ToA和TDoA定位技術(shù)的異同

但不管如何，5G在對(duì)于定位業(yè)務(wù)的支撐上，確實(shí)花了心思，也體現(xiàn)出技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的眾多建議方在不斷的市場(chǎng)需求和技術(shù)應(yīng)對(duì)的迭代歷練中，體現(xiàn)出強(qiáng)烈的向上趨勢(shì)。也許最終滿足人類活動(dòng)大部分的定位需求還需時(shí)日，但技術(shù)向上的趨勢(shì)已經(jīng)可以讓我們看到希望了。

本來寫這個(gè)系列的公眾號(hào)文章，目標(biāo)是圍繞華為的Petal map和其背后可能用到的定位技術(shù)的。但小編寫著寫著就發(fā)現(xiàn)，如果打算將這個(gè)話題展開和深入，那么對(duì)無線定位技術(shù)的系統(tǒng)性介紹，就不可或缺了。尤其對(duì)于華為來說，其為毫無爭(zhēng)議的現(xiàn)代無線通訊技術(shù)領(lǐng)軍者，這個(gè)話題里所有談到的無線定位技術(shù)、概念和產(chǎn)品，在華為的產(chǎn)品中和標(biāo)準(zhǔn)中，都有可能涉及。故此，我們還是延續(xù)上一期關(guān)于無線定位技術(shù)的漫談，暫時(shí)脫離Petal map這個(gè)具體技術(shù)，慢慢把“無線定位”這個(gè)大背景故事補(bǔ)足補(bǔ)全。有興趣的讀者請(qǐng)耐心閱讀。

圖一【huawei petal map-25.png】初始來源不詳，從與非網(wǎng)文章《5G的高精度定位》截圖獲取，URL https://www.eefocus.com/communication/463840；

圖1中的橙色圈和藍(lán)色圈是我們上一期公眾號(hào)的主題，分別對(duì)應(yīng)早期的ECID定位技術(shù)和后續(xù)的RFPM pattern matching技術(shù)。我們對(duì)比兩種技術(shù)的適用場(chǎng)景時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，雖然RFPM在定位精度上比ECID前進(jìn)了一個(gè)數(shù)量級(jí)，從100m尺度進(jìn)化到10m尺度，但RFPM的硬傷依然存在，那就是部署成本太高。部署成本包含：RF pattern初始數(shù)據(jù)庫的建立和不斷維護(hù)更新，兩方面都涉及大量人力物力的投入。如果一旦RFPM定位業(yè)務(wù)推廣有問題，那么成本壓力就會(huì)凸顯出來，從而反過來影響RFPM定位精度（小編：沒錢賺自然沒有動(dòng)力去更新關(guān)鍵的RFPM數(shù)據(jù)庫）。實(shí)際上，小編幾乎沒有聽說過有運(yùn)營商在實(shí)際部署RFPM的案例——國內(nèi)肯定是沒有。當(dāng)然，RFPM的優(yōu)點(diǎn)同樣突出，它確實(shí)不需要新增部署專門的無線網(wǎng)絡(luò)，可以完全和通訊無線網(wǎng)絡(luò)在功能上解耦合，也不需要在無線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部增加任何占用寶貴頻譜資源的定位信令開銷，更能提供一定的多徑對(duì)抗能力，這一點(diǎn)在室內(nèi)定位場(chǎng)景中尤其重要。因此RFPM也確實(shí)在一些單純的室內(nèi)定位環(huán)境下找到了生存空間（小編：室內(nèi)環(huán)境面積有限，RFPM初始定位指紋數(shù)據(jù)庫的建立和維護(hù)成本可以接受）。以WiFi為例，基于WiFi接入技術(shù)的RFPM射頻指紋技術(shù)，還是比較流行的。以企業(yè)為單位可以自行部署、實(shí)施和維護(hù)RFPM定位指紋數(shù)據(jù)庫，日常維護(hù)的開銷也不算太大，因而得以流行。

