ES2283773T3 - Procedimiento para la determinacion de posicion con ayuda de una señal de radio con caracteristicas de emision giratoria. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la determinación de posición de un objeto (MT) móvil empleando al menos una señal de radio con característica (1, 7, 9) de emisión giratoria de al menos una estación (BS) de referencia, caracterizado porque - en la detección de la señal de radio el objeto (MT) móvil comprueba la presencia de un evento (t0, t4, ..., SFN0, SFN4, ...) de referencia, conociendo el objeto (MT) móvil la relación entre la orientación de la característica (1, 7, 9) de emisión y los eventos (t0, t4, ..., SFN0, SFN4, ...) de referencia, y comunicándose estructuras de datos o contenidos (SFN0, SFN4) de datos definidos de la señal de radio como eventos de referencia, y - el objeto (MT) móvil averigua a partir del evento (t0, t4, ..., SFN0, SFN4, ...) de referencia la orientación de la característica (1, 7, 9) de emisión, y a partir de la orientación de la característica (1, 7, 9) de emisión determina una posición relativa con respecto a la estación (BS) de referencia.

Description

Procedimiento para la determinación de posición con ayuda de una señal de radio con características de emisión giratoria.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la determinación de posición con ayuda de navegación por radio. Para ello se emplea al menos una señal de radio con característica de emisión giratoria. Este procedimiento puede emplearse para la determinación de posición de un objeto móvil con respecto a al menos otro objeto móvil o estacionario, es decir, con respecto a al menos una estación de referencia.

Un procedimiento de este tipo se conoce en principio por el documento US 5.157.408. En él se describe una determinación de la distancia relativa y la posición relativa de un objeto móvil con respecto a una estación de referencia que presenta una antena giratoria para irradiar una señal de radio giratoria. Como señal de radio se envía en este caso una señal de espectro ensanchado codificada en seudoruido (PN coded, pseudo noise coded) que se modula con una información sobre la dirección de radiación de la señal de radio giratoria, a partir de la que el objeto móvil puede averiguar su posición relativa con respecto a la estación de referencia. Como alternativa a esto se describe que el objeto móvil puede averiguar la posición a partir de la diferencia de tiempo entre el momento de la recepción de la señal de radio giratoria con campo de intensidad de recepción máximo y la emisión de una señal de referencia norte para la orientación respecto al norte de la señal de radio giratoria. El objeto móvil averigua la distancia relativa mediante la emisión de una señal de interrogación a la estación de referencia que responde con una señal de respuesta correspondiente. A partir del tiempo de propagación de las señales o bien del desplazamiento de fase entre la señal de interrogación y la señal de respuesta, el objeto móvil puede averiguar la distancia relativa con respecto a la estación de referencia.

Por el documento WO-A-99/33302 se conoce también un procedimiento en el que se determina el lugar de un terminal mediante la recepción de haces de radio circundantes de dos estaciones base, conociéndose el lugar de las estaciones base.

Sin embargo lo desventajoso de este estado de la técnica es que por un lado para la determinación de posición deben transmitirse continuamente al objeto móvil datos definidos que solo pueden utilizarse para la determinación de posición, a partir de los cuales el objeto móvil determina la orientación de la señal de radio, por otro lado, para la determinación de la distancia es necesaria otra señalización adicional entre el objeto móvil y la estación de referencia. El procedimiento según el estado de la técnica ocupa por tanto continuamente una parte determinada de la capacidad de transmisión y con ello es especialmente desventajoso para sistemas de radio en los que deben transmitirse todavía más datos por radio como por ejemplo en sistemas de comunicación por radio conocidos.

El objetivo de la presente invención es facilitar una posibilidad de realizar una determinación de posición mediante una señal de radio con característica de emisión giratoria con una demanda menor en capacidad de transmisión.

Este objetivo se soluciona mediante el procedimiento y el terminal de usuario con las características de las reivindicaciones 1 y 13 independientes. Pueden deducirse perfeccionamientos ventajosos de las reivindicaciones dependientes.

La presente invención comprende un procedimiento para la determinación de posición de un objeto móvil con ayuda de navegación por radio empleando al menos una señal de radio al menos de una estación de referencia. Como objeto móvil se consideran, por ejemplo, terminales móviles de un sistema de comunicación por radio, pero también otros objetos móviles, como por ejemplo, vehículos, robots, o similares, que están equipados al menos con dispositivos adecuados para la navegación por radio.

Según la presente invención está previsto que en primer lugar se comunique al objeto móvil la relación entre la orientación de la característica de emisión y los eventos de referencia. Esta información puede comunicarse al objeto móvil en el caso más sencillo una sola vez o también regularmente en intervalos de tiempo mayores, desde la estación de referencia u otros dispositivos adecuados y después depositarse en una memoria de datos del objeto móvil. Por lo tanto solamente es necesaria una señalización única o en todo caso regular en intervalos de tiempo mayores entre la estación de referencia y el objeto móvil. Sin embargo la información puede almacenarse también, por ejemplo, ya antes de la realización del procedimiento descrito en una memoria de datos adecuada del objeto móvil, por ejemplo, durante la fabricación del objeto móvil, como por ejemplo, de un terminal para un sistema de comunicación por radio.

