CN112789510A - 电信系统中基于角度的定位和测量的改进 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及将被提供用于支持超越诸如长期演进(LTE)的第四代(4G)通信系统的更高数据速率的前第五代(5G)或5G通信系统。公开了一种确定用户设备UE位置的方法，其中，UE与电信网络的至少两个基站(gNB)通信，包含步骤：确定以下中的至少一项：a)在至少两个gNB中的每一个处的来自UE的信号的到达角AoA；b)来自至少两个gNB中的每一个的信号的离开角AoD；c)在UE处的来自至少两个gNB中的每一个的信号的AoA；d)在至少两个gNB中的每一个处的来自UE的信号的AoD；以及基于此确定UE的位置。

Description

电信系统中基于角度的定位和测量的改进
技术领域
发明涉及一种电信系统中的基于角度的定位和测量系统。
背景技术
为满足自从部署4G通信系统以来增加的无线数据业务的需求，已经付出了努力以开发改进的5G或前5G通信系统。因此，5G或前5G通信系统也被称为“超越4G网络”或“后长期演进(LTE)系统”。
5G通信系统被认为是在更高的频率(毫米波)波段上实现的，例如，60GHz波段，以便达到更高的数据速率。为减少无线电波的传播损失并增加传输距离，在5G通信系统中讨论波束成形、大规模多输入多输出(MIMO)、全维MIMO(FD-MIMO)、阵列天线、模拟波束成形、大规模天线技术。
此外，在5G通信系统中，正在基于高级小型小区、云无线接入网络(RANs)、超密集网络、设备到设备(D2D)通信、无线回程、移动网络、协同通信、协作多点(CoMP)、接收端干扰消除等进行系统网络改进的开发。
在5G系统中，已经开发了作为高级编码调制(ACM)的混合频移键控(FSK)和正交振幅调制(FQAM)及滑动窗口叠加编码(SWSC)以及作为高级接入技术的滤波器组多载波(FBMC)、非正交多址接入(NOMA)和稀疏编码多址接入(SCMA)。
对于移动服务的需求正在迅速增加并且增长最快的部分之一是基于位置服务(LBS)，主要由两个主要需求驱动：紧急服务和商业应用。响应于这些需求，第二代网络和第三代网络(WCDMA，GSM，CDMA)已经增加了对几种定位技术的支持，这些定位技术的准确性和首次定位时间(TTFF)性能方面各不相同。LTE的3GPP版本9定义了对定位技术的支持：扩展小区ID(ECID)、辅助全球导航卫星系统(A-GNSS)、观察到达时间差(OTDOA)和一种新的定位协议、LTE定位协议(LPP)。LTE中已经定义了一种新的参考信号，即，定位参考信号(PRS)。进一步，在版本11中，已经使用SRS测量采用了上行链路观察到达时间差(UOTDA)。3GPP版本15定义了对于一些独立于无线接入技术(RAT)的定位技术的支持，诸如实时动态(Real TimeKinematic，RTK)GNSS，以改进LTE定位的准确性。
发明内容
解决方案
本公开的实施例旨在解决现有技术的问题，无论是否在此提及。
根据公开，提供了如本文所述的装置和方法。从以下描述中，本发明的其他特征将是显而易见的。
根据公开，提供了一种基于角度、和/或信号强度、和/或到达时间、和/或达到时间差的定位方法。实施例利用相应的UE能力报告和测量过程以及度量。
根据公开的第一方面，提供了一种确定用户设备UE位置的方法，其中，UE与电信网络的至少两个基站(gNB)通信，包含步骤：确定以下中的至少一个：a)在至少两个gNB中的每一个处的来自UE的信号的到达角AoA；b)来自至少两个gNB中的每个的信号的离开角AoD；c)在UE处的来自至少两个gNB中的每一个的信号的AoA；d)在至少两个gNB中的每一个处的来自UE的信号的AoD；以及基于此确定UE的位置。
在实施例中，对于选项a)或选项d)，所述信号是以下中的一个：诸如SRS、DMRS、PTRS和PRACH的参考信号；或数据传输。
在实施例中，对于选项b)或选项c)，所述信号是CSI-RS/TRS、DMRS、PTRS和SS中的一个。
在实施例中，对于选项a)，至少两个gNB中的第一个向至少两个gNB中的第二个发送其AoA信号，使得至少两个gNB中的第二个基于来自至少两个中的第一个的AoA和其自身的AoA确定UE的位置。
在实施例中，对于选项b)，至少两个gNB中的每一个的AoD根据预编码矩阵被确定并且每个gNB将其AoD连同其自身的位置信息发送给UE，使得UE确定其自身的位置。
在实施例中，对于选项c)，如果至少两个gNB等于两个gNB，则UE另外需要其自身的方位。
在实施例中，UE通过安装在UE中的诸如陀螺仪的传感器来获取其自身的方位。
在实施例中，对于选项c)，如果至少两个gNB等于三个gNB，则UE不需要其自身的方位以确定其位置。
在实施例中，对于选项d)，与至少两个gNB中的每一个相关的AoD信息从UE被发送到至少两个gNB中的至少一个，使得那个gNB能够确定UE的位置。
在实施例中，在至少一个gNB与UE之间的路径中有反射物的情况下，利用一个或多个更多参数来确定UE位置。
在实施例中，一个或多个更多参数涉及信号强度，使得能够结合在UE和至少一个gNB之间传递的信号确定路径损耗。
