ES2207012T3 - Metodo y sistema para determinar la posicion de un terminal de radio movil. - Google Patents
Metodo y sistema para determinar la posicion de un terminal de radio movil.Info
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Abstract
Un método para uso en la determinación de una posición geográfica de un terminal móvil (105) en al menos un sistema de comunicaciones móviles TDMA ó FDMA que incluye una pluralidad de estaciones base (130, 135, 136; BS1, BS2, BS3), que comprende los pasos de: recibir en dicho sistema de comunicaciones móviles una petición (301; 401) para determinar dicha posición geográfica; determinar qué estación base de la pluralidad de ellas es la estación base que da servicio (BS1) al terminal móvil e identificar al menos otras dos estaciones base (BS2, BS3) de la pluralidad de ellas que van a tomar parte en la determinación de la posición geográfica junto con la estación base que da servicio (BS1); ordenar, mediante la estación base que da servicio, a cada una de dichas otras dos estaciones base que estén a la escucha (304; 404) de una transmisión de una señal ascendente, a una frecuencia asignada a la estación base que da servicio, procedente de dicho terminal móvil, y realizar una respectiva medidaasociada con dicha determinación de la posición geográfica tras la recepción de la misma; enviar una orden desde la estación base que da servicio hacia dicho terminal móvil para que transmita al menos una de dichas señales ascendentes (305; 405), siendo cada una de dichas al menos una señal ascendente una ráfaga y siendo ante todo para uso en dichas medidas asociadas con dicha determinación de la posición geográfica; transmitir dicho terminal móvil dicha al menos una señal ascendente a dicha frecuencia; realizar tanto la estación base que da servicio como dichas al menos otras dos estaciones base, tras la recepción de dicha al menos una señal ascendente, las respectivas medidas (306; 406) asociadas con dicha determinación de la posición geográfica; y procesar dichas medidas (307; 407) para determinar así la posición geográfica de dicho terminal móvil.
Description
Método y sistema para determinar la posición de
un terminal de radio móvil.
La presente invención se refiere, en general, al
campo de las radiocomunicaciones móviles y, en concreto, a un
método y un sistema a utilizar en la determinación de la posición
geográfica de un terminal de comunicaciones móviles.
La solicitud de patente de Estados Unidos número
de serie 08/894.466, asignada en común a Hagerman et al., describe
un método para determinar la posición de un terminal de
comunicaciones móviles (en adelante estación móvil o MS), que hace
uso de las medidas del TOA (Time of Arrival, instante de llegada) y
DOA (Direction of Arrival, dirección de llegada) del enlace
ascendente. En dicha descripción se hace una ligera mención a la
posibilidad de repetir la misma señal ascendente un determinado
número de veces con el fin de mejorar la exactitud de la
determinación del TOA. Sin embargo, la descripción no proporciona
ningún detalle sobre cómo puede conseguirse esta mejora.
La solicitud de patente de Estados Unidos número
de serie (expediente del agente número
27946-00354), que se ha presentado el mismo día que
la presente solicitud, describe un método y un sistema para
procesar una señal ascendente transmitida repetidamente para
determinar la posición de una MS. El objeto de la presente
invención está relacionado con las solicitudes de patentes
anteriormente mencionadas y muestra cómo proporcionar la señal
ascendente transmitida desde la MS de una manera ventajosa. En
otras palabras, la presente invención muestra cómo proporcionar una
señal ascendente de "primera categoría".
En el documento WO 92/05672 se describe un método
de posicionamiento conocido como HTA (handover timing advance,
avance del instante de traspaso). La ubicación de la estación móvil
se calcula obteniendo información de distancias. Cada estación
móvil escucha continuamente, por los canales de control, las
estaciones base de su entorno y selecciona al menos tres de ellas y
las llama. Las estaciones base calculan cada una su distancia a la
estación móvil. La información sobre distancias calculadas y la
información sobre identidades de la estación móvil y de las
estaciones base seleccionadas se transmiten a una unidad de
determinación de ubicaciones que determina la ubicación de la
estación móvil.
Un problema abordado por la presente invención es
cómo proporcionar en un sistema de comunicaciones móviles un cierto
número de señales digitales de "primera calidad" idénticas
para transmitirlas repetidamente por el enlace ascendente desde un
radio transmisor (TX) de una MS cuya posición ha de determinarse.
Un radio receptor (RX) en cada una de al menos tres estaciones base
(BS) es capaz de recibir las señales digitales de "primera
calidad" repetidas por el enlace ascendente, y determinar de ese
modo un TOA relativo a una referencia de tiempo o una TDOA (Time
Difference of Arrival, diferencia de instantes de llegada) relativa
a una señal diferente recibida. Como mínimo, la presente invención
aborda éste y otros problemas relacionados para sistemas TDMA (Time
Division Multiple Access, acceso múltiple por división en el tiempo)
y FDMA (Frequency Division Multiple Access, acceso múltiple por
división en frecuencia).
Otro problema abordado por la presente invención
es cómo proporcionar las señales de "primera calidad" descritas
anteriormente si la MS cuya posición ha de determinarse es una MS
convencional funcionando de acuerdo con un estándar técnico
existente, una nueva MS funcionando de acuerdo con un estándar
técnico nuevo o emergente, una MS diseñada para mejorar el
procedimiento de determinación de la posición de acuerdo con la
presente invención, y/o al menos dos de estos tres tipos de MS que
pueden coexistir y operar en el mismo sistema.
Por consiguiente, un objeto de la presente
invención es el proporcionar un método y un aparato en al menos un
sistema TDMA ó FDMA para generar señales de "primera calidad"
en una MS cuya posición ha de determinarse.
Otro objeto de la presente invención es el
proporcionar un método y un aparato en al menos un sistema TDMA o
FDMA para generar señales de "primera calidad" en una MS cuya
posición ha de determinarse, cuando la MS está funcionando de
acuerdo con un estándar técnico existente.
