SE506759C2 - Anordning och förfarande för att lokalisera en mobilstation i ett cellulärt mobiltelefonsystem - Google Patents

Description

20 25 506 759 2 nyttjas i den cell som mobilstationen befinner sig i, vilket kan störa övrig trafik i mobilradio systemet. Likaså kan kvaliteten pà den upprättade förbindelsen med mobilstationen försämras.

Ett annat förfarande i ett mobiltelefonsystem av GSM-typ för att positionera en mobilstation är känt genom SE-B-466 376.

Bestämning av mobilstationens position är därvid möjlig även om basstationerna i systemet är osynkroniserade. En basstation mäter tidsfördröjningen vid ankomsten av en accessignal sänd av mobilstationen relativt den förväntade tidsankomsten om mobilstationen skulle ha varit belägen på samma plats som basstationen. Accessignalen sänds av mobilstationen över den för en radiobasstation gemensamma accesskanalen RACH. Denna kanal mobilstationen. inte har en trafikförbindelse (idle används då uppkopplad mode). Mätförfarandet upprepas vid fler basstationer varvid tre mätvärden krävs för positioneringen.

Mobilstationen utser de basstationer till vilka accessignal sänds. I en utföringsform sänds de i. basstationerna uppmätta tidsfördröjningarna i form av sk “time-alignment"-värden (TA) tillbaka till mobilstationen. Mobilstationen tar emot ett TA fràn vardera utsedd basstation och sänder TA-värdet vidare tillsammans med basstationens identitet till en lokaliseringsenhet, där beräkning av mobilstationens position sker. För att sända iväg dessa data krävs modifiering av mobilstationen. Mobilstationen behöver även modifieras för att kunna utse flera basstationer till vilka access initieras.

I en ytterligare utföringsform sänder basstationerna de uppmäta tidsförseningarna till lokaliseringsenheten.

Positionering finns även beskrivet i patentansökan SE 96005772.

I denna beskrivs hur positionen för en mobilstation i ett 10 15 20 25 30 3 506 759 mobilradiosystem av TDMA-typ kan bestämmas genom att mäta utbredningsfördröjningen mellan mobilstationen och minst tre radiobasstationer. Mobilstationen mäter skillnaden i ankomsttid mellan signalskurar som sänts från de olika basstationerna. Ett problem är att radiobasstationerna är osynkroniserade tidsmässigt, vilket innebär att deras interna scheman för sändning av signalskurar är tidförskjutna. Både tidpunkten för sändning av en signal och tidpunkten då den tas emot av mobilstationen måste vara känd för att utbredningsfördröjningen skall bli känd. För att ta reda på sändningstidpunkten används en referensmobil med känd position och därmed även känd utbredningsfördröjning för signaler från omgivande basstationer. Även referensmobilen mäter tidsskillnaden mellan signalskurar från olika basstationer. De uppmätta tidsskillnaderna i referensmobilen och den mobil som skall positioneras sänds till en utvärderingsnod, vilken beräknar tidsförskjutningarna mellan basstationerna. Den därpå följande beräkningen av utbredningsfördröjningarna mellan radiobasstationerna och mobilen och därpå mobilens position kan göras antingen i utvärderingsnoden eller i mobilstationen.

REnoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Föreliggande uppfinning angriper ett problem hur en befintlig mobilstation i mobiltelefonsystem av GSM-typ, skall kunna positioneras geografiskt.

Ytterligare ett problem är att den för positionering nödvändiga mätningen av radioförbindelsen bryter mot den frekvensplan som gjorts för systemet och därmed ökar radiostörningen i systemet. 10 15 20 25 506 759 4 Ytterligare ett problem med kända metoder är att kvaliteten på en uppkopplad talförbindelse försämras av den för positioneringsmätningen nödvändiga signaleringen.

Ytterligare ett problem är att det medför en stor kostnad om användaren måste byta ut sin mobilstation mot en ny modifierad för att kunna använda funktionen positionering.

Ytterligare ett problem är kunna utföra positionering av en mobilstation i befintliga mobiltelefonsystem och samtidigt kunna undvika synkronisering mellan basstationer vad gäller sändningen av signalskurar.

Ytterligare ett problem är att erhålla hög precision vid bestämningen av mobilstationens position.

Föreliggande uppfinnings ändamål är rsåledes att kunna positionera en mobilstation i ett mobilradiosystem med osynkroniserade radiobasstationer utan att någon förändring är nödvändig av mobilstationen, att för detta ändamål i den landbaserade delen av systemet huvudsakligen utnyttja befintliga funktioner och att begränsa den ytterligare radiostörning på den omgivande radiotrafik, som följd av egna såväl som positioneringsmätningen.

Det förutsätts att om inte en trafikförbindelse är upprättad från början med den mobilstation som skall positioneras, kopplas en sådan upp. I enlighet med det föreslagna förfarandet beordras mobilstationen att göra överkoppling till en ny basstation.

