【誤訳訂正書】
【提出日】平成23年9月28日(2011.9.28)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】基地局と移動局の時間較正のための方法および装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記工程を具備する、タイミング基準信号に対して基地局により送信されるパイロット信号の相対タイミングを決定するための方法：
ａ）パイロット信号が基地局により発生される同じ搬送波周波数上に基準ＣＤＭＡパイロット信号を発生する、前記基準ＣＤＭＡパイロット信号はタイミング基準信号に対して公知のタイミング関係を有する；
ｂ）前記基準ＣＤＭＡパイロット信号と前記タイミング基準信号の周波数を共通の周波数基準値にロックし；
ｃ）前記基準ＣＤＭＡパイロット信号を前記基地局により発生された前記パイロット信号と結合し；および
ｄ）前記基準ＣＤＭＡパイロット信号と前記基地局により発生されたパイロット信号との間のタイムオフセットを決定する。
【請求項２】
前記基準ＣＤＭＡパイロット信号と前記基地局により発生されたパイロット信号との間のタイミング差分はパイロットサーチャを有する移動装置を用いて決定される、請求項１の方法。
【請求項３】
前記基準ＣＤＭＡパイロット信号は基地局シミュレータにより発生される、請求項１の方法。
【請求項４】
前記タイミング基準信号はＧＰＳタイムクロック１  ＰＰＳ刻みを示す信号である、請求項１の方法。
【請求項５】
前記共通周波数基準値はＧＰＳ受信機からの１０ＭＨｚ出力である。
【請求項６】
前記タイミング基準信号はＧＰＳ受信機により発生される、請求項５の方法。
【請求項７】
前記基準ＣＤＭＡパイロット信号と前記基地局により発生されたパイロット信号の結合はＲＦ結合である、請求項１の方法。
【請求項８】
下記工程を具備し、タイミング基準信号に対して、基地局により発生され送信アンテナを介して送信されるパイロット信号の相対タイミングを決定するための方法：
ａ）アンテナを有するパイロット信号受信機において基地局により発生されたパイロット信号を受信する、受信機のアンテナと前記基地局の前記送信アンテナとの間の送信遅延は既知である；
ｂ）前記受信したパイロット信号を記憶する；
ｃ）前記受信機のアンテナから２値化コンバータまでの遅延を較正する；
ｄ）前記タイミング基準信号と既知のタイミング関係に基づいた信号を用いて前記パイロット信号の受信と記憶をトリガする；および
ｅ）記憶されたデータを処理し、前記受信した信号と前記タイミング基準信号との間の関係を決定する。
【請求項９】
前記受信されたパイロット信号は記憶される前に２値化される、請求項８の方法。
【請求項１０】
前記タイミング基準信号はＧＰＳタイムクロック１ＰＰＳ刻みを示す信号である、請求項８の方法。
【請求項１１】
前記受信された信号の受信と記憶はＧＰＳタイムクロック１ＰＰＳ刻みに対して既知の時間でトリガされる、請求項１０の方法。
【請求項１２】
前記受信した信号の受信と記憶はＧＰＳタイムクロック１ＰＰＳ刻みでトリガされる、請求項１０の方法。
【請求項１３】
ａ）トリガを受信すると基地局から信号を受信することのできるトリガ受信機と；
ｂ）前記受信した信号を記憶する記憶装置と；および
ｃ）前記記憶された受信信号を解析し、前記記憶された受信信号と、前記トリガと既知のタイミングを有する基準信号との間の相対タイミングを決定することのできるプロセッサと；
から構成されるデータロガー。
【請求項１４】
前記基準信号はトリガである、請求項１３のデータロガー。
【請求項１５】
ａ）基地局から信号を受信可能な受信機と；
ｂ）トリガを受信すると前記受信信号を記憶可能なトリガ記憶装置と；および
ｃ）前記記憶された受信信号を解析し、前記記憶された受信信号と、前記トリガと既知のタイミング関係を有する基準信号との間の相対タイミングを決定することのできるプロセッサと；
から構成されるデータロガー。
【請求項１６】
前記基準信号は前記トリガである請求項１５のデータロガー。
【請求項１７】
下記工程を具備する、基地局と基地局の送信アンテナとの間の遅延量を決定するための方法：
ａ）受信アンテナの位置を知る；
ｂ）送信アンテナの位置を知る
ｃ）前記受信アンテナおよび送信アンテナのロケーションの知識を用いて前記受信アンテナと送信アンテナ間の放送時間を決定する；
ｄ）前記基地局から前記送信アンテナを介して送信された信号が前記受信アンテナに到達するのに要する時間を計算することにより送信時間を決定する；および
ｅ）前記送信時間から前記放送時間を減算することにより前記基地局と前記送信アンテナとの間の遅延量を決定する。
【請求項１８】
前記受信アンテナのロケーションはＧＰＳ位置ロケーションシステムを用いて決定される、請求項１７の方法。
【請求項１９】
下記工程をさらに有する請求項１７の方法：
基地局信号の発生時点において、基準信号に対して基地局信号の相対タイミングを知る；および
基地局信号の発生時点において基準信号に対する基地局信号の相対タイミングのオフセットをとり、基準信号に対する基地局により発生された基地局信号の送信アンテナのタイミングを決定する。
【請求項２０】
下記手段を具備する、タイミング基準信号に対して基地局により送信されたパイロット信号の相対タイミングを決定するための装置：
パイロット信号が基地局により発生されるのと同じ搬送波周波数上に基準ＣＤＭＡパイロット信号を発生することのできる発生器、前記基準ＣＤＭＡパイロット信号はタイミング基準信号に対して既知のタイミング関係を有し、前記発生器は前記基準ＣＤＭＡパイロット信号とタイミング基準信号の周波数を共通の周波数基準値にロックすることができる；
