無線定位技術在ＣＤＭＡ網絡中的實現

摘要:主要介紹了無線定位在CDMA網絡中的具體實現方法。分析了CDMA無線定位技術及CDMA無線定位業務的網絡結構。

關鍵詞:CDMA網絡;無線定位;定位技術

中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2009)15-3884-02

Implementation of Wireless Orientation for CDMA Network

NIU Fang-lin， YU Ling

(Information Science Engineering College， Liaoning Institute of Technology， Jinzhou 121001， China)

Abstract: Practicality implementation wireless Orientation in CDMA network is introduced， and CDMA wireless orientation technology and the network structure of CDMA wireless orientation are analysed.

Key words: CDMA network; wireless orientation; orientation technology

無線定位服務始于20世紀60年代。1996年，美國聯邦通信委員會(FCC)強制要求所有無線業務提供商，在移動用戶發出緊急呼叫時，必須向公共安全服務系統提供用戶的位置信息和終端號碼，以便對用戶實施緊急救援。此后，日本、韓國和歐洲等國家先后推出各具特色的定位服務，使無線定位業務得到了廣泛的應用。

在定位方面，CDMA系統具有自己獨特的優勢。它可以利用自身獨有的特性來實現用戶的定位，如終端與網絡嚴格的時鐘同步，基站可以提供GPS導航信息，手機可以利用基站導頻信號的碼片時延來確定距離等。此外，現有的CDMA網絡可以比較容易地升級成為支持定位業務的網絡，而且CDMA的定位過程對現有業務的影響也比較小。另外，美國高通公司已經推出了內嵌定位功能為Cdma2000 1X系統服務的MSM 5100系列芯片，為新型CDMA手機支持高精度的定位服務鋪平了道路。

基于上述特性，現有CDMA系統更容易提供定位功能，并可以提供優于其他網絡的定位業務。

1 CDMA定位技術

無線定位技術是通過檢測移動臺和基站之間傳播信號的某些特征參數(如時間、距離等)，再根據特定的算法來獲得被測物體幾何位置的。

1.1 基于小區標識(CeII ID)的定位

基于CeII ID的定位是依靠小區信息實現定位的方式。定位時，基站控制器(BSC)隨時了解移動臺的信息，在移動臺(MS)進行位置更新、呼叫處理、短消息傳送以及切換過程中將移動臺所在的CeII ID傳送給移動交換中心(MSC)，利用移動臺信息進行粗定位。這種定位方式實現簡單，無需對現有網絡和手機做任何修改，但定位精度不高，誤差大于200m。

1.2 基于反向鏈路(AFLT)的定位

基于AFLT的定位是基于CDMA網絡實現定位的方式。其定位過程是由多個基站接收機同時檢測移動臺發射的信號，并對這些信號進行精確的達到時間的測量，把各接收信號攜帶的與移動臺位置有關的特征信息傳送到一個定位服務中心，利用接收信號碼片時延來確定移動臺到附近基站的距離，最后用三角定位法算出移動用戶的位置。這種定位方式需要對網絡和移動臺做一定的改動，定位精度與基站密度有關，定位誤差為幾十米。

1.3 基于全球定位系統(GPS)的定位

基于GPS的定位是利用移動臺的GPS接收機實現定位的方式。CDMA網絡跟蹤移動用戶上空GPS衛星，解調出GPS導航信號，并將這些信息傳送給移動臺，移動臺利用這些信息確定與各衛星之間的位置關系，再通過某種算法對自身位置進行定位。這種定位方式需要在網絡中增加新的實體，移動臺也需要軟件升級。GPS定位精度較高，一般在幾米或十幾米。但缺點是，在障礙物多、大、高的地方無法實現定位。

1.4 基于網絡輔助全球定位系統(WAG)的定位

基于WAG的定位是GPS和AFLT相結合的混合定位方式，它綜合了基于網絡的非GPS定位技術和基于GPS的網絡輔助定位技術的優點。在野外，可以利用GPS定位提供高精度的位置信息，同時縮短定位時間。在城市可以利用基站密集的優勢，提供AFLT定位和GPS與AFLT混合的方式定位。這種混合定位方式，實現了在復雜環境下(如室內、城市高樓之間)的精確定位，同時也保證了定位的實時性要求。

上述四種定位技術在定位精度、適用環境以及對終端和網絡的要求上各有不同。為了提高CDMA網絡的競爭力，建議采用WAG技術。美國高通公司推出的內嵌混合定位技術的支持CDMA 2000 IX網絡的MSM5100芯片，其定位精度室外達到10米，室內達到25米。

2 CDMA無線定位的網絡結構

CDMA網絡的無線定位是在原有移動通信系統上增加一系列功能實體實現的。其目的在于獲得定位數據，管理定位流程，提供定位服務。

2.1 定位實體(PDE)

PDE是與具體定位技術相關的網絡單元，每個PDE能支持一種或多種定位技術。當收到MPC的定位請求時，PDE與移動交換中心(MSC)、基站和移動臺等相關設備交換相關的定位信息，具體的定位計算由PDE完成。PDE還具有管理多路移動臺通路、實時全球定位系統基準數據的輸入、定時定位記錄及顯示等控制功能。

2.2 移動定位中心(MPC)

