移動通信網(wǎng)絡的移動臺定位技術(shù)及應用

　　0 概述

　　隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們的活動范圍越來越大，不確定性也愈來愈大。在移動通信中，用戶的位置信息不僅對整個移動通信網(wǎng)絡來說是極其重要的，對用戶來說也是非常重要的。

　　a）對行業(yè)用戶來說，位置信息主要用于監(jiān)控管理、定時定位、安全報警、指揮調(diào)度、物流、遙控遙測等；

　　b）對個體用戶來說，位置信息可用于個人的緊急救援、老人及小孩的定位與報警、旅游安全的自主定位、查找周圍信息，以及親友跟蹤定位、游艇定位、移動氣象、移動黃頁等。

　　目前，在移動運營商的引導下，位置服務正在逐步滲透到人們的衣食住行之中，而開展位置服務的前提是對移動通信網(wǎng)絡中的移動臺（MS）進行定位。本文結(jié)合實際應用對無線定位技術(shù)進行較全面的闡述，以期將長期以來積累的定位知識與大家分享。

　　1 無線定位的概念

　　a）無線定位是指利用無線電波信號確定一個移動臺所在位置的能力。位置信息一般包括與移動臺有關(guān)的坐標（二維或三維），通常指移動臺所處位置的經(jīng)度、緯度和高度信息。

　　b）定位系統(tǒng)的精度是定位的主要質(zhì)量指標，一般定義為位于準確區(qū)域周圍的不確定區(qū)域，經(jīng)過多次定位測量得到一個百分比值。如67%的定位測量能夠把移動臺定位在距離實際位置50 m的范圍之內(nèi)，95%的定位測量能夠把移動臺定位在距離實際位置150 m的范圍之內(nèi)。
不同的定位服務對定位精度的要求不同，如天氣預報、交通信息只要求達到200 km，避免交通堵塞的車輛管理需要達到1 km，而導航、設備定位則需要達到10～50 m。
c）國際上對無線定位技術(shù)的研究與應用始于20世紀60年代的自動車輛導航系統(tǒng)（AVL）， 最早的定位服務源于1996年美國政府FCC對突發(fā)事件服務制定的強制性法規(guī)（E-911法規(guī)），明確規(guī)定了提供E-911定位服務將是今后各種蜂窩網(wǎng)絡，特別是3G網(wǎng)絡必備的基本功能。

　　2 定位方法及應用

　　對移動通信網(wǎng)絡中移動臺的定位方法主要包括兩大類，當然也包括將二者結(jié)合起來的混合定位：

　　a）利用移動通信網(wǎng)絡的基站（BS）和移動臺之間傳播的無線電波信號的特征參數(shù)進行定位；

　　b）利用移動臺內(nèi)置的GPS接收模塊，接收GPS導航電文進行定位。

　　2.1 利用無線電波信號的特征參數(shù)進行定位

　　此類方法是通過檢測位于已知位置的基站和移動臺之間傳播的無線電波信號的特征參數(shù)，來確定移動臺的距離或者方向或者全部。

　　目前的移動通信網(wǎng)絡都是蜂窩網(wǎng)絡，蜂窩網(wǎng)絡常用的移動臺定位方法主要分為基于方向的定位和基于距離的定位。

　　2.1.1 基于方向的定位技術(shù)

　　到達角（AOA）定位技術(shù)是基站利用接收機天線陣列測出移動臺發(fā)射電波的入射角，即信號的方向，構(gòu)成基站到移動臺的徑向連線，即方位線。如果測量方向的精度（大約是天線陣列的波束寬度）為±θs，則基站處的AOA測量可以把移動臺限定在角度大約為2θs的視線路徑上。2個基站的AOA測量就能夠確定目標移動臺的位置。

　　這種方法的原理非常簡單，但在實際應用中存在一些難以克服的缺點，目前在移動臺定位中用得不多。

　　對于處于城市的微小區(qū)來講，引起射頻信號反射的障礙物較多，且其到移動臺的距離與小區(qū)半徑可以相比，這樣就會引起比較大的角測量誤差。在這種情況下，基于AOA的定位方法沒有實際的意義。

