CN114450978A - 用于位置确定的带宽选择 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种分配无线资源的方法，用于发射和接收用于确定蜂窝设备位置的测量无线信号，其中根据请求设备的定位精度要求选择所述测量无线信号的带宽、脉冲波形和持续时间中的至少一个。

Description

用于位置确定的带宽选择

技术领域

本发明涉及一种选择用于执行位置确定的无线带宽的技术。

背景技术

已知有各种各样的方法来测量或估计移动设备和固定站之间的距离。例如，雷达系统测量由一个站发射并经过站所处环境反射的无线信号的运行时间。飞行时间相机的工作方式类似，通常是发射和测量红外信号。

发明内容

基于卫星的定位系统，如GPS、伽利略或类似的系统，通过测量各卫星发射的信号的接收时间和根据卫星提供的数据确定发射时间来估计移动站与卫星站之间的距离。发射和接收时间的差异，也称为飞行时间，被用于计算距离。

像“差分GPS”(DGPS)、“载波相位GPS”(CPGPS)或“实时运动学”(RTK)这样的先进方法使用载波信号的相位，将位置精度提高到约10厘米。这些方法中可能利用周围几个具有已知位置的地面参考站，这些参考站计算并通过移动通信系统向移动设备传输位置校正数据。这些方法与普通的基于卫星的定位方法的共同点是，它们要求在要确定位置的设备和五个或更多的卫星或参考站之间有一条视线。这使得这些方法不太适合室内定位。

在移动通信系统中，可以纳入定位方法。对于发射功率已知的信号进行的信号强度测量，可以粗略地估计距离，而多个接收天线如MIMO天线或天线阵列可以测量接收信号的到达角度。

观测到达时间差(OTDOA)方法经常被纳入蜂窝移动通信系统中。对于OTDOA，移动设备测量由多个基站发射的参考信号的接收时间。接收时间取决于传输时间和飞行时间或光速以及移动设备与各站之间的距离。通过了解基站的相对发射时间，可以计算出相对距离，并通过三角测量，可以估计出移动设备的位置。

在已知的蜂窝通信系统(如UMTS或LTE)中包括了OTDOA方法，对接收到的参考信号进行时间测量。这些参考信号可以是基站为其他目的发送的信号，例如用于小区搜索或解调，也可以是专门用于位置估计的信号。在这两种情况下，参考信号与各自蜂窝系统的时频网格相吻合，即它们在时域中使用系统的时隙配置和相关的符号长度，在频域中使用系统的载波间隔。

OTDOA方法也可以通过对移动设备传输到多个基站的上行信号的测量来进行，从而确定所述接收信号的相对时间差。上行链路信号是类似的参考信号，通过系统的上行链路资源的时频网格确认。

在航空和其他交通工具中，已知的距离测量设备可以从发射的信号中估计距离，这些信号被要测量距离的接收设备主动响应。收到响应的时刻取决于距离、光速和响应者的处理时间，例子如文件EP 0 740 801所示。

一般来说，对于基于接收信号的时间测量的定位方法，用于信号的符号持续时间影响到测量的可能精度。符号持续时间越短，越能更精确地测量接收的时刻。根据众所周知的物理依赖性，在相同的信号波形下，较短的符号与较长的符号相比具有较大的带宽。

因此，要提高蜂窝系统容纳的定位方法的准确性，就要求待传输信号相比符合系统的时频网格的信号应具有更大带宽和更短的持续时间。

DE 102015013453 B3，也作为US 2018/0306913 A1发表，描述了一种相对较新的方法，通过与上述描述类似的方式测量移动设备和固定站之间的距离。第一个设备(发射第一个信号的设备在下文中称为询问器)发射一个时间很短的信号。该信号由第二个设备(在下文中称为应答器)接收，并发送一个响应信号。第一设备中的距离测定考虑到了发射询问信号和接收响应信号之间的时间差以及应答器中的处理时间。为了确定处理时间，应答器在不同的精确定义的时刻的其中一个时刻发射响应信号。仅仅通过发射询问信号和接收响应的几次迭代，所述固定站就可以调整发射定时，以从接收响应信号的时刻可以得出确切的处理时间，从而可以进行非常精确的飞行时间计算。根据该专利中描述的程序，第一和第二设备之间的距离可以以低至一厘米的精度来估计。

为了达到这一精度，发射的信号必须非常短，并能被接收器可靠地检测到，即通过在各自的接收器设备中用适当的解调方案进行解调。调制和短时限制导致了信号的大带宽。

例如，为了达到仅几厘米的距离测量精度，信号需要短至50ns，产生的使用啁啾信号波形的带宽为100MHz。

DE 102015013453 B3的定位方法可以使用专用频谱进行部署，但由于频谱是一种稀缺昂贵的资源，而且信号的时间非常短，将定位估计方法纳入蜂窝式移动通信系统将是有益的，但目前尚未开发。

US 2009/0323596 A1描述了一种定位信道和流量的调度方法。调度管理器控制的功能包括根据从基站接收到的有关可用资源的信息指示时隙、频段和带宽，从而平衡对定位资源的需求与其他业务和可用的硬件资源。