Otro objeto adicional de la presente invención es
el proporcionar un método y un aparato en al menos un sistema TDMA
o FDMA para generar señales de "primera calidad" en una MS
cuya posición ha de determinarse, cuando la MS está funcionando de
acuerdo con un estándar técnico nuevo o emergente.
Aún otro objeto adicional de la presente
invención es el proporcionar un método y un aparato en al menos un
sistema TDMA o FDMA para generar señales de "primera calidad"
en una MS cuya posición ha de determinarse, cuando la MS se ha
diseñado para mejorar el procedimiento de determinación de la
posición de acuerdo con la presente invención.
De acuerdo con un aspecto de la presente
invención se proporciona un método para uso en la determinación de
una posición geográfica de un terminal móvil en al menos un sistema
de comunicaciones móviles TDMA ó FDMA que incluye una pluralidad de
estaciones base, que comprende los pasos de:
recibir en dicho sistema de comunicaciones
móviles una petición para determinar dicha posición geográfica;
determinar qué estación base de la pluralidad de
ellas es la estación base que da servicio al terminal móvil e
identificar al menos otras dos estaciones base de la pluralidad de
ellas que van a tomar parte en la determinación de la posición
geográfica junto con la estación base que da servicio;
ordenar, mediante la estación base que da
servicio, a cada una de las otras dos estaciones base que estén a
la escucha de una transmisión de una señal ascendente, a una
frecuencia asignada a la estación base que da servicio, procedente
de dicho terminal móvil, y realizar una respectiva medida asociada
con dicha determinación de la posición geográfica tras la recepción
de la misma;
enviar una orden desde la estación base que da
servicio hacia dicho terminal móvil para que transmita al menos una
de dichas señales ascendentes, siendo cada una de dichas al menos
una señal ascendente una ráfaga y siendo ante todo para uso en
dichas medidas asociadas con dicha determinación de la posición
geográfica;
transmitir dicho terminal móvil dicha al menos
una señal ascendente a dicha frecuencia;
realizar tanto la estación base que da servicio
como dichas al menos otras dos estaciones base, tras la recepción
de dicha al menos una señal ascendente, las respectivas medidas
asociadas con dicha determinación de la posición geográfica; y
procesar dichas medidas para determinar así la
posición geográfica de dicho terminal móvil.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención se proporciona un sistema para uso en la determinación de
una posición geográfica de un terminal móvil en un sistema de
comunicaciones móviles que incluye una pluralidad de estaciones
base, que comprende:
medios para recibir una petición para determinar
dicha posición geográfica;
medios para determinar qué estación base de la
pluralidad de ellas es la estación base que da servicio al terminal
móvil y para identificar al menos otras dos estaciones base de la
pluralidad de ellas que van a tomar parte en la determinación de la
posición geográfica junto con dicha estación base que da
servicio;
medios para ordenar a cada una de las otras dos
estaciones base que estén a la escucha de una transmisión de una
señal ascendente, a una frecuencia asignada a la estación base que
da servicio, procedente de dicho terminal móvil, y para realizar
una respectiva medida asociada con dicha determinación de la
posición geográfica tras la recepción de la misma;
siendo la estación base que da servicio capaz de
enviar una orden hacia dicho terminal móvil para que transmita al
menos una de dichas señales ascendentes, siendo dicha al menos
señal ascendente una ráfaga y siendo ante todo para uso en dichas
medidas asociadas con dicha determinación de la posición
geográfica, siendo el terminal móvil capaz de transmitir al menos
una de dichas señales ascendentes a dicha frecuencia, e incluyendo
tanto la estación base que da servicio como dichas al menos otras
dos estaciones base respectivos medios de recepción que, tras la
recepción de dicha al menos una señal ascendente, realizan acto
seguido cada una de ellas una respectiva medida que está asociada
con dicha determinación de la posición geográfica, con lo que se
proporcionan al menos tres de dichas medidas.
En el método y en el sistema de la invención
referidos anteriormente, la medida puede comprender una medida de
tiempos, y la señal ascendente puede utilizarse únicamente en dicha
medida asociada con dicha determinación de dicha posición
geográfica. La al menos una señal ascendente puede comprender un
mensaje de acceso a traspaso intra-celular, por
ejemplo un mensaje de traspaso intra-celular que
especifica un traspaso a un canal ya utilizado.
Específicamente, la señal ascendente puede
comprender al menos dos mensajes de acceso a traspaso
intra-celular que responde a un acuse de recibo
intencionadamente retardado de dicha señal ascendente procedente de
dicha estación base que da servicio hacia dicho terminal móvil,
siendo retardado intencionadamente el acuse de recibo con el fin de
que dichas estaciones base reciban señales ascendentes adicionales
a utilizar en la realización de medidas asociadas con dicha
determinación de la posición geográfica. El retardo intencionado
puede ser lo suficientemente largo como para que dicho terminal
móvil transmita un número especificado de señales ascendentes y,
tras un periodo de interrupción, dicho terminal móvil puede volver a
un canal de tráfico utilizado con anterioridad a dicho traspaso. El
número especificado de señales ascendentes puede especificarse como
un número máximo de señales ascendentes mediante una especificación
de la interfaz aérea del sistema GSM.
El sistema de comunicaciones móviles puede
comprender un sistema TDMA, y dicha al menos una señal ascendente
puede transmitirse durante un intervalo de tiempo no usado para
tráfico por dicho terminal móvil. La al menos una señal ascendente
puede transmitirse durante un intervalo de tiempo no ocupado por un
segundo terminal móvil, y la dicha al menos una señal ascendente
puede transmitirse a cualquier frecuencia asignada a dicha estación
base que da servicio.
Con el fin de minimizar una carga del sistema
puede predeterminarse un instante de comienzo y un instante de
finalización para dicha al menos una señal ascendente y para una
medida correspondiente, y el instante de comienzo y el instante de
finalización pueden definirse mediante números de trama
asociados.
