UMTS中的定位技术研究

２Ｏ１　６年第８期　郎为民，王大鹏，安海燕　（国防信息学院，湖北省武汉市４３００１０）　摘　要ＬＢＳ（基于位置的服务）是当下最为流行的移动应用之一，而位置服务的提供离　不开定位技术的支撑。文章介绍ＵＭＴＳ（通用移动通信系统）中影响定位精度的几个系统　参量，列举ＵＭＴＳ标准中与距离相关的４个测量项：ＲＳＣＰ（接收信号码功率）、ＯＴＤ（观察　时间差）、ＲＴＴ（往返时间）和ＰＲＡＣＨ（物理随机接入信道）传播延时、ＡＯＡ（到达角），分析　基于Ｃｅｌ１．ＩＤ和Ｅ—ＣＩＤ（增强型Ｃｅｌｌ—ＩＤ）的定位以及０ＴＤ０Ａ定位原理。最后，通过克拉美　罗下限将ＵＭＴＳ与ＧＳＭ的定位性能进行比较　关键词　ＵＭＴＳ；定位；ＬＢＳ（位置服务）；ＧＳＭ（全球移动通信系统）　在ＵＴＲＡＮ（ＵＭＴＳ陆地尤线接人网）巾．ＭＴ　水节将简硬介　ＵＭＴＳ巾的，Ｌ个系统参量，这　些参　能够决定符哭标准化定佗方法能够扶得的定　位精度　本艾『｛１．我们重点父沣表ｌ巾的儿个　（移动终端）被称作ＵＥ（川ｒＩ设箭）　ＢＳ（基站）被称　作Ｎｏｄｅ　Ｂ　通常，ＵＴＲＡＮ订　种Ｔ作模式：ＦＤＤ　（频分蚁Ｔ）和ＴＤＤ（ｆ１ｌｆ分舣ｆ　），　最初的原版标准规　范足基于ＦＤＤ模式Ｊ『发的　ＵＭＴＳ　ＦＤＤ参　ＵＭＴＳ　ＦＤＤ　ｆＩ『以使ｆ｝｝ｊ　ｌ７对频率频段进行传　输　这　频牢波段叶１，表２巾列｝ｆＪ的ＵＭＴＳ　ＦＤＤ　存３ＧＰＰ（第　代合作伙伴项目）制定的ＵＭＴＳ　（通Ｈｊ移动通信系统）标准一ｆ１，已经定义了４种定佗　技术：Ｃｅｌｌ一１Ｄ、ＯＴＤＯＡ（观察到达时间差）、ＵＴＤ０Ａ　（上行链路到达时问筹）和１　ＡＧＮＳＳ（辅助全球导航卫　频段Ｉ、ＩＩ、ＩＶ、Ｖ和ＶＩＩＩ被广　泛地部署和使』ｌＨ　．　与ＧＳＭ小¨，ＵＭＴＳ主要使用线性蒯制方案．　即Ｍ．ａｒｙ　ＰＳＫ（Ｍ进制相移键控凋制）或ＱＡＭ（正交　星系统）方法！　根据尢线接入网络技术规范组　（ＴＳＧ　ＲＡＮ）制订的标准．除ｒ　ＭＴ辅助ＯＴＤＯＡ方　法外，其他定化方法　ＭＴ巾郁是可选的，　于　幅度州制）通过使川码片速率为３．８４　Ｍｃｐｓ、滚降　子为０．２２的根升余弦脉冲对发射的码元进行过滤．　川‘得到ＵＭＴＳ　ＦＤＤ中的平均调制频谱，如　１所　永　±２．５　ＭＨｚ和１　４－１．９２　ＭＨｚ处的垂Ａ虚线分圳　ＵＭＴＳ　ｒ｛１的ＡＧＮＳＳ　Ｉ　ＵＴＤＯＡ定位方法与ＧＳＭ　（全球移动通信系统）ｒ１Ｉ的『≮圳　大，凶而本文将重　点介绍基于Ｃｅｌｌ—ＩＤ的定似　法、基于Ｅ．ＣＩＤ（增强　型Ｃｅｌ１．ＩＤ）的定化方法以及ＯＴＤＯＡ定位方法　示载波ｌ１＿ＩＩ＝隔频丰的一半和一３　ｄＢ的哉Ｉ卜频率　±２．５　ＭＨｚ处．ＵＭＴＳ　ＦＤＤ的频谱功率降幅超过Ｊ　３５　ｄＢ，而刈’ＵＭＴＳ　ＴＤＤ的调制频谱来说，　对　１－ＵＭＴＳ　ＦＤＤ唯一的变化就是码片速率．ＵＭＴＳ　基金项目：国家自然科学基金资助项目“节能　无线认知传感器网络协同频谱感知安全研究”（编　号６ｌ】００２４０）和国防信息学院２０ｌ５年度院级科研　课题“大数据环境下信息服务中心云存储安全问题　研究”一、　ＴＤＤ的　片速牢ｆＩＪ　以是１．２８　Ｍｃｐｓ、３．８４　Ｍｃｐｓ或　７．６８　Ｍｃｐｓ　此，对于ＵＭＴＳ　ＴＤＤ来说，载波ｌ１＝｛Ｊ隔　和主信号带宽为１．６　ＭＨｚ、５　ＭＨｚ和ｌ０　ＭＨｚ．　ＵＭＴＳ通过使Ｊｆｊ　ＣＤＭＡ（码分多址）进行扩频　实现多用　通　下行链路巾，扩频编码长度　ｒ警　熙ｌ　ｌＫ　而　３　表ｌ　ＵＭＴＳＦＤＤ的系统参量　０　厂　、　参数　值　ｌ０　２０　ＱＰＳＫ（正交相移键控）、８ＰＳＫ（８进制相移键控．　