US 2018/0020423 A1描述了用于定位设备的窄带定位参考信号的使用情况。在第一个位置估计之后，如果没有达到预期的定位精度，则继续进行定位测量。

US 2016/0095092 A1描述了用于位置确定的资源分配，描述了三种类型的定位信标。US 2018/0242101 A1描述了一种位置确定的方法，其中无线资源被分配给一组小区，用于测量设备特定的参考信号。GB 2536487 A描述了已知带宽的双曲频率调制的啁啾的使用情况，该带宽的相位以对数函数形式随时间变化，用于确定范围。一个优点被指出是避免了多普勒位移误差。US 5,526,357和US 2019/0215712 A1中描述了更多系统。

根据蜂窝系统提供的符号持续时间，目前可用的基于蜂窝通信系统的定位方法在距离精度上受到限制。因此，如果需要更高的精度，就必须使用其他方法，这些方法需要额外的硬件，而且可能只限于室外使用(如GNSS)或室内使用。用低成本设备提供广泛的业务，就像通常为基于蜂窝的业务提供的那样，这在目前的高精度定位系统中是不可能的。另一方面，目前可用的基于蜂窝的定位解决方案不能提供高的距离精度。

本发明提供了一种分配无线电资源的方法，用于发射和接收用于确定蜂窝设备位置的测量无线信号，其中根据请求设备的定位精度要求选择测量无线信号的带宽、脉冲波形和持续时间中的至少一个。

本发明使移动通信系统能够配置无线资源和物理信号波形(即，选择匹配的带宽、时隙和脉冲持续时间)，以通过测量信号定位，这些信号明显短于移动通信系统中用于通信的符号持续时间。为了实现最有效的配置，移动通信网络考虑了当前定位需求的信息。

本发明提供一种方法，根据请求设备的定位要求，选择用于位置固定的测量信号的带宽和持续时间。

其他方面是选择适当的资源来发送和接收定位信号，并将资源分配给UE设备。

本发明描述了定位信号的信号波形、持续时间或带宽的选择，资源以及网络对UE设备的相应配置，以便将选定的资源用于选定的定位信号。

已知对于设备位置的预期变化，使反复出现的位置固定的频率适应于特定设备对定位服务的需要。例如，如果所述服务需要长久而准确地估计UE设备的位置，具有高速的UE设备需要更加频繁的定位。另外，众所周知，在单个设备和不同数量的基站之间对位置固定进行多次迭代，并根据定位服务的需要调整迭代。举例来说，一个对位置精度需求较低的UE设备在一次位置固定中使用三个基站进行距离测量，而另一个精度需求较高的UE设备使用五个基站进行距离测量。

本发明的一个方面是一种用可变定位信号进行位置估计的系统，其中定位信号的形状是根据业务需求和可用的系统资源来确定的。定位脉冲的波形可以在持续时间和/或带宽和/或形式上有所不同。

持续时间可以在两个或多个不同的步骤中变化，因此单个定位脉冲的持续时间是两个或多个值中的一个，或者是一个基本持续时间的可配置的倍数；

带宽也可以在两个或多个不同的步骤中变化，因此定位脉冲的带宽是两个或多个值中的一个，或是一个最小带宽的可配置倍数；

或者带宽也可以与信号持续时间挂钩，则持续时间和带宽的乘积是一个常数或可配置的数字；

信号波形可以是变化的，因为它可以是类似形式的两个或多个可配置的变量，即具有上升或下降频率的啁啾脉冲，或者它可以有可配置的其他形式，例如啁啾和上升余弦。

对于不同的定位脉冲波形，上述的任何组合都是可能的。

一个定位请求者将请求一次或多次位置固定，并在请求中提供一个位置精度要求。或者，不同的服务配置，包括所需的定位精度，都是预先定义的，只提供一个服务标识符。请求者可以是UE设备本身，请求在基站、或更有可能在位置服务(LCS)的服务器上进行位置固定。或者，所述请求者可以是LCS服务器，基于预先定义的服务配置。或者请求者是移动通信网络的实体或该网络之外的实体，请求LCS服务器提供特定UE设备或UE设备组的一个或多个位置固定。例如，移动通信网络外的服务提供者可能需要UE设备的位置并发送适当的请求。在服务提供者授权后，LCS服务器可以启动所述位置固定。再例如，移动运营商网络的一个实体可能需要UE的位置，譬如用于优化无线参数，并触发LCS服务器来启动位置固定。

位置请求中提供的位置精度可以是与实际位置的绝对最大位置偏差，单位是米，也可以是与固定点距离的相对偏差。提供的位置精度可以是一个实际值，也可以从一个列表中选择一个单一值，或者作为一个质量标准，如“粗略估计”、“正常”、“精确”和“高精确度”或类似的标准。

位置精度可以替代性或补充包括要求的可追踪性，这是一个设备速度，在这个速度下，位置固定应该是精确的或应该在一个给定的精度内。

位置精度也可以是存储在订阅数据库(UMD)中的UE设备特定值或用户特定值，并应用于所有位置固定或所有未提供精度参数的位置固定。在这种情况下，LCS服务器在接收到位置固定的请求后，可以向移动通信网络中的UDM请求相应的精度参数。

又或者，准确性可能是业务特定的。在这种情况下，准确度参数是预先确定的，并由位置固定的请求者提供，即它与移动通信网络以外的服务提供商或网络内部实体的位置固定目的相联系。在这种情况下，准确度也可以由LCS服务器从移动通信网络的策略控制功能处请求，该策略控制功能提供准确度和其他服务或第三方特定的参数。

