DE10238796B4

DE10238796B4 - Method for determining the position of a mobile station relative to a base station, mobile radio system and direction determination device

Info

Publication number: DE10238796B4
Application number: DE2002138796
Authority: DE
Inventors: Volker Breuer; Andreas Höynck; Joern Dr. Krause; Jörg Schniedenharn
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2022-08-24
Also published as: DE10238796A1; CN1487755A

Abstract

Verfahren zur Richtungsbestimmung der Position einer Mobilstation (MS) relativ zu einer Basisstation (BS) in einem nach einem Mobilfunkstandard arbeitenden Mobilfunksystem (SYS), bei dem
– mehrere Zugriffssequenzen (S) vom Mobilfunkstandard für die Signalisierung eines Verbindungswunsches durch Mobilstationen an Basisstationen vorgesehen sind,
– die Mobilstation (MS) eine der Zugriffssequenzen (S) zur Basisstation (BS) überträgt
– und die Richtungsbestimmung anhand der von der Basisstation (BS) empfangenen Zugriffssequenz (S) durch Bestimmung ihrer Einfallsrichtung an der Basisstation durchgeführt wird.Method for determining the position of a mobile station (MS) relative to a base station (BS) in a mobile radio system (SYS) operating according to a mobile radio standard, in which
A plurality of access sequences (S) are provided by the mobile radio standard for the signaling of a connection request by mobile stations to base stations,
- The mobile station (MS) transmits one of the access sequences (S) to the base station (BS)
- And the direction determination is carried out based on the received from the base station (BS) access sequence (S) by determining their direction of arrival at the base station.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Richtungsbestimmung der Position einer Mobilstation relativ zu einer Basisstation in einem nach einem Mobilfunkstandard arbeitenden Mobilfunksystem sowie ein entsprechendes Mobilfunksystem und eine Einrichtung zur Richtungsbestimmung.The The invention relates to a method for determining the direction of the position a mobile station relative to a base station in one after one Mobile radio operating system and a corresponding Mobile radio system and a device for determining direction.

In der DE 197 37 136 A1 , der DE 197 53 932 A1 , der US 6 144 340 A , der DE 195 18 399 A1 , sowie der DE 197 54 783 A1 , sind unterschiedliche Verfahren zur Richtungsbestimmung beschrieben.In the DE 197 37 136 A1 , of the DE 197 53 932 A1 , of the US 6 144 340 A , of the DE 195 18 399 A1 , as well as the DE 197 54 783 A1 , different methods for direction determination are described.

Im Rahmen des 3GPP (Third Generation Partnership Project) erfolgt zur Zeit die Standardisierung des UMTS-TDD-Standards (Universal Mobile Telecommunications Standard, Time Division Duplex). Gemäß diesem Standard ist vorgesehen (siehe 3GPP TS 25.224, V5.1.0, Abschnitt 5.6.3), für den ersten Zugriff einer Mobilstation auf das Mobilfunknetz zur Signalisierung eines Verbindungswunsches eine Zugriffssequenz auszusenden. Im Standard (3GPP TS 25.223, V5.1.0, Anhang B, Kapitel B2) sind 256 derartige Zugriffssequenzen definiert. Jede der im UMTS-TDD-Standard vorgesehenen Zugriffssequenzen ist 128 Chips lang. Jeder Basisstation bzw. jeder Funkzelle sind 8 dieser 256 Zugriffssequenzen zugeordnet. Die zur Verfügung stehenden Zugriffssequenzen sind der Mobilstation durch eine feste Kopplung an die weiteren Zellparameter der Basisstation (basic mittambelcode, scrambling code) bekannt (siehe Tabelle in 3GPP TS 25.223, V5.1.0, Abschnitt 9.3). Eine Mobilstation kann dann eine dieser 8 Zugriffssequenzen zufällig auswählen und zur Signalisierung eines Verbindungswunsches zur Basisstation übertragen. Dies geschieht im sogenannten Uplink Pilot Time Slot (UpPTS), der zeitlich unmittelbar vor dem ers ten Zeitschlitz eines Uplink-Übertragungsrahmens angeordnet ist. Empfängt die Basisstation eine der Zugriffssequenzen, ist ihr zunächst unbekannt, von welcher Mobilstation diese Aussendung stammt. Daher wird nach dem genannten Standard in einem weiteren Schritt der betreffenden Mobilstation von der Basisstation unter Verwendung der zuvor ausgesendeten Zugriffssequenz eine bestimmte RACH-Ressource zugewiesen, über die die Mobilstation anschließend eine ihrer Identifizierung dienende Kennung an die Basisstation übermittelt. Die Zuweisung der RACH-Ressourcen erfolgt dabei über den sogenannten FPACH (Fast Physical Access Channel). Auf diese Weise kann die Basisstation letztlich feststellen, welche Mobilstation den Verbindungswunsch signalisiert hat.in the Under the 3GPP (Third Generation Partnership Project) Time the standardization of the UMTS TDD standard (Universal Mobile Telecommunications Standard, Time Division Duplex). According to this standard is provided (see 3GPP TS 25.224, V5.1.0, section 5.6.3), for the first Access of a mobile station to the mobile network for signaling a connection request to send an access sequence. In the standard (3GPP TS 25.223, V5.1.0, Appendix B, Chapter B2) are 256 such access sequences Are defined. Each of the UMTS TDD standard provided access sequences is 128 chips long. Each base station or Each radio cell is assigned 8 of these 256 access sequences. The available standing access sequences are the mobile station by a fixed Coupling to the other cell parameters of the base station (basic mittambelcode, scrambling code) (see table in 3GPP TS 25.223, V5.1.0, section 9.3). A mobile station can then choose one of these 8 access sequences fortuitously choose and transmitted to the base station for signaling a connection request. This is done in the so-called uplink Pilot Time Slot (UpPTS), the temporally immediately before the first time slot of an uplink transmission frame is arranged. receives the base station one of the access sequences, it is initially unknown, from which mobile station this broadcast originated. Therefore, after the said standard in a further step of the relevant Mobile station from the base station using the previously sent Access sequence assigned to a particular RACH resource over which the Mobile station afterwards transmits an identifying identifier to the base station. The allocation of RACH resources takes place via the so-called FPACH (Fast Physical Access Channel). In this way, the base station ultimately determine which mobile station the connection request has signaled.

