CN115210596A - 用于使用多频到达相位差进行基于下行链路的定位/测距的参考信号设计和设备过程 - Google Patents
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Abstract
本文提供了一种根据本文所公开的实施方案的在被配置为通过零能耗(ZE)接口进行通信的无线发射/接收单元(WTRU)中使用的方法。该方法包括该WTRU接收具有表征第一定位参考信号(PRS)的参数的第一PRS资源并确定该第一PRS资源供该WTRU使用的适合性。该方法还包括测量可用频率对的到达相位差(PDOA)并基于该PDOA测量生成范围估计。此外,该方法包括该WTRU评估该PDOA测量的可靠性和该范围估计的准确性并在已达到足够准确性的条件下报告该范围估计。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年1月30日提交的美国临时申请号62/967,953和2020年7月14日提交的美国临时申请号63/051,709的权益,这些临时申请以引用方式并入,如同完全阐述一样。
背景技术
对于某些移动设备使用案例,由于室内环境中GNSS覆盖的不可用性、功率消耗要求和GNSS接收器的电子复杂性,移动设备(例如,手持设备到IoT/MTC对象、超低功率(ULP)设备、可穿戴设备和健身追踪器)中存在对基于卫星(例如,GNSS)定位的替代方案的需求。
发明内容
本文提供了一种根据本文所公开的实施方案的在被配置为通过零能耗(ZE)接口进行通信的无线发射/接收单元(WTRU)中使用的方法。该方法包括该WTRU接收具有表征第一定位参考信号(PRS)的参数的第一PRS资源并确定该第一PRS资源供该WTRU使用的适合性。该方法还包括测量可用频率对中的至少一个对的到达相位差(PDOA)以及使用该第一PRS资源基于多频(MF)-PDOA测量生成范围估计。此外,该方法包括该WTRU评估该PDOA测量的可靠性和该范围估计的准确性,以及在该第一PRS资源被确定为不适合供该WTRU使用的条件下,在该MF-PDOA测量被确定为不够可靠的情况下,或者在该范围估计被确定为不够准确的情况下,请求第二PRS资源及其相关联参数,其中该第二PRS资源的该参数不同于该第一PRS资源的该参数。该方法还包括在已达到足够准确性的条件下报告该范围估计。
根据本文公开的实施方案,提供了一种无线发射/接收单元(WTRU),该WTRU被配置为通过零能耗(ZE)接口进行通信。该WTRU包括收发器和ZE接收器。该ZE接收器可接收具有表征第一定位参考信号(PRS)的参数的第一PRS资源。该WTRU还包括处理器,该处理器被配置为确定该第一PRS资源供该WTRU使用的适合性,以及测量可用频率对中的至少一个可用频率对的到达相位差(PDOA)。该处理器还被配置为:使用该第一PRS资源基于MF-PDOA测量生成范围估计;评估该PDOA测量的可靠性和该范围估计的准确性,并且被进一步配置为:在该第一PRS资源被确定为不适合供该WTRU使用的条件下,在该MF-PDOA测量被确定为不够可靠的情况下,或者在该范围估计被确定为不够准确的情况下,请求第二PRS资源及其相关联参数,其中该第二PRS资源的该参数不同于该第一PRS资源的该参数。该处理器还被配置为在已达到足够准确性的条件下报告该范围估计。
附图说明
由以下结合附图以举例的方式给出的描述可得到更详细的理解,其中附图中类似的附图标号指示类似的元件,并且其中:
图1A是示出在其中一个或多个所公开的实施方案可得以实现的示例性通信***的***图;
图1B是示出根据一个实施方案可在图1A所示的通信***内使用的示例性无线发射/接收单元(WTRU)的***图;
图1C是示出根据一个实施方案可在图1A所示的通信***内使用的示例性无线电接入网络(RAN)和示例性核心网(CN)的***图;
图1D是示出根据一个实施方案可在图1A所示的通信***内使用的另外一个示例性RAN和另外一个示例性CN的***图;
图2是示出频率为f0和f1的未调制连续波对的相位差的示例的曲线图。
图3是示出差分MF-PDOA方案的示例的图;
图4是示出用于对从AN A传输的频率f1和f2的CW和从AN B传输的频率f’1和f’2的CW进行差分MD-PDOA测量的ZE接收器的示例的图;
图5是示出根据示例性实施方案的方法的流程图;
图6是示出针对两个基本组估计的PDOA的示例的图;
图7是示出在附加过程期间PRS相关信息交换的示例的图;
图8是示出相位模糊度的示例的图;
图9是示出用于验证来自MF-PDOA的结果的TA的示例的图;
图10是示出用于ULP/ZE传输的时间戳的示例的图;
图11是示出AN和选择促进者辐射CW的示例的图;
图12是示出与AN共享的示例性频率报告的图;
图13是示出用于差分MF-PDOA方案的半静态资源/配置算法的示例的流程图;
图14是示出示例性线性频率啁啾的图;
图15是根据示例性实施方案的用于频率和波束扫描方法的流程图;并且
图16是示出根据示例性实施方案的方法的流程图。
具体实施方式
图1A是示出在其中一个或多个所公开的实施方案可得以实现的示例性通信***100的示意图。通信***100可为向多个无线用户提供诸如语音、数据、视频、消息、广播等内容的多址接入***。通信***100可使多个无线用户能够通过***资源(包括无线带宽)的共享来访问此类内容。例如,通信***100可采用一个或多个信道接入方法,诸如码分多址接入(CDMA)、时分多址接入(TDMA)、频分多址接入(FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、单载波FDMA(SC-FDMA)、零尾唯一字离散傅里叶变换扩展OFDM(ZT-UW-DFT-S-OFDM)、唯一字OFDM(UW-OFDM)、资源块滤波OFDM、滤波器组多载波(FBMC)等。
如图1A所示,通信***100可包括无线发射/接收单元(WTRU)102a、102b、102c、102d、无线电接入网络(RAN)104、核心网(CN)106、公共交换电话网(PSTN)108、互联网110和其他网络112,但应当理解,所公开的实施方案设想了任何数量的WTRU、基站、网络和/或网络元件。WTRU 102a、102b、102c、102d中的每一者可以是被配置为在无线环境中操作和/或通信的任何类型的设备。作为示例,WTRU 102a、102b、102c、102d(其中任何一者均可被称为站(STA))可被配置为传输和/或接收无线信号,并且可包括用户装备(UE)、移动站、固定或移动用户单元、基于订阅的单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、智能电话、膝上型计算机、上网本、个人计算机、无线传感器、热点或Mi-Fi设备、物联网(IoT)设备、手表或其他可穿戴设备、头戴式显示器(HMD)、车辆、无人机、医疗设备和应用(例如,远程手术)、工业设备和应用(例如,在工业和/或自动处理链环境中操作的机器人和/或其他无线设备)、消费型电子设备、物联网/MTC对象、超低功率(ULP)设备、可穿戴设备、健身追踪器、在商业和/或工业无线网络上操作的设备等。WTRU 102a、102b、102c和102d中的任何一者可互换地称为UE、终端、移动设备等。
通信***100还可包括基站114a和/或基站114b。基站114a、114b中的每一者可为任何类型的设备,其被配置为与WTRU 102a、102b、102c、102d中的至少一者无线对接以促进对一个或多个通信网络(诸如CN 106、互联网110和/或其他网络112)的访问。作为示例,基站114a、114b可为基站收发台(BTS)、NodeB、演进节点B(eNB)、家庭节点B、家庭演进节点B、下一代NodeB,诸如gNode B(gNB)、新无线电(NR)NodeB、站点控制器、接入点(AP)、无线路由器等。虽然基站114a、114b各自被描绘为单个元件,但应当理解,基站114a、114b可包括任何数量的互连基站和/或网络元件。
基站114a可以是RAN 104的一部分,该RAN还可包括其他基站和/或网络元件(未示出),诸如基站控制器(BSC)、无线电网络控制器(RNC)、中继节点等。基站114a和/或基站114b可被配置为在一个或多个载波频率上传输和/或接收无线信号,该基站可被称为小区(未示出)。这些频率可在许可频谱、未许可频谱或许可和未许可频谱的组合中。小区可向特定地理区域提供无线服务的覆盖,该特定地理区域可为相对固定的或可随时间改变。小区可进一步被划分为小区扇区。例如,与基站114a相关联的小区可被划分为三个扇区。因此,在实施方案中,基站114a可包括三个收发器,即,小区的每个扇区一个收发器。在实施方案中,基站114a可采用多输入多输出(MIMO)技术并且可针对小区的每个扇区利用多个收发器。例如,可使用波束成形在所需的空间方向上传输和/或接收信号。
基站114a、114b可通过空中接口116与WTRU 102a、102b、102c、102d中的一者或多者通信,该空中接口可为任何合适的无线通信链路(例如,射频(RF)、微波、厘米波、微米波、红外(IR)、紫外(UV)、可见光等)。可使用任何合适的无线电接入技术(RAT)来建立空中接口116。
更具体地讲,如上所指出,通信***100可为多址接入***,并且可采用一个或多个信道接入方案,诸如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA等。例如,RAN 104中的基站114a和WTRU 102a、102b、102c可实现无线电技术诸如通用移动电信***(UMTS)陆地无线电接入(UTRA),其可使用宽带CDMA(WCDMA)来建立空中接口116。WCDMA可包括诸如高速分组接入(HSPA)和/或演进的HSPA(HSPA+)之类的通信协议。HSPA可包括高速下行链路(DL)分组接入(HSDPA)和/或高速上行链路(UL)分组接入(HSUPA)。
在实施方案中,基站114a和WTRU 102a、102b、102c可实现诸如演进的UMTS陆地无线电接入(E-UTRA)的无线电技术,其可使用长期演进(LTE)和/高级LTE(LTE-A)和/或高级LTE Pro(LTE-A Pro)来建立空中接口116。
在实施方案中,基站114a和WTRU 102a、102b、102c可实现无线电技术诸如NR无线电接入,其可使用NR来建立空中接口116。
在实施方案中,基站114a和WTRU 102a、102b、102c可实现多种无线电接入技术。例如,基站114a和WTRU 102a、102b、102c可例如使用双连接(DC)原理一起实现LTE无线电接入和NR无线电接入。因此,WTRU 102a、102b、102c所利用的空中接口可由多种类型的无线电接入技术和/或向/从多种类型的基站(例如,eNB和gNB)发送的传输来表征。
在其他实施方案中,基站114a和WTRU 102a、102b、102c可实现诸如IEEE 802.11(即,无线保真(WiFi))、IEEE 802.16(即,全球微波接入互操作性(WiMAX))、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000 EV-DO、暂行标准2000(IS-2000)、暂行标准95(IS-95)、暂行标准856(IS-856)、全球移动通信***(GSM)、GSM增强数据率演进(EDGE)、GSM EDGE(GERAN)等无线电技术。
图1A中的基站114b可为例如无线路由器、家庭节点B、家庭演进节点B或接入点,并且可利用任何合适的RAT来促进诸如商业场所、家庭、车辆、校园、工业设施、空中走廊(例如,供无人机使用)、道路等局部区域中的无线连接。在实施方案中,基站114b和WTRU 102c、102d可实现诸如IEEE 802.11之类的无线电技术以建立无线局域网(WLAN)。在实施方案中,基站114b和WTRU 102c、102d可实现诸如IEEE 802.15之类的无线电技术以建立无线个域网(WPAN)。在又一个实施方案中,基站114b和WTRU 102c、102d可利用基于蜂窝的RAT(例如,WCDMA、CDMA2000、GSM、LTE、LTE-A、LTE-A Pro、NR等)来建立微微小区或毫微微小区。如图1A所示,基站114b可具有与互联网110的直接连接。因此,基站114b可不需要经由CN 106访问互联网110。
RAN 104可与CN 106通信,该CN可以是被配置为向WTRU 102a、102b、102c、102d中的一者或多者提供语音、数据、应用和/或互联网协议语音技术(VoIP)服务的任何类型的网络。数据可具有不同的服务质量(QoS)要求,诸如不同的吞吐量要求、延迟要求、误差容限要求、可靠性要求、数据吞吐量要求、移动性要求等。CN 106可提供呼叫控制、账单服务、基于移动位置的服务、预付费呼叫、互联网连接、视频分发等,和/或执行高级安全功能,诸如用户认证。尽管未在图1A中示出,但是应当理解,RAN 104和/或CN 106可与采用与RAN 104相同的RAT或不同RAT的其他RAN进行直接或间接通信。例如,除了连接到可利用NR无线电技术的RAN 104之外,CN 106还可与采用GSM、UMTS、CDMA 2000、WiMAX、E-UTRA或WiFi无线电技术的另一RAN(未示出)通信。
CN 106也可充当WTRU 102a、102b、102c、102d的网关,以访问PSTN 108、互联网110和/或其他网络112。PSTN 108可包括提供普通老式电话服务(POTS)的电路交换电话网络。互联网110可包括使用常见通信协议(诸如传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)和/或TCP/IP互联网协议组中的互联网协议(IP))的互连计算机网络和设备的全球***。网络112可包括由其他服务提供商拥有和/或操作的有线和/或无线通信网络。例如,网络112可包括连接到一个或多个RAN的另一个CN,其可采用与RAN 104相同的RAT或不同的RAT。
通信***100中的一些或所有WTRU 102a、102b、102c、102d可包括多模式能力(例如,WTRU 102a、102b、102c、102d可包括用于通过不同无线链路与不同无线网络通信的多个收发器)。例如,图1A所示的WTRU 102c可被配置为与可采用基于蜂窝的无线电技术的基站114a通信,并且与可采用IEEE 802无线电技术的基站114b通信。
图1B是示出示例性WTRU 102的***图。如图1B所示,WTRU 102可包括处理器118、收发器120、发射/接收元件122、扬声器/麦克风124、小键盘126、显示器/触摸板128、不可移动存储器130、可移动存储器132、电源134、全球定位***(GPS)芯片组136(或提供定位和测距手段的其他部件)和/或其他***设备138等。应当理解,在与实施方案保持一致的同时,WTRU 102可包括前述元件的任何子组合。
