用于TOA估计的CIR峰值阈值控制的制作方法

背景技术：

1、自第三代合作伙伴计划(3gpp)版本9以来，定位一直是长期演进(lte)标准化的主题。最初的主要目标是满足紧急呼叫定位的监管要求，但其他用例(如用于工业物联网(i-iot)的定位)正变得重要。例如，图1中所示的架构支持新无线电(nr)中的定位。位置管理功能(lmf)是nr中的位置节点。位置节点与gnodeb之间还存在经由nr定位协议a(nrppa)的交互。gnodeb与设备之间的交互经由无线资源控制(rrc)协议得到支持，而定位节点经由lte定位协议(lpp)与用户设备(ue)接口连接。lpp对于nr和lte两者是通用的。将理解，虽然图1示出了gnb和ng-enb两者，但两者可能不总是存在。另外，当gnb和ng-enb两者存在时，通常仅针对两者之一存在ng-c。

2、在传统lte标准中，支持以下技术：

3、增强小区id。本质上是用于将设备与服务小区的服务区域相关联的小区id信息，然后是用于确定更精细粒度位置的附加信息。

4、辅助全球导航卫星系统(gnss)。由设备检索、由从演进型服务移动定位中心(e-smlc)提供给设备的辅助信息支持的gnss信息

5、观测到的到达时间差(otdoa)。设备估计来自不同基站的参考信号的时间差，并发送给e-smlc用于多点定位。

6、utdoa(上行链路tdoa)。请求ue发送由已知位置处的多个位置测量单元(例如，enb)进行检测的特定波形。这些测量被转发给e-smlc以用于多点定位。

7、在nr版本16中，指定了数个定位特征。

8、指定了新的下行链路(dl)参考信号，即nr dl定位参考信号(prs)。该信号的与ltedl prs相关的主要益处是可配置为24至272个无线电承载(rb)的增加带宽，这大大提高了toa精度。nr dl prs可以配置有2、4、6或12的梳状因子，其中，梳状-12允许的正交信号是梳状-6lte prs的两倍。nr dl prs也可以进行波束扫描。

9、在nr版本16中，指定了nr ul探测参考信号(srs)的增强。用于定位的版本16的nrsrs允许更长的信号，最多12个符号(与版本15中的4个符号相比)和时隙中的灵活位置(仅时隙的最后六个符号可以用于版本15的srs)。它还允许交错的梳状资源元素(re)模式，用于改进的toa测量范围和用于基于梳状偏移(梳状2、4和8)和循环移位的更多正交信号。然而，版本16不支持使用比除以梳状因子的正交频分复用(ofdm)符号长的循环移位，尽管这是交错梳状至少在室内场景中的主要优点。支持基于相邻小区同步信号块(ssb)/dl prs的功率控制以及朝向信道状态信息参考信号(csi-rs)、ssb、dl prs或另一探测参考信号(srs)的空间准同位(qcl)关系。

10、在nr版本16中，指定了以下ue测量

11、dl参考信号时间差(rstd)，允许例如dl tdoa定位

12、多小区ue rx-tx时间差测量，允许多小区往返时间(rtt)测量

13、dl prs参考信号接收功率(rsrp)

14、在nr版本16中，指定了以下gnb测量

15、上行链路相对到达时间(ul-rtoa)，可用于ul tdoa定位

16、gnb rx-tx时间差，可用于多小区rtt测量

17、ul srs-rsrp

18、到达角(aoa)和到达天顶角(zoa)

19、在2019年12月，发起了关于定位的重点关注i-iot场景的nr版本17研究项目。为了实现与i-iot相关联的严格精度要求，需要克服的一个重要问题是由ue tx定时误差引起的定位误差，它会影响ue rx-tx时间差测量的精度。

20、在nr版本17中，在3gpp中将首次讨论定位完整性的主题，即在定位解决方案中考虑精度和可靠性两者的主题。虽然先前已经针对无线电接入技术(rat)独立定位方法(例如，gnss)研究了完整性主题，但在本文提出的解决方案中，用于基于rat的定位方法的定位完整性关键性能指标(kpi)的考虑也在该范围内。

