物联网正在兴起。物联网代表互联网向物理世界中的事物和场所的扩展。尽管互联网通常不会超出电子世界，物联网代表从存在于真实世界中的设备到互联网的信息和数据交换(例如，用于执行电消耗或水消耗读数的收集)。物联网被认为是互联网的第三次演进，称为web3.0。物联网对当前发送和存储的数据量的增加负有部分责任，因此导致了所谓的“大数据”。物联网对指定与例如工业、食品、电子健康或家庭自动化领域中的各种用途有关的对象显露出通用性。
为了使得通信对象能够在物联网的环境中通信，由运营商部署位于地理高点的收集网关。除维护操作之外，这些网关通常是固定的和永久的。在此模型上，例如可提及sigfox或thingpark网络。归功于lpwan(低功率广域网)类型的中或长距离无线电通信系统(例如，lora(注册商标)技术，其是longrange(长距离)的缩写)，这些收集网关与通信对象通信。这些网关因此用作通信对象与被配置为处理由通信对象发送的信息并且可选地控制所述通信对象的服务器(核心网络)之间的中继器。
在lpwan类型的中或长距离无线电通信系统中常常寻求的一个性质是使得设备、通信对象或收集网关能够在地理上定位(地理定位)的可能性。
针对这两个目标的一个已知解决方案包括向所讨论的每件设备添加诸如gps(全球定位系统)的卫星导航系统芯片(gnss或“全球导航卫星系统”)，因此使得所述设备能够确定其位置。归功于lpwan通信技术，该信息然后可被发送到服务器(核心网络)。然而，从财务角度和能耗角度来看，添加这种芯片的成本并非微不足道的。
也可依靠在lpwan通信技术的环境下交换的无线电信号以便使用基于无线电信号传播信息的定位技术，例如drss(差分接收信号强度)或tdoa(到达时间差)类型的技术。实际上，lpwan类型的中或长距离无线电通信系统中的收集网关通常在周期性发送的同步信标中插入所述收集网关的各个天线的地理坐标(经度、纬度)，其提供了空间参考以允许其它设备的地理定位。然而，对这些地理坐标的可靠性仍存在疑问。
另外，在lpwan通信技术的背景下，如其它通信网络中一样，可取或者甚至必要的是共享公共时间参考。上面提及的信标使得其它设备、通信对象或收集网关能够同步自己以补偿时间和频率上的任何时钟漂移。然而，对这些信标作为时间参考的可靠性仍存在疑问。
可取的是克服现有技术的这些缺点。特别可取的是提供一种解决方案，其使得在收集网关发送包括关于所述收集网关的各个天线的地理坐标信息的同步信标的特别是lpwan类型的无线通信网络中设备能够确定分别经由无线通信网络执行所述设备的时间和频率同步所依赖的时间参考和/或至少一个空间参考和/或执行所述设备的地理定位。
本发明涉及一种在包括适于与无线通信终端设备通信的多个收集网关的通信系统中由设备确定时间参考和/或至少一个空间参考的方法，各个收集网关被配置为在通信系统中发送所谓的同步信标。对于分别从分离的收集网关接收的多个信标或信标序列中的各个信标或信标序列，所述设备执行以下步骤：解析所述信标或信标序列并从其获得关于发送所述信标或信标序列的收集网关的当前地理定位信息；解析所述信标或信标序列并从其获得表示用于确定发送所述信标或信标序列的收集网关的当前地理定位的通信技术的信息；解析所述信标或信标序列并从其获得指示是否归功于所述收集网关内部的手段确定了发送所述信标或信标序列的收集网关的当前地理定位，或者是否归功于所述收集网关外部的手段确定发送所述信标或信标序列的收集网关的当前地理定位的信息。然后，该设备使用如此获得的信息来确定用于所述设备相对于所述通信系统在时间和频率上同步的时间参考和/或用于确定所述设备的地理定位的空间参考或多个空间参考。
根据特定实施方式，对于所述多个信标中的各个信标或信标序列，所述设备还执行以下步骤：解析所述信标或信标序列并从其获得表示用于确定发送所述信标或信标序列的收集网关的当前地理定位的分解算法的信息。另外，该设备还使用如此获得的所述信息来确定用于所述设备相对于所述通信系统在时间和频率上同步的时间参考和/或用于确定所述设备的地理定位的空间参考或多个空间参考。
根据特定实施方式，对于所述多个信标中的各个信标或信标序列，所述设备还执行以下步骤：解析所述信标或信标序列并从其获得表示发送所述信标或信标序列的收集网关的当前地理定位被确定的时刻的信息。另外，该设备还使用如此获得的所述信息来确定用于所述设备相对于所述通信系统在时间和频率上同步的时间参考和/或用于确定所述设备的地理定位的空间参考或多个空间参考。
根据特定实施方式，对于所述多个信标中的各个信标或信标序列，所述设备还执行以下步骤：解析所述信标或信标序列并从其获得表示发送所述信标或信标序列的收集网关的当前地理定位与所述收集网关的先前地理定位之间的任何差异的信息。另外，该设备还使用如此获得的所述信息来确定用于所述设备相对于所述通信系统在时间和频率上同步的时间参考和/或用于确定所述设备的地理定位的空间参考或多个空间参考。
根据特定实施方式，对于所述多个信标中的各个信标或信标序列，所述设备还执行以下步骤：解析所述信标或信标序列并从其获得表示相对于发送所述信标或信标序列的收集网关的地理定位的平均不确定性的信息。另外，该设备还使用如此获得的所述信息来确定用于所述设备相对于所述通信系统在时间和频率上同步的时间参考和/或用于确定所述设备的地理定位的空间参考或多个空间参考。
