MX2013000669A - Localizacion basada en red de transmisores moviles. - Google Patents

Localizacion basada en red de transmisores moviles.

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Rashidus S Mia
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Abstract

En un sistema de localización inalámbrico, basado en red, superpuesto se usan las LMU típicamente co-localizadas con BTS para recopilar señalización de radio tanto en el canal directo como en el inverso para su uso en métodos de posicionamiento TDOA y/o AOA. La radiodifusión de información de la red de radio y mediante constelaciones de sistema de navegación por satélite global puede ser recibida por la LMU y usarse para reducir la dificultad de configuración y reconfiguración del sistema inicial debido a cambios de red de radio.

Description

LOCALIZACIÓN BASADA EN RED DE TRANSMISORES MÓVILES REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reivindica el beneficio de la Solicitud de Patente de Estados Unidos N° 12/842.861 , presentada el 23 de julio de 2010, cuya divulgación se incorpora en el presente documento por referencia en su totalidad.
CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere, en general, a métodos y aparatos para localizar dispositivos inalámbricos, también denominados estaciones móviles (MS), tales como aquellos usados en sistemas celulares digitales, sistemas de comunicaciones personales (PCS), radios móviles especializadas mejoradas (ESMR) y otros tipos de sistemas de comunicaciones inalámbricos. Aún más particularmente, la presente invención se refiere a métodos y aparatos para mejorar la sensibilidad de receptores de sistemas de localización inalámbricos basados en red (WLS) para transmisiones de banda estrecha y para mejorar la resolución de receptores WLS para transmisiones de banda ancha.
ANTECEDENTES El rendimiento de localización de un sistema de localización inalámbrico basado en infraestructura o en red normalmente se expresa como una o más probabilidades de error circular. Los sistemas basados en red se basan en la recepción de la transmisión móvil del enlace ascendente originada en el dispositivo inalámbrico que se usa en un cálculo de localización de tiempo (tiempo-de-llegada (TOA), diferencia-de-tiempo-de-llegada (TDOA)), potencia (potencia-de-llegada (POA), diferencia-de-potencia-de-llegada (PDOA)) o ángulo-de-llegada (AoA). Los cálculos de localización basados en red se pueden combinar con mediciones basadas en móviles, información colateral o con otros cálculos de localización basados en red para formar localizaciones híbridas Un trabajo anterior que se refiere a Sistemas de Localización Inalámbricos basados en red se describe en la Patente de Estados Unidos N° 4.728.959; "Direction Finding Localization System" (expedida el 1 de marzo de 1998) que desvela un sistema para localizar teléfonos celulares usando técnicas de ángulo de llegada (AOA) y la Patente de Estados Unidos N° 5.327.144, (expedida el 5 de julio de 1994) "Cellular Teiephone Location System, " que desvela un sistema para localizar teléfonos celulares usando técnicas de diferencia de llegada (TDOA). Se desvelan mejoras adicionales del sistema desvelado en la patente ?44 en la Patente de Estados Unidos N° 5.608.410, (expedida el 4 de marzo de 1997), "System for Locating a Source of Bursty Transmissions". Se desarrollan técnicas de estimación de localización para sistemas de comunicaciones inalámbricos de banda ancha adicionales en la Patente de Estados Unidos N° 6.047.192 (expedida el 4 de abril de 200), "Robust, Efficient Localization System".
Todas estas patentes están cedidas a TruePosition, Inc., el cesionario de la presente invención. TruePosition ha continuado desarrollando mejoras significativas a los conceptos inventivos originales. Desplegado comercialmente por primera vez en 1998 por TruePosition en Houston, Texas, se han desplegado ampliamente sistemas de localización inalámbricos basados en red superpuestos en soporte de servicios basados en localización incluyendo localización de servicios de emergencia. Como se realizó y observó ampliamente en la técnica anterior, la capacidad para localizar dispositivos de comunicaciones inalámbricos celulares rutinaria, fiable y rápidamente tiene el potencial para proporcionar beneficio público significativo en seguridad pública y conveniencia y en productividad comercial.
La modificación de la señalización de radio en un sistema de comunicaciones inalámbrico para mejorar el rendimiento de un sistema de localización inalámbrico basado en red (WLS) se ha contemplado previamente en las Patentes de Estados Unidos de TruePosition N° 7.689.240; "Transmit-power control for wireless mobile services", N° 6.519.465; "Modified transmission method for improving accuracy for E-911 calis", N° 6.463.290; "Mobile-assisted network based techniques for improving accuracy of wireless location system", N° 6.334.059; "Modified transmission method for improving accuracy for e-911 calis" y N° 6.115.599; "Directed retry method for use in a wireless location system".
El uso de información colateral para potenciar y posibilitar la determinación de localización en aplicaciones adicionales de sistemas basados en red se introdujo en Maloney, et al., Patente de Estados Unidos Número 5.959.580; y adicionalmente extendido en Maloney, et al., Patente de Estados Unidos Números 6.108.555 y 6.119.013. Estas y las siguientes descripciones relacionadas de la técnica anterior para sistemas de determinación de localización basados en red posibilitan rendimiento de determinación de localización robusto y eficaz cuando se pueden obtener datos de mediciones adecuadas o están disponibles de otra manera.
Los sucesores de Evolución' a Largo-Plazo (LTE y LTE-avanzado) del Sistema de Telecomunicaciones Móviles Universal (UMTS) están basados en el esquema Multiplexión por División Ortogonal de Frecuencia (OFDM).
La especificación LTE (principalmente el Proyecto Común de Tecnologías Inalámbricas de la 3a Generación (3GPP) Especificación Técnica N° 36.305, "Red de Acceso de Radio Terrestre Universal Evolucionada (E-UTRAN); Etapa 2 especificación funcional de posicionamiento de Equipo de Usuario (UE) en E-UTRAN) describe varias técnicas de localización para dispositivos inalámbricos LTE (Equipo de Usuario o UE). Al igual que la funcionalidad de localización estandarizada proporciona un medio para determinar la posición geográfica y/o velocidad del Equipo de Usuario (UE) basado en la medición de señales de radio. Las técnicas normalizadas LTE incluyen: • GNSS asistidos por red (Sistema Global de Navegación por Satélite) • posicionamiento del enlace descendente · método de ID de celda mejorado.
El posicionamiento híbrido usando múltiples métodos a partir de los métodos de posicionamiento normalizados también está soportado en las normas técnicas LTE.
SUMARIO La asignación de señal de radió LTE, tanto en tiempo como en ancho de banda, al UE individual es ajustable y modificable para soportar una diversidad de entornos de radio y servicios móviles. Los parámetros de transmisión del enlace ascendente a medida se pueden usar tanto para aumentar la precisión del enlace ascendente de un sistema de localización inalámbrico basado en red y para disminuir la latencia desarrollando una localización, mientras que limita el impacto en la red de comunicaciones inalámbrica LTE.
Como se explica en mayor detalle a continuación, en un entorno LTE, los factores controlables para mejorar el rendimiento de localización de un sistema de localización TDOA incluyen ancho de banda, tiempo de integración e intensidad de señal, mientras que son factores controlables para mejorar rendimiento de localización de un sistema AOA el tamaño de antena, tiempo de integración e intensidad de señal. Un primer método inventivo para aumentar el rendimiento TDOA permite a receptores LMU integrar mediciones TDOA y/o AOA durante mayores periodos de tiempo y, por lo tanto, conseguir mayor sensibilidad. Este método emplea la característica Planificación-Semi-Persistente (SPS) del sistema de comunicaciones LTE. Un segundo método inventivo para aumentar el rendimiento TDOA permite a las LMU recopilar señales sobre un ancho de banda más amplio y, por lo tanto, conseguir mayor resolución. Este método usa la característica Señal de Referencia de Sondeo (SRS) del sistema LTE. Usar ambas funciones SPS y SRS para localizaciones U-TDOA proporciona el beneficio de sensibilidad aumentada y mayor resolución, proporcionando de esta manera el potencial para rendimiento de localización significativamente mejorado. Además, la presente invención proporciona hacer posible un proceso de correlación de dos etapas mediante el uso de la señal de banda estrecha de larga duración y la señal de banda ancha.
Además, como se describe más adelante, además del uso de SPS, se puede aumentar la duración útil de la señal de banda estrecha nominal en LTE mediante múltiples medios, incluyendo el uso de un patrón de transmisión UE predeterminado (por ejemplo, patrón de salto) compartido por el eNB y el eSMLC; compartición en tiempo real del ordenado, asignación de transmisión de UE dinámica entre la LMU y el eNodeB; y el uso de una asignación de transmisión de UE ordenada como se recibió por un monitor de enlace descendente.
