DE10315908A1 - Method for false localizing mobile radio appliance (MS) based on data obtained from terrestrial radio network by manipulating time advances (TA) between MS and stationary stations - Google Patents

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Abstract

The process for deceptive position pick-up of mobile transceiver (MS), in which MS position is obtained fully, or partly, by measuring timing advance (TA) of electromagnetic waves between MS and fixed stations. TA between transmitter output and aerial of MS is falsified by TA members. Preferably TA members are firmly set. Losses of TA members may be compensated by high frequency amplifier. Typically TA members form digital circuit with integrated amplifier in MS, with adjustable delay time. Independent claims are included for appliance for falsifying position of MS.

Description

Für die Lokalisierung einer MS, z.B. nach GSM- oder UMTS-Standard, sind Verfahren auf der Grundlage der terrestrischen Ausbreitungsbedingungen bekannt. Die Lokalisierung hat, abhängig vom Verfahren, von der Anzahl der benachbarten Feststationen (BTS) und den Ausbreitungsbedingungen (z.B. Reflexionen aus der Umbebung) unterschiedliche Genauigkeit (nach dem derzeitigen Stand der Technik < 50 m mit ca. 98% Wahrscheinlichkeit). Die z.Z. bekannten terrestrischen Lokalisierungsverfahren beruhen grundsätzlich auf der Auswertung der Laufzeiten (Timing Advance, TA) der Sendesignale zwischen der MS und den erreichbaren BTS.For localization an MS, e.g. according to the GSM or UMTS standard, procedures are based on known based on terrestrial dispersion conditions. The localization has, depending the procedure, the number of neighboring base stations (BTS) and the propagation conditions (e.g. reflections from the surrounding area) different accuracy (according to the current state of the art <50 m with approx. 98% Probability). The currently known terrestrial localization methods are basically based on the evaluation of the transit times (timing advance, TA) of the transmission signals between the MS and the achievable BTS.

Ein Beispiel für die Ortung einer MS (4) mit drei Feststationen BTS1(1), BTS2(2), BTS3 (3) und den ermittelten Laufzeiten TA1, TA2, TA3 zeigt 1. Die Schnittpunkte der drei Kreise um die BTS mit den Radien rn = TAn·c (Lichtgeschwindigkeit c) ergeben den Standort der MS mit einer Unsicherheit in der Fläche (5). Die TA aus weiteren BTS können die Toleranz der Standortbestimmung reduzieren.An example of locating an MS ( 4 ) with three base stations BTS 1 ( 1 ), BTS 2 ( 2 ), BTS 3 ( 3 ) and the determined transit times TA 1 , TA 2 , TA 3 1 , The intersection of the three circles around the BTS with the radii r n = TA n · c (speed of light c) gives the location of the MS with an uncertainty in the area ( 5 ). The TA from other BTS can reduce the tolerance of the location determination.

Die Lokalisierung einer MS kann, sofern das Gerät eingeschaltet ist und von mindestens drei BTS empfangen wird, ohne den Einfluss und die Einwilligung des Benutzers durchgeführt werden.The An MS can be localized if the device is switched on and off at least three BTS is received without the influence and consent carried out by the user become.

Die Lokalisierbarkeit einer MS ist vom Benutzer aber nicht immer erwünscht.The Localization of an MS is not always desired by the user.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren nach Anspruch 1 bis 9 und eine Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 18 zur Verfügung zu stellen, die Lokalisierung einer MS (4) auf Grund der Informationen, die die benachbarten BTS über die MS (4) besitzen, zu täuschen. Die Vorrichtung kann als externes Gerät betrieben werden, wobei keine Eingriffe in die MS notwendig sind, oder in eine MS integriert werden.The object of the invention is to provide a method according to claims 1 to 9 and a device according to claims 10 to 18, the localization of an MS ( 4 ) based on the information that the neighboring BTS have about the MS ( 4 ) to deceive. The device can be operated as an external device, with no interventions in the MS being necessary, or being integrated into an MS.

Mit der vorliegenden Erfindung werden die TA von der MS (4) zu den umliegenden BTS falsifiziert.With the present invention, the TA from the MS ( 4 ) falsified to the surrounding BTS.

