DE69723587T2 - Verfahren zur ermittlung der zeitdifferenz zwischen funksendern, funknetz mit solchen funksendern sowie entsprechende mobilstation - Google Patents

Verfahren zur ermittlung der zeitdifferenz zwischen funksendern, funknetz mit solchen funksendern sowie entsprechende mobilstation Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Zeitsteuerungsdifferenzen zwischen Funksendern, ein diese enthaltendes Funknetzwerk und eine entsprechende Mobilstation. Genauer gesagt, betrifft die vorliegende Erfindung die Bestimmung von Zeitsteuerungsdifferenzen zwischen Basis-Sendeempfängerstationen in einem Mobilfunknetzwerk. Dieses Verfahren des Bestimmens der tatsächlichen Zeitdifferenzen beruht auf der Messung der beobachteten Zeitdifferenzen.
  • Bei Mobilfunknetzwerken wie beispielsweise dem innerhalb Europas verwendeten GSM-System ist es notwendig, dass den Basisstationen die Position jeder Mobilstation mit einer hinreichenden Genauigkeit bekannt ist.
  • Es gibt bereits einige Verfahren zur Bestimmung der Positionen bzw. Orte von Mobilstationen in einem Mobilfunknetzwerk. Für viele dieser Lokalisierungsverfahren wie jene, die auf "Zeitdifferenzbei-Ankunft" bzw. "Time Difference on Arrival" (TDOA) oder "Richtungsfindung" bzw. "Direction Finding" (DF) beruhen, ist es erforderlich, dass die Basis-Sendeempfängerstationen synchron zueinander arbeiten. Jedoch arbeiten bei dem GSM Mobilfunknetzwerk wie es derzeit in Europa verwendet wird die Basis-Sendeempfängerstationen asynchron mit Bezug zueinander, oder aber die Synchronisation ist nicht genau genug für Ortsbestimmungszwecke. Aus diesem Grund wäre es wünschenswert, die Zeitsteuerungsdifferenzen der seitens der Basis-Sendeempfängerstationen übertragenen Signale zu kennen.
  • Derzeit steht jedoch kein Verfahren zur Verfügung, mit welchem es möglich wäre, diese Zeitsteuerungsdifferenzen zu bestimmen. In Folge dessen ist es nicht möglich, eine einzelne Mobilstation mit einer hohen Genauigkeit zu lokalisieren.
  • Es ist folglich Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung von Zeitsteuerungsdifferenzen zwischen einer Vielzahl von Funksendern in einem Funknetzwerk bereitzustellen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung von Zeitsteuerungsdifferenzen zwischen einer Vielzahl von Basis-Sendeempfängerstationen in einem Mobilfunknetzwerk bereitzustellen, welches es erlaubt, die Genauigkeit der Lokalisierung bzw. Ortsbestimmung für Mobilstationen zu erhöhen. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Funknetzwerk anzugeben, bei dem derartige Verfahren ausgeführt werden können, sowie eine entsprechende Mobilstation bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung von Zeitsteuerungsdifferenzen zwischen einer Vielzahl von Funksendern, wie es in Patentanspruch 1 angegeben ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe ebenfalls gelöst durch ein Funknetzwerk gemäß Patentanspruch 9. Ebenfalls wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Mobilstation gemäß Patentanspruch 19.
  • Auf diese Weise können die Zeitsteuerungsdifferenzen zwischen der Vielzahl von Funksendern bestimmt werden. Falls die Funksender Basis-Sendeempfängerstationen in einem Mobilfunknetzwerk sind, ist es folglich möglich, den Ort jeder Mobilstation, die sich an einem Punkt in dem Mobilfunknetzwerk bewegt, mit einer sehr viel höheren Genauigkeit zu bestimmen, als es beim Stand der Technik möglich war. Dies erfordert zusätzlich, dass jene Mobilstationen, deren Positionen zu berechnen sind, Zeitsteuerungsinformationen für Signale bestimmen, die von der Vielzahl von Basis-Sendeempfängerstationen empfangen wurden. Da die Kenntnis der Zeitsteuerungsdifferenzen es ermöglicht, die Basis-Sendeempfängerstationen auf eine pseudo-synchrone Weise zu betreiben, kann weiterhin die Art des Bewerkstelligens des "Weiterreichens" bzw. Handovers der Mobilstationen verbessert werden.
  • Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend ausführlich als Beispiel mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
  • 1 ist ein das Prinzip der Bestimmens der Zeitsteuerungsdifferenzen zwischen zwei Basis-Sendeempfängerstationen in einem Mobilfunknetzwerk gemäß der vorliegenden Erfindung darstellendes Diagramm.
