DE60037425T2

DE60037425T2 - Standorterfassung für eine mobilstation eines telekommunikationssystems

Info

Publication number: DE60037425T2
Application number: DE60037425T
Authority: DE
Inventors: Kari Kalliojärvi
Original assignee: Nokia Inc
Current assignee: Nokia Inc
Priority date: 1999-07-06
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2020-07-01
Also published as: EP1197111A1; AU5823200A; WO2001003462A1; JP2003503986A; CA2377996C; BR0012254A; GB9915841D0; CN1150797C; US8396482B1; DE60037425D1; JP3801505B2; CN1360802A; CA2377996A1; EP1197111B1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung, um Informationen bezüglich des Standortes einer Station bereitzustellen. Die Erfindung betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, die Bestimmung der Entfernung zwischen einer Sendestation und einer Empfangsstation.
Hintergrund der Erfindung
Ein zellulares Telekommunikationssystem basiert auf Zellen oder ähnlichen Bereichen der Funkreichweite. Zu den Beispielen zellularer Telekommunikationssysteme gehören Standards wie GSM (Global System for Mobile communications) oder verschiedene Systeme auf GSM-Basis (wie GPRS: General Packet Radio Service), AMPS (American Mobile Phone System) oder DAMPS (Digital AMPS) oder das vorgeschlagene WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) oder UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) usw. Im Allgemeinen kann ein Zellenreichweitenbereich oder ein Basisstationsreichweitenbereich eines zellularen Telekommunikationssystems als ein bestimmter, geographisch begrenzter Bereich definiert werden, der durch eine oder mehrere Basis-Transceiver-Stationen (BTS) abgedeckt wird, die Mobilstationen (MS) über eine Luft- oder Funkschnittstelle bedienen und im Allgemeinen mit einem Basisstation-Subsystem (BSS) verbunden sind. Jeder der Reichweitenbereiche kann durch eine geeignete Steueranordnung gesteuert werden. Im dem vorgeschlagenen WCDMA-Standard wird beispielsweise jede Zelle durch mindestens eine Funknetzwerksteuerung (RNC) gesteuert, und im GSM-Standard wird jede Zelle durch mindestens ein mobiles Schaltzentrum (MSC) gesteuert. Die Steuerung ist weiter mit einem Gateway oder einer Verbindungsanordnung verbunden wie beispielsweise einem GPRS Dienstleistungunterstützungsknoten (SGSN) oder einem Gateway-Mobilschaltzentrum (GSMC), über die die Zelle mit den anderen Teilen des Kommunikationssystems in Verbindung steht. Mehrere Zellen decken einen großen Bereich ab und bilden zusammen den Reichweitenbereich eines zellularen Telekommunikationsnetzwerks.
Die Mobilstation (MS) oder Nutzereinrichtung (UE) innerhalb einer der Zellen des Telekommunikationssystems wird dementsprechend von der Steuerung der gegebenen Zelle gesteuert. Obgleich die MS während einer Zeit von nur einer Steuerung gesteuert werden kann, kann, sie doch gleichzeitig mit mehreren Steuerungen in Verbindung stehen, zum Beispiel, wenn sich die Zellen überlappen oder im sogenannten weichen Übergabemodus, während dessen sich die MS mit zwei Basisstationen in Kommunikation befinden kann und diese Basisstationen mit unterschiedlichen Steuerungen verbunden sein können. Von diesen Steuerungen kann eine Steuerung als dienstleistende (Haupt-)Steuerung definiert sein, wohingegen die anderen als Sekundärsteuerungen agieren.
Im Zusammenhang mit dem Standort einer Mobilstation, und damit auch des Nutzers dieser Mobilstation, erleichtert die Verwendung von Zellen oder von ähnlichen geographisch begrenzten Funkreichweitenbereichen und zugeordneter Steuerungen es dem zellularen Telekommunikationssystem, zumindest einen annähernden Standortinformationsschätzwert für den derzeitigen Standort einer individuellen Mobilstation zu erzeugen. Genauer gesagt ist dem zellularen Telekommunikationssystem immer der derzeitige Standort solcher Mobilstationen bekannt, die mit mindestens einer der Bassstationen des Systems kommunizieren und damit innerhalb mindestens einer der Steuerungen des Systems registriert sind (d. h., sich innerhalb des Bereichs einer Zelle des Systems befinden). Diese Information steht auch dann zur Verfügung, wenn sich die Mobilstation innerhalb eines Reichweitenbereiches eines besuchten oder „fremden" Netzes befindet, da das besuchte Netzwerk in der Lage ist, den Standort der Mobilstation zum Heimatstandortregister zurück zu senden, beispielsweise zum Routen oder um die Kosten zuzuordnen.
Diese Standortinformation könnte auch für andere Zwecke verwendet werden als ausschließlich für die Anrufbearbeitung (Routen, Kostenbelastung, Ressourcenzuordnung usw.). Es gibt mehrere mögliche kommerzielle und nicht-kommerzielle Anwendungen, die diese Standortinformationen nutzen könnten, sollte sie zur Verfügung stehen. Zu diesen möglichen Anwendungen gehören unterschiedliche lokale Programme zur Verbreitung für Werbung und Informationen (zum Beispiel Informationssendungen, die nur an solche Mobilfunknutzer gerichtet sind, die sich zu dem Zeitpunkt innerhalb eines bestimmten Bereiches aufhalten); www- Seiten, die sich auf den Bereich beziehen (wie Fahrpläne, lokale Gaststätten, Geschäfts- oder Hotelführer, Land- oder Straßenkarten, lokale Werbung usw.), für die Benutzer mobiler Datenverarbeitungsgeräte; Standortangabe für solche Menschen, die eine Notrufnummer gewählt haben, und das Aufspüren von Mobilfunknutzern durch jeden, der diese Information zu erlangen wünscht und dazu nach dem Gesetz berechtigt ist. Eine Anwendung, die eine präzise und Echtzeit-Standortinformation der Bewegung einer Mobilstation erfordert, ist ein Vorhersagemerkmal der Mobilstationsbewegung, das beispielsweise in der dynamischen Netzwerkressourcenzuweisung genutzt werden könnte. Es gibt verschiedene weitere mögliche Nutzungsbereiche für die Standortinformation und Anwendungen, für die die Standortinformation genutzt werden könnte, und allgemein kann gesagt werden, dass für alle Anwendungen, die eine Standortinformation hinsichtlich des geographischen Standortes der Mobilstation benötigen, die über ein Telekommunikationssystem bereitgestellten Standortinformationen nützlich wären. Der Nutzen dieser Standortinformation könnte sogar wesentlich erhöht werden, wenn die Genauigkeit der vom Telekommunikationssystem zur Verfügung gestellten Standortinformation verbessert würde.
Es gibt einen Vorschlag für ein Standortdienstleistungsmerkmal, dass mit Hilfe eines zellularen Telekommunikationsnetzwerks bereitgestellt wird, das den letzten bekannten Standort einer Mobilstation zusammen mit einer Zeitmarke anbietet. Dieses Merkmal kann durch ein getrenntes Netzwerkelement oder einen Server bereitgestellt werden, der die Information von den unterschiedlichen Steuerungen des Systems empfängt. Im GSM kann diese Information beispielsweise aus einem Besucherstandortregister (Visitor Location Register: VLR) des besuchten MSC oder aus dem Heimatstandortregister (Home Location Register: HLR) entnommen werden. Bei diesem Vorschlag wäre die Genauigkeit auf eine Basisstation oder Zelle einzugrenzen, d. h., es würde angegeben, dass die Mobilstation sich innerhalb des Reichweitenbereichs einer bestimmten Basisstation oder Zelle befindet (oder zumindest befand). Wenn dem System der letzte Reichweitenbereich, in dem die Mobilstation positioniert ist, bekannt ist, kann eine dazu geeignete Rechnereinrichtung den ungefähren geographischen Standort der Mobilstation auf der Basis der Information über den Funkreichweitenbereich definieren.
