ES2958511T3 - Dispositivos y métodos para determinar la posición de un terminal móvil - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a dispositivos y métodos para determinar la posición de un terminal móvil (110) con la ayuda de un sistema de comunicación inalámbrica (100). El terminal móvil (110) está configurado para recibir una señal de referencia (157a, 157b) desde un punto de referencia (140a, 140b) del sistema de comunicación inalámbrica (100), para recibir una información de asistencia de posicionamiento (154) relacionada con el punto de referencia. (140a, 140b), y para determinar una posición del terminal móvil (110) en base a la información de asistencia de posicionamiento (154) y la señal de referencia (157a, 157b). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivos y métodos para determinar la posición de un terminal móvil
Campo de la invención
La presente invención se refiere a determinar la posición de un terminal móvil y especialmente a dispositivos y métodos para determinar la posición del terminal móvil con la asistencia de un sistema de comunicación inalámbrico.
Antecedentes
Una determinación precisa de una posición (en la bibliografía también llamada "posicionamiento" o "localización") es un requisito cada vez más importante para nuevos tipos de dispositivos y casos de uso en redes celulares de quinta generación (5G). En las redes de telecomunicaciones convencionales, existen dos tipos principales de técnicas de posicionamiento de alta precisión: basadas en red y basadas en dispositivos.
En las técnicas de posicionamiento basadas en red, la ubicación del equipo de usuario (UE) se estima en la estación base BS o en una entidad de red centralizada: el posicionamiento basado en red generalmente permite un posicionamiento ubicuo de alta precisión al permitir una alta complejidad computacional en la áreas de cobertura de red con alta eficiencia energética (véase por ejemplo el documento de M. Koivisto, et al.: "High-Efficiency Device Localization in 5G Ultra-Dense Networks: Prospects and Enabling Technologies", IEEE Communications Magazine, 2017). Puede incurrir en una mayor sobrecarga de informes que los métodos de posicionamiento basados en dispositivos porque el UE necesita retroalimentar los informes de medición correspondientes a la estimación del retraso de tiempo, la potencia de señal recibida, el ángulo de llegada, etc.
Las técnicas de posicionamiento basadas en la red se pueden categorizar en técnicas basadas en ángulos (véase, por ejemplo, el documento de Koivisto et al: "Joint 3D Positioning and Network Synchronization in 5G Ultra-Dense Networks Using UKF and EKF", GC Workshop 2016), enfoques basados en la intensidad de señal recibida (RSS) (véase, por ejemplo, el documento de SEYED A. (REZA) ZEKAVAT y R. MICHAEL BUEHRER: "Handbook of Position Location - Theory, Practice and Advances", IEEE press y Wiley), y Enfoques basados en la hora de llegada (TOA) o la diferencia horaria de llegada (TDOA) (véase, por ejemplo el documento de Lemic et al: "Localization as a feature of mmWave communication", IWCMC 2016).
En técnicas basadas en ángulos: por ejemplo, ángulo de llegada (AOA) o ángulo de salida (AOD), se realiza una estimación de AOD y AOA, y luego se deduce la información de posición utilizando estimación bayesiana recursiva, por ejemplo, utilizando el filtro de Kalman extendido (EKF) o el filtro de Kalman sin aroma (UKF). En los enfoques basados en RSS, se realiza una estimación de la información de alcance y luego se determina la posición utilizando posiciones conocidas a priori de los transmisores o desde una base de datos de posicionamiento que contiene asignaciones de intensidad de señal a posición. Estos esquemas están en general sujetos a atenuaciones, interferencias o errores aleatorios. Los enfoques basados en TOA o TDOA también se emplean en sistemas LTE/LTE-A convencionales. En general, necesitan la cooperación de más de una estación base y están sujetos a errores de sincronización y de rutas múltiples.
En los tipos basados en dispositivos, el terminal móvil determina su propia posición, por ejemplo, utilizando un sistema global de navegación por satélite GNSS. En el lado del UE es deseable tener menos complejidad computacional para la estimación del posicionamiento. Por lo general, el posicionamiento basado en dispositivos se realiza de manera distribuida, con menos sobrecarga de informes. Los sacrificios prácticos considerados en el posicionamiento basado en dispositivos o redes implican principalmente el rendimiento de la precisión del posicionamiento, la complejidad y la sobrecarga de informes en términos de número de usuarios de apoyo.
En las redes celulares 5G, una miríada de tipos de dispositivos como drones, sensores, vehículos, robots, etc. podrían equiparse con módulos de radio 5G que actúan como terminales móviles. A diferencia de los teléfonos inteligentes, estos dispositivos requieren un posicionamiento preciso para tareas más críticas como la navegación, el conocimiento de la situación, la planificación de rutas, etc. Estos dispositivos típicamente se equipan con otros sensores como receptores del sistema de satélites de navegación global (GNSS), Unidad de Medida Inercial (IMU), cámara(s), etc., que ayudan en su posicionamiento.
Para proporcionar una precisión de posicionamiento mejorada, el posicionamiento basado en redes es ineficiente en recursos en comparación con el posicionamiento basado en dispositivos porque el posicionamiento basado en redes requiere retroalimentación del UE para ejecutar los algoritmos de posicionamiento en un nodo de red. La sobrecarga de recursos debido a esta retroalimentación del UE puede ser muy grande, particularmente cuando los requisitos de posicionamiento son altos (con respecto a la precisión y/o la latencia del posicionamiento). Además, la posición calculada debe enviarse al dispositivo en el enlace descendente, lo que aumenta aún más la latencia de posicionamiento y la sobrecarga de recursos. El posicionamiento centrado en redes de alta precisión no puede admitir una gran cantidad de usuarios sin congestionar el enlace ascendente o reducir la frecuencia de informes, lo que afecta la precisión del posicionamiento.