  • 2 ist ein Diagramm, welches ein Anwendungsbeispiel der Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zur Lokalisierung von Mobilstationen in einem Mobilfunknetzwerk darstellt.
  • 3 ist ein Diagramm, welches eine praktische Anordnung darstellt, bei der das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Lokalisierung von Mobilstationen bei einem GSM-System angewandt werden kann.
  • Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist bestrebt, die Zeitsteuerungsdifferenzen von Signalen zu bestimmen, welche von Funksendern in einem Funknetzwerk gesendet wurden. Genauer gesagt, können die Zeitsteuerungsdifferenzen von Signalen bestimmt werden, welche von Basis-Sendeempfängerstationen in einem Mobilfunknetzwerk gesendet wurden. Diese Zeitsteuerungsdifferenz, die der Synchronisationsdifferenz zwischen den Basis-Sendeempfängerstationen entspricht, wird als die tatsächliche Zeitdifferenz bezeichnet. Theoretisch sollten, wenn das Netzwerk synchronisiert ist, zwei Basis-Sendeempfängerstationen TDMA-Bursts zu exakt dem gleichen Zeitpunkt senden, das heißt, der Synchronisationsfehler zwischen zwei Basis-Sendeempfängerstationen in dem Netzwerk sollte Null sein. In der Praxis jedoch ist das Mobilfunknetzwerk wie beispielsweise GSM normalerweise nicht synchronisiert, und die tatsächliche Zeitdifferenz entspricht der Differenz der Sendezeiten bzw. Übertragungszeitpunkte zweier Bursts von zwei Basis-Sendeempfängerstationen.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung beruht auf der Berechnung der Differenz zwischen der sogenannten "beobachteten Zeitdifferenz" bzw. "Observed Time Difference" OTD und der sogenannten "geometrischen Zeitdifferenz" bzw. "Geometric Time Difference" GTD. Das heißt, die beobachtete Zeitdifferenz ist die Summe der tatsächlichen Zeitdifferenz und der geometrischen Zeitdifferenz.
  • Die unterschiedlichen Größen, die durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden weiter mit Bezug auf 1 erläutert, welche das Prinzip des Bestimmens der Zeitsteuerungsdifferenzen zwischen zwei Basis-Sendeempfängerstationen BTS1 und BTS2 veranschaulicht. Wie in 1 dargestellt, wobei T1 den Zeitpunkt bzw. die Zeit bezeichnet, wenn ein erstes Funksignal von der Basis-Sendeempfängerstation BTS1 gesendet wird, wird dieses erste Funksignal von der Mobilstation MS zu einem Zeitpunkt T3 empfangen. Entsprechend wird ein zweites Funksignal von der benachbarten Basis-Sendeempfängerstation BTS2 zu einem Zeitpunkt T2 gesendet und von der Mobilstation MS zu einem Zeitpunkt T4 empfangen.
  • Die beobachtete Zeitdifferenz, die auch als die "Zeitdifferenz bei Ankunft" bzw. "Time Difference on Arrival" (TDOA) bezeichnet wird, ist das Zeitintervall, wie es durch die Mobilstation zwischen dem Empfang von zwei Signalen von zwei unterschiedlichen Basis-Sendeempfängerstationen beobachtet wird. Bezugnehmend auf 1 ist die beobachtete Zeitdifferenz OTD, welche kontinuierlich von der Mobilstation selbst bestimmt wird, die Differenz zwischen den zwei Empfangszeiten bzw. Empfangszeitpunkten T3 und T4 : OTD = T3 – T4. Die tatsächliche Zeitdifferenz RTD entspricht der Sendezeitdifferenz zwischen den von den zwei Basis-Sendeempfängerstationen gesendeten Signalen, das heißt, RTD = T1 – T2. Da die Übertragungszeitpunkte T1 und T2 der Mobilstation nicht bekannt sind, ist die tatsächliche Zeitdifferenz der Mobilstation ebenfalls unbekannt.
