DE10150104A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Position einer mobilen Sende- und/oder Empfangseinheit - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Position einer mobilen Sende- und/oder Empfangseinheit

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DE10150104A1
DE10150104A1 DE10150104A DE10150104A DE10150104A1 DE 10150104 A1 DE10150104 A1 DE 10150104A1 DE 10150104 A DE10150104 A DE 10150104A DE 10150104 A DE10150104 A DE 10150104A DE 10150104 A1 DE10150104 A1 DE 10150104A1
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Position einer mobilen Sende- und/oder Empfangseinheit, eine dementsprechende Vorrichtung und ein Kommunikationssystem, die insbesondere nach dem Universal Mobile Telecommunication System bzw. UMTS-Standard in einem Zeitmultiplex-Verfahren arbeiten. DOLLAR A Um ein Verfahren zur Bestimmung einer Position einer mobilen Sende- und/oder Empfangseinheit, eine dementsprechende Vorrichtung und ein Kommunikationssystem ohne zusätzliche Einrichtungen bei Senkung einer zu verarbeitenden Datenmenge zu schaffen, wird vorgeschlagen, daß in dem Funkkommunikationssystem S von den Basisstationen NodeB zur Organisation des Funkkommunikationssystems S ausgesandte Signale DCH als Meßsignale mindestens für eine grobe Ortung einer jeweiligen Sende- und/oder Empfangseinheit UE genutzt werden. Dabei ist ein erfindungsgemäßes Verfahren mindestens in den Bereichen einer Zelle vorteilhaft einsetzbar, in denen ein Handover vorbereitet und/oder durchgeführt werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestim­ mung einer Position einer mobilen Sende- und/oder Empfangs­ einheit, eine dementsprechende Vorrichtung und ein Kommunika­ tionssystem, die insbesondere nach dem Universal Mobile Tele­ communication System bzw. UMTS-Standard in einem Zeitmulti­ plex-Verfahren arbeiten.
Es sind unterschiedliche Systeme bekannt, mit denen der Auf­ enthaltsort z. B. einer Person über ein von dieser Person mit­ geführtes Gerät bestimmt werden kann. Das bekannteste darun­ ter ist das Global Positioning System GPS, mit dessen Hilfe aufgrund von Entfernungsmessungen zu Satelliten es ermög­ licht, eine Positionsbestimmung weltweit bis auf ca. 5 m genau vorzunehmen. Voraussetzung dabei ist natürlich, daß ein ent­ sprechender GPS-Empfänger am Ort der Person vorhanden ist. Mit GPS ist i.A. dann keine oder nur ein ungenaue Positions­ bestimmung möglich, wenn der Empfänger keine direkte Sicht­ verbindung zu den Satelliten hat, also innerhalb von Gebäuden oder in Straßenschluchten mit hohen Gebäuden etc. Bei UMTS wurde, im Gegensatz zu z. B. dem Global System for Mobile Com­ munication Standard GSM, die technischen Voraussetzungen zur Positionsbestimmung des Mobilfunkgeräts bereits beim System- Entwurf berücksichtigt, siehe "WCDMA for UMTS - Radio Access For Third Generation Mobile Communications", H. Holma, A. To­ skala; John Wiley & Sons, New York; ISBN 0-47172-051-8; 2000 und Technical Specification TS 25.305 V4.0.0: Stage 2 Func­ tional Specification of Location Services in UTRAN (Release 99), 3GPP TSG-RAN-WG2, 2001-03.
Bei der Übertragung von Daten, egal welcher Art, wird im Mo­ bilfunk zwischen zwei Übertragungsrichtungen unterschieden. Allgemein wird die Datenübertragung von der i.A. ortsfesten Basisstation, in UMTS NodeB genannt, über eine Luftschnitt­ stelle zu mobilen Endgeräten UE als Übertragung in Downlink- Richtung DL bezeichnet, bei der Datenübertragung in der Ge­ genrichtung von einem UE zu der NodeB spricht man von Über­ tragung in Uplink-Richtung UL. Bei UMTS sind für die Übertra­ gung über die Luftschnittstelle zwei Modi vorgesehen: Beim FDD-Mode erfolgt die Übertragung in Up- und Downlink-Richtung auf unterschiedlichen Frequenzen, beim TDD-Mode wird nur eine Trägerfrequenz verwendet, durch Zuweisung von Zeitschlitzen erfolgt eine Trennung der Up- und Downlink-Richtung. Die Teilnehmer werden bei beiden Modi durch Aufprägen orthogona­ ler Codes auf die Informationsdaten getrennt. Dieses Code­ basierten Mehrfachzugriffsverfahren ist unter dem Begriff des Code Division Multiple Access CDMA bekannt.
Um eine Positionsbestimmung eines UE innerhalb von UMTS durchführen zu können, sind mehrere Positionsbestimmungs- Methoden (LCS-Methoden) spezifiziert. Der aktuelle UMTS- Standard, bezeichnet als Release 99 und Rel. 4, enthält fol­ gende Methoden zur Positionsbestimmung eines UE:
  • - Cell-ID-Methode (FDD, TDD jeweils Rel. 99)
  • - assisted-GPS-Methode (FDD, TDD jeweils Rel. 99)
  • - OTDOA-Methode (FDD, TDD jeweils Rel. 99)
  • - OTDOA-IPDL (FDD Rel. 99, TDD Rel. 4).
Die Methoden sind im FDD- und im TDD-Mode, Release 99 und teilweise in Rel. 4, von UMTS festgeschrieben und anwendbar. Die einzelnen Methoden werden zum besseren Verständnis nach­ folgend mit Bezug auf Abbildungen der Zeichnung noch näher erläutert werden.
Nachteilig wirkt sich bei allen der genannten bekannten Ver­ fahren aus, daß ihre Umsetzungen zusätzliche Einrichtungen erfordern oder mit einem hohen Aufwand an zusätzlicher Daten­ verwaltung belastet sind, wodurch die effektive Kanalausnut­ zung leidet.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah­ ren zur Bestimmung einer Position einer mobilen Sende- und/oder Empfangseinheit, eine dementsprechende Vorrichtung und ein Kommunikationssystem ohne zusätzliche Einrichtungen bei Senkung einer zu verarbeitenden Datenmenge zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 18 gelöst. Ferner ist ein Kommunika­ tionssystem mit den Merkmalen von Anspruch 21 eine Lösung dieser Aufgabe. Die Unteransprüche definieren jeweils bevor­ zugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Er­ findung.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zeichnet demnach dadurch aus, daß in dem Funkkommunikationssystem von den Basisstationen zur Organisation des Funkkommunikationssystems ausgesandte Signale als Meßsignale mindestens für eine grobe Ortung einer jeweiligen Sende- und/oder Empfangseinheit genutzt werden. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist mindestens in den Berei­ chen einer Zelle vorteilhaft einsetzbar, in denen ein Hando­ ver vorbereitet und/oder durchgeführt werden kann. Diese Be­ reiche zeichnen sich dadurch aus, daß Organisations-Signale von nahen oder direkt angrenzenden Nachbarzellen fast genauso gut empfangen werden können, wie das gerichtete Organisati­ ons-Signal der eigenen Zelle, also der Zelle, in der sich ein zu ortender Teilnehmer befindet. Damit können diese verschie­ denen Signale auch ausgewertet und ihrem jeweiligen Ursprung zugeordnet werden, ohne daß das gerichtete Organisations- Signal der eigenen Zelle auch nur zeitweise abgeschaltet wer­ den müßte.
