蜂窝系统移动定位技术
蜂窝系统移动定位技术
作者：熊瑾煜王巍朱中梁
蜂窝网络基础设施的完善、移动
终端功能的增强、互联网内容的
丰富及无线应用的推广正在充实人们的日常生活，也逐渐改变人们的生活方式和消费习惯。
1移动定位技术的发展及应用
无线电定位技术的起源可以追溯到上世纪初，第二次世界大战的军事需求和80年代末开始推广的数字蜂窝移动通信系统分别推动了该项技术在军事和民用领域的发展。GPS和LORAN C系统是典型的定位系统，它们采用无线电定位方法满足不同的定位精度要求。随着CDMA等原属于军事应用的领域的先进技术快速民用化及蜂窝网络的迅猛发展，国外早已开始研究蜂窝移动通信系统定位技术。1996年，美国FCC制定的E911规范要求所有的移动运营商必须以67%的概率提供紧急救援服务，从而加速了该技术的进步及基于无线电定位技术的位置服务(LCS)在全球的发展。
快速增长的中国移动通信市场为开展和普及移动定位系统在中国的建设奠定了坚实的基础。北京移动采用摩托罗拉公司的LCS解决方案，在移动网中为个人和企业用户提供各种位置服务，主要包括亲友位置查询、用户位置授权及城市信息查询。从2001年初开始，福建移动、山西和云南的移动运营商先后与诺基亚签订了移动定位商用合同。最近，联通国脉与日本著名的位置服务内容解决方案提供商Navitime签定合作协议，共同开发基于cdma2000 1x的位置服务。
2移动定位技术
采用适当的定位技术获得位置信息是实现位置服务的必要前提，根据不同的划分准则，蜂窝网络定位技术有以下几种分类方法：
(1)根据定位系统所处的空间位置不同，可分为空基定位系统(GPS)、地基定位系统及混合定位系统三种。GPS系统以高精度、全天候等特点在全球广泛应用，在车辆调度管理中发挥重要作用。传统的广域无线电测向定位系统属于地基定位系统。A-GPS系统是GPS与蜂窝网络结合的产物，定位精度高，克服了GPS在建筑物内和市区存在盲区的缺点，是未
来蜂窝定位技术标准最有力的竞争者。
(2)根据定位参数测量位置不同，可分为基于网络的定位及基于终端的定位两种。基于小区标识的CELL_ID技术已经成熟应用。到达时间差(TDOA)与CDMA系统相结合能提供50m 以内的定位，是当前发展最迅速的定位技术。增强观测时间定位技术(E-OTD)是目前GSM 系统中最有发展潜力的基于终端的蜂窝定位技术，但采用该技术需要改变终端的软硬结构，因此目前还没有广泛应用。
(3)根据定位所用参数不同，可分为场强测量法(SSOA)、增强型场强测量法/多径指纹法(ESSOA/FingerPrint)、到达角度测量法(AOA)、到达时间/时间差测量法(TOA/TDOA)及混合参数定位法等。
2.1 CELL_ID技术
定位系统根据用户在网络内所处的小区或基站，标识终端位置。终端有可能在小区内的任何位置，因此定位精度完全取决于小区的大小。目前国内GSM网基站密度很大，CELL_ID 小区定位的精度可高达100-150m，这样级别的精度足以满足大部分应用服务的要求。郊区和农村地区的小区半径远大于城区的小区半径，因此城区CELL_ID的定位精度要远远高于郊区和农村。CDMA系统不需要设置密集的基站，市内小区半径一般在1-2km左右，此时CELL_ID的精度不会优于500m，这样的精度远远不能满足大部分用户的要求。因此在CELL_ID基础上，出现了一些改进技术，如CELL_ID+SECTOR-ID、CELL_ID+TA及CELL_ID+RTT技术，虽然这些技术可在一定程度上提高定位精度，但改善效果并不明显。
CELL_ID及其改进技术是实现蜂窝网终端定位最简单的方法，所需投入的财力、人力和物力资源少，占用网络资源少，实施方便，响应时间短，可用于所有蜂窝网络，并得到GSM/GPRS/WCDMA/cdma2000等各种技术的定位较低，随地理位置的不同定位精度有很大差异，一般将其作为辅助定位手段，为精确定位提供辅助信息，实现初始定位。
2.2 TDOA、EOTD、OTDOA和E-FLT技术
TDOA技术最早应用于雷达系统，现在GPS定位系统也采用该技术。它利用基站之间的时钟同步及用户信号到达不同基站的时间不同。用定位算法进行位置计算。该定位技术可应用于各种移动通信系统(AMPS、GSM、宽带和窄带CDMA中)，尤其适用于CDMA系统，CDMA系统用扩频方式将信号频谱扩展到很宽的范围，使系统具有较强的抗多径能力。
CDMA属非功率敏感系统，信号衰减对时间测量的精度影响较小。
TDOA由网络设备测量定位参数并进行定位计算，不需要终端的参与。增强型前向链路三角定位(E-FLT)技术由终端测量定位参数，再送回网络完成定位计算，目前E-FLT仅支持CDMA体制的蜂窝系统。E-OTD和OTDOA由终端完成时间差参数测量，根据需要由终端或网络完成定位计算，前者是针对GSM/GPRS系统开发的特定定位技术，后者只能用于WCDMA系统。
这四种定位技术都利于时间差参数确定位置，数字模型相同，定位精度都受系统定时精度的影响。无论基于终端还是基于网络，基站之间都必须严格同步，确保系统本身的定时误差不会给定位结果造成明显影响。IS-95 CDMA和cdma2000属于同步系统，通过GPS 实现全网同步，能保证基站的定时精度。GSM/GPRS和WCDMA属于异步网络，必须在每个基站增加高精度和高稳定性的定时单元(原子种或GPS时钟)，或在基站之间增加定时单元LMU实现时钟统一。另外，在CDMA系统中，通过时差实现定位的系统都受"可测性"的影响，其中反向功率控制会严重影响TDOA的定位，前向功率控制对OTDOA的影响也较大。
2.3 A-GPS技术
GPS技术自七十年代后期投入使用以来，因其全天候、高精度的定位性能，已在世界范围内得到广泛应用。使用GPS设备的重要前提之一是接受机与卫星之间有直射路径，这又使GPS在建筑物密集的城区及建筑物内部存在信号接受盲区。新推出的A-GPS技术融合了GPS高精度定位与蜂窝网高度密集覆盖的特性，即保证了在城市范围内蜂窝定位的精度，也扩大了GPS的覆盖范围，A-GPS可以通过蜂窝网络的空中接口使终端获得卫星的有效参数。另外，A-GPS的响应时间明显快于传统的GPS。GPS定位的初始捕获时间较长，通常为30s-15min，这取决于卫星与终端相对位置，A-GPS则可将初始捕获时间减少到5-10s。A-GPS技术系统的兼容性很强，若在网络中增加GPS功能模块，即可实现基本的定位功能。定位过程的实现与空中接口标准没有必然联系，因此GPS定位技术能方便快捷地为所有蜂窝网络提供定位服务。高通公司已研制开发出集成了GPS定位功能的小型化芯片组UEM5100，并已用于子公司SnapTrack推出的GPSone系统中。随着芯片制造技术的进步、GPS系统本身定位精度提高及成本降低，A-GPS最终将取代各种传统无线定位技术，成为蜂窝移动通信系统提供定位服务的主要技术手段。
2.4 FingerPrint(FPT)技术
FPT又称射频信号模式匹配(RF pattern match)，是美国无线公司(US Wireless)开发的专利技术，已成功用于RadioCamera系统中。