Dies ist im einfachsten Fall mit einer festen Verzögerungsleitung (6) mit der Laufzeit τ zwischen dem Senderausgang der MS (4) und der Antenne (7) möglich (2). Die scheinbare TA zwischen der MS (4) und den BTS beträgt TAn + τ. Die Auswirkungen einer zusätzlichen Verzögerungszeit τ auf die Lokalisierung zeigt 3. Während in 1 ein recht kleiner Unsicherheitsbereich (5) der Standortbestimmung vorhanden ist, ergibt sich in 3 eine vielfach größere Fläche (8), in der die MS (4) sich aufhalten kann. Mit zunehmender Zeit τ wächst die Fläche der möglichen Positionen, d.h. die Unsicherheit der Lokalisierung nimmt zu. Erfindungsgemäß beträgt die Verzögerugszeit τ bis ca. 3 μs.In the simplest case, this is with a fixed delay line ( 6 ) with the transit time τ between the transmitter output of the MS ( 4 ) and the antenna ( 7 ) possible ( 2 ). The apparent TA between the MS ( 4 ) and the BTS is TA n + τ. The effects of an additional delay time τ on the localization shows 3 , While in 1 a rather small area of uncertainty ( 5 ) the location is available, results in 3 a much larger area ( 8th ) in which the MS ( 4 ) can stay. The area of the possible positions increases with increasing time τ, ie the uncertainty of the localization increases. According to the invention, the delay time τ is up to approximately 3 μs.

Diese simple Lösung, durch Verzögerung der TA um eine feste Zeit, kann nach den Ansprüchen 6 bis 9 und 15 bis 18 verbessert werden, da

  • – Verzögerungsleitungen verlustbehaftet sind. Es muß daher zur Gewährleistung der Empfindlichkeit der MS (4) ein zusätzlicher bidirektionaler Verstärker (9) nach 2 installiert werden.
  • – Verzögerungsleitungen im Vergleich zu handelsüblichen MS (Handys) voluminös und schwer sind. Diese Lösung wäre daher nur bei Geräten, die quasi-stationär, z.B. in Fahrzeugen, betrieben werden, praktikabel.
This simple solution, by delaying the TA by a fixed time, can be improved according to claims 6 to 9 and 15 to 18
  • - Delay lines are lossy. To ensure the sensitivity of the MS ( 4 ) an additional bidirectional amplifier ( 9 ) to 2 be installed.
  • - Delay lines are bulky and heavy compared to commercially available MS (cell phones). This solution would therefore only be practical for devices that are operated quasi-stationary, for example in vehicles.

Als vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind daher vorgesehen:

  • – Digitale Schaltkreise (10) zur Verzögerung und darin integrierte Verstärker (12)
  • – Variable, steuerbare Verzögerungszeiten τ.
The following are therefore provided as an advantageous embodiment of the invention:
  • - digital circuits ( 10 ) for delay and integrated amplifiers ( 12 )
  • - Variable, controllable delay times τ.

Schaltkreise zur Verzögerung digitaler Signale sind im Prinzip als Schieberegister aufgebaut und seit langem Stand der Technik. Diese sind als kompakte Schaltkreise realisiert. Verluste können durch integrierte Verstärker kompensiert werden.circuits to delay In principle, digital signals are constructed as shift registers and state of the art for a long time. These are as compact circuits realized. Losses can result from integrated amplifier be compensated.

Eine variierende Verzögerungsänderung τ (10) hat aus der Sicht einer BTS den Effekt, dass eine im Stillstand befindliche MS (4) sich scheinbar bewegt. Die Änderung der Länge Δ1 der Verzögerungsleitung in der Zeit Δt darf jedoch die Grenzen für die Anforderungen des Netzes (z.B. maximal Δ1/Δt = 250 km/h nach GSM-Standard) nicht überschreiten, da mit zunehmender scheinbarer Geschwindigkeit die Übertragungsqualität abnimmt und schließlich, entsprechend des Ausbreitungsszenarios, die Verbindung abbricht.A varying delay change τ ( 10 ) has the effect from the perspective of a BTS that a MS that is at a standstill ( 4 ) seems to be moving. However, the change in the length Δ1 of the delay line in the time Δt must not exceed the limits for the requirements of the network (for example maximum Δ1 / Δt = 250 km / h according to the GSM standard), since the transmission quality decreases with increasing apparent speed and finally, according to the propagation scenario, the connection breaks.

Mittels eines Mikrocomputers (11), der die digitale Verzögerungsleitung (10) einstellbar steuert (4), werden unterschiedliche scheinbare Bewegungsszenarien simuliert.Using a microcomputer ( 11 ) which is the digital delay line ( 10 ) adjustable controls ( 4 ), different apparent movement scenarios are simulated.

Die simulierten Bewegungsprofile können fest abgespeichert oder frei programmierbar sein. Mögliche Szenarien für eine MS im Stillstand könnten sein:

  • – Langsame Hin- und Her-Bewegungen (Fußgänger-Simulation)
  • – Schnelle Bewegungen (Versenden einer SMS aus einem scheinbar schnell fahrenden Fahrzeug)
  • – Plötzliche Beschleunigungen (Simulation eines abbremsenden Fahrzeugs)
  • – zufällige, zeitliche Verzögerungszeiten (chaotisches Verhalten).
The simulated motion profiles can be permanently saved or freely programmable. Possible scenarios for MS at a standstill could be:
  • - Slow back and forth movements (pedestrian simulation)
  • - Fast movements (sending an SMS from an apparently fast moving vehicle)
  • - Sudden accelerations (simulation of a braking vehicle)
  • - random time delays (chaotic behavior).