De acuerdo con un aspecto adicional de la
presente invención se proporciona un terminal móvil para un sistema
de comunicaciones móviles que incluye una pluralidad de estaciones
base, comprendiendo el terminal móvil:
medios para transmitir y recibir señales;
medios de procesamiento para llevar a cabo al
menos funciones de procesamiento de voz, y en el que los medios para
transmitir sirven para transmitir al menos una señal ascendente, en
respuesta a la recepción de una orden para transmitir una señal
para uso en medidas asociadas con la determinación de la posición
geográfica de la estación móvil dentro del sistema de
comunicaciones móviles, comprendiendo cada una de dichas al menos
una señal ascendente una ráfaga a una frecuencia predeterminada, y
en el que la posición geográfica se determina mediante la
determinación de qué estación base de la pluralidad de ellas es la
estación base que da servicio al terminal móvil e identificando al
menos otras dos estaciones base de la pluralidad de ellas que van a
tomar parte en la determinación de la posición geográfica junto con
la estación base que da servicio;
ordenando, mediante la estación base que da
servicio, a cada una de dichas otras dos estaciones base que estén
a la escucha de una transmisión de dicha señal ascendente, a una
frecuencia asignada a la estación base que da servicio y que
comprende dicha frecuencia predeterminada, procedente de dicho
terminal móvil, y realizar una respectiva medida asociada con dicha
determinación de la posición geográfica tras la recepción de la
misma;
enviando dicha orden desde la estación base que
da servicio hacia dicho terminal móvil para que transmita al menos
una de dichas señales ascendentes, siendo cada una de dichas al
menos una señal ascendente una ráfaga y siendo ante todo para uso
en dichas medidas asociadas con dicha determinación de la posición
geográfica;
realizando tanto la estación base que da servicio
como dichas al menos otras dos estaciones base, tras la recepción
de dicha al menos una señal ascendente, las respectivas medidas
asociadas con dicha determinación de la posición geográfica; y
procesando dichas medidas para determinar así la
posición geográfica de dicho terminal móvil.
Cada una de dichas al menos una señal ascendente
puede comprender una ráfaga de acceso a traspaso
intra-celular que se proporciona ante todo para uso
en dichas medidas, y la señal ascendente puede estar formada por una
pluralidad de ráfagas de acceso a traspaso
intra-celular.
De acuerdo con aún otro aspecto de la presente
invención, se proporciona una estación base para un sistema de
comunicaciones móviles que incluye una pluralidad de estaciones
base y un terminal móvil cuya posición geográfica dentro del
sistema de comunicaciones móviles ha de determinarse, comprendiendo
cada una de dichas estaciones base:
medios capaces de ordenar a dicho terminal móvil
que transmita al menos una señal ascendente que comprenda una
ráfaga a una frecuencia predeterminada;
medios capaces de escuchar una transmisión de
dicha al menos una señal ascendente;
medios capaces de realizar una medida asociada
con dicha determinación de la posición geográfica sobre dicha al
menos una señal ascendente, tras la recepción de la misma; y
medios capaces de reportar dicha medida a medios
para determinar dicha posición geográfica;
y en la que para determinar la posición
geográfica del terminal móvil una de dichas estaciones base, que es
la estación base que da servicio al terminal móvil, ordena a al
menos otras dos de dichas estaciones base que estén a la escucha de
una transmisión de dicha al menos una señal ascendente a una
frecuencia asignada a la estación base que da servicio y
comprendiendo dicha frecuencia predeterminada, y que realicen una
respectiva medida tras la recepción de dicha señal ascendente, y la
dicha estación base ordena a dicho terminal móvil que transmita
dicha al menos una señal ascendente, y tanto dicha estación base
como dichas al menos otras dos estaciones base realizan las
respectivas medidas asociadas con dicha determinación de la posición
geográfica y reportan las respectivas medidas a los medios para
determinar la posición geográfica.
Cada una de dichas al menos una señal ascendente
puede ser una ráfaga de acceso a traspaso
intra-celular proporcionada ante todo para dichas
medidas.
Una importante ventaja técnica de la presente
invención es que la señal ascendente utilizada en la medida de
tiempos en el caso de un estándar TDMA existente es una ráfaga de
acceso transmitida durante un traspaso
intra-celular. Por ejemplo, bajo el estándar GSM,
esta ráfaga de acceso es la ráfaga ascendente a utilizar
preferiblemente con fines de medida de tiempos, porque esta ráfaga
de acceso puede transmitirse con potencia máxima, es siempre
continua, contiene solamente información de referencia incluyendo
una secuencia de entrenamiento ampliada, y no requiere el uso de
ninguna frecuencia no asignada previamente.
Otra importante ventaja técnica de la presente
invención es que la señal ascendente utilizada para medidas de
tiempo en un estándar TDMA nuevo o emergente (por ejemplo una
versión modificada del sistema GSM) es una ráfaga que puede
transmitirse desde una MS en un intervalo de tiempo (TS) no
utilizado durante una llamada en cualquier frecuencia portadora
asignada a la estación base que da servicio. Consecuentemente, esta
señal ascendente no interrumpirá el tráfico ascendente procedente
de la MS involucrada y no perturbará tampoco a otras MS del
sistema.
Puede tenerse una comprensión más completa del
método y del aparato de la presente invención por referencia a la
siguiente descripción detallada considerada conjuntamente con los
dibujos que la acompañan en los que:
la figura 1 es un diagrama esquemático de bloques
de un sistema de comunicaciones móviles capaz de determinar la
posición de un terminal móvil, de acuerdo con una realización
preferida de la presente invención;
la figura 2 ilustra el sincronismo de trama en
una MS cuya posición ha de determinarse, de acuerdo con la
realización preferida de la presente invención;
la figura 3 es un diagrama de flujo que puede
utilizarse para implementar una realización a título de ejemplo de
la presente invención; y
la figura 4 es un diagrama de flujo que puede
utilizarse para implementar una segunda realización a título de
ejemplo de la presente invención.
