CN115104346A - 将终端设备与网络时钟同步 - Google Patents

Abstract

本文档公开了一种将终端设备与网络时钟同步的解决方案。根据一个方面，一种方法包括如由终端设备执行的：从至少一个接入节点接收控制消息，该控制消息包括第一时钟值，第一时钟值指示控制消息的传输时间；确定终端设备的地理位置和至少一个接入节点的地理位置；基于终端设备的地理位置和至少一个接入节点的地理位置并且进一步基于控制消息的第一时钟值传输时间，计算第二时钟值，第二时钟值指示控制消息在终端设备处的接收时间；以及通过使用第二时钟值来更新终端设备的时钟。

Description

将终端设备与网络时钟同步

技术领域

本文中描述的各种实施例涉及蜂窝通信领域，并且具体地涉及同步终端设备的时钟。

背景技术

蜂窝通信系统的终端设备或用户设备(UE)可以将时钟或参考时间用于各种目的。在终端设备中执行的某些应用可能需要系统时钟。在与蜂窝通信系统的网络节点通信时，系统时钟可以用于对传输和/或接收进行计时。

发明内容

本发明的一些方面由独立权利要求限定。

本发明的一些实施例在从属权利要求中限定。

在本说明书中描述的不属于独立权利要求的范围的实施例和特征(如果有的话)将被解释为对理解本发明的各种实施例有用的示例。本公开的一些方面由独立权利要求限定。

根据一个方面，提供了一种装置，该装置包括用于执行以下操作的部件：从至少一个接入节点接收控制消息，该控制消息包括第一时钟值，第一时钟值指示控制消息的传输时间；确定该装置的地理位置和至少一个接入节点的地理位置；基于该装置的地理位置和至少一个接入节点的地理位置并且进一步基于控制消息的第一时钟值传输时间，计算第二时钟值，第二时钟值指示控制消息在该装置处的接收时间；以及通过使用第二时钟值来更新该装置的时钟。

在一个实施例中，该部件被配置为在空闲状态下接收控制消息，计算时钟值，并且更新时钟。

在一个实施例中，该部件被配置为通过使用到达时间定位来计算第二时钟值并且通过使用除了到达时间定位之外的定位方法来确定该装置的地理位置。

在一个实施例中，控制消息是从第一接入节点接收到的第一控制消息并且还包括指示第一接入节点的地理位置的至少一个信息元素，其中该部件被配置为进一步：从第二接入节点接收第二控制消息，第二控制消息包括指示第二控制消息的传输时间的第三时钟值和指示第二接入节点的地理位置的至少一个信息元素；从第三接入节点接收第三控制消息，第三控制消息包括指示第三控制消息的传输时间的第四时钟值和指示第三接入节点的地理位置的至少一个信息元素；通过使用该装置的时钟来记录第一控制消息、第二控制消息和第三控制消息的接收时间，以及通过使用到达时间定位算法、接入节点的地理位置、以及第一控制消息、第二控制消息和第三控制消息中包含的所记录的接收时间来确定该装置的地理位置以及第二时钟值。

在一个实施例中，该部件被配置为选择以下中的一项作为参考时钟值：第一时钟值、第三时钟值和第四时钟值，通过使用参考时钟值与第一时钟值、第三时钟值和第四时钟值中的其他时钟值之间的时间差来确定该装置的地理位置，并且在到达时间定位算法中计算相对于参考时钟值的第二时钟值。

在一个实施例中，该部件被配置为以同步方式从多个接入节点接收控制消息，其中多个接入节点的时钟与公共时钟同步。

在一个实施例中，该部件被配置为从相对于彼此异步的多个接入节点接收控制消息和另外的控制消息并且使用控制消息计算第二时钟值。

在一个实施例中，该部件被配置为在计算第二时钟值之前将该装置的时钟更新为第一时钟值。

在一个实施例中，该部件包括至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器，至少一个存储器和计算机程序代码被配置为与至少一个处理器引起该装置的操作。

根据一个方面，提供了一种方法，该方法包括：由终端设备从至少一个接入节点接收控制消息，该控制消息包括第一时钟值，第一时钟值指示控制消息的传输时间的第一时钟值；由终端设备确定终端设备的地理位置和至少一个接入节点的地理位置；由终端设备基于终端设备的地理位置和至少一个接入节点的地理位置并且进一步基于控制消息的第一时钟值传输时间，计算第二时钟值，第二时钟值指示控制消息在终端设备处的接收时间；以及通过使用第二时钟值来更新终端设备的时钟。

在一个实施例中，终端设备在空闲状态下接收控制消息，计算时钟值，并且更新时钟。

在一个实施例中，终端设备通过使用到达时间定位来计算第二时钟值并且通过使用除了到达时间定位之外的定位方法来确定终端设备的地理位置。

在一个实施例中，控制消息是从第一接入节点接收到的第一控制消息并且还包括指示第一接入节点的地理位置的至少一个信息元素，该方法还包括由终端设备：从第二接入节点接收第二控制消息，第二控制消息包括指示第二控制消息的传输时间的第三时钟值和指示第二接入节点的地理位置的至少一个信息元素；从第三接入节点接收第三控制消息，第三控制消息包括指示第三控制消息的传输时间的第四时钟值和指示第三接入节点的地理位置的至少一个信息元素；通过使用终端设备的时钟来记录第一控制消息、第二控制消息和第三控制消息的接收时间，以及通过使用到达时间定位、接入节点的地理位置、以及第一控制消息、第二控制消息和第三控制消息中包含的所记录的接收时间来确定终端设备的地理位置以及第二时钟值。

