使用差分出发角（DAOD）和差分到达角（DAOA）在5G-NR中增强定位的方法和装置与流程

使用差分出发角(daod)和差分到达角(daoa)在5g-nr中增强定位的方法和装置
1.相关申请的交叉引用本技术要求2019年8月14日提交的标题为“efficient/enhanced positioning in 5g-nr using daod and daoa”的印度临时申请号201941032874和2020年8月13日提交的标题为“method and apparatus for enhanced positioning in 5g-nr using daod and daoa”的美国非临时申请号16/992,847的权益和优先权，这两项申请均转让给本发明的受让人，并通过引用整体并入本文。
技术领域
2.本公开总体上涉及通信，并且更具体地，涉及用于支持由第五代(5g)无线网络服务的用户设备(ue)的位置服务的技术。


背景技术：

3.通常期望知道诸如蜂窝电话的用户设备(ue)的位置。例如，位置服务(lcs)客户端可能期望在紧急服务呼叫的情况下知道终端的位置，或者期望向终端的用户提供一些服务，诸如导航辅助或测向。术语“位置”和“定位”是同义的并且在本文中可互换使用。
4.为了辅助确定位置，基站可以广播定位参考信号(prs)，这些信号被ue用于下行链路(dl)测量，诸如参考信号时间差(rstd)、往返时间(rtt)(其也被称为往返信号传播时间)、到达角(aoa)、出发角(aod)、参考信号接收功率(rsrp)和参考信号接收质量(rsrq)。例如，ue可以测量来自多个基站的接收到的prs信号中的时间差以用于基于观察到达时间差(otdoa)的定位。因为基站的定位是已知的，所以观察到的时间差可以用来计算ue的位置。然而，当由基站(bs)发送并由ue接收和测量的信号没有经由视距(los)路径到达ue，而是被一个或多个中间物体反射、折射或以其它方式偏转，并经由两个或更多个直线路径(被称为“多径”)到达ue时，就会出现问题。多径信号的测量结果会显著降低位置精度。因此需要消除或减轻这种情况的解决方案。


技术实现要素：

5.由一个或多个基站(诸如gnb)发送的定向波束(例如，波束成形的波束)的出发角(aod)和由ue接收的定向波束的到达角(aoa)可用于通过识别视距(los)波束和多径波束来提高定位精度。定向波束对的差分aoa(daoa)可以与定向波束对的差分aod(daod)进行比较。匹配的daoa和daod可以用作波束对中的定向波束与ue是los的指示，而失配指示定向波束中的一个或两个波束是多径的。可以使用从los定向波束中获得的测量信息(例如，aoa、rtt、rstd等)来估计ue的位置。
6.在一种实现方式中，一种用于支持用户设备(ue)的位置服务的方法包括：获得由至少一个基站发送的定向波束对的差分到达角(daoa)；获得由至少一个基站发送的定向波束对的差分出发角(daod)；将daoa与daod进行比较以确定定向波束对是否都是视距(los)；以及当定向波束对都是los时，使用定向波束对中的至少一个定向波束来确定ue的位置估
计。
7.在一种实现方式中，一种用于支持用户设备(ue)的位置服务的实体包括：用于在网络中接收和发送消息的外部接口；被配置为存储指令的存储器；以及耦接到外部接口和存储器的至少一个处理器，该至少一个处理器由存储在存储器中的指令配置为：获得由至少一个基站发送的定向波束对的差分到达角(daoa)；获得由至少一个基站发送的定向波束对的差分出发角(daod)；将daoa与daod进行比较以确定定向波束对中的每个定向波束是否是视距(los)；以及当定向波束对中的每个定向波束是los时，使用定向波束对中的至少一个定向波束来确定ue的位置估计。
8.在一种实现方式中，一种用于支持用户设备(ue)的位置服务的实体包括：用于获得由至少一个基站发送的定向波束对的差分到达角(daoa)的部件；用于获得由至少一个基站发送的定向波束对的差分出发角(daod)的部件；用于将daoa与daod进行比较以确定定向波束对中的每个定向波束是否是视距(los)的部件；以及用于当定向波束对中的每个定向波束是los时使用定向波束对中的至少一个定向波束来确定ue的位置估计的部件。
9.在一种实现方式中，一种包括存储在其上的程序代码的非暂态存储介质，程序代码可操作以在实体中配置至少一个处理器，用于支持用户设备(ue)的位置服务，其包括：用于获得由至少一个基站发送的定向波束对的差分到达角(daoa)的程序代码；用于获得由至少一个基站发送的定向波束对的差分出发角(daod)的程序代码；将daoa与daod进行比较以确定定向波束对中的每个定向波束是否是视距(los)的程序代码；以及用于当定向波束对中的每个定向波束是los时使用定向波束对中的至少一个定向波束来确定ue的位置估计的程序代码。
附图说明
10.通过参考以下附图，可以实现对各种实施例的性质和优点理解。
11.图1示出了能够使用波束成形prs传输向用户设备提供位置服务的系统架构。
12.图2是示出使用波束成形prs传输的ue位置确定的非漫游参考架构的框图。
13.图3是示出使用波束成形prs传输的用户设备(ue)位置确定的漫游参考架构的框图。
14.图4示出了以不同的出发角(aod)发送定向波束的基站以及使用不同的到达角(aoa)的接收器波束来接收定向波束的ue。
15.图5示出了基站发送视距(los)波束和多径定向波束，两者均由ue接收。
16.图6示出了两个基站发送定向波束，包括los波束和多径波束。
17.图7示出了示出使用定向波束对的差分aoa(daoa)和差分aod(daod)的用于支持ue的位置服务的方法的信令流。
18.图8示出了示出使用定向波束对的daoa和daod的用于支持ue的位置服务的方法的过程流。
19.图9是能够支持ue的位置服务的ue的实施例的框图。
20.图10是能够支持对ue的位置服务的位置服务器的实施例的框图。
21.根据某些示例实现方式，各图中的相同附图标记和符号表示相同的元件。此外，一个元件的多个实例可以通过在该元件的第一个数字后面加上字母或加上连字符和第二个
数字来表示。例如，元件110的多个实例可以表示为110-1、110-2、110-3等。当仅使用第一个数字来指代这样的元件时，应理解为该元件的任何实例(例如，元件110可以指代元件110-1、110-2和110-3)。
具体实施方式
22.定位参考信号(prs)由基站广播，并由ue用于在长期演进(lte)网络中进行定位，其中ue测量针对不同小区的接收到的prs信号的度量，诸如toa(到达时间)、到达角(aoa)、往返时间(rtt)等，并且可以报告给网络中的位置服务器。位置服务器(ls)或ue可以使用三边测量或三角测量的测量结果来生成ue的定位的方位。prs信号通常以比小区特定参考信号(crs)更高的功率发送，以具有更高的可听性。在lte网络中，prs在整个小区覆盖区域内同时发送。
23.在第五代(5g)无线网络中，prs可能不会在整个小区覆盖区域内同时发送。对于5g新无线电(nr)，使用波束形成，可以定向发送定位信号(例如，prs)，使得传输使用“定向波束”跨越窄的角度范围(例如，5度方位角)。波束成形可以增加信号的范围和强度。由于nr中基站(例如，被称为gnb)的高能力和低范围，波束成形已成为强制性的，这将有助于服务更多用户并扩大用户范围。在波束成形中，定位信号的传输方向可以随时间改变。例如，对于小区扇区，定向波束可以旋转120度，或者对于全向性小区，定向波束可以旋转360度，并且周期性地重复旋转。此外，多个定向波束可以同时在几个不同方向上发送，并且传输方向可以随时间改变。
24.在定义5g nr的prs细节的当前规范和提议的机制中，在映射到不同的物理/地理方向(即，不同的方位角，通常可以被定义为从任何固定的参考平面或容易建立的基准方向线顺时针(或逆时针)测量的水平角)的不同波束上调度prs。目前提出的用于在5g nr中定位的方法是基于，例如，aoa(到达角)、aod(出发角)、信号强度、信号质量和ta(定时提前)。这些方法包括增强小区id(ecid)和观察到达时间差(otdoa)两者以及其它定位技术。在当前5g nr的otdoa规范中，假设prs沿常规同步信号(ss)方向发送，或者将同步信号块(ssb)传输重新用于rstd测量。
25.使用波束成形，波束由gnb以定向方式发送，并且它们也由ue以定向方式接收。另外，定向波束可以由gnb发送以用于下行链路并且由ue在上行链路上发送。目前，定向波束的aoa或aod未被用于提高位置估计的定位精度。
26.在当前公开中，aod和到达角的使用可用于识别多径的定向波束和视距(los)的波束，其中仅los波束被用于位置估计，从而提高定位精度。
27.图1示出了能够使用波束成形prs传输向ue 105提供位置服务的系统100的架构。能力、位置辅助数据、位置信息等的传送可以在ue 105和基站110或服务器152之间使用诸如长期演进(lte)定位协议(lpp)或lpp扩展(lppe)消息或者新无线电定位协议a(nrppa)消息的消息，在一些情况下，服务器152可以采用位置服务器的形式，其在nr网络中可以是位置管理功能(lmf)或另一网络实体。在服务器152与位置服务器或lmf对应的情况下，服务器152在本文中被称为位置服务器152或lmf 152。位置信息的传送可以以适合于ue 105和位置服务器152两者的速率发生。lpp是公知的，并在来自称为第三代合作伙伴计划(3gpp)的组织的各种公开可用的技术规范中进行了描述。lppe已经由开放移动联盟(oma)定义并且
可以与lp组合使用，使得每个组合的lpp/lppe消息将是包括嵌入的lppe消息的lpp消息。
