本發(fā)明涉及一種用于在無(wú)線(xiàn)環(huán)境中基于到達(dá)時(shí)間測(cè)量結(jié)果確定用戶(hù)終端或其他通信設(shè)備的位置的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

測(cè)量來(lái)自一組無(wú)線(xiàn)基站的信號(hào)的到達(dá)時(shí)間(TOA)可以幫助確定用戶(hù)的位置或定位。例如，LTE(長(zhǎng)期演進(jìn))標(biāo)準(zhǔn)接收器可以通過(guò)可以替換或補(bǔ)充GPS或WiFi輔助定位策略的方式來(lái)基于LTE信令確定其位置(或定位)。

例如，在LTE規(guī)范的發(fā)行10中所引用的ETSI TS 136 355版本10.0.0中描述的LTE定位協(xié)議在規(guī)定的時(shí)間間隔(有時(shí)被稱(chēng)為定位場(chǎng)合)之上將定位參考信號(hào)(PRS)子載波嵌入到指定的正交頻分復(fù)用(OFDM)符號(hào)中。用戶(hù)設(shè)備(UE)可以從每個(gè)可訪問(wèn)的基站(LTE規(guī)范將其稱(chēng)為eNodeB)測(cè)量PRS子載波的到達(dá)時(shí)間(TOA)。用戶(hù)設(shè)備優(yōu)選地測(cè)量在兩個(gè)不同的eNodeB(一個(gè)稱(chēng)為參考站而另一個(gè)稱(chēng)為鄰站)之間的至少一個(gè)參考信號(hào)時(shí)間差(RSTD)。參考信號(hào)時(shí)間差與針對(duì)在LTE定位協(xié)議中描述的觀察到達(dá)時(shí)間差(OTDOA)建立的測(cè)量有關(guān)。

參考信號(hào)時(shí)間差測(cè)量在概念上是簡(jiǎn)單的。實(shí)際上，從eNodeB對(duì)任何TOA的測(cè)量可以由于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中嚴(yán)重的多路徑環(huán)境以及典型的低信噪比(SNR)而不可靠。LTE網(wǎng)絡(luò)中越來(lái)越密集的基站和用戶(hù)也增加了測(cè)量誤差的可能性。通過(guò)從每個(gè)感興趣的eNodeB測(cè)量第一路徑的TOA而繼續(xù)確定用戶(hù)設(shè)備的位置，接著使用在用戶(hù)設(shè)備處分別測(cè)量的到達(dá)時(shí)間確定多對(duì)指定的eNodeB基站之間的參考信號(hào)時(shí)間差(RSTD)。根據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的具體配置，可以在規(guī)定數(shù)量的基站和基站集的那些基站之間的RSTD測(cè)量的不同的相應(yīng)組合之上進(jìn)行TOA和RSTD測(cè)量。

在測(cè)量TOA過(guò)程中出現(xiàn)的這些困難與標(biāo)識(shí)從任何指定的eNodeB到達(dá)用戶(hù)設(shè)備終端(UE)的第一路徑有關(guān)。常見(jiàn)的是，無(wú)線(xiàn)信道的脈沖響應(yīng)由 不同振幅的少數(shù)幾條路徑以及相對(duì)于第一路徑的多個(gè)時(shí)延組成。無(wú)線(xiàn)信道的脈沖響應(yīng)中的最強(qiáng)路徑可能不指示真實(shí)的時(shí)延，因?yàn)榈谝宦窂娇赡芫哂斜茸顝?qiáng)路徑更低的振幅。除了第一路徑可能不具有最大振幅的事實(shí)之外，可以通過(guò)由于與干擾、高水平的噪聲或兩者相關(guān)錯(cuò)誤地標(biāo)識(shí)路徑的可能性而使對(duì)第一路徑的標(biāo)識(shí)復(fù)雜化。

LTE的基礎(chǔ)調(diào)制方案使用OFDM用無(wú)線(xiàn)電傳輸比特。也就是，比特是通過(guò)針對(duì)組成OFDM符號(hào)的每個(gè)活躍子載波應(yīng)用正交調(diào)幅(QAM)生成的。實(shí)際上，LTE OFDM符號(hào)可以具有表示最多1024個(gè)子載波中的600個(gè)活躍子載波的1024個(gè)時(shí)間樣本?？梢栽诮邮掌魈帪槊總€(gè)子載波分配功能，如將先驗(yàn)已知的比特傳輸至接收器并因此啟用不同的計(jì)算。這些計(jì)算可以包括信道脈沖響應(yīng)(CIR)估計(jì)和定位相關(guān)的測(cè)量。

圖1提供了用于基于在LTE中規(guī)定的參考信號(hào)時(shí)間差(RSTD)測(cè)量使用觀察到達(dá)時(shí)間差(OTDOA)確定位置的裝置的功能框圖。所展示的用戶(hù)設(shè)備接收器110從兩個(gè)基站101、103接收多個(gè)OFDM符號(hào)。接收器110可以使用一個(gè)或多個(gè)天線(xiàn)來(lái)接收這些符號(hào)。圖1展示了使用例如從具有使用單一天線(xiàn)的接收器110的兩個(gè)基站101、103接收的信號(hào)的位置確定功能性，這是針對(duì)RSTD測(cè)量的最低配置。此配置可以被擴(kuò)展至更多數(shù)量的基站和更多數(shù)量的用戶(hù)設(shè)備天線(xiàn)。

因?yàn)橛脩?hù)設(shè)備接收器110符合LTE標(biāo)準(zhǔn)，該接收器可以處理接收到的OFDM符號(hào)以提供這些傳輸?shù)谋忍氐淖罴压烙?jì)。這種接收器110可以使用一個(gè)或多個(gè)第一路徑標(biāo)識(shí)(FP-ID)模塊130、140來(lái)標(biāo)識(shí)第一路徑，這些模塊響應(yīng)于被分配以計(jì)算定位信息的多個(gè)子載波。每個(gè)第一路徑標(biāo)識(shí)模塊130、140響應(yīng)于由用戶(hù)設(shè)備接收器110提供的關(guān)于有待用于定位測(cè)量的這些子載波的信息132、142。例如，信息可以被存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的表格內(nèi)。

第一路徑標(biāo)識(shí)單元130、140針對(duì)從已知的eNodeB接收到的OFDM符號(hào)標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的第一路徑。參考信號(hào)時(shí)間差(RSTD)測(cè)量通常是基于用于實(shí)現(xiàn)期望的準(zhǔn)確度的OFDM符號(hào)的預(yù)定持續(xù)時(shí)間。在LTE中，這可以是在OFDM符號(hào)的至少一個(gè)子幀之上，其被規(guī)定為十四個(gè)OFDM符號(hào)。

來(lái)自每個(gè)第一路徑標(biāo)識(shí)模塊130、140的輸出是在來(lái)自相應(yīng)的基站的信 號(hào)的用戶(hù)設(shè)備處的到達(dá)時(shí)間(TOA)。通常，在LTE中，在基站之間標(biāo)引為k和j的RSTD_k,j被確定為

等式1 RSTD_k,j＝TOA_k-TOA_j。

圖1示出了接收器110的模塊150將等式1參考信號(hào)時(shí)間差計(jì)算提供作為其輸出152。此輸出RSTD_0,1 152是第一路徑標(biāo)識(shí)模塊130的輸出134減去第一路徑標(biāo)識(shí)模塊140的輸出144。

已知在第一路徑標(biāo)識(shí)FP-ID模塊130、140處接收到的信號(hào)的結(jié)構(gòu)，給定TOA_k和TOA_j的可靠的估計(jì)，RSTD_k,j的計(jì)算是簡(jiǎn)單的。標(biāo)準(zhǔn)(如LTE標(biāo)準(zhǔn))規(guī)定了符號(hào)的結(jié)構(gòu)，其可以被概括為如圖2中所示。從一個(gè)源(如基站)傳輸至在覆蓋區(qū)域中的多個(gè)用戶(hù)的現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)要求該傳輸被再分為多個(gè)“子信道”。這在概念上與FM或AM無(wú)線(xiàn)電傳輸沒(méi)有很大區(qū)別；然而，無(wú)線(xiàn)傳輸針對(duì)給定的頻譜具有非常高比特/赫茲的目標(biāo)。在現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)技術(shù)的情況中，可以使用包括OFDM和碼分多址(CDMA)的正交方案來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定信道。在不久的將來(lái)，這些無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)可以通過(guò)使用在種種空間和時(shí)間策略中實(shí)現(xiàn)的準(zhǔn)正交信道而增加容量。

圖2通過(guò)示出了一種采取正交信道化的方法而簡(jiǎn)化了對(duì)在觀察到達(dá)時(shí)間差(OTDOA)測(cè)量中涉及的信號(hào)的解釋。也就是，當(dāng)正交性被保留時(shí)，信道之間的串?dāng)_保持為不重要的水平。

