移动终端设备的直接通信和定位以及应急处理的制作方法

专利名称：移动终端设备的直接通信和定位以及应急处理的制作方法
根据独立权利要求的前序部分，本发明涉及一种移动通信网络系统，一种操作该移动通信网络系统的方法，以及一种在这样的系统中的移动台。特别地，本发明涉及移动终端设备的直接通信和定位以及应急处理。
在某些情况中，通过已知的移动通信网络系统进行通信会受到限制或甚至是不可能的，例如在建筑物内由于信号的衰减，在网络覆盖较低或没有网络覆盖的地区，和/或由于高的通信业务并且仅有有限带宽或有限数量的自由通信信道。在这类情况中，特别是在紧急情况中，需要使用有线电话网络，如果可以，或者使用无线电对讲机。
因此本发明的一个目的是提供一种移动通信网络系统，一种操作该移动通信网络系统的方法，以及一种在这样系统中的移动台，即使是在不利的场合中，该移动台也允许建立用于移动台的通信。另一个目的是保证在紧急情况的场合中能建立通信，并进一步允许对处于紧急情况中的用户的移动台进行定位。另一个目的是使两个或更多个移动台之间能直接通信而不存在为移动网络通信系统的当前装入，特别地不需要使用为移动台和基干通信网络之间通信所保留的网络带宽。
这些发明目的由例如在独立权利要求中限定的系统，方法和移动台来实现。
以下用到的缩写是CHATFREQ聊天频率EMO 应急操作模式GSM 全球移动通信系统GPS 全球定位系统MS 移动用户(人)或移动终端用户设备或站(设备)MSTRACK 移动用户跟踪设备MTM 移动至移动MTMSOS 移动至移动SOSSMS 短消息业务SOS 国际通用求救信号SOSCHAIN 其他MS接收/链接的SOS信令SOSFREQ SOS频率SOSMSG SOS消息SOSPAT SOS图形SOSTON SOS警报音调TRXRPT 中继天线UMTS 通用移动通信系统由基干通信网络提供的至少一个直接通信信道由所述的第一移动台使用，用于与至少一个第二移动台直接通信，由于在移动台之间建立了通信，因此不需要移动台与网络天线的连接。即使是在没有网络覆盖的地理地区，也能建立直接通信，例如在人口稀疏的地区或在建筑物内，在如心脏病发作、抢劫、失火或交通事故等紧急情况中，这种直接通信尤为为有利。对于直接通信信道，可以使用当前移动通信标准中未使用的信道或自由信道，或者使用其他的频带。使用现代集成电路技术，可以极低或甚至是没有明显的附加成本，就能在移动台部件中实现宽带无线电通信。基干网络可根据GSM或UMTS标准，或根据未来通信标准按现有技术已知的结构来构造。
所述的直接通信信道能在所述的系统中预先限定，例如使用未来移动通信标准，由所述的基干通信网络来广播，例如类似于现有的广播业务，在所述的第一移动台预定进程中由所述的基干通信网络来分配，例如始终将移动台打开或当移动台从一个小区或本地区域向另一个小区或本地区域移动时，和/或由所述的基干通信网络根据所述的第一移动台的请求来分配，例如当移动台指示其希望与相邻移动台建立直接通信的时候。
象现有技术那样，当第一移动台请求与第二移动台通过基干网络连接的时候，根据本发明的一个实施例，基干网络能通知第一移动台第二移动台位于附近，例如位于同一小区或本地区域内，并从而在该范围内可以使用以建立直接通信。这降低了人口稠密地区，如城市的中心或其中第二移动台在附近的可能性很大的地区的网络负载。在直接通信信道中发射第一移动台可自动完成而不需要向第一移动台的用户给出任何信息和/或通过对第一和第二移动台的指示来完成。
本发明包括的移动台，不仅能使用用于通信的移动网络，也可以使用类似于无线电对讲机工作的专用频率。无线电对讲机的匿名说和听特点和计算机中所熟知的匿名聊天线路都可以极低成本在用户端使用。该用法可能增加了网络的负载，但比较来说只增加了很少。关于这个用法的基本观点是为了实现移动终端设备之间的直接通信。以下给出的技术细节仅是实现本发明的例子，而不是限制本发明的范围。
