用于在通信网络中导出精细定时以协助位置获取的方法和装置制造方法
【专利摘要】在无线通信系统中，网络定时可以协助位置定位操作。用户设备可以从服务器获得大概的网络时间，以标记接收下行链路帧的时间。所述时间可以是基于网络帧边界的，特别是针对同步网络。可以增加单向延迟的估计（其可以是定时提前值的一半）以获得精细定时估计。当位置定位接收机在确定用户设备的位置时存在延迟时，精细定时估计可以协助位置定位。
【专利说明】用于在通信网络中导出精细定时以协助位置获取的方法和装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求以CHIN等人的名义、在2011年4月6日提交的美国临时专利申请N0.61/472，531的优先权，以引用方式将其公开内容全部明确地合并入本文中。
【技术领域】
[0003]概括地说，本公开内容的方面涉及无线通信系统，具体地说，本公开内容的方面涉及在TD-SCDMA网络中导出精细定时以协助位置定位获取的技术。
【背景技术】
[0004]无线通信网络被广泛地部署为提供诸如电话、视频、数据、消息传送、广播等的多种通信服务。这样的网络(通常是多址网络)通过共享可用的网络资源来支持针对多个用户的通信。这样的网络的一个例子是通用陆地无线接入网络(UTRAN)。UTRAN是被定义为通用移动电信系统(UMTS)的一部分的、由第三代合作伙伴计划(3GPP)支持的第三代(3G)移动电话技术的无线接入网络(RAN)。属于全球移动通信系统(GSM)技术的后继技术的UMTS当前支持诸如宽带码分多址(W-CDMA )、时分-码分多址(TD-CDMA )和时分同步码分多址(TD-SCDMA )的多种空中接口标准。例如，中国将TD-SCDMA实行为UTRAN架构中的下层的空中接口，将其现有的GSM基础设施作为核心网。UMTS还支持诸如高速分组接入(HSPA)的增强的3G数据通信协议，其向相关联的UMTS网络提供更高的数据传送速度和容量。HSPA是两种移动电话协议(高速下行链路分组接入(HSDPA)和高速上行链路分组接入(HSUPA))的集合，其扩展和改善了现有的宽带协议的性能。
[0005]随着移动宽带接入需求的持续增长，研究和开发不断地改进UMTS技术，这不仅为了满足增长的移动宽带接入的需求，还是为了改进和增强用户移动通信的体验。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]图1是概念性地示出电信系统的例子的框图。
[0007]图2是概念性地示出电信系统中帧结构的例子的框图。
[0008]图3是概念性地示出电信系统中节点B与UE相通信的例子的框图。
[0009]图4是概念性地示出TD-SCDMA系统中上行链路和下行链路传输的时序图。
[0010]图5是根据本公开内容的一个方面，概念性地示出TD-SCDMA系统中上行链路和下行链路传输的时序图。
[0011]图6是示出被执行为实现本公开内容的一个方面的示例性框的功能框图，其可以由精细定时模块来执行。
[0012]图7是根据本公开内容的一个方面，示出用于在无线网络中通信的部件的框图。
【发明内容】
[0013]提供了用于无线通信的方法。所述方法包括使用来自于接收的时分同步码分多址(TD-SCDMA)时间协议的粗略时间，将下行链路帧标记为具有下行链路帧接收时间。所述方法还包括基于所述下行链路帧接收时间，导出针对经标记的下行链路帧的下行链路帧发送时间。所述方法还包括基于所述下行链路帧发送时间以及基站和用户设备之间的传输延迟来估计精细时间。
[0014]提供了被配置用于无线通信的用户设备。所述用户设备包括用于使用来自于接收的时分同步码分多址(TD-SCDMA)时间协议的粗略时间，将下行链路帧标记为具有下行链路帧接收时间的单元。所述用户设备还包括用于基于所述下行链路帧接收时间，导出针对经标记的下行链路帧的下行链路帧发送时间的单元。所述用户设备还包括用于基于所述下行链路帧发送时间以及基站和用户设备之间的传输延迟来估计精细时间的单元。
