Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Abdeckungskarte und ei ne Anordnung zum Durchführen des Verfahrens.

Stand der Technik

Eine Abdeckungskarte stellt eine Karte eines bestimmten geographischen Be reichs dar, in der Informationen zur Netzabdeckung enthalten sind. Diese Infor mationen geben Aufschluss darüber, ob und wenn ja in welchem Maße Dienste, die drahtlos angeboten werden, verfügbar sind. Dabei kann eine Aufschlüsselung nach unterschiedlichen Diensten gegeben sein. Diesen Diensten können dann jeweils Datenraten oder auch statistische Verteilungen von Datenraten zugeord net sein. Dabei können auch Umgebungsbedingungen, wie bspw. Wetterbedin gungen, Berücksichtigung finden.

Die Abdeckungskarte ist typischerweise in sogenannte Kacheln (engl.: tile) unter teilt. Diese repräsentieren üblicherweise Bereiche in der durch die Karte darge stellten Region, die nebeneinanderliegen und sich nicht überlappen. Jeder Ka chel ist dann in der Abdeckungskarte zumindest eine Datenrate bzw. zumindest eine statistische Verteilung einer Datenrate für wenigstens einen Dienst zuge ordnet. Anhand dieser Abdeckungskarte kann dann der Nutzer abschätzen oder gar bestimmen, in welchen der geographischen Bereiche er welche Dienste nut zen kann. Gegebenenfalls kann dies auch bei der Wahl der Fahrtroute berück sichtigt werden.

Aus der Druckschrift US 2006 021 142 A ist ein Verfahren zum Bestimmen der Sendequalität an verschiedenen Orten innerhalb von geografischen Bereichen, die von dem Sendesignal abgedeckt sind, bekannt. Dabei werden Daten in einer mobilen Einrichtung erzeugt, die eine relative Signalqualität an verschiedenen Orten innerhalb des geografischen Bereichs repräsentieren. Die Daten werden gespeichert und in der Einrichtung aufbereitet, um Bereiche mit geringer Signal qualität in zumindest einem Abschnitt des geografischen Bereichs zu definieren, in welchem die Einrichtung sich bewegt. Die Daten, die gespeichert werden, werden von Zeit zu Zeit zu einem zentralen Sendesystem übertragen.

Die Druckschrift US 2015 020 140 A beschreibt eine digitale Sende- Empfangsvorrichtung mit einer Empfangseinheit, die ein Signal empfängt. Es ist weiterhin eine Signalstärke- Erfassungseinheit vorgesehen, die die Stärke des empfangenen Signals erfasst.

Ein Nachteil bestehender Ansätze ist, dass Nutzerdaten von einer zentralen Da tenbank gespeichert werden und daher ein Schutz der Privatsphäre des Nutzers nicht vollständig garantiert werden kann. Zudem kann der Nutzer bzw. können dessen Bewegungen leicht nachverfolgt werden. Weiterhin erfordern bekannte Verfahren, dass eine erfasste Signalstärke mit den erfassten Orten verbunden wird. Dies bedingt einen hohen Speicherbedarf.

Offenbarung der Erfindung

Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren zum Erstellen einer Abdeckungs karte nach Anspruch 1 und eine Anordnung zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 11 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den ab hängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.

Bei dem vorgestellten Verfahren ist vorgesehen, die Abdeckungskarte aus schließlich auf Seiten des Nutzers, bspw. in dem Fahrzeug, abzulegen bzw. zu speichern, so dass sichergestellt ist, dass Nutzerinformationen, bspw. Informati onen, die angeben, wo der Nutzer sich befindet bzw. sich bewegt, gesichert sind und niemand davon Kenntnis erlangt. Die Abdeckungskarte wird somit nicht in bzw. mit einer zentralen Datenbank gespeichert, wo viele Abspeicherungen bzw. Daten abgelegt sind. Diese Änderung gegenüber bekannten Verfahren erfordert, dass eine neue Art des Verbindens von erfassten passiven Daten, bspw. der erfassten Signalstär keinformation, mit dem erfassten Ort gefunden werden muss, da die derzeitigen Verfahren hierfür einen großen Speicherbedarf haben. Diese passiven Daten be ziehen sich auf eine Signalcharakteristik und können bspw. die Signalstärke aber auch eine Bandbreite betreffen. Im folgenden wird insbesondere auf die Signal stärke eingegangen, wobei dies keine Beschränkung des Verfahrens auf diese passiven Daten bedeuten soll.