Die Genauigkeit der Standortbestimmung kann durch die Nutzung der Messergebnisse verbessert werden, die die Laufzeit (oder Laufzeitunterschiede) der Funksignale definieren, die von der Mobilstation an die Basisstation gesendet werden. Die Messungen werden vorzugsweise von mindestens drei unterschiedlichen Basisstationen durchgeführt, die den Bereich abdecken, in dem sich die Mobilstation derzeit befindet. Die Messung jeder der drei Basisstationen gibt die Entfernung (Bereich) zwischen der Basisstation und der Mobilstation an oder den Entfernungsunterschied (Bereichsunterschied) zwischen der Mobilstation und den beiden Basisstationen. Jede Bereichsmessung erzeugt einen Kreis, dessen Zentrum die messende Basisstation ist. Jede der Bereichsunterschiedsmessungen erzeugt eine Hyperbel (keinen Kreis wie in den Bereichsmessungen). Werden die Bereichsunterschiede in der Standortberechnung verwendet, dann wird also nach den Schnittflächen der Hyperbeln gesucht. Im idealen Fall, und wenn kein Messfehler auftritt, dann bestimmt die Schnittfläche der drei Kreise der drei Basisstationen oder der Hyperbeln eindeutig den Standort der Mobilstation.
Der direkte Funkwellenausbreitungspfad zwischen den sendenden und empfangenden Stationen kann jedoch intermittierend oder, durchaus möglich, durchgehend blockiert sein. Dieses Phänomen der nicht vorhandenen Sichtlinie (NLOS) ist bekanntermaßen eine wichtige Fehlerquelle bei der Positionsfeststellung, weil es dazu führt, dass die Mobilstation als weiter von der Basisstation entfernt erscheint, als sie es tatsächlich ist. Auf die Weise kann die Standortbestimmung, obwohl ihr die Entfernungsmessergebnisse mehrerer Basisstationen zugrundeliegen, trotzdem einen falschen Standort angeben. Das tritt besonders in verdichteten urbanen Umgebungen auf, wo mehrere Hindernisse dazu führen können, dass die Mobilstation wiederholt und/oder ununterbrochen die direkte Sichtlinie mit einer oder mehreren der Basisstationen verliert. Das verursacht eine verlängerte Pfadlänge, die das Funksignal zwischen der Sendestation und der Empfangsstation zurücklegen muss, um all diese behindernden Elemente zu umgehen. Aufgrund von Reflexionen und Beugung legt die zuerst ankommende Welle möglicherweise zusätzliche Pfadlängen von mehreren hundert Meters zurück, wenn der direkte Pfad blockiert ist.
WO 98/10307 beschreibt die Anwendung eines bereichstypischen Parameters zur Bestimmung von Konfidenzwerten von Standorthypothesen. Der bereichstypische Parameter kann entsprechend der Art des Terrains klassifiziert werden.
US 5,608,410 beschreibt ein System zur Bestimmung des Standortes eines mobilen Senders, bei dem ein Kalibriersystem einen Fehlerausdruck errechnet, um die Akkumulation von systematischen Fehlern darzustellen, die beispielsweise aufgrund von Wetterschwankungen auftreten.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist ein Ziel der Ausführungsformen der Erfindung, eines oder mehrere dieser Probleme zu lösen.
Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung einer Entfernung zwischen einer Sendestation und einer Empfangsstation mit dem Schritt des Messens zumindest eines Merkmals eines Signals von der Sendestation, das an der Empfangsstation empfangen wurde, wobei dieses Merkmal derart ist, dass es für die Bestimmung des Abstandes zwischen der Sendestation und der Empfangsstation benutzt werden kann, welches Verfahren gekennzeichnet ist durch das Bestimmen eines charakteristischen Parameters, der die Sichtlinienbedingungen der Funkwellen-Ausbreitungsumgebung der Empfangsstation beschreibt, und durch das Berechnen des Abstandes zwischen der Sendestation und der Empfangsstation unter Benutzung des gemessenen Merkmals und des charakteristischen Parameters, der die Sichtlinienbedingungen der Empfangsstation beschreibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Anordnung bereit zur Bestimmung eines Abstandes zwischen einer Sendestation und einer Empfangsstation mit Messmitteln zum Messen eines Merkmals eines von der Sendestation an die Empfangsstation übertragenen Signals zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Sendestation und der Empfangsstation und eine Steuerung zum Empfangen des Ergebnisses dieser Messung und zum Definieren des Abstandes zwischen einer Sendestation und der Empfangsstation auf der Basis des Ergebnisses der Messung und des charakteristischen Parameters, welche Anordnung gekennzeichnet ist durch Speichermittel zum Speichern eines charakteristischen Parameters, der die Sichtlinienbedingungen der Funkausbreitungsumgebung der Empfangsstation beschreibt, und eine Steuerung zum Empfangen des Ergebnisses dieser Messung und zum Definieren des Abstandes zwischen einer Sendestation und der Empfangsstation auf der Basis des Ergebnisses der Messung und des charakteristischen Parameters.
Gemäß einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen Standortserver bereit zur Verwendung in einem Telekommunikationssystem zur Bereitstellung von Standortdaten einer Mobilstation, die eine Funkverbindung mit mindestens einer Basisstation des Telekommunikationssystem hat, mit Mitteln zum Empfang von Messdaten aus dem Telekommunikationssystem bezüglich eines Merkmals der Verbindung zwischen der Mobilstation und der Basisstation zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Mobilstation und der Basisstation, dadurch gekennzeichnet, dass der Standortserver weiter das Folgende enthält: Speichermittel zum Speichern eines charakteristischen Parameters der Sichtlinienbedingungen der Funkausbreitungsumgebung der Basisstation und Steuermittel zum Definieren des Abstandes zwischen der Mobilstation und der Basisstation auf der Basis der empfangenen Messdaten und des charakteristischen Parameters.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Anordnung in einem Telekommunikationssystem bereit zum Erzeugen und/oder Aktualisieren von Daten, die die Funkausbreitungsumgebung einer Station in dem Telekommunikationssystem betreffen, mit einer ersten Station, einer zweiten Station zum Kommunizieren über Funk mit der ersten Station, mit Mitteln zum Bestimmen des aktuellen geographischen Standortes der ersten Station mittels einer Quelle von Standortinformationen, die sich außerhalb des Telekommunikationssystems befindet, und mit Bestimmungsmitteln zur Bestimmung eines Merkmals eines Funksignals, das durch eine der Stationen von der anderen der Stationen empfangen wurde, welche Anordnung weiter gekennzeichnet ist durch Berechnungsmittel zum Berechnen eines Parameters, der die Sichtlinienbedingungen der Funkausbreitungsumgebung durch den bestimmten aktuellen geographischen Standort der ersten Station und das bestimmte Merkmal beschreibt.
