WCDMA系统的三大主要移动定位技术简介
定位业务就是其中之一。仅在WCDMA系统中,就有三种主要技术可以实现移动定位。包括基于CELLID
(小区识别)的定位技术、OTDOA(ObservedTimeDifferenceOfAr rival)定位技术和网络辅助的GPS定
位技术。
基于CELLID的定位技术
基于CELLID的定位技术是一种最基本的定位方法,适用于所有的蜂窝网络。它不需要移动台提
供任何定位测量信息,也无须对现网进行改动,只要在网络侧增加简单的定位流程处理即可,因而
最容易实现。目前这种定位技术已经在各移动网络中广泛使用。它的定位原理很简单:网络根据移
动台当前服务基站的位置和小区覆盖来定位移动台。若小区为全向小区,则移动台的位置是以服务
基站为中心,半径为小区覆盖半径的一个圆内;若小区分扇区,则可以进一步确定移动台处于某扇
区覆盖的范围内。
显而易见,这种定位方法的精度完全取决于移动台所处小区的大小,从几百米到几十公里不等
。在农村地区,小区的覆盖范围很大,所以 CELL-ID的定位精度很差。而城区环境的小区覆盖范围
较小,一般小区半径在1~2km,对于繁华的城区,有可能采用微蜂窝,小区半径可能到几百米,此
时CELL-ID的定位精度将相应提高为几百米。
由于CELL-ID 定位不需要移动台的定位测量,并且空中接口的定位信令传输很少,所以定位响
应时间较短,一般在3s以内。
OTDOA技术
OTDOA(ObservedTimeDifferenceOfAr rival)是一种应用于3G网络下的定位方式。在GSM网络中
也有类似的定位方法,称为E-OTD (EnhancedObservedTimeDifference)。这种定位方法的基本原理
是:移动台测量不同基站的下行导频信号,得到不同基站下行导频的TOA( TimeofArrival,到达时
刻),即所谓的导频相位测量。 根据该测量结果并结合基站的坐标,采用合适的位置估计算法,就
能够计算出移动台的位置。实际的位置估计算法需要考虑多基站(3个或3个以上)定位的情况,因此
算法要复杂很多。一般而言,移动台测量的基站数目越多,测量精度越高,定位性能改善越明显。
使用这种方法,需要移动台所测量的基站同时发出下行导频信号。因此,网络中的所有基站必
须实现时间同步。一般可通过在基站安装GPS接收机或连接到时间同步网来实现基站的同步。
OTDOA的定位精度相比 CELLID方法要高,但它的精度受到环境的影响,在郊区和农村可以将移
动台定位在10~20米范围内;在城区由于高大建筑物较多,电波传播环境不好,信号很难直接从基
站到达移动台,一般要经过折射或反射,下行导频信号的 TOA也就出现了误差,因此定位精度会受
到影响,定位范围为100~200米。一般情况OTDOA定位响应时间在3~6s之间。
网络辅助的GPS定位
A-GPS(AssistedGlobalPositioningSys tems) 是网络辅助的GPS定位的简称,这种方法需要网
络和移动台都能够接收 GPS信息。它的基本原理是:网络向移动台提供辅助GPS信息,包括GPS伪距
测量的辅助信息( 例如GPS捕获辅助信息、GPS定位辅助信息、GPS灵敏度辅助信息、GPS卫星工作状
况信息等)和移动台位置计算的辅助信息(例如GPS历书以及修正数据、GPS星历、GPS导航电文等),
利用这些信息,移动台可以很快捕获卫星并接收到测量信息,然后将测量信息发送给网络中的定位
服务中心,由它计算出移动台当前所处的位置。由于位置计算是在网络上完成的,移动台的 GPS接
收实现复杂度大大降低,并能够降低功耗。
在开阔的环境中,如城郊或乡村,多径和遮挡是可以忽略的,A-GPS的定位精度能够达到10m左
右甚至更优;如果移动台处于城区环境,无遮挡并且多径不严重,定位精度将在 30~70m之间;如
果移动台在室内或其他多径和遮挡严重的区域,此时移动台难以捕获到足够的卫星信号,A-GPS 将
无法完成定位,这是它的最大局限性。
与前两种定位技术相比,A-GPS定位方法的响应时间稍长,在冷启动情况下,A-GPS的定位响应
时间为10s~30s;在正常工作状态下,响应时间为3~10s之间。
以上介绍的是WCDMAR99中规定的三种基本定位技术,它们可以在不同情况下使用,基于CELLID
的定位方法可以在定位精度要求较低时使用;OTDOA 方法可以在定位精度要求较高并且终端和网络
无GPS接收装置时使用;而网络辅助GPS定位方法则适宜定位精度要求高且终端和网络有 GPS接收装
置时使用。另外,这几种方法可以同时混合使用,以弥补彼此的不足。例如同时使用CELL-ID和OTD
OA技术,就可以在农村和密集城区获得较好的定位效果。在WCDMA网络商用初期,多数终端没有GPS
设备,而且定位业务种类不丰富,网络将主要利用前两种方法提供定位业务;随着网络的发展和成
熟,网络辅助的 GPS定位技术的应用将会有所增加,网络将同时使用多种定位技术在不同情况下为
不同的应用和不同的用户提供定位服务。