根据特定实施方式，对于所述多个信标中的各个信标或信标序列，所述设备还执行以下步骤：解析所述信标或信标序列并从其获得发送所述信标或信标序列的收集网关的地理坐标的收敛的指示。另外，该设备还使用如此获得的所述信息来确定用于所述设备相对于所述通信系统在时间和频率上同步的时间参考和/或用于确定所述设备的地理定位的空间参考或多个空间参考。
根据特定实施方式，所述多个信标或信标序列中的至少一个信标或信标序列接收自另一协同定位的通信系统中的收集网关。
根据特定实施方式，该设备确定关于所讨论的所述信标或信标序列中广播的地理定位的收敛的信息并根据所确定的收敛信息来执行信标的过滤。
根据特定实施方式，该设备根据预定义规则的集合来在列表中执行信标的分类，并且该设备将预定数量n的信标或信标序列保留在列表的顶部，以便确定用于所述设备相对于所述通信系统在时间和频率上同步的时间参考和/或用于确定所述设备的地理定位的空间参考或多个空间参考。
根据特定实施方式，该设备对各个保留的信标或信标序列应用加权因子以确定用于所述设备相对于所述通信系统在时间和频率上同步的时间参考。
根据特定实施方式，从归功于gps芯片而获得其当前地理定位的收集网关接收的各个信标通过以下加权因子加权：
αm(1-αi-loc_intern+2.αi.loc_intern)(1-αc-loc_conv+2.αc.loc_conv)
并且各个其它信标通过以下加权因子加权：
βm(1-βi-loc_intern+2.βi.loc_intern)(1-βc-loc_conv+2.βc.loc_conv)
其中αm、αi、αc、βm、βi和βc是加权系数，使得：
-αm>βm；
-αi>0.5并且βi>0.5；
-αc>0.5并且βc>0.5；
其中当归功于所述收集网关内部的手段确定了所述当前地理定位时loc_intern等于1，当归功于所述收集网关外部的手段确定所述当前地理定位时等于0，并且其中loc_conv用作发送所述信标或信标序列的收集网关的地理坐标的收敛的指示，当所述收集网关的当前地理定位与所述收集网关的先前地理定位之间的差的绝对值小于或等于相对于收集网关的地理定位的平均不确定性时loc_conv等于1，否则等于0。
本发明还涉及一种被配置为确定时间参考和/或至少一个空间参考的设备，该设备旨在被包括在通信系统中，该通信系统还包括适于通过无线通信与终端设备通信的多个收集网关，各个收集网关被配置为在通信系统中发送所谓的同步信标。该设备针对分别从独立的收集网关接收的多个信标或信标序列中的各个信标或信标序列实现：用于解析所述信标或信标序列并从其获得关于发送所述信标或信标序列的收集网关的当前地理定位信息的装置；用于解析所述信标或信标序列并从其获得表示用于确定发送所述信标或信标序列的收集网关的当前地理定位的通信技术的信息的装置；用于解析所述信标或信标序列并从其获得指示是否归功于所述收集网关内部的手段确定了发送所述信标或信标序列的收集网关的当前地理定位，或者是否归功于所述收集网关外部的手段确定了发送所述信标或信标序列的收集网关的当前地理定位的信息的装置。然后，所述设备被配置为使用如此获得的信息来确定用于所述设备相对于所述通信系统在时间和频率上同步的时间参考和/或用于确定所述设备的地理定位的空间参考或多个空间参考。
本发明还涉及一种使得设备能够经由通信系统的收集网关确定时间参考和/或至少一个空间参考的方法，该通信系统包括适于通过无线通信与终端设备通信的多个这种收集网关，各个收集网关在通信系统中发送所谓的同步信标。该方法使得所述收集网关执行以下步骤：获得关于所述收集网关的当前地理定位的信息；获得表示用于确定所述收集网关的当前地理定位的通信技术的信息；获得指示是否归功于所述收集网关内部的手段确定了收集网关的当前地理定位，或者是否归功于所述收集网关外部的手段确定了所述收集网关的当前地理定位的信息。所述收集网关然后在信标或信标序列中发送如此获得的信息。
本发明还涉及一种被配置为使得设备能够确定时间参考和/或至少一个空间参考的收集网关，该收集网关旨在被包括在通信系统中，该通信系统还包括适于通过无线通信与终端设备通信的多个这种收集网关，各个收集网关被配置为在通信系统中发送所谓的同步信标。所述收集网关使得其实现：用于获得关于所述收集网关的当前地理定位的信息的装置；用于获得表示用于确定所述收集网关的当前地理定位的通信技术的信息的装置；用于获得指示是否归功于所述收集网关内部的手段确定了收集网关的当前地理定位，或者是否归功于所述收集网关外部的手段确定了所述收集网关的当前地理定位的信息的装置。另外，所述收集网关实现用于在信标或信标序列中发送如此获得的信息的装置。
本发明还涉及一种可被存储在介质上和/或从通信网络下载，以便由处理器读取的计算机程序。该计算机程序包括在所述程序由处理器执行时实现上面所提及的方法的指令。本发明还涉及包括这种计算机程序的信息存储介质。
上面提及的本发明的特征及其它将通过阅读示例实施方式的以下描述更清楚地显现，所述描述关于附图给出，附图中：
-图1示意性地示出可实现本发明的通信系统；
-图2示意性地示出图1的通信系统的通信设备的硬件架构的示例；
-图3示意性地示出在图1的通信系统中实现的协议架构的示例；