Die Ausführungsformen bieten mehrere Vorteile. Der wichtigste Vorteil liegt darin, dass sie die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Vorgangs der Standortbestimmung verbessern. Zusätzlich machen einige der Ausführungsformen es möglich, dass weniger Empfänger für den Standortbestimmungsvorgang benötigt werden, insbesondere, wenn Sektorantennen oder Sektorbasisstationen verwendet werden. Die Ausführungsformen bieten einen guten Betrieb sowohl für stationäre als auch für fast stationäre Mobilstationen (d. h. für Stationen, die nicht ständig in Bewegung sind oder die sich nur langsam bewegen). Die vorgeschlagenen Implementierungen erfordern deutlich weniger zu berechnende Parameter als die Vorschläge nach dem Stand der Technik.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer realen Umsetzung wird auf die beigefügten Zeichnungen als Beispiele verwiesen.
1 zeigt ein schematisiertes Diagramm von drei Funkreichweitenbereichen eines zellularen Telekommunikationssystems, in dem die Ausführungsformen der Erfindung realisiert sein können;
2 zeigt zwei Funkreichweitenbereiche, die von Sektorantennen bereitgestellt werden;
3 stellt eine Möglichkeit eines Funktionsdiagramms für einen Standortserver dar;
4 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht einer Anordnung zur Verwendung bei der Erzeugung/Aktualisierung von Parametern, die zur Bereitstellung der Standortinformation verwendet werden, und
5 ist ein Flussdiagramm für den Betriebsablauf gemäß einer Ausführungsform.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Zuerst wird Bezug genommen auf 1, in der drei Basisstationen ungerichtete Funkreichweitenbereiche 1, 2 und 3 eines Telekommunikationsnetzwerks bieten. Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl für das als Beispiel dargestellte und im Folgenden detaillierter beschriebene Telekommunikationsnetzwerk die Terminologie eines GSM (Global System for Mobile communications) öffentlichen landgebundenen Mobilnetzwerks (PLMN) verwendet wird, die vorgeschlagene Lösung in jedem System angewendet werden kann, das Kommunikationsmöglichkeiten zwischen einer Sendestation und einer Empfangsstation bietet. Außerdem ist zu beachten, dass, auch wenn in 1 Reichweitenbereiche von drei Basisstationen dargestellt sind, die Erfindung ebenfalls mit einem, zwei oder mehr als drei Reichweitenbereichen realisiert werden kann. Bei den Reichweitenbereichen 1, 2 und 3 kann es sich anstelle von Basisstationsreichweitenbereichen auch um drei Zellenreichweitenbereiche mobiler Telekommunikationsnetzwerke handeln, wobei der Reichweitenbereich einer Zelle auch mehr als eine Basisstation enthalten kann. Es ist auch möglich, Zellen so zu gruppieren, dass ein Reichweitenbereich mehr als eine Zelle umfasst (Beispielsweise besteht URA (UMTS Terrestrial Radio Access Network Registration Area) aus einer Gruppe von Zellen).
2 zeigt zwei Funkreichweitenbereiche 16 und 17, die aus Sektoren von Basisstationen 14 und 15 bestehen, die mit Richt- oder Sektorantennen ausgestattet sind. Die Basisstationen können beispielsweise drei 120° Richtantennen verwenden, wodurch drei Funkreichweitenbereiche geschaffen werden, oder vier 90° Richtantennen, die vier Funkreichweitenbereiche bieten, und so weiter, oder jede Kombination unterschiedlicher Funkbereichsstrahlungsbreiten.
In 1 wird jeder Funkreichweitenbereich 1, 2 und 3 durch die entsprechende Basis-Transceiver-Station (BTS) 4, 5 und 6 bedient. Im Einzelnen ist jede Basis-Transceiver-Station BTS so angeordnet, dass sie Signale an die Mobilstation (MS) 7 sendet und von dort empfängt. In gleicher Weise ist die Mobilstation 7 in der Lage, Signale an die jeweilige Basis-Transceiver-Station zu senden und von dort zu empfangen. Die Mobilstation 7 führt dies über drahtlose Kommunikation mit den Basisstationen durch. Üblicherweise stehen mehrere Mobilstationen mit jeder der Basisstationen in Verbindung, obgleich in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine Mobilstation gezeigt ist. Jede dieser Basisstationen ist mit einer entsprechenden Netzwerksteuerung (nicht gezeigt) verbunden, die in dem als Beispiel dienenden GSM-System ein mobiles Schaltzentrum (MSC) ist. Es wird bemerkt, dass mehr als eine Basisstation mit jeder Steuerung verbunden sein kann. Üblicherweise sind in einem Netzwerk mehr als eine Steuerung vor gesehen. Die Steuerung ist mit anderen Elementen des Netzwerks über eine geeignete Verbindungs- oder Gateway-Anordnung (nicht gezeigt) verbunden, wie beispielsweise einem Gateway Mobile Switching Center (GMSC) oder einem der Dienstleistung dienenden GPRS Hilfsknoten (GPRS Support Node) (SGSN).
Die Mobilstation 7 kann sich aus einem Reichweitenbereich in einen anderen Reichweitenbereich bewegen. Der Standort der Mobilstation 7 kann sich also mit der Zeit verändern, da die Mobilstation sich frei von einem Standort (Reichweitenbereich einer Basisstation oder einer Zelle) zu einem anderen Standort (zu einem anderen Reichweitenbereich) und ebenfalls innerhalb eines Reichweitenbereichs bewegen kann.
1 zeigt weiter einen Standortdienstleistungsknoten 12 (Location Services: LCS) der Standortdienstleistungen (LC) für unterschiedliche Anwendungen oder Kunden 8 bereitstellt, die berechtigt sind, Informationen hinsichtlich des Standortes (oder der Standortgeschichte) einer Mobilstation zumindest bis zu einem gewissen Grad zu erhalten. In 3 ist ein mit der technischen Spezifikation „Location Services" (T1P1.5/99-048r4) von ETSI (European Telecommunications Standards Institute) übereinstimmender Vorschlag für das Funktionsdiagramm des Standortservers 12 detaillierter gezeigt. Allgemein ausgedrückt kann die LCS-Funktion als ein Merkmal definiert werden, mit dem es möglich ist, Informationen hinsichtlich des Standortes der MS bereitzustellen, und insbesondere den Standort, wie er auf der Basis der Position der Mobilstation relativ zur Basisstation oder zu Basisstationen des Mobilfunk-Telekommunikationsnetzwerks zu definieren ist. Der Standortserverknoten ist so ausgestaltet, dass er über Empfangsmittel 30 vordefinierte Informationen hinsichtlich des Standortes der Mobilstation 7 empfängt und diese Informationen und/oder andere vordefinierte Parameter verarbeitet und/oder über Prozessormittel 31 geeignete Berechnungen für die Bestimmung und Ausgabe des geographischen Standorts der gegebenen Mobilstation 7 durchführt. Ein präziseres Beispiel der Berechnungen und der möglichen Parameter wird später in dieser Beschreibung diskutiert. Der Standortserver 12 kann ebenfalls ein Register oder eine Datenbank 13 zum Speichern von Daten umfassen, die für den Funkreichweitenbereich spezifisch sind. Diese dem Funkreichweitenbereich spezifischen Daten können entweder in der Basisstation selbst oder in der die Basisstation steuernden Steuerung gespeichert werden, von wo sie für die Berechnungen an den Standortserver gesendet werden. Die Daten werden vom Telekommunikationssystem über Empfangsmittel 30 empfangen. Das Erzeugen und Aktualisieren dieser Daten wird später in dieser Beschreibung erläutert.
