(57)【要約】  サービスはデバイスの位置に依存する。デバイスの位置はＤＴＶ信号を使用して判定される。より具体的には、位置はデバイスと複数のデジタルテレビジョン（ＤＴＶ）トランスミッタとの間の擬似距離から判定され、この擬似距離はデバイスによって受信されたＤＴＶトランスミッタからの放送ＤＴＶ信号から計算される。ＤＴＶ信号の例は、ＤＴＶ信号は米国テレビジョン規格委員会（ＡＴＳＣ）信号、欧州通信規格機構デジタルビデオ放送地上波（ＤＶＢ−Ｔ）信号、および日本地上デジタルテレビジョン放送方式（ＩＳＤＢ−Ｔ）信号を含んでいる。
2005509166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスのユーザにナビゲーションサービスを提供する方法であり：
デバイスの位置にアクセスし、この位置はデバイスと複数のデジタルテレビジョン（ＤＴＶ）トランスミッタとの間の擬似距離から判定されるものであり、この擬似距離はデバイスによって受信されたＤＴＶトランスミッタからの放送ＤＴＶ信号から計算し；
デバイスの位置に基づいてナビゲーション情報を提供することからなる方法。
【請求項２】
ナビゲーション情報はデバイスの周囲の局部周辺地図を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
ナビゲーション情報はデバイスの位置と第２の位置との間の方向付けを含む請求項１記載の方法。
【請求項４】
第２の位置はデバイスのユーザによって決定される請求項３記載の方法。
【請求項５】
ナビゲーション情報はデバイスの位置と第２のデバイスの位置との間の方向付けを含み、第２のデバイスの位置はこの第２のデバイスと複数のデジタルテレビジョン（ＤＴＶ）トランスミッタとの間の擬似距離から判定され、この擬似距離は第２のデバイスによって受信されたＤＴＶトランスミッタからの放送ＤＴＶ信号から計算されることからなる請求項１記載の方法。
【請求項６】
更新されたデバイスの位置に周期的にアクセスし；
この更新された位置に従って更新されたナビゲーション情報を周期的に提供する、
ことをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
ナビゲーション情報の提供はこのナビゲーション情報を提供するデバイスを含むことからなる請求項１記載の方法。
【請求項８】
デバイスの位置へのアクセスはＤＴＶ位置サーバからの位置の受信を含むことからなる請求項１記載の方法。
【請求項９】
ナビゲーション情報の提供は：
デバイスの位置に従ったナビゲーション情報を受信するサービスプロバイダシステムを含み；
このサービスプロバイダシステムがナビゲーション情報をデバイスに送信する、
ことからなる請求項１記載の方法。
【請求項１０】
ナビゲーション情報の提供は：
デバイスの位置に従ったナビゲーション情報に対するナビゲーション情報の引き出しを可能にするキーコードを決定するサービスプロバイダシステムを含み、
このサービスプロバイダシステムが前記キーコードをデバイスに送信する、
ことからなる請求項１記載の方法。
【請求項１１】
ＤＴＶ信号は米国テレビジョン規格委員会（ＡＴＳＣ）信号である請求項１記載の方法。
【請求項１２】
ＤＴＶ信号は欧州通信規格機構デジタルビデオ放送地上波（ＤＶＢ−Ｔ）信号である請求項１記載の方法。
【請求項１３】
ナビゲーションサービスを提供する装置であり：
デバイスの位置にアクセスする手段を備え、この位置はデバイスと複数のＤＴＶトランスミッタとの間の擬似距離から判定されるものであり、この擬似距離はデバイスによって受信されたＤＴＶトランスミッタからの放送ＤＴＶ信号から計算し；
デバイスの位置に基づいてナビゲーション情報を提供する手段を備えることからなる装置。
【請求項１４】
ナビゲーション情報はデバイスの周囲の局部周辺地図を含む請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
ナビゲーション情報はデバイスの位置と第２の位置との間の方向付けを含む請求項１３記載の装置。
【請求項１６】
第２の位置はデバイスのユーザによって決定される請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
更新されたデバイスの位置に周期的にアクセスする手段と；
この更新された位置に従って更新されたナビゲーション情報を周期的に提供する手段をさらに含む請求項１３記載の装置。
【請求項１８】
ＤＴＶ信号は米国テレビジョン規格委員会（ＡＴＳＣ）信号である請求項１３記載の装置。
【請求項１９】
ＤＴＶ信号は欧州通信規格機構デジタルビデオ放送地上波（ＤＶＢ−Ｔ）信号である請求項１３記載の装置。
【請求項２０】
ＤＴＶ信号はジャパニーズインテグレーテッドサービスデジタル放送地上波（ＩＳＤＢ−Ｔ）信号である請求項１３記載の装置。
【請求項２１】
デバイスは車両上に設置されることからなる請求項１３記載の装置。
【請求項２２】
車両は自動車あるいは貨物自動車である請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
デバイスは移動電子装置上に設置される請求項１３記載の装置。
【請求項２４】
移動電子装置は携帯電話である請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
移動電子装置は個人用デジタル補助装置である請求項２３記載の装置。
【請求項２６】
デバイスの位置にアクセスし、この位置はデバイスと複数のＤＴＶトランスミッタとの間の擬似距離から判定されるものであり、この擬似距離はデバイスによって受信されたＤＴＶトランスミッタからの放送ＤＴＶ信号から計算し；
デバイスの位置に基づいてナビゲーション情報を提供する：
ことからなる方法を実行するための命令をコンピュータによって読み取り可能な媒体上に記録したコンピュータソフトウェア製品。
【請求項２７】
ナビゲーション情報はデバイスの周囲の局部周辺地図を含む請求項２６記載のコンピュータソフトウェア製品。
【請求項２８】
ナビゲーション情報はデバイスの位置と第２の位置との間の方向付けを含む請求項２６記載のコンピュータソフトウェア製品。
【請求項２９】
第２の位置はデバイスのユーザによって決定される請求項２８記載のコンピュータソフトウェア製品。
【請求項３０】
実行される方法は：
更新されたデバイスの位置に周期的にアクセスし；
この更新された位置に従って更新されたナビゲーション情報を周期的に提供することをさらに含む請求項２５記載のコンピュータソフトウェア製品。
【請求項３１】
デバイスの位置に基づいてナビゲーションサービスを提供するシステムであり：
複数のＤＴＶトランスミッタから放送ＤＴＶ信号を受信する装置を備え；
デバイスとＤＴＶトランスミッタとの間の擬似距離からデバイスの位置を判定するＤＴＶ位置サーバを備え、この擬似距離は受信された放送ＤＴＶ信号から計算し；
デバイスの位置に従ってナビゲーション情報を提供するサービスプロバイダシステムを備える、
ことからなるシステム。
【請求項３２】
ナビゲーション情報を提供することによってデバイスがサービスプロバイダシステムとして機能する請求項３１記載のシステム。
【請求項３３】
擬似距離から位置を判定することによってデバイスがＤＴＶ位置サーバとして機能し；
ナビゲーション情報を提供することによってデバイスがサービスプロバイダシステムとして機能する、
ことからなる請求項３１記載のシステム。
【請求項３４】
擬似距離から位置を判定することによってデバイスがＤＴＶ位置サーバとして機能することからなる請求項３１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願に対しての相互参照】
【０００１】
この出願は、２００１年１１月８日付で提出されたマシュー・デー・ピアス氏ならびにマシュー・ラビノヴィッツ氏等による同時係属中の米国特許出願第１０／００８６１３号、“デジタルテレビ放送信号を使用した位置確認に基づいたナビゲーションサービス”の一部継続出願であり；これは２００１年８月１７日提出のマシュー・ラビノヴィッツ氏およびジェームズ・ジェー・スピルカー・ジュニア氏による同時係属中の米国特許出願第０９／９３２０１０号“地上波デジタルビデオ放送用テレビジョン信号を使用する位置確認”の一部継続出願であり；これは２００１年６月２１日提出のジェームズ・ジェー・スピルカー・ジュニア氏およびマシュー・ラビノヴィッツ氏による同時係属中の米国特許出願第０９／８８７１５８号“放送用デジタルテレビジョン信号を使用する位置確認”の一部継続出願である。
【０００２】
２００１年１１月８日付で提出されたマシュー・デー・ピアス氏ならびにマシュー・ラビノヴィッツ氏等による同時係属中の米国特許出願第１０／００８６１３号、“デジタルテレビ放送信号を使用した位置確認に基づいたナビゲーションサービス”はさらに、米国特許法第３５条第１１９項（ｅ）により以下の米国仮特許出願の優先権を主張する：それらは、２００１年２月２日提出のマシュー・ラビノヴィッツ氏およびジェームズ・ジェー・スピルカー氏による整理番号６０／２６５６７５号“衛星および／または地上設備を使用したナビゲーションおよび／またはデータ通信システムならびに方法”；２００１年４月３日提出のジェームズ・ジェー・スピルカー氏による整理番号６０／２８１２７０号“移動体無線網内における高精度位置確認に対するＥＴＳＩデジタルビデオ放送規格地上波デジタルテレビ放送信号の使用”；２００１年４月３日提出のジェームズ・ジェー・スピルカー氏およびマシュー・ラビノヴィッツ氏による整理番号６０／２８１２６９号“移動体受信機に対する低データ速度放送のためのＡＴＳＣ規格デジタルテレビチャネル”；２００１年５月２５日提出のジェームズ・ジェー・スピルカー氏およびマシュー・ラビノヴィッツ氏による整理番号６０／２９３８１２号“デジタルテレビモニタシステムユニット（ＭＳＵ）”；２００１年５月２５日提出のジェームズ・ジェー・スピルカー氏およびマシュー・ラビノヴィッツ氏による整理番号６０／２９３８１３号“デジタルテレビ位置確認レンジとＳＮＲ特性”；２００１年５月２５日提出のジェームズ・ジェー・スピルカー氏およびマシュー・ラビノヴィッツ氏による整理番号６０／２９３６４６号“デジタルテレビ信号の時間ゲートされた非干渉性ＤＬＬ追尾”である。
【０００３】
前述した全文献の対象がここにおいて参照に組み入れてある。
【発明の背景】
【０００４】
１．産業上の利用分野
本発明は一般的に位置確認および位置確認に基づいたサービスの提供に関する。より具体的には、本発明は位置確認がデジタルテレビ信号に基づいているサービスの提供に関する。
【０００５】
２．関連技術の説明
無線信号を使用した二次元の緯度／経度位置確認システムの方式が以前から知られている。広範な用途において、ロランＣおよびオメガとして知られる地上システムならびにトランジットとして知られる衛星に基づいたシステムが使用されている。また普及が拡大している別の衛星に基づいたシステムが全地球位置把握システム（ＧＰＳ）である。
【０００６】
１９７４年に初めて考案されたＧＰＳは位置確認、ナビゲーション、測量、時間時間伝達に広く使用されている。ＧＰＳシステムは次同期の１２時間軌道内の２４個の軌道衛星の集合に基づいている。各衛星は精密なクロックを搭載するとともに擬似距離を決定するために正確に追尾することができる擬似ノイズ信号を伝送する。４個あるいはそれより多い衛星を追尾することによって、世界中で三次元における正確な位置をリアルタイムで判定することができる。より詳細な点については、１９９６年、ワシントンＤＣの衛星通信フォーラムにおけるＢ．Ｗ．パーキンソン氏およびＪ．Ｊ．スピルカー・ジュニア氏による“全地球位置把握システム：原理および応用”第１および２巻に記載されている。
【０００７】
ＧＰＳはナビゲーションおよび位置確認技術を革命的に進化させた。しかしながらＧＰＳは場合よって効果が低下する。ＧＰＳ信号は比較的低い出力（１００ワット未満）で大きな距離を伝送されるため、受信される信号の強さは比較的低いものとなる（多方向アンテナによって受信した場合−１６０ｄＢの領域となる）。従って障害物が存在する場合あるいは屋内においては信号が限定的にしか利用できないかあるいは利用不可能となる。
【０００８】
またアナログ方式のＮＴＳＣテレビ信号を使用して位置を検出するシステムも提案されている。この提案は１９９６年４月２３日に公告された米国特許第５５１０８０１号“テレビ放送信号を使用した位置判定システムおよび方法”に記載されている。しかしながら、現状のアナログＴＶ信号はＴＶのセットスイープ回路を比較的粗く同期化するための水平および垂直パルスを含んでいる。さらに、２００６年に連邦通信委員会（ＦＣＣ）がＮＴＳＣ信号を停止して高付加価値のスペクトルを再割り当てすることを判断する予定になっており、従ってより高付加価値の目的に対して入札が行われる。
【０００９】
特定のサービスの提供において対称および個別の位置の認識が有用あるいは必要となる。例えば、救急９１１番のサービスは通話者の位置の認識を必要とする。同様に、ナビゲーションサービスはユーザの位置の認識を必要とする。交通情報あるいはコンサルジュサービス等のその他のサービスも個別の位置の認識無しに提供することは可能であるが、ユーザの位置を認識すれば大幅に強化することができる。
【００１０】
しかしながら、現存の位置確認システムは多くのサービスにおいて使用の妨げとなるあるいは使用不可能となる重大な欠点を有している。例えば、提案されているＮＴＳＣシステムは高い精度を必要とするサービスには適してない。加えて、ＮＴＳＣ送信機は２００６年に使用停止される可能性があり、従って大きな投資を必要とするサービスは投資を回収する期間が限られているため魅力的でない。ＧＰＳシステムは一般的にＮＴＳＣシステムよりも高い精度を備えている。しかしながら、受信機が比較的複雑かつ高価なものとなり、単純および／または低価格の受信機を必要とするサービスに対してＧＰＳは不適格である。加えて、ＧＰＳ信号はそれ程強くない。ＧＰＳの低信号出力のため障害物または屋内においての使用が限られたものとなる。また、その低い帯域幅の信号のためマルチパス現象が生じる恐れがある。また、ＧＰＳ衛星は高速で航行し、正確な位置を判定するためには充分なドップラー手法が必要となる。ＧＰＳ衛星の幾何学配置は不十分なものとなり、これによって精度の幾何学的希釈（ＧＤＯＰ）が高くなりそのため高精度の位置判定を提供することが困難となる。これらの要素のため多くのサービスにおいてＧＰＳは不適格である。
【発明の概要】
【００１１】
本発明は、デバイスの位置に従ったサービスを提供することにより従来の技術の問題点を克服するものである。この位置はデバイスと複数のデジタルテレビジョン（ＤＴＶ）トランスミッタとの間の擬似距離に基づいて決定される。この擬似距離はデバイスによって受信されたＤＴＶトランスミッタからの放送用ＤＴＶ信号に基づいて計算される。ＤＴＶ信号の例は、アメリカテレビ規格委員会（ＡＴＳＣ）信号、欧州通信規格機構デジタルビデオ放送の地上波（ＤＶＢ−Ｔ）信号、ならびにジャパニーズインテグレーテッドサービスデジタル放送地上波（ＩＳＤＢ−Ｔ）信号を含むものである。
【００１２】
位置確認のためのＤＴＶ信号は多くの利点を有している。まず、ＤＴＶ信号は優れた到達範囲を有している。米国において、ＤＴＶ信号の使用は連邦通信委員会によって指示されている。加えて、ＤＴＶ位置確認はＧＰＳ方式に比べて簡便かつ低コストに実施し得るとともに、強力かつ広い大域幅の信号が得られ、マルチパスの発生も少なく、さらにドップラー効果を緩和するためのネットワーク手段が必要になることもない。
