(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体送信機の位置を検出するのに用いるワイヤレス位置検出システムにおいて、時間ドメインまたは周波数ドメインの相互相関プロセスのいずれかを用いて、ローカル信号を基準信号と相互相関させることによって生成される到達時間差（ＴＤＯＡ）推定値を改善する方法であって、前記ローカル信号は、前記移動体送信機が送信した信号の、第１アンテナにおいて受信したコピーであり、前記基準信号は、前記移動体送信機が送信した信号の、第２アンテナにおいて受信したコピーであり、前記方法は、
第１位置測定ユニット（ＬＭＵ）において前記ローカル信号を受信するステップと、
相関−時間−周波数マップを含む相関関数を生成するために、前記ローカル信号および基準信号を処理するステップと、
前記相関関数を検索して、検出保証しきい値よりも上の全域最大値を求め、有効な全域最大相関ピークを特定するステップと、
前記有効全域最大相関ピークの周波数を中心とする二次元時間−相関タイムスライスに、前記相関−時間−周波数マップを縮小するステップと、
前記二次元時間−相関タイムスライスを検索して、前記全域最大相関ピークよりも時間的に早く現れた、前記検出保証しきい値よりも上の局所最大値を求めるステップと、
前記二次元時間−相関タイムスライスの相関エンベロープ内に隠された早期前縁を発見するために、前記検出保証しきい値よりも上の局所最大値に基づく前縁発見手順を実行するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記処理は、先行サイドローブおよび後続サイドローブを含む相関−時間−周波数関数を生成するために、前記ローカル信号および基準信号の相関処理およびフィルタリングを含み、前記先行サイドローブの振幅を減少させる、方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記フィルタリングは、前記先行サイドローブの振幅の少なくとも８デシベル（８ｄＢ）の減少を発生する、方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、前記フィルタリング・プロセスは、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタリング・プロセスの使用を含む、方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、前記ＦＩＲフィルタリング・プロセスは、実質的に平坦な周波数応答を生成する、全通過、位相シフトのフィルタリング・プロセスを含む、方法。
【請求項６】
請求項４記載の方法であって、更に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて相互相関計算を行うステップを含み、基準およびローカル信号のＦＦＴの積を、前記ＦＩＲフィルタリング・プロセスの複素周波数応答で乗算し、次いで逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を実行して前記相互相関関数を得ることによって、前記ＦＩＲフィルタリング・プロセスを実行する、方法。
【請求項７】
請求項２記載の方法であって、更に、時間−周波数相関検索を狭めるために限度を決定するステップを含む、方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、更に、前記前縁発見手順が早期前縁を発見し損ねた後、最早局所最大相関ピークのＴＤＯＡ値を報告するステップを含む、方法。
【請求項９】
請求項７記載の方法であって、更に、前記前縁発見手順が早期前縁の発見に成功した後に実行する既定の到達時間判定手順（Ｔａｕ）によって計算したＴＤＯＡ値を報告するステップを含む、方法。
【請求項１０】
請求項２記載の方法において、サンプル期間において対象の符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）−変調信号を収集しディジタル化するように構成された広帯域受信機を含む第２ＬＭＵを用いて、前記基準信号を入手し、前記第２ＬＭＵ内にあるディジタル信号処理ソフトウェアが、レーク受信機をモデル化し、前記対象信号を復調する、方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法であって、更に、前記復調された対象信号を前記第２ＬＭＵから前記第１ＬＭＵに送り、前記第１ＬＭＵにおいて前記基準信号を得るために前記復調された対象信号を再度変調するステップを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法であって、更に、前記第１ＬＭＵにおいて、前記受信したローカル信号を記録するステップと、相関関数を求めるために、前記記録した信号を、時間および周波数範囲においてずらした基準信号と相関させるステップと、前記相関関数の先行サイドローブを抑制するために、非対称、線形位相有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを時間軸において適用するステップとを含む、方法。
【請求項１３】
請求項７記載の方法であって、更に、全域最大相関ピークを発見するステップと、前記検索空間を、前記全域最大相関ピークに対応する選択した周波数に狭めるステップと、次いで早期、局所最大相関ピークを特定するために、前記選択した周波数に対応するタイムスライスを検索するステップとを含む、方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法であって、更に、前記早期、局所最大相関ピークが、前記検出保証しきい値よりも上であることを判定するステップを含む、方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法であって、マルチパス反射の添加効果によって作成される相関エンベロープに隠された早期到達信号を特定するために、前記前縁発見手順を適用するステップを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の方法において、前記前縁発見手順において、最早最大相関ピークを中心とする前記タイムスライスを、先行方向および背向方向にタイム・ビン群に分割する、方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法において、前記前縁発見手順は、前記最早最大相関ピークの相関値に基づいて、追加のしきい値を作成することを含む、方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法において、前記前縁発見手順は、前記全域最大相関ピークの前に現れ、前記検出保証しきい値よりも下の局所最大値である、第２相関ピークを検出することを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の方法において、前記第２相関ピークは、最早最大相関ピークの相関エンベロープ内にレッジまたはランプとして隠された、方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法において、前記前縁発見手順は、更に、早期前縁を発見し損ねたときに、前記タイムスライスをサンプリングし直し、複数の相関しきい値を設定することを含む、方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の方法において、前記最早最大相関ピークを第１の値（Ｂ）に設定し、前記相関しきい値は、前記最早最大相関ピークの値、および以降の間隔におけるサンプルの値に基づく、方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法において、前記相関しきい値は、以下の到達時間判定手順（Ｔａｕ）にしたがって決定し、
Ｗ＞０．７×時点Ｔ＝Ｂ＋１における相関値、
Ｙ＞０．２×時点Ｔ＝Ｂにおける最早最大相関ピーク、および
Ｚ＞検出保証しきい値または０．０１
最早最大相関ピークから開始して、前記到達時間判定手順のステップは、時間的に(timewise)、早期のサンプルを前記相関しきい値（Ｗ，Ｙ，Ｚ）と比較し、一旦サンプルの相関値がこれらの前記相関しきい値のいずれかよりも下に低下したなら、前記手順は、最早最大相関ピークから前記最早サンプルまでの、全ての前記相関しきい値よりも上のサンプルを計数し、次いで、サンプル数「ｍ」を用いて、以下の規則集合にしたがって最早到達時間を求め、
ｍ＝０であれば、直前の最早最大相関ピークの時点が、局所的に受信した信号についての到達時間のままであり続け、
０よりも大きなｍの値全てについて、以下の規則を用いて、到達時間を確定し、
Ｔａｕ=1/4×(チップ・レート)-m/2×(チップ・レート)+(0.7-c)×w
ここで、ｍは、最早有効ビンと最大相関ピークのビンとの間におけるビン数であり、チップ・レートは、異なるスペクトル拡散技術についてチップ・レートを定める表に基づいて決定され、ｃは、主要相関ピークの相関値の主要相関ピーク・ビンよりも１ビン後の相関値に対する比率であり、ｗは、経験的に決定したオフセットである、方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法において、一旦到達時間（Ｔａｕ）を計算したなら、Ｔａｕを、前記最大相関ピークに対応する時間から減算し、前記到達時間差の計算に用いられる、新たな到達時間を求める、方法。
【請求項２４】
移動体送信機の位置を検出するのに用いるワイヤレス位置検出システム（ＷＬＳ）であって、
