在服务网络中执行定位测量的无线通信设备和相关方法

摘要

本发明提供一种执行定位测量的无线通信设备，包含无线模块、存储单元以及控制器模块。无线模块在各自位置场景期间从服务网络接收多个定位信号。控制器模块处理所述已接收信号并对所述已处理信号执行测量，其中，取得具有各自位置场景的至少三个已处理信号的测量结果，每个测量结果与相应基站和各自位置场景的信息被存储在所述存储单元，执行所述测量还包括将用于所有位置场景的所述已存储测量结果组合，用于产生最终测量报告。本发明可提高PRS相关(如RSTD)测量的精度和可靠性。

说明书

【技术领域】

本发明关于无线通信，更具体地，关于在服务网络(servicenetwork)中执行定位测量(positioningmeasurement)的无线通信设备和相关方法。

【背景技术】

在典型的移动通信环境中，用户设备(userequipment，UE)经由服务网络的蜂窝站与一个或多个服务网络进行语音和/或数据信号通信。用户设备与服务网络之间的无线通信可以符合各种无线接入技术(radioaccesstechnology，RAT)，诸如全球移动通信系统(GlobalSystemforMobilecommunication，GSM)技术、通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService，GPRS)技术、增强型数据速率全球演进(EnhancedDataratesforGlobalEvolution，EDGE)技术、宽带码分多址(WidebandCodeDivisionMultipleAccess，WCDMA)技术、码分多址2000(CDMA2000)技术、时分同步码分多址(TimeDivision-SynchronousCodeDivisionMultipleAccess，TD-SCDMA)技术、全球微波互联接入(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess，WiMAX)技术、长期演进(LongTermEvolution，LTE)技术、通用移动电信系统(UniversalMobileTelecommunicationsSystem，UMTS)技术及其他。

近年来，越来越需要一种定位方法来确定用户设备的位置以用于各种应用。基于全球定位系统(GPS)的方案和基于地面定位的方案被广泛地称为用户设备的定位方法。基于GPS的方案使用卫星来测量用户设备的位置。然而，基于GPS的方案需要从至少4颗卫星接收信号，并且不能在室内使用。同时，基于地面定位的方案通过使用从多个基站(BS)接收到的信号之间的时间差(timingdifference)来测量用户设备地点的位置，并且需要从若干个基站接收信号。基于地面定位的方案估计用户设备的位置主要是利用同步信号或参考信号。对于此类基于地面定位的方案，观测到达时间差(ObservedTimeDifferenceOfArrival，OTDOA)是一种常见的定位技术，其中用户设备测量由三个或更多个不同的基站或小区所发送的定位参考信号(positioningreferencesignal，PRS)之间的参考信号时间差(referencesignaltimedifference，RSTD)，以获得从不同基站到终端的距离之间的差异，从而实现定位的目的。

然而，多个基站或小区可参与确定用户设备的位置。在实际实现中，多个基站或小区可以在多个各自位置场景(positionoccasion)期间周期性地传送定位信号到用户设备，然后该用户设备可以基于所接收的定位信号来估计并确定每个基站的测量结果。目前，虽然可以在多个位置场景期间从每个基站接收多个定位信号用于用户设备，但是只有一部分所接收的定位信号或在一部分位置场景期间被接收到的一部分定位信号可以被应用于获得多个基站的测量结果，从而使测量变得不正确和不可靠的。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提出了一种执行定位测量的无线通信设备和相关方法。

根据本发明的第一方面，提供一种执行定位测量的无线通信设备，包含无线模块、存储单元以及控制器模块。无线模块在各自位置场景期间从服务网络接收多个定位信号。控制器模块处理所述已接收信号并对所述已处理信号执行测量，其中，取得具有各自位置场景的至少三个已处理信号的测量结果，每个测量结果与相应基站和各自位置场景的信息被存储在所述存储单元，执行所述测量还包括将用于所有位置场景的所述已存储测量结果组合，用于产生最终测量报告。

根据本发明的第二方面，提供一种无线通信设备中使用的方法，用于在包括多个基站的服务网络中执行定位测量。该方法包括：在各自位置场景期间从多个基站接收多个定位信号；处理所述已接收信号并对所述已处理信号执行测量；其中，取得具有各自位置场景的至少三个处理后信号的测量结果，每个测量结果与相应基站和各自位置场景的信息被存储在存储单元，执行所述测量还包括将用于所有位置场景的所述已存储测量结果组合，用于产生最终测量报告。