在一个实施例中，终端设备选择以下中的一项作为参考时钟值：第一时钟值、第三时钟值和第四时钟值，通过使用参考时钟值与第一时钟值、第三时钟值和第四时钟值中的其他时钟值之间的时间差来确定终端设备的地理位置，并且在到达时间定位中计算相对于参考时钟值的第二时钟值。

在一个实施例中，终端设备以同步方式从多个接入节点接收控制消息，其中多个接入节点的时钟与公共时钟同步。

在一个实施例中，终端设备从相对于彼此异步的多个接入节点接收控制消息和另外的控制消息并且通过使用控制消息计算第二控制值。

在一个实施例中，终端设备在计算第二时钟值之前将终端设备的时钟更新为第一时钟值。

根据一个方面，提供了一种计算机程序产品在计算机可读介质上实现并且包括由计算机可读取的计算机程序代码，其中计算机程序代码将计算机配置为在终端设备中执行计算机过程，该计算机过程包括：从至少一个接入节点接收控制消息，该控制消息包括第一时钟值，第一时钟值指示控制消息的传输时间；确定终端设备的地理位置和至少一个接入节点的地理位置；基于终端设备的地理位置和至少一个接入节点的地理位置并且进一步基于控制消息的第一时钟值传输时间，计算第二时钟值，第二时钟值指示控制消息在终端设备处的接收时间；以及通过使用第二时钟值来更新终端设备的时钟。

在一个实施例中，该计算机程序产品还包括将计算机配置为执行上述任何一种方法的所有步骤的计算机程序代码。

附图说明

以下仅通过示例的方式参考附图描述实施例，在附图中

图1图示了可以应用本发明的一些实施例的无线通信场景；

图2图示了根据一些实施例的用于终端设备的三边定位的系统；

图3图示了通过使用定位将终端设备与网络时钟同步的过程；

图4图示了定位信号的接收时序；

图5图示了根据一个实施例的终端设备中用于定位和时钟同步的过程；

图6图示了其中在不同时间传输定位信号的实施例；

图7图示了用于使用第一定位方法同步终端设备的时钟以及用于使用另一定位方法定位终端设备的过程；以及

图8图示了根据一个实施例的装置的结构的框图。

具体实施方式

以下实施例是示例。尽管说明书可能在多个位置引用“一”、“一个”或“某个/一些”实施例，但这并不一定表示每个这样的引用都指向(多个)相同的实施例，或者该特征仅适用到单个实施例。不同实施例的单个特征也可以组合以提供其他实施例。此外，词语“包括”和“包含”应当理解为没有将所描述的实施例限制为仅由已经提及的那些特征组成，并且这样的实施例还可以包含尚未具体提及的特征/结构。

在下文中，将使用基于高级长期演进(高级LTE(LTE-A))或新无线电(NR，5G)的无线电接入架构作为可以应用实施例的接入架构的示例来描述不同的示例性实施例，而没有将实施例限制为这种架构。本领域技术人员将认识到，通过适当地调节参数和过程，实施例还可以应用于具有合适的模块的其他种类的通信网络。适用于系统的其他选项的一些示例是通用移动电信系统(UMTS)无线电接入网(UTRAN或E-UTRAN)、长期演进(LTE，与E-UTRA相同)、无线局域网(WLAN或WiFi)、全球微波接入互操作性(WiMAX)、

个人通信服务(PCS)、

宽带码分多址(WCDMA)、使用超宽带(UWB)技术的系统、传感器网络、移动自组织网络(MANET)和网际协议多媒体子系统(IMS)或其任何组合。

图1描绘了简化的系统架构的示例，其仅示出了一些元件和功能实体，它们都是逻辑单元，其实现可以与所示出的有所不同。图1所示的连接是逻辑连接；实际的物理连接可以有所不同。对于本领域技术人员而言很清楚的是，该系统通常还包括除图1所示的功能和结构之外的其他功能和结构。

然而，实施例不限于作为示例给出的系统，而是本领域技术人员可以将该解决方案应用于具有必要特性的其他通信系统。

图1的示例示出了示例性无线电接入网的一部分。图1示出了被配置为在小区中的一个或多个通信信道上与提供小区的接入节点(诸如(e/g)NodeB)104进行无线连接的终端设备或用户设备100和102。(e/g)NodeB是指3GPP规范中定义的eNodeB或gNodeB。从用户设备到(e/g)NodeB的物理链路称为上行链路或反向链路，而从(e/g)NodeB到用户设备的物理链路称为下行链路或前向链路。应当理解，(e/g)NodeB或其功能可以通过使用适合于这种用法的任何节点、主机、服务器或接入点等实体来实现。

通信系统通常包括多于一个(e/g)NodeB，在这种情况下，(e/g)NodeB也可以被配置为通过为此目的而设计的有线或无线链路彼此通信。这些链路不仅可以用于信令目的，还可以用于将数据从一个(e/g)NodeB路由到另一(e/g)NodeB。(e/g)NodeB是被配置为控制其耦合到的通信系统的无线电资源的计算设备。(e/g)NodeB也可以被称为基站、接入点、接入节点、或包括能够在无线环境中操作的中继站的任何其他类型的接口设备。(e/g)NodeB包括或耦合到收发器。从(e/g)NodeB的收发器，向天线单元提供连接，该连接建立到用户设备的双向无线电链路。天线单元可以包括多个天线或天线元件。(e/g)NodeB进一步连接到核心网110(CN或下一代核心NGC)。取决于系统，CN侧的对应部分可以是服务网关(S-GW，路由和转发用户数据包)、分组数据网络网关(P-GW，用于提供用户设备(UE)与外部分组数据网络的连接)、或移动管理实体(MME)等。

