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WO2020099007A1 - Verfahren und vorrichtung zum erstellen einer abdeckungskarte - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum erstellen einer abdeckungskarte Download PDF

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Publication number
WO2020099007A1
WO2020099007A1 PCT/EP2019/075902 EP2019075902W WO2020099007A1 WO 2020099007 A1 WO2020099007 A1 WO 2020099007A1 EP 2019075902 W EP2019075902 W EP 2019075902W WO 2020099007 A1 WO2020099007 A1 WO 2020099007A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tiles
tile
information
map
signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/075902
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Kiehne
Radu Circa
Sameh Amr Hassanein MAHMOUD
Frank Hofmann
Ralf Luebben
Johannes Morgenroth
Jens Schwardmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE112019003933.4T priority Critical patent/DE112019003933A5/de
Priority to CN201980074897.3A priority patent/CN113170318B/zh
Publication of WO2020099007A1 publication Critical patent/WO2020099007A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/18—Network planning tools
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/38—Electronic maps specially adapted for navigation; Updating thereof
    • G01C21/3863—Structures of map data
    • G01C21/387—Organisation of map data, e.g. version management or database structures
    • G01C21/3881—Tile-based structures
    • H—ELECTRICITY
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    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices
    • H04W88/06—Terminal devices adapted for operation in multiple networks or having at least two operational modes, e.g. multi-mode terminals

Definitions

  • the invention relates to a method for creating a cover map and egg ne arrangement for performing the method.
  • a coverage map is a map of a particular geographic area that includes network coverage information. This information provides information about whether and if so to what extent services that are offered wirelessly are available. A breakdown by different services can be given. These services can then be assigned data rates or statistical distributions of data rates. Ambient conditions, such as weather conditions, can also be taken into account.
  • the coverage map is typically divided into so-called tiles. These usually represent areas in the region represented by the map that are adjacent to one another and do not overlap. Each tile is then assigned to at least one data rate or at least one statistical distribution of a data rate for at least one service in the coverage map. Using this cover map, the user can then estimate or even determine in which of the geographical areas he can use which services. If necessary, this can also be taken into account when choosing the route.
  • US 2006 021 142 A describes a method for determining the transmission quality at different locations within geographic areas, that are covered by the transmission signal are known.
  • Data is generated in a mobile device that represents a relative signal quality at different locations within the geographical area.
  • the data is stored and processed in the device to define areas of poor signal quality in at least a portion of the geographic area in which the device is moving.
  • the data that is stored is transmitted from time to time to a central transmission system.
  • the document US 2015 020 140 A describes a digital transceiver with a receiving unit that receives a signal.
  • a signal strength detection unit is also provided, which detects the strength of the received signal.
  • a disadvantage of existing approaches is that user data is stored by a central database and therefore protection of the user's privacy cannot be fully guaranteed.
  • the user or his movements can be easily tracked.
  • Known methods furthermore require that a detected signal strength be connected to the detected locations. This requires a large amount of memory.
  • the coverage map is only stored or stored on the side of the user, for example in the vehicle, so that it is ensured that user information, for example information that indicates where the user is or is located are moving, secured and no one is aware of it.
  • the coverage map is therefore not stored in or with a central database, where a large number of stores or data are stored.
  • This change compared to known methods requires that a new type of connection of acquired passive data, for example the acquired signal strength no information, must be found with the acquired location, since the current methods require a large amount of memory for this.
  • These passive data relate to a signal characteristic and can, for example, relate to the signal strength but also to a bandwidth. In the following, the signal strength will be discussed in particular, although this is not intended to limit the method to this passive data.
  • Passive data or parameters are parameters for the determination of which no data transmission is necessary. These are, in particular, parameters that can be read by a cellular modem, such as signal strengths (e.g. SINR, RSRP, ).
  • signal strengths e.g. SINR, RSRP, .
  • connection mentioned can be carried out, for example, in the following steps:
  • the model mentioned is based on the idea of applying a type of machine learning to a large amount of data that cannot easily be stored in the vehicle in order to generate the model.
  • the model is then stored in the vehicle and used there to obtain data rates for measurements of passive parameters.
  • the model can be, for example, an already trained neural network.
  • CCDFs Complementary Cumulative Distribution Functions
  • the passive parameters are divided into value ranges. 2.
  • a CCDF of the data rates contained in the area is created for each of the areas.
  • a certain percentile e.g. B. 0.75, is used to read a data rate from the selected CCDF.
  • the data rate thus determined is used as an estimated data rate for the signal strength value.
  • the percentile can be varied. The goal is to predict a data rate that will be exceeded as often as possible, since an exact forecast is not possible. The higher the percentile, the more pessimistic the prediction and the higher the probability that the actually achievable data rate is higher than the prediction.
  • the coverage map required for this purpose requires a large amount of memory, which is not feasible when all the data is stored in the vehicle. Another way of storing signal strength data is therefore required.
  • a new procedure for connecting the detected signal strength to the detected location of the user is thus also presented, which requires less storage space.
  • the method presented aims to represent the location map in tiles, so that the map is divided into a number of tiles. It is also possible to control the number of tiles required depending on how large the tile should be to cover a convenient area for the coverage map.
  • a mobile device is also provided which continuously measures the signal strength as it moves to an active interface.
  • the data is then passed to a data rate determination model, which is a predefined model that is responsible for covering the acquired signal strength parameters in an available data rate value.
  • the mobile device comprises a position or location detection component, which is responsible for informing the vehicle in which tile it is currently located. Then the acquired signal strength parameter value is stored in this specific tile under this specific interface.
  • the user's privacy can be better protected and it becomes more difficult to track the user.
  • the required storage capacity is reduced so that it fits into an available mobile device or vehicle hardware.
  • Figure 1 shows tiles in a world map according to NDS (Navigation Data Standard).
  • Figure 2 shows a map, which is divided into tiles.
  • FIG. 3 shows a possible embodiment of the method presented in a flow chart.
  • FIG. 1 shows a world map, which is generally designated by the reference number 10 and which is divided into a number of tiles 12, 14.
  • the map complies with the NDS, a widely used standard for map display.
  • the map shows two different levels of tiles 12, 14, namely level 0 tiles 12 and level 1 tiles 14, whereby level 0 tiles 12 cover a larger area than level 1 tiles 14 and are therefore less detailed.
  • FIG. 2 shows a map 20 which is divided into a large number of tiles 22. Each of these tiles 22 can be assigned a statistical distribution of a data rate to one service or statistical distributions to data rates of several services. This then results in the coverage map that can be created according to the method presented herein.
  • Figure 2 shows information similar to Figure 1, only with the exact sizes of the different tile levels.
  • FIG. 3 shows a possible sequence of the described method in a flow chart.
  • the method starts in a first step 50.
