DE602004004701T2

DE602004004701T2 - Positionsbestimmung eines Mobilendgerätes mittels auf Anfrage gesendeten Hilfsdaten

Info

Publication number: DE602004004701T2
Application number: DE602004004701T
Authority: DE
Inventors: Michel Monnerat; Arnaud Masson; Bruno Lobert
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2024-07-13
Also published as: EP1503220B1; ES2282822T3; DE602004004701D1; WO2005022189A2; EP1503220A3; ATE354103T1; EP1724607A1; WO2005022189A3; US7786931B2; EP1724608A1; EP1503220A2; US20060238418A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die satellitengestützte Positionsbestimmung von Mobilendgeräten.
Man versteht hier unter „Mobilendgeräten" sowohl Vorrichtungen (oder Empfänger), die ausschließlich der satellitengestützten Positionsbestimmung dienen, als auch Kommunikationsendgeräte, die mit einer Vorrichtung zur satellitengestützten Positionsbestimmung ausgerüstet sind, wie zum Beispiel Mobiltelefone oder Personal Digital Assistants (PDA), die gegebenenfalls kommunikationsfähig sein können.
Wie dem Fachmann bekannt ist, besteht die satellitengestützte Positionierung aus einer Verkettung von zwei Schritten. Der erste als Erfassung bezeichnete Schritt besteht darin, in dem betroffenen Mobilendgerät die Pseudozufallscodes zu bestimmen, welche die Signale modulieren, die von sogenannten Satelliten „mit Sichtkontakt" stammen, die zu einer Konstellation von Positionierungssatelliten gehören und die auf eine im allgemeinen als „Systemzeit" bezeichnete Bezugszeit bezogen sind. Es handelt sich nämlich darum, die von den Satelliten mit Sichtkontakt empfangenen Signale mit Signalantworten zu „vergleichen", die aus Hypothesen über die Systemzeit und über die Taktfrequenz der Satelliten resultieren, um daraus die Pseudozufallscodes abzuleiten, welche die empfangenen Signale modulieren, oder, mit anderen Worten, den Taktgeber des Endgerätes und seine Frequenz auf die Uhr und die Frequenz jedes Satelliten mit Sichtkontakt zu synchronisieren. Hierzu werden üblicherweise Korrelationsmessungen durchgeführt, die auf Zeit- und Frequenz-Hypothesenpaaren beruhen.
Man versteht hier unter „Konstellation von Positionsbestimmungssatelliten" ein Positionsbestimmungsnetz des Typs RNSS (für „Radio Navigation Satellite Service") wie beispielsweise das GPS-Netz oder das GLONASS-Netz oder das künftige GALILEO-Netz.
Der zweite Schritt besteht darin, die Position des Endgerätes anhand der erfassten Codes und von Navigationsdaten zu bestimmen, die insbesondere in den empfangenen Signalen enthalten sind. Dieser zweite Schritt kann, genauer gesagt, in drei Unterschritte unterteilt werden: einen Unterschritt zur Bestimmung der Signalausbreitungszeiten zwischen jedem der Satelliten mit Sichtkontakt und dem Endgerät anhand der erfassten Pseudozufallscodes, einen Unterschritt zur Bestimmung von Pseudoentfernungen zwischen dem Endgerät und jedem der Satelliten mit Sichtkontakt anhand der in den Signalen enthaltenen Navigationsdaten und der Ausbreitungszeiten, und einen Unterschritt zur Bestimmung der Position des Endgerätes anhand der Pseudoentfernungen (mindestens durch eine Quadrilateration und, allgemeiner ausgedrückt, durch eine numerische Auflösung nach dem Kleinste-Quadrate-Ansatz mit vier Unbekannten und mindestens vier Messwerten). Vier Messwerte sind notwendig, um die vier Unbekannten aufzulösen. Unter bestimmten Bedingungen werden nur drei Messwerte verwendet, wobei für eine Unbekannte, typischerweise die Höhe (Z) des Empfängers, ein fester Wert eingesetzt wird, oder man kann Hybridisierungen mit externen Messwerten durchführen.
Die Genauigkeit jeder Ausbreitungszeit und somit jeder Pseudoentfernung bestimmt direkt die Genauigkeit der Position. Nun hängt aber die Genauigkeit jeder Ausbreitungszeit von der Erfassung der Pseudozufallscodes des dazugehörigen empfangenen Signals ab, wobei diese von der Qualität des empfangenen Signals abhängt. Infolgedessen ist dann, wenn mindestens eines der von einem Satelliten mit Sichtkontakt empfangenen Signale von schlechter Qualität ist, was relativ häufig vorkommt, insbesondere in gestörten oder überlasteten Umgebungen, die bestimmte Position im allgemeinen mit einem Fehler behaftet. Es kann sogar vorkommen, dass es momentan nicht möglich ist, die Position des Endgerätes zu bestimmen, selbst wenn die von den anderen Satelliten mit Sichtkontakt kommenden Signale von guter Qualität sind.
Ziel der Erfindung ist es daher, diese Situation zu verbessern.
Sie schlägt zu diesem Zweck ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Mobilendgerätes vor, welches, wie das Verfahren nach dem bisherigen Stand der Technik, einen Schritt zur Erfassung der Pseudozufallscodes umfasst, gefolgt von einem Schritt zur Bestimmung der Position des Endgerätes anhand der erfassten Pseudozufallscodes und der in den empfangenen Signalen enthaltenen Navigationsdaten. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist in Anspruch 1 definiert. Im Erfassungsschritt:

• werden an das Endgerät, vorzugsweise auf seine Anforderung, Unterstützungsdaten übertragen, die für die ungefähre Bezugszeit der Konstellation und ihre ungefähre Position repräsentativ sind;
• danach werden die geschätzten Positionen der Konstellation, die geschätzten Entfernungen zwischen dem Endgerät und jedem der Satelliten mit Sichtkontakt und die dazugehörigen Dopplereffekte in Abhängigkeit von den Hypothesenpaaren bestimmt, die sich auf die empfangene ungefähre Bezugszeit und die ungefähre Position beziehen;
• danach wird für jedes Hypothesenpaar eine Signalantwort bestimmt, die den geschätzten Positionen und Entfernungen und den dazugehörigen Dopplereffekten über ein gewähltes Zeitintervall entspricht; und
• es wird dasjenige Hypothesenpaar ausgewählt, das der Signalantwort entspricht, welche eine maximale Korrelation mit dem während des gewählten Zeitintervalls empfangenen Signal aufweist, um die Pseudozufallscodes zu bestimmen, die jedes der empfangenen Signale modulieren.

Mit anderen Worten: Man führt eine Suche „geographische Position/Systemzeit" durch, indem eine Korrelation des Signals mit dem zusammengesetzten Signal aufgestellt wird, die gleich der Summe der Antworten ist, die der Verzögerung und dem Dopplereffekt zugeordnet werden, die einem Gitter entsprechen, welches die Position des Empfängers (und folglich seines Benutzers) und die Systemzeit definiert.
Somit erfolgt im Gegensatz zum vorhergehenden Verfahren die Bestimmung der Pseudozufallscodes, die jedem der von den Satelliten mit Sichtkontakt kommenden Signale zugeordnet sind, nach einer gemeinsamen Sammelphase der Leistung aller während einer gewählten Zeitdauer (Intervall) empfangenen Signale. Dies ermöglicht, die Erkennungsschwelle merklich zu verbessern, denn bei der Suche wird die gesamte verfügbare Leistung kumuliert.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann weitere Merkmale umfassen, die getrennt oder miteinander kombiniert aufgenommen werden können, und insbesondere:

– die Unterstützungsdaten werden an das Endgerät über das Kommunikationsnetz übertragen, von dem es abhängt;
– die Unterstützungsdaten können „Verbesserungsdaten" wie beispielsweise Ephemeriden umfassen, die von einem sogenannten „Verbesserungssystem" des Typs SBAS (für „Satellite Based Augmentation System") stammen;
– Wenn das Mobilendgerät ein Kommunikationsendgerät ist, das zu einem zellularen Kommunikationsnetz gehört, bei dem jede Zelle von einer Basisstation verwaltet wird, ist die ungefähre Position vorzugsweise repräsentativ für die Zelle, in der es sich befindet, wenn es diese Unterstützungsdaten anfordert. In diesem Fall ist es vorteilhaft, an das Endgerät Hilfen im Hinblick auf Frequenz und Zeit dank der Basisstation zu liefern, wobei die Hilfen im Hinblick auf die Frequenz auf eine Neutaktung seines lokalen Oszillators dank des Oszillators der Basisstation Bezug nehmen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise der Taktgeber des Endgerätes, der zur Bestimmung seiner Position verwendet wird, auf den Taktgeber der Basisstation geregelt werden, welche die Zelle verwaltet, in der es sich befindet.
– Die Auswahl einer Signalantwort kann darin bestehen, für jede Signalantwort eine Funktion zu bestimmen, die für ihre Korrelationsenergie mit dem empfangenen, über die Zeit des gewählten Zeitintervalls kumulierten Signal repräsentativ ist, und danach die Signalantwort festzuhalten, welche die stärkte Energie aufweist.
– Die Unterstützungsdaten können ergänzende Navigationsdaten, die unter den Ephemeriden der Satelliten mit Sichtkontakt ausgewählt werden, erste Zeitkorrekturen der Satelliten mit Sichtkontakt, die für die Zeitabweichung zwischen der Bezugszeit und ihrem Taktgeber repräsentativ sind, zweite Zeitkorrekturen, die für die Störungen repräsentativ sind, die von der Ionosphäre bei der Ausbreitung der von den Satelliten mit Sichtkontakt übertragenen Signale verursacht werden, sowie Daten, die für ein dreidimensionales (3D-) Modell der Zelle repräsentativ sind, in der sich das anfordernde Endgerät befindet, umfassen.
