DE10116798C2 - Method for improving the accuracy of position determination in a digital mobile radio network - Google Patents

Method for improving the accuracy of position determination in a digital mobile radio network

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DE10116798C2 DE2001116798 DE10116798A DE10116798C2 DE 10116798 C2 DE10116798 C2 DE 10116798C2 DE 2001116798 DE2001116798 DE 2001116798 DE 10116798 A DE10116798 A DE 10116798A DE 10116798 C2 DE10116798 C2 DE 10116798C2
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    • H04W64/00Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit der Positionsbestimmung einer Mobilstation in einem digitalen Mobilfunknetz, und insbeson dere auf ein Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit der Positionsbestimmung einer Mobilstation in einem digitalen Mo bilfunknetz nach der GSM-Norm, in welchem Informationen in bitweise strukturierten Datenpaketen, sogenannten "Bursts" ausgetauscht werden. The present invention relates to a method for improving the accuracy of position determination of a mobile station in a digital mobile radio network, and in particular to a method for improving the accuracy of position determination of a mobile station in a digital Mo bilfunknetz according to the GSM standard, in which information in bitwise structured data packets are exchanged so-called "bursts". Solche "Bursts" sind z. Such "bursts" are for. B. in der GSM- Spezifikation (GSM 05.02 Section 5.2.2) beschrieben. B. GSM specification (GSM 05.02 Section 5.2.2) described.

Die möglichst genaue Lokalisierung von mobilen Funkgeräten, die sich in einem von einem digitalen Mobilfunknetz abgedeck ten Empfangs- und Sendebereich befinden, wird zusehends wich tiger. The most accurate localization of mobile radios that are in a abgedeck th of a digital mobile network reception and transmission range is increasingly more term.

ZB möchten die Mobilfunknetzbetreiber ihre Kunden mög lichst genau im Mobilfunknetz lokalisieren, um an den jewei ligen Aufenthaltsort des Benutzers einer Mobilstation indivi duell angepasste Werbehinweise schicken zu können. For example, the mobile network operators want to locate their customers AS POSSIBLE exactly in the mobile network to send to the jewei time location of the user of a mobile station indivi duel customized advertising references. Diese Wer behinweise können z. This behinweise Who can,. B. Hinweise auf das nächstgelegenste Re staurant, den nächstgelegensten Buchladen oder ähnliches sein. B. Information on the nearest of Re staurant be the are nearest bookstore or the like.

Von Seiten des Gesetzgebers wiederum wird an die Mobilfunk netzbetreiber z. From the legislature in turn is to the mobile network operators such. B. die Anforderung gestellt, möglichst genau die Position eines Benutzers einer Mobilstation zu ermitteln, der über seine Mobilstation einen Notrufdienst anfordert. B. made the request to determine as precisely as possible the position of a user of a mobile station requesting an emergency call service via his mobile station. Da durch soll Mißbrauch vorgebeugt werden und Unfallopfer sollen genau lokalisiert werden können. Because through should be prevented and accident victims should be able to be located precisely abuse.

Für all diese Anwendungszwecke reichen die bisher erreichten Genauigkeiten zur Lokalisierung einer Mobilstation in einem Mobilfunknetz nicht aus. For all these applications, the accuracy achieved so far are not sufficient to locate a mobile station in a cellular network.

Verschiedene bekannte Verfahren zur Positionsbestimmung einer Mobilstation in einem digitalen Mobilfunknetz sind zum Bei spiel in "Positioning GSM Telephones" von C. Drane et. Various known methods for determining the position of a mobile station in a digital mobile radio network are to play in case of "Positioning GSM Telephones" by C. Drane et. al. al. in IEEE Communications Magazine, April 1998, S. 46 ff. erläu tert. in IEEE Communications Magazine, April 1998, p 46 ff. erläu tert. Insbesondere sind dort auch sogenannte "Timing Advan ce"-Messungen ("Vorauseilzeit"-Messungen) erläutert, wie sie weiter unten noch ausführlicher erläutert werden. In particular, so-called "timing Advan ce" measurements ( "Vorauseilzeit" measurements) there are also explains how they are explained in more detail below.

In digitalen Mobilfunknetzen, und insbesondere in GSM Syste men, findet die Datenübertragung zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation durch sogenannte "Bursts" statt, das sind Datenpakete vorspezifizierter Länge und vorspezifizier ter interner Struktur. In digital mobile networks, and in particular in GSM Syste men, the data transmission between a base station and a mobile station by so-called "burst" occurs, the data packets are prespecified length and vorspezifizier ter internal structure.

In gängigen Mobilfunknetzspezifikationen, insbesondere in der GSM Norm, sind zum Austausch eines Bursts zwischen einer sen denden Station und einer empfangenden Station Zeitschlitze vorbestimmter Länge im Datenübertragungsprotokoll vorgesehen, innerhalb derer eine sendende Station einen Burst senden und eine damit in Verbindung stehende empfangende Station diesen Burst empfangen kann. In conventional cellular network specifications, in particular in the GSM standard, a burst between a sen Denden station and a receiving station time slots of predetermined length in the data transmission protocol that burst are provided to the exchange, within which a transmitting station send a burst and associated therewith receiving station received can.

Um die Kapazitäten einer Basisstation, in deren Empfangs- und Sendegebiet sich eine Vielzahl von Mobilstationen befinden kann, optimal auszunutzen, ist die Basisstation nicht für je de Mobilstation permanent empfangsbereit, sondern kann nur während bestimmter Zeitschlitze einen von einer bestimmten Mobilstation einlaufenden Burst tatsächlich empfangen. To the capacity of a base station may be located a plurality of mobile stations in their reception and transmission field, optimum use, the base station is permanently ready to receive not for each de mobile station, but can actually receive only during certain time slots an incoming from a particular mobile station burst. Dies führt dazu, dass eine sich in einem bestimmten Abstand von einer Basisstation befindliche Mobilstation einen Burst schon losschicken muss, während die Basisstation noch gar nicht be reit ist, diesen Burst zu empfangen. This means that a mobile station is located at a certain distance from a base station must already send out a burst, while the base station is not even be riding to receive this burst. Die Basisstation muss vielmehr während der Laufzeit des Bursts von der Mobilstation zu Basisstation umgeschaltet werden, so dass sie dann zum Zeitpunkt des Eintreffens des Bursts bei der Basisstation empfangsbereit ist. The base station must rather be switched to base station, so that it is then ready to receive the time of arrival of the burst at the base station during the period of the burst from the mobile station.

Fig. 1 zeigt die Beziehung zwischen der Vorauseilzeit ("timing advance") Δt und dem Abstand Δx zwischen einer Mo bilstation und einer Basisstation. Fig. 1 shows the relationship between the Vorauseilzeit ( "timing advance") .DELTA.t and Bilstation the distance Ax between a Mo and a base station. c ist die Lichtgeschwin digkeit (ca. 3.10 8 m/s). c is the speed Lichtgeschwin (ca. 3.10 8 m / s). Der Faktor 1/2 ist zu berücksichti gen, da die Mobilstation den Synchronisationsburst bereits um die Laufzeit zwischen der Mobilstation und Basisstation ver schoben sieht. The factor 2.1 is gen to berücksichti, since the mobile station the synchronization burst already advanced by the propagation time between the mobile station and base station ver looks. Sendet die Mobilstation ein RACH Signal (RACH = "Random Access Channel"), so ist dieses abermals um die Laufzeit zwischen Mobilstation und Basisstation verzögert. The mobile station transmits a RACH signal (RACH = "Random Access Channel"), this is again delayed by the propagation time between the mobile station and base station. Die Vorauseilzeit ("timing advance") entspricht deshalb der doppelten Laufzeit. therefore, the Vorauseilzeit ( "timing advance") corresponds to the double running time.

