基于第三代移动通信的蜂窝网无线定位技术的研究

摘要

随着移动通信的快速发展，人们对无线定位技术有了新的要求。1999年美国FCC公布的E-911定位服务是今后各种蜂窝网络，特别是3G网络必备的基本功能。由于政府的强制性要求和市场本身的驱动，国际上出现了基于蜂窝网络无线定位技术的研究热潮。　　本文基于第三代移动通信系统，对蜂窝网络无线定位进行了深入研究。首先介绍了移动通信中常用的位置估计算法的基本原理及第三代移动通信采用的关键技术智能天线的基本工作原理和特性。其次介绍了影响定位精度的各种因素，分析了移动通信信道衰落统计特性，讨论了几种定位准确率的评价指标，并对各种环境下的信道模型进行了详细仿真。最后进一步介绍了几种定位算法以提高定位精度，并根据预多波束智能天线的特点，对接收到的信号功率特性进行处理，估计出较高精度的移动台方位角，实现基于终端的定位方法。　　本文研究的基于第三代移动通信定位系统主要包括天线阵发射模式、接收机工作原理、采用的定位技术，并对整个系统进行了计算机仿真，分析其性能，进一步优化，并且在单基站系统和双基站系统中分别仿真了定位效果。单基站定位系统采用DOA/TOA混合定位法对移动台进行二维空间的定位，双基站定位系统利用角度交叉定位估计移动台位置。定位系统模型同时考虑了多种环境下，信道衰落、非视距、多用户干扰等因素对这一系统定位精度的影响。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学位论文原创性声明

第1章绪论

1.1无线定位技术的发展历史和现状

1.2定位方法简介

1.3本课题的主要任务

第2章蜂窝网无线定位基础

2.1 COO技术定位

2.2 A-GPS(GPS辅助定位)

2.3观测时间差（OTD）

2.4增强观测时间差（E-OTD）

2.5基于时间的定位方法

2.5.1圆周定位法（TOA）

2.5.2双曲线定位法（TDOA）

2.5.3 TDOA估计——互相关法

2.6基于到达角（DOA）的定位方法

2.6.1相位干涉法

2.6.2波束形成法

2.6.3基于最大似然准则的到达角估计

2.7基于信号场强的定位方法

2.8智能天线

2.9本章小结

第3章移动通信信道特性

3.1幅度衰落、延时扩展、多普勒扩展与多径传播

3.2信道短期衰落特性与长期衰落特性

3.3信道弥散与选择性衰落

3.4信道模型

3.4.1 T1P1信道模型

3.4.2延时扩展Greenstein模型

3.4.3信号功率衰落

3.4.4信道仿真结果

3.5定位准确率评价指标

3.5.1蜂窝网络的拓扑结构及移动台分布

3.5.2均方误差MSE与CRLB

3.5.3圆/球误差概率

3.5.4几何精度因子

3.6本章小结

第4章CDMA系统无线定位跟踪技术

4.1 IS-95反向链路定位

4.2 IS-95前向链路定位

4.3 CDMA系统中TOA和TDOA估计

4.3.1定位问题的最小二乘表示

4.3.2非线性最小二乘算法

4.3.3非限制性非线性加权最小二乘算法

4.3.4限制性非线性最小均方法

4.3.5递归算法

4.4 CDMA系统中DOA估计

4.4.1最大熵法

4.4.2特征结构法

4.4.3 MUSIC算法

4.4.4 ESPRIT法

4.5本章小结

第5章基于第三代移动通信系统定位方法的研究

5.1发射信号模型

5.2天线阵扇区的形成

5.3基于单基站定位的时空调制扩频系统

5.3.1信号接收模型

5.3.2仿真结果

5.4基于双基站定位的时空调制扩频系统

5.4.1信号接收模型

5.4.2仿真结果

5.5本章总结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