  • a position detection is then carried out in a second step 52 and a signal strength detection is carried out in a third step 54, essentially simultaneously.
  • the current position is connected to a map tile.
  • a step 58 a check is made as to whether a value has already been stored for this tile. If this is not the case, the value is stored in the database in a step 60. Is this the If so, an EMA (Exponential Moving Average) is applied in a step 62.
  • the method ends with a step 64.
  • EMA Exposureential Moving Average
  • a procedure is therefore presented in which a coverage map can be developed which carries information on the states of the mobile signal at different locations, which can show in advance what the signal state will be for the specific interface.
  • the signal status information can then be used by the mobile device or the vehicle to automatically select the optimal interface at this location. It is assumed here that the mobile device or the vehicle supports different interfaces at the same time, for example WLAN 3G, 4G, 5G or the same mobile technology, but from two or more different service providers at the same time.
  • the information provided by the coverage map serves to increase or improve the wealth of experience and the quality of the service by constantly trying to select the optimal interface for the current location.
  • the method described here is based on a representation of the location map in tiles.
  • the world map can be divided into a number of tiles. The number of tiles required depends on how large the tile should be to cover an appropriate area for the coverage map.
  • a tile map will divide the picture into different smaller pictures, ie in tiles of a fixed size. eat. When the map is displayed, only the images covering the current geographic area are required. With a map divided into tiles, there is a limited but possibly very high number of possible tiles. This means that all tiles can be prepared in advance and can be temporarily saved if requested. The processing can be carried out very efficiently.
  • a tiled map consists of a number of magnification levels, each magnification being a map of the same geographic area, but drawn at different scales, divided into tiles, each tile being the same size regardless of the magnification.
  • Increasing the scaling thus means increasing the size of the map in pixels, which in turn increases the number of tiles in the degree of enlargement.
  • the size of the tile can be controlled based on the available memory and on the amount of details or data covered per tile, so that the available memory and the maximum covered area per tile must be weighed. The smaller the tile, the more accurate the information on the cover card, but the higher the storage requirements.
  • NDS Navigation Data Standard
  • This system provides: - The world is recursively divided into halves, with level 0 containing 2 * 1 tiles (east and west of Greenwich) and each tile containing 180 * 180 degrees.
  • Level 1 contains 4 * 2 tiles, whereby each of the 2 level 0 tiles is divided into 4 parts.
  • each tile has 180.0 / (2 level ) degrees in each direction.
  • level 15 uses levels between 1 and 15.
  • the tile size is 393 m * 305 m.
  • a scaling factor is used for coding coordinates, so that 360 ° 2 corresponds to 32 to cover the entire range of 32-bit signed integers, n ranges from -180 ° to + 180 ° and latitudes from -90 ° to +90 °.
  • the number of tiles is increased by two bits.
  • the tile identifier consists of the level number followed by the tile number.
  • the physical encoding of a tile identifier packs both components together into a 32-bit value.
  • the number of tiles can be calculated based on a given coordinate and the level:
  • tile size 180 ° / 2 level [degrees]
  • Tile y amount ((width + 90 °) / tile size)
  • Tile x amount ((length + 180 °) / tile size)
  • NDS level 15 the smallest level is given by NDS level 15, at which the tile size is 393 mx 305 m, which can be very large for the purposes aimed at here.
  • NDS level 15 the smallest level is given by NDS level 15, at which the tile size is 393 mx 305 m, which can be very large for the purposes aimed at here.
  • a tile with a tile size of 50 mx 50 m shows reliable results, since measurements at this distance have similar properties. This means that more than 15 levels may be required in the process.
  • NDS uses a maximum of 32 bits, which supports up to 2 32 different tiles. If the entire world is represented with a tile of 50 mx 50 m, more than 32 bits are required.
  • the approach can only be used for a limited range. If, for example, Germany is represented with approximately 360,000 square meters, 28 bits are sufficient for this tile size. As mentioned above, if smaller tile sizes are required, the system will zoom to the next lower level, which means that the number of tiles will increase by two bits. For example, two lower levels of magnification can be used with the 32-bit system.
  • a specific magnification level means that a tile size of 50 mx 50 m ensures that a certain number of tiles is used and that each tile has a label.
  • This identification identifies the tile and in particular which area is covered by the tile.
  • the mobile device or vehicle knows in advance the degree of magnification used, and while it is moving, the current coordinates indicate longitude and latitude. The marking of the tile can be calculated accordingly.
  • the presented method depends on information about the coverage map by the mobile device or the Vehicle and not through a database of the service provider. This means that initially no signal condition measurements, ie measured by the vehicle, will be stored in the coverage map, but reference values can be stored in one of the two following ways:
  • the initial or initial card is supplied with information relating to the location or position of the base stations and their transmission power information. If these two parameters are used, the reception power for different tiles can be calculated approximately as an initial value.
  • the card provider delivers the card with the initial tile distribution, with initial information being included for each tile. This information can relate to the exact location of the various base stations in relation to the tiles in addition to the transmission power of each of these base stations.
  • the initial information can also directly be the expected reception power for each tile.
  • the card provider can have a reference vehicle that drives through different tiles and collects the reception power at different locations.
  • the measurements vary from time to time, even at the exact locations, due to weather conditions, different degrees of reflection and due to a different number of users.
  • the measurements collected by the card provider are only initial values that are used by the vehicle when it first drives through a certain tile.
  • triangulation can be used to determine the base station location.
  • a triangulation means that three measurements within the same ca chel and based on the variation in three measurements, the location of the base station can be determined.
  • Triangulation can also be used to predict the reception power measurement in the following tile if the following tile is covered by the same base station.
  • the mobile device or the vehicle starts moving while different interfaces are available to it, for example 4G from two different service providers and a WLAN interface.
  • the mobile device continuously measures the various signal strength parameters as it moves for the currently active interface.
  • Signal strength parameters that are required for 4G are received power of the reference signal (RSRP), received reference signal qualities (RSRQ) and signal to interference noise ratios (SINR).
  • RSRP received power of the reference signal
  • RSS received reference signal qualities
  • SINR signal to interference noise ratios
  • Received signal code power RSCP is required for 3G and Rx level and Rx quality are required for 2G.
  • the required parameters are measured once each time the vehicle drives through the tile. These measurements are continuously updated every time the vehicle drives through the tiles. The measured values are not saved directly in one version, but the mean and the variance of the measurements are saved. Each time the vehicle drives through the tile, the stored mean and variance are updated with the new measurements. The mean and the variance of the signal strength parameters are then stored for each of the available interfaces for each location or tile. In this example, three sets of values are required for each location (tile) because there are two 4G interfaces and one WLAN interface.
  • 4G, RSRP, RSRQ, and SINR can be directed to a data rate estimation model, which is a predefined model that is responsible for translating these parameters into available data rate values.