前記基準ＣＤＭＡパイロット信号を前記基地局と結合することのできる結合器；および
前記基準ＣＤＭＡパイロット信号と前記基地局により発生されたパイロット信号との間の時間オフセットを決定することのできる装置。
【請求項２１】
前記時間オフセットを決定することのできる装置はＣＤＭＡ移動局である請求項２０の装置。
【請求項２２】
下記手段を具備する、基地局により発生され送信アンテナを介して送信されたパイロット信号の、タイミング基準信号に対する相対タイミングを決定するための装置：
ａ）前記基地局により発生されたパイロット信号を受信することのできる受信機、前記受信機はアンテナおよびトリガ入力を有し、前記トリガ入力は、受信機がパイロット信号を受信し記憶するようにトリガされる手段を供給する；
ｂ）前記受信機に接続され、受信したパイロット信号を記憶するメモリ；
ｃ）アンテナ／コンバータ遅延を較正することのできる信号測定機器；
ｄ）前記メモリに接続され前記アンテナ／コンバータ遅延に関する情報を受信するように構成され、前記記憶されたデータと前記アンテナ／コンバータ遅延を処理し、前記受信した信号と前記タイミング基準信号との関係を決定するプロセッサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［関連出願］
この出願は２０００年８月７日に出願した米国仮出願第６０／２２３，４５９の優先権を主張する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
この発明は通信に関する。特に、この発明は基地局と移動局における時間遅延を較正するための方法および装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
現代の通信システムは種々のアプリケーションをサポートすることが要求される。そのような通信システムの１つは「デュアルモード広域スペクトル拡散セルラシステムのためのＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５移動局−基地局互換性規格（一般に「ＩＳ−９５規格」と呼ばれる）に準拠する符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）である。さらに、ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−２０００として開発中であり、「ｃｄｍａ２０００  ＩＴＵ−Ｒ  ＲＴＴ候補提案」という題名がつけられた電気通信産業協会の出版物は順方向リンクおよび逆方向リンクに対してデータトラフィックおよび音声トラフィックを送信するための仕様を提供する。固定サイズの符号チャネルフレームにデータトラフィックを送信するためのこの規格に準拠する１つの方法は、この発明の譲受人に譲渡され、参照することによりこの明細書に組み込まれる米国特許第５，５０４，７７３号（発明の名称：「送信のためのデータのフォーマッティングのための方法および装置」）に詳細に記載されている。ＩＳ−９５規格に従って、データトラフィックまたは音声データは８×１４．４ｋｂｐｓのデータレートを有する２０ミリ秒幅の符号チャネルフレームに分割される。
【０００４】
ＣＤＭＡシステムは地上リンクを介した音声およびデータ通信をサポートする。多重アクセス通信システムにおけるＣＤＭＡ技術の使用は、この発明の譲受人に譲渡され、参照することによりこの明細書に組み込まれる米国特許第４，９０１，３０７号（発明の名称：「衛星または地上レピータを用いたスペクトル拡散多重アクセス通信システム」）および米国特許第５，１０３，４５９号（発明の名称：「ＣＤＭＡセルラ電話システムにおける移動局のための波形を発生するためのシステムおよび方法」）に開示されている。
【０００５】
ＣＤＭＡシステムにおいて、ユーザ間の通信は１つ以上の基地局を介して行なわれる。無線通信システムにおいて、順方向リンクは信号が基地局から移動局に移動するチャネルを呼び、逆方向リンクは移動局から基地局に信号が移動するチャネルを呼ぶ。逆方向リンク上のデータを基地局に送信することにより、第１移動局の第１ユーザは第２移動局の第２ユーザと通信することができる。基地局は第１移動局からのデータを受信し、データを第２移動局にサービスしている基地局に導く。第１移動局および第２移動局どちらもそれらのロケーションに応じて１つの基地局または複数の基地局によりサービスされ得る。いずれの場合にも、移動局にサービスしている基地局は順方向リンクでデータを移動局に送信する。移動局で第２ユーザと通信するかわりに、第１移動局はまた無線電話で第２ユーザと通信することもできる。第２ユーザは公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）またはサービスしている基地局との接続を介した地上インターネットを介して無線通信システムに接続される。
【０００６】
今まで、ＣＤＭＡ基地局並びにＣＤＭＡ移動局は通信サービスを提供する単独の目的のために時間較正されていた。位置特定能力の導入に伴って、ＣＤＭＡ基地局および移動局は位置特定目的および通信目的の両方のために時間較正する必要がある。通信目的の場合には、移動局と基地局の正しい動作のために１ＣＤＭＡチップ（１／１．２２８８ＭＨｚ）のオーダの精度で十分である。しかしながら、位置特定目的のためには、１チップの補償されないエラーは約３００メートルのレンジエラーに相当する。
【０００７】
