【NR 定位】3GPP NR Positioning 5G定位标准解读（二）

前言

2. UE定位方法的作用

3. 标准UE定位方法

3.1 引言

3.2 网络辅助的GNSS方法

3.3 OTDOA定位

3.4 增强小区ID方法

3.5 气压传感器定位

3.6 WLAN定位

3.7 蓝牙定位

3.8 TBS定位

3.9 运动传感器定位

3.10 NR增强小区ID方法

3.11 多RTT定位

3.12 DL-AoD定位

3.13 DL-TDOA定位

3.14 UL-TDOA定位

3.15 UL-AoA

3.16 SL定位和测距

3.16.1 侧链路往返时间定位（SL-RTT）

3.16.2 侧链路到达角（SL-AoA）

3.16.3 侧链路到达时间差（SL-TDOA）

3.16.4 侧链路到达时间（SL-TOA）

前言

3GPP NR Positioning 5G定位标准：3GPP TS 38.305 V18

3GPP 标准网址：Directory Listing /ftp/

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2. UE定位方法的作用

NG-RAN可以利用一种或多种定位方法来确定UE的位置。

UE的定位包括两个主要步骤：

信号测量；
基于测量的位置估计和可选的速度计算。

信号测量可以由UE或由服务的ng-eNB或gNB进行。对于地面定位方法，所测量的基本信号通常是LTE或NR无线传输；然而，其他方法可以利用其他传输，例如通用无线电导航信号，包括来自全球导航卫星系统（GNSS）的信号。

定位功能不应局限于单一的方法或测量。也就是说，它应该能够利用其他标准的方法和测量，只要这些方法和测量是可用的和适当的，以满足位置服务客户端所需的服务需求。这些附加信息可以包括容易获得的E-UTRAN或NG-RAN测量。

位置估计计算可以由UE或由LMF进行。

当UE在NG-RAN覆盖范围内或外时，使用sidelink的UE定位方法可以用于获取绝对位置、相对位置或测距信息。

3. 标准UE定位方法

3.1 引言

对于NG-RAN接入所支持的标准定位方法包括：

网络辅助的GNSS方法；
基于LTE信号的观测到达时间差（OTDOA）定位；
基于LTE信号的增强小区ID方法；
WLAN定位；
蓝牙定位；
地面信标系统（TBS）定位；
基于传感器的方法：
- 气压传感器；
- 运动传感器。
基于NR信号的NR增强小区ID方法（NR E-CID）；
基于NR信号的多往返时间定位（Multi-RTT）；
基于NR信号的下行链路出发角（DL-AoD）；
基于NR信号的下行链路到达时间差（DL-TDOA）；
基于NR信号的上行链路到达时间差（UL-TDOA）；
基于NR信号的上行链路到达角（UL-AoA），包括A-AoA和Z-AoA；
基于侧链路信号的SL定位和测距，包括：
- 侧链路往返时间定位（SL-RTT）；
- 侧链路到达角。

这些方法为UE（用户设备）提供了多种定位选择，可以根据不同的环境和需求选择最适合的定位技术。例如，GNSS方法依赖于全球导航卫星系统，如GPS或GLONASS，适用于开阔环境；而OTDOA和增强小区ID方法则主要依赖于地面网络设施，适用于城市或其他复杂环境。WLAN和蓝牙定位通常用于室内环境，而TBS则可能用于特定的地理区域或事件。传感器方法，如气压传感器和运动传感器，可以提供额外的辅助信息以提高定位精度。

对于基于NR（新无线电）信号的方法，如NR E-CID、Multi-RTT、DL-AoD、DL-TDOA、UL-TDOA和UL-AoA，它们利用5G网络的新特性和信号处理技术来提高定位精度和可靠性。这些技术特别适用于5G网络覆盖的区域，并且可以提供更快的定位和更精确的位置信息。

SL（侧链路）定位和测距方法利用设备之间的直接通信，无需通过基站，这对于在密集的城市环境中实现高精度定位特别有用。SL-RTT和SL-AoA是两种基于侧链路信号的定位技术，它们分别通过测量信号往返时间和到达角来确定设备之间的相对位置。

总的来说，这些标准UE定位方法提供了多样化的定位手段，以满足不同场景和应用的需求。在实际应用中，可以根据具体环境和条件选择最适合的定位技术组合，以实现最佳的定位性能和精度。

