对于OTDOA定位，目标设备使用从多个gNB接收的无线信号执行到达时间（TOA）测量。如果可以在UE和gNB处进行TOA测量，并且如果一个节点可以交换TOA测量信息，则另一个节点可以确定往返时间（RTT），其对双范围估计，岂不完美。

为了消除未知传输时间，执行由两个不同且精确同步的TP传输的两个TOA测量值的差。然而，这种差分是在进行TOA测量之后进行的，并且是一个计算过程（而不是测量过程）。

OTDOA位置众所周知，例如LTE部署，需要在网络中跨TP（GNB）进行精细（例如纳秒级）同步。RTT方法也基于TOA测量，但只需要粗略的gNB定时同步，例如类似于TDD同步要求。然而，它通常涉及两个节点之间的测量交换，如图1所示。

图1说明了RTT的基本原理，其中TOA测量在启动和响应设备上进行，并且响应设备将其TOA测量值提供给启动设备以进行RTT计算。发起设备可以是gNB或UE，响应设备可以分别是UE和gNB。然后，RTT测量将对应于两个设备之间的双量程测量。

对于NR定位，应研究基于RTT方法的详细过程和性能。例如，服务gNB可以向UE发送控制信号，向UE指示一个或多个gNB将在特定下行资源上传输RTT测量信号。然后，UE测量相对于其自身定时的到达时间（TOA：the arrival times），类似于OTDOA定位，然后在上行RTT测量信号中报告定时测量，这应允许附近所有GNB可以精确测量到TOA（并提取UE TOA测量有效载荷）。然后，可以根据上行信号的到达时间，结合有效载荷中提供的UE定时信息来计算RTT。还应支持相反的方向，其中UE通过发送上行RTT测量信号来启动过程，该信号可由其附近的多个gnb接收。然后，每个gNB测量到达时间，并用下行RTT测量信号进行响应，该信号包括消息负载（或单独消息）中必要的时间戳。UE然后测量下行 RTT测量信号的TOA，并计算每个gNB的RTT以确定其位置。

如上所述，基于RTT的方法的优点是不需要严格的gNB同步要求。同步精度应在CP长度内，以减少任何小区间干扰，并允许跨不同GNB进行多个独立的定时测量（这可能会导致TDD部署所需的类似同步要求）。

对于这两种定位，基于OTDOA和RTT的定位在无线水平上的关键点是能够以足够的精度测量TOA，以便测量对定位有用。

“positioning signal”可以重用现有的NR信号，例如SSB、CSI-RS、SRS等，用于定位（TOA）测量（可能具有一些扩展或附加配置选项）。然而，也可以使用上下行PRS（例如，为了提高准确性）。

Hearability ("near-far problem")

如上所述，目标设备必须接收来自多个TP的信号。此外，对于基于RTT的位置，必须在多个RP处接收来自目标设备的信号。因此，从（单个或一组）发射器接收的功率水平通常具有较宽的范围。例如，来自附近TP的相对较强的信号可能使接收器无法检测来自较远TP的较弱信号。

良好的可听性要求保持来自多个TP（可能是GNB或UE）的信号之间的正交性。对于LTE下行定位参考信号（PRS：Positioning Reference Signal），通过六个信号的频率重用在频域中实现正交性，例如，值mod（

NIDPRS，6）确定PRS音调的六种可能频率之一。如果两个TP具有相同的mod（

NIDPRS，6）值，则PRS音调发生碰撞，信号将不再正交。在这种情况下，伪随机PRS序列将一个TP与另一个TP区分开来。然而，PRS代码隔离通常不足以解决远近问题，因此，在LTE中支持PRS静音。如果PRS在频域发生碰撞，静音可以使PRS再次相互正交。然而，静音会“浪费”信号资源并增加延迟。先前已经研究了LTE的静音替代方案，包括PRS频移（vshift）的随机化和PRS干扰消除。为了进一步提高LTE中PRS的可听性，定位子帧被设计为“低干扰子帧”，即不在数据信道上传输。

通过在窄波束中发射或接收定位信号，也可以在空域中保持信号正交性。

TP Ambiguity

RP执行的TOA测量必须与其TP唯一相关。在Rel-14 LTE 下行PRS中，这种关联是通过PRS-id实现的，它确定了PRS信号的频率模式以及伪随机码序列。LTE中有4096个PRS IDs

NIDPRS。密集的网络部署需要足够大范围的signal ID。从经验来看，远端无线接头、分布式天线和中继器是造成TP模糊问题的原因。

Measurement Accuracy

最重要的特性是能够以足够的精度测量TOA，以使测量对定位有用。精度主要由信号带宽、SNR和多径条件决定。精度还取决于测量设备的能力，例如积分时间、测量方法/算法以及本地时钟和频率偏移的稳定性。

通过将接收信号与接收器生成的信号模板进行互相关来测量无线信号的TOA。互相关输出的峰值表示两个信号之间的时间偏移。由于接收器必须知道发射信号，因此存在“signal overhead”，通常在TOA测量精度和该开销之间进行权衡。