レンジ情報がＧＰＳ（衛星航法システム）衛星および基地局から得られる位置特定機能を有する通信システムにおいて、移動局のロケーションを計算するためにタイミングの測定はＧＰＳ衛星および基地局の両方により送信される信号から行なわれる。ＧＰＳ信号は地球周回衛星から地上固定受信機にブロードキャストされる。しかしながら地上固定受信機からＧＰＳ衛星に信号は送信されない。そのようなシステムにおいて、ＧＰＳ受信機は衛星−地球リンクのみからの擬似レンジ情報を用いてそれらの位置を計算する。しかしながら、地上ＣＤＭＡシステムは計画的に順方向リンクおよび逆方向リンクの両方を有する双方向通信システムである。ＧＰＳシステムに使用される測定に類似した順方向リンク測定に加えて、周回遅延（一般に「ＲＴＤ」と呼ばれる）の測定はＣＤＭＡ通信システムから利用可能である。ＲＴＤはＣＤＭＡ信号が基地局のアンテナから移動局に移動し、同じ基地局のアンテナに戻るまでにかかる時間の測定値である。ＲＴＤは位置決めシステムに有効である。ＲＴＤは基地局が積極的に通信しているそれぞれの移動局に対して基地局において計算される。
【０００８】
位置特定機能を有するＣＤＭＡ通信システムはインフラストラクチャの変更の度合いを変えておよびシステム性能のレベルを変えて配置可能である。そのようなシステムの１つはＧＰＳタイミング測定および地上システムからの順方向リンクタイミング測定を使用するであろう。しかしＲＴＤではない。この実施の利点はＲＴＤを得るのに必要な基地局ソフトウエアの変更が不要なことである。不利な点は、不利なＧＰＳおよびＣＤＭＡ条件下で成された位置特定決定の利用可能性と精度の低減である。
【０００９】
しかしながら、位置特定機能がＲＴＤを使用するかしないかに係わらず基地局と移動局の較正は正確な位置特定決定のために必須である。
【００１０】
それゆえ、正確な位置特定決定を行なうことができるように基地局と移動局を較正するための方法および装置の必要性が現在存在する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は位置特定機能を有する通信システム内で基地局と移動局を較正するための方法および装置に向けられている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の特徴、目的および利点は、同一部には同符号を付した図面とともに下記に示す詳細な記載からより明らかになるであろう。
【００１３】
ＧＰＳ位置決定概要
幾何学的には、ＧＰＳ（衛星航法システム）受信機の位置は、受信機と３つのＧＰＳ衛星の公知の位置との間の距離を計算することにより計算することができる。ＧＰＳ衛星により送信される信号は、衛星ごとに固有のＰＲＮ（擬似ランダムノイズ）を用いて１．５７４５ＧＨｚキャリアで変調されたＢＰＳＫスペクトル拡散信号である。ＧＰＳ  ＰＲＮシーケンスの期間は正確に１ｍｓである。一般的に衛星から地上固定受信機へのＲＦ信号の伝播遅延は７０ｍｓのオーダである。簡単にするために、信号が送信された時刻と信号が受信された時刻との間に経過した整数のミリ秒をＧＰＳ受信機がすでに知っていると仮定することができる。従って、衛星から受信機に信号が移動したのにかかる時間量を決定するために受信した最後のＧＰＳ  ＰＲＮの端数部分のみ測定すればよい。衛星からのＰＲＮがロールオーバする時刻と受信した信号がロールオーバする時刻との間の差分を決定することにより、受信機は最後のＧＰＳ  ＰＲＮの端数部分を測定する。この差分を知ることにより伝播時間が決定される。光の速度を用いて、衛星までの距離を近似することができる。ＧＰＳ信号をどのように測定するかに関するさらなる詳細はこの分野において良く知られており、簡単のためにここには含まれていない。
【００１４】
上述した議論はＧＰＳシステムクロックおよび受信機クロックは完全に合わされていると仮定する。すなわち、ＧＰＳ  ＰＲＮがロールオーバする時刻は知られているが移動局のクロックを用いて移動局において決定しなければならない。移動局のクロックがその信号を送信した衛星のクロックと完全に一致していなければ、移動局はいつロールオーバが衛星で起こるかを正確に決定することができない。
【００１５】
ローカルクロックがｔｆｍだけずれそのときに３次元を計算するならば、ＧＰＳ受信機ｘ、ｙ、ｚおよびｔｆｍを決定しなければならない。幸運なことにｔｆｍはすべての衛星測定に対して共通で等しい。このため、ＧＰＳ受信機は４つの未知数ｘ、ｙ、ｚおよびｔｆｍを決定するためにさらなる衛星信号のタイミングを測定する必要がある。それゆえ、ＧＰＳ受信機はその位置を正確に計算するために少なくとも４つの衛星からの信号を決定する必要がある。
【００１６】
（フィルタのような受信機のコンポーネントにおいて遭遇する遅延のような）ＲＦ遅延およびアンテナケーブル長はすべて知られている（すなわちすべて完全に較正されている）ので測定された時間についての影響は測定から除去することができるということも仮定しなければならない。遅延の測定は基地局の送信アンテナから移動局のアンテナまで仮定されるので、これは必要である。この測定は、基地局のアンテナと基地局の送信機との間で遭遇するいかなる時間遅延も含むべきでない。しかしながら、この仮定は通常正しくない。実際にはエラーｔｆｍはＲＦ遅延、アンテナケーブル遅延、並びに受信機タイムオフセットを含む。受信機はこれらの成分を区別する方法を持たないので、ＧＰＳ受信機は常にＧＰＳアンテナの位置を計算する。上記記載から位置計算に使用されたすべてのＲＦ信号が同じｔｆｍを持つ限り１つのさらなる測定を含めることによりいかなるｔｆｍも計算できることがわかる。
【００１７】
ＲＴＤを有さない場合のＣＤＭＡ位置決定概要
基地局較正要件
