DE60312168T2

DE60312168T2 - System zum finden einer mobilen einheit

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Publication number: DE60312168T2
Application number: DE60312168T
Authority: DE
Inventors: D.H. Philips Intellectual Prop Redhill EVANS; Paul J Philips Intellectual P Redhill RANKIN
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: AU2003247067A1; US7477904B2; CN1672452A; ES2282681T3; EP1527651A1; JP2005535208A; KR20050026533A; WO2004014096A1; CN100484325C; EP1527651B1; JP4527532B2; GB0217707D0; US20050277426A1; ATE355717T1; DE60312168D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Lokalisieren einer mobilen Einheit, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf ein System, das ein drahtloses lokales Netzwerk (Wireless LAN) umfasst.
Es ist wünschenswert, eine mobile Einheit wie einen Zellulartelefon-Handapparat oder einen Personal Data Assistant (PDA) zu lokalisieren, um kundenspezifische Dienste bereitzustellen, zum Beispiel Werbung an potenzielle Kunden zu richten, die an einem Geschäft vorbeigehen.
Es ist bekannt, eine mobile Einheit mit Hilfe des GPS-Systems (Global Positioning System) zu lokalisieren. GPS hat jedoch, vor allem bei Verwendung für den Massenmarkt, mehrere Nachteile. Erstens ist es teuer, eine mobile Einheit herzustellen, die einen GPS-Empfänger enthält. Zweitens gibt es eine Verzögerung bei der Lokalisierung der mobilen Einheit, wenn sie zuerst eingeschaltet wird. Drittens ist es schwierig, eine mobile Einheit zu lokalisieren, wenn sie sich in einem Raum befindet.
Es ist auch bekannt, eine mobile Einheit mittels eines drahtlosen lokalen Netzwerks (Wireless LAN) zu lokalisieren. Mit Hilfe des so genannten TOA-Verfahrens (Time of arrival), bei dem eine Zeitverzögerung genutzt wird, um den Abstand zwischen einer ortsfesten und einer mobilen Einheit zu berechnen, ist es zum Beispiel möglich, eine mobile Einheit relativ zu ortsfesten Einheiten zu lokalisieren. Das TOA-Verfahren liefert jedoch grobe Resultate, die auf nicht mehr als ca. 100 Meter genau sind. Ein genaueres Verfahren nutzt die Zeitdifferenz beim Eintreffen (Time difference of arrival, TDOA), wobei eine mobile Einheit Signale zu verschiedenen Zeitpunkten empfängt. Das TDOA-Verfahren erfordert jedoch mehrere ortsfeste Einheiten. Ein weiteres Verfahren nutzt hohe Chipraten, die verwendet werden, um ein Signal über eine größere Bandbreite zu spreizen. Die höheren Chipraten nutzen kürzere Impulsdauern, was zu einer verbesserten Auflösung führt.
Eine mobile Einheit kann genauer lokalisiert werden, indem Informationen mit ortsfesten Einheiten und anderen mobilen Einheiten ausgetauscht werden, wie von Michael Spratt in „An Overview of Positioning by Diffusion", Hewlett-Packard Laboratories, Bristol, UK, 9. September 2001, beschrieben.
In dem Dokument WO-A-0038460 wird ein Lokalisierungssystem zum Ermitteln der Position eines portablen Endgeräts beschrieben, das Kenninformationen überträgt, welche auf die Identität des Endgeräts hinweisen. Die portablen Endgeräte übertragen ihre Kenninformationen auf einem ersten vorgegebenen Leistungspegel. Das System umfasst Ortungs-Beacons mit einer bekannten Position, und die Beacons sind in der Lage, die von den portablen Endgeräten übertragenen Kenninformationen zu empfangen. Jeder Ortungs-Beacon erzeugt ein Ausgangssignal, wenn Kenninformationen eines portablen Endgeräts bei diesem Beacon mit einem Leistungspegel empfangen werden, der über einem vorgegebenen Schwellenwert liegt, wobei dieser Wert für jeden Beacon unabhängig eingestellt werden kann. Das Ausgangssignal weist darauf hin, das sich ein derartiges portables Endgerät in einem bestimmten Abstand zu dem Beacon befindet, und das Ausgangssignal wird einer Steuereinheit zugeführt. Indem der Steuereinheit Informationen in Bezug auf die Position von jedem der Ortungs-Beacons bereitgestellt werden, lässt sich feststellen, dass sich ein bestimmtes portables Endgerät innerhalb eines bestimmten Abstands von dieser bekannten Beacon-Position befindet, wenn der Beacon zu diesem portablen Endgerät gehörende Kenninformationen mit einem Leistungspegel empfängt, der über dem Schwellenwert des Beacon liegt.
