DE10124811A1

DE10124811A1 - Verfahren zur Positionsbestimmung

Info

Publication number: DE10124811A1
Application number: DE2001124811
Authority: DE
Inventors: Thomas Gottschalk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2002-11-28
Also published as: WO2002096142A1; WO2002096142B1

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Positionsbestimmung von mobilen Endgeräten in Mobilfunknetzen. Dabei werden zwischen dem Endgerät und mehreren Positionselementen Laufzeiten und/oder Laufzeitdifferenzen von gesendeten Signalcodes, welche dem jeweils sendenden Gerät eindeutig zugeordnet sind, ermittelt und aus diesen Daten wird die Position des Endgeräts ermittelt. Es werden dabei entweder den einzelnen Positionselementen koordiniert Zeiträume vorgegeben, in denen die jeweiligen Positionselemente ihre Signalcodes an das Endgerät senden dürfen, oder das Endgerät sendet einen dem Endgerät zugeordneten Signalcode an die Positionselemente.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Posi tion eines mobilen Endgeräts innerhalb eines Mobilfunknetzes, bei welchem zwischen dem Endgerät und mehreren Positionsele menten, deren Positionen im Mobilfunknetz bekannt sind, Lauf zeiten und/oder Laufzeitdifferenzen von Signalcodes, welche dem jeweils sendenden Gerät eindeutig zugeordnet sind, ermit telt werden und unter Verwendung dieser Laufzeiten und/oder Laufzeitdifferenzen die Position des mobilen Endgeräts ermit telt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung Systeme so wie ein mobiles Kommunikationsendgerät zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Für viele zusätzliche Funktionen eines Mobilfunkgeräts, bei spielsweise Notruffunktionen, Navigationsfunktionen oder In formationsdienste, welche ortsbezogene Informationen anbie ten, ist eine Positionsbestimmung des jeweiligen Mobilfunkge räts notwendig. Für die Positionsermittlung von Mobilfunkge räten gibt es die verschiedensten Verfahren. So sind z. B. im aktuellen UMTS-Standard Release 99 vier verschiedene Methoden definiert.

Eine erste Methode ist die sogenannte Cell-ID-Methode. Hier bei erfolgt die Positionsbestimmung anhand der Kennung der Mobilfunkzelle, in der sich das Endgerät zum Zeitpunkt der Positionsanfrage bzw. -bestimmung befindet. Dabei wird der Mittelpunkt der Mobilfunkzelle als Position des Endgeräts an genommen. Es handelt sich dementsprechend nur um eine grobe Positionsbestimmung, die von der Größe der jeweiligen Mobil funkzelle abhängt. Die Ungenauigkeiten liegen bei 100 m und mehr. Die Genauigkeit kann durch zusätzliche Messungen ver bessert werden, indem beispielsweise die Laufzeit eines be kannten Signals von der Basisstation zum Endgerät und/oder zurück ausgewertet wird. Diese Zeitmessung ergibt mathema tisch verknüpft mit der Lichtgeschwindigkeit einen Abstand zwischen der Basisstation und dem Endgerät. Die Position des zu lokalisierenden Endgeräts ist damit nicht nur grob be stimmt, sondern es ist dann bekannt, dass es sich auf einem bestimmten Kreis, dessen Radius durch den ermittelten Abstand gegeben ist, in der Mobilfunkzelle befindet. Eine solche ein fache Laufzeitmessung wird auch als TOA-Methode (Time of Ar rival) bezeichnet.

Eine zweite Methode ist die sogenannte Assisted-GPS-Methode. Hierbei handelt es sich um eine Positionsbestimmung mit akti ver GPS-Unterstützung. Das Endgerät muß hierzu über einen ge eigneten GPS-Empfänger verfügen, um die GPS-Signale von min destens drei sichtbaren Satelliten zu empfangen. Die gemesse nen Signale werden mit Assistenzsignalen, welche GPS- Empfänger im Mobilfunknetzwerk gemessen haben und die als Re ferenz dienen können, verknüpft, um so eine möglichst genaue Ortsbestimmung zu erreichen. Die damit erreichbaren Genauig keiten in der Positionsangabe liegen bei derzeit ca. 5 bis 10 m.

Eine dritte Methode ist die sogenannte OTDOA-Methode (Obser ved Time Difference of Arrival). Diese Methode basiert auf Laufzeit-Messungen von Signalen der Luftschnittstelle zwi schen mehreren Basisstationen und dem zu lokalisierenden End gerät. Gemäß dieser Methode versucht das zu lokalisierende Endgerät ein Paar eines bekannten Signals von zwei ortsver schiedenen, benachbarten Basisstationen zu detektieren. Die Empfangszeitpunkte des Signals werden dann zur Auswertung an eine Rechnereinheit - im Allgemeinen PCF (Position Calcula tion Function) genannt - gesandt, welche die Differenz der Empfangszeiten auswertet. Diese Empfangszeitendifferenz be schreibt einen Hyperboloid, wodurch angegeben ist, dass der Aufenthaltsort des Endgeräts auf einer Hyperbel liegt. Durch die Einbeziehung einer weiteren Basisstation wird eine zweite Hyperbel ermittelt. Der Aufenthaltsort des Endgeräts befindet sich dann an einem der beiden Schnittpunkte der zwei Hyper beln. Für eine eindeutige Positionsbestimmung ist folglich noch eine weitere Information nötig, wobei entweder eine vierte Basisstation genutzt werden kann, um eine weitere Dif ferenzmessung durchzuführen oder beispielsweise eine einfache Laufzeitmessung (TOA) zur eigenen Basisstation durchgeführt wird, um anhand dieser Laufzeitmessung dann zu entscheiden, welcher der beiden Hyperbelschnittpunkte der tatsächliche Aufenthaltsort ist. Ebenso kann beispielsweise auch in Zellen mit einer Sektorierung die Information über den Sektor, in dem sich das Endgerät aktuell befindet, zur Entscheidung he rangezogen werden. Die Berechnung der Position aus den Diffe renzen der Laufzeiten hat den Vorteil, dass Bearbeitungszei ten in dem sendenden und dem empfangenden Gerät automatisch herausdividiert werden und somit die Positionsbestimmung ge nauer ist.

Insbesondere in den Fällen, in denen sich das Endgerät nah an der das Endgerät aktuell bedienenden Basisstation befindet, kann es vorkommen, dass die Signale dieser Basisstation die zur Differenzmessung benötigten Signale der anderen Basissta tion überdecken. Damit eine Detektion von Signalen anderer Basisstation möglich ist, wird bei der sogenannten OTDOA- IPDL-Methode (Observed Time Difference of Arrival-Idle Period Downlink) die Übertragung der Basisstation, welche das zu lo kalisierende Endgerät bedient, für kurze Zeitperioden, die sogenannten IPDLs, ausgeschaltet. Diese Sendepausen werden dann von dem Endgerät genutzt, um die Empfangszeitpunkte der Signale der Nachbarbasisstationen zu detektieren. Durch die vorübergehende Abschaltung der Übertragung von Signalen der bedienenden Basisstation tritt natürlich ein Kapazitätsver lust bzw. Informationsverlust in der entsprechenden Mobil funkzelle auf. Andererseits wird mit dieser Methode aber eine Genauigkeit in der Positionsbestimmung bis zu ca. 20 m er reicht.

Um die Genauigkeit der Positionsbestimmung im Netz selber auch ohne GPS-Unterstützung zu verbessern und gleichzeitig die Belastung für das Mobilfunknetz gering zu halten, wurde bereits allgemein eine weitere Methode der eingangs genannten Art vorgeschlagen. Hierbei werden in einer Mobilfunkzelle mehrere Positionselemente stationiert, mit deren Unterstüt zung Positionsbestimmungen nach dem Prinzip der OTDOA-Methode durchgeführt werden können. Die Anzahl der Positionselemente wird dabei vom Netzbetreiber entsprechend den örtlichen Gege benheiten der jeweiligen Mobilfunkzelle und der geforderten Genauigkeit der Positionsbestimmung festgelegt. Die Positi onselemente haben dabei zwei Hauptaufgaben. Sie hören zum ei nen auf den Mobilfunkverkehr in der jeweiligen Zelle im soge nannten "Downlink", d. h. in der Übertragungsrichtung von der jeweiligen Basisstation zu den in der Zelle befindlichen Mo bilfunkgeräten. Zum anderen senden sie einen vordefinierten, jedem Positionselement zugeordneten Signalcode zu den zu lo kalisierenden Endgeräten, wobei diese Sendung ebenfalls in einem Downlink-Kanal erfolgt. Das Hören und Senden erfolgt dabei auf einer definierten Downlink-Frequenz der Mobilfunk zelle. Vorzugsweise wird hierzu ein Steuersignalkanal verwen det, auf dem keine Nutzinformationen wie Sprachsignale gesen det werden, beispielsweise der sogenannte Broadcast Channel (BCH). Bei dem Broadcast Channel handelt es sich um einen Ka nal zur Übermittlung von allgemeinen Informationen von der Basisstation zu den Endgeräten innerhalb der Mobilfunkzelle. Beide Vorgänge, Hören und Senden, sind jedoch zeitlich von einander getrennt, so dass es zu keiner Überlappung kommt. Die einzelnen Positionselemente platzieren beim Senden unab hängig voneinander beliebig ihre Signalcodes in freien Sig nalabschnitten der Downlink-Datenstruktur, beispielsweise in bestimmten Signalabschnitten des BCH, die ansonsten nicht ge nutzt werden. Es können aber auch freie Signalabschnitte an derer Downlink-Kanäle verwendet werden. Das zu lokalisierende Endgerät selbst ist über die freien Signalabschnitte, in de nen die einzelnen Positionselemente ihre Signalcodes senden können, informiert und kann entsprechend dem allgemeinen Sig nalisierungstiming versuchen, die Signalcodes der Positions elemente innerhalb der Downlink-Datenübermittlung zu detek tieren und so die genauen Ankunftszeiten der Signalcodes zu bestimmen. Die weitere Verfahrensweise und Bestimmung der Po sition erfolgt dann gemäß dem oben beschriebenen OTDOA- Verfahren.

