(57)【要約】無線端末の位置を特定する方法を開示する。本発明の実施例は、送信器からの信号の信号強度は、ある場所では異なり、それ故に、無線端末の位置は、現在観測している信号強度と、場所（地域）と信号強度とを関連付けるマップあるいはデータベースとを比較することにより、特定される。さらに、本発明の一実施例は、無線端末における基地局の制御チャネルの信号強度を相互性原理に基づいて推定している。これは、無線端末が実際に基地局から制御チャネルを受信しているか否かを問わないが、基地局が、無線端末からのアップリンク・トラフィック・チャネル信号を受信し測定している限り可能である。この推定した信号強度測定値を用いて、単独であるいは経験則に基づく信号強度測定値と組み合わせて、無線端末の位置を特定する。
2007532026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）  無線端末が受信した第１のダウンリンク信号の信号強度測定値と、前記無線端末が送信したアップリンク信号の信号強度測定値を受信するステップと、
（Ｂ）  前記第１のダウンリンク信号の信号強度測定値と前記アップリンク信号の信号強度測定値に基づいて、前記無線端末の位置を特定するステップと
を有する
ことを特徴とする無線端末の位置特定方法。
【請求項２】
（Ｃ）  前記無線端末における、第２のダウンリンク信号の信号強度を、前記アップリンク信号の信号強度測定値に基づいて、推定するステップ
をさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（Ｂ）は、（ｉ）前記ダウンリンク信号の信号強度測定値と、（ｉｉ）前記無線端末における前記ダウンリンク信号の推定した信号強度とを、信号強度測定値と位置とを相関付けるマップに対し、パターンマッチングを行うステップを含む
ことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（Ｂ）は、（ｉ）前記ダウンリンク信号の信号強度測定値と、（ｉｉ）前記無線端末における前記ダウンリンク信号の推定した信号強度との差分を、信号強度測定値と位置とを相関付けるマップに対し、パターンマッチングを行うステップを含む
ことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
前記ステップ（Ｃ）は、前記第２のダウンリンク信号の送信強度に基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項６】
前記ステップ（Ｃ）は、前記アップリンク信号の送信強度に基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項７】
（Ｄ）  前記アップリンク信号の信号強度測定値を得るために、携帯電話交換センターにリクエストを送信するステップ
をさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
（Ａ）  （ｉ）無線端末が送信し、第１の位置で受信したアップリンク信号の第１の信号強度測定値と、（ｉｉ）前記無線端末が送信し、第２の位置で受信した前記アップリンク信号の第２の信号強度測定値とを受信するステップと、
（Ｂ）  前記無線端末における、第１のダウンリンク信号の信号強度を、前記アップリンク信号の第１の信号強度に基づいて、推定するステップと、
（Ｃ）  前記無線端末における、第２のダウンリンク信号の信号強度を、前記アップリンク信号の第２の信号強度に基づいて、推定するステップと、
（Ｄ）  前記無線端末の位置を、前記第１のダウンリンク信号の推定した信号強度と前記第２のダウンリンク信号の推定した信号強度とに基づいて、特定するステップと
を有する
ことを特徴とする無線端末の位置特定方法。
【請求項９】
前記ステップ（Ｄ）は、（ｉ）前記ダウンリンク信号の信号強度測定値と、（ｉｉ）前記無線端末における前記ダウンリンク信号の推定した信号強度とを、信号強度測定値と位置とを相関付けるマップに対し、パターンマッチングを行うステップを含む
ことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ステップ（Ｄ）は、（ｉ）前記ダウンリンク信号の信号強度測定値と、（ｉｉ）前記無線端末における前記ダウンリンク信号の推定した信号強度との差分を、信号強度測定値と位置とを相関付けるマップに対し、パターンマッチングを行うステップを含む
ことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップ（Ｂ）は、前記第２のダウンリンク信号の送信強度に基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップ（Ｂ）は、前記アップリンク信号の送信強度に基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１３】
（Ｅ）  アップリンク信号の第１の信号強度測定値と、アップリンク信号の第２の信号強度測定値とを得るために、携帯電話交換センターにリクエストを送信するステップ
をさらに有する
ことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１４】
（Ｆ）  携帯電話交換センターから、前記アップリンク信号の第１の信号強度測定値と前記アップリンク信号の第２の信号強度測定値とを含むメッセージをするステップ
をさらに有する
ことを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１５】
（Ａ）  無線端末により送信されたアップリンク信号に対する、第１の位置における第１の信号強度測定値と、第２の位置における第２の信号強度測定値とを得るために、携帯電話交換センターにリクエストを送信するステップと、
（Ｂ）  前記携帯電話交換センターから、第１の信号強度測定値と第２の信号強度測定値とを含むメッセージを受信するステップと、
（Ｃ）  前記無線端末における、第１のダウンリンク信号の信号強度を前記第１の信号強度測定値から推定するステップと、
（Ｄ）  前記無線端末における、第２のダウンリンク信号の信号強度を前記第２の信号強度測定値から推定するステップと、
（Ｅ）  前記無線端末の位置を、前記第１のダウンリンク信号の推定した信号強度と前記第２のダウンリンク信号の推定した信号強度に基づいて、特定するステップと
を有する
ことを特徴とする無線端末の位置特定方法。
【請求項１６】
前記ステップ（Ｅ）は、（ｉ）前記ダウンリンク信号の信号強度測定値と、（ｉｉ）前記無線端末における前記ダウンリンク信号の推定した信号強度とを、信号強度測定値と位置とを相関付けるマップに対し、パターンマッチングを行うステップを含む
ことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記ステップ（Ｅ）は、（ｉ）前記ダウンリンク信号の信号強度測定値と、（ｉｉ）前記無線端末における前記ダウンリンク信号の推定した信号強度との差分を、信号強度測定値と位置とを相関付けるマップに対し、パターンマッチングを行うステップを含む
ことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記ステップ（Ｃ）は、前記第２のダウンリンク信号の送信強度に基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
前記ステップ（Ｃ）は、前記アップリンク信号の送信強度に基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２０】
（Ａ）  無線端末における、第１の信号の信号強度、ＲＤを、前記無線端末により送信された第２信号の送信強度、ＴＵに基づいて、推定するステップと、
（Ｂ）  前記無線端末の位置を、前記第１信号の信号強度、ＲＤに基づいて、特定するステップと
を有する
ことを特徴とする無線端末の位置特定方法。
【請求項２１】
前記ステップ（Ａ）は、前記第１の信号の送信強度、ＴＤに基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記ステップ（Ａ）は、前記第１の信号が送信された場所における、前記第２の信号の信号強度測定値、Ｒｕに基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
前記ステップ（Ａ）は、前記無線端末と第１の信号が送信された場所との間での、第２の信号の減衰量、ＡＵに基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２４】