调制方式　１．２８　Ｍｏｐｓ可选ＴＤＤ）、１６ＱＡＭ（１６进制正交幅度　调制）、６４ＱＡＭ（６４进制正交幅度调制）　脉冲波形　滚降系数　载波问隔　∞一３０　槲一４Ｏ　、　，‘　．　根升余弦信号　０．２２　蒌－ｓｏ　６０　．　５　ＭＨｚ　７０　扩频编码长度　４￣２５６码片，下行链路同样５１２码片　８０　１——ＵＭＴＳ　ＦＤＤｌ　－２．５　０　２．５　５　码片时长　２６０．４２　ａｓ　５　频率／ＭＨｚ］　码片速率　码片／帧　３．８４　Ｍｃｐｓ　３８　４００或２５６　图ｌ　ＵＭＴＳ　ＦＤＤ的调制频谱　帧时长　最大１０ｍｓ或６６．７　ｓ　２ｌ～３３　ｄＢｍ（ＵＭＴＳ　２ｌ００　ＭＨｚ频段）　的频段。最小的ＭＴ发射功率则低于５０　ｄＢｍ。同样，　对于Ｔ作在不同频段下，ＭＴ接收机最大的接收灵　敏度被规定在一ｌｌ７—．１　１４　ｄＢｍ之间．而对于ＢＳ的　ＭＴ功率　２卜２４　ｄＢｍ（所有其他频段）　最小ＭＴ功率　＜５０　ｄＢｍ　无上限设置（广域ＢＳ）　最大ＢＳ功率　３８　ｄＢｍ（中等范围ＢＳ）　发射功率和最大的接收机灵敏度来说，ＵＭＴＳ标准　则定义了三个等级：广域ＢＳ、中等范围ＢＳ和局部／　家庭ＢＳ。　２４／２０　ｄＢｍ（局部区域／家庭ＢＳ）　最小ＢＳ功牢　比最大ＢＳ功率至少低２８　ｄＢ　ＭＴ灵敏度　一ｌ１７～一ｌ１４ｄＢｍ　一ＵＭＴＳ标准定义了４个与距离相关的测量项：　１）ＲＳＣＰ（接收信号码功率）　这些参量被用于越区切换过程、下行链路或上　ｌ２ｌ　ｄＢｍ（广域ＢＳ）　ＢＳ灵敏度　一ｌ１ｌ　ｄＢｍ（中等范嗣ＢＳ）　一１０７　ｄＢｍ（局部区域／家庭ＢＳ）　行链路巾开环功率控制以及频段巾每功率密度码片　接收能量的计算，即ＳＩＮＲ（信干噪比）和路径损耗的　计算　一。对于ＦＤＤ来说，ＣＰＩＣＨ（公共导频信道）的　ＲＳＣＰ测量的是主ＣＰＩＣＨ中接收到的信号码功率：　而对于ＴＤＤ来说，Ｐ．ＣＣＰＣＨ（主公共控制物理信　道）的ＲＳＣＰ测量的是Ｐ—ＣＣＰＣＨ中接收到的一个信　号码的功率。ＵＴＲＡＮ　ＲＳＣＰ仅用于ＴＤＤ在ＢＳ处　４～５１２个码片之间变化。当码片速率为３．８４　Ｍｃｐｓ　时，码片时长为２６０．４２　ｒｌｓ。一个ＵＭＴＳ　ＦＤＤ帧｝妇　２５６或３８　４００个码片组成，其持续时长为６６．７　ｍｓ　或１０　ｍｓ　根据ＵＭＴＳ标准规范．最大的ＭＴ发射功　率变化范围在２ｌ～３３　ｄＢｍ．这取决于ＵＭＴＳ所使用　表２广泛部署和使用的ＵＭＴＳＦＤＤ频段　１　作频段　Ｉ　ｌｌ　Ⅳ　Ｖ　频段／ＭＨｚ　２１００　ｌ９００　ｌ７００　８５０　上行链路频率／ＭＨｚ　ｌ９２０￣ｌ９８０　ｌ８５０～ｌ９ｌＯ　ｌ７ｌ０～１７５５　８２４￣８４９　下行链路频率／ＭＨｚ　２ｌ１０～２１７０　ｌ９３０－１９９０　２ｌｌ０～２ｌ５５　８６９～８９４　Ⅷ　９００　８８Ｏ～９１５　９２５～９６０　电　Ｉ　４　小　一一　ｄｉ；ｉｌｆ￣ｆｉｆｉｆｌ　报　２０１　６年第８期　测量ＤＰＣＨ（　用物理　道）、ＰＲＡＣＨ（物川！随机接　ＲＴＴ相反．在ＵＭＴＳ系统规范的定化方法巾并没仃　人信道）和ＰＵＳＣＨ（物理上行链路共享　道）等信道　内接收到的一个信号编　的功率ｊＣＰＩＣＨ、Ｐ—ＣＣＰＣＨ　和ＵＴＲＡＮ的ＲＳＣＰ测　仳映射为ＵＭＴＳ系统　巾的ＣＰＩＣＨ　ＲＳＣＰ　ＬＥＶ、Ｐ—ＣＣＰＣＨ　ＲＳＣＰ　ＬＥＶ和　ＲＳＣＰ　ＬＥＶ参数根据　３指定的精度．埘丁ＣＰＩＣＨ　和Ｐ—ＣＣＰＣＨ．从接收机输入处测量得到的ＲＳＣＰ范　罔应、　ｊ　一１２０～一２５　ｄＢｍ之间，ｆ　对于　ＵＴＲＡＮ．