LTE 5G 定位技术演变

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（positioning reference 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。

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。