DE60126485T2

DE60126485T2 - Verfahren zum berechnen der echten schleifenlaufzeit und des aufenthaltsortes einer teilnehmereinrichtung in wcdma/utran

Info

Publication number: DE60126485T2
Application number: DE60126485T
Authority: DE
Inventors: Yrjo Keranen; Timo Viero
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: RU2258323C2; ATE353531T1; AU2001237678B2; CN1444833A; CA2408761A1; BR0109993A; AU3767801A; US6681099B1; MXPA02011245A; BR0109993B1; DE60126485D1; JP2003533927A; KR100564379B1; EP1285552B1; CN100369520C; EP1285552A1; WO2001089254A1; CA2408761C; JP3958577B2; KR20030001491A

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Bestimmen des Standortes eines Benutzergeräts mit Hilfe der Messung der wahren Umlaufzeit in einem Breitband-Codemultiplex-Netzwerk der dritten Generation.
Beschreibung des Standes der Technik
Mobile Kommunikationssysteme der dritten Generation (3G) umfassen Standortdienste (LoCation Services, LCS), die Funksignale messen, um den geographischen Standort eines Benutzergeräts (User Equipment, UE) zu bestimmen. Die Standortinformationen können von einem Client und/oder einer zum UE gehörigen Anwendung oder einem externen Client im Kernnetzwerk (Core Network, CN) des Kommunikationssystems der dritten Generation angefordert und an diese gemeldet werden. Außerdem wird die Standortinformation auch von dem Universal Terrestrial Radio Access Network (UTRAN) des mobilen 3G-Kommunikationssystems verwendet, um standortbasierte Weiterreichungen zu erleichtern oder andere Merkmale zu unterstützen wie etwa Abrechnung am Heimatstandort.
Die LCSs für mobile 3G-Kommunikationssysteme basieren auf Verfahren, die für das Global System for Mobile Communication (GSM) verwendet wurden und Ankunftszeit (Time of Arrival, TOA), beobachteter Zeitunterschied der Ankunft (Observed Time Difference of Arrival, OTDOA) und das globale Positionssystem (Global Positioning System, GPS) umfassen. Diese Ortungsverfahren sind in der technischen Spezifikation GSM 03.71, Version 7.2.1. beschrieben. Das TOA-Verfahren umfasst das Senden eines Signals von dem UE und das Messen der Ankunftszeit des Signals an drei oder mehr Messeinheiten. Der Unterschied der Ankunftszeiten wird durch die paarweise Subtraktion der gemessenen Zeitunterschiede bestimmt. Die Position des Mobilgeräts kann dann über Hyperbeltrilateration berechnet werden. Um jedoch die tatsächlichen Zeitunterschiede zu bestimmen, muss der wahre Zeitunterschied (Real Time Difference, RTD) zwischen den drei Messeinheiten bekannt sein oder bestimmt werden.
Das OTDOA-Verfahren des LCS misst am UE den Unterschied in der Ankunftszeit der Signale von verschiedenen Knoten oder Basissendeempfangsstationsgeräten (Base Station Transceivers, BSTs). Dieses Verfahren erfordert ebenfalls, dass der RTD zwischen den BTS bestimmt werden. Die Bestimmung des RTD sowohl für das TOA- als auch das OTDOA-Verfahren des LCS ist komplex und verringert daher die Effizienz des Systems.
Das GPS-basierte Ortungsverfahren jedoch erfordert, dass das UE mit einem GPS-Empfänger ausgestattet ist. Damit fügt dieses Erfordernis dem UE sowohl Umfang als auch Kosten hinzu.
WO 99/44375 offenbart ein Verfahren und System zum Schätzen des Standortes eines Teilnehmers im Versorgungsgebiet eines drahtlosen Kommunikationssystems. Dieser Verweis offenbart, dass von der Basisstation eine Messung der Umlaufzeit vorgenommen wird. Die Basisstation entfernt die Bearbeitungszeit von der berechneten Zeit, und die verbleibende Zeit beträgt zweimal die Reisezeit vom Teilnehmer zur Basisstation, woraus die Entfernung berechnet wird. Die Zeit der Bearbeitung wird vorab gemessen, so dass Veränderungen der Bearbeitungszeit nicht berücksichtigt werden.