少なくとも第１ＬＭＵおよび第２ＬＭＵを含む位置測定ユニット（ＬＭＵ）のネットワークを含み、前記第１ＬＭＵは、プロセッサと、該プロセッサに結合されたコンピュータ読み取り可能記憶媒体とを含み、前記コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、時間ドメインまたは周波数ドメインの相互相関プロセスのいずれかを用いて、ローカル信号を基準信号と相互相関させることを含む既定の方法にしたがって到達時間差（ＴＤＯＡ）推定値を計算するように前記プロセッサを構成するための命令を含み、前記ローカル信号は、前記移動体送信機が送信した信号の、前記第１ＬＭＵと関連のある第１アンテナにおいて受信したコピーであり、前記基準信号は、前記移動体送信機が送信した信号の、前記第２ＬＭＵと関連のある第２アンテナにおいて受信したコピーであり、前記既定の方法は、
第１位置測定ユニット（ＬＭＵ）において前記ローカル信号を受信するステップと、
相関−時間−周波数マップを含む相関関数を生成するために、前記ローカル信号および基準信号を処理するステップと、
前記相関関数を検索して、検出保証しきい値よりも上の全域最大値を求め、有効な全域最大相関ピークを特定するステップと、
前記有効全域最大相関ピークの周波数を中心とする二次元時間−相関タイムスライスに、前記相関−時間−周波数マップを縮小するステップと、
前記二次元時間−相関タイムスライスを検索して、前記全域最大相関ピークよりも時間的に早く現れた、前記検出保証しきい値よりも上の局所最大値を求めるステップと、
前記二次元時間−相関タイムスライスの相関エンベロープ内に隠された早期前縁を発見するために、前記検出保証しきい値よりも上の局所最大値に基づく前縁発見手順を実行するステップと、
を含む、ワイヤレス位置検出システム。
【請求項２５】
請求項２４記載のＷＬＳにおいて、前記処理は、先行サイドローブおよび後続サイドローブを含む相関−時間−周波数関数を生成するために、前記ローカル信号および基準信号の相関処理およびフィルタリングを含み、前記先行サイドローブの振幅を減少させる、ＷＬＳ。
【請求項２６】
請求項２５記載のＷＬＳにおいて、前記フィルタリングは、前記先行サイドローブの振幅の少なくとも８デシベル（８ｄＢ）の減少を発生する、ＷＬＳ。
【請求項２７】
請求項２６記載のＷＬＳにおいて、前記フィルタリング・プロセスは、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタリング・プロセスの使用を含む、ＷＬＳ。
【請求項２８】
請求項２７記載のＷＬＳにおいて、前記ＦＩＲフィルタリング・プロセスは、実質的に平坦な周波数応答を生成する、全通過、位相シフトのフィルタリング・プロセスを含む、ＷＬＳ。
【請求項２９】
請求項２７記載のＷＬＳにおいて、前記方法は、更に、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて相互相関計算を行うステップを含み、基準およびローカル信号のＦＦＴの積を、前記ＦＩＲフィルタリング・プロセスの複素周波数応答で乗算し、次いで逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）を実行して前記相互相関関数を得ることによって、前記ＦＩＲフィルタリング・プロセスを実行する、ＷＬＳ。
【請求項３０】
請求項２５記載のＷＬＳにおいて、前記方法は、更に、時間−周波数相関検索を狭めるために限度を決定するステップを含む、ＷＬＳ。
【請求項３１】
請求項３０記載のＷＬＳにおいて、前記方法は、更に、前記前縁発見手順が早期前縁を発見し損ねた後、最早局所最大相関ピークのＴＤＯＡ値を報告するステップを含む、ＷＬＳ。
【請求項３２】
請求項３１記載のＷＬＳにおいて、前記方法は、更に、前記前縁発見手順が早期前縁の発見に成功した後に実行する既定の到達時間判定手順（Ｔａｕ）によって計算したＴＤＯＡ値を報告するステップを含む、ＷＬＳ。
【請求項３３】
請求項２５記載のＷＬＳにおいて、サンプル期間において対象の符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）−変調信号を収集しディジタル化するように構成された広帯域受信機を含む第２ＬＭＵを用いて、前記基準信号を入手し、前記第２ＬＭＵ内にあるディジタル信号処理ソフトウェアが、レーク受信機をモデル化し、前記対象信号を復調する、ＷＬＳ。
【請求項３４】
請求項３３記載のＷＬＳにおいて、前記方法は、更に、前記復調された対象信号を前記第２ＬＭＵから前記第１ＬＭＵに送り、前記第１ＬＭＵにおいて前記基準信号を得るために前記復調された対象信号を再度変調するステップを含む、ＷＬＳ。
【請求項３５】
請求項３４記載のＷＬＳにおいて、前記方法は、更に、前記第１ＬＭＵにおいて、前記受信したローカル信号を記録するステップと、相関関数を求めるために、前記記録した信号を、時間および周波数範囲においてずらした基準信号と相関させるステップと、前記相関関数の先行サイドローブを抑制するために、非対称、線形位相有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを時間軸において適用するステップとを含む、ＷＬＳ。
【請求項３６】
請求項３１記載のＷＬＳにおいて、前記方法は、更に、全域最大相関ピークを発見するステップと、前記検索空間を、前記全域最大相関ピークに対応する選択した周波数に狭めるステップと、次いで早期、局所最大相関ピークを特定するために、前記選択した周波数に対応するタイムスライスを検索するステップとを含む、ＷＬＳ。
【請求項３７】
請求項３６記載のＷＬＳにおいて、前記方法は、更に、前記早期、局所最大相関ピークが、前記検出保証しきい値よりも上であることを判定するステップを含む、ＷＬＳ。
【請求項３８】
請求項３７記載のＷＬＳにおいて、前記方法は、マルチパス反射の添加効果によって作成される相関エンベロープに隠された早期到達信号を特定するために、前記前縁発見手順を適用するステップを含む、ＷＬＳ。
【請求項３９】
請求項３７記載のＷＬＳにおいて、前記前縁発見手順において、最早最大相関ピークを中心とする前記タイムスライスを、先行方向および背向方向にタイム・ビン群に分割する、ＷＬＳ。
【請求項４０】
請求項３９記載のＷＬＳにおいて、前記前縁発見手順は、前記最早最大相関ピークの相関値に基づいて、追加のしきい値を作成することを含む、ＷＬＳ。
【請求項４１】
請求項４０記載のＷＬＳにおいて、前記前縁発見手順は、前記全域最大相関ピークの前に現れ、前記検出保証しきい値よりも下の局所最大値である、第２相関ピークを検出することを含む、ＷＬＳ。
【請求項４２】
請求項４１記載のＷＬＳにおいて、前記第２相関ピークは、最早最大相関ピークの相関エンベロープ内にレッジまたはランプとして隠された、ＷＬＳ。
【請求項４３】
請求項４２記載のＷＬＳにおいて、前記前縁発見手順は、更に、早期前縁を発見し損ねたときに、前記タイムスライスをサンプリングし直し、複数の相関しきい値を設定することを含む、ＷＬＳ。
【請求項４４】
請求項４３記載のＷＬＳにおいて、前記最早最大相関ピークを第１の値（Ｂ）に設定し、前記相関しきい値は、前記最早最大相関ピークの値、および以降の間隔におけるサンプルの値に基づく、ＷＬＳ。
【請求項４５】
請求項４４記載のＷＬＳにおいて、前記相関しきい値は、以下の到達時間判定手順（Ｔａｕ）にしたがって決定し、
Ｗ＞０．７×時点Ｔ＝Ｂ＋１における相関値、
Ｙ＞０．２×時点Ｔ＝Ｂにおける最早最大相関ピーク、および
Ｚ＞検出保証しきい値または０．０１
最早最大相関ピークから開始して、前記到達時間判定手順のステップは、時間的に、早期のサンプルを前記相関しきい値（Ｗ，Ｙ，Ｚ）と比較し、一旦サンプルの相関値がこれらの前記相関しきい値のいずれかよりも下に低下したなら、前記手順は、最早最大相関ピークから前記最早サンプルまでの、全ての前記相関しきい値よりも上のサンプルを計数し、次いで、サンプル数「ｍ」を用いて、以下の規則集合にしたがって最早到達時間を求め、
ｍ＝０であれば、直前の最早最大相関ピークの時点が、局所的に受信した信号についての到達時間のままであり続け、
０よりも大きなｍの値全てについて、以下の規則を用いて、到達時間を確定し、
Ｔａｕ=1/4×(チップ・レート)-m/2×(チップ・レート)+(0.7-c)×w
ここで、ｍは、最早有効ビンと最大相関ピークのビンとの間におけるビン数であり、チップ・レートは、異なるスペクトル拡散技術についてチップ・レートを定める表に基づいて決定され、ｃは、主要相関ピークの相関値の主要相関ピーク・ビンよりも１ビン後の相関値に対する比率であり、ｗは、経験的に決定したオフセットである、ＷＬＳ。
【請求項４６】
請求項４５記載のＷＬＳにおいて、一旦到達時間（Ｔａｕ）を計算したなら、Ｔａｕを、前記最大相関ピークに対応する時間から減算し、前記到達時間差の計算に用いられる、新たな到達時間を求める、ＷＬＳ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、アナログまたはディジタル・セルラ・システム、個人通信システム（ＰＣＳ）、改良特殊移動体無線（ＥＳＭＲ）、およびその他の種類のワイヤレス通信システムにおいて用いられるような、移動局（ＭＳ）とも呼ばれているワイヤレス・デバイスの位置検出方法および装置に関する。更に特定すれば、排他的ではないが、本発明は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）スペクトル拡散無線技術を用いたワイヤレス通信システムにおいて、最初に到達する無線信号の検出を改良する方法に関する。
【従来技術】
【０００２】
符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）は、今や音声およびデータの無線送信では極普通の方法となっている。TruePosition社は、ＣＤＭＡ移動体の位置検出における先駆者であり、２０００年にニューヨーク州のミッドタウン・マンハッタンにおいてVerizon Wirelessと広範な検査を実施した。Verizon Laboratoriesは、ＣＤＭＡ開発グループ（ＣＤＧ）が発行した厳格な検査計画を用いて、TruePosition社のネットワーク・ベースの位置検出技術の性能を、難関である都市渓谷（１０階から２５階の建造物）環境において判定した。ＷＬＳは、種々の屋内、屋外、歩道、および移動車両の場面において、１００メートル未満の位置検出結果を実証した。試行において、未修正ＣＤＭＡ（ＩＳ−９５）移動体電話機を用いて、３０，０００回を超える検査通話を行った。これらの通話は、到達時間差（ＴＤＯＡ）受信機をホストする３０カ所のセル・サイトが担当範囲とする(cover)エリアにおいて、Verizon Labs（以前のＧＴＥ Labs)およびTruePosition社双方によって行われた。
