MXPA00006951A - Sistema de localizacion de comunicaciones. - Google Patents

Abstract

Son utilizadas tecnicas de procesamiento de correlacion de replica, y reconstruccion y reduccion de datos de senal representativos asociados, para detectar senales de interes y obtener mediciones robustas de parametros de senal recibidos, tales como diferencias de tiempo de llegada de senal y angulo direccionales de llegada, que pueden ser utilizados para estimar la ubicacion de una fuente de senal de comunicaciones celular. La nueva utilizacion dentro de la presente invencion del procesamiento de correlacion de senal para localizar transmisores de comunicaciones. Esto permite una precisa y eficiente extraccion de parametros para una senal en particular, aun cuando una banda de frecuencia que contiene multiples transmisiones recibidas, tal como ocurre con las comunicaciones de acceso multiple por division de codigo (CDMA). El procesamiento de correlacion, descrito aqui, permite adicionalmente tiempos de integracion de procesamiento extendidos, para facilitar la deteccion efectiva de los efectos deseados de senal de comunicaciones y la medicion de duplicacion de sus parametros de ubicacion relacionados, aun para las senales de comunicaciones moduladas para transportar conversaciones de voz o aquellas debilitadas a traves de efectos de propagacion. Al utilizar las replicas de senal construidas con anterioridad en el procesamiento de correlacion, se permite la eliminacion de las comunicaciones entre sitio de las representaciones de senal que soportan al analisis de correlacion. Las representaciones de datos reducidas de las senales moduladas para conversaciones de voz, o para los componentes variables de comunicacion de datos, son utilizadas para reducir las comunicaciones entre sitios que soportan al analisis de correlacion.

Description

SISTEMA DE OCA IZACION DE COMUNICACIONES Antecedentes y Breve Compendio de la Invención Determinar la ubicación de transmisores/receptores ("transceptores") de comunicaciones de radiofrecuencia (RF) inalámbricos estándares ofrece un potencial para servicios de respuesta en emergencias (incendios, rescate y policía) para una respuesta más rápida en llamadas de ayuda. Pueden auxiliarse la seguridad pública y la seguridad privada al tornarse disponible información concerniente a la posición y ubicación geográfica. Las tecnologías tales como las descritas aqui, no requieren modificar de ninguna manera a dispositivos de comunicaciones estándar, para facilitar la determinación en tiempo real de sus ubicaciones. Los transceptores de comunicaciones, más comúnmente utilizados por el público en general son las unidades móviles (es decir, "teléfonos") de sistemas de comunicación celular. Ejemplos incluyen a los sistemas de "telefonía celular" y de "Servicios de Comunicación Personal" (PCS) . Los sistemas de comunicación celular utilizan tipicamente mensajes de control de datos para REF.: 121355 "gestionar" el nivel de potencia transmitido de una unidad móvil para limitar su nivel transmitido a solamente el que necesite para la recepción de una comunicación exitosa dentro de la "célula" local controladora. Esta gestión de potencia puede limitar la recepción de las transmisiones de comunicación en múltiples sitios receptores y asi, hacer más difícil la tarea de determinar la ubicación del transmisor. Mas aún, cuando están en uso éstos teléfonos inalámbricos para la comunicación, estos están dedicados a canales de transmisión de voz ó "tráfico", en lugar de a canales de control ó de "acceso". Asi pues, son necesarias unas concesiones para localizar transmisores sobre cualquier tipo de canal. La presente invención ataca estos problemas al proporcionar unos medios robustos y eficientes para extraer medidas paramétricas a partir de cualquiera ó de ambas señales de comunicación de voz y control. Estas medidas pueden ser entonces utilizadas para soportar el procesamiento de la localización, que es necesario para localizar a los transceptores de comunicación inalámbricos. Los datos de localización pueden ser utilizados para enrutar rápidamente las llamadas inalámbricas a cualquier persona, ó a cualquier agencia, que esté en una posición para responder la llamada.

Consiguientemente, la información de localización puede soportar respuestas "repentinas" para llamadas inalámbricas de emergencia "911". Otras peticiones, tales como las de asistencia de no emergencia ó relacionadas con la ubicación, información de "sección amarilla", también pueden ser dirigidas. Pueden ser generados datos de movimiento a partir de los datos ubicación; dichos datos pueden ser utilizados para monitorear la congestión de medios de transporte, asi como para el manejo de flotillas vehiculares. La presente invención puede aventajar el desempeño y la eficiencia de costos de una gran variedad de planteamientos de sistemas, para la localización de transmisores de comunicación móviles, inalámbricos, estándar. Han sido descubiertas varias técnicas que pretenden proporcionar la utilidad y cumplir con la necesidad de dichos sistemas. Como pionero de dichas tecnologías, La Patente Estadounidense No. 4,728,959 descubre, entre otras características novedosas, un sistema con unos medios para medir el ángulo de dirección de una estación transmisora de radio móvil desde por lo menos dos estaciones terrestres por medio de la medición de diferencia de fase, incluyendo unos medios para efectuar una integración ponderada sensible a fases de un producto conjugado complejo de una señal equivalente en cada elemento de antena. Esto permite entre otras cosas, medir el ángulo de llegada (AOA) de una señal desde un transceptor móvil, basándose en las covariantes de las señales elementales recibidas con sistemas de antenas controlados por fase en sitios de sensor distribuidos y en consecuencia, que tengan y proporcionen la ubicación de un transmisor de comunicación móvil estándar. La presente invención proporciona sistemas de ángulo de llegada de tecnología de punta, al utilizar correlaciones de réplica adaptada para mejorar su robustecimiento y para extender la aplicabilidad de dichos conceptos fundamentales dentro del dominio de la interferencia severa en el mismo canal. La interferencia en el mismo canal es un problema particular e inherente a un tipo de sistema de comunicación digital conocido como comunicación de acceso múltiple por división de código (CDMA) . Existen sistemas que proporcionan la ubicación de transmisores móviles estándar, por medio de extraer mediciones a partir de señales (formadas en haz) utilizando las correlaciones de diferencia de tiempo de llegada (TDOA) de las representaciones directas, muestreadas, de las señales mismas, dado un ancho de banda de señal suficiente (el cual no está frecuentemente disponible en la mayoría de los transceptores "análogos" comerciales) . La transmisión puede mitigar (adaptablemente) algunos de los efectos de propagación de señal de trayectorias múltiples. Sin embargo, para implementar realmente dicho procesamiento de correlación, las representaciones de señal a las que se hizo un muestreo deben ser recolectadas en un sitio de correlación común. Dicha recolección de señal requiere de soportar una comunicación de "trayectoria inversa" de los volúmenes de datos significativos que forman a las representaciones de las señales muestreadas . Es un objetivo de la presente invención extender la utilidad de los conceptos de localización basados en ángulo de llegada y diferencia de tiempo de llegada, de tal manera que puedan aplicarse a las señales que no sean necesariamente el producto y que no acarreen el gasto de formación en haz. Es también un objetivo de la presente invención, evolucionar la efectividad del procesamiento de correlación a través del uso de un procesamiento de réplica adaptada, el cual proporciona una representación libre de distorsiones de la señal para el correlacionador, proporcionando una detectabilidad de correlación mejorada. Es también un objetivo de la presente invención, mejorar la eficiencia del procesamiento de sistema integrado, por medio de eliminar la necesidad de cualquier comunicación de trayectoria inversa entre sitios, de los datos de señal representativos, cuando la réplica de señal pueda ser derivada localmente a partir de la señal recibida y/ó a partir de una réplica almacenada conocida. Es también un objetivo de la presente invención, reducir significativamente la cantidad de datos de señal representativos que son transferidos entre los sitios a través de la extracción y el uso de formas demoduladas del contenido de información que se encuentra en las transmisiones de radiofrecuencia para todas las formas de modulación. La Patente Estadounidense No. 5,327,144 describe un sistema con medios para medir planteamientos de tiempo de llegada (TOA) y su diferencia de tiempo de llegada (TDOA) relacionada, utilizando lo que se describe como procesamiento de correlación. Sin embargo, la técnica descrita requiere de extensas comunicaciones de trayectoria inversa de las representaciones de señal muestreadas ó de las réplicas demoduladas menos extensas. Comunicaciones tales son utilizadas aparentemente para proporcionar ubicaciones de transmisores móviles estándar en comunicaciones de tipo celular "sistemas que emplean canales de control análogos, " a través de la explotación de señales "explotadas" (de control) de corta duración. En los Estados Unidos, los formatos de señal "análogos", para la "interferencia en el aire" entre el transceptor móvil y la infraestructura del sistema de comunicaciones, utiliza la especificación del Sistema Telefónico Móvil Avanzado (AMPS). Los mensajes de control AMPS ocurren en explosiones que son aproximadamente de una décima de segundo de duración. La presente invención mejora la utilidad de la derivación correlativa de cualquier medición, por medio de eliminar los requerimientos de señales de control, análogas explosivas y de las comunicaciones de trayectoria inversa de representaciones de señal. La presente invención extiende adicionalmente la aplicabilidad del procesamiento de réplicas adaptadas, para permitir el procesamiento de señales de transmisiones "continuas" ó de oportunidad (en lugar de meramente inducidas ó repetidas) , así como de transmisiones de formatos digitales, tales como señales de voz en sistemas CDMA. Mas aún, la presente invención también extiende el procesamiento correlativo de réplica adaptada para proporcionar mediciones poderosas y eficientes de ángulos de llegada, así como de tiempos de llegada ó de diferencias de tiempo de llegada, para todos los formatos de señal de comunicaciones.

