CN112425219B - 确定因波束而异的定时提前的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

公开了用于确定用于往返时间(RTT)估计的因波束而异的定时提前的技术。在一方面，第一节点在无线信道上接收由第二节点传送的多个波束，从多个波束中选择用于传送定时响应的第一波束，确定用于第一波束的定时统计、定时差和定时提前，其中该定时差包括定时统计与多个波束的最早到达时间之间的差，并且其中该定时提前包括定时差的倍数，以及在无线信道上向第二节点传送用于第一波束的定时响应，其中该第一节点在从第一波束的定时统计的时延之后传送定时响应，其中该时延包括预定时延与定时提前之间的差。

Description

确定因波束而异的定时提前的方法和装置
相关申请的交叉引用
本专利申请根据35U.S.C.§119要求于2018年7月17日提交的题为“BEAM-SPECIFICTIMING ADVANCE FOR TIMING RESPONSE TRANSMISSION FOR ROUND-TRIP-TIMEESTIMATION(用于往返时间估计的定时响应传输的因波束而异的定时提前)”的希腊专利申请No.20180100327、以及于2019年5月21日提交的题为“BEAM-SPECIFIC TIMING ADVANCEFOR TIMING RESPONSE TRANSMISSION FOR ROUND-TRIP-TIME ESTIMATION(用于往返时间估计的定时响应传输的因波束而异的定时提前)”的美国非临时专利申请No.16/418,863的优先权，这两件申请被转让给本申请的受让人，并且通过援引全部明确纳入于此。
技术领域
本文中所描述的各个方面一般涉及无线通信系统，尤其涉及确定用于往返时间(RTT)估计的定时响应传输的因波束而异的定时提前。
背景
无线通信系统已经过了数代的发展，包括第一代模拟无线电话服务(1G)、第二代(2G)数字无线电话服务(包括过渡的2.5G和2.75G网络)、第三代(3G)具有因特网能力的高速数据无线服务和第四代(4G)服务(例如，长期演进(LTE)或WiMax)。目前在用的有许多不同类型的无线通信系统，包括蜂窝以及个人通信服务(PCS)系统。已知蜂窝系统的示例包括蜂窝模拟高级移动电话系统(AMPS)，以及基于码分多址(CDMA)、频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动接入系统(GSM)TDMA变型等的数字蜂窝系统。
第五代(5G)移动标准要求更高的数据传输速度、更大数目的连接和更好的覆盖、以及其他改进。根据下一代移动网络联盟的5G标准被设计成向数万个用户中的每一者提供数十兆比特每秒的数据率，以及向办公楼层里的数十位员工提供1千兆比特每秒的数据率。应当支持数十万个同时连接以支持大型传感器部署。因此，相比于当前的4G标准，5G移动通信的频谱效率应当显著提高。此外，相比于当前标准，信令效率应当提高并且等待时间应当大幅减少。
一些无线通信网络(诸如5G)支持在甚高频和甚至极高频(EHF)频带(诸如毫米波(mmW)频带(一般而言，波长为1mm至10mm，或者30至300千兆赫兹GHz))处进行操作。这些极高频可支持非常高的吞吐量，诸如至多达六千兆比特/秒(Gbps)。然而，在甚高频或极高频处进行无线通信的挑战之一是可能由于高频而发生显著的传播损耗。随着频率增大，波长可能减小，并且传播损耗也可能增大。在mmW频带处，传播损耗可能是严重的。例如，相对于在2.4GHz或5GHz频带中观察到的，传播损耗可能在22至27分贝(dB)的量级上。
传播损耗在任何频带中在多输入多输出(MIMO)和大规模MIMO系统中也是一个问题。如本文所使用的术语MIMO一般将指MIMO和大规模MIMO两者。MIMO是一种用于通过使用多个发射和接收天线来利用多径传播来使无线电链路的容量倍增的方法。多径传播发生的原因在于，射频(RF)信号不仅仅沿传送方与接收方之间的最短路径(其可以是视线(LOS)路径)行进，而且还在数个其他路径上行进，因为RF信号从传送方扩展开并且在这些RF信号去往接收方的路线上被其他物体(诸如山丘、建筑物、水等)反射。MIMO系统中的传送方包括多个天线，并且通过将这些天线定向为各自在相同的无线电信道上向接收方传送相同的RF信号来利用多径传播。接收方也装备有调谐到无线电信道的多个天线，该多个天线可检测传送方所发送的RF信号。当RF信号到达接收方时(一些RF信号可能由于多径传播而延迟)，接收方可以将它们组合成单个RF信号。因为传送方以比发送单个RF信号更低的功率电平发送每个RF信号，所以传播损耗也是MIMO系统中的一个问题。
为了解决mmW频带系统和MIMO系统中的传播损耗问题，传送方可以使用波束成形来扩展RF信号覆盖。具体而言，发射波束成形是一种用于在特定方向上发射RF信号的技术，而接收波束成形是一种用来提高沿特定方向到达接收机的RF信号的接收灵敏度的技术。发射波束成形和接收波束成形可以彼此结合或分开地使用，并且取决于上下文，对“波束成形”的引用在下文中可以指发射波束成形、接收波束成形、或这两者。传统上，当传送方广播RF信号时，RF信号几乎在由天线的固定天线模式或辐射模式确定的所有方向上被广播。使用波束成形，该传送方确定给定接收方相对于传送方位于哪里，并在该特定方向上投射较强下行链路RF信号，藉此为接收方提供较快(就数据率而言)且较强的RF信号。为了在传送时改变RF信号的方向性，传送方可以控制由每个天线广播的RF信号的相位和相对幅度。例如，传送方可使用产生RF波的波束的天线阵列(也被称为“相控阵”或“天线阵列”)，该RF波的波束可被“引导”指向不同方向，而无需实际移动这些天线。具体地，RF电流以正确的相位关系被馈送到个体天线，以使得来自分开的天线的无线电波在期望方向上相加在一起以增大辐射，而同时在不期望方向上抵消来自分开的天线的无线电波以抑制辐射。
在传送方使用波束成形来传送RF信号的情况下，传送方与接收方之间的数据通信的感兴趣的波束通常将是携带在接收方处具有最高收到信号强度(或最高收到信号与干扰加噪声比(SINR))的RF信号的波束，例如在存在定向干扰信号的情况下)。然而，当接收方依赖具有最高收到信号强度的波束时，接收方执行某些任务的能力可能受到影响。例如，在具有最高收到信号强度的波束在比最短路径(即，LOS路径或最短非LOS(NLOS)路径)更长的NLOS路径上行进的情景中，由于传播延迟，RF信号可能晚于在最短路径上接收到的RF信号到达。相应地，如果接收方正在执行需要精确定时测量(例如，定位测量)的任务，并且具有最高收到信号强度的波束受到较长传播延迟的影响，则具有最高收到信号强度的波束对于目前的任务可能不是最优的。
概述
以下给出了与本文所公开的一个或多个方面相关的简化概述。如此，以下概述既不应被视为与所有构想的方面相关的详尽纵览，以下概述也不应被认为标识与所有构想的方面相关的关键性或决定性要素或描绘与任何特定方面相关联的范围。相应地，以下概述的唯一目的是在以下给出的详细描述之前以简化形式呈现与关于本文所公开的机制的一个或多个方面相关的某些概念。
在一方面，用于确定用于RTT估计的因波束而异的定时提前的方法包括：在第一节点处在无线信道上接收由第二节点传送的多个波束；由第一节点从多个波束中选择用于传送定时响应的第一波束；由第一节点确定用于第一波束的定时统计、定时差和定时提前，其中该定时差包括定时统计与多个波束的最早到达时间之间的差，并且其中该定时提前包括定时差的倍数；以及由第一节点在无线信道上向第二节点传送用于第一波束的定时响应，其中该第一节点在从第一波束的定时统计的时延之后传送定时响应，其中该时延包括预定时延与定时提前之间的差。
在一方面，用于确定用于RTT估计的因波束而异的定时提前的方法包括：由第二节点在无线信道上向第一节点传送多个波束；在第二节点处从第一节点接收用于多个波束中的第一波束的定时响应；由第二节点确定第一波束的标识符、用于定时响应的定时统计和第二节点传送第一波束的时间，其中该用于定时响应的定时统计包括除定时响应的到达时间之外的定时统计；以及由第二节点基于用于定时响应的定时统计、第二节点传送第一波束的时间和预定时延来确定在第二节点与第一节点之间的RTT。
在一方面，用于确定用于RTT估计的因波束而异的定时提前的装置包括：第一节点的收发机，其被配置成：在无线信道上接收由第二节点传送的多个波束；以及第一节点的至少一个处理器，其被配置成：从多个波束中选择用于传送定时响应的第一波束；确定用于第一波束的定时统计、定时差和定时提前，其中该定时差包括定时统计与多个波束的最早到达时间之间的差，并且其中该定时提前包括定时差的倍数；以及使该收发机在无线信道上向第二节点传送用于第一波束的定时响应，其中该第一节点在从第一波束的定时统计的时延之后传送定时响应，其中该时延包括预定时延与定时提前之间的差。