Passive Daten bzw. Parameter sind Parameter, für deren Bestimmung keine Da tenübertragung notwendig ist. Das sind insbesondere Parameter, die von einem Mobilfunkmodem ausgelesen werden können, wie bspw. Signalstärken (z. B. SINR, RSRP, ...).

Das genannte Verbinden kann bspw. in folgenden Schritten erfolgen:

1. Speichern nur eines Werts für jeden Dienstanbieter in Abhängigkeit von Mo dellen, andere Variablen können berechnet werden.

2. Ähnliche Kacheln werden miteinander verbunden, wenn sie ein ähnliches Ver halten haben.

3. Es ist nicht erforderlich, dass ein Wert für jeden Dienstanbieter in jeder Kachel für den Fall gespeichert wird, dass eine Relation zwischen den zuvor gespeicher ten Werten für die verschiedenen Dienstanbieter in benachbarten Kacheln her gestellt werden kann.

4. Es ist nicht erforderlich, einen Wert zu speichern, für den Fall von ländlichen und städtischen Bereichen, wo Signalausbreitungsmodelle existieren. Indem die Modelle verwendet werden, können die erwarteten und berechneten Werte für eine Kachel verglichen werden, wenn die Werte gleich sind; keine Werte für die Kachel müssen gespeichert werden, lediglich die Information, dass für diese Ka chel das physikalische Modell anwendbar ist, ist zu speichern. Die mobile Signalabdeckungskarte erfordert in Ausgestaltung vier Hauptschritte bzw. Komponenten:

1. einen mobilen Signalstärkedetektor,

2. ein Modell, das die erfassten Signalstärkeparameter zu einer verfügbaren Da tenrate wandelt, wobei mit Hilfe des Modells Netzwerkqualitätsindikatoren ge schätzt werden,

3. einen Positions- bzw. Lagedetektor,

4. ein Verbinden der erfassten Werte der Signalstärkeparameter mit dem erfass ten Ort.

Das genannte Modell basiert auf der Idee, eine Art von maschinellem Lernen auf einer großen Datenmenge, die im Fahrzeug nicht ohne weiteres zu speichern ist, anzuwenden, um das Modell zu generieren. Das Modell wird dann im Fahrzeug gespeichert und dort angewendet, um für Messungen von passiven Parametern Datenraten zu erhalten.

Das Modell kann bspw. ein bereits trainiertes neuronales Netz sein. Alternativ können CCDFs (Complementary Cumulative Distribution Functions) verwendet werden. Somit erhält man eine Art Nachschlagetabelle bzw. Look-up Table für das Mapping von Signalstärken zu Datenraten.

Es wird nachfolgend eine kurze Zusammenfassung des Modells basierend auf CCDFs gegeben:

Im Vorfeld wird eine große Menge passiver Parameter zusammen mit Datenraten gesammelt. Diese sind notwendig, um das Modell aufzustellen.

Bestimmung des Modells:

1. Die passiven Parameter werden in Wertebereiche unterteilt. 2. Für jeden der Bereiche wird eine CCDF der in dem Bereich enthaltenen Da tenraten erstellt.

3. Als Modell werden die Bereiche mit zugeordneten CCD Fs gespeichert.

Alternativ: Statt den CCDFs selbst wird eine Funktion ermittelt, die die CCDF nä herungsweise beschreibt.

Verwendung des Modells um für eine Signalstärke eine Datenrate zu bekommen:

1. Der Wertebereich, in dem die Signalstärke liegt, wird bestimmt und die zuge hörige CCDF ausgewählt.

2. Ein bestimmtes Perzentil, z. B. 0.75, wird verwendet, um von der ausgewähl ten CCDF eine Datenrate abzulesen.

3. Die somit bestimmte Datenrate wird als geschätzte Datenrate für den Signal stärkewert verwendet.

Falls es für eine Kachel mehrere gemessene Signalstärken gibt, wird für jede Signalstärke eine Vorhersage erstellt und der Median aus den Vorhersagen ge bildet.

Um zu variieren, wie wahrscheinlich die Vorhersage überschritten wird, kann das Perzentil variiert werden. Ziel ist, eine Datenrate vorherzusagen, die möglichst oft überschritten wird, da eine genaue Vorhersage nicht möglich ist. Je höher das Perzentil ist, desto pessimistischer fällt die Vorhersage aus und desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass die tatsächlich erreichbare Datenrate über der Vor hersage liegt.

