WO2001099456A1 - Method and device for determining the position of at least one subscriber device of a radio communication system - Google Patents
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- WO2001099456A1 WO2001099456A1 PCT/DE2001/002251 DE0102251W WO0199456A1 WO 2001099456 A1 WO2001099456 A1 WO 2001099456A1 DE 0102251 W DE0102251 W DE 0102251W WO 0199456 A1 WO0199456 A1 WO 0199456A1
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
Definitions
- the mobile radio system UMTS Universal Mobile Te ⁇ lekommunikation System
- location services LCS
- the task consists in the up ⁇ enthaltsort a user equipment, in particular mobile radio generation Raets to determine as precisely as possible.
- OTDOA-IPDL method observed time difference of arrival - idle period downlink
- the base station in the respective location radio cell of the subscriber device to be located as well as at least two neighboring base stations in adjacent radio cells provide all transmissions in the downlink direction for the duration of a complete time slot or slots (i.e. from the base station serving in each case to the subscriber device to be located in each case ) on. This can lead to an undesirable reduction in radio cell capacity, ie an undesirable loss of the originally available message traffic current density.
- the invention is based on the object of identifying a way in which an efficient transmission of useful data or useful signals can be provided despite the location measurement method. This object is achieved according to the features of claim 1.
- Time frame partially or completely allocated for the transmission of non-time-critical data or message signals, i.e. If, on the other hand, more time-critical data is transmitted during the remaining time windows of the time frame, an efficient distribution of resources with regard to the
- the invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention.
- FIG. 1 shows a schematic representation of the temporal division of the time frame structure of an air interface between one of the base stations and a subscriber device of a radio communication system to be located into time-critical and time-uncritical time slots, so that at least one measurement signal for the position determination of the subscriber device according to the invention is transmitted during at least one time-uncritical time slot can be,
- FIG. 2 shows a schematic illustration of a radio communication system, in particular a mobile radio system, for determining the position of at least one subscriber device according to the invention, the time division of the time frame structure of the respective air interface according to FIG. 1 being carried out,
- FIG. 3 shows a schematic representation of a modification of the method according to the invention, in which a time division of an individual time slot into time-critical and non-time-critical sections is provided. is taken so that at least one measurement signal for determining the position of the subscriber device according to the invention can be transmitted during at least one time-uncritical time slot section,
- FIG. 4 shows a schematic representation of the transit time relationships of a measurement signal in relation to the starting times of the time slots of the time frame structure according to FIG. 1 when the method according to the invention is carried out
- FIG. 5 shows a schematic representation of the setting up of a hyperbolic location curve as a location for the subscriber device to be located in each case on the basis of the transit time difference measurement of a measurement signal which is sent from one of the base stations in the neighboring radio cells of the radio communication system according to FIG. 2 to the subscriber device to be located in each case, and
- FIG. 6 shows the signaling scheme on the air interface between the subscriber device to be located in each case and the base station in its location radio cell and two base stations in adjacent radio cells when carrying out the position determination according to the invention.
- FIG. 2 shows a simplified schematic representation of a radio communication system MCS, in which message signals are transmitted via at least one predefined air interface between at least one subscriber device, in particular a mobile radio device such as MPL, and at least one base station using a time-division multiple access transmission method.
- MCS radio communication system
- uplink signal transmission from the mobile radio device to the respective base station
- downlink signal transmission from the respectively assigned base station to the mobile radio device
- uplink signal transmission from the mobile radio device to the respective base station
- downlink signal transmission from the respectively assigned base station to the mobile radio device
- Only a single carrier frequency is used for signal transmission in the uplink and downlink direction.
- Several subscribers in the same radio cell are preferably separated using orthogonal codes, in particular using the so-called CDMA (code division multiple access) method.
- CDMA code division multiple access
- Mobile radio telephones, in particular cell phones are preferably provided as subscriber devices.
- other communication and / or data transmission devices such as, for example, Internet computers, television sets, notebooks, fax machines, etc.
- the subscriber devices can be arranged stationary, ie stationary, in the radio network, and can also be mobile there, that is to say at changing locations.
- the MCS mobile radio system from FIG. 2 has, as an example, representative of a large number of base stations, for the sake of simplicity of the drawing, only 3 base stations BS1, BS2 and BS3, to which mobile radio cells CE1, CE2 and CE3 are assigned.
- a base station is responsible for communication with the subscriber device that is located there.
- the respective base station such as, for example, BS1, is preferably arranged approximately in the center of the respective radio cell, such as, for example, CE1.
- the limits of these radio coverage areas or radio cells CE1 with CE3 of the base stations BS1 with BS3 are indicated in FIG. 2 by border lines FR21, FR23, FR13.
- the radio cell CE3 is located in the radio cell CE3 as a subscriber device of the radio communication system MCS, the mobile radio device MPl, in particular a mobile phone, whose local position is to be determined, for example, for a specific service (for example route planning for a motor vehicle).
- a specific service for example route planning for a motor vehicle.
- the mobile radio device MP1 has already established an active, existing communication connection AC13 to the base station BS3 in its stay radio cell CE3.
- This evaluation / arithmetic unit can in particular also be a component of the respective base station.
- the radio communication system MCS preferably works according to the so-called UMTS standard (Universal Mobile Telecommunication System).
- message signals are transmitted via at least one air interface between the respective subscriber device, in particular a mobile radio device, and at least one base station of at least one radio cell of the communication system, in particular using a combined TDMA / CDMA multiple access transmission method.
- UMTS Universal Mobile Telecommunication System
- ten base station (and vice versa) a temporal division of the message signals into a plurality of successive time slots of a predeterminable period of time with a predefinable time frame structure.
- a number of subscribers who communicate with the base station there in the same radio cell at the same time are expediently separated from one another in terms of their message / data connections in combination with the time division multiplex division by orthogonal codes, in particular according to the CDMA principle.
- FIG. 1 shows an example of such a time frame TF5 *, which has a multiplicity of individual time slots SL11 with SL25, which follow one another in time, each having the same, constant time period SP. Such timeframes follow one another successively, ie continuously in the transmission of messages. This is indicated in FIG. 1 by three points at the beginning and end of the time frame TF5 *.
- TDD time division duplex
- frame time frame
- a TDD frame such as TF5 * in the UMTS standard consists of a total of 15 time slots (SL11 with SL25).
- Each time slot can be uniquely allocated to either transmissions in uplink or downlink traffic, ie reserved or made available. These time frames or frames are repeated continuously. With UMTS-TDD- ⁇ t ⁇ ode the message transmission is carried out only over a single carrier frequency. By assigning different time slots, the up and downlink direction for message traffic is separated. Several subscribers who access the network resources simultaneously, that is to say send and / or receive message signals simultaneously in the same radio cell, are separated from one another in terms of radio technology using so-called orthogonal codes, preferably using the CDMA method (Code Division Multiple Access).
- CDMA Code Division Multiple Access
- the time slots S12 and SL24 are allocated for the transmission of non-time-critical data or message signals, ie they are switched off or reserved.
- non-critical data or message signals can be, for example, e-mails, SMS messages (short message service), or other data that do not require immediate, real-time message transmission.
- time-uncritical data or message signals is understood in the context of the invention to mean data or message signals for which real-time transmission is not necessary, but for which it is still sufficient if it is related to a time delay their times of origin are transmitted.
- the remaining time slots SL11, SL13 with SL23 and SL25 of the time frame T5 * from FIG. 1, on the other hand, are allocated, ie pre-assigned, for the transmission of more time-critical data or message signals.
- this can be voice signals, video image data or other data or message signals for which a delayed data transmission would be undesirable.
- two different groups of time slots are formed within the time frame T5 *.
- a first group of time slots such as SL12, SL24, is pre-assigned for the transmission of data or message signals, the transmission of which is less time-critical, ie less sensitive, than the transmission of the other data in the other time slots of the same time frame.
- These remaining time slots are therefore a second group of time slots within the same time frame for the over- transmission of more time-critical data or message signals.
- the local position of the mobile radio device MPl can advantageously be determined by means of the following signaling via its air interface.
- the associated signaling scheme is shown in FIG. 6:
- a request signal SS3 * for determining the position is generated by selecting it in its service part or by pressing its keyboards or keyboard accordingly.
- This request signal SS3 * is sent from the mobile radio device MPl to the base station BS3 of its location radio station CE3.
- R ⁇ CH random access channel
- All mobile devices within the same radio cell continuously use the RACH in the uplink direction to signal the base station there whether the respective mobile device of this base station wants to make active contact with the user data transmission. If this is the case, this base station initiates a connection establishment to the respective requesting mobile radio device and provides appropriate radio channels for the transmission of useful data.
- the request signal SS3 * in the mobile radio device MPl to be located it holds at least one time slot in at least one time frame of a predetermined structure, such as TF5 * according to FIG. 1, which conforms in particular to the given frame.