ＲＴＤを有さないＣＤＭＡの場合において、ＣＤＭＡ基地局はＧＰＳ衛星と同じように取り扱われる。上述したＧＰＳの議論において、ＧＰＳ受信機のロケーションを決定するために、３つのＧＰＳ衛星までの距離を知らなければならないことに言及した。さらに、測定が行なわれる時刻におけるこれらの衛星の正確な位置も知らなければならない。３つの衛星までの距離を正確に決定するために、４つの衛星から受信した信号にタイミング測定を行なわなければならない。衛星のクロックと、衛星から信号を受信する移動局のクロックの合わせにおける差分を補償するためにもう一つの衛星が必要である。
【００１８】
１つの方法および装置に従って、衛星の位置はＰＤＥ（位置決定機器）に位置するＧＰＳ受信機により提供される。ＰＤＥは位置特定能力を有するＣＤＭＡ通信システム内の一般に知られた装置であることに言及しなければならない。基地局のアンテナのロケーションは固定されているので、基地局アンテナの位置は正確に測量することができＰＤＥに記憶することができる。さらに、ＧＰＳグローバルタイムクロック１ＰＰＳ刻みを基準としてＰＲＮロール(roll)が衛星アンテナから送信される時刻が非常に正確にわかる。ＣＤＭＡ基地局はＧＰＳ衛星の位置特定と同様な態様で位置特定のために使用される。それゆえ、ＰＮ（擬似ランダム）符号が基地局アンテナにおいてパイロットにロールオン(roll on)する時刻はＧＰＳグローバルタイムクロック１ＰＰＳ刻みに対して各基地局ごとに正確に知らなければならない。基地局アンテナにおけるパイロットのＰＮロールオーバ間の関係を知ることはＧＰＳ信号とＣＤＭＡパイロットを同じ時間基準（すなわちＧＰＳグローバルタイムクロック）に同期可能にする。そのような同期は位置の決定を計算するために必要なＧＰＳ衛星と基地局の合計数を最小にする。
【００１９】
要約すれば、ＲＴＤの使用なしに位置特定能力を有する通信システムに対して基地局アンテナの物理ロケーションは正確に測量されなければならず、（ＧＰＳ  １ＰＰＳのようなタイミング基準信号に対してＰＮコードオフセットに対して調節される）パイロットＰＮ符号ロールは正確に測定されなければならない。
【００２０】
上記と対照的に、基地局は共通の時間基準またはタイミング基準信号に対して較正することができる。その時間基準またはタイミング基準信号はグローバルＧＰＳ  １ＰＰＳに関係ないようにすることが出来る。これはシステムを非同期モードの動作に強制する。しかしながら、時間基準としてＧＰＳグローバル１ＰＰＳを選択することが望ましい。これは、最も便宜的であり、同期モードでの動作を可能にすることにより、利用性がより高くなる。
【００２１】
移動局較正要件
上述した開示において、ＧＰＳ信号の到来の時刻は、受信機の内部タイムクロックに従って測定されると仮定した。そのクロックはＧＰＳグローバルタイムクロックからずれていると仮定された。レンジングのためにＣＤＭＡパイロットを使用するとき、移動局において受信したＣＤＭＡ信号に対するＲＦ遅延およびアンテナケーブル遅延は、同じケーブルおよびコンポーネントを行き来するＧＰＳ信号により遭遇される遅延と一般的に異なる。これは２つの可能な動作モードを生じる。同期モードと呼ばれる第１のモードは、ＧＰＳ信号とＣＤＭＡ信号により遭遇される遅延間のこの差分が較正され、移動局に知られていると仮定する。非同期モードと呼ばれる第２のモードは、この遅延差分が未知であり、推定限界内の任意の量である。
【００２２】
同期モード
同期モードにおいて、アンテナから移動局の内部タイムクロックまでにＧＰＳ信号により遭遇される伝播遅延と、アンテナから移動局の内部タイムクロックまでＣＤＭＡにより遭遇される伝播遅延との差分が測定され製造中に移動局に記憶されることが望ましい。この遅延における差分がわかると、ＧＰＳ信号とＣＤＭＡ信号の両方の到達の時刻の測定は同じ共通の時間基準に対して行なうことができる。この共通時間基準とＧＰＳグローバル１ＰＰＳとの間の関係は任意であり得ることに注意しなければならない。重要なことはＧＰＳの測定とＣＤＭＡの測定は１つの共通の時間基準を基準にしていることである。これは同期動作を可能にするのに十分である。
【００２３】
同期モードにおいて、ＣＤＭＡパイロットはＧＰＳ衛星信号に等しくなる。それゆえ、位置の決定は４つのＧＰＳ衛星およびＣＤＭＡ基地局のいずれかの組合せからの可能な所定の測定である。例えば同期モードにおける位置決定は可能な所定の２つのＧＰＳ衛星と２つのＣＤＭＡパイロットである。
【００２４】
非同期モード
非同期モードにおいて、ＧＰＳおよびＣＤＭＡ信号により遭遇する移動局の遅延差分は未知である。上述した開示において、移動局クロックオフセット、ＲＦ遅延、およびアンテナケーブル遅延は変数ｔｆｍに結合された。非同期モードにおいて、ＣＤＭＡ信号により遭遇されるこれらの遅延の組合せはＧＰＳ信号により遭遇される遅延と未知の量だけ異なる。それゆえ、ＣＤＭＡ信号により遭遇されるこれらの遅延の組合せを表すために用語ｔｍｆｃが定義される。非同期モードの場合、ｔｆｍｃはｔｆｍ（ＧＰＳの遅延）と異なりそして関係が無いことが理解されなければならない。それゆえ、非同期モードにおいて、システムはｘ、ｙ、ｚ、ｔｆｍおよびｔｆｍｃについて解くことを試みる。このため、非同期モード動作において、付加的な独立変数を解くために１つのさらなるＣＤＭＡまたはＧＰＳ測定が必要である。
【００２５】
要約すると、非同期モードにおいて、移動局は位置を計算するために５つのＧＰＳ衛星またはＣＤＭＡ基地局の組合せから測定を行なう必要がある。同期モードの場合と同様に、ＧＰＳに対してＣＤＭＡからどのくらいの測定値が得られるかという構成比は重要ではない。
