DE10222140A1

DE10222140A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Positionsbestimmung in einem Mobilfunksystem

Info

Publication number: DE10222140A1
Application number: DE2002122140
Authority: DE
Inventors: Siegfried Baer; Rainer Eckert
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2003-11-27
Also published as: WO2003098953A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung in einem Mobilfunksystem, welches die Verfahrensschritte erstes Bestimmen einer Position einer ersten (MS1), zweiten (MS2) und dritten (MS3) Mobilstation, und Senden eines Signals von der ersten Mobilstation (MS1) an die zweite (MS2) und dritte (MS3) Mobilstation aufweist. Auf Basis der Bestimmung der Abstände jeweils zwischen der ersten Mobilstation (MS1) und der zweiten (MS2) und dritten (MS3) Mobilstation erfolgt eine zweite Positionsbestimmung der ersten Mobilstation (MS1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung und ein Positionsbestimmungssystem.

Derartige Verfahren und Systeme finden unter anderem in Mobilfunksystemen der dritten Generation Anwendung.

Zur Positionsbestimmungssystem existieren unterschiedliche Verfahren. Ein bekanntes System zur Positionsbestimmung ist GPS (Global Positioning System), bei dem über Laufzeitmessungen zu Satelliten die Position des Empfangsgeräts bestimmt wird. In einem Mobilfunk-Endgerät bedeutet der Einbau eines GPS-Empfängers jedoch sowohl höhere Kosten, größeres Volumen als auch Reduktion der Akku-Betriebsdauer.

Im weltweit etablierten Mobilfunksystem GSM (Global System for Mobile Communication) kann durch ein nicht im GSM- Standard festgelegtes Verfahren ebenfalls eine Positionsbestimmung eines Mobilfunk-Endgeräts durchgeführt werden. Im Wesentlichen basiert dieses Verfahren auf Zeitdifferenzmessungen von Signalen unterschiedlicher Basisstationen, die bei einem durch die Positionsanfrage initiierten Handover, d. h. einer Weitergabe eines laufenden Telefonats von einer Zelle in eine andere, ermittelt werden. Ein Handover muss dabei aber nicht zwingend stattfinden.

Um eine Positionsbestimmung eines Mobilfunkgeräts innerhalb des Mobilfunkstandards der dritten Generation UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) durchführen zu können, sind mehrere Methoden (Location Service - LCS) in der technischen Spezifikation TS 25.305 V3.1.0 des 3rd Generation Partnership Project (3GPP) spezifiziert. Dazu gehören u. A. die sogenannte Cell ID Based-Methode, bei der als Aufenthaltsort eines Mobilfunkgeräts nur die von einer Basisstation versorgte Funkzelle angegeben werden kann. Die von einem Netzwerk unterstützten GPS-Methode (Network Assisted GPS) ermöglicht die bereits erwähnte Positionsbestimmung mit Hilfe eines GPS- Empfängers, wobei dazu ein entsprechender GPS-Empfänger in dem Mobilfunkgerät integriert werden muss. Bei dem GPS- Empfänger muss es sich nicht zwingend um ein Komplettes GPS- Modul handeln.

Als weiteres Verfahren ist die sogenannte OTDOA-IPDL-Methode (Observed Time Difference of Arrival - Idle Period Downlink) spezifiziert. Diese Methode verwendet zur Positionsbestimmung Messungen, die auf Signale erfolgen, welche bei UMTS vorhanden sind, d. h. integraler Bestandteil der UMTS-Spezifikation sind. Prinzipiell misst ein Mobilfunk-Endgerät die Zeitdifferenz von Signalen, welche von unterschiedlichen Basisstationen ausgesendet wurden. Aus diesen Zeitdifferenzen und den bekannten Positionen der Basisstationen kann anschließend die Position des Mobilfunkgeräts berechnet werden. Details zur Berechnung der Position sind in der DE 100 31 178 A1 beschrieben. Solche Messungen setzen voraus, dass ein Mobilfunkgerät die Signale benachbarter Basisstationen empfangen kann. Dies wird jedoch umso schwerer, je näher sich das Mobilfunkgerät an der Basisstation der eigenen Zelle befindet, da die Signale der eigenen Basisstation die der anderen Basisstationen immer stärker überlagern. Um dieses Problem zu lösen, ist es bekannt, in bestimmten Abständen sämtliche Übertragungen der eigenen Basisstation kurzzeitig auszuschalten (IPDL- Verfahren), um die Messungen durchführen zu können.

