Модель технологии сетевого позиционирования метровой точности 5G NR. Часть 2. Обработка сигналов PRS
https://doi.org/10.31854/1813-324X-2022-8-3-80-99
Аннотация
Вторая часть исследования о моделировании технологии сетевого позиционирования метровой точности 5G NR посвящена процедурам обработки разностно-дальномерных измерений на основе сконфигурированных опорных сигналов позиционирования PRS с результирующей оценкой координат пользовательского устройства методом наблюдаемой разности времен прихода сигналов OTDOA. Программная реализация процедур первичной и вторичной обработки сигналов PRS в имитационной модели использует встроенные функции пакета расширения 5G Toolbox специального программного обеспечения Matlab. В результате оценки точности позиционирования пользовательских устройств в сетях стандарта 5G NR средствами имитационного моделирования, показано, что в диапазоне FR1 точность оценок координат менее одного метра достигается при увеличении ширины полосы частот с 50 до 60 МГц, а максимальная точность позиционирования в диапазоне FR2 в канале с шириной полосы частот 400 МГц и частотой дискретизации 491,52 МГц составила 0,2 м.
При поддержке: работа подготовлена при финансовой поддержке Российского научного фонда по гранту № 22-29-00528.
Об авторе
Г. А. Фокин
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Россия
Россия
Григорий Алексеевич Фокин, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры радиосвязи и вещания
Санкт-Петербург, 193232
Список литературы
1. Dammann A., Raulefs R., Zhang S. On prospects of positioning in 5G // Proceedings of the International Conference on Communication Workshop (ICCW, London, UK, 08‒12 June 2015). IEEE, 2015. PP. 1207‒1213. DOI:10.1109/ICCW.2015.7247342
2. Lin X., Bergman J., Gunnarsson F., Liberg O., Razavi S.M., Razaghi H.S., et al. Positioning for the Internet of Things: A 3GPP Perspective // IEEE Communications Magazine. 2017. Vol. 55. Iss. 12. PP. 179‒185. DOI:10.1109/MCOM.2017.1700269
3. Huang J., Liang J., Luo S. Method and Analysis of TOA-Based Localization in 5G Ultra-Dense Networks with Randomly Distributed Nodes // IEEE Access. 2019. Vol. 7. PP. 174986‒175002. DOI:10.1109/ACCESS.2019.2957380
4. Keating R., Yoon D., Tao T., Huang H. Opportunities and Challenges for NR RAT-Dependent Based Positioning // Proceedings of the 90th Vehicular Technology Conference (VTC2019-Fall, Honolulu, HI, USA, 22‒25 September 2019). IEEE, 2019. DOI:10.1109/VTCFall.2019.8891135
5. Müürsepp I., Kulmar M., Elghary O., Alam M.M., Chen T., Horsmanheimo S., et al. Performance Evaluation of 5G-NR Positioning Accuracy Using Time Difference of Arrival Method // Proceedings of the International Mediterranean Conference on Communications and Networking (MeditCom, Athens, Greece, 07‒10 September 2021). IEEE, 2021. PP. 494‒499. DOI:10.1109/MeditCom49071.2021.9647652
6. Ren B., Fang R., Ren X., Li G., Li H., Zhao Z., Li J., et al. Progress of 3GPP Rel-17 Standards on New Radio (NR) Positioning // Proceedings of the 11th International Conference On Indoor Positioning And Indoor Navigation (IPIN 2021, Lloret De Mar, Spain, 29 November‒2 December 2021). 2021.