Mit Hilfe dieser Positionselemente ist es möglich, zur Posi tionsbestimmung nur die Signale einer einzigen Mobilfunkzelle zu nutzen, in der sich das zu bestimmende Endgerät befindet. Signale anderer Basisstationen der benachbarten Mobilfunkzel len sind für die Positionsbestimmung grundsätzlich nicht mehr nötig. Sie können aber, sofern sie ohnehin vorhanden sind und eine Detektion möglich ist, trotzdem verwendet werden. Somit ist auch die Einführung der IPDLs nicht mehr zwingend notwen dig, was den in der OTDOA-IPDL-Methode erwähnten Kapazitäts verlust der Zelle vermeidet. Theoretisch können aber auch IPDLs zusätzlich eingesetzt werden, um die Genauigkeiten in dem Verfahren weiter zu erhöhen.

Ein Problem dieses Verfahrens besteht darin, dass eine Viel zahl von Positionselementen unabhängig voneinander ihre Sig nalcodes innerhalb der freien Signalabschnitte eines bestimm ten Downlink-Kanals sendet. Bei ungünstigen Konstellationen kann dies dazu führen, dass viele - im Extremfall alle - Po sitionselemente zum gleichen Zeitpunkt bzw. fast gleichzeitig ihren spezifischen Signalcode senden. Dies führt zu einem un vollständigen Empfang bzw. einem Empfang in Bruchstücken der Signalcodes der einzelnen Positionselemente am Endgerät. In folgedessen kann es zu Falschdetektionen kommen, oder das Mo bilfunkgerät ist nicht in der Lage, die benötigten drei Mes sungen für eine Positionsbestimmung nach der OTDOA-Methode durchzuführen. Damit ist dann eine Unterstützung der Positi onsbestimmung mittels Positionselementen sehr erschwert oder im Extremfall gar nicht mehr möglich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Alternative zu dem genannten Stand der Technik zu schaffen, bei der unter Nut zung von Positionselementen im Mobilfunknetz eine möglichst genaue Ortsbestimmung eines Mobilfunkgeräts durchführbar ist und dabei bei gleichzeitiger, möglichst geringer Kapazitäts belastung des Mobilfunknetzes eine Störung der Positionsele mente untereinander oder des Datentransfers zwischen der Ba sisstation und dem Endgerät vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 sowie durch entsprechende Systeme zur Durchführung eines sol chen Verfahrens gemäß den Patentansprüchen 18 und 21 gelöst. Die Unteransprüche enthalten jeweils besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Systeme.

Nach einer ersten erfindungsgemäßen Methode werden dabei den einzelnen Positionselementen koordiniert Zeiträume vorgege ben, in denen das jeweilige Positionselement seinen spezifi schen Signalcode an das mobile Endgerät senden darf. Dabei wird beispielsweise explizit nach einer Positionsanforderung festgelegt, welches Positionselement zu welchem Zeitpunkt in einem nächsten freien oder in den nächsten aufeinanderfolgen den freien Signalabschnitten in einem Downlink-Kanal der Übertragung zwischen der Basisstation und dem Endgerät senden darf. Das heißt, die einzelnen Positionselementen senden da mit nach wie vor ihre Signalcodes innerhalb des Downlink- Kanals, jedoch in einer genau vorgegebenen, zeitlich geordne ten Sendezeitfolge.

Diese Vorgabe der Zeiträume erfolgt vorzugsweise von einer Kontrolleinheit des Mobilfunknetzes aus, beispielsweise durch das sogenannten RNC (Radio Network Controller). Dies ist eine Netzwerkkomponente für die Bedienung und Kontrolle mehrerer Basisstationen. Die Kontrolleinheit kann sich aber auch an beliebiger anderer Stelle im Netz, beispielsweise in einem MSC (Mobil Switching Center) oder in einer Basisstation, be finden. Ebenso kann die Kontrolleinheit auch Teil des Endge räts selber sein.

In den Fällen, in denen die Kontrolleinheit sich innerhalb des Mobilfunknetzes befindet, wird vorzugsweise vor einem Senden der Signalcodes durch die Positionselemente dem Endge rät durch die Kontrolleinheit über die jeweilige Basisstation übermittelt, in welchem Zeitraum welches Positionselement welchen Signalcode sendet. Das zu lokalisierende Endgerät kann dann mit der Zusatzinformation, in welchem Zeitraum wel ches Positionselement welches Signal sendet, diese Signalco defolgen detektieren. Durch die explizite Kenntnis über die zu erwartenden Signalcodes der jeweiligen Positionselemente zu gezielten Zeitpunkten können sämtliche Receiveroperatio nen, wie das Durchführen von Kreuzkorrelationen, die Signal suche im Signalraum oder die Abstimmung der Empfangsfilter des Endgeräts, nur darauf abgestimmt werden, die betreffenden Signalcodes zu detektieren. Durch die Vorgabe der genauen Zeitpunkte wird eine Fehldetektion durch gleichzeitiges Versenden von Signalcodes zweier Positionselemente sicher vermieden. Ein weiterer, nicht zu unterschätzender Vorteil liegt darin, dass dadurch der zeitgleiche Signaloverhead in der Signalisierung der Positionselemente zum lokalisierenden Endgerät innerhalb der aktuellen Mobilfunkzelle im Gegensatz zu den bisherigen Verfahren reduziert wird.

Als Positionselement im Sinne dieser Erfindung kann im Übri gen auch die Basisstation selber betrachtet werden, welche sich in einer Zusatzfunktion ebenso wie ein Positionselement verhalten kann und beispielsweise einen ähnlichen Signalcode wie die Positionselemente aussenden kann bzw. empfangen kann. Da aber zwischen dem Endgerät und der Basisstation ohnehin ein ständiger Datenaustausch durchgeführt wird, können auch diese Daten zu Laufzeitmessungen herangezogen werden.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Methode wird nur ein Teil der zur Verfügung stehenden Positi onselemente ausgewählt, die dann tatsächlich einen Zeitraum zugewiesen bekommen, in welchem sie ihre spezifischen Signal codes senden können. Hierbei bietet es sich an, nur den Posi tionselementen einen Zeitraum zuzuweisen, von denen vermutet wird oder bekannt ist, dass sie sich am nächsten am Endgerät befinden. Informationen über die ungefähre Position des End geräts können aus vorherigen Messungen oder aus einfachen Vormessungen, z. B. einfachen TOA-Messungen zwischen Endgerät und Basisstation etc., gewonnen werden. Alle anderen Positi onselemente senden dann keine Signalcodes. Da durch die ge ordnete Sendezeitfolge die Detektierung sicherer geworden ist und ohnehin die Messung der Signale von maximal vier Positi onseinheiten ausreicht, um eine sichere Positionsbestimmung durchzuführen, kann auf diese Weise unnötiger Signalisie rungsaufwand innerhalb der Mobilfunkzelle eingespart werden.

Ebenso erfolgt vorzugsweise eine Zuweisung von Zeiträumen bzw. von Sendekanälen sowie die Übermittlung von Positionsan fragen an die Positionselemente oder das Endgerät erst, nach dem die für die Positionsbestimmung zuständige Kontrollein heit des Mobilfunknetzes selber eine Positionsanfrage empfan gen hat. Hierbei kann insbesondere auch innerhalb der Kon trolleinheit überprüft werden, ob das jeweilige anfragende Gerät bzw. die anfragende Stelle überhaupt berechtigt ist, die Position des jeweiligen Endgeräts feststellen zu lassen.

Bei den Signalcodes der Positionselemente muss es sich um Signalcodes handeln, welche das jeweilige Positionselement eindeutig gegenüber dem Endgerät charakterisieren, d. h. die einzelnen Positionselemente müssen Signalcodes senden, die sich von denen anderer Positionselemente für das Endgerät leicht unterscheiden lassen. Hierzu bietet es sich beispiels weise an, als Signalcodes für die Positionselemente Synchro nisationscodes zu verwenden, die an sich zur Synchronisation einer Datenübermittlung zwischen der Basisstation und den von ihr zu bedienenden Endgeräten und/oder anderen Basisstationen vorgesehen sind, aber nicht benötigt werden. So sind derzeit beispielsweise im UMTS-Standard 256 sogenannte S-SCH-Codes definiert, welche als Synchronisationscodes genutzt werden können. Von diesen 256 S-SCH-Codes werden lediglich 16 ge nutzt. Für die Positionselemente stünden daher beim derzeiti gen Standard 240 ungenutzte S-SCH-Codes zur Verfügung.

Die eigentliche Berechnung der Position aus den gemessenen Laufzeiten bzw. Laufzeitdifferenzen kann beispielsweise ent weder im Endgerät selbst oder in einer Kontrolleinheit des Mobilfunknetzes mit einer entsprechenden Berechnungseinheit durchgeführt werden. Im zweiten Fall muss das Endgerät nach einem Empfang der Signalcodes der Positionselemente das Mess ergebnis der Laufzeitmessung, d. h. die einzelnen Laufzeiten oder die Laufzeitdifferenzen, an die Berechnungseinheit des Mobilfunknetzes übermitteln.

Ein System zur Bestimmung der Position des mobilen Endgeräts nach dieser ersten erfindungsgemäßen Methode benötigt neben dem zu lokalisierenden Endgerät eine Mehrzahl von Positions elementen, deren Positionen im Mobilfunknetz bekannt sind, Mittel, um die Laufzeiten bzw. Laufzeitdifferenzen der jewei ligen Signalcodes zu messen sowie Mittel, um unter Verwendung der Laufzeiten bzw. Laufzeitdifferenzen die Position des mo bilen Endgeräts zu ermitteln. Darüber hinaus benötigt das System eine Kontrolleinheit, welche dem einzelnen Positions element koordinierte Zeiträume vorgibt, in denen das jeweili ge Positionselement einen dem Positionselement zugeordneten Signalcode an das mobile Endgerät senden darf.

