當前業界已經商用的NB-IoT業務大多基于固定位置接入為主,具有移動性業務需求的終端需通過GPS獲取定位信息。但GPS模塊耗電量較大,不能滿足NB-IoT業務對于低功耗的要求。因此,在R14階段,3GPP協議引入了兩種定位技術——E-CID及OTDOA。此技術可以支持現網大量R13終端,定位精度可達50米,滿足當前主流業務需求。
GPS定位誤差在10到20米。NB-IoT定位50米的精度距離GPS還有差距。而且對實際應用來說,體驗差距非常明顯。例如共享單車,讓用戶在周邊50米的范圍內尋找一輛車和在周邊10米的范圍內找一輛車,體驗差距是巨大的。所以,如果想取代GPS,NB-IoT定位還需要更高的精度。
并且,如果NB-IoT的定位精度達到10米以內,除了取代GPS外,還可以用于室內的定位。當前室內的定位沒有很好的解決方案。GPS在室內沒有信號,當前主流的wifi、iBean等需要大量的布站,數據采集等前期工作。而NB-IoT在室內有信號,不需布站,精度可接受的話,一定會成為一種強勢的室內的定位技術。
NB-IoT定位精度還能提升嗎?答案當然是肯定的。NB-IoT使用的OTDOA是一種基于到達時間的定位技術。這種技術的定位精度與信號帶寬密切相關,帶寬越寬,則精度越高。NB-IoT是窄帶系統,定位信號帶寬很窄,只有180KHz,正是這限制了它的定位精度。
為此,我們提出一種辦法,使用相鄰多個載頻的信號,結合在一起,成為一個寬帶定位信號,來進行運算。這樣,定位信號帶寬變寬,精度增加。經實驗驗證,在將4個載頻的定位信號合并計算的時候,定位精度可以達到5米。這樣的精度足以代替GPS,也足夠室內的定位應用。
在基站側,一般都是多載頻配置,多個載頻的需求可以滿足。在終端側,由于物理層中OFDM符號CP點數必須為整數,所以系統的采樣率至少是1.92MHz。1.92MHz采樣率對應的帶寬內可以容納至少8個載頻。也就是說,終端硬件本來就會接收多個載頻的數據。使用鄰頻的定位信號一起運算,不需要修改硬件,不會增加終端成本。
驗證系統使用了兩臺設備,一臺模擬基站,一臺模擬終端,采用往返時間法來測定兩臺設備間的距離。設備使用4個載頻的定位信號進行定位運算。實驗結果顯示:距離測量誤差小于5米。據此可以推斷出使用此種方法進行的定位,也可以達到相近的精度。在本實驗中,由于設備硬件功率原因,實驗距離只有20米。但鑒于到達時間類方法定位精度與距離遠近關系不大,故此不影響結論。
結論,使用多載波聚合的方法進行定位,可以有效的提高定位精度,達到5米。這樣的精度足以代替GPS,使得具有移動性業務需求的終端不必安裝GPS模塊,節省成本,降低功耗。此外,此技術還可以用于室內的定位,使得NB-IoT的應用范圍更加廣闊。