Auch wenn es nicht im Detail gezeigt ist, kann der LC-Knoten 12 über eine geeignete Schnittstelle mit den Netzwerksteuerungen (Steuerungen, die der Übersichtlichkeit halber in 1 nicht gezeigt sind) verbunden sein, die die Signale zwischen Basisstationen und MS 7 steuern. Es wird ebenfalls darauf aufmerksam gemacht, dass, auch wenn es sich bei dem LC-Knoten 12 um einen von einer Netzwerksteuerung getrennten Knoten handeln kann, dieser Knoten auch ein Teil oder eine innere Komponente oder Funktion einer Steuerung oder einer Gateway-Steuerung oder eines anderen Elements des Telekommunikationssystems sein kann.
Die Bestimmung des Standortes einer Mobilstation kann auf Messungen mindestens eines Merkmals des empfangenen Funksignals basieren. Ein Merkmal, das dazu verwendet werden kann, ist die Ankunftszeit des von der Mobilstation 7 gesendeten Signals an den Basisstationen 4, 5 und 6. Die Laufzeit des an jeder der einzelnen Basisstationen empfangenen Signals wird zur zurückgelegten Entfernung durch die Formel in Beziehung gebracht: R = cTwobei

R: = Entfernung Mobilstation zu Basisstation (Bereich)
c: = Lichtgeschwindigkeit
T: = Laufzeit des Funksignals.

Die Standortinformation kann auch auf Messungen basieren, die an der Empfangsstation durchgeführt werden, um die Signalstärke, das Signal-Rausch-Verhältnis oder irgendein anderes Merkmal in der Art zu bestimmen, mit dem es möglich ist, die Entfernung zwischen der Sendestation und der Empfangsstation zu bestimmen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Messung des Merkmals des Funksignals in der Aufwärtsverbindung und/oder in der Abwärtsverbindung erfol gen kann, d. h. an dem Ende, wo sich die Basisstation befindet, oder an dem, wo sich die Mobilstation befindet, oder an beiden Enden. In dem Fall, wo die Mobilstation für die Messungen des Signalmerkmals benutzt wird, kann sie das Funknetzwerk zum Übertragen der Messergebnisse an ein geeignetes Netzwerkelement nutzen. Die erforderlichen Standortberechnungen und -bestimmungen auf der Basis unterschiedlicher gesammelter/definierter Daten können an der Station (Basisstation oder Mobilstation) oder dann in geeigneten Netzwerkelementen durchgeführt werden, die Zugang zu allen erforderlichen Daten haben.
In einer idealen Situation, wie sie durch die drei Kreise in 1 oder zwei Sektoren 18 und 19 eines Kreises in 2 dargestellt ist, würde jede Entfernungsmessung einen Kreis bzw. einen Sektor eines Kreises generieren, dessen Zentrum die messende Basisstation ist und der einen Radius r gleich dem Abstand der sendenden Mobilstation zur empfangenden Basisstation hat. Ist kein Messfehler vorhanden, dann würde die Schnittfläche der drei Kreise in 1 und die Schnittfläche der beiden Kreise in 2 den genauen Standort der Mobilstation 7 eindeutig bestimmen.
Wie jedoch auch aus 1 zu ersehen ist, ist die Situation in der Praxis nicht so einfach, weil blockierende Elemente oder Hindernisse 10 dies verhindern. Bei den Hindernissen 10 könnte es sich beispielsweise um Gebäude und andere große Bauwerke, Säulen, Statuen, Bäume, Felsen, Autos usw. zwischen der Basisstation und der Mobilstation handeln. Zusätzlich zu den möglichen Hindernissen im Funkreichweitenbereich der Basisstation, die den Funkwellenausbreitungspfad zwischen der Sendestation und der Empfangsstation behindern, geht eine weitere Abweichung der Pfadlänge auf die Tatsache zurück, dass die Menge und Art der Hindernisse in jedem Funkreichweitenbereich oder jeder Umgebung anders sein können. Beispielsweise kann die Landschaft anders sein, die Gebäude können in andere Richtungen ausgerichtet sein und/oder andere Formen, Größen und Höhen haben, die Basisstationen können anders positioniert sein usw. Zusätzlich hängt die Größe der zusätzlichen Pfadlänge auch von der aktuellen Entfernung zwischen der Sendestation und der Empfangsstation ab.
In 1 hat die Basisstation 4 einen direkten oder ungestörten Funkwellenausbreitungspfad zur Mobilstation 7, während die Basisstationen 5 und 6 so ange ordnet sind, dass die Signale von der Mobilstation 7 die Basisstationen nicht direkt erreichen können. Anders ausgedrückt, die Mobilstation 7 hat die Sichtlinie (LOS) mit den Basisstationen 5 und 6 verloren, und somit ergibt sich eine zusätzliche Fehlerquelle für die zusätzliche Pfadlänge, die das Funksignal zu überwinden hat, was durch die Linien zwischen den jeweiligen Basisstationen 5 und 6 und der Mobilstation 7 angedeutet ist. Aufgrund von Reflexionen und Beugungen kann die erste ankommende Welle tatsächlich zusätzliche Pfadlängen im Bereich von mehreren hundert Metern zurücklegen, wenn der direkte Pfad blockiert ist. Das führt letzten Endes zu einem verzerrten Schätzwert des Standortes der Mobilstation. Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen widmen sich diesem Problem der fehlenden Sichtlinie (NLOS).
Jedem Funkreichweitenbereich kann ein vordefinierter charakteristischer Wert oder Parameter zuerkannt werden, der die unterschiedlichen Funkausbreitungsumgebungen charakterisiert und damit die unterschiedlichen zusätzlichen Pfadlängen in jedem der Funkreichweitenbereiche. Dieser Wert kann davon abhängen, ob in dem Bereich hohe Gebäude und/oder große Bäume und ähnliche Hindernisse vorhanden sind. Der Wert kann ebenfalls von der Menge und/oder Art und/oder dem Ort der Hindernisse abhängen. Einige Möglichkeiten für diesen Parameter oder für mehrere Parameter sowie für die Definition der Werte für die Parameter werden später in dieser Beschreibung diskutiert.
Gemäß einer Ausführungsform kann ein Verfahren der gewichteten kleinsten Quadrate für die Berechnung des Standortes einer Mobilstation und damit dem Standort eines Teilnehmers angewendet werden. Die benutzte Gewichtungsmatrix kann die Umkehrung einer Fehlerkovarianzmatrix sein. Die Kovarianzmatrix und damit die Gewichtungsmatrix hängen dann von jenen Werten ab. Es ist auch möglich, die Messergebnisse der Signalqualität und einige andere Parameter, wie eine anfängliche Entfernungsschätzung, einzuschließen, um Schätzwerte von Varianzen der auf unterschiedlichen Verbindungen auftretenden Messfehler zu erhalten.
Die Schätzwertberechnung der Kovarianzmatrix kann auf der grundsätzlichen Annahme basieren, dass die Fehler zum größten Teil durch zwei Gegebenheiten verursacht werden: ein möglicher Messfehler der Zeitdifferenz und die zusätzli che Pfadlänge, die durch die Hindernisse im Signalpfad verursacht wird. Nachfolgend wird eine theoretische Ableitung dieser Möglichkeit der Standortberechnungen diskutiert, da die Ausführungsform, die Matrixberechnungen für die Bestimmung des Standortes benutzt, auf den Implikationen dieser Ableitung basiert.