Bei der OTDOA-Methode ist jedoch nachteilig, dass die Genauigkeit der Positionsbestimmung unzureichend sein kann, oder dass keine Positionsbestimmung möglich ist. Da eine Implementierung der OTDOA- oder der netzwerkunterstützten GPS-Methode gemäß dem UMTS-Standard nicht vorgeschrieben ist, bleibt im Notfall für eine Positionsbestimmung nur die Ermittlung der Aufenthaltszelle des Nutzers.

Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Positionsbestimmung und ein Positionsbestimmungssystem bereitzustellen, welche eine verbesserte Positionsbestimmung gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Positionsbestimmung und ein Positionsbestimmungssystem gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positionsbestimmung in einem Mobilfunksystem. Das Verfahren weist die Verfahrensschritte

- erstes Bestimmen einer Position einer ersten, zweiten und dritten Mobilstation und
- Senden eines Signals von der ersten Mobilstation an die zweite und dritte Mobilstation

auf. Auf Basis der Bestimmung der Abstände jeweils zwischen der ersten Mobilstation und der zweiten und dritten Mobilstation erfolgt anschließend eine zweite Positionsbestimmung der ersten Mobilstation.

Bei dem Mobilfunksystem kann es sich grundsätzlich um jede Art von Mobilfunksystemen handeln. Bevorzugt wird die vorliegende Erfindung in einem UMTS-Mobilfunksystem eingesetzt, kann aber auch in anderen Mobilfunksystemen Anwendung finden. Bei den Mobilstationen handelt es sich bevorzugt um mobile Endgeräte, welche den Mobilfunkstandard des Mobilfunksystems unterstützen.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden alle Mobilstationen bestimmt, die sich in einem Radius um die erste Mobilstation befinden. Dabei wird überprüft, welche umliegenden Mobilstationen für eine Positionsbestimmung der ersten Mobilstation zur Verfügung stehen.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden die Abstände durch Messung von Laufzeitdifferenzen unter Berücksichtigung eines synchronisierten Signals von der Basisstation bestimmt. Bei der Übertragung von Daten wird im Mobilfunk zwischen zwei Übertragungsrichtungen unterschieden. Die Datenübertragung von der im Allgemeinen ortsfesten Basisstation zu den mobilen Endgeräten wird als Übertragung in sogenannter Downlink-Richtung bezeichnet. Bei der Datenübertragung in der Gegenrichtung von einem Endgerät zu der Basisstation spricht man von Übertragung in Uplink-Richtung. Bei UMTS- Mobilfunksystemen sind für die Übertragung über die Luftschnittstelle zwei Modi vorgesehen: Beim FDD (Frequency Division Duplex)-Modus erfolgt die Übertragung in Up- und Downlink auf unterschiedlichen Frequenzen. Beim TDD (Time Division Duplex)-Modus wird nur eine Trägerfrequenz verwendet, wobei durch Zuweisung von Zeitschlitzen eine Trennung der Up- und Downlink-Richtung erfolgt. Die Teilnehmer werden bei beiden Modi durch Aufprägung orthogonaler Codes auf die Informationsdaten getrennt. Dieses Mehrfach-Zugriffsverfahren ist unter dem Begriff CDMA (Code Division Multiple Access) bekannt.

