LTE定位技術(shù)及測(cè)試解決方案設(shè)計(jì)

1、LTE 定位技術(shù)及測(cè)試解決方案設(shè)計(jì)如今智能手機(jī)已經(jīng)在整個(gè)社會(huì)普及，數(shù)量眾多的手機(jī)應(yīng)用成為了人們生活當(dāng)中不可或缺的一部分。越來越多的手機(jī)應(yīng)用都用到了手機(jī)定位技術(shù)，無論是本地搜索類應(yīng)用，還是各種商業(yè)信息發(fā)布類應(yīng)用，更不用說眾多的交通導(dǎo)航類應(yīng)用?？梢哉f定位服務(wù)（LBS）的應(yīng)用已經(jīng)是當(dāng)下最為流行的移動(dòng)應(yīng)用之一。移動(dòng)定位技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了多個(gè)階段。最初的基于服務(wù)蜂窩小區(qū)的定位技術(shù)（如 CELL-ID）可以快速定位，但是不夠精確。之后的基于衛(wèi)星信號(hào)的 GNSS（全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）定位技術(shù)可以精確地定位，然而由于需要搜星使初次定位時(shí)間（TTFF）過長(zhǎng)而略顯不便。這其中用得最為廣泛的就是美國(guó)的 GPSr球定位系

2、統(tǒng)。直到后來，將兩者融合產(chǎn)生了 A-GNSS（輔助 GNSS 技術(shù)，手機(jī)終端首先通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)獲取定位輔助數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)快速搜星，然后通過 GNSSW 號(hào)計(jì)算出位置。相對(duì)于純粹的 GNSSt 位，A-GNSStt夠更快地實(shí)現(xiàn)定位，因此，它成為了最主要的移動(dòng)定位解決方案。然而在移動(dòng)通信方面，LTE 正在到來。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家（例如美國(guó)），LTE 已經(jīng)開始商用。雖然中國(guó)目前還處于 3G 時(shí)代，但對(duì) LTE 的研究和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得如火如荼，可以說 LTE 已經(jīng)是大勢(shì)所趨。LTE 對(duì)終端定位的要求也進(jìn)一步提高。3GPPLTERelease9 規(guī)范定義了 3 種手機(jī)定位技術(shù)：ECID、A-GNSSOTDO 緋目對(duì)來

3、說，OTDO 廉一個(gè)比較新的技術(shù)，它不需要使用 GNSSW 號(hào)，而是利用類似于 GNSS 勺定位原理，通過測(cè)量?jī)蓚€(gè)或更多的基站參考彳 t 號(hào)（RS的到達(dá)時(shí)間差（RSTD,在已知各基站位置的情況下方 t 算出手機(jī)所在位置（圖 1）。實(shí)際上，在 WCDMA 就已經(jīng)有了 OTDOA 但是 WCDMA 不是一個(gè)同步系統(tǒng)。各基站之間的時(shí)鐘誤差導(dǎo)致部署OTDOAI 要高昂的成本， 因而無法商用。 LTE 由于是同步系統(tǒng)， 有利于 OTDOA 勺使用。 由于 OTDOA 不依賴于 GNSSW號(hào)，彌補(bǔ)了 GNS 駐室內(nèi)無法定位的缺陷，OTDO 城為了 GNS 定外各運(yùn)營(yíng)商另一個(gè)強(qiáng)制要求的 LTE 定位技術(shù)。圖

4、 1:OTDO 儂位。LPP 定位協(xié)議3GPPRelease9 除定義了 LTE 的定位技術(shù)，還定義了一種全新的定位協(xié)議 LPP（LTE 定位協(xié)議）（圖2）。LPP 能夠全面支持 LTE 中用到的定位技術(shù)（包括 ECIDA-GNS4 口 OTDOA,它還支持 A-GNSS+OTDOA 的混合定位技術(shù)。LPP圖 2:LPP 通用定位協(xié)議?；?4 個(gè)球面確定一個(gè)點(diǎn)的原理，手機(jī)在定位時(shí)需要 4 個(gè)參考點(diǎn)。在 LPP 協(xié)議的支持下，在衛(wèi)星可見性較好的地區(qū)（如市郊），手機(jī)可以通過測(cè)量 4 顆衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行定位；在衛(wèi)星可見性較不好的地區(qū)（如市中心），手機(jī)可以通過測(cè)量 2 顆可見衛(wèi)星信號(hào)及 2 個(gè) LTE

5、基站信號(hào)進(jìn)行定位；而在衛(wèi)星不可見的室內(nèi)，手機(jī)則通過OTDOA；現(xiàn)定位（圖 3）。LPP 的優(yōu)勢(shì)在于能夠保證手機(jī)終端在各種環(huán)境下都能實(shí)現(xiàn)定位。圖 3:LPP 支持 A-GNSSOTDO 姒及 A-GNSS+OTDOA 合定位。LPP 作為通用定位通信協(xié)議， 主要功能在于在網(wǎng)絡(luò)與終端之間交互定位輔助數(shù)據(jù)和定位信息。 實(shí)際上它既可以在控制平面也可以在數(shù)據(jù)平面使用。 相對(duì)來說， 控制平面的實(shí)現(xiàn)方式需要用到專用控制信道并且會(huì)顯著地增加移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)成本，因?yàn)槎鄠€(gè)網(wǎng)元需要在軟件和硬件上升級(jí)，才能支持這些定位相關(guān)的控制平面信令。因此，用戶平面的實(shí)現(xiàn)方式更容易被用于商業(yè)應(yīng)用。SUPL（安全用戶平面定位）協(xié)議LPP

