Un procedimiento para medir una frecuencia relacionada con una estación base de un sistema de comunicación celular,

comprendiendo el procedimiento:

recibir (901), en una primera estación móvil, una primera señal celular desde la estación base, conteniendo la primera señal celular un primer marcador de sincronismo;

determinar (907) una primera etiqueta temporal para el primer marcador de sincronismo con respecto a al menos una señal de sistema de posicionamiento por satélite recibida en la primera estación móvil;

determinar (905) una primera ubicación de la primera estación móvil a partir de al menos una señal de sistema de posicionamiento por satélite recibida en la primera estación móvil;

transmitir (909), a través de un enlace de comunicación celular, la primera etiqueta temporal y la primera ubicación a un servidor;

recibir (911), en una segunda estación móvil, una segunda señal celular desde la estación base, conteniendo la segunda señal celular un segundo marcador de sincronismo;

determinar (917) una segunda etiqueta temporal para el segundo marcador de sincronismo con respecto a al menos una señal de sistema de posicionamiento por satélite recibida en la segunda estación móvil;

determinar (915) una segunda ubicación de la segunda estación móvil a partir de al menos una señal de sistema de posicionamiento por satélite recibida en la segunda estación móvil;

transmitir (919) a través de un enlace de comunicación celular, la segunda etiqueta temporal y la segunda ubicación a la entidad de red celular; y

combinar (921) una ubicación de la estación base con las etiquetas temporales primera y segunda y las ubicaciones primera y segunda para calcular una primera frecuencia relacionada con la estación base

Procedimiento y aparato para medir la frecuencia de una estación base en redes celulares usando receptores GPS móviles.

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo de los sistemas de comunicación celular, y particularmente a los sistemas en los que se determina la ubicación de una estación de comunicación celular móvil (MS).

Antecedentes de la invención

Para realizar una localización de la posición en redes celulares (por ejemplo, una red de telefonía celular), varios enfoques realizan una triangulación basándose en el uso de información de sincronismo enviada entre cada una de varias estaciones base y un dispositivo móvil, tal como un teléfono celular. En un enfoque, denominado diferencia de tiempo de llegada (TDOA), se miden los tiempos de recepción de una señal desde un dispositivo móvil en varias estaciones base, y se transmiten esos tiempos a una entidad de determinación de la ubicación, denominada servidor de localización, que calcula la posición del dispositivo móvil usando esos tiempos de recepción. Para que este enfoque funcione, es necesario conocer las posiciones precisas de las estaciones base, y es necesario coordinar la hora del día en esas estaciones base con el fin de proporcionar una medición precisa de la ubicación. La coordinación de la hora es una operación para mantener, en una instancia particular de tiempo, la hora del día asociada con múltiples estaciones base dentro de un límite de error especificado.

La figura 1 muestra un ejemplo de un sistema TDOA en el que los tiempos de recepción (TR1, TR2 y TR3) de la misma señal desde el teléfono 111 celular móvil se miden en estaciones 101, 103 y 105 base celulares y se procesan por un servidor 115 de localización. El servidor 115 de localización está acoplado para recibir datos de las estaciones base a través del centro 113 de conmutación móvil. El centro 113 de conmutación móvil proporciona señales (por ejemplo, comunicaciones de voz) a y desde el sistema de teléfono conmutado público (PSTS) de línea de tierra de modo que pueden transportarse señales hacia y desde el teléfono móvil a otros teléfonos (por ejemplo, teléfonos de línea de tierra en el PSTS u otros teléfonos móviles). En algunos casos, el servidor de localización también puede comunicarse con el centro de conmutación móvil a través de un enlace celular. El servidor de localización también puede monitorizar emisiones desde varias de las estaciones base en un esfuerzo por determinar el sincronismo relativo de estas emisiones.

