ES2296725T3 - Metodo y sistema para localizar estaciones moviles en una red de comunicaciones moviles. - Google Patents
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Abstract
Un método para localizar estaciones móviles en una red de comunicaciones móviles que incluya una pluralidad de estaciones móviles (MS1 - MSnm) y una pluralidad de estaciones de base (BS1-BSnb), por el que: se realizan mediciones de señales comunicadas entre, al menos, tres estaciones de base (BS1, BS2, BS3) y, al menos, dos estaciones móviles (MS 1, MS 2); caracterizado por la etapa de: localizar las, al menos, dos estaciones móviles, simultáneamente, merced a un número N de ecuaciones, siendo N igual a: nm*nb + nm si el tiempo de ida y vuelta (RTT) en relación con una estación de base es conocido para todas las estaciones móviles o nm*nb si no se conoce RTT alguno siendo nm el número de estaciones móviles que tengan que localizarse, nb el número de estaciones de base implicadas, RTT el tiempo de ida de una señal desde una estación de base a una estación móvil y de vuelta a la estación de base, y comprendiendo cada ecuación la posición de una estación móvil en función de la posición de una estación de base y las mediciones de señales realizadas.
Description
Método y sistema para localizar estaciones
móviles en una red de comunicaciones móviles.
La invención se ocupa de la posición de
estaciones móviles en una red de comunicaciones móviles que incluye
estaciones móviles y estaciones de base.
Se espera que los servicios basados en la
posición de estaciones móviles representen un papel importante en
aplicaciones futuras de sistemas inalámbricos. Algunos ejemplos de
tales servicios son servicios de emergencia, asistencia en
carretera, "páginas amarillas" que tengan en cuenta la posición
e información de tráfico.
Se han desarrollado una amplia variedad de
tecnologías para localizar estaciones móviles. Muchas han
seleccionado como objetivo el requisito de la Comisión Federal de
Comunicaciones de los EE.UU. (US FCC) de determinar la posición de
comunicantes con el servicio de llamadas de emergencia de manera muy
precisa. Estas tecnologías pueden clasificarse en métodos externos
o métodos que tomen como base la red. Un ejemplo de un método
externo es el Sistema global de determinación de posición (GPS).
Los métodos que toman como base una red pueden clasificarse
adicionalmente en función de si las mediciones de señales necesarias
las realiza la red o la estación móvil. Las mediciones de señales
pueden incluir el tiempo de recepción de señales comunicadas entre
una estación de base BS y una estación móvil MS, el ángulo de
señales de llegada, mediciones de tiempos de ida y vuelta de señales
comunicadas entre una BS de servicio y una MS, o sus
combinaciones.
Casi todos los métodos requieren equipos
específicos en la MS y/o en la red. Por otro lado, algunos métodos
requieren unidades de medición de posición (LMU) para conseguir
información de las diferencias de tiempo relativas de transmisión
de señales a estaciones móviles diferentes. Ello significa que el
operador tiene que hacer frente a una inversión inicial en nuevos
equipos. Lo anterior es válido tanto para métodos basados en la red
como para los basados en la estación móvil.
En el caso de muchos servicios basados en la
posición, se espera que una precisión de 500 o incluso más metros
sea suficiente. Para estos tipos de servicios, las inversiones en
equipos nuevos costosos no se justifica fácilmente. En ocasiones,
una solución por etapas es la opción más atractiva. En ese caso, el
operador ofrecerá inicialmente servicios basados en métodos de
determinación de posición poco precisos y, posteriormente, puede
invertir en nuevos equipos, a medida que los ingresos aumenten.
Por estas razones, resulta interesante
investigar qué puede hacerse con un mínimo de impacto en la red. La
información de red disponible en un momento determinado en relación
con la posición de una MS incluye la identificación de la célula de
servicio, el avance de temporización y los informes de mediciones
provenientes de la MS. El avance de temporización consiste en una
estimación de un tiempo de propagación de una señal y se usa para
calcular la distancia entre la BS de servicio y la MS. Los informes
de mediciones de la MS incluyen mediciones de las intensidades de
las señales recibidas e identidades de BS próximas, así como las de
las BS de servicio.
