DE10124811A1

DE10124811A1 - Position determination system for mobile phones in network uses fixed beacons and propagation time and propagation time differences of transmitted signal codes within specific time slots

Info

Publication number: DE10124811A1
Application number: DE2001124811
Authority: DE
Inventors: Thomas Gottschalk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2002-11-28
Also published as: WO2002096142B1; WO2002096142A1

Abstract

The position of a mobile telephone (UE) within a mobile network is determined relative to positioning elements (PE) that are at known positions. The process is based upon the propagation time and propagation time differences of transmitted signal codes within specific time slots.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Posi tion eines mobilen Endgeräts innerhalb eines Mobilfunknetzes, bei welchem zwischen dem Endgerät und mehreren Positionsele menten, deren Positionen im Mobilfunknetz bekannt sind, Lauf zeiten und/oder Laufzeitdifferenzen von Signalcodes, welche dem jeweils sendenden Gerät eindeutig zugeordnet sind, ermit telt werden und unter Verwendung dieser Laufzeiten und/oder Laufzeitdifferenzen die Position des mobilen Endgeräts ermit telt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung Systeme so wie ein mobiles Kommunikationsendgerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for determining the posi tion of a mobile device within a mobile network, in which between the terminal and several Positionsele elements whose positions in the mobile network are known, run times and / or runtime differences of signal codes which are clearly assigned to the respective sending device be telt and using these terms and / or Differences in runtime determine the position of the mobile device is communicated. The invention also relates to systems in this way like a mobile communication terminal to carry out a such procedure.

Für viele zusätzliche Funktionen eines Mobilfunkgeräts, bei spielsweise Notruffunktionen, Navigationsfunktionen oder In formationsdienste, welche ortsbezogene Informationen anbie ten, ist eine Positionsbestimmung des jeweiligen Mobilfunkge räts notwendig. Für die Positionsermittlung von Mobilfunkge räten gibt es die verschiedensten Verfahren. So sind z. B. im aktuellen UMTS-Standard Release 99 vier verschiedene Methoden definiert.For many additional functions of a mobile radio device, for example emergency call functions, navigation functions or information services which offer location-related information, it is necessary to determine the position of the respective mobile radio device. There are a wide variety of methods for determining the position of mobile devices. So z. For example, four different methods are defined in the current UMTS standard release 99 .

Eine erste Methode ist die sogenannte Cell-ID-Methode. Hier bei erfolgt die Positionsbestimmung anhand der Kennung der Mobilfunkzelle, in der sich das Endgerät zum Zeitpunkt der Positionsanfrage bzw. -bestimmung befindet. Dabei wird der Mittelpunkt der Mobilfunkzelle als Position des Endgeräts an genommen. Es handelt sich dementsprechend nur um eine grobe Positionsbestimmung, die von der Größe der jeweiligen Mobil funkzelle abhängt. Die Ungenauigkeiten liegen bei 100 m und mehr. Die Genauigkeit kann durch zusätzliche Messungen ver bessert werden, indem beispielsweise die Laufzeit eines be kannten Signals von der Basisstation zum Endgerät und/oder zurück ausgewertet wird. Diese Zeitmessung ergibt mathema tisch verknüpft mit der Lichtgeschwindigkeit einen Abstand zwischen der Basisstation und dem Endgerät. Die Position des zu lokalisierenden Endgeräts ist damit nicht nur grob be stimmt, sondern es ist dann bekannt, dass es sich auf einem bestimmten Kreis, dessen Radius durch den ermittelten Abstand gegeben ist, in der Mobilfunkzelle befindet. Eine solche ein fache Laufzeitmessung wird auch als TOA-Methode (Time of Ar rival) bezeichnet.A first method is the so-called Cell ID method. here at the position is determined using the identifier of the Cellular cell in which the terminal is located at the time of the Position request or determination is located. The Center of the cell as the position of the terminal taken. Accordingly, it is only a rough one Positioning that depends on the size of each mobile radio cell depends. The inaccuracies are 100 m and more. The accuracy can be verified by additional measurements be improved by, for example, the term of a be knew signal from the base station to the terminal and / or is evaluated back. This time measurement results in mathema table linked a distance with the speed of light between the base station and the terminal. The position of the Terminal devices to be localized are not only rough true, but it is then known that it is on a certain circle, the radius of which is determined by the distance is located in the cell. Such a The multiple runtime measurement is also used as a TOA method (Time of Ar rival).

Eine zweite Methode ist die sogenannte Assisted-GPS-Methode. Hierbei handelt es sich um eine Positionsbestimmung mit akti ver GPS-Unterstützung. Das Endgerät muß hierzu über einen ge eigneten GPS-Empfänger verfügen, um die GPS-Signale von min destens drei sichtbaren Satelliten zu empfangen. Die gemesse nen Signale werden mit Assistenzsignalen, welche GPS- Empfänger im Mobilfunknetzwerk gemessen haben und die als Re ferenz dienen können, verknüpft, um so eine möglichst genaue Ortsbestimmung zu erreichen. Die damit erreichbaren Genauig keiten in der Positionsangabe liegen bei derzeit ca. 5 bis 10 m.A second method is the so-called assisted GPS method. This is a position determination with acti ver GPS support. The terminal must have a ge own GPS receiver to receive the GPS signals of min to receive at least three visible satellites. The measured Signals are provided with assistance signals, which GPS Have measured receivers in the mobile network and the as Re reference can be linked, so as to be as accurate as possible To achieve location. The accuracy that can be achieved with it The current position information is approx. 5 to 10 m.

Eine dritte Methode ist die sogenannte OTDOA-Methode (Obser ved Time Difference of Arrival). Diese Methode basiert auf Laufzeit-Messungen von Signalen der Luftschnittstelle zwi schen mehreren Basisstationen und dem zu lokalisierenden End gerät. Gemäß dieser Methode versucht das zu lokalisierende Endgerät ein Paar eines bekannten Signals von zwei ortsver schiedenen, benachbarten Basisstationen zu detektieren. Die Empfangszeitpunkte des Signals werden dann zur Auswertung an eine Rechnereinheit - im Allgemeinen PCF (Position Calcula tion Function) genannt - gesandt, welche die Differenz der Empfangszeiten auswertet. Diese Empfangszeitendifferenz be schreibt einen Hyperboloid, wodurch angegeben ist, dass der Aufenthaltsort des Endgeräts auf einer Hyperbel liegt. Durch die Einbeziehung einer weiteren Basisstation wird eine zweite Hyperbel ermittelt. Der Aufenthaltsort des Endgeräts befindet sich dann an einem der beiden Schnittpunkte der zwei Hyper beln. Für eine eindeutige Positionsbestimmung ist folglich noch eine weitere Information nötig, wobei entweder eine vierte Basisstation genutzt werden kann, um eine weitere Dif ferenzmessung durchzuführen oder beispielsweise eine einfache Laufzeitmessung (TOA) zur eigenen Basisstation durchgeführt wird, um anhand dieser Laufzeitmessung dann zu entscheiden, welcher der beiden Hyperbelschnittpunkte der tatsächliche Aufenthaltsort ist. Ebenso kann beispielsweise auch in Zellen mit einer Sektorierung die Information über den Sektor, in dem sich das Endgerät aktuell befindet, zur Entscheidung he rangezogen werden. Die Berechnung der Position aus den Diffe renzen der Laufzeiten hat den Vorteil, dass Bearbeitungszei ten in dem sendenden und dem empfangenden Gerät automatisch herausdividiert werden und somit die Positionsbestimmung ge nauer ist.A third method is the so-called OTDOA method (Obser ved Time Difference of Arrival). This method is based on Runtime measurements of signals from the air interface between several base stations and the end to be located device. According to this method, this tries to localize Terminal a pair of a known signal from two local to detect different, neighboring base stations. The Received times of the signal are then sent to the evaluation a computer unit - generally PCF (Position Calcula tion Function) - sent, which is the difference of the Evaluates reception times. This reception time difference be writes a hyperboloid, indicating that the The location of the end device lies on a hyperbola. By the inclusion of another base station becomes a second one Hyperbole determined. The location of the end device is located then at one of the two intersections of the two hyper beln. For a clear position determination is consequently further information is required, either one fourth base station can be used to add another dif carry out reference measurement or, for example, a simple one Runtime measurement (TOA) carried out to your own base station to decide on the basis of this runtime measurement which of the two hyperbolic intersections is the actual one Whereabouts is. Likewise, for example, in cells with a sectoration the information about the sector in to which the terminal is currently located to decide be drawn. Calculating the position from the differences Limiting the run times has the advantage that processing time automatically in the sending and receiving device be divided out and thus ge position determination is closer.

Insbesondere in den Fällen, in denen sich das Endgerät nah an der das Endgerät aktuell bedienenden Basisstation befindet, kann es vorkommen, dass die Signale dieser Basisstation die zur Differenzmessung benötigten Signale der anderen Basissta tion überdecken. Damit eine Detektion von Signalen anderer Basisstation möglich ist, wird bei der sogenannten OTDOA- IPDL-Methode (Observed Time Difference of Arrival-Idle Period Downlink) die Übertragung der Basisstation, welche das zu lo kalisierende Endgerät bedient, für kurze Zeitperioden, die sogenannten IPDLs, ausgeschaltet. Diese Sendepausen werden dann von dem Endgerät genutzt, um die Empfangszeitpunkte der Signale der Nachbarbasisstationen zu detektieren. Durch die vorübergehende Abschaltung der Übertragung von Signalen der bedienenden Basisstation tritt natürlich ein Kapazitätsver lust bzw. Informationsverlust in der entsprechenden Mobil funkzelle auf. Andererseits wird mit dieser Methode aber eine Genauigkeit in der Positionsbestimmung bis zu ca. 20 m er reicht.Especially in cases where the terminal is close to the base station currently operating the terminal, it can happen that the signals of this base station the signals of the other base station required for difference measurement cover up. So that detection of signals from others Base station is possible, the so-called OTDOA IPDL method (Observed Time Difference of Arrival-Idle Period Downlink) the transmission of the base station, which the lo operated terminal for short periods of time so-called IPDLs, switched off. These pauses will be then used by the terminal to determine the times of reception Detect signals from neighboring base stations. Through the temporary shutdown of the transmission of signals from the operating base station, of course, occurs a capacity ver lust or loss of information in the corresponding mobile radio cell on. On the other hand, with this method one becomes Accuracy in position determination up to approx. 20 m enough.

Um die Genauigkeit der Positionsbestimmung im Netz selber auch ohne GPS-Unterstützung zu verbessern und gleichzeitig die Belastung für das Mobilfunknetz gering zu halten, wurde bereits allgemein eine weitere Methode der eingangs genannten Art vorgeschlagen. Hierbei werden in einer Mobilfunkzelle mehrere Positionselemente stationiert, mit deren Unterstüt zung Positionsbestimmungen nach dem Prinzip der OTDOA-Methode durchgeführt werden können. Die Anzahl der Positionselemente wird dabei vom Netzbetreiber entsprechend den örtlichen Gege benheiten der jeweiligen Mobilfunkzelle und der geforderten Genauigkeit der Positionsbestimmung festgelegt. Die Positi onselemente haben dabei zwei Hauptaufgaben. Sie hören zum ei nen auf den Mobilfunkverkehr in der jeweiligen Zelle im soge nannten "Downlink", d. h. in der Übertragungsrichtung von der jeweiligen Basisstation zu den in der Zelle befindlichen Mo bilfunkgeräten. Zum anderen senden sie einen vordefinierten, jedem Positionselement zugeordneten Signalcode zu den zu lo kalisierenden Endgeräten, wobei diese Sendung ebenfalls in einem Downlink-Kanal erfolgt. Das Hören und Senden erfolgt dabei auf einer definierten Downlink-Frequenz der Mobilfunk zelle. Vorzugsweise wird hierzu ein Steuersignalkanal verwen det, auf dem keine Nutzinformationen wie Sprachsignale gesen det werden, beispielsweise der sogenannte Broadcast Channel (BCH). Bei dem Broadcast Channel handelt es sich um einen Ka nal zur Übermittlung von allgemeinen Informationen von der Basisstation zu den Endgeräten innerhalb der Mobilfunkzelle. Beide Vorgänge, Hören und Senden, sind jedoch zeitlich von einander getrennt, so dass es zu keiner Überlappung kommt. Die einzelnen Positionselemente platzieren beim Senden unab hängig voneinander beliebig ihre Signalcodes in freien Sig nalabschnitten der Downlink-Datenstruktur, beispielsweise in bestimmten Signalabschnitten des BCH, die ansonsten nicht ge nutzt werden. Es können aber auch freie Signalabschnitte an derer Downlink-Kanäle verwendet werden. Das zu lokalisierende Endgerät selbst ist über die freien Signalabschnitte, in de nen die einzelnen Positionselemente ihre Signalcodes senden können, informiert und kann entsprechend dem allgemeinen Sig nalisierungstiming versuchen, die Signalcodes der Positions elemente innerhalb der Downlink-Datenübermittlung zu detek tieren und so die genauen Ankunftszeiten der Signalcodes zu bestimmen. Die weitere Verfahrensweise und Bestimmung der Po sition erfolgt dann gemäß dem oben beschriebenen OTDOA- Verfahren.The accuracy of the position determination in the network itself even without GPS support and improve at the same time to keep the burden on the mobile network low already generally another method of the aforementioned Kind suggested. Here are in a cell stationed several position elements with their support position determination based on the principle of the OTDOA method can be carried out. The number of position items is from the network operator according to the local area Identities of the respective cell and the required Positioning accuracy determined. The positi onselemente have two main tasks. You listen to the egg to cell phone traffic in the respective cell in the so-called called "downlink", i.e. H. in the direction of transmission from the respective base station to the Mo in the cell bilfunkgeräten. Secondly, they send a predefined, each position element assigned signal code to the lo calibrating devices, this broadcast also in a downlink channel. The listening and sending takes place thereby on a defined downlink frequency of the mobile radio cell. A control signal channel is preferably used for this Det on which no useful information such as voice signals are broadcast det, for example the so-called broadcast channel (BCH). The broadcast channel is a Ka nal for the transmission of general information from the Base station to the end devices within the cell. However, both processes, listening and sending, are timed from separated from each other so that there is no overlap. The individual position elements place independently when sending depending on each other their signal codes in free sig nal sections of the downlink data structure, for example in certain signal sections of the BCH, which are not otherwise ge be used. But there can also be free signal sections whose downlink channels are used. That to be localized Terminal itself is about the free signal sections in de the individual position elements send their signal codes can, informed and can according to the general Sig nalization timing try the signal codes of the positions elements within the downlink data transmission to detek animals and thus the exact arrival times of the signal codes determine. The further procedure and determination of the Po sition then takes place according to the OTDOA- Method.