(a) 占用定位带宽

宽带信号是实现精确定位的一个关键特性，因为多径由于其可分辨性而大部分可以减小。Lte 下行prs 信号可以利用1.4、3、5、10、15和20mhz 的带宽，这可能比系统带宽小。在后一种情况下，lte 下行prs 占用中央资源块。由于对精度的要求范围很广，定位资源块的数量和频率位置应该是可以灵活配置的。显然，定位 PRB 的带宽不能超过配置的载波带宽。然而，似乎没有必要的定位 prb必须至少大于一个 ssb带宽。允许在非连续的 prb 中定位 prb也可能是有益的，例如，允许与其他信号更好地共存(例如，在 lte 中，pss，sss，pbch 可能出现在 prs 场合中)。例如，图2说明了不同的带宽配置选项，其中定位带宽与系统带宽(a)或系统带宽(b)的中心块相同，目前 lte 下行prs 支持这种配置。图2(c)说明了比 cc 带宽小的定位带宽，但是定位资源不占用中心 prb。这也将允许定位信号在不同场合的频率跳频。图2(d)显示了一个例子，其中定位信号占据两个非连续块，产生一种“slit spectrum”信号，也用于现代化的 gnss (例如，gps l1c 或 galileo e1)。这也可能使窄带接收机只能在一个边带内工作。后者也可能发生在两个分量载波中的定位信号的情况下，其中空白资源块可以是两个分量载波中每个分量载波边缘的保护带。

(a) 占用 Tones

Lte 下行prs 模式不会占据资源块中的所有音调，因为需要与 crs 共存，如图3所示。这些“frequency holes”导致了时间相关函数的别名峰值。此外，PRS 符号分布在一个时隙上，这需要 PRS 符号在时隙上的相干合并，这可能会增加测量延迟并且可能对移动性(多普勒)敏感。为了缩短测量持续时间(这通常也意味着降低功耗)和避免别名相关峰，nr 定位信号应该利用资源块中的所有音调。这通常可以通过交错Comb-N结构来实现，其中(非交错的)Comb-1也应该得到支持，如图4所示。

(b) 占用 Time Duration

在 lte 中，下行prs 在预定义的定位子帧中传输，子帧由若干个连续的Nprs子帧 组成，这些子帧被称为“positioning occasion”。定位场合周期性地发生。在 lte rel-9中，连续下行子帧的数量可以是1、2、4或6个子帧(毫秒)。在 lte rel-14中，prs 可以更密集，通常在1到160个子帧之间的任意数字。更长的时域信号允许更长的互相关间隔，因此，改善了预检测信噪比。此外，准确的多普勒测量需要高的 prs 时间密度。然而，较高的定位信号密度也意味着较大的开销，这可能导致较低的频谱效率或有效传输速率。定位信号的时间持续时间可能受到波束扫描周期的约束。这可能需要定义定位信号的方向版本，类似于 ssb和burst的概念。然后可以在定位信号中编码出发角(aod：Angle-Of-Departure)。图5是波束扫描定位信号时域映射的一个例子。定位信号可以在同一波束方向上重复若干次，以允许 RX波束扫描和 rx 合并，这将导致覆盖率的提高，并允许确定偏离角。可以管理跨地点的 Tx 波束扫描，以提高可听性(即减少干扰)。

按需定位信号

lte 下行prs 信号通常是一个“总是在线”的特定小区广播信号。也就是说，一旦在网络部署中配置，prs 配置很少改变。Nr 通常采用精益设计，最大限度地减少总在线传输，以提高网络能源效率，并确保更好的前向兼容性。通常情况下，nr 中的 ssb可能是唯一始终开启的信号。这也可能要求任何 nr 下行定位信号只能在必要时发送。然而，由于定位需要来自多个 gnb的测量，因此按需定位信号需要在一个经纬度(例如，不仅仅在一个小区)中进行精确的协调。定位信号传输请求可以来自目标设备或定位服务器。这也可能意味着定位信号原则上是特定用途的，尽管在给定区域的多个用途可能使用相同的定位信号配置。也就是说，通常在一个给定的区域中会有多个用户同时请求定位服务。配置的定位信号资源可能取决于对特定用户的服务质量要求(例如，频率和时间分配等等)。一个先验的已知目标设备位置(例如，基于 cell-id)可能允许选择合适的定位Tx波束方向。

它也应该可以配置类似 lte 的“总在线”广播定位信号，可能具有较低的占空比和较小的带宽。这可能允许 ue执行常规(可能是粗糙的)位置确定，以验证一些触发条件(例如，地理围栏等)。例如，当位置报告被触发时，占空比或定位信号带宽可能会按需增加。定位信号的按需配置可能会对架构和信令要求产生影响，这需要在协议中进行研究。

基于UE的模式

Lte 中基于蜂窝的定位方法(例如 otdoa 和 e-cid)依赖于网络服务器来解决目标设备的位置。这通常是由于运营商对网络信息的保密处理，比如 gnb 位置和网络同步。然而，这限制了基于 ue 的 otdoa 和 rtt 的实现，以及它们与非依赖于RAT的方法(例如 gnss、传感器等)的杂交。例如，位置计算的延迟对于需要在移动设备上立即响应的应用程序很重要。此外，基于用户界面的模式可以更好地满足定位容量要求。因此，NR 定位应该支持安全机制来支持基于网络的定位。例如，lte rel-15支持广播加密的协助数据，这可能在基于 ue 的定位方法的 nr 中得到类似的支持。支持基于用户的定位和广播援助数据(例如，gnb 位置信息)只影响更高的层。