In demselben Mobilfunkstandard ist es vorgesehen, eine Richtungsbestimmung der Position der Mobilstationen relativ zur jeweiligen Basisstation vorzunehmen. Eine solche Richtungsbestimmung ist möglich, wenn der Einsatz von gerichteten Antennen in der Basisstation vorgesehen ist. Für die Richtungsbestimmung ist bislang vorgesehen, dass die Basisstation hierzu entweder Signale auf dem UL DPCH (Uplink Dedicated Physical Channel) oder auf dem PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) auswertet. Dies sind Verkehrskanäle, auf denen die Mobilstationen nach einem Verbindungsaufbau, also nach der vorherigen Signalisierung eines Verbindungswunsches auf die oben beschriebene Art, Nutzdaten zur Basisstation übermitteln. Für einen derartigen Verbindungsaufbau müssen entsprechende Übertragungsressourcen (Spreizcode, Frequenzbereich, Zeitschlitz) für die jeweilige Mobilstation reserviert werden. Die Verwendung des UL DPCH oder des PUSCH für die Durchführung der Richtungsbestimmung ist im Standard 3GPP TS 25.225, V5.1.0, Abschnitt 5.2.14 und TS 25.305, V5.4.0, Abschnitt 8 beschrieben.In The same mobile radio standard is provided, a direction determination the position of the mobile stations relative to the respective base station make. Such a direction determination is possible if the use of directed antennas is provided in the base station. For direction determination has been provided so far that the base station for this purpose either signals on the UL DPCH (Uplink Dedicated Physical Channel) or on the PUSCH (Physical Uplink Shared Channel). These are traffic channels, up which the mobile stations after a connection, so after the previous signaling of a connection request to the above described type, transmit user data to the base station. For one such connection must have corresponding transmission resources (Spread code, frequency range, time slot) for each mobile station reserved. The use of the UL DPCH or PUSCH to perform the Direction determination is in the standard 3GPP TS 25.225, V5.1.0, section 5.2.14 and TS 25.305, V5.4.0, Section 8.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebene Richtungsbestimmung auf andere Weise vorzunehmen.Of the Invention is based on the object, the direction determination described to do otherwise.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1, einem Mobilfunksystem gemäß Anspruch 9 sowie einer Einrichtung zur Richtungsbestimmung gemäß Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.These The object is achieved by a method according to claim 1, a mobile radio system according to claim 9 and a device for determining direction according to claim 10 solved. Advantageous embodiments and further developments of the invention are the subject dependent Claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Richtungsbestimmung der Position einer Mobilstation relativ zu einer Basisstation in einem nach einem Mobilstandard arbeitenden Mobilfunksystem sieht vor, das die Mobilstation eine Zugriffssequenz zur Basisstation überträgt und die Richtungsbestimmung anhand der von der Basisstation empfangenen Zugriffssequenz durchgeführt wird. Dabei handelt es sich bei der Zugriffssequenz um eine von mehreren Zugriffssequenzen, die vom Mobilfunkstandard für die Signalisierung eines Verbindungswunsches durch Mobilstationen an Basisstationen vorgesehen sind.The inventive method for determining the direction of the position of a mobile station relative to a base station in a mobile standard Mobile radio system provides that the mobile station an access sequence transmits to the base station and the Direction determination based on the received from the base station Access sequence performed becomes. The access sequence is one of multiple access sequences used by the wireless standard for signaling a connection request by mobile stations to base stations are provided.

Unter Mobilstation wird hier jede beliebige mobile Funkstation verstanden. Unter Basisstation wird hierbei jede beliebige weitere Funkstation verstanden, die entweder stationär oder mobil sein kann. Unter Mobilfunksystem wird hier jedes beliebige Funksystem verstanden, in dem die genannten Mobilstationen und Basisstationen zum Einsatz kommen. Unter Mobilfunkstandard wird hierbei jeder Standard für eines der genannten Funksysteme verstanden, der Zugriffssequenzen für die Signalisierung eines Verbindungswunsches vorsieht.Under Mobile station is understood here any mobile radio station. Under base station here is any other radio station understood that either stationary or be mobile. Under mobile radio system is here any radio system in which said mobile stations and base stations be used. Under mobile standard here is every standard for one the said radio systems understood, the access sequences for the signaling a connection request provides.

Während nach dem oben beschriebenen Stand der Technik zunächst eine Verbindung aufgebaut wird, bevor anhand von der jeweiligen Mobilstation zugeordneten Übertragungsressourcen eine Richtungsbestimmung erfolgt, ermöglicht die Erfindung auf vorteilhafte Weise, die Richtungsbestimmung bereits vor der Zuteilung von Übertragungsressourcen an die Mobilstation durchzuführen. Dies kann bereits bei der allerersten Inbetriebnahme der Mobilstation im Mobilfunksystem während eines ersten Zugriffs der Mobilstation auf das System erfolgen, da erfindungsgemäß für die Richtungsbestimmung die Zugriffssequenz verwendet wird, die für die Signalisierung eines Verbindungswunsches vorgesehen ist.While after the above According to the prior art, a connection is established first before a direction determination takes place on the basis of transmission resources allocated to the respective mobile station, the invention advantageously makes it possible to carry out the direction determination already before the allocation of transmission resources to the mobile station. This can already take place during the very first startup of the mobile station in the mobile radio system during a first access of the mobile station to the system, since according to the invention the access sequence used for signaling the direction of destination is used for the signaling of a connection request.

