DE19920587A1 - Kombination von Meßwerten von Mobilstationen zur Erstellung und Aktualisierung der Funkfelddatenbank bei drahtlosen und mobilen Funknetzen - Google Patents

Abstract

Das in dieser Anmeldung vorgestellte Verfahren dient zur Optimierung der Genauigkeit von Funkfelddatenbanken für drahtlose und zellulare Kommunikationsnetze. In diesen Netzen werden üblicherweise während der Kommunikation die Empfangsverhältnisse an Basis- und Mobilstation gemessen. Diese Meßwerte können, sofern der Ort der Mobilstation während der Messungen bekannt ist, für die Aktualisierung, oder sogar für das Erstellen von Funkfelddatenbanken verwendet werden. Insbesondere wenn sich an einem spezifischen Ort wiederholt Mobilstationen aufhalten und dort messen, kann so eine sichere Aussage über die Empfangsverhältnisse an diesem Ort getroffen werden. DOLLAR A Die Optimierung der Funkfelddatenbanken mit Hilfe lokalisierter Mobilstationen ist Hauptziel des hier diskutierten Verfahrens. Auch außerhalb der Kommunikationsphasen messen Mobilstationen den Empfang der Abwärtsstrecke und berücksichtigen dabei alle möglichen Nachbarbasisstationen. Diese Information kann zusammen mit der Ortsinformation als Meßreport bei Bedarf der Basisstation übermittelt und zur Aktualisierung der Funkfelddatenbanken verwendet werden. DOLLAR A Die dafür vorausgesetzte Lokalisierung (Ortung) von Mobilstationen kann mit beliebigen Techniken geschehen. Welche gewählt wird, hat keinen Einfluß auf die hier diskutierte Methode der Optimierung der Funkfelddatenbank. Dies beinhaltet auch die Lokalisierung von Mobilstationen ohne eigene Ortungseinrichtung außerhalb der Kommunikationsphasen. Für ...

Description

Stand der Technik

Für die Planung und den Betrieb von drahtlosen und zellularen Mobilfunknetzen ist eine ortsabhängi­ ge Kenntnis der Empfangsverhältnisse von Mobilstationen nötig, um den Teilnehmern eine angestrebte Versorgungsgüte zu garantieren und die Funknetzinfrastrukturkosten zu minimieren. Typischerweise werden Funkfeld-Prädiktionsdaten mittels empirischer und mathematischer Modelle gewonnen und in Funkfelddatenbanken gespeichert. Diese Daten werden zum Beispiel für die Positionierung und Ausrichtung von Basisstations-Antennen und die Bewertung von Empfangsbedingungen verwendet.

Die Berechnungsmethoden zur Vorhersage der Funkfelder in Mobilfunknetzen basieren auf Morpho­ logiekarten und empirischen Modellen der Funkfeldausbreitung. Daher ist die Genauigkeit in derzei­ tig verwendeten Prädiktionsdatenbanken oft nicht zufriedenstellend.

Das hier vorgestellte Verfahren erreicht eine Optimierung der Genauigkeit solcher Funkfelddaten­ banken. In allen drahtlosen und zellularen Netzen werden während der Kommunikation die Emp­ fangsverhältnisse an Basis- und Mobilstation gemessen. Diese Meßwerte können, sofern der Ort der Mobilstation bekannt ist, für die Aktualisierung, oder sogar für das Erstellen von Funkfelddatenban­ ken verwendet werden. Insbesondere wenn sich an einem spezifischen Ort wiederholt Mobilstationen aufhalten und dort messen, kann so eine sichere Aussage über die Empfangsverhältnisse an diesem Ort getroffen werden.

Auch außerhalb der Kommunikationsphasen messen Mobilstationen den Empfang der Abwärtsstrecke und berücksichtigen dabei alle möglichen Nachbarbasisstationen. Diese Information kann zusammen mit der Ortsinformation als Meßreport bei Bedarf der Basisstation übermittelt und zur Aktualisierung der Funkfelddatenbanken verwendet werden.