WO 99/15911 offenbart ein weiteres Verfahren zur Standortbestimmung eines Benutzergeräts auf der Grundlage der Messung der Umlaufzeitsignale mindestens dreier verschiedener Basisstationen. Die Messergebnisse werden einem Dienstmodus gemeldet, der den Standort des Benutzergeräts auf der Grundlage eines Triangulationsalgorithmus berechnet. Dieses Dokument befasst sich nicht mit dem Problem der Bearbeitungszeit.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Bestimmen eines geographischen Standorts eines Benutzergeräts (User Equipment, UE) durch Berechnung der wahren Umlaufzeit (Round Trip Time, RTT) bereitzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bestimmen eines geographischen Standorts des UE in einem drahtlosen 3G-Netz das Messen der RTT zwischen dem UE und mindestens drei Funkknoten des drahtlosen Netzes. Die RTT ist die Zeit, die für eine Übermittlung auf der Abwärtsstrecke (downlink, DL) von einem Knoten zu einem UE bis zum Empfang einer Übermittlung vom UE auf der Aufwärtsstrecke (uplink, UL) an dem Knoten als Reaktion auf die DL-Übermittlung benötigt wird. 4 stellt die RTT beispielhaft dar. Zum Zeitpunkt t1 beginnt ein Node B eines drahtlosen Netzes mit dem Senden einer DL-Übermittlung in einem zugewiesenen Kanal (Dedicated Physical Channel, DPCH). Die DL-Übermittlung wird zum Zeitpunkt t2 von dem UE empfangen, was eine Einweg-Laufzeit T_p nach der Zeit t1 darstellt. Nach Verstreichen einer Zeit, die gleich einer nominalen Übermittlungszeitverzögerung T₀ ist, beginnt das UE zum Zeitpunkt t3 mit dem Senden einer UL-Übermittlung in dem DPCH-Pfad als Reaktion auf die DL-Übermittlung. Nach einer weiteren Einweg-Laufzeit T_p empfängt der Node B die UL-Übermittlung zum Zeitpunkt t4. Daher umfasst die RTT eine erste Einweg-Laufzeit, die nominale Übermittlungszeitverzögerung und eine zweite Einweg-Laufzeit bzw. RTT = T_p + T₀ + T_p. Die nominale Übermittlungszeitverzögerung ist als ein konstanter Wert von 1024 Chips definiert.
Eine RTT, die von einer Zelle in einem Node B, wie etwa einer Basissendeempfangsstation (BTS), eines UTRAN-Netzes in einem mobilen 3G-Kommunikationssystem gemessen wird, wird grob vom Zeitunterschied zwischen t1 und t4 bestimmt. Da der nominale Wert der Übermittlungszeitverzögerung oder der DL-UL-Zeitabstand T₀ am UE (t3 – t2) bekannt ist, kann die Umlaufzeit (UZV), die gleich 2T_P ist, durch Subtrahieren von T₀ von der RTT berechnet werden. Da die UZV im Zusammenhang mit der Entfernung steht (d.h. Zeit x Geschwindigkeit), kann der Standort des UE geschätzt werden, wenn das UE mit drei oder mehr Knoten des UTRAN verbunden ist, deren Standort bekannt ist.
In einem 3G-Netz jedoch ist die Rx-Tx-Zeitdifferenz des UE, die der Zeit zwischen dem Empfang der DL-Übermittlung am UE und der Sendung der UL-Übermittlung vom UE (d.h. t3 – t2) entspricht, keine feststehende Zeitdauer und kann sich von der nominalen Übermittlungszeitverzögerung T₀ unterscheiden, wenn (1) sich das UE relativ schnell auf die BTS zu oder von ihr weg bewegt, (2) die Ausbreitungspfade variieren und (3) eine weiche Weiterreichung des UE von einer Zelle zu einer anderen stattfindet. Entsprechend kann ein geographischer Standort auf der Grundlage der RTT unter Verwendung der nominalen Übermittlungszeitverzögerung T₀ ein wenig ungenau sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die RTT und die Rx-Tx-Zeitdifferenz (T₃ – T₂) für jede Zelle gemessen, mit der das UE verbunden ist, wenn ein LCS-Server oder ein beliebiger anderer Dienst den UE-Standort berechnet. Mit Hilfe dieser Werte kann die wahre UZV genau bestimmt werden.
Die vorliegende Erfindung beseitigt die mit RTT-Messungen verbundene Ungenauigkeit bei der Bestimmung der Laufzeit, die durch den Unterschied zwischen der Rx-Tx-Zeitdifferenz und der nominalen Übermittlungszeitverzögerung T₀ verursacht wird. In der bevorzugten Ausführungsform wird die RTT separat für jede Zelle in aktiver Kommunikation mit dem UE gemessen. Daher beseitigt die bevorzugte Ausführungsform die Notwendigkeit, den wahren Zeitunterschied (RTD) zwischen den verschiedenen Knoten zu bestimmen, der für die Messung verwendet wird.
Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung anhand der dazugehörigen Zeichnungen. Es versteht sich jedoch, dass die Zeichnungen lediglich zur beispielhaften Darstellung und nicht als eine Definition des Schutzumfangs der Erfindung gedacht sind, für die auf die beigefügten Ansprüche verwiesen wird. Es versteht sich ferner, dass die Zeichnungen nicht unbedingt maßstabsgerecht sind und dass sie, soweit nicht anderweitig angegeben, die vorliegend beschriebenen Strukturen und Verfahren lediglich konzeptionell darstellen sollen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein schematisches Schaubild eines mobilen Kommunikationssystems der dritten Generation mit einem Standortdienstserver;
2 ein Signalflussdiagramm für das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Bestimmen des geographischen Standorts eines UE gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ein Zeitablaufdiagramm, das die Laufzeiten und die Übermittlungszeitverzögerung der Umlaufzeit zeigt;
5 ein schematisches Schaubild, das die Messungen zeigt, die zum Bestimmen eines Standorts eines UE mit Hilfe einer RTT-Messung und einer TOA-Messung verwendet werden; und
6 ein schematisches Schaubild, das die Messungen zeigt, die zum Bestimmen eines Standorts eines UE mit Hilfe einer RTT-Messung und zweier TOA-Messungen verwendet werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER VORLIEGEND BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Ein mobiles Kommunikationssystem der dritten Generation (3G) 100 zum Ausführen des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 1 dargestellt. Das 3G- Mobilkommunikationssystem 100 umfasst ein Kernnetz (Core Network, CN) 10 mit einem Standortdienstserver (LCS-Server) 15 zum Bereitstellen von Standortinformationen über ein Benutzergerät (UE) 20 innerhalb des geographischen Gebiets, das von dem CN 10 versorgt wird. Das UE 20 ist ein Mobilgerät mit einem oder mehreren UMTS-Teilnehmerkennungsmodul(en). Das UE 20 kann ein Mobiltelefon, einen Personal Digital Assistant (PDA), ein Gerät auf der Basis der WAP-Technologie oder jedes andere Mobilgerät umfassen, das zur drahtlosen Kommunikation fähig ist. Mehrere Basisstationssubsysteme (Radio Network Subsystems, RNSs) 40 sind funktionstüchtig mit dem CN 10 verbunden. Jedes RNS 40 umfasst mehrere Basisstationen 30. Jede Basisstation 30 umfasst einen Node B, d.h. einen logischen Knoten für die Funkkommunikation mit dem UE 20 in einer oder mehreren Zellen im geographischen Gebiet dieses Node B. Jedes RNS 40 besitzt auch eine oder mehrere Funknetzsteuerungen (Radio Network Controllers, RNCs) 35. Jeder RNC 35 ist zum Steuern der Verwendung und der Intaktheit der Funkressourcen mit einem oder mehreren der Knoten 30 verbunden. Die RNSs 40 werden zusammen als Universal Terrestrian Radio Access Network (UTRAN) 50 bezeichnet. Das CN 10 umfasst auch eine Vermittlungsstelle für paketorientierte GPRS-Dienste (Serving GPRS Support Node, SGSN) 60 für die Datenübermittlung und eine 3G-Mobilvermittlungsstelle (MVS) 70 zur Sprachübermittlung.
Der LCS-Server 15 bestimmt Standortinformationen und meldet die Informationen an einen Client oder eine zum UE 20 gehörige Anwendung oder an einen externen Client 80, der mit dem CN 10 des 3G-Mobilkommunikationssystems 100 verbunden ist. Die Standortinformation kann auch von dem UTRAN 50 des 3G-Mobilkommunikationssystems 100 verwendet werden, um standortbasierte Weiterreichungen zu erleichtern und/oder andere Merkmale wie etwa Heimatstandortabrechnung zu unterstützen. Ferner kann die Standortinformation auch erforderlich sein, um das direkte Ausstrahlen von Kommunikationssignalen zum UE 20 zu erleichtern.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmt der LCS-Server 15 die wahre Umlaufzeit (RTT) zwischen dem UE 20 und mindestens drei Zellen der Knoten 30. Dies kann durch Übermitteln eines festgelegten Rahmens in einer Abwärts-(DL-)Übermittlung von den mindestens drei Zellen der Knoten 30 zum UE erfolgen, auf die das UE mit einem festgelegten Rahmen in einer Aufwärts-(UL-)Übermittlung reagiert. Mit Verweis auf das Zeitablaufdiagramm der 4 misst der LCS-Server 15 die RTT vom Beginn der DL-Übermittlung vom UTRAN 50 zum UE 20, T₁, bis zum Beginn des Empfangs der UL-Übermittlung am UTRAN, T₄. Die RTT umfasst eine Einweg-Laufzeit T_p für Sendungen vom UE 20 zum Knoten 30 und eine Einweg-Laufzeit T_p für Sendungen vom Knoten 30 zum UE 20. Ein weiterer Beitrag zur RTT ist die Rx-Tx-Zeitdifferenz des UE, T₃ – T₂, bei der es sich um die Zeit handelt, die das UE 20 zwischen dem Empfang der DL-Übermittlung und dem Senden der UL-Übermittlung benötigt. Die Rx-Tx-Zeitdifferenz weist einen nominalen Wert von 1024 Chips auf. Der nominale Wert der Rx-Tx-Zeitdifferenz des UE wird auch als der nominale Übermittlungszeitverzögerung oder DL-UL-Zeitabstand bezeichnet. Es gibt jedoch bestimmte Fälle, in denen sich die Rx-Tx-Zeitdifferenz des UE, T₃ – T₂, von dem festgelegten nominalen Wert unterscheiden kann. Diese Fälle treten ein, wenn (1) sich das UE auf den Knoten oder die BTS zu oder von ihm/ihr weg bewegt, (2) die Ausbreitungspfade variieren und (3) eine weiche Weiterreichung stattfindet, bei der ein UE von einer Zelle zu einer anderen umgeschaltet wird.