圖2橫軸201表示時(shí)間，定性地表示由接收到的符號(hào)占用的時(shí)間。圖2的縱軸示出了第二信道維度，使得圖2定性地示出了沒(méi)有重疊的信道?？v軸信道分離可以表示如在OFDM的情況中的頻率分段或者在CDMA中不同代碼的標(biāo)引。例如，在現(xiàn)有LTE標(biāo)準(zhǔn)中，頻率軸中的分段可以表示針對(duì)子載波的15kHz的帶寬，其中，OFDM符號(hào)可能由在一個(gè)符號(hào)中的1024個(gè)總子載波中的多達(dá)600個(gè)活躍子載波組成。這僅是示例并且其他分配是已知的。因此，例如，圖2中的每個(gè)正方形的范圍可以在頻率乘時(shí)間柵格中表示15kHz(y軸)乘71.4μs(x軸)。值71.4μs是由LTE子幀的1000μs持續(xù)時(shí)間除以被規(guī)定為構(gòu)成LTE子幀的數(shù)量為14的OFDM符號(hào)而確定的。在LTE術(shù)語(yǔ)中，柵格中的每個(gè)15kHz(y軸)乘71.4μs(x軸)塊被稱(chēng)為資源塊(RB)。

以下對(duì)圖2的討論聚焦于OFDM傳輸，但應(yīng)認(rèn)識(shí)的是，圖2可以相等 地展示其他傳輸系統(tǒng)。例如，圖2可以展示其他正交方案(如CDMA傳輸)以及準(zhǔn)正交傳輸策略(如針對(duì)下一代無(wú)線(xiàn)(5G)提出的那些)。除了其他傳輸策略，這些正交或準(zhǔn)正交傳輸策略可以用于子信道或者用于與觀察到達(dá)時(shí)間差(OTDOA)測(cè)量相關(guān)的信令。

為了允許用戶(hù)設(shè)備終端通過(guò)計(jì)算OTDOA來(lái)確定位置，某些無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)將柵格中的子載波分配用于確定位置或完成OTDOA功能性。為了簡(jiǎn)化這個(gè)討論，示例性O(shè)TDOA子載波在圖2中被指定為“位置導(dǎo)頻”(LP)212、214、216。術(shù)語(yǔ)導(dǎo)頻用于標(biāo)記在接收器處具有已知的傳輸調(diào)制的子載波。這些導(dǎo)頻子載波與數(shù)據(jù)子載波形成對(duì)比，其具有未知的調(diào)制特性，因?yàn)樗鼈兪怯梦粗男畔⒈忍鼐幋a的。此導(dǎo)頻方案允許兼容的終端來(lái)完成各種測(cè)量。為了成功接收并解調(diào)OFDM符號(hào)，用戶(hù)設(shè)備終端通常需要估計(jì)信道脈沖響應(yīng)(CIR)和其他參數(shù)。結(jié)果，在圖2中示出的柵格可能包含被指定為導(dǎo)頻的其他子載波。這些持久的導(dǎo)頻被標(biāo)記為估計(jì)導(dǎo)頻(EP)并且在圖2中被指示為221、223、225。在LTE中，這些位置以及EP調(diào)制比特在接收器處是已知的，因?yàn)樗鼈冇蒐TE規(guī)范所指示。

當(dāng)保證用戶(hù)設(shè)備在請(qǐng)求OTDOA測(cè)量的時(shí)間處接收位置導(dǎo)頻時(shí)，估計(jì)導(dǎo)頻存在的數(shù)量將按照用戶(hù)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的配置變化。在LTE的上下文中，這些位置導(dǎo)頻被指定為定位參考信號(hào)(PRS)，而這些估計(jì)導(dǎo)頻被指定為公共參考信號(hào)(CRS)。在LTE方案中，用戶(hù)設(shè)備接收器將一直在子幀中接收至少一組CRS子載波，并且可能可以接收附加的多組子載波?？紤]用戶(hù)設(shè)備接收器可以在子幀中接收多達(dá)四組CRS是合理的。在LTE的術(shù)語(yǔ)表中，這些組被稱(chēng)為“天線(xiàn)端口”。通常，除了其他參數(shù)估計(jì)，CRS子載波用于信道脈沖響應(yīng)(CIR)估計(jì)。如其應(yīng)用于LTE的，圖2中示出的柵格的另一個(gè)性質(zhì)為CRS和PRS分布在600乘14的柵格上并且不必在時(shí)間或頻率上是連續(xù)的。圖2示出了與這個(gè)觀察一致的任意地定位的位置導(dǎo)頻和估計(jì)導(dǎo)頻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

優(yōu)選實(shí)施例的一方面提供了一種在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中確定到達(dá)時(shí)間的方法。該方法包括在接收器處接收來(lái)自無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的針對(duì)到達(dá)時(shí)間信息的請(qǐng)求、從 所接收到的信號(hào)中提取多個(gè)位置導(dǎo)頻符號(hào)、使用匹配追蹤標(biāo)識(shí)與這些位置導(dǎo)頻符號(hào)相關(guān)聯(lián)的第一路徑并且基于使用匹配追蹤標(biāo)識(shí)的第一路徑確定到達(dá)時(shí)間。接收器然后響應(yīng)于基于第一路徑的到達(dá)時(shí)間將信息從接收器傳達(dá)至無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明的另一方面提供了一種具有到達(dá)時(shí)間功能的接收器。該接收器包括被耦接以存儲(chǔ)提取的位置導(dǎo)頻符號(hào)的存儲(chǔ)器以及被耦接以接收提取的位置導(dǎo)頻符號(hào)并且以生成虛擬的位置導(dǎo)頻符號(hào)的內(nèi)插器。多符號(hào)相關(guān)器將這些提取的導(dǎo)頻符號(hào)和這些虛擬的導(dǎo)頻符號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行相關(guān)并且輸出初始位置導(dǎo)頻信道脈沖響應(yīng)。匹配追蹤估計(jì)器響應(yīng)于初始位置導(dǎo)頻信道脈沖響應(yīng)提供信道脈沖響應(yīng)估計(jì)。到達(dá)時(shí)間估計(jì)器響應(yīng)于匹配追蹤估計(jì)器以標(biāo)識(shí)第一路徑并且以針對(duì)該第一路徑確定到達(dá)時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1是用于使用單一天線(xiàn)接收器在兩個(gè)基站之間執(zhí)行觀察到達(dá)時(shí)間差(OTDOA)測(cè)量的裝置的框圖。

圖2示出了在一種用于無(wú)線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)和校準(zhǔn)信息的方法中使用的子信道的標(biāo)稱(chēng)柵格。

圖3示出了用于從接收到的符號(hào)序列中提取位置和估計(jì)導(dǎo)頻的功能框圖。

圖4示出了用于單獨(dú)地針對(duì)每根天線(xiàn)和每個(gè)LP(EP)符號(hào)估計(jì)到達(dá)時(shí)間的匹配追蹤信道脈沖響應(yīng)(MP-CIR)到達(dá)時(shí)間估計(jì)器。

圖5示出了在時(shí)域信道估計(jì)器的進(jìn)一步幫助下用于單獨(dú)地針對(duì)每根天線(xiàn)并且針對(duì)每個(gè)位置或估計(jì)導(dǎo)頻符號(hào)估計(jì)到達(dá)時(shí)間的匹配追蹤信道脈沖響應(yīng)(MP-CIR)到達(dá)時(shí)間估計(jì)器。

圖6示出了用于單獨(dú)地針對(duì)每根天線(xiàn)和每個(gè)位置或估計(jì)導(dǎo)頻符號(hào)估計(jì)到達(dá)時(shí)間的匹配追蹤功率時(shí)延分布(MP-PDP)到達(dá)時(shí)間估計(jì)器。

圖7示出了在時(shí)域信道估計(jì)器的進(jìn)一步幫助下用于單獨(dú)地針對(duì)每根天線(xiàn)和每個(gè)位置或估計(jì)導(dǎo)頻符號(hào)估計(jì)到達(dá)時(shí)間的匹配追蹤功率時(shí)延分布(MP-PDP)到達(dá)時(shí)間估計(jì)器。