Mit Hilfe dieser Positionselemente ist es möglich, zur Posi tionsbestimmung nur die Signale einer einzigen Mobilfunkzelle zu nutzen, in der sich das zu bestimmende Endgerät befindet. Signale anderer Basisstationen der benachbarten Mobilfunkzel len sind für die Positionsbestimmung grundsätzlich nicht mehr nötig. Sie können aber, sofern sie ohnehin vorhanden sind und eine Detektion möglich ist, trotzdem verwendet werden. Somit ist auch die Einführung der IPDLs nicht mehr zwingend notwen dig, was den in der OTDOA-IPDL-Methode erwähnten Kapazitäts verlust der Zelle vermeidet. Theoretisch können aber auch IPDLs zusätzlich eingesetzt werden, um die Genauigkeiten in dem Verfahren weiter zu erhöhen.With the help of these position elements it is possible to go to the Posi determination only the signals of a single cell to use, in which the device to be determined is located. Signals from other base stations in the neighboring cell phone cell len are basically no longer for position determination necessary. However, they can, provided they are available anyway and detection is possible, can nevertheless be used. Consequently the introduction of IPDLs is no longer absolutely necessary dig what the capacity mentioned in the OTDOA-IPDL method avoids cell loss. In theory, too IPDLs can also be used to measure accuracy to further increase the procedure.

Ein Problem dieses Verfahrens besteht darin, dass eine Viel zahl von Positionselementen unabhängig voneinander ihre Sig nalcodes innerhalb der freien Signalabschnitte eines bestimm ten Downlink-Kanals sendet. Bei ungünstigen Konstellationen kann dies dazu führen, dass viele - im Extremfall alle - Po sitionselemente zum gleichen Zeitpunkt bzw. fast gleichzeitig ihren spezifischen Signalcode senden. Dies führt zu einem un vollständigen Empfang bzw. einem Empfang in Bruchstücken der Signalcodes der einzelnen Positionselemente am Endgerät. In folgedessen kann es zu Falschdetektionen kommen, oder das Mo bilfunkgerät ist nicht in der Lage, die benötigten drei Mes sungen für eine Positionsbestimmung nach der OTDOA-Methode durchzuführen. Damit ist dann eine Unterstützung der Positi onsbestimmung mittels Positionselementen sehr erschwert oder im Extremfall gar nicht mehr möglich.One problem with this procedure is that there is a lot number of position elements independently of each other their sig nalcodes within the free signal sections of a certain downlink channel. With unfavorable constellations this can lead to many - in extreme cases all - buttocks sition elements at the same time or almost simultaneously send their specific signal code. This leads to an un complete reception or a reception in fragments of the Signal codes of the individual position elements on the end device. in As a result, false detections can occur, or the Mo bilfunkgerät is not able to measure the three required solutions for position determination according to the OTDOA method perform. This is then a support for positi Determination of position using position elements is very difficult or in extreme cases no longer possible.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Alternative zu dem genannten Stand der Technik zu schaffen, bei der unter Nut zung von Positionselementen im Mobilfunknetz eine möglichst genaue Ortsbestimmung eines Mobilfunkgeräts durchführbar ist und dabei bei gleichzeitiger, möglichst geringer Kapazitäts belastung des Mobilfunknetzes eine Störung der Positionsele mente untereinander oder des Datentransfers zwischen der Ba sisstation und dem Endgerät vermieden wird.It is therefore an object of the invention to provide an alternative to that to create the state of the art mentioned in the groove position elements in the mobile network exact location of a mobile device can be carried out and at the same time with the lowest possible capacity load on the mobile network, a disturbance of the position sele ment among themselves or data transfer between the Ba sisstation and the terminal is avoided.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch entsprechende Systeme zur Durchführung eines sol chen Verfahrens gemäß den Patentansprüchen 18 und 21 gelöst. Die Unteransprüche enthalten jeweils besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Systeme.This object is achieved by a method according to claim 1 as well as through appropriate systems for carrying out a sol Chen method according to claims 18 and 21 solved. The subclaims each contain particularly advantageous ones Developments and refinements of the invention Procedures and systems.

Nach einer ersten erfindungsgemäßen Methode werden dabei den einzelnen Positionselementen koordiniert Zeiträume vorgege ben, in denen das jeweilige Positionselement seinen spezifi schen Signalcode an das mobile Endgerät senden darf. Dabei wird beispielsweise explizit nach einer Positionsanforderung festgelegt, welches Positionselement zu welchem Zeitpunkt in einem nächsten freien oder in den nächsten aufeinanderfolgen den freien Signalabschnitten in einem Downlink-Kanal der Übertragung zwischen der Basisstation und dem Endgerät senden darf. Das heißt, die einzelnen Positionselementen senden da mit nach wie vor ihre Signalcodes innerhalb des Downlink- Kanals, jedoch in einer genau vorgegebenen, zeitlich geordne ten Sendezeitfolge.According to a first method according to the invention individual position elements are coordinated between the specified periods ben, in which the respective position element its specifi signal code to the mobile device. there for example, explicitly after a position request determined which position element at what time in next free or in the next in succession the free signal sections in a downlink channel Send transmission between the base station and the terminal may. This means that the individual position elements send there with their signal codes still within the downlink Channel, but in a precisely predetermined, temporally ordered broadcasting sequence.

Diese Vorgabe der Zeiträume erfolgt vorzugsweise von einer Kontrolleinheit des Mobilfunknetzes aus, beispielsweise durch das sogenannten RNC (Radio Network Controller). Dies ist eine Netzwerkkomponente für die Bedienung und Kontrolle mehrerer Basisstationen. Die Kontrolleinheit kann sich aber auch an beliebiger anderer Stelle im Netz, beispielsweise in einem MSC (Mobil Switching Center) oder in einer Basisstation, be finden. Ebenso kann die Kontrolleinheit auch Teil des Endge räts selber sein. This time period is preferably specified by one Control unit of the mobile network from, for example the so-called RNC (Radio Network Controller). this is a Network component for the operation and control of several Base stations. The control unit can also turn on anywhere else in the network, for example in one MSC (Mobile Switching Center) or in a base station, be Find. The control unit can also be part of the endge be guess yourself.

In den Fällen, in denen die Kontrolleinheit sich innerhalb des Mobilfunknetzes befindet, wird vorzugsweise vor einem Senden der Signalcodes durch die Positionselemente dem Endge rät durch die Kontrolleinheit über die jeweilige Basisstation übermittelt, in welchem Zeitraum welches Positionselement welchen Signalcode sendet. Das zu lokalisierende Endgerät kann dann mit der Zusatzinformation, in welchem Zeitraum wel ches Positionselement welches Signal sendet, diese Signalco defolgen detektieren. Durch die explizite Kenntnis über die zu erwartenden Signalcodes der jeweiligen Positionselemente zu gezielten Zeitpunkten können sämtliche Receiveroperatio nen, wie das Durchführen von Kreuzkorrelationen, die Signal suche im Signalraum oder die Abstimmung der Empfangsfilter des Endgeräts, nur darauf abgestimmt werden, die betreffenden Signalcodes zu detektieren. Durch die Vorgabe der genauen Zeitpunkte wird eine Fehldetektion durch gleichzeitiges Versenden von Signalcodes zweier Positionselemente sicher vermieden. Ein weiterer, nicht zu unterschätzender Vorteil liegt darin, dass dadurch der zeitgleiche Signaloverhead in der Signalisierung der Positionselemente zum lokalisierenden Endgerät innerhalb der aktuellen Mobilfunkzelle im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren reduziert wird.In cases where the control unit is inside of the cellular network is preferably in front of a Send the signal codes through the position elements to the endge advises by the control unit about the respective base station transmits which item in which period which signal code sends. The device to be located can then with the additional information, in what period wel ches position element which sends signal, this signal co Detect failure. By explicit knowledge of the expected signal codes of the respective position elements all receiver operations can be carried out at specific times such as performing cross-correlations, the signal search in the signal space or the tuning of the reception filter of the end device, only to be matched to those concerned Detect signal codes. By specifying the exact At times, incorrect detection is caused by simultaneous Sending signal codes of two position elements safely avoided. Another advantage that should not be underestimated lies in the fact that the simultaneous signal overhead in the signaling of the position elements to the localizing In contrast, terminal device within the current cell phone cell is reduced to the previous procedures.

Als Positionselement im Sinne dieser Erfindung kann im Übri gen auch die Basisstation selber betrachtet werden, welche sich in einer Zusatzfunktion ebenso wie ein Positionselement verhalten kann und beispielsweise einen ähnlichen Signalcode wie die Positionselemente aussenden kann bzw. empfangen kann. Da aber zwischen dem Endgerät und der Basisstation ohnehin ein ständiger Datenaustausch durchgeführt wird, können auch diese Daten zu Laufzeitmessungen herangezogen werden.As a position element in the sense of this invention, moreover, also the base station itself, which are considered an additional function as well as a position element can behave and for example a similar signal code how the position elements can transmit or receive. But since anyway between the terminal and the base station A constant data exchange can also be carried out these data are used for runtime measurements.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Methode wird nur ein Teil der zur Verfügung stehenden Positi onselemente ausgewählt, die dann tatsächlich einen Zeitraum zugewiesen bekommen, in welchem sie ihre spezifischen Signal codes senden können. Hierbei bietet es sich an, nur den Posi tionselementen einen Zeitraum zuzuweisen, von denen vermutet wird oder bekannt ist, dass sie sich am nächsten am Endgerät befinden. Informationen über die ungefähre Position des End geräts können aus vorherigen Messungen oder aus einfachen Vormessungen, z. B. einfachen TOA-Messungen zwischen Endgerät und Basisstation etc., gewonnen werden. Alle anderen Positi onselemente senden dann keine Signalcodes. Da durch die ge ordnete Sendezeitfolge die Detektierung sicherer geworden ist und ohnehin die Messung der Signale von maximal vier Positi onseinheiten ausreicht, um eine sichere Positionsbestimmung durchzuführen, kann auf diese Weise unnötiger Signalisie rungsaufwand innerhalb der Mobilfunkzelle eingespart werden.In a particularly preferred embodiment, this Method is only a part of the available positi Onselemente selected, which then actually a period get assigned in which they get their specific signal can send codes. Here it is advisable to use only the Posi assign elements to a period of time that is suspected is or is known to be the closest to the terminal are located. Information about the approximate position of the end devices can be from previous measurements or from simple ones Pre-measurements, e.g. B. simple TOA measurements between the end device and base station etc. can be obtained. All other positi then elements do not send signal codes. Because by the ge ordered transmission time sequence the detection has become more reliable and measuring signals from a maximum of four positions anyway units is sufficient to determine the position safely can result in unnecessary signaling effort can be saved within the cell.

Ebenso erfolgt vorzugsweise eine Zuweisung von Zeiträumen bzw. von Sendekanälen sowie die Übermittlung von Positionsan fragen an die Positionselemente oder das Endgerät erst, nach dem die für die Positionsbestimmung zuständige Kontrollein heit des Mobilfunknetzes selber eine Positionsanfrage empfan gen hat. Hierbei kann insbesondere auch innerhalb der Kon trolleinheit überprüft werden, ob das jeweilige anfragende Gerät bzw. die anfragende Stelle überhaupt berechtigt ist, die Position des jeweiligen Endgeräts feststellen zu lassen.Likewise, periods are preferably assigned or of transmission channels and the transmission of Positionsan ask the position elements or the terminal first to which the control responsible for determining the position received a position request from the mobile network itself gen has. Here, in particular within the con troll unit are checked whether the respective requesting Device or the requesting body is authorized at all, to determine the position of the respective end device.

Bei den Signalcodes der Positionselemente muss es sich um Signalcodes handeln, welche das jeweilige Positionselement eindeutig gegenüber dem Endgerät charakterisieren, d. h. die einzelnen Positionselemente müssen Signalcodes senden, die sich von denen anderer Positionselemente für das Endgerät leicht unterscheiden lassen. Hierzu bietet es sich beispiels weise an, als Signalcodes für die Positionselemente Synchro nisationscodes zu verwenden, die an sich zur Synchronisation einer Datenübermittlung zwischen der Basisstation und den von ihr zu bedienenden Endgeräten und/oder anderen Basisstationen vorgesehen sind, aber nicht benötigt werden. So sind derzeit beispielsweise im UMTS-Standard 256 sogenannte S-SCH-Codes definiert, welche als Synchronisationscodes genutzt werden können. Von diesen 256 S-SCH-Codes werden lediglich 16 ge nutzt. Für die Positionselemente stünden daher beim derzeiti gen Standard 240 ungenutzte S-SCH-Codes zur Verfügung.The signal codes of the position elements must be signal codes that uniquely characterize the respective position element with respect to the terminal, ie the individual position elements must send signal codes that can be easily distinguished from those of other position elements for the terminal. For this purpose, it is advisable, for example, to use synchronization codes as signal codes for the position elements, which are provided per se for synchronizing data transmission between the base station and the terminals and / or other base stations to be operated by it, but are not required. For example, 256 so-called S-SCH codes are currently defined in the UMTS standard, which can be used as synchronization codes. Of these 256 S-SCH codes, only 16 are used. In the current standard, 240 unused S-SCH codes would therefore be available for the position elements.

Die eigentliche Berechnung der Position aus den gemessenen Laufzeiten bzw. Laufzeitdifferenzen kann beispielsweise ent weder im Endgerät selbst oder in einer Kontrolleinheit des Mobilfunknetzes mit einer entsprechenden Berechnungseinheit durchgeführt werden. Im zweiten Fall muss das Endgerät nach einem Empfang der Signalcodes der Positionselemente das Mess ergebnis der Laufzeitmessung, d. h. die einzelnen Laufzeiten oder die Laufzeitdifferenzen, an die Berechnungseinheit des Mobilfunknetzes übermitteln.The actual calculation of the position from the measured Term or difference in term may, for example, ent neither in the terminal itself nor in a control unit of the Mobile network with a corresponding calculation unit be performed. In the second case, the end device has to receiving the signal codes of the position elements the measurement result of the runtime measurement, d. H. the individual terms or the transit time differences, to the calculation unit of the Transmit mobile network.

