提供位置業務（LBS）的需要相應的定位技術。定位技術主要有3類，即基于終端的定位技術、基于網絡的定位技術、基于終端-網絡混合的定位技術?；诮K端的定位技術又稱移動臺自主定位技術，是指移動終端利用接收到的信號進行位置估算來進行終端定位，以GPS、GLONASS等技術為代表?；诰W絡的定位技術是在網絡端測算移動終端發送的信號，并進行相應的位置估算，這種定位方式可以基于現有的移動通信網絡來實現。此外，還可以對兩種方案綜合實施，即基于終端和網絡的混合定位技術，如：網絡輔助的定位、終端輔助的定位、GPS輔助定位(Assist-GPS)等等。

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針對現有移動通信網絡，如果采用基于終端的定位方案或GPS輔助定位方案（混合定位方案），必須對現有的移動終端進行改動，增加必要的軟硬件設備，如集成GPS接收機，還必須通過空中接口將定位信息傳送回移動蜂窩網絡。而基于網絡的定位方案只需對移動通信網絡設備作適當擴充、改動，不需要對現有移動終端作任何改動，適用于現有的移動通信網絡。

不同的移動定位技術原理都大致相同：即對信號的某種特征測量值的檢測，并采用一定的位置估計算法來確定位置。下面對基于終端、基于網絡、基于終端和網絡混合的常見定位技術進行介紹。

一、基于網絡的定位技術

1、基于小區識別號（CELL-ID）的定位技術

在移動網絡中，用戶所屬的小區是被網絡所實時監控的。在移動終端的位置更新、呼叫處理、短消息傳送以及切換等過程中，BSC會將用戶所在基站扇區的CELL-ID傳送給MSC，用這個網絡標識可以確定手機終端的位置。通常，以此扇區中心的經緯度來代表移動終端的位置。由于是利用基站的位置代表移動終端的位置，故其精確度與地面蜂窩基站的密度成正比。若是小區足夠小，則CELL-ID定位技術的精度就比較高。在城市中，由于基站比較密集，CELL-ID定位技術能夠滿足對精度要求較低位置服務的需求。在我國，移動運營商已基于CELL-ID定位技術開展了部分低精度位置業務。和其他定位技術相比，CELL-ID技術的優缺點如下表1-1所示。

表1-1：CELL-ID技術的優缺點

2、基于電波到達時間（TOA，Time Of Arrival）的定位技術

TOA定位技術的基本原理是：通過測出電波從移動終端傳播到多個基站的時間來確定移動終端的位置。若電波從移動終端到第i個基站的傳播時間為T，電波傳播速度為C，終端的位置坐標為Xo，Yo，基站位置坐標為Xi，Yi，則終端必定處在以Xi，Yi為圓心，以CT為半徑的圓上。在多個基站上進行上述計算，則移動終端的二維位置坐標可由3個以上圓的相交點確定，從而確定Xo，Yo，其定位原理如圖1-2所示。利用TOA技術進行定位需要移動終端和參與定位基站之間的時間精確同步，并且在其發射信號中要包含發射時間標記以便接收基站信號到達時間，從而確定信號所傳播的距離。一般來說，必須通過與在基站上安裝了GPS或原子鐘的移動網絡之間的同步來實現。利用TOA技術進行定位時無需對終端進行改動，相對于CELL-ID技術，其定位精度較高，但其實現需要對網元做一定修改。

圖1-2：TOA定位技術原理

3、基于電波到達時間差的TDOA (Time Difference Of Arrival)定位技術

TDOA定位技術的原理是通過檢測電波到達兩個基站的時間差，而不是由到達的絕對時間來確定移動終端的位置，因而降低了對時間的同步要求。移動終端位于以兩個基站為焦點的雙曲線方程上，確定移動終端的二維位置坐標需要建立兩個以上雙曲線方程，雙曲線的交點即為終端的二維位置坐標，其定位原理如圖1-3所示。由于這種定位技術不要求移動終端和基站之間的同步，故在誤差環境下性能相對優越。它也是基于網絡的定位方案，優點是精度較高，實現容易，但是，為了保證定時精度，也需要改造基站設備。

圖1-3：TDOA定位技術原理

二、基于終端的定位技術

基于終端的定位技術以GPS為代表，通過在終端中集成GPS接收機模塊，并改造手機天線，從而實現終端定位。GPS利用了離地面約2萬千米高的軌道上運行的24顆人造衛星所發出的信號，通過三角測量的方法進行定位。在進行定位時，由于衛星的位置精確可知，根據三維坐標中的距離公式，利用3顆衛星，組成3個方程式，解出GPS接收機的位置(X，Y，Z)?？紤]到衛星時鐘與接收機時鐘間的誤差，實際上存在4個未知數，X、Y、Z和鐘差，因而需要GPS接收機搜索空域中可用的4顆衛星，形成4個方程式進行求解，從而得到GPS接收機的經緯度和高程。如圖2-1所示。其算法如下,2-2所示，其中Xi，Yi，Zi是第i顆衛星的空間坐標，dTi是第i顆衛星已知的相對于標準GPS時鐘的偏差，pi是測量出的第i顆衛星到GPS接收機的距離，dt是未知的GPS接收機與標準GPS時間的鐘差。

