用于改善位置估计的装置、系统和方法制造方法及图纸

装置(UE)包括天线和收发器。收发器经由天线发送第一信号，第一信号包括装置(UE)的唯一标识以及针对关于第一信号在接收器(BS)处的接收信息的请求。收发器经由天线从接收器(BS)接收第二信号，第二信号包括关于第一信号在接收器(BS)处的到达方向(DoA)的第一信息以及指示接收器(BS)的位置的第二信息。

Devices, systems and methods for improving position estimation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改善位置估计的装置、系统和方法说明书本专利技术涉及无线通信网络或系统的领域，并且实施例涉及用于提供允许改善的位置估计的信息、和/或用于提供通信网络内实体的改善的通信性能、和/或用于改善MIMO(多输入多输出)系统的性能的装置、系统和方法。图1是包括核心网络102和无线电访问网络104的无线网络100的示例的示意性表示。无线电访问网络104可以包括多个基站eNB1至eNB5，每个基站服务于基站周围的特定区域，这由相应的小区1061至1065示意性表示。基站被提供以为小区内的用户服务。用户可以是固定设备或者移动设备。此外，连接到基站或用户的IoT设备可以访问无线通信系统。移动设备或IoT设备可以包括物理设备、地面车辆(诸如机器人或汽车)、飞行器(诸如有人或无人飞行器(UAVs)，后者也称为无人机)、建筑物和其中嵌入了电子器件、软件、传感器、致动器等的其他设备，以及使得这些设备能够跨现有网络基础设施收集和交换数据的网络连接。图1示出仅五个小区的示例性视图，然而，无线通信系统可以包括更多这样的小区。图1示出位于小区1062中的并且由基站eNB2服务的两个用户UE1和UE2，也称为用户设备(UE)。另一用户UE3在由基站eNB4服务的小区1064中示出。箭头1081、1082和1083示意性地表示用于从用户UE1、UE2和UE3向基站eNB2、eNB4发送数据，或者用于从基站eNB2、eNB4向用户UE1、UE2、UE3发送数据的上行链路/下行链路连接。此外，图1示出小区1064中的两个可以是固定设备或者移动设备的IoT设备1101和1102。IoT设备1101经由基站eNB4访问无线通信系统以接收和发送数据，如箭头1121示意性地表示。IoT设备1102经由用户UE3访问无线通信系统，如箭头1122示意性地表示。相应的基站eNB1至eNB5经由相应的回程链路1141至1145连接到核心网络102，在图1中通过指向“核心”的箭头示意性地表示这些回程链路。核心网络102可以被连接到一个或多个外部网络。无线通信系统可以是任何基于频分复用的单音或多载波系统，如正交频分复用(OFDM)系统、正交频分多址(OFDMA)系统、或具有或不具有CP的任何其它基于IFFT的信号，例如DFT-s-OFDM。可以使用其它波形，如用于多址的非正交波形，例如滤波器组多载波(FBMC)、通用频分复用(GFDM)或通用滤波多载波(UFMC)。在无线通信系统中，可以定义传输时间间隔(TTI)，例如1ms或更短。TTI是可以将数据从更高层映射到物理层(PHY)以执行传输的粒度。在无线通信网络(如图1所描绘的无线通信网络)中，可能期望的是，以一定精度在小区中定位如无人机的UE。当考虑无人机的示例时，无线通信网络可以覆盖特定区域，如无人机将要(例如自动地)沿着其行进的一条或多条街道。无线通信网络的相应小区可以覆盖相应街道的一部分，并且可以沿着街道提供服务相应小区的基站，例如，可以将基站安装到沿着街道放置的灯柱。例如对于自主行进或对于给操作员提供位置信息，无人机需要确定其在小区内的位置。一种在小区或某个区域内定位如无人机的UE的方法基于观测到的到达时间差(OTDOA)估计，该估计可以在诸如LTE的蜂窝通信网络中使用，并且该方法是一种例如在参照文献[1]和[2]中描述的下行链路定位方法，该下行链路定位方法依赖于使用在用户设备UE处从一个或多个周围基站(eNB)接收的位置参考信号(PRS)对到达时间(TOA)估计的计算。PRS序列是下行链路信号，下行链路信号被设计用于定位目的并且被广播到小区内的所有无线电终端。PRS序列自基站或远程无线电头端(RRH)的天线在所有方向上以相同的发送功率辐射，以覆盖在小区任何地点处的所有用户，即提供小区范围的覆盖。