21、时间上的ofdm符号可以被写为子载波符号ck的傅立叶展开，如下所示：

22、

23、其中，t表示ofdm符号时间，并且δf＝1/t表示子载波间隔。注意，傅立叶展开基函数ej·2π·k·δf·t的周期是：

24、

25、除了常数基函数(k＝0)之外。

26、对于子载波偏移为零的梳状n信号，对于一些整数m，仅对于k＝n*m，我们有ck≠0。然后，ck≠0的所有基函数都是周期性的，周期为t/n，因此h(t)是周期性的，周期为t/n。这也可以从以下事实看出：傅立叶展开可以重新解释为子载波间隔为n·δf且ofdm符号长度为t/n的傅立叶展开(移除无论如何为零的项)。

27、对于子载波偏移为s的梳状n信号，对于一些整数m，仅对于k＝s+n*m，我们具有ck≠0。通过从傅立叶展开中提取因子ej·2π·s·δf·t，我们看到：

28、h(t)＝ej·2π·s·δf·t·g(t)

29、其中，g(t)是周期性的，周期为t/n。

30、为了估计toa，ue可以首先估计信道脉冲响应，并接下来识别信道脉冲响应(cir)的功率延迟分布中的第一峰值。cir的估计可以通过许多不同的方式来执行，例如，在时域中通过与已知的发送的信号相关的循环或(在数学上等价地)在频域中通过以下步骤来执行：

31、快速傅里叶变换(fft)到频域

32、将每个子载波符号与已知的发送的信号的对应子载波符号的复共轭相乘

33、o如果已知的发送的信号在频域中不是恒定的振幅，则还需要针对每个子载波除以已知信号的振幅。

34、逆快速傅立叶变换(ifft)回时域

35、cir也可以通过与已知的发送的信号的非循环相关来估计，这对于相对于符号长度较小的延迟给出了与循环相关大致相同的结果。

36、如果使用循环相关(或频域中的等效方法)，则已知的发送的信号的周期性(直到相位旋转)将导致cir估计的对应周期性(直到相位旋转)。这很容易理解，因为信道脉冲响应本身将是梳状-n信号。因此，cir可以被写为：

37、h(t)＝ej·2π·s·δf·t·g(t)

38、其中，g(t)是周期性的，周期为t/n。

39、另外，当使用非循环相关方法来估计cir时，由于已知的发送的信号的周期性结构，假峰值以类似的方式出现，如图2所示，图2示出了已知的发送的梳状-4信号与通过加性高斯白噪音(awgn)信道接收的信号的相关的绝对值。这些峰值相对于主峰值将被抑制，但根本上不会太多。与主峰值相比，mth附加峰值的抑制大致为(n-m)/n的倍数。

40、对于一般的梳状-n信号h(t)，我们有：

41、h(t)＝ej·2π·s·δf·t·g(t)

42、其中，g(t)是周期性的，周期为t/n。自相关可以被写为：

43、

44、因为相位因子ej·2π·s·δf·τ不影响自相关的幅度，因此一般的梳状信号相对于与周期函数相同大小的主峰值也将具有时间偏移m·(t/n)的附加峰值。考虑循环前缀(cp)，附加的相关峰值将被一定程度上抑制更多，但只要cp长度比ofdm符号长度短得多，就根本上不会太多。

45、无论toa估计是基于线性相关还是循环(cir)相关，测量范围都必须限于长度t/n的toa区间，以避免将侧峰值误检测为实际峰值。即使具有测量范围的这种限制，具有大延迟的信道峰值也可以被周期性地映射到ue搜索窗口并被错误地检测为第一峰值。因此，仍然需要用于toa的改进的峰值检测。

技术实现思路

1、本文提出的解决方案使用相对于最强峰值形成的阈值条件(例如，在用信号发送的dl-prs特定搜索窗口中)搜索要用于到达时间(toa)估计的第一峰值。这种阈值条件可以与均匀或非均匀的dl-prs一起使用，并且在这些dl-prs中的每一个中结合(或不结合)循环移位。在所有情况下的主要优点是避免检测假峰值。

2、一个示例性实施例包括一种由无线通信网络中的无线节点估计到达时间(toa)的方法。该方法包括：从一个或多个远程无线节点接收一个或多个参考信号，并响应于所接收到的一个或多个参考信号来估计信道脉冲响应(cir)。该方法还包括将搜索窗口内满足阈值条件的cir在时间上的第一峰值识别为toa峰值。响应于搜索窗口内cir的主导峰值的强度来定义阈值条件。该方法还包括根据toa峰值估计toa。

