Métodos y disposiciones para la localización de huellas digitales.

Un método para proporcionar datos de asistencia para determinación de posición con propósitos de localización de ID de celda mejorada adaptativa en una red de posición celular,

que comprende las etapas de:

establecer (210) una configuración de relación de celda para un equipo de usuario;

llevar a cabo (212) una determinación de posición de alta precisión para el citado equipo de usuario;

repetir (213) las citadas etapas de establecimiento y funcionamiento una pluralidad de veces;

agrupar (214) los resultados de las citadas determinaciones de posición de alta precisión que pertenecen a la misma configuración de relación de celda en resultados agrupados separados;

asociar (220) una definición de área con al menos uno de los citados resultados agrupados mediante:

encerrar (221) los citados resultados agrupados mediante un polígono;

contraer (222) el citado polígono moviendo los vértices del polígono hacia un punto de contracción; y

definir (223) la citada definición de área como un polígono contraído que comprende una fracción predeterminada de los citados resultados agrupados;

crear (230) datos de asistencia para determinación de posición que comprenden una relación entre las citadas configuraciones de relación de celda y las citadas definiciones de área asociadas,

caracterizado porque

el citado punto de contracción siempre se selecciona para que esté situado en el interior de los citados resultados agrupados, donde el citado punto de contracción está localmente rodeado por resultados agrupados individuales.

Métodos y disposiciones para la localización de huellas digitales.

Campo técnico

La presente invención se refiere en general a los servicios basados en localización o en ubicación en diferentes arquitecturas de red.

Antecedentes La posibilidad de determinar la posición de un dispositivo de telefonía móvil ha permitido a los desarrolladores de aplicaciones y a los operadores de redes inalámbricas proporcionar servicios basados en la ubicación y que conocen la ubicación. Ejemplos de ellos son los sistemas de guiado, asistencia a compras, localizador de amigos, servicios de presencia, servicios de comunidad y de comunicación y otros servicios de información que proporcionan al usuario de telefonía móvil información acerca de su entorno.

Además de los servicios comerciales, los gobiernos de varios países han puesto requisitos a los operadores de red para que sean capaces de dispositivo de determinar la posición de una llamada de emergencia. Por ejemplo, los requisitos gubernamentales en USA (FCC E911) establecen que debe ser posible determinar la posición de un cierto porcentaje de todas las llamadas de emergencia. Los requisitos no establecen ninguna diferencia entre entornos de interior o de exterior.

En entornos de exterior, la estimación de la posición puede ser realizada utilizando por ejemplo el sistema de localización global, es decir, GPS (Global Positioning System, en inglés) , o métodos basados en el mismo, tales como el GPS Asistido (A-GPS – Assisted GPS, en inglés) . No obstante, esto requiere que el equipo de usuario tenga que ser provisto de funcionalidades adicionales relativas, por ejemplo, a la recepción de señales de radio.

La estimación de posición puede ser también llevada a cabo utilizando la propia red inalámbrica. Los métodos que utilizan la red inalámbrica pueden ser agrupados en diferentes grupos. Un primer grupo comprende métodos que se basan en la identificación de la celda de radio a la cual está unido el terminal de telefonía móvil, por ejemplo, utilizando un ID de Celda. En su forma más simple, un equipo de usuario (UE – User Equipment, en inglés) es conocido por estar situado dentro del área de cobertura de una cierta estación de base si el equipo de usuario se está comunicando con la red inalámbrica a través de esa estación de base. Esto puede ser mejorado también teniendo en cuenta información de las llamadas listas de vecinos. No obstante, la precisión es incluso entonces no muy elevada.

