MXPA01009520A

MXPA01009520A - Metodo y sistema para ubicar un subscriptor movil en un sistema de comunicacion de cdma.

Info

Publication number: MXPA01009520A
Application number: MXPA01009520A
Authority: MX
Inventors: David K Mesecher
Original assignee: Interdigital Tech Corp
Priority date: 1999-03-22
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2002-05-14
Also published as: CN1338193A; NO20014539D0; ATE413782T1; CA2489816C; BR9917225A; US6748008B2; US6603800B1; EP1513366B1; HK1041757B; NO326457B1; KR100454309B1; ES2316914T3; DE69922054T2; CN1189056C; ATE282935T1; EP1988736A3; DE69939884D1; US6798824B2; EP1163819B1; EP1163819A1

Abstract

La invencion determina la localizacion geografica de una unidad de suscriptor dentro de un sistema de comunicacion CDMA. Por lo menos una estacion de base transmite una senal de espectro amplio con una secuencia de codigo de chip unica a esa estacion de base. Una unidad de suscriptor recibe la senal de estacion de base y transmite una senal de espectro dispersado con una secuencia de codigo de chip unica sincronizada en tiempo con la secuencia de codigo de chip de la senal de estacion de base recibida. La estacion de base recibe la senal de unidad de suscriptor y compara la secuencia de codigo de chip de la senal de unidad de suscriptor recibida con la senal de secuencia de codigo de chip transmitida por la estacion de base para determinar la localizacion de la unidad del suscriptor.

Description

MÉTODO Y SISTEMA PARA UBICAR UN SUBSCRIPTOR MÓVIL EN UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN DE CDMA.

• CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona generalmente con sistemas de comunicación de acceso múltiple de división de código (CDMA) de espectro difundido. Más particularmente, la presente invención se relaciona con un sistema y método que determina la 10 localización geográfica de una unidad de suscriptor dentro de un • sistema de comunicación CDMA.

DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA ANTERIOR 15 Los sistemas inalámbricos capaces de localizar a un suscriptor actualmente se conocen en la técnica. Una técnica inalámbrica utiliza el sistema de determinación de posición global (GPS) . En GPS, el microteléfono de comunicación recibe • datos transmitidos continuamente desde 24 satélites NAVSTAR. 20 Cada satélite transmite datos que indican la identidad del satélite, la posición del satélite y el tiempo en que fue enviado el mensaje. El mi c r o t e 1 é f on o compara el tiempo en que se recibe cada señal con el tiempo en que fue enviada para determinar la distancia a 25 cada satélite. Utilizando las distancias determinadas entre los satélites y el microteléfono junto con la posición de cada satélite, el microteléfono puede triangular su posición y proporcionar la información a una estación de base de f comunicación. Sin embargo, la incorporación de un sistema GPS 5 dentro de la unidad de un suscriptor incrementa su costo. Otra técnica de localización del suscriptor se describe en la Patente de los Estados Unidos No. 5,732,354. Un teléfono móvil que utiliza acceso múltiple de división de tiempo (TDMA) como su interfase de aire se localiza dentro de una pluralidad de 10 estaciones de base. El teléfono móvil mide la fuerza de la señal -^ recibida desde cada una de las estaciones de base y transmite cada fuerza a cada una de las estaciones de base respectivas. En un centro conmutador móvil, las fuerzas de la señal recibidas desde las estaciones de base se comparan y procesan. El resultado 15 genera la distancia entre el teléfono móvil y cada estación de base. A partir de estas distancias, se calcula la localización del teléfono móvil. Los sistemas de comunicación inalámbricos utilizando flp técnicas de modulación de espectro difundido son cada vez más 20 populares. En los sistemas de acceso múltiple de división de código (CDMA) , los datos se transmiten utilizando un ancho de banda amplio (espectro de difusión) al modular los datos con una secuencia de código de chip pseudoaleatorio. La ventaja que se adquiere es que los sistemas CDMA son más resistentes a la 25 distorsión de señal y a las frecuencias de interferencia en la trayectoria de transmisión en comparación con los sistemas de comunicación que utilizan las técnicas más comunes de acceso múltiple de división de tiempo (TDMA) o de acceso múltiple de • división de frecuencia (FDMA) . 5 El documento EP 0 865 223 A2 es un esquema de estimación de posición para un sistema móvil celular. Se intercambian una primer y segunda secuencias de señal entre la estación móvil y la estación de base. Estas señales pueden ser señales CDMA. Se utiliza una diferencia de fase entre la primera 10 y segunda secuencia para determinar una distancia entre la unidad móvil y la estación de base. Utilizando estaciones de base múltiples, se estiba la posición utilizando triangulación. La Patente de los Estados Unidos No. 5,600,706 es un sistema de posición que utiliza una determinación de alcance en 15 un sistema CDMA. El sistema utiliza señales piloto y diferencia de tiempo de llegada (TDOA) y un tiempo absoluto de llegada (TOA) en la determinación de posición. El documento WO 98/18018 describe la local_zación de • una terminal móvil utilizando dos antenas de un arreglo en un 20 sistema de comunicación de acceso múltiple de división de tiempo. Se utiliza una diferencia de fase en las señales recibidas por las dos antenas para determinar un ángulo desde la línea central de las antenas a la terminal móvil. Se utiliza la fuerza de la señal recibida para estimar la distancia de la terminal. La localización de la terminal se determina utilizando el ángulo determinado y la distancia. El documento W097/47148 describe la determinación de • una posición de una terminal móvil dentro de un sistema celular. 5 Se transmite una señal a un nivel de energía bajo. El nivel de energía se incrementa temporalmente. La señal transmitida al nivel de energía aumentado se utiliza para realizar una medición de posición de la terminal. La Patente de los Estados Unidos No. 5,736,964 describe 10 un sistema CDMA para localizar una unidad de comunicación. Una • estación de base transmite una solicitud de localización a la unidad. La unidad transmite un tiempo de recepción del mensaje a la estación de base. Un grupo de estaciones de base también determinan un tiempo de recepción de una secuencia de símbolo en 15 las transmisiones de unidad. Utilizando las mediciones de tiempo, se determina la localización de la unidad. La Patente de los Estados Unidos No. 5,506,864 describe un sistema para determinar una distancia entre una estación de • base y una unidad remota en un sistema CDMA. La estación de base 20 transmite una señal CDMA de base a la unidad remota. La unidad remota transmite una señal de CDMA remota a la estación de base. La señal CDMA remota tiene su temporización sincronizada para recibir la señal de CDMA de base recibida. La estación de base determina la distancia a la unidad remota al comparar las secuencias de código de chip de la señal de CDMA de base transmitida y la señal CDMA remota recibida. Existe la necesidad por un sistema de localización de unidad de suscriptor móvil más preciso que utilice datos que ya están disponibles en un sistema de comunicación CDMA existente.

