WCDMA用户位置信息估计方法.doc

WCDMA用户位置信息估计方案 对移动台的定位主要通过检测移动台和基站之间传播信号的特征参数来获得其几何位置。根据进行定位估计位置不同将定位方案分为基于移动台的定位和基于网络的定位。前者，移动台根据检测到的来自若干基站的信号特征，来计算自己的位置。后者，网络根据移动台发送过来的信号特征，估计其位置。 1. 定位方案描述： 基站ID定位 是目前最简单的定位技术。 网络根据移动台当前的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。 场强定位（Received Signal Strength） 通过测量接收信号的场强值，根据信号的传播模型估计UE到信号发射机的距离。信号的理想室外环境下，服从路径损耗传输模型： 若信号传播模型未知，则需要对多个已知位置处的测量场强训练，对信号的传播模型建模。得到三个及以上的距离便可以估算出UE位置。 已知A、B、C三个节点的坐标为（x1，y1）、（x2，y2）、（x3，y3），未知节点D（x，y）与A、B、C三个节点的距离为d1、d2、d3。那么我们可以得到： 信号到达时间/差进行定位（Time of Arrival/Time Difference of Arrival） 通过测量信号从发射机到接收机之间的传播时间或者时间差，估计UE到信号发射机的距离。对于TOA，定位算法与场强定位算法一样。TDOA的定位算法如下： 信号从BS2到接收机之间的传播时间与BS1到接收机之间的传播时间差，那么BS2和BS1到接收机之间的距离差为。相应的可以得到。则目标位置通过求解下式可得： 信号的达到角度进行定位（Angle of Arrival） 在接收机端通过天线阵列测出电波的入射角，从而构成一根从接收机到发射机的径向连线，即测位线，待定位发射机的二维位置坐标可由两根测位线的交点获得。 令移动台的位置为（x, y），第个基站的位置为，基站通过阵列天线测出移动台来波信号的入射角，则基站和移动台连线的直线方程可以写为： 通过两个或两个以上的基站，就可得到一组方程组，他们的交点即为待定移动台的位置。 结合GPS和无线网络进行定位（A-GPS） 1）搜索卫星：通过网络直接下载当前地区的可用卫星信息，包括卫星的频段、方位、仰角等相关信息，并返回给设备，从而提高了搜星速度。 2）计算位置：手机在接收到GPS原始信号后解调信号，计算手机到卫星的伪距，并根据其他定位设备的辅助信息来校准GPS信号，从而完成对目标的定位 目前，AGPS芯片已经大量应用到智能手机当中。 混合定位技术 通过把以上介绍的定位方法结合起来，采用混合定位方法来得到比仅使用一种定位方法更高的定位精度的目的。比如AOA与TOA，AOA与TDOA结合。 以AOA与TOA结合为例，如下图所示： 2. 定位方案对比： 基站ID定位是一种区域定位，将目标定位在基站覆盖小区内。定位精度受基站的覆盖半径制约； 场强定位法比较简单，但由于受多径衰落和阴影效应的影响，使得其定位精度较差； AOA定位法虽有一定精度，但要求接收机具有高精度的智能天线阵列，系统设备复杂； TDOA和TOA定位法在蜂窝网络中实现相对容易，也能达到较高精度，因此这两种方法，受到了更多的重视；两者相比，TOA要求发射台和接收机之间严格同步，而TDOA只要求发射台之间同步，所以TDOA对同步的要求低一些。 混合定位法则能吸收不同定位法的优点，但需提供不同的信号特征测量值。 目前受到广泛关注和深入研究的是 TDOA、TOA定位法及混合定位法。 3. 技术难点： NLOS现象，多径效应，障碍物阻挡，多址干扰，使得测量数据可能有较大误差； 无法得知用户是室内环境还是室外环境。一旦用户进入室内环境，定位误差会迅速增大。室内、外定位技术的网络基础不一样，如何做到室内外定位的结合； 基于基站信号测量进行定位的性能主要依赖于基站的基站的分布和覆盖范围，有时误差高达几公里；