洲　得到的ＲＳＣＰ删应在一１２０～一５７　ｄＢｍ　一对ＰＲＡＣＨ传播延时参　进行标准化规范、在ＴＤＤ　『ｆ１，ＴＡ（时间提　ｈ｝）或ＲＸ（接收机）时问偏移ｊ１｝取　代　ＩＩ，　ＵＥ　Ｒｘ．Ｔｘ　ｆ｛１『问芦，川求汁算　返时间　４）ＡＯＡ　ＥＴＳＩ　２０１２ｉ为１．２８　Ｍｃｐｓ的ＴＤＤ模式定义　种ＡＯＡ测量仉，作为』Ｈ户＿卡｝１埘于基准方向所　汁的角度　ＡＯＡ的　准方向为ｉＥ．ＩＬ，逆ｔｌ，ｔ￣ｔ　方　定　义为　ＡＯＡ…ＢＳ人线相对于ＭＴ的ｌ　行链路决　之问　ＵＭＴＳ系统ｆ『１，　．ｊ　ＲＳＣＰ有关　已经标准　定　依赖于ＵＴＲＡＮ的精度等级，得钊ＡＯＡ的精度　＇．：ｃ！＝ｆ｛＝；Ｉ介于±１。～±ｌ８０。，上报阶变步Ｋ　０．５。一ＵＭＴＳ　系统巾定义的定化方法Ｅ—ＣＩＤ干¨ＯＴＤ０Ａ已　ｒｊ　Ｊ　化了的定他厅法是Ｅ—ＣＩＤ　表３　常规条件下的ＲＳＣＰ　７Ｋ平与精度　衍道　ＲＳＣＰ／ｄＢ１１１　－人ｒ　ＡＯＡ．　对　进行了标准化规范　精度／ｄＢｍ　＋－６　＋－８　‘　：，　一：　．　０　。　９４～－７０　７０～－５０　一－－－　ＣＰＩＣＨ　Ｐ—ＣＣＰＣＨ　１　３ＧＰＰ标准捉到，借助Ｃｅｌ１．ＩＤ方法能够粗略地　汁　ＭＴ在网络ｒ｛１的位置　、换句话说，ＭＴ的似　ＵＴＲＡＮ　ＤＰＣＨ、ＰＲＡＣＨ、ＰＵＳＣＨ等　一ｌＯ５～－６０　±６（，、ｆ＇ｌ　ＢＳ处）　２）ＯＴＤ（观察时问篪）　ＩＩ，ＩＩ』ＳＦＮ—ＳＦＮ　ＯＴＤ被Ｊ斗ｊ于位置服；争．它通过　・叮以琏于服务ＢＳ的　盖信息仙　…米　这些　息　Ｉ１Ｊ　以通过寻呼、他　ｌＸｌ域更新、小ｊ）‘＝（Ｃｅｌ１）更新、　ＳＦＮ（系统帧序号）来确定两个小　之问的时Ｉ１『Ｊ差　ＲＳＣＰ人于一９４　ｄＢｍ时．ＵＥ测量到的ＩＪ　ＵＴＲＡＮ注册　域更新或路巾Ｉ×　城更新捩得　虽　然ｉ亥定位疗法对ｆ网络来说是吖选的，但足应　１　这一方法，将Ｊ　作为默认的定化方法　这样，、　ｊ　ＯＴＤＯＡ或ＡＧＮＳＳ定位失败时．姚ＩＩＪ　以使川陔办法　得到ＭＴ相对于ｆ）（１０络的近似位　ｆ　息　根据ＭＴ的运行状念，『¨『能还　爱一　附７ＪＩ１操　作以便服务ＢＳ能够确定Ｃｅｌｌ　１Ｄ　息　、』，服务ＢＳ　ＳＦＮ．ＳＦＮ　ＯＴＤ的精度为±０．５或±ｌ码片　ＩＩ型　ＳＦＮ—ＳＦＮ　ＯＴＤ参量埘心干Ｔ２　ＳＦＮ．ＳＦＮ　ＴＩＭＥ参　数．且　范　存一ｌ２８０～１２８０码片之问，阶变步长　为０．０６２５　片　这也就卡Ｉ１　ｊ于定位时　分辨卒为　ｌ６＿３　ｎｓ或肯定化精度分辨牢为４．９　ｍ　ＵＭＴＳ系　统中．已　：｛暂ＯＴＤ定位力‘法进行ｊ　标准化姚范　此　外，在ＵＴＲＡＮ巾，ＬＭＵ（化　测量单元）能够测量　ＳＦＮ—ＳＦＮ　ＯＴＤ参　，并通过　实现对ＲＴＤ（参弩时　Ｍ差）参　的仆汁　收到求门核心刚的化置服务请求［Ｉ１ｆ，它会Ａ『ｌ　ＭＴ的状态　如　ＭＴ所存的运行状态无法拨　Ｃｅｌ１．ＩＤ信息，服务ＢＳ就会埘日标ＭＴ进行寻呼．以　他服务ＢＳ能够建立小　供日标ＭＴ连接　Ｈｆ迂　３）ＲＴＴ（　返时问）和ＰＲＡＣＨ传播延【ｉｌｆ　对ｆ　ＦＤＤ．在ＥＴＳＩ　２０ｌ２ｈ巾已经对ＲＴＴ和　＝；，ＢＳ　ｆ＿ｉｆ从Ｈ标ＭＴ所处的状念ｌ｛１挟僻Ｃｅｌ１　ＩＤ　息．【Ｊ！ｌＪ陔信息将破用于ＭＴ定　软切换的情　ＰＲＡＣＨ传播延时这两个参醚进行了标准化观范　ＲＴＴ参｝ｆ｝需要综合利月｛ＢＳ和ＩＩ型ＵＥ　Ｒｘ．Ｔｘ时差　参量（陔参鞋对应于ＵＥ的处理时间），来实现对　下．ＭＴ呵能会联接着不同的小Ｉ）‘＝，拥何多个信；　分　支．