链路连接。此外，图1示出小区1064中的两个可以是固定设备或者移动设备的IoT设备1101和1102。IoT设备1101经由基站eNB4访问无线通信系统以接收和发送数据，如箭头1121示意性地表示。IoT设备1102经由用户UE3访问无线通信系统，如箭头1122示意性地表示。相应的基站eNB1至eNB5经由相应的回程链路1141至1145连接到核心网络102，在图1中通过指向“核心”的箭头示意性地表示这些回程链路。核心网络102可以被连接到一个或多个外部网络。
无线通信系统可以是任何基于频分复用的单音或多载波系统，如正交频分复用(OFDM)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、或具有或不具有CP的任何其它基于IFFT的信号，例如DFT-s-OFDM。可以使用其它波形，如用于多址的非正交波形，例如滤波器组多载波(FBMC)、通用频分复用(GFDM)或通用滤波多载波(UFMC)。在无线通信系统中，可以定义传输时间间隔(TTI)，例如1ms或更短。TTI是可以将数据从更高层映射到物理层(PHY)以执行传输的粒度。
在无线通信网络(如图1所描绘的无线通信网络)中，可能期望的是，以一定精度在小区中定位如无人机的UE。当考虑无人机的示例时，无线通信网络可以覆盖特定区域，如无人机将要(例如自动地)沿着其行进的一条或多条街道。无线通信网络的相应小区可以覆盖相应街道的一部分，并且可以沿着街道提供服务相应小区的基站，例如，可以将基站安装到沿着街道放置的灯柱。例如对于自主行进或对于给操作员提供位置信息，无人机需要确定其在小区内的位置。一种在小区或某个区域内定位如无人机的UE的方法基于观测到的到达时间差(OTDOA)估计，该估计可以在诸如LTE的蜂窝通信网络中使用，并且该方法是一种例如在参照文献[1]和[2]中描述的下行链路定位方法，该下行链路定位方法依赖于使用在用户设备UE处从一个或多个周围基站(eNB)接收的位置参考信号(PRS)对到达时间(TOA)估计的计算。PRS序列是下行链路信号，下行链路信号被设计用于定位目的并且被广播到小区内的所有无线电终端。PRS序列自基站或远程无线电头端(RRH)的天线在所有方向上以相同的发送功率辐射，以覆盖在小区任何地点处的所有用户，即提供小区范围的覆盖。为了区分开来自不同小区的PRS序列，每个PRS序列具有与其相关联的小区特定识别符(也称为物理小区识别符(PCI))。PCI在特定区域中是唯一的并且用于识别小区，从而识别PRS序列。相对于UE的内部时基，需要至少三个来自地理上分散的基站的定时测量，以便获得平面中的唯一位置。需要四个基站来获得三维空间中的唯一位置，如在参照文献[3]中描述的。
除了上面提及到的用于移动设备的位置估计的方法之外，另一个过程基于GNSS(全球导航卫星系统)并且被描述在参照文献[4]中。用于移动设备的位置估计的又一个过程可以基于WiFi或蓝牙网络中的SNR/RSSI(信号强度比/接收信号强度指示)的测量。
如上面描述的，对于移动设备可能期望在特定区域内的位置估计。在这些移动设备中，可能存在具有低的或降低的处理能力或功率以及有限能源(如电池)的移动设备。具有低处理能力和能量的这种移动设备的示例是可以以高速行进的无人机。对于这种快速移动的移动设备，可以出于安全和隐私的原因来估计位置，并且可能期望以高周期性/频率进行位置更新的连续更新。
尽管上面描述的用于估计位置的方法可以提供令人满意的结果，但是它们具有若干缺点。例如，在参照文献[1]至[4]中描述的所有方法都要求移动设备执行测量和计算以估计位置，这对于具有有限处理能力和电池容量的设备可能是不可行的。而且，该计算可能是耗时的，从而一旦已经估计了位置，实际位置则已改变。对于快速移动的移动设备尤其如此。例如，在参照文献中描述的GNSS方法进行时伴随着GNSS接收器的巨大功耗，并且使用这种GNSS接收器可能花费几秒钟来获得第一位置。此外，来自GNSS的信号可能在室内(诸如建筑大厅)不可用。而且，在没有直接接收到来自相应卫星的信号的环境中，GNSS可能不够精确，就像在城市环境(诸如在街道峡谷中)中那样。利用来自WiFi或Bluetooth网络的SNR/RSSI测量需要在移动设备处的附加的WiFi或Bluetooth接收器。另外，这种基于飞行时间(ToF)的方法要求在发送器和接收器之间的紧密同步，这可能难以实现。