【０００３】
本発明は、部分的に、２０００年の試行中に収集したデータから派生しており、位置検出性能に関して、試行システムを超える格別の改良である。また、開示する技法は、混合解決策においても有用であり、奨励されるＧＰＳ（Ａ−ＧＰＳ）およびアップリンク到達時間差（Ｕ−ＴＤＯＡ）技術が独立してそして同時に動作して、距離推定値を求め、これを最終的なＴＤＯＡ計算において組み合わせることができる。あるいは、これらの技術は、フォールバック・モード(fallback mode)で動作し、Ａ−ＧＰＳに障害が発生したときにＵ−ＴＤＯＡが用いられる。本発明の概念を用いた混成ワイヤレス位置検出システムを使用することにより、精度、歩留まり、および性能が向上した、改良位置検出解決策が得られる。
【０００４】
本明細書に記載する発明的技法および概念は、技術仕様書ではCDMAOne（ＴＩＡ／ＥＩＡ  ＩＳ−９５  ＣＤＭＡならびにＩＳ−９５ＡおよびＩＳ−９５Ｂ改訂版）と呼ばれている技術を含む、符号分割無線通信システム、無線プロトコルのＣＭＤＡ２０００族（第３世代パートナーシップ・プロジェクト２（３ＧＰＰ２）によって定められた）、および第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）によって定められた広帯域符号分割多元接続（Ｗ−ＣＤＭＡ）無線システムにおいては、全世界移動体電話システム（ＵＭＴＳ）の一部として、適用される。ここで論ずるＵＭＴＳモデルは、本発明を用いることができる環境の一例であるが、専用の環境ではない。
【０００５】
ＣＤＭＡベースのワイヤレス通信システムの要件は、ワイヤレス位置検出システム（ＷＬＳ）の要件とは異なる。ＣＤＭＡベース通信システムでは、マルチパス無線環境のために、送信した信号に時間遅れや周波数ずれが生じて複数のコピーが受信アンテナに到達する。ＣＤＭＡ符号および受信機の設計によって、これらの遅延波形を復元し組み合わせることによって、改良した信号を得ることができる。何故なら、直接波が必ずしも最良の信号とは限らないからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＤＭＡを用いると、基地局および移動体受信機の双方が、レーク受信機の技法を用いる。これは、１９５８年Price およびGreenによって考案された。（Price, R; Green, P. Jr; "A Communication Technique for Multipath Channels"（マルチパス・チャネルの通信技法）Proc. IRE, vol. 46, pp.555-570, Mar. 1958（非特許文献１）を参照のこと。）レーク受信機における各相関器は「フィンガ」と呼ばれる。レーク受信機フィンガの出力は、コヒーレントにまたは非コヒーレントに組み合わせることができる。典型的なＣＤＭＡ受信機は、３つから５つのフィンガを用いる。レーク受信機のフィンガ出力を組み合わせ、こうして信号利得を高めるために用いられるリアル・タイムの方法には、主に２つある。これらの信号増幅技法は、等利得組み合わせまたは最大比組み合わせである。これらの信号増幅技法は、ワイヤレス通信には有用であるが、ＣＭＤＡ信号のタイミングがこれらの組み合わせ技法によって混乱させられるので、これらはＴＤＯＡベースのワイヤレス位置検出にはさほど有用ではない。
【０００７】
ＷＬＳは、周知の基本的ＣＤＭＡレーク受信機の設計を用いることもできるが、音声／データ・ワイヤレス通信システムに対して、ＷＬＳには非リアル・タイムの制約があるため、他の信号収集および信号処理技法の方が、ＴＤＯＡタイミングの判断のために時間遅延を最小限に抑えた信号を保存しつつ、標準的なビット毎の等利得組み合わせまたは最大比組み合わせよりも、大きな処理利得が得られる。本明細書で記載するように、Ｕ−ＴＤＯＡ位置検出について言えば、処理技法の組み合わせを用いると、時間遅延および周波数ずれを伴うマルチパスＣＤＭＡ信号の存在下において、時間遅延を最小限に抑えた有効な信号を判断することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下の摘要は、本明細書において記載する発明的方法およびシステムの上位全体像を規定する。この摘要は、以下に更に詳細に記載する発明の主題全てを包含することを意図するのでなければ、本明細書の末尾にある請求項の保護範囲を限定することを意図するのでもない。
【０００９】
本発明の例示的実施形態は、ＷＬＳにおいてＴＤＯＡ推定値を改良する方法を提供する。このようなシステムにおけるＴＤＯＡ推定値は、時間ドメインまたは周波数ドメインの相互相関プロセスのいずれかを用いて、ローカル信号を基準信号と相関させることによって求める。ここで用いる場合、相互相関プロセスという用語は、時間ドメイン相互相関および周波数ドメイン相互相関の双方を包含することを意図している。この実施形態例では、ローカル信号は、移動体送信機が送信した信号の、第１アンテナにおいて受信したコピーであり、基準信号は、移動体送信機が送信した信号の、第２アンテナにおいて受信したコピーである。ローカル信号は、第１位置測定ユニット（ＬＭＵ）において受信され、ローカル信号および基準信号を処理して、相関関数を生成する。この相関関数は、相関−時間−周波数マップを含むと見なすことができ、次いでこの相関−時間−周波数マップを検索して、検出保証しきい値よりも上の全域最大値を求め、有効な全域最大相関ピークを特定する。次いで、相関−時間−周波数マップを、有効な全域最大相関ピークの周波数を中心とする二次元時間−相関タイムスライスに縮小する。次いで、この二次元時間−相関タイムスライスを検索して、全域最大相関ピークよりも時間的に早く現れ、検出保証しきい値よりも上の局所最大値を求める。最後に、前縁発見手順を実行する。前縁発見手順によって、二次元時間−相関タイムスライスの相関エンベロープ内に隠されている早期前縁を発見する。
【００１０】
加えて、好適な実施形態では、前述の処理は、振幅を減少させた先行サイドローブを含む相関相関−時間−周波数関数を生成するために、ローカル信号および基準信号の相関処理およびフィルタリングを含むこともできる。これによって、マルチパスおよび／またはその他の干渉信号によって隠されてしまうことになる信号イベントを検出するシステムの感度および能力を向上させる。
【００１１】
好適な実施形態の別の形態は、前縁発見手順に関する。この形態によれば、ＷＬＳに報告されるＴＤＯＡ値は、前縁発見手順が早期前縁の発見に成功した後に実行する、既定の到達時間判定手順によって計算される値である。
【００１２】
また、本発明は、少なくとも第１ＬＭＵおよび第２ＬＭＵを含む、位置測定ユニット（ＬＭＵ）のネットワークを含むＷＬＳも含む。少なくとも第１ＬＭＵは、プロセッサと、先に明記した既定の方法にしたがってＴＤＯＡ推定値を計算するようにプロセッサを構成するための命令を含むコンピュータ読み取り可能記憶媒体とを含む。
【００１３】
本発明の方法およびシステムのその他の形態については、以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
以上の摘要、および以下の詳細な説明は、添付図面と関連付けて読んだときに、一層深く理解することができる。本発明を例示する目的で、図面には本発明の例示的構造を示すが、本発明は、開示する特定の方法や手段に限定されるのではない。図面において、
【図１ａ】
【００１５】
図１ａは、ＵＭＴＳベースのワイヤレス通信システムと共に用いるワイヤレス位置検出システムを模式的に示す。
【図１ｂ】
【００１６】
図１ｂは、ＣＤＭＡベースのワイヤレス通信システムと共に用いるワイヤレス位置検出システムを模式的に示す。
【図１ｃ】
【００１７】
図１ｃは、ＣＤＭＡ  全ＩＰベースのワイヤレス通信システムと共に用いるワイヤレス位置検出システムを模式的に示す。
【図２ａ】
【００１８】
図２ａは、マルチパス成分を有する受信スペクトル拡散ＣＤＭＡ信号の代表的な時間−周波数相関マップを示す。
【図２ｂ】
【００１９】
図２ｂは、代表的な時間−周波数−相関マップを用語と共に示す。
【図２ｃ】
【００２０】
図２ｃは、代表的な時間−周波数−相関マップを記述用語と共に示す。
【図３ａ】
【００２１】
図３ａは、相関させられたＣＭＤＡ信号（基準およびローカル）および関連するサイドローブのタイムスライス表現を示す。
【図３ｂ】
【００２２】
図３ｂは、非対称、線形位相有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタによって処理した後における、相関させられたＣＤＭＡ信号（基準およびローカル）および関連するサイドローブのタイムスライス表現を示す。
【図４】
【００２３】
図４ａは、ＣＤＭＡタイムスライスの一例を示し、図４ｂは、相関エンベロープ内に隠されているＣＤＭＡ信号の早期到達前縁を発見するために、ＣＤＭＡタイムスライスの一例において用いられるプロセスを示す。
【図５】
【００２４】
図５は、本発明の例示的実現例にしたがって、ＣＤＭＡ信号のＴＤＯＡ値を決定するプロセスのフロー・チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
これより、本発明の例示的実施形態について説明する。最初に、全体像を示し、次いで本発明が取り組む問題および本発明の解決策の論述を含む、更に詳細な説明を示す。
【００２６】
全体像
