Técnica de localización de terminal.

Un método de estimar la ubicación de un terminal móvil (1) en una red de comunicaciones de telefoníamóvil que tiene una pluralidad de estaciones de base (3 - 5,

7 - 9), incluyendo el método:

determinar la medición de al menos un parámetro de señal para el terminal móvil en relación con cada unade la pluralidad de estaciones de base;

utilizar las mediciones del parámetro de la señal para obtener una primera estimación de la distancia delterminal móvil desde cada una de la pluralidad de estaciones de base; y caracterizado porutilizar al menos un estimador en cada una de las primeras estimaciones de distancia para obtener unaestimación de distancia refinada del terminal móvil (1) desde cada una de la pluralidad de estaciones de base i demanera que el al menos un estimador se adecúa al menos a uno de los siguientes formatos **Fórmula**

Técnica de localización de terminal

Esta invención se refiere a una técnica de localización y/o de rastreo de un terminal móvil y al equipo asociado. Más particularmente la presente invención se refiere a la localización y/o al rastreo de un terminal de comunicación móvil, estando el propio terminal en una red de comunicación de telefonía móvil y al equipo de red de comunicación asociado. Más específicamente, la presente invención se refiere a un sistema para y a un método de estimar la posición de un terminal móvil en una red de comunicaciones de telefonía móvil.

Con la creciente capacidad y cobertura de área de las redes celulares por todo el mundo, los proveedores de telecomunicaciones de telefonía móvil son capaces de proporcionar nuevos y mejores servicios para sus abonados. En particular, un tipo de servicio en el cual ha habido un creciente interés en de lo último son los servicios Basados en la Ubicación (LBS - Location Based Services, en inglés) .

El LBS proporciona un usuario de terminal móvil con suministro de contenidos basados en la ubicación, tal como predicciones de tiempo locales, y puede también permitir que el usuario del terminal móvil identifique a personas o establecimientos cerca de su proximidad. Por ejemplo, un usuario de teléfono móvil puede contactar a un proveedor de LBS para identificar su gasolinera, restaurante, banco u otros, más cercanos, basándose en la ubicación actual del terminal móvil (MT - Mobile Terminal, en inglés) del usuario. De manera similar, puede utilizarse el encontrar la ubicación de amigos o familia, tal como por razones de seguridad o emergencia, o simplemente de encuentro, solicitando al proveedor del LBS una actualización de la ubicación de una o más personas. Estos servicios pueden ayudar a los usuarios, ahorrándoles tiempo, en lugar de viajar por un área geográfica, buscando un establecimiento / persona particular, evitando así potencialmente los embotellamientos. Puede también ayudar a las personas en situaciones de emergencia, tal como ayudando a identificar rápidamente su hospital más cercano o la ubicación de alguien que requiera una asistencia de emergencia.

Estos servicios requieren una técnica de localización que pueda conseguir una precisión de posición razonable así como costes de despliegue comercialmente razonables. Tales costes se refieren generalmente al alcance y complejidad del software y hardware adicional para ser incorporado en los terminales móviles y/o en la red. Hay también otros aspectos que considerar, tales como cualquier penalización impuesta por las técnicas y los procedimientos de rastreo frente a requisitos de almacenamiento / memoria y de consumo de potencia de batería en los terminales móviles.

Se han propuesto hasta la fecha una gran variedad de técnicas de localización de un terminal móvil. La técnica de localización de mejor rendimiento 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 de 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 de los diferentes satélites. En el A-GPS la red de telefonía móvil (por ejemplo GSM) proporciona información adicional a través de su interfaz aérea para asistir al terminal en estimar su posición (por ejemplo, correcciones de GPS diferenciales) . Esto conduce a un menor "Tiempo hasta la Primera Localización" (Time to First Fix, en inglés) y a un menor consumo de batería del terminal.

No obstante, el A-GPS es un planteamiento bastante costoso, y la relativamente baja aceptación comercial de los Servicios Basados en la Ubicación combinada con los elevados costes asociados con el punto de GPS conduce a un periodo de tiempo relativamente largo antes de que los terminales móviles de 2G y de 2G/3G 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 las señales de satélite en entornos de interior y de ciertos exteriores (por ejemplo debido al efecto de cañón urbano) indica la necesidad de técnicas híbridas que combinen A-GPS con una localización basada en la telefonía móvil.

Un método simple basado en la telefonía móvil utiliza la celda más cercana como medio para proporcionar una posición aproximada del terminal. Por ejemplo se determina la celda que proporciona al terminal la medición de Potencia de Señal Recibida (RSS - Received Signal Strength, en inglés) más potente, y se asume entonces que el terminal está dentro del área de cobertura de esa celda. La precisión de este método depende por supuesto del área de cobertura de la celda, y así, proporcionará típicamente una posición de terminal móvil que es precisa en un intervalo de 600 m a un par de kilómetros (es decir, 600 m - 2000 m dependiendo del tamaño de la celda) . Este método es una de las técnicas que es actualmente utilizada 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 una complejidad reducida de implementación 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 en lo que

respecta a la precisión que alcanzan, debido a la variabilidad de la señal, resultante de la naturaleza estocástica del entorno de propagación por radio de telefonía móvil.

