對于OTDOA定位，目標(biāo)設(shè)備使用從多個(gè)gNB接收的無線信號執(zhí)行到達(dá)時(shí)間（TOA）測量。如果可以在UE和gNB處進(jìn)行TOA測量，并且如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以交換TOA測量信息，則另一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以確定往返時(shí)間（RTT），其對雙范圍估計(jì)，豈不完美。

為了消除未知傳輸時(shí)間，執(zhí)行由兩個(gè)不同且精確同步的TP傳輸?shù)膬蓚€(gè)TOA測量值的差。然而，這種差分是在進(jìn)行TOA測量之后進(jìn)行的，并且是一個(gè)計(jì)算過程（而不是測量過程）。

OTDOA位置眾所周知，例如LTE部署，需要在網(wǎng)絡(luò)中跨TP（GNB）進(jìn)行精細(xì)（例如納秒級）同步。RTT方法也基于TOA測量，但只需要粗略的gNB定時(shí)同步，例如類似于TDD同步要求。然而，它通常涉及兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的測量交換，如圖1所示。

圖1說明了RTT的基本原理，其中TOA測量在啟動和響應(yīng)設(shè)備上進(jìn)行，并且響應(yīng)設(shè)備將其TOA測量值提供給啟動設(shè)備以進(jìn)行RTT計(jì)算。發(fā)起設(shè)備可以是gNB或UE，響應(yīng)設(shè)備可以分別是UE和gNB。然后，RTT測量將對應(yīng)于兩個(gè)設(shè)備之間的雙量程測量。

對于NR定位，應(yīng)研究基于RTT方法的詳細(xì)過程和性能。例如，服務(wù)gNB可以向UE發(fā)送控制信號，向UE指示一個(gè)或多個(gè)gNB將在特定下行資源上傳輸RTT測量信號。然后，UE測量相對于其自身定時(shí)的到達(dá)時(shí)間（TOA：the arrival times），類似于OTDOA定位，然后在上行RTT測量信號中報(bào)告定時(shí)測量，這應(yīng)允許附近所有GNB可以精確測量到TOA（并提取UE TOA測量有效載荷）。然后，可以根據(jù)上行信號的到達(dá)時(shí)間，結(jié)合有效載荷中提供的UE定時(shí)信息來計(jì)算RTT。還應(yīng)支持相反的方向，其中UE通過發(fā)送上行RTT測量信號來啟動過程，該信號可由其附近的多個(gè)gnb接收。然后，每個(gè)gNB測量到達(dá)時(shí)間，并用下行RTT測量信號進(jìn)行響應(yīng)，該信號包括消息負(fù)載（或單獨(dú)消息）中必要的時(shí)間戳。UE然后測量下行 RTT測量信號的TOA，并計(jì)算每個(gè)gNB的RTT以確定其位置。

如上所述，基于RTT的方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要嚴(yán)格的gNB同步要求。同步精度應(yīng)在CP長度內(nèi)，以減少任何小區(qū)間干擾，并允許跨不同GNB進(jìn)行多個(gè)獨(dú)立的定時(shí)測量（這可能會導(dǎo)致TDD部署所需的類似同步要求）。

對于這兩種定位，基于OTDOA和RTT的定位在無線水平上的關(guān)鍵點(diǎn)是能夠以足夠的精度測量TOA，以便測量對定位有用。

“positioning signal”可以重用現(xiàn)有的NR信號，例如SSB、CSI-RS、SRS等，用于定位（TOA）測量（可能具有一些擴(kuò)展或附加配置選項(xiàng)）。然而，也可以使用上下行PRS（例如，為了提高準(zhǔn)確性）。

Hearability ("near-far problem")

如上所述，目標(biāo)設(shè)備必須接收來自多個(gè)TP的信號。此外，對于基于RTT的位置，必須在多個(gè)RP處接收來自目標(biāo)設(shè)備的信號。因此，從（單個(gè)或一組）發(fā)射器接收的功率水平通常具有較寬的范圍。例如，來自附近TP的相對較強(qiáng)的信號可能使接收器無法檢測來自較遠(yuǎn)TP的較弱信號。

良好的可聽性要求保持來自多個(gè)TP（可能是GNB或UE）的信號之間的正交性。對于LTE下行定位參考信號（PRS：Positioning Reference Signal），通過六個(gè)信號的頻率重用在頻域中實(shí)現(xiàn)正交性，例如，值mod（