La presente invención proporciona un sistema que determine efectivamente los parámetros sensibles a su ubica'ción, localiza y/ó rastrea un radiotransmisor de comunicación móvil estándar dentro de un sistema de comunicación celular. El sistema utiliza procesamiento de correlación de réplica y sus técnicas de reconstrucción y reducción de datos de señal representativa, asociadas, para detectar señales de interés y/ó tener robustas medidas relacionadas con la ubicación, parámetros de señal recibida, tales como diferencias de tiempo de llegada de señal (TDOA) y ángulos direccionales de llegada (AOA) , para la estimación de ubicaciones de las fuentes de señal de comunicación celular. La nueva utilización dentro de la presente invención del procesamiento de correlación de señal, para sustentar la localización de los transmisores de telecomunicaciones, permite una extracción precisa y eficiente de parámetros para una señal en particular, aún dentro de una banda de frecuencia que contenga múltiples transmisiones recibidas, tal como ocurre con las comunicaciones de acceso múltiple por división de código (CDMA) . El uso dentro de la presente invención del procesamiento de correlación, permite adicionalmente tiempos de integración de procesamiento extendidos, para facilitar la detección efectiva de los efectos deseados de la señal de comunicaciones y la medición mejorada de sus parámetros relacionados con su ubicación, aún para las señales de comunicaciones moduladas que transportan conversaciones de voz ó aquellos efectos de debilitamiento de señal por propagación. Cuando pueda derivarse a partir de las transmisiones recibidas mismas, tal como en las señales moduladas lo suficientemente fuerte como para representar información digital, ó cuando esté disponible, tal como el control de comunicaciones u otros contenidos de datos conocidos en transmisiones recibidas, el uso dentro de la presente invención de réplicas de señal de construidas ' en el procesamiento de correlación, permite la eliminación de las comunicaciones entre sitios de representaciones de señal que sustentan los análisis de correlación. El uso dentro de la presente invención de representaciones de datos reducidas de las señales moduladas para conversaciones de voz, ó para los componentes variables de comunicaciones de datos, reduce significativamente las comunicaciones entre sitios que sustentan los análisis de correlación. Consiguientemente, la presente invención mejora significativamente la potencia, aplicabilidad y eficiencia, así como reduce el costo de implementación, de técnicas de correlación para la detección y medición de parámetros de señal, para sustentar la localización y rastreo de transmisores de comunicaciones inalámbricas, utilizados en sistemas celulares ó de comunicación subdivididos geográficamente . Todos los objetivos, características y ventajas anteriores de la presente invención, y más, serán explicados enseguida con la ayuda de las siguientes figuras ilustrativas y modalidades ejemplificativas.

Breve Descripción de los Dibujos La Fig. 1 muestra una Configuración de Sistema Operacional con la recepción de transmisiones a partir de una unidad de comunicación inalámbrica móvil, en los sitios de antena de red de un sistema de localización integrado . La Fig. 2 muestra las Relaciones Geométricas de Diferencia de Tiempo de Llegada para dos sitios de sensor, en forma de lineas hiperbólicas que representan a los lugares geométricos de las posiciones atribuibles a las diferencias de gama constante, distinta, asociadas con las varias diferencias de tiempo. La Fig. 3 muestra la Localización de la Diferencia de Tiempo de Llegada, que es representada por la intersección de dos hipérbolas que están asociadas con las diferencias de tiempo relacionadas con dos pares distintos formados a partir de tres sitios de sensor. La Fig. 4 muestra la Localización del Ángulo de Llegada que está representado por la intersección de dos líneas no colineales de una marcación constante asociada con los ángulos de llegada de señal, en dos sitios distintos de sensor. La Fig. 5 muestra la Operación de Sitio de Sensor Autónomo y el flujo de datos, en la cual, la señal recibida es enrutada hacia una correlación con una réplica ajustada derivada localmente ó almacenada, para la extracción de las mediciones de ángulo y/ó tiempo de llegada para soportar las ubicaciones estimadas centralmente. La Fig. 6 muestra una Operación de Sitio de Sensor Cooperativa y flujo de datos, en la cual las señales recibidas en sitios separados son enrutadas hacia una correlación común entre si, para la extracción de las mediciones de diferencia de tiempo y/ó ángulo de llegada, para soportar ubicaciones estimadas centralmente . La Fig. 7 muestra una Duplicación de Señal representada en las formas de datos de señal que resultan a partir de etapas sucesivas de procesamiento que soportan la preparación de representaciones de señal que son aplicadas en las correlaciones de réplica adaptada . Las Figs. 8A y 8B Muestran un Flujo de Control Funcional de Sistema de Localización, que ejemplifica una configuración de sistema de localización, involucra la asignación elaborada por el sitio de control de recolección de datos y reporta responsabilidades a los sitios de sensor, así como calcula estimados de localización en el sitio de control, basándose en los datos de medición reportados.

Descripción Detallada de la Invención Pueden ser determinadas las ubicaciones de los transmisores de señales RF, a partir de la interpretación geométrica de las mediciones de los parámetros tales como las diferencias en los tiempos de llegada ó los ángulos direccionales de llegada de sus señales, en múltiples sitios de recepción de ubicación conocida. La Fig. 1 muestra a un transmisor RF 101 que transmite una señal 102 que es recibida con las antenas 103, a las que se suministra servicio por medio de una red de sitios ó estaciones de sensor 104 distribuidos a través de la región de operación del transmisor. Como se indica para el transmisor mostrado, los transmisores que han de ser localizados pueden ser unidades de comunicación, móviles, inalámbricas, tales como los teléfonos utilizados en sistemas celulares ó de servicios de comunicación personal (PCS) . Las estaciones de sensor están conectadas a través de unos enlaces de "comunicaciones de trayectoria inversa" 105 a por lo menos un sitio central ó estación de control 106, en la cual son recolectados los datos de diferencia de tiempo ó de ángulo a partir de los sitios de sensor, pudiéndose analizar para proporcionar las ubicaciones estimadas, movimientos y incertidumbres relacionadas con los transmisores de interés. En un sistema de comunicación inalámbrica, los enlaces 105 son llamados de "trayectoria inversa", ya que estos proporcionan el mecanismo para el antecedente que soporta a las comunicaciones de información entre las estaciones distribuidas que son necesarias para soportar a las comunicaciones RF primarias 102, transmitidas hacia y desde las unidades de comunicación.