Con el fin de cumplir con los desafiantes requisitos de posicionamiento para los sistemas 5G con cobertura ubicua, se conciben algunos habilitadores de la técnica anterior en 5G. En pocas palabras, aplicación de densificación de red (es decir, red ultradensa (UDN), uso de banda de frecuencia grande en espectro de alta frecuencia (por ejemplo, mmWave) y empleo de MIMO masivo. En primer lugar, la densificación de la red aumenta la probabilidad de conexiones de línea de visión (LOS), por lo que reduce los errores de posicionamiento provocados por errores de rutas múltiples y no LOS (NLOS). En segundo lugar, el uso de grandes bandas de frecuencia disponibles en el espectro mmWave permite una resolución más alta para la estimación de componentes de rutas múltiples y retrasos de propagación, lo que lo hace beneficioso para una estimación de posicionamiento más precisa. Combinado con técnicas de múltiples antenas de distribución grande (por ejemplo, 64 o 128 antenas), el posicionamiento en alta frecuencia puede beneficiarse de una estimación basada en ángulos más precisa utilizando transmisiones direccionales (por ejemplo, formación de haces) con interferencia reducida, así como conectividad multienlace.
En la formación de haces basada en ubicación o posición, el transmisor envía una señal formada por haz a un receptor basándose en información a priori de la posición del receptor. Específicamente, el vector de peso de formación de haces de transmisión hacia un receptor (por ejemplo, un UE) se diseña en función de la posición del receptor con respecto al transmisor. En el caso de la formación de haces de recepción basada en la posición, la red estima y realiza un seguimiento de los ángulos necesarios para diseñar los vectores de formación de haces de recepción. Los vectores de peso de formación de haces de recepción se pueden calcular de dos maneras: 1) en el receptor, basándose en las señales de referencia transmitidas por el transmisor; y 2) en el transmisor, basándose en estimar el AoAs en el receptor y luego cuantificando y transmitiendo los vectores de peso de formación de haces de recepción al receptor a través de un canal de control. Los procedimientos detallados se describen en el documento de Kela. P et al.: "Location Based Beamforming in 5G Ultra-Dense Networks", Conferencia de tecnología vehicular IEEE (VTC-Fall), 2016.
Estrechamente relacionado con la formación de haces basada en la ubicación está el concepto de "haces de control" que se definen en 3GPP como haces que contienen información de control. Por lo general, se utilizan para el acceso inicial, la sincronización y la señalización basada en la ubicación (consulte, por ejemplo, el documento de R1-1700772 "On forming wide beams", 3GPP TSG-RAN WG1 #87ah-NR Spokane, WA, EE. UU., enero de 2017).
En el documento US 2003/0090418 A1, se describe un formador de haces inteligente para un sistema de antena de distribución en fase que construye y transmite múltiples haces simultáneamente, cada uno de los cuales contiene datos codificados para múltiples usuarios utilizando, en particular, un único dispositivo de control de ganancia y fase programables por elemento de antena y un único modulador de datos para todo el sistema.
El documento US 2017/208563 A1 se refiere a métodos, sistemas, medios legibles por ordenador y aparatos para usar una celda pequeña como un agente de colaboración colectiva fiable. Según este documento, una celda pequeña instalada en una ubicación conocida puede observar una o más señales inalámbricas en la ubicación conocida, en donde la celda pequeña comprende un receptor de escucha de red incorporado para observar señales de enlace descendente celular. Posteriormente, la celda pequeña puede proporcionar, al menos a un servidor de colaboración colectiva, información que identifica la ubicación y describe una o más propiedades detectadas de una o más señales inalámbricas observadas. Además, la información proporcionada a al menos un servidor de colaboración colectiva es una configuración de señal de referencia de posicionamiento (PRS) basada en señales de enlace descendente LTE observadas. Además, la información proporcionada a al menos un servidor de colaboración colectiva se configura para ser utilizada por al menos un servidor de colaboración colectiva para proporcionar información de asistencia de posición.
El documento US 2012/258733A1 se refiere a un método, un aparato y un sistema para adquirir una o más mediciones basadas en red en un servidor de ubicación desde una red de acceso de radio que da servicio a un equipo de usuario (UE). Se puede transmitir un primer mensaje al UE desde el servidor de ubicación, donde el primer mensaje comprende al menos una de una o más mediciones basadas en la red. El UE puede determinar una ubicación del UE basándose al menos en parte en una o más mediciones basadas en la red.
El documento US 2016/057580 A1 describe sistemas, métodos, aparatos y medios legibles por ordenador para proporcionar datos de asistencia de reconocimiento de interferencia de radiofrecuencia (RFI) a receptores del sistema global de navegación por satélite (GNSS). En particular, un primer método incluye recibir en un servidor de ubicación información situacional RFI. El primer método incluye además el mantenimiento de al menos una base de datos dependiente del tiempo y la ubicación de una situación de RFI. El primer método incluye además enviar al menos un mensaje de datos de asistencia a al menos un receptor que incluye la información situacional RFI. Además, un segundo método incluye recibir datos de asistencia de reconocimiento de RFI desde un servidor de ubicación. El segundo método incluye además adaptar una medición de ubicación de posición según los datos de asistencia de reconocimiento de RFI recibidos. El segundo método incluye además calcular una ubicación del receptor basándose al menos en parte en la medición de ubicación de posición adaptada.
El documento US 2016/077185 A1 divulga una pluralidad de conjuntos de mediciones colaborativas para antenas recibidos de una pluralidad de estaciones móviles (MS) con un almanaque de estaciones base (BSA), basado en una estimación de ubicación de medición y una medición estimación de la incertidumbre de ubicación asociada con cada conjunto de mediciones. Se puede obtener un mapa que comprende una pluralidad de capas de mapa, donde cada capa de mapa asocia ubicaciones en el BSA con valores de calibración de enlace directo (FLC) espacialmente variables para la antena derivados de los datos de BSA actualizados, donde cada valor de FLC espacialmente variable se asocia con una ubicación correspondiente en los datos actualizados de BSA. Las capas de mapas, que también pueden incluir un mapa de rutas múltiples y/o capas de intensidad de la señal recibida, pueden proporcionarse a las MS como datos de asistencia de ubicación.
