陳秀敏，許向東，黃毅華，劉 悅

（1.中國(guó)電信股份有限公司廣州研究院 廣州510630；2.中國(guó)電信集團(tuán)公司 北京100032）

1 引言

GPSOne精定位技術(shù)在中國(guó)電信行業(yè)應(yīng)用中已進(jìn)入快速發(fā)展階段。近期涌現(xiàn)出大量基于定位業(yè)務(wù)的行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品，如漁信e通、物流e通、司法e通、位訊通、銷售管家、保險(xiǎn)e通等，為各個(gè)行業(yè)提供個(gè)性化的位置服務(wù)應(yīng)用。GPSOne精定位是目前熱門(mén)的數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)之一，是行業(yè)界公認(rèn)的最有吸引力的無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)之一。GPSOne定位平臺(tái)提供基于GPSOne技術(shù)的定位服務(wù)，集中設(shè)置在北京，由MPC（mobile position center，移 動(dòng) 定 位 中 心）、PDE（position determining element）位 置 計(jì) 算 實(shí) 體 和WARN組成。隨著GPSOne技術(shù)的完善和支持GPSOne終端的普及，使用GPSOne的用戶成倍增加。除了行業(yè)應(yīng)用用戶以外，隨著智能手機(jī)的普及，個(gè)人用戶對(duì)GPSOne的使用量也呈爆發(fā)性增長(zhǎng)。而對(duì)GPSOne業(yè)務(wù)的優(yōu)化，也隨著用戶的增長(zhǎng)提上日程。

2 GPSOne技術(shù)簡(jiǎn)介

GPSOne是美國(guó)高通公司為基于位置業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)的定位技術(shù)，采用客戶機(jī)/服務(wù)器（client/server）方式。它將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)輔助定位技術(shù)AGPS[1]和高級(jí)前向鏈路三角定位法（AFLT）兩種定位技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高精度、高可用性和較高速度定位。在這兩種定位技術(shù)均無(wú)法使用的環(huán)境中，GPSOne會(huì)自動(dòng)切換到基站定位方法的cell ID扇區(qū)定位方式，確保定位成功率[2]。

GPSOne將AGPS定位及CDMA三角定位功能嵌入到CDMA終端芯片中[3]，利用CDMA三角運(yùn)算定位彌補(bǔ)衛(wèi)星信號(hào)被阻擋情況下的缺陷，完成室內(nèi)或地下室定位，其他蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)如GSM/GPRS雖也有類似的自定位技術(shù)，但由于CDMA是唯一全網(wǎng)同步的（通過(guò)GPS）網(wǎng)絡(luò)，因此定位精度更高。GPSOne系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 GPSOne系統(tǒng)組成

GPSOne系統(tǒng)中，包含了多種混合定位技術(shù)，歸納起來(lái)可分為以下3類：

·MS-assisted模式=混合AGPS+AFLT（網(wǎng)絡(luò)側(cè)計(jì)算）；

·MS-based模式=AGPS（終端側(cè)計(jì)算）；

·Standalone GPS（SGPS）模式=GPS。

表1為GPSOne 3種模式的發(fā)起方式，可知，從終端側(cè)可以發(fā)起MS-assisted、MS-based和SGPS 3種方式的定位，但是從網(wǎng)絡(luò)側(cè)，只能對(duì)終端發(fā)起MS-assisted這一種定位。不同的定位方式，區(qū)別在于計(jì)算方的不同，如圖2所示。

表1 GPSOne 3種模式的發(fā)起方式

對(duì)于MS-Assisted模式，由于使用網(wǎng)絡(luò)側(cè)進(jìn)行計(jì)算，所以速度和成功率都高于MS-based模式；網(wǎng)絡(luò)側(cè)計(jì)算完成后，會(huì)將結(jié)果下發(fā)給GPSOne終端；對(duì)于MS-based模式，是終端從服務(wù)器獲得輔助數(shù)據(jù)，然后由終端進(jìn)行計(jì)算，并將結(jié)果通知服務(wù)器；對(duì)于Standalone GPS方式，是終端自己使用GPS星歷進(jìn)行計(jì)算。

