BRPI0621431A2 - método para determinar a distáncia de um terminal de comunicação móvel a partir de estações de base de rádio móvel, e terminal de comunicação móvel - Google Patents

Abstract

MéTODO PARA DETERMINAR A DISTáNCIA DE UM TERMINAL DE COMUNICAçãO MóVEL A PARTIR DE ESTAçõES DE BASE DE RáDIO MóVEL, E TERMINAL DE COMUNICAçãO MóVEL. A presente invenção refere-se a um método para determinar a distância de um terminal de comunicação móvel (MK) a partir de uma primeira estação de base de rádio móvel (MB1) e possivelmente de outras estações de base de rádio móvel (MB2, MB3) em uma rede de rádio móvel, onde a distância do terminal de comunicação móvel (MK) da primeira estação de base de rádio móvel (MB1) e possivelmente de outras estações de base de rádio móvel (MB2, MB3) é determinada com maior precisão. Em contraste à técnica anterior, na qual o valor de distância (A11) é calculado exclusivamente a partir do valor de avanço de tempo (TA1), a primeira estação de base de rádio móvel (MB1) ou o terminal de comunicação móvel (MK) adicionalmente calcula um segundo valor de distância (A12), que é mais preciso em comparação com o valor de distância acima (A11), mas é de múltiplos valores, a partir dos seguintes parâmetros: um primeiro sinal de freqüência de portadora (TFS11) e um segundo sinal de freqüência de portadora (TFS12) com um deslocamento de freqúência fixo, uma relação de fase inicial (AP1) no local de transmissão do primeiro sinal de freqúência de portadora (TFS11) com relação ao segundo sinal de freqúência de portadora (TFS12), e uma relação de fase medida (MP1) no local de recepção do primeiro sinal de freqüência de portadora (TFS11) com relação ao segundo sinal de freqúência de portadora (TFS12). A distância entre o terminal de comunicação móvel (MK) e a primeira estação de base de rádio móvel (MB1) é determinada com maior precisão pela comparação dos dois valores de distância (A11, A12). O método pode ser estendido a inúmeras estações de base de rádio móvel (MB2, MB3). Em combinação com os dados de localização (SOD1, SOD2, SOD3) da estações de base de rádio móvel (MB1, MB2, MB3), também é possível determinar uma localização do terminal de comunicação móvel (MK).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA DETERMINAR A DISTÂNCIA DE UM TERMINAL DE COMUNICA- ÇÃO MÓVEL A PARTIR DE ESTAÇÕES DE BASE DE RÁDIO MÓVEL, E TERMINAL DE COMUNICAÇÃO MÓVEL".

A presente invenção refere-se a um método para determinar a distância de um terminal de comunicação móvel a partir de uma ou mais es- tações de base de rádio móvel, e a um terminal de comunicação móvel.

Terminais de comunicação móvel foram amplamente usados por muitos anos. Eles permitem que um assinante móvel que dispõe de um ter- minai de comunicação móvel (telefone móvel) configure um elo de teleco- municação com outro assinante, ou receba um chamado de um assinante, a partir de quase todos os pontos rigorosamente estabelecidos na superfície da Terra. Atualmente, a rede de rádio móvel que foi especificada de acordo com o padrão GSM (Sistema Global para Comunicações Móveis) apresenta a cobertura mais ampla, e a maioria dos terminais de comunicação móvel em uso utiliza o padrão GSM. Outros terminais de comunicação GSM móvel são assim chamados de módulos de rádio GSM, cartões GSM PCMCIA, modems de rádio GSM, etc.

Entre outras coisas, a arquitetura de rede do padrão GSM con- siste em um sistema de transmissão de rádio móvel, também chamado de subsistema de estação de base, que, por sua vez, consiste em estações transceptoras de base e de controladores de estação de base associados, e de um sistema de comutação. A estrutura e a operação de redes celulares, particularmente do sistema de rádio móvel GSM, são conhecidas daquele versado na técnica e descritas em detalhes em muitas publicações, não sendo necessária, portanto, nenhuma explanação extra.

A localização de um terminal de comunicação móvel pode ser determinada, por exemplo, por um método no qual um receptor GPS adicio- nal é integrado no terminal de comunicação móvel, que avalia inúmeros itens de informação relevantes para determinar a localização e providos por satéli- tes. Com o auxílio de material de mapa digital correspondente, a localização pode ser determinada com uma imprecisão de apenas alguns metros qua- drados, o que se dá devido a erros de medição.

Em um método adicional, a distância de um terminal de comuni- cação móvel das estações de base de rádio móvel e também sua localiza- ção, caso inúmeras estações de base de rádio móvel cooperem no método, poderão ser determinadas com o uso de informação de sinalização exclusi- vamente transmitida dentro da rede de rádio móvel GSM. Neste método, componentes adicionais (receptores GPS) podem ser omitidos. Estes itens de informação de sinalização são deslocamentos de tempo, também conhe- cidos como valores de avanço de tempo para aqueles versados na técnica, e preferivelmente dados de localização das estações de base de rádio móvel.