上述执行定位测量的无线通信设备和相关方法可提高PRS相关(如RSTD)测量的精度和可靠性。

【附图说明】

图1为根据本发明实施例的移动通信环境的方框图。

图2为根据本发明实施例的无线通信设备中使用的在服务网络中执行定位测量的方法流程图。

图3为根据本发明实施例的无线通信设备中使用的基于测量结果确定基站的最终测量报告的方法流程图。

【具体实施方式】

下面的描述是实施本发明的较佳预期模式。这种描述是为了说明本发明的一般原理的目的，而不应被理解成具有限制性的意义。本发明的范围参考所附权利要求书来确定。

图1为根据本发明实施例的移动通信环境的方框图。在移动通信环境中，无线通信设备110无线连接到服务网络120的多个基站122用于获得无线服务。一般地，每个基站122可被称为基站、小区或接入站，或可以被称为WCDMA网络中的家庭基站(Node-B，HNB)或LTE网络中的家庭基站(e-Node-BHeNB)，其是由控制节点(未示出)来控制以为服务网络120提供无线收发的功能。在本实施例中，基站122可以是支持LTE技术的LTE蜂窝站(或称为LTE小区)，但不限于此。无线通信设备110被称为用户设备(UE)或移动站(MS)，支持上述无线接入技术，并且可以是诸如移动电话、计算机系统等的设备。无线通信设备110包括无线模块112，用于执行至基站122的无线发送和从基站122无线接收的功能。为了进一步阐明，所述无线模块112可以包括基带单元(未示出)和射频(RF)单元(未示出)。基带单元可以包括多个硬件装置以执行基带信号处理，包括模拟数字转换(ADC)/数字模拟转换(DAC)、增益调整、调制/解调、编码/解码，依此类推。射频单元可接收RF无线信号，将所接收的RF无线信号转换为基带信号，该基带信号由基带单元进行处理，或者接收来自基带单元的基带信号，并将所接收的基带信号转换为RF无线信号，将在稍后被发送。所述射频单元还可以包括多个硬件装置以执行上述射频转换。例如，射频单元可以包括混频器以将基带信号与无线通信系统射频中的振荡载波相乘，其中该射频可为WCDMA系统中使用的900MHz、1900MHz、或2100MHz，或者可以是LTE系统中使用的900MHz、2100MHz、或2.6GHz，或者可以是依赖于使用中的无线接入技术的其他频率。此外，无线通信设备110还包括控制器模块114，用于控制无线模块112以及其它功能模块(诸如作为人机接口(man-machineinterface，MMI)的显示单元和/或键盘)的操作，存储单元116存储应用或通信协议的程序代码，或其他。存储单元116可以进一步存储需要用于定位测量的相关数据，如在每个位置场景中的时间性测量(temporalitymeasurement)结果和用于每个基站122的最终测量报告(finalmeasurementreport)。在一个实施例中，服务网络120可以是WCDMA网络以及无线通信设备110可以是符合WCDMA技术的相关规范的用户设备。在另一个实施例中，服务网络130可以是LTE网络以及无线通讯设备110可以是符合3GPP规范和LTE技术的其它相关规范的用户设备，并且本发明不限于此。

每个基站122在其各自的位置场景期间定期传送定位信号。在此所用的定位信号被专门设计(例如，具有良好信号品质)为用户设备(例如，无线通信设备110)在其上执行定位测量的信号。在此所用的基站122的位置场景可称为周期时间间隔(periodicintervaloftime)，在此期间，基站122传送定位信号用于无线通信设备110的测量。这些测量将由无线通信设备110本身使用，或由核心网络(例如，定位节点)中的一些其它的网络节点(未示出)使用，用于确定所述无线通信设备110的地理位置。在一些实施例中，例如，这样的定位测量包括时间测量。在这种情况下，无线通信设备110可以测量从不同基站122接收到的不同定位信号之间的时间差(例如RSTD)。这些时间差接着可以被用于估计无线通信设备110相对于不同基站122的位置。应当理解的是，所述基站的其中之一(例如，服务基站)可以作为所谓的参考基站或小区，用于无线通信设备110的测量。相对于该参考基站执行的定位测量，作为相对于其它基站执行的测量的一参考。例如，定位测量为时间测量时，无线通信设备110可以测量它从参考基站接收定位信号的时间与它从另一基站接收定位信号的时间之间的差。应该理解的是，定位参考信号(PRS)的传输可以具有多个位置场景。例如，在一个实施例中，PRS信号传输可以包括至少三个位置场景。也就是说，每个基站在该PRS信号传输中将传送至少三次定位信号到无线通信设备110。

