CA2337814A1

CA2337814A1 - System for locating mobile telephones

Info

Publication number: CA2337814A1
Application number: CA002337814A
Authority: CA
Inventors: Francois Caseau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1999-07-09
Publication date: 2000-01-20
Also published as: PL345419A1; EP1097599A1; ZA200100513B; AU4627699A; CN1308827A; TR200100015T2; FR2781073A1; WO2000003556A1; ID28843A; IL140689A0; BR9911974A; FR2781073B1

Abstract

Système de localisation de téléphones mobiles aptes à communiquer avec une première borne de réception d'un réseau de bornes de réception supervisé par un centre de gestion opérationnel. Le téléphone mobile comprend des moyens pour estimer au moins un paramètre représentatif de la position par rapport à une borne, et des moyens pour transmettre des informations relatives audit paramètre à un serveur par l'intermédiaire de la première borne de réception , et que le serveur comprend des moyens pour comparer les informations relativ es au dit paramètre à une cartographie préétablie du dit paramètre, et en dédui re une estimation de la localisation du téléphone mobile.System for locating mobile telephones capable of communicating with a first reception terminal of a network of reception terminals supervised by an operational management center. The mobile telephone comprises means for estimating at least one parameter representative of the position relative to a terminal, and means for transmitting information relating to said parameter to a server via the first reception terminal, and that the server includes means for comparing the information relating to said parameter to a pre-established map of said parameter, and deducing therefrom an estimate of the location of the mobile telephone.

Description

Système de localisation de téléphones mobiles.
La présente invention relève du domaine de la radiocommunication numérique cellulaire avec des stations mobiles, par exemple selon le standard GSM (Système global de communications mobiles).
L'invention concerne plus particulièrement un système de localisation de stations mobiles communiquant grâce à une borne de réception fixe appartenant à un réseau.
Ce type de système met généralement en veuvre un multiplexage temporel consistant à diviser le temps en trames de durée fixe et prédéterminée, elles-mêmes divisées en intervalles de temps. Cette technique est appelée "Accès Multiple par Répartition dans le Temps"
(AMRT). La récurrence d'un intervalle de temps particulier dans chaque trame constitue un canal physique. Cette structure est utilisée aussi bien pour la voie montante d'une station mobile vers une borne de réception que pour la voie descendante d'une borne de réception vers une station mobile.
Les données échangées par une station mobile et les bornes de réception sont transmises sous forme de paquets qui sont placés chacun dans un intervalle de temps. Les différents canaux logiques, par exemple les canaux de trafic TCH, et les canaux de contrôle sont multiplexés sur les canaux physiques. Par conséquent, les intervalles de temps d'un canal physique donné sont répartis entre plusieurs canaux logiques, donnant ainsi naissance à une nouvelle structure, appelée multitrame.
Le protocole de communication GSM est décrit dans le livre "The GSM System for Mobile Communications" de M. Mouly et M-B.
Pautet, 1992, dont le contenu est incorporé ici par référence. Mobile phone location system.
The present invention relates to the field of cellular digital radiocommunication with mobile stations, for example example according to GSM standard (Global communications system mobile).
The invention relates more particularly to a system of location of mobile stations communicating through a terminal fixed reception belonging to a network.
This type of system generally implements multiplexing time consisting of dividing time into frames of fixed duration and predetermined, themselves divided into time intervals. This technique is called "Time Division Multiple Access"
(AMRT). The recurrence of a particular time interval in each frame constitutes a physical channel. This structure is used as well for the uplink from a mobile station to a reception terminal that for the downlink from a reception terminal to a mobile station.
The data exchanged by a mobile station and the reception terminals are transmitted in the form of packets which are each placed in a time interval. The different logical channels, for example the TCH traffic channels, and the control channels are multiplexed on the physical channels. Therefore, the time intervals of a channel given physics are distributed across multiple logical channels, giving thus birth of a new structure, called multiframe.
The GSM communication protocol is described in the book "The GSM System for Mobile Communications" by M. Mouly and MB.
Pautet, 1992, the content of which is incorporated herein by reference.

2 Sur le Protocole GSM, on rappellera que le réseau de téléphone mobile connaît en temps réel une localisation grossière d'une station mobile en veille, en ce sens qu'il connaît la zone de réception communiquant avec la station mobile à l'endroit où elle se trouve. La zone de réception est représentée par plusieurs bornes de réception contiguës.
Si la station mobile quitte un secteur desservi par une zone de réception, elle émet un message de mise à jour pour indiquer ce changement au réseau. La connaissance par le réseau de cette localisation d'une station mobile permet à celle-ci de pouvoir être appelée à tout moment. De plus, le réseau connaît le paramètre d'identification globale de cellule CGI de rattachement d'une station mobile en communication, une cellule étant une portion de terrain desservie par une même borne radio.
Une station mobile en communication émet à intervalles de temps donnés un message de rapport de mesure vers sa borne de réception de rattachement. Ces messages sont émis sur un canal radio de service, le canal SACCH. Ces informations permettent au réseau de choisir à tout moment la meilleure borne de réception susceptible de porter la communication avec la station mobile.
La connaissance du temps mis à parcourir la distance entre la station mobile et la borne radio, ou avance temporelle TA, permet à la station mobile d'émettre vers la borne radio à un moment choisi de façon que ladite borne radio soit apte à recevoir l'émission de la station mobile sans interférence avec les émissions des autres stations mobiles. L'avance temporelle TA reflète donc la distance parcourue par l'onde radio entre la station mobile et Ia borne radio. Un incrément de 1 de cette avance temporelle TA correspond à une distance d'environ 550 mètres.
Dans le message de rapport de mesure émis par la station mobile vers la borne radio, est prévu un paramètre RXLEV qui correspond au niveau de réception par la station mobile de la borne radio avec laquelle elle communique et au maximum les six meilleures bornes de réception voisines. Le message de rapport de mesure inclut également un paramètre RXQUAL qui correspond à la qualité de réception par la station mobile de Ia borne radio avec laquelle elle communique.
Un service de messages courts SMS permet l'émission ou la réception de messages sous forme de texte entre la station mobile et le 2 On the GSM Protocol, it will be recalled that the telephone network mobile knows in real time a rough location of a station mobile in standby, in the sense that it knows the reception area communicating with the mobile station where it is located. The area reception is represented by several contiguous reception terminals.
If the mobile station leaves an area served by a reception area, it issues an update message to indicate this change to the network. The network's knowledge of this location of a station mobile allows it to be called at any time. In addition, the network knows the global CGI cell identification setting of attachment of a mobile station in communication, a cell being a portion of land served by the same radio terminal.
A communicating mobile station transmits at intervals of times given a measurement report message to its reception terminal of attachment. These messages are sent on a service radio channel, the SACCH channel. This information allows the network to choose whatever the best reception terminal likely to carry the communication with the mobile station.
Knowledge of the time taken to travel the distance between the mobile station and the radio terminal, or TA time advance, allows the mobile station to transmit to the radio terminal at a selected time so that said radio terminal is able to receive the broadcast from the mobile station without interference with the transmissions of other mobile stations. Advance temporal TA therefore reflects the distance traveled by the radio wave between the mobile station and radio terminal. An increment of 1 of this advance temporal TA corresponds to a distance of approximately 550 meters.
In the measurement report message sent by the mobile station to the radio terminal, an RXLEV parameter is provided which corresponds to the reception level by the mobile station of the radio terminal with which it communicates and at most the six best reception terminals neighbors. The measurement report message also includes a parameter RXQUAL which corresponds to the quality of reception by the mobile station of The radio terminal with which it communicates.
An SMS short message service allows transmission or receiving text messages between the mobile station and the

3 réseau. Ils sont transmis, soit sur le canal SACCH si la station mobile est en communication, soit sur le canal de signalisation TCH/8 (ou SDCCH) si la station mobile est en veille. L'opérateur de téléphonie mobile peut être pourvu d'un outil de planification radio qui permet le calcul du niveau de réception et de la qualité de réception à un point géographique donné en fonction du positionnement géographique de la borne radio, des bornes radio avoisinantes, de leur puissance d'émission, de leur type, des fréquences utilisées, etc.
On connaît par les spécifications techniques phase 2 + GSM
11.11 et GSM 11.14, des spécifications d'interface entre un équipement mobile et la carte SIM d'un abonné. On sait notamment qu'une carte SIM
peut demander à un équipement mobile un rapport de mesures, qu'elle peut provoquer l'émission de messages courts SMS et qu'elle peut stocker le contenu de messages courts entrant.
On connaît par le document EP-A-O 398 773, un procédé de localisation géographique d'une station mobile d'un réseau de communication à multiplexage dans le temps, comprenant des étapes de transmission à une première station fixe d'une valeur mesurée à la station mobile du décalage de réception des signaux de synchronisation provenant de la première et d'au moins une seconde station fixe, de mesure à la première station fixe du temps de propagation du signal de synchronisation de la première station fixe à la station mobile, et du décalage en réception du canal BCCH, de calcul à la première station fixe des temps de propagation du signal de synchronisation de la seconde station fixe à la station mobile en utilisant le décalage d'émission stocké
précédemment, et de calcul de la position du mobile à partir des temps de propagation et des coordonnées géographiques des première et seconde stations fixes.
Le document WO-9635306 décrit une méthode pour déterminer la localisation d'une station mobile d'un système de radio cellulaire incluant une pluralité de stations de base. On détermine les différences temporelles entre les transmissions des stations de base telles que mesurées par l'unité mobile. A partir de ces différences temporelles, on détermine les différences de distance entre la station mobile et chacune des stations de base. On en déduit Ia localisation de l'unité mobile. Les 3 network. They are transmitted either on the SACCH channel if the mobile station is in communication, either on the signaling channel TCH / 8 (or SDCCH) if the mobile station is in standby. The mobile operator can be provided with a radio planning tool which allows the calculation of the level of reception and reception quality at a given geographical point in depending on the geographic positioning of the radio terminal, terminals radio stations, their transmit power, their type, frequencies used, etc.
We know by the technical specifications phase 2 + GSM
11.11 and GSM 11.14, interface specifications between a device mobile and a subscriber's SIM card. We know in particular that a SIM card can ask a mobile device for a measurement report, which it can cause the sending of short SMS messages and that it can store the content of incoming short messages.
Document EP-AO 398 773 discloses a method of geographic location of a mobile station in a network of time-division multiplex communication, comprising steps of transmission to a first fixed station of a value measured at the station mobile offset reception of synchronization signals from the first and at least one second fixed station, measuring at the first fixed station the signal propagation time of synchronization of the first fixed station with the mobile station, and offset in reception of the BCCH channel, calculation at the first fixed station propagation times of the synchronization signal of the second fixed station to mobile station using stored transmit offset previously, and calculating the position of the mobile from the times of propagation and geographic coordinates of the first and second fixed stations.
WO-9635306 describes a method for determining the location of a mobile station of a cellular radio system including a plurality of base stations. We determine the differences between the transmissions of base stations such as measured by the mobile unit. From these temporal differences, we determines the differences in distance between the mobile station and each base stations. We deduce the location of the mobile unit. The