In Weiterbildungen der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Auswertung und/oder Erkennung von benachbarter Zellen anhand einer Leistungsmessung durchgeführt wird. Da die Leistungs­ verteilung in einer Zelle und einem recht geringen Bereich darüber hinaus stets gleich ist kann aus einer ermittelten Signalleistung recht zuverlässig auf eine Entfernung eines Empfangs- von einem Sendepunkt zurückgeschlossen werden. Je­ denfalls wird diese Abschätzung im Zuge einer groben Ortung gemäß vorliegender Erfindung als ausreichend erachtet.
In einer Ausführungsform der Erfindung werden Ortungsdaten in Form einer Aufstellung benachbarter und/oder erreichbarer Zellen anhand der jeweiligen Basisstationen (NodeB) von der jeweiligen Sende- und/oder Empfangseinheit (UE) an eine zu­ ständige Basisstation (S-NodeB) übertragen. Da die Informati­ on vorzugsweise über das Kommunikationssystem an eine Mobil­ station in Form eines Mobiltelefons nach einem bekannten Mo­ bilfunk-Standard übersandt wird, insbesondere mindestens ab­ schnittsweise nach dem UMTS-Standard, sind derartige Listen schon aufgrund des eingesetzten Standards in der Mobilstation vorhanden. Dabei wird eine Übertragung von Ortungsdaten in einer Weiterbildung der Erfindung nur im Fall von Änderungen und/oder Veränderungen vorgenommen. Vorteilhafterweise wird zur Erstellung von groben Ortungsdaten anhand einer Auswer­ tung von Handover-Messungen der Mobilstation vorgenommen. Da­ bei wird in einer Ausführungsform der Erfindung ein Listen­ eintrag insbesondere in Form eines s.g. Monitored Set mit Einträgen erreichbarer Basisstationen übertragen und als Grundlage der Ortung herangezogen. Das Monitored Set wird vorzugsweise um Angaben erweitert übersandt, insbesondere um Angaben zur Verbindungsqualität in Form von Leistungsdaten, um weitere Rückschlüsse auf die Lage der Mobilstation zuzu­ lassen. Als zusätzliche Daten kann eine Aufbereitung einer Winkelinformation auch ohne Sektorierung einer Basisstation übersandt werden oder aber rechnerisch aus den übermittelten Daten bei einer zuständigen Basisstation ermittelt werden.
Vorteilhafterweise können als Daten auch durch gerade durch­ geführte Handover ausgelöste aktuelle Änderungen in einem Mo­ nitored Set übersandt werden.
In jedem Fall wird bevorzugt, daß Messungen mit mindestens drei Signalen unterschiedlicher Zellen auf der Grundlage der erhaltenen Daten durchgeführt werden. Bei diesen Messungen handelt es sich dann um genauere Messungen, die insbesondere nur bei Bedarf durchgeführt werden und somit das Kommunikati­ onssystem nicht stark belasten. Auf der Grundlage der erhal­ tenen Daten werden in einem gerichteten Organisations-Signal Sektoren und/oder sonstige Untereinheiten einer jeweiligen Basisstation (NodeB) für eine Laufzeit-Differenz-Messung (OTDOA) genutzt, so daß Nutzdaten-Kanäle von dieser Messung unberührt bleiben. Zur genauen Ortung oder Messung von Lauf­ zeitunterschieden werden sodann vorzugsweise Verfahren nach einem OTDOA-IPDL-Prinzip angewendet. Dabei werden die Meß­ signale der Dedicated Channels von Nachbarzellen insbesondere nacheinander gesendet. Die Meßsignale werden vorzugsweise in einer in einem Serving Radio Network Controller ausgehandel­ ten Reihenfolge gesendet. Dabei wird die in dem Serving Radio Network Controller ausgehandelten Reihenfolge dem zu lokali­ sierenden Mobilteil insbesondere per Broadcast-Information oder per Dedicated Channel in der Serving-Cell mitgeteilt.
Ein besondere Vorteil eines erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß die verwendeten Kanäle nur bei Bedarf und/oder unter einer Leistungsregelung mit einer maximal zu­ lässigen Leistung gefahren werden. In der Regel kann also ei­ ne sehr geringe Sendeleistung eingesetzt werden, so daß Nach­ barkanäle nicht unnötig gestört werden.
Für konkrete Ausgestaltungen und vorteilhafte Nutzungen wird auf die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen verwiesen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungs­ beispiele erläutert.
Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild zur Realisie­ rung einer bekannten Positionsbestimmung nach der Cell-ID-Methode;
Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Positi­ onsbestimmung nach der Assisted-GPS-Methode;
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild einer Positionsbestimmung nach der OTDOA- und OTDOA-IPDL-Methode;
Fig. 4 stellt ein vereinfachtes Mobilfunksystem dar;
Fig. 5 zeigt eine Gegenüberstellung realer und idealer Zell­ grenzen und einen Handover-Vorgang
Fig. 6 zeigt eine Zuordnungen für eine Location Service LCS in einem UMTS-System;
Fig. 7 stelle eine Generierung eines CDMA-Signal durch Multi­ plikation eines Nutzerdaten-Signals mit einer Pseudo random noise bzw. PN-Sequenz dar und
Fig. 8 zeigt ein Beispiel für ein Einfügen von PE- Signalcodefolgen in die TDD-Slotstruktur der Serving- NodeB zu den UEs.
Bei der Darstellung von Fig. 1 handelt es sich um ein verein­ fachtes Blockschaltbild zur Realisierung einer bekannten Po­ sitionsbestimmung nach der Cell-ID-Methode. In einem zellu­ laren Mobilfunksystem wie einem UMTS-System, spannen Basis­ stationen, z. B. NodeB in UMTS oder BTS in GSM, jeweils eine Mobilfunkzelle auf. Innerhalb einer Mobilfunkzelle kann eine Mobilfunkstation eine Funkverbindung mit der Basisstation ha­ ben, die diese Zelle aufspannt. Die skizzierte sechseckige Mobilfunkzelle stellt eine Abstraktion dar, zur besseren Vor­ stellung der Anordnung einer Mobilfunkzelle und deren Elemen­ te.