En el documento GB2416461 se describió una técnica que se denominó "Localización de Móvil Asistida por Terminal Estadístico" o brevemente "STAMP" ("Statistical Terminal Assisted Mobile Positioning", en inglés) . Esta técnica permite el aprovechamiento de múltiples mediciones históricas de RSS recogidas mientras que el terminal está en modo de reposo. Durante una fase de establecimiento de un LBS, estas mediciones de RSS son utilizadas con una técnica de localización para estimar la posición del terminal, y esta determinación es a continuación estadísticamente procesada para mejorar la precisión de la posición determinada del terminal. De esta manera, la técnica de "STAMP" era capaz de mejorar la precisión de la mayoría de las técnicas de rastreo existentes, haciéndolas más útiles para las aplicaciones de LBS. La técnica de STAMP, no obstante, cuando se aplica sobre las mediciones de RSS, es también susceptible de variabilidad de señal, particularmente en lo que respecta al efecto de múltiples rutas que afecta a su precisión. En el documento GB2416461, este problema fue solucionado eliminando mediciones con un alto 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 se ha encontrado que la técnica de STAMP proporciona un grado razonable de precisión de posición, y para ser implementable para un coste razonable, la precisión de posición que se consigue actualmente podría ser aun mejorada, particularmente con respecto a la mitigación del error de posición del terminal introducido por las técnicas basadas en la RSS.

El método propuesto en el documento EP135393 que se utiliza para la delimitación de forma de dos partes se refiere a la capacidad de utilizar una serie de mediciones de la Potencia de Señal Recibida (RSS - Received Signal Strength, en inglés) recogidas mientras que el terminal está conectado a la red (es decir, durante una llamada o una sesión de datos) con el fin de mejorar la precisión de la localización. Las técnicas propuestas en el documento EP135393 corresponden a un planteamiento de filtrado que podría ser considerado como una alternativa al Filtro de Kalman. No obstante el método utilizado en este documento para la estimación de la distancia en función de la RSS no considera el empleo de estimadores que optimicen la precisión de la localización del terminal teniendo en cuenta el proceso de filtrado aplicado.

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

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

utilizar las mediciones del parámetro de la señal para obtener una primera estimación de la distancia del terminal móvil desde cada una de la pluralidad de estaciones de base; y caracterizado por

utilizar al menos un estimador en cada una de las primeras estimaciones de distancia para obtener una estimación de distancia refinada del terminal móvil (1) desde cada una de la pluralidad de estaciones de base i de 10 manera que el al menos un estimador se adecúa al menos a uno de los siguientes formatos:

utilizar la citada pluralidad de estimaciones de distancia refinadas para obtener una estimación de la posición del terminal móvil, y

aplicar un filtrado de Kalman a uno de las mediciones de parámetro de señal, las estimaciones de distancia 15 refinadas o la estimación de posición del terminal móvil determinadas, donde:

1..4 es la estimación de la distancia refinada en kilómetros ?Rx2 es la varianza de la distribución Gausiana de la Potencia de Señal Recibida (RSS - Received Signal Strength, en inglés) ,

,

es la altura de la estación de base i en m,

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

es la Potencia de Señal Recibida (RSS - Received Signal Strength, en inglés) desde la estación de base i en la ubicación real del terminal.

2. El método de la reivindicación 1, en el que el filtrado de Kalman se aplica adaptando el al menos un 25 estimador de manera que se adecúa al menos a uno de los siguientes formatos:

donde:

y fz son los factores de ganancia del filtro de Kalman; y

es un estimador básico, .

3. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la medición del al menos un parámetro de señal determinado es una medición de la Potencia de Señal Recibida, RSS, 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.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la medición del al menos un parámetro de señal determinado es una medición de Potencia de Señal Recibida, RSS, y las mediciones de la RSS

son determinadas a partir de posiciones históricas del terminal recogidas cuando el terminal estaba en modo de reposo.

5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la medición del al menos un parámetro de señal determinado incluye también mediciones de Avance de Sincronización, que son determinadas por el terminal móvil mientras el terminal está activo.

6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la cantidad de pérdida de ruta de propagación se estima utilizando un modelo Hata o un modelo Cost231.

7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que incluye también utilizar las estimaciones de distancia en los cálculos de triangulación / trilateración para estimar la ubicación del terminal móvil.

8. Un terminal móvil configurado para ejecutar un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 del método.

9. Un elemento de red de comunicaciones configurado para ejecutar un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 del método.

10. Una red de telecomunicaciones de telefonía móvil configurada para ejecutar un método de acuerdo con una 10 cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 del método.