更具体地，控制器模块114控制无线模块112以通过基站122(也被称为服务基站)的其中之一执行与服务网络120的定位测量和报告程序，这将在下面的段落中进一步描述。

图2为根据本发明实施例的无线通信设备中使用的在服务网络中执行定位测量的方法流程图。该方法可以应用于图1所示的无线通信设备110。在本实施例中，服务网络120包括多个基站122，在多个基站的各自位置场景期间周期性传送定位信号。在一个实施例中，PRS信号传输可以包括至少三个位置场景。也就是说，每个基站在该PRS信号传输中将传送至少三次定位信号到无线通信设备110。在每个位置场景中，存在至少1子帧以及最多6个子帧，其中位置场景的最大数量N是16。

首先，在步骤S202中，控制器模块114经由无线模块112从基站122接收在包含至少三个位置场景的定位信号传输中传送的多个定位信号。注意，每个基站122在每一各自的位置场景期间周期性传送定位信号。从基站122接收到定位信号后，在步骤S204中，控制器模块114处理已接收信号并对已处理信号执行定位测量，以获得对应于每一基站122的测量结果，然后存储对应于每个基站122的测量结果。在该实施例中，基于具有各自的位置场景的至少三个已处理信号来取得测量结果，以及每个测量结果与相应基站122和各自位置场景的信息被储存在存储单元116中。例如，如果有三个基站BS1、BS2和BS3和三个位置场景场景1、场景2和场景3存在，控制器模块114可以处理从BS1、BS2和BS3接收的定位信号并为BS1、BS2和BS3对已处理信号执行定位测量，以在每个场景1、场景2和场景3期间获得分别对应于BS1、BS2和BS3的三个测量结果。

此后，在步骤S206中，控制器模块114执行组合(combining)步骤，将用于所有位置场景的已存储测量结果与各自的加权值组合起来，来为每个基站122计算最终测量报告。应当理解，每个已存储的测量结果可具有各自的加权值。组合步骤可以在接收信号的参考信号时间差(RSTD)、到达时间(timeofarrival，TOA)或非相干结果上来执行。定位测量可至少包括RSTD，用于到达时间差(TimeDifferenceofArrival，TDOA)定位，但本发明不限于此。在一个实施例中，控制器模块114可以将用于所有位置场景的已存储的测量结果与各自的加权值组合来为每个基站计算最终测量报告，通过将每个已存储的测量结果与各自的加权值相乘并总和所有的相乘结果以获得最终测量报告用于每个基站122。

例如，若RSTDj(i)表示基站i的位置场景j的参考信号时间差，如果基站i有多个位置场景测量1～n，其中之一位置场景k和参考位置场景m之间的参考信号时间差(RSTD)的差被表示为D_km，以RSTD1(i)作为参考测量结果：

D₂₁＝RSTD2(i)–RSTD1(i),

D₃₁＝RSTD3(i)–RSTD1(i),

…

D_n1＝RSTDn(i)–RSTD1(i)foreachi.

如果D₂₁，D₃₁，...D_n1接近零均值，则它指示用户设备是静态的。因此，对于每个i，最终参考信号时间差RSTDi_final可以由下式计算：

RSTDi_final＝w1*RSTD1(i)+w2*RSTD2(i)+w3*RSTD3(i)+…+wn*RSTDn(i)，其中w1，w2，w3，...，wn是加权值，例如可以基于在每个位置场景期间测量的已接收信号的平均信噪比(SNR)来确定。

用于所有基站122的最终测量报告已经计算出来之后，在步骤S208中，控制器模块114经由无线模块112传送对应于基站122的最终测量报告给服务网络。当接收由无线通信设备110传送的测量报告时，便可基于用于基站122的最终测量报告(例如RSTD)来确定无线通信设备110的位置。

为了说明，以下示出几个具体实施例以解释由本发明的控制器模块确定已存储测量结果的各自的加权值的详细过程，以及提供将用于所有位置场景的已存储测量结果与各自的加权值组合来为每个基站计算最终测量报告的组合方法的详细过程，并且本领域技术人员将理解，这些具体的实施例仅用于说明，本发明不限于此。

