魏子賀

[摘 要]近幾年來本國(guó)國(guó)內(nèi)研發(fā)的一種數(shù)字蜂窩通信系統(tǒng)即GSM系統(tǒng)是一種發(fā)展最成熟并且市場(chǎng)占有率大的通信系統(tǒng)。移動(dòng)技術(shù)，尤其是GSM系統(tǒng)下的移動(dòng)定位技術(shù)，在GSM系統(tǒng)用戶數(shù)量的不斷增長(zhǎng)并且用戶需求的不斷增加的今天，已經(jīng)成為現(xiàn)階段移動(dòng)通信領(lǐng)域最主要解決的關(guān)鍵問題。 本文分析研究了GSM系統(tǒng)的移動(dòng)定位問題。文章依次敘述了GSM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的組成、各種定位技術(shù)的基本原理及相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行討論了定位精度的各種影響因素，并且用建數(shù)學(xué)模型的方法建立了定位策略的模型。之后創(chuàng)建了移動(dòng)定位的系統(tǒng)仿真的總體結(jié)構(gòu)，并對(duì)各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并介紹了基于蜂窩系統(tǒng)的無(wú)線定位技術(shù)的各種應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞] GSM 移動(dòng)定位 TA定位法

混合定位法（TOA—AOA定位法）

該方法是在系統(tǒng)中同時(shí)利用不同類型的信號(hào)特征測(cè)量值，如綜合AOA和TOA的定位技術(shù)方法叫TOA—AOA定位法。用由移動(dòng)臺(tái)的服務(wù)基站測(cè)量移動(dòng)臺(tái)發(fā)射信號(hào)到達(dá)移動(dòng)臺(tái)的時(shí)間和角度的方法是其基本思想。發(fā)射信號(hào)中也要包含發(fā)射時(shí)間標(biāo)記的方式是與TOA定位法相同；通過基站的同步信道來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)臺(tái)時(shí)間和服務(wù)基站時(shí)間同步，并且不要求網(wǎng)絡(luò)的基站時(shí)間同步。若想知道移動(dòng)臺(tái)的位置，用TOA—AOA定位法只需要一個(gè)基站參數(shù)測(cè)量即可。

移動(dòng)臺(tái)定位仿真系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本章介紹了移動(dòng)通信系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括通信信號(hào)發(fā)射之前經(jīng)過的擴(kuò)展頻譜處理和數(shù)字調(diào)制處理、信號(hào)定位過程、信號(hào)定位后檢測(cè)信號(hào)和對(duì)移動(dòng)臺(tái)的位置估計(jì)。定位信道模型、信號(hào)檢測(cè)模塊及定位估計(jì)模塊、基站信號(hào)發(fā)射、是組成仿真系統(tǒng)的四個(gè)部分。其中信號(hào)的擴(kuò)頻、加擾、成型濾波功能是由信號(hào)發(fā)射模塊完成的；不同環(huán)境下的定位信道模型由信道部分完成；信號(hào)接收測(cè)量部分完成多徑搜索以及TA參數(shù)估計(jì)；位置估計(jì)模塊根據(jù)測(cè)量結(jié)果估計(jì)出移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前位置。

基站信號(hào)發(fā)射模塊

π/4—DQPSK是一種線性調(diào)制，它具有較高的頻譜利用率但包絡(luò)不穩(wěn)定。若在發(fā)射中采用非線性功率放大器，將會(huì)使已調(diào)信號(hào)的頻譜展寬，從而降低了頻譜利用率。不能滿足對(duì)相鄰信道干擾功率電平比本信道的功率電平低60～70dB的要求；若采用線性功率放大器，則其功率效率較差。為改善功率放大器的動(dòng)態(tài)范圍，π/4—DQPSK的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)采用笛卡爾坐標(biāo)負(fù)反饋控制和AB類功率放大器。

無(wú)限信號(hào)測(cè)量

所謂的多徑傳播是由無(wú)線信號(hào)經(jīng)過無(wú)線信道時(shí)受到障礙物的作用而產(chǎn)生反射、衍射、散射等現(xiàn)象從而產(chǎn)生的；同時(shí)每一徑又會(huì)產(chǎn)生所謂的小尺度衰落是由于移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)（或無(wú)線環(huán)境的變化）所產(chǎn)生的；我們稱為無(wú)線傳播為NLOS（Non—Line of sight）傳播是發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間不存在可視的路徑，移動(dòng)臺(tái)定位測(cè)量中誤差的主要來源由以上這三個(gè)因素一起構(gòu)成，因此，移動(dòng)臺(tái)定位技術(shù)研究中的另一個(gè)研究重點(diǎn)是如何從如此惡劣的無(wú)線環(huán)境中準(zhǔn)確地測(cè)出無(wú)線信號(hào)的傳播時(shí)延，以此來估計(jì)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離（或距離差）。

