WO2005011317A1 - Verfahren zum lokalisieren einer mobilen station eines funkkommunikationssystems sowie virtuelle basisstation - Google Patents

Verfahren zum lokalisieren einer mobilen station eines funkkommunikationssystems sowie virtuelle basisstation Download PDF

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WO2005011317A1
WO2005011317A1 PCT/DE2003/002495 DE0302495W WO2005011317A1 WO 2005011317 A1 WO2005011317 A1 WO 2005011317A1 DE 0302495 W DE0302495 W DE 0302495W WO 2005011317 A1 WO2005011317 A1 WO 2005011317A1
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mobile station
base station
virtual base
radio communication
communication system
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PCT/DE2003/002495
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bert-Uwe Koehler
Carsten Simon
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/30—Network architectures or network communication protocols for network security for supporting lawful interception, monitoring or retaining of communications or communication related information
    • 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 invention relates to a method for locating a mobile station of a radio communication system and a virtual base station for performing the localization.
  • DE 199 20 222 AI discloses a method in which users of mobile stations, for example of mobile telephones, can be identified and listened to using a virtual base station.
  • a virtual base station can be used in the public interest, for example by the police, border guards or an intelligence service.
  • the virtual base station described in DE 199 20 222 AI sends a base station on a broadcast channel, for example on a broadcast control channel (BCCH) in accordance with GSM (Global System for Mobile Communications) specification 05.02v8.10.0, chapter 3.3.2 system information of a radio communication system.
  • the system information is modified in relation to system information of the base station in such a way that all mobile stations of the radio communication system that are within radio range of the virtual base station and receive the broadcast channel of the virtual base station as the strongest broadcast channel change to a radio cell of the virtual base station and m book this radio cell. Even mobile stations, the identification and listening of which is not intended, therefore log into the radio cell of the virtual base station when the modified system information is received.
  • the virtual base station does not know which mobile
  • the virtual base station can receive their system information. If a specific mobile station is to be listened to, the virtual base station is initially operated for an unknown period of time without listening to the mobile station until the specific mobile station is finally in its radio area by chance. During the period of time that elapses before the specific mobile station logs in accidentally, unnecessarily many logins from other mobile stations into the radio cell of the virtual base station take place. 'It would be desirable therefore only be carried out in DE 199 20 222 AI-described method, when the specific mobile station in the radio area of the virtual base station. This could result in a lower number of undesired bookings.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an advantageous method for locating a mobile station of a radio communication system and a corresponding virtual base station for carrying out the method, so that the mobile station can be localized with a low signaling volume.
  • a virtual base station sends a request to transmit a signal, for example on a paging channel Channel [PCH]) of a real radio cell of a radio communication system, to the mobile station, receives a signal from the mobile station and carries out the localization on the basis of the received signal.
  • PCH paging channel Channel
  • the invention makes it possible to use the request to address the mobile station to be located directly, ie other mobile stations for which the request is not intended do not answer the request.
  • the mobile station can then be localized on the basis of the signal transmitted on the basis of the request.
  • the signal emitted by the mobile station can be a connection setup signal (English: Channel request) or a special response signal, for example a so-called paging response, which the mobile station sends to a real base station of the radio communication system. While a connection setup signal is triggered directly by the request, the transmission of a special response signal (paging response) requires the participation of the real base station by assigning a corresponding channel to the mobile station.
  • a connection setup signal English: Channel request
  • a special response signal for example a so-called paging response
  • the virtual base station assigns the received signal to the mobile station on the basis of identification information contained in the received signal. If the virtual base station receives several signals of the same type, it can recognize from the identification information whether it has received one of the signals from the mobile station. In an alternative embodiment, the virtual base station repeatedly sends further requests to send a signal to the mobile station and receives further signals from the mobile station. In addition to the signals of the mobile station, the virtual base station also receives signals from other mobile stations and allocates of 'the mobile station received signals based on a correlation with the calls to the mobile station.
  • the virtual base station can determine, by means of a correlation measurement between the transmission of the requests and the reception of signals, whether it has received signals triggered by the request from the mobile station. A correlation between the received signals and the requests only exists if the mobile station has received the requests and then has sent a corresponding signal.
  • This alternative embodiment of the invention makes it possible that no cooperation of a real base station, for example in the form of a channel assignment, is required for the transmission of a special response signal (paging response).
  • a particularly precise localization of the mobile station can advantageously be achieved in that the virtual base station determines the direction from which the signals received by the mobile station are received.
  • Such direction information ie a direction vector or a connecting line from the virtual base station to the mobile station, can be determined by means of a directional antenna. If at least two receivers, for example the virtual base station and a further receiver, each determine the direction from which they receive signals from the mobile station, the location of the mobile station can be as Intersection of the direction vectors or connecting lines determined by the receivers can be determined.
  • the virtual base station advantageously sends the request on a channel of the radio communication system.
  • the mobile station receives the request on a channel of the radio communication system known to it in a format customary for the radio communication system and thus does not recognize that the request comes from a virtual, non-network base station.
  • the mobile station can therefore be localized without noticing the localization.
  • the virtual base station transmits its requests synchronized to the processes in the radio communication system, either in the temporal system of a real base station - if the virtual base station is spatially close to the real base station - or in the local temporal system of the mobile station - if the virtual base station is physically close to the mobile station.