-图4示意性地示出在图1的通信系统中发送信标的算法；
-图5示意性地示出在图1的通信系统中接收和处理信标的算法；
-图6示意性地示出在第一特定实施方式中在图1的通信系统中处理信标的算法；以及
-图7示意性地示出在第二特定实施方式中在图1的通信系统中处理信标的算法。
图1示意性地示出可实现本发明的通信系统。
通信系统包括多个收集网关120、121、122。收集网关120、121、122具有与所述收集网关附接到的第一服务器130的相应通信链路。其它收集网关123、124具有与所述收集网关附接到的第二服务器140的相应通信链路，因此形成另一通信系统。因此实现两个独立的网络基础设施，第一网络基础设施围绕第一服务器130，第二通信网络基础设施围绕第二服务器140。
根据特定实施方式，各个收集网关120、121、122、123、124包括用于接入互联网的功能，并且所述住宅网关与所述网关附接到的服务器之间的通信链路基于ip协议(互联网协议，如规范性文件rfc791中定义的)。
在通信系统中，将从各个终端设备110、111向所述终端设备附接到的网络基础设施的服务器发送消息。所述服务器具有监测并收集从终端设备110、111可用的信息的作用，并且收集网关120、121、122、123、124具有在终端设备110、111与所述终端设备分别附接到的网络基础设施的服务器之间中继的作用。可选地，也可从服务器经由收集网关向终端设备发送消息。下面关于图3描述在通信系统中实现的协议架构的示例。
为了能够实现这种中继的作用，各个收集网关120、121、122、123、124具有使得所述收集网关能够与至少一个终端设备110、111(即，根据物联网术语，至少一个通信对象)通信的至少一个无线电接口。所述无线电接口例如依照基于lora(注册商标)无线电通信技术的lorawan协议(注册商标)。无线电接口使得终端设备可在多个收集网关的无线电通信范围内。例如图1中的终端设备110就是这种情况，其在收集网关120、121、122的无线电通信范围内。所述无线电接口使得终端设备可在属于分离的网络基础设施的多个收集网关的无线电通信范围内。例如图1中的终端设备111就是这种情况，其在属于分离的网络基础设施的收集网关122、123的无线电通信范围内。因此，在所讨论的终端设备能够将属于与所述终端设备附接到的网络基础设施分离的网络基础设施的收集网关所发送的信标解码的特定实施方式中，所述终端设备可使用所述信标作为用于执行所述终端设备的地理定位的空间参考和/或确定用于执行所述终端设备的时间和频率同步的时间参考。
这些信标如下面关于图4所述构造，并且如下面关于图5所述使用。
图2示意性地示出图1的通信系统的通信设备的硬件架构的示例。通信系统的各个终端设备和/或各个收集网关和/或各个服务器可基于这种硬件架构来构造。
通信设备包括通过通信总线210连接的：处理器或cpu(中央处理单元)201；随机存取存储器(ram)202；只读存储器(rom)203；存储单元或存储介质读取器，例如sd(安全数字)卡读取器204或硬盘驱动器(hdd)；通信接口205以及可选地，另一通信接口206。
当图2的通信设备表示通信系统的终端设备时，通信接口205被配置为使得所述终端设备能够与通信系统的收集网关通信。
当图2的通信设备表示通信系统的收集网关时，通信接口205被配置为使得所述收集网关能够与通信系统的终端设备通信，并且另一通信接口206被配置为使得所述收集网关能够与所述收集网关附接到的网络基础设施的服务器通信。
当图2的通信设备表示通信系统的服务器时，通信接口205被配置为使得所述服务器能够与附接到与所述服务器相同的网络基础设施的通信系统的收集网关通信。
处理器201能够执行从rom203，从外部存储器，从存储介质，或者从通信网络加载在ram202中的指令。当通信设备被通电时，处理器201能够从ram202读取指令并执行它们。这些指令形成使得由处理器201实现本文中关于所讨论的通信设备描述的全部或一些算法和步骤的计算机程序。
因此，本文中所描述的全部或一些算法和步骤可由诸如dsp(数字信号处理器)或微控制器的可编程机器通过执行指令集以软件形式实现。这里所描述的全部或一些算法和步骤也可由诸如fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路)的机器或专用组件以硬件形式实现。
图3示意性地示出在通信系统中实现的协议架构的示例。图3示出分布在终端设备110、收集网关120和第一服务器130之间的协议架构。
终端设备110包括顶层311和底层313以及形成顶层311与底层313之间的链路的中间层312。顶层311是客户端应用。中间层312在终端设备110与第一服务器130之间实现例如lorawan(注册商标)类型的交换协议。底层313是例如lora(注册商标)类型的终端设备110的无线电接口的物理层(phy)，其使得能够与通信系统的收集网关(例如，收集网关120)通信。