圖2 3種不同模式的計(jì)算和發(fā)起流程

3 GPSOne無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法探討

在進(jìn)行GPSOne無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化前，應(yīng)根據(jù)各個(gè)省市實(shí)際情況，分析用戶分布，針對(duì)不同場(chǎng)景采用不同測(cè)試方式，貼近實(shí)際用戶使用感知，按照不同場(chǎng)景進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)和給出有針對(duì)性的優(yōu)化方案。除此之外，還要考慮日常投訴中的邊界和室內(nèi)投訴。因此評(píng)估主要是針對(duì)用戶集中分布和業(yè)務(wù)投訴集中的區(qū)域，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，查找問(wèn)題點(diǎn)，進(jìn)而有針對(duì)性地進(jìn)行優(yōu)化分析。

以某市為例，取一整天的用戶位置分布和行業(yè)應(yīng)用用戶分布情況，如圖3所示，定位主要集中在主城區(qū)、高速、海域區(qū)域。

圖3 某市一日定位結(jié)果點(diǎn)分布

從歷史GPSOne定位數(shù)據(jù)來(lái)看，導(dǎo)致定位失敗的因素主要包括以下幾個(gè)方面：弱覆蓋、導(dǎo)頻污染、切換失敗、AN釋放等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題，MPC及PDE平臺(tái)問(wèn)題，用戶終端數(shù)據(jù)問(wèn)題。從定位精度維度來(lái)看，在GPSOne定位系統(tǒng)中，高精度定位方式為AGPS和混合（hybrid）兩種，而其他諸如AFLT、mixed cell、cell ID、b.s.region等 定 位 方 式 下 的 定 位精度則相對(duì)較低。衛(wèi)星是否參與定位與測(cè)試環(huán)境和測(cè)試終端的放置位置等有很大關(guān)系，另外除衛(wèi)星參與的定位方式外，AFLT定位方式相對(duì)于其他定位方式而言精度最高，所以提升AFLT定位方式的占比，降低其他定位方式的比例是無(wú)線網(wǎng)優(yōu)工作中提高整體定位準(zhǔn)確度的關(guān)鍵。

下面結(jié)合GPSOne定位的信令流程[4]和測(cè)試流程對(duì)各定位失敗類型進(jìn)行相應(yīng)說(shuō)明。圖4所示為GPSOne信令流程。圖5為GPSOne測(cè)試流程。

圖4 GPSOne信令流程

圖5 GPSOne測(cè)試流程

（1）失敗類型1——連接失敗

連接失敗主要是發(fā)生定位的第一階段，也就是沒(méi)有完成cdma2000 1x/Ev-Do信道連接，從而造成定位失敗。cdma2000 1x/Ev-Do連接失敗的原因有多種，如手機(jī)原因、無(wú)線環(huán)境原因，主要通過(guò)網(wǎng)優(yōu)方法來(lái)解決。

（2）失敗類型2——MPC交互失敗

MPC交互失敗主要發(fā)生在定位的第二階段，cdma2000 1x/Ev-Do數(shù)據(jù)信道成功建立，MS向MPC發(fā)起StartPosition ProcessRequest消息，但沒(méi)有收到MPC返回StartPosition ProcessResponse消息或者M(jìn)PC返回了系統(tǒng)繁忙等原因，造成定位失敗，則判定為MPC交互失敗。

（3）失敗類型3——無(wú)IS801請(qǐng)求

沒(méi)有IS801請(qǐng)求主要發(fā)生在定位的第3個(gè)階段前半階段，MS與MPC交互成功，并成功收到StartPositionProcess Response消息，但由于網(wǎng)絡(luò)原因或者終端原因，沒(méi)有發(fā)起請(qǐng)求提供GPS輔助、提供移動(dòng)信息、提供導(dǎo)頻測(cè)量信息等消息，則判定為沒(méi)有IS801請(qǐng)求。

（4）失敗類型4——IS801過(guò)程中斷

IS801過(guò)程中斷主要發(fā)生定位的第3個(gè)階段后半階段，MS發(fā)起請(qǐng)求提供GPS輔助、提供移動(dòng)信息、提供導(dǎo)頻測(cè)量信息等消息，PDE返回提供GPS輔助，MS發(fā)起Provide LocationRequest消息后，沒(méi)有收到PDE返回定位結(jié)果消息ProvideLocationResponse消息，則判定為IS801過(guò)程中斷。

3.1 無(wú)線環(huán)境與定位成功率關(guān)系

以某市進(jìn)行的一次GPSOne專題測(cè)試為例，城區(qū)中定位失敗主要原因是連接失敗、MPC交互失敗、無(wú)IS801請(qǐng)求三大類。其中由于無(wú)線原因引起的定位失敗約占三分之一，詳見(jiàn)表2。