Das Quadrat der Entfernung zwischen i-ter Basisstation und der Mobilstation oder dem mobilen Endgerät kann aus der Gleichung erlangt werden: r2i = (xi – x)2 + (yi – y)2 = Ki – 2xix – 2yiy + x2 + y2 [2]wobei (x, y) und (x_i, y_i) die Koordinaten des Endgerätes bzw. der i-ten Basisstation und K_i = x 2 / i + y 2 / i sind.
Bei der Standortberechnung wird eine der Basisstationen (beispielsweise die stärkste) als Referenzbasisstation ausgewählt, und alle Bereichsmessergebnisse werden im Verhältnis zu dieser Basisstation dargestellt. Die Bereichsunterschiede zwischen dem Endgerät und unterschiedlichen Basisstationen können dann dargestellt werden als: ri.1 = ri – r1 = cdi.1 [3]wobei c die Signalausbreitungsgeschwindigkeit und d_i,1 die gemessene empfangene Zeitdifferenz der Signale von i-ter Basisstation und der Referenzbasisstation ist. Wird die Gleichung [2] mit Hilfe der Gleichung [3] geschrieben, ergibt sich: r2i.1 + 2ri.1r1 + r21 = Ki – 2xix – 2yiy + x2 + y2 [4]
Subtraktion des sich auf die Referenzbasisstation beziehenden Ausdrucks K₁ von der Gleichung [4] ergibt: r2i.1 + 2ri.1r1 = –2xi.1x – 2yi.1y + Ki – K1 [5]
Im Folgenden wird angenommen, dass der Bereich der Referenzbasisstation r₁ bereits bekannt ist (beispielsweise wurde er getrennt gemessen). Für die Stand ortberechnung können alle Messungen mit einer Matrixnotation geschrieben werden wie:
Der Standort der Mobilstation kann dann mit der Lösung dieser Matrixgleichung errechnet werden, beispielsweise durch die Benutzung der Methode der kleinsten Quadrate. Die mit der Methode der gewichteten kleinsten Quadrate erreichte Lösung dieser Matrixgleichung ist:
Die Gewichtungsmatrix W wird vorzugsweise so ausgewählt, das sie die Umkehrung der Kovarianzmatrix der Messfehler ist. Die Ableitung der geeigneten Gewichtungsmatrix kann beispielsweise wie folgt ausgeführt werden:
Schreib den Bereichsdifferenzschätzwert zwischen i-ter Basisstation und der ersten Basisstation als ri.1 = r0i.1 + ei.1 [8]wobei r 0 / i.1 die korrekte und genaue Bereichsdifferenz ist (d. h. der gewünschte Wert) und e_i.1 = v_i.1 + n_i.1 der Fehlerausdruck ist, der sowohl Beiträge für die zusätzliche Pfadlänge aufgrund der fehlenden Sichtlinie (v) als auch anderer Messfehler (n) enthält. Es wird angenommen, dass die zusätzlichen Pfadlängen an unterschiedlichen Basisstationen unabhängig sind, wie auch die zusätzlichen Pfadlängenfehler und die anderen Messfehler. Zusätzlich wird angenommen, dass die anderen Messfehler n_i.1 Zufallsvariable mit Mittelwert Null seien.
Durch Ersetzen der Gleichung [8] in Gleichung [6] und Ausführen einiger Algebra, erhält man einen Ausdruck für den Fehlerausdruck b e in der Standortberechnung:
wobei b 0 der genaue Messungsvektor in Gleichung [6] ist und e_j der Fehlerausdruck für die Bereichsmessung zur j-ten Basisstation.
Als Nächstes werden der Mittelwert und die Varianz des Fehlerausdrucks b _e berechnet. In ihrer Ableitung kann der Fehlerausdruck zweiter Ordnung vernachlässigt werden, was bedeutet, dass angenommen wird, dass der Standortschätzwertfehler deutlich kleiner ist als der Bereich zwischen dem Endgerät und der Basisstation. Diese Wahl wurde aus Gründen der Vereinfachung bei der Darstellung und Interpretation der Ergebnisse getroffen. Beispielsweise kann es in urbanen Umgebungen, wo die Zellen klein sind und die zusätzlichen Pfadlängen aufgrund der Ausbreitung ohne Sichtlinienverbindung verhältnismäßig groß sind, vorkommen, dass diese Annahme nicht immer in allen Situationen ohne Sichtlinienverbindung sehr gut zutrifft, deswegen muss der Ausdruck zweiter Ordnung in den Berechnungen berücksichtigt werden.
Der Mittelwert des durch die Anwendung der oben definierten Annahmen erreichten Fehlerausdrucks ist:
wobei μ_v der mittlere Vektor der zusätzlichen Pfadverzögerungen ist. Die Kovarianzmatrix des Fehlerausdrucks ist dann:
wobei
die Varianz der zusätzlichen Pfadlänge aufgrund der Verbindung ohne Sichtlinie zwischen der Mobilstation und j-ten Basisstation ist, und
die Varianz der Messinformation ist. diag bedeutet eine diagonale Matrix, die als D in der letzten Zeile der Ableitung geschrieben ist.
Bei der Berechnung des Standortes des Endgerätes oder der Mobilstation innerhalb des zellularen Systems unter Verwendung der Gleichung [6] kann das Folgende als Gewichtungsmatrix (oder einer Annäherung daran) verwendet werden: W = C–1 = (MDMT)–1 [12]
Alternativ ist es möglich, das kompliziertere Ergebnis zu verwenden, das sich ergibt, wenn der zweite Fehlerausdruck in Gleichung [9] nicht vernachlässigt wird (das hat keine Wirkung in der Fortsetzung, da dieselben Größen in den tatsächlichen Berechnungen benötigt werden).
Im oben genannten Zusammenhang besteht die Matrix M aus den gemessenen Bereichen zwischen der Mobilstation und den Basisstationen. Diese oder ihre korrigierten (entzerrten) Werte sollen direkt in den Berechnungen verwendet werden.
hängt vom SNR (Signal-zu-Rausch Verhältnis) der Verbindung ab.
Es hängt ebenfalls von der Genauigkeit der für die Zeitverzögerungsschätzung verwendeten Methode ab, doch das ist für alle Verbindungen gleich. Der geschätzte SNR-Wert ist auf einen geeigneten Wert für Berechnungen abzubilden, oder eine feste Zahl ist einzuschließen, wenn der SNR-Wert für die Verbindungen nicht geschätzt wird.
hängen wiederum zum größten Teil von der Funkausbreitungsumgebung innerhalb des Reichweitenbereichs einer spezifischen Basisstation ab.
Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht eine Verwendung dieser weiter oben diskutierten Informationsparameter
auf eine Weise, dass die ihnen entsprechenden Werte nicht extrem genau sein müssen. So reichen beispielsweise nur wenige unterschiedliche Ebenen oder Klassen aus (beispielsweise fünf Ebenen: exzellent, gut, ausreichend, schlecht, entsetzlich, die einigen vordefinierten Werten entsprechen). Anders ausgedrückt, die unterschiedlichen Funkreichweitenbereiche können in unterschiedliche Klassen eingeteilt werden. In einer praktischen Umsetzung könnte Klasse A beispielsweise angeben, dass die Menge an Hindernissen in der Sichtlinienausbreitung fast Null ist. Klasse B könnte dann geringfügig stärker behinderte Signalpfade anzeigen, Klasse C stärker behinderte Pfade und so weiter, bis die letzte Klasse oder Kategorie anzeigen würde, dass es sich um einen extrem schweren Fall von Signalausbreitung ohne vorhandene Sichtlinie handelt. Zusätzlich zu diesen „Qualität"-Parametern der Sichtlinienbedingungen des Funkreichweitenbereichs können einige weitere charakteristische Parameter verwendet werden, beispielsweise ein Schätzwert der Entfernung zwischen der Mobilstation und den Basisstationen. Diese Werte können ebenfalls in Übereinstimmung mit vordefinierten Definitionen in unterschiedliche Klassen oder Kategorien eingeteilt werden.