Eine Positionsbestimmung wird anhand der Erkennung der Mobil­ funkzelle durchgeführt, in der sich ein Teilnehmer Endgerät bzw. User Equipment UE zum Zeitpunkt der Positionsanfrage bzw. Positionsbestimmung befindet. Dabei wird der Mittelpunkt der Mobilfunkzelle als Position des UE angenommen. Diese Art der Positionsbestimmung ist abhängig von der Größe der Mobil­ funkzelle und stellt damit nur eine grobe Positionsbestimmung dar. Die Ungenauigkeiten liegen bei ca. 100 m und mehr. Ver­ besserungen hinsichtlich dieser Genauigkeit kann durch Zu­ satzmessungen erreicht werden, z. B. mittels einer Round Trip Time bzw. RTT-Messung. Dabei wird die Laufzeit eines bekann­ ten Signals von einer Basisstation, in UMTS NodeB genannt, zur UE und zurück ausgewertet. Diese Zeitmessung ergibt ma­ thematisch verknüpft mit der Lichtgeschwindigkeit einen Radi­ us zwischen NodeB und UE. Somit liegt das zu bestimmende UE nicht nur grob bestimmt in der Mobilfunkzelle, sondern auf einem Kreis in der Mobilfunkzelle.
Fig. 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Positi­ onsbestimmung nach der Assisted-GPS-Methode. Zu einer Positi­ onsbestimmung mit aktiver Unterstützung des GPS-Systems wird auch auf Vehicle Location and Navigation Systems: Y. Zhao; Artech House INC.; S. 63-74, ISBN 0-89006-861-5; 1997 verwie­ sen. Dabei verfügt das UE über einen hinsichtlich der Funkti­ onsfähigkeit modifizierten GPS-Empfänger zum Empfang der GPS- Signale von mindestens drei sichtbaren Satelliten.
Die Auswertung der Empfangssignale und die Berechnung der Po­ sition übernimmt entweder
  • 1. ein separater Server im Netzwerk, Rechner oder Computer, der mit einem kompletten GPS-Empfänger ausgestattet ist und die Meßsignale der UE mit eigenen Informationen ver­ knüpft und so die Position der UE bestimmen kann oder
  • 2. die UE selbst, welche aus allen Informationen die Position berechnet (gemessene Satellitensignale aufgrund der Emp­ fangszeitpunkte, und Assistenzsignale vom kompletten GPS- Empfänger im Netzwerk) oder
  • 3. die Serving NodeB der UE, welche ebenfalls dann alle Mes­ sungen und Assistenzsignale vorliegen haben muß.
Die damit erreichten Genauigkeiten in der Positionsangabe der zu lokalisierenden UE liegen derzeit bei ca. 5-10 m, ähnlich den Genauigkeiten für DGPS, einem GPS-Verfahren zur Positi­ onsbestimmung mit erhöhter Genauigkeit durch Beachtung einer Referenzquelle.
Fig. 3 stellt ein Blockschaltbild einer Positionsbestimmung nach der OTDOA- und OTDOA-IPDL-Methode dar. Die Positionsbe­ stimmung entsprechend der Observed Time Difference of Arri­ val- bzw. OTDOA-Methode basiert auf Messungen von Signalen der Luftschnittstelle Uu zwischen mehreren NodeBs und der zu lokalisierenden UE, d. h. Messungen die im UMTS vorhanden sind, da sie integraler Bestandteil der UMTS-Spezifikationen sind. Gemäß dieser Methode mißt ein Endgerät prinzipiell die Zeitdifferenz von Signalen, welche von unterschiedlichen No­ deßs ausgesendet wurden, d. h. das zu lokalisierende UE ver­ sucht, ein Paar eines bekanntes Signal von zwei ortsverschie­ denen, benachbarten NodeBs zu detektieren. Die Empfangszeit­ punkte des Signals von zwei ortsverschiedenen, benachbarten NodeBs, werden dann zur Auswertung an eine zuständige Positi­ onsberechnungseinheit bzw. Position Calculation Function PCF derjenigen NodeB gesendet, die für die zu lokalisierende UE verantwortlich ist, also der s.g. Serving NodeB. Auswerten heißt, daß die PCF die Differenz der Empfangszeiten bildet, das ΔT. Dieses ΔT beschreibt einen Hyperboloid, der angibt, daß der Aufenthaltsort des UEs auf einer Hyperbel liegt.
Durch die Einbeziehung einer weiteren NodeB befindet sich dann der Aufenthaltsort des UEs an einen der beiden Schnitt­ punkte von zwei Hyperbeln, wie in der Darstellung von Fig. 3 skizziert.
Für eine eindeutige Positionsbestimmung ist noch eine weitere Information nötig. So kann entweder
  • 1. eine OTDOA zu einer vierten NodeB bestimmt werden (ergibt eine dritte Hyperbel) oder
  • 2. in Zellen mit Sektorisierung die Information über den Sek­ tor, in der sich das UE befindet zur Entscheidung herange­ zogen werden oder
  • 3. eine RTT-Messung durchgeführt werden (Fig. 1 und 3).
Das zu detektierende Signal kann das Signal des Common Pilot Channel bzw. CPICH sein, die kontinuierlich von den NodeBs gesendet werden, aber auch ein anderes Pilot-Signal. Im fol­ genden wird zur Vereinfachung vom CPICH ausgegangen. Zur Un­ terscheidung der CPICH-Signale ist jeder NodeB ein anderer Spreizungscode zugeordnet. Somit ist es dann möglich, die empfangenen CPICH-Signale auseinander zu halten und den ent­ sprechenden NodeBs zuzuordnen sowie die erforderlichen Zeit­ differenzen zu berechnen.
Einfluß auf die Positionsberechnung, Details dazu sind z. B. in der Patentanmeldung DE 10 03 1178.4 dargestellt, hat auch die Synchronisation der NodeBs zueinander. Die Position Cal­ culation Function PCF muß wissen, ob die NodeBs synchroni­ siert sind. Wenn nicht, ist es wichtig zu wissen, welche zeitliche Verschiebung existiert zwischen den einzelnen No­ deEs. Hintergrund ist, die Sendesignale zur Detektion sollen theoretisch zum gleichen Zeitpunkt im Netz erfolgen. Eventu­ elle zeitliche Verschiebungen hinsichtlich der Sendezeitpunk­ te, müssen zur korrekten Berechnung einkalkuliert werden. Mit der OTDOA Methode erreicht man eine Genauigkeit in der Posi­ tionsbestimmung des UE von ca. 80-100 m.
Diese vorstehend genannten Messungen setzen natürlich voraus, daß ein UE die Signale benachbarter NodeBs empfangen kann. Dies wird um so schwerer, je näher das UE sich an der Ser­ ving-NodeB der eigenen Zelle befindet, da die Signale der ei­ genen Serving-NodeB die der anderen Nachbar-NodeBs immer stärker überlagern. Diese Methode ist somit eine Erweiterung der OTDOA-Methode für den Fall, daß die Signale der die UE bedienenden NodeB die Signale der anderen NodeBs überdeckt. Wie erwähnt wird somit eine Detektion des z. B. CPICH-Signals anderer NodeBs erschwert und sogar in weiten Teilen der Mo­ bilfunkzelle unmöglich.
