Un método de calibración interna para un sistema receptor (S-22) en un sistema de localización inalámbrica,

siendo operativo dicho sistema de localización inalámbrica para determinar la localización de un transmisor móvil (S-23), en parte, realizando mediciones de tiempo en base a una señal transmitida por el transmisor móvil (S-23) y recibidas por el sistema receptor (S-22), teniendo dicho sistema receptor (S-22) una función de transferencia que varía con la frecuencia y con el tiempo, comprendiendo el método las etapas de:

generar una señal de calibración predeterminada, estable y de banda ancha (S-21);

usar la señal de banda ancha generada (S-21) para estimar la función de transferencia a través del ancho de banda predeterminada del sistema receptor (S-22);

usar la estimación para mitigar los efectos de la variación en la función de transferencia sobre las mediciones de tiempo realizadas por el sistema receptor (S-22);

caracterizado porque la estimación de la función de transferencia está ponderada por un factor de calidad anterior a la mitigación de los efectos de la función de transferencia

Calibración para sistema de localización inalámbrica.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a métodos y un aparato para localizar transmisores inalámbricos, tales como los usados en sistemas celulares analógicos o digitales, sistemas de comunicaciones personales (PCS), radios móviles especializadas mejoradas (ESMR), y otros tipos de sistemas de comunicaciones inalámbricas. Este campo se conoce ahora en general como localización inalámbrica, y tiene aplicación para la E9-1-1 Inalámbrica, la gestión de flotas, la optimización de RF, y otras aplicaciones valiosas.

Antecedentes de la invención

Los trabajos anteriores referentes a la presente invención se han descrito en la patente de Estados Unidos número 5.327.144, del 5 de julio de 1994, "Sistema de Localización de Teléfonos Celulares", que describe un sistema para localizar teléfonos celulares usando nuevas técnicas de la diferencia de tiempo de llegada (TDOA). Además, se describen mejoras del sistema descrito de la patente 5.327.144 en la patente de Estados Unidos número 5.608.410, del 4 de marzo de 1997, "Sistema para Localizar una Fuente de Transmisiones a Ráfagas". Los autores de la presente invención han seguido desarrollando mejoras significativas en los conceptos novedosos originales y han desarrollado técnicas para mejorar más la exactitud de los Sistemas de Localización Inalámbrica a la vez que reducen considerablemente el costo de estos sistemas.

A lo largo de los últimos años, la industria celular ha incrementado el número de protocolos de la interfaz aire disponibles para su uso por los teléfonos inalámbricos, incrementado el número de bandas de frecuencia en las que pueden operar los teléfonos inalámbricos o móviles, y expandido el número de términos que se refieren o hacen referencia a teléfonos móviles de manera que incluyen "servicios de comunicaciones personales", "inalámbrico", y otros. Los protocolos de la interfaz aire incluyen ahora AMPS, N-AMPS, TDMA, CDMA, GSM, TACS, ESMR y otros. Los cambios de terminología y los incrementos del número de interfaces aire no cambian los principios básicos y las invenciones descubiertas y mejoradas por los inventores. Sin embargo, para seguir el ritmo de la terminología actual de la industria, los inventores denominan ahora al sistema descrito en este documento un Sistema de Localización Inalámbrica.

Los inventores han realizado amplios experimentos con la tecnología del Sistema de Localización Inalámbrica descrita en este documento para demostrar tanto la viabilidad como el valor de la tecnología. Por ejemplo, se realizaron varios experimentos durante varios meses de 1995 y 1996 en las ciudades de Filadelfia y Baltimore para verificar la capacidad del sistema de mitigar los trayectos múltiples en entornos urbanos grandes. Después, en 1996 los inventores construyeron en Houston un sistema que se utilizó para verificar la efectividad de la tecnología en esa zona y su capacidad de conectar directamente con los sistemas E9-1-1. Después, en 1997, el sistema se comprobó en un área de 907 km cuadrados (350 millas cuadradas) en New Jersey y se utilizó para localizar llamadas reales al 9-1-1 de personas reales en apuros. Desde entonces, la prueba del sistema se ha ampliado de manera que incluye 125 lugares de celda que cubren un área de más de 5.180 km cuadrados (2.000 millas cuadradas). Durante todas estas pruebas, se comprobó la efectividad de las técnicas aquí explicadas y descritas y se desarrollaron más, y se ha demostrado que el sistema supera las limitaciones de otros métodos que se han propuesto para localizar teléfonos inalámbricos. En efecto, desde diciembre de 1998, no se ha instalado ningún otro Sistema de Localización Inalámbrica en ningún lugar distinto del mundo que sea capaz de localizar llamadas reales al 9-1-1. La innovación del Sistema de Localización Inalámbrica descrito en este documento se ha reconocido en la industria inalámbrica por la extensa cantidad de cobertura media dada a las capacidades del sistema, así como por los premios. Por ejemplo, se concedió el prestigioso Wireless Appy Award al sistema por la Cellular Telephone Industry Association en octubre de 1997, y la Christopher Columbus Fellowship Foundation y la Discover Magazine consideraron que el Sistema de Localización Inalámbrica era una de las 4 innovaciones más importantes de 1998 de entre las 4.000 nominaciones presentadas.

