论文部分内容阅读
【摘要】目前CDMA无线定位技术有七种主要技术以及两种CDMA组网方案。本文主要对其进行分析，比较其优缺点，并得出比较理想的CDMA无线定位技术和组网方案，以满足不同用户的需求。
【关键词】CDMA无线定位技术组网方案定位业务网络
CDMA定位技术是基于位置业务开发的定位技术，目前主要的CDMA定位技术主要包括基于小区识别的技术（Cell ID）、到达时间法（TOA）、到达时间差法（TDOA）、到达角法（AOA）、基于GPS系统的定位技术、高级前向链路三角定位技术（AFLT）和混合定位技术等，每种定位技术各有优缺点。目前主要的CDMA定位业务网络主要有基于PN4747的定位业务网络和基于TCP/IP的定位业务网络，两种定位业务网络各有优缺点。下面就CDMA无线定位技术和组网方案进行进一步探讨。
一、CDMA无线定位技术
1.基于Cell ID的技术。基于Cell ID的技术是小区识别码定位的技术，它能够通过识别网络中的小区传输用户呼叫，并将该信息翻译成经度和纬度来确定用户位置，其定位过程包括移动台位置的更新、呼叫处理、短消息的传送等，虽然操作起来比较简单，不需要在无线接入网侧增加定位设备，对网络结构的改动也较小，但是其扇区覆盖面和定位范围相同，在市区（基站密集区）定位半径在300-500m之间，郊区（基站密度低）定位仅能够达到几公里，因而定位精度比较低。
2.TOA法。TOA法到达时间法（Time of Arrival）的简称，TOA法运行原理是电波从发射机传播到接收机的距离与电波传播时间成正比，它需要通过三个以上的基站接收到移动台发送的信号，通过三个以上圆的相交点（三角定位算法）来确定目标移动台的二维位置坐标。由于TOA法定位的精度受基站的地理位置分布影响很大，在计算过程中也没有对接收器的误差进行有效的处理，因而其定位精度较低。
3.TDOA法。TDOA法是到达时间差法（Time Differ-ence of Arrival）的简称，它是通过检测移动台电波信号到达两个接收器的时间差，而不是由到达的绝对时间来确定移动台的位置，通过建立以两个接收机为焦点的双曲线方程来确定移动台的二维位置坐标。虽然TDOA法能够减少接收器的误差，定位精度高于TOA法，但是其移动台发射功率比较小，容易造成较大的测量误差，虽然可以将移动台发射功率瞬间调到最大来提高定位精度，但是仍对CDMA网络容量有较大影响。
4.AOA法。AOA法是到达角法（Angle of Arriva1）的简称，它是通过两个或两个以上的基站测量接收信号的到达角来确定移动台的位置，需要在网络侧增加智能天线才能够实现，因而有无障碍物就成为影响其定位精度的关键，在障碍物比较少的区域定位精度比较高，在障碍物较多的区域受到多径效应的影响会造成较大的误差影响定位精度。
5.基于GPS系统的定位技术。基于GPS系统的定位技术是通过跟踪GPS卫星信号，并将这些导航信号传送到移动台来快速搜索有效的GPS卫星来确定移动台的位置，它能够提高精度较高的定位服务，定位半径能够达到十几米甚至几米，但是它需要移动台内置GPS芯片和GPS天线，网络侧需要增加MPC和PDE，需要支持IS-801协议；而且其定位精度受环境的影响比较大，如在高大建筑物或室内，可见的GPS卫星较少，定位精度较低，甚至无法实现定位。
6.AFLT技术。AFLT技术是高级前向链路三角定位技术（Advanced Forward Link Trilateration）的简称，在进行定位时，手机能够同时监听三个以上基站的导频信息，并用码片时延来确定手机与附近基站的实际距离，用三角定位法计算出用户的位置坐标。AFLT技术需要在网络中增加移动定位中心MPC和定位实体PDE，其定位半径在200-400m之间，最高可达到100m，但是受地形和基站密度的影响，如在偏远地区基站密度低的区域定位精度较低。
7.混合定位技术。混合定位技术是将两种或两种以上的定位技术综合运用到一个系统中，目前CDMA主要采用AFLT和GPS混合定位技术，能够充分发挥GPS定位的优点，在城市可以利用基站密度大的优势进行定位，在野外可以利用GPS定位来提高定位精度，即使在环境复杂的条件下也可是实现有效的定位。
通过对以上7种定位技术进行分析，根据使用环境、对网络和终端的要求、定位精度的不同，可以选择不同的定位技术来运用。其中AFLT和GPS混合定位技术是比较理想的定位技术，能够实现高精度、较高速度和高可用性定位。