　　對于宏小區(qū)來講，因為其基站一般處于比較高的位置，與小區(qū)半徑相比，引起射頻信號反射的障礙物多位于移動臺附近，非視距傳播（NLOS）引起的角測量誤差比較小，所以測量信號到達角的定位方法多用于宏小區(qū)，或者與其他定位技術(shù)混合使用來提高定位精度。

　　2.1.2 基于距離的定位技術(shù)

　　移動臺和基站之間距離的估計可以通過接收信號的強度、到達時間、到達時間差和信號的相位來獲得。估計確定移動臺在二維空間的位置需要3次測量，確定移動臺在三維空間的位置需要4次測量。

　　基站與移動臺之間的距離估計值為d，則移動臺可以被定位在以基站為中心、半徑為d的圓上；第二次測量將其定位在2個圓相交的圓弧里；第三次測量就鎖定了移動臺的位置。

　　基于距離的定位技術(shù)包括起源蜂窩小區(qū)技術(shù)、 基于時間或時間差的定位法、場強定位法、相位法和信號指紋數(shù)據(jù)庫法，以下對其中幾種定位方法作簡單介紹。

　　1） 起源蜂窩小區(qū)技術(shù)

　　起源蜂窩小區(qū)技術(shù)是根據(jù)移動臺所處的小區(qū)標識號（Cell ID）來確定用戶的位置。移動臺在當前小區(qū)注冊后，在網(wǎng)絡中就會有相對應的Cell ID，只要系統(tǒng)知道該小區(qū)基站的中心位置（地圖中的位置）和小區(qū)的覆蓋半徑，就能夠獲取移動臺的位置信息。

　　這種技術(shù)一般只能定位到某個基站或者基站下面的某個扇區(qū)，它的定位精度取決于基站的密集程度，定位誤差一般大于200 m，屬低精度定位，也可以利用RX、TA等參數(shù)進行優(yōu)化。

　　目前中國移動和中國聯(lián)通實施的粗定位服務基本上都采用這種定位方法。對CDMA網(wǎng)絡，實現(xiàn)Cell ID定位技術(shù)要求核心網(wǎng)絡支持IS41D和TIA／EIA／IS-848 WIN II Enhanced Charging Service或PN4747，并增加MPC、PDE設備；對GSM網(wǎng)絡，實現(xiàn)Cell ID定位技術(shù)要求HLR支持Camel Phase II，MSC需支持MAP Phase II+，并增加GMLC、SMLC設備。

　　2） 基于時間或時間差的定位法

　　基于時間或時間差的定位法包括上行鏈路信號到達時間法、上行鏈路信號到達時間差法和下行鏈路信號到達時間差法（增強觀測時間差和到達觀測時間差）。

　　（1） 上行鏈路信號到達時間（TOA）法

　　如果移動臺和基站處于可視的范圍內(nèi)，則其間的距離見式（1）。當已知3個移動臺與基站的傳播時延時，就可計算出移動臺的位置。

di＝cΔti（1）

式中：

c－－光速

Δti－－無線電波信號在移動臺和BSi之間的傳播時延

　　當移動臺與基站不處于直視范圍，則對移動臺位置的估計會產(chǎn)生誤差，即圖中的圓弧不能相交于一點。如此可采用移動臺位置與TOA圓弧間的距離為均方誤差最小的方法。如果有多于3個的TOA測量結(jié)果，則精度可以提高。

　　（2）上行鏈路信號到達時間差（TDOA）法

　　本方法是基于收到不同基站信號的時間差進行定位，常被歸類為中精度定位技術(shù)。如果移動臺收到的相鄰BS1和BS2的信號的時間差為Δt，且移動臺與基站處于可視范圍內(nèi)，則移動臺的位置在一條雙曲線上。采用3個不同的基站可以測到2個TDOA，移動臺位于2個TDOA決定的雙曲線的交點上。相鄰2個基站的距離差見式（2）。