前記ステップ（Ｂ）は、前記第１の信号の信号強度、ＲＤを、前記無線端末に対する候補位置を前記第１の信号の予測された信号強度測定値とを関連付けるデータベースに対し、パターンマッチングを行うステップを含む
ことを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２５】
前記ステップ（Ｂ）は、前記無線端末における、第３の信号の信号強度測定値、Ｒ１に基づいて、行う
ことを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２６】
前記ステップ（Ｂ）は、前記第１の信号の信号強度、ＲＤと、前記第３の信号の信号強度測定値、Ｒ１とに基づいて、行う
ことを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
前記ステップ（Ｂ）は、前記第１の信号の信号強度、ＲＤと、前記第３の信号の信号強度測定値、Ｒ１との差の絶対値に基づいて、行う
ことを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
前記ステップ（Ｂ）は、前記無線端末の位置に対する２次元の確率分布を、前記第１信号の信号強度、ＲＤと、前記第３信号の信号強度測定値、Ｒ１との差の絶対値に基づいて、生成する
ことを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２９】
（Ａ）  無線端末における、第１の信号の信号強度、ＲＤを、前記第１の信号が送信された場所における第２の信号の信号強度測定値、ＲＵに基づいて推定するステップと、
（Ｂ）  前記無線端末の位置を、前記第１の信号の信号強度、ＲＤに基づいて特定するステップと
を有する
ことを特徴とする無線端末の位置特定方法。
【請求項３０】
前記ステップ（Ａ）は、前記第１の信号の送信強度、ＴＤに基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記ステップ（Ａ）は、前記無線端末が送信した前記第２の信号の送信強度、Ｔｕに基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３２】
前記ステップ（Ａ）は、前記無線端末と第１の信号が送信された場所との間での、第２の信号の減衰量、ＡＵに基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３３】
前記ステップ（Ｂ）は、前記第１の信号の信号強度、ＲＤを、前記無線端末に対する候補位置を前記第１の信号の予測された信号強度測定値とを関連付けるデータベースに対し、パターンマッチングを行うステップを含む
ことを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３４】
前記ステップ（Ｂ）は、前記無線端末における、第３の信号の信号強度測定値、Ｒ１に基づいて、行う
ことを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３５】
前記ステップ（Ｂ）は、前記第１の信号の信号強度、ＲＤと、前記第３の信号の信号強度測定値、Ｒ１とに基づいて、行う
ことを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記ステップ（Ｂ）は、前記第１の信号の信号強度、ＲＤと、前記第３の信号の信号強度測定値、Ｒ１との差の絶対値に基づいて、行う
ことを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３７】
前記ステップ（Ｂ）は、前記無線端末の位置に対する２次元の確率分布を、前記第１信号の信号強度、ＲＤと、前記第３信号の信号強度測定値、Ｒ１との差の絶対値に基づいて、生成する
ことを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３８】
（Ｃ）  ＲＵに対する高速フェーディングの影響を取り除くステップ
をさらに有する
ことを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３９】
（Ａ）  無線端末における、第１の信号の信号強度、ＲＤを、前記無線端末が送信した第２信号の減衰量、ＡＵに基づいて、推定するステップと、
（Ｂ）  前記無線端末の位置を、前記第１の信号の信号強度、ＲＤに基づいて、特定するステップと
を有する
ことを特徴とする無線端末の位置特定方法。
【請求項４０】
前記ステップ（Ａ）は、前記第１の信号の送信強度、ＴＤに基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
前記ステップ（Ａ）は、前記第１の信号が送信された場所における、前記第２の信号の信号強度測定値、Ｒｕに基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項３９記載の方法。
【請求項４２】
前記ステップ（Ａ）は、前記第２の信号の送信強度、ＴＵに基づいて、行われる
ことを特徴とする請求項３９記載の方法。
【請求項４３】
前記ステップ（Ｂ）は、前記第１の信号の信号強度、ＲＤを、前記無線端末に対する候補位置を前記第１の信号の予測された信号強度測定値とを関連付けるデータベースに対し、パターンマッチングを行うステップを含む
ことを特徴とする請求項３９記載の方法。
【請求項４４】
前記ステップ（Ｂ）は、前記無線端末における、第３の信号の信号強度測定値、Ｒ１に基づいて、行う
ことを特徴とする請求項３９記載の方法。
【請求項４５】
前記ステップ（Ｂ）は、前記第１の信号の信号強度、ＲＤと、前記第３の信号の信号強度測定値、Ｒ１とに基づいて、行う
ことを特徴とする請求項４４記載の方法。
【請求項４６】
前記ステップ（Ｂ）は、前記第１の信号の信号強度、ＲＤと、前記第３の信号の信号強度測定値、Ｒ１との差の絶対値に基づいて、行う
ことを特徴とする請求項４４記載の方法。
【請求項４７】
前記ステップ（Ｂ）は、前記無線端末の位置に対する２次元の確率分布を、前記第１信号の信号強度、ＲＤと、前記第３信号の信号強度測定値、Ｒ１との差の絶対値に基づいて、生成する
ことを特徴とする請求項４４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信に関し、特に無線端末の位置を特定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、米国仮特許出願第６０／４８８，８６６（出願日：２００３年７月１５日、発明の名称：「Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｔｅｒｍｉｎａｌｓ  Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｍａｔｃｈｉｎｇ  ｏｆ  Ｄｅｄｕｃｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈｓ」に基づき、この特許出願は、本明細書の参照とする。
【０００３】
図１は、無線通信システムによりサービスされる地理的領域のマップを示す。このシステムは、通信サービスを領域内にある無線端末（例、無線端末１０１）に提供する。通信システムの心臓部は、無線交換センター１１０である。この無線交換センター１１０は、携帯電話交換センター（”ＭＳＣ”）あるいは移動電話交換局（”ＭＴＳＯ”）として公知である。
【０００４】
通常、無線交換センター１１１は、複数の中間ネットワーク要素（例、基地局コントローラ等）を介して複数の基地局（例、基地局１０２−１，１０２−２，１０２−３）に接続されている。この基地局は、システムよりサービスされている地理的領域内に分散している。図１に示すように、基地局１０２−２は、無線端末１０１にサービスしている。
【０００５】
従来、当業者に公知のように、無線交換センター１１１は、特に、無線端末どうしおよび無線端末と有線端末との間の呼びを、設定／維持する。有線端末は、地方電話ネットワークおよび／または長距離電話ネットワークを介してシステムに接続されるが、図１には示していない。
【０００６】
有線通信に対する無線通信の顕著な利点は、無線通信システムのユーザに与えられる移動可能性である。他方で、無線通信システムの不利な点は、ユーザが移動するために、そのユーザの関係者は、そのユーザの位置を容易に特定することができないことである。
【０００７】
関係者は、無線端末のユーザと遠隔地にいる者／装置の両方を含む。無線端末のユーザが相手の場所あるいは自分の場所を知りたい理由はさまざまである。例えば、ユーザは、自分とは離れた場所にいる相手と話したいと思っている場合である。
