背景介绍

在移动时代的初期,移动网络运营商(MNO)需要知道移动设备的位置,以便将呼叫路由到该设备所连接的特定基站。
1999年,美国监管当局规定了高精度的定位要求,以促进应急服务。从那时起,每一代的蜂窝技术都在不断扩展和发展,以提供精确的位置,并将移动网络公司的固定和移动基础设施与全球定位系统(GPS)和Wi-Fi等外部资源不同的组合。然而,在基础层面上,主要的用例一直是在紧急情况下定位受困的呼叫者。

"公共安全应答点(PSAP)有机会与其他技术连接,如设备/传感器、智能城市、车辆远程信息处理和自动报警。"
APCO项目43:"宽带对公共安全的影响
一个新的需求
现在,对高速连接的需求与对高精度定位的需求结合在一起。再加上物联网(IoT)的快速渗透,设备/传感器不仅能提供数据,还能提供位置信息。因此,移动网络运营商面临的挑战是,不仅要为应急服务提供高度精确的位置,还要通过创新的基于位置的服务来扰乱企业市场并使其盈利。
5G本质上是一个基于服务的架构,旨在根据用户的需求提供服务。该技术为今天进入我们生态系统的大量设备/传感器提供低延迟连接。这为改进现有的公共安全应用和引入新的基于位置的服务打开了大门,这些服务包括绝对定位和相对定位,并有一定的信心。
5G的技术优势
传统上,4G LTE系统使用上行和下行信号来确定终端设备的位置,以确定它们相对于移动网络天线的位置。典型的程序是增强型小区标识(E-CID)和到达时间差(TDoA)。
在E-CID中,终端设备监测它们与多个基站的接近程度,测量信号强度和到设备的大致传播时间。通过结合这些观察,可以计算出对设备位置的更好估计。
TDoA是一种多重定位方法,终端设备测量来自几个基站的一些特定信号之间的时间差,并将这些时间差报告给网络中的特定设备以确定位置。
为了满足通信要求(更高的速度、低延迟、更多的设备、物联网连接),5G网络将在更高的频率上以更宽的带宽运行,因为自由频谱位于这样的频率上(除了6GHz以下,还有24GHz以上的毫米波)。
在城市地区,多径效应(信号在不同的路径上传播,在不同的时间到达)导致计算信号时间的错误结果。更高带宽的信号将有助于解决这个问题,因为这种信号的时间更短。此外,由于高频信号更容易受到传播损失的影响,更多的基站可以保持覆盖,这也是其优势。这种网络密集化将增加视线(LoS),实现高度精确的到达时间(ToA)估计。引入具有波束成形功能的天线阵列将使准确的到达方向(DoA)估计成为可能。
标准和应用的演变
3GPP(第三代伙伴关系项目)不仅专注于提高标准,而且还包括基于位置的服务的最新应用。
例如,公共安全应用将得到加强,包括通过计算可穿戴设备的数据和位置来保证现场第一反应者的安全。设备与设备之间的通信可能允许设备确定它们彼此之间的位置,这将是自主车辆的另一个用例。
第16版的第一套规范将于2020年6月由3GPP发布。 目前考虑的一个快照是对应用和增强功能的指示。
表1:来源3GPP TR 22.872 V2.0.0 (2018-05)