在一些实施例中，组合步骤可以通过使用等增益组合(equalgaincombining，EGC)方式来执行，其中每一个位置场景的相对增益(relativegain)是相同的。更具体地，在组合已存储的测量结果之前，控制器模块114可进一步配置已存储的测量结果的所有加权值为相同的值。例如，如果与基站i有关的每个位置场景中的测量结果分别是1、3、2、5和4，若应用该等增益组合方式用于组合，则此基站i的最终测量报告RSTD_Final可以被设置为RSTD_Final＝(1*1+1*3+1*2+1*5+1*4)/5＝3，其中已存储测量结果的所有加权值被配置为1。

在一些实施例中，组合步骤可以通过使用具有排序和切割(sortandcut，EGC-SC)方式的等增益组合来执行，其中，最小和最大的RSTD在执行前述等增益组合之前被移除。

图3为根据本发明实施例无线通信设备中使用的基于测量结果确定基站的最终测量报告的方法流程图。该方法可以应用于如图1所示的无线通信设备100。

首先，控制器模块114以升序或降序将测量结果排序，这些测量结果具有与基站122有关的所有位置场景中的测量值(步骤S302)。与基站i有关的所有位置场景中的测量结果首先被排序，以升序或降序来排列他们。

接着，控制器模块114从测量结果的已排序列表中移除排序后测量结果的最小一个和最大一个(步骤S304)。在此步骤中，控制器模块114可从排序后测量结果中移除具有最小值和最大值的测量结果。在该步骤中，用于排序后测量结果的最小一个和最大一个的加权值被设置为0，以及除了排序后测量结果的最小一个和最大一个，剩余的排序后测量结果的加权值被设定为1。

从排序后测量结果中移除最小一个和最大一个之后，控制模块114还对剩余的测量结果执行等增益组合来为基站计算最终测量报告(步骤S306)。例如，如果与基站i有关的每个位置场景中的测量结果分别是1、3、2、5和4，则测量结果先被排序成为1、2、3、4和5。然后，具有值1(即最小一个)和值5(最大一个)的测量结果将被移除，因为这两个是其中最小和最大的测量结果。从排序后测量结果中移除最小一个和最大一个之后，剩余的测量结果是2、3和4。更具体地，每个剩余的测量结果的加权值被设置为1。因此，可以获得此基站i的最终测量报告RSTD_Final为RSTD_Final＝(1*2+1*3+1*4)/3＝3。在本实施例中，与基站i有关的所有场景中的测量结果首先被排列，以升序或降序来排列他们，接着排序后测量结果的最小一个和最大一个从测量结果的已排序列表中移除，然后等增益组合进一步被应用于剩下的测量结果以用于组合，以便为每个基站获得最终测量报告。更具体地，排序后测量结果的最小一个和最大一个的加权值被设定为0，以及除了排序后测量结果的最小一个和最大一个，剩余的排序后测量结果被设定为相同的值(例如1)。

在一些实施方式中，在执行等增益组合之前，排序和切割操作可以基于最小阈值和最大阈值来执行。注意，该最小阈值和最大阈值的值可以根据用户的要求来预定义，或者可以在运行时，例如基于定位信号的信号品质动态地确定。举例来说，在一个实施例中，具有比最大阈值更大的值或比最小阈值更小的值的排序后测量结果可以从测量结果的已排序列表中移除，然后等增益组合进一步被应用于剩下的测量结果以用于组合。例如，在先前的例子中，如果最小阈值和最大阈值分别被设定为2和3，则具有值1、4和5的测量结果将在执行等增益组合之前被移除。

在一些实施例中，可以通过排序测量结果以及从其中选取中值(median)作为最终测量报告来执行组合步骤。在这些实施例中，在组合已存储的测量结果之前，控制器模块可首先以升序将已存储的测量结果进行排序，然后将除排序后测量结果的中值以外的其它排序后测量结果的加权值设置为0，接着将排序后测量结果的中值的加权值设置为1。例如，如果与基站i有关的每个位置场景中的测量结果分别是1、3、2、5和4，则测量结果首先被排序成为1、2、3、4和5。在这种情况下，排序后测量结果的中值为具有值3的测量结果，其将被选取作为最终测量报告。也就是说，除了中值以外的每个测量结果的加权值被设定为0。因此，此基站i的最终测量报告RSTD_Final可以被设定为RSTD_Final＝3。