  • Weiterhin stellt die geometrische Zeitdifferenz GTD die Differenz zwischen den Ausbreitungszeiten der zwei Signale dar, die von den zwei Basis-Sendeempfängerstationen gesendet wurden und von der Mobilstation empfangen wurden. Gemäß der in 1 dargestellten Situation heißt das, GTD = T3 – T1 – (T4 – T2). Anders ausgedrückt, entspricht die geometrische Zeitdifferenz der jeweiligen Differenz der Abstände d1 und d2 dieser zwei unterschiedlichen Basis-Sendeempfängerstationen von der Mobilstation, dividiert durch die Geschwindigkeit der Funkwellenausbreitung c, das heißt, GTD = (d1 – d2)/c. Wenn die zwei Basis-Sendeempfängerstationen im gleichen Abstand von der Mobilstation angeordnet sind, dann ist GTD Null, und die beobachtete Zeitdifferenz ist lediglich auf Synchronisationsdifferenzen in dem Netzwerk zurück zu führen. Zusätzlich ist OTD gleich GTD, wenn die Basis-Sendeempfängerstationen synchronisiert zueinander sind (das heißt, RTD = 0), und die beobachtete Zeitdifferenz ist lediglich auf die unterschiedlichen Positionen der Basis-Sendeempfängerstationen und der Mobilstation zurückzuführen.
  • Zur Bestimmung der beobachteten Zeitdifferenz zwischen von den Basis-Sendeempfängerstationen gesendeten Signalen und zur Berechnung der tatsächlichen Zeitdifferenz auf der Grundlage davon wird zusätzlich eine dedizierte bzw. eigenständige Messgerätschaft verwendet, mit der einige der Basis-Sendeempfängerstationen ausgestattet sind, die als feste Messstationen dienen.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Messgerätschaft um das sogenannte „Standorttestmobil" bzw. "Site Test Mobile" (STM), welches von Nokia hergestellt wird. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung keineswegs auf die Verwendung dieser Art von Messgerätschaft STM beschränkt und jede andere Art einer geeigneten Messgerätschaft kann stattdessen auch verwendet werden. Zudem ist es nicht erforderlich, dass die Messgerätschaft mobil ist, sondern sie kann an einer festen Position angeordnet sein. Aus Gründen der Klarheit ist in 1 nur eine einzelne Messgerätschaft STM an einem irgendwo zwischen den zwei Basis-Sendeempfängerstationen BTS1 und BTS2 befindlichen Ort dargestellt.
  • Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann vorteilhafterweise bei der Lokalisierung bzw. Ortsbestimmung von Mobilstationen in dem durch das Mobilfunknetzwerk abgedeckten Bereich eingesetzt werden. Bezugnehmend auf 1 ist es zur Berechnung einer Ortsschätzung der Mobilstation MS in dem Mobilfunknetzwerk notwendig, die Differenz zwischen den Abständen d1 und d2 zu bestimmen, die aus der geometrischen Zeitdifferenz der Mobilstation mit Bezug auf die zwei Basis-Sendeempfängerstationen erhalten werden kann. Selbstverständlich ist es zur Berechnung des Orts der Mobilstation erforderlich, zumindest ein weiteres Signal von einer dritten Basis-Sendeempfängerstation zu erhalten, welche aus Gründen der Klarheit in 1 jedoch nicht gezeigt ist.
  • Ausführlicher wird das der Anwendung dieses Verfahrens bei der Ortsbestimmung von Mobilstationen zugrunde liegende Prinzip nachfolgend mit Bezug auf 2 beschrieben. Die Berechnung des Ortes der Mobilstation gemäß diesem Verfahren beruht auf der Tatsache, dass der mögliche Ort der Mobilstation MS zwischen zwei benachbarten Basis-Sendeempfängerstationen BTS auf einer Hyperbel liegt, da die Differenz zwischen dem Abstand d1 der Mobilstation zu der ersten Basis-Sendeempfängerstation und der Abstand d2 von dieser zu der zweiten Basis-Sendeempfängerstation konstant ist. Anders ausgedrückt, ist bei der betroffenen Mobilstation ein konstanter Wert der beobachteten Zeitdifferenz der von diesen zwei Basis-Sendeempfängerstationen empfangenen Signale anzutreffen. Da das Messergebnis einen gewissen Fehlerbereich aufweist, ist der mögliche Ortsbereich bzw. Aufenthaltsbereich der Mobilstation in der Realität ein Band zwischen zwei Hyperbeln, wobei die Breite des Bandes von dem Fehlerbereich des Messergebnisses abhängt. Der mögliche Ortsbereich bzw. Aufenthaltsbereich ist in 2 durch einen grauen Bereich dargestellt, wohingegen die gestrichelte Linie die gemessenen beobachteten Zeitdifferenzen darstellt. Um die Mobilstation tatsächlich zu lokalisieren ist es notwendig, Signale von zumindest drei Basis-Sendeempfängerstationen zu empfangen. In diesen Fall befindet sich die Mobilstation an dem Schnittpunkt der zwei Hyperbeln, die von zwei (konstanten) beobachteten Zeitdifferenzen von diesen drei Basis-Sendeempfängerstationen erhalten werden (es ist sogar möglich, eine dritte Hyperbel auf der Grundlage der von drei Basis-Sendeempfängerstationen empfangenen Signale zu bilden). Der tatsächliche Ortsbereich bzw. Aufenthaltsbereich der Mobilstation ist in 2 durch einen schwarzen Bereich am Schnittpunkt der grauen Bereiche dargestellt. Falls mehr als drei Basis-Sendeempfängerstationen und somit mehr beobachtete Zeitdifferenzen verfügbar sind, kann der mögliche Aufenthaltsbereich der Mobilstation weiter verkleinert werden, wodurch die Genauigkeit der Lokalisierung der Mobilstation ansteigt.
