【正文】 TDSCDMA定位技術(shù)匯報(bào)材料 1 / 44 新技術(shù)試驗(yàn)名稱： TDSCDMA 的 MR 定位 承擔(dān)省公司： 中國移動(dòng)通信集團(tuán)四川有限公司 2020 年 12 月 TDSCDMA定位技術(shù)匯報(bào)材料 2 / 44 目錄 一、 試驗(yàn)情況概述 ....................................................................................................3 二、 試驗(yàn)主要結(jié)論 .................................................................................................. 40 三、 試驗(yàn)主要成果 .................................................................................................. 41 四、 下一步工作建議 .............................................................................................. 43 五、 其它 ................................................................................................................. 43 TDSCDMA定位技術(shù)匯報(bào)材料 3 / 44 一、 試驗(yàn)情況概述 TDSCDMA(Time DivisionSynchronous Code Division Multiple Access)是 ITU正式發(fā)布的第三代移動(dòng)通信空間接口技術(shù)規(guī)范之一，它 得到了 CWTS及 3GPP的全面支持。它是 在 中國第一次提出并在此無線傳輸技術(shù) (RTT)的基礎(chǔ)上與國際合作完成 。它的設(shè)計(jì)參照了 TDD 在不成對(duì)的頻帶上的時(shí)域模式。 TDD 模式是基于在無線信道時(shí)域里 周期地重復(fù) TDMA 幀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)幀結(jié)構(gòu)被再分為幾個(gè)時(shí)隙，在 TDD 模式下，可以方便地實(shí)現(xiàn)上 /下行鏈路間的靈活切換。集 CDMA、 TDMA、 FDMA 技術(shù)優(yōu)勢于一體、系統(tǒng)容量大、頻譜利用率高、抗 干擾能力強(qiáng)的移動(dòng)通信技術(shù)。它采用了智能天線、聯(lián)合檢測、接力切換、同步 CDMA、軟件無線電、低碼片速率、多時(shí)隙、可變擴(kuò)頻系統(tǒng)、自適應(yīng)功率調(diào)整等技術(shù)。 、試驗(yàn)背景 TDSCDMA 通信系統(tǒng)由于使用者 UE 的運(yùn)動(dòng)性，導(dǎo)致了系統(tǒng)中的話務(wù)是變化的，帶來了網(wǎng)絡(luò)管理和運(yùn)維上的動(dòng)態(tài)變化性，給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理帶來了諸多不確定因素。 通過無線終端 (手機(jī) )和無線網(wǎng)絡(luò)的配合，確定移動(dòng)用戶的實(shí)際位置信息 ，對(duì)用戶的話務(wù)分布，網(wǎng)絡(luò)使用體驗(yàn)進(jìn)行分析，指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和優(yōu)化，高效可靠的管理網(wǎng)絡(luò)也是中國移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理的迫切需求。 隨著中國移動(dòng)從傳 統(tǒng)的語音通信服務(wù)提供商，向移動(dòng)信息服務(wù)提供商進(jìn)行轉(zhuǎn)變，使得更加關(guān)注于客戶的使用習(xí)慣和移動(dòng)行為。集團(tuán)客戶的流動(dòng)性，集團(tuán)客戶下屬員工的業(yè)務(wù)調(diào)度、移動(dòng)辦公、移動(dòng)考勤等也迫切需要對(duì)手機(jī)進(jìn)行定位。 TDSCDMA 是我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，開展該標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上的系列網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、運(yùn)行維護(hù)、信息化應(yīng)用對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的推廣和擴(kuò)大影響具有很好的推動(dòng)作用。 