（d1-d2）=cΔt（2）

式中：

d1－－移動臺到BS1的距離

d2－－移動臺到BS2的距離

　　與TOA法相似，TDOA法可以采用移動臺到雙曲線距離均方誤差最小的算法，條件是有2個以上可以用來計算的TDOA值。

　　TDOA法與TOA法比較優(yōu)點之一是：計算TDOA值時，計算誤差對所有的基站是相同的且其和為零，這些誤差包括公共多徑時延和同步誤差。

　�。�3）增強觀測時間差（E－OTD）法

　　E－OTD法是通過在參考點上放置位置測量單元來實現(xiàn)的,這些參考點分布在區(qū)域較廣的許多站點上，并有一個精確的定時源。當具有E－OTD功能的手機和位置測量單元接收到來自至少3個基站信號時，從每個基站到達手機和位置測量單元的時間差將被計算出來，這些差值可以產(chǎn)生幾組交叉雙曲線，由此可以估計出手機的位置。

　　a）在非同步網(wǎng)絡（如GSM網(wǎng)絡）中，為了能夠進行精確的定位計算，至少需要移動臺對3個不同的基站進行E-OTD測量，同時需要網(wǎng)絡用位置測量單元測量基站之間的相對時間差 （RTD）或絕對時間差（ATD）。

　　E-OTD為GSM網(wǎng)絡常用的定位技術(shù)，可以提供的定位精度在50～125 m之間，但它的響應速度比較慢，往往需要約5 s的時間。同AOA一樣，E－OTD也會受到市區(qū)多徑效應的影響，導致E－OTD在決定信號觀測點上比較困難。另外它也需要對手機軟件進行改進，并增加定位測量單元。

　　b）在CDMA網(wǎng)絡中，與此類似的定位技術(shù)稱為AFLT （Advanced Forward Link Trilateration）。這種技術(shù)充分利用了CDMA信號的特性，對網(wǎng)絡和手機的改動都很小，但要求CDMA網(wǎng)絡支持PN4747協(xié)議，并增加MPC、PDE設備。

　　在進行定位時，CDMA手機同時接收多個基站的導頻信號，通過接收到的信號碼片時延來確定到附近幾個基站的距離，最后利用基站準確位置和距離確定手機位置。
AFLT定位精度與基站的密度相關(guān)，一般可以達到200 m以內(nèi)，屬中精度定位技術(shù)。

　　3）場強定位法（SA）

　　這項技術(shù)利用移動臺靠近或遠離基站時所帶來的信號衰減變化來估計移動臺的方位。如果移動臺發(fā)出的信號功率已知，那么在另一點測量信號功率時，就可以利用一定的傳播模型估計出移動臺與該點的距離。

　　然而，由于小區(qū)基站的扇形特性、天線有可能傾斜以及無線系統(tǒng)的不斷調(diào)整，發(fā)現(xiàn)傳送功率這個過程可能會十分復雜；而且信號并不只因為傳輸距離而產(chǎn)生衰減，其他因素如穿越墻、植物、金屬、玻璃、車輛等都會對信號功率產(chǎn)生影響；功率測量電路也無法區(qū)分多個方向接收到的功率（如直接的和反射的）。因此這項技術(shù)被認為是定位技術(shù)中最不可靠的一種，在移動通信網(wǎng)絡的移動臺定位時很少用到。

　　采用上述各種定位技術(shù)進行精確定位的前提是無線電波信號在收發(fā)信機之間能視距傳播，然而，在實際蜂窩網(wǎng)絡中，定位精度往往會受到非視距傳播的影響。

　　2.2 利用移動臺接收的GPS導航電文進行定位

　　2.2.1 GPS簡介

　　GPS是美軍20世紀70年代初在“子午儀衛(wèi)星導航定位”技術(shù)上發(fā)展起來的具有全球性、全能性（陸地、海洋、航空與航天）、全天候性優(yōu)勢的導航定位、定時、測速系統(tǒng)，是目前惟一能夠正常運行并向全球用戶提供導航定位服務的系統(tǒng)。

　　GPS由3大子系統(tǒng)構(gòu)成：空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、用戶接收系統(tǒng)。

　　a）空間衛(wèi)星系統(tǒng)由均勻分布在6個軌道平面上的24顆高軌道工作衛(wèi)星構(gòu)成，每顆衛(wèi)星每12 h（恒星時）沿近圓形軌道繞地球一周，由星載高精度原子鐘（基頻F=10.23 MHz）控制無線電發(fā)射機在“低噪音窗口”附近發(fā)射L1、L2兩種載波，向全球的用戶接收系統(tǒng)連續(xù)播發(fā)GPS導航信號。

