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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Lokalisierung von Mobilfunktelefonen
bzw. Mobilfunkendgeräten in Mobilfunknetzwerken, insbesondere
in Notfallsituationen.
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Die
Lokalisierung von Mobilfunktelefonen, insbesondere wenn diese nicht über
einen eingebauten GPS-Empfänger (GPS = Global Positioning
System) verfügen bzw. keine GPS-Abdeckung vorhanden ist,
erfolgt in der konventionellen Technik durch Auswertung der Informationen,
die durch die Verbindung der Mobilfunktelefone mit dem Mobilfunknetz
und dessen Netzwerkinfrastruktur gewonnen werden können.
Im Bereich der konventionellen Technik kann die Lokalisierung durch
Auswertung einer Position eines Sendemastes einer Funkzelle vorgenommen
werden, in die ein Mobilfunktelefon eingebucht ist. Manche Funkzellen
sind durch sektorisierte Antennen gekennzeichnet, wobei in diesen
Fällen das virtuelle Zentrum eines Sektors als Position des
Mobilfunktelefons angegeben werden kann, in dem das Mobilfunktelefon
eingebucht ist.
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Diese
Vorgehensweise erlaubt eine Positionsbestimmung eines Mobilfunktelefons,
bzw. eines Mobilfunkendgerätes, nur mit einer eingeschränkten
Genauigkeit. Dies ist insbesondere nachteilig in Situationen, in denen
Notfälle auftreten und ein zeitnahes Eintreffen von Rettungskräften
unabdinglich ist.
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In
der 6 ist ein Kommunikationsszenario in einer Notfallsituation
beispielhaft dargestellt. Die 6 zeigt
die Nutzung eines Lokalisierungsdienstes am Beispiel einer Alarmierung
von Rettungsdiensten. In der 6 ist ein
Mobilfunktelefon 610 (MS = Mobilstation) dargestellt, von
dem aus ein Notruf (Emergency Call) ausgesendet wird, der über
ein drahtloses Mobilfunknetz (PLM Network = Public Land Mobile Network) 620 und
ein drahtgebundenes Netz 630, das durch ein POTS-Netzwerk
(POTS = Plain Old Telephone Service bzw. Post Office Telephone Service)
oder ein ISDN-Netzwerk (ISDN = Integrated Services Digital Network)
realisiert sein kann, an eine Rettungsleitstelle 640 (Emergency
Center) weitervermittelt wird. Durch eine Nutzung bisheriger konventioneller
Location Services eines Netzwerkbetreibers 650 (PLMN Operator),
wird eine Lokalisierungsinformation (Location Information from LBS,
LBS = Location Based Services) an ein Informationszentrum 660 (IT-Center,
IT = Information Technology) weitergegeben, das durch eine geeignete
Software der Rettungsleitstelle 640 die berechnete Position
des Mobilfunktelefons 610 auf einer Karte anzeigen kann
(Location an Map), damit die Rettungskräfte an den richtigen
Ort geleitet werden können.
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Ein
Nachteil der bisherigen Lösung ist die nur eingeschränkte
Genauigkeit, mit der die Position eines Mobilfunktelefons oder Mobilfunkendgerätes
bestimmt werden kann, so dass es zu Verzögerungen beim
Einsatz der Rettungskräfte kommt, wobei dies gerade im
Bereich der Notfälle schwerwiegende Konsequenzen nach sich
ziehen kann.
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Die
DE 10345224 offenbart ein
Verfahren zur Positionsschätzung einer Teilnehmerstation
eines Funkkommunikationssystems, bei dem eine Empfangsstation von
der Teilnehmerstation Berichte empfängt, die jeweils eine
Information bezüglich einer Signalstärke eines
Empfangssignals wenigstens einer sendenden Station am Ort der Teilnehmerstation
enthalten. Die Berichte werden in einem Speicher einer Netzeinrichtung
des Funkkommunikationssystems gespeichert und eine Positionsbestimmung
berücksichtigt zumindest zwei vor der Aufforderung zur
Positionsschätzung gespeicherte Berichte zur Positionsschätzung
der Teilnehmerstation. Die Position der Teilnehmerstation kann dann
durch Vergleich der Signalstärken mit einer Signalstärkendatenbank
ermittelt werden. Das beschriebene Verfahren hat den Nachteil, dass
die Position der Teilnehmerstation nur so genau bestimmt werden
kann, wie es die Auflösung der Datenbank erlaubt. Ferner
muss die Datenbank ausgemessen und gespeichert, bei Ausbau eines
Netzes entsprechend aktualisiert werden. Eine Positionsbestimmung
ist damit nur ungenau möglich.
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Die
WO 98/15149 offenbart ein
Verfahren zur Positionsbestimmung einer Mobilstation in einem zellularen
Netzwerk. Ein Netzwerkmanagementsystem empfängt dabei von
einer Mobilstation Informationen über Feldstärkemessungen,
die von der Mobilstation durchgeführt wurden. In einem
nächsten Schritt werden die Feldstärkemessungen
mit einer Feldstärkematrix verglichen, und die Position
der Mobilstation, basierend auf den Koordinaten der Feldstärkematrix,
zumindest in Relation zu der Basisstation, bei der die Mobilstation
angemeldet ist und einer weiteren Basisstation, geschätzt.