(a)每个移动终端设备被赋予在聊天线路中所使用的专用的匿名和可能的匿名代码号和代号。
(b)只有那些被允许的移动台，即向网络注册参加聊天线路的移动台才能使用这一特点。
(c)移动网络广播用于本地区域内的移动至移动通信的聊天线路的频率值。此外，或作为另一个选择，能将聊天线路请求处理(信号交换)与网络一起规定，通过这种形式使网络分配和返回下一个当前聊天线路的频率值给MS。
(d)聊天线路被规定为在一个时刻上只有一个移动终端设备能发送消息。然而，预期会出现消息碰撞并用相关MTM数据协议来加以解决。例如使用不同的、随机选取的虚拟信道、用户识别附加，以及其他协议标识符的方法可以避免这类的碰撞情况。
(e)消息的长度和消息持续时间能被限制以使其他的消息也能在聊天线路中形成。
(f)聊天线路主要是作为印刷的消息交换来考虑，然而也可以相同的方式来使用语音邮件。可执行语音识别技术。
(g)每个消息(语音邮件或数据)带有发射机身份(匿名或实名)，这样在干扰邮件的情况中，接收机能通过网络操作员发布不满意见。
(h)网络接收机元件可被布置在网络操作者跟踪聊天线路消息的不同区域中以避免干扰。
(i)网络接收机元件也能允许远距离的聊天者进入到本地区域聊天。然而，在这类情况中需要网络呼叫连接或优选地是与聊天线路地区交换的SMS消息。
(j)聊天线路组的实际区域被限制在所允许的聊天线路频率以及所允许的聊天线路频率上所允许的发送功率所及的范围。
(k)网络操作者能限定属于同一聊天线路并使用同一聊天线路频率和特性的小区组或本地区域组。
(l)在没有网络介入而期望在较宽范围上使用聊天线路组的情况下，可安装中继器，其检测、放大并进一步发送聊天线路频率。
(m)在活跃聊天者的数量增加到某个限制以上的情况中，新的聊天线路请求能接收新的聊天线路频率。
(n)聊天线路移动台通常在待命状态下工作，即不需要有效呼叫的状态。除这种情况外，聊天线路移动台还可工作在请求加入到一个远距离的聊天线路区域的情况。
(o)不只移动电话，还有其他设备，如连接在移动网络上的PC，也能加入聊天线路。
(p)类似于移动网络对SMS的处理，聊天线路处理也能用于远距离聊天线路呼叫方的处理，在呼叫方的聊天线路数据的升级能作为SMS消息被发送回来。
(q)聊天线路频率的分配要能区别于紧急情况的频率。
在移动通信网络系统的保证和监督下，直接通信的可能性以及通过移动设备对专用信号的发送和接收，也同样使MS的处理和精确定位容易，特别是在紧急情况下。
紧急信号能由所述的第一移动台发送，由至少一个所述网络天线中的一个天线接收，和/或由所述的第二移动台接收，所述的紧急信号由定位设备使用，用来对所述的第一移动台定位。如果需要或是有益的，可提供附加网络天线用于发送直接通信信道，和/或用于接收移动台的紧急信号。在基干网络中的应急中心能被通知有关收到的紧急信号的信息，并且救护车或警察能开始搜寻并使用其定位设备对第一移动台定位并迅速对用户救助或援助。本发明的紧急呼叫选项也能在移动台之间没有直接通信可能性的情况下仅通过使用具体的紧急信号的振幅，频率和/或图形向基干网络的天线发送紧急信号来提供。
尽管能通过使用不同的技术，对移动台定位到几十米范围内，例如通过移动终端用户设备本身的测量方法，或通过移动台的GPS，这对于大多数的紧急情况是不够的。例如在摩天大楼内的紧急呼叫的情况下，移动电话的紧急呼叫可能被定位在半径为50米的范围内。但这可能意味着紧急呼叫的位置不在一个有20层和80个房间的大厦里。只有如由本发明所提供的几米的定位才能根据需要及时找出不同。
在紧急情况下，移动台或用户(MS)即移动终端用户设备，能通过呼叫建立和/或通过带有定位信息的SMS应急消息向应急中心发送其地理位置。该地理位置信息由MS本身来确定，例如使用GPS模块或使用信号强度测量方法或定时前进测量方法。此外，移动终端用户设备可以进入到应急操作模式(EMO)并开始在以下的一种或两种模式中操作。