Damit eine Detektion von Signalen anderer NodeBs möglich ist, werden bei der Observed Time Difference of Arrival Idle Peri­ od Downlink bzw. kurz OTDOA-IPDL-Methode die Übertragungen der NodeB, welche die zu lokalisierende UE als Serving NodeB bedient, für kurze Zeitperioden ausgeschaltet. Diese in den IPDLs genannten Zeitperioden hinsichtlich der Übertragungen dieser NodeB entstehen Ruhepausen können dann von der UE ge­ nutzt werden, um die Empfangszeitpunkte der CPICH-Signale der Nachbar-NodeBs zu detektieren.
Diese Pause Idle Period kann mehrere Symbole lang sein. In der Regel ist sie in Frequency Division Duplex FDD bei UMTS 5-10 Symbole und maximal 160 Symbole in Time Division Duplex TDD. Dabei entspricht die Länge eines Symbols z. B. im FDD- Mode von UMTS 256 chips und im TDD-Mode max. 16 chips. Bei einer Chipfrequenz von 3.84 Mchips/s ist 1 chip ca. 0.26 µs lang.
Aufgrund der Einführung der IPDLs und somit Abschaltung der Übertragung von Signalen der interessierenden NodeB tritt für die Zeit der IPDLs natürlich ein Kapazitätsverlust bzw. In­ formationsverlust in der entsprechenden Mobilfunkzelle auf. Mit der OTDOA-IPDL Methode erreicht man parameterabhängig ei­ ne Genauigkeit in der Positionsbestimmung bis zu ca. 10-20 m.
Als Meßsignale, vorstehend wurde das CPICH-Signal als Bei­ spiel angenommen, eignen sich nur Signale, die mit einer kon­ stanten und hohen Sendeleistung abgestrahlt werden. Die Meß­ signale unterliegen also im Normalfall keiner Leistungsrege­ lung. Dabei wird im Mobilfunk unter einer Leistungsregelung im allgemeinem verstanden, daß die Sendeleistung so gering wie möglich gehalten wird, um Störungen anderer Kanäle zu re­ duzieren. Für eine erste Näherung kann festgestellt werden, daß die Sendeleistung mit dem Abstand des Mobilfunkgerätes von der Basisstation zunimmt. Dadurch erhöht sich die Dedek­ tionswahrscheinlichkeit in den Nachbarzellen.
Im TDD-Mode nach UMTS eignen sich deshalb die sogenannten Beacon channels für diese Messungen, welche die bereits er­ wähnten Eigenschaften haben, siehe TS 25.221 v3.5.0: Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (TDD), 3GPP TSG-RAN-WG1, 2000-12. Diese Beacon chan­ nels werden mit einer sogenannten Referenzleistung gesendet. Der Kanal im TDD-Mode mit den besten Eigenschaften für die LCS-Messungen ist dabei der sogenannte Primary Common Control Physical Channel P-CCPCH, der per UMTS-Definition ein Beacon Channel ist. Auf diesem Kanal werden Broadcast-Informationen übertragen, welche für das Funktionieren des kompletten Mo­ bilfunknetzes notwendig sind. Durch die im TDD-Modus immanen­ te Slotstruktur wird der P-CCPCH nur in einem Slot pro Frame übertragen und zwar in allen Zellen eines Mobilfunksystems zeitgleich. Ein kompletter Frame besteht aus 15 Slots. Durch das bereits beschrieben Verfahren der IPDLs muß also die Ü­ bertragung des P-CCPCH der eigenen Zelle für einen Slot aus­ geschaltet werden, um die P-CCPCHs der Nachbarzellen für die LCS-Messungen verwenden zu können, bzw. um die Detektion die­ ser P-CCPCHs der Nachbarzellen sicherstellen zu können. Durch die bereits angesprochene zeitgleiche Übertragung der P- CCPCHs aller Zellen bedeutet die notwendige, zeitweise Ab­ schaltung der P-CCPCHs einen Eingriff in die Übertragung der Broadcast-Informationen. Im günstigsten Fall wird durch die beschriebene Maßnahme nur die Kapazität des Broadcast-Kanals beschränkt, der die Broadcast-Informationen überträgt und auf den P-CCPCH abgebildet wird. Im ungünstigsten Fall gehen zeitkritische Informationen verloren, was zu Problemen beim Netzbetrieb bis hin zur Instabilität des Netzes führen kann.
Es wäre auch möglich, sogenannte Dedicated Channels DCH in Downlinkrichtung für die Messungen zu verwenden. Diese Kanäle übertragen Informationen jeweils nur zu einem bestimmten U­ ser. Allerdings sind sie leistungsgeregelt. Dies bedeutet, daß die Sendeleistung in Downlinkrichtung bei UMTS-TDD durch eine geschlossen Regelschleife realisiert ist mit einem Sig­ nal-to-Interference-Ratio SIR als Qualitätskriterium für ein Signal. Die Sendeleistung wird damit entsprechend den vorlie­ genden Kanaleigenschaften eingestellt, also vereinfacht aus­ gedrückt entsprechend der Entfernung zur jeweiligen Basissta­ tion. Falls sich das Mobilfunkgerät eines Teilnehmer im Rand­ bereich einer Zelle aufhält, dann ist i.A. die Sendeleistung in Downlink- und auch in Uplinkrichtung entsprechend groß, so daß dieses Signal in weiten Bereichen der umliegenden Zelle noch detektiert werden kann und damit ebenfalls als Grundlage für die benötigten Messungen für die Positionsbestimmung die­ nen kann.
Um die Dedicated Channels DCH für die Messungen verwenden zu können, muß das System die Aufenthaltsorte der UEs grob ken­ nen, um entscheiden zu können, ob dieses Signal des DCH aus­ reichend in den Nachbarzellen detektiert werden kann und auch in welchen Nachbarzellen. Ein weiterer Nachteil ist die im Moment ungeordnete zeitliche Reihenfolge von Dedicated Chan­ nels DCH der Mobilfunk-Zellen oder Mobilfunk-Nachbarn zu ei­ ner bestimmten UE einer anderen Mobilfunkzelle.
Allen genannten bekannten Lösungen ist somit mehr oder weni­ ger gemeinsam, daß sie in der Ortung relativ grob auflösen, in Aufbau und/oder Betrieb nicht zuletzt deswegen recht teuer sind, weil sie einen großen Verarbeitungsaufwand bei der Da­ tenaufbereitung insbesondere durch Änderung einer Ressourcen­ verteilung erforderlich machen und eine deutliche Senkung ei­ ner effektiven Nutzdatenrate bewirken.
Anhand der Abbildungen der Fig. 4 bis 8 werden nun erfin­ dungsgemäße Verfahren beschrieben, mit denen die Signale der Dedicated Channels in Downlink-Richtung zur Positionsbestim­ mung verwendet werden können. Dabei werden die Sendezeitpunk­ te zeitlich geregelt, indem durch Auswertung einiger System­ parameter auf den ungefähren Aufenthaltsort der Mobilfunkge­ räte geschlossen wird. Die Signale der Dedicated Channels DCH der Nachbarzellen werden also dann prinzipiell nacheinander gesendet in einer in einem Serving Radio Network Controller SRNC ausgehandelten Reihenfolge, die dem zu lokalisierenden UE per Broadcast-Information oder per Dedicated Channel DCH in der Serving-Cell mitgeteilt wird. Falls sich die zu loka­ lisierenden Geräte dann im Randbereich der Zelle aufhalten, können die Dedicated Channels in Downlink-Richtung zu diesen Geräten in den Nachbarzellen verwendet werden, um die Messun­ gen in den IPDLs für die Positionsbestimmung vornehmen zu können.