In dem Dokument US-A-5850609 werden ein Verfahren zum Lokalisieren einer Mobilstation für die Zellularfunkkommunikation und eine Vorrichtung zum Implementieren des Verfahrens beschrieben. Einem Benutzer der Mobilstation ist mindestens ein ortsfester Beacon zugeordnet. Der Beacon emittiert, mit einer Reichweite (r), die wesentlich kleiner ist als die charakteristische Größe (R) einer Zelle, ein für den Benutzer spezifisches Funksignal. Wenn die Mobilstation das durch den Beacon ausgestrahlte Funksignal detektiert, richtet die Station ein Signal an das Kommunikationsnetzwerk, das darauf hinweist, dass sie sich in der Reichweite des Beacon befindet.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, ein System zur Lokalisierung einer mobilen Einheit zu schaffen. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Lokalisierung einer mobilen Einheit geschaffen, das einen Access Point (Zugangspunkt) und eine mobile Einheit umfasst, wobei der Access Point Mittel zum Senden eines ersten Signals mit einer relativ hohen Leistung und Mittel zum Senden eines zweiten Signals mit einer vorgegebenen, relativ niedrigen Leistung umfasst, und wobei die mobile Einheit Folgendes umfasst: Mittel zum Empfangen der genannten Signale, Mittel zum Bestimmen ei ner ersten Signalstärke des genannten ersten Signals bei der genannten mobilen Einheit, Mittel zum Feststellen, ob die genannte erste Signalstärke einen relativ niedrigen Schwellenwert überschreitet, um zu bestimmen, ob ein Dienst bereitgestellt werden kann, Mittel zum Bestimmen einer zweiten Signalstärke des genannten zweiten Signals bei der genannten mobilen Einheit, Mittel zum Feststellen, ob die genannte zweite Signalstärke einen relativ hohen Schwellenwert überschreitet, um die mobile Einheit innerhalb eines bekannten Abstands von dem genannten Access Point zu lokalisieren.
Die relativ hohe Leistung kann mindestens 0 dBm, 6 dBm, 13 dBm oder 20 dBm betragen. Die relativ niedrige Leistung kann nicht mehr als 0 dBm betragen. Der relativ niedrige Schwellenwert kann nicht mehr als –85 dBm sein. Der relativ hohe Schwellenwert kann nicht weniger als –65 dBm sein. Die Mittel zum Übertragen des genannten ersten und des genannten zweiten Signals können das erste und das zweite Signal zu unterschiedlichen Zeitpunkten übertragen. Bei dem System kann es sich um ein Wireless LAN handeln.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein Access Point mit Mitteln zum Senden von Signalen geschaffen, wobei die genannten Sendemittel so konfiguriert sind, dass sie ein erstes Signal mit einer relativ hohen Leistung senden und ein zweites Signal mit einer vorgegebenen, relativ niedrigen Leistung senden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein drahtloser Sender/Empfänger in einer mobilen Einheit geschaffen, der Folgendes umfasst: Mittel zum Empfangen von Signalen, die so konfiguriert sind, dass sie an der genannten mobilen Einheit eine erste Signalstärke eines ersten empfangenen Signals bestimmen und eine zweite Signalstärke eines zweiten empfangenen Signals bestimmen; und Mittel zum Verarbeiten der genannten Signale, die so konfiguriert sind, dass sie feststellen, ob die genannte erste Signalstärke einen relativ niedrigen Schwellenwert überschreitet, um zu bestimmen, ob ein Dienst bereitgestellt werden kann, und dass sie feststellen, ob die genannte zweite Signalstärke einen relativ hohen Schwellenwert überschreitet, um die mobile Einheit innerhalb eines bekannten Abstands von einem Sender zu lokalisieren. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine mobile Einheit mit dem drahtlosen Sender/Empfänger geschaffen, bei dem es sich um ein Zellulartelefon oder einen Computer handeln kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zum Lokalisieren einer mobilen Einheit geschaffen, wobei ein Access Point ein erstes Signal mit einer relativ hohen Leistung sendet und ein zweites Signal mit einer vorgegebenen, relativ niedrigen Leistung sendet, und eine mobile Einheit das erste Signal empfängt, eine erste Signalstärke des genannten empfangenen ersten Signals bestimmt, ermittelt, ob die genannte erste Signalstärke einen relativ niedrigen Schwellenwert überschreitet, um somit festzustellen, ob ein Dienst bereitgestellt werden kann, und das genannte zweite Signal empfängt, eine zweite Signalstärke des genannten empfangenen zweiten Signals bestimmt, und ermittelt, ob die genannte zweite Signalstärke einen relativ hohen Schwellenwert überschreitet, um somit die mobile Einheit innerhalb eines bekannten Abstands von dem genannten Access Point zu lokalisieren.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Wireless LAN;
2 eine schematische Darstellung eines Access Point;
3 eine schematische Darstellung einer mobilen Einheit;
4 das Wireless LAN aus 1 eingerichtet in einem Raum;
5 einen Zusammenhang zwischen der Leistung eines an der mobilen Einheit empfangenen Signals und dem Abstand zwischen der mobilen Einheit und einem Sender;
6 ein Diagramm der gesendeten Leistung in Abhängigkeit von der Zeit;
7 ein Diagramm des Detektionsschwellenwerts in Abhängigkeit von der Zeit;
8 ein weiteres Diagramm der gesendeten Leistung in Abhängigkeit von der Zeit;
9 ein weiteres Diagramm der Senderleistung in Abhängigkeit von der Zeit;
10 Regionen, in denen eine mobile Einheit lokalisiert werden kann; und
11 das Wireless LAN aus 1 eingerichtet in einem Raum in einer anderen Konfiguration.
Bezug nehmend auf 1 ist ein System zum Lokalisieren einer mobilen Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das System umfasst ein Wireless LAN 1 mit einem drahtgebundenen Netzwerk 2 und einer Vielzahl von Access Points 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ . Eine mobile Einheit 4 kann über eine drahtlose Verbindung 5 mit dem Wireless LAN 1 verbunden werden. In diesem Beispiel können das Wireless LAN 1 und die mobile Einheit 4 mit Hilfe von Hochfrequenzsignalen im 2,4-GHz-Band gemäß der Norm IEEE 802.11 verbunden werden.
Bezug nehmend auf 2 umfasst jeder Access Point 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ einen Konnektor 6 zu dem drahtgebundenen Netzwerk 2, einen Eingangs-/Ausgangsteil 7, einen Datenverarbeitungsteil 8, einen Hochfrequenzteil 9, eine Antenne und einen Steuerungsteil 11. Der Eingangs-/Ausgangsteil 7 sendet zum drahtgebundenen Netzwerk 2 und empfängt Daten von diesem und dient unter anderem zum Zwischenspeichern von Daten. Der Verarbeitungsteil 8 wendet zum Beispiel Fehlerschutz-/Fehlererkennungsroutinen an und verschlüsselt/entschlüsselt Daten. Der Hochfrequenzteil 9 moduliert und demoduliert zum Beispiel Signale und verstärkt sie. Der Eingangs-/Ausgangsteil 7, der Datenverarbeitungsteil 8 und der Hochfrequenzteil 9 werden von dem Steuerungsteil 11 gesteuert.
Bezug nehmend auf 3 umfasst die mobile Einheit 4 einen Personal Computer 12, zum Beispiel einen Laptop-Computer, und einen drahtlosen Sender/Empfänger 13, zum Beispiel in Form einer WLAN-Karte. Der drahtlose Sender/Empfänger 13 umfasst einen Konnektor 14 zum Personal Computer 12, einen Eingangs-/Ausgangsteil 15, einen Datenverarbeitungsteil 16, einen Hochfrequenzteil 17, eine Antenne 18 und einen Steuerungsteil 19, die im Wesentlichen die gleichen Funktionen haben wie die entsprechenden Teile des drahtlosen Access Point.
