Để sử dụng được hệ thống A - GPS, đầu cuối phải được trang bị với mọt thành phần hỗ trợ GPS để nhận các tín hiệu và các thông tin hỗ trợ từ vệ tinh. Bên cạnh đó, thành phần GPS trong đầu cuối cũng được hỗ trợ bởi hệ thống di động UMTS. A - GPS có được sử dụng làm các điểm tham chiếu để xác định vị trí. Nguyên lý hoạt động của A - GPS thể hiện ở hình 3.5.
Hình 3.5 Nguyên lý hoạt động của A - GPS
Bằng cách đo chính xác khoảng cách tới ba vệ tinh từ đó máy thu xác đinh được vị trí của nó ở mọi nơi trên quả đất. Máy thu đo khoảng cách bằng cách đo thời gian mà tín hiệu đi từ máy thu đến vệ tinh và từ vệ tinh tới máy thu, vì vậy yêu cầu chính xác thông tin về thời gian. thời gian chính xác có thẻ nhận được các tín hiệu về tinh tuy nhiên trong quá trình để nhận được thông tin này lâu và khó khi tín hiệu từ vệ tinh quá yếu. Để giải quyết vấn đề này người ta sử dụng một server cung cấp thông tin liên qua đên về tinh cho các máy thu.
Máy thu hoạt động ở hai dạng chính đó là : Dựa trên MS và hỗ trợ từ MS. Ở dạng hỗ trợ từ MS, máy thu A - GPS trong MS nhận thông tin từ Server A - GPS LS và tính khoảng cách đến các vệ tinh, các thong tin này được MS gửi lại server để server xác định vị trí của MS. Ở dạng dựa trên MS, MS xác dịnh luôn vị trí của nó nhờ các thông tin hỗ trợ từ server. Những thông tin hỗ trợ từ server này giúp máy thu giảm được thời gian xác định vị trí và cho phép các máy thu A - GPS hoạt động trong các môi trường khác nhau. Người ta có thể chia các môi trường này thành hai khu vực chính, đó là mạng lưới đô thị và mạng lưới nông thôn.
Với mạng đô thị phương pháp đề xuật hỗ trợ A - GPS trong mạng UMTS đô thị sử dụng cơ sở dữ liệu ban đầu được đề xuất cho GSM. Sử dụng các phép đo và phương thức chuẩn trong các thiết bị đầu cuối PCM dựa vào
điều chỉnh phần cứng hoặc phần mềm, mà các phương pháp định vị khác thường yêu cầu. Trong PCM, vị trí ước tính của máy di động MS được gửi đi cùng với dữ liệu hỗ trợ A - GPS khác trong điều khiển đo lường đầy đủ , cho phép thu nhận vệ tinh và thời gian tính toán định vị nhanh hơn. PCM có ưu điểm thông tin truy nhập trong bộ điều khiển mạng vô tuyến phục vụ (SRNC) có chứa phép đo MS về năng luowngjtins hiệu thu được ( RSCP) gần đây nhất ở các kênh hoa tiêu chung CPICHs nhìn thấy được. Nếu MS trong trạng thái CellDCH/Cell FACH, cá thông tin yêu cầu được cập nhật liên tục ở SRNC trong mạng hoạt động bình thường. Tùy thuộc vào cấu hình mạng thông tin như vậy hoặc được thực hiện định kỳ hoặc thực hiện theo thay đổi của điều khiển (pilot). Trong lớp điều khiển tài nguyên vô tuyến ( RRC), MS buộc phải Cell FACH thông qua các thủ tục cần thiết ngay lập tức để nhận thông báo phép đo (Measurement Report). Thủ tục tương tự được thực hiện khi trên lớp RRC của MS, thông tin yêu cầu cần được cập nhật khi SRNC nhận được thông báo từ yêu cầu vị trí, vectơ của phép đo RSCP có từ thông tin phép đo gần đây nhất được truyền đến mày chủ vị trí, để so sánh với các mẫu được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu. Độ lệch giữa mẫu đo và mẫu được lưu trữ được tính bằng phương pháp hình vuông nhỏ nhất. Tương ứng với tương quan cao nhất giữa đặc điểm mẫu lưu trữ với mẫu đo gửi về MS, được ước tính trong khu vực định vị. Việc ước tính giữa khu vực định vị được chọn đẻ tối đa hóa độ chính xác của phương pháp. Hơn nữa, nếu độ sai số phép gán định vị MS trong khu vực định vị có xác suất cao, nó có lợi để xác minh mức độ tương quan thực hiện trong một ngưỡng giới hạn quy định. Trong trường hợp , khi không đạt được ngưỡng, vectơ dữ liệu RSPC có từ mức trung bình của ba phép đo RSCP gần đây nhất thu được trong các thông tin phép đo gửi đến SRNC.
Cơ sở dữ liệu cho thủ tục định vị bao gồm trạng thái của CPICHs nhìn thấy cho mỗi khu vực định vị. Dĩ nhiên, kích thước khu vực định vị giới hạn độ chính xác tính toán, kích thước của nó được thu nhỏ theo độ chính xác
được yêu cầu của việc hỗ trợ. Tương ứng, nếu PCM được dự kiến là triển khai như kỹ thuật độc lập, kích thước của khu vực định vị cần được điều chỉnh theo độ chính xác cần thiết cho dịch vụ LBS. Để liên kết quá trình tìm kiếm cơ sở dữ liệu, cơ sở dữ liệu được phân thành các phần phụ thuộc vào mã xáo trộn của tín hiệu hoa tiêu điều khiển (pilot) đầu tiên. Cơ sở dữ liệu cần thiết cho PCM được tạo ra một cách tự động từ các tập tin đăng nhập của công cụ phép đo. Vì vậy, không cần sự bổ sung liên quan đến việc thực hiện cơ sở dữ liệu, như chức năng giao diện vô tuyến phải đo trong quá trình triển khai và tối ưu hóa mạng. Cơ sở dữ liệu cũng có thể được tạo ra từ đầu ra với độ tin cậy cao.