Vorauseilzeitmessungen ("Timing Advance"-Messungen) haben ei ne Auflösung, die der Dauer eines GSM Symbols entspricht, dh 3,77 µs. Vorauseilzeitmessungen ( "timing advance" measurements) have ei ne resolution corresponding to the duration of a GSM symbol, that is 3.77 microseconds. In GSM 05.04 Section 2.1.1 finden sich nähere Spezifikationen zu den im GSM Standard verwendete "Symbolen" und deren Eigenschaften. In GSM 05.04 Section 2.1.1 can be found detailed specifications of the GSM standard used in the "symbols" and their properties. Die Dauer eines Symbols entspricht somit einem Abstand von ca. 3.10 8 m/s.3,77 µs = 555 m zwi schen Basisstation und Mobilstation. The duration of a symbol thus corresponding to a distance of about 3.10 8 m / s.3,77 microseconds = 555 m interim rule base station and mobile station.

Eine Ortsauflösung von ca. 555 m ist jedoch nicht ausreichend für die Vorgaben, die die amerikanische Bundesbehörde FCC für Positionsortungsdienste vorgibt. However, a spatial resolution of about 555 m is insufficient for the requirements, which defines the American federal agency FCC for position location services. (vgl. z. B. Christopher Dra ne, Malcolm Macnaughtan, and Craig Scott, "Positioning GSM Telephones", IEEE communications magazine, April 1998 oder Sirin Tekinay, Ed Chao and Robert Richton "Performance Bench marking for Wireless Location Systems", IEEE communications magazine, April 1998. (See. Eg. As Christopher Dra ne, Malcolm Macnaughtan, and Craig Scott, "Positioning GSM Telephones," IEEE communications magazine, April 1998 or Sirin Tekinay, Ed Chao and Robert Richton "Performance benchmarking for Wireless Location System", IEEE communications magazine, May 1998th

Aus WO 99/27738 A1 ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung bekannt, bei dem zur Laufzeitbestimmung Signale in einem Di versitätsverfahren empfangen werden und bei dem eine Mitte lung über mehrere Bursts durchgeführt wird. From WO 99/27738 A1 a method for determining the position is known, are received at the versitätsverfahren at run-time determination signals in a Di and in which an averaging is carried out over several bursts.

Aus WO 01/19112 A1 ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung bekannt, bei dem die Laufzeit direkt aus der Kanalimpulsant wort bestimmt wird. From WO 01/19112 A1 a method for determining the position is known, in which the propagation time is determined word directly from the Kanalimpulsant.

Aus WO 01/06275 A1 ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung bekannt, bei dem die Laufzeit aus einer Funktion bestimmt wird, die die Differenz zwischen einem Signal aus vielen ge mittelten Kanalimpulsantworten und einem Signal aus genauso viel gemittelten Burstenergien darstellt. From WO 01/06275 A1 a method for determining the position is known, in which the propagation time is determined from a function which represents the difference between a signal from many ge mediated channel impulse responses and a signal from the same amount of average burst energies. Diese Differenz wird logarithmiert und dann weiter bearbeitet. This difference is logarithmic and then further processed.

Aus WO 01/18560 A1 ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung bekannt, bei dem die Laufzeit durch statistische Methoden insbesondere durch eine gewichtete Mittelung nach einer spe ziellen Schwerpunktformel bestimmt wird. From WO 01/18560 A1 a method for determining the position is known, in which the propagation time is determined by statistical methods, particularly by a weighted averaging according to a spe cial focus formula.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, verbesser te Verfahren zur Lokalisierung einer aktiven Mobilstation in einem digitalen Mobilfunknetz (insbesondere bei einem GSM System) bereitzustellen, in dem Timing Advance Messungen imp lementiert sind. Object of the present invention is, therefore, Improvement te method for locating an active mobile station in a digital mobile network to provide (especially in a GSM system), in which timing advance measurements are lementiert imp.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem unab hängigen Verfahrensanspruch 1 gelöst. This is achieved by a method according to inde pendent method claim. 1 Weiterhin wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, mit dem ein erfindungs gemäßes Verfahren in einer maschinenlesbaren Form dargestellt wird, und welches zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens auf Basisstationen oder Mobilstationen eines digi talen Mobilfunknetzes heruntergeladen werden kann. Further, a computer program product is provided, with which a method according to Invention in a machine readable form is shown, and which can be downloaded for performing a method according to the invention on base stations or mobile stations of a digi tal mobile radio network.

Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsfor men der vorliegenden Erfindung. The dependent claims relate to preferred Ausführungsfor men of the present invention.

Die Verbesserung der Genauigkeit der erfindungsgemäß vorge schlagenen Verfahren beruht auf Signalauswertungs- und Re chenverfahren, die die Tatsache ausnutzen, dass einzelne Bursts bitweise strukturiert Energie übertragen. The improvement of the accuracy of the present invention-proposed method is based on signal evaluation and Re chenverfahren that take advantage of the fact that individual transmitted bursts structured bit energy. Erfindungs gemäß wird dies so ausgenutzt, dass zur Vorauseilzeitmessung senderseitig ausgestrahlte Synchronisationsbits empfängersei tig ausgewertet werden, und eine Korrelation zwischen empfan genen Signalen und einzelnen Synchronisationsbits durchge führt wird, wobei charakteristische Korrelationskoeffizienten ausgewertet werden, die einer weiteren Abschätzung für den tatsächlichen Abstand zwischen sendender und empfangender Station zugrundegelegt werden. Invention This is according to so utilized that the transmitter side radiated to Vorauseilzeitmessung synchronization bits are evaluated empfängersei kind, and a correlation between are received, genes signals and various synchronization leads Runaway is, with characteristic correlation coefficients are evaluated, which a further estimate of the actual distance between the transmitting and receiving station are used.

Dabei kann bei einem GSM-Mobilfunksystem auf in diesem be reits implementierte Software-Ressourcen zur Durchführung ei nes Timing Advance Algorithmusses zurückgegriffen werden, wie dies durch die Ansprüche 3 und 4 zum Ausdruck gebracht ist. In this case, in case of a GSM mobile radio system in this already be implemented software resources to perform ei nes Timing Advance algorithm recourse, as expressed by the claims 3 and 4. FIG.

Die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispie len in Verbindung mit den Zeichnungen. The advantages and features of the present invention will become apparent from the explained below Ausführungsbeispie len in conjunction with the drawings.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 den Zusammenhang zwischen der Verzögerungszeit ("timing advance") und dem Abstand einer Mobilsta tion zu einer Basisstation; Fig. 1 shows the relationship between the delay time ( "timing advance") and the distance a Mobilsta tion to a base station;

Fig. 2 den Aufbau einer "Access Burst" in der GSM Norm; 2 shows the construction of an "access burst" in the GSM standard.