Vorzugsweise ist diese Kontrolleinheit mit einer den Positi onselementen zugeordneten Basisstation verbunden, so dass die Übermittlung der betreffenden Zeiträume an die einzelnen Po sitionselemente mittels dieser Basisstation über die Luft schnittstelle erfolgt und keine Verkabelung zu den einzelnen Positionselementen notwendig ist.

Bei der zweiten erfindungsgemäßen Methode senden nicht die Positionselemente einen für sie jeweils charakteristisches Signalcode an das Endgerät, sondern das mobile Endgerät sen det stattdessen einen dem Endgerät zugeordneten Signalcode an die Positionselemente. Das heißt, die Übertragung des Signal codes zur Laufzeitmessung erfolgt auf einem Uplink-Kanal, d. h. auf einem Kanal, auf dem das jeweilige Endgerät an die be dienende Basisstation sendet.

Diese im Uplink-Kanal gesendeten Signale können sowohl an den Positionselementen als auch zusätzlich an der betreffenden Basisstation gemessen werden. Dabei werden jeweils die Emp fangszeitpunkte ermittelt. Aus den Differenzen der Empfangs zeitpunkte oder aus den absoluten Laufzeiten kann dann nach dem oben beschriebenen Verfahren die Positionsbestimmung er folgen. Die Auswertung der Signale erfolgt, wie bei der ers ten Methode, in einer entsprechenden Recheneinheit, der sog. Position Calculation Function (PCF), unabhängig, wo diese an geordnet ist, entweder innerhalb des Mobilfunknetzes, bei spielsweise innerhalb der besagten Kontrolleinheit, oder in dem Endgerät selbst.

Voraussetzung ist natürlich, dass die einzelnen Positionsele mente die den einzelnen Mobilfunkgeräten innerhalb der Mobil funkzelle zugewiesenen Signalcodes kennen. Ebenso müssen die Positionselemente darüber informiert werden, wenn ein be stimmter Benutzer mehrere Signalcodes hat. Diese Informati onsübermittlung kann beispielsweise - ähnlich wie bei der ersten erfindungsgemäßen Methode - mittels einer Downlink- Signalisierung der Basisstation erfolgen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Verfahrens wird als Signalcode des Endgeräts ein dem Endgerät zum jeweiligen Zeitpunkt ohnehin zugeordneter Spreizungscode verwendet, mit dem dieses Endgerät an die Ba sisstation der betreffenden Mobilfunkzelle sendet. Bei einem solchen Spreizungscode handelt es sich um den Code, mit des sen Hilfe eine zu übersendende Bit-Folge gespreizt wird, um das Signal in sogenannte Chips zu zerlegen. Die Zerlegung der einzelnen Bits in Chips hat den Vorteil, dass die einzelnen Signaleinheiten weniger Energie transportieren und damit nur schwer abzuhören sind. Bei einem Spreizungscode von 16 wird beispielsweise ein Bit in 16 Chips zerlegt. Die Verwendung der Spreizungscodefolgen der Endgeräte zur Charakterisierung des jeweiligen Endgeräts auch gegenüber den Positionselemen ten hat den Vorteil, dass als Signal zur Positionsbestimmung Signale ausgewertet werden, die im normalen Signalisierungs verkehr zwischen den Endgeräten und der aktuellen Basisstati on sowieso vorkommen und somit ausschließlich Intrazellsigna le zur Nutzung verwendet werden.

Diese zweite erfindungsgemäße Methode hat gegenüber den ande ren Verfahren, bei denen die Signalcodes im Downlink von den Positionselementen zum Endgerät gesendet werden, folgende Vorteile:
Zum einen wird vermieden, dass die Positionselemente - bei spielsweise im Broadcast Channel - Informationen für eine be stimmte Konfiguration zur Positionsermittlung erhalten müs sen. Eine solche Konfigurationsinformation ist bei schlechten Mobilfunkkanalbedingungen zum Teil nicht möglich. Solche un günstigen Konstellationen sind beispielsweise gegeben, wenn ohnehin innerhalb der Downlink-Mobilfunkkanäle der betreffen den Mobilfunkzelle eine Kapazitätsauslastung bzw. -überlas tung besteht oder wenn die Mobilfunkzelle sehr dicht bebaut ist und dadurch eine starke Mehrwegeausbreitung der Signale vorliegt.

Eine Unterstützung der Downlink-Positionsbestimmung mittels der Positionselemente von einem oder mehreren Endgeräten in nerhalb der betreffenden Mobilfunkzelle wäre dann sehr er schwert oder gar nicht möglich, so dass beispielsweise bei einer Verschlechterung der Mobilfunkkanalbedingungen während des Betriebs eine Änderung der Wahl der Positionsermittlungs technologie sogar notwendig wäre. Es müssten dann wiederum IPDLs oder GPS eingesetzt werden. Dies würde zu einem erhöh ten Signalisierungsaufwand führen und zusätzliche Absprachen, beispielsweise eine erneute Positionsermittlungsanfrage etc. zwischen dem zu lokalisierenden Endgerät und der bedienenden Basisstation, erfordern.

Weiterhin kann eine hohe Kapazitätsauslastung der Downlink- Mobilfunkkanäle dazu führen, dass die einzelnen Positionsele mente im Downlink-Kanal keinen Platz mehr haben, ihre Signal codes zu senden. Auch dieses Problem wird durch eine Uplink- Signalisierung gemäß dieser zweiten Methode der Erfindung vermieden.

Ein anderer nicht zu unterschätzender Vorteil des zweiten Signalisierungsverfahrens im Uplink-Kanal besteht in der er heblichen Reduzierung des Signalisierungs-Overheads der Ba sisstation zu den Endgeräten bzw. auch zu den Positionsele menten in der aktuellen Zelle. Da das Verfahren entsprechend dieser zweiten Methode den aktiven Positionsbestimmungsmetho den zuzuordnen ist, bei denen die Endgeräte selbständig aktiv werden können, gehen die Aktionen größtenteils vom Endgerät aus, was Absprachen zwischen dem Endgerät und der Basisstati on über eventuelle freie Signalabschnitte im Uplink-Kanal und einzuführende Pausen für Messungen begrenzt bzw. unnötig macht.

Ein weiterer besonderer Vorteil dieses zweiten Verfahrens be steht außerdem in der Möglichkeit der einfachen optionalen Nutzung von Positionselementen der Nachbarzellen. Dies setzt lediglich voraus, dass die Positionselemente der Nachbarzel len so instruiert werden, dass sie ebenfalls die spezifischen Signalcodes der Endgeräte der Nachbarzellen kennen, bei spielsweise so konfiguriert sind, dass sie die Spreizungsco des der Endgeräte aus den Nachbarzellen erkennen können. Die Verwendung der Positionselemente der Nachbarzellen ist aller dings etwas komplizierter als die reine Nutzung von Positi onselementen in der eigenen aktuellen Mobilfunkzelle, da ein solcher Informationsaustausch zwischen den beteiligten Zellen interzellspezifischer Art ist und den Signalisierungs- Overhead erhöhen kann.

Ein System zur Durchführung dieses zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens muss wiederum neben dem zu lokalisierenden Endge rät eine Mehrzahl von Positionselementen aufweisen, Mittel, um Laufzeit oder Laufzeitdifferenzen von Signalen zwischen diesen Geräten zu messen sowie Mittel, um unter Verwendung der Laufzeiten und/oder Laufzeitdifferenzen die Position des mobilen Endgeräts zu ermitteln. Dabei muss das Endgerät selbst Mittel zum Versenden eines dem Endgerät zugeordneten Signalcodes an die Positionselemente aufweisen, und die Posi tionselemente müssen jeweils eine Empfangseinrichtung zum Empfang des Signalcodes eines Endgeräts sowie Mittel zum Ge winnen von Informationen zur Bestimmung der Laufzeit des Sig nalcodes vom Endgerät zum betreffenden Positionselement auf weisen.

Vorzugsweise weisen die Positionselemente außerdem jeweils eine Sendeeinrichtung auf, um die gewonnenen Laufzeitinforma tionen über die Basisstation an eine Kontrolleinheit zu über mitteln. Alternativ können die Positionselemente auch die Laufzeitinformationen an das Endgerät übermitteln.

Dem jeweiligen Endgerät kann ein spezieller Kanal zur Aussen dung seines Signalcodes zugeordnet werden. Alternativ hierzu kann die Sendung auch auf einem allgemeinen Kanal erfolgen, beispielsweise auf dem sog. PRACH-Kanal, auf dem die einzel nen Endgeräte unaufgefordert Meldungen an das Mobilfunknetz, d. h. zur bedienenden Basisstation, senden dürfen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform schalten die Positions elemente erst nach Empfang einer Positionsanfrage in einen Bereitschaftszustand, um einen Signalcode eines Endgeräts zum Ermitteln der Laufzeit zu empfangen. Dies hat den Vorteil, dass die Positionselemente erst nach einer entsprechenden Nachricht nach bestimmten Signalcodes von bestimmten Endgerä ten suchen müssen und nicht ständig durch unnötige Mithörak tivitäten auf allen möglichen Kanälen blockiert sind.