DESCRIPCIÓN BREVE DE LA INVENCIÓN Una unidad de suscriptor se localiza geográficamente utilizando una pluralidad de estaciones de base en un sistema de comunicación CDMA inalámbrico. Cada estación de base transmite una primera señal de espectro de difusión que tiene un primer código. Para cada primera señal recibida, la unidad del suscriptor transmite una segunda señal de espectro de difusión que tiene un segundo código. La segunda señal de espectro de difusión se sincroniza en tiempo con su primera señal recibida. Se analiza una respuesta de impulso de cada primera señal recibida para determinar un primer componente recibido. En cada estación de base, se analiza una respuesta de impulso de la segunda señal recibida de la estación de base para determinar un primer componente recibido. Se determina la distancia entre cada estación de base y la unidad del suscriptor. La determinación de distancia se basa en parte en una diferencia en temporización entre la señal recibida y la señal transmitida, y el primer componente recibido determinado para las segundas señales. La localización de la unidad del suscriptor se basa, en parte, en las distancias determinadas, una posición fija de cada estación de base y una estimación de probabilidad máxima. 5 DESCRIPCIÓN BREVE DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una ilustración de un sistema CDMA de la técnica anterior, simplificado. La Figura 2 es una ilustración de un sistema CDMA de la 0 técnica anterior. La Figura 3 es un diagrama de bloques de los componentes principales dentro del sistema CDMA de la técnica anterior. La Figura 4 es un diagrama de bloques de los 5 componentes dentro del sistema CDMA de la técnica anterior. La Figura 5 es una ilustración de una señal piloto global y una señal piloto asignada que se comunican entre una estación de base y una unidad de suscriptor. La Figura 6 es un diagrama de bloques de una primera 0 modalidad de la presente invención utilizando por lo menos tres estaciones de base. La Figura 7 es una ilustración de la localización de una nueva unidad de suscriptor utilizando la primera modalidad de la presente invención con por lo menos tres estaciones de base. ^^^^^&&& ___s_a--_a- ,.

La Figura 8 es un diagrama de bloques de una segunda modalidad de la presente invención que muestra los componentes utilizados en una unidad de suscriptor. La Figura 9 es una ilustración de localización de una unidad de suscriptor utilizando la segunda modalidad de la presente invención, con dos estaciones de base. La Figura 10 es una ilustración de la localización de una unidad de suscriptor utilizando la segunda modalidad de la presente invención con más de dos estaciones de base. La Figura 11 es una ilustración detallada de la tercer a modalidad de la presente invención que tiene una estación de base con antenas múltiples. La Figura 12 es una ilustración de la tercera modalidad que tiene una estación de base con antenas múltiples. La Figura 13 es un diagrama de bloques de los componentes utilizados en la tercera modalidad. La Figura 14 es una ilustración de trayectorias múltiples. La Figura 15 es una gráfica de una respuesta de impulso típica de componentes de trayectorias múltiples. La Figura 16 es un diagrama de bloques de los componentes dentro de una cuarta modalidad que se corrige para trayectoria múltiple.

DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Las modalidades preferidas se describirán con referencia a las figuras de dibujos en donde números similares representan eleme ntos similares a través de las mismas. En la Figura 1 se muestra un sistema simplificado de comunicación CDMA. Una señal de datos con un ancho de banda dado se mezcla con un código de difusión generado por un generador de secuencia de código de chip pseudoaleatorio que produce una señal de espectro de difusión digital. Ante la recepción, los datos se reproducen después de correlación con la misr secuencia de código de chip pseudoaleatorio utilizada para transmitir los datos. Cada señal alternada dentro del ancho de banda de transmisión aparece como ruido para la señal que es recuperada. Para sincronización de temporización con un receptor, se requiere una señal piloto no modulada para cada transmisor. La señal piloto permite que los receptores respectivos se sincronicen con un transmisor dado, lo que permite la recuperación de una señal de tráfico en el receptor. En un sistema típico de CDMA, las estaciones de base envían señales piloto globales a todas las unidades de suscriptor dentro de su alcance de comunicación para sincronizar transmisiones en una dirección hacia adelante. Adicionalmente, en algunos sistemas CDMA, por ejemplo, el sistema B-CDMAMR, cada , unidad de suscriptor envía una señal piloto asignada única para sincronizar transmisión. La Figura 2 ilustra un sistema 30 de comunicación CDMA.

• El sistema 30 de comunicación comprende una pluralidad de 5 estaciones de base 36-^, 362... 36n. Cada estación de base 36l r 362... 36n está en comunicación inalámbrica con una pluralidad de unidades de suscriptor 40-, , 402... 40n, las cuales pueden estar fijas o ser móviles. Cada unidad de suscriptor 40l t 402... 40n se comunica ya sea con la estación de base más cercana 36!, o la 10 estación de base 36,. la cual proporciona la señal de comunicación • más fuerte. Cada estación de base 36!, 362... 36n está en comunicación con otros componentes dentro del sistema de comunicación 30 como se muestra en la Figura 3. Una central local 32 se encuentra en el centro del 15 sistema 30 de comunicaciones y se comunica con una pluralidad de unidades de interfase de red (NIU, por sus siglas en Inglés) , 34,., 342... 34n cada NIU está en común: cación con una pluralidad de estaciones portadoras de radio (RCS, por sus siglas en Inglés) , 38,., 382... 38n o estaciones de base 361# 362... 36n. Cada (RCS) 20 38x, 382... 38n o estación de base 36^., 362... 36n se comunican con una pluralidad de unidades suscriptoras 401# 402, 40n dentro de su alcance de comunicación. La Figura 4 muestra un diagrama de bloques de las partes pertinentes de un sistema de comunicación de CDMA de 25 espectro difundido existente. Cada estación de base independiente 36,., 362... 36n genera una señal piloto global única utilizando un medio 42x, generador de código de chip piloto global y un medio 441 de procesamiento de espectro difundido. El medio 42.^ generador de código de chip piloto global genera una secuencia de código de 5 chip pseudoaleatoria única. La secuencia de código de chip pseudoaleatoria única se utiliza para difundir los anchos de banda de las señales resultantes tales como 15 MHZ, como se utiliza en la interfase de aire B-CDMAMR. El medio de procesamiento de espectro difundido modula la secuencia de código 10 de chip piloto global hasta la frecuencia central deseada. La señal piloto global se transmite a todas las unidades 40,. suscriptoras por un transmisor 46-. de estación de base. Un receptor 48x en la unidad 40,_ suscriptoras recibe señales disponibles desde una pluralidad de estaciones de base 15 36lf 362... 36n como se muestra en la Figura 5, la piloto 50,. global se desplaza desde la estación 36 de base a la unidad 40,. de suscriptor y se puede representar como: = d • 2 7 00 c Ecuación (1) El tiempo que la señal se desplaza desde la estación 36x de base a la unidad 40,. suscriptora, xl t es igual a la distancia entre la estación de base 36,. y la unidad 40x suscriptora, dl f 25 dividida por la velocí .d de la luz, c.

Con referencia nuevamente a la Figura 4, un medio 54-, de recuperación de código de chip piloto global dentro de la unidad 40,. suscriptora puede recibir las secuencias de código de chip piloto global desde una pluralidad de estaciones de base 36l f 5 362... 36n. La unidad 40,. suscriptora genera una réplica de la secuencia de código de chip piloto global y sincroniza la temporización de la réplica generada con la señal piloto 50,. global recibida. La unidad 40,. suscriptora también tiene un procesador 82x para realizar las múltiples funciones de análisis 0 de la unidad 40,. suscriptora. La unidad 40,. suscriptora genera una señal 52x piloto asignada utilizando un medio 56,. generador de código de chip piloto y un medio 58,. de procesamiento de espectro de difusión. El medio 56! generador de código de chip piloto asignado genera 5 una secuencia de código de chip pseudoaleatorio con su temporización sincronizada con la secuencia de código de chip piloto global recuperada. Como un resultado, la secuencia de código de chip piloto asignada se retarda por tl; con respecto a la estación de base 36,., 362... 36n. El medio 58! de procesamiento 0 de espectro de difusión genera la señal 52x piloto asignada al modular la secuencia de código de chip piloto asignada hasta una frecuencia central deseada. La señal 52i piloto asignada se transmite a todas las estaciones de base 36!, 36-... 36n dentro de un intervalo para recibir la señal 52x piloto asignada.