【００１３】
多様なサービスを可能にする多様な実施形態がユーザに提供される。一般的なサービスは物理的なサービスの実行および／または情報の提供の両方を含んでいる。本質的に物理的であるサービスの例は救急９１１番サービスおよびロードサイド（路上）支援を含んでいる。情報ベースのサービスの例は、ナビゲーションサービス（例えば地図ならびに方向指示）、追跡（例えば対象物の遠隔追跡および“ブラックボックス”タイプの応用方式）、ならびにデバイスの位置に合わせた情報の提供（例えば、ローカルニュース、ローカル交通情報、ローカル商業施設および注目点の情報）を含んでいる。別の例によれば、デバイスの位置の認知がデバイスの構成の調節に使用される（例えば、携帯電話の受信調節または無線モデムのデータ速度の調節）。その他の適用例も明らかにされる。
【００１４】
デバイスは必ず移動体である必要はないことに留意すべきである。例えば、ＤＴＶに基づいた位置確認サービスは、受信を改善するために固定式のテレビジョンセットを調節するために使用することができる。必ずしもデバイスのユーザに対してあるいはデバイスの位置においてサービスが提供される必要はない。例えば、遠隔追跡において対象物のその時点の位置を何処かのセンターに居る第三者（例えば対象物の保険引受人）に提供することができる。適用方式に応じて、サービスはデバイスのユーザが要求できるかあるいはできないものとすることができる。例えば、情報ベースのサービスにおいて、この情報は請求によるものまたは請求によらないものとすることができる。いくつかの実施形態において、異なった地理的領域（例えば、セル、サービス地域またはサービスゾーン）が存在し、サービスはデバイスがどのサービス範囲に位置するかに依存するものとなる。デバイスの位置が一度判定されると、それは地理的領域の何処かにマッピングされる。その後その範囲に適応するサービスが提供される。
【００１５】
異なった実施形態において、実行される多様な機能が多様な実体に対して多様な方式で割り当てられる。例えば、１つの方式において、デバイスの位置がデバイス自体によって計算されサービスプロバイダに送信される（またはサービスプロバイダによって要求される）。別の異なった方式において、デバイスの位置は別個のＤＴＶサーバによってこのデバイスと交信しながら判定される。さらに別の方式においては別個のサービスプロバイダは存在せず、デバイス自体がサービスを提供する。最後の例において、サービスは多様な方式で提供することができる。１つの実施形態において、サービスプロバイダは直接ユーザにサービスを提供する。別の方式において、サービスプロバイダはサービスを提供する第三者にサービスの要求を伝送する。さらに別の方式において、サービスプロバイダはサービスに対するキーコードをユーザに送信し、これによってユーザがサービスを入手することを許可する。
【００１６】
本発明のその他の側面は、前述した方法を実施するための装置ならびにシステムを含んでいる。１つの方式において本発明はプログラムされるプロセッサ上においてソフトウェアによって実施される。いくつかあるいは全ての機能がハードウェア上においても実施される。
【好適な実施例の詳細な説明】
【００１７】
序論
図１には本発明を実施するために適しているシステム１００が示されている。このシステムはユーザによって操作されるデバイス１０２と、ＤＴＶトランスミッタ１０６Ａ−１０６Ｎと、モニタステーション１０８Ａ−１０８Ｎと、ＤＴＶ位置サーバ１１０と、サービスプロバイダシステム１２０とを含んでいる。ＤＴＶトランスミッタ１０６は、デバイス１０２およびモニタステーション１０８へのものを含むＤＴＶ信号を放送する。ＤＴＶ位置サーバ１１０はユーザデバイス１０２（この例においてはベースステーション（基地局）１０４を介して）およびモニタステーション１０８にリンクされている。サービスプロバイダシステム１２０はＤＴＶ位置サーバ１１０およびユーザデバイス１０２（この例においては再びベースステーション１０４を介して）にリンクされている。
【００１８】
図２−図３は本発明に係る方法を示すフローチャートである。一般的に述べると、図２に示されているように、２１０においてデバイス１０２の位置がこのユーザデバイス１０２によって受信されたＤＴＶ信号を使用して判定される。この位置に基づいたサービスが２２０において提供される。
【００１９】
図１の例において、ＤＴＶトランスミッタ１０６、モニタステーション１０８、およびＤＴＶ位置サーバ１１０は、２１０のデバイス１０２の位置の判定に含まれている。この（図２にも示されている）実施形態において、デバイス１０２によって受信された放送ＤＴＶ信号が２１２においてユーザデバイス１０２とＤＴＶトランスミッタ１０６との間の擬似距離を計算するために使用される。この擬似距離は続いて２１４においてデバイス１０２の位置を判定するために使用される。図示されている実施形態において、擬似距離はＤＴＶトランスミッタ１０６とユーザデバイス１０２の間の飛行時間（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）に基づいており、受信されたＤＴＶ信号によって判定される。モニタステーション１０８は、各ＤＴＶトランスミッタ１０６のクロック間のクロックスキューを追跡する。サーバ１１０は、ユーザデバイス１０２からの飛行時間測定値とモニタステーション１０８からのクロックスキュー情報を用いてユーザデバイス１０２の位置を計算する。サーバ１１０はさらに気象条件に従った校正を行うためにウェザーサーバ１０４にアクセスし、ＤＴＶトランスミッタ１０６の既知の位置を得るためにＤＴＶ位相中心データベース１１２にアクセスする。さらに、多様な実施形態の詳細が図７ないし図３４に示されている。
【００２０】
図１の例において、２２０においてサービスプロバイダシステム１２０がサービスを提供する。サービス自体はデバイスの位置に依存するものである。特定の適用形態において、２２０においてデバイス１０２のユーザに対してサービスが提供される。他の適用形態においては、第三者にサービスが提供される。図１に示された実施形態において、サービスプロバイダシステム１２０はＤＴＶ位置サーバに１１０にリンクされており、ここからサービスプロバイダシステム１２０がデバイスの位置にアクセスする。サービスプロバイダシステム１２０は、ＤＴＶ位置サーバ１１０およびユーザデバイス１０２に対する場合と同様に、データベース１２２、サーバ１２４等にアクセスしてその機能を実行することができる。
【００２１】
タスクの配分例
図１ならびにこれに従ったユーザデバイス１０２、ＤＴＶ位置サーバ１１０およびサービスプロバイダシステム１２０の間の機能の配分は単に例示的なものであることが理解される。図３Ａ−図３Ｃには別の配分例が示されている。これらのフローチャートにおいて、ユーザデバイス１０２、ＤＴＶ位置サーバ１１０およびサービスプロバイダシステム１２０はそれぞれ１つの列で示されており、特定の列内の活動の位置は該当するデバイスがその活動を実行することを示している。
【００２２】
図３Ａには前述した配分が示されている。この例において、２１２においてユーザデバイス１０２が擬似距離を計算し、これはその後２１３においてＤＴＶ位置サーバ１１０に伝送される。この擬似距離から、２１４においてＤＴＶ位置サーバ１１０がデバイス１０２の位置を判定し、２１５においてこの位置をサービスプロバイダシステム１２０に伝送する。２２０においてサービスプロバイダシステム１２０がサービスを提供する。この方式の１つの利点は、全ての実体が実行する機能によって専門化されている点である。例えば、デバイス１０２が移動体であるため計算能力またはデータ記録容量が限られている場合、複雑な計算または大量のデータはＤＴＶ位置サーバ１１０またはサービスプロバイダシステム１２０にシフトすることができる。さらに、異なった実体が異なった役目に使用されるため、図３Ａの方式はモジュール性を提供するものである。例えば、サービスプロバイダシステム１２０は異なったタイプのサービスを提供するように変更することができるが、全て共通のＤＴＶ位置サーバ１１０の利点を取り入れるものとなる。一変更例において、同じ実体がＤＴＶ位置サーバおよびサービスプロバイダシステム１２０の機能を果たす。
【００２３】
異なった実体間のハンドオフはその情報に基づいている。例えば、２１２において擬似距離を計算するよりも、デバイス１０２は部分的に処理された相関等の他の中間的な計算値を伝送することができる。同様に、ＤＴＶ位置サーバ１１０とサービスプロバイダシステム１２０との間のハンドオフは何か他の情報に基づくものとすることができる。これらのハンドオフはその他の中間ステージに基づいて実施することができるが、便宜上これらの２つのハンドオフは擬似距離およびデバイスの位置の伝達に関して常に論述される。
【００２４】
図３Ｂにおいて、ユーザデバイス１０２はそれ自身の位置を計算する。言い換えると、デバイス１０２は２１２において受信したＤＴＶ信号から擬似距離を計算し、２１４においてこの擬似距離に基づいて自身の位置を判定する。デバイス１０２は２１５においてその位置をサービスプロバイダシステム１２０に伝達し、このサービスプロバイダシステムが２２０においてサービスを提供する。ここでは、独立した位置サーバ１１０は必要でない。従って、この方式の利点はより少ない実体を配置すれば良い点である。
【００２５】
図３Ｃにおいて、ユーザデバイス１０２は全ての機能を実行する。デバイス１０２は２１２において受信したＤＴＶ信号から擬似距離を計算し、２１４において擬似距離に基づいてその位置を判定し、さらに２２０においてそれ自体に対してあるいはユーザに対してサービスを提供する。ここでは独立したＤＴＶ位置サーバ１１０およびサービスプロバイダシステム１２０は存在しない。この方式は自身で全てを含んでいる。これは外部の実体に依存せず、またそれに伴った通信リンクも必要としない。従ってこの方式の利点の１つは、独特の高い移動性である。
【００２６】
図３Ｄは図３Ｃの変更例であり、これにおいて位置計算は外部のＤＴＶ位置サーバ１１０によって実行される。これによって、より強固および／または正確なデバイスの位置計算が可能になるが、依然として図３Ｃの方式の移動性を保持している。
【００２７】
有利な変更例をいくつか統合するために、デバイス１０２によってまたは外部のシステム（例えば前記のＤＴＶ位置サーバ１１０等）と組み合わせることによってデバイスの位置計算が完全に実施される。一度位置が判定されるとデバイス１０２、ＤＴＶ位置サーバ１１０、または独立したサービスプロバイダシステム１２０によってサービス自体が提供される。最後の変更例として、デバイス１０２、そのユーザ、または第三者に対してサービスを提供することができる。その他の変更例も明らかにされる。どの実体がどの機能を実行するかの選択は提供されるサービスの性質に依存したものとなる。
【００２８】
ＤＴＶ位置確認の利点
種々の機能がどのように分配されるかにかかわらず、全ての方式がＤＴＶ信号に基づいてデバイス１０２の位置を判定する。この方式は多くの利点を有している。まず、ＤＴＶ信号は優れた到達範囲を有している。米国においてはＤＴＶ信号の使用が連邦通信委員会によって推奨されている。２０００年末現在１６６個以上のＤＴＶトランスミッタが稼動しており、連邦通信委員会は２００６年に全てのテレビ放送が新しくデジタルチャネルに割り当てられるという目標を挙げている。同様な放送範囲が欧州および日本でも期待されている。
【００２９】
ＧＰＳに比べて、ＤＴＶ信号は４０ｄＢ超出力が大きい利点を有し、また衛星システムが提供し得るものよりも幾何学的配列の点で優れており、これによって通常ＧＰＳ信号の受信が極めて困難になる障害物が存在する場合あるいは屋内においても位置確認が可能になる。ＤＴＶ信号はＧＰＳに比べて約６ないし８倍の帯域幅を有し、これによってマルチパス現象を最小限に抑えることができる。距離測定に使用されるＤＴＶ信号内の高出力および成分特性（例えばＡＴＳＣ−ＤＴＶ信号の低いデューティファクタおよびＥＴＳＩ−ＤＴＶ信号の分散した周波数）のため、処理要求は最小限のものとなる。本発明は、ＧＰＳ技術が必要とするものに比べてはるかに低コスト、低処理速度および低出力のデバイスで実施することができる。加えて、ＤＴＶトランスミッタとユーザとの間の距離はＧＰＳに比べて極めて緩慢に変化する。従ってＤＴＶ信号はドップラー効果によって大きな影響は受けない。このことによって信号を時間周期で積算することが可能になり、その結果極めて効果的な信号捕捉が得られる。
【００３０】
従来の携帯電話システムに比べてＤＴＶ信号の周波数は実質的に低いものとなり従ってより良好な伝搬特性を有する。例えば、ＤＴＶ信号は携帯電話信号よりも大きな回折を有し、従って山の影響が少なくより大きな到達範囲を有する。さらに、この信号は建物および自動車を介する伝搬特性もより良好なものとなる。携帯電話の位置を確認するために使用する場合、地上波到着角度／到着時間位置確認システムと異なって、本発明の実施は携帯電話基地局のハードウェアの変更を必要とせず、また１ｍの単位の精度を実現することができる。この技術はエアインタフェースに依存しておらず、ＧＳＭ（グローバルシステムモバイル）、ＡＭＰＳ（アドバンスドモバイルフォーンサービス）、ＴＤＭＡ（時分割多重アクセス）、ＣＤＭＡ（符号分割多重アクセス）等のいずれの方式でも可能である。広帯域のＵＨＦ（極超短波）周波数がＤＴＶトランスミッタに割り当てられている。従って、システム内に構成されたリダンデンシーが存在し、これは吸収、マルチパス、およびその他の減衰要因による特定周波数のディープフェードを防止することができる。
【００３１】
図４ないし図６には種々のサービス例の実施形態が例示されている。これらの図において、簡略化のためシステムの位置確認部が省略されているが、一般的に前述したものと同様である。これらの図はシステムのサービスプロバイダ部分の多様な実施形態を示している。各実施形態は特定のサービスの内容で記述されているが、広範なサービスに適用可能である。例えば、図４Ａ−図４Ｃはナビゲーションサービスの内容で記述されユーザデバイス１０２とサービスプロバイダシステム１２０の間でどのようにデータおよび機能を分配するかを示しているが、これらの図に示された種々のデータおよび機能配分は他のサービスにも同様に適用可能である。
【００３２】
ナビゲーションサービス
図４Ａないし図４Ｃにはナビゲーションに関するサービスを提供する実施形態の例が示されている。このシステムは地図データベース４２２を備えている。図４Ａにおいてサービスプロバイダシステム１２０は地図データベース４２２にアクセスし、重要な情報をユーザデバイス１０２に伝送してナビゲーションサービスを提供する。図４Ｂにおいて、サービスプロバイダシステム１２０はナビゲーションサービスの提供を補助するが、ユーザデバイス１０２は直接地図データベース４２２にアクセスする。図４Ｃにおいて、ユーザデバイス１０２はサービスプロバイダシステム１２０を使用せずにナビゲーションサービスを提供する。代替的な実施例において、地図データは２つのデータベース間に分割されており、１つはサービスプロバイダシステム１２０がアクセスし、もう１つはユーザデバイス１０２がアクセスするものである。
【００３３】