由于多径干扰的模式完全取决于反射环境，所以特定地区的干扰模式具有自己的特征。终端发射的无线电波经建筑物和其它障碍物的反射和折射，产生与周围环境密切相关的特定模式多径信号。基站天线阵列检测信号的幅度和相位特性，提取多径干扰特征参数，将该参数与预先存储在数据库中的模式进行匹配，找出最相似的结果，然后结合地理信息系统，找出与该模式相匹配的地区范围，以街道和城区的图形化形式输出定位结果。FPT技术基本不受非视距传输效应(NLOS)影响，系统独立性强，结构简单。但FPT技术实施的高度复杂性是推广应用的最大障碍，因为在FPT定位系统投入实际使用前，必须建立庞大完整的位置指纹数据库，详细记录城市每个可分辩最小区域的特征，并保持与城市建设同步更新，以保证指纹样本的有效性、可靠性和准确性，所以该项技术尚处于试运行阶段，没有大规模应用。
2.5 到达角交汇定位(AOA)技术
该技术在两个以上的位置点设置方向性天线或阵列天线，获取终端发射的无线电波信号角度信息，然后通过交汇法估计终端的位置。它只需利用两个天线阵列就能完成目标的初始定位，与TDOA等技术的定位体制相比，系统结构简单，但要求天线阵具有高度灵敏度和高空间分辨率。建筑物分别密集、高度和地形地貌对AOA的定位精度影响较大，在室内、城区及乡村地区，AOA的典型值分别为360度、20度和1度。随着基站与终端之间的距离增加，AOA的定位精度逐渐降低。AOA定位误差主要由城市的多径传播及系统误差造成，可通过预先校正来抵消系统误差的影响，而建筑物密集地区的多径效应一直是困扰天线通信的难题，智能天线可在一定程度上减小多径干扰的影响，但由于实现复杂和设备成本的问题，尚未广泛应用。因此，AOA技术虽然结构简单，但是在城市蜂窝定位系统中并未得到应用。
3 移动定位解决方案
要在蜂窝网建立能提供位置服务的全套定位系统，不仅需要可获取用户位置信息的定位技术，还需要包括实现位置信息传输、管理和处理的功能实体及与服务提供商的软硬件接口。完整的位置服务解决方案应建立在定位技术的基础上，是能开展定位增值业务的一整套软硬件系统，主要功能模块包括：(1)位置获取和确定单元：GSM规范中称为移动定位中心
(SMLC)，CDMA规范中称为定位实体(PDE),SMLC/PDE与多个定位单元(LMU)连接，获得定位参数并计算定位结果；(2)位置信息传输和接口单元：GSM规范中称为移动定位中心网关(GMLC),CDMA规范中称为移动定位中心(MPC)，通过标准的软硬件接口，将SMLC/PDE收到的定位数据传送到提供定位服务或有定位需求的实体进行处理；(3)基于位置信息的应用服务：即定位服务客户机(LCS Clients)，主要与GMLC或MPC连接，提供基于位置信息的各种服务；(4)业务承载平台:例如地理信息系统集成，定位结果通常以图形化方式显示，这部分功能由本地电子地图、相关地理信息及相应软件完成。
不同的定位解决方案需要不同的系统软硬件提供支持，通常采用以下指标衡量定位方案：(1)提供完整的端到端位置服务能力；(2)对未来移动通信系统的升级能力，包括核心网的接口升级能力及空中接口标准的兼容能力；(3)对定位技术的支持能力、定位精度及定位响应时间；(4)与现有业务平台的集成能力；(5)系统对未来业务的适应能力；(6)系统软硬件实现的复杂度；(7)系统成本；(8)对网络负载的影响。
目前市场上主要的定位系统提供商(包括诺基亚、爱立信、西门子等国际通信巨头)都利用自己丰富的设备制造经验、强大的系统集成能力、深厚的科研力量和雄厚的资金支持，分别推出了各具特色的移动定位解决方案。典型的定位平台有诺基亚移动定位平台mCatch/mPosition、爱立信移动定位系统MPS及西门子公司位置服务平台LR2.0。
4 结论
蜂窝网络基础设施的完善、移动终端功能的增强、互联网内容的丰富及无线应用的推广正在充实人们的日常生活，也逐渐改变人们的生活方式和消费习惯。作为未来移动数据的主要应用之一，基于位置信息的移动数据应用因能提供个性化服务，在世界范围内迅速发展，各种定位技术和定位解决方案不断涌现，但移动通信系统网络结构的复杂性、多种空中接口标准并存的现状及无线电波传播环境的复杂性都增加了实现高精度定位的难度。目前，各种定位技术都有不足，如何寻找精度更高、对网络和终端影响最小的定位技术仍是蜂窝定位研究领域的重要课题。(end)
蜂窝无线定位技术的发展及应用
蜂窝无线定位技术的发展及应用 摘 要：本文首先介绍了移动通信系统中无线定位技术的应用，讨论了基于移动台和网络的两种无线定位方案，对几类常用的无线定位方法进行了分析，分别阐述了GSM和CDMA 两种蜂窝系统中无线定位的应用特点，最后提出了无线定位技术中有待进一步研究的课题。 关键词：蜂窝系统 无线定位 CDMA GSM 1 引言 无线定位在军事和民用技术中已获得了广泛应用。现有的定位和导航系统有：雷达，塔康，Loran C，VORTAC，JTIDS(联合战术信息分布系统)，GPS等。对地面移动用户的定位来说，这些技术中以GPS最为重要。近年来GPS发展很快，其单点定位精度达20～40m。但是把GPS功能集成到移动台上需全面更改设备和网络，增加成本；且用户同时持有移动电话和GPS手机很不方便，所以移动用户及设备生产商和网络运营商希望能直接由移动台实现定位。 直接利用移动台进行定位已研究多年，近年来，由于对移动台用户定位的需求增加，进一步推动了无线定位的研究。1996年美国联邦通信委员会(FCC)颁布了E-911法规，要求2001年10月1日起蜂窝网络必须能对发出紧急呼叫的移动台提供精度在125m内、准确率达到67％的位置服务。1998年又提出了定位精度为400m、准确率不低于90%的服务要求。1999年FCC对定位精度提出新的要求：对基于网络定位的精度为100m、准确率达67% ，精度300m、 准确率达95%；对基于移动台的定位为精度50m、准确率67% ，精度150m、准确率95%。FCC 的规定大大推动了蜂窝无线定位技术的发展。在蜂窝系统中实现对移动台的定位除了满足E －911定位需求外，还具有以下重要用途： (1)基于移动台位置的灵活计费,可根据移动台所在不同位置采取不同的收费标准。 (2)智能交通系统(ITS)，ITS系统可以方便提供车辆及旅客位置、车辆调度、追踪等服务。 (3)优化网络与资源管理，精确监测移动台，使网络更好决定进行小区切换的最佳时刻。同时，根据其位置动态分配信道，提高频谱利用率，对网络资源进行有效管理。