由此，我們可以看到這個(gè)定位技術(shù)上的發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)出了上圖1所描繪的態(tài)勢(shì)，Indoor室內(nèi)環(huán)境下和Outdoor室外粗定位環(huán)境下，可以分別由RFPM和ECID技術(shù)支撐，基本可以滿足市場(chǎng)需求。但針對(duì)室外的更高精度的定位需求，特別是在密集城區(qū)（Urban區(qū)域）多徑環(huán)境惡劣的條件下，ECID的定位精度差強(qiáng)人意和RFPM的高昂部署成本，就成為必須要克服的技術(shù)短板了。在這個(gè)大趨勢(shì)下，TDoA-Time Difference of Arrival無線定位技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生了（小編：即上圖1中間的綠色圈，請(qǐng)讀者注意它和橙色、藍(lán)色圈之間的關(guān)系）。TDoA正是針對(duì)在密集城區(qū)提供室外環(huán)境下10m級(jí)別的定位精度所邁出的重要一步！

ToA和TDoA定位技術(shù)的異同

TDoA全稱為Time Difference ofArrival（到達(dá)時(shí)間差）定位方法，是利用多點(diǎn)位到達(dá)同一客戶端的路程耗時(shí)時(shí)間差來進(jìn)行定位核算的，后面我們?cè)偌?xì)說它的基礎(chǔ)概念。現(xiàn)在讀者只需要知道，當(dāng)前技術(shù)條件下，對(duì)于現(xiàn)代通訊網(wǎng)絡(luò)體系來說，最好的基于時(shí)間（電磁波路程耗時(shí)）的定位方法，基本就是TDoA了，沒有其他選擇。

比TDoA更早也更直接的定位方法叫做ToA-Time of Arrival，是直接基于到達(dá)時(shí)間（絕對(duì)時(shí)間）的定位方法。ToA定位的本質(zhì)和TDoA一樣，也是基于電磁波傳播消耗時(shí)間這個(gè)基本原理的。但ToA的缺點(diǎn)在于有個(gè)嚴(yán)格約束條件，即參與測(cè)距的雙方，需要實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)送設(shè)備（基站）和接收設(shè)備（手機(jī)）之間必須時(shí)鐘同步（小編：這就意味著參與定位的基站設(shè)備之間也自然保持時(shí)鐘同步了）。如果基站與手機(jī)之間時(shí)間不同步（小編：手機(jī)作為終端設(shè)備和基站之間只存在無線接口，在這個(gè)無線接口上實(shí)現(xiàn)足夠精確的時(shí)間同步在技術(shù)上不是不可能，但一個(gè)是成本太高，另一個(gè)是通訊機(jī)制里也沒有這個(gè)必要），信號(hào)的發(fā)送方和接收方雙方都不知道信號(hào)的絕對(duì)時(shí)間（基準(zhǔn)），這樣會(huì)造成信號(hào)在空中飛行的時(shí)間估算和定位誤差。這個(gè)誤差在定位領(lǐng)域是不可忽略的，讀者可以自己計(jì)算一下，光速即電磁波的傳播速度是3*10的8次方（米），這就意味著基站和手機(jī)在時(shí)間上的微小不同步都會(huì)導(dǎo)致時(shí)間-距離定位方法的誤差：

