本書介紹了5G通信系統定位技術的原理與方法。全書共分為9章，第1章介紹蜂窩網絡定位技術發展概述，第2章介紹蜂窩網絡定位技術基礎，第3章介紹5G位置服務架構和信令過程，第4～6章分別介紹5G下行定位技術、5G上行定位技術和5G上下行聯合定位技術，第7章介紹5G蜂窩網絡和非蜂窩網絡的融合定位技術，第8章介紹5G NR載波相位定位技術，第9章介紹5G定位標準的進展和趨勢展望。
本書適合通信工程技術人員及其他通信行業從業人員、高校通信相關專業的老師和學生閱讀。
著重向讀者介紹5G通信系統定位技術和標準設計，包括蜂窩網絡定位技術發展概述、蜂窩網絡定位技術基礎、5G位置服務架構和信令過程，以及5G定位標準的進展和發展趨勢展望等。通過本書，讀者可以了解5G NR 從Release 15 到Release 17 定位標準的設計方法和特點，以及對5G Release 18后續版本和6G的發展趨勢展望，對于5G通信系統定位技術的研究與應用具有參考意義。
孫韶輝 博士，中信科移動通信技術股份有限公司副總經理，長期從事移動通信新技術研究與標準制定工作，研究方向包括移動通信系統設計及多天線技術、衛星通信和定位等關鍵技術。 任斌 博士，中信科移動通信技術股份有限公司高 級工程師，從事4G和5G技術研究和標準化工作，研究方向為無線蜂窩網絡中的高精度定位技術、非正交多址接入技術和隨機接入技術。 達人 博士，中信科移動通信技術股份有限公司高 級技術專 家，長期從事移動通信新技術研究與標準制定工作，曾擔任3GPP 5G NR Release-16/17/18定位研究項目和工作項目的報告人和特性負責人。 范紹帥 博士，北京郵電大學信息與通信工程學院講師、碩士生導師，從事移動通信新理論和技術研究，研究方向為5G/B5G/6G組網及關鍵技術、高精度定位授時技術。
第 1章 蜂窩網絡定位技術發展概述 1
1.1 引言 2
1.2 無線定位系統的概述和技術發展 2
1.2.1 蜂窩網絡定位系統 2
1.2.2 衛星定位系統 3
1.2.3 無線局域網定位系統 4
1.2.4 藍牙定位系統 5
1.2.5 超寬帶定位系統 5
1.3 蜂窩網絡定位技術的演進過程 6
1.4 小結 8
參考文獻 9
第 2章 蜂窩網絡定位技術基礎 13
2.1 引言 14
2.2 蜂窩網絡定位技術 14
2.2.1 增強小區標識（E-CID）定位技術 15
2.2.2 下行鏈路到達時間差（DL-TDOA）定位技術 15
2.2.3 上行鏈路到達時間差（UL-TDOA）定位技術 17
2.2.4 多小區往返行程時間（Multi-RTT）定位技術 18
2.2.5 下行鏈路離開角（DL-AoD）定位技術 20
2.2.6 上行鏈路到達角（UL-AoA）定位技術 20
2.2.7 5G蜂窩網絡融合定位技術 21
2.3 定位測量量估計算法 22
2.3.1 傳輸時延（TOA）估計 22
2.3.2 到達角（AoA）估計 24
2.3.3 傳輸時延（TOA）和到達角（AoA）聯合估計 26
2.4 終端位置解算算法 27
2.4.1 最小二乘法及Chan定位算法 28
2.4.2 泰勒級數算法 31
2.4.3 指紋定位算法 32
2.5 定位性能指標 34
2.5.1 克拉美羅下界（CRLB） 34
2.5.2 均方誤差（MSE）與均方根誤差（RMSE） 35
2.5.3 累積分布函數（CDF） 36
2.6 小結 37
參考文獻 37
第3章 5G位置服務架構和信令過程 39
3.1 引言 40
3.2 位置服務架構 40
3.2.1 位置服務端到端架構 40
3.2.2 RAN側定位架構 43
3.3 網元功能和接口功能 45
3.3.1 網元功能 45
3.3.2 接口功能 50
3.4 位置服務和信令過程 55
3.4.1 位置服務 55
3.4.2 端到端位置服務過程 58
3.4.3 網絡與終端定位過程 87
3.5 小結 97
參考文獻 98
第4章 5G下行定位技術 101
4.1 引言 102
4.2 下行定位參考信號 102
4.2.1 下行定位參考信號資源/資源集 102
4.2.2 下行定位參考信號資源單元映射圖案設計 105
4.2.3 下行定位參考信號序列設計 107
4.2.4 下行定位參考信號端口與帶寬 108
4.2.5 下行定位參考信號配置 109
4.3 下行定位測量量 113
4.3.1 下行參考信號時間差 113
4.3.2 下行定位參考信號接收功率 115
4.3.3 下行定位參考信號子徑接收功率 115
4.4 下行定位物理層過程 116
4.4.1 下行測量過程 116
4.4.2 基站天線與波束信息上報過程 117
4.4.3 下行定位輔助數據 118
4.4.4 下行定位參考信號波束管理過程 119
4.4.5 下行定位參考信號接收功率的上報 120
4.4.6 下行收發定時誤差影響消除 121
4.4.7 下行非視距/多徑影響消除 124
