Die möglichst genaue Lokalisierung von mobilen Funkgeräten, die sich in einem von einem digitalen Mobilfunknetz abgedeck- ten Empfangs-und Sendebereich befinden, wird zusehends wich- tiger.

Z. B. möchten die Mobilfunknetzbetreiber ihre Kunden mög- lichst genau im Mobilfunknetz lokalisieren, um an den jewei- ligen Aufenthaltsort des Benutzers einer Mobilstation indivi- duell angepasste Werbehinweise schicken zu können. Diese Wer- behinweise können z. B. Hinweise auf das nächstgelegenste Re- staurant, den nächstgelegensten Buchladen oder ähnliches sein.

Von Seiten des Gesetzgebers wiederum wird an die Mobilfunk- netzbetreiber z. B. die Anforderung gestellt, möglichst genau die Position eines Benutzers einer Mobilstation zu ermitteln, der über seine Mobilstation einen Notrufdienst anfordert. Da- durch soll Mißbrauch vorgebeugt werden und Unfallopfer sollen genau lokalisiert werden können.

Für all diese Anwendungszwecke reichen die bisher erreichten Genauigkeiten zur Lokalisierung einer Mobilstation in einem Mobilfunknetz nicht aus.

Verschiedene bekannte Verfahren zur Positionsbestimmung einer Mobilstation in einem digitalen Mobilfunknetz sind zum Bei- spiel in"Positioning GSM Telephones"von C. Drane et. al. in IEEE Communications Magazine, April 1998, S. 46 ff. erläu- tert. Insbesondere sind dort auch sogenannte"Timing Advan- ce"-Messungen ("Vorauseilzeit"-Messungen) erläutert, wie sie weiter unten noch ausführlicher erläutert werden.

In digitalen Mobilfunknetzen, und insbesondere in GSM Syste- men, findet die Datenübertragung zwischen einer Basisstation und einer Mobilstation durch sogenannte"Bursts"statt, das sind Datenpakete vorspezifizierter Länge und vorspezifizier- ter interner Struktur.

In gängigen Mobilfunknetzspezifikationen, insbesondere in der GSM Norm, sind zum Austausch eines Bursts zwischen einer sen- denden Station und einer empfangenden Station Zeitschlitze vorbestimmter Länge im Datenübertragungsprotokoll vorgesehen, innerhalb derer eine sendende Station einen Burst senden und . eine damit in Verbindung stehende empfangende Station diesen Burst empfangen kann.

Um die Kapazitäten einer Basisstation, in deren Empfangs-und Sendegebiet sich eine Vielzahl von Mobilstationen befinden kann.,. optimal. auszunutzen, ist die Basisstation. nicht für je- de Mobilstation permanent empfangsbereit, sondern kann nur während bestimmter Zeitschlitze einen von einer bestimmten Mobilstation einlaufenden Burst tatsächlich empfangen. Dies führt dazu, dass eine sich in einem bestimmten Abstand von einer Basisstation befindliche Mobilstation einen Burst schon losschicken muss, während die Basisstation noch gar nicht be- reit ist, diesen Burst zu empfangen. Die Basisstation muss vielmehr während der Laufzeit des Bursts von der Mobilstation zu Basisstation umgeschaltet werden, so dass sie dann zum Zeitpunkt des Eintreffens des Bursts bei der Basisstation empfangsbereit ist.

Fig. 1 zeigt die Beziehung zwischen der Vorauseilzeit ("timing advance") At und dem Abstand Ax zwischen einer Mo- bilstation und einer Basisstation. c ist die Lichtgeschwin- digkeit (ca. 3kl08 mls). Der Faktor 1/2 ist zu berücksichti- gen, da die Mobilstation den Synchronisationsburst bereits um die Laufzeit zwischen der Mobilstation und Basisstation ver- schoben sieht. Sendet die Mobilstation ein RACH Signal (RACH ="Random Access Channel"), so ist dieses abermals um die Laufzeit zwischen Mobilstation und Basisstation verzögert.

Die Vorauseilzeit ("timing advance") entspricht deshalb der doppelten Laufzeit.