在一方面，用于确定用于RTT估计的因波束而异的定时提前的装置包括：第二节点的收发机，其被配置成：在无线信道上向第一节点传送多个波束；以及从第一节点接收用于多个波束中的第一波束的定时响应；以及第二节点的至少一个处理器，其被配置成：确定第一波束的标识符、用于定时响应的定时统计和第二节点传送第一波束的时间，其中该用于定时响应的定时统计包括除定时响应的到达时间之外的定时统计；以及基于用于定时响应的定时统计、第二节点传送第一波束的时间和预定时延来确定在第二节点与第一节点之间的RTT。
在一方面，用于确定用于RTT估计的因波束而异的定时提前的装备包括：第一节点的用于通信的装置，其被配置成：在无线信道上接收由第二节点传送的多个波束；以及第一节点的用于处理的装置，其被配置成：从多个波束中选择用于传送定时响应的第一波束；确定用于第一波束的定时统计、定时差和定时提前，其中该定时差包括定时统计与多个波束的最早到达时间之间的差，并且其中该定时提前包括定时差的倍数；以及使该用于通信的装置在无线信道上向第二节点传送用于第一波束的定时响应，其中该第一节点在从第一波束的定时统计的时延之后传送定时响应，其中该时延包括预定时延与定时提前之间的差。
在一方面，用于确定用于RTT估计的因波束而异的定时提前的装备包括：第二节点的用于通信的装置，其被配置成：在无线信道上向第一节点传送多个波束；以及从第一节点接收用于多个波束中的第一波束的定时响应；以及第二节点的用于处理的装置，其被配置成：确定第一波束的标识符、用于定时响应的定时统计和第二节点传送第一波束的时间，其中该用于定时响应的定时统计包括除定时响应的到达时间之外的定时统计；以及基于用于定时响应的定时统计、第二节点传送第一波束的时间和预定时延来确定在第二节点与第一节点之间的RTT。
在一方面，一种存储用于确定用于RTT估计的因波束而异的定时提前的计算机可执行指令的计算机可读介质包括计算机可执行指令，这些计算机可执行指令包括：指令第一节点在无线信道上接收由第二节点传送的多个波束的至少一条指令；指令第一节点从多个波束中选择用于传送定时响应的第一波束的至少一条指令；指令第一节点确定用于第一波束的定时统计、定时差和定时提前的至少一条指令，其中该定时差包括定时统计与多个波束的最早到达时间之间的差，并且其中该定时提前包括定时差的倍数；以及指令第一节点在无线信道上向第二节点传送用于第一波束的定时响应的至少一条指令，其中该第一节点在从第一波束的定时统计的时延之后传送定时响应，其中该时延包括预定时延与定时提前之间的差。
在一方面，一种存储用于确定用于RTT估计的因波束而异的定时提前的计算机可执行指令的计算机可读介质包括计算机可执行指令，这些计算机可执行指令包括：指令第二节点在无线信道上向第一节点传送多个波束的至少一条指令；指令第二节点从第一节点接收用于多个波束中的第一波束的定时响应的至少一条指令；指令第二节点确定第一波束的标识符、用于定时响应的定时统计和第二节点传送第一波束的时间的至少一条指令，其中该用于定时响应的定时统计包括除定时响应的到达时间之外的定时统计；以及指令第二节点基于用于定时响应的定时统计、第二节点传送第一波束的时间和预定时延来确定在第二节点与第一节点之间的RTT的至少一条指令。
基于附图和详细描述，与本文所公开的各方面相关联的其他目标和优点对本领域技术人员而言将是显而易见的。
附图简述
对本文描述的各方面及其许多伴随优点的更完整领会将因其在参考结合附图考虑的以下详细描述时变得更好理解而易于获得，附图仅出于解说目的被给出而不构成任何限定，并且其中：
图1解说了根据各个方面的示例性无线通信系统。
图2A和2B解说了根据各个方面的示例无线网络结构。
图3解说了根据各个方面的接入网中的示例性基站和示例性UE。
图4解说了根据本公开的各个方面的示例性无线通信系统。
图5解说了根据本公开的各个方面的示例性无线通信系统。
图6A解说了两个节点之间的常规RTT规程。
图6B是示出根据本公开的各方面的在UE处随时间的RF信道响应的图。
图7解说了根据本公开的至少一个方面的两个节点之间的RTT规程。
图8-9解说了根据本发明的各个方面的示例性方法。
详细描述
本文中所描述的各个方面一般涉及无线通信系统，尤其涉及确定用于RTT估计的定时响应传输的因波束而异的定时提前。
在以下描述和相关附图中公开了这些和其他方面以示出与各示例性方面相关的具体示例。替换方面在相关领域的技术人员阅读本公开之后对其将是显而易见的，且可被构造并实践，而不脱离本公开的范围或精神。另外，众所周知的元素将不被详细描述或可被省去以免模糊本文中所公开的各方面的相关细节。
措辞“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例、或解说”。本文中描述为“示例性”的任何方面不必被解释为优于或胜过其他方面。同样，术语“方面”并不要求所有方面都包括所讨论的特征、优点、或工作模式。
本文中所使用的术语仅描述了特定方面并且不应当被解读成限定本文中所公开的任何方面。如本文中所使用的，单数形式的“一”、“某”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。本领域技术人员将进一步理解，如在本文中所使用的术语“包括”、“具有”、“包含”和/或“含有”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、要素、和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、组件和/或其群组的存在或添加。
此外，各个方面可以将由例如计算设备的元件执行的动作序列的方式来描述。本领域技术人员将认识到，本文中所描述的各种动作能由专用电路(例如，专用集成电路(ASIC))、由正被一个或多个处理器执行的程序指令、或由这两者的组合来执行。附加地，本文中所描述的这些动作序列可被认为是完全实施在任何形式的非瞬态计算机可读介质内，该非瞬态计算机可读介质上存储有一经执行就将使相关联的处理器执行本文中所描述的功能性的相应计算机指令集。由此，本文中所描述的各个方面可以用数种不同形式来实施，所有这些形式都已被构想成落在所要求保护的主题内容的范围内。另外，对于本文中描述的每个方面，任何此类方面的对应形式可在本文中被描述为例如“被配置成执行所描述的动作的逻辑”和/或被配置成执行所描述的动作的其他结构组件。
如本文中所使用的，术语“用户装备”(或“UE”)、“用户设备”、“用户终端”、“客户端设备”、“通信设备”、“无线设备”、“无线通信设备”、“手持式设备”、“移动设备”、“移动终端”、“移动站”、“手持机”、“接入终端”、“订户设备”、“订户终端”、“订户站”、“终端”以及它们的变型可以可互换地指能够接收无线通信和/或导航信号的任何合适的移动或驻定设备。这些术语还旨在包括与另一设备进行通信的设备，该另一设备能够接收无线通信和/或导航信号(诸如通过短程无线、红外、有线连接或其他连接)，而不论卫星信号接收、辅助数据接收、和/或定位相关处理是在该设备还是在该另一设备处发生。另外，这些术语旨在包括所有设备，其中包括无线和有线通信设备，其能够经由无线电接入网(RAN)来与核心网进行通信，并且通过核心网，UE能够与外部网络(诸如因特网)以及与其他UE连接。当然，连接到核心网和/或因特网的其他机制对于UE而言也是可能的，诸如在有线接入网、无线局域网(WLAN)(例如，基于IEEE 802.11等)上、等等。UE能够通过数种类型设备中的任何设备来实施，包括但不限于印刷电路(PC)卡、致密闪存设备、外置或内置调制解调器、无线或有线电话、智能电话、平板电脑、跟踪设备、资产标签等。UE能够藉以向RAN发送信号的通信链路被称为上行链路信道(例如，反向话务信道、反向控制信道、接入信道等)。RAN能够藉以向UE发送信号的通信链路被称为下行链路或前向链路信道(例如，寻呼信道、控制信道、广播信道、前向话务信道等)。如本文中所使用的，术语话务信道(TCH)可以指上行链路/反向或下行链路/前向话务信道。
根据各个方面，图1解说了示例性无线通信系统100。无线通信系统100(也可被称为无线广域网(WWAN))可包括各个基站102和各个UE 104。基站102可包括宏蜂窝小区(高功率蜂窝基站)和/或小型蜂窝小区(低功率蜂窝基站)，其中宏蜂窝小区可包括演进型B节点(eNB)，其中无线通信系统100对应于LTE网络或g B节点(gNB)，其中无线通信系统100对应于5G网络或两者的组合，而小型蜂窝小区可包括毫微微蜂窝小区、微微蜂窝小区、微蜂窝小区等。