4 structures de divisions temporelles des canaux de contrôle d'au moins certaines des stations de base qui se trouvent à portée de la station mobile sont synchronisées et ladite station mobile détermine les différences temporelles d'un élément caractéristique de la diffusion de la structure de division temporelle par le canal de commande de chaque station de base.
Si le nombre de stations de base détectées par la station mobile est trop faible, l'avance temporelle requise pour la communication avec la station de base serveuse est utilisée pour en déduire la distance entre la station mobile et la station de base serveuse.
Toutefois, les différentes méthodes proposées permettent une localisation de la station mobile à l'insu de son utilisateur et sont lourdes et onéreuses à mettre en oeuvre.
La présente invention a pour objet de proposer un système dans lequel la localisation d'une station mobile ne peut être effectuée que sur commande de son utilisateur ou à l'aide d'un appücatif SIMToolkit ad hoc.
Des applicatifs SIMToolkit peuvent provoquer l'émission automatique de messages courts. Ces applicatifs SIMToollcit peuvent n'émettre ces messages que lorsqu'un numéro de téléphone spécifique a été composé.
La présente invention a également pour objet de proposer un système de localisation de station mobile ne réquérant pas de modification du protocole de communication GSM.
Le système de localisation, selon l'invention, est prévu pour des stations mobiles aptes à communiquer avec une première borne radio d'un réseau de bornes radio supervisé par un centre de gestion opérationnel.
La station mobile comprend des moyens pour estimer au moins un paramètre représentatif de la position par rapport à une borne radio, et des moyens pour transmettre des informations relatives audit paramètre à
un serveur par l'intermédiaire de la première borne radio.
Le serveur comprend des moyens pour comparer les informations relatives au dit paramètre à une cartographie préétablie du dit paramètre, et en déduire une estimation de la localisation de la station mobile.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le système comprend des moyens pour estimer la distance entre une station mobile et la première borne radio, avec une marge d'imprécision ~dbm en fonction de la durée mise par une onde pour parcourir la dite distance.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le système comprend des moyens pour estimer les niveaux de réception de la première borne radio et des bornes radio voisines.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le système comprend des moyens pour estimer la qualité de réception des émissions de la première borne radio et, avantageusement, des bornes radio voisines.
Avantageusement, ia station mobile comprend des moyens pour comparer les instants de réception ri par la station mobile des émissions des autres bornes radio aux instants de réception r des émissions de la première borne radio et en déduire la valeur du décalage Ori des instants de réception, et des moyens pour transmettre au serveur par l'intermédiaire de la première borne radio la valeur de chaque décalage Ori, et le serveur comprend des moyens pour estimer la distance entre le téléphone mobile et chaque autre borne radio en fonction du décalage tri, et du décalage Dei entre les instants d'émission ei des autres bornes radio et les instants d'émission e de la première borne radio.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le système comprend des moyens pour préciser la localisation du téléphone mobile en recoupant les estimations de localisation obtenues par au moins deux paramètres.
La localisation peut être effectuée sur commande de l'utilisateur de la station mobile.
Le serveur peut comprendre des moyens pour émettre des informations à destination de l'utilisateur en fonction du lieu où se trouve le téléphone mobile. Ces informations peuvent être, soit des messages audio, soit des messages destinés à un affichage.
Avantageusement, la transmission d'informations entre une station mobile et une borne radio s'effectuant sur un canal logique de service et sur un canal logique de trafic, la transmission des informations relatives audit paramètre à la première borne radio est effectuée sur le canal logique de trafic, par exemple le service de messages courts.
La cartographie peut être adaptée aux niveaux de puissance d'émission des différentes bornes radio par interpolation linéaire.
La cartographie peut être recalculée en fonction de l'évolution de paramètres susceptibles de modifier les valeurs remontées vers le serveur d'informations géographiques, par exemple en fonction de l'activation ou non du saut de fréquence sur les différentes fréquences radio.
La cartographie peut être recalculée en fonction de l'activation ou non de l'Enhanced Full Rate EFR sur les différentes fréquences radio.
La cartographie peut être recalculée en fonction des niveaux de puissance d'émission des différentes bornes radio, du changement de topologie des cartes enregistrées, par exemple dû à la construction d'un bâtiment, et de l'activation du saut de fréquence.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le paramètre représentatif de la position est le paramètre NB-corrélation correspondant au nombre de corrélations sur la fréquence BCCH.
On peut pourvoir la station mobile de moyens pour comparer des données de localisation avec une zone préenregistrée, en vue d'une tarification spécifique, par exemple près du domicile de l'utilisateur, les données de localisation étant stockées dans une carte SIM de la station mobile.
La station mobile peut comprendre des moyens pour émettre par service de messages courts des données de tarification.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la station mobile émet des données de tarification si un appel est donné ou reçu à proximité
de la zone préenregistrée, si la station mobile entre ou sort de ladite zane préenregistrée au cours d'une communication.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la station mobile comprend des moyens pour émettre un message de transfert sur réseau fixe si ladite station mobile se trouve dans la zone préenregistrée, provoquant une modification des routages d'appel de façon que tout appel entrant soit notifié sur la ou les stations fixes et sur la station mobile.
Dans un tel système, une station mobile peut être utilisée pour de nombreux usages, par exemple pour lancer un signal de détresse, pour fournir à l'utilisateur des informations relatives à l'endroit où il se trouve.
L'utilisateur peut ainsi être mis en communication avec une base de données contenant des informations géographiques en vue d'un guidage, ou touristiques comprenant des commentaires sur ce que l'utilisateur peut voir à partir de l'endroit où il se trouve. Cette mise en communication avec une base de données peut être effectuée grâce à un numéro de téléphone spécifique et inchangé quelle que soit la localisation. La langue dans laquelle les informations sont fournies à l'utilisateur pourra également être sélectionnée, soit automatiquement à travers les informations transmises au serveur de localisation, soit sur commande dudit utilisateur, soit être associée au numéro de téléphone.
La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est un schéma illustrant le fonctionnement d'un réseau de téléphone mobile, conformément à l'invention;
la figure 2 montre une variante de la figure 1;
la figure 3 est un schéma montrant la capture du nombre de corrélations d'une onde radio dans le serveur d'informations géographiques; et la figure 4 est un schéma illustrant la saisie de profil horaire particulier.
Dans la description qui suit, on entend par équipement mobile, un téléphone mobile "vierge" sans carte SIM opérationnelle insérée. Un équipement mobile ne peut pas émettre d'appels autre qu'un appel d'urgence.
Une carte SIM - "Subscriber Identity Module" a pour fonction d'identifier un abonné à un réseau mobile donné.
Une station mobile est l'ensemble constitué par un équipement mobile et une carte SIM. Une station mobile ainsi constituée peut émettre ou recevoir des appels téléphoniques.
Un canal logique de services transporte toute information nécessaire au bon fonctionnement d'un réseau mobile : émission d'appels, réception d'appels, Handovers ...
Un canal de services s'appuie sur différents types de canaux physiques tels que les canaux BCCH ou SDCCH.
Les informations transmises sur un canal logique de services sont gérées par l'infrastructure de l'opérateur de téléphonie mobile.
Par opposition aux canaux logiques de services, un canal logique de trafic est un canal transportant des informations destinées au correspondant de l'abonné mobile. Un canal radio logique de trafic s'appuie sur un ou plusieurs canaux physiques tels que les canaux TCH, SDCCH (TCH/8) ou encore une moitié de canal TCH si l'opérateur de téléphonie a mis en service l'option demi débit ou Half rate. Il est à noter que le canal physique SDCCH (TCH/8) peut transporter des informations de services ou des informations de trafic. Les informations transportées sur un canal de trafic ne sont pas destinées à l'opérateur de téléphonie mobile et font l'objet d'une facturation. Ces informations peuvent être soit des informations audio, soit des informations "data" destinées à un affichage, transportées soit par des services de messages courts SMS, soit par des messages de type USSD - Unstructured Supplementary Services Data - ou encore via des messages GPRS - Global Packet Radio Switch.
Le GPRS - Global Packet Radio Switch - est un protocole de communication radio permettant des transmissions de données suivant le protocole IP - Internet Protocol - via une infrastructure de téléphonie GSM.
Si l'on se réfère aux couches de communication définies par l'OSI, le GPRS s'interface entre la couche de communication IP et la 2p couche physique.
Ainsi, le GPRS permet à une station mobile de communiquer suivant le format IP : accès à des serveurs Internet, émission + réception de messages électroniques ...
On entend par convergence fixe/mobile, toutes les techniques qui permettent de rapprocher et d'éventuellement confondre les abonnements de téléphonie fixes et mobiles.
Ceci afin d'offrir les avantages du téléphone fixe dans la zone domiciliaire, notamment en terme de qualité vocale et de haut débit tout en autorisant une mobilité.
D'autres avantages liés à la convergence fixe/mobile sont la facturation unique, la différenciation des coûts suivant le lieu d'appel, l'utilisation éventuelle d'un même combiné téléphonique.
Comme on peut le voir sur la figure 1, le réseau de téléphonie mobile comprend une pluralité de systèmes de baies radio 1 comprenant chacun plusieurs bornes d'émission et de réception, non représentées, et appelées bornes radio, aptes à communiquer chacune avec plusieurs stations mobiles, non représentées. Chaque système de baie radio 1 est relié à un centre de gestion opérationnel 2. Chaque centre de gestion opérationnel 2 gère plusieurs systèmes de baies radio 1. Les centres de gestion opérationnels 2 sont eux-mêmes reliés à un centre de gestion de réseau 3. Le centre de gestion de réseau est relié à un serveur d'informations géographiques 4 apte à échanger des informations avec un outil de planification radio 5 et avec un centre de commutation mobile 6 qui permet de faire l'interface avec un réseau de téléphonie filaire non représenté.
Sur la figure 2, est illustrée une variante dans laquelle les centres de gestion opérationnels 2 sont directement reliés au serveur d'informations géographiques 4.
Afin que le serveur d'informations géographiques 4 puisse calculer la position d'une station mobile, il est nécessaire de permettre la remontée d'un certain nombre d'informations à partir de la station mobile vers le serveur d'informations géographiques 4. A cet effet, on fait remonter vers le serveur d'informations géographiques 4 les paramètres de localisation en utilisant le canal logique de trafic. Le serveur d'informations géographiques 4 est apte à réceptionner les messages en provenance du canal de parole sous format de service de messages courts SMS ou encore sous format IP (dans le cas où les informations partent de la station mobile au format GPRS) Les informations de service que la station mobile peut émettre vers le serveur d'informations géographiques 4 sont des paramètres aidant à la localisation - l'identifiant global de cellule CGI de la cellule serveuse, - les binômes BSIC, BCCH des cellules voisines de la cellule serveuse, la station mobile faisant remonter ces informations pour tous les canaux BCCH qu'elle est capable d'interpréter, dont le nombre peut être supérieur à six, - des informations relatives aux niveaux de réception RXLEV de toutes les cellules précitées, - des informations relatives à la qualité de réception RXQUAL
de la cellule serveuse et avantageusement de ses cellules voisines, WO 00/03556 PCT/FR99/O1b93 l'attribut différence d'instant de réception DIR de toutes les cellules précitées, - l'attribut NB-corrélation indiquant le nombre de corrélations des fréquences BCCH des cellules précitées, - la différence de temps de réception DTR des salves de synchronisation SCH de chacune des cellules précitées, et un attribut lié
au temps écoulé depuis le début des prises de mesure par la station mobile, - l'attribut lié à la distance d'avec la borne radio serveuse.
Les paramètres d'identification globale de cellules CGI ainsi 10 que les binômes BSIC et BCCH sont les plus utiles à la localisation de la station mobile. Ces paramètres servent à l'identification des cellules impliquées dans la localisation de la station mobile. Ils sont déjà connus et traités par la station mobile et peuvent donc être émis par celle-ci vers le serveur d'informations géographiques 4 de façon simple.
Dans des cas particuliers, notamment pour les appels de secours, on peut prévoir que la station mobile émette des informations de service concernant des cellules appartenant à un autre réseau de téléphonie mobile. En effet, dans les recommandations GSM 05.08 ETS 300578, il précisé qu'une station mobile doit être capable de scanner toutes les fréquences GSM pour repérer les fréquences BCCH af'm de calculer leur puissance de réception. Dans ce cas, le serveur d'informations géographiques 4 connaît la localisation des cellules des différents réseaux et connaît donc les cellules adjacentes à une cellule donnée.
Dans la suite, le message contenant les informations nécessaires à la localisation géographique sera désigné par "mesures pour localisation".
Une station mobile effectue déjà des calculs de paramètre RXLEV sur la fréquence porteuse (RXLEV-FULL-SERVING-CELL et RXLEV-SUB-SERVING-CELL) et les fréquences BCCH des cellules adjacentes (RXLEV-NCELL) et du paramètre RXQUAL de la fréquence porteuse (RXQUAL-FULL-SERVING-CELL et RXQUAL-SUB-SERVING-CELL).
Avantageusement, la station mobile peut calculer le paramètre RXQUAL sur les fréquences BCCH des cellules adjacentes.
De plus, pour unifier les mesures remontées au système WO 00/0355b PCT/FR99/01693 d'information géographique 4, il peut être décidé d'effectuer le calcul des paramètres RXLEV et RXQUAL de la fréquence serveuse non pas sur toute (ou une partie) des trames TDMA, mais uniquement sur la multitrame BCCH. Toutefois, il subsiste des imprécisions sur les paramètres RXLEV et RXQUAL correspondant aux différentes bornes radio, ces imprécisions étant principalement Bées à la diversité et à
l'interférence avec d'autres ondes radio.
Le paramêtre d'avance temporelle TA est calculé de la façon suivante. Une station mobile se synchronise sur la fréquence BCCH de la borne radio serveuse grâce aux canaux FCCH et SCH. Dans le cas d'une multitransmission, qui a lieu surtout dans les environnements urbains où
les obstacles sont nombreux, la station mobile se synchronise sur le signal reçu le plus fort. Lorsqu'elle passe en communication, le système de baies radio 1 estime la distance parcourue par l'onde radio entre la station mobile et ia borne radio serveuse et transmet le paramètre TA à la station mobile.
Dans le cas d'une multitransmission, la station mobile fait plusieurs corrélations sur le même signal. Pour se synchroniser, elle va choisir le signal qui correspond au meilleur chemin en terme de puissance et de qualité de réception, ce signal étant reçu à un instant T2. Cependant, la station mobile connaît aussi l'instant T 1 auquel la première corrélation du signal a été reçue. On peut ainsi définir un nouveau paramëtre appelé
distance du chemin direct DCD entre la station mobile et sa borne radio serveuse : DCD = D(TA) - c x (T2-T 1 ), D(TA) étant la distance calculée à
partir de l'indication transmise par la borne radio serveuse de l'avance temporelle TA, et c étant la vitesse de la lumière.
Le paramètre DCD représente mieux la distance réelle entre la borne radio serveuse et la station mobile que l'avance temporelle TA. En effet, la puissance de la première corrélation reçue du signal peut avoir été
affaiblie par différents obstacles, par exemple des arbres, se trouvant sur son chemin de propagation. La corrélation la plus forte reçue peut avoir été réfléchie par d'autres types d'obstacles, par exemple la façade plane d'un immeuble.
On peut également utiliser la différence d'instant de réception -DIR- de signaux en provenance des différentes bornes radio (voir recommandations GSM 05.10 - phase 2+). La station mobile pourra calculer comme valeur la différence de temps de réception, celle correspondant au temps le plus court mis par chaque onde radio pour se propager et non pas le temps mis par ie signal reçu avec la plus forte puissance, pour éviter les imprécisions liées à la mlultitransmission. La station mobile pourra ainsi calculer le paramètre DIR pour chacune des bornes radio voisines.
Si les bornes radio sont synchronisées ou si l'offset d'émission RTD entre les différentes bornes radio est connu par lui, le serveur d'informations géographiques 4 sera capable de calculer la distance par rapport à la borne radio voisine en question. Cependant, ce paramètre DIR
ne permet un calcul de localisation précis que si les bornes radio sont strictement synchronisées ou si l'offset d'émission RTD est connu et ne dérive pas au cours du temps.
Une station mobile à l'écoute d'un réseau de téléphonie mobile a besoin de se synchroniser avec chacune des fréquences BCCH de la cellule serveuse et des cellules voisines. Pour ce faire, elle se synchronise sur la salve de synchronisation SCH du canal BCCH. Une onde radio peut prendre différents chemins entre une borne radio et une station mobile. Ce phénomène est appelé multitransmission. Dans ce cas, la station mobile se corrèle à ce qui correspond au meilleur chemin en terme de puissance et de qualité, mais pas forcément au chemin le plus court. Un comptage du nombre de corrélations d'une fréquence BCCH reçue par la station mobile est effectué. La station mobile peut ainsi calculer la valeur du paramètre NB-corrélation pour chacune des fréquences BCCH reçue et l'émettre dans le message "mesures pour localisation". Bien entendu, on peut prévoir un filtre pour éliminer les corrélations correspondant à une qualité
de réception très médiocre.
Une station mobile peut être capable d'estimer si elle se déplace et, le cas échéant, sa vitesse approximative de déplacement. La mesure de la différence de temps de réception DTR est effectuée grâce à la différence du temps de réception d'une même salve SCH d'une multitrame du canal BCCH. Une multitrame BCCH contient cinq salves SCH. A l'intérieur de la multitrame BCCH, une salve SCH est émise toutes les 10x8 périodes de salve BP, ou 11x8 périodes en fin de multitrame BCCH. Une période de WO 00/03556 PCT/FR99/01b93 salve BP durant exactement 15/26 ms, une station mobile ne se déplaçant pas, reçoit chaque salve SCH toutes les ( l OxBx 15)/26 ms et une fois sur cinq toutes les (11x8x15)/26 ms. Une multitrame BCCH est émise cycliquement. Sa durée d'émission est : S1x8x15/26 = 235,38 ms. Soit tl l'instant de réception par la station mobile d'une salve SCH d'une multitrame BCCH et t2 l'instant de rêception par la station mobile de la même salve SCH d'une multitrame BCCH émise par exemple cinq cycles plus tard, la différence de temps de réception DTR s'écrit : DTR = t2-tl-t avec : t=Sx51x8x15/26 = 1,17692 s. La vitesse minimale de déplacement sera alors la valeur maximale du paramètre DTR calculé sur chacune des fréquences BCCH reçues. Dans le cas où une fréquence BCCH n'a pas été
reçue de façon continue sur cinq multitrames, la station mobile l'indique dans le message "mesures pour localisation".
Il existe plusieurs possibilités d'activation de la remontée du message "mesures pour localisation" vers le serveur d'informations géographiques 4, par activation automatique après composition du numéro de téléphone du serveur d'informations géographiques 4 ou par activation manuelle par l'utilisateur. Le numéro de téléphone du serveur d'informations géographiques 4 peut être contenu soit dans la carte SIM de la station mobile de l'utilisateur, soit dans le logiciel de la station mobile.
L'utilisateur peut enregistrer le numéro de téléphone des serveurs d'informations géographiques autorisés à le localiser. Une fois le numéro de téléphone du serveur d'informations géographiques composé, la station mobile commence à effectuer la mesure des paramètres précités. La station mobile peut aussi émettre vers le serveur d'informations géographiques Ies niveaux de réception des différentes fréquences BCCH
des cellules du réseau mobile captées par la station mobile avant l'établissement de l'appel afin d'initier le calcul de localisation le plus rapidement possible.
En ce qui concerne la fréquence d'émission du message "mesures pour localisation" par la station mobile, plusieurs possibilités existent. La station mobile peut n'émettre un message "mesures pour localisation" que lorsqu'elle estime adéquat de le faire, par exemple si le paramètre DTR
atteint une valeur importante.
La station mobile peut aussi n'émettre des messages "mesures pour localisation" qu'à la réception d'une demande d'informations de localisation émis par le serveur d'informations géographiques sous forme de message court SMS ou via la technologie GPRS. La fréquence de remontée des "mesures pour localisation" peut être effectuée à intervalles figés à l'avance, par exemple 30 secondes. Enfin, la fréquence de remontée des "mesures pour localisation" peut être précisée dans un message émis par le serveur d'informations géographiques.
Ces différentes possiblités peuvent avantageusement être combinées. Par exemple, la station mobile peut émettre des "mesures pour localisation" juste après que le numéro de téléphone du serveur d'informations géographiques eût été composé ou lorsque ladite station mobile s'est déplacée, et à la réception d'un message de demande d'informations de localisation. Ceci peut être particulièrement intéressant si le serveur d'informations géographiques n'a pas réussi à
estimer le positionnement de la station mobile, notamment en cas de données erronées ou incohérentes.
Le serveur d'informations géographiques peut avoir besoin de mesures liées à une borne radio donnée. II émet alors un message de type SMS ou GPRS "demande de mesure spécifique" vers la station mobile en précisant le couple BSIC, BCCH de la borne radio. La station mobile émet alors un message "mesure pour une borne" relatif à la borne radio spécifiée dans le message "demande de mesure spécifique". Ces mesures contiennent le couple BSIC, BCCH de la borne radio, ainsi que les valeurs RXLEV, RXQUAL, NB-corrélation, DTR, NB-cycle et, éventuellement, des paramètres relatifs à la distance si la borne radio en question est serveuse ou si la station mobile sait calculer le paramètre DIR par rapport à la cellule serveuse. Les données transitant entre une station mobile et une borne radio font l'objet d'un chiffrage, ce qui préserve une certaine confidentialité.
De plus, ces données ne sont pas suffisantes pour calculer le positionnement de la station mobile, car le positionnement des bornes radio est une information qui ne transite pas sur le réseau, mais est connue du serveur d'informations géographiques.
La station mobile n'émet des messages "mesures pour localisation" que dans les cas suivants - sur composition d'un numéro de téléphone particulier correspondant à un serveur de localisation géographique;
- sur réception d'un message "authentifié" correspondant à une demande de localisation;
- périodiquement, vers un serveur identifié par la station mobile.
Dans les deux derniers cas, l'émission des messages "mesures pour localisation" est gérée par la carte SIM de l'abonné. En effet, certains abonnements peuvent prévoir que la station mobile est localisée périodiquement par un serveur de localisation. Dans ce cas, un applicatif 10 SIMToolkit ad hoc a été développé et le titulaire de la carte SIM aura été
prévenu que la station mobile allumée peut être localisée.
Afin d'éviter toute localisation intempestive, des mécanismes de sécurité peuvent être mis en oeuvre. Par exemple, la liste des numéros de téléphone des différents serveurs d'informations géographiques pouvant 15 être enregistrée dans la carte SIM ou dans l'équipement mobile lui-même.
Pour une meilleure confidentialité, Ia carte SIM d'un utilisateur peut contenir une clef de chiffrement K, égale ou différente de la clef utilisée pour le chiffrage selon la recommandation GSM. La station mobile contrôle l'identité du serveur d'informations géographiques. Lors de l'établissement de l'appel, la station mobile émet vers le SIG un numéro de code RAND. Le serveur d'informations géographiques, qui contient la clef K de l'utilisateur, calcule alors le code SRES qu'il émet dans le message "demande d'information de localisation". A réception de ce message, la station mobile contrôle si le code SRES correspond à celle qu'elle a calculée elle-même. Dans le cas positif, la station mobile émet le message "mesures pour localisation". Dans le cas contraire, la station mobile n'émet pas et prévient l'utilisateur qu'une tentative infructueuse de localisation a été tentée.
La station mobile peut également, au lieu d'émettre directement les "mesures pour localisation", n'émettre que le couple BSIC et BCCH de la cellule serveuse. Le serveur d'informations géographiques qui aura récupéré le paramètre LAI d'identification de la zone de réception de la cellule serveuse en interrogeant une base de données visiteur VLR
couvrant la zone d'où l'appel à été émis, pourra alors connaître le paramètre CGI de la cellule serveuse ainsi que tous les couples BSIC, BCCH des cellules voisines et les émettre vers la station mobile. La station mobile contrôle alors l'exactitude des informations transmises.
Le serveur d'informations géographiques 4 est un système expert qui estime la position ou la zone de localisation la plus probable d'une station mobile par corrélation entre des valeurs de paramètres qui lui sont remontées, et des valeurs enregistrées dans sa base de données. Les paramètres enregistrés dans la base de données du serveur d'informations géographiques sont associés à des points géographiques fixes. Les paramètres dont le serveur d'informations géographiques peut se servir ~ pour estimer le positionnement d'une station mobile, sont le niveau de réception, la qualité de réception, la distance, les différents chemins pris par une onde radio entre une borne radio et un point donné, le mouvement de la station mobile et le profil de communication horaire de la cellule.
Le paramètre RXLEV correspond au niveau de réception entre les bornes radio, serveuses ou voisines, et la station mobile. En fait, la station mobile connaît le paramètre RXLEV descendant, c'est-à-dire le niveau de réception qu'elle reçoit à partir d'une émission d'une borne radio serveuse ou voisine. Même pour une station mobile ne bougeant pas d'un lieu donné, le paramètre RXLEV peut être soumis à de nombreuses variations, principalement à cause de phénomènes de fading des ondes radio. Une onde de fréquence donnée est bien souvent la résultante de plusieurs signaux reçus à des phases différentes.
Le paramètre qualité de réception correspond à un niveau de qualité de réception entre la borne radio serveuse et éventuellement les voisines, et la station mobile. Là encore, ce paramètre qualité de réception peut être soumis à de nombreuses variations, principalement à cause de l'interférence entre différents signaux d'une même fréquence, ceci étant provoqué par la réutilisation par d'autres bornes radio de la même fréquence radio, ou du phénomène de fading. Ainsi, plus le nombre de communications à un instant donné sera élevé, moins la qualité d'une communication a la chance d'être bonne.
De plus, le saut de fréquence permet d'augmenter la qualité de réception en changeant de façon pseudo-aléatoire les fréquences utilisées sauf celle du canal BCCH. Il peut être nécessaire de prendre en compte ce changement de fréquence dans la cartographie.