目前 全球范圍內(nèi)普遍使用的移動(dòng)定位技術(shù)主要有 五 種： CellID技術(shù)、 TOA 技術(shù)、 AOA技術(shù)、 TDOA、 EOTD 技術(shù)。 下面，簡述一下各種定位技術(shù)的原理及方法。 CELLID 定位技術(shù) 起源 于 蜂窩小區(qū)定位技術(shù) ， 是根據(jù)移動(dòng)臺(tái)所處的小區(qū)標(biāo)識(shí)號(hào) ID 來確定用戶的位置。移動(dòng)臺(tái)在當(dāng)前小區(qū)注冊后，在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中就會(huì)有相對(duì)應(yīng)的小區(qū) ID 號(hào)。只要系統(tǒng)能夠把該小區(qū)基站設(shè)置的中心位置（在當(dāng)?shù)氐貓D中的位置）和小區(qū)的覆蓋半徑廣播給小區(qū)范圍內(nèi)的所有移動(dòng)臺(tái)，這些移動(dòng)臺(tái)就能知道自己處在什么地方，查TDSCDMA定位技術(shù)匯報(bào)材料 4 / 44 詢數(shù)據(jù)庫即可獲取位置信息。該定位方案的優(yōu)點(diǎn)是無需對(duì)網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)進(jìn)行修改，響應(yīng)時(shí)間短。但它的定位精度取決于小區(qū)的半徑。 TOA（ Time Of Arrival ）定位技術(shù) 是基于測量信號(hào)從移動(dòng)臺(tái)發(fā)送出 去并到達(dá)消息測量單元（ 3 個(gè)或更多基站）的時(shí)間來定位。移動(dòng)臺(tái)位于以基站為圓心、移動(dòng)臺(tái)到基站的電波傳播距離為半徑的圓上。通過多個(gè)基站進(jìn)行計(jì)算，移動(dòng)臺(tái)的二維位置坐標(biāo)可由 3 個(gè)圓的交點(diǎn)確定。但是，與下面要介紹的增強(qiáng)型觀測時(shí)間差定位技術(shù) EOTD 不同的是，它沒有使用位置測量單元，因此，必須通過與在基站上安裝了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（ GPS ）或原子鐘的無線網(wǎng)絡(luò)之間的同步來實(shí)現(xiàn)。 AOA （ Arrival Of Angle ）定位技術(shù) 根據(jù)信號(hào)到達(dá)的角度，確定移動(dòng)臺(tái)相對(duì)于基站的角度關(guān)系，只要測量一個(gè)移動(dòng)臺(tái)距兩個(gè)基 站的信號(hào)到達(dá)角度，就可以確定出移動(dòng)臺(tái)的位置。信號(hào)到達(dá)角度測量需要定向天線，雖然理論上這種測量在基站和移動(dòng)臺(tái)都可以進(jìn)行，但為了保證輕便性，并不適宜在移動(dòng)終端上使用。角度到達(dá)定位技術(shù)是基于網(wǎng)絡(luò)的定位方案，優(yōu)點(diǎn)是可以在話音信道上工作，不需要高精度的系統(tǒng)定時(shí)。但缺點(diǎn)是需要復(fù)雜的天線，易出現(xiàn)定位盲點(diǎn)，實(shí)施成本較高。 TDOA （ Time Difference Of Arrival ）定位技術(shù) 是通過檢測信號(hào)到達(dá)兩個(gè)基站的時(shí)間差，而不是到達(dá)的絕對(duì)時(shí)間來確定移動(dòng)臺(tái)位置的，降低了對(duì)時(shí)間的同步要求。移動(dòng)臺(tái)定位于以兩個(gè)基站為焦 點(diǎn)的雙曲線方程上。確定移動(dòng)臺(tái)的二維位置坐標(biāo)需要建立兩個(gè)以上雙曲線方程，兩條雙曲線即為移動(dòng)臺(tái)的二維位置坐標(biāo)。由于這種定位技術(shù)不要求移動(dòng)臺(tái)和基站之間的同步。因此在誤差環(huán)境下性能相對(duì)優(yōu)越，在蜂窩通信系統(tǒng)的定位技術(shù)中備受關(guān)注。它也是基于網(wǎng)絡(luò)的定位方案，優(yōu)點(diǎn)是精度較高，實(shí)現(xiàn)容易。缺點(diǎn)是為了保證定時(shí)精度，需要改造基站設(shè)備。 增強(qiáng)型觀測時(shí)間差 EOTD （ EnhancedObserved Time Difference ）定位技術(shù) 的實(shí)現(xiàn)原理是：手機(jī)對(duì)服務(wù)小區(qū)基站和周圍幾個(gè)基站進(jìn)行測量，算出測量數(shù)據(jù)之間的時(shí)間差，并 用此計(jì)算用戶相對(duì)于基站的位置。