关于参照图1描述的无线通信网络的另一个问题是，用于服务相应移动设备UE的基站可以提供3D波束成形或全维度MIMO方法。这可以在根据当前LTE-Advanced pro标准或5G或NR(新无线电)标准运行的系统中实现。为了实现3D波束成形，基站可以包括二维有源天线，如参照文献[5]和[6]中详细描述的。如参照文献[7]中所概述的，为了减小信道的尺寸，可以使用所谓的波束网格(GOB)概念来形成有效的天线。这种波束应该在至少一段时间(如几十秒)内是稳定的。根据天线的数量和阵列几何形状，这种波束可以具有小的半功率波束宽度(HPBW)。在这样的情况下，如果移动设备正在与基站进行上行链路(UL)或下行链路(DL)通信，该移动设备不一定精确地位于由基站提供的波束的主瓣方向上，并且这可能是由于由天线阵列提供的波束的半功率波束宽度小。因此，移动设备与基站之间的通信性能可能会恶化，例如，取决于执行的是UL通信还是DL通信，在基站或移动设备处信噪比可能会有所损失。
在参照文献[8]至[11]中描述了用于估计移动设备的位置的其他方法。
本发明的目的是提供一种改善在无线通信网络中的位置估计和/或通信性能的方法。
该目的通过如独立权利要求中限定的主题实现。
实施例在从属权利要求中限定。
现在参照附图更详细地描述本发明的实施例，其中：
图1示出了无线通信系统的示例的示意性表示；
图2是第一发明方面的实施例的示意性表示，其中移动设备响应于发送到基站的信标信号从基站接收可以用于估计其位置和/或改善与基站进行的通信的性能的信息；
图3是用于估计移动设备的位置的本发明方法的实施例的示意性表示；
图4描绘了本发明方法的另一实施例，根据该方法，从基站向移动设备UE提供的信息被用于改善移动设备UE与基站之间的通信；
图5是用于从发送器向接收器发送信息的无线通信系统的示意性表示；以及
图6图示说明计算机系统的示例，在该计算机系统上可以执行根据本发明方法描述的单元或模块以及方法的步骤。
下面，参照附图更详细地描述本发明的优选实施例，在附图中具有相同或相似功能的元件由相同的附图标记表示。
根据本发明的第一方面，如移动设备的装置发出如信标信号的第一信号，第一信号在如基站的接收器处被接收。第一信号唯一地与装置相关联，并且包括针对第一信号接收信息的请求，即针对关于接收器如何接收第一信号的详情的信息的请求。响应于第一信号，接收器生成第二信号或响应信号，该第二信号或响应信号对已经发送第一信号的装置是唯一的，并且包括请求的第一信号接收信息以及允许装置确定发出第二信号的接收器地点或位置的信息。根据本发明的第一方面的实施例，基于响应信号或由响应信号传达的信息，如移动设备的装置可以估计其位置和/或可以改善与通信网络内的实体的接收器(如基站)进行的通信的性能，和/或用于改善MIMO(多输入多输出)系统的性能。
根据第一方面，本发明提供一种装置，如移动设备，该装置包括天线和收发器，其中，收发器经由其天线发送第一信号，第一信号包括装置的唯一标识以及针对关于第一信号在接收器(如基站)处的接收信息的请求。收发器经由天线从接收器接收第二信号，第二信号包括关于第一信号在基站处的到达方向的第一信息以及指示基站的地点的第二信息。
根据第一方面，本发明提供一种装置，如基站，该装置包括多个天线和收发器，其中收发器经由多个天线接收第一信号，第一信号包括第一信号的发送器(如移动设备)的唯一标识以及针对关于第一信号在装置处的接收信息的请求。收发器估计第一信号的到达方向，并且经由多个天线向发送器发送第二信号，第二信号包括关于第一信号在装置处的估计的到达方向的第一信息以及指示装置的地点的第二信息。
根据第二方面的实施例，移动设备可以例如通过提供唯一标识来发出对移动设备唯一的信标信号。信标信号可以包括告知基站要执行对信号在基站处的到达方向(DoA)的估计的请求，在基站处可以接收信标信号。DoA信息与关于基站的位置信息一起返回给移动设备。
根据实施例，移动设备可以使用包括在第二信号中的信息来估计其位置。移动设备可以进一步确定到基站的距离，从而可以使用基站的位置、在基站处接收信标信号的方向以及到基站的距离来估计位置。距离可以通过测量来自基站的第二信号的接收功率和/或通过测量第二信号的到达时间来确定。根据实施例，移动设备可以采用其他已知的方法来确定到基站的距离。还根据其他实施例，基站可以响应于包括在来自多个基站的信号中的信息来估计其位置。除了从第一基站接收第二信号中的信息以外，还可以从第二基站甚至更多基站接收信息，可以使用在移动设备处接收到的多个第二信号中的信息来估计移动设备的位置。根据进一步实施例，当从多个基站接收第二信号时，如上面描述的，可以确定到基站的距离并且除第二信号中的信息以外还可以使用到基站的距离。