在实施例中，一个或多个更多参数涉及定时提前或往返时间RTT。
在实施例中，选项a)至选项d)中的一个以上被用于确定UE位置。
在实施例中，用于确定UE位置的某些参数专用于使用中的特定RAT，并且某些其他参数独立于使用中的特定RAT。
在实施例中，UE向网络用信号通知包括有关UE执行基于角度的定位的能力的信息的能力报告。
根据公开的第二方面，提供了一种与至少两个gNB通信的UE，可操作以基于来自至少两个gNB中的每一个的信号的离开角AoD或在UE处的来自至少两个gNB中的每一个的信号的到达角AoA中的一个或多个来确定其位置。
根据公开的第三方面，提供了一种与UE通信的gNB，可操作以基于在gNB处或至少一个其他gNB处的来自UE的信号的到达角AoA或在gNB处或至少一个其他gNB处的来自UE的信号的离开角AoD来确定UE的位置。
对于基于网络的基于角度的定位，公开的实施例利用在NR框架内使用的基于AoA和基于AoD的定位方案。
公开的实施例利用基于UE的基于角度的定位，其中UE方位被用于定位。
公开的实施例利用混合定位，结合角度和其他测量，其中不仅支持视距(LOS)，还支持非LOS(NLOS)。
在公开的实施例中，定位可以基于UE能力，例如，UE侧的天线元件的数量。
在公开的实施例中，测量度量被定义用于基于NR角度的定位。
附图说明
尽管已经示出和描述了公开的一些优选实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下可以进行各种改变和修改。
为了更好地理解发明，并且示出如何使发明的实施方式生效，将仅以举例的方式参考所附示意图，其中：
图1图示了根据实施例的无线通信系统；
图2图示了根据实施例的无线通信系统中的基站；
图3图示了根据实施例的无线通信系统中的终端；
图4图示了根据实施例的无线通信系统中的通信单元；
图5示出了根据发明的实施例的基于AoA/AoD的定位；
图6示出了根据发明的实施例的在UE侧基于AoA/AoD的定位；
图7示出了UE方位对定位的影响；
图8示出了根据公开的实施例的流程图；
图9示出了根据发明的实施例的基于AoA/AoD的定位；以及
图10示出了根据公开的实施例的用于利用两个反射物进行定位的布置。
具体实施方式
本公开中使用的术语用于描述特别的实施例，并且无意于限制本公开。除非根据上下文明显不同或除非另外明确表示，否则单数表达可以包括复数表达。进一步，除非另有定义，否则本文使用的所有术语，包括技术和科学术语，可以具有与本公开所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。在本公开中使用的术语中，在通用词典中定义的术语可以被解释为与相关技术的上下文具有相同或类似的含义，并且，除非在本公开中明确定义，否则其不应被理想地或过度地解释为正式含义。在一些情况下，即使当在本公开中定义了术语时，这些术语也不应被解释为排除实施例。
在下面将描述的各种实施例中，硬件方法可以被描述为示例。然而，将理解的是，各种实施例可以包括使用硬件和软件两者的技术，并且各种实施例不排除基于软件的方法。
各个实施例提供了一种用于在无线通信系统中选择波束的装置和方法。更具体地，本公开描述了一种用于在无线通信系统中选择用于多个载波的公共波束的技术。
在以下描述中使用的指示信号的术语、指示信号的传播特性(例如，方向性)的术语、指示控制信息的术语、指示网络实体的术语以及指示设备的组件的术语是为了解释。因此，本公开不被限制于将要描述的术语，并且可以使用具有技术上相同或类似含义的其他术语。
在此公开中，为了确定特定条件是否被满足或实现，诸如“大于”或“小于”的表达通过示例的方式被使用，并且诸如“大于或等于”或“小于或等于”的表达也适用且不被排除。例如，定义为“大于或等于”的条件可以被替换为“大于”(或反之亦然)，定义为“小于或等于”的条件可以替换为“小于”(或反之亦然)等。
本公开通过示例的方式提供了使用在一些通信标准中使用的术语的各种实施例。各种实施例可以容易地被用在或可以被应用于其他通信系统。
图1图示了根据实施例的无线通信系统。图1将基站110、终端120和终端130描绘为在无线通信系统中使用无线电信道的一些节点。尽管图1描绘了单个基站，但是可以进一步包括与基站110相同或类似的另一基站。
基站110是提供对终端120和终端130的无线接入的网络基础设施。基站110具有基于信号传输距离而被定义为地理区域的覆盖范围。基站110可以被称为接入点(AP)、eNodeB(eNB)、第五代节点(5G节点)、下一代nodeB(gNB)、无线点、发送/接收点(TRP)或具有技术上等同含义的其他术语。
终端120和终端130每个由用户使用并且通过无线电(或无线)信道与基站110通信。在一些情况下，终端120和终端130中的至少一个可以在没有用户参与的情况下工作。也就是说，终端120和终端130中的至少一个可以执行机器类型通信(MTC)并且可以不被用户携带。终端120和终端130每个可以被称为用户设备(UE)、移动站、订户站、远程终端、无线终端、用户装置或具有技术上等同含义的其他术语。