引入LCS服务器作为控制位置固定的实体，并不限制本发明只在基站或移动通信网络的另一个控制实体中执行。另外，该功能可由多个实体执行，每个实体为整个方法和功能贡献一部分功能，最好是所有实体作为移动通信网络的一部分。

当请求者在LCS服务器上请求特定UE设备或UE设备组的位置固定后，LCS服务器将向网络中执行位置固定的实体，最好是为UE设备服务的基站，请求位置固定。在下文的例子中，为了便于阅读，只使用了可替代的单一设备，但这并不限制将这个构思应用于一组UE设备。此外，以下描述假设服务基站是执行位置固定的实体，不限制其他实体执行或控制所述位置固定，例如非服务基站或无线网络的一个特定功能。

接收请求的基站根据与请求一起提供的定位精度，并基于所涉及的一个或多个小区中的可用资源，选择用于单个UE设备的位置固定的定位脉冲的波形。

基站可根据定位请求中提供的精度参数确定脉冲持续时间，那么定位脉冲可以短到为所涉及的基站提供足够精确的距离估计，即在需要更高精度的位置固定时选择较短的持续时间。如果功率和频谱资源效率比定位精度更重要，则选择较长的持续时间。

此外，从所需的精度来看，基站可以从一些可用波形中确定所述脉冲波形。也就是说，如果需要更高的精度，则选择包括更多零点交叉的波形(如啁啾脉冲)，而如果较低的收发器复杂性比位置精度更重要，则选择没有零点交叉的波形。波形的确定也可以或主要基于UE设备支持要使用的波形的能力。

在另一个例子中，基站可以根据参与的基站和UE设备之间的估计链路质量来选择脉冲波形。对于较高的链路质量，可以选择一种波形，该波形在给定的持续时间内需要较少的带宽，但只有在链路足够好的情况下才能被可靠地检测到。对于较低的链路质量，可以选择一种波形，该波形在给定持续时间内需要更多带宽且可以更可靠地检测出来。另外，所述波形的选择是基于所选波形会造成的预估干扰，以及，例如在基站的一个小区或在邻近小区内，一个可接受的干扰水平。

例如，基站可以根据在以前的位置固定中确定的UE设备和基站之间的距离或定时提前值，或根据UE设备和基站之间的通信期间确定的无线链路估计，或根据当前的干扰水平来选择脉冲波形。

或者，无论是在整个系统中还是在UE设备中，所述脉冲波形是固定的，例如，因为所述波形是设备类型特定的。在后一种情况下，所述确定波形的行为基本上是从订阅数据库中查找，或从存储在网络中的或由UE设备提供给基站、网络或数据库的UE设备能力信息中查找。

根据所述持续时间和波形，所述脉冲的带宽可以由基站确定。

在另一种方法中，基站首先确定一个适用的带宽，例如从小区当前可用的资源中确定带宽，然后再确定脉冲的波形。从所述确定的参数可以得出脉冲持续时间。

在另一个选择中，移动通信网络只有一个脉冲波形的位置固定，并从精度需求和可用的无线资源中共同确定持续时间和带宽。

在优选方案中，每个UE设备可以仅使用一种脉冲波形进行定位，其持续时间可变，并向基站提供相应的能力信息。对于位置固定，基站会根据所需的精度以及可选地根据当前链路质量来确定所述定位脉冲的持续时间，并根据可用资源确定可用带宽。然后，它根据预先确定的权衡函数，计算出用于位置固定的信号持续时间和带宽。该权衡功能可由移动通信网络的策略控制服务器提供。

在确定了所述定位脉冲波形之后，基站将确定用于UE设备的位置固定的无线资源。本发明的另一个方面是，无线资源被最有效地分配给位置固定。由于本发明所使用的定位技术的特殊性质，与用于通信的无线资源相比，定位脉冲的时间非常短。因此，一个小区的连续无线资源被分配给相同和/或不同UE设备的多个位置固定，从而使无线资源共同填充一个或多个资源块，如用于移动通信的资源的时频网格中所定义的那样。

5G移动通信系统定义了带宽部分(BWP)。BWP是一个资源块，在时间和频率上是连续的，可以配置给UE设备用于移动通信。BWP的带宽通常小于小区提供的系统带宽。在不需要全部系统带宽的情况下，这将缓解UE的功率需求。基站可将具有不同配置的带宽、持续时间和频率的多个BWPs配置给单个UE设备，这样基站以后可以快速配置UE设备使用或不使用配置BWPs中的每个BWP。然后在BWP中进行控制和数据的传送和接收，因此被配置使用BWP的UE设备不需要在该BWP之外进行接收或发送。这与LTE不同，在LTE中，被配置为在小区中接收数据的UE需要接收整个小区带宽的控制信息。在不失一般性的前提下，本发明使用带宽部分(BWP)的概念描述了一种创造性的对位置固定的资源分配。

