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Methoden zur Positionsbestimmung in Mobilfunknetzen

IP.com Disclosure Number: IPCOM000016488D
Original Publication Date: 2003-Jul-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-25
Document File: 3 page(s) / 81K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Die Position eines Mobilfunkgeraetes kann mit verschiedenen Methoden bestimmt werden. Die Fingerprint-Methode, auf die im Folgenden eingegangen wird, macht sich die Eigenschaft der Mehrwegausbreitung eines Mobilfunkkanals zu Nutzen. Ein Funkkanal kann den Empfaenger nicht nur ueber den direkten Weg erreichen, sondern durch Reflektion und Brechung an umliegenden Objekten (z.B. Gebaeude) ueber viele unterschiedliche Wege. Ein Weg wird als Ausbreitungskanal oder Pfad bezeichnet. Jeder Pfad ist unter anderem mit einer bestimmten Pfadlaufzeit, das ist der Weg zwischen dem Absenden und dem Empfangen des Signals, einer bestimmten empfangenen Pfadleistung und einem Pfadankunftswinkel, das ist die Richtung aus der dieser Pfad den Empfaenger erreicht, verbunden. Die Kombination der Pfadparameter ist charakteristisch fuer die aktuelle Position des Senders und des Empfaengers. Man bezeichnet diese Parameterkombination als Fingerprint. Um anhand des Fingerprints die Position eines Mobilfunkgeraets zu bestimmen, wird das Gebiet, in dem eine Positionsbestimmung moeglich sein soll, in viele hinreichend kleine Teilgebiete unterteilt. In jedem Gebiet wird ein Fingerprint gemessen und in einer Referenzdatenbank zusammen mit der aktuellen Position, die mit anderen Mitteln bestimmt wurde, z.B. mit einem GPS-Empfaenger, abgespeichert. Das Fuellen der Referenzdatenbank wird im Folgenden als Lernphase bezeichnet. Soll nun von einem Mobilfunkgeraet die Position bestimmt werden, wird der Fingerprint der aktuellen Position ermittelt und mit den Werten der Referenzdatenbank verglichen. Der Eintrag, der dem gemessenen Fingerprint am aehnlichsten ist, enthaelt mit der groessten Wahrscheinlichkeit die gesuchte Position des Mobilfunkgeraets. Dieser Teil der Positionsbestimmung wird im Folgenden als Nutzungsphase bezeichnet. Zu beachten ist noch, dass nicht alle Pfadparameter, die gemessen werden koennen, fuer die Positionsbestimmung geeignet sind. Befindet sich das Mobilfunkgeraet z.B. in der Naehe einer stark befahrenen Strasse, so stellt jedes Fahrzeug einen Reflektor fuer die zu sendenden Signale dar. Diese zeitvarianten Reflektoren haben zur Folge, dass man fuer einen Pfadparameter unterschiedliche Messwerte bekommt, wenn die Messungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten z.B. in der Lern- und in der Nutzungsphase durchgefuehrt werden. Entsprechend wuerde eine Positionsbestimmung mit der Fingerprint-Methode in dieser Situation unzuverlaessige Positionsschaetzungen liefern.

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Methoden zur Positionsbestimmung in Mobilfunknetzen

Idea: Maik Bienas, DE-Salzgitter; Holger Schmidt, DE-Salzgitter; Achim Luft, DE-Salzgitter

Die Position eines Mobilfunkgeraetes kann mit verschiedenen Methoden bestimmt werden. Die Fingerprint-Methode, auf die im Folgenden eingegangen wird, macht sich die Eigenschaft der Mehrwegausbreitung eines Mobilfunkkanals zu Nutzen. Ein Funkkanal kann den Empfaenger nicht nur ueber den direkten Weg erreichen, sondern durch Reflektion und Brechung an umliegenden Objekten
(z.B. Gebaeude) ueber viele unterschiedliche Wege. Ein Weg wird als Ausbreitungskanal oder Pfad bezeichnet. Jeder Pfad ist unter anderem mit einer bestimmten Pfadlaufzeit, das ist der Weg zwischen dem Absenden und dem Empfangen des Signals, einer bestimmten empfangenen Pfadleistung und einem Pfadankunftswinkel, das ist die Richtung aus der dieser Pfad den Empfaenger erreicht, verbunden. Die Kombination der Pfadparameter ist charakteristisch fuer die aktuelle Position des Senders und des Empfaengers. Man bezeichnet diese Parameterkombination als Fingerprint. Um anhand des Fingerprints die Position eines Mobilfunkgeraets zu bestimmen, wird das Gebiet, in dem eine Positionsbestimmung moeglich sein soll, in viele hinreichend kleine Teilgebiete unterteilt. In jedem Gebiet wird ein Fingerprint gemessen und in einer Referenzdatenbank zusammen mit der aktuellen Position, die mit anderen Mitteln bestimmt wurde, z.B. mit einem GPS-Empfaenger, abgespeichert. Das Fuellen der Referenzdatenbank wird im Folgenden als Lernphase bezeichnet. Soll nun von einem Mobilfunkgeraet die Position bestimmt werden, wird der Fingerprint der aktuellen Position ermittelt und mit den Werten der Referenzdatenbank verglichen. Der Eintrag, der dem gemessenen Fingerprint am aehnlichsten ist, enthaelt mit der groessten Wahrscheinlichkeit die gesuchte Position des Mobilfunkgeraets. Dieser Teil der Positionsbestimmung wird im Folgenden als Nutzungsphase bezeichnet. Zu beachten ist noch, dass nicht alle Pfadparameter, die gemessen werden koennen, fuer die Positionsbestimmung geeignet sind. Befindet sich das Mobilfunkgeraet z.B. in der Naehe einer stark befahrenen Strasse, so stellt jedes Fahrzeug einen Reflektor fuer die zu sendenden Signale dar. Diese zeitvarianten Reflektoren haben zur Folge, dass man fuer einen Pfadparameter unterschiedliche Messwerte bekommt, wenn die Messungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten z.B. in der Lern- und in der Nutzungsphase durchgefuehrt werden. Entsprechend wuerde eine Positionsbestimmung mit der Fingerprint-Methode in dieser Situation unzuverlaessige Positionsschaetzungen liefern.

Die Erfindung beschreibt, wie man geeignete Parameter zur Positionsbestimmung eines Mobilfunkgeraets findet. Die grundlegende Idee besteht darin, eine messbare Groesse zu definieren, welche die zeitliche Aenderung eines Pfadparameters angibt. Mit deren Hilfe kann man nun eine Aussage ueber die Relevanz der gemessenen Parameter machen. Dazu wird jeder Par...