基站110、终端120和终端130可以在毫米波(mmWave)波段(例如28GHz、30GHz、38GHz、60GHz)中发送和接收无线电信号(例如无线信号)。为了提升信道增益，基站110、终端120和终端130可以进行(或执行)波束成形。在本文中，波束成形可以包括发送波束成形(transmit beamforming/transmission beamforming)和接收波束成形(receivebeamforming/reception beamforming)。也就是说，基站110、终端120和终端130可以将方向性应用于发送信号或接收信号。为此，基站110以及终端120和终端130可以通过波束搜索或波束管理过程来选择服务波束112、113、121和131。在服务波束112、113、121和131被选择之后，可以使用准共定位(QCL)的资源和用于发送服务波束112、113、121和131的资源来执行通信。
如果在第一天线端口上携带符号的信道的大规模属性可以从在第二天线端口上携带符号的信道被推断出，则第一天线端口和第二天线端口可以被称为QCL。例如，大规模属性可以包括延迟扩展、多普勒扩展、多普勒频移、平均增益、平均延迟和空间接收参数中的至少一个。
图2图示了根据实施例的无线通信系统中的基站110。图2描绘了基站110的配置。在以下描述中，将理解的是，诸如“模块”、“单元”、“部分”或“器(-or或-er)”的术语指示用于处理至少一个功能或操作的单元，并且可以使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。
参考图2，基站110包括无线通信单元210(例如，无线通信器或无线通信接口)、回程通信单元220(例如，回程通信器或回程通信接口)、存储单元230(例如，存储器)和控制单元240(例如，至少一个处理设备)。
无线通信单元210可以通过无线电(或无线)信道发送和接收信号。例如，无线通信单元210根据系统的物理层标准在基带信号和比特串(或比特流)之间执行转换功能。作为进一步的示例，当数据被发送时，无线通信单元210通过编码和调制发送比特串(或发送比特流)来生成复数符号。类似地，当数据被接收时，无线通信单元210通过解调和解码基带信号来恢复接收比特串(或接收比特流)。
此外,无线通信单元210将基带信号上变频(up-converts)为射频(RF)带信号，经由天线发送RF波段信号，并且将经由天线接收的RF波段信号下变频(down-converts)为基带信号。为此，无线通信单元210可以包括发射滤波器、接收滤波器、放大器、混频器、振荡器、数模转换器(DAC)，模数转换器(ADC)等中的至少一个。另外，无线通信单元210可以包括或利用多个发送(transmit/transmission)和接收(receive/reception)路径。进一步，无线通信单元210可以包括至少一个包括多个天线元件的天线阵列。
就硬件而言，无线通信单元210可以包括数字单元和模拟单元，并且根据工作功率和工作频率，模拟单元可以包括多个子单元。数字单元可以包括至少一个处理器(例如，数字信号处理器(DSP))。
如以上所描述的，无线通信单元210发送和接收信号。因此，无线通信单元210的全部或一部分可以被称为发射器、接收器或收发器。在下文中，通过无线电(或无线)信道的发送和接收可以包括无线通信单元210的上述处理。
回程通信单元220提供了用于与网络中的其他节点通信的接口。也就是说，回程通信单元220将从基站110发送到另一节点——例如，到另一接入节点、另一基站、上层节点或核心网——的比特串转换为物理信号，并且将从其他节点接收到的物理信号转换为比特串。
存储单元230存储诸如基本程序、应用程序、配置信息、设置等用于操作基站的数据。存储单元230可以包括易失性存储器、非易失性存储器或易失性存储器和非易失性存储器的组合。存储单元230响应于来自控制单元240的请求来提供存储的数据。
控制单元240控制基站的一般操作。例如，控制单元240通过无线通信单元210或回程通信单元220来发送和接收信号。而且，控制单元240将数据记录到存储单元230并且从存储单元230读取数据。控制单元240可以执行特定通信标准需要的或包括在特定通信标准中的协议栈的功能。根据另一实施例，协议栈可以被包括在无线通信单元210中和/或经由无线通信单元210被实现。为此，控制单元240可以包括至少一个处理器。
根据实施例，控制单元240可以确定用于与终端(例如，终端120)通信的至少一个波束。例如，控制单元240可以基于来自终端的反馈来确定基站110的发送(transmit/transmission)波束。进一步，控制单元240可以使用从终端110发送的信号来确定基站110的接收(receive/reception)波束和终端的发送波束中的至少一个。另外地，控制单元240可以将指示终端的确定的发送波束的信息发送到终端。例如，根据一个或多个实施例，控制单元240可以控制基站110实施下面说明的操作。
图3图示了根据实施例的无线通信系统中的终端120。在以下描述中，将理解的是，诸如“模块”、“单元”、“部分”或“器”的术语指示用于处理至少一个功能或操作的单元，并且可以使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。
