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從 2G 到 4G，蜂窩網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)主要有：E-CID、AoA、ToA、TDOA 等。
E-CID
傳統(tǒng)基站分為三個扇區(qū)，一個扇區(qū)對應(yīng)一個小區(qū)，每扇區(qū)通常 120 度，每個小區(qū)都有不同的識別碼（Cell ID）。
由于基站的經(jīng)緯度是已知的，根據(jù) Cell ID 就可以大致鎖定手機(jī)的位置。但一個小區(qū)的覆蓋范圍很大，通常幾百米到幾公里，僅基于 Cell ID 的定位誤差非常大，所有有了 E-CID 定位技術(shù)。
E-CID，Enhanced Cell-ID，指基于 Cell ID 的增強(qiáng)定位技術(shù)，包括 Cell ID+RTT、Cell+RTT+AoA 等。
Cell ID+RTT
在 Cell ID 的基礎(chǔ)上增加 RTT（Round Trip Time）測量，即通過 TA（Time Advance，時間提前量）得出信號從手機(jī)到達(dá)基站，或從基站到達(dá)手機(jī)的時間，再乘以光速（無線信號傳播速度）來估算手機(jī)與基站之間的距離。
在 Cell ID+RTT 的定位方式下，可對附近的三個基站進(jìn)行距離估算來提升定位精準(zhǔn)度。
Cell ID+RTT+AoA
AoA，Angle-of-Arrival，到達(dá)角，就是利用手機(jī)信號傳送至基站的入射角度來進(jìn)一步確定手機(jī)在該區(qū)域的位置。
在 Cell ID 的基礎(chǔ)上，增加 RTT 和 AoA 輔助可大幅提升定位精準(zhǔn)度。
E-CID，就是在 Cell ID 的基礎(chǔ)上增加 TA、AoA、RSRP、RSRQ 等輔助信息來提升定位精準(zhǔn)度的定位方法。
TOA
TOA，Time of Arrival（到達(dá)時間）。
指通過測量多個基站發(fā)送的參考信號到達(dá)手機(jī)的時間，來計算不同基站與手機(jī)之間的距離，并以該距離為半徑分別畫一個同心圓，再通過定位算法（三邊定位算法、最小二乘算法），來估算手機(jī)位置。
TDOA
TDOA，Time Difference of Arrival（到達(dá)時間差）。
TOA 定位法的缺點(diǎn)在于，若基站與手機(jī)之間時間不同步，雙方都不知道信號發(fā)送的絕對時間，會造成計算和定位誤差。
而 TDOA 利用相對時間（時間差）來彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)，即通過測量手機(jī)與附近兩個基站的信號到達(dá)時間差，來計算手機(jī)到基站的距離差。
從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)看，手機(jī)的位置必定位于以這兩個基站為焦點(diǎn)、以其距離差為定差的雙曲線上。這樣一來，周圍三個或三個以上的基站就能兩兩形成兩條或兩條以上的雙曲線，雙曲線的交點(diǎn)就是手機(jī)的二維位置坐標(biāo)。
上表中的 OTDOA、UTDOA 和 E-OTD 屬于 TDOA 定位法。
A-GNSS
A-GNSS，Assisted GNSS，即網(wǎng)絡(luò)輔助的衛(wèi)星定位系統(tǒng)。
A-GNSS 需要網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)都能接收 GNSS 信息。在 A-GNSS 中，網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)終端當(dāng)前所在的區(qū)域，確定所在區(qū)域上空的 GNSS 衛(wèi)星，將這些信息提供給終端，從而終端可以根據(jù)這些信息縮小衛(wèi)星搜索范圍、縮短搜索時間，更快的完成可用衛(wèi)星的搜索過程。終端快速獲得自身的位置后再將位置信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的定位服務(wù)中心可計算出更精準(zhǔn)的位置。