La estación 36? de base recibe la señal 52,. piloto asignada con un receptor 62! de estación de base. La señal piloto 52x asignada recibida se desplaza la misma distancia d- que la señal 50! piloto global, como se muestra en la Figura 5. En consecuencia, la señal piloto asignada recibida se retardará en t-. con respecto a la unidad 40? móvil y por 2t- con respecto a la señal piloto 50? global generada en la estación 36! de base. Puesto sue la secuencia de código de chip de la señal piloto 52? asignada respira en la estación 36? de base se retardará por 2t2 con respecto a la secuencia de código de chip de la señal 50,. piloto global generada en la estación 36? de base, el retardo de propagación de ida y vuelta 2t2, se puede determinar al comparar la temporización de las dos secuencias de código de chip. Utilizando el retardo de propagación de ida y vuelta 2t_, la distancia d-, entre la estación 36! de base y la unidad 40! suscriptora se puede determinar por: d- = c • 2t !- 2 Ecuación (2) Si una secuencia de difusión que tiene una velocidad de tiempo de transición entre bitios transmitidos de por lo menos 80ns y el sistema de comunicación tiene la capacidad de seguir l/16th de chip, la distancia d¿ se puede medir con un error de dos metros. =^¿^_______ La Figura 6 es un diagrama de bloques de una primera modalidad de la presente invención. No se requiere hardware adicional en la unidad 40? suscritora. Los únicos cambios se implementan por software dentro del procesador 82! de la unidad del suscriptor y los procesadores 611# 662... 66n, 68, 701# 702... 70n localizados dentro de la estación 36: de base, NIU 34? o central local 32?, precientos 74?, 742... 74n y despachador de ambulancia 76. La unidad 40? suscriptora envía una señal por una estación 35! de base indicando que se ha iniciado una llamada 911 y comienza el protocolo de localización del suscriptor. Ante la recepción, la unidad 40? del suscriptor se sincronizará secuencialmente con su secuencia de código de chip de transmisión a por lo menos tres secuencias de código de chip de estaciones de base. Para permitir la recepción por las estaciones de base 362, 363... 36n fuera del alcance de comunicación normal de la unidad del suscriptor, estas transmisiones se enviarán a un nivel de potencia mayor que el normal temporalmente para superar cualquier algoritmos de control de energía adaptable. Un procesador 66! dentro de cada estación de base 36!, 362... 36n se acopla al medio 64! de recuperación de código de chip piloto asignado y el generador 42-, de código de chip piloto global. El procesador 66? compara las dos secuencias de código de chip para determinar el retardo de propagación de ida y vuelta tl f t2... tn y la distancia respectiva d-, d2... d„ entre la unidad 40? de suscriptor y la estación de base respectiva 361# 362... 36n. Dentro de un NIU 34x o la central 32 local, un i procesador 68 recibe las distancias dl r d2. . . dn desde los 5 procesadores 66?, 662... 66n dentro de todas las estaciones de base 36?, 362... 36n. El procesador 68 usa las distancias dl f d2. . . dp para determinar la posición de la unidad 40? del suscriptor, como sigue. Mediante el uso de la longitud y latitud conocidas de 10 tres estaciones de base 36?, 362... 36n y las distancias ^P d1, d2. . . dn , se determina la localización de la unidad 40? del suscriptor. Como se muestra en la Figura 7 mediante la utilización de tres distancias dl f d2. . . d3 , se construyen tres círculos 78!, 782- 783 radios 801# 802, 803. Cada círculo 78?, 782, 15 783 se centra alrededor de la estación 78?, 782, 783 de base respectiva. La intersección de los tres círculos 78?, 782, 783 es la posición de la unidad 40? del suscriptor. Utilizando coordenadas Cartesianas, la longitud y latitud que corresponde a cada estación de base 36?, 362... 36n se 20 representa como Xa, Yn, en donde Xn es la longitud e Yp es la latitud. Si X, Y representa la posición de la unidad 4Ü! de suscriptor, utilizando la fórmula de distancia, se obtienen las siguientes ecuaciones: (X1 -X)2+ (Y1 -Y)2 = d 2 Ecuación (3 ) (X2-X)2+ (Y2-Y)2 = d22 Ecuación (4 ) (X3 -X)2+ (Y3-Y)2 = d32 Ecuación (5 ) 5 En la práctica, debido a errores pequeños en el cálculo de las distancias dl f d2. . . d3 , no se pueden resolver las Ecuaciones 3, 4 y 5 utilizando álgebra convencional. Para compensar los errores, se utiliza una estimación de probabilidad 10 máxima para determinar la posición como es bien conocido por <^p aquellos expertos en la técnica. Para precisión aumentada, se pueden utilizar las estaciones de base adicionales 364, 365... 36n para calcular distancias adicionales para inclusión en el análisis de estimación. 15 La localización de la unidad del suscriptor se envía a través del sistema 30 de comunicación a por lo menos una comisaría policial 74?, 742... 74n y un despachador 76 de ambulancia. Un procesador 70., dentro de cada comisaría policial 741# 742... 74n y el despachador 76 de ambulancia recibe la 20 localización de todas las llamadas 911 que se originan en el sistema y muestran la localización de un monitor 12-, de computadora convencional. La exhibición comprende una lista de todas las llamadas 911 y las direcciones en un mapa geográfico.