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一、填空题 1、移动通信系统中可能用到两类分集方式,即: 宏分集，微分集。P134 3、在移动通信空中接口的分层结构中，原语分为四类，即：请求，指示，响应，证实。 4、已知GSM系统的下行频段是：935～960 MHz，上行频段是890～915 MHz 载频间隔是 0.2 MHz，则第22频道的上行载波频率为 894.4MHz ，下行载波频率为 939.4MHz 。P238 (890+0.2n//935+0.2n) 5、在GSM系统中，三种主要的接口分别是 A接口， Abis接口，Um接口。P231 6、GSM系统采用的接入方式是 TDMA/FDMA(时分多址/频分多址) , 其中每帧包含 8 个时隙, 收发频率间隔为 45MHz MHz. P238 7、某TDMA/FDAM跳频移动通信系统，每帧长度为4ms, 采用每帧改变频率的方法，则系统的跳频速率为 250跳/秒。p248 8、美国Motorola公司提出的“铱星”系统，实际只使用了 66 颗卫星，它的卫星轨道高度是 780 Km, “铱星”系统采用 TDMA 多址方式。 10、指出无线电波至少三种传播方式直射波，地面反射波，地表面波。p94 11.现在用到的多址方式主要有哪几种：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）、空分多址（SDMA）。 12．可以用来改进小尺度时间、空间中接收信号的质量和链路性能的三种技术是：均衡、分集、信道编码。 13．在实际情况下，用小区分裂、小区扇形化、覆盖区域逼近等技术来增大蜂窝系统容量。 14．我国信息产业部颁布3G的三大国际标准之一的 TD-SCDMA 为我国通信行业标准。 1. 移动通信是指移动用户之间或移动用户与固定用户之间进行的通信方式。 2. 按信号形式可将移动通信系统分为模拟移动通信系统和数字移动通信系统。 3. 中国提出的实现第三代移动通信的技术方案是TD-SCDMA。 5. 我国正在商业运营的第三代数字蜂窝移动通信系统有WCDMA,cdma2000,TD-SCDMA 7. 移动通信中的双向传输可分为单工、半双工和双工三种工作方式。 8. 移动通信中实现双工通信的方式有频分双工（FDD）和时分双工（TDD）。
实验一移动通信系统组成及功能
实验一 移动通信系统组成及功能 一、实验目的 1．了解移动通信系统的组成。 2．了解移动通信系统的基本功能。 3．了解基带话音的基本特点。 二、实验内容 1．按网络结构连接各设备，构成移动通信实验系统。 2．完成有线有线、有线无线及无线有线呼叫接续，观察呼叫接续过程，熟悉移动通信系统的基本功能。 3．用实验箱及示波器观测空中传输的话音波形。 三、基本原理 图1-1是与公用电话网（PSTN ）相连的蜂窝移动通信系统方框图。系统包括大量移动台MS 、许多基站BS 、若干移动交换中心MSC 及若干与MSC 相连的数椐库(HLR 、VLR 等，图中未画出)，MSC 通过中继线与公用电话网PSTN 的交换机EX 相连，接入公用电话网。系统的基本功能是：移动台能与有线电话或其它移动台通话(或传输数椐等信息)。 图1-1 移动通信系统方框图 这样庞大复杂的系统无法放在实验桌上由同学自己动手做实验。将系统合理简化得到图1-2，它将图1-1实际系统全部交换机EX 及MSC 合并成一部交换机；基站BS 及移动台MS 蜂窝移动通信系统 公用电话网（PSTN ） MS ( Mobile Station ) : 移动台 BS ( Base Station ) : 基地台 MSC ( Mobile Switch Center ) : 移动交换中心(包括交换机和数 MS MS EX MSC BS BS TEL
各选用一台；有线电话采用二部。 它与图1-1实际系统在包含的各种功能设备(交换机、基站、移动台及有线电话)、系统基本网络结构(各设备的连接关系)及系统功能等特征方面是相同的。 图1-2 简化的移动通信系统方框图 常用的移动通信系统主要有三类：蜂窝移动通信系统、集群移动通信系统及无绳电话系统，它们的功能及应用场合各不相同，但它们涉及的基本工作原理及技术是相同的。 移动通信的多址方式主要有FDMA 、TDMA 、CDMA 三大类。FDMA 系统一般为模拟移动通信制式，TDMA 及CDMA （实际上，通常为TDMA/FDMA 及CDMA/FDMA 混合多址方式）为数字移动通信制式。FDMA 发展早，已成功应用于各种移动通信系统多年，目前在一些领域仍在应用。数字移动通信是在模拟移动通信基础上发展、演进而来的，在网络组成、设备配置、系统功能和工作方式上二者都有许多相同之处。 基于以上原因，为了得到体积小巧、价格低廉、 可放在实验桌上由学生动手操作的移动通信教学实验系统。在图1-2中， BS 、MS 实际选用基于FDMA 技术、采用数字信令的中国CT1无绳电话，EX 选用小型程控交换机，TEL 为有线电话。 为了测试上述小型移动通信系统无线部分的功能，采用了一台实验箱（SDT ），构成一套完整的移动通信教学实验系统，如图1-3所示。 图1-3 移动通信教学实验系统 MS ( Mobile Station ) : 移动台（无绳电话手机） BS ( Base Station ) : 基地台（无绳电话座机） EX ( Exchanger ) : 程控交换机 TEL (Telephone ) : 有线电话 SDT MS BS EX TEL TEL
蜂窝网络无线定位技术及应用
蜂窝网络无线定位技术及应用 一、前言 近年来，随着蜂窝移动通信技术的迅速发展，蜂窝无线定位技术越来越受到人们的重视。 这主要归因于政府的强制性要求和市场本身的驱动。FCC于1996年10月颁布了无线E9ll呼叫应急服务功能，其核心是要求所有移动通信网络必须分阶段的提供紧急呼叫用户的经纬度位置信息。针对E911定位需求的具体实施，各国主要大公司均就GSM、IS-95CDMA 以及第三代移动通信系统开始制定各自的定位实施方案。特别是 3GPP和3GPP2上对定位的要求更加具体化，这也是对蜂窝无线定位市场潜力的肯定。另一方面，移动通信用户对移动定位业务的需求日益迫切。蜂窝网络无线定位技术能够在移动台处于空闲状态或通话状态的情况卜获取其地理位置等信息，利用移动台的定位信息，运营商可以1hJ用户提供各种增值业务，如位置环境信息查询、紧急救援、智能交通、广告发布等等，同时还可以作为移动通信网络运行、维护和管理的辅助数据。到目前为止，基于蜂窝网络的无线定位技术的研究已经取得了很大的进展。可以预见在未来几年，基于蜂窝网络定位技术的移动业务将得以迅猛的发展。 二、蜂窝网络无线定位技术 利用移动蜂窝网络对移动台定位的方法主要有三类，(l)基于电波场强的定位技术；(2)基于电波到达入射角(AOA)的定位技术；(3)基于电波到达时间(TOA)或到达时间差(TDOA)的定位技术。 1．场强定位技术 电波场强定位技术根据移动台接收的信号强度与移动台至基站的距离成反比关系，通过测量接收信号的场强值和已知信道衰落模型及发射信号的场强值可以估算出收发信机之间的距离，由多个距离测量值(至少三个)可以估算移动台的位置。这一技术的关键在于如何建立一个能够准确的反映服务传播围的无线电波传播模型，这在实际应用中很难实现。除此之外，由于小区基站的扇形特性、天线有可能倾斜、无线系统的不断调整以及地理环境、车辆等因素都会对定位精度产生影响。由于移动通信环境中电波传播的复杂性，决定了这？技术在定位精度上的局限性，但是由于该技术比较简单易行、在对精度要求不是很高的情况下仍被采用。为了改善其性能，人们开始研究利用电波传播中的射线跟踪方法来逛一步提高定位的精度。 2．