5G超密集网络中的联合设备定位与时钟同步
信息论
2016-11-28 v3 math.IT
摘要
在本文中，我们探讨了在5G无线接入网络中实现高效且精确的设备定位与跟踪的前景和关键使能技术。基于超密集网络的前提以及接入节点(ANs)采用多载波波形和天线阵列，我们首先提出了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的解决方案，用于利用上行参考信号对用户终端(UNs)的到达时间(ToA)和到达方向(DoA)进行计算高效的联合估计与跟踪。随后，提出第二阶段EKF，以将一个或多个ANs各自的DoA/ToA估计融合为UN位置估计。由于所有处理均在网络侧进行，UN侧的计算复杂度和能耗被保持在最低。本文提出的级联EKF还考虑了UNs与ANs之间不可避免的相对时钟偏移，从而作为有价值的副产品获得了接入链路的可靠时钟同步。所提级联EKF方案随后被修订并扩展到更通用且具挑战性的场景：其中不仅UNs相对于网络时间存在时钟偏移，而且ANs彼此间在时间上也未同步。最后，基于METIS项目的户外马德里地图模型以及完整的基于射线追踪的传播建模，在真实的5G网络设置上对所提方案进行了综合性能评估。所得结果清晰表明，尽管存在与时钟偏移相关的现实假设且甚至可能处于网络单元未同步的情况下，通过使用所开发的方法，在sub-6GHz频段运行的未来5G无线接入网络中，移动设备的亚米级定位与跟踪精度在技术上是可行的。
引用
@article{arxiv.1604.03322,
title = {Joint Device Positioning and Clock Synchronization in 5G Ultra-Dense Networks},
author = {Mike Koivisto and Mário Costa and Janis Werner and Kari Heiska and Jukka Talvitie and Kari Leppänen and Visa Koivunen and Mikko Valkama},
journal= {arXiv preprint arXiv:1604.03322},
year = {2016}
}
备注
Submitted to IEEE Transactions on Wireless Communications in March 2016. This is the revised version of the original article, and it is under review at the moment. 15 pages, 9 figures