处理器118可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心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(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、任何其他类型的集成电路(IC)、状态机等。处理器118可执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理和/或任何其他功能,这些其他功能使WTRU 102能够在无线环境中工作。处理器118可耦合到收发器120,该收发器可耦合到传输/接收元件122。虽然图1B将处理器118和收发器120描绘为单独的部件,但是应当理解,处理器118和收发器120可在电子封装或芯片中集成在一起。
发射/接收元件122可被配置为通过空中接口116向基站(例如,基站114a)发射信号或从基站接收信号。例如,在一个实施方案中,传输/接收元件122可以是被配置为传输和/或接收RF信号的天线。在一个实施方案中,传输/接收元件122可以是被配置为传输和/或接收例如IR、UV或可见光信号的传输器/检测器。在又一个实施方案中,传输/接收元件122可被配置为传输和/或接收RF和光信号。应当理解,传输/接收元件122可被配置为传输和/或接收无线信号的任何组合。
尽管传输/接收元件122在图1B中被描绘为单个元件,但是WTRU 102可包括任何数量的传输/接收元件122。更具体地讲,WTRU 102可采用MIMO技术。因此,在一个实施方案中,WTRU 102可包括用于通过空中接口116发射和接收无线信号的两个或更多个发射/接收元件122(例如,多个天线)。
收发器120可被配置为调制将由传输/接收元件122传输的信号并且解调由传输/接收元件122接收的信号。如上所指出,WTRU 102可具有多模式能力。例如,因此,收发器120可包括多个收发器,以便使WTRU 102能够经由多种RAT(诸如NR和IEEE 802.11)进行通信。
WTRU 102的处理器118可耦合到扬声器/麦克风124、小键盘126和/或显示器/触摸板128(例如,液晶显示器(LCD)显示单元或有机发光二极管(OLED)显示单元)并且可从其接收用户输入数据。处理器118还可将用户数据输出到扬声器/麦克风124、小键盘126和/或显示器/触摸板128。此外,处理器118可从任何类型的合适存储器(诸如不可移动存储器130和/或可移动存储器132)访问信息,并且将数据存储在任何类型的合适存储器中。不可移动存储器130可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘或任何其他类型的存储器存储设备。可移动存储器132可包括用户身份模块(SIM)卡、记忆棒、安全数字(SD)存储卡等。在其他实施方案中,处理器118可从未物理上定位在WTRU 102上(诸如,服务器或家用计算机(未示出)上)的存储器访问信息,并且将数据存储在该存储器中。
处理器118可从电源134接收电力,并且可被配置为向WTRU 102中的其他部件分配和/或控制电力。电源134可以是用于为WTRU 102供电的任何合适的设备。例如,电源134可包括一个或多个干电池组(例如,镍镉(NiCd)、镍锌(NiZn)、镍金属氢化物(NiMH)、锂离子(Li-ion)等)、太阳能电池、燃料电池等。
处理器118还可耦合到GPS芯片组136,该GPS芯片组可被配置为提供关于WTRU 102的当前位置的位置信息(例如,经度和纬度)。除了来自GPS芯片组136的信息之外或代替该信息,WTRU 102可通过空中接口116从基站(例如,基站114a、114b)接收位置信息和/或基于从两个或更多个附近基站接收到信号的定时来确定其位置。应当理解,在与实施方案保持一致的同时,该WTRU 102可通过任何合适的位置确定方法来获取位置信息。
处理器118还可耦合到其他***设备138,该其他***设备可包括提供附加特征、功能和/或有线或无线连接的一个或多个软件模块和/或硬件模块。例如,***设备138可包括加速度计、电子指南针、卫星收发器、数字相机(用于照片和/或视频)、通用串行总线(USB)端口、振动设备、电视收发器、免提耳麦、模块、调频(FM)无线电单元、数字音乐播放器、媒体播放器、视频游戏播放器模块、互联网浏览器、虚拟现实和/或增强现实(VR/AR)设备、活动***等。***设备138可包括一个或多个传感器。传感器可为以下一者或多者:陀螺仪、加速度计、霍尔效应传感器、磁力计、方位传感器、接近传感器、温度传感器、时间传感器;地理位置传感器、测高计、光传感器、触摸传感器、磁力计、气压计、手势传感器、生物识别传感器、湿度传感器等。
WTRU 102可包括全双工无线电台,对于该全双工无线电台,一些或所有信号的传输和接收(例如,与用于UL(例如,用于传输)和DL(例如,用于接收)的特定子帧相关联)可为并发的和/或同时的。全双工无线电台可包括干扰管理单元,该干扰管理单元用于经由硬件(例如,扼流圈)或经由处理器(例如,单独的处理器(未示出)或经由处理器118)进行的信号处理来减少和/或基本上消除自干扰。在一个实施方案中,WTRU 102可包括半双工无线电台,对于该半双工无线电台,传输和接收一些或所有信号(例如,与用于UL(例如,用于传输)或DL(例如,用于接收)的特定子帧相关联)。
图1C是示出根据一个实施方案的RAN 104和CN 106的***图。如上所述,RAN 104可采用E-UTRA无线电技术通过空中接口116与WTRU 102a、102b、102c通信。RAN 104还可与CN 106通信。
RAN 104可包括演进节点B 160a、160b、160c,但是应当理解,RAN 104可包括任何数量的演进节点B,同时保持与实施方案一致。演进节点B160a、160b、160c各自可包括一个或多个收发器以便通过空中接口116与WTRU 102a、102b、102c通信。在实施方案中,演进节点B 160a、160b、160c可实现MIMO技术。因此,演进节点B 160a例如可使用多个天线来向WTRU 102a传输无线信号和/或从WTRU 102a接收无线信号。
演进节点B 160a、160b、160c中的每一者可与特定小区(未示出)相关联,并且可被配置为处理无线电资源管理决策、切换决策、UL和/或DL中的用户的调度等。如图1C所示,演进节点B 160a、160b、160c可通过X2接口彼此通信。
图1C所示的CN 106可包括移动性管理实体(MME)162、服务网关(SGW)164和分组数据网络(PDN)网关(PGW)166。虽然前述元件被描绘为CN 106的一部分,但是应当理解,这些元件中的任何元件可由除CN运营商之外的实体拥有和/或运营。
MME 162可经由S1接口连接到RAN 104中的演进节点B 162a、162b、162c中的每一者,并且可用作控制节点。例如,MME 162可负责认证WTRU 102a、102b、102c的用户、承载激活/去激活、在WTRU 102a、102b、102c的初始附加期间选择特定服务网关等。MME 162可提供用于在RAN 104和采用其他无线电技术(诸如GSM和/或WCDMA)的其他RAN(未示出)之间进行切换的控制平面功能。
SGW 164可经由S1接口连接到RAN 104中的演进节点B 160a、160b、160c中的每一者。SGW 164通常可向/从WTRU 102a、102b、102c路由和转发用户数据分组。SGW 164可执行其他功能,诸如在演进节点B间切换期间锚定用户平面、当DL数据可用于WTRU 102a、102b、102c时触发寻呼、管理和存储WTRU 102a、102b、102c的上下文等。
SGW 164可连接到PGW 166,该PGW可向WTRU 102a、102b、102c提供对分组交换网络(诸如互联网110)的访问,以促进WTRU 102a、102b、102c和启用IP的设备之间的通信。
CN 106可有利于与其他网络的通信。例如,CN 106可为WTRU 102a、102b、102c提供对电路交换网络(诸如,PSTN 108)的访问,以有利于WTRU 102a、102b、102c与传统陆线通信设备之间的通信。例如,CN 106可包括用作CN 106与PSTN 108之间的接口的IP网关(例如,IP多媒体子***(IMS)服务器)或者可与该IP网关通信。另外,CN 106可向WTRU 102a、102b、102c提供对其他网络112的访问,该其他网络可包括由其他服务提供商拥有和/或运营的其他有线和/或无线网络。
尽管WTRU在图1A至图1D中被描述为无线终端,但是可以设想到,在某些代表性实施方案中,这种终端可(例如,临时或永久)使用与通信网络的有线通信接口。
在代表性实施方案中,其他网络112可为WLAN。
处于基础结构基本服务集(BSS)模式的WLAN可具有用于BSS的接入点(AP)以及与AP相关联的一个或多个站点(STA)。AP可具有至分配***(DS)或将流量承载至和/或承载流量离开BSS的另一种类型的有线/无线网络的接入或接口。源自BSS外部并通向STA的流量可通过AP到达并且可被传递到STA。源自STA并通向BSS外部的目的地的流量可被发送到AP以被传递到相应目的地。BSS内的STA之间的流量可通过AP发送,例如,其中源STA可向AP发送流量,并且AP可将流量传递到目的地STA。BSS内的STA之间的流量可被视为和/或称为点对点流量。可利用直接链路建立(DLS)在源和目的地STA之间(例如,直接在它们之间)发送点对点流量。在某些代表性实施方案中,DLS可使用802.11e DLS或802.11z隧道DLS(TDLS)。使用独立BSS(IBSS)模式的WLAN可不具有AP,并且IBSS内或使用IBSS的STA(例如,所有STA)可彼此直接通信。IBSS通信模式在本文中有时可称为“ad-hoc”通信模式。
当使用802.11ac基础结构操作模式或相似操作模式时,AP可在固定信道(诸如主信道)上传输信标。主信道可为固定宽度(例如,20MHz宽带宽)或动态设置的宽度。主信道可为BSS的操作信道,并且可由STA用来建立与AP的连接。在某些代表性实施方案中,可例如在802.11***中实现载波侦听多路访问/冲突避免(CSMA/CA)。对于CSMA/CA,STA(例如,每个STA)(包括AP)可侦听主信道。如果主信道被特定STA侦听/检测和/或确定为繁忙,则特定STA可退避。一个STA(例如,仅一个站)可在给定BSS中在任何给定时间传输。
高吞吐量(HT)STA可使用40MHz宽的信道进行通信,例如,经由主20MHz信道与相邻或不相邻的20MHz信道的组合以形成40MHz宽的信道。
极高吞吐量(VHT)STA可支持20MHz、40MHz、80MHz和/或160MHz宽的信道。40MHz和/或80MHz信道可通过组合连续的20MHz信道来形成。可通过组合8个连续的20MHz信道,或通过组合两个非连续的80MHz信道(这可被称为80+80配置)来形成160MHz信道。对于80+80配置,在信道编码之后,数据可通过可将数据分成两个流的段解析器。可单独地对每个流进行快速傅里叶逆变换(IFFT)处理和时间域处理。可将这些流映射到两个80MHz信道,并且可通过发射STA来传输数据。在接收STA的接收器处,可颠倒上述用于80+80配置的操作,并且可将组合的数据发送到介质访问控制(MAC)。
802.11af和802.11ah支持低于1GHz的操作模式。相对于802.11n和802.11ac中使用的那些,802.11af和802.11ah中减少了信道操作带宽和载波。802.11af支持电视白空间(TVWS)频谱中的5MHz、10MHz和20MHz带宽,并且802.11ah支持使用非TVWS频谱的1MHz、2MHz、4MHz、8MHz和16MHz带宽。根据代表性实施方案,802.11ah可支持仪表类型控制/机器类型通信(MTC),诸如宏覆盖区域中的MTC设备。MTC设备可具有某些能力,例如有限的能力,包括支持(例如,仅支持)某些带宽和/或有限的带宽。MTC设备可包括电池寿命高于阈值(例如,以保持非常长的电池寿命)的电池。
可支持多个信道的WLAN***以及诸如802.11n、802.11ac、802.11af和802.11ah之类的信道带宽包括可被指定为主信道的信道。主信道可具有等于由BSS中的所有STA支持的最大公共操作带宽的带宽。主信道的带宽可由来自在BSS中操作的所有STA的STA(其支持最小带宽操作模式)设置和/或限制。在802.11ah的示例中,对于支持(例如,仅支持)1MHz模式的STA(例如,MTC型设备),主信道可为1MHz宽,即使AP和BSS中的其他STA支持2MHz、4MHz、8MHz、16MHz和/或其他信道带宽操作模式。载波侦听和/或网络分配向量(NAV)设置可取决于主信道的状态。如果主信道繁忙,例如,由于STA(仅支持1MHz操作模式)正在向AP传输,即使大多数可用频段保持空闲,全部可用频段也可被视为繁忙。
在美国,可供802.11ah使用的可用频段为902MHz至928MHz。在韩国,可用频段为917.5MHz至923.5MHz。在日本,可用频段为916.5MHz至927.5MHz。802.11ah可用的总带宽为6MHz至26MHz,具体取决于国家代码。
图1D是示出根据一个实施方案的RAN 104和CN 106的***图。如上所指出,RAN104可采用NR无线电技术通过空中接口116与WTRU 102a、102b、102c通信。RAN 104还可与CN106通信。
RAN 104可包括gNB 180a、180b、180c,但是应当理解,在与实施方案保持一致的同时,RAN 104可包括任何数量的gNB。gNB 180a、180b、180c各自可包括一个或多个收发器以便通过空中接口116与WTRU 102a、102b、102c通信。在实施方案中,gNB 180a、180b、180c可实现MIMO技术。例如,gNB 180a、108b可利用波束成形来向gNB 180a、180b、180c传输信号和/或从gNB 180a、180b、180c接收信号。因此,gNB 180a例如可使用多个天线来向WTRU102a传输无线信号和/或从WTRU 102a接收无线信号。在实施方案中,gNB 180a、180b、180c可实现载波聚合技术。例如,gNB 180a可向WTRU 102a(未示出)传输多个分量载波。这些分量载波的子集可在免许可频谱上,而其余分量载波可在许可频谱上。在实施方案中,gNB180a、180b、180c可实现协作多点(CoMP)技术。例如,WTRU 102a可从gNB 180a和gNB 180b(和/或gNB 180c)接收协作传输。