Mediciones Relacionadas con el Tiempt Con las mediciones relacionadas con el tiempo, puede verse la facilidad de localización, en relación con un valor de diferencia de tiempo de llegada (TDOA) entre las señales recibidas en común en un par de sitios (por ejemplo, enumerados 1 y 2) para los rangos ó distancias entre las ubicaciones de los receptores de señal y la ubicación del transmisor de señal. Con la presunción de que la velocidad de propagación de señal es aproximadamente la velocidad de la luz c, entonces el valor TDOA ti2 entre los sitios 1 y 2 es: 7-2 = (>. -r2)/c en donde ri y r2 son los rangos desde la ubicación del transmisor hasta las ubicaciones de las antenas de recepción para los sitios 1 y 2, respectivamente. En una simple representación bidimensional plana, la diferencia de rango obtenida por multiplicar TDOA por c, define una hipérbola a través de donde esté localizado el transmisor. Es decir, una sola medición TDOA especifica un sitio de posibles ubicaciones del transmisor. La Fig. 2 muestra las relaciones geométricas involucradas en las mediciones TDOA, obtenidas con dos sitios de sensor 201 y 202, mostradas en las ubicaciones etiquetadas como SS1 y SS2 en la parte superior e inferior de la Fig. 2, respectivamente. Las hipérbolas denotadas por las líneas en negrita 203 a 207, los lugares geométricos de posibles ubicaciones del transmisor, asociadas con varios valores TDOA, los cuales son distintos para cada línea. Las hipérbolas son simétricas con respecto a los dos lados de la línea base 208 entre los sitios, denotada por la línea negrita punteada entre los dos sitios de sensor. Como un ejemplo simple, un solo valor TDOA de cero puede indicar que no existe ninguna diferencia dentro de los rangos de un transmisor para cada uno de los dos sitios de sensor, y el lugar geométrico asociado con las posibles ubicaciones de transmisor, puede ser la línea recta, perpendicular que se empalma a la línea base entre sensores. La hipérbola 205 se aproxima en cercanía a este empalme. Desde luego, como puede verse en la Fig. 2, cuando están disponible solamente valores TDOA que involucran a dos sitios, la ubicación del transmisor no puede ser determinada de una manera más especifica, que sobre una hipérbola que se extiende alrededor del mundo. Con la recepción de la señal en un tercer sitio no colineal 303, como se muestra en la Fig. 3, puede obtenerse otra medición TDOA, por ejemplo, entre el sitio de sensor 1 y el 3, definiendo otra hipérbola 301 que puede cruzarse con la primera 206. La ubicación 302 de la intersección de las hipérbolas distintas puede ser calculada a partir de dos mediciones TDOA relacionadas. Como en cualquier medición, las mediciones de los valores TDOA se obtienen con ciertas imprecisiones y discrepancias, que resultan de características de propagación de señal y equipo de medición. Estas imprecisiones están representadas en la Fig. 3 por medio de las líneas delgadas punteadas 304 y a partir de estas imprecisiones, puede ser calculada una región de imprecisión denotada por la elipse en negrita 305, para qué la intersección de las hipérbolas represente la precisión del estimado de la ubicación del transmisor . 2. Mediciones Relacionadas con la Dirección Con las mediciones relacionadas con la dirección, puede apreciarse la facilidad de localización en relación con los valores de ángulo de llegada (AOA) en las señales recibidas en común dentro de un par de sitios (por ejemplo, enumerados 1 y 2) para la ubicación del transmisor de señal y las ubicaciones de los receptores de señal. Como se representa en la Fig. 4, cada medición de ángulo especifica individualmente una línea de marcación (LOB) , 401 y 402, a lo largo de la cual, puede ser localizada la posición probable del transmisor. La ubicación probable 406 puede ser determinada a partir de la intersección de dos ó más líneas de marcación tales, y pueden ser utilizadas las imprecisiones 404 dentro de los ángulos y las líneas de marcación relacionadas, para calcular la elipse 405 que representa a la región de imprecisión del estimado de la ubicación. Sin ninguna otra información, (solamente) líneas de marcación asociadas con los ángulos procedentes de dos sitios de antena, se requiere para obtener un estimado de la ubicación. Los procedimientos para aplicar dichas técnicas de radiogoniometría, para la localización de transceptores de comunicación celular están descritos, por ejemplo, por Maloney, et al . , en la Patente Estadounidense No. 4,728,959 ("la patente '959"), de un Sistema de Localización Radiogoniométrica (DFLS) . 3. Procesamiento de Correlación Para una fuente de señal, tal como un teléfono celular, la precisión de su ubicación determinada a partir de mediciones de diferencias en los tiempos de llegada de la señal ó de las direcciones de llegada de señal en ubicaciones conocidas, está relacionada directamente con la precisión de los procesos de medición TDOA y AOA aplicados. Es ya bien conocido [por ejemplo, Weiss and Weinstein, " Fundamental Limi ta tions ín Passive Time Delay Es tima tion - Part I : Narrow Band Sys tems , " IEEE ASSP, 31, páginas 472-486, 1983 y referencias relacionadas] que la precisión óptima alcanzable de la medición de TDOA en el procesamiento de señales recibidas, es el modo guiado Cra-7.er-.Rao y que el proceso de señal de "correlación cruzada" (discutido más adelante) alcanza inherentemente al modo guiado Cramer-Rao con una detectabilidad óptima bajo condiciones normales de señal y ruido. Consiguientemente, el planteamiento de procesamiento de señal estándar aplicado en la estimación de TDOA es el proceso de correlación de señal. Es también ya conocido [por ejemplo, H. L . Van Trees, "Detection , Estima tion , and Modula tion Theory, Part I, " Nueva York: Wiley, 1968, y referencias relacionadas] que la capacidad para aún así, detectar la presencia de una señal deseada incrustada entre el ruido de interferencia adicionales normales de otras señales, es utilizada con el uso de un procesamiento de correlación, para enfatizar aquellos componentes de señal que son "coherentes" ó están "correlacionados " con (es decir, similares a) la señal deseada y para "integrar" ó "promediar" a los componentes que no son deseados ó no son de interés. Los dispositivos de detección de señal que emplean procesos de correlación están referidos como "receptores de correlación." Consiguientemente, el proceso de correlación puede ser utilizado tanto para alcanzar la detección, en la presencia de interferencia en el mismo canal ó en estaciones de recepción múltiples, y para extraer mediciones en el soporte de análisis de localización . El proceso de correlación de señal es representado simplemente por la ecuación para la función de correlación del retardo de tiempo entre señales ó "retardo", t: R?2 (t \ t0,T)= —7 J íx, x (s)x2 (s + t)ds I Norm S('a,T) •-+7V2 = — I , x (s)x2 (s + t)ds I Norm .--772 En donde xl () y x2 () son las formas de onda de señal analítica que signif-Lcan cero, que representan a los conjuntos de señales muestreadas, entre los cuales se desea la diferencia de tiempo; el integral es una "sumatoria" del producto de dos formas de onda de señal; la suma integrada es calculada sobre el conjunto S (t0,T) que representan al tiempo (instantes) centrado en t0 de listados se al intervalo T: es decir, en rotación matemática, S(t0,T) = {s|t0-T/2 < s < t0+T/2); ds es el diferencial de tiempo de la variable de integración; y "Norm" es un factor de normalización que ha sido elegido típicamente de tal manera que el coeficiente de correlación (es decir, el valor de función para cada retardo en particular, t) tenga una magnitud que no sea mayor que la unitaria: es decir, IR120I es menor ó igual a 1. Sin el factor de normalización, esta correlación es un estimado promediado temporalmente de la "covarianza" entre dos señales. La eficacia y las propiedades de la función de correlación son ya bien conocidas, tal y como se cita en las referencias anteriores y no son sujetos de la presente patente. A pesar de ser aparentemente compleja en forma, la formulación anterior para la función de correlación proporciona las propiedades deseadas para la detección de señales y el análisis de diferencias de tiempo entre señales, como puede apreciarse en la siguiente discusión. Las formas de onda de señal pueden tener una amplia variedad de características, pero pueden estar generalmente caracterizadas por encuadrarse en dos extremos: perfectamente ordenada y perfectamente aleatoria. En ambos casos, se asume que las señales tienen un significado 0, ya que cualquier promedio de constante no 0 ó valor de "polarización DC" puede ser sustraído ó "bloqueado" en las señales.

Consiguientemente, las señales pueden ser consideradas como "dipolares", con aproximadamente la mitad de sus valores positivos y la mitad negativos. La señal "ordenada" puede ser considerada como sinusoidal, tal como en una "portadora" no modulada de comunicaciones potenciales, mientras que la señal "aleatoria" es completamente impredecible, tal como una señal de tipo de ruido térmico. Con cualquiera de los dos tipos de señal, el producto de una alineación de tiempo arbitraria de dos señales tales, es generalmente también bipolar, y la integración de dicho producto promedia los valores positivos con los valores negativos y resulta en una pequeña suma acumulada (es decir, la magnitud del coeficiente de correlación está cercana a 0) . Esto puede ocurrir obviamente dentro de la correlación descrita arriba, por ejemplo, cuando dos señales involucradas son completamente aleatorias y diferentes ó cuando las señales son sinusoidales, pero suficientemente diferentes en sus frecuencias. Esto también puede ocurrir aún cuando las dos señales involucradas dentro de un cálculo de correlación son copias de la misma señal aleatoria ó sinusoidal, pero no están alineadas apropiadamente en tiempo. Por el otro lado, cuando las dos señales que están siendo correlacionadas son efectivamente la misma señal, pero con un desfase de tiempo entre éstas, entonces la función de correlación puede ser evaluada para el valor de retardo de tiempo particular t2i que provoca que la copia de señal 1 sea alineada con la copia de señal 2, de tal manera que, ya sea que el valor de copia 1 sea positivo ó negativo, entonces el valor de copia 2 correspondiente es de la misma manera positivo ó negativo. De este valor de retardo de tiempo particular, todos los productos de señal que no sean 0 acumulados dentro del integración pueden ser positivos (es decir, el producto es "unipolar") y la magnitud del coeficiente de correlación puede ser correspondientemente grande (es decir, casi uno) . Ya que cada receptor (análogo) produce una señal que no es una copia perfecta de la señal transmitida (debido al ruido propio del receptor, así como de la interferencia recibida y de la distorsión de propagación de señal) , entonces la correlación de señales recibidas en sitios separados no será perfecta (es decir, no producirá una magnitud de exactamente uno) . No obstante, la detección de la presencia de una señal deseada puede ser indicada por medio de la fuerza ó magnitud de la función de correlación, y la medición fundamental del valor TDOA entre dos señales, puede ser tomado para ser el valor de retardo de tiempo entre señales que maxi ice la magnitud de la función de correlación cruzada de señal .

. Correlación y Detectabilidad (Tiempo de Integración) La capacidad del receptor de correlación para detectar la señal deseada en la presencia de ruido de interferencia, es limitada por el intervalo de tiempo de integración de correlación (CIT) y puede resultar en una detectabilidad mejorada a partir de intervalos de tiempo de integración de correlación "coherentes" que "promedien" adicionalmente los efectos de interferencia y ruido. Para la detección de recepción de sitios múltiples, por ejemplo, para soportar la localización, la duración del intervalo CIT puede ser extendido para incluir cualquier duración de señal que se requiera, para decorrelacionar confiablemente el ruido ó interferencia incoherentes. Esta extensión dentro del intervalo CIT para la recepción de sitios múltiples puede ser obtenida a través de la utilización de la correlación de réplicas adaptadas recibidas desde un sitio remoto ó derivadas localmente, ó conocidas con anticipación en cada sitio, por ejemplo, para un contenido de mensajes de protocolo de comunicaciones específico. En la recepción de comunicación, la duración de los datos puede ser integrada efectivamente en el intervalo de correlación, es decir, el intervalo CIT máximo utilizable, está limitada al intervalo máximo de mensaje comunicado que se conoce por el receptor de correlación con anticipación a la transmisión. Con los patrones de mensaje aleatorios que ocurren con las transmisiones de voz, este CIT máximo para recepción de comunicaciones, es la duración de la señal utilizada para transmitir una unidad de mensaje, por ejemplo, bits ó paquetes de bits.