Die für diesen Zweck erforderliche Abdeckungskarte benötigt, insbesondere mit gegenwärtigen Methoden, einen großen Speicher, was nicht durchführbar ist, wenn alle Daten in dem Fahrzeug gespeichert sind. Es ist daher eine andere Art der Speicherung von Signalstärkedaten erforderlich. Es wird somit ebenfalls ein neues Vorgehen zum Verbinden der erfassten Signalstärke zu dem erfassten Ort des Nutzers vorgestellt, was weniger Speicherplatz erfordert. Das vorgestellte Verfahren zielt darauf ab, die Lagekarte in Kacheln zu repräsen tieren, so dass die Karte in einer Anzahl von Kacheln unterteilt wird. Es ist au ßerdem möglich, die Anzahl an erforderlichen Kacheln in Abhängigkeit davon zu steuern, wie groß die Kachel sein sollte, um einen zweckmäßigen Bereich für die Abdeckungskarte abzudecken. Es ist ebenfalls eine mobile Vorrichtung vorgese hen, die die Signalstärke kontinuierlich misst, während diese sich zu einer akti ven Schnittstelle bewegt. Die Daten werden dann zu einem Datenraten- Bestimmungsmodell gereicht, was ein vordefiniertes Modell darstellt, das zum Abdecken der erfassten Signalstärkeparameter in einem verfügbaren Datenra tenwert verantwortlich ist. Die mobile Einrichtung umfasst eine Positions- bzw. Ortserfassungskomponente, die dafür verantwortlich ist, dem Fahrzeug mitzutei len, in welcher Kachel es sich gegenwärtig befindet. Dann wird der erfasste Sig nalstärkenparameterwert in dieser spezifischen Kachel gespeichert unter dieser spezifischen Schnittstelle.

Das vorgestellte Verfahren hat gegenüber bekannten Verfahren folgende Vortei le:

Die Privatsphäre des Nutzers kann besser geschützt werden und es wird schwie riger, den Nutzer nachzuverfolgen. Die erforderliche Speicherkapazität wird ver ringert, so dass sie in eine verfügbare mobile Vorrichtung bzw. eine Fahrzeug- Hardware passt.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Be schreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt Kacheln in einer Weltkarte gemäß NDS (Navigation Data Standard). Figur 2 zeigt eine Lagekarte, die in Kacheln unterteilt ist.

Figur 3 zeigt in einem Flussdiagramm eine mögliche Ausführung des vorgestell ten Verfahrens.

Ausführungsformen der Erfindung

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schema tisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.

Figur 1 zeigt eine Weltkarte, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet ist und die in eine Anzahl von Kacheln 12, 14 unterteilt ist. Die Karte entspricht dem NDS, einem weitverbreiteten Standard für Kartendarstellungen. Dabei zeigt die Karte zwei unterschiedliche Level von Kacheln 12, 14, nämlich Level 0 Kacheln 12 und Level 1 Kacheln 14, wobei Level 0 Kacheln 12 einen größeren Bereich als Level 1 Kacheln 14 abdecken und daher weniger detailliert sind.

Figur 2 zeigt eine Karte 20, die in eine Vielzahl von Kacheln 22 unterteilt ist. Je der dieser Kacheln 22 kann eine statistische Verteilung einer Datenrate zu einem Dienst oder statistische Verteilungen zu Datenraten mehrerer Dienste zugeord net sein. Dies ergibt dann die Abdeckungskarte, die gemäß dem hierin vorge stellten Verfahren erstellt werden kann. Figur 2 zeigt ähnliche Informationen wie Figur 1 , lediglich mit den genauen Größen der verschiedenen Kachel Level.

Figur 3 zeigt in einem Flussdiagramm einen möglichen Ablauf des beschriebe nen Verfahrens. In einem ersten Schritt 50 startet das Verfahren. Dann wird in einem zweiten Schritt 52 eine Positionserfassung durchgeführt und in einem drit ten Schritt 54, im Wesentlichen gleichzeitig, eine Signalstärkeerfassung durchge führt. Dann erfolgt in einem weiteren Schritt 56 ein Verbinden der gegenwärtigen Position mit einer Kartenkachel. Dann erfolgt in einem Schritt 58 die Überprü fung, ob für diese Kachel bereits ein Wert gespeichert ist. Ist dies nicht der Fall, so wird in einem Schritt 60 der Wert in der Datenbank gespeichert. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt 62 eine EMA (Exponential Moving Average) ange wendet. Mit einem Schritt 64 endet das Verfahren.