Geeignete Werte für die individuellen Parameter für jede Basisstation können beispielsweise während der Planungsphase für das Netzwerk oder später durch geeignete Mittel zur Bestimmung und Speicherung dieser Werte in einem Netzwerkelement definiert werden, das die aktuellen Standortberechnungen bearbeitet, beispielsweise im LOS-Server 12 der 1 und 3. Diese Verfahren und/oder geeignete Anordnungen dafür werden später detaillierter diskutiert. Die individuellen, für den Funkreichweitenbereich spezifischen Parameter können als im Wesentlichen gleichbleibend betrachtet werden, und sie brauchen nur dann aktualisiert zu werden, wenn einige bedeutende Veränderungen in der Funkausbreitungsumgebung auftreten (neue Gebäude oder andere blockierende Bauten werden errichtet oder Gebäude werden abgerissen, Position und/oder Anzahl und/oder der Aufbau der Transceiver wird verändert usw.).
Zusätzlich zu der oben angesprochenen Klassifikation können geeignete Verfahren zum Erkennen einer Sichtliniensituation bzw. einer Situation ohne Sichtlinie angewendet werden. Wird eine Sichtliniensituation erkannt (keine zusätzliche Pfadlänge, s. Zelle 1 in 1), können die oben angegebenen Größen auf einen vordefinierten Wert eingestellt werden.
Wie oben diskutiert wurde, muss ein Basisdatum für die Funkausbreitungsumgebung für die unterschiedlichen Funkreichweitenbereiche erzeugt werden, bevor ein charakteristischer Parameter oder mehrere Parameter bestimmt und im System gespeichert werden können, die die Funkausbreitungsumgebungen in den unterschiedlichen Funkreichweitenbereichen beschreiben (Schritte 50 und 52 im Flussdiagramm der 5). Die Bestimmung und/oder das Erzeugen der Basisdaten für die Funkausbreitungsumgebung für einen spezifischen Bereich kann auf verschiedene Weise erzielt werden. Ein Verfahren besteht darin, dass die charakteristische Funkausbreitungsumgebung für jeden Funkreichweitenbereich des Systems mit einer geeigneten Mess- und Bestimmungsvorrichtung für Funkausbreitungsumgebungen gemessen wird. Gemäß einer anderen Herangehensweise können durch visuelle Bestimmung der Funkausbreitungsumgebung an Ort und Stelle Schätzwerte erzielt werden, und diese Information dann als Basis für den oder die charakteristischen Parameter genommen werden. Die Bestimmung kann auch aus der Ferne erfolgen, beispielsweise anhand von Kartenstudien und indem ähnliche topografische Informationen über den Bereich, einschließlich von Informationen über Gebäude, Straßen und ähnliche bezeichnende Informationen über den Funkreichweitenbereich in der abschätzenden Berechnung berücksichtigt werden. Es können Planwerkzeuge für Telekommunikationsnetzwerke mit einem Merkmal bereitgestellt werden, das die Funkreichweitenbereiche abbildet und die charakteristischen Parameter für jeden dieser Bereiche erzeugt. Es ist auch möglich, ein oder mehrere unterschiedliche Bestim mungsverfahren zu kombinieren, um zu zuverlässigeren und genaueren Parametern zu kommen.
4 offenbart eine Ausführungsform einer Anordnung, die zum Erzeugen und/oder Aktualisieren der Basisdaten für den oder die charakteristischen Parameter für unterschiedliche Funkreichweitenbereiche zu verwenden ist. Es ist ein wesentliches Merkmal der Generierung der Funkausbreitungsdaten, dass die verwendete Anordnung in der Lage ist, die tatsächliche geografische Standortinformation mit einem vordefinierten Signalmerkmal (oder mehreren Eigenschaften) für den Funkverkehr zwischen der überprüften Station und der Vorrichtung 20 zu kombinieren und eine Abhängigkeit zwischen dem geografischen Standort und dem Merkmal des Signals herzustellen. Diese Berechnung kann durch einen Prozessor 23 der Vorrichtung 20 durchgeführt werden, oder sie kann an einem der Netzwerkelemente, beispielsweise dem Prozessor 31 des Standortservers 12 der 1, ausgeführt werden.
Der geographische Standort wird vorzugsweise aus einer zuverlässigen externen Quelle ermittelt, beispielsweise durch das bekannte GPS (Global Positioning System). Das GPS ist ein satellitengestützes System, das für militärische und zivile Anwendungsbereiche immer dann benutzt wird, wenn eine genaue Standortbestimmung erforderlich ist, beispielsweise für die Navigation. Eine genauere Standortinformation kann mit einem Differential-GPS erzielt werden. Zusätzlich zum GPS kann jedes andere ähnliche System hierfür benutzt werden, dass zuverlässige Standortinformationen an das Gerät 20 liefern kann.
Es wird gezeigt, dass die Anordnung 20 zum Erzeugen der Basisdaten eine Antenne 24 zum Empfangen der Standortsignale von den GPS-Satelliten oder einem ähnlichen System enthält. Diese Signale werden von der Anordnung 20 zur Bestimmung der derzeitigen Position der Anordnung 20 auf per se bekannte Weise verwendet. Diese Bestimmung kann mit dem Prozessor 23 erzielt werden, oder die Vorrichtung kann getrennte Bestimmungsmittel für diese Aufgabe umfassen. Gemäß einer Alternative gibt der Benutzer des Gerätes 20 präzise Standortkoordinaten (beispielsweise für Höhen- und Breitengrad oder unter Verwendung von Straßennamen oder ähnlichen festgelegten Adresseninformatio nen) manuell, beispielsweise über eine Tastatur 26, eine Spracherkennungsvorrichtung oder eine ähnliche Eingabeschnittstelle, ein.