Otro grupo de métodos de estimación de posición se basan en mediciones de los tiempos de propagación de señal o en cantidades relativas a ellos. El Avance de Tiempo (TA – Timing Advance, en inglés) en los sistemas de LTE y en los sistemas de WCDMA de Tiempo de Ida y Vuelta (RTT – Round Trip Time, en inglés) son ejemplos de tales métodos. Brevemente, se mide el tiempo de propagación de las ondas de radio desde la Estación de Base de Radio (RBS – Radio Base Station, en inglés) hasta el UE y vuelta. La medición del tiempo de ida y vuelta sola define un círculo, o si se tiene en cuenta la imprecisión, una banda circular alrededor de la RBS, dentro de la cual está situado el UE. Combinando tal información con los tiempos de propagación hasta las RBSs que habilitan los cálculos de trilateración, la precisión puede mejorar algo. No obstante, esta posibilidad sólo ocurre en una parte limitada de las celdas, típicamente menos de 25%. Las mediciones del tiempo de propagación de la señal pueden ser combinadas también con información del ID de Celda, que típicamente restringe el área en la cual el UE puede estar situado al sector de la banda circular que está situado en el interior de la celda. Por lo que se refiere a otros métodos de localización terrestre, como la diferencia de tiempo de llegada observada (OTDOA – Observed Time Difference of Arrival, en inglés) , éstos adolecen de un bajo rendimiento de detección para proporcionar un rendimiento suficientemente bueno, al menos en la configuración básica.

Un planteamiento más prometedor se proporciona mediante la llamada localización de huella digital, véase por ejemplo “Adaptive enhanced cell-ID fingerprinting localization by clustering of precise position measurement”, en Trans. Vehicular Tech. del IEEE, vol. 56, nº 5, 2007, pags. 3199 - 3209 por T. Wigren. Los algoritmos de localización de huella digital operan creando una huella digital de radio para cada punto de una malla fina de coordenadas que cubre la Red de Acceso por Radio (RAN – Radio Access Network, en inglés) . La huella digital puede, por ejemplo, consistir en IDs de celda detectables, mediciones de pérdida de ruta cuantificada o de potencia de señal, RTT o TA cuantificados, elevación cuantificada del ruido, información de conexión de radio como el portador de acceso por radio (RAB – Radio Access Bearer, en inglés) y/o el tiempo cuantificado.

Cuando se proporcionan datos de asistencia a determinación de posición en una red de comunicaciones celular necesarios para la localización del ID de celda mejorada adaptativa (AECID – Adaptive Enhanced Cell ID, en inglés) , se establece una configuración de relación de celda para un equipo de usuario, para la cual se crea una marca, y se lleva a cabo una determinación de posición de alta precisión para el mismo equipo de usuario. Esto se repite una pluralidad de veces. Una segunda etapa es recoger todas las mediciones de localización de alta precisión que tienen la misma marca en grupos de mediciones de alta precisión separados. En una tercera etapa, se calcula un polígono que representa la extensión geográfica de un grupo, para cada grupo de mediciones de posición de alta precisión almacenada. Los detalles de este algoritmo se describen en las solicitudes de patente internacional publicadas WO 2007/043915, WO 2008/118052 y WO 2008/069712. El área del polígono está típicamente minimizada, lo que a su vez maximiza la precisión cuando se utiliza. La probabilidad de que el terminal esté en el interior del polígono, es decir, la confianza, es conocida de manera precisa puesto que está establecida como una restricción en el algoritmo. El planteamiento típico para esto es crear un polígono que se sabe que encierra todas mediciones agrupadas de la marca que va a ser tratada. Un punto de contracción es seleccionado dentro de ese polígono y el polígono es contraído de acuerdo con diferentes algoritmos hacia ese punto de contracción, bajo la restricción de que una cierta fracción de todas las mediciones agrupadas sigue estando en el interior del polígono, hasta que se obtiene un área mínima del polígono.

Cuando va a llevarse a cabo una localización, se detecta una huella digital y se compara con las relaciones entre huellas digitales y posición almacenadas. De tal manera, puede alcanzarse un área dentro de la cual está situado el UE con una cierta certeza.

No obstante, se ha encontrado que las rutinas actuales para la tecnología de crear una huella digital no operan óptimamente en ciertos casos. Se ha encontrado que los procedimientos de contracción de polígono en algunas ocasiones encuentran mínimos locales del área en lugar de un mínimo más global.