地図データベース４２２はナビゲーションサービスのための情報を提供するために使用される。１つの実施形態において、提供されるナビゲーション情報はデバイス１０２の周囲の地域地図である。デバイス１０２の位置が更新されるとこの地図も更新される。図４Ａにおいて、サービスプロバイダシステム１２０は前述したように判定されたユーザデバイス１０２の位置にアクセスする。システム１２０はデバイス１０２の位置に基づいてデータベース４２２から重要な地図データを入手し、この地図データをディスプレイ装置に伝送する。代替的な実施例において、サービスプロバイダシステムが地図データを可視地図画像に加工しこの画像をデバイス１０２に伝送し、これが画像を受信して地図を表示する。
【００３４】
図４Ｂにおいて、サービスプロバイダシステム１２０はナビゲーションサービスを補助するが、地図データベース４２２にはデバイス１０２がアクセスする。例えば、サービスプロバイダシステム１２０はどの地図データが重要であるか（例えば米国地質調査グリッド第ＸＸＸ番等）の確認を行うことができ、この地図データのキーコードをユーザデバイス１０２に伝送する。ユーザデバイス１０２はこのキーコードに基づいてデータベース４２２から地図データを取得する。代替的な実施例において、地図データベースはユーザデバイス１０２によってアクセスされるが第三者によって制御される。サービスプロバイダシステムはユーザデバイス１０２にキーコードを伝送し、これはこのデバイスがデータベースの重要な部分にアクセスすることを許可するものである。
【００３５】
図４Ｃにおいてはサービスプロバイダシステム１２０が存在しない。ユーザデバイス１０２はその位置に基づいて重要な地図データを判定し、データベース４２２からこの重要な地図データを取得し、地図画像をディスプレイに提供する。例えば、この主のシステムはソフトウェアならびにＣＤあるいはＤＶＤに記録された地図データベースと共に車両に搭載することができる。デバイス１０２の位置はユーザデバイス１０２自体および／または、前述したように、独立したＤＴＶ位置サーバ１１０によって判定することができる。
【００３６】
別の実施形態において、ナビゲーション情報はデバイスの位置から別の関心のある地点へ、あるいは別の関心のある地点からデバイスの位置への道案内を含んでいる。ガス、食料、宿泊施設、医療、警察等が、ユーザが位置確認を希望する一般的な関心地点である。エンターテイメント、史跡、娯楽エリア、店舗、モール、および輸送センター等がさらに別の関心地点である。地図を提供する例と同様に、道案内の計算はユーザデバイス１０２、サービスプロバイダシステム１２０、これら２つの間によって実行することができる。例えば、ユーザが道案内を要求し、サービスプロバイダシステム１２０は要求に応答して道案内を計算しユーザに伝送する。
【００３７】
ナビゲーションサービスは多様な内容をもって提供することができる。一例によれば、ユーザデバイス１０２は車両の付属品あるいは一部として統合することができ、ナビゲーションサービスは車両の誘導補助とすることができる。例には自動車およびその他の原動機付車両のための高速道路および一般道路の地図、オフロード車のための地形図またはトレールガイド、および飛行または船舶（ＤＴＶ信号の範囲内に存在する場合）のためのナビゲーション補助が含まれている。別の例として、ユーザデバイス１０２は個人によって携帯され、この個人にパーソナルナビゲーション補助を提供する。例には、都市設定（例えば都市近郊での道順を検索する）および地方設定（例えばハイキング）、軍事応用（例えば戦場内の兵士用）、およびゲーム内容（例えばペイントボール、キャプチャー・ザ・フラッグ、または戦争ゲーム）に関するものが含まれている。ＤＴＶベースのナビゲーションサービスは、その他のタイプのナビゲーションサービス（例えばＧＰＳベースのもの）に付加的に使用することもできる。
【００３８】
追跡サービス
提供することができる別の一般的なクラスのサービスは追跡（トラッキング）サービスである。このサービスのクラスにおいてはデバイス１０２の位置が追跡される。デバイス１０２が高価である場合、デバイス１０２自体の追跡が価値のあるサービスとなる。しかしながら、デバイス１０２を対象物に取り付けることができ、その場合デバイス１０２の追跡は対象物の追跡と等しくなる。追跡することが有効である対象物の例は、自動車（乗用車および貨物車を含む）、航空機、貨物コンテナ、鉄道車両、資本設備、レンタル設備、および人物（例えばデバイスを携帯する子供）が含まれる。
【００３９】
一実施形態において、デバイスはリアルタイムで追跡され追跡サービスは第三者に提供される。例えば、企業がその内部業務の１つとしてあるいは盗難および紛失を削減するため種々の対象物の追跡を希望することがあり得る。追跡情報は対象物の所有者、対象物の保険引受人または同様な理由の法的権利者に提供することができる。複数の対象物が追跡される場合、それらの対象物からの追跡情報は１つの場所（例えば中央データベース）に集積され、一般的な追跡ソフトウェアを使用して追跡データを効果的に分析および提示することができる。
【００４０】
別の例においては、現在のデバイスの位置を追跡するのではなく、デバイスの位置の経歴がその後の使用のために記録される。１つの例は“ブラックボックス”応用である。ブラックボックスが自給式である場合、デバイスは外部の実体（例えばＤＴＶ位置サーバ１１０およびサービスプロバイダシステム１２０）に頼らずに自身の位置を判定してその位置の経歴をデバイス内に記録する。
【００４１】
デバイス設定サービス
別の一般的なクラスのサービスにおいて、デバイス１０２の設定が位置に基づいて調節される。１つの例は携帯電話サービスである。この例において、デバイス１０２は携帯電話であるがＤＴＶ位置確認回路を備えている。このＤＴＶ位置確認回路（ＤＴＶ位置サーバ１１０の補助も可能である）は携帯電話の位置を判定する。その後携帯電話の位置を考慮しながらこの携帯電話に対して調節が行われる。
【００４２】
最適なデータ速度、符号化／変調、アンテナ構成、またはその他携帯電話の受信パラメータが位置によって変化する。一度携帯電話の位置が判定されると、これらのパラメータのいずれかが位置を考慮して調節される。その位置が多数の携帯電話通話、強いマルチパス成分、強力な障害を通信経路内に有している場合、より強力な通信チャネル（例えばより低いデータ速度およびより強力なエラー復号）が必要とされ、これによってユーザデバイス１０２への伝送品質が改善される。所与の位置に対するマルチパス特性が既知である場合、このマルチパスを考慮に入れて受信した携帯電話信号を処理するためのフィルタ係数およびアンテナ構成を変更することができる。
【００４３】
図５には地理的領域に基づいた調節の例が示されている。より具体的には、地理的範囲が異なった領域５１０に分割され、携帯電話に対する調節はそれが存在している地理的領域に基づいたものとなる。図５においては、サービスプロバイダシステム１２０がデバイスの位置を領域データベース５２２内に記録された領域と比較することによって重要な領域を判定する。領域５１０は特定の領域５１０が特定の位置を含むように効果的に決定することを可能にする方式で定義することが好適である。例えば、例えば、領域はその境界の地理座標によって定義することができる。図５に示されている領域は全て等しい大きさおよび形状を有しているが、これは必ずしも必要でない。領域は異なった形状および大きさを有することができる。領域の境界および境界の数は時間とともに変化することができる。
【００４４】
一構成形態において、領域５１０は到達範囲内のセルに相当する。各セルは異なった基地局によって提供される。従って、どのセル内にデバイス１０２が存在するかを知ることによって特定の基地局に対してデバイス１０２の最適化を可能にする。例えば、デバイス１０２が１つのセルから別のセルに横断する場合、そのアンテナは新しいセルの基地局に指向すべきである。別の例として、各基地局が異なった符号化または変調技術を使用する場合、デバイス１０２はそれらの利点を取り入れるように設定することができる。最後の例として、各セルは異なったタイプあるいは異なった品質のサービスを提供することができる（例えば、市内、地域、あるいは長距離等）。従って、ユーザデバイス１０２を設定するためにそれがどのセル内に存在するかを知ることによって、異なったサービスまたはサービスの品質の利点を考慮する。
【００４５】
領域５１０はセルに一致する必要はない。例えば、マルチパス現象を補償するケースにおいて、各領域５１０は特定のマルチパス特性を有する地理的範囲を示すことができる。領域５１０Ａは近くの高いビルディングの反射によって支配されとする。領域５１０Ｂは複数の面の反射によって特徴付けるものとする。領域５１０Ｃは比較的弱いマルチパスによって特徴付けるものとする。携帯電話は、その領域の特徴であるマルチパス現象を補償するよう設定される。
【００４６】
このデバイス１０２の設定の調節方式は携帯電話に限定されるものではない。インターネットアクセスまたはその他のワイヤレス通信チャネル（例えばワイヤレスモデム）を提供するデバイスもこの方式によって有利となる。加えて、デバイス１０２は移動体である必要もない。１つの例によれば、デバイス１０２は、自身の位置を判定して地域の放送チャネルを最適に受信するよう自身で設定するテレビジョンとすることができる。
【００４７】
この調節は、特定の適用形態の要件に応じて、全てデバイス１０２によって（例えば図４Ｃに示されているように）、全て独立したサービスプロバイダによって（例えば図４Ａに示されているように）、あるいはそれら２つの間で判定することもできる。特定の適用形態において、デバイスのユーザからの明確な要求を伴わずに調節が自動的に実施される（例えば携帯電話の受信を改善するためあるいはテレビジョンの自動設定のため）。他の適用形態においてはユーザが調節を開始する必要がある（例えばテレビジョンの自動設定を実行するためにボタンを押すことによって）。
【００４８】
物理的サービス
デバイス１０２の位置を知ることによって物理的サービスも可能になるあるいは拡大することができる。１つの例として、デバイスの位置を知ることによって物理的サービスをその特定位置に搬送することが可能になる。緊急ロードサイド支援、救急９１１サービス、および食品の配達がこの種のサービスの例である。救急９１１の例において、救急９１１を要求しているデバイス１０２の位置がＤＴＶ信号に基づいて判定される。その後適宜な救急９１１ユニットがデバイスの位置に急送される。
【００４９】
前述したサービスのクラスと同様に、物理的サービスも複数の方式で提供することができる。１つの方式において、サービスプロバイダシステム１２０が物理的サービスの要求を受信すると、サービスプロバイダ自体がデバイスの位置に移動してその物理的サービスを実行する。別の方式においては、サービスプロバイダ自体は物理的サービスを実行しない。それに代えて、サービスを提供する地域サービスプロバイダに連絡する。例えば、図５を参照すると各領域５１０に対してサービスを行う地域サービスプロバイダが存在することができる。一度サービスプロバイダシステム１２０がどの領域にデバイスが位置しているかを判定すると、適宜な地域サービスプロバイダに連絡してサービスを提供する。緊急ロードサイド支援に関して、サービスプロバイダは中央自動車クラブとすることができ、これは地域レッカー業者のネットワークを利用してロードサイド支援を提供する。別の代替例において、サービスプロバイダシステム１２０は物理的サービスの提供を許可するキーコードをデバイスへ伝送する。例えば、ユーザはそのキーコードを地域レッカー業者に提示して彼の車を牽引させることができる。
【００５０】
最後の例として、サービスの品質が領域ごとに異なることができる。例えば、サービスが食事の配達である場合、都会の領域においては地方の領域よりも速い配達を保証することができる。
【００５１】
地域限定情報サービス
別のクラスのサービスにおいては、デバイス１０２のユーザに情報が提供され、その情報はデバイスの位置に従って地域限定されたものとなる。その例には、地域ニュース、地域交通情報、ならびにデバイスの周辺の地域の商業施設または関心のある地点に関する情報（説明、営業時間、広告、紹介、クーポン等）を含んでいる。
【００５２】
図４Ａの構造において、サービスプロバイダシステム１２０が地域限定された情報を決定し、例えばそれを中央データベースから抽出する。この情報はデバイス１０２に伝送され、これがその情報をユーザに対して表示する。例えば、地域ニュースの場合、中央データベースは多数の地方自治体からのニュースを含むことができる。サービスプロバイダシステム１２０はどの自治体地域にデバイスが位置しているかを判定し、その自治体の地域ニュースをデバイスに伝送する。これに代えて、サービスプロバイダシステム１２０はデバイス１０２に対してキーコードを送信することができる。このキーコードはデバイスが異なったソース、例えばニュースデータベースを保持する第三者から地域ニュースを入手することを可能にする。この例において、ニュースは自治体に基づいて地域限定され、これは図５に示されている領域ベースモデルに従ったものとなる。各自治体は独立した領域５１０であり、ユーザに提供される地域ニュースはユーザがどの自治体地域に位置しているかに基づいたものとなる。
【００５３】
別の例は仮想ツアーガイドである。この適用形態においては、関心地点のツアーがデバイス１０２を通じて提供される。例えばユーザが動物園を訪問する場合、ユーザが例えばペンギンのスペースの近くに居る場合ペンギンのスペースの説明が提示される。ユーザが歴史的戦場を訪問する場合、デバイスはこのデバイスが位置する地域で発生した出来事の説明を提示することができる。デバイスが移動すると、新しい位置を説明するように情報が変更される。関連するサービスにおいて、ユーザは関心地点の“電子ポストカード”を受け取り、これは彼が購入することができるものである。デバイスはその時点の位置に基づいてポストカードを提示する。例えば、デバイスがフーバーダムの周辺に位置している場合、これはディズニーランドではなくフーバーダムの画像を提示する。
【００５４】
別の例において、デバイス１０２は安全および救助情報を提供するために使用される。デバイスの位置において影響がある緊急事態が発生した際、この緊急事態に関する情報がユーザに提供される。例えば、地震が発生しデバイスがその地震の地域に存在している場合、地震の詳細および救援情報、またはどのようにこの地震に対処するかの指示が提供される。
【００５５】
特定の適用形態において、ユーザは地域限定された情報を要求する。例えば、ユーザは新聞を購読する場合と同様に地域ニュースを要求して支払うことができる。別の適用形態において、地域限定された情報は非請求のメッセージである。例えば、ユーザが店舗の前を通過して歩く場合、デバイスはその店舗のクーポンを提供することができる。緊急事態の発生に際して、ユーザは自動的に安全処置および救助活動に対する情報を受け取ることができる。１つの実施形態において、ユーザは非請求情報に関する種々の選択肢の中から選択を行うことができる。考えられる１つの選択肢はユーザデバイス１０２が継続的に追跡され継続的に非請求情報を受信することである。別の選択肢は全ての非請求情報を拒否することである。第３の選択肢はユーザが要求した場合にのみ情報を受信することである。
【００５６】
ユーザは予め登録したプロフィールに基づいて情報を受信することもできる。例えば、ユーザはアイスクリームを好みクッキーを好まないことを示すことができる。ユーザが街中を歩いた場合、彼は地域のアイスクリーム店の情報を受け取るがクッキー販売店の情報は受け取らない。
【００５７】
