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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit
der geografischen Information einer Mobilstation in einem Funk-Kommunikationssystem.
Die Erfindung betrifft auch eine entsprechende Mobilstation, ein
entsprechendes Funk-Kommunikationssystem
und einen Standortbestimmer eines Funk-Kommunikationssystems.
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In
einem Funk-Kommunikationssystem, z.B. im GSM (Global System for
Mobile Communication) werden Verbindungen zwischen einer Basisstation und
einer Anzahl von Mobilstationen aufgebaut. Die Mobilstationen werden
von Teilnehmern benutzt und können
ihre geografische Lage durch Bewegung der Teilnehmer ändern. Die
Basisstation wird von einem Dienstanbieter betrieben, der den Teilnehmern
auf dem Standort basierende Dienste anbietet. Solche Dienste können z.B.
ortsabhängige
Wettervorhersagen und ähnliches
sein.
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Für diese
auf dem Standort basierenden Dienste ist es erforderlich, dass der
Dienstanbieter den geografischen Standort des entsprechenden Teilnehmers
kennt. Zu diesem Zweck sind mindestens drei Verfahren bekannt, um
den geografischen Standort zu berechnen.
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In
einem ersten Verfahren wird die Tatsache benutzt, dass der vom Dienstanbieter
abgedeckte geografische Bereich in Zellen aufgeteilt ist und dass jede
Zelle eine bestimmte Kennung trägt.
Diese Kennung wird als geografische Information benutzt. Die Kennung
steht sowohl für
die entsprechende Mobilstation als auch für die Basisstation zur Verfügung und
kann daher von dem auf dem Standort basierenden Dienst benutzt werden.
Dieses erste Verfahren ist preiswert, aber nicht sehr genau.
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Ein
zweites Verfahren beruht auf dem ersten Verfahren und umfasst die
folgenden Hinzufügungen.
Z.B. wird die Signalstärke
des Funksignals gemessen, das von der Mobilstation zur Basisstation gesendet
wird. Mit dieser Information ist es möglich, die Entfernung der Mobilstation
von der Basisstation zu berechnen. Ähnliche Messungen und Berechnungen
können
abhängig
von der Laufzeit eines Signals durchgeführt werden, z.B. von der Basisstation
zur Mobilstation und zurück.
Die berechnete Entfernung wird dann zusätzlich zur Zellen-Kennung als
geografische Information benutzt. Dieses zweite Verfahren erfordert
die Ausführung
zusätzlicher
Schritte und verursacht daher im Vergleich zum ersten Verfahren zusätzliche
Kosten. Es ist jedoch genauer als das erste Verfahren.
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In
einem dritten Verfahren wird das Global Positioning System (GPS)
benutzt. Zu diesem Zweck muss in der Mobilstation ein GPS-Empfänger zum Empfang
von GPS-Signalen vorhanden sein. Die geografische Information der
empfangenen GPS-Signale kann dann von dem auf dem Standort basierenden
Dienst benutzt werden. Natürlich
ist dieses dritte Verfahren am genauesten, aber auch am teuersten.
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Ein
Verfahren und ein Standortbestimmer gemäß der Präambel der Ansprüche 1 bzw.
7 ist aus WO-A-98/10307 bekannt.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Berechnung geografischer
Informationen des Standortes der Mobilstation bereitzustellen, das eine
hohe Genauigkeit aufweist, ohne hohe zusätzliche Kosten zu verursachen.
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Gemäß der Erfindung
wird dieses Ziel durch das Verfahren nach Anspruch 1 erreicht. Das
Ziel wird auch durch den Standortbestimmer nach Anspruch 7 und das
Funk-Kommunikationssystem
nach Anspruch 8 erreicht.
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Gemäß der Erfindung
wird die geografische Information der Mobilstation berechnet, ohne
einen GPS-Empfänger
zu benutzen. Es werden jedoch dann gespeicherte Positionen anderer
Mobilstationen, die GPS-Empfänger
benutzen, verwendet, um diese geografische Information anzupassen.