La realización preferida de la presente invención
y sus ventajas se comprenderán mejor con referencia a las figuras 1
a 4 de los dibujos, en los que se utilizan las mismas referencias
numéricas para indicar las partes semejantes y correspondientes de
los diversos dibujos.
Básicamente, la presente invención proporciona un
método para realizar medidas de tiempos que pueden utilizarse en la
determinación de la posición geográfica de un terminal de
comunicaciones móviles. Como tal, las medidas de tiempos
involucradas pueden ser medidas de los TOA o medidas de las TDOA. La
descripción que sigue describe una realización de la invención en
la que se utilizan preferiblemente medidas de los TOA.
Específicamente, la figura 1 es un diagrama
esquemático de bloques de un sistema de comunicaciones móviles capaz
de determinar la posición de un terminal de comunicaciones móviles
(MS), de acuerdo con una realización preferida de la presente
invención. El sistema a título de ejemplo 100 incluye una pluralidad
de radio estaciones base (por ejemplo, BS1, BS2, BS3) 130, 135 y
136. Aunque sólo se muestran tres BS, el sistema 100 puede incluir
más de tres de tales BS. El sistema 100 incluye también un centro
de conmutación de servicios móviles (MSC) 104 unido a las BS, y al
menos una MS 105 cuya posición geográfica ha de determinarse. La
figura 1 muestra también un satélite a título de ejemplo 120 que
puede transmitir una señal de referencia absoluta de tiempo, tal
como un satélite del conocido sistema GPS (Global Positioning
System, sistema de posicionamiento global).
Para esta realización, la radio estación base BS1
(130) funciona preferiblemente como la BS que da servicio a la MS
105. En otras palabras, la estación base que da servicio BS1 se
comunica con la MS 105 a través de un canal de tráfico (TCH) por un
radio enlace 131. De acuerdo con la presente invención, las
estaciones base que no dan servicio BS2 y BS3 (135, 136) pueden
participar en el proceso de determinación de la posición mediante
"la escucha" de las ráfagas especiales preanunciadas que se
transmiten desde la MS 105 para la determinación de la posición.
Esta función "de escucha" se representa por las flechas
unidireccionales 132 y 133.
Cada BS 130, 135 y 136 incluye preferiblemente un
respectivo conjunto de antenas receptoras (141a-c)
unidas a una respectiva sección receptora 143 a través de un
divisor 144, y una antena transmisora (142a-c) unida
a la respectiva sección transmisora 145 a través de un combinador
146. Cada BS incluye también una sección controladora 147, que está
unida al MSC 104, a la sección transmisora 145, a la sección
receptora 143 y a un receptor modificado (ModRX) 148, que realiza
las medidas (por ejemplo el TOA) asociadas con la determinación de
la posición que se está haciendo. El ModRX 148 está unido a una
unidad de referencia de tiempos 149, que recibe señales de
sincronismo procedentes del satélite 120 a través de una antena
(121a). El ModRX 148, cuyas funciones y funcionamiento se describen
en la solicitud de patente de Estados Unidos número de serie
08/894.466 de Hagerman et al. y mencionada anteriormente, sirve
para medir el TOA (o la TDOA) de las señales recibidas desde la MS
105, y reporta el resultado de dichas medidas al MSC 104 a través de
una conexión con la sección controladora 147.
La MS 105 incluye una sección receptora 151 y una
sección transmisora 152, que están unidas a un primer procesador
153. Preferiblemente, el procesador 153 realiza en la MS 105
funciones de procesamiento de voz. El procesador 153 está unido a
una sección de audio 154, que puede incluir un micrófono y un
altavoz. El procesador 153 está también unido a un segundo
procesador 155, que puede ejecutar una aplicación (por ejemplo, un
programa software) 156, que puede usarse para implementar al menos
una realización de la presente invención (por ejemplo, para una MS
modificada). Un teclado y una pantalla de visualización 157 para la
MS están unidos a una sección de entrada/salida (I/O) 158, que
funciona como una interfaz de usuario para la MS 105,
preferiblemente a través del procesador 155.
La figura 2 muestra el sincronismo de trama en la
MS 105 cuya posición ha de determinarse, de acuerdo con una
realización preferida de la presente invención. El sistema a título
de ejemplo 100 mostrado en la figura 1 puede funcionar de acuerdo
con el estándar GSM, en el que una trama comprende 8 intervalos de
tiempo. La MS 105, cuya posición ha de determinarse, está situada
preferiblemente (con el fin de describir el sincronismo de la figura
2) cerca de la BS que da servicio (130) de forma que el avance de
tiempo (TA) utilizado es igual a cero. Bajo estas circunstancias,
la MS 105 recibe por el enlace descendente el intervalo de tiempo
de su TCH, que puede suponerse que es el intervalo número 2 en la
figura 2, o tres intervalos de tiempo anteriores a realizar una
transmisión ascendente. Sobre el eje de tiempos mostrado en la
figura 2 se indican los intervalos de tiempo durante los que la MS
105 está ocupada recibiendo o transmitiendo. En otras palabras,
estas indicaciones muestran los intervalos de tiempo que no están
disponibles para las transmisiones para la determinación de la
posición sobre el enlace ascendente, si no se quiere perturbar una
llamada en curso.