Vorauseilzeitmessungen ("Timing Advance"-Messungen) haben ei- ne Auflösung, die der Dauer eines GSM Symbols entspricht, d. h. 3,77 As. In GSM 05.04 Section 2.1.1 finden sich nähere Spezifikationen zu den im GSM Standard verwendete"Symbolen" und deren Eigenschaften. Die Dauer eines Symbols entspricht somit einem Abstand von ca. 3*10$ mls 3, 77 ps = 555 m zwi- schen Basisstation und Mobilstation.

Eine Ortsauflösung von ca. 555 m ist jedoch nicht ausreichend für die Vorgaben, die die amerikanische Bundesbehörde FCC für Positionsortungsdienste vorgibt. (vgl. z. B. Christopher Dra- ne, Malcolm Macnaughtan, and Craig Scott,"Positioning GSM Telephones", IEEE communications magazine,. April 1998 oder Sirin Tekinay, Ed Chao and Robert Richton"Performance Bench- marking for Wireless Location Systems", IEEE communications magazine, April 1998.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, verbesser- te Verfahren zur Lokalisierung einer aktiven Mobilstation in einem digitalen Mobilfunknetz (insbesondere bei einem GSM System) bereitzustellen, in dem Timing Advance Messungen imp- lementiert sind.

Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem unab- hängigen Verfahrensanspruch 1 gelöst. Weiterhin wird ein Com-

puterprogrammprodukt bereitgestellt, mit dem ein erfindungs- gemäßes Verfahren in einer maschinenlesbaren Form dargestellt wird, und welches zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens auf Basisstationen oder Mobilstationen eines digi- talen Mobilfunknetzes heruntergeladen werden kann.

Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsfor- men der vorliegenden Erfindung.

Die Verbesserung der Genauigkeit der erfindungsgemäß vorge- schlagenen Verfahren beruht auf Signalauswertungs-und Re- chenverfahren, die die Tatsache ausnutzen, dass einzelne Bursts bitweise strukturiert Energie übertragen. Erfindungs- gemäß wird dies so ausgenutzt, dass zur Vorauseilzeitmessung senderseitig ausgestrahlte Synchronisationsbits empfängersei- tig ausgewertet werden, und eine Korrelation zwischen empfan- genen Signalen und einzelnen Synchronisationsbits durchge- führt wird, wobei charakteristische Korrelationskoeffizienten ausgewertet werden, die einer weiteren Abschätzung für den tatsächlichen Abstand zwischen sendender und empfangender Station zugrundegelegt werden.

Dabei kann bei einem GSM-Mobilfunksystem auf in diesem be- reits implementierte Software-Ressourcen zur Durchführung ei- nes Timing. Advance Algorithmusses zurückgegriffen werden, wie dies durch die Ansprüche 3 und 4 zum Ausdruck gebracht ist.

Die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispie- len in Verbindung mit den Zeichnungen.

Es zeigen : Fig. 1 den Zusammenhang zwischen der Verzögerungszeit ("timing advance") und dem Abstand einer Mobilsta- tion zu einer Basisstation ;

Fig. 2 den Aufbau einer"Access Burst"in der GSM Norm ; Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels für ein einem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundelie- genden Positionsbestimmungsalgorithmus ("CONTEST"- Algorithmus) in einem GSM-System ; Fig. 4 den Verlauf einer interpolierten Korrelationsfunk- tion für den RACH-Kanal in Abhängigkeit von einem Korrelationsindex, wie er bei Verwendung des "CONTEST"-Algorithmusses auftritt ; und Fig. 5 den Verlauf einer interpolierten Energiesummenfunk- tion in Abhängigkeit von einem Korrelationsindex, wie er bei Verwendung des"CONTEST"-Algorithmusses auftritt.

Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft anhand der GSM- Norm erläutert. Für den Fachmann ist es aber ohne weiteres einsichtig, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch in nach anderen Mobilfunknormen betriebenen digitalen Mobilfunksyste- men einsetzbar ist, sofern in diesen mit Synchronisationsbits strukturierte Einzeldatenpakete ("Bursts") zur Durchführung von Timing Advance Messungen benutzt werden. Es ist zudem . nicht zwingend notwendig, das. s.. Timing Advance Messungen nur im"uplink"-Betrieb (von der Mobilstation zu einer Basissta- tion) durchgeführt werden, grundsätzlich sind auch Mobilfunk- systeme denkbar, bei denen Timing Advance Messungen im"down- link"-Betrieb (von der Basisstation zu einer Mobilstation) durchgeführt werden.