  • Um eine einzelne Mobilstation tatsächlich auf der Grundlage der geometrischen Zeitdifferenz zu lokalisieren, müssen die beobachtete Zeitdifferenz OTD und die tatsächliche Zeitdifferenz RTD bekannt sein. Weiterhin müssen, um die tatsächliche Zeitdifferenz zu bestimmen, die Positionen der unterschiedlichen Basis-Sendeempfängerstationen und die der Messgerätschaft STM bekannt sein. Die Positionen der Basis-Sendeempfängerstationen sind vorbestimmt und durch Koordinaten in einer X-Y-Ebene definiert. Da der Ort der Messgerätschaft ebenfalls bekannt ist, können die geometrischen Zeitdifferenzen GTD mit Bezug auf die Messgerätschaft berechnet werden. Da die beobachtete Zeitdifferenz OTD zwischen den von der Messgerätschaft empfangenen Signalen durch die Messgerätschaft bestimmt wird, ist es somit möglich, die tatsächliche Zeitdifferenz RTD gemäß dem vorangehend beschriebenen Verfahren zu bestimmen. Diese tatsächliche Zeitdifferenz wird durch Bestimmung der Differenz zwischen der geometrischen Zeitdifferenz GTD, entsprechend den Abständen der Messgerätschaft zu den Basis-Sendeempfängerstationen, und der beobachteten Zeitdifferenz OTD berechnet.
  • Da die tatsächliche Zeitdifferenz unabhängig ist von der Position, an der sie bestimmt wird, entspricht der berechnete Wert weiterhin der tatsächlichen Zeitdifferenz, wie sie von der Mobilstation beobachtet wird. Somit wird nach der Bestimmung der beobachteten Zeitdifferenz OTD durch die Mobilstation der abgeleitete Wert zu einer zentralen Einheit gesendet. Danach kann die geometrische Zeitdifferenz berechnet werden, von der die Abstandsdifferenzen zwischen der Mobilstation und den Basis-Sendeempfängerstationen bestimmt werden. Auf diese Weise kann eine Hyperbel beruhend auf den Signalen gezeichnet werden, die von zwei Basis-Sendeempfängerstationen empfangen werden, da eine geometrische Zeitdifferenz berechnet werden kann. Falls Signale von drei Basis-Sendeempfängerstationen empfangen werden, dann können drei Hyperbeln aus zwei geometrischen Zeitdifferenzen gezeichnet werden, wodurch es ermöglicht wird, den möglichen Ort der Mobilstation zu bestimmen.
  • 3 ist ein Diagramm, welches eine praktische Anordnung darstellt, bei der das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann, um den Ort einer Mobilstation in einem GSM Mobilfunknetzwerk zu bestimmen.
  • Wie durch eine punktierte Linie in 3 dargestellt, werden die von der Messgerätschaft STM berechneten RTD-Ergebnisse über einen Basisstationskontroller BSC, ein Mobilvermittlungszentrum MSC, ein Kurznachrichtendienst-Dienstzentrum SMS-SC zu einem Orts-Dienstzentrum LSC übertragen. Alternativ kann die Messgerätschaft lediglich die bestimmten OTD-Ergebnisse an das Orts-Dienstzentrum übermitteln, welches daraufhin die tatsächliche Zeitdifferenz berechnet. Das Orts-Dienstzentrum kann entweder wie in 3 dargestellt als eine separate Entität bzw. Einheit in dem Mobilfunknetzwerk bereitgestellt sein, oder es kann auf eine verteilte Weise über das gesamte Mobilfunknetzwerk bereitgestellt sein, beispielsweise in einer der Basis-Sendeempfängerstationen. Zusätzlich, wie durch eine gestrichelte Linie in 3 angezeigt, können die TDOA-Informationen (oder OTD-Ergebnisse) von der Mobilstation MS herkömmlicherweise über die versorgende Basis-Sendeempfängerstation BTS, den Basisstationskontroller BSC, das Mobilvermittlungszentrum MSC, das Kurznachrichtendienst-Dienstzentrum SMS-SC zu dem Orts-Dienstzentrum LSC weitergeleitet werden.