Die Erfindung hat folgenden Vorteil gegenüber dem eingangs geschilderten Stand der Technik: Für die Durchführung der Richtungsbestimmung ist keine Zuteilung von für Verkehrsverbindungen genutzten Übertragungsressourcen wie Zeitschlitz, Frequenzbereich, Spreizcode oder Scramblingcode notwendig. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Aussendungen der Zugriffssequenzen beispielsweise nach UMTS-TDD-Standard in einem speziell dafür reservierten Zeitschlitz (dem UpPTS) erfolgen kann, so dass die Zugriffssequenzen nur mit anderen Zugriffssequenzen interferieren und nicht mit Verkehrskanälen. Die Interferenzen zwischen den Zugriffssequenzen sind aber durchgeeignete Wahl der Zugriffssequenzen weitaus geringer als diejenigen, die durch Verkehrskanäle verursacht werden.The Invention has the following advantage over the initially described State of the art: For the implementation The direction determination is not an allotment of for traffic connections used transmission resources such as time slot, frequency range, spreading code or scrambling code necessary. Another advantage is that the transmissions of the access sequences For example, according to UMTS TDD standard in a specially reserved Time slot (the UpPTS) can be done so that the access sequences only interfere with other access sequences and not with traffic channels. The Interferences between the access sequences are however suitable Choice of access sequences far less than those who through traffic channels caused.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Richtungsbestimmungen bereits vor einer Kanalzuteilung an die Mobilstation durchführbar ist. Es kann daher beispielsweise das Ergebnis der Richtungsbestimmung bereits bei der Kanalzuteilung berücksichtigt werden. Insbesondere ist es möglich, einen gleichzeitig durch die Zugriffssequenz signalisierten Verbindungswunsch abzulehnen, wenn bekannt ist, dass sich in der ermittelten Richtung eine andere Basisstation befindet, die noch freie Ressourcen zur Verfügung hat, während die Übertragungsressourcen der Basisstation, an die sich der Wunsch zum Verbindungsaufbau richtet, bereits nahezu erschöpft sind.One Another advantage of the invention is that the direction determinations Already before a channel allocation to the mobile station is feasible. It can therefore, for example, the result of the direction determination already be considered in the channel allocation. Especially Is it possible, a connection request signaled simultaneously by the access sequence reject if it is known that in the direction determined another base station is still free resources to disposal has, while the transmission resources the base station to which the connection request is directed, already almost exhausted are.

Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird die von der Mobilstation ausgesendete Zugriffssequenz sowohl für die Durchführung der Richtungsbestimmung als auch für die Signalisierung eines Verbindungswunsches durch die Mobilstation verwendet. Die Aussendung der Zugriffssequenz und deren Empfang in der Basisstation dient somit vorteilhafterweise gleichzeitig zwei Zwecken.To a first embodiment The invention provides the access sequence broadcast by the mobile station as well as the implementation the direction determination as well as for the signaling of a Connection request used by the mobile station. The broadcast the access sequence and their reception in the base station is used thus advantageously two purposes simultaneously.

Nach einer Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Ergebnis der von der Basisstation durchgeführten Richtungsbestimmung und eine Zuordnung dieses Ergebnisses zur für die Richtungsbestimmung verwendeten Zugriffssequenz gespeichert wird. Die Mobilstation teilt zu einem späteren Zeitpunkt der Basisstation eine Kennung mit, die sie eindeutig identifiziert. Es erfolgt eine Zuordnung der Kennung der Mobilstation zur für die Richtungsbestimmung verwendeten Zugriffssequenz. Abschließend erfolgt eine Zuordnung des gespeicherten Ergebnisses über die für die Richtungsbestimmung verwendeten Zugriffssequenz zur Kennung der Mobilstation. Auf die Weise wird vorteilhaft das Problem gelöst, dass beim ersten Zugriff der Mobilstation auf das Mobilfunksystem durch Aussendung der Zugriffssequenz der Basisstation zunächst unbekannt ist, um welche Mobilstation es sich handelt, das heißt welche Kennung die betreffende Mobilstation aufweist. Erfindungsgemäß erfolgt zwar bereits zu diesem Zeitpunkt eine Richtungsbestimmung anhand der empfangenen Zugriffssequenz, jedoch kann auf Grund der mangelnden Kenntnis der Kennung noch keine Zuordnung des ermittelten Ergebnisses der Richtungsbestimmung erfolgen. Dies geschieht erst in einem nachfolgenden Schritt, wenn die Mobilstation der Basisstation ihre Kennung mitgeteilt hat. Dabei kann die Mitteilung der Kennung unter erneuter Übermittlung der bereits zuvor verwendeten Zugriffssequenz erfolgen, so dass die Zuordnung der Kennung zu den Ergebnissen der Richtungsbestimmung einfach möglich ist.To a development of this embodiment The invention provides that a result of that of the base station conducted Direction determination and an assignment of this result to the direction determination stored access sequence is stored. The mobile station is sharing for a later Time of the base station with an identifier that they uniquely identified. There is an assignment of the identifier of the mobile station for the direction determination used access sequence. Finally, an assignment of the stored result over the for the direction determination used access sequence to the identifier the mobile station. In this way, the problem is advantageously solved that on the first access of the mobile station to the mobile radio system Transmission of the access sequence of the base station initially unknown is which mobile station is which, that is which Identification has the relevant mobile station. According to the invention Although already at this time a direction determination based the received access sequence, however, due to the lack of Knowledge of the identifier still no assignment of the determined result the direction determination. This happens only in a subsequent one Step, when the mobile station has informed the base station of its identifier. In this case, the message of the identifier under re-transmission the previously used access sequence, so that the assignment of the identifier to the results of the direction determination just possible is.

