(57)【要約】セルラー通信システムにおける周波数同期基地局のための方法及び装置。本発明の一形態において、セルラー通信システムにおける基地局の伝送のタイミングを予測する方法は、基地局から伝送される第一のセルラー信号中の第一のタイミング・マーカーについて第一の時間タグを受信すること、基地局から伝送される第二のセルラー信号中の第二のタイミング・マーカーの第二の時間タグを受信すること、及び第一及び第二の時間タグを使用して基地局に関係する周波数を計算することを含む。各々の時間タグは対応する時間マーカーを受信する移動局で受信される少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して決定される。
2005522964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルラー通信システムの基地局に関する周波数を測定する方法であって、
第一の移動局において、基地局からの第一のセルラー信号であって、第一のタイミング・マーカーを含む第一のセルラー信号を受信すること；
第一の移動局で受信された少なくとも一つの衛星測位システム信号から第一のタイミング・マーカーについて第一の時間タグを決定すること；
第一の移動局で受信された少なくとも一つの衛星測位システム信号から第一の移動局の第一の場所を決定すること；
セルラー通信回線を介して第一の時間タグ及び第一の場所をサーバーに伝送すること；
第二の移動局において、基地局からの第二のセルラー信号であって、第二のタイミング・マーカーを含む第二のセルラー信号を受信すること；
第二の移動局で受信された少なくとも一つの衛星測位システム信号から第二のタイミング・マーカーについて第二の時間タグを決定すること；
第二の移動局で受信された少なくとも一つの衛星測位システム信号から第二の移動局の第二の場所を決定すること；
セルラー通信回線を介して第二の時間タグ及び第二の場所をセルラー網本体に伝送すること；及び
基地局に関係する第一の周波数を計算するため基地局の場所を第一及び第二の時間タグ及び第一及び第二の場所と結合することを含む方法。
【請求項２】
前記結合することはさらに基地局から移動局へのセルラー信号の伝送時間を計算することを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
伝送時間における差が第一の周波数に逆比例する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
サーバーは基地局に位置している、請求項１記載の方法。
【請求項５】
サーバーは基地局から遠く離れた場所にある、請求項１記載の方法。
【請求項６】
セルラー通信システムは：
ａ）ＧＳＭ通信規格；
ｂ）日本ＰＤＣ通信規格；
ｃ）日本ＰＨＳ通信規格；
ｄ）ＡＭＰＳアナログ通信規格；
ｅ）北米ＩＳ１３６通信規格；及び
ｆ）非同期広帯域スペクトル拡散ＣＤＭＡ規格
の一つを使用する、請求項１記載の方法。
【請求項７】
第一の移動局における共通回路はセルラー信号及び衛星測位システム信号を処理する際に使用される、請求項１記載の方法。
【請求項８】
第一の周波数は基地局からのセルラー信号の搬送周波数に関係する、請求項１記載の方法。
【請求項９】
第一の周波数は基地局からのセルラー信号のシンボル率に関係する、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
第一の移動局及び第二の移動局が同一の移動局である、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
第一の移動局及び第二の移動局は異なる、別々の移動局である、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
第一のセルラー信号及び第二のセルラー信号は時間が相互にずれたセルラー信号の別の部分に対応する、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
セルラー通信システムの基地局に関係する周波数を測定する方法であって、
移動局において、少なくとも一つの衛星測位システム信号を受信すること；
移動局の局部発振器からの基準信号の周波数を少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定すること；
移動局において、基地局からの第一のセルラー信号であって、第一のタイミング・マーカー及び第二のタイミング・マーカーを含む第一のセルラー信号を受信すること；
局部発振器からの基準信号を使用して、第一のタイミング・マーカーに関する第一の時間タグ及びの第二のタイミング・マーカーに関する第二の時間タグを決定すること；及び
基地局に関係する第一の周波数を計算するために局部発振器からの基準信号の周波数を第一及び第二の時間タグと結合することを含む方法。
【請求項１４】
さらに、通信回線を介して、第一の周波数をサーバーに伝送することを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記結合することは時間タグ間の時間差を計算することを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】
第一の周波数は基地局からの信号の搬送周波数に関係する、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
第一の周波数は基地局からの信号のシンボル率に関係する、請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
セルラー通信システムの基地局に関係する周波数を測定する方法であって、
移動局において、少なくとも一つの衛星測位システム信号を受信すること；
移動局の局部発振器からの基準信号の周波数を少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定すること；
移動局において、基地局からの第一のセルラー信号であって、搬送波上で変調された第一のセルラー信号を受信すること；
局部発振器からの基準信号を使用して搬送波の周波数を測定すること；及び
搬送波の周波数を使用して基地局に関係する第一の周波数を決定することを含む方法。
【請求項１９】
さらに、通信回線を介して、第一の周波数をサーバーに伝送することを含む、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して移動局の場所及び速度データを決定すること；及び
通信回線を介して、場所及び速度データをサーバーに伝送すること
をさらに含む、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
第一の周波数は基地局からの信号のシンボル率に関係する、請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
基地局に関係する周波数を測定するシステムであって、
第一の少なくとも一つの衛星測位システム信号を受信し、且つ第一の少なくとも一つの衛星測位システム信号から第一の移動局の第一の場所を決定するために構成された第一の衛星測位システム受信器；及び
第一の衛星測位システム受信器に接続された第一のセルラー送受信器であって、基地局から第一のタイミング・マーカーを含む第一のセルラー信号を受信する第一のセルラー送受信器；及び
第一のセルラー受信器と第一の衛星測位システム受信器に接続された第一の回路であって、第一の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して第一のタイミング・マーカーに関する第一の時間タグを決定する第一の回路
を具備する第一の移動局；
第二の少なくとも一つの衛星測位システム信号を受信し、且つ第二の少なくとも一つの衛星測位システム信号から第二の移動局の第二の場所を決定するために構成された第二の衛星測位システム受信器；及び
第二の衛星測位システム受信器に接続された第二のセルラー送受信器であって、基地局から第二のタイミング・マーカーを含む第一のセルラー信号を受信する第二のセルラー送受信器；及び
第二のセルラー受信器と第二の衛星測位システム受信器に接続された第二の回路であって、第二の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して第二のタイミング・マーカーに関する第二の時間タグを決定する第二の回路
を具備する第二の移動局；及び
通信回線を介して第一及び第二の移動局に接続されたサーバーであって、第一のセルラー送受信器が通信回線を介して第一の時間タグ及び第一の場所をサーバーに伝送し、第二のセルラー送受信器が通信回線を介して第二の時間タグ及び第二の場所をサーバーに伝送し、基地局に関する第一の周波数を計算するために基地局の場所を第一及び第二の時間タグ及び第一及び第二の場所と結合するサーバーを具備するシステム。
【請求項２３】
第一の衛星測位システム受信器及び第一のセルラー送受信器は第一の移動局の筐体（enclosure）内に統合される、請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
第一の衛星測位システム受信器及び第一のセルラー送受信器は少なくとも一つの共通構成部品を共有する、請求項２２記載のシステム。
【請求項２５】
第一のタイミング・マーカーは第一のセルラー信号におけるフレーム同期期間である、請求項２２記載のシステム。
【請求項２６】
基地局は：
ａ）ＧＳＭ通信規格；
ｂ）日本ＰＤＣ通信規格；
ｃ）日本ＰＨＳ通信規格；
ｄ）ＡＭＰＳアナログ通信規格；
ｅ）北米ＩＳ１３６通信規格；及び
ｆ）非同期広帯域スペクトル拡散ＣＤＭＡ規格
の一つを使用する、請求項２２記載のシステム。
【請求項２７】
サーバーは基地局に位置している、請求項２２記載のシステム。
【請求項２８】
サーバーは基地局から遠く離れた場所に位置している、請求項２２記載のシステム。
【請求項２９】
基地局に関係する周波数を測定するシステムであって、そのシステムは移動局を具備し、
移動局は：
基地局から第一のタイミング・マーカー及び第二のタイミング・マーカーを含むセルラー信号を受信するために構成されたセルラー送受信器；
基準信号を生成する局部発振器；
局部発振器に接続された衛星測位システム受信器であって、少なくとも一つの衛星測位システム信号を受信し、且つ少なくとも一つの衛星測位システム信号から基準信号の周波数を決定するために構成された衛星測位システム受信器；及び
セルラー受信器及び衛星測位システム受信器に接続されたプロセッサであって、基準信号を使用して第一のタイミング・マーカーに関する第一の時間タグ及び第二のタイミング・マーカーに関する第二の時間タグを決定し、且つ基地局に関係する第一の周波数を計算するため基準信号の周波数を結合するように構成されたプロセッサを具備するシステム。
【請求項３０】
衛星測位システム受信器は少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して移動局の場所及び速度データを決定するために構成されている、請求項２９記載のシステム。
【請求項３１】
通信回線を介して移動局に接続されたサーバーをさらに具備し、移動局が通信回線を介してセルラー送受信器を使って第一の周波数をサーバーに伝送する、請求項２９記載のシステム。
【請求項３２】
衛星測位システム受信器及びセルラー送受信器は少なくとも一つの共通構成部品を共有する、請求項２９記載のシステム。
【請求項３３】
基地局に関係する周波数を測定するシステムであって、そのシステムは移動局を具備し、
移動局は：
搬送波上で変調されたセルラー信号を基地局から受信するために構成されたセルラー送受信器；
基準信号を生成する局部発振器；
局部発振器に接続された衛星測位システム受信器であって、少なくとも一つの衛星測位システム信号を受信し、且つ少なくとも一つの衛星測位システム信号から基準信号の周波数を決定するために構成された衛星測位システム受信器；及び
