BR112014018410B1 - Sistema de comunicação de rádio - Google Patents

Abstract

sistema de comunicação de rádio. a invenção refere-se a um sistema para formar uma rede de comunicação assíncrona para receber transmissores de cliente, incluindo estações base que são remotas uma da outra, dita rede habilitando a geolocalização dos transmissores de cliente. para este propósito, o sistema inclui uma pluralidade de transmissores de referência estacionários, as posições de quais são conhecidas e cada um dos quais transmite um sinal de baliza específico em uma banda de frequência incluída dentro da banda de frequência da rede. a geolocalização de um transmissor de cliente é executada através de multilateração levando pares de estações base em conta, cada par consistindo em estações base capazes de receber os sinais do transmissor de cliente e os sinais de um único transmissor de referência, e calculando a diferença entre os tempos que o sinal do transmissor de cliente chegou nas estações base, dita diferença sendo determinada calculando, para cada estação base, a diferença entre os tempos de chegada do sinal transmitido pelo transmissor de cliente e daquele transmitido pelo transmissor de referência.

Description

[0001] A invenção refere-se ao campo geral de redes de comunicação de rádio. Mais especifícamente, refere-se a redes de comunicação de rádio unidirecionais assíncronas, servindo terminais, do tipo de FSFDMA, desejando prover um serviço de geolocalização através de multilateração.

[0002] No contexto de uma rede de comunicação de rádio assíncrona, geolocalização através de multilateração é executada tanto medindo a diferença de tempo em chegada (TDOA) de sinais transmitidos por uma pluralidade de transmissores localizados a dadas posições conhecidas e recebidos por um receptor, como é o caso para o sistema de navegação de rádio de LORAN ou "Navegação de Longo Alcance", ou medindo a diferença de tempo em chegada do sinal se originando de um mesmo transmissor e recebido por receptores diferentes localizados a pontos diferentes, como é por exemplo o caso para detecção passiva.

[0003] Tal diferença de tempo de chegada (TDOA), que resulta da diferença em tempo de propagação do sinal transmitido por um mesmo transmissor para os locais dos receptores diferentes, habilita, de modo conhecido, determinar o lugar geográfico do transmissor. Porém, uma tal determinação requer, de modo conhecido, que os pontos de acesso de rede diferentes (estações base de receptor) sejam equipados para manter bases de tempo sincronizadas entre si, para poder comparar suas medições e deduzir o TDOA com uma incerteza mínima. Deve aqui ser lembrado que a precisão da posição calculada depende principalmente da precisão dos sinais recebidos, da exatidão da sincronização entre receptores e da geometria do desenvolvimento geográfico dos elementos de rede implicados no cálculo de posição.

[0004] No caso de uma rede servindo seus terminais, do tipo de FSFDMA, em outras palavras, uma rede de acesso múltiplo por divisão de frequência, onde a frequência é de natureza estatística, os transmissores a serem localizados são os transmissores de cliente da rede. A diferença de tempo em informação de chegada (TDOA) permitindo a geolocalização destes transmissores é calculada dos sinais recebidos pelas estações base da rede.

[0005] Agora, tais estações base de receptor estão remotas uma da outra, com uma baixa sincronização entre elas (sincronização na ordem de um ms), e não tem meios de comunicação síncrona. Por conseguinte, a criação de uma sincronização de hardware das estações base da rede requer modificações de hardware signifícantes da rede, que aumenta significativamente o custo geral de dita rede.

[0006] Geralmente, o assunto de sincronização de rede está focalizado amplamente em literatura técnica especializada, no que diz respeito a sincronização de relógios de hardware (sincronização do tipo de NTP ou com sinais oportunistas) através de meio de sincronização físico como também em relação à sincronização de bases de tempo virtuais por meio de software (sincronização do tipo de RBS, por exemplo). Agora, no caso específico de geolocalização, uma precisão de sincronização muito menor que um microssegundo é necessária, uma precisão temporal de um microssegundo correspondendo idealmente, de modo conhecido, a uma precisão de distância de 330 m.