可以使用唯一标识在响应信号中指示基站的位置，或者可以发信号通知实际位置。如果将唯一标识提供给移动设备，移动站被允许访问包括基站的实际位置或地点以及相关联的标识的表或数据库。这允许移动设备在使用接收到的标识访问数据库时确定基站的实际位置或地点，然后实际位置或地点可被用于估计位置。可以将DoA信息作为唯一方向矢量或表示接收第一信号的相应角(诸如水平角度和垂直角度)的值来提供。根据实施例，可以相对于基站和移动设备所位于的坐标系来提供DoA信息，以考虑到阵列天线在基站处的相对朝向。坐标系可以被称为参考坐标系，并且可以包括笛卡尔坐标系、极坐标系或地理坐标系。例如，在天线阵列处，可以指示波束到达天线阵列的角度。在由参照坐标系限定的空间中，天线阵列的角度与已知朝向一起提供了DoA信息。
用于估计位置的本发明方法是有利的，因为移动设备不需要执行关于接收到的信号的任何主要计算，而是该处理在可以具有更大的处理能力和连续的电源供应的基站处执行。在移动设备处，基于在基站处生成/计算并且发送到移动设备的信息，可以以减少的计算工作量来执行位置的估计，从而允许(例如在考虑无人机时)处理单元小而轻，并且仍允许对无人机的位置的可靠估计。因此，在移动设备处能够实现能量高效且低复杂度的位置估计。
根据本发明的第一方面的进一步实施例，基于在移动设备处接收到的第二信号中的信息，移动设备可以估计由基站发送的信号的主瓣所指向的方向，并且在移动设备中的信号处理单元可以给出移动设备应该移动的方向的指示，以改善与基站的通信。这允许例如通过改善SNR或无线通信链路来改善通信。
根据本发明的第二方面，一种装置(如基站)独立于来自移动设备的任何触发信号，发出波束成形的信号，波束成形的信号包括关于信号或信号的主瓣的方向的信息。例如，如果基站的波束方向在一段时间内是恒定的，移动设备可以评估关于来自基站的信号的主瓣的信息，并且可以使移动设备从主瓣移动到具有更高或最高的信噪比的区域。根据第二方面，包括在来自基站的信号中的方向信息不是来自移动设备的信号的估计的DoA信息，而是第二信号的波束的方向，其可以是最接近估计的DoA的波束。
根据第二方面，本发明提供一种装置(如移动设备)，装置包括天线和收发器。收发器经由天线从发送器(如基站)接收信号，该信号包括关于由发送器发送的信号的主瓣方向的信息。装置包括信号处理单元，信号处理单元估计从发送器接收到的信号的主瓣方向，并且使用装置的位置和信号的估计的主瓣方向来指示装置应该移动的方向以改善与发送器的通信。
根据第二方面的实施例，移动设备可以从基站接收指示由基站发出的波束的主瓣方向的信号，并且基于该信息可以确定主瓣方向以便指示移动设备应该移动的方向，以改善与基站的通信。移动设备不可以发送任何信标信号，而基站可以被配置为发信号通知发送的波束内的波束方向。发信号通知波束方向对于每个波束而言可以是唯一的并且是不同的。波束的方向可以相对于锚点(例如基站的天线阵列的质心)限定。而且，锚点的朝向或天线阵列的朝向可以被提供(例如)在基站和移动设备所位于的预定义、固定的坐标系内，并且在天线阵列处，波束到达天线阵列的角度可以被指示。在坐标系所限定的空间中的天线阵列的角度以及已知朝向一起提供DoA信息。如上面所提及到的，坐标系可以被称为参考坐标系，并且可以包括笛卡尔坐标系、极坐标系或地理坐标系。根据进一步实施例，收发器可以经由天线发送信标信号，并且来自基站的信号包括关于所述信号的主瓣方向的信息，该主瓣方向最接近信标信号在基站处的到达方向。
图2示意性地表示了第一发明方面的实施例，其中移动设备响应于发送给基站的信标信号，从基站接收可用于估计移动设备的位置和/或改善与基站的通信的性能的信息。示意性地表示移动设备UE和基站BS。基站BS包括多个天线或天线阵列ANTBS，也称为多天线发送器/接收器点(TRP)。移动设备UE包括在图2中未示出的一个或多个天线，并且发送在基站BS处接收到的信标信号100。信标信号可以包括将信标信号100唯一地与移动设备UE相关联的唯一签名或另一唯一标识。另外，信标信号100包括向基站BS指示移动设备UE需要在基站BS处的信标信号接收信息(即关于接收器如何接收信标信号100的详情的信息)的请求。在基站BS处，响应于信标信号中的请求，计算或估计信号100的到达方向(DoA)。基站BS生成被发送到移动设备UE的信号102，也称为响应信号。信号102包括信标信号100的估计的DoA以及表示基站BS的位置的信息，例如关于锚点的信息。
根据实施例，可以通过在通信网络中使用的协议或通信标准来限定信标信号100。信标信号可以是对于系统中的每个移动设备UE唯一的基于随机生成的序列，或者可以是为移动设备提供的固定序列。根据实施例，基站可以经由TRP发送波束成形的信号，波束成形的信号包括移动设备UE的估计的DoA信息以及允许移动设备UE确定基站BS的位置的信息。根据实施例，波束成形的信号102可以在水平方向和垂直方向上发送，水平方向和垂直方向基于DoA信息被估计为移动设备UE所位于的方向。信号102可以包括仅允许请求移动设备UE恢复包括在信号102中的消息的信息，例如该信息可以与移动设备UE的唯一标识相关，使得只有预期的移动设备UE可以恢复包括在信号102中的消息。