Vorteilhafterweise kann die Mitteilung der Kennung durch die Mobilstation durch den weiter oben bereits beschriebenen zweiten Schritt eines ersten Zugriffs der Mobilstation auf das Mobilfunksystem erfolgen. Wie erwähnt, sieht dieser zweite Schritt vor, dass aufgrund der empfangenen Zugriffssequenz die Basisstation der Mobilstation eine RACH-Ressource zuweist, auf der die Mobilstation anschließend weitere für den Verbindungsaufbau erforderliche Informationen an die Basisstation überträgt. Zu diesen Informationen zählt bisher auch schon die Kennung der Mobilstation. Außerdem wird auf der zugewiesenen RACH-Ressource von der Mobilstation dieselbe Zugriffssequenz mit den genannten Informationen an die Basisstation übermittelt, so dass eine eindeutige Zuordnung der verwendeten Zugriffssequenz zur Kennung der Mobilstation mög lich ist. Auf diese Weise kann eine eindeutige Zuordnung der Ergebnisse der Richtungsbestimmung zur Kennung der Mobilstation erfolgen.advantageously, the communication of the identifier by the mobile station can be done by the already described above second step of a first access the mobile station to the mobile radio system. As mentioned, looks this second step ago, that due to the received access sequence the base station assigns a RACH resource to the mobile station then the mobile station more for transmits the connection required information to the base station. To this Information counts so far already the identifier of the mobile station. It will also open the assigned RACH resource from the mobile station the same access sequence transmitted to the base station with the said information, allowing a unique mapping of the access sequence used to identify the mobile station, please include is. In this way, a clear assignment of the results the direction determination for identification of the mobile station done.

Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist der Basisstation eine Funkzelle zugeordnet, wobei unter Funkzelle der Funkbereich der Basisstation verstanden wird. Bei dieser Ausführungsform wird die für die Richtungsbestimmung verwendete Zugriffssequenz zumindest in der Funkzelle der Basisstation ausschließlich für die Durchführung von Richtungsbestimmungen reserviert, so dass eine Verwendung dieser Zugriffssequenz zur Signalisierung eines Verbindungswunsches in dieser Funkzelle unterbleibt. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Unterscheidung derjenigen Zugriffssequenzen, die in der Funkzelle tatsächlich für die Signalisierung eines Verbindungswunsches verwendet werden (wie vom Mobilfunkstandard vorgesehen) von denjenigen Zugriffssequenzen, die für die Richtungsbestimmung verwendet werden. Insbesondere ist es dadurch möglich, dass die Richtungsbestimmung durchgeführt wird, ohne dass ein Verbindungswunsch signalisiert wird, beispielsweise während bereits eine Verbindung für die betreffende Mobilstation aufgebaut worden ist. Die Reservierung der Zugriffssequenz für die ausschließliche Durchführung der Richtungsbestimmung kann dabei nur für eine bestimmte Zeitdauer vorgesehen werden, so dass zu unterschiedlichen Zeitpunkten unterschiedliche der Zugriffssequenzen für diesen Zweck reserviert werden. Die übrigen Zugriffssequenzen stehen dann jeweils für die Signalisierung von Verbindungswünschen von Mobilstationen zur Verfügung.According to a second embodiment of the invention, the base station is assigned a radio cell, wherein the radio cell is understood to mean the radio range of the base station. In this embodiment, the access sequence used for the direction determination is reserved at least in the radio cell of the base station exclusively for the implementation of direction determinations, so that a use of this access sequence for signaling a connection request in this radio cell omitted. This makes it possible to advantageously distinguish those access sequences which are actually used in the radio cell for the signaling of a connection request (as provided by the mobile radio standard) from those access sequences which are used for the direction determination. In particular, this makes it possible for the direction determination to be carried out without a connection request being signaled, for example while a connection for the mobile station concerned has already been established. The reservation of the access sequence for the exclusive execution of the direction determination can be provided only for a certain period of time, so that at different times different of the access sequences are reserved for this purpose. The remaining access sequences are then each available for the signaling of connection requests from mobile stations.

Nach einer Weiterbildung dieser Ausführungsform der Erfindung weist die Basisstation der Mobilstation die zum Zwecke der Richtungsbestimmung verwendete Zugriffssequenz zu. Dies erfolgt vor der Aussendung der Zugriffssequenz durch die Mobilstation und setzt voraus, dass die Basisstation bereits die Kennung der Mobilstation kennt. Dann kann die Basisstation gezielt über die Kennung der Mobilstation letzterer mittei len, welche Zugriffssequenz sie zum Zwecke der Richtungsbestimmung aussenden soll.To a development of this embodiment The invention provides the base station of the mobile station for the purpose to the direction determination used access sequence. This is done before the transmission of the access sequence by the mobile station and sets precede the base station already the identifier of the mobile station knows. Then the base station can be targeted via the identifier of the mobile station the latter communicate which access sequence they send out for the purpose of direction determination should.

