随着万物互联、智慧城市等新兴概念和产业的不断提出和发展,位置服务在人们日常生产生活中的作用逐渐凸显。当前城市环境复杂多样,尤其是在室内区域,信号在传输过程中容易受到多径、非视距等因素的影响,导致定位性能的下降。且联合多基站定位的方法存在基站节点部署成本较高、定位条件较为严苛等不足。5G网络商业化进程逐步成熟,相关技术的研究与应用给单基站定位的实现提供了条件。因此,本文结合5G组网技术特点,探究了以大规模天线阵列为代表的5G技术对角度和时延估计能力的提升,为实现室内外复杂环境下定位服务提供新的解决方案。根据单基站定位过程中定位精度的主要影响因素,本文的研究工作主要分为以下三个部分:一、本文首先分析了 5G组网技术的主要特点,超密集组网技术使得基站的覆盖能力得到提升,大规模天线技术提升了角度和时延的估计能力,并结合毫米波实现了高密度的波束成形,这为单基站定位的实现奠定了基础。同时分析了几种常见的基于移动通信网的定位技术,说明单基站定位的优势,并分析了单基站定位原理和影响单基站定位精度的主要因素,为接下来的研究确定了解决问题的思路。二、针对单基站定位过程中存在远近场问题,传统的远近场角度时延估计算法存在参数匹配和需要不断频谱搜索的不足,本文结合大规模天线下的阵列时域和频域接收模型,提出了一种基于混合阶的远近场角度时延估计方法,该方法融合了MUSIC和ESPRIT的优点,在减少搜索次数和不需参数匹配的情况下,完成了高精度角度时延联合估计。更重要的是,通过对频域接收信号的引入,实现了远场模型下的时延估计,为无缝高精度定位提供了有力的数据支撑。三、针对单基站定位过程中,存在非视距基站干扰等问题,本文结合5G波束播发特点,提出了一种新的5G定位架构,在空旷区域利用波束指向性的特点完成视距基站的初选。复杂环境下,非视距多径干扰较多,考虑到只利用波束无法完成基站选取,因此本文结合惯性导航提供的数据约束能力,提出一种PDR约束的非视距路径判断方法,并在最终位置解算阶段,引入了虚拟基站的概念,在多条路径多次反射的情况下,利用多径冗余信息融合PDR提出一种二次加权的位置估计方法。通过对5G网络下单基站定位优势的分析与判断,本文提出的单基站定位方法具备较高的定位精度,尤其是在恶劣环境中能够抵抗一定的NLOS误差,这为未来单基站定位算法的研究提供了一些思路与方法。