衛星測位システム受信器に接続された回路であって、基準信号の周波数から搬送波の周波数を決定するために構成された回路を具備するシステム。
【請求項３４】
衛星測位システム受信器は少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して移動局の場所及び速度データを決定するために構成される、請求項３３記載のシステム。
【請求項３５】
通信回線を介して移動局に接続されたサーバーをさらに具備し、移動局が通信回線を介してセルラー送受信器を使用して搬送波の周波数をサーバーに伝送する、請求項３３記載のシステム。
【請求項３６】
衛星測位システム受信器及びセルラー送受信器は移動局の筐体内に統合される、請求項３３記載のシステム。
【請求項３７】
衛星測位システム受信器及びセルラー送受信器が少なくとも一つの共通構成部品を共有する、請求項３３記載のシステム。
【請求項３８】
サーバーは基地局から遠く離れた場所に位置する、請求項３３記載のシステム。
【請求項３９】
サーバーは基地局に位置する、請求項３３記載のシステム。
【請求項４０】
セルラー通信システムにおける基地局に関係する周波数を測定する方法であって、
第一の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して基地局から伝送された第一のセルラー信号における第一のタイミング・マーカーについて第一の時間タグを決定すること；
第一のセルラー信号が第一の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して受信される第一の場所に関係する第一の測位データを決定すること；
第二の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して基地局から伝送された第二のセルラー信号における第二のタイミング・マーカーについて第二の時間タグを決定すること；
第二のセルラー信号が第二の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して受信される第二の場所に関係する第二の測位データを決定すること；及び
第一及び第二の時間タグ及び第一及び第二の測位データを使用して基地局に関係する周波数を計算することを含む方法。
【請求項４１】
第一のタイミング・マーカーは第一のセルラー信号におけるフレーム同期期間である、請求項４０記載の方法。
【請求項４２】
各時間タグは：
衛星測位システムを使用して基準信号の周波数を決定すること；
基準信号を使用して時間タグを作成すること
を含む方法によって決定される、請求項４０記載の方法。
【請求項４３】
各時間タグは衛星測位システム信号の標本を生成する方法によって決定される、請求項４０記載の方法。
【請求項４４】
各時間タグは衛星測位システム信号から時刻情報を読取る方法によって決定される、請求項４０記載の方法。
【請求項４５】
第一の測位データは第一の少なくとも一つの衛星測位システム信号の受信の第一の場所を含み；且つ
第二の測位データは第二の少なくとも一つの衛星測位システム信号の受信の第二の場所を含む、請求項４０記載の方法。
【請求項４６】
測位データの一つは：
ａ）衛星測位システム衛星までの疑似距離；
ｂ）少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定される位置；及び
ｃ）少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定される速度
の少なくとも一つを含む、請求項４５記載の方法。
【請求項４７】
基地局に関係する周波数を前記計算する前に第一及び第二の時間タグ及び第一及び第二の測位データをサーバーに通信することをさらに含む、請求項４５記載の方法。
【請求項４８】
基地局に関係する周波数を使用して基地局から伝送されたセルラー信号のタイミングを予測することをさらに含む、請求項４７記載の方法。
【請求項４９】
セルラー通信システムにおける基地局の伝送のタイミングを予測する方法であって、
第一の時間タグが第一の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して決定される基地局から伝送された第一のセルラー信号における第一のタイミング・マーカーについて第一の時間タグを受信すること；
第一のセルラー信号が第一の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して受信される第一の場所に関係する第一の測位データを受信すること；
第二の時間タグが第二の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して決定される基地局から伝送された第二のセルラー信号における第二のタイミング・マーカーの第二の時間タグを受信すること；
第二のセルラー信号が第二の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して受信される第二の場所に関係する第二の測位データを受信すること；
第一及び第二の時間タグ及び第一及び第二の測位データを使用して基地局に関係する周波数を計算することを含む方法。
【請求項５０】
第一のタイミング・マーカーは第一のセルラー信号におけるフレーム同期期間である、請求項４９記載の方法。
【請求項５１】
時間タグの一つは：
ａ）衛星測位システム信号の標本；及び
ｂ）衛星測位システム信号からの時刻情報
の少なくとも一つを含む、請求項４９記載の方法。
【請求項５２】
第一の測位データは第一の少なくとも一つの衛星測位システム信号の受信の第一の場所を含み；且つ
第二の測位データは第二の少なくとも一つの衛星測位システム信号の受信の第二の場所を含む、請求項４９記載の方法。
【請求項５３】
測位データの一つは：
ａ）衛星測位システム衛星までの疑似距離；
ｂ）少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定される位置；及び
ｃ）少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定される速度
の少なくとも一つを含む、請求項５２記載の方法。
【請求項５４】
基地局に関係する周波数を使用して基地局から伝送されるセルラー信号のタイミングを予測することをさらに含む、請求項５２記載の方法。
【請求項５５】
セルラー通信システムにおける基地局の伝送のタイミングを予測する方法であって、
複数の入力が基地局から伝送されたセルラー信号及び移動局で受信された衛星測位システム信号によって決定される、複数の移動局からの基地局に関係する複数の入力を受信すること；
複数の入力を基地局に関係する周波数中に結合すること；及び
基地局に関係する周波数を使用して基地局から伝送されるセルラー信号のタイミングを予測することを含む方法。
【請求項５６】
複数の入力の一つは：
ａ）移動局によって受信された第一のセルラー信号におけるタイミング・マーカーの時間タグ；
ｂ）第一のセルラー信号が受信される場所に関係する測位データ；及び
ｃ）基地局に関係する第一の周波数情報
の少なくとも一つを含む、請求項５５記載の方法。
【請求項５７】
時間タグは：
ａ）衛星測位システム信号の標本；及び
ｂ）衛星測位システム信号からの時刻情報
の少なくとも一つを含む、請求項５６記載の方法。
【請求項５８】
測位データは：
ａ）衛星測位システム衛星までの疑似距離；
ｂ）少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定される位置；及び
ｃ）少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定される速度
の少なくとも一つを含む、請求項５６記載の方法。
【請求項５９】
第一の周波数情報は二つのタイミング・マーカーの間の時間周期から決定される、請求項５６記載の方法。
【請求項６０】
第一の周波数情報は第一のセルラー信号の搬送波の周波数から決定される、請求項５６記載の方法。
【請求項６１】
時間周期は基準信号の周波数から決定され、且つ基準信号の周波数は衛星測位システム信号を使用して決定される、請求項５９記載の方法。
【請求項６２】
時間周期は少なくとも一つの衛星測位システム信号における時刻情報から決定される、請求項５９記載の方法。
【請求項６３】
ディジタル処理システムによって実行されるとき前記システムが方法を実行する実行可能なコンピュータ・プログラム命令を含む機械可読媒体であって、その方法は：
第一の時間タグが第一の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して決定される基地局から伝送された第一のセルラー信号における第一のタイミング・マーカーについて第一の時間タグを受信すること；
第一のセルラー信号が第一の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して受信される第一の場所に関係する第一の測位データを受信すること；
第二の時間タグが第二の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して決定される基地局から伝送された第二のセルラー信号における第二のタイミング・マーカーの第二の時間タグを受信すること；
第二のセルラー信号が第二の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して受信される第二の場所に関係する第二の測位データを受信すること；
第一及び第二の時間タグ及び第一及び第二の測位データを使用して基地局に関係する周波数を計算することを含む機械可読媒体。
【請求項６４】
第一のタイミング・マーカーは第一のセルラー信号におけるフレーム同期期間である、請求項６３記載の媒体。
【請求項６５】
時間タグの一つは：
ａ）衛星測位システム信号の標本；及び
ｂ）衛星測位システム信号からの時刻情報
の少なくとも一つを含む、請求項６３記載の媒体。
【請求項６６】
第一の測位データは第一の少なくとも一つの衛星測位システム信号の受信の第一の場所を含み；且つ
第二の測位データは第二の少なくとも一つの衛星測位システム信号の受信の第二の場所を含む、請求項６３記載の媒体。
【請求項６７】
測位データの一つは：
ａ）衛星測位システム衛星までの疑似距離；
ｂ）少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定される位置；及び
ｃ）少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定される速度
の少なくとも一つを含む、請求項６６記載の媒体。
【請求項６８】
基地局に関係する周波数を使用して基地局から伝送されるセルラー信号のタイミングを予測することをさらに含む、請求項６６記載の媒体。
【請求項６９】
ディジタル処理システムによって実行されるとき前記システムが方法を実行する実行可能なコンピュータ・プログラム命令を含む機械可読媒体であって、その方法は：
複数の入力が基地局から伝送されたセルラー信号及び移動局で受信された衛星測位システム信号によって決定される、複数の移動局からの基地局に関係する複数の入力を受信すること；
複数の入力を基地局に関係する周波数中に結合すること；及び
基地局に関係する周波数を使用して基地局から伝送されるセルラー信号のタイミングを予測することを含む機械可読媒体。
【請求項７０】
複数の入力の一つは：
ａ）移動局によって受信された第一のセルラー信号におけるタイミング・マーカーの時間タグ；
ｂ）第一のセルラー信号が受信される場所に関係する測位データ；及び
ｃ）基地局に関係する第一の周波数情報
の少なくとも一つを含む、請求項６９記載の媒体。
【請求項７１】
時間タグは：
ａ）衛星測位システム信号の標本；及び
ｂ）衛星測位システム信号からの時刻情報
の少なくとも一つを含む、請求項７０記載の媒体。
【請求項７２】
測位データは：
ａ）衛星測位システム衛星までの疑似距離；
ｂ）少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定される位置；及び
ｃ）少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定される速度
の少なくとも一つを含む、請求項７０記載の媒体。
【請求項７３】
第一の周波数情報は二つのタイミング・マーカーの間の時間周期から決定される、請求項７０記載の媒体。
【請求項７４】
第一の周波数情報は第一のセルラー信号の搬送波の周波数から決定される、請求項７０記載の媒体。
【請求項７５】
時間周期は基準信号の周波数から決定され、且つ基準信号の周波数は衛星測位システム信号を使用して決定される、請求項７３記載の媒体。
【請求項７６】
時間周期は少なくとも一つの衛星測位システム信号における時刻情報から決定される、請求項７３記載の媒体。
【請求項７７】
セルラー通信システムにおける基地局の伝送のタイミングを予測するサーバー装置であって、
プロセッサ；
プロセッサに接続されたメモリ；
メモリ及びプロセッサに接続された少なくとも一つの通信デバイスを含み、
少なくとも一つの通信デバイスは基地局から伝送された第一のセルラー信号における第一のタイミング・マーカーについて第一の時間タグを受信し、且つ第一のセルラー信号が受信される第一の場所に関係する第一の測位データを受信し、メモリは第一のタイミング・マーカー及び第一の測位データを記憶し、少なくとも一つの通信デバイスは基地局から伝送された第二のセルラー信号における第二のタイミング・マーカーの第二の時間タグを受信し、且つ第二のセルラー信号が受信される第二の場所に関係する第二の測位データを受信し、メモリは第二のタイミング・マーカー及びを第二の測位データを記憶し、プロセッサは第一及び第二の時間タグ及び第一及び第二の測位データを使用して基地局に関係する周波数を計算し、
第一の時間タグ及び第一の測位データは第一の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して決定され；そして
第二の時間タグ及び第二の測位データは第二の少なくとも一つの衛星測位システム信号を使用して決定されるサーバー装置。
【請求項７８】
第一のタイミング・マーカーは第一のセルラー信号におけるフレーム同期期間である、請求項７７記載のサーバー装置。
【請求項７９】
時間タグの一つは：
ａ）衛星測位システム信号の標本；及び
ｂ）衛星測位システム信号からの時刻情報
の少なくとも一つを含む、請求項７７記載のサーバー装置。
【請求項８０】
第一の測位データは第一の少なくとも一つの衛星測位システム信号の受信の第一の場所を含み；且つ
第二の測位データは第二の少なくとも一つの衛星測位システム信号の受信の第二の場所を含む、請求項７７記載のサーバー装置。
【請求項８１】
測位データの一つは：
ａ）衛星測位システム衛星までの疑似距離；
ｂ）少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定される位置；及び
ｃ）少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定される速度
の少なくとも一つを含む、請求項６６記載のサーバー装置。
【請求項８２】
プロセッサは基地局に関係する周波数を使用して基地局から伝送されるセルラー信号のタイミングを予測する、請求項８０記載のサーバー装置。
【請求項８３】
セルラー通信システムにおける基地局の伝送のタイミングを予測するサーバー装置であって、
プロセッサ；
プロセッサに接続されたメモリ；
メモリ及びプロセッサに接続された少なくとも一つの通信デバイスを含み、
少なくとも一つの通信デバイスは複数の移動局から基地局に関係する複数の入力を受信し、メモリは複数の入力を記憶し、プロセッサは基地局に関係する周波数中に複数の入力を結合し、且つ基地局に関係する周波数を使用して基地局から伝送されるセルラー信号のタイミングを予測し、
複数の入力は基地局から伝送されたセルラー信号及び移動局で受信された衛星測位システム信号によって決定されるサーバー装置。
【請求項８４】
複数の入力の一つは：
ａ）移動局によって受信された第一のセルラー信号におけるタイミング・マーカーの時間タグ；
ｂ）第一のセルラー信号が受信される場所に関係する測位データ；及び
ｃ）基地局に関係する第一の周波数情報
の少なくとも一つを含む、請求項８３記載のサーバー装置。
【請求項８５】
時間タグは：
ａ）衛星測位システム信号の標本；及び
ｂ）衛星測位システム信号からの時刻情報
の少なくとも一つを含む、請求項８４記載のサーバー装置。
【請求項８６】
測位データは：
ａ）衛星測位システム衛星までの疑似距離；
ｂ）少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定される位置；及び
ｃ）少なくとも一つの衛星測位システム信号から決定される速度
の少なくとも一つを含む、請求項８４記載のサーバー装置。
【請求項８７】
第一の周波数情報は二つのタイミング・マーカーの間の時間周期から決定される、請求項８４記載のサーバー装置。
【請求項８８】
第一の周波数情報は第一のセルラー信号の搬送波の周波数から決定される、請求項８４記載のサーバー装置。
【請求項８９】
時間周期は基準信号の周波数から決定され、ここに基準信号の周波数は衛星測位システム信号を使用して決定される、請求項８７記載のサーバー装置。
【請求項９０】
時間周期は少なくとも一つの衛星測位システム信号における時刻情報から決定される、請求項８７記載のサーバー装置。
【請求項９１】
第一及び第二の移動局は同一移動局である、請求項２２記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連特許出願
この特許出願は２００２年４月１５日に出願された米国仮出願第６０／３７２，９４４号に対する優先権を主張する。
本発明はセルラー通信システムの分野、特に移動体セルラー通信局（ＭＳ）の場所を決定するそれらのシステムに関係する。
【背景技術】
【０００２】
セルラー網（例えば、セルラー電話網）において場所位置決めを行うために、いくつかの方法が各基地局とセルラー電話といった移動局との間で送信されるタイミング情報を利用して三角測量を行う。到着時間差法（Time Difference of Arrival：ＴＤＯＡ）と呼ばれる方法では、移動局からの信号の受信時間が基地局で測定され、これらの時間は場所サーバー（location server）と呼ばれる場所決定本体に伝送され、これらの受信時間を使用して移動体デバイスの位置を計算する。この方法を行うために、基地局の正確な位置を知る必要があり、これらの移動局の時刻（times-of-day）は場所の正確な測定を行うために統合される必要がある。時間統合は特定の時間、即ち多数の基地局に関連する時刻を特定の誤差範囲に保持する動作である。
【０００３】
図１は移動セルラー電話１１１からの同じ信号の受信時間（ＴＲ１、ＴＲ２、及びＴＲ３）がセルラー基地局１０１、１０３、及び１０５において測定され、場所サーバー１１５によって処理されるＴＤＯＡシステムの例である。場所サーバー１１５は基地局から移動交換局（mobile switching center）１１３を介してデータを受信するために接続される。移動交換局１１３は、信号が携帯電話へ、及び携帯電話から他の電話（例えば、公衆交換電話システム（ＰＳＴＳ）上の地上通信線電話または他の携帯電話）へ伝達されるように、地上通信線ＰＳＴＳへ、またはそれから信号（音声通信）を提供する。いくつかの場合には、場所サーバーもまたセルラー回線を経由して移動交換局と通信する。場所サーバーはまたこれらの発射（emissions）の相対的なタイミングを決定するためにいくつかの基地局からの発射を監視する。
【０００４】
高性能観測時間差法（Enhanced Observed Time Difference：ＥＯＴＤ）及び先進の順方向回線三辺測定法（Advanced Forward Link Trilateration：ＡＦＬＴ）と呼ばれる代替方法はいくつかの基地局の各々から伝送された信号の到着を移動体デバイスにおいて測定する。ＴＲ１、ＴＲ２、及びＴＲ３の矢印を反対にすれば、図１はこの場合に適用される。そして、このタイミング・データは移動体デバイスの位置を計算するために使用される。そのような計算は移動体デバイスそのもので、もしくは移動体デバイスによって得られたタイミング情報が通信回線で場所サーバーに伝送されれば場所サーバーで行われる。さらに、基地局の時刻は統合され、且つそれらの場所は正確に推定されなければならない。いずれの方法においても、基地局の場所は標準の測量方法によって決定され、基地局において、場所サーバー、もしくは網中の何処かである型式のコンピュータ・メモリに記憶される。
【０００５】
さらに、場所決定を行う第三の方法は全地球測位衛星システム（Global Positioning Satellite System：ＧＰＳ）または他の衛星測位システム（ＳＰＳ）のための移動体受信器デバイスにおける使用を含む。そのような方法は完全に自律的であるか、または援用データを提供するかもしくは位置計算で共用するためにセルラー網を利用する。そのような方法の例は米国特許第５，８４１，３９６号、第５，９４５，９４４号、及び第５，８１２，０８７号に記載されている。手短に、我々はこれらの様々な方法を「ＳＰＳ」と呼んでいる。実用的な低費用での実施では、移動体セルラー受信器及びＳＰＳ受信器の両者は同じ筐体に統合され、実際に共通の電子回路を共用する。
【０００６】
ＥＯＴＤまたはＴＤＯＡのいずれかのＳＰＳシステムとの組合せは「混成」システムと呼ばれる。
ＥＯＴＤ、ＴＤＯＡ、または混成システムについて、様々なセルラー基地局間の時間統合が移動体デバイスの正確な位置計算に必要であることは前の記述から明白であろう。基地局における時刻の必要精度は利用される測位方法の内容によって決まる。
【０００７】
前述の方法の更に別の変形では、基地局から移動体デバイスへ送信され、且つ戻送される信号に往復遅延（round trip delay：ＲＴＤ）がある。同様であるが、別の方法では、移動体デバイスから基地局へ送信され、且つ戻送される信号に往復遅延がある。これら各々の往復遅延は片方向時間遅延の推定値を決定するために２で割る。基地局の場所と片方向時間遅延を知ることが移動体デバイスの場所を地上での円に限定する。そして、そのような二つの測定は二つの円の交差をもたらし、それは今度は場所を地上の二点に限定する。第三の測定（到着の角度またはセル・セクタでも）は曖昧性を解決する。往復遅延方法に関して、ＲＴＤ測定は最悪でも数秒間以内になるように調整され、その結果移動体デバイスが急速に動いていれば、その測定は同じ場所の近くにある移動体デバイスに対応することが重要である。
【０００８】
多くの状況では、二、三の基地局の各々に対して往復測定を行うことは不可能であるが、移動体デバイスと通信している本来の一つの基地局に対する測定は可能である。例えば、これはＩＳ‐９５北米ＣＤＭＡ規格が使用される場合である。或いは、設備または信号方式プロトコル制約によって全てで正確な（例えば、マイクロ秒以下）往復タイミング測定を行うことは不可能である。これはＧＳＭセルラー通信規格が使用される場合に考えられる。この場合には、別の移動体‐基地局経路間の時間差のみが利用されるので、三角測量動作を行えば正確なタイミング（または、相対タイミング）が基地局伝送に維持されることがさらに重要である。
【０００９】
基地局において正確なタイミング情報を維持する別の理由はＧＰＳ準拠位置計算を援助するために移動体デバイスへ時間を提供することであり、そのような情報は最初に確定する時間の低減、及び／または感度の改良に帰着する。米国特許第６，１５０，９８０号及び第６，０５２，０８１号はそのような例を含む。これらの状況に要求される精度は要求される動作性能改善により数マイクロ秒から約１０ミリ秒の範囲に定めることができる。混成システムでは、基地局タイミングはＧＰＳ動作と同様にＴＤＯＡ（或いは、ＥＯＴＤ）動作を改善する二重の目的に役立つ。
【００１０】
基地局タイミング統合に対する従来技術は場所測定ユニット（Location Measurement Units：ＬＭＵ）またはタイミング測定ユニット（Timing Measurement Units：ＴＭＵ）と称する特定の場所確定タイミング・システムを使用している。これらのユニットは正確な時刻の決定を可能にする場所確定ＧＰＳ受信器を一般に含む。ユニットの場所はＧＰＳ準拠測量装置によって行われているように測量される。代わりの実施では、ＬＭＵまたはＴＭＵはＧＰＳ受信器または他の源によって提供される絶対時間を頼らず、差別的な意味で別の基地局のタイミング対一つの基地局のタイミングに単純に関係する。しかしながら、そのような（ＧＰＳ受信器を使用しない）代替方法は単一本体による多数の基地局の可観測性に依存する。さらに、そのような方法は網に亘る累積誤差をもたらす。
【００１１】
一般に、ＬＭＵまたはＴＭＵはフレーム・マーカーといったタイミング信号を観測し、基地局から伝送されるセルラー通信信号中に存在し、ＧＰＳ機器または他の時間決定デバイスを経由して見出された地域時間によってこれらのタイミング信号を時間付け（time-tag）しようとする。メッセージは続けて基地局（或いは、他の基盤要素）に送られ、それはこれらの本体が経過時間を追跡していくことを可能にする。そして、命令によって、または定期的に、特定のメッセージは信号のフレーム構造に関連する時刻を示す網によってサービスを受ける移動体デバイスへセルラー網上で送信される。これは全体のフレーム構造が３時間を越える期間にわたって続くＧＳＭのようなシステムにとって特に容易である。場所測定ユニットが場所サーバーとして働くといった他の目的に役立つこと-即ち、ＬＭＵが移動体デバイスの位置を決定するためにの移動体デバイスからの到着時間測定を実際に行うことに注目を要す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
これらのＬＭＵまたはＴＭＵ方法に関する一つの問題はそれらが各基地局に、またはいくつかの基地局の通信範囲内の他の場所に新しい特定の確定装備の構成を必要とすることである。これは設置及び維持のために非常に高い費用がかかることになる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
セルラー通信システムにおける周波数同期基地局のための方法及び装置がここで述べられる。
本発明の一形態において、セルラー通信システムにおける基地局の伝送タイミングを予測するための方法は：基地局から伝送された第一のセルラー信号中の第一のタイミング・マーカーの第一の時間タグを受信すること；基地局から伝送された第二のセルラー信号中の第二のタイミング・マーカーの第二の時間タグを受信すること；及び第一と第二の時間タグを使用して基地局に関係する周波数を計算することを含む。各々の時間タグは移動局で受信される少なくとも一つの衛星測位システムを用いて決定され、それはまた基地局からのセルラー信号に含まれる対応する時間マーカーを受信する。この形態に基づく一つの例では、時間タグは衛星測位信号中の時刻メッセージから決定される。この形態に基づく別の例では、少なくとも二つの時間タグ間の時間差は局部基準信号から決定され、その周波数は衛星測位信号の処理から決定される。
【００１４】
本発明の別の形態では、基地局に関係する周波数を測定する方法は：移動局において、少なくとも一つの衛星測位信号を受信すること；移動局の局部発振器からの基準信号を少なくとも一つの衛星測位信号から決定すること；移動局において、基地局からセルラー信号、搬送波（carrier）上で変調されるセルラー信号を受信すること；局部発振器からの基準信号を使用して搬送波の周波数を測定すること；及び搬送波の周波数を使用して基地局に関係する周波数を決定することを含む。
【００１５】
これらの方法を実行するデータ処理システム、及びデータ処理システム上で実行されるときシステムにこれらの方法を実行させる機械可読媒体を含めて、本発明はこれらの方法を実行する装置を含む。
本発明の他の特徴は添付図、及びそれに続く詳細な記述から明白であろう。
【００１６】
本発明は例によって説明され、同様な参照が類似要素を示す添付図において制限されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次の記述及び図面は本発明の実例であり、そして本発明を制約すると解釈されるべきではない。多数の特定の内容は本発明の完全な理解を行うために述べられる。しかしながら、ある場合には、周知及び従来の内容は本発明の記述を不明瞭にすることを避けるために述べられない。
【００１８】
多くのディジタル・セルラー・システムでは、番号付けされたフレーム・マーカーがセルラー・システム伝送の一部として伝送される。ＧＳＭのような網では、ＧＰＳ受信器からの時刻情報は受信通信（例えば、ＧＳＭ）信号のフレーム構造（例えば、フレーム・マーカー）に時間付けするために使用される。例えば、４．６ミリ秒ごとに発生する特定のＧＳＭフレーム境界の開始が使用される（図７参照）。３．４８時間続くハイパーフレーム当たり２，７１５，６４８個のそのようなフレームがある。従って、そのような各フレーム境界は全ての実用的目的について明白である。２０００年５月４日に出願された同時係属米国特許出願第０９／５６５，２１２号は時間統合の方法を述べており、その中ではＧＰＳ受信器を含む移動局（ＭＳ）が時刻と位置の両方を高精度に測定するために利用されている。基地局の時刻を決定するために、移動局で測定されたセルラー・フレーム構造の時間タグ情報は基地局（ＢＳ）（例えば、図４に示されたセルラー基地局）、または他の網本体（例えば、サーバーまたは場所サーバー）へ一般のセルラー信号方式を介して渡される。移動局はＧＰＳユニットを介してその位置を決定し、基地局はその正確な位置が（例えば、測量によって）分かっているので、移動局（ＭＳ）（例えば、図２に示された移動体セルラー通信局）から基地局（ＢＳ）への伝搬時間による遅延はＢＳ‐ＭＳ距離を光速度で割ることによって（一般に、基地局または他の網本体において）決定することができる。そして、基地局は計算された伝搬時間をフレーム・マーカーの時間タグから単に減じることによってその伝送フレーム・マーカーのタイミングを決定する。
【００１９】
基地局間の周波数統合（または、同期）は基地局間の時間統合に緊密に関係する。一度確立されると、時間の統合は長時間期間に亘って維持されることが望ましい。他の場合は、そのような時間統合はしばしば行われなければならず、それは複雑で、高価な動作であろう。例えば、基地局は現存の通信チャネル（例えば、セルラー・チャネル）上で自らの間で信号を前後に送ることによってそれらの時間を統合するであろう。そのような信号方式が継続する形態で必要とされるならば、そうでなければ他の音声及びデータ情報を送るために使用されるであろう貴重な通信資源が浪費される。
【００２０】
頻繁な時間統合を回避するために、各基地局において主要な信号源の周波数、または代りに、他の基地局の源と相対的な基地局の源の周波数の正確な測定値をもつことが望ましい。基地局の主要な信号源の周波数が高精度で分かれば、これらの基地局における時刻は、一旦統合されると、時間間隔カウンタを利用することによって長時間期間について維持することができる。
【００２１】
本発明の少なくとも一つの実施例は基地局間で周波数統合を行うことを試みる。本発明に基づく方法は確定の高価な網資源を利用しないで、ＧＰＳ測位受信器を装備する一般の移動体セルラー通信受信器を利用する。
本発明の一実施例は周波数同期のためにセルラー伝送タイミング・マーカー（例えば、フレーム・マーカー）を利用する。基地局のフレーム・マーカー伝送周波数の測定値は最適タイミングと連続フレーム・マーカー間の真のタイミングとの間の誤差の正確な推定値を提供するために使用される。この誤差は標準曲線適合型アルゴリズム（a standard curve fit type algorithm）を利用することによってマーカー番号の関数として時間的に順方向に伝搬される。このように、一旦、第一のフレーム・マーカー・タイミングが確かめられ、且つフレーム・マーカー率（または、名目の率からの誤差）の良好な推定値が確かめられると、フレーム・マーカー発生時間は長時間周期の正確なクロックとして使用される。
【００２２】
本発明の別の実施例は周波数同期のためにセルラー伝送の搬送周波数を利用する。大抵の場合、基地局からのフレーム・マーカーとセルラー信号の搬送周波数の両者は基地局の同じ基準信号発生器に同期される。従って、簡単な数学計算によって、基地局信号のフレーム・マーカーの周波数はセルラー信号の搬送周波数から確かめることができる。
【００２３】
本発明の少なくとも一つの実施例では、セルラー基地局送信器によって伝送されるフレーム・マーカーの周波数は周波数統合のために決定される。しかしながら、フレーム・マーカー及び信号シンボル（ディジタル変調を仮定する）は、信号搬送周波数と同様に、ディジタル・セルラー・システムにおいて一つの共通の主発振器（例えば、図４における発振器４１３）に通常同期される。ＧＳＭシステム、日本ＰＤＣシステム及びＷ‐ＣＤＭＡシステムを含むいくつかの重要なセルラー・システムにおいて、タイミング信号（例えば、フレーム・マーカー）の周波数、及び搬送周波数は同じ基本発振器から得られる。従って、タイミング・マーカーの伝送率（シンボル率）またはそのような伝送の搬送周波数のいずれかの正確な測定は同じ目標（goal）を達成するために使用することができる。搬送周波数は周波数を推測するために使用され、逆もまた同じである。それらのどちらでも測定する際の利点及び欠点は実施及び測定精度の内容に関係する。
【００２４】
一実施例では、一以上の移動局は受信された基地局信号の一以上のタイミング測定を行い、これらの時間タグ及び任意の追加情報をサーバーに伝送し、それは次に周波数計算を行う。
別の実施例では、一以上の移動局は受信された基地局信号の搬送周波数を測定し、搬送周波数及び任意の追加情報に関する情報をサーバーに伝送する。
【００２５】
別の実施例では、一以上の移動局は受信された基地局信号の少なくとも二つのタイミング測定を行い、これらの測定に基づいて周波数（または等価的に時間間隔）指標を計算し、周波数指標をサーバーに伝送する。
様々な実施例において、サーバーは、周波数のより良い推定のためにさらに処理を行うため、またはそのような周波数対同調情報に基づいて曲線適合操作を行うために移動局から一連のデータを蒐集する。
【００２６】
セルラー基地局伝送周波数は基地局（ＢＳ）において、または移動局（ＭＳ）、またはサーバー（例えば、場所サーバーまたは他の網本体）において計算される。
このように、基地局を時間同期させるために（同等に、これらの基地局からの発射のマーカー・タイミングを決定するために）本発明に基づく様々な方法が基地局からのそのような発射の周波数を決定し、前に述べたように、それは時間同期問題の重要な部分になるであろう。その方法の詳細は下で述べられる。
【００２７】
図２はＧＰＳ受信器を含む移動局の例を示し、それは本発明とともに使用される。ＧＰＳ受信器は信号（例えば、送受信器２１３で受信されたセルラー信号のタイミング・マーカー）及び受信器の位置を受信する際の時刻を、外部供給信号の周波数と同様に、高精度に決定することができる。時刻、位置、及び周波数の測定は、受信信号のレベルが高ければ自律モードにおいて、または受信信号の信号対雑音比が低ければ基盤（サーバー）中の設備を用いて行われる（例えば、米国特許第５，９４５，９４４号、第５，８４１，３９６号、及び第５，８１２，０８７号参照）。
【００２８】
図２に示された移動体セルラー通信局２１０はＧＰＳアンテナ２０３に接続するＧＰＳ受信器２１１及び通信アンテナ２０１に接続するセルラー通信送受信器２１３を含む。代りに、ＧＰＳ受信器２１１は別の筐体中に含まれる；この状況では、ＧＰＳ受信器が移動局２１０に結合され、且つ同じ場所に配置されるかぎり、移動局２１０はＧＰＳ受信器を含まず、またはＧＰＳ受信器を必要としない。
【００２９】
ＧＰＳ受信器２１１は従来のハードウェア相関器によるＧＰＳ受信器であり、または整合フィルタ（matched filter）によるＧＰＳ受信器であり、または高速畳み込みによって処理されたディジタル化ＧＰＳ信号を記憶するバッファを使用するＧＰＳ受信器であり、またはＧＰＳ受信器の要素部品がセルラー通信送受信器の要素部品と共有される米国特許第６，００２，３６３号に記載されたＧＰＳ受信器であってもよい（例えば、引例によりここに組込まれる米国特許第６，００２，３６３号の図７Ｂ参照）。
【００３０】
セルラー通信送受信器２１３は、ＧＳＭセルラー規格、または日本ＰＤＣ通信規格、日本ＰＨＳ通信規格、またはＡＭＰＳアナログ通信規格、または北米ＩＳ‐１３６通信規格、または非同期広帯域スペクトル拡散ＣＤＭＡ規格を含む周知のセルラー規格のいずれでも動作する現代セルラー電話である。
【００３１】
ＧＰＳ受信器２１１は一実施例においてＧＰＳ時間及び位置をセルラー通信送受信器２１３に提供するためにセルラー通信送受信器２１３に接続される（そして、それはこの情報を基地局に伝送する）。別の実施例では、ＧＰＳ受信器２１１は送受信器２１３によって受信されたセルラー信号の搬送周波数の正確な測定を援助する。
【００３２】
一実施例では、ＧＰＳ時間はＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号のＧＰＳ時間を読取ることによって移動局２１０で得られる。代りに、米国特許第５，３１２，０８７号に記載されている時間決定の技術が利用される。この方法では、移動局で受信されたＧＰＳ信号の標本は、米国特許第５，８１２，０８７号に記載されているように信号標本が受信の時間を決定する場所サーバーまたはいくつかの他のサーバーに伝送される。さらに、時刻は米国特許第６，２１５，４４２号に記載されている様々な方法の一つを使用して代わって計算される。
【００３３】
さらに、セルラー通信送受信器２１３は米国特許第５，８４１，３９６号及び第５，９４５，９４４号に記載されているようにドップラー情報または時間情報といった援用データをＧＰＳ受信器に提供する。米国特許第５，８１２，０８７号に記載されているように、ＧＰＳ受信器２１１とセルラー通信送受信器２１３との間の結合はまたＧＰＳ受信器において時間を決定するためにその記録（record）を別の記録と適合させるためにセルラー基地局へ、またはセルラー基地局からＧＰＳデータの記録を伝送するために利用される。場所サーバーがシステム２１０において位置または時間を決定するために援用データを移動体セルラー通信局に提供するために使用されるか、場所サーバーが情報の処理を共有する（例えば、場所サーバーは移動体システムの時間または最終位置計算を決定する）場合または実施例では、図５に示される、またはさらに以下で述べられる場所サーバーはデータの処理を援助するために通信回線を介してセルラー基地局に接続されることは理解されるであろう。
【００３４】
移動局２１０の位置は通常確定されず、且つ通常予定されない。
図３は本発明とともに使用され、そしてＧＰＳ受信器とセルラー通信送受信器との間で共通の回路を共有する結合された移動局のブロック図表示を示す。結合された移動局３１０は、基地局３５２へ、または基地局３５２からセルラー通信回線３６０を経由して受信される通信信号を処理するために必要とされる機能と同様に、ＧＰＳ信号を処理するために必要とされる機能を実行するための回路を含む。
【００３５】
移動局３１０は結合されたＧＰＳ受信器及びセルラー通信送受信器である。取得及び追跡回路３２１はＧＰＳアンテナ３０１に接続され、通信送受信器３０５は通信アンテナ３１１に接続される。発振器３２３は基準信号を回路３２１と通信受信器３２２の両方に供給する。ＧＰＳ信号はＧＰＳアンテナ３０１及び様々な衛星から受信されるＧＰＳ信号を取得する回路３２１へ入力される。プロセッサ３３３は回路３２１により生成されたデータを送受信器３０５による伝送のために処理する。通信送受信器３０５は通信アンテナ３１１へ、或いはそこからの通信信号の経路を定める伝送／受信スイッチ３３１を含む。いくつかのシステムでは、帯域分割フィルタ、または「デュプレクサ（送受切換器）」がＴ／Ｒスイッチの代りに使用される。受信された通信信号は通信送受信器３０５に入力され、処理のためにプロセッサ３３３に渡される。プロセッサ３３３から伝送られる通信信号は変調器３３４、周波数変換器３３５、及び電力増幅器３３６に伝搬される。引例としてここに組込まれた米国特許第５，８７４，９１４号はＧＰＳ受信器及びセルラー送受信器を含み、且つ通信回線を利用する結合された移動局について詳細を記述している。
【００３６】
基地局からのセルラー信号の搬送周波数は様々な方法でＧＰＳ受信器を使用して測定される。一つの方法では、セルラー受信器３３２は基地局からの受信搬送波に周波数固定（frequency lock）または位相同調（phase lock）される。これは一般に位相同調または周波数固定回路構成における電圧制御発振器（ＶＣＯ）（例えば、発振器３２３）の援用によって行われ、それは線３４０上で通信受信器から信号によって制御される。そして、ＶＣＯの長期周波数は（移動局の速度によるドップラー周波数を取除いた後の）基地局伝送搬送周波数のそれに比例する。そして、ＶＣＯ出力はＧＰＳ受信器の（例えば、取得及び追跡回路３２１によって使用される）ダウンコンバータ回路の周波数基準として使用される。ＧＰＳ受信器における信号処理の一部として、周波数誤差はいくつかのＧＰＳ衛星から受信される様々な受信ＧＰＳ信号について決定される。そのような各受信信号はまた理想値と比較してＶＣＯ誤差によるそのような周波数誤差の共通成分を含む。そして、ＶＣＯによる周波数誤差（いわゆる「バイアス」周波数）は移動局の動きによるドップラー誘起周波数オフセットが取除かれた後で決定され、基地局周波数を決定するために拡縮される。
【００３７】
そのような「共通モード」周波数バイアスはＧＰＳ処理で得ることができることは周知である。受信周波数誤差は受信器の動きの組合せによるものであり、且つ共通モード・バイアスによるものである。ユーザーの動きは三成分の速度ベクトルによって記述される。従って、共通モード・バイアスを含めて、基本的に四周波数に関連する解かなければならない未知数がある。四つの異なるＧＰＳ衛星から受信された信号は通常これらの四つの方程式の解及び従ってＶＣＯ誤差による共通モード・バイアス誤差を許容するであろう。時間周期にわたる多数の周波数測定の集合は受信しなければならないＧＰＳ衛星信号の数をさらに低減することができる。同様に、受信器速度を抑制する（例えば、ｚ軸の動きが殆どないと仮定する）ことは必要な受信衛星信号の数をさらに低減することができる。
【００３８】
前述の方法の代替として、ＧＰＳ受信器はセルラー送受信器によって使用されるＶＣＯと無関係な基準信号を有する。この場合には、ＧＰＳ受信器は（一般的に水晶発振器から）その基準信号の周波数を再び決定する。セルラー送受信器ＶＣＯの出力及びＧＰＳ受信器の基準信号は両者とも周波数計数回路に送られ、それは当技術分野では周知の手段によって二つの基準信号の周波数比を決定する。ＧＰＳ受信器の基準信号の周波数が決定されたので、セルラー送受信器ＶＣＯの周波数は周波数比から決定することができる。ＶＣＯは入来基地局信号の搬送波に位相または周波数固定されるから、搬送周波数は簡単な拡縮手続きから決定することができる。基地局と相対的な移動局の動きによるドップラー周波数オフセットを除去するために、基地局の場所が移動局の速度の他に通常必要とされる。最終の基地局周波数計算を行うサーバーは基地局の場所が通常分かっている。
【００３９】
図４は本発明の様々な実施例と共に使用されるセルラー基地局の例を示す。基地局４１０はセルラー基地局４１０のサービス区域に存在する移動体セルラー通信局へ、またはそれからの通信信号について少なくとも一つのアンテナを接続するセルラー送受信器４１１を含む。例えば、移動体セルラー通信局２１０及び３１０はセルラー基地局４１０がサービスする移動局である。セルラー送受信器４１１はＧＳＭセルラー信号またはＣＤＭＡセルラー信号といったセルラー信号を送信し、且つ受信するために使用される従来の送受信器である。発振器４１３は基地局の信号周波数を制御する従来のシステム発振器である。この発振器の周波数は周波数同期について本発明の方法に従って測定される。多くの場合、発振器４１３は非常に安定しているが、時間周期にわたって、発振器の周波数における小さな誤差によって基地局のクロック位相が理想からかなり浮動するであろう。発振器の周波数の正確な測定は基地局のクロックにおける誤差及び基地局によって伝送されたフレーム・マーカーのタイミングにおける誤差を予測するために使用することができる。セルラー基地局４１０はまた、当技術分野では周知のように、移動体交換局４２１にセルラー送受信器を結合するためにセルラー送受信器４１１へ、及びそこからデータを転送する網インタフェース４１５を含む。セルラー基地局４１０はまた共同設置されたデータ処理システム４２３を含む。代りに、データ処理システム４２３は基地局４１０から遠く離れている。いくつかの実施例では、データ処理システム４２３は、２０００年５月４日出願の同時係属米国特許出願番号第０９／５６５，２１２号に記載の方法に従って、それによってクロックを他のセルラー基地局における他のクロックに同期させるようにクロックの時間を調整または再較正するために発振器４１３に接続する。多くの場合、クロック４１３は非常に安定しているが、空走しており、クロックの時間期間を実際に変更することは網動作に影響を及ぼすであろう。その代りに、クロック期間と関連する時間は調整することができる。これは「再較正」の意味するものである。従って、周波数同期のために、データ処理システム４２３と発振器４１３との間の接続はないかもしれない。データ処理システム４２３は、他のセルラー基地局への同期のため、またはフレーム・マーカーの伝送の周波数を計算するため移動体システムによって測定されたフレーム・マーカーに関する時間タグ情報といった、セルラー送受信器４１１からのデータを受信するために網インタフェースに結合される。実際に、基地局は物理的タワー構造、一以上のアンテナ及び電子回路の集合を含む。
【００４０】
図５は本発明の様々な実施例におけるサーバーとして使用されるデータ処理システムの例を示す。例えば、米国特許第５，８４１，３８６号に述べられているように、サーバーはドップラーまたは他の衛星援用データといった援用データを移動局２１０中のＧＰＳ受信器へ提供する。さらに、もしくは代りに、場所サーバーは（疑似距離または疑似距離が移動局から決定できる他のデータを受信した後で）移動局２１０ではなくむしろ最終の位置計算を行い、そして基地局が周波数を計算するようにこの位置決定を基地局に送る。代りに、周波数は場所サーバーにおいて、または他のサーバーにおいて、または他の基地局で計算される。場所サーバーとしてのデータ処理システムは一般にモデムまたは網インタフェースといった通信デバイス５１２を含み、共同設置されたＧＰＳ受信器５１１と随意に接続される。場所サーバーは通信デバイス５１２（例えば、モデムまたは網インタフェース）を介していくつかの異なる網と接続される。そのような網はセルラー交換局または多数のセルラー交換局５２５、地上電話システム交換器５２３、セルラー基地局、他のＧＰＳ信号源、もしくは他の場所サーバー５２１のプロセッサを含む。
【００４１】
多数のセルラー基地局は地理的領域を無線通話区域で被包するように一般に配置され、これらの異なる基地局は、従来技術において周知のように、少なくとも一つの移動体交換局と連結される（例えば、図１参照）。このように、基地局４１０の多くの場合は地理的に分配されるが、移動体交換局によって共に連結されるであろう。網５２０は差分ＧＰＳ情報を提供する基準ＧＰＳ受信器に接続され、移動体システムの位置を計算するのに使用されるＧＰＳ位置推算表データをまた提供する。その網はモデムまたは他の通信インタフェースを介してプロセッサ５０３に接続される。網５２０は（図４には示されない任意相互接続によって）図４におけるデータ処理システム４２３のような他のコンピュータまたは網要素に接続される。また、網５２０は９１１電話呼出に応答する公共安全応答所（Public Safety Answering Points）のような緊急技術要員（emergency operators）によって動かされるコンピュータ・システムに接続される。場所サーバーを使用する方法の様々な例は米国特許第５，８４１，３９６号、米国特許第５，８７４，９１４号、米国特許第５，８１２，０８７号、及び米国特許第６，２１５，４４２号を含む多数の米国特許に記載されてきており、それらの全ては引例としてここに組込まれている。
【００４２】
データ処理システムの一形態である、場所サーバー５０１はマイクロプロセッサ５０３及びＲＯＭ５０７及び揮発性ＲＡＭ５０５及び不揮発性メモリ５０６に接続されるバス５０２を含む。マイクロプロセッサ５０３は図５の例において示されるキャッシュ・メモリ５０４に接続される。バス５０２はこれらの様々な構成部品を相互接続する。図５は不揮発性メモリがデータ処理システム中の他の構成部品に直結された局部デバイスであるが、本発明は、モデムまたはイーサネット・インタフェースといった網インタフェースを介してデータ処理システムに接続される網記憶デバイスといった、システムから遠く離れている不揮発性メモリを利用することは理解されるであろう。バス５０２は当技術分野では周知の様々なブリッジ、制御器、及び／またはアダプタを介して相互に接続された一以上のバスを含む。多くの状況では、場所サーバーは人の補助なしで自動的にその動作を実行する。人の関与が必要とされるいくつかの設計では、Ｉ／Ｏ制御器５０９はディスプレイ、キーボード、及び他のＩ／Ｏデバイスと通信する。
【００４３】
図５はデータ処理システムの様々な構成部品を図示しているが、そのような詳細は本発明に密接な関係にないので構成部品を相互接続するある特定のアーキテクチャまたは方法を示すことは意図していない。網コンピュータ、及び少しの構成部品または恐らくさらに多くの構成部品をもつ他のデータ処理システムはまた本発明とともに使用されることもまた理解されるであろう。
【００４４】
本発明の形態は少なくとも一部ソフトウェアにおいて具体化できることはこの記述から明白であろう。即ち、その技術はＲＯＭ５０７、揮発性ＲＡＭ５０５、不揮発性メモリ５０６、キャッシュ・メモリ５０４または遠隔の記憶デバイスといったメモリに含まれる命令系列を実行するプロセッサに応答するコンピュータ・システムまたは他のデータ処理システムにおいて実行される。様々な実施例において、ハードウェア回路は本発明を実施するためにソフトウェア命令と組み合わせて使用される。このように、その技術はハードウェア回路及びソフトウェアのある特定の組合せ、またはデータ処理システムによって実行される命令に関するある特定の源（source）に制限されない。さらに、この記述の全体において、様々な機能及び動作は記述を単純化するためにソフトウェア・コードによって実行される、または引き起こされるものとして記述されている。しかしながら、そのような表現の意味することはその機能がプロセッサ５０３のようなプロセッサによるコードの実行に起因することを当業者は認識するであろう。
【００４５】
いくつかの実施例では、本発明の方法はセルラー交換、メッセージ・サービス等といった他の機能のために同時に使用されるコンピュータ・システム上で実行される。この場合には、図５のいくつか、または全てのハードウェアはいくつかの機能のために共有される。
【００４６】
図６はこの発明とともに使用れる一般的なシステム・トポロジーを示す。図面は典型的目的のために非常に単純化されている。しかしながら、それは実際に使用されるいくつかの異なる状況を図示する。
図６には、三つの移動局（６１５、６１６、及び６１７）、二つのセルラー基地局（６１３及び６１４）、三つの衛星ＧＰＳ星座（６１０、６１１、及び６１２）、及び一つの場所サーバー６１８が図示される。
【００４７】
場所サーバー６１８は（一般に）有線回線（wireline link）６２２、セルラー基盤回線６１９及び６２０（一般に、有線）、及び通信基盤６２１（一般に、有線）を介して他の基盤（infrastructure）と通信する。ＧＰＳ衛星からの発射６２３〜６２５は塗りつぶし（fill）なしで図示され。基地局６１３からの発射には影（shading）（例えば、６２６）があり、基地局６１４からの発射は塗りつぶし（例えば、６２７）を持っている。移動局（ＳＰＳ受信器をもつ）による信号の受信は同じ符号化手法に従う。このように、図６において、ＭＳ６１５はＧＰＳ衛星から、及びＢＳ６１３から信号を受信し、ＭＳ６１６はＧＰＳ衛星から、及びＢＳ６１３とＢＳ６１４の両方から信号を受信し、そしてＭＳ６１７はＧＰＳ衛星から、及びＢＳ６１４から信号を受信することが分かる。
【００４８】
簡単にするため、実際上必要ではないが、全ての移動局は全てのＧＰＳ衛星から信号を受信する。実際上、多数の場所サーバー、多くの基地局及び移動局があり、個々の各移動局は二つ以上の基地局からの発射を観測する。また、場所サーバーは基地局と共に共同設置されるか、（図６に図示されたように）基地局から遠く離れている。
【００４９】
図６の例では、移動局６１６はそれが信号を受信する基地局のうちのただ１つと通常双方向通信を行うであろう。例えば、ＭＳ６１６は基地局６１３と双方向通信を行い、それにも拘らず、基地局６１３及び６１４の両方からの発射を受信する。このように、この例におけるＭＳ６１６は同期化情報を基地局６１３にのみ伝送するであろうが、ＭＳ６１６はこの場合基地局６１３と６１４の両方に対する同期化動作を行う。セルラー電話は異なる基地局への未来の通信または「ハンドオフ」に備えて準備するために、主要もしくは「サービス」サイトに加えて、他の基地局の発射を監視することは当技術分野において周知である。
【００５０】
図６はまた通信基盤及びセルラー基盤によって移動局へ、或いはそこからデータを伝送する場所サーバーを示す。場所サーバーは基地局に位置しているが、一般に基地局から遠く離れており、実際にいくつかの基地局と通信する。移動局によって提供された同期化情報は一般に一以上の場所サーバーに送られ、場所サーバーはそのような情報を処理し、基地局の伝達の相対的もしくは絶対的タイミングを決定するであろう。
【００５１】
図７はＧＳＭセルラー信号のトラヒック・チャネルのフレーム構造を示す。ＧＳＭトラヒック信号では、スーパーフレームが６．１２秒毎に発生し、ハイパーフレームは２０４８スーパーフレーム毎、または３．４８１６時間毎に発生する。従って、スーパーフレームは時間間隔測定のための粒状性の有用な時間である。代りに、フレーム発生の時間はビット期間の倍数として一意的に定義されるので、整数個のフレーム、マルチフレーム等が使用される。
【００５２】
この発明の実施例では、伝送の期間はセルラー基地局によって伝送されたセルラー通信信号の中に含まれる二つのフレーム・マーカーの間で測定される。一連の測定は一以上の移動局によって期間、即ち、初期のフレーム・マーカーに関する後のフレーム・マーカーのタイミングを決定するために行われる。測定された期間は予想される調整と（一般にサーバーによって）比較される。その結果は基地局発振器の周波数対所望値における誤差を決定するために使用される。
【００５３】
測定における誤差は真値の一部として指定され、１００万分の１の単位（ＰＰＭ）で表される。例えば、特定のフレーム・マーカー間の時間が１秒になるように設計されているが、１秒プラス１マイクロ秒であると測定されれば、その誤差は１マイクロ秒／１秒＝１ＰＰＭと表される。伝送搬送周波数がフレーム・マーカーに同期されると仮定して（通常の場合そうである）、それはまた基地局の搬送周波数における誤差と同様に、他の同期期間（例えば、ビット率）の誤差に適用されるので、これは誤差を表さすのに便利な方法である。
【００５４】
一以上の移動局が９８個の伝送スーパーフレーム（時間で約１０分）に対応する基地局信号の期間を測定すると仮定する。特定の測定時間は番号をつけたマルチフレームの先頭に対応するものである。移動局はベースバンド伝送中に搬送された情報を発信することによってマルチフレーム数の追跡を明らかに保持する。従って、測定の理想的な周期は、伝送ビット期間（ビット周期は４８／１３マイクロ秒に等しい）の単位で表さるので、正確に分かる。理想的な測定周期は各スーパーフレームの理想的な周期、即ち、５９９．７６秒の９８倍である。しかしながら、実際の時間測定は送信器のクロックの誤差による、且つ様々な測定関連の誤差による影響を受ける。
【００５５】
約６００秒続く、二つの所定のフレーム・マーカー間の期間が１マイクロ秒より小さな誤差で測定されるとき、フレーム・マーカーの伝送の測定周波数における誤差は０．００１６７ＰＰＭ以下である。発振器の絶対的精度がしばしばはるかに貧弱であっても、この精度はセルラー基地局において普通に使用されるオーブナイズド水晶発振器の短期及び長期の周波数安定性と非常に一致している。実際、多くの場合、フレーム・マーカー周波数ははるかに大きな精度に測定される。ＧＳＭ基地局基準発振器の周波数における最大絶対誤差は０．０５ＰＰＭの仕様を持っているが、これらの発振の安定性は一般的にこの仕様よりはるかに良い。
【００５６】
基地局発振器の短期安定性がそのような精度に対応し、且つ長期変動特性（例えば、エージングによるもの）が滑らかな曲線であると仮定して、測定される期間は測定において良い精度を達成するために同等の時間期間以上に延長される。例として、１マイクロ秒精度で１時間に延長された測定周期は０．０００２７８ＰＰＭの周波数精度それを意味し、それはさらに良品質のオーブナイズド水晶発振器の短期安定性と一致する。実際、良品質の水晶発振器の精度はこれより１０倍さらに良いことは普通である。
【００５７】
このように、移動局を使用して二つのフレーム・マーカー間の伝送の周期の期間を測定することは基地局の発振器の周波数に関係するフレーム・マーカーの伝送の周波数の非常に正確な測定を提供することができる。
図８は本発明の一実施例に従って基地局の伝送の周波数を決定するためのフローチャートを示す。動作８０１において、基地局によって伝送られたセルラー信号の到着時間は時間の差分で測定される。フレーム・マーカー（例えば、あるフレームの境界）の到着時間はＧＰＳ受信器を持つ一以上の移動局（例えば、ＭＳ２１０、ＭＳ３１０、またはＭＳ６１５〜６１７）を使用して測定される。そして、基地局の伝送の周波数はこれらのセルラー信号の到着時間を使用して計算することができる。フレーム・マーカー周波数は期間毎に存在する既知のフレーム・マーカーの数を割ることによって計算することができる。基地局信号の搬送周波数及びフレーム・マーカーの伝送の周波数は基地局の主発振器の周波数に同期されるので、基地局の主発振器の周波数及び基地局信号の搬送周波数を決定することができる。いくつかの実施例では、それは基地局からの伝送の周期を計算するのに計算的にさらに便利である。
【００５８】
