(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動無線ネットワークにおいて第１のユーザ装置の絶対位置を判定する方法であって、
第１の位置決定法により、ｎ個（ｎ＞１）の第２のユーザ装置各々に対する絶対位置を判定するステップと、
前記第１の位置決定法とは異なる第２の位置決定法により、前記ｎ個の第２のユーザ装置各々に対する前記第１のユーザ装置の相対位置を判定するステップであって、前記第２の位置決定法により、前記第１のユーザ装置の第１の暫定的絶対位置を決定し、前記第２の位置決定法により、前記第２のユーザ装置の第２の暫定的絶対位置を決定し、前記第１のユーザ装置の前記第１の暫定的絶対位置及び前記第２のユーザ装置の前記第２の暫定的絶対位置に基づいて、前記相対位置を判定する、ステップと、
前記ｎ個の第２のユーザ装置各々に対する前記絶対位置及び前記相対位置の位置ベクトルを加えることで導出されたｎ個のベクトルに基づいて、前記第１のユーザ装置の絶対位置を決定するステップと
を有する方法。
【請求項２】
前記第１の位置決定法は、前記第２の位置決定法より正確な絶対位置を判定可能である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の位置決定法としてＡＧＰＳ法が使用される、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記第２の位置決定法としてＴＤＯＡ法が使用される、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
移動無線ネットワークにおいてユーザ装置の絶対位置を判定する方法であって、
前記ユーザ装置の絶対位置が前記第１の位置決定方法により判定可能であるか否かを検査するステップと、
前記第１の位置決定方法により判定可能であった場合、前記ユーザ装置の絶対位置を前記第１の位置決定方法により判定するステップと、
前記第１の位置決定方法により判定可能でなかった場合、請求項１ないし４の何れか１項に記載の方法により、前記ユーザ装置の絶対位置を判定するステップと
を有する方法。
【請求項６】
当該方法が定期的に反復される、請求項１ないし５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
当該方法は、要求があった場合にのみ実行される、請求項１ないし５の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
移動無線ネットワークにおけるユーザ装置の絶対位置を判定するために、請求項１ないし７の何れか１項に記載の方法をコンピュータに実行させるソフトウエア。
【請求項９】
請求項８に記載のソフトウエアを格納するデータ記憶媒体。
【請求項１０】
移動無線ネットワークにおいて第１のユーザ装置の絶対位置を判定するシステムであって、
第１の位置決定法により、ｎ個（ｎ＞１）の第２のユーザ装置各々に対する絶対位置を判定する手段と、
前記第１の位置決定法とは異なる第２の位置決定法により、前記ｎ個の第２のユーザ装置各々に対する前記第１のユーザ装置の相対位置を判定する手段であって、前記第２の位置決定法により、前記第１のユーザ装置の第１の暫定的絶対位置を決定し、前記第２の位置決定法により、前記第２のユーザ装置の第２の暫定的絶対位置を決定し、前記第１のユーザ装置の前記第１の暫定的絶対位置及び前記第２のユーザ装置の前記第２の暫定的絶対位置に基づいて、前記相対位置を判定する手段と、
前記ｎ個の第２のユーザ装置各々に対する前記絶対位置及び前記相対位置の位置ベクトルを加えることで導出されたｎ個のベクトルに基づいて、前記第１のユーザ装置の絶対位置を決定する手段と
を有するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動無線ネットワーク内でユーザ装置の位置を判定する改善された方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ユーザ装置の位置を特定する能力は、現在の移動無線ネットワークの重要な特性になっている。この場合において、ユーザ装置は移動電話であるとしてもよいが、移動無線ネットワーク内で送信及び受信を行う機能を備えた何らかのコンピュータでもよい。様々な位置判定法が利用可能である：
単なるセル位置判定の場合、ユーザ装置が在圏している無線セルの位置が判定される。判定精度は、無線セルのサイズや形状に依存する。無線セルが小さいほど、高精度になり、実際に判定される位置もそれに応じて正確になる。
【０００３】