Als Messsignale eignen sich nur Signale, die mit einer konstanten und hohen Sendeleistung abgestrahlt werden, d. h. im Normalfall keiner Leistungsregelung unterliegen. Unter einer Leistungsregelung im Mobilfunk wird im Allgemeinen verstanden, dass die Sendeleistung so gering wie möglich gehalten wird, um Störungen anderer Kanäle zu reduzieren. Darüber hinaus muss sichergestellt werden, dass die Verbindung eine Mindestqualität erfüllt. Für eine erste Näherung kann dabei festgestellt werden, dass die Sendeleistung mit dem Abstand des Mobilfunkgeräts von der Basisstation zunimmt. Entsprechend erhöht sich die Detektionswahrscheinlichkeit in den Nachbarzellen. Besonders im TDD-Modus eignen sich die sogenannten Beacon-Kanäle für die Messung von Laufzeitdifferenzen, da diese mit einer konstanten und hohen Sendeleistung abgestrahlt werden. Bei den Beacon-Kanälen handelt es sich um physikalische Kanäle, welche an bestimmten Stellen, wie z. B. Zeitschlitz oder Code, bestimmte physikalische Charakteristika aufweisen. Beacon-Kanäle werden mit einer Referenzleistung gesendet.

Als synchronisiertes Signal wird bevorzugt der P-CCPCH (Primary Common Control Physical Channel)-Kanal verwendet. Bei dem synchronisierten Signal handelt es sich um einen Referenzwert, welcher eine Synchronisierung ermöglicht. Der P- CCPCH-Kanal weist im TDD-Modus die besten Eigenschaften für die ortsabhängigen Dienstleistungen LCS auf und ist auch ein Beacon-Kanal.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung erfolgt die zweite Positionsbestimmung der ersten Mobilstation über die beiden Schnittpunkte zweier Kreise mit den Radien der bestimmten Abstände um die zweite bzw. die dritte Mobilstation, wobei eine Auswahl der beiden Schnittpunkte anhand der ersten Bestimmung erfolgt. Die beiden Kreise um die benachbarten Mobilstationen schneiden sich in zwei Punkten. Somit ergeben sich zwei Positionen, an denen sich die erste Mobilstation befinden kann. Durch die erste, ungenauere Positionsbestimmung kann ermittelt werden, an welchem der zwei Schnittpunkte sich die erste Mobilstation tatsächlich befindet.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich zu dem Signal ein Positionssignal von der ersten Mobilstation und/oder von einer umliegenden Mobilstation ausgesendet. Mit Hilfe dieses Positionssignals können die Abstände zwischen den umliegenden Mobilstationen und der ersten Mobilstation bestimmt werden. Es ist aber auch möglich, dass das Positionssignal nicht von der ersten Mobilstation, sondern von den umliegenden Mobilstationen zur Positionsbestimmung ausgesendet wird.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die zweite Mobilstation einen GPS-Empfänger auf, und nimmt eine Positionsbestimmung mit Hilfe dieses GPS-Empfängers vor. Eine entsprechende Positionsbestimmung hat den Vorteil, dass schon die erste Positionsbestimmung der zweiten Mobilstation sehr genau ist, und sich die Ungenauigkeiten der Ortsbestimmung der ersten Mobilstation entsprechend verringern.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung werden die Abstände von mehr als zwei Mobilstationen zu der ersten Mobilstation bestimmt. Eine entsprechende Erhöhung der Messungen erhöht die Genauigkeit der Positionsbestimmung der ersten Mobilstation.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Signal der vorliegenden Erfindung um einen Notruf. Bei Notrufen kann die Genauigkeit der Positionsangaben erheblich erhöht werden, was zu einer signifikanten Verkürzung der Zeiten bis zum Eintreffen von Rettungskräften führt. Liefern Verfahren wie GPS oder OTDA bei UMTS, z. B. durch vorhandene Topographien im Großstadtbereich, keine Positionsangaben oder nur mit unzureichender Genauigkeit, so ist die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft bei Notrufen anwendbar. Darüber hinaus müssen sämtliche in den Vereinigten Staaten von Amerika zugelassene Funk-Kommunikationssysteme eine Ortsbestimmung bei einem Notruf ermöglichen, wobei die Anforderungen an die Genauigkeit ständig verschärft werden.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch ein Positionsbestimmungssystem mit Mitteln zum ersten Bestimmen einer Position einer ersten, zweiten und dritten Mobilstation und Mitteln zum Senden eines Signals von der ersten Mobilstation an die zweite und dritte Mobilstation gelöst. Auf Basis der Bestimmung der Abstände jeweils zwischen der ersten Mobilstation und der zweiten und dritten Mobilstation erfolgt eine zweite Positionsbestimmung der ersten Mobilstation.

