「我的第一部5G手机」5G的高精度定位


「我的第一部5G手机」5G的高精度定位
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无线电定位基于 4 种物理方式 , 包括信号扩展 , 基于时间 , 基于角度 , 基于频率 。 主要资源包括带宽 , 天线元素 , 频率精度和信噪比 。
Wifi 的 RSSI 定位方法在复杂的多径环境下 , 测距定位性能急剧下降 , 误差可达十几米;FTM 测距精度与带宽相关 , 但是没有利用多天线 , 其抗多径能力仍然受限 。 受制于较低的瞬时带宽以及 2.4G 频段信号拥挤造成的干扰 , 蓝牙测向定位精度有限 。 UWB带宽大于 500MHz , 抗多径和抗干扰能力强 , 功耗低 , 利用超窄脉冲可实现厘米级的精确室内定位 。 UWB 标签虽然已经可以做到小型化 , 但目前没有集成到智能手机 , 所以待定位目标需要单独配备 UWB 标签 。 UWB 技术通常用于特定行业 , 其基站在人流密集的城市和室内环境下覆盖率很低 。
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自 2016 年起 , 3GPP 在 R13、R14 版本持续开展针对 3G 和 4G 室内定位技术增强的研究 , 增强了 RAT(RadioTechnology , 无线电技术)定位方法 , 完善了非 RAT 的室内定位方法等 。 在 R14 标准版本的定位增强技术包括以下几方面:
(1)共享 PCI(Physical Cell Identifier , 物理小区标识)场景下的 OTDOA(Observed Time Differenceof Arrival , 观察到达时间差)增强 。 R14 中 , 终端能够区分共享 PCI 场景下的不同传输节点 , 增加了终端侧可进行定位测量节点的个数 , 从而提高了定位精确度 。
(2)基于定位参考信号的信标 R14 引入了只传输定位参考信号的传输节点 , 该特性使得终端能够识别额外的定位参考信号 , 从而提高了定位精确度 。
(3)定位参考信号结合 CRS(Cell ReferenceSignal , 小区参考信号)进行测量终端能够结合定位参考信号和小区参考信号 , 获得 RSTD(Reference Signal Time Difference , 参考信号时间差测量) , 从而改善 OTDOA 精确度 。
(4)多径下的 TOA(Time of Arrival , 到达时间)R14 中 , 终端可以将多条路径下的 TOA 上报给网络侧 , 网络侧可以利用该信息 , 补偿由于多径衰落导致的测量误差 , 从而提高了定位精确度 。2019 年 6 月 , 3GPP 的 Rel.15 版 TR38.885 对于定位的描述为:一般用户 , 80%的情况下水平定位精度不低于 50 米 , 垂直精度 5 米 , 端到端延迟低于 30 秒 , 对商业用户为水平定位精度 , 室内不低于 3 米 , 室外不低于 10 米 , 垂直精度不低于 3 米 。 端到端延迟低于 1 秒 。 Rel.16 版计划做到商业用户室外最低 3 米的定位精度 , 端到端延迟低于 1 秒 。 本来预计到今年 3 月底发布 , 但疫情打乱了日程 , 估计到 9 月底才能完成 R16 版 。 17 版计划做到亚米级定位 , 端到端延迟低于 100 毫秒 , 预计 2021 年底发布 。 R16 版也支持日本的 QZSS 的 SSR 信息 , 可以接受 , 但是需要特别的解码器 。
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PRS(positioningreference signal 位置参考信号)SRS(sounding reference signal 探测参考信号)LPP(LTE Positioning Protocol LTE 定位协议)
基于用户(UE)的位置测量报告包括如下
?Downlink reference signal referencepower (下行参考信号电平值 DL RSRP) per beam/gNB
?Downlink reference signal timedifference (下行参考信号时间差 DLRSTD)
?UE RX-TX time difference 用户接收发射时间差
基于 gNB- 的位置测量报告
? Uplink angle-of-arrival (上行到达角 UL-AoA)? Uplink reference-signal receive power (上行参考信号电平值 UL-RSRP)? UL relative time of arrival (上行链路相对到达时间 UL-RTOA)? gNB RX-TX time difference 5G 在定位方面 , 有 5 大优势 , 一是高载波频率 。