用于5G系统的定位方法与流程

本申请要求于2016年3月24日提交的第62/312,952号美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及第三代合作伙伴计划(3GPP)下的波束、位置定位、观察到达时间差、传感器和其他增强型911问题。

背景技术：

演进分组核心(EPC)是高级移动通信系统的核心网络。EPC允许不同无线接入技术(RAT)以集成方式操作。这些无线接入技术包括第一代无线局域网(LAN)、诸如全球移动通信系统或GSM的第二代(2G)系统、诸如通用移动电信系统(UMTS)的第三代(3G)系统以及诸如长期演进(LTE)的第四代(4G)系统。LTE继续演进(例如，LTE-高级或LTE-A)，并且许多新特征被称为第五代(5G)技术。

图1是演进分组系统(EPS)80的基本架构。用户设备(UE)50(也称为终端)通过称为E-UTRAN(演进UMTS陆地无线接入网络的简称)44的LTE接入网络连接到EPC 70，并且与称为演进节点B(eNB)40的基站通信，其中eNB可以共同涉及一个或多个基站和/或无线电头端。EPS 80通常是指由UE 50、E-UTRAN 44和核心网络(EPC)70组成的完整系统。EPC 70是一种分组交换网络，其中互联网协议(IP)用于所有的传输服务。EPC是第三代合作伙伴项目(3GPP)规范的一部分。

EPC 70由服务网关(S-GW)30、分组数据网络网关(P-GW)32、移动性管理实体(MME)34和归属签约用户服务器(HSS)36构成。EPC 70连接到外部网络38，在这种情况下，其包括互联网协议多媒体子系统(IMS)42。用户数据和信令是独立的，其中用户数据占用用户平面(实线)并且信令占用控制平面(虚线)。

在美国和加拿大，为紧急使用而设计的“911”电话号码是在1968年开发的，并且在1970年代和1980年代开始普及。一个人在他/她的电话上拨打“911”并且调度员为呼叫提供服务，该服务可以包括将警察、消防员或其他紧急救援人员派往呼叫者的位置。“增强型911”或“E911”是指911调度员自动接收呼叫者的位置信息(如果可获得)的特征。通常，对于固定电话，可获得位置信息，而对于移动设备，没有位置信息被提供给调度员。

联邦通信委员会(FCC)要求美国所有移动运营商遵守以下E911户外位置定位要求：

·应当以50米(m)的精度定位67％的紧急呼叫；

·应当以150m的精度定位80％的紧急呼叫(六年内增加到90％)。

基于位置的服务(LBS)涉及确定设备的位置，并且可能对911调度员有用。一个基于卫星的LBS被称为全球导航卫星系统(GNSS)。全球定位系统(GPS)和全球导航卫星系统(GLONASS)是两种基于GNSS的系统。大多数LTE设备都提供基于GNSS的功能。

然而，只有在UE与卫星之间的视线(line-of-sight)良好时，基于GNSS的LBS才能良好地工作。如果卫星信号被阻挡，则GNSS将不会工作。因此，在密集的城市环境和建筑物内部，GNSS无法工作。

FCC现在建议扩展E911以在从室内位置接收呼叫时自动向调度员提供位置信息。另外，FCC要求，对于67％的室内位置(五年内增加到80％)，提供在呼叫者3米之内的竖直位置信息(z轴)。由于无线接入技术(RAT)信号相对于GNSS信号具有更高的接收功率，所以基于RAT的位置服务开始受到业界的更高关注以满足这些要求。只有GNSS不足以满足新的FCC要求。

因此，需要一种机制来克服现有技术的缺点。

附图说明

因为通过参考结合附图进行的以下详细描述可以更好地理解本发明，所以本发明的前述方面和许多伴随的优点将变得更加容易理解，其中，相同的附图标记在整个附图中指代相同的部分，除非另有说明。

图1是E-UTRAN接入下的演进分组系统架构的示图；

图2示出针对正常和扩展循环前缀两者利用一个或两个PBCH端口以及利用四个PBCH端口映射位置参考信号；

图3示出使用已知位置的三个设备确定设备位置的观察到达时间差(OTDOA)技术；

图4是示出如何通过使用多个测量结果来改进E-CID的简化示图；

图5示出在长期演进标准下的网络定位的架构；

图6示出当采用波束形成时在增强型基站和用户设备之间建立的多个链路；

图7是根据一些实施例的用于促进用户设备位置定位的定位方法的简化框图；

图8是根据一些实施例的在图7的定位方法中计算用户设备相对于增强型基站的位置定位所使用的仰角和方位角之间的差异的示图；

图9是根据一些实施例的图7的定位方法所使用的用户设备和增强型基站之间的距离计算的示图；

图10示出根据一些实施例的图7的定位方法如何利用用户设备和单个增强型基站之间的多个通信链路和波束方向；

图11是根据一些实施例的能够实现图7的定位方法的UE的简化框图。

具体实施方式

根据本文描述的实施例，公开了一种在蜂窝网络中以高精度获得用户设备(UE)位置的方法。在UE内可操作的定位方法使用接收波束形成定位参考信号(PRS)(使用测量信息和新波束信息两者)来执行观察到达时间差(OTDOA)或增强型蜂窝标识(E-CID)测量。无论是UE还是增强节点B基站(eNB)，新波束信息包括波束的索引、相对于发射设备的天线的瞄准线的波束指向角(在仰角和方位角域中)以及设备天线的相对取向，这里使用位置传感器获得相对取向。波束信息以及到达时间测量结果用于确定UE的位置或改善其位置精度。从UE和eNB之间的多个通信链路获得的测量结果使得能够更精确地获得UE的位置。

