5G NR定位测量

NR定位需要哪些测量？如何量化测量和测量质量？

在Rel-15中，与E-UTRA小区相关的RSTD（Reference signal time difference）定义为NR UE异系统间测量。既然NR小区也传输PRS，那么E-UTRA小区和NR小区都应该有自己的RSTD测量是合理的。关键是，除了在异系统内的RSTD外，是否应该进一步利用两个系统之间的RSTD？

同时，对于EN-DC UE，已经指定LTE PCell和NR-PSCell之间的SFTD（SFN and frame timing difference）。预计测量可以很容易地从服务小区之间扩展到服务小区和相邻小区之间，甚至在两个相邻小区之间。因此，在E-UTRA小区和NR小区之间指定RSTD是有用的，并且对规范的影响很小。

不同的波束在每个路径上的权重不同，如图2所示。因此，当涉及与RSTD或UE Rx–Tx时差报告相关的PRS resource ID报告时，应仔细选择报告的PRS resource ID。

在某些情况下，可能会削弱直接路径，从而使直接路径的功率低于反射路径。通过Tx和Rx波束赋形，如果波束方向与之对齐，第一路径的功率将得到增强。接收器应能够比较穿过多个Tx-Rx波束对的第一路径的功率，并选择最大化第一路径功率的波束。只有在该操作下，波束报告才会在位置服务器上有用。

从gNB侧来看，一个尚未解决的问题是，gNB侧还是UE侧的波束应与UL RTOA（Relative Time of Arrival）或gNB Rx–Tx时差报告相关联地报告。只有下行波束是有意义的，因为UE方向可能无法在位置服务器上解析。在SRS传输波束与来自TRP的一些DL RS相关联的情况下，源仍然是DL波束而不是SRS波束。因此，需要报告PRS resource ID。

UE/gNB Rx-Tx 时差

第一个问题是是否允许服务小区和相邻小区在SFN/subframe 定时方面不同步。对于同步NR-DC，只需要时隙边界级别的同步。对于最新的SFTD讨论，当NR相邻小区的SFN/subframe不与服务小区同步时，有必要作为Rel-15特性来支持其SFTD。从PRS接收（DL-TDOA，DL-AoD）和SRS传输（UL-TDOA，UL-AoA）的角度来看，服务小区和相邻小区应该同步没有限制。

图3说明了如何测量Rx–Tx时差。UE必须基于从其试图测量RTT的小区接收DL RS来评估Rx时间，UE基于来自服务小区的定时来导出Tx时间。gNB Rx–Tx时差也存在相同的问题。

SRS应该总是在服务小区的UL载波的带宽内传输，因此服务小区和相邻小区应该共享相同的UL频率覆盖以进行多RTT操作。然而，频率间Rx–Tx时差将表明来自两个小区的PRS上的UE测量是异频的。首先，对于PRS的接收来说，什么是异频的还不清楚。如果异频意味着类似于基于SSB的移动性，即来自两个小区的PRS不是频率对齐的或不是具有相同的numerology，则通常不是多RTT部署的典型场景。

E-CID测量

目前，NR E-CID仅限于Rel-15 RRM测量，这使得NR E-CID的功率比LTE E-CID弱。在LTE E-CID中，RTT和AoA都被利用，并与RRM测量一起使用。因此，在NR E-CID中还应考虑LTE E-CID支持什么，这意味着应支持与PCell相关的RTT和AoA的测量。

如何报告E-CID的测量值呢？在LTE中，支持DL E-CID和UL E-CID。

• 对于DL E-CID，位置服务器（E-SMLC）请求UE报告UE Rx–Tx时差和RRM测量。

• 对于UL E-CID，位置服务器（E-SMLC）请求服务eNB为UE报告type-1 TA、type-2 TA（eNB Rx–Tx基于RACH测量的时差）、AoA和RRM测量。并非所有的报告内容都是由eNB直接测量的；实际上，服务eNB将配置UE以在RRM中报告UE Rx–Tx时差和RRM测量，合并用于报告位置服务器的type-1 TA和RRM测量。

对于NR E-CID，不清楚如何在LMF获得RTT，至少可以考虑以下选项

• 选项1.UE和gNB分别向LMF报告其Rx–Tx时差。

• 选项2.UE向RRM中的服务gNB报告UE Rx–Tx时差，gNB向LMF报告type-1 TA。

对于选项1，它类似于单小区RTT，易于实现。对于方案2，可以预见对RRM的额外影响，因为NR RRM测量中没有UE Rx–Tx时差报告。这两个选项都应该得到支持，以导出E-CID的RRT。

多路径报告

多路径报告可以在LPP(LTE positioning protocol)或NRPPa（NR positioning protocol A）中指定为额外的报告内容，以提高健壮性。由于LTE已经支持多路径报告，因此对NR规范的影响非常小。不同之处在于NR同时具有基于时间的测量和基于角度的测量。多路径报告可以与两者关联。例如，对于每个附加路径:

• 对于UE测量，可以报告到主路径的多个相对延迟，其中主路径可以与RSTD和UE Rx–Tx时差相关联。

• 对于gNB测量，可以报告多个{到主路径的相对延迟，AOA，ZOA}的三元组，其中主路径可以与RTOA、gNB Rx–Tx时差和AOA/ZOA测量相关联。

假设gNB天线结构的半波长天线元件分离，但在工程实践中，假设过于严格和苛刻。如果天线元件不被半波长分离，则gNB处可能存在角度模糊。

天线方向假定为0°. 当实际到达角等于315°时, 图5给出了天线单元分离时方位方向的辐射模式，如果天线单元理想地用半波长分离，主瓣强度明显高于其他天线单元。而当天线元件分离大于半波长时，副瓣强度可以达到主瓣甚至更大。因此，可以估计两个或更多角度。

L1测量上报

如果服务gNB向UE发送TA命令，UE将调整其UL timing，导致TRP到达时间的变化，以及UE Rx–Tx时差的变化。

传统上，报告测量是L3滤波的，这意味着由于UE侧的传输定时的改变而导致的L1测量的瞬时改变将被滤波，并且可能与定时改变之前的测量错误地组合。

一个典型的例子是UTDOA，其中每个gNB测量其UL-RTOA，而不是两个gNB之间的上行链路到达时差。如果UE遵循服务gNB发送的TA命令并调整其UL定时，则它改变每个gNB处的L1 UL-RTOA测量，但实际上不改变两个gNB之间的上行链路时差到达。

因此，网络可以配置UE和gNB来报告在每个RS场合进行的L1测量，而不是报告L3滤波测量，从而可以在测量报告中很好地捕获UL定时的变化。

角度测量

对于LCS中的角度测量，应注意LCS应定义为gNB天线阵列的瞄准镜指向正x’-axis，并且整个天线阵列在y'Oz'平面内，其中阵列的两个尺寸沿y’-axis和z’-axis排列，如图6所示。注意z’-axis在GCS中不一定是垂直的。

对于角度测量，建议支持0.25°， 同时，为了将LCS中的AOA和ZOA与GCS中的AOA和ZOA相关联，还需要对天线方向参数进行量化。考虑到它是静态的，它应该具有更小的粒度。

如果在LCS中报告角度，应考虑更好的角度质量量化。

AOA和ZOA的一致定义是不对称的，因为ZOA是UE和z’-axis之间的角度，而AOA是x'Oy'平面上的投影UE方向和x’-axis之间的角度，即使UE与gNB不在同一水平面上。不对称性将导致AOA和ZOA误差的协方差矩阵是非对角的，即：