Las mediciones de tiempo de llegada (TOA)
proporcionan un tiempo de propagación de señales entre una MS y una
BS. Las mediciones de diferencias de tiempo de llegada (TDOA)
proporcionan la diferencia de tiempo de propagación de señales
entre la MS y dos BS diferentes. Las mediciones de las dos BS se
usan, entonces, para calcular la posición real de la MS. Este
procedimiento, que usa ecuaciones geométricas bien conocidas, se
denomina triangulación.
En un procedimiento de medición de TOA,
ilustrado en la figura 1, una estación móvil MS comunica con, al
menos, tres estaciones de base BS_{1}-BS_{3}.
Con el fin de determinar la posición de la MS, se mide la distancia
entre la MS y cada una de las tres BS, usando la técnica de TOA. La
distancia medida R_{1} a la BS_{1} define un círculo C_{1} en
torno a la BS_{1}, y la MS estará localizada en algún punto del
círculo C_{1}. Igualmente, se miden las distancias R_{2} y
R_{3} a las BS_{2} y BS_{3}, respectivamente, para definir los
círculos C_{2} y C_{3} correspondientes. La intersección de los
círculos C_{1}, C_{2} y C_{3} define la posición de la MS.
Esta técnica se describe con más detalle en la solicitud de patente
internacional WO 99/21389.
En la técnica de medición por diferencia de
tiempo de llegada (TDOA), las determinaciones de posición usan
cálculos de TDOA que se basan, adicionalmente, en mediciones de
tiempo de llegada (TOA). De acuerdo con este método, la posición de
la estación móvil se localiza en el punto, o cerca de él, en que se
crucen una pluralidad de arcos de hipérbola. Un método de este tipo
se describe en la solicitud de patente internacional WO
99/29130.
Los dos métodos de determinación de posición
conocidos más comunes son el método de diferencia de tiempo de
llegada observada para enlace de bajada (DL-OTDOA) y
el método de tiempo de llegada para enlace de subida
(UL-TOA). El método DL-OTDOA se basa
en mediciones realizadas por la MS.
La figura 2 ilustra el modo de funcionamiento
del método DL-OTDOA. Una estación móvil comunica con
una estación de base de servicio SBS, a una distancia d_{0}, y,
además, con dos estaciones de base próximas NBS_{1} y NBS_{2}, a
distancias d_{1} y d_{2}, respectivamente. Las diferencias de
tiempo de llegada observadas (OTDOA) de señales de bajada recibidas
a partir de las dos estaciones de base definen una hipérbola, que se
ilustra con línea discontinua en la figura 2. Las superficies
indicadas en torno a las líneas discontinuas representan márgenes de
errores de medición. Cuando estén disponibles tres o más BS pueden
definirse una pluralidad de hipérbolas y la MS estará localizada en
la intersección de estas hipérbolas, que se indica mediante una
superficie en negro que incluye los márgenes de errores de medición
respectivos. Con el fin de compensar cualesquiera transmisiones no
alineadas en el tiempo provenientes de las diferentes BS, tienen que
conocerse las diferencias de tiempo real (RTD), si las BS no están
sincronizadas, por ejemplo, con una referencia de tiempo global. Las
RTD pueden obtenerse, por ejemplo, disponiendo de LMU en, al menos,
algunas de las BS.
El método UL-TOA funciona de
manera similar, aunque en este caso, la BS realiza mediciones de
señales de subida transmitidas por la MS.
La precisión del método es función de, por
ejemplo, la precisión de las mediciones, pero, también, de las
posiciones relativas de la MS y las BS implicadas. La precisión
puede ser muy baja para algunas configuraciones, lo que a veces se
denomina Dilución geométrica de la precisión (GDOP).
Matemáticamente, la GDOP se define como la razón entre la precisión
de la determinación de la posición y la precisión de las
mediciones.
El objeto de la invención consiste en ofrecer un
método simple para localizar estaciones móviles en relación con
estaciones de base no sincronizadas sin necesidad de unidades de
medición de posición (LMU).