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine Mobilstation, insbesondere ein Mobilfunk-Endgerät, zur Verwendung bei einem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Positionsbestimmungssystem.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dort dargestellten Merkmale und auch die bereits oben beschriebenen Merkmale können nicht nur in den genannten Kombinationen, sondern auch einzeln oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Obwohl sich die Ausführungsbeispiel auf Notruf-Signale beziehen, so ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein Notrufsystem beschränkt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Verteilung von Zeitschlitzen in einem Zeitrahmen von 10 ms in einem Mobilfunksystem nach dem UMTS-TDD-Standard;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eine Mobilfunkzelle mit einer Basisstation und mehreren Mobilfunkstationen;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, welches die Bestimmung der Laufzeitdifferenz darstellt;

Fig. 4 eine schematische Darstellung dreier Mobilstationen; und

Fig. 5 eine schematische Darstellung mehrere Zellen eines Mobilfunksystems.

Fig. 1 zeigt eine Verteilung von 15 Zeitschlitzen (TS#0 bis TS#14) über einen Zeitrahmen von 10 ms in einem Mobilfunksystem gemäß dem UMTS-TDD-Standard. Wie in der Fig. 1 durch einen Pfeil nach unten schematisch dargestellt ist, sind die ersten 11 Zeitschlitze (TS#0 bis TS#10) für die Übertragung in Downlink-Richtung, und die letzten vier Zeitschlitze (TS#11 bis TS#14) für die Uplink-Übertragung, wie dargestellt durch den Pfeil nach oben, reserviert. Diese Konfiguration wiederholt sich in dem Ausführungsbeispiel in jedem der zeitlich aufeinanderfolgenden Rahmen.

Fig. 2 zeigt beispielhaft eine Verteilung von mehreren Mobilstationen MS1, MS2, MS3, MS10, MS11 und MS12 in einer Zelle, in deren Mitte sich eine Basisstation BS befindet. Die Zelle ist Bestandteil eines kompletten Mobilfunknetzes, welches entsprechend dem UMTS-TDD-Modus arbeitet. Dies bedeutet, dass die dargestellte Zelle von weiteren UMTS-TDD-Zellen umgeben ist, wie dies beispielsweise in Fig. 5 dargestellt ist.

Die Mobilstationen MS1, MS2, MS3, MS10, MS11 und MS12 bestimmen, z. B. für Navigationsanwendungen, in regelmäßigen Abständen mit Hilfe der OTDOA-Methode ihre jeweilige Position. Zu einem bestimmten Zeitpunkt sendet die Mobilstation MS1 ein Notrufsignal aus und gleichzeitig erfolgt eine erneute Bestimmung der Position von MS1, welche ebenfalls an die Basisstation BS gesendet wird. Die tatsächliche Berechnung der Position erfolgt im Netzwerk des Mobilfunksystems (nicht dargestellt). Somit übertragen die Mobilstationen nur die gemessenen Zeitdifferenzen der Signale, die von unterschiedlichen Basisstationen gesendet werden.