. Ejemplo: Correlación de "Réplica Adaptada" Inherente en Recepción CDMA ün ejemplo de la capacidad de detección de la función de correlación, se encuentra en los receptores de correlación que son utilizados para recibir señales de comunicación RF de acceso múltiple por división de código (CDMA) . Cuando las señales son similares, el coeficiente de correlación es grande y ocurre la conversión para señales no similares. La función de correlación proporciona los medios para detectar y medir el grado de similitud entre señales, así como el retardo de tiempo entre las señales. En comunicaciones CDMA y de "espectro amplio" similares, cada mensaje digital que será transmitido, es "codificado" a través del uso de una señal de amplitud de banda alta ó de espectro amplio que ya es "conocida" para el receptor, para representar a cada bit (ó par de bits ó paquete de bits) en la corriente de bits del mensaje. Por ejemplo si el mensaje es codificado por medio de bits individuales, entonces puede ser utilizada una señal conocida para representar cada "1" y otras señales conocidas (por ejemplo, la señal de correlación inversa ó complementaria) pueden representar a cada "0". La señal compuesta para la transmisión es formada por medio de encadenar secuencialmente las formas de onda representativas para la secuencia de bits deseada y así, ésta señal es transmitida. De acuerdo con la Especificación de la Norma Provisional de la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones y de la Asociación de Industrias Electrónicas TIA/EIA/IS-95 para sistemas CDMA en los Estados Unidos, las secuencias de bit codificado son transformadas para su transmisión RF utilizando modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK) cuaternaria para representar pares de bits ("00", "01", "10", y "11") . Un receptor de correlación puede correlacionar su propia "réplica adaptada" de los "códigos" de señal, por ejemplo distintivamente aquellos para "1" y "O" ó para los pares de bits, con su señal recibida y así, pueden reconstruir (tal como por medio de remodulación) al mensaje pretendido, creando la corriente de bits que corresponde a las correlaciones grandes de la señal recibida con las réplicas adaptadas inherentes al sistema. Para la transmisión de su corriente de bits de mensaje en particular, cada transmisor utiliza "códigos" únicos ó señales que no se correlacionan bien con aquellas utilizadas por otros transmisores dentro de sistema. Para la recepción de los bits deseados, cada receptor puede correlacionarse con cualquier réplica en uso y así, puede recibir una señal desde cualquiera de los múltiples transmisores en una banda de frecuencia común. Iniciando a partir de las señales de réplica utilizadas por los transmisores, la señal recibida es distorsionada por medio de la conversión a RF en la ubicación del transmisor y es combinada con ruido de interferencia y además distorsionada en la recepción dentro del sitio receptor. La réplica adaptada misma del receptor proporciona una forma muy poco deteriorada de señal transmitida deseada, para utilizarse en el proceso de correlación. 6. Extracción de Correlación y Medición Cuando el proceso de correlación descrito arriba es utilizado para establecer una detección de señal mejorada, éste también puede adaptarse para extraer mediciones poderosas de parámetros de señal diferentes a las diferencias de tiempo de llegada, tales como ángulos de llegada, fuerza de señal y relaciones Doppler por ejemplo, en una modalidad preferida, con el uso de una antena receptora configurada como un "sistema de antenas controlado por fase" de dos ó más elementos (a partir de la cual, las señales elementales son recibidas utilizando osciladores de fase bloqueada, como se describe en la patente '959), las señales, x?(t) y x (t), a partir de los elementos. 1 y 2 dentro de la antena que está dentro de una estación única, pueden ser recibidas por medio de la correlación en un desplazamiento de retardo pequeño (posiblemente variante) tmax(s) con una señal de réplica, x0(t), para obtener la serie de coeficientes Ro?(tmax(s) |s,T) y Ro2(tma?(s) |s,T), respectivamente. Los retardos tmax(s) son "pequeños" en comparación con CIT, T, utilizados para evaluar las correlaciones y son en los desplazamientos de retardo asociados con el extremo de correlación local, en los cuales ocurre la correlación detectada exitosamente. Debido al ruido, la distorsión y a los efectos de propagación de señal (tal como la propagación en trayectorias múltiples) , los valores extremos tmax(s) pueden variar de una correlación a otra. Entonces, a través de las relaciones tales como las descritas en la patente '959, el ángulo de llegada de señal puede derivarse a partir de las diferencias de fase entre los varios coeficientes de correlación de elementos. Esto es, en una manera análoga a la presentada en las descripciones de la patente ' 959 para el análisis de dos elementos, el ángulo de llegada relativo al ángulo del bisector de la línea base entre elementos puede derivarse del "argumento" del promedio complejo sobre un intervalo de tiempo S del producto conjugado de los coeficientes de correlación: sen (AOA -bi sector) — arg ^ J >? x ('„-* M I s, T)RQ2 (tmax (s) | J, T)ds kb en donde k es el número de onda (dos pi dividido por la longitud de onda) de la señal, b es la separación entre elementos (línea base) y la función " arg" en esta solicitud extrae la fase de la correlación (por ejemplo, cero retardo) de los coeficientes de correlación mismos. Otros usos de los resultados de correlación, explotando la detectabilidad y precisión mejoradas que se derivan a partir del procesamiento de correlación, pueden ser aplicados para extraer equivalentemente mediciones de AOA con expresiones alternativas pero relacionadas y equivalentes, tales como aquellas que explotan rápidamente las covarianzas en par entre la multiplicidad de coeficientes de correlación derivables a partir de múltiples señales elementales procedentes de una antena dentro de un sistema de antenas controlado por fase. Consiguientemente, los resultados de la correlación pueden también aplicarse en formación de haz con antenas en sistema controlado por fase, por ejemplo, de la misma manera que la descrita anteriormente para las mediciones de AOA, para obtener todas las ventajas de la separación espacial ("acceso múltiple por división espacial"- SDMA) que resultan por medio de formación en haz para tanto localización, como comunicación. Similarmente, para soportar adicionalmente las determinaciones de localización, los resultados de correlación pueden ser utilizados para extraer mediciones de otros parámetros de señal, tales como mediciones de fuerza de señal, que están relacionados directamente con los coeficientes de correlación, ó relaciones Doppler, que están relacionadas directamente con las razones de carga de las diferencias de tiempo. 7. Procesamiento Autónomo vs . Cooperativo ("Trayectoria Inversa") Con el objetivo de aplicar el proceso de correlación para detectar la unión ó recepción común de una señal de sitios separados y/ó para medir los valores TDOA ó AOA para dos señales separadas recibidas en sitios separados, ambas señales deben estar disponibles en común al correlacionador ó la forma de onda de señal "conocida" debe esta disponible en común a los correlacionadores separados. Para la medición de una dirección de llegada de señal en cada sitio, los resultados de la recepción correlacionadas de señales desde los elementos múltiples "en fase" de su antena direccional receptora, son utilizados para derivar la medición AOA "de control de fase", en la manera discutida arriba y análoga a la descrita en la patente '959. Para la medición de TDOA entre las representaciones de señal recibidas en los sitios, ambas señales son utilizadas en un correlacionador común, ó la forma de onda de señal "conocida" es utilizada en correlacionadores separados, cada uno de los cuales determinando un tiempo de llegada (TOA) a partir del cual puede obtenerse la diferencia por medio de substracción. La Fig. 5 representa la configuración de componentes funcional y los flujos de datos aplicados dentro de una operación autónoma de sitio de sensor en la cual, es utilizada una réplica derivada local 20 ó es almacenada en el procesamiento de correlación, para obtener mediciones AOA ó TOA, como se describe anteriormente y como será elaborado más adelante. En la modalidad representada, el elemento de antena responde a la señal RF y produce el voltaje variante de la señal análoga que es "acondicionado", recibido y enrutado hacia un convertidor análogo a digital (ADC) para su "digitalización" en muestras secuenciales en "series de tiempo". Las mediciones de correlación son derivadas a partir de la correlación digital de las muestras de señal recibidas con la réplica muestreada, modulada, adaptada de la señal transmitida. Como será discutido más adelante, esta operación puede ser aplicada en donde un mensaje conocido ó réplica de corriente de bits, sea usado en correlación con partes conocidas por anticipado de la señal de muestra del canal de acceso/control, ó en donde las secuencias de bits suplementarios, tales como las involucradas con la sincronización de que las comunicaciones, reconocimiento de comandos y/ó gestión de contactos, son utilizadas en correlación con la señal muestra de canal de tráfico/voz. Esta operación puede ser aplicada en donde se utilicen réplicas de pares de bits, en correlacionarse con la señal de canal de voz muestreada (es decir, con todos los formatos de interferencia de aire digital, para obtener TOAs, y con señales CDMA para obtener AOAs) . Cuando pueda alcanzarse una demodulación confiable y puedan garantizarse intervalos CIT extendidos para una precisión de etiqueta de tiempo mejorada, la réplica modulada puede ser derivada localmente a partir de la demodulación de la señal recibida, en analogía con el flujo de demodulación discutido más adelante, para el procesamiento de sitio cooperativo. En cualquiera de los planteamientos para esta operación autónoma, no se necesita ninguna comunicación de "trayectoria inversa" para proporcionar la información de réplica en el soporte del análisis de correlación. Desde luego, la correlación de unión es necesaria para el procesamiento de cualquier señal cuya forma de onda no se conozca por anticipado a su recepción y no pueda derivarse desde la señal recibida. La correlación con la información de réplica obtenible por medio de la demodulación a partir de una recepción fuerte, también puede ser usada para establecer cooperativamente una detección y extraer mediciones de localización a partir una recepción débil que pudiera de otra manera, no ser útil. En sistemas de comunicación "celular", distribuidos, típicos, las señales son recibidas en las estaciones base de célula en ubicaciones de sitio discretas, distribuidos a través de la región geográfica sobre la cual, son provistos los servicios de comunicaciones y las estaciones de célula están enlazadas a través de una red de estructura principal de comunicaciones, hacia la estación central para soportar los servicios de comunicación distribuidos. De manera similar, la Fig. 6 representa la configuración funcional de componentes y los flujos de datos aplicados en la operación cooperativa de sitio de sensor para soportar análisis de correlación de unión de señales potencialmente comunes recibidas en dos sitios separados. En esta operación cooperativa, para su correlación, una representación (digital) de una de las señales, es decir, la más fuerte de las dos si es que son significativamente diferentes en su relación de potencia de señal a ruido (SNR) , es comunicada hacia el sitio en el cual es recibida la otra señal. Este tipo de soporte para la comunicación "trayectoria inversa" de representaciones de señal hacia el sitio común para una correlación de unión, constituye un componente muy caro del sistema de localización típico, que deriva mediciones TDOA para sus determinaciones de localización. La presente invención aplica el almacenamiento y la reducción de datos de réplica para eliminar ó minimizar la carga de comunicaciones de trayectoria inversa. La representación más directa (digital) de una señal es una copia directa de la señal misma (muestreada) . De acuerdo con el teorema fundamental Nyqui st de procesamiento de señal, una señal debe ser muestreada a una razón equivalente a por lo menos dos veces su amplitud de banda de su contenido de información, con el objetivo de representar precisamente este" contenido. En el caso de señales de frecuencia modulada (FM) transmitidas en formato de Sistema Telefónico Móvil Avanzado (AMPS) especificado en la especificación de la Asociación de Industrias Electrónicas/Asociación de Industrias de Telecomunicaciones EIA/TIA-553 y utilizada como la norma del sistema celular "análogo" en los Estados Unidos, los canales de señal son separados por 30 kHz y consiguientemente, pueden ser representados por aproximadamente 60 mil muestras por segundo. Si se desea aproximadamente 50 dB de gama dinámica para cada muestra de la representación de señal, entonces cada muestra deberá ser de 8 "bits ('b')" de información y la representación de señal puede consistir de 480 mil bits (480 Kb) para cada segundo de duración de señal. La comunicación de dicha cantidad de datos para soportar correlaciones de señal es una carga, y el objetivo de la presente invención es el de aliviar ó eliminar esta carga de comunicación de trayectoria inversa, cuando quiera que sea posible. 