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CN116324466A - 基于对无线网络中的两个或更多站点的测量的用户设备（ue）移动状态估计 - Google Patents

基于对无线网络中的两个或更多站点的测量的用户设备（ue）移动状态估计 Download PDF

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CN116324466A
CN116324466A CN202080106372.6A CN202080106372A CN116324466A CN 116324466 A CN116324466 A CN 116324466A CN 202080106372 A CN202080106372 A CN 202080106372A CN 116324466 A CN116324466 A CN 116324466A
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measurements
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T·维格伦
W·穆勒
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Original Assignee
Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
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Abstract

实施例包括用于确定在无线电接入网络(RAN)中操作的用户设备(UE)的移动状态的方法。此类方法包括对从RAN中的多个传输点(TP)接收的信号执行定位测量，定位测量包括对来自第一TP的信号的多普勒频移的第一测量、对来自在空间与第一TP分离的第二TP的信号的多普勒频移的第二测量，以及来自第三TP的信号的第三测量。第三TP可以与第一TP或第二TP相同，或者在空间上与两者分离。这样的方法包括基于定位测量和交互多模型(IMM)来确定UE移动状态，IMM包括第一几乎恒定速度模型、第二机动速度模型以及第一模型和第二模型共同的多普勒频移偏移状态。其他实施例包括用于RAN节点的补充方法。

Description

基于对无线网络中的两个或更多站点的测量的用户设备(UE) 移动状态估计
技术领域
本公开一般涉及无线网络，并且具体涉及基于由无线网络中的两个或更多个空间分离的站点(例如，传输点)发送的信号的UE测量来估计针对用户设备(UE，包括空中UE)的二维移动状态。
背景技术
长期演进(LTE)是针对在第三代合作伙伴计划(3GPP)内开发的所谓第四代(4G)无线电接入技术的总称，并且最初在版本8(Rel-8)和版本9(Rel-9)被标准化，其也称为演进的通用移动电信系统(UMTS)地面无线电接入网络(E-UTRAN)。LTE针对各种许可频段，并伴随着对非无线电方面的改进，其通常被称为系统架构演进(SAE)，其包括演进分组核心(EPC)网络。LTE E-UTRAN包括多个演进节点B(eNB)，每个演进节点B通过一个或多个小区与UE通信。
LTE网络和用户设备(UE)之间的通信基于多层协议栈。针对LTE PHY的多址接入方案在下行链路(DL)中(例如，E-UTRAN到用户设备(UE))是基于具有循环前缀(CP)的正交频分复用(OFDM)，并且在上行链路(UL)中(例如，UE到E-UTRAN)是基于具有循环前缀的单载波频分多址(SC-FDMA)。
LTE通过后续版本不断演进，这些版本是根据3GPP及其工作组(WG)的标准制定流程开发的，工作组(WG)包括无线电接入网络(RAN)WG和子工作组(例如RAN1、RAN2等)。LTERel-10支持大于20MHz的带宽。Rel-10的一项重要要求是向后兼容LTE Rel-8。这还包括频谱兼容性，其中对于LTE Rel-8(“遗留”)终端(“用户设备”或UE)而言，宽带LTE Rel-10载波(例如，宽于20MHz)应当作为多个载波出现。每个这样的载波都可以称为分量载波(CC)。为了高效使用，可以在宽带LTE Rel-10载波的所有部分中调度遗留终端。这可以通过载波聚合(CA)来完成，其中Rel-10终端接收多个CC，每个CC都具有与Rel-8载波相同的结构。LTERel-12引入了双连接(DC)，借此UE可以同时连接到两个网络节点，从而提高连接鲁棒性和/或容量。
3GPP标准提供了用于定位(例如，确定…的方位、找出…的定位和/或确定…的位置)在LTE网络中运行的UE的各种方式。通常，LTE定位节点(称为演进服务移动位置中心，“E-SMLC”或“定位服务器”)配置目标设备(例如，UE)、eNB和/或专用于定位测量的无线电网络节点(例如，“位置测量单元”或“LMU”)以根据一个或多个定位方法执行一个或多个定位测量。例如，定位测量可以包括对UE、网络和/或卫星传输的定时(和/或定时差)测量。目标设备(例如，UE)、测量节点和/或E-SMLC使用定位测量来确定目标设备的位置。UE定位(也称为“位置服务”或LCS)也有望成为针对NR网络的一项重要特征。
目前，第五代(“5G”)蜂窝系统(也称为新无线电(NR))正在在第三代合作伙伴计划(3GPP)内进行标准化。NR被开发用于提供最大的灵活性，以支持许多不同的用例。这些用例包括移动宽带、机器类型通信(MTC)、超低延迟关键通信(URLCC)、侧链设备到设备(D2D)以及若干其他用例。第五代NR技术与第四代LTE有许多相似之处，特别是关于协议层和无线电接口。除了像LTE中一样通过小区提供覆盖之外，NR网络还通过“波束”提供覆盖。例如，DL“波束”可以是可以由UE测量或监控的网络传输的参考信号(RS)的覆盖区域。由UE以类似方式发送UL波束。DL波束可以用于所有最邻近的UE(“通用”)或被定制以支持特定UE到网络的连接(“专用”)。
定位也有望成为针对5G/NR网络的重要应用。这些网络将支持类似于LTE中支持的定位方法，但是基于NR定位测量。NR还将支持基于不同于LTE网络中使用的测量类型的一个或多个附加定位方法。然而，目前设想的LTE和NR定位方法都不能提供某些用例所需的准确性和可用性(例如，包括室内)的组合，某些用例包括紧急定位、人身安全和无人驾驶飞行器(例如，空中UE或无人机)。
发明内容
本公开的实施例针对确定在RAN中操作的UE的移动状态(例如，2D位置和速度)提供具体改进，例如通过提供、启用和/或促进解决方案来克服上面总结和下文更详细描述的示例性问题。
一些实施例包括用于确定在无线电接入网络(RAN)中操作的用户设备(UE)的移动状态的方法(例如，过程)。可以由在RAN(例如，E-UTRAN、NG-RAN)中操作的UE(例如，无线设备、空中UE等)来实现这些示例性方法。
这些示例性方法可以包括对从RAN中的多个传输点(TP)接收的信号执行定位测量。定位测量可以包括以下内容：
·来自第一TP的信号的多普勒频移的第一测量，以及
·来自在空间上与第一TP分离的第二TP的信号的多普勒频移的第二测量，以及
·来自第三TP的信号的第三测量。
这些示例性方法还可以包括基于定位测量和交互多模型(IMM)确定UE移动状态，IMM包括第一几乎恒定速度模型、第二机动速度模型和第一模型和第二模型共同的多普勒频移偏移状态。
在一些实施例中，第三测量是信号往返时间(RTT)并且第三TP与第一TP或第二TP相同。在这些实施例中的一些实施例，第三测量基于关于用于UE的以下中的任何一个的UE定时提前(TA)：主小区(PCell)、主辅小区(PSCell)和辅小区(SCell)。
在其他实施例中，第三测量是多普勒频移并且第三TP在空间上与第一TP和第二TP分离。
在一些实施例中，所确定的UE移动状态可以包括二维(2D)水平位置、2D水平速度和多普勒频移偏移。
在一些实施例中，IMM模型还包括隐马尔可夫模型(HMM)，其包括在UE移动状态的连续更新期间在第一模型和第二模型中的任何模型之间的UE的相应转移概率。在这样的实施例中，每个转移概率取决于在UE移动状态的连续更新之间的持续时间。
在一些实施例中，IMM模型可以包括与第一模型和第二模型相关联的估计概率。在这样的实施例中，确定操作可以包括基于相应的第一模型和第二模型确定UE的第一移动状态和第二移动状态以及根据估计概率将第一移动状态和第二移动状态组合成UE移动状态。在这些实施例的一些实施例中，可以使用相应的扩展的卡尔曼滤波器(EKF)来确定第一移动状态和第二移动状态。
在一些实施例中，第一TP和第二TP中的一个可以与RAN中的用于UE的服务小区相关联，而第一TP和第二TP中的另一个与RAN中的用于UE的邻居小区相关联。
在一些实施例中，这些示例性方法还可以包括从与第一TP和第二TP中的至少一个相关联的RAN节点接收定位测量配置，该定位测量配置包括以下中的一个或多个：
·用于发起UE移动状态的确定的请求；
·用于发起UE移动状态的确定的一个或多个第一触发事件；
·将被测量的信号的一个或多个无线电接入技术(RAT)的标识；
·UE和与RAN节点相关联的TP之间的估计的信号往返时间(RTT)；
·与估计的RTT相关联的TP的标识；
·用于多普勒频移测量的多个候选TP的标识；
·由多个候选TP使用的下行链路(DL)载波频率的标识；
·多个候选TP的相应位置；
·用于选择用于多普勒频移测量的TP的一个或多个规则或标准；
·用于报告UE移动状态的一个或多个第二触发事件；
·用于停止报告UE移动状态的一个或多个第三触发事件；以及
·用于UE移动状态的周期报告的报告时间间隔。
在一些实施例中，所述一个或多个第三触发事件是从在所述定位测量配置中标识的相应的一个或多个第二触发事件中隐含的。
在各种实施例中，确定操作可以包括后续基于从RAN节点接收的估计的信号RTT来确定UE移动状态的第一值并且基于UE与第一TP或第二TP之间的信号RTT的UE定位测量确定UE移动状态的一个或多个第二值。
在一些实施例中，一个或多个第二触发事件可以包括以下中的任何一个：
·在区域内或区域外的位置；
·位置变化阈值；
·速率(标量)或速度(矢量)阈值；以及
·速率(标量)或速度(矢量)变化阈值。
在一些实施例中，这些示例性方法还可以包括从RAN节点接收针对移动状态确定的UE能力的请求以及向RAN节点发送UE能够进行移动状态确定的指示。在一些实施例中，可以在发送该指示之后接收测量配置。同样，执行定位测量可以响应于接收测量配置。
在一些实施例中，这些示例性方法还可以包括向RAN节点发送一个或多个测量报告，其中每个测量报告是响应于来自接收的定位测量配置的以下中的一个或多个：第二触发事件，第三触发事件，和报告时间间隔。例如，可以响应于第二触发事件发送第一测量报告，以及可以在第一测量报告之后并且直到第三触发事件发生为止以相应的一个或多个报告时间间隔发送一个或多个第二测量报告。在一些实施例中，每个测量报告可以包括：
·在特定测量时间确定的UE移动状态的至少一部分，
·特定测量时间，以及
·在从其确定所包括的UE移动状态的UE定位测量中使用的TP，载波频率和/或信号的标识。
其他实施例包括促进用户设备(UE)确定移动状态的方法(例如，过程)。可以由服务于RAN(例如，E-UTRAN、NG-RAN)中的小区的RAN节点(例如，基站、eNB、gNB、ng-eNB、en-gNB等)来实现这些示例性方法。
这些示例性方法可以包括，在与RAN节点相关联的第一传输点(TP)处发送促进多普勒频移的第一UE测量的一个或多个信号。这些示例性方法还可以包括从UE接收一个或多个测量报告，所述一个或多个测量报告包括基于以下项在相应的一个或多个测量时间确定的UE移动状态的至少一部分：
·多普勒频移的第一UE测量，
·由在空间上与第一TP分离的第二TP发送的信号的多普勒频移的第二UE测量，
·来自第三TP的信号的第三测量，以及
·交互多模型(IMM)，其包括：
ο第一几乎恒定速度模型，
ο第二机动速度模型，以及
ο第一模型和第二模型共同的多普勒频移偏移状态。
在一些实施例中，第三测量是信号往返时间(RTT)并且第三TP与第一TP或第二TP相同。在这些实施例的一些实施例中，第三测量基于关于用于UE的以下中的任何一个的UE定时提前(TA)：主小区(PCell)、主辅小区(PSCell)和辅小区(SCell))。
在其他实施例中，第三测量是多普勒频移并且第三TP在空间上与第一TP和第二TP分离。
在一些实施例中，UE移动状态可以包括二维(2D)水平位置、2D水平速度和多普勒频移偏移。例如，在接收的测量报告中可以包括2D水平位置和2D水平速度。
在一些实施例中，第一TP可以与用于RAN中的UE的服务小区相关联，而第二TP可以与用于RAN中的UE的邻居小区相关联。
在一些实施例中，该示例性方法还可以包括向UE发送定位测量配置，该定位测量配置包括关于UE实施例以上所总结的任何特征。
在一些实施例中，示例性方法还可以包括向UE发送对移动状态确定的UE能力的请求以及从UE接收UE能够进行移动状态确定的指示。在一些实施例中，可以在接收该指示之后发送测量配置。
在一些实施例中，一个或多个测量报告可以包括：
·第一测量报告，其包括基于由RAN节点确定的估计的信号RTT而确定的UE移动状态的至少一部分；以及
·一个或多个后续的第二测量报告，其包括基于UE和第一TP之间的信号RTT的UE定位测量所确定的UE移动状态的至少一部分。
在一些实施例中，每个测量报告可以以与上面针对UE实施例所总结的类似的方式响应于在定位测量配置中包括的第二触发事件、第三触发事件和/或报告时间间隔。在一些实施例中，每个测量报告还可以包括以下内容：
·与所包括的UE移动状态对应的测量时间；以及
·在从其确定所包括的UE移动状态的UE定位测量中使用的TP，载波频率和/或信号的标识。
其他实施例包括UE(例如，无线设备、空中UE等或其组件)和RAN节点(例如，基站、eNB、gNB、ng-eNB、en-gNB等或其组件)，其被配置为执行对应于本文描述的任何示例性方法的操作。其他实施例包括存储程序指令的非暂时性计算机可读介质，当由处理电路执行程序指令时，程序指令配置这样的UE或RAN节点以执行对应于本文描述的任何示例性方法的操作。
在阅读根据下面简要描述的附图的下面的详细描述，本文公开的实施例的这些和其他目的、特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是如由3GPP标准化的长期演进(LTE)演进UTRAN(E-UTRAN)和演进分组核心(EPC)网络的示例性架构的高级框图。
图2说明了UE、eNB和MME之间的示例性LTE控制面(CP)协议栈。
图3说明了LTE网络中UE定位的高级架构。
图4示出了根据本公开的各种示例性实施例的示例性5G网络架构的高级视图。
图5示出了NR用户面(UP)和控制面(CP)协议栈的示例性配置。
图6说明了测量UE和基站之间的往返时间(RTT)的原理。
图7示出了卡尔曼滤波器的示例性流程图。
图8示出了一个框图，该框图说明了交互多模型(IMM)算法的一个操作周期，该IMM算法包括并行运行的r个交互增强型卡尔曼滤波器(EKF)。
图9是根据本公开的各种示例性实施例的示例性UE移动状态估计系统的框图。
图10A-B说明了根据本公开的某些实施例的UE移动状态估计系统的可观察图，该系统具有或不具有添加到两个多普勒频移测量的往返时间(RTT)测量。
图11A-B分别是如在那些实施例的仿真中所使用的在水平面中的实际UE位置和速度的曲线图。
图12A-C分别示出了根据那些实施例的仿真的作为UE多普勒频移测量标准差和RTT测量标准差的函数的估计的水平位置、水平速度和UE频率偏移的均方差(MSE)。
图13A-B分别示出了与那些实施例的仿真中使用的七个站点相关联的RTT和UE多普勒测量。
图14A-D分别示出了根据估计的UE水平位置、UE水平速度、UE多普勒偏移和IMM的模式概率的针对那些实施例的仿真结果。
图15说明了根据本公开的进一步实施例的通过添加第三多普勒频移测量的UE移动状态估计系统的可观察图。
图16A-C分别示出了根据进一步实施例的仿真的作为UE多普勒频移测量标准差和采样周期的函数的估计的水平位置、水平速度和UE频率偏移的MSE。
图17A-D分别示出了根据估计的UE水平位置、UE水平速度、UE多普勒偏移和IMM的模式概率的进一步实施例的仿真结果。
图18是根据本公开的各种示例性实施例的UE、RAN节点和核心网(CN)节点之间的各种操作的信号流程图。
图19是示出根据本公开的各种示例性实施例的用于用户设备(UE，例如，无线设备、空中UE等)的示例性方法(例如，过程)的流程图。
图20是示出根据本公开的各种示例性实施例的用于无线电接入网络(RAN)节点(例如，基站、eNB、gNB、ng-eNB、en-gNB等或其组件)的示例性方法(例如，过程)的流程图。
图21示出了根据本公开的各种示例性实施例的示例性无线设备或UE的框图。
图22示出了根据本公开的各种示例性实施例的示例性网络节点的框图。
图23示出了根据本公开的各种示例性实施例的示例性网络的框图，该网络被配置为在主机计算机和UE之间提供过顶(OTT)数据服务。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述本文设想的实施例中的一些实施例。然而，其他实施例包含在本文公开的主题的范围内，所公开的主题不应解释为仅限于本文阐述的实施例；相反，这些实施例作为示例被提供以将主题的范围传达给本领域的技术人员。