Fig. 2 zeigt beispielhaft den Aufbau eines sogenannten"Ac- cess Burst"wie er in der GSM Norm 05.02. in Abschnitt 5.2.7 spezifiziert ist. Der Access Burst besteht aus 87 Bit, näm- lich 7 Tailbits ("Endbits"), 41 Bit Training Sequence ("Syn- chronsationssequenz"), 36 Bit Information und 3 Tailbits ("Endbits"). Er wird nur im"uplink"-Betrieb (also von Mobil- station zur Basisstation hin) und im RACH benutzt.

Als nächstes wird ein Algorithmus beschrieben, wie er in ei- nem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines GSM Sys- tems Verwendung finden kann, um den Aufenthaltsort einer Mo- bilstation zu ermitteln.

Der Algorithmus soll anhand der Fig. 2 bis 5 für den RACH Ka- nal (random access channel) in einem GSM System beschrieben werden. Er lässt sich jedoch auch auf"normal bursts"in GSM- Systemen anwenden (vgl. GSM 05.02 Section 5.2.3).

Die in Fig. 2 angedeuteten 41 Synchronisationsbits in einem Access Burst sind bei dem im folgenden erläuterten Ausfüh- rungsbeispiel wesentlich für die Durchführung eines erfin- dungsgemäßen Ortsbestimmungsalgorithmusses.

Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels für ein einem erfindungsgemäßen Verfahren zugrundeliegenden Positionsbestimmungsalgorithmus ("CONTEST"-Algorithmus = Correlation Energy Threshold Method = Korrelationsenergieschwellenverfahren) in einem GSM-System, in welchem eine Timing Advance Messung zum Austausch eines Timing Advance Werts zwischen Mobilstation und Basisstation durchgeführt wird.

Bei der in Fig. 3 obenliegend gezeichneten Kette einzelner Funktionsblöcke 2 bis 5 wird dabei auf Software-Ressourcen zurückgegriffen, wie sie in Basisstationen bereits implementiert sind, und die in Fig. 3 in einem Block"Timing Advance Algorithmus"zusammengefasst sind.

Einzelheiten zu derartigen Timing Advance Algorithmen sind nicht einschlägig in der GSM-Norm spezifiziert, sondern sind in der Regel durch Mobilfunkbetreiber in ihren proprietären Spezifikationen für den Betrieb von Mobilfunkbasisstationen individuell implementiert. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann davon ausgegangen werden, dass der in Fig. 3 oben liegend gezeigte Funktionsblock"Timing Advance Algo-

rithmus"repräsentativ ist für die zum Anmeldezeitpunkt in der Praxis von Mobilfunkbetreibern installierten Timing Ad- vance Algorithmen.

Für weitere Erläuterung sei angenommen, es lägen 156 komplexe IQ Werte xi (Inphase-Quadrature Phase Werte) von einem AD- Wandler 1 (ADC-analog digital converter) in der Empfangs- einheit einer Basisstation (also im"Uplink"-Betrieb) vor, die einem eingehenden Signal von einer Mobilstation entspre- chen, die mit der Basisstation in Verbindung steht, und deren Abstand relativ zur Basisstation möglichst genau ermittelt werden soll. Die diskreten IQ Werte x, entsprechen dabei den an einer Empfangsantenne einer empfangenden Station, im vor- liegenden Beispiel also einer GSM-Basisstation, eingehenden (analogen) Signalspannungswerten eines eintreffenden Signals.

Es sei angenommen, dass diese komplexen IQ-Werte x,, im Ba- sisband des AD-Wandlers 1 ausgegeben werden. Die Vorgabe 0 < i = 156 ergibt sich dabei aus der Norm GSM 05.02. Section 5.2.2.

Die komplexen Werte x, werden in einem Funktionsblock 2 um ungefähr 67.708 kHz herabgesetzt, was einer Drehung um 90° pro Symboldauer in der komplexen Ebene entspricht. Diese Ope- ration ist für den Timing Advance Algorithmus bereits imple- mentiert, wodurch sich ein lineares System für die gedrehten komplexen Werte y, ergibt.

