(57)【要約】  本発明は、移動局が衛星（ＳＶ１乃至ＳＶ４）から受信した測距信号（ＲＳ１乃至ＲＳ４）についての測定結果を報告するための、または、前記測定結果に基づいて位置を計算するための、諸方法および諸装置並びに測定報告信号に関するものであって、前記測距信号の各々が、拡散符号（２０３）によって拡散されたデータビット（２０２）のストリーム（２０１）を備えている。測距信号についてのデータビットのストリームの中のデータビットエッジに同期した（５０１）後、選択した時刻点に関して、前記データビットのストリームについてのデータビット長を法として、時刻位置が測定される（５０２）。測定された時刻位置は、受信した測距信号についての測定を行う装置によって、移動局の位置を計算する（５０４）のに利用されることができよう。あるいは、その装置は、移動局の位置が別の装置（１０１）の中で判断できるように、前記測定された時刻位置を表すデータを有する無線信号を送信（５０３）してもよい。
2008516222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局（ＭＳ１）が衛星（ＳＶ１−ＳＶ４）から受信した、拡散符号（２０３）によって拡散されたデータビット（２０２）のストリーム（２０１）をそれぞれが含む測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に関する測定結果を報告するための、前記移動局（ＭＳ１）における方法であって、前記受信した測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）のうちの少なくとも１つに対して、
前記データビット（２０２）のストリーム（２０１）においてデータビットエッジに同期するステップ（５０１，７０２−７０３）と、
選択された時刻点に関して、前記データビット（２０２）のストリーム（２０１）に関するデータビット長を法とした、時刻位置を測定するステップ（５０２，７０６）と、
を備え、
前記測定された時刻位置を表すデータを含む信号を無線で送信するステップ（５０３，７０７）を更に備える
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記同期するステップと前記測定するステップとは、複数の受信した測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に対して実行され、
前記無線で送信される信号は、前記複数の受信した測距信号それぞれに対して前記選択された時刻点に関して前記測定された時刻位置を表すデータを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
移動局（ＭＳ１）が衛星（ＳＶ１−ＳＶ４）から受信した、拡散符号（２０３）によって拡散されたデータビット（２０２）のストリーム（２０１）をそれぞれが含む測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に関する測定結果に基づいて前記移動局の位置を計算するための、前記移動局（ＭＳ１）における方法であって、前記受信した測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）のうちの少なくとも１つに対して、
前記データビット（２０２）のストリーム（２０１）においてデータビットエッジに同期するステップ（５０１，７０２−７０３）と、
選択された時刻点に関して、前記データビット（２０２）のストリーム（２０１）に関するデータビット長を法とした、時刻位置を測定するステップ（５０２，７０６）と、
を備え、
前記選択された時刻点に関して前記データビットのストリームに対して前記測定された時刻位置、および無線通信ネットワーク（ＮＥＴ１）の少なくとも１つの基地局（ＲＢＳ１，ＲＢＳ２）を介して前記移動局（ＭＳ１）が受信した支援データを利用して、前記移動局の位置を計算するステップを更に備える
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
前記同期するステップと前記測定するステップとは、複数の受信した測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に対して実行され、
前記位置の計算は、前記複数の受信した測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）それぞれに対して前記選択された時刻点に関して前記測定された時刻位置を利用して実行される
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記測定するステップは、前記選択された時刻点に関して、前記データビットのストリームにおいて隣接するビットエッジに対する時刻位置を判断するステップを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記隣接するビットエッジは、前記選択された時刻点の後に続く最も近いビットエッジであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記隣接するビットエッジは、前記選択された時刻点に先行する最も近いビットエッジであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記衛星は、全地球測位システムの一部であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記拡散符号は、Ｃｏａｒｓｅ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎコードであり、
前記データビットのストリームは、前記全地球測位システムの規格におけるフォーマットに従う航法データビットのストリームである
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記同期するステップは、
Ｃｏａｒｓｅ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎコード境界を判断するステップ（７０２）と、
航法データビットエッジを判断するステップ（７０３）と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
移動局が衛星（ＳＶ１−ＳＶ４）から受信した、拡散符号（２０３）によって拡散されたデータビット（２０２）のストリーム（２０１）をそれぞれが含む測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に関する測定を実行する装置であって、
少なくとも１つの受信した測距信号のデータビットの前記ストリームにおいてデータビットエッジに同期する同期手段（６０２）と、
選択された時刻点に関して、前記少なくとも１つの受信した測距信号のデータビットの前記ストリームに関するデータビット長を法とした、時刻位置を測定する測定手段（６０２）と、
前記測定された時刻位置を表すデータを含む信号を無線で送信する送信手段（６０１）と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記同期手段と前記測定手段とは、複数の受信した測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に関して動作するように適合され、
前記送信手段は、前記複数の受信した測距信号それぞれに対して前記選択された時刻点に関して前記測定された時刻位置を表すデータを前記信号に含ませるように適合される
ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
移動局が衛星（ＳＶ１−ＳＶ４）から受信した、拡散符号（２０３）によって拡散されたデータビット（２０２）のストリーム（２０１）をそれぞれが含む測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に関する測定結果に基づいて前記移動局の位置を計算する装置であって、
少なくとも１つの受信した測距信号のデータビットの前記ストリームにおいてデータビットエッジに同期する同期手段（６０２）と、
選択された時刻点に関して、前記少なくとも１つの受信した測距信号のデータビットの前記ストリームに関するデータビット長を法とした、時刻位置を測定する測定手段（６０２）と、
前記選択された時刻点に関して前記データビットのストリームに対して前記測定された時刻位置、および無線通信ネットワーク（ＮＥＴ１）の少なくとも１つの基地局（ＲＢＳ１，ＲＢＳ２）を介して前記移動局が受信した支援データを利用して、前記移動局の位置を計算する計算手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記同期手段と前記測定手段とは、複数の受信した測距信号に関して動作するように適合され、
前記計算手段は、前記複数の受信した測距信号それぞれに対して前記選択された時刻点に関して前記測定された時刻位置を活用するように適合される
ことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記測定手段は、前記選択された時刻点に関して、前記データビットのストリームにおいて隣接するビットエッジに対する時刻位置を判断するように適合されることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記隣接するビットエッジは、前記選択された時刻点の後に続く最も近いビットエッジであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記隣接するビットエッジは、前記選択された時刻点に先行する最も近いビットエッジであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記衛星は、全地球測位システムの一部であることを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記拡散符号は、Ｃｏａｒｓｅ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎコードであり、
前記データビットのストリームは、前記全地球測位システムの規格におけるフォーマットに従う航法データビットのストリームである
ことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の装置を含む移動局（ＭＳ１）。
【請求項２１】
移動局（ＭＳ１）が衛星（ＳＶ１−ＳＶ４）から受信した、拡散符号（２０３）によって拡散されたデータビット（２０２）のストリーム（２０１）をそれぞれが含む測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に関する測定結果を報告する、デジタルデータストリーム内に組み込まれた測定報告信号（１００１）であって、
少なくとも１つの受信した測距信号について、選択された時刻点に関して、前記少なくとも１つの受信した測距信号における前記データビットのストリームに関するデータビット長を法とした時刻位置を表すデータ（１００３−１００５）を含む
ことを特徴とする測定報告信号。
【請求項２２】
前記選択された時刻点に関して、複数の受信した測距信号における前記データビットのストリームに対する前記位置を表すデータを含むことを特徴とする請求項２１に記載の測定報告信号。
【請求項２３】
前記選択された時刻点に関して前記測定報告信号に含まれるデータによって表されるそれぞれの時刻位置は、前記選択された時刻点に隣接するビットエッジに対する時刻位置であることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の測定報告信号。
【請求項２４】
それぞれの拡散符号（２０３）は、有限長のチップシーケンスを含み、
前記選択された時刻点に関するそれぞれの時刻位置は、前記測定報告信号において、前記選択された時刻点から次の拡散符号の繰り返しまでの完全なチップ（１００３）と断片のチップ（１００４）との数と、前記選択された時刻点に先行する最も近いビットエッジと前記選択された時刻点との間における拡散符号の繰り返しの整数（１００５）と、を含むデータによって表される
ことを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれか１項に記載の測定報告信号。
【請求項２５】
前記衛星は、全地球測位システムの一部であることを特徴とする請求項２１乃至２４のいずれか１項に記載の測定報告信号。
【請求項２６】
前記拡散符号は、Ｃｏａｒｓｅ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎコードであり、
前記データビットのストリームは、前記全地球測位システムの規格におけるフォーマットに従う航法データビットのストリームである
ことを特徴とする請求項２５に記載の測定報告信号。
【請求項２７】
移動局（ＭＳ１）の位置を計算する装置（１０１）であって、
請求項２１乃至２６のいずれか１項に記載の測定報告信号を受信する手段（９０１）と、
前記測定報告信号において報告された少なくとも１つの時刻位置を利用して前記移動局の位置を計算する手段（９０３）と、
を備えることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に移動装置の衛星を利用した測位に関するものであり、詳細には、地上にある通信ノードによって支援された測位に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体、装置、あるいは装置を携行する人物の地理的位置の決定は、近年、多くの応用分野において益々関心を集めるようになってきている。測位を解決する一つの方法は、衛星から放出される信号を使って位置を判断することである。そのようなシステムの例として良く知られているのは、全地球測位システム（ＧＰＳ）（例えば［１］を参照）や来るべきガリレオシステムである。衛星から受信した複数の信号に基づく三角測量／三辺測量として、特定の座標系に関して位置が与えられる。
【０００３】
単体のＧＰＳレシーバは、公称(nominal)搬送周波数と、信号によって搬送されるデータが変調される規則とを除けば、システムについてのそれ以外の情報を持たなくても、ＧＰＳ衛星信号への完全な同期を得ることができる。基本的に、位置計算のステップにおいては、３次元位置、および受信機（レシーバ）のクロックの衛星時刻に対するバイアスを判定する必要がある。
【０００４】
アシステッドＧＰＳ（ＡＧＰＳ）は、ＧＰＳレシーバをユーザ装置、すなわちセルラー通信システムの移動局、と統合するため、ＧＰＳを改良したものとして定義されてきた（例えば、第３世代パートナーシップ・プロジェクト（３ＧＰＰ）の仕様ＴＳ  ２５．３３１またはＴＳ  ４４．０３１、あるいは、セキュア・ユーザ・プレーン・ロケーション（ＳＵＰＬ）用のオープン・モバイル・アライアンス（ＯＭＡ）の仕様を参照）。概してアシステッドＧＰＳは、検出感度、位置推定値の取得に要する時間、精度、バッテリの節電など、さまざまな点でＧＰＳレシーバの性能を高めることを目的としている。これは、移動局の中のＧＰＳレシーバから一部の機能をネットワークに移し、ＧＰＳレシーバ自身の中のＧＰＳタスクのサブセットだけを実行することによって、行われる。
【０００５】
ＡＧＰＳには、移動局（すなわち、ユーザ装置）ベーストＡＧＰＳと移動局（すなわち、ユーザ装置）アシステッドＡＧＰＳの２種類がある。移動局ベーストＡＧＰＳでは、移動局の位置は、移動局が判断する測距信号の測定結果およびネットワークが提供する支援データを用いて、移動局の中で計算される。移動局アシステッドＡＧＰＳ（ネットワークベーストＡＧＰＳと言及されることもある）では、移動局は、宇宙船（すなわち衛星）への疑似距離を反映する受信した測距信号のタイミングを測定して報告するだけである。ＡＧＰＳの両タイプとも、測距信号の測定のタイミングは１ミリ秒を法として切り捨てられ、これは３００ｋｍの距離に相当する。移動局自身においてまたはネットワークの位置サーバにおいて移動局位置を計算するとき、正確な移動局位置を計算するためには、移動局位置についての事前情報および移動局によって判断された測距信号の測定結果を用いて、完全な擬似距離を再構成する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の発明者らは、受信した測距信号の端数の(truncated)タイミングを測定して報告するステップは、移動局位置についての事前情報の精度が低すぎる場合には、すなわち、前記事前情報において移動局位置の不確実性が高すぎる場合には、ＧＰＳ衛星への疑似距離を判断する際に不確実性を招きうるという点で、ＡＧＰＳの問題を認識した。結果として、もし不正確な擬似距離が選択され、移動局位置を判断する根拠として利用されるならば、計算による移動局位置に、例えば１００ｋｍのオーダで、重大なエラーが起きる可能性がある。
【０００７】
本発明の発明者らのうちの１人による米国特許出願第６０／５４５１７５号では、この問題に取り組む一方法として、可能性が低い疑似距離値を廃棄するステップに関して記述が行われている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によって扱われる問題は、支援データを使う衛星を利用した測位という文脈において、不確実な疑似距離の再構成に対して、ロバスト性を高めることである。
【０００９】
この問題は、請求項１および３の方法、請求項１１、１３、および２７の装置、そして、請求項２１の測定報告信号によって解決される。
【００１０】
本発明によって提供される利点は、アシステッドＧＰＳ（ＡＧＰＳ）のような支援データを使う衛星を利用した測位に関連した、不確実な疑似距離の再構成に対するロバスト性の向上である。
【００１１】
本発明の別の利点は、ロバスト性の向上が、検出感度を低下させずに達成されることである。
