CDMA無線定位技術與組網方案的理論探討

【摘要】目前CDMA無線定位技術有七種主要技術以及兩種CDMA組網方案。本文主要對其進行分析，比較其優缺點，并得出比較理想的CDMA無線定位技術和組網方案，以滿足不同用戶的需求。

【關鍵詞】CDMA無線定位技術組網方案定位業務網絡

CDMA定位技術是基于位置業務開發的定位技術，目前主要的CDMA定位技術主要包括基于小區識別的技術（Cell ID）、到達時間法（TOA）、到達時間差法（TDOA）、到達角法（AOA）、基于GPS系統的定位技術、高級前向鏈路三角定位技術（AFLT）和混合定位技術等，每種定位技術各有優缺點。目前主要的CDMA定位業務網絡主要有基于PN4747的定位業務網絡和基于TCP/IP的定位業務網絡，兩種定位業務網絡各有優缺點。下面就CDMA無線定位技術和組網方案進行進一步探討。

一、CDMA無線定位技術

1.基于Cell ID的技術。基于Cell ID的技術是小區識別碼定位的技術，它能夠通過識別網絡中的小區傳輸用戶呼叫，并將該信息翻譯成經度和緯度來確定用戶位置，其定位過程包括移動臺位置的更新、呼叫處理、短消息的傳送等，雖然操作起來比較簡單，不需要在無線接入網側增加定位設備，對網絡結構的改動也較小，但是其扇區覆蓋面和定位范圍相同，在市區（基站密集區）定位半徑在300-500m之間，郊區（基站密度低）定位僅能夠達到幾公里，因而定位精度比較低。

2.TOA法。TOA法到達時間法（Time of Arrival）的簡稱，TOA法運行原理是電波從發射機傳播到接收機的距離與電波傳播時間成正比，它需要通過三個以上的基站接收到移動臺發送的信號，通過三個以上圓的相交點（三角定位算法）來確定目標移動臺的二維位置坐標。由于TOA法定位的精度受基站的地理位置分布影響很大，在計算過程中也沒有對接收器的誤差進行有效的處理，因而其定位精度較低。

3.TDOA法。TDOA法是到達時間差法（Time Differ-ence of Arrival）的簡稱，它是通過檢測移動臺電波信號到達兩個接收器的時間差，而不是由到達的絕對時間來確定移動臺的位置，通過建立以兩個接收機為焦點的雙曲線方程來確定移動臺的二維位置坐標。雖然TDOA法能夠減少接收器的誤差，定位精度高于TOA法，但是其移動臺發射功率比較小，容易造成較大的測量誤差，雖然可以將移動臺發射功率瞬間調到最大來提高定位精度，但是仍對CDMA網絡容量有較大影響。

4.AOA法。AOA法是到達角法（Angle of Arriva1）的簡稱，它是通過兩個或兩個以上的基站測量接收信號的到達角來確定移動臺的位置，需要在網絡側增加智能天線才能夠實現，因而有無障礙物就成為影響其定位精度的關鍵，在障礙物比較少的區域定位精度比較高，在障礙物較多的區域受到多徑效應的影響會造成較大的誤差影響定位精度。

5.基于GPS系統的定位技術。基于GPS系統的定位技術是通過跟蹤GPS衛星信號，并將這些導航信號傳送到移動臺來快速搜索有效的GPS衛星來確定移動臺的位置，它能夠提高精度較高的定位服務，定位半徑能夠達到十幾米甚至幾米，但是它需要移動臺內置GPS芯片和GPS天線，網絡側需要增加MPC和PDE，需要支持IS-801協議；而且其定位精度受環境的影響比較大，如在高大建筑物或室內，可見的GPS衛星較少，定位精度較低，甚至無法實現定位。

6.AFLT技術。AFLT技術是高級前向鏈路三角定位技術（Advanced Forward Link Trilateration）的簡稱，在進行定位時，手機能夠同時監聽三個以上基站的導頻信息，并用碼片時延來確定手機與附近基站的實際距離，用三角定位法計算出用戶的位置坐標。AFLT技術需要在網絡中增加移動定位中心MPC和定位實體PDE，其定位半徑在200-400m之間，最高可達到100m，但是受地形和基站密度的影響，如在偏遠地區基站密度低的區域定位精度較低。

7.混合定位技術。混合定位技術是將兩種或兩種以上的定位技術綜合運用到一個系統中，目前CDMA主要采用AFLT和GPS混合定位技術，能夠充分發揮GPS定位的優點，在城市可以利用基站密度大的優勢進行定位，在野外可以利用GPS定位來提高定位精度，即使在環境復雜的條件下也可是實現有效的定位。

通過對以上7種定位技術進行分析，根據使用環境、對網絡和終端的要求、定位精度的不同，可以選擇不同的定位技術來運用。其中AFLT和GPS混合定位技術是比較理想的定位技術，能夠實現高精度、較高速度和高可用性定位。

二、CDMA組網方案

1.基于PN4747的定位業務網絡

基于國際標準PN4747的定位操作平臺能夠實現與CDMA的緊密結合，它能夠充分利用CDMA網絡實體提供的信息和其功能實現定位以及完成與定位相關的操作。其結構圖如圖1：

在基于PN4747的定位業務網絡結構中主要有PDE、MPC和位置服務客戶端組成，其中PDE主要負責定位操作，它通過MSC與移動臺交換各種測量數據和信息，經過其內置的算法完成定位計算，并且將計算結果傳送給MPC；MPC主要負責提供接口的功能，獲取、傳遞、存儲、控制用戶的位置信息，并且通過認證操作保護用戶隱私；位置服務客戶端主要負責位置信息的數據顯示、數據格式的處理和用戶界面的有效管理，它能夠從移動臺獲取位置信息，并且轉換成語音、文字、地圖等形式。

2.基于TCP/IP的定位業務網絡

基于TCP/IP的定位業務網絡是高通公司為日本KDDI量身定制的定位業務網絡，能夠實現手機與定位實體的直接交互，與CDMA網絡相對獨立。

在基于TCP/IP的定位業務網絡中主要有PDE和廣域參考網絡（WARN），PDE主要進行用戶位置的計算，在PDE中需要存儲小區覆蓋范圍、基站標識、網絡標識、系統標識等基站扇區的信息，而且在進行GPS定位時需要從WARN中獲取相關GPS衛星的相關數據用于定位誤差校準。

從兩種組網方案的結構和特點來看，基于TCP/IP的定位業務網絡對網絡的特殊要求較少，對網絡的改動較小，但是其功能不完善，而且對終端的要求較高，因而并沒有得到廣泛運用。而基于PN4747的定位業務網絡功能比較完善，且符合國際標準，但是目前沒有較為成熟的設備，對網絡的改動也比較大。因而在業務需求不高的情況下可以采用基于TCP/IP的定位業務網絡進行初級定位，在業務需求量增加后可采用基于PN4747和TCP/IP共存的定位業務網絡。

三、結束語

從CDMA無線定位技術看，AFLT和GPS混合定位技術是比較理想的定位技術，能夠實現高精度、較高速度和高可用性定位。對于CDMA組網方案，在業務需求不高的情況下可以采用基于TCP/IP的定位業務網絡進行初級定位，在業務需求量增加后可采用基于PN4747和TCP/IP共存的定位業務網絡。

參考文獻

[1]楊寧，常永宇. CDMA無線定位技術與組網方案的研究[J].現代電信科技，2012（27）