El valor y la importancia del Sistema de Localización Inalámbrica se ha reconocido por la industria de comunicaciones inalámbricas. En junio de 1996, la Comisión Federal de Comunicaciones dio a conocer los requisitos para que la industria de comunicaciones inalámbricas desplegase sistemas de localización para su uso en la localización de llamadas inalámbricas al 9-1-1, con fecha tope de octubre de 2001. La localización de llamantes inalámbricos al E9-1-1 ahorrará tiempo de respuesta, salvará vidas, y ahorrará enormes costos a causa del uso reducido de los recursos de respuesta a emergencias. Además, numerosas investigaciones y estudios han concluido que diversas aplicaciones inalámbricas, tales como la facturación sensible a la localización, la gestión de flotas, y otros, tendrán grandes valores comerciales en los próximos años.

Antecedentes sobre los Sistemas de Comunicaciones Inalámbricas

Hay muchos tipos diferentes de protocolos de interfaz de aire usados para sistemas de comunicaciones inalámbricas. Estos protocolos se utilizan en diferentes bandas de frecuencia, tanto en los Estados Unidos como internacionalmente. La banda de frecuencia no impacta en la efectividad del Sistema de Localización Inalámbrica en la localización de teléfonos inalámbricos.

Todos los protocolos de interfaz de aire usan dos tipos de "canales". El primer tipo incluye canales de control que se utilizan para transportar información acerca del teléfono inalámbrico o transmisor, para iniciar o terminar llamadas, o para transferir datos por ráfagas. Por ejemplo, algunos tipos de servicios de mensajes cortos transfieren datos por el canal de control. En diferentes interfaces de aire, los canales de control se conocen con terminología diferente, pero el uso de los canales de control en cada interfaz de aire es similar. Los canales de control tienen en general información de identificación acerca del teléfono inalámbrico o transmisor contenido en la transmisión.

El segundo tipo incluye canales de voz que se utilizan típicamente para transportar comunicaciones de voz por la interfaz de aire. Estos canales sólo se usan después de haber establecido una llamada usando los canales de control. Los canales de voz usarán típicamente recursos dedicados dentro del sistema de comunicaciones inalámbricas mientras que los canales de control usarán recursos compartidos. Esta distinción hará generalmente el uso de canales de control para efectos de localización inalámbrica más rentable que el uso de canales de voz, aunque hay algunas aplicaciones para las que se desea la localización regular en el canal de voz. Los canales de voz no tienen en general información de identificación acerca del teléfono inalámbrico o el transmisor en la transmisión. Algunas de las diferencias de los protocolos de interfaz de aire se explican a continuación:

AMPS: Éste es el protocolo de interfaz de aire original usado para comunicaciones celulares en los Estados Unidos. En el sistema AMPS, se asignan canales dedicados separados para su uso por los canales de control (RCC). Según la norma TIA/EIA IS-553A, cada bloque de canales de control debe comenzar en el canal celular 333 ó 334, pero el bloque puede ser de longitud variable. En los Estados Unidos, por convención, el bloque de canales de control AMPS tiene 21 canales de ancho, pero también se conoce el uso de un bloque de 26 canales. Un canal de voz inverso (RVC) puede ocupar cualquier canal que no esté asignado a un canal de control. La modulación del canal de control es FSK (codificación por desplazamiento de frecuencia), mientras que los canales de voz se modulan usando FM (modulación de frecuencia).

N-AMPS: Esta interfaz de aire es una ampliación del protocolo de interfaz de aire AMPS, y se define en la norma EIA/TIA IS-88. Los canales de control son sustancialmente los mismos que para el AMPS; sin embargo, los canales de voz son diferentes. Los canales de voz ocupan menos de 10 KHz de anchura de banda, frente a los 30 KHz usados para el AMPS, y la modulación es FM.

TDMA: Esta interfaz también se denomina D-AMPS, y se define en la norma EIA/TIA IS-136. Esta interfaz de aire se caracteriza por utilizar tanto separación de frecuencia...

1. Un método de calibración interna para un sistema receptor (S-22) en un sistema de localización inalámbrica, siendo operativo dicho sistema de localización inalámbrica para determinar la localización de un transmisor móvil (S-23), en parte, realizando mediciones de tiempo en base a una señal transmitida por el transmisor móvil (S-23) y recibidas por el sistema receptor (S-22), teniendo dicho sistema receptor (S-22) una función de transferencia que varía con la frecuencia y con el tiempo, comprendiendo el método las etapas de:

generar una señal de calibración predeterminada, estable y de banda ancha (S-21);

usar la señal de banda ancha generada (S-21) para estimar la función de transferencia a través del ancho de banda predeterminada del sistema receptor (S-22);

usar la estimación para mitigar los efectos de la variación en la función de transferencia sobre las mediciones de tiempo realizadas por el sistema receptor (S-22);

caracterizado porque la estimación de la función de transferencia está ponderada por un factor de calidad anterior a la mitigación de los efectos de la función de transferencia.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la señal de banda ancha generada es una señal peine (2J).

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 en el que la señal peine (2J) está caracterizada por múltiples frecuencias discretas y una amplitud y un espaciamiento entre las frecuencias discretas consistentes.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la estimación de la función de transferencia se usa sólo si el factor de calidad excede un valor umbral predeterminado.

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el factor de calidad está basado en una función de correlación cruzada antes y después de la función de transferencia.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que una antena del sistema receptor está en primer lugar aislada del sistema receptor (S-22) antes de la generación de la señal de banda ancha generada internamente (S-21).

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6 en el que se usa un relé de RF controlado electrónicamente para el aislamiento.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en el que la señal de banda ancha generada internamente se encamina dentro del sistema receptor (S22) usando el relé de RF electrónico.

9. Un método de calibración interna de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el sistema de localización sin hilos es operativo para determinar la localización del transmisor móvil, en parte, determinando la diferencia en el tiempo de llegada de una señal transmitida por el transmisor móvil y recibida por dicho sistema receptor y otro sistema receptor.