【００１２】
本発明の更に別の利点は、ロバスト性の向上が、処理の遅延をそれほど増加させることなく達成されることである。
【００１３】
これから本発明について、発明の典型的な実施形態および添付の図面を参照しながら、より詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明が適用されてもよい、限定的でないシナリオの一例を図解する図である。このシナリオ例では、移動局アシステッドＡＧＰＳを提供するため、基本的な無線通信システムＳＹＳ１が全地球測位システム（ＧＰＳ）と合わせて使用されている。図１に図解された典型的な無線通信システムＳＹＳ１は、汎用移動通信システム（ＵＭＴＳ）である。通信システムＳＹＳ１は、ネットワーク部分ＮＥＴ１と、移動局（ＭＳ）とも呼ばれるユーザ装置（ＵＥ）とを有する。ネットワーク部分ＮＥＴ１は、コアネットワークＣＮ１とＵＭＴＳ地上無線アクセスネットワーク（ＵＴＲＡＮ）ＲＡＮ１とを備えている。コアネットワークＣＮ１は、回路交換方式のサービスを提供する移動通信交換局（ＭＳＣ）ノードＭＳＣ１と、ときどき在圏ＧＰＲＳサポートノード（ＳＧＳＮ）とも呼ばれ、パケット交換方式のサービスを提供するように適合されている汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）ノードＳＧＳＮ１とを有している。
【００１５】
コアネットワークノードであるＭＳＣ１とＳＧＳＮ１とはそれぞれ、Ｉｕインタフェースと呼ばれる無線アクセスネットワーク・インタフェース上で、無線アクセスネットワークＲＡＮ１に接続している。無線アクセスネットワークＲＡＮ１は、１つ以上の無線ネットワーク制御装置（ＲＮＣ）を有している。簡潔にするため、図１の無線アクセスネットワークＲＡＮ１では、無線ネットワーク制御装置ノードＲＮＣ１を１つだけ示している。各無線ネットワーク制御装置は、複数の無線基地局（ＲＢＳ）に接続していて、それらを制御している。例えば、やはり簡潔にするため、図１では、無線ネットワーク制御装置ノードＲＮＣ１に接続されている第１の無線基地局ノードＲＢＳ１および第２の無線基地局ノードＲＢＳ２だけを図解している。無線ネットワーク制御装置ＲＮＣ１と基地局ＲＢＳ１およびＲＢＳ２との間のインタフェースは、Ｉｕｂインタフェースと呼ばれる。移動局、例えば図１に示す移動局ＭＳ１は、Ｕｕインタフェースと呼ばれる無線インタフェースまたはエアインタフェース上で１つ以上の無線基地局ＲＢＳ１乃至ＲＢＳ２と通信する。
【００１６】
無線インタフェースＵｕ、Ｉｕインタフェース、およびＩｕｂインタフェースはそれぞれ、図１に点線で示す。
【００１７】
図１において、ＧＰＳシステムは、宇宙船、すなわち衛星ＳＶ１乃至ＳＶ４によって表されている。各ＧＰＳ衛星ＳＶ１乃至ＳＶ４は、対応する測距信号ＲＳ１乃至ＲＳ４を送信する。留意していただきたいが、簡潔にするために、図１では４つのＧＰＳ衛星ＳＶ１乃至ＳＶ４だけを図解している。
【００１８】
図１において移動局アシステッドＡＧＰＳを用いて移動局ＭＳ１の位置を判断するとき、移動局ＭＳ１は支援データを位置サーバ１０１から受信して、測定結果を位置サーバ１０１に報告する。報告された測定結果と、移動局がどこに位置しているかについての事前情報とに基づいて、位置サーバは移動局ＭＳ１の位置を計算する。位置サーバがセルラーネットワークにどのように接続しているかによって、ＡＧＰＳを「ＡＧＰＳに対する制御プレーン・ソリューション」と「ＡＧＰＳに対するユーザ・プレーン・ソリューション」との２つのカテゴリに分けることができる。
【００１９】
「ＡＧＰＳに対する制御プレーン・ソリューション」において、位置サーバの機能（サービス提供移動位置センタ（ＳＭＬＣ）またはスタンドアロンＳＭＬＣ（ＳＡＳ）と呼ばれることもある別個の位置サーバノードの中に実装されてもよいし、あるいは、無線ネットワーク制御装置のような他のネットワークノードの中に他の機能と一緒に統合されてもよい）は、セルラーネットワークに強固に統合されており、支援データおよび測定結果はいわゆる制御プレーン・シグナリングを用いて通信される。このソリューションのさらなる特徴は、一般に、その時点でどのセルの中で移動局が動作中であるかという情報を位置サーバが受信して、移動局の位置を計算するときにその情報を位置サーバが移動局に関する事前(apriori)位置情報として適用するであろうということである。従って、事前位置情報の不確実性はセルの大きさに対応する。
【００２０】
「ＡＧＰＳに対するユーザ・プレーン・ソリューション」において、位置サーバの機能とセルラーネットワークとの統合度はそれほど密接ではなく、支援データおよび測定結果はいわゆるユーザ・プレーン・シグナリングを用いて通信される（すなわち、通常のユーザデータパケットが、この情報をセルラーネットワークに透過的に伝達するのに使用される）。このソリューションのさらなる特徴は、移動局がどのセルの中に位置するかという情報を位置サーバが受信しない、あるいは、少なくとも、所与のセルの識別情報をそのセルがカバーしているエリアに対応する特定の地理的エリアに常に関連付けることができるわけではないことである。従って、ＡＧＰＳに対するユーザ・プレーン・ソリューションについては、移動局の事前位置情報の不確実性は、セルの大きさより相当大きいことがあり、例えば、移動局がそのとき動作している国の大きさに対応することもある。
【００２１】
図１のシナリオ例では、インターネットプロトコル（ＩＰ）をベースにしたパケット・データ・ネットワーク１０２を介して位置サーバ１０１がセルラーネットワークＮＥＴ１に接続されている場合の、ＡＧＰＳに対するユーザ・プレーン・ソリューションが図解されている。
【００２２】
ＧＰＳ衛星であるＳＶ１乃至ＳＶ４は、１５７５．４２ＭＨｚを中心にした帯域を使って測距信号ＲＳ１乃至ＲＳ４を送信する。図２は、各測距信号ＲＳ１乃至ＲＳ４が、信号を送信しているＧＰＳ衛星にとって一意である、いわゆるＣｏａｒｓｅ／Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ（Ｃ／Ａ）コード２０３によって定義された拡散符号によって拡散された航法データビット２０２のストリーム２０１を、どのように有しているかを図解している。Ｃ／Ａコード２０３は、１０２３チップの長さと１／１．０２３×１０６秒のチップ持続時間を有しており、すなわち、Ｃ／Ａコードは、１．０２３×１０６Ｈｚの速さで変化して１ミリ秒毎に繰り返す＋／−１のシーケンスを含む。航法ビット２０２は、２０ミリ秒のビット周期、すなわち、２０回のＣ／Ａコードの反復に相当するビット周期を有している。
【００２３】
航法データは特に、信号送信時の衛星の正確な位置を受信機が計算できるようにする、一連のいわゆるエフェメリスパラメータを有する。航法データからは、正確な送信時刻も読み取ることができる。
【００２４】
図３は、航法データが、各々の長さが６秒である５個のサブフレーム３０１乃至３０５に更に分割される様子をより詳細に図解している。各サブフレーム３０１乃至３０５は１０ワードに分割され、各ワードの長さは０．６秒であって３０データビットを有している。タイムスタンプ、すなわちＧＰＳ  ＴＯＷ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｗｅｅｋ：１週間のうちの時刻）が、すべてのサブフレーム３０１乃至３０５の２番目のワードであるＨａｎｄｏｖｅｒ  Ｗｏｒｄ（ＨＯＷ）の中で送信される。表示される時刻は、当該サブフレームの最後での送信時刻である。従って、ＴＯＷは６秒毎に繰り返される。
【００２５】
各測距信号ＲＳ１乃至ＲＳ４は基本的に、移動局ＭＳ１が測定したクロックを定義する。クロックは信号送信の時刻を表示する。もし移動局ＭＳ１がＧＰＳシステム時刻を知っているならば、クロックの表示は、時間的遅延を判断するのに直接使用でき、従って、測距信号を送信中のＧＰＳ衛星から移動局ＭＳ１までの距離を決めるのに直接使用できる。３つの距離を測定し、送信時のＧＰＳ衛星の位置についての知識を活用することによって、３次元での移動局ＭＳ１の位置が判断できる。しかしながら、通常は、移動局ＭＳ１は正確なＧＰＳシステム時刻についての知識を有していないため、移動局のクロックバのイアスを除去するためもう１つの測定が必要である。
【００２６】