圖2-1：3顆衛星決定二維位置，4顆衛星決定三維位置

圖2-2：GPS算法

GPS定位精度可達到5~15m。其主要特點是定位精度高，各項參數能夠完全滿足系統需求，能夠滿足導航等高精度業務的需求。但在GPS接收機不知道自己的大概位置時，就必須搜索整個碼相位和頻率空間來尋找可用的衛星。因而，對于獨立的GPS接收機，初始捕獲衛星時間較長，不能滿足一些緊急應用；另外，由于在室內和有高層建筑遮擋的城市中無法搜索到有用衛星，故在這些遮擋物下不能提供有效的定位服務。

三、基于終端和網絡混合的A-GPS技術

1、GPS的定位技術的不足

基于GPS的定位技術存在大量問題，下表3-1給出了3個較為突出的問題，這些問題的根本原因在于：GPS要對全球所有的GPS衛星進行搜索，自然會出現時間長、耗電等問題。

表3-1：GPS定位技術的突出問題

2、A-GPS技術介紹

為解決GPS定位技術的這些弱點，采用A-GPS技術能滿足對即時定位要求較高的高精度位置業務（如緊急呼叫等）的需求。A-GPS技術是一種結合了基站信息和GPS信息對移動終端進行定位的技術。該技術的原理是：利用了移動網本身的粗定位功能，在有限的范圍內根據GPS網絡尋找衛星進行同步，從而達到快速的、高精度的定位。要實現A-GPS定位技術一般需要建立一個GPS參考網絡(廣域差分GPS網絡)，該參考網絡和通信網絡相連，實時提供相關的衛星信息。GPS參考網絡系統一般由3部分組成：GPS參考接收站、網關、管理平臺等。其系統結構一般如圖3-2所示。

圖3-2：參考網絡系統結構

參考網絡中的GPS接收器連續運行，時刻搜索本空域中的GPS衛星，接收并向網絡提供以下數據：衛星可見性、衛星初始段的星歷、當前衛星星歷、多普勒參數、偽距、載波相位及導航信息等。GPS參考接收站中的GPS天線及接收器用于接收衛星數據，GPS參考接收站的路由器將相關衛星數據封裝成IP包；網關用于接收GPS參考接收站傳來的IP包，并從中分離出單個衛星數據包，再廣播到管理平臺的相關數據管理部分；管理平臺獲取移動終端服務區上空所有可見衛星的數據，并提供給位置業務平臺，位置業務平臺獲取相關數據后，根據目前移動終端的大概位置(在A-GPS定位中，終端的粗精度位置一般是通過CELL-ID定位方式來確定)，提供天文歷書和GPS星歷數據給移動終端，并為非同步系統提供時間恢復計算(CDMA系統不需要該計算)，確定時間偏置，觀察衛星的運行狀況等。此外，支持A-GPS定位技術的終端需增加GPS天線、無線射頻變頻電路、數字信號處理器及相應的軟件來完成接收到的GPS信號的相關運算與邏輯。其具體流程如下表3-2所示。

表3-2：參考網絡系統流程

3、A-GPS技術的分類

根據最終位置信息是由終端計算出還是由網絡計算出，A-GPS技術又分為以終端為主(MSB，MS-BASED)、以終端為輔(MSA，MS-ASSISTED)的兩種方式，MSB方式是終端計算位置信息，并傳送給位置業務平臺，此方式和GPS技術相比，僅在初始搜星時用到網絡側提供的GPS輔助信息，加快手機搜星過程，故這種方式對終端的要求較高，需要終端具有較強大的A-GPS功能模塊。MSA方式是手機完成定位相關計算數據的測量，并交于位置業務平臺處理來完成最后的位置信息計算，由于位置信息的計算不在終端內完成，這種方式對終端A-GPS功能模塊的要求較低。在導航等需實時計算位置信息的應用中，通常采用MSB方式。A-GPS又有控制平面(Control-plane)和用戶平面(User-plane)兩種基本的網絡拓撲結構，控制平面方式是指衛星信號信息在GSM網絡上傳送，此時，位置業務平臺、核心網設備、無線網絡設備、終端等需進行相應的軟硬件升級；用戶平面方式是衛星信號信息在分組網絡上傳送，只需位置業務平臺、終端做相應的軟硬件升級，相比控制平面方式較節省投資。OMA的SUPL (Secured User Plane Location) A-GPS定位標準即采用這種方式，并且，SUPL協議較好地集成了CELL-ID技術，在GPS信號強度較弱時，可自動切換到CELL-ID定位方式。

四、小結

表4-1是我們對上述的各項定位技術進行的優缺點匯總。由表4-1可以看出，隨著定位精度的逐漸提高，對網絡和終端所進行的改動量也逐漸變大，針對當前所要求的應用，需要在付出代價與獲得價值之間作出權衡。從精度角度而言，沒有最好的技術，只有最合適的技術。

表4-1：幾種定位方法的比較

其實，上述幾種定位方法是基本的方法，結合相應的技術，可以組成更多的定位方法?；陉懙匾苿訜o線通信系統，尤其是2G、3G和4G的各種移動通信系統所支持的更多定位技術詳見下表4-2；表4-3給出了有關定位技術的中英文對照。

表4-2：各種移動通信系統所支持的各種定位技術

表4-3：有關定位技術的中英文對照

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