　　GPS衛(wèi)星向用戶發(fā)送的導航電文是一種不歸零的二進制數(shù)據(jù)碼D（t），碼率fd=50 Hz。為了節(jié)省衛(wèi)星的電能，增強GPS信號的抗干擾性、保密性，實現(xiàn)遙遠的衛(wèi)星通信，GPS衛(wèi)星采用偽噪聲碼對D碼作二級調(diào)制，即先將D碼調(diào)制成偽噪聲碼（P碼和C／A碼），再將上述2噪聲碼調(diào)制在L1、L2兩載波上，形成向用戶發(fā)射的GPS射電信號。因此，GPS信號包括2種載波（L1、L2）和2種偽噪聲碼（P碼、C／A碼）。這4種GPS信號的頻率皆源于10.23 MHz的基準頻率�；鶞暑l率與各信號頻率之間存在一定的比例。其中，P碼為精確碼，只供美國軍方、政府機關(guān)以及得到美國政府批準的民用用戶使用；C／A碼為粗碼，其定位和時間精度均低于P碼，目前全世界的民用用戶均可不受限制地免費使用。

　　GPS工作衛(wèi)星組網(wǎng)保障全球任一時刻、任一地點都可對4顆以上的衛(wèi)星進行觀測（無阻擋情況下最多可達11顆），實現(xiàn)連續(xù)、實時的導航和定位。

　　b）地面監(jiān)控系統(tǒng)由均勻分布在美國本土和三大洋的美軍基地上的5個監(jiān)測站、1個主控站和3個注入站構(gòu)成。該系統(tǒng)對空間衛(wèi)星系統(tǒng)進行監(jiān)測、控制，并向每顆衛(wèi)星注入更新的導航電文。

　　c）用戶接收系統(tǒng)主要由以無線電傳感和計算機技術(shù)支撐的GPS衛(wèi)星接收機和GPS數(shù)據(jù)處理軟件構(gòu)成。

　　GPS衛(wèi)星接收機的基本結(jié)構(gòu)是天線單元和接收單元2部分。天線單元的主要作用是，當GPS衛(wèi)星從地平線上升起時能捕獲、跟蹤衛(wèi)星，并接收、放大GPS信號；接收單元的主要作用是，記錄GPS信號，并對信號進行解調(diào)和濾波處理，還原出GPS衛(wèi)星發(fā)送的導航電文，解求信號在站星間的傳播時間和載波相位差，實時地獲得導航定位數(shù)據(jù)或采用測后處理的方式，獲得定位、測速、定時等數(shù)據(jù)。

　　GPS數(shù)據(jù)處理軟件對GPS接收機獲取的衛(wèi)星測量記錄數(shù)據(jù)進行“粗加工”、“預處理”，并對處理結(jié)果進行平差計算、坐標轉(zhuǎn)換及分析綜合處理；解得測站的三維坐標，測體的坐標、運動速度、方向及精確時刻。移動臺內(nèi)置的GPS天線和GPS芯片完成此部分功能。

　　2.2.2 GPS定位的基本方法

　　GPS是以三角測量定位原理來進行定位的。它采用多星高軌測距體制，以接收機至GPS衛(wèi)星之間的距離作為基本觀測量。當?shù)孛嬗脩舻腉PS接收機同時接收到3顆以上衛(wèi)星的信號后，通過使用偽距測量或載波相位測量，測算出衛(wèi)星信號到接收機所需要的時間、距離，再結(jié)合各衛(wèi)星所處的位置信息，將衛(wèi)星至用戶的多個等距離球面相交后，即可確定用戶的三維（經(jīng)度、緯度、高度）坐標以及速度、時間等相關(guān)參數(shù)。計算經(jīng)度、緯度至少需要3顆衛(wèi)星，再加一顆就可以計算高度。

　　目前在國內(nèi)運用的移動臺定位技術(shù)主要有兩種，純粹的GPS定位技術(shù)、A-GPS技術(shù)和gpsOne定位技術(shù)。其中純粹的GPS定位技術(shù)多用于專用的GPS定位終端（如車載臺）；A-GPS技術(shù)目前在中國移動部分省（市）的位置服務中采用，gpsOne定位技術(shù)在中國聯(lián)通的“定位之星”等位置服務中采用。

　　1）基于終端的GPS定位技術(shù)