定位失敗比例如圖6所示。針對(duì)無(wú)線因素造成的定位失敗，主要是由區(qū)域的SINR弱覆蓋、導(dǎo)頻污染、鄰區(qū)漏配、頻繁切換等原因造成，其中SINR弱覆蓋占絕大部分（GPSOne無(wú)線承載通常可以采用cdma2000 1x和Ev-Do兩種方式，本例中測(cè)試過(guò)程無(wú)線承載采用Ev-Do網(wǎng)絡(luò)，所以關(guān)注參數(shù)是SINR）?？梢?jiàn)無(wú)線環(huán)境的優(yōu)劣，特別是SINR值的覆蓋水平，對(duì)GPSOne業(yè)務(wù)的定位成功率有一定的影響。從圖7可以看出，SINR越好，空口失敗概率越低，IS801交互成功率越高。

表2 定位失敗原因統(tǒng)計(jì)

圖6 定位失敗比例

圖7 SINR與空口失敗率及IS801交互成功率關(guān)系

對(duì)于SINR的優(yōu)化，可采用RF及參數(shù)優(yōu)化等常規(guī)方法，如調(diào)整天饋、增加鄰區(qū)、調(diào)整鄰區(qū)優(yōu)先級(jí)、解決基站故障等。針對(duì)非無(wú)線原因造成的定位失敗，主要還是通過(guò)降低平臺(tái)的繁忙度來(lái)解決。

表3 SINR與定位精度的關(guān)系

3.2 無(wú)線環(huán)境與定位精度關(guān)系分析

從某市的測(cè)試結(jié)果來(lái)看，無(wú)線環(huán)境與定位精度也存在一定的關(guān)聯(lián)。無(wú)線環(huán)境良好區(qū)域，圓概率CEP68誤差相對(duì)偏大，主要原因是，從無(wú)線角度來(lái)說(shuō)，SINR好的區(qū)域，導(dǎo)頻數(shù)量相對(duì)較少，在沒(méi)有衛(wèi)星參與定位的情況下，使用AFLT定位方式的概率相對(duì)偏小，精度會(huì)差；而SINR差的區(qū)域，導(dǎo)頻相對(duì)比較多，使用AFLT定位方式的概率相對(duì)偏大，精度反而更高，如表3所示。影響定位精度的無(wú)線因素主要是基站布局。

為研究終端收到的導(dǎo)頻數(shù)量和GPSOne定位精度之間的關(guān)系，利用網(wǎng)優(yōu)平臺(tái)對(duì)AFLT計(jì)算的導(dǎo)頻數(shù)量（小于實(shí)際收到的導(dǎo)頻數(shù)量）和定位精度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以HEPE作為精度參考，統(tǒng)計(jì)全天定位情況，如圖8所示。

圖8 AFLT定位精度與導(dǎo)頻數(shù)量關(guān)系

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，AFLT方式下，參與計(jì)算的PN數(shù)量4個(gè)是臨界點(diǎn)：小于4個(gè)時(shí)，定位精度會(huì)比較低，HEPE在300 m以上，最大可達(dá)1 000 m左右；大于或等于4個(gè)PN參與定位，精度迅速降到100 m或以下。參與計(jì)算的PN越多，HEPE越小，精度越高，有時(shí)僅20 m左右，甚至優(yōu)于AGPS方式。在GPSOne業(yè)務(wù)的精度優(yōu)化中，對(duì)于AFLT方式的優(yōu)化，單純?cè)黾訉?dǎo)頻數(shù)量并不是線性收益，應(yīng)盡量控制導(dǎo)頻的數(shù)量，避免造成導(dǎo)頻污染影響其他業(yè)務(wù)質(zhì)量。

3.3 無(wú)線環(huán)境與定位時(shí)延的關(guān)系分析

無(wú)線環(huán)境與定位時(shí)延同樣存在一定的關(guān)聯(lián)。從某市的測(cè)試結(jié)果來(lái)看（如表4所示），無(wú)線環(huán)境良好區(qū)域，空口連接時(shí)延明顯縮短，從而整體業(yè)務(wù)時(shí)延也較短。影響定位空口時(shí)延的無(wú)線因素主要有導(dǎo)頻污染、頻繁切換、弱覆蓋（Ev-Do切換到cdma2000 1x）、RSSI高等原因，另外還跟手機(jī)休眠態(tài)時(shí)長(zhǎng)、缺省協(xié)議軟切換時(shí)延、TCA重發(fā)次數(shù)等無(wú)線參數(shù)設(shè)置有關(guān)。