Un método y un aparato para identificar
posiciones de una pluralidad de teléfonos celulares móviles se
describe en el documento US 5 973 643 A, por el que una red se
divide en zonas geográficas específicas, que comprenden, cada una,
cierto número de sensores de posición de móviles (MLS) distribuidos,
conectados con un procesador de posición en tiempo real central
(RLP) asociado con una central de comunicaciones móviles MSC. Los
sensores de posición de móviles reciben y miden señales
transmitidas a partir de teléfonos celulares móviles activos en la
zona geográfica respectiva. Los datos medidos se transmiten a los
RLP respectivos para su tratamiento, y, finalmente, se transmite
información de posición tratada a una aplicación de posición
disponible. Cada sensor de posición de móviles puede estar previsto
en yuxtaposición con una estación de base, usando las antenas de
estaciones de base respectivas para recibir señales, o con una
unidad independiente de la estación de base respectiva, dotada de su
propia antena.
Otro método y aparato, que utiliza acceso
múltiple por división espacial (SDMA) para ejecutar la estimación
de la posición de múltiples estaciones móviles celulares
simultáneamente se describe en el documento US 5 515 378 A. El
tiempo de llegada (TOA) y/o la dirección de llegada (DOA) se miden
en cierto número de estaciones de base. Los resultados de
mediciones obtenidos se tratan en un controlador de acceso múltiple
por división espacial (SDMA), con el fin de obtener estimaciones de
posiciones de usuarios.
Pero estos métodos alternativos para localizar
estaciones móviles requieren modificaciones considerables de los
equipos existentes, y, por tanto, no están orientados a minimizar el
impacto en la red si se desea determinar las posiciones de las MS,
como en el caso de la presente invención.
La posición de estaciones móviles en una red de
comunicaciones de acuerdo con la invención incluye localizar, al
menos, dos estaciones móviles, simultáneamente, minimizando una
función de coste, que se consigue usando un número suficiente de
ecuaciones. En cada una de estas ecuaciones, la posición de una
estación móvil es función de la posición de una estación de base en
la red y de mediciones de señales realizadas, que incluyen tiempos
de recepción. Por tanto, se elimina la necesidad de LMU para
localizar estaciones móviles usando estaciones de base no
sincronizadas.
Las mediciones de señales pueden realizarse
mediante las estaciones móviles y comprenden tiempos de recepción
de señales recibidas desde estaciones de base de la red, y,
opcionalmente, mediciones de tiempos de ida y vuelta (RTT). El
tiempo de ida y vuelta es el tiempo de propagación de ida de una
señal desde una estación de base a una estación móvil y de vuelta a
la estación de base. En función de la situación, se decide si deben
realizarse mediciones de RTT en relación con una estación de base de
servicio o una estación de base próxima. Esta decisión puede
depender, por ejemplo, del equipo disponible o de la complejidad del
sistema de red.
La posición de una estación móvil se representa
mediante coordenadas geográficas de dimensiones predeterminadas,
típicamente dos o tres coordenadas. El número de ecuaciones, el
número de estaciones móviles localizadas simultáneamente y el
número de estaciones de base implicadas necesarias para determinar
la posición de estaciones móviles, serán en función de las
dimensiones predeterminadas de las coordenadas y de la información
de los RTT.
Al determinar la posición de, al menos, dos MS
simultáneamente, resulta posible obviar el requisito de usar LMU
cuando las BS no estén sincronizadas. En este contexto,
"simultáneamente" significa que las mediciones de señales
tienen que hacerse lo bastante próximas en el tiempo como para que
los relojes de las BS no puedan derivar significativamente. En la
práctica, ello podría significar, por ejemplo, que las mediciones
tengan que hacerse en, aproximadamente, menos de un minuto.
En lo que sigue se describen algunas
realizaciones preferidas de la invención con referencia a las
figuras adjuntas. Pero la invención no se limita, en modo alguno, a
los distintos detalles de las realizaciones descritas, que se
presentan, solamente, con fines ilustrativos.
La figura 1 es una vista esquemática que ilustra
un método de determinación de posición de la técnica anterior.