(a)连续地或间隔发送GSM/UMTS SOS频率信号(SOSFREQ)，该信号易于通过外部跟踪设备被跟踪和定位。
(b)连续地或间隔开始发送国际认可的、标准化的、人耳可听到的和/或人耳不可听到的SOS音调(SOSTON)。
以下是可能的选择，一个或多个这类的选择能被结合(a)每个小区或本地区域具有其自己的被分配的SOS频率载波(SOSFREQ)，该SOS频率载波可通过例如系统信息或小区广播而被告知，即被广播到MS。无论何时MS进入EMO，MS连续发送或短间隔发送SOS频率。
(b)一组专用选定的和已分配的频率作为SOS频率被列出。无论何时MS进入EMO，MS能随机地从这些频率中选取任何一个。期望MS通过普通或紧急呼叫建立，或在SMS消息内，通知中心其所选定的SOSFREQ。
(c)在紧急呼叫的情况下，应急中心给MS返回一个SOSFREQ号码，这样MS进入EMO并开始连续或间隔发送该特定的SOSFREQ。
(d)SOSFREQ根据紧急情况类型由终端设备或由应急中心来选择。
(e)MS SOS频率也可由其他移动终端用户设备接收，这样在需要救助的移动台附近的其他移动终端用户设备也能反应。相关的应急消息可以被显示。如果SOSFREQ根据紧急情况的类型被分类，在其他移动终端用户设备上的显示将更具体。
(f)在电池功率显著降低的情况下，进入到EMO的MS将激活处于其附近的另一个移动设备来接收应急发送。然而，应急链接移动终端用户设备不重复该接收请求信号，以避免多次链接和对救助造成误导。
(g)SOSFREQ及其功率电平的选择应使其仅限于在附近发送并且在较远的距离变得衰弱。
选择间隔发送以允许移动终端用户设备在电池用尽前能将SOS信号发送到更远的地方。SMS消息不是实时的但足够快/好以用于所有类型的紧急情况。
除了SOS连续或间隔信号，可预见的SOS图形目录是(a)每个小区或位置区域具有其自己的被分配的SOS频率图形(SOSPAT)，该SOS频率图形可通过例如系统信息或小区广播而被告知，即被广播到MS。无论何时MS进入EMO，MS连续发送或短间隔发送SOSPAT。
(b)一组专用选定的和已分配的图形作为SOS图形被列出。无论何时MS进入EMO，MS能随机地从这些图形中选取任何一个。期望MS通过普通或紧急呼叫建立，或在SMS消息内，通知中心其所选定的SOSPAT。
(c)在紧急呼叫的情况下，应急中心给MS返回一个SOSPAT号码或字符串，这样移动设备进入EMO并开始连续或间隔发送该特定的SOSPAT。
(d)SOSPAT根据紧急情况类型由终端设备或由应急中心来选择。
(e)MS SOS图形也可由其他移动终端用户设备接收，这样在需要救助的移动台附近的其他移动终端用户设备也能反应。此处被限定为移动至移动SOS联系(MTMSOS)。相关的应急消息将被显示。
(f)在电池功率显著降低的情况下，进入到EMO的MS通过不同的SOS频率或图形，激活处于其附近的另一个移动设备来接收应急发送。然而，应急SOS链接(SOSCHAIN)移动终端用户设备不重复该接收请求信号，以避免多次链接和对救助造成误导。
对于紧急情况，MS能发送由一个附近的BTS-TRX接收的或也可由其他移动设备接收的求救广播消息(MTMSOS)。以下给出了一些可能性(a)SOS消息在特定小区的专门分配的GSM/UMTS广播信道上发送。该消息由其他移动终端用户设备接收并且也由移动网络接收。相关应急消息和识别能被发送、接收、显示。
(b)SOS消息和SOSFREQ一起被发送。
提议使用以下一个或两个功能(a)目前MS支持各种各样的音调作为振铃声。需要选定国际化使用的，认可的、清晰的音调作为SOS告警音调使该音调可区别于任何已有的振铃声，并且当MS用户处于困境当中并需要及时救助的时候能被立即识别。
