角度到达(AoA Arrival of An-gle)定位方式根据信号到达的角度(方向)来测定目标移动终端的位置。在AoA定位方式中,只要测量出目标移动终端距两个基站的信号到达角度,就可确定移动终端的位置。虽然在理论上讲这种信号到达角度的测量(即测向)在基站与移动终端均可进行,但测向需要采用定向天线,而移动终端不便采用定向天线。蜂窝移动网的AoA定位方式具体做法如图1所示,基站接收机利用基站天线阵列,通过对不同阵元所接收到的信号相位,测算出目标移动终端电波入射角,从而构成一条从基站接收机到目标移动终端发射机间的径向连线(测位线),目标移动终端的二维坐标为二条测位线的交点。
抵达时间(ToA Time of Ar-rival)定位方式亦称为基站三角定位方式,通过测量从目标移动终端发射机发出的无线电波,到达多个(3个或3个以上)基站接收机的传播时间来确定目标移动终端的位置。电波传播速度已知为c(3×108m/s),假设目标移动终端与基站之间的传播时间为t,如图2所示,目标移动终端位于以基站为圆心,以移动终端到基站的电波传输距离ct为半径的定位圆上,则可由三个基站定位圆的交点来确定目标移动终端的二维位置。ToA定位方式要求目标移动终端发射机在发射信号中加有发射时间戳,以便根据该信号到达基站的接收时间来确定信号的传播时间。ToA定位方式的精度取决于各基站和目标移动终端的时钟的精度,以及各基站接收机和目标移动终端发射机时钟间的同步来实现精确的定位。若有1μs的时钟精度或同步误差将导致300m的定位误差。
抵达时差(TDoA Time Differ-ence of Arrival)定位方式通过测量目标移动终端发射机到达不同基站接收机的传播时差,而不是确切的时间,来确定目标移动终端的位置。故TDoA定位方式不需要移动终端与基站间的精确同步,亦不需要在上行信号中加时间戳,还可以消除或减少目标移动终端与基站间由于信道所造成的共同误差。如图3所示,在该定位方式中,将目标移动终端定位于两个基站为焦点的双曲线方程上。确定目标移动终端的二维坐标需要至少建立两个双曲线方程(至少3个基站),两条双曲线交点即为目标移动终端的二维坐标。
NLOS(Non Line Of Sight)传播是由于地形或建筑物的阻挡,无线电波不能在移动终端与基站之间直线传播,而是经过反射或衍射非直线传播的。在这种情况下,信号实际传播距离和传播时间均比直线传播大,从而使实际测到的移动终端与基站之间的距离,远大于它们之间的直线(LOS)距离。为了抑制NLOS的影响,可先进行NLOS的识别,即测出在NLOS传播时多次距离测量值和直线距离的偏差值,然后对NLOS传播测量值进行校正,使用测量值的平滑与重构将NLOS测量校正到LOS附近。