La distance entre la station mobile et sa borne radio serveuse est estimée soit par l'avance temporelle TA, soit par la distance du chemin direct DCD. La distance avec les bornes radio voisines peut éventuellement être estimée par le paramètre de différence d'instants de réception DIR, si les bornes radio sont synchronisées ou si l'offset d'êmission RTD entre chaque borne radio est connu par le serveur d'informations géographiques. Dans ce cas, le serveur d'informations géographiques SIG pourra calculer le paramètre différence de temps observée OTD = DIR + RTD. La distance avec les cellules voisines pourra être calculée par la formule D = Do + Cx (OTD) avec Do = distance calculée grâce au paramètre TA ou Do = DCD, et C : vitesse de la lumière.
Pour chacun des points géographiques et chacune des cellules, est associé le paramètre NB-corrélation correspondant au nombre de corrélations de la fréquence BCCH entre une borne radio et une station mobile. La valeur de ce paramètre dépend énormément de la topologie du terrain. Cette valeur, saisie en base de données du serveur d'informations géographiques, peut provenir d'un calcul effectué par l'outil de planification radio 5, complété ou non par des mesures physiques, voir figure 3. Dans le cas de valeurs provenant d'outil de planification de réseau, la pertinence des valeurs calculées dépend de la qualité de la topologie numérisée, qui peut être améliorée grâce à la comparaison entre des mesures réelles et des mesures calculées.
Pour un appel donné, la valeur des paramètres RXLEV et surtout RXQUAL dépend du nombre d'appels simultanés sur la borne radio serveuse et sur ses bornes radio avoisinantes. Il est possible d'établir des profils horaires de trafic en fonction du lieu, du jour et de l'heure. Grâce aux statistiques traitées par les différents centres de gestion opérationnels 2, les opérateurs de réseau peuvent établir un profil de trafic horaire sur les différents sites traités par le serveur d'informations géographiques 4.
Par exemple, le trafic sur les bornes radio couvrant un stade de football sera beaucoup plus important un jour de match.
Un système de profil horaire 7 (figure 4) peut s'interfacer avec le serveur d'informations géographiques pour définir le profil horaire concernant le trafic simultané sur chacune des bornes radio. Le système de profil horaire peut prendre ses informations à partir des statistiques des centres de gestion opérationnels ou des centres de gestion de réseau ou à
partir des saisies manuelles. Pour chacune des bornes radio, le profil horaire dépend du jour, travaillé ou férié, de l'heure, des jours exceptionnels ou d'autres évènements.
Le serveur d'informations géographiques réceptionne les appels émis par lui et traite les paramètres de localisation associés à cet appel.
Grâce à son interface avec les centres de gestion opérationnelle 2 ou le centre de gestion de réseau 3, le serveur d'informations géographiques connaît le paramètre CGI de la cellule serveuse et la correspondance des couples (BSIC, BCCH) de toutes les cellules voisines . de la cellule serveuse avec leurs paramètres CGI respectifs, la localisation géographique exacte de chaque borne radio du réseau et ce en trois dimensions en prenant en compte la hauteur de l'antenne de la borne radio, la puissance d'émission de chaque borne radio du réseau, la fréquence d'émission de chacune des baies radio : GSM 900, Extended GSM, DCS
(ou GSM) 1800, PCS 1900 ou tout autre type de fréquence, un paramètre indiquant si le saut de fréquence et fEFR (Enhanced Full Rate) est activé
ou non pour chacune des bornes radio, la localisation géographique exacte de chaque point fixe modélisé, en trois dimensions. L'option "Enhanced Full Rate" (EFR) permet d'augmenter la qualité de la transmission sur la voie radio grâce à un transcodage amélioré de la voie radio. Ce transcodage a été standardisé. Il est à noter que, pour chaque appel, fEFR
est activé uniquement si la station mobile est capable de supporter cette option. L'option EFR est à traiter similairement au saut de fréquence : le principe est le même : une activation de cette option augmente la qualité
sur la voie radio.
Grâce à son interface avec les outils de planification radio ou grâce à des mesures manuelles, le serveur d'informations géographiques connaît les niveaux de réception et de qualité estimés de chacune des fréquences BCCH reçues par un point géographique modélisé, et le nombre de chemins qu'une onde radio peut parcourir entre une borne radio et un point numérisé. Les valeurs de niveau de réception, de qualité, d'interférence, ainsi que le nombre de chemins d'ondes estimés, sont enregistrés dans le serveur d'informations géographiques avant l'appel de la station mobile.