第一服务器130包括顶层331和底层333以及在顶层331与底层333之间形成链路的中间层332。顶层331是服务器应用。中间层332在第一服务器130与附接到所述第一服务器130所属的网络基础设施的各个终端设备(例如，终端设备110)之间实现例如lorawan(注册商标)类型的交换协议。底层333是第一服务器130的接口的物理层(phy)，其使得能够与所述第一服务器130所属的网络基础设施的收集网关(例如，收集网关120)通信。
收集网关120包括第一底层322和第二底层323以及适配模块321。第一底层322是收集网关120的无线电接口的物理层(phy)，其使得能够与通信系统的终端设备(例如，终端设备110)通信。第二底层323是收集网关120的接口的物理层(phy)，其使得能够与第一服务器130通信。适配模块321被配置为将经由第一底层322接收的消息转换为适合于第二底层323的消息，反之亦然。
图3所示的协议架构使得终端设备110的中间层312经由收集网关120依赖于终端设备110和第一服务器130的相应底层与第一服务器130的中间层332通信。图3所示的协议架构还使得终端设备110的顶层311依赖于终端设备110和第一服务器130的相应中间层312、332与第一服务器130的顶层331通信。
所示的协议层和模块可特别通过使得第一服务器130能够与收集网关120交换，特别是使得服务器130能够配置收集网关120的协议栈来补充。
在图1所示的协议架构的背景下，收集网关120的第一底层321负责定期发送信标(如下面关于图4所述)，并且终端设备110的底层313负责接收并处理所述信标(如下面关于图5所述)。定期发送信标也可由独立于适配模块321连接到底层322的收集网关120的补充模块来管理。处理所述信标也可由独立于中间层312连接到底层313的终端设备110的补充模块来管理。接收从其它收集网关发出的信标也可由收集网关120的第一底层322来管理，并且处理所述信标(如下面关于图5所述)可由所述第一底层322或者由独立于适配模块321连接到底层322的收集网关120的补充模块来管理。
图4示意性地示出在通信系统中发送信标的算法。图4中的算法优先由通信系统中的各个收集网关实现。作为例示考虑图4中的算法由收集网关120实现。
在步骤401中，收集网关120获得关于所述收集网关120的当前地理定位信息，或者至少，当收集网关120具有远程天线时，关于所述天线的当前地理定位的信息。该当前地理定位信息可按照各种方式获得。根据所讨论的收集网关，在相同的通信系统中可能使用不同的方法。根据第一示例，归功于集成在收集网关120中的gps芯片，归功于toa(到达时间)类型的分解算法(即，因此，收集网关120内部的手段)而获得地理定位。根据收集网关120以固定不可变方式安装的第二示例，通过在安装所述收集网关120时对收集网关120进行参数化经由在所述安装时运营商所使用的单独的设备中所集成的gps芯片归功于toa类型的分解算法(即，收集网关120外部的手段)而获得当前地理定位信息。根据第三示例，归功于来自其它收集网关(相应地理定位已知)的信号接收，由收集网关120本身归功于tdoa或drss类型的分解算法(即，因此，收集网关120内部的手段)而获得当前地理定位信息。根据第四示例，归功于由第三方收集网关(相应地理定位已知)从收集网关120的信号接收，由连接到所述第三方收集网关的外部中央单元归功于tdoa或drss类型的分解算法(即，因此，收集网关120外部的手段)而获得当前地理定位信息(所述外部中央单元然后将所述当前地理定位发送到所述收集网关120)。
在步骤402中，收集网关120获得表示用于确定收集网关120的当前地理定位的通信技术的信息loc_rat。在优选实施方式中，该信息loc_rat表示用于确定收集网关120的当前地理定位的通信技术。例如，信息loc_rat表示归功于gps芯片而确定收集网关120的当前地理定位，或者归功于使得所述收集网关120能够与通信系统中的终端设备通信(并从其它收集网关接收信号)的无线电接口而确定收集网关120的当前地理定位的事实。
在步骤403中，收集网关120获得信息loc_intern，其指示是否通过所述收集网关120内部的手段(例如，集成的gps芯片)确定收集网关的当前地理定位，或者是否通过所述收集网关120外部的手段确定收集网关的当前地理定位。
在可选步骤404中，收集网关120获得表示用于确定收集网关120的当前地理定位的分解算法的信息loc_meth。特别是当从用于确定收集网关120的当前地理定位的通信技术明确地推导出所使用的分解算法时，不需要这种信息。例如，如果所使用的通信技术基于gps芯片的使用，则意味着用于确定收集网关120的当前地理定位的分解算法为toa类型。
在可选步骤405中，收集网关120获得表示收集网关120的当前地理定位被确定的时刻的信息loc_post。
在可选步骤406中，收集网关120获得表示收集网关120的当前地理定位与收集网关120的先前地理定位之间的任何差异(通常，收集网关120的两个最新地理定位之间的任何差异)的信息loc_lastposdif。相反，一种另选方案包括获得表示所述先前地理定位的信息，但是这将假定更多数量的比特用于表示在步骤406处获得的信息。知道当前地理定位与先前地理定位之间的差异使得通过信标解码(如下面关于图5所述)获得该信息的设备能够粗略估计所关注的收集网关的地理定位的稳定性，而不必观察并存储各种连续信标的内容(对于lpwan通信技术，这有时可能要花费几分钟)。