参考图3，终端120包括通信单元310(例如，通信器或通信接口)、存储单元320(例如，存储器)以及控制单元330(例如，至少一个处理器)。作为示例，终端120可以是蜂窝电话或通过蜂窝网络(例如5G或5G之前的网络)进行通信的其他设备。
通信单元310可以通过无线电信道发送和接收信号。例如，无线通信单元310根据系统的物理层标准在基带信号和比特串之间执行转换功能。作为进一步的示例，当数据被发送时，通信单元310通过编码和调制发送比特串来生成复数符号。类似地，当数据被接收时，无线通信单元210通过解调和解码基带信号来恢复接收比特串。此外,通信单元310将基带信号上变频(up-converts)为RF波段信号，经由天线发送RF波段信号，并且将经由天线接收的RF波段信号下变频(down-converts)为基带信号。例如，无线通信单元210可以包括发射滤波器、接收滤波器、放大器、混频器、振荡器、DAC，ADC等中的至少一个。
而且，通信单元310可以包括或利用多个发送和接收路径。进一步，通信单元310可以包括至少一个包括多个天线元件的天线阵列。就硬件而言，通信单元310可以包括数字电路和模拟电路(例如，RF集成电路(RFIC))。在本文中，数字电路和模拟电路可以被实现为单个封装。而且，通信单元310可以包括多个RF链。进一步，通信单元310可以执行波束成形。
如以上所描述的，通信单元310发送和接收信号。因此，通信单元310的全部或一部分可以被称为发射器、接收器或收发器。在下文中，通过无线电信道的发送和接收可以包括通信单元310的上述处理。
存储单元320存储诸如基本程序、应用程序、配置信息、设置等用于操作基站的数据。存储单元320可以包括易失性存储器、非易失性存储器或易失性存储器和非易失性存储器的组合。存储单元320响应于来自控制单元330的请求来提供存储的数据。
控制单元330控制终端的一般操作。例如，控制单元330通过通信单元310来发送和接收信号。而且，控制单元330将数据记录到存储单元320并且从存储单元320读取数据。控制单元330可以执行特定通信标准需要的或包括在特定通信标准中的协议栈的功能。为此，控制单元330可以包括至少一个处理器或微处理器，或者可以是处理器的一部分。通信单元310和控制单元330的一部分可以被称为通信处理器(CP)。
根据实施例，控制单元330可以确定用于与基站(例如，基站110)通信的至少一个波束。控制单元330可以使用从基站发送的信号来确定终端120的接收波束和基站的发送波束中的至少一个。进一步，控制单元330可以将指示所确定的基站的发送波束的信息发送到基站。例如，控制单元330可以基于来自基站的请求来确定基站的发送波束。进一步，例如，根据一个或多个实施例，控制单元330可以控制终端实施下面说明的操作。
图4图示了根据实施例的无线通信系统中的通信单元210或通信单元310。图4描绘了图2的无线通信单元210或图3的通信单元310的详细配置。更具体地，图4描绘了作为图2的无线通信单元210或图3的通信单元310的一部分的用于执行波束成形的组件。
参考图4，无线通信单元210或通信单元310包括编码器和调制器402、数字波束成形器404、多个发送(transmit/transmission)路径406-1到406-N以及模拟波束成形器408。
编码器和调制器402执行信道编码。为了执行信道编码，低密度奇偶校验(LDPC)码、卷积码和极化码中的至少一个可以被使用。编码器和调制器402通过星座映射生成调制符号。
数字波束成形器404对数字信号(例如，调制符号)进行波束成形。为此，数字波束成形器404可以将波束成形权重与调制符号相乘或应用于调制符号。在本文中，波束成形权重被用于改变信号的电平和相位并且可以被称为预编码矩阵或预编码器。数字波束成形器404将数字波束成形的调制符号输出到多个发送路径406-1至406-N。在这种情况下，根据多输入多输出(MIMO)传输方案，调制符号可以被复用，或者相同的调制符号可以被馈送到多个发送路径406-1至406-N。
发送路径406-1至406-N将数字波束成形的数字信号转换为模拟信号。为此，发送路径406-1至406-N的每个可以包括逆快速傅里叶变换(IFFT)运算器、循环前缀(CP)添加器或插入器、DAC和上变频器。CP添加器被用于正交频分复用(OFDM)，并且如果另一物理层方案(例如，滤波器组多载波(FBMC))被应用，则其可以被排除。就是说，发送路径406-1至406-N为通过数字波束成形生成的多个流提供独立的信号处理。值得注意的是，取决于实现方式，发送路径406-1至406-N的一些组件可以被共用。
模拟波束成形器408对模拟信号进行波束成形。为此，模拟波束成形器408可以将波束成形权重与调制符号相乘或应用于调制符号。在本文中，波束成形权重被用于改变信号的电平和相位。更具体地，根据发送路径406-1至406-N与天线之间的连接结构，模拟波束成形器可以被不同地配置。例如，发送路径406-1至406-N的每个可以被连接到一个天线，或发送路径406-1至406-N可以被连接到一个天线阵列。进一步，发送路径406-1至406-N可以被自适应地连接到一个天线阵列，或可以被连接到两个或多个天线阵列。