　　基于終端的GPS定位技術(shù)主要是利用移動臺上的GPS接收機來實現(xiàn)GPS定位。定位方式是移動臺需要接收4個以上的GPS衛(wèi)星信號，并且解調(diào)衛(wèi)星的導航電文，隨后，移動臺利用信號時延得出到各個衛(wèi)星的偽距，利用這些信息就可以計算出移動臺的精確位置。

　　基于終端的GPS定位技術(shù)的定位精度一般在幾米到十幾米，可以滿足高端用戶高精度定位的要求。但是受終端所在環(huán)境影響較大，如當用戶在室內(nèi)或在高大建筑物之間時，由于可見的GPS衛(wèi)星數(shù)量較少，定位精度將會大大降低，甚至無法完成定位。
目前大部分車載臺采用純粹的GPS定位，車載臺內(nèi)置GPS天線和GPS處理芯片，實現(xiàn)自定位，并通過GPRS／CDMA 1x網(wǎng)絡將定位信息傳給后臺，如車輛調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛的調(diào)度等業(yè)務。

　　2）網(wǎng)絡輔助GPS的定位技術(shù)（A-GPS）

　　利用純粹的GPS定位，可能要求多至幾分鐘來提供冷定位，這在有生命危險的情況下是非常不適用的。為了解決以上問題，可采用A-GPS定位技術(shù)。由集成在移動臺上的GPS接收機和網(wǎng)絡中的GPS輔助設備（如接收衛(wèi)星信息的RGPS站），利用GPS系統(tǒng)實現(xiàn)對移動臺的自定位。

　　它的基本原理是：網(wǎng)絡向移動臺提供輔助GPS信息，包括GPS偽距測量的輔助信息（如GPS捕獲輔助信息、GPS定位輔助信息、GPS靈敏度輔助信息、GPS衛(wèi)星工作狀況信息等）和移動臺位置計算的輔助信息（如GPS歷書以及修正數(shù)據(jù)、GPS星歷、GPS導航電文等）。利用這些信息，移動臺可以很快捕獲衛(wèi)星并接收到測量信息，由此計算出移動臺當前所處的位置或交后臺定位中心計算位置。

　　A－GPS定位精度高，理論上，在室外等空曠地區(qū)，正常的GPS工作環(huán)境下，其精度可達5～40 m。如果移動臺處于城區(qū)環(huán)境，無遮擋并且多徑不嚴重，定位精度將在 30～70 m；如果移動臺在室內(nèi)或其他多徑和遮擋嚴重的區(qū)域，此時移動臺難以捕獲到足夠的衛(wèi)星信號，A-GPS 將無法完成定位，這是它的最大局限性。如果要提高在室內(nèi)等GPS信號屏蔽地區(qū)的定位有效性，該方法還需要增添類似于E-OTD方案中的位置測量單元。

　　3）gpsOne定位技術(shù)

　　由于GPS及A-GPS技術(shù)中需要移動臺實時跟蹤4個以上的GPS衛(wèi)星信號，而且還需要根據(jù)獲得的位置信息完成當前位置的計算，這就造成了GPS終端體積較大、耗電較高的特點。

　　gpsOne技術(shù)是美國高通公司在GPS定位技術(shù)基礎(chǔ)上，針對上述缺點進行優(yōu)化，并融合了Cell ID、AFLT等蜂窩定位技術(shù)而形成的一項專利技術(shù)。

　　如果移動臺處于比較空曠的區(qū)域，其上空可見的衛(wèi)星數(shù)量比較多時，可以完全依靠衛(wèi)星的一些參數(shù)進行定位，而不用借助地面網(wǎng)絡中基站的一些參數(shù)。如果可視衛(wèi)星數(shù)量不低于4顆，則采用GPS定位方式。當可視衛(wèi)星數(shù)超過4顆時，還需要選擇4顆合適的衛(wèi)星。

　　如果移動臺處于室內(nèi)或其他復雜環(huán)境下，衛(wèi)星完全不可見，只能完全依靠基站對移動臺進行定位。根據(jù)可接收基站信號數(shù)目的多少，選擇AFLT和Cell ID定位。