在下面的详细描述中，参考附图，附图通过说明的方式示出了可以实践本文描述的主题的特定实施例。然而，应当理解，在阅读本公开时，其它实施例对于本领域的普通技术人员将变得显而易见。在其它情况下，未详细示出或描述公知的结构、材料或操作，以避免模糊本发明的各个方面。因此，以下详细描述不应被解释为限制性的，因为主题的范围由权利要求来限定。

基于LTE的位置服务

基于位置的服务(LBS)对许多移动设备用户来说是熟悉的，用于地图服务、发现附近的朋友以及其他功能。LBS使得移动设备的定位或位置能够由提供这些功能的软件获得。

一些LBS采用多点定位，其为基于测量在已知时间到在已知位置处广播信号的两个物体的距离差的导航技术。得到的位置形成双曲线。使用附加物体进行的附加测量产生第二双曲线，该第二双曲线与第一双曲线相交，实现位置的确定。

当前LTE标准支持三种独立定位技术：辅助全球导航卫星系统(A-GNSS)、观察到达时间差(OTDOA)和增强型小区标识符(E-CID)。也可以使用这些技术的组合。

辅助全球导航卫星系统(A-GNSS)

诸如GPS的全球导航卫星系统(GNSS)以基于卫星的位置估计为基础。大多数移动设备包括集成的GNSS接收器。至少四个卫星(每个卫星都具有到UE的无障碍视线)使得能够估计UE的位置。使用其GPS芯片(GNSS接收器)，UE与卫星建立连接。GPS操作非常耗时，并且在密集的城市环境或建筑物内部无法使用。

辅助GNSS(A-GNSS)改进UE对位置信息的接收，因为服务eNB与卫星建立初始连接并存储所获得的信息。然后，eNB将数据提供给GNSS接收器。该数据包括年历和/或星历数据。年历数据包含来自所有全球导航卫星的粗略轨道参数，并且不经常更新。相比之下，星历数据使用时钟校正来获得非常精确的位置信息，其每30秒由每颗卫星进行广播。基于辅助数据的位置计算可以由除UE之外的其他网络实体进行。然而，由于在UE处不能获得视线卫星信号，所以A-GNSS在建筑物内和密集的城市环境中是存在问题的。

定位参考信号(PRS)

在LTE Release 9中，通过引入定位参考信号(PRS)来增强定位功能。图2是分别针对正常和扩展循环前缀两者，针对一个或两个物理广播信道(PBCH)天线端口，以及针对四个PBCH天线端口(取自3GPP TS 36.211版本10.0.0Release 10，Section 6.10.4)，PRS在资源块中的映射的示图。在配置用于定位参考信号传输的下行链路子帧中，在天线端口6上传输PRS。PRS使终端(UE)能够在一个或多个LTE小区(eNB)上执行测量以估计终端的地理位置。

PRS由带宽、偏移、持续时间(连续子帧的数量)和周期来定义。通过提供以下特性，经由高层信令将PRS配置给UE：传输PRS的载波索引、PRS带宽、PRS传输的连续子帧数量、PRS传输周期/子帧偏移以及PRS静默序列。PRS带宽小于系统带宽，并且围绕载波频率映射PRS。通常，在配置PRS的子帧中不传输PDSCH。可以使PRS静默，以根据需要减少小区间干扰。

上述A-GNSS早于定位参考信号的实现，但PRS用于OTDOA和E-CID位置服务两者，如下所述。

观察到达时间差(OTDOA)

OTDOA类似于GPS和其他基于A-GNSS的位置服务，但是，代替从卫星获得测量结果，UE从其附近的eNB获得测量结果，包括与UE通信的基站(称为其服务eNB)以及相邻eNB。

在OTDOA定位技术下，UE测量由其服务eNB传输的PRS与至少两个相邻eNB处的PRS之间的时间差。UE通过测量相邻小区的PRS和其服务小区的PRS之间的时间差来计算参考信号时间差(RSTD)；在第二相邻小区的PRS和其服务小区的PRS之间测量第二时间差。与用于计算位置的高速绕地球轨道运行的GPS卫星不同，网络知道eNB的位置，并且这使得能够使用这些RSTD相对于eNB获得UE位置。

图3示出OTDOA定位技术。UE 50最靠近其服务eNB 40，但是相邻eNB 40A和40B在UE的范围内。UE通过测量从相邻小区A(TRX_NA)和服务小区(TRX_serving)接收PRS的时间差来计算第一RSTD(RSTDN1)；UE通过测量从相邻小区B(TRX_NB)和服务小区(TRX_serving)接收PRS的时间差来计算第二RSTD(RSTDN2)。两个测量结果都被报告给位置服务器，其基于接收的测量结果RSTDN1和RSTDN2来计算UE位置。