Bei einem speziellen Ausführungsbeispiel muss dabei zunächst die Kontrolleinheit des Mobilfunknetzes eine entsprechende Positionsabfrage erhalten und beispielsweise deren Authenti zität und Zulässigkeit prüfen. Nach Erhalt dieser Positions abfrage an die Kontrolleinheit des Mobilfunknetzes versendet diese über die Basisstation an das zu lokalisierende Endgerät einen entsprechenden Befehl, um einen Signalcode zur Positi onsermittlung auszusenden. Die Positionselemente haben hier eine sogenannte Mithörfunktion im Downlink-Signalisierungs verkehr der Mobilfunkzelle, sofern für die Übermittlung des Befehls an das Endgerät zur Aussendung des Signalcodes ein allgemeiner Kanal verwendet wird. Das heißt, die Positions elemente hören diesen Befehl ab und schalten dann beispiels weise in den Bereitschaftszustand, um den entsprechenden Sig nalcode vom Endgerät zu empfangen. Eine andere Variante der Bekanntmachung der Positionsanfrage an die Positionselemente ist eine explizite Downlink-Signalisierung über einen sog. "Dedicated Channel" nur für die betreffenden Positionselemen te, welche zur Positionsbestimmung benötigt werden. Bei spielsweise können das wiederum die Positionselemente sein, welche sich in einer bestimmten Umgebung um das jeweilige Endgerät befinden. Voraussetzung hierfür ist, dass eine grobe Bestimmung der Position des Endgeräts innerhalb der Zelle be reits mit einem einfachen vorgeschalteten Verfahren erfolgt ist.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden den Positionselementen mit der Positionsanfrage auch die dem jeweiligen Endgerät zugeordneten Signalcodes bzw. der Sprei zungscode und/oder der zugeordnete Sendekanal übermittelt. Diese Übermittlung kann auf beliebige Weise im Zusammenhang mit der Positionsanfrage erfolgen, d. h. zum einen kann die Positionsanfrage beispielsweise diese Information direkt ent halten oder die Übersendung der Informationen erfolgt bei spielsweise kurz nach der Positionsanfrage.

Insbesondere bei einem solchen Uplink-Signalisierungs verfahren ist es sinnvoll, wenn auch die Basisstation selber Empfangszeitmessungen durchführt und diese der Berechnungs einrichtung zur Berechnung der Position aus den Laufzeiten, der PCF, zur Verfügung stellt. Da die Basisstation sowieso die Hauptempfängerin der Uplink-Signale des Endgeräts ist, stellt dies kein zusätzliches Problem dar und bietet eine größere Sicherheit und Genauigkeit bei der Positionsermitt lung.

Bei beiden erfindungsgemäßen Methoden kann der Signalcode au ßerdem auch Informationen über den genauen Sendezeitpunkt - eine Art Zeitstempel - umfassen, so dass auf diese Weise eine absolute Laufzeitmessung nach der TOA-Methode möglich ist.

Bei beiden erfindungsgemäßen Verfahren wird vorzugsweise zum Senden der Signalcodes und/oder zur Übermittlung der Positi onsanfragen oder zur Übermittlung von bestimmten vorgegebenen Sendezeiträumen oder zum Senden der Signalcodes immer ein Steuerinformationskanal des Mobilfunknetzes genutzt, d. h. es werden nicht die Kanäle genutzt, auf denen die Nutzdaten, beispielsweise Gesprächsdaten oder andere Daten, übertragen werden.

Beide erfindungsgemäßen Verfahren haben den Vorteil, dass IPDLs der aktuellen bedienenden Basisstation innerhalb der aktuellen Zelle nicht benötigt werden. Da keine Abschaltung bzw. Ruhepausen irgendwelcher Kanäle in der Zelle notwendig sind, wird die Übertragungskapazität durch die erfindungsge mäßen Verfahren auch nicht vermindert. Des Weiteren sind kei ne zusätzlichen Module in den Endgeräten oder in den statio nären Einheiten des Mobilfunknetzes notwendig, wie dies z. B. bei den verschiedenen GPS-Verfahren der Fall ist.

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beige fügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher er läutert. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die einzelnen Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinatio nen, sondern auch einzeln oder in anderen Kombinationen er findungswesentlich sein können. Insbesondere können alle nur verfahrensmäßig beschriebenen Merkmale auch bezüglich eines Systems zur Durchführung des Verfahrens erfindungswesentlich sein und umgekehrt. Es stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Positionsbestim mung mittels der TOA-Methode unter Zuhilfenahme von Positi onselementen in einer Mobilfunkzelle,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Positionsbestim mung mit einer OTDOA-Methode,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Positionierung meh rerer Positionselemente und Basisstationen in benachbarten Mobilfunkzellen,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines typischen Aufbaus eines Mobilfunknetzes,

Fig. 5 ein Beispiel einer Downlink-Datenstruktur (hier einer TDD-Slotstruktur) des Datenverkehrs von einer Basisstation zu einem Endgerät,

Fig. 6 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Einfügen von Signalcodes von Positionselementen in die Downlink- Datenstruktur gemäß Fig. 5,

Fig. 7 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Einfügen von Signalcodes der Positionselemente in die Downlink- Datenstruktur gemäß Fig. 5,

Fig. 8 ein drittes Ausführungsbeispiel für ein Einfügen von Signalcodes von Positionselementen in die Downlink- Datenstruktur gemäß Fig. 5,

Fig. 9 ein Beispiel einer Uplink-Datenstruktur (hier eine TDD-Slotstruktur) des Datenverkehrs von einem Endgerät zur Basisstation,

Fig. 10 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Einfügen ei nes Signalcodes eines Endgeräts in die Datenstruktur gemäß Fig. 9,

Fig. 11 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Einfügen ei nes Signalcodes eines Endgeräts in die Datenstruktur gemäß Fig. 9.

In den Figuren und in der nachfolgenden Beschreibung wird bei der Darstellung des Aufbaus des Mobilfunknetzes und bei den Datenstrukturen der einzelnen Kanäle von einem UMTS-Standard ausgegangen. Hierbei handelt es sich aber lediglich um ein spezielles Ausführungsbeispiel. Die Erfindung ist nicht auf einen UMTS-Standard beschränkt, sondern kann prinzipiell bei jedem anderen beliebigen Mobilfunkstandard, beispielsweise GSM, ebenfalls zum Einsatz kommen, sofern in diesem System Positionselemente in den Mobilfunkzellen stationiert werden.

In allen Ausführungsbeispielen wird außerdem davon ausgegan gen, dass sämtliche Positionselemente und die Basisstation feststehen. Im Prinzip ist dies aber nicht unbedingt notwen dig. Es reicht aus, wenn zum jeweiligen Zeitpunkt der Fest stellung der Position des Endgeräts die Position der anderen Geräte bekannt ist. Üblicherweise handelt es sich aber um feststehende Geräte. Für die Laufzeitmessung und die nachfol gende Berechnung der Position ist es im Übrigen unerheblich, ob das Signal vom Endgerät an die jeweiligen feststehenden Geräte oder umgekehrt gesendet wird. Entscheidend ist ledig lich die Zeit, die das Signal von dem sendenden Gerät zum empfangenden Gerät braucht. Diese Zeitdauer ist aber im Ide alfall nur abhängig von der Distanz der Geräte zueinander.

Fig. 1 zeigt einen typischen Aufbau einer Mobilfunkzelle C mit einer Basisstation BS und mehreren Positionselementen PE. Insgesamt befinden sich in dem dargestellten Ausführungsbei spiel in der Mobilfunkzelle C vier verschiedene Positionsele mente PE₁, PE₂, PE₃, PE₄ um die Basisstation BS herum angeord net. Weiterhin ist in der Figur ein Endgerät UE dargestellt, dessen Position festgestellt wird. Zur Positionsfeststellung wird hier die TOA-Methode verwendet, bei der die absolute Laufzeit eines Signals zwischen einer fest stationierten Sta tion, d. h. der Basisstation BS, oder einem Positionselement zum Endgerät UE festgestellt wird.

Wie aus dieser Figur einfach zu ersehen ist, ergibt die Lauf zeitmessung eines Signals zwischen der Basisstation BS und dem Endgerät UE einen Kreis T_B um die Basisstation BS, auf dem sich das zu lokalisierende Endgerät UE befinden kann. Die Laufzeitmessungen von Signalen zwischen einem ersten Positi onselement PE₁ und dem Endgerät UE sowie zwischen einem zwei ten Positionselement PE₃ und dem Endgerät UE ergeben zwei weitere Kreise T₁, T₃ um die beiden Positionselemente PE₁ und PE₃. Der gemeinsame Schnittpunkt aller drei Kreise T₁, T₃, T_B ist dann im idealen Fall die gesuchte Position P des Endge räts UE. Eine derartige Laufzeitmessung ist sowohl bei einem FDD-Verfahren (Frequency Division Duplex-Verfahren) als auch in einem TDD-Verfahren (Time Division Duplex-Verfahren) mög lich. Im FDD-Verfahren ist ein solcher Kreis T_B auch als RTT- Kreis (Round Trip Time) bekannt, im TDD-Verfahren als RxTD- Kreis (Receive Timing Deviation).

Ein Problem bei dieser einfachen TOA-Methode besteht darin, dass die gemessenen Laufzeiten durch interne Verarbeitungs zeiten in den Geräten verfälscht werden können. Eine größere Genauigkeit lässt sich mit der sogenannten OTDOA-Methode er reichen, deren Grundprinzip in Fig. 2 dargestellt ist.

Bei dieser Methode werden die Differenzen der Laufzeiten von Signalen zwischen dem zu lokalisierenden Endgerät UE und zwei verschiedenen fest positionierten Geräten, beispielsweise der Basisstation BS und einem Positionselement PE₁, PE₂ oder zwei Positionselementen PE₁, PE₂ gemessen bzw. aus den absoluten Laufzeiten berechnet. Durch die Differenzmessung bzw. - berechnung werden absolute Fehler in den Laufzeiten bereits zumindest teilweise herausdividiert, so dass eine Positions bestimmung mit den Laufzeitdifferenzen genauer ist als mit den absoluten Laufzeiten.

Genau wie aufgrund einer absoluten Laufzeitmessung feststeht, dass sich das zu lokalisierende Endgerät auf einem Kreis mit einem Radius entsprechend der Laufzeit um das stationäre Ge rät befinden muss, lässt sich mit Hilfe einer Differenzmes sung zwischen den Laufzeiten zu zwei stationären Geräten festlegen, dass sich das zu lokalisierende Endgerät auf einer Hyperbel zwischen den beiden stationären Geräten befinden muss, da die Hyperbel definiert ist als der geometrische Ort aller Punkte, für die die Differenz der Abstände von zwei ge gebenen festen Punkten konstant ist. In Fig. 2 ist zum einen eine erste Hyperbel ΔT_1,2 eingezeichnet, welche sich aus ei ner Laufzeitdifferenzmessung zwischen den Laufzeiten eines Endgeräts UE an der Position P zu dem Positionselement PE₁ und zu dem Positionselement PE₂ ergibt. Außerdem ist eine zweite Hyperbel ΔT_2,BS eingezeichnet, welche sich aus einer Laufzeitdifferenzmessung zwischen den Laufzeiten des Endge räts UE zur Basisstation BS und zum Positionselement PE₂ er gibt. Die Breite der beiden Hyperbeln ΔT_2,BS, ΔT_1,2 stellt hierbei den Fehler in der Laufzeitdifferenzmessung dar. Die Genauigkeit ist hierbei von der Umgebung, z. B. von der Bebau ungsdichte und der Art der Bebauung etc. abhängig.