Auf das vorgestellte Verfahren zum Erstellen einer Abdeckungskarte und die be schriebene Anordnung zum Durchführen des Verfahrens wird nachfolgend noch näher eingegangen:

Wenn eine digitale Sende- Empfangsvorrichtung bewegt wird, wird sie Bereiche durchqueren, in denen ein ausreichendes mobiles Signal zu empfangen ist, und auch Bereiche, in denen das Signale nicht ausreichend oder sogar überhaupt kein mobiles Signal verfügbar ist. Es ist dann unmöglich, ein mobiles Signal zu empfangen, wenn diese Schnittstelle bzw. dieser Kanal verwendet wird. Es wird daher eine Vorgehensweise dargestellt, bei der eine Abdeckungskarte entwickelt werden kann, die Informationen zu den Zuständen des mobilen Signals an ver schiedenen Orten trägt, was vorab zeigen kann, wie der Signalzustand für die spezifische Schnittstelle sein wird. Die Signalzustandsinformation kann dann von der mobilen Einrichtung bzw. dem Fahrzeug verwendet werden, um automatisch die optimale Schnittstelle an diesem Ort auszuwählen. Es wird hier angenom men, dass die mobile Einrichtung bzw. das Fahrzeug verschiedene Schnittstellen zur selben Zeit unterstützt, bspw. WLAN 3G, 4G, 5G oder dieselbe Mobiltechno logie, aber von zwei oder mehreren verschiedenen Dienstanbietern zur selben Zeit.

Die Informationen, die die Abdeckungskarte zur Verfügung stellt, dienen dazu, den Erfahrungsschatz und die Qualität des Dienstes zu steigern bzw. verbes sern, indem ständig versucht wird, die optimale Schnittstelle für den gegenwärti gen Ort auszuwählen.

Das hierin beschriebene Verfahren beruht auf einer Darstellung der Lagekarte in Kacheln. So kann bspw. die Weltkarte in eine Anzahl von Kacheln unterteilt sein. Die Anzahl der erforderlichen Kacheln hängt davon ab, wie groß die Kachel sein soll, um einen zweckmäßigen Bereich für die Abdeckungskarte abzudecken.

Anstatt ein einzelnes großes Bild anzufertigen, wird eine Kachelkarte das Bild in verschiedene kleinere Bilder unterteilen, d. h. in Kacheln einer festgelegten Grö- ße. Wenn die Karte dargestellt wird, sind nur die Bilder, die den gegenwärtigen geographischen Bereich abdecken, erforderlich. Mit einer in Kacheln unterteilten Karte gibt es eine begrenzte, aber möglicherweise sehr hohe Anzahl an mögli chen Kacheln. Dies bedeutet, dass alle Kacheln vorab vorbereitet und nach Auf forderung zwischengespeichert werden können, wenn dies gefordert ist. Die Ver arbeitung kann so hocheffizient durchgeführt werden.

Es ist nicht erforderlich, die Karte der gesamten Welt darzustellen. Das gegen wärtige Land oder der gegenwärtige Staat kann ausreichend sein und dann kann man damit beginnen, die Karte dieses begrenzten Bereichs in eine spezifische Anzahl von Kacheln mit ähnlicher Größe basierend auf dem möglichen Spei cherplatz zu unterteilen.

Eine in Kacheln unterteilte Karte besteht aus einer Anzahl von Vergrößerungs stufen bzw. Vergrößerungsgraden, wobei jeder Vergrößerungsgrad eine Karte desselben geographischen Bereichs ist, aber bei verschiedenen Skalierungen gezeichnet, unterteilt in Kacheln, wobei jede Kachel dieselbe Größe aufweist un abhängig von dem Vergrößerungsgrad. Ein Erhöhen der Skalierung bedeutet al so ein Steigern der Größe der Karte in Pixeln, was wiederum die Anzahl an Ka cheln in dem Vergrößerungsgrad erhöht. Die Größe der Kachel kann basierend auf dem verfügbaren Speicher gesteuert werden und auf der Menge der abge deckten Details bzw. Daten pro Kachel, so dass zwischen dem verfügbaren Speicher und dem maximal abgedeckten Bereich pro Kachel abgewogen werden muss. Je kleiner die Kachel ist, desto genauer ist die Information der Abde ckungskarte, desto höher sind aber auch die Speicheranforderungen.

Das Vorgehen, die Karte in eine spezifische Anzahl von Kacheln zu unterteilen, wird auch beim sogenannten Navigation Data Standard (NDS) verwendet, der ein standardisiertes Format für Navigationsdatenbanken im Automobilbereich darstellt und gemeinsam von Fahrzeugherstellern und Versorgern entwickelt wurde.

