5G通信系統(tǒng)定位技術(shù)原理與方法

第 1章　蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)發(fā)展概述 1
1.1　引言　2
1.2　無線定位系統(tǒng)的概述和技術(shù)發(fā)展　2
1.2.1　蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)　2
1.2.2　衛(wèi)星定位系統(tǒng)　3
1.2.3　無線局域網(wǎng)定位系統(tǒng)　4
1.2.4　藍牙定位系統(tǒng)　5
1.2.5　超寬帶定位系統(tǒng)　5
1.3　蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)的演進過程　6
1.4　小結(jié)　8
參考文獻　9
第　2章 蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)基礎(chǔ)　13
2.1　引言　14
2.2　蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)　14
2.2.1　增強小區(qū)標識（E-CID）定位技術(shù)　15
2.2.2　下行鏈路到達時間差（DL-TDOA）定位技術(shù)　15
2.2.3　上行鏈路到達時間差（UL-TDOA）定位技術(shù)　17
2.2.4　多小區(qū)往返行程時間（Multi-RTT）定位技術(shù)　18
2.2.5　下行鏈路離開角（DL-AoD）定位技術(shù)　20
2.2.6　上行鏈路到達角（UL-AoA）定位技術(shù)　20
2.2.7　5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)融合定位技術(shù)　21
2.3　定位測量量估計算法　22
2.3.1　傳輸時延（TOA）估計　22
2.3.2　到達角（AoA）估計　24
2.3.3　傳輸時延（TOA）和到達角（AoA）聯(lián)合估計　26
2.4　終端位置解算算法　27
2.4.1　最小二乘法及Chan定位算法　28
2.4.2　泰勒級數(shù)算法　31
2.4.3　指紋定位算法　32
2.5　定位性能指標　34
2.5.1　克拉美羅下界（CRLB）　34
2.5.2　均方誤差（MSE）與均方根誤差（RMSE）　35
2.5.3　累積分布函數(shù)（CDF）　36
2.6　小結(jié)　37
參考文獻　37
第3章　5G位置服務架構(gòu)和信令過程　39
3.1　引言　40
3.2　位置服務架構(gòu)　40
3.2.1　位置服務端到端架構(gòu)　40
3.2.2　RAN側(cè)定位架構(gòu)　43
3.3　網(wǎng)元功能和接口功能　45
3.3.1　網(wǎng)元功能　45
3.3.2　接口功能　50
3.4　位置服務和信令過程　55
3.4.1　位置服務　55
3.4.2　端到端位置服務過程　58
3.4.3　網(wǎng)絡(luò)與終端定位過程　87
3.5　小結(jié)　97
參考文獻　98
第4章　5G下行定位技術(shù)　101
4.1　引言　102
4.2　下行定位參考信號　102
4.2.1　下行定位參考信號資源/資源集　102
4.2.2　下行定位參考信號資源單元映射圖案設(shè)計　105
4.2.3　下行定位參考信號序列設(shè)計　107
4.2.4　下行定位參考信號端口與帶寬　108
4.2.5　下行定位參考信號配置　109
4.3　下行定位測量量　113
4.3.1　下行參考信號時間差　113
4.3.2　下行定位參考信號接收功率　115
4.3.3　下行定位參考信號子徑接收功率　115
4.4　下行定位物理層過程　116
4.4.1　下行測量過程　116
4.4.2　基站天線與波束信息上報過程　117
4.4.3　下行定位輔助數(shù)據(jù)　118
4.4.4　下行定位參考信號波束管理過程　119
4.4.5　下行定位參考信號接收功率的上報　120
4.4.6　下行收發(fā)定時誤差影響消除　121
4.4.7　下行非視距/多徑影響消除　124
4.5　下行定位高層流程　125
4.5.1　終端與定位服務器間的信令流程　125
4.5.2　基站與定位服務器間的信令流程　127
4.5.3　RRC_INACTIVE狀態(tài)下的下行定位技術(shù)的定位流程　128
4.5.4　按需點播下行定位參考信號流程　129
4.6　小結(jié)　131
參考文獻　132
第5章　5G上行定位技術(shù)　135
5.1　引言　136
5.2　上行定位探測參考信號　136
5.2.1　上行定位探測參考信號資源設(shè)計　137
5.2.2　上行定位探測參考信號序列設(shè)計　137
5.2.3　上行定位探測參考信號資源單元映射圖案設(shè)計　138
5.2.4　上行定位探測參考信號循環(huán)移位設(shè)計　139
5.2.5　上行定位探測參考信號配置方案　141
5.3　上行定位測量量　142
5.3.1　上行相對到達時間　143
5.3.2　上行探測參考信號接收功率　143
5.3.3　上行探測參考信號子徑接收功率　143
5.3.4　上行到達角　144
5.3.5　上行定位測量量的上報　144
5.4　上行定位物理層過程　145
5.4.1　上行定位探測參考信號定時提前調(diào)整　145
5.4.2　上行定位探測參考信號的功率控制　146
5.4.3　上行定位探測參考信號波束管理　147
5.4.4　上行收發(fā)定時誤差影響消除　149
5.4.5　UL-AoA定位技術(shù)的增強方案　152
5.4.6　上行非視距/多徑影響的消除　153
5.5　上行定位高層流程　154
5.5.1　終端與服務基站間的信令流程　154
5.5.2　基站與定位服務器間的信令流程　156
5.5.3　非激活態(tài)上行定位技術(shù)的流程　159
5.6　小結(jié)　161
參考文獻　161
第6章　5G上下行聯(lián)合定位技術(shù)　163
6.1　引言　164
6.2　Multi-RTT定位的定位測量量　164
6.2.1　UE Rx-Tx時間差　164
6.2.2　gNB Rx-Tx時間差　165
6.3　上下行聯(lián)合定位物理層過程　165
6.3.1　上下行聯(lián)合收發(fā)定時誤差消除增強方案　165
6.3.2　上下行NLOS/多徑處理增強方案　168
6.4　上下行聯(lián)合定位技術(shù)的高層流程　168
6.4.1　終端與定位服務器、服務基站間的信令流程　170
6.4.2　基站與定位服務器間的信令流程　173
6.4.3　RRC_INACTIVE狀態(tài)的定位流程　176
6.5　小結(jié)　178
參考文獻　178
第7章　5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)和非蜂窩網(wǎng)絡(luò)的融合定位技術(shù)　181
7.1　引言　182
7.2　非蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)　182
7.2.1　網(wǎng)絡(luò)輔助的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)　182
7.2.2　無線局域網(wǎng)定位　186
7.2.3　藍牙定位　187
7.2.4　慣性導航定位　187
7.3　5G融合定位技術(shù)　190
7.4　5G輔助衛(wèi)星的增強定位　191
7.4.1　輔助衛(wèi)星定位系統(tǒng)　191
7.4.2　輔助衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)　192
7.5　小結(jié)　194
參考文獻　195
第8章　5G NR載波相位定位技術(shù)　199
8.1　引言　200
8.2　基本原理　200
8.3　信號模型　201
8.4　關(guān)鍵技術(shù)　203
8.4.1　測量算法　203
8.4.2　初始時偏/相偏消除算法　208
8.4.3　UE位置解算算法　209
8.4.4　多徑信道影響消除算法　216
8.5　5G NR載波相位定位對3GPP協(xié)議的影響　219
8.5.1　載波相位定位參考信號　219
8.5.2　載波相位測量量　221
8.5.3　物理層過程　223
8.6　性能評估　224
8.6.1　克拉美羅下界分析　224
8.6.2　仿真評估　226
8.7　小結(jié)　227
參考文獻　228
第9章　5G定位標準的進展和趨勢展望　231
9.1　引言　232
9.2　5G定位場景和性能指標　232
9.2.1　3GPP協(xié)議中5G定位服務總體需求和性能指標　232
9.2.2　3GPP 5G V2X定位性能要求　233
9.2.3　3GPP 5G公共安全定位性能指標　233
9.2.4　3GPP 5G測距業(yè)務定位性能指標　234
9.2.5　3GPP 5G LPHAP定位性能指標　234
9.2.6　3GPP Release 16 NR定位場景和性能指標　234
9.2.7　3GPP Release 17 NR定位場景和性能指標　235
9.3　5G-Advance定位及6G定位技術(shù)展望　235
9.3.1　直通鏈路定位　235
9.3.2　載波帶寬聚合定位　236
9.3.3　5G NR載波相位定位　236
9.3.4　蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位完好性　237
9.3.5　低功耗高精度定位　237
9.3.6　低能力等級終端定位　238
9.3.7　人工智能/機器學習定位　238
9.3.8　6G定位技術(shù)展望　239
9.4　小結(jié)　240
參考文獻　241
縮略語　245