MPC主要實現定位網關功能，負責位置信息的獲取、傳遞、存儲及控制。MPC接收來自MSC等應用實體的定位請求，并在進行監督和授權檢查等必要的處理后將請求發給PDE;MPC接收PDE提供的定位結果，再將定位結果發給MSC或外部LCS Client等應用實體。一個MPC只能與一個MPC相連，但一個MPC能同時服務于多個MSC，一個PDE只能與一個MSC相連，但一個MPC能與覆蓋區域內多個PDE相連。

2.3 應用客戶端(LCS Client)

LCS Client主要實現定位業務的具體流程，它可以通過與MPC交互，以指定的位置服務質量為一個或多個目標獲取位置信息，并將位置信息轉化后傳遞給最終用戶。它能支持緊急業務，處理話音接續，協調路由數據庫實現位置坐標的轉換，能將用定位數據表示的經緯度轉換為文字、語音和電子地圖等方式再傳遞給最終用戶。

3 CDMA網絡中定位業務的實現

在CDMA網絡中，移動臺與定位實體之間是以IS—801協議標準來承載的，按IS—801通信的發起方劃分，通信流程包括由移動臺發起方式和由網絡發起方式兩種。以CDMA 2000 IX網絡為例說明兩種方式:

3.1 基于TCP/IP方式實現定位

基于TCP/IP方式是指定位過程由移動臺發起，定位信息和定位應用由CDMA分組域的TCP/IP網絡承載的方式。當用戶需要某項定位服務時，使用移動臺上的WAP應用向網絡發出請求，網絡將用戶的請求通過分組數據交換節點(PDSN)傳送到WAP網關，再到位置服務器(LBS);LBS對用戶進行鑒權，再向移動臺返回特定信息;用戶如果接收并使用該信息，則移動臺上的WAP應用調用底層的定位編程接口(API);移動臺向PDE發送IS—801消息請求位置信息，PDE利用從移動臺和GPS參考系中獲得的信息及PDE本身存儲的相關信息計算用戶位置，并用IS-801消息將位置信息返回移動臺;移動臺將接收到的位置信息通過WAP應用發送給LBS服務器;LBS服務器根據接收到的信息提供對應的服務，并通過CDMA2000 IX網絡，使用TCP/IP承載將服務提供給用戶。在這種方式中移動臺使用高通公司提供的具有GPS或AFLT功能的芯片，定位實體算法也由高通公司提供，移動臺和PDE之間通過TCP/IP承載IS—801消息進行通信，PDE能夠支持GPS和AFLT的定位技術。

基于TCP/IP實現定位的優點是對現有網絡的改動較小，只需增加PDE實體及相應的接口，無線網絡無需改動。缺點時是只能完成移動臺發起的定位業務，即僅能提供跟蹤業務和基于位置的信息服務兩種類別的定位服務。

3.2 基于電路域網絡實現定位

基于電路域實現方式是指定位過程可以由移動臺發起也可以由網絡發起，定位操作可以由No.7信令承載也可以由TCP/IP承載的實現定位的方式。在此方式中，網絡中增加了三個功能實體:PDE，CLIENT和MPC，其中，PDE除了具有與TCP/IP方式中的PDE相同的GPS、AFLT定位功能外，還需要有支持導頻強度測量的定位技術，并能支持MSC的基于IS—801的消息交互。LCSCLIENT是指提供具體定位服務的實體，可以是運營商網絡中的實體，也可以是現有的業務供應商。MPC是定位網絡中功能較多的一個實體，有歸屬MPC和服務MPC兩種。歸屬MPC負責對接入網絡的LCSCLIENT進行鑒權;服務MPC需要具有根據定位請求信息選擇PDE的能力。

在定位業務的標準PN—4747中定義了很多流程。由移動臺發起的定位業務，可采用呼叫方式、短消息方式或WAP應用方式。現以移動臺發起的呼叫方式中的增強型呼叫路由為例，假設用戶要查找最近的超市，用戶首先在移動臺上輸入“#KFC”;MSC收到用戶信息后，將業務觸發到SCP;SCP確定用戶申請了增強型呼叫路由業務后，向MPC請求對用戶進行定位;MPC確定SCP是授權實體，且用戶當前時間允許被定位，MPC指示PDE獲取位置信息;PDE通過IS—801定義的接口與MSC通信，從移動臺獲得相關信息并進行計算，得出位置信息;PDE將計算好的位置信息翻譯成對應的超市號碼，指示MSC接續，于是用戶可以與超市直接通信。對于由網絡主動發起的定位業務，可以家長監護子女的應用為例，原理與上例相同，只是由LXSXLINT取代SCP。

基于電路域網絡實現定位業務是將網絡升級為具有定位業務功能網絡的一種定位業務實現方式。其優點是有相對成熟的標準為依據，網絡可以提供全面的定位功能，當網絡具備定位功能后，可以根據需要開發各種應用。缺點是網絡需要全面升級，業務提供的周期較長。

綜上所述，CDMA網絡在實現定位服務方面具有自己獨特優勢，現有的CDMA系統更容易實現定位業務，隨著CDMA網絡定位技術及定位相關協議體系的成熟，今后無論在技術和網絡構建上都會得到進一步提高。

參考文獻:

[1] 范平志，鄧平，劉林，等.蜂窩網無線定位技術[M].北京:電子工業出版社，2001.

[2] IS—801，Position determination Service Standard for Dual Mode Spread Spectrum Systems，Telecommunications Industry Association，2001.