CDMA無線定位技術(shù)與組網(wǎng)方案的理論探討

【摘要】目前CDMA無線定位技術(shù)有七種主要技術(shù)以及兩種CDMA組網(wǎng)方案。本文主要對其進(jìn)行分析，比較其優(yōu)缺點，并得出比較理想的CDMA無線定位技術(shù)和組網(wǎng)方案，以滿足不同用戶的需求。

【關(guān)鍵詞】CDMA無線定位技術(shù)組網(wǎng)方案定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)

CDMA定位技術(shù)是基于位置業(yè)務(wù)開發(fā)的定位技術(shù)，目前主要的CDMA定位技術(shù)主要包括基于小區(qū)識別的技術(shù)（Cell ID）、到達(dá)時間法（TOA）、到達(dá)時間差法（TDOA）、到達(dá)角法（AOA）、基于GPS系統(tǒng)的定位技術(shù)、高級前向鏈路三角定位技術(shù)（AFLT）和混合定位技術(shù)等，每種定位技術(shù)各有優(yōu)缺點。目前主要的CDMA定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)主要有基于PN4747的定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)和基于TCP/IP的定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，兩種定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)各有優(yōu)缺點。下面就CDMA無線定位技術(shù)和組網(wǎng)方案進(jìn)行進(jìn)一步探討。

一、CDMA無線定位技術(shù)

1.基于Cell ID的技術(shù)?；贑ell ID的技術(shù)是小區(qū)識別碼定位的技術(shù)，它能夠通過識別網(wǎng)絡(luò)中的小區(qū)傳輸用戶呼叫，并將該信息翻譯成經(jīng)度和緯度來確定用戶位置，其定位過程包括移動臺位置的更新、呼叫處理、短消息的傳送等，雖然操作起來比較簡單，不需要在無線接入網(wǎng)側(cè)增加定位設(shè)備，對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改動也較小，但是其扇區(qū)覆蓋面和定位范圍相同，在市區(qū)（基站密集區(qū)）定位半徑在300-500m之間，郊區(qū)（基站密度低）定位僅能夠達(dá)到幾公里，因而定位精度比較低。

2.TOA法。TOA法到達(dá)時間法（Time of Arrival）的簡稱，TOA法運行原理是電波從發(fā)射機傳播到接收機的距離與電波傳播時間成正比，它需要通過三個以上的基站接收到移動臺發(fā)送的信號，通過三個以上圓的相交點（三角定位算法）來確定目標(biāo)移動臺的二維位置坐標(biāo)。由于TOA法定位的精度受基站的地理位置分布影響很大，在計算過程中也沒有對接收器的誤差進(jìn)行有效的處理，因而其定位精度較低。

3.TDOA法。TDOA法是到達(dá)時間差法（Time Differ-ence of Arrival）的簡稱，它是通過檢測移動臺電波信號到達(dá)兩個接收器的時間差，而不是由到達(dá)的絕對時間來確定移動臺的位置，通過建立以兩個接收機為焦點的雙曲線方程來確定移動臺的二維位置坐標(biāo)。雖然TDOA法能夠減少接收器的誤差，定位精度高于TOA法，但是其移動臺發(fā)射功率比較小，容易造成較大的測量誤差，雖然可以將移動臺發(fā)射功率瞬間調(diào)到最大來提高定位精度，但是仍對CDMA網(wǎng)絡(luò)容量有較大影響。

4.AOA法。AOA法是到達(dá)角法（Angle of Arriva1）的簡稱，它是通過兩個或兩個以上的基站測量接收信號的到達(dá)角來確定移動臺的位置，需要在網(wǎng)絡(luò)側(cè)增加智能天線才能夠?qū)崿F(xiàn)，因而有無障礙物就成為影響其定位精度的關(guān)鍵，在障礙物比較少的區(qū)域定位精度比較高，在障礙物較多的區(qū)域受到多徑效應(yīng)的影響會造成較大的誤差影響定位精度。

5.基于GPS系統(tǒng)的定位技術(shù)?；贕PS系統(tǒng)的定位技術(shù)是通過跟蹤GPS衛(wèi)星信號，并將這些導(dǎo)航信號傳送到移動臺來快速搜索有效的GPS衛(wèi)星來確定移動臺的位置，它能夠提高精度較高的定位服務(wù)，定位半徑能夠達(dá)到十幾米甚至幾米，但是它需要移動臺內(nèi)置GPS芯片和GPS天線，網(wǎng)絡(luò)側(cè)需要增加MPC和PDE，需要支持IS-801協(xié)議；而且其定位精度受環(huán)境的影響比較大，如在高大建筑物或室內(nèi)，可見的GPS衛(wèi)星較少，定位精度較低，甚至無法實現(xiàn)定位。

