LTE筆記: Time Advance in Positioning
在很久之前的文章中 (這裡),
我們介紹定位方法時, 提到了 Time Advance (TA) 的量測.
最近正好讀到相關內容, 就整理一下 TA 的原理以及潛在的定位應用.
Timing Advance (TA) 是一種用於 5G 網路中,
讓用戶設備 (UE) 在正確時間發送上行訊號的機制.
其主要目的是為了補償訊號從 UE 傳送到基地台 (gNB) 之間的傳輸延遲,
以避免來自不同距離的 UE 訊號在基地台接收端未按照排程對齊, 產生干擾.
我們可以以下圖做為範例說明:
在此情形下, UE 收到 downlink 訊號就直接回 uplink 傳輸,
由於不同距離產生的訊號延遲, 導致不同 UE 間的 uplink 訊號不同步,
在右圖, 透過 TA 機制彌補傳輸訊號延遲後,
對基站而言, downlink 和 uplink 的傳輸時間即可對齊.
TA 為基站所計算, 根據 UE 傳來的時間資訊估算距離與延遲,
透過 RAR (RACH Response) 或 MAC 層的 TA Command 下達 Timing Advance 值,
UE 根據 TA 調整自己上行符號的發送時機,
基站便能在自己的時間基準上, 準確地接收所有 UE 的上行訊號.
考量到 TA 資訊隱含了距離的資訊,
透過量測 UE 的 TA 值, 可推算 UE 到基地台的粗略距離.
在下圖中, 即展示了不同使用者位置對應的服務基站與 TA 數值:
1) TA 只能由 Serving Cell 量測與控制:
由於 TA 是針對 uplink 傳輸同步的參數, 非 Serving Cell 並未接收 UE 的上行訊號,
無法估計或是取得 TA 資訊, 無法實行多個基站的偕同定位
2) 因 TA 值有一定的精度限制, 只能作為粗略定位參考:
此數值和子載波間距 (Subcarrier Spacing, SCS) 相關,
在 LTE 中 (SCS = 15 kHz), 約 78 公尺對應一最小 TA 調整單位,
在 5G FR2 中, 若 SCS 設定為 120 kHz, 最小精度對應於 9.8 公尺.
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