Un enfoque alternativo reduce el número de procesadores al transmitir datos sin tratar a través del sistema 30 de comunicación y procesar los datos sin tratar como un sitio único. fl La Figura 8 es una segunda modalidad de un sistema de 5 localización. Por lo menos dos estaciones de base 36-., 362... 36n tienen su temporización interna sincronizada entre sí y transmiten sus señales 52lf 522... 52n de piloto global respectivas con secuencias de código de chip sincronizadas en tiempo. La unidad 40x suscriptora recibe las señales piloto 52,., 522... 52n 10 globales. Si" embargo, las señales piloto 521# 522... 52n globales P recibidas no están sincronizadas. La piloto 52,. global desde una primera estación 36? de base se desplazará una distancia d- y está retrasada por t2. La piloto 522 global desde la segunda estación 362 de base se desplaza una distancia d2 y está retardada por t2. 15 La unidad 40! de suscriptor recupera cada secuencia de código de chip de piloto global de estación de base con su medio 54? de recuperación de código de chip piloto global. Un procesador 82,., dentro de la unidad 40? de suscriptor se acopla a cada medio 54!, 522... 54n de recuperación de código de chip piloto global. El 20 procesador 82,. compara las secuencias de código de chip de cada par de secuencias de código de chip piloto y calcula las diferencias de tiempo ?t1# ?t2 ... ?tn entre las secuencias, como sigue. Dentro de la unidad 40,. de suscriptor, las secuencias 25 de código de chip utilizadas por cada estación 36x, 362... 36n de base se almacenan. Después de sincronización con la primera piloto 36! de estación de base, el procesador 82? almacenará en donde se obtenga la sincronización de secuencia. Este proceso se repite para otras estaciones de base 362, 363... 36n. El proceso de sincronización se puede realizar secuencialmente (sincronización con la primera secuencia de código de chip de estación de base y después son la segunda, etcétera) o bien el paralelo (sincronización a todas las estaciones de base al mismo tiempo) . Mediante la utilización de una diferencia de tiempo relativa entre tl f t2, ... tn, cada secuencia de código de chip de estación de base y el conocimiento de que cada piloto de estación de base ha sido enviada al mismo tiempo, con las dos estaciones de base, las diferencias de tiempo se calculan como sigue: ?t2 = t_-t_ Ecuación (6) ?t2 = t3 - t2 Ecuación (7) Las diferencias de tiempos ?t_, ?t2... ?tn se transmiten a por lo menos una de las estaciones de base 36?. Por lo menos una estación de base 36i recupera los datos de diferencia de tiempo de las señales recibidas utilizando el medio 84! de recuperación de diferencia de tiempo. Los datos de diferencia de tiempo se envían con los datos dx de distancia a través del sistema ?de comunicaciones a un procesador 68. El procesador 68 determina la posición de la unidad 40? de suscriptor utilizando los datos ?tx, ?t2... ?tn de diferencia de tiempo y los datos dl f d2. . . d„ de distancia, como sigue. Utilizando información de únicamente dos estaciones de base 36!, 362, como se muestra en la Figura 9, el procesador utiliza las distancias d-, d2 para crear dos círculos 78,., 782. Utilizando la diferencia de tiempo, ?t_, se puede construir una hipérbola 86!, como sigue. Todos los puntos a lo largo de la hipérbola 86! reciben las señales 52,., 522 de piloto global desde las estaciones 361# 362 de base sincronizadas con la misma diferencia de tiempo, ?tx. La diferencia de tiempo ?tx se puede convertir a una diferencia de distancia ?dx al sustituir ?tx por t1 y i^d1 por dx en la Ecuación 1. Utilizando la fórmula de distancia y X, Y como la posición de la unidad 40? de suscriptor, se obtiene la siguiente ecuación: ? ! =^( (XX??--XX))22 ++((YY?r-YY))22-. / í((X2-X) +(Y2-Y)2 Ecuación (8) Mediante la utilización de la Ecuación 8 con las Ecuaciones 3 y 4 en una estimación de probabilidad máxima, se puede determinar la posición de la unidad 40-. del suscriptor. La posición de la unidad del suscriptor subsecuentemente se envía a la comisaría policial 74i# 742 ... 74n y policía más cercano y al despachador 76 de ambulancia en el área celular. Para una precisión mejorada, se utilizan estaciones de base adicionales 36,., 362... 36n. La Figura 10 muestra la invención 5 utilizada con tres estaciones de base 36? 362... 363. Se utilizan las distancias dl f d2, d3 para crear tres círculos 78?, 782... 783.