用于多个用户之间共享信道的普通无线资源分配方案(例如应用在LTE中的方案)包含两个步骤。第一步是为UE设备分配和配置可能被UE设备使用的资源。第二步是对UE实际使用的资源进行动态分配。因此，在传统的蜂窝通信系统中，配置给UL和DL中的UE设备的无线资源需要交换控制信息进行动态分配。控制信息通常在与用于数据传输的资源绑定的无线资源上发送，即在数据部分之前及时发送，或者在与用于数据传输的频带相邻的频带上发送。因此，传统通信系统的典型资源分配是在时频网格中分配一个资源块，例如一个BWP，该资源块包括控制信息和数据的资源。特别是对于共享信道，DL控制信息由基站发送，以动态地分配所述共享信道上的UL和DL资源。这导致连接到蜂窝网络的UE设备(即在RRC-CONNECTED模式下)永久接收共享信道控制信息并寻找UL和/或DL的资源分配，从而使共享信道可用于相关的UL传输或DL接收。

为位置固定分配无线资源的基站将确保这些资源只被一个发射机(询问器或收发机)用于传输定位脉冲，并且这些资源不受任何移动通信的影响。因此，根据本发明使用的BWP不用于移动通信，而仅用于一个或多个UE设备的连续位置固定。我们把这称为定位BWP(PBWP)。

因此，除了在PBWP内动态分配测量时隙给UE设备外，还需要对该PBWP进行动态控制的资源。这些控制资源不能成为PBWP的一部分，因为PBWP是没有移动通信的，它的持续时间极短，且带宽很高。因此，为定位脉冲传输向相应的UE设备配置PBWP，必须包括用于控制数据传输的另一个PBWP或类似的资源分配，所述控制数据被用于测量时隙的动态分配。

所述PBWP使用全新的时间频率网格，因为脉冲持续时间更短，且有更多脉冲，即更多的位置固定，甚至适用于传统5G系统中可配置的最小BWP。因此，在彼此独立但关联的控制资源上发送的相关控制数据使用了新的时频网格对应的资源分配机制。

因此，本发明的一个方法是为定位固定分配一个PBWP，并为控制数据传输分配一个控制资源块。由于定位脉冲的性质是短持续时间和高带宽，所述控制数据块与定位PBWP不能相邻，也不能在时间或频率上保持对齐。这就形成了本发明的概念，其中第二资源块被分配给UE设备用于定位脉冲传送和接收，第一资源块被分配给UE设备用于控制数据交换，第二资源块的带宽和持续时间与第一资源块不同，第二资源块用于传输比第一资源块上传输的信号短得多、带宽高得多的信号。

在第一(控制)块内，控制数据可由基站传输给UE设备，指示第二(控制)块内准备用于UE设备位置固定的测量时隙。所述控制数据可包括UE设备是询问器还是应答器的指示，即，所述UE设备是否在指定的测量时隙向基站发送定位脉冲或准备从基站接收测量脉冲。

本发明还提供了基于固定测量时隙持续时间的资源分配，每个测量时隙用于单对或多对定位询问器和应答器信号(脉冲)，测量时隙远短于数据传输的最小可配置时间单位，即，蜂窝通信系统中的一个子帧。测量时隙的长度对于UE设备可以是可配置的，这样基站就可以根据使用所述PBWP的特定UE设备组来调整测量时隙的长度，从而调整单个位置固定所需的资源。基站可以配置具备不同PBWP的不同的UE设备组，这些PBWP可能有不同的测量时隙长度。然后，每组内的UE设备可由基站确定为到基站有共同的距离，到基站的链路具有相似的当前质量，或有共同的精度要求或相似的共有参数。

在控制数据中，UE设备和各自在定位资源中的无线资源应得到寻址。在传统的蜂窝通信系统中，如LTE或5G，一个子帧由若干个符号组成，如14个符号，一个符号有固定或可配置的持续时间。以LTE为例，符号长度约为71微秒(对于正常的循环前缀)，在5G中它是可变的，最小的持续时间约为4.5微秒。一个子帧，即持续时间为1毫秒，是可以分配给UE设备的最小的可寻址资源单位。

本发明的定位测量时隙被指定用于交换一个或多个定位脉冲，每个脉冲的持续时间在50至100纳秒(ns)的范围内。一个测量时隙是至少一个UL和一个DL脉冲所专有的。因此，最小的测量时隙持续时间约为200ns，加上某些出于定时不确定性的保护间隔，估计可以达到约1μs，这将导致每个子帧有1000个测量时隙。即使测量时隙的持续时间由基站决定，包括7μs脉冲飞行时间(假设最大小区半径为2公里)，则每个子帧将有120个测量时隙。因此，需要一种足够高效的测量时隙寻址机制，以确保使用最少的通信资源被用于所述控制数据块。

在本发明的第一方面，用于特定UE设备的定位脉冲的频率和带宽在整个PBWP中是恒定的，它是一个配置值，因此，在动态分配中不需要寻呼UE设备打算用于定位脉冲的频率、频带或带宽。

第二方面是让一个PBWP内的UE设备在一个PBWP中分配到零个、一个或多个包含一个或多个连续测量时隙的块，并且在分配到多个这样的块的情况下，每个块中测量时隙的数量对于所有块是相同的。这意味着在PBWP中被分配到一个由三个连续的测量时隙组成的块的UE设备，可以被分配到另一个由三个测量时隙组成的块，但不能分配到任何一个具有不同测量时隙数量的块。由于每个块的长度相同，因此除了第一个块外，接下来的所有块的起始时刻是唯一需要以信号形式表明的值。