Durch die Bestimmung, beispielsweise durch die OTDA-Methode, ist der ungefähre Aufenthaltsort aller Mobilstationen im Netzwerk bekannt. Anschließend bestimmt das Netzwerk die Mobilstationen, welche sich in einem bestimmten Radius r um MS1 befinden. In dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich um die Mobilstationen MS2 und MS3. Durch Signalisierung des Netzwerks wird die Mobilstation MS1 nun angewiesen, beispielsweise im Zeitschlitz TS#10 des nächsten Rahmens ein bestimmtes Notruf-Positions-Signal zu senden. Bei dem Notruf-Positions-Signal, welches die Mobilstation MS1 zum Zweck der zusätzlichen Positionsbestimmung aussendet, kann es sich entweder um einen sogenannten Random-Access-Burst, d. h. einen Direktzugriff, oder eine beliebige Sequenz mit Eigenschaften, die eine einfache und sichere Detektion ermöglichen, von der Dauer eines Zeitschlitzes, handeln. Der Zeitschlitz für das Notruf-Positions-Signal ist während des normalen Betriebs für Übertragungen in Downlink-Richtung vorgesehen. Während eines Notrufs wird die auslösende Mobilstation angewiesen, in diesem Notruf-Zeitschlitz zu senden. Um Interferenzen zu vermeiden, stellt die Basisstation BS in diesem Notruf-Zeitschlitz sämtliche Übertragungen ein. Ebenfalls über Signalisierung des Netzwerks werden die Mobilstationen MS2 und MS3 angewiesen, das von der Mobilstation MS1 ausgesendete Signale zu detektieren und die Ankunftszeit Δt1 bzw. Δt3 relativ zu ihrer eigenen, individuellen Zeitangabe an die Basisstation BS zurückzumelden.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, beträgt der Abstand der Mobilstationen MS1, MS2 und MS3 zur Basisstation r1, r2 und r3. Ein Signal, welches von der Basisstation BS ausgesendet wird, benötigt folglich die Zeitintervalle t1, t2 und t3 zum Erreichen der Mobilstationen. In erster Näherung besteht zwischen t und r folgender Zusammenhang:

r = c.t (1)

Dabei ist c die Lichtgeschwindigkeit. Die Zeiten t1, t2 und t3 sind im Mobilfunksystem bekannt. Bedingt durch die Zeitschlitzstruktur und die Code-Eigenschaften müssen die von unterschiedlichen Mobilstationen in gleichen Zeitschlitzen gesendeten Daten gleichzeitig bei der Basisstation BS ankommen. Um dies zu erreichen, müssen die Mobilstationen, welche im gleichen Zeitschlitz im Uplink übertragen, zu unterschiedlichen Zeitpunkten mit der Übertragung beginnen, da mit der Entfernung von der Basisstation BS auch die Laufzeit des Signals zunimmt.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der P-CCPCH-Kanal als Synchronisierungssignal verwendet. Das P-CCPCH-Signal wird im Zeitschlitz TS#0 von der Basisstation BS ausgesendet und die einzelnen Mobilstationen MS synchronisieren sich darauf. Damit die Uplink-Übertragung synchron erfolgt, existieren Verfahren, mit denen für jede Mobilstation MS eine Zeitbetragsänderung, ein sogenannter Timing Advance (TA), bestimmt wird. Soll beispielsweise die Mobilstation MS2 im Zeitschlitz TS#12 in Uplink-Richtung übertragen, so muss sie um den Timing Advance-Zeitbetrag TA1 früher senden als der Zeitpunkt des Beginns des Zeitschlitzes TS#12 gemäß der eigenen Zeitsteuerung. Dabei gilt 2.t1 = TA1.

Die Uplink-Übertragung des Notrufsignals von der Mobilstation MS1 erfolgt ohne Timing Advance. Durch Bestimmung der Zeitdifferenz Δt21 zwischen dem Eintreffen des Notruf-Positions- Signals bei der Mobilstation MS2 und dem Beginn eines Rahmens bei der Mobilstation MS2 kann Δt1 berechnet werden. Dies ist die Zeit, die das Notruf-Positions-Signal von der Mobilstation MS1 zu der Mobilstation MS2 benötigt.

In der Fig. 3 wird der zeitliche Ablauf bei der Bestimmung der Laufzeitdifferenz dargestellt. Zum absoluten Zeitpunkt t0 sendet die Basisstation BS ein Synchronisierungssignal in dem P-CCPCH-Kanal los. Dieses kommt zum Zeitpunkt t1 bei der Mobilstation MS1 an. Zu diesem Zeitpunkt sendet MS1 das Notrufsignal, welches zum Zeitpunkt t2 bei der Mobilstation MS2 ankommt. Die Mobilstation MS2 bestimmt nun die Zeitdifferenz Δt21 bis zum Eintreffen des P-CCPCH bei der Mobilstation MS2. Damit ergibt sich die gesuchte Zeitdifferenz Δt1 zu:

Δt1 = t3 - t1 - Δt12 (2)