前に述べたように、所謂位置決定本体（Position Determination Entity：ＰＤＥ）はセルラー基地局と共に設置されているが、セルラー送信器周波数の決定は一般にセルラー基地局ではなくむしろサーバー、またはＰＤＥにおいて行われる。このサーバーまたはＰＤＥは通信網、セルラー網及び有線回線を経由して移動局へ、またはそこからメッセージを渡すセルラーまたは通信網基盤に在駐する一組の設備である。即ち、一旦基地局が基地局伝送のタイミング関連測定を行うと、そのような測定値はセルラー回線上でサービス基地局へ、そして基盤地上線を経由してＰＤＥに伝送される。そして、ＰＤＥは未来のフレーム・マーカーと関連する時間及び周波数を計算するためにこれらの測定値を利用する。そして、この情報はシステム性能を向上させるためにそのような情報を利用することを望む移動体へ、または他の網本体に渡される。実際、一実施例では、そのようなタイミング情報はもっと効率的な方法で移動局が未来のＧＰＳ受信及び測定動作を実行することができる援用データとしての役を果たす。そして、この実施例はいくつかの移動局によって行われた前のＧＰＳ測定が後のＧＰＳ測定の性能を非常に助長する「ブートストラップ」手法を提供する。この方法における性能向上は、米国特許第５，８４１，３９６号、及び第５，９４５，９４４号に記載されているように、感度の大きな増加、最初の調整までの時間の低減、及び利用性の増加を含む。
【００５９】
図９は本発明の一実施例に従って基地局信号のフレーム期間の測定を使用することによって基地局信号の周波数を決定する詳細な方法を示す。動作９０１〜９０９において、第一の移動局（ＭＳ）は基地局（ＢＳ）からセルラー信号を受信する；セルラー信号中に含まれるフレーム・マーカーを見付ける；ＧＰＳ受信器を使用して時刻とそれ自身の場所を見付ける；動作９０５において見付けた時刻を使用してフレーム・マーカーに時間タグを割当てる；そして、その場所（またはその場所の決定のための情報）及び時間タグ（または時間タグの決定のための情報）を場所サーバーといったサーバーに送信する。
【００６０】
動作９０５は動作９０１及び９０３に先行するか、もしくは動作９０１及び９０３と同時に起こることは理解されるであろう。場所及び時間タグ情報を送信するための伝送路は追加の地上回線（例えば、電話回線、ローカル・エリア・ネットワーク等）に続くセルラー回線を一般に含む。
【００６１】
動作９０１において受信されたセルラー信号は動作９０９においてデータを伝送するために使用される回線とは異なる通信回線上にある。即ち、動作９０１において観測された基地局は移動局にとって「サービス」基地局ではないかもしれない。それは移動局が基地局の「隣」リストを決定するために手短に観測する基地局であり、それはハンドオフ動作の間に後の時間で使用されるであろう。当技術分野では周知のように、移動局は少なくとも１０基地局以上を観測する場合が多い。
【００６２】
第二の移動局は（或いは、同じ基地局さえも）動作９０１〜９０９と同様な方法で動作９１１〜９１９を実行する。一般に、動作９１１〜９１９は動作９０１〜９０９が実行されるときより別の時間に実行される。動作９１１〜９１９は動作９０１〜９０９を実行した同じ移動局によって実行されるが、別の時間に実行される。
【００６３】
動作９２１において、サーバー（例えば、場所サーバー）は、フレーム・マーカー率に関係する周波数またはこの率に同期される基地局の他の或る周波数といった、基地局に関係する周波数を計算するために、移動局から受信された時間タグ、移動局の場所、及び移動局の場所についての情報を処理する。例えば、周波数は名目上の（理想的または理論的な）周波数によって表現され、誤差は次元のないＰＰＭ単位で表される後者によって表される。時間タグはフレーム・マーカーが測定中の移動局（または複数の移動局）に到着したときの時間に対応するので、移動局及び基地局の場所は伝送の正確な期間を計算するために、同じ場所で時間タグを時間尺度に変換することが必要とされる。これは伝送基地局から測定移動局まで伝搬するセルラー信号を時間タグから減算することによって行われる。
【００６４】
動作９２３において、未来の基地局フレーム・マーカーの発生時間は伝送の測定周波数を使用することによって予測することができる。そのような予測は動作９２５における要求中の基地局及び移動局といった様々な網本体に伝送される。
動作９０９及び９１９においてサーバーに提供される情報はまたフレーム・マーカーに関係する時刻の決定を可能にするので、時間統合はまた２０００年５月４日出願の同時係属米国特許出願第０９／５６５，２１２号に記載されている方法に従って実行される。
【００６５】
動作９２７において、予測期間タイミングはＳＰＳ測定またはＴＤＯＡまたはＥＯＴＤ動作を援助するために基地局によって使用することができる。
図９は二つの移動局及び一つの基地局を使用して基地局の伝送の周波数を決定する方法を図示しているが、実際には一般にさらに多くの移動局が含まれる。さらに、各移動局は同時もしくは順次にいくつかの基地局のタイミング時間を見る。従って、動作９０１〜９０９（または、９１１〜９１９）は多数の基地局に対応して並行して起こる。図９に示された処理は継続的に続く。前に述べたように、図９の動作は一以上の基地局を観測する単一の移動局によって実行される。
【００６６】
期間予測における誤差は基地局の長期の周波数対時間（変動）特性をモデル化することによって低減される。多くの状況では、長期の浮動（drift）は滑らかであり、良品質の基地局発振器についてかなり予測可能である。このように、浮動特性は非常に長い期間にわたる基地局伝送の多くの測定から決定することができる。曲線適合手続きは浮動特性から未来の浮動を予測するために使用することができる。一般的な曲線適合アルゴリズムは多項式を使用する。
【００６７】
図９に示された方法では、同じ移動局が次のタイミング測定を行うことは必要ではない。実際、ある基地局に対応する各々のタイミング測定は別の移動局によって行われる。多数の測定が時間周期に亘って行われるとき、最小平均二乗（ＬＭＳ）平均化といった平均化演算が行われる。多数の測定値を処理することは著しく測定誤差を減少させるだけでなく、基地局伝送のマルチパス受信といった妨害効果による非常に高い誤差を含む測定値の廃棄処理を可能にする。「異常値（outliers）」のそのような廃棄処理は全ての測定値を使用して周波数の初期推定を最初に行い、それからこの初期測定に都合よく見えるそれらの測定値を廃棄処理し、そして最後に廃棄処理されなかった測定値を使用して推定値を再計算することによって行われる。順序統計量を使用する方法といった、他の方法もまた異常値を廃棄処理するために使用される。
【００６８】
移動局に到着するセルラー信号は一次信号の反射、または多数の直接的及び、所謂「マルチパス」という反射受信信号の存在の結果である。殆どの場合には、マルチパスは正の余剰遅延、即ち、直接見通し内伝送における遅延よりも信号伝送において長い遅延を生じる。見通し内伝送に関する遅延は基地局と移動局との間の距離を光速度で割り算することによって決定することができる。マルチパスが負の余剰遅延を生成することは希であるので、簡単な平均化はマルチパスによる誤差を低減する最良の方法ではない。
【００６９】
マルチパスによる余剰遅延は重み付け平均化を使用することによって補償される。一つの方法は高品質の信号、例えば高強度（高い信号対雑音比）の信号及び狭く、明確な信号波形をもつ信号から得られた測定値を選択するか大幅に重み付けすることである。受信信号波形を解析するいくつかの形式の自己相関解析は受信信号の品質を決定するために使用される。高品質の信号は見通し内伝送から、もしくは最小の反射による状況から大抵ば生じる傾向があり、従って低品質の信号より少ない余剰遅延を示す。十分に高い受信信号レベルを持ついくつかの状況では、ある基地局からの受信信号の数、強度、及び相対的な遅延を推定する信号処理アルゴリズムを利用することは可能である。この場合には、最小の遅延が余剰遅延の効果を最小にするために選択される。
【００７０】
図９は伝送の期間がサーバーで計算される方法を図示し、図１０は伝送の期間が移動局で決定される別の方法を図示する。動作１００１〜１００７において、移動局は基地局（ＢＳ）及びＢＳの場所からセルラー信号を受信する；そのようなセルラー信号内に含まれるフレーム・マーカーを見付ける；ＧＰＳ受信器を使用してその場所及び時刻を見付ける；そして、動作１００５において見付けた時刻を使用して時間タグをフレーム・マーカーに割当てる。同様に、第二のフレーム・マーカーに関する時間タグは動作１０１１〜１０１７において決定される。動作１０１９において、移動局は時間タグを使用して伝送時間の期間を計算する。この場合には、移動局が測定の間に移動しており、従って基地局‐移動局の距離の変化は補償されなければならないので、移動局及び基地局の位置に関する情報が一般に必要とされる。移動局が静止していることが分かれば、この情報は必要とされない。基地局に関するフレーム・マーカーの伝送の周波数は決定することができ、基地局の未来のフレーム・マーカーのタイミングを予測するために使用することができる。期間または測定周波数はサーバーに伝送され、タイミングの予測がサーバーの上で行われる。動作１０２２及び１０２３において、その予測はＳＰＳ測定、またはＥＯＴＤまたはＴＤＯＡ動作を援助するために移動局または基地局に提供することができる。図１０における第一及び第二のセルラー信号は一般に同じ電話「呼出」の間に別の時間に受信されたセルラー信号の二つの部分に対応する。しかしながら、これらはまた別々の呼出の間に受信された基地局からの信号に対応する。
【００７１】
図１１は本発明の一実施例に従って基地局信号の搬送周波数の測定値を使用することによって基地局信号の周波数を決定する詳細な方法を示す。動作１１０１において、移動局は基地局から伝送されたセルラー信号を受信する。それは動作１１０３において受信されたセルラー信号の搬送周波数に同期する。これは位相同調回路（Phase-Locked Loop：ＰＬＬ）または自動周波数制御（Automatic Frequency Control：ＡＦＣ）回路を使用して通常行われ、そのいずれも電圧制御発振器（例えば、ＶＣＯ３２３）を含む。同期化手続きによって、ＶＣＯは受信搬送波の位相または周波数のいずれかと比例関係を持つ。
【００７２】
動作１１０５において、移動局はその局部発振器からその場所、速度、時刻、及び基準信号の周波数を決定するためにＧＰＳ（またはＳＰＳ）受信器を使用する。基地局の周波数の決定のために、局部発振器基準の周波数の測定は当該の主要情報である。しかしながら、場所、速度、及び時刻情報はＧＰＳ処理の一般的な副産物である。場所及び速度は周波数測定へのＭＳの動きの影響を決定するために必要である。前に論じたように、ＧＰＳ受信器によって使用される局部基準信号はセルラー送受信器のＶＣＯによって提供されるか、もしくは個別の水晶発振器によって提供される。
【００７３】
動作１１０７において、移動局はＶＣＯ信号から、及びＧＰＳ基準周波数測定からの受信基地局搬送周波数を決定する。前に述べたように、ＶＣＯがその周波数基準として使用されれば、これはＧＰＳ処理の直接の副産物である。代りに、個別の周波数計数回路構成がＶＣＯ及びＧＰＳ基準信号の周波数比を決定するために利用される。ＧＰＳ信号を処理する間に決定されたＧＰＳ基準信号の周波数比及び値はＶＣＯ周波数の正確な推定値を、従って受信基地局信号の搬送周波数を提供する。
【００７４】
動作１１０９において、周波数情報は補助データ（例えば、時刻、基地局同一性情報、等々）と共にサーバーへ送信される。動作１１１１において、搬送周波数情報はＰＰＭ単位または他の単位で表され、基地局発振器周波数、及び／または他の周波数（例えば、フレーム・マーカー周波数）を計算するために使用される。移動局の場所及び速度は移動局‐基地局の相対運動による周波数誤差を決定するために基地局場所と共に使用される。この誤差は基地局の周波数の正確な推定値を得るために取除かれなければならない。サーバーは基地局周波数の推定をさらに向上させるためにいくつかのそのような周波数測定を共に合成するであろう。最後に、動作１１１３〜１１１７において、サーバーはこの周波数情報から未来の基地局マーカー期間のタイミングを予測し、測定（例えば、ＳＰＳ測定、もしくはＴＤＯＡまたはＥＯＴＤ動作）を援用する要求に基づき他の網要素（例えば、移動局、または基地局、または場所サーバー） にそれを送信する。
【００７５】
図１１は移動局及び基地局だけを包含するシナリオを図示しているが、実際にはさらに多くの移動局が含まれる。各移動局は同時もしくは順次にいくつかの基地局の伝送を見る。従って、多くの動作系列（動作１１０１〜１１０９として）が多数の基地局に対応して並行して起こる。図１１に示された処理は継続して進行することがまた理解されるであろう。
【００７６】
図８〜１１の方法に対するいくつかの他の変形は当業者には明白であろう。例えば、移動局が基地局の場所を受信すれば、計算１１１１〜１１１７が実行される。図１０では、動作１００５及び１０１５において時刻を測定する代わりに、移動局は図１１の１１０１〜１１０７の方法によってそのクロックを較正した後で経過時間を計算する。
【００７７】
基地局発振器が十分に安定しているとき、 基地局周波数較正は基地局によって伝送される未来のタイミング・マーカーの期間の正確な予測を可能にする。一般的に、一旦、時間統合が行われれば、基地局発振器の安定性は非常に長い時間期間にわたって正確なタイミング予測を許容するには十分である。
【００７８】
基地局は周波数基準として高品質のオーブナイズド水晶発振器を一般的に利用する。いくつかの基地局はさらにその基準をＧＰＳ衛星からの伝送信号に固定し、その場合には基地局伝送の長期安定性はセシウム型安定性に固定され、正確なタイミング予測に適切であろう。次の議論では、我々はそのようなＧＰＳ固定が利用されないことを仮定する。この場合には、基地局発振器不安定性の二つの主要な根源は、ｉ）雑音スペクトル密度法またはアラン変動（Allan Variance）といった短期周波数安定性指標によって通常特徴化される短期周波数不安定性、及びｉｉ）一般に経年効果に関連する長期周波数浮動（drift）である。長期周波数浮動は１日当たり０．００１ＰＰＭの程度またはそれ以下であり、従って比較的短い時間周期（例えば、１５〜３０分）にわたる誤差の重要な源にはならない。
【００７９】
大部分の基地局発振器はオーブナイズド水晶発振器を利用する。オーブンの温度またはオーブンに供給される電圧における小さな変化は周波数誤差の増加に影響するであろう。さらに、酔歩（Random-walk）周波数効果のような、ある短期周波数安定度特性は観測時間の関数として増大する周波数誤差を生じる［Ｊ．ラットマン及びＫ．Ｌ．ウォールズ、「精密周波数源における周波数安定性の特性（Characterization of Frequency Stability in Precision Frequency Sources）」、Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥ  ７９巻、６号、１９９１年６月、９５２〜９５９ページ参照］。このように、デバイスまたシステムの観点からこれらの効果の大きさを調べることは重要である。
【００８０】
この中で考察された短期の周波数安定性は数秒から数時間の時間間隔に亘って測定されたものである。これらの期間に亘って測定された良品質のオーブナイズド発振器は一般に０．００００１ＰＰＭ程度の短期安定性（僅かな周波数偏差、または所謂アラン変動）を有する。この安定性に関して、基地局からのタイミング信号は１０分の未来の周期に亘って６ナノ秒の精度に、そして１時間の未来の期間に亘って３６ナノ秒の精度に予測される。
【００８１】
良品質のオーブナイズド発振器の長期安定性は１日当たり０．００１ＰＰＭの程度または以下で、１時間当たり約０．００００４ＰＰＭに対応する［「水晶発振器の基礎」、ヒューレット・パッカード社  応用ノート２００−２参照］。このように、１時間以上の期間にわたる予測について、経年特性からの影響が支配している。
【００８２】
測定の観点から、ピックフォードは酔歩測定を使用して二つの基地局間の周波数浮動を考察した［アンドリュー・ピックフォード、「ＢＴＳ同期の必要条件及びＥ−ＯＴＤのＬＭＵ更新率（BTS Synchronization Requirements and LMU Update Rates for E-OTD）」、技術小委員会への技術提案Ｔ１Ｐ１、１９９９ 年１０月８日参照］。一旦、線形位相（または、時間）浮動（即ち、固定周波数オフセット誤差）が取除かれれば、正味のＲＭＳ時間誤差は１時間を越える期間についてさえおよそ６６ナノ秒であることを彼は見出した。彼はまた、１時間の期間にわたって測定を利用し、且つ次の時間にそれを前に投影すると同様の精度をもたらすことを示した。さらに、彼の曲線の検査は平均浮動を取除いた後の残留誤差が偶然誤差（random errors）のようにみえるものによって支配されることを示した。このことは顕著な残留誤差が実際の発振器ジッターではなく測定誤差または付加雑音に原因があったことを示すであろう。１時間の期間にわたって測定された６６ナノ秒ＲＭＳの誤差は約０．００００１８ＰＰＭの周波数安定性に相当し、それは良品質の水晶の発振器の典型的なものであることに注目を要す。
【００８３】
Ｔ．ランタレイネン他の別の同様の論文は上記に類似の結果を提供している［Ｔ．ランタレイネン及びＶ．ルウツ「Ｅ−ＯＴＤ法についてのＲＴＤ測定（RTD Measurements for E-OTD Method）」、Ｔ１Ｐ１．５／９９−４２８Ｒ０への技術提案、１９９９年７月８日参照］。しかしながら、この論文では、位相対時間へのいくつかの適合は残留誤差を低く保つために二次多項式を必要とした。処理が行われた一般的な時間間隔は約１５００〜２２００秒の範囲であった。位相対時間の曲線の非線形特性について説明がされなかった。上で示されたように、これは水晶発振器の経年特性に非常によく依存するものである。経年特性は予測可能で、滑らかである傾向があるので、多項式適合アルゴリズムはよく機能するであろう。例えば、期間対測定時間への二次多項式の適合は一次周波数対時間浮動を補償するであろう。
【００８４】
周波数対時間における小変化の原因となる別の要素は周波数基準の電圧及び温度の変動を含む。これらの要因は非常に小さな周波数変化として明らかになる。基地局は高信頼性を保証するために電圧及び温度を調整しがちである。
大きなユーザーの動きがあるとき、ドップラー関係効果が上で述べたタイミング及び周波数測定に過度に影響を与えないことが重要である。特に、移動局が或る場合に時間を測定し、そして別の場合に発生するセルラー信号フレーム境界と関連する時刻を予測するならば、特に、基地局が急速に動き、且つ／またはこれらの時間の差が大きければ、誤差は移動局の動きに起因する。この形式の問題を処理するいくつかの方法がある。例えば、移動局がその速度を決定できるとき、移動局の速度に関するデータは移動局と基地局との間の距離レートに関連するドップラー効果による誤差を補償するためにサーバーに供給される。この方法は図１１に示された。上で述べたように、ＧＰＳ信号は受信しているプラットホームの速度を推定するために処理される。この情報は移動局の動きによるあらゆる誤差を補償するために利用される。
【００８５】
移動局ハードウェアを通るマルチパス遅延及び通過遅延といったいくつかの残留誤差は残る。しかしながら、移動局及び／または基地局はそのような低下の程度をしばしば決定し、且つ比較的少ない誤差を持つこれらの測定値をさらに強く重み付けすることができる。
【００８６】
伝送の実効時間（即ち、到着時間）は基地局アンテナの面で決定される。多数の移動局の使用は平均化手続きによって誤差を低減させる傾向がある。これはシステム先入観が適切な測定選択または他の先入観推定手続きによって取除かれるか、もしくは低減されることを前提とする。
【００８７】
タイミング（例えば、早朝時間）を支援するのに十分な移動局活動に関する重要性は移動局を様々な場所に配置し、定期的に呼出すことによって改善されるであろう。しかしながら、これらは固定資産である必要はない。
一つの移動局におけるＧＰＳ処理による一般的なタイミング誤差は１０〜３０ナノ秒の程度であろう。このように、マルチパスのような他の誤差源が支配するかもしれない。
【００８８】
基地局発振器の安定性はどのくらいの頻度でタイミング測定が行われ、且つ普及される必要があるかに影響する。基地局発振器の瞬間的な周波数だけでなく、そのような周波数の変化率のようなさらに高い瞬間をも正確に決定することは移動局からの多数の測定値の使用によって可能である。上で論じたように、基地局周波数対時間への簡単な曲線適合は長時間期間にわたって非常に高い精度に維持されることは通常その場合である。
【００８９】
本発明の方法及び装置はＧＰＳ衛星に関して述べられてきたが、その教示は擬似衛星（pseudolites）または衛星と擬似衛星の組合せを利用する測位システムにも等しく適用できることは理解されるであろう。擬似衛星は一般にＧＰＳ時間と同期したＬバンド搬送信号上で変調された（ＧＰＳ信号に類似の）ＰＮ符号を同報する地上設置送信器である。各送信器は遠隔の受信器によって確認するために唯一のＰＮ符号を割当てられる。擬似衛星は軌道を回る衛星からのＧＰＳ信号が利用不可能であろう状況、例えば水路、鉱山、建造物、または囲われた区域において有用である。ここに使用される用語「衛星（satellite）」は擬似衛星または擬似衛星相当のものを含めることも意図し、用語ＧＰＳ信号は、ここに使用されるように、擬似衛星または擬似衛星相当のものからのＧＰＳ様信号を含めることも意図している。
【００９０】
前の議論では、本発明は米国の全地球測位衛星（ＧＰＳ）システム上の適用に関して述べてきた。これらの方法は同様の衛星測位システム、及び特に、ロシアのグロナス・システム及び提案されたヨーロッパのガリレオ・システムに等しく適用可能であることは明白であろう。異なる衛星からの発射が擬似乱数符号を利用するのではなく、僅かに異なる搬送周波数を利用することによって相互に区別されるという点でグロナス・システムは主にＧＰＳシステムとは異なる。この状況では、実質的には前に述べた全ての回路及びアルゴリズムは適用可能である。ここに使用される用語「ＧＰＳ」はロシアのグロナス・システム及び提案されたヨーロッパのガリレオ・システムを含めて、そのような代替衛星測位システムを含む。
【００９１】
前述の仕様では、本発明はその特定の典型的実施例を参照して述べられてきた。様々な修正は次の請求項において示された本発明の広範な精神及び範囲から逸脱することなくそれに対して行われることは明白であろう。従って、仕様及び図面は制限的意味ではなく、実例となる意味で考慮されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】移動体セルラー・デバイスの位置を決定する従来技術のセルラー網の例を示す。
【図２】本発明とともに使用され、ＧＰＳ受信器及びセルラー通信送受信器を含む移動体セルラー通信局の例を示す。
【図３】本発明とともに使用され、ＧＰＳ受信器とセルラー通信送受信器との間で共通回路を共有する結合された移動局のブロック説明図を示す。
【図４】本発明の様々な実施例において使用されるセルラー基地局の例を示す。
【図５】本発明とともに使用されるサーバーの例を示す。
【図６】本発明の一実施例に従って基地局信号の周波数を測定するための網トポロジーを図示する。
【図７】セルラー信号のフレーム構造を示す。
【図８】本発明の一実施例に従って基地局の周波数を決定するためのフローチャートを示す。
【図９】本発明の一実施例に従って基地局信号のフレーム期間（framing epochs）の測定値を使用することによって基地局信号の周波数を決定する詳細な方法を示す。
【図１０】本発明の一実施例に従って基地局信号のフレーム時間の測定値を使用することによって基地局信号の周波数を決定する別の方法を示す。
【図１１】本発明の一実施例に従って基地局信号の搬送周波数の測定値を使うことによって基地局信号の周波数を決定する詳細な方法を示す。
【図１】
2005522964.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005522964.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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