– Man kann in jedem Endgerät die Übertragung von Informationsdaten an einen Server (Unterstützungs-Server) vornehmen, wobei diese Daten für seine Position repräsentativ sind, sodass diese Position als Entsprechung zur Kennung der Zelle gespeichert wird, in der sich das Endgerät befindet. In diesem Fall kann man auch Hilfsdaten speichern, die für die Qualität der als Entsprechung zur Kennung der Zelle übertragenen Informationen repräsentativ sind. Man kann auf diese Weise ein dreidimensionales Modell des Kommunikationsnetzes anhand der Zellenkennungen und der Informationsdaten und- oder entsprechenden Hilfsdaten erzeugen. Mit andern Worten sendet im Fall einer Betriebsart des Typs „MS-Assisted" oder „MS-Based" das Endgerät an den Unterstützungs-Server seine Position sowie die Nummer seiner Zelle zurück. Der Server kann somit Verlaufsdaten der Positionen (x, y, z) aller Mobilendgeräte, die eine Ortsbestimmung in der Zelle durchgeführt haben, auf dem aktuellen Stand halten. Daraus entstehen ein digitales 3D-Geländemodell sowie eine Information über die Funkabdeckung der Zelle. Die Orte, an denen gar kein Punkt realisiert wurde, machen ein Problem mit der Funkabdeckung deutlich. Ebenso kann durch Übertragung der Empfangsbedingungen die Detailgenauigkeit der Kartographie verbessert werden.
– Man kann Messungen durchführen, die für die Dynamik des Mobilendgerätes repräsentativ sind, zum Beispiel mit Hilfe von Mikroträgheitsvorrichtungen (des Typs MEMS), und danach anhand dieser Messungen und der Unterstützungsdaten eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung und eine Beschleunigungsänderung bezogen auf jeden Satelliten mit Sichtkontakt schätzen und anschließend von diesen eine induzierte Phase ableiten und schließlich die Signalantwort unter Berücksichtigung der induzierten Phase bestimmen.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Mobilendgerät, das Erfassungsvorrichtungen für Pseudozufallscodes umfasst, welche von Satelliten mit Sichtkontakt empfangene Signale modulieren, wobei diese Satelliten zu einer Konstellation von Positionierungssatelliten gehören und auf eine Bezugszeit bezogen sind, und zwar durch „Vergleich" mit aus Hypothesen resultierenden Signalantworten, und umfassend Berechnungsvorrichtungen, welche die Aufgabe haben, die Position des Endgerätes anhand der erfassten Codes und der in den empfangenen Signalen enthaltenen Navigationsdaten zu bestimmen.
Dieses Mobilendgerät ist in Anspruch 15 definiert. Seine Erfassungsvorrichtungen haben die Aufgabe, dann, wenn sie Unterstützungsdaten empfangen, die für eine ungefähre Bezugszeit und die ungefähre Position des Endgerätes repräsentativ sind, vorzugsweise im Anschluss an eine Anforderung, geschätzte Positionen der Satellitenkonstellation, geschätzte Entfernungen zwischen dem Endgerät und jedem der Satelliten mit Sichtkontakt und dazugehörige Dopplereffekte zu bestimmen, und zwar in Abhängigkeit von Hypothesenpaaren, die sich auf die ungefähre Bezugszeit und die ungefähre Position beziehen, und danach für jedes Hypothesenpaar eine Signalantwort zu bestimmen, die den geschätzten Positionen und Entfernungen und den dazugehörigen Dopplereffekten über ein gewähltes Zeitintervall entspricht, und schließlich das Hypothesenpaar auszuwählen, das der Antwort des zusammengesetzten Signals (Summe der Antworten, die vom Dopplereffekt und der den Hypothesen entsprechenden Zeitverschiebung betroffen sind) entspricht, welches über das gewählte Zeitintervall die maximale Korrelation mit dem empfangenen Signal aufweist, um die Erfassung des Signals durchzuführen (Synchronisation auf die Signale der verschiedenen Satelliten oder hier Vorortung des Endgerätes (oder Empfängers)).
Das Mobilendgerät gemäß der Erfindung kann noch weitere Merkmale umfassen, die getrennt oder miteinander kombiniert aufgenommen werden können, und insbesondere:

– Empfangsvorrichtungen, die dafür eingerichtet sind, SBAS-Frames eines Verbesserungssystems des Typs SBAS zu empfangen, das mit dem Satellitennavigationssystem gekoppelt ist.
– Es kann so eingerichtet sein, dass es innerhalb eines zellularen Kommunikationsnetzes kommunizieren kann, wobei die empfangene ungefähre Position dann für die Zelle repräsentativ ist, in der es sich zu dem Zeitpunkt befindet, zu dem es die Unterstützungsdaten angefordert hat. In diesem Fall kann das Endgerät so eingerichtet sein, dass es sich Hilfen im Hinblick auf Frequenz und Zeit bedient, die von der Basisstation des zellularen Netzes geliefert werden, mit dem es gerade verbunden ist. Zum Beispiel wird der Taktgeber der Erfassungsvorrichtungen vorzugsweise auf den Taktgeber der Basisstation geregelt, welche die Zelle verwaltet, in der sich das Endgerät befindet.
– Erfassungsvorrichtungen, welche die Aufgabe haben, eine bestimmte Antwort mit dem während eines gewählten Zeitintervalls empfangenen Signal zu korrelieren, zum Beispiel mit Hilfe einer für die Korrelationsenergie repräsentativen Funktion, um einen Spreizcode zu identifizieren.
– Es kann so konfiguriert sein, dass es an einen (Unterstützungs-) Server für seine Position repräsentative Informationsdaten überträgt, damit diese in einer Datenbank als Entsprechung zur Kennung der Zelle, in der es sich befindet, gespeichert werden können.
– Es kann eine Mikroträgheits-Messvorrichtung umfassen, die vorzugsweise in Form eines elektromechanischen Mikrosystems (oder MEMS) eingerichtet ist und die dazu geeignet ist, für die Dynamik dieses Endgerätes repräsentative Messungen zu liefern. In diesem Fall sind die Erfassungsvorrichtungen so eingerichtet, dass sie anhand der Messungen und der Unterstützungsdaten eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung und eine Beschleunigungsänderung bezogen auf jeden Satelliten mit Sichtkontakt schätzen und aus diesen eine induzierte Phase ableiten, um anschließend die Signalantwort unter Berücksichtigung der induzierten Phase zu bestimmen.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf einen mit einem zellularen Kommunikationsnetz gekoppelten Unterstützungs-Server, der so eingerichtet ist, dass er an die Mobilendgeräte des weiter oben dargestellten Typs dann, wenn sie dies anfordern, Unterstützungsdaten überträgt, vorzugsweise über ihr mobiles Kommunikationsnetz.
Dieser Server kann zum Beispiel an die anfordernden Endgeräte Unterstützungsdaten übertragen, welche ergänzende Navigationsdaten umfassen, die aus einer Gruppe ausgewählt wurden, welche mindestens umfasst: Ephemeriden der Satelliten mit Sichtkontakt, erste Zeitkorrekturen der Satelliten mit Sichtkontakt, die für den Uhrenfehler der Satelliten gegenüber der Uhrzeit der Konstellation von Positionierungssatelliten repräsentativ ist, zweite Zeitkorrekturen, die für die Störungen repräsentativ sind, die von der Ionosphäre bei der Ausbreitung der von den Satelliten mit Sichtkontakt übertragenen Daten verursacht werden, sowie Daten, die für ein dreidimensionales Modell der Zelle repräsentativ sind, in der sich das anfordernde Endgerät befindet.
Der Server kann auch Verarbeitungsvorrichtungen umfassen, welche die Aufgabe haben, dann, wenn sie Informationsdaten empfangen, die für die Position eines Endgerätes repräsentativ sind, diese in einer Datenbank als Entsprechung zur Kennung der Zelle des zellularen Kommunikationsnetzes zu speichern, in der sich dieses Endgerät befindet. In diesem Fall können die Verarbeitungsvorrichtungen auch so eingerichtet sein, dass sie Hilfsdaten bestimmen, die für die Qualität der empfangenen Informationsdaten repräsentativ sind, und dass sie diese anschließend als Entsprechung zur Kennung der Zelle speichern.
Außerdem können die Verarbeitungsvorrichtungen die Aufgabe haben, anhand der Zellenkennungen und der Informationsdaten und/oder der entsprechenden Hilfsdaten ein dreidimensionales Modell des Kommunikationsnetzes zu erzeugen und danach zu speichern. Sie können auch die Aufgabe haben, aus der Datenbank einen Teil des dreidimensionalen Modells des Kommunikationsnetzes zu extrahieren, der für das dreidimensionale Modell der Zelle repräsentativ ist, in der sich das anfordernde Endgerät befindet, und zwar so, dass an das Endgerät dieser Teil des 3D-Modells übertragen wird, der das Gelände der Zelle repräsentiert, in der es sich befindet. Die Maschendichte des Netzes (geographische Position/Systemzeit) wird auf diese Weise erhöht. Außerdem kann dies die Möglichkeit bieten, die Position des Mobilendgerätes mit nur drei Satelliten mit Sichtkontakt zu bestimmen (es gibt dann nur noch drei unabhängige Unbekannte, weil die Höhe Z für jedes Paar (X, Y) bekannt ist).
Als Variante können die Verarbeitungsvorrichtungen lediglich dafür eingerichtet sein, aus einer Datenbank, in der Teile eines dreidimensionalen Modells des Kommunikationsnetzes als Entsprechung zu Zellenkennungen gespeichert sind, denjenigen Teil des Modells zu extrahieren, der als Entsprechung zur Kennung der Zelle gespeichert ist, in der sich ein anforderndes Endgerät befindet, so dass an dieses die extrahierte Position übertragen wird.