[0007] Por conseguinte, a técnica de sincronização de redes do tipo de NTP ("Protocolo de Tempo de Rede") não é suficiente para alcançar este objetivo. Realmente, o desempenho de precisão obtido é, em vazio, na ordem de algumas dezenas de microssegundos para os elementos de estrato 3 da rede, que são os elementos mais comuns, e são impactados fortemente pelo aumento do tempo de viagem de ida e volta de sinais em condições de carga. A precisão de sincronização pode então cair até um valor na ordem de um miiissegundo.

[0008] O uso de uma sincronização semelhante àquela de redes do tipo de NTP assim requereria adicionar referências de tempo locais, que chegariam a transformar realmente as bases de receptor da rede de fato em elementos de estrato 1, quer dizer, em elementos capazes de acessar diretamente um relógio de referência geral; como também a implementação de processos de datação de evento de hardware determinístico em relógios periféricos.

[0009] Ademais, técnicas conhecidas de sincronização de radiodifusão de referência, ou RBS, ou sincronização de rede sem fios, que habilitam evitar inexatidões inerentes a sincronizações do tipo de NTP, devido a atrasos de envio de dados e acesso de rede, são porém contaminados com uma inexatidão residual devido aos tempos de propagações de mensagens entre receptores (erro determinístico) e ao tempo de processamento de recepção (erro não determinístico). Eles ademais têm a desvantagem de gerar um tráfego de rede significante para alcançar a sincronização desejada.

[00010] A sincronização por análise de sinais oportunistas habilita sincronizar estações base recebendo sinais de referência altamente precisos pré-existentes, por exemplo, em bandas de AM ou FM. Porém, uma tal técnica requer implementar modificações de hardware nas bases para fazer então capaz de sentir estes sinais, que têm frequências que não estão localizadas necessariamente na banda de frequência explorada pela rede considerada. Esta é uma desvantagem principal, desde que o uso de sinais oportunistas não habilita executar as simplificações de cálculo que habilitam evitar a sincronização de hardware de relógios.

[00011] Um objetivo da invenção é prover uma solução habilitando sincronizar os sinais recebidos pelas estações base diferentes de uma rede de comunicação, dos transmissores de cliente unidirecionais e não síncronos da rede, para obter, por medição dos tempos de chegada destes sinais em cada base, o tempo diferencial de chegada (DTOA) e por conseguinte a posição de ditos transmissores, com uma precisão de distância suficiente para geolocalizá-los. Outro objetivo da invenção é prover uma solução que não requer implementar meios específicos para sincronizar de perto as estações base da rede entre si.

[00012] Para este propósito, a invenção aponta a um sistema de comunicação de rádio para formar uma rede de comunicação pretendida para receber transmissores de cliente. Dito sistema inclui uma pluralidade de estações base de receptor estacionárias, remotas uma da outra, arranjadas para cobrir a área tendo a rede de comunicação se estendendo nisso, e conectadas a uma entidade de gerenciamento e supervisão de rede. Ditas bases de receptor incluem meios para estimar o tempo de chegada dos sinais que elas recebem. O sistema de acordo com a invenção ademais recebe uma pluralidade de transmissores de referência estacionários, tendo posições conhecidas, cada um transmitindo um sinal de baliza específico. O número e o arranjo de ditos transmissores de referência estão definidos de forma que a área inteira tendo a rede de comunicação se estende nisso esteja coberta pelo sinal de baliza transmitido por pelo menos um transmissor de referência. Dito sistema ademais inclui meios para determinar, para cada base de receptor m, os tempos respectivos de chegada TOA(An) e TOA(Gn) do sinal transmitido por um transmissor de cliente α e daquele transmitido por um transmissor de referência G, como também diferença TOA(An, Gn) entre estes dois tempos e para determinar, para duas bases de receptor i e j, diferença ATOAjj entre o tempo de chegada do sinal transmitido pelo transmissor de cliente considerado em primeira base de receptor i e o tempo de chegada deste mesmo sinal em segunda base de receptor j. Esta diferença é determinada de diferenças TOAi(An, Gn) e TOAj(An, Gn) determinadas para um mesmo transmissor de referência G. Diferenças ATOAjj determinadas para pares diferentes de bases de receptor sendo usadas para determinar através de multilateração a posição do transmissor de cliente na área coberta pela rede.

