TD?SCDMA系統OTDOA?IPDL定位方法

李文龍　鄒德財　焦榮華

摘 要： 對TD?SCDMA系統中的多基站定位方法進行了研究，提出了一種利用TD?SCDMA物理層幀結構中的下行同步序列進行定位的OTDOA?IPDL定位方法。該方法針對OTDOA定位方法中移動終端不能夠準確地檢測到非服務基站的信號，提出基于TD?SCDMA系統的IPDL技術，保證移動終端能夠準確檢測到非服務基站發送的下行同步信號，提高定位精度。在此重點描述了TD?SCDMA系統中的IPDL技術，并通過仿真驗證所提方法的定位性能，說明IPDL技術在多基站定位中的重要性。

關鍵詞： TD?SCDMA； 多基站定位； 下行同步序列； OTDOA?IPDL

中圖分類號： TN964?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）10?0123?04

Abstract： The multi?BS positioning method for TD?SCDMA systems is studied in this paper. The OTDOA?IPDL （observed time difference of arrival?idle period downlink） poisoning method based on the synchronous downlink （SYNC?DL） sequence in TD?SCDMA physical layer frame structure is proposed， which can effectively help the mobiles detect the signals of non?service base stations （BS）. The IPDL technology introduced into TD?SCDMA systems can improve the positioning performance. IPDL technology of TD?SCDMA system is elaborated emphatically. The positioning performance of OTDOA?IPDL was validated by simulation. The simulation results show the importance of IPDL in multi?BS positioning.

Keywords： TD?SCDMA； multi?BS positioning； synchronous downlink sequence； OTDOA?IPDL

0 引 言

隨著移動通信技術不斷發展，豐富多彩的移動服務業務也應運而生，其中很多業務是與無線移動定位服務相關的。在TD?SCDMA系統中主要采用3種定位方法[1?3]：基于小區ID的定位方法；基于網絡的OTDOA定位方法；利用GPS模塊定位的方法。在移動終端沒有GPS模塊時，基于網絡的OTDOA定位方法能夠提供較高的定位精度。因此，本文對基于網絡的OTDOA定位方法進行了研究。

在OTDOA定位方法中，需要選取合適的基站參與定位[4?5]，利用下行同步序列（SYNC?DL）的相關性進行相關峰值的檢測，估計出移動終端和基站之間的距離。由于基站和終端之間存在非視距（NLOS）傳輸，需要對NLOS傳輸進行識別，如果為NLOS傳輸需要利用LOS重構算法來消除NLOS傳輸的影響[6?7]。根據基站之間的距離建立雙曲線方程組，通過線性變換后利用經典算法Chan，Taylor[8?9]估算出移動終端的位置。

由于非服務基站到達移動終端之間的距離比較遠，存在多徑傳輸和非視距傳輸，所以非服務基站的下行同步信號到達移動終端時信號強度比較弱，同時受到服務基站發送的下行同步信號的干擾，移動終端很難檢測到非服務基站的下行導頻信號，本文在OTDOA定位方法的基礎上進行了擴展，提出IPDL技術，提高非服務基站到移動終端之間的測距準確性和可靠性。通過在NLOS環境下對定位性能進行仿真，說明IPDL技術在TD?SCDMA多基站定位中的重要性，OTDOA?IPDL定位方法能夠滿足定位精度的需求。

1 基本原理

支持終端定位的OTDOA?IPDL定位方法的網絡結構如圖1所示，LMU（Location Measurement Unit）為位置測量單元，通過LUM能夠實現對到達時間（TOA）的估計，SAS為獨立服務移動定位中心，通過Iupc接口和無線網絡控制器RNC（Radio Networks Controller）連接。當RNC收到核心網絡CN（core Network）的定位請求時，通過UE，LMU，Node B，SAS等獲得的信息，估算出UE位置，并將估計結果報告給核心網絡。

OTDOA?IPDL定位方法是利用基站向移動終端發射的下行導頻序列實現定位的。其基本原理是指在一定的時長內，服務基站周期性的關閉電源停止發射一段時間，將這些空閑時間稱為下行空閑周期（IPDL）。在服務基站的關閉電源的這段空閑時間內，目標移動終端將被指定在導頻信道上測量相鄰的基站的下行導頻信號，由此得

到信號到達時間，估算出移動終端和鄰近基站之間的距離。在服務基站空閑周期內，服務基站對相鄰基站的干擾會減小，移動終端能夠增加檢測到鄰近基站信號的機會。應當指出，這里參與定位的各個基站的下行鏈路空閑周期IPDL是相互獨立且隨機產生的，移動終端只能檢測到相鄰非服務基站的信號，在其他的周期對服務基站信號進行檢測。

TD?SCDMA系統的OTDOA?IPDL定位實現流程如圖2所示，主要由測距，距離校準和定位算法三部分組成。測距利用TD?SCDMA幀結構中的特殊時隙DwPTS的特點，進行相關峰檢測，估計出到達時間TOA；如果直接利用TOA計算距離的話，在只存在NLOS路徑時會產生很大的誤差，從而影響定位結果，因此在相關峰檢測之后要進行NLOS識別和抑制來進行距離校準，利用Wylie判別算法對NLOS和LOS路徑進行判別，對NLOS信號通過LOS重構算法重新得到校準后的基站和移動終端之間的距離；定位算法模塊利用校準后估計距離構建雙曲線定位數學模型，利用Chan和Taylor等經典算法進行求解。

2 雙曲線數學模型

5 結 論

本文提出的OTDOA?IPDL定位方法結合TD?SCDMA定位系統的特點，針對OTDOA定位方法中對非服務基站信號檢測不準確，引入了IPDL技術，可以是移動終端很好的檢測到非服務基站的信號。在多經和NLOS環境下仿真，說明在低信噪比的情況下OTDOA?IPDL定位方法能夠得到很好的定位性能，通過和OTDOA定位方法對比，驗證了IPDL技術在利用TD?SCDMA下行導頻序列定位方法中的重要性。

參考文獻

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2 雙曲線數學模型

5 結 論

本文提出的OTDOA?IPDL定位方法結合TD?SCDMA定位系統的特點，針對OTDOA定位方法中對非服務基站信號檢測不準確，引入了IPDL技術，可以是移動終端很好的檢測到非服務基站的信號。在多經和NLOS環境下仿真，說明在低信噪比的情況下OTDOA?IPDL定位方法能夠得到很好的定位性能，通過和OTDOA定位方法對比，驗證了IPDL技術在利用TD?SCDMA下行導頻序列定位方法中的重要性。

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2 雙曲線數學模型

5 結 論

本文提出的OTDOA?IPDL定位方法結合TD?SCDMA定位系統的特點，針對OTDOA定位方法中對非服務基站信號檢測不準確，引入了IPDL技術，可以是移動終端很好的檢測到非服務基站的信號。在多經和NLOS環境下仿真，說明在低信噪比的情況下OTDOA?IPDL定位方法能夠得到很好的定位性能，通過和OTDOA定位方法對比，驗證了IPDL技術在利用TD?SCDMA下行導頻序列定位方法中的重要性。

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