　　如果移動臺位于高樓林立的城市繁華地帶或者室內(nèi)的情況下，只有一二顆衛(wèi)星可見，這時可以采取衛(wèi)星和基站數(shù)據(jù)相結(jié)合的方式。

　　a）3顆衛(wèi)星和2個基站。當只有3顆衛(wèi)星可見，則引入基站導頻相位測量輔助定位計算，但同時也引入了基站與移動臺間的時間誤差，因此需要求解5個變量。

　　b）3顆衛(wèi)星和1個基站。假設前反向鏈路傳播時間相同，利用RTD方法，即記錄移動臺發(fā)射時間和基站捕獲時間就可以消除基站與移動臺間的時間誤差。

　�。�2顆衛(wèi)星和2個基站。利用RTD方法消除基站與移動臺間的時間誤差。

　　gpsOne定位技術(shù)需要專用的gpsOne定位終端和后臺建設定位實體PDE來支持。

　　2.3　不同定位技術(shù)的定位精度

　　不同的定位技術(shù)會有不同的定位精度，當然也會受到多種因素的影響，表1給出了通常意義上各種技術(shù)的定位精度。

　　目前，全球范圍內(nèi)應用較多的移動定位技術(shù)主要有基于網(wǎng)絡或STK／UTK卡的Cell ID或COO（Cell of Origin）、TOA／TDOA技術(shù)， E-OTD技術(shù)以及A-GPS、gpsOne技術(shù)。國內(nèi)GSM網(wǎng)絡在現(xiàn)階段多采用簡單的Cell ID定位，CDMA網(wǎng)絡則采用GPS、AFLT、Cell ID的混合定位gpsOne。

　　在WCDMA系統(tǒng)中提供了3種定位技術(shù)：基于Cell ID的定位技術(shù)、OTDOA-IPDL定位技術(shù)和網(wǎng)絡輔助的GPS定位技術(shù)，這3種技術(shù)可以在不同情況下使用。

　　a）基于Cell ID的定位方法可以在定位精度要求較低時使用。

　　b）OTDOA 方法可以在定位精度要求較高并且終端和網(wǎng)絡無GPS接收裝置時使用。

　　OTDOA-IPDL是一種應用于3G網(wǎng)絡下的定位方式，在GSM網(wǎng)絡中也有類似的定位方法，即前面介紹的E-OTD。OTDOA-IPDL的定位精度比 Cell ID方法高，但會受到環(huán)境的影響。在郊區(qū)和農(nóng)村可以將移動臺定位在10～20 m；在城區(qū)由于高大建筑物較多，信號一般要經(jīng)過折射或反射才能到達移動臺，因此定位精度受到影響，定位范圍為100～200 m。一般情況OTDOA定位響應時間在3～6s。

　　c）網(wǎng)絡輔助GPS定位方法則適宜定位精度要求高且終端和網(wǎng)絡都配有GPS接收裝置時使用。

　　3 定位誤差

　　定位精度依賴于電波傳播環(huán)境、接收器設計、噪聲和干擾特性、同一位置冗余測量的數(shù)量、采用信號處理的復雜度。在實際的蜂窩系統(tǒng)中，TDOA／TOA測量誤差通常由以下2部分組成：

　　a）由基站檢測設備帶來的誤差，如移動臺和基站的時鐘同步誤差、檢測設備精度及檢測過程時延帶來的誤差等。這部分誤差隨著定時技術(shù)及信號檢測技術(shù)的發(fā)展而降低。

　　b）由信道，主要是由多徑效應和非視距傳播帶來的誤差。這部分誤差主要取決于信道環(huán)境，可以利用相應算法減少其對定位精度的影響，是現(xiàn)在各國研究的重點。

　　3.1 多徑傳播

　　無線信號的多徑傳播會對測量代表移動臺和基站之間實際距離和方位的直射路徑信號的角度和時延產(chǎn)生較大的干擾，使基于角度和時間測量的定位方法產(chǎn)生較大誤差。窄帶系統(tǒng)中各多徑分量重疊將造成相關(guān)峰位置偏差，寬帶系統(tǒng)能夠在一定程度上實現(xiàn)對各多徑分量分離，改善定位精度。但是若反射分量大于直達分量、干擾影響等均會引起精度降低。

