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前言
2. UE定位方法的作用
3. 标准UE定位方法
3.1 引言
3.2 网络辅助的GNSS方法
3.3 OTDOA定位
3.4 增强小区ID方法
3.5 气压传感器定位
3.6 WLAN定位
3.7 蓝牙定位
3.8 TBS定位
3.9 运动传感器定位
3.10 NR增强小区ID方法
3.11 多RTT定位
3.12 DL-AoD定位…目录
前言
2. UE定位方法的作用
3. 标准UE定位方法
3.1 引言
3.2 网络辅助的GNSS方法
3.3 OTDOA定位
3.4 增强小区ID方法
3.5 气压传感器定位
3.6 WLAN定位
3.7 蓝牙定位
3.8 TBS定位
3.9 运动传感器定位
3.10 NR增强小区ID方法
3.11 多RTT定位
3.12 DL-AoD定位
3.13 DL-TDOA定位
3.14 UL-TDOA定位
3.15 UL-AoA
3.16 SL定位和测距
3.16.1 侧链路往返时间定位SL-RTT
3.16.2 侧链路到达角SL-AoA
3.16.3 侧链路到达时间差SL-TDOA
3.16.4 侧链路到达时间SL-TOA 前言
3GPP NR Positioning 5G定位标准3GPP TS 38.305 V18 3GPP 标准网址Directory Listing /ftp/
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2. UE定位方法的作用
NG-RAN可以利用一种或多种定位方法来确定UE的位置。
UE的定位包括两个主要步骤
信号测量基于测量的位置估计和可选的速度计算。
信号测量可以由UE或由服务的ng-eNB或gNB进行。对于地面定位方法所测量的基本信号通常是LTE或NR无线传输然而其他方法可以利用其他传输例如通用无线电导航信号包括来自全球导航卫星系统GNSS的信号。
定位功能不应局限于单一的方法或测量。也就是说它应该能够利用其他标准的方法和测量只要这些方法和测量是可用的和适当的以满足位置服务客户端所需的服务需求。这些附加信息可以包括容易获得的E-UTRAN或NG-RAN测量。
位置估计计算可以由UE或由LMF进行。
当UE在NG-RAN覆盖范围内或外时使用sidelink的UE定位方法可以用于获取绝对位置、相对位置或测距信息。
3. 标准UE定位方法
3.1 引言
对于NG-RAN接入所支持的标准定位方法包括
网络辅助的GNSS方法基于LTE信号的观测到达时间差OTDOA定位基于LTE信号的增强小区ID方法WLAN定位蓝牙定位地面信标系统TBS定位基于传感器的方法 气压传感器运动传感器。基于NR信号的NR增强小区ID方法NR E-CID基于NR信号的多往返时间定位Multi-RTT基于NR信号的下行链路出发角DL-AoD基于NR信号的下行链路到达时间差DL-TDOA基于NR信号的上行链路到达时间差UL-TDOA基于NR信号的上行链路到达角UL-AoA包括A-AoA和Z-AoA基于侧链路信号的SL定位和测距包括 侧链路往返时间定位SL-RTT侧链路到达角。
这些方法为UE用户设备提供了多种定位选择可以根据不同的环境和需求选择最适合的定位技术。例如GNSS方法依赖于全球导航卫星系统如GPS或GLONASS适用于开阔环境而OTDOA和增强小区ID方法则主要依赖于地面网络设施适用于城市或其他复杂环境。WLAN和蓝牙定位通常用于室内环境而TBS则可能用于特定的地理区域或事件。传感器方法如气压传感器和运动传感器可以提供额外的辅助信息以提高定位精度。
对于基于NR新无线电信号的方法如NR E-CID、Multi-RTT、DL-AoD、DL-TDOA、UL-TDOA和UL-AoA它们利用5G网络的新特性和信号处理技术来提高定位精度和可靠性。这些技术特别适用于5G网络覆盖的区域并且可以提供更快的定位和更精确的位置信息。
SL侧链路定位和测距方法利用设备之间的直接通信无需通过基站这对于在密集的城市环境中实现高精度定位特别有用。SL-RTT和SL-AoA是两种基于侧链路信号的定位技术它们分别通过测量信号往返时间和到达角来确定设备之间的相对位置。
总的来说这些标准UE定位方法提供了多样化的定位手段以满足不同场景和应用的需求。在实际应用中可以根据具体环境和条件选择最适合的定位技术组合以实现最佳的定位性能和精度。