Uma vez que a rede de rádio móvel GSM também usa um méto- do de multiplexação por divisão de tempo para a distribuição de recurso de rádio, independente do método de multiplexação por divisão de freqüência, e fatias de tempo de transmissão e recepção correspondentes são alocadas para o terminal de comunicação móvel pela estação de base de rádio móvel atual, sinais de rádio transmitidos têm que chegar ao respectivo receptor na fatia de tempo de recepção provida. Para assegurar que isto aconteça, os tempos de transmissão dos sinais de rádio a serem transmitidos são tipica- mente avançados no tempo, de modo que estes sinais de rádio transmitidos cheguem no tempo correto ao receptor. Quanto mais longe o terminal de comunicação móvel estiver da estação de base de rádio móvel, mais rápido ele terá que enviar os sinais de rádio. Os valores de avanço de tempo são regularmente determinados pela estação de base de rádio móvel na rede de rádio móvel GSM e sinal para o terminal de comunicação móvel, a rede de rádio móvel GSM provendo 63 diferentes valores de avanço de tempo dis- cretos e o valor de avanço de tempo sendo aumentado para cada distância de 550 metros do terminal de comunicação móvel a partir da estação de ba- se de rádio móvel. Conseqüentemente, estes itens de informação de sinali- zação de apenas uma estação de base de rádio móvel podem ser usados para determinar a distância do terminal de comunicação móvel a partir desta estação de base de rádio móvel com uma imprecisão de distância radial de 550 metros. Independente da distância entre o terminal de comunicação mó- vel e a estação de base de rádio móvel que, conforme descrito, é determina- da a partir do parâmetro de sinal "tempo", a direção (o ângulo) dos sinais enviados pelo terminal de comunicação móvel para a estação de base de rádio móvel pode também ser determinada como parâmetro de sinal adicio- nal na estação de base de rádio móvel. Isto é conseguido por uma disposi- ção de inúmeras antenas na estação de base de rádio móvel e pela medição das diferenças de fase de sinais recebidos em várias antenas e medições de resistência de campo dentro do dispositivo de antena usado.

Se os dois parâmetros de sinal "tempo" e "ângulo de recepção" forem avaliados, a localização do terminal de comunicação móvel poderá ser determinada com uma imprecisão de algumas centenas de metros quadra- dos no GSM atual.

Os terminas de comunicação móvel se comunicam não apenas com uma estação de base de rádio móvel de sinal, mas também enviam e recebem informação de sinalização de e para, respectivamente, inúmeras estações de base de rádio móvel adjacentes em fatias de tempo providas para esta finalidade.

Se apenas o parâmetro de sinal "tempo" for medido, e não ape- nas o parâmetro de sinal "ângulo de recepção", a distância do terminal de comunicação móvel a partir das três estações de base de rádio móvel pode- rá ser determinada pela avaliação dos itens de informação de sinalização acima mencionados a partir das três estações de base de rádio móvel e a localização do terminal de comunicação móvel poderá ser determinada com o uso dos dados de localização das três estações de base de rádio móvel. A localização do terminal de comunicação móvel está dentro de um anel con- cêntrico em torno da primeira estação de base de rádio móvel, dentro de um anel concêntrico em torno da segunda estação de base de rádio móvel e dentro de um anel concêntrico em torno da terceira estação de base de rádio móvel. Se os três anéis se intersectarem, a localização do terminal de co- municação móvel estará dentro da área de sobreposição dos três anéis con- cêntricos. O método poderá se tornar mais preciso usando os itens de in- formação de sinalização das estações de base de rádio móvel adicionais, particularmente quando não houver distúrbios na transmissão de rádio dos itens de informação de sinalização para a primeira, a segunda e/ou a terceira estações de base de rádio móvel.

Em suma, a distância do terminal de comunicação móvel das estações de base de rádio móvel ou, respectivamente, a localização do ter- minal de comunicação móvel dentro da rede de rádio móvel GSM poderá ser apenas determinada com imprecisões relativamente grandes devido ao sis- tema. Não é possível determinar onde o terminal de comunicação móvel es- tá localizado dentro de uma área de diversas centenas de metros quadra- dos.

O objetivo da presente invenção é, portanto, o de especificar um método para determinar a distância de um terminal de comunicação móvel a partir de uma estação de base de rádio móvel e possivelmente de outras estações de base de rádio móvel, e um terminal de comunicação móvel por meio do qual a distância do terminal de comunicação móvel a partir da esta- ção de base de rádio móvel e possivelmente das estações de base de rádio móvel adicionais pode ser determinada com maior precisão.

De acordo com a invenção, o objetivo é atingido por um método para determinar a distância de um terminal de comunicação móvel a partir de uma primeira estação de base de rádio móvel em uma rede de rádio mó- vel, onde, para esta finalidade, as seguintes quantidades são comparadas entre si com referência à comunicação entre o terminal de comunicação mó- vel e a primeira estação de base de rádio móvel:

a. um primeiro valor de distância calculado a partir de um valor de avanço de tempo, e

b. um segundo valor de distância de múltiplos valores, que é mais preciso em comparação com o primeiro valor de distância, calculado a partir de

aa) um deslocamento de freqüência entre um primeiro sinal de freqüência de portadora e um segundo sinal de freqüência de portadora, bb) uma relação de fase inicial no local de transmissão do pri- meiro sinal de freqüência de portadora com relação ao segundo sinal de fre- qüência de portadora,

cc) uma relação de fase medida no local de recepção do primei- ro sinal de freqüência de portadora com relação ao segundo sinal de fre- qüência de portadora.

