5G NR定位潜在技术
OTDOA（Observed Time Difference of Arrival）是一种基于下行链路的解决方案，在LTE中得到了很好的研究，应该扩展到NR。它需要GNB之间的良好同步。RTT是一种混合上下行链路的方法，通过估计UE和每个参与gNB之间的双向范围，而不是与参与gNB的到达时间差，避免了这种同步的需要。NR定位可能需要严格的性能要求，这使得GNB之间的时间同步也更具挑战性。OTDOA定位精度受到不完美网络同步的显著影响。作为解决此难题的一种方法，应在NR中支持RTT。本文件中使用的PRS信号可指用于OTDOA的下行链路信号和用于RTT的上行链路信号。这些信号可以是现有的NR信号，例如用于PRS的SSB、CSI-RS或SRS。
NR定位的动机和要求如下：
要求1：NR定位信号应能够在大量TP之间实现高水平的正交性（“多址能力”）。
要求2：NR定位信号必须允许TOA测量与其传输点的非模糊关联。
要求3：NR定位信号应允许在可用系统带宽内对定位资源块进行灵活和可扩展的配置，以便在不同服务程度下进行距离/位置估计。
要求4：在定位资源/场合中，通常应仅配置定位信号，不得混合其他信号和信道。只有（例如未预料到的）高优先级信令/数据可以刺穿定位资源。
要求5：NR定位信号应利用资源块中的所有音调。
要求6：NR定位信号应允许灵活的信号（时间）持续时间配置（例如，包括定位时机的连续符号/时隙的数量、定位时机的周期性等），以便在不同服务程度下进行距离/位置估计。
要求7：应能在窄波束中传输NR定位信号。
要求8：NR定位信号配置应支持gNB和UE处的波束扫描。
要求9：应能够结合TOA测量使用NR定位信号的方向信息。
要求10：指定定位支持的各种gNB同步要求（例如，根据服务级别要求或定位方法）。同步要求必须适用于“空口”物理天线参考点。
要求11：应支持按需传输定位信号
要求12：基于UE的定位（即目标设备上的位置计算）应为NR中的主要定位模式。此外，还应支持UE辅助模式。
要求13：（按需）应支持定位辅助数据的广播。
对于OTDOA，PRS的主要部署使用1个子帧的时间长度和160ms的重复周期（N_PRS＝1，T_PRS＝160）。该方案的占空因数为100%*1ms/160ms=0.625%。一些低于10 MHz的部署使用N_ PRS=2，吞吐量影响为1.25%。注意，与PRS的占空因数相对应的可用下行吞吐量减少。如果已被传输用于其他目的的RS（例如，SSB或RLM的CSI-RS）被允许重新用作PRS，则不应将其作为额外的PRS开销包括在内。
UE运动可能导致服务小区和相邻小区的观测之间的相对多普勒偏移。多普勒影响将表现为从一个符号到下一个符号的额外正或负相位旋转，当需要跨不同符号的不同信号元素的相干组合时，这将是一个问题。对于QPSK调制，90度的相位旋转将导致较大的误差矢量幅度（EVM： error vector magnitude），这将显著影响相关操作的输出。假设45度可接受相位误差的操作的宽泛阈值将意味着在信号持续时间内对1/8波长的多普勒频移的约束。由于UE通常会跟踪其服务小区的频率，但不知道其实际速度，因此相邻小区的相对多普勒速度可能高达地面上UE速度的+/-2倍。因此，地面上的最大速度可以从以下等式中找到。
Smax是满足约束条件的地面最大UE速度。
λ是信号的波长。
∆T是从第一个符号开始到最后一个符号开始的信号持续时间。
考虑{2,3,4,6,7,14}符号的信号跨度，其中∆T对应于{1,2,3,5,6,13}个符号。此外，考虑FR1为{15,30}kHz，FR2为{60,120,240}kHz的SCS。图1和图2分别显示了FR1和FR2的限速曲线。
这里将考虑两个候选信号结构组，并根据各种影响指标对其进行评估。
Comb-1信号
所有comb-1信号结构的共同点是它们没有频率孔，并提供无混叠和无模糊的时域信道冲激响应。由于不需要跨时间的相干组合，这些信号对于多普勒影响也具有固有的鲁棒性。此外，在所有comb选项中，comb-1允许使用每单位时间最多数量的Tx波束，并为任何单小区观测提供最短的驻留时间。后者可导致UE功耗最小化，而前者可用于最小化总定位持续时间，同时提供改进的接收信号功率和邻小区干扰抑制。如果需要与其他信号（例如PDCCH）共存，该信号结构的TDM特性使其具有灵活性。Comb-1还为扫描中固定数量的波束产生对Rx波束形成资源（即#ADC）的最低要求，或者相反，允许对固定数量的Rx波束赋形资源进行最快的波束扫描。虽然支持所有GNB测量的波束配对，但comb-1不允许任何功率提升（EPRE）。最后，处理的计算复杂度被最小化，因为信号提取自然地与符号对齐，并且不需要跨符号组合。
Comb-N信号
可能的RB对齐comb-N选项包括{2,3,4,6,12}，无模糊信号配置将分别要求{3,4，6,12]的信号持续时间。可用功率提升（EPRE）也将对应于梳状电平，但与comb-1信号相比，增加的信号持续时间将导致固定数量波束的波束扫描持续时间增加。假设固定的Rx波束赋形资源，波束扫描持续时间也将进一步增加，因为在每个符号持续时间期间将有更多的GNB发射。
