5G大咖张平:5G定位技术研究综述
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连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠是第五代移动通信技术(5G)四大主要技术场景. 移动台的位置信息不仅是新业务的需求,更能有效应对5G新业务在流量密度、连接数量、超低时延、高可靠性、高移动性上面临的挑战. 针对面向5G的定位技术研究展开综述,并对定位技术涉及的主要方向进行了分析.

本文从5G主要技术场景的需求分析入手,介绍了现有定位技术面向5G需求的研究进展;通过对定位技术的分类,归纳总结了有助于定位的5G技术;分析了5G移动台定位面临的挑战,给出了未来研究方向.

IMT2020第五代移动通信技术(5G)推进组在5G概念白皮书中将连续广域覆盖、热点高容量、低功耗大连接和低时延高可靠定义为5G的4个主要技术场景. 一方面,这些场景为5G中的定位提出了新的需求;另一方面随之而生的5G关键技术也为高精度定位提供了新的方法.

连续广域覆盖场景的研究,旨在为用户提供无缝的高速业务体验. 为了在小区边缘、高速移动等恶劣环境为用户提供高速稳定的业务体验,大规模天线阵列和新型多址技术被作为提升系统频谱效率的主要技术. 同时,为了充分利用多种无线接入能力、协同网络资源实现用户服务质量(QoS)保障,必须准确定位用户当前位置,并对目标的运动趋势进行合理推测,以便预先调配无线资源.

在热点高容量场景中,以虚拟现实、增强现实、超高清视频、云游戏等为代表的应用为5G在峰值速率、流量密度等指标上都提出了全新的需求. 超密集组网结合全频谱接入技术可以充分利用各类无线通信的频谱资源,在提升频谱复用效率的同时实现更高速率的数据传输. 其中为了确保主用户的体验,在非授权频段的利用、多频段系统的共存机制上都离不开对主次用户的定位.

在诸如智慧城市、环境监测等面向传感器数据采集的低功耗大连接场景中,终端数量众多、分布广,降低终端功耗及系统信令开销是该场景下面临的主要挑战. 终端直通技术(D2D, device to device)通过实现消息在终端至基站间的多跳传输,可有效降低终端功耗和系统开销. 终端间位置信息的分享将有利于信息的高能效传输.

在低时延高可靠场景中,诸如智慧交通、智能制造等行业应用提出了毫秒级端到端通信时延及接近100%可靠性的需求. 先进的文码技术、更短的帧结构有利于降低空口传输时延,而网络转发时延则需要依靠优化信令流程及重传机制实现,终端位置信息及运动轨迹的预测,有助于减少信令交互和数据中转,对于降低时延和减少重传概率具有重要意义.

然而,利用位置信息全面提升5G主要技术场景的用户体验,需要实现更高的定位精度. 在3GPPR15中已经支持“无线接入技术无关”(RAT-independent)的定位,而在R16中还将研究“RAT-dependent”以及混合定位技术,以提高定位精度. 欧洲的5GPPP在其关于自动驾驶的研究报告中提出自动驾驶和辅助驾驶中的定位精度期望达到10cm,而NGMN联盟在其关于5G增强型服务的白皮书中指出在80%的概率条件下定位精度应达到10m,而在室内组网设计时应达到1m的定位精度. 另一方面,5G关键技术的发展为定位技术的进步提供了新的可能,下面将结合5G关键技术分析定位技术的演进方向.

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简介:
原题“面向5G的定位技术研究综述”...
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