DE69927256T2

DE69927256T2 - Verfahren und funksystem zur berechnung der zeitdifferenz zwischen sendern

Info

Publication number: DE69927256T2
Application number: DE69927256T
Authority: DE
Inventors: Ville Ruutu; M. Timo RANTALAINEN
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2019-04-08
Also published as: CN1152595C; DE69927256D1; WO1999053708A2; ATE304782T1; WO1999053708A3; JP2002511725A; JP3828362B2; FI980807A; US20020177452A1; AU3421999A; AU755308B2; NO20005033L; EP1070432B1; US6445928B1; EP1070432A2; FI980807A0; US7194272B2; CN1296716A; NO20005033D0; FI105725B

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Berechnungsverfahren für die Verwendung in einem Funksystem, umfassend einen Satz von Sendern und einen Satz von Empfängern, wobei in dem Funksystem die Zeitdifferenz zwischen den Empfangszeitpunkten der von den Sendern gesendeten Signale gemessen wird, und die geometrische Zeitdifferenz der gesendeten Signale berechnet wird.
Hintergrund der Erfindung
In bekannten Funksystemen hilft der Empfangszeitpunkt eines Signals, das von einem Sender bei einem Empfänger eintrifft, dabei, den Standort bzw. die Position eines Teilnehmerendgeräts in einem Funksystem zu bestimmen. In Verfahren des Stands der Technik werden die Empfangszeitpunkte von Signalen, die von Sendern, z.B. Basisstationen gesendet werden, in Bezug auf einander gemessen. Die gemessene Zeitdifferenz der Signale wird auch beobachtete Zeit-Differenz (observed time difference OTD) genannt.
WO 96/35306 offenbart ein Mobilfunksystem des Stands der Technik, wobei der Standort einer Mobileinheit bestimmt wird, indem die Differenzen im Zeitverhalten der Übertragung des Steuerkanals von fünf Basisstationen bestimmt werden. Durch Bestimmen der Differenzen zwischen der Ankunftszeit von Übertragungen von vier Basisstationen kann ohne vorherige Kenntnis der tatsächlichen Entfernung zu irgendeiner der Basisstationen die Position in zwei Dimensionen bestimmt werden. Eine fünfte Basisstation ermöglicht es, die Position in drei Dimensionen zu bestimmen.
Allgemein werden Sender in einer solchen Weise synchronisiert, dass untere bzw. niedrigere Niveaus eines Funksystems durch ein Synchronisierungssignal synchronisiert werden, das von einem oberen bzw. höheren Niveau des Funksystems kommt. Wenn Basisstationen ein Signal synchron senden, wird die beobachtete Zeitdifferenz ausschließlich durch Untersuchen der Entfernungen der Basisstationen erhalten. Die beobachtete Zeitdifferenz zweier synchron arbeitender Sender kann daher mittels einer so genannten geometrischen Zeit-Differenz (geometrical time difference GTD) berechnet werden. Wenn die Standorte der Sender fest und vorher bekannt sind, kann die tatsächliche Position des Teilnehmerendgeräts in dem Funksystem leicht mittels der Ausbreitungszeiten der Signale berechnet werden. In der Praxis laufen Basisstationen, die als Sender arbeiten, jedoch nicht vollständig synchron miteinander, und so treten Fehler auf, wenn die Standorte von Teilnehmerendgeräten bestimmt werden.