Table 4.3.1-1: Supported versions of UE positioning methods Method UE-based UE-assisted, LMF-based NG-RAN node assisted SUPL Note 8 A-GNSS Yes Yes No Yes OTDOA Note1, Note 2 No Yes No Yes E-CID Note 4, Note 7 No Yes Yes Yes for E-UTRA Sensor Yes Yes No No WLAN Yes Yes No Yes Bluetooth No Yes No No TBS Note 5 Yes Yes No Yes (MBS) DL-TDOA Yes Yes No Yes DL-AoD Yes Yes No Yes Multi-RTT No Yes Yes Yes NR E-CID No Yes Yes Yes (DL NR E-CID) UL-TDOA No No Yes Yes UL-AoA No No Yes Yes NOTE 1: This includes TBS positioning based on PRS signals. NOTE 2: In this version of the specification only OTDOA based on LTE signals is supported. NOTE 3: Void NOTE 4: This includes Cell-ID for NR method when UE is served by gNB. NOTE 5: In this version of the specification only for TBS positioning based on MBS signals. NOTE 6: Void NOTE 7: Enhanced Cell ID based on LTE signals. NOTE 8: This shows whether the positioning method is supported by SUPL ULP [16].
如相应条款所述基于MBS信号的传感器、WLAN、蓝牙和TBS定位方法也支持独立模式。
SL定位和测距方法可以支持SL目标UE基础或SL目标UE辅助/服务器基础模式其中“服务器”可以是SL服务器UE或LMF。表4.3.1-2指示了本规范的这一版本支持SL定位和测距方法的哪些版本。 Table 4.3.1-2: Supported versions of SL positioning and ranging methods. Method SL-Target UE-based SL-Target UE-assisted, server-based SL-RTTNOTE 1 Yes Yes SL-AoANOTE 2 Yes Yes SL-TDOA Yes Yes SL-TOA Yes Yes NOTE 1: The SL-RTT method may also be used for ranging between UEs. NOTE 2: The SL-AoA method may also be used to obtain direction between UEs.
3.2 网络辅助的GNSS方法
这些方法利用配备了能够接收GNSS信号的无线电接收器的UE。在3GPP规范中GNSS一词既包含全球性的也包含区域性的/增强型导航卫星系统。
全球导航卫星系统的例子包括GPS、现代化GPS、伽利略、GLONASS和北斗导航卫星系统BDS。区域性导航卫星系统包括准天顶卫星系统QZSS和印度星座导航系统NavIC而许多增强系统列在8.1.1中则归类为空间增强系统SBAS并提供区域性增强服务。
在这个概念中不同的GNSS如GPS、伽利略等可以单独使用或组合使用来确定UE的位置。
3.3 OTDOA定位
OTDOA定位方法利用UE从多个TP包括eNBs、ng-eNBs和仅PRS TPs接收到的下行信号的测量时间。UE使用从定位服务器接收的辅助数据来测量接收信号的时间并使用得到的测量结果来确定UE相对于邻近TP的位置。
3.4 增强小区ID方法
在小区IDCID定位方法中UE的位置是通过知道其服务的ng-eNB、gNB和小区来估计的。关于服务的ng-eNB、gNB和小区的信息可以通过寻呼、注册或其他方法获得。
基于LTE信号的增强小区IDE-CID定位是指使用额外的UE测量和/或NG-RAN无线资源以及其他测量来改善UE位置估计的技术。在服务ng-eNB的情况下可以基于NR、GERAN、UTRA或WLAN信号支持上行E-CID。