O objetivo também é alcançado por um terminal de comunicação móvel para executar o método descrito no parágrafo anterior.

A determinação da distância do terminal de comunicação móvel a partir de uma estação de base de rádio móvel e possivelmente de outras estações de base de rádio móvel pode ser mais precisa pelo método e pelo terminal de comunicação móvel de acordo com a invenção.

Desenvolvimentos da invenção são obtidos a partir das subrei- vindicações.

O método de acordo com a reivindicação 1 é vantajosamente desenvolvido de tal maneira que as quantidades sejam calculadas e/ou comparadas no terminal de comunicação móvel. Isto alivia a rede de rádio móvel da transmissão das quantidades calculadas e/ou comparadas.

Em uma maneira vantajosa adicional, o valor de avanço de tem- po e a relação de fase inicial são sinalizados para um terminal de comunica- ção móvel pela primeira estação de base de rádio móvel e a relação de fase medida é determinada no terminal de comunicação móvel. Isto permite inte- grar o cálculo e/ou a comparação das quantidades no sistema GSM existen- te em uma maneira simples.

Em uma maneira vantajosa adicional, como alternativa ao pará- grafo anterior, a relação de fase inicial é determinada pelo terminal de co- municação móvel e a relação de fase medida é determinada na primeira es- tação de base de rádio móvel e o valor de avanço de tempo e a relação de fase medida são sinalizados para o terminal de comunicação móvel pela primeira estação de base de rádio móvel. Desse modo, o cálculo e/ou a comparação das quantidades podem ser flexivelmente divididas entre o ter- minal de comunicação móvel e os componentes da rede de rádio móvel. Em uma maneira vantajosa adicional alternativa ao terceiro pa- rágrafo anterior, as quantidades são calculadas e/ou comparadas em um componente de rede de rádio móvel. Como resultado, o cálculo e/ou a com- paração das quantidades poderão acontecer mesmo quando o usuário do terminal de comunicação móvel não estiver absolutamente interessado nas determinações de distância.

Em um desenvolvimento vantajoso com relação ao parágrafo anterior, a distância específica determinada ou o parâmetro a partir do qual pode ser derivada a distância é assinalado para o terminal de comunicação móvel pela primeira estação de base de rádio móvel. Isto alivia principalmen- te o terminal de comunicação móvel das operações de computação com re- lação ao método descrito.

Em uma maneira vantajosa adicional, o método é corresponden- temente estendido para outras estações de base de rádio móvel em que ou- tros valores de avanço de tempo, deslocamentos de freqüência, relações de fase inicial, relações de fase medida e primeiro e segundo sinais de freqüên- cia de portadora e o primeiro e o segundo valores de distância a serem cal- culados com relação à determinação de distância com referência à respecti- va estação de base de rádio móvel adicional são comparados e/ou calcula- dos. Como resultado, uma determinação de distância do terminal de comu- nicação móvel de uma ou mais estações de base de rádio móvel poderá também acontecer, se a transmissão de sinal da primeira estação de base de rádio móvel for perturbada.

O método é vantajosamente desenvolvido de tal maneira que as quantidades sejam combinadas com dados de localização da primeira esta- ção de base de rádio móvel e de possivelmente outras estações de base de rádio móvel para determinar a localização do terminal de comunicação mó- vel. A determinação de localização do terminal de comunicação móvel pode- rá ser usada para outros serviços de rádio móvel baseados na localização.

O método descrito no parágrafo anterior é vantajosamente de- senvolvido de tal maneira que a localização encontrada seja combinada com outros dados geográficos armazenados e a localização seja exibida nos ma- pas exibidos em uma unidade de vídeo do terminal de comunicação móvel. Como resultado, o usuário do terminal de comunicação móvel poderá reco- nhecer sua própria localização no sistema de mapa geográfico familiar a ele e poderá também usar os serviços de radio móvel baseados na localização.

O método do parágrafo anterior ou dos dois parágrafos anterio- res é vantajosamente desenvolvido pela localização encontrada que é com- binada com outros dados de provedores de serviço a fim de oferecer e/ou utilizar serviços, tais como serviços de resgate (chamada eletrônica), perfis de movimento, aviso ou informação relacionada à posição, etc. Portanto, é possível utilizar uma multiplicidade de serviços.

Vantagens adicionais da invenção são obtidas a partir da seguin- te descrição, que explica a invenção por meio de três concretizações exem- plificativas, em conjunção com os desenhos anexos, nos quais, em repre- sentação diagramática,

a figura 1 mostra um terminal de comunicação móvel de acordo com a invenção que troca mensagens de sinalização para a determinação de distância e localização com uma primeira, uma segunda e uma terceira estações de base de rádio móvel,

a figura 2 mostra o resultado do método de acordo com a inven- ção para a determinação de distância a partir de um primeiro e um segundo valores de distância, e

a figura 3 mostra o resultado do método de acordo com a inven- ção para a determinação da distância e localização depois da avaliação das mensagens de sinalização trocadas com uma primeira, uma segunda e uma terceira estações de base de rádio móvel.