Dabei wird die Feldstärkemessung der Mobilstation möglichst
genau an die Feldstärkeinformation in der Feldstärkematrix
angepasst. Das hier beschriebene Verfahren hat den Nachteil, dass
die Position nur ungenau bestimmt werden kann, da in der Feldstärkematrix
nur Werte an bestimmten Orten vorliegen, die durch eine Messung
ermittelt wurden. Ferner hat das beschriebene Verfahren den Nachteil,
dass die Aktualisierung der Feldstärkematrix zusätzlichen
Aufwand erzeugt.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine genauere und verbesserte
Bestimmung einer Position eines Mobilfunkendgerätes zu
ermöglichen, insbesondere in Notfallsituationen.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch eine Sende-/Empfangsvorrichtung
zur Kommunikation in einem Mobilfunknetzwerk gemäß Anspruch
1 und einem Verfahren zur Kommunikation in einem Mobilfunknetzwerk
gemäß Anspruch 24.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch eine Sende-/Empfangsvorrichtung
zur Kommunikation in einem Mobilfunknetzwerk, die ausgebildet ist,
um Funkdaten an das Mobilfunknetzwerk zu übermitteln. Die
Sende-/Empfangsvorrichtung weist dabei eine Einrichtung zum Detektieren
einer Notfallsituation auf und eine Einrichtung zum Bereitstellen
von Notfalldaten, die von einer geografischen Position der Sende-/Empfangsvorrichtung
abhängen. Die Einrichtung zum Bereitstellen der Notfalldaten
ist dabei ausgebildet, um unabhängig von einer detektierten
Notfallsituation die Notfalldaten zu erfassen und zu aktualisieren,
oder um ansprechend auf eine detektierte Notfallsituation die Notfalldaten
zu erfassen. Die Sende-/Empfangsvorrichtung umfasst ferner eine Einrichtung
zum Aufbauen einer Datenverbindung zu einem Informationszentrum,
die ausgebildet ist, um ansprechend auf eine detektierte Notfallsituation
die Datenverbindung aufzubauen. Die Sende-/Empfangsvorrichtung umfasst
ferner eine Einrichtung zum Übermitteln der Notfalldaten,
die von der Einrichtung zum Bereitstellen der Notfalldaten bereitgestellt
werden, über die Datenverbindung an das Informationszentrum.
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Die
Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Kommunikation
in einem Mobilfunknetzwerk, um Funkdaten an das Mobilfunknetzwerk
zu übermitteln. Das Verfahren umfasst einen Schritt des
Detektierens einer Notfallsituation und einen Schritt des Bereitstellens
von Notfalldaten, die von einer geografischen Position einer Sende-/Empfangsvorrichtung
abhängen. Die Notfalldaten werden dabei unabhängig
von einer detektierten Notfallsituation erfasst und aktualisiert,
oder ansprechend auf eine detektierte Notfallsituation erfasst.
Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Aufbauens einer Datenverbindung
zu einem Informationszentrum ansprechend auf eine detektierte Notfallsituation
und einen Schritt des Übermittelns der bereitgestellten
Notfalldaten über die Datenverbindung an das Informationszentrum.
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Der
Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass ein Mobilfunkendgerät
oder eine Sende-/Empfangsvorrichtung prinzipiell Daten mehrerer
Sender oder Basisstationen mehrerer Mobilfunknetzwerke, wie beispielsweise
GSM (GSM = Global System for Mobile Communications), UMTS (UMTS
= Universal Mobile Telecommunication System), WLAN (WLAN = Wireless
Local Area Network), Bluetooth usw. erfassen kann, die in einer
Notfallsituation automatisch über eine Datenverbindung übertragen
werden können, um eine genauere Lokalisierung des Mobilfunkendgerätes
vornehmen zu können. Eine Notfallsituation wird dabei in
Ausführungsbeispielen durch eine Notruftaste, eine Notruftastenkombination,
eine Notrufspracherkennung oder aber auch durch einen Notfallsensor
realisiert. Die Notfalldaten können dabei mehrere Informationen
aufweisen, beispielsweise werden in einem Ausführungsbeispiel
Empfangspegel und/oder Laufzeitmessungen von Basisstations-Sende-Empfängern
eines oder mehrerer Mobilfunknetze durchgeführt und im
Falle einer Notfallsituation dem Informationszentrum zur Verfügung
gestellt. Dabei kann die Sende-/Empfangsvorrichtung permanent Messwerte
erfassen, oder aber ansprechend auf die Detektion einer Notfallsituation
Messungen starten, die sowohl bei verschiedenen Frequenzen, mit
verschiedenen Zugriffsverfahren, mit verschiedenen Funktechnologien,
in Ad-Hoc-Netzwerken, in Multi-Hop-Netzwerken, usw. stattfinden.