由基站估计或预测的DoA信息可以包括水平角度和垂直角度，或包括移动设备和基站所位于的坐标系的一个或多个分量的方向矢量。水平角度范围可以从0°到360°或从0°到180°，垂直角度范围可以从0°到180°或从0°到360°，或者水平角度和垂直角度范围可以从-180°到180°，或水平和垂直角度以辐射度指示。根据其他实施例，DoA信息可以包括二维或三维矢量，该二维或三维矢量具有移动设备和基站所位于的坐标系的相应分量，例如图2中所示的笛卡尔坐标系的x、y、z分量。
基站BS的位置可以通过提供二维或三维矢量来指示，二维或三维矢量指示提供两个实体的坐标系的相应分量，或如果查找表或映射可用于被移动设备UE访问，标识可以被发送。查找表或映射包括与相应基站标识相关联的位置。
为了提高从基站到移动设备UE的信号传输的鲁棒性，根据进一步实施例，基站可以多次发送信号102。如果在基站处提供多个天线阵列，则可以同时且以相同的频率发送多个波束以在空间域中提供准正交传输，例如当基站的覆盖范围内的多个移动设备(如无人机)需要被提供信息以允许它们确定其位置时。根据其他实施例，例如当需要到一个移动设备的鲁棒的信息传输时，可以提供使用非正交波束的空间分集以增加接收SNR。基站可以在诸如时域、频域或码域的正交资源上发送多个波束。可以使用固定码本或使用关于移动设备的位置的信息在基站BS处生成发送信号102的一个或多个波束。
如上面参照图2描述的本发明的方法是有利的，因为它不需要从移动设备UE到基站BS的专用数据通信链路，而根据实施例，只有包括上面所提及到的附加信息的信标信号被移动设备广播或发送。响应于在基站BS处的信标信号，回到移动设备UE的单向传输足以将信息提供给移动设备UE，在此基础上可以执行进一步的估计/改进，如现在参照进一步实施例将描述的那样。
根据实施例，来自信号102的信息可以被移动设备UE用来估计其自身在坐标系内的位置，移动设备UE和基站BS被布置在该坐标系中。
根据一个实施例，移动设备UE使用从基站BS接收的信号102，确定移动设备UE与基站BS之间的距离。基于基站BS的位置和基站BS相对于移动设备UE所位于的方向(如由信号102发信号通知的)，以及基于到基站BS的计算距离而在移动设备UE处确定移动设备UE的位置。因此，在移动设备UE处仅需要有限数量的计算和减少的计算能力，这使得本发明的方法适用于仅具有有限的信号处理和电池容量的移动设备，诸如快速移动的无人机。基于接收功率(例如接收信号强度指示RSSI、信噪比(SNR)或其他指标)，可以在移动设备UE处确定移动设备UE与基站BS之间的距离。根据其他实施例，可以基于信号102的到达时间(ToA)的估计来确定距离，信号可以包括由基站BS发出的附加位置参考信号(PRS)。PRS序列是下行链路信号，其被设计为用于在由基站服务的小区中向移动设备广播时进行定位的目的，并且移动设备UE中ToA测量与移动设备UE和基站BS之间的几何距离有关。
图3示出用于估计移动设备UE的位置的本发明方法的另一实施例的示意性表示。根据图3的实施例，移动设备UE从多个基站接收多个响应信号，多个基站接收并处理从移动设备UE发出的信标信号100。在图3中，示出两个基站BS1和BS2，然而可以使用多于两个的基站。基站BS1对应于上面参照图2解释的基站，并且基站BS2还接收信标信号100并在被发送回到移动设备UE的响应信号1022中提供关于信标信号100在基站BS2处的DoA的信息以及允许确定基站BS2的位置信息。在图3的实施例中，移动设备UE基于包括在来自两个基站BS1和BS2的响应信号1021和1022中的DoA信息、以及基于包括在信号1021和1022中的关于基站BS1、BS2的位置的信息来确定其在所有实体所位于的坐标系内的地点。
图4描绘本发明方法的另一实施例，根据该实施例，从基站向移动设备UE提供的信息被用于改善移动设备UE与基站之间的通信。基站响应于信标信号而提供的信号102可以包括关于发送信号104及其主瓣106的方向的进一步信息。移动设备UE可以获得作为信号102的一部分的波束方向以及关于基站的信息位置，以便确定主瓣106指向何处。根据进一步实施例，基于移动设备UE的位置和关于主瓣方向的信息，移动设备UE可以确定其应移动的方向以更靠近主瓣，从而改善通信，例如链路SNR。可以通过常规方法或根据上面描述的实施例来确定移动设备UE的位置。参照图4描述的实施例也可以被视为提供使移动设备能够通过向主瓣移动来改善链路质量的指南针，即可以实现通信的改善，而不改变在网络中或在基站处的配置。例如，如果用户需要大量下载，则指南针功能可以用于向用户发信号通知其移动的方向，从而改善SNR并且因此改善下行链路吞吐量。
