5G通信系统定位技术原理与方法
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2.2.4 多小区往返行程时间(Multi-RTT)定位技术

多小区往返行程时间(Multi-RTT)定位技术采用的测量量为UE所测量的来自各TRP的DL PRS的到达时间与UE发送SRS-Pos信号的时间差(称为UE Rx-Tx时间差),以及各TRP所测量的来自UE的SRS-Pos信号的到达时间与TRP发送DL PRS的时间差(称为gNB Rx-Tx时间差)。如图2-3所示,UE与某TRP之间的RTT可通过UE由该TRP的DL PRS所测量的UE Rx-Tx时间差加上该TRP由该UE的SRS-Pos所测量的gNB Rx-Tx时间差得到,而UE与该TRP之间的距离可由1/2 RTT乘以光速得到。需要指出的是,在用此方法获取RTT时,不要求TRP之间的时间精确同步。

图2-3 RTT示意图

从UE和各TRP的信号发送和接收的角度来看,支持Multi-RTT定位技术基本相当于同时支持DL-TDOA定位技术和UL-TDOA定位技术。

在UE侧,UE根据服务基站所指配的SRS-Pos配置发送SRS-Pos信号,且UE通过LMF提供的辅助数据得知周围各TRP发送DL PRS的配置信息。根据各TRP的DL PRS配置信息,UE接收各TRP发送的DL PRS得到DL PRS的到达时间,然后UE根据测量得到的DL PRS到达时间与UE自己发送SRS-Pos信号的时间之差得到UE Rx-Tx时间差。

在各TRP侧,各TRP由LMF提供的辅助数据获取UE发送SRS-Pos信号的配置信息,并根据SRS-Pos配置信息接收UE发送的SRS-Pos,得到SRS-Pos的到达时间。然后各TRP由测量得到的SRS-Pos到达时间与本身发送DL PRS的时间差得到gNB Rx-Tx时间差。

Multi-RTT定位技术采用基于网络的定位方式。UE将获取的UE Rx-Tx时间差上报给LMF,各TRP也将获取的gNB Rx-Tx时间差提供给LMF,由LMF利用UE Rx-Tx时间差和gNB Rx-Tx时间差得到UE与各TRP之间的距离,然后加上其他已知信息(如TRP的地理坐标)解算出UE的位置。

图2-4以二维定位为例展示了NR Multi-RTT定位的基本原理。设UE由N个TRP获取了UE Rx-Tx时间差,且这N个TRP通过该UE获取了gNB Rx-Tx时间差。于是由这N对UE Rx-Tx和gNB Rx-Tx时间差可得到UE到这N个TRP的距离{r1,r2,…,rN}。UE的位置应位于以这N个TRP为中心,以{r1,r2,…,rN}为半径的圆周上,具体位置可由解算这些圆周的交点得到。

图2-4 NR Multi-RTT定位技术示意图

相比于DL-TDOA定位技术和UL-TDOA定位技术,Multi-RTT定位技术的主要优点是不要求各TRP间的时间准确同步,但Multi-RTT定位所需要的系统资源(主要是无线时频资源)和实现复杂度基本上相当于同时支持DL-TDOA定位技术和UL-TDOA定位技术。同时,Multi-RTT定位技术也面临一些与UL-TDOA定位技术相同的问题,例如,如何让尽量多的TRP准确地测量到UE发送的SRS-Pos信号。