A figura 1 mostra um terminal de comunicação móvel MK de a - cordo com a invenção que recebe de uma primeira, uma segunda e uma terceira estações de base de rádio móvel MB1, MB2, MB3, que são, em ca- da caso, conectadas a um componente de rede NK, tal como um controlador de estação de base de rádio móvel ou um sistema de comutação, mensa- gens de sinalização TA1, TA2, TA3, AP1, AP2, AP3, SOD1, SOD2, SOD3 para determinar a distância e a localização do terminal de comunicação mó- vel MK das primeira, segunda e terceira estações de base de rádio móvel MB1, MB2, MB3, e processa as mensagens de sinalização recebidas TA1, TA2, TA3, AP1, AP2, AP3, SOD1, SOD2, SOD3 adicionalmente.

Inicialmente, contudo, o princípio de medição para determinar a distância por meio da informação de sinalização transmitida TA1, AP1, SOD1 da primeira estação de base de rádio móvel MB1 será explicado, sen- do então demonstrada sua avaliação pelo terminal de comunicação móvel MK.

A informação de sinalização enviada por uma primeira estação de base de rádio móvel MB1 é modulada nas freqüências de portadora pre- determinadas TFS11, TFS12 da rede de rádio móvel GSM. A onda de rádio se propaga na velocidade da luz, o comprimento de onda sendo calculado a partir do quociente da velocidade da luz e da freqüência de portadora TFS11, TFS12. Dependendo da distância do receptor a partir do transmis- sor, a fase do sinal recebido (ângulo de fase) está entre 0 e 2π ou, respecti- vamente, (0° e 360°).

Para aumentar a precisão da determinação de distância, é ne- cessário medir o ângulo de diferença de fase em duas freqüências de porta- dora diferentes TFS11, TFS12. Uma vez que a rede de rádio móvel GSM já usa o método de salto de freqüência com intervalos de freqüência de porta- dora discretos de 200 kHz, nenhum algoritmo de freqüência adicional terá que ser implementado para este método de medição na rede de rádio móvel GSM.

Em um primeiro espaçamento de freqüência de portadora, cha- mado deslocamento de freqüência no texto adicional, de 200 kHz entre um primeiro sinal de freqüência de portadora TFS11 e um segundo sinal de fre- qüência de portadora TFS12, é determinada uma primeira relação de fase medida MP1 no terminal de comunicação móvel MK. Esta primeira relação de fase medida MP1 é o ângulo de diferença de fase no local de recepção, neste caso, no receptor do terminal de comunicação móvel MK, entre o pri- meiro sinal de freqüência de portadora TFS11 recebido e o segundo sinal de freqüência de portadora TFS12 recebido. Com relação à determinação de distância do terminal de comunicação móvel MK1 a seguinte consideração terá que ser notada, o resultado da qual é ilustrado na figura 2, a distância da primeira estação de base de rádio móvel MB1 em cada caso aumentando na direção da seta na figura 2.

Em um primeiro deslocamento de freqüência de 200 kHz entre o primeiro sinal de freqüência de portadora TFS11 e o segundo sinal de fre- qüência de portadora TFS12, é descoberto que o mesmo valor para a pri- meira relação de fase medida MP1 volta a suceder apenas depois de 1500 metros de mudança de distância radial entre a primeira estação de base de rádio móvel MB1 e o terminal de comunicação móvel MK. Isto está represen- tado pela distância entre a barra negra adjacente na seta central na figura 2. A relação mostrada é obtida em se levando em consideração o quociente da velocidade da luz e o primeiro deslocamento de freqüência. Se depois for considerado que, com componentes eletrônicos, tais como misturador de freqüência, conversor de freqüência e circuitos de detector de fase usados atualmente nas estações de base de rádio móvel e nos terminais de comuni- cação móvel, as primeiras relações de fase medida MP1 de cerca de 5o po- dem ser resolvidas, a distância radial resolvível entre a primeira estação de base de rádio móvel MB1 e o terminal de comunicação móvel MK será redu- zida em 57360° * 1500 metros = 20 metros. Com componentes eletrônicos aperfeiçoados, mesmo as primeiras relações de fase medida MP1 de 0,57° podem ser esperadas, o que levaria a distâncias radialmente resolvíveis de cerca de 2 metros e, portanto, determinações de distância muito precisas. As imprecisões relacionadas ao sistema na determinação de distância são sim- bolizadas pela largura das barras na seta central na figura 2. Em suma, por- tanto, um valor de distância preciso, mas de múltiplos valores A12, chamado de segundo valor de distância (de múltiplos valores) A12 no texto extra, po- derá ser calculado por meio deste método.

Com o uso do método até agora descrito, é possível determinar que o terminal de comunicação móvel MK seja localizado dentro de um de inúmeros anéis, ficando em torno da primeira estação de base de rádio mó- vel MB1, com uma largura de anel de cerca de 20 metros, os anéis individu- ais apresentando uma distância radial de 1500 metros entre si.

Adicionalmente usando o método para determinação de distân- cia do terminal de comunicação móvel MK, conhecido do padrão GSM de acordo com a técnica anterior, com o auxílio da avaliação do primeiro valor de avanço de tempo TA1 descrito na introdução, são possíveis determina- ções de distância radial com uma imprecisão radial de 550 metros engrena- da no sistema. Na figura 2, a largura da respectiva caixa com TAI=I, TAI=2, etc. na seta superior se destina a simbolizar 550 metros em cada caso. Des- ta maneira, um valor de distância A11 pode ser calculado, o qual é chamado de primeiro valor de distância A11 no texto extra.

