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Das
Gebiet der Erfindung ist die geographische Lokalisierung von Mobilstationen
eines digitalen zellularen Funkkommunikationssystems des Typs, das
in einem Vielfachzugriffsmodus im Zeitmultiplex (TDMA) arbeitet.
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Das
digitale zellulare Funkkommunikationssystem, zu dem die hier diskutierte
Mobilstation gehört,
ist zum Beispiel vom Typ GSM (Groupe Spécial Mobiles public de radiocommunication)
oder PCN (Personal Communication Networks).
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Die
Mobilstation ist das körperliche
Gerät, das
vom Benutzer eines digitalen zellularen Funkkommunikationssystems
benutzt wird, um auf die angebotenen Telekommunikationsdienste zuzugreifen. Im
Allgemeinen unterscheidet man drei Typen von Mobilstation, nämlich die
fahrzeugmontierten Stationen, die portablen Stationen und die tragbaren
Endgeräte.
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Genauer
gesagt betrifft die Erfindung eine Mobilstation, die die Funktionen
der Funkkommunikation und der Lokalisierung integriert.
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Die
Erfindung hat zahlreiche Anwendungen wie etwa die Lokalisierung
von gestohlenen Mobilstationen (sowie die Lokalisierung von gestohlenen Fahrzeugen
in dem Fall, wo die Mobilstationen an den Fahrzeugen befestigt sind).
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Genauer
gesagt ist die Erfindung anwendbar auf alle Fälle, wo gewünscht ist, eine Mobilstation
zu einem gegebenen Zeitpunkt geographisch lokalisieren zu können.
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In
der folgenden Beschreibung wird der bekannte Stand der Technik im
Wesentlichen über
die bekannten tragbaren Endgeräte
dargestellt. Es liegt auf der Hand, dass diese Diskussion auf jeden
beliebigen Typ von Mobilstation verallgemeinert werden kann. Es
sei daran erinnert, dass die vorliegende Erfindung jeden beliebigen
Typ von Mobilstation und nicht nur ein tragbares Endgerät betrifft.
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Im
Stand der Technik sind mehrere Techniken bekannt, die es ermöglichen,
die Funktionen der Funkkommunikation und der Lokalisierung in einem tragbaren
Endgerät
zu integrieren.
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Eine
erste bekannte Technik besteht darin, in einem gleichen Gehäuse zwei
unabhängige
Endgeräte
zu integrieren, nämlich
ein Funkkommunikationsendgerät
(zum Beispiel ein GSM-Endgerät)
und ein Lokalisierungsendgerät
(zum Beispiel ein GPS-Endgerät),
und sie über
eine Datenleitung zu verbinden. Es ist auch vorgeschlagen worden,
in diesem Fall das Funkkommunikationsendgerät zu benutzen, um an eine Auswertungszentrale
die Lokalisierungsinformationen zu übertragen. Mit anderen Worten
werden die Lokalisierungsinformationen über das Funkkommunikationsnetz
(zum Beispiel über Steuerkanäle oder
einen Kurznachrichtendienst) übertragen.
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Es
sei daran erinnert, dass herkömmlicherweise
ein Lokalisierungsendgerät
Lokalisierungssignale empfängt,
die von einem oder mehreren Referenzpunkten gesendet werden. Es
ist insbesondere das GPS-System (für englisch "Global Positioning System") bekannt, welches
eine Konstellation von 24 Satelliten verwendet, die so verteilt
sind, dass an einem gegebenen Punkt jederzeit von drei verschiedenen
Satelliten gesendete Signale empfangen werden können. Ein GPS-Lokalisierungsendgerät ist nämlich in
der Lage, sich anhand der von drei verschiedenen Satelliten empfangenen
Lokalisierungssignale zu lokalisieren.
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Der
wesentliche Nachteil dieser ersten bekannten Technik ist, dass sie
signifikante Zusatzkosten im Vergleich zu einem einfachen Funkkommunikationsendgerät mit sich
bringt. Das Lokalisierungsendgerät
umfasst nämlich
Empfangsmittel und Verarbeitungsmittel (im Allgemeinen im Basisband),
während
das Funkkommunikationsendgerät
sie auch umfasst.
