CN115735399A - 针对处于空闲或非活动模式中的ue使用下行和上行测量的基于ue和ue辅助的定位 - Google Patents

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Abstract

提出了信令和协议方法以允许针对处于空闲或非活动模式中的UE使用蜂窝系统的信号进行定位操作。在一个新颖的方面，UL‑PRS嵌入在RACH过程中：定义了一组具有UL‑PRS功能的RACH前导码。这些前导码由UE发送到服务gNB以启动RACH过程，以及，随后的信令可以传达测量结果。在另一个新颖的方面，网络侧的定位操作是透过AMF触发的。在将定位请求传输到LMF之前，AMF可以选择不将UE设置为连接模式；相反，AMF可以指示UE处于空闲模式，并且它希望使用来自LMF的后续消息来寻呼UE。

Description

针对处于空闲或非活动模式中的UE使用下行和上行测量的基 于UE和UE辅助的定位
相关申请的交叉引用
本申请根据35 U.S.C.§119要求如下申请的优先权：2020年8月7日递交的申请号为63/062,552，标题为「Positioning Procedure in RRC idle and RRC inactive state」的美国临时案；2020年9月8日递交的申请号为63/075,359，标题为「UE-based and UE-assisted Positioning Procedure with downlink and uplink measurements for a UEin idle or inactive mode」的美国临时案。在此合并参考上述每个申请案的内容。
技术领域
所公开的实施例通常涉及无线通信系统，以及更具体地，涉及用于移动通信网络中处于空闲或非活动模式中的UE的定位方法。
背景技术
在蜂窝系统中定位的现有技术通常假设要定位的用户设备(user equipment，UE)处于连接模式(connected mode)以进行定位操作。这意味着可以在UE和网络之间自由地交换信令，例如，允许传输LTE定位协议(LTE Positioning Protocol，LPP)的消息，该协议用在4G和5G蜂窝系统中以支持定位操作。然而，将UE维持在连接模式(例如，无线电资源控制(radio resource control，RRC)协议的RRC_CONNECTED状态)会降低功率效率，而对于不处于连接模式的UE来说，将UE转为连接模式以进行定位需要一些时间，这在定位过程中引入延迟。
使用蜂窝系统外部的信号进行定位通常可以由UE在没有网络交互的情况下以所谓的“独立”模式执行。这最常应用于全球导航卫星系统(global navigation satellitesystem，GNSS)定位方法，其中，UE可以充当GNSS接收器并测量来自一群卫星的信号，而无需网络的任何辅助。然而，当使用蜂窝系统的信号进行定位时，UE通常需要蜂窝系统提供的辅助数据，并且在某些情况下，UE在所谓的“UE辅助”定位操作中需要蜂窝系统的节点(例如，位置管理功能(location management function，LMF))计算实际的位置估计。
UE辅助定位对于处于空闲或非活动模式中的UE来说尤其具有挑战性，因为它要求在要定位的UE、服务gNode B(gNB)和LMF，以及针对某些情况下的相邻gNB之间来回传送诸如辅助数据和测量结果之类的信令。然而，通过网络传输此类信令要求UE处于连接模式，并在服务gNB中具有相关联的上下文。在现有技术中，不存在信令和程序支持来在UE和网络之间传输这种辅助数据和/或配置。此外，没有信令来将位置信息(测量结果或位置估计)从空闲或不活动的UE报告回网络。
需要能够应用于不处于连接模式的UE(例如，处于RRC协议的RRC_IDLE或RRC_INACTIVE状态中的UE)的定位方法。寻求一种解决方案。
发明内容
提出了信令和协议方法以允许针对处于空闲或非活动模式中的UE使用蜂窝系统的信号进行定位操作。本公开描述了当要定位的UE处于空闲或非活动模式时使用下行测量、上行测量，或者，下行测量及上行测量的组合来支持基于UE的和UE辅助的定位操作的方法。在一个新颖的方面，上行定位参考信号(uplink positioning reference signals，UL-PRS)被嵌入在RACH过程(procedure)中：定义了一组具有UL-PRS功能(functionality)的RACH前导码(preamble)。这些前导码由UE发送到服务gNB以启动(initiate)RACH过程，允许gNB对嵌入的UL-PRS进行测量，以及，随后的信令可以传送测量结果。在另一个新颖的方面，网络侧的定位操作是透过AMF触发的。在将UE的定位请求(location request)转送到LMF之前，AMF可以选择不让UE进入连接模式；相反，AMF可以指示UE处于空闲模式，并且它希望使用来自LMF的后续消息来寻呼UE。
在下面的详细描述中描述了其它实施例和优点。该概述并不旨在定义本发明。本发明由权利要求限定。
附图说明
图1示出了根据一个新颖方面的示例性5G蜂窝网络，其针对处于非连接模式下的UE支持定位。
图2示出了根据本发明实施例的UE和网络节点的简化框图。
图3示出了处于空闲或非活动模式的UE使用组合的UL+DL定位的基于UE的定位操作的示例性流程。
图4示出了处于空闲或非活动模式的UE使用组合的UL+DL定位的UE辅助定位操作的示例性流程。
图5示出了处于空闲或非活动模式的UE利用两步RACH过程并使用组合的UL+DL定位的UE辅助定位操作的示例性流程。
图6示出了处于空闲模式的UE使用UE辅助定位的移动终端定位请求(MT-LR)过程。
图7示出了使用基于UE的仅DL定位的移动终端定位请求(MT-LR)过程。
图8示出了使用组合的DL+UL定位进行基于UE的定位的移动终端定位请求(MT-LR)过程。
图9示出了用于使用UE辅助定位的MT-LR过程的RAN寻呼。
图10是根据一个新颖方面的用于处于非连接模式下的UE的自我定位(self-location positioning)方法的流程图。