Weitere Details in Bezug auf das Wireless LAN 1 und den drahtlosen Sender/Empfänger 13 sind in Kapitel 5 von „Deploying Wireless LANs" von Gil Held (Mc-Graw-Hill, 2002) beschrieben.
Bezug nehmend auf 4 sind die Access Points 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ in einem Raum 20 eingerichtet. In diesem Beispiel sind die Access Points 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ in den Ecken 21 des Raums 20, von denen sich einige bei den Türen 22 befinden, und in der Raummitte 23 positioniert. Die Positionen der Access Points 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ sind bekannt und können mit (x₁, y₁), (x₂, y₂), (x₃, y₃), (x₄, y₄) bzw. (x₅, y₅) bezeichnet werden. Die mobile Einheit 4 kann mit Hilfe eines Access Point 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ lokalisiert werden, wie im Folgenden erläutert wird:
Jeder Access Point 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ ist ein Sender und Empfänger. Ein Access Point 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ kann ein Signal auf einem auswählbaren Sendeleistungspegel P_tx senden. In diesem Beispiel gibt es vier auswählbare Leistungspegel, nämlich 20 dBm (100 mW), 13 dBm (20 mW), 6 dBm (4 mW) und 0 dBm (1 mW). Es können auch andere Leistungspegel verwendet werden. Der höchste Leistungspegel kann zum Beispiel 30 dBm (1000 mW) sein.
Die mobile Einheit 4 ist ebenfalls ein Sender und Empfänger. Die mobile Einheit 4 kann die Leistung eines von der Antenne 18 empfangenen Signals messen und einen RSSI-Wert (Received Signal Strength Indication) definieren. Dies kann in dem HF-Teil 17 (3) implementiert sein. In diesem Beispiel gibt es 16 RSSI-Pegel, die in 5-dBm-Intervallen von Pegel 0, was einem minimalen Detektionspegel, in diesem Fall –85 dBm, entspricht, bis zu Pegel 15 reichen, was einem maximal zulässigen Eingangspegel, in diesem Fall –10 dBm, entspricht.
Die mobile Einheit 4 stellt einen Detektionsschwellenwert P_det ein. In diesem Beispiel umfasst das Einstellen des Detektionsschwellenwerts das Messen der Signalstärke und das Ermitteln, ob die empfangene Signalstärke dem Detektionsschwellenwert entspricht oder ihn überschreitet. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Einstellen des Detektionsschwellenwerts das Auswählen einer Verstärkung des Empfängers 4, die den detektierbaren Signalpegel begrenzt, und das Bestimmen, ob ein Signal detektiert wird, umfassen.
Ebenfalls Bezug nehmend auf 5 wird ein von dem Access Point 3₅ gesendetes und bei der mobilen Einheit 4 empfangenes Signal 24 gedämpft. Die empfangene Signalstärke P_rx ist umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstands r, der den Access Point 3₅ und die mobile Einheit 4 trennt, d.h. P_rx ∝ 1/r². Wenn die mobile Einheit 4 das Signal 24 detektiert, befindet sich die mobile Einheit 4 innerhalb eines Radius R des Access Point 3₅ .
Es werden ein niedriger Sendeleistungspegel P_tx, zum Beispiel 0 dBm, und ein hoher Detektionsschwellenwert P_det, vorzugsweise –65 dBm, gewählt, um die mobile Einheit 4 genau zu lokalisieren, in diesem Fall innerhalb eines Radius von 10 Metern von dem Wireless Access Point 3₅ . Es werden jedoch ein höherer Sendeleistungspegel P_tx und ein niedrigerer Detektionsschwellenwert P_det verwendet, um zum Beispiel einen Dienst bereitzustellen.
Die mobile Einheit 4 kann mit Hilfe eines Access Point 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ unter verschiedenen Bedingungen lokalisiert werden:
Lokalisierung vor der Verbindung mit dem Wireless LAN 1
Eine mobile Einheit 4 kann auf eine durch einen Access Point 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ bediente Zelle, üblicherweise als ein Basic Service Set (BSS) bezeichnet, zugreifen, indem sie auf einen durch einen Access Point 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ gesendeten Beacon-Rahmen horcht. Dieser Vorgang wird als passives Scannen bezeichnet. Beacon-Rahmen sind in einer MAC-Teilschicht (Medium Access Control) der Norm IEEE 802.11 definiert.