8. "Réplicas Adaptadas" La presente invención proporciona un método simple y los medios para mejorar la detectabilidad de las señales de comunicación en un sitio ó en múltiples sitios, y para minimizar ó eliminar la necesidad de comunicaciones de trayectoria inversa excesivas para soportar el procesamiento de correlación, utilizado para la detección de llegadas de señal y la derivación de mediciones para la localización de transceptores de comunicación. En particular, la presente invención aplica correlaciones de réplica adaptada efectivas y eficientes, para soportar la óptima detección y medición de parámetros de localización de señal común. En la solicitud del planteamiento de la réplica adaptada, la señal potencial recibida es "conocida" ó derivada en ó provista a cada sitio receptor, cuando la forma de onda transmitida puede ser inferida, ó es comunicada hacia el (los) sitio (s) de correlación como, cuando la(s) forma (s) de onda de señal "desconocida" localmente es recibida e interpretada remotamente. Para una señal recibida remotamente, la presente invención utiliza una forma de "datos reducidos" de la forma de onda comunicada (por ejemplo, la señal demodulada) para soportar eficientemente el procesamiento de correlación con una representación que no requiera de una transferencia entre estaciones de una "imagen de alta fidelidad" de la forma de onda como se transmite. El uso de correlaciones permite la extensión del intervalo de integración de correlación por una duración que exceda significativamente al intervalo utilizado para detectar las unidades individuales ó bits de "comunicación". El uso de representaciones de datos reducidos de las réplicas de señal para soportar las correlaciones, hace obvia la necesidad de comunicar copias de señal completas hacia un sitio común para el procesamiento de correlación. Mas específicamente, en las redes AMPS empleadas en los Estados Unidos, las comunicaciones de unidad móvil ocurren en canales de frecuencia separados a intervalos de 30 kHz y centrados aproximadamente a 835 MHz. Ocurren dos tipos de comunicaciones: aquellas sobre "Canales de Control (CC) " y aquellas sobre "Canales de Voz (VC)". Cada vez que un usuario de unidad móvil teclea un número telefónico en la unidad móvil para ser llamado se inicia una llamada, el procesador incrustado de datos de la unidad móvil provoca que el transceptor transmita un mensaje CC que tiene una duración de aproximadamente 100 milisegundos (mseg) y consiste de bits de datos que son transmitidos por medio de modulación por deslizamiento de frecuencia (FSK) y a una razón de 10 mil bits por segundo (bps), es decir 10 kbps. Similarmente, cuando la unidad móvil es "llamada" por medio de otro llamante, el sistema de comunicaciones "localiza" a la unidad móvil con un mensaje CC y la unidad móvil responde con un mensaje CC FSK que es también aproximadamente de 100 milisegundos de duración y con una razón de información de .10 kbps. En cualquier caso, al recibir la radiodifusión del mensaje CC por la unidad móvil, el sistema de comunicaciones selecciona entonces un Canal de Voz VC para la conducción de la conversación y transmite de vuelta hacia la unidad móvil, un mensaje que asigna al canal de voz seleccionado. Las conversaciones en curso, siguen entonces sobre los canales de voz inicial y subsecuentemente asignados. Las señales de voz son, desde luego, desconocidas de antemano a su recepción y son comunicadas por medio de modulación de frecuencia (FM) en tanto estas ocurren. Antes de su transmisión, las señales de voz son compandidas y filtradas, lo cual reduce aún más la amplitud de banda de las señales que ya están inherentemente limitadas por la gama del conteo de frecuencia de la voz humana. En consecuencia, el mensaje CC inicial que procedente de la unidad móvil es caracterizado típicamente por una señal con una amplitud de banda significativamente más grande que la del canal de voz. Ya que es bien conocido [por ejemplo, Weiss & Weins tein , op . ci t . ] que la precisión con la cual, puede estimarse una medición TDOA, es inversamente proporcional a la amplitud de banda de la señal y a la raíz cuadrada del producto de amplitud de banda tiempo, es el mensaje CC de una unidad móvil que opera bajo normas de comunicación AMPS, .el que proporciona la oportunidad primaria para su localización adecuada a través de técnicas de medición TDOA. De una manera similar a AMPS, las comunicaciones de voz provistas por sistemas de Radio Móvil Especializado (SMR) también son moduladas en FM, en canales de 25 kHz y están en consecuencia, limitadas similarmente en su efectividad por la terminación del valor TDOA. No obstante, al punto en el que la señal de canal de voz soporte la determinación de TDOAs, su réplica para el procesamiento de correlación puede ser representada por, ya sea un segmento de la señal muestreada, como un segmento muestreado de la señal de voz modulada en FM, que puede estar caracterizada por sí misma, por una amplitud de banda que se reduce relativa a la transmisión FM. De hecho, aún el contenido de los datos de la representación de señal de voz muestreada puede ser reducido adicionalmente a través de Codificación Predictiva Lineal (LPC) y compansión de gama dinámica, aunque con suficiente fidelidad para una reconstrucción de forma.de onda FM precisa. Para un mensaje de datos digital tal como un mensaje de control de comunicaciones, el ejemplo más simple de una representación de datos reducida de forma de onda transmitida en el mensaje de datos mismo comunicado, extraído, demodulado. Como se ha mencionado previamente, dicho mensaje puede ser representado por la velocidad binaria promedio relativamente baja de aproximadamente 10 kbps, mientras que la representación de forma de onda transmitida puede requerir de una velocidad binaria mucho más alta. La forma de onda de réplica es construida a partir del contenido de mensaje, a través de la utilización de una transformación de mensaje a forma de onda apropiada para las especificaciones del sistema de comunicaciones de interés en particular. Estas transformaciones incluyen a •varias formas, tales como las formas FSK, QPSK Y DQPSK descritas en EIA/TIA y el otras especificaciones, como se mencionó arriba y será discutido más adelante. La presente invención puede proporcionar eficientemente la ubicación de un transmisor de comunicación inalámbrico, por ejemplo, para una llamada 911 de emergencia hacia un Punto de Contestación de Seguridad Pública (PSAP) , al permitir la detección de correlación de tiempos de llegada de señal (TOAs) y ángulos de llegada de señal (AOAs) de la transmisión CC que inicia la llamada, sin la necesidad de ninguna comunicación de las representaciones de señal, hacia un sitio correlacionador común. Las detecciones necesarias pueden ser cada una derivadas con las correlaciones en sus sitios de recepción respectivos, por medio de utilizar una réplica adaptada de la señal CC que es reconstruida a partir del contenido de mensaje CC reconstruido, detectado en tiempo real ó conocido de antemano. De acuerdo con las normas de formato AMPS [EIA/TIA- 553] para todos los mensajes de control, las señales CC transmitidas inician con un patrón binario de "sincronización", después siguen con bits definidos de información dentro de una secuencia específica que es repetida cinco veces para aumentar la confiabilidad de las comunicaciones y finalmente termina con la detección de errores y los patrones de corrección de bits. Consiguientemente, a pesar de que cada mensaje puede ser compuesto únicamente de números telefónicos llamados y llamantes y de un número de serie de identificación, la recepción y demodulación exitosa del contenido del mensaje proporciona la corriente de datos en cada sitio, desde el cual, puede ser reconstruida la réplica FSK, para una detección y determinación de los parámetros efectivos a través del análisis de correlación. De hecho, es la representación extraída del mensaje de control demodulado la que define a la réplica transmitida y permite su detección y medición paramétricas, para que sean determinados con una potencia y precisión óptimas a través del correlacionador. Ya que la duración del mensaje CC es corta y ya que el mensaje completo puede ser recibido y codificado, toda ó cualquier parte de la réplica puede ser reconstruida para utilizarse en la correlación, para identificar precisamente el tiempo de un instante específico seleccionado dentro del contenido del mensaje (por ejemplo, el extremo del patrón de sincronización ó el inicio del patrón de detección de errores ó el inicio del primer bit dentro de la tercera repetición del contenido de datos). Como se ha mencionado arriba, la precisión de la medición paramétrica es mejorada con el uso de una duración de señal más larga en el proceso de correlación. Con la determinación exitosa de los parámetros relacionados con la ubicación, por ejemplo TOA y/ó AOA, solamente el contenido con muy poca información que describe a los valores de los parámetros medidos y incertidumbres, junto con su sitio y tiempo de medición, necesita ser comunicado hacia un sitio común, en donde las diferencias en los valores TOA, es decir, los valores TDOA, pueden ser calculados y/ó en donde todos los datos paramétricos relacionados con la ubicación pueden utilizarse para estimar la ubicación asociada del transmisor. Un número creciente de sistemas de comunicaciones, está surgiendo en cuanto a que el contenido de voz de las comunicaciones es "digitalizado" y consecuentemente comunicado a través de técnicas tales como acceso múltiple por división de código (CDMA) y acceso múltiple por división de tiempo (TDMA) , en las formas TDMA, ya sea la Norteamericana (NA) TDMA ó la TDMA del Sistema Global para Comunicaciones Móviles (GSM) , en lugar de a través de técnicas analógicas FM de los sistemas AMPS. Similarmente, los dispositivos de comunicaciones de datos inalámbricos tales como aquellos utilizados en sistemas de Datos de Paquete Digital Celular (CDPD) transmiten información digitalizada de acuerdo con las especificaciones de interferencia en el aire que definen a sus formatos individuales de señal de réplica. Con dichos sistemas "digitales", el contenido digitalizado de información de datos ó de voz puede ser utilizado para representar adecuadamente a la forma de onda de la señal, necesitada por la correlación para determinar los estimados deseados de TDOA, AOA, así como otros parámetros de localización. Como ha sido descrito anteriormente, el contenido de información digitalizada puede consistir de una velocidad de información de aproximadamente 10 kbps (10 mil bits por segundo) ó menos, mientras que la representación directa de la forma de onda de señal RF puede constituir varios cientos de miles de bits por segundo (ó un varios millones de bits por segundo, en el caso de señales CDMA con amplitudes de banda codificadas de hasta 1 MHz - un millón de hertz) . Consiguientemente, con la transmisión hacia un sitio común de solamente el contenido reducido de información "digital" en un segmento de las comunicaciones de voz, recibido en sitios separados, el contenido de información puede ser entonces utilizado para reconstruir las formas de onda de señal transmitidas equivalentes para aplicarse en el procesamiento de correlación necesario. 9. Construcción/Reconstrucción Especifica de Réplica Adaptada Para soportar el análisis de correlación, el proceso de reconstrucción de señal es conducido de acuerdo con la especificación de señal apropiada, que define al sistema en particular para la representación de ceros y unos en la corriente de bits de información de cada sistema de comunicaciones. Este proceso de duplicación de señal esta sintetizado en la Fig. 7 y será discutido con mayor detalle enseguida. Como se ha mencionado arriba, las comunicaciones para los canales de control AMPS utilizan transiciones de modulación por deslizamiento de frecuencia (FSK), especificada en EIA/TIA-533. De acuerdo con las técnicas de codificación Manchester, éstas señales utilizan una transición de frecuencia desde 8 kHz por debajo de la frecuencia portadora de la señal para representar un "uno", y una transición desde 8 kHz por encima hasta 8 kHz por debajo de la portadora para representar un "cero". Dichos bits de información son comunicados a una velocidad de 10 kbps para la norma CC AMPS. Para las comunicaciones CDMA descritas en EIA/TIA/IS-95, los bits del contenido del mensaje son primeramente codificados con corrientes de bits "sin correlacionar" únicas para cada transmisor y después son transmitidas como señales QPSK en las que cada par de bits codificados, está representado por una de cuatro fases de cuadratura seleccionadas de la señal transmitida. Mientras que los bits del mensaje ocurren a velocidades de hasta 9600 bps, los "chips" de bits codificados son transmitidos a una velocidad de 1.2288 millones de chips por segundo (Mcps) . Para las transmisiones TDMA de acuerdo con las especificaciones NA TDMA en EIA/TIA/IS-54 , los bits de mensaje ocurren a una velocidad promedio de 7800 bps y son transmitidos en explosiones de tiempo (con acceso por división de tiempo controlado por el sistema de gestión) a una velocidad de explosión de 24.3 mil símbolos por segundo (ksps), en donde los bits del mensaje están representados en pares de símbolos por la técnica de modulación por desplazamiento de fase en cuadratura coherente diferencial (DQPSK) . Con este método, cada par de bits está representado por una transición ó diferencia en fase que es igual a uno de un conjunto de cuatro cambios de fase seleccionados. Similarmente, una forma suavizada de desplazamiento binario DQPSK, llamada modulación por desplazamiento de fase mínima Gaussiana (GMSK) es utilizada para transformar la secuencia de bits a las transmisiones TDMA usadas en el Sistema Global para Comunicaciones Móviles (GSM) [por ejemplo, como se describe por Mi chael Mouly y Marie-Bernaderre Pautet en " The GSM System for Mobile Communi ca tions" , Cell & Sys, 1992. Para transmisiones CDPD, la modulación por desplazamiento de fase mínima Gaussiana (GMSK) es utilizada para la transformación y transmisión de bits de datos de mensaje a una velocidad de 19.2 kbps y las transmisiones son traslapadas dentro de los canales de voz de la configuración AMPS, con su separación de canal de 30 kHz. Cada una de éstas formas de onda de señal de sistema específico puede ser construidas apropiadamente a partir de la corriente de bits de mensaje que se desea transmitir. Consiguientemente, con las representaciones totalmente reconstruidas y filtradas de las formas de onda de señal transmitidas, las señales aplicadas en el procesamiento de correlación poseen la amplitud de banda de señal total que soporta a la detección de señal y a la determinación de parámetros con una precisión óptima. A pesar de la utilización descrita anteriormente de las técnicas de representación de señal de datos reducidos y reconstruidos de réplica adaptada, así como el procesamiento de correlación de réplica adaptada asociado, las comunicaciones de trayectoria inversa que soportan los análisis de correlación pueden ser reducidas significativamente ó aún eliminadas. El procesamiento de correlación de réplica adaptada también permite la integración del procesamiento extendido de los tiempos, para facilitar la detección de los efectos de señal deseados, aún en sitios distantes en ambientes con señales de interferencia fuertes y locales. Consiguientemente, la presente invención mejora significativamente la potencia y eficiencia, así como reduce el costo de implementación de las técnicas de correlación para la detección y medición de parámetros de señal en múltiples sitios, para soportar la localización de transmisores de señal de comunicaciones, tales como los transmisores de comunicaciones inalámbricos en sistemas de comunicaciones celulares.