到达入射角的定位技术 电波到达入射角的定位技术利用基站的阵列天线来测出移动台来波信号的人射角、构成从基站到移动台的径向连线，即测位线，这两条连线的交点即为目标移动台的位置。由于两条直线只能相交于？点，这种方法不会产生定位模糊性。但是它需要在每个小区基站上放置4？12组的天线阵。这些天线阵？起工作，从而确定移动台发送信号相对于基站的角度。当有多个基站都发现了该信号源时，那么它们分别从基站引出射线，这些射线的交点就是移动台的位置。AOA的优点在于它仅需要两个基站参与便可实现移动台定位，同时不存在移动台位置的模糊性问题。但是该技术需要在现有的基站增加天线阵列，由此增加了大量的建设费用。与此同时，电波到达入射角估计会受到由多径和其它环境因素所引起的无线信号波阵面扭曲的影响，移动台距离基站较远时，基站定位角度的微小偏差也会导致定位距离的较大误差。 3．到达时间/到达时间差的定位技术 到达时间／到达时间差的定位技术是基于蜂窝网络的无线定位系统应用最广泛的一项技术。到达时间定位技术通过测量从目标移动台发出的信号以直线到达基站的时间，根据电磁波在空中的传播速度可以得到移动台与基站之间的距离。移动台即位于以基站为圆心，移动台到基站的电波传播距离为半径的圆上。通过多个基站进行上述测量计算，移动台的二维
移动通信系统中蜂窝的几个概念
移动通信系统中蜂窝的几个概念 宏蜂窝小区 传统的蜂窝式网络由宏蜂窝小区(macrocell)构成，每小区的覆盖半径大多为1km～25km。由于覆盖半径较大，所以基站 的 发射功率较强，一般在10W以上，天线也做得较高。图1是由宏蜂窝组成的移动通信系统示意图。如图所示，每个小区分别设有一个基站，它与处于其服务区内的 移动台建立无线通信链路。若干个小区组成一个区群(蜂窝)，区群内各个小区的基站可通过电缆、光缆或微波链路与移动交换中心(MSC)相连。移动交换中心 通过PCM电路与市话交换局相连接。 图1 宏蜂窝移动通信系统示意图 点击此处查看全部新闻图片 在实际的宏蜂窝内，通常存在着两种特殊的微小区域。一是“盲点”，由于网络漏覆盖 或电波在传播过程中遇到障碍物而造成阴影区域等原因，使得该区域的信号 强度极弱，通信质量低劣；二是“热点”，由于客观存在商业中心或交通要道等业务繁忙区域，造成空间业务负荷的不均匀分布。以上两“点”问题，往往通过设置 直放站、分裂小区等办法来加以解决。但从原理上讲，这两种办法也不能无限制地使用：直放站实质是一个宽带放大器，设置不合理(包括选址及安装等)或设置得过多，都极易造成对周围信号的干扰；小区分裂实质就是采用使宏基站变密的办法(即将覆盖面大的基站分裂成覆盖面较小的基站)来增加系统
的容量 ，但当基站小到一定程度时，由于干扰和基站接入等问题，这种办法将难以再进行。特别是近几年来，随着移动通信的迅速发展和业务需求的剧增，这些方法更是难奏其效，这样便产生了微蜂窝小区(microcell)技术。 微蜂窝小区 微蜂窝小区(microcell)是在宏蜂窝小区的基础上发展起来的一门技术。它的覆盖半径大约为30m～300m；发射功率较小，一般在1W以下；基 站天线置于相对低的地方，如屋顶下方，高于地面5m～10m，传播主要沿着街道的视线进行，信号在楼顶的泄露小。因此，微蜂窝最初被用来加大无线电覆盖， 消除宏蜂窝中的“盲点”。同时由于低发射功率的微蜂窝基站允许较小的频率复用距离，每个单元区域的信道数量较多，因此业务密度得到了巨大的增长，且RF干 扰很低，将它安置在宏蜂窝的“热点”上，可满足该微小区域质量与容量两方面的要求。在实际设计中，微蜂窝作为无线覆盖的补充，一般用于宏蜂窝 覆盖不到又有较大话务量的地点，如地下会议室、娱乐室、地铁、隧道等。作为热点应用的场合一般是话务量比较集中的地区，如购物中心、娱乐中心、会议中心、 商务楼、停车场等地。而在话务量很高的商业街道等地则可采用多层网形式进行连续覆盖，即分级蜂窝结构：不同尺寸的小区重叠起来，不同发射功率的基站紧密相 邻并同时存在，使得整个通信网络呈现出多层次的结构。相邻微蜂窝的切换都回到所在的宏蜂窝上，宏蜂窝的广域大功率覆盖可看成是宏蜂窝上层网络，并作为移动用户在两个微蜂窝区间移动时的“安全网”，而大量的微蜂窝则构成微蜂窝下层网络。 微微蜂窝小区 随着容量需求进一步增长，运营者可按同一规则安装第三或第四层网络，即微微蜂窝小区(picocell)。微微蜂窝实质就是微蜂窝的一种，只是它的覆盖 半径更小，一般只有10m～30m；基站发射功率更小，大约在几十毫瓦左右；其天线一般装于建筑物内业务集中地点。微微蜂窝也是作为网络覆盖的一种补充形 式而存在的，它主要用来解决商业中心、会议中心等室内“热点”的通信问题。 在目前的蜂窝式移动通信系统中，我们主要通过在宏蜂窝下引入微蜂窝和微 微蜂窝以提供更多的“内含”蜂窝，形成分级蜂窝结构，从而解决网络内的“盲点”和“热点”，提高网络容量的。因此，一个多层次网络，往往是由
无线蜂窝通信系统中的两种定位技术
无线蜂窝通信系统中的两种定位技术 无线蜂窝通信系统中的定位技术主要有两种体制。一种是基于下行链路的定位技术，即基于移动台的定位技术;一种是基于上行链路的定位技术，即基于移动网络的定位技术。基于移动台的定位技术要求移动台参与定位参数的测量以及测量值的求解计算。基于蜂窝网络的定位技术是指网络根据测量数据计算出移动终端所处的位置，通常必须利用3个或3个以上蜂窝基站接收手机信号的定位参数，即到达时间、角度或强度。 1 基于移动台的定位技术 现已提出的基于移动台的方法主要有：基于下行链路增强观测时间差定位方法、基于下行链路空闲周期观测到达时间差方法、基于GPS作为辅助的定位技术等。 2 基于移动网络的定位技术 基于蜂窝网络的定位方法目前主要有：基于Cell-ID定位和基于时间提前量定位的方法、上行链路信号到达时间定位方法、上行链路信号到达时间差定位方法以及上行链路信号到达角度定位方法等。
2.1 AOA 角度到达[1](AOA，Arrival of Angle)定位方式是根据信号到达的角度，测定出运动目标的位置。在AOA定位方式中，只要测量出运动目标与两个基站的信号到达角度参数信息，就可以获取目标的位置。蜂窝移动网的AOA定位方式，指的是基站接收机利用基站的天线阵列，接收不同阵元的信号相位信息，并测算出运动目标的电波入射角，从而构成一根从接收机到发射机的径向连线，即测位线，目标终端的二维位置坐标可通过两根测位线的交点获得。 2.2 TOA 抵达时间(TOA，Time of Arrival)定位方式也称为基站三角定位方式，通过测量从运动目标发射机发出的无线电波，到达多个(3个及以上)基站接受机的传播时间，来确定出运动目标的位置。已知电波传播速度为c，假设运动目标与基站之间的传播时间为t，运动目标位于以基站为圆心，以移动终端到基站的电波传输距离ct为半径的定圆上，则可由3个基站定位圆的交点，来确定目标移动的二维位置。TOA定位方式中，为了根据发射信号到达基站的接收时间，来确定出信号的传播时间，要求运动目
移动通信基站的组成