在一些实施例中，可以通过计算每个场景对(occasionpair)的差、找到具有最小距离的一对作为候选对、并将该对的两个RSTD进行平均以获得最终测量来执行组合步骤。在这些实施例中，控制器模块可以进一步将用于所有位置场景的已存储测量结果与各自的加权值组合以为每个基站计算最终测量报告，可通过下列步骤：将每两个位置场景的测量结果分组为多对场景、计算每对场景的两个测量结果之间的差、从多对场景中选择具有最小距离的一对场景、将已选择的该对场景的测量结果进行平均、以及确定该平均结果作为最终测量报告。例如，进行平均的操作为加权组合的其中一种实现方式。例如，如果有3个场景可用，则计算用于每对场景的差值。在这种情况下，假定有第一RSTD估计RSTD(1)用于位置场景1、第二RSTD估计RSTD(2)用于位置场景2和第三RSTD估计RSTD(3)用于位置场景3。该场景对(场景i，场景j)之间的差表示为dij＝RSTD(j)-RSTD(i)。接着将其进行比较并找到具有最小距离的一对场景。然后，计算这两个RSTD的平均数并且该两个RSTD的平均数被报告为最终RSTD测量结果。

在一些实施例中，可以通过具有排序和切割方式的信噪比加权组合(SNRweightedcombining)来执行组合步骤。在这些实施例中，最小和最大的RSTD在执行SNR加权组合之前不被移除，接着对每个测量结果各自进行加权。例如，如果与基站i有关的每个场景中的测量结果分别是1、3、2、5和4，以及它们的加权值分别为0.35、0.15、0.05、0.2、0.25，则此基站i的最终测量报告RSTD_Final可以被设置为RSTD_Final＝0.35*1+0.15*3+0.05*2+0.2*5+0.25*4＝2.9。在本实施例中，与基站i有关的所有场景中的测量结果首先被排列，以升序或降序来排列他们，接着排序后测量结果的最小一个和最大一个从测量结果的已排序列表中移除，然后各个不同的加权值进一步被应用于剩下的测量结果以用于组合，以便为每个基站获得最终测量报告。更具体地，排序后测量结果的最小一个和最大一个的加权值被设定为0，以及除了排序后测量结果的最小一个和最大一个，剩余的排序后测量结果被设定为不同的值。例如，如果与基站i有关的每个位置场景中的测量结果分别是1、3、2、5和4，则测量结果先被排序成为1、2、3、4和5。然后，具有值1(即最小一个)和值5(最大一个)的测量结果将被移除，因为这两个是其中最小和最大的测量结果。从排序后测量结果中移除最小一个和最大一个之后，剩余的测量结果是2、3、4。剩余的测量结果的加权值可以分别被设定为0.5、0.3和0.2。因此，此基站i的最终测量报告RSTD_Final可以被设置为RSTD_Final＝0.5*2+0.3*3+4*0.2＝2.7。

在一些实施例中，可以通过具有信任查找表(confidencelookuptable)(未示出)的加权组合来执行组合步骤。在信任查找表中，测量结果的值的不同范围被提供若干位准(level)以及每个测量结果的加权值可以通过在信任查找表上使用其测量值执行表查找操作(tablelookupoperation)来获得。例如，根据信任查找表，具有值3的测量结果与具有值4的测量结果可以具有相同的加权值“1”。

总之，根据本发明执行定位测量的无线通信设备和用于在服务网络中执行定位测量的无线通信设备中使用的方法，在多个基站的多个各自的位置场景期间由多个基站周期性传送的定位信号，可以全部由所述无线通信设备使用，以使用用于定位测量的若干加权组合方法来确定每个基站的测量结果，以确定所述无线通信设备的位置，从而提高PRS相关(如RSTD)测量的精度和可靠性。

用于在服务网络和其系统中执行定位测量的无线通信设备中使用的方法，或者其某些方面或部分，可以以程序代码的形式(即，可执行指令)体现在有形介质中，如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器、或任何其他机器可读存储介质，其中，当程序代码由机器(如计算机)载入并执行时，此机器因此变成了一种用于实施该方法的装置。该方法还可以体现为通过某些传输介质(例如电线或电缆)、通过光纤、或经由任何其它传输形式而传输的程序代码的形式，其中，当程序代码由机器(例如计算机)接收并载入和执行时，该机器成为用于实施所公开方法的装置。当在通用处理器上实现时，程序代码结合处理器以提供操作类似于特定应用逻辑电路(applicationspecificlogiccircuit)的独特装置。

虽然本发明已经通过举例的方式以及根据优选实施例作了描述，但应当理解的是本发明不限于此。本领域技术人员还可以做各种变化和修改而不脱离本发明的范围和精神。因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。