Dem Netzwerk sind folglich die Position sämtlicher relevanter Mobilstationen bekannt. Die Mobilstation MS1 sendet ein Notrufsignal und mit einem speziellen, von MS1 ausgesendeten Notruf-Positions-Signal bestimmt das Netzwerk die Abstände Δr2 und Δr3 der umliegenden Mobilstationen MS2 und MS3 von MS1. Fig. 4 zeigt eine entsprechende schematische Darstellung der drei Mobilstationen MS1, MS2 und MS3. Mit den zur Verfügung stehenden Daten sind zwei Kreise K2 und K3, mit den Mittelpunkten MS2 bzw. MS3 und den Radien Δr2 bzw. Δr3 definiert. Gemäß den geometrischen Verhältnissen muss sich die Mobilstation MS1 an dem Schnittpunkt der Kreise K2 und K3 befinden. Durch die schon ungefähr bekannte Position von MS1 werden mögliche Mehrfachlösungen bei der Schnittmenge zweier Kreise ausgeschlossen. Somit liegt eine weitere Positionsangabe über den Aufenthaltsort der Mobilstation MS1 vor. Die Positionsangabe kann entweder zur Bestätigung der ursprünglichen Position verwendet werden oder zur Erhöhung der Genauigkeit von Positionsangaben Anwendung finden. Denkbar ist auch, dass die zusätzlichen Positionsdaten bei dem Algorithmus zur Bestimmung der Position der Mobilstation MS1 bei den OTDOA- Messungen der umliegenden Basis-Stationen berücksichtigt werden.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel gelten die gleichen Voraussetzungen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Es wird jedoch angenommen, dass die Mobilstation MS1 nicht die Möglichkeit hat, eine Positionsbestimmung vorzunehmen. Entweder sind die notwendigen Messroutinen im Endgerät nicht implementiert oder wegen Schwundes (Fading) können nicht genügend Beacon-Signale umliegender Basisstationen empfangen werden, so dass keine eindeutige Positionsbestimmung erfolgen kann. In einem solchen Fall kann eine Positionsbestimmung entweder alleine aus der Auswertung der Schnittpunkte der Kreise oder durch eine Kombination der unvollständigen Eigen- Positionsbestimmung der Mobilstation MS1 und der Schnittpunkte der Kreise erfolgen. In einer Weiterbildung des zweiten Ausführungsbeispiels wird davon ausgegangen, dass die Mobilstation MS3 zusätzlich einen GPS-Empfänger aufweist. Aus diesem Grund ist die Ortsbestimmung der Mobilstation MS3 relativ genau, der Aufenthaltsort der Mobilstation MS1 bezogen auf MS3 ist aber immer noch durch einen Kreis definiert. Der Kreis weist aber eine geringere Ungenauigkeit bezüglich des Mittelpunktes, verglichen mit der Bestimmung des Kreismittelpunkts gemäß der OTDOA-Methode durch die Mobilstation MS3, auf. Folglich verringert sich die Ungenauigkeit der Positionsbestimmung der Mobilstation MS1.