En particular, este documento divulga un método en una estación móvil que comprende: obtener datos de asistencia de ubicación que comprenden un mapa, en donde el mapa comprende una pluralidad de capas de mapa, y la pluralidad de capas de mapa comprende uno o más Capas de mapa de Calibración de Enlace Hacia Delante (FLC), en donde cada capa de mapa de FLC asocia una pluralidad de entradas en un Almanaque de estaciones base (BSA) con valores correspondientes de Calibración de Enlace Hacia Delante (FLC) espacialmente variables para señales transmitidas por una o más antenas. El método comprende además la etapa de: realizar, en función de los datos de asistencia de ubicación, mediciones para obtener conjuntos de medición que comprenden mediciones de señal para un subconjunto de una o más antenas, en donde cada conjunto de mediciones corresponde a una antena en el subconjunto de la una o más antenas; determinar mediciones calibradas aplicando, en función de los datos de asistencia de ubicación, una calibración que comprende al menos un valor de FLC espacialmente variable correspondiente a una primera estimación de posición de la MS a cada medición en al menos un conjunto de mediciones; y determinar una segunda estimación de posición de la MS y una incertidumbre de posición correspondiente basada, en parte, en las mediciones calibradas en el al menos un conjunto de mediciones.
El documento "LPP Extensions Specification", XP 064191096, especifica la versión 1.0 de las extensiones OMA LPP (LPPe) y se relaciona con el protocolo LPP de posicionamiento LTE, que es un protocolo de posicionamiento para el plano de control E-UTRAN. LPP se ha diseñado de tal manera que también se puede utilizar fuera del dominio del plano de control, como en el plano de usuario en el contexto de SUPL. Cada uno de los mensajes elementales LPP (Solicitud y provisión de capacidades e información de ubicación y datos de asistencia) incluye un contenedor, una EPDU, que puede ser utilizada por foros de estandarización externos a 3GPP para definir sus propias extensiones a los mensajes LPP. Las extensiones OMA LPP aprovechan esta opción. Según este documento, las ventajas resultantes de la creación de LPPe por parte de OMA sobre el LPP definido por 3GPP incluyen la convergencia de los protocolos de posicionamiento del plano de usuario y de control, la reducción de la carga de trabajo y la posibilidad de utilizar la misma pila de protocolos LPP y LPPe en el plano de usuario y de control.
Compendio
Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar dispositivos y métodos para determinar una posición de un terminal móvil de una manera más precisa y/o ahorrando recursos en comparación con la técnica anterior.
La invención se define por un terminal móvil según la reivindicación 1 y un servidor de localización según la reivindicación 7. Otras realizaciones se definen en las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de los dibujos
Fig. 1 es un diagrama de bloques esquemático que muestra un ejemplo de un sistema de comunicación inalámbrico y un terminal móvil.
Figs. 2a a 2d muestran etapas de un ejemplo de un método para determinar una posición del terminal móvil con la asistencia del sistema de comunicación inalámbrico.
Figs. 3a y 3b muestran escenarios ejemplares alternativos para determinar una posición del terminal móvil con la asistencia del sistema de comunicación inalámbrico.
Fig. 4 muestran otro escenario ejemplar para determinar una posición del terminal móvil con la asistencia del sistema de comunicación inalámbrico.
Figs. 5a y 5b muestran escenarios ejemplares adicionales para determinar una posición del terminal móvil con la asistencia del sistema de comunicación inalámbrico.
Figs. 6a y 6b muestran escenarios ejemplares adicionales para determinar una región de interés y para la señalización.
Puesto que la presente invención se presenta por el conjunto de reivindicaciones adjuntas, a continuación, las partes de la descripción que se refieren a los dibujos que no están cubiertas por las reivindicaciones no se presentan como realizaciones de la invención, sino como ejemplos ilustrativos útiles para entender la invención.
Descripción detallada
A continuación, se describe la implementación de la divulgación con referencia a las figuras adjuntas.
La Fig. 1 es un diagrama de bloques esquemático que muestra un esquema general de un sistema de comunicación inalámbrico 100 y un terminal móvil 110 según una implementación de la divulgación.
El terminal móvil 110 puede ser un equipo de usuario (UE) como un teléfono móvil utilizado por un usuario, o cualquier módulo de radio capaz de enviar y recibir señales hacia o desde el sistema de comunicación inalámbrico 100. Dicho módulo de radio que actúa como terminal móvil puede, por ejemplo, proporcionarse en un sensor, una máquina, un robot, un vehículo, un dron o similar. El terminal móvil 110 se configura para enviar una solicitud 151 de información de asistencia al posicionamiento al sistema de comunicación inalámbrico 100 y para recibir la información de asistencia al posicionamiento 154 del sistema.
El sistema de comunicación 100 comprende un servidor de ubicación 120. El servidor de ubicación puede ser un servidor dedicado con fines de localización, o implementarse en otro servidor incluido en el sistema de comunicación 100. La funcionalidad del servidor de ubicación 120 también puede distribuirse en más de un servidor comprendido en el sistema de comunicación 100. A continuación, el término "servidor de localización" designa la unidad funcional proporcionada en el sistema de comunicación 100 con el fin de localización.
El sistema de comunicación inalámbrico 100 comprende además una estación base 130 y uno o más puntos de referencia 140a, 140b. La estación base 130 es un transmisor/receptor capaz de comunicarse con el terminal móvil 110. Puede ser, por ejemplo, una estación base para cualquier estándar de red convencional o futuro, como una estación transceptora base para GSM, un nodoB para UMTS, un enodoB para LTE o similares. Los puntos de referencia 140a, 140b son transmisores capaces de enviar señales de referencia 157a, 157b al terminal móvil 110. Como ejemplo, en la Fig. 1 se muestran dos puntos de referencia 140a, 140b, pero la presente invención no se limita a ellos. Puede proporcionarse cualquier número adecuado de puntos de referencia. Por otra parte, la propia estación base 130 puede actuar como punto de referencia enviando una señal de referencia de modo que no se requiera ningún punto de referencia adicional.