La figura 2 es una vista esquemática que ilustra
otro método de determinación de posición de la técnica anterior.
La figura 3 es una vista esquemática de una
realización preferida de la invención.
La figura 4 es un diagrama que presenta
resultados de simulación del método de la invención comparados con
resultados de un método de la técnica anterior.
Al determinar la posición de, al menos, dos
estaciones móviles MS mediante la realización de mediciones de
señales que afecten, al menos, a tres estaciones de base BS, la
minimización de una función de coste proporciona las posiciones de,
al menos, dos MS. La función de coste puede obtenerse mediante un
número suficiente de ecuaciones, incluyendo cada una de ellas la
posición de una MS en función de la posición de una BS, y mediciones
de señales realizadas.
En el caso general, la distancia entre una
estación de base BS_{i} y una estación móvil MS_{j} viene dada
por la ecuación siguiente:
(1)T_{ij} =
T_{i} + d_{ij}/c+\tau_{j} +
e_{ij}
en la
que
T_{i} = T_{1},... T_{nb} denota el tiempo
de transmisión desde la BS_{i} (i = 1..., nb),
T_{ij} denota el tiempo de recepción en una
MS_{j} de una señal proveniente de una BS_{i},
\tau_{j} = \tau_{1}, \tau_{2} ...
\tau_{nm} denota un desfase de tiempo igual a la diferencia
entre la base de tiempo usada como referencia por MS_{1}, MS_{2}
... MS_{nm}, y una referencia de tiempo común,
c es la velocidad de propagación de las ondas de
radio,
e_{ij} representa errores de medición,
j = 1,..., nm, denotando nm el número de MS,
i = 1,..., nb, denotando nb el número de BS,
y
d_{ij} es la distancia entre la BS_{i} y la
MS_{j}.
\vskip1.000000\baselineskip
d_{ij} puede expresarse del modo
siguiente:
d_{ij} =
\bigparallel B_{i} - M_{j}
\bigparallel
en la
que
M_{j} denota las coordenadas de la MS_{j},
y
B_{i} denota las coordenadas de la
BS_{i}.
Como las mediciones de las MS se realizan con
referencia a la base de tiempo de cada estación móvil respectiva,
las relaciones entre las bases de tiempo de las MS, representadas
por \tau, son términos desconocidos adicionales, puesto que las
MS no están sincronizadas, es decir, no tienen una referencia de
tiempo común. Puede definirse una referencia de reloj común que sea
igual al reloj de, por ejemplo, la MS_{1}, por tanto, \tau_{1}
= 0, lo que reduciría el número de términos desconocidos en una
unidad. Además, cada BS puede medir el tiempo RTT de señales, de
ida desde la BS a una MS y de vuelta a la BS. Esta medición se
relaciona con la distancia entre MS_{j} y BS_{i} como sigue:
(2)RTT_{ij} =
2*d_{ij}/c +
v_{ij}
denotando v_{ij} un error de
medición. Debe hacerse notar que la ecuación (2) permite definir RTT
para más de una BS por cada
MS.
\newpage
La posición de una MS puede definirse mediante
dos o tres coordenadas geográficas, en función de si es necesario
determinar la posición en altura. La tercera coordenada, de altura,
puede ser necesaria en, por ejemplo, entornos montañosos o edificios
con múltiples plantas.
Es un hecho bien sabido que para calcular
valores desconocidos, el número de ecuaciones tiene que ser igual,
al menos, al número de incógnitas. Si el RTT de una estación de base
es conocido para todas las MS, el número de ecuaciones es nm*nb +
nm. Si no se conoce RTT alguno, el número de ecuaciones será nm *
nb. En ambos casos, el número de incógnitas es (C+1)*nm + nb - 1,
siendo C el número de coordenadas usadas, es decir, 2 o 3. C*nm es
el número de coordenadas desconocidas de nm estaciones móviles, nb
es el número de tiempos de transmisión T_{i} desconocidos, y nm -
1 es el número de desfases de tiempo \tau_{j} desconocidos.