本発明の一実施形態は、時間ドメインまたは周波数ドメインのいずれかの相互相関プロセスを用いて、ローカル信号を基準信号と相互相関させることによって生成されるＴＤＯＡ推定値を改良する方法を提供する。ローカル信号は、移動体送信機によって送信され第１アンテナにおいて受信される信号のコピーであり、基準信号は、移動体送信機によって送信され第２アンテナによって受信される信号のコピーである。本発明の方法は、ローカル信号を第１位置検出ユニット（ＬＭＵ）において受信し、ローカル信号および基準信号を処理して、相関−時間−周波数マップを含む相関関数を生成するステップを含む。次いで、本方法は、相関関数を検索して検出保証しきい値よりも上である包括的最大値を求め、有効包括的最大相関ピークを特定することを伴う。次に、相関−時間−周波数マップを、有効包括的最大相関ピークの周波数を中心とする二次元時間−相関タイムスライスに縮小する。次いで、二次元時間−相関タイムスライスを検索して、包括的最大相関ピークよりも時間的に速く発生した検出保証しきい値よりも上の局所最大値を求める。最後に、前縁発見手順を実行する。前縁発見手順は、二次元時間−相関タイムスライスの相関エンベロープ内に隠匿されている早期前縁を発見することを目的とする。
【００２７】
以下で更に詳しく説明するが、好適な実施形態では、ローカル信号および基準信号を処理して相関関数を生成する前述の方法は、相関−時間−周波数マップ処理を含み、振幅を縮小した先行サイドローブを含む相関相関−時間−周波数関数を生成するために、ローカル信号および基準信号の相関処理およびフィルタリングを含むことができる。例えば、一実施形態例では、フィルタリングによって、先行サイドローブの振幅を少なくとも８デシベル（８ｄＢ）縮小する。例えば、以下に記載する例では、フィルタを用いないとサイドローブは１３ｄＢ低下する。検出マージンを６ｄＢ見込むと、これによって、ピークの７ｄＢ低下の検出が可能となる。対照的に、フィルタを用いると、サイドローブは２１ｄＢ低下する。検出マージンを６ｄＢ見込むと、これによって、ピークの１５ｄＢ低下の検出が可能となる。この改良は、２通りで視認することができる。即ち、サイドローブがどれくらい低下するか（２１−１３）、またはこれによって検出感度がどれくらい向上するか（１５−７）である。いずれにおいても、８ｄＢの改善が達成されている。勿論、当業者には、単に異なるフィルタを用いることによっても、実際の改善量を変化させることができることが認められよう。本発明は、特定のフィルタ実現例にも、サイドローブ消去(cancellation)の範囲にも全く限定されない。
【００２８】
好適な実施形態の別の形態は、前縁発見手順に関する。この形態によれば、ＷＬＳに報告されるＴＤＯＡ値は、既定の到達時間判断手順（以下で説明するタウ手順）によって計算された値である。この手順は、前縁発見手順が早期前縁の発見に成功した後に実行される。
【００２９】
また、本発明は、ワイヤレス位置検出システム（ＷＬＳ）もその範囲に含む。このワイヤレス位置検出システムは、少なくとも第１ＬＭＵと第２ＬＭＵとを含む位置測定ユニット（ＬＭＵ）のネットワークを含み、少なくとも第１ＬＭＵがプロセッサとコンピュータ読み取り可能記憶媒体とを含む。コンピュータ読み取り可能記憶媒体は、先に明記した既定の方法にしたがってＴＤＯＡ推定値を計算するようにプロセッサの構成を設定する命令を含む。
【００３０】
これより、本発明を有利に用いることができる、様々な異なる環境例について説明する。その後に、本発明の到達時間検出技法について更に詳しく説明する。
【００３１】
オーバーレイＷＬＳ環境
図１ａ、図１ｂ、および図１ｃは、本発明が機能するワイヤレス通信ネットワークの色々な種類を示す。以下の副章では通信システムの実現例をＵＭＴＳ、ＩＳ−９５、およびＣＤＭＡ２０００セルラ通信システムとして説明するが、本発明の教示は、他の様式で実現される他の広帯域、スペクトル拡散パケット無線通信システムにも同様に適用可能である。
【００３２】
図１ａ
図１ａは、本発明のための例示的なＵＭＴＳネットワーク基準モデルのアーキテクチャを示す。
【００３３】
ＵＥ（１００）
ＵＭＴＳ  ＵＥ（ユーザ機器）１００は、ＭＥ（移動機器）１０１とＳＩＭ／ＵＳＩＭ（加入者個人情報モジュール／ＵＭＴＳ加入者個人情報モジュール）１０２との論理的組み合わせである。ＵＥは、ＵＭＴＳハンドセットまたは移動体に対する正式名称である。
【００３４】
ＭＥ（１０１）
移動機器（ＭＥ）１０１は、移動局のハードウェア・エレメントであり、キーボード、画面、無線機、回路ボード、およびプロセッサを備えている。ＭＥのプロセッサは、通信信号の処理と、ＵＥベースのＬＣＳクライアント・アプリケーションも含むことができる種々のＵＥベースのサービスの処理との双方をサポートする。
【００３５】
ＵＳＩＭ（１０２）
ＵＳＩＭ（ＵＭＴＳ加入者個人情報モジュール）１０２は、ＳＩＭカードとも呼ばれており、ＵＭＴＳ移動体ネットワークのユーザ加入情報を保持するプログラマブル・メモリ・デバイスである。ＵＳＩＭは、加入した運営業者のネットワークへのアクセス、およびＵＥベースＬＣＳクライアント・アプリケーションを含むことができるＵＥベース・サービスへのアクセスを可能にする関連情報を収容する。
【００３６】
ノードＢ（１０５）
ノードＢ１０５は、ＵＭＴＳネットワーク内において、ＵＥ１００（ユーザ機器）と陸上側ネットワークとの間に物理的無線リンクを提供する機能である。無線インターフェースを跨るデータの送信および受信と共に、ノードＢは、Ｗ−ＣＤＭＡシステムにおいてチャネルを記述するために必要な符号も供給する。ノードＢは、タイミング情報をＵＥ１００にＵｕ１０５インターフェースを通じて供給する。ノードＢは、有線アンテナ・フィード１０４を通じて、Ｕｕインターフェースにアクセスする。
【００３７】
ＵＴＲＡＮ（ＵＭＴＳ地上無線アクセス・ネットワーク）は、１つ以上のＲＮＳ（無線ネットワーク・サブシステム）を備えている。各ＲＮＳは、１つ以上のＲＮＣ１０７と、それらがサポートするノードＢ１０５とを備えている。各ＲＮＳは、特定の無線資源の割り当ておよび解除を制御して、ＵＥ１００とＵＴＲＡＮとの間に接続を確立する。ＲＮＳは、１群のセルにおける資源および送信受信を担当する(responsible)。
【００３８】
Ｓ−ＲＮＣ（１０７）
ＲＮＣ１０７（無線ネットワーク・コントローラ）がノードＢ１０５を介してＵＥ（ユーザ機器）との論理ＲＲＣ（無線資源制御）接続を有する場合、そのＵＥ１００にとって、それはＳ−ＲＮＣ１０７として認識される。Ｓ−ＲＮＣ１０７は、ＵＴＲＡＮネットワーク内におけるユーザの移動性を担当し、ＣＮ（コア・ネットワーク）１１２に向かう接続の地点でもある。Ｓ−ＲＮＣ１０７は、３ＧＰＰ標準化Ｉｕｂインターフェース１０６を通じてノードＢに接続する。
【００３９】
Ｄ−ＲＮＣ（１０８）
接続状態にあるＵＥ１００（ユーザ機器）が、異なるＲＮＣと関連のあるセルに受け渡されるとき、これはドリフトされたと言う。しかしながら、ＲＲＣ（無線資源制御）接続はなおもＳ−ＲＮＣ１０７で終端する。実際、Ｄ−ＲＮＣ１０８はスイッチとして作用し、Ｓ−ＲＮＣ１０７とＵＥ１００との間で情報を導く。
【００４０】
Ｃ−ＲＮＣ
制御無線ネットワーク・コントローラは、ノードＢの構成設定を担当するＲＮＣ（無線ネットワーク・コントローラ）である。ＵＥ（ユーザ機器）がシステムにアクアセスする際、ノードＢにアクセスを送り、一方ノードＢはこのメッセージをそのＣＲＮＣに転送する。Ｃ−ＲＮＣは、表記上Ｓ−ＲＮＣとなる。
【００４１】
コア・ネットワーク（１１２）
コア・ネットワーク１１２は、移動性管理の機能、ユーザ機器（ＵＥ）と外部ネットワークとの間における呼接続制御シグナリングのための交換サービス、ならびにＵＴＲＡＮ無線アクセス・ネットワークと外部パケットおよび交換回路ネットワークとの間における相互作業機能(interworking function)を設ける。また、コア・ネットワークは、課金(billing)機能、外部ネットワークとのセキュリティおよびアクセス制御管理を設ける。
【００４２】
ＬＭＵ（１１４）
位置測定ユニット（ＬＭＵ）は、ＵＥの測位をサポートするために無線測定を行う。ＬＭＵは、ＵＭＴＳネットワークに対する付加するオーバーレイとすることができ、またはノードＢのハードウェアまたはソフトウェアに統合することもできる。本発明では、ＬＭＵはＴＤＯＡおよび／またはＴＤＯＡ／ＡｏＡ計算位置および速度推定値の発生(development)のためにＵｍ無線インターフェースを受ける。ＬＭＵは、セル・サイト・アンテナに接続するか、またはアンテナ・フィード１１３への無線カプラを介してノードＢに接続する。
【００４３】
Ｕ−ＴＤＯＡおよびＵ−ＴＤＯＡ／ＡＯＡ  ＬＭＵの例が、既に、米国特許第６，１８４，８２９号"Calibration for a Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムの較正）、米国特許第６，２６６，０１３号"Architecture for a Signal Collection System in a Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムにおける信号収集システムのアーキテクチャ）、および米国特許第６，１０８，５５５号"Enhanced Time Difference Localization System"（改良した時間差位置判定システム）に記載されている。これらの特許は全て、TruePosition社が保有し、ここで引用したことにより本願にも含まれるものとする。
【００４４】
ＳＭＬＣ（１１６）