Die Folge ist, dass die hohe Genauigkeit der auf GPS basierenden
Positionen benutzt wird, die Genauigkeit der geografischen Information
zu erhöhen,
die ohne Verwendung eines GPS-Empfängers berechnet wurde. Daher
ist es möglich,
die Genauigkeit der geografischen Information zu erhöhen, wenn
mindestens einige Mobilstationen vorhanden sind, die einen GPS-Empfänger enthalten.
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Es
ist vorteilhaft, die geografische Information auf der Grundlage
einer Kennung einer Zelle zu berechnen, in der sich die Mobilstation
zurzeit befindet. Dies ist eine sehr preiswerte Methode, die geografische
Information zu erzeugen. Die Information wird dann gemäß der Erfindung
angepasst, so dass die geografische Information schließlich sehr
genau wird.
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In
einer vorteilhaften Ausführung
der Erfindung werden Bereiche mit einer höheren Konzentration von Positionen
und Bereiche mit einer geringeren Konzentration von Positionen definiert.
Zweckmäßigerweise
wird die geografische Information der Mobilstation ohne einen GPS-Empfänger so
angepasst, dass sie mehr in einem Bereich mit einer höheren Konzentration
von Positionen ist.
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Weitere
Eigenschaften, Anwendungen und Vorteile der Erfindung werden aus
der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungen
der Erfindung deutlich, die in den Zeichnungen dargestellt sind.
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Die 1a und 1b zeigen
schematische Ansichten einer Ausführung gemäß der Erfindung.
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Die
Erfindung wird nun in Verbindung mit dem GSM (Global System for
Mobile Communication) beschrieben, es wird jedoch betont, dass die
Erfindung ebenfalls in Verbindung mit jeder anderen Art von Zellularfunk-Kommunikationssystem
eingesetzt werden kann.
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Wie
bereits beschrieben, können
Verbindungen zwischen einer Basisstation BS und einer Anzahl von
Mobilstationen MS aufgebaut werden. Die Mobilstationen MS werden
von Teilnehmern benutzt und können
ihren geografischen Standort durch Bewegungen der Teilnehmer ändern. Die
Basisstation wird von einem Dienstanbieter betrieben, der den Teilnehmern
auf dem Standort basierende Dienste anbietet.
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Es
wird angenommen, dass Mobilstationen MS vorhanden sind, die einen
Empfänger
für das Global
Positioning System (GPS) enthalten. Im Vergleich zu der Anzahl von
Mobilstationen MS, die keinen solchen Empfänger haben, kann die Anzahl
dieser Mobilstationen MS klein sein. Es wird jedoch angenommen,
dass die Anzahl wenigstens nicht vernachlässigbar klein ist.
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Wenn
ein Teilnehmer einen auf dem Standort basierenden Dienst mit seiner
Mobilstation MS benutzen möchte,
fordert dieser Dienst die geografische Information der Mobilstation
MS des Teilnehmers an.
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In
einem ersten Schritt wird angenommen, dass die Mobilstation MS des
Teilnehmers keinen GPS-Empfänger
enthält.
In diesem Fall berechnet die Basisstation BS geografische Information
entsprechend dem zweiten Verfahren, wie oben beschrieben. Das bedeutet,
dass die Basisstation BS die Kennung der Zelle bestimmt, in der
sich die Mobilstation MS zurzeit befindet, sowie z.B. die Entfernung
der Mobilstation MS von der Basisstation BS. Diese geografische
Information wird an einen Standortbestimmer weitergeleitet, der
sich im Funk-Kommunikationssystem
befindet.
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Weiterhin
wird angenommen, dass nicht nur eine, sondern eine Anzahl von Mobilstationen
MS ohne einen GPS-Empfänger
die oben beschriebene geografische Information an den Standortbestimmer weiterleitet.