Finalmente, el post-procesamiento de señales recibidas y almacenadas por la LMU servidora y LMU próximas proporciona rendimiento adicional mejorado. El. uso de una asignación de transmisión de UE histórica recibida en el eSMLC desde el eNB servidor o desde un monitor de enlace descendente puede acelerar este procesamiento. A continuación se describen otros aspectos de la presente invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS El resumen anterior así como la siguiente descripción detallada se entienden mejor cuando se leen junto con los dibujos adjuntos. Con el fin de ilustrar la invención, se muestran en los dibujos construcciones ejemplares de la invención; sin embargo, la invención no está limitada a los métodos específicos e instrumentalidades desveladas. En los dibujos: La Figura 1 representa esquemáticamente un ejemplo de red de comunicaciones inalámbrica eUTRAN/LTE con un sistema de localización inalámbrico basado eh red.
La Figura 2 muestra la secuencia de eventos en el cálculo de una posición de UE mediante un Sistema de Localización Inalámbrico basado en red.
La Figura 3 muestra el procedimiento para una localización inalámbrica basada en red en una red de comunicaciones inalámbrica LTE con manejo especial solicitado para localización de una sesión de comunicaciones.
La Figura 4 muestra un diagrama de tiempo-frecuencia de la señalización del enlace ascendente entre un UE LTE y un eNodeB usando la función Planificación-Semi-persistente (SPS).
La Figura 5 muestra un diagrama de tiempo-frecuencia de la señalización del enlace ascendente entre un UE LTE y un eNodeB usando la función Señal de Referencia de Sondeo (SRS).
La Figura 6 muestra las etapas operacionales para ajustar un conjunto dinámico de parámetros de transmisión del enlace ascendente para localización UE basada en datos históricos.
La Figura 7 representa un ejemplo de un procedimiento de localización de múltiples pases donde se modifican los parámetros de transmisión del enlace ascendente para la localización UE.
La Figura 8 muestra las etapas operacionales para ajustar un conjunto por defecto de parámetros de transmisión del enlace ascendente para localización UE.
La Figura 9 representa las etapas operacionales en una solicitud y respuesta en el ajuste de los parámetros de transmisión del enlace ascendente para localización UE.
La Figura 10a representa la primera etapa de un proceso de correlación de dos etapas gracias al uso de la señal de banda estrecha de larga duración y una señal de banda ancha.
La Figura 10b representa la segunda etapa de un proceso de correlación de dos etapas gracias al uso de una señal de banda estrecha comparativamente y la función Señal de Referencia de Sondeo (SRS) definida en 3GPP para posibilitar una localización basada en red.
La Figura 11 representa el uso de un proceso de correlación de dos pases, donde se evalúa la señal de banda estrecha (por ejemplo, como se creó usando la función SPS de LTE) en primer lugar para crear un lapso de tiempo limitado para el segundo pase, en el que la señal SRS de banda ancha se correlaciona con el lapso de tiempo calculado permitiendo mejor resolución de temporización en un umbral de correlación más bajo.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES ILUSTRATIVAS Los presentes inventores describirán ahora realizaciones ilustrativas de la presente invención. En primer lugar, se proporcionará una vista general detallada del problema y a continuación una descripción más detallada de las soluciones.
Un objetivo de la presente invención es proporcionar métodos y sistemas para posibilitar el uso de técnicas basadas en red (U-TDOA, AOA, POA, etc.) para conseguir rendimiento mejorado en localizar transmisores móviles que funcionen en un entorno LTE. Obtener mediciones TDOA de enlace ascendente en redes Evolución a Largo Plazo (LTE) basadas en Multiplexión por División Ortogonal de Frecuencia (OFDM) definidas en 3GPP es un desafío significativo comparado con otras interfaces aéreas de radio (GSM, CDMA, CDMA-2000 o UMTS).
La red LTE (también denominada una Red de Acceso de Radio de Telefonía Móvil Universal Evolucionada (eUTRAN) o Red de Acceso de Radio Terrestre Universal Evolucionada (E- UTRA)) se puede usar tanto en modo espectro emparejado por Dúplex por División de Frecuencia (FDD) como en modo espectro no emparejado por Dúplex por División en el Tiempo (TDD) permitiendo coexistencia en la misma red. El sistema LTE, diseñado para soportar comunicaciones basadas en paquetes, se basa en planificación dinámica de recursos físicos (tanto en el dominio de frecuencia como en el dominio de tiempo) para conseguir altas velocidades de datos de usuario. Tanto el enlace descendente (eNodeB-a-UE) y, mediante concesiones, el enlace ascendente (UE-a-eNodeB) los recursos de radio están bajo el control del eNodeB (eNB).
Para que un sistema de localización inalámbrico consiga alto rendimiento cuando funciona en un entorno LTE, debería ser altamente ventajoso proporcionar maneras para mejorar la sensibilidad y/o resolución de los receptores empleados para recibir las transmisiones del enlace ascendente y del enlace descendente.
La Figura 1 muestra un ejemplo de una red de comunicaciones inalámbrica Evolución a Largo Plazo (LTE) de 4a generación. En esta red de ejemplo está incluida una red 123 de acceso de radio eUTRAN definida en 3GPP y una red 124 Central de Paquetes Evolucionada (EPC). También están incluidas las Unidades 118 119 120 de Medición de Localización basadas en red (LMU) y el Centro 116 de Localización de Móviles en Servicio Evolucionado (eSMLC). Por favor obsérvese que las distintas LMU 118 119 120 y el eSMLC 116 pueden ser tanto físicas como funcionales, por ejemplo la unidad LMU 119 independiente de ejemplo con su propio equipo amplificador y antena, la LMU 120 co-localizada desplegada con un eNodeB beneficiarse de la antena auxiliar, enlace de retroceso e instalaciones de entorno y eléctricas, y la LMU 118 integrada que es una entidad funcional que reside en la circuitería eNB y software. Como se muestra en la Figura 1 , pueden existir múltiples tipos de ejemplificaciones de LMU en la misma red.
En una red 123 de interfaz aérea de radio LTE, el dispositivo móvil, un equipo de usuario o UE, 101 se comunica sobre la interfaz 102 aérea LTE con el eNB 106 servidor mediante el conjunto 103 de antenas desplegado. La interfaz 102 aérea LTE tiene un enlace descendente basado en OFDM y un enlace ascendente basado en SC-FDMA. La red 123 eUTRAN consiste en conjuntos 103 105 de antenas servidores auxiliares eNodeB 106 107 con comunicaciones entre nodos asociadas, la interfaz 108 X2 y enlace de retroceso 109 S1-U, la interfaz 110 S1-MME.
La Pasarela de Evolución de Arquitectura de Sistema (SAE-GW) 111 , también denominado como la Pasarela de Servicio (S-GW), es una entidad de encaminamiento de paquetes principal con capacidades de conexión en puente a otras redes LTE y no LTE. En este ejemplo también reenvía el tráfico de paquetes desde las LMU 118 119 desplegadas en su área de servicio hasta el eSMLC 116. Los Datos de Paquetes entre el eSMLC 116 y una LMU 120 pueden ser una conexión 112 digital distinta no encaminada por la SAE-GW 111. En la práctica, se puede combinar la SAE-GW 111 con la misma plataforma que la Entidad de Gestión de Movilidad (MME) 112 para pequeños sistemas, pero generalmente la SAE-GW 111 será un subsistema separado, escalable con una relación muchos a uno con la MME 112.
La MME 112 es el controlador central para la red LTE. La MME 112 maneja funciones entre sistemas así como control de autenticación, control de admisión, control de itinerancia y selección de SAE-GW 111 para el UE.
La Pasarela 113 de la Red Pública de Datos (PGW) es el cortafuegos y punto de conexión entre la red LTE y las redes de datos externas. Al igual que el cortafuegos, la PGW 113 posibilita operador de la aplicación de políticas, exploración de paquetes y filtrado para cada UE, soporte de carga e Intercepción Legal.
Al igual que el' punto de conexión, la PGW 113 actúa como el punto de entrada y salida para tráfico de datos entre el UE 101 y las redes de datos de paquetes externas (no mostradas). La SAE-GW 111 se conecta al o las MME 112 mediante la interfaz 114 estandarizada S11. La SÁE-GW 111 se conecta a la PGW 113 mediante la interfaz 115 estandarizada S5. El eSMLC 116 se conecta a la MME 117 y a la interfaz 117 LPPa. Se ha propuesto una conexión (no mostrada) entre la SAE-GW 111 y el eSMLC 116 para facilitar la transferencia de información desde las LMU 118 119 que usan mensajería aún no estandarizada presente en el enlace de retroceso eNB 118 o mensajería aún no estandarizada de LMU 119 independiente usando un enlace 121 de retroceso especializado.
En la red de ejemplo, se muestra el eSMLC 116 como un nodo independiente, mientras que algunas LMU 118 120 están integradas en o colocalizadas con los eNodeB y reutilizan antena y recursos de comunicaciones de enlace de retroceso. También se muestra una LMU 119 independiente con enlace 121 de retroceso y conjunto o conjuntos 104 de antenas dedicadas. Además de las LMU 118 119 120 y nodos 116 eSMLC, y él enlace 109 110 de retroceso modificado, el enlace 121 de retroceso especializado y el enlace 122 de retroceso separado; se pueden encontrar las especificaciones técnicas 3GPP para los demás nodos e interfaces.