WTRU 102a、102b、102c可使用与可扩展参数集相关联的传输来与gNB 180a、180b、180c通信。例如,OFDM符号间隔和/或OFDM子载波间隔可因不同传输、不同小区和/或无线传输频谱的不同部分而变化。WTRU 102a、102b、102c可使用各种或可扩展长度的子帧或传输时间间隔(TTI)(例如,包含不同数量的OFDM符号和/或持续变化的绝对时间长度)来与gNB180a、180b、180c通信。
gNB 180a、180b、180c可被配置为以独立配置和/或非独立配置与WTRU 102a、102b、102c通信。在独立配置中,WTRU 102a、102b、102c可与gNB 180a、180b、180c通信,同时也不访问其他RAN(例如,诸如演进节点B 160a、160b、160c)。在独立配置中,WTRU 102a、102b、102c可将gNB180a、180b、180c中的一者或多者用作移动性锚定点。在独立配置中,WTRU 102a、102b、102c可在未许可频带中使用信号与gNB 180a、180b、180c通信。在非独立配置中,WTRU 102a、102b、102c可与gNB 180a、180b、180c通信或连接,同时也与其他RAN(诸如,演进节点B160a、160b、160c)通信或连接。例如,WTRU 102a、102b、102c可实现DC原理以基本上同时与一个或多个gNB 180a、180b、180c和一个或多个演进节点B 160a、160b、160c通信。在非独立配置中,演进节点B 160a、160b、160c可用作WTRU 102a、102b、102c的移动性锚点,并且gNB 180a、180b、180c可提供用于服务WTRU 102a、102b、102c的附加覆盖和/或吞吐量。
gNB 180a、180b、180c中的每一者可与特定小区(未示出)相关联,并且可被配置为处理无线电资源管理决策、切换决策、UL和/或DL中的用户的调度、网络切片的支持、DC、NR和E-UTRA之间的互通、用户平面数据朝向用户平面功能(UPF)184a、184b的路由、控制平面信息朝向接入和移动性管理功能(AMF)182a、182b的路由等。如图1D所示,gNB 180a、180b、180c可通过Xn接口彼此通信。
图1D所示的CN 106可包括至少一个AMF 182a、182b、至少一个UPF 184a、184b、至少一个会话管理功能(SMF)183a、183b以及可能的数据网络(DN)185a、185b。虽然前述元件被描绘为CN 106的一部分,但是应当理解,这些元件中的任何元件可由除CN运营商之外的实体拥有和/或运营。
AMF 182a、182b可在RAN 104中经由N2接口连接到gNBs 180a、180b、180c中的一者或多者,并且可用作控制节点。例如,AMF 182a、182b可负责认证WTRU 102a、102b、102c的用户、网络切片的支持(例如,具有不同要求的不同协议数据单元(PDU)会话的处理)、选择特定SMF 183a、183b、注册区域的管理、非接入层(NAS)信令的终止、移动性管理等。AMF 182a、182b可使用网络切片,以便基于WTRU 102a、102b、102c所使用的服务的类型来为WTRU102a、102b、102c定制CN支持。例如,可针对不同的用例(诸如,依赖超高可靠低延迟(URLLC)接入的服务、依赖增强型移动宽带(eMBB)接入的服务、用于MTC接入的服务等)建立不同的网络切片。AMF 182a、182b可提供用于在RAN 104和采用其他无线电技术(诸如LTE、LTE-A、LTE-A Pro和/或非3GPP接入技术,诸如WiFi)的其他RAN(未示出)之间进行切换的控制平面功能。
SMF 183a、183b可经由N11接口连接到CN 106中的AMF 182a、182b。SMF 183a、183b还可经由N4接口连接到CN 106中的UPF 184a、184b。SMF 183a、183b可选择并控制UPF184a、184b,并且配置通过UPF 184a、184b进行的流量路由。SMF 183a、183b可执行其他功能,诸如管理和分配UE IP地址、管理PDU会话、控制策略实施和QoS、提供DL数据通知等。PDU会话类型可以是基于IP的、非基于IP的、基于以太网的等。
UPF 184a、184b可经由N3接口连接到RAN 104中的gNB 180a、180b、180c中的一者或多者,这些gNB可向WTRU 102a、102b、102c提供对分组交换网络(诸如互联网110)的访问,以促进WTRU 102a、102b、102c和启用IP的设备之间的通信。UPF 184、184b可执行其他功能,诸如路由和转发分组、实施用户平面策略、支持多宿主PDU会话、处理用户平面QoS、缓冲DL分组、提供移动性锚定等。
CN 106可有利于与其他网络的通信。例如,CN 106可包括用作CN 106与PSTN 108之间的接口的IP网关(例如,IP多媒体子***(IMS)服务器)或者可与该IP网关通信。另外,CN 106可向WTRU 102a、102b、102c提供对其他网络112的访问,该其他网络可包括由其他服务提供商拥有和/或运营的其他有线和/或无线网络。在一个实施方案中,WTRU 102a、102b、102c可通过UPF 184a、184b经由至UPF 184a、184b的N3接口以及UPF 184a、184b与本地DN185a、185b之间的N6接口连接到DN 185a、185b。
鉴于图1A至图1D以及图1A至图1D的对应描述,本文参照以下中的一者或多者描述的功能中的一个或多个功能或全部功能可由一个或多个仿真设备(未示出)执行:WTRU102a-d、基站114a-b、演进节点B 160a-c、MME 162、SGW 164、PGW 166、gNB 180a-c、AMF182a-b、UPF 184a-b、SMF 183a-b、DN 185a-b和/或本文所述的任何其他设备。仿真设备可以是被配置为模仿本文所述的一个或多个或所有功能的一个或多个设备。例如,仿真设备可用于测试其他设备和/或模拟网络和/或WTRU功能。
仿真设备可被设计为在实验室环境和/或运营商网络环境中实现其他设备的一个或多个测试。例如,该一个或多个仿真设备可执行一个或多个或所有功能,同时被完全或部分地实现和/或部署为有线和/或无线通信网络的一部分,以便测试通信网络内的其他设备。该一个或多个仿真设备可执行一个或多个功能或所有功能,同时临时被实现/部署为有线和/或无线通信网络的一部分。仿真设备可直接耦合到另一个设备以用于测试目的和/或使用空中无线通信来执行测试。
该一个或多个仿真设备可执行一个或多个(包括所有)功能,同时不被实现/部署为有线和/或无线通信网络的一部分。例如,仿真设备可在测试实验室和/或非部署(例如,测试)有线和/或无线通信网络中的测试场景中使用,以便实现一个或多个部件的测试。该一个或多个仿真设备可为测试装备。经由RF电路(例如,其可包括一个或多个天线)进行的直接RF耦合和/或无线通信可由仿真设备用于传输和/或接收数据。
在图1A、图1B、图1C和图1D的示例性***和设备中,WTRU可采用涉及对基于卫星的定位的替换方案的技术。此外,在诸如手持设备和IoT/MTC对象、超低功率(ULP)设备、可穿戴设备和健身追踪器等设备中,存在对基于卫星的定位的替代方案的使用案例和技术需求。例如,使用LTE/NR的设备在诸如购物中心等各种室内环境中可能会遇到GNSS接收不良或完全没有接收的情况。ULP设备(也称为零能耗(ZE)设备)与传统设备相比允许显著节省功率消耗;然而,它们的电子部件(诸如所谓的“无源”部件,诸如肖特基二极管和MEM)可能不具有基于卫星的定位的能力,更不用说满足给定使用案例的能量需求。
一般来讲,以下可用作本文所用术语的缩写:AN接入节点;BW带宽;CRS小区特定参考信号;CRT中国剩余定理;C-V2X蜂窝车联网;CW未调制连续波;CW-RS CW参考信号;D2D设备到设备通信;DL下行链路;ED能量检测;FTM精确时间测量;IE信息元素;IoT物联网;IIoT工业IoT;LOS视线;MF-PDOA多频到达相位差;MTC机器类型通信;NR新无线电(5G);NW网络;ProSe邻近服务;PRS定位参考信号;RB资源块;RF射频;RTT往返时间;SCS子载波间隔;TA定时提前;ToF飞行时间;TRS跟踪参考信号;TRX收发器;UE用户装备;UL上行链路;ULP超低功率;ZE零能耗。
多频到达相位差(MF-PDOA)是一种基于无线电定位的定位技术(technology/technique),其可利用构成某些设备(诸如ULP/ZE设备)的基本电子部件进行范围估计。在一个示例中,经由反向散射进行的MF-PDOA可与RFID一起使用。此外,如本文所讨论,MF-PDOA可与LTE/NR手持设备一起使用,也可在缺乏GNSS的环境中使用。在考虑各种环境(诸如室内或室外)时,MF-PDOA可能是LTE/NR设备(诸如IOT和其他电子对象)的有吸引力的解决方案。
如本文所述,WTRU可以是利用MF-PDOA技术和/或传统技术的设备;这可通过对两种技术使用相同的硬件,或对每种技术分别使用不同的硬件来实现。如本文所述,网络设备可以是网络上的节点。
在下行链路(DL)中采用的到达相位差(PDOA)可包括网络设备传输未调制连续波(CW)对,以及接收设备测量两个到达CW之间的相位差以估计与网络设备的距离(即范围)。MF-PDOA可包括对多个CW对进行相位差测量。
如上文所解释,MF-PDOA可用于计算ULP/ZE设备到特定AN之间的范围。另外,可利用定位方案(例如,差分MF-PDOA)来允许ULP/ZE设备避免需要本地振荡器,在该定位方案中,MF-PDOA对从不同的AN传输,以计算ULP/ZE设备到每个AN之间的范围差。如本文所讨论,WTRU可与ULP/ZE设备互换。
图2是示出频率分别为f0和fi的未调制连续波对202和204的相位差示例的曲线图200。在PDOA中,频率为f0和fi(频率差为Δfi)的CW对从一端辐射,并且在另一端测量该对之间的相位;这两个端可能相同(对于往返传播)。如本文所述,CW可从接入节点(AN)辐射,并且可在WTRU(例如,ULP/ZE设备)处测量观察到的相位差Δφi206。一般来讲,对于在距离d=c·td上传播的CW对,其中c和td分别为光速和传播时间,总相位差可为:ΔΦi=2π·Δfi·td。
由于Δφi=mod(ΔΦi,2π),因此总相位差可改写为
ΔΦi=Δφi+2π.m,m∈N 等式1
实际/真实范围RT可示为
然而,ΔΦi(在0与2π之间缠绕)是可以测量的全部,因此只能测量表观/测量范围RA(其值低于最大范围Rmax,i)
RT=RA+m·Rmax,i 等式3
需注意,当真实范围低于Rmax,i,只有表观范围正确,并且因此可测量范围的上限为Rmax,i,而Rmax,i继而由CW对的Δfi确定。
一种增加最大单值范围的方式是利用多个频率对(MF-PDOA中的“MF”),每个频率对提供一个相位差,以及使用诸如中国剩余定理(CRT)的数学技术来组合相位差。
CRT规定,给定一组互质数{ξk}互质数(互为质数的数),使得它们的最大公约数(gcd)为1,例如数3、5和8)。如果d相对于互质数的模数由一组残差{ak}给出,如下式中所示
则存在形式为d+m.N的解,其中m为整数,并且
其中lcd(·)为最小公倍数函数。
在这种情况下,存在以下等式系列:
其中R对应于等式5中的d;RA,i对应于ai;Rmax,i对应于ξi;R、RA,i和Rmax,i值表示,它们是参数Δr的倍数,这将在下面解释。
范围仓分辨率Δr(术语“范围仓分辨率”用于将其与实际各个仓或“范围仓”区分开来)可定义为与互质数具有以下关系:
参数Δr相当于CRT等式(7)列表中的单位。换句话讲,其为定义范围的粒度。由于Δr在所有i上都是常数,因此以下等式定义了频率和互质数之间的关系:
继而,最高互质值可由设备对于给定信道条件可能实现的Δφi中的可靠分辨率来确定。
总而言之,有效Rmax最大有效单值范围)相对于频率Rmax,i因子N/ξi,R_(max,i)是频率对i的最大单值范围:
Rmax=N.Δr 等式10
并且使用等式6和9,
并且由于已知:
这意味着:
其中gcd(·)为最大公约数,则
如图3中可见,在差分PDOA方案300中,可一次传输两个CW对:频率为f0和fi的一个CW对302从AN A 310辐射;以及频率为f’0和f’i的第二CW对304从AN B 320辐射。这两个对可能具有相同的频率差,诸如Δfi=(fi-f0)=(f′i-f′0)。对的该配对可用于计算一方面在WTRU 340(例如,ZE设备)与AN A 310之间以及另一方面在WTRU(例如,ZE设备)与AN B之间的范围差。此外,如本文所公开,可能存在与Δfi相关联的有限最大单值范围;因此,可利用具有不同Δfi的对的另一配对来扩展最大单值(差分)范围。因此,与MF-PDOA相比,术语差分MF-PDOA可指一种定位方案,其中可利用CW对的多个配对(例如,每个配对使用不同的Δfi)来获得WTRU(ZE设备)340与AN的A310和B320之间的范围差。
差分MF-PDOA的一个优点可能是,与MF-PDOA相比,它降低了对任何本地振荡器的需要;相反,在每个AN的每个PDOA对内,两个CW可相乘在一起。在阐述差分MF-PDOA时,从ANA 310传输并在WTRU(例如,ZE设备)340处接收的频率为f1和f2的CW可分别示为:和其中αA为AN A 310与WTRU(例如,ZE设备)340之间的总路径衰减(包括衰落、路径损耗和阴影);tA和dA分别为AN A310处的延迟(相对于WTRU 340)以及AN A 310与WTRU 340之间的传播延迟。可将两个CW信号相乘,滤除乘积中的高频成分(见图4左上角),得到:
该余弦的幅角是从AN A所接收的两个信号之间的相位差:
同样,对于具有相同频率差Δf21=f′2-f’1的第二CW对304(f1′,f′2),其从AN B320传输并在WTRU 340处接收,倍增并滤波(见图4右半部分):
图4中的90度相移440得到等式12,但用正弦函数代替余弦函数;最后,其可用于通过将“测量值”sinθBA和cosθBA输入到反正切模块来得出余弦/正弦的幅角。同样,等式15介于-π和π之间(而不是介于π和2π之间)。
确保AN之间的时间同步性(例如,tA=tB),则差分距离dBA=dB-dA可由下式给出:
由于dBA可以是正值或负值(例如,分别取决于与A或B的更接近程度),因此该范围可为[-π和π]。
随后,可使用另一个AN对(例如,A和C)来应用该方案。需注意,具有相同相位差(或差分范围dBA)的位置追踪一条双曲线,其焦点位于AN的A和B处。然后,可通过具有相同相位差的位置来追踪另一条双曲线,该相位差对于源自AN的A和C的信号而言是相同的。然后,可通过这两条双曲线的交点来确定WTRU(例如,ZE设备)的位置。这种与差分MF-PDOA相关的过程可能等同于“双曲线定位”(或双曲线三边测量)方法,类似于LORAN-C和OTDOA,但使用MF-PDOA。