增強(qiáng)型觀測時(shí)間差定位技術(shù)是基于網(wǎng)絡(luò)的定位方案，是目前使用最多的技術(shù)，也是歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化組織（ ETSI ）建議使用的主要技術(shù)。 本試驗(yàn)的所采用的定位方法是在不進(jìn)行現(xiàn)有 TDSCDMA 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備改造和升級(jí)的前提下，通過信令監(jiān)測的方式，結(jié)合基站地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行用戶 UE 的地理位置定位。本試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)采集無線網(wǎng)絡(luò)控制器（ RNC）和 NodeB 之間的 Iub 接口上的信令數(shù)據(jù)，解碼 Iub接口中的測量報(bào)告（ Measurement report）信令消息，獲取相關(guān)無線參數(shù)，實(shí)現(xiàn)基于服務(wù)基站和鄰區(qū)場強(qiáng)的定 位算法，形成具有經(jīng)緯度信息的增強(qiáng)測量報(bào)告 EMR數(shù)據(jù)庫。本 試TDSCDMA定位技術(shù)匯報(bào)材料 5 / 44 驗(yàn) 具有不進(jìn)行現(xiàn)網(wǎng)改造、監(jiān)控區(qū)域廣闊、定位迅速等優(yōu)勢，將為網(wǎng)維網(wǎng)優(yōu)及行業(yè)應(yīng)用等提供豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 、 試驗(yàn)內(nèi)容 本試驗(yàn)主要是通過采集無線網(wǎng)絡(luò)控制器（ RNC）和 NodeB 之間的 Iub 接口上的信令數(shù)據(jù)， Iub 接口在 TDSCDMA 網(wǎng)絡(luò)中的位置如圖 所示。通過采集到的 Iub 接口信令，解碼 Iub 接口中的測量報(bào)告（ Measurement report）信令消息，獲取相關(guān)無線參數(shù)，實(shí)現(xiàn)基于服務(wù)基站和鄰區(qū)場強(qiáng)的定位算法，形成具有經(jīng)緯度信息的增強(qiáng)測量報(bào)告 EMR數(shù)據(jù)庫，為網(wǎng)維網(wǎng)優(yōu)及行業(yè)應(yīng)用等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 圖 TDSCDMA 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 本次試驗(yàn) 的目的是建立“ 基于測量報(bào)告的 TDSCDMA 定位 ”的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)解決方案，具體 包括以下幾個(gè)主要的試驗(yàn)子項(xiàng)： ? 利用 Iub 接口形成采集接入方案； ? 對(duì) Iub 接口信令解碼，解析測量報(bào)告信令消息； ? 將測量報(bào)告數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫； ? 應(yīng)用服務(wù)器加載測量報(bào)告數(shù)據(jù)定位計(jì)算； ? 定位數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)校正和二次修正； ? 利用定位數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)挖掘工具開展行業(yè)應(yīng)用； TDSCDMA定位技術(shù)匯報(bào)材料 6 / 44 、 試驗(yàn)意義 本試驗(yàn)的目標(biāo)是： 在不進(jìn)行現(xiàn)有 TDSCDMA 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備改造和升級(jí)的前提 下，通過信令監(jiān)測的方式，結(jié)合基站地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行用戶 UE 的地理位置定位。 在本 試驗(yàn) 的基礎(chǔ)上可以進(jìn)行一系列應(yīng)用開發(fā)，比如 Iub 呼叫流程分析， MR 數(shù)據(jù)和 CDR 數(shù)據(jù)聯(lián)合輸出，使得 TDSCDMA 的 UE 定位結(jié)果滿足于二次開發(fā)應(yīng)用。 