自 2016 年起,3GPP 在 R13、R14 版本持續開展針對 3G 和 4G 室內定位技術增強的研究,增強了 RAT(RadioTechnology,無線電技術)定位方法,完善了非 RAT 的室內定位方法等。在 R14 標准版本的定位增強技術包括以下幾方面:
(1)共享 PCI(Physical Cell Identifier,物理小區標識)場景下的 OTDOA(Observed Time Differenceof Arrival,觀察到達時間差)增強。R14 中,終端能夠區分共享 PCI 場景下的不同傳輸節點,增加了終端側可進行定位測量節點的個數,從而提高了定位精確度。
(2)基于定位參考信號的信標 R14 引入了只傳輸定位參考信號的傳輸節點,該特性使得終端能夠識別額外的定位參考信號,從而提高了定位精確度。
(3)定位參考信號結合 CRS(Cell ReferenceSignal,小區參考信號)進行測量終端能夠結合定位參考信號和小區參考信號,獲得 RSTD(Reference Signal Time Difference,參考信號時間差測量),從而改善 OTDOA 精確度。
(4)多徑下的 TOA(Time of Arrival,到達時間)R14 中,終端可以將多條路徑下的 TOA 上報給網絡側,網絡側可以利用該信息,補償由于多徑衰落導致的測量誤差,從而提高了定位精確度。 2019 年 6 月,3GPP 的 Rel.15 版 TR38.885 對于定位的描述爲:一般用戶,80%的情況下水平定位精度不低于 50 米,垂直精度 5 米,端到端延遲低于 30 秒,對商業用戶爲水平定位精度,室內不低于 3 米,室外不低于 10 米,垂直精度不低于 3 米。端到端延遲低于 1 秒。Rel.16 版計劃做到商業用戶室外最低 3 米的定位精度,端到端延遲低于 1 秒。本來預計到今年 3 月底發布,但疫情打亂了日程,估計到 9 月底才能完成 R16 版。17 版計劃做到亞米級定位,端到端延遲低于 100 毫秒,預計 2021 年底發布。R16 版也支持日本的 QZSS 的 SSR 信息,可以接受,但是需要特別的解碼器。
二是高帶寬。
四是 D2D 直接通訊。
這 5 大優勢最終變爲 UL-RTOA 和 UL-AoA。TDOA(TimeDifference of Arrival,信號到達時間差)和 AOA(Angle of Arrival,到達角度測距)是兩種基礎的無線定位技術。
從理論上分析,一方面,5G 采用高頻或者毫米波通信,毫米波通信具有非常好的方向性,可以實現更高精度的測距和測角;另外一方面,5G 采用大規模天線技術,具有更高分辨率的波束,也可以實現更高精度的測距和測角特性。因此,基于 AOA 的定位方法將比 4G 具有更高的精度。此外,由于 5G 采用了低時延、高精度同步等技術,對提升 TDOA 定位精度也有幫助。TDOA 的誤差來源主要是時鍾誤差,降低時鍾誤差可以采用高精度晶振,但這個提升有限,要大幅度提高成本較高。AOA 的的誤差是基站與終端距離的線性函數,這個容易後期補償,成本較低。因此 AOA 是主要方向。
5G 最擅長的是室內定位 ,因爲 5G 的穿透力比較差,大範圍定位不是 5G 的強項。自主代客泊車的地下停車場定位是最具備優勢的,和完全依靠概率算法的攝像頭方案比,通訊的物理定位准確度、穩定性和魯棒性強之百倍。地下停車場照度低,光線變化劇烈,非常不適合基于攝像頭的方案。還有基于物流倉庫的室內定位,水平與垂直都要求精度是 5-10 厘米,遠不是攝像頭能做到的,UWB 方案則成本較高,也有頻譜問題。
室內共有 5 個 TRP(發射與接收點),每個使用定向天線,4X4MIMO 陣列,400MHz 帶寬,中心頻率 6.225GHz。