圖8示出了接收器的另一方面并且更具體地示出了可以在期望向匹配 追蹤估計(jì)提供更大的粒度(例如，提供到達(dá)時(shí)間估計(jì)的分?jǐn)?shù)估計(jì))時(shí)使用的內(nèi)插模塊。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的多個(gè)方面提供了用于在無(wú)線(xiàn)接收器處測(cè)量到達(dá)時(shí)間(TOA)的多種通信裝置和通信方法。根據(jù)給定的標(biāo)準(zhǔn)以?xún)?yōu)選的無(wú)線(xiàn)接收器操作的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可以使用此到達(dá)時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)來(lái)確定接收器的位置。優(yōu)選的無(wú)線(xiàn)接收器優(yōu)選地針對(duì)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)指定的符號(hào)作出反應(yīng)以執(zhí)行到達(dá)時(shí)間測(cè)量。優(yōu)選的接收器可以例如測(cè)量達(dá)到時(shí)間值并使用那些值來(lái)確定在傳輸基站之間的觀察到達(dá)時(shí)間差(OTDOA)，這些觀察到達(dá)時(shí)間差可以被傳輸至網(wǎng)絡(luò)以提供相對(duì)于基站的位置信息。

根據(jù)其他方面，系統(tǒng)或方法可以?xún)?yōu)選地從被定義為子信道并且具有對(duì)接收器先驗(yàn)已知的調(diào)制的多個(gè)傳輸?shù)膶?dǎo)頻中測(cè)量到達(dá)時(shí)間。這些傳輸?shù)膶?dǎo)頻可以?xún)?yōu)選地包括除了由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的用于測(cè)量到達(dá)時(shí)間的位置導(dǎo)頻信號(hào)之外的導(dǎo)頻或信號(hào)。

到達(dá)時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)或方法的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式使用一個(gè)或多個(gè)策略來(lái)從每個(gè)指定的基站估計(jì)第一路徑。例如，這些策略可以包括應(yīng)用迭代的匹配追蹤(MP)來(lái)針對(duì)被分配給接收器的每個(gè)傳輸基站標(biāo)識(shí)無(wú)線(xiàn)信道的脈沖響應(yīng)中的第一路徑。

根據(jù)其他方面，優(yōu)選的系統(tǒng)或方法可以控制匹配追蹤迭代以提高第一路徑標(biāo)識(shí)的穩(wěn)健性和可靠性。此系統(tǒng)或方法可以評(píng)估度量以確定什么時(shí)候干擾或噪聲可能對(duì)第一路徑的標(biāo)識(shí)不利并且可以采取響應(yīng)性行動(dòng)來(lái)提高第一路徑標(biāo)識(shí)和信息的質(zhì)量。此系統(tǒng)或方法還可以使用來(lái)自時(shí)域信道估計(jì)器的信息來(lái)標(biāo)識(shí)或表征干擾或噪聲。

一種用于基于測(cè)量到達(dá)時(shí)間確定位置的系統(tǒng)或方法使用被嵌入多址訪問(wèn)方案中的信令方法以及可以測(cè)量在信道脈沖響應(yīng)(CIR)中的第一路徑的接收器來(lái)計(jì)算在任何給定的基站對(duì)之間的參考信號(hào)時(shí)間差(RSTD)。

優(yōu)選地使用這些無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)用精確的定時(shí)結(jié)構(gòu)定義并傳輸符號(hào)的知識(shí)從第一路徑測(cè)量中確定到達(dá)時(shí)間。例如，在使用正交頻分復(fù)用(OFDM)符號(hào)的長(zhǎng)期演進(jìn)或LTE中系統(tǒng)中，這些OFDM符號(hào)被分組成多個(gè)子幀并且每個(gè) 子幀在可以一個(gè)公共配置中持續(xù)1000μs。每個(gè)子幀被分成兩個(gè)槽，每個(gè)槽持續(xù)500μs，并且每個(gè)槽包含七個(gè)OFDM符號(hào)。每個(gè)槽具有構(gòu)成OFDM符號(hào)的定義的樣本結(jié)構(gòu)以及附加的開(kāi)銷(xiāo)樣本。接收器通過(guò)在LTE標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)描述的同步化方案了解每個(gè)槽的開(kāi)始時(shí)間。已知每個(gè)樣本具有六微秒持續(xù)時(shí)間。因此，在已知槽的開(kāi)始時(shí)間的情況下，第一路徑從針對(duì)相關(guān)聯(lián)的經(jīng)處理的一個(gè)槽或多個(gè)槽的建立時(shí)間的開(kāi)始中確定關(guān)于樣本或其標(biāo)度的偏移持續(xù)時(shí)間。進(jìn)而，這在接收器處確定了到達(dá)時(shí)間。也就是，可以通過(guò)參考由子幀起點(diǎn)設(shè)置的時(shí)間標(biāo)度、從時(shí)間參考直到第一路徑計(jì)數(shù)樣本數(shù)量并且使用采樣速率將樣本數(shù)量轉(zhuǎn)換成時(shí)間而從第一路徑標(biāo)識(shí)中確定到達(dá)時(shí)間。如以下討論的，當(dāng)期望針對(duì)到達(dá)時(shí)間或接收器位置的更高的準(zhǔn)確度時(shí)，還有可能在采樣時(shí)間之間進(jìn)行分?jǐn)?shù)確定。

一種用于確定到達(dá)時(shí)間的系統(tǒng)或方法優(yōu)選地對(duì)被嵌入在接收到的符號(hào)中的導(dǎo)頻的存在作出反應(yīng)以從被分配給接收器(用戶(hù)設(shè)備)用于到達(dá)時(shí)間估計(jì)的每個(gè)基站中檢測(cè)第一路徑。一種示例性系統(tǒng)或方法優(yōu)選地應(yīng)用多個(gè)匹配追蹤(MP)策略來(lái)提供信道脈沖響應(yīng)的第一路徑的穩(wěn)健的和可靠的標(biāo)識(shí)。這些匹配追蹤策略的進(jìn)一步方面包括控制匹配追蹤迭代以緩和由于干擾或噪聲產(chǎn)生的降級(jí)。其他方面可以有利地對(duì)來(lái)自時(shí)域信道估計(jì)器的信息作出反應(yīng)以提高CIR的第一路徑的標(biāo)識(shí)的穩(wěn)健性和可靠性。由于第一路徑被標(biāo)識(shí)，接收器測(cè)量來(lái)自那個(gè)路徑的多個(gè)信號(hào)的到達(dá)時(shí)間并且接收器的觀察到達(dá)時(shí)間差(OTDOA)估計(jì)器響應(yīng)針對(duì)OTDOA測(cè)量和多個(gè)位置確定的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。

任何無(wú)線(xiàn)接收器必須根據(jù)建立的標(biāo)準(zhǔn)從接收到的符號(hào)中提取規(guī)定的子信道作為恢復(fù)傳輸?shù)男畔⒈忍氐囊徊糠?。結(jié)果，典型的無(wú)線(xiàn)接收器在測(cè)量到達(dá)時(shí)間的過(guò)程中自然地執(zhí)行類(lèi)似于用于提取位置導(dǎo)頻(LP)的過(guò)程的估計(jì)導(dǎo)頻提取過(guò)程。無(wú)線(xiàn)接收器的優(yōu)選實(shí)施例優(yōu)選地提取位置導(dǎo)頻并且具體地優(yōu)選的接收器進(jìn)一步還提取估計(jì)導(dǎo)頻(EP)從而使得LP和EP信息都可以用于提高估計(jì)準(zhǔn)確度。圖3示出了接收器是如何從接收到的OFDM或其他符號(hào)中提取位置和估計(jì)導(dǎo)頻信息的。圖3中所示的接收器優(yōu)選地提取并提供僅由LP子信道組成的而其他子信道被移除的時(shí)域符號(hào)372。進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例可以提供僅由EP子信道組成的而其他子信道被移除的時(shí)域符 號(hào)362。這些經(jīng)過(guò)濾的符號(hào)簡(jiǎn)化并因此促進(jìn)了到達(dá)時(shí)間測(cè)量。

無(wú)線(xiàn)接收器結(jié)合了用于用至少一根天線(xiàn)300接收來(lái)自基站的傳輸?shù)碾娐?。模擬電路310調(diào)節(jié)所接收到的信號(hào)并且經(jīng)由量化提供對(duì)所接收到的模擬波形的數(shù)字表示。雖然圖3示出了單一天線(xiàn)300和相應(yīng)的模擬電路310，其他實(shí)現(xiàn)方式提供天線(xiàn)300和模擬電路310的復(fù)制來(lái)為接收器提供多根天線(xiàn)和相應(yīng)的前端電路從而使用所產(chǎn)生的多根天線(xiàn)有利地提高接收器性能。無(wú)論是單一天線(xiàn)還是多天線(xiàn)配置，接收器的前端電路(如310)輸出數(shù)字化信號(hào)，該數(shù)字化信號(hào)然后由相應(yīng)的接收器處理電路320例如通過(guò)使用眾所周知的處理而被處理以采集傳輸?shù)木哂凶罡咝旁氡?SNR)的符號(hào)。