- en Design in the UMTS TDD mode is to receive at least ei ⁇ nes measurement signal via its air interface stock. With at ⁇ whose words, that which is connected respectively to locating mobile device during this vorresevierbaren measurement time slot listening, listening to at least one test signal from at least one base station to N ".
- the respective measurement signal transmission is now expediently carried out during at least one time slot which was originally reserved for the transmission of relatively time-uncritical data or message signals at least one such time-uncritical time slot for sending and / or receiving at least one measurement signal on the transmission path between the subscriber device to be located in each case and at least one base station which the subscriber radio cell is participating in device is provided, provided or parked.
- the non-time-critical data can then be transmitted in a later, subsequent time slot of the same or a subsequent time frame.
- the measurement time slot SL12 in the time frame TF5 * is pre-reserved and switched off as a measurement time slot.
- the base station BS3 in the stay radio cell CE3 of the mobile radio device MP1 is informed that the predetermined one
- the request signal SS3 * is first sent from the mobile radio device to be located to the base station BS3 in the location.
- Radio cell CE3 is transmitted, and only then is the pre-reservation of one or more measurement time slots initiated, which were provided for the transmission of data or message signals that are less time-critical than the remaining time slots of the respective time frame in the air interface of the base station BS3.
- the provision of a preferably time-corresponding measuring time slot in the air interface of the mobile radio device MP1 to be located is then initiated by means of a corresponding control signal SS3 from the base station BS3.
- This control signal SS3 is also shown in dash-dot lines in FIG.
- the respective measurement time slot to be provided in the mobile radio device MP1 to be located is therefore expediently initiated by the base station BS3 in the stay radio cell CE3 of this mobile radio device.
- the base station BS3 in the location radio cell CE3 of the mobile radio device MPl to be located now controls either via the fixed network part of the radio communication system MCS, if any (which has been omitted in FIG. 2 for the sake of clarity) or via radio the base station as eg BS1 in a first adjacent radio cell such as CE1 via a control signal SSI, in order to have a corresponding time triggering, ie pre-reservation of a corresponding measurement time slot in a time-related time frame of the air interface of the base station BS1.
- P- ⁇ P d isi DJ d O P ⁇ P -P d o ⁇ PJ tr rt rt P- S PJ rt ⁇ - ⁇ PJ ⁇
- PJ ⁇ O: D> * P- P ⁇ - ⁇ - PJ d tr ⁇ P> tr rt P- O tr ⁇ d N ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ rt ⁇ ⁇ ⁇ P- dd H tr J rt P rt.
- P- cn P- cn et cn P ⁇ cn rt H rt P tr O ⁇ P 1 iP rt d tr H ⁇ ⁇ d ⁇ cn P 3 ⁇ - ⁇
- the set of all location points for which the difference in the distances between two given, fixed location points - here the location points of the two base stations BS1 and BS3 - is constant can be described advantageously by a hyperbolic function.
- Figure 5 illustrates in a schematic representation how, for example, due to the transmission of the measurement signal LCS1, the hyperbolic orbit curve for the locations of constant time difference or correspondingly for the locations of constant path difference between the first neighboring base station BS1 and the base station BS3 of the location radio cell CE3 can be found - that can.
- the mobile radio device MPl receives the measurement signal LCSl from the base station BS1.
- the mobile radio device with respect to the data traffic in its air interface is expediently synchronized with the base station BS3 in its stay radio cell CE3, ie it is forced to have its time slot rastering or clocking from there, and expediently receives a synchronization signal from the base station BS3 for this purpose this is equivalent to the fact that the mobile radio device MPl also receives a fictitious, imaginary measurement signal LCSl * from the base station BS3 of its location radio cell CE3.
- the mobile radio station MP1 is located at the geometric location of all points for which the difference ⁇ r of the distances from the base stations BS1, BS3 is constant.
- the base stations are located in the focal points of the hyperbola. Their distance from each other is 2d (see FIG. 2).
- ⁇ tl is the measured transit time or time difference of the measurement signal LCSl on its path Dill from the base station BS1 to the mobile radio device MPl.
- 2d * (shown in broken lines in FIG. 2) corresponds to the distance between the two base stations BS3 and BS2.
- the transit time of the respective measurement signal can be used as ⁇ tl or ⁇ t2, which is sent from a neighboring base station such as BS1 to the mobile radio device co co to ⁇ o P 1 I- 1
- H tr p H o d rt H d N • d g • t-r P " ⁇ 3 P ⁇ P- P P P- EP ⁇ P- ⁇
- 03 LP 03 PP. O- H ⁇ IM ⁇ ⁇ ⁇ P ⁇ . P ⁇ - er ⁇ rt 3 o PPP rt ⁇ ⁇ p. P P- P er ⁇ ⁇ er ⁇ P er OP ⁇ H d H ⁇ P 1 Hi O g P P- P Er ii d ⁇ ⁇ er H d ⁇ ⁇ P Hl rt PP ⁇ H ⁇ ü ⁇ PP d P p: li Hl PP hd ⁇ P 1 P ⁇ N ⁇ HHH rt 3
- P- H dd P- O P P H ⁇ - i o ⁇ ⁇ ⁇ p rt H d ⁇ - rt ⁇ P cn ⁇ - ⁇ P ⁇ P ⁇ Hl er
- 03 X - 3 03 er ö TI ⁇ P 03> g P -3 d Cd Cd Hi to P rt 03 3 er H P N g> LP Dd LP
- time slot SL12 from FIG. 3 is divided into four time sections or time sections SEI with SE4.
- the first time segment SEI of the time slot SL12 is pre-assigned for the transmission of user data DA1, so-called data symbols, which are particularly time-critical in the example here.
- so-called midambles are transmitted in the second, subsequent period or block SE2.
- channel equalization is preferably carried out in the respective mobile radio device and / or the respective base station.
- This time block SE2 is followed by the time segment SE3 for the transmission of the less time-critical user data DA2 *.
- no signal transmission takes place during the fourth, last time period SE4 of the time slot SL12, ie this so-called guard period is not assigned in order to provide a security time gap between the individual time slots transmitted one after the other.
- P ti N ⁇ - 3 s P 1 P t-3 er P- tr ⁇ PP ⁇ P 03 • ö P er ⁇ d • » ⁇ 1— ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ - P ⁇ ⁇ ⁇ 03 P- ⁇ P- Cd O ⁇ tr 'hd IM d: P ⁇ 03 PHN ⁇ 01 cn ti P 03
- All of the exemplary embodiments presented can be used in an analogous manner if non-time-critical data and / or message signals are only transmitted in the subsection of a time slot. A subsection can then be used for the transmission of at least one location measurement signal.
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Abstract
The invention relates to a method for determining the position of at least one subscriber device (MP1) of a radio communication system (MCS). According to said method, telecommunication signals are distributed among a large number of successive time slots (SL11 with SL25) for transmission by time-division multiplex. At least one time slot is partially or completely shutdown for the non-real time transmission of data. These time slots are made available for transmitting and/or receiving at least one measurement signal (LCS1) on the transmission line between the respective subscriber device (MP1) that is to be located and at least one base station (BS1) that is adjacent to the location radio cell (ZE3) of said subscriber device.
Description
Beschreibungdescription
Verfahren sowie Vorrichtung zur Positionsbestimmung mindes¬ tens eines Teilnehmergeräts eines FunkkommunikationssystemsA method and apparatus for determining the position Minim ¬ least a user equipment a radio communication system
Zum Beispiel beim Mobilfunksystem UMTS (Universal Mobile Te¬ lekommunikation System) werden sogenannte Location-Services (LCS) spezifiziert. Die Aufgabe besteht dabei darin, den Auf¬ enthaltsort eines Teilnehmergeräts, insbesondere Mobilfunkge- räts möglichst genau zu bestimmen. Im sogenannten FDD-Mode von UMTS wird als Ortungs- Messverfahren die sogenannte OTDOA-IPDL-Methode (observed time difference of arrival - id- le period downlink) durchgeführt. Dazu stellen die Basisstation in der jeweiligen Aufenthalts-Funkzelle des jeweilig zu ortenden Teilnehmergeräts sowie mindestens zwei benachbarte Basisstationen in angrenzenden Funkzellen für die Zeitdauer eines kompletten Zeitschlitzes bzw. Slots sämtliche Übertragungen in downlink - Richtung (d.h. von der jeweilig bedienenden Basisstation zum jeweilig zu ortenden Teilnehmergerät) ein. Dies kann zu einer unerwünschten Verringerung der Funkzellenkapazität, d.h. zu einem unerwünschten Verlust der ursprünglich verfügbaren Nachrichtenverkehrstromdichte führen.For example, the mobile radio system UMTS (Universal Mobile Te ¬ lekommunikation System) so-called location services (LCS) are specified. The task consists in the up ¬ enthaltsort a user equipment, in particular mobile radio generation Raets to determine as precisely as possible. In UMTS 'FDD mode, the so-called OTDOA-IPDL method (observed time difference of arrival - idle period downlink) is used as the location measurement method. For this purpose, the base station in the respective location radio cell of the subscriber device to be located as well as at least two neighboring base stations in adjacent radio cells provide all transmissions in the downlink direction for the duration of a complete time slot or slots (i.e. from the base station serving in each case to the subscriber device to be located in each case ) on. This can lead to an undesirable reduction in radio cell capacity, ie an undesirable loss of the originally available message traffic current density.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzei- gen, wie trotz Ortungsmeßverfahren eine effiziente Übertragung von Nutzdaten bzw. Nutzsignalen bereitgestellt werden kann. Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The invention is based on the object of identifying a way in which an efficient transmission of useful data or useful signals can be provided despite the location measurement method. This object is achieved according to the features of claim 1.