Bei diesem System ist vorgesehen: - Die Welt ist rekursiv unterteilt in Hälften, wobei in Level 0 2 * 1 Kacheln enthal ten sind (östlich und westlich von Greenwich) und jede Kachel 180 * 180 Grad enthält.

- Level 1 enthält 4 * 2 Kacheln, wobei jede der 2 Level-0- Kacheln in 4 Teile unter teilt ist.

- Bei Level N umfasst jede Kachel 180.0/(2 ^level ) Grade in jede Richtung.

- NDS verwendet Level zwischen 1 und 15. In Level 15 ist bspw. die Kachelgröße 393 m * 305 m.

- Für Kodierungskoordinaten wird ein Skalierungsfaktor angewendet, so dass 360° 2 ³² entspricht, um den gesamten Bereich von 32 Bit mit Vorzeichen verse henen ganzen Zahlen auszuschöpfen, n reichen von -180° bis +180° und Breiten von -90° bis +90°. Somit sind Koordinatenwerte im Bereich von -2 ³¹ <= x < 2 ³¹ für Längen und -2 ³⁰ < = y < 2 ³⁰ für Breiten. Dies bedeutet, dass für Breiten 31 Bit aus reichend sind, wobei der Schnittpunkt von Nullmeridian und Äquator fest ist bei der Koordinate X, Y = 0.0, wie dies in Figur 1 gezeigt ist.

- Für jedes niedrigere NDS-Level wird die Kachelanzahl um zwei Bits erhöht.

- NDS definiert eine Kachel wie folgt: Wenn (xl, yl) die Süd-West-Ecke einer Kachel ist und (x2, y2) deren Nord-Ost- Ecke ist, dann sind alle Punkte (x, y) mit xl < = x < x2 und yl < = y < y2 eindeutig dieser Kachel zugeordnet.

- Die Kachel-Kennung besteht aus der Levelzahl gefolgt von der Kachelzahl. Das physische Kodieren einer Kachel-Kennung packt beide Komponenten zusammen in einen 32-Bit-Wert.

Die Kachelzahl kann basierend auf einer gegebenen Koordinate und dem Level berechnet werden:

- Kachelgröße = 180°/2 ^level [Grad] - Kachel y = Betrag ((Breite + 90°)/Kachelgröße)

- Kachel x = Betrag ((Länge + 180°)/Kachelgröße)

Bei dem vorgestellten Verfahren kann ein System verwendet werden, das NDS ähnlich ist, aber mit kleinen Änderungen, um dies für die hierin angestrebten Zie le anzupassen. Wie voranstehend erläutert wurde, ist das kleinste Level durch NDS Level 15 gegeben, bei dem die Kachelgröße 393 m x 305 m beträgt, was für die hierin angestrebten Zwecke sehr groß sein kann. Nach Testen verschie dener Kachelgrößen zeigt eine Kachel mit einer Kachelgröße von 50 m x 50 m verlässliche Ergebnisse, da Messungen in diesem Abstand ähnliche Eigenschaf ten aufweisen. Dies bedeutet, dass mehr als 15 Levels bei dem Verfahren erfor derlich sein könnten. NDS verwendet eine maximale Anzahl von 32 Bits, was bis zu 2 ³² verschiedene Kacheln unterstützt. Sollte die gesamte Welt mit einer Ka chel von 50 m x 50 m repräsentiert werden, sind mehr als 32 Bits erforderlich.

Wie voranstehend erwähnt wurde, kann der Ansatz nur für einen begrenzten Be reich angewendet werden. Wird bspw. Deutschland mit näherungsweise 360.000 qm dargestellt, sind bei dieser Kachelgröße 28 Bit ausreichend. Wie weiterhin voranstehend erwähnt wurde, wird, wenn kleinere Kachelgrößen erforderlich sind, das System zu dem nächst niedrigeren Niveau zoomen, was bedeutet, dass sich die Kachelanzahl um zwei Bits vergrößert. Es können bspw. zwei niedrigere Vergrößerungsgrade mit dem 32-Bit- System verwendet werden.

Somit bedeutet die Verwendung eines spezifischen Vergrößerungsgrads, dass eine Kachelgröße von 50 m x 50 m gewährleistet, dass eine bestimmte Anzahl von Kacheln verwendet wird und dass jede Kachel eine Kennzeichnung hat. Die se Kennzeichnung identifiziert die Kachel und dabei insbesondere, welcher Be reich durch die Kachel abgedeckt ist. Die mobile Einrichtung bzw. das Fahrzeug kennt vorab der verwendete Vergrößerungsgrad, und während es sich bewegt, zeigen die gegenwärtigen Koordinaten Länge und Breite an. Entsprechend kann die Kennzeichnung der Kachel berechnet werden.