图11是根据一个新颖方面的用于处于非连接模式中的UE使用基于UE的仅DL定位的移动终端定位请求(MT-LR)过程的流程图。
图12是根据一个新颖方面的用于处于非连接模式中的UE使用组合的DL+UL定位的移动终端定位请求(MT-LR)过程的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的一些实施例，其示例在附图中示出。
图1示出了根据一个新颖方面的示例性5G蜂窝网络，其支持处于非连接模式下的UE进行定位。5G新无线电(new radio，NR)网络100包括用户设备(user equipment)UE 101、服务基站gNB/eNB 102(和其它的相邻gNB/eNB，未示出)、接入和移动管理功能(Access andMobility Management Function，AMF)/会话管理功能(Session Management Function，SMF)/移动管理实体(Mobility Management Entity，MME)103，以及，5G/4G核心网络(corenetwork)5GC/EPC 104。在图1的示例中，基站gNB/eNB 102属于无线电接入网络(radioaccess network)RAN 120的一部分。在接入层(Access Stratum，AS)层中，RAN 120通过无线电接入技术(radio access technology，RAT)为UE 101提供无线电接入。在非接入层(Non-Access Stratum，NAS)层中，AMF/SMF 103与gNB/eNB 102和5GC/EPC 104通信，以在5G网络100中用于无线接入装置的接入和移动性管理以及PDU会话管理。UE 101配备有射频(radio frequency，RF)收发器或多个RF收发器，以用于通过不同的RAT/CN提供不同的应用服务。UE 101可以是智能手机、可穿戴装置、物联网(Internet of Things，IoT)设备、平板电脑等。网络节点可以集中在核心网络中(例如，LMF)或位于所谓的网络边缘(例如，与gNB并置的定位功能)。
当UE确定出执行自我定位(self-location)时，即获得对其自身位置的估计时，它具有关于定位方法的选择的若干选项。在无线接入技术(RAT)相关定位方法的范围内，它可以使用由UE发送并由网络节点测量的上行信号、由网络节点发送并由UE测量的下行信号，或这两者的组合。每组信号支持多种定位方法：通常，下行定位(downlink positioning)包括下行到达时间差(downlink time difference of arrival，DL-TDOA)和下行出发角(downlink angle of departure，DL-AoD)定位方法，上行定位(uplink positioning)包括上行相对到达时间(uplink relative time of arrival，UL-RTOA)和上行到达角(uplinkangle of arrival，UL-AoA)方法，以及，组合的下行/上行定位(combined downlink/uplink positioning)包括多个往返时间(multi-round-trip-time，multi-RTT)方法。可以组合多种方法来构造混合定位方法。此外，可以结合下行信号和上行信号的定时测量(timing measurement)来确定基站之间的同步误差。
在用于处于RRC_CONNECTED状态的UE的现有技术中，有多种信令方法用于：从LMF发送辅助数据至UE，从服务gNB发送上行信号配置至UE，从UE发送下行信号的测量结果(measurements of downlink signals)至LMF，以及，从服务gNB和相邻gNB发送上行信号的测量结果(measurements of uplink signals)至LMF。因此，向LMF提供所需的下行和上行的测量结果，以允许估计同步误差是可行的。在“UE辅助”定位中，UE和/或gNB取得的测量结果将提供给LMF，以及，LMF计算最终的位置估计。在“基于UE的”定位中，UE计算它自己的位置，前提是首先在服务gNB处收集上行测量结果(uplink measurements)，然后提供给UE，UE把这些上行测量结果与自己获得的下行测量结果相结合。
140列出了各种定位方法。关键地，处于空闲或非活动状态的UE在没有先转换到连接状态的情况下不能与LMF交换信令。此外，处于空闲或非活动状态的UE无法与服务gNB自由地交换信令；在空闲(idle)或非活动(inactive)的UE与服务gNB之间的通信存在受限项，即信令消息可以作为随机接入信道(random access channel，RACH)过程的一部分进行传输。类似的问题适用于与LMF和服务gNB的信令。然而，在现有技术下，可以使用RRC协议的广播辅助数据方式(facility)将辅助数据(例如，关于DL-PRS配置的信息)传送到处于空闲或非活动模式的UE。辅助数据可以被打包为定位系统信息块(positioning systeminformation block，posSIB)的一部分，并作为蜂窝系统的系统信息的一部分由gNB发送，因此可用于处于RRC协议的任何状态中的UE。
为了解决这些限制，有必要考虑修改的信令过程(150)，以适用于处于空闲或非活动模式的UE。根据一个新颖的方面(151)，定义了一组具有UL-PRS功能(functionality ofUL-PRS)的RACH前导码，这意味着服务gNB和/或相邻gNB的时间能够基于UL-PRS进行可靠地测量。在空闲或非活动模式下，由于只有RACH过程可用于在UE和服务gNB之间提供信令，因此，将UL-PRS嵌入RACH过程的消息中是合理的，例如，作为RACH过程的第一消息(称为4步RACH过程的Msg1或2步RACH过程的MsgA)发送的RACH前导码。来自RACH前导码集合的RACH前导码可以由UE发送到服务gNB以启动(initiate)RACH过程，以及，随后的信令可以传达服务gNB和相邻gNB取得的UL-PRS测量结果。
