蜂窝网络无线定位技术及应用

系统的通信环境复杂多变，因此各种依赖于通信信号测量的定位技术都受到各中因素的影响。

1．多径传传播

影响蜂窝无线定位的？个基本因素之一就是多径传播问题。在移动信道中，由于反射物体和散射体的存在会产生一个不断变化的环境，使得信号能量在幅值、相位和时间延迟方面产生弥散。这些效应导致发射信号经过不同的路径到达接收天线时的形式各异，显示出不同的时间和空间方位。不问的多径分量的随机幅值和相位引起信号强度的扰动，从而产生小尺度衰落和信号畸变，使接收信号的信噪比严重下降，最终影响定位精度。多径传播是造成定位误差的主要原因，因此多径干扰的抑止是定位的关键技术之？。

2．NLOS传播

导致定位错误的另一个重要因素是移动台和基站之间的信号为非视距传播(NLOS)信号。LOS传播是得到准确的信号特征测量值的必要条件。但是在城市和近郊，移动台和多个基站之间实现LOS传播通常是很困难的，更多的情况是通过反射和折射的方式进行传播的，从而影响了到达场强，接收电波的到达方向，以及电波传播时间。在这样环境下，即便没有多径干扰且系统能提供足够高的定时精度也同样会导致定位测量误差。

3．CDMA多址接入干扰

由于CDMA系统个的各用户均使用同一频段，这种高容量也带来了远近效应和多址干扰。多址干扰会严重影响定位测量信号估计。在CDMA系统中通常采用功率控制来克服远近效应，但由于无线定位需要多个基站同时监测移动台发射的信号，功率控制只对服务基站起作用，对非服务基站，移动台的信号仍然受到严重的多址干扰，因而影响常规接收机的性能。研究表明，多址干扰会严重影响TOA和TDOA的定位精度。

4．参与定位的基站数的限制

本文所述的定位技术需要至少两个或三个以上基站的参与。但是，在基站稀疏的环境下很难同时存在多个基站参与移动台定位，即使在基站稠密的城市环境中，也可能由于建筑物的遮挡而无法接收到视距传播的信号。另外，由于CDMA系统采用了功率控制技术来克服远近效应，当移动台靠近服务基站时，其它基站就很难接收到移动台发出的定位测量信号。

表1给出了各种环境下所能参与移动台定位的基站数量的统计情况。统计数据表明，在乡村或郊区同时存在三个或三个以上基站与移动台保持联系的可能性较小。为此，摩托罗拉公司提出了将目标移动台发射功率瞬时调到最大的PowerUp方法来加以改善。

表1各种环境下不同X取值统计表

区域　　　X表示能够同时接收到信号功率大于-100dBm的基站数

　　　　　　X=1X=2X=3X=4 X=5

乡村　　　98.3%86.3% 57.1% 33.8% 16.7%

郊区　　　91.9%80.9% 69.2% 56.7% 44.1%

城市　　　100.0%96.8%92.4% 85.0% 76.2%

5．几何精度因子（GDOP）

参与定位的各基站之间的相对位置、移动台与基站之问的相对位置的差异造成的几何精度因子(GDOP)的不同也会影响定位算法的性能，造成定位精度的差异。特别是在高速公路附近，基站沿着高速公路直线分布的情况下，TDOA的定位精度将严重恶化。为此，人们提出采用TDOA/AOA混合定位技术来克服这种由于基站地理位置带来的对定位准确度的影响。

四、蜂窝网络无线定位技术应用

根据美国权威机构战略集团的最新预测，到2005年仅在欧洲市场无线定位服务市场的收入就可达到320亿美元，远远超出移动运营商的现有单项增值服务可带来的收入。此外，随着人们对公共安全和紧急救援日益增长的需求，基于移动定位的增值业务也开始得到业界越来越多的关注。近年来，随着对蜂窝网络无线定位技术研究的不断深入，基于现有移动通信系统的无线定位的性能得到了很大的改善和提高，据笔者了解，现有的部分商用移动台定位系统已经能够提供约40米的定位精度，并且这一数据还将被逐步刷新。这就为移动运营商开展基于移动台位置信息的增值业务提供了良好的技术基础。

结合移动核心网和互联网的网络信息资源，移动定位技术有着广阔的应用前景。从商业服务角度来说．它主要可以分为个人定位应用和企业级定位应用。个人定位应用通常是指面向移动台用户提供定位服务，主要包括基于位置的信息查询和发布、导购导游导航以及弱势群体监护和救助。企业级应用则是一种面向集团手机或专用终端客户提供定位服务，如交通监控和车辆调度、防盗保安、基于位置差别收费和欺诈管理等。下面将列举几种主要的具体应用：

1．移动台位置敏感型计费

基于用户位置的计费方式将是未来移动通信运营商拓展业务，吸引客户的重要手段。不同的用户在移动电话的使用和收费上对运营商提出的要求也各不相同，运营商为了适应用户的这种需求采取了不问的收