除了现有技术的定位技术之外，利用诸如更宽的带宽和大量天线元件的NR特性的新定位技术也能够被利用以实现高定位精度。到达角(AoA)的测量精度与接收器侧的天线元件的数量成比例。从这个意义上讲，具有更多天线元件的NR基站(gNB)有望提供更高的精度。进一步，具有改进的硬件的更复杂的UE在第五代(5G)中能够被支持，这使得主要由于有限的计算能力和可用的设施而在现有技术中通常不存在的在UE侧的AoA测量成为可能。实质上，在本公开的实施例中，取决于UE能力、信号互易性等，AoA测量能够在通信链路的两侧(例如，UE或gNB)发生，并且能够在两侧潜在地计算UE位置。此外，这样的测量能够与诸如到达时间差的其他依赖无线电接入技术(RAT)的测量相结合，或者甚至可以与诸如陀螺仪的不依赖RAT的测量技术相结合，以进一步提升定位精度或减少定位等待时间。
这里，假设基站(BS)位置及其天线阵列的方位经由信令在BS和UE处都被知道。
情况1
如图5所示，能够在多于一个gNB处测量AoA以定位UE。假设在两个gNB处的水平天线阵列方位——θ1和θ2(各自的到达角)——能够基于从UE发送的信号在每个gNB处被测量。这样的信号可以是诸如SRS、DMRS、PTRS和PRACH的参考信号或数据传输。两个gNB需要交换它们的AoA信息以便UE的位置能够被计算。可替换地，一个或多个gNB可以通知其他gNB(或多个)使得一个gNB负责计算UE的位置。可以提供一种指定一个gNB负责计算的方法。
在这样的情况下，需要至少两个gNB，而更多的gNB能够提升定位精度。还应该注意的是，在gNB处测量AoA不是必要的，但是逻辑或物理节点能够被定义并且与gNB共位(co-locate)以用于AoA测量，这与LTE中的位置测量单元(LMU)类似。此方法是基于网络的。
情况2
另一方法是基于UE的定位方法，所述方法基于从gNB的离开角(AoD)。因为波束图案和方向由对gNB已知的预编码矩阵确定，所以AoD对gNB是已知的，并且因此，AoD能够从这样的信息中得出。gNB能够经由上层协议，例如，LPP，将AoD、其自身的位置和天线阵列方位信息连同其参考信号或数据传输一起发送到UE。一旦UE接收这样的信息，它能够计算其自身的位置并且将其位置发送回网络。由gNB使用的用于此目的的参考信号可以是CSI-RS/TRS、DMRS、PTRS或SS。应该注意的是，UE需要识别是从哪个gNB接收到参考信号的。
情况3
AoA也能够在UE处使用为5G用户终端实现的多个天线元件被测量。然而，如图6所示，由于UE能够移动和旋转，因此UE可能不知道其自身的天线阵列的方位。这里UE方位
Figure BDA0002996781320000111
对UE是未知的并且假设UE位置是(x,y)，则总共存在三个未知量
Figure BDA0002996781320000112
x和y。对于每一次gNB传输，能够如下获得一个等式。为了求解所有三个未知量，需要三个等式，因此此方法至少需要三个gNB。用于这样的AoA测量的参考信号能够是CSI-RS/TRS、DMRS、SS或PTRS。
Figure BDA0002996781320000113
为了确定来自gNB的AoD，UE需要参考方向，例如，北。本质上，如果UE方位是未知的，则UE不知道参考方向是哪个方向并且因此AoD信息是无用的。
如图7所示，应该注意的是，在UE 700方位上，坐标系被旋转了
Figure BDA0002996781320000114
因此，对于第一gNB 10，我们能够形成等式
Figure BDA0002996781320000115
然后对于第二gNB 20，我们能够形成另一等式
Figure BDA0002996781320000116
如果我们有第三gNB，我们还能够形成第三等式。利用三个等式，可以求解三个未知变量x、y和
Figure BDA0002996781320000117
这里，
Figure BDA0002996781320000118
没有被测量而是被视为未知变量。
因此，不需要测量
Figure BDA0002996781320000119
在另一示例中，
Figure BDA00029967813200001110
能够通过陀螺仪被测量，陀螺仪通常被安装在许多移动设备中并且能够被用于测量
Figure BDA00029967813200001111
这在图7的右侧部分中被图示，其示出了两个gNB 30、40和UE710。
在这种情况下，不需要三个gNB，并且从两个gNB 30、40测量AoD是足够的。
如后面详述的，UE方位能够通过UE中的陀螺仪被测量。
图8示出了与如上所述技术相关联的流程图。流程开始于S10。在S20处，确定UE是否包括可以被用于确定UE方位的已安装的陀螺仪。如果这样的陀螺仪被安装，则在步骤S30处，使用陀螺仪测量UE方位。然后在步骤S40处，从至少两个gNB测量AoD，并且在步骤S60处，根据这些测量来定位UE。
在步骤S20处，如果没有安装陀螺仪，则在步骤S50处，从至少三个gNB测量AoD，并且在步骤S60处，根据这些测量来定位UE。
情况4
