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第三代移动通信体系的定位技术研究

1、引言为了满足对通信个人化及高速数据业务的迫切需要,第三代移动通信系统的标准(IMT-2000)制定和产品开发已成为全世界通信领域的热点,实现移动终端

1、导言

为了满意对通讯个人化及高速数据事务的火急需求,第三代移动通讯体系的规范(IMT-2000)拟定和产品开发已成为全世界通讯范畴的热门,完结移动终端的无线定位则是IMT-2000中一个重要研讨课题。依据美国联邦通讯委员会(FCC)的方案,到2001年10月,一切蜂窝电话、个人通讯体系、专用移动无线电的移动网络答应运营商将以可定位概率67%,差错为125 m的精度要求为恳求E-911的移动用户供给方位信息[1]。

运用第三代移动通讯体系将进一步进步定位精度。现在蜂窝网无线定位技能就算法来说现已较为完善,现在的研讨热门首要会集在以下几个方面:

(1)依据3GPP协议的定位结构的规划。在第三代移动通讯体系网络全面铺开后,依据3GPP协议,选用何种网络结构进行定位既能确保定位精度,又能尽可能少的改动网络结构的研讨成为热门。

(2)定位参数的提取。因为受多径传达、非视距传达和多址搅扰的影响,使得精确的定位参数提取比较困难。

现在已提出的多种算法对以上3种差错进行按捺,但在建筑物较多的富贵市区定位精度仍不抱负。

(3)对移动台盯梢服务研讨。当移动台处于移动状况时,分次独自定位简略呈现各次定位核算结构相差较大,运动轨道不接连。因而对移动台盯梢定位的研讨显得十分火急。

本文将环绕第3代移动通讯体系的定位结构,定位办法,重点是依据3GPP协议框架下的定位流程进行剖析。

2、3G定位事务体系的结构

如图1所示,是具有定位功用的第三代移动通讯体系结构图[1,3]。图1扼要描绘了LCS客户、服务器与核心网之间的联系。LCS模块与CN之间经过Iu接口进行通讯,LCS模块之间运用网络已有的信息供给才能和信令才能进行通讯。作为服务的一部分,网络还应该具有对不合法用户设备进行定位的才能,以及对一起呈现的多个LCS客户供给服务的才能,各部分单元功用如下:GMLC(网关移动定位中心)接纳LCS Client。宣布的对某移动定位用户的路由信息,将定位恳求发送到MSC/SGSN,再由无线接入网对终端(或辅佐终端自己完结)定位。SMLC(服务移动定位中心)用于支撑高精度定位事务,首要完结接入网侧的定位流程操控、方位核算、网络丈量办理以及无线资源办理。3GPP协议规则的SMLC可以集成在RNC中,也可独立设置。LMU(方位丈量单元)是逻辑定位实体,首要完结网络的下行同步校准和无线丈量功用。LMU担任无线丈量,把丈量成果告诉给 RNC。

图1 具有定位功用的3G网络结构

3、定位的信令流程

定位信令流程如图2所示,可简略描绘定位描绘如下[4]:LCS Client向GMLC发定位恳求后,GMLC向HLR获取被定位用户现在所在的MSC/SGSN地址,然后GLMC向该MSC/SGSN建议定位恳求, MSC/SGSN调用无线接入网中的定位网元(包含SMLC、RNC、Node B,LMU等)履行此次定位操作,网络选用适宜的定位办法核算出用户经纬度后,回来定位陈述,由LCS Client对经纬度信息进行处理后以适宜的办法(如MMS,WAP PUSH等)回来给用户。

图2 定位流程

4、依据第三代移动通讯体系的几种定位办法

定位事务和定位精度密切相关。3GPP定位功用的完结是依据操控层面的(Control Plane)。针对第三代移动通讯的不同制式有不同的定位办法:CDMA2000首要承继了IS-95体系和CDMA 1x体系的定位技能,选用了依据CELL-ID、依据场强定位和EOTD等技能得到了必定程度的运用。以及CDMA 1x体系中的AGPS和依据TDOA的定位技能。TD-SCDMA体系则因为选用智能天线体系和上行同步CDMA技能,在定位方面具有必定的优势,首要技能包含:RTD+AOA、OTDOA-RTD等,WCDMA体系则首要选用Cell-ID、OTDOA-IPDL和GPS技能等。下面侧重介绍第三代移动通讯体系运用比较老练的3种定位办法:

Cell-ID/Cell-ID+RTT(Round Trip Time)、OTDOA(Observed Time Difference Of Arrival)和A-GPS(Assisted Global Positioning Systems)

4.1 依据蜂窝小区ID的定位办法

此定位办法依托SRNC确认掩盖方针MS的蜂窝小区ID,MS的方位由其服务结点B的有关路由信息取得。服务结点B和小区的信息可以经过寻呼、定位区域更新、小区更新、URA更新或路由区域更新等来取得[4]。Cell-ID办法可以用体系供给的丈量参数来进步定位精度。FDD体系经过RTT(往复时刻)丈量来核算UE到基站的间隔;TDD体系经过对Rx Timing D eviation(Rx守时误差)、AOA(抵达方位角)和TA(守时提早)丈量来得到用户具体方位。

4.2 OTDOA—IPDL定位法

下行(Downlink)OTDOA定位法运用在MS测得的多个结点B发射的电波传达时刻误差,结合发射机地理方位坐标、LMU测出的各个下行信号发射的实践时刻误差(RTD)等信息来确认方针MS的地理方位[5]。因为在CDMA蜂窝网中存在远近效应,而体系运用功率操控来战胜这一影响,使得离基站较近的UE受基站强信号的搅扰,移动台难以检测到其它基站的信号,不能满意丈量到至少3个基站的要求,对丈量TOA或TDOA的才能影响极大。对此,3GPP中提出了设置下行闲暇周期(IPDL)的OTDOA定位法:在闲暇时刻内各NODEB只发射导频信号,中止其他事务信道信号的发射,进步了MS对接近非服务NODEB的监听才能,能精确的检测出多个TDOA值。 OTDOA-IPDL的一种改善技能是TA-IPDL技能[3]:MS周围基站(包含服务基站)一起中止一切信号的发送,进入闲暇周期。在闲暇周期,每个基站伪随机的挑选发送定位信号或许不发送信号(该定位信号即公共导频信号或BCH信号只对定位有用)。移动台在期间检测一切基站信号并求得基站间信号到代时刻差。

4.3 网络辅佐GPS定位

GPS全球定位体系基本原理是依据高速运动的卫星瞬间方位作为已知的起算数据,选用空间间隔后方交会的办法,确认待测点的方位[3]。这种办法在气候条件杰出时可以到达5~40 m的精度,可以满意大多数的定位事务要求。可是,这种办法用于对手机定位的初度定位时刻一般需求10多分钟以上,定位的速度太慢,达不到商用的要求,为此在传统的GPS的基础上,这种将GPS与蜂窝通讯网结合的定位办法A-GPS技能:树立可以继续对GPS卫星信号进行监测的GPS参阅接纳网络,该网络把取得的原始信息处理后成为GPS辅佐信息,经过UMTS网络发送给终端GPS接纳设备,确认手机的方位。

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