　　目前已提出一些抗多徑傳播的有效方法，如高階譜估計、最小均方估計及擴展的卡爾曼濾波（EKF）等。

　　3.2 非視距傳播

　　非視距傳播是蜂窩網(wǎng)無線定位主要誤差源，即使在無多徑效應和采用高精度定時的情況下，非視距傳播也會引起TOA或TDOA測量誤差。因此，如何降低非視距傳播的影響是提高定位精度的關(guān)鍵。

　　由于對非視距傳播模型以及所帶來的誤差概率統(tǒng)計特性仍然缺乏足夠的認識，因此至今還沒有一個完全有效的方法來解決這一個問題。目前降低非視距傳播影響的方法有：

　　a）利用測距誤差統(tǒng)計的先驗信息將一段時間內(nèi)的NLOS測量值調(diào)節(jié)到接近LOS的測量值；

　　b）降低LS算法中NLOS測量值的權(quán)重，在LS算法中增加約束項等。

　　現(xiàn)在的定位產(chǎn)品也都適當?shù)夭捎昧艘恍┧惴▉淼窒�一部分多徑、非視距誤差，從而提高定位精度。

　　4 定位系統(tǒng)分類

　　為了實現(xiàn)移動臺定位，需要組建相應的定位系統(tǒng)。根據(jù)實際位置計算的網(wǎng)元不同，定位系統(tǒng)可分為以下幾類。

　　4.1 基于移動臺的定位

　　移動臺利用來自多個基站的信號或接收到的衛(wèi)星信號計算出自己的位置，即由移動臺執(zhí)行測量并計算定位結(jié)果，也稱移動臺自定位系統(tǒng)。此種方式不需要建設后臺定位系統(tǒng)，但移動臺需內(nèi)含定位模塊。

　　4.2 基于網(wǎng)絡的定位系統(tǒng)

　　移動通信網(wǎng)絡利用移動臺傳來的信號計算出移動臺位置，即由一個或多個基站執(zhí)行測量，在網(wǎng)絡側(cè)進行定位結(jié)果計算。定位測量一般只能對激活態(tài)下的移動臺進行，對處于空閑態(tài)的移動臺可采取尋呼或發(fā)空短信等方式實現(xiàn)位置更新。

　　基于網(wǎng)絡的定位系統(tǒng)的優(yōu)點在于無需改動現(xiàn)有移動臺，但需要無線網(wǎng)和核心網(wǎng)設備的支持。目前中國移動和中國聯(lián)通建設的粗定位系統(tǒng)采用了基于網(wǎng)絡的定位系統(tǒng)。

　　4.3 網(wǎng)絡輔助的移動臺定位系統(tǒng)

　　網(wǎng)絡輔助的移動臺定位系統(tǒng)是由網(wǎng)絡中多個固定位置接收機同時檢測移動臺發(fā)射的信號，將各接收信號攜帶的某種與移動臺的位置有關(guān)的特征信息從空中接口傳送回移動臺，由集成在移動臺中的位置計算功能（PCF）計算出移動臺的位置。

　　中國移動部分�。ㄊ校┙ㄔO的A-GPS和中國聯(lián)通建設的gpsOne V2（MS-BASE）可歸于此類，即建立RGPS網(wǎng)絡輔助終端自主定位。

　　4.4 移動臺輔助的網(wǎng)絡定位系統(tǒng)

　　基于網(wǎng)絡的移動臺輔助定位方案，由移動臺執(zhí)行測量，測量結(jié)果發(fā)送到網(wǎng)絡側(cè)進行計算。其定位過程是由移動臺檢測網(wǎng)絡中多個固定位置發(fā)射機同時發(fā)射的信號，將各接收信號攜帶的某種與移動臺位置有關(guān)的特征信息由空中接口傳送回網(wǎng)絡，由集成在網(wǎng)絡中的移動臺定位中心（MLC）中的PCF計算出移動臺的估計位置。