Le serveur d'informations géographiques se sert pour son estimation de valeurs calculées en temps différé. Néanmoins, il doit tenir compte de contraintes opérationnelles, notamment pour certains paramètres de radio qui dépendent du réseau, notamment les correspondances entre le couple BSIC, BCCH et l'identifiant CGI, le niveau de puissance de chaque borne radio et l'activation ou non du saut de fréquence.
Grâce à une interface avec les moyens de supervision du réseau, de préférence l'interface normalisée Q3, le serveur d'informations géographiques est tenu au courant en temps réel d'éventuels changements de ces paramètres afin d'en tenir compte dans l'éval.zation du positionnement de la station mobile. Le serveur d'informations géographiques tient aussi compte de l'état opérationnel d'une borne radio, notamment en cas de panne. De même, en cas de changement de la puissance d'émission d'une borne radio, le serveur d'informations géographiques pourra effectuer une première approximation en considérant que le rapport entre la puissance de réception sur un point géographique donné et la puissance d'émission de la borne radio considérée, est conservé.
A la réception d'un message "Mesures pour localisation", le serveur d'informations géographiques calcule le CGI de toutes les cellules impliquées dans les remontées de mesures grâce au CGI de la serveuse et au couple BSIC, BCCH de toutes les voisines.
Puis il estime la zone la plus probable de localisation de la station mobile grâce aux informations de distance, de niveau de réception, de niveau de qualité de réception et de nombre de corrélations entre la station mobile et les différentes bornes radio avoisinantes. Cette estimation se fait par une comparaison avec des valeurs préenregistrées grâce à des règles définies par un système expert. Dans l'absolu, les informations remontées au serveur d'informations géographiques sont trop nombreuses. Toutefois, il faut prendre en compte le fait que certains de ces paramètres peuvent être erronés. Le système expert est capable d'écarter les paramètres incohérents pour le calcul de la localisation grâce aux valeurs des autres paramètres.
A la réception de paramètres, un moteur d'interférence démarre une consultation et utilise les règies de raisonnement pour faire des déductions et aboutir à la localisation de la station mobile. L'estimation de localisation par le serveur d'informations géographiques sera différente si la station mobile est immobile ou en déplacement. Le degré de mobilité
d'une station mobile peut être évalué grâce à quelques indices changement de borne radio serveuse, fréquence élevée de remontée de message "mesures pour localisation", paramètre DTR, etc.
Si la station mobile reste fixe, le serveur d'informations géographiques a le temps de calculer une localisation plus précise et 10 pourra utiliser tous les paramètres à sa disposition. ' Pour un ensemble de valeurs à la disposition du serveur d'informations géographiques correspondant à un appel, soit - { RXLEX } l'ensemble des points géographiques d'une topologie correspondant aux valeurs RXLEV pour les différentes bornes 15 radio concernées, - {RXQUAL} l'ensemble des points géographiques d'une topologie correspondant aux valeurs RXQUAL pour les différentes bornes radio concernées, - {distance} l'ensemble des points géographiques correspondant 20 à l'estimation de Ia distance par rapport à la borne radio serveuse.
Le serveur d'informations géographiques va alors suivre des règles de raisonnement dont les suivantes sont données à titre d'exemple Règle 1 Si l'intersection entre les trois ensembles précités permet de déterminer un point, alors la localisation de la station mobile a été
trouvée.
Règle 2 Si l'intersection des ensembles { RXLEV } et { RXQUAL } donne plusieurs points et si la distance estimée par l'avance temporelle TA donne un ensemble de points plus éloignés de la borne radio serveuse que ceux trouvés précédemment, alors l'avance temporelle TA correspond certainement à une multitransmission. Il faut donc ne pas tenir compte du paramètre TA.