(b)进入EMO模式的MS开始发送不可听到的SOSTON，使该SOSTON能被外部跟踪装置使用，以对应急需求设备在几米内精确定位。也可以考虑使用对此声音范围敏感的动物。移动或基干网络能广播SOSTON，该SOSTON由特定小区或本区内的MS使用。
进入EMO模式的MS开始连续或间隔发送SOSTON。
即使是在移动设备定位信息不能传送到应急中心的情况下，并且出现紧急情况时，MS也能进入EMO并开始发送SOSFREQ，SOSPAT和/或SOSTON。这些信号可由指定用来对这些信号在几米内定位和解释的外部设备来接收。外部跟踪移动设备(MSTRACK)具有定向天线并能测量近距离的信号强度。
移动的紧急救护队伍能扫描不同的区域(关键区域)以寻找求救(SOS)信号、图形、消息，并分别对这些区域定位。这通过应急中心在紧急救护的同时，与第一次接收到的信息进行比较来执行。
此外，或作为另一个选择，专用网络接收机元件，例如天线，以及相关设备能被放置在紧急事故可能发生的地方。这些网络元件能与应急中心相连以通知中心有关此类告警的出现。
所述的紧急信号由所述的第二移动台传送给所述的网络，例如，如果第一移动台由于其自身的位置和/或低电池功率而不能到达基干网络天线覆盖的范围时，和/或传送给另外的移动台，用于向所述的网络系统传送，例如，如果第二移动台也不能到达基干网络天线覆盖的范围，这样就形成紧急呼叫链路。为了避免混淆，可以采用适当的程序，例如通过用于链接移动台的信号交换协议以保证链接移动台中只有一个向基干网络的应急中心发送紧急呼叫信号。所述的紧急信号可作为无线电信号或作为声频信号，特别地作为超声波信号被发送，这能被例如专用声频设备或警犬听到。
所述的紧急信号以适当的形式包含有关所述的第一移动台的地理位置信息。使用GPS模块或类似的设备，根据第一移动台内的信号强度测量，对由网络天线发射的码的译码，地理位置被第一移动台所知。
不同的紧急信号在振幅，频率和/或图形上不同。例如可使用国际认可的应急频率信道和/或信号图形，例如在航空中用到的应急频率或国际上使用的SOS图形。
每个所述的不同紧急信号与预先限定的紧急情况有关，例如心脏病发作情况中所使用的频率和/图形就不同于交通事故的情况。另外，特别地对于与疾病有关的紧急呼叫，有关移动台用户的专用信息，如以往病史、当前的血液循环值等，可在紧急信号内发送和/或通过并行消息来发送，例如使用SMS业务。
如果在同样的地区在同时有多个MS发送SOS信号，几个可能的答案是，例如
(a)不同的SOSFREQ来自不同的移动终端用户设备(b)不同的SOSPAT来自不同的移动终端用户设备(c)微弱信号，因此仅能在接近附近的地方检测到(d)更高频信号因此仅能在接近附近的地方检测到一种可能的问题是在由其他MS接收SOS信号时会造成一定的恐慌。移动终端用户设备的所有者可以断开对其他MS求救信号的接收。
另一个可能的问题可能随SOSCHAIN而出现。中继发射机移动终端设备的所有者可能很快离开原来需要救助的源而去了另外的区域。中继发射机设备在启动求教呼叫的时候，保留所有需要的信息，如位置、时间、日期等。所有者被通知有关该附加的转发激活，以及附近的遇难信号，可视地，和/或通过声音报警。接收/转发移动台所有者也能被要求呼叫应急中心。
如果多个移动台同时试图接收转发，这可能使定位更困难。因此，应急需要的弱功率移动台和链接移动台之间可以使用信号交换协议，这样就不会有多于所允许数目的移动台接收转发。
本发明并不受限于实际的频带以及高频传输和声传输的范围，因为这些频带分别受到各个国家的控制并需经许可协议许可。然而，理想地是提议使用全球SOSFREQ，SOSPAT，SOSTON协议以在世界范围内使该重要专利申请的使用容易。