　　中國移動和中國聯(lián)通建設的基于UTK／STK卡定位方式和聯(lián)通建設的gpsOne V1也可歸于此類。

　　5 定位系統(tǒng)和定位技術(shù)的選擇

　　在移動通信系統(tǒng)中要實現(xiàn)對移動臺的定位，必須選擇合適的定位系統(tǒng)及合適的定位技術(shù)，一個最優(yōu)的定位系統(tǒng)應以最低的代價（計算復雜度）得到最高的定位精度，并且有良好的可靠性和穩(wěn)健性。在選擇定位系統(tǒng)和定位技術(shù)時，通常要考慮以下因素：

　　a）定位精度：定位精度直接影響到定位服務的質(zhì)量，但實際上不同的定位服務要求的定位精度差異很大。定位服務并不一定都要求技術(shù)最好和功能最強，而是根據(jù)不同的定位服務選擇當前合適的技術(shù)，以較小的成本代價獲取最大的盈利。

　　b）覆蓋能力：在城市中心、郊區(qū)和偏遠地區(qū)，移動通信系統(tǒng)中基站的覆蓋范圍是不同的，而有些定位技術(shù)需要定位網(wǎng)絡的連續(xù)覆蓋，以完成定位的多點測量。

　　c）投資成本：選擇定位方案時，最好的技術(shù)并不一定是最好的選擇。提供的定位精度越高，相應的投資成本也越高。對于運營商來說，在滿足定位精度要求的前提下，更愿意選擇投資小的技術(shù)方案。

　　d）是否支持現(xiàn)有的移動臺：基于移動臺和移動臺輔助的定位技術(shù)通常需要對現(xiàn)有移動臺進行更換或升級。這對于用戶而言，可能會因此放棄或延遲選擇定位服務業(yè)務；而對于生產(chǎn)商來說，必須及時批量生產(chǎn)出與定位技術(shù)配套的移動臺，以滿足市場的需要，這會對業(yè)務開展帶來一定的阻力。

　　e）現(xiàn)有網(wǎng)絡是否支持：基于網(wǎng)絡的定位多需要核心網(wǎng)或無線網(wǎng)滿足某種標準協(xié)議或版本，故選擇定位技術(shù)時應首先考慮網(wǎng)絡是否支持，是否需要大量的網(wǎng)絡升級。

　　6 定位業(yè)務及技術(shù)發(fā)展展望

　　在3G的無線和核心網(wǎng)標準中，都把定位作為網(wǎng)絡固有的屬性來提供，并增加了位置測量單元，故基于網(wǎng)絡的定位精度將大有提高，實現(xiàn)起來也容易得多（不再牽涉到大量的網(wǎng)絡改造），定位業(yè)務也將具有更廣的應用范圍和更好的發(fā)展前景。

　　同時，3G對定位業(yè)務的推動還體現(xiàn)在數(shù)據(jù)的快速下載支持上。在2G／2.5G的網(wǎng)絡里雖然也可以采用定位精度較高的定位技術(shù)（A-GPS、gpsOne），但由于受到網(wǎng)絡傳輸速度的限制，定位業(yè)務在提供方式上也會受到局限，如在提供車輛導航的定位業(yè)務時，在2G／2.5G的網(wǎng)絡中可以采用高精度的定位技術(shù)對用戶駕駛的車輛進行定位，但由于2G／2.5G網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)下載速度慢，給網(wǎng)絡地圖的下載造成了一定的困難。如果有了3G網(wǎng)絡高速數(shù)據(jù)下載的支持，那么在向用戶提供導航信息時就可以采用實時的語音信息與彩色電子地圖相結(jié)合的方式來展現(xiàn)。

　　另外，衛(wèi)星定位技術(shù)也將有所發(fā)展。2002年3月26日，歐盟15國交通部長會議一致決定，正式啟動伽利略衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)計劃，這標志著在2008年歐洲將擁有自己的衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。為了使伽利略衛(wèi)星可用于位置服務業(yè)務，我國正在和歐洲合作，修改3GPP、3GPP2、OMA等相關(guān)組織中與定位有關(guān)的標準。

　　總之，3G的到來和伽利略計劃的實施都將使定位技術(shù)得到發(fā)展，移動定位業(yè)務將成為移動運營商尋找新的利潤增長點中的一大亮點。但同時也應該看到，位置業(yè)務在給人們帶來許多便捷和娛樂的同時，也給人們帶來了相應的擔憂甚至恐懼：人們的隱私是否受到了侵犯？是否沒經(jīng)我允許而被別人定位？是否被老板監(jiān)視？而這些大都可以通過技術(shù)手段得到解決。所以在開展位置業(yè)務的同時，應非常妥善地考慮用戶隱私保護以及其他安全性問題，讓客戶能夠輕松自在地享受位置業(yè)務。