使用圖3接收器估計(jì)到達(dá)時(shí)間不要求對(duì)位置導(dǎo)頻(LP)或估計(jì)導(dǎo)頻(EP)(如果存在的話(huà))進(jìn)行如針對(duì)信息承載子載波必須完成的解調(diào)。無(wú)論如何，接收器優(yōu)選地通過(guò)“歸零”所有其他子信道從進(jìn)入符號(hào)中提取這些LP和EP(如果存在并且它們將被使用的話(huà))?！皻w零”所有其他子信道的實(shí)用性由在LTE標(biāo)準(zhǔn)中使用的OFDM調(diào)制的示例展示。OFDM接收器知道存在于任何給定的符號(hào)中的LP和EP子載波，例如，在1024個(gè)樣本符號(hào)內(nèi)可能的600個(gè)候選子載波中。OFDM接收器不知道其他(非導(dǎo)頻)符號(hào)并因此無(wú)法確定那些其他符號(hào)是如何受信道影響的。梳狀濾波340、350可以應(yīng)用于對(duì)應(yīng)符號(hào)的頻域表示，由此所有未被標(biāo)識(shí)為L(zhǎng)P子載波的頻率子載波被給定零值，并且1024個(gè)樣本符號(hào)被創(chuàng)建，其中，僅LP子載波是活躍的而具有它們所接收到的值。當(dāng)EP子載波存在并且期望被使用時(shí)，針對(duì)這些子載波重復(fù)此過(guò)程。在沒(méi)有來(lái)自與其他(非導(dǎo)頻)符號(hào)相關(guān)聯(lián)的未知信息的干擾的情況下，這允許接收器處理導(dǎo)頻符號(hào)中的接收器具有關(guān)于其的信息的所有導(dǎo)頻符號(hào)。

參照?qǐng)D3，接收器處理電路將數(shù)字化的和采集的符號(hào)提供給去信道化器電路330，該去信道化器電路處理這些數(shù)字化的和采集的符號(hào)從而使得它們可以被識(shí)別和處理。去信道化器電路330將所有活躍的子信道并行地呈現(xiàn)給位置導(dǎo)頻(LP)梳狀濾波器350，該梳狀濾波器歸零所有非LP子載波。LP梳狀濾波器350將經(jīng)處理的輸出(包括提取的LP子載波)提供給時(shí)間轉(zhuǎn)換器370，該時(shí)間轉(zhuǎn)換器將經(jīng)處理的輸出轉(zhuǎn)換成時(shí)域符號(hào)(LP符號(hào)372)。針對(duì)OFDM符號(hào)，去信道化器電路330在輸入OFDM時(shí)間樣本上執(zhí)行快速 傅里葉變換(FFT)，并且時(shí)間轉(zhuǎn)換器370是逆FFT。梳狀濾波在頻域中針對(duì)說(shuō)明性O(shè)FDM波形被最高效地執(zhí)行。針對(duì)如CDMA和準(zhǔn)正交多路傳輸?shù)钠渌麄鬏敺桨福糜趶男盘?hào)中提取LP和估計(jì)導(dǎo)頻(EP)子載波的相應(yīng)策略在相應(yīng)的接收器中針對(duì)那些技術(shù)被交替地實(shí)現(xiàn)。來(lái)自時(shí)間轉(zhuǎn)換器370的輸出是LP符號(hào)372，其具有時(shí)域OFDM符號(hào)的結(jié)構(gòu)，該時(shí)域OFDM符號(hào)具有多個(gè)樣本以使得其在長(zhǎng)度上等于去信道化器電路330的符號(hào)輸入。LP符號(hào)僅具有關(guān)于位置導(dǎo)頻的信息。同樣地，來(lái)自時(shí)間轉(zhuǎn)換器360的輸出是EP符號(hào)372，其具有時(shí)域OFDM符號(hào)的結(jié)構(gòu)，該時(shí)域OFDM符號(hào)具有在數(shù)量(長(zhǎng)度)上等于去信道化器電路330的符號(hào)輸入的多個(gè)樣本。

在LTE傳輸?shù)奶囟ㄇ闆r中，接收器前端處理器320執(zhí)行定時(shí)采集并且從所接收到的樣本中剝?nèi)FDM調(diào)制所需要的循環(huán)前綴。去信道化器電路330是FFT，并且LP梳狀濾波器350歸零所有非PRS(定位參考信號(hào))子載波。時(shí)間轉(zhuǎn)換器370對(duì)提供給它的樣本進(jìn)行逆FFT。類(lèi)似的功能由EP梳狀濾波器340和時(shí)間轉(zhuǎn)換器360執(zhí)行，該EP梳狀濾波器保存公共參考信號(hào)(CRS)子載波并且歸零其他子載波，該時(shí)間轉(zhuǎn)換器對(duì)梳狀濾波器340的輸出執(zhí)行逆FFT從而使得EP符號(hào)362是時(shí)域中的輸出。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，圖3和其他優(yōu)選的接收器至少對(duì)LP符號(hào)372作出反應(yīng)，并且優(yōu)選地還同時(shí)地對(duì)EP符號(hào)362作出反應(yīng)。針對(duì)圖3接收器的LTE實(shí)現(xiàn)方式，接收器優(yōu)選地至少對(duì)由LP符號(hào)372表示的PRS符號(hào)作出反應(yīng)，并且優(yōu)選地同時(shí)地對(duì)由EP符號(hào)362表示的CRS符號(hào)作出反應(yīng)。針對(duì)圖3接收器的LTE實(shí)現(xiàn)方式，具體地當(dāng)由LP符號(hào)372表示的PRS符號(hào)不存在時(shí)，接收器還可以至少對(duì)由EP符號(hào)362表示的CRS符號(hào)作出反應(yīng)。針對(duì)具有多根天線(xiàn)的接收器，接收器針對(duì)接收器的物理天線(xiàn)中的每一根天線(xiàn)優(yōu)選地執(zhí)行在圖3中展示的這些流程。如果存在兩根或更多根天線(xiàn)，那么針對(duì)每根天線(xiàn)將存在一個(gè)LP符號(hào)372。同樣的將應(yīng)用于EP符號(hào)362，從而使得針對(duì)每根天線(xiàn)將存在一個(gè)這樣的信號(hào)。

以上和以下的描述聚焦于使用位置導(dǎo)頻作為主資源同時(shí)還使用估計(jì)導(dǎo)頻和其他信息作為位置導(dǎo)頻符號(hào)的補(bǔ)充來(lái)確定到達(dá)時(shí)間并確定位置。存在如下情況：優(yōu)選地僅使用估計(jì)導(dǎo)頻或至少使用估計(jì)導(dǎo)頻信息作為主資源用于到達(dá)時(shí)間測(cè)量。例如，在LTE系統(tǒng)中存在如下重要的情況：網(wǎng)絡(luò)或接收 器優(yōu)選地僅從CRS(估計(jì))導(dǎo)頻符號(hào)確定到達(dá)時(shí)間估計(jì)。這至少針對(duì)位置導(dǎo)頻信息不可獲得的符號(hào)或情況是特別真實(shí)的，但也是更加一般真實(shí)的。從使用CRS導(dǎo)頻符號(hào)用于到達(dá)時(shí)間測(cè)量中受益的一個(gè)特定的應(yīng)用是在接收器(用戶(hù)設(shè)備)輔助定位技術(shù)中，其中，接收器將接收器確定的到達(dá)時(shí)間報(bào)告給網(wǎng)絡(luò)并且然后網(wǎng)絡(luò)確定接收器位置。另一個(gè)應(yīng)用是當(dāng)接收器在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)輔助的情況下通過(guò)接收器估計(jì)周?chē)鷈NodeB(基站)的到達(dá)時(shí)間(距離)并且然后本地地求解導(dǎo)航方程而確定其位置的情況。針對(duì)這種應(yīng)用，接收器需要知道eNodeB的坐標(biāo)。還可以令人期望的是接收器(用戶(hù)設(shè)備)確定基于CRS的到達(dá)時(shí)間來(lái)為標(biāo)準(zhǔn)的基帶接收器處理(恢復(fù)用戶(hù)比特、解碼器控制消息等)提供精細(xì)的定時(shí)。

圖4示出了使用匹配追蹤策略估計(jì)到達(dá)時(shí)間的接收器的實(shí)現(xiàn)方式。圖4實(shí)現(xiàn)方式可以被認(rèn)為包括“流”到達(dá)時(shí)間估計(jì)器，其中，流意味著估計(jì)是使用從單一基站在接收器的一根天線(xiàn)處接收的位置導(dǎo)頻(LP)或估計(jì)導(dǎo)頻(EP)子信道執(zhí)行的估計(jì)。在圖4實(shí)現(xiàn)方式中，用匹配追蹤(MP)迭代策略單獨(dú)地處理LP符號(hào)372和EP符號(hào)362中的這些可獲得的流中的每個(gè)流以標(biāo)識(shí)信道脈沖響應(yīng)(CIR)中的第一路徑并且以估計(jì)到達(dá)時(shí)間(TOA)。