En la Figura 2, se muestran los componentes y operaciones de un Sistema de Localización Inalámbrico basado en red. El WLS está compuesto del SMLC 219 y las LMU 221 222 223 distribuidas geográficamente. La arquitectura WLS descrita soporta las técnicas de localización Diferencia-de-Tiempo-de-Llegada del enlace ascendente (U-TDOA), diferencia-de-Potencia-de-llegada (PDOA) del enlace ascendente y Ángulo-de-Llegada (AoA) del enlace ascendente. Estos WLS de ejemplo, las LMU 221 222 223 están co-localizadas con eNodeB 203 204 205.
Cuando el WLS está encargado por el sistema de comunicaciones inalámbrico LTE asociado o por una plataforma de activación (ambos no mostrados), el eSMLC 219 determina la LMU más adecuada para detectar la señal recibida y servir como LMU de referencia. El eSMLC 219 también determina qué sitios son buenos candidatos para realizar mediciones UTDOA y/o AoA y las LMU en esos sitios 204 205 pueden actuar como LMU cooperativas. Se pueden encontrar detalles de plataformas de activación, tanto basadas en el plano de control como basadas en el plano de usuario, en la Patente de Estados Unidos de TruePosition N° 7.167.713 "Monitoring of cali information in a wireless location system", Patente de Estados Unidos N° 6.782.264; "Monitoring of cali information in a wireless location system", Solicitud de Patente de Estados Unidos con N° de Serie 11/150414; "Advanced tríggers for location-based sen/ice applications in a wireless location system", y Solicitud de Patente de Estados Unidos con N° de Serie 11/533310; "USER PLAÑE UPLINK TIME DIFFERENCE OF ARRIVAL (U-TDOA)".
Mientras que el UE de interés 201 está en el canal y transmitiendo 202, el SMLC 219 ordena al sitio 203 de referencia de LMU y sitios 204 205 cooperativos de LMU recopilar la señal de interés 210 transmitida en momentos sincronizados. En cada LMU 203 204 205, se espera la interferencia y corrupción de la señal de la señal de interés 210 transmitida desde otras transmisiones 207 208 de UE.
El SMLC también ordena a la LMU de referencia en el sito 203 servidor detectar la señal 211 recibida. El sitio 204 205 de LMU cooperativas simplemente recopila las señales 212 213 de banda base y espera. A continuación, la LMU de referencia en el sito 203 servidor extrae la señal 214 de referencia en un entorno con niveles de interferencia relativamente pequeños presentes en la celda servidora. Una vez que se recopila la señal 214 de referencia, la LMU 221 de referencia envía la señal 214 de referencia y el tiempo de llegada 215 al SMLC 219 sobre el enlace 220 de retroceso de datos digitales que a continuación reenvía los datos 214 de referencia a lo largo de las LMU 222 223 cooperativas sobre el enlace 224 225 de retroceso cableado o inalámbrico.
La correlación cruzada con la señal 214 de referencia se realiza a continuación en las LMU 222 223 cooperativas. En las LMU 222 223 cooperativas la señal 212 213 recibida es débil con niveles potencialmente altos de interferencia. Los tamaños de integración largos (relativos a periodos de símbolo) dan la ganancia de procesamiento adicional de las LMU 222 223 cooperativas. Los tamaños de integración largos surgen del uso de datos de referencia que vienen de la transmisión de datos normal completa desde el UE en lugar de únicamente usar una señal predeterminada especial para posicionamiento. Los tamaños de integración largos ayudan a las LMU 222 223 cooperativas a extraer una estimación UTDOA fiable de la señal débil con niveles relativamente altos de interferencia 212 213. Finalmente, las LMU 222 223 cooperativas envían las mediciones 216 217 UTDOA al SMLC 219 donde se determina la posición móvil final y se envía de vuelta a la red central (no mostrado).
Para la técnica de localización TDOA, que incluye la red U-TDOA, el Límite Inferior Cramer-Rao representa la mínima variación conseguible en medición TDOA y, por lo tanto, la última precisión conseguible del sistema U-TDOA (donde se localizan múltiples receptores distribuidos geográficamente en la misma transmisión de radio). La precisión de cualquier localización individual variará con las condiciones de radio únicas para esa localización, incluyendo el entorno de trayectos múltiples y atenuación geométrica de precisión a partir de la geometría del dispositivo móvil con respecto a los receptores.
Teóricamente, la precisión de una tecnología TDOA está limitada por varios factores prácticos tales como tiempo de integración, proporción de señal-a-ruido (SNR) en cada sitio receptor, así como el ancho de banda de la señal transmitida. El límite Cramer-Rao ilustra esta dependencia. El límite se puede aproximar por cualquier par de receptores (TDOA requiere un mínimo de tres receptores) como: TDOACRIJ donde B es el ancho de banda de la señal, T es el tiempo de integración y SNR es el menor SNR de los dos sitios.
Se puede determinar también el Límite Inferior de Cramer-Rao para la técnica de localización del Ángulo-de-Llegada (AoA). Teóricamente, se expresa como: donde m es una cantidad proporcional al tamaño de la matriz AoA en longitudes de onda, T es el tiempo de integración y SNR es la proporción de señala-ruido.
A partir del análisis teórico, son factores controlables para mejorar el rendimiento de localización de un sistema TDOA el Ancho de banda, tiempo de integración e intensidad de señal, mientras que son factores controlables para mejorar el rendimiento de localización de un sistema AoA el tamaño de antena, tiempo de integración e intensidad de señal.
Tiempo Se indica al, equipo de usuario LTE (UE) por el eNB servidor cada subtrama (1 ms) qué frecuencia y qué esquema de modulación usar para transmisión del enlace ascendente. Las mediciones TDOA del Enlace ascendente precisas requieren periodos de integración largos durante los que el teléfono transmite sobre recursos de frecuencia y esquemas de modulación conocidos. El eNB puede asignar recursos de intervalo de transmisión del enlace ascendente (TTI) a UE individuales. El TTI es una subtrama de 1 milisegundo que incluye dos intervalos de 0,5 milisegundos. El eNB puede asignar tiempos hasta el intervalo individual.
Ancho de banda La capa física LTE está integrada en la tecnología OFDM que usa múltiples portadoras sobre un ancho de banda de frecuencias amplias. OFDM permite que tanto receptores eNB como UE resuelvan trayectos múltiples y despliegue de los tiempos de propagación. La variante OFDM seleccionada para el enlace ascendente es el acceso múltiple por división en la Frecuencia en una Sola Portadora (SC-FDMA). SC-FDMA en LTE usa múltiples subportadoras contiguas adyacentes de 15 kilohercios (kHz) (). El eNB puede asignar ancho de banda de enlace ascendente a UE individuales. El ancho de banda se basa en el número de subportadoras asignadas y al menos 12 subportadoras de 180 kHz. Este es el BW mínimo que el eNB puede asignar. Puede ser más en muchos otros casos. El eNB concede tiempo del enlace ascendente y asignaciones de frecuencia para cada UE asignando bloques de recurso (RB). Un RB es nominalmente 12 subportadoras de 0,5 milisegundos.
Para conseguir alta precisión de localización, la LMU tiene que poder resolver trayectos múltiples y proporcionar mediciones TDOA con bajo error RMS en el entorno de trayectos múltiples LTE.
Intensidad de señal El sistema LTE está diseñado para usar múltiples antenas para aumentar la SNR. Se usan las técnicas de Múltiples-Entradas-Una-Salida (MISO) y Múltiples-Entradas-Múltiples-Salidas (MIMO) para capturar varios trayectos espaciales en la interfaz aérea de radio entre la red LTE y el dispositivo móvil; por lo que esos trayectos pueden llevar copias retardadas en el tiempo y retardadas en frecuencia de los mismos flujos de información, permitiendo un aumento del rendimiento (debido a mayor Proporción de Señal a Ruido (SNR) en el receptor).
La tecnología de LMU de TruePosition ha usado durante tiempo la técnica Múltiples-Entradas-Una-Salida (MISO) para aumentar la precisión de sus tecnologías U-TDOA y AoA. La LMU puede usar la antena adicional desplegada para el eNB para sus propios receptores. Otras técnicas para aumentar la SNR incluyen aumento de potencia de transmisión de UE coordinado donde el eNB ordena un aumento de potencia para el UE después de informar a la LMU.
Método 1 - Aumentar el Tiempo Un primer método para aumentar el rendimiento TDOA que permitirá a las LMU integrar mediciones TDOA y/o AOA sobre mayores periodos de tiempo (y conseguir mayor sensibilidad) es usar la Planificación Semi-Persistente (SPS). SPS es una técnica definida en LTE 3GPP (3GPP TS 36.321 y TS 36.331) para soportar aplicaciones tales como voz y vídeo que requieren servicios cercanos al tiempo real de flujos empaquetados de datos a baja velocidad. Con SPS se consigue una reducción en la mensajería de señalización del enlace descendente en LTE para servicios de tasa de bits garantizados. La característica SPS permite que el eNB ordene al UE únicamente una vez que están los recursos del enlace ascendente/enlace descendente (esquema de frecuencia y modulación) para usarse para transmisión LTE. El UE también se indica a qué periodicidad de uso para usar esos recursos. Una vez que se activa SPS, el UE estará transmitiendo en recursos físicos conocidos hasta que se le indique de otra manera.
