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Verfahren zur Positionsbestimmung des Endgeraets in Mobilfunksystemen mit Repeater

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018930D
Original Publication Date: 2003-Sep-25
Included in the Prior Art Database: 2003-Sep-25
Document File: 3 page(s) / 156K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

In Mobilfunknetzen mit Repeatern ist eine Positionsbestimmung der Endgeraete auf direktem Weg, z.B. durch hyperbolische Trilateration, nicht moeglich, da die Laufzeit von Funksignalen zwischen Endgeraet und Basisstation aufgrund der Gruppenlaufzeit im Repeater im allgemeinen nicht proportional zu deren Entfernung ist. Bisher wurden daher andere, zum Teil aufwendigere Verfahren zur Positionsbestimmung (z.B. GPS) eingesetzt. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, mit dem eine direkte Positionsbestimmung in einem Mobilfunknetz mit Repeatern durchgefuehrt werden kann. Dazu wird vorzugsweise im SMLC (Serving Mobile Location Center) eine Datenbank eingerichtet, in der die geographischen Positionen der Repeater, deren Gruppenlaufzeiten im Uplink und Downlink (getrennt oder als Summe), die Cell-ID der zugehoerigen Funkzelle und die Funkdaempfung zwischen den Repeatern und der entsprechenden Basisstation gespeichert werden. Die geographischen Positionen der Basisstationen sind ebenfalls in der Datenbank abgelegt. Zur Ermittlung der Position des Endgeraets werden nun die gemessenen Laufzeiten zwischen Endgeraet und einer oder mehreren Basisstationen herangezogen. Je nach Zahl der beteiligten Basisstationen und Repeater werden mehrere Schaetzungen der Position durchgefuehrt. Die verschiedenen geschaetzten Positionen werden mit einer Plausibilitaet bewertet, die wie folgt berechnet wird: Wird das Signal des Endgeraetes von nur einer Basisstation empfangen, dann wird die Plausibilitaet mithilfe weiterer Messungen, wie z.B. der Funkdaempfung, bestimmt. Wird das Signal von mehreren Basisstationen empfangen, dann wird die Plausibilitaet durch Uebereinstimmung der Schnittpunkte der hyperbolischen Trilateration ermittelt. Da die Gruppenlaufzeiten der Repeater im Mikrosekundenbereich liegen, unterscheiden sich die verschiedenen geschaetzten Positionen besonders stark und koennen daher durch Plausibilitaetstests gut unterschieden werden. Als Ergebnis der Positionsbestimmung kann zum Beispiel entweder die geschaetzte Position mit der hoechsten Plausibilitaet oder ein entsprechend der Plausibilitaet gewichteter Mittelpunkt der verschiedenen geschaetzten Positionen angegeben werden. Zur Verbesserung des Effekts koennen auch Repeater mit vorsaetzlich erhoehter Gruppenlaufzeit eingesetzt werden.

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S

© SIEMENS AG 2003 file: 2003J07226.doc page: 1

Verfahren zur Positionsbestimmung des Endgeraets in Mobilfunksystemen mit Repeater

Idea: Dr. Eric Koenig, DE-Ulm; Dr. Armin Splett, DE-Ulm

In Mobilfunknetzen mit Repeatern ist eine Positionsbestimmung der Endgeraete auf direktem Weg, z.B. durch hyperbolische Trilateration, nicht moeglich, da die Laufzeit von Funksignalen zwischen Endgeraet und Basisstation aufgrund der Gruppenlaufzeit im Repeater im allgemeinen nicht proportional zu deren Entfernung ist. Bisher wurden daher andere, zum Teil aufwendigere Verfahren zur Positionsbestimmung (z.B. GPS) eingesetzt.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, mit dem eine direkte Positionsbestimmung in einem Mobilfunknetz mit Repeatern durchgefuehrt werden kann. Dazu wird vorzugsweise im SMLC (Serving Mobile Location Center) eine Datenbank eingerichtet, in der die geographischen Positionen der Repeater, deren Gruppenlaufzeiten im Uplink und Downlink (getrennt oder als Summe), die Cell-ID der zugehoerigen Funkzelle und die Funkdaempfung zwischen den Repeatern und der entsprechenden Basisstation gespeichert werden. Die geographischen Positionen der Basisstationen sind ebenfalls in der Datenbank abgelegt. Zur Ermittlung der Position des Endgeraets werden nun die gemessenen Laufzeiten zwischen Endgeraet und einer oder mehreren Basisstationen herangezogen. Je nach Zahl der beteiligten Basisstationen und Repeater werden mehrere Schaetzungen der Position durchgefuehrt. Die verschiedenen geschaetzten Positionen werden mit einer Plausibilitaet bewertet, die wie folgt berechnet wird: Wird das Signal des Endgeraetes von nur einer Basisstation empfangen, dann wird die Plausibilitaet mithilfe weiterer Messungen, wie z.B. der Funkdaempfung, bestimmt. Wird das Signal von mehreren Basisstationen empfangen, dann wird die Plausibilitaet durch Uebereinstimmung der Schnittpunkte der hyperbolischen Trilateration ermittelt. Da die Gruppenlaufzeiten der Repeater im Mikrosekundenbereich liegen, unterscheiden sich die verschiedenen geschaetzten Positionen besonders stark und koennen daher durch Plausibilitaetstests gut unterschieden werden. Als Ergebnis der Positionsbestimmung kann zum Beispiel entweder die geschaetzte Position mit der hoechsten Plausibilitaet oder ein entsprechend der Plausibilitaet gewichteter Mittelpunkt der verschiedenen geschaetzten Positionen angegeben werden. Zur Verbesserung des Effekts koennen auch Repeater mit vorsaetzlich erhoehter Gruppenlaufzeit eingesetzt werden.

Im Folgenden werden zwei Ausfuehrungsbeispiele der Erfindung vorgestellt. Im ersten Beispiel wird angenommen, dass das Signal des Endgeraets von mehr als einer Basisstation empfangen wird.

N Funkzellen mit Cell-ID i[g206](1,N) werden von N Basisstationen mit der geographischen Position xi,0 bedient. In der i-ten Funkzelle sind Ri Repeater mit Index j[g206](1,Ri) und Position xi,j installiert.

Die Funksignale laufen nun mit einer Gruppenlaufzeit (Uplink+Downlink) tdij auf unt...