Las tablas siguientes muestran el número de
ecuaciones menos el número de incógnitas para números diferentes de
MS y BS, y sus combinaciones. Las tablas incluyen casos que usan
coordenadas bi o tridimensionales, así como casos con o sin
información acerca de los RTT de una BS.
\vskip1.000000\baselineskip
Indica el número de ecuaciones menos el número
de incógnitas cuando se usen coordenadas bidimensionales, y los RTT
entre una BS y todas las MS sean conocidos.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El número de ecuaciones menos el número de
incógnitas cuando se usen coordenadas bidimensionales y los RTT
sean desconocidos.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El número de ecuaciones menos el número de
incógnitas cuando se usen coordenadas tridimensionales y los RTT
sean conocidos.
\newpage
El número de ecuaciones menos el número de
incógnitas cuando se usen coordenadas tridimensionales y los RTT
sean desconocidos.
A partir de estas tablas, puede entenderse que
los cálculos son significativamente más sencillos cuando se usen
coordenadas bidimensionales.
El requisito de un número necesario de
ecuaciones en relación con el número de incógnitas no es la única
condición para realizar determinaciones de posición con éxito. Un
caso de distribución geográfica de MS se conoce como degenerado
cuando la geometría hace imposible determinar las posiciones de las
MS. Un ejemplo trivial de caso degenerado se produce cuando las MS
estén muy cerca unas de otras, lo que dará lugar a una GDOP
inadecuada.
La figura 3 ilustra una realización preferida de
la invención, prevista en un escenario sencillo, que hace uso de dos
estaciones móviles MS_{1}, MS_{2} y tres estaciones de base
BS_{1}-BS_{3}. En este ejemplo, BS_{1} es la
estación de base de servicio en el momento considerado para MS_{1}
y MS_{2}.
Tanto MS_{1} como MS_{2} miden y comunican
tiempos de recepción, o tiempos de llegada TOA, de señales
transmitidas a partir de BS_{1}, BS_{2} y BS_{3},
respectivamente. En general, T_{ij} es el tiempo de recepción, en
MS_{j}, de una señal proveniente de BS_{i} (véase (1)). Los RTT
de MS_{1} y MS_{2} se miden en la BS_{1}. Con fines
ilustrativos, únicamente, se supone que las mediciones están libres
de ruido, siendo las ecuaciones resultantes (véanse también (1) y
(2)):
- T_{11} = T_{1} + d_{11}/c
- (3)
- T_{21} = T_{2} + d_{21}/c
- (4)
- T_{31} = T_{3} + d_{31}/c
- (5)
- T_{12} = T_{1} + d_{12}/c + \tau_{2}
- (6)
- T_{22} = T_{2} + d_{22}/c + \tau_{2}
- (7)
- T_{32} = T_{3} + d_{32}/c + \tau_{2}
- (8)
- RTT_{11} = 2*d_{11}/c
- (9)
- RTT_{12} = 2*d_{12}/c
- (10)
De la ecuación (10) puede concluirse que la
MS_{2} está situada en algún punto de un círculo definido por la
posición de BS_{1} y la distancia d_{12}. Correspondientemente,
de la ecuación (9) puede concluirse que la MS_{1} está situada en
algún punto de un círculo definido por la posición de BS_{1} y la
distancia d_{11}.
T_{1} puede determinarse sustituyendo
d_{11}, a partir de la ecuación (10), en (3). Luego, puede
determinarse \tau_{2}, sustituyendo T_{1} y d_{12}, a partir
de (9), en (6).