多くのサービスのクラスと同様に、地域限定された情報の提供は固定の装置にも適用される。１つの適用形態において、デバイス１０２はテレビジョン装置に組み込まれ、これが自身の位置を判定することができる。このテレビジョン装置に対するテレビ放送は様々な広告の選択性を含んでいる。テレビジョン装置はその位置に対応した広告を選択する。
【００５８】
追加的なサービスの例
図６には提供されるサービスがビデオゲームであるシステムが示されている。この例において、適宜なワイヤレスゲーム装置１０２Ａおよび１０２Ｂを有する２人のユーザが互いに共同に／あるいは対戦してビデオゲームをプレイしている。ビデオゲームはワイヤレスゲーム装置と結合された例えば携帯電話、ＰＤＡまたはその他の表示装置に局所的に表示される。ビデオゲーム内におけるユーザの移動は実世界における彼らの位置に基づいたものとなる。サービスプロバイダシステム１２０はＤＴＶ信号によって判定されたワイヤレスゲーム装置の位置に従ってユーザの位置を決定し、これに従ってビデオゲームを更新する。この方式によって１人用あるいは２人より多くのプレーヤーのためのビデオゲームも実施することができる。
【００５９】
別の適用形態において、デバイス１０２の位置は測量の補助とすることができる。例えば、測量人がある場所においてデバイス１０２を携帯し、その場所の各地点において位置を記録することができる。
【００６０】
最後の例において、デバイス１０２は特定の別の個体が接近してきた場合にユーザに警告を提供するために使用することができる。例えば、ユーザは市民戦争の記録に興味がある別の個人とミーティングを行うことに関心があることを彼のプロフィールに示すことができる。ユーザのプロフィールはサービスプロバイダシステム１２０に記録される。ユーザが街中を歩き回った際に、サービスプロバイダシステム１２０はデバイスの位置を追跡し、同様に他のユーザのデバイスの位置を追跡する。別のユーザが近くにいて同様に市民戦争の記録に興味を示している場合、サービスプロバイダシステム１２０がユーザに警告を発し、その結果彼らは希望によって互いに会談することができる。デーティングおよび結婚仲介等を含む他の要件を使用することもできる。
【００６１】
前述した実施形態およびサービスは単に例示的なものであることが理解される。全てのタイプのサービスまたはサービスを提供するためのシステムをリストアップすることは現実的でない。例えば、ユーザはシステムの残りの部分に任意の数のデバイス１０２を介してアクセスすることができる。例には、携帯型コンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話、自動車およびその他の車両、ならびにＤＴＶ位置確認を実行するチップまたはソフトウェアを備えることができるいずれかの対象物が含まれる。ユーザインタフェースの例には、一般的なモニタおよびキーボード、タッチスクリーンディスプレイ、ならびに音声認識および合成装置等が含まれる。ユーザデバイス１０２は広域性の手段によって実施することができる。例えば、アンテナ、ユーザインタフェース、マイクロプロセッサ、電源、および局部記録装置は、ケーブル、近距離無線（例えばブルートゥース）、赤外線その他の手段等の通信手段を伴って異なった場所に位置することができる。
【００６２】
同様に、ＤＴＶ位置サーバ１１０およびサービスプロバイダシステム１２０は多数の異なった装置を使用してその機能を実行することができる。一実施形態において、ＤＴＶ位置サーバ１１０は前述された動作を実施するように設計されたソフトウェアを実行する汎用コンピュータ（一群のコンピュータ）として実施することができる。別の実施形態において、ＤＴＶ位置サーバはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）として実施することができる。サービスプロバイダシステム１２０も同様に実施することができる。
【００６３】
ユーザデバイス１０２、ＤＴＶ位置サーバ１１０およびサービスプロバイダ１２０の選択は、提供されるサービスの性質に基づくものとなる。これはさらにユーザデバイス１０２、ＤＴＶ位置サーバ１１０およびサービスプロバイダシステム１２０の間の通信リンクの性質に基づいたものとなる。
【００６４】
通信リンクは多くの異なった形式とすることができる。図１において、デバイス１０２とＤＴＶ位置サーバ１１０との間のリンクは、ベースステーション１０４への無線リンクおよびベースステーション１０４からＤＴＶ位置サーバ１１０へのより恒久的なリンク（例えば地上線）とすることができる。１つの例において、ユーザデバイス１０２はコードレス電話であり、ベースステーション１０４はコードレス電話ベースステーションとすることができる。１つの実施形態において、ベースステーション１０４は移動ＭＡＮ（メトロポリタンエリアネットワーク）またはＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）とすることができる。ユーザデバイス１０２とサービスプロバイダシステム１２０との間のリンクも同様に示されている。移動端末に適している衛星通信（例えばＬＥＯ，ＭＥＯ，ＧＥＯ等）も代替的なものとして考えられる。非移動端末（図１の実施形態におけるＤＴＶ位置サーバ１１０とサービスプロバイダシステム１２０との間）に適したものとして、地上線（例えば光ファイバ、ケーブル、電線等）およびマイクロ波リンクが代替のものとして挙げられる。これらの多様な通信リンクは適用形態に応じて一方向あるいは双方向性とすることができる。
【００６５】
別の例として、サービスを実施するために要求される動作は、ユーザデバイス１０２、ＤＴＶ位置サーバ１１０、ならびにサービスプロバイダシステム１２０の間で多様な方式で配分することができる。同様に、サービスプロバイダシステム１２０の役目もマイナーなものからメジャーなものに変更することができる。ＤＴＶ位置サーバ１１０とサービスプロバイダ１２０との間で多様な方式で動作を配分することもできる。例えば、サービスプロバイダシステム１２０は、図１に示されているように直接でなく、ＤＴＶ位置サーバ１１０を介してユーザデバイス１０２と交信することができる。その逆も勿論可能である。実際、ユーザデバイス１０２、ＤＴＶ位置サーバ１１０、およびサービスプロバイダシステム１２０は図１において分離して示されているが、これは必ずしも必要であることはない。
【００６６】
サービスを要求する方法およびサービスを配送する方法も変更することができる。例えば、ユーザはサービスが提供される前に明確に要求することができる。他方、暗黙、自動的、あるいはユーザ以外によって要求することができる。必ず要求され得るわけではない。これに代えて、サービスプロバイダがユーザに対してサービスを“プッシュ”することができる。配送に関して、サービスプロバイダシステム１２０はサービスの提供を許可するが、実際にサービスの提供を行うことができるか、あるいはできないようにすることができる。サービスプロバイダシステム１２０がサービスを提供しない場合、第三者がサービスを提供することをアレンジするか、あるいは適宜な箇所に要求を転送することができる。他方、サービスプロバイダシステム１２０はユーザに対して許可コードを送信し、ユーザがサービスを受けることを可能にすることができる。
【００６７】
最後の例に示されているように、提供され得るサービスは前述したものに限定されることはない。別のサービスは物品またはサービスの購入であり、これには映画チケット、レストランの予約、消費財、ガイドツアー、および地域ツアーブックが含まれる。追加的なサービスは地域商業施設の情報配信（例えば劇場の開演時間、レストランのメニュー等）または地域ニュース、交通および天気情報等の地域限定された情報である。表１には、特定のタイプの情報に対して薦められる現状の技術および品質基準を使用した大まかなデータ速度が示されている。データ速度は表に示されたものに限定されることはない。表において、データ付音声はテキスト情報またはテキストメッセージを伴った音声交信を含んだ情報流を示している。これは音声認識アプリケーションおよび標準の音声アプリケーションを伴ったテキストメッセージを含んでいる。
【００６８】
【表１】
2005509166.tif 000003
【００６９】
最後の点として、位置確認がＤＴＶ技術のみに基づくものであることは絶対条件ではない。別の実施例において、ＤＴＶ位置確認技術は、ＧＰＳ、アナログＴＶ、ＣＤＭＡネットワーク、ＴＤＭＡネットワーク、およびＥ−ＯＴＤに基づいたその他の位置確認技術と共にあるいはその補完として使用することができる。
【００７０】
一般的な位置確認
図７にはユーザの位置を判定する方法が示されている。ユーザデバイス１０２は複数のＤＴＶトランスミッタ１０６Ａおよび１０６Ｂないし１０６Ｎを介してＤＴＶ信号を受信する（ステップ７０２）。
【００７１】
どのＤＴＶチャネルを位置確認に使用するか選択するために多様な方法が使用し得る。一実施形態において、ＤＴＶ位置サーバ１１０がモニタするための最適なＤＴＶチャネルをユーザデバイス１０２に伝達する。一実施形態において、ユーザデバイス１０２はベースステーション１０４を介してＤＴＶ位置サーバ１１０とメッセージの交換を行う。一実施形態において、ユーザデバイス１０２はベースステーション１０４のアイデンティティとベースステーションとＤＴＶチャネルを相関させる記録された表に基づいてモニタするＤＴＶチャネルを選択する。別の実施形態において、ユーザデバイス１０２はユーザが入力した例えば一番近い都市名等の概略的な地域表示を示す位置を受領することができ；この情報を処理するＤＴＶ信号の選択に使用する。一実施形態において、ユーザデバイス１０２は受信可能なＤＴＶ信号をスキャンしてこの受信可能なＤＴＶチャネルの出力レベルに基づいて位置の指紋を構成する。ユーザデバイス１０２はこの指紋を既知の位置を伴った既知の指紋に相当する記録された表と比較して処理するためのＤＴＶチャネルを選択する。
【００７２】
ユーザデバイス１０２はユーザデバイス１０２と各ＤＴＶトランスミッタ１０との間の擬似距離を判定する（ステップ７０４）。各擬似距離は、ＤＴＶ放送信号の一成分のトランスミッタ１０８からの伝送時間とこの成分のユーザデバイス１０２おける受信時間との間の時間差、ならびにユーザデバイスにおけるクロックオフセットを示すものである。
【００７３】
ユーザデバイス１０２はこの擬似距離をＤＴＶ位置サーバ１１０に伝送する。一実施形態において、ＤＴＶ位置サーバはベースステーション１０４内あるいはその近くに配置される。
【００７４】
ＤＴＶ信号はさらに複数のモニタユニット１０８Ａないし１０８Ｎによって受信される。各モニタユニットはトランシーバおよびプロセッサを含んだ小さなユニットとして実施され、電柱、ＤＴＶトランスミッタ１０６、またはベースステーション１０４等の適切な場所に設置することができる。一実施形態においてモニタユニットは衛星上に設置される。
【００７５】
各モニタユニット１０８は、そこからのＤＴＶ信号を受信する各ＤＴＶトランスミッタ１０６に対してそのＤＴＶのローカルクロックと基準クロックとの間のタイムオフセットを計測する。一実施形態において、基準クロックはＧＰＳ信号から抽出される。基準クロックの使用によって、各モニタユニット１０８が基準クロックに相対してタイムオフセットを決定し得るため、複数のモニタユニット１０８が使用される際に各ＤＴＶトランスミッタ１０６に対するタイムオフセットを判定することが可能になる。従って、モニタユニット１０８のローカルクロック内におけるオフセットはこの決定に影響を与えない。
【００７６】
別の実施形態においては外部時間基準が必要とされない。この実施形態によれば、単一のモニタユニットが、ユーザデバイス１０２が行っているように同一のＤＴＶトランスミッタからの全てのＤＴＶ信号を受信する。実際には、単一のモニタユニットのローカルクロックが時間基準として機能する。
【００７７】
一実施形態において、各タイムオフセットは固定のオフセットとして形成される。別の実施形態において、各タイムオフセットはａ，ｂ，ｃおよびＴによって示される以下の二次の多項式として形成される。
【００７８】
【数１】
2005509166.tif 000004
いずれの実施形態においても、測定された各タイムオフセットは、インターネットまたは安全なモデム接続等を使用して定期的にＤＴＶ位置サーバに伝送される。一実施形態において、各モニタユニット１０８の位置はＧＰＳサービスを用いて決定される。
【００７９】
ＤＴＶロケーションサーバ１１０は、各ＤＴＶトランスミッタ１０６の位相中心（すなわち位置）を説明する情報をデータベース１１２から受領する。一実施形態において、ＤＴＶトランスミッタ１０６の位相中心は異なった位置においてモニタユニット１０８を使用して計測され、位相中心が直接的に計測される。別の実施形態において、各ＤＴＶトランスミッタ１０６の位相中心はアンテナ位相中心を監視することによって計測される。
【００８０】
一実施形態において、ＤＴＶ位置サーバ１１０は、ユーザデバイス１０２の周辺の気温、気圧、湿度を示す気象情報を気象サーバ１１４から受信する。この気象情報はインターネットおよびＮＯＡＡ等の他のソースから入手することができる。ＤＴＶ位置サーバ１１０は、例えばビー・パーキンソン氏およびジェー・スピルカー・ジュニア氏等による１９９６年のワシントンＤＣにおけるＡＩＡＡ第１巻“グローバルポジショニングシステム−セオリーおよびアプリケーション”、ジェー・スピルカー・ジュニア氏による第１７章“ＧＰＳにおける対流圏現象の影響”（これはここにおいて参照に組み入れてある）の技術を使用して気象情報から対流圏伝搬速度を判定する。
【００８１】
ＤＴＶ位置サーバ１１０は、さらにユーザデバイス１０２の一般的な地理情報を示す情報をベースステーション１０４から受信する。例えば、この情報は携帯電話が位置しているセルまたはセル区部を示すことができる。以下に記述するように曖昧性解消のために使用される。
【００８２】
ＤＴＶ位置サーバ１１０は、擬似距離および各トランスミッタの位置に基づいてユーザデバイス１０２の位置を判定する（ステップ７０６）。図８には３つのＤＴＶトランスミッタ１０６を使用する位置判定の幾何学配置が示されている。ＤＴＶトランスミッタ１０６Ａは位置（ｘ１，ｙ１）に存在している。ユーザデバイス１０２とＤＴＶトランスミッタ１０６Ａとの間の距離はｒ１とする。ＤＴＶトランスミッタ１０６Ｂは位置（ｘ２，ｙ２）に位置している。ユーザデバイス１０２とＤＴＶトランスミッタ１０６Ｂとの間の距離はｒ２とする。ＤＴＶトランスミッタ１０６Ｎは位置（ｘ３，ｙ３）に存在している。ユーザデバイス１０２とＤＴＶトランスミッタ１０６Ｎとの間の距離はｒ３とする。
【００８３】
ＤＴＶ位置サーバ１１０は対流圏伝搬速度および対応するＤＴＶトランスミッタ１０６のタイムオフセットに従って擬似距離の数値を調整することができる。ＤＴＶ位置サーバ１１０はデータベース１１２からの位相中心情報を使用してＤＴＶトランスミッタ１０６の位置を判定する。
【００８４】
ユーザデバイス１０２は、３つの未知数すなわち位置（ｘ，ｙ）およびユーザデバイス１０２のクロックオフセットＴを解くために３つあるいはそれより多い擬似距離計測値を使用する。別の実施形態において、ここに開示されている技術は三次元すなわち緯度、経度、および標高において位置を判定するために使用され、ＤＴＶトランスミッタの標高等の要素を含むことができる。
【００８５】
３つの擬似距離計測値ｐｒ１，ｐｒ２，およびｐｒ３は以下の式によって与えられる。
【００８６】
【数２】
2005509166.tif 000005
【００８７】
【数３】
2005509166.tif 000006
【００８８】