Nach einer Weiterbildung weist die Basisstation der Mobilstation auch einen Zeitpunkt für die Aussendungen dieser Zugriffssequenz zu. Dies ermöglicht vorteilhafterweise, dass dieselbe Zugriffssequenz gleichzeitig mehreren Mobilstationen für die Durchführung der Richtungsbestimmungen zugewiesen wird. Eine Zuordnung der Ergebnisse der anhand dieser Zugriffssequenz durchgeführten Richtungsbestimmungen ist dann in einfacher Weise unter Berücksichtigung des jeweiligen Empfangszeitpunkts der Zugriffssequenz in der Basisstation möglich. Durch die Zuweisung unterschiedlicher Zeitpunkte für die Aussendung derselben Zugriffssequenz durch mehrere Zugriffsstationen ergeben sich nämlich automatisch unterschiedliche Empfangszeitpunkte bei der Basisstation, so dass die Zuordnung der Ergebnisse der Richtungsbestimmungen über die Empfangszeitpunkte zu den Kennungen der Mobilstationen möglich ist.To a development, the base station of the mobile station also a time for the transmissions of this access sequence too. This advantageously allows that same access sequence simultaneously to multiple mobile stations for the implementation of Is assigned directional provisions. An assignment of the results the directional policy based on this access sequence is then in a simple way, taking into account the respective Receiving time of the access sequence in the base station possible. By the assignment of different times for the transmission of the same Access sequence through multiple access stations arise automatically different reception times at the base station, so that the assignment of the results of the direction determinations over the Receiving times to the identifiers of mobile stations is possible.

Nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung weist die Basisstation der Mobilstation eine Sendeleistung für die Aussendung der für die Durchführung der Richtungsbestimmung verwendeten Zugriffssequenz zu. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die von der Mobilstation ausgesendete Zugriffssequenz mit ausreichend hoher Empfangsleistung bei der Basisstation eintrifft.To Another embodiment of the invention, the base station the mobile station a transmission power for the transmission of the implementation of the Direction determination used access sequence. In this way it can be ensured that the access sequence transmitted by the mobile station arrives at the base station with sufficiently high reception power.

Das erfindungsgemäße Mobilfunksystem sowie die erfindungsgemäße Einrichtung zur Richtungsbestimmung der Position einer Mobilstation in einem Mobilfunksystem sind so ausgebildet, dass sie das erfindungsgemäße Verfahren durchführen können und weisen die hierfür erforderlichen Einrichtungen auf.The Mobile radio system according to the invention as well as the device according to the invention for determining the position of a mobile station in one Mobile radio systems are designed so that they the inventive method carry out can and have the one for that required facilities.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to FIGS Embodiments explained in more detail. It demonstrate:

1 den Ausschnitt eines Mobilfunksystems, 1 the section of a mobile radio system,

2 eine Basisstation des Mobilfunksystems aus 1 und 2 a base station of the mobile radio system 1 and

3 den Inhalt eines Speichers der Basisstation aus 2. 3 the contents of a memory of the base station 2 ,

1 zeigt einen Ausschnitt aus einem UMTS-TDD-Mobilfunksystem SYS. Die Erfindung ist selbstverständlich auch auf andere Mobilfunksysteme anwendbar. 1 zeigt lediglich eine Funkzelle C des Mobilfunksystems SYS. Die Funkzelle C gehört zu einer Basisstation BS. In der Funkzelle C befinden sich eine Mobilstation MS sowie eine weitere Mobilstation MS1. In der 1 in Klammern eingetragene Bezugszeichen bezeichnen optionale Signale. Im Folgenden wird auf ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen, bei dem diese optionalen Signale nicht übertragen werden. 1 shows a section of a UMTS TDD mobile radio system SYS. Of course, the invention is also applicable to other mobile radio systems. 1 shows only a radio cell C of the mobile radio system SYS. The radio cell C belongs to a base station BS. In the radio cell C is a mobile station MS and another mobile station MS1. In the 1 Reference numerals in brackets denote optional signals. In the following, a first exemplary embodiment of the invention is dealt with, in which these optional signals are not transmitted.

Wie eingangs erwähnt, sieht der UMTS-TDD-Standard pro Funkzelle C acht unterschiedliche Zugriffssequenzen für die Signalisierung eines Verbindungswunsches durch Mobilstationen an Basisstationen vor. Die Mobilstation MS in 1 überträgt eine dieser Zugriffssequenzen S zur Signalisierung eines Verbindungswunsches an die Basisstation BS. Die Basisstation BS ist mit einer gerichteten Antenne A ausgerüstet, die durch ein Antennenfeld realisiert ist. Mittels der gerichteten Antenne A ist die Basisstation BS in der Lage, eine Richtungsbestimmung der Position der Mobilstation MS relativ zu der Basisstation BS durchzuführen, indem sie die Einfallsrichtung der Zugriffssequenz S ermittelt. Die Richtungsbestimmung eines empfangenen Signals mittels einer gerichteten Antenne ist dem Fachmann bekannt und wird hier nicht weiter erläutert. Jede der Mobilstationen MS, MS1 übermittelt im Falle eines Verbindungswunsches eine der Zugriffssequenzen an die Basisstation BS. Die Basisstation broadcasted dazu alle acht in ihrer Zelle C zu verwendenden Zugriffssequenzen und die Mobilstationen wählen sich hiervon eine zufällig aus. Die Mo bilstation MS überträgt die Zugriffssequenz S und die weitere Mobilstation MS1 eine weitere Zugriffssequenz S1 zur Basisstation BS. Die Basisstation BS führt die oben erwähnte Richtungsbestimmung für jede der empfangenen Zugriffssequenzen S, S1 durch. Außerdem weist sie in weiteren Verfahrensschritten jeder Mobilstation MS, MS1 Übertragungsressourcen für die gewünschte Verbindung zu.As mentioned above, the UMTS TDD standard provides for each radio cell C eight different access sequences for the signaling of a connection request by mobile stations to base stations. The mobile station MS in 1 transmits one of these access sequences S for signaling a connection request to the base station BS. The base station BS is equipped with a directional antenna A, which is realized by an antenna field. By means of the directed antenna A, the base station BS is able to perform a direction determination of the position of the mobile station MS relative to the base station BS, by determining the direction of arrival of the access sequence S. The direction determination of a received signal by means of a directional antenna is known to the person skilled in the art and will not be explained further here. Each of the mobile stations MS, MS1 transmits one of the access sequences to the base station BS in the case of a connection request. The base station broadcasts all eight access sequences to be used in its cell C and the mobile stations dial one of them randomly. The mobile station MS transmits the access sequence S and the further mobile station MS1 transmits another access sequence S1 to the base station BS. The base station BS performs the above-mentioned direction determination for each of the received access sequences S, S1. In addition, in further method steps, it assigns to each mobile station MS, MS1 transmission resources for the desired connection.