  • Im allgemeinen berechnet das Orts-Dienstzentrum dann die Differenz zwischen den von der Mobilstation gesendeten OTD-Ergebnissen und den von der Messgerätschaft STM gesendeten RTD-Ergebnissen, um so eine Ortsabschätzung für die Mobilstation MS zu berechnen. Anders ausgedrückt, berechnet das Orts-Dienstzentrum die Position bzw. den Aufenthaltsbereich der Mobilstation auf der Grundlage der geometrischen Zeitdifferenz, bei der es sich um die Differenz zwischen der beobachteten Zeitdifferenz und der tatsächlichen Zeitdifferenz handelt. Das Orts-Dienstzentrum gibt dann die bestimmten Positionskoordinaten der Mobilstation an eine Anzahl von Anwendungen (beispielsweise Anwendungen 1 und 2 wie in 3 gezeigt) aus, welche zuvor an das Orts-Dienstzentrum eine eine spezielle Mobilstation betreffende Ortsbestimmungsanforderung ausgegeben haben. Eine derartige Ortsbestimmungsanforderung initiiert die Übertragung einer OTD-Anforderung von dem Orts-Dienstzentrum an die Mobilstation.
  • Da es möglich ist, dass die Zeitsteuerungsdifferenzen der Basis-Sendeempfängerstationen von einer Messung zur nächsten variieren, werden die durch die Messgerätschaft berechneten OTD-Ergebnisse periodisch an das Orts-Dienstzentrum übermittelt.
  • Wie in 3, dargestellt, ist es nicht notwendig, dass jede Basis-Sendeempfängerstation BTS mit ihrer eigenen Messgerätschaft STM versehen ist. Beispielsweise in städtischen Regionen, in denen viele Basis-Sendeempfängerstationen nahe beieinander angeordnet sind, kann es ausreichend sein, lediglich beispielsweise jede sechste Basis-Sendeempfängerstation mit einer Messgerätschaft auszustatten.
  • Weiterhin kann gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Mobilstation MS ihre eigene Position selbst bestimmen. Zu diesem Zweck werden die tatsächlichen Zeitdifferenzen RTD, die entweder durch die Messgerätschaft oder das Orts-Dienstzentrum berechnet werden, zu der Mobilstation übertragen. Die Mobilstation bestimmt die Zeitsteuerungsinformationen der von mehreren Basis-Sendeempfängerstationen empfangenen Signale, das heißt, die beobachteten Zeitdifferenzen, und berechnet die geometrische Zeitdifferenz auf die gleiche Weise wie vorangehend beschrieben. Auf der Grundlage der geometrischen Zeitdifferenz ist die Mobilstation in der Lage, ihre Position selbst zu bestimmen.
  • Genauer gesagt, können die berechneten tatsächlichen Zeitdifferenzen RTD oder die beobachteten Zeitdifferenzen OTD von der Messgerätschaft STM zu dem Orts-Dienstzentrum LSC unter Verwendung irgendeines der nachfolgenden vier Kanäle übertragen werden:
    • – dem Kurznachrichtendienst (SMS),
    • – undefinierter Zusatzdienstdaten bzw. "undefined supplementary service data" (USSD),
    • – einem Messbericht, einer BSSMAP-Nachricht und einer Nachricht zwischen einem Mobilvermittlungszentrum MSC und dem Orts-Dienstzentrum LSC, oder
    • – einer vollständig neuen Nachricht.
  • Der Kurznachrichtendienst ist ein spezieller GSM-Dienst zur Übermittlung kurzer Textnachrichten entweder von einer Mobilstation zu einer anderen oder von einer zentralen Basisstation an alle Mobilstationen in einem speziellen geografischen Bereich. In der Praxis ist der Kurznachrichtendienst als ein verbindungsloses Protokoll implementiert, und die Nachrichten werden auf einem der Signalisierungskanäle übertragen (entweder dem langsamen zugeordneten Kontrollkanal bzw. "Slow Associated Control Channel" (SACCH) oder dem selbständigen gewidmeten Kontrollkanal bzw. "Stand Alone Dedicated Control Channel" (SDCCH)).
  • Weiterhin handelt es sich bei den undefinierten Zusatzdienstdaten (USSD) um Daten, deren Inhalt nicht durch irgendeine Spezifikation definiert ist. Diese Daten können von einem Betreiber verwendet werden, um neue betreiberspezifische Dienste zu implementieren.