在可选步骤407中，收集网关120获得表示相对于收集网关120的平均地理定位不确定性的信息loc_posuncert。
在步骤408中，收集网关120构造要发送给通信系统中的终端设备的信标(即使该信标也可被其它收集网关接收)，该信标包括在步骤401至407处获得的信息。然后，收集网关120在相对于收集网关与终端设备之间的传输调度的恰当时机发送如此构造的信标。
在特定实施方式中，为了构造信标，参数loc_lastposdif和loc_posuncert被替换为指示所关注的收集网关的地理坐标的收敛的参数loc_conv，以使要经由所述信标发送的信息的量降至最低。参数loc_conv表示参数loc_lastposdif的值与参数loc_posuncert的值之差的绝对值。参数loc_conv优先根据以下规则定义：
-当参数loc_lastposdif的绝对值小于或等于参数loc_posuncert的绝对值时，参数loc_conv取第一默认值(例如，二进制值“1”)，并且
-当参数loc_lastposdif的绝对值高于参数loc_posuncert的绝对值时，参数loc_conv取不同于第一默认值的第二默认值(例如，二进制值“0”)。
归功于如此包含在该信标中的信息，收集网关120向其它设备、终端设备和/或其它收集网关提供关于所述信标中广播的当前地理定位信息的质量的指示，因此使得所述其它设备能够执行其自己的内部分类，以便在其自己的地理定位操作中将所述信标(因此，发送所述信标的收集网关)视为或不视为空间参考和/或在其自己的时间和频率同步操作中将所述信标作为时间参考进行加权。
图4中的算法使得在步骤401至407中获得的信息被插入在由收集网关120发送的各个信标中。在步骤401至407中获得的信息可分布在多个连续信标上。可建立与严格符合lorawan1.0规范的信标的交替，以维持与已经安装或现成可用的设备、终端设备和/或收集网关的兼容性。
可将相同的信标字段划分成多个子字段，以优化字节的使用。还可使用查找表来由表索引代替字段值的组合。
作为例示考虑如lorawanv1.0规范中所描述的基于lora(注册商标)通信技术的通信系统，由收集网关发送的各个信标包括所述收集网关所属的网络基础设施的标识符(称为netid的字段)和gps时间戳信息(称为time的字段)以及所述收集网关所特定的信息(称为gwspecific的字段)。在lorawanv1.0规范中，该字段gwspecific指示所包含的特定信息的类型(字段infodesc)以及所讨论的收集网关的相关天线的地理坐标(维度和经度)。对于字段infodesc，可使用lorawanv.1.0规范中还未定义的许多可能值(措词为rfu“为未来使用预留”)。在lorawanv1.0规范中，字段infodesc具有一个字节的大小：值“0”、“1”和“2”分别被预留用于广播发送所讨论的信标的收集网关的第一、第二和第三天线的坐标(维度，经度)；值“3”至“127”旨在未来使用，因此可被分配给在步骤401至407中获得的信息的传输；值“128”至“255”被预留用于网络基础设施所特定的广播。
在字段infodesc的第一适应示例中：
-值“3”被分配给在字段gwspecific中传输参数loc_intern、loc_rat、loc_meth和loc_post；
-值“4”被分配给在字段gwspecific中传输高度坐标，以用于补充地理维度和经度坐标；
-值“5”被分配给在字段gwspecific中传输水平不确定性信息；
-值“6”被分配给在字段gwspecific中传输垂直不确定性信息，因此参数loc_posuncert分布于两个分离的信标上；
-值“7”被分配给在字段gwspecific中传输关于维度和经度坐标(利用值“0”、“1”或“2”的字段infodesc发送)与先前广播的最后经度和维度坐标之间的差异的信息；
-值“8”被分配给在字段gwspecific中传输关于高度(利用值“4”的字段infodesc发送)与先前广播的最后高度坐标的差异的信息，因此参数loc_lastposdif分布于两个分离的信标上。
由于广播值提供关于所讨论的收集网关的可能天线当中的给定天线的信息，所以认为这些广播值涉及最后广播天线号(取决于广播的值“0”、“1”或“2”的最后字段infodesc的实际值)。
在字段infodesc的第二适应示例中：
-值“3”被分配给在字段gwspecific中传输参数loc_intern、loc_rat、loc_meth和loc_post；
-值“4”被分配给在字段gwspecific中传输用于补充地理维度和经度坐标的高度坐标以及水平不确定性信息和垂直不确定性信息形式的参数loc_posuncert；
-值“5”被分配给在字段gwspecific中传输关于维度和经度坐标(利用值“0”、“1”或“2”的字段infodesc发送)与先前广播的最后维度和经度坐标之间的差异的信息以及关于高度(利用值“4”的字段infodesc发送)与先前广播的最后高度坐标之间的差异的信息形式的参数loc_lastposdif。