图4是示出实现差分MF-PDOA的一种方式的示意图。如图所示的高QMEMS升压变压器411、412、413、414可允许窄带CW,同时提高灵敏度;乘法器/混频器将CW相乘;低通滤波器431、432去除由乘法器产生的双频分量,依此类推。另一种可能性是,MEMS变压器的带宽足以允许CW对(对于PDOA),这将使变压器的数量减半;然而,这可能会降低灵敏度(例如,由于较低的升压以及由于较宽带宽允许的热噪声和干扰)。
在某些情况下,CW可从AN辐射,并从WTRU反向散射,以测量AN处的PDOA。
当经由反向散射在AN处测量PDOA时,每个CW可能传播的距离是范围d的两倍(AN和WTRU之间)。当使用频率为f0和fi(频率差为Δfi)的CW时,如果在WTRU处无处理延迟(例如,CW未调制,因此无需处理),则观察到的相位差Δφi可在AN处测量回来并可示为:ΔΦi=4πΔfi·d/c,如等式1所示,可改写为:
然后,实际/真实范围RT可示为:
回顾等式3:
RT=RA+m·Rmax,i, 等式19
观/测量范围RA和最大范围Rmax,i为:
外,本文所讨论的与MF-PDOA相关的CRT方法(即,增加DL中MF-PDOA的最大单值范围)可适用于无延迟的反向散射。
当在反向散射期间在WTRU接收器处存在延迟时,一种方法可以是使用差分MF-PDOA,其中在AN的A和B处在UL中测量差分单向范围(例如,可在AN的A和B处处理反向散射信号)。可以看出(例如,对于UL中的单向范围):
将ZE设备的作用扩展到包括与定位相关的测量可能会进一步提高电池寿命,但其适度的电子能力要求向网络告知这些能力以及范围仓分辨率、互质数和所支持的最大频率间隔的首选/支持值。另外,适度的电子能力要求网络定制由一组CW组成的定位参考信号(PRS),以便于经由MF-PDOA在UE处进行范围估计。
ZE设备可能具有有限的RF能力,和/或其可能仅支持定义MF-PDOA定位方案所需信号的特定RF特性的参数的特定值。ZE设备的有限RF能力可能会在其需要分配用于ULP范围测量的无线电资源量方面给网络带来不适当的负担。
因此,需要一个过程来向网络告知设备能力,并帮助网络设计基于MF-PDOA的PRS信号,这些信号针对设备规范/能力定制,继而最恰当地帮助WTRU确定范围。该过程还可帮助网络实现有效的无线电资源管理。
如本文所讨论,网络的RAN段被称为接入节点(AN),其可指eNB、gNB、接入点、基站、微小区、微小区、微微小区、毫微微小区等,并且可与它们互换。AN可支持LTE、NR、Wi-Fi或ULP/ZE通信。另外,AN可以是移动的(即,与移动回程并置在车辆中)。
该术语不仅可指WTRU,而且可指IoT/MTC对象、车辆等。
本文讨论的术语定位参考信号(PRS)是指由AN辐射的未调制连续波的集合(CW的集合),用于在UE处经由MF-PDOA进行范围估计。PRS可定义每范围仓分辨率Δr值;在这种情况下,为了区分每个Δr值的PRS资源,在本文档中使用术语PRS层(每Δr值一个PRS层)。
如本文所讨论,给定CW对的相位差称为PDOA。经由MF-PDOA进行的基于DL的范围估计是从所有CW对、相应互质因子和范围仓的测量PDOA中获得的。
此外,对于差分MF-PDOA,出于一个或多个原因,可能需要过程,例如以:1)发现位于WTRU附近的促进者、信道特性和更适合改善位置相关测量的频率;2)使促进者同步;3)招募和配置它们以适当的频率和适当的定时传输CW对,使得WTRU可执行PDOA测量;4)自定义信号属性,并根据每个设备的信道状况和能力自定义***参数,使PDOA测量更稳健,并且定位更准确;和/或5)提供框架以在促进者和WTRU处启用附加方法,诸如频率扫描和波束扫描。
在本文公开的一个或多个实施方案中,PRS可始终开启(例如,不断辐射)或按需辐射(例如,按照来自WTRU的请求进行辐射)。另外,PRS可具有用于粗略范围估计的默认/基线配置,或者使用附加或替代CW和特定特性自定义的配置,以满足更严格的WTRU要求(例如,增加对信道损伤的鲁棒性或获得更精细的范围分辨率)。基于WTRU的ULP/ZE硬件和MF-PDOA测量能力,对PRS资源的请求可以是特定于设备或组的。例如,每个ULP/ZE调制解调器可指对一组特定能力唯一的标识符。然后,可使用该标识符来请求和确定合适的PRS资源。应当理解,一组特定PRS资源的适合性可基于WTRU的能力和测距准确性要求并由其确定。能力和测距准确性要求可包括WTRU可支持的可能频率对和频率间隔,以及WTRU需要来自服务小区的范围。因此,在一个示例实施方案中,WTRU可具有对最小支持频率间隔Δfmin,并且可被呈现PRS资源,该PRS资源包括一组N个频率对,对于{1,2,…,N}中的所有i,具有频率间隔Δfi。在该示例中,WTRU可丢弃频率间隔小于所支持的最小值的所有频率对,然后可根据等式11评估剩余频率对所支持的最大单值范围。在确定的最大范围低于预期服务小区覆盖范围的情况下,可确定PRS资源不合适。如果确定的最大单值范围被确定为高于预期服务小区覆盖范围,则可确定PRS资源是合适的。因此,特定PRS资源的适合性可取决于测距要求和参数以及PRS被发送到的WTRU的能力。应当理解,如果PRS资源被确定为不适合供WTRU使用,则其可请求另一PRS资源。
ULP设备或ZE设备可指由主调制解调器(例如,支持NR、LTE或诸如Wi-Fi的另一现有技术)和ULP/ZE调制解调器组成的混合设备。相位测量由ULP/ZE调制解调器执行。ULP或ZE设备可称为WTRU的一种类型,但除非另有规定,否则在本文中通常称为设备。
如本文所讨论,可存在多于一个方案来仅利用PDOA测量确定设备与AN之间的范围,诸如利用具有按需PRS的MD-PDOA和具有路径延迟测量的混合(MF-)PDOA进行的范围估计。仅出于说明目的,这些方案可分别称为第一方案和第二方案。在这些方案中,PRS资源可能仅按需提供。
在第二方案中,PRS资源可由足以满足期望Rmax的CW组成。然后,可使用确定的附加对来检测/纠正范围估计错误,随后增加对抗信道损伤的鲁棒性。
此外,第一方案或第二方案可能存在变化,由此设备将PDOA估计值传送到网络,并且网络计算范围。
在基于MF-PDOA的范围估计的第一种方案中,当PRS可按需提供时,AN默认情况下可能不会配置为辐射包含未调制连续波(CW)的PRS;相反,ULP可向网络发送广播PRS的请求。该PRS请求可由以下过程组成:步骤1)WTRU向网络传输对PRS的请求;步骤2)网络传输(例如,广播)PRS;和/或如有必要,步骤3)WTRU向网络传输请求附加PRS的另一请求。在传输请求的初始步骤中,来自WTRU的PRS请求可包含满足WTRU(例如,ZE设备)RF能力及其分辨率要求的参数列表。该列表可包括RF和基带能力,诸如:总***带宽ΔF(例如,最低频率CW与最高频率CW之间的频率差);最低CW频率f0;CW对的最小支持频率间隔Δfmin的同时PDOA测量的数量(相位差的数量);连续PDOA测量之间所需的最小延迟;支持/请求的互质数和最高互质值{ξk};和/或相位灵敏度,作为相位的粒度或设备针对近小区、中范围、小区边缘条件可计算的相位值的数量给出。也可能存在其他参数,诸如期望的范围仓分辨率Δr,其可为一个值或多个值;观察到的RSSI;移动性状态;要求的范围准确性。
Δr可能不是由WTRU请求的,但网络可代表WTRU做出该决定,并且该值可隐含在互质数和频率的选择中(如等式8所示)。
在第一方案的第一步骤中,WTRU还可以显式地传输较少的参数或者另选地传输一组标准化参数的标识符。WTRU还可指定要传输的频率和互质因子。
在第一方案的第三步骤(例如,第二请求)中,由于信道条件或范围估计要求的改变,某些参数的值可能会发生变化(例如,相对于初始请求,例如,第一步骤)。
当网络传输PRS时(例如,第二步骤),在接收到具有上述参数的请求时,AN可根据所请求的参数来定制PRS,并开始针对每个范围仓分辨率辐射PRS层。此外,网络可能仅与WTRU共享要使用的频率,网络可能辐射其与其他设备(例如,WTRU)共享的附加CW。
频率对可具有以下两种布置:1)顺序布置:这些对的形式为{f0,f1}、{f1,f2}、...、{fk-1,fk},其中对于这种布置,频率是单调递增的(f0<f1<...<fk-1<fk)。因此,f0和fk可能是***带宽的下边缘和上边缘;2)共扩展布置:这些对的形式为{f0,f1}、{f0,f2}、...、{f0,fk},其中对于这种布置,f0因此存在于每对中。在这种情况下,任何频率fi(i>0)都可以是***带宽的上边缘。如本文所讨论,出于演示目的可假定共扩展布置。
互质数和频率的值可能不需要随i增加(例如,ξ1=8,ξ2=5,ξ3=7)。对于可实现的最精确范围仓分辨率,对i可设置成使得(fi-f0)对应于最大ΔF;同样,对于最大有效Rmax对中的一个CW对的频率差(fi-f0)被设置为最小可能频率间隔。
关于传输步骤(例如,第一方案的步骤1),在表1和后续段落中,存在示出互质数和频率选择以及它们与范围仓分辨率和最大范围的关系的几个示例。此外,还讨论了接收器的相位灵敏度。
表1:用于各种参数组合的范围仓分辨率和最大有效范围
互质数的最大值可能受到ULP/ZE接收器的相位灵敏度的限制:相位分辨率(相位灵敏度)越精确,可能的最大互质数越高。可能的互质数越高,等式6中N的值越大,因此Rmax与Δr之间的比值越大,如等式10所示。此外,频率间隔越宽,范围分辨率越精确。在表1中的案例f)和g)中,可使用不超过16的互质值,因为接收器可以可靠地区分0与2π之间的范围内的16个相位值(例如,分辨率为2π/16=π/8),这可能要归功于良好的信道条件(高RSSI,接近AN)。与案例f)相比,案例g)使用宽频率间隔实现了14倍的更精确分辨率,但代价是最大可实现范围减小了14倍。案例d)和e)可能适用于稍差的信道条件(例如,中频、严重干扰),因此接收器的分辨率为π/4;也就是说,可使用不超过8的互质数。然而,即使设备正在经历有利的信道条件,它也可能不需要请求高的互质值,该设备可能会以范围分辨率换取附加的范围可靠性。另一方面,如果设备对信道条件或近似范围缺乏任何了解,则其也可能请求不同组的参数(例如,不同的PRS层)。最后,与第一方案的步骤1相关的另一点是,对于窄频率间隔,特别是接近Δfmin调制解调器可能会经历降低的相位灵敏度。
关于第一方案的步骤2,当AN开始辐射PRS(或PRS层)时,AN可传输:i)提供PRS的频率和时间特性的参数和/或ii)帮助ULP设备进行PDOA测量的信息。这些参数和信息可能是:频谱特性,诸如***带宽、最小频率间隔、互质因子或使用的频率列表;PRS格式,如果组由调制连续波组成,诸如波形、调制方案、带宽、传输持续时间;时间特性,诸如PRS时机的时间、PRS时机的持续时间、连续PRS时机的数量、PRS时机之间的延迟、所有PRS时机的总持续时间;和/或范围仓分辨率。
设备可接收这些PRS资源和表征它们的参数,然后继续获得每个频率对的PDOA估计并获得近似范围。如果设备需要进一步细化范围估计,诸如缩小分辨率,或者设备可能无法正确确定使用现有PRS的范围估计,则按照第一方案的步骤3,设备可再次传输具有能力和分辨率要求的消息;然而,为了最小化该消息的长度,可使用差分格式传输该消息,也就是说,仅描述相对于上次请求的变化:许多参数(诸如ΔF、Δfmin,Δfmin不需要更新;另外,一些互质数可能不会改变等。
参考图5,示出了根据一个实施方案的方法500。在一个示例情形中,根据第一方案的方法500,在502处,配备有ZE接收器的设备(例如,WTRU或STA)报告其ZE调制解调器电子能力和MF-PDOA测量能力以及期望的PRS参数;可通过参考特定PRS Set ID来请求这些参数。因此,在502处,设备可报告其能力并经由其主收发器接收ZE相关配置并转变到ZE空中接口。在504处,设备从网络接收PRS资源以及表征PRS的参数。设备接收到的主动PRS可能是已默认激活的PRS,也可能是其他设备已激活的PRS。PRS和参数的接收允许在506处确定PRS是否适合设备的能力和定位要求。如果在506处确定PRS和参数是合适的(即,匹配设备的能力和/或要求),则设备随后在512处测量可用频率对的PDOA并在514处组合它们以生成范围估计。在获得了范围估计之后,设备在514处可确定PDOA和范围估计的可靠性。如果设备在516处确定一个或多个PDOA不可靠,则设备前进到508,在508中,设备经由相同的PRS SetID对相同的资源发出另一请求。应当理解,设备可通过参考PRS Set ID(PRS Set ID是指正在请求的PRS资源和相关联参数)或者通过参考指示与特定设备兼容的PRS资源和参数的设备ID来发出对PRS资源的请求。换句话讲,设备可在请求一组特定PRS资源的请求中包括PRSSet ID或设备ID。如果设备在508处执行请求过程,则设备在510处再次接收PRS资源,并且在512处测量PDOA并在514处进行范围估计。如果设备在516处确定PDOA的可靠性和范围估计足够准确,则其可在518处向网络报告范围或定位。该设备可能不需要传达其能力和期望的PRS参数,因为它们没有改变。该设备可选择将新的PDOA测量与来自第二步骤的测量相结合。如果新范围与第二步骤中计算的范围非常相似(一个范围仓分辨率的差),则设备可取两者的平均值。
配备ZE接收器的设备可使用以下参数中的一个或多个参数来在502处报告其电子能力和MF-PDOA测量能力:针对CW所支持的最低频率和最高频率,其中该信息可以最低CW频率f0和总***带宽ΔF的形式表示;任何CW对的最小频率间隔,此外,在任何时间存在的所有CW的任何频率之间是否存在任何最小差异;对顺序或共扩展频率对布置或两者的支持;其可同时处理的CW对或CW的数量(在PRS时机中处理CW),其中如果使用共扩展布置,则可经由N+1个CW测量N个PDOA,如果使用顺序布置,则可经由2·个对测量N个PDOA;连续PRS时机之间支持的最小延迟;和/或所支持的互质值范围。
所需的PRS参数取决于信道条件:观察到的相位灵敏度和RSSI;最大互质数;和/或范围仓分辨率、范围准确性和/或期望最大有效范围。
指代标准化电子能力和测量能力组的PRS Set ID(并且可包括通用期望PRS参数)可在附加(LTE)或注册(NR)过程期间,或者SIB消息广播或向ZE设备广播期间获取。
网络在504或510处传输的PRS参数以及PRS资源可包含:频率对布置,如顺序布置或共扩展布置;PRS时机、PRS时机的持续时间、连续PRS时机的数量和/或PRS时机之间的延迟;和/或分辨率范围仓、使用的频率和每PRS时机的相应互质数。
在516处,设备可通过计算所有对上的RSSI值的函数(例如,平均值、最大值、最小值等)来确定PDOA值的可靠性。该设备可确定平均值对应于三个范围:近小区(强RSSI),其中PDOA测量是可靠的;中频(平均RSSI),其中需要重新传输PRS资源以验证PDOA测量;和/或近边缘(差RSSI),其中需要多个(例如,至少三个)PRS重传。可跨在传输和重传中获得的值对PDOA进行平均。