Die dafür vorausgesetzte Lokalisierung (Ortung) von Mobilstationen kann mit beliebigen Techniken geschehen. Welche gewählt wird, hat keinen Einfluß auf die hier diskutierte Methode der Optimierung der Funkfelddatenbank.

Nachteile derzeitiger Funkfeldprädiktions-Techniken

Anhand der Morphologie sind die ortsabhängigen Faktoren von Modellen derzeitiger Techniken zur Funkfeldprädiktion definiert, so daß aufgrund nicht genauer Kenntnis der Morphologie nur eine gro­ be Schätzung der realen Empfangsfeldstärken möglich ist. Die Morphologie, also zum Beispiel die Bebauung, ändert sich mit der Zeit. Zum Beispiel werden neue Gebäude oder Änderungen im Stra­ ßenbau nicht sofort berücksichtigt.

Das ergibt ungenaue Funkfelddatenbanken, insbesondere für innerstädtische Gebiete mit hoher Be­ bauungsdichte.

Die empirischen Modelle zur Bestimmung der ortsabhängigen Empfangsbedingungen sind ungenau und für viele Anwendungen nicht ausreichend.

Auch ausstattungsbedingte Änderungen im Funkfeld, wie zum Beispiel der Ausfall oder die zeitweise Abschattung einer Basisstation werden nicht berücksichtigt.

Lösung gemäß vorliegender Erfindung

Eine kontinuierliche, zum Beispiel periodische Aktualisierung der Funkfelddatenbanken wird durch die Verwendung der gemessenen Empfangsbedingungen und der Ortsinformationen von Mobilstatio­ nen erreicht. Diese Informationen werden aus den Massendaten von auf beliebige Weise lokalisierten Mobilstationen erzeugt.

Dies beinhaltet auch die Lokalisierung von Mobilstationen ohne eigene Ortungseinrichtung außer­ halb der Kommunikationsphasen. Für Mustererkennungsmethoden verwertbare Meßergebnisse, die von Mobilstationen außerhalb der Kommunikationsphasen gespeichert werden, werden bei Bedarf der Basisstation übermittelt. Die durch diese Meßdaten beschriebenen Muster werden mit bekannten Mustern verglichen, so daß die Lokalisierung einer Mobilstation möglich wird.

Die Messungen werden für einen spezifischen Ort über eine geeignete Zeit gemittelt. Die Funkfeld­ datenbank des Netzbetreibers wird mit den gemittelten Meßdaten aktualisiert.

Der Aufbau und die ständige Pflege der Funkfelddatenbank während und außerhalb der Kommunika­ tion wird ermöglicht.

Eine grafische Darstellung zur Erhöhung der Versorgungsgüte wird durch das Verfahren erzeugt.

Begründung der Zweckmäßigkeit und des Nutzens der Erfin­ dung

• 1. Die Messungen von Mobilstationen sind sehr genau (± 3 dBm).
• 2. Es sind keine Meßgeräte und Meßfahrten zur Auffindung von Funkfeldlöchern, also Orten man­ gelhafter Empfangsverhältnisse nötig.
• 3. Die Dienstgüte im Funknetz wird aufgrund sicherer Funkfeldversorgungsdaten erhöht.
• 4. Die Netzplanung und das Netzmanagement werden verbessert.
• 5. Werden nur die schon vorhandenen Meßdaten während der Kommunikationsphasen genutzt, was völlig ausreichend für den angestrebten Zweck ist, dann wird das Spektrum nicht zusätzlich belastet und es sind keine Änderungen an den Mobilstationen nötig.
• 6. Der Aufwand an Funknetzinfrastrukturkomponenten zur Erzeugung einer angestrebten Versor­ gung und Dienstgüte kann optimiert werden.
• 7. Mobilstationen ohne eigene Ortungseinrichtung können während und außerhalb von Kommuni­ kationsphasen sicher geortet werden.