用户设备(也称为UE、用户装置、用户终端、终端设备等)图示了空中接口上的资源被分配和指派给其的一种类型的设备，并且因此本文中描述的用户设备的任何特征可以利用对应装置(诸如中继节点)来实现。这样的中继节点的一个示例是面向基站的第3层中继(自回程中继)。

用户设备通常是指便携式计算设备，该便携式计算设备包括带有或不带有用户标识模块(SIM)的无线移动通信设备，包括但不限于以下类型的设备：移动台(移动电话)、智能电话、个人数字助理(PDA)、听筒、使用无线调制解调器的设备(警报或测量设备等)、便携式计算机和/或触摸屏计算机、平板电脑、游戏机、笔记本和多媒体设备。应当理解，用户设备也可以是几乎排他的仅上行链路设备，其示例是将图像或视频剪辑加载到网络的相机或摄像机。用户设备也可以是具有在物联网(IoT)网络中进行操作的能力的设备，在该场景中，为对象提供了通过网络传输数据的能力，而无需人与人或人与计算机交互。用户设备还可以利用云。在一些应用中，用户设备可以包括带有无线电部件的小型便携式设备(诸如手表、耳机或眼镜)，并且计算在云中执行。用户设备(或在一些实施例中为第3层中继节点)被配置为执行用户设备功能中的一项或多项。用户设备也可以被称为订户单元、移动台、远程终端、接入终端、用户终端或用户设备(UE)，仅提及几个名称或设备。

本文中描述的各种技术也可以应用于网络物理系统(CPS)(协作控制物理实体的计算元件的系统)。CPS可以实现和利用嵌入在物理对象中的不同位置的大量互连ICT设备(传感器、致动器、处理器微控制器等)。所讨论的物理系统在其中具有固有移动性的移动网络物理系统是网络物理系统的子类别。移动物理系统的示例包括由人类或动物运输的移动机器人和电子器件。

另外，尽管将装置描绘为单个实体，但是可以实现不同的单元、处理器和/或存储器单元(图1中未全部示出)。

5G支持使用多输入多输出(MIMO)天线，比LTE(所谓的小型蜂窝概念)多得多的基站或节点，包括与小基站协作并且采用多种无线电技术的宏站点，这取决于服务需求、用例和/或可用频谱。5G移动通信支持各种用例和相关应用，包括视频流、增强现实、不同的数据共享方式以及各种形式的机器类型应用(诸如(大规模)机器类型通信(mMTC))，包括车辆安全、不同传感器和实时控制。5G有望具有多个无线接口，即，低于6GHz、cmWave和mmWave，并且还能够与诸如LTE等现有传统无线电接入技术集成。与LTE的集成可以至少在早期阶段被实现为系统，在该系统中，由LTE提供宏覆盖并且5G无线电接口接入通过聚合到LTE而来自小小区。换言之，计划5G同时支持RAT间可操作性(诸如LTE-5G)和RI间可操作性(无线电接口间可操作性，诸如6GHz以下(cmWave)、6GHz以上(cmWave、mmWave))。被认为在5G网络中使用的概念之一是网络切片，其中可以在同一基础设施中创建多个独立且专用的虚拟子网(网络实例)以运行对延时、可靠性、吞吐量和移动性具有不同要求的服务。

LTE网络中的当前架构完全分布在无线电中并且通常完全集中在核心网中。5G中的低延时应用和服务需要使内容靠近无线电，从而导致本地突围和多接入边缘计算(MEC)。5G使得分析和知识生成可以在数据源处进行。这种方法需要利用可能无法连续地连接到网络的资源，诸如笔记本电脑、智能电话、平板电脑和传感器。MEC为应用和服务托管提供分布式计算环境。它还具有在蜂窝用户附近存储和处理内容以加快响应时间的能力。边缘计算涵盖了广泛的技术，诸如无线传感器网络、移动数据采集、移动签名分析、协作式分布式对等自组织网络和处理(也可分类为本地云/雾计算和网格/网状计算)、露计算、移动边缘计算、薄云、分布式数据存储和检索、自主自我修复网络、远程云服务、增强和虚拟现实、数据高速缓存、物联网(大规模连接和/或延时关键)、关键通信(自动驾驶汽车、交通安全、实时分析、时间关键控制、医疗保健应用)。

通信系统还能够与诸如公共交换电话网或互联网112等其他网络通信，或者利用由它们提供的服务。通信网络也可以能够支持云服务的使用，例如，核心网操作的至少一部分可以作为云服务来执行(这在图1中由“云”114描绘)。通信系统还可以包括为不同运营商的网络提供用于例如在频谱共享中进行协作的设施的中央控制实体等。

可以通过利用网络功能虚拟化(NVF)和软件定义网络(SDN)将边缘云引入无线电接入网(RAN)。使用边缘云可以表示将至少部分在操作耦合到包括无线电部分的远程无线电头端或基站的服务器、主机或节点中执行接入节点操作。节点操作也可以分布在多个服务器、节点或主机之间。cloudRAN架构的应用使得RAN实时功能能够在RAN侧(在分布式单元DU 104中)执行并且非实时功能能够以集中式方式(在集中式单元CU 108中)执行。

还应当理解，核心网操作与基站操作之间的功能分配可以不同于LTE的劳动分配，或者甚至不存在。可能会使用的一些其他技术进步是大数据和全IP，这可能会改变网络的构建和管理方式。5G(或新无线电NR)网络被设计为支持多个层次结构，其中MEC服务器可以放置在核心与基站或NodeB(gNB)之间。应当理解，MEC也可以应用于4G网络。