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Ferner
können im Rahmen der Notfalldaten Informationen bereitgestellt
werden, die zu früheren Zeitpunkten von der Sende-/Empfangsvorrichtung
erfasst wurden, beispielsweise könnte so eine frühere
Position bestimmt werden und relativ zu dieser eine aktuelle Position
berechnet werden. Entsprechend ist es auch denkbar, dass in einem
Ausführungsbeispiel, die Sende-/Empfangsvorrichtung nur
relative Empfangspegel oder Empfangspegeländerungen überträgt.
Generell sind sämtliche HF-Daten. denkbar, d. h. die Sende-/Empfangsvorrichtung
nutzt alle erdenklichen oder erfassbaren Daten, um eine möglichst
genaue Positionsbestimmung zu ermöglichen. In einem Ausführungsbeispiel
könnte die Sende-/Empfangsvorrichtung auch beispielsweise über
Bluetooth oder eine andere Technologie eine weitere Sende-/Empfangsvorrichtung
erreichen, die beispielsweise über einen GPS-Empfänger
verfügt und somit ihre Koordinaten mitteilen kann. Aufgrund
der begrenzten Reichweite der Bluetooth-Verbindung könnte
die Sende-/Empfangsvorrichtung dann im Rahmen der Notfalldaten Informationen
an das Informationszentrum schicken, die bereits Informationen über
die eigenen Koordinaten enthalten.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden
nachfolgenden bezugnehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Sende-/Empfangsvorrichtung;
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2 ein
schematisches Szenario zur Verdeutlichung der Positionsbestimmung
gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3 ein
weiteres schematisches Szenario zur Verdeutlichung der Positionsbestimmung
gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel;
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4 eine
beispielhafte Darstellung verschiedener Empfangspegel;
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5 eine
Tabelle, die eine Gewichtung verschiedner Empfangspegel in einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verdeutlicht;
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6 ein
schematisches Szenario zur Verdeutlichung einer Alarmierung einer
Rettungsleitstelle in der konventionellen Technik.
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Es
wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass in der folgenden
Beschreibung die Begriffe Send-/Empfangsvorrichtung, Mobilfunkendgerät,
Mobilfunktelefon, Mobilfunkgerät, Teilnehmerstation und
Mobilstation synonym verwendet werden und diese Begriffe ein mobiles
Gerät bezeichnen, dessen Position bestimmt wird. Als Basisstation
oder Basisstations-Sende-Empfänger wird allgemein eine
Funkstation bezeichnet, die entweder fest in einer Netzwerkinfrastruktur
installiert ist oder zumindest eine bekannte Position aufweist und
mit einem Mobilfunkendgerät kommunizieren kann. In den
im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen kann eine
Basisstation oder ein Basisstations-Sende-Empfänger auch
durch ein Mobilfunkendgerät realisiert sein, sofern dessen
Position bekannt ist. Beispielsweise könnte dies ein Mobilfunkendgerät sein,
das einen integrierten GPS-Empfänger aufweist oder mit
einem solchen in seiner Nähe kommuniziert, z. B. in einem
Kraftfahrzeug.
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Die 1 zeigt
eine Sende-/Empfangsvorrichtung 100 zur Kommunikation in
einem Mobilfunknetz, die ausgebildet ist, um Funkdaten an das Mobilfunknetz
zu übermitteln. Die Sende-/Empfangsvorrichtung 100 umfasst
eine Einrichtung 110 zum Detektieren einer Notfallsituation.
Ferner umfasst die Sende-/Empfangsvorrichtung 100 eine
Einrichtung 120 zum Bereitstellen der Notfalldaten, die
von einer geografischen Position der Sende-/Empfangsvorrichtung 100 abhängen,
wobei die Einrichtung zum Bereitstellen 120 ausgebildet
ist, um unabhängig von einer detektierten Notfallsituation
die Notfalldaten zu erfassen und zu aktualisieren, oder um ansprechend
auf eine detektierte Notfallsituation die Notfalldaten zu erfassen.
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Die
Sende-/Empfangsvorrichtung 100 weist ferner eine Einrichtung
zum Aufbauen einer Datenverbindung zu einem Informationszentrum
auf, die ausgebildet ist, um ansprechend auf eine detektierte Notfallsituation
die Datenverbindung aufzubauen, und eine Einrichtung 140 zum Übermitteln
der Notfalldaten, die von der Einrichtung zum Bereitstellen 120 der
Notfalldaten bereitgestellt werden, über die Datenverbindung
an das Informationszentrum.
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In
Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann die
Einrichtung 110 zum Detektieren der Notfallsituation beispielsweise
durch eine Notruftaste, eine Notruftastenkombination, eine Notrufspracherkennung
oder einen Notfallsensor realisiert sein. Beispielsweise wäre
es denkbar im Bereich eines Kraftfahrzeuges ein Mobilfunktelefon
mit einem Bordnetz zu koppeln und einen Notruf auszulösen,
sobald ein Airbag ausgelöst wird. In diesem Fall könnten
dann in einem Ausführungsbeispiel Notfalldaten automatisiert übertragen werden,
so dass in einem Informationszentrum direkt auf einer Karte der
Ort, von dem aus der Notruf abgesetzt wurde, angezeigt wird.