Während der Bewegung des UE 20 auf die BTS zu oder von ihr weg ändert sich die Laufzeit zwischen T₁ und T₂. Das UE 20 ändert in Reaktion auf diese Änderung T₃ solcherart, dass T₃ – T₂ gleich der nominalen Übermittlungszeitverzögerung von 1024 Chips ist. Der Umfang, in dem sich T₃ in jedem Inkrement ändern kann, ist jedoch begrenzt. Demzufolge wird das UE 20, wenn die Bewegung zu schnell ist, wegen der Inkrementbegrenzung daran gehindert, die T₃-Zeit schnell genug anzupassen.
Dieselbe Art von Fehler tritt auf, wenn sich der Ausbreitungspfad ändert. Wenn sich ein Ausbreitungspfad ändert, hat der neue Ausbreitungspfad für gewöhnlich eine andere Länge als der vorhergehende Ausbreitungspfad. Demzufolge beeinflusst die Änderung der Laufzeit während einer Änderung der Ausbreitungspfade somit die Zeit zwischen T₂ und T₃.
Die dritte Situation, in der sich die Rx-Tx-Zeitdifferenz des UE von der nominalen Übermittlungszeitverzögerung T₀ unterscheiden kann, ist nach einer weichen Weiterreichung. Bei einer weichen Weiterreichung eines UE von einer ursprünglichen Zelle zu einer Zielzelle passt sich die Zielzelle der Zeitgestaltung des UE mit einer Genauigkeit innerhalb einer Grenze von 256 Chips an. Dementsprechend ist die Rx-Tx-Zeitdifferenz eines UE nach einer weichen Weiterreichung für gewöhnlich falsch – der Fall, dass es nach einer weichen Weiterreichung eine Abweichung von Null zwischen der Rx-Tx-Zeitdifferenz des UE und der nominalen Übermittlungszeitverzögerung T₀ gibt, tritt mit einer Wahrscheinlichkeit von 1/255 ein. Diese Unterschiede, die zwischen der Rx-Tx-Zeitdifferenz des UE und der nominalen Übermittlungszeitverzögerung T₀ vorliegen können, beeinträchtigen die Bestimmung des Laufzeitanteils der gemessenen RTT. Daher muss der LCS-Server 15, wenn er eine Standortanfrage erhält, die Rx-Tx-Zeitdifferenz des UE 20 bestimmen, um die wahre Umlaufzeitverzögerung (Round Trip Propagation Delay, RTPD) zu bestimmen. Die Informationen bezüglich der aktuellen Rx-Tx-Zeitdifferenz des UE kann vom UE 20 zum LCS-Server 15 nur im Bedarfsfall gesendet werden (d.h. als Reaktion auf eine Standortanfrage) oder er kann in regelmäßigen periodischen Intervallen gesendet werden.
Da die Länge der Laufzeiten T_p der DL- und UL-Übermittlungen im Zusammenhang mit der Entfernung des UE 20 von den Knoten 30 steht (d.h. Entfernung = Zeit x Geschwindigkeit), kann die Entfernung des UE 20 von einem bestimmten Knoten 30 aus der RTT bestimmt werden, wenn die Rx-Tx-Zeitdifferenz des UE bekannt ist. Ist die Entfernung des UE 20 von den mindestens drei der Knoten 30 bestimmt und sind die Positionen dieser mindestens drei Knoten bekannt, so kann die Position des UE 20 bestimmt werden, indem der Schnittpunkt der drei Radien um die drei bekannten Standorte der Knoten 30 berechnet wird, wobei es sich bei den Radien um die Entfernungen von den entsprechenden Knoten handelt.