通常，本文中使用的所有术语均应根据其在相关技术领域中的普通含义进行解释，除非明确给出了不同的含义和/或从其使用的上下文中暗示了不同的含义。除非明确说明，否则所有对元件、装置、组件、构件、步骤等的引用均应被公开地解释为指代元件、装置、组件、构件、步骤等的至少一个实例。本文公开的任何方法和/或过程的步骤不必按照公开的确切顺序执行，除非一个步骤被明确描述为在另一个步骤之后或之前和/或暗示一个步骤必须在另一个步骤之后或之前。在适当的情况下，本文公开的任何实施例的任何特征都可以适用于任何其他实施例。同样，任何实施例的任何优点都可以应用于任何其他实施例，反之亦然。所附实施例的其他目的、特征和优点将从以下描述中显而易见。
此外，在下面给出的整个描述中使用以下术语：
·无线电节点：如本文所用，“无线电节点”可以是“无线电接入节点”或“无线设备”。
·无线电接入节点：如本文所用，“无线电接入节点”(或等效“无线电网络节点”、“无线电接入网络节点”或“RAN节点”)可以是蜂窝通信网络的无线电接入网络(RAN)中的任何节点，其操作以无线发送和/或接收信号。无线电接入节点的一些示例包括但不限于基站(例如，3GPP第五代(5G)NR网络中的新无线电(NR)基站(gNB)或在3GPP LTE网络中的增强型或演进型节点B(eNB))，基站分布式组件(例如集中式单元(CU)和分布式单元(DU))，高功率或宏基站，低功率基站(例如微型，微微，毫微微或家庭基站等)，集成接入回程(IAB)节点，传输点(TP)，传输接收点(TRP)，远程无线电单元(RRU)或远程无线电头端(RRH)以及中继节点。
·核心网络节点：如本文所用，“核心网络节点”是核心网络中的任何类型的节点。核心网络节点的一些示例包括例如移动性管理实体(MME)，服务网关(SGW)，分组数据网络(PDN)网关(P-GW)，策略和计费规则功能(PCRF)，接入和移动管理功能(AMF)，会话管理功能(SMF)，用户面功能(UPF)，计费功能(CHF)，策略控制功能(PCF)，认证服务器功能(AUSF)，位置管理功能(LMF)等。
·无线设备：如本文所用，“无线设备”(或简称“WD”)是任何类型的设备，其通过与网络节点和/或其他无线设备无线通信有权访问蜂窝通信网络(即由蜂窝通信网络服务)。无线通信可以涉及使用电磁波、无线电波、红外波和/或适合通过空气传送信息的其他类型的信号来发送和/或接收无线信号。除非另有说明，否则在本文中术语“无线设备”可以与“用户设备”(或简称“UE”)互换使用。无线设备的一些示例包括但不限于智能电话、移动电话、手机、IP语音(VoIP)电话、无线本地环路电话、台式计算机、个人数字助理(PDA)、无线相机、游戏机控制台或设备、音乐存储设备、播放设备、可穿戴设备、无线端点、移动站、平板电脑、笔记本电脑、笔记本电脑嵌入式设备(LEE)、笔记本电脑安装设备(LME)、智能设备、无线客户端设备(CPE))、移动式通信(MTC)设备、物联网(IoT)设备、车载无线终端设备、空中UE(或无人机)等。
·网络节点：如本文所用，“网络节点”是作为蜂窝通信网络的无线电接入网络(例如，无线电接入节点或上面讨论的等效名称)或核心网络(例如，上面讨论的核心网络节点)的一部分的任何节点。在功能上，网络节点是一种设备，其能够、被配置、被布置和/或可操作以与无线设备和/或与蜂窝通信网络中的其他网络节点或设备直接或间接地通信以启用和/或提供对无线设备的接入和/或执行蜂窝通信网络中的其他功能(例如，管理)。
·基站：如本文所用，“基站”可以包括发送无线电信号或控制无线电信号的传输的物理或逻辑节点，例如eNB、gNB、ng-eNB、en-gNB、集中式单元(CU)/分布式单元(DU)、发送无线电网络节点、传输点(TP)、传输接收点(TRP)、拉远无线电头端(RRH)、拉远无线电单元(RRU)、分布式天线系统(DAS)、中继器等。
·定位节点：如本文所用，“定位节点”可以指代具有定位功能的网络节点，例如用于提供辅助数据、请求定位测量、基于定位测量计算位置和/或向其他网络节点或外部客户端提供所计算的位置的能力。
·定位信号：如本文所用，“定位信号”可以包括将由用于执行定位测量的UE或网络节点接收的任何信号或信道，例如DL参考信号、定位参考信号(PRS)、同步信号块(SSB)、同步信号、解调参考信号(DM-RS)、信道状态信息参考信号(CSI-RS)、探测参考信号(SRS)、卫星信号等。
·定位测量：如本文所用，“定位测量”可以包括定时测量(例如，到达时间差、TDOA、RSTD、到达时间、TOA、Rx-Tx时间差、往返时间(RTT)等)、频率相关测量(例如，多普勒频移)、基于功率的测量(例如，参考信号接收功率(RSRP)、参考信号接收质量(RSRQ)、信号与干扰加噪声比(SINR)、路径损耗等)、标识符检测/测量(例如小区ID、波束ID等)和/或被配置用于定位方法(例如OTDOA、增强型小区ID、E-CID、辅助GNSS、A-GNSS等)的其他传感器测量(例如气压)。UE定位测量可以被报告给网络节点或者可以被UE用于定位目的。
上述定义并不意味着排他性。换句话说，以上术语中的各种术语可以在本公开的别处使用相同或相似的术语来解释和/或描述。然而，如果此类其他解释和/或描述与上述定义冲突，则应当以上述定义为准。
注意，本文给出的描述集中于3GPP蜂窝通信系统，因此，经常使用3GPP术语或类似于3GPP术语的术语。然而，本文公开的构思不限于3GPP系统。此外，尽管本文使用术语“小区”，但应理解(特别是关于5G NR)波束可以使用而不是小区，因此，本文描述的构思同样适用于小区和波束两者。
正如上面简要提到的，目前设想的LTE和NR定位方法都不能提供某些用例所需的准确性和可用性(例如，包括室内)的组合，用例包括紧急位置、人身安全和无人驾驶空中交通工具(例如，空中UE或无人机)。这将在以下对LTE和5G/NR网络架构以及LTE和NR定位架构的讨论之后进行更详细的讨论。
包括LTE和SAE的网络的整体示例性架构如图1所示。E-UTRAN 100包括一个或多个演进节点B(eNB)，例如eNB 105、110和115，以及一个或多个用户设备(UE)，例如UE 120。在3GPP标准内使用的“用户设备”或“UE”是指能够与符合3GPP标准的网络设备通信的任何无线通信设备(例如，智能手机或计算设备)，其包括E-UTRAN以及UTRAN和/或全球移动通信系统(GSM)增强型数据速率GSM演进(EDGE)无线电接入网络(GERAN)，第三代(“3G”)和第二代(“2G”)3GPP RAN是众所周知的。
如由3GPP所规定的，E-UTRAN 100负责网络中所有与无线电相关的功能，包括无线电承载控制、无线电准入控制、无线电移动性控制、调度以及在上行链路和下行链路中向UE(例如UE 120)的动态分配资源、以及与UE通信的安全性。这些功能驻留在eNB中，例如eNB105、110和115。eNB中的每个eNB可以服务于包括一个或多个小区的地理覆盖区域，一个或多个小区分别包括由eNB 105、110和115服务的小区106、111和116。
如图1所示，E-UTRAN中的eNB通过X2接口相互通信。eNB还负责到EPC 130的E-UTRAN接口，特别是到移动管理实体(MME)和服务网关(SGW)的S1接口，在图1中共同显示为MME/S-GW 134和138。一般来说，MME/S-GW处理UE的整体控制和UE与其余EPC之间的数据流。更具体地说，MME处理UE和EPC之间的信令(例如，控制面)协议，这些协议被称为非接入层(NAS)协议。SGW处理UE和EPC之间的所有互联网协议(IP)分组(例如，数据或用户面)，并且当UE 120在eNB(例如eNB 105、110、和115)之间移动时，用作用于数据承载的本地移动锚点。
EPC 130还可以包括归属订户服务器(HSS)131，其管理用户和订户相关信息。HSS131还可以提供在移动管理、呼叫和会话建立、用户认证和访问授权中的支持功能。HSS 131的功能可以与遗留归属位置寄存器(HLR)的功能和认证中心(AuC)功能或操作相关。HSS131还可以经由相应的S6a接口与MME/S-GW 134和138通信。
在一些实施例中，HSS 131可以通过Ud接口与用户数据存储库(UDR)(在图1中标记为EPC-UDR 135)通信。EPC-UDR 135可以在已经使用AuC算法加密用户证书后存储用户证书。这些算法不是标准化的(即供应商特定的)，因此除HSS 131供应商外，任何其他供应商都无法访问存储在EPC-UDR 135中的加密证书。
图2说明了UE、eNB和MME之间的示例性控制面(CP)协议栈的框图。示例性协议栈包括UE和eNB之间的物理(PHY)层、媒体访问控制(MAC)层、无线电链路控制(RLC)层、分组数据会聚协议(PDCP)层和无线电资源控制(RRC)层。PHY层关注如何以及使用什么特性在LTE无线电接口上通过传输信道传输数据。MAC层在逻辑信道上提供数据传输服务，将逻辑信道映射到PHY传输信道，并重新分配PHY资源以支持这些服务。RLC层提供传输到上层或从上层传输的数据的错误检测和/或纠正、连接、分段、重组和重新排序。PDCP层为CP和用户面(UP)以及其他UP功能(例如报头压缩)提供加密/解密和完整性保护。示例性协议栈还包括UE和MME之间的非接入层(NAS)信令。
RRC层控制在无线电接口处的UE和eNB之间的通信，以及UE在E-UTRAN中的小区之间的移动性。UE开机后，它将处于RRC_IDLE状态，直到与网络建立RRC连接，此时UE将转换为RRC_CONNECTED状态(例如，其中可以发生数据传输)。UE在与网络的连接被释放后返回到RRC_IDLE。在RRC_IDLE状态下，UE的无线电在上层配置的不连续接收(DRX)计划上处于活动状态。在DRX活动时间期间(也称为“DRX开启持续时间”)，RRC_IDLE UE接收服务小区广播的系统信息(SI)，执行邻居小区的测量以支持小区重选，并监测经由eNB的用于来自的EPC的寻呼的在PDCCH上的寻呼信道。处于RRC_IDLE状态的UE在EPC中是已知的，并且具有分配的IP地址，但是不被服务eNB知道(例如，没有存储的上下文)。
图3示出了LTE网络内的示例性定位架构。LTE定位架构的三个重要功能元素是LCS客户端、LCS目标和LCS服务器。LCS服务器是物理或逻辑实体(例如，如图3中的E-SMLC或SLP所体现)，它通过收集定位测量和其他信息，在需要时在定位测量中协助终端，以及估计LCS目标位置，来管理针对LCS目标(例如，如图3中的UE所体现)的定位。
通常，LCS服务器位于核心网络(CN，例如EPC)中，并与和/或通过其他CN节点和/或功能(例如MME、S-GW和分组数据网络网关(P-GW))通信。E-SMLC负责控制面(CP)定位，并使用不同的协议与各种实体进行通信。例如，E-SMLC通过LCS应用协议(LCS-AP)与MME通信，通过LTE定位协议A(LPPa)(其对MME可以是透明的)与RAN(例如，E-UTRAN)通信，以及通过LTE定位协议(LPP)(其对RAN和MME可以都是透明的)与LCS目标通信。相比之下，SLP负责用户面(UP)定位过程。SLP通过LPP和/或安全用户面位置(SUPL)协议与UE通信，其对包括RAN、S-GW和P-GW在内的其他UP实体是透明的。RAN和UE之间的LTE无线电接口也称为LTE-Uu。
LCS客户端是一种软件和/或硬件实体，它与LCS服务器交互以用于获得针对一个或多个LCS目标(即被定位的实体)(例如图3中的UE)的位置信息的目的。LCS客户端也可以驻留在LCS目标本身。LCS客户端向LCS服务器发送请求以获得位置信息，LCS服务器处理和服务所接收的请求，并将定位结果和可选的速度估计发送到LCS客户端。定位请求可以源自终端或网络节点或外部客户端。例如，外部LCS客户端可以通过SUPL与SLP通信，并通过网关移动位置中心(GMLC)和MME与E-SMLC通信。
在图3所示的LTE架构中，可以由LCS服务器(例如，E-SMLC或SLP)或LCS目标(例如，UE)进行位置计算。当它基于UE定位测量时，前者方法对应于UE辅助定位模式，而后者对应基于UE的定位模式。
在LTE中支持以下定位方法：
·增强型小区ID(E-CID)。利用信息将UE与服务小区的地理区域相关联，然后利用附加信息来确定更细粒度的位置。对于E-CID而言，支持以下定位测量：到达角(AoA)(仅限基站)、UE Rx-Tx时间差、定时提前(TA)类型1和2、参考信号接收功率(RSRP)和参考信号接收质量(RSRQ)。
·辅助GNSS(A-GNSS)。UE接收并测量全球导航卫星系统(GNSS)信号，其由从E-SMLC提供给UE的辅助信息支持。
·OTDOA(观察的到达时间差)。UE接收并测量由RAN(包括eNB和无线电信标)发送的LTE信号，其由E-SMLC提供给UE的辅助信息支持。
·UTDOA(上行链路TDOA)。请求UE发送由在已知位置处的多个位置测量单元(LMU，其可以是独立的、共同位于或集成到eNB中)检测的特定波形。这些定位测量被转发到E-SMLC以进行多点定位。
地面信标系统(TBS)可以用于进一步增强基于由LCS目标(例如，UE)接收的无线电信号的定位方法。TBS可以包括基于地面的发射机网络，这些发射机广播仅用于定位目的信号。这些信号可以包括(非LTE)都市信标系统(MBS)信号以及LTE定位参考信号(PRS)，下面将更详细地讨论它们。
另外，在上面列出的每一种定位方法中，都可以使用以下定位模式中的一个或多个：
·UE辅助的：UE在有或没有来自网络的辅助的情况下执行定位测量，并将这些测量发送到可以进行位置计算的E-SMLC。
·基于UE的：UE在来自网络的辅助的情况下执行定位测量并计算它自己的位置。
·独立的：UE在没有网络辅助的情况下执行定位测量并计算它自己的位置。
详细的辅助数据可以包括关于网络节点位置、波束方向、卫星轨道和时钟等的信息。辅助数据可以通过单播或广播提供给UE。
如上所述，定位也有望成为用于5G网络的重要应用。图4示出了示例性5G网络架构的高级视图，其包括下一代无线电接入网络(NG-RAN)499和5G核心(5GC)498。如图所示，NG-RAN 499可以包括gNB 410(例如，410a，b)和ng-eNB 420(例如，420a，b)，它们经由各自的Xn接口彼此互连。gNB和ng-eNB还通过NG接口连接到5GC 598，更具体地说，通过各自的NG-C接口连接到AMF(接入和移动性管理功能)430(例如，AMF 430a，b)以及通过各自的NG-U接口连接到UPF(用户面功能)440(例如，UPF 40a，b)。此外，AMF 430a，b和UPF440a，b可以与一个或多个位置管理功能(LMF，例如，LMF 450a，b)和会话管理功能(SMF，例如，SMF 460a，b)通信。下文将进一步描述AMF、UPF、LMF和SMF。
gNB 410中的每一个gNB 410可以支持包括频分双工(FDD)、时分双工(TDD)或其组合的NR无线电接口。相比之下，ng-eNB 420中的每个ng-eNB 420都可以支持LTE无线电接口，但与传统的LTE eNB(如图1所示)不同，还可以通过NG接口连接到5GC。gNB和ng-eNB中的每一个都可以服务于包括一个或多个小区的地理覆盖区域，其包括如图4中的示例所示的小区411a-b和421a-b。如上所述，gNB和ng-eNB还可以使用各种定向波束以提供在各自小区中的覆盖。取决于它所位于的特定小区，UE 405可以分别经由NR或LTE无线电接口与服务于该特定小区的gNB或ng-eNB通信。
gNB 410中的每一个gNB 410可以包括和/或与多个传输接收点(TRP)相关联。每个TRP通常是具有一个或多个天线元件的天线阵列，并且位于特定的地理位置。以这种方式，与多个TRP相关联的gNB可以从TRP中的每个TRP发送相同或不同的信号。例如，gNB可以在多个TRP上向单个UE发送同一信号的不同版本。如上所述，TRP中的每个TRP还可以使用波束以向由gNB服务的UE进行传输和接收。
UPF 440a，b支持基于从SMF 460a，b接收的规则的用户面业务的处理，其包括分组检查和不同的执行动作(例如，事件检测和报告)。UPF通过N3参考点与RAN(例如NG-RAN)通信，通过N4参考点与SMF通信，通过N6参考点与外部分组数据网络(PDN)通信。N9参考点用于两个UPF之间的通信。
SMF 460a，b与解耦的业务(或用户)面交互，其包括与UPF创建、更新和移除协议数据单元(PDU)会话以及管理会话上下文，例如，用于事件报告。例如，SMF执行数据流检测(例如，基于策略和计费控制(PCC)规则中包含的过滤器定义)、在线和离线计费交互以及策略执行。
AMF 430a，b终止RAN CP接口并处理UE的所有移动性和连接管理(类似于EPC中的MME)。AMF通过N1参考点与UE通信，通过N2参考点与RAN(例如NG-RAN)通信。
LMF 450a，b支持与UE位置的确定相关的各种功能，其包括针对UE的位置确定和获得以下中的任何一个：来自UE的DL定位测量或位置估计；来自NG RAN的UL定位测量；以及来自NG RAN的非UE相关联的辅助数据。