移动终端用户设备所有者可能出于好奇，测试或发出虚假的呼叫而使其自己的设备进入EMO。这应被认为是同从奔跑的火车内拽红线那样严重，并应受到严厉的处罚。但作为此处的技术创新和实施的延伸/提议，在此也不鼓励终端用户在没有必要的时候激活EMO。
以下是被提议的实施方式(a)进入EMO的MS保持该模式直到所有电池功率耗尽，即设备上的断开不再起作用。
(b)在EMO内允许呼叫其他MS，但通话时间被限制，以允许SOS信令的连续呼叫。
(c)只能通过应急中心网络操作员才能从EMO中退出。
本发明也涉及如以上描述的并在以下的本发明的各种实施例附图中示出的一种操作移动通信网络系统的方法以及还涉及一种这样的网络系统中的移动台

图1示出了本发明的一个实施例，图2是第一移动台在预置SOSFREQ上进行发送，图3是第一移动台发送预置SOSMSG，以及图4是示出了本发明的聊天线路实施例的实现。
图1示出了本发明的一个实施例，特别地示出了一种移动通信网络系统1，包括多个移动台和一个基干通信网络2，该基干通信网络2带有网络天线TRX1，用于在所述的多个移动台中的第一移动台MS1和所述的基干通信网络2之间建立通信3，其中由所述的基干通信网络2提供至少一个直接通信信道，所述的直接通信信道由所述的第一移动台MS1使用，用于与所述的多个移动台中的至少一个第二移动台MS2直接通信4。在移动通信网络系统1中也实施本发明的操作方法以及根据本发明的一个实施例的移动台MS1。
移动台MS1与基干网络2通信以接收有关MTM通信(聊天线路或紧急情况)频率、信道、图形和/或音调的信息。该信息根据需要，如根据聊天线路请求，在告警呼叫期间或作为对相关SMS消息的响应，被广播或送到移动台中。作为补充或另外的选择，紧急信号或MTM通信信号由基干网络2在TRX2和/TRX3上接收和估计，特别地使用专用网络8，例如由本身具有天线TRX3的应急中心来控制。
根据本发明，移动台MS1使用直接通信4向基干网络2即向网络天线TRX1和移动台MS2发送紧急信号。同时，移动台MS1发送可由，例如内置在汽车5中的可以是移动台本身的MSTRACK设备跟踪到的无线电信号，以及也发送可由人6能听到的声频信号和/或由警犬7能听到的超声信号。使用一个或多个所发送的信号对第一移动台MS1定位。
图1中的MSTRACK仅是符号表示。根据设计，可使用不同类型的定向天线和跟踪设备。例如可使用装备有附加跟踪硬件和软件的专用移动电话或带有其他外部设备，如个人计算机，的移动电话设备。
由基干网络2接收到紧急信号被发送到应急中心，该应急中心本身具有天线TRX3，用于接收紧急信号和/或对警察或救护车导向。
图2是第一移动台MS1在预置SOSFREQ上发送带有对应代码，具有“MEDICAL ALARM”(医疗告警)含义并能提供定位信息的预置SOSPAT，以及同时发送预置SOSTON。第二和第三移动台MS2和MS3接收由于低电池状态或地理环境而不能到达网络天线TRX1的范围的第一移动台MS1的传输，并转发SOSFREQ/SOSPAT给基干网络2，基干网络2向应急中心发出告警以提供在附近的救助。
图3是第一移动台MS1将纯文本“FIRE ALARM”(火警)的预置SOSMSG连同发送者的地址和一些有关火灾的信息发送给附近的第二和第三移动台MS2和MS3。
图4是实施本发明的聊天线路实施例，其中基干网络2的天线TRX1广播聊天线路频率，该聊天线路频率由移动台MS1，MS2，MS3和MS4使用。由第一移动台MS1发送并由第二和第三移动台MS2和MS3直接接收的CHATMSG可通过专用中继天线TRXRPT重复发送以使第四移动台MS4能接收到。定位信息可以包含在紧急信号内。然而，在任何情况下，接收设备，即接收移动终端设备或移动网络或特别的专用网络能够并且具备通过信号强度测量和其他信号特性来对距离进行估计。
权利要求
