DE10031495A1 - Verfahren sowie Vorrichtung zur Positionsbestimmung von Teilnehmergeräten eines Funkkommunikationssystems - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Positionsbestimmung (PO1) mindestens eines Teilnehmergeräts (UE11) eines Funkkommunikationssystems (MCS), bei dem Nachrichtensignale (LS111) für ihre Übertragung nach einem Zeitmultiplexverfahren auf eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen (SL11 mit SL25) verteilt werden. Bei mindestens einem Zeitschlitz (SL11) wird derjenige Zeitbereich (MA), der für die Übertragung von Kanalschätzparametern vorbelegt ist, anstelle dessen zum Senden und/oder Empfangen mindestens eines Messsignals (LCS1) auf der Übertragungsstrecke zwischen dem jeweilig zu ortenden Teilnehmergerät (UE11) und mindestens einer Basisstation (BS1), die der Aufenthalts-Funkzelle (CE1) des Teilnehmergeräts (UE11) benachbart ist, bereitgestellt.

Description

Im Funkkommunikationssystem wie z. B. nach dem GSM oder UMTS Standard kann es in der Praxis ggf. von Interesse sein, den aktuellen Standort bzw. Aufenthaltsort eines bestimmten Teil­ nehmergerätes, insbesondere Mobilfunkgeräts, zu bestimmen. Eine solche Positionsbestimmung könnte beispielsweise für die Routenplanung eines Kraftfahrzeuges oder sonstigen Transport­ fahrzeugs verwendet werden. Genauso könnte es ggf. auch für einen Netzbetreiber wünschenswert sein, z. B. zur Netzoptimie­ rung, Netzsteuerung usw. zu ermitteln, an welchen Orten sei­ nes Funknetzes sich seine Teilnehmer aufhalten. Daneben kön­ nen solche Standortanalysen für Polizei, Sicherheitsdienste, Rettungsdienste usw. ebenfalls von besonderem Interesse sein. Die Anforderungen an eine Positionsbestimmung des je­ weiligen Teilnehmergerätes kann somit vom jeweiligen Teilneh­ mer selbst, als auch von der Netzinfrastrukturseite her kom­ men.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzei­ gen, wie bei einem Funkkommunikationssystem mit Zeitmulti­ plex-Übertragungsverfahren eine Positionsbestimmung des je­ weiligen Teilnehmergerätes in einfacher sowie zuverlässiger Weise ermöglicht werden kann. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dadurch, daß derjenige Zeitbereich bzw. Zeitabschnitt inner­ halb eines Zeitschlitzes mit vorgegebener Zeitschlitzstruktur zum Senden und/oder Empfang mindestens eines Meßsignals be­ reit gestellt wird, und nicht diejenigen Zeitbereiche inner­ halb der Zeitschlitzstruktur, die für die eigentliche Nutzda­ ten bzw. Nachrichtensignal-Übertragung festgelegt sind, sind Störungen bzw. Beeinträchtigungen des eigentlichen Kommunika­ tionsverkehrs weitgehend vermieden. Unzulässig hohe Auswir­ kungen auf die ursprünglich bereitgestellte Funkzellenkapazi­ tät sind somitgehend weitgehend vermieden. Weiterhin ist es nicht erforderlich, zusätzliche Komponenten wie z. B. eine zu­ sätzliche GPS-Einheit (Global-Positioning-System) in das je­ weilige Teilnehmergerät zu dessen Positionsbestimmung zu in­ tegrieren. Die optionale Möglichkeit, im Bedarfsfall eine Po­ sitionsbestimmung des jeweiligen Teilnehmergerätes durchfüh­ ren zu können, vermeidet also weitgehend allzugroße Änderun­ gen in der Netzinfrastruktur sowohl hardware-mäßig als auch software-mäßig betrachtet. Die zusätzliche Implementierung der Positionsbestimmung eines bestimmten, gewünschten Teil­ nehmergerätes, das sich innerhalb der Netzstruktur aufhält, ist somit im Bedarfsfall in einfacher Weise ohne allzugroßen zusätzlichen Aufwand sowohl auf der Netzseite als auch im Teilnehmergerät selbst durchführbar.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Anordnung zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend an­ hand von Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein Funkkommunikati­ onssystem, insbesondere Mobilfunksystem,

Fig. 2 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Möglichkeit zur Bestimmung der örtlichen Lage eines Teilnehmergerätes innerhalb der Funkzellenstruktur des Funkkommunikationssystems nach Fig. 1,

Fig. 3 in schematischer Darstellung die zeitliche Struktur eines Zeitrahmens als Abfolge einer Vielzahl von Zeitschlitzen bei der Zeitmultiplex-Übertragung von Nachrichtensignalen im Funkkommunikationssystem nach Fig. 1,

Fig. 4 in schematischer Darstellung die Laufzeitverhält­ nisse eines Meßsignals in Relation zum Startzeit­ punkts eines der Zeitschlitze der Zeitrahmenstruk­ tur nach Fig. 3, wobei das Meßsignal nach dem er­ findungsgemäßen Verfahren im Funkkommunikationssys­ tem von Fig. 1 zu dem jeweils zu lokalisierenden Teilnehmergerät von mindestens einer Basisstation gesendet wird, die der Aufenthalts-Funkzelle dieses Teilnehmergeräts benachbart ist,

Fig. 5, 6 jeweils in schematischer Darstellung zwei ver­ schiedene Zeitschlitz-Strukturen des TDD-Mode gemäß UMTS-Standard beim Zeitmultiplex- Übertragungsverfahrens des Funkkommunikationssys­ tems nach Fig. 1, und

Fig. 7, 8 jeweils in schematischer Darstellung die er­ findungsgemäße Ausnutzung der vorgegebenen Zeit­ schlitzstrukturen nach den Fig. 5, 6 zur Durch­ führung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Fig. 1 mit 8 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Funkkommunika­ tionssystem MCS, insbesondere Mobilfunksystem, daß eine Viel­ zahl von Basisstationen mit zugeordneten Funkzellen aufweist. Der zeichnerischen Übersichtheit halber sind in der Fig. 1 lediglich 2 Funkzellen CE1, CE2 dieses Funkkommunikationssys­ tems MCS jeweils als Sechseck angedeutet. Jeder Funkzelle wie z. B. CE1, CE2 ist dabei jeweils eine Basisstation wie z. B. BS1, BS2 zugeordnet, d. h. der Funkbereich der jeweiligen Funkzelle wird jeweils durch eine bestimmte, zugeordnete Ba­ sisstation abgedeckt. Die jeweilige Basisstation ist vorzugs­ weise durch mindestens einen Funksender und mindestens einen Funkempfänger gebildet. Sie weist vorzugsweise mindestens ei­ ne Sendeantenne auf. Zusätzlich oder unabhängig zu ihrer Funktion, eine Funkverbindung zu Teilnehmergeräten des Funk­ kommunikationssystems MCS bereitzustellen, kann die jeweilige Basisstation jeweils für die Daten-Nachrichtenübermittlung zu einem etwaig vorhandenen Festnetz sorgen.

Im Funkkommunikationssystem MCS werden Nachrichtensignale ü­ ber mindestens eine vordefinierte Luftschnittstelle zwischen mindestens einem Teilnehmergerät, insbesondere Mobilfunkgerät wie z. B. Handy und mindestens einer Basisstation, vorzugswei­ se nach einem Zeitmultiplex-Vielfachzugriffs-Übertragungs­ verfahren übertragen. Es ist vorzugsweise als Mobilfunksystem nach dem UMTS-Standard (= Universal Mobile Telecommunication System) ausgebildet, insbesondere wird es im sogenannten TDD- Mode betrieben (TDD = Time Devision Duplex). Im TDD-Mode wird eine getrennte Signalübertragung in Up- und Down-Link- Richtung (Up-Link = Signalübertragung vom Mobilfunkgerät zur jeweiligen Basisstation, Down-Link = Signalübertragung von der jeweilig zugeordneten Basisstation zum Mobilfunkgerät) durch eine entsprechende separate Zuweisung von Zeitschlitzen mittels eines Zeitmultiplex-Verfahrens erreicht. Dabei wird nur eine einzige Trägerfrequenz zur Signalübertragung in Up- und Down-Link-Richtung zwischen dem jeweiligen Teilnehmerge­ rät und seiner zugeordneten Basisstation verwendet. Mehrere Teilnehmer in derselben Funkzelle werden vorzugsweise über orthogonale Codes, insbesondere nach dem sogenannten CDMA- Verfahren (= Code Division Multiple Acces) getrennt. Als Teilnehmergeräte sind vorzugsweise Mobilfunktelefone, insbe­ sondere Handys vorgesehen. Daneben können als Teilnehmergerä­ te auch sonstige Nachrichten und/oder Datenübertragungsgeräte wie z. B. Internet, Computer, Fernsehgeräte, Notebooks, Faxge­ räte usw. mit zugeordneter Funkeinheit zum Kommunikationsver­ kehr "on-air", d. h. über mindestens eine Luftschnittstelle Komponenten des Funkkommunikationsnetzes sein. Die Teilneh­ mergeräte können dabei sowohl stationär, d. h. ortsfest im Funknetzt angeordnet sein, als sich auch mobil bzw. portabel, d. h. an wechselnden Orten, aufhalten.

Im aktuellen Funkverkehrszustand des Funkkommunikationssys­ tems von Fig. 1 halten sich in der Funkzelle CE1 beispiel­ haft die beiden Teilnehmergeräte UE11, UE12 auf. Da deren Aufenthaltsfunkzelle CE1 von der Basisstation BS1 aus bedient wird, wird bei Bedarf vom jeweiligen Teilnehmergerät UE11, UE12 zu dieser Basisstation BS1 jeweils eine Funkverbindung aufgebaut und über diese Luftschnittstelle kommuniziert. Die aktive Kommunikationsverbindung zwischen dem jeweiligen Teilnehmergerät UE11, UE12 in der Funkzelle CE1 zur Basissta­ tion BS1 ist in der Fig. 1 jeweils durch ein Funksignal LS11, LS121 angedeutet. In der benachbarten Funkzelle CE2 befindet sich in der Fig. 1 beispielhaft ein einzelnes Teilnehmerge­ rät UE21. Da dieser Funkzelle CE2 die Basisstation BS2 zuge­ ordnet ist, wird bei Bedarf bzw. auf Anforderung eine Funk­ verbindung LS212 zwischen dem Teilnehmergerät und dieser Ba­ sisstation BS2 bereitgestellt. Die beiden Basisstationen BS1, BS2 stehen über Funk oder über Festleitungen mit dem sog. radio network controller zum Daten-Nachrichtenaustausch in Verbindung. Die Basisstationen und der radio network cont­ roller, der der Steuerung und Signalisierung im Funkkommuni­ kations-netz dient, sind dabei im sog. radio network system RNS zusammengefasst. Dies ist in der Fig. 1 durch einen punktierten Rahmen angedeutet. Der radio network controller RNC stellt insbesondere die Signalisierung zu Funktionsblö­ cken höherer Schichten im Funknetz her, was in Fig. 1 durch einen Pfeil AS angedeutet ist. Das radio network system RNS bildet widerum eine Untereinheit im sog. Universal Terrestri­ al Radio-Access-Network UTRAN. Einzelheiten zum Schichtenauf­ bau eines UMTS-TDD-Mode-Funknetzes und dessen Funktionsein­ heiten sind insbesondere in den Spezifikationen 3G TS25.221: "Physical Channels and mapping of Transport Channels onto Physical Channels (TDD)", Version 3.2.0 (2000-03), 3G TS25.305: "Stage 2 funktional Specification of Location Ser­ vices", Version 3.1.0 (2000-03), 3G TS25.224: "Physical Lay­ er Procedures (TDD)" Version 3.2.0 (2000-03), 3G TS25.225: "Physical Layer-Measuremans TDD" Version 3.2.0 (2000-03) an­ gegeben.