网络通过提供每个相邻小区相对于服务小区的相对传输时间差来辅助UE。网络中的位置服务器知道每个eNB发射天线的确切位置，并且可以向UE提供候选相邻小区，从而限制搜索空间并提高进行测量的速度。

增强型小区标识符(E-CID)

用于LTE中位置估计的另一种方法是增强型小区ID(E-CID)。在该方法下，基于UE的服务eNB的位置来估计UE的位置，其可以通过执行跟踪区域更新或通过寻呼来获得。因此，知道UE相对于eNB的位置，并且UE的位置与eNB的小区覆盖区域的大小相关联。要获得更精确的信息，可以按如下方式获得附加测量结果：

·E-CID，估计与单个基站的距离

·E-CID，测量与三个基站的距离

·E-CID，测量与至少两个(或三个)基站的到达角(AoA)。

该测量结果有助于以更高的精度找到UE在小区内的位置。该测量结果可以由来自服务eNB的参考信号接收功率(RSRP)、到达时间差(TDOA)和定时提前量(TA)或往返时间(RTT)测量结果组成。RSRP是在整个带宽上携带PRS的资源元素(RE)的平均功率。通过在物理上分离的位置处测量同步信号(诸如PRS)的到达时间来获得TDOA。TA是信号从UE到达eNB所花费的时间长度。常用的TA测量是：类型1，对eNB和UE接收-发送时间差进行求和；和类型2，eNB在UE随机接入过程期间进行的测量。

TA类型1测量对应于RTT。例如，对于类型1TA测量，进行eNB处的接收-发送时间差(正值或负值)与UE处的接收-发送时间差(总是正值)的求和。将测量结果报告给位置服务器，其中UE与eNB之间的距离是RTT的一半乘以光速。

在第一E-CID选项中，通过估计UE与服务eNB(网络已知其位置)的距离来获得UE的位置。该估计测量来自服务eNB的RSRP、TA或RTT。因此，第一E-CID选项获得围绕eNB的圆(粗略位置)。

在第二E-CID选项中，测量来自三个eNB中每一个的RSRP、TA或RTT(其中网络已知每个eNB的位置)。对于第二E-CID选项，位置精度比围绕eNB的圆更精细，并且反而是小区内的点。

第三选项可与前两个选项区分开，区别在于测量由eNB进行，而不是UE进行。包括服务eNB的两个(或三个)eNB获得到网络的到达角(AoA)测量结果，其中位置服务器、服务eNB或eNB的组合执行计算，实现获得UE的位置。两个或三个eNB中的每一个估计UE使用等间隔天线元件的线性阵列进行传输的方向。在任何两个相邻元件处从UE接收的PRS相位旋转一定量，该量取决于到达角、载波频率和元件间隔。

在第一和第二选项中，UE进行测量，并且该测量基于RSRP、TA或RTT估计。在第三选项中，测量由eNB直接进行。

图4是示出如何通过使用多个测量结果来改进E-CID的简化示图。为简单起见，仅示出一个基站。在使用基本E-CID的情况下，粗略已知所有UE在小区区域中的位置，并且其基本上是围绕eNB的圆；在E-CID加RTT的情况下，定位距eNB的测量距离的UE；在E-CID加RTT加AoA的情况下，可以以最高精度获得UE的位置。

用于基于位置的服务的LTE架构

图5示出用于位置服务的高级LTE位置架构200。在LTE位置架构200中类似地找到图1中的EPS 80的许多实体，诸如S-GW 30、P-GW 32、MME 34、eNB 40和UE 50。附加地，位置服务器90包括演进服务移动位置中心(E-SMLC)52和安全用户平面位置(SULP)定位平台(SLP)54，并且通过MME 34或通过服务网关(S-GW)30和分组数据网络网关(P-GW)32连接到eNB 40。

UE 50和eNB 40可以经由用户平面(U平面，实线)或控制平面(C平面，虚线)以两种方式之一与位置服务器90通信。在C平面中，建立LBS会话并在控制信道上执行辅助数据消息交换。C平面信令被认为比U平面信令更可靠且更具鲁棒性，并且可以在紧急情况下克服网络拥塞。LTE定位协议(LPP)是用于C平面LBS会话的协议。在C平面中，E-SMLC是位置服务器。

在U平面中，数据链路用作用于处理LBS会话和用于传输辅助数据消息的承载。例如，由于大量数据传输，所以地图服务使用U平面，因为控制信道通常不支持大量数据。对于U平面，SLP 54提供位置服务。SUPL是由开放移动联盟定义的定位协议。位置服务器90是从UE 50和/或eNB 40收集测量数据和其他位置信息的物理或逻辑实体，并且辅助测量和估计UE的位置。

5G MIMO

5G多输入多输出(MIMO)系统将依赖于波束形成概念来进行信号发送和接收。波束形成是整个天线波束沿接收器方向的整形。波束形成使用多个天线(诸如天线阵列)通过对各天线信号的幅度和相位进行加权来控制信号的方向。由eNB传输的参考信号可能使用多个天线进行波束形成，以沿特定波束方向提供足够的传输覆盖范围。可以在数字和/或模拟域中执行波束形成。