第三方面是在控制数据中用一个身份来对UE设备寻址，例如，在配置PBWPs之前或过程中，由基站分配并提供给所述UE设备的各自的无线网络临时身份(RNTI)。由于UE设备的寻址只需要在被配置为使用相同的定位资源控制块的小区的UE设备中是唯一的，另一可替代寻址机制可以使用较短的标识，该标识只支持足够的UE设备标识以支持该机制，因此与使用RNTI相比节省了信令比特。

第四个方面是为一个单元中使用的每个PBWP引入一个寻址方案。在大多数传统的蜂窝通信系统中，所述控制数据属于某个资源块的一部分，该资源块和用于数据传送和接收的资源是同一资源块，因此控制数据被隐性地寻址到数据资源。还有其他蜂窝通信系统，其中控制资源对应用于数据传输的其他资源。然而，在本发明中，控制数据块与定位资源，即用于定位的PBWPs分离，所述控制数据存储至UE设备独有的定位资源，这一点尚不清楚。因此，提出了一种PBWPs的寻址方法，在配置PBWP的过程中，为UE设备分配一个对所述PBWP的标识(BWP-ID)，然后将这一标识用于区分定位脉冲采用的所述BWP与定位脉冲采用的其他BWP。显然，只有在一个控制块内处理多个PBWPs时才需要这种机制。否则，控制块和PBWP之间的一对一关系将使这种BWP-寻址方案失效。

根据上述方面，所述控制数据通过为每个各自的UE-ID指示要使用的一个或多个PBWP以及在BPW内指示应开始PBWP使用的测量时隙的测量时隙编号和指示定义所述资源块长度的连续测量时隙数量来向UE设备分配定位资源。如果在同一PBWP内分配了另一个资源块，则提供更多其他资源块的第一测量时隙的起始时刻，例如，以测量时隙为单位。

附图说明

现在仅以举例的方式描述本发明的优选实施例，相应附图如下：

图1示例了一个蜂窝网络的示意图；

图2说明了包括位置测量时机的时频无线资源网格；

图3更详细地显示了图2所述的网格；

图4显示了资源要素层面的时频网格的测量时机；

图5说明了UE和基站之间测量无线信号的发送和接收；

图6说明了对各UE的测量时隙的分配；

图7示例了一个说明本发明实施情况的事件序列图；

图8说明了时域和频域中信号之间的关系；

图9显示了用于控制图4中UE2的控制数据的一个例子；

图10显示了资源分配的另一个例子；

图11显示了用于图10所示UE2和UE3的资源分配的资源分配信息元素。

具体实施方式

图1显示了一个简化的移动通信网络，包括四个UE设备(UE1、UE2、UE3和UE4)、三个基站(gNB1、gNB2和gNB3)、一个核心网络、一个位置服务器(LCS服务器)和一个为本发明的定位程序启用的第三方服务提供商(服务供应商)。UE1和UE2可以由gNB1提供服务，由省略号指示，表示gNB1所跨越的小区，而UE3和UE4可以由gNB2提供服务。LCS服务器连接到核心网络，或者它可以是核心网络的一部分，仅为说明目的而披露。LCS服务器可从UE设备通过无线接入网，如图中所示基站之一或任何其他无线连接，以及通过核心网络到达。LCS服务器也可由服务提供商直接(未图示)或通过所述核心网络间接到达。

图2显示了图1中的蜂窝移动通信系统的一个小区的简化时间-频率-网格。为了说明问题，引入了术语“测量时机”，即在有限的时间间隔内用于位置固定的资源集合。该图说明了三个测量时机的位置。这些是用于定位信号的测量时机，包括用于位置固定的资源和潜在的其他资源。每个测量时机都有控制资源，用于控制位置固定资源的使用。蜂窝通信系统的正常通信资源位于这些资源之间。测量控制在时间上位于每个测量时机之前。测量控制字段包括资源分配(RA)，它命令UE设备在这个测量时机开始定位，并指示UE设备在所述测量时机内要使用的资源，即，所述测量控制字段包含由调制比特携带的控制信息，没有定位信号，所以测量控制资源也可以被视为小区的正常通信资源，但专门用于控制定位资源的使用。用于实际测量的资源可以处于例如LTE或NR(5G)的TDD模式的特殊子帧中的保护间隔位置。

图3显示了图2中三个测量时机的更多细节。每个时机都被划分为多个定位带宽部分(PBWPs)。每个PBWP由一个频率范围(带宽)、一个持续时间和一个周期来定义，如图3中PBWP#2所示。不同的配置可以实现不同的定位特性，例如，不同的定位精度和移动设备的可追踪性。在这个例子中，PBWP#1实现了最高的精度，因为与其他PBWP相比，它是允许最短定位脉冲的最宽的带宽。PBWP#3具有最短的定位周期，因此能够对快速移动的UE进行最佳的长期跟踪。正如图3所描述的那样，一个测量时机不一定承载所有PBWPs的资源，每个PBWP都有自己的周期性，可能出现在一个时机，也可能不出现。在本发明的例子中，一个测量时机是由一个控制资源块(PBWP-控制)总体控制的资源集合。