Der Standortbestimmer speichert alle empfangenen geografischen Informationen.
Dies führt
zu einer Situation, wie in 1a skizziert.
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1a zeigt
die Basisstation BS und eine Anzahl von berechneten Standorten von
Mobilstationen MS1 bis MS5. Die Mobilstationen MS1 bis MS5 haben
keinen GPS-Empfänger.
Die Basisstation BS sendet ihre Signale in die Richtungen, wie durch
den Sendewinkel A in 1a definiert. Die Entfernungen d1
bis d5 zwischen den Basisstationen BS und den verschiedenen Mobilstationen
MS1 bis MS5 werden gemessen und entsprechend dem beschriebenen zweiten
Verfahren berechnet. Da es jedoch nur möglich ist, die Entfernung einer
Mobilstation MS von der Basisstation BS zu berechnen und nicht den
speziellen Winkel, an dem sich die Mobilstation MS im Sendewinkel
A befindet, werden in 1a alle berechneten Standorte
der Mobilstationen MS1 bis MS5 nacheinander in einer Linie L mit
ihren jeweiligen berechneten Entfernungen d1 bis d5 gezeigt. Als
Folge davon sind die berechneten Positionen der Mobilstationen MS1
bis MS5 in 1a nur bezüglich der Entfernungen d1 bis
5 korrekt, aber nicht bezüglich
des Winkels, der durch die Linie L gegeben ist.
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Wegen
der Tatsache, dass alle geografischen Informationen im Standortbestimmer
gespeichert werden, ist die in 1a gezeigte
Situation auch im Standortbestimmer vorhanden.
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In
einem zweiten Schritt wird angenommen, dass die Mobilstation MS
des Teilnehmers einen GPS-Empfänger
enthält
und daher in der Lage ist, GPS-Signale zu empfangen. In diesem Fall
leitet diese Mobilstation MS diese GPS-Signale oder die resultierende
geografische Information an den Standortbestimmer weiter. Zusätzlich und
gleichzeitig wird die geografische Information gemäß dem zweiten Verfahren
berechnet, wie oben beschrieben. Das bedeutet, dass die Kennung
der Zelle, in der sich die Mobilstation MS zurzeit befindet, sowie
z.B. die Entfernung der Mobilstation MS von der Basisstation BS berechnet
wird. Diese geografische Information wird auch an den Standortbestimmer
weitergeleitet. Alle Informationen werden im Standortbestimmer gespeichert.
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Wieder
wird angenommen, dass nicht nur eine, sondern eine Anzahl von Mobilstationen
MS mit einem GPS-Empfänger
die oben beschriebene, auf GPS basierende geografische Information
und die auf Zellen basierende geografische Information zum Standortbestimmer
weiterleitet. Dies führt
zu einer Situation, wie in 1b skizziert.
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1b entspricht 1a.
Sie zeigt auch die Basisstation BS und die Mobilstationen MS1 bis MS5.
Wieder haben die Mobilstationen MS1 bis MS5 keinen GPS-Empfänger. Zusätzlich zu 1a zeigt 1b jedoch
eine Anzahl von Positionen G, die sich aus geografischen Informationen
ergeben, die von den Mobilstationen MS gemessen wurden, die einen GPS-Empfänger enthalten.
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Wie
man in 1b sehen kann, sind diese Positionen
G in dem Winkel A der Basisstation BS nicht gleichmäßig verteilt.
Stattdessen gibt es Bereiche mit einer höheren Konzentration der Positionen G
und Bereiche mit einer geringeren Konzentration der Positionen G.
Die Bereiche mit einer höheren Konzentration
können
Straßen
oder ähnliches
sein, und die Bereiche mit einer geringeren Konzentration können Wälder oder ähnliches
sein. In 1b konzentrieren sich die Positionen G
entlang einer Kurve, die z.B. eine gebogene Straße sein kann.