UE还可以在接收天线上应用波束形成，并且基于来自接收的参考信号的测量结果，可以选择并向eNB指示最主要的波束集合，这从通信的角度来看是优选的。结果，可以在UE和eNB之间建立多个可能的通信链路，其中每一个通信链路可以与发送和接收波束对相关联。

最优选的通信链路可以对应于信道的视线路径或对应于一阶反射路径。图6示出eNB 40和UE 50之间可能的通信链路的一种情况。波束1、2和3由eNB在UE的大致方向上传输，其中UE处的接收波束4、5和6用于接收PRS信号。物体58和68，其可以是建筑物、墙壁或其他可以反射信号的实体物体。链路1是视线(LOS)路径，其中UE 50处的波束4接收经由eNB 40处的波束1传输的PRS信号。经由eNB处的波束2传输的PRS信号被物体58反射，使得经由UE处的波束5接收一阶反射路径(链路2)。经由eNB处的波束3传输的PRS信号被物体68反射，还使得经由UE处的波束6接收一阶反射路径(链路3)。

定位方法100

图7是用于使蜂窝网络中的UE能够在获得和传送UE的位置信息时与其他实体协调的定位方法100的简化框图。在一些实施例中，定位方法100适用于包括新无线特征(例如，具有5G能力的移动设备)的UE。定位方法100涉及服务eNB 40、UE 50和位置服务器90处的处理，所有这些都是蜂窝网络的一部分。

此外，在一些实施例中，定位方法100是全局坐标系的一部分。全局坐标系是UE和UE定位所涉及的所有eNB共用的坐标系。因此，在波束方向背景下使用全局坐标系。这使得能够根据共同的坐标系来定义波束方向和波束角度。

例如，可以在相对于北方向的方位角域中测量所有波束方向(这对于相关eNB和UE是共通的)。类似地，可以相对于上下方向测量仰角方向(这对于相关eNB和UE也应该是共通的)。对于这种全局坐标系，为了获得波束取向，设备应该知道天线阵列在全局坐标系中的取向以及波束在天线阵列的局部坐标系中的取向。通常从波束形成权重中得知天线阵列在局部坐标系中的波束取向。全局坐标系中的天线阵列取向可以从传感器测量结果(在UE处)获得或者预先已知(例如，在eNB中的固定位置处)。

当eNB 40在一个或多个通信链路上利用波束形成56传输定位参考信号时，开始定位方法100。实现定位方法100的UE包括波束信息计算单元60和测量信息计算单元74。在一些实施例中，UE使用接收波束形成PRS 56以及位置传感器64来将波束信息62和测量信息72提供至位置服务器90。

在一些实施例中，波束信息62包括波束的索引、链路相对于设备(UE或eNB)的天线的瞄准线的波束指向角(在仰角和方位角域两者中)以及全局坐标系中天线的瞄准线方向。在一些实施例中，位置传感器64提供天线阵列在全局坐标系中的取向。

图8示出仰角和方位角之间的差异。仰角和方位角在特定时间定义物体相对于另一物体的位置。仰角(也称为高度方位角)是物体与观察者位置地平线之间角度的度量。在图8中，仰角是eNB 40的顶部相对于UE 50的地平线之间的角度。方位角是顺时针绕着观察者的地平线测量的，相对于北位置测量的绕着地平线的物体的角度。在图8中，通过在eNB 40和UE 50之间画线，然后测量该线相对于北(N)的角度来获得方位角。这两个角度，即仰角和方位角，是UE 50提供给位置服务器90的波束信息62的一部分。

波束信息还可以包括设备天线在全局坐标系中的相对取向。UE 50中的位置传感器64能够获得天线的相对取向。位置传感器是能够测量物体位置的器件。位置传感器(其可以包括取向传感器和/或磁力计)测量设备的物理位置，因此可以向位置服务器90提供关于全局坐标系中的波束的指向方向的信息。磁力计测量空间中某点的磁场方向。波束方向信息以及到达时间测量结果可以用于确定或提高UE的位置精度。eNB的天线的取向通常是固定的并且可以在部署期间确定。

设备的物理位置以及与链路对应的相对于设备的波束方向可以用于以各种方式提高定位精度。例如，通过考虑链路的波束角度，可以改进到发射设备的距离的估计。

图9的简化示图示出这种改进，其由UE 50和eNB 40组成，如前所述。通信链路d(其中，d＝a+b)是由于存在实体物体而产生的一阶反射路径(参见图6)，并且用粗黑线表示。为简单起见，考虑二维情况。然而，如本文所述的定位方法100可以扩展到三维。