圖4接收器包括隊(duì)列400，該隊(duì)列為接收器針對(duì)TOA估計(jì)所使用的選定的天線(xiàn)和導(dǎo)頻類(lèi)型存儲(chǔ)LP 372符號(hào)、EP符號(hào)362或兩者。如以上討論的并且如在圖3中所展示的提取LP 372和EP 362符號(hào)。針對(duì)TOA測(cè)量的特定符號(hào)在圖4中被屬類(lèi)地標(biāo)記為接收的導(dǎo)頻符號(hào)402。優(yōu)選地，接收器被配置成用于在需要時(shí)將圖4中示出的一組或多組電路提供給天線(xiàn)和期望的導(dǎo)頻，例如，每導(dǎo)頻符號(hào)和天線(xiàn)的流提供圖4電路的一個(gè)副本。替代地，在圖4中展示的接收器可以實(shí)現(xiàn)一種用于根據(jù)在針對(duì)來(lái)自所有基站的信號(hào)估計(jì)所有到達(dá)時(shí)間中的要求和計(jì)算時(shí)延部分地或完全地使用公共電路處理多個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)流的分時(shí)方法。

在優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式中，圖4接收器包括導(dǎo)頻內(nèi)插器410，該導(dǎo)頻內(nèi)插器可以例如當(dāng)接收到的符號(hào)不包含導(dǎo)頻時(shí)提供導(dǎo)頻信息。例如，在LTE的情況中，在子幀中不是所有14個(gè)符號(hào)具有LP或EP存在。因此，導(dǎo)頻內(nèi)插器410優(yōu)選地針對(duì)LP或EP不存在的符號(hào)確定虛擬導(dǎo)頻。內(nèi)插的過(guò)程使用來(lái)自其他符號(hào)的導(dǎo)頻的值以估計(jì)位于期望的符號(hào)內(nèi)的“虛擬”導(dǎo)頻的值。在美國(guó) 專(zhuān)利號(hào)8,897,353中討論了內(nèi)插和適當(dāng)?shù)膬?nèi)插電路的進(jìn)一步討論，該專(zhuān)利通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此并且用于所有目的。優(yōu)選地，內(nèi)插策略是針對(duì)給定的性能和導(dǎo)頻密度選擇的以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)第一路徑標(biāo)識(shí)(FP-ID)性能。接收器優(yōu)選地執(zhí)行導(dǎo)頻內(nèi)插計(jì)算以針對(duì)這些接收到的符號(hào)中的每個(gè)符號(hào)生成虛擬的導(dǎo)頻，從而使得該接收器在用于確定到達(dá)時(shí)間的每個(gè)分段中提供位置或估計(jì)導(dǎo)頻值(真實(shí)的或虛擬的)。優(yōu)選地，選擇導(dǎo)頻密度以提供足夠的信號(hào)質(zhì)量來(lái)允許針對(duì)接收器操作在預(yù)期的信噪環(huán)境中進(jìn)行到達(dá)時(shí)間測(cè)量。

多符號(hào)相關(guān)器420在連結(jié)的和內(nèi)插的時(shí)域信號(hào)p[n]412與本地提供的參考信號(hào)r[n]414之間執(zhí)行時(shí)域相關(guān)。p[n]412包括梳狀濾波的時(shí)域LP以及當(dāng)使用時(shí)連結(jié)于流中并且優(yōu)選地包括添加的虛擬導(dǎo)頻信號(hào)的EP信號(hào)。接收器生成或存儲(chǔ)r[n]，r[n]是基于(標(biāo)準(zhǔn)指示的和內(nèi)插的)LP和EP導(dǎo)頻位置及其用于產(chǎn)生一組理想化的預(yù)期導(dǎo)頻值和位置的預(yù)期調(diào)制的知識(shí)生成的。如果接收到的信號(hào)p[n]412具有其通過(guò)穿過(guò)理想化信道創(chuàng)建的并且由理想接收器接收的理想化形式，那么p[n]412與r[n]414之間的相關(guān)將在時(shí)間對(duì)齊處產(chǎn)生單個(gè)尖峰。此理想化相關(guān)可以表示為：

等式2

給定相關(guān)t[n]的長(zhǎng)度和連結(jié)的符號(hào)長(zhǎng)度L，通常具有減少計(jì)算復(fù)雜性的目的，可以用各種方式確定等式2的相關(guān)。例如，可以使用快速傅里葉變換策略確定該相關(guān)。優(yōu)選地，多符號(hào)相關(guān)器420在包含位置導(dǎo)頻符號(hào)372、估計(jì)導(dǎo)頻符號(hào)362或兩者的多個(gè)OFDM符號(hào)之上執(zhí)行相關(guān)。在多符號(hào)相關(guān)器420中執(zhí)行的實(shí)際的、真實(shí)的信道相關(guān)將不是理想的并且將需要進(jìn)一步處理來(lái)準(zhǔn)確地表征這些導(dǎo)頻以及它們?cè)谄渖媳粋鬏數(shù)男诺?。那個(gè)進(jìn)一步處理優(yōu)選地是使用匹配追蹤策略執(zhí)行的。

在標(biāo)準(zhǔn)中定義允許無(wú)線(xiàn)接收器確定在LP和EP子信道中存在的值的各種方案。這些標(biāo)準(zhǔn)指示的值被本地存儲(chǔ)于接收器并且用內(nèi)插的導(dǎo)頻信息確定被存儲(chǔ)在隊(duì)列405中的相應(yīng)的參考導(dǎo)頻符號(hào)404。多符號(hào)相關(guān)器420接收r[n]和p[n]并且針對(duì)為到達(dá)時(shí)間測(cè)量指定的這些符號(hào)的持續(xù)時(shí)間執(zhí)行相關(guān)，其在LTE的情況中可以具有十四個(gè)符號(hào)的持續(xù)時(shí)間。相關(guān)器420的輸出t[n]422然后被提供給匹配追蹤脈沖響應(yīng)估計(jì)器430，該估計(jì)器使用匹配追蹤技 術(shù)估計(jì)信道脈沖響應(yīng)并且輸出改進(jìn)的信道脈沖響應(yīng)估計(jì)。更具體地，匹配追蹤估計(jì)器430接收由相關(guān)器420輸出的相關(guān)作為匹配追蹤過(guò)程的輸入并且估計(jì)器430處理相關(guān)輸出t[n]422以從該相關(guān)輸出t[n]422中提取信道脈沖響應(yīng)信息。估計(jì)器430因此確定信道脈沖響應(yīng)并且輸出第一路徑T_第一路徑432的標(biāo)識(shí)從而允許到達(dá)時(shí)間估計(jì)器450確定那個(gè)路徑的相對(duì)時(shí)延。到達(dá)時(shí)間估計(jì)器450可以例如在槽(子幀或幀)460的開(kāi)始處建立與觀察第一路徑有關(guān)的時(shí)間參考482并且然后標(biāo)識(shí)(從該時(shí)間參考開(kāi)始計(jì)數(shù))與第一路徑相關(guān)聯(lián)的樣本并且從樣本計(jì)數(shù)和采樣速率中建立到達(dá)時(shí)間452。

匹配追蹤是用于檢測(cè)包含存儲(chǔ)在字典440中的多個(gè)性質(zhì)的信號(hào)的存在的有效策略。匹配追蹤通過(guò)用最少的字典“字”重構(gòu)信號(hào)的過(guò)程進(jìn)行迭代。用于匹配追蹤過(guò)程的偽碼可以如下：

匹配追蹤偽碼

0.定義用于表示感興趣信號(hào)的字典；

1.候選_信號(hào)＝0；

2.觀察_信號(hào)＝輸入_信號(hào)；

3.當(dāng)停止_標(biāo)準(zhǔn)未滿(mǎn)足時(shí)，執(zhí)行：

3.1尋找工作_信號(hào)的最佳_字典_字；

3.2候選_信號(hào)＝候選_信號(hào)+最佳_字典_字；

3.3觀察_信號(hào)＝觀察_信號(hào)-定標(biāo)的最佳_字典_字；

3.4計(jì)算停止_標(biāo)準(zhǔn)；

4.結(jié)束while。

將此框架應(yīng)用于圖4接收器，接收器在步驟2中將相關(guān)器輸出t[n]422標(biāo)識(shí)為輸入_信號(hào)并且字典440是基于導(dǎo)頻參考r[n]的。如從匹配追蹤偽碼的步驟3.4中明顯的是，重要的是找到良好的停止標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)不過(guò)早地結(jié)束并且在超出針對(duì)候選_信號(hào)建立期望的保真度水平所需要的水平之外不繼續(xù)。