Dadurch, dass mindestens ein Zeitschlitz mindestens einesBy having at least one time slot, at least one
Zeitrahmens teilweise oder komplett für die Übertragung von zeitunkritischen Daten oder Nachrichtensignalen allokiert, d.h. belegt wird, zeitkritischere Daten hingegen während der restlichen Zeitfenster des Zeitrahmens übertragen werden, wird eine effiziente Ressourcenverteilung hinsichtlich derTime frame partially or completely allocated for the transmission of non-time-critical data or message signals, i.e. If, on the other hand, more time-critical data is transmitted during the remaining time windows of the time frame, an efficient distribution of resources with regard to the
Übertragungskapazitäten im Funkkommunikationssyste erreicht. Da die Messsignale für die Positionsbestimmung während dieser
zeitunkritischen Zeitfenster übermittelt werden, können diejenigen Daten bzw. Nachrichtensignale weitgehend einwandfrei übertragen werden, die zeitkritisch sind.Transmission capacities in the radio communication system reached. Since the measuring signals for the position determination during T his time-critical time windows are transmitted, those data or message signals that are time-critical can largely be transmitted correctly.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention.
Sonstige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.Other developments of the invention are given in the subclaims.
Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention and its developments are explained in more detail below with reference to drawings.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße, zeitliche Aufteilung der Zeitrahmenstruktur einer Luftschnittstelle zwischen einer der Basisstationen und einem zu ortenden Teilnehmergerät eines Funk- kommunikationssystems in zeitkritische und zeitunkritische Zeitschlitze, so dass während mindestens eines zeitunkritischen Zeitschlitzes mindestens ein Meßsignal für die erfindungsgemäße Positionsbestimmung des Teilnehmergeräts übertragen wer- den kann,1 shows a schematic representation of the temporal division of the time frame structure of an air interface between one of the base stations and a subscriber device of a radio communication system to be located into time-critical and time-uncritical time slots, so that at least one measurement signal for the position determination of the subscriber device according to the invention is transmitted during at least one time-uncritical time slot can be,
Figur 2 in schematischer Darstellung ein Funkkommunikationssystem, insbesondere Mobilfunksystem, zur erfindungsgemäßen Positionsbestimmung mindestens eines Teilnehmergeräts, wobei die zeitliche Aufteilung der Zeitrahmenstruktur der jeweiligen Luftschnittstelle nach Figur 1 durchgeführt wird,FIG. 2 shows a schematic illustration of a radio communication system, in particular a mobile radio system, for determining the position of at least one subscriber device according to the invention, the time division of the time frame structure of the respective air interface according to FIG. 1 being carried out,
Figur 3 in schematischer Darstellung eine Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der eine zeitliche Aufteilung eines einzelnen Zeitschlitzes in zeitkritische und zeitunkritische Sektionen vorge-
nommen wird, so dass während mindestens einer zeitunkritischen Zeitschlitzsektion mindestens ein Meßsignal für die erfindungsgemäße Positionsbestimmung des Teilnehmergeräts übertragen werden kann,3 shows a schematic representation of a modification of the method according to the invention, in which a time division of an individual time slot into time-critical and non-time-critical sections is provided. is taken so that at least one measurement signal for determining the position of the subscriber device according to the invention can be transmitted during at least one time-uncritical time slot section,
Figur 4 in schematischer Darstellung die Laufzeitverhält- nisse eines Meßsignals in Relation zu den Startzeitpunkten der Zeitschlitze der Zeitrahmenstruktur nach Figur 1 bei der Durchführung des erfindungsge- mäßen Verfahrens,4 shows a schematic representation of the transit time relationships of a measurement signal in relation to the starting times of the time slots of the time frame structure according to FIG. 1 when the method according to the invention is carried out,
Figur 5 in schematischer Darstellung die Aufstellung einer Hyperbelortskurve als Ortsangabe für das jeweilig zu ortende Teilnehmergerät aufgrund der Laufzeit- differenzmessung eines Meßsignals, das von einer der Basisstationen in den Nachbar- Funkzellen des Funkkommunikationssystems nach Figur 2 zum jeweilig zu ortenden Teilnehmergerät gesendet wird, und5 shows a schematic representation of the setting up of a hyperbolic location curve as a location for the subscriber device to be located in each case on the basis of the transit time difference measurement of a measurement signal which is sent from one of the base stations in the neighboring radio cells of the radio communication system according to FIG. 2 to the subscriber device to be located in each case, and
Figur 6 das Signalisierungsschema auf der Luftschnittstelle zwischen dem jeweilig zu ortenden Teilnehmergerät und der Basisstation in dessen Aufenthalts- Funkzelle sowie zwei Basisstationen in benachbarten Funkzellen bei der Durchführung der erfindungsgemä- ßen Positionsbestimmung.FIG. 6 shows the signaling scheme on the air interface between the subscriber device to be located in each case and the base station in its location radio cell and two base stations in adjacent radio cells when carrying out the position determination according to the invention.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren 1 mit 6 mit jeweils denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are provided with the same reference numerals in FIGS. 1 with 6.
Figur 2 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung ein Funkkommunikationssystem MCS, bei dem Nachrichtensignale über mindestens eine vordefinierte Luftschnittstelle zwischen mindestens einem Teilnehmergerät, insbesondere Mobilfunkgerät wie z.B. MPl, und mindestens eine Basisstation nach einem Zeitmultiplex-Vielfachzugriffs-Übertragungsverfahren übertragen werden. Es ist vorzugsweise als Mobilfunksystem nach dem UMTS-Standard (= Universal Mobile Communication System) aus-
gebildet. Insbesondere wird es im sogenannten TDD-Mode be¬ trieben (TDD= Time Division Duplex) . Im TDD-Mode wird eine getrennte Signalübertragung in Up-und Downlink Richtung (Uplink = Signalübertragung vom Mobilfunkgerät zur jeweiligen Basisstation, Downlink = Signalübertragung von der jeweilig zugeordneten Basisstation zum Mobilfunkgerät) durch eine entsprechende separate Zuweisung von Zeitschlitzen mittels eines Zeitmultiplex-Verfahrens erreicht. Dabei wird nur eine einzige Trägerfrequenz zur Signalübertragung in Up- und Downlink - Richtung verwendet. Mehrere Teilnehmer in derselben Funkzelle werden vorzugsweise über orthogonale Codes, insbesondere nach dem sogenannten CDMA - Verfahren (code division multiple ac- cess) getrennt. Als Teilnehmergeräte sind vorzugsweise Mobilfunktelefone, insbesondere Handys, vorgesehen. Daneben können als Teilnehmergeräte auch sonstige Nachrichten- und/oder Datenübertragungsgeräte - wie z.B. Internet Computer, Fernsehgeräte, notebooks, Faxgeräte, usw. - mit zugeordneter Funkeinheit zum Kommunikationsverkehr 'on air" , d.h. über mindestens eine Luftschnittstelle, Komponenten des Funkko munikati- onsnetzes sein. Die Teilnehmergeräte können dabei sowohl stationär, d.h. ortsfest, im Funknetz angeordnet sein, als sich dort auch mobil, d.h. an wechselnden Orten aufhalten.FIG. 2 shows a simplified schematic representation of a radio communication system MCS, in which message signals are transmitted via at least one predefined air interface between at least one subscriber device, in particular a mobile radio device such as MPL, and at least one base station using a time-division multiple access transmission method. It is preferably designed as a mobile radio system according to the UMTS standard (= Universal Mobile Communication System) educated. In particular, it is the so-called TDD mode ¬ be exaggerated (TDD = Time Division Duplex). In TDD mode, separate signal transmission in the uplink and downlink direction (uplink = signal transmission from the mobile radio device to the respective base station, downlink = signal transmission from the respectively assigned base station to the mobile radio device) is achieved by a corresponding separate allocation of time slots by means of a time division multiplex method. Only a single carrier frequency is used for signal transmission in the uplink and downlink direction. Several subscribers in the same radio cell are preferably separated using orthogonal codes, in particular using the so-called CDMA (code division multiple access) method. Mobile radio telephones, in particular cell phones, are preferably provided as subscriber devices. In addition, other communication and / or data transmission devices - such as, for example, Internet computers, television sets, notebooks, fax machines, etc. - with associated radio units for communication traffic can be 'on air', ie via at least one air interface, as components of the radio communication network The subscriber devices can be arranged stationary, ie stationary, in the radio network, and can also be mobile there, that is to say at changing locations.