NIDPRS，6）確定PRS音調(diào)的六種可能頻率之一。如果兩個(gè)TP具有相同的mod（

NIDPRS，6）值，則PRS音調(diào)發(fā)生碰撞，信號將不再正交。在這種情況下，偽隨機(jī)PRS序列將一個(gè)TP與另一個(gè)TP區(qū)分開來。然而，PRS代碼隔離通常不足以解決遠(yuǎn)近問題，因此，在LTE中支持PRS靜音。如果PRS在頻域發(fā)生碰撞，靜音可以使PRS再次相互正交。然而，靜音會“浪費(fèi)”信號資源并增加延遲。先前已經(jīng)研究了LTE的靜音替代方案，包括PRS頻移（vshift）的隨機(jī)化和PRS干擾消除。為了進(jìn)一步提高LTE中PRS的可聽性，定位子幀被設(shè)計(jì)為“低干擾子幀”，即不在數(shù)據(jù)信道上傳輸。

通過在窄波束中發(fā)射或接收定位信號，也可以在空域中保持信號正交性。

TP Ambiguity

RP執(zhí)行的TOA測量必須與其TP唯一相關(guān)。在Rel-14 LTE?下行PRS中，這種關(guān)聯(lián)是通過PRS-id實(shí)現(xiàn)的，它確定了PRS信號的頻率模式以及偽隨機(jī)碼序列。LTE中有4096個(gè)PRS IDs

NIDPRS。密集的網(wǎng)絡(luò)部署需要足夠大范圍的signal?ID。從經(jīng)驗(yàn)來看，遠(yuǎn)端無線接頭、分布式天線和中繼器是造成TP模糊問題的原因。

Measurement Accuracy

最重要的特性是能夠以足夠的精度測量TOA，以使測量對定位有用。精度主要由信號帶寬、SNR和多徑條件決定。精度還取決于測量設(shè)備的能力，例如積分時(shí)間、測量方法/算法以及本地時(shí)鐘和頻率偏移的穩(wěn)定性。

通過將接收信號與接收器生成的信號模板進(jìn)行互相關(guān)來測量無線信號的TOA。互相關(guān)輸出的峰值表示兩個(gè)信號之間的時(shí)間偏移。由于接收器必須知道發(fā)射信號，因此存在“signal overhead”，通常在TOA測量精度和該開銷之間進(jìn)行權(quán)衡。

(a)?占用定位帶寬

寬帶信號是實(shí)現(xiàn)精確定位的一個(gè)關(guān)鍵特性，因?yàn)槎鄰接捎谄淇煞直嫘远蟛糠挚梢詼p小。Lte?下行prs 信號可以利用1.4、3、5、10、15和20mhz 的帶寬，這可能比系統(tǒng)帶寬小。在后一種情況下，lte?下行prs 占用中央資源塊。由于對精度的要求范圍很廣，定位資源塊的數(shù)量和頻率位置應(yīng)該是可以靈活配置的。顯然，定位 PRB 的帶寬不能超過配置的載波帶寬。然而，似乎沒有必要的定位 prb必須至少大于一個(gè) ssb帶寬。允許在非連續(xù)的?prb 中定位 prb也可能是有益的，例如，允許與其他信號更好地共存(例如，在 lte 中，pss，sss，pbch 可能出現(xiàn)在 prs 場合中)。例如，圖2說明了不同的帶寬配置選項(xiàng)，其中定位帶寬與系統(tǒng)帶寬(a)或系統(tǒng)帶寬(b)的中心塊相同，目前 lte?下行prs 支持這種配置。圖2(c)說明了比 cc 帶寬小的定位帶寬，但是定位資源不占用中心 prb。這也將允許定位信號在不同場合的頻率跳頻。圖2(d)顯示了一個(gè)例子，其中定位信號占據(jù)兩個(gè)非連續(xù)塊，產(chǎn)生一種“slit spectrum”信號，也用于現(xiàn)代化的 gnss (例如，gps l1c 或 galileo e1)。這也可能使窄帶接收機(jī)只能在一個(gè)邊帶內(nèi)工作。后者也可能發(fā)生在兩個(gè)分量載波中的定位信號的情況下，其中空白資源塊可以是兩個(gè)分量載波中每個(gè)分量載波邊緣的保護(hù)帶。

(a)?占用?Tones

Lte 下行prs 模式不會占據(jù)資源塊中的所有音調(diào)，因?yàn)樾枰c crs 共存，如圖3所示。這些“frequency holes”導(dǎo)致了時(shí)間相關(guān)函數(shù)的別名峰值。此外，PRS 符號分布在一個(gè)時(shí)隙上，這需要 PRS 符號在時(shí)隙上的相干合并，這可能會增加測量延遲并且可能對移動性(多普勒)敏感。為了縮短測量持續(xù)時(shí)間(這通常也意味著降低功耗)和避免別名相關(guān)峰，nr 定位信號應(yīng)該利用資源塊中的所有音調(diào)。這通?？梢酝ㄟ^交錯(cuò)Comb-N結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，其中(非交錯(cuò)的)Comb-1也應(yīng)該得到支持，如圖4所示。