In bekannten Funksystemen kann die reale Zeit-Differenz eines Funksender, d.h. die Differenz zwischen den Sendezeitpunkten von zwei Sendern, durch die GTD, die auf der Basis der Standorte von Sendern und Empfängern berechnet wird, und durch die von den Empfängern gemessene OTD bestimmt werden. Die geometrische Zeitdifferenz zwischen zwei Signalen wird mittels der Differenz in der Entfernung bestimmt, die von den beiden Signalen zurückgelegt worden ist, und mittels der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals. In bekannten Funksystemen basiert die Standortbestimmung eines Teilnehmerendgeräts auf den Signalen, die von Sendern gesendet und von Empfängern empfangen werden. Auf der Basis der Signale, die von einem Empfänger empfangen werden, werden Informationen über die gegenseitige Synchronisation der Sender erhalten. In der Praxis umfassen bekannte Funksysteme mehrere Empfänger, und es ist daher kompliziert, Zeitdifferenzinformationen basierend auf den Signalen, die von den Empfängern empfangen werden, in einer solchen Weise zu verarbeiten, dass die reale Zeitdifferenz und die Synchronisation zwischen den verschiedenen Sendern leicht erfasst werden könnte.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung, die das Verfahren implementiert, bereitzustellen, in einer solchen Weise, dass die vorstehend beschriebenen Probleme beseitigt werden können. Dies wird erreicht durch eine Art eines Verfahrens, wie es in der Einleitung offenbart ist, welches gekennzeichnet ist durch Bilden der realen Zeitdifferenz zwischen den Sendezeitpunkten von Signalen, die von einem Sender, der einen bestimmten Empfänger bedient, und durch den Nachbarsender des Senders gesendet werden, als eine Funktion der Zeit, mittels Messen der Zeitdifferenz zwischen den Empfangszeitpunkten der Signale, und mittels der geometrischen Zeitdifferenz, in einer solchen Weise, dass die geometrische Zeitdifferenz von der Zeitdifferenz basierend auf den Empfangsmomenten abgezogen wird, Aufsummieren von direkt gemessenen realen Zeitdifferenzen, um die realen Zeitdifferenzen zwischen den anderen Sendern in dem Reichweitenbereich des Empfängers zu berechnen, Berechnen der realen Zeitdifferenzen zwischen den Sendern in Reichweitenbereichen von verschiedenen Empfängern berechnet werden, indem die Zeitdifferenzen verwendet werden, die bereits zwischen Sendern berechnet wurden.
Die Erfindung betrifft auch ein Funksystem, umfassend einen Satz von Sendern, einen Satz von Empfängern und ein Mess-Mittel, welches die Zeitdifferenz zwischen den Empfangszeitpunkten von Signalen misst, die von den Sendern gesendet worden sind, während der Empfänger Signale empfängt, und welches die geometrische Zeitdifferenz der von den Sendern gesendeten Signale berechnet.
Das Funksystem ist dadurch gekennzeichnet, dass es ein Berechnungsmittel umfasst, welches die reale Zeitdifferenz zwischen den Sendezeitpunkten von Signalen, die von Sendern gesendet werden, als eine Funktion der Zeit bildet, mittels Messen der Zeitdifferenz von Signalen, die von einem Empfänger empfangen werden, und mittels der geometrischen Zeitdifferenz, in einer solchen Weise, dass die Berechnungsmittel die geometrische Zeitdifferenz von der Zeitdifferenz basierend auf den Empfangszeitpunkten abziehen, die Berechnungsmittel direkt gemessene reale Zeitdifferenzen aufsummieren und dadurch die realen Zeitdifferenzen zwischen den anderen Sendern in dem Reichweitenbereich der Empfänger berechnen, und die Berechnungsmittel die realen Zeitdifferenzen der Sender in den Reichweitenbereichen verschiedener Empfänger berechnet, indem die Zeitdifferenzen verwendet werden, die bereits zwischen den Sendern berechnet wurden.
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Die Erfindung basiert auf einem Messen von Differenzen zwischen Sendezeitpunkten von Sendern, wobei auf der Basis davon die reale Zeitdifferenz auch zwischen Sendern bestimmt wird, die ein Signal an verschiedene Empfänger senden.
Das Verfahren und System der Erfindung stellen eine Vielzahl von Vorteilen bereit. Bei dem Verfahren der Erfindung werden Vektoren auf der Basis von Zeitdifferenzwerten gebildet, die daher leicht kombiniert werden können. Weiterhin verwendet das Verfahren einen Berechnungsalgorithmus, welcher die schnelle Bestimmung der Zeitdifferenzwerte zwischen allen Sendern in dem Funknetzwerk ermöglicht. Das Verfahren kann leicht z.B. mittels Software implementiert werden. Mittels des Verfahrens können die Synchronisationsdifferenzen zwischen den Sendern bestimmt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Im Folgenden wird die Erfindung detaillierter beschrieben werden, in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen, unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der
1 ein Funksystem der Erfindung zeigt;
2 einen Empfänger zeigt, der in dem Funksystem verwendet wird;
3 ein Funksystem zeigt;
4 eine Tabelle von Zeitdifferenzwerten in einer Matrixform zeigt; und
5 eine Tabelle zeigt, deren Werte Vektoren bilden.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein Funksystem der Erfindung, umfassend einen Satz von Sendern 101–110, und einen Satz von Empfängern 201–204. Empfänger 201 des Funksystems bildet einen Reichweitenbereich 301, Empfänger 202 des Funksystems bildet einen Reichweitenbereich 302, Empfänger 203 des Funksystems bildet einen Reichweitenbereich 303, Empfänger 204 des Funksystems bildet einen Reichweitenbereich 304. Jeder Empfänger ist in der Lage, ein Signal aus seinem eigenen Reichweitenbereich zu empfangen. Die Figur zeigt, dass die Reichweitenbereiche etwas überlappen. Die Empfänger können Teilnehmerendgeräte sein, z.B. Mobiltelefone. Die Empfänger sind bevorzugt an Orten mit bekannten Positionen platziert.
In dem Funksystem ist ein Sender 104 in dem überlappenden Teil der Reichweitenbereiche 301 und 302 gelegen. Der Sender 103 ist in dem überlappenden Bereich der Reichweitenbereiche 301, 304 gelegen. Der Sender 106 ist in dem überlappenden Bereich der Reichweitenbereiche 302, 303 gelegen. Die Sender 108, 110 sind in dem überlappenden Bereich der Reichweitenbereiche 303, 304 gelegen. In dem Funksystem der Figur hat jeder Empfänger mindestens einen Sender mit einem anderen Empfänger gemein.
In dem Funksystem der Figur ist ein Signal, das von einem Sender gesendet wird, der einen Empfänger bedient, durch eine durchgezogene Linie dargestellt. Eine unterbrochene Linie stellt Signale von Nachbarsendern der Sender dar, die den Empfänger bedienen. Die Sender von 1 können z.B. Basisstationen sein. Weiterhin können die Empfänger in den Basisstationen oder z.B. in einem separaten Standortbestimmungs-Center gelegen sein.
Die 1 zeigt, dass der Empfänger 201 von dem Sender 102 bedient wird. Die Sender 101, 103, 104, die in dem Reichweitenbereich des Empfängers 201 gelegen sind, sind Nachbarsender des Senders 102. Der Sender 104, der in dem überlappenden Bereich der Reichweitenbereiche der Empfänger 201, 202 gelegen sind, bedient den Empfänger 202. Die Sender 105, 106, die in dem Reichweitenbereich des Empfängers 202 gelegen sind, sind Nachbarsender des Senders 104. Der Sender 107, der in dem Reichweitenbereich des Empfängers 203 gelegen ist, bedient den Empfänger 203. Die Sender 106, 108, 110, die in dem Reichweitenbereich 303 gelegen sind, sind Nachbarsender des Senders 107. Der Sender 110, der in dem überlappenden Teil der Reichweitenbereiche der Empfänger 203, 204 gelegen ist, bedient den Empfänger 204. Die Sender 103, 108, 109, die in dem Reichweitenbereich 304 gelegen sind, sind Nachbarsender des Senders 110, der den Empfänger 204 bedient. Ein Empfänger in dem in 1 gezeigten Funksystem ist in der Lage, auch andere Empfänger in dem Funksystem oder ein bestimmtes Netzwerkelement zu kontaktieren, dessen Funktion es ist, die realen Zeitdifferenzen zwischen verschiedenen Sendern zu bestimmen.
Die Empfänger des Funksystems empfangen Signale, die von dem Sender gesendet werden, der den Empfänger bedient, und Signale, die von den Nachbarsendern des bedienenden Senders gesendet werden. 2 zeigt einen Empfänger, umfassend Messmittel 10, welche die Zeitdifferenz zwischen den Empfangszeitpunkten der Signale messen, die von den Sendern gesendet werden. Wenn zum Beispiel das Signal, das von dem in 1 gezeigten Sender 101 gesendet wird, im Empfänger 201 zum Zeitpunkt t1 empfangen wird, und das Signal, das von dem Sender 102 gesendet wird, an dem gleichen Empfänger 201 zum Zeitpunkt t2 ankommt, beträgt die OTD t2-t1. Die OTD kann auch in einer solchen Weise bestimmt werden, dass der Ankunftszeitpunkt des Signals, das von der Nachbarzelle ankommt, von dem Ankunftszeitpunkt des Signals abgezogen wird, das von der Nachbarzelle stammt.
Die Messmittel 10 können die geometrische Zeitdifferenz der von den Sendern gesendeten Signale berechnen. Die geometrische Zeitdifferenz kann auch in einem anderen Netzwerkelement berechnet werden, an das der Empfänger seine OTD Messergebnisse, seine Identität oder Koordinaten überträgt, ebenso wie die Identitäten oder Koordinaten der Sender, die der OTD Messung entsprechen. Das vorstehend genannte Netzwerkelement kann z.B. ein RTD Rechenzentrum sein. Beim Berechnen der geometrischen Zeitdifferenz können die Messmittel 10 von den Längen der Übertragungswege Gebrauch machen. Es wird angenommen, dass die Länge des Übertragungswegs zwischen dem Sender 101 und dem Empfänger 201 d1 beträgt. Es wird weiter angenommen, dass die Länge des Übertragungswegs zwischen dem Sender 102 und dem Empfänger 201 d2 beträgt. In der vorstehend genannten Situation wird die folgende Formel beim Berechnen der geometrischen Zeitdifferenz verwendet:
GTD = (d1–d2)/c, wobei c die Ausbreitungsgeschwindigkeit eines Signals angibt
Der Empfänger des Funksystems umfasst weiterhin Berechnungsmittel 11, welche die reale Zeitdifferenz RTD zwischen den Sendezeitpunkten der gesendeten Signale bilden. Das Berechnungsmittel 11 kann auch in einem speziellen RTD Rechenzentrum gelegen sein, in dem die geometrische Zeitdifferenz bestimmt worden ist, und an das OTD Messergebnisse gesendet worden sind. Wenn angenommen wird, dass der Sender 101 ein Signal zu dem Zeitpunkt t3 sendet, und der Sender 102 ein Signal zu dem Zeitpunkt t4 sendet, dann ist die reale Zeitdifferenz der Sender t3–t4. In der Praxis wird die reale Zeitdifferenz unter Verwendung der Zeitdifferenz-Messung der von den Empfängern empfangenen Signale und der geometrischen Zeitdifferenz der Signale berechnet. Die reale Zeitdifferenz wird mit der folgenden Formel berechnet: RTD = OTD – GTD
Wenn es viele Sender in dem Bereich des Funksystems gibt, kann ein Empfänger nicht alle Sender in dem Funksystem messen. Dies bedeutet, dass, wenn viele Sender vorhanden sind, auch mehr messende Empfänger vorhanden sein sollten als vorher. Da mehrere Empfänger vorhanden sein müssen, müssen die Messergebnisse von verschiedenen Empfängern kombiniert werden. Ein Kombinieren der Messergebnisse ermöglicht es, die reale Zeitdifferenz von jedem Sender im Vergleich zu allen anderen Sendern zu bestimmen. Die Berechnungsmittel 11 bilden die reale Zeitdifferenz in einer solchen Weise, dass die Berechnungsmittel die geometrische Zeitdifferenz zu der Zeitdifferenz basierend auf den Empfangszeitpunkten hinzufügen. In der Praxis wird das Addieren bzw. Hinzufügen z.B. in einer solchen Weise ausgeführt, dass die geometrische Zeitdifferenz von der gemessenen Zeitdifferenz abgezogen wird. Der Standort des Empfängers, der zum Berechnen der geometrischen Zeitdifferenz benötigt wird, kann z.B. mittels des GPS Verfahrens (Globales Positionierungs-System) bestimmt werden.
Zusätzlich kombinieren die Berechnungsmittel 11 die Werte der realen Zeitdifferenz der Sendezeitpunkte der Sender. Die Berechnungsmittel 11 bestimmen weiter die reale Zeitdifferenz des Sendezeitpunkts eines Senders, verglichen mit den Sendezeitpunkten der anderen Sender.
Wenn das Mobilfunksystem ein Teilnehmerendgerät mit den Messmitteln 10 umfasst, um OTD Werte zu messen, können die entsprechenden RTD Werte mit dieser Information kombiniert werden, um GTD Werte zu bestimmten. GTD Werte legen Hyperbeln fest, die verwendet werden können, um den Standort des Teilnehmerendgeräts zu bestimmen.
Die Berechnungsmittel 11 bestimmen die reale Zeitdifferenz des Senders, der den Empfänger bedient, verglichen mit den anderen Sendern in dem Reichweitenbereich des Empfängerns. Ein Messen der Differenz zwischen den Empfangszeitpunkten der von den verschiedenen Sendern gesendeten Signale (OTD) ist nicht notwendigerweise nur auf Messungen zwischen dem bedienenden Sender und dem Nachbarsender beschränkt. Zum Beispiel kann der OTD Wert von zwei Nachbarsendern auch in dem Empfänger gemessen werden. Weiterhin kann der OTD Wert von zwei bedienenden Sendern, die sich z.B. in dem CDMA System befinden, in dem Empfänger gemessen werden. In den meisten Fällen ist es jedoch am vorteilhaftesten, die OTD Messung zwischen dem Nachbarsender und dem bedienenden Sender auszuführen. Die Berechnungsmittel 11 bestimmen weiter die reale Zeitdifferenz zwischen Sendern, von denen eine direkte OTD Messung nicht ausgeführt wird. Wenn der Sender in dem Reichweitenbereich von mehreren Empfängern gelegen ist, wird ein Signal, das von dem gleichen Sendern gesendet wird, von den Messmitteln 10 gemessen, die sich in den verschiedenen Empfängern befinden.
3 zeigt ein Funksystem, in dem RTD Messungen durch einen Graph dargestellt sind. Die Eckpunkte (vertices) des Graphen stellen Sender dar, und die Kanten bzw. Ränder des Graphs stellen die gemessenen RTD Werte dar. Wie vorstehend beschrieben, sind die Kanten daher z.B. reale Zeitdifferenzen (RTD), die mittels eines Messens der Differenz zwischen den Empfangszeitpunkten von Signalen, die von den Sendern gesendet werden, und mittels der geometrischen Zeitdifferenz (GTD) bestimmt werden. Zum Beispiel wird die RTD Messung zwischen den Sendern 101, 102 durch die Markierung RTD (101, 102) dargestellt. In diesem Beispiel ist der Sender 102 der Sender, welcher den Empfänger bedient, und der Sender 101 ist der Nachbarsender des Senders 102. Wenn der Sender 102 ein Signal vor dem Sender 101 sendet, ist RTD (102, 101) größer als Null. In der vorstehend genannten Situation ist RTD (101, 102) kleiner als Null. In der vorstehend genannten Situation ist RTD (101, 102) = –RTD(102, 101).
Durch Aufsummieren von Kanten von Graphen können die realen Übertragungs-Zeitdifferenzen zwischen verschiedenen Sendern bestimmt werden. In solchen Fällen müssen die Vorzeichen der Kanten berücksichtigt werden, d.h. RTD(x, y) = –RTD(y, x). Zum Beispiel wird in 3 die reale Zeitdifferenz zwischen den Sendern 101, 109 erfasst, indem geeignete RTD Werte miteinander kombiniert werden. Im Folgenden wird die reale Übertragungs-Zeitdifferenz zwischen den Sendern 101, 109 berechnet. RTD(101, 109) = –RTD(102, 101) + RTD(2, 3) – RTD(10, 3) + RTD(10, 9)
Wenn angenommen wird, dass die Länge oder der Gewichtungskoeffizient von jeder Kante Eins ist, ist die Weglänge zwischen den Sendern 101, 109 gleich Vier. Die Übertragungs-Zeitdifferenz zwischen den Sendern 101, 109 kann also entlang des folgenden Wegs berechnet werden, dessen Länge Sechs ist. RTD(101, 109) = –RTD(102, 101) + RTD(2, 4) + RTD(4, 6) – RTD(7, 6) + RTD(7, 10) + RTD(10, 9)
Wenn mehrere Wege zwischen zwei Sendern vorhanden sind, wählen die Berechnungsmittel 11 den kürzesten Weg als eine Basis für die Berechnung von Zeitdifferenzen, da auf diese Weise die Auswirkungen potenzieller Ungenauigkeiten in den Messungen vermindert werden. Wenn die Wege zwischen den Sendern gleich lang sind, werden Zeitdifferenzen auf der Basis des Mittelwerts der verschiedenen Wege berechnet, oder z.B. auf der Basis des ersten gefundenen Wegs.
Das Berechnungsmittel 11 ordnet die berechneten realen Zeitdifferenzen zwischen den Sendezeitpunkten der Sender in einer Matrix an, was das Verarbeiten der Zeitdifferenzen erleichtert. Danach können die Berechnungsmittel 11 auch auf der Basis der berechneten Zeitdifferenzen die reale Zeitdifferenz eines Senders bestimmen, der keinen direkten Zeitdifferenz-Messungen unterworfen worden ist.
4 zeigt eine Tabelle in einer Matrix-Form, in der die Berechnungsmittel 11 die realen Zeitdifferenzen zwischen den Sendezeitpunkten der Sender anordnen. In der Figur entsprechen die Matrix-Zeilen dem Sender, der den Empfänger bedient. Die Matrix-Spalten entsprechen dem Nachbarsender des bedienenden Senders. Die Berechnungsmittel 11 füllen die Diagonale der Matrix mit Nullen, da die reale Zeitdifferenz der Sender, verglichen mit sich selbst, immer Null ist. Danach ordnen die Berechnungsmittel 11 die Zeitdifferenzwerte immer auf der gleichen Seite der Diagonalen der Matrix an. In der Matrix der Figur werden die Zeitdifferenzwerte in dem Teil der Matrix angeordnet, der sich oberhalb der Diagonalen befindet.
Die Berechnungsmittel 11 sind in der Lage, eine Vielzahl von Suchverfahren zu verwenden, um Zeitdifferenzwerte von Sendern zu bestimmen. Die Suchverfahren verwenden z.B. den Moore- oder Dijkstra-Algorithmus, womit es möglich ist, den kürzesten Weg zwischen verschiedenen Sendern zu finden, auf dessen Basis Zeitdifferenzen zwischen Sendern bestimmt werden. Die vorstehend genannten Algorithmen werden detaillierter in der Veröffentlichung Erwin Kreyszig: Advanced Engineering Mathematics, Kapitel 22, Graphs and Combinatorial Optimization, Seiten 1112–1119, John Wiley & Sons, 1993, erläutert.
Im Folgenden wird der Moore-Algorithmus auf die in 4 gezeigte Tabelle angewendet. Der Algorithmus ermöglicht die Definition des kürzesten Wegs z.B. von dem Sender 101 zu allen anderen Sendern in dem Funknetzwerk. Dies beginnt mit der Bildung von zwei Vektoren, wobei der erste Vektor Informationen über die Weglänge von dem Sender 101 zu den anderen Sendern in dem Funknetzwerk einschließt. Der zweite Vektor schließt die RTD Werte von dem Sender 101 zu den anderen Sendern ein.
Die 5 zeigt eine Tabelle, in der Werte angeordnet werden, die von dem Moore-Algorithmus bereitgestellt werden, wobei die Werte Vektoren bilden. Zuerst werden Nullen unter dem Sender 101 in der Tabelle angeordnet. Danach werden alle direkt gemessenen RTD Werte in der RTD Zeile der Tabelle in 5 angeordnet. Die Weglängenwerte, die den RTD Werten entsprechen, erhalten den Wert Eins, da sie die direkt gemessenen Werte zwischen dem Sender 101 und den anderen Sendern sind. Die 3 zeigt, dass die einzige direkte Messung von dem Sender 101 zu dem Sender 102 auszuführen ist. 1 wird daher in der in 5 gezeigten Tabelle als die Weglänge unter Sender 102 angeordnet, und RTD(101, 102) = –RTD(102, 101) wird als der RTD Wert angegeben.
Als nächstes gehen die Berechnungsmittel 11 durch alle Nachbarsender des Senders 101, zu denen die Weglänge gleich Eins ist. In dem Beispiel erfüllt nur der Sender 102 diese Bedingung. Der Moore-Algorithmus wird angewandt, um alle unmittelbaren Nachbarn des Senders 102 (Knotenpunkt) zu lokalisieren, ausgenommen den Knoten 101, von dem der Vorgang an dem Knoten 102 angekommen ist. Unmittelbare Nachbarn des Senders 102 sind Knotenpunkte 103 und 104. Der kürzeste Weg von den Sendern 101 zu den Knotenpunkten ist 2. Daher wird zwei als eine Weglänge zu dem Vektor unter den Sendern 103 und 104 markiert. Die entsprechenden RTD Werte werden berechnet durch Aufsummieren von RTD Werten wie vorstehend beschrieben, d.h. RTD(101, 103) = –RTD(102, 101) + RTD(102, 103) und RTD(101, 104) = –RTD(102, 101) + RTD(102, 104)
Als nächstes werden die am nächsten liegenden Nachbarn der Sender 103 und 104 lokalisiert, die noch nicht besucht wurden, und es wird das Gleiche durchgeführt wie zuvor. Der gleiche Vorgang wird wiederholt, bis die RTD Tabellen und die Weglängen-Tabellen von 5 ausgefüllt wurden, und die realen Zeitdifferenzen der Sender 101 in Bezug auf die anderen Sender bestimmt wurden. Die fehlenden Werte können in den leeren Plätzen der Matrix in 4 angeordnet werden. Entsprechend werden die realen Zeitdifferenzen jedes Senders in Bezug auf die anderen Sender gesucht, bis alle erforderlichen RTD Werte bestimmt worden sind.
Obwohl die Erfindung vorstehend in Bezug auf das Beispiel gemäß der beigefügten Zeichnung beschrieben worden ist, ist es ersichtlich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, sondern auf eine Vielzahl von Arten modifiziert werden kann, innerhalb des Schutzumfangs der erfinderischen Idee, wie sie in den angefügten Ansprüchen offenbart ist.

Claims

Berechnungsverfahren für eine Verwendung in einem Funksystem umfassend einen Satz von Sendern (101–110) und einen Satz von Empfängern (201–204), wobei in dem Funksystem die Zeitdifferenz zwischen den Empfangszeitpunkten von Signalen gemessen wird, die von den Sendern (101–110) gesendet werden, und die geometrische Zeitdifferenz der gesendeten Signale berechnet wird, gekennzeichnet durch – Bilden der realen Zeitdifferenz zwischen den Sendezeitpunkten von Signalen, die von einem Sender, der einen jeweiligen Empfänger (201–204) bedient, und von dem Nachbarsender des Senders gesendet werden, als eine Funktion der Zeit, durch Messen der Zeitdifferenz zwischen den Empfangszeitpunkten der Signale und mittels der geometrischen Zeitdifferenz, in einer solchen Weise, dass die geometrische Zeitdifferenz von der auf den Empfangszeitpunkten basierenden Zeitdifferenz abgezogen wird; – Aufsummieren von direkt gemessenen realen Zeitdifferenzen, um die realen Zeitdifferenzen zwischen den anderen Sendern in dem Reichweitenbereich des Empfängers zu berechnen; – Berechnen der realen Zeitdifferenzen zwischen Sendern in den Reichweitenbereichen von verschiedenen Empfängern (201–204) durch Verwenden der Zeitdifferenzen, die bereits zwischen den Sendern berechnet worden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bilden der realen Zeitdifferenz zwischen den Sendezeitpunkten durch Messen der Zeitdifferenz zwischen den Empfangszeitpunkten von Signalen, die von zwei benachbarten Sendern gesendet werden, und mittels der geometrischen Zeitdifferenz.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bilden der realen Zeitdifferenz zwischen den Sendezeitpunkten durch Messen der Zeitdifferenz zwischen den Empfangspunkte von Signalen, die von zwei bedienenden Sendern gesendet werden, und mittels der geometrischen Zeitdifferenz.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwenden der Differenz der Empfangszeitpunkte der Signale, die von dem Sender, der den Empfänger (201–204) bedient, und von dem Nachbarsender des Senders gesendet werden, um die Synchronisation der Sender miteinander zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwenden der Differenz der Empfangszeitpunkte der Signale, die von zwei benachbarten Sendern und/oder zwei bedienenden Sendern gesendet werden, um die Synchronisation der Sender miteinander zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Messen eines Signals, das an verschiedenen Empfängern angekommen ist, und das von demselben Sender gesendet worden ist, wenn sich der Sender in dem Reichweitenbereich von mehreren Empfängern befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Messen der Signale, die von den Sendern gesendet werden, die sich in allen Reichweitenbereichen der Empfänger (201–204) befinden, und durch Verwenden der realen Zeitdifferenzen, die auf der Basis der Signale berechnet werden, die von jedem Reichweitenbereich empfangen werden, bei der Berechnung der Zeitdifferenzen zwischen den Sendern in verschiedenen Reichweitenbereichen.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Bilden von Graphen auf der Basis der Sender (101–110) und der realen Zeitdifferenzen zwischen ihnen, wobei in den Graphen die Sender als Knotenpunkte und die direkt gemessenen realen Zeitdifferenzen als Linien angezeigt werden, durch Suchen von Pfaden von einem Sender zu einem anderen Sender, und durch Aufsummieren der realen Zeitdifferenzen zwischen den Sendern, um reale Zeitdifferenzen zu bestimmen, die zuvor nicht erkannt worden sind.
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Wählen der Zeitdifferenz-Werte des kürzesten Pfads für das Aufsummieren, falls mehrere Pfade zwischen den Sendern vorhanden sind.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Verwenden der realen Zeitdifferenz, um ein Teilnehmerendgerät in einem Funksystem zu orten, wenn die beobachteten Zeitdifferenzen zwischen den Ankunftszeiten der Signale, die von den Sendern kommen, gemessen werden.
Funksystem, umfassend einen Satz von Sendern (101–110)), einen Satz von Empfängern (201–204) und Messmittel (10), welche die Zeitdifferenz zwischen den Empfangszeitpunkten von Signalen messen, die von den Sendern gesendet werden, während der Empfänger Signale empfängt, und welche die geometrische Zeitdifferenz der von den Sendern gesendeten Signale berechnen, dadurch gekennzeichnet, dass – das Funksystem Berechnungsmittel (11) umfasst, welche die reale Zeitdifferenz zwischen den Sendezeitpunkten von Signalen, die von Sendern gesendet werden, als eine Funktion der Zeit messen, durch Messen der Zeitdifferenz von Signalen, die von einem Empfänger empfangen werden, und mittels der geometrischen Zeitdifferenz, in einer solchen Weise, dass die Berechnungsmittel (11) die geometrische Zeitdifferenz von der auf den Empfangszeitpunkten basierenden Zeitdifferenz abziehen; – die Berechnungsmittel (11) direkt gemessene reale Zeitdifferenzen aufsummieren und dadurch die realen Zeitdifferenzen zwischen den anderen Sendern in dem Reichweitenbereich des Empfängers berechnen; und – die Berechnungsmittel (11) die realen Zeitdifferenzen der Sender in Reichweitenbereichen von verschiedenen Sendern berechnen, durch Verwenden der Zeitdifferenzen, die bereits zwischen den Sendern berechnet worden sind.
Funksystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsmittel (11) die reale Zeitdifferenz zwischen den Sendezeitpunkten bilden, durch Messen der Zeitdifferenz zwischen den Empfangszeitpunkten von Signalen, die von zwei benachbarten Sendern gesendet werden, und mittels der geometrischen Zeitdifferenz.
Funksystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsmittel (11) die reale Zeitdifferenz zwischen den Sendezeitpunkten bilden, durch Messen der Zeitdifferenz zwischen den Empfangszeitpunkten von Signalen, die von zwei bedienenden Sendern gesendet werden, und mittels der geometrischen Zeitdifferenz.
Funksystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsmittel (11) die Differenz der Empfangszeitpunkte von Signalen verwenden, die von zwei benachbarten Sendern und/oder zwei bedienenden Sendern gesendet werden, um die Synchronisation der Sender miteinander zu bestimmen.
Funksystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsmittel (11) die Differenz der Empfangszeitpunkte der Signale verwenden, die von dem Sender, der den Empfänger bedient, und von dem Nachbarsender des Senders gesendet werden, um die Synchronisation der Sender (101–110) miteinander zu bestimmen.
Funksystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Messmittel (10) ein Signal desselben Senders messen, wenn sich der Sender in dem Empfangsbereich von mehreren Empfängern befindet.
Funksystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsmittel (11) die reale Zeitdifferenz der Sender, die den Empfänger (201–204) bedienen, im Vergleich mit den anderen Sendern in dem Reichweitenbereich des Empfängers bestimmen.
Funksystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsmittel (11) eine Matrix bilden, wobei die Zeilen dem Sender entsprechen, der den Empfänger bedient, und die Spalten den Nachbarsendern des bedienenden Senders entsprechen, und die Berechnungsmittel die Matrix verwenden, um die realen Zeitdifferenzen zwischen den Sendezeitpunkten der Sender zu berechnen.
Funksystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsmittel (11) die berechneten realen Zeitdifferenzen zwischen den Sendezeitpunkten der Sender in einer Matrix platzieren, wonach die Berechnungsmittel (11) die reale Zeitdifferenz für die Sender auf der Basis der berechneten Zeitdifferenzen bestimmen, ohne dass die Messmittel (10) das von dem Sender gesendete Signal direkt messen.
Funksystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsmittel (11) Graphen auf der Basis der Sender (101–110) und der realen Zeitdifferenzen zwischen ihnen bilden, wobei in den Graphen die Sender als Knotenpunkte und die direkt gemessenen realen Zeitdifferenzen als Linien dargestellt werden, wonach die Berechnungsmittel (11) Pfade von Sendern zu anderen Sendern suchen, und die Berechnungsmittel (11) reale Zeitdifferenzen zwischen den Sendern aufsummieren, um reale Zeitdifferenzen zu bestimmen, die zuvor nicht erkannt worden sind.
Funksystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass, falls mehrere alternative Pfade zwischen den Sendern vorhanden sind, die Berechnungsmittel (11) den kürzesten Pfad auswählen, auf dessen Basis die Zeitdifferenz bestimmt wird.
Funksystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die reale Zeitdifferenz verwendet wird, um einen Empfänger zu orten, in einer solchen Weise, dass die entsprechende reale Zeitdifferenz von der Zeitdifferenz zwischen den Empfangszeitpunkten der Signale abgezogen wird, die von dem zu ortenden Empfänger, z.B. einem Teilnehmerendgerät, gemessen werden.
Funksystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnungsmittel (11) eine Matrix bilden, wobei die Zeilen den Sendern entsprechen, mit denen die Zeitdifferenz eines anderen Senders verglichen wird, und wobei die Spalten die anderen Sender darstellen, und wobei die Berechnungsmittel (11) die Matrix bei dem Berechnen der realen Zeitdifferenzen zwischen den Sendezeitpunkten der Sender verwenden.
Funksystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger ein Teilnehmerendgerät ist, so wie ein Mobiltelefon.