【０００８】
遠隔地にいる者／装置がユーザの位置を知りたいと思う理由もさまざまである。例えば、無線端末からの緊急電話の受信者は、救急車をその場所に派遣するために、無線端末の位置を知る必要がある。
【０００９】
無線端末の位置を特定するさまざまな従来技術が存在する。
【００１０】
ある従来技術によれば、無線端末の位置は、無線端末が含まれるセルの中心にあると特定される。この技術は、無線端末あるいは無線通信システムに追加すべき付属のハードウェアを必要としない点で利点がある。これは、この第１の技術は、従来システムで経費をかけずに実現できることを意味する。しかし、この第１の技術は、数ｋｍ程度の精度しかなく、それ故により高い精度を必要とするようなアプリケーション（例、緊急サービス、救急車の出動等）では一般に受け入れ難い。
【００１１】
第２の技術によれば、無線端末の位置は、この無線端末が送信した信号をさまざまな受信器が受信した角度、あるいは信号の到着時間を三角測定法により特定することである。この技術は、数百ｍの程度で精度があり、従来の無線端末で使用できる利点がある。しかし不利な点としては、通信システムの基地局に追加すべきハードウェアが必要となり、非常に高価となる点である。
【００１２】
第３の技術によれば、無線端末の位置は、無線航法装置（例えば、Global Positioning System (GPS)）で、これを無線端末内に組み込むことにより、特定することである。この技術は、数十ｍの程度で精度があり、通信システムのインフラに付加すべきハードウェアを必要としない点で利点がある。しかし、この第３の技術の不利な点は、無線航法装置を搭載していない従来の無線端末では使用できない点である。
【００１３】
それ故に、第１技術よりもより高い精度（解像度）でもって、無線端末の位置を特定し、且つ従来システムで安価に実施できる技術が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、無線端末あるいは通信システムの基地局のいずれにもハードウェアを追加することなく、無線端末の位置を特定できる方法を提供することである。理想としては、本発明のある実施例では従来の通信システムでも使用するのに適したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の実施例は、送信器からの信号の信号強度は、ある場所では異なり、それ故に、無線端末の位置は、現在観測している信号強度と、場所（地域）と信号強度とを関連付けるマップあるいはデータベースとを比較することにより、特定される。例えば、ある特定の無線基地局は、強い信号を第１位置に、弱い信号を第２位置に送信することが分かっている場合には、未知の場所にいる無線端末が、この無線基地局から弱い信号を受信すると、その無線端末は第１位置ではなく、第２位置にいる可能性が大きい。
【００１６】
無線端末位置の特定精度が向上するのは、複数の送信器と複数の信号を用いる場合である。簡単な例を挙げてこの点について説明する。第１無線基地局（無線局Ａ）が強い信号を第１位置と第２位置に、弱い信号を第３位置と第４位置に送信するものとする。一方、第２無線基地局（無線局Ｂ）が強い信号を第１位置と第３位置に、弱い信号を第２位置と第４位置に送信するものする。この情報は以下の表で示され、位置と信号強度とを関連付けるマップあるいはデータベースを構成する。
表１−信号強度のデータベース（絶対信号強度）
無線局Ａ      無線局Ｂ
第１位置      強い信号      強い信号
第２位置      強い信号      弱い信号
第３位置      弱い信号      強い信号
第４位置      弱い信号      弱い信号
未知の場所にいるある無線端末が、無線局Ａから弱い信号を受信し、無線局Ｂから強い信号で受信した場合には、無線端末は、第１、第２、第４のいずれの位置よりも第３位置にいる確率が高い。
【００１７】
さらに、無線端末の位置の特定精度が上がるのは、各位置における各信号の信号強度を定量的に測定した時である。簡単な例でこの点を説明する。ある特定の無線局からの信号を、第１位置では−５０ｄＢｍの強度で受信し、第２位置では−５３ｄＢｍの強度で、第３位置では−５５ｄＢｍの強度で受信したとすると、−５６ｄＢｍの強度で信号を受信したことは、その無線端末は、第１あるいは第２のいずれの位置よりも、第３位置にいる確率が高い。
【００１８】
従来技術では、無線端末は、自分にサービスしていない基地局からの制御信号を受信した時の信号強度を測定し、この信号強度測定値の一部あるいは全てを、無線交換センターに報告する。この従来技術においては、これは、無線交換センターが、その無線端末にどの基地局がサービスしているかを識別しながら決定するよう行われる。本発明の実施例によれば、これらの信号強度測定値を、位置と信号強度とを関連付けるマップあるいはデータベースとともに、使用して無線端末の位置を特定している。
【００１９】
一般的に、信号強度測定値の数が増えると、少ない数の信号強度測定値よりも、無線端末の位置特定の精度が上がる。それ故に、さらなる信号強度測定値の獲得は一般的に好ましい。さらなる信号強度測定値を獲得する１つの方法は、無線端末で信号を実際に物理的に測定することであるが、大部分の従来端末は、任意の数の信号を測定し、報告することはできない。
【００２０】
「信号強度測定値」を獲得する別の方法は、他の情報に基づいて推論あるいは推定することである。これが、実施例に示したものである。
【００２１】
特に、本発明の一実施例は、無線端末における基地局の制御チャネルの信号強度を相互性原理に基づいて推定している。これは、無線端末が実際に基地局から制御チャネルを受信しているか否かを問わないが、基地局が、無線端末からのアップリンク・トラフィック・チャネル信号を受信し測定している限り可能である。これは、相互性原理に従って行われる。相互性原理とは、ポイントＡからポイントＢへ送信された信号の減衰量は、ポイントＢからポイントＡへ送信された信号の減衰量と同じである、というものである。
【００２２】
言い換えると、無線端末における基地局の制御チャネル信号の信号強度であるＲＤは、基地局から送信された制御チャネル信号の信号強度であるＴＤと、基地局と無線端末との間の信号の減衰量ＡＤを用いて、次式で表される。
ＲＤ＝ＴＤ−ＡＤ            （式１）
【００２３】
相互性原理によれば、基地局と無線端末との間の信号の減衰量ＡＤは、無線端末と基地局との間の信号の減衰量ＡＵに等しい。次式で表される。
ＡＤ＝ＡＵ                  （式２）
【００２４】
無線端末と基地局との間の信号の減衰量ＡＵは、信号が無線端末により送信された強度ＴＵから、基地局で測定した信号の信号強度、ＲＵを引いた値であり、次式で表される。
ＡＵ＝ＴＵ−ＲＵ            （式３）
【００２５】
式３を式２に、式２を式１に代入すると、無線端末における基地局の制御チャネル信号の信号強度、ＲＤは、基地局が送信した制御チャネル信号の強度ＴＤと、信号が無線端末により送信された強度、ＴＵと、無線端末からのアップリンク・トラフィック・チャネル信号を基地局が測定した強度、ＲＵとから、次式で表される。
ＲＤ＝ＴＤ−（ＴＵ−ＲＵ）    （式４）
【００２６】
この推定した信号強度測定値を用いて、単独であるいは経験則に基づく信号強度測定値と組み合わせて、無線端末の位置を特定する。
【００２７】
本発明の実施例は、無線端末が受信した第１のダウンリンク信号の信号強度測定値と、前記無線端末が送信したアップリンク信号の信号強度測定値を受信するステップと、前記第１のダウンリンク信号の信号強度測定値と前記アップリンク信号の信号強度測定値に基づいて、前記無線端末の位置を特定するステップとを有する。
【実施例】
【００２８】
図２は、本発明の一実施例のマップを示す。このマップは、無線交換センター２１１と、位置特定システム２１２と、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３と、無線端末２０１とを有し、それらがが相互に接続されている。この実施例は、無線通信サービスを地理的領域２００の大部分に公知の方法で提供し、地理的領域２００内に無線端末２０１の位置を特定する機能を有する。
【００２９】
この実施例は、移動通信用のグローバルシステム（グループ・スペシャル・モバイルとして公知）に従って動作し、このシステムは、ＧＳＭとして知られている。本明細書を参照すると、当業者は、本発明の実施例が、他のプロトコル（例えば、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ（”ＵＭＴＳ”）、ＣＤＭＡ−２０００とＩＳ−１３６  ＴＤＭＡにも適用できることが分かる。