2 zeigt die Basisstation BS aus 1. Dargestellt sind nur die für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Komponenten. Die Basisstation BS weist eine Sende- und Empfangseinheit TRx auf, die mit der gerichteten Antenne A verbunden ist. Die Sende- und Empfangseinheit TRx ist mit einer Signalverarbeitungseinheit SIG verbunden, die zur Verarbeitung der über die Antenne A empfangenen Signale und der über die Antenne A zu übertragenen Signale dient. Weiterhin weist die Basisstation BS eine Einrichtung R zur Durchführung der oben erwähnten Richtungsbestimmung auf. Diese wertet die über die Antenne A empfangene Zugriffssequenz S, S1 aus und ermittelt die Richtung, aus der die Zugriffssequenz an der Antenne A eintrifft. Ein entsprechendes Ergebnis E, E1 der Richtungsbestimmung wird in einem Speicher M der Basisstation BS, getrennt für jede empfangene Zugriffssequenz, gespeichert. 2 shows the base station BS 1 , Shown are only the essential components for understanding the invention. The base station BS has a transmitting and receiving unit TRx, which is connected to the directional antenna A. The transmitting and receiving unit TRx is connected to a signal processing unit SIG which serves to process the signals received via the antenna A and the signals to be transmitted via the antenna A. Furthermore, the base station BS has a device R for carrying out the above-mentioned direction determination. This evaluates the received via the antenna A access sequence S, S1 and determines the direction from which the access sequence arrives at the antenna A. A corresponding result E, E1 of the direction determination is stored in a memory M of the base station BS, separated for each received access sequence.

In 3 ist auszugsweise der Inhalt des Speichers M aus 2 in tabellarischer Form dargestellt. Der Speicher M weist dabei spaltenweise Einträge für jede der sich in der Funkzelle C befindenden Mobilstationen MS, MS1 auf. Die Tabelle in 3 zeigt den Inhalt des Speichers M zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten t1, t2. Zum ersten Zeitpunkt t1 wurden durch die Basisstation BS bereits die beiden Zugriffssequenzen S, S1 von beiden Mobilstationen MS, MS1 aus 1 empfangen und jeweils eine Richtungsbestimmung durchgeführt. Im Speicher wird daraufhin sowohl die Zugriffssequenz S, als auch (in Zuordnung zu dieser Zugriffssequenz) das entsprechende Ergebnis E, E1 gespeichert. Anschließend weist die Basisstation BS jeder Mobilstation MS, MS1, die einen Signali sierungswunsch durch Aussendung der Zugriffssequenz signalisiert hat, wie nach dem UMTS-TDD-Standard vorgesehen, über eine Nachricht FP, FP1 (vergleiche 1) eine RACH-Ressource für einen zweiten Schritt des ersten Zugriffs der Mobilstation auf das Mobilfunksystem zu. In diesem zweiten Schritt übermittelt jede Mobilstation MS, MS1 eine Kennung K, K1 an die Basisstation BS, die die jeweilige Mobilstation MS, MS1 eindeutig identifiziert (vergleiche 1). Da gemäß dem hier betrachteten Standard die Basisstation der Mobilstation für die Durchführung des genannten zweiten Schrittes eine bestimmte RACH-Ressource zuweist, kann die Basisstation die Kennung K, K1 eindeutig der zuvor von der betreffenden Mobilstation MS, MS1 ausgesandten Zugriffssequenz S, S1 zuordnen. Gemäß 3 wird anschließend im Speicher M der Basisstation BS zum zweiten Zeitpunkt t2 die entsprechende Kennung K, K1 der jeweiligen Mobilstation MS, MS1 in Zuordnung zu den Ergebnissen E, E1 der Richtungsbestimmung gespeichert. Die Zuordnung erfolgt hierbei über die sowohl im ersten als auch im zweiten Schritt des ersten Zugriffes der Mobilstationen auf das Mobilfunksystem verwendete Zugriffssequenz S, S1.In 3 is extracts of the contents of the memory M from 2 shown in tabular form. The memory M has column-wise entries for each of the mobile stations MS, MS1 located in the radio cell C. The table in 3 shows the contents of the memory M at two different times t1, t2. At the first time t1, the two access sequences S, S1 have already been emitted by the base station BS from both mobile stations MS, MS1 1 received and each carried out a direction determination. The memory then stores both the access sequence S and (in association with this access sequence) the corresponding result E, E1. Subsequently, the base station BS of each mobile station MS, MS1, which has signaled a Signali sierungswunsch by transmitting the access sequence, as provided by the UMTS TDD standard, via a message FP, FP1 (see 1 ) a RACH resource for a second step of the first access of the mobile station to the mobile radio system. In this second step, each mobile station MS, MS1 transmits an identifier K, K1 to the base station BS, which uniquely identifies the respective mobile station MS, MS1 (cf. 1 ). According to the standard considered here, since the base station assigns a specific RACH resource to the mobile station for performing said second step, the base station can uniquely assign the identifier K, K1 to the access sequence S, S1 previously transmitted by the mobile station MS, MS1 concerned. According to 3 the corresponding identifier K, K1 of the respective mobile station MS, MS1 is subsequently stored in the memory M of the base station BS at the second time t2 in association with the results E, E1 of the direction determination. In this case, the assignment takes place via the access sequence S, S1 used both in the first and in the second step of the first access of the mobile stations to the mobile radio system.

