近年來，作為移動增值業務的一個亮點，定位業務(Location Service)受到業界的普遍關注。隨著政府的政策法規要求和市場本身的驅動，移動定位技術發展迅速。
　　目前，3GPP規范中采用的定位方法有三種" title="三種">三種^[3]：基于CELL ID的定位方法、OTDOA定位方法和A-GPS定位方法。基于CELL ID方法精度太低，不能滿足大多數定位業務的需求，A-GPS技術擁有優異的定位性能，但是高昂的終端價格及在遮擋嚴重區域難以完成衛星定位阻礙了其應用^[1][2]，而OTDOA定位方法定位精度" title="定位精度">定位精度較高，能充分利用網絡資源,且手機只做軟件上的修改，因此將來對OTDOA定位功能的支持會逐漸增多。
　　為解決OTDOA定位中的聽力(Hearability)問題，提出了IPDL^[4] (空閑周期下行鏈路)方法。OTDOA-IPDL可有效減小CDMA 網絡中遠近效應和多址干擾的影響,提高UE 對鄰近基站的監聽能力。但OTDOA-IPDL算法存在下行鏈路容量的損失、實現復雜度較高等問題。針對這些問題，基于OTDOA又提出了一些新的改進算法，如TA－IPDL和CVB^[5]算法等。
　　本文對OTDOA及其增強算法OTDOA-IPDL、CVB給出了比較分析和仿真。
1 定位方法
1．1 OTDOA
　　OTDOA定位方法的基本原理如圖1所示^[3]。UE測量不同基站的下行導頻" title="導頻">導頻信號，得到不同基站下行導頻的到達時間差" title="到達時間差">到達時間差，根據該測量結果并結合基站的坐標，采用合適的位置計算算法，即可估算出UE的位置。

　　圖1中假定以基站a為參考，根據UE提供的導頻相位測量結果，能夠得到基站b相對于基站a的下行導頻信號接收時間差，記為TDOAab，乘以光速即可得到基站a與基站b到UE的傳播距離差，從而得到以基站a和基站b為基準的雙曲面。同樣，根據TDOAac可以得到以基站a和基站c為基準的另一雙曲面。兩個雙曲面的交界就是UE的位置。實際的位置估計算法需要考慮多基站(3個或3個以上)定位的情況，因此算法要復雜很多。一般而言，UE測量的基站數目越多，測量精度越高，定位性能改善越明顯。
1.2 OTDOA-IPDL
　　OTDOA方法存在聽力(Hearability)問題。當UE非常接近服務基站時，由于該發射機的信號強度遠遠高于其他發射機的信號強度，目標UE無法對其他發射機的信號進行測量，此時OTDOA定位方法將會失效。為解決這一問題，Ericsson提出IPDL方法。其原理是在一個很短的時間間隔內關閉服務基站的所有下行信號發射，目標移動終端檢測鄰近其他基站發送的定位信號，并求得這些基站信號到達目標移動終端的到達時間差^[4]。
　　空閑周期共有兩種模式：連續模式和突發(Burst)模式。在連續模式下，空閑周期一直以隨機的方式插入。而在突發模式下，空閑周期以一系列突發脈沖串的方式出現，每個突發包含若干個空閑周期，空閑周期的數目應保證UE能夠完成定位測量。突發之間不連續，即下一個突發出現的位置取決于突發的重復頻率。實際上連續模式可以認為是突發模式的一種特例。
1.3 CVB方法
　　CVB(Cumulative Virtual Blanking)方法由Cambridge Positioning Systems 公司提出。
　　不同于IPDL方法中在空閑周期內關閉基站的發射，CVB方法在SMLC中采用數字信號處理算法來依次消除強信號，得到較弱信號的精確時間，從而提高OTDOA定位性能。CVB可以提供與IPDL相似的性能，而其復雜度有較大降低，同時解決了系統容量損失的問題。
　　CVB方法的實現原理^[5]為：
　　定位測量開始時，UE和基站同時對下行鏈路信號進行“快照(snapshot)”。CVB“快照”是一段基帶I&Q信號的采樣值序列，要求在接收信號做任何均衡和Rake接收處理之前進行采樣。
　　采集到的“快照”通過RNC傳送給SMLC。在SMLC內，CVB算法對 “快照”采取串行迭代的信號處理方式：SMLC把來自UE的“快照”與來自不同基站的“快照”進行相關運算，對其中最大相關值所對應的基站信號的到達時間進行測量。然后對UE“快照”中來自該基站的信號分量進行估計，并從UE“快照”中去除該部分。重復上述最大相關值搜索、到達時間測量及信號消除過程，直至所有基站信號的到達時間測量完畢。這一處理算法類似于CDMA系統中多用戶檢測中的串行干擾消除。通過這一方法，可以完成對較弱信號的精確測量。一旦所有信號的到達時間都測量完畢，則可以通過標準的OTDOA方法對位置進行計算。
2 性能分析
2．1 偵聽能力
　　定位方法的偵聽能力通過UE接收到來自基站的信號的載干比進行衡量，信號的載干比要確保到達時間差的測量。計算得到的載干比與門限值進行比較，獲得可偵聽到的基站的數目，以此作為偵聽能力的衡量標準。
　　(1)OTDOA
　　OTDOA的載干比計算如下：

　　將得到的C/N+I與門限值進行比較，獲得可偵聽到的基站的數目。
　　(2)OTDOA-IPDL
　　假設來自第k個基站的信號最強，為保證對其他基站的偵聽，該最強信號被清空。與OTDOA的計算方法類似:
　　
　　將式(4)、(5)帶入式(3)，可得OTDOA-IPDL的載干比。
　　(3)CVB
　　CVB通過干擾消除的方法解決聽力問題。在對C/N+I進行計算時，把接收信號按照強度降序排列，用Rk表示依次計算每個信號的載干比。因發送給SMLC的“快照”需進行量化處理，所以CVB方法的干擾中要引入量化噪聲。

　　同樣，將得到的每一信號的C/N+I與門限值進行比較，獲得可偵聽到的基站的數目。
2.2 誤差CDF(累積分布函數)
　　根據美國FCC E-911^[6]對定位業務的規定，定位精度應該以概率誤差的形式給出，而位置估計距離誤差的CDF圖能很好地反映出定位是否滿足定位精度的要求，所以誤差CDF也是衡量定位方法性能的重要指標。
3 仿真比較
　　本節中對三種方法進行了仿真。仿真中采用的參數如下：基站發射總功率為43dBm，每個基站分為三個扇區，CPICH發射功率為33dBm，載干比的門限值采用13dB。OTDOA－IPDL方法中的空閑周期長度為5×256chips，空閑周期出現的平均頻率為10Hz。CVB方法中UE“快照”長度為512碼片，“快照”采樣率為碼片速率的2倍，“快照”總大小為512B。
　　圖2給出了三種定位方法的偵聽能力的性能比較。
　　圖3給出了三種定位方法的誤差CDF比較。

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