上面的第一和第二示例实施方式旨在保持字段gwspecific的大小等于七个字节(因此，一个字节被预留用于字段infodesc)，因此需要多个连续补充信标传输以便传送在步骤401至407中获得的信息。由于信标传输不是非常频繁(根据lorawan(注册商标)协议，在两个连续信标传输之间经过了128秒的周期)，所以有利的是能够使用可变大小的信标。
因此，在字段infodesc的第三适应示例中：
-值“3”被分配给在字段gwspecific中传输参数loc_intern、loc_rat、loc_meth和loc_post；
-值“4”被分配给在字段gwspecific中传输用于补充地理维度和经度坐标的高度坐标以及水平不确定性信息和垂直不确定性信息形式的参数loc_posuncert；
-值“5”被分配给在字段gwspecific中传输关于维度和经度坐标(利用值“0”、“1”或“2”的字段infodesc发送)与先前广播的最后维度和经度坐标之间的差异的信息以及关于高度(利用值“4”的字段infodesc发送)与先前广播的最后高度坐标之间的差异的信息形式的参数loc_lastposdif；
-值“127”被分配给可参数化大小的字段gwspecific，然后字段gwspecific以预定义大小的子字段开始并且具有表示所述字段gwspecific的实际大小的值，所述字段gwspecific的其余部分的内容根据所述字段gwspecific的实际大小依照预定义规则来布置。
在字段infodesc的第四适应示例中：
-值“0”被重新分配给广播发送所讨论的信标的收集网关的第一天线的坐标(维度，经度)，所述坐标归功于所述收集网关内部的gps芯片而获得；
-值“1”被重新分配给广播发送所讨论的信标的收集网关的第二天线的坐标(维度，经度)，所述坐标归功于所述收集网关内部的gps芯片而获得；
-值“2”被重新分配给广播发送所讨论的信标的收集网关的第三天线的坐标(维度，经度)，所述坐标归功于所述收集网关内部的gps芯片而获得；
-值“3”被分配给广播发送所讨论的信标的收集网关的第一天线的坐标(维度，经度)，所述坐标归功于所述收集网关外部的gps芯片而获得；
-值“4”被分配给广播发送所讨论的信标的收集网关的第一天线的坐标(维度，经度)，所述坐标除归功于gps芯片外在所述收集网关内部获得；
-值“5”被分配给广播发送所讨论的信标的收集网关的第一天线的坐标(维度，经度)，所述坐标除归功于gps芯片外在所述收集网关外部获得。
字段infodesc的该第四适应示例可这样补充：将其它值分配给广播发送所讨论的信标的收集网关的第二天线和第三天线的坐标(维度，经度)，说明通过何种手段获得所述坐标。
字段infodesc的该第四适应示例还可这样修改：省略值“5”的分配，并将值“4”分配给传输发送所讨论的信标的收集网关的第一天线的坐标(维度，经度)，所述坐标除归功于gps芯片外获得(其在所述收集网关内部还是外部并不重要)。
应该注意的是，在不加密地发送信标的通信系统中，由所述通信系统的收集网关如此发送的信标可由另一协同定位的通信系统的设备、终端设备和/或收集网关解码。该另一协同定位的通信系统然后可用作没有与其附接，但是使用相同lpwan通信技术的设备，以定义时间参考和/或至少一个空间参考。
图5示意性地示出在通信系统中接收并处理信标的算法。图5中的算法由希望获得时间参考和/或至少一个空间参考的设备实现，以便分别执行时间和频率同步和/或地理定位操作。这可以是寻求确定其自己的地理定位的终端设备或收集网关。这可以是寻求相对于通信系统执行时间和频率同步的终端设备或收集网关。作为例示考虑图5中的算法由终端设备110实现。
在步骤501中，终端设备110从收集网关接收信标。所讨论的信标可由附接到所述终端设备110本身附接到的通信系统以外的通信系统的收集网关发送。在步骤501接收的信标依照上面关于图4描述的算法发送。
在步骤502中，终端设备110解析在步骤501接收的信标并从其获得关于发送在步骤501接收的信标的收集网关的当前地理定位的信息，或者当所述收集网关具有远程天线时，至少关于所述天线的当前地理定位的信息。
在步骤503中，终端设备110解析在步骤501接收的信标并从其获得信息loc_rat，其表示用于确定发送在步骤501接收的信标的收集网关的当前地理定位的通信技术。
在步骤504中，终端设备110解析在步骤501接收的信标并从其获得信息loc_intern，其指示是否通过所述收集网关内部的手段确定了发送在步骤501接收的信标的收集网关的当前地理定位，或者是否通过所述收集网关外部的手段确定了发送在步骤501接收的信标的收集网关的当前地理定位。
在可选步骤505中，终端设备110解析在步骤501接收的信标并从其获得信息loc_meth，其表示用于确定发送在步骤501接收的信标的收集网关的当前地理定位的分解算法。
在可选步骤506中，终端设备110解析在步骤501接收的信标并从其获得信息loc_post，其表示发送在步骤501接收的信标的收集网关的当前地理定位被确定的时刻。