Table 4.3.1-1: Supported versions of UE positioning methods

Method	UE-based	UE-assisted, LMF-based	NG-RAN node assisted	SUPL Note 8
A-GNSS	Yes	Yes	No	Yes
OTDOA Note1, Note 2	No	Yes	No	Yes
E-CID Note 4, Note 7	No	Yes	Yes	Yes for E-UTRA
Sensor	Yes	Yes	No	No
WLAN	Yes	Yes	No	Yes
Bluetooth	No	Yes	No	No
TBS Note 5	Yes	Yes	No	Yes (MBS)
DL-TDOA	Yes	Yes	No	Yes
DL-AoD	Yes	Yes	No	Yes
Multi-RTT	No	Yes	Yes	Yes
NR E-CID	No	Yes	Yes	Yes (DL NR E-CID)
UL-TDOA	No	No	Yes	Yes
UL-AoA	No	No	Yes	Yes
NOTE 1: This includes TBS positioning based on PRS signals. NOTE 2: In this version of the specification only OTDOA based on LTE signals is supported. NOTE 3: Void NOTE 4: This includes Cell-ID for NR method when UE is served by gNB. NOTE 5: In this version of the specification only for TBS positioning based on MBS signals. NOTE 6: Void NOTE 7: Enhanced Cell ID based on LTE signals. NOTE 8: This shows whether the positioning method is supported by SUPL ULP [16].

如相应条款所述，基于MBS信号的传感器、WLAN、蓝牙和TBS定位方法也支持独立模式。

SL定位和测距方法可以支持SL目标UE基础或SL目标UE辅助/服务器基础模式，其中“服务器”可以是SL服务器UE或LMF。表4.3.1-2指示了本规范的这一版本支持SL定位和测距方法的哪些版本。

Table 4.3.1-2: Supported versions of SL positioning and ranging methods.

Method	SL-Target UE-based	SL-Target UE-assisted, server-based
SL-RTTNOTE 1	Yes	Yes
SL-AoANOTE 2	Yes	Yes
SL-TDOA	Yes	Yes
SL-TOA	Yes	Yes
NOTE 1: The SL-RTT method may also be used for ranging between UEs. NOTE 2: The SL-AoA method may also be used to obtain direction between UEs.

3.2 网络辅助的GNSS方法

这些方法利用配备了能够接收GNSS信号的无线电接收器的UE。在3GPP规范中，GNSS一词既包含全球性的也包含区域性的/增强型导航卫星系统。

全球导航卫星系统的例子包括GPS、现代化GPS、伽利略、GLONASS和北斗导航卫星系统（BDS）。区域性导航卫星系统包括准天顶卫星系统（QZSS）和印度星座导航系统（NavIC），而许多增强系统（列在8.1.1中）则归类为空间增强系统（SBAS），并提供区域性增强服务。

在这个概念中，不同的GNSS（如GPS、伽利略等）可以单独使用或组合使用来确定UE的位置。

3.3 OTDOA定位

OTDOA定位方法利用UE从多个TP（包括eNBs、ng-eNBs和仅PRS TPs）接收到的下行信号的测量时间。UE使用从定位服务器接收的辅助数据来测量接收信号的时间，并使用得到的测量结果来确定UE相对于邻近TP的位置。

3.4 增强小区ID方法

在小区ID（CID）定位方法中，UE的位置是通过知道其服务的ng-eNB、gNB和小区来估计的。关于服务的ng-eNB、gNB和小区的信息可以通过寻呼、注册或其他方法获得。

基于LTE信号的增强小区ID（E-CID）定位是指使用额外的UE测量和/或NG-RAN无线资源以及其他测量来改善UE位置估计的技术。在服务ng-eNB的情况下，可以基于NR、GERAN、UTRA或WLAN信号支持上行E-CID。

尽管基于LTE信号的E-CID定位可以利用与RRC协议中的测量控制系统相同的一些测量，但UE通常不需要为了定位而进行额外的测量；即，定位程序不提供测量配置或测量控制消息，UE报告其可用的测量值，而不是被要求进行额外的测量操作。

在需要对UE和ng-eNB测量进行紧密时间耦合的情况下（例如，TADV类型1和UE E-UTRA Rx-Tx时间差），ng-eNB配置适当的RRC测量，并负责保持测量之间的所需耦合。