【００２６】
上述したように、ＲＴＤを使用しないシステムは位置を計算する前にｔｆｍまたはｔｆｍｃの絶対値を知る必要はない。しかしながら、より正確にｔｆｍがわかれば、それだけ早く移動局は衛星を獲得することができるであろう。これは移動局のタイミング（ｔｆｍだけずれている）はＰＤＥにより移動局に提供されるＧＰＳサーチ窓を合わせるのに使用され、そして最初は衛星を探すのに使用される。ｔｆｍの不確実さは直接ＧＰＳサーチ窓を増加させる。数百マイクロ秒というｔｆｍの値はＣＤＭＡ移動局において一般的である。
【００２７】
ＲＴＤを有したＣＤＭＡ位置決定の概要
ＣＤＭＡシステムにおいて、基地局の良く知られたコンポーネントは一般にセルサイトモデム（ＣＳＭ）と呼ばれる特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）である。ＣＳＭは継続的に基地局が通信する移動局のためのＲＴＤを計算する。この情報は基地局において入手可能であるけれども、この情報は一般にシステム内の他の装置に報告されない。幸いなことに、大部分のＣＤＭＡシステムの場合、移動局の位置を計算するために使用されるＰＤＥにＲＴＤを入手させるためにソフトウエアの変更のみが必要である。このセクションは、そのＰＤＥの助けを借りて位置決定を計算しようとする移動局毎にＲＴＤがＰＤＥに入手できると仮定する。
【００２８】
ＲＴＤのコンポーネント
ＲＴＤはＣＤＭＡ信号がＣＳＭから送信され移動局に到達し、同じＣＳＭに戻るまでにかかる時間の長さというＣＳＭの測定値である。第１は理想的には順方向リンクコンポーネントと逆方向リンクコンポーネントは等しい（すなわちＲＴＤは対称である）。第２はＲＴＤはすべてのＲＦ遅延およびケーブル遅延を除外した状態で、基地局アンテナから移動局アンテナまでの時間プラス移動局アンテナから基地局アンテナまでの時間のみを含む。残念なことにＲＴＤは常に対称ではない。さらに、報告されるＲＴＤは較正しなければならないケーブル遅延を含む。簡単のために基地局アンテナと移動局アンテナを同じ場所に配置すると仮定する。この仮定は、基地局と移動局との間の距離を知り、基地局と移動局間に信号が伝播するのに必要な時間量を減算することにより正当化されることを理解しなければならない。それゆえ、空中における信号伝播によるＲＴＤへの寄与はゼロと仮定されＲＴＤは基地局の遅延と移動局の遅延のみを含む。さらに、ＲＴＤは８０ｍｓの端数部分のみを含むと仮定する。真のＲＴＤは８０ｍｓフレーム遅延という整数を含む。この議論は整数の８０ｍｓフレーム遅延が報告されたＲＴＤから除去されたと仮定する。
【００２９】
ＲＴＤは多数のサブパーツに分解される。ＲＴＤがこれらの異なるサブパーツに分解される境界はすべてのサブパーツの和が測定されたＲＴＤに等しい限り任意であり得る。一実施形態に従って、ＲＴＤは基地局コンポーネントと移動局コンポーネントに分解される。基地局コンポーネントはさらに順方向リンクｔｆｂおよび逆方向リンクｔｒｂに分割される。同様に、移動局コンポーネントは順方向リンクコンポーネントｔｆｍおよび逆方向リンクｔｒｍに分解される。定義によれば、
ＲＴＤ＝ｔｆｂ＋ｔｆｍ＋ｔｒｍ＋ｔｒｂ
移動局遅延＝ｔｆｍ＋ｔｒｍ
基地局遅延＝ｔｆｂ＋ｔｒｂ
上述したように、ＲＴＤをサブパートに分離する境界はサブパーツの和がＲＴＤに等しい限り、任意に選択可能である。開示された方法と装置の一実施形態において、基地局において、グローバルＧＰＳ  １ＰＰＳは、基地局の遅延をｔｆｂとｔｒｂに分離する境界として選択される。移動局において、移動局マスタフィンガタイミングは移動局遅延をｔｆｍとｔｒｍに分離する境界として選択される。
【００３０】
上述の定義を用いて、ＲＴＤを使用するシステムの場合、ｔｆｂ、ｔｆｍ、ｔｒｍおよびｔｒｂの値がわかなければならない。それにひきかえ、ＲＴＤを使用しないシステムの場合、移動局と基地局を構成するためにはｔｆｂのみがわかればよい。移動局側では、ＧＰＳ信号のｔｆｍとＣＤＭＡ信号のｔｆｍとの差分ｔｆｍｃがわからなければならない。ＲＴＤを使用しないシステムの場合、ｔｆｍまたはｔｆｍｃの絶対値を知る必要はない。移動局におけるｔｆｍとｔｆｍｃとの間の差分のみが必要となる。ｔｆｍの不確実性を限定することはＧＰＳサーチ窓を減ずることに注意しなければならない。しかしながら、ｔｆｍはその目的のために数マイクロ秒以上に厳格に較正する必要はない。
【００３１】
ＲＴＤの使用
ＲＴＤは２つの目的のために使用される。第１は移動局のタイミングである。第２は移動局のレンジングである。
【００３２】
移動局タイミングのためのＲＴＤの使用
上述した仮定は、順方向リンクおよび逆方向リンクに対してＲＴＤは空中伝播時間を含まないということであるけれども、その仮定は以下では一時中止する。順方向リンクと逆方向リンクが対称であると仮定すると、（グローバルＧＰＳ  １ＰＰＳのような）タイミング基準信号と移動局タイミングとの間のタイムオフセットを測定することができる。空中伝播時間の計算はＲＴＤからＲＦ遅延とケーブル遅延を除去し、残ったものを２で除算することにより行われる。これは一方向の遅延、ｔａｉｒを生じる。従って、移動局時間基準と基地局１ＰＰＳとの間のタイムオフセットは、
移動クロックオフセット＝ｔａｉｒ＋ｔｆｂ＋ｔｆｍ
上述した計算は、順方向リンクと逆方向リンクが等しい空中遅延を有して対称であると仮定する。幸いなことに、タイミングのためのＲＴＤの使用はリンクが対称である限りマルチパスの心配が無い。
【００３３】
ＧＰＳ時間を正確に移動局に送信することにより、ＧＰＳサーチ窓を狭めることができる。これにより（衛星取得時間）を最初に固定する時間が早くなる。しかしながら、非常に早いサーチ時間を有するサーチャーを用いると、この目的に対する正確なＲＴＤの有効性は相対的に低い。
