提供位置业务（LBS）的需要相应的定位技术。定位技术主要有3类，即基于终端的定位技术、基于网络的定位技术、基于终端-网络混合的定位技术。基于终端的定位技术又称移动台自主定位技术，是指移动终端利用接收到的信号进行位置估算来进行终端定位，以GPS、GLONASS等技术为代表。基于网络的定位技术是在网络端测算移动终端发送的信号，并进行相应的位置估算，这种定位方式可以基于现有的移动通信网络来实现。此外，还可以对两种方案综合实施，即基于终端和网络的混合定位技术，如：网络辅助的定位、终端辅助的定位、GPS辅助定位(Assist-GPS)等等。
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针对现有移动通信网络，如果采用基于终端的定位方案或GPS辅助定位方案（混合定位方案），必须对现有的移动终端进行改动，增加必要的软硬件设备，如集成GPS接收机，还必须通过空中接口将定位信息传送回移动蜂窝网络。而基于网络的定位方案只需对移动通信网络设备作适当扩充、改动，不需要对现有移动终端作任何改动，适用于现有的移动通信网络。
不同的移动定位技术原理都大致相同：即对信号的某种特征测量值的检测，并采用一定的位置估计算法来确定位置。下面对基于终端、基于网络、基于终端和网络混合的常见定位技术进行介绍。
一、基于网络的定位技术
1、基于小区识别号（CELL-ID）的定位技术
在移动网络中，用户所属的小区是被网络所实时监控的。在移动终端的位置更新、呼叫处理、短消息传送以及切换等过程中，BSC会将用户所在基站扇区的CELL-ID传送给MSC，用这个网络标识可以确定手机终端的位置。通常，以此扇区中心的经纬度来代表移动终端的位置。由于是利用基站的位置代表移动终端的位置，故其精确度与地面蜂窝基站的密度成正比。若是小区足够小，则CELL-ID定位技术的精度就比较高。在城市中，由于基站比较密集，CELL-ID定位技术能够满足对精度要求较低位置服务的需求。在我国，移动运营商已基于CELL-ID定位技术开展了部分低精度位置业务。和其他定位技术相比，CELL-ID技术的优缺点如下表1-1所示。
表1-1：CELL-ID技术的优缺点
2、基于电波到达时间（TOA，Time Of Arrival）的定位技术
TOA定位技术的基本原理是：通过测出电波从移动终端传播到多个基站的时间来确定移动终端的位置。若电波从移动终端到第i个基站的传播时间为T，电波传播速度为C，终端的位置坐标为Xo，Yo，基站位置坐标为Xi，Yi，则终端必定处在以Xi，Yi为圆心，以CT为半径的圆上。在多个基站上进行上述计算，则移动终端的二维位置坐标可由3个以上圆的相交点确定，从而确定Xo，Yo，其定位原理如图1-2所示。利用TOA技术进行定位需要移动终端和参与定位基站之间的时间精确同步，并且在其发射信号中要包含发射时间标记以便接收基站信号到达时间，从而确定信号所传播的距离。一般来说，必须通过与在基站上安装了GPS或原子钟的移动网络之间的同步来实现。利用TOA技术进行定位时无需对终端进行改动，相对于CELL-ID技术，其定位精度较高，但其实现需要对网元做一定修改。
图1-2：TOA定位技术原理
3、基于电波到达时间差的TDOA (Time Difference Of Arrival)定位技术
TDOA定位技术的原理是通过检测电波到达两个基站的时间差，而不是由到达的绝对时间来确定移动终端的位置，因而降低了对时间的同步要求。移动终端位于以两个基站为焦点的双曲线方程上，确定移动终端的二维位置坐标需要建立两个以上双曲线方程，双曲线的交点即为终端的二维位置坐标，其定位原理如图1-3所示。由于这种定位技术不要求移动终端和基站之间的同步，故在误差环境下性能相对优越。它也是基于网络的定位方案，优点是精度较高，实现容易，但是，为了保证定时精度，也需要改造基站设备。
图1-3：TDOA定位技术原理
二、基于终端的定位技术
基于终端的定位技术以GPS为代表，通过在终端中集成GPS接收机模块，并改造手机天线，从而实现终端定位。GPS利用了离地面约2万千米高的轨道上运行的24颗人造卫星所发出的信号，通过三角测量的方法进行定位。在进行定位时，由于卫星的位置精确可知，根据三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，组成3个方程式，解出GPS接收机的位置(X，Y，Z)。考虑到卫星时钟与接收机时钟间的误差，实际上存在4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要GPS接收机搜索空域中可用的4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到GPS接收机的经纬度和高程。如图2-1所示。其算法如下,2-2所示，其中Xi，Yi，Zi是第i颗卫星的空间坐标，dTi是第i颗卫星已知的相对于标准GPS时钟的偏差，pi是测量出的第i颗卫星到GPS接收机的距离，dt是未知的GPS接收机与标准GPS时间的钟差。