表4 SINR與定位時(shí)延的關(guān)系

4 典型案例分析處理和探討

如上所述，影響GPSOne業(yè)務(wù)質(zhì)量的三大類問(wèn)題是定位失敗、定位精度和定位時(shí)延，下面從這3個(gè)方面結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行分析和探討。

圖9 地理化展現(xiàn)定位失敗和SINR

4.1 定位失敗類

定位失敗是指終端在定位過(guò)程中，由于信息交互中斷導(dǎo)致定位失敗，包括無(wú)線側(cè)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接時(shí)的中斷和平臺(tái)側(cè)MS與MPC交互時(shí)的中斷。其中無(wú)線側(cè)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)鏈路中斷主要是由于前向覆蓋不足、SINR值過(guò)差、特殊事件（如其他呼叫呼入）等因素造成，MPC交互中斷主要是由MPC系統(tǒng)繁忙、IS801交互失敗等因素造成。

下面這個(gè)實(shí)例為SINR過(guò)差導(dǎo)致的定位失敗。

4.1.1 問(wèn)題描述

在對(duì)城區(qū)進(jìn)行定位測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試車(chē)輛由西向東行駛并左拐后發(fā)生一次定位失敗。從定位過(guò)程中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋指標(biāo)看，定位時(shí)SINR較差。圖9為地理化展現(xiàn)定位失敗和SINR，圖10展現(xiàn)了定位失敗前后各個(gè)狀態(tài)。

4.1.2 原因分析

從定位失敗時(shí)的現(xiàn)象看，在定位過(guò)程中SINR較差，通過(guò)分析定位信令以及比較相應(yīng)的SINR情況查找原因。從本次定位信令中可以看到終端在11:20:39.609發(fā)出定位請(qǐng)求，并已在cdma2000 1x Ev-Do上建立連接。造成該次定位失敗的時(shí)間點(diǎn)在11:20:39.609—11:21:10.562。對(duì)這段時(shí)間內(nèi)的無(wú)線指標(biāo)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)在定位過(guò)程中的這段時(shí)間里SINR較差，影響了終端與MPC間的交互，最終造成該次定位沒(méi)有成功。

4.1.3 案例小結(jié)

從本案例可以看到，當(dāng)SINR過(guò)差時(shí)，會(huì)影響終端與MPC間的交互，最終造成定位失敗，需通過(guò)優(yōu)化改善SINR。

4.2 定位精度類

對(duì)定位精度的影響主要取決于定位方式的不同，盡量使終端采用定位精度較高的方式來(lái)定位能提高定位精度。而在衛(wèi)星沒(méi)有參與定位的情況下，基站參數(shù)的設(shè)置對(duì)定位精度具有較大的影響，其中影響定位精度的主要因素有：

·服務(wù)小區(qū)缺失；

·服務(wù)小區(qū)配置設(shè)置錯(cuò)誤；

·服務(wù)小區(qū)經(jīng)緯度嚴(yán)重偏差；

·MAR值不合理；

·PN參數(shù)錯(cuò)誤；

·BSA存在冗余數(shù)據(jù)；

·直放站標(biāo)示設(shè)置；

·扇區(qū)中心設(shè)置不合理；

·PNINC不同；

圖10 趨勢(shì)圖展現(xiàn)定位失敗前后各個(gè)狀態(tài)

圖11 測(cè)試位置結(jié)果

·異PDE無(wú)法查找。

下面這個(gè)實(shí)例反映了小區(qū)經(jīng)緯度錯(cuò)誤導(dǎo)致PN查找失敗的情況。

4.2.1 問(wèn)題描述

某機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳主要由機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳室分RRU覆蓋，PN為388。在該點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，用戶在定位時(shí)由于匹配到的其他PN的匹配度太差，而無(wú)法使用AFLT方式進(jìn)行定位，最終采用了mixed cell sector方式進(jìn)行定位，在采用該方式定位時(shí)的HEPE也屬于正常范圍240 m左右，并且RNG為4。但是由于BSA數(shù)據(jù)庫(kù)中該室分經(jīng)緯度填寫(xiě)錯(cuò)誤，造成最終定位結(jié)果與實(shí)際位置誤差達(dá)30 km，如圖11所示。

4.2.2 原因分析

檢查RRU的經(jīng)緯度，發(fā)現(xiàn)BSA數(shù)據(jù)庫(kù)中經(jīng)緯度與實(shí)際經(jīng)緯度不一致，如圖12所示。