毫秒級(jí)別的同步誤差就不提了，10的負(fù)3次方，會(huì)導(dǎo)致10的5次方米（百公里）的誤差；

微秒級(jí)別的同步誤差，10的負(fù)6次方，會(huì)導(dǎo)致10的2次方米（百米）的誤差；

納秒級(jí)別的同步誤差，10的負(fù)9次方，僅會(huì)產(chǎn)生0.x米（分米）級(jí)別的誤差。

讀者需要特別注意的是，以上所羅列的誤差只是偽距的誤差，就是從手機(jī)到基站直線距離的誤差，而非最終手機(jī)自身的定位經(jīng)緯度誤差，這之間有一個(gè)幾何轉(zhuǎn)換關(guān)系就不多說了。總之，在空中無線接口上，要做到基站和手機(jī)客戶端之間的精準(zhǔn)時(shí)間同步（納秒級(jí)別是必須的）是利用ToA定位方法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位的前提，沒有納秒級(jí)別的時(shí)間同步基礎(chǔ)，就無法提供足夠精確的偽距，也就無法獲取最終的終端地理定位精度。當(dāng)然，可能有的讀者已經(jīng)意識(shí)到了，GPS其本質(zhì)就是利用ToA方法來定位的，在開闊地?zé)o遮擋的前提下也確實(shí)可以提供米級(jí)別的定位精度，那么為什么GPS、北斗等GNSS系統(tǒng)的ToA定位精度就可以達(dá)到如此高度呢？

基于ToA的GPS定位工作原理

圖二【huawei petal map-4.png】來自論文《Integrated Cooperative Location in VANETs for GPSDenied Environments》的插圖，URL https://www.researchgate.net/figure/Trilateration-based-GPS-position-with-no-errors-in-satellites-signals_fig2_282359540；

本質(zhì)來說，部署在環(huán)地球軌道的GNSS系統(tǒng)例如GPS和咱們自己的北斗3號(hào)，首先是一個(gè)精確的全網(wǎng)時(shí)間同步系統(tǒng)，要求所有參與在GNSS系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)元，不管是系統(tǒng)側(cè)還是終端側(cè)，客觀上都需要盡力納入同一個(gè)時(shí)間節(jié)奏中去，這是個(gè)大前提，也是必須的。（小編：以GPS為例，由GPS系統(tǒng)通過衛(wèi)星信號(hào)發(fā)播的原子時(shí)間，GPS時(shí)間用自1980年1月6日零點(diǎn)（ UTC 時(shí)間）起的星期數(shù)和該星期內(nèi)內(nèi)的秒數(shù)來表示；工程上，GPS 接收機(jī)會(huì)根據(jù)閏秒數(shù)將GPS時(shí)間換算為我們通常使用的UTC時(shí)間。GPS時(shí)間的源頭是美國海軍天文臺(tái)的守時(shí)原子鐘組）GNSS=Global Navigation SatellitesSystem提供精準(zhǔn)位置信息的前提是它可以為內(nèi)部所有網(wǎng)元提供精確的時(shí)間信息，否則也就談不上定位功能了。所以GNSS的空中接口傳遞的信息內(nèi)容（小編：也叫做導(dǎo)航電文），包含完整的星歷信息也包含每顆衛(wèi)星的時(shí)鐘狀態(tài)信息，可快速幫助所有接收并解析電文的終端，實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步和在此基礎(chǔ)之上的偽距修正和定位。

我們看看實(shí)際GNSS的測(cè)量理論公式：

圖三【huawei petal map-26.png】來自學(xué)術(shù)文章《GPS移動(dòng)定位與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)定位精度的分析》的插圖，URLhttps://m.thepaper.cn/baijiahao_8116945；

圖3的P1-P4是GPS終端開機(jī)后所同時(shí)觀察到的來自四顆衛(wèi)星的偽距Pseudo Range；帶下角標(biāo)的（x，y，z）是從導(dǎo)航電文解碼得到的衛(wèi)星當(dāng)前時(shí)刻的位置坐標(biāo)（最少四顆）；dT1、dT2、dT3、dT4也是從導(dǎo)航電文中獲取的已知這四顆衛(wèi)星時(shí)鐘偏差；c為光速；dt則為終端自身未知的接收機(jī)時(shí)間偏差。這樣就很容易理解了，四個(gè)未知數(shù)和四個(gè)方程，通過求解以上的偽距方程，就能得到終端接收機(jī)位置（x，y，z）及時(shí)鐘偏差（dt）。實(shí)際使用場(chǎng)景中，由于接收機(jī)往往可以鎖定4顆以上的衛(wèi)星（小編：就是從極微弱的空中信號(hào)中，解碼讀出多顆衛(wèi)星的導(dǎo)航電文），因此接收機(jī)可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組，每組4顆，然后通過算法挑選出誤差最小的一組用于定位，從而進(jìn)一步提高定位精度。