In Fig. 2 ist nur ein kleiner Ausschnitt des gesamten Bildes dargestellt. Es ist aber klar, dass sich die beiden Hyperbeln ΔT_2,BS, ΔT_1,2 nicht nur an dem darstellten Schnittpunkt, sondern noch an einem weiteren Punkt schneiden. Durch die beiden Laufzeitdifferenzmessungen wird daher nur festgelegt, dass sich das gesuchte Endgerät UE an einem der beiden Schnittpunkte bzw. in einem der beiden Schnittpunktfelder be finden muss. Mit Hilfe einer einfachen TOA-Messung zwischen dem Endgerät UE und einem der festen Geräte, beispielsweise hier der Basisstation BS, lässt sich dann feststellen, in welchem der Hyperbel-Schnittpunkte sich das Endgerät UE be findet.

Fig. 3 zeigt einen erweiterten Ausschnitt aus einem Mobil funknetz mit mehreren benachbarten Zellen C₁, C₂, C₃, C₄. Jede dieser Zellen hat jeweils eine eigene Basisstation BS₁, BS₂, BS₃, BS₄. Außerdem befinden sich auch in jeder dieser Zellen mehrere Positionselemente PE₁₁, PE₁₂. . . PE₄₁, PE₄₂ usw. In der Regel werden bei der vorliegenden Erfindung - soweit möglich - nur die Positionselemente und die Basisstation der eigenen Zelle, in der sich das Endgerät UE gerade befindet, herange zogen, um die Position des Endgeräts UE zu bestimmen. Dadurch werden der Aufwand eines zellübergreifenden zusätzlichen Da tenverkehrs und Absprachen vermieden. Sofern aber keine be sonders hohe Netzauslastung besteht und sich die Gelegenheit bietet, mit Hilfe von Positionselementen oder Basisstationen benachbarter Zellen eine bessere Genauigkeit oder eine schnelleren Positionsbestimmung zu erreichen, kann dennoch auf die Positionselemente und Basisstationen der Nachbarzel len zurückgegriffen werden. Dies gilt auch in solchen Fällen, in denen eine Positionsbestimmung mit den in der eigenen Zel le zur Verfügung stehenden Mitteln nicht möglich ist.

Die Verteilung der Positionselemente PE in den Zellen wird derart angenommen, dass zumindest zwischen zwei Positionsele menten und einem beliebig in der jeweiligen Zelle angeordne ten Endgerät UE eine gute Verbindung besteht, so dass mögli cherweise von einem Positionselement PE ausgesendete Signale gut vom Endgerät UE zu detektieren sind oder umgekehrt von einem Endgerät UE ausgesendete Signale gut an den Positions elementen PE zu detektieren sind. Befindet sich das Endgerät UE gemäß der Abb. 3 in der ersten Mobilfunkzelle C₁ nah an der rechten Zellgrenze, so besteht die Möglichkeit, dass Laufzeitmessungen zwischen den Positionselementen PE₁₁ und PE₁₄ zum Endgerät UE sowie zwischen der Basisstation BS und dem Endgerät UE leicht durchführbar sind, da hier eine gute Signalverbindung besteht. Hingegen könnten Probleme hinsicht lich der Detektion von Signalen der sich an der linken Zell grenze befindenden Positionselemente PE₁₂ und PE₁₃ auftreten. Gründe hierfür sind die größere Entfernung sowie eine dadurch schwächere Signalleistung sowie evtl. quantitativ mehr Ab schattungen in der Entfernung zwischen den jeweiligen Positi onselementen PE₁₂, PE₁₃ und dem Endgerät UE.

Fig. 4 zeigt einen typischen Aufbau der Verschaltung von verschiedenen Zellen zu einem Mobilfunknetz nach dem UMTS- Standard. Dabei sind mehrere Basisstationen (in der Darstel lung der Einfachheit halber zwei Basisstationen BS₁, BS₂) mit einem sogenannten RNC (Radio Network Controller) verbunden. Der RNC ist allgemein eine Netzwerkkomponente für die Bedie nung und Kontrolle von einer oder mehreren Basisstationen. Die Basisstationen werden im UMTS-Standard auch als Node_B be zeichnet. Die Basisstation BS₁, die gerade das Endgerät UE bedient, wird auch als Serving-Node_B (S-Node_B) bezeichnet. Der aktuell das Endgerät UE bedienende RNC wird dementspre chend auch als S-RNC bezeichnet. Der RNC bildet gemeinsam mit den Node_B im UMTS-System ein sogenanntes RNS (Radio Network System). Mehrere solcher RNS sind dann zu einem UTRAN (Uni versal Terrestrial Radio Access Network) verschaltet und wer den von einem sog. 3G-MSC (3^rd Generation Mobileservices Switching Center) bedient. Dieses 3G-MSC (oder kurz MSC ge nannt) stellt das Interface zwischen dem Funksystem und den Festnetzen dar. Das MSC führt dazu alle notwendigen Funktio nen für Circuit Switched Service von und zu den Mobilstatio nen aus. Weiterhin ist an diesem MSC ein sog. GMLC (Gateway Mobile Location Center) angeschlossen. Dies ist die Verbin dungseinheit für eine externe Location Application oder einen externen Location Services Client (LCS-Client). Ebenso ist an dieses GMLC das sog. HLR (Home Location Register) angeschlos sen, in welchem die notwendigen Daten der Nutzer des Mobil funknetzes wie PIN-Codes, Gesprächsdaten für Protokollzwecke etc. gespeichert sind. Über das MSC kann außerdem eine Ver bindung zu anderen öffentlichen, landgestützten Mobilnetzwer ken, auch PLMN (Public Land Mobile Network) genannt, herge stellt werden.

In einem Ausführungsbeispiel zu der ersten erfindungsgemäßen Methode wird von einem solchen Aufbau des Mobilfunknetzes ausgegangen. Weiterhin wird angenommen, dass sich ein zu lo kalisierendes Mobilfunkgerät UE in einer der Zellen befindet und von einer bestimmten Basisstation BS versorgt bzw. be dient wird. Die Position dieses Endgeräts UE soll bestimmt werden. Hierzu erhält eine Kontrolleinheit KE - im vorliegen den Fall die aktuell dieses Endgerät bedienende S-RNC (siehe Fig. 4) - eine Positionsanfrage. Dabei ist es für die Erfin dung nicht relevant, warum oder woher eine solche Positions anfrage kommt. Sie kann beispielsweise vom Mobilfunkgerät selbst ausgehen oder vom Mobilfunknetz bzw. von irgendeinem anfragenden LCS-Client (Fig. 4) innerhalb des Netzwerkes. Relevant ist lediglich die Tatsache, dass eine solche Positi onsanfrage existiert, so dass das jeweilige Endgerät UE eine sog. RRC-Verbindung zum S-RNC aufbauen muss, um die Positi onsanforderung zu bestätigen und um die weiteren Vorgänge zur Positionsbestimmung zu ermöglichen. RRC (Radio Resource Control) ist hierbei das Protokoll zur Übertragung von allge meinen Nachrichten zwischen dem Endgerät UE und dem S-RNC. Die Anforderung über eine Positionsbestimmung, beispielsweise durch das Endgerät UE, kann durch ein spezielles Informati onselement im Datenverkehr, das sog. "Location Update" in der RRC-Nachricht beim Verbindungsaufbau zwischen dem Endgerät UE und dem S-RNC, übermittelt werden.

Das S-RNC wählt dann in Abhängigkeit von der in der Anforde rung definierten Genauigkeit der Positionsbestimmung die Me thode zur Positionsbestimmung aus. Diese Auswahl ist generell abhängig von Parametern wie Genauigkeit der Methode, Schnel ligkeit der Methode oder der Fähigkeit des Endgeräts UE, die se Methode zu unterstützen. Anschließend werden von dem S-RNC die Positionselemente bestimmt, die in der Nähe des zu loka lisierenden Endgeräts UE liegen. Dies ist z. B. durch Auswer tung des sog. Measurement-Protokolls möglich. Es handelt sich hierbei um eine grobe Abschätzung durch TOA-Laufzeitmessun gen, die Kreise ergeben, wo sich die verschiedenen Endgeräte in einer Zelle befinden, wobei der Mobilfunkkanal, der z. B. für die Leistungsregelung notwendig ist, nicht einbezogen wird.

Nachdem entsprechende Positionselemente hinsichtlich ihrer geographischen Lage ausgewählt wurden, werden die Sendeti mings festgelegt, d. h. es werden die Zeiträume bestimmt, wann die einzelnen Positionselemente in welchem Abschnitt der Downlink-Datenstruktur ihren Signalcode senden dürfen.

Diese Festlegung wird danach über einen Downlink-Kanal, in der Regel den BCH (Broadcast Channel), welcher für allgemei nen Informationen genutzt wird, an das Endgerät UE und die Positionselemente PE bekannt gegeben. Alternativ kann hierzu aber auch ein gerichteter (Dedicated) Kanal nur zu dem jewei ligen zu lokalisierenden Endgerät UE und zu den betreffenden Positionselementen PE, die genutzt werden sollen, verwendet werden. Somit haben alle Positionselemente genaue Kenntnis über den jeweiligen Sendezeitpunkt bzw. den Sendezeitraum, in dem sie ihren spezifischen Signalcode an das zu lokalisieren de Endgerät senden können. Ebenso ist das zu lokalisierende Endgerät UE über die Sendezeiträume der einzelnen PEs infor miert. Außerdem wird das zu lokalisierende Endgerät auch über die jeweiligen spezifischen Signalcodes der einzelnen Positi onselemente, die diese aussenden, informiert.