Das Mobilfunksystem MCS von Figur 2 weist beispielhaft stell- vertretend für eine Vielzahl von Basisstationen der zeichnerischen Einfachheit halber lediglich 3 Basisstationen BS1, BS2 sowie BS3 auf, denen jeweils Mobilfunkzellen CE1, CE2 sowie CE3 zugeordnet sind. Innerhalb einer solchen Funkzelle ist jeweils eine Basisstation für die Kommunikation mit dem si-ch dort jeweilig aufhaltenden Teilnehmergerät zuständig.The MCS mobile radio system from FIG. 2 has, as an example, representative of a large number of base stations, for the sake of simplicity of the drawing, only 3 base stations BS1, BS2 and BS3, to which mobile radio cells CE1, CE2 and CE3 are assigned. Within such a radio cell, a base station is responsible for communication with the subscriber device that is located there.
Vorzugsweise ist die jeweilige Basisstation wie zum Beispiel BS1 annäherungsweise im Zentrum der jeweiligen Funkzelle wie z.B. CE1 angeordnet. Die Grenzen dieser Funkversorgungsgebiete bzw. Funkzellen CE1 mit CE3 der Basisstationen BS1 mit BS3 sind in der Figur 2 durch Grenzlinien FR21, FR23, FR13 angedeutet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Einfachheit halber angenommen, das an diesen Funkzellengrenzen der
Übergang des KommunikationsVerkehrs insbesondere schlagartig erfolgt, d.h. es wird genau an den Grenzen FR21, FR23, FR13 der Funkzellen CE1 mit CE3 ein Wechsel der Zuständigkeit der Basisstationen BS1 mit BS3 (= handover) vorgenommen. Hier im Beispiel befindet sich in der Funkzelle CE3 als Teilnehmergerät des Funkkommunikationssystems MCS das Mobilfunkgerät MPl, insbesondere Handy, dessen örtliche Position z.B. für einen bestimmten Dienst (zum Beispiel Routenplanung für ein Kraftfahrzeug) bestimmt werden soll.The respective base station, such as, for example, BS1, is preferably arranged approximately in the center of the respective radio cell, such as, for example, CE1. The limits of these radio coverage areas or radio cells CE1 with CE3 of the base stations BS1 with BS3 are indicated in FIG. 2 by border lines FR21, FR23, FR13. In the present exemplary embodiment, for the sake of simplicity, it is assumed that at these radio cell boundaries The transition of communication traffic in particular occurs suddenly, ie there is a change of responsibility between the base stations BS1 and BS3 (= handover) exactly at the borders FR21, FR23, FR13 of the radio cells CE1 with CE3. Here in the example, the radio cell CE3 is located in the radio cell CE3 as a subscriber device of the radio communication system MCS, the mobile radio device MPl, in particular a mobile phone, whose local position is to be determined, for example, for a specific service (for example route planning for a motor vehicle).
Das Mobilfunkgerät MPl hat im beispielhaft vorliegenden Verkehrszustand von Figur 2 eine aktive, bestehende Kommunikationsverbindung AC13 zur Basisstation BS3 in seiner Aufenthalts- Funkzelle CE3 bereits aufgebaut. Somit können Nach- richtensignale bzw. Daten sowohl von der Basisstation BS3 zum Mobilfunkgerät MPl (= downlink) als auch vom Mobilfunkgerät MPl zur Basisstation BS3 (= uplink) übertragen werden. An die Basisstation BS3 ist mit Hilfe von Netzelementen, die in der Figur 2 der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet sind, eine Auswerte-/Recheneinheit AE3 angeschlossen. Mit deren Hilfe wird die Positionsberechnung bzw. Positionsbestimmung (= position calculating function) des Mobilfunkgeräts MPl aufgrund von Meßdaten vorgenommen. Dabei kann diese Aus- werte-/Recheneinheit insbesondere auch Bestandteil der jewei- ligen Basisstation sein.In the exemplary traffic state of FIG. 2, the mobile radio device MP1 has already established an active, existing communication connection AC13 to the base station BS3 in its stay radio cell CE3. Thus, message signals or data can be transmitted both from the base station BS3 to the mobile radio device MPl (= downlink) and from the mobile radio device MPl to the base station BS3 (= uplink). An evaluation / arithmetic unit AE3 is connected to the base station BS3 with the aid of network elements, which are not shown in FIG. 2 for the sake of clarity. With their help, the position calculation or position determination (= position calculating function) of the mobile radio device MP1 is carried out on the basis of measurement data. This evaluation / arithmetic unit can in particular also be a component of the respective base station.
Das Funkkommunikationssystem MCS arbeitet vorzugsweise nach dem sogenannten UMTS-Standard (Universal Mobile Telecommuni- cation System) . Dabei werden Nachrichtensignale über indes- tens eine Luftschnittstelle zwischen dem jeweiligen Teilnehmergerät, insbesondere Mobilfunkgerät, und mindestens einer Basisstation mindestens einer Funkzelle des Kommunikationssystems insbesondere nach einem kombinierten TDMA/CDMA- Vielfachzugriffs-Übertragungsverfahren übertragen. Um dabei eine Teilneh erseparierung vornehmen zu können, wird vereinfacht ausgedrückt bei der Funkübertragung über die Luftschnittstelle des jeweiligen Teilnehmergeräts zur zugeordne-
ten Basisstation (und umgekehrt) eine zeitliche Aufteilung der Nachrichtensignale in eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen vorgebbarer Zeitdauer mit vorgebbarer Zeitrahmenstruktur vorgenommen. Mehrere Teilnehmer, die zeitgleich in der selben Funkzelle mit der dortigen Basisstation in Kommunikation treten, werden in Kombination zur Zeitmul- tiplexaufteilung zweckmäßigerweise durch orthogonale Codes, insbesondere nach dem CDMA-Prinzip, voneinander hinsichtlich ihrer Nachrichten-/Datenverbindungen separiert.The radio communication system MCS preferably works according to the so-called UMTS standard (Universal Mobile Telecommunication System). In this case, message signals are transmitted via at least one air interface between the respective subscriber device, in particular a mobile radio device, and at least one base station of at least one radio cell of the communication system, in particular using a combined TDMA / CDMA multiple access transmission method. In order to be able to carry out a participant separation, it is simply expressed in the radio transmission via the air interface of the respective subscriber device to be assigned. ten base station (and vice versa) a temporal division of the message signals into a plurality of successive time slots of a predeterminable period of time with a predefinable time frame structure. A number of subscribers who communicate with the base station there in the same radio cell at the same time are expediently separated from one another in terms of their message / data connections in combination with the time division multiplex division by orthogonal codes, in particular according to the CDMA principle.
Figur 1 zeigt beispielhaft in schematischer Darstellung einen solchen Zeitrahmen TF5*, der eine Vielzahl von einzelnen, zeitlich nacheinanderfolgenden Zeitschlitzen SL11 mit SL25 von jeweils derselben, konstanten Zeitdauer SP aufweist. Sol- ehe Zeitrahmen folgen dabei sukzessive, d.h. fortlaufend bei der Nachrichtenübertragung aufeinander. Dies ist in der Figur 1 durch jeweils drei Punkte am Anfang und Ende des Zeitrahmens TF5* angedeutet. Die Struktur des Zeitrahmens TF5* entspricht vorzugsweise der slot-Struktur eines sogenannten TDD- Frames (TDD = time division duplex; frame= Zeitrahmen) im UMTS. Ein TDD- Frame wie zum Beispiel TF5* im UMTS-Standard besteht dabei insgesamt aus 15 Zeitschlitzen (= time slots) SLll mit SL25. Dabei kann jeder Zeitschlitz eindeutig entweder für Übertragungen im Uplink- oder Downlinkverkehr allo- kiert, d.h. reserviert bzw. bereitgestellt sein. Diese Zeitrahmen bzw. Frames wiederholen sich dabei kontinuierlich. Beim UMTS-TDD-ιtιode wird die Nachrichtenübertragung lediglich über eine einzige Trägerfrequenz vorgenommen. Durch Zuweisung von unterschiedlichen Zeitschlitzen erfolgt eine Trennung der Up- und Downlink-Richtung für den Nachrichtenverkehr. Mehrere Teilnehmer, die gleichzeitig auf die Netzressourcen zugreifen, d.h. gleichzeitig in derselben Funkzelle Nachrichtensignale senden und/oder empfangen sollen, werden dabei über sogenannte orthogonale Codes, vorzugsweise nach dem CDMA- Verfahren (Code Division Multiple Access) voneinander funktechnisch getrennt.