然這些都是純理論，實(shí)際的終端位置結(jié)算和時(shí)間同步算法要更復(fù)雜一些，GPS或者北斗、伽利略和格倫納斯系統(tǒng)模塊是專門優(yōu)化的芯片，可以在終端上實(shí)現(xiàn)快速的電文解碼、位置解算和時(shí)間同步。關(guān)于時(shí)間和位置兩個(gè)互為依賴關(guān)系的參數(shù)，到底誰先誰后得到近似的真值沒必要深究，因?yàn)閳D3這種非線性方程組的解算都是采用迭代方法，最終在時(shí)間和位置上都收斂到指定的誤差范圍內(nèi)后，計(jì)算結(jié)束。

GPS的定位中，還有其他一些影響偽距測(cè)量誤差的因素存在，比如地面的多徑效應(yīng)、大氣電離層的時(shí)延等等，但這都不是核心問題。GPS作為GNSS的技術(shù)先驅(qū)，通過較小的空間投資和地面控制系統(tǒng)建設(shè)，就能實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)，甚至包含近地空間內(nèi)的物體的高精度定位和全方位的時(shí)間同步，而且享受定位服務(wù)的客戶端數(shù)量沒有限制，實(shí)在是令人贊嘆。小編目前查到的資料表明，GPS時(shí)間同步精度可以達(dá)到30ns納秒，優(yōu)化后可以更低。北斗屬于同一個(gè)級(jí)別，因?yàn)闀r(shí)間不同步所引起的偽距誤差可以控制在10米尺度。這就是GNSS采用ToA方法的技術(shù)背景。

GNSS有一套具備高度精度的地面控制系統(tǒng)和時(shí)鐘源，地理位可能不止一處，而是大跨度的多處位置部署。這樣可以全面地、無時(shí)不刻地監(jiān)控軌道衛(wèi)星的位置和時(shí)鐘狀態(tài)。美帝的GPS和歐洲的伽利略系統(tǒng)，此時(shí)就具備足夠的優(yōu)勢(shì)了，一個(gè)是盟國眾多，另一個(gè)是殖民地眾多分布廣泛，所以建立跨越全球地里的GPS地面監(jiān)控站并非難事，但對(duì)于中國來說就非常困難，南美洲的阿根廷和非洲南部的一些國家對(duì)我們的測(cè)控站分布就特別關(guān)鍵…..北斗3號(hào)的衛(wèi)星矩陣設(shè)計(jì)和GPS不一樣，帶入高軌（地球同步軌道）衛(wèi)星，就是受到了這個(gè)制約條件而做出的適應(yīng)性調(diào)整。

啰嗦到現(xiàn)在，ToA和GNSS衛(wèi)星定位系統(tǒng)之間的關(guān)系就基本理清楚了。在國家力量的支持下，GNSS系統(tǒng)本質(zhì)上是在地球的近地空間范圍內(nèi)部署了時(shí)間同步系統(tǒng)，由地面時(shí)鐘源和測(cè)控中心維護(hù)GNSS衛(wèi)星矩陣的時(shí)鐘同步。同時(shí)，地面測(cè)控也要精準(zhǔn)測(cè)控衛(wèi)星矩陣中每一顆衛(wèi)星的軌道位置。在所有這些系統(tǒng)側(cè)的能力具備之后，GNSS星座會(huì)穿越大氣層向地球表面持續(xù)發(fā)送導(dǎo)航電文（小編：導(dǎo)航電文民用級(jí)別上是公開的，但根據(jù)不同的應(yīng)用級(jí)別會(huì)有不同的加密方法，這就超出我們本篇要談?wù)摰姆懂犃耍?。任何一臺(tái)符合標(biāo)準(zhǔn)的GNSS終端，都可以在空氣中捕捉到極其微弱的導(dǎo)航電文信號(hào)，并從導(dǎo)航電文中解讀出一切計(jì)算自身位置和校準(zhǔn)自身時(shí)鐘偏移所需要的計(jì)算要素。最后經(jīng)計(jì)算獲取收斂的最終位置和時(shí)間。