位置估計(jì)模塊

獲得移動(dòng)臺(tái)的當(dāng)前地理位置是移動(dòng)定位要解決的根本問題就。通過對(duì)接收到的無(wú)線電波的一些參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，然后根據(jù)特定的算法來判斷出移動(dòng)臺(tái)當(dāng)前的位置；測(cè)量參數(shù)一般包括傳輸時(shí)間、幅度、相位、和到達(dá)角度等。由于移動(dòng)臺(tái)和蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的固定設(shè)施之間采用無(wú)線通信，所以解決這一問題普遍的方法為無(wú)線定位。

無(wú)線定位的應(yīng)用技術(shù)

蜂窩系統(tǒng)具有多種功能，一種是實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)臺(tái)的定位功能E—911定位需求，還有具有多種用途，另外還有可為企業(yè)提供商業(yè)機(jī)會(huì)。

移動(dòng)通信從產(chǎn)生到現(xiàn)在的歷史并不長(zhǎng)，然而移動(dòng)通信的發(fā)展卻比人們的預(yù)料要超出很多，特別是近來十年，移動(dòng)通信設(shè)備在質(zhì)量、使用方面和可靠性等方面通過計(jì)算機(jī)和軟件工程和微電子技術(shù)的發(fā)展，都達(dá)到了日新月異的境地。

通過移動(dòng)通信發(fā)展歷程，三個(gè)階段可把當(dāng)代移動(dòng)通信描述出來：

（1）以模擬調(diào)頻、頻分多址為第一代移動(dòng)通信主體，包括公用移動(dòng)通信系統(tǒng)以蜂窩系統(tǒng)為代表、專用移動(dòng)通信系統(tǒng)以及無(wú)繩電話以集群系統(tǒng)為代表。

（3）以數(shù)字傳輸、時(shí)分多址或碼分多址為第二代移動(dòng)通信主體技術(shù)，稱之為數(shù)字移動(dòng)通信。包括數(shù)字無(wú)繩電話系統(tǒng)、數(shù)字蜂窩系統(tǒng)、和數(shù)字集群系統(tǒng)等。

（2）以世界范圍的個(gè)人通信為第三代的移動(dòng)通信目標(biāo)。

美國(guó)是最早使用移動(dòng)臺(tái)定位的，美國(guó)軍方耗巨資建立了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS），就是為了增強(qiáng)美國(guó)及其盟國(guó)軍事力量。人們隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展尤其是通信網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展以及人們生活水平的提高的同時(shí)，也希望通過各種高科技手段來為自己服務(wù)從而提高生活的質(zhì)量。在這種情況背景下，以移動(dòng)臺(tái)位置信息為特征的移動(dòng)臺(tái)定位服務(wù)的需求成為人們的熱門。

本文的主要內(nèi)容及工作：

對(duì)移動(dòng)臺(tái)定位的一些基本概念進(jìn)行系統(tǒng)的敘述；

分析和討論了對(duì)GSM系統(tǒng)中得移動(dòng)臺(tái)定位技術(shù)，其中有GSM系統(tǒng)中的移動(dòng)臺(tái)定位體系結(jié)構(gòu)、各種標(biāo)準(zhǔn)的定位方法以及定位流程，分析了GSM系統(tǒng)中的四種標(biāo)準(zhǔn)定位技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，并移動(dòng)臺(tái)定位技術(shù)進(jìn)行了分析和總結(jié)；

本文為GSM系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的定位功能的進(jìn)一步深入研究或?qū)崿F(xiàn)打下基礎(chǔ)?；谝苿?dòng)定位的各種應(yīng)用肯定會(huì)隨著移動(dòng)定位技術(shù)和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步成熟越來越多，因而我們加強(qiáng)對(duì)研究GSM網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線定位技術(shù)，握時(shí)代脈搏，超越外國(guó)的蜂窩移動(dòng)通信，取得先進(jìn)技術(shù)，對(duì)于國(guó)內(nèi)的技術(shù)發(fā)展有很重要意義。