1.一种移动通信网络系统(1)，包括多个移动台和一个基干通信网络(2)，该基干通信网络(2)带有网络天线(TRX1)，用于在所述的多个移动台中的第一移动台(MS1)与所述的基干通信网络(2)之间建立通信(3)，其特征在于，至少一个直接通信信道由所述的基干通信网络(2)来提供，所述的直接通信信道由所述的第一移动台(MS1)使用，用于与所述的多个移动台中的至少一个第二移动台(MS2)直接通信(4)。
2.如权利要求1的系统，其特征在于，所述的直接通信信道在所述的系统(1)中预定限定，由所述的基干通信网络(2)来广播，在所述的第一移动台(MS1)的预约进程中，由所述的基干网络(2)来分配，和/或由所述的基干通信网络(2)根据所述的第一移动台(MS1)的请求来分配。
3.如权利要求1或2的系统，其特征在于，紧急信号由所述的第一移动台(MS1)来发送，由所述的网络天线(TRX1)中的至少一个来接收，和/或由所述的第二移动台(MS2)来接收，所述的紧急信号由定位设备(MSTRACK，5，6，7)使用，用于对所述的第一移动台(MS1)定位。
4.如权利要求3的系统，其特征在于，所述的紧急信号由所述的第二移动台(MS2)传送给所述的网络(2)，和/或传送给另外的移动台(MS3)用于向所述的网络(2)传送。
5.如权利要求3或4的系统，其特征在于，所述的紧急信号作为无线电信号或作为声频信号，特别是作为超声信号被发送。
6.如权利要求3至5之一的系统，其特征在于，所述的紧急信号包括有关所述的第一移动台(MS1)的地理位置的信息。
7.如权利要求3至6之一的系统，其特征在于，所述的第二移动台(MS2)和/或专门用于接收和估计紧急信号的网络(8)，包括用于估计至所述的第一移动台(MS1)的距离和/或方向，特别地用于估计紧急信号的信号强度和/或其他特性的装置。
8.如权利要求3至7的其中一个的系统，其特征在于，不同的紧急信号在振幅，频率和/或图形上不同。
9.如权利要求3至8的其中一个的系统，其特征在于，每个所述的不同紧急信号与预先限定的紧急情况有关。
10.一种操作移动通信网络系统(1)的方法，该系统包括多个移动台和一个基干通信网络(2)，该基干通信网络(2)带有网络天线(TRX1)，用于在所述的多个移动台中的第一移动台(MS1)和所述的基干通信网络(2)之间建立通信，其特征在于，提供至少一个直接通信信道，用于使所述的第一移动台(MS1)与所述的多个移动台中的至少一个第二移动台(MS2)直接通信。
11.种移动通信网络系统(1)中的移动台，该系统包括多个移动台和一个基干通信网络(2)，该基干通信网络(2)带有网络天线(TRX1)，用于在所述的多个移动台中的第一移动台(MS1)和所述的基干通信网络(2)之间建立通信，其特征在于，所述的第一移动台(MS1)通过使用由所述的基干通信网络(2)所提供的直接通信信道与所述的多个移动台中的至少一个第二移动台(MS2)直接通信。
全文摘要
本发明涉及一种移动通信网络系统(1),包括多个移动台和一个基干通信网络(2),该基干通信网络(2)带有网络天线(TRX1),用于在所述的多个移动台中的第一移动台(MS1)与所述的基干通信网络(2)之间建立通信(3),其特征在于,至少一个直接通信信道由所述的基干通信网络(2)来提供,所述的直接通信信道由所述的第一移动台(MS1)使用,用于与所述的多个移动台中的至少一个第二移动台(MS2)直接通信(4),一种对这样的移动通信网络系统(1)进行操作的方法,以及这种移动通信网络系统(1)中的移动台。特别地用于提供移动终端设备的直接通信和定位以及应急处理。
文档编号G08G1/0969GK1378757SQ00814199
公开日2002年11月6日 申请日期2000年7月25日 优先权日1999年10月12日
发明者塔斯金·萨卡亚 申请人:塔斯金·萨卡亚