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Die
Notfalldaten können dabei beispielsweise Empfangspegel
oder Laufzeitmessungen von Basisstations-Sendern/Empfängern
des Mobilfunknetzes umfassen, aber auch Empfangspegel oder Laufzeiten
von Basisstations-Sende-Empfängern eines anderen Mobilfunknetzes.
Insbesondere in Notfällen, können Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung auch fremde Netze, das heißt
Mobilfunknetze von Netzbetreibern mit denen keine vertragliche Bindung
besteht, verwenden. Dies schließt sowohl Netze anderer
Netzbetreiber, als auch Netze anderer Frequenzen oder Zugangstechnologien
wie beispielsweise GSM-Netze, UMTS-Netze, WLAN-Hotspots und auch
Bluetooth-Sende-Empfänger ein. Beispielsweise könnte
eine Sende-/Empfangsvorrichtung 100 im Falle einer detektierten
Notfallsituation eine Verbindung über Bluetooth mit einem
anderen Mobilfunkendgerät oder auch drahtgebunden gemäß obigem
Beispiel z. B. mit einem Navigationssystem eines Kfz aufnehmen,
um von diesem Positionskoordinaten zu erhalten, die dann an das
Informationszentrum übertragen werden können.
Generell sind jegliche HF-Daten wie Empfangspegelmessungen von Basisstationen verschiedener
Frequenzen und Zugriffstechnologien, als auch entsprechende Laufzeitmessungen
denkbar.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel könnte die
Sende-/Empfangsvorrichtung 100 auch Kontakt mit einem WLAN-Hotspot
aufnehmen, der netzwerkseitig über eine IP-Adresse angesprochen
wird. In einem Ausführungsbeispiel kann es möglich
sein, dass das Übertragen dieser IP-Adresse an das Informationszentrum, das
in diesem Ausführungsbeispiel Informationen über
die Zuordnung von IP-Adressen hat, möglich sein, den Ort
von dem aus die Datenverbindung aufgebaut wurde, relativ genau einzugrenzen.
Beispielsweise könnte ein WLAN-Hotspot über seine
IP-Adresse und dem zugehörigen Anschluss, in Ausführungsbeispielen über eine
Telefonnummer und die dazugehörige tatsächliche
Adresse identifiziert werden. Da die Reichweite von WLAN-Hotspots
eingeschränkt ist, ergäbe sich daraus die Position
der Sende-/Empfangsvorrichtung 100 bereits mit einer relativ
hohen Genauigkeit.
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In
anderen Ausführungsbeispielen könnten die Notfalldaten
Informationen umfassen, die die relative Position der Sende-/Empfangsvorrichtung 100 relativ
zu einer bekannten Position angeben. Beispielsweise könnte
ein Szenario auftreten, in dem die Sende-/Empfangsvorrichtung 100 in
der Lage war, in nicht allzu ferner Vergangenheit eine genaue Positionsbestimmung
durchzuführen, beispielsweise durch Kontakt mit einer anderen
Sende-/Empfangsvorrichtung die eine relativ kurze Reichweite hatte
und explizite GPS-Koordinaten zur Verfügung gestellt hat.
In einem solchen Szenario können in Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung die Notfalldaten auch relative Daten
zu einer bekannten Position umfassen. Dabei könnten beispielsweise
Daten übertragen werden, die eine Position sehr genau definieren,
die zu einem vergangenen Zeitpunkt vorlagen, und relativ dazu eine
Verschiebung, die beispielsweise durch Empfangspegeländerungen,
eine Geschwindigkeit, usw. bestimmt werden kann. Generell sind im
Rahmen der Notfalldaten alle HF-Daten terrestrischer stationärer
und mobiler Sender, die ihre Ortskoordinaten bestimmen und zur Verfügung
stellen bzw. deren Ortskoordinaten bekannt sind, denkbar.
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In
weiteren Ausführungsbeispielen kann die Einrichtung zum
Aufbauen der Datenverbindung ausgebildet sein, um die Notfalldaten über
eine Kurznachricht zu übertragen. Kurznachrichten sind
in konventionellen Mobilfunknetzwerken bereits etabliert, das heißt
in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist
die Datenübertragung der Notfalldaten transparent für
das Mobilfunknetzwerk. In einem anderen Ausführungsbeispiel,
kann die erfindungsgemäße Sende-/Empfangsvorrichtung 100 auch über
ein Ad-Hoc-Netzwerk oder über ein Multi-Hop-Netzwerk, das
andere Mobilfunkendgeräte involvieren kann, eine Verbindung
zu dem Informationszentrum aufbauen. Generell sind in den Ausführungsbeispielen
jedoch jegliche Datenverbindungen möglich, die entweder
vom Teilnehmer initiiert oder automatisch nach detektieren einer
Notfallsituation aufgebaut werden, beispielsweise auch eine IP-Übertragung
(IP = Internet Protocol) über das Internet www (www = World
Wide Web).
