Сучасні інформаційні технології/ 1. Комп'ютерна інженерія

К.т.н. Корнієнко В.І., Ляхімець В.В.

Національний гірничий університет, Україна

Кореляційне визначення місцеположення мобільного абонента

Наразі мобільний зв'язок являється найбільш динамічною галуззю телекомунікацій. Розвиток технологій мобільного зв’язку супроводжується швидким здешевленням обладнання. Розширення послуг у цих системах, зокрема, дозволяє розв'язувати задачі визначення місцеположення мобільного абонента в екстремальних ситуаціях (для надання їм невідкладної допомоги) та у спеціальних випадках.

Для визначення положення мобільного апарату використовують три основні параметри радіосигналів: напрям приходу сигналу, амплітуду та час затримки. Найбільш точними методами визначення місцеположення є дальнометричні, в яких положення абонента визначається параметрами випромінювання та часовими затримками розповсюдження сигналу його радіотелефону.

У відомих методах позиціонування виконується кореляційна оцінка часу розповсюдження сигналів між мобільною та трьома базовими станціями (БС). Але недоліком даних методів є зниження точності локації в умовах завмирань, багатопроменевості та високого рівня завад.

Цього недоліку позбавлений пропонований спосіб на основі кореляційних метрик [1], схема якого наведена на рисунку 1. В ньому по сигналам локації визначається глобальний максимум метрики М_mах. Мінімальне значення часу затримки τ_min дорівнює значенню, при якому рівень метрики перевищує поріг. У околиці τ_mint_c визначається локальний максимум, а відповідний час τ_e приймається за найбільш вірогідну оцінку часу розповсюдження сигналу локації.

Рис. 1. Схема визначення місцеположення на основі кореляційних метрик

Таким чином, для кожної точки в області локації мобільної станції визначається сумарна метрика:

(1)

Вона використовує інформацію про канал розповсюдження та похибки вимірювань, що підвищує ефективність локації.

Для визначення особливостей розповсюдження сигналів мобільного зв’язку було виконано в середовищі Matlab [2] моделювання сигналів у каналах із завмираннями Релея та Райсена. При цьому були прийняті наступні значення параметрів: швидкість 500 кбайт/с (250 кбод/с), канал мав чотири смуги спектру (QPSK), відносна швидкість склала 110 км/год, при Допплерівському зсуві до 200 Гц, а варіації затримки склали до 12 мкс, що відповідає відстані в 3,6 км.

Моделювання дозволило визначити, що величина загасання сигналів мобільного зв’язку складає до -30 дБ – при багатопроменевому розповсюдженні по зникаючому каналу Релея та до -10 дБ – по каналу Райсена.

На рисунку 2 наведено результати оцінки ефективності пропонованого

кореляційного методу.

а) б)

Рис. 2. Результати оцінки ефективності

При моделюванні приймалося, що БС розташовані на відстані 10 км одна від одної (див. рис. 2,а), канал розповсюдження із Релеєвськими завмираннями та Гаусівськими завадами. Термін сигналу складав 1,25 мс. При цьому, пропонований метод має перевагу по ефективності приблизно на 20% або на 4 дБ (див. рис. 2,б).

Таким чином, пропонований спосіб забезпечує підвищення точності локації шляхом сумісної обробки кореляційних метрик, що дозволяє підвищити точність визначення місцеположення мобільного абонента до 25 м при значенні відношення сигнал/завада до 16 дБ.

Література:

1. Глобальная спутниковая радионавигационная система ГЛОНАСС
Под Г-52 ред. В. Н. Харисова, А. И. Перова, В. А. Болдина.
- М.: ИПРЖР, 1998. - 400 с.

2. Дьяконов В., Круглов В. Математические пакеты расширения Matlab. Специальный справочник. – СПб.: Питер, 2001. – 480 с.