3、在示例性实施例中，阈值条件是搜索窗口内的cir的候选峰值是否超过响应于主导峰值的强度而定义的峰值阈值。

4、在示例性实施例中，响应于主导峰值的强度和调整值来定义峰值阈值。

5、在示例性实施例中，峰值阈值被定义为被调整值降低的主导峰值的强度。

6、在示例性实施例中，响应于主导峰值的强度和调整函数来定义峰值阈值，所述调整函数包括主导峰值时间和候选峰值时间之间的时间差的函数。

7、在示例性实施例中，调整函数还包括由调整值修改的主导峰值时间和候选峰值时间之间的时间差的函数。

8、在示例性实施例中，调整函数包括与时间差的平方成反比的函数。

9、在示例性实施例中，峰值阈值包括：针对包含主导峰值的搜索窗口中的每个候选峰值的候选峰值阈值，其中，响应于调整函数和搜索窗口中的对应候选峰值和所有先前峰值的强度以及用于先前峰值中的每个先前峰值的对应调整函数来定义每个候选峰值阈值。调整函数包括候选峰值与对应的先前峰值之间的时间差的函数。另外，将搜索窗口内满足阈值条件的在时间上的第一峰值识别为toa峰值包括：迭代地将每个候选峰值的强度与对应候选峰值阈值条件进行比较，直到不存在超过对应候选峰值阈值的更早的候选峰值为止；以及将超过对应候选峰值阈值的最后候选峰值识别为toa峰值。

10、示例性实施例还包括计算峰值阈值。

11、示例性实施例还包括从一个或多个远程无线节点中的至少一个远程无线节点或从无线通信网络内的另一节点接收调整值。

12、示例性实施例还包括响应于针对无线节点预配置的一个或多个规则来确定调整值。在示例性实施例中，一个或多个规则包括针对每个定位参考信号预配置、针对每个远程无线节点预配置和/或针对每个频率预配置的一个或多个规则。

13、在示例性实施例中，根据参考调整值和一个或多个补偿因子来确定调整值。

14、在示例性实施例中，一个或多个补偿因子与用于参考信号的参考信号配置相关联，针对所述参考信号估计cir。

15、示例性实施例还包括使用一个或多个补偿因子来调整参考调整值以确定调整值。

16、示例性实施例还包括从一个或多个远程无线节点中的至少一个远程无线节点或从无线通信网络内的另一节点接收参考调整值。

17、示例性实施例还包括从一个或多个远程无线节点中的至少一个远程无线节点或从无线通信网络内的另一节点接收一个或多个阈值调整。

18、在示例性实施例中，定义阈值条件包括响应于针对无线节点预配置的一个或多个规则来定义阈值条件。

19、在示例性实施例中，一个或多个规则包括针对每个定位参考信号预配置、针对每个远程无线节点预配置和/或针对每个频率预配置的一个或多个规则。

20、在示例性实施例中，响应于主导峰值的强度和以下各项中的至少一项来计算峰值阈值：搜索窗口的大小；从一个或多个远程无线节点接收的一个或多个参考信号的数量；所接收到的一个或多个参考信号中的每个参考信号的梳状配置；频率的参考信号密度；时间的参考信号密度；参考信号带宽；参考信号在参考信号周期内的重复次数；以及向无线节点传送一个或多个参考信号的无线信道的一个或多个特性。

21、示例性实施例还包括相干并联合地处理经由多个频率层接收的参考信号，其中，估计cir包括响应于相干并联合地处理的参考信号来估计搜索窗口内的cir。

22、在示例性实施例中，相干并联合地处理经由多个频率层接收的参考信号包括第一相干并联合地处理经由第一多个频率层从第一远程无线节点接收的参考信号、以及第二相干并联合地处理经由第二多个频率层从第二远程无线节点接收的参考信号。另外，估计cir包括响应于第一相干并联合地处理的参考信号来估计搜索窗内的第一cir、以及响应于第二相干并联合地处理的参考信号来估计搜索窗内的第二cir。另外，定义阈值条件包括响应于搜索窗口内的第一cir的主导峰值的强度来定义第一阈值条件、以及响应于搜索窗口内的第二cir的主导峰值的强度来定义第二阈值条件。