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In
weiteren Ausführungsbeispielen wäre es denkbar,
neben den Notfalldaten noch weitere Daten, wie beispielsweise medizinische
Daten zu übertragen. Insbesondere bei bereits Erkrankten
wäre es denkbar, im Rahmen der Notfalldaten aktuelle Vitalparameter
mit zu übertragen, um neben einer schnellen Lokalisierung des
Patienten auch eine möglichst gute Vorbereitung der Rettungskräfte
auf den Notfall zu ermöglichen.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines Systems 200 zur Alarmierung
von Rettungsdiensten gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Wie bereits anhand der 6 beschrieben
initiiert ein Mobilfunkendgerät 210 einen Notruf
(Emergency Call) in seinem Heimnetzwerk 220, welches hier
beispielhaft als GSM-Netzwerk 220 angenommen ist. Prinzipiell
sind anstatt des Heimnetzwerkes 220 auch andere Netzwerke
denkbar, in die das Mobilfunkendgerät beispielsweise auch
im Rahmen eines Roaming-Abkommens oder auch über IP (IP
= Internet Protocol) eingebunden sein kann.
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Zusätzlich
zu dem aufgebauten Notruf (Emergency Call) sendet das Mobilfunktelefon
oder Mobilfunkendgerät 210 Daten aus, beispielsweise
in Form einer Nachricht, die die oben beschriebenen Werte enthält und
die über eine SMS (Emergency SMS) realisiert sein kann.
Der Notruf der Mobilstation 210 wird dann von deren Heimnetzwerk 220,
oder dem Netz, in das die Mobilstation eingebucht ist, beispielsweise über
ein weiteres Netzwerk 230, zum Beispiel POTS oder ISDN,
an eine Rettungsleitstelle 240 (Emergency Center) weitergeleitet.
Die vom Mobilfunkendgerät 210 ausgesendete Nachricht
(Emergency SMS) wird über eine Datenverbindung an das Heimnetzwerk 220 übermittelt.
Diese Nachricht kann beispielsweise eine oder mehrere Kurzmitteilungen
(SMS) umfassen, die dann vom Heimnetzwerk 220 über
den Heimnetzwerkbetreiber 250 und ggf. über ein
geeignetes Sendeempfangsgerät 260 (Modem) an ein
Informationszentrum 270 weitergeleitet wird bzw. werden.
Das Informationszentrum (IT Center) verfügt in einer Datenbank über
Informationen über die Netzinfrastruktur des Heimnetzwerkes 220 sowie über
Infrastrukturen anderer Netze, die von anderen Netzwerkbetreibern
betrieben werden, die auch über andere Technologien verwirklicht
sein können. Die Datenbank im Informationszentrum wird
in einem Ausführungsbeispiel regelmäßig
von den verschiedenen Netzwerkbetreibern aktualisiert.
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Die
Informationen aus der Datenbank werden mit Hilfe der beispielsweise
mittels einer Kurznachricht übertragenen Informationen
ausgewertet, die Position kann dann bestimmt werden und auf einer
Karte der Rettungsleitstelle 240 dargestellt werden. Das
Mobilfunkendgerät kann dabei automatisch oder auch vom Teilnehmer
initiiert, vor oder nach einem Notruf Einbuchvorgänge bei
verschiedenen Basisstations-Sende-Empfängern von einem
oder von verschiedenen Netzwerkbetreibern vornehmen, die im Notruffall
möglich sind und diese zur Verbesserung der Genauigkeit
der Positionsbestimmung des Mobilfunkendgerätes zur Verfügung stellen.
Ferner kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung das Mobilfunkendgerät ausgebildet sein, um sich
falls möglich, in eine oder mehrere UMTS-Netze einzubuchen,
sowie um Informationen über andere Netzwerke, wie beispielsweise
WLAN-Hotspots zu sammeln. Das Mobilfunkendgerät kann ferner
Informationen über die jeweilige Netzwerkinfrastruktur
sammeln, indem es beispielsweise über einen gewissen Zeitraum
hinweg Informationen speichert.
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Dabei
kann das Mobilfunkendgerät dann solche Werte übermitteln,
die aus der nahen Vergangenheit stammen und Auskunft geben können über
Positionen, an denen sich das Mobilfunktelefon kurz vor dem Notruf
befunden hat. Eine Begrenzung der Menge dieser Werte ist erfindungsgemäß nicht
gegeben, wohl aber im Hinblick auf eine einfache Realisierung gegeben.
Beispielsweise wäre es denkbar, dass ein Mobilfunkendgerät,
dass in der Lage ist beispielsweise über Bluetooth eine
Verbindung zu einem anderen Mobilfunkgerät aufzubauen,
das über seine genaue Position verfügt und diese
im Falle eines Notrufes übermitteln kann denkbar, dass
das Mobilfunkendgerät aufgrund der eingeschränkten
Reichweite der Bluetooth-Verbindung diese Koordinaten direkt an
das Informationszentrum übermittelt.