根据进一步实施例，不是响应于由移动设备UE发送的信标信号而提供关于主瓣的信息，而是可以以这样的方式来实现基站：基站在发送被波束成形的信号时，针对每个波束包括关于波束的方向信息，以使得移动设备UE基于接收到的关于主瓣方向的信息可以指示移动设备UE应该移动的方向，以改善通信。
根据实施例，不是在信号102中提供DoA信息，而是可以提供关于主瓣的信息，例如可以在返回信号102中指示最接近估计的DoA的主瓣方向。
如上面描述的，本发明的方法提供相对于传统方法的显著改善，因为仅使用在移动设备处的接收到的DoA和位置信息就能够在移动设备处进行低复杂度的位置估计。这允许在移动设备处的低能耗，并且在响应信号102与移动设备的唯一ID相关的实施例中，位置信息对移动设备是安全且私人的，并且最终估计的位置在基站处未知而仅在移动设备处已知。另外，移动设备无需配备附加的接收器，如GNSS接收器或VViFi接收器。
本发明的实施例可以在如图1中描绘的无线通信系统中实现，无线通信系统包括基站、用户(如移动终端或loT设备)。图5是用于在发送器TX和接收器RX之间传递信息的无线通信系统300的示意性表示。发送器TX包括多个天线ANTTX或具有多个天线元件的天线阵列。接收器RX包括至少一个天线ANTRX。在其他实施例中，接收器RX可以包括多于一个天线。如箭头302指示的，信号经由如无线电链路的无线通信链路在发送器TX和接收器RX之间传递。传输可以根据上面参照图1描述的技术之一。
发送器TX和接收器RX之间的发信号通知根据本发明上面描述的实施例。例如，接收器RX包括经由天线ANTRX发送第一信号的收发器304。第一信号包括接收器RX的唯一标识以及针对关于第一信号在发送器TX处的接收信息的请求。收发器304经由天线ANTRX从发送器TX接收第二信号。第二信号包括关于第一信号发送器TX的到达方向(DoA)的第一信息和指示发送器TX的地点的第二信息。
根据实施例，如上面描述的，接收器RX进一步包括信号处理单元306。接收器RX可以经由天线ANTRX从至少一个另一发送器TX接收另一第二信号。另一第二信号包括关于第一信号在另一发送器TX处的到达方向(DoA)的第一信息以及指示该另一发送器TX的地点的第二信息。信号处理单元306使用从发送器TX接收的第二信号和从至少一个另一发送器TX接收的另一第二信号中的第一信息和第二信息来估计接收器TX的位置。根据其他实施例，信号处理单元306使用从发送器TX接收的第二信号中的第一信息和第二信息来估计第二信号的主瓣方向。信号处理单元306然后可以使用可以如上面描述或通过其他方式确定的接收器RX的位置以及第二信号的估计的主瓣方向，指示接收器RX应该移动的方向，以改善与发送器TX的通信。
根据其他实施例，接收器不发送第一信号或信标信号。接收器RX的收发器304经由天线ANTRX从发送器TX接收信号，信号包括关于由发送器TX发送的信号的主瓣方向的信息。信号处理单元306估计从发送器TX接收到的信号的主瓣方向，并且使用接收器RX的位置和信号的估计的主瓣方向来指示接收器RX应该移动的方向，以改善与发送器TX的通信。
根据实施例，发送器TX可以包括收发器308，以经由多个天线ANTTX接收第一信号。第一信号包括发送第一信号的接收器RX的唯一标识以及针对关于第一信号在发送器TX处的接收信息的请求。根据实施例，发送器TX包括信号处理单元310，其估计第一信号的到达方向(DoA)。收发器308经由多个天线ANTTX向接收器RX发送第二信号。第二信号包括关于第一信号在发送器TX处的估计的到达方向(DoA)的第一信息以及指示发送器TX的地点的第二信息。
尽管已经在装置的上下文中描述了描述的概念的一些方面，但是明显的是，这些方面也表示相应方法的描述，其中块或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示相应装置的相应块或项目或特征的描述。
本发明的各种元件和特征可以使用模拟和/或数字电路以硬件实现，通过由一个或多个通用或专用处理器执行指令以软件实现，或者实现为硬件和软件的组合。例如，本发明的实施例可以在计算机系统或另一处理系统的环境中实现。图6图示说明计算机系统400的示例。单元或模块以及由这些单元执行的方法的步骤可以在一个或多个计算机系统400上执行。计算机系统400包括一个或多个处理器402，如专用或通用数字信号处理器。处理器402被连接到通信基础设施404，如总线或网络。计算机系统400包括主存储器406，例如随机存取存储器(RAM)，以及辅助存储器408，例如硬盘驱动器和/或可移动存储驱动器。辅助存储器408可以允许计算机程序或其它指令被加载到计算机系统400中。计算机系统400还可以包括通信接口410，以允许软件和数据在计算机系统400和外部设备之间传输。通信可以是电子、电磁、光或能够由通信接口处理的其它信号的形式。通信可以使用电线或电缆、光纤、电话线、蜂窝电话链路、RF链路和其它通信信道412。