Como ejemplo, se considera una red heterogénea en donde la estación base 130 es una estación base de baja frecuencia que opera en un intervalo de baja frecuencia (LF) por debajo de 6 GHz, mientras que los puntos de referencia son transmisores de alta frecuencia que operan en un intervalo de alta frecuencia (HF) por encima de 6 GHz. En este caso, el terminal móvil 110 tiene que ser adecuado para conectividad multienlace (LF/HF). Los puntos de referencia de HF pueden ser estaciones base de HF, puntos de recepción de transmisión de ondas milimétricas (mmWave TRP), puntos de acceso de HF (AP), anclajes de UE o similares. Sin embargo, la presente invención no se limita al ejemplo anterior. La estación base 130 también puede ser una estación base hF, y/o los puntos de referencia pueden ser estaciones base LF, puntos de recepción de transmisión y/o puntos de acceso.
Los puntos de acceso y/o anclajes de UE podrían, por ejemplo, cambiar su posición, orientación de antena y configuración para soportar mejor la localización. Dichos cambios deben ser actualizados y compartidos por el sistema de comunicación inalámbrico en tiempo real para garantizar que la información de asistencia al posicionamiento esté siempre actualizada.
El terminal móvil 110 se configura para determinar su posición con la asistencia del sistema de comunicación inalámbrico 100. Para esta finalidad, envía una solicitud 151 de información de asistencia al posicionamiento al sistema de comunicación inalámbrico 100. La solicitud 151 es recibida por la estación base 130 y enviada al servidor de ubicación 120.
El servidor de ubicación 120 determina una información de asistencia al posicionamiento 154 para ser enviada al terminal móvil 110. Esta información de asistencia al posicionamiento se relaciona con los puntos de referencia 140a, 140b que están destinados a transmitir una señal de referencia 157a, 157b al terminal móvil 110. Esta información de asistencia al posicionamiento puede comprender información de configuración de antena del punto de referencia y/o información relacionada con geometría del punto de referencia y/o información relacionada con programación.
La información de configuración de antena puede incluir una orientación de antena y/o una configuración de haz, y/o errores de calibración y/o instalación del punto de referencia. La orientación de la antena puede estar dada por un ángulo de elevación o un ángulo de inclinación hacia abajo, por ejemplo 0-10° en pasos de 0,5°, y/o un ángulo de acimut, por ejemplo 0-180° en pasos de 0,5°. La configuración de haz puede estar dada por el número de haces por puerto de antena y/o el ancho de haz o la dispersión angular, por ejemplo a 3dB, 10dB, etc., y/o el ángulo de salida (AoD) con respecto al sistema de coordenadas local del punto de referencia y/o la identificación de haz a la asignación de puerto de antena y/o la asignación de haz a la asignación de AoD. Los errores de calibración y/o instalación pueden estar dados por un desajuste de calibración, por ejemplo en el intervalo de -0,5° a 0,5°, y/o un desajuste de instalación, por ejemplo en el intervalo de -0,6° a 0,6°.
La información relacionada con geometría puede incluir una altura y/o coordenadas de posición global y/o un error estimado en las coordenadas de posición global de una antena o un conjunto de antenas, por ejemplo, un conjunto de antenas 2D, del punto de referencia. La altura de la antena o conjunto de antenas se puede dar en m o cm. Las coordenadas de posición global de la antena o conjunto de antenas se pueden dar como longitud y latitud. Pueden ser, por ejemplo, coordenadas obtenidas a través de un sistema global de navegación por satélite GNSS. El error estimado en las coordenadas de posición global puede darse como una variación de las coordenadas de posición GNSS y/o como un error de posicionamiento estimado (EPE) de un receptor GNSS.
La información relacionada con programación puede incluir subtramas de transmisión y/o una periodicidad de transmisión y/o asignaciones de recursos. Las subtramas de transmisión y la periodicidad se pueden dar, por ejemplo, como (10 * nf [ns/2] - A<prs>) mod T<prs>= 0, en donde ns es el número de trama de sistema, nf es el número de ranura dentro de la trama de radio, A<prs>es el desplazamiento de subtrama dentro de la periodicidad T<prs>de las señales de referencia de posicionamiento (PRS). Las asignaciones de recursos pueden darse, por ejemplo, como índices de los elementos de recursos y/o bloques de recursos y/o símbolos OFDM que contienen las señales de referencia.
Para determinar el contenido de la información de asistencia al posicionamiento 154, el servidor de ubicación 120 puede, por ejemplo, tener en cuenta una ubicación aproximada y/o una trayectoria de movimiento del terminal móvil solicitante 110. El servidor de ubicación puede solicitar información de asistencia actualizada 155, 156a, 156b de los puntos de referencia relevantes 130 (si la estación base actúa como punto de referencia), 140a, 140b. El servidor de ubicación 120 puede determinar además con qué frecuencia debe actualizarse tal PAI.
El servidor de ubicación 120 también puede determinar un esquema de transmisión para transmitir la información de asistencia al posicionamiento 154 desde la estación base 130 al (los) terminal(es) móvil(es) 110, por ejemplo, teniendo en cuenta la ubicación aproximada y/o la trayectoria de movimiento y/o el número y/o distribución del (de los) terminal(es) móvil(es) solicitante(s) 110. Alternativamente, la decisión correspondiente también puede tomarla la propia estación base 130.
Ejemplos de esquemas de transmisión para la información de asistencia al posicionamiento PAI pueden incluir, entre otros:
• Difundir el PAI a múltiples terminales móviles, si, por ejemplo, el posicionamiento de alta precisión es un servicio requerido dentro de una Región de Interés (Rol);
• Multidifundir el PAI a múltiples terminales móviles, si por ejemplo, múltiples terminales móviles dentro de la RoI envían una solicitud de información de asistencia al posicionamiento;
• Monodifundir el PAI a un único terminal móvil, si un único terminal móvil solicita información de asistencia al posicionamiento específica o se requiere seguimiento de movilidad.