A continuación, se define D_{2} como la
diferencia de las distancias de MS_{1} y MS_{2} a BS_{2}:
(11)d_{22} =
d_{21} +
D_{2}
D_{2} está relacionado con la diferencia de
retardos de propagación de señales de BS_{2} a MS_{2} y
MS_{1}, es decir, D_{2} puede calcularse restando (7) de (4),
con el resultado siguiente:
D_{2} =
c*(T_{22} - T_{21} -
\tau_{2})
De modo correspondiente, se define D_{3} como
la diferencia de las distancias de MS_{1} y MS_{2} a BS_{3},
relacionada con la diferencia de retardos de propagación de señales
de BS_{3} a MS_{1} y MS_{2}, es decir,
(12)d_{31} =
d_{32} +
D_{3}
Debe hacerse notar que se ha cambiado el orden
de MS_{1} y MS_{2} con el fin de garantizar que D_{2} sea una
distancia positiva, de acuerdo con la figura 3. Ello se hace
solamente con fines ilustrativos. D_{3} puede obtenerse restando
(5) de (8):
D_{3} =
c*(T_{31} - T_{32} +
\tau_{2})
Así, MS_{1} estará localizada en una posición
definida por los tres círculos siguientes:
- -
- el círculo definido por la posición de BS_{1} y la distancia d_{11},
- -
- el círculo definido por la posición de BS_{2} y la distancia d_{21}, y
- -
- el círculo definido por la posición de BS_{3} y la distancia d_{32} + D_{3}.
\vskip1.000000\baselineskip
MS_{2} estará localizada en una posición
definida por los tres círculos siguientes:
- -
- el círculo definido por la posición de BS_{1} y la distancia d_{12},
- -
- el círculo definido por la posición de BS_{2} y la distancia d_{21} + D_{2}, y
- -
- el círculo definido por la posición de BS_{3} y la distancia d_{32}.
\vskip1.000000\baselineskip
En caso no degenerado, d_{21} y d_{32}, que
son desconocidos, pueden estimarse gráficamente ajustándolos hasta
que los tres círculos que correspondan a MS_{1} se corten en un
punto al mismo tiempo que los tres círculos que correspondan a
MS_{2} se corten en otro punto. Debe hacerse notar que cuando se
ajusten d_{21} y d_{32}, se ajustan, también, d_{22} y
d_{31} manteniendo las diferencias de distancias D_{2} y D_{3}
entre los radios. Las coordenadas de los dos puntos de intersección
proporcionarán las posiciones de MS_{1} y MS_{2}.
En la práctica se producirán errores de
medición, de manera que los seis círculos no se cortarán en dos
posiciones exactas. En el caso normal, las posiciones de las MS
pueden determinarse merced a un enfoque de minimización, por
ejemplo, usando el método de mínimos cuadrados. En resumen, ello
significa que las posiciones de las MS se seleccionan de manera que
se minimice la suma de los cuadrados de las distancias entre las MS
y los seis círculos descritos, es decir, tres círculos por MS. Ello
se conoce, en general, como minimización de una función de
coste.
coste.
En lo que sigue, se ilustra el proceso de
mínimos cuadrados en un marco algo más genérico. En primer lugar, se
eliminan los tiempos de transmisión y los desfases de tiempo
desconocidos restando dos veces, las ecuaciones (7) - (6) -((4) -
(3)) y ((8) - (6) - (5) - (3)), obteniéndose:
- T_{22} - T_{12} - (T_{21} - T_{11}) = (d_{22} - d_{12} - (d_{21} - d_{11}))/c + e_{1}
- (13)
- T_{32} - T_{12} - (T_{31} - T_{11}) = (d_{32} - d_{12} - (d_{31} - d_{11}))/c + e_{2}
- (14)
representando e_{1}, e_{2} la suma de
errores de medición individuales. En (13) y (14), las únicas
incógnitas son las coordenadas M_{1} y M_{2} de posición de las
MS, incluidas en las distancias d_{ij}. Al añadir las mediciones
RTT de (9) y (10), se tienen cuatro ecuaciones y cuatro incógnitas.
Con el fin de simplificar la notación, se define lo siguiente:
- \quad
- y_{1} = T_{22} - T_{12} - (T_{21} - T_{11})
- \quad
- y_{2} = T_{32} - T_{12} - (T_{31} - T_{11})
- \quad
- f_{1} = (d_{22} - d_{12} - (d_{21} - d_{11}))/c
- \quad
- f_{2} = (d_{32} - d_{12} - (d_{31} - d_{11}))/c
Finalmente, el criterio de mínimos cuadrados se
define a modo de formulación matricial:
- \quad
- V(M_{1},M_{2}) = [y_{1}-f_{1} y_{2}-f_{2} RTT_{11}-d_{11}/c RTT_{12}-d_{12}/c] Q
- [y_{1}-f_{1} y_{2}-f_{2} RTT_{11}-d_{11}/c RTT_{12} d_{12}/c]'
- (15)
Q es una matriz de ponderación, que se basa,
normalmente, en estimaciones de los errores de medición en las
ecuaciones (9) - (10), (13) - (14).