Die Erfindung ist besonders gut, obgleich nicht in einschränkender Weise, für phasenmodulierte Signale mit Mehrfachzugriff im L-Band geeignet, und insbesondere nach der sogenannten W-CDMA-Technik. Außerdem ist die Erfindung besonders gut, obgleich nicht in einschränkender Weise, für satellitengestützte Positionierungsnetze des Typs GNSS geeignet, und insbesondere für diejenigen des GPS-Typs sowie für Verbesserungssysteme des Typs SBAS.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der Prüfung der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden, auf denen:
1 in schematischer Form ein Ausführungsbeispiel einer Telekommunikationsanlage darstellt, welche die Umsetzung eines Verfahrens gemäß der Erfindung ermöglicht; und
2 in schematischer Form ein Ausführungsbeispiel eines mobilen Kommunikationsendgerätes gemäß der Erfindung darstellt.
Die beigefügten Zeichnungen können nicht nur zur Vervollständigung der Erfindung dienen, sondern gegebenenfalls auch zu ihrer Definition beitragen.
Die Erfindung bezieht sich auf die Bestimmung der Positionen von Mobilendgeräten innerhalb einer Telekommunikationsanlage.
Man versteht hier unter „Telekommunikationsanlage" eine Anlage, die mindestens ein Kommunikationsnetz umfasst, welches mit Mobilendgeräten kommuniziert, und ein sogenanntes „Unterstützungs-" (oder Hilfs-) System, das die Aufgabe hat, Unterstützungsdaten und insbesondere ergänzende Navigationsdaten zu senden, die ein Positionierungssystem betreffen wie beispielsweise ein satellitengestütztes Positionierungssystem.
Außerdem versteht man hier unter „Mobilendgerät" (UE) jede Art von Endgerät, die in der Lage ist, mindestens Signale zu empfangen, die Navigationsdaten des satellitengestützten Positionierungssystems und Unterstützungsdaten des Unterstützungssystems zu empfangen. Es kann sich folglich entweder um einfache tragbare oder in ein Land-, See- oder Luftfahrzeug eingebaute satellitengestützte Positionierungsgeräte handeln, die mindestens eine mit der Positionierung verbundene Anwendung umsetzen, oder um Mobiltelefone, Personal Digital Assistants (oder PDA) oder um tragbare Computer, die mit einem solchen satellitengestützten Positionierungssystem ausgestattet sind und die ebenfalls mindestens eine mit der Positionierung verbundene Anwendung umsetzen.
Nachfolgend wird als Beispiel, wie in 1 dargestellt, eine Anlage betrachtet werden, die nicht nur mindestens ein Mobil-(Funk-)Kommunikationsnetz umfasst (hier konkretisiert durch eine seiner Basisstationen BTS), sondern auch ein satellitengestütztes Positionierungsnetz (konkretisiert durch seine Konstellation CS von Satelliten SN). Dieses Mobilkommunikationsnetz entspricht hier dem zellularen Typ, wie zum Beispiel die Netze des Typs GSM/GPRS und UMTS (und alle ihre gleichwertigen Entsprechungen).
Selbstverständlich könnte die Anlage auch dem Hybridtyp entsprechen. Man versteht hier unter Hybridanlage eine satellitengestützte Kommunikationsanlage, die eine oder mehrere Sendestationen, einen oder mehrere Telekommunikationssatelliten und eine Vielzahl von terrestrischen Verstärkerstationen umfasst, die an gewählten Orten des Netzes aufgestellt sind.
Das satellitengestützte Positionierungsnetz entspricht dem Typ RNSS (für „Radio Navigation Satellite System"). Es handelt sich zum Beispiel um das GPS-Netz. Es könnte sich aber auch um jeden anderen RNSS-Netztyp handeln, zum Beispiel um das GLONASS-Netz oder das künftige GALILEO-Netz oder auch um eine Kombination von mindestens zwei der drei vorgenannten Netze. Dieses satellitengestützte Positionierungsnetz CS kann, wie dies hier der Fall ist, mit einem Verbesserungssystem gekoppelt sein, zum Beispiel einem SBAS-Netz (für "Satellite Based Augmentation System"), das die Aufgabe hat, mit Hilfe von geostationären Satelliten SG Frames zu übertragen, die insbesondere Navigationsdaten enthalten, welche die Konstellation CS betreffen und die von mindestens einer (nicht dargestellten) Bodenstation erzeugt werden. Es kann aber auch jeder andere Typ eines Verbesserungssystems in Betracht kommen, sei es lokaler Art oder über das Internet zugänglich.
Das zellulare Kommunikationsnetz umfasst einen Unterstützungs-Server SE, der hier aus Gründen der Vereinfachung mit der Basisstation BTS verbunden ist. Dieser Unterstützungs-Server SE umfasst hier einen Navigationsempfänger R, der in der Lage ist, GPS-Signale von der Konstellation CS zu empfangen (oder, allgemeiner gesagt, RNSS-Signale). Dieser RNSS-Empfänger R kann auch in der Lage sein, Signale des Verbesserungssystems SBAS zu empfangen.
Außerdem wird im Folgenden als der Veranschaulichung dienendes Beispiel davon ausgegangen, dass die Mobilendgeräte Mobiltelefone UE sind, die mit dem zellularen Netz und insbesondere mit seinen Basisstationen BTS dank eines Senders/Empfängers ER kommunizieren können und die mit dem satellitengestützten Positionierungsnetz CS und dem Verbesserungssystem (SG) dank einer satellitengestützten Positionierungsvorrichtung DPS, beispielsweise des GPS-Typs, die nachfolgend als DPS-Vorrichtung bezeichnet wird, kommunizieren können.
Da die Konfiguration der Anlage und ihre Gesamtfunktionsweise vollkommen herkömmlicher Art sind, werden sie nicht ausführlicher beschrieben. Die Erfindung bezieht sich nämlich im Besonderen auf das Erfassungsverfahren, das von den Mobilendgeräten in Zusammenarbeit mit dem Unterstützungs-Server SE und eventuell der (oder den) Bodenstation(en) des Verbesserungssystems umgesetzt wird. Mit anderen Worten: Die Erfindung bezieht sich weder auf die Funktionsweise des auf die Satelliten CS gestützten Navigationssystems noch auf die eines Verbesserungssystems, zum Beispiel des Typs SBAS, die gegenüber denjenigen nach dem bisherigen Stand der Technik unverändert bleiben.
Die SBAS-Nachrichten enthalten Daten, die dazu bestimmt sind, die von den Positionierungssatelliten SN der Konstellation CS gelieferten Navigationsdaten zu korrigieren, um die Qualität (Genauigkeit, Integrität, Kontinuität und Verfügbarkeit) der von einer DPS-Vorrichtung in einem Mobiltelefon UE bestimmen Positionierung zu verbessern. Genauer gesagt, ermöglichen diese SBAS-Daten im allgemeinen, Zeitsynchronisationsfehler zwischen Navigationssatelliten SN und/oder Ephemeridenfehler und/oder Ausbreitungsfehler zu korrigieren. Sie können auch Informationen bezüglich der Integrität der Navigationsdaten und die Ionosphäre betreffende Korrekturen enthalten.
Der RNSS-Empfänger R des Unterstützungs-Servers SE hat hier folglich nicht nur die Aufgabe, die Daten (oder GPS-Signale) wiederzugewinnen, die von der Konstellation CS stammen, sondern auch die SBAS-Signale (oder -Nachrichten), die von dem geostationären Satelliten SG des Verbesserungssystems gesendet werden, damit der Unterstützungs-Server SE die Unterstützungsdaten der für die Mobilendgeräte UE bestimmten Nachrichten mit den in ihnen [d.h., den SBAS-Nachrichten] enthaltenen Daten anreichert.
Die Unterstützungsdaten werden dank der Daten des SBAS-Systems auf eine der folgenden Weisen angereichert:

– Das Navigationsmodell (Ephemeriden) wird so modifiziert, dass es die SBAS-Korrekturen („Fast Corrections" oder schnelle Korrekturen, „Long Term Corrections" oder langfristige Korrekturen, „Ionosphere Corrections" oder für die Ionosphäre charakteristische Korrekturen, „Clock Correction" oder Uhrenkorrekturen) berücksichtigt.
– Der Server sendet an das Mobilendgerät lokale Differentialkorrekturen, die anhand der SBAS-Daten berechnet werden. Der Server kann außerdem eine Auswahllogik einrichten zwischen:
– lokalen Differentialkorrekturen, die dank eines Bezugsempfängers ermittelt werden, wenn das Mobilendgerät, für das diese Korrekturen bestimmt sich, sich in der Nähe des Bezugsempfängers befindet;
– lokale Differentialkorrekturen, die dank der von den SBAS-Systemen (WAAS, EGNOS, MSAS usw.) gesendeten Korrekturen ermittelt werden, wenn ein Element zeigt, dass diese Korrekturen eine höhere Genauigkeit bringen als jene, die von einem Bezugsempfänger ermittelt wurden, insbesondere, wenn sich das Mobilendgerät weit vom Bezugsempfänger entfernt befindet.

Es sei auch daran erinnert, dass die Positionierungssatelliten SN der Konstellation CS Taktgeber besitzen, die untereinander in der Weise synchronisiert sind, dass die Konstellation CS über eine Bezugszeit verfügt, die auch als Systemzeit (oder hier GPS-Zeit) bezeichnet wird.
Außerdem ist jeder Positionierungssatellit SN so eingerichtet, dass er Spreizspektren (oder „Spread Spectrum") in Form von phasenmodulierten Signalen mit Mehrfachzugriff im L-Band sendet, die bezogen auf die GPS-Zeit referenziert sind. Zum Beispiel werden die Signale nach der sogenannten W-DCMA-Technik moduliert und codiert. Da diese Art der Modulation dem Fachmann durchaus bekannt ist, wird sie nicht im Detail beschrieben. Es wird lediglich daran erinnert, dass die Trägerwelle im L-Band (oder in einem anderen Band) durch Spreizung des Spektrums (BPSK) mit Hilfe eines Binärcodes moduliert wird, der sich aus der Summe (Modulo 2) eines Pseudozufallscodes ergibt (der aus einer Liste zueinander senkrecht stehender Spreizcodes gewählt wird, wie beispielsweise den Gold-Codes (oder „Gold Codes").