二、CDMA组网方案
1.基于PN4747的定位业务网络
基于国际标准PN4747的定位操作平台能够实现与CDMA的紧密结合，它能够充分利用CDMA网络实体提供的信息和其功能实现定位以及完成与定位相关的操作。其结构图如图1：
在基于PN4747的定位业务网络结构中主要有PDE、MPC和位置服务客户端组成，其中PDE主要负责定位操作，它通过MSC与移动台交换各种测量数据和信息，经过其内置的算法完成定位计算，并且将计算结果传送给MPC；MPC主要负责提供接口的功能，获取、传递、存储、控制用户的位置信息，并且通过认证操作保护用户隐私；位置服务客户端主要负责位置信息的数据显示、数据格式的处理和用户界面的有效管理，它能够从移动台获取位置信息，并且转换成语音、文字、地图等形式。
2.基于TCP/IP的定位业务网络
基于TCP/IP的定位业务网络是高通公司为日本KDDI量身定制的定位业务网络，能够实现手机与定位实体的直接交互，与CDMA网络相对独立。
在基于TCP/IP的定位业务网络中主要有PDE和广域参考网络（WARN），PDE主要进行用户位置的计算，在PDE中需要存储小区覆盖范围、基站标识、网络标识、系统标识等基站扇区的信息，而且在进行GPS定位时需要从WARN中获取相关GPS卫星的相关数据用于定位误差校准。
从两种组网方案的结构和特点来看，基于TCP/IP的定位业务网络对网络的特殊要求较少，对网络的改动较小，但是其功能不完善，而且对终端的要求较高，因而并没有得到广泛运用。而基于PN4747的定位业务网络功能比较完善，且符合国际标准，但是目前没有较为成熟的设备，对网络的改动也比较大。因而在业务需求不高的情况下可以采用基于TCP/IP的定位业务网络进行初级定位，在业务需求量增加后可采用基于PN4747和TCP/IP共存的定位业务网络。
三、结束语
从CDMA无线定位技术看，AFLT和GPS混合定位技术是比较理想的定位技术，能够实现高精度、较高速度和高可用性定位。对于CDMA组网方案，在业务需求不高的情况下可以采用基于TCP/IP的定位业务网络进行初级定位，在业务需求量增加后可采用基于PN4747和TCP/IP共存的定位业务网络。
参考文献
[1]杨宁，常永宇. CDMA无线定位技术与组网方案的研究[J].现代电信科技，2012（27）
【关键词】CDMA无线定位技术组网方案定位业务网络
CDMA定位技术是基于位置业务开发的定位技术，目前主要的CDMA定位技术主要包括基于小区识别的技术（Cell ID）、到达时间法（TOA）、到达时间差法（TDOA）、到达角法（AOA）、基于GPS系统的定位技术、高级前向链路三角定位技术（AFLT）和混合定位技术等，每种定位技术各有优缺点。目前主要的CDMA定位业务网络主要有基于PN4747的定位业务网络和基于TCP/IP的定位业务网络，两种定位业务网络各有优缺点。下面就CDMA无线定位技术和组网方案进行进一步探讨。
一、CDMA无线定位技术
1.基于Cell ID的技术。基于Cell ID的技术是小区识别码定位的技术，它能够通过识别网络中的小区传输用户呼叫，并将该信息翻译成经度和纬度来确定用户位置，其定位过程包括移动台位置的更新、呼叫处理、短消息的传送等，虽然操作起来比较简单，不需要在无线接入网侧增加定位设备，对网络结构的改动也较小，但是其扇区覆盖面和定位范围相同，在市区（基站密集区）定位半径在300-500m之间，郊区（基站密度低）定位仅能够达到几公里，因而定位精度比较低。
2.TOA法。TOA法到达时间法（Time of Arrival）的简称，TOA法运行原理是电波从发射机传播到接收机的距离与电波传播时间成正比，它需要通过三个以上的基站接收到移动台发送的信号，通过三个以上圆的相交点（三角定位算法）来确定目标移动台的二维位置坐标。由于TOA法定位的精度受基站的地理位置分布影响很大，在计算过程中也没有对接收器的误差进行有效的处理，因而其定位精度较低。
3.TDOA法。TDOA法是到达时间差法（Time Differ-ence of Arrival）的简称，它是通过检测移动台电波信号到达两个接收器的时间差，而不是由到达的绝对时间来确定移动台的位置，通过建立以两个接收机为焦点的双曲线方程来确定移动台的二维位置坐标。虽然TDOA法能够减少接收器的误差，定位精度高于TOA法，但是其移动台发射功率比较小，容易造成较大的测量误差，虽然可以将移动台发射功率瞬间调到最大来提高定位精度，但是仍对CDMA网络容量有较大影响。
4.AOA法。AOA法是到达角法（Angle of Arriva1）的简称，它是通过两个或两个以上的基站测量接收信号的到达角来确定移动台的位置，需要在网络侧增加智能天线才能够实现，因而有无障碍物就成为影响其定位精度的关键，在障碍物比较少的区域定位精度比较高，在障碍物较多的区域受到多径效应的影响会造成较大的误差影响定位精度。
5.基于GPS系统的定位技术。基于GPS系统的定位技术是通过跟踪GPS卫星信号，并将这些导航信号传送到移动台来快速搜索有效的GPS卫星来确定移动台的位置，它能够提高精度较高的定位服务，定位半径能够达到十几米甚至几米，但是它需要移动台内置GPS芯片和GPS天线，网络侧需要增加MPC和PDE，需要支持IS-801协议；而且其定位精度受环境的影响比较大，如在高大建筑物或室内，可见的GPS卫星较少，定位精度较低，甚至无法实现定位。
6.AFLT技术。AFLT技术是高级前向链路三角定位技术（Advanced Forward Link Trilateration）的简称，在进行定位时，手机能够同时监听三个以上基站的导频信息，并用码片时延来确定手机与附近基站的实际距离，用三角定位法计算出用户的位置坐标。AFLT技术需要在网络中增加移动定位中心MPC和定位实体PDE，其定位半径在200-400m之间，最高可达到100m，但是受地形和基站密度的影响，如在偏远地区基站密度低的区域定位精度较低。
7.混合定位技术。混合定位技术是将两种或两种以上的定位技术综合运用到一个系统中，目前CDMA主要采用AFLT和GPS混合定位技术，能够充分发挥GPS定位的优点，在城市可以利用基站密度大的优势进行定位，在野外可以利用GPS定位来提高定位精度，即使在环境复杂的条件下也可是实现有效的定位。
通过对以上7种定位技术进行分析，根据使用环境、对网络和终端的要求、定位精度的不同，可以选择不同的定位技术来运用。其中AFLT和GPS混合定位技术是比较理想的定位技术，能够实现高精度、较高速度和高可用性定位。
二、CDMA组网方案
1.基于PN4747的定位业务网络
基于国际标准PN4747的定位操作平台能够实现与CDMA的紧密结合，它能够充分利用CDMA网络实体提供的信息和其功能实现定位以及完成与定位相关的操作。其结构图如图1：
在基于PN4747的定位业务网络结构中主要有PDE、MPC和位置服务客户端组成，其中PDE主要负责定位操作，它通过MSC与移动台交换各种测量数据和信息，经过其内置的算法完成定位计算，并且将计算结果传送给MPC；MPC主要负责提供接口的功能，获取、传递、存储、控制用户的位置信息，并且通过认证操作保护用户隐私；位置服务客户端主要负责位置信息的数据显示、数据格式的处理和用户界面的有效管理，它能够从移动台获取位置信息，并且转换成语音、文字、地图等形式。
2.基于TCP/IP的定位业务网络
基于TCP/IP的定位业务网络是高通公司为日本KDDI量身定制的定位业务网络，能够实现手机与定位实体的直接交互，与CDMA网络相对独立。
在基于TCP/IP的定位业务网络中主要有PDE和广域参考网络（WARN），PDE主要进行用户位置的计算，在PDE中需要存储小区覆盖范围、基站标识、网络标识、系统标识等基站扇区的信息，而且在进行GPS定位时需要从WARN中获取相关GPS卫星的相关数据用于定位误差校准。
从两种组网方案的结构和特点来看，基于TCP/IP的定位业务网络对网络的特殊要求较少，对网络的改动较小，但是其功能不完善，而且对终端的要求较高，因而并没有得到广泛运用。而基于PN4747的定位业务网络功能比较完善，且符合国际标准，但是目前没有较为成熟的设备，对网络的改动也比较大。因而在业务需求不高的情况下可以采用基于TCP/IP的定位业务网络进行初级定位，在业务需求量增加后可采用基于PN4747和TCP/IP共存的定位业务网络。
三、结束语
从CDMA无线定位技术看，AFLT和GPS混合定位技术是比较理想的定位技术，能够实现高精度、较高速度和高可用性定位。对于CDMA组网方案，在业务需求不高的情况下可以采用基于TCP/IP的定位业务网络进行初级定位，在业务需求量增加后可采用基于PN4747和TCP/IP共存的定位业务网络。
参考文献
[1]杨宁，常永宇. CDMA无线定位技术与组网方案的研究[J].现代电信科技，2012（27）