Die nachfolgende Formel beschreibt diese Operation : Ys=Xiexp (-i 2) (1) Dann findet im Funktionsblock 3 beispielhaft eine Korrelation der Yi mit der Synchronisationssequenz des GSM Access Bursts statt. In einer anderen Ausführungsform könnte hier auch eine Korrelation der y ; mit der Synchronisationssequenz eines GSM Normal Bursts stattfinden.

Für die Korrelation der Yi mit der Synchronisationssequenz des GSM Access Bursts werden z. B. die Symbole t, verwendet, welche aus den in der Norm GSM 05.02 Version 4.6.0 Abschnitt 5.2.7 definierten Bits abgeleitet werden, d. h. ti = BNl+7#2-1 wobei hier gilt 0< l#41 (3).

Für andere Synchronisationssequenzen gilt verallgemeinernd, dass eine Synchronisation mit Bits ti stattfindet, wobei eine Anzahl Imz von Synchronisationsbits vorliegt.

Bei der Synchronisation mit den Synchronisationsbits eines Access Bursts werden z. B. 73 (= 68 + 5, nämlich 68 extended guard bits nach GSM 05. 02 Section 5.2.7 sowie z. B. 5 Bits für die Dauer des Mobilfunkkanals) Korrelationsergebnisse cm auf folgende Weise erhalten : mit 0< /K73 (5).

Für andere Synchronisationssequenzen gilt verallgemeinernd, dass Korrelationsergebnisse cm auf folgende Weise erhalten : Statt, wie Gleichung (5) zugrundegelegt, 5 Symboldauern kann auch eine andere Anzahl von Symbolen für die Dauer des Mobil- funkkanals angenommen werden, so dass für die Anzahl der er- haltenen Korrelationsergebnisse allgemein gilt : 0 < m#mmax (5\').

Fig. 4 zeigt ein Beispiel der Korrelationskoeffizienten cm für den Fall der Korrelation der nach Gleichung (1) erhaltenen y, mit der Synchronisationssequenz der GSM Access Bursts, wo- bei in dieser Darstellung die diskreten Werte cm interpoliert worden sind, so dass sich eine kontinuierliche Einhüllende als Korrelationsfunktion ergibt.

Auf der waagerechten Achse ist der Korrelationsindex m nach Gleichung (4) aufgetragen, auf der senkrechten Achse eine aus den Korrelationskoeffizienten cm durch Interpolation abgelei- tete Korrelationsfunktion. Für die Interpolation der Korrela- tionsfunktion aus den diskreten normierten Korrelationskoef- fizienten nach Gleichung (4) kann an sich auf beliebige In- terpolationsverfahren zurückgegriffen werden.

Die Lage des Maximums der Korrelationsfunktion ist dabei ein Maß für den Abstand zwischen der Mobilstation und der Basis- station. Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kor- relationsindices m, m +1 in Fig. 4 entspricht auf einer Zeit- achse der Dauer eines Symbols im GSM-Standard, also 3.77 As.

Bewegt sich die Mobilstation relativ zur Basisstation, so verschiebt sich auch das Korrelationsmaximum. Eine Verschie- bung des Korrelationsmaximums um die Breite eines ganzen Sym- bols entspricht dabei einer Veränderung des Abstands zwischen Mobilstation und Basisstation um ca. 555 m.

In der Praxis zeigt sich jedoch, dass die genaue Lage des Korrelationsmaximums in Fig. 4 oft relativ unstabil ist, da es aufgrund von Mehrfachlaufeffekten und atmosphärischen Stö- rungen auf dem Signalübertragungsweg zu einem"Flackern"des Korrelationsmaximums kommt, d. h. die Lage des Korrelationsma- ximums ist nicht stabil und deshalb in der Praxis nicht zur Positionsbestimmung der Mobilstation geeignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren benutzt nun eine weitere, be- vorzugterweise durch softwaremäßig implementierte Verfahrens- schritte bewirkte Transformation der in Fig. 4 gezeigten Kor-

relationsfunktion in eine Darstellung, bei der sich eine Er- höhung der Stabilität der Lage eines Korrelationsmaximums ge- genüber atmosphärisch bedingten Übertragungsverzerrungen er- gibt, und zwar unter Ausnutzung der Tatsache, dass in dem in Fig. 3 gezeigten Funktionsblock Timing Advance Algorithmus z. B. bereits vorgesehen ist, dass nach der im Funktionsblock 3 vorgesehenen Durchführung der RACH Korrelation gemäß Glei- chung (4) die Energie von benachbarten Korrelationsergebnis- sen entsprechend der nachfolgend angegebenen Formel (6) auf- addiert wird.