可通过确定所有频率对共有的范围仓内PDOA的变化以及任何PDOA与范围仓的下限或上限的接近程度来推断PDOA值的可靠性。
在第一方案的替代示例情形中,配备有ZE接收器的设备可在502处显式地或经由特定PRS Set ID报告其能力以及期望的PRS参数,如前一示例中所述。然后,它可在504处接收PRS资源和表征它们的参数,如前一实施方案中所述,并继续在512处测量PDOA,但另选地,由于较差的RSSI,该设备在516处确定其需要一组不同的参数来增加对信道损伤的鲁棒性。在这种情形下,设备在508处发出参考不同PRS Set ID的请求或包含差分格式的请求,仅提供已改变的参数。然后,设备利用更新的PRS资源在512处执行PDOA测量,并在514处执行范围估计。
在某些情况下,可在网络中确定范围估计和位置。为了保持ZE/ULP设备调制解调器设计尽可能简单和节能,另一种方法是将PDOA测量值传递到网络,网络可处理PDOA值以确定范围。测量值可以量化格式(例如,整数+分数部分)提供给网络。
在某些情况下,最终目标可能是定位,而不仅仅是测距。为了定位,需要知道辐射PRS的每个AN的范围以及坐标。
在来自一个AN的PRS传输结束时,网络可开始从不同的AN(例如,现在提供一组新的PDOA测量的设备)开始调度的PRS传输。该循环(例如,其可包括PRS传输、PDOA测量和报告给网络以及网络计算范围)可重复至少三次,直到确定ULP设备的位置。
在某些情况下,也可能不需要绝对位置,而是需要相对位置或相对距离,只要沿着轨道、路线甚至购物中心设置两个AN。例如,在购物中心,最终用户可能只需要知道他们离开百货商店的步行分钟数或计算的步数。在跑道上,运动员可能需要知道他们沿着跑道走了多远,而不是确切的坐标。因此,网络可引导PRS资源从两个或更多个AN传输。
在第二方案中,可能存在多个PDOA以增加对噪声的鲁棒性。在该布置中,提供附加CW对,并测量了不同频率的相应附加PDOA,以对冲噪声,而不是增加范围;也就是说,可针对任何确定的Rmax测量更多的PDOA,目的是使范围估计更可靠。
设备可在一种或多种方法中利用附加的PDOA。在利用附加PDOA的第一方法中,可能需要给定数量的PDOA来明确地确定范围(“基本PDOA”);可提供一个附加PDOA(例如,用于不同的频率对)作为检查。如果由附加PDOA计算的值与从基本PDOA获得的范围不一致,则设备可请求重传相同的PRS资源或改变所请求的PRS参数。一种选择是将在第一传输中计算的值与在重传中计算的值组合(例如,以平均相位噪声)。
在利用附加PDOA的第二方法中,可提供多个附加PDOA(除了“基本PDOA”);设备可遵循选择规则,根据该规则,如果一定数量的PDOA(例如,大于“基本PDOA”数量的数字)一致,则可确定测量是可靠的。如果不同的PDOA不会显著影响范围(例如,它导致整个范围在一个范围仓之外),则另一个规则可能是忽略不同的PDOA。
在利用附加PDOA的第三方法中,提供了多组“基本PDOA”,每一组都能够独立地确定范围。这两个组的Δr和Rmax可能具有相同、相似或不同的值。如果两个计算范围不一致,则可确定不匹配PDOA的数量。如果只有一个不匹配的PDOA,则可忽略它,并且可使用剩余的PDOA来估计范围。如果存在两个不匹配的PDOA,但针对这两个组计算的两个范围相似,则可估计平均值。此外,可遵循选择规则。
图6中示出第二方案的第三方法的一个示例。考虑以下组,每个组都可确定大约105m的正确范围:基本组#1:{ξ1=8,ξ2=13,Δf1=34.125,Δf2=21MHz}620和基本组#2:{ξ3=3,ξ4=5,ξ5=7,Δf3=91MHz,Δf4=54.6MHz,Δf5=39MHz}640。Δr=100m/(7·13)=1.099m和组1和组2的相应Rmax为104·Δr和105·Δr。Δr的选择允许频率差为100KHz(组2)和125KHz(组1)的倍数。
图6是示出针对两个基本组620、640估计的PDOA的示例的图600。如图所示,可看到PDOA以不同的周期性变化;该周期性由ξi·Δr给出,其为Rmax,i。例如,对于ξ1=8,周期性为8.792m,其涵盖相位在0和2·π之间的变化。在该时段内,存在ξ1=8个范围仓。针对每个ξi测量的相位对应于各种范围仓(例如,圆圈602,其在相同的ξi内重复,周期为Rmax,i标可能是寻找包含所有ξi的圆圈602的范围仓。
在图6的示例中,真实范围假定为81.6m;然而,由于ξ3=3的PDOA中存在误差(测量的相位导致不同的仓),因此底部组(ξ3=3,ξ4=5,ξ5=7)选择了43.13m的范围。顶部组(ξ1=8,ξ2=13)正确选择了81.6m。然而需注意,ξ4和ξ5的PDOA具有与ξ1和ξ2的PDOA一致的一个范围仓;这导致ξ3被拒绝。使用这四个PDOA选择范围,因此估计范围为81.6m。还需注意,选择范围估计的更直接方法是应用多数规则,诸如找到大多数PDOA一致的范围仓。
再次参考图5,在一个示例性情况下,在502处,配备ZE调制解调器的设备报告其ZE调制解调器电子能力和MF PDOA测量能力,以及PRS参数,该PRS参数包括确定范围的必要对N(“基本”对),以及包含M个“冗余”频率对的PRS参数(称为冗余,因为这些对一起导致Rmax)。在504处,设备从网络接收PRS资源以及表征基本对和M个冗余对两者的PRS的参数。需注意,所接收的PRS参数可能不同于基于当前由网络服务的设备所请求的PRS参数。然后,在512处,设备使用基本对来测量PDOA来获得“基本”范围,并计算冗余对的PDOA。在514处,设备检查基本对和冗余对是否都一致,其中针对冗余对中的每个冗余对选择了与“基本范围”一致的范围仓,在516声明估计的范围有效,并且在518处完成估计。否则,如果基本对和冗余对不一致,其中在所有对之间没有匹配的唯一范围仓,则在514处,设备考虑多数裁定来确定范围估计的有效性。随后,设备检查是否至少有J个范围仓(J<M+N)匹配,并且设备在514处选择跨J个范围仓匹配的范围仓以确定最终范围估计。参数J可由设备确定或由网络提供。另选地,在514处,设备利用(M+N-J)个不同的范围仓来确定范围估计,并检查其是否接近由多数J确定的范围估计,然后可使用所有M+N个所选择的范围仓的加权平均来计算范围估计。在少于J个范围仓匹配的条件下,接着设备重复该过程,其中其在508处再次请求相同或不同PRS资源并且可独立地或与先前的测量和估计相结合地使用得到的测量和估计。
在另一种示例性情形下,在502处,配备ZE的设备报告其ZE调制解调器电子能力和MF-PDOA测量能力,以及请求两组“基本”对的PRS参数,每组基本对都足以自行确定范围。在504处,设备从网络接收两个基本对的PRS资源以及表征两个基本对的PRS的参数。需注意,所接收的PRS参数可能不同于基于当前由网络服务的设备所请求的PRS参数。然后,设备在512处计算PDOA,并在514处计算这两个基本对组的范围估计。如果范围估计一致,则宣布测量完成。如果范围不一致,但只有一个PDOA不一致,则应用选择规则,并使用剩余的PDOA来估计范围(例如,选择范围仓,使得其匹配除不同对之外的所有对)。如果两个PDOA与其余PDOA不匹配,但所得估计范围中的差异微不足道或可容忍,则设备可将范围估计声明为两者的平均值。否则,该设备重复该过程,其中它在508处再次请求相同或不同的PRS资源,并且可独立地或与先前的PRS资源结合利用所得的测量和估计。
在补充配置中,可在附加/注册过程期间交换PRS相关信息。在先前的方案中,一方面用WTRU能力更新网络并且另一方面向WTRU通知PRS特性对于UL或DL中的ULP/ZE设备来说可能是繁重的。
在ULP/ZE设备的UL中,可经由普通的RF传输或经由UL反向散射(来自网络的信号)进行传输;前者需要消耗ULP/ZE设备可用的适度能量(例如,经由能量收集来收集)。反向散射可提供低数据速率,并使ULP/ZE设备的UL通信完全依赖于网络。对于任一种技术,最好避免大的数据传输。
在ULP/ZE设备的DL中,调制解调器可具有窄带宽,从而限制数据速率。此外,处理传入数据导致功率消耗。
相比之下,由于主调制解调器(即,LTE和NR)没有此类数据速率限制,因此其可用于推进部分程序,以便能够在设备进入ZE模式之前测量PDOA。
一种替代方案是在以下情况下确定i)设备的能力和需求以及ii)相关联的PRS特性:主调制解调器处于通信的初始阶段(无线电接通后的注册);设备移动到其注册区域之外的跟踪区域;和/或WTRU能力发生变化(最终用户切换“支持ULP/ZE模式”)。这些过程可方便地用于传送MF-PDOA操作所需的信息。
然后,在周期性跟踪区域更新(例如,NR中的周期性注册更新)期间不必交换设备的能力和需要以及相关联的PRS特性信息,因为它们应该已经可用/存储在网络中。
图7是示出附加过程700期间的PRS相关信息交换的图。一般来讲,对于附加过程700,可发生以下步骤中的一个或多个步骤。最初,存在附加请求(LTE)或注册请求(NR)消息702,该消息可能包含“ULP/ZE位”,通知设备支持ULP/SE模式/调制解调器(和ULP/ZE定位)。接下来,可能存在针对ZE/ULP能力的WTRU能力查询消息查询(例如UECapabilityEnquiry)704,以及针对EUTRA、EUTRA-NR和NR的查询。接下来,WTRU能力信息消息706可包含详细说明ZE/ULP定位支持技术(MF-PDOA)和相应的RF和基带能力(例如,互质数、***BW等)以及定位参数的期望值(例如,分辨率)的信息元素(IE)。接下来,可能存在RRC连接重新配置(LTE)或RRC重新配置(NR)消息708,该消息包含表征PRS的IE(例如,实际频率、互质因子、定时数据等)。接下来,设备可用RRC连接重新配置完成/拒绝消息(LTE)或RRC重新配置完成/拒绝(NR)710进行响应。最后,可能存在从WTRU主调制解调器到网络的附加完成消息712。
在RRC连接重新配置完成消息710中,网络可指定PRS资源是否i)始终开启,ii)是否按需可用;和/或iii)是否按照特定模式间歇。另外,网络可针对各种AN指定PRS资源,以便能够计算多个范围。该消息中指定的PRS参数可用于默认PRS层,该默认PRS层可在WTRU处周期性地重新配置,或在注册、跟踪或RAN通知区域发生变化时重新配置。配置还可作为标识符和参数组之间的映射提供,每个支持的PRS层一个参数组。
此外,RRC连接重新配置(LTE)或RRC重新配置(NR)消息708可包含不同PRS资源组。当设备进入ULP/ZE模式时,其可根据信道条件和位置(例如,户外、购物中心)来选择这些组中的一个组。另外,如果重新配置消息708中的组均不适用于信道条件和位置,则设备可请求资源,正如本文所述的第一方案和第二方案中概述的那样。
如本文所讨论,可能存在涉及具有路径延迟测量的混合(MF-)PDOA的方案。具体地,这些方案可将PDOA测量与定时信息相结合。当设备到AN的实际范围大于所使用的确定CW对的Rmax,i时,可能发生混叠。该混叠可由m建模(见等式3):PDOA可能无法明确确定真实范围。
计算多对的PDOA可能会增加有效Rmax但该值可能仍然有限,当实际范围超过有效Rmax时,仍可能存在混叠。
此外,即使已知真实范围小于有效RmaxPDOA的测量中也可能存在误差,导致不正确的范围仓决策;即使对于一个PDOA,它只是简单地选择紧邻的范围仓,这也可能导致计算范围中的较大误差。补救措施包括延长测量PDOA的时间长度,使用比明确确定范围所需的更多的对,和/或重复PRS和相应的测量。
一个替代方案是将PDOA测量与往返时间(RTT)数据(例如定时提前(TA)和飞行时间(ToF))相结合:PDOA测量提供了准确性,而往返时间数据消除了模糊性(例如,因此将有效Rmax扩展到可能是由AN服务的小区的半径的值)。如果仅使用一个CW对,则可使Rmax,i大于RTT的分辨率。
此外,对于多个对,RTT定时数据可充当一种冗余形式,当由于不利的信道条件,一个错误的仓决策使MF-PDOA范围估计与RTT估计冲突时,该冗余形式可帮助检测错误。例如,参考等式5,ξ1=3,ξ2=5。d的真值为14,因此d的mod值(测量值)应为a1=mod(14,3)=2和a2=mod(14,5)=4。然而,由于相位误差,上述测量值分别为1和4。d的计算值变为4,而mod(4,3)=1且mod(4,5)=4。
如所讨论的,将PDOA与RTT测量相结合可改善最大范围和准确性,增加通用性,并增强抗信道损伤的鲁棒性。
在一个实例中,可能存在混合(MF-)PDOA-TA方案,其中可能存在如何在LTE和NR中实现UL和DL同步的技术。
通电后,设备可首先通过PSS和SSS同步参考信号寻求***捕获和DL同步;该同步可在所接收的帧、子帧、时隙和/或符号级别,并且可允许读取广播***消息。然后,在从***消息确定RACH参数之后,设备可尝试RACH过程,该过程可实现UL同步。
可实现UL同步,其中设备首先根据所接收的DL信号的定时在UL中传输RACH MSG1;然而,在传输帧(例如,在AN处)和接收帧(例如,在设备处)之间可能存在td延迟(例如,等于范围/c)。最初与接收帧同步的UL信号可在具有附加td传播延迟的AN处接收。当设备传输第一RACH MSG1时,网络可确定该RTT=2·td延迟,并且网络可在RACH MSG2中使用TA命令进行响应,该TA命令在LTE中以16·Ts的倍数表示。假设Ts值(例如,采样周期,即LTE中的基本单位)定义为1/(2048·15KHz)=1/30720ms,并考虑到RTT,TA命令可能对应于78.125m的范围粒度。可以假设TA命令的准确性也为78.125m,即,TA命令指定位置78.125·n±39.0625m。换句话说,除了原点(TA为0)外,TA范围仓(ΔrTA)的大小为78.125m。
在NR中,子载波间隔(SCS)的形式为2μ·15KHz。TA命令粒度可与LTE相同,但除以2μ:定时TA命令可为64·16·Tc/2μ的倍数,其中Tc=1/(4096·480KHz)=64·Ts。对于15KHz的SCS,μ=0,因此范围粒度可能与LTE相同;然而,对于30KHz的SCS,μ=1,则范围粒度可为39.0625m,依此类推。随着LTE/NR设备的移动,网络可随后发送TA更新(例如,小差值),以保持设备的UL定时与网络一致。在任何情况下,网络可知道任何时刻的总定时提前。
作为ULP/ZE设备对PRS的请求的一部分,其可包括对TA的请求。另一选择是网络自动提供定时提前。在这两种情况下,设备可将TA与PDOA测量相结合。
根据信道条件、范围值和支持的频率,设备可能具有各种PDOA+TA组合选项,诸如一个PDOA+TA、MF-PDOA+TA和/或TA以检测MF-PDOA错误。
对于一个PDOA+TA选项,可选择PDOA频率对,使得Rmax,i略大于ΔrTA。PDOA测量可提供比TA更好的分辨率,而TA可消除范围模糊。