Se os dois métodos para determinação de distância forem com- binados, o terminal de comunicação móvel MK poderá determinar que se- gundo valor de distância (múltiplos valores) A12 é o correto com a compara- ção do primeiro valor de distância A11 e do segundo valor de distância A12 (múltiplos valores). Nesta concretização exemplificativa, o primeiro valor de distância A11 é calculado do valor de avanço de tempo TA1=4. O segundo valor de distância A12, simbolizado pela segunda barra a partir da esquerda, é o valor de distância que deve ser correlacionado com o primeiro valor de distância A11. A avaliação do primeiro valor de distância A11 e do segundo valor de distância A12 resulta, portanto, em um novo valor de distância pre- ciso sem ambigüidade Al NEW. Isto está representado pelas barras na seta inferior na figura 2. O terminal de comunicação móvel MK é, dessa forma, localizado em um anel "estreito" em torno da primeira estação de base de rádio móvel MB1.

Se a primeira estação de base de rádio móvel MB1 adicional- mente obtiver informação de direção, conforme descrito como parâmetro de sinal "ângulo de recepção" na parte introdutória, a partir dos sinais recebidos do terminal de comunicação móvel MK, a área de localização do terminal de comunicação móvel MK poderá ser adicionalmente estreitada.

Com a avaliação dos primeiros dados de localização SOD1 da primeira estação de base de rádio móvel MB1, tal como, por exemplo, a lo- calização no sistema de referência geográfica (longitude geográfica, latitude geográfica, etc.), o terminal de comunicação móvel MK pode determinar sua distância dentro de um anel de cerca de 20 metros no sistema de referência geográfico.

Naturalmente, o método descrito acima apenas funcionaria se o primeiro sinal de freqüência de portadora TFS11 e o segundo sinal de fre- qüência de portadora TFS12 fossem enviados para a primeira estação de base de rádio móvel MB1 com uma primeira relação de fase inicial conheci- da AP1 (ângulo de diferença de fase entre o primeiro sinal de freqüência de portadora TFS11 e o segundo sinal de freqüência de portadora TFS12 no momento da transmissão) no local de transmissão. Esta primeira relação de fase inicial AP1 será firmemente predeterminada na rede de rádio móvel GSM ou será sinalizada para o terminal de comunicação móvel MK, se a primeira relação de fase inicial AP1 for variável ou diferir de caso para caso, pela primeira estação de base de rádio móvel MB1, na medida em que é usado o primeiro deslocamento de freqüência. Dentro da rede de rádio mó- vel GSM, a primeira estação de base de rádio móvel MB1 simultaneamente envia, nos diferentes canais de freqüência, independente dos dados de car- ga útil, também a informação de sinalização que é usada por um terminal de comunicação móvel MK, por exemplo, para correção de freqüência. Uma vez que o terminal de comunicação móvel MK apresenta um oscilador principal com estabilidade de curto prazo suficiente, a medição na qual é determinada a primeira relação de fase medida MP1 pode acontecer dentro de um quadro de tempo GSM predeterminado (TDMA).

Se os dados de carga útil forem transmitidos por meio do primei- ro sinal de freqüência de portadora TFS11, um percurso terá que ser aco- plado fora no receptor de GSM para receber o segundo sinal de freqüência de portadora TFS12. Como uma alternativa, um algoritmo correspondente poderia ser programado em rádios definidos por software assim chamados.

A determinação de distância do terminal de comunicação móvel MK poderá ser estendida, se o método for adicionalmente executado com estações de base de rádio móvel adicionais MB2, MB3. A descrição com- preende tanto a extensão por uma segunda estação de base de rádio móvel ΜΒ2, a extensão por uma segunda e terceira estações de base de rádio mó- vel, MB2, MB3 e por uma quarta, quinta e mais estações de base de rádio móvel.

No texto, a seguir, será explicada a expansão do método por meio de três estações de base de rádio móvel MB1, MB2, MB3. Nesta dis- posição, o terminal de comunicação móvel MK avalia, além daquele descrito no texto anterior com relação à comunicação com a primeira estação de ba- se de rádio móvel MB1, um segundo valor de avanço de tempo TA2 notifica- do pela segunda estação de base de rádio móvel MB2, e um terceiro valor de avanço de tempo TA3 notificado pela terceira estação de base de rádio móvel MB3, e recebe um primeiro sinal de freqüência de portadora TFS21 e um segundo sinal de freqüência de portadora TFS22 com uma segunda fre- qüência conhecida deslocada da segunda estação de base de rádio móvel MB2 e recebe um primeiro sinal de freqüência de portadora TFS31 e um se- gundo sinal de freqüência de portadora TFS32 com uma terceira freqüência conhecida deslocada da terceira estação de base de rádio móvel MB3. O primeiro sinal de freqüência de portadora TFS21 foi enviado pela segunda estação de base de rádio móvel MB2 com uma segunda relação de fase ini- cial conhecida AP2 com relação ao segundo sinal de freqüência de portado- ra TFS22, e a segunda relação de fase inicial AP2 no local de transmissão, isto é, no transmissor da segunda estação de base de rádio móvel MB2, se sinalizado para o terminal de comunicação móvel MK. O primeiro sinal de freqüência de portadora TFS31 foi enviado pela terceira estação de base de rádio móvel MB3 com uma terceira relação de fase inicial conhecida AP3 com respeito ao segundo sinal de freqüência de portadora TFS32, a terceira relação de fase inicial AP3 no local de transmissão, isto é, no transmissor da terceira estação de base de rádio móvel MP3, sendo também sinalizada pa- ra o terminal de comunicação móvel MK.