Ein System zur Bestimmung der Position des mobilen Endgeräts nach dieser ersten erfindungsgemäßen Methode benötigt neben dem zu lokalisierenden Endgerät eine Mehrzahl von Positions elementen, deren Positionen im Mobilfunknetz bekannt sind, Mittel, um die Laufzeiten bzw. Laufzeitdifferenzen der jewei ligen Signalcodes zu messen sowie Mittel, um unter Verwendung der Laufzeiten bzw. Laufzeitdifferenzen die Position des mo bilen Endgeräts zu ermitteln. Darüber hinaus benötigt das System eine Kontrolleinheit, welche dem einzelnen Positions element koordinierte Zeiträume vorgibt, in denen das jeweili ge Positionselement einen dem Positionselement zugeordneten Signalcode an das mobile Endgerät senden darf.A system for determining the position of the mobile device according to this first method according to the invention needed in addition a plurality of positions for the terminal to be located elements whose positions in the mobile network are known, Means to the runtimes or runtime differences of the respective current signal codes as well as means to use of the terms or term differences the position of the mo to determine cheap end devices. It also needs that System a control unit, which the individual position element coordinated periods in which the respective ge position element one assigned to the position element May send signal code to the mobile device.

Vorzugsweise ist diese Kontrolleinheit mit einer den Positi onselementen zugeordneten Basisstation verbunden, so dass die Übermittlung der betreffenden Zeiträume an die einzelnen Po sitionselemente mittels dieser Basisstation über die Luft schnittstelle erfolgt und keine Verkabelung zu den einzelnen Positionselementen notwendig ist.This control unit is preferably with one of the positi connected base elements so that the Transmission of the relevant periods to the individual Po sition elements by means of this base station over the air Interface takes place and no cabling to the individual Position elements is necessary.

Bei der zweiten erfindungsgemäßen Methode senden nicht die Positionselemente einen für sie jeweils charakteristisches Signalcode an das Endgerät, sondern das mobile Endgerät sen det stattdessen einen dem Endgerät zugeordneten Signalcode an die Positionselemente. Das heißt, die Übertragung des Signal codes zur Laufzeitmessung erfolgt auf einem Uplink-Kanal, d. h. auf einem Kanal, auf dem das jeweilige Endgerät an die be dienende Basisstation sendet.In the second method according to the invention do not send the Position elements each characteristic of them Signal code to the end device, but the mobile end device instead uses a signal code assigned to the terminal the position elements. That is, the transmission of the signal Runtime measurement codes are on an uplink channel, i. H. on a channel on which the respective terminal to the be serving base station sends.

Diese im Uplink-Kanal gesendeten Signale können sowohl an den Positionselementen als auch zusätzlich an der betreffenden Basisstation gemessen werden. Dabei werden jeweils die Emp fangszeitpunkte ermittelt. Aus den Differenzen der Empfangs zeitpunkte oder aus den absoluten Laufzeiten kann dann nach dem oben beschriebenen Verfahren die Positionsbestimmung er folgen. Die Auswertung der Signale erfolgt, wie bei der ers ten Methode, in einer entsprechenden Recheneinheit, der sog. Position Calculation Function (PCF), unabhängig, wo diese an geordnet ist, entweder innerhalb des Mobilfunknetzes, bei spielsweise innerhalb der besagten Kontrolleinheit, oder in dem Endgerät selbst.These signals sent in the uplink channel can be sent to the Position elements as well as in addition to the relevant Base station can be measured. The Emp catch times determined. From the differences in reception times or from the absolute terms can then be after the method described above, the position determination consequences. The signals are evaluated as in the first th method, in a corresponding computing unit, the so-called Position Calculation Function (PCF), regardless of where this is is ordered, either within the mobile network, at for example within said control unit, or in the end device itself.

Voraussetzung ist natürlich, dass die einzelnen Positionsele mente die den einzelnen Mobilfunkgeräten innerhalb der Mobil funkzelle zugewiesenen Signalcodes kennen. Ebenso müssen die Positionselemente darüber informiert werden, wenn ein be stimmter Benutzer mehrere Signalcodes hat. Diese Informati onsübermittlung kann beispielsweise - ähnlich wie bei der ersten erfindungsgemäßen Methode - mittels einer Downlink- Signalisierung der Basisstation erfolgen.The prerequisite is, of course, that the individual items elements of the individual mobile devices within the mobile know the signal codes assigned to the radio cell. Likewise, the Position elements are informed when a be certain user has multiple signal codes. This informat For example, ons-transmission - similar to the first method according to the invention - by means of a downlink The base station is signaled.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens wird als Signalcode des Endgeräts ein dem Endgerät zum jeweiligen Zeitpunkt ohnehin zugeordneter Spreizungscode verwendet, mit dem dieses Endgerät an die Ba sisstation der betreffenden Mobilfunkzelle sendet. Bei einem solchen Spreizungscode handelt es sich um den Code, mit des sen Hilfe eine zu übersendende Bit-Folge gespreizt wird, um das Signal in sogenannte Chips zu zerlegen. Die Zerlegung der einzelnen Bits in Chips hat den Vorteil, dass die einzelnen Signaleinheiten weniger Energie transportieren und damit nur schwer abzuhören sind. Bei einem Spreizungscode von 16 wird beispielsweise ein Bit in 16 Chips zerlegt. Die Verwendung der Spreizungscodefolgen der Endgeräte zur Charakterisierung des jeweiligen Endgeräts auch gegenüber den Positionselemen ten hat den Vorteil, dass als Signal zur Positionsbestimmung Signale ausgewertet werden, die im normalen Signalisierungs verkehr zwischen den Endgeräten und der aktuellen Basisstati on sowieso vorkommen und somit ausschließlich Intrazellsigna le zur Nutzung verwendet werden.In a particularly preferred embodiment of the invent The method according to the invention is used as the signal code of the terminal anyway assigned to the terminal at the respective time Spreading code used with this terminal to Ba sis station sends the relevant cell. At a such spreading code is the code with which a bit sequence to be transmitted is spread to break down the signal into so-called chips. The disassembly of the individual bits in chips has the advantage that the individual Signal units transport less energy and therefore only are difficult to listen to. With a spread code of 16 for example a bit broken down into 16 chips. The usage the spreading code sequences of the terminal devices for characterization of the respective end device also with respect to the position elements ten has the advantage that as a signal for position determination Signals are evaluated in normal signaling traffic between the end devices and the current base status occur anyway and therefore only intra cell signa le can be used for use.

Diese zweite erfindungsgemäße Methode hat gegenüber den ande ren Verfahren, bei denen die Signalcodes im Downlink von den Positionselementen zum Endgerät gesendet werden, folgende Vorteile:
Zum einen wird vermieden, dass die Positionselemente - bei spielsweise im Broadcast Channel - Informationen für eine be stimmte Konfiguration zur Positionsermittlung erhalten müs sen. Eine solche Konfigurationsinformation ist bei schlechten Mobilfunkkanalbedingungen zum Teil nicht möglich. Solche un günstigen Konstellationen sind beispielsweise gegeben, wenn ohnehin innerhalb der Downlink-Mobilfunkkanäle der betreffen den Mobilfunkzelle eine Kapazitätsauslastung bzw. -überlas tung besteht oder wenn die Mobilfunkzelle sehr dicht bebaut ist und dadurch eine starke Mehrwegeausbreitung der Signale vorliegt.This second method according to the invention has the following advantages over the other methods in which the signal codes are sent in the downlink from the position elements to the terminal:
Firstly, it is avoided that the position elements - for example in the broadcast channel - have to receive information for a specific configuration for determining the position. Such configuration information is sometimes not possible in the case of poor mobile radio channel conditions. Such unfavorable constellations are given, for example, if there is already a capacity utilization or overload within the downlink mobile radio channels of the mobile radio cell concerned or if the mobile radio cell is very densely built up and there is therefore a strong multipath propagation of the signals.

Eine Unterstützung der Downlink-Positionsbestimmung mittels der Positionselemente von einem oder mehreren Endgeräten in nerhalb der betreffenden Mobilfunkzelle wäre dann sehr er schwert oder gar nicht möglich, so dass beispielsweise bei einer Verschlechterung der Mobilfunkkanalbedingungen während des Betriebs eine Änderung der Wahl der Positionsermittlungs technologie sogar notwendig wäre. Es müssten dann wiederum IPDLs oder GPS eingesetzt werden. Dies würde zu einem erhöh ten Signalisierungsaufwand führen und zusätzliche Absprachen, beispielsweise eine erneute Positionsermittlungsanfrage etc. zwischen dem zu lokalisierenden Endgerät und der bedienenden Basisstation, erfordern.A support for the downlink position determination using the position elements of one or more devices in then he would be very much within the relevant cell sword or not possible at all, so that at a deterioration in cellular channel conditions during of the company a change in the choice of position determination technology would even be necessary. Then again IPDLs or GPS can be used. This would increase signaling effort and additional agreements, for example a new position inquiry etc. between the terminal to be located and the operator Base station.

Weiterhin kann eine hohe Kapazitätsauslastung der Downlink- Mobilfunkkanäle dazu führen, dass die einzelnen Positionsele mente im Downlink-Kanal keinen Platz mehr haben, ihre Signal codes zu senden. Auch dieses Problem wird durch eine Uplink- Signalisierung gemäß dieser zweiten Methode der Erfindung vermieden.Furthermore, a high capacity utilization of the downlink Cellular channels cause the individual position sele elements in the downlink channel no longer have their signal send codes. This problem is also solved by an uplink Signaling according to this second method of the invention avoided.

Ein anderer nicht zu unterschätzender Vorteil des zweiten Signalisierungsverfahrens im Uplink-Kanal besteht in der er heblichen Reduzierung des Signalisierungs-Overheads der Ba sisstation zu den Endgeräten bzw. auch zu den Positionsele menten in der aktuellen Zelle. Da das Verfahren entsprechend dieser zweiten Methode den aktiven Positionsbestimmungsmetho den zuzuordnen ist, bei denen die Endgeräte selbständig aktiv werden können, gehen die Aktionen größtenteils vom Endgerät aus, was Absprachen zwischen dem Endgerät und der Basisstati on über eventuelle freie Signalabschnitte im Uplink-Kanal und einzuführende Pausen für Messungen begrenzt bzw. unnötig macht.Another advantage of the second that should not be underestimated Signaling procedure in the uplink channel consists in the Significant reduction in the signaling overhead of the Ba sisstation to the end devices or also to the position elements elements in the current cell. Since the procedure accordingly this second method, the active positioning method is to be assigned to which the end devices are active independently the actions go largely from the end device from what agreements between the end device and the base status on about possible free signal sections in the uplink channel and Breaks to be introduced for measurements are limited or unnecessary makes.

Ein weiterer besonderer Vorteil dieses zweiten Verfahrens be steht außerdem in der Möglichkeit der einfachen optionalen Nutzung von Positionselementen der Nachbarzellen. Dies setzt lediglich voraus, dass die Positionselemente der Nachbarzel len so instruiert werden, dass sie ebenfalls die spezifischen Signalcodes der Endgeräte der Nachbarzellen kennen, bei spielsweise so konfiguriert sind, dass sie die Spreizungsco des der Endgeräte aus den Nachbarzellen erkennen können. Die Verwendung der Positionselemente der Nachbarzellen ist aller dings etwas komplizierter als die reine Nutzung von Positi onselementen in der eigenen aktuellen Mobilfunkzelle, da ein solcher Informationsaustausch zwischen den beteiligten Zellen interzellspezifischer Art ist und den Signalisierungs- Overhead erhöhen kann. Another particular advantage of this second method be is also in the possibility of simple optional Use of position elements of the neighboring cells. This sets only advance that the position elements of the neighboring cell len are instructed so that they also the specific Know signal codes of the terminals of the neighboring cells, at are configured, for example, to use the spreading co of the devices can recognize from the neighboring cells. The Using the position elements of the neighboring cells is all something a little more complicated than just using positi on elements in your own current cell phone cell, since one such information exchange between the cells involved is intercell-specific and the signaling Overhead can increase.

Ein System zur Durchführung dieses zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens muss wiederum neben dem zu lokalisierenden Endge rät eine Mehrzahl von Positionselementen aufweisen, Mittel, um Laufzeit oder Laufzeitdifferenzen von Signalen zwischen diesen Geräten zu messen sowie Mittel, um unter Verwendung der Laufzeiten und/oder Laufzeitdifferenzen die Position des mobilen Endgeräts zu ermitteln. Dabei muss das Endgerät selbst Mittel zum Versenden eines dem Endgerät zugeordneten Signalcodes an die Positionselemente aufweisen, und die Posi tionselemente müssen jeweils eine Empfangseinrichtung zum Empfang des Signalcodes eines Endgeräts sowie Mittel zum Ge winnen von Informationen zur Bestimmung der Laufzeit des Sig nalcodes vom Endgerät zum betreffenden Positionselement auf weisen.A system for performing this second invention The procedure must again be in addition to the endge to be located advises to have a plurality of position elements, means, to runtime or runtime differences of signals between these devices measure as well as using means to the terms and / or term differences the position of the to determine mobile devices. The end device must itself means for sending one assigned to the terminal Have signal codes on the position elements, and the Posi tion elements must each have a receiving device Receiving the signal code of a terminal and means for Ge obtain information to determine the term of the Sig nalcodes from the terminal to the relevant position element point.

Vorzugsweise weisen die Positionselemente außerdem jeweils eine Sendeeinrichtung auf, um die gewonnenen Laufzeitinforma tionen über die Basisstation an eine Kontrolleinheit zu über mitteln. Alternativ können die Positionselemente auch die Laufzeitinformationen an das Endgerät übermitteln.The position elements preferably also each have a transmission device to the obtained runtime information to a control unit via the base station convey. Alternatively, the position elements can also Transmit runtime information to the terminal.

Dem jeweiligen Endgerät kann ein spezieller Kanal zur Aussen dung seines Signalcodes zugeordnet werden. Alternativ hierzu kann die Sendung auch auf einem allgemeinen Kanal erfolgen, beispielsweise auf dem sog. PRACH-Kanal, auf dem die einzel nen Endgeräte unaufgefordert Meldungen an das Mobilfunknetz, d. h. zur bedienenden Basisstation, senden dürfen.The respective end device can have a special channel to the outside be assigned to its signal code. Alternatively can also be broadcast on a general channel, for example on the so-called PRACH channel, on which the individual end devices unsolicited messages to the mobile network, d. H. to the serving base station.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform schalten die Positions elemente erst nach Empfang einer Positionsanfrage in einen Bereitschaftszustand, um einen Signalcode eines Endgeräts zum Ermitteln der Laufzeit zu empfangen. Dies hat den Vorteil, dass die Positionselemente erst nach einer entsprechenden Nachricht nach bestimmten Signalcodes von bestimmten Endgerä ten suchen müssen und nicht ständig durch unnötige Mithörak tivitäten auf allen möglichen Kanälen blockiert sind. In a preferred embodiment, the positions switch elements only after receiving a position request in one Ready state to a signal code of a terminal Determine the term to receive. This has the advantage that the position elements only after a corresponding Message for certain signal codes from certain end devices need to search and not constantly through unnecessary listening activities on all possible channels are blocked.