图8是示出相位模糊度的示例的曲线图800。在该图中,测量PDOA的结果可能在80+150·m米的范围内。TA数据确定范围大约在664m和772m之间,因此m为4,并且该范围被计算为680m。在图中,圆圈802标记从PDOA测量确定的可能范围,而TA数据选择正确的圆圈标记。
这种情形下的实际范围精度可能取决于相位灵敏度;如果设备可通过π/8区分相位,这意味着这里的精度大约为10m,即150/(16个相位值),并且该范围大约为680±5m。
对于MF-PDOA+TA选项,多个PDOA频率对可与TA组合;有效Rmax被选择为略大于ΔrTA。可获得比MF-PDOA+TA选项更精确的分辨率,而TA消除冗余。例如,对于支持π/8相位分辨率的设备,请求以下值:ξ1=4,ξ2=15,f1-f0=50MHz,f2-f0=13.333MHz,Δr=1.5m。
MF-PDOA的有效Rmax为120m。因此,使用该参数组合的设备然后可提供由TA(小区半径)确定的最大范围;此外,在良好的RSSI值(例如,在AN附近),设备可提供1.5m的范围分辨率。
另选地,该设备可请求以下各项:ξ1=3,ξ2=5,ξ3=8,Δr=1m,f1-f0=100MHz,f2-f0=60MHz,f3-f0=37.5MHz。
MF-PDOA的有效Rmax0μm。范围分辨率为1m。使用最大互质数值8可确保Δr在PDOA估计中占据不小于π/4。因此,利用这些参数,设备可能能够承受比先前示例中更差的RSSI值。
再次参考图5,在一个示例性情形下,在502处,配备有ZE接收器的设备报告其ZE调制解调器电子能力和MF-PDOA测量能力,请求其最大有效范围略大于定时提前分辨率的定时提前和PRS参数。在504处,设备接收PRS资源、表征PRS资源的参数和定时提前。然后,设备在512处计算PDOA,并在514处将它们组合以得到范围估计:TA确定粗略范围桶,而PDOA在TA范围桶内提供更精确的范围分辨率。
在先前示例性情形的变形中,设备从服务AN接收TA值,该TA值随后用于确定初始范围估计和对应的预期RSSI。随后,在508处,设备利用确定的RSSI值和初始范围估计来选择和请求特定PRS配置,该特定PRS配置在提供鲁棒性的同时提高了准确性。请求的PRS的最大有效范围可以是i)稍微大于定时提前的分辨率,或者ii)与定时提前的分辨率无关。然后,在510处,设备从网络接收PRS资源以及表征PRS资源的参数。然后,在512处,设备测量可用频率对的PDOA。对于情况i),设备测量PDOA并在514处将它们组合以得出范围估计:TA确定粗略范围桶,而PDOA在TA范围桶内提供更精确的范围分辨率。对于情况ii),设备计算PDOA并确定范围估计,仅在514处使用TA来验证该范围估计。
对于TA用于检测MF-PDOA错误的选项,TA的作用是验证和检查经由MD-PDOA获得的结果。图9示出了示出示例900的两个曲线图,其中TA用于验证来自MF-PDOA的结果。在该图中,使用ξ1=3和ξ2=4,Δr=50m计算的PDOA的总范围为大约560m,这与所选的TA范围库902一致。
最后,正如在第一方案中一样,可向网络报告PDOA测量,然后网络进行范围和定位计算。在这种情况下,网络可能不需要共享TA值。
在一个实例中,可能存在混合(MF-)PDOA-ToF方案。飞行时间(ToF)方法计算沿一个方向传输的信号的往返时间(RTT),并沿相反方向接收响应;它们还可考虑接收信号的处理,即测量处理延迟。图10是示出在混合PDOA ToF方案1000中使用时间戳的示例的图。在该图中,时间戳T1和T4分别对应于信号离开和到达ULP/ZE天线1002的时刻。另一方面,时间戳T2和T3分别对应于信号到达和离开AN天线1004的时刻。
由于经由RTToF获得的范围的准确性可能优于本文所述的TA方案,因此它可允许使用与TA方案所要求的不同的互质数、频率和范围二进制值(例如,仅提高PDOA的性能)。例如,如果ToF本身允许5m的准确性,并且设备支持π/8的相位准确性,则f1-f0=60MHz的PDOA值可实现Rmax,i=5m625m的分辨率。
当WTRU传输对PRS资源的请求并且网络用PRS资源及其特性进行响应时,可计算图10的时间戳。参数T2和T3,或者另选地数量T3–T2,可包括在包含PRS资源特性的消息中。如果设备为网络提供PDOA以进行范围估计,则设备可能需要沿着PDOA传输T1和T4的值,或者传输量T4-T1。
另选地,如果对PRS资源的请求是经由反向散射发出的,则网络可确定离开AN天线的反向散射信号和在AN天线处所接收的反向散射信号的时间戳。该设备可确定信号到达天线的时刻和传输的响应离开天线的时刻,以测量处理延迟。如果网络进行范围估计,则设备可提供PDOA以及处理延迟。
在一些情况下,范围估计可利用带有传统CRS和TRS的MF-PDOA。具体地,可使用LTE和NR参考信号代替MF-PDOA PRS,或者与MF-PDOA PRS结合使用,以获得用于范围估计的多个PDOA。
对于经由LTE中的CRS的MF-PDOA,小区特定参考信号(CRS)是始终开启的信号,因为它是LTE的重要部件,用于无线资源管理(例如,选择、重选、切换)、信道状态信息测量、频域均衡和数字自动增益控制、频率和时间跟踪以及数据解调。
另一方面,由于缺少未使用的6GHz以下频谱,NR可经由称为双频谱共享(DSS)的方案与LTE共享频谱。DSS要求针对NR设备的数据在始终开启的LTE信号周围进行速率匹配。因此,NR设备可能能够检测每个NR子帧中的CRS。
在一种方法中,CRS可以是用于经由MF-PDOA进行基于DL的测距/定位的资源,如下所示。
CRS由在整个***带宽中存在于每个资源块(RB)中的子载波信号组成。如果eNB使用一个端口,则每个RB有两个CRS子载波,每个子载波彼此相隔90KHz。因此,用于一个端口的CRS的子载波的频率间隔可表示为90·nKHz的形式,其中n为{1...2·NRB-1},其中NRB是***带宽中的资源块数。
设备支持的用于MF-PDOA定位的信号之间的最小间隔为Δfmin,这可能会限制可以使用的频率组合。
假设设备支持最小间隔Δfmin=2MHz;***带宽ΔF为20MHz,因此NRB=100;使用1.8MHz的倍数(10个RB)的Δfi值,可选择以下任一组参数,这两种情况下获得的Rmax为166.67m(见等式11):a)ξ1=5,ξ2=3,f1-f0=5.4MHz,f2-f0=9MHz,Δr=11.11m;b)ξ1=5,ξ2=8,f1-f0=14.4MHz,f2-f0=9MHz,Δr=4.167m。
使用0.54MHz的倍数(3个RB)的Δfi值,以下任一组都会导致Rmax=555m:c)ξ1=7,ξ2=8,f1-f0=4.32MHz,f2-f0=3.78MHz,Δr=9.92m。d)ξ1=15,ξ2=14,f1-f0=7.56MHz,f2-f0=8.1MHz,Δr=2.65m。
当设备分别支持π/4和π/8的相位灵敏度时,可使用案例c和d。另选地,CRS可与网络请求的MF-PDOA一起使用,以经由不同的频率对增加PDOA的数量。此外,CRS可与RTT定时结合使用。
在2端口的情况下,这是2x2 MIMO的常见配置,每个RB有四个子载波,每个子载波间隔45KHz;然而,可假设属于两个不同端口的子载波属于不同的天线;因此,只能使用从同一端口内选择的子载波对,因此可用的频率差仍然如上。
从CRS获得的MF-PDOA范围估计可能不如从按需PRS资源获得的那些可靠:CRS频率可能与设备的硬件能力不匹配,因此测量的PDOA可能容易出错。一个示例是PDOA测量,该测量可能受到无法由设备中的带通滤波器正确去除的参考信号的污染。
对于经由NR中的TRS的MF-PDOA,TRS是一种参考信号,使用CSI-RS资源允许在设备上进行精确时间跟踪和频率跟踪。TRS并不始终开启;其仅与PDSCH数据一起传输。然而,使用进程预留,网络可任意划分PDSCH信道,以使其“经得起未来的考验”。因此,使用预留,虚拟/空数据可与TRS一起发送。
TRS可在两个连续时隙中每个端口的每个RB有3个子载波,其中每个TRS子载波相隔4个子载波,对于15KHz和30KHz的SCS,分别对应于相隔60KHz和120KHz。然而,与可能存在于每个LTE RB中的CRS不同,TRS的周期性为至少10ms。在恢复过程中,每个RB的3个子载波至少每10ms可用于执行MF-PDOA测量。TRS的RB的最小数量为52。如果假设SCS为15KHz,则最小数量的RB用于TRS,则可用于MF-PDOA的频率差为60·nKHz,其中n为{1...(3·52=156)-1}。
再次参考图5,在一个示例性情形中,最初在512处,设备为服务AN中存在的CRS或TRS中的子载波对计算PDOA值,并且设备在514使用这些PDOA得出初始范围估计。在516处,此范围估计可能不被确定为可靠的,因为其通常可能不对应于设备的硬件能力,但在508处,设备可将其与RSSI值结合用于PRS资源的更有针对性/更准确的请求。因此,在508处,设备利用初始估计从网络请求与初始范围估计一致的特定定制PRS配置。在510处,设备从网络接收PRS资源以及PRS的特性。然后,设备在512处测量PDOA以在514处确定范围。如果与初始范围一致,则在518处,宣布范围估计完成并可向网络报告。否则,如果在516处估计的范围与初始估计不一致,则设备可前进到508,在此它再次请求具有相同或不同参数的PRS资源。然后,该设备将新的范围估计与先前的范围估计进行比较。
在差分MF-PDOA方案中,可能存在如下发生的配置和数据传输:i)WTRU(例如,ZEWTRU)和AN之间;和ii)促进者(例如,其他WTRU)和AN之间。多个AN的CW对和频率差可用于计算AN对之间的差分范围,并由此计算WTRU的位置。
由于PDOA先前被定义为“给定CW对的相位差”,因此差分MF-PDOA方案可包括获得多个AN的PDOA(例如,一次获得两个AN之间的差分范围)和多个频率差的PDOA(例如,增加该差分范围的最大单值)。然而,在本文讨论的与基线差分MF-PDOA和侧链路支持差分MF-PDOA相关的示例中,可使用促进者或其他WTRU(在ZE WTRU附近)来生成CW,而不是AN。也就是说,附近的促进者可能辐射WTRU获得PDOA所需的CW:在某些情况下,由于许多WTRU可能无法检测到多个AN,或者可能无法使用来自多个AN的CW来获得PDOA,因此WTRU附近的促进者可能比AN更优选。除此之外/另选地,这可通过AN而不是WTRU和/或促进者来完成。
实现差分范围的步骤包括1)传输单个CW用于促进者发现和资源选择,2)促进者同步,以及3)传输CW对(例如,每个促进者一对CW)用于差分MF-PDOA测量。动作1)和2)的顺序可以颠倒,因为促进者同步仅需在动作3)之前。
图11中示出包括AN 1102和辐射CW的一组所选促进者的网络1100。在促进者发现和资源选择级(其可称为如本文所讨论的促进者发现)期间,每个促进者(例如,类似蜂窝电话的图标)1104可以预定频率传输CW 1120,并且任何ZE WTRU(IoT图标)1106检测CW,其意图是在良好的信道条件下(例如,在促进者1104和ZE设备1106之间)找到促进者1104(信道条件包括路径损耗/与ZE WTRU 1106的接近度、阴影、衰落)并确定导致最佳信道条件的频率(以及可能的其他参数)。
一种示例性方法是ZE WTRU 1106检测以唯一固定频率辐射的促进者1104(如图11所示),然后根据它们的RSSI对检测到的促进者进行排序。目标ZE WTRU 1106附近的一些促进者1104可能不会被ZE WTRU 1106检测到,这仅仅是因为它们的信号可能在为其CW选择的频率处“淡出”。一种补救措施是让促进者1104以多个频率传输CW。然后,如果促进者1104可步进或扫过频率,则更复杂的方法可能需要每促进者和每频率的RSSI测量。
促进者同步可通过以下方式实现:1)从AN 1102传输的至少两个参考CW(“CW-RS”);和2)每个促进者1104知道其到AN 1102的相应距离(以及可能的促进者1104的位置)。例如,AN 1102可辐射900MHz和903MHz的CW-RS信号,然后可经由频率合成器(例如,利用倍频器和混频器)使用这些信号来在促进者1104处生成频率为903+3m MHz的CW;接下来,每个CW可根据AN 1102和促进者1104之间的传播延迟进行相移,诸如-mod(dA/c,2π)。
另选地,促进者同步可通过以下方式(A-D)中的一种方式或它们的组合来实现:A)AN 1102传输定时提前命令,该定时提前命令包含具有LTE/NR采样周期的时间精度的值(例如,对于LTE,Ts=1/30.48MHz);然而,该定时提前可用于单向距离(例如,而不是LTE/NR中的双向距离),以确保同时传输辅助促进者1104信号(例如,而不是如LTE/NR中那样同时到达AN)。B)用于5G WTRU的高带宽PRS信号。C)GPS定位。D)时间敏感网络(TSN),作为NR版本16的一部分,支持工业物联网(IIoT)和URLLC。
本文进一步讨论了差分MF-PDOA测量级的细节。
一般来讲,本文讨论的与基线差分MF-PDOA和侧链路支持差分MF-PDOA有关的示例可能相当于使用差分MF-PDOA进行定位,其中用于位置计算的资源和配置是动态的,它们被动态地选择以利用最佳可能的信道条件来优化位置的估计。
图13所示的该方案的促进者发现级1320可遵循一种周期性方法,在该周期性方法中,在每个时间段Tp,小区中的所有促进者在持续时间t1内同时传输一个CW,每个促进者针对CW使用不同的频率,N个频率中的第一个频率供其使用。然后,区域中需要确定其位置的任何ZE WTRU(例如,由AN或ZE WTRU本身)向AN报告1328其在T1期间检测到的频率1322以及每个频率的RSSI。可能存在这样一种配置,其中ZE WTRU仅在RSSI高于或等于固定阈值Pd时才报告1328频率。在接收到1332这些频率报告1200(在图12中示出)时,AN可将所报告的频率追溯到实际促进者,从而避免ZE WTRU报告任何促进者身份的需要。在暂停或时间间隙之后,为了从ZE WTRU接收报告并在AN处完成测量报告的处理1334,然后促进者可使用N个频率中的第二个频率在持续时间T1内同时传输CW。同样,所讨论的ZE WTRU可报告1328它们能够检测到的频率以及RSSI值。总共有N次这样的迭代(例如,循环),直到所有N个频率都循环通过。根据以下理解,***可设置为最小N=3:在差分MF-PDOA测量级1330(一个频率可在第二对中重复使用)期间,每个促进者需要支持至少两对CW(对于两个频率差Δfi)。另选地,N=3的值可对应于频带/子频带内的低频、中频和高频;最终,值越多越好,因为可以避免具有深度衰落的频点,并选择具有最佳衰落特性的频点。
另一个可选方案是简单地放宽整个过程,以允许N=1或N=2,并选择可检测到的促进者,无论它们是否在这些N个频率处被检测到(尽管它们接近ZE WTRU,但由于传输频率处的CW处于深衰落而未被检测到)。当整个小区中(或在所讨论的ZE WTRU附近)存在高密度的促进者时,这样的过程(例如,N=1或N=2)可能是可行的。