7. Destino G., Mahmoodi T., Shreevastav R., Shrestha D., Siomina I. A New Position Quality Metric for NR RAT Dependent OTDOA Positioning Methods // Proceedings of the 16th Workshop on Positioning, Navigation and Communications (WPNC, Bremen, Germany, 23‒24 October 2019). IEEE, 2019. DOI:10.1109/WPNC47567.2019.8970252
8. Xhafa A. del Peral-Rosado J.A., López-Salcedo J.A., Seco-Granados G. Evaluation of 5G Positioning Performance Based on UTDoA, AoA and Base-Station Selective Exclusion // Sensors. 2022. Vol. 22. Iss. 1. P. 101. DOI:10.3390/s22010101
9. Ferre R.M., Seco-Granados G., Lohan E.S. Positioning Reference Signal design for positioning via 5G // National Committee for Radiology in Finland. 2019. DOI:10.5281/zenodo.3537686
10. Dev C.S.G.N., Pathak L., Ponnamareddy G., Das D. NRPos: A Multi-RACH Framework for 5G NR Positioning // Proceedings of the 3rd 5G World Forum (5GWF, Bangalore, India, 10‒12 September 2020). IEEE, 2020. PP. 25‒30. DOI:10.1109/5GWF49715.2020.9221379
11. Jin C., Bajaj I., Zhao K., Tay W.P., Ling K.V. 5G Positioning Using Code-Phase Timing Recovery // Proceedings of the Wireless Communications and Networking Conference (WCNC, Nanjing, China, 29 March‒01 April 2021). IEEE, 2021. DOI:10.1109/WCNC49053.2021.9417556
12. Fouda A., Keating R., Cha H.S. Toward cm-Level Accuracy: Carrier Phase Positioning for IIoT in 5G-Advanced NR Networks // arXiv preprint 2022. arXiv:2207.06633.
13. 3GPP TS 22.261 V18.6.1 (2022-06). Service requirements for the 5G system; Stage 1 (Release 18).
14. 3GPP TS 22.104 V18.3.0 (2021-12). Service requirements for cyber-physical control applications in vertical domains; Stage 1 (Release 18).
15. 3GPP TR 22.872 V16.1.0 (2018-09). Study on positioning use cases; Stage 1 (Release 16).
16. 3GPP TR 38.855 V16.0.0 (2019-03). Study on NR positioning support (Release 16).
17. 3GPP TR 38.857 V17.0.0 (2021-03). Study on NR Positioning Enhancements; (Release 17).
18. 3GPP TS 38.305 V17.1.0 (2022-06). NG Radio Access Network (NG-RAN); Stage 2 functional specification of User Equipment (UE) positioning in NG-RAN (Release 17).
19. 3GPP TS 38.455 V17.1.1 (2022-06). NG-RAN; NR Positioning Protocol A (NRPPa) (Release 17).
20. 3GPP TS 37.355 V17.1.0 (2022-06). LTE Positioning Protocol (LPP) (Release 17).
21. 3GPP TS 38.201 V17.0.0 (2021-12). NR; Physical layer; General description (Release 17).
22. 3GPP TS 38.211 V17.2.0 (2022-06). NR; Physical channels and modulation (Release 17).
23. 3GPP TS 38.213 V17.2.0 (2022-06). NR; Physical layer procedures for control (Release 17).
24. 3GPP TS 38.214 V17.2.0 (2022-06). NR; Physical layer procedures for data (Release 17).
25. 3GPP TS 38.215 V17.1.0 (2022-03). NR; Physical layer measurements (Release 17).
26. 3GPP TS 38.321 V17.1.0 (2022-06). NR; Medium Access Control (MAC) protocol specification (Release 17).
27. 3GPP TS 38.212 V17.2.0 (2022-06). NR; Multiplexing and channel coding (Release 17).
28. 3GPP TR 38.901 V17.0.0 (2022-03). Study on channel model for frequencies from 0.5 to 100 GHz (Release 17).
29. Фокин Г.А. Модель технологии сетевого позиционирования метровой точности 5G NR. Часть 1. Конфигурация сигналов PRS // Труды учебных заведений связи. 2022. Т. 8. № 2. С. 48‒63. DOI:10.31854/1813-324X-2022-8-2-48-63
30. Фокин Г.А. Комплекс моделей и методов позиционирования устройств в сетях пятого поколения. Дис. ... докт. техн. наук. СПб: СПбГУТ, 2021. 499 с.
31. Фокин Г.А. Технологии сетевого позиционирования. СПб.: СПбГУТ, 2020. 558 с.
32. Фокин Г.А. Технологии сетевого позиционирования 5G. Москва: Горячая Линия – Телеком, 2021. 456 с.