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel muss dabei zunächst die Kontrolleinheit des Mobilfunknetzes eine entsprechende Positionsabfrage erhalten und beispielsweise deren Authenti zität und Zulässigkeit prüfen. Nach Erhalt dieser Positions abfrage an die Kontrolleinheit des Mobilfunknetzes versendet diese über die Basisstation an das zu lokalisierende Endgerät einen entsprechenden Befehl, um einen Signalcode zur Positi onsermittlung auszusenden. Die Positionselemente haben hier eine sogenannte Mithörfunktion im Downlink-Signalisierungs verkehr der Mobilfunkzelle, sofern für die Übermittlung des Befehls an das Endgerät zur Aussendung des Signalcodes ein allgemeiner Kanal verwendet wird. Das heißt, die Positions elemente hören diesen Befehl ab und schalten dann beispiels weise in den Bereitschaftszustand, um den entsprechenden Sig nalcode vom Endgerät zu empfangen. Eine andere Variante der Bekanntmachung der Positionsanfrage an die Positionselemente ist eine explizite Downlink-Signalisierung über einen sog. "Dedicated Channel" nur für die betreffenden Positionselemen te, welche zur Positionsbestimmung benötigt werden. Bei spielsweise können das wiederum die Positionselemente sein, welche sich in einer bestimmten Umgebung um das jeweilige Endgerät befinden. Voraussetzung hierfür ist, dass eine grobe Bestimmung der Position des Endgeräts innerhalb der Zelle be reits mit einem einfachen vorgeschalteten Verfahren erfolgt ist.In a special embodiment, this must first the control unit of the mobile network has a corresponding one Receive position query and, for example, their authenti Check the quality and admissibility. After receiving these positions query sent to the control unit of the mobile network this via the base station to the terminal to be located an appropriate command to position a signal code send out determination. The position elements have here a so-called monitoring function in the downlink signaling traffic of the cell, insofar as the transmission of the Command to the terminal to send the signal code general channel is used. That is, the positions elements listen to this command and then switch, for example wise in the standby state to the appropriate Sig receive nalcode from the terminal. Another variant of the Announcement of the position request to the position elements is an explicit downlink signaling via a so-called "Dedicated Channel" only for the relevant position elements te, which are needed for position determination. at for example, these can in turn be the position elements, which are in a certain environment around each Terminal. The prerequisite for this is that a rough Determination of the position of the terminal within the cell be already done with a simple upstream process is.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden den Positionselementen mit der Positionsanfrage auch die dem jeweiligen Endgerät zugeordneten Signalcodes bzw. der Sprei zungscode und/oder der zugeordnete Sendekanal übermittelt. Diese Übermittlung kann auf beliebige Weise im Zusammenhang mit der Positionsanfrage erfolgen, d. h. zum einen kann die Positionsanfrage beispielsweise diese Information direkt ent halten oder die Übersendung der Informationen erfolgt bei spielsweise kurz nach der Positionsanfrage. In a particularly preferred embodiment the position elements with the position request also the signal codes or the chaff assigned to the respective terminal tion code and / or the assigned transmission channel transmitted. This transmission can be related in any way done with the position request, d. H. on the one hand, the Position request, for example, this information directly hold or the information is sent for example shortly after the position request.

Insbesondere bei einem solchen Uplink-Signalisierungs verfahren ist es sinnvoll, wenn auch die Basisstation selber Empfangszeitmessungen durchführt und diese der Berechnungs einrichtung zur Berechnung der Position aus den Laufzeiten, der PCF, zur Verfügung stellt. Da die Basisstation sowieso die Hauptempfängerin der Uplink-Signale des Endgeräts ist, stellt dies kein zusätzliches Problem dar und bietet eine größere Sicherheit und Genauigkeit bei der Positionsermitt lung.Especially with such an uplink signaling it makes sense if the base station itself Received time measurements and this the calculation facility for calculating the position from the terms, the PCF. Because the base station anyway is the main receiver of the uplink signals of the terminal, this is not an additional problem and offers one greater security and accuracy in determining the position development.

Bei beiden erfindungsgemäßen Methoden kann der Signalcode au ßerdem auch Informationen über den genauen Sendezeitpunkt - eine Art Zeitstempel - umfassen, so dass auf diese Weise eine absolute Laufzeitmessung nach der TOA-Methode möglich ist.In both methods according to the invention, the signal code au also information about the exact time of transmission - a kind of timestamp - so that a absolute transit time measurement is possible using the TOA method.

Bei beiden erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise zum Senden der Signalcodes und/oder zur Übermittlung der Positi onsanfragen oder zur Übermittlung von bestimmten vorgegebenen Sendezeiträumen oder zum Senden der Signalcodes immer ein Steuerinformationskanal des Mobilfunknetzes genutzt, d. h. es werden nicht die Kanäle genutzt, auf denen die Nutzdaten, beispielsweise Gesprächsdaten oder andere Daten, übertragen werden.In both methods according to the invention is preferably used for Send the signal codes and / or to transmit the positi inquiries or for the transmission of certain specified Send periods or to send the signal codes always on Control information channel of the mobile network used, d. H. it the channels on which the user data, for example, talk data or other data become.

Beide erfindungsgemäßen Verfahren haben den Vorteil, dass IPDLs der aktuellen bedienenden Basisstation innerhalb der aktuellen Zelle nicht benötigt werden. Da keine Abschaltung bzw. Ruhepausen irgendwelcher Kanäle in der Zelle notwendig sind, wird die Übertragungskapazität durch die erfindungsge mäßen Verfahren auch nicht vermindert. Des Weiteren sind kei ne zusätzlichen Module in den Endgeräten oder in den statio nären Einheiten des Mobilfunknetzes notwendig, wie dies z. B. bei den verschiedenen GPS-Verfahren der Fall ist.Both methods according to the invention have the advantage that IPDLs of the current serving base station within the current cell are not needed. Because no shutdown resp. breaks of any channels in the cell are necessary are, the transmission capacity through the fiction not be diminished according to the current procedure. Furthermore, there are no ne additional modules in the end devices or in the statio när units of the mobile network necessary, as z. B. is the case with the various GPS methods.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beige fügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher er läutert. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die einzelnen Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinatio nen, sondern auch einzeln oder in anderen Kombinationen er findungswesentlich sein können. Insbesondere können alle nur verfahrensmäßig beschriebenen Merkmale auch bezüglich eines Systems zur Durchführung des Verfahrens erfindungswesentlich sein und umgekehrt. Es stellen dar:The invention is described below with reference to the beige he added drawings based on exemplary embodiments purifies. It is expressly pointed out that the individual characteristics not only in the described combination nen, but also individually or in other combinations can be essential to the invention. In particular, everyone can only features described procedurally also with respect to a Systems for performing the method essential to the invention be and vice versa. They represent:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Positionsbestim mung mittels der TOA-Methode unter Zuhilfenahme von Positi onselementen in einer Mobilfunkzelle, Fig. 1 is a schematic representation of a Positionsbestim mung means of the TOA method with the aid of Positi onselementen in a mobile radio cell,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Positionsbestim mung mit einer OTDOA-Methode, Fig. 2 is a schematic representation of a Positionsbestim mung with a OTDOA method,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Positionierung meh rerer Positionselemente und Basisstationen in benachbarten Mobilfunkzellen, Fig. 3 is a schematic illustration of the positioning of exemplary meh position elements and base stations in neighboring mobile radio cells,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines typischen Aufbaus eines Mobilfunknetzes, Fig. 4 is a schematic representation of a typical structure of a mobile radio network,

Fig. 5 ein Beispiel einer Downlink-Datenstruktur (hier einer TDD-Slotstruktur) des Datenverkehrs von einer Basisstation zu einem Endgerät, Fig. 5 shows an example of a downlink data structure (in this case of a TDD slot structure) of the data traffic from a base station to a terminal,

Fig. 6 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Einfügen von Signalcodes von Positionselementen in die Downlink- Datenstruktur gemäß Fig. 5, Fig. 6 a first embodiment for insertion of signal codes of position elements in the downlink data structure according to Fig. 5,

Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Einfügen von Signalcodes der Positionselemente in die Downlink- Datenstruktur gemäß Fig. 5, Fig. 7 shows a second exemplary embodiment of an insertion of signal codes the position of elements in the downlink data structure according to Fig. 5,

Fig. 8 ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Einfügen von Signalcodes von Positionselementen in die Downlink- Datenstruktur gemäß Fig. 5, Fig. 8 shows a third exemplary embodiment of an insertion of signal codes of position elements in the downlink data structure according to Fig. 5,

Fig. 9 ein Beispiel einer Uplink-Datenstruktur (hier eine TDD-Slotstruktur) des Datenverkehrs von einem Endgerät zur Basisstation, Fig. 9 shows an example of an uplink data structure (here, a TDD slot structure) of the data traffic from one terminal to the base station,

Fig. 10 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Einfügen ei nes Signalcodes eines Endgeräts in die Datenstruktur gemäß Fig. 9, Fig. 10 shows a first embodiment for insertion ei nes signal code of a terminal in the data structure according to Fig. 9,

Fig. 11 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Einfügen ei nes Signalcodes eines Endgeräts in die Datenstruktur gemäß Fig. 9. Fig. 11 shows a second embodiment for an insertion ei nes signal code of a terminal in the data structure according to Fig. 9.

In den Figuren und in der nachfolgenden Beschreibung wird bei der Darstellung des Aufbaus des Mobilfunknetzes und bei den Datenstrukturen der einzelnen Kanäle von einem UMTS-Standard ausgegangen. Hierbei handelt es sich aber lediglich um ein spezielles Ausführungsbeispiel. Die Erfindung ist nicht auf einen UMTS-Standard beschränkt, sondern kann prinzipiell bei jedem anderen beliebigen Mobilfunkstandard, beispielsweise GSM, ebenfalls zum Einsatz kommen, sofern in diesem System Positionselemente in den Mobilfunkzellen stationiert werden.In the figures and in the description below, at the representation of the structure of the mobile network and the Data structures of the individual channels from a UMTS standard went out. However, this is only a special embodiment. The invention is not based on a UMTS standard is limited, but can in principle any other cellular standard, for example GSM, can also be used, provided that in this system Position elements are stationed in the cell phone.

In allen Ausführungsbeispielen wird außerdem davon ausgegan gen, dass sämtliche Positionselemente und die Basisstation feststehen. Im Prinzip ist dies aber nicht unbedingt notwen dig. Es reicht aus, wenn zum jeweiligen Zeitpunkt der Fest stellung der Position des Endgeräts die Position der anderen Geräte bekannt ist. Üblicherweise handelt es sich aber um feststehende Geräte. Für die Laufzeitmessung und die nachfol gende Berechnung der Position ist es im Übrigen unerheblich, ob das Signal vom Endgerät an die jeweiligen feststehenden Geräte oder umgekehrt gesendet wird. Entscheidend ist ledig lich die Zeit, die das Signal von dem sendenden Gerät zum empfangenden Gerät braucht. Diese Zeitdauer ist aber im Ide alfall nur abhängig von der Distanz der Geräte zueinander. It is also assumed in all of the exemplary embodiments gene that all position elements and the base station fixed. In principle, however, this is not absolutely necessary dig. It is sufficient if at the respective time the feast position of the terminal the position of the others Devices is known. Usually, however, it is about fixed devices. For the runtime measurement and the subsequent by the way, it is irrelevant whether the signal from the terminal to the respective fixed Devices or vice versa. The key is single Lich the time that the signal from the sending device to receiving device needs. This period is in the ide This only depends on the distance between the devices.

Fig. 1 zeigt einen typischen Aufbau einer Mobilfunkzelle C mit einer Basisstation BS und mehreren Positionselementen PE. Insgesamt befinden sich in dem dargestellten Ausführungsbei spiel in der Mobilfunkzelle C vier verschiedene Positionsele mente PE₁, PE₂, PE₃, PE₄ um die Basisstation BS herum angeord net. Weiterhin ist in der Figur ein Endgerät UE dargestellt, dessen Position festgestellt wird. Zur Positionsfeststellung wird hier die TOA-Methode verwendet, bei der die absolute Laufzeit eines Signals zwischen einer fest stationierten Sta tion, d. h. der Basisstation BS, oder einem Positionselement zum Endgerät UE festgestellt wird. Fig. 1 shows a typical structure of a mobile radio cell C with a base station BS and a plurality of position elements PE. Overall, four different position elements PE ₁ , PE ₂ , PE ₃ , PE _{4 are arranged} around the base station BS in the exemplary embodiment shown in the mobile radio cell C. Furthermore, a terminal UE is shown in the figure, the position of which is ascertained. The TOA method is used here for determining the position, in which the absolute transit time of a signal between a fixed station, ie the base station BS, or a position element to the terminal UE is determined.

Wie aus dieser Figur einfach zu ersehen ist, ergibt die Lauf zeitmessung eines Signals zwischen der Basisstation BS und dem Endgerät UE einen Kreis T_B um die Basisstation BS, auf dem sich das zu lokalisierende Endgerät UE befinden kann. Die Laufzeitmessungen von Signalen zwischen einem ersten Positi onselement PE₁ und dem Endgerät UE sowie zwischen einem zwei ten Positionselement PE₃ und dem Endgerät UE ergeben zwei weitere Kreise T₁, T₃ um die beiden Positionselemente PE₁ und PE₃. Der gemeinsame Schnittpunkt aller drei Kreise T₁, T₃, T_B ist dann im idealen Fall die gesuchte Position P des Endge räts UE. Eine derartige Laufzeitmessung ist sowohl bei einem FDD-Verfahren (Frequency Division Duplex-Verfahren) als auch in einem TDD-Verfahren (Time Division Duplex-Verfahren) mög lich. Im FDD-Verfahren ist ein solcher Kreis T_B auch als RTT- Kreis (Round Trip Time) bekannt, im TDD-Verfahren als RxTD- Kreis (Receive Timing Deviation).As can easily be seen from this figure, the transit time measurement of a signal between the base station BS and the terminal UE results in a circle T _B around the base station BS, on which the terminal UE to be located can be located. The transit time measurements of signals between a first position element PE ₁ and the terminal UE and between a second position element PE ₃ and the terminal UE result in two further circles T ₁ , T ₃ around the two position elements PE ₁ and PE ₃ . The common intersection of all three circles T ₁ , T ₃ , T _B is then in the ideal case the searched position P of the end device UE. Such a transit time measurement is possible both in an FDD method (Frequency Division Duplex method) and in a TDD method (Time Division Duplex method). In the FDD method, such a circuit T _{B is} also known as an RTT circuit (Round Trip Time), in the TDD method as an RxTD circuit (Receive Timing Deviation).