在可选步骤507中，终端设备110解析在步骤501接收的信标并从其获得信息loc_lastposdif，其表示发送在步骤501接收的信标的收集网关的当前地理定位与所述收集网关的先前地理定位之间的任何差异。这使得终端设备110能够粗略估计发送在步骤501接收的信标的收集网关的地理定位的稳定性，而不必观察并存储各种连续信标的内容。相反，终端设备110可获得表示的所述先前地理定位信息。
在可选步骤508中，收集网关120解析在步骤501接收的信标并从其获得信息loc_posuncert，其表示相对于发送在步骤501接收的信标的收集网关的地理定位的平均不确定性
在变型实施方式中，步骤507和508由这样的步骤代替：终端设备110解析在步骤501接收的信标并从其获得指示发送在步骤501接收的信标的收集网关的地理坐标的收敛的参数loc_conv。
图5中的算法使得在步骤502至508中获得的信息被插入在相同的信标中。然而，在步骤502至508中获得的信息可分布于多个连续信标上(可选地，与严格依照lorawan1.0规范的信标交替)。
在步骤509中，终端设备110使用在步骤502至508中获得的信息来定义时间参考和/或至少一个空间参考。下面关于图6和图7描述特定实施方式。
终端设备100可基于使用参考信号(例如，上述信标)通过drss或tdoa类型的传统地理定位方法确定其自己的位置。为此，终端设备110需要知道发送这些参考信号的设备的地理位置。通过使用在步骤502至508中获得的信息，终端设备110选择要被考虑用于定义使得能够获得其自己的地理定位的空间参考的信标。这些空间参考中的至少一个可使用在步骤502至508中获得的信息来获得，而其它空间参考可预定义。如果终端设备110的计算能力有限，则具有要处理的小但可靠的信标集合是有利的，地理定位方法通常涉及计算方面昂贵并且可能不稳定的矩阵求逆操作。
更具体地，参数loc_rat和loc_meth使得终端设备110能够对从各种收集网关接收的信标进行分类，优选例如由通过专用通信技术(gps类型)获得其位置的收集网关所发送的信标。
参数loc_rat、参数loc_post的相应值相同的信标允许通过优先考虑最近的信标来对信标进行分类。
参数loc_intern可与参数loc_rat(以及可选地，参数loc_meth)组合使用，以使得终端设备110能够根据参数loc_rat的值改善所接收的信标的分类。例如，对于gps类型的用于地理定位的通信技术，可能更有利的是包括在信标中的地理坐标优先内部获得，而对于利用drss或tdoa类型的分解算法的lorawan(注册商标)类型的通信技术，可能更有利的是包括在信标中的地理坐标优先外部获得，因为其与参数loc_posuncert的值相比它们可允许设想更大的精度(例如，计算能力)。
与参数loc_post间接联系的参数loc_lastposdif允许评估所使用的地理定位方法相对于参数loc_posuncert中广播的不确定性的发散或收敛。因此，如果经由参数loc_lastposdif广播的地理定位的差异大于经由参数loc_rat和loc_meth广播的地理定位方法的参数loc_posuncert中广播的不确定性，则终端设备110可认为发送所讨论的信标的收集网关的定位方法还未收敛，因此不考虑其用于定义空间参考。
在这些信标中发送的信息因此使得终端设备110能够更好评估其是否必须考虑所述信标中分别广播的地理位置以用于定义其自己的地理定位所需的空间参考。终端设备110因此可更容易且有效地构造候选信标的列表，如下面关于图6所述。
寻求相对于同步系统的时间和频率同步源的终端设备110也可使用在这些信标中发送的信息，特别是使用参数loc_rat、loc_meth和loc_intern。实际上，如果所讨论的信标指示广播的地理位置归功于发送所述信标的收集网关中集成的gps芯片而获得，则终端设备110可认为所述收集网关具有使得其能够将gps信号用于其自己的地理定位并且还本身相对于通信系统在时间和频率上同步的能力、硬件以及可选地软件。然后，终端设备110可在定义时间参考时考虑(或优选地，加权)所讨论的信标，所述时间参考用于本身在时间和频率上同步并因此在漂移的情况下校正内部时钟。对于终端设备110的时间和频率同步(不存在直接时间和频率同步源)，可不考虑(或者可不利地加权)指示所广播的地理位置归功于外部gps芯片而获得的信标，收集网关因此潜在地由未知可靠性机制控制。
因此，终端设备110可对所接收的信标加权以用于定义用于终端设备110的时间和频率同步的时间参考，优选归功于发送所述信标的收集网关中集成的gps芯片获得其广播的地理位置的信标，因为这假定收集网关具有精确的同步源。具有这种时间和频率同步源，可认为所讨论的收集网关生成可用于在时间和频率同步处理中定义时间参考的信标(例如，通过“监听”)，如下面关于图7所述。
应该注意的是，基于在通信系统的信标中广播的上述参数，可实现其它规则以用于在终端设备110的地理定位和/或终端设备110相对于通信系统的时间和频率同步中，考虑或不考虑或者加权所述信标。
图6示意性地示出在定义空间参考的第一特定实施方式中在通信系统中处理信标以便执行地理定位操作的算法。图6中的算法可由寻求确定其自己的地理定位的终端设备或收集网关执行。作为例示考虑图6中的算法由终端设备110实现。
