无线电定位技术在蜂窝通信系统中的应用及实现

2014-2-22 22:44| 发布者: 闪电| 查看: 73| 评论: 0|来自: 网络

摘要: 定位技术的应用及分类近年来，随着用户需求的增加，无线定位技术受到越来越多的关注，推动了对无线定位技术的研究及测距技术的发展。如何尽可能地利用现存网络资源，低成本地实现对用户的精确定位一直是研究的焦点。 ...

由于这种定位方法是以时间为基准的，多径效应和非视线传输(NLOS)所带来的传输时延增加是产生测距和定位误差的主要原因，所以在实际的系统中，测距结果dm一般都要大于基站与移动站之间的实际距离d。为了克服NLOS以及多径效应带来的不利影响，提高定位精度，参与同次定位的基站数目N一般都要大于3，这样可以缩小图2中阴影区域的面积。另外对于每次测量的结果都要应用一些定位算法，使定位估计值在某种准则下达到误差最小。例如，T是每个基站测得的TOA，i为参与测量的基站编号，在某坐标系下，移动站的位置估计是(x，y)，基站i的位置是(xi，yi)。以函数fi=c*Ti-作为基站BS测距的性能测度，也就是基站BS的测距误差。在理想状态下，即当(x，y)是移动站的实际位置，并且移动站到每一个基站无线信号都是视线传输(LOS)的，那么对每一个参与测量的基站来讲，fi应该为零。但在实际中，由于受到NLOS传输和多径效应的影响，一般不可能求得(x，y)使fi=0(i=1，2，...，N)都成立。所以整个定位系统来讲，可以用参与定位的基站的测距误差的加权平方和F作为系统性能测度函数，并以使F最小的(x，y)作为一次定位测量的结果。式中ai是基站BS在测量结果中的加权系数，其大小反映了BS到MS测距的精确性和可信程度。

另一种基于信号传输时间特性的定位方法是测量不同基站接收到同一移动站的定位信号的时间差(TDOA)，并由此计算出移动站到不同基站的距离差。移动站到任何两个基站的距离差d可以在两个基站之间给出一条双曲线，移动站一定处于该曲线之上。当同时有N个基站参与测距时(N≥3)，由多个双曲线之间的交汇区域就是对用户位置的估计，如图3所示。这种方法要求所有参与测量的基站的时钟是严格同步的。与TOA相比，它的主要好处是不需要精确地求得基站和移动站的响应和处理时延。与TOA一样，TDOA的定位误差也是主要来自射频信号的非视线传输和多径效应。解决这一问题的主要途径也是通过增加参与定位的基站数目和采用高精度的估计算法。

结束语

本文主要介绍了数种利用现有蜂窝系统中向用户提供定位服务的基本方法，这些方法不需要改动现有的移动通信终端，但它们都需要对现有的网络设备做出某种程度的改进。在实际的系统中，可以根据用户对定位精度的要求、无线传输的环境、成本的变化来选用一种或几种技术的组合来实现对用户的定位。一般说来，TOA/TDOA能够提供比较高的定位精度，并且也较容易实现，因而应用较为广泛，现存的CDMA系统多采用这种方法。

参考文献
1 Domenico Porcino. Philips Research Laboratories. “Standardisation of Location Technologies”Mobile Location Wrokshop June 2001
2 James J. Caffery. Jr. and Gordon L. Stuber.“Overview of Radiolocation in CDMA Cellular Systems”. IEEE Communications Magazine April 1998 pp.38 - 45
3 “An Overview of Wireless Indoor Geolocation Techniques and Systems”. Kaven Pahlavan. Xinrong Li. Mika Ylianttila. Ranvir Chana. And Matti Latva-aho. Mobile and Wireless Communications Networks. IFIP-TC6/European commission NETWORKING 2000 International Workshop. MWCN 2000. Paris France. May 2000

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