El objeto móvil comprueba entonces en la detección de la característica de emisión giratoria de la señal de radio, que como ya se ha descrito por tanto presenta una característica de emisión variable en el tiempo por un intervalo angular de 360º alrededor de la estación de referencia, solamente la presencia de un evento de referencia sin que sea necesaria una señalización adicional entre el objeto móvil y la estación de referencia. Con ayuda de la información almacenada sobre la relación entre los eventos de referencia y la orientación de la característica de emisión el objeto móvil puede averiguar a partir del evento de referencia la orientación de la característica de emisión. A partir de la orientación de la característica de emisión, el objeto móvil puede determinar a su vez su posición relativa con respecto a la estación de referencia. Por tanto se presenta una primera parte de la información de posición deseada del objeto móvil.

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Finalmente el objeto móvil según un primer perfeccionamiento puede determinar su distancia relativa con respecto a la estación de referencia a partir de parámetros de señal de la señal de radio. Con ello el objeto móvil accede a información que está disponible de todos modos en el ámbito de la emisión de la señal de radio, sin que se necesite una señalización adicional para ello. Como parámetros de señal en el lado del objeto móvil pueden considerarse parámetros de transmisión de la señal de radio físicos medidos, como por ejemplo, la atenuación (path loss) de la señal de emisión a lo largo del trayecto de propagación, la relación de señal a ruido (signal to noise ratio) o parámetros de calidad similares. De manera alternativa o adicional pueden considerarse también como parámetros de señal contenidos de datos de la señal de radio que contienen información sobre parámetros de transmisión físicos de la señal de radio. En este caso pueden considerarse, por ejemplo, contenidos de datos que contienen información sobre el tiempo de propagación de señal entre la estación de referencia y el objeto móvil, tal como información sobre el avance del tiempo (timing advance) en sistemas de comunicación por radio.

Sin embargo de manera alternativa también estar previsto que el objeto móvil determine su posición sólo en función de información sobre la posición relativa con respecto a varias estaciones de referencia, averiguándose la posición relativa tal como ya se ha descrito anteriormente. En este caso, por tanto se trata de nuevo de un procedimiento para la determinación de posición de un objeto móvil con ayuda de navegación por radio empleando al menos una señal de radio con característica de emisión giratoria de al menos una estación de referencia. También en este caso se prevé que en primer lugar se comunique al objeto móvil la relación entre la orientación de la característica de emisión y eventos de referencia, tal como ya se ha descrito anteriormente.

Ahora se prevé que el objeto móvil en la detección de la característica de emisión giratoria de una primera señal de radio compruebe la presencia de un evento de referencia, averigüe a partir del evento de referencia la orientación de la característica de emisión de la primera señal de radio y a partir de la orientación de la característica de emisión de la primera señal de radio determina su posición relativa con respecto a una primera estación de referencia. En una segunda etapa el objeto móvil comprueba en la detección de la característica de emisión giratoria de una segunda señal de radio la presencia de un evento de referencia adicional, averigua a partir del evento de referencia adicional la orientación de la característica de emisión de la segunda señal de radio y a partir de la orientación de la característica de emisión de la segunda señal de radio determina su posición relativa con respecto a una segunda estación de referencia.

Estas etapas corresponden a las etapas ya descritas para determinar la posición relativa. Dado que ahora sin embargo se conoce la posición relativa del objeto móvil con respecto a dos estaciones de referencia, el objeto móvil puede averiguar a partir de la posición relativa con respecto a la primera y segunda estación de referencia su posición relativa con respecto a las estaciones de referencia. Esta se produce geométricamente a partir del punto de intersección de dos rectas que parten de los emplazamientos de las estaciones de referencia y cuya dirección está definida por la posición relativa del objeto móvil con respecto a las estaciones de referencia.

Como eventos de referencia según el procedimiento anteriormente mencionado, pueden comunicarse al objeto móvil, por ejemplo, eventos de referencia temporales. En este caso puede comunicarse especialmente, en qué momento, qué duración a partir de un tiempo de inicio determinado o con qué periodo de tiempo la característica de emisión giratoria adopta una orientación determinada.

No obstante, de manera alternativa o adicional, como eventos de referencia pueden comunicarse también estructuras de datos o contenidos de datos definidos de la señal de radio. En este caso por tanto se comunica, en la emisión o recepción de qué estructura de datos definida o de qué contenido de datos definido qué orientación determinada adopta la característica de emisión giratoria. En este caso como eventos de referencia pueden comunicarse, por ejemplo, datos de identificación, que identifican determinadas fragmentos de datos de la señal de radio. Si los datos se transmiten en forma de tramas de datos, entonces pueden comunicarse como datos de identificación, por ejemplo, números de tramas de datos (sequence frame number). El objeto móvil sabe en un caso así, en la transmisión de qué trama de datos numerada qué orientación determinada adopta la característica de emisión giratoria. Estos números de las tramas de datos están previstos de todos modos en los sistemas de radio correspondientes, y así pueden utilizarse de manera sencilla como eventos de referencia. Sin embargo, también pueden utilizarse otras estructuras de datos o contenidos de datos que están contenidos de todos modos en las señales de radio que van a emitirse y a las que puede asociarse una orientación determinada de la característica de emisión.