Ein Problem bei dieser einfachen TOA-Methode besteht darin, dass die gemessenen Laufzeiten durch interne Verarbeitungs zeiten in den Geräten verfälscht werden können. Eine größere Genauigkeit lässt sich mit der sogenannten OTDOA-Methode er reichen, deren Grundprinzip in Fig. 2 dargestellt ist.A problem with this simple TOA method is that the measured runtimes can be falsified by internal processing times in the devices. Greater accuracy can be achieved with the so-called OTDOA method, the basic principle of which is shown in FIG. 2.

Bei dieser Methode werden die Differenzen der Laufzeiten von Signalen zwischen dem zu lokalisierenden Endgerät UE und zwei verschiedenen fest positionierten Geräten, beispielsweise der Basisstation BS und einem Positionselement PE₁, PE₂ oder zwei Positionselementen PE₁, PE₂ gemessen bzw. aus den absoluten Laufzeiten berechnet. Durch die Differenzmessung bzw. - berechnung werden absolute Fehler in den Laufzeiten bereits zumindest teilweise herausdividiert, so dass eine Positions bestimmung mit den Laufzeitdifferenzen genauer ist als mit den absoluten Laufzeiten.In this method, the differences in the transit times of signals between the terminal UE to be located and two different fixedly positioned devices, for example the base station BS and a position element PE ₁ , PE ₂ or two position elements PE ₁ , PE _{2, are} measured or from the absolute transit times calculated. Due to the difference measurement or calculation, absolute errors in the transit times are already at least partially divided out, so that a position determination with the transit time differences is more precise than with the absolute transit times.

Genau wie aufgrund einer absoluten Laufzeitmessung feststeht, dass sich das zu lokalisierende Endgerät auf einem Kreis mit einem Radius entsprechend der Laufzeit um das stationäre Ge rät befinden muss, lässt sich mit Hilfe einer Differenzmes sung zwischen den Laufzeiten zu zwei stationären Geräten festlegen, dass sich das zu lokalisierende Endgerät auf einer Hyperbel zwischen den beiden stationären Geräten befinden muss, da die Hyperbel definiert ist als der geometrische Ort aller Punkte, für die die Differenz der Abstände von zwei ge gebenen festen Punkten konstant ist. In Fig. 2 ist zum einen eine erste Hyperbel ΔT_1,2 eingezeichnet, welche sich aus ei ner Laufzeitdifferenzmessung zwischen den Laufzeiten eines Endgeräts UE an der Position P zu dem Positionselement PE₁ und zu dem Positionselement PE₂ ergibt. Außerdem ist eine zweite Hyperbel ΔT_2,BS eingezeichnet, welche sich aus einer Laufzeitdifferenzmessung zwischen den Laufzeiten des Endge räts UE zur Basisstation BS und zum Positionselement PE₂ er gibt. Die Breite der beiden Hyperbeln ΔT_2,BS, ΔT_1,2 stellt hierbei den Fehler in der Laufzeitdifferenzmessung dar. Die Genauigkeit ist hierbei von der Umgebung, z. B. von der Bebau ungsdichte und der Art der Bebauung etc. abhängig.Just as it is clear from an absolute runtime measurement that the end device to be located must be on a circle with a radius corresponding to the run time around the stationary device, a difference measurement between the run times to two stationary devices can determine that this can be done Terminal to be located must be located on a hyperbola between the two stationary devices, since the hyperbola is defined as the geometric location of all points for which the difference in the distances between two given fixed points is constant. In FIG. 2, a first hyperbole ΔT _{1,2 is} drawn, which results from a time difference measurement between the running times of a terminal UE at the position P to the position element PE ₁ and to the position element PE ₂ . In addition, a second hyperbola .DELTA.T _{2, BS is} drawn, which results from a transit time difference measurement between the transit times of the end device UE to the base station BS and to the position element PE ₂ . The width of the two hyperbolas .DELTA.T _{2, BS} , .DELTA.T _1.2 represents the error in the transit time difference measurement. The accuracy is dependent on the environment, eg. B. depending on the development density and the type of development etc.

In Fig. 2 ist nur ein kleiner Ausschnitt des gesamten Bildes dargestellt. Es ist aber klar, dass sich die beiden Hyperbeln ΔT_2,BS, ΔT_1,2 nicht nur an dem darstellten Schnittpunkt, sondern noch an einem weiteren Punkt schneiden. Durch die beiden Laufzeitdifferenzmessungen wird daher nur festgelegt, dass sich das gesuchte Endgerät UE an einem der beiden Schnittpunkte bzw. in einem der beiden Schnittpunktfelder be finden muss. Mit Hilfe einer einfachen TOA-Messung zwischen dem Endgerät UE und einem der festen Geräte, beispielsweise hier der Basisstation BS, lässt sich dann feststellen, in welchem der Hyperbel-Schnittpunkte sich das Endgerät UE be findet.In Fig. 2 only a small section of the entire picture is shown. However, it is clear that the two hyperbolas ΔT _{2, BS} , ΔT _1,2 intersect not only at the point of intersection shown, but also at a further point. The two transit time difference measurements therefore only stipulate that the terminal UE sought must be located at one of the two intersection points or in one of the two intersection point fields. With the help of a simple TOA measurement between the terminal UE and one of the fixed devices, for example here the base station BS, it can then be determined in which of the hyperbolic intersections the terminal UE is located.

Fig. 3 zeigt einen erweiterten Ausschnitt aus einem Mobil funknetz mit mehreren benachbarten Zellen C₁, C₂, C₃, C₄. Jede dieser Zellen hat jeweils eine eigene Basisstation BS₁, BS₂, BS₃, BS₄. Außerdem befinden sich auch in jeder dieser Zellen mehrere Positionselemente PE₁₁, PE₁₂. . . PE₄₁, PE₄₂ usw. In der Regel werden bei der vorliegenden Erfindung - soweit möglich - nur die Positionselemente und die Basisstation der eigenen Zelle, in der sich das Endgerät UE gerade befindet, herange zogen, um die Position des Endgeräts UE zu bestimmen. Dadurch werden der Aufwand eines zellübergreifenden zusätzlichen Da tenverkehrs und Absprachen vermieden. Sofern aber keine be sonders hohe Netzauslastung besteht und sich die Gelegenheit bietet, mit Hilfe von Positionselementen oder Basisstationen benachbarter Zellen eine bessere Genauigkeit oder eine schnelleren Positionsbestimmung zu erreichen, kann dennoch auf die Positionselemente und Basisstationen der Nachbarzel len zurückgegriffen werden. Dies gilt auch in solchen Fällen, in denen eine Positionsbestimmung mit den in der eigenen Zel le zur Verfügung stehenden Mitteln nicht möglich ist. Fig. 3 shows an expanded section of a mobile radio network with several neighboring cells C ₁ , C ₂ , C ₃ , C _4th Each of these cells has its own base station BS ₁ , BS ₂ , BS ₃ , BS ₄ . In addition, there are several position elements PE ₁₁ , PE ₁₂ in each of these cells. , , PE ₄₁ , PE ₄₂ etc. In the present invention, as far as possible, only the position elements and the base station of the own cell in which the terminal UE is currently located are used to determine the position of the terminal UE. This avoids the expense of cross-cell additional data traffic and agreements. However, if there is no particularly high network load and the opportunity arises to achieve better accuracy or a faster position determination with the help of position elements or base stations of neighboring cells, the position elements and base stations of the neighboring cells can still be used. This also applies in cases in which it is not possible to determine the position using the means available in one's own cell.

Die Verteilung der Positionselemente PE in den Zellen wird derart angenommen, dass zumindest zwischen zwei Positionsele menten und einem beliebig in der jeweiligen Zelle angeordne ten Endgerät UE eine gute Verbindung besteht, so dass mögli cherweise von einem Positionselement PE ausgesendete Signale gut vom Endgerät UE zu detektieren sind oder umgekehrt von einem Endgerät UE ausgesendete Signale gut an den Positions elementen PE zu detektieren sind. Befindet sich das Endgerät UE gemäß der Abb. 3 in der ersten Mobilfunkzelle C₁ nah an der rechten Zellgrenze, so besteht die Möglichkeit, dass Laufzeitmessungen zwischen den Positionselementen PE₁₁ und PE₁₄ zum Endgerät UE sowie zwischen der Basisstation BS und dem Endgerät UE leicht durchführbar sind, da hier eine gute Signalverbindung besteht. Hingegen könnten Probleme hinsicht lich der Detektion von Signalen der sich an der linken Zell grenze befindenden Positionselemente PE₁₂ und PE₁₃ auftreten. Gründe hierfür sind die größere Entfernung sowie eine dadurch schwächere Signalleistung sowie evtl. quantitativ mehr Ab schattungen in der Entfernung zwischen den jeweiligen Positi onselementen PE₁₂, PE₁₃ und dem Endgerät UE.The distribution of the position elements PE in the cells is assumed in such a way that there is a good connection between at least two position elements and a terminal UE arranged arbitrarily in the respective cell, so that signals emitted by a position element PE can be detected well by the terminal UE or, conversely, signals emitted by a terminal UE can be easily detected at the position elements PE. If the end device UE is located in the first mobile radio cell C ₁ close to the right cell boundary according to FIG. 3, there is the possibility that runtime measurements between the position elements PE ₁₁ and PE ₁₄ to the end device UE and between the base station BS and the end device UE are easy are feasible since there is a good signal connection. On the other hand, problems could arise with regard to the detection of signals from the position elements PE ₁₂ and PE ₁₃ located on the left cell boundary. The reasons for this are the greater distance as well as a weaker signal power as a result and possibly more quantitatively more shading in the distance between the respective position elements PE ₁₂ , PE ₁₃ and the end device UE.

Fig. 4 zeigt einen typischen Aufbau der Verschaltung von verschiedenen Zellen zu einem Mobilfunknetz nach dem UMTS- Standard. Dabei sind mehrere Basisstationen (in der Darstel lung der Einfachheit halber zwei Basisstationen BS₁, BS₂) mit einem sogenannten RNC (Radio Network Controller) verbunden. Der RNC ist allgemein eine Netzwerkkomponente für die Bedie nung und Kontrolle von einer oder mehreren Basisstationen. Die Basisstationen werden im UMTS-Standard auch als Node_B be zeichnet. Die Basisstation BS₁, die gerade das Endgerät UE bedient, wird auch als Serving-Node_B (S-Node_B) bezeichnet. Der aktuell das Endgerät UE bedienende RNC wird dementspre chend auch als S-RNC bezeichnet. Der RNC bildet gemeinsam mit den Node_B im UMTS-System ein sogenanntes RNS (Radio Network System). Mehrere solcher RNS sind dann zu einem UTRAN (Uni versal Terrestrial Radio Access Network) verschaltet und wer den von einem sog. 3G-MSC (3^rd Generation Mobileservices Switching Center) bedient. Dieses 3G-MSC (oder kurz MSC ge nannt) stellt das Interface zwischen dem Funksystem und den Festnetzen dar. Das MSC führt dazu alle notwendigen Funktio nen für Circuit Switched Service von und zu den Mobilstatio nen aus. Weiterhin ist an diesem MSC ein sog. GMLC (Gateway Mobile Location Center) angeschlossen. Dies ist die Verbin dungseinheit für eine externe Location Application oder einen externen Location Services Client (LCS-Client). Ebenso ist an dieses GMLC das sog. HLR (Home Location Register) angeschlos sen, in welchem die notwendigen Daten der Nutzer des Mobil funknetzes wie PIN-Codes, Gesprächsdaten für Protokollzwecke etc. gespeichert sind. Über das MSC kann außerdem eine Ver bindung zu anderen öffentlichen, landgestützten Mobilnetzwer ken, auch PLMN (Public Land Mobile Network) genannt, herge stellt werden. Fig. 4 shows a typical structure of the interconnection of different cells to a mobile radio network according to the UMTS standard. Several base stations (in the illustration, for the sake of simplicity, two base stations BS ₁ , BS ₂ ) are connected to a so-called RNC (Radio Network Controller). The RNC is generally a network component for the operation and control of one or more base stations. The base stations are also referred to as Node _B in the UMTS standard. The base station BS ₁ , which is currently serving the terminal UE, is also referred to as serving node _B (S node _B ). The RNC currently operating the terminal UE is accordingly also referred to as S-RNC. Together with Node _B, the RNC forms a so-called RNS (Radio Network System) in the UMTS system. Several such RNA are then connected to a UTRAN (Uni versal Terrestrial Radio Access Network) and who serves the from a so-called. 3G MSC ^(about 3 Generation Mobile Services Switching Center). This 3G-MSC (or MSC for short) represents the interface between the radio system and the fixed networks. The MSC performs all the functions necessary for circuit switched service from and to the mobile stations. A so-called GMLC (Gateway Mobile Location Center) is also connected to this MSC. This is the connection unit for an external location application or an external location services client (LCS client). The so-called HLR (Home Location Register) is also connected to this GMLC, in which the necessary data of the users of the mobile radio network such as PIN codes, call data for protocol purposes etc. are stored. A connection to other public, land-based mobile networks, also known as PLMN (Public Land Mobile Network), can also be established via the MSC.

In einem Ausführungsbeispiel zu der ersten erfindungsgemäßen Methode wird von einem solchen Aufbau des Mobilfunknetzes ausgegangen. Weiterhin wird angenommen, dass sich ein zu lo kalisierendes Mobilfunkgerät UE in einer der Zellen befindet und von einer bestimmten Basisstation BS versorgt bzw. be dient wird. Die Position dieses Endgeräts UE soll bestimmt werden. Hierzu erhält eine Kontrolleinheit KE - im vorliegen den Fall die aktuell dieses Endgerät bedienende S-RNC (siehe Fig. 4) - eine Positionsanfrage. Dabei ist es für die Erfin dung nicht relevant, warum oder woher eine solche Positions anfrage kommt. Sie kann beispielsweise vom Mobilfunkgerät selbst ausgehen oder vom Mobilfunknetz bzw. von irgendeinem anfragenden LCS-Client (Fig. 4) innerhalb des Netzwerkes. Relevant ist lediglich die Tatsache, dass eine solche Positi onsanfrage existiert, so dass das jeweilige Endgerät UE eine sog. RRC-Verbindung zum S-RNC aufbauen muss, um die Positi onsanforderung zu bestätigen und um die weiteren Vorgänge zur Positionsbestimmung zu ermöglichen. RRC (Radio Resource Control) ist hierbei das Protokoll zur Übertragung von allge meinen Nachrichten zwischen dem Endgerät UE und dem S-RNC. Die Anforderung über eine Positionsbestimmung, beispielsweise durch das Endgerät UE, kann durch ein spezielles Informati onselement im Datenverkehr, das sog. "Location Update" in der RRC-Nachricht beim Verbindungsaufbau zwischen dem Endgerät UE und dem S-RNC, übermittelt werden.In one exemplary embodiment of the first method according to the invention, such a structure of the mobile radio network is assumed. Furthermore, it is assumed that a mobile radio device UE to be localized is located in one of the cells and is supplied or used by a specific base station BS. The position of this terminal UE is to be determined. For this purpose, a control unit KE - in the present case the S-RNC currently operating this terminal (see FIG. 4) - receives a position request. It is not relevant to the invention why or where such a position request comes from. It can originate, for example, from the mobile radio device itself or from the mobile radio network or from any requesting LCS client ( FIG. 4) within the network. All that is relevant is the fact that such a position request exists, so that the respective end device UE must establish a so-called RRC connection to the S-RNC in order to confirm the position request and to enable the further processes for determining the position. RRC (Radio Resource Control) is the protocol for the transmission of general messages between the UE and the S-RNC. The request for a position determination, for example by the terminal UE, can be transmitted by a special information element in data traffic, the so-called "location update" in the RRC message when the connection is established between the terminal UE and the S-RNC.