4.5 下行定位高層流程 125
4.5.1 終端與定位服務器間的信令流程 125
4.5.2 基站與定位服務器間的信令流程 127
4.5.3 RRC_INACTIVE狀態下的下行定位技術的定位流程 128
4.5.4 按需點播下行定位參考信號流程 129
4.6 小結 131
參考文獻 132
第5章 5G上行定位技術 135
5.1 引言 136
5.2 上行定位探測參考信號 136
5.2.1 上行定位探測參考信號資源設計 137
5.2.2 上行定位探測參考信號序列設計 137
5.2.3 上行定位探測參考信號資源單元映射圖案設計 138
5.2.4 上行定位探測參考信號循環移位設計 139
5.2.5 上行定位探測參考信號配置方案 141
5.3 上行定位測量量 142
5.3.1 上行相對到達時間 143
5.3.2 上行探測參考信號接收功率 143
5.3.3 上行探測參考信號子徑接收功率 143
5.3.4 上行到達角 144
5.3.5 上行定位測量量的上報 144
5.4 上行定位物理層過程 145
5.4.1 上行定位探測參考信號定時提前調整 145
5.4.2 上行定位探測參考信號的功率控制 146
5.4.3 上行定位探測參考信號波束管理 147
5.4.4 上行收發定時誤差影響消除 149
5.4.5 UL-AoA定位技術的增強方案 152
5.4.6 上行非視距/多徑影響的消除 153
5.5 上行定位高層流程 154
5.5.1 終端與服務基站間的信令流程 154
5.5.2 基站與定位服務器間的信令流程 156
5.5.3 非激活態上行定位技術的流程 159
5.6 小結 161
參考文獻 161
第6章 5G上下行聯合定位技術 163
6.1 引言 164
6.2 Multi-RTT定位的定位測量量 164
6.2.1 UE Rx-Tx時間差 164
6.2.2 gNB Rx-Tx時間差 165
6.3 上下行聯合定位物理層過程 165
6.3.1 上下行聯合收發定時誤差消除增強方案 165
6.3.2 上下行NLOS/多徑處理增強方案 168
6.4 上下行聯合定位技術的高層流程 168
6.4.1 終端與定位服務器、服務基站間的信令流程 170
6.4.2 基站與定位服務器間的信令流程 173
6.4.3 RRC_INACTIVE狀態的定位流程 176
6.5 小結 178
參考文獻 178
第7章 5G蜂窩網絡和非蜂窩網絡的融合定位技術 181
7.1 引言 182
7.2 非蜂窩網絡定位技術 182
7.2.1 網絡輔助的全球衛星導航系統 182
7.2.2 無線局域網定位 186
7.2.3 藍牙定位 187
7.2.4 慣性導航定位 187
7.3 5G融合定位技術 190
7.4 5G輔助衛星的增強定位 191
7.4.1 輔助衛星定位系統 191
7.4.2 輔助衛星定位數據 192
7.5 小結 194
參考文獻 195
第8章 5G NR載波相位定位技術 199
8.1 引言 200
8.2 基本原理 200
8.3 信號模型 201
8.4 關鍵技術 203
8.4.1 測量算法 203
8.4.2 初始時偏/相偏消除算法 208
8.4.3 UE位置解算算法 209
8.4.4 多徑信道影響消除算法 216
8.5 5G NR載波相位定位對3GPP協議的影響 219
8.5.1 載波相位定位參考信號 219
8.5.2 載波相位測量量 221
8.5.3 物理層過程 223
8.6 性能評估 224
8.6.1 克拉美羅下界分析 224
8.6.2 仿真評估 226
8.7 小結 227
參考文獻 228
第9章 5G定位標準的進展和趨勢展望 231
9.1 引言 232
9.2 5G定位場景和性能指標 232
9.2.1 3GPP協議中5G定位服務總體需求和性能指標 232
9.2.2 3GPP 5G V2X定位性能要求 233
9.2.3 3GPP 5G公共安全定位性能指標 233
9.2.4 3GPP 5G測距業務定位性能指標 234
9.2.5 3GPP 5G LPHAP定位性能指標 234
9.2.6 3GPP Release 16 NR定位場景和性能指標 234
9.2.7 3GPP Release 17 NR定位場景和性能指標 235
9.3 5G-Advance定位及6G定位技術展望 235
9.3.1 直通鏈路定位 235
9.3.2 載波帶寬聚合定位 236
9.3.3 5G NR載波相位定位 236
9.3.4 蜂窩網絡定位完好性 237
9.3.5 低功耗高精度定位 237
9.3.6 低能力等級終端定位 238
9.3.7 人工智能/機器學習定位 238
9.3.8 6G定位技術展望 239
9.4 小結 240
參考文獻 241
縮略語 245
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