【００３０】
無線交換センター２１１は、当業者に公知の交換センタであるが、位置特定システム２１２と以下に記載するような方法で通信できる点が異なる。本明細書の開示したところによれば、当業者は無線交換センター２１１を如何に製造し、使用するかが明らかとなる。さらにまた、交換機センターは、例えば携帯電話交換機センター、移動電話交換局等でもよい。
【００３１】
本発明の一実施例は、１個の無線交換システムを有するが、当業者に明らかなように、本発明の実施例は、複数の交換システムを用いて、信号強度測定値を得てもよい。通常、これは、無線端末が１つあるいは複数のシステムの境界近傍にある場合に有効である。複数のシステムを用いて信号強度測定値を得ると、１個の無線交換センターは、ＩＳ−４１プロトコル・メッセージ、例えば、ハンドオフ措置リクエスト（Handoff Measurement Request とHandoff Measurement Request ２）を用いて、別の交換システムから信号強度測定値を取り出すことができる。
【００３２】
基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３は、当業者に公知なものであり、無線交換センター２１１と、ケーブル又は基地局コントローラ等の他の装置（図示せず）を用いて、通信する。図２に示すように、無線端末２０１は、基地局２０２−２からのサービスを受けている。この実施例は３個の基地局を有するが、本発明の実施例は、如何なる数の基地局を有してもよい。
【００３３】
各基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３は、公知の方法で、以下のことができる。
ｉ．    無線端末２０１から送信されたままのアップリンク・トラフィック・チャネル信号の信号強度を測定し、この測定値を無線交換センター２１１に報告すること、
ｉｉ．  無線交換センター２１１に、基地局が制御チャネルを送信した時の信号強度を、報告すること。
これらの機能の最初のものは、例えばＩＳ−１３６ＴＤＭＡシステムのDisital Locate Radio により行われる。当業者は、いくつかの基地局が、別のアップリンク信号、例えばアップリンク・シグナリング・チャネル信号等を測定する他の実施例を構成し使用することができる。
【００３４】
ここに示した実施例によれば、基地局２０２−１は、無線端末２０１からのアップリンク信号Ｓ（図２で点線のジグザグ矢印で示す）の信号強度を受信し測定する。基地局２０２−１は、無線端末２０１近傍にあるが、基地局２０２−１は、（１）無線端末２０１に対してサービスする基地局でもなく、（２）近傍にある基地局を含む無線端末２０１のリスト上にはない。実施例は、無線端末２０１の近傍に１個の基地局のみを示し、アップリンク信号Ｓを受信しその強度を測定するが、（１）サービス中の基地局ではなく、（２）近傍にある基地局を含む無線端末２０１のリスト上にはない。当業者は、如何なる数の基地局を有する本発明の実施例を構成することができる。
【００３５】
ここに示した実施例においては、基地局２０２−２は、無線端末２０１に対するサービス中の基地局であり、基地局２０２−２は、無線端末２０１からのアップリンク信号Ｓ（図２で点線のジグザグ矢印で示す）を受信しその信号強度を測定する。ここに示した実施例では、無線端末２０１は、基地局２０２−２からの制御チャネルの信号強度を測定しない。ここに示した実施例では、無線端末２０１は、基地局２０２−２からのダウンリンク・トラフィック・チャネル（図２の実線のジグザグ矢印で示す）を受信する。この実施例は、無線端末２０１に対し、サービスする１個の基地局のみを示しているが、本発明の実施例は、複数のサービスする基地局を用いることもできる（例、ＩＳ−９５  ＣＤＭＡシステム等）。
【００３６】
ここに示した実施例によれば、基地局２０２−３は、近隣の基地局を含む無線端末２０１のリストに載っており、無線端末２０１は、基地局２０２−３からの制御チャネル（図２の点線のジグザグ矢印）を受信し、その信号強度を測定する。ここに示した実施例にでは、１個の基地局のみが近隣の基地局の無線端末２０１のリストに載っているが、当業者は、本発明の実施例は、如何なる数の基地局がその近隣の基地局のリスト上に載っていてもよい。
【００３７】
基地局２０２−３は、無線端末２０１の近傍にあり、基地局２０２−３は、無線端末２０１からのアップリンク信号Ｓ（図２の点線のジグザグ矢印）を受信し、その信号強度を測定する。これは、基地局２０２−３が、近隣の基地局の無線端末２０１のリスト上にある必然の結果ではなく、単に基地局２０２−３と無線端末２０１が近い結果である。本発明のある実施例においては、近隣の基地局の無線端末のリスト上のある基地局は、無線端末２０１からのアップリンク信号Ｓを受信し、その信号強度を測定するが、別の実施例ではそうする必要はない。当業者に明らかなように、近隣の基地局の無線端末のリスト上にある一部の基地局あるいは全ての基地局が、無線端末２０１からのアップリンク信号Ｓを受信しその信号強度を測定するような変形例、あるいはどの基地局も全く測定しないような変形例も当業者には可能である。
【００３８】
無線端末２０１は、現在製造され、世界中で使用されている標準のＧＳＭ無線端末である。無線端末２０１は、公知の方法で、近隣の基地局を含むリスト上にない基地局からの信号の信号強度を測定し、それを無線交換センター２１１に報告するようなハードウェアとソフトウェアを具備している。
【００３９】
ＧＳＭ無線端末、例えば無線端末２０１は、−４７ｄＢｍと−１１０ｄＢｍの間の６４個のレベルの内の１つのレベルとして、信号の信号強度を報告できる。−４７ｄＢｍよりも強い如何なる信号も−４７ｄＢｍとして報告され、−１１０ｄＢｍよりも如何なる信号も−１１０ｄＢｍとして報告される。
【００４０】
本発明の一実施例によれば、無線周波数スペクトラムの特定の部分の全ては、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３と通信するために、無線端末２０１が用いる同一の帯域内に入る。本発明の別の実施例によれば、無線周波数スペクトラムの特定の部分の全てあるいは一部は、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３と通信するために、無線端末２０１が用いる帯域外にある。いずれの場合にしても、当業者は、無線端末２０１の製造方法、使用方法は明らかである。
【００４１】
位置特定システム２１２は、無線端末２０１の位置を予測できるコンピュータ・システムである。図に示した実施例は、位置特定システム２１２は１個の無線端末のみの位置を特定するものとして記載したが、当業者には、位置特定システム２１２は、無線交換センター２１１によりサービスを受けている複数の無線端末の位置を特定できることは明らかである。
【００４２】
さらに、位置特定システム２１２は、図２においては、無線交換センター２１１と区別して示している。これは、無線交換センター２１１により行われる機能と位置特定システム２１２に行われる機能との差を目立たせるためにしたものである。言い換えると、位置特定システム２１２が、無線交換センター２１１内にある実施例、あるいは無線交換センター２１１外にある実施例、あるいは無線交換センター２１１と一体に形成されている実施例は、当業者には明らかである。
【００４３】
さらにまた、無線交換センター２１１と、位置特定システム２１２と、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３とは、地理的領域２００（すなわち、無線端末２０１の候補位置の領域）内にあるものとして、図２に教示している。しかし必ずしもそうする必要はない。当業者には、これらの部品の一部あるいは全てが位置を予測した領域内にはないような実施例も明らかである。
【００４４】
図３は、本発明の一実施例による位置特定システム２１２の主要構成部品のブロック図である。
【００４５】
図３に示すように、位置特定システム２１２は、プロセッサ３０１と、信号強度データベース３０２と、受信器３０３と、送信器３０４とを有する。それらは相互に接続されている。
【００４６】
受信器３０３は、無線交換センター２１１から情報を受信し、以下図４で説明するように、この情報をプロセッサ３０１に転送する。
【００４７】
プロセッサ３０１は、以下にそして図４に説明するような動作ができる公知の汎用プロセッサである。プロセッサ３０１は、公知の方法で、受信器３０３から入力を受信し、出力を送信器３０４に送る。
【００４８】
信号強度データベース３０２は、信号強度測定値を記憶する非揮発性メモリである。これに関しては図４で説明する。