[00013] De acordo com uma concretização, os sinais transmitidos pelos transmissores de cliente e pelos transmissores de referência são sinais modulados por sequências de dados tendo uma estrutura definida para habilitar estimar o tempo de chegada do sinal considerado em uma estação base de receptor com uma dada precisão, e isto, por um estimador apropriado, por exemplo, usando uma operação de correlação.

[00014] De acordo com uma primeira variação desta concretização, as transmissões dos transmissores de referência diferentes são executadas sucessivamente conforme um dado esquema de multiplexação de tempo.

[00015] De acordo com outra variação desta concretização, as transmissões dos transmissores de referência diferentes são executadas simultaneamente a frequências diferentes conforme um dado esquema de multiplexação de frequência.

[00016] De acordo com outra concretização, para cada base de receptor i, a determinação de diferença ΔTOAj(An, Gn) é executada na base por seus próprios meios de processamento.

[00017] De acordo com outra concretização, para cada par de bases de receptor (i, j), diferença ATOAjj (A) é determinada por um caso de cálculo alocado pela entidade de supervisão de rede, cada base de receptor transmitindo ao supervisor de rede todos ou parte dos quadros de dados recebidos, em forma temporal ou na forma de um espectro, depois de ter associado um número de ordem com isso.

[00018] De acordo com outra concretização, cada base de receptor i ademais inclui meios para determinar a variação de sua frequência de amostragem sinal recebida Fsi, uma tal variação sendo determinada de diferença ATOAj(Gp, Gq) entre os tempos de chegada de dois quadros sucessivos p e q do sinal de baliza de um mesmo transmissor de referência. Nesta concretização, o plano de frequência inteiro ao qual Fsi é fixada na base de receptor pode ser disciplinado pelo transmissor de referência, quer dizer, controlado em frequência por isto.

[00019] De acordo com outra concretização, a determinação da variação de frequência Fsi de amostragem dos sinais recebidos de cada base de receptor i é executada ao nível do subsistema que controla a rede formada por todas as bases de receptor, tal variação sendo determinada de diferença ΔTOAj(Gp, Gq) dos tempos de chegada de dois quadros sucessivos p e q do sinal de baliza de um mesmo transmissor de referência. Nesta concretização, o plano de frequência inteiro ao qual Fsi é fixada na base de receptor pode ser disciplinado pelo transmissor de referência.

[00020] De acordo com outra concretização, cada estação base inclui meios para estimar o ângulo de chegada (AOA) do sinal, qual técnica é conhecida como radiogoniometria, e que combina com a medição de TOA para refinar a precisão de geolocalização.

[00021] Vantajosamente, o método provido habilita datar precisamente, 'ex post hoc', os sinais recebidos dos terminais de cliente que são desejados serem localizados, sem requerer uma sincronização de hardware específica ou sincronização de software dos relógios de rede. A regularidade dos quadros de baliza habilita corrigir erros relativos residuais devido a derivas de relógio entre estações base.

[00022] Vantajosamente habilita executar através de cálculo, ao nível de rede, uma reprogramação de dados, quer dizer, uma pseudo-sincronização, que habilita comparar os tempos de chegada dos sinais, medidos pelas estações base diferentes, minimizando as incertezas de tempo/frequência afetando as medições. As medições de TOA são executadas na base de tempo de cada estação, enquanto tendo sua origem definida pela recepção de um quadro de baliza e a avaliação pela frequência de amostragem da estação base. Para ser capaz de restabelecer 'ex post hoc' a continuidade do fluxo de amostra e para recuperar a informação de TOA, o número de ordem associado com um quadro de dados a ser processado pode por exemplo ser definido como sendo os identificadores de um ou uma pluralidade de blocos de amostragem, quais identificadores são nomeados na hora do armazenamento do fluxo amostrado, o tamanho do bloco de amostra sendo definido com respeito à precisão do processo de datação aproximado selecionado.

[00023] Ademais habilita evitar a inexatidão relativa aos tempos de execução de processos não determinísticos que podem ser implementados na rede e nas estações base, quais processos têm um caráter não determinístico capaz de gerar incertezas de medição de tempo.