R' le Si le paramètre relatif à la distance, fourni au serveur d'informations géographiques, est la distance du chemin direct DCD, alors cette estimation est plus fiable que celle effectuée par l'avance temporelle TA. Le serveur d'informations géographiques commence sa recherche par les points correspondant aux paramètres DCD pour ensuite les corréler aux points obtenus grâce aux paramètres RXLEV et RXQUAL.
Rè~le 4 Si l'ensemble des points géographiques trouvés est situé près d'une borne radia et que celle-ci n'apparaît pas dans le message "mesure pour localisation", le serveur d'informations géographiques contrôle si la borne radio est active, et ce grâce à l'interface avec le centre de gestion opérationnel ou le centre de gestion de réseau. Si la borne radio est inactive, alors la localisation a été trouvée. Dans le cas contraire, le serveur d'informations géographiques émet vers la station mobile un message "demande de mesures spécifiques" tout en précisant le couple BSIC, BCCH, de la borne radio en question. La station mobile émet un message "mesures pour localisation" sur la borne radio en question. Le serveur d'informations géographiques détermine alors si les calculs sont corrects.
Dans le cas d'une station mobile en mouvement, le serveur d'informations géographiques n'a pas le temps d'utiliser tous les paramètres à sa disposition. Le serveur d'informations géographiques va estimer un indice de déplacement DPT qui est la valeur maximale des différences de temps de réception DTR, afin de pouvoir estimer la vitesse minimale à laquelle la station mobile se déplace. Le serveur d'informations géographiques va se servir des identifiants, CGI et couple BSIC, BCCH, des bornes radio reçues par la station mobile ainsi que de la distance avec la borne radio serveuse pour faire une première estimation de la localisation de la station mobile.
Si aucune autre mesure de localisation n'est parvenue au serveur d'informations géographiques, celui-ci commence à faire le même traitement de localisation que pour les stations mobiles à l'arrêt. Dans le cas contraire, le serveur d'informations géographiques va estimer la position de la station mobile grâce à la différence entre les valeurs remontées .
Les paramètres utilisés seront l'identifiant CGI de la borne radio serveuse, l'identifiant des bornes radio voisines (calculé à partir de leur BSIC, BCCH), la distance avec la borne radio serveuse et la cartographie du serveur d'informations géographiques. Une station mobile ne pouvant se déplacer rapidement que sur des axes routiers ou ferroviaires, le serveur d'informations géographiques contient une cartographie vectorielle pour prendre en compte les différents axes dans son estimation de la localisation. Le serveur d'informations géographiques utilise des règles de sytèmes experts.
Les trois règles suivantes sont données à titre d'exemple Rè~le 1 Dans le cas d'un handover entre deux remontées de valeurs de paramètres, le serveur d'informations géographiques peut estimer le positionnement de la station mobile grâce à des recoupements géographiques, une cartographie vectorielle, l'intervalle de temps écoulé
entre les deux remontées de valeurs de paramètres et la valeur du paramètre DPT. Si le paramètre DPT fait estimer une vitesse de la station mobile d'au minimum 40 km/h, l'intervalle de temps entre deux remontées de mesure est de 20 s, les arcs de cercle marquant l'intervalle de distance entre la station mobile et les deux bornes radio au moment des deux remontées de valeur sont contigus, et si de plus une route existe à l'endroit où les deux arcs de cercle sont contigus, alors la station mobile a toutes les chances d'être localisée à cet endroit.
Rè~le 2 Suivant la vitesse estimée de la station mobile par le paramètre DPT, le serveur d'informations géographiques connaît les axes routiers ou ferroviaires sur lesquels la station mobile est susceptible de se trouver.
Par exemple, si la vitesse estimée de la station mobile est de l'ordre de 250 km/h, l'utilisateur a de fortes chances de se trouver dans un train à grande vitesse, dont le parcours peut être reconnu par le serveur d'informations géographiques.