【００４９】
送信器３０４は、プロセッサ３０１からの出力を受信し、公知の方法で、この出力を無線交換センター２１１に送る。
【００５０】
全体説明−図４は、地理的領域２００内にある無線端末２０１の位置を確定するための実施例により実行される動作のブロック図でを示す。要するに、この実施例により実行されるタスクは、理解を容易にするために、５つの動作に分ける。
ｉ．      信号強度データベース３０２の母集団の形成（図４のステップ４０１）、
ｉｉ．    アップリンクとダウンリンクの信号強度測定値を提供するために、無線交換セ          ンター２１１に問い合わせること（図４のステップ４０２）、
ｉｉｉ．  無線端末でその信号強度が経験上測定できないようなダウンリンク信号の、            無線端末における信号強度の推定（図４のステップ４０３）、
ｉｖ．    測定したダウンリンク信号強度と推定したダウンリンク信号強度に基づいて、          無線端末２０１の位置を特定する（図４のステップ４０４）、
ｖ．      無線端末２０１の特定された位置を使用すること（図４のステップ４０５）。
これらの操作は、以下に簡単に説明し、図５−１４で更に詳述する。
【００５１】
ステップ４０１において、信号強度データベース３０２は、地理的領域２００内にある各位置を、その位置に対する特定の信号の信号強度測定値の要素と関連付ける。ステップ４０１は、一般的に複雑且つ高価故に、好ましくは１回で行いたい。ステップ４０１の詳細は、図５を参照して以下説明する。
【００５２】
ステップ４０２において、位置特定システム２１２は、無線交換センター２１１に問い合わせて、次の情報を得る。
ｉ．      無線交換センター２１１が受信した時の制御チャネル用経験則に基づく信号            強度測定値と、この制御チャネル信号の対応する送信強度と、
ｉｉ．    無線端末２０１により送信された時のアップリンク信号Ｓの経験則に基づく            信号強度測定値と、アップリンク信号Ｓの対応する送信強度。
【００５３】
この問い合わせは、特定のデータを得るためでなく、無線交換センター２１１が提供できる如何なるものでもよい。ここに示した実施例によれば、位置特定システム２１２は、以下のデータ（表２にまとめてある）を受領する。
ｉ．      基地局２０２−３が送信し、無線端末２０１が受信した時の（ダウンリンク）          制御チャネルの経験則に基づく信号強度測定値、これはＲＤ（３）として示す、
ｉｉ．    無線端末２０１がＲＤ（３）を測定した時期とほぼ同時期に、無線端末２０１          により送信された（アップリンク）信号Ｓの送信強度ＴＵ、
ｉｉｉ．  無線端末２０１がＲＤ（３）を測定した時期とほぼ同時期に、基地局２０２            −１、２０２−２、２０２−３が受信した時の（アップリンク）信号Ｓの経験          則に基づく信号強度測定値、ＴＵ（１）、ＴＵ（２）、ＴＵ（３）、
ｉｖ．    無線端末２０１がＲＤ（３）を測定した時期とほぼ同時期に、基地局２０２            −１、２０２−２、２０２−３により送信された（ダウンリンク）制御チャネ          ルの送信強度、ＴＤ（１）、ＴＤ（２）、ＴＤ（３）。
ＴＤ（１）、ＴＤ（２）、ＴＤ（３）は、ＴＵと共に、ＲＤ（１）、ＲＤ（２）、ＲＤ（３）を推定するのに必要である。ＲＤ（３）の値は経験上および無線端末２０１により直接決定でき、以下に示す理由により、ＲＤ（３）の推定された値が好ましい。
表２−図示した実施例による位置特定システム２１２が受信した信号強度測定値
ｉ      ＲＤ（ｉ）      ＲＵ（ｉ）      ＴＤ（ｉ）
基地局２０２−１      １      −−−         ＲＵ（１）      ＴＤ（１）
基地局２０２−２      ２      −−−         ＲＵ（２）      ＴＤ（２）
基地局２０２−３      ３      ＲＤ（３）      ＲＵ（３）      ＴＤ（３）
【００５４】
図示した実施例によれば、無線端末２０１は、周期的あるいは散発的に、ＲＤ（３）とＴＵを、無線交換センター２１１に送り、測定値を位置特定システム２１２に転送する。ステップ４０２の詳細は、図１１、１２、１３を引用して、以下詳述する。
【００５５】
ステップ４０３において、位置特定システム２１２は、ＴＵ、ＲＵ（ｉ）、ＴＤ（ｉ）に基づいて、ＲＤ（ｉ）の値を推定する。特に、位置特定システム２１２は、信号Ｓのアップリンク減衰ＡＵ（ｉ）を、式４により、パスｉに沿って計算する。
ＲＤ（ｉ）＝ＴＤ（ｉ）−（ＴＵ−ＲＵ（ｉ））        （式４）
ＲＤ（ｉ）とＲＵ（ｉ）が異なる周波数の場合、例えば、周波数分割多重システムの場合には、高速フェーディング（fast fading）（すなわちレイレイ・フェーディング(rayleigh fading））の影響をＲＵ（ｉ）から取り除いて、ＲＤ（ｉ）の推定した値が、周波数ＲＵ（ｉ）で高速フェーディングとは独立していることを確保する。従来公知のように、高速フェーディングの影響は、公知のフィルタリング技術を用いて、ＲＵ（ｉ）から取り除くことができる。ステップ４０３の詳細は、図１２を参照して、以下説明する。
【００５６】
ステップ４０４において、位置特定システム２１２は、無線端末２０１の位置を、ダウンリンク信号強度測定値（すなわち、測定した信号強度測定値、Ｒ１、．．．Ｒｎ−１と、推定した信号強度値、ＲＤ（１）、．．．ＲＤ（３））の全てと、位置と信号強度測定値とを関連付けるマップあるいはデータベースに基づいて、特定する。
【００５７】
ある場合には、位置特定システム２１２は、ダウンリンク信号の経験則に基づく信号強度測定値を受信し、その同一のダウンリンク信号の信号強度を推定することもできる。この場合、推定した値を経験則に基づく測定値の代わりに用いるべきであるというのは、アップリンクの信号強度測定値の精度は、通常、ダウンリンクの信号強度測定値の精度よりも良いからである。当業者は、測定値に対し、１つ或は複数の経験則に基づく測定値を、推定値の代わりに用いるような実施例も考えることができる。
【００５８】
ステップ４０４の詳細は、図１４を参照して、以下詳述する。
【００５９】
ステップ４０５において、位置特定システム２１２は、ステップ４０５で特定した位置を、アプリケーションで使用するエンティティ／装置（図示せず）に送信する。無線端末の特定された位置をアプリケーションで使用する方法は、当業者には公知である。
【００６０】
ステップ４０１−４０４を詳述する。
【００６１】
信号強度データベース３０２の母集団の形成−図５は、ステップ４０１で行われる動作の主要なステップのフローチャートを示す。
【００６２】
サブステップ５０１において、地理的領域２００を、複数の格子状の領域（ロケーション）に分割する。地理的領域２００は矩形であり、５，５２５個のスクエア・アークセカント（square arc-seconts）を有し、赤道に近い場所で約５平方ｋｍに等しい（図６）。本明細書を参考にして、如何なる形状あるいは大きさの地理的領域で動作する実施例の構成と使用法は、当業者には公知である。
【００６３】
本発明の実施例によれば、地理的領域２００は、２２１個の四角の領域（ロケーション）からなる格子に分割される。この領域は、ｘ１、ｙ１からｘ１７、ｙ１３で示される。地理的領域２００が分割される領域の数は、以下のことを考慮してすれば任意である。ここに示した実施例によれば、各領域は、横方向が約５アークセカントで、縦方向が５アークセカントである。赤道に近い場所での５アークセカントは、約１５０ｍである。
【００６４】
領域の大きさが、図示した実施例が無線端末の位置を特定する最高解像度を規定する。言い換えると、この実施例は、１個の領域内に無線端末の位置を特定することができるだけである（すなわち、この実施例では５×５アークセカントである）。より細かい解像度が必要な場合、例えば、１アークセカントの解像度が必要なの場合、地理的領域２００は１アークセカント×１アークセカントの領域に分割する必要がある。地理的領域２００が１アークセカントの領域に分割された場合には、この実施例で使用される２２１個の領域よりもかなり多い５，５２５の四角の領域（ロケーション）となる。見かけ上は５アークセカントに対し１アークセカントのより細かい解像度は、利点があるが、多数の領域に対するかなりの不利な点もある。
【００６５】