El WLS basado en red con su red de receptores distribuidos geográficamente puede usar la función SPS para potenciar la sensibilidad de los receptores a la señal transmitida. Posibilitar la característica SPS durante localizaciones UTDOA y/o AoA, permitirá a las LMU recopilar datos de radio en los recursos físicos conocidos durante periodos de tiempo mayores que los permitidos mediante el sistema de planificación dinámico. El uso de SPS también permite planificación eficiente de recursos del receptor del enlace ascendente (la LMU) mientras aumenta el tiempo de recopilación de señal.
La Figura 4 ilustra un ejemplo de la función SPS que se usa para aumentar el tiempo de integración de señal. La Figura 4 es un diagrama 401 de frecuencia y 402 de tiempo del espectro disponible para un UE bajo el control de un eNode B. El ancho de banda 403 en este ejemplo está divido en dos conjuntos de subportadoras agrupadas por 12 en bandas 404 de 180 kHz. Cada banda está dividida en tiempo en intervalos de 0,5 milisegundos y los intervalos están agrupados en una subtrama de 1,0 milisegundos. El ancho de banda de las 12 subportadoras y la única subtrama (dos intervalos de tiempo de 0,5 ms) son cada una 1 bloque de recurso (RB).
El eNodeB usa la función SPS para ajustar un patrón conocido de bloques de. recurso para el UE de interés. En el primer ciclo, se permite transmitir al UE usando 2 RB 406 407 mientras que se reservan los demás RB para otros usuarios. Cuando cierto UE necesita más de 1 RB, el eNB asignará N RB contiguos en el dominio de frecuencia.
El eNodeB puede optimizar el patrón SPS distribuyendo el patrón RB sobre el ancho de banda 403 espectral disponible mediante salto de frecuencia o dispersión de las portadoras seleccionadas, permitiendo por lo tanto síntesis de ancho de banda que se usa (véase la Patente de Estados Unidos con N° de Serie de TruePosition 6.091.362; "Bandwidth synthesis for wireless location system" para detalles adicionales de uso de síntesis de ancho de banda) para mejorar adicionalmente precisión de localización TDOA. La asignación RB en tiempo es siempre de 1 ms. El salto de frecuencia es por intervalo de tiempo (0,5 ms). En este caso los recursos asignados para 1 ms se pueden saltar en medio. Se informará al eSMLC de la secuencia de salto.
En este ejemplo, el patrón de asignación de dos RB SPS se repite durante 3 ciclos. En el segundo ciclo 415, se repite la asignación de tiempo y frecuencia de los bloques 410 411 de recursos asignados 410 41 1. En el tercer ciclo 420, se repite la asignación de tiempo y frecuencia de los bloques 414 415 de recursos asignados, al igual que los primeros dos ciclos.
Método 2 - Aumentar el ancho de banda Un segundo método para aumentar el rendimiento TDOA permitirá a las LMU recopilar señales sobre un ancho de banda más amplio. Este método produce una mejora en el ancho de banda utilizable sobre la técnica de síntesis de ancho de banda disponible usando únicamente la función SPS. Se habla acerca de 1 RB debido a que ese será el peor caso de rendimiento de precisión. Si hay más RB asignados en el enlace, se pueden usar.
LTE tiene una función estandarizada (en 3GPP TS 36.213 y TS 36.211) denominada la Señal de Referencia de Sondeo (SRS). El eNB típicamente ordena al UE transmitir señal SRS para optimizar la planificación de recursos de frecuencia. La transmisión SRS de banda ancha del UE (nominalmente desde 720 KHz hasta 10 MHz de ancho) se usa para proporcionar al eNB suficiente información de interfaz aérea de radio permitiendo modelado de la respuesta del dominio de frecuencia del canal del enlace ascendente al igual que ayudar a optimizar planificación de recursos de frecuencia.
El WLS basado en red con su red de receptores distribuidos geográficamente puede usar el SRS para potenciar la resolución de tiempo de la señal recibida.
Para un sistema de localización inalámbrico basado en TDOA de enlace ascendente, se puede usar el ancho de banda aumentado del SRS para potenciar el rendimiento de la localización TDOA. Si el eNB puede ordenar al UE transmitir, la señal SRS durante localizaciones UTDOA, las LMU podrán recopilar datos RF sobre un ancho de banda más ancho y calcular con más precisión mediciones TDOA en entornos de trayectos múltiples. La potenciación de localización SRS se puede limitar tanto en ancho de banda como periodicidad en base al conocimiento del entorno de propagación de radio local o resultados de ráfagas SRS anteriores.
En la Figura 5 se muestran un diagrama de tiempo 502 y frecuencia 501 para ilustrar la funcionalidad SRS para mejorar el ancho de banda disponible. En LTE hay dos tipos de prefijos cíclicos definidos que ayudan a prevenir ISI entre símbolos OFSM. El primer tipo, el caso normal, (mostrado en esta ilustración) son 7 símbolos OFDM en 0,5 milisegundos (ms) mientras que el segundo tipo, conocido como el tipo especial, usa 6 símbolos OFDM en periodos de 0,5 ms, permitiendo mayores prefijos cíclicos. Únicamente se muestra una porción representativa del ancho de banda espectral disponible para el eNodeB servidor en la Figura 5. Se muestran dos "canales" 503 504 SC-FDMA cada uno los cuales consiste en subportadoras de 12 kilohercios adyacentes. Se muestra en este punto el hueco de frecuencia entre los canales 505 únicamente con el propósito de brevedad y se podría llenar con canales adicionales asignados al eNodeB servidor. Únicamente se muestran cuatro intervalos 506 507 508 509 de 0,5 milisegundos en este breve ejemplo y, por lo tanto, únicamente una subtrama 513 514 completa de 2 ms. En la práctica, se pueden usar bloques de recursos adicionales, pero este ejemplo abreviado es suficiente para mostrar la implementación de SRS para generación de una señal de banda ancha para localización inalámbrica. Se muestran un total de cuatro bloques de recursos distintos (RB) 515 514 515 516 en la Figura 5.
En el ejemplo de la Figura 5, el eNodeB tiene ajustadas unas dos ráfagas 511 512 SRS y asigna dinámicamente dos 515 518 para el UE de interés en el periodo de tiempo mostrado. Se asigna el SRS semi-estático y tiene periodicidad de N. Como se muestra, el SRS 511 512 siempre está asignado al último símbolo OFDM (número 14 en una trama) y por lo tanto se sabe dónde estará cuando se asignó por el eNodeB.
Las LMU implicadas en esta localización, recibirán ambas los RB 515 518 asociados con el UE de interés y el SRS 511 512 asociado con el UE de interés.
Método 3 - Aumento del tiempo y ancho de banda Usar señales tanto SPS como SRS para localizaciones UTDOA, permitirá el beneficio de sensibilidad aumentada (mayor integración de SPS) y menor despliegue de los tiempos de propagación (ancho de banda más amplio de SRS). Tener disponible tanto SPS como SRS permite adaptar la señalización del enlace ascendente relacionada con la localización para el entorno de propagación de radio local o para aprovechar los recursos de localización inalámbricos desplegados localmente, por ejemplo una LMU TDOA o LMU Híbrida TDOA/AoA puede aprovechar tanto, el tiempo de transmisión aumentado como el ancho de banda mientras una LMU AoA no requiriere el ancho de banda adicional, pero en lugar de ello puede requerir mayor potencia de transmisión de UE para potenciar precisión de localización.
La Figura 3 muestra la secuencia de eventos en una localización inalámbrica basada en red en uña red de comunicaciones inalámbrica LTE. Se inicia el procedimiento de localización para el WLS con un evento 301 de activación, recepción de información de tareas de la red central en un Mensaje de Solicitud de Localización definido o desde una plataforma de activación añadida a la red central (véase Patente de Estados Unidos de TruePosition N° 6.782.264 B2; "Monitoring of Call Information in a Wireless Location System", Patente de Estados Unidos N° 7.167.713; "Monitoring of call information in a wireless location system" y solicitud de patente de TruePosition con N° de Serie 1/150414; "Advanced triggers for location-based sen/ice applications in a wireless location system" para detalles adicionales en plataformas de activación pasivas). El evento de activación contiene al menos información de eNodeB servidor y un identificador de UE.
En el ejemplo de la Figura 3, el SMLC solicita manejo especial para el UE de interés 303. Esta solicitud de manejo especial puede ir directamente al eNB servidor o a la MME que puede a continuación ordenar él eNodeB.
Para aprovechar el tiempo de integración aumentado permitido por SPS y/o el ancho de banda aumentado disponible cuando el UE está transmitiendo SRS, el SMLC está informado mediante el eNodeB directamente o mediante la MME de cualquier asignación de SPS, SRS, y temporización 303 declarada. El SMLC inmediatamente se encarga de las LMU 304 locales. En el momento declarado, el UE concede SPS y/o SRS al UE de interés 305. El UE en respuesta ajusta su señalización 306 de enlace ascendente. La señalización del UE se recibe mediante la LMU 307 servidora y las LMU 308 vecinas como se selecciona mediante el SMLC.
La LMU servidora recopila la señalización de UE y demodula la señal de interés 309. El SOI. se pasa a continuación al SMLC 310 que distribuye a continuación el SOI de referencia a las LMU 311 seleccionadas cooperativas. Las LMU cooperativas usan la referencia para encontrar el tiempo de llegada local a partir de la señal previamente recibida usando procesamiento de correlación en los dominios de tiempo y frecuencia. Todas las LMU cooperativas a continuación devuelven los tiempos de llegada individuales (y/o ángulos de llegada para LMU equipadas con AoA) al SMLC para estimación 313 de localización basada en U-TDOA y/o U-TDOA/AoA híbrida.
Para optimizar dinámicamente los parámetros ajustables que controlan el tiempo de recopilación de señal disponible, ancho de banda y potencia, el sistema de localización inalámbrico (como parte del eSMLC o como un sistema de aprovisionamiento fuera de línea) puede proporcionar datos de configuración de ajustes del enlace ascendente (USCD) al eNodeB mediante el uso de una base de datos. En el ejemplo de la Figura 6, se activa 601 una localización y el eSMLC recibe los ajustes 602 de parámetros del enlace ascendente del UE actual. Usando los ajustes de parámetros del enlace ascendente del UE actual, las mediciones de señal del enlace ascendente y la celda servidora (y potencialmente la antena implicada), se realiza una consulta de base de datos para encontrar el USCD más adecuado para la solicitud de localización. Pueden estar disponibles múltiples entradas USCD dependiendo de la calidad de servicio de localización o carga del sistema. En este punto, la base de datos eSMLC puede mostrar que el eNodeB servidor es una Femtocelda o que la celda servidora, basada en tiempo o en potencia que varía suficientemente determina una localización para satisfacer la calidad de localización de servicio. Se informa la localización eNB (o la localización calculada en base a la localización eNB y datos de intervalo disponibles) como la localización final a la entidad 604 de activación. La entidad de activación puede ser MME o una plataforma de activación. La MME puede estar reenviando una solicitud de localización desde algún servicio de localización asociado con un objetivo UE particular desde otra entidad (por ejemplo, GMLC, eNB o UE) o la MME en sí misma decide iniciar algún servicio de localización en beneficio de un UE de interés.
Los USCD se reenvían hacia el eNB como una parte de una solicitud para manejo especial para el UE de interés 605. Esta solicitud de manejo especial puede ser una adición al identificador de clase de calidad de servicio actual (QCI) o ser un mensaje nuevo. En respuesta a la solicitud, el eNB ajusta los parámetros 606 del enlace ascendente y el UE a continuación cambia sus parámetros 607 de transmisión del enlace ascendente.
El eSMLC a ciegas o en negociación con el eNB, encarga a los receptores 608 LMU para recibir las transmisiones de enlace ascendente modificadas (o no modificadas si el eNB también responde). Si no está disponible información USCD o los parámetros Originalmente obtenidos en el U del enlace ascendente son suficientes, a continuación el eSMLC puede no haber solicitado manejo especial e inmediatamente proceder a encargar a los receptores 608 LMU.
Las LMU realizan la recopilación de señales de las señales 609 del enlace ascendente del UE y procesamiento 610 de correlación. Usando la información de señal diferencia-de-tiempo-de-llegada (y ángulo de llegada si está disponible) se calcula y se entrega 611 una localización final, estimación de error de localización, velocidad y estimación de error de velocidad. También se puede calcular la altitud a partir de la información de señal diferencia-de-tiempo-de-llegada y/o ángulo-dellegada.
La Figura 7 muestra un escenario de múltiples pases que pretende limitar la necesidad de ajuste de parámetros de transmisión del enlace ascendente del UE para estimación de localización únicamente cuando sea necesario. Se activa 701 una localización y el eSMLC recibe los ajustes 702 de parámetros del enlace ascendente del UE actuales. El eSMLC encarga a los receptores 703 LMU para recibir las transmisiones del enlace ascendente del UE.
Las LMU realizan la recopilación de señales de la señal 704 del enlace ascendente del UE y procesamiento 705 de correlación. Usando la información de señal diferencia-de-tiempo-de-llegada (y ángulo de llegada si está disponible) se calcula 706 una localización final, estimación de error de localización, velocidad y estimación de error de velocidad. Se evalúa la localización calculada contra la calidad de servicio (QoS) preestablecida para la localización, el tipo de localización, el tipo de cliente de la localización o como se entrega en el mensaje 707 de activación de localización. Si la QoS no satisface (y la latencia añadida es permisible), el eSMLC solicita manejo especial para el UE de interés y se reenvían los datos de ajustes de configuración del enlace ascendente (USCD) al eNB. En este ejemplo, el eNB ajusta los parámetros de señal del enlace ascendente para el UE de interés 709. El eNB puede rechazar los USCD en escenarios alternativos o negociar con el eSMLC unos USCD modificados.
El eSMLC encarga a los receptores 710 LMU recibir las transmisiones del enlace ascendente modificadas del UE de interés 711. Las LMU encargadas realizan la recopilación de señales de la señal 712 del enlace ascendente del UE y procesamiento 713 de correlación. Usando la información de señal diferencia-detiempo-de-llegada (y ángulo de llegada si está disponible) se calcula 714 una localización final, estimación de error de localización, velocidad y estimación de error de velocidad. La estimación de la localización recién desarrollada se puede comparar con la previa y con la QoS 715. La localización de calidad más alta se puede entregar a continuación o repetirse la operación de múltiples pases con otros USCD derivados de la información de señal recopilados en el primer y segundo intentos de localización.
La Figura 8 muestra el desarrollo de un ajuste por defecto de parámetros del enlace ascendente del UE para servicios de localización. Las cuatro entradas son registros 801 de llamadas de ensayo de localización inalámbrica, ajustes 802 de red y topología de red y mapas y modelos 803 de propagación, y mapas 804 de construcciones y terrenos. Se usa un simulador para modelar la red inalámbrica LTE y para permitir ajuste libre de los parámetros del enlace ascendente del UE en el área de servicio geográfica como se describe mediante un solo conjunto de antenas, un solo eNB, o cualquier agrupación arbitraria de eNB. Se describió un modelo más reciente para situar recursos LMU en la Solicitud de Patente de Estados Unidos de TruePosition con N° de serie 11/948.244; "Automated Configuration of a Wireless Location System" y solicitud de Estados Unidos N° de Serie 11/736.902; "Sparsed U-TDOA Wireless Location Networks, " ambas de las cuales se incorporan por referencia en el presente documento en su totalidad.
Para cada antena eNB (o agrupamiénto de conjunto de antenas) en la red, se calcula 806 un paquete de datos de configuración de ajustes del enlace ascendente (USCD). El USCD está disponible para solicitudes de manejo especial en tiempo real para el eNB o como se muestra en este punto, subido en el eNB como un ajuste por defecto para llamadas 807 de servicios de localización.
Se muestra un ejemplo de la negociación de parámetros del enlace ascendente para localización entre el eNB y el eSMLC en la Figura 9. En este escenario, se activa 901 la localización y se obtiene 902 la señal de información del enlace ascendente. Después de una consulta de base de datos por defecto o calculada previamente en el en los datos 903 de configuración de ajustes del enlace ascendente (USCD), el eSMLC solicita manejo especial para el UE de interés 904. En este escenario, el eNB ajusta los parámetros 905 del enlace ascendente y a continuación anuncia los parámetros del enlace ascendente al eSMLC 906. Los parámetros anunciados pueden coincidir o no con el ajuste solicitado. Si los parámetros anunciados no coinciden con los parámetros solicitados, el eSMLC en respuesta intentará mitigar los ajustes 907 no óptimos ajustando el tiempo de recopilación de L U, el número de LMU implicadas en la estimación de la localización, y/o la asignación de recursos de procesamiento de señal LMU internos.
La Figura 10a es una representación gráfica de la primera etapa de un proceso de correlación de 2 etapas gracias al uso de señal de banda estrecha de mayor duración y una señal de banda ancha.
La señal de banda estrecha nominal en LTE puede usarse aumentada en duración útil mediante múltiples medios: • Uso de Planificación Semi-Persistente (SPS) definida en 3GPP-LTE, • Uso de un patrón de transmisión de UE predeterminado compartido por el ENB y eSMLC, • Compartición en tiempo real de la asignación de transmisión del UE dinámica, ordenada entre la LMU y eNB (esto incluye instancias donde la LMU es una entidad funcional soportada en la circuitería y software del eNB), · Uso de una asignación de transmisión de UE ordenada como se recibió por un monitor de enlace descendente, • Post-procesamiento o grabación de señales de grabadas por la LMU servidora y LMU próximas. Puede acelerar este procesamiento el uso de una historia de asignación de transmisión de UE recibida en el eSMLC desde el eNB servidor o desde un monitor del enlace descendente.