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Der
Standortbestimmer passt nun die Positionen der Mobilstationen MS1
bis MS5, wie in 1a gezeigt, abhängig von
den Positionen G der 1b an. Wie beschrieben, werden
die Positionen der Mobilstationen MS1 bis MS5 aus 1a berechnet, ohne
dass GPS-Empfänger
vorhanden sind, während
die Positionen G in 1b auf der Grundlage von GPS-Empfängern berechnet
werden.
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Im
Allgemeinen werden die Positionen der Mobilstationen MS1 bis MS5
so angepasst, dass sie sich in Bereichen mit einer hohen Konzentration
der Positionen G befinden. Diese Anpassung beruht auf der Annahme,
dass es wahrscheinlicher ist, dass sich die Mobilstationen MS1 bis
MS5 irgendwo z.B. entlang der Straße befinden und nicht im Wald.
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Wie
man in 1b sehen kann, führt dies
zu einer Anpassung der Positionen der Mobilstationen MS1 bis MS5,
so dass ihre Positionen irgendwo in dem Bereich mit einer höheren Konzentration
liegen. Ebenso ist es möglich,
dass die Entfernungen d1 bis d5 auch unter Verwendung der geografischen GPS-Information
anderer Mobilstationen angepasst werden. Mit anderen Worten kann
die Anpassung sich nicht nur auf die entsprechenden Winkel der Positionen
der Mobilstationen MS1 bis MS5 innerhalb des Winkels A der Basisstation
BS beziehen, sondern auch auf die Entfernungen d1 bis d5 dieser
Mobilstationen MS1 bis MS5.
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Mit
anderen Worten bedeutet dies, dass die mit hoher Genauigkeit von
GPS-Empfängern
gemessenen Positionen G dazu verwendet werden, die Positionen der
Mobilstationen MS1 bis MS5 anzupassen, die ohne GPS-Empfänger und
daher nur mit geringerer Genauigkeit gemessen wurden.
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Die
Anpassung kann auf verschiedene Arten ausgeführt werden. Wie bereits beschrieben,
ist es möglich,
Bereiche mit einer höheren
und einer geringeren Konzentration von Positionen G, die von GPS-Empfängern gemessen
wurden, zu berechnen und die Positionen der Mobilstationen MS in
Richtung der Bereiche mit einer höheren Konzentration anzupassen.
Zusätzlich
dazu ist es auch möglich,
auf der Grundlage der Positionen G statistische Wahrscheinlichkeiten
zu berechnen, die dann dazu benutzt werden können, die Anpassung der Positionen
der Mobilstationen MS durchzuführen.
Ebenso ist es möglich,
mittlere Positionen zwischen den auf GPS basierenden geografischen
Informationen, die von einem GPS-Empfänger einer Mobilstation MS
gemessen wurden, und den auf den Zellen basierenden geografischen
Informationen, die gleichzeitig von dem Standortbestimmer für dieselbe
Mobilstation berechnet wurden, zu berechnen. Auf der Grundlage solcher
mittleren Positionen können
die Positionen anderer Mobilstationen MS, die keinen GPS-Empfänger haben,
angepasst werden.
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Solange
nur wenige von GPS-Empfängern gemessene
Positionen G zur Verfügung
stehen, kann es sein, dass die beschriebene Anpassung der Position
einer Mobilstation MS, die keinen GPS-Empfänger
hat, nur zu einer geringen Verbesserung der Genauigkeit der berechneten
Position der entsprechenden Mobilstation MS führt. Wenn die Anzahl der Positionen
G jedoch ansteigt, erhöht
sich auch die Genauigkeit der berechneten Positionen der Mobilstationen
MS, die keinen GPS-Empfänger
haben. Insofern umfasst die beschriebene Anpassung eine selbstlernende
Komponente, die zu einer steigenden Genauigkeit führt.