根据图1和图2，通过符号间的相干组合，comb-N信号将受到多普勒的影响。更长的扫描持续时间也会增加UE运动和时钟漂移的误差幅度。此外，扫描持续时间的增加将导致占空因数和开销的增加。或者，对于固定的占空因数，信号周期将增加，这将反过来延长TTFF和TTF。
由于填充所有子载波所需的符号数量可能不能被时隙中可用符号的数量整除（例如，11个符号/时隙），因此与其他信号（例如，PDCCH）的共存也可能存在问题。这可能导致利用率降低和扫描持续时间增加，并进一步受到UE运动和时钟漂移的影响，或者可能导致处理特殊情况的接收器复杂性增加，以及由于别名和模糊性而导致的次优性能。
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。以上确定的一些要求已经由一些现有NR信道满足。例如：
a） CSI-RS和SRS都以4个RB的倍数灵活分配连续带宽，从与CRB网格对齐的系统带宽内的任意位置开始，分配为4个RB的倍数。
b） SSB、CSI-RS和SRS可以在窄波束中传输。
c） SSB内的SSS利用127个音调的连续集合。
通过扩展这些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的梳状间距为4、12或24个音调。通过在具有音调交错的连续OFDM符号上配置多个CSI-RS，接收机可以在解交错后看到完整的梳状信号，如图1所示。这种配置可以使用Release-15本身实现，或者可以定义新的CSI-R配置，以避免配置多个CSI-RS资源。使用梳状结构允许相邻GNB的FDM正交化。为了在时间和频率正交化方面具有更大的灵活性，可以为用作PRS的CSI-RS定义更多的梳状密度。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图案，以及comb-2和comb-4图案的交错配置。
对于PSS，SSB的带宽限制为127个音调，对于PBCH，SSS和20个RB。扩展SSB BW并非易事。然而，可能存在精度要求较高的应用，因此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，可以将SSB的子集定义为用作PRS。通过在不同小区中适当配置传输的SSB集合，可以通过TDM对其进行正交化。最大SSB周期为160ms，而LTE PRS周期可高达1280ms。为了实现LTE中支持的周期性，用作PRS的SSB的周期性可以跨越多个SSB周期。
LTE DL PRS信号通常是“始终开启”小区特定广播信号。 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，最大限度地减少总开启传输，以提高网络能效并确保更好的前向兼容性。通常，NR中的SSB可能是唯一的常开信号。这还可能要求仅在必要时发送任何NR DL定位信号。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地理区域内（例如，不仅在单个小区内）进行精确协调。
定位信号传输的请求可以起源于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于UE的，尽管给定区域中的多个UE可以使用相同的定位信号配置。 例如，通常在给定区域中大约同时会有多个UE请求位置服务。配置的定位信号资源可取决于特定UE的服务质量要求（例如，相应选择的频率和时间分配等）。先验已知的目标设备位置（例如基于小区ID）可允许选择适当的定位TX波束方向。
还可以配置类似于LTE的“始终打开”广播定位信号，可能具有较低的占空比和较小的带宽。这可允许UE执行常规位置确定，以验证某些触发标准（例如，地理围栏等）。当触发位置报告时，可以按需增加PRS资源，例如占空比或定位信号带宽。SSB的一个子集可以是这种始终在线广播PRS的良好候选，因为SSB可能始终在线。然后，基于CSI-RS的PRS可作为更高开销的按需PRS。在版本15中的DL波束细化操作中，SSB使用粗波束，CSI-RS使用这些粗波束上的细化。类似地，基于SSB的PRS可以使用粗波束来服务小区中的所有UE并实现粗位置估计，而基于CSI-RS的PRS可使用精波束和特定于UE的波束来实现更精确的定位。
LTE中基于蜂窝的定位方法（例如OTDOA、e-CID）依赖于网络服务器来求解目标设备位置。这通常是由于运营商对网络信息的保密处理，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，以及它们与例如RAT无关方法（例如GNSS、传感器等）的混合。例如，位置计算的延迟对于需要在移动设备处立即响应的应用是重要的。此外，基于UE的模式可以更好地满足定位容量（可伸缩性）要求。因此，NR定位应支持安全机制，以支持基于UE的定位。例如，LTE Rel-15支持加密辅助数据的广播，这在基于UE的定位方法的NR中可能同样得到支持。
支持基于UE的定位和辅助数据广播（例如，gNB位置信息）仅影响更高层，应在RAN2中研究。