In einem dritten Ausführungsbeispiel gelten wiederum die gleichen Voraussetzungen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich werden die Mobilstationen MS4 bis MS6 betrachtet. Die Mobilstation MS5 sendet zu einem absoluten Zeitpunkt t5 in einem Uplink-Zeitschlitz TS#11 einen Notruf. Die anderen beiden Mobilstationen MS4 und MS6 wurden so konfiguriert, dass ihre normalen Uplink-Übertragungen in den Zeitschlitzen TS#12 bzw. TS#13 stattfinden. Die zusätzliche Aufgabe der Mobilstationen MS4 und MS6 besteht nun darin, in bestimmten Uplink-Zeitschlitzen nach Notrufen zu suchen, die von anderen Stationen ausgesendet werden. Dabei wird vom Netzwerk signalisiert, dass Notrufe in jedem nicht von ihnen selbst benutzten Uplink-Zeitschlitz und/oder in einem fest definierten Uplink-Zeitschlitz übertragen werden können. Die Mobilstationen MS4 und MS6 stellen so dann fest, dass ein Notruf um ein Δt4 bzw. Δt6 versetzt zu ihrer eigenen Zeitvorgabe bei ihnen ankommt. Entsprechend den Ausführungen in dem ersten Ausführungsbeispiel und den Erläuterungen zu dem Ablaufdiagramm gemäß der Fig. 3 ist im Netzwerk der Abstand der Mobilstationen MS4 und MS6 zu der Mobilstation MS5 bekannt und eine Verbesserung der Positionsbestimmung ist möglich. Der Unterschied gegenüber den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen liegt darin, dass in diesem Ausführungsbeispiel kein zusätzliches Notruf-Positions-Signal von der Mobilstation MS5 ausgesendet wird. Einzig der ursprüngliche Notruf wird für die Zeitmessungen verwendet.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das zusätzliche Notruf-Positions-Signal nicht von der zu bestimmenden Mobilstation, sondern von den umliegenden Mobilstationen selbst ausgesendet. Dabei sendet die Mobilstation MS1 den Notruf im Zeitschlitz TS#11. Durch Signalisierung des Netzwerks werden die Mobilstationen MS2 und MS3 angewiesen, jeweils ein unterschiedliches Notruf-Positions-Signal im Uplink-Zeitschlitz TS#12 oder im Downlink-Zeitschlitz TS#10 zu senden. Die Mobilstation MS1 misst nun die relative Ankunftszeit dieser Signale und übermittelt sie an das Netzwerk, so dass wie bei den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen die Positionsbestimmung erfolgen bzw. verbessert werden kann.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Systeme der vorausgegangenen Ausführungsbeispiele so erweitert, dass die Anzahl der beteiligten Mobilstationen erhöht wird. In der Fig. 5 sind drei Zellen eines Mobilfunknetzes mit drei Basisstationen BS1, BS2 und BS3 und den Mobilstationen MS5, MS6, MS7, MS8 und MS9 dargestellt. Die Mobilstation MS5 sendet einen Notruf und es soll dessen Positionen bestimmt bzw. präzisiert werden. Da sich in der gleichen Zelle, in der sich die Mobilstation MS5 befindet, nur noch die Mobilstation MS6 aufhält bzw. nahe genug bei der Mobilstation MS5 befindet, werden weitere Mobilstationen MS7, MS8 und MS9 aus den benachbarten Zellen zur Bestimmung der Zeitdifferenzmessungen herangezogen. Auch eine Heranziehung von Mobilstationen aus weiter entfernten Zellen ist denkbar. Die Bestimmung der Zeitdifferenz erfolgt anschließend wie bereits vorstehend erläutert.

Es ist auch möglich, dass die Entfernungsbestimmungen nicht über Laufzeitmessungen erfolgen. So kann die Empfangsfeldstärke (Leistung) eines gesendeten Signals bei bekannter Sendeleistung gemessen werden. Über die bekannten Ausbreitungsgleichungen der Signale und ortsspezifische Faktoren kann der Radius, auf dem sich die gesuchte Mobilstation befindet, ermittelt werden. Kombinationen aus Zeit- und Feldstärkemessungen sind ebenfalls denkbar. Diese Vorgehensweise kann entsprechend bei allen Ausführungsbeispielen Anwendung finden. Auch Kombinationen der Ausführungsbeispiele sind denkbar.

Bei Multimode-Endgeräten, d. h. Endgeräten, die bei verschiedenen Sendefrequenzen eingesetzt werden können, ist es denkbar, dass sich der oben beschriebene Vorgang in anderen Mobilfunknetzen wiederholt bzw. mit Bestimmungen in anderen Mobilfunknetzen kombiniert wird. Dadurch kann die Genauigkeit der Positionsbestimmung weiter erhöht werden.

Bei auf den FDD-Modus basierenden Übertragungsverfahren ist es denkbar, dass die Mobilstation, welche den Notruf abgesendet hat, von der Basisstation die Erlaubnis erhält, den Ruf zur Lokalisierung in seinem Empfangs-(RX)Band zu senden. Andere Mobilstationen können diesen dann empfangen und auswerten. Umgekehrt können Mobilstationen, die sich in der Nähe der zu lokalisierenden Mobilstation aufhalten, auf Empfangs- Frequenzen senden, welche die zu lokalisierende Mobilstation detektiert.