第4章移动通信基站的组成 二十世纪80年代初期，模拟移动通信系统投放市场，这是第一代移动通信系统。该系统采用频分复用方式，小区内所有用户共用若干个信道，信道中传输的是模拟话音信号，所以被称为“模拟移动通信系统”。应用不久，电信运营部门就发现该系统存在诸多缺陷，如用户容量小，保密性差，各国制式不兼容等等。 面对这一现状，欧洲电信运营部门于1982年成立了一个移动特别小组（简称GSM），开始制定一种泛欧数字移动通信系统的技术规范。经过6年的研究、实验和比较，于1988年确定了主要技术规范并制定出实施计划。从1991年开始，这一系统在德国、英国和北欧许多国家投入试运行，吸引了全世界的广泛注意，使GSM向着全球移动通信系统的宏伟目标迈进了一大步。 4.1 GSM系统组成 GSM系统也叫数字移动通信系统，属于第二代移动通信系统。该系统采用频分多址和时分多址结合的方式，扩大了用户容量，信道中传输的全部是数字信号，保密性能提高。我国参照GSM标准制订了自己的技术要求，主要内容有：使用900MHz频段，即890～915MHz（移动台→基站）和935～960MHz（基站→移动台），收发间隔45MHz，载频间隔200KHz。共124个载波，每载波信道数8个，基站最大功率300W，小区半径0.5～35Km，调制类型GMSK，传输速率270kbit/s。 对900MHz频段，上行（MS→BS）：890～915MHZ，下行（BS→MS）：925～935MHZ，双工间隔：45MHz，载频间隔：200KHz。 对1800MHz频段，上行（MS→BS）：1710～1785MHz，下行（BS→MS）：1805～1880MHz，双工间隔：95MHz，载频间隔：200KHz。 GSM系统由3部分构成，即交换子系统、基站子系统和操作维护子系统。如图4-1所示。 图4-1 GSM系统的组成示意图 4.1.1 交换子系统（SSS） 交换子系统是整个GSM系统的控制和交换中心，它负责所有与移动用户有关的呼叫接续
蜂窝无线定位技术的研究与实现
2019.01 1系统特点 移动通信系统现在都已经发展到5G 阶段，移动通 信技术的发展，对其他产业的发展起到促进作用。蜂窝移动通信系统技术是移动通信系统发展过程中的重要阶段。蜂窝通信网络把整个服务区域划分成若干个较小的区域（在蜂窝系统中称为小区），各小区均用小功率的发射机（即基站发射机）进行覆盖，许多小区像蜂窝一样能布满（即覆盖）任意形状的服务地区。当用户数增多并达到小区所能服务的最大限度时，如果把这些小区分割成更小的蜂窝状区域，并相应减小新小区的发射功率和采用相同的频率再用模式，那么分裂后的新小区能支持和原小区同样数量的用户，也就提高了系统单位面积可服务的用户数。当用户发展到一定人数，利用现代移动通信技术进行小区分裂，适合现代用户增长的需求。但是不能说，无限制地减小小区面积可以无限度的增加用户数量，因为小区半径减小到原来小区的1/10 时，可容纳的用户数能增加100倍，而小区数目也需要增加100倍，一般小区基站的建立费用是昂贵的，特别是在城市区域中，占用房地产的费用十分高，这是不能不考虑的实际问题（另外还有其他问题），因而小区半径最小是不会低于550米。 2 定位原理 2.1 常用的系统定位原理 蜂窝移动通信系统在实际应用过程中，经常采用的 定位原理是基于电波传播时间(TOA)的定位、基于电波到达时差(TD OA)、到达角度(A OA)法、起源蜂窝小区定位技术。每个定位原理都有自己的优缺点，在实际应用过程中可以采用混合式原理的应用方式。 2.2定位原理算法的开发 系统算法在开发的过程中，需要科学进行数据采 集，获得基站的位置信息，通过三角定位法，可以确定出移动台所在的大体位置如图1所示。 设基站1坐标为（X 1,Y1），基站2坐标为（X 2, Y2）,基站3坐标为（X 3,Y3），移动台坐标（X ,Y ），移动台与基站1的时间提前量为A T1，与基站2的时间提前量为A T2，与基站3的时间提前量为A T3，则移动台与基站1的可能距离为d 1=AT1*550m ，移动台与基站2 的可能距离为d 2=AT2*550m ，移动台与基站3的可能距离为d 3=AT3*550m 。通过模拟计算得到蜂窝移动通信系统半径 ： 移动通信系统以r 半径的圆中进行有效的通信，利用圆与圆相交覆盖整个移动通信网络，促使人们能正常 作者简介：薛董敏（1981-），讲师，硕士，研究方向：计算机网络。 收稿日期：2018-10-04 蜂窝无线定位技术的研究与实现 薛董敏 （ 山西水利职业技术学院信息工程系，山西运城044000）摘 要：开发的模拟系统基于移动通信系统中无线定位技术的应用，利用移动台来自基站的信号计算 出自己的位置，即基于移动台的定位。移动通信技术在不断发展与更新，但无线网络广泛使用的技术是起源蜂窝小区，主要从蜂窝移动通信系统特点、蜂窝移动通信系统定位原理、蜂窝移动通信系统关键技术的实现，阐述蜂窝无线定位技术的研究与实现，希望为研究蜂窝无线定位技术的专家和学者提供理论参考依据。 关键词：蜂窝无线定位技术；研究与实现；关键技术 图1阴影部分移动站所在区域 C ' A ' B ' 圆1 圆2 圆3 d 3 d2 d1A B C BS1 BS2BS3 （X 1,Y1） （X 2,Y2） （X 3,Y3 ） 49 DOI:10.16184/https://www.360docs.net/doc/be1663982.html,prg.2019.01.016
蜂窝移动通信系统组成
蜂窝移动通信系统主要是由交换网路子系统（NSS）、无线基站子系统(BSS)和移动台（MS）三大部分组成，如图2－1所示。其中NSS与BSS之间的接口为“A”接口，BSS与MS之间的接口为“Um”接口。在模拟移动通信系统中，TACS规范只对Um接口进行了规定，而未对A接口做任何的限制。因此，各设备生产厂家对A接口都采用各自的接口协议，对Um接口遵循TACS规范。也就是说，NSS系统和BSS系统只能采用一个厂家的设备，而MS可用不同厂家的设备。 图2－1 蜂窝移动通信系统的组成 由于GSM规范是由北欧一些运营公司“炒”出的规范，运营公司当然喜欢花最少的投资，用最好的设备来建最优良的通信网，因此GSM规范对系统的各个接口都有明确的规定。也就是说，各接口都是开放式接口。 GSM系统框图如图2-2，A接口往右是NSS系统，它包括有移动业务交换中心（MSC）、拜访位置寄存器（VLR）、归属位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）和移动设备识别寄存器（EIR），A接口往左Um 接口是BSS系统，它包括有基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。Um接口往左是移动台部分（MS），其中包括移动终端（MS）和客户识别卡（SIM）。 图2－2 GSM系统框图 在GSM网上还配有短信息业务中心（SC），即可开放点对点的短信息业务，类似数字寻呼业务，实现全国联网，又可开放广播式公共信息业务。另外配有语音信箱，可开放语音留言业务，当移动被叫客户暂不能接通时，可接到语音信箱留言，提高网路接通率，给运营部门增加收入。 2.2 交换网路子系统