6、在用戶平面的應(yīng)用是通過 SUPL（安全用戶平面定位）協(xié)議實(shí)現(xiàn)的（圖 4）。LPP 消息作為 SUPL 消息的承載（Payload）,是定位信息的實(shí)際載體。如同一個(gè)形象的比喻，SUPL 消息就像是信封，而 LPP消息就是里面寫信的信紙。 在 SUPL 的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中， 網(wǎng)元 SLP （SUPL 定位平臺(tái)） 負(fù)責(zé)處理所有的 SUPL 消息。 這些 SUPL消息在 LTE 網(wǎng)絡(luò)中通過 P-GWDS-GW 在數(shù)據(jù)鏈路中與終端進(jìn)行交互，同時(shí) SLP 與 E-SMLC 接口獲取定位輔助數(shù)據(jù)。圖 4:SUPL 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。SUPL2.0 作為 SUPL 的一個(gè)進(jìn)階版本，是伴隨著 LTE 產(chǎn)生的。SUPL 的最初

7、版本 SUPL1.0 并不支持 LTE 網(wǎng)絡(luò)，而 SUPL2.0 可以支持 LTE,同時(shí)也支持 LPP 定位協(xié)議，以及 OTDOAWIFI 等新的定位技術(shù)。同時(shí)，SUPL2.0 還能夠兼容現(xiàn)有的所有定位協(xié)議和技術(shù)，例如在 LPP 之外，它同樣支持當(dāng)前正在 2G3G 網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用的通用定位協(xié)議（如 RRLPRRCIS-801）（圖 5）。因此，只要 SLP 和 SMLCT 以支持其中的任意一種通用定位協(xié)議，SUPL2.0 就可以在該網(wǎng)絡(luò)中被部署，而無論是 2G 工或是 4G 網(wǎng)絡(luò)。SUPL2.0 的這種靈活性非常重要，尤其是在 LTE 部署的最初階段，因?yàn)?LTE 的部署不可能一蹴而就，必然需

8、要從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)平滑過渡，SUPL2.0 對(duì)各種協(xié)議的兼容性保證了從各制式網(wǎng)絡(luò)到 LTE 網(wǎng)絡(luò)的平滑無縫過渡。connectionoveranyairinterface圖 5:SUPL2.0 支持多種通用定位協(xié)議。SUPL2.0 新功能特性SUPL2.0 除了技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)，還增加了多種新的功能特性。它可以在各種商業(yè)應(yīng)用或是公共服務(wù)中被使用，成為未來新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。在此列舉其中的兩個(gè)新功能：區(qū)域事件觸發(fā)功能：定義一個(gè)位置區(qū)域（比如一個(gè)小區(qū)、多個(gè)小區(qū)或是一個(gè)自定義形狀的地理區(qū)域）手機(jī)終端被要求在進(jìn)入，或是離開，或是處于之內(nèi)，或是處于之外時(shí)， 報(bào)告自己的位置 （圖6）。將不再報(bào)告除非離開并再次進(jìn)入目標(biāo)

9、區(qū)域圖 6:區(qū)域事件觸發(fā)功能的一個(gè)實(shí)例。這個(gè)觸發(fā)功能可以由網(wǎng)絡(luò)或是手機(jī)來發(fā)起，但是需要雙方同意該觸發(fā)條件。可以預(yù)計(jì)該功能將被廣泛地用于諸如基第二次報(bào)告位置第三次報(bào)告位者、JMiMV*從這里出發(fā)、于位置的廣告發(fā)布，需要按次計(jì)費(fèi)的服務(wù)，財(cái)產(chǎn)或兒童監(jiān)管服務(wù)等各種應(yīng)用當(dāng)中。緊急呼叫定位功能：當(dāng)用戶撥打緊急呼叫號(hào)碼時(shí)，手機(jī)被強(qiáng)制要求計(jì)算并上報(bào)所在位置。北美地區(qū)有一項(xiàng)政府強(qiáng)制的增強(qiáng) 911 電信服務(wù)，通過撥打 911 這個(gè)簡(jiǎn)單的號(hào)碼，不論你是何種身份，只要是在北美地區(qū)，都能夠及時(shí)得到包括警察、救火、醫(yī)療等多種救援服務(wù)。這里的奧秘就在于，接聽 911 電話的緊急呼叫服務(wù)中心不僅可以從話音中了解到撥打者所需要的救援類型，還可以通過文字或者地圖的方式了解到撥打者的位置。在 2G 和 3G 網(wǎng)絡(luò)中，這種服務(wù)是基于控制平面的方案。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來說，這個(gè)系統(tǒng)需要大量的基礎(chǔ)建設(shè)成本，因?yàn)樾枰诰W(wǎng)絡(luò)側(cè)部署大量的 LMU（定位測(cè)量單元）。當(dāng)然，不少運(yùn)營(yíng)商也在試圖通過基于終端的 SUPL 方案來實(shí)現(xiàn)， 但是當(dāng)時(shí)的 SUPL1.0 協(xié)議中并沒有相應(yīng)的網(wǎng)元可以聯(lián)系發(fā)生在控制平面的緊急呼叫和發(fā)生于用戶平面的定位功能來支持這樣的需求。因此，除了美國(guó)之外，其他國(guó)家都在這個(gè)問題上持謹(jǐn)慎的態(tài)度。而如今 LTE 和 SUPL2.0 的出現(xiàn)讓基于用戶平面的緊急呼叫定位功能成為了可能，因?yàn)?SUPL2.0 弓|入了