いわゆる到着時間差法(TDOA:  Time  Difference  of  Arrival)の場合、移動無線ネットワーク内のユーザ装置の位置は、そのユーザ装置から送信された信号が、複数の異なる受信機に到着した時間の差分に基づいて、判定される。既知の2つの場所の受信機を利用する場合、可能性のある送信機の位置は、1つの双曲面上にある。第3の受信機が存在する場合、可能な位置は、2つの双曲面が交わる曲線上にある。正確な位置判定には少なくとも4つの受信機が必要である。
【０００４】
しかしながら、TDOA法の欠点の1つは、位置の不正確さであり、その原因は、例えば、受信機及び／又は送信機の幾何学的な位置関係、受信システムにおける時間測定法、受信システムの同期、あるいは送信されるパルスの帯域幅等に起因する。
【０００５】
いわゆるE-OTD法は、既存のGSM(登録商標)インフラストラクチャを使用し、ユーザ装置の位置を特定する。ユーザ装置の位置は、3つの基地局にわたる三角法により決定され、この場合における推定計算は、ユーザ装置(例えば、移動電話機)の無線信号の到着する時間差に基づいている。これらの時間差は、位置判定に備えてユーザ装置からネットワークへ送信される、あるいはユーザ装置がネットワークから追加的なデータを受信し、後者の場合、ユーザ装置は位置を自ら計算する。この方法は屋内でも機能するが、実際の位置から100メートルにも及ぶ誤差は、GPSの精度に到達しない。さらに、ユーザ装置はE-OTDに適合するように特化する必要がある。
【０００６】
高精度化を図る方法の1つは、いわゆるAGPS法(Assisted  GPS)である。この方法は、高速なGPS位置判定に備えて、暫定的なデータを移動無線ネットワークを介して伝送する方法である。移動電話が使用している無線セルを参照することで、移動電話の近似的な位置は既に判明している。この位置が、信号遅延時間の測定により、さらに正確に特定され、信号遅延時間は、近辺に設けられた他の移動無線アンテナにより測定される。位置を正確に計算するため、少なくとも3つの基地局による信号の受信が必要とされる。仮に2つの基地局しか受信していなかった場合、位置は、2つの位置のみに限定される。
【０００７】
この情報は、(目に見える衛星の識別子、近似的な遅延時間、ドップラシフト等に対して)衛星信号に対する探索範囲を狭めるために使用可能であり、それ故に測定を加速させることができる。
【０００８】
従来のGPSの場合、受信機は2つのタスクを有する。受信機は、信号の到着時間を測定し、衛星から送信された信号を読み取り、その信号は、特に、パスパラメータや誤り訂正のデータを含む。A-GPSの場合、衛星データはリファレンス受信機により読み取られ、リファレンス受信機は、上空に良好な視界を伴うように固定的に設置されたものである。それらの正確な位置データは、既に算出済みである。したがって、移動受信機は、衛星信号の到着時間を測定するだけでよく、高々30dB低いレベルしか要しない。
【０００９】
実際の位置計算が行われた位置に依存して、ネットワークベースのモード及び端末ベースのモードの間の区別がなされる。ネットワークベースのA-GPSの場合、ユーザ装置は、衛星信号各自の測定された信号遅延時間を送信し、それらに基づいて移動無線ネットワークのサーバが正確な位置を計算し、最終的には計算結果がユーザ装置に返送される。この場合、暫定的なデータは、探索フィールドパラメータを排他的に含む。端末ベースモードの場合、ユーザ装置は、衛星データ及び補助データのみを受信し、測定後に自身の位置を自ら計算する。
【００１０】
A-GPS法の欠点の1つは、GPS衛星の信号用の受信機を、移動ユーザ装置内に必要とすることであり、これは追加的なコストを要する。さらなる欠点は、屋内の場合、GPS信号は非常に貧弱にしか受信されない又は全く受信されないかもしれないことである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって本発明の課題は、移動無線ネットワーク内でユーザ装置の位置を判定する方法及びシステムを提供することであり、その方法及びシステムは、比較的不正確な位置決定方法しかユーザ装置に利用可能でなかった場合でさえ、比較的高精度な位置決定を可能にする。特に、本発明の課題は、屋内におけるユーザ装置の位置判定の高精度化を可能にすることであり、例えば屋内ではA-GPSを利用できないことがある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題は本発明により達成され、出願時の請求項1による移動無線ネットワーク及び独立請求項13による対応システムにおいて、ユーザ装置の位置を判定する方法により達成される。有利な実施形態は従属請求項で規定される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例による方法が使用可能な状況の概要を示す図。
【図２】本発明の一実施例による方法のフローチャートを示す図。