图4显示了PBWP#2的更多细节，它被嵌入到移动通信时间-频率-网格中，在其左下方显示了一个单一的资源元素(RE)作为例子。PBWP#2被划分为多个UE设备(UE1至UE4)的测量时隙，用于对各自的基站(gNB1至gNB3)进行测量。在这个例子中，每个测量时隙都承载着在一个UE设备和一个基站之间发送的一对询问器和应答器信号的资源。在另一个例子中，一个UE的多个信号对被包括在一个测量时隙中。与用于通信资源的符号持续时间相比，PBWP内的测量时隙通常要短得多，即如图4所示的资源粒子(RE)的持续时间。PBWP-控制字段的持续时间等于一个资源粒子持续时间或其倍数，因为它像通信资源一样携带调制比特。所有不为定位目的预留的资源部分可用于通信目的，并使用各自的资源网格，即根据所述资源粒子大小的符号持续时间和子载波间隔。

如图4所示，PBWP可以在不同UE设备之间以及单个UE设备的位置固定迭代之间，面向不同或相同的基站进行时间和频率方向的划分。对于不同的精度需求，可以使用不同的定位脉冲波形，例如，UE2和UE3使用PBWP的一半带宽，而UE1和UE4使用全带宽。根据本发明，向不同的UE设备分配不同数量的资源是不同的定位精度要求的结果，因此UE设备UE1和UE4使用更短和更精确的定位波形，而UE设备UE2和UE3使用更长的脉冲波形，这将导致一半的带宽需求。在一个例子中，脉冲波形和脉冲带宽可以由基站在配置UE设备之前确定，然后基站将所述波形和带宽配置给所述UE设备。然后，只需要动态地分配所述定位资源在时间范围的出现次数。

在目前的实施例中，所有测量时隙的持续时间相等，而在其他实施例中，可以预见测量时隙的持续时间是可变的。例如，它可能取决于脉冲波形的持续时间，在一些实施例中，它取决于信号的飞行时间，即UE和基站之间的估计距离。由于这个距离在资源分配前很难估计，因此一个优选的实施方案是一个固定长度的测量时隙，如图4所示。

一个测量时隙的时间可能足够长，以适应多次位置固定，但由于定位脉冲的飞行时间未知或不准确，事先可能不知道适合一个已分配测量时隙抑或是适合分配给单个UE设备的多个连续时隙的位置固定的次数。一个实施例可以预见，当一个UE设备具有询问器角色，即发起位置固定的时候，可以在已分配资源范围内发射第一个询问信号并接收相应的应答信号，并测量所述发射和相关接收之间的时间。然后，UE设备可以确定发送和接收之间的时间是否适用于分配的资源的另一时段，即适合一个或多个连续分配的测量时隙，如果是，则对同一基站执行另一次位置固定。这个程序可以重复进行，直到在分配资源的剩余部分内不能进行位置固定为止。在类似于DE 102015013453 B3所描述的定位系统中，这个过程允许对位置固定的多次迭代，从而在一个分配的测量时隙块中得到非常准确的位置估计。

在UE设备具有应答器作用的情况下，可以预见UE设备准备接收询问器信号，并在分配资源的整个期间用各自的应答器信号进行回应，从而基站能够决定在所述分配资源内针对所述UE设备进行多少次重复的位置固定。

图4所示的PBWP-控制资源块必须使用在时间上位于PBWP之前的资源。所述控制块可以包括图4中未显示的多个PBWPs的控制信息，例如，图3中的PBWP#1和PBWP#3。

作为一个例子，根据图4的UE2的控制数据的一部分被示于图9。该控制数据被包括在第一信息元素中分配到UE2，以其RNTI识别UE设备。在下述一个信息元素中，例如可以是4比特长的信息元素，明确了将由UE设备用于位置固定的PBWP，对其进行寻呼以实现如下分配。下一个信息元素可以指示测量块的数量，每个测量块包括分配给UE2的一个或多个连续的测量时隙。在这个例子中，根据图4两个块被分配给UE2。对于这些块中的每一个块，在以下信息元素中都有一个起始时隙号被指示，在本示例中，这些是测量时隙号2和6，对于第一个块，在示例1中指示了被连续分配的测量时隙的数量。类似的信息可以由基站为UE2所使用的更多PBWP和用于位置固定的更多UE设备以信号方式发出。

图10详细描述了另一个例子中不同系统的资源分配。在这个例子中，UE2被分配了三个连续的测量时隙，第一个用于基站gNB1的位置固定，第二个和第三个分别用于gNB2的位置固定。另外，图10显示了UE3的资源分配，UE3被分配了两个连续的测量时隙用于基站gNB3的位置固定，以及一个后续测量时隙用于基站gNB1的位置固定。与图4和图9所示的例子相反，在这个例子中，分配基站告知所述UE设备一个测量时隙是针对不同的基站还是前一个位置固定对应的基站。图11显示了本例中UE2和UE3的资源分配信息元素。这些与图9中所示的最后一个例子非常相似。图10的不同之处在于描述了将一个包括三个测量时隙的块分别分配给UE2(图示上部)和UE3(图示下部)的分配数据。这个新的例子所引入的新的方面在分配数据中的一个新的信息元素中被描述出来，这里称为新BS位图。该位图对应每个分配的测量时隙指示了所述时隙是对新的基站进行位置固定，还是对前一个基站继续进行测量固定。因此，如DE 102015013453 B3的示例所述，各UE设备可以重置它们的寄存器，这些寄存器在对同一基站进行位置固定的期间保持不变，每当用新的基站开始定位时就需要重置。