Fig. 2 veranschaulicht, wie z. B. für ein Mobilfunkgerät UE31 dessen Ortsposition PO1 insbesondere im UMTS-TDD-Mode des Funkkommunikationssystems MCS ermittelt werden kann. In der Fig. 2 sind drei Basisstationen BS1, BS2 sowie BS3 des Funk­ kommunikationssystems MCS eingezeichnet, denen jeweils Mobil­ funkzellen CE1, CE2 sowie CE3 zugeordnet sind. Innerhalb der jeweiligen Funkzelle ist jeweils eine Basisstation für die Kommunikation mit dem sich dort jeweilig aufhaltenden Teil­ nehmergerät zuständig. Vorzugsweise ist die jeweilige Basis­ station wie z. B. BS1 annäherungsweise im Zentrum der jeweili­ gen Funkzelle wie z. B. CE1 angeordnet. Die Grenzen dieser Funkversorgungsgebiete bzw. Funkzellen CE1 mit CE3 der Basis­ stationen BS1 mit BS3 sind in der Fig. 2 durch Grenzlinien FR13, FR23, FR31 angedeutet. Im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel wird der Einfachheit halber angenommen, daß an diesen Funkzellengrenzen der Übergang des Kommunikationsverkehrs je­ weils insbesondere schlagartig erfolgt, d. h. es wird genau an den Grenzen der Funkzellen ein Wechsel der Zuständigkeit der Basisstationen (= handover) vorgenommen. Hier im Beispiel be­ findet sich in der Funkzelle CE3 als Teilnehmergerät des Funkkommunikationssystems MCS das Mobilfunkgerät UE31, insbe­ sondere Handy, dessen örtliche Position z. B. für einen be­ stimmten Dienst, z. B. Routenplanung für ein Kraftfahrzeug be­ stimmt werden soll.

Das Funkkommunikationssystem MCS arbeitet vorzugsweise nach dem sog. UMTS-Standard (Universal Mobil Telecomunication Sys­ tem). Dabei werden Nachrichtensignale über mindestens eine Luftschnittstelle zwischen dem jeweiligen Teilnehmergerät, insbesondere Mobilfunkgerät und mindestens einer Basisstation in mindestens einer Funkzelle des Kommunikationssystems ins­ besondere nach einem kombinierten TDMA/CDMA Vielfachzugriffs- Übertragungsverfahren übertragen. Um dabei eine Teilnehmerse­ parierung vornehmen zu können, wird vereinfacht ausgedrückt bei der Funkübertragung über die Luftschnittstelle des jewei­ ligen Teilnehmergerätes zur zugeordneten Basisstation (und umgekehrt) eine zeitliche Aufteilung der Nachrichtensignale in eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen mit vorgebbarer Zeitdauer sowie mit vorgebbarer Zeitrahmenstruk­ tur vorgenommen. Mehrere Teilnehmer, die zeitgleich in der­ selben Funkzelle mit der dortigen Basisstation in Kommunika­ tion treten, werden in Kombination zur Zeitmultiplexauftei­ lung zweckmäßigerweise durch orthogonale Codes, insbesondere nach dem CDMA-Prinzip, voneinander hinsichtlich ihrer Nach­ richten-/Datenverbindungen separiert. Detaillierte Angaben zum CDMA-Verfahren sind dabei insbesondere in "CDMA For Wireless Personal Communications: R. Prasad: Artech House Publishers, London-Boston; ISBN 0-89006-571-3; 1996" angegeben.

Fig. 3 zeigt beispielhaft in schematischer Darstellung einen Zeitrahmen TF5 nach dem verwendeten Zeitmultiplexverfahren. Er weist eine Vielzahl von einzelnen, zeitlich nacheinander­ folgenden Zeitschlitzen SL11 mit SL25 von jeweils derselben konstanten Zeitdauer SP auf. Solche Zeitrahmen folgen dabei sukzessive, d. h. fortlaufend bei der Nachrichtenübertragung aufeinander. Dies ist in der Fig. 3 durch jeweils 3 Punkte am Anfang und Ende des Zeitrahmens TI5 angedeutet. Die Struk­ tur des Zeitrahmens TI5 entspricht der Slot-Struktur eines sog. TDD-Frames (TDD = Time DivisionDuplex; Frame = Zeitrah­ men). Ein TDD-Frame wie z. B. TI5 besteht dabei vorzugsweise insgesamt aus 15 Zeitschlitzen (= time slots) SL11 mit SL25. Dabei kann jeder Zeitschlitz eindeutig entweder für Übertra­ gungen im Uplink oder Downlink Verkehr reserviert bzw. be­ reitgestellt sein. Diese Zeitrahmen bzw. Frames wiederholen sich dabei kontinuierlich. Beim UMTS-TTD-Mode wird die Nach­ richtenübertragung vorzugsweise lediglich über eine einzige Trägerfrequenz vorgenommen. Durch Zuweisung von unterschied­ lichen Zeitschlitzen erfolgt eine Trennung der Up- und Down­ link Richtung für den Nachrichtenverkehr bzw. Nachrichtenver­ kehr bzw. Datenaustausch. Mehrere Teilnehmer die gleichzeitig auf die Netzressourcen zugreifen, d. h. gleichzeitig in dersel­ ben Funkzelle Nachrichtensignale senden und/oder empfangen sollen, werden dabei über sog. orthogonale Codes, vorzugswei­ se nach dem CDMA-Verfahren voneinander funktechnisch ge­ trennt.

In der Fig. 5 ist schematisch der zeitliche Aufbau bzw. die zeitliche Struktur, d. h. die zeitliche Unterteilung des je­ weiligen Zeitschlitzes (= time slot) wie z. B. SL12 des Zeit­ rahmens TI5 von Fig. 3 dargestellt. Der jeweilige Zeit­ schlitz wie z. B. SL12 weist vier Zeitabschnitte bzw. Zeitsek­ tionen DA1, MA, DA2, GP auf, die für die Übertragung von ver­ schiedenen Gruppen von Signaltypen reserviert sind. Der erste Zeitabschnitt DA1 des Zeitschlitzes SL11 ist für die Übertra­ gung von Nutzdaten DA1, sogenannten data symbols, vorbelegt. Danach werden im zweiten, nachfolgenden Zeitabschnitt bzw. Block MA sog. midambles übertragen. Dies sind Signale für die Kanalschätzung und/oder Synchronisation des jeweiligen Teil­ nehmergeräts und/oder der jeweiligen Basisstation. Aufgrund dieser Kanalschätzparameter wird insbesondere eine Kanalent­ zerrung im jeweiligen Mobilfunkgerät und/oder der jeweiligen Basisstation durchgeführt. Nach diesem Zeitblock MA folgt wiederum ein Zeitabschnitt DA2 für eine weitere Übertragung von Nutzdaten bzw. Nutzsignalen DA2. Dadurch, daß die mi­ dambles für die Kanalschätzung zwischen den beiden Blöcken mit den Nutzdaten bzw. Nutzsignalen übertragen werden, wird weitgehend sichergestellt, daß der jeweilige Funkkanal opti­ mal im Zeitmittel entzerrt werden kann. Während des vierten, letzten Zeitabschnitts GP des Zeitschlitzes SL11 wird schließlich keine Signalübertragung vorgenommen, d. h. diese sog. guard period GP ist unbelegt, um eine Sicherheitszeitlü­ cke bzw. Totzeit zwischen den einzelnen, zeitlich nacheinan­ der übertragenen Zeitschlitzen zu haben. Dadurch werden ins­ besondere störende Signalüberlagerungen bzw. Interferenzen aufeinanderfolgender Slots durch Signallaufzeitunterschiede wie z. B. bei Mehrwegeausbreitung weitgehend vermieden, so daß eine einwandfreie Signalübertragung über die Luftschnittstel­ le weitgehend sichergestellt ist. Insgesamt betrachtet kann also während des jeweiligen Zeitschlitzes die Funkübertragung eines sog. Bursts (Datenbüschels) mit vorgegebener zeitlicher Aufteilung bzw. Sektionierung erfolgen. Detaillierte Angaben zur Zeitrahmen und Zeitschlitzstruktur sind im jeweiligen Mobilfunkstandard, hier im Ausführungsbeispiel insbesondere im UMTS-TDD Standard gemacht (z. B. 3G TS25.221 "Physical Channels and Mapping of Transport Channels onto Physical Channels (TDD)", Version 3.32.0 (2000-03), 3G TS25.3055 "Sta­ gee 2 Functitonal Specification of Location services in UTRAN" Version 3.1.0 (2000-03), 3GTS25.224 "Physical Layer procedures (TDD)" Version 3.2.0 (2000-03).

Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Positionsbestimmung des jeweilig zu ortenden Teilnehmergeräts wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel vereinfachend angenommen, daß die Zeit­ schlitze des jeweiligen Zeitrahmens wie z. B. TF5 von Fig. 5 auf die Down- und Uplink-Übertragung zweckmäßigerweise derart aufgeteilt sind, daß diese Zuordnung in allen Funkzellen CE1 mit CE3 gleich ist.

Den verschiedenen Sektionen DA1, DA2, MA, GP des jeweiligen Zeitschlitzes wie z. B. SL12 von Fig. 5 werden dabei im UMTS-TDD-Mode verschiedene Zeitdauern, d. h. Zeitlängen vorge­ geben. In der Fig. 5 weist beispielsweise die Sektion DA1 für die Nutzdatenübertragung eine solche Zeitdauer auf, daß Nutzdaten mittels 976 Chips übertragbar sind. Den Mitambles sind in der Zeitschlitzstruktur SL12 von Fig. 5 512 Chips vorreserviert. Für die Übermittlung des zweiten Datenblocks DA2 sind wiederum 976 Chips wie beim ersten Datenblock DA1 vorgesehen. Der Guard period GP des Zeitschlitzes SL12 von Fig. 5 sind schließlich 96 Chips für die Totzeitübertragung vorreserviert. Insgesamt weist der Zeitschlitz SL12 von Fig. 5 somit eine Gesamtzeitdauer 2560 TC zur Übertragung von 2560 Chips auf, wobei TC die Zeitdauer zur Übertragung eines ein­ zelnen Chips ist. Unter dem Begriff Chip wird dabei ein ein­ zelnes Codierungssymbol verstanden, daß bei der Kanalcodie­ rung durch Spreizcodes verwendet wird.