尽管基于LTE信号的E-CID定位可以利用与RRC协议中的测量控制系统相同的一些测量但UE通常不需要为了定位而进行额外的测量即定位程序不提供测量配置或测量控制消息UE报告其可用的测量值而不是被要求进行额外的测量操作。
在需要对UE和ng-eNB测量进行紧密时间耦合的情况下例如TADV类型1和UE E-UTRA Rx-Tx时间差ng-eNB配置适当的RRC测量并负责保持测量之间的所需耦合。
3.5 气压传感器定位
气压传感器方法利用气压传感器来确定UE位置的垂直分量。UE测量气压可选地辅以辅助数据以计算其位置的垂直分量或将测量值发送到定位服务器以进行位置计算。
此方法应与其他定位方法结合使用以确定UE的3D位置。
3.6 WLAN定位
WLAN定位方法利用WLAN测量AP标识符和可选的其他测量和数据库来确定UE的位置。UE测量从WLAN [21]接入点接收到的信号可选地辅以辅助数据将测量值发送到定位服务器以进行位置计算。使用测量结果和参考数据库计算UE的位置。
或者UE利用WLAN测量和可选的由定位服务器提供的WLAN AP辅助数据来确定其位置。
3.7 蓝牙定位
蓝牙定位方法利用蓝牙来确定UE的位置。支持三种模式
UE测量从与信标标识符相关联的蓝牙[22]信标接收到的信号UE发送蓝牙连续音调扩展CTE信号以使蓝牙信标能够估计来自UE的AoA [51]UE基于来自定位服务器的关于蓝牙信标天线配置的辅助数据估计来自蓝牙信标的AoD [51]。
使用测量结果和参考数据库计算UE的位置。蓝牙方法可以与其他定位方法例如WLAN结合使用以提高UE的定位精度。
3.8 TBS定位
地面信标系统TBS由地面发射机网络组成仅广播用于定位的信号。当前类型的TBS定位信号是MBS大都市信标系统信号[23]和定位参考信号PRSTS 36.211 [24]。UE测量接收到的TBS信号可选择性地利用辅助数据来计算其位置或将测量值发送到定位服务器以进行位置计算。
3.9 运动传感器定位
运动传感器方法利用各种传感器如加速度计、陀螺仪、磁力计等来计算UE的位移。UE基于参考位置和/或参考时间估计相对位移。UE发送包含确定的相对位移的报告该报告可用于确定绝对位置。
此方法应与其他定位方法一起用于混合定位。
3.10 NR增强小区ID方法
NR增强小区IDNR E CID定位是指使用额外的UE测量和/或gNB测量来改进UE位置估计的技术。
尽管NR E-CID定位可以利用与RRC协议中的测量控制系统相同的某些测量值但通常不期望UE仅为定位目的而进行额外的测量即定位程序不提供测量配置或测量控制消息并且UE报告其可用的测量值而不是被要求进行额外的测量操作。
3.11 多RTT定位
多RTT定位方法利用UE Rx-Tx时间差测量值以及可选的DL-PRS-RSRP和/或DL-PRS-RSRPP和/或DL-RSCP对从多个TRP接收的下行链路信号进行测量以及gNB Rx-Tx时间差测量值以及可选的UL-SRS-RSRP和/或UL-SRS-RSRPP和/或UL-RSCP对从UE传输的多个TRP的上行链路信号进行测量。
UE使用从定位服务器接收的辅助数据测量UE Rx-Tx时间差测量值以及可选的接收信号的DL-PRS-RSRP和/或DL-PRS-RSRPP和/或DL-RSCP而TRP使用从定位服务器接收的辅助数据测量gNB Rx-Tx时间差测量值以及可选的接收信号的UL-SRS-RSRP和/或UL-SRS-RSRPP和/或UL-RSCP。这些测量值用于确定定位服务器上的RTT该RTT用于估计UE的位置。
对于NTN中的UE位置网络验证多RTT定位方法利用UE Rx-Tx时间差测量值以及可选的DL-PRS-RSRP和/或DL-PRS-RSRPP对在不同时间实例从单个TRP接收的下行链路信号进行测量以及gNB Rx-Tx时间差测量值以及可选的UL-SRS-RSRP和/或UL-SRS-RSRPP对在不同时间实例从UE传输的单个TRP的上行链路信号进行测量。与每个UE Rx-Tx时间差测量值一起UE还报告以子帧为单位的UE Rx-Tx时间差子帧偏移测量值以及TS 38.215 [37]中定义的UE和卫星之间的服务链路上的多普勒引起的DL定时漂移。
3.12 DL-AoD定位
DL-AoD定位方法利用在UE处从多个TP接收的下行链路信号的测量DL-PRS-RSRP以及可选的DL-PRS-RSRPP。UE使用从定位服务器接收的辅助数据测量接收信号的DL-PRS-RSRP以及可选的DL-PRS-RSRPP并将得到的测量值与其他配置信息一起使用以确定UE相对于邻近TP的位置。
3.13 DL-TDOA定位
