Nội dung dưới đây được trích dẫn trong đề tài “Nghiên cứu kỹ thuật định vị OTDOA sử dụng tín hiệu tham chiếu PRS trong mạng 5G”. Đề tài tập trung vào các vấn đề trọng tâm như nguyên lý phát, thu và xử lý tín hiệu PRS trong mạng 5G NR, đồng thời phân tích các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao độ chính xác định vị, giảm thiểu sai số và cải thiện khả năng định vị trong các môi trường có nhiều yếu tố gây nhiễu. Đặc biệt, kỹ thuật định vị OTDOA (Observed Time Difference of Arrival) được lựa chọn làm trọng tâm nghiên cứu nhờ vào khả năng tận dụng tối đa tín hiệu PRS để đo lường sự chênh lệch thời gian giữa các tín hiệu đến từ nhiều trạm gốc, từ đó xác định chính xác vị trí của thiết bị.
2.4.1 Kỹ thuật định vị OTDOA sử dụng tín hiệu PRS
OTDOA là kỹ thuật định vị được 3GPP chuẩn hóa lần đầu trong LTE Release 9 vào năm 2010 ( ), với mục tiêu cung cấp giải pháp định vị dựa trên mạng di động mà không phụ thuộc vào GPS. Tính năng này trở nên đặc biệt hữu ích trong các môi trường mà GPS thường không hoạt động hiệu quả, chẳng hạn như khu vực trong nhà, đô thị dày đặc hoặc các môi trường bị nhiễu cao. Ban đầu, OTDOA dựa vào tín hiệu CRS (Cell-specific Reference Signal) để đo thời gian chênh lệch đến từ các trạm gốc. Tuy nhiên, CRS bộc lộ nhiều hạn chế, bao gồm khả năng chống nhiễu kém và độ chính xác không cao. Để khắc phục điều này, tín hiệu tham chiếu định vị PRS đã được giới thiệu trong cùng bản LTE Release 9, mang lại tín hiệu mạnh hơn và ổn định hơn, cho phép thiết bị người dùng (UE) đo lường thời gian đến từ các trạm gốc một cách chính xác hơn.
Với sự phát triển của mạng 5G, kỹ thuật định vị OTDOA được nâng cấp đáng kể, tận dụng các cải tiến công nghệ hiện đại. Tín hiệu PRS trong 5G không chỉ hỗ trợ băng thông rộng hơn mà còn kết hợp các công nghệ như MIMO (Multiple Input Multiple Output) và beamforming (định hướng tín hiệu), giúp cải thiện độ chính xác và giảm thiểu nhiễu trong quá trình định vị. Những cải tiến này giúp OTDOA đáp ứng tốt các yêu cầu khắt khe trong các ứng dụng hiện đại như xe tự hành, IoT công nghiệp và các dịch vụ thời gian thực. Điều này làm cho OTDOA trở thành một giải pháp đáng tin cậy và có khả năng ứng dụng cao. Việc tăng số lượng trạm gốc trong quá trình đo lường OTDOA có thể cải thiện đáng kể độ chính xác và độ tin cậy, nhờ cung cấp nhiều giá trị RSTD hơn để tính toán. Đồng thời, áp dụng các thuật toán xử lý tín hiệu tiên tiến như AI hoặc Machine Learning sẽ giúp hệ thống định vị OTDOA xử lý tốt hơn tín hiệu nhiễu hoặc phản xạ, đặc biệt trong các môi trường phức tạp, nâng cao hiệu suất và độ chính xác định vị.
Về độ chính xác, OTDOA vượt trội hơn nhiều so với các kỹ thuật định vị truyền thống như Cell-ID hoặc e-CID. Bằng cách đo thời gian chênh lệch tham chiếu (RSTD) (tham chiếu ngược …) giữa các tín hiệu PRS phát ra từ nhiều trạm gốc khác nhau, OTDOA không chỉ xác định được khu vực mà thiết bị đang hoạt động, mà còn cung cấp vị trí cụ thể với sai số rất nhỏ.
Việc đánh giá hiệu suất kỹ thuật định vị OTDOA (Observed Time Difference of Arrival) trong mạng 5G không chỉ nhằm kiểm chứng khả năng hoạt động của hệ thống mà còn xác định các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác định vị trong những môi trường khác nhau. Kỹ thuật OTDOA sử dụng tín hiệu PRS (Positioning Reference Signal) là một trong những phương pháp định vị tiên tiến được chuẩn hóa, với tiềm năng cung cấp dịch vụ định vị có độ chính xác cao và độ trễ thấp. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng yêu cầu phản hồi thời gian thực như quản lý phương tiện tự động và hỗ trợ y tế khẩn cấp, nơi tốc độ xử lý và độ tin cậy đóng vai trò then chốt. Tuy nhiên, hiệu suất của OTDOA bị giới hạn bởi các yếu tố như mật độ trạm gốc, sự đồng bộ thời gian, và khả năng chịu nhiễu của hệ thống.
Hiệu suất định vị OTDOA được đánh giá qua nhiều thông số quan trọng. Ngoài sai số định vị, các yếu tố khác bao gồm độ trễ định vị, thể hiện thời gian cần thiết để xác định vị trí; độ tin cậy, được đo lường qua tỷ lệ thành công trong các môi trường khác nhau; và khả năng chịu nhiễu, đặc biệt trong các điều kiện có hiện tượng nhiễu giao thoa và đa đường (multipath). So với các kỹ thuật định vị khác, OTDOA có ưu thế nhờ tín hiệu PRS được xử lý trực tiếp trong mạng lõi 5G, giúp giảm độ trễ đáng kể so với GPS, vốn phụ thuộc vào hệ thống vệ tinh toàn cầu. Tuy nhiên, phạm vi hoạt động của OTDOA lại bị giới hạn trong các khu vực có mật độ trạm gốc thấp, điều này khiến nó kém hiệu quả hơn GPS ở vùng sâu vùng xa.
Trong bối cảnh so sánh với các kỹ thuật khác, OTDOA cho thấy hiệu suất tương đương hoặc vượt trội trong một số điều kiện nhất định. Chẳng hạn:
- Trong môi trường ngoài trời với mật độ trạm gốc cao, OTDOA đạt sai số trung bình từ 5-10 mét (băng thông PRS 20 MHz, SNR = 15 dB), tương đương GPS trong điều kiện lý tưởng.
- Trong môi trường đô thị hoặc trong nhà, sai số của OTDOA có thể tăng lên 10-50 mét, phụ thuộc vào mức độ nhiễu giao thoa và hiện tượng đa đường.
- Với kỹ thuật AoA (Angle of Arrival), sai số dao động trong khoảng 5-20 mét ở môi trường mở, nhưng có thể vượt quá 20 mét trong môi trường đô thị do nhiễu anten và tín hiệu phản xạ.
Mặc dù không thể đạt được độ chính xác cao như AoA trong điều kiện lý tưởng hoặc phạm vi toàn cầu như GPS, OTDOA vẫn là lựa chọn hàng đầu trong mạng 5G nhờ khả năng tối ưu hóa tín hiệu PRS và khả năng đáp ứng các ứng dụng cần độ chính xác cao. Đặc biệt, khi sử dụng các kỹ thuật giảm nhiễu như Kalman Filter hoặc PRS muting, sai số định vị của OTDOA có thể giảm xuống dưới 10 mét, đủ để đáp ứng yêu cầu của nhiều ứng dụng thực tiễn. Điều này không chỉ nhấn mạnh vai trò của OTDOA trong cung cấp dịch vụ định vị tiên tiến mà còn cho thấy tầm quan trọng của việc tối ưu hóa các tham số kỹ thuật để nâng cao hiệu suất trong các môi trường phức tạp.
Khả năng hoạt động hiệu quả trong môi trường đô thị và nội thất là một ưu thế lớn khác của OTDOA. Trong khi GPS thường bị nhiễu hoặc không thể hoạt động trong các môi trường này, OTDOA tận dụng tín hiệu PRS từ các trạm gốc gần đó để cung cấp thông tin định vị liên tục và đáng tin cậy. Tín hiệu PRS trong 5G được thiết kế để chịu được các hiện tượng như nhiễu đa đường (multipath interference), giúp duy trì hiệu suất định vị cao ngay cả khi tín hiệu bị phản xạ hoặc che khuất bởi các vật cản lớn như tòa nhà cao tầng. Điều này khiến OTDOA trở thành lựa chọn ưu tiên trong các khu vực đô thị đông đúc hoặc các môi trường bị cản trở.
Một khía cạnh khác đáng chú ý là tính linh hoạt của OTDOA khi kết hợp với các kỹ thuật định vị khác. OTDOA có thể hoạt động như một hệ thống độc lập hoặc kết hợp với các kỹ thuật định vị khác như GNSS, Cell-ID, hoặc triangulation để tạo ra một hệ thống định vị hybrid mạnh mẽ. Ví dụ, GNSS có thể cung cấp thông tin định vị ngoài trời, trong khi OTDOA đảm nhận định vị trong nhà hoặc các môi trường mà tín hiệu vệ tinh bị hạn chế. Sự kết hợp này không chỉ nâng cao độ chính xác mà còn mở rộng phạm vi ứng dụng của hệ thống định vị.
Mặc dù có nhiều ưu điểm, OTDOA vẫn phải đối mặt với một số thách thức trong quá trình triển khai. Một trong những vấn đề lớn nhất là yêu cầu đồng bộ hóa thời gian chính xác giữa các trạm gốc. Sự không đồng bộ có thể dẫn đến sai số trong việc đo thời gian chênh lệch, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất định vị. Ngoài ra, trong các khu vực có mật độ mạng cao, nhiễu chéo giữa các trạm gốc có thể làm giảm độ chính xác của OTDOA. Tuy nhiên, với sự hỗ trợ của các công nghệ mới như đồng bộ hóa dựa trên PTP (Precision Time Protocol) và các thuật toán xử lý tín hiệu tiên tiến, những thách thức này có thể được giảm thiểu đáng kể.
- Các điểm khác biệt chính của OTDOA trên nền tảng 5G:
- Sử dụng tín hiệu PRS linh hoạt và băng tần rộng hơn: Tín hiệu PRS trong 5G có thể được cấu hình cho các chế độ phát khác nhau, giúp tối ưu hóa độ chính xác và hiệu quả sử dụng băng tần.
- Khả năng beamforming và tần số mmWave: Nhờ sử dụng beamforming và mmWave, UE có thể nhận tín hiệu chính xác hơn từ nhiều gNB và giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu.
- Kiến trúc mạng 5G hỗ trợ định vị liên mạng: UE có thể kết hợp thông tin định vị từ nhiều nguồn gNB và hỗ trợ định vị liên mạng qua NG-RAN.
Để giải thích rõ hơn các cải tiến của OTDOA trong mạng 5G NR so với LTE, ta sẽ đi vào từng điểm với số liệu và tham khảo cụ thể:
- Tín hiệu PRS trong 5G: 5G NR có thể cấu hình PRS với băng thông rộng lên đến 100 MHz (so với tối đa 20 MHz trong LTE), giúp định vị chính xác hơn. PRS cũng có thể được phát trong nhiều khung thời gian hơn, lên đến 1024 slots trong mỗi chu kỳ(ts_138211v160200p).
- Sử dụng đa tần (Carrier Aggregation): 5G NR hỗ trợ ghép nhiều sóng mang với băng thông kết hợp có thể lên tới 400 MHz. Điều này cho phép thiết bị có khả năng thu thập nhiều dữ liệu từ các tần số khác nhau, cải thiện độ chính xác định vị so với LTE chỉ hỗ trợ tối đa 100 MHz(ts_138211v160200p).
- Tần số cao (mmWave): 5G sử dụng các tần số mmWave (>24 GHz), cho phép độ phân giải vị trí dưới mức 1 mét, cao hơn so với LTE chỉ sử dụng dải tần dưới 6 GHz với độ phân giải khoảng 10 mét(ts_138211v160200p)(otdoa_positioning_in_3g…).
Những cải tiến này được mô tả trong các tài liệu của 3GPP và ETSI liên quan đến chuẩn 5G NR.
OTDOA là một trong những kỹ thuật định vị hiện đại và hiệu quả nhất hiện nay, đặc biệt khi được triển khai trong mạng LTE và 5G. Với khả năng không phụ thuộc vào tín hiệu vệ tinh, độ chính xác cao và tính linh hoạt khi kết hợp với các kỹ thuật khác, OTDOA đáp ứng tốt các yêu cầu khắt khe trong các ứng dụng định vị tiên tiến. Mặc dù vẫn còn một số thách thức, sự phát triển không ngừng của công nghệ 5G đã và đang mở ra nhiều cơ hội để OTDOA trở thành nền tảng định vị chủ chốt trong nhiều lĩnh vực hiện đại.