Neben diesem ersten Typ von TDD-Zeitschlitzstruktur von Fig. 5 ist im UMTS-TDD-Mode noch ein zweiter Typ SL12* vorgesehen, der entsprechend Fig. 6 eine andere zeitliche Sektionierung aufweist. Die Abfolge von einem ersten Datenblock DA1, soge­ nannten midambles MA* zur Kanalschätzung und/oder Synchroni­ sation, einem zweiten Datenblock DA2* und schließlich einer abschließenden Guard Period GP entspricht dabei der Zeit­ schlitzstruktur SL12 von Fig. 5. Allerdings ist jetzt die zeitliche Länge dieser Übertragungsblöcke DA1*, MA*, DA2* ge­ genüber den Übertragungsblöcken DA1, MA, DA2 des Zeitschlit­ zes SL12 von Fig. 5 modifiziert. Beim Zeitschlitztyp SL12* nach Fig. 6 sind für die Übertragung des ersten Datenblockes DA1* 1104 Chips vorgesehen, d. h. mehr Chips als beim Zeit­ schlitztyp entsprechend SL12 von Fig. 5. Dem Midamble-Block MA* des Zeitschlitzes SL12* von Fig. 6 sind nun 256 Chips, d. h. nur lediglich die Hälfte des Midamble-Blocks MA des ers­ ten Zeitschlitztyps SL12 von Fig. 5 zugeordnet. Die Daten- bzw. Nutzsignale des zweiten Datenblockes DA2* des Zeit­ schlitzes SL12* von Fig. 6 werden wiederum mittels 1104 Chips wie beim ersten Datenblock DA1* übertragen. Der ab­ schließenden Guard Period GP sind wie beim ersten Zeit­ schlitztyp von Fig. 5 96 Chips zugeordnet.

Auf diese Weise weisen sowohl der erste als auch der zweite Zeitschlitztyp jeweils dieselbe Gesamtlänge von 2560 TC auf, wobei 2560 der Anzahl der übertragenen Chips entspricht, und TC die jeweilige Zeitdauer zur Übertragung eines einzelnen Chips entspricht.

Zusammenfassend betrachtet ist also beim jeweiligen Zeit­ schlitztyp sowohl ein erster Datenblock als auch ein zweiter Datenblock vorgesehen, die durch eine sog. Midamble-Sektion zeitlich voneinander getrennt sind. Die beiden Datenblöcke werden dabei mittels derselben Anzahl von Chips übertragen. Die beiden Zeitschlitzstrukturen unterscheiden sich aller­ dings durch die unterschiedliche Zuordnung von Chips für die Übertragung der Datenblöcke und Midambles. Während der erste Zeitschlitztyp für die Midambles 512 Chips vorsieht, sind dies beim zweiten Zeitschlitztyp lediglich nur noch die Hälf­ te von 256 Chips. Dafür stehen beim zweiten Zeitschlitztyp entsprechend Fig. 6 für die jeweilige Datenübertragung im 1. und 2. Datenblock mehr Chips zur Verfügung.

Nach einer ersten Variante kann die örtliche Lage bzw. Posi­ tion des Mobilfunkgerätes UE31 von Fig. 2 in vorteilhafter Weise beispielsweise mittels folgender Signalisierung über dessen Luftschnittstelle ermittelt werden. Das zugehörige Signalisierungsschema auf der Luftschnittstelle ist dabei in der Fig. 8 schematisch dargestellt, wobei die Signalisierung auf der Luftschnittstelle zwischen dem jeweilig zu ortenden Teilnehmergerät und der Basisstation in dessen Aufenthalts- Funkzelle sowie zwei Basisstationen in benachbarten Funkzel­ len zur erfindungsgemäßen Positionsbestimmung erfolgt.

Im Mobilfunkgerät UE31 wird z. B. durch Anwahl in dessem Ser­ viceteil oder durch entsprechende Tastenbetätigung dessen Keyboards bzw. Tastatur ein Anforderungssignal SS3* für die Positionsermittlung erzeugt. Dieses Anforderungssignal SS3* wird vom Mobilfunkgerät UE31 an die Basisstation BS3 zu einer Aufenthalts-Funkzelle CE3 gesendet. Dies kann insbesondere über den sog. BACH (= Random Access Channel) als Common Chan­ nel der Luftschnittstelle in UMTS erfolgen. Alle Mobilfunkge­ räte innerhalb derselben Funkzelle benutzen dabei laufend den BACH in Up-Link-Richtung, um der dortigen Basisstation zu signalisieren, ob das jeweilige Mobilfunkgerät mit dieser Ba­ sisstation in aktiven Kontakt zur Nutzdatenübertragung treten will. Ist dies der Fall, so wird von der Basisstation ein Verbindungsaufbau zu dem jeweilig anfordernden Mobilfunk­ gerät eingeleitet und entsprechende Funkkanäle zur Nutzdaten­ übertragung bereitgestellt.

Aufgrund des Anforderungssignals SS3* im zu ortenden Mobil­ funkgerät UE31 hält dieses in mindestens einem Zeitrahmen vorgegebener Struktur, insbesondere nach dem UMTS-TDD-Mode seiner Luftschnittstelle, zum Empfang mindestens eines Meß­ signals vorrätig. Mit anderen Worten heißt das, daß das je­ weilig zu lokalisierende Mobilfunkgerät während dieses vorre­ servierbaren Meß-Zeitschlitzes empfangsbereit geschaltet wird, um mindestens einem Meßsignal einer Basisstation zu "lauschen". Für das Mobilfunkgerät UE31 von Fig. 2 ist bei­ spielsweise der Meßzeitschlitz SL12 im Zeitrahmen TF5 der Nummer 5 als Meßzeitschlitz vorreserviert, was in der Fig. 3 durch Schraffierung angedeutet ist.

Mit Hilfe des Anforderungssignals SS3* wird der Basisstation BS3 in der Aufenthalts-Funkzelle CI3 des Mobilfunkgeräts UE31 mitgeteilt, daß der vorbestimmte Slot SL12 des Zeitrahmens TL5 als Meß-Zeitschlitz im Mobilfunkgerät ausgewählt worden ist. Die Basisstation BS3 in der Aufenthalts-Funkzelle CE3 hält daraufhin ebenfalls für ihre Luftschnittstelle zum Mo­ bilfunkgerät UE31 einen zeitlich entsprechenden Meß- Zeitschlitz ausschließlich für die Ortungsmessung auf Vorrat, d. h. sie stellt in ihrem vorgegebenen Zeitrahmenablauf denje­ nigene Zeitschlitz ab, der zeitlich betrachtet im wesentli­ chen deckungsgleich (absolut und relativ) zum Meß-Zeitschlitz SL12 im Mobilfunkgerät UE31 liegt.

Selbstverständlich ist es ggf. auch möglich, daß das Anforde­ rungssignal SS3* zuerst von dem zu lokalisierenden Mobilfunk­ gerät an die Basisstation BS3 in der Aufenthalts-Funkzelle CE3 übertragen wird, und daraufhin die Vorreservierung eines bestimmten Zeitschlitzes eines bestimmten Zeitrahmens in der Luftschnittstelle dieser Basisstation BS3 eingeleitet wird. Die Bereitstellung eines vorzugsweise zeitlich korrespondie­ renden Meß-Zeitschlitzes in der Luftschnittstelle des zu lo­ kalisierenden Mobilfunkgerätes UE31 wird dann mittels eines entsprechenden Steuersignals SS3 von der Basisstation BS3 aus eingeleitet. Dieses Steuersignal SS3 ist in der Fig. 8 zu­ sätzlich miteingezeichnet. Die Bereitstellung des jeweiligen Meß-Zeitschlitzes im zu ortenden Mobilfunkgerät UE31 wird al­ so zweckmäßigerweise von der Basisstation BS3 in der Aufent­ halts-Funk-Zelle CE3 dieses Mobilfunkgeräts veranlasst bzw. generiert.

Die Basisstation BS3 in der Aufenthalts-Funk-Zelle CE3 des zu ortendene Mobilfunkgeräts UE31 steuert nun entweder über den ggf. implementierten Festnetzteil des Funkkommunikations­ systems MCS, der hier in den Fig. 1, 2 der Übersichtlich­ keit halber weggelassen worden ist, oder über Funk die Basis­ station wie z. B. BS1 in einer ersten benachbarten Funkzelle wie z. B. CE1 über ein Steuersignal SS1 an, um dort eine ent­ sprechende Zeitschlitzreservierung, d. h. Vorreservierung ei­ nes zeitlich entsprechenden Zeit-Schlitzes in einem zeitlich korrespondierenden Zeitrahmen der Luftschnittstelle der Ba­ sisstation BS1 vornehmen zu lassen.

In analoger Weise weist die Basisstation BS3 der aktuellen Aufenthalts-Funkzelle CE3 des Mobilfunkgerätes UE31 die Ba­ sisstation BS2 in der zweiten, benachbarten Funkzelle CE2 un­ ter Zuhilfenahme eines Steuersignals SS2 an. Dadurch wird auch in dem vorgegebenen Zeitrahmen der Luftschnittstelle der Basisstation BS2 derjenige Zeitschlitz für die nachfolgende Ortungsmessung abgestellt bzw. ausgewählt, der im wesentli­ chen zum selben Zeitpunkt zur Übertragung während des Zeit­ multiplexverfahrens ansteht.

Insbesondere im TDD-Mode von UMTS sind die Basisstationen wie z. B. BS1, BS2, BS3 hinsichtlich der zeitlichen Abfolge ihrer Zeitrahmen und ihrer Zeitschlitze zweckmäßigerweise zueinan­ der synchronisiert. Dies hat zur Folge, daß alle Basisstatio­ nen zum selben Startzeitpunkt mit der fortlaufenden Durchzäh­ lung und Übertragung der Zeitschlitze sowie der aufeinander­ folgenden Zeitrahmen beginnen. Beispielsweise heißt das, daß alle Basisstationen relativ zueinander betrachtet zum selben Zeitpunkt, z. B. den Zeitschlitz SL15 mit der Nummer 15 im Zeitrahmen TF5 der Nummer 5 für eine Kommunikationsverbindung uber ihre jeweilige Luftschnittstelle bereithalten.

Auf diese Weise wird sowohl in der Luftschnittstelle des je­ weilig zu ortenden Mobilfunkgeräts wie z. B. UE31 als auch für die Basisstation wie z. B. BS3 in dessen momentaner Aufent­ halts-Funkzelle wie z. B. CE3, sowie für die Basisstationen wie z. B. BS1, BS2 in mindestens zwei benachbarten Funkzellen wie z. B. CE1, CE2 (die an die Aufenthalts-Funkzelle des je­ weiligen Mobilfunkgerätes angrenzen) derselbe Zeitschlitz in der fortlaufenden Abfolge von Zeitrahmen (zeitlich absolut und relativ betrachtet) im wesentlichen zeitgleich, d. h. mit derselben zeitlichen Position bzw. Lage für die Ortungsmes­ sung vorgehalten bzw. bereitgestellt und nicht für die Über­ tragung sonstiger Daten oder Signale vorbelegt.