基站102可以共同地形成RAN，并通过回程链路来与演进型分组核心(EPC)或下一代核心(NGC)对接。除其他功能之外，基站102还可以执行与传递用户数据、无线电信道暗码化和暗码解译、完整性保护、报头压缩、移动性控制功能(例如，切换、双连通性)、蜂窝小区间干扰协调、连接建立和释放、负载平衡、非接入阶层(NAS)消息的分发、NAS节点选择、同步、RAN共享、多媒体广播多播服务(MBMS)、订户和装备追踪、RAN信息管理(RIM)、寻呼、定位化、以及警报消息的递送中的一者或多者相关的功能。基站102可在回程链路134上(例如，通过EPC/NGC)直接或间接地彼此通信，回程链路134可以是有线的或无线的。
基站102可与UE 104进行无线通信。每个基站102可为各自相应的地理覆盖区域110提供通信覆盖。在一方面，尽管未在图1中示出，但是地理覆盖区域110可被细分成多个蜂窝小区(例如，三个)或扇区，每个蜂窝小区对应于基站102的单个天线或天线阵列。如本文中所使用的，取决于上下文，术语“蜂窝小区”或“扇区”可以对应于基站102的多个蜂窝小区之一或基站102其自身。
虽然相邻宏蜂窝小区地理覆盖区域110可以部分地交叠(例如，在切换区域中)，但是一些地理覆盖区域110可能基本上被较大的地理覆盖区域110交叠。例如，小型蜂窝小区基站102'可具有基本上与一个或多个宏蜂窝小区基站102的地理覆盖区域110交叠的地理覆盖区域110'。包括小型蜂窝小区和宏蜂窝小区两者的网络可被称为异构网络。异构网络还可包括家用eNB(HeNB)，该HeNB可向被称为封闭订户群(CSG)的受限群提供服务。基站102与UE 104之间的通信链路120可包括从UE 104到基站102的上行链路(UL)(亦称为反向链路)传输和/或从基站102到UE 104的下行链路(DL)(亦称为前向链路)传输。通信链路120可使用MIMO天线技术，包括空间复用、波束成形、和/或发射分集。这些通信链路可通过一个或多个载波。载波的分配可以关于DL和UL是非对称的(例如，与UL相比可将更多或更少载波分配给DL)。
无线通信系统100可进一步包括在无执照频谱(例如，5GHz)中经由通信链路154与WLAN站(STA)152处于通信的无线局域网(WLAN)接入点(AP)150。当在无执照频谱中进行通信时，WLAN STA 152和/或WLAN AP 150可在进行通信之前执行畅通信道评估(CCA)以确定该信道是否可用。
小型蜂窝小区基站102'可在有执照和/或无执照频谱中操作。当在无执照频谱中操作时，小型蜂窝小区基站102'可采用LTE或5G技术并且使用与由WLAN AP 150使用的频谱相同的5GHz无执照频谱。在无执照频谱中采用LTE/5G的小型蜂窝小区基站102'可推升对接入网的覆盖和/或增加接入网的容量。无执照频谱中的LTE可被称为LTE无执照(LTE-U)、有执照辅助式接入(LAA)或
极高频(EHF)是电磁频谱中的RF的一部分。EHF具有30GHz到300GHz的范围以及1毫米到10毫米之间的波长。该频带中的无线电波可被称为毫米波。近mmW可向下扩展至3GHz的频率以及100毫米的波长。超高频(SHF)频带在3GHz到30GHz之间扩展，其亦被称为厘米波。使用mmW/近mmW射频频带的通信具有高路径损耗和相对短的射程。无线通信系统100可进一步包括mmW基站180，该mmW基站180可在mmW频率和/或近mmW频率中操作以与UE 182处于通信。mmW基站180可利用与UE 182的波束成形184来补偿极高路径损耗和短射程。此外，将领会，在替换配置中，一个或多个基站102还可使用mmW或近mmW以及波束成形来进行传送。相应地，将领会，前述解说仅仅是示例，并且不应当被解读成限定本文中所公开的各个方面。
无线通信系统100可进一步包括一个或多个UE(诸如UE 190)，其经由一个或多个设备到设备(D2D)对等(P2P)链路来间接地连接到一个或多个通信网络。在图1的示例中，UE190具有与被连接到基站102之一的UE 104之一的D2D P2P链路192(例如，UE 190可通过其间接地获得蜂窝连通性)，以及与被连接到WLAN AP 150的WLAN STA 152的D2D P2P链路194(UE 190可通过其间接地获得基于WLAN的因特网连通性)。在一示例中，D2D P2P链路192-194可使用任何公知的D2D无线电接入技术(RAT)(诸如LTE直连(LTE-D)、WiFi直连(WiFi-D)、等)来支持。
根据各个方面，图2A解说了示例无线网络结构200。例如，NGC 210可在功能上被视为控制面功能214(例如，UE注册、认证、网络接入、网关选择等)和用户面功能212(例如，UE网关功能、对数据网的接入，网际协议(IP)路由等)，它们协同地操作以形成核心网。用户面接口(NG-U)213和控制面接口(NG-C)215将gNB 222连接到NGC 210，尤其连接到控制面功能214和用户面功能212。在一附加配置中，eNB 224也可经由NG-C 215来连接到NGC 210以连接到控制面功能214，并经由NG-U 213来连接到NGC 210以连接到用户面功能212。此外，eNB224可经由回程连接223来直接与gNB 222进行通信。相应地，在一些配置中，新RAN 220可以仅具有一个或多个gNB 222，而其他配置包括eNB 224和gNB 222中的一者或多者。gNB 222或eNB 224可与UE 240(例如，图1中所描绘的任何UE，诸如UE 104、UE 182、UE 190等)进行通信。另一可任选方面可包括可与NGC 210处于通信以为UE 240提供位置辅助的位置服务器230。位置服务器230可被实现为多个结构上分开的服务器，或者替换地可各自对应于单个服务器。位置服务器230可被配置成支持用于UE 240的一个或多个位置服务，UE 240能够经由核心网、NGC 210和/或经由因特网(未解说)来连接到位置服务器230。此外，位置服务器230可被集成到核心网的组件中，或者替换地可在核心网的外部。
根据各个方面，图2B解说了另一示例无线网络结构250。例如，EPC 260可在功能上被视为控制面功能、移动性管理实体(MME)264、以及用户面功能、分组数据网络网关/服务网关(P/SGW)262，它们协同地操作以形成核心网。S1用户面接口(S1-U)263和S1控制面接口(S1-MME)265将eNB 224连接到EPC 260，尤其连接到MME 264和P/SGW 262。在一附加配置中，gNB 222也可经由S1-MME 265来连接到EPC 260以连接到MME 264，并经由S1-U263来连接到EPC 260以连接到P/SGW 262。此外，eNB 224可经由回程连接223来直接与gNB 222进行通信，无论在具有还是不具有与EPC 260的gNB直接连通性的情况下。相应地，在一些配置中，新RAN 220可以仅具有一个或多个gNB 222，而其他配置包括eNB 224和gNB 222中的一者或多者。gNB 222或eNB 224可与UE 240(例如，图1中所描绘的任何UE，诸如UE 104、UE182、UE 190等)进行通信。另一可任选方面可包括可与EPC 260处于通信以为UE 240提供位置辅助的位置服务器230。位置服务器230可被实现为多个结构上分开的服务器，或者替换地可各自对应于单个服务器。位置服务器230可被配置成支持用于UE 240的一个或多个位置服务，UE 240能够经由核心网、EPC 260和/或经由因特网(未解说)来连接到位置服务器230。
根据各个方面，图3解说了在无线网络中与示例性UE 350处于通信的示例性基站310(例如，eNB、gNB、小型蜂窝小区AP、WLAN AP等)。在DL中，来自核心网(NGC 210/EPC 260)的IP分组可被提供给控制器/处理器375。控制器/处理器375实现用于无线电资源控制(RRC)层、分组数据汇聚协议(PDCP)层、无线电链路控制(RLC)层和媒体接入控制(MAC)层的功能性。控制器/处理器375提供与广播系统信息(例如，主信息块(MIB)、系统信息块(SIB))、RRC连接控制(例如，RRC连接寻呼、RRC连接建立、RRC连接修改、以及RRC连接释放)、RAT间移动性、以及UE测量报告的测量配置相关联的RRC层功能性；与报头压缩/解压缩、安全性(暗码化、暗码解译、完整性保护、完整性验证)、以及切换支持功能相关联的PDCP层功能性；与上层分组数据单元(PDU)的传递、通过自动重复请求(ARQ)的纠错、RLC服务数据单元(SDU)的级联、分段和重组、RLC数据PDU的重新分段、以及RLC数据PDU的重新排序相关联的RLC层功能性；以及与逻辑信道与传输信道之间的映射、调度信息报告、纠错、优先级处置、以及逻辑信道优先级排序相关联的MAC层功能性。