Zum Lokalisieren der mobilen Einheit wird ein modifizierter passiver Scanvorgang verwendet.
Bezug nehmend auf 6 sendet der Access Point 3₅ erste und zweite Beacon-Signale 24₁ , 24₂ . Die Beacon-Signale 24₁ , 24₂ werden wiederholt gesendet, zum Beispiel alle 20 Millisekunden bis jede Sekunde, vorzugsweise jede Sekunde. Das erste Signal 24₁ wird mit einer hohen Sendeleistung P₁ gesendet, zum Beispiel 20 dBm (100 mW), und das zweite Signal 24₂ wird mit einer niedrigen Sendeleistung P₂ gesendet, in diesem Fall 0 dBm (1 mW).
Bezug nehmend auf 7 horcht die mobile Einheit 4 im passiven Scan-Modus auf Signale, indem sie die empfangenen Signalstärken misst und ermittelt, ob sie den ersten bzw. den zweiten Signaldetektionsschwellenwert P_A, P_B überschreiten. Der erste Signaldetektionsschwellenwert P_A ist niedrig, zum Beispiel –85 dBm, und der zweite Signaldetektionsschwellenwert P_B ist hoch, zum Beispiel –65 dBm. Wenn ein empfangenes Signal also eine Leistung P_i hat, die zwischen P_A und P_B liegt (P_A < P_i < P_B), überschreitet sie P_A und wird detektiert. P_i fällt jedoch unter P_B und wird nicht detektiert.
Die detektierbare Reichweite R₁ für das erste Signal 24₁ , das mit P₁ übertragen wird und mit dem ersten Schwellenwert P_A detektiert wird, beträgt daher üblicherweise etwa 100 Meter, wobei eine freie Sichtlinie zwischen der mobilen Einheit 4 und dem Access Point 3₅ angenommen wird. Die detektierbare Reichweite R₂ für das zweite Signal 24₂ , das mit P₂ übertragen wird und mit dem zweiten Schwellenwert P_B detektiert wird, beträgt etwa 10 Meter.
Wenn die mobile Einheit 4 das zweite Signal 24₂ , detektiert, befindet sie sich also innerhalb von 10 Metern von dem Access Point 3₅ . Die Position des Access Point 3₅ ist vorzugsweise in dem Beacon-Rahmen enthalten, damit sich die mobile Einheit 4 selbst lokalisieren kann. Zusätzlich oder alternativ kann die mobile Einheit ein Signal an den Access Point 3₅ zurückschicken, mit dem sie sich selbst identifiziert und die Tatsache angibt, dass sie das zweite Signal 24₂ detektiert hat. Dies ermöglicht es dem Access Point 3₅ oder dem Wireless LAN 1, die mobile Einheit zu lokalisieren.
Lokalisierung nach der Verbindung mit dem Wireless LAN 1
Nachdem die mobile Einheit zu einer Zelle gestoßen ist, kann sie dort bleiben oder zu einer anderen Zelle wechseln (roaming), ohne eine Verbindung zu verlieren. In beiden Fällen ist die mobile Einheit 4 mit einem Access Point 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ verbunden und kann Management-, Steuer- und Datenrahmen austauschen. Die mobile Einheit 4 kann jedoch ein Signal mit niedriger Leistung unter Verwendung des hohen Schwellenwertes überwachen und damit die Positionsbestimmung der mobilen Einheit 4 erlauben.
Bezug nehmend auf 8 sendet der Access Point 3₅ ein drittes Signal 24₃ mit Management-, Steuer- oder Datenrahmen auf einem oder mehreren hohen Leistungspegeln P₃, P₄. Die Leistungspegel P₃, P₄ können angepasst werden, wenn sich die Leistung aufgrund einer Positionsänderung der mobilen Einheit 4 verändert. Der Access Point 3₅ sendet periodisch ein viertes Signal 24₄ auf einem niedrigen Leistungspegel P₂.
