5G如何实现更高精度的定位

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　　4G时代涌现出了滴滴打车，共享单车等基于用户地理位置的新应用形态；“5G定位”作为一个新的方向，物联网和智能化对基于其位置服务提出了更高的要求，对于解决室外到室内的“最后一公里”高精度定位问题发挥更强的赋能和带动作用。
　　那么，5G是如何实现更高精度的定位呢？3GPP面向5G新的网络架构，提出了下图所示的5G定位架构图：
　　

　　总体上来看，5G的定位从架构来看与4G相似，通俗来讲就是通过对接收到的无线电波的特征参数进行测量，利用测量到的无线信号数据，采用特定的算法对移动终端所处的地理位置进行估算。
　　大家如果觉得比较抽象的话可以结合下面这张示意图来进一步理解：
　　

　　R16引入了一些针对5G的定位方案：DL-TDOA、UL-TDOA、DL-AoD、UL-AOA、Multi-RTT、E-CID （具体参见TS 38.305），简要说明如下：
　　• 下行到达时间差（DL-TDOA）：其原理与4G OTDOA类似，终端测量两个基站发送的下行定位参考信号PRS的到达时间差RSTD，上报位置服务器，位置服务器根据多个下行参考信号时间差，从而获得终端位置估计。
　　

　　• 上行到达时间差（UL-TDOA）的原理与DL-TDOA类似，但这是基于上行信号的定位技术，基站测量上行相对到达时间差UL RTOA（利用增强的探测参考信号SRS），上报位置服务器，位置服务器判断终端的位置。
　　• 下行离开角度（DL-AoD）：终端测量并上报下行参考信号波束的接收功率（即每个基站的波束的DL RSRP），根据发送波束方向来估计终端的位置角度，根据多个基站估计值，位置服务器解方程组，从而获得终端位置。
　　

　　• 上行到达角度（UL-AoA）：原理与DL-AoD类似，但这是基于上行信号的定位技术，多个基站测量终端上行信号的到达角度，上报位置服务器，根据多个基站测量的到达角度，位置服务器解方程组，从而获得终端位置。
　　• 多站往返时间（Multi-RTT）：终端与至少三个基站互发参考信号，测量 Rx-Tx 时间差以得到 RTT，三个圆的交点即为终端位置，Rx-Tx信息汇总到位置服务器，从而获得终端位置估计。
　　

　　• 增强小区ID （E-CID）：基站与终端互发参考信号测量 Rx-Tx 时间差以得到RTT，确定终端所在的圆，结合DL-AoD或UL-AoA 得到角度信息，它与圆的交点即为终端位置。这种定位方法的一个显著的优点：仅靠单站即可完成定位，不受基站之间同步精度的影响。
　　

　　• 总的来说，5G相对于4G在定位技术方面具备一些天然的优势，比如大带宽（时间分辨率高）以及采用Massive MIMO大规模天线技术，具有更高分辨率的波束，可以实现更高精度的测距和测角，上述定位方法既可以单独使用，也可以结合使用，以此来满足室外和室内不同场景的精度需求。
　　2020年10月，中国移动、中兴通讯等联合发布了《5G室内融合定位白皮书》，5G定位产业已经得到了业界的普遍关注。

王栋春 · 2021-1-18 21:38:45

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