目錄
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前言
1. 3GPP規劃下的5G技術演進
2. 5G NR定位技術的發展
2.1 Rel-16首次對基于5G的定位技術進行標準化
2.2 Rel-17進一步提升5G定位技術的性能
3. Rel-18 關于5G定位技術的新方向、新進展
3.1 Sidelink高精度定位功能
3.2 針對上述不同用例，3GPP考慮按照下表中的精度要求為目標，開展標準化工作：
3.3 對高精度定位完整性和低功耗的增強
4. 基于RedCap 的UE定位
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前言
3GPP NR Positioning 5G定位標準：3GPP TS 38.305 V18
3GPP 標準網址：https://www.3gpp.org/ftp/
【NR 定位】3GPP NR Positioning 5G定位標準解讀（一）-CSDN博客
【NR 定位】3GPP NR Positioning 5G定位標準解讀（二）-CSDN博客
1. 3GPP規劃下的5G技術演進
根據3GPP的規劃，5G技術演進被分為兩個階段，Rel-15/16/17這三個版本稱為5G演進的第一階段，之后的Rel-18/19/20這三個版本稱為5G演進的第二輪創新，也就是5G Advanced。
在5G演進的第一階段中，Rel-15是5G的基礎標準，于2018年（NSA）和2019年（SA）分別凍結，重點滿足增強移動寬帶（eMBB）和基礎的低時延高可靠（URLLC）應用需求。
Rel-16于2020年凍結，主要聚焦于eMBB的增強，低時延高可靠能力的完善，關注垂直行業應用及整體系統的提升，如面向智能汽車交通領域的5G V2X、面向IIoT領域的時間敏感聯網等5G NR能力，以及定位、MIMO增強、功耗改進等系統性的提升與增強。
Rel-17在Rel-16的框架下對5G標準進行了進一步的增強，于2022年凍結，其面向5G XR、新型物聯網等新業務需求，重點引入了許多全新的特性和技術，比如Redcap終端、上行覆蓋增強、動態頻譜共享、多播廣播業務、多卡技術、衛星5G網絡、衛星 NB-IoT物聯網、下行1024QAM、定位增強、MIMO技術進一步增強（FeMIMO）、節能增強、URLLC增強、CA/DC增強、輔鏈路通信增強、無線切片增強等。
2. 5G NR定位技術的發展
5G 應用分為三大類場景：增強移動寬帶（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）和超可 靠低時延通信（URLLC）。eMBB 場景是指在現有移動寬帶業務場景的基礎上，對于用 戶體驗等性能的進一步提升，主要還是追求人與人之間極致的通信體驗。mMTC 和 uRLLC 都是物聯網的應用場景，但各自側重點不同。mMTC 主要用于低速時延不敏感的海量物與物的連接。而 URLLC則強調在工業及控制場景對高可靠性和低時延有需求的連接 定位應用在 5G 三大場景中都扮演重要的角色，定位能力更是是 5G 核心能力之一。
2.1 Rel-16首次對基于5G的定位技術進行標準化
R16版本中增加了5G定位功能，其利用MIMO多波束特性，定義了基于蜂窩小區的多站信號往返時間（Multi-RTT）、信號到達時間差（TDOA）、到達角測量法（AoA）、離開角測量法（AoD）等定位技術。R16標準中，室內和室外定位的精度要求如下：
- 對于80％的UE，水平定位精度優于3米（室內）和10米（室外）。
- 對于80％的UE，垂直定位精度優于3米（室內和室外）。
2.2 Rel-17進一步提升5G定位技術的性能
隨著5G NR通信系統大規模部署，垂直行業場景對定位服務提出了越來越迫切的需求。對運營商而言，也對未來位置服務的廣闊市場充滿期待，迫切需要拓展基于5G NR的位置增值服務，為普通用戶和垂直行業（ToB）提供更高精度的定位服務（20cm）。
