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Netzwerk-basiertes Verfahren zur Realisierung der Positionsbestimmung eines Mobilfunkendgeraetes mittels der Fingerprint-Methode

IP.com Disclosure Number: IPCOM000011963D
Published in the IP.com Journal: Volume 3 Issue 4 (2003-04-25)
Included in the Prior Art Database: 2003-Apr-25
Document File: 4 page(s) / 115K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Die Fingerprint-Methode ist eine Methode zur Positionsbestimmung eines Mobilfunkendgeraetes UE (User Equipment), die nach dem UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) Mobilfunkstandard oder beliebigen anderen Mobilfunkstandards arbeitet. Im Gegensatz zu anderen Methoden, welche die Mehrwegausbreitung zu kompensieren versuchen, nutzt sie diesen nicht zu vermeidenden Effekt konstruktiv aus. Dabei versteht man unter einer Mehrwegausbreitung die Tatsache, dass das Sendesignal an Hindernissen (Gebaeude, Berge, Baeume etc.) im Kanal reflektiert, gebeugt, gestreut und absorbiert wird. Am Empfaenger tritt daher eine Ueberlagerung der unterschiedlich gedaempften und verzoegerten Signale auf, die zum sogenannten frequenzselektiven Schwund fuehrt und die Ortungsgenauigkeit der Positionsbestimmung verringert. Die Fingerprint-Methode basiert auf der Grundlage, dass jede Position im zellularen Mobilfunknetz durch endlich viele Empfangsparameter (ortsbezogene Kenngroessen) eindeutig gekennzeichnet ist. Die Gesamtheit der verwendeten Empfangsparameter wird im Allgemeinen als Fingerprint bezeichnet. Als Parameter des Empfangssignals bzw. des Fingerprints eignen sich u.a. die: ­ Gesamtleistung des Empfangssignals (Total Received Power) ­ Verteilung der Leistung auf die einzelnen Mehrwegepfade (Power Delay Profile) ­ Komplexe Kanalstossantwort bzw. Kanalprofil (Betrag und / oder Phase und / oder relative Verzoegerungszeiten der einzelnen Mehrwegpfade) ­ Resultierende Ankunftswinkel (Angel of Arrival) ­ Ankunftswinkel der einzelnen Mehrwegpfade ­ Ankunftswinkel in Bezug zur Leistung der einzelnen Mehrwegpfade (Multipath Angular Power Profile) Die Parameter des Empfangssignals (z.B. des UMTS-Empfangssignals), d.h. des eigentlichen Nutzsignals koennen auch durch Empfangsparameter von Hilfssignalen, wie z.B. Rundfunk- und Fernsehsignalen, ergaenzt werden.

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Netzwerk-basiertes Verfahren zur Realisierung der Positionsbestimmung eines Mobilfunkendgeraetes mittels der Fingerprint-Methode

Idea: Holger Schmidt, DE-Salzgitter; Mark Beckmann, DE-Salzgitter; Thomas Gottschalk, DE-Salzgitter

Die Fingerprint-Methode ist eine Methode zur Positionsbestimmung eines Mobilfunkendgeraetes UE (User Equipment), die nach dem UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) Mobilfunkstandard oder beliebigen anderen Mobilfunkstandards arbeitet. Im Gegensatz zu anderen Methoden, welche die Mehrwegausbreitung zu kompensieren versuchen, nutzt sie diesen nicht zu vermeidenden Effekt konstruktiv aus. Dabei versteht man unter einer Mehrwegausbreitung die Tatsache, dass das Sendesignal an Hindernissen (Gebaeude, Berge, Baeume etc.) im Kanal reflektiert, gebeugt, gestreut und absorbiert wird. Am Empfaenger tritt daher eine Ueberlagerung der unterschiedlich gedaempften und verzoegerten Signale auf, die zum sogenannten frequenzselektiven Schwund fuehrt und die Ortungsgenauigkeit der Positionsbestimmung verringert.

Die Fingerprint-Methode basiert auf der Grundlage, dass jede Position im zellularen Mobilfunknetz durch endlich viele Empfangsparameter (ortsbezogene Kenngroessen) eindeutig gekennzeichnet ist. Die Gesamtheit der verwendeten Empfangsparameter wird im Allgemeinen als Fingerprint bezeichnet. Als Parameter des Empfangssignals bzw. des Fingerprints eignen sich u.a. die:

- Gesamtleistung des Empfangssignals (Total Received Power)

- Verteilung der Leistung auf die einzelnen Mehrwegepfade (Power Delay Profile)

- Komplexe Kanalstossantwort bzw. Kanalprofil (Betrag und / oder Phase und / oder relative

Verzoegerungszeiten der einzelnen Mehrwegpfade)

- Resultierende Ankunftswinkel (Angel of Arrival)

- Ankunftswinkel der einzelnen Mehrwegpfade

- Ankunftswinkel in Bezug zur Leistung der einzelnen Mehrwegpfade (Multipath Angular Power

Profile)

Die Parameter des Empfangssignals (z.B. des UMTS-Empfangssignals), d.h. des eigentlichen Nutzsignals koennen auch durch Empfangsparameter von Hilfssignalen, wie z.B. Rundfunk- und Fernsehsignalen, ergaenzt werden.

Befindet sich in einer Mobilfunkzelle ein UE, so wird seine Position z.B. durch die Angabe des Laengen- und des Breitengrades festgelegt. Dieser Position wir nun ein Fingerprint zugeordnet, dessen Parameter oben aufgezaehlte Punkte sein koennen. Innerhalb einer Lernphase wird fuer ausgewaehlte Referenzpunkte einer Mobilfunkzelle eine Tabelle von Fingerprints aufgenommen. Die Anzahl der Referenzpunkte und der Parameter bestimmt dabei die Genauigkeit des Verfahrens. Zeitliche Aenderungen der Empfangssignalsparameter koennen durch geeignete Aktualisierungen der Fingerprint-Tabelle bzw. durch geeignete Prediktionsverfahren beruecksichtigt werden. Die Lokalisierung eines UEs erfolgt durch die Aufnahme / Messung des aktuellen Fingerprints und anschliessendem Vergleich mit der beschriebenen Fingerprint-Tabelle. Die Fingerprints...