  • a tile When a tile is visited for the first time and there are no measurements for that tile, the data can easily be saved for that tile as explained above. However, if a measurement for the tile is already available, either previously measured from the vehicle or already included in the initial map, then new measurements are merged with the previous measurements, e.g. a moving average algorithm, e.g. exponential moving average algorithm (EMA: Exponential Moving Average).
  • EMA Exponential Moving Average
  • the system can also measure the signal strength for the inactive interfaces while moving to obtain one or more reliable coverage cards. After a few measurements, the stored data within the coverage map becomes more robust due to the concept of the moving average. A relation can then be created between the stored signal parameter values under the various interfaces within a tile, which means that after only one measurement of the Values for one interface can be sufficient for the other interfaces so that they can be updated accordingly based on the previously created model between the different interfaces for this specific tile.
  • the map is divided into tiles with a size of approximately 50 mx 50 m, tiles in the area of 50 mx 100 m show similar properties, as tests have shown, so that the size in this area can be adjusted, for example to to conform to the NDS format.
  • a simple approach can be to set all values to 0 and fill them when the tile with measurements is accessed.
  • a geographic area should be used to determine the signal strength at a given location before a vehicle hits a tile.
  • environmental information such as buildings, city, rural area and related models for a further signal propagation such as free space, Rayleigh fading, a distance to a street and a transmission power, the expected signal strength can be calculated.
  • These initial values are updated when a vehicle gets into a tile and measures values that are more accurate.
  • the initial values are updated when a vehicle hits a tile and measures more values that are accurate.
  • Tiles can be grouped together to reduce memory usage if they are similar.
  • a tile size of 50 mx 50 m is required for locations where conditions change quickly, for example in urban areas. Conditions are in rural areas with a reduced development stable over longer distances. Therefore, these locations can be summarized. There are two ways to summarize them:
  • a variance is less than 0.5 for neighboring tiles
  • the tile is divided into several tiles until the smallest level is reached. If, for example, the variance exceeds 0.75, the tile is divided.
  • the summary can be adjusted for all adjacent tiles or only for tiles in the longitudinal or latitudinal direction.
  • the measurement should be finished while crossing the tile. Ideally, a measurement starts at the beginning of a tile and ends before it is left. Measurements should also be carried out quickly.
  • Information on the tile is deleted if it is not continuously updated, so that the storage capacity is released and old data is removed.
  • tiles with meaningful data are used. Only tiles that cover areas that can be reached by the vehicle or the mobile device are included, so that tiles that cover, for example, the sea or a desert will not be included, since these places are not mobile or Provide WiFi signal.
  • Tiles with similar signal characteristics can be grouped together to reduce memory requirements.
  • An increase to a higher degree of enlargement means that the number of tiles is reduced by two bits. More details are given below.
  • the system presented can also be made available to smartphone users, including all positions, for example also positions in buildings.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Abdeckungskarte in einer mobilen Einrichtung, wobei die Abdeckungskarte in Kacheln (12, 14) unterteilt wird und für zumindest einige der Kacheln (12, 14) passive Daten zu zumindest einer Signalcharakteristik für wenigstens einen Dienst gemessen werden, und mit Hilfe eines Modells die passive Daten in eine Information bzgl. einer Datenrate des jeweiligen Dienstes gewandelt werden, wobei diese Information mit der zugeordneten Karte verbunden wird.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ERSTELLEN EINER ABDECKUNGSKARTE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Abdeckungskarte und ei ne Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.
Stand der Technik
Eine Abdeckungskarte stellt eine Karte eines bestimmten geographischen Be reichs dar, in der Informationen zur Netzabdeckung enthalten sind. Diese Infor mationen geben Aufschluss darüber, ob und wenn ja in welchem Maße Dienste, die drahtlos angeboten werden, verfügbar sind. Dabei kann eine Aufschlüsselung nach unterschiedlichen Diensten gegeben sein. Diesen Diensten können dann jeweils Datenraten oder auch statistische Verteilungen von Datenraten zugeord net sein. Dabei können auch Umgebungsbedingungen, wie bspw. Wetterbedin gungen, Berücksichtigung finden.
Die Abdeckungskarte ist typischerweise in sogenannte Kacheln (engl.: tile) unter teilt. Diese repräsentieren üblicherweise Bereiche in der durch die Karte darge stellten Region, die nebeneinanderliegen und sich nicht überlappen. Jeder Ka chel ist dann in der Abdeckungskarte zumindest eine Datenrate bzw. zumindest eine statistische Verteilung einer Datenrate für wenigstens einen Dienst zuge ordnet. Anhand dieser Abdeckungskarte kann dann der Nutzer abschätzen oder gar bestimmen, in welchen der geographischen Bereiche er welche Dienste nut zen kann. Gegebenenfalls kann dies auch bei der Wahl der Fahrtroute berück sichtigt werden.
Aus der Druckschrift US 2006 021 142 A ist ein Verfahren zum Bestimmen der Sendequalität an verschiedenen Orten innerhalb von geografischen Bereichen, die von dem Sendesignal abgedeckt sind, bekannt. Dabei werden Daten in einer mobilen Einrichtung erzeugt, die eine relative Signalqualität an verschiedenen Orten innerhalb des geografischen Bereichs repräsentieren. Die Daten werden gespeichert und in der Einrichtung aufbereitet, um Bereiche mit geringer Signal qualität in zumindest einem Abschnitt des geografischen Bereichs zu definieren, in welchem die Einrichtung sich bewegt. Die Daten, die gespeichert werden, werden von Zeit zu Zeit zu einem zentralen Sendesystem übertragen.
Die Druckschrift US 2015 020 140 A beschreibt eine digitale Sende- Empfangsvorrichtung mit einer Empfangseinheit, die ein Signal empfängt. Es ist weiterhin eine Signalstärke- Erfassungseinheit vorgesehen, die die Stärke des empfangenen Signals erfasst.