图5示出了UE、gNB和AMF之间的NR用户面(UP)和控制面(CP)协议栈的示例性配置，诸如图4中所示的那些。在UE和gNB之间的PHY、MAC、RLC和PDCP层对UP和CP而言是共同的。PDCP层为CP和UP提供加密/解密、完整性保护、序列编号、重新排序和重复检测。此外，PDCP还为UP数据提供报头压缩和重传。
在UP侧，互联网协议(IP)分组作为服务数据单元(SDU)到达PDCP层，PDCP创建协议数据单元(PDU)以传递给RLC。当每个IP分组到达时，PDCP启动丢弃定时器。当这个定时器期满时，PDCP丢弃相关联的SDU和相应的PDU。如果PDU被传递给RLC，PDCP也向RLC指示丢弃。
RLC层通过逻辑信道(LCH)将PDCP PDU传送到MAC。RLC提供传输到上层/从上层传输的数据的错误检测/纠正、连接、分段/重组、序列编号以及重新排序。如果RLC接收到与PDCP PDU相关联的丢弃指示，则如果它尚未被发送到较低层，RLC将丢弃相应的RLC SDU(或其任何段)。
MAC层提供LCH和PHY传输信道之间的映射、LCH优先化、复用到传输块(TB)中或从传输块(TB)解复用、混合ARQ(HARQ)纠错，以及动态调度(在gNB侧)。PHY层向MAC层提供传输信道服务，并且例如，通过调制、编码、天线映射和波束成形，处理NR无线电接口上的传输。
在UP端，服务数据适配协议(SDAP)层处理服务质量(QoS)。这包括QoS流和数据无线电承载(DRB)之间的映射以及在UL和DL分组中标记QoS流标识符(QFI)。在CP侧，非接入层(NAS)层位于UE和AMF之间，并且处理UE/gNB认证、移动性管理和安全控制。
RRC层在UE中位于NAS下面，但终止在gNB中而不是AMF。如上所述，NR RRC层在许多方面类似于LTE RRC层。除了RRC_IDLE和RRC_CONNECTED状态之外，NR RRC层包括RRC_INACTIVE状态，在该状态中，服务gNB(例如，通过UE上下文)知道UE。RRC_INACTIVE具有类似于LTE中使用的“暂停”条件的一些属性。
在典型操作中，AMF可以从另一个实体(例如，网关移动位置中心，GMLC)接收对与特定目标UE关联的定位服务的请求，或者AMF本身可以代表特定的目标UE(例如，针对来自UE的紧急呼叫)发起一些定位服务。然后，AMF向LMF发送位置服务(LS)请求。LMF处理LS请求，这可以包括将辅助数据发送到目标UE以辅助基于UE的和/或UE辅助的定位；和/或目标UE的定位。然后，LMF将LS的结果(例如，针对UE的位置估计和/或传递到UE的任何辅助数据的指示)返回给AMF或请求LS的另一个实体(例如，GMLC)。
LMF可以具有到E-SMLC的信令连接，使LMF能够访问来自E-UTRAN的信息，例如，使用由目标UE获得的下行链路定位测量来支持E-UTRA OTDOA定位。LMF还可以具有到SLP的信令连接，LTE实体负责用户面定位。
各种接口和协议用于或涉及NR定位。LTE定位协议(LPP)用在目标设备(例如，控制面中的UE，或用户面中的SET)和定位服务器(例如，控制面中的LMF，用户面中的SLP)之间。LPP可以使用控制面或用户面协议作为底层传输。NR定位协议(NRPP)在目标设备和LMF之间终止。RRC协议用在UE和gNB之间(通过NR无线电接口)以及用在UE和ng-eNB之间(通过LTE无线电接口)。
此外，NR定位协议A(NRPPa)在NG-RAN节点和LMF之间承载信息，并且对AMF是透明的。因此，AMF基于与所涉及的LMF对应的路由ID，通过NG-C接口透明地(例如，不知道所涉及的NRPPa事务)路由NRPPa PDU。更具体地说，AMF在UE关联模式或非UE关联模式中通过NG-C接口承载NRPPa PDU。AMF和NG-RAN节点(例如gNB或ng-eNB)之间的NGAP协议用作通过NG-C接口的LPP和NRPPa消息的传输。NGAP还用于发起和终止与NG-RAN相关的定位过程。
LPP/NRPP用于从定位节点(例如，位置服务器)向UE传送诸如定位能力请求、OTDOA定位测量请求和OTDOA辅助数据的消息。LPP/NRPP还用于从UE向定位节点传送消息，消息包括例如UE能力、用于UE辅助OTDOA定位的UE定位测量、针对另外的辅助数据的UE请求、将用于创建UE特定的OTDOA辅助数据的UE配置参数，等。NRPPa用于在ng-eNB/gNB和LMF之间双向传递信息。这可以包括LMF从ng-eNB/gNB请求一些信息，以及ng-eNB/gNB向LMF提供一些信息。例如，这可以包括关于由ng-eNB/gNB发送的PRS的信息，这些信息将被UE用于OTDOA定位测量。
NR网络将支持类似于LTE E-CID、OTDOA和UTDOA的定位方法，但是基于NR定位测量。NR还可以支持以下定位方法中的一个或多个：
·多RTT：设备(例如UE)计算UE Rx-Tx时间差，并且gNB计算gNB Rx-Tx时间差。结果被组合以根据往返时间(RTT)计算找到UE位置。
·DL离去角(DL-AoD)：gNB或LMF根据(例如，网络节点发送的PRS的)UE DL RSRP测量结果计算UE角位置。
·UL到达角(UL-AoA)：gNB根据UE的UL SRS传输的定位测量来计算UL AoA。
类似于上面讨论的LTE，NR定位方法中的每一个NR定位方法都可以在UE辅助的模式、基于UE的模式或UE独立的模式中得到支持。
在OTDOA定位中，UE测量参考小区发送的RS与至少两个邻居小区发送的RS之间的参考信号时间差(RSTD)。UE测量由各个小区(或TRP)发送的RS的到达时间(TOA)。每次测量都取决于小区(例如，eNB或gNB)发送测量的RS的时间以及小区和UE天线之间的传播距离。
尽管OTDOA能够是相对准确的，但通常不如A-GNSS准确。OTDOA的一个主要优势是它在室内提供高准确度定位，而A-GNSS的可用性非常有限。然而，OTDOA需要对至少三个小区进行RS定时测量以确定二维UE位置，并需要对至少四个小区进行RS定时测量以确定三维UE位置。此外，可能需要对更多小区进行测量以达到可接受的准确度，在许多情况下这可能是不可能和/或不可行的。
A-GNSS是若干国家或地区导航系统的集合，其包括美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯全球导航卫星系统(GLONASS)、欧洲伽利略系统以及中国的罗盘和北斗系统。每个系统都包括相对大量的卫星，这些卫星发射具有促进定时测量的特性的定位信号。每个系统还提供高度准确的卫星轨道参数，以便接收器可以准确地确定与任何测量信号相关的卫星位置和传输定时。给定这些信息，接收器就可以确定到每个测量卫星的“伪距”，其中包括接收器与GNSS时间的未知时间偏移。给定足够的伪距，接收器可以非常准确地确定它自己的位置和时间偏移。一般来说，GNSS接收器产生位置结果，该位置结果可以很容易地被转换为本地地球切线坐标系中的笛卡尔位置，例如，用于如下文进一步讨论的状态估计。
尽管传统UE可以提供基于3GPP A-GNSS技术的位置测量，但空中UE的运营方通常会禁用此类特征。在这种情况下，网络(例如，E-SMLC、LMF)必须根据RAN节点进行的定位测量来确定位置测量和/或估计空中UE的当前状态。
一般而言，TDOA方法相对于当地地形产生相对较差的UE高度估计。这是由于站点间测量几何学的原因，特别是基站的发送/接收天线都位于相似的高度。此外，空中UE经常在与天线大致相同的高度飞行。由于这些TDOA测量中涉及的所有实体大致都在一个面上，因此空中UE高度的微小变化会被噪声或TOA测量的不确定性所掩盖，从而导致差的高度准确度。这种效应也被称为精度的高垂直地理稀释度(GDOP)，它指的是垂直位置确定误差与距离测量误差的比率。
其他定位测量可以用于提高高度准确度。一种可能性是用气压测量来增强TDOA测量，气压测量可以指示高度变化。此类测量在LTE和NR中已标准化，并且在许多UE品牌中可用。气压测量也可以用于增强其他定位方法，例如辅助的GNSS。
RTT(往返时间)测量表示无线电波从基站到UE并返回的传播时间。给定RTT测量，距离R可以计算为：
Figure BDA0004184114630000221
其中c表示光速。图6说明了RTT测量的原理。如图6所示，得到RTT值为
RTT＝t4-t1-UE RxTx,
其中UE RxTX在UE中被测量为
UE RxTx＝t3-t2
并通过RRC或MAC协议报告回到基站。
在R中的主要不准确性是由于UE和基站中的信号接收过程。在自由空间传播中，一个此类测量的理论误差与测量带宽成反比，如下所示：
Figure BDA0004184114630000222
对于30MHz的示例测量带宽，最佳可能时间误差(一个标准差)为2.65ns，在光速下在距离中这略小于1m。由于两个独立的测量过程用于RTT，因此40MHz的测量带宽将导致大约1m的组合RTT测量不准确性。
此外，E-UTRAN和/或NG-RAN中的UE或基站可以进行多普勒频移测量。多普勒频移(或多普勒频率)与UE在进出无线电源(例如基站)的方向上的速度相关，计算如下：
Figure BDA0004184114630000223
其中fD是多普勒频率，v是UE相对于基站的(离开)速度，c是光速，fc是载波频率。
可以以若干方式获得多普勒频移测量值：一种方法是使用在LTE和NR系统中的OFDM接收期间执行的傅里叶变换。傅里叶变换关系
Figure BDA0004184114630000231
然后可以在上行链路中被利用来比较在彼此之后的所述两个OFDM符号上的参考信号之间的相移。这也允许进行多基站多普勒频移测量。
在LTE和NR两者中，UE的物理上行链路控制信道(PUCCH)传输可以由基站测量多普勒频移，而探测参考信号(SRS)也可以由NR基站(例如gNB)测量。UE可以测量在各种DL RS(包括PRS和小区特定RS(CRS))上的多普勒频移。例如，NR UE可以基于用于参考信号接收功率(RSRP)测量的相同符号来估计多普勒频移。此外，一个gNB或TRP可以在空间上充分分离的不同方向上传输波束，以便UE可以准确地测量在波束特定参考信号(例如，SSB)上的多普勒频移。
有许多用例，其中准确估计UE笛卡尔二维(2D)位置和速度(即没有垂直高度和速度)很重要。这些包括：
·无缝高准确度个人导航，独立于A-GNSS和准确的基于网络的方法。
·无缝人身安全和E-911定位，独立于A-GNSS和准确的基于网络的方法。
·交通流分析。此用例与大规模移动模式的估计相关联，例如城市中的交通流、较大事故或社会动荡中的人群移动等。这个用例受益于在没有A-GNSS可用性的地区的准确和无缝的2D位置和速度估计
·诸如预测性或条件切换的网络功能的无缝支持。此用例与快速移动的UE相关联，这些UE可能会在切换完成甚至启动之前断开它们的连接。切换的预测需要准确估计UE的位置和速度。相关场景经常发生在室内、火车或公共汽车中、隧道中等，所有这些都存在A-GNSS不可用的问题。OTDOA和U-TDOA方法不提供所需的速度信息。
此外，机载无线电控制无人机(即无人驾驶飞行器或简称无人机)正变得越来越普遍。通常，无人机已经被限于在来自无人机操作员使用的专用或相关联的控制器的无线电信号的传播范围内操作。然而，最近允许通过蜂窝网络远程控制无人机的功能已经大大增加了它们的范围。然而，最近的趋势是通过附接LTE UE并将UE耦合到无人机的导航系统来扩展无人机的操作范围，从而创建“机载UE”或“空中UE”。通过这种安排，无人机可以在涵盖多个小区的更广泛的范围内被控制，并且主要受无人机电池容量的限制。在某些市场中，这已经受到监管，例如要求以这种方式附接到无人机的UE注册为空中UE。即便如此，许多运营方未能(或拒绝)注册他们的空中UE，以至于这些无人机成为“流氓无人机”。在下文中，除非另有说明，否则术语“空中UE”和“无人机”可以互换使用。
由于各种原因，需要限制空中UE的飞行。例如，空中UE可能会经历与地面上或靠近地面的常规UE所经历的无线电传播条件不同的无线电传播条件。当空中UE正在相对于基站天线高度的低高度飞行时，空中UE表现得像常规UE。然而，当空中UE正在远高于基站天线高度飞行时，来自空中UE的上行链路信号可以被多个(例如，许多)小区接收，因为在该高度没有障碍物会产生非常有利的(例如，视线)传播条件。
因此，来自空中UE的上行链路信号会增加邻居小区中的干扰。增加的干扰会对地面上或地面附近的传统UE(例如，智能手机、物联网(IoT)设备等)产生负面影响。因此，网络可能需要限制空中UE在网络中的准入以限制对传统UE的性能的影响。此外，由于基站天线波束方向图(patterns)通常向下倾斜(例如，负仰角)以服务于地面或接近地面的UE，因此传统UE通常从天线方向图的主瓣接收/发送到天线方向图的主瓣。然而，显著高于天线高度的空中UE很可能由天线方向图的旁瓣提供服务，这些旁瓣在小区域内可能会有很大差异。因此，空中UE可能会遇到突然的信号丢失，这会导致操作员失去对无人机的控制。
此外，空中UE在空间的某些部分非法飞行时可能会造成危险情况。例如，流氓无人机通过在主要机场附近的限制空间飞行而危及商业空中交通，在欧洲和美国中都报告了许多此类事件。在2019年，有若干此类事件导致希思罗、盖特威克和纽瓦克国际机场暂时关闭。其他危险情况包括进入军事禁区和人口稠密地区上的空间，在这些地方中坠机可能会造成人员伤害。
因此，限制和/或约束空中UE在此类场景中作为“流氓无人机”操作可能是有益的。针对这些和其他解决方案的先决条件是网络了解空中UE的当前位置、速度和方向方位(统称为“状态”)。即使是2D位置和速度也有利于确定关于受限空间的空中UE位置/移动。然而，流氓无人机操作员经常禁用A-GNSS功能，并且如上所述，现有的OTDOA和U-TDOA方法不提供速度信息。
总而言之，现有的3GPP标准化定位技术存在与上述用例相关的以下问题、难题和/或困难：
·GNSS依赖于具有特定A-GNSS接收器硬件的UE，这在某些UE中可能不可用或无法启用。A-GNSS也有较差的信号可用性，尤其是在室内或卫星覆盖可能受阻的其他情况下。
·U-TDOA需要在定位节点(例如LMF、E-SMLC)中执行UE位置计算，并且不提供速度信息。由于需要至少四(4)个空间分离的传输点才能够测量UE信号，因此UTDOA也有较差的可用性。
·OTDOA不提供速度信息，并且由于要求UE能够测量来自至少四(4)个空间分离的传输点的信号而具有较差的可用性。
卡尔曼滤波器可以用于估计离散时间线性动态系统的状态，该系统由对不可预测的干扰进行建模的具有加性高斯白噪声的线性向量差分方程来描述。卡尔曼滤波器的动态模型由下式给出：
x(k+1)＝F(k)x(k)+v(k),
其中x(k)是nx维状态向量，v(k),k＝0,1,…是具有以下协方差的零均值高斯白噪声过程序列(也是nx向量)
Figure BDA0004184114630000251
测量方程为
z(k)＝H(k)x(k)+w(k)k＝1,…,
w(k)具有以下协方差的零均值高斯白测量噪声的序列
Figure BDA0004184114630000261
假设矩阵F、H、Q和R已知且可能随时间变化。换句话说，系统可以随时间变化并且噪声不稳定。通常未知的初始状态x(0)被建模为随机变量，高斯分布具有已知的均值和协方差。假定两个噪声序列和初始状态相互独立，这也称为“线性高斯(LG)假设”。
条件均值定义为：
Figure BDA0004184114630000262
其中Zk＝{z(j),j≤k}表示在时间k可用的观察序列，如果j＝k则为状态的估计值，如果j>k则为状态的预测值。给定数据Zk的x(j)的条件协方差矩阵或与估计相关联的协方差是
Figure BDA0004184114630000263
图7示出了卡尔曼滤波器的示例性流程图。估计算法从x(0)的初始估计
Figure BDA0004184114630000264
和相关联的初始协方差P(0|0)开始，假设它们是可用的。第二(条件)索引0代表Z0，初始信息。因此，动态估计算法的一个周期(卡尔曼滤波器(KF))将包含获得估计值的计算
Figure BDA0004184114630000265
这是给定观察直到并且包括时间k在时间k(当前阶段)的状态的条件均值，相关联的协方差矩阵为
Figure BDA0004184114630000266
扩展卡尔曼滤波器(EKF)是卡尔曼滤波器的非线性版本，其可对当前均值和协方差的估计进行线性化。EKF模型是线性状态空间差分方程(例如，离散时间的微分方程)和非线性测量方程。然后如下所述对微分方程进行离散化。由于万一卡尔曼滤波器用作EKF的基础，测量更新需要线性化测量矩阵，因此它遵循：线性化有围绕预测测量的测量方程，即，
Figure BDA0004184114630000267
EKF的底层状态空间模型由下式给出：
Figure BDA0004184114630000271
Figure BDA0004184114630000272
在上式中，上标i为移动模式索引(下文详述)，h(x)为测量方程，F为离散时间系统矩阵。此外，量wi(tk)和e(tk)分别是系统噪声和测量噪声。它们的协方差矩阵由下式给出：