图2-1：3颗卫星决定二维位置，4颗卫星决定三维位置
图2-2：GPS算法
GPS定位精度可达到5~15m。其主要特点是定位精度高，各项参数能够完全满足系统需求，能够满足导航等高精度业务的需求。但在GPS接收机不知道自己的大概位置时，就必须搜索整个码相位和频率空间来寻找可用的卫星。因而，对于独立的GPS接收机，初始捕获卫星时间较长，不能满足一些紧急应用；另外，由于在室内和有高层建筑遮挡的城市中无法搜索到有用卫星，故在这些遮挡物下不能提供有效的定位服务。
三、基于终端和网络混合的A-GPS技术
1、GPS的定位技术的不足
基于GPS的定位技术存在大量问题，下表3-1给出了3个较为突出的问题，这些问题的根本原因在于：GPS要对全球所有的GPS卫星进行搜索，自然会出现时间长、耗电等问题。
表3-1：GPS定位技术的突出问题
2、A-GPS技术介绍
为解决GPS定位技术的这些弱点，采用A-GPS技术能满足对即时定位要求较高的高精度位置业务（如紧急呼叫等）的需求。A-GPS技术是一种结合了基站信息和GPS信息对移动终端进行定位的技术。该技术的原理是：利用了移动网本身的粗定位功能，在有限的范围内根据GPS网络寻找卫星进行同步，从而达到快速的、高精度的定位。要实现A-GPS定位技术一般需要建立一个GPS参考网络(广域差分GPS网络)，该参考网络和通信网络相连，实时提供相关的卫星信息。GPS参考网络系统一般由3部分组成：GPS参考接收站、网关、管理平台等。其系统结构一般如图3-2所示。
图3-2：参考网络系统结构
参考网络中的GPS接收器连续运行，时刻搜索本空域中的GPS卫星，接收并向网络提供以下数据：卫星可见性、卫星初始段的星历、当前卫星星历、多普勒参数、伪距、载波相位及导航信息等。GPS参考接收站中的GPS天线及接收器用于接收卫星数据，GPS参考接收站的路由器将相关卫星数据封装成IP包；网关用于接收GPS参考接收站传来的IP包，并从中分离出单个卫星数据包，再广播到管理平台的相关数据管理部分；管理平台获取移动终端服务区上空所有可见卫星的数据，并提供给位置业务平台，位置业务平台获取相关数据后，根据目前移动终端的大概位置(在A-GPS定位中，终端的粗精度位置一般是通过CELL-ID定位方式来确定)，提供天文历书和GPS星历数据给移动终端，并为非同步系统提供时间恢复计算(CDMA系统不需要该计算)，确定时间偏置，观察卫星的运行状况等。此外，支持A-GPS定位技术的终端需增加GPS天线、无线射频变频电路、数字信号处理器及相应的软件来完成接收到的GPS信号的相关运算与逻辑。其具体流程如下表3-2所示。
表3-2：参考网络系统流程
3、A-GPS技术的分类
根据最终位置信息是由终端计算出还是由网络计算出，A-GPS技术又分为以终端为主(MSB，MS-BASED)、以终端为辅(MSA，MS-ASSISTED)的两种方式，MSB方式是终端计算位置信息，并传送给位置业务平台，此方式和GPS技术相比，仅在初始搜星时用到网络侧提供的GPS辅助信息，加快手机搜星过程，故这种方式对终端的要求较高，需要终端具有较强大的A-GPS功能模块。MSA方式是手机完成定位相关计算数据的测量，并交于位置业务平台处理来完成最后的位置信息计算，由于位置信息的计算不在终端内完成，这种方式对终端A-GPS功能模块的要求较低。在导航等需实时计算位置信息的应用中，通常采用MSB方式。A-GPS又有控制平面(Control-plane)和用户平面(User-plane)两种基本的网络拓扑结构，控制平面方式是指卫星信号信息在GSM网络上传送，此时，位置业务平台、核心网设备、无线网络设备、终端等需进行相应的软硬件升级；用户平面方式是卫星信号信息在分组网络上传送，只需位置业务平台、终端做相应的软硬件升级，相比控制平面方式较节省投资。OMA的SUPL (Secured User Plane Location) A-GPS定位标准即采用这种方式，并且，SUPL协议较好地集成了CELL-ID技术，在GPS信号强度较弱时，可自动切换到CELL-ID定位方式。
四、小结
表4-1是我们对上述的各项定位技术进行的优缺点汇总。由表4-1可以看出，随着定位精度的逐渐提高，对网络和终端所进行的改动量也逐渐变大，针对当前所要求的应用，需要在付出代价与获得价值之间作出权衡。从精度角度而言，没有最好的技术，只有最合适的技术。
表4-1：几种定位方法的比较
其实，上述几种定位方法是基本的方法，结合相应的技术，可以组成更多的定位方法。基于陆地移动无线通信系统，尤其是2G、3G和4G的各种移动通信系统所支持的更多定位技术详见下表4-2；表4-3给出了有关定位技术的中英文对照。
表4-2：各种移动通信系统所支持的各种定位技术
表4-3：有关定位技术的中英文对照
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