Allerdings wird nur ein Teilabschnitt des jeweiligen Meß- Zeitschlitzes für die Übertragung des jeweiligen Meßsignals verwendet. Dadurch bleibt der restliche Teil des jeweiligen Meß-Zeitschlitzes für die Übertragung von Nutzdaten bzw. Nutznachrichtensignale weiterhin zur Verfügung. Auf diese Weise sind Einschränkungen im eigentliche relevanten Nach­ richtenverkehr während der Meßsignalübertragung weitgehend vermieden, d. h. die ursprüngliche Kanalkapazität bleibt weit­ gehend erhalten. Insbesondere wird lediglich derjenige Zeit­ bereich mindestens eines Zeitschlitzes für die Meßsignalü­ bertragung ausgenützt, der ansonsten für die Übertragung von Kanalschätzparametern vorbelegt wäre. Im UMTS-TDD-Mode ist dies insbesondere der sogenannte Midamble-Block wie z. B. MA beim slot SL12 von Fig. 5 zur Übertragung von Kanalschätzpa­ rametern im jeweiligen Zeitschlitz (vgl. Fig. 5, 6). Bei mindestens einem Zeitschlitz wie z. B. SL12 in Fig. 5 wird also derjenige Zeitbereich wie z. B. MA, der für die Übertra­ gung von Kanalschätzparametern üblicherweise vorbelegt ist, anstelle dessen zum Senden oder Empfangen mindestens eines Meßsignals auf der Übertragungsstrecke zwischen dem jeweilig zu ortenden Teilnehmergerät wie z. B. UE31 von Fig. 2 und mindestens einer Basisstation wie z. B. BS1, die der Aufent­ haltsfunkzelle CE3 des Teilnehmergeräts wie z. B. UE3 benach­ bart ist, bereitgestellt. Nach Übertragung des jeweiligen Meßsignals wird die Midamble-Sektion des jeweiligen Zeit­ schlitzes wieder für die Übertragung der Kanalaschätzparame­ ter freigegeben.

Dadurch, daß lediglich diejenige Sektion bzw. derjenige Zeit­ abschnitt eines Zeitschlitzes für die Meßsignalübertragung genutzt wird, der für die Kanalschätzparameter vorreserviert ist, können in den übrigen Sektionen bzw. Zeitabschnitten wie z. B. DA1, DA2 des jeweiligen Zeitschlitzes wie z. B. SL12 von Fig. 5 Nutzsignale weiterhin im selben Zeitschlitz übertra­ gen werden. Dadurch sind Beeinträchtigungen oder Störungen während der Übermittlung von Nachrichtensignalen aufgrund der zusätzlichen Ortungsmessung weitgehend vermieden.

Diese lediglich zeitweise Benutzung der Midamble-Sektion ei­ nes ausgewählten Zeitschlitzes wie z. B. SL12 für die Übertra­ gung mindestens eines Meßsignals ist in den Fig. 7, 8 für die beiden unterschiedlichen Zeitschlitzstrukturen SL12, SL12* dadurch angedeutet, daß dort der jeweilige Midamble- Bereich MA, MA* punktiert ausgefüllt gezeichnet ist. Anstelle von Kanalschätzparametern wird also der Midamble-Bereich des Zeitschlitzes SL12 für die Übertragung des jeweiligen Meß­ signals vorbelegt und ausgenutzt. Der vorausgehende Zeitab­ schnitt DA1 bzw. DA1* sowie der nachfolgende Zeitabschnitt DA2, DA2* der Zeitschlitze SL12, SL12* steht dadurch weiter­ hin für die Übertragung von Nutzsignalen weitgehend komplett zur Verfügung.

Zur Ortungsmessung des Mobilfunkgeräts UE31 von Fig. 2 sen­ den nun die erste der Aufenthaltsfunkzelle CE3 benachbarte Basisstation BS1 und die zweite, der Aufenthaltsfunkzelle CE3 benachbarte Basisstation BS2, im selben, vorab festgelegten Meß-Zeitschlitz wie z. B. hier SL12 jeweils ein Meßsignal LCS1, LCS2 über ihre jeweilige Luftschnittstelle ab (vgl. auch das Signalisierungsschema von Fig. 8). Diese Meßsignale werden im weiteren als LCS-Signale (LCS = Location Signal) be­ zeichnet. Währenddessen ist die Basisstation BS3 der Aufent­ halts-Funkzelle CE3 des zu ortenden Mobilfunkgerätes UE31 während des zeitlich korrespondierenden Meß-Zeitschlitzes SL12 im zeitlich korrespondierend ablaufenden Zeitrahmenmus­ ter ihrer Luftschnittstelle zweckmäßigerweise in einen sog. "Idle Modus" gebracht. Dies bedeutet, daß sie während des Meßzeitschlitzes ihrer Luftschnittstelle, die im wesentlichen dieselbe zeitliche Position wie die Meß-Zeitschlitze inner­ halb der vorgegebenen, fortlaufenden Zeitschlitzabfolge zum Senden der Meßsignale LCS1, LCS2, in den Luftschnittstellen der benachbarten Basisstationen BS1, BS2 aufweist, sämtliche abgehenden Übertragungen stoppt, d. h. einen Totzeitabschnitt zur Verfügung stellt. Insbesondere wird nur derjenige Teil des Meß-Zeitschlitzes der mindestens zwei benachbarten Basis­ stationen und/oder der eigenen Basisstation der Aufenthalts- Funkzelle zum Senden und/oder Empfangen mindestens eines Meß­ signals zeitweilig belegt, während dem ansonsten Midambles, d. h. Kanalschätzparameter und/oder ein Synchronisationssignal übertragen würden. Dies ist bei der Zeitschlitzstruktur nach dem UMTS-TDD-Mode der sog. Midamble-Zeitabschnitt wie z. B. MA, MA* in Fig. 5, bzw. 6. Während dieser festgelegten Mi­ damble-Sektion des vorab festgelegten Meß-Zeitschlitzes wie z. B. SL12 in Fig. 3 (schraffiert dargestellt) ist die Basis­ station BS3 der momentanen Aufenthalts-Funkzelle CE3 in die­ sem Idle-Modus also "stumm" geschaltet. Das zu lokalisierende Mobilfunkgerät UE31 empfängt dann während des vorab ausge­ wählten Zeitfensters MA bzw. MA* des jeweiligen Meß- Zeitschlitzes, das im wesentlichen dieselbe relative und ab­ solute zeitliche Lage wie die Meßzeit-Fenster der benachbar­ ten, sendenden Basisstationen, BS1, BS2 aufweist, lediglich deren Meßsignale LCS1, LCS2. Da sich während dieses festge­ legten Meß-Zeitfensters MA bzw. MA* des ausgewählten Meß- Zeitschlitzes wie z. B. SL12 die Basisstation BS3 der Aufent­ halts-Funkzelle in einer Idle-Periode d. h. in einer Ruhepause befindet, in der sich für die festgelegte Zeitdauer des Mi­ damble-Blocks die Übertragung von Kanalschätzparametern und/oder Synchronisationsparametern zu den ihr zugeordneten Mobilfunkgeräten unterbricht, sind die beiden Meßsignale LCS1, LCS2, der benachbarten Basisstationen BS1, BS2 in den angrenzenden Funkzellen CE1, CE2 vom jeweilig zu ortenden Mo­ bilfunkgerät wie z. B. UE31 ausreichend dedektierbar.

Würde hingegen während des Midamble-Zeitabschnitts dieses festgelegten Meß-Zeitfensters wie z. B. SL12 die Basisstation BS3 uneingeschränkt Signale senden bzw. übertragen, so würde üblicherweise ihr Sendesignal mit erheblich größerer Leistung als die Meßsignale LCS1, LCS2 der benachbarten Basisstationen BS1, BS2 vom Mobilfunkgerät gemessen werden. Denn die Basis­ station BS3 der Aufenthaltsfunkzelle CE3 weist zum zu orten­ den Mobilfunkgerät UE31 eine kürzere Distanz bzw. Entfernung als die benachbarten Basisstationen BS1, BS2 auf, die den der momentanenen Aufenthalts-Funkzelle CI3 angrenzenden Funkzel­ len CE1, CE2 zugeordnet sind. Damit wäre ein Meßsignal, das von der eigenen Basisstation abgesendet wird, in der aufge­ nommenen Überlagerung von ankommenden Signalen beim Mobil­ funkgerät dominanter gegenüber den ankommenden Meßsignalen, die von den benachbarten Basisstationen herrühren. Dieses Phänomen wird in der einschlägigen Literatur wie z. B. "CDMA for wireless Personal Communications" R. Prasad: Artech House Publishers, London-Boston; ISBN 0-89006-571-3; 1996 mit "Near-Far-Effect" bezeichnet. Dieser führt dazu, daß das je­ weilig zu lokalisierende Mobilfunkgerät wie z. B. UE31 nur die Signale der eigenen Basisstation wie z. B. BS3 in seiner aktu­ ellen Aufenthalts-Funkzelle wie z. B. CI3 detektieren könnte und Signale anderer, weiter entfernt liegender Basisstationen angrenzender Funkzellen wie z. B. CI1, CI2 nicht hören würde, da diese hinsichtlich ihrer Signalleistungen zu schwach wären und ggf. im Rauschen der ankommenden, überlagerten Signale untergehen würden.

Da die beiden benachbarten Basisstationen, BS1, BS2 in räum­ licher Entfernung zum zu ortenden Mobilfunkgerät UE31 liegen, treffen ihre Meßsignale LCS1, LCS2 aufgrund ihres jeweilig zurückgelegten Laufwegs jeweils mit einer zeitlichen Verzöge­ rung beim Mobilfunkgerät MP1 gegenüber dem dort intern vor­ liegenden, festgelegten Zeitschlitz-Raster ein. In der Fig. 2 weist beispielsweise die Basisstation BS1 eine Distanz DIll und die Basisstation BS2 eine Distanz DI21 zum zu ortenden Mobilfunkgerät UE31 auf. Die Zeitverschiebung Δt1* des jewei­ ligen Meßsignals wie z. B. LCS1 gegenüber dem Zeitschlitzras­ ter im Mobilfunkgerät UE31 veranschaulicht schematisch Fig. 4. Entlang der Abszesse ist die Zeit t aufgetragen. Die Startzeitpunkte für die Zeitschlitze bzw. Slots SL11, SL12, SL13 usw. des für die Ortungsmessung ausgewählten Zeitrahmens TF5 in der Luftschnittstelle des Mobilfunkgerätes UE31 sind mit dem zugehörigen Bezugszeichen tI11, tI12, tI13, usw. ge­ kennzeichnet. Dabei ist jeder Zeitschlitz entsprechend der zeitlichen Aufteilung der Zeitschlitz-Strukturen von Fig. 5 bzw. 6 aufgeteilt, d. h. allgemein betrachtet weist der jewei­ lige Zeitschlitz als ersten Übertragungsblock einen Daten­ block wie z. B. DA1 auf, dem ein Midamble-Block zur Übertra­ gung von Kanalschätzparametern folgt. Dem ist ein zweiter Datenblock wie z. B. DA2 nachgeordnet. Am Ende des jeweiligen Zeitschlitzes ist schließlich eine sog. Guard period wie z. B. GP als Totzeit reserviert, um eine zeitliche Entkopplung auf­ einanderfolgender Zeit-Schlitze zu erreichen.

Da das Meßsignal LCS1 die Distanz bzw. Strecke DI11 von sei­ ner absendenden Basisstation BS1 bis zum Mobilfunkgerät UE31 mit einer gegebenen, vorzugsweise etwa konstanten Ausbrei­ tungsgeschwindigkeit v durchläuft, kommt es gegenüber seinem absoluten Startzeitpunkt tMA beim Midamble-Beginn im Meß- Zeitschlitz SL12 seiner Basisstation BS1 mit einer Zeitverzö­ gerung Δt1* erst zum Zeitpunkt tLCS1* (= Eintreffzeitpunkt des Meßsignals LCS1) beim Mobilfunkgerät UEB1 an. Es gilt al­ so insbesondere die Beziehung tLCS1* = tMA + Δt1*.