为了区分开来自不同小区的PRS序列，每个PRS序列具有与其相关联的小区特定识别符(也称为物理小区识别符(PCI))。PCI在特定区域中是唯一的并且用于识别小区，从而识别PRS序列。相对于UE的内部时基，需要至少三个来自地理上分散的基站的定时测量，以便获得平面中的唯一位置。需要四个基站来获得三维空间中的唯一位置，如在参照文献[3]中描述的。除了上面提及到的用于移动设备的位置估计的方法之外，另一个过程基于GNSS(全球导航卫星系统)并且被描述在参照文献[4]中。用于移动设备的位置估计的又一个过程可以基于WiFi或蓝牙网络中的SNR/RSSI(信号强度比/接收信号强度指示)的测量。如上面描述的，对于移动设备可能期望在特定区域内的位置估计。在这些移动设备中，可能存在具有低的或降低的处理能力或功率以及有限能源(如电池)的移动设备。具有低处理能力和能量的这种移动设备的示例是可以以高速行进的无人机。对于这种快速移动的移动设备，可以出于安全和隐私的原因来估计位置，并且可能期望以高周期性/频率进行位置更新的连续更新。尽管上面描述的用于估计位置的方法可以提供令人满意的结果，但是它们具有若干缺点。例如，在参照文献[1]至[4]中描述的所有方法都要求移动设备执行测量和计算以估计位置，这对于具有有限处理能力和电池容量的设备可能是不可行的。而且，该计算可能是耗时的，从而一旦已经估计了位置，实际位置则已改变。对于快速移动的移动设备尤其如此。例如，在参照文献中描述的GNSS方法进行时伴随着GNSS接收器的巨大功耗，并且使用这种GNSS接收器可能花费几秒钟来获得第一位置。此外，来自GNSS的信号可能在室内(诸如建筑大厅)不可用。而且，在没有直接接收到来自相应卫星的信号的环境中，GNSS可能不够精确，就像在城市环境(诸如在街道峡谷中)中那样。利用来自WiFi或Bluetooth网络的SNR/RSSI测量需要在移动设备处的附加的WiFi或Bluetooth接收器。另外，这种基于飞行时间(ToF)的方法要求在发送器和接收器之间的紧密同步，这可能难以实现。关于参照图1描述的无线通信网络的另一个问题是，用于服务相应移动设备UE的基站可以提供3D波束成形或全维度MIMO方法。这可以在根据当前LTE-Advancedpro标准或5G或NR(新无线电)标准运行的系统中实现。为了实现3D波束成形，基站可以包括二维有源天线，如参照文献[5]和[6]中详细描述的。如参照文献[7]中所概述的，为了减小信道的尺寸，可以使用所谓的波束网格(GOB)概念来形成有效的天线。这种波束应该在至少一段时间(如几十秒)内是稳定的。根据天线的数量和阵列几何形状，这种波束可以具有小的半功率波束宽度(HPBW)。在这样的情况下，如果移动设备正在与基站进行上行链路(UL)或下行链路(DL)通信，该移动设备不一定精确地位于由基站提供的波束的主瓣方向上，并且这可能是由于由天线阵列提供的波束的半功率波束宽度小。因此，移动设备与基站之间的通信性能可能会恶化，例如，取决于执行的是UL通信还是DL通信，在基站或移动设备处信噪比可能会有所损失。在参照文献[8]至[11]中描述了用于估计移动设备的位置的其他方法。本专利技术的目的是提供一种改善在无线通信网络中的位置估计和/或通信性能的方法。该目的通过如独本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置(UE)，包括：/n天线；以及/n收发器，/n其中所述收发器被配置为：/n经由所述天线发送第一信号，所述第一信号包括所述装置(UE)的唯一标识以及针对关于所述第一信号在接收器(BS)处的接收信息的请求，以及/n经由所述天线从所述接收器(BS)接收第二信号，所述第二信号包括关于所述第一信号在所述接收器(BS)处的到达方向(DoA)的第一信息以及指示所述接收器(BS)的地点的第二信息。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170614 EP 17176075.41.一种装置(UE)，包括：
天线；以及
收发器，
其中所述收发器被配置为：
经由所述天线发送第一信号，所述第一信号包括所述装置(UE)的唯一标识以及针对关于所述第一信号在接收器(BS)处的接收信息的请求，以及
经由所述天线从所述接收器(BS)接收第二信号，所述第二信号包括关于所述第一信号在所述接收器(BS)处的到达方向(DoA)的第一信息以及指示所述接收器(BS)的地点的第二信息。