Ein Nachteil bestehender Ansätze ist, dass Nutzerdaten von einer zentralen Da tenbank gespeichert werden und daher ein Schutz der Privatsphäre des Nutzers nicht vollständig garantiert werden kann. Zudem kann der Nutzer bzw. können dessen Bewegungen leicht nachverfolgt werden. Weiterhin erfordern bekannte Verfahren, dass eine erfasste Signalstärke mit den erfassten Orten verbunden wird. Dies bedingt einen hohen Speicherbedarf.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren zum Erstellen einer Abdeckungs karte nach Anspruch 1 und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 11 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den ab hängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
Bei dem vorgestellten Verfahren ist vorgesehen, die Abdeckungskarte aus schließlich auf Seiten des Nutzers, bspw. in dem Fahrzeug, abzulegen bzw. zu speichern, so dass sichergestellt ist, dass Nutzerinformationen, bspw. Informati onen, die angeben, wo der Nutzer sich befindet bzw. sich bewegt, gesichert sind und niemand davon Kenntnis erlangt. Die Abdeckungskarte wird somit nicht in bzw. mit einer zentralen Datenbank gespeichert, wo viele Abspeicherungen bzw. Daten abgelegt sind. Diese Änderung gegenüber bekannten Verfahren erfordert, dass eine neue Art des Verbindens von erfassten passiven Daten, bspw. der erfassten Signalstär keinformation, mit dem erfassten Ort gefunden werden muss, da die derzeitigen Verfahren hierfür einen großen Speicherbedarf haben. Diese passiven Daten be ziehen sich auf eine Signalcharakteristik und können bspw. die Signalstärke aber auch eine Bandbreite betreffen. Im folgenden wird insbesondere auf die Signal stärke eingegangen, wobei dies keine Beschränkung des Verfahrens auf diese passiven Daten bedeuten soll.
Passive Daten bzw. Parameter sind Parameter, für deren Bestimmung keine Da tenübertragung notwendig ist. Das sind insbesondere Parameter, die von einem Mobilfunkmodem ausgelesen werden können, wie bspw. Signalstärken (z. B. SINR, RSRP, ...).
Das genannte Verbinden kann bspw. in folgenden Schritten erfolgen:
1. Speichern nur eines Werts für jeden Dienstanbieter in Abhängigkeit von Mo dellen, andere Variablen können berechnet werden.
2. Ähnliche Kacheln werden miteinander verbunden, wenn sie ein ähnliches Ver halten haben.
3. Es ist nicht erforderlich, dass ein Wert für jeden Dienstanbieter in jeder Kachel für den Fall gespeichert wird, dass eine Relation zwischen den zuvor gespeicher ten Werten für die verschiedenen Dienstanbieter in benachbarten Kacheln her gestellt werden kann.
4. Es ist nicht erforderlich, einen Wert zu speichern, für den Fall von ländlichen und städtischen Bereichen, wo Signalausbreitungsmodelle existieren. Indem die Modelle verwendet werden, können die erwarteten und berechneten Werte für eine Kachel verglichen werden, wenn die Werte gleich sind; keine Werte für die Kachel müssen gespeichert werden, lediglich die Information, dass für diese Ka chel das physikalische Modell anwendbar ist, ist zu speichern. Die mobile Signalabdeckungskarte erfordert in Ausgestaltung vier Hauptschritte bzw. Komponenten:
1. einen mobilen Signalstärkedetektor,
2. ein Modell, das die erfassten Signalstärkeparameter zu einer verfügbaren Da tenrate wandelt, wobei mit Hilfe des Modells Netzwerkqualitätsindikatoren ge schätzt werden,
3. einen Positions- bzw. Lagedetektor,
4. ein Verbinden der erfassten Werte der Signalstärkeparameter mit dem erfass ten Ort.
Das genannte Modell basiert auf der Idee, eine Art von maschinellem Lernen auf einer großen Datenmenge, die im Fahrzeug nicht ohne weiteres zu speichern ist, anzuwenden, um das Modell zu generieren. Das Modell wird dann im Fahrzeug gespeichert und dort angewendet, um für Messungen von passiven Parametern Datenraten zu erhalten.
Das Modell kann bspw. ein bereits trainiertes neuronales Netz sein. Alternativ können CCDFs (Complementary Cumulative Distribution Functions) verwendet werden. Somit erhält man eine Art Nachschlagetabelle bzw. Look-up Table für das Mapping von Signalstärken zu Datenraten.
Es wird nachfolgend eine kurze Zusammenfassung des Modells basierend auf CCDFs gegeben:
Im Vorfeld wird eine große Menge passiver Parameter zusammen mit Datenraten gesammelt. Diese sind notwendig, um das Modell aufzustellen.
Bestimmung des Modells:
1. Die passiven Parameter werden in Wertebereiche unterteilt. 2. Für jeden der Bereiche wird eine CCDF der in dem Bereich enthaltenen Da tenraten erstellt.
3. Als Modell werden die Bereiche mit zugeordneten CCD Fs gespeichert.
Alternativ: Statt den CCDFs selbst wird eine Funktion ermittelt, die die CCDF nä herungsweise beschreibt.
Verwendung des Modells um für eine Signalstärke eine Datenrate zu bekommen:
1. Der Wertebereich, in dem die Signalstärke liegt, wird bestimmt und die zuge hörige CCDF ausgewählt.
2. Ein bestimmtes Perzentil, z. B. 0.75, wird verwendet, um von der ausgewähl ten CCDF eine Datenrate abzulesen.
3. Die somit bestimmte Datenrate wird als geschätzte Datenrate für den Signal stärkewert verwendet.
Falls es für eine Kachel mehrere gemessene Signalstärken gibt, wird für jede Signalstärke eine Vorhersage erstellt und der Median aus den Vorhersagen ge bildet.
Um zu variieren, wie wahrscheinlich die Vorhersage überschritten wird, kann das Perzentil variiert werden. Ziel ist, eine Datenrate vorherzusagen, die möglichst oft überschritten wird, da eine genaue Vorhersage nicht möglich ist. Je höher das Perzentil ist, desto pessimistischer fällt die Vorhersage aus und desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass die tatsächlich erreichbare Datenrate über der Vor hersage liegt.
Die für diesen Zweck erforderliche Abdeckungskarte benötigt, insbesondere mit gegenwärtigen Methoden, einen großen Speicher, was nicht durchführbar ist, wenn alle Daten in dem Fahrzeug gespeichert sind. Es ist daher eine andere Art der Speicherung von Signalstärkedaten erforderlich. Es wird somit ebenfalls ein neues Vorgehen zum Verbinden der erfassten Signalstärke zu dem erfassten Ort des Nutzers vorgestellt, was weniger Speicherplatz erfordert. Das vorgestellte Verfahren zielt darauf ab, die Lagekarte in Kacheln zu repräsen tieren, so dass die Karte in einer Anzahl von Kacheln unterteilt wird. Es ist au ßerdem möglich, die Anzahl an erforderlichen Kacheln in Abhängigkeit davon zu steuern, wie groß die Kachel sein sollte, um einen zweckmäßigen Bereich für die Abdeckungskarte abzudecken. Es ist ebenfalls eine mobile Vorrichtung vorgese hen, die die Signalstärke kontinuierlich misst, während diese sich zu einer akti ven Schnittstelle bewegt. Die Daten werden dann zu einem Datenraten- Bestimmungsmodell gereicht, was ein vordefiniertes Modell darstellt, das zum Abdecken der erfassten Signalstärkeparameter in einem verfügbaren Datenra tenwert verantwortlich ist. Die mobile Einrichtung umfasst eine Positions- bzw. Ortserfassungskomponente, die dafür verantwortlich ist, dem Fahrzeug mitzutei len, in welcher Kachel es sich gegenwärtig befindet. Dann wird der erfasste Sig nalstärkenparameterwert in dieser spezifischen Kachel gespeichert unter dieser spezifischen Schnittstelle.