  • the transmission power of the virtual base station is sufficiently high to overlay corresponding requests from the real base station, which transmits on the same frequency, in the same channel and in the same time pattern, for the period of sending out the requests.
  • the virtual base station receives signals from the mobile station on a channel of the radio communication system.
  • the virtual base station can receive signals from the mobile station by listening to it by listening to channels of the radio communication system. These channels are known to the virtual base station, for example, by having previously received system information on a broadcast channel sent by a base station of the radio communication system.
  • An access channel is advantageously used as the channel for the signals sent by the mobile station.
  • a 'signaling s istskanal used for the call and / or the signals transmitted by the mobile station as a channel.
  • a signaling channel is, for example, a random access channel (R ⁇ CH: Random Access Channel) for the signals sent by the mobile station or a call channel (PCH: Paging Channel) for the requests of the virtual base station.
  • R ⁇ CH Random Access Channel
  • PCH Paging Channel
  • the virtual base station according to the invention has all the features necessary for carrying out the method according to the invention.
  • Fig. 1 is a flowchart of a localization of a mobile station
  • FIG. 2 shows a schematic illustration of a localization of a mobile station according to the invention.
  • a mobile station is referred to as a mobile station.
  • a mobile station is, for example, a mobile phone, a portable computer with a radio interface or any, portable or stationary device for the transmission of image and / or sound data, for fax, short message service SMS and email transmission and for Internet access. It is therefore a general transmitter and / or receiver unit of a radio communication system.
  • a virtual base station is to be understood as a station which, in relation to a radio communication system under consideration, is not part of the radio communication system, i. H. was not set up or operated by the operator of the radio communication system.
  • the functionality of a virtual base station corresponds at least partially to the functionality of a real, i.e. H. the base station belonging to the radio communication system.
  • a virtual base station can be a modification of the virtual base station described in DE 199 20 222 AI.
  • Radio communication systems are systems in which data is transmitted between stations via a radio interface.
  • the data transmission can be bidirectional as well as unidirectional.
  • Radio communication systems are in particular mobile radio systems, for example according to the GSM or UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) standard. Future mobile radio systems, for example of the fourth generation, are also to be understood as radio communication systems.
  • the invention is described below using the example of a mobile radio system based on the GSM standard, but without being restricted thereto.
  • a virtual base station VBS is shown schematically in FIG. 1, which, on a call channel of a radio communication system referred to as paging channel PCH, receives a request to send a signal, for example sends a so-called paging request to a mobile station MS.
  • the request OPEN is structured in the same way as requests sent by base stations of the radio communication system and is sent with a specific transmission power. In this exemplary embodiment, the transmission power is so great that all other similar signals are received at the location of the mobile station MS with such a low power that the mobile station MS can only evaluate the request ON from the virtual base station VBS.
  • the request OPEN - represented by the bracketing of the reference symbol ID - contains identification information ID of the mobile station MS on the basis of which the mobile station MS assigns the request OPEN to itself.
  • Identification information ID is e.g. B. an IMSI (International Mobile Subscriber Identity) or an IMEI (International Mobile Station Equipment Identity) of the mobile station MS.
  • the virtual base station VBS has a transmitting and receiving unit SE for sending requests and for receiving signals sent by the mobile station MS on the basis of the requests. Furthermore, the virtual base station has a control unit P for evaluating the signals received on the basis of the requests and for generating requests.
  • the mobile station MS receives on the paging channel PCH des
  • the request OPEN from the virtual base station VBS as a normal request ON a base station of the radio communication system.
  • the request AUF prompts the mobile station MS to contact a base station of the radio communication system, for example in order to answer a call intended for the mobile station MS.
  • the mobile station MS therefore triggers a connection setup signal RE on a random access channel R ⁇ CH (triggered by the request AUF) to a base station BS.
  • the base station BS is preferably that base station of the radio communication system with the greatest reception power at the location of the mobile station MS.
  • the base station BS receives the connection setup signal REQ and then assigns the channel MSC a channel SDCCH (for example the standalone dedicated control channel [SDCCH] according to GSM specification 05.02v8.10.0, chapter 3.3.4) by means of a corresponding assignment signal ZUW.
  • the mobile station MS sends a request response signal RES (paging response) required on the channel SDCCH to the base station BS due to the request UP.
  • the request response signal RES contains the same identification information ID - again represented by the bracketing of the reference symbol ID - that was already contained in the request OPEN.
  • the virtual base station VBS knows those channels, in particular signaling channels, on which the base station BS assigns channels to mobile stations and receives prompt response signals.
  • the virtual base station knows VBS these channels z. B. by receiving system information transmitted over a broadcast channel of the base station BS, for example the so-called BCCH (Broadcast Control Channel).
  • BCCH Broadcast Control Channel
  • the virtual base station VBS can determine the channel SDCCH used for the transmission of the request response signal RES by listening to the assignment signal ZUW.
  • the virtual base station VBS then hears the request response signal RES on the channel SDCCH and can clearly distinguish the request response signal RES based on the identification information ID contained therein from request response signals from other mobile stations, which are also received on this channel SDCCH or other channels.