28.为简单起见，图1中仅示出了一个ue 105和位置服务器152。可以使用来自基站110的prs传输来确定ue 105的定位，该来自基站110的prs传输使用一个或多个基站110处的出发角(aod)和ue 105处的到达角(aoa)以提高定位精度。一般而言，系统100可以包括由145-k指示的多个小区(0≤k≤n
小区
，其中n
小区
是小区的数量)以及附加网络115、lcs客户端130、ue 105、服务器152、基站(天线)110和航天器(sv)(未示出)。系统100还可以以与本文公开的实施例一致的方式包括混合小区，其包括诸如小区145-1、小区145-3和小区145-4的宏小区以及诸如小区145-2(其可以使用小型低功率基站110-4)的毫微微小区。
29.ue 105可以能够通过支持定位和位置服务的一个或多个网络115与位置服务器152进行无线通信。例如，可以代表lcs客户端130来执行位置服务(lcs)，lcs客户端130接入位置服务器152并发出对ue 105的位置的请求。位置服务器152然后可以用ue 105的位置估计来响应lcs客户端130。lcs客户端130也可以被称为supl代理，例如，当由位置服务器152和ue 105使用的位置解决方案是supl时。在一些实施例中，ue 105还可以包括lcs客户端或supl代理，其可以向ue 105内的一些具有定位能力的功能发出位置请求并且随后接收回ue 105的位置估计。ue 105内的lcs客户端或supl代理可以为ue 105的用户执行定位服务，例如，提供导航方向或识别ue 105附近内的兴趣点。
30.如图1所示，ue 105可以通过网络115和基站110与位置服务器152通信，基站110可以与网络115相关联。ue 105可以接收和测量来自基站110的信号，这些信号是在特定的出发角(aod)处波束成形的，它们可以用于位置确定。例如，ue 105可以接收和测量来自基站110-1、基站110-2、基站110-3和/或基站110-4中的一个或多个的信号，这些基站可以分别与小区145-1、小区145-2、小区145-3和小区145-4相关联。在一些实施例中，基站110可以形成无线通信网络的一部分，无线通信网络可以是无线广域网(wwan)、无线局域网(wlan)、无线个人域网(wpan)等。术语“网络”和“系统”经常互换使用。wwan可以是码分多址(cdma)网络、时分多址(tdma)网络、频分多址(fdma)网络、正交频分多址(ofdma)网络、单载波频分多址(sc-fdma)网络、长期演进(lte)、wimax等。
[0031]“波束成形prs”或“prs波束”可以在窄范围的连续水平角(也称为方位角)和/或窄范围的连续垂直角(也称为仰角)上提供prs信号覆盖。例如，prs传输可以通过从北顺时针方向θ和(θ α)度之间的水平角度范围和/或在水平面上方(或下方)φ和(φ β)度之间的垂直角度范围之间进行定向。在这些角度之外，仍然可以存在prs传输(例如，由于天线阵列特性不完善)，但是可能具有比波束中心(在方位角(θ 0.5α)处和/或仰角(φ 0.5β)处)低至少x db的降低的信号功率。例如，x可以是3，α可以是10度和/或β可以是10度。这些角度内的prs可以被称为prs波束的一部分，而这些角度之外的prs不是prs波束的一部分。具有中心水平角和/或垂直角(分别为(θ 0.5α)和/或(φ 0.5β))的prs可以被称为中心prs。
[0032]
aod可以由中心prs的水平角度和/或垂直角度限定。如果ue 105能够从基站110-1、110-2和110-3中的每个接收prs，其具有指示prs是来自每个基站的prs波束的一部分(而不是在prs波束之外)的信号强度，则可以通过从三个中心prs的交点或三个prs波束的交叉区域进行的三角测量来获得ue 105的位置。还可以从任何一个基站的中心prs或prs波束以及ue 105到基站的距离的估计中获得位置，例如，从ue 105和基站的rtt测量结果中获得。
[0033]
图2是示出用于使用定向波束(例如，来自基站110的波束成形prs传输)对ue位置
进行非漫游支持的通信系统200的简化框图。非漫游通信系统200包括ue 105和包括下一代无线电接入网络(ng-ran)112的第五代(5g)网络的组件，ng-ran 112包括基站，有时被称为新无线电(nr)节点b(也称为gnb)110-1、gnb 110-2和gnb 110-3(在本文中统称为gnb 110)，以及与外部客户端130通信的5g核心网络(5gcn)150。5g网络也可以被称为新无线电(nr)网络；ng-ran 112可以被称为nr ran或5g ran；并且5gcn 150可以被称为下一代(ng)核心网络(ngc)。通信系统200还可以利用来自航天器(sv)190的信息以用于卫星定位系统(sps)，诸如像gps、glonass、伽利略或北斗的全球导航卫星系统(gnss)或者一些其它本地或区域sps，诸如irnss、egnos或waas。下面描述通信系统200的附加组件。通信系统200可以包括附加的或替代的组件。
[0034]
应该注意的是，图2仅提供各种组件的概括说明，可以适当使用其中的任何或全部组件，并且可根据需要复制或省略其中的每个组件。具体地讲，虽然仅示出了一个ue 105，但应当理解，许多ue(例如，数百、数千、数百万等)都可以利用通信系统200。类似地，通信系统200可以包括更多或更少数量的sv 190、gnb 110、外部客户端130和/或其它组件。连接通信系统200中的各种组件的所示连接包括数据和信令连接，其可以包括附加(中间)组件、直接或间接物理和/或无线连接、和/或附加网络。此外，根据期望的功能，组件可以被重新排列、组合、分离、替换和/或省略。
[0035]
虽然图2示出了基于5g的网络，但类似的网络实现方式和配置可以用于其它通信技术，诸如3g、长期演进(lte)和ieee 802.11wifi等。例如，在使用无线局域网(wlan)(例如，ieee 802.11无线电接口)的情况下，ue 105可以与接入网络(an)通信，而不是与ng-ran通信，并且相应地，组件112在本文中有时被称为an或ran，由术语“(r)an”或“(r)an 112”表示。在an(例如，ieee 802.11an)的情况下，an可以连接到非3gpp互通功能(n3iwf)(例如，在5gcn 150中)(图2中未示出)，其中n3iwf连接到amf 154。
[0036]
如本文所使用的，ue 105可以是任何电子设备并且可以被称为设备、移动设备、无线设备、移动终端、终端、移动站(ms)、安全用户平面位置(supl)启用终端(set)或一些其它名称。此外，ue 105可以对应于智能手表、数字眼镜、健身监视器、智能汽车、智能电器、手机、智能手机、膝上型电脑、平板电脑、pda、跟踪设备、控制设备或一些其它便携式或可移动设备。ue 105可以包括单个实体或者可以包括多个实体，诸如在个人区域网络中，其中用户可以使用音频、视频和/或数据i/o设备和/或身体传感器以及单独的有线或无线调制解调器。通常，尽管不是必须的，ue 105可以支持使用一个或多个无线电接入技术(rat)的无线通信，诸如全球移动通信系统(gsm)、码分多址(cdma)、宽带cdma(wcdma)、lte、高速分组数据(hrpd)、ieee 802.11wifi(也称为wi-fi)、(bt)、全球微波接入互操作性(wimax)、5g新无线电(nr)(例如，使用ng-ran 112和5gcn 150)等。ue 105还可以支持使用无线局域网(wlan)的无线通信，其可以使用例如数字用户线(dsl)或分组电缆连接到其它网络(例如，互联网)。这些rat中的一个或多个的使用可以允许ue 105与外部客户端130通信(例如，经由图2中未示出的5gcn 150的元件，或者可能经由网关移动定位中心(gmlc)155)，和/或允许外部客户端130接收关于ue 105的位置信息(例如，经由gmlc 155)。
[0037]
ue 105可以进入与无线通信网络的连接状态，无线通信网络可以包括ng-ran 112。在一个示例中，ue 105可以通过向诸如gnb 110的ng-ran 112中的蜂窝收发器发送无线信号和/或从该蜂窝收发器接收无线信号与蜂窝通信网络进行通信。收发器向ue 105提
供用户和控制平面协议终止，并且收发器可以被称为基站、基本收发器站、无线电基站、无线电收发器、无线电网络控制器、收发器功能、基站子系统(bss)、扩展服务集(ess)或其它一些合适的术语。
[0038]
在特定实现方法中，ue 105可以具有能够获得位置相关的测量结果的电路和处理资源。由ue 105获得的位置相关的测量结果可以包括从属于诸如gps、glonass、伽利略或北斗的sps或全球导航卫星系统(gnss)的sv 190接收的信号的测量结果，和/或可以包括从固定在已知位置处的地面发送机(诸如gnbs 110)接收的信号的测量结果。ue 105或者ue 105可以向其发送测量结果的单独的位置服务器(例如，lmf 152)然后可以使用多个定位方法中的任何一种方法，诸如例如gnss、辅助gnss(a-gnss)、高级前向链路三边测量(aflt)、观察到达时间差(otdoa)、wlan(也称为wifi)定位或增强小区id(ecid)或者它们的组合，基于这些位置相关的测量结果来获得ue 105的位置估计。在这些技术中的一些(例如，a-gnss、aflt和otdoa)中，可以至少部分地基于由发送器或卫星发送并在ue 105处接收的导频、定位参考信号(prs)或其它定位相关信号，可以在ue 105处测量相对于固定在已知位置处的三个或更多个地面发送器(例如，gnb 110)或相对于具有精确已知轨道数据的四个或更多个sv 190或者它们的组合的伪距或定时差。
[0039]