Das vorgestellte Verfahren hat gegenüber bekannten Verfahren folgende Vortei le:
Die Privatsphäre des Nutzers kann besser geschützt werden und es wird schwie riger, den Nutzer nachzuverfolgen. Die erforderliche Speicherkapazität wird ver ringert, so dass sie in eine verfügbare mobile Vorrichtung bzw. eine Fahrzeug- Hardware passt.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Be schreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur 1 zeigt Kacheln in einer Weltkarte gemäß NDS (Navigation Data Standard). Figur 2 zeigt eine Lagekarte, die in Kacheln unterteilt ist.
Figur 3 zeigt in einem Flussdiagramm eine mögliche Ausführung des vorgestell ten Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schema tisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Weltkarte, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist und die in eine Anzahl von Kacheln 12, 14 unterteilt ist. Die Karte entspricht dem NDS, einem weitverbreiteten Standard für Kartendarstellungen. Dabei zeigt die Karte zwei unterschiedliche Level von Kacheln 12, 14, nämlich Level 0 Kacheln 12 und Level 1 Kacheln 14, wobei Level 0 Kacheln 12 einen größeren Bereich als Level 1 Kacheln 14 abdecken und daher weniger detailliert sind.
Figur 2 zeigt eine Karte 20, die in eine Vielzahl von Kacheln 22 unterteilt ist. Je der dieser Kacheln 22 kann eine statistische Verteilung einer Datenrate zu einem Dienst oder statistische Verteilungen zu Datenraten mehrerer Dienste zugeord net sein. Dies ergibt dann die Abdeckungskarte, die gemäß dem hierin vorge stellten Verfahren erstellt werden kann. Figur 2 zeigt ähnliche Informationen wie Figur 1 , lediglich mit den genauen Größen der verschiedenen Kachel Level.
Figur 3 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des beschriebe nen Verfahrens. In einem ersten Schritt 50 startet das Verfahren. Dann wird in einem zweiten Schritt 52 eine Positionserfassung durchgeführt und in einem drit ten Schritt 54, im Wesentlichen gleichzeitig, eine Signalstärkeerfassung durchge führt. Dann erfolgt in einem weiteren Schritt 56 ein Verbinden der gegenwärtigen Position mit einer Kartenkachel. Dann erfolgt in einem Schritt 58 die Überprü fung, ob für diese Kachel bereits ein Wert gespeichert ist. Ist dies nicht der Fall, so wird in einem Schritt 60 der Wert in der Datenbank gespeichert. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt 62 eine EMA (Exponential Moving Average) ange wendet. Mit einem Schritt 64 endet das Verfahren.
Auf das vorgestellte Verfahren zum Erstellen einer Abdeckungskarte und die be schriebene Anordnung zum Durchführen des Verfahrens wird nachfolgend noch näher eingegangen:
Wenn eine digitale Sende- Empfangsvorrichtung bewegt wird, wird sie Bereiche durchqueren, in denen ein ausreichendes mobiles Signal zu empfangen ist, und auch Bereiche, in denen das Signale nicht ausreichend oder sogar überhaupt kein mobiles Signal verfügbar ist. Es ist dann unmöglich, ein mobiles Signal zu empfangen, wenn diese Schnittstelle bzw. dieser Kanal verwendet wird. Es wird daher eine Vorgehensweise dargestellt, bei der eine Abdeckungskarte entwickelt werden kann, die Informationen zu den Zuständen des mobilen Signals an ver schiedenen Orten trägt, was vorab zeigen kann, wie der Signalzustand für die spezifische Schnittstelle sein wird. Die Signalzustandsinformation kann dann von der mobilen Einrichtung bzw. dem Fahrzeug verwendet werden, um automatisch die optimale Schnittstelle an diesem Ort auszuwählen. Es wird hier angenom men, dass die mobile Einrichtung bzw. das Fahrzeug verschiedene Schnittstellen zur selben Zeit unterstützt, bspw. WLAN 3G, 4G, 5G oder dieselbe Mobiltechno logie, aber von zwei oder mehreren verschiedenen Dienstanbietern zur selben Zeit.
Die Informationen, die die Abdeckungskarte zur Verfügung stellt, dienen dazu, den Erfahrungsschatz und die Qualität des Dienstes zu steigern bzw. verbes sern, indem ständig versucht wird, die optimale Schnittstelle für den gegenwärti gen Ort auszuwählen.
Das hierin beschriebene Verfahren beruht auf einer Darstellung der Lagekarte in Kacheln. So kann bspw. die Weltkarte in eine Anzahl von Kacheln unterteilt sein. Die Anzahl der erforderlichen Kacheln hängt davon ab, wie groß die Kachel sein soll, um einen zweckmäßigen Bereich für die Abdeckungskarte abzudecken.
Anstatt ein einzelnes großes Bild anzufertigen, wird eine Kachelkarte das Bild in verschiedene kleinere Bilder unterteilen, d. h. in Kacheln einer festgelegten Grö- ße. Wenn die Karte dargestellt wird, sind nur die Bilder, die den gegenwärtigen geographischen Bereich abdecken, erforderlich. Mit einer in Kacheln unterteilten Karte gibt es eine begrenzte, aber möglicherweise sehr hohe Anzahl an mögli chen Kacheln. Dies bedeutet, dass alle Kacheln vorab vorbereitet und nach Auf forderung zwischengespeichert werden können, wenn dies gefordert ist. Die Ver arbeitung kann so hocheffizient durchgeführt werden.
Es ist nicht erforderlich, die Karte der gesamten Welt darzustellen. Das gegen wärtige Land oder der gegenwärtige Staat kann ausreichend sein und dann kann man damit beginnen, die Karte dieses begrenzten Bereichs in eine spezifische Anzahl von Kacheln mit ähnlicher Größe basierend auf dem möglichen Spei cherplatz zu unterteilen.
Eine in Kacheln unterteilte Karte besteht aus einer Anzahl von Vergrößerungs stufen bzw. Vergrößerungsgraden, wobei jeder Vergrößerungsgrad eine Karte desselben geographischen Bereichs ist, aber bei verschiedenen Skalierungen gezeichnet, unterteilt in Kacheln, wobei jede Kachel dieselbe Größe aufweist un abhängig von dem Vergrößerungsgrad. Ein Erhöhen der Skalierung bedeutet al so ein Steigern der Größe der Karte in Pixeln, was wiederum die Anzahl an Ka cheln in dem Vergrößerungsgrad erhöht. Die Größe der Kachel kann basierend auf dem verfügbaren Speicher gesteuert werden und auf der Menge der abge deckten Details bzw. Daten pro Kachel, so dass zwischen dem verfügbaren Speicher und dem maximal abgedeckten Bereich pro Kachel abgewogen werden muss. Je kleiner die Kachel ist, desto genauer ist die Information der Abde ckungskarte, desto höher sind aber auch die Speicheranforderungen.
