www.paper.edu 浅析CDMA移动通信网络下定位功能的实现 肖扬
北京邮电大学经济管理学院 100876
摘要：CDMA移动通信网络是中国联通公司于2002年采用第三代移动通信的主流技术建设新一代移动通信网。这个基础性的网络承载着各种增值业务，在cdma网络下实现对手持终端的定位功能，则是CDMA网络先进性的重要体现。本文论述了CDMA网络的基本特性，并且给出了基于CDMA网络下定位功能实现的基本原理。方差齐性检验
关键字：CDMA GPS AFTL 定位
1．CDMA网络简介及其主要特性
CDMA是码分多址(Code Division Multiple Access)的英文缩写，是在扩频通信技术上发展起来的一种崭新成熟的无线通信技术。CDMA网络技术原是美国在二战期间用于军事通讯领域，CDMA移动通信系统是一个保密通信系统，它的码址总共有4.4万亿种可能的排列，可防止窃听，保密性强。[1]
近年来，CDMA在全球被广泛应用于商业，美国、日本、韩国等国家都采用了CDMA作为国内的主要移动通信技术。
CDMA网络具有以下突出特点：
1、辐射小
CDMA网络发射功率只有200毫瓦，普通通话功率可控制在零点几毫瓦，其辐射作用可以忽略不计，绿手机，通话健康两不误。
2、话音清晰
话音质量好CDMA网络采用先进的数字编码技术，具有背景噪音抑制功能，通话清晰度高，话音质量好。
3、保密
保密性强CDMA网络技术原用于军事通讯领域，抗干扰，保密性特强，可防止窃听。
4：全网同步（通过GPS）
这一特点是CDMA网络定位技术AFLT（CDMA三角运算定位）的基础，正是在全网时间同步的基础上，采取测量信号到达不同的时间差，再配合具体的位置信息，就可以测量出移动台的当前位置。[2]
2．CDMA网络下定位技术简介
2.1 无线辅助定位（AGPS定位技术）
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2.1.1 传统GPS定位
GPS由三个独立的部分组成：
空间部分：21颗工作卫星，3颗备用卫星。
地面支撑系统：1个主控站，3个注入站，5个监测站。
用户设备部分：接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。
GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。该系统是一个使用1.5 GHz固定频率的扩频系统，每颗卫星每天环绕地球两次，轨道高度为11000英里 ，24颗卫星(再加上一些备用卫星)提供全球覆盖系统设计确保在地球上的任何地方、在任何时间都能看得见最少4颗卫星。这就为下面确定待测点的位置的公式提供了物质准备。
2.1.2 GPS定位原理
GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS 接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式：
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上述四个方程式中待测点坐标x、 y、 z 和Vto为未知参数，其中
di=c△ti(i=1、2、3、4)。di (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。
△ti(i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的信号到达接收机所经历的时间。
c为GPS信号的传播速度（即光速）。
四个方程式中各个参数意义如下：
x、y、z 为待测点坐标的空间直角坐标。
xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4在t时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得。
Vt i (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。
Vto为接收机的钟差。
由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto 。[3]
该系统是通过解调50波特率卫星导航消息来确定：轨道中卫星的准确位置(星历和年历信息)和每颗卫星的时钟校准信息以及其它数据。
2.1.3 无线辅助定位