术语“计算机程序介质”和“计算机可读介质”用于一般地指代有形存储介质，诸如可移动存储单元或安装在硬盘驱动器中的硬盘。这些计算机程序产品是用于向计算机系统400提供软件的装置。计算机程序也称为计算机控制逻辑，被存储在主存储器406和/或辅助存储器408中。计算机程序也可以经由通信接口410接收。计算机程序当被执行时使得计算机系统400能够实现本发明。特别地，计算机程序当被执行时使得处理器402能够实现本发明的过程，诸如本文所描述的任何方法。因此，这样的计算机程序可以表示计算机系统400的控制器。在使用软件实现本公开的情况下，软件可以存储在计算机程序产品中，并且使用可移动存储驱动器、接口(如通信接口410)加载到计算机系统400中。
可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质，例如，云存储、软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或FLASH存储器执行以硬件或以软件的方式的实现，电子可读控制信号与可编程计算机系统协作(或能够协作)，以使得执行相应的方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。
根据本发明的一些实施例包括具有电子可读控制信号的数据载体，电子可读控制信号能够与可编程计算机系统协作，以使得执行本文所描述的方法中的一个。
通常，本发明的实施例可以被实现为具有程序代码的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，程序代码可操作用于执行所述方法中的一个。例如，程序代码可以存储在机器可读载体上。
其它实施例包括存储在机器可读载体上的用于执行本文所描述的方法中的一个的计算机程序。因此，换句话说，本发明方法的实施例是具有程序代码的计算机程序，当计算机程序在计算机上运行时，该程序代码用于执行本文所描述的方法中的一个。
因此，本发明方法的进一步实施例是数据载体(或数字存储介质，或计算机可读介质)，包括记录在其上的用于执行本文所描述的方法中的一个的计算机程序。因此，本发明方法的进一步实施例是表示用于执行本文所描述的方法中的一个的计算机程序的数据流或信号序列。数据流或信号序列例如可以被配置为经由数据通信连接(例如经由因特网)传输。进一步实施例包括处理装置，例如计算机或可编程逻辑设备，被配置为或适用于执行本文所描述的方法中的一个。进一步实施例包括一种计算机，其上安装有用于执行本文所描述的方法中的一个的计算机程序。
在一些实施例中，可编程逻辑设备(例如现场可编程门阵列)可以用于执行本文所描述的方法的一些或全部功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可以与微处理器协作以执行本文所描述的方法中的一个。通常，优选地，由任何硬件装置执行所述方法。
上面描述的实施例仅是对本发明原理的说明。需要理解的是，本文所描述的布置和细节的修改和变化对于本领域的其他技术人员将是显而易见的。因此，意图是仅由所附权利要求的范围而不是由通过本文实施例的描述和解释而呈现的具体细节来限制。
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Claims (35)

1.一种装置(UE)，包括：
天线；以及
收发器，
其中所述收发器被配置为：
经由所述天线发送第一信号，所述第一信号包括所述装置(UE)的唯一标识以及针对关于所述第一信号在接收器(BS)处的接收信息的请求，以及
经由所述天线从所述接收器(BS)接收第二信号，所述第二信号包括关于所述第一信号在所述接收器(BS)处的到达方向(DoA)的第一信息以及指示所述接收器(BS)的地点的第二信息。
2.根据权利要求1所述的装置(UE)，其中所述第一信息包括在所述接收器(BS)处估计或预测的DoA信息。
3.根据权利要求2所述的装置(UE)，其中估计/预测的DoA信息包括水平角度和垂直角度，或方向矢量，所述方向矢量包括所述装置(UE)和所述接收器(BS)所位于的坐标系的一个或多个分量。
4.根据权利要求2或3所述的装置(UE)，其中，
所述水平角度范围为从0°至360°或从0°至180°，并且所述垂直角度范围为从0°至180°或从0°至360°，或
所述水平角度和所述垂直角度范围为从-180°至180°，或