Das Vorgehen, die Karte in eine spezifische Anzahl von Kacheln zu unterteilen, wird auch beim sogenannten Navigation Data Standard (NDS) verwendet, der ein standardisiertes Format für Navigationsdatenbanken im Automobilbereich darstellt und gemeinsam von Fahrzeugherstellern und Versorgern entwickelt wurde.
Bei diesem System ist vorgesehen: - Die Welt ist rekursiv unterteilt in Hälften, wobei in Level 0 2 * 1 Kacheln enthal ten sind (östlich und westlich von Greenwich) und jede Kachel 180 * 180 Grad enthält.
- Level 1 enthält 4 * 2 Kacheln, wobei jede der 2 Level-0- Kacheln in 4 Teile unter teilt ist.
- Bei Level N umfasst jede Kachel 180.0/(2 level) Grade in jede Richtung.
- NDS verwendet Level zwischen 1 und 15. In Level 15 ist bspw. die Kachelgröße 393 m * 305 m.
- Für Kodierungskoordinaten wird ein Skalierungsfaktor angewendet, so dass 360° 232 entspricht, um den gesamten Bereich von 32 Bit mit Vorzeichen verse henen ganzen Zahlen auszuschöpfen, n reichen von -180° bis +180° und Breiten von -90° bis +90°. Somit sind Koordinatenwerte im Bereich von -231 <= x < 231 für Längen und -230 < = y < 230 für Breiten. Dies bedeutet, dass für Breiten 31 Bit aus reichend sind, wobei der Schnittpunkt von Nullmeridian und Äquator fest ist bei der Koordinate X, Y = 0.0, wie dies in Figur 1 gezeigt ist.
- Für jedes niedrigere NDS-Level wird die Kachelanzahl um zwei Bits erhöht.
- NDS definiert eine Kachel wie folgt: Wenn (xl, yl) die Süd-West-Ecke einer Kachel ist und (x2, y2) deren Nord-Ost- Ecke ist, dann sind alle Punkte (x, y) mit xl < = x < x2 und yl < = y < y2 eindeutig dieser Kachel zugeordnet.
- Die Kachel-Kennung besteht aus der Levelzahl gefolgt von der Kachelzahl. Das physische Kodieren einer Kachel-Kennung packt beide Komponenten zusammen in einen 32-Bit-Wert.
Die Kachelzahl kann basierend auf einer gegebenen Koordinate und dem Level berechnet werden:
- Kachelgröße = 180°/2level [Grad] - Kachel y = Betrag ((Breite + 90°)/Kachelgröße)
- Kachel x = Betrag ((Länge + 180°)/Kachelgröße)
Bei dem vorgestellten Verfahren kann ein System verwendet werden, das NDS ähnlich ist, aber mit kleinen Änderungen, um dies für die hierin angestrebten Zie le anzupassen. Wie voranstehend erläutert wurde, ist das kleinste Level durch NDS Level 15 gegeben, bei dem die Kachelgröße 393 m x 305 m beträgt, was für die hierin angestrebten Zwecke sehr groß sein kann. Nach Testen verschie dener Kachelgrößen zeigt eine Kachel mit einer Kachelgröße von 50 m x 50 m verlässliche Ergebnisse, da Messungen in diesem Abstand ähnliche Eigenschaf ten aufweisen. Dies bedeutet, dass mehr als 15 Levels bei dem Verfahren erfor derlich sein könnten. NDS verwendet eine maximale Anzahl von 32 Bits, was bis zu 232 verschiedene Kacheln unterstützt. Sollte die gesamte Welt mit einer Ka chel von 50 m x 50 m repräsentiert werden, sind mehr als 32 Bits erforderlich.
Wie voranstehend erwähnt wurde, kann der Ansatz nur für einen begrenzten Be reich angewendet werden. Wird bspw. Deutschland mit näherungsweise 360.000 qm dargestellt, sind bei dieser Kachelgröße 28 Bit ausreichend. Wie weiterhin voranstehend erwähnt wurde, wird, wenn kleinere Kachelgrößen erforderlich sind, das System zu dem nächst niedrigeren Niveau zoomen, was bedeutet, dass sich die Kachelanzahl um zwei Bits vergrößert. Es können bspw. zwei niedrigere Vergrößerungsgrade mit dem 32-Bit- System verwendet werden.
Somit bedeutet die Verwendung eines spezifischen Vergrößerungsgrads, dass eine Kachelgröße von 50 m x 50 m gewährleistet, dass eine bestimmte Anzahl von Kacheln verwendet wird und dass jede Kachel eine Kennzeichnung hat. Die se Kennzeichnung identifiziert die Kachel und dabei insbesondere, welcher Be reich durch die Kachel abgedeckt ist. Die mobile Einrichtung bzw. das Fahrzeug kennt vorab der verwendete Vergrößerungsgrad, und während es sich bewegt, zeigen die gegenwärtigen Koordinaten Länge und Breite an. Entsprechend kann die Kennzeichnung der Kachel berechnet werden.
Wie voranstehend erwähnt wurde, hängt das vorgestellte Verfahren davon ab, In formationen zu der Abdeckungskarte durch die mobile Einrichtung bzw. das Fahrzeug und nicht durch eine Datenbank des Diensteanbieters zu speichern. Dies bedeutet, dass zu Beginn keine Signalzustandsmessungen, d. h. gemessen von dem Fahrzeug, in der Abdeckungskarte abgelegt sein werden, sondern Re ferenzwerte auf eine der beiden nachstehenden Arten gespeichert sein können:
1. Referenzmessungen, die bereits in der Karte, geliefert von dem Kartenanbieter enthalten sind.
2. Die Ausgangs- bzw. Anfangs- Karte wird mit Informationen geliefert, die den Ort bzw. die Position der Basisstationen und deren Sendeleistungsinformationen betreffen. Werden diese beiden Parameter verwendet, kann die Empfangsleis tung bei verschiedenen Kacheln näherungsweise als Anfangswert berechnet werden.
Der Kartenanbieter liefert die Karte mit der anfänglichen Kachelverteilung, wobei für jede Kachel Anfangsinformationen enthalten sind. Diese Informationen kön nen den genauen Ort der verschiedenen Basisstationen im Verhältnis zu den Kacheln zusätzlich zu der Übertragungsleistung jeder dieser Basisstationen be treffen.