因此3GPP確定Rel-17在以下方面進行增強 [摘自3GPP TR 38.857]
- 更高的精度(水平/垂直)
- 低時延(物理層和高層端到端定位時延)
- 網絡和/或設備效率
- 高完整性和可靠性(用于GNSS)
商業場景及IIOT場景下性能指標的要求分別為：
商業用例的目標定位需求定義如下:
- 90%的ue水平定位精度(< 1米)
- 90% ue的垂直定位精度(< 3米)
-終端位置估計的端到端延遲(< 100 ms)
- UE位置估計的物理層延遲(< 10 ms)
IIoT用例的目標定位要求定義如下:
- 90%的ue水平定位精度(< 0.2 m)
- 90%的ue的垂直位置精度(< 1米)
- UE位置估計的端到端延遲(< 100ms，期望為10ms)
- UE位置估計的物理層延遲(<10ms)
注1:并非所有方案和部署都能達到目標定位要求
注2:對于某些場景，在工業物聯網用例中，對水平位置精度的要求可以放寬到< 0.5 m。
注3:并非所有定位技術都能在所有場景下達到目標定位要求
3. Rel-18 關于5G定位技術的新方向、新進展
Rel-18中關于5G定位技術的討論主要包括三個方向：Sidelink高精度定位功能，對高精度定位完整性和低功耗的增強，基于RedCap 的UE定位；下文將詳細介紹這三個方向的研究和討論內容。為減少分歧，部分專業詞匯及內容將直接引用3GPP相關文檔原文。
3.1 Sidelink高精度定位功能
Sidelink定位是Rel-18新引入的特性，與之前版本的NR RAT定位相對獨立，旨在研究通過PC5接口實現Sidelink高精度定位功能，這也稱之為standalone模式；除此之外，也支持與現有NR RAT技術聯合，通過基站輔助（需在覆蓋、半覆蓋場景下）實現協同定位，即non-standalone模式。Sidelink定位的基礎屬性如下：
- 覆蓋:覆蓋內、部分覆蓋和覆蓋外
- 要求:基于TR38.845和TS22.261和TS22.104中確定的要求
- 用例:V2X (TR38.845)、公共安全(TR38.845)、商業(TS22.261)、工業物聯網(TS22.104)
- 頻譜:ITS band和授權頻譜
具體地，由于Sidelink是一套比較獨立的系統，具備兩種工作模式（mode1和mode2），且可能在沒有網絡覆蓋的場景工作，因此需要從頭到尾重新設計Sidelink定位方案。不過，在一些技術上還是參考了NR定位設計，例如參考信號，定位測量等方面。
在Rel-18中，定義了三種Sidelink定位方式，分別是Absolute positioning、Relative positioning和Ranging，三種方式對應的描述如下：
- Ranging accuracy, expressed as the difference (error) between the calculated distance/direction and the actual distance/direction in relation to another node
- Relative positioning accuracy, expressed as the difference (error) between the calculated horizontal/vertical position and the actual horizontal/vertical position relative to another node
- Absolute positioning accuracy, expressed as the difference (error) between the calculated horizontal/vertical position and the actual horizontal/vertical position.