Genauer gesagt, sendet im Fall eines GPS-Systems jeder Positionierungssatellit SN Signale im Band L1 (1.575,45 MHz), die von zwei Pseudozufallscodes, genannt C/A-Codes (oder „Coarse Acquisition Code") und P-Codes (auch als Y-Codes bezeichnet, wenn sie verschlüsselt sind), moduliert werden, sowie im allgemeinen Signale im Band L2 (1.277,6 MHz), die durch einen Pseudozufallscode Y moduliert werden.
Diese modulierten Signale enthalten auch Navigationsdaten wie zum Beispiel die GPS-Zeit der Konstellation CS, ihren Sendezeitpunkt und die Ephemeriden des Positionierungssatelliten SN, der sie gesendet hat.
Das Ziel einer DPS-Vorrichtung besteht folglich zunächst einmal darin, sich auf die Signale zu synchronisieren, die sie von den Positionierungssatelliten SN mit Sichtkontakt empfängt, um die Ausbreitungszeit jedes empfangenen Signals zwischen dem betroffenen Satelliten SN und dem Mobiltelefon UE, das damit ausgestattet ist, und anschließend die in diesen Signalen enthaltenen Navigationsdaten sowie die ergänzenden Navigationsdaten, die in den vom Verbesserungssystem (SG) gesendeten Frames enthalten sind, und schließlich die Position dieses Mobiltelefons UE zu bestimmen.
Hierzu führt die DPS-Vorrichtung, wie im einleitenden Teil angegeben, zwei große Schritte aus: einen Erfassungsschritt der Pseudozufallscodes und einen Positionsbestimmungsschritt. Die Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf den Erfassungsschritt.
Da der Bestimmungsschritt gegenüber demjenigen, der in DPS-Vorrichtungen nach dem bisherigen Stand der Technik ausgeführt wird, unverändert ist, werden weiter unten nur dessen wichtigste Unterschritte aufgeführt.
Wie dies in 2 besser dargestellt ist, umfasst jede DPS-Vorrichtung eine Karte CR, die speziell für den Empfang der Signale (im Fall eines GPS-Systems im L-Band), welche die Navigationsinformationen, im allgemeinen in Form von Daten, enthalten, die von der Konstellation CS übertragen werden, und eventuell von SBAS-Frames, welche ergänzende Navigationsdaten vom Verbesserungssystem (SG) enthalten, sowie für die Erfassung der Pseudozufallscodes bestimmt ist. Diese Karte CR ist zum Beispiel auf die Sendefrequenzen L1 und L2 der Positionierungssatelliten SN eingestellt. Die Sendefrequenz des geostationären Satelliten SG des Verbesserungssystems ist üblicherweise L1. Die Karte CR ist außerdem so eingerichtet, dass sie vom Mobiltelefon kommende Unterstützungsnachrichten empfängt.
Die Karte CR hat folglich die Aufgabe, den Erfassungsschritt gemäß der Erfindung auszuführen. Hierzu umfasst sie zunächst einmal ein Abfragemodul MI, das die Aufgabe hat, dann, wenn es dies für notwendig erachtet, an den Unterstützungs-Server SE eine Nachricht abzuschicken, die ihn auffordert, an ihr Mobiltelefon UE Unterstützungsdaten zu übertragen, die mindestens für die ungefähre Bezugszeit (oder GPS-Zeit oder auch Systemzeit) der Konstellation CS (Synchronisierungsinformationen der Konstellation CS) und für ihre ungefähre Position (Vorortung in Form der Position der Zelle, in der es [das Mobiltelefon] sich befindet oder einer anderen, sobald sie [die Karte] das Unterstützungsnetz verlassen hat) repräsentativ sind.
Wie weiter unten noch zu sehen sein wird, können diese Unterstützungsdaten auch ergänzende Navigationsdaten sein, die während des Positionsbestimmungsschritts verwendet werden, zum Beispiel PRN-Nummern bei Sichtkontakt, Ephemeriden der Satelliten, Ionosphärenkorrekturen, Uhrenkorrekturen und ein numerisches Modell des Zellengelände, zum Beispiel ein dreidimensionales (3D).
Die Nachrichten, die die Unterstützung des Unterstützungssystems anfordern, werden an den Unterstützungs-Server SE vom Sende-/Empfangsmodul MER der Karte CR des Endgerätes UE auf dieselbe Weise übertragen wie klassische Kommunikationsdaten. Sie enthalten selbstverständlich die Kennung des betroffenen Mobiltelefons UE. Außerdem wird, da die DPS-Vorrichtung hier in ein zu einem zellularen Netz gehörenden Mobiltelefon UE eingebaut ist, angenommen, dass es sich zu dem Zeitpunkt, an dem es seine Anforderung erzeugt, in einer der Zellen des Netzes befindet. Infolgedessen kann das Abfragemodul MI in seine Nachricht zur Unterstützungsanforderung (selbst dann, wenn diese Informationen üblicherweise intern innerhalb des Netzes bleiben) die Position der Zelle (oder ihre Kennung) integrieren, in der sich seine DPS-Vorrichtung befindet und die es vom Verwaltungsmodul MG des Mobiltelefons UE erhalten hat.
Im Übrigen ist es besonders vorteilhaft, den Taktgeber der DPS-Vorrichtung des Mobiltelefons UE auf den Taktgeber der Basisstation BTS zu regeln, die die Zelle verwaltet, in der es sich befindet. Der Taktgeber der Basisstation BTS ist nämlich viel genauer als der des Mobiltelefons UE.
Vorzugsweise umfasst der Unterstützungs-Server SE eine Datenbank DB, welche die ungefähre GPS-Zeit der Konstellation CS und die Positionen eines Bezugspunktes enthält, beispielsweise des Mittelpunktes jeder Zelle des zellularen Netzes. Im gegenteiligen Fall muss der Unterstützungs-Server SE sein zellulares Netz abfragen, damit es ihm die Position der betroffenen Zelle überträgt. Außerdem hört der Unterstützungs-Server SE dann, wenn die Nachricht zur Unterstützungsanforderung auch ergänzende Navigationsdaten erfordert, die bestimmte Positionierungssatelliten betreffen, über seinen RNSS-Empfänger R auf die Navigationssignale und -nachrichten, die insbesondere von der Navigationskonstellation CS ausgehen.
Sobald der Unterstützungs-Server SE im Besitzt der Unterstützungsdaten ist, übermittelt er sie über das zellulare Netz an das anfordernde Endgerät UE.
Die Karte CR nimmt diese Unterstützungsdaten in Empfang und übermittelt sie an das von ihr umfasste Verarbeitungsmodul MT, das die Aufgabe hat, Hypothesenpaare über die tatsächliche GPS-Zeit und die tatsächliche Position [der Konstellation] anhand der empfangenen ungefähren GPS-Zeit und der empfangenen ungefähren Position [der Konstellation] aufzustellen.
Anschließend, sobald die Hypothesenpaare aufgestellt sind, bestimmt das Verarbeitungsmodul MT für jedes Hypothesenpaar geschätzte absolute Positionen der Satelliten SN der Konstellation CS.
Es bestimmt anschließend für jedes Hypothesenpaar die geschätzten Entfernungen zwischen dem Mobiltelefon UE und jedem der Positionierungssatelliten SN mit Sichtkontakt anhand der geschätzten Positionen der Konstellation mit Sichtkontakt.
Danach bestimmt es, ebenfalls für jedes Hypothesenpaar, die zu jedem der Positionierungssatelliten SN mit Sichtkontakt gehörenden Dopplereffekte unter Berücksichtigung ihrer ungefähren Positionen und der Entfernungen, die zwischen ihnen und dem Mobiltelefon UE liegen.
Sobald das Verarbeitungsmodul MT im Besitz der geschätzten Werte für die Positionen, Entfernungen und Dopplereffekte für jedes Hypothesenpaar ist, kann es daraufhin für jedes Hypothesenpaar eine Signalantwort S bestimmen, die der Summe (oder Akkumulation) der Signale im L-Band entspricht, die von den Satelliten SN mit Sichtkontakt während des gewählten Zeitintervalls empfangen werden sollten, wobei das betrachtete Hypothesenpaar berücksichtigt wird. Die folgende Gleichung ist ein Beispiel der Signalantwort im Fall von Position/Zeit-Hypothesenpaaren:
Das Indexpaar (k, n) steht hier für das Hypothesenpaar von geographischer Position/Zeit, i ist der Index, der einen Satelliten SN mit Sichtkontakt bezeichnet, N_SAT ist die Anzahl der Satelliten SN mit Sichtkontakt, C_i bezeichnet den Spreizcode des Satelliten i, τ_i,k,n ist die Zeitverzögerung zwischen der vom Satelliten i empfangenen GPS-Sendezeit und der Empfangszeit, und f_ikn ist die empfangene Frequenz des Uhrentakts des Satelliten SN mit Sichtkontakt und mit Index i, korrigiert dank der Hypothese von Konstellationszeit/ungefährer Position des Endgerätes UE.
Diese Akkumulation des über ein gewähltes Zeitintervall empfangenen Signals wird hier aufgrund des Umstandes möglich gemacht, dass die Satelliten SN der Konstellation CS synchronisiert sind.
Das Verarbeitungsmodul MT wählt anschließend das Hypothesenpaar aus, das der Signalantwort entspricht, welche eine maximale Korrelation mit dem während des Zeitintervalls empfangenen (oder akkumulierten) Signal aufweist.
Hierzu bestimmt es vorzugsweise für jede Signalantwort und folglich für jedes Hypothesenpaar eine Funktion, die für seine Korrelationsenergie mit der Summe der im gewählten Intervall tatsächlich empfangenen Signale repräsentativ ist. Auf diese Weise wird die Signalakkumulation über das gewählte Zeitintervall vorteilhaft genutzt. Die Schätzung einer Korrelationsfunktion wird in der Tat stark erleichtert, wenn das Signal rauscharm ist.