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Die Übermittlung
der Informationen an ein Netzbetreiberunabhängiges Informationszentrum
hat den Vorteil, dass die Informationen verschiedener Netzbetreiber
zur Positionsbestimmung ausgenutzt werden können. Es lässt
sich somit eine erhöhte Genauigkeit der Positionsbestimmung
erzielen, da mehr Informationen über Netzwerkumgebungen
und auch verschiedene Netzwerkinfrastrukturen zur Verfügung
stehen, als dies bei ei ner herkömmlichen, nur auf einer
Netzwerkinfrastruktur beruhenden Positionsbestimmung, der Fall wäre.
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Alternativ
kann jedoch die Bestimmung der Information auch vom Netzwerkbetreiber 250 übernommen
werden, wie dies beispielhaft in der 3 dargestellt
ist. Die 3 zeigt ein ähnliches
Szenario wie bereits anhand der 2 beschrieben
wurde, wobei gleiche Komponenten gleiche Bezugszeichen aufweisen. Der
Unterschied des Szenarios in 3 im Vergleich
zu dem Szenario, das in 2 dargestellt ist, ist, dass nun
der Netzwerkbetreiber 250, der bereits über Informationen über
seine eigene Netzinfrastruktur 220 verfügt, die
ankommende Nachricht des Mobilfunkendgerätes 210 selbst
auswertet und beispielsweise über Location Based Services
(LBS) eine genauer bestimmte Position liefern kann, als das bisher
der Fall war. In diesem Ausführungsbeispiel wird dann davon
ausgegangen, dass der Netzwerkbetreiber Zugriff auf mehrere Netze hat
bzw. mehrere Netze betreibt, um die von der Mobilstation 210 übermittelten
Informationen entsprechend auswerten zu können.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung nutzen zur Positionsbestimmung eines
Mobilfunkendgerätes Informationen, die dem Mobilfunkendgerät
bekannt sind, bzw. von diesen bestimmt werden können und
an eine geeigneten Stelle übermittelt werden, die über
die Informationen der konventionellen Lokalisierungsverfahren hinausgehen.
Die Informationen, die in Ausführungsbeispielen zur Bestimmung
der Position eines Mobilfunkendgerätes genutzt werden können
beispielsweise auch einen Wert eines Timings Advance in GSM-Netzen
und TDD-UMTS-Netzen umfassen. Der Wert des Timing Advance (TA =
Timing Advance) stellt in GSM-Netzen ein Maß für
die Laufzeit des Signals von einem Basisstations-Sende-Empfänger
oder BTS (BTS = Base Transceiver Station) zu einem Mobilfunkendgerät
und zurück zur BTS in ganzen Bitperioden T
b dar,
wobei auf ganze Bitperioden gerundet wird. Mit 156,25 Bit in einem
Zeitschlitz von 15/26 ms, ergibt sich die Bitperiode zu
Es wird
angenommen, dass der effektive Abstand zwischen einem Basisstations-Sende-Empfänger
und einem Mobilfunkendgerät d sei, es ergibt sich mit der
Bitperiode T
b und der Lichtgeschwindigkeit
c = 3 × 10
8 m/s für TA
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Die
eckige Klammer [ ] bedeutet hier, dass auf ganze Zahlen gerundet
wird. Umgekehrt lässt sich aus TA der effektive Abstand d ≈ (TA + 0,5)·554 m (3)berechnen.
Im Falle von GSM-Netzen beträgt die Ungenauigkeit der Quantisierung
des TA etwa 277 m. Für einen Timing Advance von TA = 1
folgt beispielsweise, dass sich das Mobilfunkendgerät in
einem Abstand d von etwa 277 m < d < 831 m um den Basisstations-Sende-Empfänger
befindet. Diese Werte werden beispielsweise durch Reflektionen und
Beugungen der elektromagnetischen Wellen beeinflusst, so kann beispielsweise der
Pfad einer elektromagnetischen Welle größer werden,
als es dem tatsächlichen Abstand zwischen einem Mobilfunkendgerät
und einer BTS entspricht, so dass der Abstand d im betrachteten
Beispiel auch geringfügig kleiner als 277 m sein kann.
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In
TDD-UMTS-Netzen wird ein ähnlicher Wert ermittelt. Die
Laufzeit der Funksignale zwischen einem Basisstations-Sende-Empfänger
in FDD-UMTS-Netzen, in die ein Mobilfunkendgerät eingebucht
ist, kann beispielsweise durch das folgende Verfahren bestimmt werden.