Khi MS chỉ tập trung việc cung cấp hỗ trợ thời gian cho thủ tục A-GPS, nó đủ để tiến hành phép đo RTT riêng từ BS phục vụ. Hiệu suất của phép đo RTT đơn thu hẹp của sổ dò tìm mã C/A(coarse/acquisition code): Bộ giải mã chuẩn được sử dụng cho các thiết bị thu GPS) bằng cách bù độ trễ truyền sóng giữa MS và BS.
Đối với mạng lưới ở khu vực nông thôn các phương pháp hỗ trợ đề xuất chủ yếu là nhằm cho loại môi trường truyền sóng này. Phương pháp định vị triển khai không có bất kỳ thay đổi nào trên mạng. Phương pháp này sử dụng các phép đo cường độ tín hiệu và trễ lan truyền từ ít nhất hai trạm. Các tế bào ở mạng lưới này có phủ chồng lớn đảm bảo tốt khả năng bắt được tín hiệu của hai BS. Giả sử các tọa độ của BS lân cận bao gồm cả độ cao của nó cùng với công suất phát BS đường xuống truyền tới MS trong thông báo hỗ trợ A- GPS. Mất đường đến các trạm lân cận thường do phép đo cường độ tín hiệu nhận được từ hai trạm khác nhau. Ánh xạ sự mất đường (l) với khoảng cách (dss) dựa trên mô hình lan truyền COST- 231- Hata đơn giản thể hiện qua biểu thức 3.8
trong biểu thức 3.8, A và B là hằng số.
Thu được khoảng cách MS-BS từ các phép đo DS được thực hiện bằng các ứng dụng mô hình lan truyền trễ cho các hệ thống tế bào băng hẹp :
(3.9)
Trong 3.9 TRMS là căn bậc 2 quân phương của DS của tín hiệu được truyền bởi trạm BS thứ i, T1 là giá trị trung bình của ở khoảng cách 1 Km từ trạm BS phục vụ và là số mũ, đối với các môi trường đô thị, ngoại ô và nông thôn bằng 0,5. Nhiều thử nghiệm phép đo cung cấp giá trị hợp lý cho trong các môi trường đa dạng thay đổi từ 0.076 trong môi trường nông thôn đến 0.28 trong môi trường ngoại ô và băng 0,94 trong môi trường đô thị dày đặc. Khoảng cách dự đoán được xử lý bằng thuật toán lai dự kiến phương pháp này dựa trên phép tính bình phương trung bình tối thiểu( LMS : least Mean Square).
Cuối cùng, việc định vị của MS được ước tính từ phạm vi thu được ( và với i=1,2 ) với các trọng lượng tương ứng bằng cách sử dụng thuật toán LMS. Mặt khác, khi phương pháp dựa trên di động chỉ là nhằm mục đích cung cấp hỗ trợ thời gian A-GPS, định vị biến thành một phép đo RSPC đơn giản của pilot đầu tiên và tính toán khoảng cách tích hợp dựa trên mô hình dự đoán mất đường thực hiện. Theo thời gian lan truyền, tương ứng với phạm vi ước tính, thời gian hỗ trợ A-GPS tiêu chuẩn cung cấp từ BS được sửa và do đó của sổ tìm kiếm mã C/A được thu hẹp đáng kể.
Để sử dụng được A-GPS, đầu cuối phải được trang bị modul GPS để thu các tín hiệu hoa tiêu và dữ liệu hỗ trợ từ vệ tinh. Modul này được hỗ trợ thông tin điều khiển và dữ liệu hỗ trợ bổ xung từ mạng di động. Bên cạnh đó phảo có các trạm tham chiếu bên trong hạ tầng mạng di động, cho việc tính toán dữ liệu và dịch dữ liệu thô thành dữ liệu hỗ trợ. Trạm tham chiếu được
kết nối tới một trung tâm phục vụ định vị thuê bao di động (SMLC) (độc lập với một BSC/RNC). Hình 3.6 mô tả khái quát kiến trúc A-GPS và báo hiệu giữa các thành phần.
Hình 3.6: Cơ sở hạ tầng A-GPS
A-GPS cho độ chính xác cao hơn so với cell-ID, E-OTD và có thể hoạt động ở mạng đồng bộ hoặc không đồng bộ mà không cần lắp thêm các LMU. Việc thực hiện A-GPS hầu như không ảnh hưởng nhiều đến hạ tầng mạng và có thể hỗ trợ tốt cho việc cho việc roaming, tuy nhiên với các MS yêu cầu phải có thêm phần mạch A-GPS. Các đặc tính cơ bản của A-GPS tổng kết ở Bảng 3.1 Đánh giá kỹ thuật định vị A-GPS
Chỉ tiêu Đánh giá chú thích
Độ ổn định Tốt Độ chính xác cao ở mọi vị trí địa lý Độ chính xác Tốt từ 5 đến 50m
TTFF(Time to First Fix)
Tốt Khoảng 5 đến 10 giây
Đầu cuối Kém Yêu cầu thay đổi cả phần cứng , phần mềm
Roaming Tốt Yêu cầu phải có A- GPS LS ở mạng khách
Hiệu suất Tốt Sử dụng ít băng thông và dung lượng của mạng
Khả năng mở rộng Tốt Rất dễ dàng mở rộng
WCDMA