Der LCS-Server 15 kann sich an einem beliebigen Ort im Netzwerk befinden und kann in anderen Teilen wie etwa den RNCs 35 oder den RNSs 40 enthalten sein. Außerdem kann ein LCS-Server 15a, der sich in einem anderen CN 10a befindet, ebenfalls RTT-Messungen anfordern.
2 ist ein Signalflussdiagramm und 3 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte darstellt, die zum Bestimmen des Standorts eines UE durch Messung der wahren RTT erforderlich sind. Mit Bezug auf 3 wird in Schritt 200 eine Anfrage zum Orten eines Benutzergeräts gestartet. Dies kann durch das Benutzergerät, einen Client des Kernnetzes oder durch das Kernnetz selbst erfolgen, um die Durchführung einer Operation am Benutzergerät wie etwa eine Weiterreichungsoperation oder eine direktionale Übermittlung zu unterstützen. Als Reaktion auf die Anfrage wird die RTT zwischen dem UE und den aktiven Nodes B 30 im UTRAN 50 gemessen und die Ergebnisse werden zum LCS-Server 15 gesendet, Schritt 210. 2 zeigt den Signalfluss für die Messung der RTT. Der RNC sendet eine Anfrage zur Messung der OTDOA und der Rx-Tx-Zeitdifferenz für jeden aktiven Node B an das UE. Jeder aktive Node B sendet eine DL-Übermittlung an das UE und das UE sendet eine UL-Übermittlung als Antwort, die von jedem der aktiven Node B empfangen wird. Die Ergebnisse der Messungen werden zum LCS-Server 15 gesendet. Der RNC fordert die RTT-Messungen von den aktiven Nodes B an und die Standorte der BSTs (Zellen) der aktiven Nodes B werden in Schritt 210 ebenfalls zum LCS-Server 15 gesendet. Die Ergebnisse der Messungen der Rx-Tx-Zeitdifferent und der RTT werden zum LCS-Server zurück gesendet, Schritt 220. Diese Ergebnisse können separat oder mit der UL-Übermittlung von dem UE gesendet werden. Die Ergebnisse aller Messungen werden zum LCS-Server 15 gesendet. Der LCS-Server 15 bestimmt dann den Anteil der RTT, der mit der Laufzeit zusammenhängt. Da die Laufzeit mit der Entfernung (d.h. Entfernung = Geschwindigkeit × Zeit) zusammenhängt, kann dann die Entfernung des UE von jedem der aktiven Knoten 30 berechnet werden, Schritt 230. Die Entfernung von jedem der mindestens drei Knoten wird verwendet, um einen Kreis rings um die aktiven Knoten 30 zu erzeugen, wobei der Radius jedes Kreises der Entfernung des UE von dem jeweils einen der aktiven Knoten 30 entspricht. Der Standort des UE kann dann berechnet werden, indem der Schnittpunkt der Kreise bestimmt wird, Schritt 240.
Der Schritt des Messens der RTT, Schritt 210, kann durch Senden eines Rahmens in einer DL-Übermittlung spezifisch zum Messen der RTT erfolgen. Alternativ kann die RTT während einer DL-Übermittlung mit einer anderen Funktion gesendet werden, wie beispielsweise Signale im Zusammenhang mit der Zellauswahl, Zellneuauswahl und/oder Zellüberwachung, womit die Anzahl der erforderlichen Übermittlungen reduziert wird. Außerdem kann die RTT auf einer periodischen Basis gemessen werden, wobei die jüngste RTT-Messung für die Bestimmung des geographischen Standorts des UE verwendet wird.
Wenn Schritt 210 periodische Messungen der RTT umfasst, kann auch der Schritt des Übermittelns der aktuellen Rx-Tx-Zeitdifferenz des UE, Schritt 220, mit jeder periodischen Messung erfolgen. Alternativ kann der Schritt des Übermittelns der aktuellen Rx-Tx-Zeitdifferenz des UE, Schritt 220, jedes Mal durchgeführt werden, wenn ein Standort vom LCS-Server 15 angefordert wird. In einer weiteren Ausführungsform kann Schritt 220 jedes Mal erfolgen, wenn das UE seine Rx-Tx-Zeitdifferenz ändert.
Wenn nur eine oder zwei BSTs zum Durchführen der RTT-Messungen zur Verfügung stehen, können außerdem Informationen zum Winkel des Auftreffens (Angle of Arrival, AOA) zum Bestimmen des Standorts des UE verwendet werden. AOA-Informationen können wie in der technischen Spezifikation 3G TS 25.305, Version 3.1.0. beschrieben gemessen werden. Hinsichtlich des Sammelns von AOA-Informationen weist jede BTS typisch mehrere Sektoren auf und jedes UE ist mit einem einzigen oder mehreren Sektoren verbunden; aus einer Liste aktiver Sektoren kann die BTS eine grobe AOA-Schätzung erlangen.