Anschießend hält das Verarbeitungsmodul MT die Signalantwort fest, die die stärkste (Korrelations-) Energie aufweist.
Diese festgehaltene Signalantwort entspricht einem Hypothesenpaar, das somit ausgewählt wird. Mit anderen Worten verfügt das Verarbeitungsmodul MT am Ende dieser Verarbeitung über die GPS-Zeiten und die Position des Mobiltelefons UE, die die höchste Wahrscheinlichkeit aufweisen. Es kann sich folglich auf jedes empfangene Signal eines Satelliten SN mit Sichtkontakt synchronisieren, um die zu seiner Modulierung verwendeten Pseudozufallscodes zu bestimmen.
Sobald die Pseudozufallscodes bestimmt sind und sobald folglich die Synchronisierung auf die Pseudozufallscodes erfolgt ist, muss das Verarbeitungsmodul die Feinbestimmung der Synchronisierungen vornehmen und anschließend gegebenenfalls demodulieren.
Es ist jedoch vorteilhaft, eine zusätzliche Verarbeitung vor der Demodulation in Betracht zu ziehen. Das Verbesserungssystem des Typs SBAS und das satellitengestützte Positionierungssystem des Typs GPS nutzen nämlich eine Technik der Spektrenspreizung, die auf periodischen Folgen von Spreizcodes beruhen, zum Beispiel auf den Gold-Codes. Nun ist aber die Dauer dieser Folgen im allgemeinen zwanzig Mal kürzer als die einem Informationsbit des Signals gewährte Dauer. Infolgedessen muss auf die Phase der Synchronisierung auf die Pseudozufallscodes vorzugsweise ein Schritt der Bitsynchronisierung folgen.
Die Bitsynchronisierung kann zum Beispiel darin bestehen, das Signal im Takt der Code-Folge, d.h. 1 kHz, zu "entspreizen" (oder ein „Despreading" durchzuführen), nachdem die Pseudozufallscode-Synchronisierung durchgeführt worden ist. Anschließend wird eine Frequenzerkennung vorgekommen, indem eine schnelle Fourier-Transformation (oder FFT) auf das entspreizte Signal angewendet wird. Dies ermöglicht nämlich, den restlichen Dopplereffekt mit einer Ungenauigkeit unter ungefähr 25 Hz zu schätzen. Hierzu kann zum Beispiel eine FFT über 1024 Abtastwerte durchgeführt werden, die ungefähr einer Sekunde (1 s) entsprechen. Anschließend wird die Korrektur der erkannten Frequenz vorgenommen. Schließlich wird unter Verwendung eines spezifischen Operators der Bitübergang bestimmt, wobei berücksichtigt wird, dass die Code-Folge auf das Bit synchronisiert ist und dass jedes Bit aus zwanzig vollständigen Pseudozufallscodes besteht, was 20 × 1 ms entspricht.
Der verwendete spezifische Operator kann zum Beispiel dem folgenden Typ entsprechen:
wobei S einem Abtastwert des auf 1 kHz entspreizten Signals entspricht.
Das Signal S wird zum Beispiel über eine Anzahl von Bits (Nbit) gleich fünfzig (50) für eine Signaldauer von einer Sekunde berechnet.
Das Maximum von S(n), wenn n zwischen 0 und 19 schwankt, ergibt den Bitübergang.
Diese Art von Synchronisationsbit ist besonders vorteilhaft, denn es verbraucht wenig Rechenzeit. Außerdem ermöglicht es eine Dekorrelation der verschiedenen durch die Verarbeitung der GPS-Signale eingeführten Abschätzungsprobleme.
Sobald die Bitsynchronisation erfolgt ist, kann der Schritt der Positionsbestimmung beginnen.
Die DPS-Vorrichtung umfasst hierzu ein erstes Rechenmodul MC1, das die Aufgabe hat, für jedes demodulierte Signal dessen Ausbreitungszeit zwischen dem Satelliten SN mit Sichtkontakt, der es gesendet hat, und dem Modultelefon UE (oder, genauer gesagt, seiner DPS-Vorrichtung) zu bestimmen. Hierzu nutzt das Modul das Sendesignal, das von dem Satelliten, der es gesendet hat, in das Signal integriert wurde, und das Empfangsdatum, das dem Signal vom Sende-/Empfangsmodul MER der DPS-Vorrichtung bei seinem Empfang zugeordnet wird.
Diese Ausbreitungszeiten speisen ein zweites Rechenmodul MC2, das die Aufgabe hat, einerseits anhand der in jedem Signal enthaltenen Navigationsdaten und der ergänzenden Navigationsdaten, die in den traditionellen SBAS-Nachrichten und/oder den vom Unterstützungssystem (Server SE) empfangenen Unterstützungsnachrichten enthalten sind, und andererseits anhand der dazugehörigen Ausbreitungszeit die Pseudoentfernung zwischen dem Mobiltelefon UE und dem entsprechenden Satelliten SN mit Sichtkontakt zu bestimmen.
Die Unterstützungsdaten, die die Daten ersetzen oder ergänzen können, welche aus den von den Satelliten SN kommenden Nachrichten (oder Signalen) extrahiert wurden und die vom Unterstützungssystem (Unterstützungs-Server SE) an eine DPS-Vorrichtung übertragen werden können, sind zum Beispiel die Ephemeriden der Positionierungssatelliten SN mit Sichtkontakt zu dem betroffenen Mobiltelefon UE und/oder Zeitkorrekturen der Positionierungssatelliten SN mit Sichtkontakt zu dem betroffenen Mobiltelefon UE, die für die Zeitabweichung zwischen der GPS-Zeit und dem Taktgeber der DPS-Vorrichtung des betroffenen Mobiltelefons UE repräsentativ sind, und/oder zweite Zeitkorrekturen, die für die Störungen repräsentativ sind, die von der Ionosphäre bei der Ausbreitung der von den Positionierungssatelliten SN mit Sichtkontakt zu dem betroffenen Mobiltelefon UE übertragen Signale verursacht werden, und/oder Daten, die für ein dreidimensionales (3D) Modell der Zelle repräsentativ sind, in der sich das anfordernde Endgerät befindet.
Diese ergänzenden Navigationsdaten und insbesondere die Korrekturdaten werden von dem zweiten Rechenmodul MC2 verwendet, um die in den Signalen im L-Band von den Satelliten SN mit Sichtkontakt übertragenen Navigationsdaten zu korrigieren. Sie ermöglichen, die Empfindlichkeit der Verarbeitungen und infolgedessen auch die Genauigkeit der Berechnungen zu verbessern.
Einige dieser Navigationsdaten, wie zum Beispiel die Daten des 3D-Modells, können auch in der folgenden Phase der Positionsbestimmung von Nutzen sein.
Die jedem Satelliten SN mit Sichtkontakt zugeordneten Pseudozufallscodes, die vom zweiten Rechenmodul MC2 bestimmt wurden, speisen ein drittes Rechenmodul MC3, das die Aufgabe hat, die Position des Mobiltelefons UE zu bestimmen. Genauer gesagt, bestimmt das dritte Rechenmodul MC3 die Position mindestens durch eine Quadrilateration und, allgemeiner, durch eine numerische Auflösung nach dem Kleinste-Quadrate-Ansatz mit vier Unbekannten und mindestens vier Messwerten anhand der Pseudoentfernungen (im allgemeinen vier (4)), bestimmter korrigierter Navigationsdaten und/oder bestimmter Unterstützungsdaten, beispielsweise den Daten des 3D-Modells der Zelle, in der sich das Mobiltelefon UE befindet.
Dieses 3D-Modell kann dann besonders nützlich sein, wenn das dritte Rechenmodul nur über drei Pseudoentfernungen zur Bestimmung der Position des Mobiltelefons UE verfügt. Dieser Fall kann insbesondere in schwierigen Umgebungen eintreten, wenn das Mobiltelefon UE nur zu drei Satelliten SN Sichtkontakt hat.
Der Ausgang des dritten Rechenmoduls MC3 speist das Verarbeitungsmodul MG des Mobiltelefons UE mit den Positionen.
Die DPS-Vorrichtung gemäß der Erfindung und insbesondere ihr Abfragemodul MI, ihr Verarbeitungsmodul MT, ihre Rechenmodule MC1, MC2 und MC3 können in Form von elektronischen Schaltungen, Software- (oder Datenverarbeitungs-) Modulen oder einer Kombination von Schaltungen und Software ausgeführt sein.
Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, dass das 3D-Modell der Zelle eines zellularen Netzes (das vom Unterstützungssystem (Unterstützungs-Server SE) in Form von ergänzenden Navigationsdaten an ein Mobilendgerät UE übertragen werden kann) anhand von Positionsberechungen erarbeitet werden kann, die von den verschiedenen zu diesem zellularen Netz gehörenden Mobilendgeräten durchgeführt worden sind.
Man kann in der Tat in Betracht ziehen, dass jede DPS-Vorrichtung so eingerichtet ist, dass sie an den Unterstützungs-Server SE des Unterstützungssystems die von ihrem zweiten Rechenmodul MC2 bestimmten Pseudoentfernungen überträgt (in einer Betriebsart des Typs „MS-Assisted"), oder aber die von ihrem dritten Rechenmodul MC3 bestimmten Positionen (in einer Betriebsart des Typs „MS-Based"), begleitet von der Kennung der Zelle, in der es seinen Standort hat.
Der Unterstützungs-Server SE umfasst in diesem Fall ein Verarbeitungsmodul PM, das die Aufgabe hat, dann, wenn es für die Position des Mobilendgerätes UE repräsentative Informationsdaten (Pseudoentfernungen oder Positionen) empfängt, sie in seiner Datenbank BD als Entsprechung zu der Kennung der Zelle des zellularen Netzes zu speichern, in der sich dieses Mobilendgerät UE befindet.
