WCDMA系统定位方法分析

情况下是不可能的。

CELLID+RTT定位精度取决于小区覆盖半径，因此在城区微蜂窝的场景下，可以满足一般的定位要求。另外，在UE侧需要进行类型2的收发时间差测量，如果UE不支持Type2的测量，则进行Typel的测量，这也会影响到定位精度。

2.OTDOA+IPDL定位原理

OTDOA通过测量UE到两个基站的无线信号传播时间差（DTOA，TimeDifferenceOfArrival），来计算移动终端到两个基站的距离差。

从数学的观点来看，UE的运动轨迹，就是以这两个基站为焦点、以其距离差为定差的双曲线。要实现精确定位，还必须对另外两个基站进行相同的测量与计算，获得另外一条双曲线。这两条双曲线的交点就是UE的位置。因此要实现OTDOA定位，至少需要3个基站，如图2所示。

图2 3个基站实现OTDOA定位示意图

DTOA值由UE通过测量不同基站的两个小区的CPICH信号到达的时间而获得。但与cdma2000不同，WCDMA系统是异步的，各基站时间可以不同步，因此其距离差（△L）不能直接通过DTOA乘以光速c来获得，即

△L≠c·DTOA

为此引入ODTOA，对各基站的时间差进行修正，使得

△L=c·ODTOA

假设移动台到Cell1（NodeB1）、Cell2（NodeB2）的距离分别为L1和L2。假定Cell1的CPICH信号最先到达移动终端，则Cell1、Cell2和UE发射/接收CPICH的时刻如图3所示。

图3 Cell1、Cell2和UE发射/校收CPICH时刻

由上图可见，Cell1的CPICH信号到达UE的时刻t1相对于SFN1延迟L1/c，即t1=SFN1+L1/c；Cell2的CPICH信号到达UE的时刻t2相对于SFN2延迟L2/c，即t2=SFN2+L2/c，因此在E测量到的到达时间差：

TDOA=t2-t1=（SFN2-SFN1）+（L2-L1）/c

设△L=L2-L1，则有：

△L=c·（TDOA+（SFN1-SFN2））（1）

或

△L=c·（TDOA+RTD）（2）

其中，RTD=SFN1-SFN2，称为相对时间差，由专门的设备LMU（定位测量单元）进行测量。

因此距离差△L可由式（2）算出。其中TDOA由UE测量，RTD由LMU测量，而（TDOA+RTD）即为OTDOA。

在计算出距离差△L后，就可通过求解双曲线方程式，来获得UE的位置坐标。

由于OTDOA测量对象是CPICH信道，因此在进行OTDOA定位时，无需像CELLID+RTT定位那样先进入到CELL-DCH状态；在利用多个基站进行定位时，UE在空闲状态就可完成测量，因此很容易实现。

OTDOA定位有着比CELLID+RTT更高的精度，但需要至少3个基站才能进行定位；另外网络侧需要增加额外的设备（LMU），UE则需要软件支持，因此增加了成本。

当UE距离基站较近时，由于接收机非线性而造成的远近效应，有可能导致UE解调不出较远基站的CPICH信号，影响到定位的效果。为了克服远近效应的影响，引入了称为IPDL的机制：基站在某个预定的随机时刻，关闭所有信道的发射，以便让UE能够有效地测量相邻基站的信号。IPDL空闲期的频率是每100ms（150个时隙）出现1个时隙。IPDL机制需要基站侧与UE侧同时支持。

3.AGPS定位原理

GPS的定位方法，就是通过接收GPS卫星的信号和报文，测算终端到GPS卫星的伪距（到达时间），最后计算出终端的三维坐标。其坐标方程式如下：

式中，（x，y，z）是待定位GPS终端的WGS84三维坐标，是方程中的未知数；为待定位GPS终端的本地时钟与GPS卫星时钟的偏差，也是方程中的未知数；c为光速，是常数；（xi，yi，zi）为第i颗卫星的WGS84三维坐标，是方程中的已知数；PRi为待定位GPS终端测量得到的第i颗卫星的伪距，是方程中的已知数；C·ξi为第i颗GPS卫星的伪距校正值，是方程中的已知数。

由于方程式中有4个变量（x，y，z，），因此在方程组中至少有4个方程式才能求解，换言之，至少需要4颗卫星才能实现精确定位。

AGPS定位的原理与普通GPS是一样的，不同的是，AGPS定位是网络辅助的，网络负责收集GPS卫星相关的信息，并在需要进行定位的情况下，将所获得的GPS辅助数据，包括GPS参考时间、GPS卫星ID、GPS捕获辅助数据（多普勒频移搜索窗、伪距搜索窗等）、GPS星历以及参考小区的UTRANGPS小区帧定时测量值等，下发给被定位UE。

应用网络下发的GPS辅助数据，UE能够更容易的搜索到GPS卫星的信号，从而加快GPS伪距测量的时间、降低UE电源的消耗、以及提高UE的接收灵敏度。

位置坐标的计算可以在网络侧进行（称为基于网络的），也可以在UE侧进行（称为基于UE的）。显然，基于UE的AGPS定位方法，对UE的要求更高。

AGPS（或GPS）是目前已知精度最高的定位方法。能够满足绝大多数位置业务的需要。但由于UE在硬件上要支持接收GPS卫星信号，成本很昂贵，从而限制了AGPS定位的应用。另一