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研究生:鍾世一
研究生(外文):Shi-Yi Zhong
論文名稱:蜂巢式無線網路混合式行動定位方法之研究
論文名稱(外文):Study of Hybrid Mobile Allocation Algorithms for Cellular Systems
指導教授:唐震寰唐震寰引用關係
指導教授(外文):Jenn-Hwan Tarng
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:電信工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:52
中文關鍵詞:蜂巢式行動定位
外文關鍵詞:cellular systemnobile allocation
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本論文提出一蜂巢式無線網路混合式行動定位方法,該方法結合時間與功率衰減的資訊進行手機定位。為了避開繁雜的無線定位計算及考慮系統本身的誤差以及傳播環境的干擾下,將接收的資訊對應成平面幾何圖形,再利用這些幾何圖形的交集區對移動台作定位預估。本論文針對現行的GSM系統設計出一套行動定位演算法,在利用TA(Time Advance)的資訊與手機接收到其他六個基地台的功率衰減值即RSSI(Received Signal Strength Indication)進行手機定位。希望在不改變GSM系統架構下,使67%定位誤差值在200公尺內。最後再以GSM系統中的實際量測作驗證該定位方法,藉以證明本定位實驗的實用性。
In this thesis, we present a hybrid algorithm to estimate mobile location for cellular system. This methodology combines the information of time of arrival (TOA) and power loss to locate mobile position. We map received information onto geometry domain to reduce complex calculation, system error and interference of propagation environment. And then utilizing the intersection of geometry diagrams estimates mobile position. On the basis of GSM system, this thesis proposes mobile location algorithm utilizing time advance (TA) information and received signal strength indication (RSSI) of six base stations. Base on traditional GSM system, we estimate mobile location and 67% position error is below 200 meters. Finally, we verify our algorithm using practical measurements.
目錄 :
第一章 緒論………………………………………………………..1
第二章 無線定位基本原理………………………………………...6
2.1 利用時間的資訊進行定位…………………………….. 6
2.1.1 TOA定位法………………………………………… 6
2.1.2 TDOA定位法……………………………………… 13
2.2 利用訊號場強對手機進行定位...………………………15
2.3 利用角度的資訊進行定位...…………………………... 18
第三章 整合型手機定位演算法…………………………………..22
3.1 利用手機收集定位資訊………………………………...22
3.2 定位演算步驟說明…………………………………….. 25
3.3 利用行動定位降低誤差…………………………………33
第四章 利用實際量測驗證所提出之定位演算法……………….. 36
4.1 以GSM系統量測作驗證………….…...…….…………36
4.2 定位誤差的生成原因………………….…………..…….39
4.3 空間切割的探討………………….………………………42
第五章 結論………………………………………………………..43
參考文獻……………………………………………………………….44
附錄一………………………………………………………………….45
附錄二………………………………………………………………….47
附錄三………………………………………………………………….51
圖目錄
圖-2.1 手機定位流程圖 ……………………………………………..6
圖-2.2 手機到基地台之間的距離R=( T1 - T0 ) × C …………….7
圖-2.3 利用三個基地台的TOA對手機進行定位 ………………..8
圖-2.4 非視線傳播示意圖 …………………………………………..9
圖-2.5 非視線傳播造成距離預估的錯誤 …………………………10
圖-2.5 非視線傳播造成距離預估的錯誤 …………………………11
圖-2.7 考慮系統誤差情況下作手機定位會落在斜線部分 ………13
圖2.8 手機到兩基地台的距離差固定對應出平面的雙曲線 ……14
圖-2.9 利用利用三個基地台的時間差資訊進行手機定位 ……..14
圖-2.10 考慮多重路徑對TDOA定位的影響,移動台可能落在斜線區域 ……………………………………………………..15
圖-2.11 利用功率強度進行地位 ……………………………………16
圖- 2.12 通道干擾對距離預估的影響 …………………………….17
圖-2.13 通道干擾對RSSI定位的影響 ……………………………18
圖-2.14 訊號從角度θ進入天線 ……………………………………19
圖- 2.15 利用角度的資訊對手機進行定位 ...………………………19
圖-3.16 非視線內傳播造成AOA定位誤差 ...……………………20
圖-3.1 混合式手機定位演算法步驟流程圖 ...……………………...23
圖-3.2 行動通訊系統示意圖 ...…………………………………….24
圖-3.3 GSM手機定位量測系統示意圖 ...…………………………24
圖- 3.4 GSM手機定位系統實體圖 …....…………………………25
圖- 3.5 基地台座標與行動台預估距離示意圖 ...………………….27
圖-3.6 將基地台的資訊轉換成空間上的幾何圖形 ...……………..29
圖-3.7 將BS1周圍均勻切割成400個區塊並以400個點代表該區域………………………………………………………….30
圖-3.8 以交集上的點代表最佳交集區 ...…………………………..32
圖-3.9 將交集區取重心後得P點為移動台預估點 ...……………..32
圖-3.10 手機在街道上移動時預估點常態分佈於四面八方 ……..33
圖-4.8 以五個即時預估點作平均對移動台作從新的定位 ………..34
圖-4.1 量測路徑大中一路 …………………………………………36
圖-4.2即時定位誤差機率分佈圖誤差主要分佈在200公尺以內 ….38
圖-4.3 即時定位誤差之累積函數分佈圖有67%的誤差落在320公尺以內…………………………………………………………..38
圖-4.4 連續量測之誤差累積函數分佈圖有67%的誤差落在183公尺以內…………………………………………………………..39
圖-4.5 遮蔽效應嚴重造成無交集的情況 ………………………….40
圖-4.6 交集數不足的情況下交集區過大 ……………………………41
表目錄
表-1.1 定位方法回顧與比較 …………………………………. 3
表-2.1 TA與距離的對照表 ……………………………………. 12
表- 2.2無線定位原理與誤差因素對照表 ……………………….. 21
表-4.1 量測環境和傳播模型的相關資料…………………………37
表-4.2 切割區塊的大小與定位誤差的比較 ………………………... 42
參考文獻
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