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5G高低频信号定位精度分析

全一明 陈世安 刘广印 唐旭

全一明, 陈世安, 刘广印, 唐旭. 5G高低频信号定位精度分析[J]. 全球定位系统, 2022, 47(3): 114-118, 126. doi: 10.12265/j.gnss.2021120604
引用本文: 全一明, 陈世安, 刘广印, 唐旭. 5G高低频信号定位精度分析[J]. 全球定位系统, 2022, 47(3): 114-118, 126. doi: 10.12265/j.gnss.2021120604
QUAN Yiming, CHEN Shian, LIU Guangyin, TANG Xu. Positioning precision analysis on 5G mmWave and sub-6G signals[J]. GNSS World of China, 2022, 47(3): 114-118, 126. doi: 10.12265/j.gnss.2021120604
Citation: QUAN Yiming, CHEN Shian, LIU Guangyin, TANG Xu. Positioning precision analysis on 5G mmWave and sub-6G signals[J]. GNSS World of China, 2022, 47(3): 114-118, 126. doi: 10.12265/j.gnss.2021120604

5G高低频信号定位精度分析

doi: 10.12265/j.gnss.2021120604
基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金项目 (41704024)
详细信息
    作者简介:

    全一明:(1989—),男,博士,研究方向为GNSS/5G高精度定位

    陈世安:(1970—),男,研究方向为工程测量

    刘广印:(1972—),男,研究方向为工程测量

    唐旭:(1986—),男,博士,研究方向为GNSS数据处理、组合导航

    通信作者:

    陈世安 E-mail: 2224819912@qq.com

  • 中图分类号: P228.49

Positioning precision analysis on 5G mmWave and sub-6G signals

  • 摘要: 随着第五代移动通信技术(5G)的不断研发和加速商用,目前我国已建成全球最大规模的商用5G网络. 5G供应商也已逐步开始推出了基于5G 新空口(NR)的定位特性,其中高精度的5G定位技术将逐步商用. 相比4G长期演进 (LTE),5G基站密度更高,信号传输带宽更大,定位精度提升显著,有希望解决全球卫星导航系统(GNSS)在室内和城市峡谷等困难环境下的覆盖和精度问题. 介绍了5G和4G定位在测量域上的区别,分析了5G 低频Sub-6G (FR1)和高频毫米波 (FR2)的测距精度,描述了5G定位算法,并基于3GPP协议和典型商用网络配置的仿真参数来评估定位精度. 仿真结果表明:目前5G基站间时间同步误差是影响定位质量的主要因素,当时间同步精度为50 ns时,5G定位精度不到10 m;如果通过完美站间时间同步,或者在用户端附近增加定位节点以双差的方式消除时间同步误差,5G FR1可以达到约1 m的水平定位精度,而5G FR2的水平定位精度最高可以达到0.16 m.

     