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Eine
zweite bekannte Technik zielt darauf ab, diesen Nachteil zu beheben,
ohne dies jedoch vollständig
zu schaffen. Hierbei geht es darum, eine gleiche Anordnung zur Verarbeitung
im Basisband zu verwenden, sei es zusammen mit einer Empfangskette
für Lokalisierungssignale
(Betrieb im Lokalisierungsmodus) oder mit einer Sende-/Empfangskette für Funkkommunikationssignale
(Betrieb im Funkkommunikationsmodus). Das Endgerät umfasst Umschaltmittel, die
es erlauben, einen der zwei Betriebsmodi (Lokalisierung oder Funkkommunikation)
auszuwählen.
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Im
Vergleich zur ersten bekannten Technik wird eine Anordnung zur Verarbeitung
im Basisband eingespart. Die zweite bekannte Technik hat hingegen
den erheblichen Nachteil, dass sie keinen gleichzeitigen Lokalisierungs-
und Funkkommunikationsbetrieb erlaubt.
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Aus
dem Dokument US-A-5 301 368 ist eine Mobilstation mit Mitteln zum
Senden und Empfangen von Funkkommunikationssignalen, von diesen
verschiedenen Mitteln zum Empfangen von Lokalisierungssignalen und
Verarbeitungsmitteln, die abwechselnd mit den Sende-/ und Empfangsmitteln
oder mit den Mitteln zum Empfang der Lokalisierungssignale verbunden
sind, bekannt.
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Aus
dem Dokument EP-A-0 748727 ist eine Mobilstation bekannt, die Mittel
zum Senden und Empfangen von Funkkommunikationssignalen, von den
Mitteln zum Empfangen von Funkkommunikationssignalen verschiedenen
Mitteln zum Empfangen von Lokalisierungssignalen und Verarbeitungsmitteln umfasst,
die permanent mit den Empfangsmitteln für Funkkommunikationssignale
und den Empfangsmitteln für
Lokalisierungssignale verbunden sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist insbesondere, die diversen Nachteile des Standes
der Technik zu lindern.
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Genauer
gesagt ist eines der Ziele der vorliegenden Erfindung, eine Mobilstation
anzugeben, die die Funktionen der Funkkommu nikation und der Lokalisierung
integriert, und die geringe Zusatzkosten im Vergleich zu einer Mobilstation
aufweist, die lediglich die Funkkommunikationsfunktion integriert.
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Ziel
der Erfindung ist auch, eine solche Mobilstation anzugeben, die
gleichzeitig im Lokalisierungs- und im Funkkommunikationsbetrieb
arbeiten kann.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist, eine solche Mobilstation anzugeben,
die die Übertragung von
Lokalisierungsinformationen an eine Auswertungszentrale gleichzeitig
mit Sprach- und/oder Datenkommunikation erlaubt.
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Diese
verschiedenen Ziele sowie andere, die im Folgenden deutlich werden,
werden erreicht mit Hilfe einer Mobilstation eines digitalen zellularen Funkkommunikationssystems
vom Typ mit.
- – Mitteln zum Senden und Empfangen
von Funkkommunikationssignalen in einem Zeitmultiplex-Vielfachzugriffsmodus
(TDMA),
- – Mitteln
zum Empfangen von von einem Lokalisierungssystem gesendeten Lokalisierungssignalen,
- – Mitteln
zum Verarbeiten der Funkkommunikationssignale und der Lokalisierungssignale,
wobei
die Mittel zum Verarbeiten permanent mit den Mitteln zum Senden
und zum Empfangen der Funkkommunikationssignale und den Mitteln
zum Empfangen der Lokalisierungssignale verbunden sind, wobei die
Mittel zum Verarbeiten die in Zeiten des Nicht-Sendens und Nicht-Empfangens
der Funkkommunikationssignale empfangenen Lokalisierungssignale
auswerten, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Mittel zum Senden
und Empfangen von Funkkommunikationssignalen und die Mittel zum Empfangen
von von einem Lokalisierungssystem gesendeten Lokalisierungssignalen
einzige Empfangsmittel umfassen, die den Funkkommunikationssignalen
und den Lokalisierungssignalen gemeinsam sind.
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Das
allgemeine Prinzip der Erfindung beruht also darin, Momente der
Inaktivität
der Mittel zum Senden und zum Empfangen der Funkkommunikationssignale
zu nutzen, um die Lokalisierungsmessungen durchzuführen. So
kann die erfindungsgemäße Mobilstation
gleichzeitig im Lokalisierungs- und im Funkkommunikationsbetrieb
arbeiten. Zu betonen ist, dass diese Momente der Inaktivität bei der
Funkkommunikation immer existieren, weil das digitale zellulare
Funkkommunikationssystem von im Zeitmultiplex-Vielfachzugriffsmodus
(TDMA für
englisch "Time Division
Multiple Access")
arbeitet.
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Zu
beachten ist, dass die Erfindung nur eine Verarbeitungsanordnung
erfordert, ohne dass deswegen eine Umschaltung zwischen den zwei
Betriebsmodi (Lokalisierung und Funkkommunikation) bestünde. Die
Mittel zum Empfangen empfangen nämlich
ständig
Lokalisierungssignale, doch werden nur bestimmte unter ihnen genutzt,
nämlich
wenigstens bestimmte von denjenigen, die während der Momente des Nicht-Sendens
und Nicht-Empfangens der Funkkommunikationssignale empfangen werden. Es
sei daran erinnert, dass im TDMA-Modus jede Mobilstation derartige
Momente zugewiesen bekommt, die einer zeitlichen Segmentierung des Spektrums
entsprechen, sowohl in Aufwärtsrichtung (Mobilstation
zu Basisstation) wie in Abwärtsrichtung (Basisstation
zu Mobilstation).
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Bei
einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Funkkommunikationssignale
beim Senden und beim Empfangen in aufeinanderfolgende Rahmen strukturiert,
wobei jeder Sende- bzw. Empfangsrahmen
wenigstens ein Zeitintervall des Sendens bzw. des Empfangens von
Funkkommunikationssignalen durch die Mobilstation umfasst,
die
von den Verarbeitungsmitteln genutzten Lokalisierungssignale werden
während
freien Zeitintervallen empfangen, das heißt solchen, die weder den Zeitintervallen
des Sendens noch den Zeitintervallen des Empfangens der Funkkommunikationssignale entsprechen.
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So
wird ein Empfänger
eingespart. Allerdings muss der verwendete einzige Empfänger mehrbandfähig sein,
um die Funkkommunikationssignale und die Lokalisierungssignale empfangen
zu können.
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Vorteilhafterweise
umfassen die Mittel zur Verarbeitung Mittel zum Extrahieren von
in den genutzten Lokalisierungssignalen enthaltenen Lokalisierungsdaten
und zum Einfügen
dieser ggf. transformierten Lokalisierungsdaten in die von den Mitteln zum
Senden an eine Auswertungszentrale gesendeten Funkkommunikationssignale.
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Auf
diese Weise wird das Funkkommunikationsnetz genutzt, um die Lokalisierungsdaten
an eine Auswertungszentrale weiterzuleiten.
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Vorzugsweise
werden die Lokalisierungsdaten an die Auswertungszentrale über wenigstens
einen Steuerkanal und/oder durch einen Kurznachrichtendienst übertragen.
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Vorzugsweise
ist das Lokalisierungssystem vom Typ mit einem Satellitennetz, das
Lokalisierungssignale sendet (GPS).
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Vorteilhafterweise
gehört
das digitale zellulare Funkkommunikationssystem zu der Gruppe, die die
Systeme vom Typ GSM und die Systeme vom Typ PCN umfasst.
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der Lektüre der nachfolgenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, die
als erläuterndes
und nicht einschränkendes
Beispiel angegeben wird, und der beigefügten Zeichnungen.
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1 zeigt
ein Übersichtsschema
einer besonderen Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Mobilstation;
und
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2 verdeutlicht
anhand eines Beispiels die Momente der Nutzung der Lokalisierungssignale, die
den Momenten des Nicht-Sendens und des Nicht-Empfangens von Funkkommunikationssignalen
entsprechen.
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Die
Erfindung betrifft also eine Mobilstation, die die Funktionen der
Funkkommunikation und der Lokalisierung integriert. Es sei daran
erinnert, dass das digitale zellulare Funkkommunikationssystem, zu
dem diese Mobilstation gehört,
in einem Zeitmultiplex-Vielfachzugriffsmodus (TDMA) arbeiten können muss.
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In
der weiteren Beschreibung wird der Fall eines digitalen zellularen
Funkkommunikationssystems vom Typ GSM und eines Lokalisierungssystems
vom Typ GPS betrachtet. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung
mit anderen Typen von digitalen zellularen Funkkommunikationssystemen
und anderen Typen von Lokalisierungssystemen anwendbar ist.
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Bei
der in 1 dargestellten besonderen Ausgestaltung umfasst
die erfindungsgemäße Mobilstation
insbesondere:
- – eine Antenne 1,
- – einen
einzigen Breitbandempfänger (GSM/GPS-Bifrequenzempfänger) 2,
der den Empfang von Funkkommunikationssignalen (oder GSM-Signalen)
und von Lokalisierungssignalen (oder GPS-Signalen) ermöglicht,
- – einen
Sender (oder GSM-Sender) 3 für Funkkommunikationssignale
(oder GSM-Signale),
- – Mittel 4 (im
Allgemeinen um einen Prozessor herum aufgebaut) zur Verarbeitung
von Funkkommunikationssignalen und Lokalisierungssignalen im Basisband,
- – eine
Tastatur 5,
- – einen
Anzeigeschirm 6,
- – ein
Teilnehmeridentifikationsmodul (oder ein SIM-Karte) 7.
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Erfindungsgemäß sind die
Verarbeitungsmittel 4 dauerhaft mit dem Breitbandempfänger 2 und dem
Sender 3 verbunden. Sie werten Lokalisierungssignale aus,
die in Momenten des Nicht-Sendens
und Nicht-Empfangens von Funkkommunikationssignalen empfangen werden.
Es sei daran erinnert, dass herkömmlicherweise
im TDMA-Modus jede Mobilstation Funkkommunikationssignale lediglich
in vorgegebenen Zeitintervallen sendet und empfängt. Es gibt also Momente der
Inaktivität
der Verarbeitungsmittel 4 unter dem Gesichtspunkt der Funkkommunikation,
die genutzt werden, um die Lokalisierungssignale auszuwerten.
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Die 2 ermöglicht über ein
Beispiel eine Erläuterung
der Momente der Nutzung der Lokalisierungssignale, die den Momenten
des Nicht-Sendens und Nicht-Empfangens der Funkkommunikationssignale
entsprechen.
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Auf
der ersten Linie 20 (GSM Tx), die dem Aufwärtsweg (Mobilstation
zu Basisstation) entspricht, sind die Momente des Sendens von Funkkommunikationssignalen
dargestellt. Auf der zweiten Linie 30 (GSM Rx), die dem
Abwärtsweg
(Basisstation zu Mobilstation) entspricht, sind die Momente des Empfangens
von Funkkommunikationssignalen dargestellt. Auf der dritten Linie 40 (GPS
Rx) sind die Momente der Auswertung von Lokalisierungssignalen dargestellt.
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Es
wird der Sonderfall eines Systems vom Typ GSM betrachtet. Sowohl
für den
Aufwärtsweg (2,
erste Linie 20) als auch für den Abwärtsweg (2, zweite
Linie 30) wird eine Struktur mit aufeinanderfolgenden Rahmen
TE1, TE2, TE3 etc. (beim Senden) und TR1, TR2, TR3 etc. (beim Empfang)
mit jeweils acht Zeitintervallen (oder Zeitschlitzen) IT0 bis IT7
betrachtet. Die Wiederkehr eines bestimmten Zeitintervalls (zum
Beispiel des ersten IT0) in jedem Rahmen stellt einen physikalischen
Kanal dar, auf welchem entweder ein logischer Kanal oder mehrere gemultiplexte
logische Kanäle übertragen
werden. Die Nummerierung ist zwischen dem Aufwärtsweg und dem Abwärtsweg um
drei Zeitintervalle (Δ =
3IT) verschoben, um zu vermeiden, dass die Mobilstation gleichzeitig
sendet und empfängt.
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In
dem Beispiel der 2 wird angenommen, dass die
betrachtete Mobilstation im (schraffierten) ersten Intervall IT0
jedes Rahmens TE1, TE2, TE3 etc. des Aufwärtsweges (2,
erste Linie 20) sendet und im (schraffierten) ersten Intervall
IT0 jedes Rahmens TR1, TR2, TR3 etc. des Abwärtsweges (2,
zweite Linie 30) empfängt.
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So
werden in diesem Beispiel als Momente der Inaktivität MI1, MI2,
MI3 etc. (2, dritte Linie 40)
unter dem Gesichtspunkt der Funkkommunikation die sechs Zeitintervalle
Nr. 1, 2, 4, 5, 6 und 7 jedes Rahmens TE1, TE2, TE3 etc. des Aufwärtsweges
bezeichnet (die zwei anderen Zeitintervalle, Nr. 0 und 3, entsprechen
dem GSM-Senden bzw. -Empfang). Wie auf der dritten Linie 40 dargestellt,
kann man zum Beispiel entscheiden, dass die während der (schraffierten) vier
letzten Intervalle IT4 bis IT7 jedes Rahmens TE1, TE2, TE3 etc.
des Aufwärtsweges
empfangenen Lokalisierungssignale ausgewertet werden.
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Die
Auswertung der Lokalisierungssignale durch die Verarbeitungsmittel 4 beruht
zum Beispiel darin, mit Hilfe geeigneter Mittel 8 zum Extrahieren und
Einfügen
Lokalisierungsdaten, die in den empfangenen Lokalisierungssignalen
enthalten sind, zu extrahieren und dann diese Lokalisierungsdaten,
ggf. transformiert, in Funkkommunikationssignale einzufügen, die
(vom Sender 3) an eine Auswertungszentrale (zum Beispiel
eine Zentrale zur Lokalisierung von gestohlenen Mobilstationen) übertragen
werden.
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So
kann die Berechnung einer geographischen Position anhand der Lokalisierungsdaten
erfolgen:
- – durch
die Auswertungszentrale. In diesem Fall leiten die Mittel 4 zur
Verarbeitung (der Mobilstation) lediglich die Lokalisierungsdaten
unverändert weiter;
- – durch
die Mittel 4 zur Verarbeitung (der Mobilstation). In diesem
Fall empfängt
die Auswertungszentrale transformierte Lokalisierungsdaten, die
dem Ergebnis der in den Verarbeitungsmitteln 4 durchgeführten Berechnung
entsprechen.
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Die
Beförderung
der (transformierten oder untransformierten) Lokalisierungsdaten über das Funkkommunikationsnetz
erfolgt beispielsweise:
- – über einen Steuerkanal (vom
dedizierten autonomen Typ (SDCCH für "Stand-alone Dedicated Control CHannel"), vom zugeordneten
langsamen Typ (SACCH für "Slow Associated Control
CHannel"), vom schnellen
zugeordneten Typ (FACCH für "Fast Associated Control
CHannel ") etc.), wenn
die Mobilstation im Kommunikationsmodus ist;
- – oder
durch einen von der Mobilstation ausgehenden Kurznachrichtendienst
(oder SMS-MO für "Short Message Service – Mobile
Originated"), wenn
die Mobilstation im Bereitschaftsmodus ist;
- – oder
im Rahmen eines Verkehrskanals, der eine Datenverbindung zwischen
dem Endgerät
und der Verarbeitungseinheit herstellt;
- – oder
durch Nutzung eines beliebigen anderen von dem System angebotenen
Datenkanals (Verbindungsmodus, emulierter oder nicht emulierter Paketmodus.)