[00024] A implementação do método de acordo com a invenção vantajosamente não tem nenhum impacto de hardware nos elementos de rede existentes, tal como o supervisor de rede, as estações base, ou os transmissores de rádio de cliente, que não são modificados na arquitetura de hardware. Só novos elementos de hardware independentes, quer dizer, transmissores geodésicos, são introduzidos.

[00025] O método de localização de acordo com a invenção está primeiro baseado na criação de um entrosamento do espaço considerado por meio de um ou uma pluralidade de transmissores estacionários, chamados transmissores geodésicos, a posição de cada transmissor geodésico sendo conhecida com uma precisão em relação à precisão de localização desejada. Assim, por exemplo, se uma geolocalização for desejada ser executada com uma precisão na ordem de uns dez metros, as posições dos transmissores geodésicos deveriam ser conhecidas com uma precisão abaixo de um metro.

[00026] Os transmissores geodésicos são desdobrados na área coberta pela rede em lugares geográficos de forma que cada transmissor geodésico cubra uma área suficientemente estendida, para servir N estações base, N sendo por princípio maior que ou igual a 2. O número de transmissores geodésicos desdobrados está definido de forma que cada par de estações base seja coberto por pelo menos um transmissor geodésico. As coordenadas de cada transmissor geodésico são notadas na instalação e conhecidas pelo supervisor de rede, que é responsável por supervisionar a rede inteira.

[00027] Na forma de desenvolvimento mais simples, cada um dos transmissores geodésicos está posicionado ademais na linha de visão das estações de seu setor geográfico. Assim, as estações de receptor consideradas são capazes de receber os sinais transmitidos em recepção direta. E porém possível posicionar os transmissores geodésicos fora da linha de visão das estações, em qual caso um ajuste da medição do caminho viajado realmente pelo sinal deveria ser provido, qual ajuste pode por exemplo ser assumido pelo supervisor de rede.

[00028] Cada transmissor geodésico está configurado para formar um transmissor de referência da rede onde opera, uma rede de FSFDMA, por exemplo. Para este propósito, tem uma arquitetura de hardware e software semelhante àquela dos transmissores de cliente, que habilita se comunicar com as bases de receptor através de canais físicos existentes. Porém tem várias especificidades.

[00029] Uma primeira especificidade refere-se à síntese da frequência transmitida. Transmissores geodésicos são configurados para terem um comportamento de frequência estritamente controlado. Cada transmissor geodésico inclui para este propósito uma referência de frequência precisa (tolerância na ordem de 0,1 ppm na frequência), uma referência de frequência do tipo de OCXO ou GPS-DO, por exemplo, e uma cadeia de síntese de frequência de baixo ruído e baixa dispersão, do tipo de Frac-N, por exemplo.

[00030] Uma segunda especificidade refere-se ao sinal transmitido. Transmissores geodésicos transmitem um sinal modulado por uma sequência binária definida para obter a precisão de medição desejada, a regra de modulação usada afetando, de modo conhecido, a precisão da medição de TOA.

[00031] Para este propósito, cada transmissor geodésico está por exemplo associado com uma sequência binária de comprimento N que modula o sinal transmitido. A sequência por exemplo forma um código do tipo de M-seq, Kasami ou Ouro. As propriedades de auto-correlação providas ao sinal por este tipo de sequência vantajosamente habilitam as estações base distinguirem perfeitamente transmissores geodésicos um do outro e medir precisamente os tempos de chegada dos sinais com transmitida pelo último.

[00032] Cada geodésico é assim identificado na recepção pela sequência binária única que transmite. O código é usado para gerar um quadro de baliza de acordo com o protocolo de rede, no formato de FSFDMA, por exemplo. O quadro é então difundido através da rede para as estações base que recebem os sinais.

[00033] Uma terceira especificidade refere-se à duração dos quadros transmitidos. A rede de comunicação considerada aqui sendo uma rede de comunicação de rádio, a duração do quadro transmitido pelo transmissor geodésico é suficientemente longa para as degradações locais sofridas pelo sinal e os erros gerados pelo meio de processamento de quadro serem minimizados por efeito médio, seja qual for as flutuações de recepção. O aumento da janela de observação sinal vantajosamente realmente habilita eliminar erros não correlatados. Ademais, os atrasos entre quadros de baliza são controlados e conhecidos pelo supervisor de rede.