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels für ein einem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundelie genden Positionsbestimmungsalgorithmus ("CONTEST"- Algorithmus) in einem GSM-System; Fig. 3 is a block diagram of an embodiment of a method according to the invention zugrundelie a constricting position determination algorithm ( "contest" - algorithm) in a GSM system;

Fig. 4 den Verlauf einer interpolierten Korrelationsfunk tion für den RACH-Kanal in Abhängigkeit von einem Korrelationsindex, wie er bei Verwendung des "CONTEST"-Algorithmusses auftritt; Fig. 4 shows the profile of an interpolated correlation radio tion for the RACH channel in response to a correlation index, as occurs when using the "contest" -Algorithmusses; und and

Fig. 5 den Verlauf einer interpolierten Energiesummenfunk tion in Abhängigkeit von einem Korrelationsindex, wie er bei Verwendung des "CONTEST"-Algorithmusses auftritt. Fig. 5 shows the course of an interpolated energy sum radio tion in response to a correlation index, as occurs when using the "contest" -Algorithmusses.

Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft anhand der GSM- Norm erläutert. The present invention is exemplified with reference to the GSM standard. Für den Fachmann ist es aber ohne weiteres einsichtig, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch in nach anderen Mobilfunknormen betriebenen digitalen Mobilfunksyste men einsetzbar ist, sofern in diesen mit Synchronisationsbits strukturierte Einzeldatenpakete ("Bursts") zur Durchführung von Timing Advance Messungen benutzt werden. Skilled in the art but it is understood readily, that the inventive method is men can also be used in powered by other wireless standards digital Mobilfunksyste, if measurements are used in these structured individual data packets with synchronization bits ( "bursts") for performing timing advance. Es ist zudem nicht zwingend notwendig, dass Timing Advance Messungen nur im "uplink"-Betrieb (von der Mobilstation zu einer Basissta tion) durchgeführt werden, grundsätzlich sind auch Mobilfunk systeme denkbar, bei denen Timing Advance Messungen im "down link"-Betrieb (von der Basisstation zu einer Mobilstation) durchgeführt werden. It is also not mandatory that timing advance measurements are carried out only in the "uplink" operation (from the mobile station to a Basissta tion), in principle, mobile are systems conceivable in which timing advance measurements in the "downlink" operation ( be carried out by the base station to a mobile station).

Fig. 2 zeigt beispielhaft den Aufbau eines sogenannten "Ac cess Burst" wie er in der GSM Norm 05.02. Fig. 2 shows an example of the structure of a so-called "Ac cess burst" as in the GSM standard it 05.02. in Abschnitt 5.2.7 spezifiziert ist. specified in section 5.2.7. Der Access Burst besteht aus 87 Bit, näm lich 7 Tailbits ("Endbits"), 41 Bit Training Sequence ("Syn chronsationssequenz"), 36 Bit Information und 3 Tailbits ("Endbits"). The access burst consists of 87 bits, tail bits NaEM Lich 7 ( "tail bits"), 41-bit training sequence ( "Syn chronsationssequenz"), 36 bits of information and 3 tail bits ( "tail bits"). Er wird nur im "uplink"-Betrieb (also von Mobil station zur Basisstation hin) und im RACH benutzt. He is (ie mobile station to the base station back) only in the "uplink" mode and used in RACH.

Als nächstes wird ein Algorithmus beschrieben, wie er in ei nem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines GSM Sys tems Verwendung finden kann, um den Aufenthaltsort einer Mo bilstation zu ermitteln. Next, an algorithm is described, as it can find use in egg nem inventive method for operating a GSM Sys tems to determine the location of a Bilstation MO.

Der Algorithmus soll anhand der Fig. 2 bis 5 für den RACH Ka nal (random access channel) in einem GSM System beschrieben werden. The algorithm will be described with reference to FIGS. 2 to 5 for the RACH chan nel (random access channel) in a GSM system. Er lässt sich jedoch auch auf "normal bursts" in GSM- Systemen anwenden (vgl. GSM 05.02 Section 5.2.3). However, it can also be set to "normal bursts" in GSM systems apply (see. GSM 02.05 Section 5.2.3).

Die in Fig. 2 angedeuteten 41 Synchronisationsbits in einem Access Burst sind bei dem im folgenden erläuterten Ausfüh rungsbeispiel wesentlich für die Durchführung eines erfin dungsgemäßen Ortsbestimmungsalgorithmusses. The indicated in FIG. 2 41 synchronization bits in one access burst in which are explained in the following example exporting approximately essential for the implementation of an OF INVENTION to the invention Ortsbestimmungsalgorithmusses.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels für ein einem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegenden Positionsbestimmungsalgorithmus ("CONTEST"-Algorithmus = Correlation Energy Threshold Method = Korrelationsenergieschwellenverfahren)in einem GSM-System, in welchem eine Timing Advance Messung zum Austausch eines Timing Advance Werts zwischen Mobilstation und Basisstation durchgeführt wird. Fig. 3 shows a block diagram of one embodiment for a underlying a method according to the invention position determination algorithm ( "contest" algorithm = Correlation Energy Threshold Method = correlation energy threshold method) in a GSM system, in which a timing advance measure to replace a timing advance value between the mobile station and base station is performed.

Bei der in Fig. 3 obenliegend gezeichneten Kette einzelner Funktionsblöcke 2 bis 5 wird dabei auf Software-Ressourcen zurückgegriffen, wie sie in Basisstationen bereits implementiert sind, und die in Fig. 3 in einem Block "Timing Advance Algorithmus" zusammengefasst sind. In the above-lying drawn in Fig. 3 chain of individual functional blocks 2 to 5 is in this case recourse to software resources, as they are already implemented in base stations, and are summarized 3 in a block "Timing Advance algorithm" in Fig..

Einzelheiten zu derartigen Timing Advance Algorithmen sind nicht einschlägig in der GSM-Norm spezifiziert, sondern sind in der Regel durch Mobilfunkbetreiber in ihren proprietären Spezifikationen für den Betrieb von Mobilfunkbasisstationen individuell implementiert. Details of such timing advance algorithms are not relevant specified in the GSM standard, but are individually implemented by mobile operators in their proprietary specifications for the operation of mobile base stations in general. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann davon ausgegangen werden, dass der in Fig. 3 oben liegend gezeigte Funktionsblock "Timing Advance Algorithmus" repräsentativ ist für die zum Anmeldezeitpunkt in der Praxis von Mobilfunkbetreibern installierten Timing Ad vance Algorithmen. For the purposes of the present invention can be assumed that the function block overhead shown in FIG. 3 "Timing Advance algorithm" is representative vance for the installed at the filing date in the practice of mobile operators timing Ad algorithms.

Für weitere Erläuterung sei angenommen, es lägen 156 komplexe IQ Werte x i (Inphase-Quadrature Phase Werte) von einem AD- Wandler 1 (ADC - analog digital converter) in der Empfangs einheit einer Basisstation (also im "Uplink"-Betrieb) vor, die einem eingehenden Signal von einer Mobilstation entspre chen, die mit der Basisstation in Verbindung steht, und deren Abstand relativ zur Basisstation möglichst genau ermittelt werden soll. For further explanation, it is assumed that there was 156 complex IQ values x i (in-phase Quadrature phase values) of an AD converter 1 (ADC - analog to digital converter) unit in the reception of a base station (ie in the "uplink" operation) before which is to be determined an incoming signal from a mobile station entspre chen, which communicates with the base station in communication, and its distance relative to the base station as accurately as possible. Die diskreten IQ Werte x i entsprechen dabei den an einer Empfangsantenne einer empfangenden Station, im vor liegenden Beispiel also einer GSM-Basisstation, eingehenden (analogen) Signalspannungswerten eines eintreffenden Signals. The discrete IQ values x i correspond to the (analog) at a receive antenna of a receiving station, in front lying example therefore a GSM base station, the incoming signal voltage values of an incoming signal.