Ein wesentlicher Vorteil eines erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in einer geordneten zeitlichen Abfolge der zu sendenden Signale der Dedicated Channels, durch den unnötiger zeitglei­ cher Signaloverhead in der Serving-Cell vermieden wird.
Zu einem weiteren Vorteil führt die Tatsache, daß das System nicht nur die zeitliche Reihenfolge der Aussendung der Signa­ le der DCH festlegen kann, sondern zusätzlich dazu festlegt, daß die Dedicated Channels kurzzeitig in den zugewiesenen Zeiteinheiten ihre Leistung für diesen kurzen Zeitraum auf Maximum erhöht. Das findet also immer dann statt, wenn die Leistung nicht schon durch die SIR-Regelschleife aufgrund der Entfernung auf Maximum eingestellt worden ist. Damit wäre ei­ ne Dedektion der Signale für die zu lokalisierende UE leich­ ter zu realisieren.
Ein zusätzlicher Vorteil liegt eindeutig darin, daß die wich­ tigen P-CCPCH-Kanäle nicht ausgeschaltet werden müssen, wo­ durch es keine der vorstehend aufgezeigten negativen Auswir­ kungen insbesondere auf eine effektive Datenübertragungsleis­ tung und Stabilität des Gesamtsystems gibt.
Fig. 4 zeigt ein vereinfachtes Mobilfunksystem, bestehend aus fünf Basisstationen NodeB1 - NodeB5 und zwölf Mobilfunkstati­ onen UE1 - UE12. Um die Verfahren besser darstellen zu kön­ nen, sind die gedachten, idealisierten Zellgrenzen zusätzlich eingezeichnet. Idealisiert bedeutet, daß der Übergang von ei­ ner Zelle zur nächsten real nicht eindeutig durch eine gerade Linie gekennzeichnet ist. In der Darstellung von Fig. 4 ist in vereinfachten Weise Versorgungsgebiete bzw. Zellen benach­ barter NodeBs skizziert. Diese Zellen werden als Kreise ange­ nommen, welche die Basisstationen als Mittelpunkt haben und der Radius durch die maximale Sendeleistung bestimmt wird. Beim Übergang von der unteren in die obere Zelle durchläuft das UE einen Bereich, die Schnittmenge der jeweiligen Kreise, indem die Signale von beiden NodeBs mit einer genügenden Qua­ lität empfangen werden können. Irgendwo in diesem Übergangs­ bereich findet dann der sogenannte Handover statt. Unter Han­ dover versteht man i.A., daß z. B. ein bestehendes Telefonat mit einem UE bei einem Zellwechsel nicht abreißt, sondern ei­ ne unterbrechungsfreie Verbindung bestehen bleibt.
Dies soll anhand der Skizze von Fig. 5 erklärt werden: Das Telefonat wird begonnen, während sich das UE in der unteren Zelle befindet. D. h. es besteht eine Funkverbindung zur Ser­ ving-NodeB bzw. S-NodeB der unteren Zelle, von da aus wird das Gespräch über Netzwerkeinheiten in ein anderes Netz wei­ tergeleitet, z. B. öffentliches Telefonnetz, ein öffentliches landgestütztes Mobilnetzwerk bzw. Public Land Mobile Network PLMN. Auf diese Details wurde in Fig. 5 zugunsten der Abbil­ dung eines Kommunikationssystems S von Fig. 6 verzichtet. NaCh der Skizze von Fig. 6 steht ein Teilnehmer-Endgerät UE innerhalb eines Location Service Servers LCS Server über die Luftschnittstelle Uu mit einem Serving-NodeB S-NodeB in Kon­ takt. Die S-NodeB ist über eine Schnittstelle lub mit einem Serving Radio Network Controller SRNC zur Bildung eines Radio Network Systems RNS verbunden, der seinerseits Teil eines U­ niversal Terrestrial Radio Access Network UTRAN als logischer Systemeinheit mehrerer RNS-Systeme ist. Aus dem UTRAN wird über eine Schnittstelle Iu ein 3rd Generation Mobile-services Switching Center 3 G-MSC als Interface zwischen dem Funksystem und einem Festnetz zur Ausführung aller notwendiger Funktio­ nen für Circuit Switched Services von und zu dem Mobilstatio­ nen UE angesprochen. Daran angeschlossen sind ein Gateway Mo­ bile Location Center GMLC, das eine Verbindungseinheit für eine externe Location Application oder einen externen Locati­ on Client darstellt. Der GMLC greift seinerseits auf ein Home Location Register HLR zu, das Zugangsdaten, Protokolle u. ä. zu einem jeweiligen mobilen Nutzer enthält und fortschreibt.
Bewegt sich das UE nun in den Übergangsbereich hinein, dann stellt es z. B. durch Auswertung der Empfangsstärke des P- CCPCH der oberen Zelle fest, daß es in den Bereich einer an­ deren Zelle kommt. Zu den permanenten Aufgaben der UEs gehört die ständige Suche nach neuen Zellen. Die NodeB, zu der eine aktive Verbindung besteht, gehört als einzige einem s.g. Ac­ tive Set an gemäß Festlegung aus TS 25.303 v3.6.0 "Interlayer Procedures in Connected Mode", 3GPP TSG-RAN-WG2, 2000-12.
Alle NodeBs, die das UE mit einer bestimmten Mindestqualität empfangen kann, werden in das sogenannte "Monitored set" auf­ genommen. Diese Liste enthält also alle NodeBs, zu denen eine vernünftige Verbindung möglich ist. Eine Ausnahme bildet der NodeB, zu der die aktive Verbindung besteht. Sobald die Emp­ fangsstärke des P-CCPCHs einer anderen NodeB für eine be­ stimmte Zeitdauer größer ist als die P-CCPCH Empfangsstärke von der aktuellen S-NodeB, dann erfolgt der eigentliche Han­ dover. D. h. durch die Netzwerkeinheiten wird das Gespräch zur neuen NodeB bzw. zu dem neuen Serving-NodeB umgeleitet, wel­ che eine Funkverbindung zur UE aufbaut, während gleichzeitig die Funkverbindung zur bisherigen alten Serving-NodeB abge­ baut wird.
In einem ersten Ausführungsbeispiel mit der Anordnung von Fig. 4 soll nun der Aufenthaltsort der UE8 erfindungsgemäß bestimmt werden durch Auswertung der Dedicated Channels von Nachbarzellen zu den unterschiedlichen UEs. In diesem ersten Beispiel werten alle NodeBs die Sendeleistungen der Dedicated Channels zu den UEs im DL aus (die in ihrer Zelle sind) und suchen den jeweiligen Dedicated Channel mit der größten Sen­ deleistung in ihrer Zelle heraus. Diese Sendeleistungen sind durch die im DL vorhandenen geschlossenen Leistungsregelkrei­ se bekannt.