对一般的GPS定位技术来说，需要GPS接收机在全空域范围内搜索可以使用的GPS卫星。通常这种搜索需要很长的时间，所以不能满足快速移动定位的需要。在辅助GPS技术中，网络可以根据移动台当前所在的小区，确定所在小区上空的GPS卫星，将这些信息提供给移动台。移动台根据这些信息，缩小搜索范围、缩短搜索时间，更快地完成可用卫星的搜索过程。搜索完成之后，移动台需要通过和网络的交互，将用于计算移动台位置的信息传送给网络，由网络计算移动台的位置。
备注： WARN是卫星接收机，24小时不间断的接受卫星信号，解调卫星信号。并把卫星信号的星历信息及时传给snaptrack的sever。
2.2 基于网络的定位技术
AGPS虽然较传统GPS高，但AGPS在一些环境中（比如高楼间、室内、地下等）可能仍不可用，这需要AFLT定位方法来补充其不足。AFLT利用CDMA全网同步、可以准确方便的测量相对时延、信号强度的特点，将扇区天线位置作为参考点进行定位。
网络定位技术示意图如下：
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草地晚餐2.2.1 年历
年历是AFLT定位的最主要组成部分，下面先介绍年历。
1） 概念
年历实际上就是一个包含无线网络中扇区相关信息的数据库。
2 ）年历的数据类别
扇区标识（网络ID、系统ID、交换机编号、扩展ID）
ebootPN号
天线位置
相关小区覆盖区域信息
前向链路校准
往返时延校准
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高度信息
直放站信息
“准确度”信息
3 ）年历的作用
提供初始位置的估计
作为gpsone算法的“种子”。提供近似高度
可以减少定位所需的一个测量值
提供每个的位置信息
以用于AFLT的定位
提供前向链路校准信息
提高AFLT的定位精度
2.2.2 AFLT的算法
pde根据手机发送过来的信息知道。手机在与那些联系，这些的经纬度可通过查bsa得知。再利用CDMA全网同步、可以准确方便的测量相对时延、信号强度的特点，可以得到手机到这些的距离，将扇区天线位置作为参考点进行定位。[4]
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2.3 基于CELL－ID的定位技术
基于CELL－ID的定位技术是一种最基本的定位方法，适用于所有的蜂窝网络。它不需要移动台提供任何定位测量信息，也无须对现网进行改动，只要在网络侧增加简单的定位流程处理即可，因而最容易实现。目前这种定位技术已经在各移动网络中广泛使用。它的定位原理很简单：网络根据移动台当前服务的位置和小区覆盖来定位移动台。若小区为全向小区，则移动台的位置是以服务为中心，半径为小区覆盖半径的一个圆内；若小区分扇区，则可以进一步确定移动台处于某扇区覆盖的范围内。
显而易见，这种定位方法的精度完全取决于移动台所处小区的大小，从几百米到几十公里不等。在农村地区，小区的覆盖范围很大，所以CELL－ID的定位精度很差。而城区环境的小区覆盖范围较小，一
般小区半径在1～2km，对于繁华的城区，有可能采用微蜂窝，小区半径可能到几百米，此时CELL－ID的定位精度将相应提高为几百米。
由于CELL－ID定位不需要移动台的定位测量，并且空中接口的定位信令传输很少，所以定位响应时间较短，一般在3s以内。[5]
3．中国联通CDMA采用的定位技术介绍
在综合了上述三种定位技术的基础上，中国联通采用了美国高通公司提供的GPSone混合定位技术，简单来说gpsOne = A-GPS＋ AFLT + Cell-ID。
高通公司通过其定位平台技术及终端芯片集成技术（将A-GPS定位及CDMA三角运算定位功能嵌入到CDMA终端芯片之中）将上述两种定位技术进行了有机的融合，形成了独特的gpsOne混合定位技术。其工作原理是首选A-GPS定位，在GPS卫星视线被全部/部分阻挡的情况下全部/辅助采用CDMA三角定位技术进行辅助定位。
为了进一步确保定位成功率，gpsOne在导频信号不足，CDMA三角定位失败的情况下将使用混合CELL-ID进行定位，以保证系统正常工作。
gpsOne定位技术具有如下技术特点：
定位精度高：大部分情况下室外定位精度可达5～50米; 定位灵敏度高：在有CDMA 信号覆盖的地方均可定位; 终端成本低（高度集成，大批量）、耗电少、尺寸小（与正常手机一样）；冷启动速度快：约30秒。
4．总结
通过本文的论述，可以看到在CDMA网络的优良性能下，可以采取多种方式实现对移动台的定位，只要选择正确的定位技术以及其不同的组合，就可以扬长避短，达到最优定位效果。
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