Als Signalcodes können beispielsweise die im UMTS-Standard bisher ungenutzten S-SCH-Codes zur Synchronisation zwischen der Basisstation und den Endgeräten und/oder anderen Basis stationen genutzt werden. Hierbei stehen insgesamt 240 unge nutzte Codes zur Verfügung. Diese Codes können innerhalb ei ner Mobilfunkzelle fest den einzelnen Positionselementen zu geordnet werden und können beispielsweise den einzelnen End geräten bereits im Voraus, d. h. schon vor einer Positions anfrage beim ersten Kontakt des Endgeräts mit der jeweiligen Basisstation, beim Einloggen, bekannt gegeben werden. Auch hierzu kann wiederum der Broadcast Channel verwendet werden.

Die verschiedenen Positionselemente werden dann ihre zugeord neten Signalcodes genau nach den Vorgaben in die Downlink- Datenstruktur von der Basisstation BS zum Endgerät UE einfü gen. Das Endgerät UE versucht dann, mit Wissen der jeweiligen Signalcodes sowie des dazugehörigen Positionselements PE und der Empfangszeiträume die genauen Empfangszeiten der Signal codes zu bestimmen. Dies ist beispielsweise mit Hilfe eines Rake-Empfängers möglich. Hierbei handelt es sich um einen Korrelationsempfänger, mit dem Zeitverschiebungen durch Kor relationen ermittelt werden können. Diese Informationen sen det dann das Endgerät UE über die Basisstation an eine Kon trolleinheit im Mobilfunknetz, beispielsweise hier das S-RNC, zurück. Im S-RNC oder in einer anderen angeschlossenen Ein richtung des Mobilfunknetzes befindet sich eine Berechnungs einheit, die sog. PCF (Position Calculation Function). Diese bestimmt, wie eingangs beschrieben, aus den Werten die Zeit differenzen zwischen den Empfangszeitpunkten der Signalcodes der Positionselemente PE, bildet diese Differenzen auf Hyper beln ab und sucht dann nach den gemeinsamen Schnittpunkten der Hyperbeln, um so die Position - in einem von der Umgebung abhängigen Genauigkeitswertebereich - festzustellen.

Eine typische Downlink-Datenstruktur DLD sowie Möglichkeiten der Einpassung der Signalcodes der Positionselemente in diese Downlink-Datenstruktur DLD wird in den Fig. 5 bis 8 be schrieben.

Hierbei zeigt Fig. 5 zunächst eine typische Downlink- Datenstruktur im TDD-Verfahren eines UMTS-Standards, eine so genannte Slot-Struktur. Dargestellt ist im unteren Teil von Fig. 5 ein Rahmen mit einer Länge von 10 ms, welcher insge samt in 15 Slots unterteilt ist.

Im oberen Teil ist die genaue Struktur eines einzelnen Slots dargestellt. Ein solcher Slot besteht aus 2560 Chips. Der Slot ist in sog. DPDCH-Abschnitte (Dedicated Physical Data Channel), in welchen Nutzdaten transportiert werden, und DPCCH-Abschnitte (Dedicated Physical Control Channel), in welchen Steuerdaten transportiert werden, unterteilt.

Der Slot beginnt mit einem ersten DPDCH-Abschnitt, in dem die Bits eines ersten Datenstrings als Nutzdaten eingefügt werden können. Daran schließt sich ein DPCCH-Abschnitt an, welcher zunächst die sog. TPC-Daten (Transmit Power Control) enthält, welche eine Leistungsangabe wiedergeben. Der zweite Teil die ses DPCCH-Abschnitts enthält den TFCI (Transport Format Com bination Indicator), der aussagt, wie die Informationen für den Transport zerlegt werden und wie die Daten dementspre chend wieder zusammengesetzt werden müssen. An diesen DPCCH- Abschnitt schließt sich dann die sog. Midamble an. Diese Mi damble ist eine bekannte Referenzbitfolge von 512 oder 256 Chip Länge. Er dient dazu, um die Qualität des Kanals zu schätzen und Verzerrungen und Zeitverzögerungen im Empfänger wieder herauszurechnen. An die Midamble schließt sich wieder um ein DPDCH-Abschnitt an, welcher einen zweiten Datenstring Data 2 enthalten kann. Den Abschluss eines Slots bildet der sogenannte "Pilot". Dieser Pilot ist auch unter dem Begriff "Guard Period" bekannt. Er dient dazu, um Überlappungen zwi schen zwei aufeinander folgenden Slots und damit einhergehen de Signalverfälschungen zu vermeiden.

In der Regel sind die Slotstrukturen in den verschiedensten Mobilfunkstandards im TDD-Verfahren in dieser oder ähnlicher Form aufgebaut.

Fig. 6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel, wie ein einzel ner Signalcode eines Positionselements PE in einen Slot ein gebaut werden kann. Der Slot ist ähnlich aufgebaut wie der Slot in Fig. 5, jedoch gibt es Unterschiede im Detail. Hier bei beginnt der Slot mit 256 Chips, die für das Codesignal PES einer PE, hier beispielsweise dem zweiten Positionsele ment PE₂, zur Verfügung stehen. Die Länge dieser Signalcode folge PES ist also genau der Zeitraum TPE₂, in dem das Posi tionselement PE₂ seinen Signalcode senden darf. An diese Sig nalcodefolge PES schließt sich dann die Midamble mit einer Länge von 512 Chips an. Dahinter befindet sich ein freier Da tenteil, um andere Nutzdaten von der Basisstation zum Endge rät zu übertragen. Der Slot schließt dann wie üblich mit ei nem Pilot ab. Ebenso sind die anderen Slots innerhalb des Rahmens aufgebaut, wobei bei einigen der Slots am Beginn je weils ein Positionselement eine Signalfolge senden darf. In den übrigen Slots wird dieser Abschnitt beispielsweise von Nutzsignalen der Basisstation an das Endgerät besetzt. In dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sendet ein ers tes Positionselement PE₁ in einem Zeitabschnitt TPE₁ inner halb des Slots #1. Dem zweiten Positionselement PE₂ ist der Zeitabschnitt TPE₂ in dem vergrößert dargestellten Slot #i (i = 2 bis 13) zugewiesen. Dem dritten Positionselement PE₃ ist schließlich der Zeitabschnitt TPE₃ im Slot #14 zugewie sen.

Fig. 7 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei dem mehre re Positionselemente PE₁, PE₂, PE₃ ihre Signalcodes PES₁, PES₂, PES₃ innerhalb eines einzelnen Slots unterbringen dür fen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel befinden sich je weils drei Abschnitte, in denen die Positionselemente PE₁, PE₂ und PE₃ ihre Signalcodes PES₁, PES₂, PES₃ senden dürfen, am Anfang des Slots. Die Länge TPE₁, TPE₂, TPE₃ dieser Signalco des PES₁, PES₂, PES₃ darf jeweils wieder maximal 256 Chips betragen. Die drei Abschnitte sind gegeneinander durch Guard- Chips, im vorliegenden Fall jeweils 69 Guard-Chips, getrennt, um die Überlappungsgefahr zu mindern. An den letzten Ab schnitt, in welchem das dritte Positionselement PE₃ seinen Signalcode PES₃ senden darf, schließt sich dann die Midamble mit 512 Chips an. Danach kommt wiederum ein freier Datenteil von 976 Chip Länge und abschließend der Pilot.

Ein drittes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 8 dargestellt. Hierbei sind die Signalcodes der Positionselemente jeweils auf dem ersten Datenteil vor der Midamble und dem zweiten Da tenteil nach der Midamble verteilt. Die Slotstruktur beginnt hier mit 256 Chips, die zur Übersendung des Signalcodes PES₁ des ersten Positionselements PE₁ zur Verfügung stehen. Daran schließen sich 395 freie Chips an, denen der zweite Abschnitt TPE₂ von 256 Chips nachfolgt, in dem das zweite Positionsele ment PE₂ seinen Signalcode PES₂ senden darf. Anschließend an diesen Abschnitt TPE₂ für den Signalcode PES₂ des zweiten Po sitionselements PE₂ befindet sich dann die Midamble mit 512 Chip Länge. Getrennt durch 69 Guard-Chips folgt dann schließ lich ein Abschnitt TPE₃ von 256 Chips, der für das dritte Po sitionselement PE₃ zur Verfügung steht, damit dieses seinen Signalcode PES₃ senden kann. Schließlich bleiben weitere 592 freie Chips, die dann durch den üblichen Pilot beendet wer den.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen lediglich drei Möglichkeiten, die Sendezeiträume TPE₁, TPE₂, TPE₃ für die Signalcodes PES₁, PES₂, PES₃ der Positionselemente PE₁, PE₂, PE₃ exakt in die Slotstruktur einzufügen. Es sind darüber hinaus noch zahlrei che weitere Möglichkeiten denkbar. Ebenso können auch Signal codes von mehr als drei Positionselementen oder von der Ba sisstation selbst eingefügt werden.

Auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der zweiten erfin dungsgemäßen Methode wird von einem Aufbau des Mobilfunknet zes ausgegangen, wie er im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 beschrieben wurde. Auch hier wird wiederum angenommen, dass sich ein zu lokalisierendes Mobilfunkgerät UE innerhalb einer Mobilfunkzelle befindet und mittels einer Basisstation BS vom zuständigen S-RNC versorgt bzw. bedient wird. Ebenso beginnt hier die Positionsbestimmung wieder mit einer Anfrage zur Po sitionsbestimmung an eine Kontrolleinheit KE - beispielsweise wie in Fig. 4 die S-RNC - wobei es auch hier irrelevant ist, von wem die Anfrage zur Positionsbestimmung letztendlich kommt.

