魏子賀

[摘 要]近幾年來本國國內(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)展最成熟并且市場占有率大的通信系統(tǒng)。移動技術(shù)，尤其是GSM系統(tǒng)下的移動定位技術(shù)，在GSM系統(tǒng)用戶數(shù)量的不斷增長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，同時進(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)建了移動定位的系統(tǒng)仿真的總體結(jié)構(gòu)，并對各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并介紹了基于蜂窩系統(tǒng)的無線定位技術(shù)的各種應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞] GSM 移動定位 TA定位法

混合定位法（TOA—AOA定位法）

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

移動臺定位仿真系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本章介紹了移動通信系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)，包括通信信號發(fā)射之前經(jīng)過的擴(kuò)展頻譜處理和數(shù)字調(diào)制處理、信號定位過程、信號定位后檢測信號和對移動臺的位置估計。定位信道模型、信號檢測模塊及定位估計模塊、基站信號發(fā)射、是組成仿真系統(tǒng)的四個部分。其中信號的擴(kuò)頻、加擾、成型濾波功能是由信號發(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；信號接收測量部分完成多徑搜索以及TA參數(shù)估計；位置估計模塊根據(jù)測量結(jié)果估計出移動臺當(dāng)前位置。

基站信號發(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，將會使已調(diào)信號的頻譜展寬，從而降低了頻譜利用率。不能滿足對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。

無限信號測量

所謂的多徑傳播是由無線信號經(jīng)過無線信道時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；同時每一徑又會產(chǎn)生所謂的小尺度衰落是由于移動臺的運動（或無線環(huán)境的變化）所產(chǎn)生的；我們稱為無線傳播為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，移動臺定位測量中誤差的主要來源由以上這三個因素一起構(gòu)成，因此，移動臺定位技術(shù)研究中的另一個研究重點是如何從如此惡劣的無線環(huán)境中準(zhǔn)確地測出無線信號的傳播時延，以此來估計發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的距離（或距離差）。

位置估計模塊

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

無線定位的應(yīng)用技術(shù)

蜂窩系統(tǒng)具有多種功能，一種是實現(xiàn)對移動臺的定位功能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。

移動通信從產(chǎn)生到現(xiàn)在的歷史并不長，然而移動通信的發(fā)展卻比人們的預(yù)料要超出很多，特別是近來十年，移動通信設(shè)備在質(zhì)量、使用方面和可靠性等方面通過計算機(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。

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

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

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

（2）以世界范圍的個人通信為第三代的移動通信目標(biāo)。

美國是最早使用移動臺定位的，美國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)美國及其盟國軍事力量。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，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，以移動臺位置信息為特征的移動臺定位服務(wù)的需求成為人們的熱門。

本文的主要內(nèi)容及工作：

對移動臺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GSM系統(tǒng)中得移動臺定位技術(shù)，其中有GSM系統(tǒng)中的移動臺定位體系結(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，并移動臺定位技術(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)。基于移動定位的各種應(yīng)用肯定會隨著移動定位技術(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)對研究GSM網(wǎng)絡(luò)的無線定位技術(shù)，握時代脈搏，超越外國的蜂窩移動通信，取得先進(jìn)技術(shù)，對于國內(nèi)的技術(shù)發(fā)展有很重要意義。