位置服务器(诸如lmf 152)可以能够向ue 105提供定位辅助数据，包括例如关于要测量的信号的信息(例如，预期信号定时、信号编码、信号频率、信号多普勒)、地面发送器(例如，gnb 110)的位置和标识、和/或gnss sv 190的信号、定时和轨道信息，以促进诸如a-gnss、aflt、otdoa和ecid的定位技术。这种促进可以包括提高ue 105的信号获得和测量精度，并且在一些情况下，使得ue 105能够基于位置测量结果计算其估计位置。例如，位置服务器(例如，lmf 152)可以包括历书，其指示一个或多个特定区域(诸如特定地点)中的蜂窝收发器和/或本地收发器的位置和标识，并且可以提供描述由蜂窝基站或ap(例如，gnb 110)发送的信号的信息，诸如传输功率和信号定时。ue 105可以获得从蜂窝收发器和/或本地收发器接收的信号的信号强度(例如，接收信号强度指示(rssi))的测量结果，和/或可以获得ue 105和蜂窝收发器(例如，gnb 110)或本地收发器(例如，wifi接入点(ap))之间的信噪比(s/n)、参考信号接收功率(rsrp)、参考信号接收质量(rsrq)、到达时间(toa)或往返信号传播时间(rtt)。ue 105可以将这些测量结果传送到位置服务器，诸如lmf 152，以确定用户设备105的位置，或者在一些实现方式中，可以将这些测量结果与从位置服务器(例如，lmf 152)接收的或由ng-ran 112中的基站(例如，gnb 110)广播的辅助数据(例如，地面历书数据或gnss卫星数据，诸如gnss历书和/或gnss星历信息)一起使用，以确定ue 105的位置。
[0040]
ue 105可以测量参考信号时间差(rstd)、接收-发送(rx-tx)时间差、到达角(aoa)、往返信号传播时间(rtt)、出发角(aod)、参考信号强度指示(rssi)、参考信号接收功率(rsrp)、参考信号接收质量(rsrq)中的一个或多个。在otdoa的情况下，ue 105可以测量由附近的收发器对和基站(例如，gnb 110)发送的信号(诸如定位参考信号(prs)、小区特定参考信号(crs)或跟踪参考信号(trs))之间的参考信号时间差(rstd)。rstd测量结果可以提供在ue 105处接收的来自两个不同收发器的信号(例如，trs、crs或prs)之间的到达时间差。ue 105可以将所测量的rstd返回到位置服务器(例如，lmf 152)，位置服务器可以基于测量的收发器的已知位置和已知信号定时来计算ue 105的估计位置。在otdoa的一些实现
方式中，用于rstd测量的信号(例如，prs或crs信号)可以由收发器准确地同步到通用世界时，诸如gps时间或协调世界时间(utc)，例如，在每个收发器处使用gps或gnss接收器以准确地获得通用世界时。
[0041]
ue 105的位置的估计可以被称为位置、位置估计、位置方位、方位、定位、定位估计或定位方位，并且可以是地理上的，因此提供ue 105的位置坐标(例如，纬度和经度)，其可以包括或可以不包括高度分量(例如，海平面以上高度，地平面、楼层平面或地下室平面以上高度或以下深度)。替代地，ue 105的位置可以被表述为城市位置(例如，作为邮政地址或建筑物中一些点或小区域的指定名称，诸如特定的房间或楼层)。ue 105的位置还可以被表述为ue 105期望以一定概率或置信水平(例如，67％、95％等)位于其内的区域或体积(地理上地或以城市形式定义)。ue 105的位置还可以是相对位置，包括例如相对于已知位置处的某个原点定义的距离和方向或相对x、y(和z)坐标，该已知位置可以在地理上以城市术语，或通过参考地图、楼层平面图或建筑平面图上指示的点、区域或体积来定义。在本文所包含的描述中，除非另有说明，术语位置的使用可以包括这些的变体中的任何。在计算ue的位置时，通常会求解局部x、y和可能的z坐标，并且然后，如果需要，将局部坐标转换为绝对坐标(例如，用于平均海平面以上或以下的纬度、经度和高度)。
[0042]
如图2所示，ng-ran 112中的gnb 110对可以彼此连接，例如，如图2所示直接连接或者经由其它gnb 110间接连接。经由ue 105和gnb 110中的一个或多个之间的无线通信向ue 105提供对5g网络的接入，gnb 110可以使用5g nr代表ue 105向5gcn 150提供无线通信接入。在图2中，假设用于ue 105的服务gnb是gnb 110-1，尽管其它gnb(例如，gnb 110-2和/或gnb 110-3)可以在ue 105移动到另一位置时充当服务gnb，或者可以充当辅助gnb以向ue 105提供附件的吞吐量和带宽。图2中的一些gnb 110(例如，gnb 110-2或gnb 110-3)可以被配置为用作仅定位信标，其可以发送信号(例如，定向prs)以辅助ue 105的定位但不可以从ue 105或从其它ue接收信号。
[0043]
如上所述，虽然图2描述了被配置为根据5g通信协议进行通信的节点，但是也可以使用被配置为根据其它通信协议(诸如，例如lte协议)进行通信的节点。此类被配置为使用不同协议进行通信的节点可以至少部分地由5gcn 150控制。因此，ng-ran 112可以包括gnb、演进节点b(enb)或其它类型的基站或接入点的任何组合。作为示例，ng-ran 112可以包括一个或多个下一代enb(ng-enb)114，其提供到ue 105的lte无线接入并且可以连接到5gcn 150中的实体，诸如amf 154。
[0044]
gnb 110和/或ng-enb 114可以与接入和移动性管理功能(amf)154通信，而amf 154用于定位功能时可以与位置管理功能(lmf)152通信。amf 154可以支持ue 105的移动性，包括小区更换和切换，并且可以参与支持到ue 105的信令连接，并且可能帮助建立和释放用于ue 105的协议数据单元(pdu)会话。amf 154的其它功能可以包括：终止来自ng-ran 112的控制平面(cp)接口；终止来自诸如ue 105的ue的非接入层(nas)信令连接；nas加密和完整性保护；注册管理；连接管理；可达性管理；移动性管理；接入认证和授权。
[0045]
lmf 152可以在ue 105接入ng-ran 112时支持ue 105的定位，并且可以支持定位过程/方法，诸如辅助gnss(a-gnss)、观察到达时间差(otdoa)、实时运动学(rtk)、精确点定位(ppp)、差分gnss(dgnss)、增强小区id(ecid)、到达角(aoa)、出发角(aod)、wlan定位和/或其它定位方法。lmf 152还可以处理例如从gmlc 155或从amf 154接收的对ue 105的位置
服务请求。在一些实施例中，实现lmf 152的节点/系统可以附加地或替代地实现其它类型的位置支持模块，诸如增强服务移动定位中心(e-smlc)或安全用户平面定位(supl)定位平台(slp)。应当注意，在一些实施例中，可以在ue 105处执行至少部分的定位功能(包括推导ue 105的位置)(例如，使用由无线节点发送的信号的信号测量结果，以及提供给ue 105的辅助数据)。
[0046]
gmlc 155可以支持用于获得ue 105的位置的一个或多个gmlc定位方法。使用gmlc定位方法，gmlc 155可以支持从外部客户端130或从nef 159接收的对ue 105的位置请求，并且可以经由服务amf 154或直接将这样的位置请求转发到lmf 152。来自lmf 152的位置响应(例如，包含ue 105的位置估计)可以类似地经由服务amf 154或直接返回到gmlc 155，并且gmlc 155然后可以将位置响应(例如，包含位置估计)返回到外部客户端130或nef 159。gmlc 155可以包含外部客户端130的订阅信息并且可以认证和授权来自外部客户端130的对ue 105的位置请求。gmlc 155还可以通过将对ue 105的位置请求发送到amf 154(例如，amf 154然后将该请求转发到lmf 152)来发起针对ue 105的位置会话，并且可以在位置请求中包括ue 105的标识和所请求的位置类型(例如，诸如当前位置或者周期性或触发的位置的序列)。
[0047]
如图2进一步所示，lmf 152和gnb 110可以使用新无线电定位协议a(其可以被称为nrppa)进行通信。nrppa可以在3gpp技术规范(ts)38.455中定义，其中nrppa消息经由amf 154在gnb 110和lmf 152之间传送。如图2中进一步所示，lmf 152和ue 105可以使用3gpp ts 36.355中定义的lte定位协议(lpp)进行通信，其中经由amf 154和ue 105的服务gnb 110-1在ue 105和lmf 152之间的非接入层(nas)传输消息内部传送lpp消息。例如，可以使用传输协议(例如，基于ip)或基于服务的操作(例如，使用超文本传输协议(http))在lmf 152和amf 154之间传送lpp消息，并且可以使用nas传输协议在amf 154和ue 105之间传送lpp消息。lpp协议可以用于支持使用ue辅助的和/或基于ue的定位方法(诸如a-gnss、rtk、wlan、otdoa和/或ecid)来定位ue 105。nrppa协议可以用于支持使用基于网络的定位方法(诸如ecid)来定位ue 105(当与由gnb 110获得的测量结果或者从gnb 110接收的自来ue 105的测量结果一起使用时)和/或可以由lmf 152使用以从gnb 110获得位置相关的信息，诸如定义来自gnb 110的用于支持otdoa的定位参考信号(prs)传输的参数。
[0048]