、 試驗(yàn)過程 任務(wù)名稱 工期 開始時(shí)間 完成時(shí)間 一、理論模型及程序構(gòu)建 80 工作日 202071 20201020 Iub接口分析 7 工作日 202071 202079 Iub消息協(xié)議棧分析 5 工作日 2020710 2020716 MR消息分析 7 工作日 2020717 2020727 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊編寫 3 工作日 2020728 2020730 信令解碼程序編寫 10 工作日 2020731 2020813 傳播模型算法構(gòu)建 5 工作日 2020814 2020820 場強(qiáng)定位算法構(gòu)建 12 工作日 2020821 202097 AOA定位算法構(gòu)建 8 工作日 202098 2020917 GDOP模型構(gòu)建 10 工作日 2020918 2020101 TD MR定位程序模塊編寫 10 工作日 2020102 20201015 EMR數(shù)據(jù)入庫程序編寫 3 工作日 20201016 20201020 二、試驗(yàn)階段 16 工作日 20201016 2020116 試驗(yàn)計(jì)劃和接入方案論證 10 工作日 20201016 20201029 采集接入 1 工作日 20201030 20201030 Iub信令采集 5 工作日 2020112 2020116 協(xié)議 解碼 5 工作日 2020112 2020116 MR入庫處理 5 工作日 2020112 2020116 加載場強(qiáng)定位算法 5 工作日 2020112 2020116 加載 AOA定位算法 5 工作日 2020112 2020116 GDOP修正 5 工作日 2020112 2020116 三、二次開發(fā)階段 5 工作日 20201118 20201124 GIS接口開發(fā) 5 工作日 20201118 20201124 表 試驗(yàn)過程 TDSCDMA定位技術(shù)匯報(bào)材料 7 / 44 、 理論模型 、 Iub 消息解碼 在采集到的 Iub 信令中，過濾出所采集到的所有 MR 消息，按照 3GPP 相關(guān)協(xié)議，解析 NBAP、 RRC 測量報(bào)告消息，解碼出 UE 定位所需的關(guān)鍵字段。解碼所遵循的協(xié)議主要有： UTRAN Iub interface NBAP signaling (3GPP TS version Release 5) Radio Resource Control (RRC) protocol specification (3GPP TS version Release 5) 解碼的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)見圖 。 NBAP IP RRC RLC SSCFUNI MAC SSCOP FP AAL5 AAL2 ATM 物理層 圖 信令解碼協(xié)議棧結(jié)構(gòu)圖 各層協(xié)議主要功能如下： AAL5 主要功能： 向其應(yīng)用程序提供了幾種服務(wù)。一種選擇是可靠服務(wù)（即采用流控機(jī)制來保證傳輸，以防過載）；另一種選擇是不可靠服務(wù)（即不提供數(shù)據(jù)傳輸保證措施），通過選項(xiàng)使校驗(yàn)錯(cuò)的信元或者丟失或者傳送給應(yīng)用程序（但被標(biāo)識(shí)為壞信元） 。 AAL5支持點(diǎn)到點(diǎn)方式和多點(diǎn)播送方式的傳輸，但多點(diǎn)播送方式未提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋ＷC措施。 SSCOP 的主要功能如下： ? 順序完整性：它能保證在傳送 SSCOP 的數(shù)據(jù)包（ SD PDU）時(shí)保證數(shù)據(jù)包順序的一致性； ? 差錯(cuò)重傳：接收端的 SSCOP 實(shí)體在檢測丟失的 SSCOPSDU 時(shí)，采用重發(fā)進(jìn)行糾錯(cuò)； ? 流量控制：通過調(diào)整發(fā)送窗口的大小來調(diào)整發(fā)送速率進(jìn)行流量控制； TDSCDMA定位技術(shù)匯報(bào)材料 8 / 44 ? 向 LM 報(bào)告錯(cuò)誤：向 LM 報(bào)告已發(fā)生差錯(cuò)； ? 保持鏈路激活：兩個(gè)對(duì)等 SSCOP 實(shí)體之間能夠在一段時(shí)間沒有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)仍保持連接狀態(tài)。 ? 本地?cái)?shù)據(jù)回?。寒?dāng)高層發(fā) 生鏈路倒換時(shí)，本地 SSCOP 用戶能夠回取未被 SSCOP 釋放的 SDU。 ? 連接控制：該功能包括 SSCOP 連接的建立、釋放、同步，以及對(duì)不同長度的用戶對(duì)（ usertouser）消息的不確定傳送。 ? 數(shù)據(jù)傳送：在 SSCOP 用戶之間傳送用戶數(shù)據(jù) UserData，并同時(shí)支持確定和非確