[0015]提供了包括非暂时性计算机可读介质的计算机程序产品，所述非暂时性计算机可读介质具有其上记录的程序代码。所述程序代码包括用于使用来自于接收的时分同步码分多址(TD-SCDMA)时间协议的粗略时间，将下行链路帧标记为具有下行链路帧接收时间的程序代码。所述程序代码还包括用于基于所述下行链路帧接收时间，导出针对经标记的下行链路帧的下行链路帧发送时间的程序代码。所述程序代码还包括用于基于所述下行链路帧发送时间以及基站和用户设备之间的传输延迟来估计精细时间的程序代码。
[0016]提供了被配置用于无线通信的用户设备。所述用户设备包括处理器和存储器，所述存储器耦合到所述处理器。所述处理器被配置为使用来自于接收的时分同步码分多址(TD-SCDMA)时间协议的粗略时间，将下行链路帧标记为具有下行链路帧接收时间。所述处理器还被配置为基于所述下行链路帧接收时间，导出针对经标记的下行链路帧的下行链路帧发送时间。所述处理器还被配置为基于所述下行链路帧发送时间以及基站和用户设备之间的传输延迟来估计精细时间。
[0017]这已经相当广泛地概述了本公开内容的特征和技术优点，以便更好地理解后面的【具体实施方式】。下文将描述本公开内容额外的特征和优点。本领域的技术人员应当认识到的是，出于实现本公开内容的相同的目的，本公开内容易于作为修改或设计其它结构的基础来使用。本领域的技术人员还应当认识到的是，这样的等效构造不脱离如在所附权利要求书中所阐述的公开内容的教导。根据下文的描述，当结合附图考虑时，将更好地理解被认为是本公开内容的特征的新颖性特征(无论是其组织还是操作方法)连同进一步的目标和优点。但是，要明确地理解的是，附图中的每个附图仅是出于说明和描述的目的而提供的，并不旨在于作为对本公开内容的界限的定义。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图阐述的【具体实施方式】旨在于作为对各种配置的描述，而不旨在于表示可以实施本文描述的概念的唯一的配置。为了提供对各种概念的全面理解，【具体实施方式】包括具体细节。但是，本领域的技术人员将显而易见的是，在没有这些具体细节的情况下，也可以实施这些概念。在某些例子中，众所周知的结构和部件以框图形式示出，以避免模糊这样的概念。
[0019]现在转到图1，示出了说明电信系统100的例子的框图。遍及本公开内容给出的各种概念可以跨越多种多样的电信系统、网络架构和通信标准来实现。通过举例而非限制性的方式，参考使用TD-SCDMA标准的UMTS系统给出了本公开内容在图1中示出的方面。在这个例子中，UMTS系统包括(无线接入网络)RAN102(例如，UTRAN)，所述RAN102提供包括电话、视频、数据、消息传送、广播和/或其它服务的多种无线服务。RAN102可以被划分为多个无线网络子系统(RNS)(诸如RNS107)，每个RNS由无线网络控制器(RNC)(诸如RNC106)来控制。为了清楚起见，仅示出了 RNC106和RNS107 ;但是，除RNC106和RNS107之外，RAN102可以包括任意数量的RNC和RNS。除了别的之外，RNC106是负责分配、重新配置和释放RNS107内的无线资源的装置。RNC106可以使用任何适当的传送网络，通过诸如直接物理连接、虚拟网络等的多种类型的接口与RAN102中的其它RNC (未示出)相互连接。
[0020]RNS107覆盖的地理区域可以被划分为多个小区，其中无线收发机装置为各小区服务。无线收发机装置通常在UMTS应用中被称作为节点B，但是也可以被本领域的技术人员称作为基站(BS)、基站收发机(BTS)、无线基站、无线收发机、收发机功能单元、基本服务集(BSS)、扩展服务集(ESS)、接入点(AP)或者某种其它适当的术语。为了清楚起见，示出了两个节点B108 ;但是，RNS107可以包括任意数量的无线节点B。节点B108为任意数量的移动装置提供到核心网104的无线接入点。