[00034] Transmissores geodésicos assim transmitem sinais de frequência estável, na forma de quadros geralmente privados de dados quantitativos, a recepção de quais habilita a base de receptor considerada (quer dizer, a estação base) determinar a identidade do transmissor e regenerar, com a precisão desejada, informação relativa ao tempo de chegada, ou TOA, do sinal transmitido.

[00035] Embora, em princípio, transmissores geodésicos transmitam um identificador somente em lugar de informação operacional, a regra de modulação é aqui idêntica àquela usada pelos transmissores de cliente da rede para transmitir quadros de dados operacionais.

[00036] O método de localização de acordo com a invenção está baseado, secundariamente, na introdução de um processamento de localização específico, que localiza um transmissor de cliente baseado nos sinais transmitidos por dito transmissor de cliente e naqueles transmitidos por um dado transmissor geodésico, tais sinais sendo recebidos por duas bases de receptor diferentes.

[00037] É convencional, em uma rede, localizar um transmissor de cliente considerando os tempos de chegada dos sinais recebidos por duas estações de receptor diferentes deste transmissor e correspondendo a um mesmo tempo de transmissão. A diferença de tempo de chegada (TDOA) é considerada mais exatamente.

[00038] Porém, distinto do que é feito geralmente, o TDOA é calculado aqui envolvendo, para cada base de receptor, a medição da diferença de tempo de chegada entre os quadros transmitidos por um dado transmissor geodésico e aqueles transmitidos pelo transmissor de cliente considerado, o transmissor geodésico selecionado aqui sendo o mesmo transmissor para as duas bases de receptor.

[00039] Por conseguinte, de acordo com a invenção, a diferença de tempo de chegada TDOAjj(An) de um quadro An transmitido por um transmissor de cliente e recebido por duas bases de receptor Bj e B, é determinada da relação seguinte:

[00040] onde TOAj(An) e TOA;(An) respectivamente representam as medições dos tempos de chegada de quadro An transmitido pelo transmissor de cliente considerado em bases de receptor Bj e Bj onde TOAj(An, Gn) e TOAj(An, Gn) respectivamente representam, para cada base de receptor, a diferença entre o tempo de chegada do sinal transmitido pelo transmissor de cliente e o sinal transmitido pelo transmissor geodésico. TDOAi.j(Gn) = TOAj(Gn) - TOAj(Gn) aqui representa a diferença de tempo de chegada nas duas bases de receptor do quadro de grau n transmitido pelo transmissor geodésico considerado G. Desde que a posição deste transmissor é perfeitamente bem conhecida, como também as posições de bases de receptor Bj e Bj, TDOAj.j(Gn) também é conhecido. Está definido pela relação seguinte:

[00041] Informação TDOAjj assim calculada é usada convencionalmente para determinar a posição geográfica do transmissor de cliente considerado. Designando com α o cliente considerado transmitido, alguém pode realmente escrever:

que, em um quadro de referência tridimensional, pode ser escrito como segue:

onde x, y e z representam as coordenadas de transmissor de cliente α neste quadro de referência.

[00042] Os pontos em espaço tendo coordenadas que são a solução da equação [4] estão localizados de modo conhecido sobre um hiperbolóide rotacional de 2 folhas. Por conseguinte, a posição real do transmissor pode ser determinada por qualquer método conhecido usando as medições de TDOA obtidas considerando uma pluralidade de pares diferentes de estações de receptor e resolvendo os sistemas de equação hiperbólicos conectando estas medições diferentes.

[00043] Tal medição relativa da diferença de tempo de chegada do sinal transmitido por um transmissor de cliente em duas bases de receptor consideradas, qual medição envolve os tempos de chegada dos sinais transmitidos por um transmissor geodésico tendo suas transmissões acessíveis pelas duas bases de receptor, assim vantajosamente habilita, pelo uso de medições relativas, evitar qualquer necessidade para executar uma sincronização rígida dos relógios das estações de receptor.