5G还可以利用卫星通信来增强或补充5G服务的覆盖范围，例如通过提供回程。可能的用例是为机器对机器(M2M)或物联网(IoT)设备或为车上乘客提供服务连续性，或者确保关键通信以及未来的铁路、海事、和/或航空通信的服务可用性。卫星通信可以利用对地静止地球轨道(GEO)卫星系统，也可以利用低地球轨道(LEO)卫星系统、特别是巨型星座(其中部署了数百个(纳米)卫星的系统)。巨型星座中的每个卫星106可以覆盖创建地面小区的几个启用卫星的网络实体。地面小区可以通过地面中继节点104或位于地面或卫星中的gNB来创建。

对于本领域技术人员而言很清楚的是，所描绘的系统仅是无线电接入系统的一部分的示例，并且在实践中，该系统可以包括多个(e/g)NodeB，用户设备可以接入多个无线电小区，并且该系统还可以包括其他装置，诸如物理层中继节点或其他网络元件等。至少一个(e/g)NodeB可以是家庭(e/g)NodeB。附加地，在无线电通信系统的地理区域中，可以提供多个不同种类的无线电小区以及多个无线电小区。无线电小区可以是宏小区(或伞形小区)，它们是直径通常长达数十公里的大型小区、或者是诸如微、毫微微或微微小区等较小小区。图1的(e/g)NodeB可以提供任何种类的这些小区。蜂窝无线电系统可以实现为包括几种小区的多层网络。通常，在多层网络中，一个接入节点提供一种一个或多个小区，并且因此需要多个(e/g)NodeB来提供这种网络结构。

为了满足改善通信系统的部署和性能的需要，引入了“即插即用”(e/g)NodeB的概念。通常，除了家庭(e/g)NodeB(H(e/g)nodeB)，能够使用“即插即用”(e/g)NodeB的网络还包括家庭NodeB网关或HNB-GW(图1中未示出)。通常安装在运营商网络内的HNB网关(HNB-GW)可以将业务从大量HNB聚合回核心网。

如背景技术中所述，终端设备100可能出于各种目的而需要网络时间或网络时钟。网络时钟可以用于在终端设备中执行的一个或多个应用，例如用于传感器设备中的时间戳测量数据。网络时钟可以用于在网络中进行通信，例如与一个或多个接入节点104。例如，时间提前或上行链路传输通常可以利用网络时钟来对上行链路传输进行计时。然而，终端设备的时钟可能会随时间漂移并且需要重新同步。例如，当终端设备上电时，时钟可能与网络时钟不同步。

图2和图3的实施例图示了用于通过使用定位方法将终端设备与网络时钟同步的过程。该过程可以在用于终端设备100的装置中执行。参考图3，该过程包括：从至少一个接入节点接收(框300)控制消息，该控制消息包括第一时钟值，第一时钟值指示控制消息的传输时间；确定(框302)该装置的地理位置和至少一个接入节点的地理位置；基于该装置的地理位置和至少一个接入节点的地理位置并且进一步基于控制消息的第一时钟值传输时间计算(框304)指示第二时钟值，第二时钟值控制消息在该装置处的接收时间；以及通过使用第二时钟值来更新(框306)该装置的时钟。

在一个实施例中，框304通过使用到达时间(TOA)定位算法来执行，该TOA定位算法是移动设备的多点定位的示例。多点定位可以基于在终端设备与多个固定锚节点(例如，图2中的接入节点104、104A、104B、104C)之间交换的信号。在一些多点定位方法中，终端设备发送由锚节点接收的信号。锚节点的时钟被同步，并且终端设备的位置可以通过比较信号在锚节点处的接收时间之间的时间差来计算。可能需要四个节点，其中位置坐标需要三个节点，第四节点为时间差计算提供时间参考。这种多点定位方法的一个示例是文献中已知的观测到达时间差(OTDOA)技术。然而，本发明的一些实施例使用反向传输方向。如图2和图3的过程所示，锚节点(接入节点)向终端设备发送用于定位的控制消息。然而，代替使用(多个)控制消息来定位终端设备，或者除了定位之外，终端设备可以通过使用TOA定位算法从(多个)控制消息计算网络时钟。

在一个实施例中，终端设备在空闲状态下执行图3的过程。换言之，终端设备不需要接入网络和消耗(上行链路)信令资源来获取网络时钟。

让我们考虑图2的场景，其中接入节点104至104C向终端设备100发送相应控制消息S0至S3。每个控制消息可以包括在发送相应控制消息时接入节点的时钟值，例如图2的实施例中的T0。在该实施例中，接入节点可以彼此同步并且同时发送控制消息。在下面描述的其他实施例中，接入节点可以在不同时间发送控制消息。此外，每个控制消息可以包括指示接入节点的位置的至少一个信息元素。在由接入节点104发送的控制消息中，信息元素X0、Y0、Z0可以指示接入节点104的三维坐标。类似地，其他接入节点104A至104C可以发送其相应X、Y和Z坐标，如图2所示。在坐标以二维方式提供的情况下，Z坐标可以省略。

图4图示了消息S0至S3在终端设备100处的接收时间的示例。为了简单起见，让我们假定所有控制消息S0至S3在同一时间T₀被发送，如图4所示。首先在时间T_{1 104}从最近的接入节点104接收S0，在时间T_{1 104A}接收S1，在时间T_{1 104B}接收S2，以及在时间T_{1 104C}接收S3。如图2所示，接收时间与终端设备100与相应接入节点104至104C之间的距离成比例。因此，接收时间之间的差异可以用于当接入节点104至104C的位置也已知时使用以下TOA定位等式计算终端设备100的位置：