Um nun eine optimale Ressourcenausnutzung der zur Verfügung stehenden Kanalkapazitäten bei der Funkübertragung im Betrieb des FunkkommunikationsSystems MCS zu erreichen, ist es zweck¬ mäßig, die verschiedenen Zeitschlitze wie z.B. SL11 mit SL25 mindestens eines Zeitrahmens wie z.B. TF5* zu klassifizieren, d.h. mindestens zwei unterschiedlichen Typen von Daten - bzw. Nachrichtentypen zuzuordnen. Vorteilhaft ist insbesondere ei¬ ne getrennte Zuordnung von zeitkritischen und zeitunkritischen Daten bzw. Nachrichtensignalen auf verschiedene Zeit- schlitze. In der Figur 1 werden beispielsweise die Zeitschlitze S12 und SL24 für die Übertragung von zeitunkritischen Daten bzw. Nachrichtensignalen allokiert, d.h. abgestellt bzw. reserviert. Solche unkritischen Daten bzw. Nachrichtensignale können beispielsweise e-mails, SMS-Nachrichten (short message Service), oder sonstige Daten sein, die keine unmittelbare Nachrichtenübertragung in Echtzeit erfordern. Allgemein ausgedrückt wird also unter dem Begriff zeitunkritische Daten bzw. Nachrichtensignale im Rahmen der Erfindung Daten bzw. Nachrichtensignale verstanden, für die eine Echt- zeit-Übertragung nicht erforderlich ist, sondern für die es noch ausreichend ist, wenn sie mit einer zeitlichen Verzögerung bezogen auf ihre Entstehungszeitpunkte übermittelt werden. Die restlichen Zeitschlitze SL11, SL13 mit SL23 sowie SL25 des Zeitrahmens T5* von Figur 1 sind hingegen für die Übertragung von zeitkritischeren Daten bzw. Nachrichtensignalen allokiert, d.h. vorbelegt. Dies können insbesondere Sprachsignale, Videobilddaten oder sonstige Daten bzw. Nachrichtensignale sein, für die eine verzögerte Datenübertragung unerwünscht wäre. Auf diese Weise sind zwei verschiedene Gruppen von Zeitschlitzen innerhalb des Zeitrahmens T5* gebildet. Eine erste Gruppe von Zeitschlitzen (time slots) wie z.B. SL12, SL24 ist für die Übertragung von Daten bzw. Nachrichtensignalen vorbelegt, deren Übertragung zeitunkritischer, d.h. weniger sensibel, als die Übertragung der anderen Daten in den übrigen Zeitschlitzen desselben Zeitrahmens ist. Diese restlichen Zeitschlitze sind also als zweite Gruppe von Zeitschlitzen innerhalb desselben Zeitrahmens für die Über-
tragung von zeitkritischeren Daten bzw. Nachrichtensignalen abgestellt.FIG. 1 shows an example of such a time frame TF5 *, which has a multiplicity of individual time slots SL11 with SL25, which follow one another in time, each having the same, constant time period SP. Such timeframes follow one another successively, ie continuously in the transmission of messages. This is indicated in FIG. 1 by three points at the beginning and end of the time frame TF5 *. The structure of the time frame TF5 * preferably corresponds to the slot structure of a so-called TDD frame (TDD = time division duplex; frame = time frame) in the UMTS. A TDD frame such as TF5 * in the UMTS standard consists of a total of 15 time slots (SL11 with SL25). Each time slot can be uniquely allocated to either transmissions in uplink or downlink traffic, ie reserved or made available. These time frames or frames are repeated continuously. With UMTS-TDD-ιtιode the message transmission is carried out only over a single carrier frequency. By assigning different time slots, the up and downlink direction for message traffic is separated. Several subscribers who access the network resources simultaneously, that is to say send and / or receive message signals simultaneously in the same radio cell, are separated from one another in terms of radio technology using so-called orthogonal codes, preferably using the CDMA method (Code Division Multiple Access). To achieve now optimal resource utilization of the available channel capacity for radio transmission during operation of the radio communication system MCS, it is more practical ¬ moderate, eg TF5 * to classify the different time slots such as SL11 with SL25 least a time frame as, that at least two different types assign data or message types. It is advantageous in particular egg ¬ ne separate allocation of time-critical and non-critical data or message signals in different time slots. In FIG. 1, for example, the time slots S12 and SL24 are allocated for the transmission of non-time-critical data or message signals, ie they are switched off or reserved. Such non-critical data or message signals can be, for example, e-mails, SMS messages (short message service), or other data that do not require immediate, real-time message transmission. Expressed in general terms, the term time-uncritical data or message signals is understood in the context of the invention to mean data or message signals for which real-time transmission is not necessary, but for which it is still sufficient if it is related to a time delay their times of origin are transmitted. The remaining time slots SL11, SL13 with SL23 and SL25 of the time frame T5 * from FIG. 1, on the other hand, are allocated, ie pre-assigned, for the transmission of more time-critical data or message signals. In particular, this can be voice signals, video image data or other data or message signals for which a delayed data transmission would be undesirable. In this way, two different groups of time slots are formed within the time frame T5 *. A first group of time slots, such as SL12, SL24, is pre-assigned for the transmission of data or message signals, the transmission of which is less time-critical, ie less sensitive, than the transmission of the other data in the other time slots of the same time frame. These remaining time slots are therefore a second group of time slots within the same time frame for the over- transmission of more time-critical data or message signals.
Zur Vereinfachung werden im folgenden Ausführungsbeispiel die Zeitschlitze wie z. SL11 mit SL25 des jeweiligen Zeitrahmens wie z.B. TF5* von Figur 1 auf die Down- und Uplink Übertragung zweckmäßigerweise derart aufgeteilt, dass diese Zuord¬ nung in allen Funkzellen CE1 mit CE3 gleich ist. Nach einer ersten Variante kann die örtliche Lage bzw. Position des Mo- bilfunkgeräts MPl in vorteilhafter Weise mittels folgender Signalisierung über dessen Luftschnittstelle ermittelt werden. Das zugehörige Signalisierungsschema ist dabei in der Figur 6 dargestellt:To simplify the time slots such as. SL11 SL25 with the respective time frame, such as TF5 * Transmission expediently divided by Figure 1 on the downlink and uplink such that these Alloc ¬ voltage in all radio cells CE1 with CE3 equal. According to a first variant, the local position of the mobile radio device MPl can advantageously be determined by means of the following signaling via its air interface. The associated signaling scheme is shown in FIG. 6:
Im Mobilfunkgerät MPl wird z.B. durch Anwahl in desse Serviceteil oder durch entsprechende Tastenbetätigung dessen Keyboards bzw. Tastatur ein -Anforderungssignal SS3* für die Positionsermittlung erzeugt. Dieses Anforderungssignal SS3* wird vom Mobilfunkgerät MPl an die Basisstation BS3 seiner Aufenthalts- Funkstelle CE3 gesendet. Dies kann insbesondere über den sogenannten RÄCH (=random access Channel) als common Channel (=Kanal, der allen Teilnehmergeräten einer Funkzelle von deren Basisstation bereitgestellt wird) der Luftschnittstelle in UMTS erfolgen. Alle Mobilfunkgeräte innerhalb der- selben Funkzelle benutzen dabei laufend den RÄCH in Uplink- Richtung, um der dortigen Basisstation zu signalisieren, ob das jeweilige Mobilfunkgerät dieser Basisstation in aktiven Kontakt zur Nutzdatenübertragung treten will. Ist dies der Fall, so wird von dieser Basisstation ein Verbindungsaufbau zu dem jeweilig anfordernden Mobilfunkgerät eingeleitet und entsprechende Funkkanäle zur Nutzdatenübertragung bereitgestellt.In the mobile device MPl e.g. a request signal SS3 * for determining the position is generated by selecting it in its service part or by pressing its keyboards or keyboard accordingly. This request signal SS3 * is sent from the mobile radio device MPl to the base station BS3 of its location radio station CE3. This can be done in particular via the so-called RÄCH (= random access channel) as a common channel (= channel that is provided to all subscriber devices of a radio cell by their base station) of the air interface in UMTS. All mobile devices within the same radio cell continuously use the RACH in the uplink direction to signal the base station there whether the respective mobile device of this base station wants to make active contact with the user data transmission. If this is the case, this base station initiates a connection establishment to the respective requesting mobile radio device and provides appropriate radio channels for the transmission of useful data.