【数４】
2005509166.tif 000007
【００８９】
３つの距離は以下の式で表すことができる。
【００９０】
【数５】
2005509166.tif 000008
【００９１】
【数６】
2005509166.tif 000009
【００９２】
【数７】
2005509166.tif 000010
ここで、Ｘはユーザデバイス１０２の二次元のベクトル位置（ｘ，ｙ）を示し、Ｘ１はＤＴＶトランスミッタ１０６Ａの二次元のベクトル位置（ｘ１，ｙ１）を示し、Ｘ２はＤＴＶトランスミッタ１０６Ｂの二次元のベクトル位置（ｘ２，ｙ２）を示し、Ｘ３はＤＴＶトランスミッタ１０６Ｎの二次元のベクトル位置（ｘ３，ｙ３）を示す。これらの関係によって３つの等式が成立し、これによって３つの未知数ｘ，ｙ，およびＴが解かれる。ＤＴＶ位置サーバ１１０はこれらの等式を既知の一般的方法によって解く。ユーザデバイス１０２の位置は、ユーザにサービスを提供するために使用される。例えば、ユーザの位置がサービスプロバイダシステム１２０に伝送されるか、あるいはサービスプロバイダシステム１２０がＤＴＶ位置サーバ１１０からユーザの位置を取得することができる。いずれの方式においてもサービスプロバイダシステム１２０がユーザの位置にアクセスする。
【００９３】
別の実施形態において、ユーザデバイス１０２は擬似距離を計算せず、むしろ擬似距離を計算するために充分であるＤＴＶ信号の測定値を取り込み、この測定値をＤＴＶ位置サーバ１１０に伝送する。ＤＴＶ位置サーバ１１０はこの測定値に基づいて擬似距離を計算し、前述したようにこの擬似距離に基づいてユーザの位置を計算する。
【００９４】
別の実施形態において、デバイス１０２の位置はユーザデバイス１０２によって計算される。この実施形態においては、全ての必要な情報がユーザデバイス１０２に送信される。この情報はＤＴＶ位置サーバ１１０、ベースステーション１０４、１つまたは複数のＤＴＶトランスミッタ１０６、またはそれらいずれかの組合せを介してユーザデバイスに伝送することができる。ユーザデバイス１０２はその後擬似距離を計測し、前述した連立方程式を解く。この実施形態についてさらに説明する。
【００９５】
ユーザデバイス１０２は各ＤＴＶトランスミッタのローカルクロックと基準クロックとの間のタイムオフセットを受信する。ユーザデバイス１０２はさらに各ＤＴＶトランスミッタ１０６の位相中心を示す情報をデータベース１１２から伝送する。
【００９６】
ユーザデバイス１０２はＤＴＶ位置サーバ１１０によって計算された対流圏伝搬速度を受信する。別の実施形態において、ユーザデバイス１０２はこのユーザデバイス１０２の周囲の気温、気圧、および湿度を示す気象情報を気象サーバ１１４から受信し、一般的な手法を使用してこの気象情報から対流圏伝搬速度を判定する。
【００９７】
ユーザデバイス１０２はさらにベースステーション１０４からこのユーザデバイス１０２の大まかな位置を示す情報を受信する。例えば、この情報は携帯電話が位置しているセルまたはセル区部を示すことができる。この情報は以下に説明するように曖昧性解消に使用することができる。
【００９８】
ユーザデバイス１０２は複数のＤＴＶトランスミッタ１０６からＤＴＶ信号を受信し、ユーザデバイス１０２と各トランスミッタ１０６との間の擬似距離を判定する。ユーザデバイス１０２はその後擬似距離およびトランスミッタの位相中心に基づいて位置を判定する。
【００９９】
これらの実施形態のいずれにおいても、２つのＤＴＶトランスミッタのみが使用可能であればよく、ユーザデバイス１０２の位置はこれら２つのＤＴＶトランスミッタならびに先行した位置判定中に計算されたオフセットＴを使用して判定される。Ｔの値は一般的な手法に従って記録あるいは保持することができる。
【０１００】
一実施形態においては、ベースステーション１０４がユーザデバイス１０２のクロックオフセットを判定する。この実施形態においては、２つのＤＴＶトランスミッタのみが位置判定のために必要とされる。ベースステーション１０４はＤＴＶ位置サーバ１１０にクロックオフセットＴを伝送し、これは各ＤＴＶトランスミッタに対して計算された擬似距離からユーザデバイス１０２の位置を判定する。
【０１０１】
別の実施形態において１つあるいは２つのＤＴＶトランスミッタのみが、位置判定のために使用可能である場合、位置判定を増強するためにＧＰＳが使用される。
【０１０２】
図９には、２つの別々のＤＴＶアンテナ１０６Ａおよび１０６ＢからＤＴＶ信号を受信するユーザデバイス１０２の位置確認計算の簡単な例が示されている。各伝送アンテナ１０６Ａおよび１０６Ｂに関する一定の距離の円９０２Ａおよび９０２Ｂがそれぞれ図示されている。ユーザデバイスクロックオフセット校正を含むユーザデバイスの位置が２つの円９０２Ａおよび９０２Ｂの交差点９０４Ａおよび９０４Ｂのうちのいずれか１つの上に存在する。ベースステーション１０４がそのフットプリント（その到達範囲）９０６のうちのどの区部９０８にユーザデバイスが位置するかを判定し得ることを知ることによって曖昧性を解消することができる。勿論、２つよりも多いＤＴＶトランスミッタが存在する場合、曖昧性は３つの円の交差部分から解消することができる。
【０１０３】
一実施形態において、ユーザデバイス１０２は、最も近い都市の名前等概略的に地域を示したユーザからの入力を受領することができる。一実施形態においてユーザデバイス１０２は位置の指紋を形成するために使用可能なＤＴＶチャネルをスキャンする。ユーザデバイス１０２は、この指紋を既知の位置の既知の指紋に符合する記録された表と比較しその時点のユーザデバイス１０２の位置を確認する。
【０１０４】
一実施形態において、位置計算は地形の隆起の影響を含んでいる。従って、丘陵および谷を含んだ地形においては、ＤＴＶアンテナ１０６の位相中心に関して等距離の円が変形させられる。図１０には、周囲の土地と同じ標高に位置するＤＴＶトランスミッタ１０６の等距離円１００２に対する単一の丘１００４の影響が示されている。
【０１０５】
ユーザ位置の計算は、データベースとして地域地形図を有する単純なコンピュータを使用して容易に計算することができ、これは地表面、ジオイドにおけるユーザの標高の影響を計算に含めることを可能にする。この計算は、図１０に示されているように、等距離円の歪作用を有している。
【０１０６】
ＡＴＳＣ位置確認
図１１ないし図２３には米国テレビジョン規格委員会（ＡＴＳＣ）ＤＴＶ信号を使用する種々のレシーバが示されている。ＤＴＶは１９９８年に最初に米国で実用化された。２０００年の末には、ＤＴＶ信号を放送する１６７局が稼動していた。２００１年２月２８日現在で、１２００のＤＴＶ設置許可がＦＣＣによって発効されている。ＦＣＣの目標によれば、全てのテレビジョン伝送が早急にデジタルとなりアナログ信号が廃止されるべきであるとされている。公共放送局はその免許を保持するために２００２年５月１日までにデジタル化しなければならない。民間ステーションは２００３年５月１日までにデジタル化しなければならない。米国内に１６００超のＤＴＶトランスミッタの設置が期待されている。
【０１０７】
新しいＤＴＶ信号は、割り当てられた６ＭＨｚチャネルで伝送されるマルチプルスタンダードデフィニションＴＶ信号または高精細度信号を送信することを可能にする。これらの新しいアメリカテレビ規格委員会（ＡＴＳＣ）ＤＴＶ信号はアナログＮＴＳＣ−ＴＶ信号と全く異なっており、新しい６ＭＨｚ周波数チャネルにおいて伝送され、全く新しい能力を備えている。
【０１０８】
発明者等はＡＴＳＣ信号が位置確認に使用できることを認識し、それを実行するための技術を開発した。この技術はＡＴＳＣ−ＤＴＶトランスミッタの周囲で使用することができ、その際のトランスミッタからの距離範囲は典型的なＤＴＶ受信範囲よりも遥かに広いものとなる。ＤＴＶ信号の高い出力のため、この技術は屋内においても手持ち受信機によって使用することができる。
【０１０９】
ＧＰＳのデジタル擬似ノイズコードとは対照的に、ＤＴＶ信号はわずか数マイルの距離のトランスミッタから受信され、トランスミッタはメガワットレベルのまでの信号を発信する。加えて、ＤＴＶアンテナは１４ｄＢの単位の大きなアンテナゲインを有する。従って、ＤＴＶ信号は屋内で受信するために充分な出力を有している。
【０１１０】
特定のレシーバ構成はＤＴＶ８−ａｒｙベスティジアルサイドバンド変調（８ＶＳＢ）のデータ信号の復調および復号とは対照的にＤＴＶ信号同期コードのみを使用する。従って、ＤＴＶ信号は、単一データシンボルの周期の約１００万倍の周期で相関する。従って、ＤＴＶタワーから相当な距離において屋内で信号を追跡する可能性が大幅に拡大する。さらに、デジタル信号処理の使用を通じて、これらの新しい追跡技術を単一の半導体チップ内で実施することが可能となっている。
【０１１１】
図１１には、受信したＤＴＶ信号のサンプルを取り入れて使用するためのサンプラの構成１１００が示されている。一実施形態において、サンプラ１１００はユーザデバイス１０２内において実施される。別の構成形態において、サンプラ１１００はモニタユニット１０８内において実施される。当業者において明らかであるように、ＤＴＶ信号の正確な提示を得るためにサンプリング速度は充分に高いことが必要である。
【０１１２】
サンプラ１１００はＤＴＶ信号１１０２をアンテナ１１０４で受信する。無線周波数（ＲＦ）アンプ／フィルタ１１０６は受信したＤＴＶ信号を増幅およびフィルタリングする。ローカルオシレータクロック１１１６およびミキサ１１０８Ｉおよび１１０８Ｑが信号をダウンコンバートして同期（Ｉ）および直角位相（Ｑ）サンプルをそれぞれ形成する。ＩおよびＱサンプルはそれぞれ低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１１１０Ｉおよび１１１０Ｑによってフィルタリングされる。アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１１１２はＩおよびＱサンプルをデジタル形式に変換する。デジタルＩおよびＱサンプルはメモリ１１１４内に記録される。
【０１１３】
図１２には、サンプラ１１００によって形成されたＤＴＶ信号サンプルの相関ピークを検索するために使用される非干渉性相関器の構成１２００が示されている。別の構成形態において、相関器１２００はモニタユニット１０８内において実施される。
【０１１４】
相関器１２００はメモリ１１１４からＤＴＶ信号のＩおよびＱサンプルを受領する。相関器１２００は中間周波数（ＩＦ）においてサンプルを処理する。その他の構成形態において、サンプルはアナログまたはデジタル形式で処理され、中間周波数（ＩＦ）またはベースバンドにおいて動作することができる。
【０１１５】
コードジェネレータ１２０２がコードシーケンスを生成する。一実施形態において、コードシーケンスは上昇する余弦波形である。コードシーケンスはＡＴＳＣフレームにおけるいずれかの既知のデジタルシーケンスとすることができる。一構成形態において、コードは同期コードである。一実施形態において、同期コードはＡＴＳＣデータフレーム内のフィールド同期セグメントである。別の構成形態において、同期コードはＡＴＳＣデータフレーム内のデータセグメント内の同期セグメントである。さらに別の構成形態において、同期コードはＡＴＳＣデータフレーム内のフィールド同期セグメントとＡＴＳＣデータフレーム内のデータセグメント内の同期セグメントの両方を含んでいる。例えばパイロット、シンボルクロック、キャリア等の別のＤＴＶ信号の成分は位置確認のために使用することができる。しかしながら、高い繰り返し速度を有するこれらの信号の使用は固有の曖昧性を生成する。このような曖昧性を解消する技術は当業者において既知である。この種の技術の１つが、Ｍ．ラビノヴィッツ博士による論文、“整数サイクル曖昧性の高速解消のためのＧＰＳと低軌道衛星とを組み合わせた差動キャリアフェーズナビゲーションシステム”（２０００年スタンフォード大学電気工学科）の第１２９−７６頁に記載されており、これはここにおいて参照に組み入れてある。
【０１１６】
ミキサ１２０４Ｉおよび１２０４ＱはそれぞれＩおよびＱサンプルをコードジェネレータ１２０２によって形成されたコードと組み合わせる。ミキサ１２０４Ｉおよび１２０４Ｑの出力はそれぞれフィルタ１２０６Ｉおよび１２０６Ｑによってフィルタリングされ加算器１２０７に付加される。この合計は二乗デバイス１２０８に付加される。フィルタ１２０９は一般的な技術に従って非干渉性相関の検波を行う。コンパレータ１２１０は相関出力を予め設定された閾値と比較する。相関出力が閾値未満に降下すると、サーチコントロール１２１２が、加算器１２１４に追加的なパルスをクロック１２１６によって形成されたクロック波形に付加させ、これによってコードジェネレータを１シンボル進行させ処理を繰り返す。好適な実施例において、クロック波形は１０．７６ＭＨｚの公称クロック速度を有し、クロック速度またはシンボル速度と受信したＤＴＶ信号を符合させる。
【０１１７】
相関出力が最初に閾値を越えた際に処理が実行される。相関出力を形成したタイムオフセットがそのＤＴＶトランスミッタ１０６の擬似距離として使用される。
【０１１８】
レシーバ相関器および整合フィルタ内において、２つの重要なレシーバのデグラデーションの発生源が存在する。ユーザデバイスローカルオシレータはしばしば比較的貧弱な周波数の安定性を有する。この非安定性は２つの異なったレシーバパラメータに影響を与える。第１に、これはレシーバ信号内に周波数オフセットを発生させる。第２に、受信したビットパターンを基準クロックのシンボル速度に対してスリップさせる。これら両方の作用がレシーバの積分時間を制限し、そのためレシーバの処理ゲインを制限する可能性がある。積分時間はレシーバの基準クロックを修正することによって増加させることができる。一実施形態において、遅延ロックループ（ＤＬＬ）が自動的にレシーバクロックを修正する。
【０１１９】
別の実施形態において、ＮＣＯ（数値制御オシレータ）１２１８がレシーバのクロック周波数を調整して入力した受信信号クロック周波数と符合させユーザデバイス１０２内のローカルオシレータのドリフトおよび周波数オフセットを補償する。クロック周波数の精度の増加によって、レシーバ相関器のより長い積分時間およびより良好な動作が可能になる。ＮＣＯ１２１８の周波数制御入力は、レシーバシンボルクロック速度同期器、ＡＴＳＣパイロットキャリアの追跡、またはＮＣＯ１２１８内に装備されたその他のクロック速度選別器等の、可能ないくつかのソースから抽出することができる。
【０１２０】
現在のＡＴＳＣ信号は、先進テレビジョンシステム委員会による２０００年３月１６日付の“ＡＴＳＣデジタルテレビジョン規格および改正第１号”に記載されている。このＡＴＳＣ信号は８−ａｒｙベスティジアルサイドバンド変調（８ＶＳＢ）を使用する。ＡＴＳＣ信号のシンボル速度は１０．７６２２３７ＭＨｚであり、これは２７．００００００ＭＨｚのクロックから抽出される。図１３にはＡＴＳＣフレームの構成１３００が示されている。フレーム１３００はそれぞれ８３２シンボルからなる合計６２６個のセグメントからなり、合計５２０８３２シンボルを有している。各フレームには２つのフィールド同期セグメントが存在する。各フィールド同期セグメントに３１２個のデータセグメントが続いている。各セグメントは同期目的で使用される４個のシンボルから始まっている。
【０１２１】
図１４にはフィールド同期セグメントの構成１４００が示されている。フレーム１３００内の２つのフィールド同期セグメント１４００は、第２のフィールド同期セグメント内において６３シンボルのミドルセットが反転している点においてのみ異なっている。