此时ＭＴ町能会上报不同的Ｃｅｌ１　ＩＤ信息一ｆｊＫ务　ＢＳ需要结合这些ＭＴ连接的小　信息，束确定一个　ＲＴＴ的１＇，ｌｉ汁　而将ＰＲＡＣＨ传播延时参｛Ｉ｝定义为　ＰＲＡＣＨ接人过程『ｆ１测ｈ｝的单ｒ口】延时　ＲＴＴ测量结　果的精度为±０．５码片．Ｉ（ｉｆ　ＰＲＡＣＨ传播延时测　结　果的精度为±２码片　ＲＴＴ　Ｌ报测量结果的阶变步长　为０．０６２５码片，其对应的空问分辨率为４．９　１ＴＩ。与　恰　的Ｃｅｌ１．ＩＤ　最　，陔服务ＢＳ还心　Ｌ，将Ｃｅｌ１．ＩＤ　映射成地理坐标或一个对应的玎ｆ迂驽ｉ×：域标识．然　ｆ｝ｆ将这些最终得…的位置信息…ＵＴＲＡＮ发送到悛　心网　．　【六Ｉ此．基于Ｃｅｌｌ—ＩＤ的定位方法能够确定ＭＴ的　－睾　¨Ｉｍ　２０１６年第８期　位置，无需考虑ＭＴ的运行模式，即已连接或处于空　ＣＰＩＣＨ　ＲＳＣＰ、每码片ＣＰＩＣＨ接收能量（频带内功　闲状态。不过，如果不使用额外的测量值，这种定位　方法的定位误差会与小区的覆盖区域一样大。例如，　超微移动蜂窝的小区覆盖区域半径为ｌ５０　ｍ，而大　型移动蜂窝的小区覆盖半径则可达３０　ｋｍ。　率密度Ｅ／　）以及路径损耗（ｄＢ）。例如，ＲＦＰＭ同　时使用基于ＲＳＳ的测量值（如ＣＰＩＣＨ—ＲＳＣＰ）和基　于定时的测量值（如ＲＴＴ），并将其作为对Ｃｅｌｌ。ＩＤ　的补充。　为了提高定位服务的精度，服务ＢＳ还可以从　其他ＢＳ或ＬＭＵ请求额外的测量值。这些测量值最　初定义在软切换中．现在已经被用来作为Ｅ—ＣＩＤ方　虽然具有路径损耗和相关测量值的Ｃｅｌ１．ＩＤ依　赖于测量值和距离相关的无线传输模型，但是拥有　ＲＦＰＭ功能的Ｃｅｌｌ—ＩＤ并没有采用测量值和无线传　输模型之间的简单解析关系。相反，它需要搜索数据　库寻找最佳　配，才能得　最有可能的位置结果　法中定义的参量　、在ＦＤＤ模式中，ＲＴＴ可被用来作　为另一种形式的小　半径．从而进一步小区的　覆盖范围。ＲＴＴ是从向ＭＴ发送ＤＨＣＰ（动态主机配　置协议）帧开始到从ＭＴ的上行链路接收到与　ＤＨＣＰ帧对应的上行数据之间的时间差。在ＦＤＤ模　式中要想获得更好的精度，需要将ＲＴＴ与Ｉ型ＵＥ　Ｒｘ．Ｔｘ时问差（强制使用）或ＩＩ型ＵＥ　Ｒｘ—Ｔｘ时间差　（可选使用）参量结合使用，确定ＢＳ到ＭＴ的距离。Ｉ　型ＵＥ　Ｒｘ．Ｔｘ时间差是指。在ＭＴ上行链路中从发　送ＤＰＣＣＨ（专用物理控制信道）或ＤＰＤＣＨ（专用物　理数据信道）帧开始，到下行链路ＤＰＣＨ帧在第一　个检测路径中到达时结束，两者之问的时问间隔。Ｉ　型与ＩＩ型ＵＥ　Ｒｘ．Ｔｘ时问差之间的主要差别在于　测蛙分辨率和参考接收机路径或第一个检测的路　在ＵＭＴＳ中．３ＧＰＰ还定义了ＴＤ０Ａ定位方法．　在ＯＴＤＯＡ（观察到达时间差）巾。ＭＴ的位置使用　三边测量法确定。针对ＯＴＤＯＡ主要定义了两种定　位：ＭＴ辅助ＯＴＤＯＡ方法和基于ＭＴ的ＯＴＤＯＡ　方法。　由于这些测量值主要基于来自ＢＳ的信号，『六１　ａｔｔ＇，ｘ￣网络或ＭＴ来说这些ＢＳ的位置信息是十分重　要的。如果ＵＴＲＡＮ中的发射机不是同步模式，则应　像２Ｇ系统那样，由ＳＦＮ提供ＲＴＤ信息，我们称之　为ＳＦＮ—ＳＦＮ　ＯＴＤ。获得这些测最值的一种方式是　部署ＬＭＵ，由它们处理位于网络巾同定位置的所有　径　ＩＩ型ＵＥ　Ｒｘ—Ｔｘ时问差的分辨率更高些，其精度　为±ｌ码片，取代了之前的±１．５码片精度。同时，其参　考路径必定是所有ＭＴ检测到的路径中第一个被检　测到的路径。相反，Ｉ型ＵＥ　Ｒｘ—Ｔｘ时间差中的参考　本地发射机的定时测量值。这些测量值将被转换成　ＲＴＤ信息并发送给ＭＴ或网络位置实体，用来进行　位置计算　此外．ＭＴ还需要测量ＳＦＮ—ＳＦＮ　ＯＴＤ．