使用ue辅助定位方法，ue 105可以获得位置测量结果(例如，对于gnb 110、ng-enb 114或wlan ap的rssi、rtt、rstd、rsrp和/或rsrq的测量结果，或者对于sv 190的gnss伪距、码相位和/或载波相位的测量结果)，并且可以将这些测量结果发送到位置服务器(例如，lmf 152)用于ue 105的位置估计的计算。使用基于ue的定位方法，ue 105可以获得位置测量结果(例如，该位置测量结果可以与ue辅助定位方法的位置测量结果相同或相似)，并且然后可以计算ue 105的位置(例如，借助于从诸如lmf 152的位置服务器接收的或者由gnb 110、ng-enb 114或其它基站或者ap广播的辅助数据)。使用基于网络的定位方法，一个或多个基站(例如，gnb 110和/或ng-enb 114)或者ap可以获得位置测量结果(例如，对于由ue 105发送的信号的rssi、rtt、rsrp、rsrq或toa的测量结果)和/或可以接收由ue 105获得的测量结果，并且可以将这些测量结果发送到位置服务器(例如，lmf 152)以用于ue 105的位置估计的计算。
[0049]
由gnb 110使用nrppa向lmf 152提供的信息可以包括用于prs传输的定时和配置
信息以及gnb 110的位置坐标。lmf 152然后可以经由ng-ran 112和5gcn 150将这些信息中的一些或全部信息作为lpp消息中的辅助数据提供给ue 105。
[0050]
根据期望的功能，从lmf 152发送到ue 105的lpp消息可以指示ue 105做各种事情中的任何。例如，lpp消息可以包含指令以用于ue 105获得gnss(或a-gnss)、wlan和/或otdoa(或一些其它定位方法)的测量结果的。在otdoa的情况下，lpp消息可以指示ue 105获得在由特定gnb 110支持(或由一个或多个ng-enb 114或enb支持)的特定小区内发送的prs信号的一个或多个测量结果(例如，rstd测量结果)。ue 105可以经由服务gnb 110-1和amf 154在lpp消息中(例如，在5g nas消息内部)将测量结果发送回lmf 152。
[0051]
当ng-ran 112包括一个或多个ng-enb 114时，ng-enb 114可以使用nrppa与lmf 152通信以支持ue 105的定位(例如，使用基于网络的定位方法)和/或可以使能ue 105和lmf 152之间经由ng-enb 114和amf 154传送lpp消息。ng-ran 112中的ng-enb 114和/或gnb 110还可以向诸如ue 105的ue广播定位辅助数据。
[0052]
如图所示，统一数据管理(udm)156可以连接到amf 154。udm 156类似于用于lte接入的归属订户服务器(hss)，并且如果需要，udm 156可以与hss组合。udm 156是包含ue 105的用户相关和订阅相关信息的中央数据库，并且可以执行以下功能：ue认证、ue识别、接入授权、注册和移动性管理、订阅管理和短消息服务管理。
[0053]
为了支持包括来自外部客户端130的用于物联网(iot)ue的位置服务的服务，可以将网络暴露功能(nef)159包括在5gcn 150中。nef也可以被称为服务能力暴露功能(scef)，例如，对于ue 105，其具有对epc的lte接入而不是对5gcn 150的5g nr无线电接入。nef 159可以支持将有关5gcn 150和ue 105的能力和事件安全地暴露给外部客户端130或af 163，并且可以使能将信息从外部客户端130或af 163安全地提供给5gcn 150。在位置服务的环境中，nef 159可以用于获得ue 105的当前或最后已知位置，可以获得ue 105位置变化的指示或者ue 105何时变为可用(或可达)的指示。外部客户端130或外部af 163可以直接访问nef 159，或者可以访问服务能力服务器(scs，图2中未示出)，scs可以代表外部客户端130访问nef 159，以便经由scs向用于ue 105的af 163或外部客户端130提供位置信息。nef 159可以连接到gmlc 155以使用由gmlc 155支持的gmlc定位方法来支持ue 105的最后已知位置、当前位置和/或推迟的周期性和触发的位置。如果需要，nef 159可以包括gmlc 155或者可以与gmlc 155组合，并且然后可以直接从lmf 152(例如，可以连接到lmf 152)获得ue 105的位置信息。nef 159还可以连接到amf 154和/或udm 156以使nef 159能够使用前文提到的amf定位方法从amf 154获得ue 105的位置。
[0054]
图3示出了类似于图2所示的通信系统200的通信系统300，但是支持漫游ue 105的定位。在通信系统300中，经由ng-ran 112与ue 105通信的核心网络5gcn 150-1是拜访网络，即拜访公共陆地移动网络(vplmn)，其与家庭网络5gcn(即家庭公共陆地移动网络(hplmn))140-1通信。在通信系统300中，vplmn 5gcn 150-1包括位置管理功能(lmf)152。通信系统300中的lmf 152可以执行与图2的非漫游通信系统中的lmf 152相同或几乎相同的功能和操作。vplmn 5gcn 150-1还包括拜访网关移动定位中心(vgmlc)155v，其类似于图2的非漫游通信系统中的gmlc 155，并被标示为155v以指示其位于ue 105的拜访网络中。如图3所示，vgmlc 155v连接到amf 154并且可以连接到vplmn 5gcn 150-1中的lmf 152。
[0055]
如图所示，hplmn 5gcn 140-1可以包括可以连接到vgmlc 155v(例如，经由互联
网)的家庭gmlc(hgmlc)155h。hgmlc 155h可以类似于图2的非漫游通信系统中的gmlc 155，并且其被标示为155h以指示其位于ue 105的归属网络中。vgmlc 155v和hgmlc 155h有时在本文中可以统称为gmlc 155。hgmlc 155h与hplmn 140-1中的外部客户端130通信，并且可选地与af 163通信。nef 159还可以与外部客户端130和/或af 163通信，并且可以操作为如图2中所讨论的nef 159。nef 159可以代表外部客户端(诸如外部客户端130和/或af 163)提供对于ue 105的位置访问，如图2中所讨论的。nef 159和hgmlc 155h中的一个或多个可以连接到外部客户端130和/或af 163，例如，通过另一网络，诸如互联网。在一些情况下，hplmn 140-1中的nf 161可以从nef 159请求ue 105的位置，如图2中所讨论的。
[0056]
图4示出了产生沿特定aod形成的多个定向波束的ue 105和基站110-1。这些波束可以一个接一个地(例如，顺序地)定向，或者可以有在时间上的一些重叠地(例如，同时地)定向。由基站110-1发送的波束是以定向方式(例如，沿着特定aod波束成形)发送，并且由ue 105也以定向方式(例如，沿着特定aoa)接收。以举例的方式，图4示出了由基站110-1沿着不同aod发送的多个发送(tx)波束402a、402b、402c、402d和402e，以及来自ue 105的沿着不同aoa的多个接收(rx)波束404a、404b和404c。每个发送波束可以由基站110-1使用同步信号块(ssb)来识别。ssb索引然后可以映射到每个发送波束。在nr中，gnb可以支持多达64个波束，但不需要激活所有波束，但会指示激活哪些波束。
[0057]
在波束锁存过程中，ue 105进行rxtx配对，其中tx波束被映射到rx波束。例如，将选择最佳rx波束以用于从基站110-1接收最佳tx波束。使用rx波束匹配(或rx波束测量结果)，ue 105可以使用多个天线或天线阵列获得并测量信号，以这样的方式，接收和测量的来自某个窄范围的连续水平角和/或某个窄范围的连续垂直角的信号具有比来自其它方向的信号更高的强度。rx波束匹配是波束成形的逆过程。通过找到最大化接收信号强度的rx波束和相关联的方位角和仰角，ue 105能够测量aoa。aoa可以相对于与基站共享的全局参考系(global reference frame)410来表达(例如，其中参考系410包括已知的水平和垂直方向，诸如北-南-东-西和“上/下”)。例如，ue 105的局部参考系(local reference frame)的方向可以相对于全局参考系410来测量，例如，使用磁力计、电子罗盘、陀螺仪等。ue 105中的天线阵列具有相对于ue的局部参考系的已知方向。使用ue天线阵列生成的rx波束各自都具有相对于天线阵列(或局部参考系)的已知角度。因此，rx波束相对于天线阵列的aoa可以相对于全局参考系410来表达。类似地，基站110-1处的tx波束的aod可以相对于全局参考系410来表达，这是因为基站110-1的天线阵列可以具有相对于全局参考系410的已知且固定的方向。
[0058]
如果经由los接收定向prs，则aoa将等于(或相反于)aod。相等或相反取决于如何表达这些角度的，例如，如果ue 105测量朝向基站源的aoa，则角度将是相反的，并且如果ue 105测量在信号传播的方向上的aoa，则角度将相等。
[0059]
所测得的tx波束的aoa是成对的rx波束的角度。使用rx波束的aoa或tx波束的aod，可以估计ue 105和基站110-1之间的方向。
[0060]
波束锁存，也称为rxtx配对，在图4中示出。作为示例，假设图4中的prs波束402c可以由ue 105los接收，而其它prs波束402a、402b、402d和402e不能由ue 105los接收。在这些其它prs波束之外但仍生成为其传输的一部分的信号可以仍由ue 105接收，但在ue 105处将具有降低的信号功率(或等效地，降低的信号强度)，信号功率降低因子为ax，其中x＝a、