Wenn zum Beispiel eine BTS drei Sektoren aufweist, deckt jeder Sektor 120 Grad der insgesamt 360 Grad um eine Antenne ab. Die Verwendung einer Smart-Antenne kann die Winkelschätzung eingrenzen. Mit Bezug auf 5 kann eine Standortschätzung 500 für ein UE 20 mit Hilfe einer Messung der wahren Umlaufzeitverzögerung (RTPD) berechnet werden, um einen Radius 510 um eine BTS 30 und eine AOA-Messung 520 an der BTS 30 zu bestimmen. Die Genauigkeit der Standortschätzung 500 mit diesem Verfahren unterliegt der Genauigkeit der AOA-Messung 520. 6 zeigt eine Standortschätzung mit Hilfe zweier BTSs. Wenn die beiden BTSs 30 nur RTPD-Messungen verwenden, kann sich das UE 20 an einem der Schnittpunkte 500A, 500B der beiden Kreise 510A, 510B befinden. Die AOA-Informationen 520A, 520B ermöglichen die Bestimmung des tatsächlichen Standorts des UE. Der in 6 dargestellte Fall, in dem zwei BSTs in Kontakt mit dem UE stehen, tritt während einer weichen Weiterreichung auf. Außerdem treten weiche Weiterreichungen häufig in WCDMA-Netzen auf. Daher kann die Standortschätzung mit Informationen zur wahren RTT und zum AOA von zwei BSTs ohne zusätzlichen Kommunikationsdatenverkehr ohne Weiteres in WCDMA-Netzen verwendet werden.
Während grundlegende neuartige Merkmale der Erfindung auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung angewendet gezeigt und beschrieben und verdeutlicht wurden, versteht es sich also, dass vom Fachmann verschiedene Auslassungen und Ersetzungen und Änderungen in der Form und den Details der dargestellten Geräte und in ihrer Funktionsweise vorgenommen werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel ist es ausdrücklich beabsichtigt, dass alle Kombinationen derjenigen Verfahrensschritte, die im Wesentlichen dieselbe Funktion auf im Wesentlichen die gleiche Weise erfüllen, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen, im Schutzumfang der Erfindung liegen. Außerdem sollte erkannt werden, dass Strukturen und/oder Elemente und/oder Verfahrensschritte, die im Zusammenhang mit einer beliebigen offenbarten Form oder Ausführungsform der Erfindung dargestellt und/oder beschrieben sind, als eine Frage der Designwahl in jeder anderen offenbarten oder beschriebenen oder nahegelegten Form oder Ausführungsform enthalten sein kann. Daher soll die Erfindung nur wie im Schutzumfang der beigefügten Ansprüche angegeben beschränkt sein.

Claims

Verfahren zur Berechnung der Umlaufzeitverzögerung für ein Benutzergerät (20) in einem drahtlosen Netzwerk, folgende Schritte umfassend: a. (210) das Messen einer Umlaufzeit, die eine Zeit von einem Beginn eines Abwärtssignals von einem Knoten (30) des drahtlosen Netzwerks zum Benutzergerät (20) bis zum Empfang eines Aufwärtssignals von dem Benutzergerät (20) am Knoten (30) als Reaktion auf das Abwärtsverbindungssignal umfasst, b. (220) das Messen durch das Benutzergerät (20) einer Rx-Tx-Zeitdifferenz des Benutzergeräts, die einen Zeitunterschied zwischen dem Empfang des Abwärtssignals am Benutzergerät (20) und dem Aussenden des Aufwärtssignals von dem Benutzergerät (20) als Reaktion auf den Empfang des Abwärtssignals während Schritt a. (210) umfasst, und c. das Bestimmen der Umlaufzeitverzögerung zwischen dem Benutzergerät (20) und dem Knoten (30) durch Subtrahieren der in Schritt b. (220) bestimmten Rx-Tx-Zeitdifferenz des Benutzergeräts von der in Schritt a. (210) gemessenen Umlaufzeit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt a. das periodische Messen einer Umlaufzeit vom Benutzergerät zum Knoten des drahtlosen Netzwerks umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt b. das Messen der Rx-Tx-Zeitdifferenz des Benutzergeräts für jede periodische Messung der Umlaufzeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt b. das periodische Messen der Rx-Tx-Zeitdifferenz des Benutzergeräts umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt a. das Senden einer Abwärtssendung zum Benutzergerät allein zur Messung der Umlaufzeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt a. Folgendes umfasst: das Senden eines Abwärtssignals vom Knoten zum Benutzergerät, das Erzeugen einer Antwort auf das Abwärtssignal am Benutzergerät, das Aussenden der Antwort in einer Aufwärtssendung vom Benutzergerät zum Knoten und das Messen einer Zeit am Knoten vom Beginn der Aussendung des Abwärtssignals bis zum Beginn des Empfangs der Aufwärtssendung.