Nachdem eine Positionsanforderung an der Kontrolleinheit KE, vorliegt, wird diese Positionsanfrage beispielsweise durch ein Informationselement wie das Location Request in der RRC- Message eines allgemeinen Downlink-Signals zu dem zu lokali sierenden Endgeräts und auch zu den Positionselementen der entsprechenden Mobilfunkzelle gesendet. Dabei haben die Posi tionselemente eine sog. Mithörfunktion im Downlink-Signali sierungsverkehr der Mobilfunkzelle, sofern diese Informatio nen über einen allgemeinen Kanal (einen sogenannten Common- Kanal) gesendet werden. Alternativ können auch gerichtete Downlink-Kanäle verwendet werden. Sofern eine solche explizi te Signalisierung über einen gerichteten Kanal erfolgt, so wird diese Information nur an die Positionselemente weiterge leitet, welche für die Positionsbestimmung eingesetzt werden sollen. Falls die Positionsanfrage vom Endgerät selbst kam, wird diese Anfrage von der Kontrolleinheit KE auf ähnliche Weise bestätigt.

Nach Bekanntwerden einer Positionsanforderung bzw. der nach folgenden Bestätigung der Kontrolleinheit, dass die Positi onsanfrage durchgeführt werden darf, sendet das zu lokalisie rende Endgerät UE seinen zugeordneten Signalcode UES. Bei dem Signalcode UES handelt es sich im vorliegenden Fall um die Spreizungscodefolge, welche dem jeweiligen Endgerät UE ohne hin innerhalb der Mobilfunkzelle eindeutig zugeordnet ist.

Das Senden kann beispielsweise auf dem sogenannten PRACH er folgen. Hierbei handelt es sich um einen Uplink-Kanal, auf dem die Endgeräte unaufgefordert Meldungen an das System bzw. an die Basisstation senden dürfen. Alternativ kann eine sog. Restriktion durchgeführt werden, d. h. es wird dem Endgerät zuvor von der Kontrolleinheit KE über die Basisstation mitge teilt, auf welchem speziellen Uplink-Kanal (z. B. PUSCH) das Endgerät seinen Signalcode UES senden darf. Die Information der Kanalwahlrestriktion muss dann auch den Positionselemen ten bekannt gegeben werden.

Die Übersendung des Signalcodes UES, beispielsweise der Spreizungscodefolge, erfolgt dann im nächsten freien Uplink- Slot des vorgegebenen Kanals. Die einzelnen Positionselemente versuchen, sofort nach Bekanntgabe einer Positionsanfrage Mitteilungen auf dem PRACH oder auf dem vorgegebenen Kanal des entsprechenden Endgeräts unabhängig voneinander und unab hängig von der Basisstation zu detektieren. Ebenso kann auch die Basisstation selbst versuchen, die eindeutige Signalfolge des Endgeräts zu detektieren.

Die Detektion kann jeweils wieder mittels eines Rake- Receivers oder eines Match-Filters erfolgen. Das heißt, die Messung erfolgt mit Hilfe von Autokorrelationsfunktionen mit dem Wissen der bekannten, vom Endgerät gesendeten Signalco des. Sofern alle Positionselemente über die Positionsanfrage informiert sind, können dementsprechend auch alle Positions elemente versuchen, die Signalfolge zu detektieren.

Nach der Detektion des Signalcodes UES werden dann die Emp fangszeiten an den einzelnen Positionselementen bestimmt. Diese Information senden die Positionselemente und die Basis station an die PCF (Position Calculation Function), welche die eigentlichen Berechnungen zur Positionsbestimmung durch führt. Diese PCF bestimmt beispielsweise aus den absoluten Zeiten zur Durchführung der OTDOA-Methode die Zeitdifferenzen zwischen den Empfangszeitpunkten und bildet diese Differenzen auf Hyperbeln ab. Der gemeinsame Schnittpunkt der Hyperbeln ist dann wieder die gesuchte Position. Alternativ kann auch eine Messung allein nach dem TOA-Verfahren durchgeführt wer den, oder es wird eine Mischung aus OTDOA und TOA, wie im Zu sammenhang mit Fig. 2 beschrieben, durchgeführt. Die PCF kann sich dabei an beliebiger Stelle im Mobilfunknetz, aber auch in dem Endgerät selber befinden. In diesem Fall werden die Messergebnisse von den Positionselementen PE und von der Basisstation BS vorzugsweise direkt an das Endgerät UE und in die darin befindliche PCF übermittelt.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel werden zusätzlich auch die Positionselemente der Nachbarzellen zur Positionsbestim mung mit genutzt. Dabei wird davon ausgegangen, dass ein Teil der Positionselemente der Nachbarmobilfunkzellen ebenfalls das Informationselement in der RRC-Message, das Location Up date, empfängt. In dem Moment, wo dieses Informationselement empfangen wird, reagieren die betreffenden Positionselemente daraufhin automatisch, unabhängig davon, ob sie die eigene oder die Nachbarzelle bedienen. Das heißt, sie versuchen un abhängig von den Abläufen in der jeweiligen Zelle, in der sich das Endgerät UE befindet, ebenfalls den Signalcode des betreffenden Endgeräts UE zu detektieren. Dies bietet sich selbstverständlich vor allem dann an, wenn die Übermittlung des Informationselements sowie auch die Sendung des charakte ristischen Signalcodes UES des Endgeräts UE auf Common- Kanälen durchgeführt wird. Weitere Voraussetzung ist, dass die in der Zelle verwendeten Spreizungscodes und Midambles den Positionselementen in den Nachbarzellen bekannt sind. Dies ist beispielsweise auch durch eine explizite Übermitt lung der Spreizungscodes und Midambles, beispielsweise auf einem Common-Kanal, möglich.

Die Messergebnisse werden dann nach Abschluss der Messung als Uplink-Signale von den Positionselementen der Nachbarzellen an die Basisstation der Zelle, in der sich das zu lokalisie rende Endgerät befindet, gesendet. Dort werden die Signale der PCF zugeführt bzw. an die PCF im Endgerät UE übermittelt. Alternativ kann auch eine Übermittlung über die jeweilige Ba sisstation der Nachbarzelle und das Mobilfunknetz erfolgen.

Die Fig. 9 bis 11 zeigen ein typisches Ausführungsbeispiel einer Uplink-Datenstruktur ULD sowie zwei verschiedene Mög lichkeiten, die Signalcodefolge UES, hier den Spreizungscode des Endgeräts UE, innerhalb dieser Uplink-Datenstruktur ULD unterzubringen.

Fig. 9 zeigt hierbei eine TDD-Uplink-Struktur eines Slots in der Datenübermittlung vom Endgerät UE zur Basisstation BS. Ein solcher Slot umfasst wieder 2560 Chips, dementsprechend beträgt die Slotlänge 2560 mal der Chiplänge, welche ca. 0,26 µsec. beträgt. Der Slot beginnt mit einer Anzahl von frei be legbaren Datensymbolen. Im dargestellten Modus beträgt ein Symbol maximal 16 Chips. Anschließend an diese frei belegba ren Datensymbole schließt sich ein TFCI-Abschnitt an (Trans port Format Combination Indicator), welcher aussagt, wie die Informationen für den Transport zerlegt wurden. Auf diesen TFCI-Abschnitt folgt die Midamble von 512 oder 256 Chip Länge und anschließend ein TPC-Abschnitt (Transmit Power Control), welcher die Leistungsangaben enthält. An den TPC-Abschnitt schließt sich dann der zweite Teil des TFCI an. Darauf folgt wieder ein Abschnitt mit frei belegbaren Datensymbolen und am Schluss eine Guard Period, welche die gleiche Funktion hat wie der Pilot in der zuvor beschriebenen Downlink- Datenstruktur.

Fig. 10 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem der eindeutige Signalcode UES des sendenden Endgeräts, hier der Spreizungscode des Endgeräts, im ersten frei belegbaren Da tenteil vor der Midamble des Slots angeordnet wird.

Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die ser Spreizungscode UES im zweiten belegbaren Datenteil, d. h. hinter der Midamble, angeordnet ist.

Neben diesen Beispielen gibt es auch noch weitere beliebige Möglichkeiten, einen eindeutigen Signalcode eines Endgeräts innerhalb eines Uplink-Slots einzuordnen. Ebenso können an stelle des Spreizungscodes auch andere eindeutige Signalcodes verwendet werden. Die Verwendung des Spreizungscodes bietet sich von daher an, da ein solcher Spreizungscode dem Endgerät innerhalb einer Mobilfunkzelle ohnehin eindeutig zugeordnet ist. Außerdem kann der übersendete Signalcode auch noch einen Zeitstempel enthalten, welcher Auskunft über den genauen Sen dezeitpunkt gibt, so dass unter Verwendung dieses Sendezeit punkts und des Empfangszeitpunkts auch die absoluten Laufzei ten des Signals vom Endgerät zum jeweils empfangenden Gerät ermittelt werden können.