交换网路子系统（NSS）主要完成交换功能和客户数据与移动性管理、安全性管理所需的数据库功能。 NSS 由一系列功能实体所构成，各功能实体介绍如下： MSC：是GSM系统的核心，是对位于它所覆盖区域中的移动台进行控制和完成话路交换的功能实体，也是移动通信系统与其它公用通信网之间的接口。它可完成网路接口、公共信道信令系统和计费等功能，还可完成BSS、MSC之间的切换和辅助性的无线资源管理、移动性管理等。另外，为了建立至移动台的呼叫路由，每个MS、还应能完成入口MSC（GMSC）的功能，即查询位置信息的功能。 VLR：是一个数据库，是存储MSC为了处理所管辖区域中MS（统称拜访客户）的来话、去话呼叫所需检索的信息，例如客户的号码，所处位置区域的识别，向客户提供的服务等参数。 HLR：也是一个数据库，是存储管理部门用于移动客户管理的数据。每个移动客户都应在其归属位置寄存器（HLR）注册登记，它主要存储两类信息：一是有关客户的参数；二是有关客户目前所处位置的信息，以便建立至移动台的呼叫路由，例如MSC、VLR地址等。 AUC：用于产生为确定移动客户的身份和对呼叫保密所需鉴权、加密的三参数（随机号码RAND，符合响应SRES，密钥Kc）的功能实体。 EIR：也是一个数据库，存储有关移动台设备参数。主要完成对移动设备的识别、监视、闭锁等功能，以防止非法移动台的使用。 2.3 无线基站子系统 BSS系统是在一定的无线覆盖区中由MSC控制，与MS进行通信的系统设备，它主要负责完成无线发送接收和无线资源管理等功能。功能实体可分为基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）。 BSC：具有对一个或多个BTS进行控制的功能，它主要负责无线网路资源的管理、小区配置数据管理、功率控制、定位和切换等，是个很强的业务控制点。 BTS：无线接口设备，它完全由BSC控制，主要负责无线传输，完成无线与有线的转换、无线分集、无线信道加密、跳频等功能。 2.4 移动台 移动台就是移动客户设备部分，它由两部分组成，移动终端(MS)和客户识别卡（SIM）。 移动终端就是“机”，它可完成话音编码、信道编码、信息加密、信息的调制和解调、信息发射和接收。 SIM卡就是“身份卡”，它类似于我们现在所用的IC卡，因此也称作智能卡，存有认证客户身份所需的所有信息，并能执行一些与安全保密有关的重要信息，以防止非法客户进入网路。SIM卡还存储与网路和客户有关的管理数据，只有插入SIM后移动终端才能接入进网，但SIM卡本身不是代金卡。 2.5 操作维护子系统
蜂窝网络无线定位技术及应用
一、前言 近年来，随着蜂窝移动通信技术的迅速发展，蜂窝无线定位技术越来越受到人们的重视。这主要归因于政府的强制性要求和市场本身的驱动。FCC于1996年10月颁布了无线E9ll呼叫应急服务功能，其核心是要求所有移动通信网络必须分阶段的提供紧急呼叫用户的经纬度位置信息。针对E911定位需求的具体实施，各国主要大公司均就GSM、IS-95 CDMA以及第三代移动通信系统开始制定各自的定位实施方案。特别是3GPP和3GPP2上对定位的要求更加具体化，这也是对蜂窝无线定位市场潜力的肯定。另一方面，移动通信用户对移动定位业务的需求日益迫切。蜂窝网络无线定位技术能够在移动台处于空闲状态或通话状态的情况卜获取其地理位置等信息，利用移动台的定位信息，运营商可以1hJ用户提供各种增值业务，如位置环境信息查询、紧急救援、智能交通、广告发布等等，同时还可以作为移动通信网络运行、维护和管理的辅助数据。到目前为止，基于蜂窝网络的无线定位技术的研究已经取得了很大的进展。可以预见在未来几年内，基于蜂窝网络定位技术的移动业务将得以迅猛的发展。 二、蜂窝网络无线定位技术 利用移动蜂窝网络对移动台定位的方法主要有三类，(l)基于电波场强的定位技术；(2)基于电波到达入射角(AOA)的定位技术；(3)基于电波到达时间(TOA)或到达时间差(TDOA)的定位技术。 1．场强定位技术 电波场强定位技术根据移动台接收的信号强度与移动台至基站的距离成反比关系，通过测量接收信号的场强值和已知信道衰落模型及发射信号的场强值可以估算出收发信机之间的距离，由多个距离测量值(至少三个)可以估算移动台的位置。这一技术的关键在于如何建立一个能够准确的反映服务传播范围内的无线电波传播模型，这在实际应用中很难实现。除此之外，由于小区基站的扇形特性、天线有可能倾斜、无线系统的不断调整以及地理环境、车辆等因素都会对定位精度产生影响。由于移动通信环境中电波传播的复杂性，决定了这？技术在定位精度上的局限性，但是由于该技术比较简单易行、在对精度要求不是很高的情况下仍被采用。为了改善其性能，人们开始研究利用电波传播中的射线跟踪方法来逛一步提高定位的精度。 2．到达入射角的定位技术 电波到达入射角的定位技术利用基站的阵列天线来测出移动台来波信号的人射角、构成从基站到移动台的径向连线，即测位线，这两条连线的交点即为目标移动台的位置。由于两条直线只能相交于？点，这种方法不会产生定位模糊性。但是它需要在每个小区基站上放置4？12组的天线阵。这些天线阵？起工作，从而确定移动台发送信号相对于基站的角度。当有多个基站都发现了该信号源时，那么它们分别从基站引出射线，这些射线的交点就是移动台的位置。AOA的优点在于它仅需要两个基站参与便可实现移动台定位，同时不存在移动台位置的模糊性问题。但是该技术需要在现有的基站增加天线阵列，由此增加了大量的建设费用。与此同时，电波到达入射角估计会受到由多径和其它环境因素所引起的无线信号波阵面扭曲的影响，移动台距离基站较远时，基站定位角度的微小偏差也会导致定位距离的较大误差。 3．到达时间/到达时间差的定位技术 到达时间／到达时间差的定位技术是基于蜂窝网络的无线定位系统应用最广泛的一项技术。到达时间定位技术通过测量从目标移动台发出的信号以直线到达基站的时间，根据电磁波在空中的传播速度可以得
CDMA数字蜂窝移动通信系统
13.2CDMA数字蜂窝移动通信系统 CDMA是一种以扩频技术为基础的多址通信技术，具有保密性好、抗干扰能力强和通信容量大等优点，因而在数字移动通信中得到了广泛的应用。CDMA数字蜂窝移动通信系统已成为数字移动通信技术发展的主流技术，典型的应用是IS-95 CDMA第二代数字蜂窝移动通信系统和第三代移动通信系统CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA。下面着重介绍IS-95CDMA数字蜂窝移动通信系统（简称IS-95 CDMA系统）。 13.2.1 IS-95 CDMA 系统概述 IS-95 CDMA是美国高通公司于1992年提出的，1993年被北美电信址协会（TIA）采纳的北美数字蜂窝移动通信标准。1995年5月TIA 发布了IS-95A修订版标准。 1.工作频段 IS-95 CDMA 系统的工作频带为： ①上行（移动台发，基站收）频段为869～894 MHz； ②下行（基站发，移动台收）频段为824～849 MHz； ③双工间隔为45 MHz。 IS-95 CDMA PCS 系统的工作频带为： ①上行（移动台发，基站收）频段为1850～1910 MHz； ②下行（基站发，移动台收）频段为1930～1990 MHz； ③双工间隔为 80 MHz。 2.通信体制 IS-95 CDMA系统采用FDMA和DS-CDMA 相结合的混合多址通信方