A-GNSS 可滿足快速移動定位需求，但無法滿足室內(nèi)定位需求。
5G 時代的定位需求
5G 將使能各行各業(yè)的多樣化應(yīng)用，車聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、智能制造、智慧物流、無人機(jī)、資產(chǎn)追蹤等大量應(yīng)用場景對定位能力要求更高，比如車聯(lián)網(wǎng)中的車輛結(jié)隊、主動避撞要求定位精度高達(dá) 30 厘米，且要求支持高速移動和超低時延的定位能力；遠(yuǎn)程操控?zé)o人機(jī)要求 10-50 厘米。同時，如資產(chǎn)追蹤、無人 AGV、AR/VR 等大量應(yīng)用集中在室內(nèi)，衛(wèi)星定位系統(tǒng)無法覆蓋。因此，5G 必須增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)來提升定位精準(zhǔn)度。
根據(jù) 3GPP R16 定義，5G 定位能力必須滿足以下最低要求：
? 對于 80％的終端，水平定位精度優(yōu)于 50 米，垂直定位精度優(yōu)于 5 米。
? 端到端時延低于 30 秒。
對于要求嚴(yán)苛的商業(yè)用例，5G 定位能力至少需滿足以下要求：
? 對于 80％的終端，水平定位精度優(yōu)于 3 米（室內(nèi)）和 10 米（室外）。
? 對于 80％的終端，垂直定位精度優(yōu)于 3 米（室內(nèi)和室外）。
? 端到端時延小于 1 秒。
5G 定位技術(shù)
DL-TDOA：5G R16 版本引入了新參考信號 ----PRS（定位參考信號），用來供 UE 對每個基站的 PRS 執(zhí)行下行鏈路參考信號時間差（DL RSTD）測量。這些測量結(jié)果將上報給位置服務(wù)器。
UL-TDOA：5G R16 版本增強(qiáng)了 SRS（信道探測參考信號），以允許每個基站測量上行鏈路相對到達(dá)時間（UL-RTOA），并將測量結(jié)果報告給位置服務(wù)器。
DL-AoD（下行離開角）：UE 測量每波束 /gNB 的下行鏈路參考信號接收功率（DL RSRP），然后將測量報告發(fā)送到位置服務(wù)器，位置服務(wù)器根據(jù)每個波束的 DL RSRP 來確定 AoD，再根據(jù) AoD 估計 UE 位置。
UL-AOA（上行到達(dá)角）：gNB 根據(jù) UE 所在的波束測量到達(dá)角，并將測量報告發(fā)送到位置服務(wù)器。
Multi-cell RTT：gNB 和 UE 對每個小區(qū)的信號執(zhí)行 Rx-Tx 時差測量。來自 UE 和 gNB 的測量報告會上報到位置服務(wù)器，以確定每個小區(qū)的往返時間并得出 UE 位置。
E-CID：UE 對每個 gNB 的 RRM 測量（例如 DL RSRP），測量報告將發(fā)送到位置服務(wù)器。
所有與定位相關(guān)的測量報告都要上報到位置服務(wù)器，這些測量報告包括：
UE 上報的定位測量報告：
? 每波束 / gNB 的 DL RSRP
? 下行參考信號時間差（DL RSTD）
? UE RX-TX 時間差
gNB 上報的定位測量報告：
? 上行到達(dá)角（UL-AoA）
? UL-RSRP
? UL-RTOA（UL 相對到達(dá)時間）
? gNB RX-TX 時間差
簡而言之，基于以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)，5G R16 引入了新的定位參考信號（PRS），采用了 DL-TDOA、UL-TDOA、DL-AoD、UL-AOA、E-CID 多種定位技術(shù)來合力提升定位精度。
同時，由于 5G 時代超密集網(wǎng)絡(luò)增加了參考點(diǎn)的數(shù)量和多樣性，Massive MIMO 多波束可讓 AoA 估計更精確，以及更低的網(wǎng)絡(luò)時延可提升基于時間測量的精度等，這些優(yōu)勢可進(jìn)一步提升 5G 定位能力。
未來，5G 定位能力將進(jìn)一步增強(qiáng)，R17 版本還會將 5G 定位精度提升到亞米級。
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