AFLT

1.1、基於網路的定位方案

基於網路的定位方案由多個基站(BS)同時檢測移動台(MS)發射的信號，通過處理各接收信號中攜帶的與移動台位置有關的特徵信號，計算出移動台的位置。由於受非視距(NLOS)、多徑效應、各種干擾雜訊和蜂窩結構的影響，定位精度並不能得到保證，甚至不能保證定位。雖然各種定位技術，如基於信號到達角度的定位技術、基於信號到達時間差(TDOA)的定位技術均能在一定程度上改善定位精度，但需要對整個網路的軟硬體進行專門的改造，因此投資較大。

基於網路的定位技術主要有：蜂窩小區標識(CELL-ID)、到達時間/到達時間差/可觀測到達時間差(TOA/TDOA/OTDOA)。

1.1.1 CELL-ID定位技術

CELL-ID定位技術是最簡單的一種技術。它能被現有蜂窩網路支持，而且終端側和網路側都不需任何修改。但是這種技術只能將移動終端定位在服務小區的覆蓋範圍內，因此定位精度比較低。當小區的覆蓋半徑很大，而用戶處在小區邊緣附近時，所測量的定位偏差將很大。而對於覆蓋半徑很小的小區，例如在微蜂窩覆蓋的室內分佈系統中，定位可以達到一定精度。

1.1.2 TOA/TDOA/OTDOA定位技術

TOA是一種基於反向鏈路的定位方法，通過測量移動台信號到達多個基站的傳播時間來確定移動用戶的位置。只需3個以上的基站接收到移動台的信號，就可以利用三角定位演演算法計算出移動台的位置。TOA定位精度與基站的地理位置分佈關係很大，當球體之間相交角為90度時精度最高。但它對接收器的誤差沒有進行處理，誤差較大。

TDOA是另一種基於反向鏈路的定位方法，通過檢測移動台信號到達兩個基站的時間差來確定移動台的位置。由於移動台定位於以兩個基站為焦點的雙曲線方程上，確定移動台的二維位置坐標需要建立兩個以上雙曲線方程，也就是說至少需要3個以上的基站接收到移動台信號。兩個雙曲線的交點即為移動台的二維位置坐標。TDOA方法不要求知道信號傳播的具體時間，還可以消除或減少在所有接收機上由通道產生的共同誤差，通常情況下定位精度高於TOA方法。但由於功率控制造成離服務基站近的移動台發射功率小，使得相鄰基站接收到的功率非常小，造成比較大的測量誤差(即相鄰基站的信噪比太小帶來的測量誤差)。針對這種情況目前已有了一些解決辦法，如在緊急求援呼叫時將移動台發射功率瞬間調到最大，可以提高定位精度(但會對CDMA網路的容量有一定程度的影響)。

OTDOA是根據3個基站與移動終端信號傳播的時間差值進行定位的技術。OTDOA 3點定位系統如圖1所示。實際上該定位系統是三維的，但由於在一般情況下垂直方向上的差別與小區半徑相比非常小，因此通常忽略不計。移動終端向網路發送系統幀號間可觀察到達時間差(SFN-SFN OTDOA)測量值。測量值包含測得的服務小區和鄰近小區的定時差值。

由於網路已知服務小區到移動終端的傳播延遲，因此可以將移動終端提供的OTDOA測量值轉換為OTOA，從而估算出基站到移動終端的距離。圖1中不同圓的交點就是估算出來的終端位置。由於存在測量誤差，這些交點不在同一點上。