Selbstverständlich kann die Einrichtung R zur Richtungsbestimmung sowie der Speicher M aus 2 statt in der Basisstation BS in ausserhalb der Basisstation BS angeordneten Einheiten enthalten sein, beispielsweise einer mit mehreren Basisstationen des Mobilfunksystems verbundenen zentralen Einheit wie einem Basisstationscontroller.Of course, the means R for direction determination and the memory M from 2 instead of in the base station BS in outside the base station BS arranged units may be included, for example, connected to a plurality of base stations of the mobile radio central unit such as a base station controller.

Beim ersten Ausführungsbeispiel führt die Basisstation BS eine Richtungsbestimmung für jede im ersten Schritt eines ersten Zugriffs einer Mobilstation MS, MS1 auf das Mobilfunksystem SYS übermittelten Zugriffssequenz durch.At the first embodiment leads the base station BS a direction determination for each in the first step of a first access of a mobile station MS, MS1 on the mobile radio system SYS transmitted access sequence by.

Im Folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Hierzu wird auf die in 1 in Klammern eingetragenen Bezugszeichen Bezug genommen. Bei diesem Ausführungsbeispiel stehen in der Funkzelle C nicht alle acht vom UMTS-TDD-Mobilfunkstandard für die Signalisierung eines Verbindungswunsches durch Mobilstationen an Basisstationen vorgesehenen Zugriffssequenzen zu diesem Zweck auch tatsächlich zur Verfügung. Stattdessen sind die beiden für die Richtungsbestimmung verwendeten Zugriffssequenzen S, S1 in 1 bei diesem Ausführungsbeispiel ausschließlich für die Durchführung der Richtungsbestimmung reserviert und können daher nicht für die Signalisierung eines Verbindungswunsches durch eine der Mobilstationen verwendet werden. Dabei ist es möglich, dass in anderen Funkzellen C des Mobilfunksystems zwar dieselben Zugriffssequenzen zur Verfügung stehen, jedoch nicht die gleichen dieser Zugriffssequenzen für die Durchführung der Richtungsbestimmung reserviert werden müssen, wie für die hier betrachtete Funkzelle C.In the following, a second embodiment of the invention will be explained. For this purpose, the in 1 in reference numerals. In this embodiment, in the radio cell C, not all eight UMTS TDD mobile radio standard for the signaling of a connection request by mobile stations to base stations provided for this purpose are actually available. Instead, the two access sequences used for the direction determination are S, S1 in FIG 1 in this embodiment reserved exclusively for the implementation of the direction determination and therefore can not be used for the signaling of a connection request by one of the mobile stations. In this case, it is possible that the same access sequences are available in other radio cells C of the mobile radio system, but the same of these access sequences need not be reserved for performing the direction determination, as for the radio cell C considered here.

Die Basisstation BS weist bei diesem Ausführungsbeispiel jeder Mobilstation MS, MS1, für die eine Richtungsbestimmung durchgeführt werden soll, eine der reservierten Zugriffssequenzen S, S1 zu. Ausserdem weist die Basisstation BS jeder Mobilstation MS, MS1 neben der genannten Zugriffssequenz S, S1 eine Sendeleistung P, P1, mit der die Mobilstation anschließend die Zugriffssequenz S, S1 aussenden soll, sowie einen Zeitpunkt t, t1 zu, zu dem die Mobilstation MS, MS1 die jeweilige Zugriffssequenz S, S1 aussenden soll. Die Basisstation BS führt dann anhand der den Mobilstationen MS, MS1 zugewiesenen und von diesen anschließend zur Basisstation BS übertragenen Zugriffssequenzen S, S1 die oben beschriebene Richtungsbestimmung durch.In this embodiment, the base station BS assigns one of the reserved access sequences S, S1 to each mobile station MS, MS1 for which a direction determination is to be performed. In addition, the base station BS of each mobile station MS, MS1 next to said access sequence S, S1, a transmission power P, P1, with which the mobile station is then to send the access sequence S, S1, and a time t, t1, to which the mobile station MS, MS1 should send the respective access sequence S, S1. The base station BS then leads on the basis of the mobile stations MS, MS1 assigned and then to the Ba sisstation BS transmitted access sequences S, S1 the direction determination described above.

Für die Zuweisung der Zugriffssequenz S, S1 an die Mobilstationen MS, MS1 beim zweiten Ausführungsbeispiel ist es erforderlich, dass der Basisstation zuvor bereits die Kennung K, K1 der jeweiligen Mobilstation bekannt ist. Diese Kenntnis erlangt die Basisstation BS durch das oben anhand des ersten Ausführungsbeispiels erläuterte zweistufige Verfahren des ersten Zugriffs gemäß dem UMTS-TDD-Standard. Gemäß 1 erfolgt beim zweiten Ausführungsbeispiel die Richtungsbestim mung, während bereits eine Verbindung V, V1 in Form eines Verkehrskanals zur Übertragung von Nutzinformationen zwischen der Mobilstation MS, MS1 und der Basisstation BS aufgebaut worden ist.For the assignment of the access sequence S, S1 to the mobile stations MS, MS1 in the second embodiment, it is necessary for the base station to already know the identifier K, K1 of the respective mobile station. This knowledge is obtained by the base station BS by the two-stage method of first access according to the UMTS TDD standard explained above with reference to the first embodiment. According to 1 the Richtungsbestim determination takes place in the second embodiment, while already a connection V, V1 has been established in the form of a traffic channel for the transmission of payload information between the mobile station MS, MS1 and the base station BS.