Utilizando las diferencias de tiempo ?tx, ?t2, se construyen dos hipérbolas interceptantes 86?, 862. Con una estimación de probabilidad máxima, se calcula la posición de las unidades del 10 suscriptor con dos hipérbolas 86!, 862 y tres círculos 78?, 782... ?^ 783 lo que proporciona mayor precisión. Como se muestra en la Figura 8, la unidad 0^ de suscriptor se requiere que procese cada secuencia de código de chip piloto global para determinar las diferencias de tiempo ?tx, 15 ?t2 ... ?tn. Una solución alternativa remueve el procesamiento de la unidad 40? de suscriptor. Con referencia a la Figura 6, la unidad 40? móvil sincronizará la piloto asignada a una de las secuencias de código jA de chip piloto globales de la estación de base, de manera que la 20 estación 36! de base más cercana se retardará en t_ . La piloto 50? asignada se transmite a todas las estaciones de base 36!, 362... 36n. La piloto 50,. asignada recibirá en cada estación de base un retardo respectivo t2 + t2, t2 + t2, tz + t3. Cada estación de base 36?, 362... 36n se enviarán la secuencia de código de chip 25 retardada junto con la distancia calculada a un procesador 68 localizado en un NIU 34x de la central 32 local. El procesador 68 calculará las diferencias de tiempo At^, ?t2 ... ?tn al comparar las secuencias de código de chip piloto asignadas recibidas. Puesto que todas las secuencias de código de chip piloto 5 asignadas se retardan por 1 , el retardo x1 cancelará las diferencias de tipo resultante ?fc1# ?t2 ... ?tn. En consecuencia, la unidad 40x de suscriptor se puede localizar utilizando las hipérbolas 86!, 862- como se ha descrito previamente. Otra modalidad, que se muestra en las Figuras 11, 12 y 10 13, utiliza una estación de base 36? con antenas múltiples 881# .P 882... 88n. Dos de las antenas 88?, 882 se encuentran a lo largo de una línea central 92 a una distancia conocida, 1 , separadas - o se muestra en la Figura 11. Ambas antenas 88!, 882 reciben la señal piloto asignada 90x, 902 de la unidad suscriptora 40_. Sin 15 embargo, la antena 882 de manera adicional de la unidad 40! de suscriptor recibe la señal sobre una distancia ligeramente más larga d_ ' y con un ligero retardo con respecto a la antena más cercana 88!. Este retardo resulta en una diferencia de fase de (?) portadora f, entre las señales recibidas en cada antena, como se 20 muestra en la Figura 13. Un procesador 66 utilizando una diferencia de fase de portadora recibida y la secuencias de código de chip recuperada por cada medio de recuperación de código de chip piloto asignado 961# 962... 96n puede determinar la posición de la unidad 40? de suscriptor como sigue. ,ü Como se muestra en la Figura 12, la unidad 40? de suscriptor se localiza a una distancia d- en un ángulo a desde la línea central 92 de las antenas 88?/ 882. Como se observa en la PP escala de la Figura 12, ambas señales piloto asignadas recibidas 5 90?, 902 parecen ser coincidentes. Sin embargo, como se muestra en la Figura 1, las señales de piloto asignadas recibidas 90?, 902 están separadas ligeramente. La señal piloto asignada recibida 90,. regresa a la primera antena 88? y se desplaza a una distancia d1 .

La señal piloto asignada recibida 902 regresa a la segunda antena 10 882 desplazándose una distancia ligeramente más grande d_ ' . Como .p se muestra en la Figura 11, la diferencia entre las dos distancias d_, d2 ' es una distancia m . Puesto que las distancias dl f d2 ' entre las antenas 88?, 882 y la unidad de suscriptor 40x es mucho más grande que la 15 distancia 1 entre las antenas 88!, 882, ambas reciben las señales piloto asignadas 90?, 902 y siguen trayectorias aproximadamente paralelas. Al construir un triángulo recto utilizando un punto 94 el cual es la distancia d2 desde la unidad 40? del suscriptor, como se muestra en la Figura 11, el ángulo « se puede determinar • 20 por la siguiente relación geométrica: « = COS-1 (m/i; . Ecuación (9) La distancia m se puede determinar utilizando la diferencia de fase portadora f, entre las dos señales recibidas 90!, 902, como sigue: f-? m = Ecuación (10) 2p La distancia m es igual a la diferencia de fase entre las dos señales f en radianes multiplicado por la longitud de onda de la señal, ?, dividido entre 2p. La longitud de onda, ?, se puede derivar de la frecuencia conocida f de la señal piloto asignada, como sigue: ? = c/f. Ecuación (11) El procesador 68 también compara las secuencias de código de chip del medio 42-. generador de piloto global con la secuencia de código ae chip piloto asignada recuperada para determinar la distancia d_, como se muestra en la Figura 6. Utilizando tanto el ángulo « como la distancia d_, el procesador 661 localiza la unidad 40,. de suscriptor utilizando geometría sencilla. Existen muchas técnicas bien conocidas por aquellos expertos en la técnica para eliminar la ambigüedad entre las posiciones por encima y por debajo de las antenas 88!, 882- Una de tales técnicas es utilizar antenas que utilicen sectorización.

