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5G定位有哪些技术

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前言:

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LTE中已有定位技术是ECID、OTDOA、UTDOA),而NR特定技术有基于角度的定位、单基基站定位和LOS确定)。

E-CID 定位

通过cell ID(CID)定位方法,利用其服务gNB的内容来估计UE的位置。增强cell ID(E-CID)定位是指使用额外的UE或NR网络无线资源或其他测量来改进UE位置的技术。E-CID定位利用基站的地理坐标、往返时间(RTT:round-trip time)、角度信息和服务小区的信号质量测量来估计UE的位置。

对于RTT估计,gNB可以重用TS 36.214,中定义的两种定时提前。此外,可以研究定时同步误差的估计,以进一步改进TOA/TDOA测量。对于角度信息,可以考虑基于SRS或DMRS的上行到达角,或者基于SSB或CSI-RS的下行angle-of-departure。信号质量测量(例如RSRP/RSRQ)可以提供额外信息,例如相应小区的可靠性、距离或测量误差方差。然后可以将测量报告给LMF,然后LMF可以向UE提供计算的位置。

通过考虑与每个给定位置相关的其他射频测量,可以进一步增强E-CID。这被称为fingerprint。将测量映射回以导出或缩小定位结果,这样可以改进基于E-CID的结果,提高精度。

OTDOA 定位

通过计算圆的交点(TOA:the intersection of circles)或双曲线/双曲面(TDOA:hyperbolas/hyperboloids)来执行三边测量/多边测量。通常,UE使用下行RS从两个基站导出TOA。TOA可以建模为网络和UE之间的公共定时偏移加上传播延迟,即BS-UE距离和光速之间的比率。时差是TOA之间的差,因此公共定时偏移被抵消。

UTDOA 定位

BS使用UE发送的接收到的测深参考信号(SRS)来推导TOA,在OTDOA中使用类似的相关方法。Taylor expansion和2WLS也可用于UTDOA。

基于角度的定位

由于天线结构不同,在FR1和FR2中执行的基于角度的定位方法不同。

FR1

gNB使用UE发送的接收SRS,使用离散傅立叶变换(DFT:discrete Fourier transform)波束方法或用于三维(3D:three-dimensional)定位的多信号分类(MUSIC:multiple signal classification)方法来推导方位角和天线到达角(AOA)。垂直和水平天线单元的CIR可分别用于方位角和天线测量的AOA。

使用DFT波束法测量的天线AOA可以表示为

FR2

对于FR2,FR1中的角度估计方法无法直接应用,因为由于具有多个天线单元的不同射频架构,数字基带中不再提供天线单元方向的接收信号。在图1所示的典型射频前端架构中,每个天线元件的接收信号与模拟域中的波束赋形权重相结合,单个信号流从TXRU输出,通常每个面板每个极化映射。由于实际限制(尺寸、间距等),依赖于每个天线元件上观察到的信号之间的相位差的经典角度估计算法不再适用于FR2。

由于下行具有更广泛的覆盖范围,因此上述方法可以在下行中交互使用。具体来说,UE测量并报告在不同Tx波束中传输的下行RS的RSRP,并且网络可以基于该报告找到UE的方向。

Single-BS 定位

考虑到室内场景,其中gNB位于原点[0,0],UE位于未知位置XUE。存在多条上行信道路径,包括LOS路径和反射路径。反射器位于坐标XR,l处。

视线LOS确定

估计的TOA可以通过乘以光速来评估发射器和接收器之间的距离。然而,当发射器和接收器之间没有直接路径(非视线非视距)时,相关的第一个峰值不一定对应于发射器和接收器之间的视线传播。在非视距情况下,基于TOA计算的距离高估了发射器和接收器之间的实际距离,从而导致位置确定错误。

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