\newpage
Los argumentos que minimicen el criterio de
mínimos cuadrados (15) proporcionan estimaciones de las coordenadas
de posición M_{1} y M_{2}:
- M_{1}, M_{2} = arg mín V(M_{1}, M_{2})
- 16)
Ejemplo
Con el fin de evaluar la posibilidad de GDOP
inadecuada, el método del invento ha sido evaluado mediante
simulaciones numéricas y se ha comparado con un método de la técnica
anterior.
Debe hacerse notar que una vez calculadas las
posiciones de las MS, se conocen las diferencias de tiempo relativas
RTD de las BS implicadas. Ello significa que si tiene que
determinarse la posición de otra MS, es suficiente realizar
mediciones mediante esa MS solamente, siempre que los relojes de las
BS no hayan derivado significativamente entre sí.
En este ejemplo adicional, tres estaciones de
base están situadas con un patrón uniforme y 1000 estaciones móviles
están situadas al azar en la zona circundante. Se calculan los TOA
verdaderos y se añade un error, que corresponda a 100 m, a todos los
valores TOA (incluyendo los calculados merced a mediciones
realizadas por LMU y BS). Entonces, las posiciones de las MS
se estiman mediante el método de mínimos cuadrados, tanto para el
método de acuerdo con la invención como para el método por OTDOA
conocido previamente, que usa LMU).
El método del invento se evalúa en el caso en
que se realicen mediciones de RTT y se consideren coordenadas
bidimensionales. A modo de referencia, se evalúa el método por OTDOA
estándar para las mismas MS. Los resultados de esta evaluación se
muestran en la figura 4, que presenta las funciones de probabilidad
de errores para el método de la invención y para el método por OTDOA
estándar, que usa LMU. Como puede esperarse, el comportamiento del
método del invento es algo inferior al del método OTDOA, pero, por
otro lado, su puesta en práctica es más económica. Una razón para
tal comportamiento inferior radica en las características de la
GDOP.
Claims (20)
1. Un método para localizar estaciones móviles
en una red de comunicaciones móviles que incluya una pluralidad de
estaciones móviles (MS_{1} - MS_{nm}) y una pluralidad de
estaciones de base (BS_{1}-BS_{nb}), por el
que:
se realizan mediciones de señales comunicadas
entre, al menos, tres estaciones de base (BS_{1}, BS_{2},
BS_{3}) y, al menos, dos estaciones móviles (MS_{1}, MS_{2});
caracterizado por la etapa de:
- \quad
- localizar las, al menos, dos estaciones móviles, simultáneamente, merced a un número N de ecuaciones, siendo N igual a:
- nm*nb + nm
- si el tiempo de ida y vuelta (RTT) en relación con una estación de base es conocido para todas las estaciones móviles
o
- nm*nb
- si no se conoce RTT alguno
\vskip1.000000\baselineskip
- \quad
- siendo nm el número de estaciones móviles que tengan que localizarse, nb el número de estaciones de base implicadas, RTT el tiempo de ida de una señal desde una estación de base a una estación móvil y de vuelta a la estación de base, y
- \quad
- comprendiendo cada ecuación la posición de una estación móvil en función de la posición de una estación de base y las mediciones de señales realizadas.
2. El método de la reivindicación 1, por el que
las mediciones de señales realizadas incluyen el tiempo de recepción
de señales comunicadas entre dichas, al menos, tres estaciones de
base y dichas, al menos, dos estaciones móviles.
3. El método de la reivindicación 1, por el que
las mediciones de señales realizadas incluyen el tiempo de ida y
vuelta de señales comunicadas entre dichas, al menos, tres
estaciones de base y dichas, al menos, dos estaciones móviles.