  • connection setup signal REQ received by the virtual base station VBS
  • assignment signal ZUW the request response signal
  • FIG. 1 By bracketing the arrows of the connection setup signal REQ received by the virtual base station VBS, the assignment signal ZUW and the request response signal, it is shown in FIG. 1 that these signals are not transmitted to the virtual base station VBS in a dedicated manner but are monitored by the latter. These signals are intended for the mobile station MS or the base station BS.
  • the arrow for the assignment signal ZUW is only shown chronologically for reasons of clarity.
  • the virtual base station VBS can determine that the mobile station is within radio range of the base station BS and within radio range of the virtual base station VBS.
  • the location of the mobile station MS is in a radio cell ZBS belonging to the base station BS and can be determined even more precisely since the mobile station MS is also in the radio area ZVBS of the virtual base station VBS.
  • the location can thus be on the overlap area of the radio area ZVBS and the ZBS radio cell.
  • the location of the base station BS or the geographical location and extent of the radio cell ZBS of the base station BS are known to the virtual base station VBS.
  • the virtual base station VBS has data from the radio network planning of the operator of the radio communication system. If additional virtual base stations are used, an even more precise localization can take place, for example, by means of a triangulation, ie by means of the known distance of the mobile station MS from several virtual base stations.
  • a virtual base station can also have a directional antenna and thus determine the direction from which it receives the request response signal. Using two virtual base stations equipped with a directional antenna or two directional receivers which receive the signals from a mobile station, a more precise localization can be carried out by means of triangulation.
  • the virtual base station VBS sends a first request AUF1 to send a signal to the mobile station MS.
  • the request AUF1 is shown - by bracketing the reference symbol ID - contain identification information ID of the mobile station MS on the basis of which the mobile station MS assigns the request AUF1 to itself.
  • the mobile station MS then sends a first connection setup signal REQ1 on the random access channel R ⁇ CH to the base station BS.
  • the base station BS does not assign a channel this time on which the mobile station MS could send a request response signal.
  • the base station BS has no capacity to assign a channel to the mobile station MS or the base station BS recognizes that the first connection is not transmitted due to a request from the radio communication system and therefore refuses to assign a channel.
  • connection setup signal REQ1 a Identifyingsin 'formation ID is included.
  • the mobile station can then be localized as previously described for FIG. 1.
  • no identification information ID is contained in the first connection setup signal REQ1.
  • the virtual base station VBS sends a second and a third request AUF2, AUF3 to the mobile station MS, each of which contains the identification information ID of the mobile station MS is.
  • the mobile station MS accordingly sends a second and a third connection setup signal REQ2, REQ3 on the random access channel R CH.
  • the random access channel R ⁇ CH and thus also the three connection setup signals REQ1, REQ2, REQ3 are received by the virtual base station VBS in addition to the base station BS.
  • the virtual base station VBS also receives connection setup signals REQMS1, REQMS2 from two further mobile stations MSI, MS2 on the random access channel R ⁇ CH.
  • the other mobile stations MSI, MS2 do not send their connection setup signals REQMS1, REQMS2 on the basis of the requests AUF1, AUF2, AUF3 of the virtual base station VBS, but request for other reasons, for example on the basis of a connection request by the respective user of the others Mobile stations MSI, MS2, connect to the base station
  • connection setup signals REQ1, REQ2, REQ3 can each be assigned to a request AUF1, AUF2, AUF3, the mobile station MS is located in the radio cell ZBS of the base station BS and in the radio area ZVBS of the virtual base station VBS.
  • a more precise localization can in turn be carried out by means of a triangulation by several virtual base stations or by means of directional antennas.
  • the radio communication system is thus only minimally loaded, namely by the connection setup signals and / or the request response signals. This load is considerably lower than, for example, in the method described in DE 199 20 222 AI.
  • the mobile station MS After the mobile station MS has been located, the mobile station MS can be monitored using a virtual base station according to DE 199 20 222 AI using the method described there. Mobile stations, the identity of which, for example, their IMSI or IMEI, are already known, can thus be localized with the method according to the invention with a low network load and then intercepted.

Abstract

In einem Verfahren zur Lokalisierung einer mobilen Station (MS) eines Funkkommunikationssystems sendet eine virtuelle Basisstation (VBS) eine Aufforderung (AUF) zur Aussendung eines Signals an die mobile Station (MS) aus, empfängt ein Signal (RES) von der mobilen Station (MS) und führt die Lokalisierung anhand des empfangenen Signals (RES) durch.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Lokalisieren einer mobilen Station eines Funk- kommumkationssystems sowie virtuelle Basisstation
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lokalisierung einer mobilen Station eines Funkkommunikationssystems sowie eine virtuelle Basisstation zur Durchfuhrung der Lokalisierung.
Aus der DE 199 20 222 AI ist ein Verfahren bekannt, bei dem mittels einer virtuellen Basisstation Benutzer mobiler Stationen, beispielsweise von Mobiltelefonen, identifiziert und abgehört werden können. Eine derartige virtuelle Basisstation kann im öffentlichen Interesse beispielsweise von Polizei, Grenzschutz oder einem Nachrichtendienst verwendet werden.