ＳＭＬＣ１１６は、論理機能エンティティであり、別個のネットワーク・エレメント（またはエレメントの分散クラスタ）またはＲＮＣ１０７における統合機能のいずれかとして実装する。ＳＭＬＣ１１６は、位置検出を基本とするサービスをサポートするために必要な機能を内蔵している。ＳＭＬＣ１１３は、地理的エリアおよび無線ネットワーク・トポロジに関するデータを所有することによって、ワイヤレス・ネットワークと位置検出ネットワーク（ＬＭＵ１１４、ＳＭＬＣ１１６、およびＧＭＬＣ１１９）との間にブリッジを提供する論理的エンティティである。ＳＭＬＣ１１６は、移動体の位置検出に必要なＬＭＵ１１４の資源の全体的な調整およびスケジューリングを管理する。また、最終的な位置、速度、高度の推定値を計算し、各々について達成される精度を推定する。本発明では、ＳＭＬＣ１１６は、そのＬＭＵが担当する地理的エリアにおいてＵＥ１００を位置検出するため、または位置検出に役立てるために、無線インターフェース測定値を得る目的で、パケット・データ接続１１５を通じて、１組のＬＭＵを制御し相互接続する。ＳＭＬＣ１１６は、位置、信頼間隔(confidence interval)、速度、高度、および移動方向を計算するために、Ｕ−ＴＤＯＡ、ＡｏＡ、およびマルチパス軽減アルゴリズムを内蔵している。また、ＳＭＬＣ１１６は、リンク監視システム（ＬＭＳ）１２４からのトリガリング(triggering)または３ＧＰＰ標準化Ｉｕｐｃインターフェース１１７からインフラストラクチャ・ベンダの無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）局コントローラ１０７への要求に基づいて、どのワイヤレス電話機の位置を検出するのか判断することができる。
【００４５】
ＧＭＬＣ（１１９）
ゲートウェイ移動体位置検出センタ（ＧＭＬＣ）１１９は、３ＧＰＰ規格によって、ＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＵＭＴＳネットワークにおける位置検出記録のクリアリングハウスとして定められている。ＧＭＬＣ１１９は、厳格に制御されるＳＳ７ネットワーク（ＧＳＭ−ＭＡＰおよびＣＡＰネットワーク）とインターネットのような保証のない(unsecure)パケット・データ・ネットワークとの間におけるバッファとしての機能を果たす。位置検出に基づくサービスのための認証、アクセス制御、課金、および認可(authorization)機能は、纏めてＧＭＬＣ１１９に位置し、これによって制御される。ゲートウェイ移動体位置検出センタ（ＧＭＬＣ）は、ＬＢＳサービスをサポートするために必要な機能、ならびに相互作業、アクセス制御、認証、加入者プロファイル、セキュリティ、運営管理、および課金／課金機能を内蔵するサーバである。また、ＧＭＬＣは、ＧＳＭ−ＭＡＰおよびＣＡＰネットワークにアクセスして、加入者の個人情報を発見し、ルーティング情報を要求および受信し、低精度ＵＥ位置を入手し、そしてＵＥ位置検出に基づく呼制御を実施することもできる。任意のＵＭＴＳネットワークにおいて、複数のＧＭＬＣがあってもよい。
【００４６】
ネットワークＬＣＳクライアント（１２２）
ネットワークＬＣＳクライアント１１２は、１つまたは１つよりも多い目標ＵＥの位置情報を求める要求を、ＰＬＭＮ  ＬＣＳサーバに対して行う論理機能エンティティである。図１に示すＵＴＭＳネットワークでは、ＬＣＳサーバは、ＧＭＬＣ１１９プラットフォーム上におけるソフトウェアおよびデータとして実現されている。ＬＣＳサーバをＧＭＬＣ１１９と一緒に含むことは、展開されるシステムでは通例のことである。ＬＣＳサーバは、ＬＣＳクライアントに応対するために必要な多数の位置検出サービス・コンポーネントおよびベアラを備えている。ＬＣＳサーバは、音声、データ、メッセージング、その他の遠隔サービス、ユーザ・アプリケーションおよび補足サービスというような、その他の電気通信サービスと並行して、位置検出に基づくサービスのサポートを可能にするプラットフォームを提供することになる。ネットワークＬＣＳクライアントは、Ｌｅインターフェース１２１を用いてＧＭＬＣにアクセスする。ネットワークＬＣＳクライアントは、ＧＭＬＣベースＬＣＳサーバ１１９と通信を行い、ＧＭＬＣベースＬＣＳサーバ１１９が提供するセキュリティおよびプライバシ保護によって許可されるのであれば、指定された１組の位置検出関係サービス品質パラメータの範囲内で１つ以上の目標ＵＥについて即座、周期的、または据置位置情報を要求することができる。
【００４７】
移動体ＬＣＳクライアント
移動体ＬＣＳクライアントは、不揮発性または移植可能データ記憶のためにＵＳＩＭ１０２を用いる、ＵＥ１００のＭＥ１０１内に常駐するソフトウェア・アプリケーションである。移動体ＬＣＳクライアントは、Ｌｅインターフェース１２１を用いて、ワイヤレス・データ接続を介してＧＭＬＣ１１９を通じて位置情報を入手すればよい。
【００４８】
ＬＭＳ
ＬＭＳ１３３は、１つの中央サーバまたはサーバ・クラスタに報告する受動プローブ（図示せず）によって、Ｉｕｂ、Ｉｕｒ、Ｉｕ−ＣＳ，およびＩｕ−ＰＳのようなＵＭＴＳネットワーク・インターフェースの受動的監視を行う。これらのインターフェースを監視することによって、ＬＭＳ１３３は作業委任(tasking)およびトリガリング(triggering)情報を生成することができ、予めプロビジョニングされているＬＢＳアプリケーションについてＳＭＬＣ１１６が自律的で低レイテンシの位置推定値を提供可能にする。ＬＭＳ１３３が発生したトリガリングおよび作業委任情報は、通常はＴＣＰ／ＩＰベースである、汎用データ接続１２３を通じて、ＳＭＬＣ１１６に配信される。ＬＭＳ１３３は、エービス監視システム（ＡＭＳ）に対する修正である。エービス監視システムについては、米国特許第６，７８２，２６４号"Monitoring of Call Information in a Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムにおける呼情報の監視）に記載されており、後に米国特許出願第１１／１５０４１４号"Advanced Triggers for Location Based Service Application in a Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムにおける位置検出に基づくサービス適用のためのトリガの改良）において説明する。これら双方の米国特許出願をここで引用したことにより、その内容は本願にも含まれるものとする。ＬＭＳ１３３は、ソフトウェアとして、ＵＭＴＳシステムのノードＢ１０５またはＲＮＣ１０７、１０８ノードに組み込むこともでき、あるいは受動プローブのオーバーレイ・ネットワークとして展開することができる。
【００４９】
インターフェース
Ｕｕインターフェース１０３は、３ＧＰＰによって定められたＵＭＴＳエアー・インターフェースである。このＵＴＲＡＮ（ＵＭＴＳ地上無線アクセス・ネットワーク）とＵＥ（ユーザ機器）との間における無線インターフェースは、Ｗ−ＣＤＭＡおよび周波数分割二重化（ＦＤＤ）または時分割二重化（ＴＤＤ）のいずれかを利用する。ＵＭＴＳ無線インターフェースについては、３ＧＰＰ技術仕様書２５．２０１および４５．２０１に十分に記載されており、双方共"Physical layer on the radio path; General description"（無線経路上の物理レイヤ；概説）という名称である。ＦＤＤ  Ｗ−ＣＤＭＡ無線システムにおいて実施した場合のＵｕ無線インターフェースの詳細は、３ＧＰＰ技術仕様書２５．２１３"Spreading and modulation(FDD)"（拡散および変調（ＦＤＤ））に記載されている。ＦＤＤ  Ｗ−ＣＤＭＡ  ＵＭＴＳにおいて用いられる物理チャネルおよび論理チャネルの詳細および説明は、３ＧＰＰ技術仕様書２５．２１１"Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (FDD)"（物理チャネルおよびトランスポート・チャネルの物理チャネルに対するマッピング（ＦＤＤ））において見られる。
【００５０】
Ｉｕｂインターフェース１０６は、ＵＭＴＳ無線ネットワーク内に位置し、ＲＮＣ（無線ネットワーク・コントローラ）１０７とノードＢ１０５との間にある。Ｉｕｂインターフェースは、３ＧＰＰ  ＴＳ２５．４３０"UTRAN Iub Interface: general aspects and principles"（ＵＴＲＡＮ  Ｉｕｂインターフェース：総合的形態および原理）において定められた通りである。
【００５１】
Ｉｕｒ１０９は、ＵＭＴＳネットワークにおいて、ＵＭＴＳサーバまたはコアＲＮＣ７０をドリフトＲＮＣ１０８と相互接続する。Ｉｕｒインターフェースは、３ＧＰＰ技術仕様書２５．４２０"UTRAN Iur Interface: General Aspects and Principles"（ＵＴＲＡＮ  Ｉｕｒインターフェース：総合的形態および原理）において標準化されている。
【００５２】
Ｉｕ−ＣＳ（回線交換）インターフェース１１０は、ＵＭＴＳ  ＲＮＣ１０７をコア・ネットワーク１１２の回線交換通信指向部分と接続する。
【００５３】
Ｉｕ線ＰＳ（パケット交換）インターフェース１１１は、ＵＭＴＳ  ＲＮＣ１０７をコア・ネットワーク１１２のパケット交換通信指向部分と接続する。
【００５４】
ＩｕＰｃ１１７は、位置推定の実行(generation)のために、ＵＭＴＳネットワークにおいてＵＭＴＳ  ＲＮＣ７０をＳＭＬＣ（ＳＡＳとも呼ばれている）と相互接続する。Ｉｕｐｃインターフェースは、３ＧＰＰ技術仕様書２５．４５０"UTRAN Iupc interface general aspects and principles"（ＵＴＲＡＮ  Ｉｕｐｃインターフェースの総合的形態および原理）において紹介されている。
【００５５】
Ｅ５＋インターフェース１１８は、北アメリカのＥ９−１−１についてのJoint ANSI/ETSI Standard 036において定められているＥ５インターフェースの修正である。Ｅ５＋インターフェース１１８は、ＳＭＬＣ１１６およびＧＭＬＣ１１９ノードを直接接続し、ワイヤレス位置検出システムによって、ネットワーク取得情報（セル−ＩＤ、ＮＭＲ、ＴＡ等）を用いて、あるいはＬＭＵ１１４の特殊受信機によって実行されるＴＤＯＡおよび／またはＡｏＡ（到達角度）によってＬＭＳ１１４のトリガが用いられたときに、プッシュ動作に対処することができる。
【００５６】