在另一个新颖的方面(152)中，对于处于空闲模式的UE，包括定位消息(positioning message)的寻呼(paging)源自核心网络中的接入和移动性管理功能(AMF)。LMF需要与AMF交互以将初始定位消息(例如，LTE定位协议(LTE Positioning Protocol，LPP)的请求位置信息消息(Request Location Information message))传送给UE，以及，AMF能够将初始定位消息包括在寻呼消息中。网络侧的定位操作(location operation)通常是透过AMF触发的，AMF选择LMF，并向其发送定位操作的请求。如果UE处于空闲模式，AMF在将定位请求(location request)传送给LMF之前可以选择不让UE进入连接模式；相反，AMF可以指示UE处于空闲模式，以及，AMF期望使用来自LMF的后续消息来寻呼UE。
图2示出了根据本发明实施例的无线装置(例如，UE 201和网络实体211)的简化框图。网络实体211可以是基站和/或AMF/SMF。网络实体211具有发射和接收射频信号的天线215。与天线耦接的射频RF收发器模块214从天线215接收RF信号，将它们转换为基带信号并将它们发送到处理器213。RF收发器214还转换从处理器213接收到的基带信号，将它们转换为RF信号，并发送到天线215。处理器213处理接收到的基带信号并调用不同的功能模块来执行基站211中的功能。存储器212存储程序指令和数据220以控制基站211的操作。在图2的示例中，网络实体211还包括协议栈280和一组控制功能模块和电路290。
类似地，UE 201具有存储器202、处理器203和射频(RF)收发器模块204。RF收发器204与天线205耦接，从天线205接收RF信号，将它们转换为基带信号，并将它们发送到处理器203。RF收发器204还转换从处理器203接收到的基带信号，将它们转换成RF信号，并发送到天线205。处理器203处理接收到的基带信号并调用不同的功能模块和电路来执行UE 201中的功能。存储器202存储将由处理器执行以控制UE 201的操作的数据和程序指令210。合适的处理器包括：例如，专用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、多个微处理器、与DSP内核相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(application specific integrated circuit，ASIC)、文件可编程门阵列(fileprogrammable gate array，FPGA)以及其它类型的集成电路(integrated circuit，IC)，和/或状态机。与软件相关联的处理器可用于实现和配置UE 201的特征。
UE 201还包括一组功能模块和控制电路以执行UE 201的功能任务。协议栈260可以包括非接入层(NAS)层以与连接到核心网络的LMF/AMF/SMF/MME实体通信、用于定位的LTE定位协议(LPP)层、用于高层配置和控制的无线电资源控制(RRC)层、分组数据汇聚协议/无线电链路控制(PDCP/RLC)层、媒体访问控制(MAC)层和物理(PHY)层。系统模块和电路270可以通过软件、固件、硬件和/或它们的组合来实现和配置。功能模块和电路在由处理器通过包含在存储器中的程序指令执行时相互协作以允许UE 201执行网络中的实施例及功能任务和特征。在一个示例中，UE 201经由配置/控制模块(configuration/controlmodule)225接收控制和配置信息以用于定位，处于空闲或非活动模式的UE 201经由寻呼电路(paging circuit)221、RACH处理电路(RACH handling circuit)222、测量模块(measurement module)223和位置估计模块(location estimate module)224执行定位。
图3示出了基于UE的定位操作(处于空闲或非活动模式的UE 301使用组合的UL+DL定位)的示例性流程。在该图的步骤311中，UE 301决定计算其位置，即进行自我定位。该决定可以由各种事件触发，例如，来自应用层的请求。在步骤312中，UE 301从服务gNB 302接收用于下行定位的广播辅助数据(assistance data，AD)，例如一个或多个合适的posSIB。基于该广播辅助数据的内容，UE然后可以分别在步骤313和314中监测服务(serving)gNB和相邻(neighbour)gNB的DL-PRS传输。在步骤315中，UE 301测量接收到的DL-PRS，例如以确定接收到的信号的参考信号时间差(reference signal time difference，RSTD)。
在步骤321中，UE 301向服务gNB 302发送RACH过程的Msgl(或两步RACH过程的MsgA)，其中，此信号包括UL-PRS。例如，如上所述，UL-PRS嵌入在RACH前导码中。步骤321被示出了两次，一次终止于服务gNB 302，一次终止于相邻gNB 303，因为这两个gNB都能够接收并测量相同的信号。为了能够接收相同的信号，相邻gNB必须监测由服务gNB配置的定位RACH资源(positioning RACH resources)。实现此目的的一种方法是跨(across)蜂窝网络的跟踪区域配置一致的(consistent)定位RACH资源。这种方法将在下面进一步讨论。在步骤322和323中，服务gNB和相邻gNB分别测量接收到的UL-PRS，以确定例如UL-PRS在每个gNB处的到达时间(time of arrival，TOA)。在步骤324中，相邻gNB将其UL-PRS的测量结果发送给服务gNB。值得注意的是，步骤324需要相邻gNB确定(例如，根据在步骤321中接收到的UL-PRS)哪个gNB是用于被侦测UE(detected UE)的服务gNB；此信息可以以多种方式编码，例如，通过将不同的RACH资源(例如，时间资源、频率资源和/或前导码范围)分配给不同的gNB。