Es sei angenommen, dass diese komplexen IQ-Werte x i , im Ba sisband des AD-Wandlers 1 ausgegeben werden. It is assumed that these complex IQ values x i, in the Ba sisband of the AD converter 1 is output. Die Vorgabe 0 < i = 156 ergibt sich dabei aus der Norm GSM 05.02. The bias 0 <i = 156 results from the standard GSM 05.02. Section 5.2.2. Section 5.2.2.

Die komplexen Werte x i werden in einem Funktionsblock 2 um ungefähr 67.708 kHz herabgesetzt, was einer Drehung um 90° pro Symboldauer in der komplexen Ebene entspricht. The complex values x i are reduced in a functional block 2 to about 67,708 kHz, which corresponds to a rotation of 90 ° per symbol duration in the complex plane. Diese Ope ration ist für den Timing Advance Algorithmus bereits imple mentiert, wodurch sich ein lineares System für die gedrehten komplexen Werte y i ergibt. This is Ope ration mented for the Timing Advance algorithm already imple, resulting in a linear system for the rotated complex values y i is obtained.

Die nachfolgende Formel beschreibt diese Operation: The following formula describes this operation:

Dann findet im Funktionsblock 3 beispielhaft eine Korrelation der y i mit der Synchronisationssequenz des GSM Access Bursts statt. Then a correlation of y i with the synchronization sequence of bursts GSM Access takes place by way of example in the function block third In einer anderen Ausführungsform könnte hier auch eine Korrelation der y i mit der Synchronisationssequenz eines GSM Normal Bursts stattfinden. In another embodiment, a correlation of y i with the synchronization sequence of a GSM normal bursts could also take place here.

Für die Korrelation der y i mit der Synchronisationssequenz des GSM Access Bursts werden z. Be such for the correlation of y i with the synchronization sequence of the GSM access burst. B. die Symbole t i verwendet, welche aus den in der Norm GSM 05.02 Version 4.6.0 Abschnitt 5.2.7 definierten Bits abgeleitet werden, dh B. the symbols t i used, which are derived from the in the standard GSM 02.05 Version 4.6.0 section 5.2.7 bits defined, ie

t i = BN l+7 .2 - 1 (2) t i = BN + l 7 .2 - 1 (2)

wobei hier gilt with the proviso here

0 < l ≦ 41 (3). 0 <l ≦ 41 (3).

Für andere Synchronisationssequenzen gilt verallgemeinernd, dass eine Synchronisation mit Bits t i stattfindet, wobei eine Anzahl l max von Synchronisationsbits vorliegt. For other synchronization sequences applies in general terms, that a synchronization with bits t i takes place, wherein a number l max of synchronization bits is present.

Bei der Synchronisation mit den Synchronisationsbits eines Access Bursts werden z. When synchronizing with the synchronization of an access burst z. B. 73 (= 68 + 5, nämlich 68 extended guard bits nach GSM 05.02 Section 5.2.7 sowie z. B. 5 Bits für die Dauer des Mobilfunkkanals) Korrelationsergebnisse c m auf folgende Weise erhalten: B. 73 (= 68 + 5, namely 68 extended guard bits after GSM 05.02 Section 5.2.7, as well as, for example, 5 bits for the duration of the mobile radio channel.) Obtain correlation results c m in the following manner:

Für andere Synchronisationssequenzen gilt verallgemeinernd, dass Korrelationsergebnisse c m auf folgende Weise erhalten: For other synchronization sequences that correlation results c m obtained as follows applies in general terms:

Statt, wie Gleichung (5) zugrundegelegt, 5 Symboldauern kann auch eine andere Anzahl von Symbolen für die Dauer des Mobil funkkanals angenommen werden, so dass für die Anzahl der er haltenen Korrelationsergebnisse allgemein gilt: Instead, as based on equation (5), 5 symbol durations can also be a different number of symbols for the duration of the mobile radio channel can be accepted, that generally applies to the number which he preserved correlation results:

0 < m ≦ m max (5'). 0 <m ≦ m max (5 ').

Fig. 4 zeigt ein Beispiel der Korrelationskoeffizienten c m für den Fall der Korrelation der nach Gleichung (1) erhaltenen y i mit der Synchronisationssequenz der GSM Access Bursts, wo bei in dieser Darstellung die diskreten Werte c m interpoliert worden sind, so dass sich eine kontinuierliche Einhüllende als Korrelationsfunktion ergibt. Fig. 4 shows an example of the correlation coefficients c m in the case of correlation of Equation (1) obtained y i with the synchronization sequence of the GSM access burst, which in this illustration, the discrete values of c are interpolated m in, so that a continuous envelope of a correlation function is obtained.

Auf der waagerechten Achse ist der Korrelationsindex m nach Gleichung (4) aufgetragen, auf der senkrechten Achse eine aus den Korrelationskoeffizienten c m durch Interpolation abgelei tete Korrelationsfunktion. On the horizontal axis of the correlation index is plotted m according to equation (4), on the vertical axis a from the correlation coefficients c m abgelei ended by interpolating the correlation function. Für die Interpolation der Korrela tionsfunktion aus den diskreten normierten Korrelationskoef fizienten nach Gleichung (4) kann an sich auf beliebige In terpolationsverfahren zurückgegriffen werden. For the interpolation of the correla tion function from the discrete normalized Korrelationskoef coefficients according to equation (4) may be resorted to on arbitrary In terpolationsverfahren.

Die Lage des Maximums der Korrelationsfunktion ist dabei ein Maß für den Abstand zwischen der Mobilstation und der Basis station. The position of the maximum of the correlation function is a measure of the distance between the mobile station and the base station. Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kor relationsindices m, m + 1 in Fig. 4 entspricht auf einer Zeit achse der Dauer eines Symbols im GSM-Standard, also 3.77 µs. The distance between two successive Cor relations indices m, m + 1 in Fig. 4 corresponds to a time axis of the duration of a symbol in the GSM standard, so 3.77 microseconds. Bewegt sich die Mobilstation relativ zur Basisstation, so verschiebt sich auch das Korrelationsmaximum. the mobile station moves relative to the base station, so also the correlation maximum shifts. Eine Verschie bung des Korrelationsmaximums um die Breite eines ganzen Sym bols entspricht dabei einer Veränderung des Abstands zwischen Mobilstation und Basisstation um ca. 555 m. A displacement environment of the correlation maximum to the width of an entire Sym bols corresponds to a change in the distance between mobile station and base station by about 555 m.

In der Praxis zeigt sich jedoch, dass die genaue Lage des Korrelationsmaximums in Fig. 4 oft relativ unstabil ist, da es aufgrund von Mehrfachlaufeffekten und atmosphärischen Stö rungen auf dem Signalübertragungsweg zu einem "Flackern" des Korrelationsmaximums kommt, dh die Lage des Korrelationsma ximums ist nicht stabil und deshalb in der Praxis nicht zur Positionsbestimmung der Mobilstation geeignet. In practice, however, shows that the exact position of the correlation maximum in Fig. 4 is often relatively unstable because it depends on the signal transmission path to a "flickering" of the correlation maximum due to multiple run effects and atmospheric Stö conclusions, ie the position of Korrelationsma is ximums not stable and therefore not suitable in practice for determining the position of the mobile station.

Das erfindungsgemäße Verfahren benutzt nun eine weitere, be vorzugterweise durch softwaremäßig implementierte Verfahrens schritte bewirkte Transformation der in Fig. 4 gezeigten Korrelationsfunktion in eine Darstellung, bei der sich eine Er höhung der Stabilität der Lage eines Korrelationsmaximums ge genüber atmosphärisch bedingten Übertragungsverzerrungen er gibt, und zwar unter Ausnutzung der Tatsache, dass in dem in Fig. 3 gezeigten Funktionsblock Timing Advance Algorithmus z. The inventive method now used a further be vorzugterweise steps software-implemented process caused transformation of the correlation function shown in Fig. 4 in a diagram, in which a He heightening the stability of the position of a correlation maximum ge genüber atmospheric conditional transmission distortion it outputs, namely taking advantage of the fact that in the example shown in Fig. 3 functional block timing Advance algorithm z. B. bereits vorgesehen ist, dass nach der im Funktionsblock 3 vorgesehenen Durchführung der RACH Korrelation gemäß Glei chung (4) die Energie von benachbarten Korrelationsergebnis sen entsprechend der nachfolgend angegebenen Formel (6) auf addiert wird. As has already been provided, that on the intended function in the block 3 perform the RACH correlation according sliding chung (4) the energy of neighboring correlation result sen according to the formula given below (6) is added.

In dem in Fig. 3 gezeigten Blockdiagramm ist in dem Timing Advance Algorithmus bereits eine Auswertung der Energie der Korrelationsergebnisse in zwei Funktionsblöcken 4 und 5 imp lementiert. In the example shown in Fig. 3 in the block diagram of timing advance algorithm is already imp lementiert an evaluation of the energy of the correlation results in two function blocks 4 and 5.

Dabei ist vorgesehen, dass z. It is provided that z. B. mit den 73 Korrelationsergeb nissen aus Gleichung (4) Energiewerte e n berechnet werden. B. correlation with the 73 resulting nits from Equation (4) e n energy values are calculated.

Dies geschieht z. This is done for. B. nach folgender Formel B. according to the following formula

Dabei ist k eine relativ kleine Zahl gemessen an der Gesamt zahl 41 (verallgemeinernd m max ) der Synchronisationsbits, und c *|n+l-1 der konjugiert komplexe Wert zu c n+l-1 . In this case, a relatively small number k is compared to the total number 41 (generalized m max) of synchronization bits, and c * | n + l-1 of the complex conjugate value c n + L-1.

Im vorliegenden Fall sei beispielhaft k = 5 implementiert. In this case, by way of example k = 5 was implemented.

Mit k = 5 erhält man nach Gleichung (6) insgesamt 73 - 5 + 1 = 69 Energiewerte e n . With k = 5 is obtained according to equation (6) Whole 73-5 + 1 = 69 energy values E n. Es gilt also: Thus:

0 < n ≦ 69 (7). 0 <n ≦ 69 (7).

Die auf 1 normierten Werte The normalized values ​​1

werden normierte Energiewerte E n genannt. are called normalized energy values E n.

Verallgemeinernd gilt: Generalizing, the following applies:

0 < n ≦ n max (7'). 0 <n ≦ n max (7 ').

Im einem bekannten Timing Advance Algorithmus ist im Funkti onsblock 5 z. In a known timing advance algorithm is functi onsblock 5 z. B. vorgesehen, dass der Timing Advance Wert durch die Bestimmung der Position mit maximaler Energie e max ermittelt wird. B. provided that the timing advance value by determining the position of maximum energy Emax is determined.

Gemäß dem hier beispielhaft für ein GSM-Mobilfunksystem be trachteten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nunmehr die nach Gleichung (8) ermittelten diskreten und normierten Energiewerte E n als Basis für eine kontinuier liche Energiesummenfunktion f(z) genommen, welche mittels In terpolation erhalten wird. According to the exemplified be here for a GSM mobile radio system sought embodiment of the present invention found now according to equation (8) discrete and normalized energy values E n as a basis for kontinuier friendly energy sum function f (z) which is obtained by in terpolation be taken. In Fig. 3 ist dies durch eine Ver zweigung aus dem Block "Timing Advance Algorithmus" in einen erfindungsgemäß vorgesehenen Block "Ortsbestimmungsalgorith mus" veranschaulicht. In Fig. 3, this is by a Ver branching out from the block "Timing Advance algorithm" in an inventively provided Block "Ortsbestimmungsalgorith mus" is illustrated.

Im Block "Ortsbestimmungsalgorithmus" wird im Funktionsblock 7 zunächst eine kontinuierliche Energiesummenfunktion f(z) als Einhüllende für die diskreten normierten Energiewerte E n durch Interpolation berechnet. In the block "location determination algorithm" a continuous energy sum function f (z) is first calculated as the envelope for the discrete normalized energy values E n by interpolation in the function block. 7

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für den Verlauf einer solchen kon tinuierlichen Energiesummenfunktion f(z), welche auf den (an sich diskreten - vgl. Gleichung (4)) Korrelationsergebnissen in Fig. 4 basiert. Fig. 5 shows an example of the course of such con tinuous energy sum function f (z), which on the - based (discrete per se (cf. Equation 4).) Correlation results in Fig. 4. In Fig. 5 entspricht der Abstand zwischen zwei auf einander folgenden Energiesummenindices n, n + 1 wie derum der Dauer eines übertragenden Symbols, dh 3,77 µs. In FIG. 5, the distance between two successive energy sum indices n corresponding to n + 1 as derum the duration of a transmitted symbol, that is 3.77 microseconds.

Für die Interpolation der Energiesummenfunktion f(z) aus den diskreten normierten Energiewerten nach Gleichung (7) kann an sich auf beliebige Interpolationsverfahren zurückgegriffen werden. For the interpolation of the total energy function f (z) from the discrete normalized energy values ​​according to equation (7) may be resorted to on any interpolation. Die einfachste Form ist die lineare Interpolation. The simplest form is a linear interpolation.

Nun besteht das Ziel darin, die Position des Maximums der E nergiesummenfunktion f(z) zu bestimmen, welche dem Maximum der in Fig. 4 gezeigten Korrelationsfunktion bestmöglich ent spricht. Now, the goal is to determine the position of the maximum of E nergiesummenfunktion f (z), which speaks best ent the maximum of the correlation function shown in Fig. 4. Wegen des in Verbindung mit Fig. 4 erläuterten "Fla ckerns" des Korrelationsmaximums und wegen der in Verbindung mit Gleichung (6) bei der Energiewertberechnung berücksich tigten Anzahl von z. Due to the in connection with Fig. 4 described "Fla ckerns" of the correlation maximum and because of the in conjunction with equation (6) into account in the saturated energy value calculation number of z. B. k = 5 benachbarten Korrelationskoeffi zienten zeigt die Energiesummenfunktion f(z) in Fig. 5 im Be reich ihres Maximums den Verlauf eines abgeplatteten und im Laufe der Zeit langsam "hin und her wandernden" Korrelations plateaus der Höhe 1 . B. coefficient k = 5 adjacent Korrelationskoeffi shows the energy sum function f (z) in Fig. 5 in the loading reaching its maximum the course of a flattened and slowly over time "back and forth wandering" correlation plateaus of height 1.