Qi(tk+1,tk)＝E[wi(tk)(wi(tk))T],i＝1,…,r
Ri(tk+1,tk)＝E[e(tk)(e(tk))T],i＝1,…,r
针对模式i的EKF的一次迭代由以下等式给出：
Figure BDA0004184114630000273
Pi(tk|tk-1)＝Fi(tk,tk-1)Pi(tk-1|tk-1)(Fi(tk,tk-1))T+Qi(tk,tk-1)
Figure BDA0004184114630000274
Figure BDA0004184114630000275
Figure BDA0004184114630000276
Figure BDA0004184114630000277
Figure BDA0004184114630000278
Figure BDA0004184114630000279
Pi(tk|tk)＝Pi(tk|tk-1)-Ki(tk)Si(tk)(Ki(tk))T
虽然卡尔曼滤波器可以用于对一些车辆的移动状态进行建模，但是传统的卡尔曼滤波器不足以对诸如无人机的空中UE的状态进行建模。更具体地说，无人机具有非常特定的移动模式，该移动模式需要由应用于测量处理的最佳估计器反映出来。即便如此，对于具有多种动态移动模式的对象(例如无人机)的状态估计有多种方法。
执行此类估计的一般技术是基于对象的状态的联合概率分布。通常，对象的状态在时间上的向前传播由Fokker-Planck偏微分方程控制。测量处理通过多维积分执行以从测量的似然和先验概率分布中得到后验概率状态分布。这个过程更一般地被称为贝叶斯推理。然而，一般而言，就计算和存储器要求而言，实现可能非常复杂。贝叶斯推理方法可以通过近似简化为“粒子滤波器”在一定程度上被简化，在“粒子滤波器”中，概率密度函数被离散化为“粒子”。即便如此，粒子过滤的实现可能非常复杂。
作为一种极端的简化，对象的移动模式中的每个对象的移动模式都可以使用特别的(ad-hoc)逻辑来单独建模和估计，该特别的(ad-hoc)逻辑用于选择在任何给定时间处适用的移动模式。例如，两种移动模式可以用于估计常规飞行器的状态：恒定速度模式(即直线移动)和机动模式，它可以比恒定速度模式具有更高的敏捷度来响应测量。如果它被认为比恒定速度模式更好地匹配输入测量，机动检测器可以选择机动模式。在机动终止后，可以使用重新初始化的恒定速度模式进行状态估计。这种方法的一个问题、难题和/或困难是为机动检测器选择合适的阈值。
多移动模式状态估计问题的另一种方法是交互多模型(IMM)滤波器。IMM算法假定系统根据有限数量的模型之一运行。这些模型在噪声水平和/或结构上可能不同，例如具有不同的状态维度和未知输入。在IMM方法中，在时间k，使用r个过滤器为每个可能的模型计算状态估计，每个过滤器使用先前模型条件估计的不同组合，即所谓的“混合初始条件”。因此，在滤波器更新周期的开始中执行状态估计的混合。
图8说明了IMM算法的一个操作周期，其包括并行操作的r个交互EKF。IMM算法的整体结构由下式给出：
(Ne；Nf)＝(r；r)
其中Ne是算法循环开始时的估计数，Nf是滤波器数。算法的一个循环包括以下操作：
1.状态交互。为了给模式匹配滤波提供初始条件，需要混合前一次迭代的状态和协方差矩阵。这种混合基于先前迭代的模式转移概率矩阵和模式概率，并由所谓的混合概率μi|j,i,j＝1,…r给出。该定义基于模式Mi在时间tk-1生效的概率，给定模式Mj在时间tk生效，条件是数据Zk-1直到时间tk-1。结果变成：
Figure BDA0004184114630000291
Figure BDA0004184114630000292
2.混合(j＝1,…r)。从
Figure BDA0004184114630000293
开始，计算针对与Mj(k)匹配的滤波器的混合初始条件为：
Figure BDA0004184114630000294
对应于上述的协方差由下式给出：
Figure BDA0004184114630000295
3.模式匹配过滤(j＝1,…r)。在步骤2中获得的估计和协方差被用作与各个模式匹配的r个EKF的输入。如上所述，针对每个模式执行EKF计算的迭代。使用混合初始条件和相关联的协方差，对应于r个过滤器的似然函数被计算为：
Figure BDA0004184114630000296
4.模型概率更新(j＝1,…,r)。给定似然函数，模型概率根据以下公式更新：
Figure BDA0004184114630000297
其中
Figure BDA0004184114630000298
在上面给出并且
Figure BDA0004184114630000299
是归一化因子。
5.估计和协方差组合。模型条件估计和协方差的组合是根据以下混合方程完成的：
Figure BDA00041841146300002910
Figure BDA00041841146300002911
在执行上面讨论的计算之前，必须做出以下三个选择来设置IMM滤波器：
·移动模式的定义。对于每种移动模式，这相当于状态空间模型的定义，即定义动力学的一个向量差分方程，以及定义状态到测量的映射的另一个静态向量方程。此外，测量方程和动态状态模型的不准确性是根据不确定性的协方差矩阵定义的。
·转移概率的定义。这些描述了模式如何相互作用。通常，这是作为隐马尔可夫模型给出的，该模型表示两个离散时间实例之间的估计的对象的模式转移的概率。
·滤波器初始条件的选择。这相当于定义每个模型的预期初始状态和协方差。
本公开的示例性实施例可以通过基于对来自RAN中两个空间分离的传输点(TP)(例如与UE的服务基站(例如，eNB/gNB)和/或服务小区相关联的天线，以及与邻居基站和/或邻居小区相关联的天线)的信号的UE多普勒频移测量提供新颖的基于IMM的状态估计技术来解决这些和其他问题、难题和/或困难。这些技术还基于以下之一：
·UE和与UE的服务小区相关联的TP之间的信号RTT的测量；或者
·来自第三空间分离的TP(例如，第二邻居小区)的信号的UE多普勒频移测量。
在任何一种情况下，只能在UE中实现这些技术，因为UE可以从服务基站获得RTT，或者UE可以假设UE的定时提前(TA)已被调整，使得它可以使用t3–t2(参见图6)并假设UL延迟等于DL延迟。这些实施例提供了各种好处和/或优点，其包括以下内容：
·高准确度2D水平位置估计，例如，误差≤15m；
·高准确度2D速度估计的估计，例如，误差≤1.5m/s；
·估计可以由UE的所有应用和特征使用；
·出色的室内可用性，因为不依赖卫星信号，只需要从2-3个空间分离的TP的接收；
·没有特殊的UE硬件和/或软件先决条件；
·可以在任何一代UE中实现(例如，3G、4G、5G等)；和
·促进各种新用例，例如：
ο独立于A-GNSS和其他高准确度基于网络的方法的无缝高准确度个人导航；
ο独立于A-GNSS和其他高准确度基于网络的方法的无缝人身安全和E-911定位；
ο基于位置的商业服务，例如交通流量分析；和
ο基于位置的网络功能，例如预测性切换。
作为一个例子，紧急(例如E-911)定位通常依靠A-GNSS来实现高准确度，并回退到OTDOA或U-TDOA。对于此用例，室内可用性和高准确度定位都至关重要，但速度信息在移动车辆事故时也可能有用。通常情况下，紧急定位是在事故发生后启动的，使得事故前的A-GNSS位置和速度估计通常无法获得。然而，实施例提供了连续估计针对UE的2D位置和速度的能力，从而使得能够更快和增强的记录E-911定位。这在没有A-GNSS可用性的情况下(例如室内)将是特别有用的。
作为另一个例子，实施例可以用于例如在雪崩多发地区中的人身安全应用。UE可以记录2D位置和速度，并且在发生事故时将此类信息发送到紧急中心，可能与高功率中继器结合以增强覆盖范围。可替代地，即使在事故发生之前，二维位置和速度也可以以与上面针对E-911场景讨论的类似方式周期性地发送到应用服务器。
图9是示出根据本公开的各种示例性实施例的示例性空中UE(或无人机)状态估计系统的架构的框图。特别地，图9示出了与RAN 920通信的两个UE 910a，b，RAN 920包括至少两个RAN节点(标记为921-922)和可选的第三RAN节点(标记为923)。具体而言，UE 910a代表传统的地面UE(例如，智能手机)，而UE 910b代表空中UE(例如，无人机)。在下面的描述中，UE 910将用于表示UE 910a，b中的任一个。
RAN节点可以对无人机910发送的UL信号(例如，SRS)进行定位测量，和/或发送PRS或其他信号以促进UE 910的定位测量。在任一情况下，由RAN节点或UE的噪声测量被输入到状态估计器930，它根据下面更详细描述的技术对它们进行操作以产生在时间实例k处的UE状态估计(被称为
Figure BDA0004184114630000321
)，其对应于多个UE移动模式。
在一些实施例中，状态估计器930可以位于UE 910中，这在UE 910对由RAN节点发送的DL RS执行测量时特别有利。在其他实施例中，状态估计器930可以位于RAN节点之一中，这在RAN节点对UE 910发送的UL RS执行测量时特别有利。在其他实施例中，状态估计器930可以位于核心网络功能(例如上述的E-SMLC或LMF)或与核心网络功能相关联。
可选地，状态估计器930的输出可以被输入到无人机检测器940，无人机检测器940对该信息进行操作以产生条件无人机概率度量
Figure BDA0004184114630000322
无人机检测器940可以与状态估计器930位于同一位置(例如，在RAN节点或核心网络功能中)或者可以在单独的节点或功能中。
如上所述，EKF模型基于非线性测量模型，该非线性测量模型被围绕点进行线性化。可以单独或组合使用各种非线性测量模型。
在一些实施例中，可以基于RTT测量使用非线性距离测量模型。例如，这可以是LTE中的服务小区定时提前(TA)或基站(例如gNB)的实际RTT测量。基于RTT的距离测量模型由下式给出：
Figure BDA0004184114630000323
其中
Figure BDA0004184114630000324
表示针对水平坐标的第k个估计的位置状态，并且假设垂直高度为零。术语xs,i,i＝1,2,3表示站点s的3D位置，常数c是光速。测量模型的导数(雅可比)用于悬停模式(如下所述)，并且被定义如下用于距离测量：
Figure BDA0004184114630000331
由于RTT测量是标量并且被不规则地执行，因此测量协方差矩阵也是标量并且等于ri。
由于UE的移动而导致的多普勒频移表现为接收到的DL信号中的频移。作为不存在多普勒频移的s(t)到达UE的信号反而被接收为具有频移fD的
Figure BDA0004184114630000332
有几种方法用于估计OFDM系统中的频移。例如，两个相同的发送信号可以在接收后被相关，然后使用这两个相同信号之间的相位变化来估计频移。
也可以将频移视为传播信道的一部分h(t；τ)，其中t是时间，τ是延迟。那么频移的影响就是：h(t；τ)被
Figure BDA0004184114630000333
代替了。
各种DL信号或信道可以用于频移估计，包括与物理下行链路控制信道(PDCCH)或物理下行链路共享信道(PDSCH)相关联的解调参考信号(DM-RS)，小区特定参考信号(CRS)，定位参考信号(PRS)，信道状态信息参考信号(CSI-RS)，同步信号/PBCH块(SSB)等。
对于空中UE，信道通常是非色散的，因此可以被描述为h(t)。让
Figure BDA0004184114630000334
(即在时间ti的信道的相位)，让’^’表示估计值。然后使用针对两个不同参考信号(例如，与PUSCH相关联)的两个信道估计来估计频移f为：
Figure BDA0004184114630000335
其中ΔT＝t2-t1是两个信道估计之间的时间差。估计准确度取决于
Figure BDA0004184114630000336
和ΔT的准确度：
Figure BDA0004184114630000337
其中
Figure BDA0004184114630000341
和
Figure BDA0004184114630000342
分别是针对频移估计
Figure BDA0004184114630000343
和相位估计
Figure BDA0004184114630000344
的方差。方差
Figure BDA0004184114630000345
随着信噪比(SNR)的增加而减小。
增加接收到的SNR的一种方法是增加用于测量的信号重复的次数，例如SSB和/或CRS的重复次数。然而，这也限制了状态估计能够更新的速率。增加接收到SNR的另一种方法是增加用于发送测量信号的发送功率。这对于特定于UE的传输(例如PDSHC)可能是可行的，但它也会增加对邻居小区的干扰。
如上所述，UE频移偏移被建模为随机游走，并且模式状态增加了一个额外的状态，该状态对多普勒频移偏移xbias进行建模。多普勒频移测量建模为：
Figure BDA0004184114630000346
其中vs(tk)表示速度，站点s与空中UE之间的距离随着速度增加而增加。c表示光速。负号指示当UE接近基站时多普勒频移为正。如上所述，多普勒偏移主要由UE振荡器不准确支配，并且与所有RAN节点观察到的相同。
为了将测得的多普勒频移与测量方程中的估计状态相关联，请注意，UE的速率
Figure BDA0004184114630000347
与站点s和UE之间的方向向量
Figure BDA0004184114630000348
之间的简单标量积计算导致：
Figure BDA0004184114630000349
这是基于UE在零高度移动的假设。UE对来自站点s的信号进行一次多普勒频移测量的测量方程为：
Figure BDA00041841146300003410
使用如在上述EKF迭代方程中指示的预测状态来评估测量方程；然而，此处未显示时间依赖性。使用测量方程，可以计算关于状态的偏导数来定义线性化测量方程，即：
Figure BDA0004184114630000351
这导致以下关系：
Figure BDA0004184114630000352
Figure BDA0004184114630000353
Figure BDA0004184114630000354
Figure BDA0004184114630000355
Figure BDA0004184114630000356
上述实施例中，测量更新是不规则的和标量的；因此，测量协方差矩阵也是标量并等于ri。
本公开的实施例可以使用仅基于多普勒频移测量的用于UE状态估计的两种移动模式IMM模型。该模型包括具有驱动加速度噪声的两个连续时间恒定速度模式，更具体地说：
·二维(几乎恒定的)速度维纳过程，具有非常小的加速度噪声和UE多普勒偏移状态。
·二维(机动)速度维纳过程，具有较大的加速度噪声和UE多普勒偏移状态。
请注意，多普勒偏移状态对两个模型而言是相同的，并且可以建模为随机游走。UE的多普勒频移偏移是由UE的参考振荡器的不准确性引起的，并且在所有多普勒频移测量中将观察到相同的值。针对上述两种移动模式的连续时间方程由下式给出，其中上标表示模式：
Figure BDA0004184114630000361
Figure BDA0004184114630000362
Figure BDA0004184114630000363
Figure BDA0004184114630000364
在上面，x表示状态向量。状态向量分量是作为第一位置坐标的x1，作为第二位置坐标的x2，作为第一速度坐标的x3，作为第二速度坐标的x4，作为UE频率偏移的x5。另外，w表示系统噪声，q11是在x维度中的加速度噪声的方差，q22是在y维度中的加速度噪声的方差，qbias是UE多普勒偏移的漂移率的方差以及δ(t-s)表示狄拉克的delta函数。上标表示上述模式(而不是指数)。
使用Tk＝tk–tk-1表示可变采样时间间隔(即在连续样本之间)，上述模型的正式采样呈现以下关系：
Figure BDA0004184114630000371
Figure BDA0004184114630000372
Figure BDA0004184114630000373
Figure BDA0004184114630000374
模式转换矩阵在标准IMM滤波器中是固定的，假设规则的/周期性的测量更新。在一些实施例中，测量更新可以是不规则的和/或非周期性的，这能够影响性能。特别是，IMM滤波器的模式混合每秒会变得非常高，可能导致直线移动模式的利用不足。
为了处理这个潜在的问题，一些实施例提供了随后将被采样的连续时间模式转移概率模型。对于测量更新时间之间给定的差值，然后可以从井(well)工作模式转换矩阵确定该模型的参数，该差值在下文中表示“采样周期”。然后可以在每次新测量到达时对连续时间模型进行重新采样(重新离散化)。
连续时间模型应该反映每个模式概率的净增加等于来自其他模式的扩散概率减去相同模式的扩散的总和。来自模式i的扩散模式概率的合理模型是模式唯一扩散速率参数λij,，时间增量h和原始模式的模式概率μi(t)的乘积。这给出了矢量模型：
Figure BDA0004184114630000381
重排给出：
Figure BDA0004184114630000382
导数的定义则给出常微分方程