図４のシーケンスは、図１に図解したシステムのさまざまな部分について、クロックの関係を（ミリ秒で表して）図解している。各ＧＰＳ衛星ＳＶ１乃至ＳＶ４は正確な原子時計を持っていてクロックの安定性を維持している。しかし、ＧＰＳ衛星の送信は図４に図解するように、完全にＧＰＳシステム時刻に同期しているわけではない。図４において、シーケンス４０１はＧＰＳシステム時刻を表し、シーケンス４１１はＧＰＳ衛星１のクロックを表し、シーケンス４１ＮはＧＰＳ衛星Ｎのクロックを表し、シーケンス４０２は図１の移動局ＭＳ１のクロックを表し、他方、シーケンス４２１と４２Ｎとはそれぞれ、移動局ＭＳ１が受信したＧＰＳ衛星１およびＧＰＳ衛星Ｎの各々からの測距信号の中で読まれたとおりの時刻を表す。タイミング図を通る垂直線４３１を引くことによって、宇宙のさまざまなポイントで観察されたすべてのクロックの表示に関するスナップショットが得られる。ＧＰＳシステム時刻４０１は、地上局のクロックの集合とＧＰＳ衛星のクロックの部分集合に基づくアンサンブル平均として定義される。図４に示すとおり、個々のＧＰＳ衛星のクロック４１１および４１Ｎと移動局のクロック４０２とは、ＧＰＳシステム時刻４０１に比べてわずかにずれている（ＳＶクロックバイアス４１２および４１３と移動局クロックバイアス４１４をそれぞれ参照のこと）。ＧＰＳ衛星のクロックの個々のずれ（オフセット）に関するモデルは、各ＧＰＳ衛星から航法メッセージの一部として送信される。信号が地表面上の点（例えば移動端末ＭＳ１の現在位置）に到達するとき、信号は遅延されており、遅延の量は、該当するＧＰＳ衛星から前記地表面上の点までの距離に依存する。遅延は、図４のクロックの表示によって示されているように、通常は６０乃至８５ミリ秒（ｍｓ）である。
【００２７】
ＡＧＰＳを用いて移動局の位置を判断するとき、移動局は、受信した測距信号について、選択された時刻点（時間軸における点、point in time)に関するＣ／Ａコードの境界位置の時刻位置（時間軸における位置、position in time)、すなわち、Ｃ／Ａコード位相を測定する。Ｃ／Ａコード位相は１ミリ秒（すなわち、１Ｃ／Ａコード周期）を法として判断される。
【００２８】
移動局ベーストＡＧＰＳを実装する移動局は、選択された時刻点における自分の位置を、受信した測距信号に関して測定されたＣ／Ａコード位相と、（ネットワークから受信した）ＧＰＳ衛星のエフェメリスとクロックの補正データと共に移動局位置についての事前情報を含む支援データとに基づいて計算する。
【００２９】
図１の移動局ＭＳ１のような、移動局アシステッドＧＰＳを実装する移動局は、その代わりに、選択された時刻点に対応するＧＰＳシステム時刻の推定値と共に、受信した測距信号についての（選択された時刻点から次のＣ／Ａコード反復の開始までのＣ／Ａコードの（１以上の）完全なチップおよび断片のチップ(whole and fractional chips)に関して表現された）Ｃ／Ａコード位相を報告する無線信号を送信する。移動局が報告した情報と移動局の位置についての事前情報とに基づいて、セルラーネットワーク内、あるいは別のネットワーク内の位置サーバ、例えば図１の位置サーバ１０１が、移動局の位置を計算する。
【００３０】
本発明の発明者らは、１ミリ秒を法としてＣ／Ａコード位相を測定し、それによって１ミリ秒を法とする時刻によって各測距信号を特徴付けるＡＧＰＳの方法は、移動局の位置の事前情報の不確実性が大きすぎる場合には問題を引き起こすということを認識した。付録１で論証するとおり、事前位置情報の不確実性が７５ｋｍを超える場合、ＧＰＳ衛星までのいわゆる疑似距離は、不確実性無しに再構成されることができない。
【００３１】
測距信号のタイミングの測定結果の切り捨てと、事前位置情報の不確実性が大きすぎることとが組み合わさって発生する、不確実な疑似距離再構成という問題は、切り捨てを一切せずに各測距信号について、移動局に測距信号を測定させることによって対応できよう。しかしながら、そのためには測定された測距信号それぞれについてのＴｉｍｅ  Ｏｆ  Ｗｅｅｋ情報を復号するステップが必要だが、Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｗｅｅｋ情報を復号する方がＣ／Ａコードの境界を検出するよりはるかに難しいことから、それによって処理の遅延が大幅に増加し、移動局の中に一体化されたＧＰＳ受信機の検出感度が低下する恐れもある。
【００３２】
本発明は、（移動局ベーストＡＧＰＳと移動局アシステッドＡＧＰＳの両方の）ＡＧＰＳの文脈において、移動局の事前位置情報の不確実性によって不確実な疑似距離再構成がもたらされるというリスクを大幅に減少させる諸方法を提供することによって、上記の複雑な問題に対応する。同時に本発明は、測定された測距信号それぞれに関するＴｉｍｅ  Ｏｆ  Ｗｅｅｋを復号するステップの必要性とそれに関連する短所とを回避する。
【００３３】
図５は、移動局が衛星（すなわち宇宙船）から受信した測距信号に関する測定結果を報告するステップと、そのような（複数の）測定結果それぞれに基づいて移動局の位置を計算するステップとのための、本発明の基本的な方法を図解しており、本方法は、前記測距信号の各々が、拡散符号（例えばＧＰＳ  Ｃｏａｒｓｅ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｃｏｄｅ）によって拡散されたデータビット（例えば、ＧＰＳ航法データビット）のストリームを備えている。どちらの方法も、受信した測距信号のうち少なくとも１つについてステップ５０１および５０２を実行するステップを有しているが、基本的な方法のうちの最後のステップは異なる。
【００３４】
ステップ５０１において、データビットのストリームの中のデータビットエッジに同期することが行われる。これは通常、データビット長を法として（すなわち、ＡＧＰＳに対して２０ミリ秒を法として）データビットエッジの位置を判断すること／識別することを含む。
【００３５】
ステップ５０２において、選択された時刻点に関して、データビットのストリームについてデータビット長を法として時刻位置が測定される。
【００３６】
ステップ５０１および５０２の後、測定結果を報告するための基本的方法は、ステップ５０２で測定された前記時刻位置を表すデータを有する信号を無線で送信する、さらなるステップ５０３を有する。
【００３７】
ステップ５０１および５０２の後、移動局の位置を計算するための基本的方法は、前記選択された時刻点に関して前記データビットのストリームについての前記測定された時刻位置と、無線通信ネットワークの少なくとも１つの基地局を介して移動局が受信した支援データとを利用して前記移動局位置を計算する、さらなるステップ５０４を有する。受信した支援データは、エフェメリスパラメータと、受信した測距信号を送信する衛星のクロック補正値とを含み、これらより、測距信号送信時における衛星の位置を計算できるようになる。受信した支援データは、更に、移動局位置の事前推定値を有するであろう。
【００３８】
通常、前記の同期するステップ５０１と測定するステップ５０２とは、複数の受信した測距信号について行われるが、できれば検出された測距信号すべてについて行われることが望ましい。その後、ステップ５０３で送信された信号は、前記複数の受信した測距信号の各々について、前記選択された時刻点に関して測定された時刻位置を表すデータを有するであろうし、他方、ステップ５０４で行われる計算は、前記複数の受信した測距信号の各々について、前記選択された時刻点に関して測定された時刻位置を利用するであろう。
【００３９】
ステップ５０１、５０２、および５０３を有する、測定結果を報告するための基本的な方法の実施形態は、例えば、移動局が報告した測定結果に基づいてネットワーク側のどこかにあるノードで実際の位置計算が行われるような移動局アシステッドＡＧＰＳをサポートするための処理工程を、移動局の中に実装するのに使用できよう。
【００４０】
ステップ５０１、５０２、および５０４を有する、移動局の位置を計算するための基本的な方法の実施形態は、例えば、移動局ベーストＡＧＰＳをサポートするための処理工程を移動局の中に実装するのに使用できよう。
【００４１】
（移動局アシステッドＡＧＰＳであるか移動局ベーストＡＧＰＳであるかを問わず）ＡＧＰＳの文脈の中で図５の諸方法を適用することによって、移動局は、受信した測距信号のタイミングを（先行技術のＡＧＰＳでは１ミリ秒を法とするのに対して）２０ミリ秒を法として測定することになる。もし移動局の位置に関する事前情報の不確実性が（先行技術の１ミリ秒での切り捨てを適用する場合の７５ｋｍ未満に対して）１５００ｋｍ未満ならば、２０ミリ秒の切り捨てによって、完全な疑似距離を不確実性無しに再構成することが可能になる。
【００４２】
図１の移動局ＭＳ１に実装された、測距信号の測定結果を報告するための方法および装置の第１の典型的実施形態、および、本発明による位置計算のための装置の第１の典型的実施形態を、図６乃至９に図解する。本発明による測定報告信号の第１の典型的実施形態を図１０に図解する。
【００４３】
図６は、本発明のこの典型的実施形態による移動局ＭＳ１の構造を図解するブロック図である。移動局ＭＳ１は、セルラー通信モジュール６０１、測位モジュール６０２、ＧＰＳ  ＲＦフロントエンド６０３、セルラーネットワークとの通信用のアンテナ６０４、そしてＧＰＳアンテナ６０５を有している。測位モジュール６０２は、ＣＰＵ６１２、メモリ６１０、そしてデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）６１１を有している。セルラー通信モジュール６０１は、無線でセルラーネットワークから支援データを受信し、セルラーネットワーク内の基地局を介して無線で測定結果をセルラーネットワークに送信する。支援データは、可視衛星用のエフェメリスとクロック補正情報、移動局ＭＳ１のおおよその位置、およびおおよそのＧＰＳシステム時刻で構成されることができよう。あるいは、支援データは、相関処理を支援するためだけの明示的な支援データを有することができよう。通信モジュール６０１は、受信した支援データを、インタフェース６０６を用いて測位モジュール６０２に送信し、他方、測定結果は、測位モジュール６０２からインタフェース６１３を用いて通信モジュール６０１に提供される。通信モジュール６０１はまた、ＧＰＳ  ＲＦフロントエンド６０３と測位モジュール６０２に、クロック基準６０７を提供する。ＧＰＳ  ＲＦフロントエンドモジュール６０３は、インタフェース６０８を用いて測位モジュール６０２によって制御される。