在等式x₁₀₄、y₁₀₄和z₁₀₄中，表示等式(1)中的接入节点104的位置坐标，并且类似地，表示等式(2)至(4)中的其他接入节点104A至104C的位置坐标。类似地，作为相应位置坐标的终端设备的位置由x_UE、y_UE和z_UE表示。如图4所示，ΔTOA_104A→104表示等式(2)中消息S0与S1的接收时间之间的时间差，并且类似地，并且等式(3)和(4)中消息S0和S2与S0和S3之间的时间差。以下等式表示时间差：

ΔTOA_104A→104＝T_{1 104A}-T_{1 104} (5)

ΔTOA_104B→104＝T_{1 104B}-T_{1 104} (6)

ΔTOA_104C→104＝T_{1 104C}-T_{1 104} (7)c表示光速。在该实施例中，表示传输时间的T₀对于所有接入节点104至104C是相同的，尽管在其他实施例中传输时间可以不同。每个接入节点可以在相应控制消息中提供接入节点的x、y和z位置坐标，另外还提供时钟值形式的控制消息的传输时间T₀。现在，等式(1)至(4)中唯一剩余的未知值是终端设备的坐标和T_{1 104}的值，即，控制消息从接入节点104的接收时间，如接入节点104的时钟值所示。原因是，终端设备当前不知道网络时钟，也不知道到接入节点104的距离。换言之，有四个等式和四个未知参数，可以用于使用传统数学来从这四个等式和四个未知参数中求解所有未知参数。一旦终端设备计算出T_{1 104}的值，它就可以求解接入节点104与终端设备100之间的传播延迟(T_{1 104}-T_{0 104})，并且通过使用传输时间值T_{0 104}和传播延迟以接入节点100的时钟值的形式获取T_{1 104}的接收时间。结果，终端设备在接收到控制消息S0时获取网络时钟的值并且更新其内部时钟以使其现在与网络时钟同步。时间值T_{1 104}与更新内部时钟的时间之间的处理延迟可以通过使用终端设备的内部时钟来确定并且在更新中被考虑在内。

图5图示了在终端设备中执行的上述过程的实施例。参考图5，让我们假定终端设备处于空闲状态的初始情况，例如刚刚启动并且正在搜索网络。在这样的小区搜索过程中，终端设备可以搜索由网络的接入节点发送的广播信号。在检测到这样的一个或多个广播信号之后，终端设备可以至少选择最强的广播信号并且提取广播信号中包括的系统信息。广播信号可以是上述控制消息的实施例。终端设备可以从广播信号中解码例如主信息块(MIB)和系统信息块(SIB)。例如，接入节点的x、y和z坐标可以在SIB16消息中提供。类似地，控制消息的传输时间T₀可以被包括在广播信号中。时钟值可以以HH:MM:SS:MS:US:NS格式提供，例如12:00:00:000:000:000。换言之，时钟值以小时:分钟:秒:毫秒:微秒:纳秒形式表示。由于非常短的传播延迟，实施例可以仅使用一些字段，例如MS:US:NS的值。

现在，将其与上述描述相关联，终端设备从接入节点104至104C接收控制消息S0至S3，例如，在小区搜索期间。在接收到控制消息之后，终端设备可以使用现在与网络时钟异步的终端设备的内部时钟来记录每个控制消息的接收时间(框502)。

在一个实施例中，终端设备选择所接收的控制值中包括的时钟值中的一个时钟值作为参考时钟值并且将终端设备的内部时钟更新为参考时钟值(框501)。在该实施例中，终端设备在计算与网络时钟同步的网络时钟值之前将装置的时钟更新为网络时钟值。例如，假定传输时间T₀如下：

104:T_{0 104}＝xx:yy:zz:aaa:000:000

104A:T_{0 104A}＝xx:yy:zz:aaa:025:000

104B:T_{0 104B}＝xx:yy:zz:aaa:100:000

104C:T_{0 104C}＝xx:yy:zz:aaa:200:000

本文中仅考虑字段US:NS。终端设备可以选择最低时钟值作为参考时钟值，因为它是由距终端设备最近的接入节点发送的并且当前最接近真实网络时钟值。现在让我们假定终端设备将其内部时钟初始化为接入节点104的时钟值T₀₁₀₄，并且让我们用CLK(104)表示所得到的时钟值。参考时钟值现在与网络时钟异步的量是终端设备与传输参考时钟值的接入节点之间的传播延迟量。然而，对于在终端设备中执行的某些应用或功能，时钟值可能仍然足够准确。结果，参考时钟值可以用于对与网络时钟的同步不太敏感的一个或多个应用或功能中(框506)。这样的应用的示例包括某些测量应用，例如当终端设备被包括在物联网(IoT)传感器设备或监测应用中时。

在接收到足够数目的控制消息并且记录接收时间之后，终端设备可以将所需要的信息输入到TOA定位算法(框504)。可以说，作为终端设备的内部时钟的值而提供的接收时间与网络时钟异步的量为到发送参考时钟值的接入节点的传播延迟量。在一个实施例中，终端设备选择参考接收时间并且通过使用所记录的接收时间计算时间差(等式(5)至(7))，该记录的接收时间是使用仍然与网络时钟不同步的终端设备内部时钟记录的。参考接收时间可以与终端设备用于获取参考时钟值的控制消息相关联。假定参考时钟值是由接入节点104发送的时钟值(000:000)，等式(5)到(7)输出以下时间差：

ATOA_104A+104＝025:000

ATOA_104B-,104＝100:000

ATOA_104C→104＝200:000

在框504中，终端设备可以将接入节点的位置坐标、传输时间和时间差插入等式(1)至(4)，并且计算终端设备在x、y和z坐标中的位置以及T₁₁₀₄的值。当T₁₁₀₄已知时，终端设备可以通过使用以下等式计算终端设备与接入节点104之间的传播延迟：

