Técnica de localización de terminal.

Un método de estimar la ubicación de un terminal móvil (1) en una red de comunicaciones para móviles quetiene una pluralidad de estaciones de base (3,

4, 5, 7, 8, 9), incluyendo el método:

determinar la medición (21) de al menos un parámetro de señal para el terminal móvil en relación con cadauna de la pluralidad de estaciones de base; y

utilizar las mediciones del parámetro de señal determinado para obtener una primera estimación dedistancia (22) de la ubicación del terminal móvil desde cada una de la pluralidad de estaciones de base;

caracterizado porque el método también incluye:

utilizar al menos un estimador sobre cada una de las primeras estimaciones de distancia para obtener unaestimación de distancia refinada del terminal móvil desde cada una de la pluralidad de estaciones de base, siendo lapluralidad un número i, estando el estimador conformando de acuerdo con un formato seleccionado de lo siguiente.

Técnica de localización de terminal

La invención se refiere a la localización de un terminal móvil y/o a una técnica de rastreo y equipo asociado. Más particularmente, la presente invención se refiere a la localización y/o al rastreo de un terminal de comunicación móvil y al equipo de red de comunicación asociado.

Con la creciente capacidad y cobertura de área de las redes celulares en todo el mundo, los proveedores de telecomunicaciones móviles son capaces de proporcionar nuevos y mejores servicios para sus clientes. En particular, un tipo de servicio en el cual ha habido un creciente interés últimamente son los Servicios Basados en la Ubicación (LBS – Location Based Services, en inglés) .

Los LBS proporcionan a un usuario de terminal móvil un suministro de contenido basado en la ubicación, tal como previsiones del tiempo local, y pueden también habilitar al usuario de un terminal móvil para identificar a personas o establecimientos comerciales en las cercanías. Por ejemplo, un usuario de terminal móvil puede contactar a un proveedor de LBS para identificar su estación de servicio, restaurante, banco o similar más cercanos, basándose en la ubicación del teléfono móvil actual del usuario. De manera similar, puede ser utilizado para encontrar la ubicación de amigos o familia, tal como por razones de seguridad o emergencia, o simplemente para encontrarse, solicitando al proveedor de LBS una actualización de la ubicación de una o más personas. Estos servicios pueden ayudar a los usuarios, ahorrándoles tiempo, en lugar de desplazarse en un área geográfica dada en busca de un establecimiento/persona particular, evitando así potencialmente los atascos del tráfico. Puede también ayudar a personas en situaciones de emergencia, tal como ayudándoles a identificar rápidamente su hospital más cercano o la ubicación de alguien que requiere asistencia de emergencia.

Estos servicios requieren una técnica de localización que pueda conseguir una razonable precisión de posición, aun manteniendo costes de despliegue razonables en términos comerciales.

Tales costes están relacionados generalmente con el alcance y complejidad del software y hardware adicionales para ser incorporados en los terminales móviles y/o en la red. Hay también otros problemas que considerar, tales como cualquier penalización impuesta por las técnicas y procedimientos de rastreo por lo que respecta a los requisitos de almacenamiento/memoria y al consumo de potencia de batería en los terminales móviles.

Se ha propuesto hasta la fecha una amplia variedad de técnicas de localización de un terminal móvil. La técnica de localización que se comporta mejor en términos de precisión y de fiabilidad es actualmente el Sistema de Localización Global Asistido (A-GPS – Assisted Global Positioning System, en inglés) . El GPS es una técnica en la que el terminal recibe señales desde una constelación de satélites de GPS. A partir de las señales recibidas, el terminal calcula su posición basándose en la diferencia de tiempo observada en las señales recibidas desde los diferentes satélites. En un A-GPS la red de telefonía móvil (por ejemplo GSM) proporciona información adicional a través de su interfaz aérea para asistir al terminal en la estimación de su posición (por ejemplo, correcciones de GPS diferenciales) . Esto lleva a un “Tiempo hasta la Primera Localización” más corto y a un menor consumo de batería del terminal.

No obstante, el A-GPS es un planteamiento bastante costoso, y la relativamente lenta aceptación comercial de los servicios Basados en la Ubicación combinada con los elevados costes asociados con que el punto de GPS hacia él resulta ser un periodo de tiempo relativamente largo antes de que los terminales móviles de 2G y de 2G/3G heredados estén equipados con receptores de GPS de manera extendida. Además, incluso tras la introducción de los receptores de GPS en una gran proporción de terminales móviles, puesto que el GPS requiere contacto directo con los satélites para funcionar, la limitada disponibilidad de señal del satélite en entornos de interior y en ciertos entornos de exterior (por ejemplo, debido al efecto de cañón urbano) indican la necesidad de técnicas híbridas que combinen el A-GPS con una localización basada en celdas.

Un método basado en celdas simple utiliza el área de celda más cercana como medio para proporcionar una posición aproximada del móvil, por ejemplo, determinando la celda que proporciona al terminal las mediciones de Potencia de Señal Recibida (RSS – Received Signal Strength, en inglés) más fuertes, asumiéndose entonces que el móvil está dentro del área de cobertura de esa celda. La precisión de este método por supuesto depende del área de cobertura de la celda, y así, proporcionará típicamente una posición del terminal móvil que es precisa para un alcance de 600 m hasta un par de kilómetros (es decir, 600 m – 2000 m, dependiendo del tamaño de la celda) . Este método es una de las técnicas que están siendo utilizadas actualmente por los operadores que ya han introducido LBS comercial.

Las técnicas de localización de terminal basadas en mediciones de la Potencia de Señal Recibida (RSS – Received Signal Strength, en inglés) son de complejidad reducida para ser implementadas, debido al hecho de que las

mediciones de la RSS están disponibles en el lado del terminal como parte de su operación estándar tanto en modo de reposo como dedicado. El principal problema con las técnicas de localización basadas en la RSS es la precisión que alcanzan debido a la variabilidad de la señal, que resulta de la naturaleza estocástica del entorno de propagación por radio para móviles.

En el documento GB2416461 se describió una técnica que se denominó “localización de móviles asistida para terminal estadística, o brevemente “STAMP” (Statistical Terminal Assisted Mobile Positioning, en inglés) . Esta técnica permite el aprovechamiento de múltiples mediciones históricas de la RSS recogidas mientras que el terminal está en modo de reposo. Durante una fase de establecimiento de un LBS, estas mediciones de la RSS se utilizan con una técnica de localización para estimar la posición del terminal, y esta estimación es a continuación procesada estadísticamente para mejorar la precisión de la posición del terminal determinada, haciéndolas más útiles para aplicaciones de LBS. La técnica de STAMP, no obstante, cuando se aplica con vistas a un efecto de múltiples rutas afecta a su precisión. En el documento GB2416461, este problema fue solucionado eliminando las mediciones con un elevado contenido de error (por ejemplo, debido a un desvanecimiento rápido) .

La variabilidad de la señal es particularmente un problema cuando se utiliza STAMP con modelos empíricos como Hata o Cost231, puesto que estos modelos estiman la distancia entre el terminal y la estación de base, siendo la distancia una función exponencial de la RSS. Por lo tanto, una variabilidad indebida en las mediciones de la RSS resultará en errores de estimación drásticamente exagerados.

Aunque ha resultado que la técnica de STAMP proporciona un grado razonable de precisión de posición, y que es implementable para un coste razonable, la precisión de posición que se está consiguiendo actualmente podría ser aun mejorada, particularmente con vistas a mitigar el error de localización del terminal introducido por las técnicas basadas en la RSS. Por lo que respecta a la técnica de STAMP, véase también la publicación de J. G. Markoulidakis et at titulada “Stamp Accuracy Enhancement Through Received Signal Strength Adaptive Kalman Filtering” en el Simposium Internacional del IEEE sobre Comunicaciones por Radio para Interiores y Móviles Personales (PIMRC – Personal Indoor and Mobile Radio Communications, en inglés) , IEEE PI, XX, 2007-09-01, páginas 1 – 5, XP031168109ISBN: 978-1-4244-1143-6.