Das S-RNC wählt dann in Abhängigkeit von der in der Anforde rung definierten Genauigkeit der Positionsbestimmung die Me thode zur Positionsbestimmung aus. Diese Auswahl ist generell abhängig von Parametern wie Genauigkeit der Methode, Schnel ligkeit der Methode oder der Fähigkeit des Endgeräts UE, die se Methode zu unterstützen. Anschließend werden von dem S-RNC die Positionselemente bestimmt, die in der Nähe des zu loka lisierenden Endgeräts UE liegen. Dies ist z. B. durch Auswer tung des sog. Measurement-Protokolls möglich. Es handelt sich hierbei um eine grobe Abschätzung durch TOA-Laufzeitmessun gen, die Kreise ergeben, wo sich die verschiedenen Endgeräte in einer Zelle befinden, wobei der Mobilfunkkanal, der z. B. für die Leistungsregelung notwendig ist, nicht einbezogen wird.The S-RNC then chooses depending on that in the request defined accuracy of position determination the me position determination method. This selection is general depending on parameters such as accuracy of the method, Schnel effectiveness of the method or the capability of the terminal UE, the to support this method. Then the S-RNC determines the positional elements that are close to the loka terminating UE devices. This is e.g. B. by Auswer measurement protocol possible. It is about a rough estimate using TOA runtime measurements the circles show where the various end devices are located are in a cell, the mobile radio channel, the z. B. is necessary for the power control, not included becomes.

Nachdem entsprechende Positionselemente hinsichtlich ihrer geographischen Lage ausgewählt wurden, werden die Sendeti mings festgelegt, d. h. es werden die Zeiträume bestimmt, wann die einzelnen Positionselemente in welchem Abschnitt der Downlink-Datenstruktur ihren Signalcode senden dürfen.After corresponding position elements regarding their geographical location have been selected, the Sendeti mings fixed, d. H. the periods are determined when the individual position elements in which section of the Downlink data structure may send their signal code.

Diese Festlegung wird danach über einen Downlink-Kanal, in der Regel den BCH (Broadcast Channel), welcher für allgemei nen Informationen genutzt wird, an das Endgerät UE und die Positionselemente PE bekannt gegeben. Alternativ kann hierzu aber auch ein gerichteter (Dedicated) Kanal nur zu dem jewei ligen zu lokalisierenden Endgerät UE und zu den betreffenden Positionselementen PE, die genutzt werden sollen, verwendet werden. Somit haben alle Positionselemente genaue Kenntnis über den jeweiligen Sendezeitpunkt bzw. den Sendezeitraum, in dem sie ihren spezifischen Signalcode an das zu lokalisieren de Endgerät senden können. Ebenso ist das zu lokalisierende Endgerät UE über die Sendezeiträume der einzelnen PEs infor miert. Außerdem wird das zu lokalisierende Endgerät auch über die jeweiligen spezifischen Signalcodes der einzelnen Positi onselemente, die diese aussenden, informiert.This determination is then made via a downlink channel usually the BCH (Broadcast Channel), which for general NEN information is used to the UE and the Position elements PE announced. Alternatively, you can but also a dedicated channel only for that Leagues to be localized UE and the relevant Position elements PE that are to be used are used become. This means that all position elements have precise knowledge about the respective broadcasting time or broadcasting period, in which they use to locate their specific signal code at that can send the terminal. This is also to be localized Terminal UE informs about the transmission periods of the individual PEs mized. In addition, the terminal to be located is also over the respective specific signal codes of the individual positions on elements that send them out.

Als Signalcodes können beispielsweise die im UMTS-Standard bisher ungenutzten S-SCH-Codes zur Synchronisation zwischen der Basisstation und den Endgeräten und/oder anderen Basis stationen genutzt werden. Hierbei stehen insgesamt 240 unge nutzte Codes zur Verfügung. Diese Codes können innerhalb ei ner Mobilfunkzelle fest den einzelnen Positionselementen zu geordnet werden und können beispielsweise den einzelnen End geräten bereits im Voraus, d. h. schon vor einer Positions anfrage beim ersten Kontakt des Endgeräts mit der jeweiligen Basisstation, beim Einloggen, bekannt gegeben werden. Auch hierzu kann wiederum der Broadcast Channel verwendet werden.For example, the UMTS standard can be used as signal codes previously unused S-SCH codes for synchronization between the base station and the end devices and / or other base stations are used. There are a total of 240 uncommon used codes available. These codes can be found within a ner cellular cell firmly to the individual position elements can be ordered and for example the individual end devices in advance, d. H. even before a position request when the end device first contacts the respective device Base station, when logging in, will be announced. Also the broadcast channel can be used for this.

Die verschiedenen Positionselemente werden dann ihre zugeord neten Signalcodes genau nach den Vorgaben in die Downlink- Datenstruktur von der Basisstation BS zum Endgerät UE einfü gen. Das Endgerät UE versucht dann, mit Wissen der jeweiligen Signalcodes sowie des dazugehörigen Positionselements PE und der Empfangszeiträume die genauen Empfangszeiten der Signal codes zu bestimmen. Dies ist beispielsweise mit Hilfe eines Rake-Empfängers möglich. Hierbei handelt es sich um einen Korrelationsempfänger, mit dem Zeitverschiebungen durch Kor relationen ermittelt werden können. Diese Informationen sen det dann das Endgerät UE über die Basisstation an eine Kon trolleinheit im Mobilfunknetz, beispielsweise hier das S-RNC, zurück. Im S-RNC oder in einer anderen angeschlossenen Ein richtung des Mobilfunknetzes befindet sich eine Berechnungs einheit, die sog. PCF (Position Calculation Function). Diese bestimmt, wie eingangs beschrieben, aus den Werten die Zeit differenzen zwischen den Empfangszeitpunkten der Signalcodes der Positionselemente PE, bildet diese Differenzen auf Hyper beln ab und sucht dann nach den gemeinsamen Schnittpunkten der Hyperbeln, um so die Position - in einem von der Umgebung abhängigen Genauigkeitswertebereich - festzustellen.The different position elements are then assigned to them signal codes exactly according to the specifications in the downlink Insert data structure from the base station BS to the terminal UE gen. The terminal UE then tries, with knowledge of the respective Signal codes and the associated position element PE and of the reception periods the exact reception times of the signal to determine codes. This is for example with the help of a Rake receiver possible. This is a Correlation receiver with which time shifts by Cor relations can be determined. This information sen then detects the terminal UE via the base station to a con control unit in the mobile network, for example here the S-RNC, back. In the S-RNC or in another connected On There is a calculation in the direction of the mobile network unit, the so-called PCF (Position Calculation Function). This determines the time from the values, as described at the beginning differences between the reception times of the signal codes the position elements PE, forms these differences on hyper abgel and then looks for the common intersection the hyperbola, so the position - in one of the surroundings dependent range of accuracy values - to be determined.

Eine typische Downlink-Datenstruktur DLD sowie Möglichkeiten der Einpassung der Signalcodes der Positionselemente in diese Downlink-Datenstruktur DLD wird in den Fig. 5 bis 8 be schrieben.A typical downlink data structure DLD and ways of fitting the signal codes of the position elements into this downlink data structure DLD is described in FIGS. 5 to 8.

Hierbei zeigt Fig. 5 zunächst eine typische Downlink- Datenstruktur im TDD-Verfahren eines UMTS-Standards, eine so genannte Slot-Struktur. Dargestellt ist im unteren Teil von Fig. 5 ein Rahmen mit einer Länge von 10 ms, welcher insge samt in 15 Slots unterteilt ist.Here, FIG. 5 shows the typical data structure in the downlink TDD scheme of a UMTS standards, a so-called slot structure. A frame with a length of 10 ms is shown in the lower part of FIG. 5, which is divided into a total of 15 slots.

Im oberen Teil ist die genaue Struktur eines einzelnen Slots dargestellt. Ein solcher Slot besteht aus 2560 Chips. Der Slot ist in sog. DPDCH-Abschnitte (Dedicated Physical Data Channel), in welchen Nutzdaten transportiert werden, und DPCCH-Abschnitte (Dedicated Physical Control Channel), in welchen Steuerdaten transportiert werden, unterteilt.In the upper part is the exact structure of a single slot shown. Such a slot consists of 2560 chips. The Slot is in so-called DPDCH sections (Dedicated Physical Data Channel) in which user data is transported, and DPCCH sections (Dedicated Physical Control Channel), in which tax data is transported is divided.

Der Slot beginnt mit einem ersten DPDCH-Abschnitt, in dem die Bits eines ersten Datenstrings als Nutzdaten eingefügt werden können. Daran schließt sich ein DPCCH-Abschnitt an, welcher zunächst die sog. TPC-Daten (Transmit Power Control) enthält, welche eine Leistungsangabe wiedergeben. Der zweite Teil die ses DPCCH-Abschnitts enthält den TFCI (Transport Format Com bination Indicator), der aussagt, wie die Informationen für den Transport zerlegt werden und wie die Daten dementspre chend wieder zusammengesetzt werden müssen. An diesen DPCCH- Abschnitt schließt sich dann die sog. Midamble an. Diese Mi damble ist eine bekannte Referenzbitfolge von 512 oder 256 Chip Länge. Er dient dazu, um die Qualität des Kanals zu schätzen und Verzerrungen und Zeitverzögerungen im Empfänger wieder herauszurechnen. An die Midamble schließt sich wieder um ein DPDCH-Abschnitt an, welcher einen zweiten Datenstring Data 2 enthalten kann. Den Abschluss eines Slots bildet der sogenannte "Pilot". Dieser Pilot ist auch unter dem Begriff "Guard Period" bekannt. Er dient dazu, um Überlappungen zwi schen zwei aufeinander folgenden Slots und damit einhergehen de Signalverfälschungen zu vermeiden.The slot begins with a first DPDCH section in which the bits of a first data string can be inserted as user data. This is followed by a DPCCH section, which initially contains the so-called TPC data (Transmit Power Control), which represent a performance specification. The second part of this DPCCH section contains the TFCI (Transport Format Combination Indicator), which tells how the information is broken down for transport and how the data must be reassembled accordingly. The so-called midamble then follows this DPCCH section. This mi damble is a known reference bit sequence of 512 or 256 chip length. It is used to estimate the quality of the channel and to calculate distortions and time delays in the receiver. The midamble is followed by a DPDCH section, which can contain a second data string Data 2 . The end of a slot is the so-called "pilot". This pilot is also known under the term "Guard Period". It is used to avoid overlaps between two consecutive slots and the associated signal distortions.

In der Regel sind die Slotstrukturen in den verschiedensten Mobilfunkstandards im TDD-Verfahren in dieser oder ähnlicher Form aufgebaut.As a rule, the slot structures are in a wide variety Mobile radio standards in the TDD procedure in this or a similar one Form built up.

Fig. 6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel, wie ein einzel ner Signalcode eines Positionselements PE in einen Slot ein gebaut werden kann. Der Slot ist ähnlich aufgebaut wie der Slot in Fig. 5, jedoch gibt es Unterschiede im Detail. Hier bei beginnt der Slot mit 256 Chips, die für das Codesignal PES einer PE, hier beispielsweise dem zweiten Positionsele ment PE₂, zur Verfügung stehen. Die Länge dieser Signalcode folge PES ist also genau der Zeitraum TPE₂, in dem das Posi tionselement PE₂ seinen Signalcode senden darf. An diese Sig nalcodefolge PES schließt sich dann die Midamble mit einer Länge von 512 Chips an. Dahinter befindet sich ein freier Da tenteil, um andere Nutzdaten von der Basisstation zum Endge rät zu übertragen. Der Slot schließt dann wie üblich mit ei nem Pilot ab. Ebenso sind die anderen Slots innerhalb des Rahmens aufgebaut, wobei bei einigen der Slots am Beginn je weils ein Positionselement eine Signalfolge senden darf. In den übrigen Slots wird dieser Abschnitt beispielsweise von Nutzsignalen der Basisstation an das Endgerät besetzt. In dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sendet ein ers tes Positionselement PE₁ in einem Zeitabschnitt TPE₁ inner halb des Slots #1. Dem zweiten Positionselement PE₂ ist der Zeitabschnitt TPE₂ in dem vergrößert dargestellten Slot #i (i = 2 bis 13) zugewiesen. Dem dritten Positionselement PE₃ ist schließlich der Zeitabschnitt TPE₃ im Slot #14 zugewie sen. Fig. 6 shows a first embodiment of how a single ner signal code of a position element PE can be built into a slot. The slot is constructed similarly to the slot in FIG. 5, but there are differences in the details. Here the slot begins with 256 chips, which are available for the code signal PES of a PE, here for example the second position element PE ₂ . The length of this signal code sequence PES is therefore exactly the period TPE ₂ in which the posi tion element PE ₂ may send its signal code. The midamble with a length of 512 chips then follows this signal code sequence PES. Behind it is a free data part to transfer other user data from the base station to the end device. The slot then closes with a pilot as usual. Likewise, the other slots are constructed within the frame, with some of the slots being able to send a signal sequence at the beginning each time. In the remaining slots, this section is occupied, for example, by useful signals from the base station to the terminal. In the exemplary embodiment shown in FIG. 6, a first position element PE ₁ transmits in a time segment TPE ₁ within slot # 1. The time position TPE ₂ in the enlarged slot #i (i = 2 to 13) is assigned to the second position element PE ₂ . The third position element PE ₃ is finally the period TPE ₃ in slot # 14 assigned.