33. Фокин Г.А. Сценарии позиционирования в сетях 5G // Вестник связи. 2020. № 2. С. 3‒9.
34. Фокин Г.А. Сценарии позиционирования в сетях 5G // Вестник связи. 2020. № 3. С. 13‒21.
35. Фокин Г.А. Процедуры позиционирования в сетях 5G // Вестник связи. 2021. № 11. С. 2‒8.
36. Фокин Г.А. Модель поиска топологии локальной дальномерной системы позиционирования 5G по заданному геометрическому фактору // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2021. № 4(44). С. 27‒38. DOI:10.24412/2221-2574-2021-444-27-38
37. Фокин Г.А. Программный модуль поиска и оптимизации топологии локальной системы позиционирования по заданному геометрическому фактору для объекта с варьируемым в данной области местоположением. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2021667003, от 26.10.2021. Опубл. 02.11.2021.
38. Фокин Г.А. Программный модуль поиска и оптимизации топологии локальной системы позиционирования по заданному геометрическому фактору для объекта с фиксированным местоположением. Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ RU 2021667002 от 26.10.2021. Опубл. 03.11.2021.
39. Фокин Г.А., Кучерявый А.Е. Сетевое позиционирование в экосистеме 5G // Электросвязь. 2020. № 9. C. 51‒58. DOI:10.34832/ELSV.2020.10.9.006
40. Фокин Г.А. Использование методов сетевого позиционирования в экосистеме 5G // Электросвязь. 2020. № 11. С. 29‒37. DOI:10.34832/ELSV.2020.12.11.002
41. NR Positioning Using PRS // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ug/nr-prs-positioning.html (дата обращения 01.08.2022)
42. 5G Toolbox // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/products/5g.html (дата обращения 01.08.2022)
43. nrCarrierConfig // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ref/nrcarrierconfig.html (дата обращения 01.08.2022)
44. nrPRSConfig // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ref/nrprsconfig.html (дата обращения 01.08.2022)
45. nrPDSCHConfig // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ref/nrpdschconfig.html (дата обращения 01.08.2022)
46. nrResourceGrid // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ref/nrresourcegrid.html (дата обращения 01.08.2022)
47. nrPRSIndices // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ref/nrprsindices.html (дата обращения 03.10.2022)
48. nrPRS // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ref/nrprs.html (дата обращения 01.08.2022)
49. nrPDSCHIndices // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ref/nrpdschindices.html (дата обращения 01.08.2022)
50. nrPDSCH // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ref/nrpdsch.html (дата обращения 01.08.2022)
51. nrPDSCHDMRSIndices // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ref/nrpdschdmrsindices.html (дата обращения 01.08.2022)
52. nrPDSCHDMRS // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ref/nrpdschdmrs.html (дата обращения 01.08.2022)
53. nrOFDMModulate // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ref/nrofdmmodulate.html (дата обращения 01.08.2022)
54. nrOFDMInfo // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ref/nrofdminfo.html (дата обращения 01.08.2022)
55. nrPathLoss // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ref/nrpathloss.html (дата обращения 01.08.2022)
56. nrTimingEstimate // MathWorks. URL: https://www.mathworks.com/help/5g/ref/nrtimingestimate.html (дата обращения 01.08.2022)
57. Сеть радиодоступа 5G, часть 2 // Itechinfo. URL: https://itechinfo.ru/content/сеть-радиодоступа-5g-часть-2 (дата обращения 01.08.2022
Рецензия
Для цитирования:
Фокин Г.А. Модель технологии сетевого позиционирования метровой точности 5G NR. Часть 2. Обработка сигналов PRS. Труды учебных заведений связи. 2022;8(3):80-99. https://doi.org/10.31854/1813-324X-2022-8-3-80-99
For citation:
Fokin G. Simulation Model of 5G NR Network Positioning Technology with Meter Accuracy. Part 2. PRS Signals Processing. Proceedings of Telecommunication Universities. 2022;8(3):80-99. (In Russ.) https://doi.org/10.31854/1813-324X-2022-8-3-80-99
Просмотров:
533
Послать статью по эл. почте 