WCDMA系统中的移动定位技术

 
　　3G除了在带宽方面比2G有了明显的提高之外，还可以支持更加丰富的移动增值业务。其中移动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，因而最轻易实现。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捕捉辅助信息、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，移动台可以很快捕捉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；假如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；假如移动台在室内或其他多径和遮挡严重的区域，此时移动台难以捕捉到足够的卫星信号，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OTDOA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。