所述水平角度和所述垂直角度以辐射度指示。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中所述第二信息包括对应于接收器(BS)位置的数据或接收器(BS)标识。
6.根据权利要求5所述的装置(UE)，其中，
在所述第一信息包括对应于所述接收器(BS)位置的数据的情况下，所述第一信息包括具有所述装置(UE)和所述接收器(BS)所位于的坐标系的相应分量的二维矢量或三维矢量，以及
在所述第一信息包括所述接收器(BS)标识的情况下，提供包括对应于相应接收器(BS)的一个或多个位置的映射，所述装置(UE)可访问所述映射。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中所述第一信号根据通信协议/标准限定，并且包括针对所述装置(UE)唯一的基于随机生成的序列，或针对所述装置(UE)唯一的固定序列。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中所述第二信号是波束成形的信号。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中所述第二信号与所述装置(UE)的唯一标识相关，以使得仅预期的装置(UE)能够恢复所述第一信息和所述第二信息。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中，
所述收发器被配置为经由所述天线从至少一个另一接收器(BS)接收另一第二信号，所述另一第二信号包括关于所述第一信号在另一接收器(BS)处的到达方向(DoA)的第一信息以及指示所述另一接收器(BS)的地点的第二信息，以及
提供信号处理单元，所述信号处理单元被配置为，使用从所述接收器(BS)接收的所述第二信号以及从所述至少一个另一接收器(BS)接收的所述另一第二信号中的第一信息和第二信息，估计所述装置(UE)的位置。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中，
所述第二信号还包括位置参考信号(PRS)，并且
信号处理单元被配置为使用所述位置参考信号(PRS)计算所述第二信号的到达时间(ToA)估计，使用所述ToA估计确定距所述接收器(BS)的距离，并且除了DoA信息以外，还使用距离估计所述装置(UE)的位置。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中，
信号处理单元被配置为确定所述第二信号的接收功率，如接收信号强度指示(RSSI)、信噪比(SNR)、或其他指标，使用所述接收功率确定距所述接收器(BS)的距离，并且除了DoA信息以外，还使用距离估计所述装置(UE)的位置。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中，提供信号处理单元，所述信号处理单元被配置为使用从所述接收器(BS)接收的所述第二信号中的第一信息和第二信息估计所述第二信号的主瓣方向。
14.根据权利要求13所述的装置(UE)，其中，所述信号处理单元被配置为，使用所述装置(UE)的位置以及第二信号的估计的主瓣方向，指示所述装置(UE)应该移动的方向以改善与所述接收器(BS)的通信。
15.一种装置(UE)，包括：
天线；以及
收发器，
其中所述收发器被配置为经由天线从发送器(BS)接收信号，所述信号包括关于由所述发送器(BS)发送的信号的主瓣方向的信息，以及
信号处理单元被配置为估计从所述发送器(BS)接收的信号的主瓣方向，并且使用所述装置(UE)的位置和信号的估计的主瓣方向来指示所述装置(UE)应该移动的方向以改善与所述发送器(BS)的通信。
16.根据权利要求15所述的装置(UE)，其中，
所述收发器被配置为经由所述天线发送信标信号，并且
来自所述发送器(BS)的信号包括关于由所述发送器发送的信号的主瓣方向的信息，所述主瓣方向最接近所述信标信号在所述发送器(BS)处的到达方向(DoA)。
17.一种装置(BS)，包括：
多个天线；以及
收发器，
其中所述收发器被配置为：
经由所述多个天线接收第一信号，所述第一信号包括所述第一信号的发送器(UE)的唯一标识以及针对关于所述第一信号在所述装置(BS)处的接收信息的请求，
估计所述第一信号的到达方向(DoA)，以及
经由所述多个天线向所述发送器(UE)发送第二信号，所述第二信号包括关于所述第一信号在所述装置(BS)处的估计的到达方向(DoA)的第一信息以及指示所述装置(BS)的地点的第二信息。
18.根据权利要求17所述的装置(BS)，其中估计的DoA信息包括水平角度和垂直角度，或方向矢量，所述方向矢量包括所述装置(BS)和所述发送器(UE)所位于的坐标系的一个或多个。