地理的領域２００を分割する領域（ロケーション）の数は、３つのファクタに基づいている。第１のファクタは、各領域の大きさが小さくなるにつれて、解像度が増加する点である。第２のファクタは、各領域の大きさが小さくなるにつれて、地理的領域内の分割された領域（ロケーション）の数が増加することである。従って、ステップ４０４の計算の複雑度が急速に増すことである。第３のファクタは、各領域は隣接する領域よりも少なくとも若干異なる信号強度特性を有するよう十分大きくなければならないことである。これは、ここに示した実施例は必ずしもそうではないが、同一の信号強度特性を有する隣接の領域間を区別する困難があるためである。当業者は、これらの３つのファクタを考慮に入れて、地理的領域を如何に分割するかを決めることができる。
【００６６】
ステップ５０２において、各基地局からの信号に対する信号強度測定値は、地理的領域内の各位置で決定される。ここに示した実施例によれば、各基地局からの信号は制御チャネルである。その理由は、制御チャネルは一定のパワーで放送するからであり、また、無線端末２０１は、制御チャネルがＢＳＩＣ（ＧＳＭネットワーク用）に復号化することができる場合には、あらゆる他の制御チャネルから区別することができるからである。
【００６７】
図示した実施例においては、それぞれが１個の制御チャネルを有する３個の基地局が示されているために、各位置における３個の信号強度測定値からなる集合（tuple）を決定しなければならない。
【００６８】
一般的に電磁信号の信号強度は、送信器からの距離に応じて減少する（図７ａに示す）が、しかし、領域の形状と建物、木の存在、および他の無線周波数の障害物が、これらの一般的状況を変えてしまう（図７ｂ）。
【００６９】
ここに示した実施例によれば、各位置に対する３つの信号強度測定値からなる集合は、以下のものを組み合わせて、決定できる。
（ｉ）    理論的な無線周波数伝搬モデル
（ｉｉ）  経験則に基づく信号強度測定値
当業者にはこれらを如何に組み合わせるかは明らかである。
【００７０】
例えば、屋外の無線周波数信号の伝搬に対する公知のあるモデル化技術は、累乗法則（power-law）減衰モデルから採用できる。この累乗法則減衰モデルは、基地局のアンテナは地上から高く、無線端末までのライン・オブ・サイト（見通せる）伝搬（line-on-sight propagation）が可能なものとしている。無線端末が受信する平均信号強度、Ｐは、ある区切り点までは、送信器からの距離の二乗に反比例して減衰する。
Ｐ＝１／ｒ２                 （式５）
区切り点をを超えると、無線端末の平均パワーは、送信器からの距離の４乗の反比例する。
Ｐ＝１／ｒ４                 （式６）
区切り点の位置は、地上から反射した信号がライン・オブ・サイト信号と交差するロケーションでの経験則に基づく信号強度測定値により決定する。
【００７１】
他の公知のモデルによれば、各位置における信号強度測定値は、さまざまな場所（ローケーション）での経験則に基づく値を取り入れ、代表的な領域（ロケーション）の間の領域を補間することによって決定できる。この方法は、多くの経験則に基づく測定値を必要としない点で利点があるが、あらゆる場所において測定値を得るよりも精度は劣る。
【００７２】
当業者には、次のことを考慮に入れて、地理的領域内における各位置の信号強度測定値を如何に決定するかは、明らかである。
（ｉ）      理論的な無線周波数伝搬モデル  または、
（ｉｉ）    経験則に基づく信号強度測定値  または、
（ｉｉｉ）  ｉとｉｉの組み合わせ。
【００７３】
ここに示した実施例によれば、図８は、地理的領域２００内の各位置における基地局２０２−１からの信号（以下「信号１」と称する）の信号強度を示す。一般に、信号１は、基地局２０２−１に近いところでは強く、基地局２０２−１から離れると弱くなる。
【００７４】
ここに示した実施例によれば、図９は、地理的領域２００内の各位置における基地局２０２−２からの信号（以下「信号２」と称する）の信号強度を示す。一般に、信号２は、基地局２０２−２に近いところでは強く、基地局２０２−２から離れると弱くなる。これは、信号１と同様である。
【００７５】
ここに示した実施例によれば、図１０は、地理的領域２００内の各位置における基地局２０２−３からの信号（以下「信号３」と称する）の信号強度を示す。一般に、信号３は、基地局２０２−３に近いところでは強く、基地局２０２−３から離れると弱くなる。これは、信号１、２と同様である。
【００７６】
地理的領域２００内の各位置（ロケーション）における信号強度要素が決定されると、それらは各位置とその位置に対する要素とを関連付けるデータ構造の形式で信号強度データベース内に記憶される。このデータ構造は、信号強度データベース３０２内に記憶される。
表３−信号強度データベース
信号強度要素
位置          信号１の強度    信号２の強度      信号３の強度
Ｘ１、Ｙ１      −１１５        −１１５          −１１５
Ｘ１、Ｙ２      −１１５        −１１５          −１１１
−−−        −−−          −−−            −−−
Ｘ７、Ｙ７      −４５          −５１            −４９
Ｘ８、Ｙ７      −４６          −５２            −５５
Ｘ９、Ｙ７      −５０          −４９            −６２
−−−        −−−          −−−            −−−
Ｘ１６、Ｙ１３    −１１５        −９６            −１１５
Ｘ１７、Ｙ１３    −１１５        −１０５          −１１５
【００７７】
表３は、各位置とその位置における信号強度の要素を関連付けたデータ構造の一部を示す。
【００７８】
表３の横列の３個の信号強度測定値が、順番の要素の、すなわち満たされた組を構成する。例えば、位置ｘ７、ｙ７における信号強度要素は、３−要素｛−４５、−５１、−４９｝である。一般的に、本発明の実施例では、ある位置にある無線端末による信号強度測定値と、信号強度データベース３０２内の信号強度要素とをパターンマッチングさせることにより、無線端末の位置を特定する。このプロセスの詳細は、ステップ４０２を参照して、以下説明する。
【００７９】
制御は、サブステップ５０２から、図４のステップ４０２に移る。
【００８０】
無線交換センタからの送信強度と信号強度測定値の問い合わせ−図１１は、ステップ４０２で実行される操作のフローチャートを示す。
【００８１】
サブステップ１１０１において、位置特定システム２１２は、リクエストを無線交換センター２１１に送り、以下を提供する。
ｉ．      無線端末２０１に対するアップリンク送信信号強度、ＴＵ、
ｉｉ．    無線端末２０１が受信できる制御チャネルの一部あるいは全ての、                    無線端末２０１からのダウンリンク信号強度測定値、ＲＤ（３）、
ｉｉｉ．  無線端末２０１のアップリンク信号、ＲＵ（１）からＲＵ（３）を受信
し、測定することのできるさまざまな基地局におけるアップリンク信
号強度測定値。
これらの内の３番目の値は、ＩＳ−４１（Handoff Measurement Request あるいはHandoff Measurement Request2）の形態で、無線交換センター２１１から要求される。
【００８２】
サブステップ１１０２において、無線交換センター２１１は、無線端末２０１に対するアップリンク送信信号強度、ＴＵと、無線端末２０１が受信できる制御チャネルの一部あるいは全てに対する、無線端末２０１からのダウンリンク信号強度測定値、ＲＤ（３）を公知の方法で獲得する（例えば、図２の基地局２０２−２等からの）。サブステップ１１０２の詳細は図１２を参照して、説明する。
【００８３】
サブステップ１１０３において、無線交換センター２１１は、ＲＵ（１）からＲＵ（３）を受信し、アップリンク信号強度測定値を、公知の方法で獲得する。サブステップ１１０３の詳細は図１３を参照して、説明する。
【００８４】
サブステップ１１０４において、位置特定システム２１２は、無線交換センター２１１から、以下を受信する。
ｉ．      無線端末２０１に対するアップリンク送信信号強度、ＴＵ、
ｉｉ．    無線端末２０１が受信できる制御チャネルの一部あるいは全ての、                    無線端末２０１からのダウンリンク信号強度測定値、ＲＤ（３）、
ｉｉｉ．  無線端末２０１のアップリンク信号、ＲＵ（１）からＲＵ（３）を受信
し、測定することのできるさまざまな基地局におけるアップリンク信
号強度測定値。
【００８５】
図１２は、サブステップ１１０２で行われる主要なサブステップを表すフローチャート図である。