发射(TX)处理器316和接收(RX)处理器370实现与各种信号处理功能相关联的层-1功能性。包括物理(PHY)层的层-1可包括传输信道上的检错、传输信道的前向纠错(FEC)编码/解码、交织、速率匹配、映射到物理信道上、物理信道的调制/解调、以及MIMO天线处理。TX处理器316基于各种调制方案(例如，二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、M相移键控(M-PSK)、M正交振幅调制(M-QAM))来处置至信号星座的映射。经编码和调制的码元随后可被拆分成并行流。每个流随后可被映射到正交频分复用(OFDM)副载波，在时域和/或频域中与参考信号(例如，导频)复用，并且随后使用快速傅里叶逆变换(IFFT)组合到一起以产生携带时域OFDM码元流的物理信道。该OFDM流被空间预编码以产生多个空间流。来自信道估计器374的信道估计可被用来确定编码和调制方案以及用于空间处理。该信道估计可从由UE 350传送的参考信号和/或信道状况反馈推导出。每个空间流随后可经由分开的发射机318TX被提供给一个或多个不同的天线320。每个发射机318TX可用相应空间流来调制RF载波以供传输。
在UE 350处，每个接收机354RX通过其各自相应的天线352来接收信号。每个接收机354RX恢复出调制到RF载波上的信息并将该信息提供给RX处理器356。TX处理器368和RX处理器356实现与各种信号处理功能相关联的层-1功能性。RX处理器356可对该信息执行空间处理以恢复出以UE 350为目的地的任何空间流。如果有多个空间流以UE 350为目的地，则它们可由RX处理器356组合成单个OFDM码元流。RX处理器356随后使用快速傅里叶变换(FFT)将该OFDM码元流从时域变换到频域。该频域信号对该OFDM信号的每个副载波包括单独的OFDM码元流。通过确定最有可能由基站310传送的信号星座点来恢复和解调每个副载波上的码元、以及参考信号。这些软判决可基于由信道估计器358计算出的信道估计。这些软判决随后被解码和解交织以恢复出原始由基站310在物理信道上传送的数据和控制信号。这些数据和控制信号随后被提供给实现层-3和层-2功能性的控制器/处理器359。
控制器/处理器359可以与存储程序代码和数据的存储器360相关联。存储器360可被称为非瞬态计算机可读介质。在UL中，控制器/处理器359提供传输信道与逻辑信道之间的解复用、分组重组、暗码解译、报头解压缩以及控制信号处理以恢复出来自核心网的IP分组。控制器/处理器359还负责纠错。
类似于结合由基站310进行的DL传输所描述的功能性，控制器/处理器359提供与系统信息(例如，MIB、SIB)捕获、RRC连接、以及测量报告相关联的RRC层功能性；与报头压缩/解压缩和安全性(暗码化、暗码解译、完整性保护、完整性验证)相关联的PDCP层功能性；与上层PDU的传递、通过ARQ的纠错、RLC SDU的级联、分段和重组、RLC数据PDU的重新分段、以及RLC数据PDU的重新排序相关联的RLC层功能性；以及与逻辑信道与传输信道之间的映射、将MAC SDU复用到传输块(TB)上、从TB解复用MAC SDU、调度信息报告、通过混合自动重复请求(HARQ)的纠错、优先级处置、以及逻辑信道优先级排序相关联的MAC层功能性。
由信道估计器358从由基站310传送的参考信号或反馈推导出的信道估计可由TX处理器368用来选择恰适的编码和调制方案、以及促成空间处理。由TX处理器368生成的空间流可经由分开的发射机354TX被提供给不同的天线352。每个发射机354TX可用相应空间流来调制RF载波以供传输。
在基站310处以与结合UE 350处的接收机功能所描述的方式相类似的方式来处理UL传输。每个接收机318RX通过其各自相应的天线320来接收信号。每个接收机318RX恢复出调制到RF载波上的信息并将该信息提供给RX处理器370。
控制器/处理器375可以与存储程序代码和数据的存储器376相关联。存储器376可被称为非瞬态计算机可读介质。在UL中，控制器/处理器375提供传输信道与逻辑信道之间的解复用、分组重组、暗码解译、报头解压缩、控制信号处理以恢复出来自UE 350的IP分组。来自控制器/处理器375的IP分组可被提供给核心网。控制器/处理器375还负责纠错。
图4解说了根据本公开的各个方面的示例性无线通信系统400。在图4的示例中，UE404(其可以对应于以上关于图1描述的任何UE(例如，UE 104、UE 182、UE 190等))正尝试计算对该UE 404的定位的估计，或者辅助另一实体(例如，基站或核心网组件、另一UE、位置服务器、第三方应用等)计算对该UE 404的定位的估计。UE 404可使用RF信号以及用于调制RF信号和信息分组交换的标准化协议来与多个基站402a-d(统称为基站402)进行无线通信，基站402可以对应于图1中的基站102或180和/或WLAN AP 150的任何组合。通过从所交换的RF信号中提取不同类型的信息并利用无线通信系统400的布局(即，基站402的位置、几何形状等)，UE 404可在预定义参考坐标系中确定其定位，或者辅助确定其的定位。在一方面，UE404可使用二维坐标系来指定其定位；然而，本文中所公开的各方面不限于此，并且还可适用于在期望额外维度的情况下使用三维坐标系来确定定位。另外，虽然图4解说了一个UE404和四个基站402，但是如将领会的，可以存在更多UE 404以及更多或更少基站402。
如本文所使用的，“网络节点”可以是基站402、基站402的蜂窝小区、远程无线电头端、基站402的天线，其中基站402的天线位置不同于基站402其自身的位置或能够传送参考RF信号的任何其他网络实体的位置。此外，如本文所使用的，“节点”可以指网络节点或UE。
术语“基站”可以指单个物理传输点，或者指可能或可能不共处一地的多个物理传输点。例如，在术语“基站”指单个物理传输点的情况下，该物理传输点可以是与基站(例如，基站402)的蜂窝小区相对应的基站天线。在术语“基站”指多个共处一地物理传输点的情况下，这些物理传输点可以是基站的天线阵列(例如，如在MIMO系统中或在基站采用波束成形的情况下)。在术语“基站”指多个非共处一地物理传输点的情况下，这些物理传输点可以是分布式天线系统(DAS)(经由传输介质来连接到共用源的在空间上分离的天线的网络)或远程无线电头端(RRH)(被连接到服务基站的远程基站)。替换地，非共处一地物理传输点可以是从UE(例如，UE 404)接收测量报告的服务基站和该UE正在测量其参考RF信号的邻居基站。因此，图4解说了其中基站402a和402b形成DAS/RRH 420的一方面。例如，基站402a可以是UE 404的服务基站，并且基站402b可以是UE 404的邻居基站。如此，基站402b可以是基站402a的RRH。基站402a和402b可以在有线或无线链路422上彼此通信。
位置服务器(例如，位置服务器230)可以向UE 404发送辅助数据，该辅助数据包括：基站402的一个或多个邻居蜂窝小区的标识，以及用于由每个邻居蜂窝小区所传送的参考RF信号的配置信息。替换地，辅助数据可直接源自各基站402自身(例如，在周期性地广播的开销消息中，等等)。替换地，UE 404可以在不使用辅助数据的情况下自己检测基站402的邻居蜂窝小区。如本文进一步描述的，UE 404(例如，部分地基于辅助数据(若提供))可测量和(可任选地)报告其自身与个体网络节点之间的RTT。使用这些测量和已测量网络节点(即，传送了UE 404所测量的参考RF信号的(诸)基站402或(诸)天线)的已知位置，UE 404或位置服务器可以确定UE 404与已测量网络节点之间的距离，并且由此计算该UE 404的位置。
在本文中使用术语“定位估计”来指对UE(例如，UE 404)的定位的估计，该估计可以是地理的(例如，可以包括纬度、经度、以及可能的高度)或者是市政的(例如，可以包括街道地址、建筑物指定、或建筑物或街道地址内或附近的精确点或区域(诸如建筑物的特定入口、建筑物中的特定房间或套房)、或地标(诸如市镇广场))。定位估计也可被称为“位置”、“定位”、“锁定”、“定位锁定”、“位置锁定”、“位置估计”、“锁定估计”或某个其他术语。获得位置估计的方式一般地可被称为“定位化”、“定址”、或“定位锁定”。用于获得定位估计的特定解决方案可被称为“定位解决方案”。作为定位解决方案的一部分的用于获得定位估计的特定方法可被称为例如“定位方法”、或称为“定位化方法”。定位估计可包括预期误差或不确定性(例如，通过包括其内位置预期会包含某个指定或默认的置信度的面积或体积)。
为了支持定位估计，基站402可被配置成向在它们覆盖区域中的各UE 404广播参考RF信号(例如，定位参考信号(PRS)、因蜂窝小区而异的参考信号(CRS)、信道状态信息参考信号(CSI-RS)、窄带参考信号(NRS)、同步信号，等等)，以使得UE 404能够测量UE 404与传送方基站402之间的RTT。一般而言，用于RTT测量的感兴趣波束是LOS波束、或激发最短RF路径的波束(其可以是LOS波束或遵循到接收方的最短路径的NLOS波束)。
然而，RF信号不仅仅沿传送方与接收方之间的LOS/最短NLOS路径行进，而且还在数个其他路径上行进，因为RF信号从传送方扩展开并且在这些RF信号去往接收方的路线上被其他物体(诸如山丘、建筑物、水等)反射。因此，图4解说了基站402与UE 404之间的数条LOS路径410和数条NLOS路径412。具体地，图4解说了基站402a在LOS路径410a和NLOS路径412a上进行传送，基站402b在LOS路径410b和两条NLOS路径412b上进行传送，基站402c在LOS路径410c和NLOS路径412c上进行传送，并且基站402d在两条NLOS路径412d上进行传送。如图4中所解说的，每条NLOS路径412被某一物体430(例如，建筑物)反射。如将领会的，由基站402传送的每条LOS路径410和NLOS路径412可以由基站402的不同天线传送(例如，如在MIMO系统中)，或者可以由基站402的相同天线传送(从而解说了RF信号的传播)。此外，如本文所使用的，术语“LOS路径”指传送方与接收方之间的最短路径，并且可能不是实际LOS路径而是最短NLOS路径。
在一方面，一个或多个基站402可被配置成使用波束成形来传送RF信号。在该情形中，一些可用波束可沿LOS路径410集中所传送的RF信号(例如，这些波束沿LOS路径产生最高天线增益)，而其他可用波束可沿NLOS路径412集中所传送的RF信号。具有沿特定路径的高增益并因此沿该路径集中RF信号的波束可仍然使某一RF信号沿其他路径传播；该RF信号的强度自然取决于沿那些其他路径的波束增益。“RF信号”包括通过传送方与接收方之间的空间来传输信息的电磁波。如本文所使用的，传送方可以向接收方传送单个“RF信号”或多个“RF信号”。然而，如以下进一步描述的，由于通过多径信道的各RF信号的传播特性，接收方可接收到与每个所传送RF信号相对应的多个“RF信号”。
在基站402使用波束成形来传送RF信号的情况下，用于基站402与UE 404之间的数据通信的感兴趣波束将是携带以最高信号强度(如由例如收到信号收到功率(RSRP)或在存在定向干扰信号的情况下由SINR所指示的)到达UE 404的RF信号的波束，而用于定位估计的感兴趣波束将是携带激发最短路径或LOS路径(例如，LOS路径410)的RF信号的波束。在某些频带中且对于通常所使用的天线系统而言，这些波束将是相同波束。然而，在其他频带(诸如mmW)中，在通常可使用大量天线振子来创建窄发射波束的情况下，它们可能不是相同波束。即，在一些情形中，LOS路径410上的RF信号的信号强度可能(例如，由于障碍物)比NLOS路径412上的RF信号的信号强度弱，RF信号在NLOS路径412上由于传播延迟而较晚到达。
如以上所简要提及的，UE可被配置成测量和报告其自身和一个或多个网络节点(例如，不同基站或属于相同基站的不同传输点(例如，天线))之间所传送的参考RF信号的RTT。图5中示出了用于解说用于确定UE 504的定位的示例性技术的简化环境。在图5的示例中，UE 504可使用RF信号和用于RF信号的调制以及信息分组的交换的标准化协议来与多个基站502A-C进行无线通信。通过从所交换的RF信号中提取不同类型的信息以及利用网络的布局(例如，网络几何设计)，UE 504可确定其在预定义的参考坐标系中的定位。如图5中示出的，UE 504可使用二维坐标系来指定其定位(x,y)；然而，本文所公开的各方面不限于此，并且还可适用于在期望额外维度的情况下使用三维坐标系来确定定位。附加地，虽然图5中示出了3个基站502A-C，但是各方面可利用附加基站。进一步地，尽管解说为分开的基站，但是两个或更多个基站502A-C可以代替地是相同基站502的不同传输点(例如，天线)。
为了确定其定位(x,y)，UE 504可能首先需要确定网络几何设计。网络几何设计可包括参考坐标系中的基站502A-C中的每一者在参考坐标系中的地理位置((xk,yk)，其中k＝1,2,3)。可以按任何方式来将网络几何设计提供给UE 504，诸如，在信标信号中提供该信息，使用外部网络上的专用外部服务器(例如，位置服务器230)来提供该信息，使用统一资源标识符来提供该信息，等等。
随后，UE 504可确定至基站502A-C中的每一者的距离(dk，其中k＝1,2,3)。通过利用UE 504和基站502A-C之间交换的RF信号的不同特性，存在许多不同的办法来估计这些距离(dk)。此类特性可包括RF信号的往返传播时间(例如，RTT)和/或信号的强度(例如，收到信号强度指示符(RSSI))，如下面将讨论的。一旦确定了每个距离，UE 504就可随后通过使用各种各样的已知几何设计技术(例如，三边测量)来求解出其定位(x,y)。
确定UE 504与每个基站502A-C之间的距离可涉及利用RF信号的时间信息。在一方面，可以执行确定在UE 504与基站502A-C之间交换的RF信号的RTT并将该RTT转换为距离(dk)。诸RTT技术可以测量发送数据分组与接收响应之间的时间。这些方法利用校准来移除任何处理延迟。在一些环境中，可假定UE 504和基站502A-C的处理延迟是相同的。然而，这样的假定在实践中可能不是真实的。
图6A解说了两个节点(基站(BS)602和UE 604)之间的常规RTT规程。基站602可以对应于图3中的基站310，而UE 604可以对应于图3中的UE 350。在图6A中，UE 604下的垂直线上的每个水平散列标记表示接收(RX)搜索的开始，并且是基于UE 604的本地时钟的。UE604的本地时钟与基站602的时钟同步，从而在两个时钟之间提供接近恒定的偏移。如此，基站602下的垂直线上的散列标记也表示UE 604的接收搜索的开始时间。
在网络中心式RTT估计中，服务基站指令UE(例如，UE 604)寻找来自一个或多个基站(例如，基站602)的RTT信号(例如，下行链路定时参考信号)。如图6A中所解说，基站602在每个接收搜索的开始处传送下行链路参考信号的波束(例如，同步信号块(SSB)或CSI-RS)(如波束B1、B2和B3所解说)。在图6A的示例中，基站602在时间T1传送波束B1，在时间T2传送波束B2，而在时间T3传送波束B3。尽管图6A解说了基站602在接收搜索开始时传送单个波束，但如将领会的，基站602可以使用波束成形以在时间T1、T2和T3中的每一时间传送多个波束。基站602可以在由网络(例如，位置服务器)分配的低重用资源上传送下行链路参考信号。
UE 604接收每个波束B1、B2和B3，以及从其中每个波束被接收的接收搜索的开始估计每个波束的到达时间(ToA)。在图6A的示例中，波束B1具有ToA为ToA1，波束B2具有ToA为ToA2，而波束B3具有ToA为ToA3。UE 604随后标识哪个波束具有“最早ToA”(可能受制于波束强度/RSRP状况)。在图6A的示例中，如图6B所解说的，最早ToA为ToA2，并且因此波束B2被标识为最早到达波束。因此，B2波束被认为LOS波束，并且可用于计算RTT。
在从最早ToA(例如，ToA2)的某个预定时延δ之后，UE 604在时间T4传送定时响应(TR)信号(例如，随机接入信道(RACH)前置码或探通参考信号(SRS))(被解说为波束B2')。网络可为UE 604分配低重用资源以传送定时响应信号。在一方面，预定时延δ可取决于所标识波束的标识符(ID)，即δ＝δ(波束ID)。因此，在图6A的示例中，预定时延δ可以是波束B2的标识符的函数。更具体而言，在图6A的示例中，波束B2和ToA2将确定用于上行链路定时响应的精确传输定时(T4)。更具体而言，波束B2确定由UE 604使用的传输波束B2′和RACH/定时响应时机索引，并且ToA2确定前置码传输的精确开始时间。附加地或者替换地，频率资源或所传送序列也可取决于所标识波束的标识符。
在时间T5，基站602从UE 604接收定时响应并估计定时响应的ToA。在图6A的示例中，定时响应的ToA是ToA2’。基站602还从定时响应确定由UE 604选择的下行链路波束的标识符(例如，波束B2的标识符)。
由于基站602知晓所选波束的传输时间(例如，T2)、定时响应的ToA(例如T5)和预定时延(δ)，所以基站602能够估计RTT。具体而言，RTT估计是定时响应的ToA(T5)减去由UE604选择的下行链路波束的传输时间(T2)减去预定时延(δ)。