19.根据权利要求17或18所述的装置(BS)，其中，
所述水平角度范围为从0°至360°或从0°至180°，并且所述垂直角度范围为从0°至180°或从0°至360°，或
所述水平角度和所述垂直角度范围为从-180°至180°或从-90°至90°，或
所述水平角度和所述垂直角度以辐射度指示。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的装置(BS)，其中所述第二信息包括对应于装置(BS)位置的数据或装置(BS)标识。
21.根据权利要求20所述的装置(BS)，其中，
在所述第一信息包括对应于所述装置(BS)位置的数据的情况下，所述第一信息包括具有所述装置(BS)和所述发送器所位于的坐标系的相应分量的二维或三维矢量，以及
在所述第一信息包括装置(BS)标识的情况下，提供包括对应于相应装置(BS)的一个或多个位置的映射，所述发送器可访问所述映射。
22.根据权利要求17至21中的任一项所述的装置(BS)，其中所述第一信号根据通信协议/标准限定，并且包括针对所述发送器唯一的基于随机生成的序列或针对所述发送器唯一的固定序列。
23.根据权利要求17至22中任一项所述的装置(BS)，其中所述收发器被配置为使用所述多个天线提供所述第二信号作为波束成形的信号。
24.根据权利要求17至23中任一项所述的装置(BS)，其中所述第二信号与所述发送器(UE)的唯一标识相关，以使得仅预期的发送器能够恢复所述第一信息和所述第二信息。
25.根据权利要求17至24中的任一项所述的装置，其中所述收发器被配置为：
使用相同的波束多次发送所述第二信号，和/或
同时且以相同的频率使用多个波束发送所述第二信号，和/或
使用如时域、频域或码域的正交资源上的多个波束发送所述第二信号。
26.一种无线通信网络，包括：
实体(UE)，包括如权利要求1至14中任一项所述的装置；以及
基站(BS)，包括如权利要求15至24中任一项所述的装置。
27.根据权利要求26所述的无线通信网络，其中所述实体包括移动终端、loT装置、诸如机器人或汽车的地面车辆、诸如有人或无人飞行器(UAV)的飞行器，所述无人飞行器也被称为无人机。
28.根据权利要求26或27所述的无线通信网络，其中所述无线通信网络使用基于IFFT(快速傅立叶逆变换)的信号，并且其中所述基于IFFT的信号包括具有CP的OFDM、具有CP的DFT-s-OFDM、不具有CP的基于IFFT的波形、f-OFDM、FBMC、GFDM或UFMC。
29.根据权利要求26至28中任一项所述的无线通信网络，其中所述无线通信网络包括蜂窝网络、无线局域网或无线传感器系统。
30.一种方法，包括：
经由发送器(UE)的天线发送第一信号，所述第一信号包括所述发送器(UE)的唯一标识以及针对关于所述第一信号在接收器(BS)处的接收信息的请求，以及
经由所述发送器(UE)的所述天线从所述接收器(BS)接收第二信号，所述第二信号包括关于所述第一信号在所述接收器(BS)处的到达方向(DoA)的第一信息以及指示所述接收器(BS)的地点的第二信息。
31.根据权利要求30所述的方法，包括：
经由所述发送器(UE)的所述天线从至少一个另一接收器(BS)接收另一第二信号，所述另一第二信号包括关于所述第一信号在另一接收器(BS)处的到达方向(DoA)的第一信息以及指示所述另一接收器(BS)的地点的第二信息，以及
使用从所述接收器(BS)接收的第二信号以及从所述至少一个另一接收器(BS)接收的另一第二信号中的第一信息和第二信息，估计所述发送器的位置。
32.根据权利要求30或31所述的方法，包括：
使用从所述接收器(BS)接收的第二信号中的第一信息和第二信息，估计所述第二信号的主瓣方向。
33.根据权利要求32所述的方法，包括：
使用所述发送器的位置和第二信号的估计的主瓣方向，指示所述发送器应该移动的方向以改善与所述接收器(BS)的通信。
34.一种方法，包括
经由接收器(BS)的多个天线接收第一信号，所述第一信号包括发送器(UE)的唯一标识以及针对关于所述第一信号在所述接收器(BS)处的接收信息的请求，
估计所述第一信号在所述接收器(BS)处的到达方向(DoA)，以及
经由所述多个天线向所述发送器(UE)发送第二信号，所述第二信号包括关于所述第一信号在所述接收器(BS)处的估计的到达方向(DoA)的第一信息以及指示所述接收器(BS)的地点的第二信息。
35.一种非暂时性计算机程序产品，包括存储指令的计算机可读介质，当所述指令在计算机上执行时执行如权利要求30至34中的一项所述的方法。
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