Die Geschwindigkeit, mit der die Lage des Korrelationspla teaus "wandert" ist je nach Zahl k der zur Bildung der Ener giesummenfunktion f(z) in Gleichung (6) berücksichtigen be nachbarten Korrelationskoeffizienten deutlich niedriger, als die Geschwindigkeit, mit der das Maximum der nach Gleichung (4) bzw. (4') ermittelten Korrelationskoeffizienten "fla ckert". The speed with which the position of the Korrelationspla teaus "wanders" depending on the number k of giesummenfunktion to form the Ener f (z) in equation (6) into account be adjacent correlation coefficient significantly lower than the speed at which the maximum of the claimed equation (4) or (4 ') calculated correlation coefficients "fla ckert".

Bei einem nur sehr langsam hin- und herwandernden Korrelati onsplateau der Energiesummenfunktion f(z) läßt sich z. In a back only very slowly and herwandernden Korrelati onsplateau energy sum function f (z) can be z. B. die Mitte des Korrelationsplateaus relativ leicht abschätzen und als Schätzwert für das Maximum der nach Gleichung (4) bzw. (4') ermittelten Korrelationskoeffizienten annehmen. B. accept relatively easy to estimate the center of the correlation plateau and determined as an estimate of the maximum of the equation (4) or (4 ') correlation coefficient.

Häufig stellt sich aber in der Praxis das Problem, das eine zu einem bestimmten Zeitpunkt ermittelte "Momentaufnahme" zur Bestimmung der Lage des Plateaus der in Fig. 5 gezeigten E nergiesummenfunktion f(z) keine zuverlässige Aussage darüber zuläßt, wo ein Maximum der nach Gleichung (4) bzw. (4') er mittelten Korrelationskoeffizienten ohne laufstreckenbedingte Verzerrungseffekte idealtypisch läge. Frequently, however, turns out in practice, the problem that nergiesummenfunktion f (z) permits at any given time determined "snapshot" for determining the position of the plateau of the E shown in Fig. 5, no reliable information about where a maximum according to the equation (4) or (4 ') he mediated correlation coefficient without running track-related distortion effects would ideally.

Hier könnte an sich eine längere Beobachtung der Lage eines langsam "wandernden" Korrelationsplateaus und eine zeitliche Mittelwertbildung Abhilfe schaffen. Here on a longer observation of the position of a slow "wandering" correlation plateau and a time averaging could provide a remedy. Bei einer Mobilstation, die über einen ausreichend langen Beobachtungszeitraum hinweg ihren Abstand relativ zu einer Basisstation nicht (merklich) ändert, kann man durch zeitliche Mittelwertbildung mehrerer in aufeinanderfolgenden Zeitabständen ermittelter Korrelati onsplateaus einen Mittelwert für die Mitte dieser Korrelati onsplateaus bilden, der wiederum als Schätzwert für das Maxi mum der nach Gleichung (4) bzw. (4') ermittelten Korrelati onskoeffizienten dient. In a mobile station which their distance relative to a base station does not (significantly) changes over a sufficiently long observation period, one can onsplateaus form onsplateaus an average value for the center of this Korrelati by temporal averaging several determined in successive time intervals Korrelati, in turn, as an estimate for the maxi mum of the equation (4) or (4 ') determined Korrelati onskoeffizienten used.

In der Praxis stellt sich aber das Problem, dass die hierfür benötigten Zeiten oft nicht zur Verfügung stehen, z. In practice, however, the problem arises that the times required for this are often not available, eg. B. weil sich die Mobilstation relativ schnell zur Basisstation be wegt, oder aufgrund von übertragungswegbedingten Störungen nur wenige Bursts zwischen einer Basisstation und einer Mo bilstation ausgetauscht werden können, bevor es zu einem Ab bruch der Verbindung oder gegebenenfalls zu einem Weiterrei chen der Mobilstation von einer dezidierten Basisstation zu einer benachbarten Basisstation kommt (sogenanntes "Hando ver"). Example, because the mobile station be relatively quickly to the base station moves, or can be replaced due to transmission path related disorders few bursts between a base station and a Mo Bilstation before it break the connection to an Ab or possibly to a wide Errei chen the mobile station from a dedicated base station to a neighboring base station occurs (so-called "Hando ver").

Das heißt, auch hier zeigt sich in der Praxis oftmals das Problem, dass die momentane Lage des Korrelationsplateaus der in Fig. 5 gezeigten Energiesummenfunktion f(z) letztlich kein zuverlässiges Maß für die Abschätzung des Abstands zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation ist. That is, also often shows in practice the problem that the current position of the correlation plateau energy sum function shown in Fig. 5 f (z) is ultimately not a reliable measure for estimating the distance between a mobile station and a base station.

Es hat sich hingegen in der Praxis gezeigt, dass der Verlauf der Flanken des Korrelationsmaximums (bei ortsfester Mobil station) sehr stabil ist. It has, however, been shown in practice, that the course of the flanks of the correlation maximum is very stable (for fixed mobile station). In einer bevorzugten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung wird diese Tatsache so ausge nutzt, dass an der ansteigenden oder an der absteigenden Flanke der Energiesummenfunktion f(z) geprüft wird, wo die Energiesummenfunktion f(z) einen vorbestimmten Schwellwert (z. B. 50%) des auf den Wert 1 normierten Korrelationsplateaus erreicht. In a preferred execution of the present invention form this fact is so utilized that is examined at the rising or at the falling edge of the power sum function f (z), where the energy sum function f (z) a predetermined threshold (z. B. 50% ) of normalized to the value 1 correlation plateau reached.

Aufgrund des durch die wohldefinierten Eigenschaften der Syn chronisationsbits für den Idealfall (ohne Störeffekte) be kannten verzerrungsfreien Verlaufs einer idealtypischen Kor relationsfunktion lässt sich empirisch ermitteln, um welche "Versatzstrecke" z 0,x ein solcher Schwellwert mit x.100% von der "idealen" Mitte des Korrelationsplateaus entfernt liegen müßte. Can correlation function due to the by the well-defined characteristics of the Syn chronisationsbits for the ideal case (without interference effects) be known distortion-free course of an ideal type Kor empirically determine to which "offset distance" z 0, x, such a threshold value with x.100% ideal from the " "middle of the correlation plateau would have to be removed.