Die Anfangsinformationen können auch direkt die erwartete Empfangsleistung für jede Kachel sein. Der Kartenanbieter kann ein Referenzfahrzeug besitzen, das durch verschiedene Kacheln fährt und die Empfangsleistung an verschiedenen Orten sammelt. Die Messungen variieren von Zeit zu Zeit, selbst an den genauen Orten, aufgrund von Wetterbedingungen, verschiedenen Reflexionsgraden und aufgrund einer unterschiedlichen Anzahl an Nutzern. Entsprechend sind die ge sammelten Messungen von dem Kartenanbieter lediglich Ausgangs- bzw. An fangswerte, die von dem Fahrzeug verwendet werden, wenn dieses zum ersten Mal durch eine bestimmte Kachel fährt.
Wenn der Basisstationsort für das Referenzfahrzeug, das von dem Kartenanbie ter verwendet wird, um die Messungen zu sammeln, nicht genau bekannt ist, kann eine Triangulation verwendet werden, um den Basisstationsort zu bestim men. Eine Triangulation bedeutet, dass drei Messungen innerhalb derselben Ka- chel und basierend auf der Variation in drei Messungen vorgenommen werden, wobei der Ort der Basisstation bestimmt werden kann.
Eine Triangulation kann ebenfalls verwendet werden, um die Empfangsleis tungsmessung in der folgenden Kachel vorherzusagen, falls die folgende Kachel durch dieselbe Basisstation abgedeckt ist.
Die mobile Einrichtung bzw. das Fahrzeug setzt sich in Bewegung, während ihr bzw. ihm verschiedene Schnittstellen zur Verfügung stehen, bspw. 4G von zwei verschiedenen Serviceanbietern und eine WLAN-Schnittstelle. Die mobile Ein richtung misst die verschiedenen Signalstärkeparameter kontinuierlich, während diese sich für die gegenwärtige aktive Schnittstelle bewegt. Signalstärkeparame ter, die für 4G benötigt werden, sind empfangene Leistung des Referenzsignals (RSRP), empfangene Referenzsignalqualitäten (RSRQ) und Signal zu Interfe renz Rauschverhältnissen (SINR). Für 3G ist die empfangene Signalcodeleistung (RSCP) und für 2G sind Rx-Level und Rx-Qualität erforderlich.
Die erforderlichen Parameter werden jedes Mal dann einmal gemessen, wenn das Fahrzeug durch die Kachel fährt. Diese Messungen werden kontinuierlich ak tualisiert, jedes Mal, wenn das Fahrzeug durch die Kacheln fährt. Die gemesse nen Werte werden in einer Ausführung nicht direkt gespeichert, sondern es wer den der Mittelwert und die Varianz der Messungen gespeichert. Jedes Mal, wenn das Fahrzeug durch die Kachel fährt, werden der gespeicherte Mittelwert und die Varianz mit den neuen Messungen aktualisiert. Der Mittelwert und die Varianz der Signalstärkeparameter werden dann für jede der verfügbaren Schnittstellen für jeden Ort bzw. jede Kachel gespeichert. In diesem Beispiel sind drei Sätze von Werten für jeden Ort (Kachel) erforderlich, da es hier zwei 4G-Schnittstellen und eine WLAN-Schnittstelle gibt.
4G, RSRP, RSRQ und SINR können bspw. zu einem Datenraten- Abschätzmodell geleitet werden, was ein vorab definiertes Modell ist, das dafür verantwortlich ist, diese Parameter in verfügbare Datenratenwerte zu übertragen.
Wenn eine Kachel zum ersten Mal besucht wird und keine Messungen für diese Kachel enthalten sind, können die Daten leicht für diese Kachel gespeichert wer- den, wie dies voranstehend erläutert ist. Wenn jedoch eine Messung für die Ka chel bereits vorhanden ist, entweder zuvor gemessen von dem Fahrzeug oder bereits in der anfänglichen Karte enthalten, dann werden neue Messungen zu sammen mit den vorherigen Messungen zusammengefasst, wobei bspw. ein gleitender Durchschnittswert-Algorithmus, bspw. ein exponentieller gleitender Durchschnittswert-Algorithmus (EMA: Exponential Moving Average), verwendet wird.
Wie voranstehend erwähnt wurde, werden in Ausführung lediglich der Mittelwert und die Varianz der Messungen gespeichert und dieses sind die Werte, die durch den exponentiellen gleitenden Durchschnittswert-Algorithmus verarbeitet werden.
Ein exponentieller gleitender Durchschnittswert-Algorithmus ist eine Art eines gleitenden Durchschnittswert-Algorithmus, wonach die gegenwärtigen Messun gen ein größeres Gewicht im Vergleich zu historischen Messungen haben, d. h. es gilt: y'(t) = ay(t) * ßy'(t-l), (1) wobei y'(t) die neue Abschätzung ist, y(t) der gegenwärtig gemessene Wert ist, y'(t-l) die vorherige Aschätzung ist, a und ß Gewichtungen sind, um die Gewich tung der gegenwärtigen und vergangenen Abschätzungen zu gewichten. Die Verwendung eines solchen gleitenden Durchschnittswerts erfordert, lediglich ei nen Wert für jede Abschätzung und nicht die vollständige Historie zu speichern. Weiterhin haben gegenwärtige Messungen eine höhere Gewichtung als vergan gene Messungen und die Werte passen sich automatisch an neue Bedingungen an.
Das System kann die Signalstärke für die nicht aktiven Schnittstellen auch mes sen, während es sich bewegt, um eine oder mehr zuverlässige Abdeckungskar ten zu erlangen. Nach einigen Messungen werden die gespeicherten Daten in nerhalb der Abdeckungskarte aufgrund des Konzepts des gleitenden Durch schnittswerts robuster. So kann danach eine Relation zwischen den gespeicher ten Signalparameterwerten unter den verschiedenen Schnittstellen innerhalb ei ner Kachel erstellt werden, was bedeutet, dass nach lediglich einem Messen der Werte für eine Schnittstelle dies ausreichend für die anderen Schnittstellen sein kann, so dass diese entsprechend aktualisiert werden können basierend auf dem zuvor erstellten Modell zwischen den verschiedenen Schnittstellen bei dieser spezifischen Kachel.
Anfänglich wird die Karte in Kacheln mit einer Größe von etwa 50 m x 50 m un terteilt, Kacheln im Bereich von 50 m x 100 m zeigen ähnliche Eigenschaften, wie Versuche gezeigt haben, so dass die Größe in diesem Bereich angepasst wer den kann, um bspw. dem NDS-Format zu entsprechen.
Ein einfacher Ansatz kann darin bestehen, alle Werte auf 0 zu setzen und zu fül len, wenn auf die Kachel mit Messwerten zugegriffen wird.
