WO2004073340A1 - Verfahren zur lokalisierung eines mobilen kommunikationsendgerätes - Google Patents

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WO2004073340A1
WO2004073340A1 PCT/DE2004/000133 DE2004000133W WO2004073340A1 WO 2004073340 A1 WO2004073340 A1 WO 2004073340A1 DE 2004000133 W DE2004000133 W DE 2004000133W WO 2004073340 A1 WO2004073340 A1 WO 2004073340A1
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WO
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communication terminal
mobile communication
base station
relation
message
Prior art date
Application number
PCT/DE2004/000133
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English (en)
French (fr)
Inventor
Silko KLÖPPEL
Bert-Uwe KÖHLER
Carsten Simon
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2004073340A1 publication Critical patent/WO2004073340A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management

Definitions

  • the present invention relates to a method for locating a mobile communication terminal, that is to say for determining the location at which a mobile communication terminal is located within a mobile radio network.
  • GPS Global Positioning System
  • A-GPS stands for (Assisted) Global Positioning System; it is a satellite-based navigation system in which coded satellite signals are evaluated by the receiver on the ground.
  • GPS or A-GPS accuracy down to Im can be achieved.
  • methods based on GPS or A-GPS require additional hardware, such as a GPS receiver, at least in the mobile communication terminal, which makes these methods very expensive, requires higher power consumption and generally requires an additional antenna.
  • EOTD Enhanced Observed Time Difference
  • Accuracies of up to 30m are achieved here.
  • This method is based on localization of the mobile communication terminal by the mobile radio network with the active participation of network components, the actual measurement being carried out by the terminal and specially configured mobile radio network elements determining the geographical position of the terminal from these measurements. This also requires considerable additional investments in network technology and corresponding EOTD software in the mobile communication terminal.
  • Network-based methods are also known which are based on a measurement of a time delay due to the signal propagation time occurring when a message is transmitted between a mobile communication terminal and a base station. This occurring time delay is referred to as the timing advance (TA) value and allows the distance to the transmitting base station to be determined.
  • TA timing advance
  • the mobile communication terminal is determined by determining a so-called cell ID, and possibly additionally by means of a reception field strength with which the mobile communication terminal can receive signals from the base station - one speaks of a so-called RX level - and the TA value mentioned above itself.
  • the cell ID is an identification or identification of the cell in which the mobile communication terminal is located within a mobile radio network.
  • only the cell ID and the TA value of the base station currently operating the mobile communication terminal are used. Thus, only the distance of the mobile communication terminal to the base station currently operating the mobile communication terminal can be determined.
  • the geographical position of the base station can be determined from the cell ID, provided the relevant information from the network operator is available.
  • the accuracy of the position determination of the mobile communication terminal now strongly depends on the size of the cell in which the mobile communication terminal is currently located. In rural areas, deviations of 10 km or more can easily occur.
  • the reception field strength i.e. the RX level, is not a very reliable measure, since the reception field strength is very strongly influenced by the reception conditions, shadowing effects and directivity of the antennas of the base stations.
  • a method for localizing a mobile communication terminal in a mobile radio network consisting of a plurality of cells with associated base stations, each located at a fixed location, in which the mobile communication terminal relates to a base station and to at least one a neighboring base station in each case a time delay occurring when a message is transmitted between the mobile communication terminal and the respective base station, a so-called TA value is measured and by the mobile communication terminal by means of the respective time delays or the TA values in relation to the corresponding base stations and the respective corresponding locations of the mobile communication terminal is located.
  • the mobile communication terminal is in the mode bilfunknetz registered. Furthermore, the so-called TA value is measured by the mobile communication terminal in relation to a base station currently serving the mobile communication terminal and to at least one base station adjacent to it, in each case a time delay occurring when a message is transmitted between the mobile communication terminal and the respective base station.
  • the mobile communication terminal advantageously uses GSM standard procedures which are otherwise used anyway to request a transmission channel, such as for example for voice, data or GPRS data connections, and are therefore supported by any mobile radio network.
  • GSM standard procedures which are otherwise used anyway to request a transmission channel, such as for example for voice, data or GPRS data connections, and are therefore supported by any mobile radio network.
  • the corresponding methods are described, for example, in the GSM specification 04.18, chap. 3.3.1 and 3.5.2 as well as in the GSM specification 04.60, chap. 7.1 outlined.
