移动通信中定位算法的仿真研究

1、移动通信中定位算法的仿真研究2018-03-08 20:59:34 科技传播 2018 年 4 期隋东南摘要移动通信是当前发展最快、应用最广和最前沿的通信领域之一，蜂窝移动通信的出现， 是移动通信的一次革命。文章介绍了移动通信系统的发展，讨论了蜂窝无线定位的基木理论；重点介 绍了基于tdoa的蜂窝网络定位，并对chan算法进行了仿真研究，仿真结果显示chan算法能适应 不同的测试环境，都得出确定的解。关键词移动通信；蜂窝无线定位；chan算法中图分类号tn91文献标识码a文章编号1674-6708 (2018) 205-0136-02移动通信是指通信屮的信息交换是在双方或者至少有一方是在移动屮

2、进行，对于在运动过程屮 进行的通信而言，由于通信方的位置随时会发生变化，有线通信达不到我们所需要的要求，信号的传 输只能依靠无线电波，因此无线电通信是移动通信的基础。在市场本身的驱动下，移动通信定位业务 作为一项最具有竟争力和发展前景的移动业务越来越受到人们的重视，这一特点在3g移动通信中日 益彰显。蜂窝无线定位技术的快速发展主要动力來口市场木身的驱动和政府的强制性耍求。fcc (美国 联邦通信委员会)在1996年10月颁布了无线e911呼叫应急服务功能，要求移动运营商可以为手机 用户提供紧急救助服务，以便为呼叫者提供及时、准确的救援。e911法规对在不同环境和条件下运 营商对呼叫者的位辽定位

3、精度做出了详细明确的要求，fcc的这一规定的推动了美国甚至全球蜂窝 无线定位技术的快速发展。1基于tdoa的蜂窝网定位算法分析基于tdoa的蜂窝网定位算法通常需要经过两个步骤，第一步进行延时佔计计算，得到算法计 算需要的相应参数即移动台到达基站的时间差测量值tdoa；然后根据得到的参数值建立对应的方程 并选择对应的相关算法求解。基于tdoa的蜂窝网定位算法的定位过程、定位原理如图所示。2定位算法仿真2.1无线定位精度评价指标在实际应用中，为了正确评价各种算法在实际应用的定位性能，避免因为评价标准不同而产生评价差异，我们明确规定了评价定位准确率的指标。本文屮用到的评价指标有以下方面。bs3“图1

4、 tdoa基本定位过程图2 tdoa定位原理图2.1.1均方誤差（mse）均方误差是在评价算法定位准确率的众多指标中最常用的一项。mse的计算方法是mse-e肛-左尸其中（讪为ms的实际位置,gj）为ms的估计 位置。2.1.2均方根误差（rmse）均方根误基可以利用均方误差宜接得出，但 是与均方误差相比，两个参数是从不同的角度对 定位精度进行测量，均方根误差的计算方法是：rmse二e 牡（x x）2 + （尹一酋2.2仿真性能分析下面从不同的方面对chan算法进行仿真：1）基站个数是造成仿真准确度的一个重要因素，基站个数增加，会大大提高算法的定位精度。 这是冈为基站个数增加可以使得能利用的信

5、息增多进而提高定位结果的准确性。4504001002s0200150i 1402040 w 80100120140160200220td0a均方误差/m图3基站个数对定位几精度的影响2）信道环境是影响算法精度的另外一个重要因素，下面是在非高斯通信环境下进行的仿真，仿真的条件是：小区半径从1 000m到5 000m，基站的个数是3个、5个、7个。木文分别是在闹市区和山区两种情况下进行仿真。可以看出，实际信道环境下仿真精度会受到很大影响。840伽 150020002w03000 36co 400045005000小区半径/m图4闹市区环境下的定位性能:斤拧;.»mll 査兰二二 900戒

6、700(005004003001i111«i1000150020002s0030003s0040004500细0小区半径an图5在山区环境下的走位性能从上可以看出，chan算法能适应不同的测试环境，都得出确定的解。当基站个数为3时，算 法的定位效果一般，但是当基站个数大于3时，算法可以给出很好的定位，这时因为在定位过程中可 以利用的冗余信息增加。算法的定位精度受信道坏境的影响比较明显，因此，在选择算法时，要根据 实际情况选择最合适的算法。参考文献韦惠民，李白萍.蜂窝移动通信技术m.西安：西安电子科技大学出版社，2002.桑林，郝建军，刘丹谱.数字通信m.北京：北京邮电大学出版社，2002.3 杜栓义.第三代移动通信系统m.北京：电子工业出版社，2001.4 刘赛.基于tdoa的空间定位算法j.计算机工程与设计，2008 (8).5 刘莉，荆涛，付立.一种分层蜂窝网中基于用户分类的建模分析方法j.电子与信息学报,2007,29 (9).6 阚云鹤.蜂窝网络中基于tdoa的无线定位算法研究d.大连：大连理工大学，2008.7 棊朗辉，刘肖强，邓宪法.现代移动通信技术m.北京：国防工业出版社，2005.8 陈显治.现代通信技术m.北京：电子工业出版社，2001.9 张贤达.保铮，通信信号处理m.北京：国防工业出版社，2000.10 赵荣黎.数字蜂房移动通信