如上文所讨论的，对于RTT估计，两个节点共同工作以标识和测量最短无线路径的传播延迟。即，用于下行链路定时参考信号和上行链路定时响应的波束是激发两个节点之间的最短无线电路径的波束。然而，标识基于RTT定位的正确波束对(例如，波束B2和B2’)存在各种问题。例如，在基站使用波束成形以传送RF信号的情况下，用于执行RTT估计的感兴趣波束将是携带激发最短路径或LOS路径的RF信号的波束。然而，如上文所提及的，在一些频带中，LOS路径上的RF信号的信号强度可能(例如，由于障碍物)比NLOS路径上的RF信号的信号强度弱，RF信号在NLOS路径上由于传播延迟而较晚到达。因此，在图6A和6B的示例中，波束B2可激发最短无线电路径，但可能比其他波束更弱，从而导致更高的误检测，而波束B1可具有最强RSRP，并且因此对于数据通信是优选的。如此，能够使用最强(即，最可检测的)波束以供RTT估计将是有益的，即使它不是最早到达波束。
本公开的技术通过对上行链路定时响应传输应用合适的定时提前(TA)，来将可能不激发最短无线电路径的强波束用于RTT估计。定时提前校正较长无线电路径(相对于最短但较弱的无线电路径)的所增加传播延迟。即，UE将使用强波束而不是最早波束以传送定时响应(例如，RACH前置码)，但是将定时响应的传输时间提前合适的量以补偿强波束的较长传播延迟。
参照图6B，波束B2具有最早ToA(ToA2)，但是波束B1(ToA为ToA1)具有最高RSRP。如参照图6A所描述的，常规地，波束B2将被选择用于RTT估计。然而，使用下文进一步所描述的技术，UE可替代地选择波束B1用于RTT估计。更具体而言，UE可以使用互易上行链路波束B1′在与波束B1相对应的RACH时机(RO)中传送定时响应。附加地，UE可以对与波束B1相对应的定时响应的通常传输时间(即，从ToA1预定时延δ)应用定时提前。所提议的定时提前是最早到达波束与最强波束的TOA之间的差的两倍，或者参照图6A和6B，为2(ToA1–ToA2)，表示为2δ12。因此，定时响应的传输时间将在从ToA1(所选波束(波束B1)的ToA)的预定时延δ减去2δ12的延迟之后。
在多个定时响应传输的情形中，UE可以执行与不同波束相对应的多个定时响应传输，并使用因波束而异的定时提前校正。例如，UE 604可以附加地使用定时提前2δ32在与波束B3相对应的RO中使用波束对(B3，B3’)来来传送定时响应，其中δ32等于ToA3减去ToA2。
图7解说了根据本公开的各方面的两个节点(基站702和UE 704)之间的RTT规程。基站702可以对应于图3中的基站310，而UE 704可以对应于图3中的UE 350。如图6A中，在图7中，UE 704下的垂直线上的每个水平散列标记表示接收(RX)搜索的开始，并且是基于UE704的本地时钟的。UE 704的本地时钟与基站702的时钟同步，从而在两个时钟之间提供接近恒定的偏移。如此，基站702下的垂直线上的散列标记也表示UE 704的接收搜索的开始时间。
如图7中所解说，基站702在每个接收搜索的开始处传送下行链路参考信号波束(例如，SSB或CSI-RS)(如波束B1、B2和B3所解说)。在图7的示例中，基站702在时间T1传送波束B1，在时间T2传送波束B2，而在时间T3传送波束B3。尽管图7解说了基站702在接收搜索开始时传送单个波束，但如将领会的，基站702可以使用波束成形以在时间T1、T2和T3中的每一时间传送多个波束。基站702可以在由网络(例如，位置服务器)分配的低重用资源上传送下行链路参考信号。
UE 704接收每个波束B1、B2和B3，以及从其中每个波束被接收的接收搜索的开始估计每个波束的ToA。在图7的示例中，波束B1具有ToA为ToA1，波束B2具有ToA为ToA2，而波束B3具有ToA为ToA3。UE 704随后标识哪个波束具有“最早ToA”(可能受制于波束强度/RSRP状况)。在图7的示例中，如图6A中和如图6B所解说的，最早ToA为ToA2，并且因此波束B2被标识为最早到达波束。
然而，与图6A中所解说的规程不同，UE 704选择具有最高或高于阈值的某个值的波束强度度量(例如，RSRP、加权RSRP等)的一个或多个波束。在图7的示例中，波束B1具有最高波束强度。在一方面，基站702可以用波束强度度量的阈值(例如，RSRP阈值、或关于所需发射功率的阈值、或关于所需发射功率不足的阈值等)配置UE 704。在该情形中，如果具有“最早”ToA的波束满足阈值状况，则基站702可配置UE 704以选择该波束；否则在一方面，UE704可选择两个替换方案中的一者。第一替换方案是UE 704可以自由选择任何波束。第二替换方案是，如果至少一个波束满足阈值状况，则基站702可以指令UE 704选择满足阈值状况的波束；否则UE 704可以自由选择任何波束。
对于每个所选波束(例如，波束B1)，UE 704计算定时统计(例如，所选波束的ToA、平均超量延迟、最强信道抽头的时间等)、用于所选波束的定时差(定时统计减去最早ToA)和定时提前(定时差的两倍)。定时统计可以由基站702指定，或者在管理标准中指定。在图7的示例中，定时统计是ToA(ToA1)，定时差是ToA1–ToA2(最早ToA)，并且定时提前是2(ToA1–ToA2)。定时提前表示所有收到波束的最早ToA和所选波束的(较晚)定时统计(例如ToA)之间的时间差。
对于每个所选波束(在此为波束B1)，UE 704传送定时响应信号。定时响应的传输时间(例如，传输的开始)是(如上文参照图6A所描述的)在从所选波束的定时统计(例如，ToA)的预定时延δ处，但是与图6A中所解说的规程不同，为从所选波束的定时统计(例如，ToA)的预定时延δ减去定时提前，表示为时间T4。即，传输时间T4是从ToA1的预定时延δ减去定时提前(2(ToA1–ToA2))。通过从预定时延δ中减去定时提前，UE 704在波束为最早到达波束的情况下将传送用于该波束的定时响应的相同时间(T4)传送用于所选波束的定时响应。
更具体而言，预定时延δ可取决于所选波束的标识符，即δ＝δ(波束ID)。在图7的示例中，预定时延δ因此将是波束B1的标识符的函数。因此，对于不同波束，预定时延δ可以是不同的。因为UE 704在定时响应中报告与最早到达波束不同的波束，但是基站702期望接收用于最早到达波束的定时响应，所以UE 704需要调整用于所选波束的定时响应的传输时间，使得所选波束看起来是最早到达波束，并且因此反映UE 704与基站702之间的实际RTT。如此，UE 704针对所选波束(波束B1)从预定时延δ中减去定时提前，从而在波束为最早到达波束的情况下将传送用于该波束的定时响应的相同时间(T4)传送用于所选波束的定时响应。
在一方面，因为UE 704可能不选择“最早到达”波束用于传送定时响应，所以基站702可能不知晓最早到达波束的标识符，这对于定位仍然有用。因此，UE 704可以向基站702发送其ToA是最早ToA的波束(例如，图7的示例中的波束B2)的标识符。UE 704还可以报告最早到达波束的抵达角(AoA)，以进一步辅助定位。
在时间T5，基站702从UE 704接收定时响应并估计定时响应的定时统计(由UE 704所计算的相同定时统计，例如ToA、平均超量延迟、最强信道抽头的时间等)。在图7的示例中，定时响应的定时统计是ToA，具体而言是ToA1’。基站702还从定时响应确定由UE 704选择的下行链路波束的标识符(例如，波束B1的标识符)。
由于基站702知晓所选波束的传输时间(例如，T1)、定时响应的定时统计(ToA)(例如，T5)和预定时延(δ)，所以基站702能够估计RTT。具体而言，RTT估计是定时响应的定时统计(例如，ToA)(T5)减去由UE 704选择的下行链路波束的传输时间(T1)减去预定时间延迟(δ)。因为UE 704已经通过减去最早ToA(ToA2)与所选波束的定时统计(ToA1)之间的差的两倍来调整其传送定时响应的时间(T4)，所以基站702不需要进一步调整RTT计算；而是基站702可以简单地使用预定时延δ。
RTT估计可随后用于定位，例如，在基站702的位置是已知的且UE 704的位置是未知的并且是使用RTT估计的的情况下。RTT定位估计通常利用来自具有已知定位的若干节点的RTT。进一步地，RTT估计随后可用于例如通过将中继节点的下行链路定时与施主基站的下行链路定时同步来同步该两个节点。
注意，尽管图6A和7解说了波束B1到B3在分开的时间被传送，但是它们可以同时被传送。附加地，基站702和UE 704可以切换角色，其中UE 704传送参考信号而基站702传送定时响应。
本文所描述的技术存在各种扩展。例如，在一方面，如果基站(例如，基站702)指令UE(例如，UE 704)触发用于RTT估计的RACH规程，则基站不向UE发送随机接入响应(RAR)(也被称为“Msg2”)，并且UE不搜索或尝试解码RAR。