Der Basisstations-Sende-Empfänger sendet ein erstes Funksignal
und merkt sich, wann das erste Funksignal gesendet wurde. Die Mobilstation
empfängt von diesem ersten Funksignal in der Regel mehrere
durch Mehrwegeausbreitung hervorgerufene Echos zu unterschiedlichen
Zeitpunkten. Das Mobilfunkendgerät sendet nach einer bestimmten
Zeit tTX-RX eine Empfangsbestätigung
an den Basisstations-Sende-Empfänger. Diese Zeitspanne,
die zwischen dem Zeitpunkt des Empfangs des ersten Echos des ersten
Funksignals bis zum Zeitpunkt des Sendens eines Referenzsignalwertes der
Empfangsbestätigung liegt, kann gemessen werden. Die Empfangsbestätigung
kann dann eine Information über den Wert von tTX-RX enthalten.
Der Basisstations-Sende-Empfänger empfängt nun
das Funksignal der Empfangsbestätigung durch in der Regel
mehrere durch Mehrwegeausbreitung hervorgerufene Echos zu unterschiedlichen
Zeitpunkten. Der Basisstations-Sende-Empfänger kann nun
die Zeitdifferenz zwischen dem Empfang des ersten Echos des Referenzsignalwertes
und dem Senden des ursprünglichen ersten Funksignals bestimmen.
Die doppelte Laufzeit der Funksignale kann durch Abzug von tTX-RX ermittelt werden. Ferner kann in Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung die Laufzeit der Funksignale der Mobilfunkendgeräte
durch ein weiteres Funksignal mitgeteilt werden, so dass dieses
dem Mobilfunkendgerät dann vorliegt.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung berücksichtigen Empfangspegelmessungen
zur Bestimmung der Position eines Mobilfunkendgerätes.
Beispielsweise werden in GSM-Netzen in der Mobilstation empfangene
Signalstärken, die als „RXLEV” bezeichnet
werden, von bis zu sieben Basisstations-Sende-Empfängern
(BTS) gemessen. Diese Signalstärken liegen in dem Mobilfunkendgerät
als quantifizierte Werte vor und werden auch als RSSI (RSSI = Receiver
Signal Strength Indicator) bezeichnet. Mit der logarithmischen Größe
pe/dBm = 10·lg(Pe/mW) (4)der
empfangenen Signalleistung P
e, gilt für
den Zusammenhang zwischen Signalleistung und RSSI
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Die
unten geöffnete Klammer ⌈ ⌉ bezeichnet,
dass der darin befindliche Wert aufgerundet werden soll. Beispielsweise
bei RSSI = 62 liegt die logarithmische Empfangsleistung pe des Kontrollkanals BCCH (BCCH = Broadcast
Control Channel) eines bedienenden Basisstations-Sende-Empfängers
in einem Bereich zwischen –47 dBm < pe ≤ –46
dBm. Bei einer gleichverteilten Wahrscheinlichkeit ist in diesem
Fall der Erwartungswert der logarithmischen Empfangsleistung zu
pe = –46,5 dBm anzunehmen.
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Die 4 zeigt
beispielhaft eine Zuordnung zwischen Empfangsleistungen und RSSI,
wobei in der 4 auf der Abzisse die RSSI-Werte
aufgetragen sind und auf der Ordinate die logarithmische Empfangsleistung
pe in dB. Die 4 zeigt
eine lineare Zuordnung unter Verwendung der beschriebenen Skalen.
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Auf
Basis der bekannten Werte kann nun eine Position, beispielsweise
nach zwei Raumrichtungen x und y (x
MS, y
MS) des Mobilfunkendgerätes aufgelöst,
aus den Koordinaten der Basisstation (x
BTSi,
y
BTSi) wie folgt bestimmt werden,
wobei
die g
i,x, g
i,y die
Gewichtungsfaktoren für die x- und y-Koordinaten eines
i-ten Basisstations-Sende-Empfängers sind. Die Gewichtungsfaktoren
können in einem Ausführungsbeispiel beispielsweise
in dem Informationszentrum aus den von dem Mobilfunkendgerät
ermittelten und übertragenen Daten bestimmt werden.
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In
einem Ausführungsbeispiel gilt für die Gewichtungen
gi,x = gi,y. In
anderen Ausführungsbeispielen, zum Beispiel wenn das Mobilfunkendgerät
Daten aus Regionen an den Grenzen eines Gebietes eines Netzbetreibers
liefert oder z. B. an Küsten, etc., können die
Gewichtungsfaktoren der einzelnen Raumrichtungen auch unterschiedlich
gewählt werden.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel sind alle Gewichtungsfaktoren
gi,x, gi,y gleich
gewählt. Es wird somit der Schwerpunkt, der durch die Basisstations-Sende-Empfänger
aufgebauten Fläche bestimmt mit gi,x = gi,y = 1.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel werden die Gewichtungsfaktoren
gi,x, gi,y beispielsweise
in der Reihenfolge der Empfangspegel oder Empfangsleistungen abwärts
mit konstanten Differenzen zwischen den einzelnen Gewichtungen gewählt. 5 zeigt
ein Beispiel eines solchen Ausführungsbeispiels, bei dem
davon ausgegangen wird, dass Empfangspegel von 7 Basisstations-Sende-Empfängern
vorhanden sind. Die Tabelle in der 5 zeigt
auf der linken Seite die Nummer der nach der Empfangsleistung oder
des Empfangspegels abwärts sortierten Basisstations-Sende-Empfänger
und in der rechten Spalte die zugehörigen Gewichtungsfaktoren.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel können die Gewichtungsfaktoren
auch aus den gemessenen Empfangsleistungen oder Empfangspegeln direkt
bestimmt werden. Je nach zugrundegelegtem Ausbreitungsmodell, bedeutet
eine Veränderung der Empfangsleistung um 1 dB eine Veränderung
des Abstands zwischen Basisstations-Sende-Empfänger und
Mobilfunkendgerät um den Faktor 1,06 bis 1,13. Das Ausbreitungsmodell
und somit auch dieser Faktor können an das jeweilige Szenario
entsprechend angepasst werden. Die Gewichtungsfaktoren der schwächer
empfangbaren Basisstations-Sende-Empfänger werden dann
um dasselbe Maß reduziert, wie deren Empfangspegel.
