移動通信中定位算法的仿真研究

隋東南

摘 要 移動通信是當前發展最快、應用最廣和最前沿的通信領域之一，蜂窩移動通信的出現，是移動通信的一次革命。文章介紹了移動通信系統的發展，討論了蜂窩無線定位的基本理論；重點介紹了基于TDOA的蜂窩網絡定位，并對Chan算法進行了仿真研究，仿真結果顯示Chan算法能適應不同的測試環境，都得出確定的解。

關鍵詞 移動通信；蜂窩無線定位；Chan算法

中圖分類號 TN91 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）205-0136-02

移動通信是指通信中的信息交換是在雙方或者至少有一方是在移動中進行，對于在運動過程中進行的通信而言，由于通信方的位置隨時會發生變化，有線通信達不到我們所需要的要求，信號的傳輸只能依靠無線電波，因此無線電通信是移動通信的基礎。在市場本身的驅動下，移動通信定位業務作為一項最具有競爭力和發展前景的移動業務越來越受到人們的重視，這一特點在3G移動通信中日益彰顯。

蜂窩無線定位技術的快速發展主要動力來自市場本身的驅動和政府的強制性要求。FCC（美國聯邦通信委員會）在1996年10月頒布了無線E911呼叫應急服務功能，要求移動運營商可以為手機用戶提供緊急救助服務，以便為呼叫者提供及時、準確的救援。E911法規對在不同環境和條件下運營商對呼叫者的位置定位精度做出了詳細明確的要求，FCC的這一規定的推動了美國甚至全球蜂窩無線定位技術的快速發展。

1 基于TDOA的蜂窩網定位算法分析

基于TDOA的蜂窩網定位算法通常需要經過兩個步驟，第一步進行延時估計計算，得到算法計算需要的相應參數即移動臺到達基站的時間差測量值TDOA；然后根據得到的參數值建立對應的方程并選擇對應的相關算法求解。基于TDOA的蜂窩網定位算法的定位過程、定位原理如圖所示。

2 定位算法仿真

2.1 無線定位精度評價指標

在實際應用中，為了正確評價各種算法在實際應用的定位性能，避免因為評價標準不同而產生評價差異，我們明確規定了評價定位準確率的指標。本文中用到的評價指標有以下方面。

2.1.1 均方誤差（MSE）

2.1.2 均方根誤差（RMSE）

2.2 仿真性能分析

下面從不同的方面對Chan算法進行仿真：

1）基站個數是造成仿真準確度的一個重要因素，基站個數增加，會大大提高算法的定位精度。這是因為基站個數增加可以使得能利用的信息增多進而提高定位結果的準確性。

2）信道環境是影響算法精度的另外一個重要因素，下面是在非高斯通信環境下進行的仿真，仿真的條件是：小區半徑從1 000m到5 000m，基站的個數是3個、5個、7個。本文分別是在鬧市區和山區兩種情況下進行仿真。可以看出，實際信道環境下仿真精度會受到很大影響。

從上可以看出，Chan算法能適應不同的測試環境，都得出確定的解。當基站個數為3時，算法的定位效果一般，但是當基站個數大于3時，算法可以給出很好的定位，這時因為在定位過程中可以利用的冗余信息增加。算法的定位精度受信道環境的影響比較明顯，因此，在選擇算法時，要根據實際情況選擇最合適的算法。

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