Fig. 7 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem mehre re Positionselemente PE₁, PE₂, PE₃ ihre Signalcodes PES₁, PES₂, PES₃ innerhalb eines einzelnen Slots unterbringen dür fen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel befinden sich je weils drei Abschnitte, in denen die Positionselemente PE₁, PE₂ und PE₃ ihre Signalcodes PES₁, PES₂, PES₃ senden dürfen, am Anfang des Slots. Die Länge TPE₁, TPE₂, TPE₃ dieser Signalco des PES₁, PES₂, PES₃ darf jeweils wieder maximal 256 Chips betragen. Die drei Abschnitte sind gegeneinander durch Guard- Chips, im vorliegenden Fall jeweils 69 Guard-Chips, getrennt, um die Überlappungsgefahr zu mindern. An den letzten Ab schnitt, in welchem das dritte Positionselement PE₃ seinen Signalcode PES₃ senden darf, schließt sich dann die Midamble mit 512 Chips an. Danach kommt wiederum ein freier Datenteil von 976 Chip Länge und abschließend der Pilot. Fig. 7 shows another embodiment in which several re position elements PE ₁ , PE ₂ , PE _{3 may} accommodate their signal codes PES ₁ , PES ₂ , PES ₃ within a single slot. In the exemplary embodiment shown there are three sections each, in which the position elements PE ₁ , PE ₂ and PE ₃ are allowed to send their signal codes PES ₁ , PES ₂ , PES ₃ , at the beginning of the slot. The length TPE ₁ , TPE ₂ , TPE _{3 of} this signal co of PES ₁ , PES ₂ , PES ₃ may again each be a maximum of 256 chips. The three sections are separated from one another by guard chips, in the present case 69 guard chips each, in order to reduce the risk of overlap. At the last section, in which the third position element PE ₃ is allowed to send its signal code PES ₃ , the midamble with 512 chips then follows. Then comes a free data part with a length of 976 chips and finally the pilot.

Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 8 dargestellt. Hierbei sind die Signalcodes der Positionselemente jeweils auf dem ersten Datenteil vor der Midamble und dem zweiten Da tenteil nach der Midamble verteilt. Die Slotstruktur beginnt hier mit 256 Chips, die zur Übersendung des Signalcodes PES₁ des ersten Positionselements PE₁ zur Verfügung stehen. Daran schließen sich 395 freie Chips an, denen der zweite Abschnitt TPE₂ von 256 Chips nachfolgt, in dem das zweite Positionsele ment PE₂ seinen Signalcode PES₂ senden darf. Anschließend an diesen Abschnitt TPE₂ für den Signalcode PES₂ des zweiten Po sitionselements PE₂ befindet sich dann die Midamble mit 512 Chip Länge. Getrennt durch 69 Guard-Chips folgt dann schließ lich ein Abschnitt TPE₃ von 256 Chips, der für das dritte Po sitionselement PE₃ zur Verfügung steht, damit dieses seinen Signalcode PES₃ senden kann. Schließlich bleiben weitere 592 freie Chips, die dann durch den üblichen Pilot beendet wer den.A third embodiment is shown in FIG. 8. The signal codes of the position elements are each distributed on the first data part before the midamble and the second data part after the midamble. The slot structure starts here with 256 chips, which are available for sending the signal code PES _{1 of} the first position element PE ₁ . This is followed by 395 free chips, which are followed by the second section TPE ₂ of 256 chips, in which the second position element PE ₂ is allowed to send its signal code PES ₂ . Subsequent to this section TPE ₂ for the signal code PES _{2 of} the second position element PE ₂ is the midamble with 512 chip length. Separated by 69 guard chips, a section TPE ₃ of 256 chips then follows, which is available for the third position element PE ₃ so that it can send its signal code PES ₃ . Finally, another 592 free chips remain, which are then ended by the usual pilot.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen lediglich drei Möglichkeiten, die Sendezeiträume TPE₁, TPE₂, TPE₃ für die Signalcodes PES₁, PES₂, PES₃ der Positionselemente PE₁, PE₂, PE₃ exakt in die Slotstruktur einzufügen. Es sind darüber hinaus noch zahlrei che weitere Möglichkeiten denkbar. Ebenso können auch Signal codes von mehr als drei Positionselementen oder von der Ba sisstation selbst eingefügt werden. FIGS. 6 to 8 show only three possibilities, the transmission time periods TPE _1, TPE _2, the position of elements PE _1, PE _2, PE ₃ exactly insert TPE ₃ for the signal codes PES _1, PES _2, PES ₃ in the slot structure. There are also numerous other possibilities. Signal codes from more than three position elements or from the base station itself can also be inserted.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der zweiten erfin dungsgemäßen Methode wird von einem Aufbau des Mobilfunknet zes ausgegangen, wie er im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 beschrieben wurde. Auch hier wird wiederum angenommen, dass sich ein zu lokalisierendes Mobilfunkgerät UE innerhalb einer Mobilfunkzelle befindet und mittels einer Basisstation BS vom zuständigen S-RNC versorgt bzw. bedient wird. Ebenso beginnt hier die Positionsbestimmung wieder mit einer Anfrage zur Po sitionsbestimmung an eine Kontrolleinheit KE - beispielsweise wie in Fig. 4 die S-RNC - wobei es auch hier irrelevant ist, von wem die Anfrage zur Positionsbestimmung letztendlich kommt.In the exemplary embodiment according to the second method according to the invention, a structure of the mobile radio network is assumed, as was described in connection with FIGS . 1 to 4. Here, too, it is again assumed that a mobile radio device UE to be located is located within a mobile radio cell and is supplied or operated by the responsible S-RNC by means of a base station BS. Likewise, the position determination starts here again with a request for position determination to a control unit KE - for example, as in FIG. 4 the S-RNC - it also being irrelevant here from whom the request for position determination ultimately comes.

Nachdem eine Positionsanforderung an der Kontrolleinheit KE, vorliegt, wird diese Positionsanfrage beispielsweise durch ein Informationselement wie das Location Request in der RRC- Message eines allgemeinen Downlink-Signals zu dem zu lokali sierenden Endgeräts und auch zu den Positionselementen der entsprechenden Mobilfunkzelle gesendet. Dabei haben die Posi tionselemente eine sog. Mithörfunktion im Downlink-Signali sierungsverkehr der Mobilfunkzelle, sofern diese Informatio nen über einen allgemeinen Kanal (einen sogenannten Common- Kanal) gesendet werden. Alternativ können auch gerichtete Downlink-Kanäle verwendet werden. Sofern eine solche explizi te Signalisierung über einen gerichteten Kanal erfolgt, so wird diese Information nur an die Positionselemente weiterge leitet, welche für die Positionsbestimmung eingesetzt werden sollen. Falls die Positionsanfrage vom Endgerät selbst kam, wird diese Anfrage von der Kontrolleinheit KE auf ähnliche Weise bestätigt.After a position request to the control unit KE, this position request is, for example, by an information element such as the location request in the RRC Message of a general downlink signal to the local one end devices and also to the position elements of the corresponding cell phone sent. The Posi tion elements a so-called listening function in the downlink signal traffic of the cell, provided this information via a general channel (a so-called common Channel) can be sent. Alternatively, directed ones can also be used Downlink channels are used. If such an explicit te signaling takes place via a directed channel, see above this information is only passed on to the position elements directs which are used for position determination should. If the position request came from the end device itself, this request is made by the control unit KE to similar Way confirmed.

Nach Bekanntwerden einer Positionsanforderung bzw. der nach folgenden Bestätigung der Kontrolleinheit, dass die Positi onsanfrage durchgeführt werden darf, sendet das zu lokalisie rende Endgerät UE seinen zugeordneten Signalcode UES. Bei dem Signalcode UES handelt es sich im vorliegenden Fall um die Spreizungscodefolge, welche dem jeweiligen Endgerät UE ohne hin innerhalb der Mobilfunkzelle eindeutig zugeordnet ist.After becoming known of a position request or after following confirmation by the control unit that the positi ons request may be sent to localize Rende UE UE its assigned signal code UES. In which In the present case, signal code UES is the Spreading code sequence, which the respective terminal UE without is clearly assigned within the cell.

Das Senden kann beispielsweise auf dem sogenannten PRACH er folgen. Hierbei handelt es sich um einen Uplink-Kanal, auf dem die Endgeräte unaufgefordert Meldungen an das System bzw. an die Basisstation senden dürfen. Alternativ kann eine sog. Restriktion durchgeführt werden, d. h. es wird dem Endgerät zuvor von der Kontrolleinheit KE über die Basisstation mitge teilt, auf welchem speziellen Uplink-Kanal (z. B. PUSCH) das Endgerät seinen Signalcode UES senden darf. Die Information der Kanalwahlrestriktion muss dann auch den Positionselemen ten bekannt gegeben werden.Sending can be done, for example, on the so-called PRACH consequences. This is an uplink channel on which the end devices send unsolicited messages to the system or allowed to send to the base station. Alternatively, a so-called Restriction are carried out, d. H. it becomes the terminal previously provided by the KE control unit via the base station shares on which special uplink channel (e.g. PUSCH) the Terminal device can send its signal code UES. The information the channel selection restriction must then also include the position elements ten will be announced.

Die Übersendung des Signalcodes UES, beispielsweise der Spreizungscodefolge, erfolgt dann im nächsten freien Uplink- Slot des vorgegebenen Kanals. Die einzelnen Positionselemente versuchen, sofort nach Bekanntgabe einer Positionsanfrage Mitteilungen auf dem PRACH oder auf dem vorgegebenen Kanal des entsprechenden Endgeräts unabhängig voneinander und unab hängig von der Basisstation zu detektieren. Ebenso kann auch die Basisstation selbst versuchen, die eindeutige Signalfolge des Endgeräts zu detektieren.The transmission of the signal code UES, for example the Spreading code sequence, then takes place in the next free uplink Slot of the given channel. The individual position elements try immediately after posting a position request Messages on the PRACH or on the specified channel of the corresponding end device independently and independently dependent on the base station. Likewise, too the base station itself will try the unique signal sequence to detect the terminal.

Die Detektion kann jeweils wieder mittels eines Rake- Receivers oder eines Match-Filters erfolgen. Das heißt, die Messung erfolgt mit Hilfe von Autokorrelationsfunktionen mit dem Wissen der bekannten, vom Endgerät gesendeten Signalco des. Sofern alle Positionselemente über die Positionsanfrage informiert sind, können dementsprechend auch alle Positions elemente versuchen, die Signalfolge zu detektieren.The detection can again be carried out using a rake Receivers or a match filter. That is, the Measurement takes place with the help of autocorrelation functions the knowledge of the known signal co sent by the terminal des. If all position elements via the position request accordingly, all positions can accordingly elements try to detect the signal sequence.

Nach der Detektion des Signalcodes UES werden dann die Emp fangszeiten an den einzelnen Positionselementen bestimmt. Diese Information senden die Positionselemente und die Basis station an die PCF (Position Calculation Function), welche die eigentlichen Berechnungen zur Positionsbestimmung durch führt. Diese PCF bestimmt beispielsweise aus den absoluten Zeiten zur Durchführung der OTDOA-Methode die Zeitdifferenzen zwischen den Empfangszeitpunkten und bildet diese Differenzen auf Hyperbeln ab. Der gemeinsame Schnittpunkt der Hyperbeln ist dann wieder die gesuchte Position. Alternativ kann auch eine Messung allein nach dem TOA-Verfahren durchgeführt wer den, oder es wird eine Mischung aus OTDOA und TOA, wie im Zu sammenhang mit Fig. 2 beschrieben, durchgeführt. Die PCF kann sich dabei an beliebiger Stelle im Mobilfunknetz, aber auch in dem Endgerät selber befinden. In diesem Fall werden die Messergebnisse von den Positionselementen PE und von der Basisstation BS vorzugsweise direkt an das Endgerät UE und in die darin befindliche PCF übermittelt.After detection of the signal code UES, the reception times at the individual position elements are then determined. This information is sent by the position elements and the base station to the PCF (Position Calculation Function), which carries out the actual calculations for determining the position. This PCF determines, for example, the time differences between the reception times from the absolute times for carrying out the OTDOA method and maps these differences on hyperbolas. The common intersection of the hyperbolas is then again the position sought. Alternatively, a measurement can also be carried out using the TOA method alone, or a mixture of OTDOA and TOA, as described in connection with FIG. 2, is carried out. The PCF can be located anywhere in the cellular network, but also in the terminal itself. In this case, the measurement results from the position elements PE and from the base station BS are preferably transmitted directly to the terminal UE and into the PCF located therein.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden zusätzlich auch die Positionselemente der Nachbarzellen zur Positionsbestim mung mit genutzt. Dabei wird davon ausgegangen, dass ein Teil der Positionselemente der Nachbarmobilfunkzellen ebenfalls das Informationselement in der RRC-Message, das Location Up date, empfängt. In dem Moment, wo dieses Informationselement empfangen wird, reagieren die betreffenden Positionselemente daraufhin automatisch, unabhängig davon, ob sie die eigene oder die Nachbarzelle bedienen. Das heißt, sie versuchen un abhängig von den Abläufen in der jeweiligen Zelle, in der sich das Endgerät UE befindet, ebenfalls den Signalcode des betreffenden Endgeräts UE zu detektieren. Dies bietet sich selbstverständlich vor allem dann an, wenn die Übermittlung des Informationselements sowie auch die Sendung des charakte ristischen Signalcodes UES des Endgeräts UE auf Common- Kanälen durchgeführt wird. Weitere Voraussetzung ist, dass die in der Zelle verwendeten Spreizungscodes und Midambles den Positionselementen in den Nachbarzellen bekannt sind. Dies ist beispielsweise auch durch eine explizite Übermitt lung der Spreizungscodes und Midambles, beispielsweise auf einem Common-Kanal, möglich.In a further embodiment, in addition the position elements of the neighboring cells to determine the position mung with used. It is assumed that part the position elements of the neighboring mobile radio cells as well the information element in the RRC message, the location up date, receives. The moment this element of information is received, the relevant position elements react then automatically, regardless of whether it's your own or operate the neighboring cell. That is, they try and depending on the processes in the respective cell in which the UE is located, also the signal code of the to detect the relevant UE device. This offers itself of course, especially when the transmission of the information element as well as the broadcast of the character realistic signal codes UES of the terminal UE on common Channels is carried out. Another requirement is that the spreading codes and midambles used in the cell the position elements in the neighboring cells are known. This is also the case, for example, through an explicit transmission spreading codes and midambles, for example a common channel.

Die Messergebnisse werden dann nach Abschluss der Messung als Uplink-Signale von den Positionselementen der Nachbarzellen an die Basisstation der Zelle, in der sich das zu lokalisie rende Endgerät befindet, gesendet. Dort werden die Signale der PCF zugeführt bzw. an die PCF im Endgerät UE übermittelt. Alternativ kann auch eine Übermittlung über die jeweilige Ba sisstation der Nachbarzelle und das Mobilfunknetz erfolgen.The measurement results are then saved as Uplink signals from the position elements of the neighboring cells to the base station of the cell in which this is localized end device is sent. There are the signals supplied to the PCF or transmitted to the PCF in the terminal UE. Alternatively, a transmission via the respective Ba sis station of the neighboring cell and the cellular network.

