5G为物联网带来精准定位
蜂窝拥有增强室内和物联网精确定位的“所有要素”
智能手机和其他小型定位设备使用像GNSS这样的卫星系统来提供定位。然而,要想达到最有效的效果,GNSS需要多颗卫星有清晰的视线,即使在其最高性能时,它也只能提供米级的精度,这对于工业和室内物联网应用来说还不够精确。另一方面,高通公司高级工程总监基兰·穆卡维利(Kiran Mukkavilli)称,5G毫米波在某些情况下可以达到厘米级的精度。
Mukkavilli说:“蜂窝网络对GNSS的作用非常好,如果你看看蜂窝网络的部署,你就会发现,它们具备了让这种定位工作的所有要素。”他说:“看看我们的部署情况。我们有宏观部署在7 GHz以下的FR1,我们有我们的FR2毫米波部署,我们也有一些室内部署。”
他解释说,这些部署中的每一个都具有有助于定位的独特特征。例如,低于 7 GHz 频段的大规模 MIMO 部署具有大型天线阵列,这允许对广域定位进行精确的角域估计。另一方面,室内部署通常非常密集,以实现高容量通信。更密集的毫米波部署意味着更多的带宽,更多的带宽意味着更好的定位精度。不过,Mukkavilli 表示,毫米波既具有密度优势,又具有大量频谱的优势。
“从定位的角度来看,大量带宽意味着非常精细和精确的时间分辨率。小型蜂窝部署通常还意味着我们获得更密集的节点 [...],这为我们提供了非常精细的波束。因此,将我们从这些密集阵列中获得的带宽和精细光束 [...] 放在一起,我们可以通过毫米波轻松达到厘米级的精度,”他补充说,因此,毫米波将成为高通整体定位解决方案组合的“一个非常重要的组成部分”。
然而,由于精确的时间分辨率需要大量带宽来保证精度,涉及低功耗和低复杂度设备的应用(例如使用 20 MHz 甚至 5 MHz 等较小频段的物联网设备)提出了定位挑战。简而言之,基于时间的精确定位技术不太适合窄带物联网设备。
“在小带宽下,时间分辨率不像我们使用 100 MHz 或 400 MHz 得到的那样,这就是我们可以利用 [...] 空间分辨率的地方,”Mukkavilli 解释说,提供了一种称为 DL-AoD 的基于角度的定位技术,或下行链路出发角定位,作为替代方案。
DL-AoD 是一种基于设备的定位技术,其中物联网设备测量网络上的每个波束 RSRP(参考信号接收功率),使用它们之间的相对差异来估计出发角 (AoD)。 然后,这些测量的差异通过模式匹配提供水平角度和仰角信息。
通过这种方式,DL-AoD 为带宽有限的 5G 物联网设备提供高精度定位。 事实上,根据高通的演示,使用基于角度的技术在 5 MHz 带宽内的中值精度精度上至少提高了 60%。
“将所有这些放在一起,蜂窝可以为定位做的事情是补充并提供大多数地方不到一米的精度,甚至为工业物联网和室内精确定位提供厘米级定位 [...],”Mukkavilli 总结道。
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