Für jede Zelle k wird die Sendeleistung des bereits angespro­ chenen P-CCPCH so festgelegt, daß ein einwandfreier Empfang in der kompletten Zelle möglich ist. Umgekehrt ausgedrückt, wird die Sendeleistung des P-CCPCH so auf den Wert PP-CCPCH,k eingestellt, daß ein von einem Netzbetreiber vorgegebener Be­ reich versorgt wird, also die Zelle dieser NodeB k. Durch Vergleich der Sendeleistung des i-ten Dedicated Channels Pi,k dieser Zelle k mit dem Wert PP-CCPCH,k kann eine grobe Aussage getroffen werden, in welcher Entfernung sich i-te UE von der NodeB k ist. Falls folgende Bedingung erfüllt ist:
Pi,k ≧ ai,k.PP-CCPCH,k (1)
wird davon ausgegangen, daß sich die i-te UE in Zelle k im Randbereich aufhält und deshalb in den umliegenden Zellen während den IPDLs ebenfalls gut detektiert werden kann. Der Faktor ai,k dient als Gewichtsfaktor um pro Zelle eine indivi­ duelle Anpassung vorzunehmen.
Falls ein Dedicated Channel DCH die Bedingung (1) erfüllt, werden Anzahl und die Merkmale dieser Kanäle der Nachbarzel­ len dem S-RNC mitgeteilt. Der S-RNC teilt dann den ausgewähl­ ten Dedicated Channels bestimmte Slotbereiche zu, also Berei­ chen von einer bestimmten Anzahl von Chips. Dabei ist ein Slot in 2560 Chips unterteilt, siehe auch Fig. 7 und 8. So kommt es zu keinem gleichzeitigen Auftreten der Dedicated Channels in einem Slot.
Im Zuge einer Aufteilung werden 2560 Chips in gleich große Bereiche eingeteilt, in denen dann jeweils ein bestimmter De­ dicated Channel senden darf. Optimal sind vier Bereiche für vier Dedicated Channel. Diese Aufteilung inklusive der vorher genannten Merkmale werden an die Serving-Cell und die Nach­ barzellen des zu lokalisierenden UEs übermittelt. Diese Merk­ male umfassen somit das zu erwartende zeitliche Auftreten dieses Dedicated Channels hinsichtlich Frame, Slotbereich so­ wie die verwendete Midamble und die Information, daß die aus­ gewählten Dedicated Channels in den zugeteilten Slotbereichen mit maximaler Leistung senden dürfen. Ein jeder Slotbereich wird in Chips angegeben, d. h. durch zeitlichen Start- und Endchippunkt in einem ausgewählten Slot.
Dies sollte kein Problem für das Gesamtsystem darstellen, da diese ausgewählten Kanäle schon recht nah an der Zellgrenze zu hören sein müssen, wie vorstehend ausgeführt, und zum zweiten nur in sehr zeitlich kurz begrenztem Rahmen mit Maxi­ mum senden. Mit Hilfe von solchen Informationen aus allen um­ liegenden Zellen kann die NodeB1 nun einen geeigneten Zeit­ punkt für eine Abschaltung aller ihrer Übertragungen im DL bestimmen. Dieser Zeitpunkt sollte so gewählt werden, daß möglichst viele dieser Dedicated Channels aus den Nachbarzel­ len, die die Bedingung (1) erfüllen, im selben Slot auftre­ ten, aber in diesem Slot zu unterschiedlichen Chipzeitpunkten bzw. innerhalb unterschiedliche Chipbereiche.
In dem Beispiel von Fig. 4 erfüllen UE1 von NodeB3, UE13, UE14 und UE10 von NodeB4, UE12 von NodeB5 und UE4 von NodeB2 die oben gestellte Bedingungen. Jede NodeB übermittelt nun die vorstehend angegebenen Merkmale, nämlich zeitliches Auf­ treten durch Angabe eines Slotbereichs in Chips und Frame und Midamble, jeder dieser Dedicated Channels über geeignete Sig­ nalisierungsmethoden an alle umliegenden NodeBs. Diese ermit­ teln nun einen Slot, indem sie IPDLs anwenden, derart, daß in diesem Slot möglichst viele Dedicated Channels zeitgerichtet aus unterschiedlichen Basisstationen empfangen werden können. Das Ziel bei dieser Optimierung liegt darin, möglichst viele unterschiedliche, aber korrekte, klare Messungen zu haben, damit die Berechnung der Position genauer erfolgen kann. Da­ bei sind mindestens drei derartige Messung von Signale aus unterschiedlichen Zellen erforderlich.
Eine in einem weiteren Ausführungsbeispiel wird nun eine an­ dere Möglichkeit dargestellt festzustellen, welches UE sich gerade im Randbereich einer Zelle aufhält, besteht in der Auswertung der Handover-Messungen. Wie bereits erwähnt, ist jedes UE ständig auf der Suche nach neuen Zellen. D. h. das UE versucht ständig, z. B. den P-CCPCH beliebiger Zellen zu de­ tektieren. Sobald ein Qualitätskriterium erfüllt ist (z. B. die Empfangsfeldstärke überschreitet einen Schwellwert) wird diese Zelle in den "Monitored Set" aufgenommen. Natürlich ist auch der umgekehrte Weg möglich: Wird ein Qualitätskriterium nicht mehr erfüllt, z. B. Empfangsstärke unterschreitet einen Schwellwert, so wird diese Zelle wieder aus dem "Monitored Set" entfernt. D. h. das UE weiß, welche Nachbar-NodeBs in ih­ rer Nähe sind. Dieses "Monitored Set" wird nun an die eigene NodeB bzw. S-NodeB übermittelt. Diese Übermittlung erfolgt entweder periodisch, oder wenn sich Änderungen ergeben, wie z. B. eine Zelle wird neu aufgenommen oder entfernt.
Dabei gibt es zwei Möglichkeiten, was an die S-NodeB und da­ mit an das UE übertragen wird: Entweder nur, welche Zellen sich im "Monitored Set" befinden oder zusätzlich noch das Qualitätsmaß, z. B. eine Empfangsstärke. Durch Auswertung der Informationen des P-CCPCH ist der UE bekannt, um welche No­ deßs es sich dabei handelt.
Damit stehen der S-NodeB Informationen zur Verfügung, um den Aufenthaltsort der UEs grob zu schätzen. Durch alleinige Ver­ wendung des "Monitored Set" kann ein ungefährer Aufenthalts­ bereich angeben werden, wobei natürlich auch die aktuellen Zelle bzw. Serving-Cell verwendet wird. Gemäß der Darstellung aus Fig. 4 setzt sich das "Monitored Set" der UE13 aus den Zellen von NodeB1 und NodeB3 zusammen. Damit ist klar, daß sich UE13 in einem Bereich der Zelle von NodeB4 aufhalten muß, der die Zellen von NodeB1 und NodeB3 als Nachbarzellen hat. Damit kommt nur der Bereich in Betracht, der durch die Verbindungslinie von NodeB4 zu NodeB1 und NodeB4 zu NodeB3 aufgespannt wird.