1.2、基於移動台的定位方案

基於移動台的定位方案來自於全球定位系統(GPS)。移動台接收多個(通常為3~4個)GPS衛星發射的信號，根據這些信號中攜帶的與移動台位置有關的特徵信號確定其與各衛星之間的位置關係，再通過某種演演算法對自身位置進行定位估計。該方法存在一些缺點：因為要保證接收衛星信號，所以在室內及市區有高樓阻擋的情況下應用受限；移動台冷啟動的時間較長，實時性得不到滿足；移動台耗電量大。下行鏈路空閑周期/前向鏈路三角定位(IPDL/AFLT)是在CDMA系統中採用的定位技術。IPDL/AFLT定位系統如圖2所示。IPDL運用於WCDMA系統中，被當作解決可聽性問題的有效方法。在應用IPDL技術的系統中，每個基站在預定的很短的時間內停止發射，從而在它的覆蓋範圍內產生了一個低干擾的測量時段。IPDL通過削弱最強的干擾信號來提高服務基站的信號干擾比(SIR)。在CDMA蜂窩系統中，移動終端測量它所能接收到的附近基站的定時信息，並以其中的一個基站作為參考基站(例如信號最強基站)，然後計算出其他測量基站和這個參考基站之間的定時偏差，從而獲得測量的TDOA值，最後用TDOA值計算出終端的位置。由於WCDMA網路是同步的，可以通過位置測量單元(LMU)來估計突發脈衝的到達時間並將它報告給網路，或者使用GPS來同步這些基站。

這些實體包括定位實體(PDE)和移動定位中心(MPC)。PDE獲得導頻信息的方式主要有兩種：

(1)導頻信息按照IS-801協議定義的傳送方式傳送給移動交換中心(MSC)，再由MSC傳送給PDE，這種方式需要移動台新增支持IS-801協議的功能。

(2)利用A介面的消息，將用於定位的參數傳送給MSC，再由MSC傳送給PDE。這種方式，不需要移動台支持IS-801協議，但需要A介面支持這些參數的傳輸(即A介面已經定義了傳送這些參數的消息)。

AFLT需要移動台軟體升級，同時，根據PDE獲得導頻信息方式的不同決定移動台是否需要支持IS-801協議，網路側是否需要支持IS-801協議。定位演演算法可以放在移動台上或者網路側，其定位精度介於小區識別和GPS定位技術之間，定位精度一般在200～400 m，最高可達到100 m。影響精度的主要因素是基站密度和地形環境，在大城市基站密集的地方，由於基站密度高，定位精度相對高。

在郊區和農村，由於基站密度低，移動台通常只與一個基站保持聯繫，從而導致基於網路的定位方案無法實現；然而此時GPS接收機可以接收4個甚至4個以上衛星的信號。相反，在建築物密集的城區和室內，GPS接收機一般接收不到衛星信號，但正好有多個基站可以檢測到移動台信號。結合兩種定位方案優點的無線輔助全球定位系統(WAG)可以很好地在各種環境下工作，同時也可以保證實時性要求。

GpsOne是由美國高通公司提出的一種無線輔助全球定位系統和高級前向鏈接三邊測量(AFLT)技術相結合的技術，它是在WAG基礎上發展起來的。AFLT僅被CDMA網路支持，能利用CDMA系統的GPS時間採集技術，以及先導階段偏移量(即AFLT的測量值)、導頻信號強度、服務基站往返延遲值等參數，其中利用先導階段偏移量參數定位的精度為15.26 m。AFLT需要精確的基站參數(包括基站的經緯度及高度、先導階段偏移量和往返延遲校準值等參數)。

GpsOne技術方案與WAG相比定位更加精確，同時可用於室內定位。GpsOne定位過程分兩步完成：先用AFLT定位，以支持全球定位系統和靈敏度輔助數據計算；然後將基於移動台的測量數據與定位實體數據巧妙地結合起來，排除可能增加的定位誤差值。GPS和AFLT混合定位技術有機地結合了基於網路的非GPS技術和基於GPS的網路輔助定位技術的優點，是目前CDMA系統採用的主流技術。對於配置GPS接收機的移動台，可以先採用無線輔助GPS定位，在移動台無法接收到GPS衛星信號的地方(如室內)可以採用AFLT技術進行定位，從而提高定位精度(在室外環境下定位精度為5～50 m)，擴大定位範圍，並且縮短定位時間。