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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren, das im Oberbegriff von Anspruch
1 definiert ist, zum Lokalisieren einer Mobilstation. Die Erfindung
betrifft außerdem
eine Mobilstation, die im Oberbegriff von Anspruch 10 definiert
ist, zum Lokalisieren einer Mobilstation. Die Erfindung betrifft
außerdem
eine Basisstation, die im Oberbegriff von Anspruch 13 definiert ist,
zum Lokalisieren einer Mobilstation. Die Erfindung betrifft ferner
eine Anordnung, die im Oberbegriff von Anspruch 16 definiert ist,
zum Lokalisieren einer Mobilstation.
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Verfahren
zum Bestimmen der Position einer Mobilstation sind bereits bekannt,
wobei die Verfahren auf der Übertragung
von Funksignalen zwischen einer Mobilstation und einem Mobilstationsnetz
und der Messung und der Signalverarbeitung dieser Signale basieren.
Das Mobilstationsnetz besitzt gewöhnlich eine zentrale Steuervorrichtung,
die den Lokalisierungsprozess und die daran teilnehmenden Empfänger steuert.
Bei diesen Verfahren basiert die Lokalisierung gewöhnlich auf
zwei grundlegenden Anordnungen:
- 1. Die Mobilstation
arbeitet als ein Empfänger
und es gibt mehrere Sender im Mobilstationsnetz. Die kleinste Anzahl
der Sender hängt
von Lokalisierungsverfahren ab. Diese Anordnung ist als das auf
Mobilstationen gestützte
Szenario bekannt.
- 2. Die Mobilstation arbeitet als ein Sender und es gibt mehrere
Empfänger
im Mobilstationsnetz. Die kleinste Anzahl der Empfänger hängt von
Lokalisierungsverfahren ab. Diese Anordnung ist als das netzgestützte Szenario
bekannt.
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Ein
derartiges Lokalisierungsverfahren ist ein auf der Messung des Ankunftswinkels
(AOA) der Funkübertragung
basierendes Verfahren, das die Richtungsermittlung (DF) verwendet,
wobei bei diesem Verfahren die Mobilstation ein Funksignal an wenigstens
zwei Basisstationen sendet, die den Ankunftswinkel des Signals bestimmen
und die Messergebnisse an das Lokalisierungsdienstzentrum übertragen.
Wegen der Ungenauigkeit der AOA-Messung wird bei diesem Verfahren
anstelle der Definition eines genauen Winkels ein Sektor, aus dem
das Signal kommt, definiert. Die Mobilstation befindet sich am Schnittpunkt
der Ankunftssektoren. Zwei Sektoren sind für die Bestimmung ausreichend,
wenn mehr Sektoren vorhanden sind, wird die Messung genauer. Die
Orte der Basisstationen werden als die Vergleichsbasis zum Lokalisieren
der Mobilstation verwendet.
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Ein
weiteres derartiges Lokalisierungsverfahren ist ein Verfahren, das
auf der Übergangszeit einer
Funkübertragung
basiert. Bei diesem Verfahren senden wenigstens drei Basisstationen
ein Funksignal netzgestützt
an eine Mobilstation und die Mobilstation prüft die beobachtete Zeitdifferenz
(OTD) der Ankunft der Signale und die Mobilstation sendet ein Funksignal,
gestützt
auf die Mobilstationen, an wenigstens drei Basis-Sender-Empfänger-Stationen (BTS),
die die beobachtete Ankunftszeitdifferenz (TDOA) der Signale prüfen. In
dem Lokalisierungsdienstzentrum (LSC) werden die Ankunftszeiten
verwendet, um wenigstens zwei Hyperbeln zu bilden, an deren Schnittpunkt
sich die Mobilstation befindet. Wegen der Ungenauigkeit der Ankunftszeiten
sind die Hyperbeln als breite Bänder
verbreitert, deren Schnittpunkt eine Fläche und keinen bestimmten Punkt
begrenzt. Die Lage der Hyperbeln wird in Bezug auf den Ort der Basisstationen
bestimmt.
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Ein
drittes derartiges Lokalisierungsverfahren basiert auf der Verzögerung der
Funkübertragung,
wobei das Verfahren die Übergangszeit
zwischen der Mobilstation und der Basisstation verwendet. Bei diesem
Verfahren tauschen die Mobilstation und die Basisstation Funksignale
aus, deren Ankunftszeiten (TOA) bestimmt werden. Die Übergangszeit
muss zwischen der Mobilstation und wenigstens drei Basisstationen
bestimmt werden. Bei Mobilstationssystemen auf der Grundlage des
Zeitmultiplex-Vielfachzugriffs (TDMA) ist es erforderlich, die Übergangszeit
der Funkübertragung
zwischen der Mobilstation und der Basisstation zu kennen, um die Überlappung
der Zeitintervalle zu vermeiden. Auf der Grundlage der Übergangszeit
wird die Entfernung der Mobilstation von der Basisstation als ein Ortkreis
bestimmt, bei dem der Radius der Entfernung entspricht und der Mittelpunkt
an der Basisstation liegt. Es müssen
wenigstens drei Ortkreise vorhanden sein. Der Schnittpunkt dieser
Kreise ist der Ort der Mobilstation. Ein derartiges TOA-Lokalisierungsverfahren
ist das Taktvorlauf-Verfahren (TA-Verfahren), das im GSM-System
verwendet werden soll. Wie bekannt ist, wird im GSM-System die Zugangs-
und Abgangs-Übertragungszeit
zwischen der Mobilstation und der Basisstation gemessen. Es ist
möglich,
daraus die Entfernung zwischen der Mobilstation und der Basisstation
zu berechnen.
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Es
gibt außerdem
ein als Taktvorlauf bekanntes System, bei dem die Mobilstation veranlasst
wird, aufeinander folgende Verbindungsschaltungen zu den benachbarten
Basisstationen auszuführen,
um ihren Ort zu lokalisieren.
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Weitere
derartige Lokalisierungsverfahren sind das satellitengestützte globale
Positionierungssystem (GPS), das die Kennung der versorgenden Zelle
verwendet und die Intensität
des empfangenen Signals misst.
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Die
bekannten netzgestützten
Verfahren besitzen den Nachteil, dass eine umfangreiche Signalgebung
zwischen den Basisstationen und dem Dienstzentrum, das die Ortsbestimmung
ausführt,
erforderlich ist. Bei diesem Verfahren betreibt die Mobilstation
einen Sender und das Netz stellt die Empfänger bereit.
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Ein
weiteres Problem bei den bekannten netzgestützten Verfahren ist die erforderliche
Koordinierung im Netz. Zum Beispiel gibt das Lokalisierungsdienstzentrum
den empfangenden Basisstationen an, welche Kanäle sie gemäß der zu lokalisierenden Mobilstation
abhören
sollten oder es werden gemäß den Grundeinstellungen
der Basisstation bestimmte vorgegebene Kanäle abgehört. Die Kanäle werden z. B. durch Zeit-
oder Frequenzinformationen angegeben. Außerdem werden die Messergebnisse in
das Netz übertragen,
wodurch sich die Belastung des Netzes vergrößert.
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Ferner
besteht bei einigen bekannten Verfahren, die auf der Übergangszeit
basieren, das Problem, dass eine Zweiwege-Verbindung von der Mobilstation
zu vielen Basisstationen hergestellt werden muss, bevor der Ort
bestimmt werden kann.
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Eine
Patentveröffentlichung
WO 96/01531 offenbart ein Zellenpositionierungssystem und ein mobiles
Endgerät,
das einen eindeutigen Code, die im Voraus definierten freien Zeitintervalle
oder die Zeitperiode von anderen Codeschlitzen, die sich zwischen
einem gesendeten oder empfangenen Paar von Codes befinden, die Ankunftszeit
jedes Paars von Codes und die Taktvorläufe, die entweder im mobilen Endgerät oder in
drei oder mehr Basisstationen definiert sind, verwendet. Eine Bereichsabbildung, die
von den Basisstationen übertragen
wird, wird verwendet, um die exakte Position, Geschwindigkeit und Richtung
des mobilen Endgeräts
ununterbrochen oder bei Bedarf zu berechnen und zu definieren. Das soll
laut Vorschlag der Patentveröffentlichung
entweder in der Berechnungseinheit oder im mobilen Endgerät selbst
ausgeführt
werden, wenn das mobile Endgerät
entweder im aktiven Modus oder im Leerlauf ist. In dem Zellenpositionierungssystem
gemäß der Patentveröffentlichung
kommunizieren wenigstens drei Basisstationen mit dem mobilen Endgerät, um seine
Position, Geschwindigkeit und Richtung zu definieren, indem die
Entfernung zwischen den Basisstationen und dem mobilen Endgerät gemessen und
die Schnittpunkte von drei oder mehr Entfernungsmessungen berechnet
werden. Das Verfahren zur ununterbrochenen Standortpositionierung,
das in dem beschriebenen Zellenpositionierungssystem präsentiert
ist, soll das Netz befähigen,
die Bewegungsgeschwindigkeit und die Richtung des mobilen Endgeräts zu berechnen,
indem die Änderung
der Koordinaten seiner Position und die Zeit, die während der Änderung
vergeht, berücksichtigt
werden. Die Patentveröffentlichung
schlägt
ferner vor, dass das offenbarte Zellenpositionierungssystem beim
fernüberwachten
Parken, bei der Fernortung und bei der Diebstahlerkennung verwendet
wird.
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Das
US-Patent Nr. 4.728.959 offenbart ein Richtungsermittlungs-Lokalisierungssystem.
Die Veröffentlichung
beschreibt, wie die relative Unempfindlichkeit der Phasenwinkeldifferenz
eines Funksignals auf die Signalverzerrungen, die in einer städtischen Umgebung
vorhanden sind, mit Techniken der digitalen Signalverarbeitung zu
kombinieren sind, um eine genaue und sparsame Weise zum Lokalisieren
einer mobilen Sendestation, wie etwa ein Mobiltelephon in einem
Zellentelephonnetz, zu schaffen. Phasenwinkelmessungen, die eine
Angabe des Winkels der Richtung einer mobilen Senderstation von
jeder der mehreren Landstationen sind, werden verwendet und werden
durch eine Hilbert-Transformation
erhalten, die im Text genauer erläutert wird und die verarbeitet
wird, um eine Funktion der Wahrscheinlichkeitsdichte zu erzeugen.
Die offenbarten Funktionen der Wahrscheinlichkeitsdichte werden
nach einer quadratischen CHI-Analyse kombiniert, um einen Unbestimmtheitsbereich
zu erzeugen, der die Position der mobilen Senderstation repräsentiert.
Die Hochfrequenzsignale, die von der mobilen Senderstation ausgesendet
werden, brauchen für
den Lokalisierungsprozess keine speziellen Charakteristiken zu besitzen.
In der Patentveröffentlichung
soll das offenbarte Richtungsermittlungs-Lokalisierungssystem derart
sein, dass es einfach als ein Zusatz eines unabhängigen Kommunikationssystems,
wie etwa ein Zellentelephonsystem, arbeitet.
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Die
Patentveröffentlichung
Nr. 5.365.516 offenbart ein Kommunikationssystem und ein Verfahren
zum Bestimmen des Orts einer Transpondereinheit. Ein vielseitiges
Zweiwege-Nachrichtenzustellungssystem
für die
Verwaltung mobiler Ressourcen schafft gemäß der Veröffentlichung eine effiziente Zweiwege-Funkdatenkommunikation
für mehrere tragbare
Transponder, die bei einer Halbduplex-Kommunikation eine einzelne
Frequenz verwenden. In der Veröffentlichung
ist beschrieben, dass das System wenigstens eine Transpondervorrichtung,
die Daten unter Verwendung einer Hochfrequenz-Kommunikationsverbindung sendet und
empfängt,
eine Anordnung von Hochfrequenz-Kommunikationsverbindungen und eine
Anordnung aus wenigstens drei Basisstationen enthält, die
unter Verwendung der Hochfrequenz-Kommunikationsverbindung mit der Transpondervorrichtung
kommunizieren. Die Hochfrequenz-Kommunikationsverbindung, die von
jeder Basisstation und der Transpondervorrichtung verwendet wird,
ist so beschaffen, dass sie vielseitige Informationen bereitstellt
und gleichzeitig die Nachrichtendaten zustellt. Ferner wird die
Kommunikation zwischen den Basisstationen und den Transpondervorrichtungen
durch eine Steuerungsanordnung koordiniert, die an die Anordnung
der Basisstation angeschlossen ist. Die Technologie des Zeitmultiplex und
des Spreizungsspektrums wird von dem System für eine effektive Kommunikation
und die Minimierung der Wirkung von Mehrwegstörungen verwendet.
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Das
bekannte System besitzt außerdem
den Nachteil, dass der Lokalisierungsprozess langsam ist.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, ein neues Verfahren zum Lokalisieren
einer Mobilstation zu schaffen und die obenerwähnten Nachteile zu eliminieren.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist durch die Darstellung im Anspruch 1 gekennzeichnet. Die erfindungsgemäße Mobilstation
ist durch die Darstellung im Anspruch 10 gekennzeichnet. Die erfindungsgemäße Basisstation
ist durch die Darstellung im Anspruch 13 gekennzeichnet. Die erfindungsgemäße Anordnung
ist durch die Darstellung im Anspruch 16 gekennzeichnet. Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
dargestellt.
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Orts einer Mobilstation
durch Funksignale zwischen der Mobilstation und dem Mobilstationsnetz.
Bei der erfindungsgemäßen Weise
wird zusätzlich
zu anderen Kanälen
wenigstens ein separater Lokalisierungskanal zwischen der Mobilstation und
dem Netz ausgebildet, wobei die Funkkommunikation, die auf die Messung
des Orts der Mobilstation bezogen ist, auf den Lokalisierungskanal
konzentriert ist. Jede weitere Funkkommunikation, die auf den Ort der
Mobilstation bezogen ist, ist außerdem vorzugsweise auf diesen
Kanal konzentriert.
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Mit
anderen Kanälen
sind hier alle bekannten Kanäle
gemeint, die zwischen dem Mobilstationsnetz und der Mobilstation
verwendet werden, wie etwa die Kanäle für gewöhnliche Kommunikationen und
für die
Signalgebung.
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In
einer Anwendung des Verfahrens werden zwei Lokalisierungskanäle ausgebildet,
wovon der erste Kanal für
die Funkkommunikation von der Mobilstation zu dem Netz verwendet
wird und der zweite Kanal für
die Funkkommunikation von dem Netz zu der Mobilstation verwendet
wird. Diese werden als Lokalisierungszugriffskanal (LACH) und Lokalisierungsbestätigungskanal
(LRCH) bezeichnet. Der Lokalisierungszugriffskanal gleicht dem für Direktzugriffskanal
(RACH) in der Aufwärtsverbindung
des GSM-Systems und der Lokalisierungsbestätigungskanal gleicht dem Zugriffgewährungskanal
(AGCH) in der Abwärtsrichtung.
Aufwärtsverbindung
bedeutet Kommunikationen von der Mobilstation zu dem Netz und Abwärtsverbindung
bedeutet Kommunikationen von dem Netz zu der Mobilstation. Im Lokalisierungszugriffskanal
ist es möglich,
ein Lokalisierungssignal von der Mobilstation zum Mobilstationsnetz
zu jeder Zeit ohne Koordinierung zu senden, da die Mobilstation
die Frequenz und das Intervall kennt, die im Lokalisierungszugriffskanal,
z. B. im GSM-System verwendet werden, und die Basisstationen überwachen den
Kanal ständig
nach Lokalisierungssignalen. Im Rundsende-Steuerkanal (BCCH) des
GSM-Systems kann z. B. eine Zelle die Mobilstationen des Lokalisierungszugriffskanals
informieren, indem Informationen der Frequenz und des Zeitintervalls
geschickt werden.
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In
einer Ausführungsform
des Verfahrens wird die Messung der Differenzen zwischen den Ankunftszeiten
an der Impulsantwort ausgeführt.
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Bei
einer Anwendung des Verfahrens enthält ein erstes Signalbündel die
Kennungsinformation der Mobilstation.
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Bei
einer weiteren Anwendung des Verfahrens ist die Kennungsinformation
die Internationale Mobilfunkteilnehmer-Kennung (IMSI = International Mobile
Subscriber Identification).
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Die
Erfindung betrifft außerdem
eine Mobilstation, die eine Lokalisierungsvorrichtung zum Bestimmen
des Orts durch Funksignale zwischen der Mobilstation und dem Mobilstationsnetz
enthält.
Gemäß der Erfindung
umfasst die Lokalisierungsvorrichtung
- – einen
Prozessor zum Ausführen
der Lokalisierungsroutinen,
- – einen
Speicher zum Speichern der Lokalisierungsroutinen und der Messergebnisse,
und
- – einen
Sender, der das erste Signalbündel
sendet.
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Bei
einer Ausführungsform
der Mobilstation umfasst die Lokalisierungsvorrichtung außerdem einen
Empfänger
zum Empfangen des Quittierungssignals.
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In
einer Ausführungsform
der Mobilstation wird der Empfänger
zum Empfangen des zweiten Signalbündels verwendet und die Lokalisierungsvorrichtung
umfasst außerdem
einen Taktgeber zum Bestimmen der Ankunftszeit des Bündels und
die Lokalisierungsroutinen enthalten wenigstens das Bestimmen der
Zeitdifferenz zwischen den Bündeln.
Signalbündel
bedeuten dabei Bündel,
die von verschiedenen Basisstationen empfangen werden.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
eine Basisstation zum Lokalisieren der Mobilstation durch Funksignale
zwischen der Mobilstation und dem Mobilstationsnetz. Sie umfasst
gemäß der Erfindung:
- – einen
Prozessor zum Ausführen
der Lokalisierungsroutinen,
- – einen
Speicher zum Speichern der Lokalisierungsroutinen und der Messergebnisse,
- – einen
Taktgeber zum Bestimmen der Ankunftszeit des ersten Bündels,
- – eine
Antenne, die das erste Bündel
in ein elektrisches Signal transformiert, und
- – einen
Empfänger,
der von der Antenne das erste Bündel
empfängt.
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In
einer Ausführungsform
der Basisstation enthält
sie außerdem
einen Sender und eine Antenne zum Senden eines zweiten Bündels, ferner
enthalten die Lokalisierungsroutinen wenigstens das Bestimmen der
Ankunftszeit des Bündels.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Basisstation ist die Antenne eine Richtungsermittlungsantenne
zum Bestimmen der Ankunftsrichtung des ersten Signalbündels und
die Lokalisierungsroutinen enthalten wenigstens die Richtungsermittlung
der Signalbündel.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
eine Anordnung zum Lokalisieren einer Mobilstation durch Funksignale
zwischen der Mobilstation und dem Mobilstationsnetz. Gemäß der Erfindung
enthält
die Anordnung eine Mobilstation, die umfasst:
- – einen
Prozessor zum Ausführen
der Lokalisierungsroutinen,
- – einen
Speicher zum Speichern der Lokalisierungsroutinen und von Messergebnissen,
und
- – einen
Sender, der das erste Signalbündel
sendet;
und in Abhängigkeit
von dem Lokalisierungsverfahren wenigstens zwei oder drei Basisstationen,
die umfassen: - – einen Prozessor zum Ausführen der
Lokalisierungsroutinen,
- – einen
Speicher zum Speichern der Lokalisierungsroutinen und von Messergebnissen,
- – einen
Taktgeber zum Bestimmen der Ankunftszeit des ersten Signalbündels,
- – eine
Antenne, die das erste Signalbündel
in ein elektrisches Signal transformiert, und
- – einen
Empfänger,
der von der Antenne das erste Signalbündel empfängt.
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In
einer Anwendung der Anordnung umfasst die Mobilstation außerdem einen
Empfänger,
der das Quittierungssignal empfängt.
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In
einer weiteren Anwendung der Anordnung wird der Empfänger der
Mobilstation zum Empfangen eines zweiten Signalbündels verwendet und die Mobilstation
umfasst außerdem
einen Taktgeber zum Bestimmen der Ankunftszeit des zweiten Signalbündels und
die Lokalisierungsroutinen des Prozessors der Mobilstation enthalten
wenigstens das Bestimmen der Zeitdifferenz zwischen den Bündeln und
die Basisstationen umfassen außerdem
einen Sender und eine Antenne zum Senden eines zweiten Signalbündels.
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Es
wird ferner ein Lokalisierungsdienstzentrum zum Lokalisieren der
Mobilstation durch Funksignale zwischen der Mobilstation und dem
Mobilstationsnetz präsentiert.
In der Praxis ist das Lokalisierungsdienstzentrum (LSC) lediglich
ein Computer, der die Berechnungsroutinen ausführt, Datenbanken führt, wie
etwa Basisstation-Koordinaten,
die Ortsbestimmung beginnt und Lokalisierungsinformationen an die
Anwendung gibt. Er umfasst:
- – einen
Prozessor zum Ausführen
der Lokalisierungsroutinen, die wenigstens das Bestimmen des Orts
der Mobilstation auf der Grundlage von Bündelmessergebnissen, die von
den Basisstationen erhalten werden, enthält,
- – einen
Speicher zum Speichern der Lokalisierungsroutinen und von Messergebnissen,
- – einen
Empfänger,
der Messergebnisse im Signalgebungskanal von den Basisstationen
empfängt,
und
- – einen
Sender, der Befehle im Signalgebungskanal an die Basisstationen
sendet.
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Die
Erfindung besitzt den Vorteil, dass durch einen separaten Lokalisierungskanal
die Notwendigkeit zur Signalgebung im Netz zwischen dem Lokalisierungsdienstzentrum
und den Basisstationen verringert ist. Das erste Signalbündel des
Lokalisierungszugriffskanals, das von der Mobilstation geschickt
wird, ist eine An Befehl, auf den die Empfänger der Basisstationen des
Mobilstationsnetzes reagieren können,
um die erforderlichen Lokalisierungsinformationen zu messen, die
Messergebnisse an das Lokalisierungsdienstzentrum zu senden und
eine mögliche
Quittierung an die Mobilstation zu senden.
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Zwei
Lokalisierungskanäle
schaffen den Vorteil einer bidirektionalen Wechselwirkung während des
Lokalisierungsvorgangs. Wenn nur ein Lokalisierungskanal zur Verfügung steht,
ist es lediglich möglich,
das erste Signalbündel
zum Lokalisieren der Mobilstation von der Mobilstation zum Netz
mit einer vorgegebenen Wiederholung zu senden.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung ist die Tatsache, dass es bei einem
separaten Lokalisierungskanal möglich
ist, lange Signalbündel
zu senden, die die Mobilstation-Kennung enthalten.
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Die
Erfindung besitzt außerdem
den Vorteil, dass dann, wenn ein Notruf eintrifft, die Lokalisierung schnell
und automatisch ausgeführt
werden kann.
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Nachfolgend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
genauer beschrieben, in der:
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1 die Komponenten einer
erfindungsgemäßen Anordnung
zeigt;
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2 die wesentlichen Schritte
des Verfahrens zum Lokalisieren einer Mobilstation in einem Ablaufplan
zeigt;
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3 die alternativen Inhalte
des ersten Signalbündels
eines Lokalisierungszugriffskanals zeigt;
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4 die Inhalte des zweiten
Signalbündels eines
Lokalisierungsbestätigungskanals
zeigt;
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5 eine Koordinatendarstellung
der Impulsantwort zeigt;
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6 die Komponenten einer
erfindungsgemäßen Mobilstation
in einem Blockschaltplan zeigt;
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7 die Komponenten einer
erfindungsgemäßen Basisstation
in einem Blockschaltplan zeigt; und
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8 die Komponenten eines
erfindungsgemäßen Lokalisierungsdienstzentrums
in einem Blockschaltplan zeigt.
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1a zeigt einige Komponenten
der erfindungsgemäßen Anordnung,
die für
die Erfindung bei dem Lokalisierungsverfahren, das auf dem Ankunftswinkel
der Funkübertragung
basiert, wesentlich sind. Die Mobilstation 5 befindet sich
in dem Versorgungsbereich der Basisstationen 1a, 2a, 3a.
Die Basisstationen 1a, 2a, 3a sind im
Mobilstationsnetz mit dem Lokalisierungsdienstzentrum 4a verbunden.
Die Mobilstation 5 und die Basisstationen 1a, 2a, 3a tauschen
vorzugsweise Signalbündel
zum Lokalisieren der Mobilstation aus. Die Basisstationen 1a, 2a, 3a enthalten
Richtungsermittlungsantennen, durch die bestimmt wird, dass die
ersten Signalbündel,
die von der Mobilstation 5 geschickt wurden, aus den Richtungen 1aa, 2aa, 3aa kommen.
Wegen der Ungenauigkeit der Bestimmung sind die Richtungen 1aa, 2aa, 3aa schmale
Sektoren, an deren Schnittpunkt sich die Mobilstation 5 befindet.
Das Lokalisierungsdienstzentrum 4a besitzt die geeigneten
Berechnungsroutinen für
diese Lokalisierungsverfahren und Informationen der Orte der Basisstationen 1a, 2a, 3a.
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1b zeigt Komponenten der
erfindungsgemäßen Anordnung,
die für
die Erfindung bei dem Lokalisierungsverfahren, das auf der Ankunftszeitdifferenz
der Funkübertragung
basiert, wesentlich sind. Die Mobilstation 5 befindet sich
im Versorgungsbereich der Basisstationen 1b, 2b, 3b.
Die Basisstationen 1b, 2b, 3b sind mit
dem Ortsbestimmungsdienstzentrum 4b in dem Mobilstationsnetz
verbunden. Die Mobilstation 5 und die Basisstationen 1b, 2b, 3b tauschen
vorzugsweise Signalbündel
für die
Lokalisierung aus. Die Basisstationen 1b, 2b, 3b enthalten normale
Empfangsantennen, die die ersten Signalbündel, die von der Mobilstation 5 geschickt
werden, empfangen. Aus den beobachteten Zeitdifferenzen zwischen
den ersten Signalbündeln,
die durch die Basisstationen 1b, 3b von der Mobilstation 5 empfangen
werden, ist eine Hyperbel 1-3bb definiert, wobei die Hyperbel
durch die Mobilstation 5 und zwischen den Basisstationen 1b, 3b verläuft. Aus
den beobachteten Zeitdifferenzen zwischen den ersten Signalbündeln, die
durch die Basisstationen 2b, 3b von der Mobilstation 5 empfangen
werden, ist eine Hyperbel 2-3bb definiert, wobei die Hyperbel
durch die Mobilstation 5 und zwischen den Basisstationen 2b, 3b verläuft. Wegen
der Ungenauigkeit der Bestimmung sind die Hyperbeln 1-3bb, 2-3bb streifenähnliche Kurven,
an deren Schnittpunkt sich die Mobilstation 5 befindet.
Das Lokalisierungsdienstzentrum 4b besitzt die geeigneten
Berechnungsroutinen für
dieses Lokalisierungsverfahren und Informationen der Orte der Basisstationen 1b, 2b, 3b.
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1c zeigt Komponenten der
erfindungsgemäßen Anordnung,
die für
die Erfindung bei dem Lokalisierungsverfahren, das auf den Ankunftszeiten der
Funkübertragung
basiert, wesentlich sind. Die Mobilstation 5 befindet sich
im Versorgungsbereich der Basisstationen 1c, 2c, 3c.
Die Basisstationen 1c, 2c, 3c sind an
das Lokalisierungsdienstzentrum 4c in dem Mobilstationsnetz
angeschlossen. Die Mobilstation 5 und die Basisstationen 1c, 2c, 3c tauschen
vorzugsweise Signalbündel
für die
Lokalisierung aus. Die Basisstationen 1c, 2c, 3c enthalten
normale Empfangsantennen, die die ersten Signalbündel, die von der Mobilstation 5 geschickt
werden, empfangen. Aus den beobachteten Ankunftszeiten der ersten
Signalbündel,
die durch die Basisstationen 1c, 2c, 3c von
der Mobilstation 5 empfangen werden, sind die Radien der
Kreise 1cc, 2cc, 3cc definiert. Die Mobilstation 5 befindet
sich am Schnittpunkt dieser Kreise 1cc, 2cc, 3cc.
Wegen der Ungenauigkeit der Bestimmung der Ankunftszeiten, sind
die Kreise 1cc, 2cc, 3cc an ihren Umfängen verbreitert.
Die Mobilstation 5 befindet sich am Schnittpunkt dieser
Kreise. Das Lokalisierungsdienstzentrum 4c besitzt die
geeigneten Berechnungsroutinen und Informationen der Orte der Basisstationen 1c, 2c, 3c.
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Im
GSM-System kann z. B. die Lokalisierung, die auf den Ankunftszeiten
der Funkübertragung
basiert, unter Verwendung der Taktvorlauf-Messung ausgeführt werden.
Bei dieser Messung taktet die Mobilstation ihre Übertragung separat so, dass sie
der Taktgebung jeder benachbarten Basisstation entspricht. Somit
lauscht die Mobilstation auf die Bündel der fraglichen Basisstation
und stellt die Taktgebung der Übertragung
dementsprechend ein. Die ersten Bündel, die durch die Mobilstation
geschickt werden, werden an der fraglichen Basisstation empfangen
und ihre Taktgebung ist um das Doppelte der Ausbreitungsverzögerung verzögert. Die
Entfernung zwischen der Mobilstation und der Basisstation kann daraus
definiert werden. Die Mobilstation prüft nacheinander unterschiedliche
benachbarte Basisstationen oder wenigstens die versorgende Basisstation und
zwei benachbarte Basisstationen.
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2a zeigt die wesentlichen
Funktionsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Lokalisieren
von Mobilstationen als Ablaufplan. Zuerst wird das erste Signalbündel von
der Mobilstation in dem Lokalisierungszugriffskanal zu dem Empfänger der
Basisstation des Mobilstationsnetzes geschickt (6a). Der
nächste
Schritt 7a dient dazu, an der Basisstation aus dem ersten
Signalbündel
die Informationen, die im verwendeten Lokalisierungsverfahren benötigt werden,
zu lesen und die Kennung der Mobilstation zu empfangen. Gemäß den unterschiedlichen Lokalisierungsverfahren
(siehe 1a, 1b, 1c) wird entweder der Ankunftswinkel
oder die Ankunftszeit des ersten Signalbündels gemessen. Im nächsten Schritt 8a werden
diese Informationen zum Lokalisierungsdienstzentrum, dem die Mobilstation
zugeordnet ist, unter Verwendung dieser Informationen übertragen
(9a). Wenn die Lokalisierung (9a) nicht erfolgreich
war (10a), kehrt der Vorgang zum Anfang zurück und wartet
auf das nächste
erste Signalbündel von
der Mobilstation (6a). Wenn die Lokalisierung (9a)
erfolgreich war (10a), besteht der nächste Schritt 11a darin,
in dem Lokalisierungsbestätigungskanal ein
zweites Quittierungsbündel
von der Basisstation zu der Mobilstation zu schicken und den Vorgang
zu beenden.
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2b zeigt die wesentlichen
Funktionsschritte eines alternativen Verfahrens zum Lokalisieren
von Mobilstationen gemäß der Erfindung
in einem Ablaufplan. In dem ersten Schritt 6b wird ein erstes
Signalbündel
von der Mobilstation in dem Lokalisierungszugriffskanal zu dem Empfänger der
Basisstation des Mobilstationsnetzes geschickt. Im nächsten Schritt 7b werden
die Informationen gemäß dem verwendeten
Lokalisierungsverfahren aus dem ersten Signalbündel in der Basisstation gelesen
und die Mobilstation-Kennung wird empfangen. Gemäß den unterschiedlichen Lokalisierungsverfahren
(siehe 1a, 1b, 1c) wird entweder der Ankunftswinkel oder
die Ankunftszeit des ersten Signalbündels gemessen. Wenn die Messung
des Signalbündels
im Schritt 7b nicht erfolgreich war (10b), kehrt
der Vorgang zum Anfang zurück
und wartet auf das nächste erste
Signalbündel
von der Mobilstation (6b). Wenn die Messung des Signalbündels (7b)
erfolgreich war (10b), werden die Messergebnisse im Schritt 8b an das
Lokalisierungsdienstzentrum übertragen
und ein zweites Quittierungsbündel
wird im Schritt 11b im Lokalisierungsbestätigungskanal
von der Basisstation zu der Mobilstation geschickt und die Mobilstation
ist lokalisiert (9b).
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3 zeigt die alternativen
Inhalte des ersten Signalbündels
des Lokalisierungszugriffskanals. Das erste Signalbündel des
Lokalisierungszugriffskanals wird von der Mobilstation zu dem Mobilstationsnetz
geschickt. Das erste Signalbündel
beginnt am Bezugszeichen 12 und endet mit den Endbits (TB) am
Bezugszeichen 15. Nach den ersten Endbits 12 folgt
eine Trainingsfolge 13, der ein Informationsabschnitt 14 folgt.
Wie bekannt ist, enthält
die Trainingsfolge 13 eine Reihe von Bits, die beim Empfang
als die Trainingsfolge identifiziert werden kann. Der Informationsabschnitt 14 enthält alternativ
die folgenden Kennungen:
- – eine eindeutige Mobilstation-Kennung 14a,
wie etwa die Internationale Mobilfunkteilnehmer-Kennung (IMSI) oder
eine provisorische Mobilfunkteilnehmer-Kennung (TMSI),
- – eine
eindeutige Mobilstation-Kennung und die Ziel-Basisstation-Kennung, wie etwa
die Zellenkennung (CI) oder die Kanalnummer und den Basisstation-Kennungscode
(BSIC) 14b,
- – eine
provisorische Mobilstation-Kennung 14c,
- – eine
provisorische Mobilstation-Kennung und die Ziel-Basisstation-Kennung 14d,
- – eine
eindeutige Mobilstation-Kennung und den Grund und/oder die Priorität 14e der
Lokalisierungsanforderung,
- – eine
eindeutige Mobilstation-Kennung und die Ziel-Basisstation-Kennung und den Grund und/oder
die Priorität 14f der
Ortsbestimmungsanforderung,
- – eine
provisorische Mobilstation-Kennung und den Grund und/oder die Priorität 14g der
Ortsbestimmungsanforderung, und
- – eine
provisorische Mobilstation-Kennung und die Ziel-Basisstation-Kennung und den Grund und/oder
die Priorität 14h der
Ortsbestimmungsanforderung.
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4 zeigt die Inhalte des
zweiten Signalbündels
eines Ortsbestimmungsbestätigungskanals. Das
zweite Signalbündel
des Bestätigungskanals wird
von dem Mobilstationsnetz zu der Mobilstation geschickt. Das zweite
Signalbündel
beginnt am Bezugszeichen 16 und endet am Bezugszeichen 19 mit den
Endbits (TB). Den ersten Endbits 16 folgen eine Trainingsfolge 17,
der eine Informationsfolge 18 folgt. Die Informationsfolge 18 enthält die Kennung
der sendenden Basisstation und die Kennung der Ziel-Mobilstation 18a.
Die Basisstation-Kennung enthält
z. B. die Zellenkennung oder die Kanalnummer und den Basisstation-Kennungscode.
Die Kennung der Ziel-Mobilstation wird in der gleichen Weise bestimmt
wie die Mobilstation im Zugriffskanal identifiziert wird.
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5 zeigt eine Koordinatendarstellung
der Impulsantwort des Signalbündels.
Die Impulsantwort wird entweder durch die Mobilstation oder durch
die Basisstation bestimmt. Die Zeitdifferenz zwischen dem Signalbündel, das
in dem Lokalisierungskanal übertragen
werden soll, und der Referenz, wie etwa die Trainingsfolge des Signalbündels, wird
aus der Impulsantwort bestimmt. Diese Trainingsfolgen sind identisch.
Wenn die Zeitdifferenz korrekt geschätzt wurde, korrelieren die
Trainingsfolgen gut mit der Impulsantwort. Die horizontale Achse
der Figur repräsentiert
die Zeit und die vertikale Achse repräsentiert die normierte Korrelation,
die Werte von 0,0 bis 1,0 annimmt. Die Antwortsäulen 1–9 und 22–33 zeigen eine vernachlässigbare
geringe Korrelation mit der Trainingsfolge, woraus geschlossen wird,
dass die Zeitdifferenz nicht in einem Bereich liegt, der diesen Säulen entspricht.
Die Antwortsäulen
10–21
zeigen eine sichtbare Korrelation mit der Trainingsfolge, woraus
geschlossen wird, dass die Zeitdifferenz in einem Bereich liegt,
der diesen Säulen
entspricht. Die Antwortsäulen
15–17
zeigen eine vollständige
oder nahezu vollständige
Korrelation. Somit beträgt
die Zeitdifferenz etwa 15 bis 17 Zeiteinheiten, wie etwa Abtastwerte
oder Bits. Eine gestrichelte Linie in den Koordinaten repräsentiert
den Th1-Schwellenwertpegel, den die höchste Antwortsäule vorzugsweise überschreiten
muss, damit sie annehmbar ist. Außerdem ist in den Koordinaten
eine gestrichelte Linie gezeichnet, um den Th2-Schwellenwert zu repräsentieren,
unter dem die umgebenden Antwortsäulen vorzugsweise liegen müssen, damit
die höchste
Antwortsäule
annehmbar ist.
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6 zeigt Komponenten einer
erfindungsgemäßen Mobilstation,
die für
die Erfindung wesentlich sind, in einem Blockschaltplan. Die Mobilstation umfasst
einen Prozessor 2 zum Ausführen der Lokalisierungsroutinen.
Die Lokalisierungsroutinen enthalten wenigstens den Empfang der
zweiten Signalbündel,
die von der Basisstation zu der Mobilstation geschickt werden, und
eine mögliche
Einspeicherung oder Bestimmung des Taktvorlaufs auf der Grundlage
der Korrelation der Trainingsfolgen. Die Mobilstation umfasst außerdem einen
Speicher 22 zum Speichern der Lokalisierungsroutinen, wie
etwa die Berechnungsformeln der Impulsantwort, und der Messergebnisse,
wie etwa die Werte der Impulsantworten. Um den genauen zeitlichen
Verlauf der zweiten Signalbündel
herauszufinden, umfasst die Mobilstation außerdem einen Taktgeber 23 und
einen Empfänger 24,
der die zweiten Signalbündel
empfängt.
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Außerdem wird
ein Sender 25 verwendet, um die ersten Signalbündel von
der Mobilstation zu der Basisstation zu schicken. Die unterschiedlichen Einheiten
der Mobilstation sind durch den Verbindungsbus 26 miteinander
verbunden.
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7 zeigt Komponenten einer
erfindungsgemäßen Basisstation,
die für
die Erfindung wesentlich sind, in einem Blockschaltplan. Die Basisstation umfasst
einen Prozessor 27 zum Ausführen der Lokalisierungsroutinen,
wie etwa die Berechnungsformeln der Impulsantwort, einen Speicher 28 zum Speichern
der Lokalisierungsroutinen und von Messergebnissen, wie etwa die
Werte der Impulsantworten, einen Taktgeber 29 zum Bestimmen
der Ankunftszeit der ersten Signalbündel, die von der Mobilstation
zu der Basisstation geschickt werden sollen, eine gewöhnliche
Antenne und/oder eine Richtungsermittlungsantenne 30, die
die ersten Signalbündel
in eine elektrische Form transformiert und alternativ außerdem die
Ankunftsrichtung bestimmt, einen Empfänger 31, der die ersten
Signalbündel
von der Richtungsermittlungsantenne empfängt, und einen Sender 32 und
eine Antenne 33, die die zweiten Signalbündel von
der Basisstation zu der Mobilstation senden. Wenn das auf der Ankunftszeit
basierende Lokalisierungsverfahren verwendet wird, wird lediglich eine
gewöhnliche
Empfangsantenne 30 benötigt. Wenn
das auf der Richtungsermittlung basierende Lokalisierungsverfahren
verwendet wird, wird eine Richtungsermittlungsantenne benötigt, die
die Richtung der empfangenen Übertragung
bestimmt. Wenn die Verfahren kombiniert sind, werden möglicherweise
beide Antennen benötigt.
Die unterschiedlichen Einheiten der Basisstation sind über den
Verbindungsbus 34 miteinander verbunden. Zur Klarheit sind
Vorrichtungen, die zum Anschließen
an die Signalgebungskanäle
des Lokalisierungsdienstzentrums verwendet werden und die Basisstation
vorzugsweise über
Drahtleitungen mit dem Dienstzentrum verbinden, in der Figur weggelassen.
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8 zeigt Komponenten eines
erfindungsgemäßen Lokalisierungsdienstzentrums
(LSC) in einem Blockschaltplan. In der Praxis ist das Lokalisierungsdienstzentrum
ein Computer, der wenigstens die Berechnungsroutinen ausführt, Datenbanken
unterhält,
wie etwa die Koordinaten von Basisstationen, den Lokalisierungsvorgang
startet und Lokalisierungsinformationen an Anwendungen liefert.
Das Dienstzentrum umfasst einen Prozessor 35 zum Lokalisieren
der Mobilstation durch Informationen, die er von Basisstationen
erhält,
einen Speicher 36 zum Speichern der Ortsbestimmungsroutinen,
wie etwa Berechnungsroutinen, und der Messergebnisse, wie etwa die
berechneten Zeitdifferenzen der Signalbündel, einen Empfänger 37,
der Messdaten von den Basisstationen empfängt, und einen Sender 38,
der Messdaten von den Basisstationen anfordert. Der Empfänger 37 und
der Sender 38 sind in diesem Fall vorzugsweise Vorrichtungen,
die zum Vermitteln der Signalgebungskanäle verwendet werden, wobei
diese Vorrichtungen das Dienstzentrum vorzugsweise über Drahtleitungen
mit den Basisstationen und möglicherweise
auch mit den Mobilstationen verbinden. Die unterschiedlichen Einheiten
des Dienstzentrums sind über
einen Verbindungsbus 39 miteinander verbunden.
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Das
Lokalisieren in einer erfindungsgemäßen Weise wird mittels eines
Beispiels untersucht. Der Lokalisierungsvorgang wird auf Initiative
des Mobilstation-Benutzers oder des Mobilstationsnetzes gestartet.
Der Benutzer wählt
eine Operation, die die Lokalisierung startet, aus dem Menü der Mobilstation,
oder eine Anforderung zum Starten der Lokalisierung wird von dem
Mobilstationsnetz geschickt. Auf der Grundlage z. B. eines Notrufs
wird die Lokalisierung automatisch gestartet. Wenn die Lokalisierung gestartet
wurde, empfängt
die Mobilstation wie normal die Taktgebung der benachbarten Basisstationen in
Synchronisationsbündeln
und es werden normale Nachbarzellenmessungen durch die Mobilstation ausgeführt.
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Im
Lokalisierungszugriffskanal wird das erste Signalbündel von
der Basisstation zu einer oder mehreren Mobilstationen geschickt
(6). Die Mobilstation und die Basisstationen müssen nicht
aufeinander synchronisiert sein. Bei Bedarf wird jedoch die Übertragung
von der Mobilstation in einer Weise ausgeführt, die durch die Rahmenstruktur
der empfangenden Basisstation erforderlich ist, was besonders bei einem
Lokalisierungsverfahren wichtig ist, das auf der Übergangszeit
basiert. Das erste Signalbündel enthält die Mobilstation-Kennung 14,
wie etwa die internationale Mobilfunkteilnehmer-Kennung, die das Signal
logisch mit einer bestimmten Mobilstation verknüpft. Ein Direktzugriff-Bündel des
Standes der Technik besitzt acht Bits, wovon drei dem Zugriffsgrund
und fünf
dem Direktseparator zugewiesen sind, der unterschiedliche Mobilstationen
identifiziert. Die erfindungsgemäße Kennung
besitzt vorzugsweise ebenfalls eine Länge von acht Bits. Viele Basisstationen
nutzen das erste Signalbündel
des gleichen Kanals oder verschiedener Kanäle, die für unterschiedliche Basisstationen
verwendet werden, gemeinsam. Wenn verschiedene Kanäle verwendet werden,
wird das erste Signalbündel
separat zu jeder Basisstation, die an dem Lokalisierungsvorgang
beteiligt ist, geschickt. Unterschiedliche Lokalisierungssignale
können
geschickt werden, wenn viele unterschiedliche Lokalisierungszugriffskanäle verwendet werden.
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Bei
Bedarf wird die lokale Kanalkonfiguration von der versorgenden Zelle
an die Mobilstation gemeldet. Die Basisstationen schicken 8 den
Kennungscode, der durch das Signalbündel enthalten ist, ihren eigenen
Kennungscode und die Messergebnisse, die auf die Lokalisierung bezogen
sind, zu dem Lokalisierungsdienstzentrum. In dem Dienstzentrum werden
die von mehreren Basisstationen erhaltenen Informationen kombiniert
(9) und der Ort der Mobilstation wird berechnet.
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Gemäß der Erfindung
und insbesondere dann, wenn sie auf dem Ankunftswinkel der Funkübertragung
basiert, müssen
wenigstens zwei Basisstationen vorhanden sein, die die Funkübertragung empfangen.
Diese Basisstationen 1a, 2a, 3a besitzen Richtungsermittlungsantennen,
durch die die Kennung 14 der Mobilstation empfangen wird,
und die Ankunftsrichtung 1aa, 2aa, 3aa wird
bestimmt (7). Diese Informationen werden zu dem Lokalisierungsdienstzentrum
geschickt (8), in welchem durch Verarbeitung der empfangenen
Informationen und der Ortkoordinaten der Basisstationen 1a, 2a, 3a der
Ort der Mobilstation 5 in einer an sich bekannten Weise
berechnet wird. Die Mobilstation 5 befindet sich am Schnittpunkt
der Richtungen 1aa, 2aa, 3aa, die durch Antennen
gemessen wurden. Der Ort wird mit zwei Richtungen 1aa, 2aa gefunden
und durch mehr Richtungen wird er genauer bestimmt.
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Gemäß der Erfindung
und insbesondere dann, wenn sie auf der Ankunftszeitdifferenz basiert, die
beim Empfang der Funkübertragung
beobachtet wird, können
alle Basisstationen 1b, 2b, 3b, die am Lokalisierungsvorgang
teilnehmen, das gleiche Signalbündel
des gleichen Lokalisierungszugriffskanals gemeinsam verwenden. Dabei
schafft die Verwendung von Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA)
einen Vorteil, da dadurch die Kollisionen der ersten Signalbündel, die
von unterschiedlichen Mobilstationen 5 geschickt werden 6,
verringert sind. Die Kennung 14 der Mobilstation 5 sowie
die genaue Ankunftszeit 7 des ersten Signalbündels werden
an den Basisstationen 1b, 2b, 3b wie
bei der Ortsbestimmung empfangen, die auf dem Ankunftswinkel basiert,
wie oben beschrieben wurde. Diese Informationen werden zu dem Lokalisierungsdienstzentrum 4b geschickt 8,
wo die Daten verarbeitet werden und der Ort der Mobilstation 5 in
einer an sich bekannten Weise berechnet wird (9). Die Verarbeitung
der beobachteten Zeitdifferenzen liefert die Hyperbeln 1-3bb, 2-3b,
die zwischen den Basisstationen 1b, 2b, 3b verlaufen,
wobei sich an deren Schnittpunkt die Mobilstation 5 befindet.
Anschließend
schickt die Basisstation 1b, 2b, 3b die
Quittierung der Mobilstation 5 für die Ortsbestimmung, wie oben
beschrieben wurde.
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Gemäß der Erfindung
und insbesondere dann, wenn sie auf der Übergangszeit der Funkübertragung
basiert, wird die Ankunftszeit des ersten Signalbündels, das
von der Mobilstation 5 geschickt wird, an der Basisstation 1c, 2c, 3c gemessen
(7), die Kennung 14 der Mobilstation 5 wird
gelesen und diese Informationen werden zum Lokalisierungsdienstzentrum 4c zum
Berechnen (9) des Orts geschickt (8). Die Ankunftszeiten
werden verwendet, um die Ortkreise 1cc, 2cc, 3cc um
die Basisstationen 1c, 2c, 3c zu bestimmen.
Die Mobilstation 5 befindet sich an dem Schnittpunkt dieser
Kreise 1cc, 2cc, 3cc oder an einem anderen
Punkt, der ein optimaler Lokalisierungsschätzwert ist. Es kann z. B. passieren, dass
sich die Kreise nicht am selben Punkt schneiden, wobei dann eine
Möglichkeit
darin besteht, als Lokalisierungsschätzwert der Mobilstation den
Punkt zu wählen,
von dem die Summe der Entfernungen zu den verschiedenen Kreisen
am kleinsten ist.
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Wenn
die Ortsbestimmung begonnen wird, werden die ersten Signalbündel von
der Mobilstation geschickt (6). Bei Bedarf können die
ersten Bündel außerdem gemäß einer
bestimmten vorgegebenen Folge oder willkürlich geschickt werden. In
der Mobilstation ist es nicht erforderlich, auf mögliche Quittierungen
der ersten Bündel
zu warten (11), bevor das nächste erste Bündel geschickt
wird. Das erste Bündel
wird z. B. von der Mobilstation zu vielen unterschiedlichen Basisstationen
geschickt (6) und zwischen den Übertragungen werden die Quittierungen abgewartet.
