减小NLOS影响的TOA定位算法及其在GSM网中的应用研究

摘要

随着全球移动通信技术的迅猛发展，人们对移动通信业务的需求亦日益增强，其中的增值业务引起了社会的广泛关注，而定位服务则是增值业务中关注的焦点。因为有了定位服务系统，人们可以随时随地确定自己的方位，实现车辆导航，构建智能交通系统，甚至可以延伸到生活咨询服务等领域。目前，对蜂窝无线定位技术的研究还很不成熟，有许多难题亟待解决，其中的一个主要难题就是如何提高定位的精度。 本文首先综述了蜂窝网络无线定位技术的基本原理，并在分析影响定位精度的关键因素——非视距(NLOS)误差的基础上，提出了基于到达时间(TOA)的三基站定位算法、多基站联合定位算法和多基站动态定位算法，这些算法利用NLOS误差对于TOA是一个正的附加延时超量特性，采取求几何中心的方法来实现对移动台的定位，通过将这些算法与加权最小二乘法进行仿真分析表明，以上算法明显地减小了NLOS误差的影响，提高了定位精度。文章最后对TOA定位算法在GSM网络中的实现方案进行了探讨，该部分研究了GSM网络定位系统的构架，并在此构架的基础上，根据TOA定位测量的特性，增加了一些定位模块，来实现减小NOLS影响的TOA定位算法，通过与其它定位方法的比较可知，TOA定位算法不仅在方法和原理上简单，而且易于实现，对于GSM网络是一种较为理想的定位算法。

目录

文摘

英文文摘

湖南大学学位论文原创性声明及版权使用授权书

第1章绪论

1.1选题背景及意义

1.1.1无线定位技术的发展概述

1.1.2无线定位技术的应用

1.1.3无线定位技术的研究现状

1.1.4本课题的选题背景及其意义

1.2文章的主要内容

第2章蜂窝网无线定位基础

2.1蜂窝定位中的无线信道基础

2.1.1移动通信系统频段和传播方式

2.1.2多径传播环境

2.1.3路径损耗模型

2.1.4瑞利衰落(NLOS传播)和莱斯衰落(LOS传播)

2.1.5 T1 P1模型

2.2蜂窝网定位技术基础

2.2.1无线定位系统方案

2.2.2蜂窝网的基本定位方法

2.2.3影响蜂窝定位的因素

2.3 NLOS误差对定位的影响及其消除方法

2.3.1非视距的产生及其影响

2.3.2非视距误差减小的经典方法

2.4小结

第3章减小 NLOS影响的TOA定位算法

3.1 TOA定位原理

3.1.1理想情况下TOA定位原理

3.1.2非视距传播下的TOA定位原理

3.2三基站TOA定位算法

3.3多基站TOA定位算法

3.3.1选择基站定位算法

3.3.2多基站联合定位算法

3.3.3多基站动态定位算法

3.4小结

第4章减小 NLOS影响的TOA定位算法仿真和分析

4.1三基站TOA定位算法与WLS算法的比较

4.2多基站联合定位算法与WLS算法的比较

4.3多基站动态定位算法和WLS算法的比较

4.4几种定位算法的误差比较及分析

4.5小结

第5章TOA定位算法在GSM中的应用

5.1 GSM网的网络结构

5.1.1交换网络子系统(SS)

5.1.2无线基站子系统(BSS)

5.1.3移动台

5.2 GSM网定位服务逻辑参考模型

5.3 GSM网络定位系统结构

5.3.1定位测量单元(LMU)

5.3.2移动定位中心网关(GMLC)

5.3.3服务移动定位中心(SMLC)

5.4信令协议和接口

5.4.1 LCS信令模型

5.4.2信令交换

5.5 GSM定位系统中的TOA算法

5.5.1 TOA算法在GSM定位系统中的应用

5.5.2在GSM网络中各种定位方法的比较

5.6小结

结论

参考文献

致 谢

附录A攻读硕士学位期间发表的论文目录

附录B研究生期间参与和从事过的科研项目