Eine geographische Umgebung sollte verwendet werden, um die Signalstärke bei einem gegebenen Ort zu bestimmen, bevor ein Fahrzeug eine Kachel befährt. Durch Verwendung der Position der Basisstationen, Umgebungsinformationen, wie bspw. Gebäude, Stadt, ländliches Gebiet und bezogene Modelle für eine wei tere Signalausbreitung, wie bspw. Freiraum, Rayleigh- Fading, ein Abstand zu ei ner Straße und eine Sendeleistung, kann die erwartete Signalstärke berechnet werden. Diese Anfangswerte werden aktualisiert, wenn ein Fahrzeug in eine Ka chel gelangt und Werte misst, die genauer sind.
Die Verwendung einer Datenbank, die durch Telekommunikationsanbieter be reitgestellt wird oder offen verfügbare Daten können ebenfalls mit dem vorheri gen Ansatz kombiniert werden, um freie Räume abzuschätzen, für die keine In formationen in der Datenbank verfügbar sind.
Die Anfangswerte werden aktualisiert, wenn ein Fahrzeug in eine Kachel gelangt und mehr Werte misst, die genau sind.
Kacheln können zusammengefasst werden, um den Speicherbedarf zu verrin gern, wenn diese ähnlich sind. Eine Kachelgröße von 50 m x 50 m ist erforderlich für Orte, bei denen Zustände sich schnell ändern, bspw. in städtischen Berei chen. In ländlichen Bereichen mit einer verringerten Bebauung sind Zustände über größere Abstände stabil. Daher können diese Orte zusammengefasst wer den. Es gibt zwei Möglichkeiten, diese zusammenzufassen:
1. Wenn die Messwerte ähnlich sind, d. h. wenn der Mittelwert und die Varianz ähnlich sind, können Kacheln zu einer Kachel zusammengefasst werden. a) angenommen eine normale Verteilung von gemessenen Werten,
b) eine Varianz ist kleiner als 0,5 für benachbarte Kacheln,
c) der Mittelwert einer benachbarten Kachel im Bereich plus/minus Varianz des Mittelwerts der gegenwärtigen Kacheln, Kacheln werden kombiniert und lediglich ein Mittelwert und eine Varianz werden gespeichert für die zusammengefassten Kacheln. Der neue Mittelwert und die Varianz sind der geometrische Mittelwert der zusammengefassten Werte.
d) Wenn die Varianz der Kacheln groß wird, wird die Kachel in mehrere Kacheln unterteilt, bis das kleinste Level erreicht ist. Wenn bspw. die Varianz über 0,75 gelangt, wird die Kachel geteilt.
e) Daher ist ein Zusammenfassen und ein Teilen ein iterativer Prozess basierend auf der Varianz. Die Schwellwerte der Varianz können angepasst werden.
f) Die Zusammenfassung kann bei allen benachbarten Kacheln oder nur bei Ka cheln in longitudinaler oder latitudinaler Richtung angepasst werden.
2. Ein Zusammenfassen basierend auf physikalischen Modellen:
In ländlichen oder städtischen Bereichen existieren physikalische Modelle für ei ne Signalausbreitung. Werden die Modelle verwendet, können die erwarteten und gemessenen Werte für eine Kachel verglichen werden, wenn die Werte gleich sind, keine Werte für die Kachel müssen gespeichert werden, nur die In formationen, die für diese des physikalischen Modells angewendet werden, müs sen gespeichert werden. Wenn das Modell auf benachbarte Kacheln angewendet wird, können diese Kacheln wiederum zusammengefasst werden.
Um eine Messung von Parametern auf eine einzige Kachel anzupassen, sollte die Messung während des Überquerens der Kachel beendet sein. Idealerweise startet eine Messung bei Beginn einer Kachel und endet, bevor diese Kachel ver lassen wird. Messungen sollen zudem schnell durchgeführt werden. Einige zusätzliche Merkmale können dem System hinzugefügt werden, was des sen Fähigkeiten erhöht, wie bspw.:
Eine Information der Kachel wird gelöscht, wenn diese nicht kontinuierlich aktua lisiert wird, so dass die Speicherkapazität freigegeben wird und alte Daten ent fernt werden.
Um die Verwendung des Speichers weiter zu optimieren, werden nur Kacheln mit sinnvollen Daten verwendet. Nur Kacheln, die Bereiche abdecken, die von dem Fahrzeug bzw. der mobilen Einrichtung erreicht werden können, sind enthalten, so dass Kacheln, die bspw. das Meer oder eine Wüste abdecken, nicht enthalten sein werden, da diese Orte sowieso kein Mobil- oder WiFi-Signal bereitstellen.
Kacheln mit ähnlicher Signalcharakteristik, die durch denselben Mittelwert und eine kleinere Varianz angezeigt sind, können zusammen gruppiert werden, um die Speicheranforderungen zu reduzieren. Eine Steigerung zu einem höheren Vergrößerungsgrad bedeutet, dass die Kachelanzahl um zwei Bits reduziert wird. Näheres hierzu wird nachstehend ausgeführt.
Das vorgestellte System kann ebenfalls Smartphone- Nutzern zur Verfügung ge stellt werden, einschließlich aller Positionen, bspw. auch der Positionen in Ge bäuden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Erstellen einer Abdeckungskarte in einer mobilen Einrichtung, wobei die Abdeckungskarte in Kacheln (12, 14, 22) unterteilt wird und für zumin dest einige der Kacheln (12, 14, 22) passive Daten zu zumindest einer Signal charakteristik für wenigstens einen Dienst gemessen wird, und mit Hilfe eines Modells die passive Daten in eine Information bzgl. einer Datenrate des jeweili gen Dienstes gewandelt wird, wobei diese Information mit der zugeordneten Kar te verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Signalcharakteristik eine Signalstärke betrifft.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Signalcharakteristik eine Bandbreite betrifft.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Information bezüg lich der Datenrate eine statistische Verteilung der Datenrate betrifft.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem ein Mittelwert und eine Varianz als Infor mation ermittelt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem Anfangsinformationen zu der zumindest einen Datenrate verwendet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Anfangsinformationen mit Informatio nen, die auf gemessene Signalstärken beruhen, verknüpft werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem bei der Verknüpfung ein exponentieller Durchschnittswert-Algorithmus verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem Kacheln (12, 14, 22) zusammengefasst werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem zusätzlich Umge- bungsbedingungen berücksichtigt werden.
11. Anordnung zum Erstellen einer Abdeckungskarte, die zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 eingerichtet ist.
12. Anordnung nach Anspruch 11, die einen mobilen Signalstärkedetektor, ein
Modell, das die erfassten Signalstärkewerte zu einer Information zu einer Daten rate wandelt, und einen Lagedetektor umfasst.
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