Das Gerät 20 der 4 ist mit einer weiteren Antenne 22 ausgestattet, um Funksignale an und/oder Funksignale von der überprüften Basisstation BTS auf eine ähnliche Weise zu senden bzw. zu empfangen wie eine tatsächliche Mobilstation, die das Mobiltelekommunikationssystem für ihre Kommunikationen benutzt. Die Funkausbreitungsumgebung, und damit die erforderlichen Parameter für die Standortbestimmung, können aus dem Signalverkehr zwischen dem Gerät 20 und der Basisstation auf unterschiedliche Weise bestimmt werden. Eine Möglichkeit ist die Bestimmung durch Bestimmungsmittel 21 im Gerät 20 auf der Basis der von der Basisstation BTS gesendeten und am Gerät 20 empfangenen Signale. Es wird angenommen, dass sich die Signale zwischen der Mobilstation und der Basisstation in im Wesentlichen ähnlicher Weise in beide Richtungen ausbreiten. Gemäß einem weiteren Szenario empfängt das Gerät 20 eine Nachricht von der Basisstation, die Ergebnisse einer Messung enthält, die von der Basisstation als Reaktion auf ein vom Gerät 20 an die Basisstation gesendetes Testsignal durchgeführt wurde. Mit dieser Art von Anordnung ist es möglich, Fehler zu vermeiden, die durch mögliche Unterschiede der Sendepfade, die in unterschiedlichen Richtungen verlaufen, verursacht werden. Gemäß einer weiteren Möglichkeit empfängt die Basisstation BTS ein Testsignal vom Gerät 20 zusammen mit einer vom Gerät 20 definierten Standortinformation. Nachdem sie das vordefinierte Signalmerkmal gemessen oder bestimmt hat, sendet die Basisstation eine Nachricht an den Standortserver oder ein anderes Netzwerkelement, das dazu ausgestaltet ist, die Messergebnisse zu verarbeiten, wobei die Nachricht den Standort des Gerätes 20 und die Ergebnisse der Signalmerkmalsmessungen enthält. Diese Information kann dann dazu verwendet werden, den charakteristischen Parameter für die Funkausbreitungsumgebung für die überprüfte, besondere Basisstation in einem geeigneten Netzwerkelement, beispielsweise dem Server 12 in 1, zu bestimmen.
Das Gerät 20 kann mit dem Standortserver 12 nach 1 mehrere mögliche Schnittstellen haben. Da es in der Lage ist, eine Funkkommunikation mit der Basisstation des benutzten Telekommunikationssystems herzustellen, kann es diese Funkschnittstelle ebenfalls zum Senden von Nachrichten und Informationen an den Standortserver oder ein anderes geeignetes Netzwerkelement benutzen. Die Schnittstelle kann auch eine Verbindung in einem spezifischen Infrarotbereich oder einem anderen Funkbereich mit kurzer Reichweite (wie eine „Bluetooth" Verbindung) oder eine feste Verbindung sein, die beispielsweise Stecker und Steckdosen oder eine Verkabelung zwischen dem Gerät 20 und dem Standortserver verwendet. Der Benutzer kann Speichermittel wie eine Diskette, ein Magnetband oder eine Festplatte oder ähnliche Mittel verwenden, die eine Speichermöglichkeit bieten, von der die Daten später ausgelesen werden. Eine Möglichkeit besteht darin, dass der Benutzer des Gerätes 20 einfach die auf dem Display 28 angezeigten Parameter auf einem Papier notiert.
Das Gerät 20 kann dazu benutzt werden, sowohl die für den Funkstandortbereich spezifischen Daten zu generieren als auch zu aktualisieren. Beim Aktualisieren der Daten kann es ausreichen, dass das Gerät die Ergebnisse mit den alten Daten vergleicht. Die im Standortserver oder einer ähnlichen Vorrichtung gespeicherten Daten werden nur dann aktualisiert, wenn das Gerät 20 Veränderungen in der Funkausbreitungsumgebung feststellt, die eine Aktualisierung der im Register des Standortservers vorhandenen Daten erfordern.
Es ist auch möglich, dass einige Mobilfunknutzer mit Mobilstationen ausgerüstet sind, die die Funkausbreitungsumgebung überwachen. Im Einzelnen heißt das, einige der Mobilfunknutzer können Mobilstationen haben, die sie in normaler Weise nutzen können, die jedoch auch mit der Standortbestimmungsfunktion des Gerätes 20 nach 4 ausgestattet sind. Die Ausgestaltung kann automatisch so sein, dass die beispielsweise im Register 13 des Servers 12 gespeicherten Daten automatisch (adaptiv) immer dann aktualisiert werden, wenn eines der tragbaren Geräte 20 oder das Mobiltelefon, das mit den Funktionen des Gerätes 20 ausgerüstet ist, eine Veränderung feststellt, die eine Aktualisierung erfordert. Das Überwachen kann ununterbrochen, periodisch, zu zufälligen Zeitspannen usw. erfolgen.
Es wird darauf hingewiesen, dass, auch wenn Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Mobilstationen eines Mobiltelekommunikationssystems beschrieben wurden, Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung für jede andere geeignete Art von Nutzereinrichtung anderer Systemtypen mit Standortfunktionalität anwendbar sind. Zu diesen Systemen gehören satellitengestützte Kommunikationssysteme genau so wie satellitengestützte Standortbestimmungssysteme.
Die Daten können zwischen den verschiedenen Netzwerkelementen in Paketform gesendet werden. In alternativen Ausführungen der Erfindung können die Daten in jedem geeigneten Format gesendet werden.
Die Ausführung der vorliegenden Erfindung ist im Zusammenhang mit einem TDMA-System beschrieben worden. Diese Erfindung ist auch auf alle anderen Zugriffstechniken anzuwenden, einschließlich Frequenzmultiplex (Frequency Division Multiple Access: FDMA) und Codemultiplex (Code Division Multiple Access: CDMA) sowie Hybridlösungen davon. Es wird auch darauf hingewiesen, dass die Basisstationen manchmal als Knoten B bezeichnet sein können.
Es wird hier auch bemerkt, dass, obgleich die oben gegebene Beschreibung ein Beispiel für die Ausführung gibt, mehrere Variationen und Modifikationen der offenbarten Lösung möglich sind, ohne sich vom Bereich der vorliegenden Erfindung zu entfernen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Verfahren zur Bestimmung eines Abstandes zwischen einer Sendestation (7) und einer Empfangsstation (5) mit folgenden Schritten: Messen zumindest eines Merkmals eines Signals von der Sendestation (7), das an der Empfangsstation (5) empfangen wurde, wobei dieses Merkmal derart ist, dass es für die Bestimmung des Abstandes zwischen der Sendestation (7) und der Empfangsstation (5) benutzt werden kann, gekennzeichnet durch Bestimmen eines charakteristischen Parameters, der die Sichtlinienbedingungen der Funkwellen-Ausbreitungsumgebung (2) der Empfangsstation (5) beschreibt, und Berechnen des Abstandes zwischen der Sendestation (7) und der Empfangsstation (5) unter Benutzung des gemessenen Merkmals und des charakteristischen Parameters, der die Sichtlinienbedingungen der Empfangsstation (5) beschreibt.
Verfahren nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch einen Schritt zur Bestimmung des aktuellen geographischen Standortes der Sendestation (7).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiter gekennzeichnet durch Bestimmen mindestens eines weiteren Abstandes zwischen der Sendestation (7) und mindestens einer weiteren Empfangsstation (6), die einen charakteristischen Parameter aufweist, der die Sichtlinienbedingungen der Funkwellen-Ausbreitungsumgebung (3) der mindestens einen weiteren Empfangsstation (6) beschreibt, und Bestimmen des aktuellen geographischen Standortes der Sendestation (7) auf der Basis der bestimmten Abstände zwischen der Sendestation (7) und den mindestens zwei Empfangsstationen (5, 6).
