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​蜂窝系统中无线定位方案

2020-02-14

要在蜂窝移动通信系统中实现对移动台的定位功能,首先必须选择适当的定位系统类型。相应的定位技术及实施方案。

蜂窝系统中无线定位方案

定位系统的选择
无线定位系统中对移动台的定位是通过检测移动台和多个固定位置收发信机之间传播信号的特征参数来估计目标移动台的几何位置。根据进行定位估计的位置及定位数据用途的不同可将对移动台的定位方案分为两类:基于移动台的定位方案和基于网络的定位方案,与之对应有以下两类定位系统:
(1)基于移动台的定位系统
这类系统也称为移动台自定位系统,在蜂窝网络中也叫做前向链路定位系统。其定位过程是由移动台根据接收到的多个已知位置发射机发射信号携带的某种与移动台位置有关的特征信息来确定其与各发射机之间的几何位置关系,再根据有关算法对其自身位置进行定位估计,由移动台用户掌握其自身的位置信息。著名的GPS系统即属于这类系统。
(2)基于网络的定位系统
这类系统在蜂窝网络中也叫做反向链路定位系统。其定位过程是由多个固定位置接收机同时检测移动台发射的信号,将从各接收信号携带的某种与移动台位置有关的特征信息送到一个信息处理中心进行处理,计算出移动台的估计位置。自动车辆定位(AVL)系统即属这类系统。
从上述各定位系统的基本特征可以看出,在蜂窝网络中采用基于移动台的前向链路定位方案必须对现有移动台进行适当修改,如集成GPS接收机或能同时接收多个基站信号进行自定位的处理部件,还必须用适当方式将定位信息传送回蜂窝网络。基于网络的反向链路定位方案只需对蜂窝网络设备作适当扩充、修改,不需要对现有移动台作任何修改,能充分利用现有各种蜂窝系统的庞大资源,保护用户已有投资,实现相对容易。


定位方法的确定
在各种无线定位系统中,采用的基本定位技术都是类似的,通常可供选择的基本定位技术有:
(1)场强定位法
这种方法是通过测出接收信号的场强值和已知的信道衰落模型及发射信号的场强值估算出收发信机之间的距离,根据多个距离值即能估计出目标移动台的位置。
(2)基于电波传播时间(TOA或TDOA)的定位法
该方法是通过测出电波从发射机传播到多个接收机的传播时间或时间差来确定目标移动台的位置。对于TOA方法,收发信机之间的距离可通过测出的电波传播时间获得;对于TDOA方法,则是根据多个TDOA数据对应的多条双曲线的交点来估计目标移动台的位置。
(3)基于电波人射角(AOA)的定位法
该方法是在接收机通过天线阵列测出电波的人射角,从而构成一根从接收机到发射机的径向连线,即测位线,待定位发射机的二维位置坐标可由两根测位统的交点获得。
(4)混合定位法
该法是在系统中同时利用不同类型的信号特征测量值,如TDA、AOA进行定位估计。在蜂窝网络中利用服务基站测得的TOA和AOA数据就能确定移动台的位置。利用上述基本定位技术进行准确定位的前提是电波在收发信机之间能视距(LOS)传播。在蜂窝网络中,由于受非视距(NLOS)传播、多径效应和各种噪声干扰的影响,定位精度往往受到很大影响。