近年来，作为移动增值业务的一个亮点，定位业务(Location Service)受到业界的普遍关注。随着政府的政策法规要求和市场本身的驱动，移动定位技术发展迅速。
　　目前，3GPP规范中采用的定位方法有三种" title="三种">三种^[3]：基于CELL ID的定位方法、OTDOA定位方法和A-GPS定位方法。基于CELL ID方法精度太低，不能满足大多数定位业务的需求，A-GPS技术拥有优异的定位性能，但是高昂的终端价格及在遮挡严重区域难以完成卫星定位阻碍了其应用^[1][2]，而OTDOA定位方法定位精度" title="定位精度">定位精度较高，能充分利用网络资源,且手机只做软件上的修改，因此将来对OTDOA定位功能的支持会逐渐增多。
　　为解决OTDOA定位中的听力(Hearability)问题，提出了IPDL^[4] (空闲周期下行链路)方法。OTDOA-IPDL可有效减小CDMA 网络中远近效应和多址干扰的影响,提高UE 对邻近基站的监听能力。但OTDOA-IPDL算法存在下行链路容量的损失、实现复杂度较高等问题。针对这些问题，基于OTDOA又提出了一些新的改进算法，如TA－IPDL和CVB^[5]算法等。
　　本文对OTDOA及其增强算法OTDOA-IPDL、CVB给出了比较分析和仿真。
1 定位方法
1．1 OTDOA
　　OTDOA定位方法的基本原理如图1所示^[3]。UE测量不同基站的下行导频" title="导频">导频信号，得到不同基站下行导频的到达时间差" title="到达时间差">到达时间差，根据该测量结果并结合基站的坐标，采用合适的位置计算算法，即可估算出UE的位置。

　　图1中假定以基站a为参考，根据UE提供的导频相位测量结果，能够得到基站b相对于基站a的下行导频信号接收时间差，记为TDOAab，乘以光速即可得到基站a与基站b到UE的传播距离差，从而得到以基站a和基站b为基准的双曲面。同样，根据TDOAac可以得到以基站a和基站c为基准的另一双曲面。两个双曲面的交界就是UE的位置。实际的位置估计算法需要考虑多基站(3个或3个以上)定位的情况，因此算法要复杂很多。一般而言，UE测量的基站数目越多，测量精度越高，定位性能改善越明显。
1.2 OTDOA-IPDL
　　OTDOA方法存在听力(Hearability)问题。当UE非常接近服务基站时，由于该发射机的信号强度远远高于其他发射机的信号强度，目标UE无法对其他发射机的信号进行测量，此时OTDOA定位方法将会失效。为解决这一问题，Ericsson提出IPDL方法。其原理是在一个很短的时间间隔内关闭服务基站的所有下行信号发射，目标移动终端检测邻近其他基站发送的定位信号，并求得这些基站信号到达目标移动终端的到达时间差^[4]。
　　空闲周期共有两种模式：连续模式和突发(Burst)模式。在连续模式下，空闲周期一直以随机的方式插入。而在突发模式下，空闲周期以一系列突发脉冲串的方式出现，每个突发包含若干个空闲周期，空闲周期的数目应保证UE能够完成定位测量。突发之间不连续，即下一个突发出现的位置取决于突发的重复频率。实际上连续模式可以认为是突发模式的一种特例。
1.3 CVB方法
　　CVB(Cumulative Virtual Blanking)方法由Cambridge Positioning Systems 公司提出。
　　不同于IPDL方法中在空闲周期内关闭基站的发射，CVB方法在SMLC中采用数字信号处理算法来依次消除强信号，得到较弱信号的精确时间，从而提高OTDOA定位性能。CVB可以提供与IPDL相似的性能，而其复杂度有较大降低，同时解决了系统容量损失的问题。
　　CVB方法的实现原理^[5]为：
　　定位测量开始时，UE和基站同时对下行链路信号进行“快照(snapshot)”。CVB“快照”是一段基带I&Q信号的采样值序列，要求在接收信号做任何均衡和Rake接收处理之前进行采样。
　　采集到的“快照”通过RNC传送给SMLC。在SMLC内，CVB算法对 “快照”采取串行迭代的信号处理方式：SMLC把来自UE的“快照”与来自不同基站的“快照”进行相关运算，对其中最大相关值所对应的基站信号的到达时间进行测量。然后对UE“快照”中来自该基站的信号分量进行估计，并从UE“快照”中去除该部分。重复上述最大相关值搜索、到达时间测量及信号消除过程，直至所有基站信号的到达时间测量完毕。这一处理算法类似于CDMA系统中多用户检测中的串行干扰消除。通过这一方法，可以完成对较弱信号的精确测量。一旦所有信号的到达时间都测量完毕，则可以通过标准的OTDOA方法对位置进行计算。
2 性能分析
2．1 侦听能力
　　定位方法的侦听能力通过UE接收到来自基站的信号的载干比进行衡量，信号的载干比要确保到达时间差的测量。计算得到的载干比与门限值进行比较，获得可侦听到的基站的数目，以此作为侦听能力的衡量标准。
　　(1)OTDOA
　　OTDOA的载干比计算如下：

　　将得到的C/N+I与门限值进行比较，获得可侦听到的基站的数目。
　　(2)OTDOA-IPDL
　　假设来自第k个基站的信号最强，为保证对其他基站的侦听，该最强信号被清空。与OTDOA的计算方法类似:
　　
　　将式(4)、(5)带入式(3)，可得OTDOA-IPDL的载干比。
　　(3)CVB
　　CVB通过干扰消除的方法解决听力问题。在对C/N+I进行计算时，把接收信号按照强度降序排列，用Rk表示依次计算每个信号的载干比。因发送给SMLC的“快照”需进行量化处理，所以CVB方法的干扰中要引入量化噪声。

　　同样，将得到的每一信号的C/N+I与门限值进行比较，获得可侦听到的基站的数目。
2.2 误差CDF(累积分布函数)
　　根据美国FCC E-911^[6]对定位业务的规定，定位精度应该以概率误差的形式给出，而位置估计距离误差的CDF图能很好地反映出定位是否满足定位精度的要求，所以误差CDF也是衡量定位方法性能的重要指标。
3 仿真比较
　　本节中对三种方法进行了仿真。仿真中采用的参数如下：基站发射总功率为43dBm，每个基站分为三个扇区，CPICH发射功率为33dBm，载干比的门限值采用13dB。OTDOA－IPDL方法中的空闲周期长度为5×256chips，空闲周期出现的平均频率为10Hz。CVB方法中UE“快照”长度为512码片，“快照”采样率为码片速率的2倍，“快照”总大小为512B。
　　图2给出了三种定位方法的侦听能力的性能比较。
　　图3给出了三种定位方法的误差CDF比较。