  • Zusätzlich werden Basisstations-Systemverwaltungs-Anwendungsteil-(BSSMAP bzw. Base Station System Management Application Part)-Nachrichten bei der Kommunikation zwischen dem Mobilvermittlungszentrum MSC und dem Basisstationssystem BSS verwendet. Diese unterstützen alle Prozeduren zwischen dem Mobilvermittlungszentrum und dem Basisstationssystem, die eine Informationsverarbeitung erfordern, die in Bezug zu einzelnen Anrufen und einer Ressourcenverwaltung stehen.
  • Gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird zur Übertragung von OTD-Anforderungen und – Ergebnissen der Kurznachrichtendienst SMS zwischen den Basis-Sendeempfängerstationen BTS und der Mobilstation MS verwendet. Weiterhin wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel der SMS-Kanal auch zur Übertragung von RTD-Ergebnissen in der Aufwärtsstreckenrichtung bzw. Uplink-Richtung von der Messgerätschaft STM zu dem Orts-Dienstzentrum LSC verwendet.
  • Die Verwendung des SACCH-Kanals zur Übertragung von Messinformationen hat die nachfolgenden Vorteile. Da ein SACCH-Burst in Intervallen von 480 ms bei dem GSM-System übertragen wird, werden die Messinformationen ausreichend häufig übertragen. Weiterhin können die Messinformationen sogar während eines andauernden Anrufs übertragen werden. Zudem wird, da ein bereits existierender Kanal zur Übertragung von zusätzlichen Informationen verwendet wird, weder die Belastung auf der Funkstrecke erhöht, noch die Qualität der übertragenen Sprachsignale beeinträchtigt.
  • Der Messvorgang in der Messgerätschaft STM kann ausgelöst und gesteuert werden durch Senden eines speziellen Mess-Befehlssignals als RTD-Anforderung oder -Befehl unter Verwendung beispielsweise des Kurznachrichtendienstes oder der undefinierten Zusatzdienstdaten, die/der zu der Messgerätschaft zu senden ist. Die Übertragung des Befehlssignals unter Verwendung des Kurznachrichtendienstes ist wiederum in 3 durch die gepunktete Linie dargestellt. Dieses Befehlssignal kann die nachfolgenden Informationen enthalten:
    • – die Anzahl von Messsätzen einer SMS-Nachricht,
    • – die Messhäufigkeit (beispielsweise einmal alle 30 Sekunden),
    • – die Messdauer (z. B. die nächsten 10 Minuten, 5 SMS-Nachrichten, oder bis ein Stopbefehl empfangen wird), und
    • – die Identifizierung jener Basis-Sendeempfängerstationen BTS, die gemessen werden.
  • Somit wird es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Positionen von irgendwo in dem Mobilfunknetzwerk positionierten Mobilstationen präzise zu bestimmen, da die tatsächliche Zeitdifferenz zwischen der Vielzahl von Basis-Sendeempfängerstationen genau bestimmt werden kann. Im Einzelnen haben Experimente gezeigt, dass es möglich ist, den mittleren Fehler des Mobilstationsorts auf annähernd 300 Meter zur verringern. Weiterhin kann die Positionsinformation für eine Mobilstation schnell und in kurzen Intervallen erhalten werden, da die Positionsinformation in Echtzeit verfügbar wird.
  • Weiterhin ist gemäß der obigen Beschreibung die Messgerätschaft bei der Basis-Sendeempfängerstation angeordnet. Dies hat die folgenden Vorteile. Da die Antenne zum Empfangen der Signale bei der Antenne der Basis-Sendeempfängerstation angeordnet ist, gibt es in vielen Fällen eine Sichtverbindung zu anderen Basis-Sendeempfängerstationen. Infolgedessen ist die Dämpfung zwischen Signalen, die von benachbarten Basis-Sendeempfängerstationen empfangen werden, gering. Weiterhin ist lediglich ein geringer zusätzlicher Aufwand erforderlich, da lediglich gewisse Softwaremodifikationen in der Mobilstation notwendig sind. Somit kann die vorliegende Erfindung annähernd ohne Zusatzkosten verwirklicht werden. Zusätzlich kann die Messgerätschaft selbstverständlich auch für andere Zwecke verwendet werden. Jedoch ist es ebenfalls nicht notwendig, dass die Messgerätschaft bei der Basisstation angeordnet ist, und die Messgerätschaft kann selbstverständlich an irgendeinem anderen geeigneten Platz angeordnet sein.
  • Bei der obigen Beschreibung wurde die Anwendung des Verfahrens bei Basis-Sendeempfängerstationen in einem Mobilfunknetzwerk als einem Beispiel beschrieben. Jedoch kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung selbstverständlich auch eingesetzt werden, um die Zeitsteuerungsdifferenzen zwischen mehreren Funksendern in irgendeiner Art von Funknetzwerk zu bestimmen.
  • Weiterhin kann die vorliegende Erfindung, obwohl die obige Beschreibung sich auf das pan-europäische digitale zellulare Funknetzwerk GSM als ein Beispiel bezog, mit gewissen Modifikationen auf irgendein anderes digitales System angewandt werden. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung ebenfalls anwendbar auf das DCS 1800/1900 System oder das JDC-System, das in Japan verwendet wird.
  • Es ist selbstverständlich, dass die vorangehende Beschreibung lediglich mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung erfolgte. Daher ist die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ist bestrebt, jegliche Variationen und Modifikationen zu umfassen, die von einem Fachmann auf dem Gebiet innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung, wie er durch die beigefügten Patentansprüche definiert ist, vorgenommen werden.

Claims (19)

  1. Verfahren zur Bestimmung von Zeitsteuerungsdifferenzen zwischen einer Vielzahl von Funksendern (BTS), mit den Schritten: Bestimmen von Zeitsteuerungsinformationen (OTD) von Signalen, die an einer Messeinrichtung (STM) von der Vielzahl von Funksendern (BTS) empfangen werden; und Bestimmen der Zeitsteuerungsdifferenzen (RTD) zwischen der Vielzahl von Funksendern (BTS) auf der Grundlage der von der Messeinrichtung (STM) bestimmten Zeitsteuerungsinformationen (OTD), gekennzeichnet durch die Schritte Bereitstellen der Messeinrichtung (STM) an einem bekannten Ort; Durchführen des Bestimmungsschritts des Bestimmens von Zeitsteuerungsdifferenzen unter Verwendung jeweiliger Abstandsdifferenzen zwischen der Vielzahl von Funksendern (BTS) und der Messeinrichtung (STM); und Steuern der Bestimmung der Zeitsteuerungsdifferenzen durch Übertragen eines Befehlssignals von einem Orts-Dienstzentrum.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Funksender Basis-Sendeempfängerstationen (BTS) in einem Mobilfunknetzwerk sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, zudem mit den Schritten: Bestimmen von Zeitsteuerungsinformationen (OTD) von Signalen, die an der Mobilstation (MS) von der Vielzahl von Basis-Sendeempfängerstationen (BTS) empfangen wurden; und Bestimmen des Ortes der Mobilstation (MS) auf der Grundlage der Zeitsteuerungsinformationen (OTD), die durch die Mobilstation (MS) bestimmt wurden, und der Zeitsteuerungsdifferenzen (RTD) zwischen der Vielzahl von Basis-Sendeempfängerstationen (BTS).
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Zeitsteuerungsinformationen (OTD) unter Verwendung des Kurznachrichtendienstes (SMS), undefinierter Zusatzdienstdaten (USSD) oder einer BSSMAP-Nachricht übertragen werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Zeitsteuerungsdifferenzen (RTD) unter Verwendung des Kurznachrichtendienstes (SMS), undefinierter Zusatzdienstdaten (USSD) oder einer BSSMAP-Nachricht übertragen werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Befehlssignal unter Verwendung des Kurznachrichtendienstes (SMS) oder undefinierter Zusatzdienstdaten (USSD) übertragen wird, und wobei das Befehlssignal einige der nachfolgenden Informationen enthält: die Anzahl von Messsätzen einer Nachricht, die Messhäufigkeit, die Messdauer, und die Identifizierung jener Basis-Sendeempfängerstationen (BTS), die gemessen werden.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei einer oder mehrere der Vielzahl von Funksendern (BTS) mit der Messeinrichtung (STM) ausgestattet ist oder sind.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Messeinrichtung/Messeinrichtungen (STM) von jeder der Vielzahl von Funksendern (BTS) entfernt angeordnet ist/sind.
  9. Funknetzwerk, mit: einer Vielzahl von Funksendern (BTS); und einer Messeinrichtung (STM) zum Bestimmen von Zeitsteuerungsinformationen (OTD) von Signalen, die von der Vielzahl von Funksendern (BTS) empfangen wurden, wobei die Messeinrichtung (STM) angepasst ist, um Zeitsteuerungsdifferenzen (RTD) zwischen der Vielzahl von Funksendern (BTS) auf der Grundlage der Zeitsteuerungsinformationen (OTD) zu bestimmen, die von der Messeinrichtung (STM) bestimmt wurden, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (STM) an einem bekannten Ort bereitgestellt ist; und die Messeinrichtung (STM) angepasst ist, um die Bestimmung der Zeitsteuerungsdifferenz auf der Grundlage jeweiliger Abstandsdifferenzen zwischen der Vielzahl von Funksendern (BTS) und der Messeinrichtung (STM) durchzuführen, wobei die Bestimmung der Zeitsteuerungsdifferenz auf der Grundlage eines von einem Orts-Dienstzentrum (LSC) empfangenen Befehlssignal gesteuert ist.