. Equipamiento y Procesamiento Las configuraciones de equipamiento para la recepción de comunicaciones inalámbricas estándar, para propósitos de localización, estarán ampliamente compuestas de los mismos dispositivos que son utilizados en la implementación de los sistemas de comunicaciones mismos. Por ejemplo, las configuraciones de antena y los componentes de recepción de señal mostrados en las Figs. 5 y 6 pueden ser de hecho las mismas que aquellas aplicadas al proporcionar los servicios de comunicaciones. Los sistemas de antenas controlados por fase utilizados para soportar las mediciones AOA, entre la misma tecnología y pueden ser las mismas que los "sistemas de antenas inteligentes" que están siendo actualmente implementados para proporcionar servicios de comunicaciones de "acceso múltiple por división espacial" en algunas localidades con una capacidad mejorada y reutilización de frecuencia. Para soportar las determinaciones TOA y TDOA de ubicaciones útiles, la digitalización ó muestreo de las señales en los sitios de sensor distribuidos deben ser sincronizadas y etiquetadas en tiempo dentro de (a cual más) medio microsegundo. Esto puede ser obtenido a través del uso de osciladores calibrados, estables, tal como aquellos que están dentro de los relojes de rubidio ó bases de tiempo de los Sistemas de Posicionamiento Global (GPS) , y mantenidos con una recalibración periódica de las normas de temporización en cada sitio de sensor. La estabilidad ó velocidad desplazamiento de la norma del oscilador, determina cuan frecuente debe ser efectuada la recalibración con señales procedentes de ubicaciones conocidas. Similarmente, para la determinación del sistema controlado por fase de ángulos de llegada útiles, debe ser efectuada una recalibración de desplazamientos por diferencia de fase, entre elementos, de equipo específico, pero solamente tan frecuentemente como se necesite para contabilizar la temperatura y otros efectos de desplazamiento ambientales sobre el equipo RF analógico, y la sincronización de tiempo entre sitios debe ser mantenida, pero por aproximadamente sólo un medio de segundo. El procesamiento de señal de correlación digital para la presente invención es similar, ó idéntico en el caso de CDMA, a aquel aplicado en el equipo de recepción "de radio de soporte lógico", empleado para la provisión de servicios de comunicación. Este procesamiento, con los extractores de medición de correlación mostrados en las Figs. 5 y 6, puede ser realizado por medio de dispositivos de procesamiento de señal digital que están especialmente diseñados para el procesamiento de comunicaciones eficientes, ó puede alternativamente ser efectuado con dispositivos de procesamiento de señal para propósitos generales, tales como la tarjeta de multiprocesador escalable, fabricada por Pentek, Inc . , de Upper Saddle River, Nueva Jersey, EUA, y diseñada para utilizar cuatro chips de procesamiento de señal digital TMS320C6201, fabricados por Texas Instrumen ts, Inc . de Dallas , Texas , EUA. En tanto avanzan las capacidades de los medios de procesamiento de señal digital y desciende la relación de precio a desempeño, incrementando más de la funcionalidad conseguida actualmente para el equipo de acondicionamiento de señal análoga, descrita anteriormente, se conseguirá en los dispositivos de procesamiento de señal digital. Con planteamientos de procesamiento de señal digital, se mantiene la integridad de la señal ó se mejora significativamente la señal, a la vez de incrementar funcionalidad y flexibilidad. El flujo de control para la dirección funcional de múltiples sitios de sensor (SS) que por medio del sitio central (CS) , puede estar representado por una modalidad, como se muestra en las Figs. 8A y 8B. En este flujo, el sitio de control distribuye la responsabilidad para obtener y reportar las mediciones relacionadas con la ubicación sobre las llamadas de comunicación de interés (COI) . Los sitios de sensor también reportan la detección de comunicaciones iniciadas sobre los canales de control inverso (RCC) y las asignaciones de canal de voz (VCA) provistas sobre el canal de control de ida (FCC) y subsecuentemente sobre el canal de voz de ida (FVC) por el sistema de comunicaciones hasta la unidad móvil de llamante. En respuesta a las asignaciones de canal de voz (VCA) , los sitios de sensor (SS) coordinan sus asignaciones para reportarlos con el sitio central (CS) y también sintonizan y siguen a las llamadas de comunicación de interés (COI) para producir mediciones en marcha relacionadas con su ubicación para el sitio central (CS) , hasta que el sitio central (CS) termine dicha asignación ó la señal de interés se pierda. En la modalidad mostrada en las Figs. 8A y 8B, las mediciones relacionadas con la ubicación están derivadas desde las señales de voz por sí solas. En una modalidad alternativa, los sitios de sensor pueden monitorear continuamente las señales de control de comunicación para la desviación de las mediciones relacionadas con la ubicación a partir de ellas, cuando éstas ocurren. En dicha modalidad, los sitios de sensor también reportan dichos datos de localización hacia el sitio central (CS) cuando son detectados, al momento de la iniciación de las comunicaciones. A pesar de que la solicitud de los procedimientos de análisis estadístico estándar [por ejemplo, como se describe en Jazwinski , " Stochasti c Processes and Fil tering Theory" , Academi c Press, 1970], las mediciones de diferencia de gama basadas en TDOA y mediciones basadas en AOA de líneas de marcación (LOBs) y su información imprecisa asociada, pueden ser analizados para proporcionar estimados de las ubicaciones y velocidades de la unidad móvil asociada.