另一方法是基于来自UE的AoD的基于网络的定位方法。UE能够经由上层协议，例如，LPP，将AoD连同其参考信号或数据传输一起发送到gNB并且一旦gNB得到这样的信息，它们能够计算UE位置。可替换地，一个或多个gNB可以通知其他gNB(或多个)使得一个gNB负责计算UE的位置。可以提供一种指定一个gNB负责计算的方法。
用于这样的目的的参考信号能够是SRS、DMRS、PTRS或PRACH。需要多次传输并且它们能够经由多个波束或在TDM模式中同时发生。在后一种情况下，需要gNB交换AoD信息使得能够计算UE的位置。
基于角度的定位需要波束成形。然而，即使定位发生在RRC被连接使得UE被覆盖时，UE仍在移动使得UE可能移动出覆盖范围并失去RRC连接。具有更宽的波束以确保UE在紧急情况下处于覆盖范围内是更优选的。由上层信令配置的用于定位的波束宽度适配应该是被支持的，并且适配标准能够是UE速度、定位请求的紧急级别、定位请求的优先级等。
通常假设仅窄波束被用于基于角度的定位。因此，定位测量基于假设光束中心。可能会有一些歧义，但是如果多个gNB被使用，则定位是足够准确的。
在上面提到的基于角度的定位的实施例中，假设了视距(LOS)链路。然而，在gNB和UE之间并非总是有LOS链路。在这种情况下，需要其他测量来定位。
情况1：角度+信号强度(RSRP/RSRQ/SINR)
如图9所示，当考虑gNB1 900和UE 920之间的非LOS(NLOS)链路时，除了UE 920位置之外，反射物910(例如，建筑物或其他结构)位置也是未知的。总共有5个未知值，包括UE位置(x,y)、反射物位置(x1,y1)和UE方位。如果仅在一侧(即，在gNB 900处或UE 920处)测量AoA或AoD，则显然不可能形成足够的等式以求解来定位UE 220。
这里，就RSRP、RSRQ或SINR而言，信号强度和这样的信息连同路径损耗信息一起能够被用于估计从gNB行进UE或相反方向的信号的路径长度。在没有信道互易的情况下，有必要知道网络侧的AoD、UE侧的AoA和UE侧的信号强度以便为每个NLOS路径形成三个等式。使用一条附加的NLOS路径，对于新的反射物，还有两个未知变量，但能够形成三个以上的等式。假设NLOS路径L，L需要满足以下条件：
5+2＊(L-1)<＝3*L
并且最小的L为3，这意味着需要至少3条NLOS路径以定位UE。
当保持信道互易时，替代在一侧测量AoA和在另一侧测量AoD，可以在两侧测量AoA/AoD并且然后经由上层信令，例如，LPP，将这样的信息共享到另一侧以定位UE。为了具有至少3条NLOS路径，以下两个选项能够被考虑：
·同时多波束或具有同时多NLOS路径的宽波束；
·TDM波束。
对于第一个选项，能够被用于DL的参考信号能够是CSI-RS/TRS、DMRS、SS、PTRS并且能够被用于UL的参考信号能够是SRS、DMRS、PTRS和PRACH。如果多波束被使用，则在第一个选项的SDM模式下或在第二个选项的TDM模式下，波束索引应该被指示以便这些波束和各个AoA/AoD对值之间存在一对一映射。如果具有同时多NLOS路径的宽波束被使用，则AoA/AoD值能够被排序并且彼此配对。
对于NLOS，知道反射物的位置是有必要的。每个反射物的位置带来两个未知变量。同时，如所提到的，可以基于测量结果形成等式。如果等式的数量大于未知变量的数量，则未知变量能够被求解并且此情况提供了足够充足的信息。
障碍物的位置应该被知道因为需要使用它来计算AoA和有障碍物时信号传播的路径的长度，AoA和路径长度从LOS情况被改变。然后此信息能够被用于定位UE。
应该注意的是，信号强度可能基于表面材料而变化，但是能够假设反射率，并且然后在测量信号强度时将其考虑在内。这不是理想的解决方案，但在实践中提供了完善的工作技术。
应该注意的是，可能存在多个障碍物。然而，最常见的情况是，信号在任何给定路径中仅被反射一次并且这就是此处考虑的情况。如果信号在给定路径中被一个以上的障碍物反射，则通过使用本发明的实施例，UE可能不能被定位。
在以下情况中，为简单起见，假设
Figure BDA0002996781320000141
为0。如果
Figure BDA0002996781320000142
不为零，则前面提到的方法能够被使用。
图10示出了具有两个分离的反射物的情况，来自gNB1 1000的这样的信号已经从与反射物2 1015分离的反射物1 1010被反射并且到达UE 1020。以下定义用于以下内容：
gNB1位置(x0,y0)＝(0,0)
Reflector1的位置(x1,y1)
Reflector2位置(x2,y2)
UE位置(x,y)。
根据这些，可以形成以下等式：
Figure BDA0002996781320000143
Figure BDA0002996781320000144
信号行进路径的长度＝(x1^2+y1^2)^0.5+((x1-x)^2+(y1-y)^2)^0.5，利用信号强度和路径损耗模型，另一等式能够被定义。
信号强度＝路径损失(信号行进路径的长度)
因此，总共有三个等式。利用反射物2，可以以类似的方式形成三个等式，但是具有两个未知变量x2和y2。因此，总共有6个未知变量和6个等式。因此，未知变量能够被求解。