频率报告1200(其包含具有频率和RSSI的列表)可在完成N次迭代中的每次迭代或所有迭代后反向散射到AN。
当列出所有N次迭代时,频率报告可包含迭代字段1202,该迭代字段包含N次迭代中的每次迭代的检测到的频率中的每个频率(以及表示为超过阈值的余量的相应RSSI);每个迭代字段之后可以是空字段1204(第N个字段除外)。
如果报告1200中列出的频率总数低于特定目标,则AN可指示促进者重复N周期促进者传输过程,并且ZE WTRU以给定的较低阈值重新测量。根据频率报告1200,该AN可确定设备所在的邻域,因此其可引导仅在ZE WTRU的邻域中的促进者的子集参与促进者发现过程1320的重复(而非整个小区)。另选地,AN可跳过重复,但随后在差分MF-PDOA测量级1330中包括CW-RS。
在处理1334频率报告1200时,AN可选择将在差分MF-PDOA测量级中传输CW对的促进者,并将选择连同将使用的频率一起通知促进者和ZE WTRU。此时,AN可开始其CW-RS的传输;这些CW参考可由促进者(连同它们到AN的范围的知识)用来合成与AN同步的CW。AN还可通知每个ZE WTRU将使用的频率对的配对(以及如果ZE WTRU最终计算1336其自己的位置或者其将测量结果追踪到场地的地图,则通知促进者的身份,并因此不向AN报告该位置)。
随后,由AN选择来参与差分MF-PDOA测量级的每个促进者可传输其相应的第一对CW。ZE WTRU可使用来自两个不同促进者的CW对(总共四个CW)来获得第一组(组s=1)测量值1338(图4中的sinθBA和cosθBA)。然后,AN可指示促进者各自传输第二CW对(具有另一频率差),ZE WTRU从该第二CW对获得第二组(组s=2)测量值1338。
可重复先前过程以便为新的促进者配对(第j配对)获得第一组和第二组测量值1338。
ZE WTRU可经由反向散射向AN报告1339两个(j=2)促进者对的第一组和第二组测量值1338;然后,AN可确定第一促进者对之间的差分范围,然后是第二促进者对之间的差分范围。这两个差分范围可用于确定1336设备的2-D位置。这两个促进者对可能会或可能不会重复使用一个促进者,其中重复使用或不分别导致总共三个促进者(如第一对促进者中的促进者A和B,然后是第二对促进者中的A和C)或四个促进者(促进者A和B,然后是促进者C和D)。对于3-D位置,需要来自三个促进者配对(j=3)的测量值。
另选地,ZE WTRU可在设备所在的场所的地图上查找测量值以及促进者的标识,诸如购物中心、医院内部、高层建筑、体育场等。可使用与ZE WTRU相关联的主收发器预先下载1304地图(例如,当ZE WTRU首次进入场地时)。ZE WTRU可从地图中获得坐标并将它们报告给AN。
代替单独使用促进者,也可使用WTRU(或WTRU和促进者的组合)确定2-D或3-D位置。另外,在促进者发现级1320期间,WTRU可在UL中传输调制载波,诸如LTE或NR资源块;传输可传送控制平面数据(例如,跟踪区域更新)和/或小的用户平面数据(例如,电池信息、当前位置和指示愿意参与差分MF-PDOA方案的标志)。
此外,代替周期性方法,ZE WTRU本身可经由反向散射请求,按需请求差分MF-PDOA过程的开始。这些资源可以半持久的方式提供,而不是具有持久的周期性CW资源:基于每种需要(在NW或ZE WTRU处),可激活和停用促进者发现级的CW资源(以及它们的配置,诸如周期性)。
在一个实施方案1300中,WTRU可配备有主收发器和配对ZE接收器(在本文可称为ZE WTRU),其包含一排固定频率MEMS变压器、一排可调谐MEMS变压器或一排可调和固定频率MEMS变压器。当在操作中时,该ZE WTRU可使用MEMS变压器组永久监听CW。该ZE WTRU还可包含能量检测(ED)电路、混频器、低通滤波器、反正切模块和其他部件。最初,当ZE WTRU在1302处首次进入场地时,其可在1304处下载还包含促进者位置的场地地图;ZE WTRU还可接收***参数并共享其能力。在1322处,每当传输CW时,ZE WTRU可经由ED电路检测CW。如果ZE-WTRU需要确定其位置或者如果AN提示其确定其位置,则ZE-WTRU可反向散射1328其能够检测的频率值(例如,属于不同促进者的每个频率)以及相应的RSSI值。1322和1328处的动作可重复总共N次,其中N是已知的预配置***参数。在1328处,ZE WTRU可反向散射包含所有N个步骤的频率和RSSI值的频率报告。在1332处,AN可向ZE WTRU通知CW的频率以及传输CW的促进者的身份(例如,对于所有促进者对或一个促进者对)。在1334处,ZE WTRU可在时间TM内监听CW,计算CW对的配对的PDOA(例如,每对具有相同的频率差Δfs,其中s=1,并且属于不同的促进者),并获得第一组
(s=1)测量值1338(“同相”值cos θBA和“正交值”sin θBA);ZE WTRU还可经由反向散射与AN共享1339测量值1338。此后,ZE WTRU可在1332处重复该动作,其中其被通知新的CW频率和相关促进者身份;另选地,来自第一组1338的频率可重新使用,但顺序可改变,从而产生新的频率差Δfs(其中s=2);这可经由将第一组的第一频率和第三频率发送给第一促进者等等来完成。然后,ZE WTRU可针对新的CW重复1334处的动作,并针对同一对促进者获得第二组(s=2)测量值1338;如果AN请求它们,则ZE WTRU可提供第二组测量值1338。可针对新的一对促进者重复1332、1334和1339处的动作。另选地,ZE WTRU可将第一对促进者和第二对促进者的第一组测量值和第二组测量值1338追踪到下载地图中的位置,并与AN共享相关坐标。
在另一实施方案中,促进者可配备能够以N个频率中的任何频率辐射CW的发射器。这些CW可以1)持久、周期性的方式或2)半持久的方式提供(例如,根据需要激活和停用资源配置)。在第一步骤中,促进者(例如,相对于ZE WTRU或所讨论的WTRU的其他WTRU)可从AN接收命令,以在N个频率中的第一频率上传输CW,另选地,在每个持续时间Tp,促进者可准备开始传输CW。在第二步骤中,促进者可在持续时间T1内以所分配的频率传输CW。促进者可重复第二步骤总共N-1次。在第三步骤处,可将需要传输的CW对通知促进者。在第四步骤处,促进者可在持续时间TM内传输该对CW。对于不同的频率和不同的频率差,第三步骤和第四步骤可重复至少一次。
在另一实施方案中,在第一步骤中,接入节点(AN)可命令其小区区域中的促进者开始以它们的N个频率中的第一频率传输CW(例如,以持续的、周期性的方式或以半持续的、按需要的方式)。在第二步骤中,AN可命令任何ZE WTRU报告其能够检测到的频率。第一步骤和第二步骤可重复总共N-1次。在第三步骤中,AN可处理针对每个ZE WTRU的报告。在第四步骤中,AN可命令促进者在持续时间TM内以给定频率(例如,具有给定频率差)进行传输;AN可提示任何ZE WTRU报告所做的测量。第四步骤可针对新的频率重复第三步骤(例如,具有新的频率差)。可用新的频率和新的频率差重复第三步骤和第四步骤;从ZE WTRU的角度来看,可能涉及一对不同的促进者;然而,从AN的角度来看,相同的促进者进行传输,但AN可确保传输现在旨在用于不同的ZE WTRU。在第五步骤中,使用测量报告,AN可计算任何设备的位置,或者其可命令设备报告其位置的坐标。
ZE WTRU可请求部分或完整资源,这些资源的属性对本文公开的默认资源中的属性进行补充或替换。完整资源意味着资源足以获得2-D(或3-D)位置;部分资源意味着这些资源仅是对默认资源的补充。关于发现级可改变的属性/资源包括频率、频率总数和/或测量报告阈值;关于差分MF-PDOA级,可改变的属性/资源是频率对的数量、CW的频率及其频率差和/或CW的持续时间。
在一个实施方案中,已接收到默认资源以发现促进者和/或确定其自身位置的ZEWTRU可请求附加资源,包括:测量报告的不同阈值;附加CW对;非默认频率差Δfi(例如,大的值,或1MHz的分数的倍数);对于每个促进者配对,CW对的附加配对(使用附加Δfi)以细化范围或进一步增加单值范围;非默认频率,甚至可能在其他频带或保护频带中;增加的CW持续时间;一次CW对的多个配对(例如,设备能够同时获得多于两个促进者的测量结果,诸如一次提供多于一个差分范围的测量结果)。
使用反向散射从ZE WTRU向AN传输请求、检测/发现结果和测量结果可能会带来有关范围、可靠性、数据速率、拥塞/争用和延迟的问题。另一方面,在ZE WTRU和邻居促进者之间的直接通信可能更健壮和通用,更可能导致更少的争用,并且具有更少的延迟。此外,直接的ZE WTRU-促进者通信可能有助于减轻AN的负担;更重要的是,它可为促进者、频率和其他参数选择提供更加动态和自定义的per-ZE-WTRU方法,以最终优化差分MF-PDOA测量。此外,促进者可能能够在促进者发现级之前发现ZE WTRU。
在某些情况下,在ZE WTRU和促进者/WTRU之间可能存在直接通信,以选择最佳CW对、共享配置/参数以及改进和共享差分MF-PDOA测量。直接通信可包括UL中的反向散射、DL/UL中的侧链路(如在D2D/ProSe和C-V2X中一样)、类似于802.11ba中使用的DL中的ZE空中接口或它们的任何组合。如本文所讨论,多个AN的CW对和频率差Δfi可用于最终计算ZEWT RU的差分范围和位置。
另一方面,对于一般室内环境,信道受多径(LOS和/或反射)的影响,因此从CW获得的PDOA也会受到多路径的影响。在多路径信道上传输的CW可能导致净CW,其具有有效幅度或衰落幅度和有效延迟(例如,延迟为1)LOS传播延迟(即,范围)和2)多径延迟扩展的净效应之和)。该幅度和该有效延迟可能会根据多路径的各个分量(例如,LOS和反射)矢量相加的方式(例如,幅度和相位)而有所不同,例如,它们是相干/建设性组合、相消组合还是以介于两者之间的某种方式组合。因此,如果有可用选项,则目标应该是选择使多路径引起的延迟最小化的频率(例如,当反射相消增加时出现最佳情况,因此只保留LOS)。
此外,当多路径分量(例如,LOS和/或反射)相干或近似相干地相加时,即在衰落幅度较高的频率和位置(例如,信号“衰落”),可获得最准确的差分范围测量(例如,有效延迟的正确估计准确);当衰落幅度较低时(信号“淡出”),情况可能相反。因此,各种/多种频率,特别是选择相距较远的频率点(例如,相隔超过信道的相干带宽)可允许获得改善差分范围测量的频率。因此,该方法中的CW发现级还可能具有选择产生最佳衰落条件(例如,***传递函数的最高幅度水平)、最小多路径、最小延迟和/或更好差分范围计算的频率的目的。
在实施方案中,可能存在一些方法(与ZE WTRU和促进者之间的直接通信一前一后地使用),这些方法可用来减轻多路径效应。
在一种方法中,反向散射(例如,无调制)可用于将CW反射回促进者,该促进者继而可估计双向信道多路径和衰落条件,目的是选择最佳频率(例如,促进者决定CW而不是ZEWTRU的适合性)。反向散射也可用于与促进者共享测量值。可利用定向反向散射来确定来自具有最佳衰落条件或最小路径延迟的ZE WTRU的方向。
在一种方法中,ZE WTRU处的定向天线或多波束天线可减少多路径,并且可选择导致最低路径延迟的波束。
在一种方法中,侧链路(基于LTE或NR)可用于在ZE WTRU和促进者之间共享信息(例如,所选择的频率、配置/参数、测量),并且还用于促进者间通信。另选地,信息可经由类似于802.11ba中使用的ZE空中接口从促进者传送至ZE WTRU。
在某些场景中,可能有一个目标是利用直接ZE WTRU-促进者通信来进一步改善动态用于差分MF-PDOA中涉及的测量的最佳资源和信道条件的选择,从而进一步改善定位准确性。
在促进者以静态频率传输的方案中,在发现级期间,每个促进者以特定于促进者的一个或多个频率进行传输。然后,ZE WTRU可经由反向散射或通过ZE空中接口通知促进者,选择了哪些促进者和频率。在发现级之前,促进者可进行反向散射以确定存在哪些ZEWTRU;然后,来自每个检测到ZE WTRU的促进者的CW可按顺序传输:第一促进者按顺序传输CW,然后查询ZE WTRU(例如,经由反向散射或侧链路)以报告测量或所选择的频率;然后,第二促进者顺序地传输CW并执行查询。可重复该过程,直到检测到ZE WTRU的所有促进者都耗尽。促进者可与AN共享所收集的信息;AN继而可开始辐射CW-RS并组织(例如,选择和配置)促进者以参与差分MF-PDOA测量。
在促进者执行频率扫描的方案中,促进者可能具有跨一个或多个完整频带(例如,ISM频带)或其大部分扫描频率的能力,使得ZE WTRU可确定每个促进者的最佳信道条件下的频率(例如,随着多路径分量的建设性增加,信号“淡入”)。
促进者可执行反向散射以发现附近存在的ZE WTRU。反向散射消息可包含ZE WTRU的标识。从给定ZE WTRU接收响应的那些促进者可向AN报告该信息;AN继而可管理促进者执行频率扫描的顺序。每个促进者完成频率扫描后,可经由反向散射或侧链路询问目标ZEWTRU,以报告其选择的频率。频率可按照优选的顺序提供。另选地,可提供频率和对应的RSSI值。另选地,促进者可在覆盖(例如,扫描)不同频率并测量每个频率的反向散射信号的强度和延迟的同时进行反向散射。
在一种方案中,可能存在离散频率扫描(例如,促进者以覆盖范围的预定离散频率值辐射,这些值是ZE WTRU已知的)。另选地,可能存在连续频率扫描(例如,促进者以逐渐变化的频率辐射CW,即,如图14中的“线性频率啁啾”)。对于这种方法,只能经由反向散射确定最佳频率。在一些情况下,利用反向散射进行的连续频率扫描可能具有优势,即促进者不仅可从衰落的角度确定最佳频率点,还可从设备的天线/RFE响应确定最佳频率值。
随后,对于最初能够检测到来自相关ZE WTRU的反向散射的每个促进者,可重复该过程(例如,频率扫描CW,然后经由反向散射或简单地反向散射CW进行询问),并且可与其他协助者共享信息。AN可组织将参与差分MF-PDOA测量的促进者。
在ZE WTRU执行波束扫描的方案中,ZE WTRU可使用波束切换天线来选择或帮助选择具有最佳增益或最低路径延迟的波束(例如,减少多路径效应)。发现和PDOA测量可在ZEWTRU处完成,并经由反向散射、侧链路或ZE空中接口报告给促进者。用于发现T1和PDOA测量TM的CW的持续时间可增加一个因子,该因子等于ZE WTRU支持的波束数量。另选地,可经由反向散射在促进者处执行测量。
每个促进者可具有有限数量的频率用于发现,甚至可能只有一个。对于每个频率,促进者辐射CW。
ZE WTRU可能需要通知促进者它能够支持多少波束。
在存在频率和波束扫描的方案中,可能存在本文讨论的过程,诸如与促进者执行频率扫描和ZE WTRU执行波束扫描相关的示例,并且可将它们组合起来,以便在发现级期间和在测量级执行附近这处的频率扫描和ZE WTRU处的波束扫描。图15示出了用于频率和波束扫描的示例性流程图。
