GSM系统中的四种定位方法.doc

GSM系统中的四种定位方法无线定位方法可以分成三类：基于网络的定位方法，基于终端的定位方法和混合定位方法。基于网络的定位方法是由网络侧实现定位，基于终端的定位方法是由移动终端实现定位，混合定位是前两种定位技术的混合使用。 目前GSM系统采用的定位方法有：TACGI、ULTOA、EOTD和AGPS，前两种方法是基于网络的定位方法，后两种方法是基于终端的定位方法。1 TA CGI CGI是小区全球识别码，每个蜂窝小区有一个唯一的小区识别码。CGI由位置区识别LAI和小区识别CI构成，即： LAICI MCCMNCLACCI GSM系统中可以用作定位的参数还有一个是时间提前量TA。TA是由基站测量得到的结果，然后通知移动用户提前一段时间（TA）发送数据，使得到达数据正好落入基站的接收窗口中，TA的目的是为了扣除基站与移动用户之间的传输时间时延，因此利用TA可以估计MS和BTS之间的距离。TA是以比特为单位的，1bit相当于550米的距离。利用TA定位的精度很低，一般在500米左右，定位精度取决于小区的大小和周围的环境。 专用状态下，服务BTS知道MS的TA值。空闲状态下，为了获得TA，需要建立一个没有振铃的特殊呼叫。 该定位方法简单而且容易实现，可以实现一些信息查询业务，如显示移动用户所在区域内的餐馆、旅馆等信息。2ULTOA 上行到达时间ULTOA是由网络侧的LMU测量得到的，为了得到MS位置值，至少需要3个测量单元接收到达时间，如图所示。 ULTOA定位原理图 SMLC选择测量MS 的LMU，并使之在正确的频点上侦听，然后强制MS执行异步切换，在这种情况下，MS将在一个业务信道上按指定的功率发送最多70个接入脉冲。 当客户要求定位一个移动用户时，它将发送一个请求给SMLC。根据精度要求，SMLC决定在定位请求中使用多少个测量单元。测量得到的TOA值和TOA值的精度参数传送给SMLC，SMLC利用TOA测量数据、测量单元的坐标和测量单元之间的时间差，计算出位置估计值，SMLC把位置估计值和不定的估计值传送给客户。 对于手机来说，不需要进行改动。测量精度和多径有关。分集，跳频有助于改善多径的影响，测量精度可达100米。 ULTOA定位方法需要测量单元精确同步，LMU可以安装GPS设备。LMU一般和基站安放在同一地点，BTS和LMU的比例是1：1，因此成本较高。3EOTD 增强观察时间差EOTD是根据OTD发展而来的。对于同步网络，MS测量来自几个BTS信号的相对到达时间。对于不同步的网络，在某些位置上安放LMU（固定测量点）接收BTS信号，通过推测BTS到MS的时延决定MS的位置。 测量由MS执行，采用常规突发脉冲NB和虚拟突发脉冲DB，MS不需要增加硬件。基于测量的OTD值，MS的位置可以在网络侧计算，也可以在MS中计算。EOTD计算有两种类型，定位计算功能（PCF）模块可以使用其中的一种类型计算MS的位置。这两种类型是：双曲型和圆型。3.1双曲型 与双曲型EOTD位置计算相关的基本定时量有3个：l观察时间差OTD。 接收BTS1突发脉冲的时刻t1，接收BTS2突发脉冲的时刻t2，OTD t2 t1 ，如果两个突发脉冲同时到达，则OTD0。l实时时间差RTD。 网络中两个BTS之间的相对同步差，如果BTS1发送突发脉冲时刻为t3，BTS2发送突发脉冲时刻为t4，则RTD t4 t3。如果BTS同步，即BTS1和BTS2的发送时刻相同，此时，RTD0。l地理时间差GTD。 由于两个BTS的地理位置不同，到达MS的突发脉冲接收时间差。如果BTS1到MS的传播距离为d1 ，BTS2到MS的传播距离为d2，GTD（d2d1）/v ，v是无线电波传输速度。如果两个BTS到MS的距离相同，则GTD0。三个参数的关系是：OTDRTDGTD OTD是目标MS测量值，RTD是和网络（BTS）相关的数值，GTD包含了MS的位置信息，因此，GTD是用于计算MS位置的数值。 当GTD值为常数时，可以得到一条双曲线，因此，有两个GTD值，MS在两条双曲线的交点上，如图所示。 EOTD定位（双曲型）3.2圆型 EOTD圆型不计算BTS信号到达的时间差，而是独立测量它们的到达时间。与EOTD圆型相关的参数有5个。lMS观察时间（MOT），MS观察来自BTS的信号，测量时间利用MS内部时钟。lLMU观察时间（LOT），LMU观察来自BTS的信号，测量时间利用LMU内部时钟。l，MS内部时钟和LMU内部时钟之间的时间补偿。lMS到BTS的距离（DMB）lLMU到BTS的距离（DLB） 5个参数之间的关系为：DMBDLBv（MOTLOT）式中，v是无线电波传播速度。每个BTS有一个这样的等式，由于有三个未知量（MS位置x，y和时钟补偿），因此至少需要三个BTS参与。MS的位置在以BTS为圆心的园的交点上，如图所示。 EOTD位置（圆型） 双曲型和圆型要求不同位置BTS的最小数量为3，更多的BTS可以改善精度定位可以在在空闲和专用模式下进行。可以进行连续定位和单次定位，由于不需要利用上行信号，因此更方便于连续定位。 BTS可以通过SMSCB等方法发送其坐标和RTD值，以方便MS的计算。 EOTD定位方法的测量精度一般在50125米。 EOTD定位方法的实现一般要求LMU和BTS的比例在1：3到1：5之间。4AGPS 全球定位系统GPS可以决定接收机的位置、速度和时间，GPS发送无线信号到接收机以决定接收机的位置。 GPS接收机位置测量是基于TOA原理。接收机可以看到4颗卫星时，接收机的经度、纬度和高度就可以确定。水平位置精度95%时间内在100米半径以内，使用差分校正技术可以提高精度。差分GPS（DGPS）可以把定位误差降低到5米。 辅助GPS（AGPS）的原理如图6所示，其基本思想是建立一个GPS参考网络，该网络和GSM网络相连，GPS参考网络中固定位置接收机接收卫星数据，然后通过GSM网络把这些辅助数据发送给MS，以减少MS中GPS的测量时间。GPS接收机的TTFF一般大于10分钟，显然它对于紧急呼叫是不能接受的。通过GSM