2025年直通链路测距和定位白皮书

直通链路测距和定位技术白皮书总结

1. 定位技术发展现状

• 3GPP定位技术演进：早期定位技术依赖蜂窝网络覆盖，现有技术包括基于小区ID、OTDOA、UTDOA等，但在网络覆盖外精度不足。
• 关键用例需求：V2X（车联网）和公共安全用例需要高精度定位（如V2X亚米级、公共安全1米水平精度），且不受网络覆盖限制。
• 挑战与创新：基于直通链路的定位参考信号成为解决覆盖外定位的关键方案，可提供高精度、低时延服务。

2. 典型应用场景及定位需求

直通链路定位适用于多个领域，主要包括：

• 公共安全：需室内/室外全覆盖，GNSS失效时仍需1米水平精度。
• 车联网（V2X）：支持车道级精度（0.1-0.5米）和高速场景（250km/h）。
• 工业物联网（IIoT）：低功耗（电池寿命≥6年）与亚米级精度结合。
• 智能家居与物品追踪：需高精度测距（如0.2米精度）和快速响应（1秒内）。
• 关键需求：包括精度、可用性、延迟、覆盖范围和功率效率。

3. 定位技术原理与方法

直通链路定位核心技术包括四种方法：

1. SLRTT（往返时延）：测量两用户设备间信号往返时间，计算相对距离。
2. SLTDOA（到达时间差）：依赖锚点设备发射信号，通过时间差估计位置。
3. SLAoA（到达角）：利用天线阵列测量信号入射角，无需时间同步。
4. 载波相位定位（CPP）：基于信号相位差异实现厘米级精度。

4. 物理层关键技术

• 定位参考信号设计：采用Gold序列生成，支持FR1/FR2频段，带宽可扩展（共享/专有资源池）。
• 资源分配：
  • 专有资源池：资源专用，终端自主选择或网络调度。
  • 共享资源池：共存通信与定位信号，需协调冲突。
• 信道复用：支持时频分复用（如comb尺寸、偏移量）。
• 功率控制与拥塞管理：基于下行/直通链路路损调整功率，降低干扰。
• 增强的物理层信令：引入新SCI格式（如SCI格式1-B）优化资源分配与测量报告。

5. 高层关键协议与架构

• SLPP协议：类似于LPP，管理定位能力、辅助信息交换和位置报告。
• MAC层调度：支持将定位信号与数据传输结合，提升效率。
• 架构设计：
  • UE-only架构：终端自主协作定位，适于网络覆盖外。
  • 5GC-involved架构：通过网络协调（如LMF）提升定位精度与合规性。
  • RSPP协议设计：统一用户设备间信令传输标准。

6. 频谱需求与信道接入

• 带宽要求：亚米级精度至少需100MHz频谱，当前授权频段（如FR1）最大40MHz，需探索非授权频谱（如LTE-U/C-V2X）。
• LBT机制与共存：采用先听后说（LBT）减少邻频干扰，满足全球功率谱密度（PSD）要求。

7. 结语

直通链路定位技术作为5G增强的关键方向，融合了多种创新技术，可在车联网、工业物联网、公共安全等领域实现高精度、低时延定位。结合蜂窝网络可提供绝对/相对定位服务，而频谱扩展（如非授权频段）有望进一步提升定位能力。

探讨与挑战

• 标准化与实施：需完善物理层设计、协议扩展及跨厂商互操作性。
• 现实部署：非授权频谱的频谱占用与功率控制是商业化部署的焦点。
• 性能提升：结合卫星导航（如RTK-GNSS）可增强复杂环境下的定位鲁棒性。