5G NR定位下行参考信号
Rel-16种,支持了5G定位功能,其中下行PRS资源comb-N取值范围为{2,4,6}.下行PRS支持频域中的统一模式(comb-type)。
从Fourier变换的基本性质出发,发现非聚集comb-N个频域信号产生N个重复的时域等效信号。只要信道的延迟扩展小于模糊距离,OFDM通信系统对这种模糊具有鲁棒性。然而,这种模糊性对依赖于TOA(time-of-arrivals)测量的导航和定位系统是有害的,例如OTDOA,因为这种模糊性可能产生错误的位置修正。图1使用一个简单的3路径模型说明了不同comb-level对接收信道能量响应(CER:Channel Energy Response)的影响。

如果要考虑使用无标记信号,将有严格的操作限制。为了解决与非聚集comb options>1相关联的固有模糊性,必须有UE位置不确定性、传输点位置不确定性、gNB网络定时不确定性的先验知识,每个gNB UE链路的最大额外延迟和在UE处确定参考TRP的符号边界的不确定性。所有参数的综合影响必须小于± ½ 模糊距离。

上图显示了距离差(即TDOA)对UE位置的先验不确定性dunc的影响,以生成搜索窗口。从图中可以看出:

上图显示了UEH0观测到的参考TRP和相邻TRP之间的定时不确定性的影响。同样,网络同步对搜索窗口的影响是:

RE级偏移
PRS资源可以使用
Comb-type 值
PRS资源的第一个OFDM符号的一个RE offset
PRS资源中剩余符号的指定偏移序列
对于跨越大量连续OFDM符号的PRS资源,与高优先级的其它信道的冲突可能导致产生不需要的频域频谱空洞。例如,考虑一个comb-6的情况,它有一个阶梯类型的交错,由于2个符号的冲突而被抢占,如图4所示。然后,将创建两个3个子载波长的频率孔,从而产生更强的混叠峰值(子载波1、2、7、8未被占用)。

另一方面,如果给定已经被占用的子载波,则尽可能地分离由连续OFDM符号占用的子载波,如下图5所示,子载波1、3、7、9不被占用,这是不连续的,导致仅2个子载波的频率空洞。

在某些符号丢失的情况下,这两个错开的选项会影响产生的信道能量响应(CER)的形状。

端口数
关于每个PRS资源的端口数的问题,gNB将能够配置多个PRS资源和多个PRS资源集,甚至可以在它们之间发送QCL关系信号。因此,没有明显的理由说明2端口PRS资源可以额外启用什么。RRM的CSI-RS只有一个端口,用于BM的CSI-RS具有2端口配置的选项,然而,该2端口配置不在1端口CSI-RS配置之上提供增量信息,因为UE在所有RE上平均L1-RSRP。
PRS静音
PRS静音被称为某些PRS的“零功率”传输,其被执行以确保UE能够检测来自相邻基站的弱PRS信号。
在LTE中,TRP的PRS静音配置由具有周期性Trep的周期性静音序列来定义,其中Trep以值2、4、8、16来计算PRS定位的次数。PRS静音信息由长度为2、4、8或16位的位串来表示,而随后还引入了1024位的选项。如果PRS静音信息中的某个位被设置为“0”,则PRS在相应的PRS定位场合被静音。PRS静音序列的第一位对应于在辅助数据参考TRP SFN=0的开始之后开始的第一PRS定位时刻。
类似于LTE的方法也可以在NR中使用,并进行必要的调整。明确地,
TRP可以传输多个PRS资源集,每个PRS资源集包含多个PRS资源。
PRS资源集将是在配置的偏移中以配置的周期性传输的波束(PRS资源)的集合。有些装置的周期性较高(窄波束),有些装置的周期性较小(宽波束)。除其他外,这将允许一个PRS资源集专用于采集阶段,另一个用于跟踪阶段。
由于每个PRS资源集与周期性相关联,因此每个实例(例如,每160毫秒发生一次)将跨越一个连续的时隙集,其长度可以以与LTE中使用至少取值1、2、4、6的NPRS 类似的方式来配置(与LTE中相同)。
PRS资源集的每个PRS资源将具有相对于SFN=0的配置偏移(类似于LTE的△PRB参数)。
这种配置的示例如下图所示:

现有的参考信号再利用
用于导航和定位的新参考信号将具有最大的灵活性,并可针对其专用目的进行充分优化。然而,重用现有的NR物理信道和信号可以简化PRS的设计和实现。一些现有的NR信道已经满足了PRS的一些要求。例如:
a) CSI-RS和SRS都以4个RB的倍数灵活地分配连续带宽,从与CRB网格对齐的系统带宽中的任意位置开始,以4个RB的倍数分配。
b) ssb、CSI-RS和SRS可以在窄波束中传输。
c) SSB中的SSS使用127个tone的连续集合。
通过扩展现有物理信道的参数配置范围,可以满足现有物理信道不满足的一些要求。例如,单端口CSI-RS的梳间距是4、12或24 tone。通过在连续的OFDM符号上使用音调参差配置多个CSI-RS,接收机可以在解参差后看到完整的梳状信号,如图8所示。这种配置可以使用Release-15本身来实现,或者可以定义新的CSI-RS配置以避免必须配置多个CSI-RS资源。使用梳子允许相邻gnb的FDM正交化。为了在时间和频率正交化方面允许更大的灵活性,可以为CSI-RS定义更多的梳状密度以用作PRS。类似的考虑也适用于RTT上行链路上SRS的使用。SRS支持comb-2和comb-4;还可以定义comb-1模式,以及comb-2和comb-4模式的交错配置。

对于PSS、SSS和PBCH,ssb在带宽上被限制为127个tone和20个RB。扩展SSB BW并不简单。然而,可能有精度要求的应用,使得SSB BW足以用作PRS。这可能特别适用于较大的SCS,这意味着较大的SSB BW。因此,ssb的子集可被定义为用作prs。通过在不同trp中适当配置发射ssb的集合,可以通过TDM将它们正交化。最大SSB周期为160ms,而LTE-PRS周期可达1280ms。为了实现LTE中支持的周期性,用作pr的SSB的周期性可以跨越多个SSB周期。
引入多个PRS资源设置,即从同一传输点传输的PRS资源集的集合,至少考虑到必须支持捕获定位模式(其中可以为UE配置大量发射重复以支持接收波束扫描)和跟踪定位模式(例如,没有接收波束扫描就没有重复)以减少总体PRS开销的需要。可能还有其他原因,使每个gNB有可能收集两个以上的PRS资源集。例如,如果需要将ssb捆绑在单独的PRS资源设置中,或者将CSI-RS资源捆绑在另一个PRS资源设置中,这与包含DL-PRS资源集的PRS资源设置不同,那么支持额外的PRS资源设置是有意义的。

基于所提出的结构,gNB可以配置具有多个Tx波束的PRS资源设置(即,PRS资源集),并且对于每个Tx波束,gNB可以通知UE一个集是否包含具有相同Tx滤波器的PRS资源,以便UE将有机会根据需要执行TOA和RSRP测量。然后,UE可以处理这些测量并向gNB反馈所需的测量(例如,RSTD、RSRP、UE Rx Tx)。