In diesem Fall ist das Verarbeitungsmodul PM vorzugsweise so eingerichtet, dass es Hilfsdaten bestimmt, die für die Qualität der empfangenen Informationsdaten repräsentativ sind, und sie anschleißend als Entsprechung zur Kennung der Zelle speichert. Man versteht hier unter „Qualität" einen physikalischen Parameter wie zum Beispiel die Stärke oder den Pegel des empfangenen GSM-Signals. Diese Hilfsdaten können insbesondere für den Betreiber des Mobilfunk-Telefonnetzes nützlich sein.
Es ist ebenfalls besonders vorteilhaft, dass das Verarbeitungsmodul PM so eingerichtet ist, dass es nach und nach ein dreidimensionales (3D) Modell des zellularen Netzes anhand der Zellenkennungen und der Informationsdaten und/oder der entsprechenden Hilfsdaten aufbaut. Genauer gesagt, kann das Verarbeitungsmodul PM die von jeder Zelle des Netzes abgedeckte Zone bestimmen, da es über die Positionen verfügt, an denen die Mobiltelefone UE zur Kommunikation in der Lage sind. Selbstverständlich wird das 3D-Modell des Netzes in der Datenbank BD des Unterstützungs-Servers SE gespeichert. Es kann kontinuierlich oder in periodischen Zeitabständen oder auch, je nach Bedarf, auf Anweisung aktualisiert werden.
Wie zuvor gesagt, kann ein Teil dieses 3D-Modells des Netzes, das eine Zelle repräsentiert, anschließend in Form ergänzender Navigationsdaten an das Mobilendgerät UE übertragen werden, welches es anfordert.
Dank dieser Informationen über das Netz, die passiv, ohne dass dazu Messreihen durchgeführt werden müssen, ermittelt werden, verfügt der Betreiber des Netzes über wertvolle dreidimensionale (3D) Informationen, die es ihm ermöglichen, die geographische Abdeckung seines Netzes zu verbessern oder Wartungs- oder Instandsetzungsmaßnahmen durchzuführen. Man kann nämlich auf diese Weise die Schattenzonen oder die Zonen, in denen ein technisches Problem aufgetreten ist (Schattenzonen des RNSS-Systems oder Schattenzonen des mobilen Kommunikationsnetzes), bestimmen. Dies kann auch die Möglichkeit bieten, die Schattenzonen des Verbesserungssystems zu bestimmen.
Man kann auch eine Erarbeitung des 3D-Modells des zellularen Netzes auf die Anforderung seines Betreibers hin in Betracht ziehen. In diesem Fall wird an die DPS-Vorrichtungen, vorzugsweise über das Unterstützungssystem (SE), eine Nachricht übertragen, die von ihnen die Übertragung der Pseudoentfernungen oder Positionen anfordert, die sie während einer gewählten Zeitdauer bestimmen.
In einer Variante kann man in Betracht ziehen, dass nicht der Unterstützungs-Server SE derjenige ist, der das 3D-Modell des zellularen Netzes bestimmt. Es ist nämlich möglich, die Mobiltelefone so zu konfigurieren, dass sie an das zellulare Netz (und nicht an den Unterstützungs-Server SE) die Informationsdaten übertragen, die für die von ihrer DPS-Vorrichtung berechneten Pseudoentfernungen und Positionen repräsentativ sind. In diesem Fall wird das 3D-Modell des Netzes über das zellulare Netz an das Unterstützungssystem SE übertragen, um in seiner Datenbank BD gespeichert und danach in Form von ergänzenden Navigationsdaten an die DPS-Vorrichtungen übertragen zu werden.
Die DPS-Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auch so eingerichtet sein, dass sie die Dynamik des Mobilendgeräts UE berücksichtigt, in das sie eingebaut ist.
Die Synchronisierung auf das von einem Satelliten SN empfangene Signal bezieht sich nämlich nicht nur auf die Verzögerung zwischen dem empfangenen Signal (und, genauer gesagt, die Code-Spreizung) und die in der DPS-Vorrichtung ausgearbeitete Antwort, sondern auch auf die Frequenzabweichung zwischen der Frequenz der DPS-Vorrichtung und der Frequenz des empfangenen Signals.
Insbesondere wird die Frequenzunsicherheit durch die relative Unsicherheit des lokalen Oszillators, den durch die Bewegung des Satelliten bedingten Dopplereffekt und den durch die Bewegung des Mobilendgerätes UE bedingten Dopplereffekt hervorgerufen.
Man kann zeigen, dass die Dauer des Zeitintervalls, das für die Erkennung des Korrelationsmaximums zugeteilt wird, direkten Einfluss auf die Leistungswerte hat. Je länger diese (als „kohärente Integrationszeit" bezeichnete) Dauer ist, um so besser ist die Rauschunterdrückung. Infolgedessen ist das Signal-Rausch-Verhältnis nach der Korrelation umgekehrt proportional zur kohärenten Integrationszeit. Mit anderen Worten: Die Verbesserung der Empfindlichkeit der DPS-Vorrichtung erfolgt über die Erhöhung dieser kohärenten Integrationszeit.
Im Übrigen ist der Diskretisierungsschritt (δf) des Frequenzbereichs um so kleiner, je größer die kohärente Integrationszeit (Ti) ist (typischerweise gilt die Gleichung δf = 1/2Ti). Dies ermöglicht, die Verluste während der kohärenten Integration zu minimieren.
Aus diesen Erläuterungen ergibt sich, dass dann, wenn eine Frequenzhypothese oder eine Hypothese der geographischen Position getestet wird, die DPS- Vorrichtung um so empfindlicher in Bezug auf eine Frequenzänderung während der Integrationsphase ist, je kleiner der Diskretisierungsschritt ist. Nun ist die Dynamik eines Mobilendgerätes UE aber von der Art, dass sie die Phase des empfangenen Signals verändert und somit Frequenzänderungen verursacht. Infolgedessen erfolgt die Verbesserung der Empfindlichkeit der DPS-Vorrichtung über die Berücksichtigung der Dynamik des Mobilendgerätes UE, in das sie eingebaut ist.
Dieses Phänomen ist um so störender, je schlechter die Empfangsbedingungen sind.
Als Versuch, hierfür Abhilfe zu schaffen, ist vorgeschlagen worden, die kohärente Integrationszeit zu begrenzen, damit der Diskretisierungsschritt nicht zu klein ist. Typischerweise begrenzt man die Breite des Diskretisierungsschritts auf ungefähr 500 Hz, was einer kohärenten Integrationszeit in der Größenordnung von 1 ms entspricht. S beträgt, wenn eine kohärente Energieakkumulation des weiter oben beschriebenen Typs während einer Dauer von 20 ms durchgeführt wird, die auf zwanzig kohärenten Integrationszeiten von jeweils 1 ms beruht, der Verlust ungefähr 6,5 dB im Vergleich zu einer einzigen kohärenten Integrationszeit von 20 ms.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung hat daher das Ziel, die Situation dadurch zu verbessern, dass die Dynamik des Mobilendgerätes UE direkt während der Integration geschätzt wird, statt die kohärente Integrationszeit künstlich zu begrenzen.
Die Erfindung schlägt zu diesem Zweck vor, in das Mobilendgerät UE und vorzugsweise in seine Vorrichtung für die satellitengestützte Positionierung DPS eine Messvorrichtung DM einzubauen, die die Aufgabe hat, ihre Bewegung, ihre Geschwindigkeit und ihre Beschleunigung während der kohärenten Integrationszeit zu messen.
Diese Messvorrichtung DM ist vorzugsweise in Form eines elektromechanischen Mikrosystems (oder MEMS für „Micro Electro Mechanical System") mit Mikroträgheit eingerichtet. Jede Art eines Mikroträgheits-MEMS kann in Betracht kommen, und insbesondere diejenigen, die mit einem Ausleger oder einer oder mehreren aufgehängten Platten oder auch mit einer teilweise aufgehängten Struktur in H-Form arbeiten.
Anhand der von der Messvorrichtung DM gelieferten Messungen und der vorgenannten Unterstützungsdaten und insbesondere der Satellitenpositionen und der Vorortung des Mobilendgerätes UE kann das Verarbeitungsmodul MT der DPS-Vorrichtung die Geschwindigkeit, die Beschleunigung γ und die Beschleunigungsänderung dγ/dt (oder „Jerk") bezogen auf jeden Satelliten SN mit Sichtkontakt abschätzen und daraus die induzierte Phase ableiten, die in der Berechnung der Signalantwort bei der kohärenten Integration (Akkumulation) berücksichtigt werden muss.
Die Antwort des Signals kann nun mit Hilfe einer Gleichung bestimmt werden, die aus der folgenden Gleichung abgeleitet wird und die dem Fall von Hypothesenpaaren des abgetasteten Gitters (Position/Systemzeit) entspricht:
wobei w₀ der getestete Frequenz-Diskretisierungsschritt ist.
Auf diese Weise kann die kohärente Integrationszeit erhöht werden, und man kann ein Steuersignal (oder „Pilot Tone") auch während der Erfassungsphase auswerten. Der Pilotton ist ein Signal ohne Daten, zum Beispiel eine Phasenmodulation mit gespreizter unmodulierter Trägerwelle. Außerdem beziehen sich die von der Messvorrichtung DM gelieferten Messungen auf Parameter, sie sich im zeitlichen Verlauf sehr schnell ändern und die folglich besonders gut für kurze Integrationszeiten geeignet sind.
Die Erfindung bietet auch ein spezielles Verfahren für die Bestimmung der Position eines Mobilendgerätes UE, welches, wie das Verfahren nach dem bisherigen Stand der Technik, einen Schritt zur Erfassung von Pseudozufallscodes umfasst, gefolgt von einem Schritt zur Bestimmung der Position des Mobilendgerätes UE anhand der erfassten Pseudozufallscodes und von in den empfangenen Signalen enthaltenen Navigationsdaten (die in den empfangenen Navigationssignalen oder in den Unterstützungsnachrichten gelesen werden).