【００４４】
図７は、測位要求を受信した時に移動局ＭＳ１が行う処理工程を図解する。
【００４５】
測位モジュール６０２は、通信モジュール６０１から測位要求を受信すると、ステップ７０１で、ＧＰＳ信号のサンプルを提供するようＧＰＳ  ＲＦフロントエンド６０３に要求する。ＧＰＳ  ＲＦフロントエンド６０３は、アンテナ６０５を通じてＧＰＳ周波数帯を受信し、信号をベースバンドにダウンコンバートし、信号を同相（Ｉ）成分と直交（Ｑ）成分に分離し、信号をサンプリングしてデジタル形式に変換し、そしてインタフェース６０９を通じてこれらを測位モジュール６０２に出力する。測位モジュール６０２は受信したＩデータとＱデータとをメモリ６１０に保存する。
【００４６】
ステップ７０２乃至７０３は、ステップ７０７で送信される測定報告の中に含まれる個々の測距信号ＲＳ１乃至ＲＳ４それぞれについて行われる処理工程を定義する。ここで留意していただきたいが、図７は個々の測距信号それぞれの処理（ステップ７０４を参照）を順次的に図解しているけれども、異なる測距信号に関する処理はできれば並行して行われる方が望ましい。
【００４７】
任意のＧＰＳ衛星ＳＶ１乃至ＳＶ４から移動局ＭＳ１が受信した、時刻ｔの関数としての測距信号ｙは、次式のように簡易な方法で表すことができる。
【００４８】
y(t)=a・c(t-τ)・d(t-τ)・exp{i・(ω0t+ωｄt+Φ)}+e(t)        （２０）
ここで、ａは受信信号の振幅、ｃ（ｔ）はＧＰＳ衛星のＣ／Ａコード、そして、ｄ（ｔ）は航法データビットストリームである（図２を参照）。項τはＧＰＳ衛星から移動局ＭＳ１の位置までの距離の関数である、信号の未知の遅延、ω0はＧＰＳ搬送周波数、ωｄは信号のドップラー周波数、Φは未知の位相、そして、ｅ（ｔ）はノイズである。
【００４９】
ステップ７０２において、測距信号のＣ／Ａコードの境界は、測距信号についての可能性のあるコード位相とドップラー偏移とをすべてテストする相関を用いて、測位モジュール６０２内のデジタル信号プロセッサ６１１によって判断される。
【００５０】
いったんステップ７０２で測距信号のＣ／Ａコードの境界が判断されると、この測距信号の航法データビットストリームのビットエッジに同期するため、前記測距信号の処理がステップ７０３でデジタル信号プロセッサ６１１によって継続される。ビットエッジ同期は、実質上、ｄ（ｔ）シーケンスのデータビット遷移を判断することに等しい。ビットエッジ同期を行うステップについてのいくつかの既知の方法が、文献の中に記載されている（例えば［２］の第８章を参照のこと）。いかにしてビットエッジ同期を行いうるかという一例をあげるとすれば、生の「疑似ビット」を１ミリ秒の（すなわち、各Ｃ／Ａコードの反復に相当する）ビットレートにしたままで、受信データをまず逆拡散することであろう。ここで留意すべきだが、航法データビットあたり疑似ビットが２０個存在する。数式（２０）に関して（そして雑音成分を無視すれば）これは次式で表される。
【００５１】
s(kT)=a・d(kT-τ)・exp(iΦ);T=0.001s, k=1,2,...,N        （２１）
その後、図８に図解するとおり、２０個の連続した疑似ビットを加算するような加算器の第１の集合８０１に疑似ビットが送り込まれる。この後、その合計が２乗され、加算器の第２の集合８０２において新たな加算が始まる。この手順がＭ回繰り返される。Ｍは、現在の信号対雑音比に適応されてもよいし、固定値、例えばＭ＝５０として選択されてもよい。これがすべて、疑似ビットシーケンスの２０通りの異なる遅延について行われる。出力ビン(bin)、すなわち、累計を最大化する、加算器の第２の集合８０２の中の加算器が、当該ＧＰＳ衛星についてのデータビットエッジを判断する。これは０と１９の間の数として表現することができ、それが最新の航法データビットの境界以後のＣ／Ａコード周期の整数をカウントすることから、本明細書ではこれ以降、整数コード位相（「ｉｃｐ」）と呼ぶ。
【００５２】
ある測距信号についていったんステップ７０２および７０３が最初に完了したら、ＤＳＰ６１１は、前記測距信号のＣ／Ａコード境界／ビットエッジタイミングの変化を追跡することによって、前記測距信号との同期を維持する。
【００５３】
もし、もっと多くの測距信号を取得する必要があるのなら（ステップ７０４の、「ＹＥＳ」の選択肢」）、ステップ７０２と７０３とが次の測距信号に対しても繰り返される（すでに述べたように、ステップ７０２−７０３の処理は、できれば複数の測距信号について図７に示すように順次的ではなく、並行して行われることが望ましい）。もっと多くの測距信号が取得されるべきか否かについてのステップ７０４における決定は、それまでに取得した測距信号の数（少なくとも３個、できれば４個の測距信号が取得されるべきだが、もっと多くの測距信号を取得すれば、計算された位置の精度が向上する）とタイミングの要件（測定報告信号を提供するための応答時間は、例えば測位要求を受信して１６秒以内というようにパラメータによって設定可能である）とに基づくことができよう。
【００５４】
もし測距信号が十分に取得されたならば（ステップ７０４の「ＮＯ」の選択枝）、選択された時刻点のＧＰＳ  Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｗｅｅｋ（ＴＯＷ）がステップ７０５において推定される。ここで留意していただきたいが、できれば、ステップ７０２乃至７０３が第１の測距信号について完了すると同時に、追加の測距信号を取得するステップと並行して前記測距信号に基づいてステップ７０５が行われることが望ましい。
【００５５】
ステップ７０５を行ってもよい方法には、複数の選択肢がある。ＴＯＷの推定は通常、１つの測距信号（図３を参照）、できれば最初に取得された測距信号のいわゆるハンドオーバ・ワード（ＨＯＷ）の中で送信されるＴＯＷを判断するステップと、その後、ＧＰＳ衛星による信号送信から移動局ＭＳ１による信号受信までの伝搬遅延を補償するステップとに基づいて行われる。
【００５６】
送信されたＴＯＷを判断するステップは、送信されたＴＯＷを直接復号化するステップによって行われうる。この選択肢は、データが２０ミリ秒の速さで復調されることを意味し、ハンドオーバ・ワードの復号化に続いてサブフレーム境界が決定されることを通常は必要としており、ハンドオーバ・ワードからはＴＯＷ、すなわち送信時刻ｔｔｉが導出できる。各サブフレームは、６秒の長さを有しており、従って、この手順では、約８秒の航法データを収集する必要があろう。０ｄＢアンテナを使うと想定すれば、ＴＯＷの復調はおよそ−１７２ｄＢＷまで低下するまで機能するため、これは事実上、検出感度の限定因子である。
【００５７】
あるいは、送信されたＴＯＷは、相関技法を用いた再構成によって判断されうる。この手順でも、復調されたデータビットが生成されることが必要だが、直接復号化の代わりに、相関検出が、既知の送信された航法データビット（例えば、支援データの一部として移動局に対して送信されてもよいいわゆるテレメトリ・ワードとＨＯＷワードとの内容）を使って行われる。これには、ＧＰＳ時刻が数秒以内に事前に知られることが必要である。この手順では、直接ＴＯＷ復号化より幾分低い信号レベルであっても機能するが、その性能は、そのような低い信号レベルではロックを失ってしまうことのある追跡(tracking)ループによって制限される可能性が高い。通常は位相ロックループか自動周波数制御ループがこのために採用される。しかし、これは、例えば−１７９ｄＢＷ程度低下しても機能することが期待されている。
【００５８】
７７ミリ秒という予想される平均伝搬遅延を適用することによって、伝搬遅延の補償を実行できよう。あるいは、２００４年９月２９日に発明者Ａｒｉ  ＫａｎｇａｓおよびＪａｎｏｓ  Ｔｏｔｈ−Ｅｇｅｔｏによって出願された同時係属の米国特許出願の中に詳しく述べられた原理に従って移動局ＭＳ１がセルラーネットワークから受信した支援データから、もっと精確な伝搬遅延の補償を導出することもできる。
【００５９】