Mobilstationen sänder därpå accessignaler till den nya basstationen. Den nya basstationen mäter tidsfördröjningen vid en vanlig överkoppling. ankomsten av accessignalen som vid Tidsfördröjningen är ett mått på utbredningsfördröjningen mellan 10 15 20 E25 5 506 759 mobilstationen och den nya basstationen. Till skillnad från en normal överkoppling inhiberas all signalering från den nya basstationen till mobilstationen, vilken således inte får någon bekräftelse på sända accessignaler. Mobilstationen återupptar därefter förbindelsen med den gamla basstationen enligt standardiserat förfarande vid misslyckad överkoppling. Det beskrivna» mätförfarandet upprepas vid en eller flera basstationer. Resultatet av mätförarandet används för att uppmäta mobilstationens position.

I en föredragen utföringsform får en servicenod tillgång till de tidsfördröjningar som uppmäts vid minst tre basstationer.

Servicenoden kan, med kännedom om basstationernas positioner och med de ovan nämnda tidsfördröjningarna, genom att använda tidigare kända beräkningsmetoder bestämma mobilstationens position. Finns endast tillgång till två tidsfördröjningarna är det ändå möjligt att bestämma mobilstationens position, dock med en viss osäkerhet i bestämningen.

Det är även möjligt att vid positionsbestämningen utnyttja en tidsfördröjning som erhållits med tidigare känd mätmetod t ex i mobilstationen under en den basstations som betjänar uppkoppling.

Förfarandet för positionsmätningen är därvid kännetecknat så som det framgår av patentkravets 1 kännetecknande del. En anordning för utförandet av förfarandet är kännetecknat så som det framgår av patentkravets 7 kännetecknande del.

Efter att en trafikförbindelse upprättats med mobilstationen får basstationsväxeln tillgång till en lista som mobilstationen upprättat över mottagna signalstyrkor från grannbasstationer till den uppkopplade radiobasstationen. De basstationer som 10 15 20 25 sne 759 6 skall göra mätning för positionering av mobilstationen väljs av landsystemet från denna lista.

Mobilstationen registrerar en tidsreferens för var och en av de pà listan upptagna basstationerna. Tidsreferensen mäter mobilstationen genom att lyssna till vardera basstation tillhörande synkroniseringskanal (SCH) och frekvenskorrigeringskanal (FCCH).

Den registrerade tidsreferensen används då mobilstationen beordras att göra överkoppling till en ny basstation, vilken valts fràn den av mobilstationen upprättade listan.

Tidreferensen används för att sända accessignalen till den nya basstationen i rätt tid. Trots detta kommer accessignalen pga vàgutbredningsfördröjningen anlända till den nya basstationen fördröjd relativt rätt tidläge. Denna tidsfördröjning relativt rätt tidläge registreras av den nya basstationen.

Den registrerade tidsfördröjningen motsvarar vàgutbredningstiden för en signal fram och tillbaka mellan den nya basstationen och mobilstationen.

Förfarandet enligt uppfinningen utgör en förbättring av tidigare kända metoder där en fullständig överkoppling av en radioförbindelse görs för att kunna utföra positioneringsmätning.

Vid användning av förfarandet enligt uppfinningen inskränker sig den radiotrafik som sker i strid mot gällande frekvensplan, men till de som är nödvändig för mätningen vid positionering, accessignaler som sänds av mobilstationen till en för mätning utsedd basstation. 10 15 20 25 v 506 759 En pågående trafikförbindelse lider mindre kvalitetsförlust om mobilstationen gör ett avbrutet försök till överkoppling till radiomässigt sämre basstation än om överkopplingen fullföljs och etableras basstationen. En trafikförbindelsen över den nya anledning är att vid en avbruten överkoppling återupptas radioförbindelsen snabbt över den tidigare basstationen.

En annan fördel med föreliggande uppfinning är att positionering av befintliga omodifierade mobilstationer kan åstadkommas.

Funktionen positionering utnyttjar för överkoppling redan befintliga funktioner. Endast måttliga förändringar av den landbaserade delen av system krävs för att införa positioneringsförfarandet enligt föreliggande uppfinning.

Ytterliggare en fördel med det föreslagna förfarandet är att de i basstationerna uppmätta tidsfördröjningarna kan användas utan avrundning varför bestämning av mobilstationens position kan göras med hög precision.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare med hjälp av föredragna utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritningar.

FIGURBESKRIVNING Fig 1 visar ett principschema över mobiltelefonsystemets uppbyggnad i vilket positioneringsförfarandet enligt uppfinningen tillämpas.