Aufgrund des AnforderungsSignals SS3* im zu ortenden Mobil- funkgerät MPl hält dieses mindestens einen Zeitschlitz in mindestens einem Zeitrahmen vorgegebener Struktur wie z.B. TF5* nach Figur 1, der insbesondere konform zur gegeben Rah-
enstruktur im UMTS-TDD- Mode ist, zum Empfang mindestens ei¬ nes Meßsignals über seine Luftschnittstelle vorrätig. Mit an¬ deren Worten heißt das, dass das jeweilig zu lokalisierende Mobilfunkgerät während dieses vorresevierbaren Meß- Zeitschlitzes empfangsbereit geschaltet wird, um mindestens einem Meßsignal von mindestens einer Basisstation zu N lauschen" . Um nun Beeinträchtigungen oder Störungen bei der Ü- bertragung relativ zeitkritischer Daten bzw. Nachrichtensignale wie z.B. während der Zeitschlitze SLll, SL13 mit SL23, SL25 weitgehend zu vermeiden, wird nun die jeweilige Meßsignalübertragung zweckmäßigerweise während mindestens eines solchen Zeitschlitzes vorgenommen, der ursprünglich für die Übertragung relativ zeitunkritischer Daten bzw. Nachrichtensignale vorreserviert worden ist. Anstelle dessen wird min- destens ein solcher zeitunkritischer Zeitschlitz zum Senden und/oder Empfangen mindestens eines Meßsignals auf der Übertragungsstrecke zwischen dem jeweils zu ortenden Teilnehmergerät und mindestens einer Basisstation, die der Aufenthalts- Funkzelle dieses Teilnehmergeräts benachbart ist, bereitge- stellt bzw. abgestellt. Die Übertragung der zeitunkritischen Daten kann dann in einem späteren, nachfolgenden Zeitschlitz desselben oder eines nachfolgenden Zeitrahmens erfolgen. Für die Meßsignal-Übertragung zur Positionsbestimmung des Mobilfunkgerätes MPl von Figur 2 wird beispielsweise der Meß- zeitschlitz SL12 im Zeitrahmen TF5* als Meß-Zeitschlitz vorreserviert und abgestellt.On the basis of the request signal SS3 * in the mobile radio device MPl to be located, it holds at least one time slot in at least one time frame of a predetermined structure, such as TF5 * according to FIG. 1, which conforms in particular to the given frame. enstruktur in the UMTS TDD mode is to receive at least ei ¬ nes measurement signal via its air interface stock. With at ¬ whose words, that which is connected respectively to locating mobile device during this vorresevierbaren measurement time slot listening, listening to at least one test signal from at least one base station to N ". In order for the Ü now impairments or disorders transmission relatively time-critical data or to largely avoid message signals such as during the time slots SL11, SL13 with SL23, SL25, the respective measurement signal transmission is now expediently carried out during at least one time slot which was originally reserved for the transmission of relatively time-uncritical data or message signals at least one such time-uncritical time slot for sending and / or receiving at least one measurement signal on the transmission path between the subscriber device to be located in each case and at least one base station which the subscriber radio cell is participating in device is provided, provided or parked. The non-time-critical data can then be transmitted in a later, subsequent time slot of the same or a subsequent time frame. For the measurement signal transmission for determining the position of the mobile radio device MP1 from FIG. 2, for example, the measurement time slot SL12 in the time frame TF5 * is pre-reserved and switched off as a measurement time slot.
Mit Hilfe des Anforderungssignals SS3* (vergleiche Figur 6) wird der Basisstation BS3 in der Aufenthalts-Funkzelle CE3 des Mobilfunkgeräts MPl mitgeteilt, dass der vorbestimmteWith the help of the request signal SS3 * (see FIG. 6), the base station BS3 in the stay radio cell CE3 of the mobile radio device MP1 is informed that the predetermined one
Slot SL12 des Zeitrahmens TF5* als Meß-Zeitschlitz im Mobilfunkgerät ausgewählt worden ist. Die Basisstation BS3 in der Aufenthalts-Funkstelle CE3 hält daraufhin ebenfalls für ihre Luftschnittstelle zum Mobilfunkgerät MPl einen zeitlich ent- sprechenden Meß-Zeitschlitz ausschließlich für die Ortungsmessung auf Vorrat, d.h. sie stellt in ihrem vorgegebenen Zeitrahmenablauf denjenigen Zeitschlitz ab, der zeitlich be-
trachtet im wesentlichen deckungsgleich zum Meß-Zeitschlitz SL12 im Zeitrahmen TF5* im Mobilfunkgerät MPl liegt. Für diesen Meß-Zeitschlitz in der Basisstation BS3 ist wiederum in entsprechender Weise ein Zeitschlitz ausgewählt bzw. abge- stellt, der ursprünglich für die Übertragung zeitunkritischerer Daten bzw. Nachrichtensignale allokiert war.Slot SL12 of the time frame TF5 * has been selected as the measurement time slot in the mobile radio device. The base station BS3 in the stay radio station CE3 then also keeps a time-related measurement time slot for its air interface to the mobile radio device MPl exclusively for the location measurement, ie it switches off the time slot in its predetermined time frame that is essentially identical to the measurement time slot SL12 in the time frame TF5 * in the mobile radio device MPl. For this measuring time slot in the base station BS3, a time slot is in turn selected or parked in a corresponding manner, which was originally allocated for the transmission of data or message signals that are less time-critical.
Selbstverständlich ist es ggf. auch möglich, dass das Anforderungssignal SS3* zuerst von dem zu lokalisierenden Mobil- funkgerät an die Basisstation BS3 in der Aufenthalts-Of course, it is also possible that the request signal SS3 * is first sent from the mobile radio device to be located to the base station BS3 in the location.
Funkzelle CE3 übertragen wird, und erst daraufhin die Vorreservierung eines oder mehrerer Meß-Zeitschlitze eingeleitet wird, die für die Übertragung zeitunkritischerer Daten bzw. Nachrichtensignale als die restlichen Zeitschlitze des jewei- ligen Zeitrahmens in der Luftschnittstelle der Basisstation BS3 vorgesehen waren. Die Bereitstellung eines vorzugsweise zeitlich korrespondierenden Meß-Zeitschlitzes in der Luftschnittstelle des zu lokalisierenden Mobilfunkgeräts MPl wird dann mittels eines entsprechenden Steuersignals SS3 von der Basisstation BS3 aus eingeleitet. Dieses Steuersignal SS3 ist in der Figur 6 zusätzlich strichpunktiert mit eingezeichnet. Der jeweilig bereitzustellende Meß-Zeitschlitz im zu ortenden Mσbilfunkgerät MPl wird also zweckmäßigerweise von der Basisstation BS3 in der Aufenthalts-Funkzelle CE3 dieses Mobil- funkgeräts veranlasst.Radio cell CE3 is transmitted, and only then is the pre-reservation of one or more measurement time slots initiated, which were provided for the transmission of data or message signals that are less time-critical than the remaining time slots of the respective time frame in the air interface of the base station BS3. The provision of a preferably time-corresponding measuring time slot in the air interface of the mobile radio device MP1 to be located is then initiated by means of a corresponding control signal SS3 from the base station BS3. This control signal SS3 is also shown in dash-dot lines in FIG. The respective measurement time slot to be provided in the mobile radio device MP1 to be located is therefore expediently initiated by the base station BS3 in the stay radio cell CE3 of this mobile radio device.
Die Basisstation BS3 in der Aufenthalts-Funkzelle CE3 des zu ortenden Mobilfunkgeräts MPl steuert nun entweder über den ggf. implementierten Festnetzteil des Funkkommunikationssys- tems MCS, (der hier in der Figur 2 der Übersichtlichkeit halber weggelassen worden ist, ) oder über Funk die Basisstation wie z.B. BS1 in einer ersten benachbarten Funkzelle wie z.B. CE1 über ein Steuersignal SSI an, um dort eine entsprechende Zeit-Triggerung, d.h. Vorreservierung eines zeitlich entspre- chenden Meß-Zeitschlitzes in einem zeitlich korrespondierendem Zeitrahmen der Luftschnittstelle der Basisstation BSl vornehmen zu lassen.
co co M r !-> H"The base station BS3 in the location radio cell CE3 of the mobile radio device MPl to be located now controls either via the fixed network part of the radio communication system MCS, if any (which has been omitted in FIG. 2 for the sake of clarity) or via radio the base station as eg BS1 in a first adjacent radio cell such as CE1 via a control signal SSI, in order to have a corresponding time triggering, ie pre-reservation of a corresponding measurement time slot in a time-related time frame of the air interface of the base station BS1. co co M r! -> H "
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Cπ o Cπ o Cn o CnCπ o Cπ o Cn o Cn
Mobilfunkgeräts MPl (ebenfalls in Längen- und Breitengraden angegeben) eine konstante Entfernungsdifferenz Δxl = konstant hat. Dabei ist diejenige Menge aller Ortspunkte, für die die Differenz der Abstände von zwei gegebenen, festen Ortspunkten - hier den Ortspunkten der beiden Basisstationen BS1 und BS3 - konstant ist, in vorteilhafter Weise durch eine Hyperbelfunktion beschreibbar.Mobile radio device MPl (also specified in degrees of longitude and latitude) has a constant distance difference Δxl = constant. The set of all location points for which the difference in the distances between two given, fixed location points - here the location points of the two base stations BS1 and BS3 - is constant can be described advantageously by a hyperbolic function.