La figura 3 es un diagrama de flujo que puede
utilizarse para implementar una realización a título de ejemplo de
la presente invención. La figura 3 describe un método que puede
utilizarse con un estándar existente de la interfaz aérea (por
ejemplo, el estándar GSM existente) para utilizar de forma ventajosa
señales ascendentes de "primera calidad" con fines de medida
de los TOA (o de las TDOA). Consecuentemente, para esta
realización, la función de determinación de la posición emplea
preferentemente medidas de los TOA basadas en señales ascendentes
recomendadas por el estándar GSM existente, es decir las ráfagas de
acceso ascendentes transmitidas por la MS 105 para acusar recibo de
una orden de traspaso intra-celular. Como tal, el
método mostrado en la figura 3 puede utilizarse para implementar la
presente invención de acuerdo con el estándar existente de la
interfaz aérea y el sistema 100 mostrado en la figura 1.
En el paso 301, el sistema 100 (por ejemplo la
parte de red) recibe una petición para determinar la posición de
una MS especificada (del estándar existente) (en este ejemplo MS
105). Si la MS 105 no está ya funcionando en el modo "de
conversación", la red establece una llamada a la MS, identifica
la BS que da servicio (130) y determina cuáles de las otras BS (por
ejemplo, 135, 136) van a participar en las medidas de los TOA. En
el paso 304, la BS que da servicio (130) envía un mensaje de
órdenes, a través del MSC 104, a las otras BS que se van a
involucrar en la determinación de la posición (por ejemplo,
BS2-135, BS3-136), que ordena a BS2
y BS3 que "estén a la escucha" de las ráfagas de acceso
transmitidas por la MS 105. Este mensaje de órdenes indica también
el TCH (frecuencia portadora e intervalo de tiempo) por el que estas
BS pueden esperar "oír" estas ráfagas de acceso procedentes de
la MS 105.
En el paso 305, la BS que da servicio (130)
transmite a la MS 105 un mensaje de orden de traspaso
intra-celular identificando un nuevo TCH a
utilizar. Este nuevo TCH puede ser uno de los canales asignados a la
BS que da servicio (130), o incluso puede ser el "viejo" TCH
que está siendo ya utilizado. En otras palabras, para el nuevo TCH
puede utilizarse cualquier canal disponible. En el paso 306, la MS
105 transmite las ráfagas de acceso (señales ascendentes de
"primera calidad") en respuesta a la orden de traspaso
intra-celular, de acuerdo con la especificación
existente de la interfaz aérea (por ejemplo, hasta 70 ráfagas
especiales a la máxima potencia para el sistema GSM). Tras la
recepción de estas ráfagas de acceso, los ModRX de cada BS 130, 135
y 136 realizan sus respectivas medidas del TOA de acuerdo con los
métodos y aparatos descritos en la solicitud de patente de Estados
Unidos número de serie 08/894.466 (08/917.577) asignada en común a
Hagerman et al. y mencionada anteriormente, que se refiere a un
método a utilizar en la determinación de la posición geográfica de
un terminal de comunicaciones móviles, y en concreto a un método
para determinar la posición que utiliza una TDOA (Time Difference of
Arrival, diferencia de instantes de llegada). En dicho método, los
TOA absolutos de un mensaje ascendente transmitido por un terminal
de comunicaciones móviles se registran en al menos tres radio
estaciones base fijas, y esta información se procesa por un
procesador situado centralmente que calcula la posición del
terminal. Hagerman et al. están interesados sobre todo por el
problema de que los terminales móviles funcionando en modo
conversación sobre canales de tráfico no transmiten normalmente sus
identidades por el enlace ascendente. En Hagerman et al., las
funciones de posicionamiento están integradas en la red terrena del
sistema de comunicaciones móviles, en particular, las
determinaciones de las medidas de los TOA del enlace ascendente se
realizan bajo petición en las radio estaciones base utilizando un
receptor modificado ModRX. Las órdenes de medida se envían por un
controlador de red, por ejemplo MSC, a una o más estaciones base y
las órdenes identifican el canal de radio sobre el que realizar las
medidas. Se hacen las medidas y se reportan al controlador de red y
desde allí, junto con la identidad del terminal móvil asociado con
el canal de radio en ese momento concreto, a un procesador situado
en un nodo de servicio que calcula la posición del terminal de
comunicaciones móviles.
En el paso 307, las medidas de los TOA realizadas
en el paso 306 se procesan con el fin de permitir que sea
determinada la posición de la MS 105, de acuerdo con los métodos y
aparatos descritos en la solicitud de patente de Estados Unidos
número de serie (expediente del agente número
27946-00354), (EP 1.034.677) también pendiente de
conceder y asignada en común. Este documento describe cómo procesar
una señal ascendente repetida con el fin de mejorar los resultados
de la determinación. En concreto, permite determinar un TOA mínimo,
que puede utilizarse entonces para determinar la ubicación. El TOA
de la señal radio recibida se estima de forma repetida utilizando
perfiles de potencia del canal. Se selecciona un valor del TOA
cercano al mínimo TOA que se produzca. Cada TOA estimado se obtiene
de la integración no coherente de un número elegido aleatoriamente
de las ráfagas recibidas que tienen la misma secuencia conocida de
bits, con el fin de eliminar la influencia del ruido.
La figura 4 es un diagrama de flujo que puede
utilizarse para implementar una segunda realización a título de
ejemplo de la presente invención. La figura 4 describe un método
que puede utilizarse con un estándar emergente o aún por
especificar de la interfaz aérea (por ejemplo, un nuevo estándar GSM
aún por especificar a la fecha en que se ha presentado esta
solicitud) para utilizar de forma ventajosa señales ascendentes de
"primera calidad" con fines de medida de los TOA (o de las
TDOA). Como tal, el método mostrado en la figura 4 tiene ventajas
adicionales sobre las del método mostrado en la figura 3 porque el
método de la figura 4 permite la determinación de la posición de una
MS sin incurrir en interrupciones que pueden ser causadas por un
traspaso intra-celular.