进一步地，基站可在MAC控制元素(MAC-CE)和/或RAR消息中向UE传送所估计的RTT(或基于所估计的RTT的值)，该RAR消息包含随机接入前置码标识符(RAPID)和所估计的RTT，或基于所估计的RTT的值，但不包含RAR准予。
图8解说了根据本公开的一方面的用于RTT估计的因波束而异的定时提前的示例性方法800。方法800可由第一节点805(诸如基站310或UE 350)来执行。
在802处，第一节点805(例如，(诸)天线320、(诸)接收机318、和/或RX处理器370、或(诸)天线352、(诸)接收机354、和/或RX处理器356)在无线信道上接收由第二节点(例如，基站310或UE 350中的另一者)传送的多个波束(例如，图7中的波束B1、B2和B3)。在一方面，第一波束可以是下行链路参考信号的波束。在一方面，下行链路参考信号可以包括SSB、PRS、NRS、定时参考信号或CSI-RS。
在804处，第一节点805(例如，RX处理器370和/或控制器/处理器375，或RX处理器356和/或控制器/处理器359)从多个波束中选择用于传送定时响应的第一波束(例如，图7中的波束B1)。在一方面，第一节点805可基于第一波束的波束强度度量来从多个波束中选择第一波束。在一方面，波束强度度量可以是第一波束的RSRP。在一方面，波束强度度量可以是多个波束中的最高波束强度度量。
在806处，第一节点805(例如，RX处理器370和/或控制器/处理器375，或RX处理器356和/或控制器/处理器359)确定用于第一波束的定时统计(例如，ToA1)、定时差和定时提前。在一方面，定时差可以是定时统计(例如，ToA1)与多个波束的最早到达时间(例如，ToA2)之间的差，而定时提前可以是定时差的倍数(例如，2)。在一方面，定时统计可以是第一波束的ToA、第一波束的平均超量延迟或第一波束的最强信道抽头的时间。在一方面，第一波束的定时统计可以在多个波束的最早到达时间之后发生。
在808处，第一节点805(例如，(诸)天线320、(诸)发射机318和/或TX处理器316，或(诸)天线352、(诸)发射机354和/或TX处理器368)在无线信道上向第二节点传送用于第一波束的定时响应。在一方面，第一节点805在从第一波束的定时统计的时延之后传送定时响应，如上文参照图7所讨论的。时延可以是预定时延(例如，对于所选波束的δ)和定时提前之间的差。在一方面，定时响应可以标识第一波束。
在一方面，方法800可进一步包括(未示出)标识多个波束中具有最早到达时间的波束。在该情形中，方法800可进一步包括向第二节点报告所标识的波束。
在一方面，方法800可进一步包括(未示出)由第一节点805基于第二波束的第二波束强度度量来从多个波束中选择第二波束；由第一节点805确定用于第二波束的第二定时统计、第二定时差和第二定时提前，该第二定时差包括第二定时统计与多个波束的最早到达时间之间的差，并且该第二定时提前包括第二定时差的倍数；以及由第一节点805向第二节点传送用于第二波束的第二定时响应，第一节点805在从第二波束的第二定时统计的第二时延之后传送第二定时响应，而该第二时延包括预定时延与第二定时提前之间的差。在一方面，第一节点805可基于第一波束的第一波束强度度量和第二波束的第二波束强度度量来从多个波束中选择第二波束。在一方面，第一波束强度度量可以是多个波束的最高波束强度度量，而第二波束强度度量是多个波束的第二最高波束强度度量。在一方面，第一节点805可同时选择第一波束和第二波束。
图9解说了根据本公开的一方面的用于RTT估计的因波束而异的定时提前的示例性方法900。方法900可由第二节点(诸如基站310或UE 350)来执行。
在902处，第二节点905(例如，(诸)天线320、(诸)发射机318、和/或TX处理器316、或(诸)天线352、(诸)发射机354、和/或TX处理器368)在无线信道上向第一节点(例如，基站310或UE 350中的另一者)传送多个波束(例如，图7中的波束B1、B2和B3)。在一方面，该多个波束可以是下行链路参考信号的多个波束。在一方面，下行链路参考信号可以包括SSB、PRS、NRS、定时参考信号或CSI-RS。
在904处，第二节点905(例如，(诸)天线320、(诸)接收机318和/或RX处理器370，或(诸)天线352、(诸)接收机354和/或RX处理器356)从第一节点接收用于多个波束中的第一波束(例如，波束B1)的定时响应。在一方面，定时响应可以标识第一波束。
在906处，第二节点905(例如，RX处理器370和/或控制器/处理器375，或RX处理器356和/或控制器/处理器359)确定第一波束的标识符、用于定时响应的定时统计(例如，图7中的ToA1′)和第二节点905传送第一波束的时间(例如，图7中的T1)。用于定时响应的定时统计可以是除定时响应的到达时间之外的定时统计。在一方面，定时统计可以是定时响应的平均超量延迟或定时响应的最强信道抽头的时间。
在908处，第二节点905(例如，RX处理器370和/或控制器/处理器375，或RX处理器356和/或控制器/处理器359)基于用于定时响应的定时统计、第二节点905传送第一波束的时间、以及预定时延，来确定第二节点905与第一节点之间的RTT，如上文参照图7所讨论的。
在一方面，方法900可进一步包括(未示出)由第二节点905从第一节点接收多个波束中具有最早到达时间的波束的标识符。
本领域技术人员将领会，信息和信号可使用各种不同技术和技艺中的任何一种来表示。例如，贯穿上面说明始终可能被述及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、码元和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子、或其任何组合来表示。
此外，本领域技术人员将领会，结合本文所公开的各方面描述的各种解说性逻辑块、模块、电路和算法步骤可被实现为电子硬件、计算机软件、或两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、块、模块、电路、以及步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员可针对每种特定应用以不同方式来实现所描述的功能性，但此类实现决策不应被解读为脱离本文中所描述的各个方面的范围。
结合本文所公开的各方面描述的各种解说性逻辑块、模块、以及电路可用设计成执行本文所描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合(例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核协作的一个或多个微处理器、或其他此类配置)。
结合本文中所公开的各方面描述的方法、序列和/或算法可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在随机存取存储器(RAM)、闪存、只读存储器(ROM)、可擦式可编程ROM(EPROM)、电可擦式可编程ROM(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或本领域中已知的任何其他形式的非瞬态计算机可读介质中。示例性非瞬态计算机可读介质可以被耦合到处理器，以使得处理器能从/向该非瞬态计算机可读介质读取/写入信息。在替换方案中，非瞬态计算机可读介质可以被整合到处理器。处理器和非瞬态计算机可读介质可驻留在ASIC中。ASIC可驻留在用户设备(例如，UE)或基站中。替换地，处理器和非瞬态计算机可读介质可以是用户设备或基站中的分立组件。
在一个或多个示例性方面，本文中所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现，则各功能可以作为一条或多条指令或代码存储在非瞬态计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质可包括存储介质和/或通信介质，其包括可促成计算机程序从一地向另一地转移的任何非瞬态介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，此类计算机可读介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储或其他磁存储设备、或能用于携带或存储指令或数据结构形式的期望程序代码且能被计算机访问的任何其他介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其他远程源传送而来，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。可本文中可互换地使用的术语盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(CD)、激光碟、光碟、数字视频碟(DVD)、软盘和蓝光碟，它们常常磁性地和/或用激光来光学地再现数据。以上的组合应当也被包括在计算机可读介质的范围内。