優(yōu)選地，如由來(lái)自或者由多符號(hào)相關(guān)器420輸出的未經(jīng)處理的相關(guān)t[n]或者從匹配追蹤處理器430輸出的經(jīng)處理的且經(jīng)改進(jìn)的多符號(hào)相關(guān)t_MP[m]474的SNR度量470確定的，接收器或接收方法使用基于估計(jì)的信噪比的停止標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)匹配追蹤。針對(duì)接收器操作的初始狀態(tài)，SNR度量處理器470優(yōu)選地從第一多符號(hào)相關(guān)中確定初始信噪比。例如，可以從下式中確定初 始信噪比：

等式3

針對(duì)隨后的迭代，改進(jìn)的多符號(hào)相關(guān)t_MP[m]474在等式3計(jì)算中針對(duì)初始多符號(hào)相關(guān)t[n]的每個(gè)實(shí)例被優(yōu)選地代入并且從那個(gè)經(jīng)修改的等式中計(jì)算信噪比。此信噪度量可以被視為信號(hào)路徑中的功率與非信號(hào)路徑中的功率之比。

如以上所討論的，MP-CIR估計(jì)器430優(yōu)選地使用相關(guān)器420和字典440的輸出實(shí)現(xiàn)匹配追蹤以標(biāo)識(shí)在接收到的信號(hào)中的這些路徑和時(shí)延。在圖4接收器中，匹配追蹤過(guò)程優(yōu)選地遵循如以上所陳述的偽碼，其中，優(yōu)選地基于針對(duì)每個(gè)子信道的多址訪問(wèn)方案構(gòu)建字典440。例如，在LTE中使用的OFDM波形的情況中，每個(gè)活躍的子載波索引在FFT中優(yōu)選地部分地或全部地構(gòu)成字典440“字”。圖4匹配追蹤過(guò)程然后可以使用由這類(lèi)FFT子載波構(gòu)成的字典矩陣作為字典字。針對(duì)OFDM信令的字典構(gòu)建如在梅克勒(Maechler)等人的“匹配追蹤：LTE信道估計(jì)的評(píng)估和實(shí)現(xiàn)(Matching Pursuit:Evaluation and Implementation for LTE Channel Estimation)”P(pán)roc.2010IEEE Int.Symp.589-592(2010)關(guān)于電路和系統(tǒng)的部分III中所展示的繼續(xù)進(jìn)行?？梢葬槍?duì)用于多址訪問(wèn)無(wú)線(xiàn)方案的任何類(lèi)型的信號(hào)實(shí)現(xiàn)其他字典。在美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)2014/0269883中討論了匹配追蹤的進(jìn)一步討論和適當(dāng)?shù)淖值錁?gòu)建，其中，公開(kāi)為了所有目的通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此，包括實(shí)現(xiàn)匹配追蹤和字典構(gòu)建。因?yàn)樗a(chǎn)生的匹配追蹤字典通常由非正交列向量組成，其很好地適用于將來(lái)的具有準(zhǔn)正交子信道的無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。

其他匹配追蹤策略是已知的并且還將適合于實(shí)現(xiàn)匹配追蹤信道脈沖響應(yīng)(MP-CIR)估計(jì)器430。選擇這種其他策略以與相關(guān)的無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的特定條件一致。MP-CIR估計(jì)器430由于其在MP策略中的簡(jiǎn)化優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)以上討論的匹配追蹤偽碼。

將如同上文的偽代碼轉(zhuǎn)換成電路在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的能力范圍之內(nèi)。將認(rèn)識(shí)到，該過(guò)程可以通過(guò)處理器中的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者可以在與存儲(chǔ)器結(jié)合的電路中實(shí)現(xiàn)。在令人期望或有利的情況下，可以通過(guò)例如硬件設(shè)計(jì)語(yǔ)言將在此討論的過(guò)程實(shí)現(xiàn)為硬件?？蛇x地，上文的過(guò)程可以容易地 在數(shù)字信號(hào)處理器或?qū)νㄐ畔到y(tǒng)中的通信信號(hào)進(jìn)行處理的其他處理器中實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到：本文中描述的接收機(jī)根據(jù)選擇以實(shí)現(xiàn)諸如計(jì)算效率和功率效率的不同目標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)為硬件和軟件單元的混合。

針對(duì)單一基站和單一天線(xiàn)接收器并且針對(duì)指定的LP或EP接收的導(dǎo)頻符號(hào)402，流匹配追蹤到達(dá)時(shí)間估計(jì)器450(圖4)將提供一個(gè)到達(dá)時(shí)間(TOA)的測(cè)量。結(jié)果，單一基站將產(chǎn)生多個(gè)TOA測(cè)量，該多個(gè)TOA測(cè)量由至多兩倍于接收器處的天線(xiàn)數(shù)量的許多計(jì)算組成。給定N個(gè)要求TOA測(cè)量的基站，并且針對(duì)每個(gè)基站從1到K為T(mén)OA測(cè)量貼標(biāo)簽，然后基于EP或LP計(jì)算針對(duì)基站n(1≤n≤N)的TOA為，

等式4TOA_n,EP＝最小值(TOA_n,1,EP,TOA_n,2,EP,…,TOA_n,k,EP,…,TOA_n,K,EP)

TOA_n,LP＝最小值(TOA_n,1,LP,TOA_n,2,LP,…,TOA_n,k,LP,…,TOA_n,K,LP)

TOA_n＝最小值(TOA_n,EP,TOA_n,LP)。

等式4是可變通的?？梢詫?shí)現(xiàn)適合于不同的無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的針對(duì)TOA_n,EP和TOA_n,LP的其他公式。

圖5示出了接收器的另一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式，該實(shí)現(xiàn)方式通過(guò)修改圖4接收器的匹配追蹤信道脈沖響應(yīng)(MP-CIR)估計(jì)器430以響應(yīng)于來(lái)自時(shí)域信道估計(jì)器(TDCE)560的度量提高了在MP-CIR估計(jì)器530中產(chǎn)生的第一路徑標(biāo)識(shí)的穩(wěn)健性和可靠性。MP-CIR估計(jì)器530優(yōu)選地還提供第一路徑到達(dá)時(shí)間或時(shí)延的更可靠的測(cè)量。圖5的隊(duì)列500、內(nèi)插器510、相關(guān)器520、字典540和到達(dá)時(shí)間估計(jì)器550可以與圖4中所展示的那些相同。例如，時(shí)域信道估計(jì)器560可以具有在美國(guó)專(zhuān)利號(hào)8,824,527中描述的形式和操作，該專(zhuān)利通過(guò)引用以其全文結(jié)合在此。

圖5接收器優(yōu)選地包括輸出CIR估計(jì)(CIR_估計(jì)[m]562)的TDCE 560或者有效地計(jì)算CIR估計(jì)的其他電路，該CIR估計(jì)是信噪(SNR)度量處理器570的輸入。該SNR度量處理器優(yōu)選地在由MP-CIR估計(jì)器530實(shí)現(xiàn)的匹配追蹤偽碼流程的步驟3.4中確定停止_標(biāo)準(zhǔn)_SNR[m]值。OFDM接收器符號(hào)誤差率(SER)對(duì)CIR估計(jì)的準(zhǔn)確度敏感并且優(yōu)選的接收器利用此敏感度來(lái)改進(jìn)匹配追蹤停止標(biāo)準(zhǔn)的性能。更具體地，MP-CIR估計(jì)器530優(yōu)選地使用停止_標(biāo)準(zhǔn)_SNR[m]來(lái)停止針對(duì)到達(dá)時(shí)間(TOA)測(cè)量的匹配追蹤迭代，這導(dǎo)致了更穩(wěn)健的TOA測(cè)量。此外，CIR_估計(jì)[m]562優(yōu)選地標(biāo)識(shí)了 在到達(dá)時(shí)間測(cè)量中存在的信道中的所有路徑。當(dāng)完成這項(xiàng)操作時(shí)，等式3SNR度量可以被修改以將停止_標(biāo)準(zhǔn)_SNR[m]定義為所有活躍路徑的功率與由于噪聲的剩余功率之比。即，

等式5

等式5通過(guò)考慮所有具有信號(hào)的路徑而不僅僅是最強(qiáng)路徑改進(jìn)了SNR估計(jì)。這針對(duì)在城市無(wú)線(xiàn)通信部署中突出的瑞利衰落信道是尤其有利的。