Con referencia a las figuras 1 y 4, en el paso
401 el sistema 100 (por ejemplo, la parte de red) recibe una
petición para determinar la posición de una MS especificada (en
este ejemplo MS 105). A la petición de determinación de posición
puede acompañar una precisión especificada para la determinación de
la posición. Para esta realización, la MS especificada es
preferiblemente una MS nueva que tenga funciones y capacidades
ampliadas, que sean compatibles con un estándar emergente o aún por
especificar de la interfaz aérea (por ejemplo, un estándar GSM
nuevo o modificado). Si la MS 105 no está ya en el modo "de
conversación", la red establece una llamada a la MS 105,
identifica la BS que da servicio (130) y determina cuáles de las
otras BS (por ejemplo 135, 136) van a participar en las medidas de
los TOA.
En el paso 402, la red (por ejemplo, el MSC 104)
analiza la petición y las condiciones de funcionamiento, y determina
un número de ráfagas de acceso y de BS necesarias para realizar la
determinación de la posición con la precisión solicitada. La red
realiza preferiblemente este análisis para conservar la carga del
sistema. Sin embargo, este paso no está pensado para limitar el
alcance de la presente invención y puede ser eliminado o
modificado, por ejemplo, para incluir un número mínimo de ráfagas
de acceso o un número mínimo de BS necesarias (por ejemplo, una
consideración operativa).
En el paso 403, la red (por ejemplo, el MSC 104)
selecciona un intervalo de tiempo (TS) que no esté siendo usado por
la MS 105, y selecciona también una frecuencia portadora de entre
las frecuencias portadoras asignadas a la BS que da servicio 130.
Preferiblemente, el TS seleccionado está libre en dicha frecuencia
portadora seleccionada. Es de destacar que, para llevar a cabo este
paso, la MS 105 puede interrumpir las medidas MAHO (Mobile Assisted
Handover, traspaso entre células asistido por el móvil) si se están
realizando. Como tales, estas medidas MAHO no se consideran que
sean un obstáculo para el presente método inventivo de transmisión
de ráfagas ascendentes para las medidas de los TOA (TDOA).
En el paso 404, la BS que da servicio (130) envía
un mensaje de órdenes a través del MSC 104 (que contribuye a esta
orden) a las otras BS involucradas en la determinación de la
posición (por ejemplo, BS2-135,
BS3-136), que ordena a BS2 y BS3 que
"escuchen" las ráfagas de acceso transmitidas desde la MS 105.
Este mensaje de órdenes indica también, preferiblemente, el TCH
(frecuencia portadora e intervalo de tiempo) por el que estas BS
pueden esperar "oír" estas ráfagas de acceso procedentes de la
MS 105, el número de la trama que incluye la primera de dichas
ráfagas de acceso y el número de ráfagas de acceso que hay que
esperar/medir.
En el paso 405, la BS que da servicio (130)
transmite un mensaje de órdenes de posicionamiento (nuevo) a la MS
105, que preferiblemente identifica un TCH ascendente (frecuencia
portadora e intervalo de tiempo) por el que mandar un número
especificado de ráfagas de acceso (con referencia al paso 402). Este
mensaje de órdenes incluye un número de trama asociado con el
instante en que debe comenzar la transmisión de las ráfagas.
Alternativamente, en lugar de las ráfagas de acceso anteriormente
descritas puede ordenarse que la MS transmita una pluralidad de
ráfagas que estén optimizadas para estos fines de determinación de
la posición.
En el paso 406, la MS 105 transmite las ráfagas
(de acuerdo con el número y tipo ordenado) comenzando en el
instante ordenado (número de trama). Tras recibir estas ráfagas,
los ModRX 148 en cada una de las BS 130, 135 y 136 realizan sus
respectivas medidas de los TOA de acuerdo con los métodos y
aparatos descritos en la solicitud de patente de Estados Unidos
número de serie 08/894.466 asignada en común a Hagerman et al. y
mencionada anteriormente.
En el paso 407, las medidas de los TOA realizadas
en el paso 406 se procesan con el fin de determinar la posición de
la MS 105, de acuerdo con los métodos y aparatos descritos en la
solicitud de patente de Estados Unidos número de serie (expediente
del agente número 27946-00354) también pendiente de
conceder y asignada en común.
Aunque una realización preferida del método y
aparato de la presente invención se ha mostrado en los dibujos
adjuntos y se ha descrito en la anterior descripción detallada,
debe entenderse que la invención no está limitada a la realización
descrita, sino que es capaz de numerosos reajustes, modificaciones y
sustituciones, como se establece y define en las siguientes
reivindicaciones.
Claims (31)
1. Un método para uso en la determinación de una
posición geográfica de un terminal móvil (105) en al menos un
sistema de comunicaciones móviles TDMA ó FDMA que incluye una
pluralidad de estaciones base (130, 135, 136; BS1, BS2, BS3), que
comprende los pasos de:
recibir en dicho sistema de comunicaciones
móviles una petición (301; 401) para determinar dicha posición
geográfica;
determinar qué estación base de la pluralidad de
ellas es la estación base que da servicio (BS1) al terminal móvil e
identificar al menos otras dos estaciones base (BS2, BS3) de la
pluralidad de ellas que van a tomar parte en la determinación de la
posición geográfica junto con la estación base que da servicio
(BS1);
ordenar, mediante la estación base que da
servicio, a cada una de dichas otras dos estaciones base que estén
a la escucha (304; 404) de una transmisión de una señal ascendente,
a una frecuencia asignada a la estación base que da servicio,
procedente de dicho terminal móvil, y realizar una respectiva medida
asociada con dicha determinación de la posición geográfica tras la
recepción de la misma;
enviar una orden desde la estación base que da
servicio hacia dicho terminal móvil para que transmita al menos una
de dichas señales ascendentes (305; 405), siendo cada una de dichas
al menos una señal ascendente una ráfaga y siendo ante todo para
uso en dichas medidas asociadas con dicha determinación de la
posición geográfica;
transmitir dicho terminal móvil dicha al menos
una señal ascendente a dicha frecuencia;
realizar tanto la estación base que da servicio
como dichas al menos otras dos estaciones base, tras la recepción
de dicha al menos una señal ascendente, las respectivas medidas
(306; 406) asociadas con dicha determinación de la posición
geográfica; y
procesar dichas medidas (307; 407) para
determinar así la posición geográfica de dicho terminal móvil.
