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WCDMA系統(tǒng)中的移動定位技術(shù)

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【W(wǎng)CDMA系統(tǒng)中的移動定位技術(shù)】
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3G除了在帶寬方面比2G有了明顯的提高之外，還可以支持更加豐富的移動增值業(yè)務(wù) 。其中移動定位業(yè)務(wù)就是其中之一 。僅在WCDMA系統(tǒng)中，就有三種主要技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)移動定位 。包括基于CELLID(小區(qū)識別)的定位技術(shù)、OTDOA(ObservedTimeDifferenceOfArrival)定位技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)輔助的GPS定位技術(shù) 。
基于CELLID的定位技術(shù)
基于CELLID的定位技術(shù)是一種最基本的定位方法，適用于所有的蜂窩網(wǎng)絡(luò) 。它不需要移動臺提供任何定位測量信息，也無須對現(xiàn)網(wǎng)進(jìn)行改動，只要在網(wǎng)絡(luò)側(cè)增加簡單的定位流程處理即可，因而最輕易實(shí)現(xiàn) 。目前這種定位技術(shù)已經(jīng)在各移動網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用 。它的定位原理很簡單：網(wǎng)絡(luò)根據(jù)移動臺當(dāng)前服務(wù)基站的位置和小區(qū)覆蓋來定位移動臺 。若小區(qū)為全向小區(qū)，則移動臺的位置是以服務(wù)基站為中心，半徑為小區(qū)覆蓋半徑的一個圓內(nèi)；若小區(qū)分扇區(qū)，則可以進(jìn)一步確定移動臺處于某扇區(qū)覆蓋的范圍內(nèi) 。
顯而易見，這種定位方法的精度完全取決于移動臺所處小區(qū)的大小，從幾百米到幾十公里不等 。在農(nóng)村地區(qū)，小區(qū)的覆蓋范圍很大，所以CELL-ID的定位精度很差 。而城區(qū)環(huán)境的小區(qū)覆蓋范圍較小，一般小區(qū)半徑在1～2km，對于繁華的城區(qū)，有可能采用微蜂窩，小區(qū)半徑可能到幾百米，此時CELL-ID的定位精度將相應(yīng)提高為幾百米 。
由于CELL-ID定位不需要移動臺的定位測量，并且空中接口的定位信令傳輸很少，所以定位響應(yīng)時間較短，一般在3s以內(nèi) 。
OTDOA技術(shù)
OTDOA(ObservedTimeDifferenceOfArrival)是一種應(yīng)用于3G網(wǎng)絡(luò)下的定位方式 。在GSM網(wǎng)絡(luò)中也有類似的定位方法，稱為E-OTD(EnhancedObservedTimeDifference) 。這種定位方法的基本原理是：移動臺測量不同基站的下行導(dǎo)頻信號，得到不同基站下行導(dǎo)頻的TOA(TimeofArrival，到達(dá)時刻)，即所謂的導(dǎo)頻相位測量 。根據(jù)該測量結(jié)果并結(jié)合基站的坐標(biāo)，采用合適的位置估計(jì)算法，就能夠計(jì)算出移動臺的位置 。實(shí)際的位置估計(jì)算法需要考慮多基站(3個或3個以上)定位的情況，因此算法要復(fù)雜很多 。一般而言，移動臺測量的基站數(shù)目越多，測量精度越高，定位性能改善越明顯 。
使用這種方法，需要移動臺所測量的基站同時發(fā)出下行導(dǎo)頻信號 。因此，網(wǎng)絡(luò)中的所有基站必須實(shí)現(xiàn)時間同步 。一般可通過在基站安裝GPS接收機(jī)或連接到時間同步網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)基站的同步 。
OTDOA的定位精度相比CELLID方法要高，但它的精度受到環(huán)境的影響，在郊區(qū)和農(nóng)村可以將移動臺定位在10～20米范圍內(nèi)；在城區(qū)由于高大建筑物較多，電波傳播環(huán)境不好，信號很難直接從基站到達(dá)移動臺，一般要經(jīng)過折射或反射，下行導(dǎo)頻信號的TOA也就出現(xiàn)了誤差，因此定位精度會受到影響，定位范圍為100～200米 。一般情況OTDOA定位響應(yīng)時間在3～6s之間 。
網(wǎng)絡(luò)輔助的GPS定位
A-GPS(AssistedGlobalPositioningSystems)是網(wǎng)絡(luò)輔助的GPS定位的簡稱，這種方法需要網(wǎng)絡(luò)和移動臺都能夠接收GPS信息 。它的基本原理是：網(wǎng)絡(luò)向移動臺提供輔助GPS信息，包括GPS偽距測量的輔助信息(例如GPS捕捉輔助信息、GPS定位輔助信息、GPS靈敏度輔助信息、GPS衛(wèi)星工作狀況信息等)和移動臺位置計(jì)算的輔助信息(例如GPS歷書以及修正數(shù)據(jù)、GPS星歷、GPS導(dǎo)航電文等)，利用這些信息，移動臺可以很快捕捉衛(wèi)星并接收到測量信息，然后將測量信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的定位服務(wù)中心，由它計(jì)算出移動臺當(dāng)前所處的位置 。由于位置計(jì)算是在網(wǎng)絡(luò)上完成的，移動臺的GPS接收實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度大大降低，并能夠降低功耗 。
在開闊的環(huán)境中，如城郊或鄉(xiāng)村，多徑和遮擋是可以忽略的，A-GPS的定位精度能夠達(dá)到10m左右甚至更優(yōu)；假如移動臺處于城區(qū)環(huán)境，無遮擋并且多徑不嚴(yán)重，定位精度將在30～70m之間；假如移動臺在室內(nèi)或其他多徑和遮擋嚴(yán)重的區(qū)域，此時移動臺難以捕捉到足夠的衛(wèi)星信號，A-GPS將無法完成定位，這是它的最大局限性 。

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