Rè le Si aucune valeur n'est remontée depuis un intervalle de temps assez important, par exemple 15 secondes, le serveur u muvm~a~i~..~
géographiques commence la procédure de localisation pour station fixe.
Ce systême de localisation de téléphone mobile peut servir à la diffusion d'informations géographiques liées au lieu exact d'où l'appel a été émis. Ces informations seront diffusées après accord avec les éditeurs d'informations géographiques et ne seront disponibles qu'aux abonnés du réseau de téléphonie mobile ou à des acheteurs de ce service. A chaque numéro de téléphone peut correspondre une langue de diffusion, le numéro de téléphone pouvant être unique sur tous les réseaux. Les informations géographiques peuvent être de tout ordre, culturel, touristique, culinaire, météorologique, commercial, etc. Si le serveur d'informations géographiques estime qu'une confusion entre différentes localisations est possible, il peut proposer des commentaires relatifs aux différents sites, au choix de l'utilisateur ou encore émettre vers la station mobile un message "demande d'informations de localisation".
Ce système de localisation peut également servir à des opérations de guidage ou de secours. On peut faire apparaître une zone probable de localisation de la station mobile en surbrillance sur une carte numérique du serveur d'informations géographiques. Un opérateur peut ainsi soit guider l'utilisateur, soit lui téléchanger des informations pour affichage, soit localiser un appel de détresse. Le calcul de positionnement par rapport aux bornes radio peut être effectué par rapport à des bornes radio appartenant à différents réseaux de téléphonie mobile.
L'opérateur de téléphonie peut se servir de ce système de localisation pour offrir des services de convergence fixe/mobile : soit appliquer une tarification spécifique pour tout appel émis à proximité du domicile de l'abonné, soit faire converger les appels mobiles et fixes.
Dans le premier cas, la station mobile émet, via le canal radio logique de trafic, des messages "mesures pour tarification" vers un centre de tarification. Le message "mesures pour localisation" contient la date et l'heure de début de la communication, sa durée ainsi que l'identifiant de l'abonné mobile. Si elle ne peut pas émettre son message, par exemple à
cause d'une charge trop importante du réseau, elle peut le stocker afin de l'émettre dès que possible.
Au cours d'une conversation, la station mobile n'émettra un message "mesures pour tarification" que dans les trois cas suivants : appel entrant ou sortant effectué dans la zone domiciliaire, sortie de la station mobile de la zone domiciliaire au cours de la conversion, entrée de la station mobile dans la zone domiciliaire au cours de la conversation.
Dans le cas de la convergence fixe/mobile à proprement parler, une station mobile entrant dans le périmètre du domicile de l'abonné
transmet un message "transfert sur fixe" via le canai radio logique de trafic vers un centre de commutation. A partir de ce moment, un système de réseau intelligent modifie les routages d'appels afin que le poste mobile et le poste fixe de l'abonné "ne fassent plus qu'un" : tout appel sortant peut être émis invariablement du poste fixe ou de la station mobile de l'abonné
et tout appel entrant provoque une notification d'appel sur le poste fixe et la station mobile de l'abonné. Bien entendu, la station mobile n'a pas besoin d'être en communication pour émettre le message "transfert sur fixe" sachant que la norme GSM prévoit que toute station mobile allumée effectue des mesures de réception en mode libre ou "idle".
Dans le cas d'une famille possédant plusieurs abonnements mobiles pour un seul abonnement fixe, les abonnements mobiles peuvent converger vers un seul abonnement fixe.
En cas de sortie de la zone domiciliaire du domicile, le mobile émet un message "annulation transfert sur fixe" vers le centre de commutation. Ce message a pour effet de séparer la convergence entre la station mobile et le poste fixe.
Il est possible de désactiver manuellement l'émission de messages "transfert sur fixe".
Il existe deux méthodes différentes pour activer la convergence fixe/mobile sur une station mobile.
La première solution est la suivante : lorsque le processeur de la station mobile se trouve à son domicile, il peut appeler un serveur afin d'émettre un message "mesures pour localisation". Le serveur reçoit les PC'T/FR99/01693 données et les compare aux valeurs présentes dans sa base de données. Si les données sont cohérentes, le serveur émet un message vers la station mobile lui indiquant que les données transmises correspondent à son domicile. Le serveur lui transmet aussi les correspondances entre les couples BSIC/BCCH et l'identifiant global des cellules CGI des cellules voisines. Comme prévu dans les spécifications techniques GSM 11,11 et 11,14, la station mobile stocke les identifiants global de cellule CGI des cellules que la station mobile de (abonné capte à son domicile, leur couple BSIC/BCCH associé ainsi que leur niveau de réception calculé, dans la 10 carte SIM de l'abonné.
Une seconde solution est qu'un serveur informatique télécharge via un canal logique de trafic vers la station mobile, les identifiants global de cellule CGI des cellules que la station mobile de l'abonné capte à son domicile, leur couple BSIC/BCCH associé ainsi que leur niveau de 15 réception estimé. Comme prévu dans les spécifications techniques GSM
11,11 et 11,14, la station mobile stocke les valeurs transmises par le serveur informatique dans la carte SIM de l'abonné.
En cas de changement de plan de fréquence sur le réseau mobile, la correspondance entre l'identifiant global de cellule CGI et son couple 20 BSIC/BCCH associé, change. Dans ce cas, le serveur informatique télécharge les valeurs décrites dans le paragraphe précédant avant la mise en oeuvre du plan de fréquence et la carte SIM de (abonné contient les deux jeux de calculs qui pourront être utilisés pour calculer si l'abonné est situé dans le périmètre du domicile. Ces valeurs auront été calculées par 25 l'outil de planification radio dont dispose l'opérateur.
De même, en cas de changement de puissance d'émission d'une baie radio couvrant le domicile de l'abonné, le serveur informatique télécharge "en temps réel" les nouveaux niveaux de réception associés.
Enfin, en cas d'ajout, de suppression ou de panne d'une cellule du périmètre de l'abonné, le serveur informatique télécharge "en temps réel"
les nouveaux niveaux de réception associés.
Pour effectuer ses calculs et estimer si elle peut émettre un message "mesures pour tarification", "transfert sur fixe" ou "annulation transfert fixe", la station mobile dispose, pour chacune des cellules situées dans le périmètre du domicile de l'abonné, de l'identifiant global de la cellule CGI du couple BSICBCCH associé ainsi que du niveau de réception associé. Il est important que la carte SIM dispose de tous les identifiants global de cellule CGI puisque la cellule porteuse d'une communication, émise du domicile de l'abonné, ne sera pas forcément toujours la même. En effet, une station mobile ne connaît que l'identifiant global de la cellule portant la communication, elle ne connaît l'identifiant des cellules voisines que par leur identification relative, c'est-à-dire leur couple BSICBCCH.
Le logiciel situé sur la carte SIM de la station mobile calcule si elle se trouve dans le périmètre du domicile de la façon suivante recherche si l'identifiant global de cellule CGI portant rappel en cours est enregistré dans la carte SIM. Si c'est le cas, comparaison des valeurs de niveau de réception calculés par la station mobile avec ceux enregistrés dans la carte SIM pour la cellule serveuse et ses cellules voisines identifées par leur couple BSICBCCH. Bien entendu, le logiciel carte SIM utilise une marge d'erreur afin de prendre en compte les imprécisions multiples déjà décrites. Dans le cas où plus d'un jeu de valeurs est enregistré dans la carte SIM, le logiciel situé sur la carte SIM fera la comparaison avec tous ces jeux de valeur.
Hors du périmètre du domicile, aucun message lié à la convergence fixe/mobile n'est émis par la station mobile. Ainsi, l'abonné
au réseau mobile sait qu'il sera localisé "à son insu" uniquement lorsqu'il se trouve dans le périmètre de son domicile. 4 time division structures of control channels of at least some of the base stations that are within range of the mobile station are synchronized and said mobile station determines the differences temporal of an element characteristic of the diffusion of the structure of time division by the control channel of each base station.
If the number of base stations detected by the mobile station is too low, time advance required for communication with the station basic waitress is used to deduce the distance between the station mobile and waitress base station.
However, the various methods proposed allow a location of the mobile station without the knowledge of its user and are cumbersome and expensive to implement.
The object of the present invention is to provide a system for which the location of a mobile station can only be performed on user control or using an ad hoc SIMToolkit app.
SIMToolkit applications can cause the automatic transmission of short messages. These SIMToollcit applications may not emit these messages only when a specific phone number has been dialed.
The present invention also aims to provide a mobile station location system not requiring modification of the GSM communication protocol.
The location system according to the invention is provided for mobile stations capable of communicating with a first radio terminal of a network of radio stations supervised by an operational management center.
The mobile station includes means for estimating at least a parameter representative of the position relative to a radio terminal, and means for transmitting information relating to said parameter to a server via the first radio terminal.
The server includes means for comparing the information relating to said parameter to a pre-established map of the said parameter, and deduce an estimate of the location of the station mobile.
In one embodiment of the invention, the system comprises means to estimate the distance between a mobile station and the first radio terminal, with a margin of imprecision ~ dbm depending on the time taken by a wave to travel said distance.
In one embodiment of the invention, the system comprises means for estimating the reception levels of the first terminal radio and nearby radio terminals.
In one embodiment of the invention, the system comprises means to estimate the quality of reception of broadcasts first radio terminal and, advantageously, neighboring radio terminals.
Advantageously, the mobile station comprises means for compare the moments of reception laughed by the mobile station of the transmissions other radio terminals at times of reception r of the broadcasts first radio terminal and deduce the value of the Ori offset from the instants of reception, and means for transmitting to the server via of the first radio terminal the value of each Ori offset, and the server includes means for estimating the distance between the mobile phone and each other radio terminal according to the sort offset, and the Dei offset between the transmission times ei of the other radio terminals and the times of transmission from the first radio terminal.
In one embodiment of the invention, the system comprises means to specify the location of the mobile phone by cross-checking location estimates obtained by at least two parameters.
Localization can be performed on user command of the mobile station.
The server may include means for transmitting information intended for the user depending on the location the mobile phone. This information can be either messages audio, or messages intended for display.
Advantageously, the transmission of information between a mobile station and a radio terminal on a logical channel of service and over a logical traffic channel the transmission of information relating to said parameter at the first radio terminal is performed on the logical traffic channel, for example short message service.
Mapping can be adapted to power levels transmission of the various radio terminals by linear interpolation.
The cartography can be recalculated according to the evolution parameters likely to modify the values reported to the geographic information server, for example based on the activation or not of the frequency hopping on the different frequencies radio.
The mapping can be recalculated according to the activation or not the Enhanced Full Rate EFR on the different radio frequencies.
The cartography can be recalculated according to the levels of transmission power of the different radio terminals, of the change of topology of the recorded maps, for example due to the construction of a building, and activation of frequency hopping.
In one embodiment of the invention, the parameter representative of the position is the corresponding NB-correlation parameter to the number of correlations on the BCCH frequency.
The mobile station can be provided with means for comparing location data with a prerecorded area, for a specific pricing, for example near the user's home, location data being stored in a SIM card of the station mobile.
The mobile station may include means for transmitting by short message service for pricing data.
In one embodiment of the invention, the mobile station issues pricing data if a call is made or received nearby of the prerecorded zone, if the mobile station enters or leaves said zone prerecorded during a call.
In one embodiment of the invention, the mobile station includes means for transmitting a transfer message on the fixed network if said mobile station is in the prerecorded area, causing a modification of the call routings so that any incoming call is notified on the fixed station (s) and on the mobile station.
In such a system, a mobile station can be used for many uses, for example to send a distress signal, to provide the user with information about where they are find.
The user can thus be put in communication with a database.
data containing geographic information for guidance, or tourism including comments on what the user can see from where it is. This communication with a database can be made through a telephone number specific and unchanged regardless of location. The language in which information is provided to the user may also be selected, either automatically through the information transmitted to the location server, either on command of said user, either be associated with the telephone number.
The present invention will be better understood on studying the detailed description of some embodiments taken as in no way limiting examples and illustrated by the appended drawings, on which Figure 1 is a diagram illustrating the operation of a network mobile phone, according to the invention;
Figure 2 shows a variant of Figure 1;
Figure 3 is a diagram showing the capture of the number of correlations of a radio wave in the information server geographic; and Figure 4 is a diagram illustrating the entry of time profile particular.
In the following description, mobile equipment means, a "blank" mobile phone without an operational SIM card inserted. A
mobile device cannot make calls other than a call emergency.
A SIM card - "Subscriber Identity Module" has the function identify a subscriber to a given mobile network.
A mobile station is the set of equipment mobile and a SIM card. A mobile station thus formed can transmit or receive phone calls.
A logical service channel carries all information necessary for the proper functioning of a mobile network: making calls, reception of calls, Handovers ...
A service channel is based on different types of channels physical such as BCCH or SDCCH channels.
Information transmitted on a logical service channel are managed by the infrastructure of the mobile operator.
As opposed to logical service channels, a logical channel traffic is a channel carrying information intended for the correspondent of the mobile subscriber. A logical traffic radio channel relies on one or more physical channels such as TCH channels, SDCCH (TCH / 8) or half a TCH channel if the operator telephony has activated the half speed or Half rate option. Note that the physical channel SDCCH (TCH / 8) can carry information of services or traffic information. The information carried on a traffic channel are not intended for the telephone operator mobile and are billed. This information can either be audio information, or "data" information intended for a display, transported either by SMS short message services, or by USSD messages - Unstructured Supplementary Services Data - or via GPRS messages - Global Packet Radio Switch.
GPRS - Global Packet Radio Switch - is a protocol for radio communication allowing data transmission according to IP protocol - Internet Protocol - via a telephony infrastructure GSM.
If we refer to the communication layers defined by OSI, GPRS interfaces between the IP communication layer and the 2p physical layer.
GPRS allows a mobile station to communicate according to IP format: access to Internet servers, transmission + reception email messages ...
The term fixed / mobile convergence means all the techniques which allow to bring together and possibly confuse the fixed and mobile telephone subscriptions.
This in order to offer the advantages of the fixed telephone in the area home, especially in terms of voice quality and broadband while allowing mobility.
Other advantages linked to fixed / mobile convergence are the single invoicing, differentiation of costs according to the place of call, the possible use of the same telephone handset.
As can be seen in Figure 1, the telephone network mobile comprises a plurality of radio bay systems 1 comprising each several transmission and reception terminals, not shown, and called radio terminals, capable of communicating each with several mobile stations, not shown. Each radio bay system 1 is linked to an operational management center 2. Each management center operational 2 manages several radio bay systems 1. The operational management 2 are themselves linked to a management center network 3. The network management center is connected to a server geographic information 4 able to exchange information with a radio planning tool 5 and with a mobile switching center 6 which allows you to interface with a non-wired telephone network represented.
In FIG. 2, a variant is illustrated in which the centers management systems 2 are directly connected to the server geographic information 4.
So that the geographic information server 4 can calculate the position of a mobile station, it is necessary to allow the feedback of a certain amount of information from the mobile station to the geographic information server 4. For this, we do go back to the geographic information server 4 the parameters location using the logical traffic channel. The server geographic information 4 is able to receive messages in origin of the speech channel in short message service format SMS or in IP format (in case the information leaves the mobile station in GPRS format) The service information that the mobile station can transmit to the geographic information server 4 are parameters helping at the location - the global CGI cell identifier of the serving cell, - the binomials BSIC, BCCH of cells neighboring the cell waitress, the mobile station relaying this information for all BCCH channels that it is capable of interpreting, the number of which can be greater than six, - information relating to the RXLEV reception levels of all of the above cells, - information relating to the quality of RXQUAL reception from the waitress cell and advantageously from its neighboring cells, WO 00/03556 PCT / FR99 / O1b93 the DIR receive time difference attribute of all aforementioned cells, - the NB-correlation attribute indicating the number of correlations BCCH frequencies of the above cells, - the difference in DTR reception time of the bursts of SCH synchronization of each of the above cells, and a related attribute at the time elapsed since the start of the measurements by the mobile station, - the attribute linked to the distance from the waitress radio terminal.
Parameters for global identification of CGI cells as well 10 that the binomials BSIC and BCCH are the most useful in locating the mobile station. These parameters are used to identify cells involved in locating the mobile station. They are already known and processed by the mobile station and can therefore be transmitted by it to the geographic information server 4 in a simple manner.
In special cases, especially for emergency calls, provision may be made for the mobile station to transmit service information concerning cells belonging to another telephone network mobile. Indeed, in the GSM 05.08 ETS 300578 recommendations, it clarified that a mobile station must be able to scan all GSM frequencies to identify BCCH frequencies in order to calculate their reception power. In this case, the information server 4 knows the location of cells in different networks and therefore knows the cells adjacent to a given cell.
In the following, the message containing the necessary information to geographic location will be referred to as "measures for location".
A mobile station is already performing parameter calculations RXLEV on the carrier frequency (RXLEV-FULL-SERVING-CELL and RXLEV-SUB-SERVING-CELL) and cell BCCH frequencies adjacent (RXLEV-NCELL) and the RXQUAL parameter of the frequency carrier (RXQUAL-FULL-SERVING-CELL and RXQUAL-SUB-SERVING-CELL).
Advantageously, the mobile station can calculate the parameter RXQUAL on the BCCH frequencies of the adjacent cells.
In addition, to unify the measurements reported to the system WO 00 / 0355b PCT / FR99 / 01693 geographic information 4, it may be decided to calculate the RXLEV and RXQUAL parameters of the server frequency not on all (or part) of the TDMA frames, but only on the BCCH multiframe. However, there are still imprecisions on the RXLEV and RXQUAL parameters corresponding to the different terminals radio, these inaccuracies being mainly open to diversity and interference with other radio waves.
The time advance parameter TA is calculated as follows:
next. A mobile station synchronizes with the BCCH frequency of the waitress radio terminal using FCCH and SCH channels. In the case of a multi-transmission, which takes place especially in urban environments where there are many obstacles, the mobile station synchronizes on the signal received the strongest. When it goes into communication, the bay system radio 1 estimates the distance traveled by the radio wave between the station mobile and the waitress radio terminal and transmits the TA parameter to the station mobile.
In the case of a multi-transmission, the mobile station does several correlations on the same signal. To synchronize, it will choose the signal that corresponds to the best path in terms of power and of reception quality, this signal being received at an instant T2. However, the mobile station also knows the instant T 1 at which the first correlation signal has been received. We can thus define a new parameter called distance of the direct DCD path between the mobile station and its radio terminal waitress: DCD = D (TA) - cx (T2-T 1), D (TA) being the distance calculated at from the indication transmitted by the radio terminal waiter of the advance TA, and c being the speed of light.
The DCD parameter better represents the actual distance between the waitress radio terminal and mobile station as TA time advance. In indeed, the power of the first correlation received from the signal may have been weakened by various obstacles, for example trees, lying on its propagation path. The strongest correlation received can have been reflected by other types of obstacles, for example the flat facade of a building.
You can also use the reception time difference -DIR- of signals from the different radio terminals (see GSM recommendations 05.10 - phase 2+). The mobile station may calculate as a value the difference in reception time, that corresponding to the shortest time taken by each radio wave to propagate and not the time taken by the signal received with the strongest power, to avoid inaccuracies related to multi-transmission. The mobile station will be able to calculate the DIR parameter for each of the neighboring radio terminals.
If the radio terminals are synchronized or if the transmission offset RTD between the different radio terminals is known to him, the server geographic information 4 will be able to calculate the distance by report to the neighboring radio terminal in question. However, this DIR parameter only allows a precise location calculation if the radio terminals are strictly synchronized or if the RTD transmission offset is known and does not not drift over time.
A mobile station listening to a mobile phone network has need to synchronize with each of the cell's BCCH frequencies waitress and neighboring cells. To do this, it synchronizes on the SCH synchronization burst of the BCCH channel. A radio wave can take different paths between a radio terminal and a mobile station. This phenomenon is called multitransmission. In this case, the mobile station is correlates to what corresponds to the best path in terms of power and quality, but not necessarily the shortest way. A count of number of correlations of a BCCH frequency received by the mobile station is done. The mobile station can thus calculate the value of the parameter NB-correlation for each of the BCCH frequencies received and send it in the message "measures for localization". Of course, we can provide a filter to eliminate correlations corresponding to a quality very poor reception.
A mobile station may be able to estimate whether it is moving and, if applicable, its approximate speed of movement. The measure of the difference in DTR reception time is made thanks to the difference of the reception time of the same SCH burst of a multiframe of the channel BCCH. A BCCH multiframe contains five SCH bursts. Inside of the BCCH multiframe, a SCH burst is emitted every 10x8 periods of BP burst, or 11x8 periods at the end of BCCH multiframe. A period of WO 00/03556 PCT / FR99 / 01b93 burst BP for exactly 15/26 ms, a mobile station not moving not, receives each SCH burst every (OxBx 15) / 26 ms and once on five every (11x8x15) / 26 ms. A BCCH multiframe is transmitted cyclically. Its transmission duration is: S1x8x15 / 26 = 235.38 ms. Either tl the instant of reception by the mobile station of a SCH burst of BCCH and t2 multiframe the instant of reception by the mobile station of the same SCH burst of a BCCH multiframe transmitted for example five cycles later, the difference in reception time DTR is written: DTR = t2-tl-t with: t = Sx51x8x15 / 26 = 1.17692 s. Minimum travel speed will then be the maximum value of the DTR parameter calculated on each of the BCCH frequencies received. In the event that a BCCH frequency has not been received continuously on five multiframes, the mobile station indicates it in the message "measures for localization".
There are several possibilities for activating the ascent of the "measures for localization" message to the information server geographic 4, by automatic activation after dialing telephone number of the geographic information server 4 or by manual activation by the user. Server phone number of geographic information 4 can be contained either in the SIM card of the user's mobile station, either in the station software mobile.
User can save server phone number geographic information authorized to locate it. Once the number phone from the compound geographic information server, the station mobile begins to measure the above parameters. The mobile station can also transmit to the information server geographical levels of reception of the different BCCH frequencies cells of the mobile network picked up by the front mobile station call establishment in order to initiate the most localization calculation quickly possible.
Regarding the frequency of transmission of the message "measures for location "by the mobile station, several possibilities exist.
mobile station may only issue a "measurements for location" message when it considers it appropriate to do so, for example if the DTR parameter reaches a significant value.
The mobile station may also not issue "measurement" messages for localization "only upon receipt of a request for information from location issued by the geographic information server in the form SMS short message or via GPRS technology. The frequency of reporting of "measurements for localization" can be carried out at intervals frozen in advance, for example 30 seconds. Finally, the frequency of ascent "measures for localization" can be specified in a message sent by the geographic information server.
These different possibilities can advantageously be combined. For example, the mobile station may issue "measurements for location "right after the server phone number geographic information would have been composed or when said station mobile has moved, and upon receipt of a request message location information. This can be particularly interesting if the geographic information server failed to estimate the positioning of the mobile station, in particular in the event of erroneous or inconsistent data.
The geographic information server may need measurements linked to a given radio terminal. II then sends a type message SMS or GPRS "specific measurement request" to the mobile station by specifying the BSIC, BCCH pair of the radio terminal. The mobile station transmits then a "measurement for a terminal" message relating to the specified radio terminal in the message "request for specific measure". These measures contain the pair BSIC, BCCH of the radio terminal, as well as the values RXLEV, RXQUAL, NB-correlation, DTR, NB-cycle and, optionally, parameters relating to the distance if the radio terminal in question is waitress or if the mobile station can calculate the DIR parameter in relation to to the waitress cell. Data passing between a mobile station and a radio terminal are subject to encryption, which preserves a certain confidentiality.
In addition, these data are not sufficient to calculate the positioning of the mobile station, because the positioning of the terminals radio is information that does not pass through the network, but is known from the geographic information server.
The mobile station does not issue "measurement for location "only in the following cases - upon dialing a specific telephone number corresponding to a geographic location server;
- upon receipt of an "authenticated" message corresponding to a location request;
- periodically, to a server identified by the mobile station.
In the last two cases, the issuance of "measurement for location "is managed by the subscriber’s SIM card.
subscriptions may provide that the mobile station is located periodically by a location server. In this case, an application 10 ad hoc SIMToolkit has been developed and the SIM card holder will have been warned that the switched on mobile station can be located.
In order to avoid any unwanted localization, security can be implemented. For example, the list of telephone of the various geographic information servers which can 15 be saved in the SIM card or in the mobile device itself.
For better confidentiality, a user's SIM card may contain an encryption key K, equal to or different from the key used for encryption according to the GSM recommendation. The station mobile checks the identity of the geographic information server. When call establishment, the mobile station transmits a number to the GIS
of RAND code. The geographic information server, which contains the key K of the user, then calculates the SRES code which he emits in the "location information request" message. Upon receipt of this message, the mobile station checks whether the SRES code corresponds to that that she calculated herself. In the positive case, the mobile station transmits the "measures for localization" message. Otherwise, the station mobile does not broadcast and warns the user that an unsuccessful attempt to location has been attempted.
The mobile station can also, instead of transmitting directly "measurements for localization", only emit the BSIC and BCCH pair of the waitress cell. The geographic information server which will retrieved the LAI parameter for identifying the reception area of the waitress cell by querying a VLR visitor database covering the area from which the call was made, can then know the CGI parameter of the waiter cell as well as all the BSIC pairs, BCCH from neighboring cells and transmit them to the mobile station. The mobile station then checks the accuracy of the information transmitted.
The geographic information server 4 is an expert system who estimates the most likely position or area of location of a mobile station by correlation between parameter values assigned to it feedback, and values recorded in its database. The parameters saved in the information server database are associated with fixed geographic points. The settings that the geographic information server can use ~ to estimate the positioning of a mobile station, are the level of reception, reception quality, distance, different paths taken by a radio wave between a radio terminal and a given point, the movement of the mobile station and the time communication profile of the cell.
The RXLEV parameter corresponds to the reception level between radio terminals, waitresses or neighbors, and the mobile station. In fact, the mobile station knows the downlink RXLEV parameter, i.e. the level of reception it receives from a radio terminal transmission waitress or neighbor. Even for a mobile station not moving from one given location, the RXLEV parameter can be subjected to many variations, mainly due to wave fading phenomena radio. A wave of given frequency is very often the result of several signals received at different phases.
The reception quality parameter corresponds to a level of quality of reception between the waitress radio terminal and possibly the neighbors, and the mobile station. Again, this reception quality parameter can be subject to many variations, mainly due to interference between different signals of the same frequency, this being caused by reuse by other radio terminals of the same radio frequency, or fading phenomenon. So the higher the number of communications at any given time will be high, the lower the quality of a communication is lucky to be good.
In addition, frequency hopping increases the quality of reception by pseudo-randomly changing the frequencies used except that of the BCCH channel. It may be necessary to take this into account frequency change in the mapping.