Wie voranstehend erwähnt wurde, hängt das vorgestellte Verfahren davon ab, In formationen zu der Abdeckungskarte durch die mobile Einrichtung bzw. das Fahrzeug und nicht durch eine Datenbank des Diensteanbieters zu speichern. Dies bedeutet, dass zu Beginn keine Signalzustandsmessungen, d. h. gemessen von dem Fahrzeug, in der Abdeckungskarte abgelegt sein werden, sondern Re ferenzwerte auf eine der beiden nachstehenden Arten gespeichert sein können:

1. Referenzmessungen, die bereits in der Karte, geliefert von dem Kartenanbieter enthalten sind.

2. Die Ausgangs- bzw. Anfangs- Karte wird mit Informationen geliefert, die den Ort bzw. die Position der Basisstationen und deren Sendeleistungsinformationen betreffen. Werden diese beiden Parameter verwendet, kann die Empfangsleis tung bei verschiedenen Kacheln näherungsweise als Anfangswert berechnet werden.

Der Kartenanbieter liefert die Karte mit der anfänglichen Kachelverteilung, wobei für jede Kachel Anfangsinformationen enthalten sind. Diese Informationen kön nen den genauen Ort der verschiedenen Basisstationen im Verhältnis zu den Kacheln zusätzlich zu der Übertragungsleistung jeder dieser Basisstationen be treffen.

Die Anfangsinformationen können auch direkt die erwartete Empfangsleistung für jede Kachel sein. Der Kartenanbieter kann ein Referenzfahrzeug besitzen, das durch verschiedene Kacheln fährt und die Empfangsleistung an verschiedenen Orten sammelt. Die Messungen variieren von Zeit zu Zeit, selbst an den genauen Orten, aufgrund von Wetterbedingungen, verschiedenen Reflexionsgraden und aufgrund einer unterschiedlichen Anzahl an Nutzern. Entsprechend sind die ge sammelten Messungen von dem Kartenanbieter lediglich Ausgangs- bzw. An fangswerte, die von dem Fahrzeug verwendet werden, wenn dieses zum ersten Mal durch eine bestimmte Kachel fährt.

Wenn der Basisstationsort für das Referenzfahrzeug, das von dem Kartenanbie ter verwendet wird, um die Messungen zu sammeln, nicht genau bekannt ist, kann eine Triangulation verwendet werden, um den Basisstationsort zu bestim men. Eine Triangulation bedeutet, dass drei Messungen innerhalb derselben Ka- chel und basierend auf der Variation in drei Messungen vorgenommen werden, wobei der Ort der Basisstation bestimmt werden kann.

Eine Triangulation kann ebenfalls verwendet werden, um die Empfangsleis tungsmessung in der folgenden Kachel vorherzusagen, falls die folgende Kachel durch dieselbe Basisstation abgedeckt ist.

Die mobile Einrichtung bzw. das Fahrzeug setzt sich in Bewegung, während ihr bzw. ihm verschiedene Schnittstellen zur Verfügung stehen, bspw. 4G von zwei verschiedenen Serviceanbietern und eine WLAN-Schnittstelle. Die mobile Ein richtung misst die verschiedenen Signalstärkeparameter kontinuierlich, während diese sich für die gegenwärtige aktive Schnittstelle bewegt. Signalstärkeparame ter, die für 4G benötigt werden, sind empfangene Leistung des Referenzsignals (RSRP), empfangene Referenzsignalqualitäten (RSRQ) und Signal zu Interfe renz Rauschverhältnissen (SINR). Für 3G ist die empfangene Signalcodeleistung (RSCP) und für 2G sind Rx-Level und Rx-Qualität erforderlich.

Die erforderlichen Parameter werden jedes Mal dann einmal gemessen, wenn das Fahrzeug durch die Kachel fährt. Diese Messungen werden kontinuierlich ak tualisiert, jedes Mal, wenn das Fahrzeug durch die Kacheln fährt. Die gemesse nen Werte werden in einer Ausführung nicht direkt gespeichert, sondern es wer den der Mittelwert und die Varianz der Messungen gespeichert. Jedes Mal, wenn das Fahrzeug durch die Kachel fährt, werden der gespeicherte Mittelwert und die Varianz mit den neuen Messungen aktualisiert. Der Mittelwert und die Varianz der Signalstärkeparameter werden dann für jede der verfügbaren Schnittstellen für jeden Ort bzw. jede Kachel gespeichert. In diesem Beispiel sind drei Sätze von Werten für jeden Ort (Kachel) erforderlich, da es hier zwei 4G-Schnittstellen und eine WLAN-Schnittstelle gibt.