La característica de emisión giratoria puede generarse mediante al menos una radiación dirigida de manera giratoria de la señal de radio. El caso de una única radiación dirigida de manera giratoria se conoce fundamentalmente por el estado de la técnica citado al principio. Sin embargo, de manera ventajosa la característica de emisión giratoria puede generarse mediante varias radiaciones de la señal de radio dirigidas de manera giratoria. Por lo tanto se generan varias radiaciones dirigidas que siguen unas a otras en un cierto intervalo temporal, no habiendo completado todavía la primera radiación dirigida una vuelta de 360º partiendo de un ángulo de radiación determinado, cuando una radiación dirigida consecutiva ha alcanzado este ángulo de radiación determinado.

No obstante, de manera alternativa a una radiación dirigida, la característica de emisión giratoria puede generarse también mediante una característica de radiación omnidireccional de la señal de radio, en la que se genera al menos una atenuación dirigida de manera giratoria de la señal de radio. La característica de emisión giratoria se produce entonces por tanto mediante al menos un mínimo giratorio de la radiación de la señal de radio. También en este caso pueden preverse, de manera análoga al caso de varias radiaciones dirigidas también varias atenuaciones dirigidas.

La estación de referencia puede emitir en principio una señal de radio cualquiera para todos los procedimientos descritos en la presente memoria, es decir, por ejemplo, en lugar de meras señales de determinación de posición, también señales con las que se transmiten datos de comunicación o datos de señalización de un sistema de comunicación por radio, que contienen datos de voz, datos multimedia u otros datos útiles y de control.

Si al objeto móvil en el alcance del procedimiento descrito anteriormente se le comunicó también la posición absoluta de la estación de referencia, o se almacenó, entonces el objeto móvil puede averiguar también su propia posición absoluta a partir de la posición relativa con respecto a la estación de referencia con ayuda del conocimiento de la posición absoluta de la estación de referencia.

Un objeto adicional de la presente invención es un dispositivo de emisión/recepción de un sistema de comunicación por radio, que presenta al menos un dispositivo para la generación de al menos una señal de radio con característica de emisión giratoria. Esto puede realizarse, por ejemplo, con ayuda de medios adecuados para la formación de una radiación dirigida de señales de emisión, como por ejemplo, empleando redes de antenas. Un dispositivo de emisión/recepción de este tipo es adecuado para la realización de los procedimientos anteriormente mencionados. El dispositivo de emisión/recepción puede adaptarse adicionalmente de manera adecuada para la realización de los procedimientos descritos anteriormente.

Otro objeto de la presente invención es un terminal de usuario de un sistema de comunicación por radio, que presenta un dispositivo para la detección de la característica de emisión giratoria de la señal de radio, un dispositivo para comprobar la presencia de un evento de referencia, un dispositivo para averiguar la orientación de la característica de emisión a partir del evento de referencia, un dispositivo para determinar la posición relativa con respecto a la estación de referencia a partir de la orientación de la característica de emisión, y dado el caso, un dispositivo para averiguar la distancia relativa con respecto a la estación de referencia a partir de parámetros de señal de la señal de radio. Este terminal de usuario por tanto es especialmente adecuado para poner en práctica el procedimiento anteriormente mencionado y con ello permitir una determinación de posición del terminal de usuario. El terminal de usuario puede adaptarse además de manera adecuada para la realización de etapas de procedimiento adicionales descritas anteriormente.

Según un perfeccionamiento, el terminal de usuario presenta un dispositivo para la detección de la característica de emisión giratoria de una primera y una segunda señal de radio, un dispositivo para comprobar la presencia en cada caso de un evento de referencia, un dispositivo para averiguar la orientación en cada caso de la característica de emisión giratoria de la primera y la segunda señal de radio a partir del evento de referencia, un dispositivo para determinar la posición relativa con respecto a una primera y con respecto a una segunda estación de referencia a partir de la orientación en cada caso de la característica de emisión giratoria de la primera y la segunda señal de radio y un dispositivo para averiguar la posición relativa con respecto a las estaciones de referencia a partir de la posición relativa con respecto a la primera y segunda estación de referencia.

Todos los dispositivos de los terminales de usuario mencionados anteriormente deben entenderse primeramente como representantes para los principios de funcionamiento correspondientes y pueden realizarse de distintas maneras mediante dispositivos reales. Todos los dispositivos anteriormente mencionados pueden realizarse en principio mediante dispositivos reales independientes funcional y/o estructuralmente. No obstante también, por ejemplo, un único o varios dispositivos terminados funcional y/o estructuralmente pueden asumir agrupados en cada caso varias funciones de los dispositivos mencionados, o incluso un único dispositivo terminado funcional y/o estructuralmente puede asumir todas las funciones. Esto es posible también mediante una realización de un dispositivo anteriormente mencionado en forma de un procedimiento de tratamiento de datos, es decir, un software.