【０１２２】
データセグメントの構成１５００が図１５に示されている。データセグメント１５００の最初の４個のシンボル（これらは−１，１，１，−１である）はセグメント同期に使用される。セグメント１５００内のその他の８２８個のシンボルはデータを搬送する。変調スキームが８ＶＳＢであるため、各シンボルは３ビットのコードデータを搬送する。速度２／３符号化スキームが使用されている。
【０１２３】
本発明の実施形態は、未来型ＤＴＶ信号の使用拡大を促進する。例えば、ＡＴＳＣ信号特性は高速度１６ＶＳＢ信号を可能にする。しかしながら、１６ＶＳＢ信号は８ＶＳＢ信号と同じフィールド同期パターンを有している。従って、本発明の単一の実施形態は、８ＶＳＢおよび１６ＶＳＢ信号の双方と共に等しく動作するよう設計することができる。
【０１２４】
８ＶＳＢ信号はフィルタリングによって構成される。Ｊ．Ｇ．プローキス氏の“デジタル通信”１９９５年マクグローヒル第３版に記載されているように、シンボルパルスの同位相セグメントは上昇する余弦特性を有している。パルスは以下の式で示すことができる：
【０１２５】
【数８】
2005509166.tif 000011
ここでＴはシンボル周期であり、
【０１２６】
【数９】
2005509166.tif 000012
さらにβ＝０．０５７６２である。この信号は以下の周波数特性を有する：
【０１２７】
【数１０】
2005509166.tif 000013
これから、片側信号大域幅が（１＋β）１０．７６２２３７ＭＨｚ＝５．３８ＭＨｚ＋０．３１ＭＨｚであることが明白である。この同期パルスからＶＳＢ信号を形成するために信号がフィルタリングされ、従って低い側波帯の小さな部分のみが残留する。このフィルタリングは以下の数式で示すことができる：
【０１２８】
【数１１】
2005509166.tif 000014
ここで
【０１２９】
【数１２】
2005509166.tif 000015
ここでＨα（ｆ）は低い側波帯の残留分を分離するよう設計されるフィルタである。図１６にはＨα（ｆ）のゲイン関数のプロットが示されている。このフィルタはＨα（−ｆ）＝−Ｈα（ｆ）およびＨα（ｆ）＝０，ｆ＞αの特性を満たしている。
【０１３０】
Ｕ（ｆ）Ｐ（ｆ）の応答は以下のように示される：
【０１３１】
【数１３】
2005509166.tif 000016
ここで、
【数１４】
2005509166.tif 000017
はＰ（ｆ）のヒルベルト変換である。ＶＳＢパルスは以下のように示される：
【０１３２】
【数１５】
2005509166.tif 000018
ベースバンドパルスは、
【０１３３】
【数１６】
2005509166.tif 000019
ここでｐｖｉ（ｔ）は同期成分、ｐｖｑ（ｔ）は垂直成分であり、
【０１３４】
【数１７】
2005509166.tif 000020
となる。
【０１３５】
データが伝送される前に、ＡＴＳＣ信号はさらにキャリア信号を包埋し、これはデータ信号よりも−１１．５ｄＢ低い出力を有している。このキャリアは信号の干渉性復調を補助する。従って伝送された信号は以下の数式で示すことができる：
【０１３６】
【数１８】
2005509166.tif 000021
ここでＣｎは８−レベルデータ信号である。
【０１３７】
図１７には、モニタユニット１０８の一実施形態が示されている。アンテナ１７０４はＧＰＳ信号１７０２を受信する。ＧＰＳタイムトランスファユニット１７０６はＧＰＳ信号に基づいたマスタクロック信号を生成する。ＤＴＶトランスミッタクロックのオフセットを判定するために、ＮＣＯ（数値制御オシレータ）フィールド同期タイマ１７０８Ａがマスタクロック信号に基づいてマスタ同期信号を生成する。マスタ同期信号は、ＡＴＳＣセグメント同期信号およびＡＴＳＣフィールド同期信号のいずれかあるいは両方を含むことができる。一実施形態において、全てのモニタユニット１０８内のＮＣＯフィールド同期タイマ１７０８Ａが基準の日付および時間に同期する。ユーザユニット１０２が実行する全ての同じＤＴＶトランスミッタからのＤＴＶ信号を単一のモニタユニット１０８が受信する実施形態において、このモニタユニット１０８をユーザデバイス１０２の位置を判定する目的のために他のいずれかのモニタユニットと同期化する必要はない。また、この種の同期化は、全てのモニタステーション１０８、または全てのＤＴＶトランスミッタが共通のクロックに同期化される場合も必要でなくなる。
【０１３８】
ＤＴＶアンテナ１７１２は複数のＤＴＶ信号１７１０を受信する。別の実施形態においては複数のＤＴＶアンテナが使用される。増幅器（アンプ）１７１４はＤＴＶ信号を増幅する。１つまたは複数のＤＴＶチューナ１７１６Ａないし１７１６Ｎは、それぞれ受信されたＤＴＶ信号内のＤＴＶチャネルにチューンしＤＴＶチャネル信号を形成する。複数のＮＣＯフィールド同期タイマ１７０８Ｂないし１７０８ＭのそれぞれはＤＴＶチャネル信号の１つを受信する。複数のＮＣＯフィールド同期タイマ１７０８Ｂないし１７０８ＭのそれぞれはＤＴＶチャネル信号のチャネル同期信号を抽出する。チャネル同期信号はＡＴＳＣセグメント同期信号およびＡＴＳＣフィールド同期信号のいずれかあるいは両方を含むことができる。ＤＴＶ信号内のパイロット信号およびシンボルクロック信号は捕捉の補助の目的で使用することが理解される。
【０１３９】
複数の加算器１７１８Ａないし１７１８Ｎのそれぞれはマスタ同期信号とチャネル同期信号のうちの１つの間のクロックオフセットを生成する。プロセッサ１７２０がフォーマットを行い結果のデータをＤＴＶ位置サーバ１１０に伝送する。一実施形態において、測定される各ＤＴＶチャネルに対して、このデータはＤＴＶトランスミッタの識別番号、ＤＴＶチャネル番号、ＤＴＶトランスミッタの位相中心、およびクロックオフセットを含んでいる。このデータは、無線リンク、およびインターネットを含む多数の方式のいずれかによって伝送することができる。一実施形態において、このデータは予備ＭＰＥＧパケットとしてこのＤＴＶチャネル自体の上で送信される。
【０１４０】
マルチパス現象を緩和する有効な方式の１つは、これより前あるいは後のハードウェアセットアップにおけるサンプリングを使用するよりも、完全な自動相関関数をサンプリングすることである。マルチパス現象は最も早い相関ピークを選択することによって緩和することができる。
【０１４１】
短い遅延をもって位置が計算される場合、単純な方式はソフトウェアレシーバを使用することであり、これはフィルタリングされた信号をサンプリングしこのサンプルをＤＳＰ上のファームウェア内で処理する。
【０１４２】
図１８には、ソフトウェア内における追跡の一実施形態１８００が示されている。アンテナ１８０２は磁気双極子またはＤＴＶ信号を受信することができるその他のアンテナとすることができる。帯域通過フィルタ１８０４はＤＴＶ信号スペクトル全体をＬＮＡ１８０６に伝送する。一実施形態において、フィルタ１８０４は、帯域通過フィルタがデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１８１４の制御下において特定のＤＴＶチャネルに対するスペクトルを通過させるように調整することができる。
【０１４３】
低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）１８０６は選択された信号を増幅してＤＴＶチャネルセレクタ１８０８に送信する。ＤＴＶチャネルセレクタ１８０８は、ＤＳＰ１８１４の制御下において特定のＤＴＶチャネルを選択し、選択されたチャネル信号を従来の方法によってＵＨＦ（超高周波）からＩＦ（中波）へフィルタリングおよびダウンコンバートする。増幅器（ＡＭＰ）１８１０は選択されたＩＦチャネル信号を増幅する。アナログ−デジタルコンバータおよびサンプラ（Ａ／Ｄ）１８１２はＤＴＶチャネル信号ｓ（ｔ）のデジタルサンプルを形成し、このサンプルをＤＳＰ１８１４に伝送する。
【０１４４】
次に干渉性ソフトウェアレシーバに対するＤＳＰ１８１４によるＤＴＶチャネル信号処理について記述する。ダウンコンバートされたサンプル信号に対する名目オフセット周波数が仮定される。この信号がベースバンドにダウンコンバートされる場合、名目オフセットは０Ｈｚとなる。このプロセスは、信号ｓ（ｔ）のサンプルに基づいて完全な自動相関関数を生成する。このプロセスは低デューティファクタ信号に対して遥かに効果的に実施することができる。データサンプルの周期をＴｉ、ωｉｎを入力されたサンプリング信号の名目オフセット、ωｏｆｆｓｅｔを可能な最大のオフセット周波数とすると、ドップラー効果のためシフトおよびオシレータ周波数がドリフトする。プロセスは以下に示す擬似コードを実施する。
【０１４５】
・  Ｒｍａｘ＝０
・  複合コード信号を形成
【０１４６】
【数１９】
2005509166.tif 000022
ここで
【０１４７】
【数２０】
2005509166.tif 000023
はデータ信号に対応する全てのシンボルに対して０、同期信号に対応する全てのシンボルに対して非０となる。
・  ω＝ωｉｎ−ωｏｆｆｓｅｔからωｉｎ＋ωｏｆｆｓｅｔまででステップが
【０１４８】
【数２１】
2005509166.tif 000024
に対して
・  複合混合信号を形成
【０１４９】
【数２２】
2005509166.tif 000025
・  入力信号ｓ（ｔ）と混合信号ｓｍｉｘ（ｔ）を結合
【０１５０】
【数２３】
2005509166.tif 000026
・  相関関数
【０１５１】
【数２４】
2005509166.tif 000027
を計算
・  
【０１５２】
【数２５】
2005509166.tif 000028
である場合、
【０１５３】
【数２６】
2005509166.tif 000029
・  次のω
【０１５４】
プロセスからの退出に関して、Ｒｓｔｏｒｅ（τ）は入力信号ｓ（ｔ）と複合コード信号ｓｃｏｄｅ（ｔ）との間の相関を蓄積する。Ｒｓｔｏｒｅ（τ）はより小さいステップのωで検索を行うことによってさらに高精度化することができる。ωの最初のサイズはナイキストレート２π／Ｔｉの半分よりも小さいことが必要である。最大相関出力を形成するタイムオフセットτが擬似距離として使用される。
【０１５５】
次に、ソフトウェア内における非干渉性相関の生成技術について記述する。この方法は図１１および図１２のハードウェアレシーバをエミュレートする。ブロック線図においてはＩおよびＱチャネルが別々に処理されるが、ＩおよびＱ成分は混合信号を形成するためにソフトウェア内で結合されることが理解される。非干渉性相関器が検波を行うため、中間周波数の範囲を検索することは必要でない。このプロセスは以下に示す擬似コードを実行する。
【０１５６】
・  同相および垂直位相コード信号を形成
【０１５７】
【数２７】
2005509166.tif 000030
【０１５８】
【数２８】
2005509166.tif 000031
ここで合計はｎより大きくなり、
【０１５９】
【数２９】
2005509166.tif 000032
はデータ信号に対応する全てのシンボルに対して０、同期信号に対応する全てのシンボルに対して非０となる。ここでｃｉは自動相関Ｒｉを有し、ｃｑは自動相関Ｒｑを有し、またその相互相関はＲηとなることが理解される。
・  τ＝０ないしＴｐｅｒステップＴｓａｍｐただしＴｐｅｒは使用されるコードの周期、Ｔｓａｍｐはサンプルインタバルであることに対し、
・  基準コード混合信号を形成
【０１６０】
【数３０】
2005509166.tif 000033
ここでωは入力信号の名目ＩＦ周波数、υは入力信号に対する混合信号の周波数オフセット、φは入力信号から混合信号の位相オフセットである。
【０１６１】
・  入力信号ｓ（ｔ）と基準コード混合信号ｓｍｉｘ（ｔ）を結合
【０１６２】
【数３１】
2005509166.tif 000034
・  低域通過フィルタｓｃｏｍｂ（ｔ）がｓｆｉｔ（ｔ）を形成、従ってｓｆｉｔ（ｔ）の期待される数値は
【０１６３】
【数３２】
2005509166.tif 000035
によって与えられ、ここでＲｉ（τ）＝−Ｒｑ（τ）である事実を利用した。
【０１６４】
・  ｓｆｉｔ（ｔ）上において検波を実行（例えば積算およびフィルタリングによって）して非干渉性相関を生成：
【０１６５】
【数３３】
2005509166.tif 000036
・  次のτ
【０１６６】
最大相関出力を形成するタイムオフセットτが擬似距離として使用される。
【０１６７】
非干渉性相関ｚ（τ）は同相および直角位相成分の両方における信号出力を利用することが理解される。しかしながら、この結果として非干渉性相関を形成する信号の有効帯域幅は半分となる。非干渉性相関器の出力は図１９に示されている。上部のプロットは約８×１０−５秒のインタバルに対する相関ピークを示している。下方のプロットは相関ピークの３ＭＨｚの有効帯域幅を示している。
【０１６８】
前述したものと類似のソフトウェア内における追跡技術をカリフォルニア州サンノゼ市から発信してカリフォルニア州パオロアルト市の屋内で受信されたＤＴＶ伝送に適用した。この例は単に説明目的のものであり、本発明の視点における限定を成すものではない。図２０には、サンノゼ市からのＫＩＣＵチャネル５２ＤＴＶ放送の信号の１ｍｓのサンプルにおけるスペクトル例を示している。この信号は２７ＭＨｚの中央周波数にダウンコンバートされ、これは１秒当たり１００メガサンプルのサンプリング速度に対する０．５４のデジタル周波数に相当する。この信号は６ＭＨｚの帯域幅にデジタル帯域通過フィルタリングされる。
【０１６９】
結果の６ＭＨｚ信号の同位相および直角位相成分に対する、計算された自動相関関数が図２１に示されている。これは各セグメントの開始における４つのデータ同期シンボルのみに対する相関であることが理解される。
【０１７０】
６ＭＨｚ信号の特性が図２２に示されている。図２２には同位相チャネルの自動相関ピークの一部が示されている。曲線の円滑性から、Ｓ／Ｎ比が高いことが理解される。加えて、ピークの曲率は大きな信号帯域幅を示しており、これによってこの信号のマルチパスに対しての強さをもたらす。
【０１７１】
図２３には相関器１２００の動作シミュレーションの結果が示されている。このシミュレーションはウルフマンリサーチによって製造された数学ソフトウェアを使用して導出された。シミュレーション入力はサンプラ１１００によってメモリ１１１４内に記録されたＩおよびＱデジタルサンプルである。
【０１７２】
図２３には、１０．７６ＭＨｚの複合サンプル速度および２４２ｍｓの積分時間または１０フィールドにおけるシンボル同期サンプルに対する非干渉性相関結果が示されている。このシミュレーションはサンプルが１／２シンボルまたは０．０５μｓによってオフセットされる最悪のケースである。
【０１７３】
シミュレーションはさらに６ＭＨｚの帯域幅で−２７ｄＢのガウスノイズおよびＳ／Ｎ比（ＳＮＲ）を含んでいる。このサンプリングの位相オフセットによって２ｄＢの低下が生じるが、依然として性能は優れている。通常のＤＴＶ受信は約＋１８ｄＢのＳＮＲを必要とする。相関器１２００は１８＋２７＝４５ｄＢの通常のＤＴＶ未満のＳＮＲで追跡情報をリカバーすることができる。この結果は整合フィルタが使用されている際にサンプリングクロックの正確な相関を必要とする。しかしながら、時間ゲート遅延ロックループ（ＤＬＬ）は自動的にそのクロックを受信した信号に同期させ同じ結果を生成する。
【０１７４】
ＥＴＳＩ位置確認