ΔT_propD1＝T_{1 104}-T_{0 104} (8)

现在，终端设备可以通过使用以下等式将其时钟值更新为与网络时钟同步：

CLK(UE)＝CLK(104)+T_{1 104}-T_{0 104} (9)

从控制消息S0的接收时间到更新时钟的时间的任何处理延迟也可以被计算并且添加到等式(9)。CLK(UE)因此与网络时钟同步。

在终端设备不需要与网络时钟精确同步并且初始化的参考时钟值被认为提供足够的同步精度的实施例中，终端设备可以仅执行框500、501和506。换言之，TOA估计在这样的实施例中可以省略。例如，如果终端设备非常靠近接入节点104，则时钟值T_{0 104}对于终端设备的应用和功能可能足够准确。因此，终端设备可以周期性地或以其他方式定期使其时钟重新与由接入节点104发送的T_{0 104}同步。

在一个实施例中，接入节点104至104C以同步方式发送控制消息，其中多个接入节点的时钟与公共网络时钟同步。终端设备接收这些同步传输。在上述实施例中，接入节点同时发送控制信号(T₀对于每个接入节点是相同的)。然而，在其他实施例中，终端设备获取在TOA定位算法中使用的控制消息，如提供有不同传输时间。图6图示了接入节点周期性地发送控制消息并且由于接入节点彼此同步，周期可以相同的实施例。因此，终端设备可以从不同“突发”收集控制消息，如图6所示。例如，终端设备可能具有同时从多个接入节点接收消息的有限能力，因此，终端设备可以使用图6的实施例。参考图6，每个接入节点104至104C可以在每个突发#1至#3中发送相应控制消息S0至S3。终端设备可以从突发#1获取控制消息S3，从突发#2获取控制消息S1和S4，从突发#3获取控制消息S2。该周期可能很短，以至于终端设备的潜在移动性不会影响TOA定位。在收集控制消息之后和在记录接收时间时，(多个)周期可以根据所记录的接收时间值T₁被减少或校正(框600)，从而消除不同传输周期的影响。

在一个实施例中，接入节点104至104C的时钟彼此异步。因此，控制消息以异步方式发送，并且在相应控制消息中提供的值T₀可以基于彼此不同步的时钟来提供。通过允许T₀的不同值并且通过去除等式(2)至(4)中的T_{1 104}的影响，上述TOA方法和相应等式(1)至(9)也可以直接应用于这样的实施例。在这样的实施例中，发送控制消息的接入节点可以属于根据不同无线电接入技术进行操作的不同网络。接入节点中的一个接入节点可以根据5G规范进行操作，而另一接入节点可以根据LTE或LTE-A规范进行操作。

在另一实施例中，接入节点可以以不同传输时间T₀来发送控制消息，并且相应补偿很容易内置到上述TOA定位算法中。

在上述实施例中，终端设备的位置是在三维坐标中计算的。然而，在一些实施例中，不计算高度(z)。因此，z坐标可以从等式(1)到(4)中去除，并且终端设备的二维定位和网络时钟的获取只需要三个等式。

在一个实施例中，终端设备通过使用除了到达时间定位算法之外的定位方法确定装置的地理位置。因此，终端设备可以仅将TOA定位算法用于获取网络时钟或用于除了终端设备的定位之外的其他目的。图7图示了用于获取网络时钟的这种过程，例如，在终端设备的空闲状态下。在图7中，与图3中相同的附图标记表示相同或基本相似的功能步骤。

参考图7，在该实施例中，框300可以包括从至少一个接入节点接收至少一个控制消息。由于终端设备的位置预先知道，因此等式(1)至(4)中的仅一个可能足以用于网络时钟的计算。在框700中，终端设备确定其位置并且获取位置坐标。实际定位可以在框700中进行，也可以在框300之前进行。例如，当终端设备固定在单个位置时，该位置可以存储在终端设备中。在另一实施例中，终端设备通过使用诸如全球定位系统、伽利略、GLONASS、北斗等全球导航卫星系统(GNSS)来获取其位置。框700因此可以包括从终端设备的存储器中获取位置坐标或者通过使用除了TOA定位之外的定位方法对终端设备进行实际定位。在框702中，终端设备确定在框300中从其接收(多个)控制消息的(多个)接入节点的(多个)地理位置。类似地，也可以确定(多个)控制消息的(多个)传输时间。这可以以上述方式进行。然后，终端设备可以通过执行框304使用终端设备的已知位置来获取网络时钟。然而，由于终端设备的位置是已知的，因此需要减少的TOA等式组。此后，终端设备可以更新其内部时钟以与网络时钟同步(框306)。

如上所述，上述用于获取网络时钟的过程可以在终端设备处于空闲状态时执行。结果，终端设备不需要与接入节点的无线电资源控制(RRC)连接或双向通信来获取网络时钟。蜂窝网络的系统规范可以规定周期性时钟与网络时钟重新同步的要求。终端设备可以使用TOA信令(控制消息)来满足这一要求，仍然不需要与一个或多个接入节点的活动连接。所描述的实施例的最终优点包括减少甚至避免用于获取网络时钟的无线电资源分配。因此，可以减少信令开销。多个终端设备可以使用相同控制消息，并且因此，信令开销的减少与使用TOA定位来获取网络时钟的终端设备的数目成比例。信令开销的减少还导致终端设备的功耗降低和接入节点中的处理减少。

图8图示了一种装置，该装置包括处理电路系统30(诸如至少一个处理器)和包括计算机程序代码(软件)44的至少一个存储器40，其中至少一个存储器和计算机程序代码(软件)被配置为与至少一个处理器一起引起装置执行图3的过程或其上述实施例中的任何一个过程。该装置可以用于终端设备。该装置可以是在终端设备中实现本发明的一些实施例的电路系统或电子设备。执行上述功能的装置因此可以被包括在这样的设备中，例如，该装置可以包括用于终端设备的诸如芯片、芯片组、处理器、微控制器等电路系统、或者这样的电路系统的组合。