A continuación se explican ejemplos de realización de la presente invención en el ejemplo de un sistema de comunicación de radiotelefonía móvil mediante las figuras 1 a 10.

Muestran:

la figura 1, determinación de posición de un terminal de radiotelefonía móvil con ayuda de eventos de referencia temporales,

la figura 2, determinación de posición de un terminal de radiotelefonía móvil con ayuda de números de tramas de datos como eventos de referencia,

la figura 3, determinación de posición de un terminal de radiotelefonía móvil a partir de eventos de referencia temporales con ayuda de dos estaciones de referencia,

la figura 4, determinación de posición de un terminal de radiotelefonía móvil a partir de eventos de referencia temporales y señales de parámetros de señal de la señal de radio de una estación de referencia,

la figura 5, empleo de varios haces de radio giratorios dirigidos para la determinación de posición,

la figura 6, empleo de una atenuación giratoria, dirigida de la señal de radio para la determinación de posición,

la figura 7, terminal de radiotelefonía móvil para la determinación de posición según un procedimiento correspondiente a la figura 4,

la figura 8, terminal de radiotelefonía móvil para la determinación de posición según un procedimiento correspondiente a la figura 3,

la figura 9, estructura de ranuras de tiempo de un sistema TDD,

la figura 10, tramas de ranuras de tiempo de un sistema TDD como bloque intermedio (middamble).

La figura 1 muestra una estación BS base de un sistema de comunicación de radiotelefonía móvil así como terminal MT de radiotelefonía móvil correspondiente, es decir, por ejemplo, un teléfono móvil o un dispositivo de navegación con una interfaz a este sistema de comunicación de radiotelefonía móvil. La estación BS base es en el caso más sencillo también aquella estación base del sistema de comunicación de radiotelefonía móvil, que actualmente suministra al terminal MT de radiotelefonía móvil para enlaces de comunicación habituales, es decir en cuya célula de radio el terminal MT de radiotelefonía móvil está registrado. Tal como se discutirá más adelante, también puede recurrirse a estaciones BS base adyacentes para los procedimientos descritos a continuación.

La estación base está configurada de tal manera que genera una señal de radio con característica 1 de emisión giratoria, por ejemplo mediante formación de haces (beam forming) con redes de antenas correspondientes. No obstante, en principio, pueden emplearse también antenas giratorias. Como señal de radio puede emplearse, por ejemplo, un canal de señalización, como por ejemplo un canal de difusión, que debe estar presente en cualquier caso en cada sistema. A un momento t_{0}, t_{4}, t_{8} etc. discreto está asociado en cada caso un ángulo de radiación discreto de la señal 1 de radio dirigida. En el ejemplo de la figura 1, todo el perímetro alrededor de la estación BS base, es decir un intervalo angular de 360º, está divido en etapas de 6º. La señal de radio avanza el intervalo angular definido de 6º en cada intervalo \Deltat de tiempo definido, por ejemplo, en 10 ms, y pasa en este caso cada 600 ms, partiendo, por ejemplo, de un punto T_{0,} cero de tiempo definido en cada caso por 0º.

Mediante una señalización correspondiente al terminal MT de radiotelefonía móvil se le comunica esta relación entre tiempo y ángulo de radiación y se almacena en el terminal MT de radiotelefonía móvil. Una comunicación de este tipo debe realizarse solamente una vez en el caso más sencillo, si esta relación siempre permanece constante. Puede transmitirse al terminal MT de radiotelefonía móvil esta relación para la estación BS base que suministra, y dado el caso, también para las estaciones BS base adyacentes, cuando en el marco de un traspaso cambia a la estación BS base correspondiente. No obstante, puede comunicarse al terminal MT de radiotelefonía móvil esta relación también para todas las estaciones BS base del sistema de comunicación de radiotelefonía móvil, por ejemplo, en el primer registro del terminal MT de radiotelefonía móvil en el sistema de comunicación de radiotelefonía móvil. En todos estos casos, sin embargo es necesario solamente un intercambio de señalización mínimo entre la estación BS base y el terminal MT de radiotelefonía móvil.

El terminal MT de radiotelefonía móvil puede detectar la señal 1 de radio bien a través de secuencias de entrenamiento adecuadas o señales piloto dentro de la señal de radio o también sencillamente a través del máximo de la intensidad de campo de la señal 1 de radio, medido por el terminal MT de radiotelefonía móvil. Cuando ahora el terminal MT de radiotelefonía móvil detecta la señal 1 de radio, con ayuda de la hora puede deducir el sector 2 en el que se encuentra con respecto a la estación BS base, es decir, su posición relativa con respecto a la estación BS base. Dado que a cada evento de referencia temporal, es decir, a cada momento t_{0} a t_{n} se le asocia un ángulo de radiación discreto, el terminal MT de radiotelefonía móvil puede averiguar, sin ninguna señalización adicional de o hacia la estación BS base, solo con una comprobación interna de la presencia del evento de referencia temporal el ángulo de radiación en cuestión y con ello la posición relativa con respecto a la estación BS base a partir de la relación almacenada entre momento y ángulo de radiación.