[00044] De acordo com a invenção, os tempos de chegada dos sinais transmitidos pelo transmissor geodésico e pelo transmissor de cliente são determinados por qualquer método conhecido, a precisão de estimação dos tempos de chegada sendo intrinsecamente uma função da forma de onda processada pela rede e, por uma extensão menor, da frequência de amostragem de recepção.

[00045] Assim, no caso onde os sinais são transmitidos na forma de quadros binários modulando a frequência de transmissão, como é o caso em uma rede do tipo de FSFDMA, os quadros de dados são recebidos e decodificados pelas estações de receptor. Cada estação de receptor que recebe um quadro de dados de um transmissor geodésico ou de um transmissor de cliente da rede executa uma datação disso em seu próprio quadro de referência de tempo geral. A estimativa atual do tempo de chegada do quadro é executada 'ex post hoc' por meio de um estimador de correlação que executa uma operação de correlação em todos ou parte do quadro considerado.

[00046] Os tempos de chegada estimados nas duas bases de receptor consideradas Bj e Bj podem ser definidos pelas relações seguintes.

onde Ej(An)|FSi e Ej(An)|FSj respectivamente representam, para cada uma de bases B; e Bj, o resultado da estimativa ('ex post hoc') do tempo de chegada do sinal com respeito à data nomeada a quadro An, qual resultado é expresso em um número fracionário de períodos de amostragem.

[00047] Ej(An) e Ej(An) representam os valores do operador para estimar a correlação para quadro An, Fsi e Fsj representam as frequências de amostragem respectivas das duas bases de receptor, Toi e Toj representam os tempos de referência respectivos das duas bases, quais tempos correspondem às datas de chegada de quadro An que cada estação de receptor leva como uma origem de sua base de hora local, e que comunica ao supervisor de rede (idealmente Toi e Toj são iguais se as bases estiverem sincronizadas perfeitamente).

[00048] Da mesma maneira:

[00049] Deveria ser notado que a fim de elevar as incertezas ligadas à falta de determinismo de processos de software de recepção, a base de tempo virtual das estações base está definida a mais próxima ao hardware, em na amostragem do sinal de rádio.

[00050] De um ponto de vista funcional, o método de acordo com a invenção pode ser implementado de modos diferentes de uma infraestrutura existente, a condição principal de implementação sendo a implantação de transmissores geodésicos e a introdução de meios para determinar valores 'ex post hoc' das diferenças de tempo de chegada (TDOA) tal como descrito previamente e processá-las para determinar a posição do transmissor de cliente considerado.

[00051] Assim, de acordo com a concretização considerada e a capacidade de cálculo disponível a cada base de receptor, a função de localização pode ser implementada mais ou menos completamente no meio de cálculo de cada base de receptor ou amplamente transferida ao controlador de rede.

[00052] Cada base pode assim, se seu meio de cálculo específico habilitar isto, ser configurada para assumir todos os cálculos dos valores de diferença de tempo de chegada (TDOA) e transmitir estes valores ao controlador de rede de forma que execute a localização atual, combinando as medições transmitidas por estações de receptor diferentes. Como uma variação, cada estação de receptor pode transmitir ao supervisor de rede todos ou parte dos sinais recebidos e amostrados em forma temporal ou espectral. Em uma configuração mínima, cada estação pode estar contente com transmitir ao supervisor os quadros recebidos depois de os ter datados aproximadamente, onde tal datação aproximada pode ser uma ordem de número de chegada associado com cada quadro recebido. O controlador de rede então assume todos os cálculos necessários para executar a geolocalização do transmissor de cliente considerado. Proveito pode assim ser tirado de ter os fluxos de dados de uma pluralidade de bases disponíveis na mesma entidade de cálculo para simplificar os cálculos de estimação dos tempos de chegada.

[00053] Nesta fase, e no caso onde uma pluralidade de transmissores geodésicos é recebida para um mesmo conjunto ou subconjunto de estações, o controlador de rede seleciona, por par de estações, a configuração provendo a melhor probabilidade de precisão de estimação, analisando os parâmetros disponíveis, digamos a qualidade dos sinais recebidos e a provisão de diluição geométrica de precisão. No caso de configurações equivalentes, pode ser escolhido executar cálculos simultâneos para convergir mais rapidamente na estimativa de posição.