Subsecuentemente, se envía la localización de la unidad del suscriptor a las comisarías policiales 74lf 742 ... 74n y al despachador 76 de ambulancias. Se pueden utilizar antenas P adicionales para mejorar la precisión del sistema. 5 Una modalidad alternativa utiliza más de una estación de base 36?, 362... 36n. Un procesador 68 que se localiza dentro de una NIU 341 o una central 32 local recolecta la información de distancia y ángulo desde más de una estación de base 361# 362... 36n así como las diferencias de tiempo ?t!, ?t2...?ta entre las 10 estaciones de base 36?, 362... 36n. Utilizando la técnica de PP estimación de probabilidad máxima, el procesador 68 determina una posición más precisa de la unidad 40? de suscriptor. Una cuarta modalidad corrige para trayectorias múltiples. La Figura 14 ilustra una trayectoria múltiple. Una 15 señal tal como una señal piloto global se transmite desde una estación 36! de base. La señal sigue una multitud de trayectorias 98!, 982... 98n entre la estación 36x de base y la unidad 40! suscriptora. La Figura 13 es una gráfica que muestra la respuesta 20 136 de impulso de los componentes de trayectoria múltiple recibidos. Puesto que cada componente de trayectoria múltiple recibido se desplaza en una trayectoria única, llega a un receptor con un retardo de propagación determinado por la longitud de la trayectoria 98!, 982... 98n. La respuesta 106 de 25 impulso muestra la magnitud de señal colectiva de la totalidad de los componentes de trayectoria múltiple recibidos en cada retardo de propagación. Las técnicas de localización de unidad de suscriptor descritas previamente establecen la suposición de que la unidad 5 40! de suscriptor se sincroniza con la línea del componente 98x de trayectoria múltiple de observación que se desplaza a una distancia d1 . Sin embargo, si la unidad de suscriptor se sincroniza con un componente 98?, 982... 98n de trayectoria múltiple que no es una línea de visión, el cálculo de distancia 10 será un error debido al retardo MDi, como se muestra en la Figura # 15. La Figura 16 es un sistema xe corrección para errores que resultan de trayectoria múltiple. La piloto 50? global se envía desde la estación 36? de base a la unidad 40x suscriptora. 15 La unidad 40x suscriptora recolecta la totalidad de los componentes de trayectoria múltiple utilizando un receptor 102? de trayectoria múltiple, como se describe en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 08/669,769, Lomp et al. Un jflb procesador 82x dentro de la unidad 40? de suscriptor analiza la 20 respuesta 100 de impulso de la señal 50? de piloto global recibida. Puesto que la línea del componente 98? de trayectoria múltiple de visión se desplaza la distancia d. más corta, el primer componente 98x recibido es la línea del componente de 25 visión. Si la línea del componente de visión no se recibe, el primer componente 98x recibido será el más cercano y, en consecuencia, la mejor estimación disponible para el componente de línea de visión. El procesador 82? compara la secuencia de código de chip del componente 98? recibido primero con la secuencia de código de chip utilizada para sincronizar la secuencia de código de chip piloto asignada. Esta comparación determina el retardo debido a trayectoria múltiple, MD^ El retardo de trayectoria múltiple, MDX, se transmite a la estación de base 36!. Un procesador 66?, y un receptor 104? de trayectoria múltiple, dentro de la estación de base 36? realiza el mismo análisis sobre la señal piloto asignada recibida. Como un resultado, el retardo de trayectoria múltiple, MD2, de la señal piloto asignada, se determina. Adicionalmente, el medio 106! de recuperación de retardo de trayectoria múltiple recupera el retardo MDX de trayectoria múltiple de la señal piloto global transmitida para uso por el procesador 661. El procesador 66? compara la secuencia de código de chip piloto glooal generada con la secuencia de código de chip piloto asignada recuperada para determinar el retardo 2t2 de propagación de ida y vuelta. Para corregir la trayectoria múltiple, el procesador 662 resta tanto el retardo MDX de trayectoria múltiple de la señal piloto global como el retardo MD2 de trayectoria múltiple de señales piloto asignadas a partir del retardo 2t2 de propagación de ida y vuelta calculado. El retardo de propagación de ida y vuelta corregido se utiliza para determinar la posición de la unidad del suscriptor en una de las técnicas, como se ha descrito previamente. Aunque la invención se ha descrito en parte por la elaboración de una referencia detallada de ciertas modalidades 5 específicas, se considera que tal detalle es instructivo en vez de restrictivo. Se apreciará por aquellos expertos en la técnica que pueden realizarse muchas variaciones en la estructura y modo de operación sin apartarse del alcance de la invención, como se describe en las enseñanzas en la presente. •

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para localizar geográficamente una ? unidad de suscriptor utilizando una pluralidad de estaciones de 5 base en un sistema de comunicación inalámbrico CDMA, cada estación de base transmite una primera señal de espectro difundida que tiene un primer código, para cada primera señal recibida, la unidad de suscriptor transmite una segunda señal de espectro difundida que tiene un segundo código a la estación de 10 base de la primera señal recibida sincronizada en tiempo con la Mm primera señal recibida, el método está caracterizado porque: para cada primera señal recibida en la unidad de suscriptor que analiza una respuesta de impulso de componentes de trayectoria múltiple a la de la primera señal recibida para determinar un 15 primer componente recib^io; en cada estación de base, analizar una respuesta de impulso de componentes de trayectoria múltiple de la segunda señal recibida de estación de base para determinar un primer componente recibido; para cada estación de base, PP determinar una distancia entre la estación de base y la unidad de 20 suscriptor en base, en parte, en una diferencia de temporización entre el segundo código de la segunda señal recibida y el primer código de esa primera señal transmitida de la estación de base, y el primer componente recibido determinado para esa segunda señal recibida de estación de base; y determinar la posición de 25 la unidad de suscriptor en base, en parte, en las distancias determinadas, una posición fija de cada estación de base y una estimación de probabilidad máxima.