4G, RSRP, RSRQ und SINR können bspw. zu einem Datenraten- Abschätzmodell geleitet werden, was ein vorab definiertes Modell ist, das dafür verantwortlich ist, diese Parameter in verfügbare Datenratenwerte zu übertragen.

Wenn eine Kachel zum ersten Mal besucht wird und keine Messungen für diese Kachel enthalten sind, können die Daten leicht für diese Kachel gespeichert wer- den, wie dies voranstehend erläutert ist. Wenn jedoch eine Messung für die Ka chel bereits vorhanden ist, entweder zuvor gemessen von dem Fahrzeug oder bereits in der anfänglichen Karte enthalten, dann werden neue Messungen zu sammen mit den vorherigen Messungen zusammengefasst, wobei bspw. ein gleitender Durchschnittswert-Algorithmus, bspw. ein exponentieller gleitender Durchschnittswert-Algorithmus (EMA: Exponential Moving Average), verwendet wird.

Wie voranstehend erwähnt wurde, werden in Ausführung lediglich der Mittelwert und die Varianz der Messungen gespeichert und dieses sind die Werte, die durch den exponentiellen gleitenden Durchschnittswert-Algorithmus verarbeitet werden.

Ein exponentieller gleitender Durchschnittswert-Algorithmus ist eine Art eines gleitenden Durchschnittswert-Algorithmus, wonach die gegenwärtigen Messun gen ein größeres Gewicht im Vergleich zu historischen Messungen haben, d. h. es gilt: y'(t) = ay(t) * ßy'(t-l), (1) wobei y'(t) die neue Abschätzung ist, y(t) der gegenwärtig gemessene Wert ist, y'(t-l) die vorherige Aschätzung ist, a und ß Gewichtungen sind, um die Gewich tung der gegenwärtigen und vergangenen Abschätzungen zu gewichten. Die Verwendung eines solchen gleitenden Durchschnittswerts erfordert, lediglich ei nen Wert für jede Abschätzung und nicht die vollständige Historie zu speichern. Weiterhin haben gegenwärtige Messungen eine höhere Gewichtung als vergan gene Messungen und die Werte passen sich automatisch an neue Bedingungen an.

Das System kann die Signalstärke für die nicht aktiven Schnittstellen auch mes sen, während es sich bewegt, um eine oder mehr zuverlässige Abdeckungskar ten zu erlangen. Nach einigen Messungen werden die gespeicherten Daten in nerhalb der Abdeckungskarte aufgrund des Konzepts des gleitenden Durch schnittswerts robuster. So kann danach eine Relation zwischen den gespeicher ten Signalparameterwerten unter den verschiedenen Schnittstellen innerhalb ei ner Kachel erstellt werden, was bedeutet, dass nach lediglich einem Messen der Werte für eine Schnittstelle dies ausreichend für die anderen Schnittstellen sein kann, so dass diese entsprechend aktualisiert werden können basierend auf dem zuvor erstellten Modell zwischen den verschiedenen Schnittstellen bei dieser spezifischen Kachel.

Anfänglich wird die Karte in Kacheln mit einer Größe von etwa 50 m x 50 m un terteilt, Kacheln im Bereich von 50 m x 100 m zeigen ähnliche Eigenschaften, wie Versuche gezeigt haben, so dass die Größe in diesem Bereich angepasst wer den kann, um bspw. dem NDS-Format zu entsprechen.

Ein einfacher Ansatz kann darin bestehen, alle Werte auf 0 zu setzen und zu fül len, wenn auf die Kachel mit Messwerten zugegriffen wird.

Eine geographische Umgebung sollte verwendet werden, um die Signalstärke bei einem gegebenen Ort zu bestimmen, bevor ein Fahrzeug eine Kachel befährt. Durch Verwendung der Position der Basisstationen, Umgebungsinformationen, wie bspw. Gebäude, Stadt, ländliches Gebiet und bezogene Modelle für eine wei tere Signalausbreitung, wie bspw. Freiraum, Rayleigh- Fading, ein Abstand zu ei ner Straße und eine Sendeleistung, kann die erwartete Signalstärke berechnet werden. Diese Anfangswerte werden aktualisiert, wenn ein Fahrzeug in eine Ka chel gelangt und Werte misst, die genauer sind.