3.5 气压传感器定位

气压传感器方法利用气压传感器来确定UE位置的垂直分量。UE测量气压，可选地辅以辅助数据，以计算其位置的垂直分量或将测量值发送到定位服务器以进行位置计算。

此方法应与其他定位方法结合使用，以确定UE的3D位置。

3.6 WLAN定位

WLAN定位方法利用WLAN测量（AP标识符和可选的其他测量）和数据库来确定UE的位置。UE测量从WLAN [21]接入点接收到的信号，可选地辅以辅助数据，将测量值发送到定位服务器以进行位置计算。使用测量结果和参考数据库，计算UE的位置。

或者，UE利用WLAN测量和可选的由定位服务器提供的WLAN AP辅助数据，来确定其位置。

3.7 蓝牙定位

蓝牙定位方法利用蓝牙来确定UE的位置。支持三种模式：

UE测量从与信标标识符相关联的蓝牙[22]信标接收到的信号，
UE发送蓝牙连续音调扩展（CTE）信号，以使蓝牙信标能够估计来自UE的AoA [51]，
UE基于来自定位服务器的关于蓝牙信标天线配置的辅助数据，估计来自蓝牙信标的AoD [51]。

使用测量结果和参考数据库，计算UE的位置。蓝牙方法可以与其他定位方法（例如WLAN）结合使用，以提高UE的定位精度。

3.8 TBS定位

地面信标系统（TBS）由地面发射机网络组成，仅广播用于定位的信号。当前类型的TBS定位信号是MBS（大都市信标系统）信号[23]和定位参考信号（PRS）（TS 36.211 [24]）。UE测量接收到的TBS信号，可选择性地利用辅助数据来计算其位置或将测量值发送到定位服务器以进行位置计算。

3.9 运动传感器定位

运动传感器方法利用各种传感器，如加速度计、陀螺仪、磁力计等，来计算UE的位移。UE基于参考位置和/或参考时间估计相对位移。UE发送包含确定的相对位移的报告，该报告可用于确定绝对位置。

此方法应与其他定位方法一起用于混合定位。

3.10 NR增强小区ID方法

NR增强小区ID（NR E CID）定位是指使用额外的UE测量和/或gNB测量来改进UE位置估计的技术。

尽管NR E-CID定位可以利用与RRC协议中的测量控制系统相同的某些测量值，但通常不期望UE仅为定位目的而进行额外的测量；即，定位程序不提供测量配置或测量控制消息，并且UE报告其可用的测量值，而不是被要求进行额外的测量操作。

3.11 多RTT定位

多RTT定位方法利用UE Rx-Tx时间差测量值（以及可选的DL-PRS-RSRP和/或DL-PRS-RSRPP和/或DL-RSCP）对从多个TRP接收的下行链路信号进行测量，以及gNB Rx-Tx时间差测量值（以及可选的UL-SRS-RSRP和/或UL-SRS-RSRPP和/或UL-RSCP）对从UE传输的多个TRP的上行链路信号进行测量。

UE使用从定位服务器接收的辅助数据测量UE Rx-Tx时间差测量值（以及可选的接收信号的DL-PRS-RSRP和/或DL-PRS-RSRPP和/或DL-RSCP），而TRP使用从定位服务器接收的辅助数据测量gNB Rx-Tx时间差测量值（以及可选的接收信号的UL-SRS-RSRP和/或UL-SRS-RSRPP和/或UL-RSCP）。这些测量值用于确定定位服务器上的RTT，该RTT用于估计UE的位置。

对于NTN中的UE位置网络验证，多RTT定位方法利用UE Rx-Tx时间差测量值（以及可选的DL-PRS-RSRP和/或DL-PRS-RSRPP）对在不同时间实例从单个TRP接收的下行链路信号进行测量，以及gNB Rx-Tx时间差测量值（以及可选的UL-SRS-RSRP和/或UL-SRS-RSRPP）对在不同时间实例从UE传输的单个TRP的上行链路信号进行测量。与每个UE Rx-Tx时间差测量值一起，UE还报告以子帧为单位的UE Rx-Tx时间差子帧偏移测量值以及TS 38.215 [37]中定义的UE和卫星之间的服务链路上的多普勒引起的DL定时漂移。

3.12 DL-AoD定位

DL-AoD定位方法利用在UE处从多个TP接收的下行链路信号的测量DL-PRS-RSRP（以及可选的DL-PRS-RSRPP）。UE使用从定位服务器接收的辅助数据测量接收信号的DL-PRS-RSRP（以及可选的DL-PRS-RSRPP），并将得到的测量值与其他配置信息一起使用，以确定UE相对于邻近TP的位置。