2. El método de la reivindicación 1, en el que
dichas medidas comprenden una medida de tiempos.
3. El método de la reivindicación 1, en el que
dicha al menos una señal ascendente se utiliza únicamente en dicha
medida asociada con dicha determinación de dicha posición
geográfica.
4. El método de la reivindicación 1, en el que
dicha al menos una señal ascendente comprende un mensaje de acceso a
traspaso intra-celular.
5. El método de la reivindicación 4, en el que
dicho mensaje de traspaso intra-celular especifica
un traspaso a un canal ya utilizado.
6. El método de la reivindicación 4 ó 5, en el
que dicha señal ascendente comprende al menos dos mensajes de acceso
a traspaso intra-celular que responde a un acuse de
recibo intencionadamente retardado de dicha señal ascendente
procedente de dicha estación base que da servicio (BS1) hacia dicho
terminal móvil (105), siendo retardado intencionadamente dicho
acuse de recibo con el fin de que dichas estaciones base reciban
señales ascendentes adicionales a utilizar en la realización de
medidas asociadas con dicha determinación de dicha posición
geográfica.
7. El método de la reivindicación 6, en el que
dicho retardo intencionado es lo suficientemente largo como para
que dicho terminal móvil (105) transmita un número especificado de
señales ascendentes y, tras un periodo de interrupción, dicho
terminal móvil vuelve a un canal de tráfico utilizado con
anterioridad a dicho traspaso.
8. El método de la reivindicación 7, en el que
dicho número especificado de señales ascendentes está especificado
como un número máximo de señales ascendentes por una especificación
de la interfaz aérea del sistema GSM.
9. El método de la reivindicación 1, en el que
dicho sistema de comunicaciones móviles comprende un sistema TDMA, y
dicha al menos una señal ascendente se transmite durante un
intervalo de tiempo no utilizado para tráfico por dicho terminal
móvil (105).
10. El método de la reivindicación 9, en el que
dicha al menos una señal ascendente se transmite durante un
intervalo de tiempo no ocupado por un segundo terminal móvil.
11. El método de la reivindicación 10, en el que
dicha al menos una señal ascendente se transmite por cualquier
frecuencia asignada a dicha estación base que da servicio
(BS1).
12. El método de la reivindicación 1, en el que
con el fin de minimizar una carga del sistema están predeterminados
un instante de comienzo y un instante de finalización para dicha al
menos una señal ascendente y para una medida correspondiente.
13. El método de la reivindicación 12, en el que
dicho instante de comienzo y dicho instante de finalización se
definen mediante números de tramas asociadas.
14. Un sistema para uso en la determinación de
una posición geográfica de un terminal móvil (105) en un sistema de
comunicaciones móviles que incluye una pluralidad de estaciones
base (130, 135, 136; BS1, BS2, BS3), que comprende:
medios (100) para recibir una petición para
determinar dicha posición geográfica;
medios para determinar qué estación base de la
pluralidad de ellas es la estación base que da servicio (130; BS1)
al terminal móvil y para identificar al menos otras dos estaciones
base (BS2, BS3) de la pluralidad de ellas que van a tomar parte en
la determinación de la posición geográfica junto con dicha estación
base que da servicio (BS1);
medios (130) para ordenar a cada una de las otras
dos estaciones base (BS2, BS3) que estén a la escucha de una
transmisión de una señal ascendente, a una frecuencia asignada a la
estación base que da servicio (BS1), procedente de dicho terminal
móvil (105), y para realizar una respectiva medida asociada con
dicha determinación de la posición geográfica tras la recepción de
la misma;
siendo la estación base que da servicio (BS1)
capaz de enviar una orden hacia dicho terminal móvil (105) para que
transmita al menos una de dichas señales ascendentes, siendo dicha
al menos una señal ascendente una ráfaga y siendo ante todo para
uso en dichas medidas asociadas con dicha determinación de la
posición geográfica, siendo el terminal móvil capaz de transmitir al
menos una de dichas señales ascendentes a dicha frecuencia, e
incluyendo tanto la estación base que da servicio como dichas al
menos otras dos estaciones base respectivos medios de recepción
(148) que, tras la recepción de dicha al menos una señal
ascendente, realizan acto seguido cada una de ellas una respectiva
medida que está asociada con dicha determinación de la posición
geográfica, con lo que se proporcionan al menos tres de dichas
medidas.
15. El sistema de la reivindicación 14, en el que
dicha medida comprende una medida de tiempos.
16. El sistema de la reivindicación 14, en el que
dicha al menos una señal ascendente se utiliza únicamente en dicha
medida asociada con dicha determinación de dicha posición
geográfica.
17. El sistema de la reivindicación 14, en el que
dicha al menos una señal ascendente comprende un mensaje de acceso a
traspaso intra-celular.
18. El sistema de la reivindicación 17, en el que
dicho mensaje de traspaso intra-celular especifica
un traspaso a un canal ya utilizado.
19. El sistema de la reivindicación 17 ó 18, en
el que dicha señal ascendente comprende al menos dos mensajes de
acceso a traspaso intra-celular que responde a un
acuse de recibo intencionadamente retardado de dicha señal
ascendente procedente de dicha estación base que da servicio (130;
BS1) hacia dicho terminal móvil (105), siendo retardado
intencionadamente dicho acuse de recibo con el fin de que dichas
estaciones base reciban señales ascendentes adicionales a utilizar
en la realización de medidas asociadas con dicha determinación de
dicha posición geográfica.
