LTE筆記: 3GPP Positioning Reference Signal (PRS) -4

在前幾篇 PRS 文章中ㄝ,

我們把 PRS 當成由 TRP/gNB 下行發送, 由 UE 量測的定位參考訊號,

並整理了 PRS 相較 SRS 的幾個差異,

例如: muting, 較高功率, 彈性的 comb/symbol, 可做 burst, 同步要求更高等,

以及 PRS 在實作上 (OAI / STARE) 目前的實作成果.

接著, 我們把問題延伸一些, 也就是利用 NTN 衛星網路來進行定位,

為什麼要用 NR-NTN 來進行定位呢?

從標準來說, 3GPP 在 Rel-18 開了方向為 network verified UE location for NR-NTN (TR 38.882),

在需求與 use case 層面把位置驗證當成一個 NTN 會面對的議題.

這代表, 以 NTN 進行定位, 的確被列入未來 5G NR 網路發展的需求,

那麼, 就技術面來說, 為何 NTN 會是一個定位的好選擇呢?

相較於 GPS 系統, 雖然 NTN 時間精準度 (振盪器) 不比 GPS,

但是, NTN 對應的低軌衛星在數量與高度上都更有優勢,

有機會做到更好的定位誤差.

如果比較對象是一般的基站或是地面通訊,

考慮到 NTN 衛星網路的特徵, 會為定位帶來以下問題:

1. 傳播延遲大很多

以 LEO 衛星常見高度範圍 (例如 300–1500 km) 來看,

就算只考慮高度, 單程傳播時間就是毫秒等級,
用 𝑡=𝑑/𝑐 粗估：300 km 約 1.0 ms, 而實際斜距會更長.

2. Doppler 會非常明顯

LEO 相對速度很大，所以 f_d≈(v/c)f_c, 粗估若 𝑣≈7.5 km/s,

在 2 GHz 約 50 kHz, 4.7 GHz 約 118 kHz (只是量級, 實際看軌道與仰角)

這會直接影響 matched filter / delay estimation 時的搜尋範圍與 tracking 難度.

3. 多衛星/多 beam 同頻干擾更容易變成主因

地面 OTDOA 的 PRS 已經要靠 muting/協同來避免互相干擾,

PRS 的 muting 本來就是為了多 TRP 協作設計的,

在 NTN 場景, 多顆衛星同時送 PRS 時, 干擾行為會變得更難直觀,

因為包含了衛星間變動的幾何位置與波束間干擾.

也是因為這樣的原因, 當 NTN 進行 PRS 定位時, 會特別在乎 PRS 參數的設定:

如何把不同 NTN 發出的 PRS 同時接收的干擾消除,

在 5G NTN 用 PRS 做定位時會是一個核心的挑戰.

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