Ｌｅインターフェース１２１は、ＩＰベースＸＭＬインターフェースであり、当初はLocation Interoperability Forum（ＬＩＦ：位置検出相互動作フォーラム）によって開発され、その後ＧＳＭ（ＧＥＲＡＮ）およびＵＭＴＳ（ＵＴＲＡＮ）の第３世代パートナーシップ・プログラム（３ＧＰＰ）によって標準化されている。位置検出に基づくサービス（ＬＢＳ）のクライアント１２２は、ＬＣＳ（位置検出サービス）としても知られている。ＬＣＳクライアント１２２に位置するＬＢＳおよびＬＣＳサービスは、移動体デバイスの位置検出を用いる資格を一義的に与えられたソフトウェア・アプリケーション、データ格納、およびサービスである。
【００５７】
図１ｂ
図１ｂは、ANSI/ETSI Joint Standard "J-STD-036","Enhanced Wireless 9-1-1 Phase 2"（強化ワイヤレス９−１−１フェーズ２）に記載されているワイヤレス通信システムに基づく、システムの主要コンポーネントの代表的構成を模式的に示す。本発明では、標準化したノードおよびインターフェースを有するＴＩＡ−ＥＩＡ−９５（ＩＳ−９５）ベースＣＤＭＡワイヤレス通信システム内における本発明を表すために、図２ｂを用いる。本来緊急サービス（Ｅ９１１、Ｅ１１２）を支援するために作成されたが、この機能的ネットワークは、ＭＳＣ１３５およびＭＰＣ１４１がリンクＥ３  １４０を用いて、ＡＮＳＩ−４プロトコルと通信する、混合回線交換、パケット交換ネットワークにおける商用位置検出サービスの配信にも用いることができる。本発明は、基準ネットワークの測位決定機器１４３ノード内に位置する。
【００５８】
ＭＳ
ＣＤＭＡ移動局（ＭＳ）１３０は、ハードウェア・ソフトウェア・システムであり、ＣＤＭＡ無線インターフェース１３２へのユーザ・アクセスを可能とし、したがって完全なワイヤレス通信ネットワークおよびサービスを可能にする。
【００５９】
ＭＳ１３０は、位置検出に基づくソフトウェア・アプリケーション、宅内ＬＢＳクライアント１３１を有することができる。ＭＳベースＬＢＳクライアントは、ＭＳ１３０が提供する資源を用いて機能する。
【００６０】
ＩＳ−９５基地局は、ＢＳＣ（基地局コントローラ）、および１つ以上のＢＴＳ（基地送受信局（１つ又は複数））を備えている。ＢＳ１３３は、移動体がＩＳ−９５ＣＤＭＡエアー・インターフェースを通じてネットワーク・インターフェースおよびサービスにアクセスすることを可能にする機能を提供する。
【００６１】
ＢＳ１３３は、ＣＤＭＡ無線インターフェース１３２を、陸ベースのワイヤレス通信システム・ネットワークとインターフェースする。ＢＳ１３３は、ＭＳ１３０へのチャネル割り当て、電力制御、周波数管理(administration)、および他の近隣ＢＳ間におけるハンドオーバー（ソフト、よりソフト、およびハード）に備えている。
【００６２】
Ａインターフェース１３４は、名目上ＩＳ−９５ＣＤＭＡシステム用のＩＳ−６３４準拠インターフェースであり、ＢＳ１３３をＭＳＣ１３５にインターフェースして、ＭＳＣ１３５とＢＳ１３３との間において制御メッセージングを搬送し、更にＭＳ１３０と対称とするＭＳＣ１３５からのＤＴＡＰ（直接転送アプリケーション・パート）メッセージングを搬送する。
【００６３】
ＭＳＣ（移動体交換局）１３５は、移動体管理の機能、ＭＳ１３０と外部交換回線ネットワーク１４７との間における呼接続制御シグナリングの交換サービス、およびＣＤＭＡ無線アクセス・ネットワークと外部パケット交換ネットワークとの間における相互作用機能を備えている。また、ＭＳＣ１３５は呼ルーティングおよび課金機能も備えている。一部の販売業者の実現例では、ＭＳＣ１３５はディジタル・パケット通信用の相互作業、ルーティング、および符号変換サービスも提供する。
【００６４】
ＭＳＣ１３５は、ＡＮＳＩ−４１が定めるＥインターフェース１３６を用いて、他のＭＳＣ１３７と接続することができる。
【００６５】
ＭＳＣ１３５は、Ai/Di 138 インターフェースおよびトランクとして標準化されている（Telcordia GR-154およびT1.113）ＩＳＤＮユーザ・パート（ＩＳＵＰ）のような制御インターフェースによって、交換回線ネットワーク１３９に接続する。
【００６６】
Ｊ−ＳＴＤ−０３６標準化Ｅ３  １４０インターフェースが、ＭＳＣ１３５をＭＰＣ１４１に接続するために用いられている。Ｅ３は、位置検出のためにワイヤレス・インテリジェント・ネットワーキング（ＷＩＮ）能力を含む、ＡＮＳＩ−４１ベースのインターフェースである。
【００６７】
ＭＰＣ（移動体測位局）１４１は、移動体ネットワーク、位置検出ネットワーク、およびネットワーク・ベースの位置検出アプリケーション間におけるゲートウェイである。ＭＰＣ１４１は、ＴＣＰ／ＩＰベース、Ｊ−ＳＴＤ−０３６規定、位置検出サービス・プロトコルにおけるＥ５インターフェース１４２特定ＴＣＡＰ、Ｅ３インターフェース１４０ＡＮＳＩ−４１メッセージング、および外部ＬＢＳクライアント１４８に対するＴＣＰ／ＩＰベースのデータ・リンク１５１間において、ルータおよびプロトコル変換器として作用する。ＭＰＣは、Ｅ３  １４０メッセージングに含まれるサービス品質パラメータに基づいて、展開したＰＤＥ１４３の中から選択することができる。
【００６８】
ＭＰＣは、前述のＥ５インターフェースを通じて、位置判定エンティティ（ＰＤＥ）１４３に接続する。本発明では、ＰＤＥ１４３は、１群の集中プロセッサ、サービング移動体位置検出局（ＳＭＬＣ）１１６、および企業固有のＴＣＰ／ＩＰベースのインターフェース１１５によって相互接続されている、地理的に分散した位置測定ユニット（ＬＭＵ）１１４の母集団(population)を備えている。ＬＭＵ１１４は、ＢＳ１３３の受信アンテナからの無線周波数アンテナ・フィード１４９、または代わりにＢＳ１３３の各受信アンテナからの受信信号のディジタル化表現を搬送するデータ・リンクを通じてＢＳＣ１３３に接続する。
【００６９】
Ｊ−ＳＴＤ−０３６が定めたＬＢＳネットワークの一部ではないが、ＳＭＬＣ１１６はネットワークＬＢＳクライアント１４８と直接通信することができ、更にデータ接続を通じてＭＳベースＬＢＳクライアント１３３に、汎用パケット・データ・ネットワーク１４７へのパケット・データ接続リンク１５０を介して通信することができる。
【００７０】
図１ｃ
図１Ｃは、パケット・ベースのトランスポート・ネットワークに基づく、ワイヤレス通信システムおよびワイヤレス位置検出システムの主要コンポーネントの代表的構成を模式的に示す。この図では、ワイヤレス通信システムは、ＩＳ−２０００ＣＤＭＡまたはＣＤＭＡ２００（登録商標）システムに基づくと仮定する。
【００７１】
このパケットベース（全ＩＰベースとしても知られている）ＬＢＳネットワークについては、３ＧＰＰ２規格、TIA-1020, "IP based location services" （ＩＰベース位置検出サービス）(3GPP2 x.P0024)、TIA-881, "LS Authentication/Privacy/Security Enhancements"（ＬＳ認証／プライバシ／セキュリティ強化） (3GPP2 X.P0002)、TIA-83, “Wireless Intelligent network LBS Phase III”（ワイヤレス・インテリジェント・ネットワークＬＢＳフェーズＩＩＩ） (3GPP2 X.P0009)、およびTIA-801, "Position Determination Service for cdma2000"（ｃｄｍａ２０００（登録商標）用位置判定サービス）に記載されている。本発明は、ローカルＰＤＥにおいても実現される。
【００７２】
図１ｃに図示する全ＩＰワイヤレス通信システムは、ホーム・ネットワーク１７５部分と、訪問ネットワーク(visited network)１７６部分とを含む。多くの場合、訪問ネットワーク１７６はホーム・ネットワーク１７５となる。ホーム・ネットワーク１７５および訪問ネットワーク１７６は、公衆インターネットのようなパケット・データ・ネットワーク１７４によって、互いに接続されている。各ネットワーク部分、ホーム１７５および訪問１７６は、ローカル・ワイヤレス・ネットワーク・オペレータＩＰネットワーク１７３、１８０によって相互接続されている複数の機能的エンティティを備えている。
【００７３】
位置検出に基づくサービスを可能にするために、ホーム測位サーバ（Ｈ−ＰＳまたは単にＰＳ）１７１は、パケット・ベースの接続を通じて、管理ノード１７０と相互接続する。管理ノード１７０は、加入およびユーザ・プロファイルの格納、ＬＢＳサービス管理およびアクセス制御を提供する。ＬＢＳサービスの配信のために、Ｈ−ＰＳ１７１は、ホーム・ネットワーク１７５ベースのネットワークＬＢＳクライアント１７２、外部ＬＢＳクライアント１７７、訪問ネットワーク１７６ベースＬＢＳクライアント１７８、またはＭＳベースＬＢＳクライアント１８８に相互接続することができる。ＭＳ１８７の現在の位置または過去の位置を得るためには、Ｈ−ＰＳ１７１はパケット・ベースのデータ接続を通じてローカルＰＤＥ１８３に相互接続することができる。
【００７４】
Ｈ−ＰＳ１７１は、認証、アクセス制御、管理、および課金(accounting)機能に関しては、ＩＳ−４１ネットワークにおけるホーム・ネットワークＭＰＣと同じ役割を果たす。
【００７５】
パケット・データ供給ノード（ＰＤＳＮ）１８１は、無線アクセスと訪問ネットワーク１７６との間における接続点として作用する。この接続は、移動体提供業者のコアＩＰネットワークと移動局との間におけるＰＰＰセッション管理を担当する。
【００７６】
Ｓ−ＰＳ即ちサービング測位サーバ１７６は、訪問ネットワークではＰＳとなる。サービングＰＳ１７６は訪問するＭＳの位置情報を、ホームＰＳ１７１、ネットワークＬＢＳクライアントのような要求元エンティティに提供する。これは、ＩＳ−４１ネットワークにおけるサービングＭＰＣと同じ役割を果たし、認証、アクセス制御、管理、および課金機能の役割に関して、Ｈ−ＰＳ１７１のローカル・プロキシとして作用する。
【００７７】