式。采用FDMA方式将可用频段划分为若干个载波，每个载波带宽为1.25 MHz。它是IS-95 CDMA 系统小区的最小带宽。业务量大时可以占有多个载波。采用DS-CDMA方式接入，每个小区可采用相同的载波频率，即频率复用因子为1。数字蜂窝系统采用DS-CDMA技术具有以下优点： ⑴可采用多种形式的分集技术（空间分集、时间分集和频率分集）。 ⑵较低的发射功率。 ⑶保密性好。 ⑷具有抗人为干扰、窄带干扰、多径干扰和多径时延扩展的能力。 ⑸软切换。 ⑹较容量。 ⑺大容量。 ⑻低信噪比或载干比要求。 ⑼高频率复用等。 13.2.2 无线信道结构 1.码分多址逻辑信道 CDMA 系统既不分频道也不分时隙，所有的信道(称为逻辑信道) 都是靠不同的码型来区别的。IS-95 CDMA 系统采用沃尔什正交码（WC）。 CDMA 无线信道分为前向传输信道（基站发，移动台收）和反向
0移动通信系统简介
第一章移动通信实验系统简介 1、1简介 移动通信、光纤通信和卫星通信被称为是当今最为热门的三大通信技术，其中的移动通信技术是当前发展最快应用最广泛的通信领域。移动通信技术现在已经发展到以WCDMA、CDMA2000为代表的第三代技术成熟运用，第四代技术也正悄然来临的时代。天线系统，功率控制，高效调制，高效频谱利用，高性能纠错码技术等使得第三代、第四代移动通信技术的优越性能成为可能。移动通信的快速发展，使这门课程在通信、电子类的本专科专业的教学中，占有越来越重要的作用。同时，由于移动通信中的高速发展，许多新技术在移动通信中使用，使这门课程的教学也越来越困难。 为了更好的使通信、电子类的本专科专业的学生能更好的掌握这么课程的学习，因此，我们开发了这套系统用于辅助教学。本实验系统主要围绕现有移动通信的典型的信号处理过程，以及典型移动通信系统的使用和开发等专业技术来开设实验。希望通过本实验系统的使用，能使学生熟悉典型移动通信系统的信号处理、能分析典型移动通信处理技术的性能、熟悉移动通信系统的开发和应用技术。 本章将对典型移动通信系统的信号处理过程进行描述，并对本通信系统进行简单介绍。 1、2移动通信系统信号处理的过程 一、GSM系统的信号处理过程 如下图所示为GSM移动通信系统的框图，其他移动通信系统也由类似模块组成。 图1－1 GSM系统信号处理框图 模拟语音信号通过RPE-LTP编码后进行相应的编码、交织等信号处理后，经过GMSK调制后无线发
射。接收端通过解调制、解交织、解码后，通过RPE-LTP 解码后电声输出。 二、CDMA 系统的信号处理过程 由上图可以看出CDMA 的信号处理模块主要包含卷积编码器、码元重复单元、分组交织器、扰码、WALSH 码、QPSK 调制等组成。 三、移动通信系统的信号处理框图 由上述图可以看出：在移动通信系统中的基带信号均可以由下图表示，信号比特（语音、控制或数据）通过信道编码器、分组交织后、进行正交码分和PN 扩频后，再通过正交调制模块无线发送。只是在于不同的移动通信系统中采用的具体技术不同。 移动通信系统与其他通信系统的区别还在于其一由于移动通信信道的复杂性，它大量的采用了最新的现代通信技术的最新成果：如语音编码技术、扩频解扩技术、调制解调技术、码分多址技术、信道编解码技术、智能天线技术等；其二它有着与通信系统不同的组网及管理技术。因此要掌握移动通信技术，需要在通信原理的基础上，掌握这两类与其他通信技术不同的技术。为此我们的实验系统也是针对这两个方面开发了一系列相关实验；实验内容以移动通信设计的主要新技术为主，结构以上图结构为主，同时兼顾移动通信的组网技术。为增强学生对移动通信系统的掌握，整个实验系统分为验证和综合设计类实验。 1、3移动通信实验系统的介绍 一、实验箱的特点 1、 包含了大量现有移动通信系统和大多数无线通信系统中的使用的最新技术原理的相关实验。如在GSM 系统中的GMSK 调制解调技术、交织技术、线性分组码技术，及在第三代移动通信中的QPSK 4/ 调制解调技术、卷积码技术和其他无线通信系统中的技术如BCH 编解码技术、QAM 调制解调技术。包含DSP 、FPGA 等最新、最热门的通信系统的开发技术。 2、 射频部分包含了多种射频方案，如现有的CDMA 和GSM 两个频段，并且还包含了自组网的2.4G 频段， 可以实现与任意公众网的通信或者可以通过自组网实现任意两台实验箱的通信。射频部分提供二次开 图1-2 CDMA 系统信号处理框图
蜂窝系统移动定位技术
蜂窝系统移动定位技术 作者：熊瑾煜王巍朱中梁 蜂窝网络基础设施的完善、移动 终端功能的增强、互联网内容的 丰富及无线应用的推广正在充实人们的日常生活，也逐渐改变人们的生活方式和消费习惯。 1移动定位技术的发展及应用 无线电定位技术的起源可以追溯到上世纪初，第二次世界大战的军事需求和80年代末开始推广的数字蜂窝移动通信系统分别推动了该项技术在军事和民用领域的发展。GPS和LORAN C系统是典型的定位系统，它们采用无线电定位方法满足不同的定位精度要求。随着CDMA等原属于军事应用的领域的先进技术快速民用化及蜂窝网络的迅猛发展，国外早已开始研究蜂窝移动通信系统定位技术。1996年，美国FCC制定的E911规范要求所有的移动运营商必须以67%的概率提供紧急救援服务，从而加速了该技术的进步及基于无线电定位技术的位置服务(LCS)在全球的发展。 快速增长的中国移动通信市场为开展和普及移动定位系统在中国的建设奠定了坚实的基础。北京移动采用摩托罗拉公司的LCS解决方案，在移动网中为个人和企业用户提供各种位置服务，主要包括亲友位置查询、用户位置授权及城市信息查询。从2001年初开始，福建移动、山西和云南的移动运营商先后与诺基亚签订了移动定位商用合同。最近，联通国脉与日本著名的位置服务内容解决方案提供商Navitime签定合作协议，共同开发基于cdma2000 1x的位置服务。 2移动定位技术 采用适当的定位技术获得位置信息是实现位置服务的必要前提，根据不同的划分准则，蜂窝网络定位技术有以下几种分类方法： (1)根据定位系统所处的空间位置不同，可分为空基定位系统(GPS)、地基定位系统及混合定位系统三种。GPS系统以高精度、全天候等特点在全球广泛应用，在车辆调度管理中发挥重要作用。传统的广域无线电测向定位系统属于地基定位系统。A-GPS系统是GPS与蜂窝网络结合的产物，定位精度高，克服了GPS在建筑物内和市区存在盲区的缺点，是未
蜂窝通信网络定位技术简介
移动定位技术 蜂窝通信网络定位
移动定位技术类型 ?基于GPS的定位技术 ?基于北斗导航系统的定位技术 ?蜂窝通信网络定位 ?基于Wi-Fi的无线网络定位 ?基于ZigBee的网络定位 ?基于UWB(Ultra-Wide Band，超宽带)的的定位?混合定位 ?… …