在步骤331中，服务gNB 302发送RACH过程的Msg2(例如，随机接入响应)，以及，在步骤341中，UE 301发送RACH过程的Msg3(例如，RRC消息，诸如RRCSetupRequest或RRCResumeRequest)；这些步骤在使用2步RACH过程时不适用，且它们与所示的定位过程没有直接关系。在步骤351中，服务gNB 302发送RACH过程的Msg4(或两步RACH过程的MsgB)，其包括含有步骤322和323的UL-PRS测量结果的消息(例如，RRC协议的消息，诸如RRCSetup、RRCResume或RRCReject)。在这个阶段，UE 301知道上行和下行的测量结果且具有必要的信息，以计算服务gNB和相邻gNB之间的同步误差(步骤361)并计算其估计位置(步骤362)。
对于UE辅助定位的情况，图3的流程存在一些困难。UE辅助定位的原理是将来自UE的测量结果传送给网络节点(例如，LMF、gNB或位于各种物理网络节点中的定位服务器功能)，以及，网络节点为UE计算位置估计。因此，不可能避免在定位流中包括网络节点。定位操作可能源自UE本身(例如，由于应用层对位置估计的请求)或源自网络中的节点，例如位置服务器(例如，由于来自外部客户端的请求)；在任何一种情况下，UE和网络节点之间都需要一些协作，以便UE传送的测量结果能够被正确处理并与产生的位置估计相关联。
图4示出了UE辅助定位操作的示例性流程，其使用处于空闲或非活动模式的UE的组合UL+DL定位并使用4步RACH过程。图4示出了示例性的一般过程，其中，UE触发使用UE辅助定位的定位操作，定位计算由核心网络中的LMF执行，并使用4步RACH过程。在图4的步骤411中，UE 401决定触发自我定位，即为自己获得位置估计。在步骤412中，UE 401接收用于下行定位的辅助数据(AD)，例如，从gNB 402发送的系统信息中。(虽然为了简洁起见，步骤412在图中描述为“广播”，但应当理解，系统信息并不总是通过空中广播传输的；gNB可以选择通过单播信令按需向请求它们的UE传输一个或多个系统信息块，在这种情况下，图中的步骤412可以替换为来自UE的请求和来自gNB的响应。)。在步骤413和414中，UE 401分别从服务gNB和相邻gNB接收DL-PRS信号。应当理解的是，在定位操作中可以涉及多于一个的相邻gNB，因此，UE可以从比图中所示更多的gNB接收DL-PRS，但是为了简单起见仅示出了一个相邻gNB。在步骤415中，UE 401测量接收到的DL-PRS(例如，反映不同的DL-PRS信号到达UE的相对时间的RSTD测量)。
在步骤421中，UE 401发送RACH过程的Msgl，其中，此信号包括UL-PRS，类似于图3的步骤321。步骤421示出了两次，一次终止于服务gNB 402，一次终止于相邻gNB 403，因为UE 401可以发送被两个gNB接收的单个信号。在步骤422和423中，服务gNB和相邻gNB分别测量UL-PRS(例如，反映UL-PRS信号到达不同的gNB处的相对时间的UL-RTOA测量)。在步骤424和425中，服务gNB和相邻gNB分别将它们的UL-PRS测量结果报告给LMF 404，例如，使用NR定位协议A(NR Positioning Protocol A，NRPPa)协议的消息。在步骤431中，服务gNB 402发送RACH过程的Msg2到UE 401。在步骤441中，UE 401发送RACH过程的Msg3到服务gNB 402，其中，此信号包括步骤415的DL-PRS测量结果。例如，DL-PRS测量结果可以被携带在LPP协议的消息中，该消息可以被封装为位于Msg3的信令格式内的协议数据单元(protocol dataunit，PDU)。Msg3还可以包括指示UE请求的连接控制操作的RRC消息(例如，RRCSetupRequest消息、RRCResumeRequest消息或RRCResumeRequest1消息)。在此步骤中，UE 401还可以启动定时器(例如，如3GPP TS 38.331中定义的T300或T319)来监督RACH过程的完成。在步骤442中，服务gNB 402将DL-PRS测量结果(例如，LPP PDU包括在步骤9中与Msg3一起接收到的测量结果)转发到LMF 404。
在步骤443中，LMF 404分析UL-PRS的测量结果和DL-PRS的测量结果以计算所涉及的gNB之间的同步误差的估计。在步骤444中，LMF 404计算UE 401的位置估计。在步骤445中，LMF 404将该位置估计发送到服务gNB 402；例如，该位置估计可以携带在LPP协议的消息中。在步骤451中，服务gNB 402向UE 401发送RACH过程的Msg4，其中，此信号包括该位置估计；例如，位置估计可以携带在LPP协议的消息中，其可以被封装为位于Msg4的信令格式内的PDU。Msg4还可以包括RRC消息，例如，其可以向UE指示它是否应该进入RRC连接(RRC_CONNECTED)状态以与网络进行进一步的通信。包含在Msg4中的RRC消息响应于步骤441中的包含在Msg3中的任何RRC消息。在该步骤中，UE 401可以终止在步骤441开始的定时器，因为RACH过程随着Msg4的接收而完成。
应当理解的是，图5的过程的变化是可能的。例如，步骤413和414的DL-PRS可以由gNB以持续的(ongoing)方式发送，并且UE可以在与所示序列不同的点处接收和测量它们(具体而言，在步骤441之前的任何时间，当DL-PRS测量结果被报告时)。类似地，服务gNB和相邻gNB可以在步骤431之前、步骤441之后或步骤431和441之间将它们的UL-PRS测量结果报告给LMF。特别地，可以组合步骤424和步骤442，以便服务gNB在单个消息中一起传送它自己的UL-PRS测量结果和UE的DL-PRS测量结果。步骤443中的同步误差估计是可选的，以及，特定的LMF实现可以执行也可以不执行该步骤。