圖四【huawei petal map-28.png】初始來源不詳，從與非網(wǎng)文章《5G的高精度定位》截圖獲取，URL https://www.eefocus.com/communication/463840；

GNSS實(shí)際上除了授時(shí)和定位之外，不承載任何其他業(yè)務(wù)了（小編：北斗系統(tǒng)在早期是提供一些短報(bào)文通訊服務(wù)的，但很有限，屬于特殊服務(wù)；現(xiàn)在的北斗3號(hào)是否保留了這個(gè)業(yè)務(wù)小編也不清楚）。正因?yàn)槿绱耍珿NSS系統(tǒng)的空中接口協(xié)議往往被設(shè)計(jì)得很簡(jiǎn)潔、高效，重復(fù)廣播衛(wèi)星星歷就是電文的全部。這也是GNSS可以在全系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，并在此基礎(chǔ)之上構(gòu)建基于ToA定位能力的原因。參考上圖4，GNSS系統(tǒng)在urban城區(qū)室外環(huán)境，可以提供10m尺度的定位服務(wù)，依賴于地面建筑物高度和密度的限制，這個(gè)精度可能還會(huì)更差一些（小編：主要問題是位置漂移和抖動(dòng)），但基本面上好于現(xiàn)有的移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)所能提供的定位能力，且免費(fèi)。在郊區(qū)，精度可以到米級(jí)。所以地廣人稀的北美公路條件下，車載GPS普通級(jí)別的設(shè)備就可以到米級(jí)，非常適合導(dǎo)航，甚至直接參與自動(dòng)駕駛的一些控制任務(wù)。如果再利用差分基準(zhǔn)站修正技術(shù)，GNSS甚至可以到分米、厘米級(jí)別，深入到許許多多的工業(yè)控制、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)應(yīng)用當(dāng)中去。所以上圖4的GNSS定位能力是有彎度的，而且說到此刻我相信大家也都明白這個(gè)大勢(shì)了，地面復(fù)雜地貌下的高精度定位，還得仰仗貼近地表的地面無線系統(tǒng)來完成。

ToA在地面通訊網(wǎng)絡(luò)中不適用的原因

我們前面也提到過，相比于部署在地球軌道上的GNSS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，部署在地球地表的移動(dòng)通訊系統(tǒng)（小編：也可以統(tǒng)一被稱作PLMN=Public Land Mobile Network地面公眾移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)），目前在空中接口上就沒有辦法提供納秒級(jí)別的同步能力（小編：注意這里是指在無線的空中接口上，也就是基站和終端之間，而不是基站和基站之間，這是有本質(zhì)差別的）。原因不是做不到，而是不需要。

通訊業(yè)務(wù)為主的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)PLMN里，空中接口的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，設(shè)計(jì)目標(biāo)往往不止一個(gè)。又要滿足終端的多種通訊業(yè)務(wù)需求，還要保障終端的移動(dòng)性和低能耗，還要兼顧一定的定位能力……這種復(fù)雜性和GPS系統(tǒng)導(dǎo)航電文的單一性，形成了鮮明的對(duì)比。發(fā)展到目前，我們討論過的ECID和RFPM的定位方法也算是勉強(qiáng)完成任務(wù)，所以為了進(jìn)一步改進(jìn)定位能力而在空中接口協(xié)議上做出改進(jìn)，是需要在5G（小編：在R16版本之后針對(duì)定位業(yè)務(wù)確實(shí)有了傾向性設(shè)計(jì)）階段進(jìn)行統(tǒng)籌考慮了。