Die mobile Einheit 4 bestimmt den RSSI-Wert mit dem ersten und dem zweiten Schwellenwert P_A, P_B, wie weiter oben beschrieben. Die detektierbare Reichweite R₃ für das dritte Signal 24₃ , das mit P₃, P₄ gesendet und mit dem ersten Schwellenwert P_A gemessen wurde, beträgt etwa 10 bis 100 Meter, und die detektierbare Reichweite R₄ für das vierte Signal 24₄ , das mit P₂ gesendet und mit dem zweiten Schwellenwert P_B gemessen wurde, beträgt etwa 10 Meter.
Aus diesem Grund können der mobilen Einheit 4 durch den Access Point 3₅ in einem relativ großen Gebiet, zum Beispiel innerhalb von einem Radius zwischen 10 und 100 Metern, Dienste bereitgestellt werden, und sollte sie an dem Access Point 3₅ vorbeikommen, kann sie in einem kleineren Gebiet, zum Beispiel innerhalb eines Radius von 10 Metern, lokalisiert werden.
Variable Detektionsschwellenwerte
Die oben beschriebene mobile Einheit 4 wählt einen einzelnen Schwellenwert P_B für die genaue Lokalisierung. Die mobile Einheit 4 kann jedoch so modifiziert werden, dass sie einen Lokalisierungsschwellenwert P_loc verändert, zum Beispiel von einem niedrigen Wert P_A auf einen Wert P_B, um zum Beispiel zu bestimmen, ob sie sich 30 Meter oder 10 Meter von dem Access Point 3₅ entfernt befindet.
Bezug nehmend auf 9 wechselt der Schwellenwert P_det zwischen einem Wert P_A, der für den normalen Betrieb verwendet werden, auf den Lokalisierungsschwellenwert P_loc, wobei der Lokalisierungsschwellenwert von P_A, P_C zu P_B durchlaufen wird, wobei P_A < P_C < P_B.
Bezug nehmend auf 10 ermöglicht diese Vorgehensweise die Lokalisierung der mobilen Einheit 4 mit unterschiedlichem Genauigkeitsgrad, wie durch die Kreise 25₁ , 25₂ , 25₃ von zunehmendem Radius angegeben.
Außerdem ermöglicht sie die Lokalisierung der mobilen Einheit 4 innerhalb der Ringe 26₁ , 26₂ , wenn sich die mobile Einheit 4 nicht innerhalb eines inneren Kreises 25₁ , 25₂ befindet, sondern in einem äußeren Kreis 25₂ , 25₃ .
Weitere Details in Bezug auf die Norm IEEE 802.11 sind in Kapitel 6 von „Deploying Wireless LANs" ibid beschrieben.
Unterschiedliche Sender, unterschiedliche Sendeleistung
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ist das Wireless LAN 1 so konfiguriert, dass jeder Access Point 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ die Sendeleistung zwischen einer relativ hohen Leistung zur Bereitstellung von Diensten und einer relativ niedrigen Leistung zum Lokalisieren der mobilen Einheit 4 multiplexiert.
Bezug nehmend auf 11 kann das Wireless LAN 1 alternativ so konfiguriert werden, dass es eine erste Gruppe von Access Points umfasst, zum Beispiel die Access Points 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , die mit einer relativ hohen Sendeleistung senden, zum Beispiel 20 dBm (100 mW), und eine zweite Gruppe von Access Points, zum Beispiel Access Point 3₅ , der mit einer relativ niedrigen Sendeleistung sendet, zum Beispiel 0 dBm (1 mW). Bei der relativ hohen Sendeleistung kann es sich um einen Bereich von relativ hohen Sendeleistungen handeln, die vorzugsweise größer sind als 0 dBm (1 mW).
Das Wireless LAN 1 ist so angeordnet, dass jeder der Access Points in der zweiten Gruppe innerhalb der Reichweite von mindestens einem Access Point der ersten Gruppe liegt. Der Übersichtlichkeit halber sind die von dem dritten und dem fünften Access Point 3₃ , 3₅ abgedeckten Reichweiten dargestellt. Bei der alternativen Konfiguration kann die erste Gruppe von Access Points somit der mobilen Einheit 4 einen Dienst bereitstellen, während die zweite Gruppe von Access Points zur Lokalisierung verwendet werden kann. Die mobile Einheit 4 kann zum Beispiel mit dem dritten Access Point 3₃ verbunden sein und von diesem Dienste bereitgestellt bekommen, während sie passiv den dritten Access Point 3₅ abtastet. Wenn die mobile Einheit 4 ein Signal von dem dritten Access Point 3₅ empfängt, kann sie das Signal wie oben beschrieben zur Lokalisierung nutzen.
