NR定位物理层流程-PRS
如果5G网络为定位配置了定位参考信号(PRS),那UE接收到下行PRS后,UE需要干什么呢?
为了将下行PRS何时及时到达UE进行指示,支持以下选项中的至少一个:
Option 1:向UE提供辅助数据中TRP的预期RSTD(Reference Signal Time Difference)值以及不确定性(搜索窗口)。
Option 2:在辅助数据中向UE提供TRP传输时间差(例如,SFN#0、子帧偏移、时隙、符号、子符号、ns-offset等之间的时间偏移)和传播延迟差以及不确定性(搜索窗口)。
在LTE中,如果两个小区在相同频率上,则网络应确保从相邻小区发送的第一PRS(不是附加PRS配置)与从参考小区发送的第二个PRS之间的子帧偏移量最多为半帧。
对于异频相邻小区,可以配置额外的子帧偏移,如图1所示。
因此,在LTE中,同频和异频相邻小区的预期RSTD可以限制为仅±0.8ms(具有14bit和3Ts指示粒度)。

由于以下原因,LTE中的这种方法在NR中可能不会很好地工作。
1. NR中还没有定义第一PRS资源/PRS资源集,因此即使对于在同一频率上传输的PRS,也不清楚哪对PRS资源/PRS资源集合可以被假定为与LTE中的至多半个子帧偏移的所谓部分重叠。
2. 即使每个TRP可能有一个标称“第一PRS资源”,并且网络基于标称“第一PRS资源”之间的到达时间差指示预期RSTD,它也不能保证UE可以检测到“第一PRS资源”。这是因为NR 下行PRS可以通过波束扫描方式发送,导致可检测PRS资源在TRP之间变化。图2显示了一个示例,其中两个TRP传输与4个波束相关联的4个PRS资源(PRS#x_1 ... PRS#x_4)。从时域来看,PRS资源在多个时隙中扩展。不清楚应当如何向UE指示预期RSTD。

然后,如果允许LMF基于一些先验信息从TRP(部分辅助数据)选择PRS资源的子集给UE,则不清楚预期RSTD应如何指示给UE以及是否应与完全辅助数据相同,如图3所示。
注意,从TP中选择PRS资源子集的基本机制基于以下假设:
1. LMF具有先验信息,例如粗略UE位置估计和PRS波束信息,并且愿意帮助UE降低处理复杂度。
2. gNB不期望改变一个特定UE的传输调度,即从gNB的角度来看,即使LMF可以为一个UE选择PRS资源的子集,gNB仍然传输所有PRS波束,其中一部分对UE是透明的。

替代方案是向UE提供每个TRP的详细定时,例如SFN初始化时间。首先,SFN初始化时间无论如何应由每个NG-RAN节点提供给LMF。
其次,UE将使用SFN初始化时间来获得TRP的整个定时,可以由UE导出SSB位置和不可用于PRS的其他周期性资源,其可以假定在每个系统帧初始化。
对于SFN初始化时间,额外的预期延迟和预期延迟不确定性可用于定位接收时间并形成PRS搜索窗口,如图4所示。

提供时间差而不是提供时间本身的论点是,SFN初始化时间基于gNB的本地时钟进行计数,如果UE没有以与gNB相同的精度与GNSS同步,则对UE没有太大意义。然而,如果辅助数据包含SFN初始化时间和预期传播时延的个体值,则UE仍然可以计算gNB之间的SFN初始化时差和gNB之间传播时延差。
在提供辅助数据中的时间或时间差的任一方式中,UE应当至少知道TRP的接收定时,并且可以基于定时(差)相关信息导出另一个TRP的定时。
在LTE OTDOA中,需要关注:
辅助数据中的辅助数据参考小区和辅助数据相邻小区
位置信息报告中的RSTD参考小区和RSTD邻小区
辅助数据参考小区有两个用途:
1. 推导OTDOA相邻小区搜索窗口的定时参考
2. 用于计算RSTD相邻小区的RSTD的默认RSTD参考小区
UE无论如何都应报告RSTD参考小区的小区标识,但如果该字段与辅助数据参考小区的字段相同,则可以省略。然而,在NR中,协议仅涉及RSTD报告参考配置。到目前为止,没有辅助数据引用,无论它是下行PRS资源、下行PRS源集还是其他。

为了提供预期的RSTD或SFN初始化时间差,应选择一个参考,该参考自然应为TRP或TRP内的PRS资源集。如果引入该参考,则应澄清参考和RSTD测量参考之间的关系。还值得注意的是,对于下行AoD和多RTT,似乎没有此类测量参考。
对于下行AoD,UE使用固定Rx波束来接收下行PRS资源。如果满足以下任一条件:
DAoD中的PRS配置
DAoD中的测量报告
即使多个PRS资源配置有不同的QCL源RS,UE也应使用具有相同Rx分支的相同Rx波束来测量小区的PRS-RSRP。
就要选择哪个Rx波束而言,这取决于网络是否已经知道最佳PRS波束。例如
如果UE知道,则网络可以向UE提供参考PRS资源,从而应当选择Rx波束以最大化参考PRS的RSRP。
如果UE不知道,没有提供这样的参考PRS资源,则UE应在所有Tx波束上执行Rx波束扫描,并选择最大化所有Tx-Rx波束对上的RSRP的Rx波束。
在UE选择Rx波束之后,UE应当使用该特定Rx波束测量TRP的所有PRS资源的PRS RSRP。
为了支持分层下行PRS传输方案,定义物理层过程有助于最小化信令延迟和开销。
在LTE中,UE/gNB和位置服务器(LMF)之间交换的信息,例如容量请求/响应、辅助数据传输和测量报告,通过LPP和LPPa协议进行。在该框架内,如图5所示,为了满足高定位精度,gNB需要对具有窄波束的下行PRS传输执行波束扫描,这显著增加了PRS开销。

相反,具有物理层过程的框架如图6所示。根据定位要求,UE可以请求gNB配置按需的UE特定的DL PRS资源。一种可能的解决方案是,UE可以通过物理层过程报告资源索引和度量,基于此过程,gNB决定触发特定于UE的DL PRS资源的配置。对于终端特定的DLPRS的传输,gNB可以使用选定的光束以提供高定位精度。