Figur 5 veranschaulicht in schematischer Darstellung, wie z.B. aufgrund der Übertragung des Meßsignals LCSl die Hyperbel-Bahnkurve für die Orte konstanter Zeitdifferenz bzw. korrespondierend dazu für die Orte konstanter Laufwegdifferenz zwischen der ersten benachbarten Basisstation BS1 und der Basisstation BS3 der Aufenthalts-Funkzelle CE3 aufgefunden wer- den kann. Die Basisstation BS1 befindet sich im Abstand rl=DIll (vgl. auch Figur 2) vom Mobilfunkgerät MPl. Die Basisstation BS3 weist hier im Ausführungsbeispiel von Figur 2 einen Abstand r3=DIl vom Mobilfunkgerät MPl auf. Diese beiden Abstände rl, r3 sind zunächst unbekannt. Das Mobilfunkgerät MPl empfängt das Messsignal LCSl von der Basisstation BS1. Da das Mobilfunkgerät bezüglich des Datenverkehrs in seiner Luftschnittstelle zweckmäßigerweise zur Basisstation BS3 in seiner Aufenthalts-Funkzelle CE3 synchronisiert ist, d.h. von dort her seine Zeitschlitzrasterung- bzw.- taktung aufgezwun- gen bekommt, und dazu zweckmäßigerweise ein Synchronisationssignal von der Basisstation BS3 empfängt, ist dies gleichbedeutend damit, dass das Mobilfunkgerät MPl ein fiktives, gedachtes Messsignal LCSl* ebenfalls von der Basisstation BS3 seiner Aufenthalts-Funkzelle CE3 empfängt. Das Mobilfunkgerät MPl bestimmt nun die LaufZeitdifferenz Δtl=tLCSl-tLCSl* zwischen diesen beiden Messsignalen LCSl, LCSl*. Dabei bezeichnet tLCSl die Signallaufzeit des Messsignals LCSl auf seinem Laufweg rl=DIll von der Basisstation BSl zum Mobilfunkgerät MPl. tLCSl* bezeichnet die Signallaufzeit des fiktiven, ge- dachten Messsignals LCSl*, insbesondere Synchronisationssignals auf seinem Laufweg DIl=r3 von der Basisstation BS3 zum Mobilfunkgerät MPl. Durch Umrechnung der Zeitdifferenz Δtl in
eine Wegdifferenz mit Hilfe der Ausbreitungsgeschwindigkeit v = Lichtgeschwindigkeit c ergibt sich dann insbesondere die Beziehung:Figure 5 illustrates in a schematic representation how, for example, due to the transmission of the measurement signal LCS1, the hyperbolic orbit curve for the locations of constant time difference or correspondingly for the locations of constant path difference between the first neighboring base station BS1 and the base station BS3 of the location radio cell CE3 can be found - that can. The base station BS1 is at a distance rl = DIll (see also FIG. 2) from the mobile radio device MPl. In the exemplary embodiment in FIG. 2, the base station BS3 is at a distance r3 = DI1 from the mobile radio device MPl. These two distances rl, r3 are initially unknown. The mobile radio device MPl receives the measurement signal LCSl from the base station BS1. Since the mobile radio device with respect to the data traffic in its air interface is expediently synchronized with the base station BS3 in its stay radio cell CE3, ie it is forced to have its time slot rastering or clocking from there, and expediently receives a synchronization signal from the base station BS3 for this purpose this is equivalent to the fact that the mobile radio device MPl also receives a fictitious, imaginary measurement signal LCSl * from the base station BS3 of its location radio cell CE3. The mobile radio device MPl now determines the transit time difference Δtl = tLCSl-tLCSl * between these two measurement signals LCSl, LCSl *. Here, tLCSl denotes the signal transit time of the measurement signal LCSl on its path rl = DIll from the base station BSl to the mobile radio device MPl. tLCSl * denotes the signal transit time of the fictitious, imaginary measurement signal LCSl *, in particular synchronization signal on its path DIl = r3 from the base station BS3 to the mobile radio device MPl. By converting the time difference Δtl into A path difference with the aid of the speed of propagation v = speed of light c then results in particular in the relationship:
Δr = rl - r3, wobei rl=DIll, r3=DIl c Δtl = c tLCSl - c tLCSl*, wobei hier gilt: tLCSl*=tl2Δr = rl - r3, where rl = DIll, r3 = DIl c Δtl = c tLCSl - c tLCSl *, where the following applies: tLCSl * = tl2
Daraus folgt, dass sich die Mobilfunkstation MPl an dem geo- metrischen Ort aller Punkte aufhält, für die die Differenz Δr der Abstände zu den Basisstationen BS1, BS3 konstant ist. Dies entspricht insbesondere einer Hyperbelgleichung. Die Basisstationen befinden sich dabei in den Brennpunkten der Hyperbel. Ihr Abstand voneinander beträgt 2d (vgl. Figur 2). Die Normalform der Hyperbelgleichung lautet dabei: x2/a2- y2/b2= 1, wobei x die erste Variable eines kartesischen Koordinatensystems und y dessen zweite Variable ist, und wobei 2d der Abstand der Basisstationen voneinander ist (in der Figur 1 gestrichelt eingezeichnet) . Weiterhin gilt:It follows from this that the mobile radio station MP1 is located at the geometric location of all points for which the difference Δr of the distances from the base stations BS1, BS3 is constant. This corresponds in particular to a hyperbolic equation. The base stations are located in the focal points of the hyperbola. Their distance from each other is 2d (see FIG. 2). The normal form of the hyperbola equation is: x 2 / a 2 - y 2 / b 2 = 1, where x is the first variable of a Cartesian coordinate system and y is its second variable, and where 2d is the distance between the base stations (in Figure 1 shown in dashed lines). The following also applies:
2b = 2^jd2. -a2 2b = 2 ^ jd 2 . -a 2nd
+2α = rl -r3 = c - Δtl+ 2α = rl -r3 = c - Δtl
Dabei ist Δtl die gemessene Laufzeit bzw. Zeitdifferenz des Meßsignals LCSl auf seinem Laufweg Dill von der Basisstation BS1 zum Mobilfunkgerät MPl. Obige Beziehungen gelten entsprechend für das zweite Meßsignal LCS2 der Basisstation BS2, wobei rl durch r2=DI21, 2d durch 2d*, Δtl durch Δt2 zu erset- zen ist. 2d* (in der Figur 2 gestrichelt eingezeichnet) entspricht dabei dem Abstand der beiden Basisstationen BS3 und BS2 voneinander.In this case, Δtl is the measured transit time or time difference of the measurement signal LCSl on its path Dill from the base station BS1 to the mobile radio device MPl. The above relationships apply accordingly to the second measurement signal LCS2 of the base station BS2, where rl is to be replaced by r2 = DI21, 2d by 2d *, Δtl by Δt2. 2d * (shown in broken lines in FIG. 2) corresponds to the distance between the two base stations BS3 and BS2.