3.2 針對上述不同用例，3GPP考慮按照下表中的精度要求為目標，開展標準化工作：
Table: Target accuracy requirements for SL positioning
3.3 對高精度定位完整性和低功耗的增強
為了進一步提高精度，Rel- 18考慮在NR RAT定位引入兩種較有前景的技術:一種是利用5G豐富的頻譜，基于PRS/SRS帶寬聚合來增加定位參考信號的收發帶寬，另一種是使用NR載波相位測量。與現有的NR定位方法相比，NR載波相位定位在室內和室外部署中具有顯著的性能改進潛力，并且與室外RTK-GNSS相比，具有更短的延遲和更低的終端功耗。此外，還將研究基于NR RAT的定位完整性和低功耗高精度定位技術。具體地，可以分為以下四個部分：
1. Improved accuracy based on NR carrier phase measurement
在Rel-18中，由于極其優異的定位性能（經過仿真模擬，能夠實現厘米級定位精度，可參考TR 38.859），基于載波相位測量的定位方式被引入，各家公司在該議題下進行了大量討論，包括如何進行相位測量、定位計算及上報等問題。其中，如何確定整數模糊度（請見下文原理說明），是目前討論最多的問題。
在載波相位定位的標準化工作中，一個主要導向是盡量避免給現有協議帶來額外影響，因此載波相位定位的很多機制都重用了現有NR定位內容。簡而言之，載波相位定位只是在具體的定位算法上和現有技術有區別，而定位觸發、測量和上報等環節和現有方式原理是類似的（至少從物理層流程的角度看，但也有一些差異內容），可以理解為是將載波相位定位方式納入現有定位體系。
2. Bandwidth aggregation for positioning measurements
RAN 1從112次會議開始討論基于帶寬聚合的定位，這和載波聚合通信是不同的概念，但其中有一些交叉的部分。無論是上行SRS還是下行PRS，在Rel-18中均支持帶寬聚合定位，但定位的帶寬聚合實現更為復雜，因為涉及到關聯TRP和定位頻率層等概念，聚合的資源在頻域上不一定是連續的。從物理層的角度，UE在Connected態、inactive態和idle態下均可進行PRS帶寬聚合測量，在Connected態和inactive態可以進行定位SRS帶寬聚合。
3. Solutions for integrity of RAT dependent positioning techniques
在之前的版本中，3GPP完成了基于GNSS定位的完整性設計，在Rel-18中，3GPP決定處理基于NR RAT定位方式的定位完整性。其中，定位完整性可以理解為對定位相關數據的精確性以及提供相關警報的能力的信任度量，其定義如下：
Positioning integrity: A measure of the trust in the accuracy of the position-related data and the ability to provide associated alerts.
4. LPHAP (Low Power High Accuracy Positioning).
Rel-18 LPHAP目前的研究側重于評估RRC_INACTIVE態下，基于現有Rel-17定位技術，終端是否能夠滿足電池時間需求（電池時間評估方式已達成一致意見，請參考會議結論）以及定位要求。并且，為了能夠處理RRC_INACTIVE狀態和/或RRC_IDLE狀態下UE面臨的任何限制，3GPP正研究對應的增強方案。
具體地，3GPP確定TS 22.104中的用例6（如下表所示），對應的電池時間需求為6-12個月，作為LPHAP研究的代表用例。在物理層，功率消耗是LPHAP仿真評估的主要角度。
如上表所示，LPHAP定位要求可以總結為：
- 90%的ue水平定位精度< 1米；
- 定位間隔/占空比15-30秒；
- ue電池壽命6個月- 1年；
4. 基于RedCap 的UE定位
RedCap UE定位作為Rel-18定位研究的一個重要部分，在研究初期是基于傳統NR RAT定位方式進行性能評估，然后基于這部分仿真結果，識別需要增強的技術。在仿真假設中，FR1下的帶寬設置為20MHz，可選5MHz，FR2下的帶寬設置為100MHz。其定位性能要求如下：
1.用于室內和室外場景的商業用例
-水平定位精度:90%的ue(< 3米)
-垂直定位精度:90%的ue < 3米
2.對于工業物聯網用例:
-水平定位精度:90%的ue < 1m
-垂直定位精度:90%的ue < 3米
（備注：對于上述評估的目標需求，需要注意的是，目標定位需求可能并不一定能夠實現所有的場景和用例。此外，并非所有的定位技術都能滿足所有場景下的所有定位需求。）
具體地，由于RedCap UE帶寬能力較低，因此各公司非常關注跳頻（frequency hopping）技術在RedCap定位的應用，包括上行SRS傳輸hopping和下行PRS接收hopping。在RAN1 112會議中，3GPP確定PRS僅支持下行hopping接收，即網絡側不采用hopping方式傳輸DL PRS，因為這對現有協議的改動較大。另外，無論是上行SRS hopping還是下行PRS hopping，都被配置在單個SRS/PRS資源內進行，且SRS hopping無論是RRC_connected態還是RRC_inactive態都支持。Redcap UE定位還重點討論了測量間隔、hopping pattern、上行SRS碰撞和hop間切換時延等問題。