4. El método de la reivindicación 1, por el que
las posiciones de las estaciones móviles se definen mediante
coordenadas de dimensiones predeterminadas.
5. El método de la reivindicación 4, por el que
las posiciones de las estaciones móviles se definen mediante dos
coordenadas.
6. El método de la reivindicación 4, por el que
las posiciones de las estaciones móviles se definen mediante tres
coordenadas.
7. El método de la reivindicación 4, por el que
dicho número de ecuaciones se basa en dichas dimensiones
predeterminadas de las coordenadas.
8. El método de la reivindicación 3, por el que
dicho número de ecuaciones se basa en la información de dichos
tiempos de ida y vuelta.
9. El método de la reivindicación 1, por el que
el número de estaciones móviles localizadas simultáneamente y el
número de estaciones de base implicadas en dichas mediciones de
señal realizadas se basan en la información de tiempos de ida y
vuelta medidos y las dimensiones predeterminadas de las coordenadas
que definan las posiciones de las estaciones móviles.
10. El método de la reivindicación 1, por el que
dichas mediciones de señales se realizan en menos de un minuto, de
manera que los relojes de las estaciones de base no puedan derivar
significativamente entre sí.
11. Un sistema para localizar estaciones móviles
en una red de comunicaciones móviles que incluya una pluralidad de
estaciones móviles (MS_{1}-MS_{nm}) y una
pluralidad de estaciones de base
(BS_{1}-BS_{nb}), por el que:
se realicen mediciones de señales comunicadas
entre, al menos, tres estaciones de base (BS_{1}, BS_{2},
BS_{3}), y, al menos, dos estaciones móviles (MS_{1}, MS_{2});
caracterizado por:
- \quad
- medios para localizar las, al menos, dos estaciones móviles, simultáneamente, mediante un número N de ecuaciones, siendo N igual a:
- nm*nb + nm
- si el tiempo de ida y vuelta (RTT) en relación con una estación de base es conocido para todas las estaciones móviles
o
- nm*nb
- si no se conoce RTT alguno
\vskip1.000000\baselineskip
- \quad
- siendo nm el número de estaciones móviles que tengan que localizarse, nb el número de estaciones de base implicadas, RTT el tiempo de ida de una señal desde una estación de base a una estación móvil y de vuelta a la estación de base, y
- \quad
- comprendiendo cada ecuación la posición de una estación móvil en función de la posición de una estación de base y las mediciones de señales realizadas.
12. El sistema de la reivindicación 11, por el
que dichas mediciones de señales realizadas incluyen el tiempo de
recepción de señales comunicadas entre dichas, al menos, tres
estaciones de base y dichas, al menos, dos estaciones móviles.
13. El sistema de la reivindicación 11, por el
que dichas mediciones de señales realizadas incluyen el tiempo de
ida y vuelta de señales comunicadas entre dichas, al menos, tres
estaciones de base y dichas, al menos, dos estaciones móviles.
14. El sistema de la reivindicación 11, por el
que las posiciones de las estaciones móviles se definen mediante
coordenadas de dimensiones predeterminadas.
15. El sistema de la reivindicación 14, por el
que las posiciones de las estaciones móviles se definen mediante dos
coordenadas.
16. El sistema de la reivindicación 14, por el
que las posiciones de las estaciones móviles se definen mediante
tres coordenadas.
17. El sistema de la reivindicación 14, por el
que dicho número de ecuaciones se basa en dichas dimensiones
predeterminadas de las coordenadas.
18. El sistema de la reivindicación 13, por el
que dicho número de ecuaciones se basa en la información de dichos
tiempos de ida y vuelta.
19. El sistema de la reivindicación 11, por el
que el número de estaciones móviles localizadas simultáneamente y el
número de estaciones de base implicadas en dichas mediciones de
señales realizadas se basan en la información de tiempos de ida y
vuelta medidos y las dimensiones predeterminadas de las coordenadas
que definan las posiciones de las estaciones móviles.
20. El sistema de la reivindicación 11, por el
que dichas mediciones de señales se realizan en menos de un minuto,
de modo que los relojes de las estaciones de base no puedan derivar
significativamente entre sí.
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