移动装置的例子包括蜂窝电话、智能电话、会话发起协议(SIP)电话、膝上型计算机、笔记本、上网本、智能本、个人数字助理(PDA)、卫星无线电、全球定位系统(GPS)设备、多媒体设备、视频设备、数字音频播放器(例如，MP3播放器)、照相机、游戏控制台或者任何其它类似的功能设备。移动装置通常在UMTS应用中被称作为用户设备(UE)，但是也可以被本领域的技术人员称作为移动站(MS)、用户站、移动单元、用户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动用户站、接入终端(AT)、移动终端、无线终端、远程终端、手持装置、终端、用户代理、移动客户端、客户端或者某种其它适当的术语。出于说明的目的，示出了与节点B108相通信的三个UE110。下行链路(DL)(也被称为前向链路)指的是从节点B到UE的通信链路，上行链路(UL)(也被称为反向链路)指的是从UE到节点B的通信链路。
[0021 ] 如所示出的，核心网104包括GSM核心网。但是，如本领域的技术人员将认识到的，遍及本公开内容给出的各种概念可以在RAN或者其它适当的接入网络中实现，以向UE提供到不同于GSM网络的各种类型的核心网的接入。
[0022]在这个例子中，核心网104利用移动交换中心(MSC)112和网关MSC (GMSC)114来支持电路交换服务。一个或多个RNC (诸如RNC106)可以连接到MSC112。MSC112是控制呼叫建立、呼叫路由和UE移动功能的装置。MSC112还包括访问位置寄存器(VLR)(未示出)，所述VLR包括在UE处于MSC112的覆盖区域的持续时间内用户相关的信息。GMSC114通过MSCl 12为UE提供网关，以接入电路交换网络116。GMSCl 14包括归属位置寄存器(HLR)(未示出)，所述HLR包括用户数据，诸如反映特定的用户已经订制的服务的细节的数据。HLR还与认证中心(AuC)相关联,所述AuC包括用户特定的认证数据。当接收到针对特定UE的呼叫时，GMSCl 14查询HLR，以确定所述UE的位置，以及将所述呼叫转发给为所述位置服务的特定的MSC。
[0023]核心网104还利用服务GPRS支持节点(SGSN) 118和网关GPRS支持节点(GGSN)120来支持分组数据服务。GPRS (其代表通用分组无线服务)被设计为以高于利用标准的GSM电路交换数据服务可用的那些速度的速度来提供分组数据服务。GGSN120为RAN102提供到基于分组的网络122的连接。基于分组的网络122可以是因特网、专用数据网络或者某种其它适当的基于分组的网络。GGSN120的主要功能是向UEllO提供基于分组的网络连接。数据分组通过SGSN118在GGSN120和UEllO之间传送，所述SGSN118在基于分组的域中主要执行与MSCl 12在电路交换域中执行的功能相同的功能。
[0024]UMTS空中接口是扩频直接序列码分多址(DS-CDMA)系统。扩频DS-CDMA通过与称为码片的伪随机比特序列相乘，在非常宽的带宽上来扩展用户数据。TD-SCDMA标准基于这样的直接序列扩频技术，以及额外地要求时分双工(TDD)，而不是如在许多FDD模式UMTS/W-CDMA系统中使用的频分双工(FDD)。TDD针对节点B108和UEllO之间的上行链路(UL)和下行链路(DL)两者使用相同的载波频率，但是在载波中将上行链路传输和下行链路传输划分到不同的时隙中。
[0025]图2示出了 TD-SCDMA载波的帧结构200。如所示出的，TD-SCDMA载波具有长度为IOms的帧202。TD-SCDMA中的码片速率是1.28Mcps。帧202具有两个5ms的子帧204，每个子帧204包括七个时隙，TSO到TS6。第一时隙(TSO)通常被分配用于下行链路通信，而第二时隙(TSl)通常被分配用于上行链路通信。剩余的时隙(TS2至TS6)可以用于上行链路或下行链路，这允许在上行链路或者下行链路方向上的更高数据传输时间期间更大的灵活性。