Un procedimiento alternativo, denominado diferencia de tiempo observada mejorada (EOTD) o trilateración avanzada de enlace hacia delante (AFLT), mide en el dispositivo móvil los tiempos de llegada de señales transmitidas desde cada una de varias estaciones base. La figura 1 se aplica a este caso si las flechas de TR1, TR2 y TR3 se invierten. Estos datos de sincronismo pueden usarse entonces para calcular la posición del dispositivo móvil. Tal cálculo puede realizarse en el propio dispositivo móvil, o en un servidor de localización si la información de sincronismo así obtenida por el dispositivo móvil se transmite al servidor de localización a través de un enlace de comunicación. De nuevo, las horas del día de las estaciones base deben estar coordinadas, y sus ubicaciones evaluadas con precisión. En cualquier enfoque, las ubicaciones de las estaciones base pueden determinarse mediante procedimientos de seguimiento convencionales y almacenarse en las estaciones base, en el servidor de localización o en otra parte en la red en algún tipo de memoria informática.

Aún un tercer procedimiento para realizar la localización de la posición implica el uso en el dispositivo móvil de un receptor para el sistema de posicionamiento global por satélite (GPS) u otro sistema de posicionamiento por satélite (SPS). Un procedimiento de este tipo puede ser completamente autónomo o puede usar la red celular para proporcionar datos de ayuda o para participar en el cálculo de la posición. Se describen ejemplos de un procedimiento de este tipo en las patentes estadounidenses n.º 5,841,396; 5,945,944; y 5,812,087. Como abreviatura, se denominarán a estos diversos procedimientos "SPS". En implementaciones prácticas de bajo coste, tanto el receptor de comunicaciones celular móvil como el receptor de SPS están integrados en el mismo recinto y de hecho pueden compartir un sistema de circuitos electrónico común.

Una combinación de o bien el EOTD o bien el TDOA con un sistema de SPS se denomina un sistema "híbrido".

Debe quedar claro a partir de la descripción anterior que para los sistemas EOTD, TDOA o híbrido, se necesita la coordinación de la hora entre las diversas estaciones base celulares para un cálculo preciso de la posición del dispositivo móvil. La precisión requerida de la hora del día en las estaciones base depende de los detalles del procedimiento de posicionamiento usado.

Aún en otra variación de los procedimientos anteriores, se halla el retardo de ida y vuelta (RTD) para señales que se envían desde la estación base hacia el dispositivo móvil y después se devuelven. En un procedimiento similar, pero alternativo, se halla el retardo de ida y vuelta para señales que se envían desde el dispositivo móvil hacia la estación base y después se devuelven. Cada uno de estos retardos de ida y vuelta se divide entre dos para determinar una estimación del retardo de tiempo de ida. El conocimiento de la ubicación de la estación base, más un retardo de ida, limita la ubicación del dispositivo móvil a un círculo sobre la Tierra. Dos mediciones de este tipo dan entonces como resultado la intersección de dos círculos, que a su vez limitan la ubicación a dos puntos sobre la Tierra. Una tercera medición (incluso un ángulo de llegada o sector celular) resuelve la ambigüedad. Con el enfoque del retardo de ida y vuelta, es importante que se coordinen las mediciones de RTD para realizarlas en el plazo de varios segundos, en el peor de los casos, de modo que si el dispositivo móvil se mueve rápidamente, las mediciones corresponden al dispositivo móvil que más cerca de la misma ubicación.

En muchas situaciones, no pueden realizarse mediciones de ida y vuelta de cada una de dos o tres estaciones base, sino sólo de una estación base, que es la principal que se comunica con el dispositivo móvil. Por ejemplo, éste es el caso cuando se usa la norma celular CDMA norteamericana IS-95. O puede que no sea posible realizar en absoluto mediciones de sincronismo de ida y vuelta precisas (por ejemplo, inferiores al microsegundo) debido a limitaciones del protocolo de señalización o del equipo. Éste parece ser el caso cuando se usa la norma de comunicación celular GSM. En estos casos, es incluso más importante mantener un sincronismo preciso (o sincronismo relativo) en las transmisiones de la estación base si debe realizarse una operación de triangulación, ya que sólo se usan las diferencias de tiempo entre diferentes trayectorias móvil-estación base.

Otro motivo para mantener información de sincronismo precisa en las estaciones base es proporcionar el tiempo a los dispositivos móviles para ayudar a los cálculos de posición basados en GPS; y tal información puede dar como resultado un tiempo reducido para la primera posición y/o una sensibilidad mejorada. Las patentes estadounidenses n.º 6,150,980 y 6,052,081 contienen ejemplos de este tipo. La precisión requerida para estas situaciones puede oscilar desde unos pocos microsegundos hasta aproximadamente 10 milisegundos, dependiendo de la mejora de rendimiento deseada. En un sistema híbrido, el sincronismo de la estación base sirve para la finalidad doble de mejorar la operación de TDOA (o EOTD) así como la operación de GPS.

Los enfoques de la técnica anterior para la coordinación de sincronismo de la estación base emplean sistemas de sincronismo de ubicación fija especiales, denominados unidades de medición de la ubicación (LMU) o unidades de medición de sincronismo (TMU). Estas unidades incluyen normalmente receptores GPS de ubicación fija que permiten la determinación de la hora del día precisa. Puede realizarse un seguimiento de la ubicación de las unidades, tal como puede realizarse con un equipo de seguimiento basado en GPS. En implementaciones alternativas, las LMU o TMU pueden no basarse en un tiempo absoluto proporcionado por un receptor GPS u otra fuente, sino que pueden referirse sencillamente al sincronismo de una estación base frente al de otra estación base, en un sentido diferencial. Sin embargo, un enfoque alternativo de este tipo (sin usar un receptor GPS) se...

1. Un procedimiento para medir una frecuencia relacionada con una estación base de un sistema de comunicación celular, comprendiendo el procedimiento:

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha combinación comprende además:

3. Un procedimiento según la reivindicación 2, en el que una diferencia en los tiempos de transmisión es inversamente proporcional a la primera frecuencia.

4. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el servidor está ubicado en la estación base.

5. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el servidor está en una ubicación alejada de la estación base.

6. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el sistema de comunicación celular usa una de:

7. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que se usa un sistema de circuitos común en la primera estación móvil para el procesamiento de una señal celular y una señal de sistema de posicionamiento por satélite.

8. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la primera frecuencia se refiere a una frecuencia portadora de una señal celular desde la estación base.

9. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la primera frecuencia se refiere a una tasa de transmisión de símbolos de una señal celular desde la estación base.

10. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la primera estación móvil y la segunda estación móvil son la misma estación.

11. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la primera estación móvil y la segunda estación móvil son estaciones móviles diferentes, separadas.

12. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la primera señal celular y la segunda señal celular corresponden a diferentes partes de una señal celular desplazadas en el tiempo entre sí.

13. Un sistema para medir una frecuencia relacionada con una estación base, comprendiendo el sistema:

una primera estación móvil que comprende:

una segunda estación móvil que comprende:

un servidor acoplado a las estaciones móviles primera y segunda a través de enlaces de comunicación, transmitiendo (909) el primer transceptor celular la primera etiqueta temporal y la primera ubicación al servidor a través de un enlace de comunicación, transmitiendo (919) el segundo transceptor celular la segunda etiqueta temporal y la segunda ubicación al servidor a través de un enlace de comunicación, combinando (921) el servidor una ubicación de la estación base con las etiquetas temporales primera y segunda y las ubicaciones primera y segunda para calcular una primera frecuencia relacionada con la estación base.

14. Un sistema según la reivindicación 13, en el que el primer receptor (211) de sistema de posicionamiento por satélite y el primer transceptor (213) celular están integrados dentro de un recinto de la primera estación (210) móvil.

15. Un sistema según la reivindicación 13, en el que el primer receptor de sistema de posicionamiento por satélite y el primer transceptor celular comparten al menos un componente común.

16. Un sistema según la reivindicación 13, en el que el primer marcador de sincronismo es una época de sincronización de trama en la primera señal celular.

17. Un sistema según la reivindicación 13, en el que la estación base usa una de:

18. Un sistema según la reivindicación 13, en el que el servidor está ubicado en la estación base.

19. Un sistema según la reivindicación 13, en el que el servidor está en una ubicación alejada de la estación base.