Da insbesondere im TDD-Mode des UMTS-Stands die Basisstatio­ nen bezüglich der Zeitrahmenstruktur, d. h. der Abfolge der einzelnen Zeitschlitze und deren internen Blockstruktur zweckmäßigerweise zueinander synchronisiert sind (d. h. alle Basisstationen beginnen zur gleichen Zeit mit der Übertra­ gung des Zeitschlitzes SL11, SL12 . . . usw. bis SL25) und der maximale Funkzellenradius vorzugsweise bei ca. 10 Kilometern gewählt ist (d. h. das jeweilige LCS-Signal benötigt für die Strecke von einer Basisstation zur benachbarten Basisstation 66,7 Mikrosekunden) folgt, daß das Mobilfunkgerät UE31 inner­ halb eines Slots bzw. Zeitschlitzes (z. B. bei einer Zeit­ schlitzdauer SP = 666,7 Mikrosekunden) das jeweilige LCS- Signal wie z. B. LCS1, LCS2 der anderen Basisstationen wie z. B. BS1, BS2 weitgehend einwandfrei detektieren kann. Denn nur ein kleiner Teil des von einer benachbarten Basisstation BS1 gesendeten LCS-Signals wie z. B. LCS1 rutscht in den für den zweiten Datenblock DA2 vorgesehenen Übertragungs- Zeitabschnitt des ausgewählten Meß-Zeitschlitzes SL12 bzw. SL12*. Der Startzeitpunkt für die Übertragung dieses zweiten Datenblocks DA2 ist in der Fig. 4 mit tDA2 bezeichnet. Ein ausreichend langer Zeitabschnitt des ankommenden Meßsignals wie z. B. LCS1 bleibt also dem vorgegebenen Meß-Zeitfenster tDA2-tMA zur Detektion zugeordnet. Dies ist derjenige Zeitab­ schnitt, der ansonsten für die Übertragung der Midambles im jeweiligen Zeitschlitz bereitgehalten würde, jetzt aber für die Übertragung des Meßsignals umfunktioniert und abgestellt wird.

Das Mobilfunkgerät UE31 wird hinsichtlich seines Zeit- Schlitz-Rasters zweckmäßigerweise mit der Basisstation BS3 synchronisiert, in deren Funkzelle CE3 es sich momentan auf­ hält. Dies bedeutet aber, daß das interne Timing (von Slots und Frames) des Mobilfunkgeräts UE31 aufgrund dessen Distanz bzw. Entfernung DI1 zur eigenen Basisstation BS3 zeitverscho­ ben gegenüber deren Timing, d. h. deren Zeitschlitz-Raster ist. Die Zeitverschiebung entspricht dabei der Entfernung des Mobilfunkgeräts UE31 von der Basisstation BS3. Anders be­ trachtet entspricht somit der Startzeitpunkt TI12 des Meß­ zeitschlitzes wie z. B. SL12 im Mobilfunkgerät dem Eintreff­ zeitpunkt eines gedachten, fiktiven Sendesignals wie z. B. Synchronisationssignals von der eigenen, in der aktuellen Aufenthaltszelle zugeordneten Basisstation BS3. Damit gibt die Zeitdifferenz Δt1* = tLCS1* - tMA in Fig. 4 die Zeitver­ schiebung zwischen dem Eintreffzeitpunk tLCS1* des Meßsignals LCS1 (von der Basisstation BS1 kommend) und dem Eintreffzeit­ punkt tl2 eines lediglich fiktiven, gedachten Meßsignals LCS1* (von der Basisstation BS3 kommend) beim zu ortenden Mobilfunkgerät UE31 an. Dabei sind sowohl das Meßsignal LCS1, als auch das gedachte Meßsignal LCS1* jeweils zum Startzeit­ punkt der Midamblesektion des jeweiligen Meßzeitschlitzes abgesendet worden. Die Zeitdifferenz Δt1* entspricht dabei einer konstanten Laufwegdifferenz Δx1 = v Δt1* zwischen dem Meßsignal LCS1 und dem fiktiven Meßsignal LCS1*, wobei v die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Funksignale ist.

Zusammenfassend betrachtet wird vom Mobilfunkgerät UE31 im festgelegten Slot SL12 des festgelegten Zeitraumes TF5 seines internen Zeitschlitzrasters das LCS1-Signal der Basisstation BS1 zum einem Zeitpunkt tLCS1* empfangen, der zeitlich später als der Startzeitpunkt tMA, d. h. dem Startzeitpunkt der Mi­ damble-Sektion des Meß-Zeitschlitzes liegt, so daß eine Zeit­ differenz Δt1* resultiert. Die Zeitdifferenz Δt1* zwischen dem Beginn des Midamble-Zeitabschnitts MA und dem Empfang des LCS1-Signals wird dabei als Auswertesignal OTD1 (vgl. Fig. 8) der das Mobilfunkgerät UE31 aktuell bedienenden Basissta­ tion BS3 mitgeteilt. Auf die gleiche Weise wird vorzugsweise innerhalb desselben Midamble-Zeitabschnitts desselben Zeit­ schlitzes SL12 im selben Frame TF5 die Zeitdifferenz Δt2* des LCS2-Meßsignals der zweiten, benachbarten Basisstation BS2 zwischen dem Empfangszeitpunkt tLCS2 im Mobilfunkgerät UE31 und dem Startzeitpunkt tMA des Midamble-Zeitabschnitts des Meß-Zeitschlitzes SL12 bestimmt und ebenfalls der Basisstati­ on BS3 in der Aufenthaltszelle CE3 als Auswertesignal OTD2 (vgl. Fig. 8) mitgeteilt. Die vom Mobilfunkgerät ermittelten Zeitdifferenzen Δt1*, Δt2* werden beispielsweise über einen aktivierten, d. h. bereits bestehenden Kommunikationskanal der Basisstation BS3 übermittelt.

Mit Hilfe dieser beiden ermittelten Zeitdifferenzen Δt1*, Δt2* sowie den bekannten Ortspositionen der Basisstationen BS1 mit BS3 kann nun die Basisstation BS3 mittels einer zuge­ ordneten Rechen-Auswerteeinheit zwei Hyperbelgleichungen und die beiden möglichen Schnittpunkte der Hyperbeläste dieser Hyperbeln als Ortsangaben für das zu ortende Mobilfunkgerät ermitteln. Denn mit Hilfe der geographischen Daten der Basis­ stationen BS1, BS2, BS3 können den ermittelten Zeitdifferen­ zen Δt1*, Δt2* geographische Orte zugewiesen werden. Bei­ spielsweise läßt sich der ermittelten Zeitdifferenz Δt1* durch Umrechnung mit Hilfe der Ausbreitungsgeschwindigkeit V des Meßsignals LCS1 derjenige geographische Ort Δx1* = v Δt1* zuordnen, der von der Basisstation BS1 (z. B. ausgedrückt in Längen- und Breitengraden) und der Basisstation BS3 in der Aufenthaltszelle CI3 des Mobilfunkgeräts UE31 (ebenfalls in Längen- und Breitengraden angegeben) eine konstante Entfer­ nungsdifferenz Δx1* hat. Dabei ist diejenige Menge aller Hy­ perbeln für die die Differenz der Abstände von zwei gegebe­ nen, festen Ortspunkten - hier den Ortspunkten der beiden Ba­ sisstationen BS1 und BS3 konstant ist, in vorteilhafter Weise durch eine Hyperpelfunktion beschreibbar. Die beiden Hyper­ belfunktionen lassen sich konkret mittels einer Methode er­ mitteln, die insbesondere für den UMTS-FDD-Mode in der Spezi­ fikation 3 GTS25.3055: "Stage 2 Functional Specification of Location services in UTRAN", Version 3.1.0 (2000-03) angege­ ben ist. In der Fig. 2 ist jeweils ein Hyperbelast HY11, HY21 der ermittelbaren Hyperbelfunktionen eingezeichnet. Sie schneiden sich in der Aufenthalts-Funkzelle CE3. Es wird also im vorliegenden Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, daß die Schnittpunkte der ermittelten Hyperbelfunktionen jeweils in getrennten Funkzellen voneinander liegen. Dadurch ist die Position des Mobilfunkgeräts UE31 eindeutig bestimmbar. Diese Position wird dem Mobilfunkgerät UE31 anschließend über z. B. eine bestehende, aktive Kommunikationsverbindung von der Re­ chen-Auswerte-Einrichtung in der Basisstation BS3 übermit­ telt.

Im Fall, daß die beiden Schnittpunkte der Hyperbel in dersel­ ben Funkzelle liegen, sind für eine eindeutige Ortsbestimmung des Mobilfunkgeräts weitere Informationen über die Ortslage des Mobilfunkgeräts erforderlich. Dazu könnte zum einen die Zeitdifferenz Δt3* eines weiteren Meßsignals LCS3 einer wei­ teren, der Übersichtlichkeit halber in Fig. 2 nicht einge­ zeichneten vierten Basisstation bestimmt werden. Als Schnitt­ menge der drei Hyperbeln ergibt sich dann ein einzelner, ge­ meinsamer Schnittpunkt in eindeutiger Weise. Dieser gibt dann die eindeutige Ortsposition des Mobilfunkgeräts UE31 an.

Ggf. kann es zweckmäßig sein, die Übertragung der Meßsignale wie z. B. LCS1, LCS2 der mindestens zwei angrenzenden Basis­ stationen wie z. B. BS1, BS2 während der Midamble- Zeitabschnitte in unterschiedlichen Zeitschlitzen vorzuneh­ men. Dadurch ist eine einfache Selektion bzw. Separierung der verschiedenen Meßsignale beim Empfang im zu ortenden Mobil­ funkgerät möglich. Insbesondere ist durch die Vorgabe einer zeitlichen Sendeabfolge der Meßsignale deren eindeutige Iden­ tifizierung und Zuordnung beim Empfang im Mobilfunkgerät mög­ lich, wenn diesen diese zeitliche Sendecodierung zum Beispiel durch die kontrollierende Basisstation BS3 mitgeteilt wird. Insbesondere können die Meßsignale in den midamble-Sektio­ nen mindestens eines Zeitschlitzes aufeinanderfolgender, ver­ schiedener Zeitrahmen (Frames) übertragen werden. Dadurch wird für den Empfang des jeweiligen Meßsignals pro Zeitrahmen nur ein einziger Midamble-Zeitabschnitt im jeweiligen Meß- Zeitschlitz aus der vorgegebenen Anzahl von Zeitschlitzen pro Zeitrahmen belegt, was pro Zeitrahmen kanalkapazitätseffi­ zient ist.

Ggf. kann es für eine erste, annäherungsweisen Angabe der Ortsposition des jeweiligen Mobilfunkgeräts bereits ausrei­ chend sein, lediglich die Laufzeitdifferenz wie z. B. Δt1* für ein einziges Meßsignal wie z. B. LCS1 von einer einzigen, benachbarten Basisstation wie z. B. BS1 zu ermitteln. Damit läßt sich zumindest angeben, daß das Mobilfunkgerät eine Ortsposition einnimmt, die sich an irgendeiner Stelle der beiden Äste der ermittelten Hyperbelfunktion befindet.