In dem in Fig. 3 gezeigten Blockdiagramm ist in dem Timing Advance Algorithmus bereits eine Auswertung der Energie der Korrelationsergebnisse in zwei Funktionsblöcken 4 und 5 imp- lementiert.

Dabei ist vorgesehen, dass z. B. mit den 73 Korrelationsergeb- nissen aus Gleichung (4) Energiewerte en berechnet werden.

Dies geschieht z. B. nach folgender Formel Dabei ist k eine relativ kleine Zahl gemessen an der Gesamt- zahl 41 (verallgemeinernd mm=) der Synchronisationsbits, und c"+,-, der konjugiert komplexe Wert zu Im vorliegenden Fall sei beispielhaft =5 implementiert.

Mit k = 5 erhält man nach Gleichung (6) insgesamt 73-5 + 1 = 69 Energiewerte en Es gilt also : 0< 69 (7).

Die auf 1 normierten Werte En en (8) wmax

werden normierte Energiewerte En genannt.

Verallgemeinernd gilt : 0< n#nmax (7\').\' Im einem bekannten Timing Advance Algorithmus ist im Funkti- onsblock 5 z. B. vorgesehen, dass der Timing Advance Wert durch die Bestimmung der Position mit maximaler Energie emz ermittelt wird.

Gemäß dem hier beispielhaft für ein GSM-Mobilfunksystem be- trachteten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden nunmehr die nach Gleichung (8) ermittelten diskreten und normierten Energiewerte En als Basis für eine kontinuier- liche Energiesummenfunktion/ (z) genommen, welche mittels In- terpolation erhalten wird. In Fig. 3 ist dies durch eine Ver- zweigung aus dem Block"Timing Advance Algorithmus"in einen erfindungsgemäß vorgesehenen Block"Ortsbestimmungsalgorith- mus"veranschaulicht.

Im Block"Ortsbestimmungsalgorithmus"wird im Funktionsblock 7 zunächst eine kontinuierliche Energiesummenfunktion f (z) als Einhüllende für die diskreten normierten Energiewerte En durch Interpolation berechnet.

Fig. 5 zeigt ein Beispiel für den Verlauf einer solchen kon- tinuierlichen Energiesummenfunktion f (z), welche auf den (an sich diskreten-vgl. Gleichung (4)) Korrelationsergebnissen in Fig. 4 basiert. In Fig. 5 entspricht der Abstand zwischen zwei auf einander folgenden Energiesummenindices n, n+l wie- derum der Dauer eines übertragenden Symbols, d. h. 3,77 ßs.

Für die Interpolation der Energiesummenfunktion f (z) aus den diskreten normierten Energiewerten nach Gleichung (7) kann an

sich auf beliebige Interpolationsverfahren zurückgegriffen werden. Die einfachste Form ist die lineare Interpolation.

Nun besteht das Ziel darin, die Position des Maximums der E- nergiesummenfunktion f (z) zu bestimmen, welche dem Maximum der in Fig. 4 gezeigten Korrelationsfunktion bestmöglich ent- spricht. Wegen des in Verbindung mit Fig. 4 erläuterten"Fla- ckerns"des Korrelationsmaximums und wegen der in Verbindung mit Gleichung (6) bei der Energiewertberechnung berücksich- tigten Anzahl von z. B. k=5 benachbarten Korrelationskoeffi- zienten zeigt die Energiesummenfunktion f (z) in Fig. 5 im Be- reich ihres Maximums den Verlauf eines abgeplatteten und im Laufe der Zeit langsam"hin und her wandernden"Korrelations- plateaus der Höhe 1.