  10. Funknetzwerk nach Anspruch 9, wobei einer oder mehrere der Vielzahl von Funksendern (BTS) mit der Messeinrichtung (STM) ausgestattet ist oder sind.
  11. Funknetzwerk nach Anspruch 9, wobei die Messeinrichtung/Messeinrichtungen (STM) von der Vielzahl von Funksendern (BTS) beabstandet angeordnet ist/sind.
  12. Funknetzwerk nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Funknetzwerk ein Mobilfunknetzwerk ist und die Funksender Basis-Sendeempfängerstationen (BTS) sind.
  13. Funknetzwerk nach Anspruch 12, wobei eine Mobilstation (MS) angepasst ist, um Zeitsteuerungsinformationen (OTD) von Signalen zu bestimmen, die von der Vielzahl von Basis-Sendeempfängerstationen (BTS) gesendet wurden und der Ort der Mobilstation (MS) auf der Grundlage der von der Mobilstation (MS) bestimmten Zeitsteuerungsinformationen (OTD) und der Zeitsteuerungsdifferenzen (RTD) zwischen der Vielzahl von Basis-Sendeempfängerstationen (BTS) bestimmt wird.
  14. Funknetzwerk nach Anspruch 13, wobei das Orts-Dienstzentrum (LSC) angepasst ist, um den Ort der Mobilstation (MS) zu bestimmen.
  15. Funknetzwerk nach Anspruch 14, wobei das Orts-Dienstzentrum (LSC) räumlich über das Mobilfunknetzwerk verteilt ist.
  16. Funknetzwerk nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Messeinrichtung (STM) angepasst ist, um die Zeitsteuerungsinformationen (OTD) zu dem Orts-Dienstzentrum (LSC) zu übertragen, oder die Mobilstation (MS) angepasst ist, um die Zeitsteuerungsinformationen (OTD) zu dem Orts-Dienstzentrum (LSC) zu übertragen, wobei die Übertragung der Zeitsteuerungsinformationen (OTD) unter Verwendung des Kurznachrichtendienstes (SMS), undefinierter Zusatzdienstdaten (USSD) oder einer BSSMAP-Nachricht bewerkstelligt wird.
  17. Funknetzwerk nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die Zeitsteuerungsdifferenzen (RTD) von der Messeinrichtung (STM) zum dem Orts-Dienstzentrum (LSC) unter Verwendung des Kurznachrichtendienstes (SMS), undefinierter Zusatzdienstdaten (USSD) oder einer BSSMAP-Nachricht gesendet werden.
  18. Funknetzwerk nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei das Befehlssignal unter Verwendung des Kurznachrichtendienstes (SMS) oder undefinierter Zusatzdienstdaten (USSD) gesendet wird, und wobei das Befehlssignal einige der folgenden Informationen enthält: die Anzahl von Messsätzen einer Nachricht, die Messhäufigkeit, die Messdauer, und die Identifizierung jener Basis-Sendeempfängerstationen (BTS), die gemessen werden.
  19. Mobilstation, die angepasst ist, um in einem Mobilfunknetzwerk gemäß einem der Ansprüche 12 bis 18 angeordnet zu werden, wobei die Mobilstation (MS) aufweist eine Bestimmungseinrichtung, die angepasst ist, um die Position der Mobilstation auf der Grundlage von Zeitsteuerungsinformationen (OTD) von Signalen, die von einer Vielzahl von Basis-Sendeempfängerstationen (BTS) empfangen wurden und Zeitsteuerungsdifferenzen (RTD) zwischen der Vielzahl von Basis-Sendeempfängerstationen (BTS), die zu der Mobilstation (MS) übertragen wurden, zu bestimmen, wobei die Zeitsteuerungsdifferenzen (RTD) mittels einer Messeinrichtung (STM) des Netzwerks auf der Grundlage jeweiliger Abstandsdifferenzen zwischen Vielzahl von Basis-Sendeempfängerstationen (BTS) und der Messeinrichtung (STM) bestimmt werden, wobei die Bestimmung der Zeitsteuerungsdifferenzen (RTD) auf der Grundlage eines von einem Orts-Dienstzentrums (LSC) empfangenen Befehlssignal gesteuert ist.
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