【００３４】
レンジングのためのＲＴＤの使用
ＲＴＤの真の利点はレンジングのために使用されるときである。上述した方法を用いて自由大気の一方向遅延を計算することができる。これは、基地局から移動局までの距離として使用することができ、位置計算において、ＰＤＥにおいて使用される。ＲＴＤに基づくレンジ測定は、ＲＴＤが使用されないときよりもＤＯＰが良くなる。これはＲＴＤが移動局のクロックオフセットを直接測定するためである。従って、ＧＰＳとＣＤＭＡ順方向リンク測定値のみからの可能な解決曲線に通常幾何学的に直交する。ＲＴＤから距離が計算できるので、移動局の位置を決定するのに測定項目が１つ少なくてよい。ＲＴＤはタイムオフセットを供給するので、ＲＴＤ測定からのレンジは一般に位置決定のためにより良い精度低下率（ＤＯＰ）に導く。
【００３５】
ＲＴＤを使用しないシステムの較正手続き
基地局較正
ＲＴＤ無しで配置すると、基地局較正要件は２つのパートを有する。第１のパートは基地局アンテナの物理ロケーションを決定することである。第２のパートは以前のセクションにおいて定義されるｔｆｂを測定することである。
【００３６】
基地局アンテナのロケーションを決定する
アンテナの物理ロケーションを一般的な方法により決定されることが推奨される。一般にＣＤＭＡ基地局において、各セクタは１つの送信アンテナとダイバーシチ受信のための２つの受信アンテナを含む。ＲＴＤ無しのシステムの場合、送信アンテナのロケーションのみが重要である。
【００３７】
当然のことながら、ＲＴＤが含まれていると、送信アンテナと受信アンテナの両方のロケーションが重要になる。幸いなことに、１セクタにおける送信アンテナと受信アンテナとの間の距離は１−２メートルである。さらに、送信アンテナは通常２つの受信アンテナの間に配置される。それゆえ、ＲＴＤが使用されるときでも、送信アンテナロケーションをＰＤＥにおいて使用される有効なアンテナロケーションとして報告することが受け入れられなければならない。
【００３８】
ｔｆｂを決定する
ｔｆｂは（グローバルＧＰＳ  １ＰＰＳのような）タイミング基準信号に対して測定されるとき、アンテナにおけるゼロＰＮオフセットロールのタイムオフセットである。３つの方法のいずれかを用いて基地局のｔｆｂを決定することができる。
【００３９】
図１は第１の方法のフローチャートである。図２は第１の方法を実現するために使用される装置２００の簡単化されたブロック図である。第１の方法は「データロガー」２０１を用いる。データロガー２０１はアンテナ２０７を含む。データロガー２０１は基地局搬送波に同調されるＲＦ受信機２０２を有する。ＲＦ受信機２０２は基地局２０４に送信される信号をダウンコンバートする（ステップ１０１）。データロガー２０１はまた２値化コンバータ２０３を有する。２値化コンバータ２０３は受信信号を２値化し、受信信号のデジタルサンプルを作る（ステップ１０２）。次に、データロガー２０１はデジタルサンプルをローカルメモリ２０６に記憶する（ステップ１０３）。データロガー２０１のアンテナ２０７から２値化コンバータ２０３への遅延（アンテナ／コンバータ遅延と呼ぶ）は較正される（ステップ１０４）。従来技術でよく知られているように、遅延の較正はアンテナ２０７と２値化コンバータ２０３との間の信号の伝播遅延を測定することのできる信号測定機器により行なうことができる。データロガー２０１は、視野方向路２０８（図１に示す破線で表される）が基地局２０４に接続された基地局アンテナ２１０とデータロガーアンテナ２０７との間に存在するように配置される。データロガー２０１内のデータ収集はＧＰＳタイムに同期されたタイミングＧＰＳ受信機２０９からのＧＰＳ  １  ＰＰＳパルスによりトリガされる。ログされたデータのポストプロセッシングは、ログされたデータとＧＰＳ  １  ＰＰＳパルスとの間の関係を明らかにする（ステップ１０６）。ポストプロセッシングは（図１に示すように）データロガー２０１内のプロセッサ２１１で行なうこともできるし、あるいはデータロガー２０１に対して遠隔局に位置するプロセッサにおいて行なうことができる。基地局２０４とデータロガー２０７との間の距離は、傾斜計やレーザ距離サイトのような多種のオフセット測量方法のいずれかを用いて決定される（ステップ１０７）。これから、信号が基地局アンテナ２１０から送信されるときＧＰＳ  １  ＰＰＳに対する受信されたパイロット信号のオフセットを計算することができる（ステップ１０８）。
【００４０】
図３は第２の方法のフローチャートである。図４は第２の方法を実現するために使用される装置４００の簡単化されたブロック図である。第２の方法はＧＰＳイネーブル移動局４０２を使用する。移動局に接続された移動局アンテナ４０３に見える十分なＧＰＳ衛星がある場合には、移動局４０２は移動局４０２の位置並びにＧＰＳタイミングを計算することができる（ステップ２０１）。移動局４０２の位置がわかると、移動局４０２はＣＤＭＡパイロットの到着時刻をＧＰＳタイムと比較し、その差分をＰＤＥ４０４に報告する（ステップ２０２）。（１）基地局アンテナ４０６の測量された位置、（２）移動局４０２の正確なロケーション、（３）基地局４０２において受信した基地局パイロット信号のオフセット、および（４）基地局４１０内の基地局パイロットジェネレータ４０８における基地局パイロットのオフセットを知ることにより、ＰＤＥ４０４はその基地局４１０のｔｆｂを決定することができる（ステップ２０３）。この方法は通信システムの通常動作の間連続的に使用することができるので、有効である。この方法は、システムがすでに動作中であり、基地局４１０の粗い較正が行われたことを仮定している。さらに基地局アンテナ４０６の移動局４０２による妨げられていない視野および利用可能な十分な衛星の広々とした空の両方があるロケーションがあると仮定する。
