Задача позиционирования мобильных телефонов предполагает автоматическое определение их местоположения в пределах сотовых сетей. При этом под термином "местоположение" следует понимать не нахождение географических координат - широты и долготы (что в принципе также возможно), а однозначную идентификацию положения владельца мобильного телефона на местности (электронной карте), о чем уже говорилось в главе об играх.
Для определения положения радиопередающего устройства могут быть использованы три основных параметра радиосигналов: их амплитуда в месте приема, направление прихода и время задержки при распространении. Амплитуда принимаемых сигналов способна характеризовать расстояние между передатчиком и приемником. Однако на практике уровень сигналов мобильного телефона в месте приема зависит от столь большого числа причин, что в большинстве случаев не может обеспечить требуемой точности определения места и используется в качестве вспомогательного параметра. Направление прихода сигналов может автоматически определяться, например, по различию фаз сигналов на элементах антенной решетки, установленной на базовой станции сотовой сети. Пересечение пеленгов из двух (или большего числа) мест обеспечивает (с определенной точностью) определение положения мобильного телефона.
Задержка сигналов при распространении может быть также использована при решении задачи позиционирования. При точно известном моменте времени передачи радиосигналов, измеряя время их прихода в приемник базовой станции, можно вычислить расстояние от мобильного телефона до базовой станции при условии жесткой временной синхронизации (желательно до долей микросекунды) всех элементов системы. Именно эта технология позиционирования сотовых телефонов легла в основу большинства применяемых в настоящее время систем местоопределения. В специализированных системах при определенном дооснащении базовых станций специальной аппаратурой может быть реализовано позиционирование абонентов сети, основанное на классических методах радиопеленгации - угломерном, дальномерном и разностно-дальномерном.
Большинство существующих предложений систем место-определения на основе сотовых сетей базируется на трех более современных конкурирующих технологиях:
- технологии времени прибытия TOA (Time of Arrival), основанной на измерении и сравнении интервалов времени прохождения сигнала от мобильного телефона абонента до нескольких базовых станций;
- технологии разности времен OTD (Observed Time Difference), основанной на измерении и сравнении интервалов времени прохождения сигналов от нескольких базовых станций до мобильного телефона абонента;
- технологии совмещения сотовых телефонов с приемниками спутниковой радионавигации A-GPS (Assisted Global Positioning System), основанной на встраивании GPS-приемников в мобильные телефоны.
Сложность решения проблемы точности позиционирования в системах мобильной связи и определяет достаточно большое число видов систем мобильного позиционирования. Известны более двух десятков систем, использующих "интеллектуальные" антенны, угол прихода сигналов, разность времени их прихода, амплитуду сигналов, систему GPS и комбинации этих методов. Достигаемые точности определения координат сотового телефона варьируются в пределах от единиц до сотен метров. Основные параметры приведены в нашей таблице - мы взяли для примера самые "точные" системы.
Как видно из таблицы, самые "точные" системы требуют наличия специального чипа в сотовом телефоне. Также стоит отметить, что однозначные зависимости между значениями параметров сигналов и положением телефона имеют место только в теории при распространении радиосигналов в так называемом "свободном пространстве". На практике точность позиционирования зависит от очень многих факторов. Например, для городских условий характерен многолучевой прием сигналов, при котором как на мобильный телефон, так и на базовую станцию приходят как прямые, так и отраженные от различных объектов радиосигналы. При этом параметры сигналов непрерывно изменяются в широком диапазоне, что значительно затрудняет определение фактических координат.