Die in der DE 199 20 222 AI beschriebene virtuelle Basissta- tion sendet auf einem Rundsendekanal, beispielsweise auf einem Broadcast Control Channel (BCCH) gemäß GSM (Global System for Mobile Communications) -Spezifikation 05.02v8.10.0, Kapitel 3.3.2, einer Basisstation eines Funkkommunikationssystems Systeminformationen. Die Systeminformationen sind gegenüber Systeminformationen der Basisstation in einer Weise modifiziert, dass alle mobilen Stationen des Funkkommunikationssys- tems, die sich in Funkreichweite der virtuellen Basisstation befinden und den Rundsendekanal der virtuellen Basisstation als stärksten Rundsendekanal empfangen, in eine Funkzelle der virtuellen Basisstation wechseln und sich m diese Funkzelle einbuchen. Auch mobile Stationen, deren Identifizierung und Abhören nicht beabsichtigt ist, buchen sich daher bei Empfang der modifizierten Systeminformationen in die Funkzelle der virtuellen Basisstation ein. Der virtuellen Basisstation ist nicht bekannt, welche mobilen
Stationen ihre Systeminformationen empfangen können. Soll eine bestimmte mobile Station abgehört werden, wird die virtuelle Basisstation zunächst für einen unbekannten Zeitraum be- trieben, ohne die mobile Station abzuhören, bis sich die bestimmte mobile Station schließlich zufällig in ihrem Funkbereich befindet. Während des bis zu einem zufälligen Einbuchen der bestimmten mobilen Station verstreichenden Zeitraumes erfolgen daher unnötig viele Einbuchungen von anderen mobilen Stationen in die Funkzelle der virtuellen Basisstation. 'Wünschenswert wäre es daher das in der DE 199 20 222 AI beschriebenen Verfahren erst dann durchzuführen, wenn sich die bestimmte mobile Station im Funkbereich der virtuellen Basisstation befindet. Dadurch könnte eine geringere Anzahl an un- erwünschten Einbuchungen erreicht werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes Verfahren zur Lokalisierung einer mobilen Station eines Funkkommunikationssystems sowie eine entsprechende virtu- eile Basisstation zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, so dass eine Lokalisierung der mobilen Station mit einem geringen Signalisierungsaufkommen erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren und der virtuellen Ba- sisstation gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Lokalisierung einer mobilen Station eines Funkkommunikationssystems sendet eine virtuelle Basisstation eine Aufforderung zur Aus-sendung eines Signals, beispielsweise auf einem Rufkanal (engl.: paging Channel [PCH] ) einer realen Funkzelle eines Funkkommunikationssystems, an die mobile Station aus, empfängt ein Signal von der mobilen Station und führt die Lokalisierung anhand des empfangenen Signals durch. Die Erfindung ermöglicht es, mit der Aufforderung die zu lokalisierende mobile Station direkt anzusprechen, d. h. andere mobile Stationen, für die die Aufforderung nicht bestimmt ist, beantworten die Aufforderung nicht. Die Lokalisierung der mobilen Station kann anschließend anhand des aufgrund der Aufforderung ausgesendeten Sig- nals erfolgen. Empfängt die virtuelle Basisstation das von mobilen Station ausgesendete Signal, so bedeutet dies, dass die mobile Station die Aufforderung empfangen hat und sich sowohl in Funkreichweite der virtuellen Basisstation als auch innerhalb der realen Funkzelle des Funkkommunikationssystems befindet. Bei dem von der Mobilstation ausgesendeten Signal kann es sich um ein Verbindungsaufbausignal (engl.: Channel request) oder ein spezielles Antwortsignal handeln, beispielsweise ein so genanntes paging response, das die mobile Station an eine reale Basisstation des Funkkommunikationssys- tem sendet. Während ein Verbindungsaufbausignal unmittelbar durch die Aufforderung ausgelöst wird, erfordert das Aussenden eines speziellen Antwortsignals (paging response) eine Mitwirkung der realen Basisstation durch eine Zuweisung eines entsprechenden Kanals an die mobile Station.
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ordnet die virtuelle Basisstation anhand einer in dem' empfangenen Signal enthaltenen Identifizierungsinformation das empfangene Signal der mobilen Station zu. Empfängt die virtuelle Basisstation mehrere gleichartige Signale, so kann sie anhand der Identifizierungsinformation erkennen, ob sie eines der Signale von der mobilen Station empfangen hat. In einer alternativen Ausgestaltung sendet die virtuelle Basisstation wiederholt weitere Aufforderungen zur Aussendung eines Signals an die mobile Station aus und empfängt weitere Signale von der mobilen Station. Zusätzlich zu den Signalen der mobilen Station empfängt die virtuelle Basisstation auch Signale anderer mobiler Stationen und ordnet die von' der mobilen Station empfangenen Signale anhand einer Korrelation mit den Aufforderungen der mobilen Station zu. Auch ohne eine Identifizierungsinformation kann die virtuelle Basisstation mittels einer Korrelationsmessung zwischen der Aussendung der Aufforderungen und dem Empfang von Signalen feststellen, ob sie durch die Aufforderung ausgelöste Signale von der mobilen Station empfangen hat. Eine Korrelation zwischen den empfangenen Signalen und den Aufforderungen existiert nur dann, wenn die mobile Station die Aufforderungen empfangen und daraufhin jeweils ein entsprechendes Signal gesendet hat. Diese alternativen Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht, dass keinerlei Mitwirkung einer realen Basisstation beispielsweise in Form einer Kanalzuweisung für ein Aussenden eines speziel- len Antwortsignals (paging response) erforderlich ist.