2. El método como se describe en la reivindicación 1, 5 caracterizado además porque las estaciones de base están sincronizadas en tiempo entre sí; la unidad de suscriptor determina una diferencia de tiempo de recepción entre las primeras señales recibidas y transmite una representación de la diferencia de tiempo; y la estimación de probabilidad máxima 10 utiliza la diferencia de tiempo determinada para determinar la P localización de la unidad del suscriptor.

3. El método como se describe en la reivindicación 1, caracterizado además porque las estaciones de base están 15 sincronizadas en tiempo entre sí; se determina una diferencia de tiempo de recepción entre cada segunda señal recibida de estación de base; y la estimación de probabilidad máxima utiliza la diferencia de tiempo determinada para determinar la localización de la unidad del suscriptor. 20

4. El método como se describe en la reivindicación 2 o 3, caracterizado además porque se utiliza una fórmula para una hipérbola asociada con cada diferencia de tiempo y una fórmula para un círculo asociada con cada distancia determinada en la 25 estimación de probabilidad máxima.

5. El método como se describe en la reivindicación 1, 2, 3 o 4, caracterizado además porque la transmisión de cada segunda señal está sincronizada en tiempo para el primer componente recibido determinado de su primera señal recibida.

6. El método como se describe en la reivindicación 1, 2, 3 o 4, caracterizado además porque la unidad de suscriptor transmite, para cada estación de base, una representación de una diferencia de tiempo entre un primer componente recibido y un tiempo de sincronización de la segunda señal transmitida de esa estación de base.

7. Un sistema de comunicación CDMA inalámbrico para localizar una unidad suscriptora utilizando una pluralidad de estaciones de base, cada estación de base, transmite una primera señal de espectro difundida que tiene un primer código, para cada primera señal recibida, la unidad de suscriptor transmite una segunda señal de espectro difundida que tiene un segundo código a la primera estación de base de señal recibida, sincronizada en tiempo con la primera señal recibida, el sistema está caracterizado porque: la unidad de suscriptor comprende un medio para cada primera señal recibida, para analizar una respuesta de impulso de componentes de trayectoria múltiple de esa primera señal recibida para determinar un primer componente recibido; cada estación de base comprende un medio para analizar una M&i?ít& « f ' I . — ---M. respuesta de impulso de componentes de trayectoria múltiple de esa segunda señal recibida de estación de base para determinar un primer componente recibido, un medio para determinar una distancia entre esa estación de base y la unidad suscriptora en base, en parte, en una diferencia en temporización entre el segundo código de la segunda señal recibida y el primer código de esta primera señal transmitida de estación de base, y el primer componente recibido determinado para esa segunda señal recibida de estación de base; y un medio para determinar la posición de la unidad suscriptora en base, en parte, en las distancias determinadas, una posición fija de cada estación de base y una estimación de probabilidad máxima.

8. El sistema como se describe en la reivindicación 7, caracterizado además porque las estaciones 36 de base están sincronizadas en tiempo entre sí; la unidad tiene un medio para determinar una diferencia de tiempo de recepción entre las primeras señales recibidas; y n medio para transmitir una representación de la diferencia de tiempo; y la estimación de probabilidad máxima utilizando la diferencia de tiempo determinada para determinar la posición de la unidad del suscriptor.

9. El sistema como se describe en la reivindicación 7, caracterizado además porque las estaciones de base están sincronizadas en tiempo entre sí; el sistema comprende además un medio para determinar una diferencia de tiempo de recepción entre cada segunda señal recibida de estación de base; y una estimación de probabilidad máxima utilizando la diferencia de tiempo 5 determinada para determinar la posición de unidad del suscriptor.

10. El sistema como se describe en la reivindicación 8 o 9, caracterizado además porque se utiliza una fórmula para una hipérbola asociada con cada diferencia de tiempo una fórmula 10 para un círculo asociada con cada distancia determinada en la ^P estimación de probabilidad máxima.

11. El sistema como se describe en la reivindicación 7, 8, 9 o 10, caracterizado además porque la transmisión de cada 15 segunda señal es sincronizada en tiempo a un primer componente recibido determinado de su primera señal recibida.

12. El sistema como se describe en la reivindicación 7, 8, 9 o 10, caracterizado además porque la unidad suscriptora • 20 comprende un medio para transmitir para cada estación de base, una representación de una diferencia de tiempo entre la línea más cercana de componente de visión y un tiempo de sincronización de la segunda señal transmitida de esa estación de base. MÉTODO Y SISTEMA PARA UBICAR UN SUBCRIPTOR MÓVIL EN UN SISTEMA DE COMUNICACIÓN DE CDMGA. RESUMEN La presente invención determina la ubicación geográfica de una unidad de subscriptor dentro de un sistema de comunicación de CDMA. Al menos una estación de base transmite una señal de espectro extendido con una secuencia de código de circuito integrado única a esa estación de base. Una unidad de subscriptor recibe la señal de estación de base y transmite una señal de espectro extendido con una secuencia de código de circuito integrado única sincronizada en tiempo con la secuencia de código de circuito integrado de la señal de estación de base recibida. La estación de base recibe la señal de la unidad del subscriptor y compara la secuencia del código de circuito integrado de la señal de la unidad del subscriptor recibida con la señal de secuencia de código de circuito integrado trasmitida por la estación de base para determinar la ubicación de la unidad del subscriptor.