ステップ７０６において、取得された各測距信号の中で、選択された時刻点に隣接する航法データビットエッジについて、選択された時刻点に関する時刻位置が測定される。より詳細には、取得された測距信号の各々について、選択された時刻点から次のＣ／Ａコード境界までの完全なチップの数および断片のチップと、加えて、選択された時刻点と最も近い先行する航法データビットエッジとの間のＣ／Ａコード周期の整数とを登録することによって、選択された時刻点に先行する最も近いビットエッジの位置がステップ７０６で測定される。Ｃ／Ａコード位相シフト（完全なチップおよび断片のチップ）と整数のＣ／Ａコード位相（Ｃ／Ａコードの繰り返しの回数）とを測定することによって、各測距信号の位相が航法データビット長（すなわち２０ミリ秒）を法としてこのように判断される。
【００６０】
最後に、ステップ７０７において、測定報告信号が移動局ＭＳ１によって無線でセルラーネットワークＮＥＴ１に送信される。
【００６１】
図１０は、本発明のこの典型的実施形態において用いられる測定報告信号１００１の典型的なフォーマットを概略的に図解する。ここで留意いただきたいが、図１０は本発明に関連のあるデータに着目した単純化した図を提供しており、測定報告信号は図１０に図解されていない（例えば、３ＧＰＰ  ＴＳ  ４４．０３１のＭＥＡＳＵＲＥ  ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＲＥＳＰＯＮＳＥメッセージや３ＧＰＰ  ＴＳ  ２５．３３１のＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＲＥＰＯＲＴメッセージについて記載されているような）追加データを有するであろう。
【００６２】
測定報告信号１００１は、測定された各測距信号について下記のデータを有している。
【００６３】
測定データが有効である特定の衛星を識別する、衛星ＩＤ１００２。
【００６４】
選択された時刻点から次のＣ／Ａコード境界までの完全なチップ１００３および断片のチップ１００４の数。
【００６５】
選択された時刻点と先行する最も近い航法データビットエッジとの間のＣ／Ａコード周期の整数１００５。
【００６６】
測定報告信号はまた、選択された時刻点におけるＴＯＷの推定値１００６も有している。
【００６７】
測定報告信号は、本発明の第１の典型的実施形態において、ユーザプレーンにおける通常のユーザデータとして、位置サーバ１０１に対してアドレス指定されて送信される。従って、測定報告信号は、セルラーネットワークＮＥＴ１を通り、ＩＰベースネットワーク１０２を経由して位置サーバ１０１まで透過的にルーティングされる。
【００６８】
図９は、位置サーバ１０１の構造を概略的に図解する。位置サーバは、通信モジュール９０１と測位モジュール９０３とを有している。通信モジュール９０１は、測定報告を受信して、測定データを測位モジュール９０３に転送する。測位モジュール９０３は、提供された測定データ（報告された測距信号の各々についての測定されたタイミング情報を含む）と移動局の位置についての事前情報とを用いて、移動局ＭＳ１の位置を計算する。事前情報は、例えば公衆陸上移動通信網（ＰＬＭＮ）  ＩＤから導出されうるが、そのＰＬＭＮ  ＩＤは、移動局ＭＳ１からの信号に含まれていて、移動局ＭＳ１がその中で動作中であるネットワークを表示している。ＰＬＭＮ  ＩＤは、例えば、移動局がその時点でその中で動作中であるセルのセルＩＤの一部として含まれることができよう。提供されたＰＬＭＮ  ＩＤを用いて、測位モジュール９０３は、例えば移動局ＭＳ１がその中で動作中である国の中心の座標と、前記中心から前記国の境界線までの最大距離に対応する半径とをテーブルから検索することによって、事前位置情報を導出できよう。大きい国の場合は特に、移動局がその中で動作中である国の中の特定の地域を識別するため、セルＩＤの階層的性質も活用できよう。さまざまな国、または前記国の中の地域について中心／半径情報のテーブルを維持することは、各セルの地理的座標についての情報を備えたグローバルなデータベースを維持しようとすることに較べて、著しく負担が軽い。
【００６９】
本発明の典型的な第１の実施形態において、移動局ＭＳ１の測位モジュール６０２は、受信した測距信号についてのデータビットのストリームの中のデータビットエッジに同期するための同期手段、および、選択された時刻点に関して受信した測距信号についてのデータビットのストリームの位置を測定するための測定手段の両方として機能し、他方、セルラー通信モジュール６０１は、前記測定された時刻位置を表すデータを含んだ信号を無線で送信するための送信手段として機能する。位置サーバ１０１において、通信モジュール９０１は、前記測定された時刻位置を含む測定報告信号を受信するための手段として機能し、他方、測位モジュール９０３は、受信した測定結果に基づいて移動局の位置を計算するための手段として機能する。
【００７０】
上で開示した本発明の典型的な第１の実施形態とは別に、第１の実施形態の再構成、修正、および代替を提供する方法がいくつかあり、それらは本発明のさらなる実施形態をもたらす。
【００７１】
図７のステップ７０７を、移動局ＭＳ１の測位モジュール６０２の中で移動局ＭＳ１の位置を計算するステップによって実質的に置き換えることによって、移動局ベーストＡＧＰＳの文脈で使用する典型的な実施形態が、図解された本発明の第１の実施形態から導出できよう。こうして、第１の典型的実施形態において位置サーバ１０１の測位モジュール９０３によって行われた計算は、代わりに、移動局ＭＳ１の測位モジュール６０２によって行われるであろう。移動局の位置の事前推定値と共に衛星のエフェメリスデータおよびクロック補正データが、位置計算に使用する支援データとしてネットワークによって提供されるであろう。
【００７２】
本発明はもちろん、ＡＧＰＳに対する制御プレーン・ソリューションとＡＧＰＳに対するユーザ・プレーン・ソリューションとの両方の文脈に適用できよう。ＡＧＰＳに対する制御プレーン・ソリューションに関しては、拡張範囲セル（ＧＳＭにおいては、拡張範囲セルは最大１００ｋｍの半径を有しうる）の文脈において本発明を適用するか、あるいは、セルＩＤによる測位（これは通常、事前位置情報を判断する根拠として用いられる）がネットワーク内に実装されていない場合に本発明を適用する場合に、おそらく最も興味深い。移動局アシステッドＡＧＰＳに対する制御プレーン・ソリューションにおいて本発明を適用すると、それは、航法データビット長（すなわち２０ミリ秒）を法とする測定された測距信号の位相を定義するデータを含めるため、移動局から測定結果を報告するのに使用するシグナリングメッセージを修正することを意味するであろう。これは、第１の典型的実施形態の測定報告信号について提案されたとおり、最も近い先行する航法データビットエッジからのＣ／Ａコード周期の整数を追加することによって好適に達成可能である。修正が必要なシグナリングメッセージの例として、３ＧＰＰ  ＴＳ  ４４．０３１に規定されたＭＥＡＳＵＲＥ  ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＲＥＳＰＯＮＳＥメッセージと、３ＧＰＰ  ＴＳ  ２５．３３１に規定されたＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＲＥＰＯＲＴメッセージとがある。
【００７３】
もちろん、上の説明および図１０で提案されたフォーマットとは別に、測距信号の中のデータビットストリームのデータビット長を法として測定された時刻位置が測定報告信号の中でどのように表されうるかについては、いくつかの選択肢がある。１つの選択肢は、選択された時刻点に続く最も近いビットエッジまでのＣ／Ａコード周期の整数を含むことであろう。別の選択肢は、コード繰り返しの整数を完全なチップおよび断片のチップの数と合わせて、完全および断片のミリ秒で表された時間に翻訳することであろう。
【００７４】
十分な精度のリアルタイムクロック、例えば、通常は１秒あたりわずか数ナノ秒しかドリフトせず、１ミリ秒を上回る十分な時間について長期の安定性を有するセルラーシステムのクロックを使用すれば、Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｗｅｅｋの推定には、各測位要求のたびに測距信号の中で送信されるＴＯＷを復号化して再構成することは必要ないであろう。同様に、ＴＯＷの推定を行うことの選択肢として、未知の測距信号受信時刻を推定するため追加の測距信号を測定することがあるであろうし、また移動局アシステッドＡＧＰＳについては、ＴＯＷ推定値の代わりに測定報告信号の中で追加の測距信号のデータを含むことがあるであろう。
【００７５】
ＡＧＰＳに関連して１５００ｋｍを超える事前位置情報の不確実性をも処理することが望ましいと思われる状況においては、本発明を米国特許出願第６０／５４５１７５号の教示内容に結び付けることができるであろうし、それは、本願に詳述されているとおり、受信した測距信号についての航法データビット長を法として測定を行い、その後、前記米国特許出願において開示されているとおり、可能性の低い疑似距離を削除することによって実行することができよう。
【００７６】
本発明は、その第１の典型的実施形態ではアシステッドＧＰＳの文脈において適用されてきたけれども、本発明はもちろん、送信された測距信号が拡散符号によって拡散されたデータビットを含むような、衛星を利用した他の測位システムとの関連で適用されてもよい。
【００７７】
［付録１］
本付録は、７５ｋｍを超える事前位置情報の不確実性が、なぜ先行技術のＡＧＰＳの１ミリ秒での切り捨てによって疑似距離が不確実性無しに再構成できないことを意味するのかを説明する。
【００７８】
図１１は、移動局が、第１のＧＰＳ衛星ＳＶ１の完全なクロックｔｓｖ１を測定する、すなわち、ＧＰＳ衛星ＳＶ１から受信した測距信号に関する完全なＴＯＷ再構成を行う、そして、第２のＧＰＳ衛星ＳＶ２のクロックｔｓｖ２の断片の部分（ミリ秒未満）を測定する、すなわち、ＧＰＳ衛星ＳＶ２から受信した測距信号についてのＣ／Ａコード位相の決定だけを行う場合における、最悪の場合のシナリオを図解する。移動局は、例えば、サービス提供中のセルのセル境界に対応する、半径Δを有する円内に位置することが知られており、すなわち、移動局の事前位置情報の不確実性はΔである。ＧＰＳ衛星ＳＶ１から円の中心までの距離はｄ１であり、他方、ＧＰＳ衛星ＳＶ２から円の中心までの距離はｄ２である。測定は（未知の）時刻ｔ０において行われる。さて、問題はこうである。どのような条件なら、クロックｔｓｖ２の整数のミリ秒部分が不確実性無しに再構成できるか。
【００７９】
移動局の仮の位置ＡおよびＢにおける、クロックｔｓｖ１とｔｓｖ２とは、次式で計算される。
【００８０】
Ａにおいて、
ｔｓｖ１＝ｔ０−（ｄ１−Δ）／ｃ          （１）
ｔｓｖ２＝ｔ０−（ｄ２＋Δ）／ｃ          （２）
ここで、ｃは無線信号が真空中で伝搬する速さである。
【００８１】
（２）から（１）を引いて再構成すると、次式のような結果が得られる。
【００８２】
ｔｓｖ２＝ｔｓｖ１＋（ｄ１−ｄ２−２Δ）／ｃ          （３）
【００８３】
Ｂにあるとき。
【００８４】
ｔｓｖ１＝ｔ０−（ｄ１＋Δ）／ｃ          （４）
ｔｓｖ２＝ｔ０−（ｄ２−Δ）／ｃ          （５）
（５）から（４）を引いて再構成すると、次式のような結果が得られる。
【００８５】
ｔｓｖ２＝ｔｓｖ１＋（ｄ１−ｄ２＋２Δ）／ｃ          （６）
【００８６】
（３）と（６）を結合すると、ｔｓｖ２は、以下の間隔の中にある。
【００８７】
ｔｓｖ２∈（ｔｓｖ１＋（ｄ１−ｄ２−２Δ）／ｃ,  ｔｓｖ１＋（ｄ１−ｄ２＋２Δ）／ｃ）          （７）
この間隔の大きさは４Δ／ｃである。ｔｓｖ２の整数ミリ秒部分を不確実性無しに再構成するには、この間隔が１ミリ秒未満である必要がある。従って、
４Δ／ｃ＜０．００１          （８）
【００８８】
これから、以下の要件が導かれる。
Δ＜ｃ＊０．００１／４  〜  ７５ｋｍ          （９）
［参考文献］
［１］Ｎａｖｓｔａｒ  ＧＰＳ  Ｓｐａｃｅ  Ｓｅｇｍｅｎｔ／Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ、ＩＣＤ−ＧＰＳ−２００、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ  ＩＲＮ−２００Ｃ−００３、１９９９年１０月１１日
［２］Ｐａｒｋｉｎｓｏｎ、Ｓｐｉｌｋｅｒ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ：Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｖｏｌｕｍｅ  １、ＡＩＡＡ、１９９６年
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明が適用される移動局アシステッドＡＧＰＳのシナリオの一例の概略図である。
【図２】ＧＰＳ測距信号の中のＣ／Ａコードと航法データビットとを図解する図である。
【図３】ＧＰＳ測距信号の中のＧＰＳ航法データのフォーマットを図解するブロック図である。
【図４】図１に図解されたシステムのさまざまな部分における時刻を図解する図である。
【図５】本発明の基本的な方法を図解するフロー図であり、衛星からの測距信号を測定するステップと、衛星からの測距信号に関する測定に基づいて位置を計算するステップとをそれぞれ図解している。
【図６】本発明の第１の典型的な実施形態による移動局の概略ブロック図である。
【図７】図６の移動局によって行われる処理を図解するフロー図である。
【図８】ビットエッジ同期に関連する相関を図解するブロック図である。
【図９】位置サーバの概略ブロック図である。
【図１０】測定報告信号フォーマットの典型的な実施形態を図解するブロック図である。
【図１１】不確実性無しに疑似距離の再構成を依然として提供するために先行技術のＡＧＰＳが対処可能な、当初の位置不確実性の限界を導出するための最悪の場合のシナリオを図解する図である。
【図１】
2008516222.tif 000003
【図２】
2008516222.tif 000004
【図３】
2008516222.tif 000005
【図４】
2008516222.tif 000006
【図５】
2008516222.tif 000007
【図６】
2008516222.tif 000008
【図７】
2008516222.tif 000009
【図８】
2008516222.tif 000010
【図９】
2008516222.tif 000011
【図１０】
2008516222.tif 000012
【図１１】
2008516222.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月27日(2007.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動局（ＭＳ１）が衛星（ＳＶ１−ＳＶ４）から受信した、拡散符号（２０３）によって拡散されたデータビット（２０２）のストリーム（２０１）をそれぞれが含む測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に関する測定結果を報告するための、前記移動局（ＭＳ１）における方法であって、前記受信した測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）のうちの少なくとも１つに対して、
前記データビット（２０２）のストリーム（２０１）においてデータビットエッジに同期するステップ（５０１，７０２−７０３）と、
選択された時刻点に関して、前記データビット（２０２）のストリーム（２０１）に関するデータビット長を法とした、時刻位置を測定するステップ（５０２，７０６）と、
を備え、
前記測定された時刻位置を表すデータを含む信号を無線で送信するステップ（５０３，７０７）を更に備える
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記同期するステップと前記測定するステップとは、複数の受信した測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に対して実行され、
前記無線で送信される信号は、前記複数の受信した測距信号それぞれに対して前記選択された時刻点に関して前記測定された時刻位置を表すデータを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
移動局（ＭＳ１）が衛星（ＳＶ１−ＳＶ４）から受信した、拡散符号（２０３）によって拡散されたデータビット（２０２）のストリーム（２０１）をそれぞれが含む測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に関する測定結果に基づいて前記移動局の位置を計算するための、前記移動局（ＭＳ１）における方法であって、前記受信した測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）のうちの少なくとも１つに対して、
前記データビット（２０２）のストリーム（２０１）においてデータビットエッジに同期するステップ（５０１，７０２−７０３）と、
選択された時刻点に関して、前記データビット（２０２）のストリーム（２０１）に関するデータビット長を法とした、時刻位置を測定するステップ（５０２，７０６）と、
を備え、
前記選択された時刻点に関して前記データビットのストリームに対して前記測定された時刻位置、および無線通信ネットワーク（ＮＥＴ１）の少なくとも１つの基地局（ＲＢＳ１，ＲＢＳ２）を介して前記移動局（ＭＳ１）が受信した支援データを利用して、前記移動局の位置を計算するステップを更に備える
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
前記同期するステップと前記測定するステップとは、複数の受信した測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に対して実行され、
前記位置の計算は、前記複数の受信した測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）それぞれに対して前記選択された時刻点に関して前記測定された時刻位置を利用して実行される