Eine besonders genaue Lokalisierung der mobilen Station lässt sich vorteilhafter Weise dadurch erreichen, dass die virtuelle Basisstation bestimmt, aus welcher Richtung die von der mobilen Station empfangenen Signale empfangen werden. Eine derartige Richtungsinformation, d. h. einen Richtungsvektor bzw. eine Verbindungslinie von der virtuellen Basisstation zur mobilen Station, kann mittels einer Richtantenne bestimmt werden. Bestimmen wenigstens zwei Empfänger, beispielsweise die virtuelle Basisstation und ein weiterer Empfänger, jeweils die Richtung aus der sie von der mobilen Station Signale empfangen, so kann der Ort der mobilen Station als Schnittpunkt der von den Empfängern ermittelten Richtungsvektoren bzw. Verbindungslinien bestimmt werden.
Vorteilhafterweise sendet die virtuelle Basisstation die Auf- forderung auf einem Kanal des FunkkommunikationsSystems . Die mobile Station empfängt die Aufforderung auf einem ihr bekannten Kanal des Funkkommunikationssystems in einem für das Funkkommunikationssystem üblichen Format und erkennt somit nicht, dass die Aufforderung von einer netzfremden, virtuel- len Basisstation stammt. Die mobile Station kann daher lokalisiert werden, ohne die Lokalisierung zu bemerken. Die virtuelle Basisstation sendet ihre Aufforderungen synchronisiert zu den Abläufen im Funkkommunikationssystem aus, und zwar entweder im zeitlichen System einer realen Basisstation - wenn sich die virtuelle Basisstation räumlich nah bei der realen Basisstation befindet - oder im lokalen zeitlichen System der Mobilstation - wenn sich die virtuelle Basisstation räumlich nah bei der Mobilstation befindet. Die Sendeleistung der virtuellen Basisstation ist in diesen Fällen ausreichend hoch, um für den Zeitraum des Aussendens der Aufforderungen entsprechende Aufforderungen der realen Basisstation, die auf der gleichen Frequenz, im gleichen Kanal- und im gleichen Zeitraster sendet, zu überlagern.
Zweckmäßig ist es, wenn die virtuelle Basisstation Signale der mobilen Station auf einem Kanal des Funkkommunikations- systems empfängt. Die virtuelle Basisstation kann Signale der mobilen Station dadurch empfangen, d. h. abhören, dass sie Kanäle des Funkkommunikationssystem abhört. Diese Kanäle sind der virtuellen Basisstation beispielsweise dadurch bekannt, dass sie zuvor Systeminformationen auf einem von einer Basisstation des Funkkommunikationssystem ausgesendeten Rundsendekanal empfangen hat. Vorteilhafterweise wird für die von der mobilen Station gesendeten Signale als Kanal ein Zugriffskanal verwendet.
Vorteilhafterweise wird für die Aufforderung und/oder die von der mobilen Station gesendeten Signale als Kanal ein' Signali- sierungskanal verwendet. Ein Signalisierungskanal ist beispielsweise ein Zufallszugriffskanal (RÄCH: Random Access Channel) für die von der mobilen Station gesendeten Signale oder ein Rufkanal (PCH: Paging Channel) für die Aufforderungen der virtuellen Basisstation.
Die erfindungsgemäße virtuelle Basisstation weist alle zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahren notwendigen Merkmale auf.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm einer erfindungsgemäßen Lokalisierung einer mobilen Station und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erfin- dungsgemäßen Lokalisierung einer mobilen Station.
Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Gegenstände .
Im nachfolgenden wird eine mobile Station als Mobilstation bezeichnet. Eine Mobilstation ist beispielsweise ein Mobiltelefon, ein tragbarer Computer mit einer Funkschnittstelle o- der eine beliebige, ortsbewegliche oder auch ortsfeste Vorrichtung zur Übertragung von Bild- und/oder Tondaten, zum Fax-, Short Message Service SMS- und Email-Versand und zum Internet-Zugang. Es handelt sich mithin um eine allgemeine Sende- und/oder Empfangseinheit eines Funkkommunikationssystems .
Unter einer virtuellen Basisstation ist eine Station zu verstehen, die, in Bezug auf ein betrachtetes Funkkommunikati- onssystem, nicht Bestandteil des Funkkommunikationssystems ist, d. h. nicht von dem Betreiber des Funkkommunikationssys- tems aufgestellt wurde bzw. betrieben wird. Die Funktionsweise einer virtuellen Basisstation entspricht zumindest teilweise der Funktionsweise einer realen, d. h. dem Funkkommuni- kationssystem zugehörigen Basisstation. Insbesondere kann es sich bei einer virtuellen Basisstation um eine Modifikation der in der DE 199 20 222 AI beschriebenen virtuellen Basisstation handeln.