Dieses [Verfahren] wird insbesondere mit Hilfe der weiter oben dargestellten Anlage und der Mobilendgeräte UE umgesetzt. Da die Haupt- und die optionalen Funktionen und Unterfunktionen, die von den Schritten dieses Verfahrens übernommen werden, im Wesentlichen identisch mit denjenigen sind, die von den verschiedenen Vorrichtungen übernommen werden, aus denen die Anlage und die Mobilendgeräte UE aufgebaut sind, werden nachfolgend nur Schritte zusammengefasst, mit denen die Hauptfunktionen des Verfahrens gemäß der Erfindung umgesetzt werden.
Dieses Verfahren besteht darin:

• an das Endgerät, vorzugsweise auf seine Anforderung, Unterstützungsdaten zu übertragen, die für die ungefähre Bezugszeit (GPS-Zeit) der Konstellation CS und ihre ungefähre Position repräsentativ sind, sowie gegebenenfalls Ephemeriden, Ionosphärenkorrekturen und ähnliche Daten;
• danach geschätzte Positionen der Konstellation CS, geschätzte Entfernungen zwischen dem Mobilendgerät UE und jedem der Satelliten SN mit Sichtkontakt und die dazugehörigen Dopplereffekte in Abhängigkeit von den Hypothesenpaaren zu bestimmen, die sich auf die empfangene ungefähre Bezugszeit und die empfangene ungefähre Position beziehen;
• danach für jedes Hypothesenpaar eine Signalantwort zu bestimmen, die den geschätzten Positionen und Entfernungen und den dazugehörigen Dopplereffekten über ein gewähltes Zeitintervall entspricht; und
• dasjenige Hypothesenpaar auszuwählen, das der Signalantwort entspricht, welche eine maximale Korrelation mit dem während des gewählten Zeitintervalls empfangenen Signal aufweist, um die Pseudozufallscodes zu bestimmen, die jedes der empfangenen Signale modulieren.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Ausführungsformen des Mobilendgerätes, des Unterstützungs-Servers und des Verfahrens, die weiter oben lediglich als Beispiele beschreiben wurden, sondern sie umfasst alle Varianten, die der Fachmann im Rahmen der nachfolgenden Ansprüche in Betracht ziehen kann.
So wurde in den vorstehenden Ausführungen eine Anlage beschrieben, in der das Telekommunikationssystem ein zellulares Netz des Typs GSM/GPRS oder UMTS ist. Die Erfindung betrifft jedoch auch Funktelekommunikationsnetze in satellitengestützten Hybridformen mit terrestrischen Empfängern.
Eine weitere Umsetzung, deren Ziel in der Bereicherung der Unterstützungsdaten durch das Senden von dreidimensionalen Informationen über die Zelle besteht, in der sich das Mobil[endgeräte] befindet, besteht darin:

– dass der Unterstützungsdaten-Server an das Mobil[endgerät] eine Wahrscheinlichkeitsdichte für die Maskierung der Signale sendet, die von der Konstellation der Navigationssatelliten stammen, und zwar in Abhängigkeit vom Elevations- und Azimutwinkel des Standpunkts des Mobil[endgerätes];
– dass das Mobil[endgerät] sich dieser Informationen bedient, um
– entweder seine Satellitensuche einzuleiten, indem mit den Satelliten begonnen wird, die die geringstmögliche Blockierungswahrscheinlichkeit aufweisen;
– oder um einen Mehrbahnen-Algorithmus zu verbessern, indem eine Reflexionswahrscheinlichkeit durch Beobachtung der Dichte der Blockierungswahrscheinlichkeit abgeleitet wird.

Der Vorteil einer Umsetzung dieser Art liegt in einer Einsparung der vom Server an das Mobil[endgerät] übertragenen Datenmenge.
3 veranschaulicht das Verfahren. Die [Mobilstation] MS befindet sich in der Mitte der Zelle. Ein Gebäude nimmt einen Teil der Sicht entsprechend einer aus Elevations- und Azimutwinkel zusammengesetzten Maske. Diese Maskierung wird an die [Mobilstation] MS als Teil der Unterstützungsdaten in Form einer Wahrscheinlichkeitsdichte der Maskierung in einer gegebenen Richtung übertragen.

Claims

Verfahren zur Positionsbestimmung eines Mobilendgerätes (UE), umfassend einen Schritt der Erfassung durch das Endgerät (UE) von Pseudozufallscodes, welche Signale modulieren, die von Satelliten (SN) mit Sichtkontakt, die zu einer Konstellation (CS) von Positionsbestimmungssatelliten gehören und die auf eine Bezugszeit bezogen sind, empfangen wurden, und zwar durch Vergleich mit aus Hypothesen resultierenden Signalantworten; und einen Schritt zur Bestimmung der Position des Endgerätes (UE) anhand der erfassten Codes und der in den Signalen enthaltenen Navigationsdaten, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schritt der Erfassung i) an das Endgerät (UE) Unterstützungsdaten übermittelt werden, die für eine ungefähre Bezugszeit und seine ungefähre Position repräsentativ sind; ii) dass geschätzte Positionen der Konstellation (CS) von Satelliten (SN), geschätzte Entfernungen zwischen dem Endgerät (UE) und jedem der Satelliten (SN) mit Sichtkontakt sowie dazugehörige Dopplereffekte in Abhängigkeit von Hypothesenpaaren bestimmt werden, die sich auf die ungefähre Bezugszeit und die ungefähre Position beziehen; iii) dass für jedes Hypothesenpaar, das sich auf die ungefähre Bezugszeit und die ungefähre empfangene Position bezieht, eine zusammengesetzte Signalantwort bestimmt wird, die den geschätzten Positionen und Entfernungen und den dazugehörigen Dopplereffekten über ein gewähltes Zeitintervall entspricht, wobei die zusammengesetzte Antwort aus der Summe der Antworten der Signale von den Satelliten mit Sichtkontakt hervorgeht; und iv) dass das Hypothesenpaar ausgewählt wird, welches der Signalantwort entspricht, die eine maximale Korrelation mit dem während des Zeitintervalls empfangenen Signal aufweist, sodass die Pseudozufallscodes zur Modulierung der empfangenen Signale bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unterstützenden Daten von einem Unterstützungs-Server (SE) stammen, der mit einem zellularen Kommunikationsnetz verbunden ist, von dem das Endgerät (UE) abhängt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstützungsdaten an das Endgerät (UE) über das zellulare Kommunikationsnetz übertragen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ungefähre Position repräsentativ für die Zelle ist, in der sich das Endgerät (UE) befindet, wenn es die Unterstützungsdaten anfordert.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungstaktgeber dieses Endgerätes (UE) auf den Taktgeber der Basisstation (BTS) geregelt wird, welche die Zelle verwaltet, in der es sich befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl einer Signalantwort darin besteht, für jede Signalantwort eine Funktion zu bestimmen, die für ihre Korrelationsenergie mit dem während des Zeitintervalls empfangenen Signal repräsentativ ist und darin, dass die Signalantwort gewählt wird, deren Energie die stärkste ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstützungsdaten ergänzende Navigationsdaten umfassen, die aus einer Gruppe gewählt werden, die mindestens umfasst: die Ephemeriden der Satelliten (SN) mit Sichtkontakt, erste Zeitkorrekturen der Satelliten mit Sichtkontakt, die für die Zeitabweichung zwischen der Bezugszeit und ihrem Taktgeber repräsentativ sind, sowie zweite Zeitkorrekturen, die für die Störungen repräsentativ sind, die durch die Ionosphäre bei der Ausbreitung der von den Satelliten (SN) mit Sichtkontakt übertragenen Signale verursacht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstützungsdaten ergänzende Navigationsdaten umfassen, die von einem mit dem Satellitennavigationssystem (CS) gekoppelten Verbesserungssystem (SG) stammen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstützungsdaten Daten umfassen, die für ein dreidimensionales Modell der Zelle repräsentativ sind, in der sich das anfordernde Endgerät (UE) befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Informationsdaten gespeichert werden, die für die Position des Endgerätes (UE) repräsentativ sind, und zwar in der Weise, dass die Position als Entsprechung zu einer Kennung der Zelle gespeichert wird, in der es sich befindet.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem die Position als Entsprechung zu Hilfsdaten gespeichert wird, die für die Qualität der übertragenen Informationsdaten repräsentativ sind.
Verfahren nach der Kombination von Anspruch 4 mit einem der Ansprüche 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein dreidimensionales Modell des Kommunikationsnetzes anhand der Zellenkennungen und der Informationsdaten und/oder der entsprechenden Hilfsdaten erzeugt wird und dass anschließend das dreidimensionale Modell des Kommunikationsnetzes gespeichert wird.
Verfahren nach der Kombination der Ansprüche 9 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das an das Endgerät (UE) übertragene dreidimensionale Zellenmodell ein Teil des dreidimensionalen Modells des Kommunikationsnetzes ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass repräsentative Messungen der Dynamik des Endgerätes (UE) durchgeführt werden und dadurch, dass ausgehend von den Messungen und den Unterstützungsdaten eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung und eine Beschleunigungsänderung bezogen auf jeden Satelliten (SN) mit Sichtkontakt geschätzt werden und dass anschließend von diesen eine induzierte Phase abgeleitet wird und dass die Signalantwort unter Berücksichtigung der induzierten Phase bestimmt wird.