Figure BDA0004184114630000383
具有以下解：
Figure BDA0004184114630000384
其中τ表示时间。结果很复杂，并且需要数值解来计算三个未知数。但是，还有两个其他有用的约束。首先，对于平稳的非零解，导数为零且概率之和为1，这导致：
λ11＝-λ12
λ22＝-λ21
其次，上面使用的离散模式转移矩阵的对角线元素是相同的，这意味着以下等式有时可以用于进一步将解限制为：
λ11＝λ22
利用这些关系给出下式：
Figure BDA0004184114630000385
对于适用于不规则采样测量的IMM实施例，需要模式切换矩阵的采样版本。这可以通过用Tk＝tk–tk-1替换τ来表示可变采样时间间隔(即连续样本之间)来获得。因此，混合概率由下式给出：
Figure BDA0004184114630000386
在具有附加的另外条件的简化情况下，上式变为：
Figure BDA0004184114630000391
因此，给定连续时间参数和采样周期，可以计算时间变化离散时间转移概率矩阵。这使得模式混合相对于连续测量时间之间的变化而不变。
线性系统可观察性的构思可以用于说明实施例如何基于对来自空间分离的传输点的信号的一次RTT测量和两次UE多普勒频移测量来获得2DUE移动状态估计。n阶线性系统，例如，
Figure BDA0004184114630000392
y＝Hx
是可观察的，前提是
Figure BDA0004184114630000393
其中O被称为可观察性矩阵。
对于两种模式之一，使用上述线性状态方程以及线性化测量方程评估可观察性矩阵O。可观察性矩阵的最小奇异值s被用作可观察性的易于处理的度量，特别是以对数度量的形式。使用了基于以下TP位置的示例两站点布置：
S1＝(200 100 5)T m,S2＝(100 40 110)T m,
此外，假设UE移动是恒定速度，特别是：
Figure BDA0004184114630000394
奇异值s的对数度量由下式给出：
1010log(s+10-20)
其中最后一项旨在通过将度量限制在-200以上来避免数值问题。由于可观察性矩阵的最小奇异值是非负的，等于-200的度量表明系统是不可观察的，而高于-200的值指示系统是可观察的。
图10A是s的对数度量的图并且指示系统是不可观察的。然而，当RTT测量被添加到针对TP或站点(例如，UE服务小区)之一的UE多普勒测量时，系统变得可观察。这由图10B中所示的s的对数测量的图说明。
换句话说，图10B说明了可以基于关于第一TP的多普勒频移和RTT测量以及关于空间上分离的第二TP的多普勒频移测量的组合来获得2D UE移动状态估计(包括UE频率偏移)的底层原理。换言之，根据这些实施例，仅需要两个空间分离的站点来获得有效的2D UE移动状态估计。
下面描述了可以用于验证上述示例性实施例的性能的仿真技术。在这些技术中，可以生成仿真的UE轨迹、速度和基站位置。此外，仿真的UE可以被配置为对来自两个最近基站的信号执行测量。在示例性仿真中使用了以下七(7)个基站位置：
S1＝(200 100 5)T m,
S2＝(100 40 110)T m,
S3＝(800 -50 70)T m,
S4＝(500 -100 50)T m,
S5＝(50 200 180)T m,
S6＝(0 245 60)T m,
S7＝(-50 0 75)T m.
该仿真还使用了70Hz的UE多普勒频移偏移。图11A是仿真中使用的水平面中的实际UE轨迹或路径的图，以及如星号(*)所示的水平面中七(7)个基站的上述位置。图11B是仿真中使用的水平面中的实际UE速度分量的图。
下面的表2示出了在示例性仿真中用于双模式IMM状态估计器的参数。
表2
Figure BDA0004184114630000401
Figure BDA0004184114630000411
基于针对UE多普勒频移测量标准差和RTT测量标准差(例如，来自实际值)的多种组合的上述参数评估了性能。300ns的RTT标准差对应于50m的距离标准差。使用2.0秒的采样周期。
图12A示出了估计的水平位置的均方差(MSE)作为UE多普勒频移测量标准差和RTT测量标准差的函数。图12B示出了估计的水平速度的MSE作为UE多普勒频移测量标准差和RTT测量标准差的函数。图12C示出估计的UE频率偏移的MSE作为UE多普勒频移测量标准差和RTT测量标准差的函数。基于这些结果，可以得出结论：基于两个UE多普勒测量和一个RTT测量的实施例在大范围的测量不准确性上执行非常好。通常可以实现低于15m的位置MSE和低于1.5m/s的速度MSE。
图13A-B分别示出了在仿真过程中来自所有七个站点的RTT和UE多普勒测量的轨迹和时间演变。这些基于2.0秒的采样周期、200纳秒的RTT测量标准差和6赫兹的多普勒测量标准差。图14A-D示出了基于图13A-B中所示的测量的UE移动状态估计器的这些实施例的仿真性能。
特别地，图14A说明了与图11A中所示的实际UE水平路径重叠的估计的UE水平路径。类似地，图14B说明了与图11B中所示的实际UE水平速度分量重叠的估计的UE水平速度分量。此外，图14C说明了估计的UE多普勒偏移如何收敛到70Hz的实际UE多普勒偏移。最后，图14D说明了在仿真过程中两种IMM模式的模式概率的演变。
上面讨论的线性系统可观察性原理也可以用于说明实施例如何能够基于对来自空间分离的传输点的信号的三个UE多普勒频移测量来获得2DUE移动状态估计。回想一下，图10A示出了基于来自两个站点的UE多普勒频移测量，该系统是无法观察的。
然而，当在空间分离的站点处的第三UE多普勒频移时，系统变得可观察。为了说明这一原则，以下站点
S3＝(800-50 70)′
被添加到用于先前可观察分析的两个站点。所得系统的可观察性由图15中所示的s的对数度量图说明。换句话说，图15说明了可以基于相对于第一、第二和第三空间分离的TP的多普勒频移测量获得2D UE移动状态估计(包括UE频率偏移)的底层原理。
下面描述了可以用来验证这些实施例的性能的仿真技术。特别地，如上文所述和图11A-B中所示，这些技术使用相同的仿真UE轨迹、UE多普勒频移偏移、UE速度和基站位置。此外，仿真对如上表2所示的双模式IMM状态估计器使用相同的参数。然而，在这种情况下，仿真的UE被配置为对来自三个最近站点的信号执行测量。
图16A示出了估计的水平位置的均方差(MSE)作为UE多普勒频移测量标准差和采样周期的函数。图16B示出了估计的水平速度的MSE作为UE多普勒频移测量标准差和采样周期的函数。图16C示出了估计的UE频率偏移的MSE作为UE多普勒频移测量标准差和采样周期的函数。基于这些结果，可以得出结论：基于三个UE多普勒测量的实施例在大范围的测量不准确性上执行得非常好。通常可以实现低于25m的位置MSE和低于1.5m/s的速度MSE。此外，多普勒频移测量准确度对于状态估计准确度似乎比采样周期更重要。
此仿真中使用的来自所有七个站点(即，在每个测量时间时最近的三个站点)的UE多普勒测量与图13B中所示的那些相同。图17A-D示出了基于图13B中所示的测量的UE移动状态估计器的这些实施例的仿真性能。
特别地，图17A说明了与图11A中所示的实际UE水平路径重叠的估计的UE水平路径。类似地，图17B说明了与图11B中所示的实际UE水平速度分量重叠的估计的UE水平速度分量。此外，图17C说明了估计的UE多普勒偏移如何收敛到70Hz的实际UE多普勒偏移。最后，图17D说明了在仿真过程中两种IMM模式的模式概率的演变。
其他实施例包括支持以上讨论的UE移动状态估计的各种网络信令技术。通常，这样的实施例可以基于用于UE测量控制和测量报告的现有LTE和/或NR信令技术，但具有一些添加、增强和/或修改。以下3GPP规范中给出了NR的一些现有信令、测量和报告技术的描述：
·3GPP TS 38.300第5.3.5.3节(UL定时控制)、9.2.4(测量)、9.2.6(随机接入过程)和9.2.9(定时提前)；以及
·3GPP TS 38.331第5.5节(测量)、5.6(UE能力)、6.2.2(消息定义)、6.3.2(RRC信息元素(IE)，其包括MeasConfig,MeasId,MeasObjectNR,MeasResults,MeasResult2NR,PhysCellId,QuantityConfig,ReportConfigNR),6.3.3(UE能力信息元素)。
以下是对以上列出的规范中描述的各种消息和IE的一些示例性更新以促进支持UE移动状态确定和报告：
·RRC和用于UE能力信息的其他协议消息可以更新以指示针对基于UE的移动状态估计的UE能力。本上下文中的UE移动状态是2D水平位置和2D水平速度。
·可以更新RRC IE MeasConfig以指示UE状态估计应该开始或停止以及报告类型，例如，周期性的或基于事件的。MeasConfig IE又分为以下三个IE：
οMeasObjectNR：定义要测量的频率、要测量的小区(WhiteCellList)和不要测量的小区(BlackCellList)；
οReportConfigNR：定义如何报告以及对哪些小区进行事件评估(WhiteCellList)；
οQuantityConfig：定义用于测量的RS类型、将从RS估计的数量，以及在事件评估和报告之前应该如何进行测量L3过滤。
·RRC消息MeasurementReport可以更新以包括关于位置和/或速度事件满足的信息、估计的UE移动状态，以及可选地哪些小区/TP/信号被测量作为用于确定所包括的移动状态的基础。
图18进一步说明了支持UE移动状态估计的网络信令技术的各种实施例，图18是说明根据各种示例性实施例的在UE 1810，RAN节点1820(例如，eNB、gNB等)，以及CN节点1830(例如，MME、AMF等)之间的各种操作的信号流程图。出于简明起见，以下描述将在没有这些数字参考指示符的情况下提及这些实体。
在图18所示的场景中，UE最初执行随机接入(RA)过程以接入gNB服务的小区。示出了涉及四个消息(标记为“msg1”到“msg4”)的交换的示例性四步RA过程，但是也可以使用涉及两个步骤或消息的其他RA过程。UE可以在RA过程期间获得用于服务小区的初始定时提前(TA)。
随后，UE向RAN节点发送RRC连接建立完成(RRCConnectionSetupComplete)消息，该消息可以包括RAN节点转发到CN节点的NAS服务请求。这可能会引起UE和CN节点之间的认证。随后，AMF向RAN节点发送上下文建立请求，可选地包括UE能力信息(UECapabilityInformation)IE，其根据本文描述的实施例指示针对移动状态估计的UE的能力。
备选地，根据本文描述的实施例，RAN节点可以向UE发送RRC UE能力查询(UECapabilityInquiry)消息以询问针对移动状态估计的UE的能力。UE可以根据该查询以指示该能力的RRC UE能力信息(UECapabilityInformation)消息来响应。基于此能力指示，RAN节点可以向UE发送RRC连接重新配置(RRCConnectionReconfiguration)消息，该消息包括测量配置(MeasurementConfig)IE，其包含用于UE多普勒测量的配置信息。此配置信息可以包括以下中的任何一项：
·要测量的信号的一个或多个无线电接入技术(RAT)的标识，例如UMTS、LTE、NR等；
·如由RAN节点确定的在UE和与RAN节点关联的TP之间的估计的RTT。可以使用网络针对其确定UE TA的任何小区，例如PCell、PSCell、SCell等；
·与估计的RTT相关联的TP的标识(例如，服务小区ID)；
·用于多普勒频移测量的多个候选TP的标识(例如，邻居小区ID、SSB索引等)；
·多个候选TP使用的DL载波频率的标识；
·多个候选TP的相应位置；
·用于选择用于多普勒频移测量的TP(即，从候选TP)的一个或多个规则或标准，例如具有最高接收SSB信号功率并且未列入黑名单或列入白名单的X个候选邻居小区；
·用于发起UE移动状态的确定的一个或多个第一触发事件；
·用于报告UE移动状态的一个或多个第二触发事件；
·用于停止UE移动状态上报的一个或多个第三触发事件；以及
·用于UE移动状态的周期报告的报告时间间隔。
在一些实施例中，可以从在MeasurementConfig IE中明确标识的相应第二触发事件中隐含每个第三触发事件。例如，第二触发事件可以是UE距对应于用于UE的服务小区(例如，PCell)的TP至少阈值距离。导致UE停止报告移动状态的相关第二事件可以是UE与同一TP的距离小于阈值距离。这个相关的第二事件可以是隐式的和/或从可以在MeasurementConfig IE中明确标识的第二触发事件中推断出来的。
在一些实施例中，测量配置可以通过一个以上的消息传送给UE。例如，RAN节点可以在第一消息中标识多个候选TP和相关联的DL载波频率但避免在第一消息中包括所有候选TP的相应位置。UE随后可以识别每个载波频率上的最强TP(即，从候选者中)，并将每个提供的载波频率的最强TP的ID报告给RAN节点。随后，RAN节点可以向UE发送第二消息，其包括对应于所报告的TP ID的TP位置，UE可以使用TP位置来确定其移动状态。
在一些实施例中，MeasurementConfig IE的接收可以被UE解释为用于发起UE移动状态的确定的请求。在其他实施例中，MeasurementConfig IE可以包括发起UE移动状态的确定的明确请求。在任何一种情况下，UE都发起移动状态的确定，例如，在周期性的基础上，例如上面讨论的每2.0秒。
在一些实施例中，MeasurementConfig IE的接收也可以被UE解释为发起确定的UE移动状态的报告的请求。在其他实施例中，UE可以基于检测在MeasurementConfig IE中标识的第二触发事件来发起报告。
在其他实施例中，某些无线电链路监测(RLM)事件可以用于触发和/或发起移动状态的UE确定。这些可以包括3GPP TS 38.331第5.5.4节中定义的以下中的任何一个：
·事件A1(服务变得好于阈值)；
·事件A2(服务变得比阈值更差)；
·事件A3(邻居变得比SpCell偏移更好)；
·事件A4(邻居变得好于阈值)；
·事件A5(SpCell变得比阈值1差，邻居变得比阈值2好)；
·事件A6(邻居变得比SCell偏移更好)；
·事件B1(RAT间邻居变得好于阈值)；
·事件B2(PCell变得比阈值1差，并且RAT间邻居变得比阈值2好)；
·事件I1(干扰变得高于阈值)；
·事件C1(NR侧链(sidelink)信道繁忙率高于阈值)；以及
·事件C2(NR侧链信道繁忙率低于阈值)。
在一些实施例中，相同或不同的RLM事件可以触发所确定的UE移动状态的报告。事件组合也可以用于触发UE移动状态的确定和/或报告。
在任何情况下，UE向RAN节点发送测量报告(MeasurementReport)消息，该消息包括在发送该消息之前最近确定的UE移动状态的值。随后，UE可以发送进一步的MeasurementReport消息，其包括在发送相应的进一步的消息之前最近确定的UE移动状态的相应的值。例如，该消息可以根据在MeasurementConfig IE中接收到的报告时间间隔在时间上间隔开。随后，UE可以检测在MeasurementConfig IE中标识的第三触发事件，这导致UE停止报告UE移动状态的值。
UE可以在图18中发送的每个MeasurementReport消息中包含以下内容：
·在特定测量时间处(例如，从定位测量、IMM和TP位置)确定的2D水平位置，
·在特定测量时间处确定的2D水平速度，
·特定测量时间(例如，当估计完成并提供给用于报告的UE RRC层时)，以及
·用于UE多普勒(和可选的RTT)测量(从其确定所包含的位置和速度)的TP的标识(例如，邻居小区)、载波频率和/或信号(例如，RS类型)。
在一些实施例中，某些触发事件可以用于发起除移动状态报告之外的UE操作。例如，在发生特定触发事件时，UE可以执行到特定TP的随机接入，例如具有最强观察信号的TP或在MeasurementConfig IE或来自RAN节点的另一消息中标识的特定频率上的特定TP。作为这个操作的结果，如下面更详细地讨论的，UE可以确定针对TP的RTT。
作为另一个例子，当UE确定的2D速度达到某个速率阈值时，UE可以改变无线链路监测(RLM)的速率，例如RSRP、RSRQ等的采样。作为更具体的例子，当测量速度(即2D速度的大小)降低到阈值以下时，UE可以降低RLM速率，从而降低UE能量消耗。
如上所述，某些实施例中使用的RTT测量可以由UE或网络(例如，服务RAN节点)执行。例如，UE可以基于以下来估计RTT：
·UE使用接收到的传输帧和符号定时来调整其UL传输定时参考。
·当在小区中发送RA前导码(例如，msg1)时，UE在其UL定时参考之前最初发送预定时间。
·为小区服务的RAN节点调整UE的TA(例如，通过向UE发送TA命令)，以便UE UL传输与RAN节点接收窗口时间对齐，该窗口用于小区中的所有RRC_CONNECTED UE。
·RAN节点通过根据需要(例如当UE移动改变信号传播延迟时)调整UE的TA来保持这种接收时间对齐。当需要更改时，RAN节点向UE提供TA更新。
·在UE处的最新TA值表示UE和服务小区(例如，天线)之间当前单向信号延迟的两倍，因此它可以用作UE往返时间(RTT)测量。
