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 EmpfangseinheitInfo
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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.
3G-MSC 3rd
Gerneration Mobile-services Switching Center
3GPP 3rd
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
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.
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10150104A DE10150104A1 (de) | 2001-05-22 | 2001-10-11 | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Position einer mobilen Sende- und/oder Empfangseinheit |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10125056 | 2001-05-22 | ||
DE10150104A DE10150104A1 (de) | 2001-05-22 | 2001-10-11 | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Position einer mobilen Sende- und/oder Empfangseinheit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10150104A1 true DE10150104A1 (de) | 2002-11-28 |
Family
ID=7685801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10150104A Withdrawn DE10150104A1 (de) | 2001-05-22 | 2001-10-11 | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung einer Position einer mobilen Sende- und/oder Empfangseinheit |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10150104A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
-
2001
- 2001-10-11 DE DE10150104A patent/DE10150104A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: GIGASET COMMUNICATIONS GMBH, 81379 MUENCHEN, DE |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20110502 |