Otros planteamientos de la técnica anterior incluyen los documentos EP1315393 (que se utiliza para la delimitación de la forma de dos partes) , WO2006/096923 y WO2003/071303, así como las siguientes publicaciones:

-la de M. Orooji et al, titulada “New Method for Estimation of Mobile Location Based on Signal Attenuation and Hata Model Signal Prediction” en Engineering in Medicine and Biology Society, IEEE-EMBS 27th Annual International Conference of the Shanghai, China, Piscataway NJ, USA, IEEE LNKD-DOI: 10.1109/IEMBS.2005: 9780-7803-8741-6; y

- la de M. Hata, titulada “Empirical Formula for Propagation Loss in Land Mobile Radio Services” IEEE Transactions on Vehicular Technology, IEEE Service Center, Piscataway,... [Seguir leyendo]

1. Un método de estimar la ubicación de un terminal móvil (1) en una red de comunicaciones para móviles que tiene una pluralidad de estaciones de base (3, 4, 5, 7, 8, 9) , incluyendo el método:

determinar la medición (21) de al menos un parámetro de señal para el terminal móvil en relación con cada 5 una de la pluralidad de estaciones de base; y

utilizar las mediciones del parámetro de señal determinado para obtener una primera estimación de distancia (22) de la ubicación del terminal móvil desde cada una de la pluralidad de estaciones de base;

caracterizado porque el método también incluye:

utilizar al menos un estimador sobre cada una de las primeras estimaciones de distancia para obtener una 10 estimación de distancia refinada del terminal móvil desde cada una de la pluralidad de estaciones de base, siendo la pluralidad un número i, estando el estimador conformando de acuerdo con un formato seleccionado de lo siguiente:

donde: i = 1, 2, 3

1..4 es la estimación de distancia refinada en kilómetros σRx2 es la varianza de una distribución Gausiana de la Potencia de Señal Recibida (RSS – Received Signal Strength,

en inglés) ,

β (i) = (ln (10) / B (i) ) 2,

B (i) = 44, 9 – 6, 55 log hbs (i) , 20 hbs (i) es la altura de la Estación de Base (i) en metros,

A (i) es una estimación de una cantidad de pérdida de ruta de propagación desde la estación de base (i) y

Rx (i) es la Potencia de Señal Recibida (RSS – Received Signal Strength, en inglés) medida desde la estación de base (i) en dbm en la ubicación real del terminal; y utilizar la citada pluralidad de estimaciones de distancia refinadas para obtener una estimación de la 25 posición (23) del terminal móvil.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la medición del al menos un parámetro de señal determinado es una medición de la Potencia de Señal Recibida (RSS – Received Signal Strength, en inglés) y se utiliza una técnica de localización basada en la RSS para obtener la primera estimación de la distancia de la ubicación del terminal móvil.

3. El método de la reivindicación 1 ó la reivindicación 2, en el que la cantidad de pérdida de ruta de propagación se determina utilizando un modelo Hata o un modelo Cost231.

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye también utilizar las estimaciones de distancia refinadas en los cálculos de triangulación para estimar la ubicación del terminal móvil, y la etapa de utilizar al menos un estimador incluye utilizar un estimador de las coordenadas del terminal para obtener una estimación de posición refinada del terminal con respecto a la pluralidad de estaciones de base, siendo la pluralidad un número i.

5. El método de la reivindicación 4, en el que el estimador de las coordenadas del terminal utilizado incluye un primer estimador de las coordenadas del terminal:

y donde , B (i) = 44, 9 – 6, 55 log h bs (i) y hbs (i) es la altura de la estación de base (i) .

6. El método de la reivindicación 4 ó la reivindicación 5, en el que el estimador de las coordenadas del terminal utilizado incluye un segundo estimador de las coordenadas del terminal:

, con , i = 1, 2, 3

, B (i) = 44, 9 – 6, 55 log hbs (i) y hbs (i) es la altura de la estación de base (i) .

7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye también llevar a 15 cabo un filtrado de Kalman adaptativo en la estimación de la posición del terminal móvil.

8. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el terminal móvil está activo y la pluralidad de estaciones de base comprende una estación de base de servicio y una pluralidad de estaciones de base vecinas, y el método incluye también:

utilizar el al menos un estimador para estimar la distancia del terminal desde cada una de la pluralidad de 20 estaciones de base vecinas; y

utilizar una medición del avance de temporización para estimar la distancia del terminal desde la estación de base de servicio.

9. Un terminal móvil configurado para llevar a cabo un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 del método.

10. El terminal móvil de la reivindicación 9, que incluye también un receptor de GPS y un procesador configurado para estimar la posición del terminal utilizando señales recibidas por el receptor GPS, utilizando el terminal móvil el método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 cuando no estén disponibles señales apropiadas del receptor de GPS.

11. Un elemento de red de comunicaciones configurado para llevar a cabo un método de acuerdo con una 30 cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

12. Una red de telecomunicaciones para móviles configurada para llevar a cabo un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.