ＢＳＣ／ＰＣＦ１８２は、基地局コントローラ／パケット制御機能ノードである。ＢＳＣ／ＰＣＦ１８２ノードは、無線ネットワーク１８６とＰＤＳＮとの間における相互接続および通信を管理する。ＢＳＣ／ＰＣＦ１８２は、ＭＳ１８７とネットワーク・ベースの宛先との間におけるトラフィックおよびシグナリング・メッセージの透過的(transparent)交換を担当する。
【００７８】
無線ネットワーク１８６は、実際のＣＤＭＡ２０００（登録商標）エアー・インターフェース、および無線送信設備を備えている。無線送信設備は、代わりに、ＢＳ（基地局）、ＢＴＳ（基地局送受信サイト）、ＡＰ（アクセス・ポイント）、およびセルとも呼ばれている。無線ネットワーク１８６は、パケット・データおよびパケット化音声通信のために、ＢＳＣ／ＰＣＦ１８２をＭＳ１８７と相互接続する。
【００７９】
本発明では、ローカルＰＤＥ１８３は、サーバ・クラスタ・ベース(server cluster based)のＳＭＬＣ１１６と、地理的に分散したＬＭＵ１１４の母集団とを含む。
【００８０】
ＰＤＥ１８３は、（恐らくはＰＳ１７１、１７９をプロキシとして用いて）ＭＳ１８７と相互作用を行い、位置検出サービスを、ＭＳベースＬＢＳクライアント１８８を通じてユーザに、または移動体の位置に基づいてその他のＬＢＳクライアント１７２、１７７、１７８に提供する。
【００８１】
ワイヤレス通信システムの全ＩＰパケット・アーキテクチャのその他のエレメントは、簡略化の理由のため、示されていない。
【００８２】
ＷＬＳにおける改良ＴＯＡ検出の詳細な説明
アップリンク到達時間差（Ｕ−ＴＤＯＡ）位置検出方法は、その最も基本的なレベルでは、送信局と受信局との間に、信号エネルギが十分な直接見通し線（ＬＯＳ）経路が存在するという想定を拠り所にしている。遮られないＬＯＳ経路が送信機と受信機との間に存在することは必ずしも必要ではないが、信号は、反射、回折、ダクティングなどによる方向変化を受けないことを想定する。この想定は、到達時間差を、移動局から主要および協力ＬＭＵまでの空間的直線距離に変換するためになされたものである。８５０／１９００ＭＨｚ（北アメリカ）および９００／１８００／２１００ＭＨｚ（ヨーロッパ）セルラ、ＧＳＭ、ＰＣＳ、ＤＣＳ、およびＵＭＴＳ周波数帯域を現在含む、予約ワイヤレス通信帯域では、ワイヤレス通信ネットワークのために用いられている無線受信局によって受信される大量の信号エネルギは、マルチパス成分によるものとなっている。実際、ＣＤＭＡシステムでは、広帯域システムのこのマルチパス・フェーディング特性が、要求フェード・マージンを減少させるために実際に用いられている。
【００８３】
米国特許第５，３２７，１４４号、"Cellular Telephone Location System"（セルラ電話機位置検出システム）, Stilp et al.において最初に開示されたように、位置検出すべき発信機(emitter)、この場合、ＣＤＭＡ移動体デバイスの信号は、地理的に散在する１群の特殊受信機（位置測定ユニットまたはＬＭＵ、以前は信号収集システムまたはＳＣＳと呼ばれていた）によって収集される。ワイヤレス位置検出システム（ＷＬＳ）は、無線監視センサ、リンク監視システム、またはワイヤレス運営業者からの要求によって誘起されると、最初に、無線信号メトリックの収集、ならびに最良のＬＭＵおよび１組の協力ＬＭＵの決定を行う。最良のＬＭＵは、通常、サービング・セル・アンテナと関連付けられており、一方協力ＬＭＵは、名目上、最良の／サービングＬＭＵに地理的に近接し、容認可能なＳＮＲおよびＥｂ／Ｎｏを有し、大きな幾何学的正確度希釈(geometric-dilution-of-precision)を生じないＬＭＵである。最良の（信号に関して）ＬＭＵは、好ましくは、広帯域受信機を用いて、サンプル期間の間ＲＦを収集しディジタル化する。ＬＭＵ内にあるディジタル信号処理ソフトウェアが、レーク受信機をモデル化し、対象のＣＤＭＡ変調信号を従来と同様に復調する。この復調した「完全な」基準信号は、無線メトリック収集に基づいて選択された協力ＬＭＵに送られる。各協力ＬＭＵは、基準を再度変調し、これを相関プロセスにおいて用いて、最良／サービングＬＭＵにおける対象信号の到達時間（ＴＯＡ）を判定する。
【００８４】
本発明の好ましい実現例では、再変調した基準および記録した受信信号を、可能性の高い時間および周波数範囲においてずらした基準信号と相関させる。非対称、線形位相有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタを時間軸において適用すると、これによって先行（時間的に早い方）サイドローブの抑制が得られる。後から到達する側のサイドローブの試験は、行わない。ＦＩＲフィルタは、早い側のサイドローブの振幅において、少なくとも８デシベル（８ｄＢ）の低減を生み出す。この動作によって、時間および周波数の可能な範囲について、時間／周波数／相関マップが得られる。
【００８５】
次に、米国特許第６，８７６，８５９号"Method of Estimating TDOA and FDOA in a Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムにおいてＴＤＯＡおよびＦＤＯＡを推定する方法）において教示されているように、時間／周波数／相関マップに制約を加え、検索して全域的最大相関ピークを求める。一旦全域的最大相関ピークを発見したなら、検索空間を、全域的最大相関ピークが見つかった周波数に狭める。次いで、「タイムスライス」と見なされる新たな検索空間を時間的に検索して、早期、局所的最大相関ピークを求める。このピークが発見されるのは、相関値が検出保証しきい値よりも上である場合である。
【００８６】
一旦このタイムスライスを検索して、検出保証しきい値よりも上の最早相関ピークが得られたなら、前縁発見手順を適用する。前縁発見手順の意図は、マルチパス反射の添加作用によって生ずる相関エンベロープの中に隠されている、早期到達信号を見つけることである。
【００８７】
前縁発見手順の好ましい実現例では、最も早く発見された最大相関ピークを中心とするタイムスライスを、先行（早い方）方向および背向（遅い方）方向双方においてタイム・ビン群(time bins)に分割する。また、この動作によって、最も早く発見された最大相関ピークの相関値に基づいて、２つの追加のしきい値も得られる。
【００８８】
先行サイドローブ低減
重大なマルチパスがあり、受信した反射信号の強度が受信したＬＯＳ信号よりも強い場合、相互相関の最大値が、この反射に対応する時点において、つまりより大きな遅延値において生ずる。先行相関ピーク検索アルゴリズムを用いて、この問題を軽減しようとすることができる。しかしながら、送信フィルタおよび受信フィルタ全てのインパルス応答の組み合わせのみによる相互相関における先行ピーク(leading peak)は、このようなアルゴリズムの有効性を著しく阻害する可能性がある。これらのフィルタは、送信信号の帯域幅を制限するため、そして隣接するシンボル干渉の影響を最小に抑える（または解消する）ための双方に用いられる。
【００８９】
基準およびローカルＣＤＭＡ信号のための相関処理の間に適用すると、相互相関処理データ・フローに追加のフィルタを挿入することによって、先行インパルス応答ピークを低減することができる。このフィルタは、インパルス応答の先行ピーク（サイドローブ）を最小に抑えるように、インパルス応答全体を変化させる。利用できるこのようなフィルタは、数多くある。
【００９０】
ここに、１形式の一例を紹介する。このフィルタは、全通過、位相シフトのフィルタ(all-pass, phase shifting filter)である。これが意味するのは、フィルタの周波数応答が平坦であり、周波数による変動が実質的にないということである。しかしながら、位相応答は、周波数の関数として変動する。この特定例は、その伝達関数によって表すことができる。
【数１】
0005547650.tif 000002
【００９１】
このフィルタのラジアン周波数応答Ｈ（ω）は、上の式におけるｓをｊωで置換することによって決定することができる。ここで、ｊ＝√（−１）、これは虚数成分である。この単純なフィルタによって、得られるインパルス応答は、単に「ａ」の値を変化させるだけで修正することができる。
【００９２】
ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いて、典型的な相互相関計算を計算することができる。このフィルタは、相互相関を得るためにＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を実行する前に、基準および受信信号ＦＦＴの積を、フィルタの複素周波数応答と乗算することによって実現することができる。図３ｂは、この種のフィルタを追加することによって得られた相互相関を示す。「ａ」の値は、先行ピークのいずれについても最小の最悪事態値となるように、最適化されている。
【００９３】
図３ｂにおいて見られるように、最大の先行ピークが、主要なローブ・ピークから約２１ｄＢまで低減している。ここでも、６ｄＢのノイズ・マージンを用いると、その結果、フィルタがない場合の７ｄＢだけではなく、後の反射経路信号よりも１５ｄＢ下にある、見通し線受信信号成分を検出することが可能となる。このフィルタ例をここで紹介したのは、単純なフィルタ応答を用いても改善を行えることを示すためである。フィルタ応答の調査および最適化をそれ以上に隈無く行って、元のフィルタ応答の組み合わせの正確なフィルタ応答に一層近づけるようにすれば、先行ピークの内任意のものについての最悪事態値の更に一層の低減が得られるはずである。
【００９４】
前縁検出
早期のＣＤＭＡ前縁発見アルゴリズムでは、全域最大相関ピークの前に現れる相関ピークが、検出成功に対する検出保証しきい値よりも上の局所最大値でなければならない。このために、ＷＬＳでは、レッジ(ledge)またはランプ(ramp)のような、最も早い最大相関ピークの相関エンベロープの中に隠されている前縁を発見することができない。本明細書において記載する本発明の方法の好適な実現例では、ＬＭＵが早期の前縁を発見し損ねた場合、タイムスライスをサンプリングし直し、１組の相関しきい値を設定する。最早最大相関ピークの時点を「Ｂ」に設定する。しきい値は、最早最大相関ピークの値、および１間隔後のサンプルの値に基づく。これらのしきい値は、次の式で記述される。