在一个实施方案1500中,配备有一排MEMS变压器(例如,其基数/数量和变压器带宽足以覆盖给定频率范围)和多向天线的ZE WTRU可通过一个或多个接收波束/方向永久地监听CW。对于周期性Tp,从促进者处接收CW。另选地,根据ZE WTRU或促进者的请求,可非周期性地辐射CW。当ZE WTRU在1502处首先进入场地时,该ZE WTRU可在1504处使用主收发器获取场地的地图,与AN共享其ZE WTRU能力(例如,波束的数量、每波束花费的时间、每个变压器的带宽和中心频率、其可同时检测到的促进者的数量等),并且接收***参数(例如,发现中使用的CW的周期性、持续时间、离散或连续频率扫描、促进者或ZE WTRU确定最佳频率以及其他参数)。另外,随着ZE WTRU在场地周围漫游并进入不同促进者的附近,当促进者的***参数与AN共享的***参数不同时,该ZE WTRU可接收(例如,经由侧链路或ZE空中接口)促进者的各个***参数。ZE WTRU设备还可向其邻域中的促进者提供其标识信息(例如,使得促进者可关联到AN先前共享的ZE WTRU信息)。
在1506处,ZE WTRU可确定CW的辐射(例如,针对发现级)已从周期性传输的检测或从经由侧链路或ZE空中接口所接收的来自促进者的直接信息发起。ZE WTRU可尝试第一波束/方向。辐射可顺序地发生,一次一个促进者,或者也可以一次多个促进者。然后,ZE WTRU可在CW的频率改变之前尝试剩余波束。此后,CW的频率可能会改变,并且ZE WTRU可能会再次尝试其能够支持的所有波束/方向。随后,ZE WTRU可确定最强的频率和波束/方向,或者频率和波束的哪些组合产生最短路径,并记录每频率每促进者身份的波束数量。在1510处,ZE WTRU可使用反向散射或侧链路向促进者报告频率和对应的RSSI,以及可能的波束/方向(例如,此时,ZE WTRU可获得促进者的身份)。然后,对于不同的促进者,ZE WTRU可针对所有波束/方向以及频率重复该过程,并重复报告动作。在1512处,经由侧链路或ZE空中接口,ZEWTRU可获得(例如,从一个促进者)将用于测量级的每个促进者的频率、频率差以及可能的促进者的持续时间和身份/位置。在1514处,ZE WTRU可使用最佳波束(例如,通过参考在第四步骤中确定的每促进者每频率的波束数量)或使用所有波束来执行测量。在一些情况下,促进者可请求测量;该设备可经由反向散射或侧链路报告回来。此后,1512和1514的动作可针对不同的频率和频率差重复,并且可针对不同的促进者配对重复。ZE WTRU可在1516处经由侧链路、反向散射或ZE空中接口请求附加频率、频率差、附加促进者配对,并进行进一步测量。在1518处,ZE WTRU可将所有测量追踪到先前下载的地图。
另选地,发现级中的波束和频率选择可如下经由反向散射进行。在1506处,对于每个频率,可从促进者顺序地接收CW;对于每个频率,ZE WTRU可顺序地尝试每个波束。在1510处,ZE WTRU可能不需要报告RSSI(例如,因为RSSI是在促进者处测量的)或波束(例如,因为促进者从反向散射CW的定时推导波束并且可能检测到反向散射RSSI的变化)。然而,在1512处,ZE WTRU可接收关于用于每个频率的波束的信息。
另选地,发现级中的波束和频率选择可经由连续频率扫描反向散射(其中ZE WTRU应用波束切换)和/或定向反向散射来进行。ZE WTRU可保持一个波束/方向,同时其从一个促进者接收频率逐渐变化的CW;随后,ZE设备可再次接收(例如,使用不同的波束/方向)来自同一促进者的同一CW的重传。然后,可针对不同的促进者重复该过程。
在另一实施方案中,在1504处,促进者可从AN接收小区区域中的ZE WTRU的能力(例如,诸如支持的频率、波束数量、CW测量持续时间等能力)。此后,促进者可在给定时间量内以固定初始离散频率(频率光栅的一部分)周期性地发起CW的传输,该时间量考虑到目标ZE WTRU的波束数量,一次在邻域中一个促进者,然后观察到小的停顿。然后,促进者可在光栅的剩余频率下重复第二步骤中的CW传输。在1510处,促进者可经由反向散射或侧链路从ZE WTRU接收包含频率、波束和/或RSSI值的频率报告。稍作停顿,覆盖频率光栅中的所有频率,可针对邻域中的其他促进者重复该过程。随后,促进者与AN共享所有频率报告。在1512处,促进者可接收CW频率的时间表、要传输的频率差以及有关来自ZE WTRU的测量报告的反向散射信息。在1514处,促进者可传输具有所请求的频率和频率差的CW对。然后,促进者可反向散射ZE WTRU以接收测量报告。可重复传输和反向散射动作,直到在1512处所接收的时间表中的所有项目都完成。
另选地,在1504处,促进者可使用反向散射:CW处于给定频率,并且测量从ZE WTRU反向散射的信号。
另选地,在设备尝试一个波束/方向时,促进者可传输线性频率啁啾CW,而不是以固定初始离散频率传输CW;而后续动作可针对剩余波束/方向重复。
另选地,在1510处,促进者(其已通过频率报告得知某些最佳频率)现在可重新进行CW的发起或传输,但使用更精确的频率间隔(例如,本质上可称为精确频率选择的方法)关注那些最佳频率周围的频率范围。
在另一实施方案中,最初在1504处,当AN首先进入场地时,其可从ZE WTRU本身或从覆盖场地的其他AN接收能力信息,并且当能力信息直接来自ZE WTRU时,AN与ZE WTRU共享来自该区域中的促进者的***信息。然后,AN可将能力信息传播给该区域中的相关促进者。随后,AN管理/协调相关联促进者的传输顺序:AN确保促进者仅在其满足某一最小促进者间距离时并行传输CW(例如,确保不存在同信道CW干扰),同时减少任何ZE WTRU空闲等待下一个CW的时间量。在1510处,AN可帮助处理来自ZE WTRU的频率报告(例如,促进者、频率、波束),以确定在每个ZE WTRU的测量级中使用的频率和频率差。
在如图16所示的一个实施方案1600中,在1602处,ZE WTRU可进入场地,并在1604处与AN共享其能力,接收***信息和***配置信息(例如,其包括促进者的坐标)。然后在1606处,ZE WTRU可经由侧链路、反向散射或ZE空中接口请求或接收获得其位置的请求。另选地,ZE WTRU周期性地报告其位置。在1622处,ZE WTRU可从促进者接收特定频率的CW;ZEWTRU可循环通过波束并记录每频率和每促进者的最佳波束。1622的动作可针对其邻域中的其他促进者(例如,已经由反向散射发现该设备的促进者)重复。在1628处,ZE WTRU可提供包含每频率和每促进者的RSSI值的频率报告1200。在1632处,ZE WTRU可接收可能立刻辐射CW对的促进者的标识以及CW的频率。在1634处,设备使用每促进者配对的第一CW对(例如,对于给定频率差)来执行PDOA测量;ZE WTRU可针对第二CW对(例如,对于不同的频率差)重复执行PDOA测量动作。此后,ZE WTRU可针对不同的促进者配对重复1634的动作。在1638处,ZE WTRU可合并并处理所有当前测量值以确定对任何附加测量的需要。在1639处,ZE WTRU可请求具有其他频率和频率差的附加CW,以及促进者配对,并且可重复1632、1634和1638的动作。在1636处,ZE WTRU可使用促进者的所有测量值和坐标来计算其位置,并经由侧链路、反向散射或ZE空中接口来将该位置报告给网络。
除了在ZE WTRU处一次对多个促进者配对进行PDOA测量之外,还可在促进者处经由反向散射来完成该测量:一个促进者传输一个或多个CW,这些CW由ZE WTRU反向散射,并且可在多个促进者处接收到信号。
例如,对于一个促进者,具有适当频率差的三个CW可从ZE WTRU反向散射,并且可在促进者处测量PDOA。然后可应用CRT和等式20以获得低于特定最大单值范围的范围。可对其他促进者重复该过程以获得将完全确定位置的附加范围。
另一种可能性是,AN传输900MHz和903MHz的CW-RS,然后一个促进者传输906MHz和909MHz的CW(例如,对于3MHz的频率差);反向散射信号可在源促进者和相邻促进者处被接收回来。可通过在每个促进者处利用所接收的信号以及CW-RS(例如,针对AN的延迟进行调整)并将来自一个促进者的结果与另一个促进者的结果进行比较来获得差分范围。
尽管上文以特定组合描述了特征和元素,但本领域的普通技术人员将理解,每个特征或元素可单独使用或以与其他特征和元素的任何组合来使用。另外,本文所述的方法可在结合于计算机可读介质中以供计算机或处理器执行的计算机程序、软件或固件中实现。计算机可读介质的示例包括电子信号(通过有线或无线连接传输)和计算机可读存储介质。计算机可读存储介质的示例包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、寄存器、高速缓存存储器、半导体存储器设备、磁介质(诸如内置硬盘和可移动磁盘)、磁光介质和光介质(诸如CD-ROM磁盘和数字通用光盘(DVD))。与软件相关联的处理器可用于实现用于WTRU、UE、终端、基站、RNC或任何主计算机的射频收发器。
Claims (20)
1.一种在被配置为通过零能耗(ZE)接口进行通信的无线发射/接收单元(WTRU)中使用的方法,所述方法包括:
接收具有表征第一定位参考信号(PRS)的参数的第一PRS资源;
确定所述第一PRS资源供所述WTRU使用的适合性;
测量可用频率对中的至少一个可用频率对的到达相位差(PDOA);
使用所述第一PRS资源基于多频(MF)-PDOA测量生成范围估计;
评估所述MF-PDOA测量的可靠性和所述范围估计的准确性;
在所述第一PRS资源被确定为不适合供所述WTRU使用的条件下,在所述MF-PDOA测量被确定为不够可靠的条件下,或者在所述范围估计被确定为不够准确的条件下,请求第二PRS资源及其相关联参数,其中所述第二PRS资源的所述参数不同于所述第一PRS资源的所述参数;以及
在已达到足够准确性的条件下,报告所述范围估计。
2.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括报告所述WTRU的电子能力和MF-PDOA测量能力。
3.根据权利要求2所述的方法,其中报告电子能力和MF-PDOA测量能力包括报告选自以下项的至少一个参数:针对连续波(CW)所支持的最低频率;针对CW所支持的最高频率;针对CW对的最小频率间隔;对顺序频率对布置的支持;对共扩展频率对布置的支持;所述WTRU能够同时处理的CW的数量;所述WTRU能够同时处理的CW对的数量;连续PRS时机之间所支持的最小延迟;和所支持的互质值的范围。
4.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括在所述MF-PDOA测量被确定为不够可靠的条件下或在所述范围估计被确定为不够准确的条件下,继续请求后续PRS资源,其中所述后续PRS资源的所述参数不同于先前PRS资源的所述参数。
5.根据权利要求1所述的方法,所述方法还包括接收第三PRS资源及其相关联参数,其中所述第三PRS资源的所述参数是所述第二PRS资源的所述参数和另一设备所请求的附加PRS资源的参数的子集或超集。
6.根据权利要求1所述的方法,其中请求所述第二PRS资源包括在所述请求中引用PRSSetID或设备ID。
7.根据权利要求1所述的方法,其中评估所述PDOA测量的所述可靠性包括计算所有所述可用频率对的接收信号强度指示(RSSI)值的函数。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一PRS资源在所述WTRU中使用的所述适合性取决于所述WTRU的电子能力和MF-PDOA测量能力和测距准确性要求。
9.根据权利要求1所述的方法,其中确定所述第一PRS资源在所述WTRU中使用的所述适合性包括确定所述WTRU所支持的频率互质因子的子集。
10.根据权利要求1所述的方法,其中生成所述范围估计包括基于量化的PDOA值和相关联的互质因子寻找唯一的范围估计。
11.一种被配置为通过零能耗(ZE)接口进行通信的无线发射/接收单元(WTRU),所述WTRU包括:
收发器;
ZE接收器,所述ZE接收器被配置为:
接收具有表征第一定位参考信号(PRS)的参数的第一PRS资源;和
处理器,所述处理器被配置为:
确定所述第一PRS资源供所述WTRU使用的适合性;
测量可用频率对中的至少一个可用频率对的到达相位差(PDOA);
使用所述第一PRS资源基于MF-PDOA测量生成范围估计;
评估所述PDOA测量的可靠性和所述范围估计的准确性;
在所述第一PRS资源被确定为不适合供所述WTRU使用的条件下,在所述MF-PDOA测量被确定为不够可靠的条件下,或者在所述范围估计被确定为不够准确的条件下,请求第二PRS资源及其相关联参数,其中所述第二PRS资源的所述参数不同于所述第一PRS资源的所述参数;以及
被进一步配置为在已达到足够准确性的条件下,报告所述范围估计。
12.根据权利要求11所述的WTRU,其中所述处理器被进一步配置为经由所述收发器报告所述WTRU的电子能力和MF-PDOA测量能力。
13.根据权利要求12所述的WTRU,其中所述电子能力和MF-PDOA测量能力的报告包括选自以下项的至少一个参数:针对连续波(CW)所支持的最低频率;针对CW所支持的最高频率;针对CW对的最小频率间隔;对顺序频率对布置的支持;对共扩展频率对布置的支持;所述WTRU能够同时处理的CW的数量;所述WTRU能够同时处理的CW对的数量;连续PRS时机之间支持的最小延迟;和所支持的互质值的范围。
14.根据权利要求11所述的WTRU,其中所述处理器被进一步配置为在所述MF-PDOA测量被确定为不够可靠的条件下或者在所述范围估计被确定为不够准确的条件下继续请求后续PRS资源,其中所述后续PRS资源的所述参数不同于先前PRS资源的所述参数。
15.根据权利要求11所述的WTRU,其中所述ZE接收器被进一步配置为接收第三PRS资源及其相关联参数,其中所述第三PRS资源的所述参数是所述第二PRS资源的所述参数和另一设备所请求的附加PRS资源的参数的子集或超集。
16.根据权利要求11所述的WTRU,其中请求所述第二PRS资源包括在所述请求中引用PRS SetID或设备ID。
17.根据权利要求11所述的WTRU,其中所述处理器被进一步配置为计算所有所述可用频率对的接收信号强度指示(RSSI)值的函数,以评估所述PDOA测量的所述可靠性。
18.根据权利要求11所述的WTRU,其中所述第一PRS资源在所述WTRU中使用的所述适合性取决于所述WTRU的电子能力和MF-PDOA测量能力。
19.根据权利要求11所述的WTRU,其中所述处理器被进一步配置为确定所述WTRU所支持的频率互质因子的子集,以确定所述第一PRS资源在所述WTRU中使用的所述适合性。
20.根据权利要求11所述的WTRU,其中所述处理器被进一步配置为基于量化的PDOA值和相关联的互质因子来寻找唯一的范围估计以生成所述范围估计。
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