Die Verwendung einer Datenbank, die durch Telekommunikationsanbieter be reitgestellt wird oder offen verfügbare Daten können ebenfalls mit dem vorheri gen Ansatz kombiniert werden, um freie Räume abzuschätzen, für die keine In formationen in der Datenbank verfügbar sind.

Die Anfangswerte werden aktualisiert, wenn ein Fahrzeug in eine Kachel gelangt und mehr Werte misst, die genau sind.

Kacheln können zusammengefasst werden, um den Speicherbedarf zu verrin gern, wenn diese ähnlich sind. Eine Kachelgröße von 50 m x 50 m ist erforderlich für Orte, bei denen Zustände sich schnell ändern, bspw. in städtischen Berei chen. In ländlichen Bereichen mit einer verringerten Bebauung sind Zustände über größere Abstände stabil. Daher können diese Orte zusammengefasst wer den. Es gibt zwei Möglichkeiten, diese zusammenzufassen:

1. Wenn die Messwerte ähnlich sind, d. h. wenn der Mittelwert und die Varianz ähnlich sind, können Kacheln zu einer Kachel zusammengefasst werden. a) angenommen eine normale Verteilung von gemessenen Werten,

b) eine Varianz ist kleiner als 0,5 für benachbarte Kacheln,

c) der Mittelwert einer benachbarten Kachel im Bereich plus/minus Varianz des Mittelwerts der gegenwärtigen Kacheln, Kacheln werden kombiniert und lediglich ein Mittelwert und eine Varianz werden gespeichert für die zusammengefassten Kacheln. Der neue Mittelwert und die Varianz sind der geometrische Mittelwert der zusammengefassten Werte.

d) Wenn die Varianz der Kacheln groß wird, wird die Kachel in mehrere Kacheln unterteilt, bis das kleinste Level erreicht ist. Wenn bspw. die Varianz über 0,75 gelangt, wird die Kachel geteilt.

e) Daher ist ein Zusammenfassen und ein Teilen ein iterativer Prozess basierend auf der Varianz. Die Schwellwerte der Varianz können angepasst werden.

f) Die Zusammenfassung kann bei allen benachbarten Kacheln oder nur bei Ka cheln in longitudinaler oder latitudinaler Richtung angepasst werden.

2. Ein Zusammenfassen basierend auf physikalischen Modellen:

In ländlichen oder städtischen Bereichen existieren physikalische Modelle für ei ne Signalausbreitung. Werden die Modelle verwendet, können die erwarteten und gemessenen Werte für eine Kachel verglichen werden, wenn die Werte gleich sind, keine Werte für die Kachel müssen gespeichert werden, nur die In formationen, die für diese des physikalischen Modells angewendet werden, müs sen gespeichert werden. Wenn das Modell auf benachbarte Kacheln angewendet wird, können diese Kacheln wiederum zusammengefasst werden.

Um eine Messung von Parametern auf eine einzige Kachel anzupassen, sollte die Messung während des Überquerens der Kachel beendet sein. Idealerweise startet eine Messung bei Beginn einer Kachel und endet, bevor diese Kachel ver lassen wird. Messungen sollen zudem schnell durchgeführt werden. Einige zusätzliche Merkmale können dem System hinzugefügt werden, was des sen Fähigkeiten erhöht, wie bspw.:

Eine Information der Kachel wird gelöscht, wenn diese nicht kontinuierlich aktua lisiert wird, so dass die Speicherkapazität freigegeben wird und alte Daten ent fernt werden.

Um die Verwendung des Speichers weiter zu optimieren, werden nur Kacheln mit sinnvollen Daten verwendet. Nur Kacheln, die Bereiche abdecken, die von dem Fahrzeug bzw. der mobilen Einrichtung erreicht werden können, sind enthalten, so dass Kacheln, die bspw. das Meer oder eine Wüste abdecken, nicht enthalten sein werden, da diese Orte sowieso kein Mobil- oder WiFi-Signal bereitstellen.

Kacheln mit ähnlicher Signalcharakteristik, die durch denselben Mittelwert und eine kleinere Varianz angezeigt sind, können zusammen gruppiert werden, um die Speicheranforderungen zu reduzieren. Eine Steigerung zu einem höheren Vergrößerungsgrad bedeutet, dass die Kachelanzahl um zwei Bits reduziert wird. Näheres hierzu wird nachstehend ausgeführt.

Das vorgestellte System kann ebenfalls Smartphone- Nutzern zur Verfügung ge stellt werden, einschließlich aller Positionen, bspw. auch der Positionen in Ge bäuden.