Falls zusätzlich noch das Qualitätsmaß, wie z. B. die Emp­ fangsstärke, bekannt ist, kann der Aufenthaltsbereich weiter eingeschränkt werden. Erkennt UE14, daß sie den P-CCPCH von NodeB1 sehr gut und den P-CCPCH von NodeB5 gut empfangen kann, läßt dies die Schlußfolgerung zu, daß sich UE14 an der Grenze zwischen den Zellen von NodeB4 und NodeB1 befinden könnte. Dadurch daß der P-CCPCH von NodeB5 noch empfangen wird, kann gefolgert werden, daß sich UE14 unterhalb der Ver­ bindungslinie von NodeB1 zu NodeB4 befinden muß.
Im Gegensatz zur alleinigen Auswertung der Sendeleistung er­ gibt sich bei Auswertung des "Monitored Set" noch eine zu­ sätzliche Winkelinformation. Unter der Annahme, daß die Zel­ len nicht sektorisiert sind, können diese zusätzlichen Infor­ mationen benutzt werden, um die Signale besonders geeigneter UEs auszuwählen. Unter einer Sektorisierung wird i.A. ver­ standen, daß eine Zelle nicht von einer einzigen Antenne ver­ sorgt wird, sondern daß z. B. drei Antenne vorhanden sind und jede deckt einen Raumbereich von 120° ab. D. h. für die Posi­ tionsbestimmung für UE8, der Zelle von NodeB1, ist das Signal zu UE14 oder UE13 wahrscheinlich besser geeignet als das zur UE10, sogar unter der Annahmen, daß deren Entfernungen zur NodeB4 identisch sind. Dem liegt zugrunde, daß sich die Ei­ genschaften für die Ausbreitung der Signale von NodeB4 zu UE14 von den Eigenschaften bei der Ausbreitung von NodeB4 zu UE8 wahrscheinlich weniger unterscheiden als die Eigenschaf­ ten zwischen der Ausbreitung von NodeB4 zu UE10 und von No­ deB4 zu UE8. Beispielsweise sollen auf der Strecke von NodeB4 in Richtung UE14 Gebäude, Berge o. ä. vorhanden sein, bei der Strecke von NodeB4 zu UE10 dagegen nicht. Dies hat zur Folge, daß die Dämpfungseigenschaften in der Zelle um NodeB4 ortsab­ hängig sind. Damit sind die Dämpfungseigenschaften in der be­ trachteten Zelle nicht nur rein entfernungsabhängig, sondern auch vom Winkel.
Diese Eigenschaft führt dazu, daß das Signal, das die NodeB4 für das UE10 aussendet, der Dedicated Channel DCH, zwar bei UE10 problemlos empfangen werden kann, aber nicht mehr in der Nachbarzelle von UE8, da die Dämpfung auf diesem Ausbrei­ tungsweg höher ist. Wogegen das Signal von NodeB4 zu UE14 aufgrund der größeren Dämpfung aufgrund des normalen Verhal­ tens der Leistungsregelung mit einer höheren Leistung gesen­ det wird und deshalb bei UE8 mit einer höheren Wahrschein­ lichkeit detektiert werden kann.
Als Zusammenfassung soll gelten: Die Kanäle aus dem "Monito­ red Set" haben eine gute Verbindung zu einer zu lokalisieren­ den UE und können wie in Beispiel 1 eine Zuteilung in den IPDL hinsichtlich Chipbereich und maximale Leistung erhalten oder bekommen.
In einem dritten Ausführungsbeispiel gelten die Bedingungen hinsichtlich Sendezeitpunkte der Dedicated Channel, Auswahl der Dedicated Channel, usw. von Beispiel 1. Es sollen für die Positionsbestimmung aber vorzugsweise die Signale von Dedica­ ted Channels zu UEs verwendet werden, die gerade einen Hando­ ver durchgeführt haben. Damit ist das Kriterium, daß sie sich im Randbereich einer Zelle aufhalten, sehr einfach erfüllt. In Fig. 4 hat sich die UE4 von der Zelle um die NodeB1 in die Zelle von NodeB2 bewegt und dabei einen Handover von NodeB1 nach NodeB2 durchgeführt. Dadurch eignet sich das Signal von NodeB2 zu UE4 besonders gut für die Messungen während der IPDLs in der Zelle von NodeB1.
Aufgrund der Senkung eines Daten- und Organisationsaufwandes für die Durchführung einer relativ genauen Ortung ohne Beein­ trächtigung insbesondere der Stabilität eines Kommunikations­ systems kann ein erfindungsgemäßes System mit einem vorste­ hend beschriebenen Verfahren an Standards diverser Kommunika­ tionssysteme angepaßt werden. Auch wenn ein Einsatz in einem UMTS-System mit diversen Anpassungsvarianten sehr detailliert dargestellt worden ist wird jedoch ein vorteilhafter Einsatz in sonstigen Anwendungen mit vergleichbaren Einsatzbedingun­ gen nicht ausgeschlossen. Auch ist als Teilnehmer-Endgerät UE vorliegend im wesentlichen ein Mobiltelefon betrachtet wor­ den, wobei insbesondere durch den stetig erweiterten Funkti­ onsumfang von Mobiltelefonen neben Vorrichtungen zur Sprach­ übertragung auch mobile oder ortsbewegliche Vorrichtungen zur Übertragung von Bild- und/oder Tondaten, Fax-, Short Message Service SMS- und eMail-Versand, Internet-Zugang und sonstige sicherheitsrelevante Zugangs- und Kontrolleinrichtungen auch zur reinen Personenortung verstanden werden sollen. Es han­ delt sich mithin um ein allgemeines Sende- und/oder Empfangs­ einheit eines Funkkommunikationssystems.
Bezugszeichenliste/Abkürzungsliste
3G-MSC 3rd
Gerneration Mobile-services Switching Center
3GPP 3rd
Gerneration Partnership Project-Standardisierung
BCH Broadcast Channel, Kanal von NodeB zu den UEs in der Mobilfunkzelle für allgemeine Informationen
CDMA Code Division Multiple Access
CPICH Common Pilot Channel
DCH Dedicated Channel
DGPS Differential GPS
DL DownLink, Übertragungsrichtung von NodeB zu UE
FDD Frequency Division Duplex
GPS Global Positioning System
GMLC Gateway Mobile Location Center
GSM Global System for Mobile Communication
HLR Home Location Register
Iu Schnittstelle
IPDL Idle Period Downlink
LCS Location Service
NodeB Basisstation in UMTS
OTDOA Observed Time Difference of Arrival
P-CCPCH Primary Common Control Physical Channel
PCF Position Calculation Function
PE Position Element
PLMN Public Land Mobile Network, öffentliches landgestütztes Mobilnetzwerk
RNS Radio Network System
RRC Universal Terrestrial Radio Access Network, Logische Systemeinheit mehrerer RNS-Systeme
RTT Round Trip Time
TDD Time Division Duplex
S Kommunikationssystem
S-NodeB Serving NodeB, Aktuelle NodeB in der aktuellen Mobilfunkzelle, in der die Position eines UEs ermittelt werden soll
S-Cell Serving Cell, Aktuelle Mobilfunkzelle, in der die Position eines UEs ermittelt werden soll
SIR Signal-to-Interference-Ratio
SRNC Serving Radio Network Controller
UE User Equipment, Teilnehmer Endgerät
UL UpLink: Übertragungsrichtung von den UEs zur NodeB
UMTS Universal Mobile Telecommunication System
UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network, logische Systemeinheit mehrerer RNS-Systeme
Uu Luftschnittstelle

Claims (22)

1. Verfahren zur Bestimmung einer Position einer Sende- und/oder Empfangseinheit (UE) eines Funkkommunikations­ systems (S), das eine Vielzahl von Basisstationen (NodeB) zur Aufteilung eines Abdeckungsbereichs des Funkkommuni­ kationssystems in zugeordnete Zellen unterhält, und in dem Datensignale über mindestens eine vordefinierte Luft­ schnittstelle (Uu) zwischen der Sende- und/oder Empfangs­ einheit (UE) und mindestens einer Basisstation (NodeB, S- NodeB) in einem Zeitmultiplex-Verfahren (TDD) übertragen werden, wobei zur Bestimmung der Position der Sende- und/oder Empfangseinheit (UE) Meßsignale von verschiede­ nen Basisstationen (NodeB) bewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Funkkommunikationssystem (S) von den Basissta­ tionen (NodeB) zur Organisation des Funkkommunikations­ systems (S) ausgesandte Signale (DCH) als Meßsignale min­ destens für eine grobe Ortung einer jeweiligen Sende- und/oder Empfangseinheit (UE) genutzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswertung und/oder Erkennung von benachbarter Zellen anhand einer Leistungsmessung durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ortungsdaten in Form einer Aufstellung benachbarter und/oder erreichbarer Zellen anhand der jeweiligen Basis­ stationen (NodeB) von der jeweiligen Sende- und/oder Emp­ fangseinheit (UE) an eine zuständige Basisstation (S- NodeB) übertragen werden.
4. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung von Ortungsdaten nur im Fall von Än­ derungen und/oder Veränderungen vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erstellung von groben Ortungsdaten eine Auswer­ tung von Handover-Messungen vorgenommen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Listeneintrag insbesondere in Form eines Monito­ red Set mit Einträgen erreichbarer Basisstationen (NodeB) übertragen wird.
7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Monitored Set um Angaben erweitert übersandt wird, insbesondere um Angaben zur Verbindungsqualität in Form von Leistungsdaten.
8. Verfahren nach einem oder beiden der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Daten eine Aufbereitung einer Winkel­ information auch ohne Sektorierung einer Basisstation (NodeB) übersandt wird.
9. Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Daten aktuelle Änderungen in einem Monitored Set durch gerade durchgeführte Handover übersandt werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundlage der erhaltenen Daten Messungen mit mindestens drei Signalen unterschiedlicher Zellen durch­ geführt werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Grundlage der erhaltenen Daten in einem ge­ richteten Organisations-Signal (DCH) Sektoren und/oder sonstige Untereinheiten einer jeweiligen Basisstation (NodeB) für eine Laufzeit-Differenz-Messung (OTDOA) ge­ nutzt werden.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß zur genauen Messung Verfahren nach einem OTDOA-IPDL- Prinzip angewendet werden.
13. Verfahren nach einem oder beiden der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale der Dedicated Channels (DCH) von Nach­ barzellen nacheinander gesendet werden.
14. Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale in einer in einem Serving Radio Net­ work Controller SRNC ausgehandelten Reihenfolge gesendet werden.
15. Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Serving Radio Network Controller (SRNC) ausgehandelten Reihenfolge dem zu lokalisierenden UE per Broadcast-Information oder per Dedicated Channel DCH in der Serving-Cell mitgeteilt wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Kanäle bei Bedarf und/oder unter ei­ ner Leistungsregelung mit einer maximal zulässigen Leis­ tung gefahren werden.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Information (M) über das Kommunikationssystem an eine Mobilstation (UE) in Form eines Mobiltelefons nach einem bekannten Mobilfunk-Standard übersandt wird, min­ destens abschnittsweise nach dem UMTS-Standard.
18. Vorrichtung zur Bestimmung einer Position einer Sende- und/oder Empfangseinheit (UE) eines Funkkommunikations­ systems (S)
das eine Vielzahl von Basisstationen (NodeB) zur Auftei­ lung eines Abdeckungsbereichs des Funkkommunikationssys­ tems in zugeordnete Zellen aufweist und
in dem Datensignale zur Übertragung über mindestens eine vordefinierte Luftschnittstelle (Uu) zwischen der Sende- und/oder Empfangseinheit (UE) und mindestens einer Basis­ station (NodeB, S-NodeB) in einem Zeitmultiplex-Verfahren (TDD) vorgesehen sind, wobei eine Bestimmung der Position der Sende- und/oder Empfangseinheit (UE) Meßsignale von verschiedenen Basisstationen (NodeB) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung zur Auswertung einer Position Calcu­ lation Function (PCF) vorgesehen ist, die auf der Basis einer ungefähren Ortung aufbaut, wobei für die Ortung Mittel zur Auswertung von Basisstationen (NodeB) zur Organisation des Funkkommunikationssystems (S) ausgesandte Signale (DCH) als Meßsignale mindestens für eine grobe Ortung einer jeweiligen Sende- und/oder Empfangseinheit (UE) vorgesehen sind.
19. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17 mindestens in Handover- Bereichen einer jeweiligen Zelle ausgebildet ist.
20. Vorrichtung nach einem der beiden vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein mobiles Teilnehmer-Endgerät (UE) eines zellu­ laren Daten- und/oder Kommunikationsnetzes (S) enthält, insbesondere ein Mobiltelefon bzw. Handy nach dem UMTS- Standard.
21. Kommunikationssystem zum Austausch von Daten, bei dem je­ der Anwender (K) oder Teilnehmer bei einem Anbieter oder Netzbetreiber (OP) registriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunikationssystem ein Kommunikationsnetz (S) mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden An­ sprüche 18 bis 20 und/oder zur Umsetzung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17 ausgebildet ist.
22. Kommunikationssystem nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und/oder Empfangseinheit (UE) als mobile Einheit ausgeführt ist, insbesondere als Mobiltelefon o­ der mobile Datenübertragungseinrichtung.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10304192A1 (de) * 2003-01-29 2004-08-05 Volkswagen Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Position eines Fahrzeugs
US7843379B2 (en) 2004-11-15 2010-11-30 Nanotron Technologies Gmbh Symmetrical multi-path method for determining the distance between two transmitter-receivers

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