Verfahren nach Anspruch 1, weiter gekennzeichnet durch Bestimmen mindestens eines weiteren Abstandes zwischen der Empfangsstation und mindestens einer weiteren Sendestation, die einen charakteristischen Parameter aufweist, der die Sichtlinienbedingungen der Funkausbreitungsumgebung der mindestens einen weiteren Sendestation beschreibt, und Bestimmen des aktuellen geographischen Standortes der Empfangsstation auf der Basis der bestimmten Abstände zwischen der Empfangsstation und den mindestens zwei Sendestationen.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu messende Merkmal die Signallaufzeit zwischen den Sende- (7) und Empfangsstationen (5) enthält.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu messende Merkmal die Signallaufzeitdifferenzen zwischen den Sende- (7) und Empfangsstationen (5) enthält.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu messende Merkmal die Stärke des Empfangssignals enthält.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu messende Merkmal die Qualität des Empfangssignals enthält.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Methode der gewichteten kleinsten Quadrate für die Bestimmung der Abstände zwischen den Empfangs- (5) und Sendestationen (7), wobei die benutzte Gewichtungsmatrix die Invertierung einer Fehler-Kovarianzmatrix ist.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schritte. Definieren der Funkausbreitungsumgebungen (1, 2, 3) für mehrere Stationen (4, 5, 6) und Klassifizieren der Stationen (4, 5, 6) in verschiedene Funkausbreitungsumgebungsklassen, wobei der charakteristische Parameter auf der Klasse der Station basiert.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten für den charakteristischen Parameter in einem Standortdienstknoten (12), der in einem Telekommunikationssystem implementiert ist, gespeichert und verarbeitet werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stationen mit einem mobilen Telekommunikationssystem verbunden sind, dass die Sendestation (7) eine Mobilstation und die Empfangsstation eine Basisstation (5) des mobilen Telekommunikationssystems ist, oder umgekehrt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der charakteristischen Parameter folgende Schritte enthält: Bestimmen des aktuellen geographischen Standortes mindestens einer der Stationen durch gegenüber dem Telekommunikationssystem externe Mittel und Eingeben der Ergebnisse der Bestimmung in das Telekommunikationssystem.
Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die Benutzung eines auf Satelliten gestützten Positionierungssystems (GPS) für die Bestimmung des aktuellen geographischen Standortes mindestens einer der Stationen.
Anordnung zur Bestimmung eines Abstandes zwischen einer Sendestation (BTS) und, einer Empfangsstation (20) mit Messmitteln (21) zum Messen eines Merkmals eines von der Sendestation (BTS) an die Empfangsstation (20) übertragenen Signals zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Sendestation (BTS) und der Empfangsstation (20), weiter gekennzeichnet durch Speichermittel (13) zum Speichern eines charakteristischen Parameters, der die Sichtlinienbedingungen der Funkausbreitungsumgebung der Empfangsstation (20) beschreibt, und einer Steuerung (12) zum Empfangen des Ergebnisses dieser Messung und zum Definieren des Abstandes zwischen einer Sendestation (BTS) und der Empfangsstation (20) auf der Basis des Ergebnisses der Messung und des charakteristischen Parameters.
Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (12) Mittel (31) zum Bestimmen eines aktuellen geographischen Standortes mindestens einer der Stationen enthält.
Anordnung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch mindestens eine weitere Empfangsstation mit einem im wesentlichen festen Standort und ausgerüstet mit einem charakteristischen Parameter, der die Sichtlinienbedingungen der Funkwellen-Ausbreitungsumgebung der mindestens einen weiteren Empfangsstation beschreibt, Mitteln (21) zum Messen eines Merkmals eines von der Sendestation an die mindestens eine weitere Empfangsstation übertragenen Signals zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Sendestation und der mindestens einen weiteren Empfangsstation, wobei die Anordnung derart ausgebildet ist, dass das Ergebnis der Messung des Merkmals des an die mindestens eine weitere Empfangsstation übertragenen Signals auch verwendet wird, wenn der Standort der Sendestation bestimmt wird.
Anordnung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch mindestens eine weitere Sendestation mit einem im wesentlichen festen Standort und ausgerüstet mit einem charakteristischen Parameter, der die Sichtlinienbedingungen der Funkwellen-Ausbreitungsumgebung der mindestens einen weiteren Sendestation beschreibt, Mitteln zum Messen eines Merkmals eines von der mindestens einen weiteren Sendestation an die Empfangsstation übertragenen Signals zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Empfangsstation und der mindestens einen weiteren Sendestation, wobei die Anordnung derart ausgebildet ist, dass das Ergebnis der Messung des Merkmals des von der mindestens eine weitere Sendestation übertragenen Signals auch benutzt wird, wenn der Standort der Empfangsstation bestimmt wird.
Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Funkausbreitungsumgebungen der verschiedenen Stationen in verschiedene Klassen von Funkausbreitungsumgebungen klassifiziert sind und der charakteristische Parameter sich auf die Klasse der Station stützt.
Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Merkmal des Signals auf eines oder mehrere der folgenden Merkmale stützt: Laufzeit des Signals zwischen den Sende- (BTS) und Empfangsstationen (20), Signallaufzeitunterschied zwischen den Sende- (BTS) und Empfangsstationen (20), der Stärke des Empfangssignals, der Qualität des Empfangssignals.
Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 20, mit einem mobilen Kommunikationssystem, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendestation eine Mobilstation und die Empfangsstation eine Basisstation des mobilen Telekommunikationssystems ist, oder umgekehrt.
Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsstation eine Sektorantenne enthält.
Standortserver (12) zu Verwendung in einem Telekommunikationssystem zur Bereitstellung von Standortdaten einer Mobilstation (7), die eine Funkverbindung mit mindestens einer Basisstation (5) des Telekommunikationssystems hat, mit Mitteln (30) zum Empfang von Messdaten aus dem Telekommunikationssystem bezüglich eines Merkmals der Verbindung zwischen der Mobilstation (7) und der Basisstation (5) zur Bestimmung des Abstandes zwischen der Mobilstation (7) und der Basisstation (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Standortserver (12) weiter Folgendes enthält: Speichermittel (13) zum Speichern eines charakteristischen Parameters der Sichtlinienbedingungen der Funkausbreitungsumgebung der Basisstation (5) und Steuermittel (31) zum Definieren des Abstandes zwischen der Mobilstation (7) und der Basisstation (5) auf der Basis der empfangenen Messdaten und des charakteristischen Parameters.
Anordnung in einem Telekommunikationssystem zum Erzeugen und/oder Aktualisieren von Daten, die die Funkausbreitungsumgebung einer Station in dem Telekommunikationssystem betreffen, mit einer ersten Station (7), einer zweiten Station (5) zum Kommunizieren über Funk mit der ersten Station, Mitteln (24) zum Bestimmen des aktuellen geographischen Standortes der ersten Station (7) mittels einer Quelle von Standortinformationen (GPS), die sich außerhalb des Telekommunikationssystems befindet, und Bestimmungsmitteln (21) zur Bestimmung eines Merkmals eines Funksignals, das durch eine der Stationen von der anderen der Stationen empfangen wurde, weiter gekennzeichnet durch Berechnungsmittel (23) zum Berechnen eines charakteristischen Parameters, der die Sichtlinienbedingungen der Funkwellen-Ausbreitungsumgebung durch den bestimmten aktuellen geographischen Standort der ersten Station (7) und das bestimmte Merkmal beschreibt.
Anordnung nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch Mittel (24) zum Empfangen von Signalen von einem auf Satelliten gestützten Positionierungssystem (GPS).
Anordnung nach Anspruch 24 oder 25, gekennzeichnet durch Mittel (23) zum Feststellen, ob eine Aktualisierung der Daten erforderlich ist, die die Funkausbreitungsumgebung betreffen.
Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Station (7) eine tragbare Einheit enthält, die die Bestimmungsmittel (21) zum Bestimmen des Merkmals des Funksignals aufweist.