在圖5接收器中，度量處理器570提供優(yōu)選地針對(duì)如在圖2中展示的具有估計(jì)導(dǎo)頻符號(hào)的這些接收到的符號(hào)中的每個(gè)符號(hào)計(jì)算的信道脈沖響應(yīng)(CIR)估計(jì)的度量特性。優(yōu)選地，度量處理器至少提供針對(duì)CIR的時(shí)間跨度的測(cè)量。TDCE 560優(yōu)選地提供具有縮減的時(shí)間跨度的CIR_估計(jì)[m]562，其通常約為循環(huán)前綴長(zhǎng)度的一半，例如，在LTE標(biāo)準(zhǔn)中的72個(gè)樣本。這個(gè)由TDCE 560預(yù)選擇72個(gè)樣本在SNR度量處理器570中提供更高的可靠性。進(jìn)一步的度量?jī)?yōu)選地可以包括接收到的信噪比(SNR)和信道的功率時(shí)延分布(PDP)。因?yàn)門(mén)DCE是在正常的接收器操作過(guò)程中優(yōu)選地針對(duì)每個(gè)接收到的符號(hào)重復(fù)計(jì)算的，可以定期地將這些度量提供給SNR度量處理器570以提高其準(zhǔn)確度。圖5示出了被標(biāo)引為實(shí)例[n]的這些輸出(512、514、522)，其中，n是整數(shù)。CIR_估計(jì)[m]562和MP_度量[m]572被標(biāo)引為[m]，其中，m為整數(shù)，并且這指示它們可以以與用[n]標(biāo)引的變量不同的速率被計(jì)算。

優(yōu)選地，在SNR度量處理器570中使用來(lái)自TDCE 560的信道脈沖響應(yīng)信息，以不同地實(shí)現(xiàn)如在以上列舉的匹配追蹤偽碼中的步驟3.4所要求的停止標(biāo)準(zhǔn)。TDCE 560優(yōu)選地針對(duì)每個(gè)接收到的符號(hào)確定CIR；MP-CIR估計(jì)器530可能不如TDCE 560確定CIR或度量處理器570更新其度量那么頻繁地測(cè)量到達(dá)時(shí)間(TOA)。根據(jù)由TDCE進(jìn)行的CIR測(cè)量的頻率以及針對(duì)TOA測(cè)量的請(qǐng)求，可能令人期望的是最佳地確定如何由TDCE 560與度量處理器570對(duì)增加的測(cè)量速率求平均。優(yōu)選地，TDCE 560與度量處理器570的輸出被累積并且以適當(dāng)?shù)姆绞奖磺笃骄员銥镾NR度量處理器535提供期望的輸入。

MP-CIR估計(jì)器530優(yōu)選地標(biāo)識(shí)第一路徑并且使用如以上討論的匹配追蹤建立第一路徑時(shí)延或到達(dá)時(shí)間。例如，到達(dá)時(shí)間估計(jì)器550可以在槽(子 幀或幀)580的開(kāi)始處建立與觀察第一路徑有關(guān)的時(shí)間參考582并且然后標(biāo)識(shí)(從該時(shí)間參考開(kāi)始計(jì)數(shù))與第一路徑相關(guān)聯(lián)的樣本并且從樣本計(jì)數(shù)和采樣速率中建立到達(dá)時(shí)間552。

圖6示出了另一個(gè)接收器實(shí)現(xiàn)方式，該實(shí)現(xiàn)方式提供了響應(yīng)于信道脈沖響應(yīng)的功率時(shí)延分布(PDP)的匹配追蹤策略。圖4和圖5的接收器在每次無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求到達(dá)時(shí)間測(cè)量時(shí)確定匹配追蹤信道脈沖響應(yīng)。如由等式2所展示的，確定最佳到達(dá)時(shí)間值可能要求總共2xK次到達(dá)時(shí)間計(jì)算。這個(gè)匹配追蹤信道脈沖響應(yīng)估計(jì)器計(jì)算的多次出現(xiàn)可以在移動(dòng)設(shè)備的資源上做出要求。因此，減少針對(duì)到達(dá)時(shí)間確定的匹配追蹤迭代和計(jì)算數(shù)量的策略在某些情況中可以是優(yōu)選的。

匹配追蹤信道脈沖響應(yīng)(MP-CIR)估計(jì)器530在CIR的時(shí)間跨度之上使用由復(fù)值樣本組成的輸入確定信道的脈沖響應(yīng)。復(fù)值計(jì)算對(duì)于用于均衡化的CIR是重要的，因?yàn)橄辔粚?duì)于均衡器是重要的修正。在檢測(cè)第一路徑的存在的過(guò)程中，每條路徑的相位較不可能影響結(jié)果。發(fā)明人已經(jīng)使用比較這兩種方法的模擬觀察到相位比較不重要。附加的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)使用實(shí)值樣本降低匹配追蹤實(shí)現(xiàn)方式中的復(fù)雜性。

圖6的接收器優(yōu)選地具有隊(duì)列600，該隊(duì)列累積了由針對(duì)到達(dá)時(shí)間(TOA)測(cè)量指定的第一天線(xiàn)接收的估計(jì)導(dǎo)頻(EP)符號(hào)692。內(nèi)插器610優(yōu)選地對(duì)這些排隊(duì)的符號(hào)作出反應(yīng)以計(jì)算虛擬的EP，因此增加估計(jì)導(dǎo)頻信息在所有排隊(duì)的EP符號(hào)中的密度。圖6接收器基于標(biāo)準(zhǔn)指示的信息本地地生成估計(jì)導(dǎo)頻參考符號(hào)。替代地，接收器可以存儲(chǔ)之前生成的EP參考符號(hào)。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)8,824,527提供對(duì)生成導(dǎo)頻參考符號(hào)的討論并且那個(gè)專(zhuān)利通過(guò)引用以其全文結(jié)合并且用于所有目的。相關(guān)器620對(duì)本地生成的參考EP符號(hào)691和排隊(duì)的、接收的EP符號(hào)作出反應(yīng)以輸出這兩個(gè)信號(hào)之間的相關(guān)。到目前為止，這是與在圖4中針對(duì)隊(duì)列400、內(nèi)插器410和相關(guān)器420描述的相同的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程優(yōu)選地針對(duì)圖6接收器中的N根天線(xiàn)(1≤n≤N)中的每根天線(xiàn)被復(fù)制，其中，第N根天線(xiàn)被示出具有隊(duì)列602、內(nèi)插器612和相關(guān)器622。優(yōu)化優(yōu)選地確定是否這些模塊602、610、620的N個(gè)物理實(shí)例將被實(shí)現(xiàn)或者是否分時(shí)方法是可行的那么因此更少數(shù)量的這些電路可以被提供。

優(yōu)選地，以上所描述并且在圖6中示出的針對(duì)EP符號(hào)的過(guò)程和電路針對(duì)LP符號(hào)696、698被復(fù)制，其中，接收器使用本地生成的參考LP信號(hào)693并且用來(lái)表示N根天線(xiàn)(1≤n≤N)中的每一根。圖6示出第一天線(xiàn)具有隊(duì)列604、內(nèi)插器614和相關(guān)器624并且示出第N根天線(xiàn)具有隊(duì)列606、內(nèi)插器616和相關(guān)器626。

圖6接收器通過(guò)計(jì)算來(lái)自對(duì)應(yīng)的相關(guān)器620、622、624或626輸出的信號(hào)輸出的絕對(duì)值平方660、662、664和666確定功率時(shí)延分布(PDP)。該絕對(duì)值運(yùn)算移除了如以上所討論的相位信息。不像圖4或圖5中的相關(guān)器輸出，圖6功率時(shí)延分布可以被相干地求和(因?yàn)樗鼈儧](méi)有相位信息)以提高TOA測(cè)量中的穩(wěn)健性和可靠性。優(yōu)選地，圖6接收器確定由求平均電路670接收的各種絕對(duì)值PDP測(cè)量的加權(quán)平均670。圖6接收器可以使用各種加權(quán)的求平均策略中的任何策略。優(yōu)選地，加權(quán)的求平均電路670使用SNR測(cè)量以確定其接收的每個(gè)功率時(shí)延分布660、662、664、666的重要性。