【００４１】
図５は第３の方法のフローチャートである。図６は第３の方法実現するために使用される装置６００のブロック図である。第３の方法は、基地局６０２によりパイロットが送信されるのと同じＲＦ搬送波周波数上に基準ＣＤＭＡパイロットを発生することに依存する（ステップ５０１）。基準ＣＤＭＡパイロットは、グローバルＧＰＡ  １  ＰＰＳのように、タイミング基準信号に対して公知で較正された関係を有する。そのようなＣＤＭＡ基準パイロットを発生するための１つの方法は、テクトロニクス社のＣＭＤ８０のようなＣＤＭＡ基地局シミュレータ６０４を使用することである。これらの基地局シミュレータ６０４は所望の周波数でＣＤＭＡパイロットを発生する。そのようなシミュレータ６０４はＣＤＭＡシステムタイミングの「偶数秒」の刻みを出力する設備を有している（すなわち１つのＧＰＳ  １  ＰＰＳの発生に対して発生するように較正された２秒間隔の表示）。ＣＤＭＡの同期フレームとトラフィックフレームは８０ｍｓ以内に収まるので、１秒の刻みとＣＤＭＡフレームは２秒毎に並ぶ。それゆえ、基地局シミュレータ６０４からでてくるときに、ゼロＰＮオフセットパイロットと偶数秒は並んでいなければならない。基地局６０２において、ＧＰＳ  １  ＰＰＳを発生するためにTrimble ThunderboltのようなタイミングＧＰＳ受信機６０６を使用する。さらに、タイミングＧＰＳ受信機６０６の１０ＭＨｚ出力を使用することにより、基地局シミュレータ６０４をＧＰＳ周波数基準値にロックする。これは互いに関連したタイミングＧＰＳ受信機６０６からの１  ＰＰＳと、基地局シミュレータ６０４からの偶数秒との間のドリフトを消去する。次に、基地局シミュレータ６０４からの偶数秒と、タイミングＧＰＳ受信機６０６からの１  ＰＰＳとの間のタイムオフセットが計測される。それをやることにより、基地局シミュレータ６０４により発生されたパイロットとＧＰＳ  １  ＰＰＳとの間のタイムオフセットがわかる。ＲＦ結合器６０８は基地局シミュレータ６０４により発生されたパイロットと基地局アンテナ６１０から出力された信号をＲＦ結合し、結合された信号間の相対的タイミングを測定することのできる装置に渡すために使用される（ステップ５０３）。そのような１つの装置は一般的なＣＤＭＡ移動局６１２である。移動局６１２のサーチャ６１４は２つのパイロット間のオフセットを決定し報告する（ステップ５０４）。このオフセットを知りそして基地局シミュレータ６０４の偶数秒刻みとＧＰＳ  １  ＰＰＳとの間のオフセットを知ることにより、タイムオフセットがＧＰＳ  1  ＰＰＳに関連する基地局アンテナ６１０においてパイロットＰＮロールのタイムオフセットを測定することができる。
【００４２】
上記手続きが基地局コントローラで行なわれるならば、２つのエラー源がある。第１のエラー源はＧＰＳ  ＲＦフィードの必要性から来る。幸いなことに、ＣＤＭＡ基地局はＧＰＳ受信機を有し、それゆえＧＰＳ  ＲＦ信号が入手可能である。較正のためのこのＲＦ路の中断はＧＰＳ信号休止期間に固有のＧＰＳ受信機の正確な自由回転能力のために基地局機能に影響を与えない。空の明瞭な視野におけるＧＰＳアンテナに対するＲＦケーブルの長さは、測定値にタイムオフセットを導入するため較正されなければならない。
【００４３】
第２のエラー源は基地局コントローラからアンテナ自体までのＣＤＭＡアンテナケーブルの長さである。その上この遅延は較正されなければならない。ＧＰＳとＣＤＭＡアンテナケーブルは時間領域反射率計の使用により測定可能である。
【００４４】
移動局較正
上述したように、２つのアイテムはＲＴＤを使用しないシステムの移動局側の較正を必要とする。幸いなことにこれらのアイテムの一方のみを厳しく較正する必要がある（ｔｆｍ−ｔｆｍｃ）。他方のアイテムはおおまかに推定すればよい、ｔｆｍ。
【００４５】
ｔｆｍとｔｆｍｃの間の差分の決定
２つの方法を用いてｔｆｍとｔｆｍｃとの間の差分を較正することができる。第１の方法は２つのデジタルストリームのベースバンドデータを取る装置を構築することである。第１のストリームはＣＤＭＡパイロットのベースバンド表示を含み、第２のストリームはＧＰＳ衛星のベースバンド表示を含む。ＣＤＭＡストリームとＧＰＳストリームのＰＮロールの時間関係は知られておりそのような時間関係でデータストリームが合わせられる。ストリームはアナログに変換され等しい遅延を有する同様のＲＦハードウエアを用いてＣＤＭＡ周波数およびＧＰＳ周波数にアップコンバートされる。次に２つの信号が結合され較正を受けて移動局に供給される。この信号基準として用いて、移動局はｔｆｍとｔｆｍｃとの間の時間差分を較正することができる。
【００４６】
第２の方法はＣＤＭＡ基地局シミュレータおよび例えばグローバルシミュレーションシステム（ＧＳＳ）からのＳＴＲ４７７５のような単一チャネルＧＰＳシミュレータを使用する。ＧＰＳ  ＲＦに加えて、ＧＰＳシミュレータはＧＰＳ  ＰＮロールと並べられるパルスを出力する。ＧＰＳチャネルシミュレータからのこのパルスとＣＤＭＡ基地局シミュレータからの偶数秒パルスとの間の時間オフセットを測定することにより、ＲＦ信号に埋め込まれたＣＤＭＡとＧＰＳ  ＰＮロールとの間の時間オフセットは較正可能である。次に、２つのＲＦ信号が結合され較正を受けて移動局に供給される。互いに関係する入力されるＣＤＭＡ信号とＧＰＳ信号のオフセットを較正したことにより、この移動局は入力されるＣＤＭＡ信号をｔｆｍとｔｆｍｃとの間の差分を較正するための基準信号として使用することができる。
