Un método para determinar (30) una posición de usuario, caracterizado por:

proveer una pluralidad de nodos de transpondedores individuales (16; 102; 104);

establecer dos o más enlaces (20, 24; 40, 42) desde un concentrador central de tratamiento (12; 110) con al menos un usuario lejano (18; 116) a través de uno o más de dicha pluralidad de nodos de transpondedores individuales (16; 102, 104);

tratar en el concentrador central (12;110) las señales (28; 50) de usuario transmitidas desde el concentrador central (12; 110) y recibidas en el concentrador central (12; 110), incluyendo determinar un retardo entre el al menos un usuario lejano y el concentrador central (12; 110) para las señales (28; 50) de usuario transmitidas o recibidas a través de cada nodo transpondedor (16; 102, 104) e insertar retardos apropiados para nivelar un retardo total a través de cada nodo de transpondedor (16; 102, 104), de tal manera que la temporización, la fase, y la frecuencia de las señales (24; 42) en ambos enlaces de bajada (24) y de retorno (42) con respecto a dicho al menos un usuario lejano (18; 116) estén sincronizadas para todos los nodos de transpondedor intermedios (16; 102, 104); y

determinar (30) la posición del usuario lejano (18; 116) basándose en la información recuperada de la sincronización de las respectivas señales (28; 50) de usuario local y guardada en memoria en dicho concentrador central (12; 110) como información de temporización, fase y/o frecuencia referente a dichas otras señales locales (28; 50) de usua-rio

Técnica de posicionamiento de un usuario para sistema de comunicaciones con múltiples plataformas.

Campo técnico

El presente invento se refiere en general a un sistema de comunicaciones inalámbricas. Más específicamente, el presente invento se refiere a una técnica de posicionamiento de usuario para un sistema de comunicaciones inalámbricas con múltiples plataformas.

Antecedentes de la técnica anterior

Los sistemas móviles actuales de comunicaciones por satélite, tales como Iridium, Globalstar, e ICO, utilizan terminales de usuario de bajo coste como una de sus características fundamentales de sistema. Para mantener el enlace de las comunicaciones con estos sistemas móviles actuales, los satélites del sistema proveen servicios de múltiple haz y alta ganancia a los abonados. Los terminales manuales de bajo coste y baja ganancia utilizados por los usuarios de estos sistemas, transmiten y reciben señales a y de satélites de altas prestaciones que pueblan casi toda la semiesfera. Algunos de estos sistemas actuales requieren acceso a como mínimo dos satélites para asegurar un proceso suave de entrega a medida que los satélites progresan de horizonte a horizonte. Como resultado, el sistema de satélites llega a ser más fiable y a estar más disponible porque entran más satélites en un campo de visión (en adelante FOV) de usuario. De ese modo, las constelaciones de satélites provistas por estos sistemas actuales se dimensionan para garantizar un número mínimo de satélites dentro de un FOV de usuario sobre grandes áreas de cobertura en cualquier momento.

Sin embargo, todos estos sistemas móviles actuales de comunicaciones por satélites adolecen de ciertos inconvenientes. En primer lugar, todos ellos tienen frecuencia limitada (el término "frecuencia" se utiliza en la presente memoria con carácter general para referirse a recursos de frecuencia, de ranuras de tiempo o de código de acceso múltiple con división de código (en adelante CDMA)). Cualquier frecuencia determinada sobre una posición terrestre dada solamente puede ser utilizada por un usuario una vez. Así, si un usuario accede a un satélite usando una ranura de frecuencia particular para comunicar a su homólogo en la red, otros satélites y/o usuarios situados en la misma región no pueden reutilizar el mismo recurso de frecuencia en la misma área local. En particular, si un usuario secundario próximo tiene un aparato que requiere los mismos recursos de frecuencia que está utilizando el primer usuario, el segundo usuario no puede acceder al sistema, incluso a través de satélites diferentes. Esto es cierto independientemente de la sofisticación del sistema, incluidos los sistemas que utilizan diseños de satélites de haz múltiple. Aún cuando estén disponibles múltiples satélites en una ubicación geográfica determinada, más de un usuario no puede utilizar el mismo espectro de frecuencia en un área local. La disponibilidad de múltiples satélites sirve meramente para aumentar la disponibilidad del sistema para el usuario. Sin embargo, la capacidad total de estos sistemas móviles de comunicaciones por satélite está todavía limitada por su utilización ineficiente de los recursos de frecuencia disponibles. Por tanto, el crecimiento potencial de estos sistemas actuales de comunicaciones por satélites está inherentemente limitado.

Adicionalmente, los sistemas de telecomunicaciones actuales en general permiten solamente comunicaciones de móvil a concentrador (o centro de distribución) y de concentrador a móvil, en la mayoría de los casos constelaciones de satélites móviles de órbita terrestre baja y de órbita terrestre media. Los enlaces de móvil a móvil requieren múltiples saltos entre concentradores. Esto significa que se deben empeñar dos o más recursos de frecuencia por el sistema para cerrar los enlaces.

El documento US 5 223 626 B1 muestra, además, un sistema de comunicación de espectro disperso con diversidad de repetidores, y el documento EP 0 845 874 A2 muestra un método y aparato de geoubicación adicional para sistemas de telecomunicaciones basados en satélites.

Evidentemente, es conveniente proveer un sistema de comunicaciones móviles por satélites que relaje las restricciones anteriormente indicadas, y utilice más eficientemente los recursos de los sistemas actuales de comunicaciones móviles por satélite, proporcionando al mismo tiempo una oportunidad mucho mayor para el desarrollo de sistemas.

Sumario del invento

Un objeto del presente invento es proveer un sistema de comunicaciones inalámbricas con limitaciones reducidas en la reutilización de frecuencias para las comunicaciones entre una estación fija y una estación móvil (o comunicaciones punto a punto).

Es otro objeto del presente invento proveer un sistema de comunicaciones inalámbricas que utiliza transpondedores individuales y terminales móviles que son relativamente simples y de poca complejidad.

Un objeto adicional del presente invento es proveer un sistema de comunicaciones inalámbricas con gran fiabilidad del sistema a través de una degradación elegante.

Es todavía otro objeto del presente invento proveer un sistema de comunicaciones inalámbricas con múltiples transpondedores que permite una combinación flexible de tipos de usuario.

Un objeto que tiene relación con el presente invento es proveer un sistema de comunicaciones inalámbricas con múltiples transpondedores con una utilización mejor de los recursos totales del sistema.

Es aún un objeto adicional del presente invento proveer una técnica de posicionamiento del usuario para un sistema de múltiples plataformas que aumenta los ingresos monetarios totales.

De acuerdo con los anteriores y otros objetos del presente invento, se han provisto un método según la reivindicación 1 y un sistema de comunicaciones inalámbricas móviles según la reivindicación 8.

Las anteriores y otras características del presente invento resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción del invento, vistas de acuerdo con los dibujos adjuntos y las reivindicaciones incluidas como apéndice.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una ilustración esquemática de la geometría de enlace de bajada de un sistema de comunicaciones móviles por satélite de acuerdo con el presente invento;

La Figura 2 es un diagrama esquemático de bloques que ilustra la función de transmisión de señal de un concentrador de telecomunicaciones terrestres para un sistema de comunicaciones inalámbricas de acuerdo con una realización preferida del presente invento;

La Figura 3 es una ilustración esquemática de la geometría de enlace de retorno de un sistema de comunicaciones inalámbricas según una realización preferida del presente invento;

La Figura 4 es un diagrama esquemático de bloques que ilustra la función de recepción de señal de un concentrador de telecomunicaciones terrestres para un sistema de comunicaciones inalámbricas de acuerdo con una realización preferida del presente invento;

La Figura 5 es un diagrama esquemático de bloques que ilustra la arquitectura global para un sistema de comunicaciones inalámbricas de acuerdo con una realización preferida del presente invento;

La Figura 6 es una ilustración esquemática de un sistema de comunicaciones inalámbricas con múltiples transpondedores ilustrando las señales que son recibidas coherentemente por su usuario lejano previsto;

La Figura 7 es una ilustración esquemática del sistema de comunicaciones inalámbricas con múltiples transpondedores de la Figura 6, ilustrando las mismas señales siendo recibidas de forma incoherente por un usuario lejano no previsto;

La Figura 8 es una ilustración esquemática de una solución convencional a un sistema de CDMA asincrónico que se podría utilizar de acuerdo con el presente invento; y

La Figura 9 ilustra una realización preferida del presente invento aplicada al sistema de CDMA asincrónico de la Figura 8.

Modo óptimo (o modos óptimos) de llevar a cabo el invento

Refiriéndose ahora a las figuras, el sistema descrito de comunicaciones móviles se puede utilizar para evadirse de la limitación de espectro de frecuencias anteriormente descrita y proveer medios mucho más eficientes para reutilizar múltiples veces el espectro inalámbrico y los satélites móviles asignados Mediante la eliminación de esta limitación de espectro de frecuencias en la operación de múltiples satélites, se puede...

1. Un método para determinar (30) una posición de usuario, caracterizado por:

proveer una pluralidad de nodos de transpondedores individuales (16; 102; 104);

establecer dos o más enlaces (20, 24; 40, 42) desde un concentrador central de tratamiento (12; 110) con al menos un usuario lejano (18; 116) a través de uno o más de dicha pluralidad de nodos de transpondedores individuales (16; 102, 104);

tratar en el concentrador central (12;110) las señales (28; 50) de usuario transmitidas desde el concentrador central (12; 110) y recibidas en el concentrador central (12; 110), incluyendo determinar un retardo entre el al menos un usuario lejano y el concentrador central (12; 110) para las señales (28; 50) de usuario transmitidas o recibidas a través de cada nodo transpondedor (16; 102, 104) e insertar retardos apropiados para nivelar un retardo total a través de cada nodo de transpondedor (16; 102, 104), de tal manera que la temporización, la fase, y la frecuencia de las señales (24; 42) en ambos enlaces de bajada (24) y de retorno (42) con respecto a dicho al menos un usuario lejano (18; 116) estén sincronizadas para todos los nodos de transpondedor intermedios (16; 102, 104); y

determinar (30) la posición del usuario lejano (18; 116) basándose en la información recuperada de la sincronización de las respectivas señales (28; 50) de usuario local y guardada en memoria en dicho concentrador central (12; 110) como información de temporización, fase y/o frecuencia referente a dichas otras señales locales (28; 50) de usua-rio.

2. El método de la reivindicación 1, caracterizado por:

proveer información adicional sobre la posición de dicho al menos un usuario lejano (18; 116) basándose en la información de frecuencia guardada en memoria en dicho concentrador central (12; 110).

3. El método de la reivindicación 2, caracterizado por:

ayudar a determinar (30) la posición de dicho al menos un usuario lejano (18; 116) basándose en la información de fase guardada en memoria en dicho concentrador central (12; 110).

4. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el intervalo está relacionado con la posición de usuario por la siguiente ecuación:

5. El método de la reivindicación 2,caracterizado porque la posición de usuario está condicionada además por la siguiente ecuación:

6. El método de la reivindicación 3, caracterizado porque se provee información adicional de posición de usuario basándose en la ecuación siguiente:

Fase approx r_i mod ?

7. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de dicha pluralidad de nodos de transpondedor individuales (16; 102, 104) se selecciona independientemente de entre uno de los siguientes tipos de sistema: un sistema basado en espacio, un sistema de plataforma de gran altitud, o una red celular basada en torre.

8. Un sistema móvil de comunicaciones inalámbricas (10; 100) con capacidades de posicionamiento preciso de usuario, caracterizado por:

una pluralidad de nodos de transpondedores individuales (16; 102, 104);

una pluralidad de terminales móviles (18; 116) cada uno en relación de asociación con un respectivo usuario lejano;

un concentrador central (12; 110) para establecer dos o más enlaces (20, 24; 40, 42) con uno o más de dicha pluralidad de terminales móviles (18; 116), cada uno a través de uno o más de dicha pluralidad de nodos de transpondedores (16; 102, 104);

dicho concentrador central (12; 110) trata una o más señales (28) de usuario local de uno o más de dichos usuarios lejanos (18; 116) transmitidas desde el concentrador terrestre (12; 110) y recibidas en el concentrador terrestre (12; 110) mediante la determinación de un retardo entre el al menos un usuario lejano y el concentrador terrestre (12; 110) para las señales (28; 50) de usuario transmitidas o recibidas a través de cada nodo de transpondedor (16; 102, 104) y la inserción de retardos apropiados para nivelar un retardo total por medio de cada nodo de transpondedor (16; 102, 104) de tal manera que la temporización, la fase y la frecuencia de las señales (24; 42) en ambos enlaces (42) de bajada y de retorno con respecto a dicho al menos un usuario lejano (18; 116) están sincronizadas para todos los nodos de transpondedor intermedios (16; 102, 104); y

por lo que dicho concentrador central (12; 110) puede determinar (30) la posición de cada uno de dichos usuarios lejanos (18; 116) basándose en la información recuperada de la sincronización de las respectivas señales (28; 50) de usuario local y guardada en memoria en dicho concentrador central (12; 110) como información de temporización, fase y/o frecuencia relacionada con dichas señales (28; 50) de usuario local.

9. El sistema de la reivindicación 8, caracterizado porque dicho concentrador central (12; 110) usa información acerca de la temporización de señales (28) de usuario para ayudar a la determinación de la posición de dicho usuario.

10. El sistema de la reivindicación 9, caracterizado porque dicha información de posición de usuario se determina de acuerdo con la ecuación siguiente:

11. El sistema de la reivindicación 8, caracterizado porque dicho concentrador central (12; 110) usa información sobre la frecuencia de señales (28) de usuario para ayudar a la determinación (30) de la posición de dicho usuario.

12. El sistema de la reivindicación 11, caracterizado porque dicha información de posición de usuario se determina de acuerdo con la ecuación siguiente:

13. El sistema de la reivindicación 8, caracterizado porque dicho concentrador central (12; 110) usa información sobre la fase de señales (28) de usuario para ayudar a la determinación (30) de la posición de dicho usuario.

14. El sistema de la reivindicación 13, caracterizado porque dicha información de posición de usuario se determina de acuerdo con la ecuación siguiente:

Fase approx r_i mod ?

15. El sistema de la reivindicación 8, caracterizado porque dicho concentrador central (12; 110) usa información sobre la temporización, fase y frecuencia de señales (28) de usuario para ayudar a la determinación (30) de la posición de dicho usuario.