基于使用通过链路传输的参考信号的到达时间测量，可以估计链路的传播长度d。通过使用与链路对应的波束指向角β和γ，可以如下估计UE与eNB之间的实际距离x：

因此，在eNB 40和UE 50处的波束方向已知的情况下，尽管存在信道路径反射，但是仍可以更精确地计算UE与eNB之间的距离x。

在其他实施例中，多个通信链路和波束方向也可以用于建设性地增加测量源的有效数量。因此，每一个通信链路可以被认为是附加的传输源。图10中示出三个通信链路，视线链路(链路1)、由物体58引起的一阶反射路径(链路2)以及由物体68引起的第二一阶反射路径(链路3)。定位方法100将三个链路视为来自三个发射基站，其称为有效eNB或虚拟eNB。在一些实施例中，根据到达时间测量和波束角度信息获得每个有效基站(eNB 40A和eNB 40B)的位置。

定位方法100对一阶反射路径的利用在乡村环境中尤其有用，这里基站的部署昂贵，并且因此基站之间的距离可能较长，从而小区往往更大并且UE可能无法检测到相邻小区。

因此，定位方法100使得位置服务器90能够使用来自单个传输点在多个通信链路上的PRS传输来获得UE 50的位置。

操作环境

各种技术或其某些方面或部分可以采取体现在诸如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器、非暂时性计算机可读存储介质或任何其他机器可读存储介质的有形介质中的程序代码(即，指令)的形式，其中，当程序代码被加载到诸如计算机的机器中并由其执行时，机器变成用于实践各种技术的装置。非暂时性计算机可读存储介质可以是不包括信号的计算机可读存储介质。在可编程计算机上执行程序代码的情况下，计算设备可以包括处理器、可由处理器读取的存储介质(包括易失性和非易失性存储器和/或存储元件)、至少一个输入设备以及至少一个输出设备。易失性和非易失性存储器和/或存储元件可以是RAM、EPROM、闪存驱动器、光盘驱动器、磁性硬盘驱动器、固态驱动器或用于存储电子数据的其它介质。节点和无线设备还可以包括收发机模块、计算机模块、处理模块和/或时钟模块或定时器模块。可以实现或利用本文描述的各种技术的一个或多个程序可以使用应用程序编程接口(API)、可重用控件等。这样的程序可以以高级程序或面向对象的程序设计语言来实现以与计算机系统通信。然而，如果需要，程序可以以汇编或机器语言来实现。在任何情况下，语言都可以是编译或解译的语言，并与硬件实施方式相结合。

应该理解，说明书中描述的许多功能单元已经被标记为模块，以便更加特别强调它们的实施方式独立性。例如，模块可以被实现为包括定制VLSI电路或门阵列的硬件电路、诸如逻辑芯片、晶体管或其它分立组件的现成半导体。模块也可以在诸如现场可编程门阵列/可编程阵列逻辑/可编程逻辑器件等的可编程硬件设备中实现。

模块也可以用软件来实现以供各种类型的处理器执行。可标识的可执行代码模块例如可以包括计算机指令的一个或多个物理或逻辑块，其可以例如被组织为对象、过程或功能。尽管如此，所标识的模块的可执行文件不一定是物理地定位在一起，而是可以包括存储在不同位置的不同指令，这些指令在逻辑上连接在一起时构成模块并实现模块的所述目的。

实际上，可执行代码的模块可以是单个指令或许多指令，并且甚至可以分布在几个不同的代码段上、不同的程序之间以及几个存储器设备上。类似地，可以在本文中在模块内标识和示出操作数据，并且可以以任何合适的形式来体现并且组织在任何合适类型的数据结构内。操作数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在包括不同存储设备的不同位置上，并且可以至少部分地仅作为系统或网络上的电子信号而存在。这些模块可以是无源或有源的，包括可操作为实现所需功能的代理。

在整个说明书中对“示例”的引用或意味着结合该示例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在示例中”或“在一些实施例中”并不一定都指代相同的实施例。

如本文所使用的，为了方便起见，多个项目、结构元件、组成元件和/或材料可以呈现在公共列表中。但是，这些列表应该被解释为列表中的每个构件都被单独标识为分离且唯一的构件。因此，这样的列表中的任何一个构件都不应该被解释为仅仅基于他们在一个共同组中的呈现而没有任何相反的表示而在事实上等同于相同列表中的任何其它构件。另外，本发明的各种实施例和示例在本文中可以与其各种组件的替代物一起被引用。应当理解，这些实施例、示例和替代方案不应被解释为彼此事实上等同，而应被认为是本发明的分离且自主的表示。此外，在一个或多个实施例中，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合。

如本文中所使用的，术语“电路”可以指代、为其一部分或包括：执行一个或多个软件或固件程序的ASIC、电子电路、处理器(共用、专用或组)和/或存储器(共用、专用或组)、提供所描述的功能的组合逻辑电路和/或其它合适的硬件组件。在一些实施例中，电路可以实施在一个或多个软件或固件模块中，或者与电路相关联的功能可以由一个或多个软件或固件模块来实现。在一些实施例中，电路可以包括至少部分地以硬件操作的逻辑。

本文所描述的实施例可以使用合适配置的硬件和/或软件实现到系统中。图11示出对于一个实施例的可以实现上述定位方法100的用户设备(UE)装置800的示例性组件。在一些实施例中，UE设备800可以包括应用电路802、基带电路804、射频(RF)电路806、前端模块(FEM)电路808以及一个或多个天线810，至少如所示那样耦合在一起。