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Allen
oben angegebenen Verfahren ist gemeinsam, dass die Basisstation
nach der Ortsbestimmung das zweite Quittierungsbündel, falls dieses implementiert
wurde, in dem Lokalisierungsbestätigungskanal
zu der Mobilstation sendet. Dadurch ist sichergestellt, dass alle
ersten Bündel
empfangen wurden und dass der Ort bestimmt wurde (9) und
keine weiteren Übertragungen
erforderlich sind. Die Quittierung kann außerdem von jeder Basisstation geschickt
werden (11), basierend auf dem Empfang des ersten Bündels an
der Basisstation (7).
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Durch
Kombinieren der Verfahren, die auf dem Ankunftswinkel bzw. der Zeitdifferenz
der Funkübertragungen
basieren, ist es möglich,
das Lokalisieren noch genauer zu machen. Dann wird sowohl der Ankunftswinkel
als auch der Taktvorlauf aus dem selben Signal gleichzeitig bestimmt.
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Aus
Kapazitätsgründen verwenden
Mobilstationen im Allgemeinen den Lokalisierungszugriffskanal untereinander
gemeinsam. Ein Zugriffskanal ist vorzugsweise für eine Basisstation vorgesehen,
so dass viele Mobilstationen in der Richtung der Aufwärtsverbindung
im selben Kanal senden, oder der gleiche Zugriffskanal ist z. B.
aus Kapazitätsgründen zwischen
vielen Basisstationen aufgeteilt, wobei das erste Signalbündel die
Kennung der empfangenden Basisstation enthalten muss. Die Übertragungen
von unterschiedlichen Mobilstationen können zusammentreffen, wodurch
ein Übertragungsverlust
bewirkt wird und keine der Basisstationen ein Lokalisierungssignal
empfängt.
Wenn Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA) verwendet wird, gibt es
keine bedeutende Anzahl von Kollisionen oder überhaupt keine Kollision, wodurch
viele Mobilstationen das erste Signalbündel im selben Kanal senden
können.
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Der
Lokalisierungsbestätigungskanal
wird verwendet, um Mitteilungen über
eine erfolgreiche Empfangsquittung des ersten Bündels von der Basisstation
zu der Mobilstation zu schicken. Vorzugsweise teilen viele Basisstationen
die Empfangsquittung zu unterschiedlichen Zeiten mit, so dass die Übertragungen
im selben Kanal nicht zeitlich zusammentreffen. In der Mobilstation
wird aus den Empfangsquittungen geschlossen, ob eine ausreichende
Anzahl von Basisstationen das erste Bündel erfolgreich empfangen
haben. Aus diesen Empfangsquittungen wird außerdem geschlossen, ob eine
Kollision stattgefunden hat und es erfolgt eine Entscheidung über eine
Neuübertragung
des ersten Bündels.
Bei einer Kollision sind die Verfahren, die verwendet werden müssen, Verfahren
des Direktzugriffs, wie etwa das Aloha-Verfahren, bei denen eine
willkürliche
Wartezeit in der Mobilstation vor der Neuübertragung vorhanden ist, um
die Wahrscheinlichkeit einer neuen Kollision im selben Kanal mit
dem selben Sender zu verringern. Der Codemultiplex-Vielfachzugriff
(CDMA) kann außerdem
in diesem Kanal verwendet werden. Es ist möglich, eine Quittierung zu
der Mobilstation zu schicken, um anzugeben, dass die gesamte Prozedur
der Ortsbestimmung erfolgreich war.
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Das
erfindungsgemäße Lokalisierungsverfahren
ist insbesondere nützlich
in Verbindung mit Notrufen, da das Verfahren das Lokalisieren des
Anrufers, der Hilfe benötigt,
bedeutend schneller und einfacher macht als gegenwärtige Verfahren.
Bei dem Verfahren des Standes der Technik wird die Mobilstation
verwendet, um einen Anruf zu dem Mobilstationsnetz herzustellen,
in dem der Notruf erfasst wird, wobei die Informationen zu dem Lokalisierungsdienstzentrum
geschickt werden, das wiederum Befehle an die Basisstationen schickt.
Wenn das erfindungsgemäße Verfahren
vorzugsweise verwendet wird, werden die ersten Bündel sofort von der Mobilstation
zu dem Mobilstationsnetz geschickt, wo diese Signale empfangen und
zu dem Lokalisierungsdienstzentrum weitergeleitet werden, in dem
der Ort sofort bestimmt wird. Mögliche
Kollisionen in den Lokalisierungskanälen verlangsamen die Ortsbestimmung
natürlich
etwas, das kann jedoch gelöst
werden, indem ein Lokalisierungszugriffskanal vollständig für Notrufe
reserviert wird.
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Im
vorhandenen GSM-Netz besitzen die Direktzugriff-Bündel Reservewerte,
durch die der neue Typ des Bündels
bestimmt ist. Bei einem Notruf schickt z. B. die Mobilstation die
ersten Bündel,
die in dieser Weise gebildet sind, zu den benachbarten Basisstationen,
in denen diese neuen Bündel
empfangen werden. Die Bündel
enthalten die willkürliche provisorische
Kennung, die von der Mobilstation für ihre Erkennung erzeugt wurde.
Die Mobilstation muss später
ihre wirkliche Identität,
wie etwa TMSI oder IMSI, und die von ihr verwendete provisorische Kennung
dem Lokalisierungsdienstzentrum mitteilen, so dass die Korrelation
zwischen ihnen erreicht wird. Die Basisstationen messen das erste
Bündel,
wie etwa ein Direktzugriff-Bündel,
beginnen jedoch nicht den Aufbau einer Verbindung zu der Mobilstation, sondern
melden lediglich die Messergebnisse an das Lokalisierungsdienstzentrum.
Jedem Messergebnis folgt die provisorische Kennung, die von der
Basisstation erzeugt wurde, so dass die Mobilstation im Lokalisierungsdienstzentrum
lokalisiert werden kann. Da die Anzahl der Alternativen für eine provisorische Kennung
von Direktzugriff-Bündeln
klein ist, kann diese Implementierung lediglich in seltenen Fällen, wie
etwa Notrufe, verwendet werden.
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Die
Erfindung kann im vorhandenen GSM-Netz oder in den zukünftigen
Systemen, wie etwa das Universelle Mobiltelekommunikationssystem
(UMTS), z. B. in der folgenden Weise implementiert werden. Ein Lokalisierungskanal
wird festgelegt, wobei dieser Kanal die Verwendung längerer erster Bündel ermöglicht als
der gegenwärtige
Direktzugriffskanal. Das erste Bündel,
das in diesem Lokalisierungskanal übertragen werden soll, enthält vorzugsweise
die Mobilstation-Kennung, wie etwa die Internationale Mobilfunkteilnehmer-Kennung
(IMSI) oder die Provisorische Mobilfunkteilnehmer-Kennung (TMSI).
In dem Lokalisierungskanal ist es außerdem möglich, die ersten Bündel häufiger zu übertragen. Das
Problem der überlappenden
Bündel
kann teilweise gelöst
werden, indem Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA) mit willkürlichem
Code verwendet wird. Diese Codes können aus einer im Voraus definierten
Reihe gewählt
werden. Deswegen kann die Basisstation alle Bündel decodieren, wenn mehrere Mobilstationen
gleichzeitig Bündel
schicken.
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Die
Erfindung ist nicht nur auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, sondern
es sind viele Modifikationen möglich,
ohne vom Umfang der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüche definiert
ist, abzuweichen.