图9和图11的信息元素只是举例说明所提出的定位资源的控制机制。各种其他形式的控制信令可用于实现本发明的各个方面。

图5描述了假设在根据图4的资源分配的情况下，UE设备UE1至UE4和一个基站(gNB1)之间的定位脉冲的传送和接收。图中重点描绘了与gNB1有关的资源使用情况，而用于对其他基站进行位置固定的其他资源没有显示。在蜂窝移动通信系统中，通常是在基站的位置上根据其定时来描述资源网格和其分别对不同UE设备进行的分配。基站根据基站的发送和接收时间点来分配资源。UE设备被配置了一个定时提前量(TA)值，代表对UE设备和基站之间信号的飞行时间的估计。UE设备发射信号的时间比接收的DL定时提前了TA，以确保信号在基站同步接收。UE设备期望从基站发送的信号能提前一个TA到达UE。如图5所示，在gNB1的时间轴上有三个资源块，一个是呈灰色的移动通信的第一通信块，一个是PBWP#2的测量时机，还有一个也是呈灰色的移动通信的第二通信块。在PBWP#2中，显示了测量时隙，即时隙1、2、3和6，而时隙4、5和时隙6之后的时隙则用“...”省略表示。

根据图4，PBWP#2的第一个测量时隙被分配给UE1的定位固定，UE是询问器，因此UE在UL中发射定位脉冲(1)。如图5所示，脉冲被gNB1接收，应答器信号在DL中被发送回来。下一个测量时隙(2)分别在不同的频率范围内，针对不同的gNBs被分配给UE2和UE3。图5只描述了gNB1的定位脉冲。如图4和5所示，测量时隙(3)被分配给UE5，用于对gNB1进行位置固定。测量时隙(4)和(5)分别分配给UE1和UE4，用于对gNB2和gNB3进行位置固定，因此gNB1在这些资源中不接收或发送任何信号。如图5所示，面向gNB1的下一次传输是UE3根据图4在第6个测量时隙执行的。

图6显示了具有较长测量时隙的资源分配的另一个例子，以说明UE设备(本例中为UE1)在一个测量时隙内执行多个位置固定的实施方案。UE设备可以在确定从UE1发送的第二询问器信号将在分配的测量时隙内被gNB接收后执行额外的位置固定。所述确定行为可以考虑到测量时隙的持续时间，在第一次位置固定中发射询问信号和接收应答信号之间所经过的时间，和/或配置给UE设备的TA。在图6的例子中，同样的判断导致UE设备2和3在其分配的测量时隙内只进行一次位置固定，这一点从图中可以明显看出。

本发明的一个具体实施方案是分配和配置用于位置固定的资源，例如在PBWP中，使得这些资源适合时分双工通信系统(例如LTE TDD或NR TDD)中所谓的特殊子帧的保护间隔。这个保护间隔的长度为1到10个符号，标志着资源的DL使用和UL使用之间的转换。在这个保护间隔内，UE设备和基站都不发射信号，除非UE设备由于特殊子帧内的定时提前而提前发射后续子帧的UL信号。保护间隔在gNB处一般没有信号，可以被本发明用来承载位置信号的PBWP。不需要指示其他UE来释放这些资源。只有参与的UE可以被指示紧跟在发送定位脉冲前缩短DL接收时间。例如，图6中的UE1可能会缩短DL接收，而gNB将缩短该UE的DL传输，以避免图中所示的DL和定位脉冲之间的重叠。对于UE2和UE3来说，这种缩短是不必要的，从图6中可以看出。在基站对DL通信资源的调度中很容易考虑到缩短DL接收的问题，所以这方面对系统来说没有任何缺点。

为了能够可靠地接收PBWP控制字段，所述PBWP控制字段被调度至一个位置，在其之后和相关的PBWP之前有一个时间间隔，如图4所示。该字段被配置为约等于所涉及的UE的最大TA值。此处提出的调度将防止PBWP-控制字段和询问器脉冲传输的UE发生重叠。

在特殊子帧被用作测量时机的情况下，具有分配数据的控制信息在特殊子帧之前发送，最好是在特殊子帧之前的最后一个子帧内发送。然后，本发明将要求基站配置一个特殊的子帧，以沉默的方式从DL传输转换到UL传输，并在同一时间或至少在重叠的时间间隔内，配置一个PBWP用于交换(UL和DL之间的)位置信号。

图8显示了三种不同脉冲波形的信号持续时间和带宽的关系。在图8左上方，一个具有确定信号持续时间的任意脉冲在时域中被显示出来。这个脉冲在频域上对应图中右上角给出的形状，有一个最终对应带宽。例子中的脉冲和波形并不精确，它们只是被选来说明作为当前发明基础的物理原理。在图的左中部显示了一个类似的脉冲，但在时域中的持续时间更长，显然这个脉冲对应于频域中的形状，带宽更小，如图8右中部所示。第三个例子是时域中的一个啁啾脉冲，如左下角所示。信号持续时间可能比第一例脉冲长，但该脉冲的带宽仍比第一和第二例脉冲的带宽大。因此，该图说明，脉冲的带宽与信号持续时间成反比，也取决于脉冲的形状。