在步骤601中，对于在图5中的算法的背景下处理的各个信标(或者如果上述参数经由信标序列广播，则多个连续信标)，终端设备110确定关于所讨论的所述信标中广播的地理定位的收敛的信息。作为用于所述终端设备110的地理定位操作的空间参考的候选信标可以是参数loc_lastposdif的绝对值低于或等于参数loc_posuncert的绝对值的信标。经由参数loc_conv获得相同的结果。
因此，在可选步骤602中，终端设备110根据在步骤601中针对各个所述信标确定的收敛信息执行所接收的信标的过滤。
在步骤603中，终端设备110根据预定义规则的集合，例如按照以下优先级顺序执行列表中在任何过滤后剩余的信标的分类：
-根据参数loc_rat、loc_meth的内容，并且优选广播归功于gps芯片确定的地理坐标的信标；
-然后根据参数loc_lastposdif的内容，优选广播最稳定的地理坐标的信标；
-然后根据参数loc_post的内容，优选广播最近的地理坐标的信标；
-然后根据参数loc_intern的内容，优选广播内部确定的地理坐标的信标。
在步骤604中，终端设备110依靠在步骤603获得的排序列表来选择至少一个接收的信标作为空间参考。终端设备110将预定数量n(例如，n＝5)的信标保持在列表的顶部作为空间参考以便接下来获得其自己的地理定位。预定数量n允许在效率与精度之间达到权衡。需要至少三个空间参考以使得终端设备110能够获得其自己的定位。这些空间参考中的至少一个可从如此接收的信标选择，其它空间参考然后被预定义或者通过另一方式为终端设备110所知。
在步骤605中，终端设备110依靠在步骤604进行的选择(例如，使用drss或tdoa类型的技术)确定其自己的地理定位。
图7示意性地示出在定义时间参考的第二特定实施方式中在通信系统中处理信标以用于执行时间和频率同步操作的算法。图7中的算法可由寻求相对于通信系统在时间和频率上同步的终端设备或收集网关执行。作为例示考虑图7中的算法由终端设备110实现。
在步骤701中，对于在图5中的算法的背景下处理的各个信标(或者如果上述参数经由信标序列广播，则多个连续信标)，终端设备110确定关于所讨论的所述信标中广播的地理定位的收敛的信息。作为用于所述终端设备110的时间和频率同步操作的时间参考的候选信标可以是参数loc_lastposdif的绝对值小于或等于参数loc_posuncert的绝对值的信标。经由参数loc_conv获得相同的结果。
在步骤702中，对于在图5中的算法的背景下处理的各个信标(或者如果上述参数经由信标序列广播，则多个连续信标)，终端设备110应用至少一个加权因子。
作为例示考虑当所讨论的收集网关的地理定位在所述收集网关内部获得时参数loc_intern取值“1”，当所讨论的收集网关的地理定位在所述收集网关外部获得时参数loc_intern取值“0”。由归功于gps芯片获得其地理坐标的收集网关发送的各个信标然后通过以下加权因子加权：
αm(1-αi-loc_intern+2.αi.loc_intern)(1-αc-loc_conv+2.αc.loc_conv)
然后各个其它信标通过以下加权因子加权：
βm(1-βi-loc_intern+2.βi.loc_intern)(1-βc-loc_conv+2.βc.loc_conv)
其中αm、αi、αc、βm、βi和βc是加权系数。
应该注意的是，如果没有发送参数loc_conv，则可由终端设备从所讨论的信标中包含的参数loc_lastposdif和loc_posuncert计算该参数loc_conv。
应该注意的是，在加权因子的上述公式中：
-αm>βm，其允许优选广播归功于gps芯片获得的地理坐标的信标；
-αi>0.5并且βi>0.5允许优选广播在所讨论的收集网关内部获得的地理坐标的信标；
-αc>0.5并且βc>0.5允许优选地理坐标被认为稳定的广播信标。
在步骤703中，终端设备110从加权的信标确定用于相对于通信系统在时间和频率上同步(补偿任何时钟漂移)的时间参考。如果由第一收集网关发送的信标的调度显示同步频率f1并且因子α1被分配给由所述第一收集网关发送的信标，并且如果由第二收集网关发送的信标的调度示出同步频率f2并且因子α2被分配给由所述第二收集网关发送的信标，则终端设备110使用作为同步频率f1和f2的加权平均的同步频率f作为时间参考，因此使得：
以相同的方式，如果由第一收集网关发送的信标的调度示出在通信系统中传输信标的下一时刻t1并且因子α1被分配给由所述第一收集网关发送的信标，并且如果由第二收集网关发送的信标的调度示出在通信系统中传输信标的下一时刻t2并且因子α2被分配给由所述第二收集网关发送的信标，则终端设备110使用作为时刻t1和t2的加权平均的在通信系统中传输信标的下一时刻t作为时间参考，因此使得：
图7中的算法的另选方案是根据如上面关于图6所述的相同原理，但是应用不同的排序规则，在所接收的信标的分类中(可选地，在过滤之后)选择在列表顶部的信标作为时间参考。
还应该注意的是，由于根据定义，lpwan通信技术具有长距离，适合于所述lpwan通信技术的设备潜在地捕获由不同通信系统的收集网关在不同时刻发送的多个信标。尽管原理上在相同的通信系统内同时发送，这种设备可潜在地使用高级接收策略(例如，具有连续干扰消除的迭代接收器)来对这些信标中的每一个进行解码。