此外，可以仅使用图4中的步骤的子集来执行定位。例如，系统可以通过对图4进行的以下修改来执行仅依赖UL的UE辅助定位(UL-only UE-assisted positioning)。省略步骤412至415；步骤441不包括DL-PRS的测量结果；省略步骤442和443。类似地，系统可以通过对图4进行如下修改来执行仅依赖DL的UE辅助定位(DL-only UE-assisted positioning)：步骤421不包括UL-PRS；省略步骤422至425；省略步骤443。值得注意的是，与3GPP Rel-16中可用的数据空间相比，在Msg3中包含DL-PRS的测量结果(图4的步骤441)可能需要扩展Msg3中的可用数据空间。DL-PRS的测量结果需要大量数据来描述；例如，对于每对被测量的发送-接收点(transmit-receive point，TRP)，LPP的测量结果格式包括最少16比特用于RSTD测量和27比特用于时间戳(timestamp)。在公共控制信道1(common control channel 1，CCCH1)上的Msg3中包含RRC消息的最大尺寸为64比特，这意味着可能需要扩展上行格式。扩展Msg3的替代方法是使用2步RACH，与4步RACH的Msg3相比，MsgA中有更多的传输空间可用。
图5示出了UE辅助定位操作的示例性流程，其利用两步RACH过程并使用处于空闲或非活动模式的UE的组合UL+DL定位。图5的步骤511-515与图4中的步骤411-415相同：UE501确定获取其位置，接收来自系统信息的辅助数据(例如，通过广播或通过按需传输；为简洁起见，图中表示为“广播”)，以及，从服务gNB和相邻gNB接收和测量DL-PRS。在步骤521中，UE 501发送两步RACH过程的MsgA，其包括UL-PRS和步骤515的DL-PRS测量结果。DL-PRS测量结果可以被包括在LPP协议的消息中，该消息可以是封装在MsgA携带的消息(例如，RRC消息)中。基本上与此同时，UE 501可以启动诸如T300或T319的定时器，作为两步RACH过程的监督定时器。MsgA还可以包括指示UE请求的连接控制操作的RRC消息(例如，RRCSetupRequest消息、RRCResumeRequest消息或RRCResumeRequest1消息)。在步骤522和523中，服务gNB和相邻gNB分别测量被包括在MsgA中的UL-PRS。在步骤524和525中，服务gNB和相邻gNB分别将它们的UL-PRS测量结果发送到LMF 504。在步骤531中，服务gNB 502将UE的DL-PRS测量结果(如在步骤521中接收到的)传送到LMF 504。应当理解地是，可以合并步骤524和531；也就是说，UL-PRS的测量结果和DL-PRS的测量结果可以被携带在单个消息中。在步骤541中，LMF 504计算被测量的gNB之间的同步误差的估计。在步骤542中，LMF 504计算UE 501的位置估计。在步骤543中，LMF 501使用例如可以封装LPP协议的消息的传输消息将位置估计发送到服务gNB 502。在步骤551中，服务gNB 502向UE 501发送两步RACH过程的MsgB，其包括服务gNB 502在步骤543中接收到的位置估计。MsgB还可以包括连接控制消息，例如RRC消息，其可以是响应于步骤521处的MsgA中包含的任何RRC消息的。
在图4和图5中，可以在服务gNB处聚合UL-PRS的测量结果，而不是将它们从服务gNB和相邻gNB单独地发送到LMF。为了实现这一点，在图4/图5中，省略步骤425/525，并在步骤422/522和423/523之后但在步骤424/524之前添加一个中间步骤，其中，相邻gNB传送其UL-PRS的测量结果给服务gNB。随后，当服务gNB将其自己的UL-PRS测量结果发送到LMF时，它还可以包括来自一个或多个相邻gNB的UL-PRS测量结果。服务gNB和相邻gNB可以基于接收到的信号的特性(例如，初始RACH传输(Msg1或MsgA)所使用的时间、频率和/或前导码资源的选择)来确定哪个涉及的(involved)gNB是服务gNB。
除了UE自身发起定位操作的情况之外，定位也可以是网络侧触发的，例如，通过来自定位服务(LoCation Service，LCS)客户端的请求。一个示例是移动终端定位请求(Mobile-Terminated Location Request，MT-LR)过程(procedure)。在这种情况下，网络节点中的定位服务器功能(例如，LMF)需要向UE发送消息以发起(instigate)定位操作。原则上，此触发消息(例如，LPP协议的请求位置信息消息)可以通过寻呼消息(paging message)的方式传送给UE；但是，有一个复杂之处在于，LMF和gNB都无法提前知道哪个gNB为UE服务。这是处于空闲或非活动模式的UE的特性。
当UE处于空闲模式时，寻呼源自核心网络中的接入和移动性管理功能(AMF)。LMF需要与AMF交互以将初始定位消息(例如，LPP协议的请求位置信息消息)传送给UE，以及，AMF能够将定位消息包含在寻呼消息中。网络侧的定位操作通常是透过AMF触发的(例如，核心网络中的定位实体向AMF发送位置服务请求)，AMF选择LMF并将定位操作(locationoperation)的请求传送给它。如果UE处于空闲模式，则AMF在将定位请求转送到LMF之前选择不将UE带入连接模式；相反，AMF可以指示UE处于空闲模式，并且它希望使用来自LMF的后续消息来寻呼UE。
图6示出了使用UE辅助定位的移动终端定位请求(mobile terminated locationrequest，MT-LR)过程，其中，UE处于空闲模式。在图6的步骤611中，核心网络中的实体向AMF603请求UE 601的位置；此消息可能来自处理LCS客户端的请求的网关移动定位中心(Gateway Mobile Location Center，GMLC)。步骤611的消息可以包括对由AMF 603提供的Namf_Location_ProvidePositioningInfo请求服务的调用。在步骤612中，AMF 603确定出该请求适合在空闲模式下进行定位，例如，通过评估所请求的服务质量(quality ofservice，QoS)并确定该空闲模式的定位操作预期可以满足QoS需求。在步骤613中，AMF 603执行LMF选择以确定网络中的哪个LMF应该服务于该请求。在步骤621中，AMF 603向选定的LMF 604发送确定位置请求；此消息可以包括对由LMF 604提供的Nlmf_Location_DetermineLocationRequest服务的调用。在步骤622中，LMF 604向AMF 603发送目的地为UE601的第一消息，例如LPP协议的请求位置信息消息。第一消息可以被封装为位于LMF 604到AMF 603的消息中的LPP PDU。