Existe por ello la necesidad de métodos y aparatos para mejorar más las precisiones de localización para encontrar mejores rutinas de contracción del polígono o alternativas a las rutinas de contracción del polígono.

Breve descripción de los dibujos La invención, junto con otros objetos y ventajas de la misma, puede comprenderse mejor haciendo referencia a la siguiente descripción tomada junto con los dibujos que se acompañan, en los cuales:

la FIG. 1 es un dibujo esquemático que ilustra la función de localización del RTT;

la FIG. 2 es un esquema de bloques de un nodo que tiene una disposición de AECID;

la FIG. 3 es un diagrama de mediciones de localización de alta precisión agrupadas;

la FIG. 4 es un diagrama de flujo que ilustra etapas de una realización de un método de acuerdo con la presente invención;

la FIG. 5 es un diagrama similar a la FIG. 3, en el cual se determina un centro de gravedad local;

la FIG. 6 es un diagrama de flujo que ilustra una realización de otro método de acuerdo con la presente invención;

la FIG. 7 ilustra una geometría de iniciación en un procedimiento de asociación de área;

la FIG. 8 ilustra una geometría para determinar un movimiento máximo de vértice del polígono; y

la FIG. 9 ilustra una geometría para el cálculo de la reducción de área.

Compendio Un objeto de la presente invención es proporcionar métodos y disposiciones que operan de acuerdo con procedimientos... [Seguir leyendo]

1. Un método para proporcionar datos de asistencia para determinación de posición con propósitos de localización de ID de celda mejorada adaptativa en una red de posición celular, que comprende las etapas de: establecer (210) una configuración de relación de celda para un equipo de usuario; llevar a cabo (212) una determinación de posición de alta precisión para el citado equipo de usuario;

repetir (213) las citadas etapas de establecimiento y funcionamiento una pluralidad de veces; agrupar (214) los resultados de las citadas determinaciones de posición de alta precisión que pertenecen a la misma configuración de relación de celda en resultados agrupados separados;

asociar (220) una definición de área con al menos uno de los citados resultados agrupados mediante: encerrar (221) los citados resultados agrupados mediante un polígono; contraer (222) el citado polígono moviendo los vértices del polígono hacia un punto de contracción; y definir (223) la citada definición de área como un polígono contraído que comprende una fracción predeterminada de los citados resultados agrupados; crear (230) datos de asistencia para determinación de posición que comprenden una relación entre las citadas configuraciones de relación de celda y las citadas definiciones de área asociadas,

caracterizado porque el citado punto de contracción siempre se selecciona para que esté situado en el interior de los citados resultados agrupados, donde el citado punto de contracción está localmente rodeado por resultados agrupados individuales.

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque

el citado punto de contracción es un centro de gravedad local de un subconjunto de los resultados agrupados encerrados por el citado polígono; y el citado subconjunto es una cantidad predeterminada de todos los elementos de los resultados agrupados encerrados por el citado polígono situado más cerca de un centro de gravedad total de todos los resultados agrupados encerrados por el citado polígono.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque

el citado punto de contracción es seleccionado como un punto dentro del citado polígono que tiene una distancia menor al n-ésimo elemento más cercano del citado resultado agrupado, donde n es uno de un número predeterminado y una fracción predeterminada de todos los resultados agrupados.

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por realizar un cálculo del citado punto de contracción antes de que la citada etapa de contracción del polígono empiece.

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por realizar un cálculo del citado punto de contracción intermitentemente durante la citada etapa de contracción del citado polígono.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque la citada etapa de realizar un cálculo del citado punto de contracción se lleva a cabo sólo si el citado centro de gravedad total de todos los resultados agrupados encerrados por el citado polígono se encuentra fuera del interior de los resultados agrupados encerrados por el citado polígono.

7. Un método para la planificación de una red de radio, que comprende las etapas de:

obtener datos de asistencia para determinación de posición proporcionados de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6;

que la citada etapa de realizar (212) una determinación de posición de alta precisión sea realizada bajo demanda; y

evaluar los citados datos de asistencia para determinación de posición con respecto a la propagación de radio real.