Oftmals ist eine Mobilfunkzelle aus funktechnischen Gründen zweckmäßigerweise sektorisiert, d. h. sie ist z. B. in drei et­ wa 120 Grad große disjunktive Raumbereiche, den sog. Sektoren aufgeteilt. Dazu existieren vorzugsweise drei Antennen, wel­ che etwa im 120 Grad Abstand aufgestellt sind und solche Richtcharakteristiken aufweisen, daß sie nur in den ihnen zu­ geordneten Raumsektoren abstrahlen und empfangen können. Da der Basisstation wie z. B. BS3 bekannt ist, in welchem Sektor sich das Mobilfunkgerät UE31 befindet, kann die Mehrdeutig­ keit bei der Positionsbestimmung mit nur zwei Zeitdifferenz­ messungen aufgelöst werden. Denn die beiden möglichen Schnittpunkte der beiden ermittelbaren Ortshyperbeln befinden sich im Normalfall nicht im gleichen Sektor. Der Sektor ist der Basisstation in vorteilhafter Weise deshalb bekannt, da durch die Richtcharakteristik der Antennen die Signale, die jede Mobilfunkstation sendet, nur von einer der drei Antennen empfangen wird. Beim Übertragen von Signalen zu jedem Mobil­ funkgerät werden die Signale vorzugsweise nur zu derjenigen Antenne geleitet, in deren Raumbereich sich das jeweilige Mo­ bilfunkgerät aufhält. Damit ist der Basisstation BS3 der Auf­ enthalts-Funkzelle CI3 im groben derjenige Sektor bekannt, wo sich in etwa das jeweilig zu ortende Mobilfunkgerät wie z. B. UE31 aufhält.

Zusätzlich oder unabhängig von der Bestimmung des Aufent­ haltsortes des Mobilfunkgerätes UE31 mit Hilfe der Rechen-/Aus­ werteeinheit der Basisstation BS3 in der Aufenthaltsfunk­ zelle CI1 kann es ggf. auch zweckmäßig sein, die Positionsbe­ stimmung im Mobilfunkgerät UE31 selbst vorzunehmen. Dazu wer­ den die Daten der Positionen der Basisstationen BS1 mitt BS3 dem Mobilfunkgerät UE31 zweckmäßigerweise übermittelt. Dies kann entweder auf Anforderung des Mobilfunkgeräts UE31 durch ein besonderes Signalisierungssignal geschehen oder generell bei Betreten einer Funkzelle oder durch Verteilen dieser In­ formationen über den sog. Broadcast Channel BCH erfolgen. Ge­ nerell dient der Broadcast Channel BCH - insbesondere im UMTS-TD-Mode zum Übermitteln von sog. zellspezifischen Infor­ mationen. Der Broadcast Channel ist dabei als sog. Common- Channel ausgebildet, der von allen Mobilfunkgeräten, die sich in der jeweiligen Funkzelle befinden ständig gehört wird. Insbesondere dient der Broadcast-Channel zum Übermitteln von sog. zellspezifischen Informationen wie z. B. Benutzeridenti­ fikationen, Cell-ID's usw. In einer Erweiterung seiner Funk­ tion können in vorteilhafter Weise zu den zellspezifischen Informationen ggf. auch die geographischen Koordinaten der eigenen Basisstation als auch die der umliegenden Basisstati­ onen übermittelt werden. Mit Hilfe dieser Informationen und durch die Zeitdifferenzmessungen kann das Mobilfunkgerät sei­ ne eigene Position nach den gleichen, weiter oben beschriebe­ nen Prinzipien bestimmen, wie dies zur Rechen-/ bzw. Auswer­ teeinrichtung der Basisstation BS3 erläutert worden ist.

Darüberhinaus kann es ggf. zweckmäßig sein, daß es dem jewei­ ligen Mobilfunkgerät ermöglicht wird, im sog. Idle-Mode eine Positionsbestimmung vornehmen zu können. Im Idle-Mode eines Mobilfunkgeräts besteht keine aktive Kommunikationsverbindung zur Nachrichtensignalübertragung in der Aufenthalts- Funkzelle. Generell betrachtet kann sich ein Mobilfunkgerät in mehreren Modi befinden. Eine davon ist als Idle-Mode be­ kannt. In diesem ist das Mobilfunkgerät eingeschaltet, es be­ steht aber keine aktive Verbindung zur Basisstation. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Benutzer des Mobil­ funkgerätes auf einen Anruf wartet. Über mindestens einen, insbesondere mehrere sog. Common-Channels können Daten zwi­ schen Mobilfunkgerät und Basisstation der Aufenthalts- Funkzelle ausgetauscht werden, ohne daß eine aktive Verbin­ dung wie z. B. AC13 bestehen muß. Diese Common-Channels werden oft benutzt, um eine aktive Verbindung aufzubauen. In der Down-Link-Richtung existiert der sog. Foreward-Access-Channel (FACH). Diesen empfangen alle eingeschaltenen Mobilfunkgeräte und versuchen, darin Informationen zu finden, die speziell an sie adressiert sind. Alle anderen Informationen werden übli­ cherweise ignoriert. Somit kann die Basisstation der jeweili­ gen Aufenthalts-Funkzelle Daten zu einem bestimmten eingess­ chaltenen Mobilfunkgerät in ihrer Versorgungs-Funkzelle über­ tragen, zu dem keine aktive Verbindung besteht. Dies wird z. B. verwendet, um einem bestimmten Mobilfunkgerät mitzutei­ len, daß ein ankommender Anruf vorliegt. Umgekehrt existiert der sog. Random-Access-Channel (RACH) als Common-Channel in der Aufwärtsrichtung (Up-Link), damit das jeweilige Mobil­ funkgerät Daten an die Basisstation seiner Aufenthalts­ funkzelle übertragen kann, falls keine Aktivverbindung be­ steht. Damit kann das Mobilfunkgerät u. a. der Basisstation in seiner Aufenthaltsfunkzelle mitteilen, daß der Nutzer jeman­ den anrufen möchte. Diese beiden standardisierten Kanäle BACH, FACH können nun insbesondere auch in folgender Weise benutzt werden:
In einem ersten Fall erfolgt die Berechnung der Ortsposition z. B. des Mobilfunkgeräts UE31 von Fig. 2 mit Hilfe der Funk­ tionseinheit bzw. Auswerteeinrichtung der Basisstation BS3 in der Aufenthalts-Funkzelle CI3. Falls die Anfrage nach der Po­ sitionsbestimmung durch das Mobilfunkgerät UE31 selbst er­ folgt, mißt dieses zuerst die Zeitdifferenzen Δt1*, Δt2* der Meßsignale LCIS1 sowie LCIS2 der benachbarten Basisstationen BS1, BS2. Diese Laufzeitdifferenzen übermittelt das Mobil­ funkgerät UE31 zusammen mit der Anfrage nach der Position ü­ ber den RACH an die Basisstation BS3 in die Aufenthalts- Funkzelle CBS. Nach erfolgter Berechnung der Position in der entsprechenden Funktionseinheit des Funkkommunikationssystems wird die aktuelle, ermittelte bzw. errechnete Position über den FACH an das Mobilfunkgerät UE31 übertragen.

Falls die Anfrage nach der Positionsbestimmung des Mobilfunk­ geräts von der Netzwerkseite erfolgt, erhält die Mobilfunk­ station UE31 über den FACH die Aufforderung, von der Basis­ station BS3 in der Aufenthaltszelle CE3 die benötigten Zeit­ differenzen zu ermitteln. Diese werden dann über den RACH an die Basisstation BS3 übermittelt und stehen dann dort deren zugeordneter Rechen-/Auswerteeinheit zur Positionsbestimmung zur Verfügung.

In einem zweiten Fall erfolgt die Berechnung der Ortsposition im Mobilfunkgerät UE31 in vorteilhafter Weise selber. Sind die Positionen der umliegenden Basisstationen BS1, BS2 dem Mobilfunkgerät UE31 bereits bekannt, wie z. B. über den Broad­ cast-Channel BCH, ist es nicht erforderlich, eine aktive Ver­ bindung zur Basisstation BS3 in der Aufenthalts-Funkzelle aufzubauen. Andernfalls sendet die Mobilfunkstation UE31 über den BACH eine Anfrage an die Basisstation BS3 nach den geo­ graphischen Daten umliegender Basisstationen wie z. B. BS1, BS2. Diese Daten werden dann über den FACH an das Mobilfunk­ gerät UE31 übermittelt.

Als weitere Variante kann der Datenaustausch im Idle-Mode des Mobilfunkgerätes auch so durchgeführt werden, daß für diesen Zweck eine aktive Verbindung in Form von sog. Dedicated Chan­ nels aufgebaut wird.

Als sog. LCS Signal kann insbesondere entweder ein schon vor­ handenes Signal des UMTS-TDD-Systems verwendet werden, wie z. B. SCH (= Synchronisation Channel) oder BCH oder es kann ein ähnlich dem CPICH (= Common Pilot Channel) beim FDD-Mode neues Signal beim TDD-Mode eingeführt werden. Denkbar wäre z. B. ein Signal, daß über die Länge eines Midamble- Zeitabschnitts eines herausgegriffenen Slots eine vordefi­ nierte Symbolfolge mit einer konstanten Leistung gesendet wird.

Zweckmäßig ist es insbesondere, daß sich die Häufigkeit der bereit gestellten Midamble-Zeitabschnitte zum Senden und Emp­ fangen von zusätzlichen Meßsignalen danach richtet, wie oft eine Positionsbestimmung des jeweiligen Mobilfunkgeräts über­ haupt nötig ist. Dies wird zweckmäßiger Weise über eine ge­ eignete Signalisierung dem benachbarten Basisstationen mitge­ teilt. Diese teilen diese Information den Mobilfunkgeräten entweder permanent oder bei Bedarf mit.

Weiterhin ist es ggf. auch möglich, daß das Auftreten von Id­ le-Midambles und von LCS-Signalen zwischen den eigenen Funk­ zellen über die Netzinfrastruktur so koordiniert wird, daß beide nur dann eingefügt bzw. gesendet werden, wenn es zu ei­ ner Anfrage nach einer Positionsbestimmung z. B. von einer spezifischen Anwendung her kommt.

Weiterhin kann das Funkkommunikationssystem so realisiert werden, daß das jeweilige LCS-Signal nicht in jedem Frame und nicht im midamble-Zeitabschnitt in jedem Zeitschlitz, son­ dern weniger häufiger übertragen wird. Die Eigenschaften ei­ nes solchen LCS-Signals werden zweckmäßiger Weise derart ge­ wählt, daß zum einen eine eindeutige Identifikation der aus­ senden Basisstation möglich ist; desweiteren ist es zweckmä­ ßig, daß das LCS-Signal ausreichend lang ist, um es mit einer hohen Wahrscheinlichkeit detektieren zu können.

Zusammenfassend betrachtet wird also zur erfindungsgemäßen Positionsbestimmung des jeweilig zu ortenden Teilnehmergeräts während mindestens eines Midamble-Zeitabschnitts, d. h. ledig­ lich während einem Bruchteil mindestens eines vorgegebenen Zeitschlitzes in mindestens einem Zeitrahmen anstelle von Mi­ damble-Parametern mindestens ein Meßsignal übertragen. Es wird also mindestens ein Midamble-Zeitabschnitt der vorgege­ benen Slot- und Rahmenstruktur im TDD-Mode eines UMTS- Mobilfunksystems in ein sog. Idle-Midamble-Zeitfenster um­ funktioniert. In diesem kann dann mindestens ein Meßsignal gesendet und empfangen werden. Dabei werden in den Idle- Midambles von mindestens zwei Basisstationen, die der Aufent­ haltszelle des jeweilig zu lokalisierenden Teilnehmergeräts benachbart sind, jeweils mindestens ein Meßsignal gesendet. Währenddessen ist im zeitlich korrespondierend positionierten Idle Midamble-Zeitfenster der eigenen Basisstation in der Aufenthaltsfunkzelle des zu orten Mobilfunkgeräts eine Ruhe­ phase, d. h. Pause eingefügt. Damit ist es möglich, in den für die Meßsignalübertrag reservierten Idle Midambles der eige­ nen, das Teilnehmergerät bedienenden Basisstation (Node B) Signale von Basisstationen in Nachbar-Zellen zu detektieren. Denn während dieser Idle Midamble Phase der eigenen Basissta­ tion weist diese eine Übertragungspause auf. Dadurch ist die Gefahr weitgehend vermieden, daß die Meßsignale im leistungs­ mäßig betrachtet stärkeren Funksignal der eigenen Basisstati­ on untergehen.

