A preliminary analysis of 5G uplink AoA estimation

The rapid growth of demand for precise localization has underscored the need for reliable and accurate positioning systems. While Global Navigation Satellite System (GNSS), such as Global Positioning System (GPS) dominates this Localization Based Services (LBS) as it provides satisfactory resolution in outdoor environments, it shows poor performance in indoor environments. To address this limitation, the next-generation mobile network 5G offers promising solutions not only for significantly enhanced throughput but also it stands for a good candidate to being an alternative solution to satellite-based positioning technologies. This thesis presents research work on the estimation of the Angle of Arrival (AoA) of uplink cellular signals for positioning purposes. The main contribution of this thesis is, conducting the preliminary analysis to improve the AoA estimation accuracy based on Uplink Sounding Reference Signal (SRS) transmission, leveraging the flexible structure of 5G NR which allows configuration of several parameters. Furthermore, the thesis proposes a setup including Software Defined Radios (SDRs) and virtualized software environments to facilitate precise localization. This preliminary analysis helps identify the best parameters for the testbed setup.

La rapida crescita della domanda di localizzazione precisa ha evidenziato la necessità di sistemi di posizionamento affidabili e accurati. Mentre il Global Navigation Satellite System (GNSS), come il Global Positioning System (GPS), domina questi Localization Based Services (LBS) in quanto fornisce una risoluzione soddisfacente in ambienti esterni, mostra scarse prestazioni in ambienti interni. Per affrontare questa limitazione, la rete mobile di nuova generazione 5G offre soluzioni promettenti non solo per una produttività notevolmente migliorata, ma rappresenta anche un buon candidato per essere una soluzione alternativa alle tecnologie di posizionamento basate su satellite. Questa tesi presenta un lavoro di ricerca sulla stima dell'Angolo di Arrivo (AoA) dei segnali cellulari di uplink per scopi di posizionamento. Il contributo principale di questa tesi è la conduzione dell'analisi preliminare per migliorare l'accuratezza della stima AoA basata sulla trasmissione Uplink Sounding Reference Signal (SRS), sfruttando la struttura flessibile di 5G NR che consente la configurazione di diversi parametri. Inoltre, la tesi propone una configurazione che include Software Defined Radio (SDR) e ambienti software virtualizzati per facilitare la localizzazione precisa. Questa analisi preliminare aiuta a identificare i parametri migliori per la configurazione del testbed.