La estación base de servicio, generalmente una estación base LF, puede transmitir el PAI con un haz ancho para cubrir la RoI. La estación base también puede transmitir el PAI usando formación de haces que se basa en al menos una posición aproximada de un terminal móvil, un ROI, un contenido del PAI. Por barrido de haz conjunto y/o separado, el PAI puede transmitirse junto con otra información del sistema. Se puede utilizar una red de frecuencia única donde todas las estaciones base (preferiblemente estaciones base h F) dentro de la RoI envían el PAI en un cierto intervalo de tiempo.
Finalmente, el servidor de ubicación 120 transmite el PAI a la estación base 130 que reenvía el PAI 154 a los terminales móviles 110 según un esquema de transmisión como se describe anteriormente. Además, cada uno de los puntos de referencia involucrados envía una señal de referencia 157a, 157b.
El terminal móvil recibe la información de asistencia al posicionamiento 154 y la(s) señal(es) de referencia 157a, 157b. Luego determina, de manera basada en dispositivo, la posición del terminal móvil 110 en función de la información de asistencia al posicionamiento recibida 154 y la(s) señal(es) de referencia recibida(s) 157a, 157b. Luego puede proporcionar información de posición al sistema de comunicación inalámbrico 100, preferiblemente al servidor de ubicación 120. La información de posición puede consistir en la posición determinada del terminal móvil 110 y la calidad de la estimación.
El terminal móvil 110 puede, por ejemplo, determinar información relacionada con ángulo de la señal de referencia 157a, 157b, y luego determinar su posición en función de la información relacionada con ángulo y la información de asistencia al posicionamiento 154. En particular, el terminal móvil puede determinar la información relacionada con ángulo basándose en una medición del Ángulo de Salida y/o una medición del Ángulo de Llegada.
Adicional o alternativamente, el terminal móvil 110 puede, por ejemplo, determinar información relacionada con tiempo de la señal de referencia 157a, 157b, y luego determinar su posición en función de la información relacionada con tiempo y la información de asistencia al posicionamiento 154. En particular, el terminal móvil puede realizar una medición de Hora de Llegada y/o una medición de Diferencia de Hora de Llegada para determinar la información relacionada con el tiempo.
Se puede utilizar cualquier otro método conocido para determinar la posición a partir de las señales de referencia.
Con los dispositivos y los métodos descritos anteriormente, es posible, por ejemplo, realizar una determinación asistida por red de la posición del terminal móvil en un sistema de comunicación inalámbrico en el propio terminal móvil, es decir, en una manera basada en dispositivo, pero de una manera habilitada por red. En comparación con una determinación de la posición totalmente basada en red, se pueden ahorrar recursos de red y se puede mejorar la precisión de la determinación de la posición. Además, la precisión de la determinación de posición también puede mejorarse con respecto a una determinación de la posición basada en un dispositivo convencional sin la asistencia de la red, por ejemplo usando un sistema global de navegación por satélite GNSS.
El rol del sistema de comunicación inalámbrico es proporcionar posicionamiento preciso como servicio, que es un tipo de posicionamiento basado en dispositivos habilitado por red: se basa en la red para proporcionar información de asistencia al posicionamiento (activado por red) a determinados tipos de terminales móviles, que a su vez utilizan esta información para estimar su propia posición localmente (basado en dispositivo). Desde el punto de vista de la utilización de recursos, el servicio de posicionamiento propuesto es altamente eficiente en recursos. Varios nuevos casos de uso y aplicaciones son naturalmente adecuados para este tipo de posicionamiento basado en dispositivos habilitados para redes, por ejemplo, navegación de drones, localización de robots, etc.
A continuación, se describen implementaciones que se relacionan con diferentes escenarios o ejemplos de implementación a los que se puede aplicar el esquema general de la invención descrito anteriormente con referencia a la Fig. 1. Las implementaciones se describen en el contexto de un escenario de conectividad dual donde están involucradas las estaciones base por debajo de 6 GHz (LF BS) y los puntos de transmisión y recepción (TRP) de mmWave. Debido a las características de propagación de la señal de la banda mmWave, la señal tiende a llegar desde una ruta de visibilidad directa. Esto hasta cierto punto simplifica el posicionamiento. Sin embargo, el procedimiento de transmisión de PAI descrito en las implementaciones se puede aplicar a otros escenarios de enlaces múltiples, como una red heterogénea que consiste en celdas pequeñas y macro BS.
Las Figs. 2a a 2d muestran las etapas de un método para determinar una posición del terminal móvil con la asistencia del sistema de comunicación inalámbrico según una implementación de la divulgación, en donde el posicionamiento de mmWave se habilita mediante el posicionamiento celular convencional.
Dado que los TRP mmWave permiten un mayor uso de ancho de banda y el despliegue de un gran conjunto de antenas 2D, ofrecen un gran potencial para mejorar la precisión del posicionamiento. Sin embargo, debido a la cobertura limitada y la sensibilidad al bloqueo, generalmente se recomienda la conectividad dual a una estación base de baja frecuencia (LF BS) como un eNodeB. En esta implementación, el procedimiento de posicionamiento se describe utilizando los TRP mmWave como puntos de referencia.
En la Fig. 2a se muestra una primera etapa. El terminal móvil 210 puede estimar su posición utilizando técnicas de posicionamiento convencionales, por ejemplo, GNSS. Luego, esta estimación aproximada se informa a la red, donde se puede determinar el Rol. Como alternativa, la estimación de posicionamiento aproximado también se puede realizar en el lado de la red utilizando una diferencia de hora de llegada observada (OTDoA) y/o una medición de diferencia de hora de llegada de enlace ascendente (UTDoA). Esto se indica en la Fig. 2a por las diferencias de tiempo T<1>, T<2>, T3 con respecto a tres LF BS 230a, 230b, 230c. En este caso, el informe de posición no es necesario ya que la posición se determina en la propia red.