应用电路802可以包括一个或多个应用处理器。例如，应用电路802可以包括诸如但不限于一个或多个单核处理器或多核处理器的电路。处理器可以包括通用处理器和专用处理器(例如，图形处理器、应用处理器等)的任何组合。处理器可以耦合于和/或可以包括存储介质812或其它类型的存储器/存储装置，并且可以配置为：执行存储器/存储装置中所存储的指令，以使得各种应用和/或操作系统能够运行在系统上。

基带电路804可以包括例如但不限于一个或多个单核处理器或多核处理器的电路。基带电路804可以包括一个或多个基带处理器和/或控制逻辑，以处理从RF电路806的接收信号路径接收到的基带信号并且生成用于RF电路806的发送信号路径的基带信号。基带电路804可以与应用电路802连接，以用于生成和处理基带信号并且控制RF电路806的操作。例如，在一些实施例中，基带电路804可以包括第二代(2G)基带处理器804A、第三代(3G)基带处理器804B、第四代(4G)基带处理器804C和/或用于其它现有代、开发中的或将要在未来开发的代(例如，第五代(5G)、7G等)的其它基带处理器804D。基带电路804(例如，基带处理器804A-D中的一个或多个)可以处理使得能够进行经由RF电路806与一个或多个无线网络的通信的各种无线控制功能。无线控制功能可以包括但不限于信号调制/解调、编码/解码、射频偏移等。在一些实施例中，基带电路804的调制/解调电路可以包括快速傅立叶变换(FFT)、预编码和/或星座映射/解映射功能。在一些实施例中，基带电路804的编码/解码电路可以包括卷积、咬尾卷积、turbo、维特比和/或低密度奇偶校验(LDPC)编码器/解码器功能。调制/解调和编码器/解码器功能的实施例不限于这些示例，并且在其他实施例中可以包括其他合适的功能。

在一些实施例中，基带电路804可以包括协议栈的元素，诸如例如EUTRAN协议的元素，包括例如物理(PHY)元素、媒体接入控制(MAC)元素、无线链路控制(RLC)元素、分组数据汇聚协议(PDCP)元素和/或无线资源控制(RRC)元素。基带电路804的中央处理单元(CPU)804E可以被配置为：运行协议栈的元素，以用于PHY、MAC、RLC、PDCP和/或RRC层的信令。在一些实施例中，基带电路可以包括一个或多个音频数字信号处理器(DSP)804F。音频DSP 804F可以包括用于压缩/解压缩和回声消除的元件，并且在其它实施例中可以包括其它合适的处理元件。在一些实施例中，基带电路的组件可以被适当地组合在单个芯片、单个芯片组中，或者被设置在相同的电路板上。在一些实施例中，基带电路804和应用电路802的一些或全部构成组件可以一起实施，诸如例如实施在片上系统(SOC)上。

在一些实施例中，基带电路804可以提供与一种或多种无线技术兼容的通信。例如，在一些实施例中，基带电路804可以支持与E-UTRAN和/或其它无线城域网(WMAN)、无线局域网(WLAN)或无线个域网(WPAN)的通信。基带电路804配置为支持多于一个的无线协议的无线通信的实施例可以称为多模基带电路。

RF电路806可以使得能够通过非固态介质使用调制的电磁辐射进行与无线网络的通信。在各个实施例中，RF电路806可以包括开关、滤波器、放大器等，以有助于与无线网络的通信。RF电路806可以包括接收信号路径，其可以包括用于下变频从FEM电路808接收到的RF信号并且将基带信号提供给基带电路804的电路。RF电路806可以还包括发送信号路径，其可以包括用于上变频基带电路804所提供的基带信号并将RF输出信号提供给FEM电路808以用于发送的电路。

在一些实施例中，RF电路806可以包括接收信号路径和发送信号路径。RF电路806的接收信号路径可以包括混频器电路806A、放大器电路806B以及滤波器电路806C。RF电路806的发送信号路径可以包括滤波器电路806C和混频器电路806A。RF电路806可以还包括合成器电路806D，以用于合成接收信号路径和发送信号路径的混频器电路806A使用的频率。在一些实施例中，接收信号路径的混频器电路806A可以被配置为：基于合成器电路806D所提供的合成频率来下变频从FEM电路808接收到的RF信号。放大器电路806B可以被配置为：放大下变频后的信号，并且滤波器电路806C可以是低通滤波器(LPF)或带通滤波器(BPF)，它们被配置为：从下变频后的信号移除不想要的信号，以生成输出基带信号。输出基带信号可以提供给基带电路804，以用于进一步处理。在一些实施例中，输出基带信号可以是零频率基带信号，但这并非要求。在一些实施例中，接收信号路径的混频器电路806A可以包括无源混频器，但是实施例的范围不限于此。

在一些实施例中，发送信号路径的混频器电路806A可以配置为：基于合成器电路806D所提供的合成频率来上变频输入基带信号，以生成用于FEM电路808的RF输出信号。基带信号可以由基带电路804提供，并且可以由滤波器电路806C滤波。滤波器电路806C可以包括低通滤波器(LPF)，但是实施例的范围不限于此。