Die Erfindung kann vorteilhaft in beliebigen Funkkommunikationssystemen verwendet werden. Unter Funkkommunikationssystemen sind Systeme zu verstehen, in denen eine Datenübertragung zwischen Stationen über eine Funkschnittstelle erfolgt. Die Datenübertragung kann sowohl bidirektional als auch unidirek- tional erfolgen. Funkkommunikationssysteme sind insbesondere Mobilfunksysteme beispielsweise nach dem GSM- oder dem UMTS- (Universal Mobile Telecommunications System) Standard. Auch zukünftige Mobilfunksysteme beispielsweise der vierten Generation sollen unter Funkkommunikationssystemen verstanden werden. Im folgenden wird die Erfindung am Beispiel eines Mobilfunksystems nach dem GSM-Standard beschrieben, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
In einem ersten Ausführungsbeispiel, dessen zeitlicher Ablauf von oben nach unten zu lesen ist, ist in Figur 1 schematisch eine virtuelle Basisstation VBS dargestellt, die auf einem als Paging-Kanal PCH bezeichneten Rufkanal eines Funkkommuni- kationssystems eine Aufforderung AUF zur Aussendung eines Signals, beispielsweise ein so genanntes paging request, an eine Mobilstation MS sendet. Die Aufforderung AUF ist in gleicher Weise aufgebaut wie Aufforderungen, die von Basisstationen des Funkkommunikationssystems gesendet werden und wird mit einer bestimmten Sendeleistung gesendet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Sendeleistung so groß, dass am Ort der Mobilstation MS alle anderen gleichartigen Signale mit einer so kleinen Leistung empfangen werden, dass die Mobilstation MS nur die Aufforderung AUF der virtuellen Basisstation VBS auswerten kann. In der Aufforderung AUF ist - dargestellt durch das Einklammern des Bezugszeichens ID - eine Identifizierungsinformation ID der Mobilstation MS enthalten anhand derer die Mobilstation MS die Aufforderung AUF sich selbst zuordnet. Eine Identifizierungsinformation ID ist z. B. eine IMSI (International Mobile Subscriber Identity) oder eine IMEI (International Mobile Station Equipment Identity) der Mobilstation MS. Die virtuelle Basisstation VBS weist eine Sende- und Empfangseinheit SE zum Senden von Aufforderungen und zum Empfang von aufgrund der Aufforderungen gesendeter Signale der Mobilstation MS auf. Weiterhin besitzt die virtuelle Basisstation eine Steuereinheit P zur Auswertung der aufgrund der Aufforderungen empfangenen Signale sowie zur Erzeugung von Aufforderungen auf. Die Mobilstation MS empfängt auf dem Paging-Kanal PCH des
Funkkommunikationssystems die Aufforderung AUF von der virtuellen Basisstation VBS als eine normale Aufforderung AUF einer Basisstation des Funkkommunikationssystems. Die Aufforde- rung AUF fordert die Mobilstation MS auf, mit einer Basisstation des Funkkommunikationssystems Kontakt aufzunehmen, beispielsweise um einen für die Mobilstation MS bestimmten Anruf entgegenzunehmen. Die Mobilstation MS sendet daher ausgelöst durch die Aufforderung AUF ein Verbindungsaufbausignal RE (engl.: Channel request) auf einem Zufallszugriffskanal RÄCH (engl.: Random Access Channel) an eine Basisstation BS . Vorzugsweise ist die Basisstation BS diejenige Basisstation des Funkkommunikationssystems mit der größten Empfangsleistung am Ort der Mobilstation MS.
Die Basisstation BS empfängt das Verbindungsaufbausignal REQ und weist der Mobilstation MS daraufhin einen Kanal SDCCH (beispielsweise den standalone dedicated control Channel [SDCCH] gemäß GSM-Spezifikation 05.02v8.10.0, Kapitel 3.3.4) mittels eines entsprechenden Zuweisungssignals ZUW zu. In diesem Ausführungsbeispiel sendet die Mobilstation MS nach der Kanalzuweisung ein aufgrund der Aufforderung AUF erforderliches Aufforderungsantwortsignal RES (engl.: paging response) auf dem Kanal SDCCH an die Basisstation BS. In dem Aufforderungsantwortsignal RES ist - wiederum dargestellt durch das Einklammern des Bezugszeichens ID - dieselbe Identifizierungsinformation ID enthalten, die bereits in der Aufforderung AUF enthalten war. Der virtuellen Basisstation VBS sind diejenigen Kanäle, insbesondere Signalisierungskanäle, auf denen die Basisstation BS Mobilstationen Kanäle zuweist und Aufforderungsantwortsignale empfängt, bekannt. Die virtuelle Basisstation VBS kennt diese Kanäle z. B. durch den Empfang von über einen Rundsendekanal der Basisstation BS, beispielsweise den sogenannten BCCH (Broadcast Control Channel) , übertragenen Systeminformationen. Insbesondere kann die virtuelle Basisstation VBS den für die Übertragung des Aufforderungsantwortsignals RES verwendeten Kanal SDCCH durch Abhören des Zuweisungssighals ZUW ermitteln. Anschließend hört die virtuelle Basisstation VBS auf dem Kanal SDCCH das Aufforderungsantwortsignal RES und kann das Aufforderungsantwortsignal RES aufgrund der darin enthaltenen Identifizierungsinformation ID eindeutig von Aufforderungsantwortsignalen anderer Mobilstationen, die ebenfalls auf diesem Kanal SDCCH oder anderen Kanälen empfangen werden, unterscheiden. Durch das Einklammern der Pfeile des von der virtuellen Basisstation VBS empfangenen Verbindungs- aufbausignals REQ, des Zuweisungssignals ZUW und des Aufforderungsantwortsignals ist in Figur 1 dargestellt, dass diese Signale nicht dediziert an die virtuelle Basisstation VBS ü- bertragen sondern von dieser abgehört werden. Bestimmt sind diese Signale für die Mobilstation MS bzw. die Basisstation BS . Der Pfeil für das Zuweisungssignal ZUW ist nur aus Gründen der Übersichtlichkeit zeitlich getrennt dargestellt.