Fig 2 visar med GSM-systemet som exempel den för TDMA-tekniken karakteristiska uppdelningen av en bärvàg i tidluckor, samt signalskurar och deras indelning. 10 15 20 25 506 759 8 Fig 3 och 4 visar flödesscheman över förfarandet enligt uppfinningen.

Fig 5 visar formatet för informationen om orsaken till kanalaktivitet, vilken information används i förfarandet enligt uppfinningen.

Fig 6 visar ett sekvensschema för signalering vid överkoppling på i och för sig känt sätt.

Fig 7 visar ett sekvensschema för signalering vid positioneringsmätning enligt uppfinningen.

Fig 8 visar ett schematiskt blockschema över i radiobasstationen ingående enheter och för uppfinningen nödvändiga modifieringar.

FöREnnAGNA UTFöRINGsFomm-R Innan uppfinningen beskrivs är det lämpligt att förklara en del av GSM systemets uppbyggnad och funktion som uppfinningen bygger pá.

Ett mobilradiosystem av GSM-typ är schematiskt visat i fig 1.

Systemet innefattar' i detta visade fall tre st basstationer (base transceiver station) BTSl, BTS2 och BTS3. Basstationerna är anslutna till en gemensam basstationsväxel BSC (base station fler basstationer controller). Basstationsväxeln BSC kan ha anslutna än vad som visats i fig 1.

Var och en av basstationerna BTS1-BTS3 betjänar en radiocell, varvid basstationen BTSl betjänar cellen Cl, basstationen BTS2 betjänar cellen C2 etc. Basstationsväxeln BSC är ansluten till en mobiltelefonväxel MSC. Till växeln kan ytterligare basstationsväxlar vara anslutna, vilket inte visas i fig 1. 10 15 20 25 9 ~ 506 759 En mobilstation MS antas befinna sig i cellen Cl och betjänas därför av basstationen BTSl över en viss radiokanal enligt principen tidsuppdelad access (TDMA, bärfrekvens, tidlucka, se nedan).

Till växeln MSC är även icke visade lokaliseringsregister (HLR, VLR) samt ev en servicenod SN anslutna, servicenoden kan dock vara belägen utanför det publika mobilradionätet. Servicenoden SN betjänar därvid mobilradiosystemet med vissa tjänster som här ej förklaras i detalj, eftersom de ej berör förfarandet enligt uppfinningen. Servicenoden SN kan emellertid användas vid utförande av förfarandet enligt uppfinningen.

Det fysiska radiogränssnittet är uppdelat enligt TDMA-struktur, vilket innebär att en radiobärvàg uppdelas i tidluckor. En ram utgörs av àtta pà varandra följande tidluckor. En användare får efter uppkoppling en fysisk kanal, bestående av en tidlucka per ram, reserverad på vardera upp och nedlänk. Figur 2 visar en TDMA-ram med tidluckor, en normal signalskur (normal burst) och en accesskur (access burst). Längden av en ram, tidlucka, normal signalskur samt accesskur är visade i fig 2. De olika bitarnas användning i den normala signalskuren samt i accesskuren är även angivna. För en upplänkskanal är tidlucka n tidsförskjuten tre luckor efter tidlucka n nedlänk, så som observerat i basstationen. Vid. en basstation skall en signalskur fràn en mobil tas emot inom den reserverade tidluckan. Som visas i fig 2 är en tidlucka endast 8,25 bitperioder, d v s 30 us längre än en normal signalskur. Signalskurar (bursts) från olika mobilstationer vilka använder samma ram måste tas emot vid basstationen med stor noggrannhet i tiden för att de ej skall interferera. 10 »15 20 25 30 506 759 10 Pá de fysiska kanalerna som ovan beskrivits överförs logiska kanaler. En uppkopplad mobilstation får egna tilldelade kontrollkanaler, dessa har samlingsnamnet dedicerade kontrollkanaler DCCH (dedicated control channels).

Den i fig 1 visade mobilstationen MS har en trafikförbindelse uppkopplad pà en trafikkanal TCHl1 med tillhörande kontrollkanaler DCCH över en betjänande basstation BTS1.

Mobilstationen bevakar kontinuerligt de frekvenser pá vilka styrkanalerna BCCH (BroadCast Control Channel) sänds på omkringliggande basstationer. I fig 1 är BTS2 och BTS3 grannbasstationer till basstationen BTS1. Mobilstationen mäter signalstyrkan. på den frekvens som BCCH sänds pá för vardera grannbasstation. För de starkaste av dessa basstationer, vars signalnivàer överstiger det omgivande brusets, lyssnar mobilstationen också till respektive basstations synkroniseringskanal SCH för att identifiera basstationens identitet. Dessa identifierade grannbasstationer förs in i en lista i mobilstationen. Mobilstationen meddelar den landbaserade delen av systemet uppmätta signalstyrkorna för de pà listan upptagna basstationerna och deras identiteter upp till två gånger per sekund. Mobilen registrerar även en tidsreferens tl för vardera basstation som är upptagen pà listan genom att lyssna till basstationens synkroniseringskanal SCH (Synchronisation Channel). Tidsreferensen tl indikerar tiden för växling av ram i basstationen.

Mobilstationen meddelar basstationsväxeln, BSC i fig 1, uppmätta signalstyrkor och basstationsidentiter för de basstationer som ingår i. den ovan beskrivna listan. Basstationsväxeln BSC kan besluta att radioförbindelsen som är upprättad med mobilstationen MS ska ske över basstationen BTS2 i stället för lO 15 20 25 30 n I 506 759 basstationen BTS1, dvs att en överkoppling (HandOver) skall ske till basstationen. BTS2. De signaleringssekvenser som pà känt sätt utväxlas mellan mobilstationen MS, basstationerna BTS1 och BTS2 och basstationsväxeln BSC vid överkoppling visas i fig 6.

Basstationsväxeln BSC sänder order till basstationen BTS2 att aktivera en trafikkanal med tillhörande kontrollkanaler för att etablera en trafikförbindelse (CHannel ACtivation message). I ordern ingår information om orsaken till att trafikförbindelsen upprättas, i detta fallet överkoppling mellan icke synkrona radiobasstationer. Därefter fâr mobilstationen MS order att göra överkoppling till de vid basstationen BTS2 uppsatta kanalerna Ordern innehåller ett kontrolldata (HO (HandOver CoMmanD). reference value). Därefter skickar mobilstationen MS accessignaler för överkoppling (HandOver ACCess message) på en av de tilldelade kontrollkanalerna DCCH för kommunikation med basstationen BTS2. En klocka (T3124) sätts i mobilstationen MS vid sändningen av den första accessignalen. För att sända dessa accessignaler rätt enligt basstationen BTS2s tidsschema utnyttjar mobilstationen MS den tidigare uppmätta tidsreferensen tl samt korrigerar för den tidlucka som kanalen DCCH utnyttjar, men utan korrigering för eventuell tidsfördröjning.

Mobilstationen MS har vid sändningen av accessignalen inte någon kännedom om utbredningsfördröjningen och kan inte kompensera för den tid det tar signalen att nå basstationen BTS2. Vid basstationen BTS2 tas därför accessignalen emot fördröjd relativt basstationen BTS2s interna schema för ankomst av signalskurar. Tidsfördröjningen t2 mäts och registreras i basstationen BTS2. Den registrerade tidsfördröjningen motsvarar vágutbredningstiden för en signal fram och tillbaka mellan basstationen BTS2 och mobilstationen. 10 15 20 25 506 759 12 Om den i basstationen BTS2 mottagna accessignalen innehåller rätt kontrolldata fullföljer basstationen BTS2 överkopplingen genom att sända respons till mobilstationen MS (PHYS INFO) samt sända basstationsväxeln BSC signal om att överkoppling detekterats (HandOver DETected) vilken innehåller den registrerade tidsfördröjningen. Det fortsatta förfarandet vid överkoppling är inte av intresse för uppfinningen.

Den uppmätta fördröjningen t2 i basstationen divideras med två och avrundas till en bitperiod, detta värde benämns i GSM specifikationen “Timing Advance" TA. När basstationen BTS2 svarar mobilstationen MS pà accessignalerna får mobilstationen MS kännedom om TA och kan tidskorrigera även för utbredningsfördröjningen vid den fortsatta signaleringen.

Klockan T3l24 stoppas när mobilstationen MS erhållit bekräftelsen från basstationen BTS2 pà sända accessignaler.

Det ovan beskrivna gäller generellt för mobilsystem av GSM-typ.

Härefter skall beskrivas hur detta utnyttjas för positionering av mobilstationen enligt uppfinningen.

Om den mobilstation som skall positioneras inte redan har en trafikförbindelse uppsatt kopplas en sådan upp.

Den i fig l uppkopplade mobilstationen MS mäter och registrerar kontinuerligt signalstyrkorna på de bärvågor över vilka omkringliggande basstationer överför respektive fyrkanal BCH, på samma sätt som ovan beskrivits gällande för alla uppkopplade mobilstationer MS. En av dessa grannbasstationer är BTS2. Detta steg representeras av det första blocket Bl i flödesschemat fig 3. 10 15 20 [25 13 506 759 För de basstationer som mobilstationen mäter starkast signalstyrkor avkodar mobilstationen MS även respektive basstations synkroniseringskanal SCH och registrerar en tidsreferens för respektive grannbasstation. Den för! basstationen BTS2 registrerade tidsreferensen betecknas tl. Även detta sker kontinuerligt, dock mindre frekvent än signalstyrkemätningen men pà samma sätt som ovan beskrivits gällande för övriga uppkopplade mobilstationer MS. Detta representeras i fig 3 av det andra blocket B2.

De medelvärdesbildade effektnivàer av signalstyrkan som mobilstationen uppmät för de basstationer som ingår i listan rapporteras till basstationsväxeln BSC upp till tvà gánger per sekund. Även detta gäller alla generellt för uppkopplade mobilstationer MS i. GSM systemet. Förfarandet symboliseras av det tredje blocket B3 i fig 3.

Det för uppfinningen specifika inträffar dà basstationen BTS2 mottar en ny typ av kommando från basstationsväxeln BSC om positionsmätning. Ordern innebär att basstationen BTS2 aktiverar kanaler för mottagning av accessignal från mobilstationen MS.

Steget representeras av fjärde blocket B4 i fig 3.

Därefter ger basstationsväxeln BSC mobilstationen en normal order (Handover Command) över basstationen BTS1 om överkoppling till basstationen BTS2 med information om vilken kanal som skall användas jämte kontrolldata. I fig 3 motsvaras detta av femte blocket B5.

Mobilstationen MS förfar såsom ovan beskrivits vid överkoppling.

Den sänder ett antal accesskurar över den tilldelade kontroll kanalen DCCH.

Tidpunkten för sändningen av varje accesskur avgörs av den uppmätta tidsreferensen tl för basstationen BTS2 lO 15 20 25 30 506 759 14 och ordningsnumret i ramen för den tilldelade kanalens tidlucka.

I basstationen BTS2 mäts tidsfördröjningen t2 upp för accessignalen, relativt den av basstationen BTS2 antagna ankomsttiden som om mobilstationen befunnit sig pà samma plats som basstationen BTS2. Mätningen gär till på samma sätt som vid en överkoppling, men till skillnad fràn en fullständig överkoppling inhiberar basstationen BTS2 all respons till mobilstationen MS. Mobilstationen MS får således inget svar på accessignalerna. I mobilstationen startade en klocka T3124, se fig 7, vid sändningen av den första accesskuren. När den uppsatta tiden i denna klocka löpt ut, utan att någon bekräftelse erhållits frán basstationen BTS2, avbryter mobilstationen MS sändningen av accesskurar till basstaticrv-n BTS2. I stället àterupptar mobilstationen MS den tidzdirfl förbindelsen över basstationen BTS1 enligt standardisflnu förfarande för misslyckad överkoppling. Detta steg representfl:«s av block B6 i fig 3.

Den uppmäta tidsfördröjningen t2, sänds från basstationen BTS1. eventuellt via andra noder, till en servicenod för bearbetning av mätdata och för positioneringsberäkning.

Förfarandet enligt blocken Bl till B6 upprepas men med mätningen utförd vid en annan basstation än BTS2, dvs samma typ av access görs nu till en annan basstation t ex BTS3. Fig 4 visar hur förfarandet vid flera basstationer, enligt fig 3 upprepas varefter beräkning av mobilstationens position sker grundad pà de i basstationerna uppmätta tidsfördröjningarna tn. I det första blocket Al i fig 4 sätts ett uppräkningstal n till ett startvärde n=2. I blocket A2 genomgàs samtliga de steg Bl-B8 som finns beskrivna i fig 3 för den första basstationen BTS2.

Därefter kontrolleras att en tidsfördröjning t2 erhållits vid 10 15 20 25 30 15 " 506 759 mätning i BTS2, block A3. Har en sådan tidsfördröjning t2 erhållits, ”Ja” vid block A3, skall därefter beslutas om mätning skall upprepas vid ytterliggare en basstation, se blocket A4.

Beslutas i block 4 att mätning skall upprepas, svar “Ja", räknas uppräkningstalet upp ett steg, n=n+1 i blocket A5, varefter förfarandet enligt blocken A2 och A3 upprepas för ytterliggare en basstation BTS, varvid ytterliggare en tidfördröjning erhålls. Därefter ställs återigen frågan i blocket A4 om mätning skall upprepas vid ytterliggare en basstation. För varje beslut att mätning skall upprepas vid ytterliggare en basstation ingår först en kontroll av att det finns tillgång till en sådan ytterliggare basstation som kan utföra mätning av mobilstationen. Om en sådan basstation finns är den upptagen på den tidigare beskrivna listan soul mobilstationen MS meddelat basstationsväxeln BSC. Finns tillgång till tidsfördröjninger från endast en eller två basstationer beslutas att mätningen skall upprepas om det finns en ytterliggare basstation som kan utföra mätning. Har däremot tidsfördröjning erhållits från minst tre basstationer, skall vid beslut om upprepad mätning även tas hänsyn till huruvida ett ytterligare mätvärde ökar precisionen vid bestämningen. av mobilstationens position. Efter det att frågan om ytterligare mätning, block A4, besvarats nekande beräknas mobilstationens position med hjälp av det eller de från basstationerna erhållna tidsfördröjningarna, se block .A6. Vid positionsbestämningen är det även möjligt att utnyttja en eller flera tidfördröjningar som erhållits från andra basstationer med tidigare känd mätmetod. För att positionen skall kunna bestämmas med god säkerhet bör minst tre tidsfördröjningar, uppmätta i olika basstationer, vara servicenoden tillhanda. Finns endast två tidsfördröjningar går ändå positionen att bestämma, dock med en viss osäkerhet i bestämningen. lO 15 20 25 506 759 16 Den nya order' on! positioneringsmätning som basstationen BTS2 mottar, blocket B4 i fig 3, kan utgöras av en modifierad order om kanalaktivering (Channel Activation). Denna order sänds av basstationsväxeln BSC till basstationen BTS2. I den befintliga ordern ges information om orsaken till att en nya kanal sätts upp, t ex överkoppling av en förbindelse mellan osynroniserade basstationer.

Fig 5 visar ett standardiserat format, som ingår i kommandot kanalaktivering för att ange orsaken till kommandot (GSM 08.58 version 5.0.0, 8.4.1 och 9.3.3). I formatet finns två fält Ol och O2 om vardera åtta bitar för att indikera orsaken till kanalaktiveringen. I det andra fältet O2 finns tre bitar, Al, A2 och A3 vilka utnyttjas för att indikera orsak. De tre bitarna kan anta åtta symboler, av dessa är fem reserverade för specificerade ändamål enligt GSM 08.58 version 5.0.0. De återstående återstående tre symbolerna är reserverade för framtida användning, en av dessa skulle kunna utnyttjas för att indikera att kanalen skall aktiveras för positioneringsmätning.

Fig 7 visar ett sekvensschema för signaleringen så som den kan ske om ordern om kanalaktivitet modifieras enligt ovan.

Sekvensschemat är inledningsvis likadant som vid en överkoppling, förutom att ordern om kanalaktivitet (CH ACT) modifierats. När basstationen BTS2 mottagit accessignal fràn mobilstationen MS sänder den ingen signal tillbaka, men sänder ändå basstationsväxeln BSC meddelandet överkoppling detekterad (HO DET), vilket meddelande innehåller den i basstationen BTS2 registrerade tidsfördröjningen t2. Tidsfördröjningen t2 vidarebefordras från basstationsväxeln BSC till servicenoden. 10 15 20 25 30 17 506 759 Överföring av t2 från basstationen BTS2 kan alternativt göras på en ny order om detta. Hur' mätvärdet vidarebefordras är inte närmare föremål för denna uppfinning.

De tidfördröjningar som servicenoden erhåller motsvaras av geografiska avstånd. Om mobilstationens MS avstånd är känt till tre basstationer vars positioner i sin tur är kända, kan servicenoden med den tidigare kända metoden beräkna mobilstationens MS position. För att trianguleringsberäkningen skall fungera bra bör basstationerna vara så geografiskt belägna att de bildar en triangel vars form något liknar om en liksidig triangel. Eftersom basstationerna inte alltid är så geografisk belägna att detta kan åstadkommas är det en fördel om fler än tre basstationer ingår i mätförfarandet. Även tidsdispersion och avrundningar av mätvärden medför att positionsbestämning kan göras med högre precision om fler basstationer än tre ingår i mätförfarandet.

Det förekommer även att mobilstationen befinner sig på en plats där det inte finns tillgång till minst tre basstationer för att utföra mätning av mobilstationen. Positionsbestämning kan ändå utföras, dock med en viss osäkerhet vid bestämningen, även om det endast finns tillgång till två tidsfördröjningar, erhållna från två basstationer. En från en basstation erhållen tidfördröjning motsvaras av ett avstånd från basstationen, vilket i en karta kan ritas som en cirkel på vilken mobilstationen befinner sig. Två tidsfördröjningar från två basstationer motsvaras av två cirklar. Mobilstationens position motsvaras av något av de två ställen där dessa två cirklar skär varandra. Att det finns två skärningspunkter medför osäkerhet i positionsbestämningen. I många fall är en av skärningspunkterna sannolika mobilstationen. Så är den mer positionen för triangulering' lO l5 20 25 506 759 18 exempelvis fallet om den ena skärningspunkten motsvarar en motorväg medan den andra en skog.

Den betjänande basstationen BTS1 har alltid ett aktuellt värde på tidsfördröjningen fram och tillbaka till mobilstationen MS. Även denna tidfördröjning kan tillsammans med tidfördröjningar som uppmätts med metoden enligt föreliggande uppfinning nyttjas av servicenoden för att bestämma mobilstationens position.

Det kan inträffa att sedan positioneringsförfarandet inletts en fullständig överkoppling sker av radioförbindelsen till en ny basstation pga radiomässiga eller trafikmässiga skäl. För ett sådant fall kan såväl den utbredningsfördröjning som uppmäts i den nya som den tidigare betjänande basstationen utnyttjas av servicenoden tillsammans med en tidsfördröjning som erhållits med mätmetoden enligt föreliggande uppfinning för att bestämma mobilstationens position.

En basstation måste modifieras för att tolka ett kommando om positioneringsmätning och förfara på rätt sätt. Fig 8 visar ett schematiskt blockschema över de i den modifierade basstationen BTS2 ingående enheterna. Basstationen utgörs av tre separata block, det första med beteckningen TR utgör basstationens radiodel med sändare och mottagare. Det andra blocket med beteckningen GR utgör ett gränssnitt mot basstationsväxeln, exempelvis det i GSM befintliga Abis-gränssnittet. Det tredje blocket med beteckning CPU utgörs av en centralprocessor och minnesenheter vilka handhar basstationens styrfunktioner. CPU blocket har dataförbindelser med de bägge andra blocken.

Blocket GR är förmedlare av all kommunikation till och från basstationsväxeln BSC. Detta innefattar data mellan BSC och BTS såväl som data och tal mellan BSC och mobilstationen, MS. GR har 10 15 20 25 19 I 5[]6 7559 förbindelse med TR för tal och data som förmedlas mellan BSC och MS.

I centralprocessorn CPU finns en avkodarenhet som avkodar de data som anländer till BTS från MS och BSC, och styr funktionerna i de andra blocken med vägledning av erhållna kommandon från MS och BSC. Processorn CPU initierar även signalering till BSC, vilka signaler går via GR.

Den modifierade basstationen BTS2 skiljer sig från en ordinär basstation i det att kontrollblocket är försett med ett minnesutrymme M1 i vilket lagras ett kommando om positioneringsmätning. Liknande modifiering får göras i basstationer BTS3, som används för positionering. Mottagna kommandon från basstationsväxeln BSC jämförs med detta lazzade kommando för att identifiera om det inkomna är ett kommaci; :r positioneringsmätning.

Basstationen BTS2 måste vidare kunna utföra förfarandet enlzqt uppfinningen. Det är därvid möjligt att samma förfarande som vzd en vanlig överkoppling påbörjas men i så fall måste för de steg som skall uteslutas vid positioneringsmätning kontrolleras huruvida dessa steg skall fullföljas. För denna kontroll nyttas en eller flera flaggor, vilka sätts då kommandot Basstationens BTS2 processor CPU försedd positioneringsmätning erhålls. är för denna utföringsform med ytterligare ett minnesutrymme M2 för att lagra denna eller dessa flaggor.

Vid en identifierad order om positioneringsmätning kan den modifierade basstationen BTS2 påbörja samma programslinga som vid en ordinarie överkoppling, för att utföra samma mätning av erhållen accesskur från mobilstationen MS som vid en ordinarie överkoppling. Men till skillnad från en ordinarie överkoppling 10 15 506 759 N skall jbasstationen BTS2 inhibera bekräftelse pà den erhållna accesskuren genom att en flagga i centralprocessorns minnesutrymme är ställd.

Alternativt till att påbörja det förfarande som används vid en ordinär överkoppling kan en separat programslinga nyttjas för positioneringsmätning. Basstationens kontrolldel måste därvid förses med minnesutrymme (ej visat här) för att lagra den för positioneringsmätning specifika slingan.

Alla de basstationer, BTS2-BTS3 i fig 1, som skall utföra positioneringsmätning enligt uppfinningen måste vara modifierade på samma sätt som basstationen BTS2. Den ursprungliga betjänande basstationen (serving base station) BTSl behöver dock inte vara modifierad, det finns emellertid inget hinder för att även den kan vara modifierad.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till de ovan beskrivna och pá ritningen visade utföringsformerna med endast en basstationsväxel BSC och en mobilväxel MSC, utan kan tillämpas med fler basstationsväxlar BSC och nwbilväxlar MSC inblandade, inom ramen för de bifogade patentkraven.

Claims (10)