b、c、d或e，ac＝1且aa、ab、ad、ae《1。类似地，ue 105可以使用rx波束404a、404b或404c来测量每个prs波束的接收信号功率。在这一示例中，假设rx波束404b朝向基站110-1定向(并因此在到基站110-1的los中)，而rx波束404a和404c指向其它方向，如图4所示。假设由ue 105从基站110-1接收到的任何信号沿着los路径到达ue 105处(即使传输的目的是另一方向)。因此，由ue 105测得的信号功率将在使用rx波束404b时最高，而对于其它rx波束将降低一减少因子bz，其中z＝a、b或c且bb＝1，并且ba、bc《1。如图4所示，有5个tx波束402x(x＝a、b、c、d或e)和3个rx波束404y(y＝a、b或c)，允许ue 105进行15种不同组合cxy的rxtx测量。假设所有prs波束都以相同的功率发送，最高的测得的信号功率将用于组合ccb(对于prs波束402c和rx波束404b)。其它组合cxz的信号功率将降低一因子ax*bz，其中ax和bz之一或两者都小于1。ue 105然后可以假设最强的测得的rxtx组合对应于对ue 105是los的prs波束(tx)，其使用对基站110-1也是los的rx波束。替代地，ue 105可以将不同cxz(rxtx)组合的信号测量结果中的一些或全部报告给诸如lmf 152的位置服务器，其可以执行相同类型的评估。因此，波束锁存过程使ue 105或lmf 152能够检测对ue 105是los的prs波束，并确定这一prs波束的aoa(经由在测量中使用的rx波束的方向)。
[0061]
当基站处于ue的los中时，由基站发送的定向波束中的一个或多个(假设存在波束的重叠或接近重叠)可以由ue 105沿着los接收，如前所述。然而，来自基站的其它定向波束在反射离开一个或多个结构(诸如建筑物)之后(这被称为多径)也可以由ue 105接收。基站和ue之间的方向估计的精度取决于估计中使用的波束是los波束还是多径波束。如果位置估计中使用的所有测量结果信息所来自的波束是los波束，则方向估计将是准确的，否则，使用来自一个或多个多径波束的测量结果信息，方向估计将不太准确。
[0062]
图5示出了基站110-1发送两个定向波束502和504，这两个波束都由ue 105接收。波束502和504在图5中被示出为线条，但应当理解，每个波束形成为具有有限的宽度，例如，5度-10度，并且可以在波束502和504之间发送多个波束。如图所示，波束502是视距波束并且由ue 105直接接收。然而，波束504在被由ue 105接收之前被建筑物506反射，并因此是多径波束。为了提高位置估计精度，应避免使用从多径波束获得的测量结果信息。
[0063]
可以以多种方式识别多径波束。例如，多径波束504的接收信号强度(rssi)可能低于视距波束502的接收信号强度。附加地或替代地，多径波束504的到达时间将晚于视距波束502。例如，如果波束502和504将由基站110-1同时发送，多径波束504将在视距波束502之后到达。如果波束502和504由基站110-1在不同时间发送，可以根据已知调度来发送波束，因此，可以使用波束的预期到达时间和实际到达时间之间的差异来指示波束是los还是多径波束，例如，预期与实际到达时间之间的最小差异可能是los波束，而较大的差异指示多径波束。
[0064]
用于识别多径波束的另一方法是基于接收到的波束的aoa。例如，ue 105可以测量来自基站110-1的一对波束502和504之间的差分aoa(daoa)θ1。daoa通常是一对aoa之间的差。daoa可以由ue 105根据用于从基站接收两个不同tx波束中的每个的ue rx波束来测量。例如，如果接收波束rx1接收发送波束tx1(例如，使用上文讨论的波束锁存)并且接收波束rx2接收发送波束tx2，则daoa是接收波束rx1和接收波束rx2之间的角度。
[0065]
daoa可以与由基站110-1发送的一对波束502和504之间的已知差分aod(daod)θ2进行比较(在ue 105处或在位置服务器152处)。daod通常是aod对之间的差异。如果daoa和
daod不相等，则波束中的至少一个将是多径波束。应该注意的是，即使daoa和daod角(θ1和θ2)的大小相同，也可以使用daoa和daod角的符号来确定波束是否是多径波束。针对图5所讨论的技术可以与下面针对图6讨论的技术相结合，以帮助确定哪些波束是los。
[0066]
注意，由于有限的波束宽度，ue 105可能从图5所示的基站110-1接收两个或更多个视距波束。例如，另一视距波束(图5中未示出)可以与波束502一起被ue 105接收，并且视距波束对的daoa和daod的比较结果可以用于确认波束502和另一波束是视距。在该示例中，如果两个波束都源于同一位置处，则daoa和daod可能为零，尽管在基站110-1处对两个波束使用不同的天线(例如，如果使用远程无线电头端)可能会产生非零daoa和非零daoa。
[0067]
一旦确定波束504是多径并且波束502是los，视距波束502就可以用于在任何期望定位过程中确定ue 105的位置。例如，视距波束502的aoa、测得的rtt、toa等可以用于确定ue 105的位置。
[0068]
图6示出了两个基站110-1和110-2发送由ue 105接收的定向波束。波束602、604和606在图6中被示出为线条(例如，每个可以对应于中心prs)，但应当理解，每个波束形成为具有有限的宽度，例如，5度-10度，并且可以在波束602和604之间发送多个波束。如图所示，由基站110-1发送的波束602是视距波束并且由ue 105直接接收。然而，由基站110-1发送的波束604在被ue 105接收之前被建筑物608反射，并因此是多径波束。由不同基站110-2发送的波束606是视距波束并且由ue 105直接接收。
[0069]
可以使用daoa和daod来识别多径波束。例如，当定向波束由不同的基站110-1和110-2发送时，ue 105可以测量波束之间的差分到达角(daoa)。如上所述，daoa可以由ue 105根据从两个基站接收两个不同tx波束中的每个的ue rx波束来测量(例如，使用波束锁存)。例如，如果接收波束rx1从第一基站接收发送波束tx1并且接收波束rx2从第二基站接收发送波束tx2，则daoa是接收波束rx1和接收波束rx2之间的角度。
[0070]
从不同基站110-1和110-2发送的两个定向波束之间的daod可以使用来自每个基站的已知aod来确定，其可以参考全局坐标系。daoa可以与定向波束对之间的已知daod进行比较(在ue 105处或在位置服务器152处)。例如，由ue 105测得的波束606和602之间的daoa θ1可以与已知的daodθ2进行比较，并且由ue 105测得的波束606和604之间的daoa θ3可以与已知的daodθ4进行比较。如果测得的daoa等于已知的daod，则意味着两个波束都是ue 105处的视距波束。
[0071]
一旦识别出视距波束，视距波束602和视距波束606就可以用于确定ue 105的位置。例如，可以使用来自两个波束的aoa、基于已知aod的两个波束的交叉点(或小区域)和已知基站位置经由三角测量来确定位置，或者可以使用其它方法。如果需要，可以使用其它定位过程，诸如otdoa(或rtt)，例如，其中daoa和daod的比较结果被用于验证接收到的用于rstd测量(或两个rtt测量)的定向波束是ue 105处的视距。这可以大大提高otdoa(或rtt)精度，因为多径可以是导致不准确性的主要原因。如果需要，如果基站在附近并且相对于ue具有良好的几何结构，则可以对其它基站对重复该过程，从而得到准确的ue位置。
[0072]
对于与从一个或多个基站接收的定向波束(如图5和图6中所示)，将由ue 105测量的daoa与已知daod进行比较的一个优点是，ue 105可以不需要测量相对于全局参考系(例如，全局参考系410)的aoa，而是可以测量相对于ue 105的局部参考系的aoa。这可以是因为daoa表示aoa对之间的差异而不依赖于用于测量aoa的参考系。如果随后可以使用aod而不
是aoa来确定ue 105的位置，则可以通过避免需要ue 105确定其在全局参考系中的确切方向来简化ue 105的实施方式。
[0073]
图7示出了适用于图2和图3中所示的通信系统100或通信系统200的信令流700，该信令流700示出可以根据本文提供的技术进行的ue 105和lmf 152之间的通信。可以注意到，这里以根据3gpp lpp协议提供消息作为示例。然而，实施例不限于此(例如，lpp和lppe的组合(被称为lpp/lppe)可以在另一实施例中使用)。
[0074]
在框715处，当lmf 152例如从amf 154或gmlc 155接收到可能源自外部客户端130的对ue 105的位置请求时，可以启动过程。在动作720处，lmf 152可以向ue 105发送lpp请求能力消息。ue 105可以通过提供各种位置相关的能力以根据lpp协议进行响应，诸如支持不同定位方法(诸如辅助gnss(a-gnss)、otdoa、rtk、增强小区id(ecid))的能力，以及支持不同的网络测量结果和辅助数据的能力，包括支持daoa的测量结果和支持使用daoa和daod来确定视距波束。这些能力由ue 105在动作725处的由ue 105发送到lmf 152的lpp提供能力消息中提供。
[0075]
在动作727处，lmf 152可以向服务gnb 110-1或者服务gnb 110-1和服务gnb 110-2两者发送nrppa prs配置请求消息，并且请求prs传输调度，包括每个prs传输的aod。
[0076]