[00054] Deveria ser notado que para a função de geolocalização a qual está responsável, o método de acordo com a invenção pode ser associado com medições de radiogoniometria complementares, cada uma sendo para este propósito equipada com meios para estimar o ângulo de chegada (AOA) do sinal. Tal técnica complementar habilita refinar a precisão de posição e elevar as incertezas conhecidas em casos limitadores de multilateração.

[00055] Também deveria ser notado que, além da função de geolocalização a qual está responsável, o método de acordo com a invenção pode ademais habilitar executar outras funções secundárias.

[00056] Assim, por exemplo, é possível, baseado na informação disponível, executar uma estimativa precisa de frequência de amostragem Fsi de uma estação de receptor B., a frequência de amostragem real Fsi sendo então estimada por meio de dois quadros geodésicos Gn e Gm se originando de um mesmo transmissor geodésico G e recebidos por estação B, (Gn sendo usado como a origem de tempo em Bj). Então, como previamente:

[00057] Por conseguinte, alguém também tem, para a estação de receptor considerada Bj:

onde ATOAj(Gn Gm) representa, de modo conhecido, o intervalo entre as transmissões de quadros nem através de transmissor geodésico G e onde AEj(Gn Gm) representa, também de modo conhecido, a diferença entre os tempos de chegada destes dois quadros, medidos pela estação de receptor. Fsi pode ser assim calculado facilmente pela estação de receptor ou pelo controlador de rede. Como resultado, o plano de frequência ao qual FSi pertence para a estação base considerada pode ser disciplinado, controlado, pelo transmissor geodésico considerado. Como resultado, também, quando Fsi está no mesmo plano de frequência como as referências de frequência diferentes da estação base, também é possível executar uma correlação de todas estas frequências da correção de Fsi.

[00058] Ademais, usando outra formulação, também é possível, por meio das mesmas medições, avaliar a deriva de frequência de frequência de amostragem Fsi de estação base Bμ Realmente, em tais condições de radio estacionárias, por princípio, TOA;(Gn) = TOAi(Gm).

[00059] Por conseguinte, se valores MLEi(m) e MLEj(n) medidos para quadros men forem diferentes, pode ser deduzido que houve uma deriva f do relógio local e que esta deriva é igual a:

[00060] Também deveria ser notado que o fato de executar uma datação diferencial na estação base, de um geodésico tendo sua frequência de transmissão na banda de frequência usada pela rede, elimina ao mesmo tempo, vantajosamente, parte das inexatidões relativas a tempos de propagação no material. Muito geralmente, alguém pode realmente escrever:

onde Ttransmjs e Tchegada respectivamente representam o tempo de sinalização de transmissão de sinal e o tempo de recepção efetiva deste sinal pela estação base.

[00061] Tpropag(TX) e Tpropag(RX) representam os tempos de propagação de sinal dentro dos materiais formando respectivamente o transmissor e o receptor considerados da estação base considerada, e Tv0| representa o tempo de propagação de sinal no espaço entre o transmissor considerado e a estação base considerada.

[00062] Como resultado, para bloco Gn do transmissor geodésico e bloco An de transmissor a, considerando duas estações base Bj e Bj, alguém pode escrever:

[00063] Em outras palavras, considerando que d(oc, Bj), d(cc, Bj) e d(G, Bj) respectivamente representam as distâncias de emissor α e transmissor geodésico G às estações base Bj e Bj, alguém pode escrever:

e

[00064] onde DTpropag(RXj, RX,) representam a diferença entre o tempo de propagação do sinal recebido no hardware assegurando a recepção de sinal na estação B, e o tempo de propagação do sinal recebido no hardware assegurando a recepção de sinal na estação Bj.

[00065] Por conseguinte, subtraindo estas duas relações uma a outra, os tempos de propagação no hardware das estações base se cancelam, e permanece:

[00066] onde a relação seguinte [3] pode ser reconhecida:

[00067] É possível não levar em considaração estes tempos de propagação na determinação de TDOAjj. Isto é por que estes termos não são mencionados nas relações listadas previamente e é particularmente possível escrever a igualdade [3], onde os tempos de propagação dos sinais recebidos no material ao nível das estações base não estão envolvidos.