Die vorliegende Erfindung löst das Problem einer Positionsbestimmung in einem Funk-Kommunikationssystem, wenn andere Verfahren wie GPS oder OTDA bei UMTS keine Positionsangabe oder Positionsangaben mit nur unzureichender Genauigkeit liefern.

Claims

1. Verfahren zur Positionsbestimmung in einem Mobilfunksystem, aufweisend die Verfahrensschritte:

- Erstes Bestimmen einer Position einer ersten (MS1) zweiten (MS2) und dritten (MS3) Mobilstation;

- Senden eines Signals von der ersten Mobilstation (MS1) an die zweite (MS2) und dritte (MS3) Mobilstation;

dadurch gekennzeichnet, dass
auf Basis der Bestimmung der Abstände jeweils zwischen der ersten Mobilstation (MS1) und der zweiten (MS2) und dritten (MS3) Mobilstation eine zweite Positionsbestimmung der ersten Mobilstation (MS1) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Mobilstationen bestimmt werden, die sich in einem Radius (r) um die erste Mobilstation (MS1) befinden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände durch Messung von Laufzeitdifferenzen unter Berücksichtigung eines synchronisierten Signals (P-CCPCH) von der Basisstation bestimmt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem synchronisierten Signal um einen Beacon- Kanal handelt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Positionsbestimmung der ersten Mobilstation (MS1) über die beiden Schnittpunkte zweier Kreise mit den Radien der bestimmten Abstände um die zweite bzw. die dritte Mobilstation (MS2, MS3) erfolgt, wobei eine Auswahl der beiden Schnittpunkte anhand der ersten Bestimmung erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Signal ein Positionssignal von der ersten Mobilstation (MS1) und/oder von einer umliegenden Mobilstation (MS2, MS3) ausgesendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mobilstation (MS2) eine Positionsbestimmung mit Hilfe eines GPS-Empfängers vornimmt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände von mehr als zwei Mobilstationen (MS2, MS3) zu der ersten Mobilstation (MS1) bestimmt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Signal um einen Notruf handelt.

10. Positionsbestimmungssystem, aufweisend:
Mittel zum ersten Bestimmen einer Position einer ersten (MS1), zweiten (MS2) und dritten (MS3) Mobilstation;
Mittel zum Senden eines Signals von der ersten Mobilstation (MS1) an die zweite (MS2) und dritte (MS3) Mobilstation;
dadurch gekennzeichnet, dass
auf Basis der Bestimmung der Abstände jeweils zwischen der ersten Mobilstation (MS1) und der zweiten (MS2) und dritten (MS3) Mobilstation eine zweite Positionsbestimmung der ersten Mobilstation (MS1) erfolgt.

11. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle Mobilstationen bestimmt werden, die sich in einem Radius (r) um die erste Mobilstation (MS1) befinden.

12. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände durch Messung von Laufzeitdifferenzen unter Berücksichtigung eines synchronisierten Signals (P-CCPCH) von der Basisstation bestimmt werden.

13. Positionsbestimmungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem synchronisierten Signal um einen Beacon- Kanal handelt.

14. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Positionsbestimmung der ersten Mobilstation (MS1) über die beiden Schnittpunkte zweier Kreise mit den Radien der bestimmten Abstände um die zweite bzw. die dritte Mobilstation (MS2, MS3) erfolgt, wobei eine Auswahl der beiden Schnittpunkte anhand der ersten Bestimmung erfolgt.

15. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Signal ein Positionssignal von der ersten Mobilstation (MS1) und/oder von einer umliegenden Mobilstation (MS2, MS3) ausgesendet wird.

16. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mobilstation (MS2) einen GPS-Empfänger aufweist.

17. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände von mehr als zwei Mobilstationen (MS2, MS3) zu der ersten Mobilstation (MS1) bestimmt werden.

18. Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Signal um einen Notruf handelt.

19. Mobilstation, insbesondere Mobilfunk-Endgerät, zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder zur Verwendung in einem Positionsbestimmungssystem nach einem der Ansprüche 10 bis 18.