下行链路导频时隙(DwPTS )206、保护时段(GP ) 208和上行链路导频时隙(UpPTS ) 210(还被称作为上行链路导频信道(UpPCH))位于TSO和TSl之间。各时隙(TS0-TS6)允许在最大16个码道上复用的数据传输。码道上的数据传输包括被中导码214(具有144个码片的长度)分开的两个数据部分212 (每个数据部分具有352个码片的长度)，其后跟随着保护时段(GP)216 (具有16个码片的长度)。中导码214可以用于诸如信道估计的特征，而保护时段216可以用于避免突发间干扰。此外，在数据部分中发送的是某些层I控制信息，包括同步偏移(SS)比特218。同步偏移比特218仅出现在数据部分的第二部分中。紧跟着中导码的同步偏移比特218可以指示三种情况:在上载发送定时中减小偏移、增大偏移或者什么也不做。在上行链路通信期间，通常不使用SS比特218的位置。
[0026]图3是在RAN300中节点B310与UE350相通信的框图，其中RAN300可以是图1中的RAN102，节点B310可以是图1中的节点B108，UE350可以是图1中的UE110。在下行链路通信中，发射处理器320可以从数据源312接收数据，从控制器/处理器340接收控制信号。发射处理器320提供针对数据和控制信号以及参考信号(例如，导频信号)的各种信号处理功能。例如，发射处理器320可以提供循环冗余校验(CRC)码用于错误检测、编码和交织以促进前向纠错(FEC)，基于多种调制方案(例如，二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、M相移键控(M-PSK)、M正交振幅调制(M-QAM)等)映射到信号星座图，利用正交可变扩频因子(OVSF)来扩频，与扰码相乘以产生一系列的符号。控制器/处理器340可以使用来自信道处理器344的信道估计来确定针对发射处理器320的编码、调制、扩频和/或加扰方案。这些信道估计可以得自于UE350发送的参考信号或者得自于来自UE350的中导码214 (图2)中包括的反馈。将发射处理器320产生的符号提供给发射帧处理器330，以生成帧结构。发射帧处理器330通过将符号与来自控制器/处理器340的中导码214 (图2)复用来生成这种帧结构，从而得到一系列的帧。然后，将帧提供给发射机332，所述发射机332提供多种信号调节功能，包括放大、滤波以及将帧调制到载波上，用于通过智能天线334在无线介质上进行下行链路传输。智能天线334可以利用波束控制双向自适应天线阵列或者其它类似的波束技术来实现。[0027]在UE350，接收机354通过天线352接收下行链路传输，以及处理所述传输以恢复出被调制到载波上的信息。将接收机354恢复出的信息提供给接收帧处理器360，所述接收帧处理器360解析各帧，并将中导码214 (图2)提供给信道处理器394，将数据、控制信号和参考信号提供给接收处理器370。然后，接收处理器370执行与节点B310中的发射处理器320所执行的处理相反的处理。具体而言，接收处理器370对符号解扰和解扩，然后基于调制方案来确定节点B310发送的最可能的信号星座点。这些软判决可以基于信道处理器394计算出的信道估计。然后，对软判决解码和解交织以恢复出数据、控制信号和参考信号。然后，校验CRC码以判断帧是否被成功解码。然后，将由成功解码的帧携带的数据提供给数据宿372，所述数据宿372表示运行在UE350上的应用和/或各种用户接口(例如，显示器)。将由成功解码的帧携带的控制信号提供给控制器/处理器390。当帧没有被接收机处理器370成功解码时，控制器/处理器390还可以使用确认(ACK)和/或否定确认(NACK)协议来支持针对那些帧的重传请求。