20. El sistema de la reivindicación 19, en el que
dicho retardo intencionado es lo suficientemente largo como para
que dicho terminal móvil transmita un número especificado de
señales ascendentes y, tras un periodo de interrupción, dicho
terminal móvil (105) es capaz de volver a un canal de tráfico
utilizado con anterioridad a dicho traspaso.
21. El sistema de la reivindicación 20, en el que
dicho número especificado de señales ascendentes está especificado
como un número máximo de señales ascendentes por una especificación
de la interfaz aérea del sistema GSM.
22. El sistema de la reivindicación 14, en el que
dicho sistema de comunicaciones móviles comprende un sistema TDMA, y
dicha al menos una señal ascendente se transmite durante un
intervalo de tiempo no utilizado para tráfico por dicho terminal
móvil (105).
23. El sistema de la reivindicación 22, en el que
dicha al menos una señal ascendente se transmite durante un
intervalo de tiempo no ocupado por un segundo terminal móvil.
24. El sistema de la reivindicación 23, en el que
dicha al menos una señal ascendente se transmite por cualquier
frecuencia asignada a dicha estación base que da servicio (130;
BS1).
25. El sistema de la reivindicación 14, en el que
con el fin de minimizar una carga del sistema están predeterminados
un instante de comienzo y un instante de finalización para dicha al
menos una señal ascendente y para una medida correspondiente.
26. El sistema de la reivindicación 25, en el que
dicho instante de comienzo y dicho instante de finalización se
definen mediante números de tramas asociadas.
27. Un terminal móvil para un sistema de
comunicaciones móviles que incluye una pluralidad de estaciones
base, comprendiendo el terminal móvil (105):
medios para transmitir y recibir señales (152,
151);
medios de procesamiento (153) para llevar a cabo
al menos funciones de procesamiento de voz, y en el que los medios
para transmitir sirven para transmitir al menos una señal
ascendente, en respuesta a la recepción de una orden para
transmitir una señal para uso en medidas asociadas con la
determinación de la posición geográfica de la estación móvil dentro
del sistema de comunicaciones móviles, comprendiendo cada una de
dichas al menos una señal ascendente una ráfaga a una frecuencia
predeterminada, y en el que la posición geográfica se determina
mediante la determinación de qué estación base de la pluralidad de
ellas es la estación base que da servicio (BS1) al terminal móvil e
identificando al menos otras dos estaciones base (BS2, BS3) de la
pluralidad de ellas que van a tomar parte en la determinación de la
posición geográfica junto con la estación base que da servicio
(BS1);
ordenando, mediante la estación base que da
servicio, a cada una de dichas otras dos estaciones base que estén
a la escucha (304; 404) de la transmisión de dicha señal
ascendente, a una frecuencia asignada a la estación base que da
servicio y que comprende dicha frecuencia predeterminada, procedente
de dicho terminal móvil, y realizar una respectiva medida asociada
con dicha determinación de la posición geográfica tras la recepción
de la misma;
enviando dicha orden desde la estación base que
da servicio hacia dicho terminal móvil para que transmita al menos
una de dichas señales ascendentes (305; 405), siendo cada una de
dichas al menos una señal ascendente una ráfaga y siendo ante todo
para uso en dichas medidas asociadas con dicha determinación de la
posición geográfica;
realizando tanto la estación base que da servicio
como dichas al menos otras dos estaciones base, tras la recepción
de dicha al menos una señal ascendente, las respectivas medidas
(306; 406) asociadas con dicha determinación de la posición
geográfica; y
procesando dichas medidas (307; 407) para
determinar así la posición geográfica de dicho terminal móvil.
28. Un terminal móvil como el reivindicado en la
reivindicación 27, en el que cada una de dichas al menos una señal
ascendente comprende una ráfaga de acceso a traspaso
intra-celular que se proporciona ante todo para uso
en dichas medidas.
29. Un terminal móvil como el reivindicado en la
reivindicación 27, en el que la señal ascendente está formada por
una pluralidad de ráfagas de acceso a traspaso
intra-celular.
30. Una estación base (130) para un sistema de
comunicaciones móviles que incluye una pluralidad de estaciones base
(130, 135, 136) y un terminal móvil (105) cuya posición geográfica
dentro del sistema de comunicaciones móviles ha de determinarse,
comprendiendo cada una de dichas estaciones base (130):
medios capaces de ordenar (147, 145) a dicho
terminal móvil (105) que transmita al menos una señal ascendente
que comprenda una ráfaga a una frecuencia predeterminada;
medios capaces de escuchar (141a, 143, 144) una
transmisión de dicha al menos una señal ascendente;
medios capaces de realizar (148) una medida
asociada con dicha determinación de la posición geográfica sobre
dicha al menos una señal ascendente tras la recepción de la misma;
y
medios capaces de reportar (147, 104) dicha
medida a medios para determinar dicha posición geográfica;
y en la que para determinar la posición
geográfica del terminal móvil (105) una de dichas estaciones base
(BS1), que es la estación base que da servicio al terminal móvil,
ordena a al menos otras dos de dichas estaciones base (BS2, BS3)
que estén a la escucha de una transmisión de dicha al menos una
señal ascendente a una frecuencia asignada a la estación base que da
servicio y comprendiendo dicha frecuencia predeterminada, y que
realicen una respectiva medida tras la recepción de dicha señal
ascendente, y la dicha estación base ordena a dicho terminal móvil
que transmita dicha al menos una señal ascendente, y tanto dicha
estación base como dichas al menos otras dos estaciones base
realizan las respectivas medidas asociadas con dicha determinación
de la posición geográfica y reportan las respectivas medidas a los
medios (147, 104) para determinar la posición geográfica.
31. Una estación base como la reivindicada en la
reivindicación 30, en la que cada una de dichas al menos una señal
ascendente es una ráfaga de acceso a traspaso
intra-celular proporcionada ante todo para dichas
medidas.
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