Ｗ＞０．７×時点Ｔ＝Ｂ＋１における相関値、
Ｙ＞０．２×時点Ｔ＝Ｂにおける最早最大相関ピーク、および
Ｚ＞検出保証しきい値または０．０１
【００９５】
最早最大相関ピークから開始して、前述のアルゴリズムのステップは、時間的に(timewise)早期のサンプル群またはビン群を３つのしきい値（Ｗ，Ｙ，Ｚ）と比較する。一旦サンプルの相関値がこれらのしきい値のいずれかよりも下に低下したなら、アルゴリズムは、最早最大相関値から最早有効（全てのしきい値よりも上）サンプルまでのサンプルを計数する。
【００９６】
次いで、サンプル数「ｍ」を用いて、最早到達時間を求める。ｍ＝０であれば、直前の最早最大相関ピークの時点が、局所的に受信した信号についての到達時間のままであり続ける。０よりも大きなｍの値全てについて、以下のアルゴリズム（タウ・アルゴリズムと呼ぶ）を用いて、到達時間を確定する。
【数２】
0005547650.tif 000003
ここで、
ｍ＝最早有効ビンと最大相関ピークのビンとの間におけるビン数（この例では、ｍ＝４）、
チップ・レート＝表１の通り
【表１】
0005547650.tif 000004
ｃ＝（主要相関ピークの相関値）／（主要相関ピーク・ビンよりも１ビン後の相関値）
ｗ＝経験的に決定したオフセット。既知の位置での移動体の測定を用いて決定した。密集した都市環境におけるＩＳ−９５では、このオフセットは６７８となる。
【００９７】
一旦Ｔａｕを計算したなら、時点Ｔａｕ４１７を、最大相関ピーク４０５に対応する時点から減算し、その結果新たな到達時間４１８が得られる。これは、ＣＤＭＡ移動体デバイスの到達時間差の計算に用いられる。
【００９８】
ここで、図２から図５を参照して、以上の詳細な説明を纏める。
【００９９】
図２ａは、ＬＭＵが受信した、ＣＤＭＡに用いられるスペクトル拡散信号２００が、周波数ずれ、マルチパス、およびノイズによって破損した場合を示す。信号２００は、振幅軸２０１、周波数軸２０２、および時間軸２０３から成る三次元でプロットされている。
【０１００】
図２ｂは、本発明において用いられる用語を示すために用いられる。検索空間は、相関２０４、時間２０３、および周波数２０２の三次元から成る。タイムスライス２０５は、ある固定周波数における時間の範囲を内包するように示されている。固定時間および固定周波数を明示するビン２０６が示されている。
【０１０１】
図２ｃは、相関２０４、時間２０３、および周波数２０２の検索空間における相関ローカルおよび基準信号２０７を示す。検出しきい値２０８が示されており、最小の容認可能な相関を例示する。全域最大相関２０９が示されている。一旦全域最大相関２０６が発見されたなら、次に検索空間を、全域最大相関２０９の周波数２１０を中心としたタイムスライスに狭める。
【０１０２】
図３ａは、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタの適用によるサイドローブ低減の適用前における、相関させられたローカルおよび基準信号２０７ならびに検出しきい値３００を含むタイムスライスを示す。この例では、最初の前縁ピーク(leading edge peak)（サイドローブ）３０２の振幅が、主要ローブ相関ピーク３０１からわずかに低減したに過ぎない。
【０１０３】
図３ｂは、ＦＩＲフィルタの適用によるサイドローブ低減の適用の後における、相関させられたローカルおよび基準信号３０１をフィルタ処理したもの、ならびに検出しきい値を含むタイムスライスを示す。ピーク相関信号のサイドローブを低減することにより、早期に到達した信号を露出させることができる。この例では、先行サイドローブを低減することにより、主要ローブの前に隠されていた早期到達相関ピークが露出する。
【０１０４】
図４ａは、全域最大相関ピーク４０５を含むタイムスライス４０２の期間にわたる、基準信号とローカル信号４００との間の相関を示す。一旦全域最大相関ピーク４０５が発見され、この全域最大相関ピークが検出しきい値４０４よりも上であれば、周波数ずれが発見されたと考えられ、三次元時間−周波数−相関検索空間を、相関値対時間空間の二次元「タイムスライス」に圧縮(collapse)する。図４ａ、図４ｂ、および図４ｃは全て、相関軸４０１および時間軸４０３によって定められる二次元検索空間を示す。この検索空間の時間範囲は、ここでは、現行のビン４０２およびそれよりも前のビンに狭められている。
【０１０５】
図４ｂは、全域最大相関４０５よりも前に現れる早期光線または信号前縁を発見するために用いられる前縁発見プロセスを示す。無線エネルギが付加されるので、早期到達光線は、相関エンベロープ４００の中に隠されていることもあり得る。この例では、相関エンベロープをサンプリングし直して、２つの新たなしきい値を確立する。第１しきい値４１４は、最大相関ピーク４０５よりも１ビン後の相関値４０６の７０％に設定される。第２しきい値４１５は、最大相関ピークの２０％に設定される。最大相関ピーク４０５よりも前の各サンプリング４０７、４０８、４０９、４１０、４１１、４１２、４１３について、相関エンベロープ４００の値をしきい値４０４、４１４、４１５と比較する。相関値がこれら３つのしきい値４１１のいずれか１つの下に来る場合、プロセスは最後の有効サンプル４１０まで時間的に逆戻りする。一旦最後の有効サンプル４１０が決定されたなら、前述したＴａｕ（τ）の式を用いて到達時間を計算する。
【０１０６】
図５は、前述のプロセス全体についての動作ステップを示す。最初のステップ５００は、ローカルＬＭＵにおけるローカル信号の収集、および基準信号の受信である（信号収集プロセスの更なる詳細については、米国特許第６，０４７，１９２号"Robust Efficient Localization System"（ロバストな効率的位置測定システム）を参照のこと）。２番目のステップ５０１は、先行サイドローブを低減するための、時間的ＦＩＲフィルタリングとの相関付けである。これは、相関−時間−周波数マッピングを発生する第２ステップであり、第３ステップ５０２においてこれに制約を加える（更なる詳細については米国特許第６，８７６，８５９号を参照のこと）。三次元検索空間の時間軸および周波数軸に制約を加えるのは任意であるが、以降の相関検索が一層効率的になる。
【０１０７】
次のステップ５０３は、検出保証しきい値よりも上の全域最大値の検索を含む。検出保証しきい値よりも上の全域最大値が見つからない場合、手順は５０４において終了し、ローカルＬＭＵに対してＴＤＯＡ値は得られない。有効な全域最大値が検出された場合、相関−時間−周波数マップを、検出可能な全域最大値の周波数を中心とする二次元時間−相関タイムスライスに縮小する。次いで、得られたタイムスライスを検索して、ステップ５  ５０５における全域最大値よりも時間的に早く現れ、検出保証しきい値よりも上の局所最大値を求める。一旦検出保証しきい値よりも上の最早局所最大値（これは、既に発見されている全域最大値であることもあり得る）が発見されたなら、前縁検出動作５０６を用いて、相関エンベロープ内に隠されている早期前縁を発見しようとする。前縁検出動作で早期前縁を発見し損ねた場合、プロセスは、最早局所最大値のＴＤＯＡ値を首尾よく用いて、５０７において終了する。前縁検出動作が早期前縁の発見に成功した場合、Ｔａｕアルゴリズムによって計算したＴＤＯＡ値を５０８において報告する。
【０１０８】
結論
本発明の真の範囲は、本明細書において開示した、現時点における好適な実施形態に限定されるのではない。例えば、以上のワイヤレス位置検出システムの現時点における好適な実施形態の開示は、位置測定ユニット（ＬＭＵ）、サービング移動体位置検出センタ（ＳＭＬＣ）等というような説明的用語を用いているが、以下の特許請求の範囲の保護範囲を限定するように解釈してはならず、それ以外でも、ワイヤレス位置検出システムの発明的形態が、開示された特定の方法および装置に限定することを暗示するように解釈してはならない。更に、当業者には言うまでもなかろうが、本明細書において開示した発明的形態の多くは、ＴＤＯＡ技法を基本としない位置検出システムにおいても適用することができる。例えば、本発明は、先に一例として説明した種類のＦＩＲフィルタを採用するシステムには限定されず、また前述のように作成され展開されるＬＭＵを採用するシステムにも限定されるのではない。ＬＭＵおよびＳＭＬＣ等は、本質的に、プログラマブル・データ収集および処理デバイスであり、本明細書に開示した発明的概念から逸脱することなく、種々の形態をなすことができる。ディジタル信号処理およびその他の処理機能のコストが急速に低下していることから、本システムの発明的動作を変更することなく、例えば、特定の機能のための処理を、本明細書に記載した機能的要素（ＬＭＵのような）の１つから、ワイヤレス通信ネットワーク内にある別の機能的要素（ＢＳまたは基地局のような）に移すことは容易に可能である。多くの場合、本明細書に記載した実現例（即ち、機能的要素）の配置は、単に設計者の好みであり、厳しい要件ではない。したがって、明示的に限定されていると考えられる場合を除いて、以下の特許請求の範囲の保護範囲が、先に説明した具体的な実施形態に限定されることは意図していない。
【図１ａ】
0005547650.tif 000005
【図１ｂ】
0005547650.tif 000006
【図１ｃ】
0005547650.tif 000007
【図２ａ】
0005547650.tif 000008
【図２ｂ】
0005547650.tif 000009
【図２ｃ】
0005547650.tif 000010
【図３ａ】
0005547650.tif 000011
【図３ｂ】
0005547650.tif 000012
【図４】
0005547650.tif 000013
【図５】
0005547650.tif 000014