在动作728处，服务gnb 110-1和服务gnb 110-2(如果被请求)返回带有prs传输调度的nrppa prs配置响应消息，包括每个prs传输的aod(并且可能地，prs波束水平和垂直宽度)。替代地，lmf 152可以从本地数据库而不是nrppa prs配置响应消息中获得每个基站的每个prs传输的aod。
[0077]
在动作730处，响应于在动作725处接收到lpp提供能力消息，lmf 152可以向ue 105发送lpp提供辅助数据消息。这里，在lpp提供辅助数据消息中提供的定位辅助数据(pad)可以与ue 105的能力相称，如lpp提供能力消息中所指示的。例如，如果ue 105指示其能够测量daoa并将daoa与daod进行比较，则lmf 152可以向ue 105提供附近基站(例如，基站110-1和基站110-2)的定位以及来自这些基站的定向波束传输的调度，包括每个prs传输的aod，ue 105可以用其来确定定向波束之间的daod。在一些实现方式中，定位辅助数据中的一些或所有可以在来自服务基站110-1的点对点消息中或来自基站的广播消息中被提供给ue 105。如果ue 105指示其能够获得otdoa的位置相关的测量结果，则lmf 152可以提供附近小区的列表(例如，基于ue 105的当前服务小区或服务gnb 110-1)以及由相应基站(例如，gnb 110-1和gnb 110-2)在这些小区内发送的信号(例如，prs或crs信号)的信息(例如，定时、频率、带宽)，这可以使能由ue 105进行的rstd测量。类似地，如果ue 105在动作725处发送的lpp提供能力消息中指示支持a-gnss，则lmf 152可以在动作730处发送的lpp提供辅助数据消息中包括可见卫星190的信息。在一个实施例中，动作730可以在由ue 105向lmf 152发送lpp请求辅助数据消息以请求辅助数据之前(图7中未示出)。
[0078]
在动作735处，lmf 152向ue 105发送lpp请求位置信息消息。这里，lmf 152可以请求位置相关的测量结果(例如，来自单个或多个基站的daoa和/或aoa测量结果和/或a-gnss，otdoa和/或rtk的测量结果)。在一些实施例中，lpp请求位置信息消息可以请求ue 105从这些测量结果中计算位置估计(例如，如果定位方法是基于ue的otdoa或基于ue的a-gnss)，并且还可以包括对于任何位置测量结果或位置估计的所请求的精度和/或最大响应时间。
[0079]
在框740处，ue 105可以获得在动作735处请求的测量结果，包括daoa和/或aoa测量结果。例如，对于定向波束对，ue 105可以测量每个定向波束的aoa，并且可以确定aoa之间的差异以确定daoa。由ue 105获得的位置相关的测量结果可以针对由gnbs 110-1和gnbs 110-2和/或卫星190(如图2所示)发送的rf信号获得。例如，位置相关的测量结果可以包括通过测量由gnbs 110-1和gnbs 110-2发送的prs或其它参考信号(例如，crs信号)获得的rstd测量结果、通过测量从gnbs 110-1和gnbs 110-2发送的信号和/或向gnbs 110-1和gnbs 110-2发送的信号获得的rtt测量结果，和/或通过测量由一个或多个卫星190中的每个卫星发送的一个或多个导航信号获得的伪距、码相位或载波相位的测量结果。在一些实施例中，ue 105还可以基于获得的位置测量结果来计算位置估计。ue 105可以使用在动作730处接收的辅助数据来帮助获得位置测量结果和/或确定任何位置估计。
[0080]
在可选动作742处，ue 105可以确定ue估计位置，例如，使用daoa和/或aoa来确定ue 105处的视距(例如，如针对图5和图6所述的)。例如，ue 105可以使用在动作730处获得的pad中接收的aod来确定由ue 105接收的定向波束对的daod。ue 105可以将该daod与例如在动作框740处获得的定向波束对的测量daoa进行比较，以确定定向波束对中的每个定向波束是否是视距(los)，或者定向波束中一个或多个是否是多径波束(例如，如针对图5和6所描述的)。当定向波束对中的两个定向波束都是los时，ue 105可以使用定向波束中的至少一个定向波束来估计ue 105的位置。例如，ue 105可以基于定向波束对的aod对使用三角测量来确定位置估计。ue 105可以使用aod中的至少一个和ue的测量往返时间(例如，在框740处获得)来确定位置估计。ue 105可以使用针对定向波束对获得的参考信号时间差(rstd)(例如，使用在框740处获得的toa测量结果)并基于rstd(例如，使用otdoa)获得位置估计来确定位置估计。如果需要，ue 105可以以其它方式使用定向波束中的至少一个来确定位置估计。
[0081]
在动作745处，由ue 105在lpp提供位置信息消息中向lmf 152发送指示一个或多个位置相关的测量结果(例如，位置估计或位置测量结果)的信息。例如，位置测量结果可以包括针对一个或多个接收到的定向波束中的每个的aoa、rtt、toa等的测量结果。如果需要，位置测量结果还可以包括针对框740中确定的定向波束对的daoa测量结果。
[0082]
在框750处，lmf 152可以使用在动作745处接收的测量结果信息(包括一个或多个位置相关的测量结果或位置估计)以确定(例如，计算或验证)ue 105的估计位置。例如，如果定向波束对的aoa在动作745处被提供给lmf 152，则lmf 152可以确定该定向射束对的daoa。在一些实现方式中，ue 105可以在动作745中提供定向波束对的daoa作为位置相关的测量结果的一部分，而lmf 152不需要确定定向波束对的daoa。lmf 152还可基于从本地数据库获得或从基站的一个或多个中接收的(例如，在消息728处)成对的定向波束的aod来确定定向波束对的daod。
[0083]
lmf 152可以比较定向波束对的daod和daoa，以确定定向波束对中的两个定向波束是否都是视距(los)，或者定向波束中的一个或多个波束是否是多径波束。当定向波束对中的两个定向波束都是los时，lmf 152可以使用至少一个定向波束来估计ue 105的位置。例如，lmf 152可以基于定向波束对的aod对使用三角测量来确定位置估计。lmf 152可以使用aod和ue的测量往返时间(例如，在动作745处获得)中的至少一个来确定位置估计。lmf 152可以使用针对定向波束对获得的参考信号时间差(rstd)(例如，使用在动作745处获得
的rstd或toa测量结果)并基于rstd获得位置估计(例如，使用otdoa)来确定位置估计。如果需要，lmf 152可以以其它方式使用定向波束中的至少一个来确定位置估计。在框755处，所确定的位置估计(以及任何伴随的不确定性或预期误差，如果确定的话)然后可以返回到请求实体，例如，amf 154或gmlc 155。
[0084]
图8示出了示出由实体执行的用于支持用户设备(ue)(诸如ue 105)的位置服务的方法的过程流800。过程流800可以由支持定向波束传输(即波束成形)的无线网络中的ue 105或位置服务器(诸如lmf 152)来执行，如上所述。
[0085]
过程流800可以在框802处开始，其中获得由至少一个基站发送的定向波束对的差分到达角(daoa)。以举例的方式，在由ue 105执行该过程的情况下，可以例如通过测量每个定向波束的aoa并确定每个定向波束对的aoa之间的差来获得daoa，例如，如图7的框740处讨论的以及如图4、图5和图6所示的。在由lmf 152执行该过程的情况下，可以通过接收ue 105发送的消息中的daoa来获得daoa，例如，如在图7的框745处所讨论的。
[0086]
在框804处，可以获得由至少一个基站发送的定向波束对的差分出发角(daod)。以举例的方式，在由ue 105执行该过程的情况下，可以获得daod，例如，如在图7的框742处所讨论的以及如图4和图5所示的。在由lmf 152执行该过程的情况下，可以获得daod，例如，如在图7的框750处所讨论的以及如图4和图5所示的。
[0087]
在框806处，可以将daoa与daod进行比较，以确定定向波束对中的每个定向波束是否是视距(los)，例如，如在图7的框742和框750处以及如图5和图6所述的。
[0088]
在框808处，当定向波束对中的每个定向波束是los时，可以使用定向波束对中的至少一个定向波束来确定ue的位置估计，例如，如在图7的框742和框750处所述的。
[0089]
在一些实现方式中，定向波束对来自单个基站，例如，如图5所示。
[0090]
在一些实现方式中，定向波束对来自两个不同的基站，例如，如图6所示。
[0091]
在一些实现方式中，获得daod包括获得定向波束对的aod对，例如，如在图7中的框742和框750处所讨论的。例如，实体可以是ue，并且获得daoa可以包括测量daoa(例如，通过测量每个定向波束的aoa并确定aoa的差)，并且获得aod对可以包括从位置服务器接收点对点消息中的aod对或从基站接收广播消息中的aod对，例如，如在图7中的框740和动作730处所讨论的。在另一示例中，实体可以是位置服务器，并且获得daoa可以包括从ue接收daoa(或者从ue接收aoa对并确定它们的差)，并且获得aod对可以包括从本地数据库获得aod对或者从至少一个基站接收aod对，例如，如在图7中的动作745和框750处所讨论的。在一个进一步的实现方式中，确定ue的位置估计可以包括以下至少一项：基于aod对对位置估计进行三角测量；使用aod和ue的测量往返时间中的至少一个；或者获得定向波束对的参考信号时间差并基于rstd获得位置估计，例如，如在图7中的框742或框750处所讨论的。
[0092]