O terminal de comunicação móvel MK determina a segunda re- lação de fase medida MP2 do primeiro sinal de freqüência de portadora TFS21, enviado pela segunda estação de base de rádio móvel MB2, com respeito ao segundo sinal de freqüência de portadora TFS22, enviado pela segunda estação de base de rádio móvel MB2, no local de recepção, isto é, no receptor do terminal de comunicação móvel MK1 e determina a terceira relação de fase medida MP3 do primeiro sinal de freqüência de portadora TFS31, enviado pela terceira estação de base de rádio móvel MB3, com respeito ao segundo sinal de freqüência de portadora TFS32, enviado pela terceira estação de base de rádio móvel MB3, também no local de recepção, isto é, no receptor do terminal de comunicação móvel MK.

O terminal de comunicação móvel pode, portanto, calcular um primeiro valor de distância A11 e um segundo valor de distância A12 com referência á primeira estação de base de rádio móvel MB1, um primeiro valor de distância A21 e um segundo valor de distância A22 com referência à se- gunda estação de base de rádio móvel MB2, e um primeiro valor de distân- cia A31 e um segundo valor de distância A32 com referência à terceira esta- ção de base de rádio móvel MB3. Em se comparando os dois valores de dis- tância A11, A12, os dois valores de distância A21, A22 e os dois valores de distância A31, A32, novos valores de distância A1NEW com referência à primeira estação de base de rádio móvel MB1, A2NEW com referência à segunda estação de base de rádio móvel MB2, e A3NEW com referência à terceira estação de base de rádio móvel MB3 poderão ser determinados com precisão no terminal de comunicação móvel MK.

Independentemente de se a primeira, a segunda e a terceira es- tações de base de rádio móvel MB1, MB2, MB3 usam unidades de avaliação de sinal recebido independentes da direção ou determinantes da direção, apenas uma única área de sobreposição resulta como a área de localização para o terminal de comunicação móvel MK formado a partir de três anéis concêntricos, um primeiro em torno da primeira estação de base de rádio móvel MB1, um segundo em torno da segunda estação de base de rádio móvel MB2, e um terceiro em torno da terceira estação de base de rádio móvel MB3.

O terminal de comunicação móvel MK pode determinar sua loca- lização dentro da única área de sobreposição em um sistema de referência geográfica pela avaliação adicional dos primeiros dados de localização SOD1 da primeira estação de base de rádio móvel MB1, que esta conduz para o terminal de comunicação móvel MK1 dos segundos dados de localiza- ção SOD2 da segunda estação de base de rádio móvel MB2, que esta con- duz para o terminal de comunicação móvel MK, e dos terceiros dados de localização SOD3 da terceira estação de base de rádio móvel MB3, que esta conduz para o terminal de comunicação móvel MK.

Para explanação adicional, a figura 3 mostra seções de anel na forma de segmento circular em torno das respectivas estações de base de rádio móvel MB1, MB2, MB3, a linha tracejada em cada caso representando a linha de divisa interna e a linha contínua em cada caso representando a linha de divisa externa. O terminal de comunicação móvel MK determina en- tão sua localização como estando dentro dos três anéis de interseção.

Com o uso de componentes eletrônicos atuais, por meio dos quais podem ser resolvidas as relações de fase medida MP1, MP2, MP3 de cerca de 5o, a localização pode ser determinada dentro de uma área de cer- ca de 20 metros * 20 metros. Com o uso de componentes eletrônicos aper- feiçoados por meio dos quais podem ser esperadas as relações de fase me- dida MPA1, MP2, MP3 de cerca de 0,57°, a localização pode ser definida com maior precisão dentro de uma área de 2 metros * 2 metros.

É possível estender o método correspondentemente para as es- tações de base de rádio móvel e relações de fase inicial adicionais, relações de fase medida, valores de avanço de tempo e dados de localização a se- rem avaliados com relação à determinação de distância e localização, por exemplo, a fim de compensar quaisquer distúrbios dos elos de rádio entre o terminal de comunicação móvel MK e a primeira, a segunda e/ou a terceira estações de base de rádio móvel MB1, MB2, MB3.

O método de acordo com a invenção facilmente proveria tam- bém o acoplamento com serviços de rádio móvel baseados na localização conhecidos da técnica anterior, sem ter que integrar o receptor GPS em ter- minais de comunicação móvel MK. Nesta disposição, a localização encon- trada é combinada com outros dados dos provedores de serviço a fim de oferecer e/ou utilizar, por exemplo, serviços de resgate (chamada eletrôni- ca), perfis de movimento, aviso ou informação relacionada à posição e ou- tros serviços.

Para aumentar o favorecimento ao usuário, os dados de locali- zações encontrados são combinados com outros dados geográficos arma- zenados e a localização do terminal de comunicação móvel MK é indicada em mapas exibidos em uma unidade de vídeo do terminal de comunicação móvel MK, por exemplo, em graus longitudinais e Iatitudinais geográficos, ou mapas de estrada.