情况2：角度+定时提前/往返时间(RTT)
这里的原理与上面的情况1相同，但是信号强度被定时提前所代替，定时提前能够被用于导出RTT以及gNB与UE之间的距离。利用这样的信息，与情况1相同的方法能够被使用。
情况3：角度+到达时间差
在这种情况下，到达时间差能够与基于角度的定位相结合。对于每个附加的NLOS链路，到达时间差除AoA/AoD外还提供了另一等式。假设NLOS路径L，L需要满足以下条件：
5+2*(L-1)<＝2+3*(L-1)
这里L应该至少为4，这意味着需要4条路径用于定位。对于到达时间差的测量，在DL能够中考虑CSI-RS/TRS、SS和PRS，而对于UL能够考虑PRACH和DMRS。
应该注意的是，需要的L路径能够来自相同的gNB或不同的gNB。AoA/AoD信息能够经由上层信令——例如LPP/LPPa——被分享。还应该注意的是，LOS是NLOS的特例，因此在L路径中可能存在LOS路径。
依赖于RAT的定位也能够与不依赖RAT的定位方法相结合以提高准确性或减少等待时间和复杂性。在之前的情况下，UE方位是未知的。然而，在如前所述的不依赖RAT的定位技术——例如陀螺仪——的辅助下，UE方位能够是已知的。在这种情况下，未知变量的数量减少。对于情况1，角度+信号强度(RSRP/RSRQ/SINR)，需要的NLOS链路的数量减少到2，并且对于情况2，角度+到达时间差，需要的NLOS链路的数量减少到3。UE方位信息可以经由上层信令——例如LPP/LPPa——被分享。
角度测量和到达时间差的准确性分别取决于天线元件的数量和带宽。UE可能具有针对特定带宽支持特定数量的有源天线元件的不同能力。在这方面，UE需要向gNB报告其能力以便gNB知道是否可以在UE侧进行基于角度的定位。如果UE报告回其最大支持带宽，则gNB还能够知道在UE处的时间差测量的准确性。基本上，UE应该向gNB和位置服务器报告回其天线和支持的带宽相关信息，并且因此位置服务器能够确定哪种定位方案是最合适的一个。
当定位参考信号被配置时，它能够是来自多个传输点(TPs)的TDM和/或FDM。然而，码分复用(CDM)也能够被支持以减少信令开销。在这样的情况下，时间差准确性要求不同于TDM和FDM并且UE应该报告其是否能够支持定位参考信号的CDM。
另一问题是应该由UE或gNB向定位服务器报告的定位的置信度。置信度反映了期望定位测量的精确度如何并且它取决于多个因素，诸如定位信号的信号强度(例如，定位参考信号的RSRP/RSRQ/SINR)或信号强度的变动、天线元件的数量(例如，用于基于角度的测量)以及在定位测量中涉及的节点数。这些度量也能够在网络和UE之间与定位测量结果共享。以下选项可用于报告这样的度量。
·所有度量都需要由进行测量的实体报告。对于基于网络的方法，UE做出报告，并且对于基于UE的方法，网络能够报告这样的度量。
·这些度量的一个子集基于上层配置被报告并且此子集也能够通过上层配置被修改。
应该注意的是，度量本身能够取决于需求以不同的定时粒度被报告。例如，信号强度报告需要定期且相对频繁的报告，但是在定位测量中涉及的节点数量能够更不频繁。
如前面提到的，以下测量被执行以支持在NR中定位。
·AoA
·AoD
·到达时间
·到达时间差
·信号强度
信号强度测量已在NR中使用CSI-RS或SS被定义并且其能够被轻易扩展到用于定位的其他参考信号。AoD能够通过分析预编码矩阵或测量在保持信道互易时的AoD获得。
对于AoA，定义以下测量。
Figure BDA0002996781320000161
对于到达时间差(参考信号时间差(RSTD))，需要定义以下测量。
Figure BDA0002996781320000162
Figure BDA0002996781320000171
对于到达时间，需要定义以下测量。
Figure BDA0002996781320000172
一些技术需要角度和RSRP、角度和定时提前以及角度和到达时间差的联合测量。一些联合测量能够通过组合以上定义来定义。
本文描述的示例实施例中的至少一些可以使用专用硬件被部分地或全部地构造。本文使用的诸如“组件”、“模块”或“单元”的术语可以包括但不限于硬件设备，诸如分离或集成组件形式的电路、现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)，它们执行某些任务或提供相关功能。在一些实施例中，描述的元素可以被配置为驻留在有形的、持久的、可寻址的存储介质上并且可以被配置为在一个或多个处理器上执行。在一些实施例中，这些功能性元件可以包括，举个例子，诸如软件组件、面向对象的软件组件、类组件和任务组件的组件、过程、功能、属性、程序、子程序、程序代码段、驱动器、固件、微码、电路、数据、数据库、数据结构、表、阵列和变量。尽管已经参考本文讨论的组件、模块和单元描述了示例实施例，但是这样的功能性元件可以被组合成更少的元件或被分离成额外的元件。本文已经描述了可选特征的各种组合，并且将理解的是，所描述的特征可以以任何合适的组合来组合。尤其是，任何一个示例实施例的特征可以与任意其他实施例的特征适当地组合，除非这种组合是互斥的。在整个说明书中，术语“包括”意味着包括指定的组件但不排除其他组件的存在。