Die alternative Anordnung hat mehrere Vorteile. Sie ist einfach zu implementieren, wodurch der Kostenaufwand und die Komplexität verringert werden. Sie reduziert die Latenz und erhöht die Qualität der Dienste.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen erfolgt die Lokalisierung mit Hilfe der Access Points 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ als Sender und der mobilen Einheit 4 als Empfänger. Die oben beschriebenen Ausführungsformen können jedoch so modifiziert werden, dass die Rolle der Access Points 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ als Sender und die Rolle der mobilen Einheit 4 als Empfänger vertauscht werden. Mit anderen Worten, die mobile Einheit 4 kann so konfiguriert werden, dass sie ein Signal mit einer niedrigen Sendeleistung, zum Beispiel 0 dBm (1 mW) sendet, während die Access Points 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ so konfiguriert werden, dass sie einen hohen Signalleistungsdetektionsschwellenwert einstellen. Wenn ein Access Point 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ das von der mobilen Einheit 4 mit einer niedrigen Leistung gesendete Signal detektiert, ist der Access Point in der Lage, die mobile Einheit 4 genau zu lokalisieren. Optional kann er die mobile Einheit 4 an den Lokalisierungsinformationen teilhaben lassen.
Bei einer anderen Abwandlung können die Access Points 3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ als Sender benutzt werden, die mit einer hohen Sendeleistung zur Bereitstellung von Diensten senden, während die mobile Einheit 4 als Sender benutzt werden kann, der mit einer niedrigen Sendeleistung zur Lokalisierung sendet.
Aus der Lektüre der vorliegenden Beschreibung werden für den Fachkundigen weitere Abwandlungen offensichtlich sein. Derartige Abwandlungen können äquivalente und weitere Merkmale umfassen, die bereits aus dem Entwurf, der Herstellung und der Verwendung von Systemen zur Lokalisierung von mobilen Einheiten sowie Komponenten davon bekannt sind und die an Stelle von oder zusätzlich zu den bereits hier beschriebenen Merkmalen verwendet werden können. Zum Beispiel können anstelle des Wireless LAN 1 und der mobilen Einheit 4 ein Ad-hoc-LAN oder eine Vielzahl von Vorrichtungen verwendet werden, die den Bluetooth^TM Spezifikationen entsprechen. Die mobile Einheit 4 kann ein Personal Data Assistant (PDA) oder ein Zellulartelefon-Handapparat sein.
Text in der Zeichnung
2

I/O – Eingang/Ausgang
Processing SectionAccel – Verarbeitungsteil
RF Section – HF-Teil
Controller – Steuereinheit

3

RF Section – HF-Teil
Processing Section – Verarbeitungsteil
I/O – Eingang/Ausgang
Controller – Steuereinheit
PC – PC

6

Time – Zeit

7

Detected – Detektiert
Not detected – Nicht detektiert
Time – Zeit

8/9
Time – Zeit

Claims

System zum Lokalisieren einer mobilen Einheit (4), das Folgendes umfasst: einen Access Point (3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ ); und eine mobile Einheit (4); wobei der Access Point Folgendes umfasst: Mittel (9, 10, 11) zum Senden von Signalen, wobei die Sendemittel so konfiguriert sind, dass sie ein erstes Signal mit einer relativ hohen Leistung (P₁) und ein zweites Signal (24₂ ) mit einer vorgegebenen, relativ niedrigen Leistung (P₂) senden, wobei die mobile Einheit Folgendes umfasst: Mittel (18) zum Empfangen der genannten Signale; Mittel (16, 17) zum Bestimmen einer ersten Signalstärke des genannten ersten Signals bei der genannten mobilen Einheit; Mittel (19) zum Feststellen, ob die genannte erste Signalstärke einen relativ niedrigen Schwellenwert (P_A) überschreitet, um zu bestimmen, ob ein Dienst bereitgestellt werden kann; Mittel (16, 17) zum Bestimmen einer zweiten Signalstärke des genannten zweiten Signals bei der genannten mobilen Einheit; und Mittel (19) zum Feststellen, ob die genannte zweite Signalstärke einen relativ hohen Schwellenwert (P_B) überschreitet, um die mobile Einheit innerhalb eines bekannten Abstands (R) von dem genannten Access Point zu lokalisieren.