【００４７】
基地局シミュレータが偶数秒内部タイミングを外部的に発生された（ＧＰＳシミュレータからの）１ＰＰＳに合わせることができるなら２つのＲＦ信号のオフセットを較正するステップは省略することができることに注意しなければならない。
【００４８】
ｔｆｍの較正
一般に、移動局において、ｔｆｍは数百マイクロ秒のオーダである。この遅延は、ＧＰＳサーチ窓が効果的に中心にくるように説明されなければならない。２５６Ｘサーチャが与えられ、サーチ窓を効果的に中心に位置させるためにｔｆｍのみが必要であり、タイミングには使用されないことを知ると、ｔｆｍは１乃至３マイクロ秒の精度に決定しさえすればよい。以前、電話内部マスタフィンガタイミングはｔｒｍからｔｆｍを描写する時間基準になるように選択された。移動局において、この内部タイミングは外部的に利用できるように作ることができる。１  ＰＰＳ出力を有する単一チャネルＧＰＳシミュレータを用いて、単一チャネルＧＰＳシミュレータからの１  ＰＰＳに関連して較正を受けた移動局からのＳＹＮＣ８０Ｍパルスのタイムオフセットを測定することができる。移動局はサーチャにより検出されたＧＰＳピークとＳＹＮＣ８０Ｍとの間の時間合わせを決定することができる。この情報ｔｆｍを決定することができる。
【００４９】
逆に（ｔｆｍ−ｔｆｍｃ）が決定されると、ＣＤＭＡシミュレータは８０ｍｓ刻みで使用することができる。ＳＹＮＣ８０Ｍとシミュレータの８０ｍｓシンクフレームタイミングとの間のタイムオフセットを測定することにより、ｔｆｍｃを直接測定することができる。（ｔｆｍ−ｔｆｍｃ）を知ることによりｔｆｍを見つけることができる。ＲＴＤを採用しないとき、ｔｆｍの較正は設計時間内にできるように十分粗い。それゆえ、この較正番号は試作段階で決定できるので、ＳＹＮＣ８０Ｍ信号を外部的に製造移動局に導く理由が無い。
【００５０】
ＲＴＤを使用するシステム
ＲＴＤが使用されると、ＲＴＤを使用しないシステムを較正するための方法に加えてｔｆｍ、ｔｒｍおよびｔｒｂのすべてが望ましくは正確にわかる。上述した方法を用いると、ｔｆｍは、ＲＴＤを使用しない場合よりもさらに正確に較正できる。ｔｆｍをより正確に較正することで正確なｔｆｍを生じる。現在大部分の基地局シミュレータは送信時間＝（ｔｆｍ＋ｔｒｍ）を較正することが可能である。測定に関連してこれらのシミュレータの精度を増大することにより、送信時間ｔｒｍを較正することができる。現時点で、ｔｆｂ、ｔｆｍおよびｔｒｍは各々正確に知られている。ＲＴＤを使用するシステムにおいて、基地局はＲＴＤをＰＤＥに報告する。基地局と移動局との間の公知の距離を用いて移動局と基地局との間の視野方向を持ち、ｔｆｂ、ｔｆｍ、ｔｒｍがすべて正確にわかっている状態で自由大気遅延を減算することにより、ｔｒｂを測定することができる。
【００５１】
上述した開示に対して、ＲＴＤ能力を加えることは、（１）ｔｆｍ較正精度を増大すること、（２）移動局に関して送信時間を測定し利用可能な基地局シミュレータを用いてｔｒｍを較正し、（３）決定されたｔｆｍおよびｔｒｍを有する移動局が与えられたならばｔｒｂを決定することを必要とすることがわかる。ｔｒｂ高性をセクタに加えることは基地局コントローラのロケーションを訪問する必要が無い。ＲＴＤの包括動作のためのこの較正の負荷は基地局の外部で行なうことができる。
【００５２】
上記開示した方法および装置は当業者に以下のクレームに記載された発明を作りまたは使用することを可能にする。しかしながら、開示された方法および装置に対する種々の変形例は当業者には明白であり、開示された原理は発明する必要なしに他の方法および装置に適用可能である。従って、クレームされた発明はここに示される方法および装置に限定されることを意図したものではない。むしろ、クレームされた発明は上述した原理および特徴に一致する最も広い範囲に一致される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
グローバルＧＰＳ１ＰＰＳに対して測定されるときのゼロＰＮオフセットロールのタイムオフセットを決定するための第１の方法のフローチャートである。
【図２】
第１の方法を実現するために使用される装置の簡単化されたブロック図である。
【図３】
グローバルＧＰＳ１ＰＰＳに対して測定されるときのゼロＰＮオフセットロールのタイムオフセットを決定するための第２の方法のフローチャートである。
【図４】
第２の方法を実現するために使用される装置の簡単化されたブロック図である。
【図５】
グローバルＧＰＳ１ＰＰＳに対して測定されるときのゼロＰＮオフセットロールのタイムオフセットを決定するための第３の方法のフローチャートである。
【図６】
第３の方法を実現するために使用される装置の簡単化されたブロック図である。
【符号の説明】
２００・・・装置
２０１・・・データロガー
２０２・・・ＲＦ受信機
２０３・・・２値化コンバータ
２０４・・・基地局
２０６・・・ローカルメモリ
２０７・・・アンテナ
２０８・・・視野方向路
２０９・・・受信機
４００・・・装置
４０２・・・ＧＰＳイネーブル移動局
４０３・・・移動局アンテナ
４０４・・・ＰＤＥ
４０６・・・基地局アンテナ
４０８・・・基地局パイロットジェネレータ
４１０・・・基地局
６００・・・装置
６０２・・・基地局
６０４・・・ＣＤＭＡ基地局シミュレータ
６０６・・・タイミングＧＰＳ受信機
６０８・・・ＲＦ結合器
６１０・・・基地局アンテナ
６１２・・・ＣＤＭＡ移動局