【００８６】
サブステップ１２０１において、無線交換センター２１１は、無線端末２０１に対し、公知の方法で、以下を指示する。（１）近隣の基地局のリスト上にある基地局の制御チャネルの受信を試みること、（２）各受信した制御チャネルの信号強度値の報告すること、（３）無線端末２０１が送信した信号の送信強度を報告すること。
【００８７】
サブステップ１２０２において、無線端末２０１は、公知の方法で、無線端末２０１が受信した制御チャネルの一部あるいは全ての信号強度測定値Ｒ１．．．Ｒｎ−１を、サービス中のセルの基地局（例、図２の基地局２０２−２）に報告する。
【００８８】
サブステップ１２０３において、無線端末２０１は、サービス中の基地局に、公知の方法で、無線端末２０１が送信した信号Ｓの送信強度ＲＵを報告する。従来公知のように、無線端末２０１は、規則的に信号を送信し、これらの信号のいずれもサブステップ１１０３、１２０２で、「信号Ｓ」として用いることができる。
【００８９】
サブステップ１２０４において、基地局は、（ｉ）サブステップ１１０２で受信した信号強度測定値と、（ｉｉ）サブステップ１１０３で受信した送信強度を、無線交換センター２１１に、公知の方法で転送する。
【００９０】
サブステップ１２０５において、無線交換センター２１１は、（ｉ）サブステップ１１０２で受信した信号強度測定値と、（ｉｉ）サブステップ１１０３で受信した送信強度を、位置特定システム２１２に、公知の方法で送信する。
【００９１】
ステップ４０２を実行する本発明の実施例の構成と使用例は当業者に明らかである。ステップ１２０５から、制御は図１１のサブステップ１１０４に移る。
【００９２】
（ｉｉｉ）制御チャネルの送信強度と、（ｉｖ）信号Ｓの信号強度測定値の受領−図１３はサブステップ１１０３で行われる主要な動作を表すフローチャート図である。
【００９３】
サブステップ１３０１において、無線交換センター２１１は、無線端末２０１の近傍にある基地局に対し、無線端末２０１からのアップリンク信号の信号強度を測定し、報告するよう、指示する。
【００９４】
サブステップ１３０２において、無線端末２０１からのアップリンク信号の信号強度を測定できる各基地局は、無線交換センター２１１に、測定した信号強度を報告する。
【００９５】
サブステップ１３０３において、サブステップ１３０２での値を報告した基地局は、無線交換センター２１１に、基地局が送信した制御チャネルの送信強度を報告する。
【００９６】
サブステップ１３０４において、無線交換センター２１１は、サブステップ１３０２で受信した信号強度測定値と、サブステップで１３０３で受信した制御チャネル送信強度を、位置特定システム２１２に転送する。
【００９７】
当業者には、サブステップ１１０３を実行する本発明の実施例を容易に構成できる。ステップ１３０４から、制御は、図１１のサブステップ１１０４に移る。
【００９８】
無線端末２０１の位置の特定−図１４は、ステップ４０４で実行される操作のフローチャートを表す。図１４に示されたステップ４０４を３回説明する。第１回目は、ステップ４０４は基となった理論に焦点を当てて概略を説明する。次に、ステップ４０４は、第１回目の報告に適応するように記載し、最後に、ステップ４０４は、第２回目の報告に適用する際に記載する。
【００９９】
第１回目の報告により、信号１の信号強度、ＲＤ（１）が推測され、それは−９８である。信号２の信号強度、ＲＤ（２）が推測され、それは−６４である。信号３の信号強度、ＲＤ（３）は経験則に基づいて測定され、それは−５１である。
【０１００】
第２回の報告により、信号１の信号強度、ＲＤ（１）が推測され、それは−９８である。信号２の信号強度、ＲＤ（２）が推測され、それは−６４である。信号３の信号強度、ＲＤ（３）は経験則に基づいて測定され、それは−５０である。
【０１０１】
一般的特定−サブステップ１４０１は、無線端末２０１の位置として考えなければならない２１１（１７×１３＝２１１）個の候補位置から始まる。それ故に、２１１個の信号強度要素（すなわち、信号強度データベース３０２内にある２１１個の要素）を処理しなければならない。サブステップ１４０２−１４０５が集中的計算され、計算負荷は考慮しなければならない候補位置の数に従って増加する。それ故に、位置特定システム２１２は、サブステップ１４０１で、サブステップ１４０２−１４０５で処理しなければならない候補位置の数を減らすよう試みる。
【０１０２】
サブステップ１４０２−１４０５で処理しなければならない候補位置の数を減らす為に、位置特定システム２１２は、以下の観測を用いる。最大の信号強度（すなわち、この実施例では「−４７」）を持ったダウンリンク信号が報告された時は、位置特定システム２１２は、その信号の信号強度測定値が最大値（測定誤差と組織的なバイアスのファクタを引いた後の値）以下となるあらゆる場所を、候補位置としての対象から外す。言い換えると、最大の信号強度を持った信号が報告されると、位置特定システム２１２は、サブステップ１４０２−１４０５において、信号強度データベース３０２が報告された最大値（測定誤差と組織的なバイアスのファクタを引いた後の値）以下となる信号強度を予測したような候補地に絞り込む。ここに示した実施例においては、測定誤差と組織的バイアスのファクタは３ｄＢｍであり、それ故に、ダウンリンク信号が−４７を持つと報告された時には、位置特定システム２１２は、サブステップ１４０２−１４０５において、信号強度データベース３０２が信号強度が−５０ｄＢｍ以上と予測した候補位置に絞り込む。当業者は、測定誤差および組織的バイアス以外の他の要素を如何に使用し決定することは容易である。
【０１０３】
サブステップ１４０２において、位置特定システム２１２は、最大の信号強度にはないダウンリンクの信号強度測定値の全て（すなわち、経験則に基づいた信号強度測定値と推定した信号強度測定値の両方）に対する信号強度の差分を計算する。特に、最大の信号強度にはないｎ個の独自のダウンリンク信号強度測定値に対しては、ｎ−１個の信号強度の差分が計算される。
ΔＳＫ＝ＳＫ−Ｓ１      （式７）
ここで、ｋ＝２、３．．．ｎであり、ΔＳＫは、ｋ番目の信号強度差分であり、ＳＫは、信号ｋのダウンリンクの信号強度であり、Ｓ１は、信号１のダウンリンクの信号強度である。ｍ個のダウンリンク信号が、最大の信号強度（すなわち、−４７ｄＢｍ）にある時には、
ｎ−ｍ−１          （式８）
の対の差分が、残りのｎ−ｍの信号に対し計算される。サブステップ１４０２の終了時において、位置特定システム２１２は、ｎ−ｍ−１の対の差分、ΔＳ２からΔＳｎ−ｍを計算する。
【０１０４】
サブステップ１４０３において、位置特定システム２１２は、ステップ１２０１で考慮から外されなかった位置の信号強度の差分を計算する。
【０１０５】
さらに、位置特定システム２１２は、サブステップ１４０２で計算された差分に対応する信号強度の差分を計算する。このアイディアは、「リンゴとリンゴを比べる（apples are compared with apples）」ものである。特に、最大の信号強度ではない、ｎ個の報告された信号に対し、ｎ−１個の信号強度の差分が計算される。
ΔＲｋ、ｘ、ｙ＝Ｒｋ、ｘ、ｙ−Ｒ１、ｘ、ｙ        （式９）
ここで、ｋ＝２、３、．．．ｎであり、ΔＲｋ、ｘ、ｙは、位置ｘ、ｙに対するｋ番目の信号強度差分であり、Ｒｋ、ｘ、ｙは、信号強度データベース３０２内の位置ｘ、ｙでの信号ｋの信号強度であり、Ｒ１、ｘ、ｙは、信号強度データベース３０２内にある位置ｘ、ｙでの信号１の報告された信号強度である。
【０１０６】
サブステップ１４０３の終わりにおいて、位置特定システム２１２は、全ての候補位置に対し、サブステップ１４０３で計算された対方式の差分に対応する  ｎ−ｍ−１個の対の差分、ΔＲ２、ｘ、ｙないしΔＲｎ−ｍ、ｘ、ｙを計算する。
【０１０７】
サブステップ１４０４において、位置特定システム２１２は、サブステップ１４０２で計算された信号強度の差分、ΔＳ２ないしΔＳｎ−ｍと、サブステップ１４０３で計算された信号強度差分、ΔＲ２、ｘ、ｙないしΔＲｎ−ｍ、ｘ、ｙを比較して、ステップ４０２、４０３で受領した値から計算された信号強度差分と、信号強度データベース３０２内の要素から計算された信号強度差分との間の適合性の良好さを示す確率分布を生成する。これを行うためにｉ個の候補位置のそれぞれでのユークリッド・ノルム（Euclidean norm）を、ステップ４０２、４０３で受領した値から計算した信号強度差分と、信号強度データベース３０２内の要素から計算された信号強度差分のそれぞれに対し、計算する。これを式１０に示す。
【数１】
2007532026.tif 000003