Die Geschwindigkeit, mit der die Lage des Korrelationspla- teaus"wandert"ist je nach Zahl k der zur Bildung der Ener- giesummenfunktion f (z) in Gleichung (6) berücksichtigen be- nachbarten Korrelationskoeffizienten deutlich niedriger, als die Geschwindigkeit, mit der das Maximum der nach Gleichung (4) bzw. (4) ermittelten Korrelationskoeffizienten"fla- ckert".

Bei einem nur sehr langsam hin-und herwandernden Korrelati- onsplateau. der Energiesummenfunktion f (z) läßt sich z. B. die Mitte des Korrelationsplateaus relativ leicht abschätzen und als Schätzwert für das Maximum der nach Gleichung (4) bzw.

(4) ermittelten Korrelationskoeffizienten annehmen.

Häufig stellt sich aber in der Praxis das Problem, das eine zu einem bestimmten Zeitpunkt ermittelte"Momentaufnahme"zur Bestimmung der Lage des Plateaus der in Fig. 5 gezeigten E- nergiesummenfunktion f (z) keine zuverlässige Aussage darüber zuläßt, wo ein Maximum der nach Gleichung (4) bzw. (4\') er- mittelten Korrelationskoeffizienten ohne laufstreckenbedingte Verzerrungseffekte idealtypisch läge.

Hier könnte an sich eine längere Beobachtung der Lage eines langsam"wandernden"Korrelationsplateaus und eine zeitliche Mittelwertbildung Abhilfe schaffen. Bei einer Mobilstation, die über einen ausreichend langen Beobachtungszeitraum hinweg ihren Abstand relativ zu einer Basisstation nicht (merklich) ändert, kann man durch zeitliche Mittelwertbildung mehrerer in aufeinanderfolgenden Zeitabständen ermittelter Korrelati- onsplateaus einen Mittelwert für die Mitte dieser Korrelati- onsplateaus bilden, der wiederum als Schätzwert für das Maxi- mum der nach Gleichung (4) bzw. (4) ermittelten Korrelati- onskoeffizienten dient.

In der Praxis stellt sich aber das Problem, dass die hierfür benötigten Zeiten oft nicht zur Verfügung stehen, z. B. weil sich die Mobilstation relativ schnell zur Basisstation be- wegt, oder aufgrund von übertragungswegbedingten Störungen nur wenige Bursts zwischen einer Basisstation und einer Mo- bilstation ausgetauscht werden können, bevor es zu einem Ab- bruch der Verbindung oder gegebenenfalls zu einem Weiterrei- chen der Mobilstation von einer dezidierten Basisstation zu einer benachbarten Basisstation kommt (sogenanntes"Hando- ver").

Das heißt, auch hier zeigt sich in der Praxis oftmals das Problem, dass die momentane Lage des Korrelationsplateaus der in Fig. 5 gezeigten Energiesummenfunktion f (z) letztlich kein zuverlässiges Maß für die Abschätzung des Abstands zwischen einer Mobilstation und einer Basisstation ist.

Es hat sich hingegen in der Praxis gezeigt, dass der Verlauf der Flanken des Korrelationsmaximums (bei ortsfester Mobil- station) sehr stabil ist. In einer bevorzugten Ausführungs- form der vorliegenden Erfindung wird diese Tatsache so ausge- nutzt, dass an der ansteigenden oder an der absteigenden Flanke der Energiesummenfunktion f (z) geprüft wird, wo die Energiesummenfunktion f (z) einen vorbestimmten Schwellwert

(z. B. 50%) des auf den Wert 1 normierten Korrelationsplateaus erreicht.

Aufgrund des durch die wohldefinierten Eigenschaften der Syn- chronisationsbits für den Idealfall (ohne Störeffekte) be- kannten verzerrungsfreien Verlaufs einer idealtypischen Kor- relationsfunktion lässt sich empirisch ermitteln, um welche "Versatzstrecken Zox ein solcher Schwellwert mit x-e100% von der"idealen"Mitte des Korrelationsplateaus entfernt liegen müßte.