在一些实施例中，接收信号路径的混频器电路806A和发送信号路径的混频器电路806A可以包括两个或更多个混频器，并且可以分别被布置用于正交下变频和/或上变频。在一些实施例中，接收信号路径的混频器电路806A和发送信号路径的混频器电路806A可以包括两个或更多个混频器，并且可以被布置用于镜像抑制(例如，Hartley镜像抑制)。在一些实施例中，接收信号路径的混频器电路806A和发送信号路径的混频器电路806A可以分别被布置用于直接下变频和/或直接上变频。在一些实施例中，接收信号路径的混频器电路806A和发送信号路径的混频器电路806A可以被配置用于超外差操作。

在一些实施例中，输出基带信号和输入基带信号可以是模拟基带信号，但是实施例的范围不限于此。在一些替代实施例中，输出基带信号和输入基带信号可以是数字基带信号。在这些替代实施例中，RF电路806可以包括模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)电路，并且基带电路804可以包括数字基带接口，以与RF电路806进行通信。

在一些双模实施例中，可以提供单独的无线电IC电路，以用于对每个频谱处理信号，但是实施例的范围不限于此。

在一些实施例中，合成器电路806D可以是分数N合成器或分数N/N+1合成器，但是实施例的范围不限于此，因为其它类型的频率合成器可以是合适的。例如，合成器电路806D可以是Δ-Σ合成器、频率乘法器或包括具有分频器的锁相环的合成器。

合成器电路806D可以配置为：基于频率输入和除法器控制输入来合成RF电路806的混频器电路806A使用的输出频率。在一些实施例中，合成器电路806D可以是分数N/N+1合成器。

在一些实施例中，频率输入可以由压控振荡器(VCO)提供，但这并非要求。取决于期望的输出频率，除法器控制输入可以由基带电路804或应用处理器802提供。在一些实施例中，可以基于应用处理器802所指示的信道而从查找表确定除法器控制输入(例如，N)。

RF电路806的合成器电路806D可以包括除法器、延迟锁相环(DLL)、复用器和相位累加器。在一些实施例中，除法器可以是双模除法器(DMD)，并且相位累加器可以是数字相位累加器(DPA)。在一些实施例中，DMD可以配置为：(例如，基于进位)将输入信号除以N或N+1以提供分数除法比率。在一些示例实施例中，DLL可以包括一组级联的可调谐的延迟元件、相位检测器、电荷泵和D型触发器。在这些实施例中，延迟元件可以被配置为将VCO周期分解为Nd个相等的相位分组，其中Nd是延迟线中的延迟元件的数量。以此方式，DLL提供负反馈，以帮助确保通过延迟线的总延迟是一个VCO周期。

在一些实施例中，合成器电路806D可以配置为：生成载波频率作为输出频率，而在其它实施例中，输出频率可以是载波频率的倍数(例如，载波频率的两倍、载波频率的四倍)，并且与正交发生器和除法器电路结合使用，以在载波频率下生成相对于彼此具有多个不同相位的多个信号。在一些实施例中，输出频率可以是LO频率(fLO)。在一些实施例中，RF电路806可以包括IQ/极坐标转换器。

FEM电路808可以包括接收信号路径，其可以包括被配置为对从一个或多个天线810接收到的RF信号进行操作，放大接收到的信号并且将接收信号的放大版本提供给RF电路806以用于进一步处理的电路。FEM电路808可以还包括发送信号路径，其可以包括配置为放大RF电路806所提供的用于发送的信号以用于由一个或多个天线810中的一个或多个进行发送的电路。

在一些实施例中，FEM电路808可以包括TX/RX切换器，以在发送模式与接收模式操作之间进行切换。FEM电路可以包括接收信号路径和发送信号路径。FEM电路的接收信号路径可以包括低噪声放大器(LNA)，以放大接收到的RF信号，并且(例如，向RF电路806)提供放大的接收到的RF信号作为输出。FEM电路808的发送信号路径可以包括：功率放大器(PA)，用于放大(例如，RF电路806所提供的)输入RF信号；以及一个或多个滤波器，用于生成RF信号，以用于(例如，由一个或多个天线810中的一个或多个进行)随后发送。

在一些实施例中，UE设备800可以包括附加元件，例如存储器/存储装置、显示器、相机、传感器和/或输入/输出(I/O)接口。

总之，图7的定位方法100可以在第一示例中通过计算机可读介质实现，该计算机可读介质包括指令，该指令在由用户设备(UE)的一个或多个处理器执行时，使UE：在UE和增强节点B(eNB)之间建立一个或多个通信链路，其中，每个链路与UE和eNB处的波束对相关联；通过一个或多个建立的通信链路接收波束形成定位参考信号(PRS)；针对一个或多个建立的通信链路中的每一个估计UE和eNB的波束方向；针对一个或多个建立的通信链路中的每一个获得波束形成PRS的到达时间测量结果；以及将波束方向和到达时间测量结果传送到位置服务器。