在步骤623中，AMF 603发起针对UE 601的寻呼消息并将其与第一消息(例如，第一消息可以被封装为寻呼消息中的LPP PDU)一起传送到服务gNB 602。寻呼消息也可以被发送到其它gNB(提醒AMF事先不知道哪个gNB为处于空闲模式下的UE服务)。准确选择接收该寻呼消息的gNB是AMF实现的一部分，但典型的方法可能会将寻呼消息发送到UE最后注册的跟踪区域中的全部(all)gNB。在步骤624中，服务gNB 602通过空中为UE 601发送寻呼消息，其中，该传输还包括第一消息。值得注意的是，在这个阶段，服务gNB 602不知道它是服务gNB；它只是转发AMF 603要求它传送的寻呼消息。在步骤625中，UE 601接收寻呼消息，并根据包含的第一消息确定出需要进行定位操作。
图6的步骤631包括已经在图4或图5中描述的空闲模式定位操作。在步骤641中，已经计算出UE的位置估计的LMF 604向AMF 603发送确定位置响应(determine locationresponse)；此消息可以包括对先前由AMF603调用的Nlmf_Location_DetermineLocationRequest服务的响应。AMF 603现在已经获得了UE的位置估计，并且能够例如将该位置估计传送给步骤611中请求它的实体。在步骤651中，服务gNB 602通过向UE601发送Msg4或MsgB来完成在步骤631期间开始的RACH过程。在步骤661中，UE 601进入由步骤651中的消息的内容确定的状态。例如，步骤651的消息可以包括指示UE 601不进入连接模式的RRCReject消息，以及，UE 601将恢复到空闲模式下的操作。或者，步骤651的消息可以包括指示UE 601进入连接模式的RRCSetup消息，以及，UE 601将相应地进入连接模式(例如，RRC协议的RRC_CONNECTED状态)。
值得注意的是，对于在空闲模式下使用基于UE定位的MT-LR操作的情况，该过程类似于图6，但UE确定其自己的位置，这意味着必须有一种方法来将计算出来的位置传送到网络(该位置最终能够被转发给请求它的实体，例如，LCS客户端)。当仅涉及下行定位时，可以将位置作为RACH过程的一部分进行传输。值得注意的是，基于UE的上行定位与传统定位方法相比是不同的(anomalous)，但在基于UE的定位操作中向UE传送上行测量结果是有益的，从而能够使用它们来估计gNB之间的同步误差。
图7示出了利用基于UE的仅依赖DL定位的移动终端定位请求(MT-LR)过程。在步骤711中，UE 701接收寻呼消息以及(together with)定位请求，例如，LPP协议的请求位置信息消息。导致该寻呼消息的网络动作(相当于图6的步骤611-623)未在图7中显示，因为它们不受UE辅助定位和基于UE定位之间差异的影响。假设定位消息触发UE 701执行下行定位，例如，通过配置UE进行DL-PRS的测量。在步骤712中，UE 701接收用于DL-PRS的辅助数据(与前面的图一样，为简洁起见，此信令被描述为“广播”，但也可以作为按需系统信息来传送)。在步骤713和714中，服务gNB和相邻gNB分别发送DL-PRS。在步骤721中，UE 701对接收到的DL-PRS进行测量，获得例如RSTD测量结果。在步骤722中，UE 701基于步骤721的测量结果和步骤712的辅助数据来计算其自己的位置估计，这通常与基于UE的定位的一样。
在步骤731中，在UE 701被配置为执行4步RACH的情况下，UE 701通过发送Msgl开始RACH过程，或者，在UE 701被配置为执行2步RACH的情况下，UE 701通过发送MsgA以及包含位置估计的定位响应(例如，LPP协议的提供位置信息消息)开始RACH过程。在步骤741(其仅适用于4步RACH的情况)中，服务gNB 702发送Msg2到UE 701。在步骤751(其仅适用于4步RACH的情况)中，UE 701将Msg3连同包含位置估计的定位响应(例如，LPP协议的提供位置信息消息)发送给服务gNB 702。在步骤761中，服务gNB 702通过向UE 701发送Msg4(4步)或MsgB(2步)来结束RACH过程。在步骤762中，服务gNB 702将定位响应转发给LMF 704。
如果上行测量被涉及，则更难以对处于空闲模式的UE执行使用基于UE的定位的MT-LR操作。UE需要向网络进行多次传输：首先是将由gNB测量的UL-PRS，随后是(在UE收到gNB的UL测量结果之后)UE计算出来的位置估计。解决此问题的一种方法是直接运用从空闲模式进行小数据传输的方式(facility)。这样的特征将允许UE进行有限尺寸(size)的上行传输，而无需转换到连接模式。
图8示出了使用组合DL+UL定位和基于UE定位的移动终端定位请求(MT-LR)过程。图8开始于UE在步骤811中接收包含有定位请求的寻呼消息，例如，LPP请求位置信息消息，以及，致使该消息的网络操作未示出。在步骤812中，UE 801通过广播(如图8所示)或通过按需系统信息机制从服务gNB 802接收辅助数据。在步骤813和814中，服务gNB和相邻gNB分别发送DL-PRS。在步骤815中，UE 801测量DL-PRS。在步骤821中，UE 801通过发送Msg1(4步RACH)或MsgA(2步RACH)连同UL-PRS来开始RACH过程。在步骤822和823中，服务gNB和相邻gNB分别测量UL-PRS。在步骤824中，相邻gNB 803使用gNBs之间定义的适当协议(例如，Xn接口上的XnAP协议)，将其上行测量结果发送给服务gNB 802。在步骤831(仅适用于4步RACH的情况)中，服务gNB 802将Msg2发送到UE 801。在步骤841(仅适用于4步RACH的情况)中，UE801将Msg3发送到服务gNB 802。值得注意的是，与通常在4步RACH过程中一样，Msg3可以包含用于状态转换的请求，例如RRCSetupRequest消息。在步骤851中，服务gNB 802向UE 801发送Msg4(4步RACH)或MsgB(2步RACH)，连同服务gNB和相邻gNB取得的上行测量结果。在步骤861中，UE 801计算其位置估计。在步骤862中，使用上行传输机制(诸如小数据传输的方式)，UE 801向服务gNB 802发送定位响应，例如，LPP提供位置信息消息。在步骤863中，服务gNB 802将定位响应转发至LMF 804。
