蜂窝网络移动台定位技术研究

在蜂窝网络环境中，由于受多径、非视距传播、噪声、干扰和信道频率特性等多种不利因素的综合影响，使TDOA、TOA、AOA等与移动台位置有关的电波特征测量值不可避免地出现较大误差，从而使各种定位算法的性能显著下降，造成移动台位置估计出现较大偏差。为此，本论文针对提高蜂窝网络移动台定位精度这一核心问题，以TDOA定位技术为重点，从基本TDOA定位算法性能分析，混合定位算法，基于数据融合的移动台定位技术，抗NLOS高精度定位技术等四个方面对基于蜂窝网络的移动台定位技术进行了深入研究，并对WCDMA网络移动台定位的主要技术及相关问题进行了分析和探讨。 首先，本文给出了TDOA双曲线方程组的数学模型，详细地分析了各种主要TDOA定位算法的特点，通过在不同信道环境下对几种主要定位算法的仿真，评估了各算法在不同信道环境下的定位性能。分析结果表明，信道环境较好时适合采用Chan算法，较差时采用泰勒序列展开法则更有利。 其次，通过分析单一定位技术的局限性，基于Chan算法和AOA算法特点，提出了一种TDOA／AOA混合定位算法和一种TOA/AOA混合定位算法，给出了这两种算法定位性能的CRLB理论界。通过在不同环境条件下对这两种算法的性能仿真，表明只要服务基站AOA测量值达到一定精度，采用这两种混合定位法就能取得更好的性能。论文还研究了采用TOA定位法时，MS与服务BS相对位置、参与定位的TOA测量值数目与定位性能的关系．提出了一种动态定位算法，该算法通过对MS第一次初始位置估计来确定MS与服务BS的距离，再选择参与定位的TOA测量值，确定WLS算法中的加权因子，从而改进了定位性能。 然后，本文深入研究了Kleine-Ostmann提出的移动台定位估计数据融合模型，并以该模型为基础，提出了一种增加了AOA及信号场强测量值的数据融合增强模型和一种用于TDOA定位算法融合的数据融合模型。论文对两种模型的融合规则进行了分析，通过仿真验证了这两种模型对提高移动台定位性能的有效性。此外，还提出了两种通过定位距离残差对定位结果进行加权的算法融合方法，以期在信道环境先验信息未知时通过对不同算法定位结果的融合，取得更准确可靠的定位结果；通过对两种环境条件下的仿真，验证了这两种算法融合方法的可行性。 百臼主回大学槽士扭允生攀幢伍丈 第V页 接着，通过对TDO咖A测量值误差的分析，本文提出了一种首先利用 TDO咖A平均测量值对移动台位置进行初始估计，并利用TIPI信道模型参 数估计出ThOAfl’OA测量值中NLOS误差的大小，然后对TDO…A测量值 进行平滑与重构，再采用两次WLS计算，以降低NLOS误差对定位性能不利影 响的的定位精度提高算法，讨论了这种算法在蜂窝网络不同环境条件下的具体 实施方法，通过详细仿真验证了这种算法的有效性。 最后，本文还针对WCDMA网络移动台定位的基本定位方法，定位实施方 法，网络结构，信令协议和操作流程进行了分析，对多精度定位流程实施方法 及WCDMA网络移动台定位估计涉及的一些相关问题进行了探讨。