- La representación de conocimiento de la información de medición y su imprecisión pueden tomar numerosas formas, tales como vectores de atributo discreto en los cuales, cada elemento del vector representa al valor de un atributo discreto en particular, en donde los valores pueden ser booleanos, íntegros, de punto flotante, ó simbólicos, y elecciones particulares de valores tendrán la confianza de atención; parámetros numéricos continuos con errores estadísticos relacionados; y/ó parámetros de lógica difusa. El procesamiento de evaluación de localización puede emplear cualquiera ó una combinación de • numerosos análisis y sistemas de gestión de incertidumbres, cada uno ajustado a la representación de conocimiento apropiada. Ejemplos de dichos planteamientos de análisis incluyen a estimadores de máximo ó mínimo al cuadrado, algoritmos de asociación de datos de probabilidad, sistemas de rastreo de objetivos múltiples de función de densidad de probabilidad para parámetros continuos, sistemas de gestión de incertidumbres de hipótesis múltiples, sistemas expertos basados en reglas con reglas de producción de confiabilidad múltiple que combinan declaraciones lógicas discretas con información numérica continua, motores de lógica difusa y redes de creencia causal. El método, forma ó implementación específico del análisis que es aplicado para obtener un estimado de la ubicación a partir de datos relacionados con la ubicación, no está sujeto a la presente invención. Los estimados de localización resultantes a partir de dichos análisis pueden ser representados en formatos gráficos, tabulares ó internos de datos en procesador, y pueden ser presentados ó desplegados, ya sea en pantallas íntegras al equipo de recolección de datos y de análisis, como los incluidos dentro del equipo que está distante a dicho equipo. El método, forma y ubicación particular para la representación de los resultados de localización, tampoco está sujeto a la presente invención. El procesamiento y las instalaciones de despliegue requeridas para la ejecución del control y gestión del sitio de sensor, los cálculos de localización y rastreo, el almacenamiento y retiro de los datos de localización y el despliegue e interacción con los usuarios del sistema de localización y de gestión de datos, están listos e implementados con un conjunto integrado de versiones actuales de configuración de computadora personal para aplicaciones generales. Estas configuraciones pueden incluir una red de procesadores y estaciones de trabajo que estén basadas, por ejemplo, en los chips de procesador In tel Pentium ó Power PC de Motorola . De interés para el beneficio del público, las ubicaciones obtenidas a través de la aplicación eficiente de las técnicas anteriores, pueden ser más benéficamente aplicadas para dirigir rápidamente una llamada inalámbrica para asistencia al Punto de Contestación de Seguridad Pública (PSAP) que esté más cercano a la ubicación necesaria ó tenga responsabilidad jurisdiccional para llamadas de ayuda desde esa ubicación. En particular, los datos de medición relacionados con la ubicación derivados a partir de las correlaciones que son efectuadas en los sitios de recepción con réplicas derivadas localmente, ó con réplicas almacenadas de aquellas porciones de los mensajes de control de inicio que son ya conocidas de antemano, puede ser realizado mas rápidamente que el procesamiento que requiere datos de otros sitios después de la recepción de la señal. Consecuentemente, la presente invención puede aplicar adicionalmente las mediciones relacionadas con ubicación, derivadas sin la necesidad de una transferencia cooperativa entre sitios de los datos de réplicas señal, para evaluar mas rápidamente los cálculos de localización y obtener la ubicación del algoritmo de enrutamiento de llamada para dirigir rápida y precisamente la llamada hacia el punto de respuesta apropiada determinado por la ubicación. Los principios, modalidades preferidas y modos de operación de la presente invención han sido establecidos en la especificación anterior. La modalidad descrita aquí debe ser interpretada como ilustrativa de la presente invención y no como restrictiva. La descripción anterior no pretende limitar de ninguna manera la gama de la estructura equivalente disponible para una persona ordinariamente experta en el arte, sino expandir la gama de estructuras equivalentes en maneras que nunca fueron pensadas anteriormente. Pueden hacerse numerosas variaciones y cambios a las modalidades ilustrativas anteriores, sin despegarse del campo y esencia de la presente invención, como será establecido en las reivindicaciones adjuntas. Se hace constar que, con lo relativo a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitada, para llevar a cabo la presente invención, es el que resulta claro a partir de la presente, descubriéndose la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes .

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES Un aparato para localizar un radiotransmisor de comunicaciones móviles, estándar, dentro de un sistema de comunicación celular, caracterizado porque comprende: al menos una primera y segunda estaciones de sensor, cada estación de sensor teniendo una antena y unos medios de acondicionamiento de señal asociados para recibir una señal a partir de un radiotransmisor móvil y un mecanismo de temporización para asignar un intervalo de tiempo a un instante representativo, identificado, de la señal recibida para producir datos de señal recibidos programados; al menos unas primera y segunda unidades de procesamiento de caracterización de señal en las primera y segunda estaciones base, respectivamente, cada unidad de procesamiento de caracterización de señal generando datos de señal duplicados; al menos unas primera y segunda unidades de procesamiento de correlación de señal en las primera y segunda estaciones de sensor, respectivamente, cada unidad de procesamiento de correlación efectuando un procesamiento de correlación de réplica adaptada con los datos de señal recibidos programados y los datos de señal duplicada, para producir parámetros de señal relacionados con la ubicación; un sistema de comunicaciones para comunicar los parámetros es señal relacionados con la ubicación a partir las estaciones de sensor, hacia un sitio central; medios para estimar la posición de un transmisor móvil a partir de los parámetros es señal relacionados con la ubicación; y una salida para indicar la posición estimada del transmisor móvil. El aparato para localizar un radiotransmisor de comunicaciones móviles, estándar, dentro de un sistema de comunicación celular, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los parámetros de señal relacionados con la ubicación comprenden información de tiempos de llegada. El aparato para localizar un radiotransmisor de comunicaciones móviles, estándar, dentro de un sistema de comunicación celular, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los parámetros de señal relacionados con la ubicación comprenden parámetros de diferencias de tiempo de llegada . El aparato para localizar un radiotransmisor de comunicaciones móviles, estándar, dentro de un sistema de comunicación celular, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los parámetros de señal relacionados con la ubicación comprenden información de ángulo de llegada. El aparato para localizar un radiotransmisor de comunicaciones móviles, estándar, dentro de un sistema de comunicación celular, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: la unidad de procesamiento de caracterización de señal, en por lo menos la primera estación de sensor, comprende un mecanismo de reducción para reducir los datos de señal recibidos programados; el sistema de . comunicación comunica los datos de señal recibidos programados, reducidos, entre por lo menos la primera estación de sensor y la segunda estación de sensor; la unidad de procesamiento de caracterización de señal, en por lo menos la segunda estación de sensor, comprende un mecanismo de reconstrucción para reconstruir los datos de señal recibidos programados, reducidos, y para utilizar los datos recibidos programados reconstruidos, como los datos de señal duplicados. El aparato para localizar un radiotransmisor de comunicaciones móviles, estándar, dentro de un sistema de comunicación celular, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los datos de señal duplicados comprenden información de control del sistema de comunicación celular. El aparato para localizar un radiotransmisor de comunicaciones móviles, estándar, dentro de un sistema de comunicación celular, de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la información de control incluye información de bits suplementarios sobre un canal de voz. El aparato para localizar un radiotransmisor de comunicaciones móviles, estándar, dentro de un sistema de comunicación celular, de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la información de control incluye datos de canal de control . El aparato para localizar un radiotransmisor de comunicaciones móviles, estándar, dentro de un sistema de comunicación celular, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque: la unidad de procesamiento de caracterización de señal, en por lo menos una estación de sensor, comprende un mecanismo de reducción para reducir la señal procedente del radiotransmisor móvil y un mecanismo de reconstrucción para reconstruir la señal procedente del radiotransmisor móvil a partir de una representación de datos reducida; y la unidad de procesamiento de correlación de señal, en por lo menos una estación de sensor, correlaciona la señal reconstruida con los datos de señal duplicados. El aparato para localizar un radiotransmisor de comunicaciones móviles, estándar, dentro de un sistema de comunicación celular, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende adicionalmente unos medios para estimar el movimiento del transmisor móvil. Un aparato para medir el ángulo de llegada de una señal procedente de un radiotransmisor, caracterizado porque comprende: una antena de sistema controlado por fase local y unos medios de acondicionamiento de señal asociados, para recibir una señal desde un radiotransmisor móvil; una unidad de procesamiento de caracterización de señal para generar datos de señal duplicados; y una unidad de procesamiento de correlación de señal en la estación de sensor para efectuar un procesamiento de correlación de réplica adaptada, con los datos de señal recibida y los datos de señal duplicados para producir un ángulo de llegada de la señal recibida. El aparato para medir el ángulo de llegada de una señal procedente de un radiotransmisor, de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los datos de señal duplicados comprenden formas de protocolo conocidas con anterioridad de la señal, procedentes del radiotransmisor móvil. El aparato para medir el ángulo de llegada de una señal procedente de un radiotransmisor, de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los datos de señal duplicados comprenden unos datos de señal representativos, derivados a partir de la señal recibida. El aparato para medir el ángulo de llegada de una señal procedente de un radiotransmisor, de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque comprende adicionalmente una antena y una unidad de procesamiento de caracterización de señal, remotos a la antena de sistema de control por fase, la antena remota y la unidad de procesamiento de caracterización de señal generando los datos de señal representativos . El aparato para medir el ángulo de llegada de una señal procedente de un radiotransmisor, de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el procesador de correlación, correlaciona los datos de señal representativos para un tiempo de integración extendido. El aparato de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el procesador de correlación, correlaciona los datos de señal recibidos para producir coeficientes que incorporen la información de fase entre elementos, los cuales son éstos mismos utilizados dentro de una correlación para obtener mediciones del de llegada de la señal (AOA) , de acuerdo con la relación : sen (AOA -bi sec tor) « s.T)ds en donde la diferencia del ángulo de llegada relativa al ángulo del bisector de la línea base entre elementos, está relacionada al "argumento" del promedio complejo sobre un intervalo de tiempo S del producto conjugado de los coeficientes de correlación externos, R0? (tmax (s) | s, T) y Ro2(tmax(s) |s,T); k es el número de onda aproximado de la señal; b es la separación entre elementos (línea base) ; y la función " arg" en ésta solicitud, extrae la fase de la correlación de cero retardo de los coeficientes de correlación mismos . El aparato para localizar un radiotransmisor de comunicaciones móviles, estándar, dentro de un sistema de comunicación celular, de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque los datos de duplicación de señal son seleccionados de entre un grupo consistente en: formas de protocolo conocidas con anterioridad de la señal recibida, datos de señal representativos derivados de la señal recibida, señales de canal de voz, e información digital de datos. Un método para localizar un radiotransmisor de comunicaciones móviles, estándar, dentro de un sistema de comunicación celular, caracterizado porque comprende: recibir una señal desde el radiotransmisor móvil en por lo menos una primera y segunda estaciones de sensor; asignar un intervalo de tiempo a un instante representativo, identificado de la señal recibida, para producir datos de señal recibidos programados; generar datos de señal duplicados en la primera y segunda estaciones base; efectuar un procesamiento de correlación de réplica adaptada con los datos de señal recibidos programados y los datos de señal duplicados, para producir parámetros de señal relacionados con la ubicación; comunicar los parámetros de señal relacionados con la ubicación, desde las estaciones de sensor, hasta un sitio central; estimar la posición del transmisor móvil a partir de los parámetros de señal relacionados con la ubicación, obtenidos en el sitio central; y indicar la posición estimada del transmisor móvil. Un método para medir un ángulo de llegada de una señal procedente de un radiotransmisor móvil, caracterizado porque comprende: recibir una señal desde el radiotransmisor - móvil en una antena de sistema de control de fase local; generar datos de señal duplicados; y efectuar un procesamiento de correlación de réplica adaptada con los dato.s de señal recibida y los datos de señal duplicada, para producir un ángulo de llegada de la señal procedente del radiotransmisor móvil, en la antena de sistema de control de fase local. Resumen de la Invención Son utilizadas técnicas de procesamiento de correlación de réplica, y reconstrucción y reducción de datos de señal representativos asociados, para detectar señales de interés y obtener mediciones robustas de parámetros de señal recibidos, tales como diferencias de tiempo de llegada de señal y ángulo direccionales de llegada, que pueden ser utilizados para estimar la ubicación de una fuente de señal de comunicaciones celular. La nueva utilización dentro de la presente invención del procesamiento de correlación de señal para localizar transmisores de comunicaciones. Esto permite una precisa y eficiente extracción de parámetros para una señal en particular, aún cuando una banda de frecuencia que contiene múltiples transmisiones recibidas, tal como ocurre con las comunicaciones de acceso múltiple por división de código (CDMA) . El procesamiento de correlación, descrito aqui, permite adicionalmente tiempos de integración de procesamiento extendidos, para facilitar la detección efectiva de los efectos deseados de señal de comunicaciones y la medición de duplicación de sus parámetros de ubicación relacionados, aún para las señales de comunicaciones moduladas para transportar conversaciones de voz ó aquellas debilitadas a través de efectos de propagación. Al utilizar las réplicas de señal construidas con anterioridad en el procesamiento de correlación, se permite la eliminación de las comunicaciones entre sitio de las representaciones de señal que soportan al análisis de correlación. Las representaciones de datos reducidas de las señales moduladas para conversaciones de voz, ó para los componentes variables de comunicación de datos, son utilizadas para reducir las comunicaciones entre sitios que soportan al análisis de correlación.