図２４ないし図３４には、ヨーロッパ通信規格機構（ＥＴＳＩ）ＤＴＶ信号を使用するための種々のレシーバが示されている。ＥＴＳＩはヨーロッパの地上波ＤＴＶ信号を定義しており、ここではデジタルビデオ放送地上波（ＤＶＢ−Ｔ）信号と呼称する。この新しいＤＴＶ信号はマルチプルスタンダードデフィニションＴＶ信号または高精細度信号を割り当てられた８ＭＨｚで送信することを可能にする。この新しいＤＶＢ−ＴＤＴＶ信号はアナログＮＴＳＣ−ＴＶ信号と全く異なっており、新しい８ＭＨｚ周波数チャネルにおいて伝送され、全く新しい能力を備えている。
【０１７５】
発明者等はＤＶＢ−Ｔ信号が位置確認に使用できることを認識し、それを実行するための技術を開発した。この技術はＤＶＢ−ＴＤＴＶトランスミッタの周囲で使用することができ、その際のトランスミッタからの距離範囲は典型的なＤＴＶ受信範囲よりも遥かに広いものとなる。ＤＴＶ信号の高い出力のため、この技術は屋内においても手持ち受信機によって使用することができる。
【０１７６】
ここに開示されている技術および前述のＡＴＳＣ−ＤＴＶ信号は、当業者において周知であるように、既知のデータシーケンスを含むその他のＤＴＶ信号に、単にこの既知のデータシーケンスを受容するように相関器を改変することによって適応することができる。この技術は、さらに衛星ラジオ等の広範なその他の直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号にも適用することができる。
【０１７７】
ＧＰＳのデジタル擬似ノイズコードとは対照的に、ＤＴＶ信号はわずか数マイルの距離のトランスミッタから受信され、トランスミッタはメガワットレベルのまでの信号を発信する。加えて、ＤＴＶアンテナは１４ｄＢの単位の大きなアンテナゲインを有する。従って、ＤＴＶ信号は屋内で受信するために充分な出力を有している。
【０１７８】
以下に記すように、本発明の実施形態は“スキャッタパイロット信号”と呼ばれるＤＶＢ−Ｔ信号の成分を使用する。スキャッタパイロットの使用はいくつかの理由から好適である。第一に、これは屋内およびＤＴＶトランスミッタから大きな距離をおいての位置判定を可能にする。従来のＤＴＶレシーバは一時点に１つのデータ信号のみを使用し、また信号のエネルギーによってＤＴＶトランスミッタからの距離が限定されている。これに対して、本発明の実施形態は、複数のスキャッタパイロット信号のエネルギーを同時に使用し、これによってＤＴＶトランスミッタからの距離が従来のＤＴＶの受信より大きくなっても動作することが可能になる。さらに、スキャッタパイロットはデータによって変調されない。このことは２つの理由から好適である。第１に、スキャッタパイロット内の全ての出力が位置判定に使用可能になり；いずれの出力もデータ専用にはならない。第２にスキャッタパイロットはデータ変調がもたらす減衰の影響を受けることなく長い時間周期で観察可能である。従って、ＤＴＶタワーから相当に離れた距離において屋内で信号を追跡する可能性が大幅に拡大する。さらに、デジタル信号プロセッシングの使用によって、この新しい追跡技術を単一の半導体チップ内で実行することが可能となる。
【０１７９】
図２４には擬似距離測定値の生成に使用するためのレシーバの実施形態２４００が示されている。一実施形態において、レシーバ２４００はユーザデバイス１０２内で実施される。別の実施形態において、レシーバ２４００はモニタユニット１０８内で実施される。
【０１８０】
ＲＦサンプラおよび量子化器２４０６が地域内の各ＤＴＶ信号２４０２に対してアンテナ２４０４、ＲＦ増幅器を継続的に調節し、信号をＩＦまたはベースバンドにダウンコンバートする。広帯域にフィルタリングされた８ＭＨｚの帯域幅を有する信号はＲＦサンプラおよび量子化器２４０６によってサンプリングおよび量子化される。その後４個あるいはそれより多いシンボルインタバルを有する量子化された信号がメモリ２４０８内に記録される。好適には、略０．１ｓまたはそれより長い持続時間を有する、実質的により長いセグメントが平均化時間およびノイズ特性を改善するために使用される。
【０１８１】
ミキサ２４１０と相関器および積分器２４１２とが、継続的に記録された信号の時間セグメントを、スキャッタパイロット発生器２４１８によって生成された種々のタイムオフセットバージョンの基準スキャッタパイロットキャリアと相関させる。自動相関関数のピークを検出するために、基準信号が予め設定された時間ステップをもって時間的にステップアップされる。このステップの大きさは、自動相関関数のピークを確認するために充分な数の自動相関関数のサンプルを形成し得るように選択する。一実施形態において、自動相関ピークの推定値を得るために最初に大きなステップを使用し；その推定値を高精度化するためにさらに小さいステップが使用される。以下に記述するように、本発明の実施例は１／（１１１６＊２０，０００）＝２４４ｎｓの間隔の時間サンプルを使用している。相関器サーチコントロール２４２０が自動相関関数における主要なピークを検索し、検出した場合その擬似距離の測定値をデジタル化された形式に変換する。レシーバ２４００はその後その地域内の他のＤＴＶタワーから受信可能な他のＤＴＶ信号２４０２上で同じ機能のセットを継続的に実施する。同じＤＴＶタワーから送信された信号の測定を複数行う必要はない。その後、３つまたはそれより多い擬似距離測定値がデジタル携帯電話またはその他の無線リンクによってＤＴＶ位置サーバ１１０に伝送される。
【０１８２】
加入者のハンドセットあるいはその他のデバイスの位置確認はその加入者が位置確認を必要とする場合にのみ実行されることが理解される。ゆっくり歩行、自動車でゆっくり走行、あるいは屋内または屋外に座っていて、緊急事態におかれている加入者に対して、この位置情報が測定されることは極稀である。従って、電池あるいはその他の電源は極めて小さいものとなる。
【０１８３】
レシーバ２４００はデジタル信号の合計の相互相関を実施するが、別の実施形態において例えばＦＦＴ／ＤＦＴ（高速フーリエ変換／離散フーリエ変換）を使用することにより回路を簡略化し得ることは当業者において明らかである。さらに、レシーバ２４００は中間周波数（ＩＦ）でサンプルを処理するが、別の実施形態においてサンプルはアナログあるいはデジタル形式で処理され、またＩＦまたはベースバンドで動作することができる。さらに別の実施形態においてサンプルは周波数領域で処理される。
【０１８４】
ＤＶＢ−Ｔ構造内の他の信号も位置確認に使用することができる。例えば、連続的なパイロット信号に対してワイドレイニング技術を適用することができる。しかしながら、この種のワイドレイニング等の技術は固有の周期的曖昧性解消を含んでいる。この種の曖昧性を解消する技術は周知である。この種の技術の１つが、Ｍ．ラビノヴィッツ博士による論文、“整数サイクル曖昧性の高速解消のためのＧＰＳと低軌道衛星とを組み合わせた差動キャリアフェーズナビゲーションシステム”（２０００年スタンフォード大学電気工学科）の第５９−７６頁に記載されており、これはここにおいて参照に組み入れてある。
【０１８５】
レシーバ相関器および整合フィルタ内において、２つの重要なレシーバのデグラデーションの発生源が存在する。ユーザデバイスローカルオシレータはしばしば比較的貧弱な周波数の安定性を有する。この非安定性は２つの異なったレシーバパラメータに影響を与える。第１に、これはレシーバ信号内に周波数オフセットを発生させる。第２に、受信したビットパターンを基準クロックのシンボル速度に対してスリップさせる。これら両方の作用がレシーバの積分時間を制限し、そのためレシーバの処理ゲインを制限する可能性がある。積分時間はレシーバの基準クロックを修正することによって増加させることができる。一実施形態において、遅延ロックループ（ＤＬＬ）が自動的にレシーバクロックを修正する。
【０１８６】
別の実施形態において、ＮＣＯ（数値制御オシレータ）２４１４がレシーバのクロック周波数を調整して入力した受信信号クロック周波数と符合させユーザデバイス１０２内のローカルオシレータのドリフトおよび周波数オフセットを補償する。クロック周波数の精度の増加によって、レシーバ相関器のより長い積分時間およびより良好な動作が可能になる。ＮＣＯ２４１４の周波数制御入力は、マスタクロック２４１６、レシーバシンボルクロック速度同期器、ＤＶＮ−Ｔパイロットキャリアの追跡、またはＮＣＯクロック２４１４内に装備されたその他のクロック速度選別器等から抽出することができる。
【０１８７】
現在のＤＶＢ−Ｔ信号はデジタルビデオ放送（ＤＶＢ）と呼ばれる文書に説明されており；デジタル地上波テレビのためのフレーミング構造、チャネルコーディングおよび変調が記載されており、文書番号はＥＴＳＩ  ＥＮ３００７４４第１．４．１版（２００１年１月）である。ＤＶＢ−Ｔ信号は、１５１２または６０４８の分離したキャリーを使用して１８８バイトＭＰＥＧ（ムービングピクチャエクスパートグループ）を搬送する複合垂直周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号である。これらの成分の殆どはビデオＴＶ信号の不規則データ変調を搬送するものであり、低い信号レベルにおいては精密な追跡のために利用しにくいものである。位置確認の目的のためには、ユーザデバイスはＤＶＢ−Ｔ信号の全ての情報内容が受信可能でない場所に位置していてもよいことが理解される。
【０１８８】
しかしながら、ＤＶＢ−ＴＤＴＶ信号は、ここに記述する位置確認に使用可能な追加的な成分を埋包して含むことが可能である。例えば、ＤＶＢ−ＴＤＴＶ信号は２つのタイプの周期的広帯域パイロット信号を含むことができる。この信号はいずれも連続的なパイロットキャリアの集合およびスキャッタパイロットキャリアの集合を含む。ＤＶＢ−Ｔ信号は２つのモード：２Ｋおよび８Ｋを有する。これら２つのモードのパラメータのいくつかを下の表２に記す。本発明の実施形態は８Ｋ信号に関して説明するが、この技術は２Ｋ信号にも適用可能である。
【０１８９】
【表２】
2005509166.tif 000037
【０１９０】
加えて、ここで本発明の実施形態は８ＭＨｚＤＶＢ−Ｔ信号に関して記述しているが、その他の帯域幅を有する信号を使用する実施形態も可能である。さらに、本発明の実施形態はＤＶＢ−Ｔ信号の帯域幅の一部を使用することもできる。例えば、本発明の一実施形態は８ＭＨｚのＤＶＢ−Ｔ信号のうちの６ＭＨｚのみを使用して有効な結果を得ることができる。本発明の実施形態は、ＤＶＢ−Ｔ信号の将来の進化を利用してさらに強化することができる。
【０１９１】
８ＫモードにおけるＤＶＢ−Ｔ連続パイロット信号は、以下に記述されるようにＰＮシーケンスによって選択された一定の基準バイナリ±１の振幅をそれぞれ有する１７７個のキャリアとすることができる。キャリアは１１１６Ｈｚの間隔で配置されている。最初の５０個のキャリア周波数のキャリア番号が図２５に示されている。１つのキャリアの周波数はキャリア番号と１１１６Ｈｚの積を取ることによって求められる。図２６には連続するパイロットキャリアの最初の５０個のキャリアが示されている。垂直軸はキャリア番号である。いずれか２つの連続するパイロットキャリアの間の最小周波数オフセットは３×１１１６Ｈｚであり、これはこれらの連続するキャリアの時間曖昧性を決定する。この信号は一般的に距離測定に使用されるサイドトーンレンジング信号になぞらえることができる。しかしながら、これは出力が１７７の分離したキャリアによって分割される点において異なっている。しかしながら、これに代えてこの信号をＦＦＴ手法によって形成された１７７個のキャリアの合成基準波形と相関させることができる。しかしながら、合成連続パイロット信号は貧弱な自動相関関数を有しており、図２７に示されるように多数の大きなスペクトルサイドローブを伴っている。
【０１９２】
図２７には、８Ｋモードにおける１７７個の並列キャリアを有する合成連続パイロットキャリアの機能が示されている。水平軸上の時間の増加は１／１１１６ｓで与えられている。信号は１１１６×２０，０００サンプル／ｓでサンプリングされる。しかしながら、この信号のサイドローブレベルは非常に高く、０．２超の大きさからなる多くのピークを伴っている。
【０１９３】
８Ｋのスキャッタパイロットキャリアは５６８個の均一に分配されたパイロットキャリアの集合であり、各周波数がチャープ状にホップして４つの連続する周波数にわたったものである。従って、各パイロットは１２×１１１６Ｈｚの積算である周波数から開始し、シンボル持続時間（１／１１１６ｓ）の残りの部分にわたってこの周波数に留まる。次のシンボルに対してパイロットは新しい周波数にホップし、これは３×１１１６Ｈｚ高いものとなり、±１符号を有する。パイロットはこの増加を全部で３回の増加繰り返しその後元の周波数に回帰する。この５６８個のスキャッタパイロットのうちの最初の５個の周波数ホップが図２８に示されている。パイロットキャリアの各時間増加において周波数において１１１６Ｈｚの増加が３回行われる。６８１６／１２＝５６８スキャッタパイロットのそれぞれが１２×１１１６＝１３，３９２Ｈｚで離間している。２Ｋモードにおいては５３，５６８Ｈｚで離間した１４２個のスキャッタパイロットが存在する。
【０１９４】
各パイロットキャリアは、±１符号で１１ステージシフトレジスタのＰＮシーケンスによって以下の多項式をもって支配されるものとして与えられる：
【０１９５】
【数３４】
2005509166.tif 000038
このＰＮシーケンスは以下のシーケンスを生成する：
【０１９６】
【数３５】
2005509166.tif 000039
ここで、ｋは前述したような各パイロットキャリアの周波数である。従って、パイロットキャリアが新しい周波数に変化するごとにその符号がｗ［ｋ］に従って変化する。
【０１９７】
従って、各スキャッタパイロットの周波数は以下のようにｔおよびｐの関数として示すことができる：
【０１９８】
【数３６】
2005509166.tif 000040
ここでｐはパイロットの番号、ｎ［ｔ］は量子化された時間インタバルである：
【０１９９】
【数３７】
2005509166.tif 000041
５６８個のｐの数値のそれぞれに対する各信号成分は以下のようになる：
【０２００】
【数３８】
2005509166.tif 000042
全体のスキャッタパイロット信号は５６８個の周波数がホップする個々のパイロットキャリアの合計となる：
【０２０１】
【数３９】
2005509166.tif 000043
【０２０２】
図２９には符号転換の無い一キャリア例の波形が８回の増加にわたって示されている。これは秒で示されている。このスキャッタパイロットキャリアは全部で６８１６／１２＝５６８個のキャリアを有し、そのそれぞれが連続的に４つの周波数にわたって、すなわち全部で５６８×４＝２２７２個の周波数にわたってチャープ状にホップしている。
【０２０３】
図３０には、別の視点でスキャッタパイロットキャリアが示されている。図３０において、斜線は５６８個の８Ｋスキャッタパイロットキャリアを示しており、これは６８１４／４＝１７０４個のシンボルインタバルの７．６１ＮＨｚ（６８１６のキャリア番号）の帯域全体にわたってステップ上にチャープしている。各チャープキャリアは７．６１ＭＨｚの周波数帯をステップ状に掃引する。ここで示された数は８Ｋモードに対応するものであり、ここでシンボル持続時間は８９６μｓである。２Ｋモードに対応する数字はカッコ内に示されており、ここでシンボル持続時間は２２４μｓである。
【０２０４】