注意力被导向在与本申请有关的本说明书同时或之前提交的并且随本说明书向公众开放的所有论文和文件，并且所有这些论文和文件的内容通过引用被合并入本文。
在此说明书中公开的所有特征(包括任何所附权利要求、摘要和附图)和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合进行组合，除了这些特征和/或步骤中的至少一些是互斥的组合之外。
除非另有明确说明，否则本说明书中公开的每个特征(包括任何所附权利要求、摘要和附图)可以由具有相同、等同或类似目的的可替换特征代替。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每个特征仅是一系列等同或类似特征的示例。
本发明不限于前述实施例的细节。本发明扩展到本说明书中公开的特征的任何新颖的一个或任何新颖的组合(包括任何所附权利要求、摘要和附图)，或扩展到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

Claims (15)

1.一种确定用户设备UE位置的方法，其中，UE与电信网络的至少两个基站gNB通信，包含步骤：
确定以下中的至少一个：
a)在至少两个gNB中的每一个处的来自UE的信号的到达角AoA；
b)来自至少两个gNB中的每一个的信号的离开角AoD；
c)在UE处的来自至少两个gNB中的每一个的信号的AoA；和
d)在至少两个gNB中的每一个处的来自UE的信号的AoD；
以及基于此确定UE的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，对于选项a)或选项d)，所述信号是以下中的一个：诸如SRS、DMRS、PTRS和PRACH的参考信号；或数据传输。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，对于选项b)或选项c)，所述信号是CSI-RS/TRS、DMRS、PTRS和SS中的一个。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，对于选项a)，至少两个gNB中的第一个gNB向至少两个gNB中的第二个gNB用信号通知第一个gNB的AoA，使得至少两个gNB中的第二个gNB基于来自至少两个gNB中的第一个gNB的AoA和其自身的AoA来确定UE的位置。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，对于选项b)，至少两个gNB中的每一个gNB的AoD根据预编码矩阵被确定，并且每个gNB将其AoD连同其自身的位置信息用信号通知给UE，使得UE确定其自身的位置。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，对于选项c)，如果至少两个gNB等于两个gNB，则UE另外需要其自身的方位。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，UE通过安装在UE中的诸如陀螺仪的传感器来获取其自身的方位。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，对于选项c)，如果至少两个gNB等于至少三个gNB，则UE不需要其自身的方位以确定其位置。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，对于选项d)，与至少两个gNB中的每一个gNB相关的AoD信息从UE被发送到至少两个gNB中的至少一个gNB，使得那个gNB能够确定UE的位置。
10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，在至少一个gNB与UE之间的路径中有反射物的情况下，利用一个或多个附加参数来确定UE位置。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，选项a)至选项d)中的一个以上被用于确定UE位置。
12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，用于确定UE位置的一些参数专用于使用中的特定RAT，并且一些其他参数独立于使用中的特定RAT。
13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，UE向网络用信号通知能力报告，能力报告包括有关UE执行基于角度的定位的能力的信息。
14.一种与至少两个gNB通信的UE，可操作以基于来自以下中的一个或多个来确定其位置：来自至少两个gNB中的每一个gNB的信号的离开角AoD；或在UE处的来自至少两个gNB中的每一个gNB的信号的到达角AoA。
15.一种与UE通信的gNB，可操作以基于以下来确定UE的位置：在该gNB处或至少一个其他gNB处的来自UE的信号的到达角AoA；或在该gNB处或至少一个其他gNB处的来自UE的信号的离开角AoD。
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