作为另一个示例，RTT可以由服务于该小区的RAN节点基于以下来估计：
·RAN节点调整UE的TA(例如，通过向UE发送TA命令)，以便UE UL传输与RAN节点接收窗口时间对齐，该窗口用于小区中的所有RRC_CONNECTED UE
·RAN节点使用DL传输和UE UL接收窗口之间的预定延迟。
·在为UE的UL传输实现时间对齐接收后，网络确定的TA值表示UE和服务小区(例如，天线)之间当前单向信号延迟的两倍，因此它可以用作UE往返时间(RTT)测量。
可以参考图19-20进一步说明上述实施例，图19-20分别描绘了用于UE和RAN节点的示例性方法(例如，过程)。换句话说，下面描述的操作的各种特征对应于上面描述的各种实施例。图19-20所示的示例性方法可以协同使用以提供本文所述的各种示例性好处和/或优点。尽管图19-20以特定次序示出特定框，但是各个方法的操作可以以与所示次序不同的次序执行并且可以组合和/或划分成具有与所示功能不同功能的框。可选框或操作由虚线指示。
具体而言，图19示出了根据本公开的各种示例性实施例的用于确定在无线电接入网络(RAN)中操作的用户设备(UE)的移动状态的示例性方法(例如，过程)的流程图。该示例性方法可以由在RAN(例如，E-UTRAN、NG-RAN)中操作的UE(例如，无线设备、空中UE等)执行，例如本文参考其他附图描述的UE。
该示例性方法可以包括框1940的操作，其中UE可以对从RAN中的多个传输点(TP)接收的信号执行定位测量。定位测量可以包括以下内容：
·来自第一TP的信号的多普勒频移的第一测量，以及
·来自在空间上与第一TP分离的第二TP的信号的多普勒频移的第二测量，以及
·来自第三TP的信号的第三测量。
示例性方法还可以包括框1950的操作，其中UE可以基于定位测量和交互多模型(IMM)来确定UE移动状态，IMM包括第一几乎恒定速度模型、第二机动速度模型，以及第一模型和第二模型共同的多普勒频移偏移状态。
在一些实施例中，第三测量是信号往返时间(RTT)并且第三TP与第一TP或第二TP相同。在这些实施例的一些实施例中，第三测量基于关于用于UE的以下中的任何一个的UE定时提前(TA)：主小区(PCell)、主辅小区(PSCell)和辅小区(SCell))。
在其他实施例中，第三测量是多普勒频移并且第三TP在空间上与第一TP和第二TP分离。
在一些实施例中，UE移动状态(例如，在框1950中确定)可以包括二维(2D)水平位置、2D水平速度和多普勒频移偏移。
在一些实施例中，IMM模型还包括隐马尔可夫模型(HMM)，其包括在UE移动状态的连续更新期间在第一模型和第二模型中的任何模型之间的UE的相应转移概率。在这样的实施例中，每个转移概率可以取决于UE移动状态的连续更新之间的持续时间。上面更详细地讨论了此类HMM的示例。
在一些实施例中，IMM模型可以包括与第一模型和第二模型相关联的估计概率。在这样的实施例中，框1950的确定操作可以包括子框1951-1952的操作。在子框1951中，UE可以基于相应的第一模型和第二模型来确定UE的第一移动状态和第二移动状态。在子框1952中，UE可以根据估计概率将第一移动状态和第二移动状态组合成UE移动状态。在这些实施例的一些实施例中，可以使用相应的扩展卡尔曼滤波器(EKF)来确定第一移动状态和第二移动状态，例如上面更详细讨论的那些EKF。
在一些实施例中，第一TP和第二TP中的一个可以与RAN中的用于UE的服务小区相关联，而第一TP和第二TP中的另一个与RAN中的用于UE的邻居小区相关联。
在一些实施例中，示例性方法还可以包括框1930的操作，其中UE可以从与第一TP和第二TP中的至少一个相关联的RAN节点接收定位测量配置，该定位测量配置包括以下中的一个或多个：
·用于发起UE移动状态的确定的请求；
·用于发起UE移动状态的确定的一个或多个第一触发事件；
·将测量的信号的一个或多个无线电接入技术(RAT)的标识；
·UE和与RAN节点相关联的TP之间的估计的信号往返时间(RTT)；
·与估计的RTT相关联的TP的标识；
·用于多普勒频移测量的多个候选TP的标识；
·由多个候选TP使用的下行链路(DL)载波频率的标识；
·多个候选TP的相应位置；
·用于选择用于多普勒频移测量的TP的一个或多个规则或标准；
·用于报告UE移动状态的一个或多个第二触发事件；
·用于停止报告UE移动状态的一个或多个第三触发事件；以及
·用于UE移动状态的周期报告的报告时间间隔。
在一些实施例中，所述一个或多个第三触发事件是从在所述定位测量配置中标识的相应的一个或多个第二触发事件中隐含的。
在各种实施例中，框1950的确定操作可以包括子框1953-1954的操作。在子框1953中，UE可以基于从RAN节点接收的估计的信号RTT(例如，在框1930中接收的定位测量配置中)来确定UE移动状态的第一值。在子框1954中，UE可以后续基于UE与第一TP或第二TP之间的信号RTT的UE定位测量确定UE移动状态的一个或多个第二值。
在一些实施例中，一个或多个第二触发事件(例如，在框1930中接收的定位测量配置中标识的)可以包括以下中的任何一个：
·在区域内或区域外的位置，例如由多边形形状定义的绝对区域或由距为UE提供服务小区的(例如，第一或第二)TP的距离所定义的相对区域；
·位置变化阈值；
·速率(标量)或速度(矢量)阈值；以及
·速率(标量)或速度(矢量)变化阈值。
在一些实施例中，示例性方法还可以包括框1910-1920的操作。在框1910中，UE可以从RAN节点接收针对移动状态确定的UE能力的请求。在框1920中，UE可以向RAN节点发送UE能够进行移动状态确定的指示(例如，在框1950中)。在一些实施例中，可以在框1920中发送指示之后(例如，在框1930中)接收测量配置。同样地，在框1940中执行定位测量可以是响应于在框1930中接收测量配置。
在一些实施例中，示例性方法还可以包括框1960的操作，其中UE可以向RAN节点发送一个或多个测量报告，其中每个测量报告是响应于来自接收的定位测量配置的以下中的一个或多个：第二触发事件、第三触发事件以及报告时间间隔。例如，可以响应于第二触发事件发送第一测量报告，以及可以在第一测量报告之后并且直到第三触发事件发生为止以相应的一个或多个报告时间间隔发送一个或多个第二测量报告。例如，第一触发事件和第三触发事件可以与相同的阈值(例如，距离)相关。
在一些实施例中，每个测量报告可以包括：
·在特定测量时间确定的UE移动状态的至少一部分，
·特定测量时间，以及
·在从其确定所包括的UE移动状态的UE定位测量中使用的以下中的一个或多个的标识：TP(例如，通过小区ID)、载波频率以及信号(例如，SSB索引)。
此外，图20示出了根据本公开的各种示例性实施例的用于促进用户设备(UE)确定移动状态的示例性方法(例如，过程)的流程图。可以由服务于RAN(例如，E-UTRAN、NG-RAN)中的小区的RAN节点(例如，基站、eNB、gNB、ng-eNB、en-gNB等或其组件)来执行这些示例性方法。
示例性方法可以包括框2040的操作，其中RAN节点可以在与RAN节点相关联的第一传输点(TP)处发送促进多普勒频移的第一UE测量的一个或多个信号。该示例性方法还可以包括框2050的操作，其中RAN节点可以从UE接收一个或多个测量报告，所述一个或多个测量报告包括基于以下项在相应的一个或多个测量时间确定的UE移动状态的至少一部分：
·多普勒频移的第一UE测量，
·由在空间上与第一TP分离的第二TP发送的信号的多普勒频移的第二UE测量，
·来自第三TP的信号的第三测量，以及
·交互多模型(IMM)，其包括：
ο第一几乎恒定速度模型，
ο第二机动速度模型，以及
ο第一模型和第二模型共同的多普勒频移偏移状态。
在一些实施例中，第三测量是信号往返时间(RTT)并且第三TP与第一TP或第二TP相同。在这些实施例的一些实施例中，第三测量基于关于用于UE的以下中的任何一个的UE定时提前(TA)：主小区(PCell)、主辅小区(PSCell)和辅小区(SCell))。
在其他实施例中，第三测量是多普勒频移并且第三TP在空间上与第一TP和第二TP分离。
在一些实施例中，UE移动状态可以包括二维(2D)水平位置、2D水平速度和多普勒频移偏移。例如，在接收的测量报告中可以包括二维水平位置和二维水平速度。
在一些实施例中，第一TP可以与RAN中的用于UE的服务小区相关联，而第二TP可以与RAN中的用于UE的邻居小区相关联。
在一些实施例中，该示例性方法还可以包括框2030的操作，其中RAN节点可以向UE发送定位测量配置，该定位测量配置包括以下中的一个或多个：
·用于发起UE移动状态的确定的请求；
·用于发起UE移动状态的确定的一个或多个第一触发事件；
·将被测量的信号的一个或多个无线电接入技术(RAT)的标识；
·UE和与RAN节点相关联的TP之间的估计的信号往返时间(RTT)；
·与估计的RTT相关联的TP的标识；
·用于多普勒频移测量的多个候选TP的标识；
·由多个候选TP使用的下行链路(DL)载波频率的标识；
·多个候选TP的相应位置；
·用于选择用于多普勒频移测量的TP的一个或多个规则或标准；
·用于报告UE移动状态的一个或多个第二触发事件；
·用于停止报告UE移动状态的一个或多个第三触发事件；以及
·用于UE移动状态的周期报告的报告时间间隔。
在一些实施例中，所述一个或多个第三触发事件是从在所述定位测量配置中标识的相应的一个或多个第二触发事件中隐含的。
在一些实施例中，一个或多个第二触发事件(例如，在框2030中的定位测量配置中标识的)可以包括以下任何一项：
·在区域内或区域外的位置，例如由多边形形状定义的绝对区域或由距为UE提供服务小区的(例如，第一或第二)TP的距离定义的相对区域；
·位置变化阈值；
·速率(标量)或速度(矢量)阈值；以及
·速率(标量)或速度(矢量)变化阈值。
在一些实施例中，示例性方法还可以包括框2010-2020的操作。在框2010中，RAN节点可以向UE发送对移动状态确定的UE能力的请求。在框2020中，RAN节点可以从UE接收UE能够进行移动状态确定的指示。在一些实施例中，可以在框2020中接收到指示之后发送(例如，在框2030中)定位测量配置。
在一些实施例中，一个或多个测量报告(例如，在框2050中接收的)可以包括：
·第一测量报告，包括基于从RAN节点接收的估计的信号RTT所确定的UE移动状态的至少一部分(例如，在框2030中)；以及
·一个或多个后续的第二测量报告，包括基于UE与第一TP之间的信号RTT的UE定位测量所确定的UE移动状态的至少一部分。
在一些实施例中，每个测量报告可以是响应于定位测量配置中包括的以下一个或多个：第二触发事件、第三触发事件以及报告时间间隔。例如，一个或多个测量报告可以包括：
·响应于第二触发事件的第一测量报告；以及
·在第一测量报告之后并且直到第三触发事件发生为止的相应一个或多个报告时间间隔处的一个或多个第二测量报告。
在一些实施例中，每个测量报告还可以包括以下内容：
·与所包括的UE移动状态对应的测量时间；以及
·在从其确定所包括的UE移动状态的UE定位测量中使用的以下中的一个或多个的标识：TP、载波频率以及信号。
尽管以上根据方法、技术和/或过程描述了各种实施例，但是普通技术人员将容易理解这样的方法、技术和/或过程可以通过以下来体现：各种系统中的硬件和软件的各种组合，通信设备、计算设备、控制设备、装置、非暂时性计算机可读介质、计算机程序产品等。
图21示出了根据本公开的各种实施例的示例性无线装置或用户设备(UE)2100(下文称为“UE 2100”)的框图，包括上面参考其他图描述的那些。例如，UE 2100可以通过执行存储在计算机可读介质上的指令被配置为执行对应于上述示例性方法和/或过程中的一个或多个示例性方法和/或过程的操作。
UE 2100可以包括处理器2110(也称为“处理电路”)，其可以经由总线2170可操作地连接到程序存储器2120和/或数据存储器2130，总线2170可以包括并行地址和数据总线、串行端口、或本领域普通技术人员已知的其他方法和/或结构。程序存储器2120可以存储软件代码、程序和/或指令(在图21中统称为计算机程序产品2121)，当由处理器2110执行软件代码、程序和/或指令时，软件代码、程序和/或指令可以配置和/或促进UE 2100执行各种操作，包括以下描述的操作。例如，此类指令的执行可以配置和/或促进UE 2100使用一个或多个有线或无线通信协议进行通信，有线或无线通信协议包括由3GPP、3GPP2或IEEE标准化的一个或多个无线通信协议，例如通常称为5G/NR、LTE、LTE-A、UMTS、HSPA、GSM、GPRS、EDGE、1xRTT、CDMA2000、802.11WiFi、HDMI、USB、火线等的那些通信协议，或可以与无线电收发器2140、用户接口2150和/或控制接口2160结合使用的任何其他当前或未来协议。
作为另一个例子，处理器2110可以执行存储在程序存储器2120中的程序代码，程序代码对应于由3GPP标准化(例如，用于NR和/或LTE)的MAC、RLC、PDCP和RRC层协议。作为进一步的示例，处理器2110可以执行存储在程序存储器2120中的程序代码，程序代码与无线电收发器2140一起实施对应的PHY层协议，例如正交频分复用(OFDM)、正交频分多址(OFDMA)，以及单载波频分多址(SC-FDMA)。作为另一个示例，处理器2110可以执行存储在程序存储器2120中的程序代码，程序代码与无线电收发器2140一起实现与其他兼容设备和/或UE的设备到设备(D2D)通信。
程序存储器2120还可以包括由处理器2110执行的软件代码，以控制UE 2100的功能，包括配置和控制各种组件，例如无线电收发器2140、用户接口2150和/或主机接口2160。程序存储器2120还可以包括一个一个或多个应用程序和/或模块，其包括体现本文所述的示例性方法和/或过程中的任何示例性方法和/或过程的计算机可执行指令。此类软件代码可以使用任何已知或未来开发的编程语言来指定或编写，诸如例如Java、C++、C、面向对象C、HTML、XHTML、机器代码和汇编程序，只要保留例如由所实现的方法步骤所定义的所需的功能。此外，或者作为替代，程序存储器2120可以包括远离UE 2100的外部存储装置(未示出)，指令可以从该外部存储装置下载到位于UE 2100内或可移除地耦合到UE 2100的程序存储器2120中，以便启用此类指令的执行。
数据存储器2130可以包括的存储器区域，存储器区域用于处理器2110存储UE2100的在协议中使用的变量、配置、控制和其他功能，包括对应于或包括本文描述的任何示例性方法和/或过程的操作。此外，程序存储器2120和/或数据存储器2130可以包括非易失性存储器(例如闪存)、易失性存储器(例如静态或动态RAM)或其组合。此外，数据存储器2130可以包括存储器插槽，通过该存储器插槽可以插入和移除一个或多个格式的可移动存储卡(例如，SD卡、记忆棒、紧凑型闪存等)。
普通技术人员将认识到处理器2110可以包括多个单独的处理器(包括例如多核处理器)，每个处理器实现上述功能的一部分。在这种情况下，多个单独的处理器可以共同连接到程序存储器2120和数据存储器2130或单独连接到多个单独的程序存储器和/或数据存储器。更一般地，本领域的普通技术人员将认识到可以在包括硬件和软件的不同组合的许多不同计算机布置中实现UE 2100的各种协议和其他功能，硬件和软件包括但不限于应用处理器、信号处理器、通用处理器、多核处理器、ASIC、固定和/或可编程数字电路、模拟基带电路、射频电路、软件、固件和中间件。
无线电收发器2140可以包括有助于UE 2100与支持类似无线通信标准和/或协议的其他设备通信的射频发送器和/或接收器功能。在一些示例性实施例中，无线电收发器2140包括一个或多个发送器和一个或多个接收器，它们使UE 2100能够根据由3GPP和/或其他标准机构提出的用于标准化的各种协议和/或方法进行通信。例如，这样的功能可以与处理器2110协同操作以实现基于OFDM、OFDMA和/或SC-FDMA技术的PHY层，例如本文关于其他图所描述的。
在一些示例性实施例中，无线电收发器2140包括一个或多个发送器和一个或多个接收器，其可以促进UE 2100根据3GPP发布的标准与各种LTE、高级LTE(LTE-A)和/或NR网络进行通信。在本公开的一些示例性实施例中，无线电收发器2140包括UE 2100与也根据3GPP标准的各种NR、NR-U、LTE、LTE-A、LTE-LAA、UMTS和/或GSM/EDGE网络进行通信所必需的电路、固件等。在一些实施例中，无线电收发器2140可以包括支持UE 2100和其他兼容设备之间的D2D通信的电路。
在一些实施例中，无线电收发器2140包括UE 2100与根据3GPP2标准的各种CDMA2000网络进行通信所必需的电路、固件等。在一些实施例中，无线电收发器2140能够使用在非许可频带中操作的无线电技术进行通信，例如使用2.4、5.6和/或60GHz的区域中的频率操作的IEEE 802.11WiFi。在一些实施例中，无线电收发器2140可以包括能够进行有线通信的收发器，例如通过使用IEEE 802.3以太网技术。这些实施例中的每一个实施例所特有的功能可以与UE 2100中的其他电路耦合和/或由其控制，例如与数据存储器2130结合和/或由其支持的执行存储在程序存储器2120中的程序代码的处理器2110。