图9是示出ue 900(诸如图1-图7所示的ue 105)的硬件实现方式的示例的示意图。ue 900可以包括无线收发器902用于与ng-ran 112(例如，基站，诸如gnb 110或ng-enb 114(在图2-图3中所示))进行无线通信。无线收发器902可以耦接到能够对不同方位角的接收波束进行波束成形的天线阵列903。ue 900还可以包括附加的收发器，诸如无线局域网(wlan)收发器906，以及用于接收和测量来自sps sv 190(在图2-图3中所示)的信号的sps接收器908。ue 900还可以包括一个或多个传感器910，诸如照相机、加速度计、陀螺仪、电子罗盘、磁力计、气压计等。例如，传感器910可以用于提供ue 900中的局部参考系相对于全局
参考系的方向。ue 900还可以包括用户接口912，其可以包括例如显示器、键盘或其它输入设备，诸如显示器上的虚拟键盘，用户可以通过其与ue 900交互。ue 900还包括一个或多个处理器904和存储器920，它们可以与总线916耦接在一起。一个或多个处理器904和ue 900的其它组件可以类似地与总线916、单独的总线耦接在一起，或者可以直接连接在一起或使用前述的组合耦接。存储器920可包含可执行代码或软件指令，当由一个或多个处理器904执行它们时，使一个或多个处理器作为被编程为执行本文公开的算法的专用计算机来操作。
[0093]
如图9所示，存储器920可以包括可以由一个或多个处理器904实施以执行本文描述的方法的一个或多个组件或模块。虽然组件或模块被示出为由一个或多个处理器904可执行的存储器920中的软件，但应当理解，组件或模块可以是一个或多个处理器904中的专用硬件或处理器之外的专用硬件。
[0094]
如图所示，存储器920可以包括辅助数据接收单元922，其配置一个或多个处理器904以经由无线收发器902从基站接收辅助数据，其中辅助数据可以包括，例如，定向波束传输的调度和一个或多个基站的每个定向波束的出发角(aod)，以及基站的位置。位置测量单元924配置一个或多个处理器904以执行定向波束传输的位置测量，包括确定每个接收到的定向波束的到达角(aoa)，这可以基于由天线阵列903波束成形的接收波束。差分aoa(daoa)确定单元926配置一个或多个处理器904以确定接收到的定向波束对的daoa。差分aod(daod)确定单元928可以配置一个或多个处理器904以基于接收到的辅助数据，例如，基站的每个定向波束的出发角(aod)和基站的位置，确定接收到的定向波束对的daod。视距(los)确定单元930可以配置一个或多个处理器904以确定每个波束对中的至少一个定向波束是多径波束还是视距波束。例如，los确定单元930可以确定每个定向波束对的daoa和doad是否匹配，例如，通过比较daoa和doad，并且可以因此确定波束是los还是多径，如本文所讨论的。位置估计单元932可以使用来自使用已知的位置估计过程被确定为是视距的定向波束的测量结果数据(使用aoa、rtt、toa等)来确定ue的位置。位置信息发送单元934配置一个或多个处理器904以，例如，经由无线收发器向位置服务器发送位置信息。例如，位置信息可以是每个定向射束对的daoa和与使用位置测量单元924确定的定向波束或使用位置估计单元932确定的位置估计或这两者相关联的测量结果。
[0095]
根据应用，本文描述的方法可以由各种方式来实施。例如，这些方法可以在硬件、固件、软件或他们的任何组合中实施。对于硬件实现方式，一个或多个处理器904可以在一个或多个专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑设备(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子设备、被设计用于执行本文所述功能的其它电子单元或他们的组合内实现。
[0096]
对于涉及固件和/或软件的ue 900的实现方式，方法可以用执行本文所述的不同功能的模块(例如，过程、功能等)来实施。任何有形地体现指令的机器可读介质都可以用于实施本文描述的方法。例如，软件代码可以存储在存储器(例如，存储器920)中并由一个或多个处理器904执行，使得一个或多个处理器904作为被编程为执行本文所公开的技术的专用计算机来操作。存储器可以在一个或多个处理器904内实施或在一个或多个处理器904外部实施。如本文所使用的，术语“存储器”是指任何类型的长期、短期、易失性、非易失性或其它存储器，并且不限于任何特定存储器类型或存储器数量，或在其上存储存储器的介质类
型。
[0097]
如果以固件和/或软件实施，则由ue 900执行的功能可以作为一个或多个指令或代码存储在诸如存储器920的非暂态计算机可读存储介质上。存储介质的示例包括用数据结构编码的计算机可读介质和用计算机程序编码的计算机可读介质。计算机可读介质包括物理计算机存储介质。存储介质可以是可以由计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限制，这样的计算机可读介质可包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储器、磁盘存储器、半导体存储器或其它存储设备，或可以用于以指令或数据结构的形式存储所需的程序代码并且可以由计算机访问的任何其它介质；如本文所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(cd)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(dvd)、软磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘则用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。
[0098]
除了存储在计算机可读存储介质上之外，用于ue 900的指令和/或数据可以作为信号提供在包括在通信装置中的传输介质上。例如，包括部分或全部ue 900的通信装置可以包括具有指示指令和数据的信号的收发器。指令和数据存储在非暂态计算机可读介质(例如，存储器920)上，并且被配置为使一个或多个处理器904作为被编程为执行本文公开的技术的专用计算机来操作。也就是说，通信装置包括具有指示信息的信号的传输介质以执行公开的功能。在第一时间，包括在通信装置中的传输介质可以包括信息的第一部分以执行所公开的功能，而在第二时间，包括在通信装置中的传输介质可以包括信息的第二部分以执行所公开的功能。
[0099]
图10是示出位置服务器1000(诸如图2-图3和图7所示的lmf 152)的硬件实现方式的示例的示意图。位置服务器1000可以是，例如，诸如5g核心网络(5gc)的无线网络的一部分。位置服务器1000包括，例如，硬件组件，诸如外部接口1002，其可以是能够连接到gmlc(诸如gmlc 155、vgmlc 155v或hgmlc 155h)和amf 154的有线或无线接口。位置服务器1000包括一个或多个处理器1004和存储器1020，它们可以与总线1006耦接在一起。存储器1020可以包含可执行代码或软件指令，当由一个或多个处理器1004执行它们时，使一个或多个处理器1004作为被编程为执行本文公开的过程和技术的专用计算机来操作。
[0100]
如图10所示，存储器1020可以包括可以由一个或多个处理器904实施以执行本文描述的方法的一个或多个组件或模块。虽然组件或模块被示出为由一个或多个处理器1004可执行的存储器1020中的软件，但应当理解，组件或模块可以是一个或多个处理器1004中的专用硬件或处理器之外的专用硬件。
[0101]
如图所示，存储器1020可以包括辅助数据单元1022，其配置一个或多个处理器1004以为ue准备并经由外部接口1002转发辅助数据，其中辅助数据可以包括，例如，定向波束传输的调度和一个或多个基站的每个定向波束的出发角(aod)，以及基站的位置。位置信息接收单元1024配置一个或多个处理器1004以经由外部接口1002从ue接收位置信息。例如，位置信息可以是与由ue接收到的定向波束相关联的测量结果，包括每个定向波束的到达角(aoa)或每个定向波束对的差分aoa(daoa)，或者由ue确定的位置估计，或者两者兼有。daoa确定单元1026可以配置一个或多个处理器1004以确定由ue接收到的定向波束对的daoa，例如，如果ue发送定向波束的aoa。差分aod(daod)确定单元1028可以配置一个或多个处理器1004以基于基站的每个定向波束的aod和基站的位置来确定定向波束对的daod。视
距(los)确定单元1030可以配置一个或多个处理器1004以确定每个波束对中的至少一个定向波束是多径波束还是视距波束。例如，los确定单元1030可以确定每个定向波束对的daoa和doad是否匹配，例如，通过比较daoa和doad，并且可以因此确定波束是los还是多径，如本文所讨论的。位置估计单元1032可以使用来自使用已知的位置估计过程被确定为是视距的定向波束的测量结果数据(使用，例如，使用位置信息接收单元1024接收的aoa、rtt、toa等)来确定ue的位置。
[0102]
根据应用，本文描述的方法可以由各种方式来实施。例如，这些方法可以在硬件、固件、软件或他们的任何组合中实施。对于硬件实现方式，一个或多个处理器可以在一个或多个专用集成电路(asic)、数字信号处理器(dsp)、数字信号处理设备(dspd)、可编程逻辑设备(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子设备、被设计用于执行本文所述功能的其它电子单元或他们的组合内实现。
[0103]