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt b. das Senden der Rx-Tx-Zeitdifferenz des Benutzergeräts mit der vom Benutzergerät zum Knoten gesendeten Antwort umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt a. das Messen der Umlaufzeit für eine Abwärtssendung und eine Aufwärtssendung zwischen dem Benutzergerät und dem Knoten umfasst, wobei die Abwärtssendung und die Aufwärtssendung Sendungen umfassen, die zu anderen Zwecken als zur Messung der Umlaufzeit vorgenommen wurden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt a. Folgendes umfasst: das Senden eines Abwärtssignals vom Knoten zum Benutzergerät, das Erzeugen einer Antwort auf das Abwärtssignal am Benutzergerät, das Aussenden der Antwort in einer Aufwärtssendung vom Benutzergerät zum Knoten und das Messen einer Zeit am Knoten vom Beginn der Aussendung des Abwärtssignals bis zum Beginn des Empfangs der Aufwärtssendung.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Schritt b. das Senden der Rx-Tx-Zeitdifferenz des Benutzergeräts mit der vom Benutzergerät zum Knoten gesendeten Antwort umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Knoten in Schritt a. ein erster aktiver Knoten in dem drahtlosen Netzwerk ist und das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst: d. das Wiederholen der Schritte a. – c. für alle übrigen aktiven Knoten des drahtlosen Netzwerks, e. das Bestimmen des geographischen Standortes der aktiven Knoten und f. das Bestimmen des Standortes des Benutzergeräts mit Hilfe des Standortes der aktiven Knoten und der in Schritt c. bestimmten Umlaufverzögerung jedes der aktiven Knoten.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner vor Schritt a. – f. den Schritt des Sendens einer Anforderung des geographischen Standortes des Benutzergeräts an den Standortdienstserver umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Schritte a. – f. als Reaktion auf den Schritt des Sendens der Anforderung des geographischen Standortes durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Sendens einer Anforderung des geographischen Standortes das Senden einer Anforderung vom Benutzergerät umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Sendens einer Anforderung des geographischen Standortes das Senden einer Anforderung von einem externen Client umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Sendens einer Anforderung des geographischen Standortes das Senden einer Anforderung vom Kernnetzwerk umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt b. das Senden einer Rx-Tx-Zeitverzögerung des Benutzergeräts vom Benutzergerät zum Standortdienstserver umfasst, und zwar jedes Mal, wenn sich die Rx-Tx-Zeitverzögerung des Benutzergeräts ändert.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner das periodische Durchführen des Schrittes a. für die aktiven Knoten des drahtlosen Netzwerks umfasst.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt b. das periodische Bestimmen der Rx-Tx-Zeitdifferenz des Benutzergeräts für jede Durchführung des Schrittes a. umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt b. das periodische Bestimmen der Rx-Tx-Zeitdifferenz des Benutzergeräts zwischen dem Benutzergerät und den aktiven Knoten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt a. das Senden eines Abwärtssignals zum Benutzergerät allein zur Messung der Umlaufzeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Schritt a. Folgendes umfasst: das Senden eines Abwärtssignals von jedem der aktiven Knoten zum Benutzergerät, das Erzeugen einer Antwort auf die Abwärtssendung am Benutzergerät bzw. das Senden der Antwort in einer Aufwärtssendung vom Benutzergerät zu den aktiven Knoten und das Messen einer Zeit an jedem der Knoten vom Beginn der Aussendung des Abwärtssignals bis zum Beginn des Empfangs des Aufwärtssignals.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt b. das Senden der aktuellen Zeitverzögerung mit der vom Benutzergerät zu dem einem der Knoten gesendeten Antwort umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt a. das Messen der Umlaufzeit für eine Abwärtssendung und eine Aufwärtssendung zwischen dem Benutzergerät und den aktiven Knoten umfasst, wobei die Abwärtssendung und die Aufwärtssendung zu anderen Zwecken als zur Messung der Umlaufzeit vorgenommen wurden.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der Schritt a. Folgendes umfasst: das Senden eines Abwärtssignals von den aktiven Knoten zum Benutzergerät, das Erzeugen einer Antwort auf die vorab festgelegte Abwärtssendung am Benutzergerät, das Senden der Antwort in einer Aufwärtssendung vom Benutzergerät zu den aktiven Knoten und das Messen einer Zeit an jedem der aktiven Knoten vom Beginn der Aussendung der Abwärtssendung bis zum Beginn des Empfangs der Aufwärtssendung.