在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的終端和網(wǎng)絡(luò)基站之間，只有在開機(jī)尋網(wǎng)、注冊(cè)和發(fā)起具體業(yè)務(wù)的時(shí)候才需要通過一個(gè)主動(dòng)的同步過程（小編：包括基礎(chǔ)的下行同步和終端主動(dòng)觸發(fā)并由網(wǎng)絡(luò)側(cè)維護(hù)的上行同步），來建立“較為嚴(yán)格”的時(shí)間維度上的同步關(guān)系，需要注意這個(gè)“較為嚴(yán)格”的時(shí)間同步，參照GPS的時(shí)間同步不是一個(gè)數(shù)量級(jí)。而且在終端駐留在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的大部分時(shí)間內(nèi)，為了保證移動(dòng)終端的電源開銷，基站和手機(jī)終端之間的信令開銷首要設(shè)計(jì)目標(biāo)還是精簡(jiǎn)而非面面俱到兼顧定位業(yè)務(wù)，因此只要定位業(yè)務(wù)在通訊網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不屬于基礎(chǔ)業(yè)務(wù)范疇，就不可能達(dá)到GNSS的定位效果……

即便是在終端和基站之間建立好時(shí)間同步關(guān)系的狀態(tài)下，其時(shí)間同步性能的服務(wù)目標(biāo)也不是定位業(yè)務(wù)，或者說不是首要為了定位需求，而是為了降低小區(qū)內(nèi)終端之間的干擾（小編：上行同步）、以及小區(qū)之間因?yàn)榻K端移動(dòng)而發(fā)生切換時(shí)的業(yè)務(wù)質(zhì)量保障（小編：基站之間的同步）。這些業(yè)務(wù)需求對(duì)于時(shí)間同步的需求并不高，大概在微秒us級(jí)別，這是由4G甚至5G的空中信道格式和結(jié)構(gòu)所決定（小編：你沒有看錯(cuò)，5G在通訊業(yè)務(wù)對(duì)于同步需求的這方面和4G沒有本質(zhì)區(qū)別）；另外不能遺漏的是，在4G和5G階段，時(shí)間同步還新增需要滿足載波聚合Carrier Aggregation，或者CoMP多點(diǎn)協(xié)同收發(fā)的業(yè)務(wù)需求（小編：這些業(yè)務(wù)對(duì)于時(shí)間同步的需求具體還是要高一些，不是微秒us的級(jí)別，而是百納秒的級(jí)別，這個(gè)同步需求主要是指在基站之間的需求）。讀者不必理會(huì)這些通訊業(yè)才會(huì)關(guān)注的具體專有詞匯，只需要明白這些特殊的通訊業(yè)務(wù)對(duì)于時(shí)間同步也有一定需求，即可。

圖五【huawei petal map-27.png】來自sohucs.com，URLhttp://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20180809/c29ee91a1a4443a0bb12c07f31c96a73.jpeg；

關(guān)于上圖5，讀者不需要認(rèn)真研究，貼在這里只是為了讓大家直觀感受一下5G New Radio NR的空中接口在時(shí)間上的尺度標(biāo)準(zhǔn)?？从疑辖?，當(dāng)子載波寬度選擇30KHz時(shí)，1個(gè)subframe中的1個(gè)時(shí)隙timeslot的長(zhǎng)度是0.5ms毫秒，其內(nèi)部的14個(gè)OFDM符號(hào)尺度大約是33.3us微秒。讀者只需要了解到這里就可以了。這也就意味著，如果僅從通訊業(yè)務(wù)的需求出發(fā)來考慮NR對(duì)于時(shí)間同步的需求，那么基本就是毫秒最多微秒尺度，到OFDM符號(hào)體量這個(gè)尺度就足夠了（小編：準(zhǔn)確說就是不超過CP循環(huán)前綴的時(shí)間長(zhǎng)度即可保證通訊業(yè)務(wù)）。這就可以保證精確和完善的數(shù)據(jù)及話音、多媒體業(yè)務(wù)的傳遞順暢了。但是這個(gè)時(shí)間尺度用于ToA進(jìn)行終端到基站的偽距測(cè)量和終端定位，則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