[0028]在上行链路中，将来自数据源378的数据和来自控制器/处理器390的控制信号提供给发射处理器380。数据源378可以表示运行在UE350上的应用和各种用户接口(例如，键盘)。类似于结合节点B310的下行链路传输描述的功能，发射处理器380提供各种信号处理功能，所述信号处理功能包括CRC码，编码和交织以促进FEC，映射到信号星座图，利用OVSF来扩频，以及加扰以产生一系列的符号。信道估计可以用于选择适当的编码、调制、扩频和/或加扰方案，所述信道估计是由信道处理器394得自于节点B310发送的参考信号，或者得自于节点B310发送的中导码所包括的反馈。将发射处理器380产生的符号提供给发射巾贞处理器382以生成巾贞结构。发射巾贞处理器382通过将符号与来自控制器/处理器390的中导码214 (图2)进行复用来生成这种帧结构，从而得到一系列的帧。然后，将帧提供给发射机356，所述发射机356提供各种信号调节功能，所述信号调节功能包括放大、滤波以及将帧调制到载波上，用于通过天线352在无线介质上进行上行链路传输。
[0029]在节点B310处以类似于结合UE350处的接收机功能描述的方式，来处理上行链路传输。接收机335通过天线334接收上行链路传输，以及处理所述传输以恢复出被调制到载波上的信息。将接收机335恢复出的信息提供给接收帧处理器336，所述接收帧处理器336解析各帧，以及将中导码214 (图2)提供给信道处理器344，将数据、控制信号和参考信号提供给接收处理器338。接收处理器338执行与UE350中的发射处理器380所执行的处理相反的处理。然后，将由成功解码的帧携带的数据和控制信号分别提供给数据宿339和控制器/处理器。如果这些帧中的某些帧没有被接收处理器成功解码，则控制器/处理器340还可以使用确认(ACK)和/或否定确认(NACK)协议，来支持针对这些帧的重传请求。
[0030]控制器/处理器340和390可以分别用于管理节点B310和UE350处的操作。例如，控制器/处理器340和390可以提供多种功能，所述多种功能包括定时、外围设备接口、电压调节、功率管理和其它控制功能。存储器342和392的计算机可读介质可以分别存储节点B310和UE350的数据和软件。例如，UE350的存储器392可以存储精细定时模块391，所述精细定时模块在由控制器/处理器390执行时，配置针对精细定时模块的UE350。节点B310处的调度器/处理器346可以用于向UE分配资源，以及调度针对UE的下行链路和/或上行链路传输。
[0031]在TD-SCDMA中，在节点B处，对上行链路传输进行同步。例如，如图4所示的，控制UE1404和UE2406的上行链路传输以同时到达节点B402。如所示出的，来自UE1404的上行链路传输408和来自UE2406的上行链路传输410同时到达节点B402。UE执行用于协调节点B处的到达时间的对上行链路传输的控制，以相对于接收到的下行链路IOms帧时间将其上行链路传输适当地提前IOms长帧。这种提前被称为定时提前(TA)。如图4所示的，UEl定时提前418是UE和节点B之间的传播延迟的量的两倍，即来自UE1404的上行链路信号412到达节点B402的时间加上来自节点B402的下行链路消息到达UE1404的时间的量。类似地，UE2定时提前420是来自UE2406的上行链路信号414到达节点B402的时间加上来自节点B402的下行链路消息416到达UE2406的时间的量。
[0032]TD-SCDMA协议提供了一些方法用于适当地提前上行链路传输定时。首先，在随机接入过程中，UE在上行链路导频时隙(UpPTS)上发送同步上行链路(SYNC_UL)码，节点B进行测量，以及在快速物理接入信道(FPACH)上将定时信息发送给UE。表1示出了快速物理接入信道消息格式，其中接收到的UpPCH参数的起始位置(UpPCHPOS)可以用于最初确定UE处的定时提前值。
【权利要求】