3.13 DL-TDOA定位

DL-TDOA定位方法利用在UE处从多个TP接收的下行链路信号的DL RSTD（以及可选的DL-PRS-RSRP和/或DL-PRS-RSRPP和/或DL-RSCPD）。UE使用从定位服务器接收的辅助数据测量接收信号的DL RSTD（以及可选的DL-PRS-RSRP和/或DL-PRS-RSRPP和/或DL-RSCPD），并将得到的测量值与其他配置信息一起使用，以确定UE相对于邻近TP的位置。

3.14 UL-TDOA定位

UL-TDOA定位方法利用了从用户设备发送的上行链路信号在多个接收点上的UL-RTOA（以及可选的UL-SRS-RSRP和/或UL-SRS-RSRPP和/或UL-RSCP）。接收点使用从定位服务器接收的辅助数据来测量接收信号的UL-RTOA（以及可选的UL-SRS-RSRP和/或UL-SRS-RSRPP和/或UL-RSCP），然后将得到的测量值与其他配置信息一起用于估计用户设备的位置。

3.15 UL-AoA

UL-AoA定位方法利用了从用户设备发送的上行链路信号在多个接收点上的测量到达方位角（A-AoA）和/或到达顶角（Z-AoA）。接收点使用从定位服务器接收的辅助数据来测量接收信号的A-AoA和Z-AoA（以及可选的UL-SRS-RSRP和/或UL-SRS-RSRPP），然后将得到的测量值与其他配置信息一起用于估计用户设备的位置。
注：这里的UL-RTOA、UL-SRS-RSRP、UL-SRS-RSRPP、UL-RSCP、A-AoA和Z-AoA等术语都是移动通信中用于定位的专业术语，它们分别代表了上行链路相对时间到达、上行链路探测参考信号参考信号接收功率、上行链路探测参考信号参考信号接收功率每资源块、上行链路接收信号码功率、到达方位角和到达顶角等参数。这些参数在定位过程中被测量并用于计算用户设备的位置。

3.16 SL定位和测距

3.16.1 侧链路往返时间定位（SL-RTT）

SL-RTT定位方法利用了从一个或多个对等UE（例如，锚点UE）接收到的侧链路信号在目标UE处的SL Rx-Tx时间差测量值（以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP），以及由目标UE发送的侧链路信号在一个或多个对等UE（例如，锚点UE）处执行的SL Rx-Tx时间差测量值（以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP）。一对UE执行的SL Rx-Tx时间差测量允许确定这对UE之间的距离/范围。目标UE与多个对等UE之间的距离/范围测量值可用于确定目标UE相对于对等UE（例如，锚点UE）的位置。

3.16.2 侧链路到达角（SL-AoA）

SL-AoA定位方法利用了从一个或多个对等UE（例如，锚点UE）接收到的侧链路信号在目标UE处的SL到达角测量值（以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP），或由目标UE发送的侧链路信号在一个或多个对等UE（例如，锚点UE）处执行的SL到达角测量值（以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP）。由UE对由对等UE发送的侧链路信号执行的SL到达角测量确定了这对UE之间相对于参考方向（例如，地理北方）的方位角和垂直角（即方向）。目标UE与多个对等UE之间的方向测量值可用于确定目标UE相对于对等UE（例如，锚点UE）的位置。

3.16.3 侧链路到达时间差（SL-TDOA）

SL-TDOA定位方法利用了从两个或多个对等UE（例如，锚点UE）接收到的侧链路信号在目标UE处的SL-RSTD（以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP）。目标UE测量由两个或多个对等UE发送的接收到的侧链路信号的SL-RSTD（以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP）。目标UE与多个对等UE之间的SL-RSTD测量值可用于确定目标UE相对于对等UE（例如，锚点UE）的位置。

3.16.4 侧链路到达时间（SL-TOA）

SL-TOA定位方法利用了由目标UE发送并由多个每UE（例如，锚点UE）接收的侧链路信号的SL-RTOA（以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP）。对等UE测量由目标UE发送的侧链路信号的SL-RTOA（以及可选的SL-PRS-RSRP和/或SL-PRS-RSRPP）。在多个对等UE处执行的SL-RTOA测量值可用于确定目标UE相对于对等UE（例如，锚点UE）的位置。

下一篇文章我们将重点介绍一下5G NR定位的网络架构设计。