2.1.6. TоA (Time оf Arrival)
Этот метод описывается в технических спецификациях на системы определения местоположения в GSM. Теоретически он применим также и в UTRAN, но разработчиками стандарта не рекомендован. Метод определения местоположения ТоА может применяться для используемых сегодня мобильных станций без их модернизации.
Метод TоA основан на времени прибытия сигнала. Измеряются и сравниваются временные интервалы прохождения сигнала от МС до нескольких БС (Рис. 2.4), используя абсолютные значения установленного времени. А по разности времени прибытия служебного сигнала на "видимые" соты сетевой узел MLC (Mobile Location Center – центр мобильной локализации) рассчитывает местоположение абонента с помощью триангуляционного алгоритма. Точность позиционирования в центре крупного города не будет выше 125 метров, а на окраинах – 1000 метров.
Рис. 2.4 – Метод позиционирования ТоА
Существует еще один интересный способ определения координат в сотовых сетях, который задействует базовые станции. UpLink Time Of Arrival (UL-TOA) – расчет, при котором измеряется время прохождения сигнала не от одной БС, а сразу от трех. Основным условием работы является синхронность времени на всех станциях (относится больше к GSM, в CDMA время синхронизировано по умолчанию). Итак, получив со стороны МС запрос, все три БС передают время его получения в центр расчета координат. Далее достаточно решить систему уравнений (3), и текущие координаты абонента будут получены.
R1 = vt,
R2 = v( t + t1 ), (3)
R3 = v( t + t2 ),
Здесь R – расстояние от БС до терминала; t – время прохождения сигнала до ―первой БС; t1 и t2 – разница во времени поступления сигнала на первую БС и на остальные БС; v – скорость распространения радиоволн. Три неизвестные величины (R выражается через x, y): t, x, y. Для повышения точности можно использовать четыре БС, а не три.
Этот метод не требует изменения МТ, но требует серьезных инвестиций в инфраструктуру сети, как следствие при точности от 100 до 300 метров, назвать его чрезвычайно перспективным нельзя.
2.1.7. AоA (Angels оf Arrival)
Позиция МС определяется пересечением двух линий, представляющих траектории контрольных сигналов, каждая из которых образует определенный угол с направлением от МС на БС. Один измеренный угол образуется двумя линиями и дает возможность определить положение искомой МС. Поэтому, как показано на рис. 2.5, если МС находится на линиях прямой видимости между двумя БС и проведено измерение углов АоА от двух соседних БС, то положение МС находят на пересечении линий, определяемых углами АоА. Таким образом, контроллер радиосети сможет вычислять местоположение МС на основе информации о пересечении двух линий направления приема сигнала, т.е. эта технология требует, как минимум, двух БС, оборудованных антеннами с узкой диаграммой направленности. Конечно, большее количество используемых для расчетов станций даст лучшие показатели точности.
Эта технология находит применение в сетях, построенных с использованием секторных и адаптивных антенн (антенных решеток) с узкой диаграммой направленности (ДН).Точность технологии АоА на практике не высока, кроме того, существуют проблемы практического характера. Во-первых, точность определения направления приема прямо пропорциональна ширине ДН применяемой антенны. Во-вторых, из-за эффекта многолучевого распространения радиоволн БС не всегда может отличить прямой сигнал МС от переотраженных. Эта проблема не является специфической для технологии АоА и характерна для большинства технологий определения местоположения. Точность может быть повышена с увеличением числа измерений, что требует дополнительной производительности сети. Метод сложен и дорог, так как стоимость секторных и адаптивных антенн значительно превышает стоимость обычных антенн.
Рис. 2.5 – Метод позиционирования АоА