以确定　两个小区之间的时间差，作为ＴＤＯＡ，　这里定义了两　种类型：Ｉ型用于软切换，ＩＩ型则用于定位。两种类型　之间主要区别在于ｌＩ型同时适用于空闲和连接两　路径只是解调过程巾使用过的路径。　在ＴＤＤ模式中．可以使用接收定时偏移。接收　定时偏移是指，接收定时偏差是基于ＢＳ内部定时，　ＢＳ接收到首个被检测到的上行链路路径的时间与　各个时隙开始时间之差。该测量值被上报给上层处　理．计算出定时提前量并将其发送给ＭＴ。这一过程　种模式．而Ｉ型只支持同频测量且不支持连接模式　下的跨频测量。因为ＴＤＤ模式下的ＢＳ通常是同步　的，因而ＲＴＤ一般为常量。同样在ＦＤＤ中，如果相　类似于ＧＳＭ系统中的ＴＡ。由于白适应或智能天线　已经被指定为ＢＳ的特性．因而在１．２８　Ｍｃｐｓ的　ＴＤＤ模式中，可以使用Ａ０Ａ进一步改进Ｃｅｌ１．ＩＤ的　性能。　关小区是同步的，那么也没必要测量ＲＴＤ。在ＦＤＤ　模式下，可以利用ＲＴＴ与接ｔｌ￣：￥ＪＬ一发射ＳＪＬＨ，￣问差改　进ＯＴＤＯＡ测量的性能。而在ＴＤＤ模式下，也可使　用接收机时间偏差来改进这一性能。由于已经规定　将自适应天线和智能天线作为功能特性，因此还呵　使用ＡＯＡ进一步提升ＯＴＤＯＡ的测量性能。　ＵＴＲＡＮ下的０ＴＤＯＡ定位方法也存在一些问　除了使用ＲＴＴ的Ｅ—ＣＩＤ外．ＥＴＳＩ　２０ｌ２ｉ还定　义了一种使用ＲＳＳ测量值的Ｃｅｌｌ—ＩＤ方法，即使用　路径损耗及其相关量或ＲＦＰＭ（射频模式　配）的　Ｃｅｌ１．ＩＤ方法。其中，可被使用的ＭＴ测量值有　电　６　ｒ　ｌｃｔ・‘　２０１６年第８期　题，例如，ＦＤＤ模式下的可测性问题和ＢＳ不同步问　题以及糟糕的ＢＳ相对几何位置问题。其中，可测性　问题主要发生在ＭＴ非常靠近其服务ＢＳ的情况　下．此时可能会影响到工作于同一频率的其他ＢＳ　标准中都有包含。为了降低网络基础建设投资，可以　采用一种共享位置服务器．支持ＭＴ在２Ｇ和３Ｇ网　络中运行。　不过．ＧＳＭ与ＵＭＴＳ的蜂窝时间基准通常是　不同的。在ＧＳＭ中，蜂窝网络时间可以用广播控　信号的接收。由于ＭＴ必须接收至少来自三个ＢＳ　的信号才能够进行位置处理，因而这是一个很严重　的问题。对与ＢＳ不同步的问题，它会导致ＴＤＯＡ测　制信道载波、ＢＳ识别码、帧编号、时隙编号以及比　特位号来表示。而对于ＵＭＴＳ，则可用小区帧的　量值具有明显的不确定性。而对于ＢＳ的几何位置　问题来说，有问题的ＢＳ的位置会影响到位置确定　的可用性和质量。例如，在一条很长且笔直的高速公　路上．由于ＭＴ用到的ＢＳ可能只是简单地沿着一　条直线排列，这可能就会导致ＯＴＤＯＡ定位方法无　法工作。　为了改进相邻ＢＳ的可测性，定义了一个名为　ＩＰＤＬ（下行链路空闲周期）的选项。在这种方法中，　每个ＢＳ会中断自己的传输。从而空出一个很短的　时间周期，即空闲周期。在一个ＢＳ的空闲周期内，　位于该小区内的ＭＴ会测量其他的ＢＳ，从而缓解可　ＵＴＲＡＮ—ＧＰＳ时间、主公共导频信道信息以及　ＳＦＮ来表示。蜂窝与ＧＰＳ之间的不确定性主要体现　在ＧＳＭ模式下的ＧＰＳ基准时间不确定性和ＵＭＴＳ　模式下的ＳＦＮ周期时间不确定性。在ＵＭＴＳ系统　中。可以提供附加的网络时问与蜂窝时间之间的漂　移率。　由于在ＧＳＭ和ＵＭＴＳ系统的ＭＴ内部无法获　得精确的时间信息，因而在这些标准协议中包含了　一些方法．可以将精确的时间提供给ＧＳＭ／ＵＭＴＳ　手持设备。在异步的ＧＳＭ或ＵＭＴＳ网络中传输精　确时间．需要使用ＬＭＵ。在ＡＧＮＳＳ中，ＬＭＵ被用　测性问题。通过在ＢＳ与ＭＴ之间使用信令，ＭＴ就　可以得知ＩＰＤＬ何时出现，再以此安排对时间差的　测量。