ここで、Ｖｘ、ｙは、信号強度データベース３０２内の位置ｘ、ｙに対する信号強度要素とステップ４０２、４０３で受領した値から計算した信号強度差分との間のユークリッド・ノルムである。
【０１０８】
次に、式４で計算されたユークリッド・ノルムを、式１１により、正規化していない確率式内に入れる。
【数２】
2007532026.tif 000004
ここで、τの二乗は、ΔＳｋとΔＲｋ、ｘ、ｙの不確定性量を表す。
【０１０９】
最後に、Ｐｘ、ｙの値を正規化して、地理的領域２００内の無線端末２０１の位置に対する確率分布を生成する。
【０１１０】
サブステップ１４０５において、位置特定システム２１２は、サブステップ１４０４で生成された確率分布に基づいて、無線端末２０１の位置を特定する。ここに示した実施例においては、位置特定システム２１２は、サブステップ１４０４で生成された確率分布の相乗平均（geometric mean）に基づいて無線端末の位置を特定する。本明細書により当業者は、無線端末２０１の位置をサブステップ１４０４で生成された確率分布の他の機能に基づいて、例えば最ゆう度（確率）関数（maximum likelihood function）に基づいて決定する実施例を用いることもできる。
【０１１１】
サブステップ１４０５から、制御は、図１４のステップ４０４に移る。
【０１１２】
第１回目の報告に適用された時の特定（信号１＝−９８、信号２＝−６４、信号３＝−５１）−サブステップ１４０１において、位置特定システム２１２は、どの報告された信号も、最大の報告された値から測定誤差とシステムバイアスのファクタ（すなわち、３ｄＢｍ）を引いた値にないという事実に基づいて、如何なる候補の位置も考慮から外すことはできない。言い換えると、位置特定システム２１２は、全ての信号が−５１ｄＢｍ以下である故に、如何なる候補の信号も考慮から外すことはできない。それ故に、位置特定システム２１２はサブステップ１４０２ないし１３０５において、２１１個の候補位置の全てを考慮しなければならない。
【０１１３】
サブステップ１４０２において、位置特定システム２１２は、Ｒ１＝信号１＝−９８、Ｒ２＝信号２＝−６４、Ｒ３＝信号３＝−４３である第１回目の報告に対する２個の信号強度差分を計算する。特にΔＲ２、ΔＲ３は表４に示すよう計算される。
表４−信号１＝−９８、信号２＝−６４、信号３＝−４３の信号強度差分
ｋ      ΔＲｋ          Ｒｋ−Ｒ１
２      ３４        −６４−（−９８）
３      ４７        −５１−（−９８）
【０１１４】
サブステップ１４０３において、位置特定システム２１２は、信号強度データベース３０２内にある２２１個の位置のそれぞれに対する２つの信号強度差分を表５に示す。
表５−信号強度データベース３０２内の各要素に対する信号強度差分
領域              ΔＳ２、ｘ、ｙ                     ΔＳ３、ｘ、ｙ
ｘ１、ｙ１        −１１０−（−１１０）＝０    −１１０−（−１１０）＝０
ｘ２、ｙ１        −１１０−（−１１０）＝０    −１１１−（−１１０）＝−１
ｘ３、ｙ１        −１１０−（−１１０）＝０    −９７−（−１１０）＝３
．．．              ．．．                          ．．．
ｘ１６、ｙ１３    −９６−（−１１０）＝１４    −１１０−（−１１０）＝０
ｘ１７、ｙ１３    −１０５−（−１１０）＝５    −１１０−（−１１０）＝０
【０１１５】
サブステップ１４０４において、位置特定システム２１２は、最初に、表２の信号強度差分と表３の各位置に対する信号強度差分の間のユークリッド・ノルムを計算する。そのユークリッド・ノルムを表６に示す。
表６−各位置に対するユークリッド・ノルム（第１回報告）
領域              Ｖｘ、ｙ
ｘ１、ｙ１        ６４．６６
ｘ２、ｙ１        ６３．８１
ｘ３、ｙ１        ６２．１３
．．．              ．．．
ｘ１６、ｙ１３    ５８．５２
ｘ１７、ｙ１３    ６２．１８
【０１１６】
次に、ユークリッド・ノルムを正規化していない確率分布に変換する。その正規化していない確率分布を正規化して、地理的領域２００内の２１１個のロケーションでの無線端末２０１の位置の確率分布を生成する。
【０１１７】
第２報告（信号１＝−９８、信号２＝−６４、信号３＝−５０）に適用された時の特定−サブステップ１４０１において、位置特定システム２１２は、自動的に大部分の候補位置を考慮から外すが、その理由は、報告された信号の１つの信号強度、信号３＝−５０ｄＢｍの信号強度は、最大報告値（−４７ｄＢｍ）から測定誤差とシステムバイアスのファクタ（３ｄＢｍ）を引いた値よりも大きいからである。言い換えると、位置特定システム２１２は、Ｓ３が少なくとも−５０ｄＢｍでないような候補位置のいずれも、考慮から外す。それ故に、位置特定システム２１２は、サブステップ１４０２ないし１３０５において、考慮の対称を、信号３が−５０ｄＢｍ以上と予測されるような信号強度データベース３０２内の位置に限定する。図１０から分かるように、信号３が−５０ｄＢｍよりも強いのは、僅か１３個の位置（ｘ８，ｙ４；ｘ９，ｙ４；ｘ１０，ｙ４；ｘ７，ｙ５；ｘ８，ｙ５；ｘ９，ｙ５；ｘ１０，ｙ５；ｘ７，ｙ６；ｘ８，ｙ６；ｘ９，ｙ６；ｘ１０，ｙ６；ｘ７，ｙ７；ｘ８，ｙ７；ｘ９，ｙ７）であり、それ故に、この１３個の位置に基づいて、上記した方法でサブステップ１４０２ないし１３０５のみを実行する必要がある。処理すべき候補の位置の数を２２１個から１３個に減らすことにより、ステップ１４０１はステップ４０３の計算の複雑さを大幅に低減できる。
【０１１８】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】従来技術に係る無線通信システムの一部のマップを表す図。
【図２】本発明の一実施例のマップを表す図。
【図３】位置特定システム２１２の構成要素のブロック図。
【図４】地理的領域２００内にある無線端末２０１の位置を特定するために、本発明の一実施例により実行される操作を表すフローチャート図。
【図５】ステップ４０１内で行われる動作を表すフローチャート図。
【図６】本発明の一実施例により、地理的領域２００が如何に５００の位置（場所）に分割されるかを表す図。
【図７ａ】電磁信号の信号強度が、無線周波数障害物がない環境下において、送信器からの距離に応じて減衰する状態を表すグラフ。
【図７ｂ】電磁信号の信号強度が、２個の無線周波数障害物がある環境下において、送信器からの距離に応じて減衰する状態を表すグラフ。
【図８】地理的領域２００内にある基地局２０２−１から送信された信号の信号強度測定値のマップを表す図。
【図９】地理的領域２００内にある基地局２０２−２から送信された信号の信号強度測定値のマップを表す図。
【図１０】地理的領域２００内にある基地局２０２−３から送信された信号の信号強度測定値のマップを表す図。
【図１１】ステップ４０２で行われる動作を表すフローチャート図。
【図１２】サブステップ１１０２で行われる動作を表すフローチャート図。
【図１３】サブステップ１１０３で行われる動作を表すフローチャート図。
【図１４】ステップ４０４で行われる動作を表すフローチャート図。
【符号の説明】
【０１２０】
１００  地理的領域
１０１  無線端末
１０２  基地局
１１０，１１１  無線交換センター
２００  地理的領域
２０１  無線端末
２０２  基地局
２１１  無線交換センター
２１２  位置特定システム
３０１  プロセッサ
３０２  信号強度データベース
３０３  受信器
３０４  送信器
【図１】
2007532026.tif 000005
【図２】
2007532026.tif 000006
【図３】
2007532026.tif 000007
【図４】
2007532026.tif 000008
【図５】
2007532026.tif 000009
【図６】
2007532026.tif 000010
【図７ａ】
2007532026.tif 000011
【図７ｂ】
2007532026.tif 000012
【図８】
2007532026.tif 000013
【図９】
2007532026.tif 000014
【図１０】
2007532026.tif 000015
【図１１】
2007532026.tif 000016
【図１２】
2007532026.tif 000017
【図１３】
2007532026.tif 000018
【図１４】
2007532026.tif 000019
【国際調査報告】
2007532026.tif 000020
2007532026.tif 000021