En la Fig. 2b se muestra una segunda etapa. En el caso de que se desee una mejora de posicionamiento de alta precisión, el terminal móvil 210 envía una solicitud 251 de PAI que es recibida por la estación base 230 y enviada al servidor de ubicación 220.
En la Fig. 2c se muestra una tercera etapa. Basado en la Rol 260 determinado en la etapa 1, el servidor de ubicación 220 obtiene la configuración actualizada de los TRP de mmWave relevantes, a saber, los puntos de referencia 240a y 240b. Esta información se transmite como un PAI 254 al terminal móvil solicitante 210 a través de la estación base 230 que es un LF eNodeB que tiene una amplia cobertura.
En la Fig. 2d se muestra una cuarta etapa. Los puntos de referencia 240a y 240b envían señales de referencia 257a, 257b al terminal móvil 210. Basándose en las señales de referencia recibidas 257a, 257b y el PAI 254 recibido, el terminal móvil 210 determina su posición en las coordenadas globales usando, por ejemplo, una medición de AoD y/o AoA como se describe anteriormente.
Las Figs. 3a y 3b muestran escenarios alternativos para un método para determinar una posición del terminal móvil con la asistencia del sistema de comunicación inalámbrico según una implementación de la divulgación, en donde la información de asistencia al posicionamiento se transmite bajo actualizaciones inducidas por la red. Aunque la configuración de antena/haz y los parámetros físicos de los puntos de referencia suelen ser estáticos, a veces es necesario actualizar el PAI.
La Fig. 3a muestra un ejemplo de escenario similar al que se muestra en la Fig. 2b. Se proporciona una estación base LF 330 que tiene un área de cobertura LF 370 y tres TRP mmW como puntos de referencia 340a, 340b, 340c, cada uno con un área de cobertura mmW 380a, 380b, 380c. Además, se proporcionan múltiples terminales móviles. El terminal móvil 310a es el que tiene una solicitud de posicionamiento de alta precisión. Se determina una primera RoI 360a para este terminal móvil 310a. Los terminales móviles 310b, 310c se colocan dentro de esta primera ROI 360a, los terminales móviles 310d, 310e se colocan fuera de ella.
La Fig. 3b muestra un ejemplo de escenario en el que se introduce un área mejorada de posicionamiento temporal de alta precisión (segundo RoI 360b) además de la primera RoI 360a existente. Cuando se introduce un nodo nómada 311a, 311b que tiene un área de cobertura 390a, 390b, el servidor de ubicación solicitará las coordenadas 3D precisas y los ajustes de antena/haz de estas entidades de red. Lo mismo se aplica si se activa un anclaje de UE. Esta información luego será difundida por el LF BS 330 a todos los terminales móviles 310d, 310e, 310f, 310g dentro del segundo RoI 360b y permite que los terminales móviles en el segundo RoI 360b exploten los puntos de referencia en su entorno y estimen su posición más precisamente. Bajo esta circunstancia, se proporcionan diferentes PAI a terminales móviles dentro de la primera RoI 360a existente y aquellos en la segunda RoI 360b.
La Fig. 4 muestra otro ejemplo de escenario para un método para determinar una posición del terminal móvil con la asistencia del sistema de comunicación inalámbrico según una implementación de la divulgación, en donde el terminal móvil se está moviendo. Por lo tanto, se requiere una estrategia de transmisión de PAI para el seguimiento de la movilidad. El terminal móvil en este ejemplo de escenario se conecta a un dron. El servidor de ubicación puede determinar el contenido y el esquema de transmisión del PAI según la movilidad del terminal. Dependiendo de una ubicación aproximada, la dirección de movimiento y la velocidad del dron, el servidor de ubicación puede determinar un período de actualización del PAI. El servidor de localización también puede predecir los puntos de referencia que el terminal móvil podría encontrar en el futuro e incluir su información en el PAI.
Se proporciona una estación base 430 de baja frecuencia que tiene un área de cobertura de baja frecuencia 470 y TRP de cuatro mmW como puntos de referencia 440a, 440b, 440c, 440d. En un primer lugar, el terminal móvil<410a envía una solicitud de p>A<i>.<La solicitud de PAI puede contener la trayectoria a largo plazo del terminal móvil>410a, incluyendo por ejemplo una dirección de movimiento, una velocidad y/o coordenadas de su destino actual. El servidor de ubicación (que no se muestra en la imagen) predice a partir de la trayectoria de movimiento estimada del dron o de la trayectoria a largo plazo transmitida que el punto de referencia relevante para enviar el PAI como respuesta a la solicitud será el mmW TRP 440b. La estación base 430 envía un haz 480a al terminal móvil 410a en la primera ubicación, transmitiendo así PAI que incluye información relacionada con el punto de referencia 440b. De manera similar, la estación base 430 en un momento posterior envía un haz 480b al terminal móvil 410b que ahora se ha movido a una segunda ubicación, transmitiendo así PAI que incluye información relacionada con el punto de referencia 440c. En un momento posterior, la estación base 430 envía un haz 480c al terminal móvil 410c, que ahora se ha movido a una tercera ubicación, transmitiendo de ese modo PAI que incluye información relacionada con el punto de referencia 440c.
Las Figs. 5a y 5b muestran otro ejemplo de escenario para un método para determinar una posición del terminal móvil con la asistencia del sistema de comunicación inalámbrico según una implementación de la divulgación, en donde el PAI se transmite por multidifusión basada en una región de interés (Rol), especialmente en un entorno dinámico en donde los terminales móviles están en movimiento.
Cuando múltiples terminales móviles solicitan asistencia al posicionamiento de alta precisión, PAI puede transmitirse a un grupo de terminales móviles dentro de la RoI mediante multidifusión. Para el grupo de multidifusión, el PAI consiste en la información sobre los TRP mmW requeridos para el grupo particular de UE. En caso de que se cambie la distribución de terminales móviles, se deberá actualizar la agrupación multidifusión así como el PAI de interés correspondiente.