由于ＩＰＤＬ方法主要基于下行链路工作，因此　对于大量ＭＴ并存的情况，这一位置服务方法能够　被有效地提供。　对于ＭＴ辅助ＯＴＤＯＡ方法来说，从ＵＴＲＡＮ　来测量服务ＢＳ发出的蜂窝帧与ＧＮＳＳ（全球导航卫　星系统）时间之间的关系，并且将该信息周期性地发　送给网络服务器。网络服务器收集这些时间戳信息，　并为每个ＢＳ维护一个小区定时与ＧＮＳＳ时间关系　的数据库。随后，网络服务器将这些信息发送给　ＭＴ。不过，对于网络运营商来说，在网络中安装部署　ＬＭＵ是非常昂贵的。因此，ＧＳＭ或ＵＭＴＳ标准允　到ＭＴ的基本信息要素或辅助数据是参考信息和相　邻小区信息。而对于基于ＭＴ的ＯＴＤＯＡ方法来说，　这种基本的信息要素或辅助数据则包括参考小区和　许ＭＴ执行ＬＭＵ功能。在这个意义上，收到位置请　求之后．ＭＴ会将蜂窝时间与ＧＮＳＳ时间的关系信　相邻小区信息以及这些小区的ＢＳ位置信息。ＭＴ辅　助ＯＴＤ０Ａ方法对ＭＴ来说是必须具备的，但对于　ＵＴＲＡＮ来说则作为可选功能。而基于ＭＴ　ＯＴＤ０Ａ　方法无论对ＭＴ还是ＵＴＲＡＮ来说都属于可选功　能。需要注意的是，基于ＭＴ的ＯＴＤＯＡ方法的下行　息上报到网络。由网络使用该信息构建小区定时数　据库，并使用该信息帮助其他ＭＴ设备。因此，无论　在ＧＳＭ还是ＵＭＴＳ中，明显降低时间误差的影响　成为可能。　链路信息要素长度要长于ＭＴ辅助ＯＴＤＯＡ方法的　这一信息要素长度。相反，基于ＭＴ　ＯＴＤＯＡ方法的　上行链路信息要素长度则相对短些。因为，基于　ＭＴ　ＯＴＤＯＡ方法只需上报ＭＴ的位置信息，而ＭＴ　在ＵＭＴＳ蜂窝网络中，我们将ＭＴ的最小ＲＸ　灵敏度设置为一１０３．７　ｄＢｍ￣６　Ｊ。图２描述了在ＵＭＴＳ　系统中基于ＴＯＡ（到达时间）和ＴＤＯＡ（到达时间　辅助ＯＴＤＯＡ方法需要上报ＴＤＯＡ测量结果。　差）测量值的定位方法在信号带宽为３．８４　ＭＨｚ时得　到的位置精度，要比对应的基于ＲＳＳ测量值的方法　高约１０倍。基于ＴＯＡ．ＲＳＳ测量值的定位方法性能　比较ＧＳＭ与ＵＭＴＳ。类似的特征在３Ｇ和２Ｇ　最好，其次为基于ＴＤ０Ａ．ＲＳＳ和ＴＤＯＡ测量值的　ｒｃ警　ｌｅ￣　・ｔ，ｌ１，ｉ　Ｉｏ＿ｒｌ　ｉａ枷ｌ且ｏ’ｌ　ｒｒ，ｌ　—　７　２０１６年第８期　◆ＲＳＳ　－—ｅ・－．ⅡＴＤＯ）ＯＡｏＡ４￣　　ｌＳＳ　ｓｌＩ　虿　∞　，‘，，．　＿●　Ｉ　尹　．　—＿——　．厂。　叮　～　蛊　“÷，．　．．　】／　『　ＩＩ　ｉ　．Ｏ　２　，　｛｝　／，　／　　’／。　ａ　／ｍ　图２　ＵＭＴＳ系统中基于不同测量值定位方法的平面定位ＣＲＬＢ的ＣＤＦ函数曲线　表４　ＵＭＴＳ中定位ＣＲＬＢ的ＣＥ　与不同的测量值／ｃｍ　ＣＥＰ　ｘ＝６７％　ｘ＝９５％　ＲＳＳ　９　ｌ５　ＴＤＯＡ　１．２　２．４　ＴＤＯＡ．ＲＳＳ　ｌ　２　ＴＯＡ　Ｏ．９３　１．５　ＴＯＡ．ＲＳＳ　０．９３　１．５　表５　ＧＳＭ中定位ＣＲＬＢ的ＣＥＰ１与不同的测量值／ｃｍ　ＣＥＰ　＝ＲＳＳ　３．５　ＴＤｏＡ　８．９　ＴＤＯＡ—ＲＳＳ　２．９　ＴＯＡ　７．１　ＴＯＡ．ＲＳＳ　２．９　６７％　Ｘ＝９５％　８　ｌ３　６．６　９．５　６．５　方法，两者性能相对于前者略有降低。　表４和表５总结了不同测量值的ＣＥＰ（圆概率　误差）参数。从ＵＭＴＳ与ＧＳＭ之间比较的结果可　见，与ＧＳＭ系统的情况相反。在ＵＭＴＳ系统中，单　的信号带宽约为ＧＳＭ的ｌ０倍，因而可以估计出　ＧＳＭ中基于ＲＳＳ测量定位方法提供的定位精度要　比ＵＭＴＳ的高约１０倍。将表４与表５进行对比，可　以发现ＵＭＴＳ比ＧＳＭ的定位精度仅提升了２～３　纯基于定时测量值定位方法的性能明显高于基于　ＲＳＳ的定位方法。