Bestimmt man die Lage z0 des Schwellwerts an der an-oder absteigenden Flanke des Korrelationsmaximums, wo also x*100% des Maximalwertes des "Korrelationsplateaus" erreicht werden, so kann man unter Berücksichtigung eines vorab empirisch be- stimmten Versatzes zcalibrate in Fig. 5 die Position Zpos bestim- men, welche einem in der Darstellung in Fig. 4 gezeigten,"i- dealtypischen", also nicht aufgrund von übertragungsstrecken- bedingten Verzerrungen"flackernden"Korrelationsmaximum ent- sprechen würde. Diese Position entspricht mit größtmöglicher Wahrscheinlichkeit der exakten Position der Mobilstation.

Erfindungsgemäß wird also durch Auswertung der Position von Schwellwerten an den auf-oder absteigenden Flanken einer E- nergiesummenfunktion f (z) die genaue Position des Korrelativ. onsmaximums der Korrelationskoeffizienten cm mittels empiri- scher Korrekturfaktoren abgeschätzt.

In Fig. 5 ist veranschaulicht, wie der Wert 0,5 als Schwel- lenwert an der ansteigenden Flanke der Energiesummenfunktion gewählt worden ist, d. h. es wird die Stelle der ansteigenden Flanke ermittelt, wo t (z05) =0, 5 gilt.

Von diesem Wert z0,5 ist eine vorab empirisch ermittelte Ka- librierungskonstante zcalibrate abzuziehen (beziehungsweise bei bei der abfallenden Flanke hinzuzufügen), um einen bestmögli-

chen Schätzwert z für die tatsächliche Position des Korre- lationsmaximums zu erhalten, d. h. im vorliegenden Beispiel Zpos Z0, 5 Zcalibrate (9) Der Abstand zwischen der Basisstation und der Mobilstation kann dann auf folgende Weise berechnet werden : Abstand = 555 m * zoos (10) In einer Verallgemeinerung von Gleichung (9) gilt also: zpos = z0,x - zcalibrate (9\').

Setzt man in Gleichung (9) Z=0, so ergibt sich zcalibrate = z0.x.

D. h, man erhält die gewünschte Kalibrierungskonstante calibrate allgemein dadurch, dass man eine Messung durchführt, wenn der Abstand zwischen Mobilstation und Basisstation gleich Null ist. Aus der Lage des Plateaus des Korrelationsmaximums der Energiesummenfunktion f (z) und der Lage des Schwellwerts lässt sich dann die Kalibrierungskonstante zcalibrate ermitteln, die auch Gültigkeit hat, wenn der Abstand zwischen Mobilsta- tion und Basisstation ungleich Null ist..

Messergebnisse des CONTEST Algorithmusses Eine Version des CONTEST Algorithmusses wurde in Feldversu- chen getestet. Dabei fand ein Vergleich mit Positionsmesswer- ten statt, die mit GPS-Empfängern (Global Positioning System = Ortspeilung mittels von geostationären Satelliten ausge- sandten Ortungssignalen). Es ergaben sich sehr genaue Messun- gen mit einer Genauigkeit besser als 50 m, aber es gab auch Messungen mit einem Fehler von 460 m. Die Ergebnisse müssen

noch eingehender analysiert werden. Die Fehler könnten auf Zeitmessfehlern in der"Layer 1 trace", Zeitmessfehlern in der Mobilstation oder anderen noch nicht verstandenen Ursa- chen beruhen. Die Ergebnisse zeigen aber, dass in GSM eine Mobilstation im Prinzip mit einer Genauigkeit in der Fläche von 50 m unter Verwendung des CONTEST Algorithmusses lokali- siert werden kann. Zahl der RACH Abstands-Entfernungs-Entfernungs- Messungen messung mit-empfänger 1 empfänger 2 tels GPS [km] mittels [km] mittels [km] CONTEST CONTEST Fehler in Klam- Fehler in me Klammern 2 0. 15 0. 13 (0.02) 0.14 (0.01) -4-0. 65-0. 754 (0.10) ^0. 684 (0. 03)- 6 1. 27 1. 257 (0.01) 1.214 (0.06) 10 3. 94 4. 396 (0.46) 4.381 (0.44) 12 0.900 1. 092 (0.19) 1.091 (0.19) 14 2. 57 2. 839 (0.27) 2.868 (0.30) 16 2. 51 2. 731 (0.22) 2.695 (0.19) 18 0. 621 0. 683 (0.06) 0.696 (0.08)