Claims (9)

1. Sistema de comunicação de rádio para formar uma rede de comunicação servindo transmissores de cliente, capaz de determinar a posição de um transmissor de cliente se movendo na área coberta pela rede, o sistema incluindo uma pluralidade de estações base de receptor estacionárias, distantes uma da outra, arranjadas para cobrir a área tendo a rede de comunicação se estendendo nisso; caracterizado pelo fato de que ademais inclui uma pluralidade de transmissores de referência estacionários, tendo posições conhecidas, cada um transmitindo um sinal de baliza específico, o número e o arranjo de ditos transmissores de referência sendo definidos de forma que a área inteira tendo a rede de comunicação se estendendo nisso seja coberta pelo sinal de baliza transmitido por pelo menos um transmissor de referência; como também meio para determinar, para cada base de receptor, os tempos de chegada respectivos TOA(An) e TOA(Gn) de quadros de grau n levados pelo sinal transmitido por um transmissor de cliente α e por isso transmitido por um transmissor de referência G, como também diferença TOA(An, Gn) entre estes dois tempos, de forma que a posição de um transmissor de cliente α seja determinada através de multilateração, baseado em medições de diferenças de tempo de chegada TDOAi,j determinadas para pares diferentes de bases de receptor Bi e Bj, TDOAi,j correspondendo à diferença entre o tempo de chegada de um quadro de grau n transmitido pelo transmissor de cliente α considerado em primeira base de receptor Bi e o tempo de chegada deste mesmo quadro n em segunda base de receptor Bj, esta diferença sendo calculada de tempos de chegada TOAi(An, Gn) e TOAj(An, Gn) determinados para bases Bi e Bj e para um mesmo transmissor de referência G, considerando a relação seguinte:

onde dGj e dGi representam a diferença entre o transmissor de referência G e, respectivamente, as bases Bj e Bi, e c representa a velocidade da luz.

2. Sistema de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os sinais transmitidos pelos transmissores de cliente e pelos transmissores de referência são sinais modulados por quadros de dados tendo uma estrutura definida para habilitar estimar o tempo de chegada do sinal considerado em uma estação base de receptor com uma dada precisão, por meio de um estimador executando uma operação de correlação em todos ou parte do quadro considerado.

3. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as transmissões dos transmissores de referência diferentes são executadas sucessivamente conforme um dado esquema de multiplexação de tempo.

4. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as transmissões dos transmissores de referência diferentes são executadas simultaneamente a frequências diferentes conforme um dado esquema de multiplexação de frequência.

5. Sistema de comunicação de rádio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que para cada base de receptor Bi, a diferença TOAj(An, Gn) é determinada na base por seus próprios meios de processamento.

6. Sistema de comunicação de rádio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que para cada base de receptor Bi, a diferença TOAi(An,Gn) é determinada pelo supervisor de rede, cada base de receptor transmitindo ao supervisor de rede todos ou parte dos quadros de dados recebidos, em forma temporal ou na forma de um espectro, depois de ter associado um número de ordem com isso.

7. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que cada base de receptor Bi ademais inclui meios para disciplinar o plano de frequência ao qual a frequência de amostragem Fsi pertence, baseado na determinação da variação de frequência de Fsi, tal uma variação sendo determinada de diferença ΔTOAj(Gp, Gq) nos tempos de chegada de dois quadros sucessivos p e q do sinal de baliza de um mesmo transmissor de referência.

8. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4 e 6, caracterizado pelo fato de que a variação de frequência Fsi da amostragem dos sinais recebidos de cada base de receptor Bi, e assim do plano de frequência associado, é determinada ao nível do subsistema, que controla a rede formada por todas as bases de receptor, uma tal variação sendo determinada da diferença ΔTOAi(Gp, Gq) entre os tempos de chegada de dois quadros sucessivos p e q do sinal de baliza de um mesmo transmissor de referência.

9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que cada estação de base ademais inclui meios para estimar o ângulo de chegada (AOA) do sinal, para refinar a precisão de posição.