業(yè)務(wù)需求決定系統(tǒng)性能

所以在遍歷討論了GNSS、移動(dòng)通訊系統(tǒng)和室內(nèi)無線系統(tǒng)的定位性能之后，我們不難得出一個(gè)初步的結(jié)論，“業(yè)務(wù)需求決定系統(tǒng)性能”應(yīng)該是人類進(jìn)入工業(yè)化之后的一個(gè)必要活動(dòng)準(zhǔn)則。這個(gè)準(zhǔn)則在PLMN通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中體現(xiàn)得淋漓盡致。不考慮業(yè)務(wù)和性能的匹配性，而在性能和業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)上過分超前的系統(tǒng)難逃逐一被現(xiàn)實(shí)挫敗的厄運(yùn)。一如當(dāng)年的ATM被Ethernet從桌面淘汰；WiMAX在北美干不過CDMA的EVDO，在亞歐大陸干不過WCDMA……單一的技術(shù)優(yōu)勢(shì)很多時(shí)候都無法轉(zhuǎn)化為勝勢(shì)，市場(chǎng)這個(gè)巨大的技術(shù)篩選器有其自主的生存法則。

對(duì)于移動(dòng)通訊系統(tǒng)來說，首要目標(biāo)是要在地表盡可能建立一張無縫覆蓋人類活動(dòng)區(qū)域的話音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（小編：所謂的基礎(chǔ)業(yè)務(wù)），滿足人類在靜止與移動(dòng)場(chǎng)景下的不間斷業(yè)務(wù)獲取能力。3GPP的代際技術(shù)發(fā)展雖然從未停止，但這些基礎(chǔ)業(yè)務(wù)對(duì)于性能的更高要求也從未停止。在5G時(shí)代，雖然業(yè)務(wù)能力的增強(qiáng)導(dǎo)致最基礎(chǔ)的物理幀結(jié)構(gòu)變得更加精密，但滿足這部分所必須的時(shí)間同步需求，還是停留在微秒級(jí)別，大致是+-1.5us，和前代4G LTE并沒有本質(zhì)差別。

在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，基站和基站之間的時(shí)間同步性是依賴鏈接基站的有線網(wǎng)絡(luò)，比如傳統(tǒng)的光傳輸網(wǎng)絡(luò)或者電信以太網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)同步機(jī)制的（小編：以太網(wǎng)上由IEEE1588來實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步、光傳輸網(wǎng)絡(luò)有其他底層方式來提供時(shí)間同步機(jī)制；這些內(nèi)容也超越本篇文章的技術(shù)范疇，不做深究）甚至也可以依賴在每個(gè)基站站址上安裝的GPS、北斗GNSS同步系統(tǒng)來獲取納秒級(jí)別的同步定時(shí)，以在更好的程度上滿足進(jìn)入4G和5G時(shí)代以來，載波聚合CA、協(xié)同多點(diǎn)收發(fā)CoMP和高速漫游等業(yè)務(wù)的需求。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)的時(shí)間同步性能的進(jìn)步（小編：注意不是網(wǎng)絡(luò)側(cè)和終端側(cè)之間空中接口上的同步性能提升）間接對(duì)基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的定位性能演進(jìn)是有幫助的。

這就是我們后續(xù)要談到的圖1中的綠色圈，TDoA技術(shù)所依賴的技術(shù)基礎(chǔ)——網(wǎng)絡(luò)側(cè)時(shí)間同步。ToA雖然不能搞，但TDoA還是有希望的…..

編輯：黃飛