Em princípio, todos os parâmetros necessários já são providos pelo sistema de rádio móvel GSM. Ele exige apenas adaptações de progra- ma das estações de base de rádio móvel MB1, MB2, MB3 e do terminal de comunicação móvel MK a fim de poder utilizar a invenção em suas totais possibilidades.

Na descrição anterior, o terminal de comunicação móvel MK avalia os primeiros sinais de freqüência de portadora TFS11, TFS21, TFS21, os segundos sinais de freqüência de portadora TFS12, TFS22, TFS32, os valores de avanço de tempo TA1, TA2, TA3 e possivelmente os dados de localização SOD1, SOD2, SOD3, e determina a partir destes as respectivas distâncias e sua localização.

Contudo, a determinação de distância e localização do terminal de comunicação móvel pode também ser executada pela rede de rádio mó- vel (não mostrada aqui). Para esta finalidade, um componente de rede é co- nectado às primeira, segunda e terceira estações de base de rádio móvel. O método procede então virtualmente como uma imagem invertida (terminal de comunicação transmite as mensagens de sinalização, as estações de base de rádio móvel recebem as mensagens de sinalização) para a representação acima; por isso, ele será apenas explicado resumidamente. Em contraste ao exemplo acima, o terminal de comunicação móvel determina agora os valo- res de avanço de tempo a serem mantidos e os conduz para a primeira, a segunda, a terceira e/ou outras estações de base de rádio móvel. O terminal de comunicação móvel envia os primeiros sinais de freqüência de portadora e os segundos sinais de freqüência de portadora com deslocamentos de fre- qüência conhecidos e relações de fase inicial e sinaliza as relações de fase inicial para a(s) estação(ções) de base de rádio móvel(s). As estações de base de rádio móvel ou os componentes da rede determinam as relações de fase medida, as avalia, e, considerando os valores de avanço de tempo ava- liados, determinam a real distância do terminal de comunicação móvel a par- tir da primeira, da segunda e/ou da terceira estações de base de rádio mó- vel.

O componente de rede pode determinar a localização do termi- nal de comunicação móvel pela avaliação adicional dos dados de localização das primeira, segunda e/ou terceira estações de base de rádio móvel. A lo- calização determinada para o terminal de comunicação móvel pode ser con- duzida pelo componente de rede através de uma das estações de base de rádio móvel para o terminal de comunicação móvel onde a localização en- contrada é combinada com outros dados geográficos armazenados e é exi- bida nos mapas exibidos em uma unidade de vídeo do terminal de comuni- cação móvel.

Aqui, também são concebíveis soluções intermediárias. Sem se afastar do conceito da invenção, podem ser dispostos virtualmente de modo arbitrário quais valores são determinados, calculados, comparados e/ou si- nalizados para o outro parceiro por qual parceiro (terminal de comunicação móvel ou estação de base de rádio móvel). Em particular, se o terminal de comunicação móvel pudesse atuar apenas como uma captação de valor de medição, subseqüentemente transmitiria os valores medidos para a estação de base de rádio móvel na qual outros cálculos e/ou comparações são então executados para determinar distância.

Também, uma captação de valor de medição ajustada em uma distância conhecida a partir do local de transmissão poderia suprir valores de medição por meio dos quais pode ser determinada a relação de fase inicial no local de transmissão. A captação de valor de medição pode também ser um terminal de comunicação móvel com dados de localização conhecidos.

Também, o método de acordo com a invenção pode ser disposto de tal maneira que, com referência à estação de base de rádio móvel, mais de duas freqüências portadoras sejam usadas para determinar a relação de fase inicial da relação de fase de medição, respectivamente, a fim de restrin- gir ambigüidades ou de aumentar a precisão do método.

A invenção não é limitada à concretização exemplificativa espe- ciai, mas inclui outras modificações não explicitamente descritas, contanto que seja feito uso do conceito central da invenção.

Isto é particularmente aplicável, uma vez que componentes ele- trônicos, tais como misturadores de recepção, conversores de freqüência, circuitos de comparação de fase e osciladores com estabilidade de curto prazo para gerar e determinar diferenças de freqüência e de fase, são co- nhecidos daqueles versados na técnica. Similarmente, os métodos de apli- cação correspondentes ou usos específicos são conhecidos daquele versa- do na técnica.

No respectivo transmissor (estação de base de rádio móvel ou terminal de comunicação móvel), os sinais de freqüência de referência são derivados do oscilador principal do transmissor e aplicados a um (ou mais) conversores de freqüência. A partir disto, este conversor de freqüência deri- va os primeiro e segundo sinais de freqüência de portadora com os deslo- camentos de freqüência predeterminados. Antes da transmissão, relações de fase inicial associadas entre os primeiro e segundo sinais de freqüência de portadora são determinadas em um circuito detector de fase.

Na maneira inversa, a freqüência do primeiro sinal de freqüência de portadora é convertida na freqüência do segundo sinal de freqüência de portadora ou contrariamente no respectivo receptor (terminal de comunica- ção móvel ou estação de base de rádio móvel) com um conversor de fre- qüência, sendo então as relações de fase medida dos primeiros sinais de freqüência de portadora recebidos com relação aos segundos sinais de fre- qüência de portadora recebidos determinadas em um circuito de compara- ção de fase e emitidas para avaliação adicional.