【図３】本発明の別の実施例による方法のフローチャートを示す図。
【図４】本発明の別の実施例による方法が使用可能な、いくつかの隣接する装置を伴う状況の概要を示す図。
【図５】本発明の別の実施例による方法のフローチャートを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一形態では、移動無線ネットワークにおいて第1のユーザ装置の絶対位置を判定する方法が使用される。本方法は、第1の位置決定法により、第2のユーザ装置の絶対位置を判定するステップと、第2の位置決定法により、第1のユーザ装置の相対位置を判定するステップと、第2のユーザ装置の絶対位置と、第2のユーザ装置に対する第1のユーザ装置の相対位置とに基づいて、第1のユーザ装置の絶対位置を決定するステップとを有する。第1及び第2の位置決定法は異なる方法である。
【００１５】
第2のユーザ装置に対する第1のユーザ装置の相対位置を判定する上記のステップは、  第2の位置決定法により、第1のユーザ装置の第1の暫定的絶対位置を決定するステップと、第2の位置決定法により、第2のユーザ装置の第2の暫定的絶対位置を決定するステップと、第1のユーザ装置の前記第1の暫定的絶対位置、及び第2のユーザ装置の第2の暫定的絶対位置に基づいて、相対位置を判定するステップとを有する。
【００１６】
別の形態では、第1の位置決定法は、第2の位置決定法より正確な絶対位置を判定可能である。第1の位置決定法としてAGPS法が使用されてもよい。第2の位置決定法としてTDOA法が使用されてもよい。
【００１７】
別の形態では、移動無線ネットワークにおいてユーザ装置の絶対位置を判定する方法が使用される。本方法は、ユーザ装置の絶対位置が第1の方法により判定可能であるか否かを検査するステップを有する。(第1の方法により)判定可能であった場合、ユーザ装置の絶対位置は、第1の位置決定方法により判定される。本方法は、定期的に反復されてもよい。さらに、本方法は、要求があった場合にのみ実行されてもよい。
【００１８】
別の形態では、移動無線ネットワークにおいてユーザ装置の位置を判定する方法が使用される。本方法は、上記の方法を利用して、複数のユーザ装置各々に対するユーザ装置の複数の位置を判定するステップと、複数の位置に基づいて、ユーザ装置の位置を判定するステップとを有する。
【００１９】
別の形態では、移動無線ネットワークにおいてユーザ装置の絶対位置を判定するシステムが使用される。本システムは、第1の位置決定法により、第2のユーザ装置の絶対位置を判定する手段と、第2の位置決定法により、第2のユーザ装置に対する第1のユーザ装置の相対位置を判定する手段と、第2のユーザ装置の絶対位置と、第2のユーザ装置に対するユーザ装置の相対位置とに基づいて、第1のユーザ装置の絶対位置を決定する手段とを有し、第1及び第2の位置決定法は異なる方法である。
【００２０】
本発明によるこれらの及びさらなる形態、特徴及び利点は、添付図面と共に以下の詳細な説明により明らかになるであろう。
【実施例１】
【００２１】
図1は、ユーザ装置110が建物の中に位置する様子を示す概略図である。建物はユーザ装置110を遮蔽し、衛星ナビゲーションシステムの信号は、ユーザ装置110により不適切にしか受信できない或いは全く受信できない。これに対して、隣接するユーザ装置120は遮蔽されておらず、衛星ナビゲーションシステムの信号を使用して位置判定を行うことができる。
【００２２】
本発明の原理的概念は、ユーザ装置110の位置判定の際に、隣接するユーザ装置120の位置判定情報を組み込み、ユーザ装置110の位置判定精度を向上させることである。
【００２３】
図2は、移動無線ネットワーク内のユーザ装置の絶対位置を特定する本発明の一実施例による方法200のフローチャートを示す。図1に関して説明したのと同様の状況を想定する。
【００２４】
ステップ210において、第1の位置決定法により、ユーザ装置120の第1の絶対位置が測定される。第1の位置決定法は、衛星ナビゲーションシステムに基づくことができる。ユーザ装置120は、衛星ナビゲーションシステムからの信号を受信することができ、且つそれを処理して位置判定を実行できるものとする。GPSシステムは、衛星ナビゲーションシステムとして使用可能である。代替例として、ガリレオ(GALILEO)システム又はハイブリッドシステムが使用されてもよい。第1の位置決定法はいわゆるAGPS法とすることができる(Assisted-GPS(背景技術参照))。
【００２５】