23、在示例性实施例中，搜索窗口中的任何峰值的强度包括：在给定采样频率下，cir的功率延迟分布中的峰值；在样本之间进行插值之后，cir的功率延迟分布中的峰值；在对应峰值周围的时间段上积分的cir的功率延迟分布；在对应峰值周围的数个样本上求和的cir的功率延迟分布；以及在对应峰值周围的数个样本上进行平均的cir的功率延迟分布。

24、在示例性实施例中，功率延迟分布包括cir的绝对平方。

25、在示例性实施例中，功率延迟分布包括cir的绝对值。

26、在示例性实施例中，一个或多个远程无线节点中的至少一个远程无线节点包括网络节点，并且其中，接收一个或多个参考信号包括从网络节点接收一个或多个下行链路参考信号。

27、在示例性实施例中，一个或多个远程无线节点中的至少一个远程无线节点包括用户设备(ue)，并且其中，接收一个或多个参考信号包括从ue接收一个或多个上行链路参考信号。

28、一个示例性实施例包括一种无线通信系统中的无线节点，该无线节点被配置为估计到达时间(toa)或从一个或多个远程无线节点接收的一个或多个参考信号。该无线节点包括一个或多个处理电路，该处理电路被配置为：从一个或多个远程无线节点接收一个或多个参考信号，并响应于所接收到的一个或多个参考信号来估计信道脉冲响应(cir)。一个或多个处理电路还被配置为将搜索窗内满足阈值条件的cir在时间上的第一峰值识别为toa峰值。响应于搜索窗口内cir的主导峰值的强度来定义阈值条件。一个或多个处理电路还被配置为根据toa峰值估计toa。

29、一个示例性实施例包括一种用于控制无线节点的计算机程序产品。计算机程序产品包括软件指令，所述软件指令当在无线节点中的至少一个处理电路上运行时，使无线节点从一个或多个远程无线节点接收一个或多个参考信号，并响应于所接收到的一个或多个参考信号来估计信道脉冲响应(cir)。软件指令当在至少一个处理电路上运行时，还使无线节点将搜索窗内满足阈值条件的cir在时间上的第一峰值识别为toa峰值。响应于搜索窗口内cir的主导峰值的强度来定义阈值条件。软件指令当在至少一个处理电路上运行时，还使无线节点根据toa峰值估计toa。在示例性实施例中，计算机可读介质包括计算机程序产品。在示例性实施例中，计算机可读介质包括非暂时性计算机可读介质。

30、一个示例性实施例包括一种由通信网络中的无线设备执行的方法。该方法包括从通信网络内的节点接收参考信号。该方法还包括：接收阈值参数的指示，该阈值参数表示以下的调整：所述调整要被无线设备应用于参考信号的信道脉冲响应(cir)的一条或多条路径的集合，以生成用于检测搜索窗口内的cir的在时间上的第一路径的路径检测阈值。

31、示例性实施例还包括以下步骤：使用阈值参数根据搜索窗内的cir的超过路径检测阈值在的时间上的第一路径来计算参考信号的到达时间。

32、在示例性实施例中，阈值参数的指示作为参考信号的辅助数据的一部分被接收。

33、在示例性实施例中，辅助数据还包括搜索窗口的持续时间。

34、示例性实施例还包括接收阈值参数的指示，该阈值参数表示要应用于搜索窗口内的cir响应的最强路径的调整。

35、一个示例性实施例包括一种由通信网络中的网络节点执行的方法。该方法包括向通信网络内的无线设备发送参考信号。该方法还包括：发送阈值参数的指示，该阈值参数表示以下的调整，所述调整要被无线设备应用于参考信号的信道脉冲响应(cir)的一条或多条路径的集合，以生成用于检测搜索窗口内的cir的在时间上的第一路径的路径检测阈值。

36、在示例性实施例中，阈值参数的指示作为参考信号的辅助数据的一部分被发送。

37、在示例性实施例中，辅助数据还包括搜索窗口的持续时间。

38、示例性实施例还包括发送阈值参数的指示，该阈值参数表示要应用于搜索窗口内的cir响应的最强路径的调整。