在一些实施例中，根据本文描述的各种实施例，无线电收发器2240可以用于对由无线网络(例如，E-UTRAN、NG-RAN)发送的各种信号执行测量，诸如多普勒频移、RTT等的测量。
用户接口2150可以根据UE 2100的特定实施例而采用各种形式，或者可以完全不存在于UE 2100中。在一些实施例中，用户接口2150可以包括麦克风、扬声器、可滑动按钮、可按下按钮、显示器、触摸屏显示器、机械或虚拟小键盘、机械或虚拟键盘和/或在移动电话上通常找到的任何其他用户接口特征。在其他实施例中，UE 2100可以包括包括更大触摸屏显示器的平板计算设备。在此类实施例中，如本领域普通技术人员所熟悉的，用户接口2150的一个或多个机械特征可由使用触摸屏显示器实现的可比较或功能等效的虚拟用户接口特征(例如，虚拟小键盘、虚拟按钮等)代替。在其他实施例中，UE 2100可以是数字计算设备，例如膝上型计算机、台式计算机、工作站等，其包括根据特定示例性实施例可以集成、分离或可分离的机械键盘。这样的数字计算设备还可以包括触摸屏显示器。具有触摸屏显示器的UE 2100的许多示例性实施例能够接收用户输入，诸如与本文描述的示例性方法和/或过程相关的输入或本领域普通技术人员已知的输入。
在一些实施例中，UE 2100可以包括方向传感器，UE 2100的特征和功能可以以各种方式使用该方向传感器。例如，UE 2100可以使用方向传感器的输出来确定用户何时改变UE 2100的触摸屏显示器的物理方向。来自方向传感器的指示信号对在UE 2100上执行的任何应用程序是可以获得的，使得当指示信号指示在设备的物理方向中大约90度变化时，应用程序可以自动改变屏幕显示的方向(例如，从纵向到横向)。以这种示例性方式，应用程序可以以用户可读的方式保持屏幕显示，而不管设备的物理方向。此外，方向传感器的输出可以与本公开的各种示例性实施例结合使用。
UE 2100的控制接口2160可以根据UE 2100的特定示例性实施例和UE 2100旨在与之通信和/或控制的其他设备的特定接口要求而采取各种形式。例如，控制接口2160可以包括RS-232接口、USB接口、HDMI接口、蓝牙接口、IEEE(“火线”)接口、I2C接口、PCMCIA接口等。在本公开的一些示例性实施例中，控制接口2160可以包括诸如上述的IEEE 802.3以太网接口。在本公开的一些示例性实施例中，控制接口2160可以包括模拟接口电路，其包括例如一个或多个数模(D/A)和/或模数(A/D)转换器。
本领域的普通技术人员可以认识到以上列出的特征、接口和射频通信标准仅仅是示例性的，而不是限制本公开的范围。换句话说，UE 2100可以包括比图21所示更多的功能，包括例如视频和/或静止图像相机、麦克风、媒体播放器和/或记录器等。此外，无线电收发器2140可以包括使用其他射频通信标准(包括蓝牙、GPS和/或其他标准)进行通信所必需的电路。此外，处理器2110可以运行存储在程序存储器2120中的软件代码以控制这样的附加功能。例如，从GPS接收器输出的方向速度和/或位置估计对在UE 2100上运行的任何应用程序是可以获得的，包括根据本公开的各种示例性实施例的各种示例性方法和/或计算机可读介质。
图22示出了根据本公开的各种实施例的示例性网络节点2200的框图，包括上面参考其他图描述的那些网络节点。例如，可以通过执行存储在计算机可读介质上的指令来配置示例性网络节点2200以执行对应于上述示例性方法和/或过程中的一个或多个的操作。在一些示例性实施例中，网络节点2200可以包括基站、eNB、gNB或其一个或多个组件。例如，根据3GPP规定的NR gNB架构，网络节点2200可以被配置为中央单元(CU)和一个或多个分布式单元(DU)。更一般地，网络节点2200的功能可以被分布在各种物理设备和/或功能单元、模块等。
网络节点2200可以包括处理器2210(也称为“处理电路”)，其通过总线2270可操作地连接到程序存储器2220和数据存储器2230，总线2270可以包括并行地址和数据总线、串行端口或本领域普通技术人员已知的其他方法和/或结构。
程序存储器2220可以存储软件代码、程序和/或指令(在图22中统称为计算机程序产品2221)，它们在由处理器2210执行时可以配置和/或促进网络节点2200执行各种操作。例如，此类存储的指令的执行可以配置网络节点2200以使用根据本公开的各种实施例的协议(包括上面讨论的一个或多个示例性方法和/或过程)与一个或多个其他设备通信。程序存储器2220还可以包括由处理器2210执行的软件代码，其可以促进和具体配置网络节点2200以使用其他协议或协议层与一个或多个其他设备通信，诸如如由3GPP针对LTE、LTE-A和/或NR所标准化的PHY、MAC、RLC、PDCP和RRC层协议中的一个或多个，或与无线电网络接口2240和核心网络接口2250结合使用的任何其他更高层协议。作为示例但不限于，如3GPP所标准化的，核心网络接口2250可以包括S1接口，无线电网络接口2240可以包括Uu接口。程序存储器2220还可以包括由处理器2210执行以控制网络节点2200的功能的软件代码，包括配置和控制诸如无线电网络接口2240和核心网络接口2250的各种组件。
数据存储器2230可以包括存储器区域，存储器区域用于处理器2210存储网络节点2200的协议中使用的变量、配置、控制和其他功能。因此，程序存储器2220和数据存储器2230可以包括非易失性存储器(例如，闪存、硬盘等)、易失性存储器(例如，静态或动态RAM)、基于网络的(例如，“云”)存储或其组合。本领域的普通技术人员将认识到处理器2210可以包括多个单独的处理器(未示出)，每个处理器实现上述功能的一部分。在这种情况下，多个单独的处理器可以共同连接到程序存储器2220和数据存储器2230或单独连接到多个单独的程序存储器和/或数据存储器。更一般地，普通技术人员将认识到，网络节点2200的各种协议和其他功能可以以许多不同的硬件和软件组合来实现，硬件和软件包括但不限于应用处理器、信号处理器、通用处理器、多核处理器、ASIC、固定数字电路、可编程数字电路、模拟基带电路、射频电路、软件、固件和中间件。
无线电网络接口2240可以包括发送器、接收器、信号处理器、ASIC、天线、波束成形单元和使网络节点2200能够与其他设备(例如，在一些实施例中，多个兼容的用户设备(UE))通信的其他电路。在一些实施例中，接口2240还可以使网络节点2200能够与卫星通信网络的兼容卫星进行通信。在一些示例性实施例中，无线电网络接口2240可以包括各种协议或协议层，例如由3GPP针对LTE、LTE-A、LTE-LAA、NR、NR-U等所标准化的PHY、MAC、RLC、PDCP和/或RRC层协议；如上文所述对其的改进；或结合无线电网络接口2240使用的任何其他高层协议。根据本公开的进一步示例性实施例，无线电网络接口2240可以包括基于OFDM、OFDMA和/或SC-FDMA技术的PHY层。在一些实施例中，可以由无线电网络接口2240和处理器2210(包括存储器2220中的程序代码)协作提供这种PHY层的功能。
在一些实施例中，无线电网络接口2240可以用于根据本文描述的各种实施例来发送促进多普勒频移、RTT等的UE测量的各种信号。
核心网络接口2250可以包括发送器、接收器和使网络节点2200能够与核心网络中的其他设备(例如，在一些实施例中，电路交换(CS)和/或分组交换核心(PS)网络)通信的其他电路。在一些实施例中，核心网络接口2250可以包括由3GPP标准化的S1接口。在一些实施例中，核心网络接口2250可以包括由3GPP标准化的NG接口。在一些示例性实施例中，核心网络接口2250可以包括到一个或多个AMF、SMF、SGW、MME、SGSN、GGSN和其他物理设备的一个或多个接口，其他物理设备包括在本领域普通技术人员已知的GERAN、UTRAN、EPC、5GC和CDMA2000核心网络中找到的功能。在一些实施例中，这些一个或多个接口可以在单个物理接口上被复用在一起。在一些实施例中，核心网络接口2250的较低层可以包括以下中的一个或多个：异步传输模式(ATM)、基于以太网的互联网协议(IP)、基于光纤的SDH、基于铜线的T1/E1/PDH、微波无线电，或本领域普通技术人员已知的其他有线或无线传输技术。
在一些实施例中，网络节点2200可以包括配置和/或促进网络节点2200与RAN中的其他网络节点(例如与其他eNB、gNB、ng-eNB、en-gNB、IAB节点等)通信的硬件和/或软件。这样的硬件和/或软件可以是无线电网络接口2240和/或核心网络接口2250的一部分，或者它可以是单独的功能单元(未示出)。例如，这样的硬件和/或软件可以配置和/或促进网络节点2200经由如3GPP标准化的X2或Xn接口与其他RAN节点通信。
OA&M接口2260可以包括发送器、接收器和其他电路，出于网络节点2200的操作、管理和维护或其他网络设备可操作地与其连接的目的，发送器、接收器和其他电路使网络节点2200能够与外部网络、计算机、数据库等通信。OA&M接口2260的较低层可以包括以下中的一个或多个：异步传输模式(ATM)、基于以太网的互联网协议(IP)、基于光纤的SDH、基于铜线的T1/E1/PDH、微波无线电，或本领域普通技术人员已知的其他有线或无线传输技术。此外，在一些实施例中，无线电网络接口2240、核心网络接口2250和OA&M接口2260中的一个或多个可以一起复用在单个物理接口上，例如上面列出的示例。
图23是根据本公开的一个或多个示例性实施例的示例性通信网络的框图，该示例性通信网络被配置为在主计算机和用户设备(UE)之间提供过顶(OTT)数据服务。UE 2310可以通过无线电接口2320与无线电接入网络(RAN)2330通信，无线电接口2320可以基于上述协议，包括例如LTE、LTE-A和5G/NR。例如，可以如在上文讨论的其他图中所示来配置和/或布置UE 2310。
RAN 2330可以包括可在许可频段中操作的一个或多个地面网络节点(例如，基站、eNB、gNB、控制器等)，以及可在非许可频段中操作的一个或多个网络节点(例如，使用LAA或NR-U技术，例如2.4GHz频带和/或5GHz频带)。在这种情况下，包括RAN 2330的网络节点可以使用许可和非许可频谱协同操作。在一些实施例中，RAN 2330可以包括包括卫星接入网络的一颗或多颗卫星，或者能够与其通信。
RAN 2330可以进一步根据上述各种协议和接口与核心网络2340通信。例如，包括RAN 2330的一个或多个装置(例如，基站、eNB、gNB等)可以经由上述核心网络接口1650与核心网络2340通信。在一些示例性实施例中，可以如在上文讨论的其他图中所示来配置和/或布置RAN 2330和核心网络2340。例如，如图1所示，包括E-UTRAN 2330的eNB可以通过S1接口与EPC核心网络2340通信。作为另一个例子，包括NR RAN 2330的gNB可以通过NG接口与5GC核心网络2340通信。NG接口。
根据本领域普通技术人员已知的各种协议和接口，核心网络2340可以进一步与外部分组数据网络(在图23中被示为互联网2350)通信。许多其他设备和/或网络也可以连接到互联网2350并且通过互联网2350进行通信，例如示例性主机2360。在一些示例性实施例中，主机2360可以使用互联网2350、核心网络2340和RAN 2330作为中介与UE 2310通信。主机计算机2360可以是在服务提供商的所有权和/或控制下的服务器(例如，应用服务器)。主机2360可以由OTT服务提供商或代表服务提供商的另一个实体来操作。
例如，主机计算机2360可以使用核心网络2340和RAN 2330的设施向UE 2310提供过顶(OTT)分组数据服务，UE 2310可以不知道去往/来自主机计算机2360的传出/传入通信的路由。类似地，主计算机2360可以不知道从主计算机到UE的传输的路由，例如，通过RAN2330的传输的路由。可以使用图23中所示的示例性配置来提供各种OTT服务，包括，例如，从主机到UE的流式(单向)音频和/或视频、主机和UE之间的交互式(双向)音频和/或视频、交互式消息或社交通信、交互式虚拟或增强现实等。
图23中所示的示例性网络还可以包括测量过程和/或传感器，其监测网络性能指标，包括数据速率、延迟和由本文公开的示例性实施例改进的其他因素。示例性网络还可以包括用于响应于测量结果的变化而重新配置端点(例如，主机计算机和UE)之间的链路的功能。此类过程和功能是已知的和实践的；如果网络向OTT服务提供商隐藏或抽象无线电接口，则可以通过UE和主机计算机之间的专有信令来促进测量。
本文描述的示例性实施例提供了用于UE基于从RAN中的至少两个空间分离的传输点接收信号来确定移动状态(例如，2D位置和速度)的技术。当在UE(例如，UE 2310)和RAN节点(例如，包括RAN 2330的gNB)中使用时，本文描述的示例性实施例可以提供各种改进、好处和/或优点，包括甚至在室内或具有挑战性的传播条件的其他环境中的高度准确的位置和速度估计，而不需要任何特殊的UE硬件。这使得从OTT服务提供商到最终用户的各种新服务成为可能，例如无缝的高准确度人身安全和导航。这样，实施例可以为终端用户和OTT服务提供商提供重要的价值。
前文仅说明本公开的原理。鉴于本文的教导，对所描述的实施例的各种修改和改变对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，应当理解，本领域的技术人员将能够设计出许多系统、布置和过程，尽管未在本文中明确示出或描述它们，但它们体现了本公开的原理，因此它们可以在本公开的精神和范围内。如本领域的普通技术人员应当理解的，各种示例性实施例可以彼此一起使用，以及相互互换使用。
如本文所用，术语单元可以具有电子、电气设备和/或电器设备领域中的常规含义并且可以包括例如电气和/或电子电路、设备、模块、处理器、存储器、逻辑固态和/或分立设备、计算机程序或指令，它们用于执行例如本文所述的相应的任务、过程、计算、输出和/或显示功能等。
可以通过一个或多个虚拟装置的一个或多个功能单元或模块来执行本文公开的任何适当的步骤、方法、特征、功能或好处。每个虚拟装置可以包括多个这些功能单元。这些功能单元可以通过处理电路实现，处理电路可以包括一个或多个微处理器或微控制器，以及其他数字硬件，其可以包括数字信号处理器(DSP)、专用数字逻辑等。处理电路可以被配置为执行存储在存储器中的程序代码，存储器可以包括一个或多个类型的存储器，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、高速缓冲存储器、闪存设备、光学存储设备等。存储在存储器中的程序代码包括用于执行一个或多个电信和/或数据通信协议的程序指令以及用于执行本文描述的一个或多个技术的指令。在一些实施方式中，处理电路可以用于使相应的功能单元执行根据本公开的一个或多个实施例的相应功能。
如本文所述，设备和/或装置可以由半导体芯片、芯片组或包括这样的芯片或芯片组的(硬件)模块来表示；然而，这并不排除这样的可能性：设备或装置的功能不是硬件实现，而是作为软件模块实现，例如计算机程序或计算机程序产品，其包括用于在处理器上执行或运行的可执行软件代码部分。此外，设备或装置的功能可以通过硬件和软件的任意组合来实现。设备或装置也可以被视为多个设备和/或装置的组合，无论是在功能上相互协作还是相互独立。此外，可以在整个系统中以分布式方式实现设备和装置，只要保留设备或装置的功能即可。这样的和类似的原理被认为是技术人员已知的。
除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员普遍理解的相同含义。还应理解，本文使用的术语应被解释为具有与它们在本说明书和相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且不会以理想化或过于正式的意义进行解释，除非本文明确如此定义。
此外，在本公开中使用的某些术语，包括其说明书、附图和示例性实施例，在某些情况下可以同义地使用，包括但不限于例如数据和信息。应当理解，虽然这些词和/或可以彼此同义的其他词在本文中可以同义地使用，但是可以存在这样的词可以不打算被同义地使用的情况。此外，在某种程度上在现有技术知识未通过引用明确并入本文的范围的情况下，现有技术知识的全部内容明确并入本文。所有引用的出版物均通过引用整体并入本文。

Claims (39)

1.一种用于确定在无线电接入网络RAN中操作的用户设备UE的移动状态的方法，所述方法包括：
对从所述RAN中的多个传输点TP接收的信号执行(1940)定位测量，其中，所述定位测量包括：
来自第一TP的信号的多普勒频移的第一测量，以及
来自在空间上与所述第一TP分离的第二TP的信号的多普勒频移的第二测量，以及
来自第三TP的信号的第三测量；以及
基于所述定位测量和交互多模型IMM确定(1950)UE移动状态，所述IMM包括：
第一几乎恒定速度模型，
第二机动速度模型，以及
所述第一模型和所述第二模型共同的多普勒频移偏移状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述第三测量是信号往返时间RTT，以及