The distance between the mobile station and its waitress radio terminal is estimated either by the time advance TA or by the distance of the path direct DCD. The distance to neighboring radio stations can possibly be estimated by the parameter of time difference of DIR reception, if the radio terminals are synchronized or if the offset RTD transmission between each radio terminal is known by the server geographic information. In this case, the information server geographic GIS will be able to calculate the time difference parameter observed OTD = DIR + RTD. The distance to neighboring cells may be calculated by the formula D = Do + Cx (OTD) with Do = distance calculated using the parameter TA or Do = DCD, and C: speed of light.
For each of the geographic points and each of the cells, is associated the parameter NB-correlation corresponding to the number of BCCH frequency correlations between a radio terminal and a station mobile. The value of this parameter depends greatly on the topology of the ground. This value, entered into the information server database geographic, can come from a calculation carried out by the tool of radio planning 5, whether or not supplemented by physical measurements, see Figure 3. In the case of values from the planning tool network, the relevance of the calculated values depends on the quality of the digital topology, which can be improved by comparing actual measurements and calculated measurements.
For a given call, the value of the RXLEV parameters and above all RXQUAL depends on the number of simultaneous calls on the radio terminal waitress and on her neighboring radio terminals. It is possible to establish hourly traffic profiles based on location, day and time. Thanks statistics processed by the various operational management centers 2, network operators can establish an hourly traffic profile on the different sites processed by the geographic information server 4.
For example, traffic on radio stations covering a football stadium will be much more important on a match day.
A time profile system 7 (figure 4) can interface with the geographic information server to define the time profile concerning the simultaneous traffic on each of the radio terminals. The system of hourly profile can take its information from the statistics of operational management centers or network management centers or to from manual entries. For each radio terminal, the profile schedule depends on the day, work or holiday, time, days exceptional or other events.
Geographic information server receives calls issued by him and processes the location parameters associated with this call.
Thanks to its interface with operational management centers 2 or the network management center 3, the information server the CGI parameter of the waiter cell and the pair matching (BSIC, BCCH) of all neighboring cells . of the waiter cell with their respective CGI parameters, the location the exact geographic location of each radio terminal in the network in three dimensions taking into account the height of the antenna of the radio terminal, the transmission power of each radio terminal in the network, the frequency each radio bay: GSM 900, Extended GSM, DCS
(or GSM) 1800, PCS 1900 or any other type of frequency, a parameter whether frequency hopping and fEFR (Enhanced Full Rate) is enabled or not for each radio terminal, the exact geographic location of each fixed point modeled, in three dimensions. The "Enhanced" option Full Rate "(EFR) increases the quality of the transmission on the radio channel thanks to improved transcoding of the radio channel. This transcoding has been standardized. Note that, for each call, fEFR
is activated only if the mobile station is capable of supporting this option. The EFR option is to be treated similarly to frequency hopping: the principle is the same: activating this option increases the quality on the radio channel.
Thanks to its interface with radio planning tools or through manual measurements, the geographic information server knows the estimated reception and quality levels of each of the BCCH frequencies received by a modeled geographic point, and the number of paths that a radio wave can travel between a radio terminal and a digitized point. The reception level, quality, interference, as well as the estimated number of wave paths, are saved in the geographic information server before calling the mobile station.

The geographic information server is used for its estimation of values calculated in deferred time. Nevertheless, he must hold account of operational constraints, especially for some network-dependent radio settings, including correspondence between the BSIC, BCCH couple and the CGI identifier, the power level of each radio terminal and the activation or not of the jump frequency.
Thanks to an interface with the network supervision means, preferably the standardized Q3 interface, the information server is kept informed in real time of any changes these parameters in order to take them into account in the evaluation of the positioning of the mobile station. The information server geographic also takes into account the operational state of a radio terminal, especially in the event of a breakdown. Similarly, in the event of a change in the transmitting power of a radio terminal, the information server can make a first approximation in considering that the ratio between the reception power on a point given geographic area and the transmission power of the radio terminal considered, is kept.
On receipt of a "Measures for localization" message, the geographic information server calculates the CGI of all cells involved in the feedback of measurements thanks to the CGI of the waitress and to the BSIC, BCCH couple of all the neighbors.
Then he estimates the most likely area of localization of the mobile station thanks to distance, reception level information, reception quality level and number of correlations between the mobile station and the various neighboring radio terminals. This estimation is done by comparison with prerecorded values thanks to rules defined by an expert system. In absolute terms, the information returned to the geographic information server are too many. However, it must be taken into account that some of these parameters may be wrong. The expert system is capable to remove the inconsistent parameters for the calculation of the localization thanks to the values of the other parameters.
When parameters are received, an interference engine starts a consultation and uses the rules of reasoning to make deductions and lead to the location of the mobile station. The estimate of location by the geographic information server will be different if the mobile station is stationary or on the move. The degree of mobility of a mobile station can be evaluated using a few clues change of waitress radio terminal, high frequency of ascent "measurements for localization" message, DTR parameter, etc.
If the mobile station remains fixed, the information server has time to calculate a more precise location and 10 can use all the parameters at its disposal. '' For a set of values available to the server geographic information corresponding to a call, i.e.
- {RXLEX} the set of geographic points of a topology corresponding to the RXLEV values for the different bounds 15 radio stations concerned, - {RXQUAL} the set of geographic points of a topology corresponding to the RXQUAL values for the different radio stations concerned, - {distance} all the corresponding geographic points 20 to the estimation of the distance from the waitress radio terminal.
The geographic information server will then follow reasoning rules of which the following are given by way of example Rule 1 If the intersection between the three aforementioned sets allows determine a point, then the location of the mobile station has been found.
Rule 2 If the intersection of the sets {RXLEV} and {RXQUAL} gives several points and if the distance estimated by the time advance TA gives a set of points further from the waitress radio terminal than those previously found, then the time advance TA corresponds certainly multi-transmission. It is therefore necessary to disregard the TA parameter.

