移动定位技术的发展历史:如今,智能电话已在整个社会得到普及,并且大量的移动电话应用已成为人们生活中不可或缺的一部分。
越来越多的手机应用程序使用手机定位技术,无论是本地搜索应用程序还是各种商业信息发布应用程序,更不用说众多交通导航应用程序了。
可以说,位置服务(LBS)应用程序已经是最流行的移动应用程序之一。
移动定位技术的发展经历了多个阶段。
基于服务小区的原始定位技术(例如CELL-ID)可以快速定位,但是不够准确。
随后的基于卫星信号的GNSS(全球导航卫星系统)定位技术可以精确定位,但是由于需要搜索卫星,首次定位时间(TTFF)太长,这带来了一些不便。
其中使用最广泛的是美国的GPS全球定位系统。
直到后来,通过合并两者创建了A-GNSS(辅助GNSS)技术。
移动终端首先通过移动网络获得定位辅助数据以实现快速的卫星搜索,然后通过GNSS信号计算位置。
与纯GNSS定位相比,A-GNSS可以更快地实现定位,因此它已成为最重要的移动定位解决方案。
然而,就移动通信而言,LTE即将到来。
在某些发达国家(例如美国),LTE已经开始商业化使用。
尽管中国仍处在3G时代,但有关LTE的研究和实验正在如火如荼地进行。
可以说LTE是大势所趋。
LTE对终端定位的要求也得到了进一步改善。
3GPP LTE版本9规范定义了3种移动电话定位技术:ECID,A-GNSS和OTDOA。
相对而言,OTDOA是一种相对较新的技术。
它不需要使用GNSS信号,而是使用类似于GNSS的定位原理,通过测量两个或多个基站参考信号(RS)的到达时间差(RSTD),计算手机的位置已知每个基站的频率(图1)。
实际上,OTDOA已经存在于WCDMA中,但是WCDMA不是同步系统。
基站之间的时钟错误导致部署OTDOA的高昂成本,使其无法用于商业用途。
由于LTE是同步系统,因此有利于OTDOA的使用。
由于OTDOA不依赖GNSS信号并补偿了GNSS无法在室内定位的问题,因此OTDOA已成为GNSS之外运营商的另一项强制性LTE定位技术。
图1:OTDOA定位。
LPP定位协议3GPP Release 9不仅定义了LTE定位技术,而且还定义了全新的定位协议LPP(LTE定位协议)(图2)。
LPP可以完全支持LTE中使用的定位技术(包括ECID,A-GNSS和OTDOA),并且还支持A-GNSS + OTDOA的混合定位技术。
图2:LPP通用定位协议。
基于确定4个球体上的点的原理,移动电话在定位时需要4个参考点。
在LPP协议的支持下,在卫星能见度较高的区域(例如郊区),移动电话可以测量4个卫星信号进行定位;在卫星能见度较差的区域(例如市中心),移动电话可以测量两个可见的卫星信号和两个LTE基站信号来进行定位;在看不见卫星的室内,手机使用OTDOA进行定位(图3)。
LPP的优点在于,它可以确保移动终端可以在各种环境中实现定位。
图3:LPP支持A-GNSS,OTDOA和A-GNSS + OTDOA混合定位。
LPP作为一种通用的定位通信协议,其主要功能是在网络和终端之间交换定位辅助数据和定位信息。
实际上,它可以在控制平面和数据平面中使用。
相对而言,控制平面的实现需要专用的控制通道,并且会显着增加移动网络的成本,因为需要在软件和硬件中升级多个网元以支持这些与定位相关的控制平面信令。
因此,用户平面的实现更易于用于商业应用。
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