进一步关于第一示例或本文讨论的任何其他示例，在第二示例中，波束方向估计包括估计UE在全局坐标系中的取向。

进一步关于第二示例或本文讨论的任何其他示例，在第三示例中，波束方向估计包括估计eNB在全局坐标系中的取向。

进一步关于第二示例或本文讨论的任何其他示例，在第四示例中，使用设置在UE上的传感器来获得取向。

进一步关于第四示例或本文讨论的任何其他示例，在第五示例中，取向包括在执行针对位置的到达时间测量的时间间隔处获得的波束的方位角和仰角取向信息。

进一步关于第一、第二或第三示例或本文讨论的任何其他示例，在第六示例中，波束方向估计包括估计相对于UE的波束取向。

进一步关于第一至第六示例中的任一示例或本文讨论的任何其他示例，在第七示例中，波束方向包括每一个通信链路的波束在全局坐标系中的方位角和仰角。

进一步关于第一示例或本文讨论的任何其他示例，在第八示例中，其中，到达时间测量结果选自由以下组成的组：观察到达时间差(OTDOA)、定时提前量(TA)、往返时间(RTT)、OTDOA加TA、OTDOA加RTT、TA加RTT以及OTDOA加TA加RTT。

此外，图7的定位方法100可以在第九示例中由用户设备(UE)的装置实现，该UE能够处理波束形成定位参考信号(PRS)，该装置包括：一个或多个天线，用于通过一个或多个通信链路接收波束形成PRS；波束信息计算单元，用于估计包括一个或多个通信链路中每一个的波束方向的波束信息，并且将波束信息发送到位置服务器；测量信息计算单元，用于计算包括一个或多个通信链路中每一个的波束形成PRS的到达时间的测量信息，并且将测量信息发送到位置服务器，其中，UE从位置服务器接收基于波束信息和测量信息的UE位置。

进一步关于第九示例或本文讨论的任何其他示例，在第十示例中，波束信息包括一个或多个通信链路中每一个的波束索引。

进一步关于第九或第十示例或本文讨论的任何其他示例，在第十一示例中，波束信息包括沿方位角方向的波束指向角。

进一步关于第九至第十一示例中任一示例或本文讨论的任何其他示例，在第十二示例中，波束信息包括沿仰角方向的波束指向角。

进一步关于第九至第十二示例中任一示例或本文讨论的任何其他示例，在第十三示例中，波束信息包括针对一个或多个通信链路中每一个的一个或多个天线的相对取向。

进一步关于第九示例或本文讨论的任何其他示例，在第十四示例中，UE的装置包括一个或多个位置传感器以用于计算波束信息。

进一步关于第十四示例或本文讨论的任何其他示例，在第十五示例中，位置传感器包括取向传感器。

进一步关于第十四示例或本文讨论的任何其他示例，在第十六示例中，位置传感器包括磁力计。

进一步关于第九示例或本文讨论的任何其他示例，在第十七示例中，一个或多个通信链路包括视线通信路径、一阶反射通信路径和第二一阶反射通信路径。

进一步关于第十三示例或本文讨论的任何其他示例，在第十八示例中，一个或多个通信链路包括一阶反射通信路径，其中，使用以下公式计算UE与增强节点B之间的距离x：

其中，波束指向角β和γ对应于通信链路，d是通信链路的一阶反射路径。

此外，图7的定位方法100可以在第十九示例中通过机器可读存储器实现，该机器可读存储器包括机器可读指令以实现如第九至第十八示例中任一示例或本文讨论的任何其他示例中的装置。

此外，图7的定位方法100可以在第二十示例中通过机器可读存储器实现，该机器可读存储器包括机器可读指令，该指令在被执行时实现如本文讨论的任何示例中所要求保护的方法或装置。

此外，图7的定位方法100可以在第二十一示例中通过计算机可读介质实现，该计算机可读介质包括指令，该指令在由增强节点B(eNB)的一个或多个处理器执行时，使eNB：在用户设备(UE)和eNB之间建立一个或多个通信链路，其中，每个链路与UE和eNB处的波束对相关联；通过一个或多个建立的通信链路接收波束形成定位参考信号；针对一个或多个建立的通信链路中的每一个估计UE和eNB的波束方向；针对一个或多个建立的通信链路中的每一个测量波束形成定位参考信号的到达时间(ToA)；以及将波束方向和ToA测量结果传送到位置服务器。

进一步关于第二十一示例或本文讨论的任何其他示例，在第二十二示例中，指令使eNB估计传输波束形成定位参考信号的UE的取向。

进一步关于第二十二示例或本文讨论的任何其他示例，在第二十三示例中，指令使eNB估计方位角域和仰角域中的取向。

进一步关于第二十三示例或本文讨论的任何其他示例，在第二十四示例中，指令使eNB使用以下中的一个或多个来测量ToA：观察到达时间差(OTDOA)、定时提前量(TA)和往返时间(RTT)。

尽管前述示例是对本发明在一个或多个特定应用中的原理的说明，但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，可以在实施方式的形式、用途和细节上进行大量修改，而不需要发挥创造性的能力，并且在不脱离本发明的原理和概念的情况下，将从其中理解许多修改和变化。所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真实精神和范围内的所有这些修改和变化。