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Location Technologies for Mobile Networks

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Location Technologies for Mobile Networks. Tomislav Kos 1, Mislav Grgic 1, Jakov Kitarovic 2 1 Department of Wireless Communications, Faculty of Electrical Engineering and Computing, University of Zagreb Unska 3, HR-10000 Zagreb, CROATIA 2 Faculty of Maritime Studies, University of Rijeka,

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location technologies for mobile networks

Location Technologies for Mobile Networks

Tomislav Kos 1, Mislav Grgic 1, Jakov Kitarovic 2

1 Department of Wireless Communications,

Faculty of Electrical Engineering and Computing, University of Zagreb

Unska 3, HR-10000 Zagreb, CROATIA

2 Faculty of Maritime Studies, University of Rijeka,

Studentska ulica 2, HR-51000 Rijeka, CROATIA

Speaker: Chun-Hung Wang

Date: 2009.01.08

outline
Outline
  • 一、前言
  • 二、行動電台定位方法
  • 三、定位性能和實施要求
  • 四、基本定位系統元素
  • 五、單網路運作
  • 六、結論
1 introduction
1、Introduction

近年來,位置感知服務(LBS:Location based services)在電信時代為重要競爭,並產生了很大的利益。行動通訊業者不斷尋求新的和創新的方法來提供新服務並增加利潤。

這篇文章從各角度評價各個技術要求。這些技術包含了細胞識別碼 (CI:Cell-identification), 增強測量時間差(E-OTD:Enhanced Observed Time Difference), 觀察到達時間差(OTDOA:Observed Time Difference of Arrival) and 輔助全球衛星定位系統(AGPS:Assisted GPS )。在某些情況下無論是在網路或行動電話,這些技術通常需要再修正更改。

1 introduction1
1、Introduction

在全球移動通訊系統(GSM:Global System for MobileCommunications),和通用移動系統(UMTS:Universal Mobile Telecommunications System)規範規定兩種操作模式。

一個成功的定位服務技術,必須定位精準度要很高,並且以最低的成本和最小的影響在網路和設備上。

2 2 1 cell id cid cell identification
2、行動電台定位方法2-1 Cell-ID(CID:Cell-identification)的定位技術
  • 以細胞專屬識別碼(cell ID)來定位,這是最簡單的方法,每當使用者進入一個細胞時,會在本地位置註冊器(HLR:Home Location Registers)中記錄,而每個細胞的位置座標都是已知,將兩個資訊結合起來,可達到初步定位。
2 2 2 toa time of arrival
2、行動電台定位方法2-2 到達時間(TOA:Time Of Arrival)定位技術
  • 達3個以上的基站,通過測量到達所用的時間(須保證時間同步),並施以特定演算法的計算,實現對行動終端的定位。在該演算法中,行動終端位於以基站為圓心,行動終端和基站之間的電波傳輸距離為半徑的圓上,三個圓的交點即為行動終端所在的位置。
2 2 3 e otd enhanced observed time difference
2、行動電台定位方法2-3 增強型觀測時間差(E-OTD:Enhanced-Observed Time Difference)定位技術
  • 在無線網路中放置若干位置接收器或參考點作為位置測量單元(Location Measurement Unit, LMU) ,參考點都有一個精確的定時源,當具有E-OTD功能的手機和LMU接收到3個以上的基站信號時,每個基站信號到達兩者的時間差將被算出來,從而估算出手機所處的位置。
  • 這項定位技術定位精度較高但硬體實現也複雜。
2 2 4 otdoa observed time difference of arrival
2、行動電台定位方法2-4 觀察到達時間差(OTDOA:Observed Time Difference Of Arrival)定位技術
  • 主要是利用三角定位法(Trilateration)來求出手機位置。
  • OTDOA 定位技術只可用在UMTS 通訊系統,基本上OTDOA 算是UMTS 網路系統的E-OTD,所以它的定位原理與方法均與E-OTD 相同。
  • OTDOA 與E-OTD 不同的地方在於它要求每個基地台都要加裝位置量測單元(Location Measurement Unit, LMU)。
2 2 5 a gps assisted gps
2、行動電台定位方法2-5 全球定位輔助系統(A-GPS:Assisted GPS)定位技術
  • A-GPS(Assisted GPS)是以GPS 為主的一種定位技術。
  • 在空曠地區時一般GPS 接收器還可以收到,但是一旦接收訊號裝置進入室內、樹林底下、大樓林立的街道或任何密閉空間中,GPS 的定位功能便失效。
  • 透過基地台(裝有GPS 接收器,也可以接收GPS 訊號)協助,可以增加GPS終端用戶接收衛星訊號能力的定位系統。在這套系統中,它具有可以減輕一般GPS 接收器找尋衛星訊號的負擔、解調(demodulating)衛星導航資料和計算衛星座標等功能。
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3、定位性能和實施要求
  • 1.生產技術應符合定位精度在不同的環境,並跨越多種網絡(一致性)。
  • 2.定位方法應產生快速的位置數據(首次定位時間(TTFF:Time to First Fix))。
  • 3.新的電路或軟體在手機應盡量減少電池電量的損耗。
  • 4.技術應具有良好的網路效率和使用最少的時間來取得定位的位置,以及位置連續回傳。
  • 5.定位技術解決方案應該輕鬆地支援網路擴展和可升級。
  • 6.解決方案應該是標準相容,相容新的網路(GSM到UMTS),並相容現有的網路(UMTS標準的GSM / GPRS)。
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4、基本定位系統元素

圖2代表的網路元素通常用於提供位置信息的位置服務的應用與增強型觀測時間差(E-OTD:Enhanced-Observed Time Difference)定位技術。

圖2Architecture of the LCS network elements

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5、單網路運作
  • 基本上有三種類型的定位服務。
    • 1.拉(Pull):使用者對定位系統傳送一個要求。(例如:要求當地天氣預報)

圖3Single network, pull service, Requestor = Target

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5、單網路運作
  • 2.推(Push):一個要求不是由使用者產生,是由服務供應商傳送的。(例如:使用者每天在同一時間,登記註冊一些特定位置信息)

圖4 Single network, push service

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5、單網路運作
  • 2.推(Push):一個要求不是由使用者產生,是由服務供應商傳送的。(例如:使用者每天在同一時間,登記註冊一些特定位置信息)

圖5Single network, tracking

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6、結論
  • 1.位置服務提供了一個很好的獲利的機會給經營者。經營者為了獲得成功,定位服務必須提供有價值的服務並能滿足使用者的需求,以及探討實施和成本需求。
  • 2.使用舊有的GSM/GPRS和UMTS蜂窩式通信網路技術,讓簡單的二維定位透過本論文介紹的各種技術,能讓定位精準度能到達10公尺到15公里內。
  • A-GPS的定位是一種先進的移動技術相結合的方法,並通過衛星獲得的定位,並提供準確度10公尺至100公尺。
  • 所討論的技術,到達時間差(TDOA:Time Difference of Arrival)和輔助全球衛星定位系統(AGPS:Assisted GPS )是解決目前通信系統所提出的解決方案,提供最佳的性能和定位精準度。
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