TD-SCDMA定位技术.doc

TD-SCDMA定位技术发布时间:2006-9-2721:02:12来源:大唐移动通信设备有限公司   一、定位业务发展背景及应用   无线定位技术的研究始于20世纪60年代的自动车辆定位系统,随后该技术在公共交通、出租车调度以及公安追踪等范围内广泛应用。后来,随着人们对基于位置的信息服务的需求增多,无线定位技术得到更多研究者的关注,全球定位系统(GPS)的出现更使得无线定位技术产生了质的飞跃,定位精度得到大幅度的提高,可达到10m以内。虽然直接利用GPS可以达到一种较为理想的定位效果,但是它需要专门的接收设备,对大多数用户来说并不是很方便。近年来,随着蜂窝移动通信系统的进一步发展和普及,可以利用信号强度、载波相位、信号到达角度和时间测量值等参数以及它们的组合进行定位估算,得出用户所需位置结果。现阶段移动定位业务(LCS)可以分为四类:增值业务的LCS业务:使用LCS支持增值业务,包括手机用户或者其它非手机用户;内部LCS业务:利用手机的位置信息用作接入网的内部操作,包括位置辅助切换、业务量和覆盖范围测量,以及将LCS用于加强和支持O&M有关的任务、补充业务或者智能网有关的业务等;紧急服务的LCS业务:用作支持用户的突发请求;合法截取LCS业务:将LCS用于法律有关的业务。定位业务在紧急救援、汽车导航、智能交通、团队管理、网络规划、基于位置的信息服务等方面都将具有突出的作用。   二、定位技术介绍定位业务对所有的手机都能实现,不管其是否拥有SIM卡,而增值业务则只对拥有SIM卡的用户开放。移动定位的不同方法是针对接入网而言的,在未来网络演进的过程中,GSM的接入网和UMTS的接入网将在很长的时间内共存,对不同的接入网,3GPP定义了相应的定位方法,在UTRAN中建议采用三种定位方法:CELLID、OTDOA和A-GPS,在GERAN中,同样建议使用三种方法:基于蜂窝的、E-OTD和A-GPS。在这里,我们着重介绍基于UTRAN的定位方法。,它的原理是通过获取目标手机所在的蜂窝小区ID来确定其所在的位置,提供给定位用户。目标手机可能处在不同的状态,当核心网发出LCS的请求后,SRNC要查询UE的状态,如果目前UE处在其它状态,SRNC对UE进行寻呼,以确定蜂窝的ID。为了提高精度,SRNC还采用RTT(用于FDD中)或Rx时间偏差(用于TDD中)测量方法。当UE处于软切换状态时,它可能与附近的几个蜂窝都处在连接状态,通常由如下几种方法确定蜂窝ID:   (1)选择信号质量最好的蜂窝;(2)选择UE和B节点连接使用的蜂窝;(3)选择最近与UE有关的蜂窝;(4)选择UE上一个使用的,而且还没有准备切换的蜂窝;(5)选择到B节点距离最短的蜂窝;(6)选择在收到SRNC请求时与UE处在连接状态的蜂窝。对蜂窝的选择可以基于RTT的测量或者UE、B节点或LMU收到的信号的功率强度,其它如IPDL或SSDT功率控制也可能被用在蜂窝选择上。在选定好了蜂窝的ID后,还需要将其转换成地理坐标或服务区。简单的CELLID实现方法可以不考虑精度,这样得到的定位误差就是一个蜂窝的大小。这种实现的方法不需要对现有的网络作任何修改,尽管误差很大,却十分经济。   OTDOA(ObservedTimeDifferenceOfArrival)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。自从N频点小区引进后,由于Dw-PTS、PCH只在主频点上发送,而各个相邻小区的主频点相互错开,因此相对于单频点小区(Dw-PTS、PCH在所有频点发送)来讲,不论是Dw-PCH,信号都纯净了许多,便于UE检测。再加上各个小区之间同步,OTDOA的定位方法:UE观测至少3个小区广播信道(PCH/Dw-PTS)的到达UE的时间差,将时间差反馈给网络。网络采用双曲面/线算法来对UE进行定位。如果我们默认为UE同各个基站在同一水平面上,就可以采用双曲线算法进行定