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Unter
in Bezugnahme eines Ausbreitungsmodells, lassen sich aus den daraus
gewonnenen Vorhersagen für die Empfangspegel in der Umgebung
der Basisstations-Sende-Empfänger Wahrscheinlichkeitsdichten
bestimmen, mit der sich ein Mobilfunkendgerät an einer
bestimmten Stelle befindet. Aus Überlagerung der Wahrscheinlichkeitsdichten
der einzelnen, durch das Mobilfunkendgerät empfangbaren
Basisstations-Sende-Empfängern, kann die gesuchte Position
des Mobilfunkendgerätes in einem anderen Ausführungsbeispiel ermittelt
werden.
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Wenn
die Mobilstation oder das Mobilfunkendgerät Informationen über
in der Vergangenheit liegende Messwerte liefert, kann für
jeden zurückliegenden Zeitpunkt, für den Empfangspegelmessungen
vorliegen, die Position der Mobilstation bestimmt werden. Wegen
der zu erwartenden niedrigen Bewegungsgeschwindigkeit eines Mobilfunkendgerätes
werden die wahren Positionen zeitlich benachbarter Empfangspegelmessungen nicht
weit auseinander liegen. Durch eine geeignete Mittelwertbildung
der berechneten Positionen, unter Berücksichtigung der
Bestimmung einer Bewegungsgeschwindigkeit lässt sich die
wahre Position in einem weiteren Ausführungsbeispiel genauer
ermitteln, als wenn nur ein Satz von Empfangspegelmessungen zu einem Zeitpunkt
ausgewertet wird.
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Andere
Ausführungsbeispiele erzielen eine zusätzliche
Erhöhung der Genauigkeit, wenn lediglich eine Positionsbestimmung
rela tiv zu einer bekannten Position vorgenommen wird, zu der entsprechende
Empfangspegelmesswerte des Mobilfunkendgerätes vorliegen.
Wahlweise kann das Mobilfunkendgerät in einem solchen Ausführungsbeispiel
auch Empfangspegeländerungen übertragen, wie bereits
oben erwähnt.
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Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung bieten somit den Vorteil, dass eine Position
eines Mobilfunkendgerätes innerhalb der Mobilfunknetze
genauer bestimmt werden kann, und schaffen somit insbesondere in
einer Notfallsituation den Vorteil, dass Rettungskräfte
schneller an ihren Einsatzort gelangen.
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Insbesondere
wird darauf hingewiesen, dass abhängig von den Gegebenheiten
das erfindungsgemäße Schema auch in Software implementiert
werden kann. Die Implementation kann auf einem digitalen Speichermedium,
insbesondere einer Diskette, einer CD oder einer DVD mit elektronisch
auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren
Computersystem zusammenwirken können, dass das entsprechende
Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung
somit auch in einem Computerprogrammprodukt mit auf einem maschinenlesbaren
Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt
auf einem Rechner abläuft. Mit anderen Worten ausgedrückt,
kann die Erfindung somit als ein Computerprogramm mit einem Programmcode
zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn
das Computerprogrammprodukt auf einen Computer abläuft.
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- 100
- Sende-/Empfangsvorrichtung
- 110
- Einrichtung
zum Detektieren einer Notfallsituation
- 120
- Einrichtung
zum Bereitstellen von Notfalldaten
- 130
- Einrichtung
zum Aufbau einer Datenverbindung
- 140
- Einrichtung
zum Übermitteln der Notfalldaten
- 200
- System
- 210
- Mobilstation
- 220
- Heimnetzwerk
- 230
- POTS/ISDN
- 240
- Rettungsleitstelle
- 250
- Heimnetzwerkbetreiber
- 260
- Modem
- 270
- Informationszentrum
- 610
- Mobilstation
- 620
- PLMN
- 630
- POTS/ISDN
- 640
- Emergency
Center
- 650
- PLMN-Operator
- 660
- Informationszentrum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10345224 [0006]
- - WO 98/15149 [0007]