Bei er Auswertung der TA der MS (4) ergeben sich mit der vorgeschlagenen Erfindung völlig diffuse Lokalisierungen und Bewegungsszenarien, so dass eine Positionsbestimmung der MS (4) in hohem Masse falsifiziert wird.When evaluating the TA of the MS ( 4 ) the proposed invention results in completely diffuse localizations and movement scenarios, so that a position determination of the MS ( 4 ) in high Mass is falsified.

Claims (18)

Verfahren zur Falsifizierung der Position einer mobilen Sende-/Empfangsstation (MS), wobei die Position ganz oder teilweise durch Messung der Laufzeit (Timing Advance, TA) der elektromagnetischen Wellen zwischen der MS und Feststationen (BTS) gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die TA durch Laufzeitglieder zwischen Senderausgang und Antenne der MS verfälscht wird.Method for falsifying the position of a mobile transceiver station (MS), the position being obtained in whole or in part by measuring the transit time (timing advance, TA) of the electromagnetic waves between the MS and fixed stations (BTS), characterized in that the TA is falsified by delay elements between transmitter output and antenna of the MS. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeitglieder fest eingestellt sind.A method according to claim 1, characterized in that the term elements are fixed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeitglieder zwischen dem Sender und einer geräteexternen Antenne eingefügt sind.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the term elements between the transmitter and an external device Antenna are inserted. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Verluste der Laufzeitglieder durch einen HF-Verstärker kompensiert werden.A method according to claim 1 to 3, characterized in that the losses of the delay elements are compensated for by an RF amplifier become. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeitglieder als digitaler Schaltkreis mit integriertem Verstärker in der MS untergebracht sind.A method according to claim 1 to 4, that the delay elements as a digital circuit with an integrated amplifier are housed in the MS. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungszeit veränderbar ist.A method according to claim 1 to 4, that the delay time variable is. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass abgespeicherte zeitliche Abläufe der Verzögerungszeit (feste Szenarien) abgerufen werden können.A method according to claim 1 to 6, characterized in that stored timings of the delay time (fixed scenarios) can be called up. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlichen Verläufe der Verzögerungszeit individuell eingegeben werden können (individuelle Szenarien).A method according to claim 1 to 7, that the timings the delay time can be entered individually (individual Scenarios). Verfahren nach Anspruch 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlichen Veränderungen zufällig ablaufen (chaotisches Verhalten).A method according to claim 1 to 8, characterized in that the temporal changes fortuitously expire (chaotic behavior). Vorrichtung zur Falsifizierung der Position einer MS, wobei die Position ganz oder teilweise durch Messung der TA der elektromagnetischen Wellen zwischen der MS und BTS gewonnen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die TA durch Laufzeitglieder zwischen dem Senderausgang der MS und der Antenne verfälscht wird.Device for falsifying the position of a MS, the position being wholly or partially measured by TA of the electromagnetic waves obtained between the MS and BTS are characterized in that the TA by term members between the transmitter output of the MS and the antenna is falsified. Vorrichtung nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeitglieder fest eingestellt sind.Device according to claim 10, characterized in that the term elements are fixed. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeitglieder zwischen dem Sender und einer geräteexternen Antenne eingefügt sind.Device according to claim 10 or 11, characterized in that the term elements between the transmitter and an external device Antenna inserted are. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Verluste der Laufzeitglieder durch einen HF-Verstärker kompensiert werden.Apparatus according to claim 10 to 12, characterized in that the losses of the delay elements are compensated for by an RF amplifier become. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeitglieder als digitaler Schaltkreis mit integriertem Verstärker in der MS untergebracht sind.Device according to claim 10 to 13, characterized in that the delay elements as a digital circuit with an integrated amplifier are housed in the MS. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungszeit veränderbar ist.Device according to claim 10 to 14, characterized in that the delay time variable is. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass abgespeicherte zeitliche Abläufe der Verzögerungszeit (feste Szenarien) abgerufen werden können.Device according to claim 10 to 15, characterized in that stored timings of the delay time (fixed scenarios) can be called up. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlichen Verläufe der Verzögerungszeit individuell eingegeben werden können (individuelle Szenarien).Device according to claim 10 to 16, characterized in that the timings the delay time can be entered individually (individual Scenarios). Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlichen Veränderungen zufällig ablaufen (chaotisches Verhalten).Device according to claim 10 to 17, characterized in that the temporal changes happen randomly (chaotic behavior).
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