Bestimmt man die Lage z 0,x des Schwellwerts an der an- oder absteigenden Flanke des Korrelationsmaximums, wo also x.100% des Maximalwertes des "Korrelationsplateaus" erreicht werden, so kann man unter Berücksichtigung eines vorab empirisch be stimmten Versatzes z calibrate in Fig. 5 die Position z pos bestim men, welche einem in der Darstellung in Fig. 4 gezeigten, "i dealtypischen", also nicht aufgrund von übertragungsstrecken bedingten Verzerrungen "flackernden" Korrelationsmaximum ent sprechen würde. By determining the position z is 0, x of the threshold at the on or falling edge of the correlation maximum, which therefore x.100% of the maximum value of the "correlation plateau" is attained, it is possible, taking into account a previously empirically be agreed offset z calibrate in Figure the position z pos determ men which would an example shown in the illustration in Fig. 4, "i deal typical", that is not due to transmission links related distortions "flickering" talk correlation maximum ent. 5,. Diese Position entspricht mit größtmöglicher Wahrscheinlichkeit der exakten Position der Mobilstation. This position corresponds with the greatest probability of the exact position of the mobile station.

Erfindungsgemäß wird also durch Auswertung der Position von Schwellwerten an den auf- oder absteigenden Flanken einer E nergiesummenfunktion f(z) die genaue Position des Korrelati onsmaximums der Korrelationskoeffizienten c m mittels empiri scher Korrekturfaktoren abgeschätzt. According to the invention the exact position of Korrelati onsmaximums of the correlation coefficients c m is estimated by empiri shear correction factors so by evaluation of the position of threshold values in the ascending or descending edges of an e nergiesummenfunktion f (z).

In Fig. 5 ist veranschaulicht, wie der Wert 0,5 als Schwel lenwert an der ansteigenden Flanke der Energiesummenfunktion gewählt worden ist, dh es wird die Stelle der ansteigenden Flanke ermittelt, wo f(z 0,5 ) = 0,5 gilt. In Fig. 5 is illustrated how the value of 0.5 lenwert as smoldering has been selected at the rising edge of the total energy function, ie, it is determined the location of the rising edge, where f (z 0,5) = 0.5 applies.

Von diesem Wert z 0,5 ist eine vorab empirisch ermittelte Ka librierungskonstante z calibrate abzuziehen (beziehungsweise bei bei der abfallenden Flanke hinzuzufügen), um einen bestmöglichen Schätzwert z pos für die tatsächliche Position des Korre lationsmaximums zu erhalten, dh im vorliegenden Beispiel From this value, for a Ka 0.5 empirically determined in advance is librierungskonstante z calibrate withdraw (or at add on the falling edge) to obtain a best estimate for heading the actual position of Korre lationsmaximums, ie in the present example

z pos = z 0,5 - Z calibrate . z pos = z 0.5 - Z calibrate. (9). (9).

Der Abstand zwischen der Basisstation und der Mobilstation kann dann auf folgende Weise berechnet werden: The distance between the base station and the mobile station can then be calculated in the following manner:

Abstand = 555 mz pos (10) Distance = 555 mz pos (10)

In einer Verallgemeinerung von Gleichung (9) gilt also: In a generalization of equation (9) Thus, the following applies:

z pos = z 0,x - z calibrate (9'). z pos = z 0, x - z calibrate (9 ').

Setzt man in Gleichung (9) z pos = 0, so ergibt sich z calibrate = z 0,x . Substituting in equation (9) z pos = 0, the result z calibrate = z 0, x. D. h., man erhält die gewünschte Kalibrierungskonstante z calibrate allgemein dadurch, dass man eine Messung durchführt, wenn der Abstand zwischen Mobilstation und Basisstation gleich Null ist. D. h., To obtain the desired calibration constant z calibrate generally characterized in that one carries out a measurement if the distance between mobile station and base station is equal to zero. Aus der Lage des Plateaus des Korrelationsmaximums der Energiesummenfunktion f(z) und der Lage des Schwellwerts z 0,x lässt sich dann die Kalibrierungskonstante z calibrate ermitteln, die auch Gültigkeit hat, wenn der Abstand zwischen Mobilsta tion und Basisstation ungleich Null ist. Then from the position of the plateau of the correlation maximum energy sum function f (z) and the position of the threshold value z is 0, x is the calibration constant z can be determined calibrate, which also is valid when the distance between Mobilsta tion and the base station is non-zero.

Messergebnisse des CONTEST Algorithmusses Measurement results of the algorithm CONTEST

Eine Version des CONTEST Algorithmusses wurde in Feldversu chen getestet. A version of CONTEST algorithm was tested in Feldversu chen. Dabei fand ein Vergleich mit Positionsmesswer ten statt, die mit GPS-Empfängern (Global Positioning System = Ortspeilung mittels von geostationären Satelliten ausge sandten Ortungssignalen). A comparison with Positionsmesswer th took place, with GPS receivers (Global Positioning System = Ortspeilung means out of geostationary satellites sent locating signals). Es ergaben sich sehr genaue Messun gen mit einer Genauigkeit besser als 50 m, aber es gab auch Messungen mit einem Fehler von 460 m. There were very accurate measure ments better than 50 m with an accuracy, but there were also measurements with an error of 460 m. Die Ergebnisse müssen noch eingehender analysiert werden. The results must be analyzed in more detail. Die Fehler könnten auf Zeitmessfehlern in der "Layer 1 trace", Zeitmessfehlern in der Mobilstation oder anderen noch nicht verstandenen Ursa chen beruhen. The error could be due to timing errors in the "Layer 1 trace", time measurement errors in the mobile station or other non-understood Ursa chen. Die Ergebnisse zeigen aber, dass in GSM eine Mobilstation im Prinzip mit einer Genauigkeit in der Fläche von 50 m unter Verwendung des CONTEST Algorithmusses lokali siert werden kann. However, the results show that in GSM, a mobile station, in principle, with an accuracy in the area of ​​50 m using the algorithm CONTEST lokali Siert can be.

Claims (5)