对于涉及固件和/或软件的实现方式，方法可以用执行本文所述的不同功能的模块(例如，过程、功能等)来实施。任何有形地体现指令的机器可读介质都可以用于实施本文描述的方法。例如，软件代码可以存储在存储器(例如，存储器1020)中并由一个或多个处理器单元(例如，处理器1004)执行，使得处理器单元作为被编程为执行本文公开的技术和过程的专用计算机来操作。存储器可以在处理器单元内实施或在处理器单元外部实施。如本文所使用的，术语“存储器”是指任何类型的长期、短期、易失性、非易失性或其它存储器，并且不限于任何特定存储器类型或存储器数量，或在其上存储存储器的介质类型。
[0104]
如果以固件和/或软件实施，则各功能可以作为一个或多个指令或代码存储在非暂态计算机可读存储介质上。示例包括用数据结构编码的计算机可读介质和用计算机程序编码的计算机可读介质。计算机可读介质包括物理计算机存储介质。存储介质可以是可以由计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限制，这样的计算机可读介质可包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储器、磁盘存储器、半导体存储器或其它存储设备，或可以用于以指令或数据结构的形式存储所需的程序代码并且可以由计算机访问的任何其它介质；如本文所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(cd)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(dvd)、软磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘则用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。
[0105]
除了存储在计算机可读存储介质上之外，指令和/或数据可以作为信号提供在包括在通信装置中的传输介质上。例如，通信装置可以包括具有指示指令和数据的信号的收发器。指令和数据存储在非暂态计算机可读介质(例如，存储器1020)上，并且被配置为使一个或多个处理器(例如，处理器1004)作为被编程为执行本文公开的技术和过程的专用计算机来操作。也就是说，通信装置包括具有指示信息的信号的传输介质以执行公开的功能。在第一时间，包括在通信装置中的传输介质可以包括信息的第一部分以执行所公开的功能，而在第二时间，包括在通信装置中的传输介质可以包括信息的第二部分以执行所公开的功能。
[0106]
用于支持用户设备(ue)(诸如ue 900或位置服务器1000)的位置服务的实体，可以包括用于获得由至少一个基站发送的定向波束对的差分到达角(daoa)的部件，其可以是例如无线收发器902和天线阵列903和具有专用硬件或者实施存储器920中的可执行代码或软件指令(诸如位置测量单元924和daoa确定单元926)的一个或多个处理器904，或者外部接
口1002和具有专用硬件或者实施存储器1020中的可执行代码或软件指令(诸如位置信息接收单元1024和daoa确定单元1026)的一个或多个处理器1004。用于获得由至少一个基站发送的定向波束对的差分出发角(daod)的部件可以是，例如，无线收发器902和具有专用硬件或者实施存储器920中的可执行代码或软件指令(诸如ad接收单元922和daod确定单元928)的一个或多个处理器904，或者外部接口1002和具有专用硬件或者实施存储器1020中的可执行代码或软件指令(诸如daod确定单元1028)的一个或多个处理器1004。用于将daoa与daod进行比较以确定定向波束对中的每个定向波束是否是视距(los)的部件可以是，例如，具有专用硬件或者实施存储器920中的可执行代码或软件指令(诸如los确定单元930)的一个或多个处理器904，或者具有专用硬件或者实施存储器1020中的可执行代码或软件指令(诸如los确定单元1030)的一个或多个处理器1004。用于当定向波束对中的每个定向波束是los时使用定向波束对中的至少一个定向波束来确定ue的位置估计的部件可以是，例如，具有专用硬件或者实施存储器920中的可执行代码或软件指令(诸如位置估计单元932)的一个或多个处理器904，或者具有专用硬件或者实施存储器1020中的可执行代码或软件指令(诸如位置估计单元1032)的一个或多个处理器1004。
[0107]
在一些实现方式中，用于获得daod的部件可以包括用于获得定向波束对的aod对的部件，其可以是例如无线收发器902和具有专用硬件或者实施存储器920中的可执行代码或软件指令(诸如ad接收单元922)的一个或多个处理器904，或者外部接口1002和具有专用硬件或者实施存储器1020中的可执行代码或软件指令(诸如daod确定单元1028)的一个或多个处理器1004。例如，在一些实现方式中，实体可以是ue，其中用于获得daoa的部件可以包括用于测量daoa的部件，其可以是例如无线收发器902和天线阵列903和具有专用硬件或者实施存储器920中的可执行代码或软件指令(诸如位置测量单元924)的一个或多个处理器904，并且用于获得aod对的部件可以包括用于从位置服务器接收点对点消息中的aod对或从基站接收广播消息中的aod对的部件，其可以是例如无线收发器902和具有专用硬件或者实施存储器920中的可执行代码或软件指令(诸如ad接收单元922)的一个或多个处理器904。在另一示例中，实体可以是位置服务器，并且用于获得daoa的部件可以包括用于从ue接收daoa的部件，其可以是例如外部接口1002和具有专用硬件或者实施存储器1020中的可执行代码或软件指令(诸如位置信息接收单元1024)的一个或多个处理器1004，并且用于获得aod对的部件可以包括用于从本地数据库获得aod对或者从至少一个基站接收aod对的部件，其可以是例如外部接口1002和具有专用硬件或者实施存储器1020中的可执行代码或软件指令(诸如daod确定单元1028)的一个或多个处理器1004。
[0108]
在一些实现方式中，用于确定ue的位置估计的部件可以是用于基于aod对对位置估计进行三角测量的部件、用于使用aod对和ue的测量往返时间中的至少一个的部件；用于获得定向波束对的参考信号时间差并基于参考信号时间差获得位置估计的部件中的至少一个部件，其可以是例如具有专用硬件或者实施存储器920中的可执行代码或软件指令(诸如位置估计单元932)的一个或多个处理器904，或者具有专用硬件或者实施存储器1020中的可执行代码或软件指令(诸如位置估计单元1032)的一个或多个处理器1004。
[0109]
在整个说明书中对“一个示例”、“示例”、“某些示例”或“示例性实现方式”的引用意味着结合特征和/或示例描述的特定特征、结构或特性可以包括在要求保护的主题的至少一个特征和/或示例中。因此，短语“在一个示例中”、“示例”、“在某些示例中”或“在某些
实现方式中”或贯穿本说明书的各个地方的其它类似短语的出现不一定都指代相同的特征，示例和/或限制。此外，特定特征、结构或特性可以组合在一个或多个示例和/或特征中。
[0110]
本文所包括的具体实现方式中的一些部分是根据算法或对存储在特定装置或专用计算设备或平台的存储器内的二进制数字信号的操作的符号表示来呈现的。在本特定说明书的上下文中，术语特定装置等包括通用计算机，一旦其被编程为根据来自程序软件的指令执行特定操作。算法描述或符号表示是由信号处理或相关领域的普通技术人员用来向本领域其它技术人员传达其工作内容的技术的示例。算法在这里通常被认为是导致期望结果的自洽操作序列或类似的信号处理。在这种情况下，操作或处理涉及物理量的物理操纵。通常，尽管不是必须的，这些量可以采取能够被存储、传送、组合、比较或以其它方式操纵的电或磁信号的形式。主要出于常用的原因，将这样的信号称为位、数据、值、元素、符号、字符、术语、数字、数字标号等已被证明有时是方便的。然而，应该理解，所有这些或类似的术语都将与适当的物理量相关联并且仅仅是方便的标签。除非另有明确说明，从本文的讨论中明显看出，应理解，在整个说明书中利用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”等术语的讨论是指特定装置的动作或过程，诸如专用计算机、专用计算装置或类似的专用电子计算设备。因此，在本说明书的上下文中，专用计算机或类似的专用电子计算设备能够操纵或转换信号，通常表示为专用计算机或类似专用电子计算设备的存储器、寄存器或其它信息存储设备、传输设备或者显示设备中的物理的电子量或磁量。
[0111]
在前文的详细描述中，已经阐述了许多具体细节以提供对要求保护的主题的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，要求保护的主题可以在没有这些具体细节的情况下实践。在其它情况下，没有详细描述普通技术人员已知的方法和装置，以免混淆要求保护的主题。
[0112]
如本文所用的术语“和”、“或”和“和/或”可以包括多种含义，这些含义也被预期至少部分地取决于其中使用了这些术语的上下文。通常，“或”如果用于关联列表，诸如a、b或c，则旨在表示a、b和c，此处用于包容性意义，以及a、b或c，此处用于排他性的意义。此外，如本文所用的术语“一个或多个”可以用于描述单数形式的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述多个特征、结构或特性或者特征、结构或特性的一些其它组合。然而，应当注意，这仅仅是说明性示例并且要求保护的主题不限于该示例。
[0113]
尽管已经说明和描述了目前被认为是示例特征的内容，但本领域技术人员将理解，在不背离要求保护的主题的情况下，可以进行各种其它修改，并且可以替换等效物。此外，在不脱离本文所述的中心构思的情况下，可以进行许多修改以使特定情况适应要求保护的主题的教导。
[0114]
因此，意图是，要求保护的主题不限于公开的特定示例，而是这种要求保护的主题还可以包括落入所附权利要求及其等效物范围内的所有方面。