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記測定するステップは、前記選択された時刻点に関して、前記データビットのストリームにおいて隣接するビットエッジに対する時刻位置を判断するステップを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記隣接するビットエッジは、前記選択された時刻点の後に続く最も近いビットエッジであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記隣接するビットエッジは、前記選択された時刻点に先行する最も近いビットエッジであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記衛星は、全地球測位システムの一部であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記拡散符号は、Ｃｏａｒｓｅ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎコードであり、
前記データビットのストリームは、前記全地球測位システムの規格におけるフォーマットに従う航法データビットのストリームである
ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記同期するステップは、
Ｃｏａｒｓｅ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎコード境界を判断するステップ（７０２）と、
航法データビットエッジを判断するステップ（７０３）と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
移動局が衛星（ＳＶ１−ＳＶ４）から受信した、拡散符号（２０３）によって拡散されたデータビット（２０２）のストリーム（２０１）をそれぞれが含む測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に関する測定を実行する装置であって、
少なくとも１つの受信した測距信号のデータビットの前記ストリームにおいてデータビットエッジに同期する同期手段（６０２）と、
選択された時刻点に関して、前記少なくとも１つの受信した測距信号のデータビットの前記ストリームに関するデータビット長を法とした、時刻位置を測定する測定手段（６０２）と、
前記測定された時刻位置を表すデータを含む信号を無線で送信する送信手段（６０１）と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記同期手段と前記測定手段とは、複数の受信した測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に関して動作するように適合され、
前記送信手段は、前記複数の受信した測距信号それぞれに対して前記選択された時刻点に関して前記測定された時刻位置を表すデータを前記信号に含ませるように適合される
ことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
移動局が衛星（ＳＶ１−ＳＶ４）から受信した、拡散符号（２０３）によって拡散されたデータビット（２０２）のストリーム（２０１）をそれぞれが含む測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に関する測定結果に基づいて前記移動局の位置を計算する装置であって、
少なくとも１つの受信した測距信号のデータビットの前記ストリームにおいてデータビットエッジに同期する同期手段（６０２）と、
選択された時刻点に関して、前記少なくとも１つの受信した測距信号のデータビットの前記ストリームに関するデータビット長を法とした、時刻位置を測定する測定手段（６０２）と、
前記選択された時刻点に関して前記データビットのストリームに対して前記測定された時刻位置、および無線通信ネットワーク（ＮＥＴ１）の少なくとも１つの基地局（ＲＢＳ１，ＲＢＳ２）を介して前記移動局が受信した支援データを利用して、前記移動局の位置を計算する計算手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記同期手段と前記測定手段とは、複数の受信した測距信号に関して動作するように適合され、
前記計算手段は、前記複数の受信した測距信号それぞれに対して前記選択された時刻点に関して前記測定された時刻位置を活用するように適合される
ことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記測定手段は、前記選択された時刻点に関して、前記データビットのストリームにおいて隣接するビットエッジに対する時刻位置を判断するように適合されることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記隣接するビットエッジは、前記選択された時刻点の後に続く最も近いビットエッジであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記隣接するビットエッジは、前記選択された時刻点に先行する最も近いビットエッジであることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記衛星は、全地球測位システムの一部であることを特徴とする請求項１１乃至１７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記拡散符号は、Ｃｏａｒｓｅ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎコードであり、
前記データビットのストリームは、前記全地球測位システムの規格におけるフォーマットに従う航法データビットのストリームである
ことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
請求項１１乃至１９のいずれか１項に記載の装置を含む移動局（ＭＳ１）。
【請求項２１】
移動局（ＭＳ１）の位置を計算する装置（１０１）であって、
前記移動局（ＭＳ１）が衛星（ＳＶ１−ＳＶ４）から受信した、拡散符号（２０３）によって拡散されたデータビット（２０２）のストリーム（２０１）をそれぞれが含む測距信号（ＲＳ１−ＲＳ４）に関する測定結果を報告する、デジタルデータストリーム内に組み込まれた測定報告信号（１００１）を受信する手段（９０１）と、
前記測定報告信号において報告された少なくとも１つの時刻位置を利用して前記移動局の位置を計算する手段（９０３）と、を備え、
前記測定報告信号（１００１）は、少なくとも１つの受信した測距信号について、選択された時刻点に関して、前記少なくとも１つの受信した測距信号における前記データビットのストリームに関するデータビット長を法とした時刻位置を表すデータ（１００３−１００５）を含む
ことを特徴とする装置。
【請求項２２】
前記測定報告信号（１００１）は、前記選択された時刻点に関して、複数の受信した測距信号における前記データビットのストリームに対する前記位置を表すデータを含むことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記選択された時刻点に関して前記測定報告信号に含まれるデータによって表されるそれぞれの時刻位置は、前記選択された時刻点に隣接するビットエッジに対する時刻位置であることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の装置。
【請求項２４】
それぞれの拡散符号（２０３）は、有限長のチップシーケンスを含み、
前記選択された時刻点に関するそれぞれの時刻位置は、前記測定報告信号において、前記選択された時刻点から次の拡散符号の繰り返しまでの完全なチップ（１００３）と断片のチップ（１００４）との数と、前記選択された時刻点に先行する最も近いビットエッジと前記選択された時刻点との間における拡散符号の繰り返しの整数（１００５）と、を含むデータによって表される
ことを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
前記衛星は、全地球測位システムの一部であることを特徴とする請求項２１乃至２４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２６】
前記拡散符号は、Ｃｏａｒｓｅ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎコードであり、
前記データビットのストリームは、前記全地球測位システムの規格におけるフォーマットに従う航法データビットのストリームである
ことを特徴とする請求項２５に記載の装置。
【国際調査報告】
2008516222.tif 000014
2008516222.tif 000015