参考图8，存储器40可以使用任何合适的数据存储技术来实现，诸如基于半导体的存储器设备、闪存、磁存储器设备和系统、光学存储器设备和系统、固定存储器和可移动存储器。存储器40可以包括用于存储配置参数(例如，TOA定位算法)的配置数据库46。存储器40可以进一步存储位置数据库48，位置数据库48存储装置的当前位置。

处理电路系统30可以包括消息处理器34，该消息处理器34被配置为处理从接入节点接收到的消息，例如，上述控制消息。消息处理器可以从控制消息中提取时钟同步所需要的上述信息，例如，(多个)控制消息的传输时间和发送(多个)控制消息的(多个)接入节点的(多个)位置。

处理电路系统还可以包括被配置为执行上述TOA定位算法的TOA定位电路系统39。处理电路系统还可以包括或连接到时钟37，该时钟37操作终端设备的上述内部时钟。在装置执行框501的实施例中，消息处理器可以将控制消息的传输时间输出到时钟37以初始化时钟。在执行TOA定位并且获取同步时钟值之后，TOA定位电路系统39可以将同步时钟值输出到时钟37，从而使时钟37与网络时钟同步。

处理电路系统还可以包括实现除了TOA定位之外的其他定位方案的至少一部分的另一定位电路系统36。在一些实施例中，定位电路系统36包括GNSS接收器电路系统的至少一部分。

该装置还可以包括通信接口42，该通信接口42包括用于为该装置提供与一个或多个接入节点104至104C的无线电通信能力的硬件和/或软件，如上所述。通信接口42可以包括通过无线电接口实现无线电通信所需要的硬件和软件，例如，根据LTE或5G无线电接口的规范。

该装置还可以包括应用处理器32，该应用处理器32执行一个或多个计算机程序应用，该计算机程序应用生成通过通信控制器30发送和/或接收数据的需要。应用处理器可以形成该装置的应用层。应用处理器可以执行形成该装置的主要功能的计算机程序。例如，如果该装置是传感器设备，则应用处理器可以执行一个或多个信号处理应用，以处理从一个或多个传感器头获取的测量数据。如果该装置是车辆的计算机系统，则应用处理器可以执行媒体应用和/或自主驾驶和导航应用。应用处理器可以生成要在无线网络中发送的数据。

如在本申请中使用的，术语“电路系统”是指以下中的一项或多项：(a)仅硬件电路实现，诸如仅使用模拟和/或数字电路系统的实现，(b)电路和软件和/或固件的组合，诸如(如适用)：(i)(多个)处理器或处理器核的组合，或(ii)(多个)处理器/软件(包括(多个)数字信号处理器)、软件和至少一个存储器的部分，这些部分协同工作以引起装置执行特定功能，以及(c)需要软件或固件才能操作(即使该软件或固件物理上不存在)的电路，诸如(多个)微处理器或(多个)微处理器的一部分。

“电路系统”的这一定义适用于该术语在本申请中的使用。作为另外的示例，如在本申请中使用的，术语“电路系统”也将涵盖仅处理器(或多个处理器)或处理器的一部分(例如，多核处理器的一个核)及其(或它们的)随附软件和/或固件的实现。根据本发明的一个实施例，术语“电路系统”还将涵盖(例如并且如果适用于特定元件)用于该装置的基带集成电路、专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程网格阵列(FPGA)电路。图3至图7或其任何实施例中描述的过程或方法也可以以由一个或多个计算机程序定义的一个或多个计算机过程的形式来执行。可以在执行结合附图描述的过程的功能的一个或多个装置中提供单独的计算机程序。(多个)计算机程序可以是源代码形式、目标代码形式或某种中间形式，并且可以存储在某种载体中，该载体可以是能够承载该程序的任何实体或设备。这样的载体包括瞬态和/或非瞬态计算机介质，例如，记录介质、计算机存储器、只读存储器、电载波信号、电信信号和软件分发包。根据所需要的处理能力，计算机程序可以在单个电子数字处理单元中执行，或者可以分布在多个处理单元中。

本文中描述的实施例适用于上面定义的无线网络，但也适用于其他无线网络。所使用的协议、无线网络的规范及其网络元素发展迅速。这样的发展可能需要对所描述的实施例进行附加的改变。因此，所有的词语和表达应当被广义地解释，并且它们旨在说明而不是限制实施例。对于本领域技术人员来说很清楚的是，随着技术的进步，本发明的概念可以以各种方式实现。实施例不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (19)

1.一种装置，包括用于执行以下操作的部件：

从至少一个接入节点接收控制消息，所述控制消息包括第一时钟值，所述第一时钟值指示所述控制消息的传输时间；

确定所述装置的地理位置和所述至少一个接入节点的地理位置；

基于所述装置的所述地理位置和所述至少一个接入节点的所述地理位置并且进一步基于所述控制消息的所述第一时钟值传输时间，计算第二时钟值，所述第二时钟值指示所述控制消息在所述装置处的接收时间；以及

通过使用所述第二时钟值来更新所述装置的时钟。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述部件被配置为在空闲状态下接收所述控制消息，计算所述时钟值，并且更新所述时钟。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述部件被配置为通过使用到达时间定位来计算所述第二时钟值并且通过使用除了所述到达时间定位之外的定位方法来确定所述装置的所述地理位置。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述控制消息是从第一接入节点接收到的第一控制消息并且还包括指示所述第一接入节点的地理位置的至少一个信息元素，其中部件被配置为进一步：