6.AFLT技術(shù)。AFLT技術(shù)是高級前向鏈路三角定位技術(shù)（Advanced Forward Link Trilateration）的簡稱，在進(jìn)行定位時，手機能夠同時監(jiān)聽三個以上基站的導(dǎo)頻信息，并用碼片時延來確定手機與附近基站的實際距離，用三角定位法計算出用戶的位置坐標(biāo)。AFLT技術(shù)需要在網(wǎng)絡(luò)中增加移動定位中心MPC和定位實體PDE，其定位半徑在200-400m之間，最高可達(dá)到100m，但是受地形和基站密度的影響，如在偏遠(yuǎn)地區(qū)基站密度低的區(qū)域定位精度較低。

7.混合定位技術(shù)?；旌隙ㄎ患夹g(shù)是將兩種或兩種以上的定位技術(shù)綜合運用到一個系統(tǒng)中，目前CDMA主要采用AFLT和GPS混合定位技術(shù)，能夠充分發(fā)揮GPS定位的優(yōu)點，在城市可以利用基站密度大的優(yōu)勢進(jìn)行定位，在野外可以利用GPS定位來提高定位精度，即使在環(huán)境復(fù)雜的條件下也可是實現(xiàn)有效的定位。

通過對以上7種定位技術(shù)進(jìn)行分析，根據(jù)使用環(huán)境、對網(wǎng)絡(luò)和終端的要求、定位精度的不同，可以選擇不同的定位技術(shù)來運用。其中AFLT和GPS混合定位技術(shù)是比較理想的定位技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、較高速度和高可用性定位。

二、CDMA組網(wǎng)方案

1.基于PN4747的定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)

基于國際標(biāo)準(zhǔn)PN4747的定位操作平臺能夠?qū)崿F(xiàn)與CDMA的緊密結(jié)合，它能夠充分利用CDMA網(wǎng)絡(luò)實體提供的信息和其功能實現(xiàn)定位以及完成與定位相關(guān)的操作。其結(jié)構(gòu)圖如圖1：

在基于PN4747的定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中主要有PDE、MPC和位置服務(wù)客戶端組成，其中PDE主要負(fù)責(zé)定位操作，它通過MSC與移動臺交換各種測量數(shù)據(jù)和信息，經(jīng)過其內(nèi)置的算法完成定位計算，并且將計算結(jié)果傳送給MPC；MPC主要負(fù)責(zé)提供接口的功能，獲取、傳遞、存儲、控制用戶的位置信息，并且通過認(rèn)證操作保護(hù)用戶隱私；位置服務(wù)客戶端主要負(fù)責(zé)位置信息的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)格式的處理和用戶界面的有效管理，它能夠從移動臺獲取位置信息，并且轉(zhuǎn)換成語音、文字、地圖等形式。

2.基于TCP/IP的定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)

基于TCP/IP的定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)是高通公司為日本KDDI量身定制的定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)手機與定位實體的直接交互，與CDMA網(wǎng)絡(luò)相對獨立。

在基于TCP/IP的定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中主要有PDE和廣域參考網(wǎng)絡(luò)（WARN），PDE主要進(jìn)行用戶位置的計算，在PDE中需要存儲小區(qū)覆蓋范圍、基站標(biāo)識、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識、系統(tǒng)標(biāo)識等基站扇區(qū)的信息，而且在進(jìn)行GPS定位時需要從WARN中獲取相關(guān)GPS衛(wèi)星的相關(guān)數(shù)據(jù)用于定位誤差校準(zhǔn)。

從兩種組網(wǎng)方案的結(jié)構(gòu)和特點來看，基于TCP/IP的定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)對網(wǎng)絡(luò)的特殊要求較少，對網(wǎng)絡(luò)的改動較小，但是其功能不完善，而且對終端的要求較高，因而并沒有得到廣泛運用。而基于PN4747的定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)功能比較完善，且符合國際標(biāo)準(zhǔn)，但是目前沒有較為成熟的設(shè)備，對網(wǎng)絡(luò)的改動也比較大。因而在業(yè)務(wù)需求不高的情況下可以采用基于TCP/IP的定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初級定位，在業(yè)務(wù)需求量增加后可采用基于PN4747和TCP/IP共存的定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

三、結(jié)束語

從CDMA無線定位技術(shù)看，AFLT和GPS混合定位技術(shù)是比較理想的定位技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、較高速度和高可用性定位。對于CDMA組網(wǎng)方案，在業(yè)務(wù)需求不高的情況下可以采用基于TCP/IP的定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行初級定位，在業(yè)務(wù)需求量增加后可采用基于PN4747和TCP/IP共存的定位業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊寧，常永宇. CDMA無線定位技術(shù)與組網(wǎng)方案的研究[J].現(xiàn)代電信科技，2012（27）