Alternativamente a los eventos de referencia temporales al terminal de radiotelefonía móvil pueden comunicársele también datos de identificación para determinados fragmentos de datos de la señal 1 de radio, especialmente números de tramas de datos (sequence frame number SFN) de la señal 1 de radio. Esta alternativa se representa en la figura 2. El terminal MT de radiotelefonía móvil sabe entonces, que al recibir una trama de datos con un número de trama de secuencia determinado SFN_{0}, SFN_{4}, SFN_{8}, etc. cuya emisión se realizó bajo un ángulo de radiación definido, por ejemplo 0º para SFN_{0}. Esta relación entre número de trama de secuencia y ángulo de radiación puede comunicarse al terminal MT de radiotelefonía móvil de manera análoga a las alternativas anteriormente descritas para señales de referencia temporales a través de una señalización correspondiente y almacenarse en el terminal MT de radiotelefonía móvil. De la relación entre número de trama de secuencia enviado y dirección de radiación, tras la detección de la señal 1 de radio, el terminal MT de radiotelefonía móvil puede averiguar entonces de nuevo el sector 2 en el que se encuentra, es decir, su posición relativa con respecto a la estación BS base.

Ahora deben representarse algunas ventajas de este procedimiento: prácticamente no son necesarios dispositivos específicos de navegación adicionales. Además, la emisión de señales de radio de la estación BS base en la célula de radiotelefonía móvil actual no debe interrumpirse para medir estaciones BS base adyacentes, dado que las señales de radio en el ámbito de la asignación de canal y de frecuencia habitual del sistema de comunicación de radiotelefonía móvil están adaptadas unas a otras. Por este motivo, precisamente para la aplicación de la invención en un sistema de comunicación de radiotelefonía móvil apenas se produce una interferencia adicional mediante la señal de radio utilizada para la determinación de posición. El terminal MT de radiotelefonía móvil no debe emitir de manera activa una señalización propia. Además, la exactitud de este procedimiento puede ajustarse a escala. Cuanto más estrecha se realice la emisión dirigida de la señal de radio, es decir, cuanto más estrecho sea el haz de radio originado por ello, más alta será la resolución angular y la división según las figuras 1 y 2 podrá realizarse en intervalos angulares más pequeños.

La figura 3 muestra un método para la determinación de posición con ayuda de dos estaciones BS1, BS2 de referencia. El terminal MT de radiotelefonía móvil averigua en cada caso su posición relativa con respecto a cada una de las estaciones BS1, BS2 de referencia según uno de los procedimientos ya descritos. En la figura 3, se representa a modo de ejemplo el método con ayuda de eventos de referencia temporales. El terminal MT de radiotelefonía móvil averigua en el caso de la figura 3 que se encuentra con respecto a la estación BS1 base bajo un ángulo que corresponde al momento t_{A4} de radiación y con respecto a la estación BS2 base bajo un ángulo que corresponde al momento t_{B47} de radiación. Por tanto el terminal MT de radiotelefonía móvil llega a saber que por un lado se encuentra en el sector 2 con respecto a la estación BS1 base, pero por otro lado también se encuentra en el sector 3 con respecto a la estación BS2 base. A partir de la averiguación geométrica de la zona 4 de intersección de estos dos sectores 2, 3 el terminal MT de radiotelefonía móvil puede averiguar su posición. Para ello, el terminal MT de radiotelefonía móvil necesita saber solamente las posiciones de las estaciones BS1, BS2 base una respecto a la otra o su posición absoluta. Éstas pueden transmitirse al terminal MT de radiotelefonía móvil en el ámbito de una señalización ya mencionada.

Un procedimiento alternativo a esto se representa en la figura 4. En este caso, de nuevo el terminal MT de radiotelefonía móvil averigua en primer lugar su posición relativa con respeto a la estación BS base según un procedimiento anteriormente mencionado, según el ejemplo en la figura 4 a través de eventos de referencia temporales. Además, el terminal MT de radiotelefonía móvil determina parámetros de señal determinados de la señal 1 de radio, especialmente la atenuación 5 (path loss) de la potencia P de transmisión de la señal 1 de radio a lo largo de su trayecto d de propagación en comparación con una señal de referencia. Dado que esta atenuación 5 es una medida para la longitud del trayecto d de propagación, el terminal MT de radiotelefonía móvil puede averiguar a partir de esto su distancia d relativa con respecto a la estación BS base. A partir de la posición relativa averiguada y la distancia d relativa averiguada, el terminal MT de radiotelefonía móvil puede averiguar su posición 6 relativa con respecto a la estación BS base. Si al terminal MT de radiotelefonía móvil se le comunicó además en el ámbito de la señalización ya mencionada también la posición absoluta de la estación BS base, entonces el terminal MT de radiotelefonía móvil también puede averiguar su posición absoluta a partir de los conocimientos obtenidos. No obstante, en lugar de la atenuación de la señal 1 de radio puede medirse también el tiempo de propagación de la señal o una información correspondiente (timing advance) puede extraerse a partir del contenido de información de los datos de la señal 1 de radio.