この信号は図３１−３３に示されるように極めて良好な自動相関関数を有している。図３１には５６８個の周波数がホップするスキャッタパイロットキャリアの複合集合の自動相関関数が示されている。複合信号は１１１６×２０００＝２２．３２ＭＨｚの速度でサンプリングされる。従って、スキャッタパイロットキャリアの４シンボルの時間増加周期にわたって８０，０００個のサンプルが存在する。ダブレットの下側にある４つのサイドローブを除いて、この信号は非常に低いサイドローブ相互相関を有することが理解される。図３２および３３には遥かに小さな時間増加にわたって詳細が示されている。
【０２０５】
図３２には、最初の１００回の時間増加にわたって観察されたスキャッタパイロット合成信号の詳細構造が示されている。ピーク以外の部分の自動相関関数が低いレベルにあることが理解される。
【０２０６】
図３３には、スキャッタパイロット合成キャリアのダブレットサイドボードの構造が示されている。再び、メインピークおよび４つのサイドローブピーク以外の部分の自動相関関数数値が極めて低いことが理解される。
【０２０７】
図３４には、モニタユニット１０８の実施形態３４００が示されている。アンテナ３４０４がＧＰＳ信号３４０２を受信する。ＧＰＳタイムトランスファユニット３４０６がＧＰＳ信号に基づいてマスタクロック信号を形成する。ＤＴＶトランスファクロックのオフセットを決定するために、ＮＣＯ（数値制御オシレータ）コード同期タイマ３４０８Ａがマスタクロック信号に基づいてマスタ同期信号を生成する。マスタ同期信号はＤＶＢ−Ｔスキャッタパイロットキャリアを含むことができる。一実施形態において、全てのモニタユニット１０８におけるＮＣＯフィールド同期タイマ３４０８Ａは基準の日付および時間に同期される。ユーザユニット１０２が実行する全ての同じＤＴＶトランスミッタからのＤＴＶ信号を単一のモニタユニット１０８が受信する実施形態において、このモニタユニット１０８をユーザデバイス１０２の位置を判定する目的のために他のいずれかのモニタユニットと同期化する必要はない。また、この種の同期化は、全てのモニタステーション１０８、または全てのＤＴＶトランスミッタが共通のクロックに同期化される場合も必要でなくなる。
【０２０８】
ＤＴＶアンテナ３４１２は複数のＤＴＶ信号３４１０を受信する。別の実施形態においては複数のＤＴＶアンテナが使用される。増幅器（アンプ）３４１４はＤＴＶ信号を増幅する。１つまたは複数のＤＴＶチューナ３４１６Ａないし３４１６Ｎは、それぞれ受信されたＤＴＶ信号内のＤＴＶチャネルにチューンしＤＴＶチャネル信号を形成する。複数のＮＣＯフィールド同期タイマ３４０８Ｂないし３４０８ＭのそれぞれはＤＴＶチャネル信号の１つを受信する。複数のＮＣＯフィールド同期タイマ３４０８Ｂないし３４０８ＭのそれぞれはＤＴＶチャネル信号のチャネル同期信号を抽出する。チャネル同期信号はＡＴＳＣセグメント同期信号およびＡＴＳＣフィールド同期信号のいずれかあるいは両方を含むことができる。一実施例において、ＤＴＶ−Ｔ信号内の連続するパイロット信号およびシンボルクロック信号は捕捉の補助の目的で使用される。
【０２０９】
複数の加算器３４１８Ａないし３４１８Ｎのそれぞれはマスタ同期信号とチャネル同期信号のうちの１つの間のクロックオフセットを生成する。プロセッサ３４２０がフォーマットを行い結果のデータをＤＴＶ位置サーバ１１０に伝送する。一実施形態において、測定される各ＤＴＶチャネルに対して、このデータはＤＴＶトランスミッタの識別番号、ＤＴＶチャネル番号、ＤＴＶトランスミッタの位相中心、およびクロックオフセットを含んでいる。このデータは、無線リンク、およびインターネットを含む多数の方式のいずれかによって伝送することができる。一実施形態において、このデータは予備ＭＰＥＧパケットとしてこのＤＴＶチャネル自体の上で送信される。
【０２１０】
別の実施形態において、レシーバはソフトウェアベースのものである。例えば、図１８のレシーバ１８００は入力したＤＴＶ信号を処理するようにプログラムすることができる。
【０２１１】
次に干渉性ソフトウェアレシーバに対するＤＳＰ１７１４によるＤＴＶチャネル信号処理について記述する。ダウンコンバートされたサンプル信号に対する名目オフセット周波数が仮定される。この信号がベースバンドにダウンコンバートされる場合、名目オフセットは０Ｈｚとなる。このプロセスは、信号ｓ（ｔ）のサンプルに基づいて完全な自動相関関数を生成する。このプロセスは低デューティファクタ信号に対して遥かに効果的に実施することができる。サンプリングされたデータの周期をＴｉ、ωｉｎを入力されたサンプリング信号の名目オフセット、ωｏｆｆｓｅｔを可能な最大のオフセット周波数とすると、ドップラー効果のためシフトおよびオシレータ周波数がドリフトする。プロセスは以下に示す擬似コードを実施する。
【０２１２】
・  Ｒｍａｘ＝０
・  複合コード信号を形成
【０２１３】
【数４０】
2005509166.tif 000044
ここでＣｉは同期ベースバンド信号を示す関数、Ｃｑは垂直位相ベースバンド信号を示す関数である。
・  Ｆ｛ｓｃｏｄｅ｝＊を計算、ここでＦはフーリエ変換の演算子、＊は共役オペレータある。
・  ω＝ωｉｎ−ωｏｆｆｓｅｔからωｉｎ＋ωｏｆｆｓｅｔまででステップがπ／２Ｔｉに対して
・  複合混合信号を形成
【０２１４】
【数４１】
2005509166.tif 000045
・  入力信号ｓ（ｔ）と混合信号ｓｍｉｘ（ｔ）を結合
【０２１５】
【数４２】
2005509166.tif 000046
・  相関関数
【０２１６】
【数４３】
2005509166.tif 000047
を計算
・  
【０２１７】
【数４４】
2005509166.tif 000048
である場合、
【０２１８】
【数４５】
2005509166.tif 000049
・  次のω
【０２１９】
プロセスからの退出に関して、Ｒｓｔｏｒｅ（τ）は入力信号ｓ（ｔ）と複合コード信号ｓｃｏｄｅ（ｔ）との間の相関を蓄積する。Ｒｓｔｏｒｅ（τ）はより小さいステップのωで検索を行うことによってさらに高精度化することができる。ωの最初のサイズはナイキストレート２π／Ｔｉの半分よりも小さいことが必要である。最大相関出力を形成するタイムオフセットτが擬似距離として使用される。
【０２２０】
追加的な位置確認例
本発明の多数の実施例ついて記述した。しかしながら、本発明の精神および視点から逸脱することなく種々の設計変更が可能であることが理解される。例えば、特定のＡＴＳＣおよびＤＶＢ−Ｔ信号に関して多くの特徴を記述した。しかしながら、本発明は、ジャパニーズインテグレーテッドデジタル地上波放送（ＩＳＤＢ−Ｔ）等のその他のＤＴＶ信号にも適用可能である。
【０２２１】
別の例において、本発明はデジタル電子回路、またはコンピュータハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせによって実施することができる。種々の信号および信号処理技術がデジタルあるいはアナログ領域において実施可能である。本発明の装置は、プログラマブルプロセッサによって実行するために機械読取可能な記憶デバイス内に実装されたコンピュータプログラムとして実施することができ；また本発明の方法ステップは命令プログラムを実行するプロセッサによって本発明の機能を実行しデータを入力して出力を形成することによって実施することができる。本発明は、受信データに結合されデータ記憶システムから、またはこれに対して命令およびデータを送受信する少なくとも１つのプログラマブルプロセッサと、少なくとも１つの入力デバイスおよび少なくとも１つの出力デバイスを含んだプログラマブルシステム上で実行可能な１つまたは複数のコンピュータプログラム内で有効に実施することが可能である。各コンピュータプログラムは高級手続き言語または目的指向プログラム言語内において実行するか、あるいは必要に応じてアセンブリまたは機械語内において実行することができ；この言語はコンパイルされたものあるいは翻訳された言語とすることができる。好適なプロセッサには、例えば、汎用または特定用途のマイクロプロセッサの両方が含まれる。一般的に、プロセッサは読取り専用メモリ（ＲＯＭ）および／またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）から命令およびデータを受信する。一般的に、コンピュータはデータファイルを記憶するために１つまたは複数の大容量記憶装置を備えており；これは内蔵ハードディスクまたは取り外し可能なディスク等の磁気ディスク；光磁気ディスク；および光ディスク等を含んでいる。コンピュータプログラム命令およびデータを実装するために適した記憶装置は、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュメモリデバイス等を含む全てのタイプの不揮発メモリ；内蔵ハードディスクまたは取り外し可能なディスク等の磁気ディスク；光磁気ディスク；およびＣＤ−ＲＯＭディスクとすることができる。前述のもののいずれかは、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって補完されるかあるいはその中に組み込むことができる。
【０２２２】
別の例として、同位相および直角位相チャネルを使用してＡＴＳＣ信号を追跡する方法について記述したが、同位相チャネルのみ、直角位相チャネルのみ、あるいはそれらの組合せを使用して精密な追跡を提供し得ることが理解される。
【０２２３】
さらに、多様な形式の一般的な遅延ロックループ（ＤＬＬ）を使用しまた種々のタイプの整合フィルタを使用するＤＴＶ信号の追跡方法があることが理解される。
【０２２４】
本発明の実施形態は、ＤＴＶ信号の低いデューティファクタを多様な方式で利用する。例えば、１つの実施形態は時間ゲート遅延ロックループ（ＤＬＬ）を使用しており、これは、ジェー・ジェー・スピルカー・ジュニア氏の“衛星によるデジタル通信”（プレンティスホール、イングルウッドクリフ、ニュージャージー州、１９７７年第１８−６章）に記載されている。他の実施形態は、干渉性、非干渉性、準干渉性ＤＬＬを含む多様なＤＬＬを使用しており、これはジェー・ジェー・スピルカー・ジュニア氏の“衛星によるデジタル通信”（プレンティスホール、イングルウッドクリフ、ニュージャージー州、１９７７年第１８−６章）、ビー・パーキンソン氏およびジェー・スピルカー・ジュニア氏による“グローバルポジショニングシステム−理論および適用”（ＡＩＡＡ、ワシントンＤＣ、１９９６年第１巻第１７章）、およびジェー・スピルカー・ジュニア氏による“信号追跡理論の基本”等に記載されている。他の実施形態は再循環整合フィルタ等の種々のタイプの整合フィルタを使用する。
【０２２５】
最後の例として、いくつかの実施形態においてＤＴＶサーバ１１０は、例えばＤＴＶトランスミッタから取得可能な擬似距離等のシステムレベルで取得可能な冗長信号を使用し、各ＤＴＶチャネルおよび擬似距離を認可するための追加的なチェックを実行し、誤ったＤＴＶチャネルを確認する。この技術の一つが一般的なレシーバ自律保全モニタリング（ＲＡＩＭ）である。
【０２２６】
従って、本発明の特許請求の範囲内においてその他の実施形態も可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２２７】
【図１】本発明を実施するために適したシステムを示す説明図である。
【図２】本発明に係る方法を示すフローチャートである。
【図３Ａ】図２の各ステップの配分を示すフローチャートである。
【図３Ｂ】図２の各ステップの別の配分を示すフローチャートである。
【図３Ｃ】図２の各ステップのさらに別の配分を示すフローチャートである。
【図３Ｄ】図２の各ステップのさらに別の配分を示すフローチャートである。
【図４Ａ】ナビゲーションに関するサービスを提供するシステムを示す構成図である。
【図４Ｂ】ナビゲーションに関するサービスを提供するシステムを示す構成図である。
【図４Ｃ】ナビゲーションに関するサービスを提供するシステムを示す構成図である。
【図５】デバイスが位置している地理的範囲に基づいたサービスを提供するシステムを示す構成図である。
【図６】複数のユーザデバイスを含んだシステムを示す構成図である。
【図７】デバイスの位置を判定する方法を示す説明図である。
【図８】３つのＤＴＶトランスミッタを使用する位置判定の幾何学的配置を示す説明図である。
【図９】２つの別々のＤＴＶトランスミッタからのＤＴＶ信号を受信するデバイスのための単純化した位置確認計算の例を示す説明図である。
【図１０】周りの土地と同じ海抜に位置するＤＴＶトランスミッタを中心とする円内に存在する単一の山の影響を示す説明図である。
【図１１】受信したＤＴＶ信号のサンプルを取り入れるサンプラの使用方式の実施を示す説明図である。
【図１２】図１１のサンプラによって形成されたＤＴＶ信号サンプルの相関ピークの検索に使用する非干渉性相関器の実施を示す説明図である。
【図１３】ＡＴＳＣフレームの構造を示す説明図である。
【図１４】ＡＴＳＣフレームのフィールド同期化セグメントの構造を示す説明図である。
【図１５】ＡＴＳＣのデータセグメントの構造を示す説明図である。
【図１６】ＡＴＳＣ−ＤＴＶ信号を生成する際に使用されるフィルタのゲイン関数の曲線を示す説明図である。
【図１７】モニタユニットの実施を示す説明図である。
【図１８】ソフトウェアによって追跡を行う一実施形態を示す説明図である。
【図１９】非干渉性相関器の出力曲線を示した説明図である。
【図２０】サンノゼ市からのＫＩＣＵチャンネル５２のＤＴＶ放送の信号の１ｍｓサンプルの例示的なスペクトルを示す説明図である。
【図２１】結果として得られた６ＭＨｚ信号の同相および直交成分に対する計算された自動相関関数を示す説明図である。
【図２２】６ＭＨｚの信号の特性を示した説明図である。
【図２３】図１２の相関器の動作のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図２４】ＥＴＳＩ−ＤＴＶに基づいた擬似距離測定の生成に使用するレシーバの実施を示す説明図である。
【図２５】最初の５０個の連続するパイロットキャリアのキャリア番号を示す説明図である。
【図２６】連続するパイロットキャリアの最初の５０個のキャリアを示した説明図である。
【図２７】８Ｋモードにおいて１７７個の平行キャリアを有する合成連続パイロットキャリアの自動相関関数を示す説明図である。
【図２８】５個の分散したパイロットキャリアの周波数のホップを示した説明図である。
【図２９】８回の増加にわたった符号反転を伴わないキャリアの一例の波形を示す説明図である。
【図３０】分散したパイロットキャリアの別の例を示す説明図である。
【図３１】５６８個の周波数がホップする分散キャリアの合成セットの自動相関関数を示す説明図である。
【図３２】最初の１００回の増加にわたって観察したスキャッタパイロット合成信号の詳細な微細形状を示す説明図である。
【図３３】分散したパイロット合成キャリアのダブレットサイドローブの微細形状を示した説明図である。
【図３４】モニタユニットの実施を示す説明図である。
【図１】
2005509166.tif 000050
【図２】
2005509166.tif 000051
【図３Ａ】
2005509166.tif 000052
【図３Ｂ】
2005509166.tif 000053
【図３Ｃ】
2005509166.tif 000054
【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【国際調査報告】
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