Dependendo da configuração, este método citado por meio de exemplo pode ser formado por uma conversão de freqüência de múltiplos estágios e aplicado seqüencialmente no tempo ou em paralelo para um sinal de freqüência de portadora ou todos os sinais de freqüência de portadora. Uma variação conhecida deste método é também uma comparação com um sinal de referência de sistema interno. Aqui, também, os métodos citados para medir as diferenças de fase entre os sinais de freqüência de portadora são apenas mencionados por meio de exemplo sem restringir o método des- crito de acordo com as reivindicações de patente. Durante uma conversão do método reivindicado, aquele versado na técnica irá usar a tecnologia de medição que aparece como sendo a mais vantajosa para este sistema alvo, uma vez dadas as respectivas condições.

A invenção não é limitada à aplicação em sistemas de rádio téc- nicos do padrão GSM também, mas pode também ser usada em sistemas de rádio técnicos que, em vez do padrão GSM, usam outros padrões nos quais, contudo, a comunicação entre parceiros se baseia em métodos de multiplexação por divisão de freqüência e métodos de multiplexação por di- visão de tempo, mencionando-se as UMTS por meio de exemplo.

Entretanto, se, independente dos padrões de canal atribuídos, outras bandas de freqüência estiverem disponíveis, sinais de freqüência de portadora individuais ou todos os sinais de freqüência de portadora poderão também ser enviados e avaliados fora dos domínios de freqüência atribuídos para os padrões de rádio listados acima.

Claims (11)

1. Método para determinar a distância de um terminal de comu- nicação móvel (MK) de uma primeira estação de base de rádio móvel (MB1) em uma rede de rádio móvel, no qual, para esta finalidade, as seguintes quantidades são comparadas entre si com referência à comunicação entre o terminal de comunicação móvel (MK) e a primeira estação de base de rádio móvel (MB1): a) um primeiro valor de distância (A11) calculado a partir de um valor de avanço de tempo (TA1), e b) um segundo valor de distância de múltiplos valores (A12), que é mais preciso em comparação com o primeiro valor de distância (A11), cal- culado a partir de aa) um deslocamento de freqüência entre um primeiro sinal de freqüência de portadora (TFS11) e um segundo sinal de freqüência de por- tadora (TFS12), bb) uma relação de fase inicial (AP1) no lado de transmissão do primeiro sinal de freqüência de portadora (TFS11) com relação ao segundo sinal de freqüência de portadora (TFS12), cc) uma relação de fase medida (MP1) no local de recepção do primeiro sinal de freqüência de portadora (TFS11) com relação ao segundo sinal de freqüência de portadora (TFS12).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as quantidades serem calculadas e/ou comparadas no terminal de comunicação móvel (MK).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de o valor de avanço de tempo (TA1) e a relação de fase inicial (AP1) serem assinalados para o terminal de comunicação móvel (MK) pela primeira estação de base de rádio móvel (MB1) e de a relação de fase medi- da (MP1) ser determinada no terminal de comunicação móvel (MK).

4. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a relação de fase inicial (AP1) ser determinada pelo terminal de comunicação móvel (MK) e de a relação de fase medida (MP1) ser determi- nada na primeira estação de base de rádio móvel (MB1) e de o valor de a- vanço de tempo (TA1) e a relação de fase medida (MP1) serem assinalados para o terminal de comunicação móvel (MK) pela primeira estação de base de rádio móvel (MB1).

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as quantidades serem calculadas e/ou comparadas em um compo- nente da rede de rádio móvel.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a distância ou parâmetro específico a partir do qual pode ser deriva- da a distância ser assinalado para o terminal de comunicação móvel (MK) pela primeira estação de base de rádio móvel (MB1).

7. Método, de acordo com qualquer das reivindicações anterio- res, caracterizado pelo fato de ser correspondentemente estendido para ou- tras estações de base de rádio móvel (MB2, MB3) em que outros valores de avanço de tempo (TA2, TA3), deslocamentos de freqüência, relações de fa- se inicial (AP2, AP3), relações de fase medida (MP2, MP3) e primeiro e se- gundo sinais de freqüência de portadora (TFS21, TFS22, TFS31, TFS32) e um primeiro e um segundo valores de distância (A21, A22, A31, A32) a se- rem calculados com relação à determinação de distância com referência à respectiva estação de base de rádio móvel adicional (MB2, MB3) são com- parados e/ou calculados.

8. Método, de acordo com qualquer das reivindicações anterio- res, caracterizado pelo fato de as quantidades serem combinadas com da- dos de localização (SOD1, SOD2, SOD3) da primeira estação de base de rádio móvel (MB1) e possivelmente de outras estações de base de rádio móvel (MB2, MB3) para determinar a localização do terminal de comunica- ção móvel (MK).

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de a localização encontrada ser combinada com outros dados geográfi- cos armazenados e de a localização ser exibida em mapas exibidos em uma unidade de vídeo do terminal de comunicação móvel (MK).

10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de a localização encontrada ser combinada com outros dados dos provedores de serviço a fim de oferecer e/ou utilizar serviços, tais como ser- viços de resgate (chamada eletrônica), perfis de movimento, aviso ou infor- mação relacionada à posição, etc.

11. Terminal de comunicação móvel (MK) para executar o méto- do, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores.