5G的高精度定位

无线电定位基于 4 种物理方式，包括信号扩展，基于时间，基于角度，基于频率。主要资源包括带宽，天线元素，频率精度和信噪比。

Wifi 的 RSSI 定位方法在复杂的多径环境下，测距定位性能急剧下降，误差可达十几米；FTM 测距精度与带宽相关，但是没有利用多天线，其抗多径能力仍然受限。受制于较低的瞬时带宽以及 2.4G 频段信号拥挤造成的干扰，蓝牙测向定位精度有限。UWB 带宽大于 500MHz，抗多径和抗干扰能力强，功耗低，利用超窄脉冲可实现厘米级的精确室内定位。UWB 标签虽然已经可以做到小型化，但目前没有集成到智能手机，所以待定位目标需要单独配备 UWB 标签。UWB 技术通常用于特定行业，其基站在人流密集的城市和室内环境下覆盖率很低。

自 2016 年起，3GPP 在 R13、R14 版本持续开展针对 3G 和 4G 室内定位技术增强的研究，增强了 RAT（RadioTechnology，无线电技术）定位方法，完善了非 RAT 的室内定位方法等。在 R14 标准版本的定位增强技术包括以下几方面： 

（1）共享 PCI（Physical Cell Identifier，物理小区标识）场景下的 OTDOA（Observed Time Differenceof Arrival，观察到达时间差）增强。R14 中，终端能够区分共享 PCI 场景下的不同传输节点，增加了终端侧可进行定位测量节点的个数，从而提高了定位精确度。

（2）基于定位参考信号的信标 R14 引入了只传输定位参考信号的传输节点，该特性使得终端能够识别额外的定位参考信号，从而提高了定位精确度。

（3）定位参考信号结合 CRS（Cell ReferenceSignal，小区参考信号）进行测量终端能够结合定位参考信号和小区参考信号，获得 RSTD（Reference Signal Time Difference，参考信号时间差测量），从而改善 OTDOA 精确度。

（4）多径下的 TOA（Time of Arrival，到达时间）R14 中，终端可以将多条路径下的 TOA 上报给网络侧，网络侧可以利用该信息，补偿由于多径衰落导致的测量误差，从而提高了定位精确度。 2019 年 6 月，3GPP 的 Rel.15 版 TR38.885 对于定位的描述为：一般用户，80%的情况下水平定位精度不低于 50 米，垂直精度 5 米，端到端延迟低于 30 秒，对商业用户为水平定位精度，室内不低于 3 米，室外不低于 10 米，垂直精度不低于 3 米。端到端延迟低于 1 秒。Rel.16 版计划做到商业用户室外最低 3 米的定位精度，端到端延迟低于 1 秒。本来预计到今年 3 月底发布，但疫情打乱了日程，估计到 9 月底才能完成 R16 版。17 版计划做到亚米级定位，端到端延迟低于 100 毫秒，预计 2021 年底发布。R16 版也支持日本的 QZSS 的 SSR 信息，可以接受，但是需要特别的解码器。

PRS（positioningreference signal 位置参考信号）SRS（sounding reference signal 探测参考信号）LPP（LTE Positioning Protocol LTE 定位协议）

基于用户（UE）的位置测量报告包括如下

•Downlink reference signal referencepower (下行参考信号电平值 DL RSRP) per beam/gNB
•Downlink reference signal timedifference (下行参考信号时间差 DLRSTD)
•UE RX-TX time difference 用户接收发射时间差
基于 gNB- 的位置测量报告
• Uplink angle-of-arrival (上行到达角 UL-AoA)• Uplink reference-signal receive power (上行参考信号电平值 UL-RSRP)• UL relative time of arrival (上行链路相对到达时间 UL-RTOA)• gNB RX-TX time difference 5G 在定位方面，有 5 大优势，一是高载波频率。

二是高带宽。

三是天线数量极多。

四是 D2D 直接通讯。

五是网络密度很高。

这 5 大优势最终变为 UL-RTOA 和 UL-AoA。TDOA（TimeDifference of Arrival，信号到达时间差）和 AOA（Angle of Arrival，到达角度测距）是两种基础的无线定位技术。

从理论上分析，一方面，5G 采用高频或者毫米波通信，毫米波通信具有非常好的方向性，可以实现更高精度的测距和测角；另外一方面，5G 采用大规模天线技术，具有更高分辨率的波束，也可以实现更高精度的测距和测角特性。因此，基于 AOA 的定位方法将比 4G 具有更高的精度。此外，由于 5G 采用了低时延、高精度同步等技术，对提升 TDOA 定位精度也有帮助。TDOA 的误差来源主要是时钟误差，降低时钟误差可以采用高精度晶振，但这个提升有限，要大幅度提高成本较高。AOA 的的误差是基站与终端距离的线性函数，这个容易后期补偿，成本较低。因此 AOA 是主要方向。

5G 最擅长的是室内定位 ，因为 5G 的穿透力比较差，大范围定位不是 5G 的强项。自主代客泊车的地下停车场定位是最具备优势的，和完全依靠概率算法的摄像头方案比，通讯的物理定位准确度、稳定性和鲁棒性强之百倍。地下停车场照度低，光线变化剧烈，非常不适合基于摄像头的方案。还有基于物流仓库的室内定位，水平与垂直都要求精度是 5-10 厘米，远不是摄像头能做到的，UWB 方案则成本较高，也有频谱问题。

通信网和定位网可以合二为一，提高网络利用率，分摊部分成本。低成本是其最大优势。定位网元可以和基站共站，支持常规的一体化的通信和定位覆盖；定位设备也可以以独立定位设备形态存在，支持独立的定位增强覆盖网络；可以支持异构定位网，包括带内定位网、共频带定位技术、TBS、Wi-Fi 等；各种定位网络支持接入 5G 网络，在终端或者定位服务器中进行融合定位。因为目前标准基站之间接口无法支持高精度同步，应此必须增加高精度同步网络单元。

2019 年 10 月，华为、香港电讯(HKT)和全球移动供应商协会(GSA)联合发布《室内 5G 场景化白皮书》，其中就提到高精度室内定位，目前已经能达到亚米级。2020 年 2 月 29 日，华为召开 5G 室内覆盖新产品与解决方案线上发布会，重磅推出 5G 室内数字化家族系列全新产品和解决方案，包含升级版 5G LampSite、5G LightSite，和 5G 室内覆盖解决方案 LampSiteEE（Enterprise Edition）。华为面向行业场景发布的 LampSite EE 解决方案，包含有 5 大功能集：5G 室内超宽带、5G 室内精准定位、5G 工业级超低时延、5G 室内高可靠性、5G 工业级高密并发连接。

2020 年 3 月 19 日，高通则发表了自己的室内定位视频。     

室内共有 5 个 TRP（发射与接收点），每个使用定向天线，4X4MIMO 阵列，400MHz 带宽，中心频率 6.225GHz。

水平定位精度基本保持在 10 厘米左右，垂直定位精度略低。

如果在高速公路这样的开放空间，利用 V2X 网络也可以做大范围的高精度定位。而室内的高精度定位显然用 5G 是最合适的。