Liste der verwendeten Abkürzungen

BCH Broadcast Channel
DPDCH Dedicated Physical Data Channel
DPCCH Dedicated Physical Control Channel
FDD Frequency Division Duplex
GMLC Gateway Mobile Location Center
GPS Global Positioning System
HLR Home Location Register
IPDL Idle Period Downlink
LCS Location Services
MSC Mobileservices Switching Center
Node_B

Basisstation entsprechend dem UMTS-Standard
OTDOA Observed Time Difference of Arrival
PCF Position Calculation Function
PLMN Public Land Mobile Network
PRACH Physical Random Access Channel
RNC Radio Network Controller
RNS Radio Network System
RRC Radio Resource Control
RTT Round Trip Time
RxTD Receive Timing Deviation
S-SCH Secondary-Synchronisation Channel
S-RNC Serving Radio Network Controller
TDD Time Division Duplex
TFCI Transport Format Combination Indicator
TOA Time Of Arrival
TPC Transmit Power Control
UMTS Universal Mobile Telecommunications System
UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network
3G-MSC

3 ^rd

Generation Mobileservices Switching Center

Bezugszeichenliste

BS, BS_i

Basisstationen (i =

1

bis

4

)
C, C_i

Mobilfunkzellen (i =

1

bis

4

)
DLD Downlink-Datenstruktur
KE Kontrolleinheit
PA Positionsanfrage
PE, PE_i

Positionselemente (i =

1

bis

4

;

11

bis

42

)
PES, PES_i

Signalcodes der Positionselemente (i =

1

bis

3

)
T_i

RTT-Kreis (i = B,

1

,

3

)
TPE, TPE_i

Zeiträume (i =

1

bis

3

)
UE Endgerät
UES Signalcode des Endgeräts
ULD Uplink-Datenstruktur
ΔT_1,2

Hyperbel einer Laufzeitdifferenzmessung
ΔT_2,BS

Hyperbel einer Laufzeitdifferenzmessung

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der Position (P) eines mobilen Endgeräts (UE) innerhalb eines Mobilfunknetzes, bei welchem zwischen dem Endgerät (UE) und mehreren Positionselementen (PE), deren Positionen im Mobilfunknetz bekannt sind, Lauf zeiten und/oder Laufzeitdifferenzen von gesendeten Signalco des (PES, UES), welche dem jeweils sendenden Gerät (PE, UE) eindeutig zugeordnet sind, ermittelt werden und unter Verwen dung dieser Laufzeiten und/oder Laufzeitdifferenzen die Posi tion (P) des mobilen Endgeräts (UE) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass den einzelnen Positionselementen (PE) koordiniert Zeit räume (TPE) vorgegeben werden, in denen das jeweilige Positi onselement (PE) einen diesem Positionselement (PE) zugeordne ten Signalcode (PES) an das mobile Endgerät (UE) senden darf oder
dass das mobile Endgerät (UE) einen dem Endgerät (UE) zuge ordneten Signalcode (UES) an die Positionselemente (PE) sendet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den einzelnen Positionselementen (PE) vorgegebenen Zeiträume (TPE) zum Senden ihrer Signalcodes (PES) in frei belegbaren Signalabschnitten der Datenübermittlungsstruktur (DLD) im Datenverkehr von einer aktuell das Endgerät (UE) be dienenden Basisstation (BS) zu dem Endgerät (UE) liegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass den einzelnen Positionselementen (PE) die Zeiträume (TPE) zum Senden ihrer Signalcodes (PES) von einer Kontroll einheit (KE) des Mobilfunknetzes vorgegeben werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teil der zur Verfügung stehenden Positionsele mente ausgewählt wird, denen ein Zeitraum zugewiesen wird, in dem die jeweiligen Positionselemente ihren zugeordneten Sig nalcode senden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nur einer Anzahl von Positionselementen ein Zeitraum zur Sendung eines Signalcodes zugewiesen wird, welche sich auf grund einer vorherigen Positionsabschätzung und/oder vorher gehenden Positionsermittlung mit einer bestimmten Wahrschein lichkeit am nächsten am zu lokalisierenden Endgerät befinden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass den betreffenden Positionselementen (PE) die Zeiträume (TPE) zum Senden der Signalcodes (PES) über eine den Positionselementen (PE) zugeordnete Basisstati on (BS) übermittelt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor einem Senden von Signalcodes (PES) durch die Positi onselemente (PE) dem Endgerät (UE) über die Basisstation (BS) übermittelt wird, in welchem Zeitraum (TPE) welches Positi onselement (PE) welchen Signalcode (PES) sendet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalcodes der Positionselemente Synchronisations codes umfassen, die zur Synchronisation bei der Datenüber mittlung von der Basisstation zu anderen Basisstationen und/oder zu den von ihr zu bedienenden Endgeräten nicht benö tigt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät (UE) nach einem Empfang der Signalcodes (PES) der Positionselemente (PE) das Messergebnis einer Lauf zeitmessung an eine Kontrolleinheit (KE) des Mobilfunknetzes übermittelt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionselemente (PE) nach einem Empfang eines Sig nalcodes (UES) von einem Endgerät (UE) das Messergebnis einer Laufzeitmessung an das Endgerät (UE) und/oder an eine Kon trolleinheit (KE) des Mobilfunknetzes übermitteln.

11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem Endgerät ein Sendekanal zur Aussendung eines Signal codes zugeordnet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalcode (UES) des Endgeräts einen dem Endgerät zum jeweiligen Zeitpunkt zugeordneten Spreizungscode umfasst.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionselemente (PE) erst nach Empfang einer Posi tionsanfrage in einen Bereitschaftszustand geschaltet werden, um einen Signalcode (UES) eines Endgeräts (UE) zum Ermitteln der Laufzeit zu empfangen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass den verschiedenen Positionselementen (PE) mit der Posi tionsanfrage der dem jeweiligen Endgerät (UE) zugeordnete Signalcode (UES) und/oder der zugeordnete Kanal übermittelt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalcode Informationen über den genauen Sendezeit punkt umfasst.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuweisung von Zeiträumen und/oder eines Sendekanals und/oder die Übermittlung einer Positionsanfrage an die Posi tionselemente und/oder das Endgerät durch eine Kontrollein heit (KE) des Mobilfunknetzes erst erfolgt, nachdem die Kon trolleinheit (KE) eine Positionsanfrage (PA) empfangen hat.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zum Senden der Signalcodes und/oder zur Übermittlung von Positionsanfragen und/oder zur Übermittlung der Zeiträume und/oder der Sendekanäle zum Senden der Signalcodes jeweils ein Steuerinformationskanal des Mobilfunknetzes genutzt wird.

18. System zur Bestimmung der Position eines mobilen Endge räts innerhalb eines Mobilfunknetzes nach einem Verfahren ge mäß einem der Ansprüche 1 bis 17,
mit einem zu lokalisierenden Endgerät (UE),
mit einer Mehrzahl von Positionselementen (PE), deren Po sitionen im Mobilfunknetz bekannt sind,
mit Mitteln, um Laufzeiten und/oder Laufzeitdifferenzen von dem jeweils sendenden Gerät (UE, PE) eindeutig zuge ordneten Signalcodes (UES, PES) zwischen dem Endgerät (UE) und den verschiedenen Positionselementen (PE) zu messen und
mit Mitteln, um unter Verwendung der Laufzeiten und/oder Laufzeitdifferenzen die Position (P) des mobilen Endgeräts (UE) zu ermitteln,
gekennzeichnet durch
eine Kontrolleinheit (KE), welche den einzelnen Positionsele menten (PE) koordiniert Zeiträume (TPE) vorgibt, in denen das jeweilige Positionselement (PE) einen dem Positionselement (PE) zugeordneten Signalcode (PES) an das mobile Endgerät (UE) senden darf.

19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (KE) mit einer den Positionselemen ten (PE) zugeordneten Basisstation (BS) verbunden ist, um den betreffenden Positionselementen (PE) die Zeiträume (TPE) zum Senden der Signalcodes über die Basisstation zu übermitteln.

20. System nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät (UE) Mittel zum Übersenden der gemessenen Laufzeiten oder der Laufzeitdifferenzen an eine Kontrollein heit (KE) des Mobilfunknetzes aufweist.

21. System zur Bestimmung der Position eines mobilen Endge räts (KE) innerhalb eines Mobilfunknetzes nach einem Verfah ren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17,
mit einem zu lokalisierenden Endgerät (UE),
mit einer Mehrzahl von Positionselementen (PE), deren Po sitionen im Mobilfunknetz bekannt sind,
mit Mitteln, um Laufzeiten und/oder Laufzeitdifferenzen von dem jeweils sendenden Gerät (UE, PE) eindeutig zuge ordneten Signalcodes (UES, PES) zwischen dem Endgerät (UE) und den verschiedenen Positionselementen (PE) zu messen und
mit Mitteln, um unter Verwendung der Laufzeiten und/oder Laufzeitdifferenzen die Position (P) des mobilen Endgeräts (UE) zu ermitteln,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Endgerät (UE) Mittel zum Versenden eines dem Endge rät (UE) zugeordneten Signalcodes (UES) an die Positionsele mente (PE) aufweist
und dass die Positionselemente (PE) jeweils eine Empfangsein richtung zum Empfangen des Signalcodes (UES) eines Endgeräts (UE) sowie Mittel zum Gewinnen von Informationen über die Laufzeit des Signalcodes (UES) vom Endgerät (UE) zum betref fenden Positionselement (PE) aufweisen.

22. System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionselemente (PE) jeweils eine Sendeeinrich tung aufweisen, um die gewonnenen Laufzeitinformationen über eine dem betreffenden Positionselement (PE) zugeordnete Ba sisstation (BS) an eine Kontrolleinheit (KE) des Mobilfunk netzes zu übermitteln.

23. System nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet,
dass die Kontrolleinheit (KE) Mittel aufweist, um einem zu lokalisierenden Endgerät (UE) einen Signalcode (UES) zuzuord nen und/oder einen Sendekanal zum Senden des Signalcodes zu zuweisen,
und dass die Kontrolleinheit (KE) Mittel aufweist, um Infor mationen über den dem Endgerät (UE) zugeordneten Signalcode (UES) und/oder den zugewiesenen Sendekanal an die Positions elemente (PE) zu übermitteln.

24. System nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (KE) Mittel (PCF) zum Bestimmen der Position unter Verwendung der gemessenen Laufzeiten und/oder der Laufzeitdifferenzen aufweist.

25. System nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Endgerät Mittel zum Bestimmen der Position unter Verwendung der gemessenen Laufzeiten und/oder der Laufzeit differenzen aufweist.

26. Mobiles Kommunikationsendgerät zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 mit Mitteln zur Versendung eines Signalcodes (UES) an die Positionselemente (PE).

27. Mobiles Kommunikationsendgerät (UE) zur Durchführung ei nes Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 mit Mitteln zum Empfang von Informationen über bestimmten Positionsele menten (PE) zugeordnete Sendezeiträume und mit Mitteln, um in diesen Sendezeiträumen (TPE) von den betreffenden Positions elementen (PE) ausgesendete Signalcodes (PES) zu detektieren und die Laufzeiten dieser Signalcodes (PES) von den jeweili gen Positionselementen (PE) zum Endgerät (UE) und/oder Lauf zeitdifferenzen zwischen den von verschiedenen Positionsele menten (PE) gesandten Signalcodes (PES) zu ermitteln.