Anders ausgedrückt kann als Δtl bzw. Δt2 die Laufzeit des jeweiligen Messsignals eingesetzt werden, das von einer benachbarten Basisstation wie z.B. BS1 an das Mobilfunkgerät
co co to ιo P1 I-1 In other words, the transit time of the respective measurement signal can be used as Δtl or Δt2, which is sent from a neighboring base station such as BS1 to the mobile radio device co co to ιo P 1 I- 1
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Cπ o Cπ o Cn O CπCπ o Cπ o Cn O Cπ
somit zumindest aus zwei unterschiedlichen Gruppen von Zeit¬ bereichen zusammen: zum einen aus mindestens einem ersten Zeitbereich für die Übertragung zeitkritischer Daten und zum anderen aus mindestens einem zweiten Zeitbereich für die Übertragung den gegenüber weniger zeitkritischer Daten. Im Einzelnen ist der Zeitschlitz SL12 von Figur 3 in vier Zeitabschnitte bzw. Zeitsektionen SEI mit SE4 unterteilt. Der erste Zeitabschnitt SEI des Zeitschlitzes SL12 ist für die Übertragung von Nutzdaten DA1, sogenannten data Symbols vor- belegt, die hier im Beispiel insbesondere zeitkritisch sind. Danch werden im zweiten, nachfolgenden Zeitabschnitt bzw. - block SE2 sogenannte midambles übertragen. Dies sind insbesondere Signale für die KanalSchätzung und/oder Synchronisation des jeweiligen Teilnehmergeräts und/oder der jeweiligen Ba- sisstation. Aufgrund dieser Kanalschätzparameter wird vorzugsweise eine Kanalentzerrung im jeweiligen Mobilfunkgerät und/oder der jeweiligen Basisstation durchgeführt. Nach diesem Zeitblock SE2 folgt der Zeitabschnitt SE3 für die Übertragung der weniger zeitkritischen Nutzdaten DA2*. Dadurch, dass die midambles für die Kanalschätzung zwischen den beiden Blöcken mit den Nutzdaten bzw. - Nutzsignalen DA1, DA2* übertragen werden, wird weitgehend sichergestellt, dass der jeweilige Funkkanal optimal im Zeitmittel entzerrt werden kann. Während des vierten, letzten Zeitabschnitts SE4 des Zeit- Schlitzes SL12 wird schließlich keine Signalübertragung vorgenommen, d.h. diese sogenannte guard period ist unbelegt, um eine Sicherheitszeitlücke zwischen den einzelnen, zeitlich nacheinander übertragenen Zeitschlitzen bereitzustellen. Dadurch werden insbesondere störende Signalüberlagerungen bzw. in Interferenzen aufeinanderfolgende slots durch Signalzeitlaufunterschiede wie z.B. bei Mehrwegeausbreitung weitgehend vermieden, so dass eine einwandfreie Signaldetektion weitgehend sichergestellt ist. Insgesamt betrachtet kann also während des jeweiligen Zeitschlitzes die Funkübertragung eines sogenannten Burst (Datenbüschels) mit vorgegebener zeitlicher Aufteilung bzw. Sektionierung erfolgen. Detaillierte Angaben zur Zeitrahmen- und Zeitschlitzstruktur sind im jeweiligen
co o to I μ>thus at least from two different groups of time areas: firstly from at least a first time area for the transmission of time-critical data and secondly from at least a second time area for the transmission of the less time-critical data. In detail, the time slot SL12 from FIG. 3 is divided into four time sections or time sections SEI with SE4. The first time segment SEI of the time slot SL12 is pre-assigned for the transmission of user data DA1, so-called data symbols, which are particularly time-critical in the example here. Then so-called midambles are transmitted in the second, subsequent period or block SE2. These are, in particular, signals for the channel estimation and / or synchronization of the respective subscriber device and / or the respective base station. Based on these channel estimation parameters, channel equalization is preferably carried out in the respective mobile radio device and / or the respective base station. This time block SE2 is followed by the time segment SE3 for the transmission of the less time-critical user data DA2 *. The fact that the midambles for the channel estimation between the two blocks are transmitted with the user data or user signals DA1, DA2 * largely ensures that the respective radio channel can be optimally equalized over time. Finally, no signal transmission takes place during the fourth, last time period SE4 of the time slot SL12, ie this so-called guard period is not assigned in order to provide a security time gap between the individual time slots transmitted one after the other. As a result, in particular disruptive signal overlays or successive slots in interference due to signal timing differences, such as in the case of multipath propagation, are largely avoided, so that correct signal detection is largely ensured. Considered overall, the radio transmission of a so-called burst (data bundle) can thus take place with a predetermined time division or sectioning during the respective time slot. Detailed information on the time frame and time slot structure can be found in the respective co o to I μ>
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Sämtliche vorgestellten Ausführungsbeispiele sind in analoger Weise anwendbar, wenn zeitunkritische Daten und/oder Nachrichtensignale nur in Teilsektion eines Zeitschlitzes übertragen werden. Eine Teilsektion kann dann für die Übertragung mindestens eines Ortungsmeßsignals herangezogen werden.
All of the exemplary embodiments presented can be used in an analogous manner if non-time-critical data and / or message signals are only transmitted in the subsection of a time slot. A subsection can then be used for the transmission of at least one location measurement signal.
Claims
1. Verfahren zur Positionsbestimmung mindestens eines Teilnehmergerätes (MPl) eines FunkkommunikationsSystems (MCS), das eine Vielzahl von Basisstationen (BSl mit BS3) zur Aufteilung in zugeordnete Funkzellen (ZU mit ZI3) aufweist, und in dem Nachrichtensignale über mindestens eine vordefinierte Luftschnittstelle zwischen dem jeweiligen Teilnehmergerät (MPl) und mindestens einer der Basisstationen (BSl) im Zeit- multiplexverfahren übertragen werden, wobei bei diesem Zeit- multiplexverfahren zur Teilnehmerseparierung die Nachrichtensignale auf eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen (SL11 mit SL25) verteilt werden, wobei mindestens einer dieser Zeitschlitze (SL12) teilweise oder komplett für die Übertragung zeitunkritischer Daten vorbelegt wird, wobei mindestens ein zeitunkritischer Zeitschlitz (SL12) ganz oder teilweise zum Senden und/oder Empfangen mindestens eines Meßsignals (LCSl) auf der Übertragungsstrecke zwischen dem jeweilig zu ortenden Teilnehmergerät (MPl) und mindestens einer Basisstation (BSl), die der Aufenthalts-Funkzelle (CE3) des Teilnehmergeräts (MPl) benachbart ist, bereitgestellt wird, und wobei die Laufzeit (Δtl) dieses Meßsignals (LC1) für seinen Laufweg zwischen der jeweiligen Basisstation (BSl) und dem jeweilig zu lokalisierenden Teilnehmergerät (MPl) er it- telt sowie zur Auswertung bereitgestellt wird.1. Method for determining the position of at least one subscriber device (MPl) of a radio communication system (MCS), which has a multiplicity of base stations (BSl with BS3) for division into assigned radio cells (ZU with ZI3), and in which message signals via at least one predefined air interface between the respective subscriber device (MPl) and at least one of the base stations (BSl) are transmitted in the time-division multiplex method, with this time-division multiplex method for subscriber separation the message signals being distributed over a large number of successive time slots (SL11 with SL25), at least one of these time slots ( SL12) is partially or completely pre-assigned for the transmission of time-uncritical data, at least one time-uncritical time slot (SL12) wholly or partly for sending and / or receiving at least one measurement signal (LCSl) on the transmission path between the respective subscriber device (MP) to be located l) and at least one base station (BSl), which is adjacent to the location radio cell (CE3) of the subscriber device (MPl), and the running time (Δtl) of this measurement signal (LC1) for its path between the respective base station (BSl ) and the subscriber device (MPl) to be located in each case is determined and made available for evaluation.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeweils mindestens ein Meßsignal (LCSl, LCS2) an das je- weilig zu lokalisierende Teilnehmergerät (MPl) von mindestens zwei Basisstationen (BSl, BS2) gesendet wird, die der Aufenthalts-Funkzelle (CE3) des Teilnehmergeräts (MPl) benachbart sind.2. The method according to claim 1, characterized in that in each case at least one measurement signal (LCSl, LCS2) is sent to the subscriber device (MPl) to be located in each case by at least two base stations (BSl, BS2), which are the residence radio cell (CE3) of the subscriber device (MPl) are adjacent.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass während der Meßsignalübertragung für die Basisstation (BSl), die der Aufenthalts-Funkzelle (CE3) des Teilnehmerge¬ räts (MPl) zugeordnet ist, die Nachrichtenübertragung während einer vorgebbaren Totzeit unterbrochen wird.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the message transmission is interrupted during a predetermined dead time during the measuring signal transmission for the base station (BS) which is associated with the stay radio cell (CE3) of Teilnehmerge ¬ Raets (MPL).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Funkkommunikationssystem im UMTS-TTD-Mode betrieben wird.4. The method according to any one of the preceding claims, that the radio communication system is operated in UMTS-TTD mode.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Basisstationen (BSl, BS2), die der Basisstation (BS3) in der Aufenthalts-Funkzelle (CE3) des jeweilig zu or- tenden Teilnehmergeräts (MPl) benachbart sind, die Basisstation (BS3) in der Aufenthalts- Funkzelle (CE3) , und/oder das jeweilig zu ortende Teilnehmergerät (MPl) zueinander synchronisiert werden.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the base stations (BSl, BS2), which are adjacent to the base station (BS3) in the location radio cell (CE3) of the subscriber device (MPl) to be located, the base station ( BS3) in the residence radio cell (CE3), and / or the subscriber device (MPl) to be located in each case can be synchronized with one another.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Teilnehmergerät ein Mobilfunkgerät, insbesondere Handy, verwendet wird.6. The method according to any one of the preceding claims, that a mobile device, in particular a cell phone, is used as the subscriber device.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass als Laufzeitkriterium des jeweiligen Meßsignals (LCSl) dessen zeitliche Verschiebung (Δtl) gegenüber dem Zeitraster der vorgegebenen Zeitschlitzabfolge in der Luftschnittstelle des jeweiligen zu ortenden Teilnehmergeräts (MPl) herangezogen wird.7. The method according to any one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the time shift criterion of the respective measurement signal (LCSl) is its time shift (Δtl) compared to the time slot of the predetermined time slot sequence in the air interface of the respective subscriber device to be located (MPl).
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das jeweilige Teilnehmergerät (MPl) bezüglich dem Zeitraster seiner Zeitschlitzabfolge durch die ihm in seiner Auf- enthalts-Funkzelle (CE3) zugeordneten Basisstation (BS3) synchronisiert wird.8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the respective subscriber device (MPl) with respect to the time grid of its time slot sequence by the in its Auf- contains radio cell (CE3) associated base station (BS3) is synchronized.
9. Vorrichtung zur Positionsbestimmung mindestens eines Teilnehmergeräts eines Funkkommunikationssystems, bei der das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchgeführt wird. 9. Device for determining the position of at least one subscriber device of a radio communication system, in which the method is carried out according to one of the preceding claims.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CR CU CZ DK DM DZ EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW |
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AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR |
|
DFPE | Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101) | ||
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
122 | Ep: pct application non-entry in european phase | ||
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |