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WCDMA系统中的移动定位技术

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【WCDMA系统中的移动定位技术】
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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 。

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