而对于ＧＳＭ，基于ＲＳＳ测量值的　定位性能要好于单纯基于定时测量值的定位方法。　倍。该结果低于预期，主要是由于无线电信道自身的　多径传播特点．这对窄带ＧＳＭ信号精度的影响要　强于较宽带宽的ＵＭＴＳ信号。　两系统的最大发射功率都是４３　ｄＢｍ。基于ＲＳＳ测　量值的定位方法的性能主要取决于接收信号的　在ＵＭＴＳ中，基于ＴＯＡ和ＴＤＯＡ测量值的精　度要比ＧＳＭ中基于相应测量值的精度高出约５～９　倍，更接近于ｌ０倍的预期。当ＵＭＴＳ使用最佳的　定位方法时，即基于ＴＯＡ．ＲＳＳ测量值定位的情况　下．从ＧＳＭ到ＵＭＴＳ．总定位精度将提升３　倍　（下转第１２页）　ＳＮＲ（信噪比），也就是说，相对于接收信号功率，两　个系统中的接收噪声功率是相同的。接收噪声功率　是接收机带宽和噪声功率谱密度　的函数。　因此，定位精度主要是由信号频谱决定。ＵＭＴＳ　Ｉ　眦　４林念萍．郑海祥，周烨矗，等．基于Ｂ／Ｓ架构的防雷综合　管理系统设计［Ｊ］．汁算机与网络，２０ｌ４（１６）：５７．６０．　电梯的安全运行管理越来越重要．本文面向移　动互联网设计了电梯安全监管系统。随着智能建筑、　智能家居的兴起．电梯安全监管系统与它们融合将　５　黄智强．网上办事服务平台技术实现［Ｊ］．信息技术　与信息化．２０１　５（１）：２４．２５．　６郭春宜．广州交通资源整合系统——交通数据处理子系　统ｆＤ］．北京：北京邮电大学，２０１２．　７王永建，郭广涛，牛辉奇，等．基于二维码的粮油溯源系统　设计研究［Ｊ］．电信技术．２０１６（４）：６１．６７．　８　邱　俊．基于闭路电视监控系统（ＣＣＴＶ）的电梯安全管理　是趋势。电梯的安全运行管理仅仅靠信息技术是不　够的．还需要完善规范的管理制度、优质合理的维护　方法、正确的使用方法等，是系统性工程。随着物联　网、人工智能、工业互联网等技术的发展．电梯的安　［Ｊ］．科技信息，２０ｌ３（６）：３０８．３０９．　９黄勤陆．阳　巍．肖　甘．物联网技术在电梯监测报警管　全监管系统将会有更好的实现方法。　参考文献　ｌ　赖宏应．张　雁，蕾　涛．物联网技术在电梯综合安全管　理中的应刖［Ｊ］．通信与信息技术，２０１５（５）：７０—７４．　２王永建，郎卡凯，王　迅，等．智慧校同一卡通系统安全研　究［Ｊ］．信息安全研究，２０ｌ６，２（５）：４５４—４６１．　理系统的应用［Ｊ］．制造业自动化．２０１３，３５（２）：３０．３３．　１０陈　鑫．基于短信平台的铁路订票模型研究　Ｄ］．广州：　广东Ｔ业大学．２００７．　王永建（１９８ｌ一），男，高级工程师，硕士，ＩＥＥＥ　会员，ＣＣＦ会员，主要研究方向为信息安全、大数　据、计算机应用。　收稿日期：２０ｌ６—０６—０３　３　庚　伟，房祥雨．浅谈电梯远程监控系统［Ｊ］．科技　，　２０１２（４）：１　３２．１３２．　—　Ｌ　Ｌ．　Ｌｊ　Ｌ．　Ｌ．　ｊ　ｊ　．　ｊＬｊ．Ｌｊ；Ｌｊ　　Ｌ．　Ｌ．ｉ止．　．　Ｌｊ　Ｌ．　ｔ．　．　Ｌｊ止　七ｊ＿上．　Ｌｊ止．ｊｊ　ｊｔ　ｊ　ｒＬｊ　ｔ．　Ｌｊ　Ｌ　Ｌ．　Ｌ儿．　ｊ　Ｌｊ　ｊ也—　己ｊ　己．址．　Ｌ．址　（上接第８页）　左右　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｌａｙｅｒ—ｇｅｎｅｒａｌ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ　（ＥＴＳＩ　２０　１　３ｉ）［Ｓ］．　Ｌｏｎｄｏｎ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ　Ｐｒｅｓｓ．