关于图8的步骤824，应当理解的是，gNBs之间的直接通信不是用于将UL-PRS测量结果从一个gNB传送到另一个gNB的唯一可能机制。作为所示执行步骤824的代替，系统可以依赖诸如LMF之类的位置服务器来在gNB之间路由测量结果。例如，在测量UL-PRS(步骤823)之后，相邻gNB 803可以将其测量结果传送给LMF 804，并且LMF 804可以将测量结果转发给服务gNB 802。作为另一种选择，一个或多个gNB可以合并(incorporate)定位服务器的某些功能，例如，托管在相邻gNB上的“本地”定位服务器可以负责从一个或多个锁涉及的gNB收集测量结果并将测量结果转发给服务gNB。这样的过程可以使用Xn接口，但是它可以在XnAP协议的消息中封装定位协议(例如，NRPPa)。
在以上示出的实施例中，应当理解的是，一些步骤的确切顺序可以变化。例如，服务gNB可以在等待来自相邻gNB的上行测量结果时发送RACH过程的Msg2。类似地，UE可以在测量DL-PRS信号之前(或同时)发送RACH过程的初始消息，而不是在发送任何内容之前等待其测量完成。通常，只要操作所需的信息可用，就可以进行所示流程中的操作，而不必等待所有其它操作完成。
与空闲模式的情况不同，当UE处于非活动模式(inactive mode)时，核心网络不知道其状态，以及，寻呼源自保存(hold)UE的上下文的gNB(通常是UE最近连接的gNB)。AMF看到这样的UE，就好像它在这个“锚点”gNB(“anchor”gNB)上处于连接模式。因此，图6的流程不适用于非活动模式。当MT-LR发生时，LMF仍然会向AMF传送定位请求(例如，LPP请求位置信息消息)，但AMF会将该请求转发给锚点gNB，并期望锚点gNB将其传送发给UE。锚点gNB通过“RAN寻呼”过程来实现这一点，其中，锚点gNB在UE驻留的RAN通知区域(RANnotification area，RNA)中触发跨gNBs的寻呼消息。为了将定位请求传送给非活动UE，锚点gNB可以将定位请求包含在RAN寻呼消息中，类似于AMF在UE处于空闲模式时将定位请求包含在(核心网络)寻呼消息中。
图9示出了用于利用UE辅助定位的MT-LR过程的RAN寻呼。在图9的步骤911中，AMF904将定位请求(诸如LPP请求位置信息消息)转发到锚点gNB 903。前面的网络交互未示出；假设AMF以通常的方式选择LMF，并且LMF已经发送了第一LPP消息来发起定位操作。在步骤912中，锚点gNB 903向UE 901发起RAN寻呼，其在寻呼消息中包括定位请求。在步骤913中，服务gNB 902通过空中传输寻呼和附加的该定位请求。在步骤921中，UE 901接收寻呼消息和定位请求。步骤931包括用于UE辅助定位的非活动模式定位过程(inactive modepositioning procedure)，如图4的步骤412-444或图5的步骤512-542所示。应该理解的是，从UE的角度来看，此过程与图6的过程基本相同：UE接收包含请求位置信息(例如，LPP请求位置信息消息)的寻呼消息，接收辅助数据，执行DL-PRS测量，可选地发送UL-PRS，以及，传送其DL-PRS测量结果至LMF，然后接收RACH过程的结束消息(951)，其用于确定UE的后续协议状态(961)。
针对处于非活动模式的基于UE的情况，从UE的角度来看，图7和图8的过程可以被不变地应用。从LMF的角度来看，定位请求(例如，LPP请求位置信息消息)被发送到特定的UE，而定位响应(例如，LPP提供位置信息消息)是从同一UE接收的，从而允许消息被关联。因此，本文描述的用于在空闲模式(idle mode)下定位的方法也有助于在非活动模式(inactive mode)下定位。
图10是根据一个新颖方面的针对处于非连接模式(non-connected mode)的UE的自我定位(self-location positioning)方法的流程图。在步骤1001中，UE通过发送初始(initial)RACH消息至服务基站来启动(initiate)随机接入信道(RACH)过程。该初始RACH消息包括前导码和上行定位参考信号(uplink positioning reference signals，ULPRSs)。在步骤1002中，UE从服务基站接收RACH过程的结束(final)RACH消息。在步骤1003中，UE进入至少部分基于RACH过程的结束消息的内容确定的协议状态。
图11是根据一个新颖方面的针对处于非连接模式的UE的使用基于UE的仅依赖DL定位的移动终端定位请求(MT-LR)过程的流程图。在步骤1101中，UE从服务网络节点接收寻呼消息，该寻呼消息包括LTE定位协议(LPP)的初始消息。在步骤1102中，UE接收辅助数据，其包括由多个网络节点发送的下行(DL)定位参考信号(positioning reference signals，PRSs)的配置信息。在步骤1103中，UE测量DL PRSs的子集并且至少部分基于DL PRSs的子集的测量结果来计算位置估计。在步骤1104中，UE发送包括该位置估计且作为随机接入信道(RACH)过程的一部分的RACH消息。在步骤1105中，UE进入至少部分基于RACH过程的结束RACH消息的内容确定的协议状态。
图12是根据一个新颖方面针对处于非连接模式的UE使用组合DL+UL定位的移动终端定位请求(MT-LR)过程的流程图。在步骤1201中，UE从服务网络节点接收寻呼消息，该寻呼消息包括LTE定位协议(LPP)的第一消息。在步骤1202中，UE接收辅助数据，其包括由多个网络节点发送的下行(DL)定位参考信号(PRSs)的配置信息。在步骤1203中，UE测量该多个网络节点发送的DL PRSs。在步骤1204中，UE通过发送包括上行(UL)PRSs的初始RACH消息来启动RACH过程。在步骤1205中，UE接收RACH过程的结束RACH消息。