1.一种用于无线通信的方法，包括: 基于来自于接收的时分同步码分多址(TD-SCDMA)时间协议的粗略时间，将下行链路帧标记为具有下行链路帧接收时间； 基于所述下行链路帧接收时间，导出针对经标记的下行链路帧的下行链路帧发送时间；以及 基于所述下行链路帧发送时间以及基站和用户设备之间的传输延迟来估计精细时间。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括使用所述精细时间来导出位置定位。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，导出所述下行链路帧发送时间是基于所述下行链路帧接收时间的FLOOR函数进行的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述传输延迟包括当前的定时提前值的一半。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粗略时间是相对于帧边界来确定的。
6.一种被配置用于无线通信的用户设备(UE)，所述UE包括: 用于使用来自于接收的时分同步码分多址(TD-SCDMA)时间协议的粗略时间，将下行链路帧标记为具有下行链路帧接收时间的单元； 用于基于所述下行链路帧接收时间，导出针对经标记的下行链路帧的下行链路帧发送时间的单元；以及 用于基于所述下行链路帧发送时间以及基站和用户设备之间的传输延迟来估计精细时间的单元。
7.根据权利要求6所述的用户设备，还包括用于使用所述精细时间来导出位置定位的单元。
8.根据权利要求6所述的用户设备，其中，导出所述下行链路帧发送时间是基于所述下行链路帧接收时间的FLOOR函数进行的。
9.根据权利要求6所述的用户设备，其中，所述传输延迟包括当前的定时提前值的一半。
10.根据权利要求6所述的用户设备，其中，所述粗略时间是相对于帧边界来确定的。
11.一种计算机程序产品，包括: 非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质具有其上记录的程序代码，所述程序代码包括: 用于使用来自于接收的时分同步码分多址(TD-SCDMA)时间协 议的粗略时间，将下行链路帧标记为具有下行链路帧接收时间的程序 代码； 用于基于所述下行链路帧接收时间，导出针对经标记的下行链路 帧的下行链路帧发送时间的程序代码；以及 用于基于所述下行链路帧发送时间以及基站和用户设备之间的传 输延迟来估计精细时间的程序代码。
12.根据权利要求11所述的计算机程序产品，其中，所述程序代码还包括用于使用所述精细时间来导出位置定位的程序代码。
13.根据权利要求11所述的计算机程序产品，其中，导出所述下行链路帧发送时间是基于所述下行链路帧接收时间的FLOOR函数进行的。
14.根据权利要求11所述的计算机程序产品，其中，所述传输延迟包括当前的定时提前值的一半。
15.根据权利要求11所述的计算机程序产品，其中，所述粗略时间是相对于帧边界来确定的。
16.一种被配置用于无线通信的用户设备(UE)，包括: 至少一个处理器；以及 存储器，所述存储器耦合到所述至少一个处理器； 所述至少一个处理器被配置为: 使用来自于接收的时分同步码分多址(TD-SCDMA)时间协议的 粗略时间，将下行链路帧标记为具有下行链路帧接收时间； 基于所述下行链路帧接收时间，导出针对经标记的下行链路帧的 下行链路帧发送时间；以及 基于所述下行链路帧发送时间以及基站和用户设备之间的传输延 迟来估计精细时间。
17.根据权利要求16所述的用户设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为使用所述精细时间来导出位置定位。
18.根据权利要求16所述的用户设备，其中，所述至少一个处理器还被配置为导出所述下行链路帧发送时间是基`于所述下行链路帧接收时间的FLOOR函数进行的。
19.根据权利要求16所述的用户设备，其中，所述传输延迟包括当前的定时提前值的一半。
20.根据权利要求16所述的用户设备，其中，所述粗略时间是相对于帧边界来确定的。
【文档编号】G01S19/25GK103535089SQ201280023701
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年4月5日 优先权日:2011年4月6日
【发明者】金汤, 石光明, 李国钧 申请人:高通股份有限公司