Mobilendgerät (UE), umfassend Vorrichtungen (CR) zur Erfassung von Pseudozufallscodes, welche Signale modulieren, die von Satelliten (SN) mit Sichtkontakt, die zu einer Konstellation (CS) von Positionsbestimmungssatelliten gehören und die auf eine Bezugszeit bezogen sind, empfangen wurden, und zwar durch Vergleich mit aus Hypothesen resultierenden Signalantworten; sowie [umfassend] Rechenvorrichtungen (MC1–MC3), die dazu geeignet sind, die Position des Endgerätes (UE) anhand der erfassten Codes und der in den Signalen enthaltenen Navigationsdaten zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtungen (CR) dafür eingerichtet sind, beim Empfang von Unterstützungsdaten, die für eine ungefähre Bezugszeit und die ungefähre Position des Endgerätes (UE) repräsentativ sind, geschätzte Positionen der Konstellation (CS) von Satelliten (SN), geschätzte Entfernungen zwischen dem Endgerät (UE) und jedem der Satelliten (SN) mit Sichtkontakt sowie dazugehörige Dopplereffekte in Abhängigkeit von Hypothesenpaaren zu bestimmen, die sich auf die ungefähre Bezugszeit und die ungefähre Position beziehen; und [die dafür eingerichtet sind,] danach für jedes Hypothesenpaar eine zusammengesetzte Signalantwort zu bestimmen, die den geschätzten Positionen und Entfernungen und den dazugehörigen Dopplereffekten über ein gewähltes Zeitintervall entspricht, wobei die zusammengesetzte Antwort aus der Summe der Antworten der Signale von den Satelliten mit Sichtkontakt hervorgeht; und [die dafür eingerichtet sind,] das Hypothesenpaar auszuwählen, welches der Signalantwort entspricht, die eine maximale Korrelation mit dem während des Zeitintervalls empfangenen Signal aufweist, sodass die Pseudozufallscodes zur Modulierung der empfangenen Signale bestimmt werden.
Endgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass es dafür eingerichtet ist, innerhalb eines zellularen Kommunikationsnetzes zu kommunizieren, von dem jede Zelle von einer Basisstation (BTS) verwaltet wird, sowie dadurch, dass die ungefähre Position repräsentativ für die Zelle ist, in der es sich befindet, wenn es die Unterstützungsdaten anfordert.
Endgerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtungen (CR) einen Taktgeber umfassen, der auf den Taktgeber der Basisstation (BTS) geregelt ist, welche die Zelle verwaltet, in der es sich befindet.
Endgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtungen (CR) dafür eingerichtet sind, eine Signalantwort auszuwählen, indem für jede Signalantwort eine Funktion bestimmt wird, die für ihre Korrelationsenergie mit dem während des Zeitintervalls empfangenen Signal repräsentativ ist und dafür, dass die Signalantwort gewählt wird, deren Energie die stärkste ist.
Endgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstützungsdaten ergänzende Navigationsdaten umfassen, die aus einer Gruppe gewählt werden, die mindestens umfasst: die Ephemeriden der Satelliten (SN) mit Sichtkontakt, erste Zeitkorrekturen der Satelliten mit Sichtkontakt, die für die Zeitabweichung zwischen der Bezugszeit und ihrem Taktgeber repräsentativ sind, sowie zweite Zeitkorrekturen, die für die Störungen repräsentativ sind, die durch die Ionosphäre bei der Ausbreitung der von den Satelliten (SN) mit Sichtkontakt übertragenen Signale verursacht werden.
Endgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstützungsdaten Daten umfassen, die für ein dreidimensionales Modell der Zelle repräsentativ sind, in der sich das anfordernde Endgerät (UE) befindet.
Endgerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass es dafür eingerichtet ist, die Position mit Hilfe der Daten zu bestimmen, die für ein empfangenes dreidimensionales Zellenmodell repräsentativ sind.
Endgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterstützungsdaten ergänzende Navigationsdaten umfassen, die von einem mit dem Satellitennavigationssystem (CS) gekoppelten Verbesserungssystem (SG) stammen.
Endgerät nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass es dafür eingerichtet ist, an einen Unterstützungs-Server (SE) des zellularen Kommunikationsnetzes für seine Position repräsentative Informationsdaten zu übertragen, sodass die Informationsdaten in einer Datenbank (BD) als Entsprechung zu einer Kennung der Zelle gespeichert werden können, in der es sich befindet.
Endgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Mikroträgheits-Messvorrichtung (DM) umfasst, die dazu geeignet ist, für die Dynamik des Endgerätes repräsentative Messungen zu liefern, und dadurch, dass die Erfassungsvorrichtungen (CR) dafür eingerichtet sind, ausgehend von diesen Messungen und den Unterstützungsdaten eine Geschwindigkeit, eine Beschleunigung und eine Beschleunigungsänderung bezogen auf jeden Satelliten (SN) mit Sichtkontakt zu schätzen und von diesen eine induzierte Phase abzuleiten und danach die Signalantwort unter Berücksichtigung der induzierten Phase zu bestimmen.
Endgerät nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (DM) in Form eines elektromechanischen Mirkosystems mit Mikroträgheit eingerichtet sind.
Unterstützungs-Server (SE) für ein zellulares Kommunikationsnetz, welches mit Mobilendgeräten (UE) kommuniziert, dadurch gekennzeichnet, dass er dafür eingerichtet ist, Unterstützungsdaten über das Kommunikationsnetz an Mobilendgeräte (UE) nach einem der Ansprüche 15 bis 25 zu übertragen, nachdem er von diesen ausgehende Anforderungen erhalten hat.
Server nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass er dafür eingerichtet ist, an jedes anfordernde Endgerät (UE) Unterstützungsdaten zu übertragen, die ergänzende Navigationsdaten umfassen, welche aus einer Gruppe gewählt werden, die mindestens umfasst: die Ephemeriden der Satelliten (SN) mit Sichtkontakt, erste Zeitkorrekturen der Satelliten (SN) mit Sichtkontakt, die für die Zeitabweichung zwischen der Bezugszeit und dem Taktgeber des Endgerätes (UE) repräsentativ sind, sowie zweite Zeitkorrekturen, die für die Störungen repräsentativ sind, die durch die Ionosphäre bei der Ausbreitung der von den Satelliten (SN) mit Sichtkontakt an das Endgerät übertragenen Signale verursacht werden, sowie Daten, die für ein dreidimensionales Modell der Zelle repräsentativ sind, in der sich das anfordernde Endgerät (UE) befindet.
Server nach einem der Ansprüche 26 und 27, dadurch gekennzeichnet, dass er Empfangsvorrichtungen (R) umfasst, die dafür geeignet sind, Nachrichten von einem Satellitennavigationssystem (CS) zu empfangen, und dadurch, dass er dafür eingerichtet ist, an jedes anfordernde Endgerät (UE) Unterstützungsdaten zu übertragen, die Navigationsdaten umfassen, welche aus den vom Satellitennavigationssystem (CS) stammenden Nachrichten extrahiert wurden.
Server nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsvorrichtungen (R) dazu geeignet sind, Nachrichten von einem mit dem Satellitennavigationssystem (CS) gekoppelten Verbesserungssystem zu empfangen, und dadurch, dass er dafür eingerichtet ist, an jedes anfordernde Endgerät (UE) Unterstützungsdaten zu übertragen, welche ergänzende Navigationsdaten umfassen, die aus den von dem Verbesserungssystem stammenden Nachrichten extrahiert wurden und die für das Satellitennavigationssystem (CS) repräsentativ sind.
Server nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass er Verarbeitungsvorrichtungen (PM) umfasst, die dafür eingerichtet sind, beim Empfang von für die Position eines Endgerätes (UE) repräsentativen Informationsdaten in einer Datenbank (BD) die Informationsdaten als Entsprechung zu einer Kennung der Zelle eines zellularen Kommunikationsnetzes zu speichern, in der sich das Endgerät (UE) befindet.
Server nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtungen (PM) dafür eingerichtet sind, Hilfsdaten zu bestimmen, die für die Qualität der empfangenen Informationsdaten repräsentativ sind, und dafür, diese Hilfsdaten in der Datenbank (BD) als Entsprechung zu der Kennung der Zelle und zu den für die Position des Endgerätes (UE) repräsentativen Informationsdaten zu speichern.
Server nach einem der Ansprüche 30 und 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtungen (PM) dafür eingerichtet sind, ein dreidimensionales Modell des Kommunikationsnetzes ausgehend von den Zellenkennungen und den Informationsdaten und/oder den entsprechenden Hilfsdaten zu erzeugen und anschließend das dreidimensionale Modell des Kommunikationsnetzes in der Datenbank (BD) zu speichern.
Server nach der Kombination der Ansprüche 36 und 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtungen (PM) dafür eingerichtet sind, aus der Datenbank (BD) einen Teil des dreidimensionalen Modells des Kommunikationsnetzes zu extrahieren, der für das dreidimensionale Modell der Zelle repräsentativ ist, in der sich das anfordernde Endgerät (UE) befindet, sodass [dieser Teil] an das Endgerät übertragen wird.
Server nach einem der Ansprüche 26 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsvorrichtungen (PM) dafür eingerichtet sind, aus einer Datenbank (BD), die Teile eines dreidimensionalen Modells des Kommunikationsnetzes als Entsprechung zu Zellenkennungen speichert, den Teil des Modells zu extrahieren, der als Entsprechung zur Kennung derjenigen Zelle gespeichert ist, in der sich ein anforderndes Endgerät (UE) befindet, sodass an dieses der extrahierte Teil übertragen wird.
Nutzung des Verfahrens, des Mobilendgerätes (UE) und des Unterstützungs-Servers (SE) nach einem der vorhergehenden Ansprüche für phasenmodulierte L-Signale mit Mehrfachzugriff.
Nutzungsweise nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenmodulation mit Mehrfachzugriff nach der mit W-CDMA bezeichneten Technik erfolgt.
Nutzungsweise des Verfahrens, des Mobilendgerätes (UE) und des Unterstützungs-Servers nach einem der Ansprüche 1 bis 34 in Satellitenpositionierungsnetzen (SN) des RNSS-Typs.
Nutzungsweise nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Satellitenpositionierungsnetz (SN) dem GPS-Typ entspricht.