  • 图  1  信道带宽、传输带宽配置和资源块的关系

    图  2  5G信号测距精度与SNR的关系

    图  3  测试场景的站点分布

    图  4  5G低频在50 ns同步精度下的定位仿真结果

    图  5  5G高低频在完美时间同步条件下的定位仿真结果

    图  6  站点数量对5G高频定位精度的影响

    表  1  5G定位仿真场景参数配置

    场景参数站点数量站间距/m子载波间隔/kHz信号传输带宽/MHz定位算法网络时间同步假设多径假设
    场景1低频FR1410001550基于TDOA的最小二乘50 ns同步精度无反射径测量
    场景2低频FR14100030100基于TDOA的最小二乘50 ns同步精度无反射径测量
    场景3低频FR1610001550基于TDOA的最小二乘50 ns同步精度无反射径测量
    场景4低频FR16100030100基于TDOA的最小二乘50 ns同步精度无反射径测量
    场景5低频FR1410001550基于TDOA的最小二乘完美同步无反射径测量
    场景6低频FR14100030100基于TDOA的最小二乘完美同步无反射径测量
    场景7高频FR2410060100基于TDOA的最小二乘完美同步无反射径测量
    场景8高频FR24100120400基于TDOA的最小二乘完美同步无反射径测量
    场景9高频FR2510060100基于TDOA的最小二乘完美同步无反射径测量
    场景10高频FR2610060100基于TDOA的最小二乘完美同步无反射径测量
    场景11高频FR2710060100基于TDOA的最小二乘完美同步无反射径测量
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  • [1] QUAN Y M, LAU L, ROBERTS G W, et al. Convolutional neural network based multipath detection method for static and kinematic GPS high precision positioning[J]. Remote sensing, 2018, 10(12): 2052. DOI: 10.3390/rs10122052
    [2] QUAN Y M, LAU L, ROBERTS G W, et al. Measurement signal quality assessment on all available and new signals of multi-GNSS (GPS, GLONASS, Galileo, BDS and QZSS) with real data[J]. Journal of navigation, 2016, 69(2): 313-334. DOI: 10.1017/S0373463315000624
    [3] 3GPP TS 38.455. Technical specification group radio access network; NG-RAN; NR positioning protocol A (NRPPA), Release 16[S/OL]. [2021-1-10]. https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/22_series/22.261/22261-gg0.zip
    [4] SCHMIDT R. Multiple emitter location and signal parameter estimation[J]. IEEE transactions on antennas and propagation, 1986, 34(3): 276-280. DOI: 10.1109/TAP.1986.1143830
    [5] HWANG H K, ALIYAZICIOGLU Z, GRICE M, et al. Direction of arrival estimation using a root-music algorithm[C]//International MultiConference of Engineers and Computer Scientists, 2008.http://www.iaeng.org/publication/IMECS2008/IMECS2008_pp1507-1510.pdf
    [6] ROY R, KAILATH T. ESPRIT-estimation of signal parameters via rotational invariance techniques[J]. IEEE transactions on acoustics, speech, and signal processing, 1989, 37(7): 984-995. DOI: 10.1109/29.32276
    [7] 赵亚东, 尉志青, 冯志勇, 等. 卫星导航与5G移动通信融合架构与关键技术[J]. 电信工程技术与标准化, 2017, 30(1): 48-53. DOI: 10.3969/j.issn.1008-5599.2017.01.013
    [8] 欧阳俊, 陈诗军, 黄晓明, 等. 面向5G移动通信网的高精度定位技术分析[J]. 移动通信, 2019, 43(9): 13-17. DOI: 10.3969/j.issn.1006-1010.2019.09.003
    [9] 彭友志, 田野, 张炜程, 等. 5G/GNSS融合系统定位精度仿真分析[J]. 厦门大学学报(自然科学版), 2020, 59(1): 101-107.
    [10] WYMEERSCH H, SECO-GRANADOS G, DESTINO G, et al. 5G mmWave positioning for vehicular networks[J]. IEEE wireless communications, 2017, 24(6): 80-86. DOI: 10.1109/MWC.2017.1600374
    [11] 3GPP TS 38.101. Technical specification group radio access network; NG; User equipment (UE) radio transmission and reception; Part 1: range 1 standalone, Release 16[S/OL]. [2021-1-10].https://www.3gpp.org/ftp//Specs/archive/38_series/38.101-1/38101-1-g60.zip
    [12] XU W, HUANG M, ZHU C, et al. Maximum likelihood TOA and OTDOA estimation with first arriving path detection for 3GPP LTE system[J]. Transactions on emerging telecommunications technologies, 2016, 27(3): 339-356. DOI: 10.1002/ett.2871
    [13] 3GPP TS 38.211. Technical specification group radio access network; NG; Physical channels and modulation, Release 16[S/OL]. [2021-1-10]. https://www.3gpp.org/ftp//Specs/archive/38_series/38.211/38211-g40.zip
    [14] FANG B T. Simple solution for hyperbolic and related position fixes[J]. IEEE transactions on aerospace and electronic systems, 1990, 26(5): 748-753. DOI: 10.1109/7.102710
    [15] 3GPP TS 22.261. Technical specification group services and system aspects; Service requirements for the 5G system; Stage 1, Release 16[S/OL]. [2021-1-10]. https://www.3gpp.org/ftp/Specs/archive/22_series/22.261/22261-gg0.zip
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  • 收稿日期:  2021-12-06
  • 网络出版日期:  2022-06-14

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