加權(quán)的平均模塊670的輸出是單一功率時(shí)延分布，該單一功率時(shí)延分布是來(lái)自針對(duì)TOA測(cè)量指定的特定基站的這些活躍路徑的改進(jìn)的測(cè)量。優(yōu)選地，MP-PDP估計(jì)器630響應(yīng)于此單一PDP估計(jì)672以在用于標(biāo)識(shí)第一路徑的功率時(shí)延分布上執(zhí)行匹配追蹤估計(jì)。以上所討論的關(guān)于匹配追蹤信道脈沖響應(yīng)(MP-CIR)估計(jì)器430的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式的匹配追蹤偽碼、適當(dāng)?shù)淖值浜拖嚓P(guān)聯(lián)的過(guò)程流針對(duì)MP-PDP估計(jì)器630被優(yōu)選地復(fù)制，因?yàn)橛糜诠烙?jì)MP-PDP的這些性質(zhì)是類(lèi)似的。優(yōu)選地，圖6接收器確定字典640，該字典包含來(lái)自估計(jì)導(dǎo)頻(EP)691和位置導(dǎo)頻(LP)693參考信號(hào)與之前針對(duì)字典440和540給定的相同的方法的組合信息。優(yōu)選地然后，MP-PDP估計(jì)器630對(duì)功率時(shí)延分布估計(jì)672和字典640作出反應(yīng)以確定標(biāo)識(shí)第一路徑的功率時(shí)延分布或PDP的最終估計(jì)。到達(dá)時(shí)間(TOA)估計(jì)器650對(duì)這個(gè)最終PDP估計(jì)632作出反應(yīng)以確定基站n(1≤n≤N)的TOAn的值。然后針對(duì)為T(mén)OA測(cè)量指定的剩余基站中的每個(gè)基站重復(fù)此過(guò)程。

使用圖6接收器或其展示的方法由于相比于圖4和圖5的接收器和方法具有較少的匹配追蹤計(jì)算的實(shí)例可以減少電路和計(jì)算的復(fù)雜性。

圖7示出接收器的另一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式。在圖7接收器中，除了指出的， 電路具有與針對(duì)圖6接收器描述的那些類(lèi)似的結(jié)構(gòu)和操作并因此在此不再重復(fù)討論。類(lèi)似的編號(hào)和標(biāo)識(shí)符指示此類(lèi)似的結(jié)構(gòu)和操作。在圖7中，匹配追蹤功率時(shí)延分布(MP-PDP)估計(jì)器730被展示為也響應(yīng)于如從時(shí)域信道估計(jì)器(TDCE)780測(cè)量的度量。時(shí)域信道估計(jì)器780和度量處理器790可以被選擇為與圖5中示出的并且以上所討論的TDCE 560和度量處理器570相同或相似。優(yōu)選地，圖7接收器的TDCE 780和度量處理器790至少提供信道的功率時(shí)延分布的時(shí)間跨度的測(cè)量。TDCE 780和度量處理器790還可以提供包括接收的SNR的進(jìn)一步度量。因?yàn)閳D7接收器優(yōu)選地針對(duì)每個(gè)接收的符號(hào)持久地確定時(shí)域信道估計(jì)，所以圖7接收器具有可獲得以提高M(jìn)P-PDP估計(jì)器730的性能的這些度量。如以上關(guān)于圖5接收器所討論的，由TDCE提供的信道的度量特性可以被結(jié)合到MP-PDP估計(jì)器730優(yōu)選地也實(shí)現(xiàn)的匹配追蹤偽碼的步驟3.4中使用的停止標(biāo)準(zhǔn)中。TDCE 780優(yōu)選地針對(duì)每個(gè)接收的符號(hào)計(jì)算CIR，度量處理器790優(yōu)選地針對(duì)每個(gè)接收的符號(hào)確定度量并且TOA測(cè)量可能會(huì)更不頻繁。根據(jù)由TDCE和度量處理器進(jìn)行的CIR和度量測(cè)量的頻率以及根據(jù)針對(duì)TOA測(cè)量的請(qǐng)求，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以最佳地確定如何由TDCE 780與度量處理器790平均增加的測(cè)量速率。圖6和圖7接收器兩者以類(lèi)似于在圖4和圖5中所展示的那些的方式從第一路徑標(biāo)識(shí)中確定到達(dá)時(shí)間。

針對(duì)任何TOA_n的測(cè)量具有取決于進(jìn)入信號(hào)的采樣間隔的粒度。在LTE標(biāo)準(zhǔn)的情況下，樣本之間的間隔取決于任何給定基站的帶寬。在LTE中，樣本之間的周期或間隔為T(mén)_s＝1/30×10⁶秒。光在真空中在一個(gè)T_s周期內(nèi)大致行進(jìn)十米(即，光行進(jìn)的距離等于光速乘以LTE采樣周期T_s)。需要分?jǐn)?shù)T_s測(cè)量以允許距離粒度(分辨率)小于十米。

圖8示出了接收器配置，該接收器配置可以提供更大的到達(dá)時(shí)間和位置粒度。通過(guò)在匹配追蹤估計(jì)器之后添加內(nèi)插器810和其他適當(dāng)?shù)碾娐罚瑘D8配置可以用于在附圖中示出的或者以上所討論的這些到達(dá)時(shí)間估計(jì)器的任何到達(dá)時(shí)間估計(jì)器中，從而使得內(nèi)插器可以在不同的路徑之上從不同的服務(wù)器或者在不同的路徑之上通過(guò)不同的天線(xiàn)接收多個(gè)到達(dá)時(shí)間信號(hào)。圖8特別地示出了優(yōu)選地被定位以接收從分別在圖6和圖7中示出的匹配追蹤功率時(shí)延分布到達(dá)時(shí)間估計(jì)器(630、730)輸出的第一路徑標(biāo)識(shí)(650、 750)的內(nèi)插器810。在圖8中示出的MP-PDP估計(jì)器830對(duì)應(yīng)于在圖6和圖7中示出的MP-PDP估計(jì)器630、730，并且第一路徑處理電路850對(duì)應(yīng)于并且執(zhí)行與在圖6和圖7中示出的第一路徑處理器650、750相同的功能。

匹配追蹤功率時(shí)延分布估計(jì)器830將可能標(biāo)識(shí)多條候選到達(dá)路徑并且進(jìn)一步標(biāo)識(shí)第一到達(dá)路徑。一旦標(biāo)識(shí)第一到達(dá)路徑，MP-PDP估計(jì)器830優(yōu)選地標(biāo)識(shí)另一條路徑以及優(yōu)選地最后到達(dá)路徑。MP-PDP估計(jì)器830優(yōu)選地在時(shí)間t_第一處標(biāo)識(shí)具有幅度y_第一的第一到達(dá)路徑并且在時(shí)間t_L處標(biāo)識(shí)具有幅度y_L的最后到達(dá)路徑。內(nèi)插器810優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)內(nèi)插方案以在時(shí)間t_內(nèi)插處估計(jì)幅度y_內(nèi)插，使得t_第一>t_內(nèi)插>t_L。例如，可以使用線(xiàn)性?xún)?nèi)插。如在圖6和圖7中替代地建議的，在第一路徑處理器(650、750、850)中替代t_第一使用t_內(nèi)插的這個(gè)新值。圖8接收器可以還包括在結(jié)構(gòu)和功能上與圖6和圖7中所示的加權(quán)的平均計(jì)算器670和770類(lèi)似的加權(quán)的平均計(jì)算器870。優(yōu)選地，第一路徑處理器650、750、850接收并處理加權(quán)的平均處理器的輸出以在標(biāo)識(shí)第一路徑并處理相關(guān)信息時(shí)對(duì)來(lái)自每根天線(xiàn)的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)。

圖8接收器像在此討論的其他接收器(包括圖6和圖7，盡管在此未展示)一樣包含槽或子幀定位信息860并且將參考時(shí)間T_子幀862提供給第一路徑處理器850以確定到達(dá)時(shí)間TOA_估計(jì)852。

已經(jīng)描述了接收器和接收方法的各種實(shí)現(xiàn)方式以演示在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中從指定的基站針對(duì)規(guī)定的信號(hào)測(cè)量到達(dá)時(shí)間(TOA)。如所描述的，接收器可以具有變化數(shù)量的天線(xiàn)并且可以使用不同的導(dǎo)頻信號(hào)。優(yōu)選地，這些接收器和接收方法對(duì)來(lái)自展現(xiàn)多址訪問(wèn)方案的無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)的這些接收的符號(hào)作出反應(yīng)。如在標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的，網(wǎng)絡(luò)或基站可以使用這些TOA測(cè)量來(lái)進(jìn)行附加的測(cè)量，這些附加的測(cè)量可以確定在由多個(gè)基站服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)中的接收器位置。

已經(jīng)關(guān)于某些優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。本領(lǐng)域普通的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不違背本發(fā)明的教導(dǎo)的前提下，可以對(duì)本文描述的具體的優(yōu)選實(shí)施例做出各種修改和變更。因此，本發(fā)明并非旨在限于本文描述的具體的優(yōu)選實(shí)施例，而是本發(fā)明是要通過(guò)所附權(quán)利要求書(shū)來(lái)定義。其他系統(tǒng)、方法、特征或優(yōu)點(diǎn)對(duì)在無(wú)線(xiàn)接收器、網(wǎng)絡(luò)和實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)所要求的測(cè)量的領(lǐng)域中的技術(shù)人員而言將或者可能變得顯而易見(jiàn)。