尽管出于指导目的已经结合某些特定实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。因此，在不背离如权利要求书所阐述的本发明范围的情况下，可以实施所描述的实施例的各种特征的各种修改、改编和组合。

Claims (20)

1.一种自我定位方法，其可操作在处于非连接协议状态中的用户设备(UE)处，包括：
通过向服务基站发送初始随机接入信道(RACH)消息来启动RACH过程，其中，该初始RACH消息包括前导码和上行定位参考信号(UL PRS)；
从该服务基站接收该RACH过程的结束RACH消息；以及，
进入至少部分基于该RACH过程的该结束消息的内容确定的协议状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该RACH过程是四步RACH，该初始RACH消息是Msg1，以及，该结束RACH消息是Msg4。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该RACH过程是两步RACH，该初始RACH消息是MsgA，以及，该结束RACH消息是MsgB。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：
接收包括DL PRS的配置信息的辅助数据，其中，该DL PRS是由多个网络节点发送的；
测量该DL PRS的子集；以及，
发送该RACH过程的RACH消息，其中，该消息包括该DL PRS的该子集的测量结果。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，该RACH消息封装有LTE定位协议(LPP)的消息。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该RACH消息是四步RACH过程的Msg3。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该RACH消息是两步RACH过程的MsgA，以及，MsgA是包括该UL PRS和该DL PRS的该子集的测量结果的该初始消息。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该UE在该RACH过程的该结束RACH消息中接收该UL PRS的测量结果，以及，该UE至少部分基于该UL PRS的测量结果来计算位置估计。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该UE在该RACH过程的该结束RACH消息中接收位置估计。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该UE在该RACH过程的期间处于无线电资源控制(RRC)空闲状态或非活动状态。
11.一种移动终端定位方法，其可操作在处于非连接协议状态中的用户设备(UE)处，包括：
从服务网络节点接收寻呼消息，该寻呼消息包括LTE定位协议(LPP)的初始消息；
接收包括下行(DL)定位参考信号(PRS)的配置信息的辅助数据，该DL PRS是由多个网络节点发送的；
测量该DL PRS的子集并至少部分基于该DL PRS的该子集的测量结果计算位置估计；
发送作为随机接入信道(RACH)过程的一部分且包含该位置估计的RACH消息；以及，
进入至少部分基于该RACH过程的结束RACH消息的内容确定的协议状态。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该RACH过程是四步RACH过程，以及，该RACH消息是包含该位置估计的Msg3。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该RACH过程是两步RACH过程，以及，该RACH消息是包含该位置估计的MsgA。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该初始消息是LPP请求位置信息消息，以及，该RACH消息包括LPP提供位置信息消息。
15.一种移动终端定位方法，其可操作在处于非连接协议状态中的用户设备(UE)处，包括：
从服务网络节点接收寻呼消息，该寻呼消息包括LTE定位协议(LPP)的第一消息；
接收辅助数据，其包括由多个网络节点发送的下行(DL)定位参考信号(PRS)的配置信息；
测量该多个网络节点发送的该DL PRS；
通过发送包含上行(UL)PRS的初始RACH消息来启动RACH过程；以及，
接收该RACH过程的结束RACH消息。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，该UE向该服务网络节点发送包含该DLPRS的测量结果的RACH消息。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，该RACH消息包括LPP提供位置信息消息，以及，该RACH消息是四步RACH过程的Msg3或者是两步RACH过程的MsgA。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，该UE接收包含该UL PRS的测量结果的该结束RACH消息。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：
至少部分基于该DL PRS的测量结果和该UL PRS的测量结果来计算位置估计；以及，
向该服务网络节点发送LPP协议的第二消息，该第二消息包含该位置估计。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，该LPP协议的该第二消息是在该UE处于该非连接协议状态时经由小型数据传输方式进行传输的。
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