2.4.2 Kiến trúc kỹ thuật định vị OTDOA
- Mô hình kiến trúc hệ thống định vị OTDOA trong mạng 5G
Mô hình tổng quan về kiến trúc của kỹ thuật định vị OTDOA được mô tả dưới đây:
Figure 5.1-1: UE Positioning Overall Architecture applicable to NG-RAN (T21 – ts_138305v160200p.pdf
Trong đó:
- UE/SET là thiết bị người dùng cuối như điện thoại di động
- NR-Uu và LTE-Uu: Đây là các giao diện không dây giữa UE và mạng truy cập vô tuyến (RAN). “NR-Uu” là giao diện không dây của mạng truy cập 5G (New Radio), còn “LTE-Uu” là giao diện không dây của mạng LTE.
- NG-RAN (Next Generation Radio Access Network): Đây là mạng truy cập vô tuyến của thế hệ tiếp theo, bao gồm các thành phần như gNB (gNodeB) và ng-eNB (Next Generation eNodeB).
- gNB: Là trạm phát sóng chính trong mạng 5G, chịu trách nhiệm quản lý tài nguyên vô tuyến và kết nối giữa thiết bị người dùng và mạng lõi.
- ng-eNB: Là phiên bản nâng cấp của eNodeB (trạm phát sóng LTE), có thể kết nối với mạng lõi 5G, hỗ trợ cả mạng LTE và 5G.
- Xn và NG giao diện:
- Xn: Là giao diện giữa gNB và ng-eNB, cho phép tương tác giữa hai loại trạm phát sóng này trong NG-RAN.
- NG: Là giao diện giữa NG-RAN và mạng lõi 5G (5GC). Giao diện NG giúp kết nối các khối mạng vô tuyến với mạng lõi để truyền dữ liệu người dùng và tín hiệu điều khiển.
- 5GC (5G Core): Mạng lõi của hệ thống 5G, gồm thành phần chính là khối quản lý truy câp và di động AMF (Access and Mobility Management Function) và khối quản lý định vị LMF (Location Management Function). Trong đó:
- AMF: Chịu trách nhiệm cho việc xử lý đăng nhập, duy trì kết nối, quản lý di chuyển của người dùng.
- LMF: Thực hiện nhiệm vụ cung cấp các chức năng định vị trong hệ thống 5G.
- SLP (Secure Location Platform): Đây là nền tảng bảo mật định vị, chịu trách nhiệm cung cấp dịch vụ định vị an toàn cho các yêu cầu đến từ mạng hoặc các ứng dụng. Trong một số kiến trúc, nó có thể bao gồm hoặc kết nối với E-SMLC (Evolved Serving Mobile Location Center), thành phần xử lý các tính toán và quản lý thông tin định vị trong hệ thống LTE/5G.
- NL1 giao diện: Đây là giao diện giữa AMF và LMF trong mạng lõi 5G, cho phép tương tác giữa các khối này để xử lý các yêu cầu định vị.
2.4.3 Hoạt động của kỹ thuật định vị OTDOA
Figure 5.2-1: Location Service Support by NG-RAN (T22 – (T21 – ts_138305v160200p.pdf)
Hoạt động định vị của OTDOA về cơ bản tuân thủ quy trình định vị của tín hiệu PRS bao gồm các bước phát, thu tín hiệu PRS và tính toán định vị bằng phép đo đa phương. Quá trình thực hiện định vị theo đó phối hợp với kiến trúc mạng 5G như sau:
- Kết nối UE với mạng RAN: UE gửi tín hiệu lên trạm phát sóng thông qua giao diện NR-Uu (nếu kết nối qua 5G) hoặc LTE-Uu (nếu kết nối qua LTE). Tín hiệu này có thể bao gồm yêu cầu định vị hoặc thông tin về các hoạt động của UE.
- Xử lý tại NG-RAN (gNB – ng-eNB): Tùy thuộc vào trạm phát mà UE đang kết nối, yêu cầu từ UE sẽ đi qua gNB hoặc ng-eNB. gNB sẽ quản lý và xử lý các yêu cầu này, sau đó chuyển tiếp qua giao diện NG để kết nối với mạng lõi 5G (5GC). Trong trường hợp UE kết nối qua ng-eNB (LTE nâng cấp), tín hiệu sẽ được truyền qua giao diện Xn đến gNB, nơi chịu trách nhiệm chuyển tiếp dữ liệu tới mạng lõi.
- Khởi tạo lưới tài nguyên gNodeB: Các trạm gNodeB (gNB) trong mạng 5G tạo ra một lưới tài nguyên để chuẩn bị truyền tín hiệu. Trong 5G, các gNB sử dụng các dải tần số linh hoạt, bao gồm cả tần số mmWave để tăng độ chính xác cho việc định vị.
- gNB phát tín hiệu PRS, PSS, SSS và Cell RS: gNB phát các tín hiệu PRS, PSS (Primary Synchronization Signal), SSS (Secondary Synchronization Signal), và Cell Reference Signal. Tín hiệu PRS trong 5G được phát không liên tục (burst) để tối ưu hóa hiệu quả sử dụng băng tần và hỗ trợ định vị chính xác hơn, đặc biệt ở tần số cao.
- Ánh xạ tín hiệu lên lưới và tạo dạng sóng truyền tải OFDM: Các tín hiệu PRS và tín hiệu đồng bộ khác được ánh xạ vào lưới tài nguyên của gNB và sau đó được chuyển thành dạng sóng OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) để chuẩn bị truyền qua kênh vô tuyến. 5G NR hỗ trợ băng thông rộng hơn LTE, cho phép tín hiệu OFDM truyền tải dữ liệu định vị chính xác hơn.
- Truyền tín hiệu qua kênh đến thiết bị UE: Dạng sóng truyền tải được phát qua kênh vô tuyến từ gNB đến thiết bị người dùng (UE). Các tín hiệu PRS trên băng tần mmWave trong 5G cho phép định vị chính xác nhờ đặc tính chùm tia hẹp (beamforming).
- Kết quả xử lý từ NG-RAN là UE nhận được tín hiệu PRS từ các trạm gốc khác nhau với các thời gian đến khác nhau.
- Quá trình định vị thực hiện tại UE bao gồm:
- Thu và tổng hợp tín hiệu tại UE: Thiết bị UE nhận và tổng hợp dạng sóng từ nhiều gNB khác nhau. Trong mạng 5G, thiết bị có thể nhận tín hiệu từ nhiều tần số khác nhau, giúp tăng cường độ chính xác của phép đo thời gian đến.
- Thiết lập cấu hình cho từng cell phát hiện được: UE thiết lập cấu hình với mỗi gNB mà nó phát hiện được, bao gồm các tham số cho tín hiệu PRS và các cấu hình định vị cần thiết. Điều này đảm bảo rằng UE có thể tính toán độ trễ một cách chính xác giữa các tín hiệu từ các gNB khác nhau.
- UE Kiểm tra ngưỡng RSRP hoặc RSRQ để chọn gNB: UE kiểm tra các giá trị RSRP (Reference Signal Received Power) và RSRQ (Reference Signal Received Quality) từ các gNB đã phát hiện để đảm bảo rằng tín hiệu nhận đủ mạnh và ổn định. Nếu không đáp ứng ngưỡng tối thiểu, UE sẽ chọn một gNB khác.
- Tạo PRS nội bộ tại UE: UE tạo một tín hiệu PRS nội bộ, tương ứng với ID ô của mỗi gNB đã phát hiện, để tiến hành đồng bộ với tín hiệu nhận được. PRS nội bộ này giúp UE tính toán thời gian đến chính xác từ mỗi gNB.
- UE: Đồng bộ hóa và tính toán thời gian đến (ToA): UE đồng bộ tín hiệu PRS nội bộ với tín hiệu PRS nhận được từ mỗi gNB để xác định thời gian đến (ToA – Time of Arrival) của từng tín hiệu. Trong 5G NR, điều này có thể đạt độ chính xác cao nhờ khả năng beamforming và độ phân giải thời gian cao của tín hiệu mmWave.
- UE Tính TDoA giữa các cặp gNB UE tính toán sự khác biệt thời gian đến (TDoA – Time Difference of Arrival) giữa các cặp gNB khác nhau. Giá trị TDoA này là yếu tố chính để xác định vị trí của UE dựa trên các khoảng cách tương đối với các gNB.
- Ước tính vị trí của UE: Từ các giá trị TDoA, UE sử dụng thuật toán định vị để ước tính vị trí của mình. Với 5G, đặc biệt là khi sử dụng mmWave và Massive MIMO, UE có thể đạt được độ chính xác định vị cao hơn nhiều so với LTE.
- UE sau khi tính toán TDoA, sẽ gửi giá trị TDoA đến LMF thông qua khối AMF. Dữ liệu TDoA này được mã hóa và đồng bộ trong giao thức mạng để đảm bảo độ chính xác và bảo mật.
- Xử lý tại mạng lõi (5GC): Khi nhận được yêu cầu định vị từ RAN qua giao diện NG, Khối quản lý truy cập di động AMF sẽ chịu trách nhiệm quản lý việc di chuyển và quản lý truy cập của UE. Nếu có yêu cầu định vị, AMF sẽ chuyển tiếp thông tin này qua giao diện NL1 đến LMF (Location Management Function).
- Xử lý tại khối quản lý định vị (LMF): sẽ xử lý yêu cầu định vị bằng cách sử dụng các phương pháp định vị khác nhau, bao gồm việc lấy thông tin từ E-SMLC (nếu cần) hoặc từ nền tảng định vị bảo mật SLP. Quản lý định vị LMF có thể tính toán vị trí của UE dựa trên tín hiệu từ mạng RAN (như PRS, OTDOA) hoặc kết hợp với các thông tin từ hệ thống GNSS (Global Navigation Satellite System). Trong đó, bao gồm các nhiệm vụ chính của LMF đó là:
- LMF Kết hợp dữ liệu từ nhiều điểm thu phát tín hiệu TRP (Transmission Reception Points): LMF nhận thông tin từ nhiều trạm phát sóng tham gia quá trình định vị. Các thông tin bao gồm: TDoA từ thiết bị UE. Tọa độ địa lý đã biết của các TRP liên quan (tọa độ địa lý của gNB/ng-eNB). LMF sử dụng các thông tin này để xây dựng bản đồ tín hiệu PRS trong không gian, giúp hình dung tương quan vị trí của UE với các trạm phát.
- LMF thực hiện đồng bộ hóa tín hiệu giữa các TRP: Đồng bộ hóa thời gian giữa các TRP là yêu cầu rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác của TDoA.Sai số trong đồng bộ thời gian giữa các trạm phát có thể gây ra lỗi định vị đáng kể, đặc biệt trong môi trường phức tạp
- LMF thực hiện ước tính vị trí: LMF sử dụng các giá trị TDoA đo được giữa các cặp trạm gốc (gNB hoặc ng-eNB) và thiết bị UE. TDoA phản ánh chênh lệch thời gian đến của tín hiệu PRS giữa hai trạm phát, từ đó xác định khoảng cách tương đối giữa UE và các trạm này. LMF thực hiện tính toán vị trí bằng phép đo đa phương …
- Kết quả đầu ra ở khối LMF là giá trị ước tính vị trí của UE đã được tính toán
- Trả kết quả định vị:
- LMF hoàn tất quá trình định vị với các thông tin về tọa độ của UE. Sau đó kết quả định vị được gửi tới các đơn vị quản lý dịch vụ mạng, và các hệ thống yêu cầu kết quả định vị như E-SMLC (Enhanced Serving Mobile Location Center): Hệ thống định vị di động hỗ trợ trong mạng LTE. và khối SLP (SUPL Location Platform): Nền tảng định vị hỗ trợ dịch vụ dựa trên vị trí, như điều hướng hoặc ứng dụng khẩn cấp. Và các dịch vụ mạng khác.
- Quản lý và bảo mật thông tin định vị: Nền tảng SLP và E-SMLC chịu trách nhiệm quản lý bảo mật các thông tin liên quan đến vị trí, đảm bảo rằng dữ liệu định vị chỉ được cung cấp cho các dịch vụ hoặc ứng dụng được ủy quyền.
- Sau khi xác định được vị trí của UE, đơn vị quản lý định vị LMF sẽ gửi kết quả lại cho khối quản lý truy cập di động AMF, sau đó AMF sẽ chuyển tiếp thông tin này về gNB/ng-eNB trong NG-RAN, từ đó truyền kết quả về UE hoặc đến các ứng dụng yêu cầu định vị.
- LMF hoàn tất quá trình định vị với các thông tin về tọa độ của UE. Sau đó kết quả định vị được gửi tới các đơn vị quản lý dịch vụ mạng, và các hệ thống yêu cầu kết quả định vị như E-SMLC (Enhanced Serving Mobile Location Center): Hệ thống định vị di động hỗ trợ trong mạng LTE. và khối SLP (SUPL Location Platform): Nền tảng định vị hỗ trợ dịch vụ dựa trên vị trí, như điều hướng hoặc ứng dụng khẩn cấp. Và các dịch vụ mạng khác.
- Xử lý tại khối quản lý định vị (LMF): sẽ xử lý yêu cầu định vị bằng cách sử dụng các phương pháp định vị khác nhau, bao gồm việc lấy thông tin từ E-SMLC (nếu cần) hoặc từ nền tảng định vị bảo mật SLP. Quản lý định vị LMF có thể tính toán vị trí của UE dựa trên tín hiệu từ mạng RAN (như PRS, OTDOA) hoặc kết hợp với các thông tin từ hệ thống GNSS (Global Navigation Satellite System). Trong đó, bao gồm các nhiệm vụ chính của LMF đó là:
Trên đây là mô hình mô tả quá trình định vị của một thiết bị di động (UE) trong mạng 5G, thông qua việc tương tác giữa các thành phần trong mạng truy cập vô tuyến (NG-RAN) và mạng lõi 5G (5GC). Thiết bị UE gửi yêu cầu định vị qua trạm phát sóng (gNB hoặc ng-eNB) đến mạng lõi, nơi AMF và LMF xử lý và xác định vị trí của thiết bị. Quá trình này kết hợp nhiều thành phần như PRS, OTDOA và các cơ chế định vị từ hệ thống GNSS.
Kết luận
Tín hiệu Tham chiếu Định vị (PRS) đóng vai trò quan trọng trong mạng 5G, đặc biệt trong việc cung cấp các giải pháp định vị chính xác và hiệu quả cho các ứng dụng tiên tiến như xe tự hành, robot công nghiệp, và các dịch vụ khẩn cấp. PRS không chỉ giúp nâng cao độ chính xác trong các môi trường phức tạp như đô thị, mà còn đảm bảo tính liên tục và ổn định của các dịch vụ định vị trong nhà và ngoài trời.
Mặc dù PRS mang lại nhiều lợi ích, việc triển khai vẫn gặp phải nhiều thách thức, bao gồm sự đồng bộ hóa tín hiệu giữa các trạm gốc và xử lý nhiễu trong môi trường đô thị dày đặc. Tuy nhiên, những cơ hội cải tiến trong tương lai như tăng số lượng subframe phát PRS và áp dụng các thuật toán xử lý tín hiệu tiên tiến hứa hẹn sẽ giúp cải thiện hiệu suất và mở rộng khả năng ứng dụng của PRS trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Với những tiến bộ này, PRS sẽ tiếp tục là một công cụ quan trọng trong việc phát triển các hệ thống định vị chính xác và hiện đại trong mạng 5G.
OTDOA kết hợp với tín hiệu PRS là một kỹ thuật định vị mạnh mẽ trong mạng 5G, cung cấp độ chính xác cao trong nhiều môi trường khác nhau. So với các kỹ thuật định vị khác như Cell-ID, GNSS, và Triangulation, OTDOA có nhiều ưu điểm vượt trội, đặc biệt trong môi trường đô thị và nội thất. Tuy nhiên, để khai thác hết tiềm năng của OTDOA, việc đồng bộ hóa tín hiệu và giảm nhiễu là những yếu tố cần được chú trọng. Với những cải tiến về thuật toán và hạ tầng mạng, OTDOA hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển và trở thành một trong những giải pháp định vị tiên tiến nhất trong tương lai.
Nếu bạn cần đầy đủ tài liệu nghiên cứu của đề tài này có thể tham khảo tại link: https://micheal2.gumroad.com/l/fcgem