Selbstverständlich sind auch Kombinationen des ersten mit dem zweiten Ausführungsbeispiel möglich. So kann die zeitlich erste Richtungsbestimmung bereits zeitgleich mit der Signalisierung des Verbindungswunsches erfolgen (entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel) und danach (bei bestehender Verbindung) die Richtungsbestimmung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel aktualisiert werden.Of course they are Combinations of the first with the second embodiment possible. So The temporal first direction determination can already coincide with the signaling of the connection request done (accordingly the first embodiment) and then (if connected) the direction determination according to the second embodiment to be updated.

Statt dem Zeitpunkt T, T1 für die Aussendung der Zugriffssequenz S kann die Basisstation BS der Mobilstation MS, MS1 auch mitteilen, dass sie die Zugriffssequenz S, S1 mehrfach, beispielsweise periodisch aussenden soll, so dass die Richtungsbestimmung jeweils aktualisiert werden kann.Instead of the time T, T1 for the transmission of the access sequence S may be the base station BS of the mobile station MS, MS1 also announce that they have access sequence S, S1 several times, for example, should send out periodically, so that the direction determination each can be updated.

Alternativ zur Mitteilung der Sendeleistung P, P1 für die Aussendung der Zugriffssequenzen S, S1 beim zweiten Ausführungsbeispiel oder zusätzlich zu dieser kann auch vorgesehen sein, dass bei einem fehlgeschlagenen Übertragungsversuch der Zugriffssequenz S, S1 durch die Mobilstation MS, MS1 die Mobilstation die Sendeleistung für einen erneuten Übertragungsversuch jeweils schrittweise erhöht. Über den der Mobilstation MS zugewiesenen Zeitpunkt T für die Aussendung der Zugriffssequenz S ist es der Basisstation BS möglich, die empfangene Zugriffssequenz S eindeutig der Mobilstation MS zuzuordnen, ohne dass die Mobilstation zeitgleich mit der Zugriffssequenz auch ihre Kennung K übermitteln muss. Die Basisstation BS weiß nämlich, welcher Mobilstation MS, MS1 sie welche Zugriffssequenz S für die Aussendung zu welchem Zeitpunkt T, T1 zugewiesen hat. Über den Empfangszeitpunkt in der Basisstation BS kann sie daher ohne Schwierigkeiten feststellen, von welcher Mobilstation MS, MS1 die jeweils empfangene Zugriffssequenz S, S1 stammt.alternative for notifying the transmission power P, P1 for the transmission of the access sequences S, S1 in the second embodiment or additionally to this can also be provided that in case of a failed transmission attempt the access sequence S, S1 by the mobile station MS, MS1 the mobile station the transmission power for a new transmission attempt each gradually increased. On the the mobile station MS assigned time T for the transmission of the access sequence S is it possible for the base station BS, uniquely assign the received access sequence S to the mobile station MS, without the mobile station coinciding with the access sequence too must transmit its identifier K. Namely, the base station BS knows which mobile station MS, MS1 which access sequence S for the transmission to which Time T, T1 has assigned. about The reception time in the base station BS, it can therefore without To find out from which mobile station MS, MS1 the respectively received access sequence S, S1 comes.

Claims

Method for determining the direction of the position a mobile station (MS) relative to a base station (BS) in one mobile radio system (SYS) operating according to a mobile radio standard, in which - several Access sequences (S) from the mobile radio standard for the signaling of a Connection request provided by mobile stations to base stations are, - the Mobile station (MS) one of the access sequences (S) to the base station (BS) transmits - and the Direction determination based on the received from the base station (BS) Access sequence (S) by determining their direction of arrival at the Base station performed becomes.

The method of claim 1, wherein the mobile station (MS) transmitted access sequence (S) for both the implementation of Direction determination as well for the signaling of a connection request by the mobile station (MS) is used.

The method of claim 2, wherein - a result (E) the direction determination performed by the base station (BS) and an assignment of this result (E) to that used for the direction determination Access sequence (S) is stored, - the mobile station (MS) too a later one Time (t2) of the base station (BS) an identifier (K) tells that she clearly identifies - an assignment of the identifier (K) of the mobile station (MS) for the direction determination used access sequence (S) takes place - and a Assignment of the stored result (E) over that used for the direction determination Access sequence (S) to the identifier (K) of the mobile station (MS) takes place.

The method of claim 1, wherein - the base station (BS) is assigned a radio cell (C), - and the access sequence used for the direction determination (S) at least in the radio cell (C) exclusively for the implementation of Direction is reserved, so that use of this Access sequence (S) for signaling a connection request is omitted in this radio cell (C).

The method of claim 4, wherein the base station (BS) of the mobile station (MS) for the purpose of direction determination assigned access sequence (S) assigns.

The method of claim 5, wherein the base station (BS) of the mobile station (MS) has a time (T) for the transmission of the access sequence (S) for the implementation assigns the direction determination.

Method according to one of claims 5 or 6, in which the base station (BS) assigns to the mobile station (MS) a transmission power (P) for the transmission of the access sequence (S) for carrying out the direction determination.

Method according to one of claims 4 to 7, wherein the emission the access sequence (S) and the direction determination performed therefrom while an existing connection (V) to the mobile station (MS) takes place.

Mobile Radio System (SYS), With at least one mobile station (MS) and a base station (BS), - that according to a mobile standard works, which has multiple access sequences for signaling a Connection request by mobile stations to base stations provides - whose Mobile station (MS) transmits one of the access sequences to the base station (BS) - and with means (R) for determining the position of the mobile station (MS) relative to the base station (BS) based on the received from the base station Access sequence (S) by determining their direction of arrival at the Base station.

Device (R) for determining the direction of the position a mobile station (MS) relative to a base station (BS) in one Mobile Radio System (SYS), which operates on a mobile standard, the multiple access sequences for the signaling of a connection request by mobile stations provides base stations, the direction determination using a that transmitted by the mobile station (MS) and by the base station (BS) received access sequences (S) by determining their direction of arrival at the base station.