(b)?占用?Time Duration

在?lte 中，下行prs 在預(yù)定義的定位子幀中傳輸，子幀由若干個(gè)連續(xù)的Nprs子幀 組成，這些子幀被稱為“positioning occasion”。定位場合周期性地發(fā)生。在 lte rel-9中，連續(xù)下行子幀的數(shù)量可以是1、2、4或6個(gè)子幀(毫秒)。在 lte rel-14中，prs 可以更密集，通常在1到160個(gè)子幀之間的任意數(shù)字。更長的時(shí)域信號允許更長的互相關(guān)間隔，因此，改善了預(yù)檢測信噪比。此外，準(zhǔn)確的多普勒測量需要高的 prs 時(shí)間密度。然而，較高的定位信號密度也意味著較大的開銷，這可能導(dǎo)致較低的頻譜效率或有效傳輸速率。定位信號的時(shí)間持續(xù)時(shí)間可能受到波束掃描周期的約束。這可能需要定義定位信號的方向版本，類似于 ssb和burst的概念。然后可以在定位信號中編碼出發(fā)角(aod：Angle-Of-Departure)。圖5是波束掃描定位信號時(shí)域映射的一個(gè)例子。定位信號可以在同一波束方向上重復(fù)若干次，以允許?RX波束掃描和?rx 合并，這將導(dǎo)致覆蓋率的提高，并允許確定偏離角?？梢怨芾砜绲攸c(diǎn)的 Tx 波束掃描，以提高可聽性(即減少干擾)。

按需定位信號

lte 下行prs 信號通常是一個(gè)“總是在線”的特定小區(qū)廣播信號。也就是說，一旦在網(wǎng)絡(luò)部署中配置，prs 配置很少改變。Nr 通常采用精益設(shè)計(jì)，最大限度地減少總在線傳輸，以提高網(wǎng)絡(luò)能源效率，并確保更好的前向兼容性。通常情況下，nr 中的 ssb可能是唯一始終開啟的信號。這也可能要求任何 nr 下行定位信號只能在必要時(shí)發(fā)送。然而，由于定位需要來自多個(gè) gnb的測量，因此按需定位信號需要在一個(gè)經(jīng)緯度(例如，不僅僅在一個(gè)小區(qū))中進(jìn)行精確的協(xié)調(diào)。定位信號傳輸請求可以來自目標(biāo)設(shè)備或定位服務(wù)器。這也可能意味著定位信號原則上是特定用途的，盡管在給定區(qū)域的多個(gè)用途可能使用相同的定位信號配置。也就是說，通常在一個(gè)給定的區(qū)域中會有多個(gè)用戶同時(shí)請求定位服務(wù)。配置的定位信號資源可能取決于對特定用戶的服務(wù)質(zhì)量要求(例如，頻率和時(shí)間分配等等)。一個(gè)先驗(yàn)的已知目標(biāo)設(shè)備位置(例如，基于 cell-id)可能允許選擇合適的定位Tx波束方向。

它也應(yīng)該可以配置類似 lte 的“總在線”廣播定位信號，可能具有較低的占空比和較小的帶寬。這可能允許 ue執(zhí)行常規(guī)(可能是粗糙的)位置確定，以驗(yàn)證一些觸發(fā)條件(例如，地理圍欄等)。例如，當(dāng)位置報(bào)告被觸發(fā)時(shí)，占空比或定位信號帶寬可能會按需增加。定位信號的按需配置可能會對架構(gòu)和信令要求產(chǎn)生影響，這需要在協(xié)議中進(jìn)行研究。

基于UE的模式

Lte 中基于蜂窩的定位方法(例如 otdoa 和 e-cid)依賴于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器來解決目標(biāo)設(shè)備的位置。這通常是由于運(yùn)營商對網(wǎng)絡(luò)信息的保密處理，比如 gnb 位置和網(wǎng)絡(luò)同步。然而，這限制了基于 ue 的 otdoa 和 rtt 的實(shí)現(xiàn)，以及它們與非依賴于RAT的方法(例如 gnss、傳感器等)的雜交。例如，位置計(jì)算的延遲對于需要在移動設(shè)備上立即響應(yīng)的應(yīng)用程序很重要。此外，基于用戶界面的模式可以更好地滿足定位容量要求。因此，NR 定位應(yīng)該支持安全機(jī)制來支持基于網(wǎng)絡(luò)的定位。例如，lte rel-15支持廣播加密的協(xié)助數(shù)據(jù)，這可能在基于 ue 的定位方法的 nr 中得到類似的支持。支持基于用戶的定位和廣播援助數(shù)據(jù)(例如，gnb 位置信息)只影響更高的層。