System nach Anspruch 1, wobei die genannte relativ hohe Leistung (P₁) mindestens 0 dBm beträgt.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die genannte relativ hohe Leistung (P₁) mindestens 6 dBm, 13 dBm oder 20 dBm beträgt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die genannte relativ niedrige Leistung (P₂) nicht mehr als 0 dBm beträgt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der genannte relativ niedrige Schwellenwertpegel (P_A) nicht mehr als –85 dBm beträgt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der genannte relativ hohe Schwellenwertpegel (P_B) nicht weniger als –65 dBm beträgt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die genannten Mittel (3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ ) zum Senden des genannten ersten und des genannten zweiten Signals das genannte erste und das genannte zweite Signal (24₁ , 24₂ ) zu unterschiedlichen Zeitpunkten senden.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich um ein drahtloses lokales Netzwerk (Wireless LAN) (1) handelt.
Access Point (3₁ , 3₂ , 3₃ , 3₄ , 3₅ ) mit Mitteln (9, 10, 11) zum Senden von Signalen, wobei die genannten Sendemittel so konfiguriert sind, dass sie ein erstes Signal (24₁ ) mit einer relativ hohen Leistung (P₁) senden und ein zweites Signal (24₂ ) mit einer vorgegebenen, relativ niedrigen Leistung (P₂) senden.
Drahtloser Sender/Empfänger (13) in einer mobilen Einheit (4), der Folgendes umfasst: Mittel (16, 17) zum Empfangen von Signalen, die so konfiguriert sind, dass sie an der genannten mobilen Einheit eine erste Signalstärke eines ersten empfangenen Signals bestimmen und eine zweite Signalstärke eines zweiten empfangenen Signals bestimmen; und Mittel (18, 19) zum Verarbeiten der genannten Signale, die so konfiguriert sind, dass sie feststellen, ob die genannte erste Signalstärke einen relativ niedrigen Schwellenwert (P_A) überschreitet, um zu bestimmen, ob ein Dienst bereitgestellt werden kann, und dass sie feststellen, ob die genannte zweite Signalstärke einen relativ hohen Schwellenwert (P_B) überschreitet, um die mobile Einheit innerhalb eines bekannten Abstands (R) von einem Sender zu lokalisieren.
Mobile Einheit (4) mit dem drahtlosen Sender/Empfänger (13) nach Anspruch 10.
Mobile Einheit (4) nach Anspruch 11, bei der es sich um ein Zellulartelefon handelt.
Mobile Einheit (4) nach Anspruch 11, bei der es sich um einen Computer (12, 13) handelt.
Verfahren zum Lokalisieren einer mobilen Einheit, das Folgendes umfasst: einen Access Point (3): der ein erstes Signal (24₁ ) mit einer relativ hohen Leistung (P₁) sendet; und der ein zweites Signal (24₂ ) mit einer vorgegebenen, relativ niedrigen Leistung (P₂) sendet; und eine mobile Einheit (4), die das erste Signal empfängt; die eine erste Signalstärke des genannten empfangenen ersten Signals bestimmt; die ermittelt, ob die genannte erste Signalstärke einen relativ niedrigen Schwellenwert (P_A) überschreitet, um somit festzustellen, ob ein Dienst bereitgestellt werden kann; die das genannte zweite Signal empfängt; die eine zweite Signalstärke des genannten empfangenen zweiten Signals bestimmt; und die ermittelt, ob die genannte zweite Signalstärke einen relativ hohen Schwellenwert (P_B) überschreitet, um somit die mobile Einheit innerhalb eines bekannten Abstands von dem genannten Access Point zu lokalisieren.