Anhand des empfangenen Aufforderungsantwortsignals RES und dessen Zuordnung zu der Mobilstation MS durch die enthaltene Identifizierungsinformation ID kann die virtuelle Basisstation VBS bestimmen, dass sich die Mobilstation in Funkreichweite der Basisstation BS und in Funkreichweite der virtuellen Basisstation VBS befindet. Insbesondere liegt der Aufenthaltsort der Mobilstation MS in einer der Basisstation BS zu- gehörigen Funkzelle ZBS und kann sogar noch genauer bestimmt werden, da sich die Mobilstation MS auch im Funkbereich ZVBS der virtuellen Basisstation VBS befindet. Der Aufenthaltsort kann somit auf den Überlappungsbereich des Funkbereichs ZVBS und der Funkzelle ZBS eingegrenzt werden. Der Ort der Basisstation BS bzw. die geografische Lage und Ausdehnung der Funkzelle ZBS der Basisstation BS sind der virtuellen Basisstation VBS bekannt. Beispielsweise verfügt die virtuelle Ba- sisstation VBS über Daten aus der Funknetzplanung des Betreibers des Funkkommunikationssystems. Werden weitere virtuelle Basisstationen verwendet, kann eine noch genauere Lokalisierung beispielsweise mittels einer Triangulation erfolgen, d. h. mittels des bekannten Abstandes der Mobilstation MS zu mehreren virtuellen Basisstationen. Alternativ kann eine virtuelle Basisstation auch über eine Richtantenne verfügen und so die Richtung bestimmen aus der sie das Aufforderungsantwortsignal empfängt. Mittels zweier mit einer Richtantenne ausgestatteter virtueller Basisstationen oder zweier Richt- empfänger, die die Signale einer Mobilstation empfangen, kann wiederum eine genauere Lokalisierung mittels Triangulation erfolgen.
In einem in Figur 2 schematisch dargestellten zweiten Ausfüh- rungsbeispiel sendet die virtuelle Basisstation VBS eine erste Aufforderung AUF1 zur Aussendung eines Signals an die Mobilstation MS. In der Aufforderung AUF1 ist - dargestellt • durch das Einklammern des Bezugszeichens ID - eine Identifizierungsinformation ID der Mobilstation MS enthalten anhand derer die Mobilstation MS die Aufforderung AUF1 sich selbst zuordnet. Die Mobilstation MS sendet daraufhin ein erstes Verbindungsaufbausignal REQ1 auf dem Zufallszugriffskanal RÄCH an die Basisstation BS . Anders als im ersten Ausführungsbeispiel weist die Basisstation BS diesmal keinen Kanal zu, auf dem die Mobilstation MS ein Aufforderungsantwortsignal senden könnte. Beispielsweise hat die Basisstation BS keine Kapazität, um der Mobilstation MS einen Kanal zuzuweisen oder die Basisstation BS erkennt, dass das erste Verbin- dungsaufbausignal REQ1 nicht, aufgrund einer Aufforderung durch das Funkkommunikationssystem gesendet wurde und verweigert daher eine Kanalzuweisung.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist in dem Verbindungsaufbausignal REQ1 eine Identifizierungsin'formation ID enthalten. Die Lokalisierung der Mobilstation kann dann so erfolgen wie dies zuvor zu Figur 1 beschrieben wurde.
Im zweiten Ausführungsbeispiel von Figur 2 ist keine Identifizierungsinformation ID im ersten Verbindungsaufbausignal REQ1 enthalten. Um dennoch die Mobilstation MS lokalisieren zu können, d. h. feststellen zu können, ob sich die Mobilstation in Funkreichweite der virtuellen Basisstation VBS bzw. der Basisstation BS befindet, sendet die virtuelle Basisstation VBS eine zweite und eine dritte Aufforderung AUF2, AUF3 an die Mobilstation MS, in denen jeweils die Identifizierungsinformation ID der Mobilstation MS enthalten ist. Die Mobilstation MS sendet entsprechend auf dem Zufallszugriffs- kanal R CH ein zweites und ein drittes Verbindungsaufbausignal REQ2, REQ3.