２０１　３．　４　３ＧＰＰ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｇｒｏｕｐ．ＥＴＳＩ　ＴＳ　１２５　１３３　ＶＩ　１．４．０：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｓｙｓｔｅｍ　（ＵＭＴＳ），Ｒｅｑｕｉｒｅ—　在３ＧＰＰ制订的ＵＭＴＳ标准中定义了Ｃｅｌｌ—ＩＤ、　ＯＴＤＯＡ、ＵＴＤＯＡ和ＡＧＮＳＳ等４种定位方法。由于　ＵＭＴＳ巾的ＡＧＮＳＳ和ＵＴＤＯＡ定位方法与ＧＳＭ　中的定位方法类似，因而本文重点介绍了基于　Ｃｅｌｌ—ＩＤ和Ｅ—ＣＩＤ的定位方法以及ＯＴＤＯＡ定位　方法　参考文献　ｌ　郎为民．ＵＭＴＳ中的ＬＴＥ：向ＬＴＥ．Ａｄｖａｎｃｅｄ的演进『Ｍ］．　北京：机械Ｔ业ｍ版礼，２０１０．　ｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｓｕｐｐｏ￣ｏｆ　ｒａｄｉｏ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ（ＦＤＤ）　（ＥＴＳＩ　２０１３ｊ）［Ｓ］．Ｌｏｎｄｏｎ：ＳｐｒｉｎｇｅｒＰｒｅｓｓ，２０１３．　５　３ＧＰＰ　Ｐｒｏｉｅｃｔ　Ｇｒｏｕｐ．ＥＴＳＩ　ＴＳ　１２５　Ｉ２３　Ｖ１　１．３．０：Ｕｎｉｖｅｒｓａ１　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｓｙｓｔｅｍ　（ＵＭＴＳ）；Ｒｅｑｕｉｒｅ—　ｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｓｕｐｐｏ￣ｏｆ　ｒａ　ｄｉｏ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ（ＴＤＤ）　（ＥＴＳＩ　２０１３ｋ）［Ｓ］．Ｌｏｎｄｏｎ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ　Ｐｒｅｓｓ，２０Ｉ３．　６　３ＧＰＰ　Ｐｍｉｅｃｔ　Ｇｒｏｕｐ．ＥＴＳｌ　ＴＳ　１２５　１０１　Ｖ１　１．４．０：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＵＭＴＳ），Ｕｓｅｒ　Ｅｑｕｉｐ—　ｍｅｎｔ（ＵＥ）ｒａｄｉｏ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｃｅｐｔｉｏｎ（ＦＤＤ）（ＥＴＳＩ　２０１３１）［Ｓ］．Ｌｏｎｄｏｎ：ＳｐｒｉｎｇｅｒＰｒｅｓｓ，２０Ｉ３．　２郎为民，王大鹏，王逢东．无线通信系统中的定位技术　成用ｆＭ］．北京：机械１　业ｆ｝｛版社，２０１６．　郎为民（１９７６一）．男，副教授，硕士生导师，博　士，教研室主任，主要研究方向为物联网、无线认知　传感器网络和下一代移动通信系统。　收稿日期：２０１６—０７—０５　３　３ＧＰＰ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｇｒｏｕｐ．ＥＴＳＩ　ＴＳ　１２５　２０ｌ　Ｖｌ１．１．０：Ｕｎｉ．　ｖｅｒｓａｌ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｙｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｓｙｓｔｅｍ　（ＵＭＴＳ）．　１２