2.根据权利要求1所述的装置(UE)，其中所述第一信息包括在所述接收器(BS)处估计或预测的DoA信息。


3.根据权利要求2所述的装置(UE)，其中估计/预测的DoA信息包括水平角度和垂直角度，或方向矢量，所述方向矢量包括所述装置(UE)和所述接收器(BS)所位于的坐标系的一个或多个分量。


4.根据权利要求2或3所述的装置(UE)，其中，
所述水平角度范围为从0°至360°或从0°至180°，并且所述垂直角度范围为从0°至180°或从0°至360°，或
所述水平角度和所述垂直角度范围为从-180°至180°，或
所述水平角度和所述垂直角度以辐射度指示。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中所述第二信息包括对应于接收器(BS)位置的数据或接收器(BS)标识。


6.根据权利要求5所述的装置(UE)，其中，
在所述第一信息包括对应于所述接收器(BS)位置的数据的情况下，所述第一信息包括具有所述装置(UE)和所述接收器(BS)所位于的坐标系的相应分量的二维矢量或三维矢量，以及
在所述第一信息包括所述接收器(BS)标识的情况下，提供包括对应于相应接收器(BS)的一个或多个位置的映射，所述装置(UE)可访问所述映射。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中所述第一信号根据通信协议/标准限定，并且包括针对所述装置(UE)唯一的基于随机生成的序列，或针对所述装置(UE)唯一的固定序列。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中所述第二信号是波束成形的信号。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中所述第二信号与所述装置(UE)的唯一标识相关，以使得仅预期的装置(UE)能够恢复所述第一信息和所述第二信息。


10.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中，
所述收发器被配置为经由所述天线从至少一个另一接收器(BS)接收另一第二信号，所述另一第二信号包括关于所述第一信号在另一接收器(BS)处的到达方向(DoA)的第一信息以及指示所述另一接收器(BS)的地点的第二信息，以及
提供信号处理单元，所述信号处理单元被配置为，使用从所述接收器(BS)接收的所述第二信号以及从所述至少一个另一接收器(BS)接收的所述另一第二信号中的第一信息和第二信息，估计所述装置(UE)的位置。


11.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中，
所述第二信号还包括位置参考信号(PRS)，并且
信号处理单元被配置为使用所述位置参考信号(PRS)计算所述第二信号的到达时间(ToA)估计，使用所述ToA估计确定距所述接收器(BS)的距离，并且除了DoA信息以外，还使用距离估计所述装置(UE)的位置。


12.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中，
信号处理单元被配置为确定所述第二信号的接收功率，如接收信号强度指示(RSSI)、信噪比(SNR)、或其他指标，使用所述接收功率确定距所述接收器(BS)的距离，并且除了DoA信息以外，还使用距离估计所述装置(UE)的位置。


13.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(UE)，其中，提供信号处理单元，所述信号处理单元被配置为使用从所述接收器(BS)接收的所述第二信号中的第一信息和第二信息估计所述第二信号的主瓣方向。


14.根据权利要求13所述的装置(UE)，其中，所述信号处理单元被配置为，使用所述装置(UE)的位置以及第二信号的估计的主瓣方向，指示所述装置(UE)应该移动的方向以改善与所述接收器(BS)的通信。


15.一种装置(UE)，包括：
天线；以及
收发器，
其中所述收发器被配置为经由天线从发送器(BS)接收信号，所述信号包括关于由所述发送器(BS)发送的信号的主瓣方向的信息，以及
信号处理单元被配置为估计从所述发送器(BS)接收的信号的主瓣方向，并且使用所述装置(UE)的位置和信号的估计的主瓣方向来指示所述装置(UE)应该移动的方向以改善与所述发送器(BS)的通信。


16.根据权利要求15所述的装置(UE)，其中，
所述收发器被配置为经由所述天线发送信标信号，并且
来自所述发送器(BS)的信号包括关于由所述发送器发送的信号的主瓣方向的信息，所述主瓣方向最接近所述信标信号在所述发送器(BS)处的到达方向(DoA)。


17.一种装置(BS)，包括：
多个天线；以及
收发器，
其中所述收发器被配置为：
经由所述多个天线接收第一信号，所述第一信号包括所述第一信号的发送器(UE)的唯一标识以及针对关于所述第一信号在所述装置(BS)处的接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·库拉斯，拉斯·蒂勒，托马斯·威尔斯，马库斯·格罗斯曼，
申请(专利权)人：弗劳恩霍夫应用研究促进协会，
类型：发明
国别省市：德国;DE