Durch die zeitweise Umfunktionierung des Midamble- Zeitfensters des jeweiligen Zeitschlitzes kann auf einfache und zuverlässige Weise die jeweilige Position des jeweilig zu ortenden Teilnehmergeräts bestimmt werden. Zusätzliche Kompo­ nenten wie z. B. die eines GPS-Systems, sind nicht erforder­ lich. Weiterhin sind allzu aufwendige Modifikationen in der bestehenden Signalisierung des Funkkommunikationssystems ver­ mieden. Ein weiterer Vorteil ist der Synergie-Effekt mit dem sog. FDD-Mode im UMTS. Denn das Protokoll für die Signalisie­ rung, für die Anforderung der Positionsbestimmung, für die Übermittlung der Meßergebnisse sowie für die Errechnung der Position bleiben im wesentlichen gleich.

Durch das erfindungsgemäße Meßverfahren werden die Midamble Parameter des jeweiligen, verwendeten Bursts während des je­ weiligen Zeitschlitzes nicht gesendet; sie werden sozusagen Idle geschaltet, d. h. nicht übertragen. Durch diese Maßnahme entsteht eine Ruhephase in der Übertragung der Basisstationen zu den Teilnehmergeräten in der jeweiligen Mobilfunkzelle. Dies kann von den Teilnehmergeräten ausgenutzt werden, um in diesen Ruhephasen Meßsignale anderer Basisstationen in den Nachbarzellen zu detektieren. Diese Meßsignale sind zweckmä­ ßigerweise derart ausgebildet, daß sie die Basisstationen, von der die Meßsignale kommen, eindeutig identifizieren kön­ nen. Auf diese Weise ist es dem jeweilig zu ortenden Teilneh­ mergerät ermöglicht, ihre Meßsignal-Messungen den umliegen­ den, benachbarten Basisstationen, zuzuordnen. Solch ein Sig­ nal könnte beispielsweise der PSC (= Primary Synchronisation Code) sein. Dieser ist üblicherweise jedem Teilnehmergerät in den Zellen bekannt und wird aufgrund seiner Eindeutigkeit nur dadurch unterschieden, von welcher Basisstation er gesendet wurde, indem er mit einem gewissen zeitlichen Versatz (Off­ set) versehen wird.

Mit diesen Informationen lassen sich nach der OTDOA-Methode (observed time difference of arrival-idle period downlink) Meßsignallaufzeiten in den Idle-midamble Zeitfenstern ermit­ teln, die an die sog. PCF (= Position Calculation Function) der bedienenden Basisstation übertragen, die die Positionsbe­ rechnung für das jeweilig zu ortende Teilnehmergerät aufgrund der Berechnung von Hyperbeln möglich macht.

Um zu erreichen, daß trotz fehlender Midamble-Parameter wäh­ rend der Meßsignalübertragung der jeweilige Kanalschätzer im Empfänger der jeweilig bedienenden Basisstation und/oder des jeweiligen Teilnehmergeräts im aktuellen Moment der Meßsigna­ lübertragung trotzdem richtig arbeitet, d. h. eine weitgehend zuverlässige Übertragung ohne aktuelle Midamble-Parameter möglich ist, sind folgende Maßnahmen zweckmäßig:

• - Für den Kanalschätzer im Empfänger des jeweiligen Teil­ nehmergeräts und/oder der jeweiligen Basisstation werden bei der Übertragung des jeweiligen Meßsignals die Kanal­ schätzparameter mindestens eines zeitlich vorausgehen­ den, regulären Zeitschlitzes verwendet.
• - Weiterhin kann es zweckmäßig sein, daß bei der Übertra­ gung des jeweiligen Meßsignals für den Kanalschätzer im Empfänger des jeweils zu ortenden Teilnehmergeräts und/oder der dieses bedienenden Basisstation Durch­ schnittswerte der vorausgehenden Kanalschätzparameter verwendet werden.
• - Ggf. kann es auch ausreichend sein, bei der Übertragung des jeweiligen Meßsignals für den Kanalschätzer im Emp­ fänger des jeweilig zu ortenden Teilnehmergeräts und/oder dessen zugeordneter Basisstation als Kanalpara­ meter vordefinierte Default-Werte für eine nicht­ gesendete oder Idle-Mitamble verwendet werden.
• - Weiterhin kann es ggf. auch ausreichend sein, daß bei der Übertragung des jeweiligen Meßsignals lediglich mindestens die übliche Kanalkodierung und/oder mindes­ tens ein Interleaving durchgeführt wird. Dabei wird ein Schätzfehler akzeptiert und auf die Fähigkeiten der Ka­ nalcodierung und/oder des Interleavers vertraut.

Eine weitere Möglichkeit zur Ortsbestimmung des jeweiligen Mobilfunkgeräts besteht ggf. darin, daß mindestens ein Meß­ signal von dem jeweilig zu ortenden Mobilfunkgerät an mindes­ tens eine Basisstation in einer benachbarten Funkzelle ge­ schickt wird, die deren Auswertung veranlasst. Allgemein aus­ gedrückt kann also das vorstehende Ortungsverfahren ggf. auch durch Umkehr der Senderichtung für die Meßsignale durchge­ führt werden. Die Basisstationen benachbarter Funkzellen neh­ men dabei die vom Mobilfunkgerät gesendeten Meßsignale auf, ermitteln deren Laufzeiten und geben diese zur weiteren Aus­ wertung z. B. an die Basisstation in der Aufenthaltsfunkzelle des Mobilfunkgerätes weiter.

Um eine Positionsbestimmung eines Mobilfunkgeräts insbesonde­ re innerhalb von UMTS durchführen zu können, sind in der UMTS Spezifikation 3G TS 25.305 V3.1.0 "Stage 2 Functional Speci­ fication of Location services in UTRAN" (Release 99), mehrere LCS Methoden (Location Services) angegeben. Dazu gehört zum einen die sog. Cell ID-Based Methode, bei der als Aufent­ haltsort eines Mobilfunkgeräts nur die von einer Basisstation versorgte Funkzelle angegeben werden kann. Dies ist für die meisten Einsatzzwecke allerdings zu ungenau. Desweiteren sind Network-Assistant Methoden möglich. Diese überlassen jedoch die Positionsbestimmung dem bekannten Standard GPS Verfahren. Dazu wäre es erforderlich, daß im jeweiligen Mobilfunkgerät jeweils ein GPS-Empfänger vorhanden ist, was aufwendig wäre. Als weiteres wird im UMTS Standard die sog. OTDOA-IPDL- Methode (= Observed Time difference of Arrival-Idle-Period DownLink) angegeben. Diese bisher nur im FDD-Mode von UMTS praktikable Methode verwendet zur Positionsbestimmung aus­ schließlich Signale, die in der Luftschnittstelle von UTMS spezifiziert sind. Jede Basisstation im FDD-Mode sendet dabei kontinuierlich auf dem sog. CPICH (= Common Pilot Channel) einen bestimmten Burst, d. h. ein Meßsignal, der u. a. für eine Kanalschätzung im Mobilfunkgerät verwendet wird und dessen Inhalte bekannt sind (vordefinierte Symbolfolge mit bestimm­ ten Eigenschaften). Die OTDOA-IPDL-Methode im FDD-Mode setzt nun voraus, daß das jeweilige Mobilfunkgerät bzw. die jewei­ lige Mobilstation den CPICH von unterschiedlichen Basissta­ tionen aus benachbarten Zellen empfangen kann. Damit dies auch in den Zellbereichen möglich ist, in denen sich das je­ weilige Mobilfunkgerät nahe an der Basisstation innerhalb der aktuellen Aufenthaltszelle befindet, werden für eine kurze Zeit (= Idle period) sämtliche Übertragungen von dieser Ba­ sisstation eingestellt. Das Mobilfunkgerät mißt nun die Zeit­ differenzen zwischen dem Burst auf dem CPICH (= CommonPilot- Channel), der Aufenthaltszelle und dem Burst auf den CPICH's von benachbarten Basisstationen. Aus diesen Zeitdifferenzen und dem Wissen, wann die einzelnen Symbolfolgen gesendet wur­ den und den geographischen Positionen der einzelnen Basissta­ tionen bestimmt die sog. Position Calculation Funktion (= PDF) die z. B. im Serving RNC (Radio Network Controller) ange­ siedelt ist, den Aufenthaltsort des Mobilfunkgeräts.

In den aktuellen Spezifikationen des UMTS-Standards ist je­ doch bisher für den sog. TDD-Mode keine geeignete Ortungsme­ thode gefunden oder gar angegeben worden. Dies bedeutet, daß die Positionsbestimmung des jeweiligen Teilnehmergeräts sehr unpräzise, z. B. mit der Cell-ID-Based Methode oder mit erheb­ lichem Mehraufwand im Mobilfunkgerät (zusätzlicher GPS- Empfänger bei GPS-Based Methoden) verbunden wäre. Die direkte Übertragung der OTDOA-IPDL-Methode des FDD-Mode auf den TDD- Mode ist nicht möglich, da es im TDD-Mode den sog. CPICH des FDD-Modes überhaupt nicht gibt. Die Aufgabe des CPICH besteht nämlich darin, bekannte Symbolfolgen für die Down-Link- Kanalentzerrung zu übertragen. Dies bedeutet, daß der Common- Pilot-Channel in jedem Slot zwingend übertragen werden müßte. Ein solcher Extrakanal ist im TDD-Mode nicht notwendig und somit überhaupt nicht vorgesehen, da in jedem TDD-Burst (die­ ser wird in einem Slot übertragen) sog. Midambles mitübertra­ gen werden. Mit deren Hilfe erfolgt u. a. die Kanalentzerrung oder auch Synchronisation in ausreichender Weise. Eine Ein­ führung des CPICH im TDD-Mode würde zu einer signifikanten Reduktion der Kanalkapazität im Down-Link führen, da für die­ sen in jedem Slot ein Teil, insbesondere 1/16 der Gesamtkapa­ zität für den CPICH benötigt würde.

Der UMTS-Standard enthält für den FDD-Mode also zusammenfas­ send betrachtet drei Varianten zur Positionsbestimmung des jeweiligen Mobilfunkgeräts.

Nach einer ersten Variante wird eine Positionsbestimmung an­ hand der Erkennung der Mobilfunkzelle, in der sich das Mobil­ funkgerät zum Zeitpunkt der Positionsanfrage bzw. -bestim­ mung befindet, durchgeführt. Diese Art der Positionsbestim­ mung ist abhängig von der Größe der Mobilfunkzelle und er­ laubt somit lediglich eine grobe Positionsbestimmung.

