5G的高精度定位

5G的高精度定位

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U b ! 6 q性能急剧下降,误差可达E * & +十几米;w d { V S I *FTM 测距精度与带宽相关,但是没有利用多天线, w z K d 2 y U其抗多径能力仍然受限。受制于 H / H X 7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/ W n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o n y 9 K前没有集成到智能手机,所以待定位目标需要单独` D U s K y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G r $和室内环境下覆盖率很低。

5G的高精度定位

自 2016 年起,3GPP 在 RX 6 % K13、R14 版本@ K ` { R & . K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= F $ c % y : O x法,完善了非 RAT` D C 3 m 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B u ) h X ~ k)场景下的 OTDOA(Observed Tim; I & @ ? Ie DifferenceofC % 7 Q ] @ A* s 2 ~rrival,观察到达时间差)增强。R14 中,终端能够+ c - | }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 Di! 2 _fference,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8 [ u $ A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g z 7 T G # & B X差,从而提高了定位精确B h i T s ) }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T O i o J 4 l J延迟低于 30 秒,对商业用户为水平9 : @ x 3 # . - *定位精度,室内不低于 3 米,室外不低于 10 米,垂直精度不低M F B于 3 米。端到端延迟低于 1 秒。Rel.16 版计划做到商& s P业用户室外最低f O p # J X ] 3 米的定位精度,端到7 M E * o q w 0端延= H ? b s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L y a p b ]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B z V S = F Y的解码器。

5G的高精度定位

PRS(positioningreference signal 位置参考信号)SRS(sounding reference signal 探测参考信号9 1 j c T S h m)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 s5 ( )ignal referencepower (下行参考信号[ } C ?电平值 DL RSRP) per beam/gNB

•Downlink referenB $ Z R e Cce signal timedifferenc( z ; ? + *e (下行参考信号时间差 DLRSTD)

•UE RX-TX time difference 用p M 3 . h户接收发射时间差

基于 gNB- 的位置测量报告G I ( }

• Uplink angle-of-arrival (上行到达角 UL-AoA)• Uplink reference-signal receive power (上行参考信号电平5 5 n g x值 UL-RSRP)• UL relative time ow . ( S pf arrival (上行链路相对到达时间 UL-RTOA)• gNC K m * T Q @B RX-TX time difference 5G 在定位方面,有 5 大优势,一是高载波频率。

5G的高精度定位

二是高带宽。

5G的高精度定位

三是天线数= : i ~ e i & O量极多。

5G的高精度定位

四是 D2D 直` % d o $接通讯。

5G的高精度定位

五是网络密度很高。

5G的高精度定位

这 5 大优势最终变为 Uy a N | ` y M ~L-RTOA 和 UL-AoA。T- _ NDOA(TimeDifference of Arrival,信号到达时间差)和 AOA(Angle of Arrival,到达角度测距)是两种基础的无线定位技术。

从理论上分析,一方面,5G 采用高频或者毫米波通信,毫米波通信具有非常好的方向性,可以实现更高精度的测距和测角;另外一方面,5G 采用大规模天线技术,具有更高分辨率的波束,也可以实现更高精N C N m P | 4 {度的测距和测角特性。因此,基于 AOA 的定位方法将比4 * ) { J 4G 具有更高的精度。此外,由于 5G 采4 ! $ 9 v用了低时延、高精度同步等技术,对提升 TDOA 定位精度也M ~ 0 F 1 t ] ` :有帮助。( } + } 8TDOA 的误差来源主要是时钟误差,降低时钟误差可以采用高精度晶振,但这个提升有限,要大幅度提高成本较高。AD 4 9 h kOA 的的误差是基站与终端距离的线性函数,这个容易后期补偿,成本较低。因此 AOA 是主要方向。

5G 最擅长的是室内定位 ,因为 5G 的穿透力比较差,大范围定位不是 5G 的强项。自主代客泊车的地下停车场定位是最具备优势的,和完- B @ . 3全依靠概率算法的摄像头方案比,通讯的物理定位准确度、稳定性和鲁棒性强之百倍。地下停车场照度低,光线变化剧烈,非常不适合基于摄像头的方案。还有基于物流仓库的室内定位,水平与垂直都要求精度是 5-10 厘米,远不是摄像头能做到的,UWB 方案则成本较高,也有频谱问题。

5G的高精度定位

通信网和定位网可以合二为一,提高网络利用率,分摊部分成本。低成R : O X D本是其最大优势。定位网元可以和基I 8 P站共站,支持常规的一体化的通信和定位覆盖;定位设备也可以以独立定位设备形态存在,支持独立, K y }的定位增强覆盖网络;可以支持异构定位网,包括带内定位网、共频带定位技术、TBS、Wi-Fi 等;各种定位网络支持接入 5G 网络,在终端或者定位服务器中进行融合定位。因为目前标准基站之间接口无法支持高精度同步,应此必须增加高精度同步网络单元。

2019 年 1m + D b { & a ~0 月,华为、香港电讯(HKT)和全球移动供应商协会(GSA)联合发布《室内 5G 场景化白皮书》,其中就提到高精度室内定位,目前已经能达到亚米级。2020 年 2 月 29 日,华为召开 5G 室内覆盖新产品与解决方案线上发布会,重磅推出 5G 室内数字化家族系列全新产品和解决方案,包含升级版 5G LampSite、5G LightSite,和 5G 室内覆盖解决方案 Ly B b O 3 ~ ) ^ ZampSiteEE(Enterprise Edition)。华为面向行业场景发布的 LT _ m D x O + ,ampSite EE 解决方案,包含有 5 大功能集:5G 室内超宽带、5G 室内精准定位、5G 工业p j H 2 f Z r j级超低时延、5G 室内高可靠性、5G 工业级高密并发连接。

2020 年 3 月 19 日,高通则发表了自己的室内定位视频

5G的高精度定位

室内共有 5 个 TRP(发射与接收点),每个使用定向天线,4X4MIMO 阵列,400MHz 带宽,中心频率 6.225GHz。

5G的高精度定位

水平定位精度基本保持在 10 厘米左右,垂直定位精度略低。

如果在高速公路这样的开放空间,利用 V2X 网m t 3 F j | j络也可以做大范围的高精度定位。而室内的高精度定位显然用 5G 是最合适的。

上一篇

跟BAT抢肉吃?京东欲抢占由三巨头主导的中国云市场份额

下一篇

锦浪科技上市首份成绩单实现双增长 发展动力充沛未来前景可期

评论已经被关闭。

插入图片
返回顶部