Claims (9)

1. Aufbau und ständige Pflege der Funkfelddatenbank durch Meßdaten, die während der Kommu­ nikationsphase aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Mobilstation ver­ fügbare Meßdaten mit Ortungsinformation verknüpft werden und diese Informationen in einem zur festen Funknetzinfrastruktur gehörenden Netzelement an eine geeignete Schnittstelle über­ geben und ausgewertet werden.

2. Aufbau und ständige Pflege der Funkfelddatenbank durch Meßdaten, die außerhalb der Kom­ munikationsphase aufgenommen werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mobilstation unter Steuerung der Funknetzinfrastruktur Messungen des Funkfelds im Zeitverlauf vornimmt und ab­ speichert, auf Anforderung die verfügbaren Meßdaten mit Ortungsinformation verknüpft werden und diese Informationen in einem zur festen Funknetzinfrastruktur gehörenden Netzelement an eine geeignete Schnittstelle übergeben und ausgewertet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1. oder 2., dadurch gekennzeichnet, daß die Ortung von Mobilsta­ tionen auf Mustererkennungsverfahren beruht, wobei Meßfolgen einer Mobilstation als Muster interpretiert, bezüglich der Bewegungsgeschwindigkeit normalisiert und über Abstandsmaße mit der bestehenden Funkplanungsdatenbank verglichen werden, um den wahrscheinlichsten Auf­ enthaltsort der Mobilstation zu schätzen.

4. Verfahren nach Anspruch 1. oder 2., dadurch gekennzeichnet, daß Meßdaten eines GPS Empfän­ gers (Global Positioning System) in einer Mobilstation mit den Funkfeld-Meßfolgen kombiniert und zur Funknetzinfrastruktur übertragen werden.

5. Verfahren zur Ortung einer Mobilstation ohne GPS Empfänger nach Anspruch 3., unter Nutzung der hochgenauen Funkfelddatenbank, die unter Nutzung von Mobilstationen mit GPS Einrich­ tung gewonnen und optimiert wurde.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mobilstation die außerhalb der Kommunikationsphasen ermittelten Meßdaten bezüglich ihrer Eignung zur Ortung bewertet und nur solche Meßdaten in ein Muster zusammenfaßt, die für die Ortung geeignet sind, d. h. cha­ rakteristische Folgen von guter Versorgung und Abschattung speichert, die auf Abruf durch die Funknetzinfrastruktur bereitgehalten werden, um eine Ortung der Mobilstation auch außerhalb der Kommunikationsphasen zu ermöglichen.

7. Verfahren zur Unterstützung der Ortung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mobilstation aus Meßwerten Parameter der ortsabhängigen und frequenzspezifischen Funkfeldänderungen auf­ grund von Mehrwegeausbreitung der Funkwellen bestimmt und unter Berücksichtigung des Zeitabstands für Meßwerte die eigene Bewegungsgeschwindigkeit selbständig schätzt.

8. Verfahren zur Unterstützung der Ortung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem geeigneten Netzelement der Funknetzinfrastruktur aus gemittelten Meßwerten, die von einer Mobilstation an eine Basisstation gesendet werden, Parameter der ortsabhängigen und frequenzspezifischen Funkfeldänderungen aufgrund von Mehrwegeausbreitung der Funkwellen bestimmt werden und anhand dieser Parameter unter Berücksichtigung des Zeitabstands für die Meßwerte die Bewe­ gungsgeschwindigkeit der Mobilstation geschätzt wird.

9. Unterstützung der Lokalisierungsfunktion nach Anspruch 3., dadurch gekennzeichnet, daß mo­ bilstationsspezifische Tageszeiten und erkannte Sequenzen von Aufenthaltsorten von Mobilsta­ tionen gespeichert werden, und daß diese Information für Vergleichszwecke herangezogen wird, um die Sicherheit der Lokalisierung von Mobilstationen zu erhöhen.