ステップ220において、第2のユーザ装置に対する第1のユーザ装置の相対的な位置関係が、第2の位置決定法により判定される。この場合において、本発明の一実施例では、あるベクトルが判別され、そのベクトルは座標原点としての第1のユーザ装置の位置に対する第2のユーザ装置の位置を指し、いずれも第2の位置決定法により測定される。第2の位置決定法は、第1のユーザ装置にも第2のユーザ装置にも双方について実行可能であり、第1のユーザ装置が屋内に位置していることに依存しないことが、仮定される。本発明の一実施例の場合、第2の位置決定法は第1の位置決定法と比較して精度が悪い。第2の位置決定法としてTDOA法が使用可能である。
【００２６】
ステップ230では、第2のユーザ装置の絶対位置、及び第2のユーザ装置に対する第1のユーザ装置の相対位置に基づいて、第1のユーザ装置の絶対位置が特定される。
【００２７】
本発明の一実施例の場合、第2のユーザ装置に対する第1のユーザ装置の相対的な位置関係は、第1のユーザ装置の第1の暫定的な絶対位置と、第2の位置決定法による第2のユーザ装置の第2の暫定的な絶対位置とを決定することで特定可能である。第2のユーザ装置に対する第1のユーザ装置の相対的な位置は、2つの暫定位置間の差分として得られる。第1のユーザ装置の絶対位置は、第2のユーザ装置の絶対位置及び相対位置の和として特定できる。ベクトルの関係式は次のとおりである。
【００２８】
【数１】
0005450081.tif 000002
本発明の別の形態は、ある規則的なタイミングインターバルでステップ210ないし230に従う位置判定を繰り返すことを含み、或いは特定の要求だけに基づいてステップ210ないし230を実行することも含む。
【００２９】
図3は、ユーザ装置の絶対位置を判定する本発明の別の実施例による方法例のフローチャートを示す。第1の位置判定法は、第2の位置判定法よりも高精度に処理可能であることが仮定されている。対象とするユーザ装置110の位置決定に相応しい良い選択肢がなかった場合、図2で説明した方法を利用することだけが必要とされる。
【００３０】
したがって、ステップ310において、第1及び第2の位置判定法を利用する前に、ユーザ装置110の位置判定に第1の位置決定法が利用可能であるか否かの判定がなされる。利用可能であった場合、第1の位置決定法がステップ320で使用され、ユーザ装置110の位置を判定する。
【００３１】
ユーザ装置110にとって第1の位置決定法が利用可能でなかった場合にのみ、本方法はステップ330、340及び350において図2で説明した方法を使用する。正確な位置決定法が別の手段により実行可能であった場合、よりコストのかかる方法の実行を控える点で、本方法は有利である。
【００３２】
図4は、図1の状況に似た方法でユーザ装置410が屋内に位置している別の状況を示す概略図であり、いくつかの第2のユーザ装置420、430及び440が本発明による位置決定法により利用可能である。
【００３３】
以下の説明は、図2に関して説明された方法が、どのようにして図4に示される状況に応用できるかを示す。この場合において、再び、第1の位置判定法はユーザ装置410にとって利用可能でなく、第2の方法だけが利用可能であるとする。
【００３４】
図5は、移動無線ネットワーク内のユーザ装置の絶対位置を判定する本発明の別の実施例による方法のフローチャートを示し、いくつかの隣接して存在している第2のユーザ装置が考慮に入れられる。以下の説明において、隣接する第2のユーザ装置数をnとする。
【００３５】
ステップ510では、隣接する総ての第2のユーザ装置420、430等について、絶対位置ai(i=1,...,n)が第1の位置決定法により決定される。ステップ520において、隣接する総ての第2のユーザ装置420、530等について、第2のユーザ装置各々に対する第1のユーザ装置510の相対的な位置riが、第2の位置決定法により決定される。
【００３６】
ステップ530では、図2に関して説明された数式に従って、絶対位置ai及び相対位置riを組み合わせることで、ユーザ装置410のn個の位置piが取得され、n個の位置のいくつかは同様であるかもしれないが、いくつかは異なるかもしれない。最終的な位置pの決定は、piの選択及び／又は合成により実行可能である。
【００３７】
例えば、位置は最終的な位置pとして次式のように決定されてもよく、この位置は、個々の位置piからの差の二乗和を最小化する。
【００３８】
【数２】
0005450081.tif 000003
開示される発明は、有利なことに、ユーザ装置について相対的に不正確な位置決定法しか利用可能でない場合でさえ、移動無線システムにおけるユーザ装置の位置が判定可能になるという利点をもたらす。本発明の特に有利な点は、例えばA-GPSが使用できないような屋内のユーザ装置の位置を正確に特定できることである。
【図１】
0005450081.tif 000004
【図２】
0005450081.tif 000005
【図３】
0005450081.tif 000006
【図４】
0005450081.tif 000007
【図５】
0005450081.tif 000008