Der Zufallszugriffskanal RÄCH und somit auch die drei Verbindungsaufbausignale REQ1, REQ2, REQ3 werden außer von der Ba- sisstation BS auch von der virtuellen Basisstation VBS empfangen. Allerdings empfängt die virtuelle Basisstation VBS auch Verbindungsaufbausignale REQMSl, REQMS2 von zwei weiteren Mobilstationen MSI, MS2 auf dem Zufallszugriffskanal RÄCH. Die weiteren Mobilstationen MSI, MS2 senden ihre Ver- bindungsaufbausignale REQMSl, REQMS2 nicht aufgrund der Aufforderungen AUF1, AUF2, AUF3 der virtuellen Basisstation VBS sondern fordern aus anderen Gründen, beispielsweise aufgrund eines Verbindungswunsches der jeweiligen Nutzer der weiteren Mobilstationen MSI, MS2, eine Verbindung mit der Basisstation
BS an. Die virtuelle Basisstation VBS kann anhand der empfangenen Verbindungsaufbausignale nicht direkt erkennen, ob eines oder mehrere der Verbindungsaufbausignale von der Mobil- Station MS gesendet wurden. Mittels der Steuereinheit P ermittelt die virtuelle Basisstation VBS daher, ob Verbindungsaufbausignale zeitlich korreliert mit den von ihr gesendeten Aufforderungen AUF1, AUF2, AUF3 empfangen werden. Liegt wie in diesem Ausführungsbeispiel eine zeitliche Korrelation vor, d. h. können Verbindungsaufbausignale REQ1, REQ2, REQ3 jeweils einer Aufforderung AUF1, AUF2, AUF3 zugeordnet werden, so befindet sich die Mobilstation MS in der Funkzelle ZBS der Basisstation BS und im Funkbereich ZVBS der virtuellen Basisstation VBS. Eine genauere Lokalisierung kann wiederum mit- tels einer Triangulation durch mehrere virtuelle Basisstationen erfolgen oder mittels Richtantennen erfolgen.
Da die Lokalisierung der Mobilstation MS mittels einer direkten, d. h. ausschließlich an die Mobilstation MS adressierten Aufforderung erfolgt, beachten andere Mobilstationen die Aufforderung der virtuelle Basisstation nicht. Das Funkkommunikationssystem wird somit nur minimal, nämlich durch die Verbindungsaufbausignale und/oder die Aufforderungsantwortsignale belastet. Diese Belastung ist erheblich geringer als bei- spielsweise bei dem in der DE 199 20 222 AI beschriebenen Verfahren.
Nach einer Lokalisierung der Mobilstation MS kann die Mobilstation MS bei Verwendung einer virtuellen Basisstation gemäß der DE 199 20 222 AI mittels dem dort beschriebenen Verfahren abgehört werden. Mobilstationen, deren Identität, beispielsweise ihre IMSI o- der IMEI, bereits bekannt ist, lassen sich somit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer geringen Netzbelastung lokalisieren und anschließend abhören.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Lokalisieren einer mobilen Station (MS) eines Funkkommunikationssystems, bei dem eine virtuelle Basisstation (VBS) eine Aufforderung (AUF; AUFl) zur Aussendung eines Signals an die mobile Station (MS) aussendet, ein Signal (RES; REQ1) von der mobilen Station (MS) empfängt und die Lokalisierung anhand des empfangenen Signals (RES; REQ1) durchführt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die virtuelle Basisstation (VBS) anhand einer in dem empfangenen Signal (RES) enthaltenen Identifizierungsinformation (ID) eine Zuordnung des empfangenen Signals (RES) zu der mo- bilen Station (MS) durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die virtuelle Basissta- tion (VBS)
- wiederholt weitere Aufforderungen (AUF2, AUF3) zur Aussen- düng eines Signals (REQ2, REQ3) an die mobile Station (MS) aussendet und weitere Signale (REQ2, REQ3) von der mobilen Station (MS) empfängt, zusätzlich zu den Signalen (REQ1, REQ2, REQ3) der mobilen Station (MS) auch Signale (REQMSl, REQMS2) anderer mobiler Stationen (MSI, MS2) empfängt,
- und die von der mobilen Station (MS) empfangenen Signale (REQ1, REQ2, REQ3) anhand einer Korrelation mit den Aufforderungen (AUFl, AUF2, AUF3) der mobilen Station (MS) zuordnet.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die virtuelle Basisstation ,(VBS) bestimmt, aus welcher Richtung die von der mobilen Station (MS) empfangenen Signale empfangen werden.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die virtuelle Basisstation (VBS) die Aufforderung (AUF; AUFl, AUF2, AUF3) auf einem Kanal (PCH) des Funkkommunikationssystems sendet.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die virtuelle Basisstation (VBS) Signale (REQ, RES; REQ1, REQ2, REQ3) der mobilen Station (MS) auf einem Kanal (RÄCH, SDCCH) des Funkkommunikationssystems empfängt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem als Kanal ein Zugriffskanal (RÄCH) verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem als Kanal ein Signalisierungskanal (PCH, RÄCH, SDCCH) verwen- det wird.
9. Virtuelle Basisstation (VBS)
- mit Mitteln (SE) zum Aussenden einer Aufforderung (AUF; AUFl, AUF2, AUF3) zur Aussendung eines Signals an eine mo- bile Station (MS) eines Funkkommunikationssystems,
- mit Mitteln (SE) zum Empfangen eines Signals (RES; REQ1, REQ2, REQ3) von der mobilen Station (MS), - und mit Mitteln (P) zum Lokalisieren der mobilen Station (MS) anhand des empfangenen Signals (RES; REQ1, REQ2, REQ3) .
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