將某機(jī)場(chǎng)候機(jī)廳室分RRU經(jīng)緯度由120.1014、30.24125修改為正確的經(jīng)緯度120.4355、30.23701后對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，返回的經(jīng)緯度正常，PN也全部查找成功。

4.2.3 案例小結(jié)

BSA中扇區(qū)經(jīng)緯度位置十分重要，特別是作為服務(wù)小區(qū)時(shí)的經(jīng)緯度決定了定位的大致查找范圍，一旦偏離過(guò)大會(huì)造成較大的定位誤差，而且這種誤差從HEPE值上無(wú)法發(fā)現(xiàn)。HEPE值并不能真正反映定位誤差，以GPS來(lái)對(duì)比的日常測(cè)試就顯得非常重要。PN查找失敗也不能光從查找失敗的那些小區(qū)來(lái)判斷，本案中PN248、242這些查找失敗都不是其本身的原因，而是服務(wù)小區(qū)的問(wèn)題引起的，需先排除服務(wù)小區(qū)的問(wèn)題。

4.3 定位時(shí)延類

對(duì)定位時(shí)延的影響主要來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)側(cè)接入時(shí)延與定位平臺(tái)處理時(shí)延，其中網(wǎng)絡(luò)接入時(shí)延對(duì)整個(gè)定位時(shí)長(zhǎng)影響最大。弱覆蓋、導(dǎo)頻污染等影響終端數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入的問(wèn)題均延長(zhǎng)了終端定位時(shí)延。因此，改善定位時(shí)延主要是改善無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋狀況，改善方法與普通的改善Ev-Do/cdma2000 1x覆蓋方法相似。

圖11 BSA數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)緯度與實(shí)際不一致

下面這個(gè)實(shí)例反映了乒乓切換對(duì)定位時(shí)延的影響。

4.3.1 問(wèn)題描述

在測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試車(chē)輛由西南向東北方向行駛時(shí)，發(fā)現(xiàn)終端在PN=462、PN=294、PN=123間乒乓切換（如圖13所示），造成本地定位時(shí)延持續(xù)37.2 s。

4.3.2 原因分析

從圖13的信令可以看到，在定位發(fā)起事件請(qǐng)求之后、Ev-Do信道連接建立過(guò)程中，終端進(jìn)行多次小區(qū)重選及切換，形成乒乓切換。

在成功完成Ev-Do連接，MPC交互完成后，關(guān)閉連接，然后與PDE交互過(guò)程中發(fā)起第二次Ev-Do連接過(guò)程中，終端仍然頻繁地進(jìn)行小區(qū)重選，最終導(dǎo)致加大本次定位時(shí)長(zhǎng)。

圖13 扇區(qū)乒乓切換狀況

4.3.3 案例小結(jié)

從本案例可以看到由于終端在接入過(guò)程中發(fā)生乒乓切換，影響了終端接入的時(shí)間，最終影響了定位的時(shí)延。因此需要通過(guò)RF調(diào)整、功率調(diào)整等措施調(diào)整切換帶，減少乒乓切換的影響，從而改善定位時(shí)延。

5 結(jié)束語(yǔ)

在進(jìn)行GPSOne業(yè)務(wù)優(yōu)化前，需要根據(jù)用戶分布及使用場(chǎng)景制訂評(píng)估計(jì)劃，使得測(cè)試結(jié)果能夠更加貼近用戶感知。對(duì)GPSOne業(yè)務(wù)進(jìn)行優(yōu)化，主要入手點(diǎn)是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和MPC、PDE等服務(wù)器，對(duì)于MPC、PDE優(yōu)化已經(jīng)有大量文獻(xiàn)進(jìn)行講解和介紹，但是對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量對(duì)GPSOne業(yè)務(wù)的的影響分析研究，以及對(duì)應(yīng)分優(yōu)化思路方面則較少提及。從天翼GPSOne業(yè)務(wù)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化實(shí)際工作中總結(jié)出部分經(jīng)驗(yàn)，用以與相關(guān)人員共同探討。

1 李明峰，馮寶紅，劉三枝.GPS定位技術(shù)及其應(yīng)用.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006

2 羅圣美，鄧芳偉，王煒.CDMA無(wú)線定位業(yè)務(wù)及其實(shí)現(xiàn).電信技術(shù)，2002(3)

3 譚鍇.GPSOne定位技術(shù)研究.計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用，2005(5)

4 GPSOne solutions for cdma2000,cdma2000 1x and Ev-Do.http://www.qualcomm.com DMA20.2002210,2002