Usar Planificación Semi-Persistente (SPS) como un ejemplo de una señal de duración extendida (SPS crea un flujo de bits de transmisiones de banda estrecha repetidas en intervalos conocidos), se puede usar una gran integración sobre un lapso de tiempo ancho para aumentar la sensibilidad del receptor y disminuir la posibilidad de una falsa alarma. La resolución de tiempo resultante, la recíproca del ancho de banda de la señal (1/BW), se puede mejorar usando una segunda etapa de correlación posibilitada por el lapso de tiempo limitado descubierto en la primera etapa de correlación.
La Figura 10a representa gráficamente la búsqueda de dominio de tiempo para correlación de señal, (se realiza una búsqueda simultánea en el dominio de frecuencia) sobre un lapso 1002 de tiempo amplio. El eje 1001 de correlación es el eje x mientras que el eje 1003 de tiempo es el eje y. Se busca la señal 1000 de correlación para un pico de correlación sobre el umbral 1004 de alarma. El pico 1005 de correlación más alto está sobre el umbral 1004 de alarma. Se selecciona el momento 1006 recibido del pico 1005 más alto como el momento central para la segunda etapa de correlación representada en la Figura 10b. El lapso 1007 de búsqueda de tiempo para la segunda etapa de correlación está limitado por la recíproca del ancho de banda de la señal (1/BW).
La Figura 10b es una representación gráfica de la segunda etapa de un proceso de correlación de 2 etapas gracias al uso de señal de banda estrecha comparativa y la función Señal de Referencia de Sondeo (SRS) definida en 3GPP para posibilitar una localización basada en red. Puesto que la SRS crea una señal de corta duración, pero de ancho de banda amplio, no son posibles grandes tiempos de integración sin repetir ráfagas SRS, dando como resultado un impacto significativo en el sistema de comunicaciones inalámbrico.
Sin embargo; cuanto tanto el componente de señal de banda estrecha como la SRS de banda ancha se ordenan para usarse en la transmisión del enlace ascendente del UE de interés, se puede usar el uso de la señal SPS para definir una lapso de tiempo limitado con un tramo de la recíproca del ancho de banda de la señal (1/BW). Este lapso de tiempo se usa a continuación para definir el espacio de búsqueda para la 2a etapa de correlación.
La Figura 10b representa gráficamente la búsqueda de dominio de tiempo para correlación de señal (se realiza una búsqueda simultánea en el dominio de frecuencia) sobre un lapso 1007 de búsqueda de tiempo secundario limitado. El eje 1001 de correlación es el eje x mientras que el eje 1003 de tiempo es el eje y.
Se busca el segmento 1010 de señal de correlación para un pico de correlación sobre el umbral 1008 de alarma secundario. El umbral 1008 de alarma secundario se ajusta a una confianza inferior puesto que el segmento 1010 de señal es menos probable que incluya falsas alarmas en el lapso 1007 de búsqueda limitado. Se busca el lapso 1007 de búsqueda limitado para señales de correlación que exceden el umbral 1008 de alarma secundario. Se determina la diferencia de tiempo de llegada mediante el mayor pico 1011 de correlación de magnitud de tiempo 1009. El pico 1009 de correlación encontrado en esta segunda etapa no necesita estar en el mismo momento que el pico de correlación original recibido en el momento 1006 encontrado en el primer pase.
La Figura 11 representa el uso de un proceso de correlación de dos pases donde se evalúa la señal de banda estrecha (por ejemplo, como se creó usando la función SPS de LTE) en primer lugar para crear un lapso de tiempo limitado para el segundo pase donde la señal de SRS de banda ancha se correlaciona con el lapso de tiempo calculado permitiendo mejor resolución de temporización (y por lo tanto mejor resolución de diferencia-de-tiempo-de-llegada) en un umbral de correlación inferior.
En la primera etapa, la señal del enlace ascendente se debe recopilar por las LMU en los alrededores del UE de interés 1101. Las señales del enlace ascendente recopiladas se correlacionan contra una señal 1102 de referencia de alta calidad (tal como la recopilada por la LMU en la proximidad más cercana al UE de interés). Se busca la señal de correlación en tiempo y frecuencia para la correlación 1103 más alta.
La segunda etapa comienza con un lapso de búsqueda de tiempo secundario que se resetea al centro de la diferencia de tiempo-de-llegada determinada en la 1a etapa. La anchura del lapso de búsqueda de tiempo secundario se ajusta a la recíproca del ancho de banda de transmisión (1/BW) usado por él UE de interés. El componente de señal de banda ancha conocido creado usando la función SRS se correlaciona a continuación con la señal 1105 recibida de la LMU. Se busca la señal de correlación en tiempo y frecuencia para la correlación más alta sobre el umbral de alarma secundario, el tiempo del paquete de correlación máximo es el TDOA informado por el LMU 1106 local.
Conclusión El verdadero alcance de la presente invención no está limitado a las realizaciones específicas desveladas en el presente documento. Por ejemplo, la divulgación anterior de realizaciones ilustrativas de un sistema de localización inalámbrico y sistema de comunicaciones inalámbrico asociado usa términos explicativos, tales como LMU, eNodeB, eSMLC, LTE, SC-FDMA, y similares, que se refieren a estructuras, protocolos y estándares técnicos que representan implementaciones ejemplares y, en algunos casos, actualmente preferidas, de los conceptos inventivos descritos en el presente documento, pero estos no pretenden limitar la invención de ninguna manera. Por consiguiente, excepto lo limitado expresamente, el alcance de protección de las siguientes reivindicaciones no pretende estar limitado a las realizaciones específicas descritas anteriormente.
Referencias Los siguientes documentos contienen información de antecedentes adicionales. Copias de estos, o de porciones seleccionadas de documentos voluminosos, serán remitidas junto con una Declaración de Divulgación de Información y puesta a disposición para revisión como parte del historial de la tramitación de esta solicitud. 1. 3GPP TR 21.905: "Vocabulary for 3GPP Specifications"; 2. 3GPP TR 23.891 "Evaluation of LCS Control Plañe Solutions for EPS"; 3. 3GPP TS 36.201 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); LTE physical layer; General description (R9.0.0); 4. 3GPP TS 36.211 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical channels and modulation (R9.0.0); 5. 3GPP TS 36.213 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Physical layer procedures (R9.0.0); 6. 3GPP TS 36.300 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) and Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN); Overall description; Stage 2 (R9.0.0); 7. 3GPP TS 36.302 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Services provided by the physical layer (R9.0.0); 8. 3GPP TS 36.305 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E- UTRAN); Stage 2 functional specification of User Equipment (UE) positioning ¡n E-UTRAN (R9.0.0); 9. 3GPP TS 36.355 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); LTE Positioning Protocol (LPP) (R9.0.0); 10. 3GPP TS 36.410 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E- UTRAN); SI layer 1 general aspects and principies (R9.0.0); 11. 3GPP TS 36.420 Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (E- UTRAN); X2 layer 1 general aspects and principies (R9.0.0); 12. 3GPP TS 36.455 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); LTE Positioning Protocol A (LPPa) (R9.0.0); 13. 3GPP TS 36.321 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Médium Access Control (MAC) protocol specification; 14. 3GPP TS 36.321 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Médium Access Control (MAC) protocol specification; 15. Patente de Estados Unidos N° 7.689.240, "Transmit-power control for wireless mobile services"; 16. Patente de Estados Unidos N° 6.519.465, "Modified transmission method for improving accuracy for E-9 1 calis"; 17. Patente de Estados Unidos N° 6.463.290, "Mobile-assisted network based techniques for improving accuracy of wireless location system"; 18. Patente de Estados Unidos N° 6.334.059, "Modified transmission method for improving accuracy for e-911 calis"; 9. Patente de Estados Unidos N° 6.115.599, "Directed retry method for use in a wireless location system"; 20. Patente de Estados Unidos N° 6.782.264 B2, "Monitoring of Cali Information in a Wireless location system"; 21. Patente de Estados Unidos N° 7.167.713, "Monitoring of cali information in a wireless location system"; Solicitud de Patente de Estados Unidos con N° de Serie 11/150414, "Advanced triggers for location-based service applications in a wireless location system"; Solicitud de Patente de Estados Unidos con N° de Serie 11/948.244, "Automated Configuration of a Wireless location system"; Solicitud de Patente de Estados Unidos con N° de Serie 11/736.902, "Sparsed U-TDOA Wireless Location Networks".

Claims (54)

REIVINDICACIONES
1. Un método para mejorar la sensibilidad de un receptor, para uso en un sistema de localización inalámbrico basado en red (WLS) asociado con una red de comunicaciones inalámbrica (WCN) con un enlace ascendente basado en SC-FDMA, en el que dicha WCN usa planificación dinámica de recursos físicos tanto en dominio de frecuencia como en dominio de tiempo, en el que los recursos de radio tanto del enlace descendente como del enlace ascendente están bajo el control de un eNodeB (eNB), que comprende: usar una función de planificación semi-persistente (SPS) para posibilitar una unidad de medición de localización (L U) para integrar mediciones de señal del enlace ascendente durante mayores periodos de tiempo.
2. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 1 , en el que se emplea la función SPS para informar al equipo de usuario (UE) de los recursos del enlace ascendente, incluyendo esquema de modulación y frecuencia, que serán usados por las transmisiones del enlacé ascendente.
3. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 2, en el que el WLS basado en red comprende una red distribuida geográficamente de receptores configurados para usar la función SPS para potenciar la sensibilidad de los receptores en las señales del enlace ascendente transmitidas por el UE.
4. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 3, en el que se posibilita la función SPS para localizaciones de diferencia de tiempo de llegada (U-TDOA) y/o ángulo de llegada (AÓA) del enlace ascendente para permitir a las LMU recopilar datos de radio en recursos físicos conocidos sobre mayores periodos de tiempo que los permitidos mediante un sistema de planificación dinámico.
5. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 4, en el que se emplea adicionalmente la función SPS para planificación de los recursos del receptor del enlace ascendente a medida que aumenta el tiempo de recopilación de señal.
6. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 5, en el que las mediciones de señal del enlace ascendente incluyen mediciones basadas en tiempo.
7. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 5, en el que las mediciones de señal del enlace ascendente incluyen mediciones basadas en potencia.
8. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 5, en el que las mediciones de señal del enlace ascendente incluyen mediciones basadas en ángulo.
9. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 5, en el que el UE se comunica sobre una interfaz aérea con un eNB servidor, en el que la interfaz aérea comprende un enlace descendente basado en acceso por multiplexión por división ortogonal de frecuencia (OFDMA) y un enlace ascendente basado en acceso múltiple por división en la frecuencia en una sola portadora (SC-FDMA).
10. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 5, que comprende adicionalmente encargar al WLS, que identifica una LMU mejor adecuada para detectar una señal del enlace ascendente desde el UE y sirve como una LMU de referencia, e identificar LMU adicionales para servir como LMU cooperativas, en el que la LMU de referencia y las LMU cooperativas recopilan la señal del enlace ascendente en momentos sincronizados y la LMU de referencia extrae una señal de referencia y determina una señal de referencia de tiempo de llegada (TOA).
11. Un método como se há mencionado en la reivindicación 10, que comprende adicionalmente: emplear las LMU cooperativas para recopilar señales de banda base; enviar la señal de referencia TOA a un SMLC sobre un enlace de retroceso de datos digital; reenviar la señal de referencia a las LMU cooperativas sobre el enlace de retroceso de datos digital; realizar correlación cruzada con la señal de referencia en 'las LMU cooperativas; emplear mayores tamaños de integración, relativos a periodos de símbolo, para proporcionar la ganancia de procesamiento adicional de LMU cooperativa; y enviar mediciones U-TDOA desde las LMU cooperativas al SMLC.
12. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 1 , en el que una banda de frecuencia en la que se transmite la señal del enlace ascendente UE se divide en doce (12) subportadoras en bandas de 180 kHz, en las que cada banda se divide en tiempo en intervalos de 0,5 milisegundos y los slots están agrupados en subtramas de 1 ,0 milisegundos, en las que la intersección de las 12 subportadoras y subtramas define un bloque de recursos respectivo (RB); y en el que el eNB usa la función SPS para ajusfar un patrón conocido de bloques de recursos para un UE de interés.
13. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 12, en el que, en el primer ciclo, se permite al UE de interés transmitir usando dos bloques de recursos y cuando un cierto UE necesita más de 1 RB, el eNB asigna dos o más bloques de recursos contiguos adicionales en el dominio de frecuencia.
14. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 12, en el que, en el primer ciclo, se permite al UE de interés transmitir usando dos bloques de recursos, y cuando un cierto UE necesita más de 1 RB, el eNB asigna dos o más bloques de recursos no contiguos adicionales en el dominio de frecuencia.
15. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 13, en el que el eNB optimiza el patrón SPS distribuyendo el patrón RB sobre el ancho de banda espectral disponible mediante salto de frecuencia o dispersión de las portadoras seleccionadas, permitiendo por lo tanto síntesis de ancho de banda que se va a usar mejorar adicionalmente la precisión de localización TDOA.
16. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 1, que comprende adicionalmente emplear una señal de referencia de sondeo (SRS) para recopilar señales de enlace ascendente sobre un ancho de banda más amplio.
17. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 16, en el que el eNB ordena al UE transmitir un SRS, y se usa la transmisión SRS del enlace ascendente del UE por el WLS para potenciar la resolución de tiempo de la señal del enlace ascendente recibida.
18. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 17, en el que se usa el ancho de banda aumentado del SRS para potenciar el rendimiento de los cálculos de localización basados en TDOA.
19. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 18, en el que el eNB ordena al UE transmitir el SRS durante localizaciones U-TDOA, y LMU recopila datos RF sobre un ancho de banda más ancho, posibilitando de esta manera mediciones TDOA más precisas en un entorno de trayectos múltiples.
20. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 19, en el que se transmiten unas ráfagas SRS con cada símbolo OFDM en un porción del símbolo de tiempo/frecuencia conocida, y las LMU implicadas en una localización reciben bloques de recursos y las transmisiones SRS desde el UE.
21. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 20, en el que se usan las señales tanto SPS como SRS para localizaciones U-TDOA, proporcionando de esta manera sensibilidad aumentada debido a mayor integración de las transmisiones SPS del enlace ascendente y menor despliegue de los tiempos de propagación debido a ancho de banda más ancho de las transmisiones SRS del enlace ascendente.
22. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 1, que comprende adicionalmente adaptar la señalización del enlace ascendente relacionado con la localización para mejorar el rendimiento de localización en base al entorno de propagación de radio local o aprovechar los recursos de localización inalámbricos desplegados localmente.
23. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 22, que comprende las siguientes etapas para optimizar dinámicamente parámetros ajustables que controlan recopilación de señal disponible, tiempo, ancho de banda y potencia: proporcionar datos de configuración de ajustes del enlace ascendente (USCD) para el eNB mediante una base de datos; recibir una solicitud o activación de localización; usar los ajustes de parámetros del enlace ascendente del UE actuales, mediciones de señal del enlace ascendente e identificación de celda servidora, realizar una consulta de la base de datos para encontrar el USCD más adecuado para la solicitud de localización; reenviar el USCD al eNB como parte de una solicitud para manejo especial para el UE de interés; en respuesta a la solicitud de manejo especial, emplear el eNB para causar al UE que cambie sus parámetros de transmisión del enlace ascendente; encargar a los receptores LMU para recibir transmisiones del enlace ascendente desde el UE; usar los receptores LMU para realizar recopilación de señales y procesamiento de correlación de réplicas que coinciden con respecto a la señal del enlace ascendente del UE, y determinar información de señal TDOA; y usar la información de señal TDOA, calcular una localización final y una estimación de error de localización.
24. Un método para mejorar la resolución del receptor, para usar en un sistema de localización inalámbrico basado en red (WLS) asociado con una red de comunicaciones inalámbrica basada en SC-FDMA que se basa en planificación dinámica de recursos físicos tanto en un dominio de frecuencia como en dominio de tiempo, en el que tanto los recursos de radio del enlace descendente como los del enlace ascendente están bajo el control de un eNodeB (eNB), que comprende: usar una señal de referencia de sondeo (SRS) para posibilitar a una unidad de medición de localización (LMU) recopilar mediciones de señal del enlace ascendente sobre un ancho de banda más amplio.
25. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 24, en el que el eNB ordena al UE transmitir una SRS, y la transmisión SRS del enlace ascendente del UE se usa por el WLS para potenciar la resolución de tiempo de la señal del enlace ascendente recibida.
26. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 24, en el que el ancho de banda aumentado del SRS se usa para potenciar el rendimiento de cálculos de localización basados en TDOA.
27. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 26, en el que el eNB ordena al UE transmitir la SRS durante localizaciones U-TDOA, y las LMU recopilan datos RF sobre un ancho de banda más ancho, posibilitando de esta manera mediciones TDOA más precisas en un entorno de trayectos múltiples.
28. Un método como se ha mencionado en la reivindicación 27, en el que se transmite una ráfaga SRS con cada símbolo OFDM en una porción de tiempo/frecuencia conocida del símbolo, y las LMU implicadas en una localización reciben las transmisiones SRS desde el UE.
29. Un sistema de localización inalámbrico basado en red (WLS) asociado con una red de comunicaciones inalámbrica basada en SC-FDMA que se basa en planificación dinámica de recursos físicos tanto en dominio de frecuencia como en dominio de tiempo, en el que los recursos de radio tanto del enlace descendente como del enlace ascendente están bajo el control de un eNodeB (eNB), en el que un dispositivo de equipo de usuario (UE) se comunica sobre una interfaz aérea con un eNB servidor, en el que la interfaz aérea comprende un enlace descendente basado en un acceso de multiplexión por división ortogonal de frecuencia (OFDMA) y un enlace ascendente basado en enlace ascendente de acceso múltiple por división en la Frecuencia en una Sola Portadora (SC-FDMA), que comprende: una red de unidades de medición de localización dispersadas geográficamente (LMU); y un centro de localización de móviles en servicio (SMLC) configurado para comunicarse con el eNB y para usar una función de planificación semi-persistente (SPS) para posibilitar al menos una LMU para integrar mediciones de señal de enlace ascendente durante mayores periodos de tiempo.
30. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 29, en el que el SMLC está configurado para usar la función SPS para informar al UE de los recursos del enlace ascendente, incluyendo esquema de modulación y frecuencia a ser usados por los transmisiones del enlace ascendente.
31. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 30, en el que la red de LMU incluye receptores y el SMLC está configurado para usar la función SPS para potenciar la sensibilidad de los receptores para la señal del enlace ascendente transmitida por el UE.
32. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 31 , en el que el SMLC está configurado para posibilitar la función SPS para localizaciones de diferencia de tiempo de llegada (Ü-TDOA) y/o ángulo de llegada (AOA) del enlace ascendente para permitir a las LMU recopilar datos de radio en recursos físicos conocidos durante mayores periodos de tiempo que los permitidos por un sistema de planificación dinámico.
33. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 32, en el que el SMLC está configurado para emplear la función SPS para planificación de los recursos de receptor del enlace ascendente mientras aumenta el tiempo de recopilación de señal.
34. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 33, en el que las mediciones de señal del enlace ascendente incluyen mediciones basadas en tiempo.
35. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 33, en el que las mediciones de señal del enlace ascendente incluyen mediciones basadas en potencia.
36. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 33, en el que las mediciones de señal del enlace ascendente incluyen mediciones basadas en ángulo.
37. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 29, en el que el WLS está configurado para identificar una LMU más adecuada para detectar una señal del enlace ascendente del UE y servir como una LMU de referencia, e identificar LMU adicionales que sirvan como LMU cooperativas, en las que las LMU de referencia y LMU cooperativas recopilan la señal del enlace ascendente en momentos sincronizados y las LMU de referencia extraen una señal de referencia y determinan una señal de referencia de tiempo de llegada (TOA).
38. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 29, en el que una banda de frecuencias en la que se transmite la señal del enlace ascendente del UE se divide en doce (12) subportadoras en bandas de 180 kHz, en las que cada banda se divide en tiempo en intervalos de 0,5 milisegundos y los intervalos se agrupan en sub-tramas de 1 ,0 milisegundos, en el que la intersección de 12 subportadoras y subtramas define un bloque de recurso (RB) respectivo; y en el que el eNB usa la función SPS para ajustar un patrón conocido de un bloque de recursos para un UE de interés.
39. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 38, en el que, en el primer ciclo, se permite transmitir al UE de interés usando dos bloques de recursos, y cuando un cierto UE necesita más de 1 RB, el eNB asigna dos o más bloques de recursos contiguos adicionales en el dominio de frecuencia.
40. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 38, en el que, en el primer ciclo, se permite transmitir al UE de interés usando dos bloques de recursos, y cuando un cierto UE necesita más de 1 RB, el eNB asignados o más bloques de recursos no contiguos adicionales en el dominio de frecuencia.
41. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 40, en el que el patrón RB está distribuido sobre el ancho de banda espectral disponible mediante salto de frecuencia o dispersión de las portadoras seleccionadas, permitiendo por lo tanto que la síntesis de ancho de banda se use para mejorar precisión de localización TDOA adicional.
42. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 29, en el que el WLS está configurado adicionalmente para emplear una señal de referencia de sondeo (SRS) para recopilar señales del enlace ascendente sobre un ancho de banda más amplio.
43. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 42, en el (que el SMLC está configurado para usar el eNB para ordenar al UE transmitir una SRS, y el WLS está configurado para usar la transmisión SRS del enlace ascendente del UE para potenciar la resolución de tiempo de la señal del enlace ascendente recibida.
44. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 43, en el que el SMLC está configurado adicionalmente para usar el eNB para ordenar al UE transmitir la SRS durante localizaciones U-TDOA, y el WLS está configurado para usar LMU para recuperar datos RF sobre un ancho de banda más amplio, posibilitando de esta manera mediciones TDOA más precisas en un entorno de trayectos múltiples.
45. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 44, en el que se transmite una ráfaga SRS con cada símbolo OFDM en una porción del símbolo de tiempo/frecuencia conocida, y las LMU implicadas en una localización reciben bloques de recurso y las transmisiones SRS del UE.
46. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 45, en el que el WLS está configurado para usar tanto señales SPS como SRS para localizaciones U-TDOA, proporcionando de esta manera sensibilidad aumentada debido a integración más larga de las transmisiones SPS del enlace ascendente y menor despliegue de los tiempos de propagación debido a un ancho de banda más amplio de las transmisiones SRS del enlace ascendente.
47. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 29, con medios adicionales para adaptar señalización del enlace ascendente relacionada con localización para mejorar rendimiento de localización en base a entorno de propagación de radio local o aprovechamiento de los recursos de localización inalámbricos desplegados localmente.
48. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 47, que comprende medios para realizar las siguientes etapas para optimizar dinámicamente parámetros ajustables que controlan tiempo de recopilación de señal disponible, ancho de banda y potencia: proporcionando datos de configuración de ajustes del enlace ascendente (USCD) al eNB mediante una base de datos; recibiendo una solicitud o activación de localización; usando ajustes de parámetro del enlace ascendente del UE actuales, mediciones de señal del enlace ascendente e identificación de la celda servidora, realizando una consulta de base de datos para encontrar los USCD más adecuados para la solicitud de localización; reenviando los USCD al eNB como parte de una solicitud para manejo especial para el UE de interés; en respuesta a la solicitud de manejo especial, emplear el eNB para causar al UE que cambie sus parámetros de transmisión del enlace ascendente; encargando a los receptores LMU para recibir transmisiones del enlace ascendente del UE; usando los receptores LMU para realizar recopilación de señal y réplicas que coinciden de procesamiento de correlación con respecto a la señal del enlace ascendente del UE, y determinar señal de información TDOA; y usando la señal de información TDOA, calcular una localización final y estimación de error de localización.
49. Un sistema de localización inalámbrica basado en red (WLS) asociado con una red de comunicaciones inalámbrica basada en SC-FDMA que se basa en planificación dinámica de recursos físicos tanto en dominio de frecuencia como en dominio de tiempo, en la que los recursos de radio tanto del enlace descendente como del enlace ascendente están bajo el control de un eNodeB (eNB), en el que un dispositivo de equipo de usuario (UE) se comunica sobre una interfaz aérea con un eNB servidor, en el que la interfaz aérea comprende un enlace descendente basado en un acceso por multiplexión por división ortogonal de frecuencia (OFDMA) y un enlace ascendente basado en un acceso múltiple por división en la frecuencia en una sola portadora (SC-FDMA), que comprende: una red de unidades de medición de localización dispersadas geográficamente (LMU); y un centro de localización móviles en servicio (SMLC) configurado para comunicación con el eNB y para usar una señal de referencia de sondeo (SRS) para posibilitar que una unidad de medición de localización (LMU) recopile mediciones de señal del enlace ascendente sobre un ancho de banda más amplio.
50. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 49, en el que el SMLC está configurado para usar el eNB para ordenar al UE para transmitir una SRS, y la transmisión SRS del enlace ascendente del UE se usa por el WLS para potenciar la resolución de tiempo de la señal del enlace ascendente recibida.
51. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 50, en el que el ancho de banda aumentado de la SRS se usa para potenciar el rendimiento de cálculos de localización basados en TDOA.
52. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 51, en el que el SMLC está configurado para usar al eNB para ordenar al UE transmitir la SRS durante localizaciones U-TDOA, y las LMU recopilan datos RF sobre un ancho de banda más amplio, posibilitando de esta manera mediciones TDOA más precisas en un entorno de trayectos múltiples.
53. Un WLS basado en red como se ha mencionado en la reivindicación 52, en el que una ráfaga SRS transmitida con cada símbolo OFDM en una porción del símbolo de tiempo/frecuencia conocida, y las LMU implicadas en una localización reciben las transmisiones SRS del UE.
54. Un método de mejorar sensibilidad y resolución del receptor, para uso en un sistema de localización inalámbrico basado en red (WLS) asociado con una red de comunicaciones inalámbrica basada en SC-FDMA que usa planificación dinámica de recursos físicos tanto en dominio de frecuencia como dominio de tiempo, en el que tanto los recursos de radio del enlace descendente como del enlace ascendente están bajo el control de un eNodeB (eNB), que comprende: usar una función planificación semi-persistente (SPS) para posibilitar una unidad de medición de localización (LMU) para integrar mediciones de señal del enlace ascendente sobre periodos de tiempo más largos; y usar una señal de referencia de sondeo (SRS) para posibilitar a la LMU recopilar mediciones de señal del enlace ascendente sobre un ancho de banda más amplio.
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