尽管前面的公开示出了解说性方面，但是本领域技术人员将领会，在其中可作出各种变更和修改而不会脱离如所附权利要求定义的本公开的范围。此外，根据本文中所描述的各个解说性方面，本领域技术人员将领会，上述任何方法中的和/或所附任何方法权利要求中所叙述的功能、步骤、和/或动作不必按任何特定次序来执行。再进一步，就任何元素以单数形式在以上描述或在所附权利要求中叙述而言，本领域技术人员将领会，单数形式也构想了复数，除非显式地声明了限定于单数形式。

Claims (29)

1.一种用于确定用于往返时间RTT估计的因波束而异的定时提前的方法，包括：
在第一节点处在无线信道上接收由第二节点传送的多个波束；
由所述第一节点基于第一波束的波束强度度量来从所述多个波束中选择用于传送定时响应的第一波束；
由所述第一节点确定用于所述第一波束的定时统计、定时差和定时提前，其中所述定时差包括所述定时统计与所述多个波束的最早到达时间之间的差，并且其中所述定时提前包括所述定时差的倍数；以及
由所述第一节点在所述无线信道上向所述第二节点传送用于所述第一波束的所述定时响应，其中所述第一节点在从所述第一波束的所述定时统计的时延之后传送所述定时响应，其中所述时延包括预定时延与所述定时提前之间的差。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括标识所述多个波束中具有所述最早到达时间的波束。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包括向所述第二节点报告所标识波束。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述定时响应标识所述第一波束。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述波束强度度量包括所述第一波束的参考信号收到功率RSRP。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述波束强度度量是所述多个波束的最高波束强度度量。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述定时统计包括所述第一波束的到达时间ToA、所述第一波束的平均超量延迟或所述第一波束的最强信道抽头的时间。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述第一波束的所述定时统计在所述多个波束的所述最早到达时间之后发生。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述第一波束包括下行链路参考信号的波束。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述下行链路参考信号包括同步信号块SSB、定位参考信号PRS、窄带参考信号NRS、定时参考信号或信道状态信息参考信号CSI-RS。
11.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
由所述第一节点基于第二波束的第二波束强度度量来从所述多个波束中选择所述第二波束；
由所述第一节点确定用于所述第二波束的第二定时统计、第二定时差和第二定时提前，其中所述定时差包括所述第二定时统计与所述多个波束的所述最早到达时间之间的差，并且其中所述第二定时提前包括所述第二定时差的倍数；以及
由所述第一节点向所述第二节点传送用于所述第二波束的第二定时响应，其中所述第一节点在从所述第二波束的所述第二定时统计的第二时延之后传送所述第二定时响应，其中所述第二时延包括所述预定时延与所述第二定时提前之间的差。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述第一节点基于所述第一波束的第一波束强度度量和所述第二波束的第二波束强度度量来从所述多个波束中选择所述第二波束。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述第一波束强度度量是所述多个波束的最高波束强度度量，而所述第二波束强度度量是所述多个波束的第二最高波束强度度量。
14.如权利要求11所述的方法，其中所述第一节点同时选择所述第一波束和所述第二波束。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述定时差的倍数是二倍。
16.如权利要求1所述的方法，其中所述第一节点包括用户设备，而所述第二节点包括基站。
17.如权利要求1所述的方法，其中所述第一节点包括基站，而所述第二节点包括用户设备。
18.一种用于确定用于往返时间RTT估计的因波束而异的定时提前的方法，包括：
由第二节点在无线信道上向第一节点传送多个波束；
在所述第二节点处从所述第一节点接收用于所述多个波束中的第一波束的定时响应；
由所述第二节点确定所述第一波束的标识符、用于所述定时响应的定时统计和所述第二节点传送所述第一波束的时间，其中用于所述定时响应的所述定时统计包括除所述定时响应的到达时间之外的定时统计；以及
由所述第二节点基于用于所述定时响应的所述定时统计、所述第二节点传送所述第一波束的时间和预定时延来确定在所述第二节点与所述第一节点之间的RTT。
19.如权利要求18所述的方法，进一步包括由所述第二节点从所述第一节点接收所述多个波束中具有最早到达时间的波束的标识符。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述定时响应标识所述第一波束。
21.如权利要求18所述的方法，其中所述定时统计包括所述定时响应的平均超量延迟或所述定时响应的最强信道抽头的时间。
22.如权利要求18所述的方法，其中所述第一波束包括下行链路参考信号的波束。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述下行链路参考信号包括同步信号块SSB、定位参考信号PRS、窄带参考信号NRS、定时参考信号或信道状态信息参考信号CSI-RS。
24.如权利要求18所述的方法，其中所述第一节点包括用户设备，而所述第二节点包括基站。
25.如权利要求18所述的方法，其中所述第一节点包括基站，而所述第二节点包括用户设备。
26.一种用于确定用于往返时间RTT估计的因波束而异的定时提前的装置，包括：
第一节点的收发机，其被配置成：在无线信道上接收由第二节点传送的多个波束；以及
所述第一节点的至少一个处理器，其被配置成：
基于第一波束的波束强度度量来从所述多个波束中选择用于传送定时响应的第一波束；
确定用于所述第一波束的定时统计、定时差和定时提前，其中所述定时差包括所述定时统计与所述多个波束的最早到达时间之间的差，并且其中所述定时提前包括所述定时差的倍数；以及
使所述收发机在所述无线信道上向所述第二节点传送用于所述第一波束的所述定时响应，其中所述第一节点在从所述第一波束的所述定时统计的时延之后传送所述定时响应，其中所述时延包括预定时延与所述定时提前之间的差。
27.如权利要求26所述的装置，其中所述第一波束的所述定时统计在所述多个波束的所述最早到达时间之后发生。
28.一种用于确定用于往返时间RTT估计的因波束而异的定时提前的装置，包括：
第二节点的收发机，所述收发机被配置成：
在无线信道上向第一节点传送多个波束；以及
从所述第一节点接收用于所述多个波束中的第一波束的定时响应；以及
所述第二节点的至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置成：
确定所述第一波束的标识符、用于所述定时响应的定时统计和所述第二节点传送所述第一波束的时间，其中用于所述定时响应的所述定时统计包括除所述定时响应的到达时间之外的定时统计；以及
基于用于所述定时响应的所述定时统计、所述第二节点传送所述第一波束的时间和预定时延来确定在所述第二节点与所述第一节点之间的RTT。
29.如权利要求28所述的装置，其中所述第一波束的所述定时统计在所述多个波束的最早到达时间之后发生。
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