La Fig. 5a muestra un ejemplo de escenario en un primer momento. Se proporciona una estación base LF 530 que<tiene un área de cobertura>L<f 570 y cinco TRP mmW como puntos de referencia 540a-540e, cada uno con un área>de cobertura mmW 580a-580e. Además, se proporcionan múltiples terminales móviles 510a-510e y un nodo nómada 511.
Dependiendo de su posición, los terminales móviles 510a-510e y el nodo nómada 511 se agrupan en dos grupos de multidifusión. Esto puede, por ejemplo, ser realizado por el servidor de ubicación (no mostrado en la figura). Un primer grupo de multidifusión comprende los terminales móviles 510a-510c, uno segundo los terminales móviles 510d, 510e y el nodo nómada 511. El LF BS 530 envía un primer haz 560a, multidifundiendo de ese modo PAI que incluye información relacionada con los puntos de referencia 540a-540c al primer grupo de multidifusión, y un segundo haz 560b, multidifundiendo de ese modo PAI que incluye información relacionada con los puntos de referencia 540d, 540e al segundo grupo de multidifusión.
La Fig. 5b muestra el ejemplo de escenario de la Fig. 5a en un momento posterior. La mayoría de los terminales móviles 510a-510e y el nodo nómada 511 han cambiado de posición. Por tanto, tanto el contenido como el esquema de transmisión del PAI se modifican. El primer grupo de multidifusión comprende ahora los terminales móviles 510a, 510b y el nodo nómada 511. El segundo grupo de multidifusión comprende los terminales móviles 510c-510e. El LF b S 530 envía un primer haz 580a, multidifundiendo de ese modo PAI que incluye información relacionada con los puntos de referencia 540a-540c al primer grupo de multidifusión, y un segundo haz 580b, multidifundiendo de ese modo PAI que incluye información relacionada con los puntos de referencia 540d, 540e al segundo grupo de multidifusión. Un ancho de haz de los correspondientes haces multidifusión puede adaptarse según las posiciones de los puntos de referencia cuya PAI se codifica en los haces y la Rol actualizada de los terminales móviles solicitantes.
La agrupación de los terminales móviles puede señalarse a los TRP que pueden decidir cómo formar el PAI al grupo de multidifusión correspondiente. Alternativamente, el servidor de ubicación puede asignar TRP para transmitir los PAI.
Las Figs. 6a y 6b muestran escenarios para determinar una región de interés y señalización según una implementación de la divulgación.
En la Fig. 6a, un terminal móvil 610 determina su propia posición 2D sin usar la señal de referencia o la información de asistencia al posicionamiento, por ejemplo usando GNSS. Suponiendo que la distribución de errores de posición es una Gaussiana bivariante, la posición aproximada 680 viene dada por una elipse de errores que corresponde a la matriz de covarianza de la estimación de posicionamiento 2D del terminal móvil 610. Esta elipse de errores es la RoI que se puede señalar a la red para recibir un PAI formado por haces en un monodifusión.
En la Fig. 6b, la RoI se determina para un grupo de terminales móviles 610a-610d. Primero, cada terminal móvil determina su propia posición aproximada como se representa en la Fig. 6a. Posteriormente, los terminales móviles 610a recopilan las posiciones aproximadas 680b, 380c, 680d de los terminales móviles 610b, 610c, 610d, respectivamente y genera una RoI 670 que cubre las posiciones aproximadas de sí mismo (680a) y de los otros tres terminales móviles (680b-680d). La RoI 670 se señala a la red para recibir el PAI para el grupo, ya sea en forma de multidifusión o difusión. Alternativamente, las posiciones aproximadas pueden ser enviadas individualmente por los respectivos terminales móviles 610a-610d y la red decide la agrupación de terminales móviles y el método de transmisión (monodifusión, difusión, multidifusión) para el PAI para cada terminal móvil.
En resumen, la presente invención se refiere a dispositivos y métodos para determinar la posición de un terminal móvil con la asistencia de un sistema de comunicación inalámbrico. El terminal móvil se configura para recibir una señal de referencia desde un punto de referencia del sistema de comunicación inalámbrico, para recibir información de asistencia al posicionamiento relacionada con el punto de referencia y para determinar una posición del terminal móvil en función de la información de asistencia al posicionamiento y la señal de referencia.
Si bien la presente invención se ha ilustrado y descrito en detalle en los dibujos y la descripción anterior, dicha ilustración y descripción deben considerarse ilustrativas o ejemplares y no restrictivas.
La invención se ha descrito junto con diversas realizaciones e implementaciones en esta memoria. En las reivindicaciones, la palabra "que comprende" no excluye otros elementos o etapas, y el artículo indefinido "un" o "una" no excluye una pluralidad. Un solo procesador u otra unidad pueden cumplir varias funciones de varios elementos indicados en las reivindicaciones. El mero hecho de que ciertas medidas se enumeren en reivindicaciones dependientes mutuamente diferentes no indica que una combinación de estas medidas no pueda utilizarse ventajosamente. Los dispositivos y sus componentes pueden materializarse solo como hardware, por ejemplo, como circuitos y ASIC, o como una combinación de hardware y software, por ejemplo, un procesador que ejecuta un programa. Un programa informático puede almacenarse/distribuirse en un medio adecuado, como un soporte de almacenamiento óptico o un soporte de almacenamiento de estado sólido o un soporte de almacenamiento de estado sólido suministrado junto o como parte de otro hardware, pero también puede distribuirse de otras formas, como a través de internet u otros sistemas de telecomunicaciones cableados o inalámbricos.
Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a características específicas y realizaciones de la misma, es evidente que se pueden realizar diversas modificaciones y combinaciones a la misma. Por consiguiente, la memoria descriptiva y los dibujos deben considerarse simplemente como una ilustración de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Claims (15)
1. Un terminal móvil (110; 210) para un sistema de comunicación inalámbrico (100), estando configurado el terminal móvil (110; 210)
para recibir una señal de referencia (157a, 157b; 257a, 257b) desde un punto de referencia (140a, 140b; 240a, 240b) del sistema de comunicación inalámbrico (100),
para recibir una información de asistencia al posicionamiento (154; 254) relacionada con el punto de referencia (140a, 140b; 240a, 240b), y
para determinar una posición del terminal móvil (110; 210) basada en la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) y la señal de referencia (157a, 157b; 257a, 257b),
en donde
la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) comprende información de configuración de antena del punto de referencia (140a, 140b; 240a, 240b) e información relacionada con geometría del punto de referencia (140a, 140b; 240a, 240b),
la información de configuración de antena incluye una configuración de haz, y
la configuración de haz incluye un identificador de haz para asignación de ángulo de salida.
2. El terminal móvil (110; 210) según la reivindicación 1, en donde
la información relacionada con geometría incluye una altura y/o coordenadas globales del punto de referencia (140a, 140b; 240a, 240b).
3. El terminal móvil (110; 210) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde
la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) comprende además información relacionada con programación, en donde la información relacionada con programación comprende subtramas de transmisión y/ o actualizar la periodicidad y/o las asignaciones de recursos.
4. El terminal móvil (110; 210) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, estando además configurado para determinar una posición aproximada del terminal móvil (110; 210) sin la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) y la señal de referencia, y para determinar una región de interés basada en la posición aproximada, y
para informar una información sobre la posición aproximada, la región de interés, al sistema de comunicación inalámbrico (100).
5. El terminal móvil (110; 210) según la reivindicación 4, en donde la región de interés se basa en la distancia a al menos otro terminal móvil.
6. El terminal móvil (110; 210) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, estando además configurado para solicitar y/o recibir la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) del sistema de comunicación inalámbrico (100) o de un servidor de ubicación (120; 220).
7. Un servidor de ubicación (120; 220) para un sistema de comunicación inalámbrico (100),
el servidor de ubicación (120; 220) se configura para determinar una información de asistencia al posicionamiento (154; 254) a enviar a un terminal móvil (110; 210) que se configura para determinar una posición del terminal móvil (110; 210) en función de la información de asistencial al posicionamiento recibida (154; 254) y una señal de referencia (157a, 157b; 257a, 257b) recibida de un punto de referencia (140a, 140b; 240a, 240b) del sistema de comunicación inalámbrico (100), en donde la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) se relaciona con el punto de referencia (140a, 140b; 240a, 240b), y
estando configurado el servidor de ubicación (120; 220) para enviar la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) al terminal móvil (110; 210),
en donde
la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) comprende información de configuración de antena del punto de referencia (140a, 140b; 240a, 240b) e información relacionada con geometría del punto de referencia (140a, 140b; 240a, 240b),
la información de configuración de antena incluye una configuración de haz, y
la configuración de haz incluye un identificador de haz para asignación de ángulo de salida.
8. El servidor de ubicación (120; 220) según la reivindicación 7, que además se configura para determinar un período de actualización de la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) en función de una solicitud del terminal móvil (110; 210) y/o en función de sobre una posición aproximada estimada del terminal móvil (110; 210) y/o sobre la base de una posición determinada del terminal móvil (110; 210) y/o sobre la base de una trayectoria esperada del terminal móvil (110; 210).
9. El servidor de localización (120; 220) según la reivindicación 7 u 8, estando además configurado
para solicitar información de asistencia (155, 156a, 156b) de un transmisor (130; 230) que transmite la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) y/o de uno o más puntos de referencia (140a, 140b; 240a, 240b) que transmiten una o más señales de referencia (157a, 157b; 257a, 257b),
para recibir la información de asistencia (155, 156a, 156b) del transmisor (130; 230) y/o uno o más puntos de referencia (140a, 140b; 240a, 240b), y
para determinar la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) para el terminal móvil (110; 210) en función de la información de asistencia recibida (155, 156a, 156b).
10. El servidor de ubicación según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, estando además configurado para agrupar un número de terminales móviles (510a-510e, 511) según su posición aproximada en grupos y determinar, para cada grupo por separado, la misma información de asistencia al posicionamiento, preferiblemente información de asistencia al posicionamiento relativa a los mismos puntos de referencia, para ser multidifundida a los terminales móviles comprendidos en el grupo correspondiente.
en donde el servidor de ubicación se configura preferiblemente además para cambiar la asignación de los terminales móviles (510a-510e, 511) a los grupos cuando los terminales móviles (510a-510e, 511) han cambiado de posición.
11. Un sistema de comunicación inalámbrico (100), que comprende
un servidor de ubicación (120; 220) según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10 y una estación base (130; 230), en donde la estación base (130; 230) se configura
para recibir la información de asistencia al posicionamiento (154; 254), y
para transmitir la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) al terminal móvil (110; 210).
12. El sistema de comunicación inalámbrico (100) según la reivindicación 11, en donde la estación base (130; 230) se configura además
para transmitir la señal de referencia (157a, 157b; 257a, 257b); y/o
para difundir la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) a múltiples terminales móviles (110; 210) dentro de una región de interés, RoI, o dentro de múltiples RoI, y/o
para multidifundir la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) a múltiples terminales móviles (110; 210), y/o
para monodifundir la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) al terminal móvil (110; 210).
13. El sistema de comunicación inalámbrico (100) según la reivindicación 11 o 12, en donde la estación base se configura para transmitir la información de asistencia al posicionamiento (154; 254) utilizando formación de haces que se basa en al menos uno de:
- una posición aproximada de un terminal móvil (110; 210);
- una región de interés (260);
- un contenido de la información de asistencia al posicionamiento (154; 254).
14. El sistema de comunicación inalámbrico (100) según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, que comprende además uno o más puntos de referencia (140a, 140b; 240a, 240b), cada uno configurado para transmitir una o más señales de referencia (157a, 157b; 257a, 257b).
15. El sistema de comunicación inalámbrico (100) según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, que además se configura para estimar una posición aproximada del terminal móvil (110; 210).
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