所述第三TP与所述第一TP或所述第二TP相同。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第三测量基于关于用于所述UE的以下中的任何一个的UE定时提前：
主小区PCell；
主辅小区PSCell；以及
辅小区SCell。
4.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述第三测量是多普勒频移，以及
所述第三TP在空间上与所述第一TP和所述第二TP分离。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述UE移动状态包括：
二维2D水平位置；
2D水平速度；以及
多普勒频移偏移。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中：
所述IMM模型还包括隐马尔可夫模型HMM，所述HMM包括在所述UE移动状态的连续更新期间在所述第一模型和所述第二模型中的任何模型之间的所述UE的相应转移概率；以及
每个转移概率取决于在所述UE移动状态的连续更新之间的持续时间。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中：
所述IMM还包括与所述第一模型和所述第二模型相关联的估计概率；以及
确定所述UE移动状态包括：
基于相应的所述第一模型和所述第二模型确定(1951)所述UE的第一移动状态和第二移动状态，以及
根据所述估计概率将所述第一移动状态和所述第二移动状态组合(1952)成所述UE移动状态。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，使用相应的扩展卡尔曼滤波器EKF来确定所述第一移动状态和所述第二移动状态。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中：
所述第一TP和所述第二TP中的一个与所述RAN中的用于所述UE的服务小区相关联；以及
所述第一TP和所述第二TP中的另一个与所述RAN中的用于所述UE的邻居小区相关联。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，还包括从与所述第一TP和所述第二TP中的至少一个相关联的RAN节点接收定位测量配置，所述定位测量配置包括以下中的一个或多个：
用于发起UE移动状态的确定的请求；
用于发起UE移动状态的确定的一个或多个第一触发事件；
将被测量的信号的一个或多个无线电接入技术RAT的标识；
所述UE和与所述RAN节点相关联的TP之间的估计的信号往返时间RTT；
与所述估计的RTT相关联的所述TP的标识；
用于多普勒频移测量的多个候选TP的标识；
由所述多个候选TP使用的下行链路载波频率的标识；
所述多个候选TP的相应位置；
用于选择用于多普勒频移测量的TP的一个或多个规则或标准；
用于报告UE移动状态的一个或多个第二触发事件；
用于停止报告UE移动状态的一个或多个第三触发事件；以及
用于UE移动状态的周期报告的报告时间间隔。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述一个或多个第三触发事件是从在所述定位测量配置中标识的相应的一个或多个第二触发事件中隐含的。
12.根据权利要求10-11中任一项所述的方法，其中，确定所述UE移动状态包括：
基于从所述RAN节点接收的所述估计的信号RTT确定(1953)所述UE移动状态的第一值；以及
后续基于所述UE与所述第一TP或所述第二TP之间的信号RTT的UE定位测量，确定(1954)所述UE移动状态的一个或多个第二值。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个第二触发事件包括以下中的任何一个：
在区域内或区域外的位置；
位置变化阈值；
速率或速度阈值；以及
速率或速度变化阈值。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的方法，还包括：
从所述RAN节点接收(1910)对移动状态确定的UE能力的请求；以及
向所述RAN节点发送(1920)所述UE能够进行移动状态确定的指示。
15.根据权利要求10-14中任一项所述的方法，其中：
在发送(1920)所述指示之后接收所述测量配置；以及
执行(1940)所述定位测量是响应于接收(1930)到所述测量配置。
16.根据权利要求10-15中任一项所述的方法，还包括向所述RAN节点发送(1960)一个或多个测量报告，其中，每个测量报告是响应于以下中的一个或多个：第二触发事件、第三触发事件以及所述报告时间间隔。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述一个或多个测量报告包括：
响应于所述第二触发事件的第一测量报告；以及
在所述第一测量报告之后并且直到所述第三触发事件发生为止，以相应的一个或多个报告时间间隔的一个或多个第二测量报告。
18.根据权利要求16-17任一项所述的方法，其中，每个测量报告包括：
在特定测量时间确定的所述UE移动状态的至少一部分，
所述特定测量时间，以及
在从其确定所包括的UE移动状态的所述定位测量中使用的以下中的一个或多个的标识：TP，载波频率以及信号。
19.一种用于无线电接入网RAN节点促进用户设备UE确定移动状态的方法，所述方法包括：
在与所述RAN节点相关联的第一传输点TP处，发送(2040)促进多普勒频移的第一UE测量的一个或多个信号；以及
从所述UE接收(2050)一个或多个测量报告，所述一个或多个测量报告包括基于以下项在相应的一个或多个测量时间确定的UE移动状态的至少一部分：
多普勒频移的所述第一UE测量，
由在空间上与所述第一TP分离的第二TP发送的信号的多普勒频移的第二UE测量，
来自第三TP的信号的第三测量，以及
交互多模型IMM，所述IMM包括：
第一几乎恒定速度模型，
第二机动速度模型，以及
所述第一模型和所述第二模型共同的多普勒频移偏移状态。
20.根据权利要求19所述的方法，其中：
所述第三测量是信号往返时间RTT；以及
所述第三TP与所述第一TP或所述第二TP相同。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第三测量基于关于用于所述UE的以下中的任何一个的UE定时提前TA：
主小区PCell；
主辅小区PSCell；以及
辅小区SCell。
22.根据权利要求19所述的方法，其中：
所述第三测量是多普勒频移，以及
所述第三TP在空间上与所述第一TP和所述第二TP分离。
23.根据权利要求19-22中任一项所述的方法，其中，所述UE移动状态包括：
二维2D水平位置；
2D水平速度；以及
多普勒频移偏移。
24.根据权利要求19-23中任一项所述的方法，其中：
所述第一TP与用于所述RAN中的所述UE的服务小区相关联；以及
所述第二TP与用于所述RAN中所述UE的邻居小区相关联。
25.根据权利要求19-24中任一项所述的方法，其中，向所述UE发送(2030)定位测量配置包括以下中的一个或多个：
用于发起UE移动状态的确定的请求；
用于发起UE移动状态的确定的一个或多个第一触发事件；
将被测量的信号的一个或多个无线电接入技术RAT的标识；
所述UE和所述第一TP之间的估计的信号往返时间RTT；
与所述估计的RTT相关联的所述第一TP的标识；
用于多普勒频移测量的多个候选TP的标识；
由所述多个候选TP使用的下行链路载波频率的标识；
所述多个候选TP的相应位置；
用于选择用于多普勒频移测量的TP的一个或多个规则或标准；
用于报告UE移动状态的一个或多个第二触发事件；
用于停止报告UE移动状态的一个或多个第三触发事件；以及
用于UE移动状态的周期报告的报告时间间隔。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述一个或多个第三触发事件是从在所述定位测量配置中标识的相应的一个或多个第二触发事件中隐含的。
27.根据权利要求25-26中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个测量报告包括：
第一测量报告，其包括基于从所述RAN节点接收的所述估计的信号RTT确定的所述UE移动状态的至少一部分；以及
一个或多个后续的第二测量报告，其包括基于所述UE和所述第一TP之间的信号RTT的UE定位测量所确定的所述UE移动状态的所述至少一部分。
28.根据权利要求25-27中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个第二触发事件包括以下中的任何一个：
在区域内或区域外的位置；
位置变化阈值；
速率或速度阈值；以及
速率或速度变化阈值。
29.根据权利要求25-28中任一项所述的方法，还包括：
向所述UE发送(2010)对移动状态确定的UE能力的请求；以及
从所述UE接收(2020)所述UE能够进行移动状态确定的指示，
其中，发送(2030)所述测量配置响应于接收(2020)所述指示。
30.根据权利要求25-29中任一项所述的方法，其中：
每个测量报告是响应于以下中的一个或多个：第二触发事件、第三触发事件以及报告时间间隔；以及
每个测量报告还包括：
与所包括的UE移动状态对应的测量时间，以及
在从其确定所包括的UE移动状态的UE定位测量中使用的以下中的一个或多个的标识：TP，载波频率以及信号。
31.根据权利要求25-30中任一项所述的方法，其中，所述一个或多个测量报告包括：
响应于所述第二触发事件的第一测量报告；以及
在所述第一测量报告之后并且直到所述第三触发事件发生为止，以相应的一个或多个报告时间间隔的一个或多个第二测量报告。
32.一种用户设备UE(120、405、910、1810、2100、2310)，其被配置为当在无线电接入网络RAN(100、499、920、2330)中操作时确定移动状态，所述UE包括：
无线电收发器电路(2140)，其被配置为与RAN节点(105、110、115、410、420、921、922、1820、2200)通信并且对从所述RAN接收的信号执行测量；以及
处理电路(2110)，其可操作地耦合到所述无线电收发器电路，由此所述处理电路和所述无线电收发器电路被配置为执行对应于权利要求1-18的任何权利要求的方法的操作。
33.一种用户设备UE(120、405、910、1810、2100、2310)，其被配置为当在无线电接入网络RAN(100、499、920、2330)中操作时确定移动状态，所述UE还被布置为执行对应于权利要求1-18的任何权利要求的方法的操作。
34.一种存储计算机可执行指令的非暂时性计算机可读介质(2120)，当由被配置为在无线电接入网络RAN(100、499、920、2330)中操作时确定移动状态的用户设备UE(120、405、910、1810、2100、2310)的处理电路(2110)执行所述计算机可执行指令时，所述计算机可执行指令配置所述UE以执行对应于权利要求1-18的任何权利要求的方法的操作。
35.一种计算机程序产品(2121)，其包括计算机可执行指令，当由被配置为在无线电接入网络RAN(100、499、920、2330)中操作时确定移动状态的用户设备UE(120、405、910、1810、2100、2310)的处理电路(2110)执行所述计算机可执行指令时，所述计算机可执行指令配置所述UE以执行对应于权利要求1-18的任何权利要求的方法的操作。
36.一种无线电接入网络RAN节点(105、110、115、410、420、921、922、1820、2200)，其被配置为促进用户设备UE(120、405、910、1810、2100、2310)确定移动状态，所述RAN节点包括：
无线电网络接口电路(2240)，其被配置为与一个或多个UE通信并且发送促进UE测量的信号；以及
处理电路(2210)，其可操作地耦合到所述无线电网络接口电路，由此所述处理电路和所述无线电网络接口电路被配置为执行对应于权利要求19-31的方法中的任何方法的操作。
37.一种无线电接入网RAN节点(105、110、115、410、420、921、922、1820、2200)，其被配置为促进用户设备UE(120、405、910、1810、2100、2310)确定移动状态，所述RAN节点还被配置为执行对应于权利要求19-31的方法中的任何方法的操作。
38.一种存储计算机可执行指令的非暂时性计算机可读介质(2220)，当由无线电接入网络RAN节点(105、110、115、410、420、921,922,1820,2200)的处理电路(2210)执行所述计算机可执行指令时，所述计算机可执行指令配置所述RAN节点以执行对应于权利要求19-31的方法中的任何方法的操作。
39.一种计算机程序产品(2221)，其包括计算机可执行指令，当由无线电接入网络RAN节点(105、110、115、410、420、921、922、1820、921、922、1820、2200)的处理电路(2210)运行所述计算机可执行指令时，所述计算机可执行指令配置所述RAN节点以执行对应于权利要求19-31的方法中的任何方法的操作。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230370932A1 (en) * 2022-05-13 2023-11-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Doppler measurement-based handover
US20240015469A1 (en) * 2022-07-05 2024-01-11 Verizon Patent And Licensing Inc. Systems and methods for determining a source of interference based on current measurements of a measurement device

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000131088A (ja) 1998-10-27 2000-05-12 Hitachi Ltd 移動体機動解析装置
GB2388749B (en) * 2002-05-17 2005-11-16 Nec Technologies Method and system for determining movement characteristics of a mobile radio telecommunications device
US8886125B2 (en) 2006-04-14 2014-11-11 Qualcomm Incorporated Distance-based association
US20170060810A1 (en) 2012-12-13 2017-03-02 Eagle Harbor Holdings, LLC. System and method for the operation of an automotive vehicle system with modeled sensors
CN106154253B (zh) * 2015-03-31 2019-05-07 北京智谷睿拓技术服务有限公司 移动终端运动状态确定方法及确定装置
US11412347B2 (en) * 2017-01-17 2022-08-09 Phasorlab, Inc. High-resolution high-dynamic range doppler-effect measurement using modulated carrier signals
MX2021011138A (es) * 2019-03-19 2021-10-19 Ericsson Telefon Ab L M Estimacion de estado de equipo de usuario.
US11979851B2 (en) * 2019-06-18 2024-05-07 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) User equipment kinematic state estimation
CN114402216A (zh) * 2019-09-19 2022-04-26 瑞典爱立信有限公司 无线通信系统中的多站点距变率测量汇编
US20220390545A1 (en) * 2019-11-12 2022-12-08 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and apparatus for kinematic state estimation of a user equipment
CN111650577B (zh) * 2020-06-12 2022-05-24 电子科技大学 极坐标系下含多普勒量测的机动目标跟踪方法

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