Un procedimiento de operación de un receptor de sistema de posicionamiento por satélite (SPS) móvil en una célula de un sistema de comunicación celular,

comprendiendo el procedimiento:

recibir (304) un conjunto ordenado por prioridad de satélites (102 a 112) del sistema de posicionamiento por satélite (SPS) a la vista de una ubicación de la célula para la adquisición por el receptor SPS móvil, habiéndose transmitido el conjunto ordenado por prioridad al receptor (100) SPS móvil desde un sitio de transmisión celular y en el que el orden por prioridad de los satélites (102 a 112) SPS en el conjunto ordenado se basa en una probabilidad de adquisición de señal de satélite SPS;

buscar (306) satélites (102 a 112) SPS según el orden por prioridad de cada uno de los satélites SPS en el conjunto

Procedimiento y aparato para usar datos de asistencia en relación con sistemas de posicionamiento por satélite.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a receptores que pueden determinar información de posición de satélites y en particular, se refiere a los receptores que pueden aplicarse a sistemas de posicionamiento por satélite (SPS) tal como el sistema de posicionamiento global (GPS) estadounidense.

Solicitudes relacionadas

La presente solicitud se refiere a y reivindica por la presente el beneficio de las fechas de presentación de dos solicitudes provisionales del mismo inventor, Leonid Sheynblat. La primera solicitud provisional se titula "Methods and Apparatus for Using Assistance data Relating to Satellite Position Systems", con n.º de serie 60/190,600, presentada el 20 de marzo 2000. La segunda solicitud provisional se titula "Method and Apparatus for Using Satellite Status Information in Satellite Positioning Systems", con n.º de serie 60/228,258, presentada el 25 de agosto de 2000.

Antecedentes de la invención

Los receptores GPS normalmente determinan su posición calculando los tiempos de llegada de señales transmitidas simultáneamente desde una pluralidad de satélites GPS (o NAVSTAR). Estos satélites transmiten, como parte de su mensaje, tanto datos de posicionamiento de satélite como datos sobre sincronismo de reloj, los denominados datos de "efemérides". El proceso de buscar y adquirir señales GPS, leer los datos de efemérides para múltiples satélites y calcular la ubicación del receptor a partir de estos datos requiere mucho tiempo, a menudo varios minutos. En muchos casos, este largo tiempo de procesamiento no es aceptable y, además, limita enormemente la vida útil de batería en aplicaciones portátiles miniaturizadas.

Los sistemas de recepción GPS tienen dos funciones principales. La primera es el cálculo de las pseudodistancias a los diversos satélites GPS, y la segunda es el cálculo de la posición del receptor usando estas pseudodistancias y datos de sincronismo y de efemérides de satélite. Las pseudodistancias son simplemente los tiempos de llegada de señales de satélite medidos por un reloj local. Esta definición de pseudodistancia se denomina a veces también fase de código. Los datos de sincronismo y efemérides de satélite se extraen de la señal GPS una vez que se adquiere y se realiza un seguimiento de la misma. Según se indicó anteriormente, recopilar esta información normalmente lleva un tiempo relativamente largo (de 30 segundos a varios minutos) y debe llevarse a cabo con un buen nivel de señal recibida con el fin de conseguir bajas tasas de error.

La mayoría de los receptores GPS utilizan procedimientos de correlación para calcular pseudodistancias. Estos procedimientos de correlación se realizan en tiempo real, a menudo con correladores de hardware. Las señales GPS contienen señales repetitivas de alta tasa de transmisión denominadas secuencias pseudoaleatorias (PN). Los códigos disponibles para aplicaciones civiles se denominan códigos C/A (adquisición basta), y tienen una tasa de transmisión invertida de fase binaria, o tasa de transmisión de "troceado", de 1,023 MHz y un periodo de repetición de 1023 elementos de código para un periodo de código de 1 milisegundo. Las secuencias de código pertenecen a una familia conocida como códigos Gold, y cada satélite GPS emite una señal con un código Gold único.

Para una señal recibida desde un satélite GPS dado, después de un proceso de conversión descendente a banda base, un receptor de correlación multiplica la señal recibida por una réplica almacenada del código Gold apropiado incluido en su memoria local, y a continuación integra, o filtra paso bajo, el producto con el fin de obtener una indicación de la presencia de la señal. Este proceso se denomina una operación de "correlación". Ajustando de forma secuencial el sincronismo relativo de esta réplica almacenada respecto a la señal recibida, y observando la salida de correlación, el receptor puede determinar el retardo de tiempo entre la señal recibida y un reloj local. La determinación inicial de la presencia de una salida de este tipo se denomina "adquisición". Una vez que se produce la adquisición, el proceso entra la fase de "seguimiento" en la que el sincronismo de la referencia local se ajusta en pequeñas cantidades con el fin de mantener una salida de correlación elevada. La salida de correlación durante la fase de seguimiento puede verse como la señal GPS con el código pseudoaleatorio eliminado, o, en la terminología común, "desensanchado". Esta señal es de banda estrecha, con un ancho de banda acorde con una señal de datos modulada por desplazamiento de fase binaria (BPSK) de 50 bits por segundo que se superpone en la forma de onda GPS.

El proceso de adquisición por correlación lleva mucho tiempo, especialmente si las señales recibidas son débiles. Para mejorar el tiempo de adquisición, la mayoría de los receptores GPS utilizan múltiples correladores (normalmente hasta 36) lo que permite una búsqueda paralela de picos de correlación.

El equipo de recepción GPS convencional se diseña normalmente para recibir señales GPS en espacios abiertos puesto que las señales de satélite son de visibilidad directa y por tanto pueden bloquearse por metal y otros materiales. Los receptores GPS mejorados proporcionan sensibilidad de señal que permite realizar un seguimiento de señales de satélite GPS en interiores, o en la presencia de señales multitrayectoria débiles o señales que son reflexiones puras. La capacidad de adquirir señales GPS débiles de este tipo, sin embargo, provoca normalmente otros problemas. Por ejemplo, el seguimiento simultáneo de señales fuertes y débiles puede hacer que el receptor capte una señal correlacionada de forma cruzada que no es una señal auténtica. En vez de encontrar un pico auténtico débil, puede adquirirse un pico correlacionado de forma cruzada más fuerte. Realizar un seguimiento de una señal de satélite débil no garantiza que sea una señal directa. Esta señal débil puede ser una señal reflejada o una combinación de señales directas e indirectas. Las señales combinadas se denominan señales multitrayectoria. El trayecto de la señal reflejada normalmente es más largo que el trayecto de la señal directa. Esta diferencia de longitud de trayecto hace que la medición del tiempo de llegada de la señal reflejada se retarde normalmente o que la medición de fase de código correspondiente contenga una desviación positiva. En general, la magnitud de la desviación es proporcional al retardo relativo entre los trayectos reflejados y directos. La posible ausencia de una componente de señal directa hace que las técnicas de mitigación de multitrayectoria existentes (tal como un correlador estrecho o un correlador estroboscópico) sean obsoletas.

El mensaje de navegación GPS es la información transmitida a un receptor GPS desde un satélite GPS. Está en la forma del flujo de datos de 50 bits por segundo que se modula en las señales GPS.

El mensaje de datos está incluido en una trama de datos que tiene una longitud de 1500 bits. Tiene cinco subtramas de las que cada una contiene tiempo de sistema GPS. Cada subtrama consiste en 10 palabras de 30 bits cada una. Las subtramas 1 a 3 se repiten cada 30 segundos. Hay veinticinco páginas de datos que aparecen en secuencia en las subtramas cuarta y quinta; una cada 30 segundos. Por tanto, cada una de estas veinticinco páginas se repite cada 750 segundos.

Las subtramas 4 y 5 contienen dos tipos de datos de buen funcionamiento o estado para los satélites GPS: (a) cada una de las 32 páginas que contienen los datos de almanaque en relación con los de reloj/efemérides proporcionan un trabajo de estado de buen funcionamiento de satélite de ocho bits relativo al satélite cuyos datos de almanaque llevan, y (b) la 25ª página de la subtrama 4 y 5 contienen en conjunto datos de estado de buen funcionamiento de seis bits para hasta 32 satélites. Datos de buen funcionamiento de satélite adicionales se proporcionan en la subtrama 1.

Normalmente, un receptor GPS recibirá información relativa al estado (por ejemplo, "buen funcionamiento") de un satélite y entonces procesan las señales GPS al no adquirir y no realizar un seguimiento de satélites de mal funcionamiento mientras que adquiere y realiza un seguimiento de señales GPS desde satélites de buen funcionamiento. Como alternativa, pueden diseñarse receptores GPS independientes para adquirir y realizar un seguimiento de satélites de mal funcionamiento pero evitar usar sus señales en el cálculo...

1. Un procedimiento de operación de un receptor de sistema de posicionamiento por satélite (SPS) móvil en una célula de un sistema de comunicación celular, comprendiendo el procedimiento:

recibir (304) un conjunto ordenado por prioridad de satélites (102 a 112) del sistema de posicionamiento por satélite (SPS) a la vista de una ubicación de la célula para la adquisición por el receptor SPS móvil, habiéndose transmitido el conjunto ordenado por prioridad al receptor (100) SPS móvil desde un sitio de transmisión celular y en el que el orden por prioridad de los satélites (102 a 112) SPS en el conjunto ordenado se basa en una probabilidad de adquisición de señal de satélite SPS;

buscar (306) satélites (102 a 112) SPS según el orden por prioridad de cada uno de los satélites SPS en el conjunto.

2. Un procedimiento de operación de un sistema de comunicación celular, comprendiendo el procedimiento:

determinar un conjunto ordenado por prioridad de satélites (102 a 112) del sistema de posicionamiento por satélite (SPS) a la vista de una ubicación de una célula del sistema de comunicación celular para la adquisición por un receptor SPS móvil en la célula, en el que el orden por prioridad de satélites (102 a 112) SPS en el conjunto ordenado se basa en una probabilidad de adquisición de señal de satélite SPS;

transmitir el conjunto ordenado por prioridad desde un sitio de transmisión celular al receptor SPS móvil para que el receptor SPS móvil busque satélites (102 a 112) SPS según el orden por prioridad de cada uno de los satélites SPS en el conjunto.

3. Un procedimiento de operación de un receptor de sistema de posicionamiento por satélite (SPS) en una célula de un sistema de comunicación celular, comprendiendo el procedimiento:

determinar basándose en información almacenada o adquirida, un conjunto ordenado por prioridad de satélites (102 a 112) del sistema de posicionamiento por satélite (SPS) a la vista de una ubicación de la célula del receptor SPS, en el que el orden por prioridad de satélites (102 a 112) SPS en el conjunto ordenado se basa en una probabilidad de adquisición de señal de satélite SPS;

proporcionar el conjunto ordenado a un servidor de ubicación para que el servidor de ubicación proporcione el conjunto ordenado a otros receptores SPS para buscar satélites SPS según el orden por prioridad.

4. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha determinación (304) comprende además determinar información de buen funcionamiento del satélite.

5. Un procedimiento según la reivindicación 4, en el que la información de buen funcionamiento del satélite puede incorporarse en el conjunto ordenado de satélites SPS o la información de buen funcionamiento del satélite puede determinarse además del conjunto ordenado de satélites SPS para proporcionarse al dispositivo (16, 17, 22, 375) móvil.

6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho orden por prioridad se determina según un procedimiento de los n mejores.

7. Un medio legible por ordenador que contiene instrucciones ejecutables de programa informático que, cuando se ejecutan mediante un sistema de procesamiento de datos, hacen que el sistema de procesamiento de datos realice un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. Un receptor de sistema de posicionamiento por satélite (SPS) móvil para operar en una célula de un sistema de comunicación celular, estando adaptado el receptor para:

recibir (304) un conjunto ordenado por prioridad de satélites (102 a 112) del sistema de posicionamiento por satélite (SPS) a la vista de una ubicación de la célula para la adquisición por el receptor SPS móvil, habiéndose transmitido el conjunto ordenado por prioridad al receptor (100) SPS móvil desde un sitio de transmisión celular y en el que el orden por prioridad de satélites (102 a 112) SPS en el conjunto ordenado se basa en una probabilidad de adquisición de señal de satélite SPS;

buscar (306) satélites (102 a 112) SPS según el orden por prioridad de cada uno de los satélites SPS en el conjunto.

9. Aparato de un sistema de comunicación celular, comprendiendo el aparato:

medios para determinar un conjunto ordenado por prioridad de satélites (102 a 112) del sistema de posicionamiento por satélite (SPS) a la vista de una ubicación de una célula del sistema de comunicación celular para la adquisición por un receptor SPS móvil en la célula, en el que el orden por prioridad de satélites (102 a 112) SPS en el conjunto ordenado se basa en una probabilidad de adquisición de señal de satélite SPS;

medios para transmitir el conjunto ordenado por prioridad desde un sitio de transmisión celular hasta el receptor SPS móvil para que el receptor SPS móvil busque satélites (102 a 112) SPS según el orden por prioridad de cada uno de los satélites SPS en el conjunto.

10. Un receptor de sistema de posicionamiento por satélite (SPS) para operar en una célula de un sistema de comunicación celular, estando adaptado el receptor para:

determinar basándose en información almacenada o adquirida, un conjunto ordenado por prioridad de satélites (102 a 112) del sistema de posicionamiento por satélite (SPS) a la vista de una ubicación de la célula del receptor SPS, en el que el orden por prioridad de satélites (102 a 112) SPS en el conjunto ordenado se basa en una probabilidad de adquisición de señal de satélite SPS;

proporcionar el conjunto ordenado a un servidor de ubicación para que el servidor de ubicación proporcione el conjunto ordenado a otros receptores SPS para buscar satélites SPS según el orden por prioridad.

11. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, que comprende además medios para determinar información de buen funcionamiento del satélite.

12. Un aparato según la reivindicación 11, en el que la información de buen funcionamiento del satélite puede incorporarse en el conjunto ordenado de satélites SPS o la información de buen funcionamiento del satélite puede determinarse además del conjunto ordenado de satélites SPS para proporcionarse a un dispositivo (16, 17, 22, 375) móvil.

13. Un aparato según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, en el que dicho orden por prioridad se determina según un procedimiento de los n mejores.