10 15 20 25 30 21 5Û6 759 PATENTKRAV

1. Förfarande att positionera en mobilstation (MS) i ett mobilradiosystem av TDMA typ vilket system innefattar åtminstone en basstationsväxel (BSC) med tillhörande radiobasstationer (BTS1-BTS3) samt minst en mobilradioväxel (MSC), där nämnda mobilstation under uppkopplad förbindelse med en viss första (BTSl) basstation kontinuerligt utvärderar radioförbindelserna från ett antal basstationer (BTS2-BTS3), varvid nämnda antal basstationer rangordnas och införs i en lista med rangordning, k ä n n e t e c k n a t av a)att från nämnda lista utses ett andra antal av nämnda första antal basstationer, b)att mobilen beordras att göra överkoppling till en utsedd andra basstation (BTS2) av nämnda andra antal basstationer (BTS2, BTS3), c)att mobilen inleder en överkoppling till nämnda andra basstation (BTS2) genom att sända en accessignal till den andra basstationen, d)att den andra basstationen (BTS2) pà samma sätt som vid en överkoppling, mäter och registrerar tidsfördröjningen (t2) vid ankomsten av accessignalen relativt den i den andra basstationen beräknade ankomsttiden j. det fall att nwbilstationen befunnit sig på samma plats som den andra basstationen, e) att den andra basstationen inhiberar bekräftelse på mottagen accessignal fràn mobilstationen, 10 15 20 25 30 506 759 22 f) att den registrerade tidsfördröjningen (t2) utvärderas, samt g) att nämnda beordring och mätförfarande enligt stegen b)-f) upprepas vid ytterligare minst en utsedd av nämnda andra antal basstationer, varvid minst ett andra värde erhålles, vilket tillsammans med det första värdet används för att beräkna mobilstationens position.

2. Modifierat förfarande enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t av att stegen b)-f) utförs vid minst en av de i a) nämnda andra antalet basstationer varvid den därvid erhållna tidsfördröjningen tillsammans med en tidsfördröjning som med tidigare känd metod uppmäts i den betjänande basstationen (BTSl) används för att bestämma mobilstationens position.

3. Förfarande enligt krav 1 k ä r111 e t e c k n a t av att mobilstationen under uppkopplad förbindelse med en första basstation (BTSl) uppmäter en tidsreferens (tl) för var och en av de i listan. upptagna basstationerna (BTS2, BTS3), vilken tidsreferens jämte ordningsnumret på tilldelad tidlucka avgör tidpunkten för sändning av accessignalen från mobilstationen till utsedd basstation.

4. Förfarande enligt krav 1 k ä r1I1 e t e c k n a t av att basstationen (BTS2) mottar ett kommando om positioneringsmätning, vilket kommando utgörs av en nmdifierad version av kommando om kanalaktivitet, varpå basstationen inhiberar bekräftelse på den mottagna accessignalen från mobilstationen. 10 15 20 25 30 23 506 759

5. Förfarande enligt krav 1 eller 2 k ä n n e t e c k n a t av att minst tre tidsfördröjningar insamlas för att beräkna mobilstationens position.

6. Förfarande enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t av att mobilradiosystemet är ett GSM-system.

7. Modifierad radiobasstation (BTS) vilken radiobasstation på samma sätt som vid en ordinarie överkoppling utför en mätning och registrering av tidsankomsten för accessignal, för att den mobilstation MS som sänt accessignalen skall gå att positionera i ett mobilradiosystem av TDMA typ vilket system innefattar åtminstone en basstationsväxel (BSC) med tillhörande radiobasstationer (BTSl-BTS3) samt minst en mobilradioväxel (MSC), där nämnda mobilstation under uppkopplad förbindelse med en viss första basstation (BTSl) kontinuerligt utvärderar radioförbindelserna från ett antal basstationer (BTS2-BTS3), varvid nämnda antal basstationer rangordnas och införs i en lista med rangordning k ä n n e t e c k n a d av att radiobasstationen försetts med ett minnesutrymme (M1) i vilket lagras ett kommando om positioneringsmätning, vilket lagrat kommando används vid jämförelse av från basstationsväxeln erhållna (Bsc) kommandon för att identifiera ett kommando om positioneringsmätning varvid radiobasstationen då ett kommando om positioneringsmätning identifierats inhiberar bekräftelse på den frán mobilstationen erhållna accessignalen.

8. Modifierad radiobasstation (BTS) enligt kravet 7 k ä n n e t e c k n a d. av att radiobasstationen försetts med (M2) ytterligare ett minnesutrymme i vilket en flagga lagras, vilken flagga sätts om kommandot positioneringsmätning erhålls 10 15 506 759 24 fràn basstationsväxelni (BSC), flaggan kontrolleras under överkopplingsförloppet för att om den är satt inhiberas bekräftelse på den frán mobilstationen erhållna accessignalen.

9. Modifierad radiobasstation (BTS) enligt kravet 7 k ä n n e t e c k n a d. av att radiobasstationen försetts med ytterligare ett minnesutrymme i vilket en programslinga lagras, exekveras om kommandot vilken programslinga positioneringsmätning erhålls fràn basstationsväxeln (BSC), varvid-radiobasstationen på samma sätt som vid en överkoppling frán mobilstationen erhållna mäter den accessignalen men inhiberar bekräftelse till mobilstationen.

10. Modifierad radiobasstation (BTS) enligt kravet 7, 8 eller 9 k ä n n e t e c k n a d av att radiobasstationen omfattar de delar GSM~standarden anger för en radiobasstation.