1. Verfahren zur Verbesserung der Genauigkeit der Positions bestimmung einer Mobilstation in einem digitalen Mobilfunk netz, insbesondere einem nach der GSM-Norm betriebenen Mobil funknetz, in dem Voreilzeitmessungsverfahren ("Timing Advance Measurement"-Verfahren) implementiert sind, bei denen Syn chronisationsbits zur Synchronisation von Zeitschlitzen ver wendet werden, in denen eine sendende Station zu übertragende Symbole sendet und eine empfangende Station diese empfängt, wobei zwischen bei einer empfangenden Station von einer sen denden Station eingehenden Signalen und vordefinierten Syn chronisationsbits charakteristische Korrelationskoeffizienten und daraus abgeleitete Energiekoeffizienten berechnet werden, dadurch gekennzeichnet , dass die Lage des Maximums einer durch Interpolation aus den mittels Addition der Energie benachbarter Korrelationskoeffi zienten berechneten Energiekoeffizienten eines an einer Emp fangsantenne der empfangenden Station während eines Zeit schlitze 1. A method for improving the accuracy of position determination of a mobile station in a digital mobile radio network, in particular radio network a system operated according to the GSM standard mobile, in the Voreilzeitmessungsverfahren ( "Timing Advance Measurement" method) are implemented in which Syn chronisationsbits for synchronization be aimed ver of time slots in which a transmitting station to be transmitted symbols sending and a receiving station receives these, wherein chronisationsbits characteristic correlation coefficients and energy derived coefficient thereof are calculated between at a receiving station from a sen Denden station incoming signals and predefined Syn, characterized that the position of the maximum by interpolation from the slots of a means of addition of the energy of adjacent Korrelationskoeffi coefficients calculated energy coefficients of a fang antenna on a recommendation from the receiving station during a time s eintreffenden Signals abgeleiteten kontinuierlichen und über der Dauer der übertragenen Symbole aufgetragenen Energiesummenfunktion f(z) bewertet wird, und die Lage dieses Maximums als Maß für eine weitere Abschätzung für den tat sächlichen Abstand zwischen sendender und empfangender Stati on zugrundegelegt wird. s incoming signal derived continuous and plotted over the duration of the transmitted symbols energy sum function f (z) is evaluated, and the position of this maximum as a measure of an additional estimate for the tat extraneous distance between transmitting and receiving statuses on will be used.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der ansteigenden oder an der abfallenden Flanke des Graphen der über der Symboldauer aufgetragenen Energiesummen funktion f(z) Schwellwerte ermittelt werden, wo der Wert der Energiesummenfunktion f(z) einen vordefinierten Prozentsatz (x.100%) des normierten Maximums der Energiesummenfunktion f(z) einnimmt, und wobei ein vorab empirisch ermittelter Ver satz z calibrate für den zeitlichen Abstand zwischen dem Maximum der Energiesummenfunktion f(z) und dem Schwellwert ermittelt worden ist, so dass eine um den Versatz z calibrate gegenüber der Schwellwertposition z 0,x verschobene Position im Maximum der Energiesummenfunktion mit höchstmöglicher Wahrscheinlichkeit der idealtypischen Position des Maximums der Korrelationsko effizienten der eingehenden Signale und der Synchronisations bits entspricht, welche das Maximum der Korrelationsfunktion ohne laufstreckenbedingte Verzerrungen idealtypisch einnehmen würde, und wobei au 2. The method according to claim 1, characterized in that function at the rising or at the falling edge of the graph of the applied over the symbol duration energy sums f (z) threshold values ​​are determined, where the value of the power sum function f (z) a predefined percentage (x .100%) of the normalized maximum energy sum function f (z) takes, and wherein an Ver set z calibrate has been determined for the time interval between the maximum energy sum function f (z) and the threshold value in advance empirically determined so that to the offset z calibrate with respect to the threshold position z 0, x displaced position at the maximum energy sum function with the highest possible probability of idealized position of the maximum of Korrelationsko efficient corresponding to the incoming signals and the synchronization bits, which would take the maximum of the correlation function ideally without running track distortions, and wherein au s der geschätzten idealtypischen Lage die ses Maximums der Korrelationsfunktion der tatsächliche räumliche Abstand zwischen Mobilstation und Basisstation ermittelt wird. s of the estimated position, the ideal typical ses maximum of the correlation function of the actual spatial distance between mobile station and base station is determined.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen eines in einem GSM Mobilfunksystem von der Ba sisstation durchgeführten Timing Advance Algorithmusses fol gende Schritte durchgeführt werden: 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that constricting steps are carried out in the context of a GSM mobile radio system sisstation in one of the Ba performed Timing Advance algorithm fol:
  • a) Bereitstellen von eingehenden Signalwerten entsprechenden komplexen Werten x i im Basisband eines basisstationsempfängerseitigen Analog-Digital-Wandlers; a) providing from incoming signal values corresponding complex values x i in the baseband of a base station receiver-side analog-to-digital converter;
  • b) Herabsetzen der komplexen Werte x i um einen Frequenzwert, der einer Drehung um 90° in der komplexen Ebene entspricht, wodurch als Ergebnis die x i in korrespondierende Werte b) reducing the complex values x i to a frequency value which corresponds to a 90 ° rotation in the complex plane, whereby as a result of the i x into corresponding values
    transformiert werden; be transformed;
  • c) Durchführen einer Korrelation mit den Synchronisationsbits t i einer Synchronisationssequenz der GSM Access Bursts oder der GSM Normal Bursts, wodurch Korrelationsergebnisse c m auf folgende Weise erhalten werden: c) performing a correlation with the synchronization t i a synchronization sequence of the GSM access burst or the GSM normal burst, which correlation results m c are obtained as follows:
  • d) Berechnen von Energiewerten d) calculating energy values
    wobei in which
    0 < n ≦ m max - k + 1, 0 <n ≦ m max - k + 1,
  • e) Normalisieren der Werte zu e) normalizing the values ​​to
  • f) Berechnen einer einhüllenden Interpolationskurve f(z) auf Basis der Energiewerte E n ; f) calculating an envelope interpolation curve f (z) based on the energy values E n;
  • g) Ermitteln einer Position z 0,x eines vorbestimmten Schwell werts x.100% eines auf den Wert 1 normierten Korrelations plateaus an der ansteigenden oder abfallenden Flanke der In terpolationskurve; g) determining a position z is 0, x a predetermined threshold value x.100% of a normalized to the value 1 correlation plateaus at the rising or falling edge of the in terpolationskurve;
  • h) Berechnen von z pos = z 0,x ± z calibrate mit einem empirisch vorbe stimmten Kalbrierungsversatzwert z calibrate um einen bestmöglichen Schätzwert z pos für eine Position im Maximum der Energiesum menfunktion zu erhalten, welche mit größtmöglicher Wahr scheinlichkeit der Position des Maximums eines idealtypi schen, nicht übertragungswegbedingt verzerrten Maximums der Korrelationsfunktion der eingehenden Signale mit den Synchro nisationsbits entspricht; h) calculating z pos = z 0, x ± z calibrate with an empirically vorbe voted Kalbrierungsversatzwert z calibrate a best estimate for heading for a position at the maximum of Energiesum menfunktion to obtain that probability with the highest possible true of the position of the maximum of a idealtypi rule is not distorted due to transmission path maximum of the correlation function of the incoming signals with the corresponding Synchro nisationsbits;
  • i) Umrechnen der Position des Schätzwerts z pos in ein eine Ab schätzung des Abstands zwischen Mobilstation und Basisstation gemäß i) converting the position of the estimated value z heading according to a an ab estimate of the distance between mobile station and base station
    Abstand = 555 mz pos . Distance = 555 mz pos.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt d) eine Korrelation mit der Synchronisationssequenz der GSM Access Bursts durchgeführt wird wobei die Synchronisationsbits t e verwendet werden, wel che aus den in der Norm GSM 05.02 Version 4.6.0 Abschnitt 5.2.7 definierten Bits wie folgt abgeleitet werden: 4. The method of claim 1 or 2, characterized in that in step d) a correlation with the synchronization sequence of the GSM access burst is performed wherein the synchronization bits t e used wel che from the in the standard GSM 05.02 Version 4.6.0 section 5.2.7 defined bits are derived as follows:
t e = BN l+7 .2 - 1, wobei 0 < l ≦ 41. t = e l + BN 7 .2 - 1, where 0 <l ≦ 41st
5. Computerprogrammprodukt, gespeichert auf einem computer lesbaren Medium, wobei das Computerprogrammprodukt maschinen lesbare Programmmittel zum Einlesen von in dem Computerpro grammprodukt enthaltenen Befehlsschritten zur Implementierung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche in ei ner Basisstation oder einer Mobilstation in einem digitalen Mobilfunknetz enthält. 5. A computer program product stored on a computer readable medium, the computer program product machine contains readable program means for reading program product contained in the Computerpro instruction steps for implementing a method according to any one of the preceding claims in egg ner base station or a mobile station in a digital mobile radio network.
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