Die Fig. 9 bis 11 zeigen ein typisches Ausführungsbeispiel einer Uplink-Datenstruktur ULD sowie zwei verschiedene Mög lichkeiten, die Signalcodefolge UES, hier den Spreizungscode des Endgeräts UE, innerhalb dieser Uplink-Datenstruktur ULD unterzubringen.Possibilities Figs. 9 to 11 show a typical embodiment of an uplink data structure as well as two ULD variety of ways at the signal code sequence UES, here the spreading code of the terminal UE to accommodate within that uplink data structure ULD.

Fig. 9 zeigt hierbei eine TDD-Uplink-Struktur eines Slots in der Datenübermittlung vom Endgerät UE zur Basisstation BS. Ein solcher Slot umfasst wieder 2560 Chips, dementsprechend beträgt die Slotlänge 2560 mal der Chiplänge, welche ca. 0,26 µsec. beträgt. Der Slot beginnt mit einer Anzahl von frei be legbaren Datensymbolen. Im dargestellten Modus beträgt ein Symbol maximal 16 Chips. Anschließend an diese frei belegba ren Datensymbole schließt sich ein TFCI-Abschnitt an (Trans port Format Combination Indicator), welcher aussagt, wie die Informationen für den Transport zerlegt wurden. Auf diesen TFCI-Abschnitt folgt die Midamble von 512 oder 256 Chip Länge und anschließend ein TPC-Abschnitt (Transmit Power Control), welcher die Leistungsangaben enthält. An den TPC-Abschnitt schließt sich dann der zweite Teil des TFCI an. Darauf folgt wieder ein Abschnitt mit frei belegbaren Datensymbolen und am Schluss eine Guard Period, welche die gleiche Funktion hat wie der Pilot in der zuvor beschriebenen Downlink- Datenstruktur. Fig. 9 in this case a TDD uplink structure showing a slot in the data transmission from the terminal UE to the base station BS. Such a slot again comprises 2560 chips, so the slot length is 2560 times the chip length, which is approximately 0.26 µsec. is. The slot begins with a number of freely assignable data symbols. In the mode shown, a symbol is a maximum of 16 chips. This freely assignable data symbol is followed by a TFCI section (Transport Format Combination Indicator), which tells how the information was broken down for transport. This TFCI section is followed by the midamble of 512 or 256 chip length and then a TPC section (Transmit Power Control), which contains the performance information. The second part of the TFCI then follows the TPC section. This is followed by another section with freely assignable data symbols and at the end a guard period, which has the same function as the pilot in the downlink data structure described above.

Fig. 10 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem der eindeutige Signalcode UES des sendenden Endgeräts, hier der Spreizungscode des Endgeräts, im ersten frei belegbaren Da tenteil vor der Midamble des Slots angeordnet wird. Fig. 10 shows a first embodiment in which the unique signal code UES of the sending terminal, here the spreading code of the terminal, is arranged in the first freely assignable data part in front of the midamble of the slot.

Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die ser Spreizungscode UES im zweiten belegbaren Datenteil, d. h. hinter der Midamble, angeordnet ist. FIG. 11 shows a further exemplary embodiment in which the spreading code UES is arranged in the second verifiable data part, ie behind the midamble.

Neben diesen Beispielen gibt es auch noch weitere beliebige Möglichkeiten, einen eindeutigen Signalcode eines Endgeräts innerhalb eines Uplink-Slots einzuordnen. Ebenso können an stelle des Spreizungscodes auch andere eindeutige Signalcodes verwendet werden. Die Verwendung des Spreizungscodes bietet sich von daher an, da ein solcher Spreizungscode dem Endgerät innerhalb einer Mobilfunkzelle ohnehin eindeutig zugeordnet ist. Außerdem kann der übersendete Signalcode auch noch einen Zeitstempel enthalten, welcher Auskunft über den genauen Sen dezeitpunkt gibt, so dass unter Verwendung dieses Sendezeit punkts und des Empfangszeitpunkts auch die absoluten Laufzei ten des Signals vom Endgerät zum jeweils empfangenden Gerät ermittelt werden können. In addition to these examples, there are also any other Possibilities of a unique signal code of a terminal to be classified within an uplink slot. Likewise, at place the spreading code also other unique signal codes be used. The use of the spreading code provides from then on, since such a spreading code is sent to the terminal anyway clearly assigned within a cell is. In addition, the transmitted signal code can also be one Contain timestamps, which provide information about the exact sen de time there, so using this air time and the time of reception also the absolute running time th of the signal from the terminal to the receiving device can be determined.

List of abbreviations used

BCH Broadcast Channel
DPDCH Dedicated Physical Data Channel
DPCCH Dedicated Physical Control Channel
FDD Frequency Division Duplex
GMLC Gateway Mobile Location Center
GPS Global Positioning System
HLR Home Location Register
IPDL Idle Period Downlink
LCS Location Services
MSC Mobileservices Switching Center
Node_B BCH broadcast channel
DPDCH Dedicated Physical Data Channel
DPCCH Dedicated Physical Control Channel
FDD Frequency Division Duplex
GMLC Gateway Mobile Location Center
GPS Global Positioning System
HLR Home Location Register
IPDL Idle Period Downlink
LCS Location Services
MSC Mobile Services Switching Center
Node _B

Basisstation entsprechend dem UMTS-Standard
OTDOA Observed Time Difference of Arrival
PCF Position Calculation Function
PLMN Public Land Mobile Network
PRACH Physical Random Access Channel
RNC Radio Network Controller
RNS Radio Network System
RRC Radio Resource Control
RTT Round Trip Time
RxTD Receive Timing Deviation
S-SCH Secondary-Synchronisation Channel
S-RNC Serving Radio Network Controller
TDD Time Division Duplex
TFCI Transport Format Combination Indicator
TOA Time Of Arrival
TPC Transmit Power Control
UMTS Universal Mobile Telecommunications System
UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network
3G-MSC Base station according to the UMTS standard
OTDOA Observed Time Difference of Arrival
PCF Position Calculation Function
PLMN Public Land Mobile Network
PRACH Physical Random Access Channel
RNC Radio Network Controller
RNS Radio Network System
RRC Radio Resource Control
RTT Round Trip Time
RxTD Receive Timing Deviation
S-SCH secondary synchronization channel
S-RNC Serving Radio Network Controller
TDD Time Division Duplex
TFCI Transport Format Combination Indicator
TOA Time Of Arrival
TPC Transmit Power Control
UMTS Universal Mobile Telecommunications System
UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network
3G MSC

33 ^rdrd

Generation Mobileservices Switching Center Generation of mobile services switching center

LIST OF REFERENCE NUMBERS

BS, BS_i BS, BS _i

Basisstationen (i = Base stations (i =

11

bis to

44

)
C, C_i )
C, C _i

Mobilfunkzellen (i = Cellular cells (i =

11

bis to

44

)
DLD Downlink-Datenstruktur
KE Kontrolleinheit
PA Positionsanfrage
PE, PE_i )
DLD downlink data structure
KE control unit
PA position request
PE, PE _i

Positionselemente (i = Position elements (i =

11

bis to

44

; ;

1111

bis to

4242

)
PES, PES_i )
PES, PES _i

Signalcodes der Positionselemente (i = Signal codes of the position elements (i =

11

bis to

33

)
T_i )
T _i

RTT-Kreis (i = B, RTT circuit (i = B,

11

, .

33

)
TPE, TPE_i )
TPE, TPE _i

Zeiträume (i = Periods (i =

11

bis to

33

)
UE Endgerät
UES Signalcode des Endgeräts
ULD Uplink-Datenstruktur
ΔT_1,2 )
UE terminal
UES signal code of the terminal
ULD uplink data structure
ΔT _1.2

Hyperbel einer Laufzeitdifferenzmessung
ΔT_2,BS Hyperbole of a transit time difference measurement
ΔT _{2, BS}

Hyperbel einer Laufzeitdifferenzmessung
Hyperbole of a transit time difference measurement

Claims

1. Method for determining the position (P) of a mobile terminal (UE) within a mobile radio network, in which between the terminal (UE) and several position elements (PE), the positions of which are known in the mobile radio network, transit times and / or transit time differences of transmitted Signalco des (PES, UES), which are uniquely assigned to the respective sending device (PE, UE), are determined and the position (P) of the mobile terminal (UE) is determined using these transit times and / or transit time differences, thereby featured ,
that the individual position elements (PE) are given coordinated periods of time (TPE) in which the respective position element (PE) can send a signal code (PES) assigned to this position element (PE) to the mobile terminal (UE) or
that the mobile terminal (UE) sends a signal code (UES) assigned to the terminal (UE) to the position elements (PE).

2. The method according to claim 1, characterized, that the given individual position elements (PE) Periods (TPE) for sending their signal codes (PES) in free assignable signal sections of the data transmission structure (DLD) in data traffic from a currently the terminal (UE) be serving base station (BS) to the terminal (UE).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the individual position elements (PE) the time periods (TPE) to send their signal codes (PES) from a control unit (KE) of the mobile network can be specified.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized, that only part of the available position sele elements to which a period is assigned are selected in which the respective position elements their assigned Sig Send nalcode.

5. The method according to claim 4, characterized, that only a number of item elements have a period for Send a signal code is assigned, which is on based on a previous position estimate and / or before outgoing position determination with a certain probability located closest to the device to be located.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized, that the relevant position elements (PE) the periods (TPE) for sending the signal codes (PES) via a base status assigned to the position elements (PE) be transmitted on (BS).

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized, that before sending signal codes (PES) through the positi on elements (PE) to the terminal (UE) via the base station (BS) is transmitted in which period (TPE) which positi onselement (PE) which signal code (PES) sends.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized, that the signal codes of the position elements synchronization include codes that are used for synchronization during data transfer averaging from the base station to other base stations and / or to the end devices to be operated by it be done.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized, that the terminal (UE) after receiving the signal codes (PES) of the position elements (PE) the measurement result of a run time measurement to a control unit (KE) of the mobile radio network transmitted.

10. The method according to claim 1, characterized, that the position elements (PE) after receiving a Sig nalcodes (UES) from a terminal (UE) the measurement result of a Runtime measurement to the end device (UE) and / or to a con transmit troll unit (KE) of the mobile network.

11. The method according to claim 1 or 10, characterized, that the terminal a transmission channel for sending a signal codes is assigned.

12. The method according to claim 1, 10 or 11, characterized, that the signal code (UES) of the terminal one the terminal comprises spreading code assigned at the respective time.

13. The method according to any one of claims 1 or 10 to 12, characterized, that the position elements (PE) only after receipt of a Posi switch request request to a standby state, to determine a signal code (UES) of a terminal (UE) to receive the term.

14. The method according to claim 13, characterized, that the different position elements (PE) with the Posi tion request assigned to the respective end device (UE) Signal code (UES) and / or the assigned channel transmitted becomes.

15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized, that the signal code provides information about the exact airtime point includes.

16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized, that an allocation of time periods and / or a broadcast channel and / or the transmission of a position request to the Posi tion elements and / or the terminal by a control Unit (KE) of the mobile network only takes place after the Kon troll unit (KE) has received a position request (PA).

17. The method according to any one of claims 1 to 16, characterized, that for sending the signal codes and / or for transmitting Position inquiries and / or for the transmission of the periods and / or the transmission channels for transmitting the signal codes in each case a control information channel of the mobile radio network is used.

18. System for determining the position of a mobile device within a mobile radio network according to a method according to one of claims 1 to 17,
with a terminal to be localized (UE),
with a plurality of position elements (PE), the positions of which are known in the mobile radio network,
with means to measure transit times and / or transit time differences from the respective sending device (UE, PE) clearly assigned signal codes (UES, PES) between the terminal (UE) and the various position elements (PE) and
with means for determining the position (P) of the mobile terminal (UE) using the transit times and / or transit time differences,
marked by
a control unit (KE), which coordinates the individual position elements (PE) and specifies periods (TPE) in which the respective position element (PE) is allowed to send a signal code (PES) assigned to the position element (PE) to the mobile terminal (UE).

19. System according to claim 18, characterized, that the control unit (KE) with one of the position elements th (PE) associated base station (BS) is connected to the relevant position elements (PE) the periods (TPE) at Transmit the signal codes via the base station.

20. System according to claim 18 or 19, characterized, that the terminal (UE) means for transmitting the measured Run times or the run time differences to a control unit (KE) of the mobile network.

21. System for determining the position of a mobile device (KE) within a mobile radio network according to a method according to one of claims 1 to 17,
with a terminal to be localized (UE),
with a plurality of position elements (PE), the positions of which are known in the mobile radio network,
with means to measure transit times and / or transit time differences from the respective sending device (UE, PE) clearly assigned signal codes (UES, PES) between the terminal (UE) and the various position elements (PE) and
with means for determining the position (P) of the mobile terminal (UE) using the transit times and / or transit time differences,
characterized,
that the terminal (UE) has means for sending a signal code (UES) assigned to the terminal (UE) to the position elements (PE)
and that the position elements (PE) each have a receiving device for receiving the signal code (UES) of a terminal (UE) and means for obtaining information about the duration of the signal code (UES) from the terminal (UE) to the relevant position element (PE) ,

22. System according to claim 21, characterized, that the position elements (PE) each have a transmitting device tion to the obtained runtime information on a Ba assigned to the relevant position element (PE) sisstation (BS) to a control unit (KE) of the mobile radio to transmit network.

23. System according to claim 21 or 22, characterized in that
that the control unit (KE) has means to assign a signal code (UES) to a terminal (UE) to be located and / or to assign a transmission channel for transmitting the signal code,
and that the control unit (KE) has means for transmitting information about the signal code (UES) assigned to the terminal (UE) and / or the assigned transmission channel to the position elements (PE).

24. System according to one of claims 18 to 23, characterized, that the control unit (KE) means (PCF) for determining the Position using the measured transit times and / or which has maturity differences.

25. System according to one of claims 18 to 24, characterized, that the terminal means for determining the position under Use of the measured transit times and / or the transit time shows differences.

26. Mobile communication terminal for performing a Method according to one of claims 1 to 17 with means for Sending a signal code (UES) to the position elements (PE).

27. Mobile communication terminal (UE) for carrying out egg Nes method according to one of claims 1 to 17 with means to receive information about certain items menten (PE) assigned broadcasting periods and with means to in these broadcasting periods (TPE) from the relevant positions to detect elements (PE) emitted signal codes (PES) and the transit times of these signal codes (PES) from the respective position elements (PE) to the end device (UE) and / or run time differences between those of different position elements elements (PE) sent signal codes (PES).