La figura 5 muestra una alternativa adicional, en la que para la creación de la característica de emisión giratoria no solamente está prevista una radiación 1 giratoria, dirigida, sino varias radiaciones 1, 7 giratorias dirigidas de la estación BS base. A través de cada una de las emisiones dirigidas puede transmitirse en este caso al mismo tiempo la señal de radio idéntica. Entre las dos radiaciones 1, 7 se sitúa una diferencia \Deltat de tiempo que corresponde a una diferencia angular correspondiente de los ángulos de radiación. Si, como en el caso de la figura 5, el ángulo de radiación de la primera radiación 1 en el momento t_{0} es de precisamente 0º, entonces la segunda radiación alcanza este ángulo de radiación después del momento \Deltat. Con ello pueden compensarse posibles inexactitudes de la determinación de posición debido a oscilaciones de señal de las radiaciones 1, y 7 dirigidas, dado que por tiempo se detecta más a menudo una radiación 1, 7 dirigida y así puede averiguarse en menos tiempo mediante varias radiaciones 1, 7 dirigidas.

Una alternativa adicional de la presente invención se muestra en la figura 6. En ella, a través de la estación BS base se generan N radiaciones 8 dirigidas para la señal de radio descrita que como resultado suministran una característica de emisión prácticamente omnidireccional. Ahora, en orden circular sucesivamente se desconecta en cada caso una de las radiaciones 8 dirigidas para una duración \Deltat determinada, de manera que en la característica de emisión omnidireccional se crea una atenuación 9 dirigida que de nuevo provoca una característica de emisión giratoria de la señal de radio. La detección adicional de la característica de emisión giratoria a través del terminal MT de radiotelefonía móvil y de la averiguación de la posición relativa en un sector 2 se realiza de manera análoga a los procedimientos ya descritos, recurriendo ahora sin embargo el terminal MT de radiotelefonía móvil al mínimo de la radiación (es decir, al mínimo de la potencia de recepción) para la detección. Este procedimiento ofrece una posibilidad especialmente ventajosa para utilizarse en sistemas de comunicación de radiotelefonía móvil habituales, dado que el canal correspondiente de la señal de radio empleada está disponible la mayor parte del tiempo y solamente tienen lugar interrupciones de la potencia de recepción de poca duración que de todos modos pueden aparecer en los canales de desvanecimiento de señal (fading) presentes en los sistemas de radiotelefonía móvil. Con ello puede emplearse prácticamente cualquier señal de radio o cualquier canal para el procedimiento descrito sin que influya de manera notable en el funcionamiento habitual del sistema de comunicación de radiotelefonía móvil.

A continuación debe tratarse una posibilidad especial de la realización de la presente invención en un sistema de comunicación de radiotelefonía móvil. En sistemas de comunicación de radiotelefonía móvil se transmiten datos como datos de señalización, datos de voz, u otros datos útiles a través de una interfaz entre estaciones BS base y terminales MT de radiotelefonía móvil. Un ejemplo para sistemas de comunicación de radiotelefonía móvil actuales son redes de telefonía móvil de la segunda generación según la norma GSM y con un procedimientos de transmisión TDMA que funcionan en frecuencias de portadora de 900, 1800 o 1900 MHz. Otro ejemplo son redes de radiotelefonía móvil futuras de la tercera generación como UMTS, que se basa en un procedimiento de transmisión CDMA-, TD/CDMA-, FDD (frequency division duplex, duplexación por división de frecuencia) o TDD (time division duplex, duplexación por división de tiempo) y utiliza frecuencias de portadora en la gama de aproximadamente 2000 MHz. En estas frecuencias de portadora se transmiten los datos que van a transmitirse entre las estaciones BS base en el lado de la red de la red de radiotelefonía móvil y los terminales MT de radiotelefonía móvil.

Por tanto redes de radiotelefonía móvil especiales son aquellas que presentan una estructura de ranuras de tiempo. A este respecto, las ranuras de tiempo se agrupan generalmente en tramas de ranuras de tiempo que a su vez pueden ser parte de una estructura de tramas superior. Ejemplos para tales redes de radiotelefonía móvil con una estructura de ranuras de tiempo son sistemas TDMA-, TDD-, TD/CDMA-, TD/SDCDMA- y FDD.

Dentro de una ranura de tiempo de una conexión de datos se transmite normalmente una trama de datos o ráfaga con una estructura determinada, definida previamente. La trama de datos puede contener, además de datos útiles, también datos adicionales como datos de control, datos de medición, o datos de señalización que son necesarios o de gran ayuda para la transmisión de los datos útiles.

La figura 9 muestra una estructura de ranuras de tiempo de un sistema TDD en el que una trama 16 de ranuras de tiempo comprende ranuras ts0 a ts15 de tiempo. En la figura 9 las primeras ocho ranuras ts0 a ts7 de tiempo están asociadas al enlace descendente (downlink), las ranuras ts8 a ts15 de tiempo restantes después del punto SP de conmutación (switching point) están asociadas al enlace ascendente (uplink). Dentro de una trama de ranuras de tiempo de este tipo pueden estar previstos también varios puntos SP de conmutación y estos puntos de conmutación pueden añadirse en diferentes lugares a las tramas de ranuras de tiempo.