Nach einer zweiten Variante im FDD-Mode von UMTS kann eine Positionsbestimmung mit aktiver Unterstützung des sog. GPS- Systems (GlobalPositioningsystem) durchgeführt werden. Dabei enthält das jeweilig zu ortende Teilnehmergerät einen hin­ sichtlich der Funktionsfähigkeit modifizierten GPS-Empfänger zum Empfang der GPS-Signale von mindestens 3 Satelliten. Die Auswertung der Empfangssignale übernimmt ein separater Ser­ ver, der mit einem kompletten GPS-Empfänger ausgestattet ist, in der Funkzelle des jeweilig zu lokalisierenden Teilnehmer­ geräts. Die damit erreichbaren Genauigkeiten in der Positi­ onsangabe des jeweilig zu lokalisierenden Teilnehmergeräts liegen derzeit nur bei ca. 20 Metern.

Nach einer dritten Variante kann die Positionsbestimmung im FDD-Mode von UMTS nach der sog. OTDOA-IPDL-Methode durchge­ führt werden. Dabei werden die Empfangszeiten eines bekannten Meßsignals wie z. B. CPICH (CommonPilotChannel) - ausgesendet von mindestens zwei unterschiedlichen, benachbarten Ba­ sissstationen, an dem jeweilig zu lokalisierenden Teilnehmer­ gerät bestimmt werden. Der Meßzeitpunkt des Empfangssignals im Teilnehmergerät findet dabei in einer Ruheperiode (Idle period) der dieses Teilnehmergerät bedienenden Basisstation statt. Ruhepause bedeutet, daß die Basisstation in der Auf­ enthalts-Funkzelle des Teilnehmergeräts für eine vorher fest­ gelegte Zeit, d. h. mehrere Symbole lang (1 Symbol = 246 Chip, 1 Chip = ca. 0,26 µsec) unterbricht, d. h. ihre Übertragungen werden während dieser Idealperiode zu den ihr zugeordneten Mobilfunktelefonen in ihrer Funkzelle gestoppt. Dies ermög­ licht dem jeweilig zu ortenden Teilnehmergerät, die Signale anderer, um seine Aufenthaltszelle örtlich gelegenen Basis­ stationen angrenzender Mobilfunkzellen zu detektieren. Hin­ tergrund ist, daß die das Teilnehmergerät bedienende Basis­ station bei uneingeschränkter Übertragung während des Detek­ tionszeitpunkt der Meßsignale anderer Basisstationen, diese durch ihre eigene starke Leistung und Nähe zur lokalisieren­ den Teilnehmerstation beeinflussen würde (sog. Near-Far- Effekt). Das würde dazu führen, daß das zu lokalisierende Teilnehmergerät lediglich die Signale der eigenen Basisstati­ on detektieren würde und die Meßsignale anderer, benachbarter Basisstationen nicht hören würde, was allerdings für eine Po­ sitionsbestimmung unzureichend wäre.

Mit der Kenntnis der Empfangszeitpunkte des z. B. CPICH- Signals unterschiedlicher Basisstationen im FDD-Mode von UMTS (mit Ausnahme der das Teilnehmergerät bedienenden Basisstati­ on), vorzugsweise mindestens 2, kann das Teilnehmergerät die­ se Informationen auswerten und an eine Position Calculation Funktion, die z. B. im RNC (RadioNetworkController vgl. Fig. 1) angesiedelt ist, senden. Auswerten heißt, daß das Teilneh­ mergerät die Differenz der Empfangszeiten des z. B. CPICH Sig­ nals bildet. Daraus läßt sich folgern, daß sich der Aufent­ haltsort des Teilnehmergeräts mit Sichtweise auf die zwei be­ nachbarten Basisstationen auf einer Hyperbel liegt. Durch die Einbeziehung einer weiteren Basisstation befindet sich der Aufenthaltsort des Teilnehmergeräts an einem der beiden Schnittpunkte der beiden ermittelbaren Hyperbeln. In der Re­ gel ist zur eindeutigen Bestimmung des Aufenthaltsort des je­ weiligen Teilnehmergeräts noch eine weitere Information zweckmäßig. So kann entweder a) eine OTDOA zu einer vierten Basisstation bestimmt werden, oder b) in Zellen mit Sektori­ sierung kann die Information über den Sektor, in der sich das Mobilfunkgerät befindet, oder c) mittels RTT-Messung (RoundTripTime) kann der Aufenthaltsort des Teilnehmergeräts zur Ortspräzisierung herangezogen werden.

Der aktuelle UMTS-Standard, Release 99-Stand 03/2000 enthält für den TDD-Mode keine ausreichend einfache und zuverlässige Methode zur Positionsbestimmung des jeweiligen Teilnehmerge­ räts. Eine Positionsbestimmung im TDD-Mode ist nur sehr grob aufgrund der Cell-ID, d. h. der Zugehörigkeit zu einer Mobil­ funkzelle, und einer eventuell vorhandenen Sektorinformation möglich. Somit ist die Genauigkeit der Positionsbestimmung eines Mobilfunktelefons zur Zeit abhängig von der Größe der Mobilfunkzelle und der Sektorisierung dieser entsprechenden Mobilfunkzelle. Eine weitere Möglichkeit der groben Positi­ onsbestimmung kann mittels der Messung des sog. Timing Advan­ ce erfolgen. Dabei erfolgt die Berechnung der Entfernung ei­ nes Teilnehmergeräts zur zugeordneten Basisstation aus einer RTD-Messung (RX-Timing deviation). Die Berechnung ergibt dann eine Kreisangabe um die Basisstation, auf der sich das jewei­ lige Teilnehmergerät befinden kann zum Zeitpunkt der Mes­ sung. Die Genauigkeit liegt hierbei allerdings lediglich bei ca. 280 Metern. Ein solcher Meßkreis RTDK ist in der Fig. 2 um die Basisstation BS1 gezeichnet.

Gegenüber diesen bekannten Methoden zur Positionsbestimmung zeichnet sich die erfindungsgemäße Meßmethode insbesondere dadurch aus, daß sie sich wesentlich einfacher und zuverläs­ siger in das bestehende Zeitrasterschema und Signalisierungs­ protokoll des UMTS-TDD-Modes integrieren läßt.

Claims (15)

1. Verfahren zur Positionsbestimmung (PO1) mindestens eines Teilnehmergeräts (UE11) eines Funkkommunikationssystems (MCS), das eine Vielzahl von Basisstationen (BS1, BS2) zur Aufteilung in zugeordnete Funkzellen (CE1, CE2) aufweist, und in dem Nachrichtensignale (LS111) über mindestens eine vorde­ finierte Luftschnittstelle zwischen dem jeweiligen Teilneh­ mergerät (UE11) und mindestens einer der Basisstationen (BS1) im Zeitmultiplexverfahren übertragen werden, wobei bei diesem Zeitmultiplexverfahren zur Teilnehmerseparierung die Nach­ richtensignale auf eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen (SL11 mit SL25) verteilt werden, wobei jeder Zeitschlitz (SL11) nochmals in mehrere Zeitbereiche (DA1, MA, DA2, GP) unterteilt wird, und wobei mindestens einer dieser Zeitbereiche (DA1, MA, DA2, GP) jedes Zeitschlitzes (SL11) zur Übertragung von Kanalschätzparametern vorbelegt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass bei mindestens einem Zeitschlitz (SL11) derjenige Zeit­ bereich (MA), der für die Übertragung von Kanalschätzparame­ tern vorbelegt ist, anstelledessen zum Senden und/oder Emp­ fangen mindestens eines Meßsignals (LCS1) auf der Übertra­ gungsstrecke zwischen dem jeweilig zu ortenden Teilnehmerge­ rät (UE11) und mindestens einer Basisstation (BS1), die der Aufenthalts-Funkzelle (CE1) des Teilnehmergeräts (UE11) be­ nachbart ist, bereitgestellt wird,
und daß die Laufzeit (Δt1) dieses Meßsignals (LCS1) für sei­ nen Laufweg zwischen der jeweiligen Basisstation (BS1) und dem jeweilig zu lokalisierenden Teilnehmergerät (UE11) ermit­ telt sowie zur Auswertung bereitgestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mindestens ein Meßsignal (LCS1, LCS2) an das je­ weilig zu lokalisierende Teilnehmergerät (UE11) von mindes­ tens zwei Basisstationen (BS1, BS2) gesendet wird, die der Aufenthalts-Funkzelle (CE1) des Teilnehmergeräts (UE11) be­ nachbart sind.

3. Verfahren nach einem der vorgegebenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Meßsignalübertragung die Basisstation (BS1), die der Aufenthalts-Funkzelle (CE1) des Teilnehmerge­ räts (UE11) zugeordnet ist, in eine Ruhephase gebracht wird.

4. Verfahren nach einem der vorgegebenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem jeweiligen Meßsignal (LCS1) ein eindeutiger Identi­ fizierungscode derart zugeordnet wird, dass das zu lokalisie­ rende Teilnehmergerät (UE11) das empfangene Meßsignal in eindeutiger Weise einer der Basisstationen (BS1, BS2) in ei­ ner der benachbarten Funkzellen (CE1, CE2) zuordnen kann.

5. Verfahren nach einem der vorgegebenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funkkommunikationssystem im UMTS-TDD-Mode betrieben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als jeweiliges Meßsignal (LCS1) der Primary- Synchronisation-Code im UMTS-TDD-Standard gewählt wird.

7. Verfahren nach einem der vorgegebenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstationen (BS1, BS2), die der Basisstation (BS3) in der Aufenthaltszelle des jeweiligen Teilnehmergeräts (UE11) benachbart sind, zu einander synchronisiert werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass für den Kanalschätzer im Empfänger des jeweiligen Teil­ nehmergerät (UE11) bei der Übertragung des jeweiligen Meß­ signals (LCS1) die Kanalschätzparameter mindestens eines zeitlich vorausgehenden Zeitschlitzes verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Übertragung des jeweiligen Meßsignals (LCS1) für den Kanalschätzer im Empfänger des jeweilig zu ortenden Teilnehmergeräts (UE11) Durchschnittswerte der vorausgehenden Kanalschätzparameter verwendet werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Übertragung des jeweiligen Meßsignals (LCS1) für den Kanalschätzer im Empfänger des jeweilig zu ortenden Teilnehmergeräts (UE11) als Kanalschätzparameter vordefinier­ te Default-Werte verwendet werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Übertragung des jeweiligen Meßsignals (LCS1) lediglich mindestens eine Kanalcodierung und/oder mindestens ein interleaving durchgeführt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass als Teilnehmergerät ein Mobilfunkgerät, insbesondere Handy, verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass als Laufzeitkriterium des jeweiligen Meßsignals (LCS1) dessen zeitliche Verschiebung (Δt1) gegenüber dem Zeitraster der vorgegebenen Zeitschlitzabfolge der Luftschnittstelle des jeweilig zu ortenden Teilnehmergeräts (UE11) herangezogen wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Teilnehmergerät (UE11) bezüglich dem Zeit­ raster seiner Zeitschlitzabfolge durch die ihm in seiner Auf­ enthalts-Funkzelle (CE3) zugeordneten Basisstation (BS3) syn­ chronisiert wird.

15. Vorrichtung zur Positionsbestimmung mindestens eines Teilnehmergeräts eines Funkkommunikationssystems, das nach einem der vorhergehenden Ansprüche betrieben wird.