移动定位技术分类 技术特征 卫星定位：GPS定位、北斗导航卫星定位等 网络定位：分为局域网定位和广域网定位 覆盖范围 室内定位：WLAN定位、RFID、ZigBee、UWB、蓝牙等 室外定位：广域网GSM、卫星定位、蜂窝等 定位原理基于ID定位：移动通信网络定位、RFID等 基于几何定位：TOA、TDOA、RTOF、POA、RSS、AOA等参数基于位置指纹定位：TOA、TDOA、POA、RSS、信噪比等参数
特点 技术特征 卫星定位：最广泛、技术最成熟无法提供室内定位 网络定位：室内室外定位均可与网络覆盖有关覆盖范围 室内定位：定位精度高小范围局部定位 室外定位：范围广整体精度不高 定位原理基于ID定位：简单，成本低精度取决于ID的密度基于几何定位：精度较高受NLOS影响很大 基于位置指纹定位：平台独立计算量很大，精度一般
蜂窝网络定位技术 基于移动台确定移动台与收发信号机之间的几何位置关系，计算移动台的位置估计值。 基于网络 由多个固定位置接收机同时检测移动台发射的信号，由网络移动定位中心估计位置。 GPS 辅助 GPS 接收机模块获取近似位置数据，传给移动通信网络，由网络定位服务器计算位置。 蜂窝网无线定位技术是基于 ?全球移动通信系统GSM (Global System for Mobile Communications)、?封包无线数据业务GPRS (General Packet Radio Service)、?码分多址CDMA (Code division Multiple Access)等移动通信系统的基础上，对移动终端和基站之间的特征参数进行检测， 这些特征参数包括：?信号场强、?传播时间或者?时间差、 ?信号入射角等信息，对移动台的位置进行估计。
GSM蜂窝基站定位原理浅析
位置服务已经成为越来越热的一门技术，也将成为以后所有移动设备（智能手机、掌上电脑等）的标配。随着人们对BLS(Based Location Serices，基于位置的服务)需求的飞速增长，无线定位技术也越来越得到重视。，以其定位速度快、成本低（不需要移动终端上添加额外的硬件）、耗电少、室内可用等优势，作为一种轻量级的定位方法，也越来越常用。本文简单介绍一下各种基于GSM蜂窝基站的定位方法及基本原理，给开发人员作为参考。我将尽量尝试用开发人员熟悉的方式来描述问题。 预备知识：GSM蜂窝网络基础结构 我们知道，GSM网络的基础结构是由一系列的蜂窝基站构成的，这些蜂窝基站把整个通信区域划分成如图所示的一个个蜂窝小区（当然实际上，一个基站往往不并不只是对应一个小区，但是这个与我们讨论的主题关系不大，我们不做深究）。这些小区小则几十米，大则几千米。如下图所示，我们用移动设备在GSM网络中通信，实际上就是通过某一个蜂窝基站接入GSM网络，然后通过GSM网络进行数据（语音数据、文本数据、多媒体数据等）传输的。也就是说我们在GSM中通信时，总是需要和某一个蜂窝基站连接的，或者说是处于某一个蜂窝小区中的。那么GSM定位，就是借助这些蜂窝基站进行定位。 1.COO（Cell of Origin）定位 COO定位是一种单基站定位，即根据设备当前连接的蜂窝基站的位置来确定设备的位置。那么很显然，定位的精度就取决于蜂窝小区的半径。在基站密集的城市中心地区，通常会采用多层小区，小区划分的很小，这时定位精度可以达到50M以内；而在其他地区，可能基站分布相对分散，小区半径较大，可能达到几千米，也就意味着定位精度只能粗略到几千米。目前Google地图移动版中，通过蜂窝基站确定“我的位置”，基本上用的就是这种方法。 从原理上我们可以看出，COO定位其精度是不太确定的。但是这却是GSM网络中的移动设备最快捷、最方便的定位方法，因为GSM网络端以及设备端都不需要任何的额外硬件投
无线网络定位技术
无线网络定位技术 标签：应用LBS 2011-03-24 17:30 阎啸天于蓉蓉武威 （中国移动通信有限公司研究院业务所） 摘要介绍了位置信息和定位性能分析指标等基本概念，根据定位原理与策略的差异对各种定位方法进行分类，概要阐述和比较说明了蜂窝网络、无线局域网络(WLAN）拓扑环境下各种常用定位系统和技术的原理、发展现状与特点，重点比较分析了WLAN中基于信号强度定位技术的分类、特点与性能，最后总结展望了无线网络中定位技术的研究和应用。 关键词无线网络，定位技术，无线局域网，指纹 1. 引言 随着无线通信技术的发展和数据处理能力的提高，基于位置的服务成为最具发展潜力的移动互联网业务之一。无论在室内还是室外环境下，快速准确地获得移动终端的位置信息和提供位置服务的需求变得日益迫切。通信和定位两大系统正在相互融合、相互促进。利用无线通信和参数测量确定移动终端位置，而定位信息又可以用来支持位置业务和优化网络管理，提高位置服务质量和网络性能。所以，在各种不同的无线网络中快速、准确、健壮地获取移动位置信息的定位技术及其定位系统已经成为当前的研究热点。 2. 定位基本概念 移动定位涉及移动无线通信、数学、地理信息和计算机科学等多个学科的知识，某些有关移动定位的基本概念比较容易混淆，因此有必要首先澄清一些基本概念。 2.1物理位置和抽象位置 定位系统提供的位置信息可以分为两类：物理意义上的位置信息和抽象意义上的位置信息。所谓物理意义上的位置信息，就是指被定位物体具体的物理或数学层 面上的位置数据。例如，GPS可以测得一幢建筑物位于北纬，东经
，海拔50米处。相对而言，抽象的位置信息可以表达为：这栋建筑物位于公园的树林中或校园的主教学楼附近等。 从应用程序的角度讲，不同的应用程序需要的位置信息抽象层次也不尽相同，有些只需要物理位置信息；而有些则需要抽象意义上的位置信息，单纯的物理位置信息对它们来说是透明的，或是没有意义的。当然，物理位置信息可以在附加信息库的帮助下，转换并映射为抽象层次的位置信息。 2.3定位性能指标 定位精度和定位准确度是两个紧密联系的概念，它们之间的关系类似于数理统计学中置信区间和置信水平之间的关系。严格说来，如果孤立的指出某个定位系统的定位精度或定位准确度，都是没有意义的。典型的正确描述应该是：A定位系统可以在95%的概率（置信水平）下达到10m的定位精度。其中，“95%”描述的是定位准确度。定位精度越高，相应的定位准确度就越低，反之亦然。通过增加定位设备的密度或综合使用多种不同的定位技术，可以同时提高定位系统的精度和准确度。一般说来，室内应用所需定位精度要比室外应用高。 3.定位技术分类 3.1定位原理 无线定位技术通过对无线电波的一些参数进行测量，根据特定的算法来判断被测物体的位置。测量参数一般包括无线电波的传输时间、幅度、相位和到达角等。定位精度取决于测量的方法。从定位原理的角度来看，定位技术大致可以分为三种类型：基于三角关系和运算的定位技术、基于场景分析的定位技术和基于临近关系的定位技术。 3.1.1三角/双曲线关系 这种定位技术根据测量得出的数据，利用几何三角或双曲线关系计算被测物体的位置，它是最主要的、也是应用最为广泛的一种定位技术。基于三角或双曲线关系的定位技术可以细分为两种：基于距离测量的定位技术和基于角度测量的定位技术。 3.1.1.1 基于距离测量的定位技术 这种定位技术先要测量已知位置的参考点（A,B,C三点）与被测物体之间的距离(R1,R2,R3)，然后利用三角知识计算被测物体的位置。具体说来，距离测量的方法有三种：