La figura 10 muestra la división de una trama de datos (ráfaga) que se transmite dentro de una ranura de tiempo. Esta trama de datos comprende una primera cantidad de datos D1 útiles, seguida de datos de medición o datos MA de señalización (bloque intermedio), una segunda cantidad de datos D2 útiles y datos GP de control para comprobar una transmisión sin fallos de los datos útiles. Los bloques (MA) intermedios están previstos por lo general especialmente para mediciones de las propiedades de transmisión del enlace de radio.

En el alcance de la presente invención, el bloque (MA) intermedio representado en la figura 10 de un sistema UMTS de comunicación de radiotelefonía, que funciona según un procedimiento TDD, en el caso de una señal de radio con característica de emisión giratoria puede emplearse para asociar a esta señal de radio de manera unívoca a una estación BS base determinada. Este bloque MA intermedio puede emplearse como secuencia de entrenamiento para la detección de la característica de emisión giratoria.

En un sistema FDD, en los sistemas planificados o existentes hasta el momento no está prevista por lo general ningún bloque MA intermedio. No obstante, en tales sistemas para la realización de la presente invención, en lugar de un bloque MA intermedio puede emplearse una señal piloto adicional que también puede emplearse como el bloque MA intermedio en el caso de un sistema TDD para la detección y asociación unívoca de características de emisión giratorias a determinadas estaciones BS base.

El procedimiento según la invención puede aplicarse por tanto en redes de radiotelefonía móvil según la norma UMTS en el modo FDD o TDD. Tal como ya se ha descrito, la radiación dirigida de la señal de radio puede seguir conmutándose de trama de datos a trama de datos en un valor angular anteriormente definido. No obstante, la conmutación subsiguiente en un valor angular determinado puede realizarse también acoplada con otros eventos de referencia, por ejemplo con cada ranura de tiempo en sistemas de multiplexación de tiempo o en sistemas TD-SCDMA, por ejemplo con cada trama secundaria (subframe) de la estructura de tramas de datos. Mediante tales medidas adecuadas, la velocidad de detección puede variarse de nuevo de manera adecuada y aumentarse en caso ideal. Mediante los números SFN de tramas de datos, como ya se ha descrito, el terminal MT de radiotelefonía móvil puede averiguar el ángulo correspondiente.

En TDD, por ejemplo, puede enviarse uno o varios bloques MA intermedios sin datos útiles adicionales dentro de la trama de datos, ya que para el terminal MT de radiotelefonía móvil para la detección puede bastar ya sólo la recepción del bloque MA intermedio de una trama de datos, básicamente no son necesarios otros contenidos de datos de la trama de datos. Esta trama de datos, que solo se compone de un bloque MA intermedio puede transmitirse potencialmente adicionalmente a un bloque MA intermedio enviado a todas las células, que debe seguirse enviándose eventualmente por razones de compatibilidad con terminales MT de radiotelefonía móvil más antiguos para facilitar los datos necesarios para el funcionamiento de la comunicación para todos los terminales MT de radiotelefonía móvil. Mediante las buenas propiedades de correlación de los bloques MA intermedios entre sí se garantiza ya automáticamente que apenas aumente la interferencia intercelular mediante el bloque MA intermedio enviado en el marco del presente procedimiento. Además, la potencia de los bloques MA intermedios enviados a todas las células también puede disminuir para reducir la interferencia en el sistema. En el caso extremo, la potencia de los bloques MA intermedios enviados adicionalmente, dado el caso, se selecciona exactamente con la misma magnitud que la disminución del bloque MA intermedio a modo de células. Con ello la interferencia intercelular permanece invariable con respecto a un sistema sin haz de navegación. Además esta solución es la más eficiente para el amplificador de emisión de la estación BS base dado que no aparecen saltos de potencia en la señal de emisión.

Las figuras 7 y 8 muestran terminales MT de radiotelefonía móvil, terminales de usuario especiales de un sistema de comunicación por radio. Esto terminales presentan, además de los dispositivos explicados a continuación, dispositivos tradicionales para la comunicación por radio dentro del sistema de comunicación por radio.

El terminal MT según la figura 7 es adecuado para la realización de un procedimiento según la figura 4. Especialmente presenta lo siguiente: un dispositivo (rotating characteristic detection unit RCDU, unidad de detección de característica giratoria) para detectar la característica de emisión giratoria de la señal de radio, un dispositivo (reference check unit RCU, unidad de comprobación de referencia) para comprobar la presencia de un evento de referencia, un dispositivo (orientation determination unit ODU, unidad de determinación de orientación) para averiguar la orientación de la característica de emisión a partir del evento de referencia, un dispositivo (bearing determination unit BDU, unidad de determinación de portador) para determinar la posición relativa con respecto a la estación de referencia a partir de la orientación de la característica de emisión y un dispositivo (range determination unit RDU, unidad de determinación de distancia) para averiguar la distancia relativa con respecto a la estación de referencia a partir de parámetros de señal de la señal de radio. Con ello, el terminal MT puede determinar su posición según el procedimiento ya descrito en la figura 4.

El terminal MT según la figura 8 es adecuado para la realización de un procedimiento según la figura 3. Especialmente presenta lo siguiente: un dispositivo (rotating characteristic detection unit, RCDU) para detectar la característica de emisión giratoria de una primera y una segunda señal de radio, un dispositivo (reference check unit RCU) para comprobar la presencia en cada caso de un evento de referencia, un dispositivo (orientation determination unit ODU) para averiguar la orientación en cada caso de la característica de emisión de la primera y segunda señal de radio a partir del evento de referencia, un dispositivo (bearing determination unit BDU,) para determinar la posición relativa con respecto a una primera y con respecto a una segunda estación de referencia a partir de la orientación en cada caso de la característica de emisión de la primera y de la segunda señal de radio y un dispositivo (position determination unit PDU, unidad de determinación de posición) para averiguar la posición relativa con respecto a las estaciones de referencia a partir de la posición relativa con respecto a la primera y segunda estación de referencia. Con ello el terminal MT puede determinar su posición según el procedimiento ya descrito mediante la figura 3.

Claims (14)

1. Procedimiento para la determinación de posición de un objeto (MT) móvil empleando al menos una señal de radio con característica (1, 7, 9) de emisión giratoria de al menos una estación (BS) de referencia, caracterizado porque

- en la detección de la señal de radio el objeto (MT) móvil comprueba la presencia de un evento (t0, t4, ..., SFN0, SFN4, ...) de referencia, conociendo el objeto (MT) móvil la relación entre la orientación de la característica (1, 7, 9) de emisión y los eventos (t0, t4, ..., SFN0, SFN4, ...) de referencia, y comunicándose estructuras de datos o contenidos (SFN0, SFN4) de datos definidos de la señal de radio como eventos de referencia , y

- el objeto (MT) móvil averigua a partir del evento (t0, t4,..., SFN0, SFN4,...) de referencia la orientación de la característica (1, 7, 9) de emisión, y a partir de la orientación de la característica (1, 7, 9) de emisión determina una posición relativa con respecto a la estación (BS) de referencia.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el objeto (MT) móvil averigua adicionalmente su distancia (d) relativa con respecto a la estación (BS) de referencia a partir de parámetros (P) de señal de la señal (1) de radio.

3. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque como parámetros (P) de señal de la señal de radio se consideran parámetros de transmisión físicos medidos en el lado del objeto móvil.

4. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque como parámetros de señal se consideran contenidos de datos de la señal de radio que contienen información sobre parámetros de transmisión físicos de la señal de radio.

5. Procedimiento según una reivindicación anterior, caracterizado porque

- en la detección de una segunda señal de radio el objeto (MT) móvil comprueba la presencia de un evento (t0, t4, ..., SFN0, SFN4, ...) de referencia, a partir del evento (t0, t4, ..., SFN0, SFN4, ...) de referencia averigua la orientación de la característica (1, 7, 9) de emisión de la segunda señal de radio, y a partir de la orientación de la característica (1, 7, 9) de emisión de la segunda señal de radio determina su posición relativa con respecto a una segunda estación (BS2) de referencia, y

- el objeto (MT) móvil averigua a partir de la posición relativa con respecto a la primera y segunda estación (BS1, BS2) de referencia determina su posición relativa con respecto a las estaciones (BS1, BS2) de referencia.

6. Procedimiento según una reivindicación anterior, caracterizado porque se comunican eventos (t0, t4) de referencia temporales como eventos de referencia.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se comunican datos (SFN0, SFN4, ...) de identificación como eventos de referencia que identifican determinados fragmentos de datos de la señal de radio.

8. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque se comunican números de tramas de datos como datos (SFN0, SFN4, ...) de identificación.

9. Procedimiento según una reivindicación anterior, caracterizado porque la característica de emisión se genera mediante al menos una radiación (1, 7) dirigida giratoria de la señal de radio.

10. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque la característica de emisión se genera mediante varias radiaciones (1, 7) dirigidas giratorias de la señal de radio.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la característica de emisión se genera mediante una característica (8) de radiación omnidireccional de la señal de radio en la que se genera al menos una atenuación (9) dirigida giratoria de la señal de radio.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque mediante la señal de radio se transmiten datos de señalización y/o datos de comunicación de un sistema de comunicación por radio.

13. Terminal (MT) de usuario de un sistema de comunicación por radio, que presenta un dispositivo (RCDU) para la detección de una señal de radio con característica (1, 7, 9) de emisión giratoria, un dispositivo (RCU) para comprobar la presencia de un evento (t0, t4, .., SFN0, SFN4, ...) de referencia definido como estructura de datos o contenido (SFN0, SFN4) de datos de la señal de radio, un dispositivo (ODU) para averiguar la orientación de una característica (1, 7, 9) de emisión de la señal de radio a partir del evento (t0, t4, .., SFN0, SFN4, ...) de referencia, un dispositivo (BDU) para determinar una posición relativa con respecto a una estación (BS) de referencia a partir de la orientación de la característica (1, 7, 9) de emisión.

14. Terminal (MT) de usuario según la reivindicación 13, caracterizado por un dispositivo (RDU) para averiguar la distancia (d) relativa con respecto a la estación (BS) de referencia a partir de parámetros de señal de la señal de radio.