DL-TDOA定位方法利用在UE处从多个TP接收的下行链路信号的DL RSTD以及可选的DL-PRS-RSRP和/或DL-PRS-RSRPP和/或DL-RSCPD。UE使用从定位服务器接收的辅助数据测量接收信号的DL RSTD以及可选的DL-PRS-RSRP和/或DL-PRS-RSRPP和/或DL-RSCPD并将得到的测量值与其他配置信息一起使用以确定UE相对于邻近TP的位置。
3.14 UL-TDOA定位
UL-TDOA定位方法利用了从用户设备发送的上行链路信号在多个接收点上的UL-RTOA以及可选的UL-SRS-RSRP和/或UL-SRS-RSRPP和/或UL-RSCP。接收点使用从定位服务器接收的辅助数据来测量接收信号的UL-RTOA以及可选的UL-SRS-RSRP和/或UL-SRS-RSRPP和/或UL-RSCP然后将得到的测量值与其他配置信息一起用于估计用户设备的位置。
3.15 UL-AoA
UL-AoA定位方法利用了从用户设备发送的上行链路信号在多个接收点上的测量到达方位角A-AoA和/或到达顶角Z-AoA。接收点使用从定位服务器接收的辅助数据来测量接收信号的A-AoA和Z-AoA以及可选的UL-SRS-RSRP和/或UL-SRS-RSRPP然后将得到的测量值与其他配置信息一起用于估计用户设备的位置。 注这里的UL-RTOA、UL-SRS-RSRP、UL-SRS-RSRPP、UL-RSCP、A-AoA和Z-AoA等术语都是移动通信中用于定位的专业术语它们分别代表了上行链路相对时间到达、上行链路探测参考信号参考信号接收功率、上行链路探测参考信号参考信号接收功率每资源块、上行链路接收信号码功率、到达方位角和到达顶角等参数。这些参数在定位过程中被测量并用于计算用户设备的位置。
3.16 SL定位和测距
3.16.1 侧链路往返时间定位SL-RTT
SL-RTT定位方法利用了从一个或多个对等UE例如锚点UE接收到的侧链路信号在目标UE处的SL Rx-Tx时间差测量值以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP以及由目标UE发送的侧链路信号在一个或多个对等UE例如锚点UE处执行的SL Rx-Tx时间差测量值以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP。一对UE执行的SL Rx-Tx时间差测量允许确定这对UE之间的距离/范围。目标UE与多个对等UE之间的距离/范围测量值可用于确定目标UE相对于对等UE例如锚点UE的位置。
3.16.2 侧链路到达角SL-AoA
SL-AoA定位方法利用了从一个或多个对等UE例如锚点UE接收到的侧链路信号在目标UE处的SL到达角测量值以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP或由目标UE发送的侧链路信号在一个或多个对等UE例如锚点UE处执行的SL到达角测量值以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP。由UE对由对等UE发送的侧链路信号执行的SL到达角测量确定了这对UE之间相对于参考方向例如地理北方的方位角和垂直角即方向。目标UE与多个对等UE之间的方向测量值可用于确定目标UE相对于对等UE例如锚点UE的位置。
3.16.3 侧链路到达时间差SL-TDOA
SL-TDOA定位方法利用了从两个或多个对等UE例如锚点UE接收到的侧链路信号在目标UE处的SL-RSTD以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP。目标UE测量由两个或多个对等UE发送的接收到的侧链路信号的SL-RSTD以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP。目标UE与多个对等UE之间的SL-RSTD测量值可用于确定目标UE相对于对等UE例如锚点UE的位置。
3.16.4 侧链路到达时间SL-TOA
SL-TOA定位方法利用了由目标UE发送并由多个每UE例如锚点UE接收的侧链路信号的SL-RTOA以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP。对等UE测量由目标UE发送的侧链路信号的SL-RTOA以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP。在多个对等UE处执行的SL-RTOA测量值可用于确定目标UE相对于对等UE例如锚点UE的位置。
下一篇文章我们将重点介绍一下5G NR定位的网络架构设计。