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei der Schritt b. das Senden der Rx-Tx-Zeitdifferenz des Benutzergeräts mit der vom Benutzergerät zu dem einen der Knoten gesendeten Antwort umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt f. Folgendes umfasst: das Bestimmen einer Entfernung des Benutzergeräts von jedem der aktiven Knoten mit Hilfe der Umlaufzeitverzögerung, das Berechnen einer Hyperboloiden um jeden der aktiven Knoten, wobei der Radius der Hyperboloiden der Entfernung des Benutzergeräts von dem jeweiligen Knoten entspricht, und das Bestimmen des geographischen Standortes des Benutzergeräts als Kreuzungspunkt der Hyperboloiden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Knoten des Schrittes a. ein erster Knoten des drahtlosen Netzwerks ist und das Verfahren folgende Schritte umfasst: d. das Bestimmen eines Winkels des Auftreffens der Funksignale, die für den Schritt a. an dem ersten Knoten verwendet werden, und e. das Bestimmen einer Standortschätzung für das Benutzergerät, wobei ein geographischer Standort des ersten Knotens, die Umlaufzeitverzögerung aus Schritt c. zum Bestimmen einer Entfernung vom ersten Knoten und der in Schritt d. bestimmte Winkel des Auftreffens verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei Schritt a. – e. für einen zweiten Knoten wiederholt wird und der Schritt e. das Bestimmen einer Standortschätzung mit Hilfe der Umlaufzeitverzögerung zur Bestimmung einer Entfernung des Benutzergeräts von dem ersten und dem zweiten Knoten und mit Hilfe des Winkels des Auftreffens am ersten und am zweiten Knoten umfasst.
Standortdienstserver (15) in einem drahtlosen Kommunikationssystem, wobei das drahtlose Kommunikationssystem ein Kernnetzwerk (10), mehrere Funknetzcontroller (35) und mehrere Knoten zur drahtlosen Kommunikation (30) zur Kommunikation mit dem Benutzergerät (20) umfasst, das sich in einem von den Knoten (30) unterstützten geographischen Gebiet befindet, wobei der Standortdienstserver (15) Folgendes umfasst: Mittel zum Bestimmen einer Umlaufzeit durch Messen einer Zeit von einem Beginn eines Abwärtssignals von einem Knoten (30) des drahtlosen Netzwerks zum Benutzergerät (20) bis zum Empfang eines Aufwärtssignals von dem Benutzergerät (20) am Knoten (30) als Reaktion auf das Abwärtsverbindungssignal, Mittel zum Messen durch das Benutzergerät (20) einer Rx-Tx-Zeitdifferenz eines Benutzergeräts (20), die einen Zeitunterschied zwischen dem Empfang des Abwärtssignals am Benutzergerät (20) und dem Senden des Aufwärtssignals von dem Benutzergerät (20) als Reaktion auf den Empfang des Abwärtssignals während der Messung der Umlaufzeit umfasst, und Mittel zum Bestimmen einer Umlaufzeitverzögerung durch Subtrahieren der Rx-Tx-Zeitdifferenz des Benutzergeräts von der Umlaufzeit.
Standortdienstserver nach Anspruch 30, der ferner Mittel zum Bestimmen von Umlaufzeiten und Rx-Tx-Zeitdifferenzen von Benutzergeräten für mehrere Knoten, Mittel zum Bestimmen eines geographischen Standortes der mehreren Knoten und Mittel zum Bestimmen eines geographischen Standortes eines Benutzergeräts unter Verwendung der Umlaufzeitverzögerungen für die mehreren Knoten und der geographischen Standorte der mehreren Knoten umfasst.
Standortdienstserver nach Anspruch 30, der ferner Mittel zum Bestimmen eines Winkels des Auftreffens von Radiosignalen auf den Knoten, Mittel zum Bestimmen eines Standortes des Knotens und Mittel zum Bestimmen eines Standortes des Benutzergeräts unter Verwendung des Winkels des Auftreffens, der Umlaufzeitverzögerung und des Standortes des Knotens umfasst.
Benutzergerät (20), das sich in einem geographischen Gebiet des drahtlosen Kommunikationssystems befindet, wobei das drahtlose Kommunikationssystem ein Kernnetzwerk (10), mehrere Funknetzcontroller (35) und mehrere Knoten zur drahtlosen Kommunikation (30) zur Kommunikation mit dem Benutzergerät (20) umfasst, wobei das geographische Gebiet von den Knoten (30) unterstützt wird, wobei das Benutzergerät (20) Mittel zum Messen einer Rx-Tx-Zeitdifferenz des Benutzergeräts umfasst, die einen Zeitunterschied zwischen dem Empfang eines Abwärtssignals am Benutzergerät (20) und dem Aussenden eines Aufwärtssignals von dem Benutzergerät (20) als Reaktion auf den Empfang des Abwärtssignals umfasst