8. Un método para determinar una posición de un equipo de usuario en una red de comunicaciones celular, que comprende las etapas de: obtener (302) datos de asistencia para determinación de posición proporcionados de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6;

establecer (304) una configuración de relación de celda para el citado equipo de usuario; y

determinar (306) , mediante los citados datos de asistencia para determinación de posición, una definición de área relativa a la citada configuración de relación de celda definiendo un área en la cual está situado el equipo de usuario.

9. Una disposición para proporcionar datos de asistencia para determinación de posición con propósitos de localización de ID de celda mejorada adaptativa relativa a una red de comunicaciones celular, que comprende:

un dispositivo para establecer (61) una configuración dispuesto para establecer una configuración de relación de celda para un equipo de usuario (20) ;

un dispositivo para obtener datos (66) dispuesto para obtener datos de una determinación de posición de alta precisión para el citado equipo de usuario (20) ;

un agrupador (62) conectado al citado dispositivo para establecer una configuración (61) y al citado dispositivo para obtener datos (66) y dispuesto para agrupar resultados de las citadas determinaciones de posición de alta precisión que pertenecen a la misma configuración de relación de celda en resultados agrupados separados; y

un dispositivo para asociar (63) conectado al citado agrupador (62) y dispuesto para asociar una definición de área con al menos uno de los citados resultados agrupados y crear datos de asistencia para determinación de posición que comprenden una relación entre las citadas configuraciones de relación de celda y las citadas definiciones de área asociadas;

estando el citado dispositivo para asociar (63) dispuesto también para encerrar los citados resultados agrupados mediante un polígono, contrayendo el citado polígono moviendo los vértices del polígono hacia un punto de contracción, y definiendo la citada definición de área como un polígono contraído que comprende una fracción predeterminada de los citados resultados agrupados,

caracterizado porque el citado dispositivo para asociar (63) está también dispuesto para seleccionar el citado punto de contracción siempre para estar situado en el interior de los citados resultados agrupados, donde el citado punto de contracción está localmente rodeado por resultados agrupados individuales.

10. La disposición de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque el citado dispositivo para asociar (63) está dispuesto para seleccionar el citado punto de contracción como un centro de gravedad local de un subconjunto de los resultados agrupados encerrados por el citado polígono;

siendo el citado subconjunto una cantidad predeterminada de todos los elementos de los resultados agrupados encerrados por el citado polígono situado más cerca de un centro de gravedad total de todos los resultados agrupados encerrados por el citado polígono.

11. La disposición de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada porque

el citado dispositivo para asociar (63) está dispuesto para seleccionar el citado punto de contracción como un punto en el interior del citado polígono que tiene una distancia menor al n-ésimo elemento del citado resultado agrupado, donde n es uno de un número predeterminado y una fracción predeterminada de todos los resultados agrupados.

12. Una disposición para determinar una posición de un equipo de usuario (20) en una red de comunicaciones celular, que comprende:

una disposición preparada para proporcionar datos de asistencia para determinación de posición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11;

un dispositivo para establecer una configuración (61) dispuesto para establecer una configuración de relación de celda para el citado equipo de usuario; y

un dispositivo para determinar una posición (69) conectado a la citada disposición preparada para proporcionar datos de asistencia para determinación de posición y al citado dispositivo para establecer una configuración (61) , y dispuesto para determinar, mediante los citados datos de asistencia para determinación de posición, una definición de área relativa a la citada configuración de relación de celda definiendo un área en la cual está situado el citado equipo de usuario.

13. Un nodo de una red de comunicaciones celular, que comprende una disposición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12.

14. Una red de comunicaciones celular, que comprende una disposición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12.

15. Un nodo, que comprende: una disposición de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12; el citado dispositivo para establecer una configuración (61) y el citado dispositivo para obtener datos (66) , que

comprenden un receptor dispuesto para recibir datos de una red de comunicaciones celular.