  • the method according to the invention therefore does not require any new, specific support from the mobile radio network.
  • GSM specifications such as, for example, GSM 04.18 Vers. 8.13.0, Rel. 1999, GSM 04.60 Vers. 8.16.0, Rel. 1999, GSM 05.02 Vers. 8.10.0, Rel. 1999, GSM 24.008 Vers. 3.14.0, Rel. 1999 used.
  • the mobile communication terminal sends a request message for a communication channel to one of the to the one currently operating the mobile communication terminal
  • Base station adjacent base station and reads the time delay from a message following the request message from the respective base station.
  • the mobile communication terminal preferably first synchronizes itself to a BCCH carrier of the neighboring base station by reading the synchronization signals and information transmitted on this channel.
  • the mobile communication terminal then reads a message from the neighboring base station, a so-called system information or a packet system information, for example the system information 3 in accordance with the GSM specification 4.18, chap. 9.1.35 and 10.5.2.34, which contains the information necessary for the measurement method and the information identifying the neighboring base station.
  • the mobile communication terminal then sends a request message for a communication channel, a so-called channel request or packet channel request, to the neighboring base station.
  • the request message is sent via a so-called random access channel, R ⁇ CH, in accordance with GSM specification 05.02, chap.
  • the mobile communication terminal then receives feedback, a so-called im mediate assignment response or packet uplink assignment response, which contains the TA value to be determined in relation to the neighboring base station.
  • the base station has determined the TA value, which means that the actual measurement of the TA value takes place indirectly, namely via the corresponding base station.
  • the channel assigned to the mobile communication terminal is not activated by the mobile communication terminal. On the part of the base station, the reservation of the allocated resource is made after a short time by the expiration of a set timer, for example the timer
  • the mobile communication terminal now successively carries out such a measurement with respect to several base stations.
  • the base station currently operating the mobile communication terminal and preferably at least two base stations adjacent to it are taken into account.
  • the measurement is preferably carried out last with reference to the base station currently operating the mobile communication terminal, since the mobile communication terminal is then immediately ready for operation or use again.
  • the TA values are preferably measured from more than three base stations. It is generally advisable to include as many cells or base stations as possible in the process. On the one hand, the accuracy of the localization or location of the mobile communication terminal can be increased, in particular even in the case of an unfavorable geometric arrangement of some base stations. On the other hand, incorrect measured values can be recognized and excluded. Such erroneous measurements result, for example, from multipath propagation, in which the signals between final device and one or more base stations are reflected and the signal propagation time is therefore longer than the geometric conditions would suggest. The disadvantage here, however, is that the method is then more time-consuming, since more cells are involved and the mobile communication terminal has to carry out the procedure described above for determining the TA value in relation to each cell or base station with several cells.
  • the mobile communication terminal is localized using a triangulation calculation.
  • the TA values of at least three base stations are required for a triangulation calculation to localize the mobile communication terminal.
  • the method is carried out while the mobile communication terminal is in an “idle, normal service, updated %” state in accordance with the GSM specification GSM 24.008 Chap. 4.1.2 or - for GPRS-capable communication terminals - in a "Registered, normal service, updated ⁇ state in accordance with GSM specification 24.008 Chap. 4.1.3 is.
  • the corresponding radio resource states are "idle mode * or" packet idle mode * according to the GSM specification
  • the self-location of the mobile communication terminal can be carried out much more precisely than with the previously known procedure including the TA value was the case.
  • the accuracy and reliability of this localization or position determination also depends on the geographical arrangement of the base stations. An accuracy of 200 to 300 m can preferably be achieved.
  • the method according to the invention is much cheaper and easier to implement than other methods.
  • the EOTD or GPS method mentioned at the beginning is to be mentioned here, for example. This is due to the fact that no additional hardware or other investments in network technology are required.
  • the measured values or the TA values can be processed at the application level and thus independently of the network technology and made available for location-based services. As a result, users of a communication terminal or applications can use one
  • the method according to the invention currently uses certain values for the localization or the TA values, whereas conventional methods usually use a TA value which is a “by-product * of one anyway, when the connection to the base station was last established, possibly some time ago required signaling has been determined and may no longer be up to date with moving or mobile communication terminals.
  • FIG. 1 Schematic representation of a sequence of an embodiment of the method according to the invention.
  • a sequence of an embodiment of a method according to the invention is outlined in FIG.
  • a localization of a mobile communication terminal is shown by means of a triangulation calculation.
  • a mobile communication terminal MS is located in a mobile radio network that consists of a number of cells. Each of these cells has a base station BS assigned to it. 3 different base stations BS1, BS2 and BS3 are shown here.
  • the BS1 is the base station currently operating the mobile communication terminal.
  • the base stations BS2 and BS3 are neighboring base stations.
  • the mobile communication terminal MS first synchronizes, for example, on a BCCH carrier (Broadcast Control Channel) of the base station BS2.
  • BCCH carrier Broadcast Control Channel
  • the mobile communication terminal MS then sends on the so-called RACH / PRACH of the base station BS2 a request message, a so-called channel request or packet channel request.
  • the MS receives a response from the base station BS2, a so-called immediate assignment response or packet uplink assignment response.
  • the MS is assigned a channel by the base station BS2.
  • the TA value with respect to the base station BS2 is also transmitted with this message, that is to say the delay time which occurs for a message which is sent between the MS and the base station BS2.
  • the assigned channel is not activated by the MS and after a certain time the reservation of the assigned resource is canceled. This concludes the measurement of the MS in relation to the base station BS2.
  • each base station is surrounded by circles, each of which corresponds to a certain distance from the base station.
  • a certain TA value can now be used to determine the circle in which the MS must be in relation to the respective base station.
  • the innermost circle is referred to as the zero circle, the next circle as the first circle and so on.
  • the MS is now in the respective first circle with respect to the base stations BS1 and BS3, which corresponds to a specific distance interval d1.
  • the distance interval d1 can correspond, for example, to 550-1100m.
  • the MS is in the second circle, which corresponds to a distance interval d2. This can include, for example, 1100-1650m.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung eines mobilen Kommunikationsendgerätes in einem Mobilfunknetz, bestehend aus einer Mehrzahl von Zellen mit zugehörigen, jeweils an einem festen Standort befindlichen Basisstationen, bei dem durch das mobile Kommunikationsendgerät in Bezug auf eine Basisstation und auf mindestens eine davon benachbarte Basisstation jeweils eine bei Übertragung einer Nachricht zwischen dem mobilen Kommunikationsendgerät und der jeweiligen Basisstation auftretende Zeitverzögerung, ein sogenannter TA-Wert gemessen wird und durch das mobile Kommunikationsendgerät mittels der jeweiligen Zeitverzögerungen bzw. der TA-Werte in Bezug auf die entsprechenden Basisstationen und deren jeweiligen entsprechenden Standorte das mobile Kommunikationsendgerät lokalisiert wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Lokalisierung eines mobilen Kommunikationsendgerätes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung eines mobilen Kommunikationsendgerätes, das heißt zur Ermittlung des Ortes, an welchem sich ein mobiles Kommunikationsendgerät innerhalb eines Mobilfunknetzes befindet. Bis- lang sind mehrere Lokalisierungsverfahren bekannt. Eine sehr genaue Methode ist eine Lokalisierung eines mobilen Kommunikationsendgerätes auf Basis von GPS oder A-GPS . (A-)GPS steht dabei für (Assisted) Global Positioning System; es handelt sich um ein satellitengestütztes Navigationssystem, bei dem kodierte Satellitensignale vom Empfänger am Boden ausgewertet werden. Auf Basis von GPS oder A-GPS kann eine Genauigkeit bis auf Im erreicht werden. Methoden, die auf GPS oder A-GPS basieren benötigen allerdings eine zusätzliche Hardware, wie beispielweise einen GPS-Empfänger, zumindest in dem mobilen Kommunikationsendgerät, was diese Methoden sehr teuer werden lässt, einen höheren Stromverbrauch bedingt und im Allgemeinen eine zusätzliche Antenne erforderlich macht. Ein weiteres sehr genaues Verfahren ist bekannt unter der Bezeichnung EOTD (Enhanced Observed Time Difference) . Hier werden Genauigkei- ten von bis zu 30m erreicht. Dieses Verfahren beruht auf einer Lokalisierung des mobilen Kommunikationsendgerätes durch das Mobilfunknetz unter aktiver Beteiligung von Netzkomponenten, wobei die eigentliche Messung vom Endgerät durchgeführt wird und speziell dafür eingerichtete Mobilfunk-Netzelemente aus diesen Messungen die geographische Position des Endgerätes bestimmen. Dies erfordert ebenfalls erhebliche zusätzliche Investitionen in die Netzwerktechnik und eine entsprechende EOTD-Software in dem mobilen Kommunikationsendgerät. Ferner sind auch netzwerkgestützte Methoden bekannt, die auf einer Messung einer bei einer Übertragung einer Nachricht zwischen einem mobilen Kommunikationsendgerät und einer Basisstation auftretenden Zeitverzögerung aufgrund der Signal- laufzeit beruhen. Diese auftretende Zeitverzögerung wird als Timing Advance- (TA-) Wert bezeichnet und erlaubt die Bestimmung der Entfernung zur aussendenden Basisstation. Eine Information über die Richtung zur Basisstation ist damit nicht verbunden, so dass mehrere Basisstationen benötigt werden, um die Position eindeutig zu bestimmen.
Des Weiteren sind auch Verfahren bekannt, bei welchen sich das mobile Kommunikationsendgerät mittels Bestimmung einer sogenannten Cell-ID, sowie eventuell zusätzlich mittels einer Empfangsfeldstärke, mit welcher das mobile Kommunikationsendgerät Signale der Basisstation empfangen kann - man spricht dabei von einem sogenannten RX-Level - und dem oben bereits erwähnten TA-Wert selbst ortet. Bei der Cell-ID handelt es sich um eine Identifikation bzw. Kennung der Zelle, in wel- eher sich das mobile Kommunikationsendgerät innerhalb eines Mobilfunknetzes befindet. Bei diesen bekannten Verfahren werden jedoch nur die Cell-ID und der TA-Wert der das mobile Kommunikationsendgerät aktuell bedienenden Basisstation verwendet. Somit kann auch nur die Entfernung des mobilen Kommu- nikationsendgerät zu der das mobile Kommunikationsendgerät aktuell bedienenden Basisstation bestimmt werden. Die geographische Position der Basisstation kann dabei aus der Cell-ID bestimmt werden, sofern die entsprechenden Angaben des Netzbetreibers vorliegen. Die Genauigkeit der Positionsbestimmung des mobilen Kommunikationsendgerätes hängt nun stark von der Größe der Zelle ab, in welcher sich das mobile Kommunikationsendgerät gerade befindet. In ländlichen Gebieten können dabei ohne Weiteres Abweichungen von 10km oder mehr auftre- ten. Die Empfangsfeldstärke, das heißt der RX-Level, ist kein sehr zuverlässiges Maß, da die Empfangsfeidstärke sehr stark von den Empfangsbedingungen, Abschattungseffekten und Richtwirkung der Antennen der Basisstationen beeinflusst wird.
Es war nun eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren bereit zu stellen, mit dessen Hilfe es möglich ist, ein mobiles Kommunikationsendgerät schnell, einfach und möglichst präzise innerhalb eines Mobilfunknetzes lokalisieren zu können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß Anspruch 1. Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den entsprechenden Unteransprüchen angeführt.
Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Lokalisierung eines mobilen Kommunikationsendgerätes in einem Mobilfunknetz, bestehend aus einer Mehrzahl von Zellen mit zugehörigen, je- weils an einem festen Standort befindlichen Basisstationen bereit gestellt, bei dem durch das mobile Kommunikationsendgerät in Bezug auf eine Basisstation und auf mindestens eine davon benachbarte Basisstation jeweils eine bei Übertragung einer Nachricht zwischen dem mobilen Kommunikationsendgerät und der jeweiligen Basisstation auftretende Zeitverzögerung, ein sogenannter TA-Wert gemessen wird und durch das mobile Kommunikationsendgerät mittels der jeweiligen Zeitverzögerungen bzw. der TA-Werte in Bezug auf die entsprechenden Basisstationen und deren jeweiligen entsprechenden Standorte das mobile Kommunikationsendgerät lokalisiert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das mobile Kommunikationsendgerät in dem Mo- bilfunknetz registriert. Ferner wird vorzugsweise durch das mobile Kommunikationsendgerät in Bezug auf eine das mobile Kommunikationsendgerät aktuell bedienende Basisstation und auf mindestens eine davon benachbarte Basisstation jeweils eine bei Übertragung einer Nachricht zwischen dem mobilen Kommunikationsendgerät und der jeweiligen Basisstation auftretende Zeitverzögerung, ein sogenannter TA-Wert gemessen.
Das Besondere und das Vorteilhafte an dem Verfahren ist, dass der TA-Wert nicht nur in der aktuellen Zelle bzw. in der das mobile Kommunikationsendgerät aktuell bedienenden Zelle gemessen bzw. bestimmt wird, sondern auch in zu der das mobile Kommunikationsendgerät aktuell bedienenden Zelle benachbarten Zellen. Dazu werden von dem mobilen Kommunikationsendgerät vorteilhafterweise GSM-Standard-Prozeduren verwendet, die sonst zur Anforderung eines Übertragungskanals, wie beispielweise für Sprach-, Daten- oder GPRS-Datenverbindungen ohnehin benutzt werden und daher von jedem Mobilfunknetz unterstützt werden. Die entsprechenden Verfahren sind beispielsweise in der GSM-Spezifikation 04.18, Kap. 3.3.1 und 3.5.2 sowie in der GSM-Spezifikation 04.60, Kap. 7.1 dargelegt. Das erfindungsgemäße Verfahren benötigt daher keine neue, spezifische Unterstützung durch das Mobilfunknetz.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden bekannte GSM- Spezifikationen, wie beispielsweise GSM 04.18 Vers. 8.13.0, Rel. 1999, GSM 04.60 Vers. 8.16.0, Rel. 1999, GSM 05.02 Vers. 8.10.0, Rel. 1999, GSM 24.008 Vers. 3.14.0, Rel. 1999 verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sendet das mobile Kommunikationsendgerät eine Anforderungsnachricht für einen Kommunikationskanal an eine der zu der das mobile Kommunikationsendgerät aktuell bedienenden
Basisstation benachbarten Basisstation und liest die Zeitverzögerung aus einer auf die Anforderungsnachricht folgenden Nachricht seitens der jeweiligen Basisstation aus.
Dabei synchronisiert sich das mobile Kommunikationsendgerät zunächst vorzugsweise auf einen BCCH-Träger der benachbarten Basisstation auf, indem die auf diesem Kanal ausgesandten Synchronisationssignale und -Informationen gelesen werden. Daraufhin liest das mobile Kommunikationsendgerät von der benachbarten Basisstation eine Nachricht, eine sogenannte System Information oder eine Packet System Information, beispielsweise die System Information 3 gemäß der GSM- Spezifikation 4.18, Kap. 9.1.35 und 10.5.2.34, die für das Messverfahren notwendige Informationen sowie die benachbarte Basisstation identifizierenden Informationen enthält. Dies sind unter anderem eine sogenannte Cell-ID, was einer Art Kennung der Zelle der jeweiligen Basisstation entspricht, einen sogenannten Location Area Identifier (LAI), welcher eine Aussage über eine Gruppe von Zellen identifiziert, sowie Parameter, die den Zugriff auf die jeweilige Zelle regeln, wie beispielsweise eine sogenannte Control Channel Description, einen sogenannten Cell Selection Parameter und ein RÄCH (Random Access Channel) Control Parameter. Anschließend sendet das mobile Kommunikationsendgerät eine Anforderungsnachricht für einen Kommunikationskanal, einen sogenannten Channel Re- quest oder Packet Channel Request an die benachbarte Basisstation. Die Anforderungsnachricht wird dabei über einen sogenannten Random Access Channel, RÄCH, gemäß GSM- Spezifikation 05.02, Kap. 3.3.3.1, oder einen sogenannten Packet Random Access Channel, PRACH, gemäß GSM-Spezifikation 05.02 Kap. 3.3.3.2.1, gesendet. Das mobile Kommunikationsendgerät erhält daraufhin eine Rückmeldung, eine sogenannte Im- mediate Assignment Antwort oder Packet Uplink Assignment Antwort, in der der in Bezug auf die benachbarte Basisstation zu ermittelnde TA-Wert enthalten ist. Den TA-Wert hat die Basisstation ermittelt, das heißt, dass die eigentliche Messung des TA-Wertes indirekt, nämlich über die entsprechende Basisstation erfolgt. Der dem mobilen Kommunikationsendgerät zugewiesene Kanal wird von dem mobilen Kommunikationsendgerät nicht aktiviert. Seitens der Basisstation wird die Reservierung der zugewiesenen Ressource nach kurzer Zeit durch den Ablauf eines gesetzten Timers, beispielsweise des Timers
T3101 gemäß GSM-Spezifikation 04.18 Kap. 11.1.2, wieder aufgehoben. Damit ist die Messung für eine Basisstation bzw. für eine entsprechende Zelle abgeschlossen. Das mobile Kommunika- tionsendgerät führt nun erfindungsgemäß sukzessive eine der- artige Messung in Bezug auf mehrere Basisstationen durch. Dabei werden die das mobile Kommunikationsendgerät aktuell bedienende Basisstation sowie vorzugsweise mindestens zwei davon benachbarte Basisstationen berücksichtigt. Vorzugsweise wird die Messung zuletzt in Bezug auf die das mobile Kommuni- kationsendgerat aktuell bedienende Basisstation durchgeführt, da dann das mobile Kommunikationsendgerät gleich wieder funk- tions- bzw. einsatzbereit ist.
Vorzugsweise werden die TA-Werte von mehr als drei Basissta- tionen gemessen. Es empfiehlt sich generell, soviel Zellen bzw. Basisstationen wie möglich in das Verfahren mit einzube- ziehen. Zum einen kann damit, insbesondere auch bei ungünstiger geometrischer Anordnung einiger Basisstationen, die Genauigkeit der Lokalisierung bzw. der Ortung des mobilen Kom- munikationsendgerätes erhöht werden. Zum anderen können dabei fehlerhafte Messwerte erkannt und ausgeschlossen werden. Derartige fehlerhafte Messungen entstehen beispielsweise durch eine Mehrwegeausbreitung, bei denen die Signale zwischen End- gerät und einer oder mehreren Basisstationen reflektiert werden und die Signallaufzeit daher größer ist als es die geometrischen Verhältnisse erwarten ließen. Nachteilig hierbei ist es allerdings, dass das Verfahren dann zeitaufwendiger ist, da mehr Zellen einbezogen werden und das mobile Kommunikationsendgerät die oben beschriebene Vorgehensweise zur Ermittlung des TA-Wertes in Bezug auf jede Zelle bzw. Basisstation mit mehreren Zellen durchführen muss.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das mobile Kommunikationsendgerät mittels einer Triangulations-Berechnung lokalisiert. Für eine Triangulations-Berechnung zur Lokalisierung des mobilen Kommunikationsendgerätes werden die TA-Werte von mindestens drei Basisstationen benötigt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verfahren durchgeführt, während das mobile Kommunikationsendgerät in einem sogenannten „Idle, normal Service, updated% -Zustand gemäß GSM- Spezifikation GSM 24.008 Kap. 4.1.2 oder - für GPRS-fähige Kommunikationsendgeräte - in einem „Registered, normal Service, updatedλ -Zustand gemäß GSM-Spezifikation 24.008 Kap. 4.1.3 ist. Die entsprechenden Radio-Resource-Zustände sind „idle mode* oder „packet idle mode* gemäß GSM-Spezifikation
04.18 Kap. 3.1.2.1 oder 3.1.2.6 bzw. „packet idle modeΛλ gemäß GSM-Spezifikation 04.60 Kap. 5.3. Das bedeutet, dass das mobile Kommunikationsendgerät in einem Mobilfunknetz registriert, aber nicht aktiv ist. In diesem Zustand ist beispiels- weise kein Anruf bzw. „caU* bzw. keine GPRS-Datenübertragung aktiv. In diesem Zustand werden ebenfalls regelmäßig Messungen des mobilen Kommunikationsendgerätes, beispielsweise Messungen der relativen Feldstärke benachbarter Basisstationen zur Bestimmung der nächsten bzw. stärksten Basisstation durchgeführt. Für die Dauer der TA-Messungen werden diese Messungen dann unterbrochen bzw. nicht durchgeführt. Dies ist allerdings nicht von Nachteil, da ein Großteil der durch die- se Messungen erhältlichen Parameter auch bei der eingangs beschriebenen Bestimmung des TA-Wertes quasi als Nebenprodukt abfallen.
Besonders vorteilhaft ist es anzusehen, dass durch die Mes- sung von TA-Werten auch von zu der das mobile Kommunikationsendgerät aktuell bedienenden Basisstation benachbarten Basisstationen und die Einbeziehung von deren Standortkoordinaten die Selbstortung des mobilen Kommunikationsendgerätes wesentlich genauer vorgenommen werden als es bei den bisher bekann- ten Verfahren unter Einbeziehung des TA-Wertes der Fall war. Die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit dieser Lokalisierung bzw. Positionsbestimmung hängt auch von der geographischen Anordnung der Basisstationen ab. Vorzugsweise ist eine Genauigkeit von 200 bis 300m erreichbar.
Gleichzeitig ist das erfindungsgemäße Verfahren wesentlich billiger und einfacher zu realisieren als andere Verfahren. Hier zu nennen ist beispielsweise das eingangs erwähnte EOTD- oder das GPS-Verfahren. Dies liegt darin begründet, dass kei- ne zusätzliche Hardware oder sonstige Investitionen in die Netzwerktechnik erforderlich ist. Die Messwerte bzw. die TA- Werte können auf Applikationsebene und damit unabhängig von der Netzwerktechnik verarbeitet und für Location Based Services zur Verfügung gestellt werden. Dadurch können Nutzer ei- nes Kommunikationsendgerätes oder Applikationen mit einem
Kommunikationsendgerät, das die hier beschriebenen Verfahren implementiert, sofort „Location Based Services1" nutzen, ohne dass der Netzbetreiber zeit- und kostenaufwendige Aufrüstungsmaßnahmen seines Mobilfunknetzes durchführen muss.
Ferner ist zu erwähnen, dass das erfindungsgemäße Verfahren aktuell bestimmte Werte für die Lokalisierung bzw. die TA- Werte verwendet, während herkömmliche Verfahren üblicherweise einen TA-Wert benutzen, der beim letzten, eventuell bereits länger zurückliegenden Verbindungsaufbau zur Basisstation als „Nebenprodukt* einer sowieso erforderlichen Signalisierung ermittelt wurde und bei sich bewegenden bzw. mobilen Kommunikationsendgeräten eventuell gar nicht mehr aktuell ist.
Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen anhand der folgenden Figur näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 Schematische Darstellung eines Ablaufs einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Figur 1 ist ein Ablauf einer Ausführungsform eines erfin- dungsgemäßen Verfahrens skizziert. Dargestellt ist eine Lokalisierung eines mobilen Kommunikationsendgerätes mittels einer Triangulations-Berechnung. Ein mobiles Kommunikationsendgerät MS befindet sich in einem Mobilfunknetz, das aus einer Anzahl von Zellen besteht. Jede dieser Zellen weist eine ihr zugeordnete Basisstation BS auf. Hier dargestellt sind 3 verschiedene Basisstationen BSl, BS2 und BS3. Im vorliegenden Fall ist beispielsweise die BSl die das mobile Kommunikationsendgerät aktuell bedienende Basisstation. Die Basisstationen BS2 und BS3 sind davon benachbarte Basisstationen. Das mobile Kommunikationsendgerät MS synchronisiert sich beispielsweise zunächst auf einen BCCH-Träger (Broadcast Control Channel) der Basisstation BS2 auf. Anschließend sendet das mobile Kommunikationsendgerät MS auf dem sogenannten RACH/PRACH der Basisstation BS2 eine Anforderungsnachricht, einen sogenannten Channel Request oder Packet Channel Re- quest. Daraufhin erhält das MS eine Rückmeldung seitens der Basisstation BS2, eine sogenannte Immediate Assignment Ant- wort oder Packet Uplink Assignment Antwort. Mit dieser Nachricht wird der MS von der Basisstation BS2 ein Kanal zugeordnet. Gleichzeitig wird mit dieser Nachricht auch der TA-Wert in Bezug auf die Basisstation BS2 übermittelt, das heißt die auftretende Verzögerungszeit für eine Nachricht, die zwischen der MS und der Basisstation BS2 gesendet wird. Der zugewiesene Kanal wird von der MS nicht aktiviert und nach Ablauf einer bestimmten Zeit wird die Reservierung der zugewiesenen Ressource wieder aufgehoben. Damit ist die Messung der MS in Bezug auf die Basisstation BS2 beendet. Die gleiche Messung wird sodann von der MS nochmals in Bezug auf die Basisstation BS3 und BSl durchgeführt. Bevorzugt wird die Messung in Bezug auf die Basisstation BSl zuletzt durchgeführt, da dann nach Abschluss der Messungen die MS sogleich wieder in ihrem funktionsfähigen Zustand ist, da die Basisstation BSl die für die MS aktuell zuständige Basisstation ist. Jede Basisstation wird, wie angedeutet, von Kreisen umgeben, die jeweils einer bestimmten Entfernung von der Basisstation entsprechen. Von einem bestimmten TA-Wert lässt sich nun rückschließen, in welchem Kreis die MS in Bezug auf die jeweilige Basisstation liegen muss. Der innerste Kreis wird jeweils als der nullte Kreis bezeichnet, der nächstfolgende als der erste Kreis und so fortfolgend. Wie in Figur 1 dargestellt befindet sich nun die MS in Bezug auf die Basisstationen BSl und BS3 in dem jeweiligen ersten Kreis, welcher einem bestimmten Entfernungs- intervall dl entspricht. Das Entfernungsintervall dl kann beispielsweise 550-1100m entsprechen. In Bezug auf die Basisstation BS2 befindet sich die MS im zweiten Kreis, welcher einem Entfernungsintervall d2 entspricht. Dies kann bei- spielsweise 1100-1650m umfassen. Durch diese Kreise lässt sich die MS relativ genau „einkreisen^ , so dass die MS aus diesen drei Angaben recht genau ihre Position berechnen kann,

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Lokalisierung eines mobilen Kommunikationsendgerätes (MS) in einem Mobilfunknetz, bestehend aus ei- ner Mehrzahl von Zellen mit zugehörigen, jeweils an einem festen Standort befindlichen Basisstationen (BSl, BS2, BS3) , bei dem durch das mobile Kommunikationsendgerät (MS) in Bezug auf eine Basisstation und auf mindestens eine davon be- nachbarte Basisstation jeweils eine bei Übertragung einer Nachricht zwischen dem mobilen Kommunikationsendgerät (MS) und der jeweiligen Basisstation (BSl, BS2, BS3) auftretende Zeitverzögerung, ein sogenannter TA- Wert gemessen wird, - durch das mobile Kommunikationsendgerät (MS) mittels der jeweiligen Zeitverzögerungen bzw. der TA-Werte in Bezug auf die entsprechenden Basisstationen (BSl, BS2, BS3) und deren jeweiligen entsprechenden Standorte das mobile Kommunikationsendgerät (MS) lokalisiert wird.
2 . Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das mobile Kommunikationsendgerät (MS) in dem Mobilfunknetz registriert ist und durch das mobile Kommunika- tionsendgerät (MS) in Bezug auf eine das mobile Kommunikationsendgerät aktuell bedienende Basisstation (BSl) und auf mindestens eine davon benachbarte Basisstation (BS2, BS3) jeweils eine bei Übertragung einer Nachricht zwischen dem mobilen Kommunikationsendgerät (MS) und der jeweili- gen Basisstation (BSl, BS2, BS3) auftretende Zeitverzögerung, ein sogenannter TA-Wert gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das mobile Kommunikationsendgerät (MS) eine Anforderungsnachricht für einen Kommunikationskanal an eine zu der das mobile Kommunikationsendgerät aktuell bedienenden Basisstation sendet und die Zeitverzögerung aus einer auf die Anforderungsnachricht folgenden Nachricht seitens der jeweiligen Basisstation ausliest.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das mobile Kommunikationsendgerät mittels einer Triangulations-Berechnung lokalisiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die TA-Werte von mehr als einer Basisstationen gemessen werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Verfahren durchgeführt wird, während das mobile Kommunikationsendgerät im sogenannten „Idle, normal Service, updatedw -Zustand oder „Registered, normal Service, updated* -Zustand ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Verfahren durchgeführt wird, während das mobile Kommunikationsendgerät im sogenannten „idle mode oder „packet idle ir-ode* ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass durch das mobile Kommunikationsendgerät -in Bezug auf eine benachbarte Basisstation der jeweilige TA-Wert wie folgt ermittelt wird: das mobile Kommunikationsendgerät synchronisiert sich auf eine benachbarte Basisstation auf, das mobile Kommunikationsendgerät empfängt daraufhin eine Nachricht von der benachbarten Basisstation, die für das Messverfahren relevante und die benachbarte Basisstation identifizierende Informationen enthält, - das mobile Kommunikationsendgerät sendet eine Anforderungsnachricht für einen Kommunikationskanal an die benachbarte Basisstation, das mobile Kommunikationsendgerät erhält daraufhin eine Rückmeldung, in der der in Bezug auf die benachbarte Basisstation zu ermittelnde TA-Wert enthalten ist.
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