本发明提出的一种定位资源分配和指派的方法，如图7所示。它包括以下步骤：

-基站接收到一个定位请求，其中包括一个请求的定位参数，表明所请求的定位固定精度。

-基站确定针对UE设备的定位固定的定位脉冲波形(持续时间、带宽、形式)。

-基站可选择性地将具有至少一个关于脉冲波形或关于各UE设备到基站的距离的共同参数的UE设备归入第一UE设备组。

-基站根据要求的精度和进一步的条件(如，信号质量和基站到UE的大致距离)确定一个测量时隙持续时间，也可选择性根据要求的可追踪性来确定测量资源频率。

-基站向第一UE设备组的UE设备分配用于定位固定的第一资源和用于控制第一资源的第二资源，包括用于重复资源的资源周期。

-基站相应地配置UE设备。

-基站在分配的第一资源中调度定位固定，并通过在第二资源上向各UE设备传输控制信息来表明这些定位固定，从而为预定的定位固定分配一个或多个具有确定的测量时隙长度的测量时隙。

-基站(作为询问器)向第一组的UE设备发送位置测量脉冲，然后准备接收UE设备的应答器信号；或基站作为应答器以相反的方向行动。

-UE设备从基站接收配置，该配置包括

定位固定的第一资源，

用于接收有关第一资源的控制信息的第二资源，

定位脉冲波形(持续时间、带宽和/或形状)，

一个测量时隙的持续时间(如果不是固定的系统范围)，以及

(可选择地)指示UE设备作为询问器或应答器的角色。

-该UE设备在第二资源上接收分配给该UE设备的测量时隙的指示，以及

-UE(作为询问器)根据配置的脉冲波形向基站发送位置测量脉冲，然后准备根据配置接收从基站发射的应答器信号；或UE设备作为应答器以相反的方向行动。

虽然上述方法为UE设备配置和分配无线资源，以便对单个基站进行位置固定，例如对分配、配置和分派无线资源的基站进行位置固定，但这将导致对UE设备和基站之间距离的估计。然而，对于地理位置的估计，需要用不同的参考点进行多次这样的距离测量。所述参考点可以是其他基站，例如微基站或宏基站，或任何其他能够使用询问器和应答器信号进行位置固定的参考点。

所述UE设备，一旦配置了用于位置固定的资源，并为位置固定的实际执行单独分配了这种资源，不需要区分不同的基站。也就是说，分配给单个UE设备用于位置固定的资源可以用来执行对多个不同基站的位置固定。根据所应用的定位方法，UE设备可能甚至不需要知道定位是通过不同的基站完成的，例如，当采用DE 102015013453 B3中描述的方法，且UE设备是应答器时。或者，例如，当应用相同的方法，且UE设备是询问器时，UE设备可能只需要知道对于连续的位置资源分配，它们是用于继续对同一基站的位置固定，还是用于对新基站的第一次位置固定。因此，本发明的一个方面是在基站发送给UE设备的资源分配中包括一个“新基站”标志，向UE设备表明各自的位置固定与以前使用的基站无关，而是与一个新基站有关。在这种情况下，UE将重置以前得出的与前一个基站有关的定时。

然而，参与位置固定的基站需要调整它们的定时与位置固定的资源配置对齐。资源配置需要由一个基站完成，即服务基站，这里称为主基站，因为只有该基站可以与UE设备通信并对其进行配置。其他参与的基站，这里称为辅助基站，需要恰好在主基站分配给UE设备的定时执行对所述UE设备的位置固定。因此，本发明的另一个方面是让主基站分配给UE设备的PBWP由主基站传达给辅助基站，以首先使辅助基站在其蜂窝数据通信方面保持沉默，其次向辅助基站提供测量时隙定时，用于辅助基站和UE设备之间的位置固定。

Claims (12)

1.一种分配无线资源用于发射和接收用于确定蜂窝设备位置的测量无线信号的方法，其中，根据请求设备的定位精度要求选择所述测量无线信号的带宽、脉冲波形和持续时间中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量无线信号的持续时间的选择取决于定位请求消息中提供的精度参数。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述脉冲波形的选择取决于基站和用户设备装置之间的预估链路质量。

4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述脉冲波形的选择取决于对基站和用户设备装置之间距离的已知测量。

5.根据权利要求1、权利要求3或权利要求4所述的方法，其中，所述脉冲波形选自多个预定的脉冲波形中的一个。

6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，为传输所述测量无线信号提供了测量时隙，每个时隙用于传输一个或多个测量无线信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述测量时隙中传输的测量无线信号的数量取决于要传输的一个或多个测量无线信号的持续时间。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，为提供所述测量时隙，考虑了指示所述测量无线信号是否将被传输到与先前传输的测量无线信号相同的接收设备的信息。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，该测量时隙在时间上位于时分双工蜂窝通信系统的一个小区的特殊子帧内，该特殊子帧是当用于在小区设备之间切换上行和下行信号的蜂窝无线信号空缺时的时间间隔。

10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，在根据3GPP 5G无线标准定义的单一定位带宽部分中的一个或多个测量时隙内，为用户设备装置分配预定数量的资源块。

11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，为了执行测量无线信号的传输，使用一个包含比特数少于无线网络临时标识的地址对用户设备装置进行寻址。

12.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，提供了一个寻址方案，用于识别一个小区的可用无线资源中的定位带宽部分。

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