从第二接入节点接收第二控制消息，所述第二控制消息包括指示第二控制消息的传输时间的第三时钟值和指示所述第二接入节点的地理位置的至少一个信息元素；

从第三接入节点接收第三控制消息，所述第三控制消息包括指示第三控制消息的传输时间的第四时钟值和指示所述第三接入节点的地理位置的至少一个信息元素；

通过使用所述装置的所述时钟来记录所述第一控制消息、所述第二控制消息和所述第三控制消息的接收时间，以及

通过使用到达时间定位算法、所述接入节点的所述地理位置、以及所述第一控制消息、所述第二控制消息和所述第三控制消息中包含的所记录的所述接收时间来确定所述装置的所述地理位置以及所述第二时钟值。

5.根据权利要求4所述的装置，其中所述部件被配置为选择以下中的一项作为参考时钟值：所述第一时钟值、所述第三时钟值和所述第四时钟值，通过使用所述参考时钟值与所述第一时钟值、所述第三时钟值和所述第四时钟值中的其他时钟值之间的时间差来确定所述装置的所述地理位置，并且在所述到达时间定位算法中计算相对于所述参考时钟值的所述第二时钟值。

6.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述部件被配置为以同步方式从多个接入节点接收所述控制消息，其中所述多个接入节点的时钟与公共时钟同步。

7.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述部件被配置为从相对于彼此异步的多个接入节点接收所述控制消息和另外的控制消息并且通过使用所述控制消息计算所述第二时钟值。

8.根据任一项前述权利要求所述的装置，其中所述部件被配置为在计算所述第二时钟值之前将所述装置的所述时钟更新为所述第一时钟值。

9.根据前述权利要求1至8中任一项所述的装置，其中所述部件包括至少一个处理器和包括计算机程序代码的至少一个存储器，所述至少一个存储器和所述计算机程序代码被配置为与所述至少一个处理器引起所述装置的执行。

10.一种方法，包括：

由终端设备从至少一个接入节点接收控制消息，所述控制消息包括第一时钟值，所述第一时钟值指示所述控制消息的传输时间；

由所述终端设备确定所述终端设备的地理位置和所述至少一个接入节点的地理位置；

由所述终端设备基于所述终端设备的所述地理位置和所述至少一个接入节点的所述地理位置并且进一步基于所述控制消息的所述第一时钟值传输时间，计算第二时钟值，所述第二时钟值指示所述控制消息在所述终端设备处的接收时间；以及

通过使用所述第二时钟值来更新所述终端设备的时钟。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述终端设备在空闲状态下接收所述控制消息，计算所述时钟值，并且更新所述时钟。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述终端设备通过使用到达时间定位来计算所述第二时钟值并且通过使用除了所述到达时间定位之外的定位方法来确定所述终端设备的所述地理位置。

13.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述控制消息是从第一接入节点接收到的第一控制消息并且还包括指示所述第一接入节点的地理位置的至少一个信息元素，所述方法还包括由所述终端设备执行的以下项：

从第二接入节点接收第二控制消息，所述第二控制消息包括指示第二控制消息的传输时间的第三时钟值和指示所述第二接入节点的地理位置的至少一个信息元素；

从第三接入节点接收第三控制消息，所述第三控制消息包括指示第三控制消息的传输时间的第四时钟值和指示所述第三接入节点的地理位置的至少一个信息元素；

通过使用所述终端设备的所述时钟来记录所述第一控制消息、所述第二控制消息和所述第三控制消息的接收时间，以及

通过使用到达时间定位、所述接入节点的所述地理位置、以及所述第一控制消息、所述第二控制消息和所述第三控制消息中包含的所记录的所述接收时间来确定所述终端设备的所述地理位置以及所述第二时钟值。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述终端设备选择以下中的一项作为参考时钟值：所述第一时钟值、所述第三时钟值和所述第四时钟值，通过使用所述参考时钟值与所述第一时钟值、所述第三时钟值和所述第四时钟值中的其他时钟值之间的时间差来确定所述终端设备的所述地理位置，并且在所述到达时间定位中计算相对于所述参考时钟值的所述第二时钟值。

15.根据前述权利要求10至14中任一项所述的方法，其中所述终端设备以同步方式从多个接入节点接收所述控制消息，其中所述多个接入节点的时钟与公共时钟同步。

16.根据前述权利要求10至15中任一项所述的方法，其中所述终端设备从相对于彼此异步的多个接入节点接收所述控制消息和另外的控制消息并且通过使用所述控制消息计算所述第二控制值。

17.根据前述权利要求10至16中任一项所述的方法，其中所述终端设备在计算所述第二时钟值之前将所述终端设备的所述时钟更新为所述第一时钟值。

18.一种计算机程序产品，在计算机可读介质上实施并且包括由计算机可读取的计算机程序代码，其中所述计算机程序代码将所述计算机配置为在终端设备中执行计算机过程，所述计算机过程包括：

从至少一个接入节点接收控制消息，所述控制消息包括第一时钟值，所述第一时钟值指示所述控制消息的传输时间；

确定所述终端设备的地理位置和所述至少一个接入节点的地理位置；

基于所述终端设备的所述地理位置和所述至少一个接入节点的所述地理位置并且进一步基于所述控制消息的所述第一时钟值传输时间，计算第二时钟值，所述第二时钟值指示所述控制消息在所述终端设备处的接收时间；以及

通过使用所述第二时钟值来更新所述终端设备的时钟。

19.根据权利要求18所述的计算机程序产品，还包括将所述计算机配置为执行根据权利要求11至17中任一项所述的方法的所有步骤的计算机程序代码。

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