R 'le If the distance parameter supplied to the server geographic information, is the direct path distance DCD, then this estimate is more reliable than that made in advance TA time. The geographic information server begins its search by the points corresponding to the DCD parameters and then correlate them to the points obtained using the RXLEV and RXQUAL parameters.
R ~ 4 If all the geographic points found are located near of a radia terminal and that it does not appear in the message "measurement for location ", the geographic information server checks whether the radio terminal is active, thanks to the interface with the management center operational or network management center. If the radio terminal is inactive, then the location was found. Otherwise, the geographic information server transmits to the mobile station a message "request for specific measures" while specifying the torque BSIC, BCCH, of the radio station in question. The mobile station transmits a "measures for localization" message on the radio terminal in question. The geographic information server then determines if the calculations are correct.
In the case of a mobile station in motion, the server of geographic information doesn't have time to use all the parameters available to him. The geographic information server will estimate a DPT displacement index which is the maximum value of DTR reception time differences, in order to be able to estimate the speed minimum at which the mobile station travels. The server geographic information will use identifiers, CGI and couple BSIC, BCCH, radio terminals received by the mobile station as well as the distance from the waitress radio terminal to make a first estimate the location of the mobile station.
If no other location measurement has reached the server of geographic information, this one begins to do the same location processing only for stationary mobile stations. In the otherwise, the geographic information server will estimate the position of the mobile station thanks to the difference between the values lifts.
The parameters used will be the CGI identifier of the radio terminal waitress, the identifier of the neighboring radio terminals (calculated from their BSIC, BCCH), the distance to the radio waiter terminal and the mapping from the geographic information server. A mobile station that cannot move quickly only on road or rail axes, the geographic information server contains a mapping vector to take into account the different axes in its estimation of localization. The geographic information server uses expert system rules.
The following three rules are given as an example Rè ~ le 1 In the case of a handover between two increases in values of settings, the geographic information server can estimate the positioning of the mobile station through cross-referencing geographic, vector mapping, elapsed time interval between the two parameter value escalations and the value of the DPT parameter. If the DPT parameter has a station speed estimated mobile at least 40 km / h, the time interval between two lifts measurement time is 20 s, the arcs of a circle marking the distance interval between the mobile station and the two radio terminals at the time of the two value increases are contiguous, and if moreover a road exists at the place where the two arcs are contiguous, then the mobile station has all the chances of being located there.
R ~ 2 According to the estimated speed of the mobile station by the parameter DPT, the geographic information server knows the roads or railway stations on which the mobile station is likely to be located.
For example, if the estimated speed of the mobile station is around 250 km / h, the user is likely to be on a high-speed train speed, the route of which can be recognized by the information server geographic.

Rè le If no value has been returned for a time interval quite important, for example 15 seconds, the server u muvm ~ a ~ i ~ .. ~
geographic begins the location procedure for fixed station.
This mobile phone location system can be used for dissemination of geographic information linked to the exact location from which the call been issued. This information will be disseminated after agreement with the publishers geographic information and will only be available to subscribers mobile phone network or buyers of this service. Every telephone number can correspond to a broadcast language, the telephone number that can be unique on all networks. The geographic information can be of any kind, cultural, tourist, culinary, meteorological, commercial, etc. If the server geographic information believes that confusion between different locations is possible, he can offer comments relating to different sites, at the user's choice or send to the station mobile a message "request for location information".
This location system can also be used for guidance or rescue operations. We can bring up an area probable location of the highlighted mobile station on a map digital information server. An operator can thus either guide the user or transfer information to him display, or locate a distress call. Positioning calculation with respect to radio terminals can be performed with respect to terminals radio belonging to different mobile phone networks.
The telephone operator can use this system of location to offer fixed / mobile convergence services: either apply a specific rate for any call made near the subscriber's home, that is to make mobile and fixed calls converge.
In the first case, the mobile station transmits, via the radio channel traffic logic, "measures for pricing" messages to a center pricing. The message "measurements for localization" contains the date and the start time of the communication, its duration and the identifier of the mobile subscriber. If she cannot send her message, for example to because the network load is too high, it can store it in order to issue it as soon as possible.
During a conversation, the mobile station will only transmit a message "measures for pricing" only in the following three cases: call entering or leaving carried out in the residential area, leaving the station home zone mobile during the conversion, entry of the mobile station in the home area during the conversation.
In the case of fixed / mobile convergence proper, a mobile station entering the perimeter of the subscriber's home transmits a message "transfer to landline" via the radio logical channel of traffic to a switching center. From this moment, a system network operator modifies call routing so that the mobile unit and the subscriber's fixed line "become one": any outgoing call can invariably be sent from the subscriber’s landline or mobile station and any incoming call causes a call notification on the landline and the subscriber's mobile station. Of course, the mobile station did not need to be in communication to send the message "transfer on fixed "knowing that the GSM standard provides that any mobile station turned on performs reception measurements in free or "idle" mode.
In the case of a family with several subscriptions mobile for a single fixed subscription, mobile subscriptions can converge to a single fixed subscription.
In the event of leaving the home area, the mobile issues a message "cancellation transfer to landline" to the center of switching. This message has the effect of separating the convergence between the mobile station and landline.
It is possible to manually deactivate the transmission of "transfer to landline" messages.
There are two different methods to activate convergence fixed / mobile on a mobile station.
The first solution is as follows: when the processor of the mobile station is at his home he can call a server so to issue a "measures for localization" message. The server receives the PC'T / FR99 / 01693 data and compares them to the values in its database. Yes the data is consistent, the server sends a message to the station mobile indicating that the data transmitted corresponds to its home. The server also transmits the correspondences between the BSIC / BCCH pairs and the global identifier of the CGI cells neighbors. As provided in the GSM 11.11 technical specifications and 11,14, the mobile station stores the global CGI cell identifiers of the cells that the mobile station of (subscriber receives at his home, their couple BSIC / BCCH associated as well as their calculated reception level, in the 10 subscriber SIM card.
A second solution is that a computer server downloads via a logical traffic channel to the mobile station, the global identifiers of CGI cells of the cells that the subscriber mobile station picks up at his domicile, their associated BSIC / BCCH couple as well as their level of 15 estimated reception. As provided in the GSM technical specifications 11.11 and 11.14, the mobile station stores the values transmitted by the computer server in the subscriber's SIM card.
In the event of a change in frequency plan on the mobile network, the correspondence between the global CGI cell identifier and its pair 20 BSIC / BCCH associated, changes. In this case, the computer server download the values described in the previous paragraph before setting implementation of the frequency plan and the SIM card of (subscriber contains the two sets of calculations that can be used to calculate if the subscriber is located in the perimeter of the home. These values will have been calculated by 25 the radio planning tool available to the operator.
Similarly, in the event of a change in transmission power of a radio bay covering the subscriber's home, the computer server downloads the new associated reception levels "in real time".
Finally, in the event of the addition, deletion or breakdown of a cell in the perimeter of the subscriber, the computer server downloads "in real time"
the new associated reception levels.
To perform its calculations and estimate if it can issue a message "measures for pricing", "transfer to landline" or "cancellation fixed transfer ", the mobile station has, for each cell located within the perimeter of the subscriber's home, the global identifier of the CGI cell of the associated BSICBCCH couple as well as the level of associated reception. It is important that the SIM card has all the global CGI cell identifiers since the cell carrying a communication, sent from the subscriber's home, will not necessarily be always the same. Indeed, a mobile station only knows the identifier global of the cell carrying the communication, it does not know the identifier neighboring cells only by their relative identification, that is to say their BSICBCCH couple.
The software located on the SIM card of the mobile station calculates whether it is in the perimeter of the home as follows searches if the global CGI cell identifier carrying the current recall is saved in the SIM card. If so, compare the values of reception level calculated by the mobile station with those recorded in the SIM card for the waiter cell and its neighboring cells identified by their BSICBCCH couple. Of course, the card software SIM uses a margin of error to take into account inaccuracies multiples already described. If more than one set of values is stored in the SIM card, the software located on the SIM card will comparison with all these valuable games.
Outside the perimeter of the home, no message related to the fixed / mobile convergence is not transmitted by the mobile station. So the subscriber the mobile network knows that it will be located "without its knowledge" only when it is in the perimeter of his home.

Claims

1. Mobile phone location system capable of communicate with a first radio terminal of a network of radio terminals supervised by an operational management center, the mobile phone comprising means for estimating at least one representative parameter position with respect to a terminal, and means for transmitting information relating to said parameter to a server via the first radio terminal, and the server comprising means for compare the information relating to said parameter to a mapping preset of said parameter, and deduce an estimate of the location mobile phone, characterized in that, the transmission information between a mobile phone and a radio terminal taking place on a logical service channel and on a logical traffic channel, the transmission of information relating to said parameter at the first radio terminal is performed on the logical traffic channel.

2. System according to any one of the claims above, characterized in that it comprises means for estimate the distance between a mobile phone and the first radio terminal, with a margin of imprecision .DELTA.d bm depending on the duration taken by a wave to travel the said distance.

3. System according to any one of the claims above, characterized in that it comprises means for estimate the reception levels of emissions from the first radio terminal and neighboring radio stations.

4. System according to any one of the claims above, characterized in that the mobile telephone includes means for comparing the moments of reception laughed by the mobile phone of the transmissions of the other radio terminals at the times of reception of the emissions from the first radio terminal and deduce the value of the offset .DELTA.ri instants of reception, and means to transmit to server via the first radio terminal, the value of each offset .DELTA.ri, and that the server includes means to estimate the distance Between the mobile phone and each other radio terminal according to the offset .DELTA.ri, and of the offset .DELTA.ei between the times of emission ei des other terminals radio and the times of transmission e of the first radio terminal.

5. System according to any one of the claims above, characterized in that it comprises means for specify the location of the mobile phone by cross-checking the estimates of location obtained by at least two parameters.

6. System according to any one of the claims previous, characterized in that the localization is carried out on mobile phone user control.

7. System according to any one of the claims above, characterized in that the server comprises means to send information to the user according to the location of the mobile phone.

8. System according to any one of the claims previous, characterized in that the mapping is adapted to transmission power levels of the different radio terminals by Linear interpolation.

9. System according to any one of the claims previous, characterized by the fact that the cartography is recalculated in function of the evolution of parameters likely to modify the values reports to the geographic information server.

10. System according to any one of the claims above, characterized in that the mobile station includes means to compare location data with an area prerecorded, for a specific pricing, the data of location being stored in a SIM card of the mobile station.

11. System according to claim 10, characterized in that the mobile station includes means for transmitting over the logical channel of pricing data traffic.

12. System according to claim 11, characterized in that the mobile station transmits pricing data if a call is made or received near the prerecorded area, if the mobile station enters or leaves the said preregistered zone during a communication.

13. System according to claim 10 to 12, characterized in that that the mobile station comprises means for transmitting a message from transfer to the fixed network if the said mobile station is in the area prerecorded, causing a modification of the call routings of so that any incoming call is notified on the fixed station (s) and on the mobile station.