(57)【要約】  方法、ネットワーク・アクセス・ノード、およびコンピュータ・プログラム製品が開示される。少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードと無線通信ネットワークのネットワーク・ノードとの間の距離を推定する方法は、少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードとネットワーク・ノードとの間の全経路損失を少なくとも２つの異なる周波数に関して測定するステップと、伝送の周波数依存経路損失を少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードによって少なくとも２つの異なる周波数に関して決定するステップと、ネットワーク・ノードと少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードとの間の距離を、全経路損失と少なくとも２つの異なる周波数に関する周波数依存経路損失とを使用して推定するステップとを含む。ネットワーク・ノード間の全経路損失を異なる周波数に関して測定し、それらの周波数に対して決定された周波数依存経路損失を使用することによって、ネットワーク・ノード間の距離を推定することが可能である。これにより、異なる周波数の周波数依存経路損失の影響が効果的に除去されて、ネットワーク・ノード間の距離が推定される。
2015507172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードと無線通信ネットワークのネットワーク・ノードとの間の距離を推定する方法であって、
少なくとも２つの異なる周波数に関して、前記少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードと前記ネットワーク・ノードとの間の全経路損失を測定するステップと、
前記少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードによって、前記少なくとも２つの異なる周波数に関して、伝送の周波数依存経路損失を決定するステップと、
前記全経路損失と前記少なくとも２つの異なる周波数に関する前記周波数依存経路損失とを使用して、前記ネットワーク・ノードと前記少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードとの間の距離を推定するステップと
を具備する、方法。
【請求項２】
前記周波数依存経路損失が、前記少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードと前記ネットワーク・ノードとの間の各異なる周波数に関する前記全経路損失の差から決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記周波数依存経路損失が、少なくとも２つのネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する伝送から決定される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記周波数依存経路損失が、少なくとも３つのネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する伝送から決定される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記周波数依存経路損失が、ネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する伝送および距離から決定される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
ネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する平均周波数依存経路損失を決定するステップを含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
各異なる周波数の前記周波数依存経路損失が、前記ネットワーク・アクセス・ノード間の実効周波数依存減衰を使用して決定される、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記実効周波数依存減衰が、前記ネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数で測定された経路損失と、前記ネットワーク・アクセス・ノード間の距離とを使用して決定される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する平均実効周波数依存減衰を決定するステップを含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記周波数依存経路損失が、異なる配備環境で近似された所定の周波数依存経路損失から決定される、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記距離が、各異なる周波数に関する前記全経路損失から前記周波数依存経路損失を除去することによって決定された補正経路損失から推定される、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記距離が、前記全経路損失、伝送電力、および各異なる周波数に関する前記平均実効周波数依存減衰を使用して推定される、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ネットワーク・ノードと前記ネットワーク・アクセス・ノードの各々との間の距離を推定するステップを含む、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードと無線通信ネットワークのネットワーク・ノードとの間の距離を推定するように動作可能なネットワーク・ノードであって、
少なくとも２つの異なる周波数に関して、前記少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードと前記ネットワーク・ノードとの間の全経路損失を測定するように動作可能な測定論理と、
前記少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードによって、前記少なくとも２つの異なる周波数に関して、伝送の周波数依存経路損失を決定するように動作可能な決定論理と、
前記全経路損失と前記少なくとも２つの異なる周波数に関する前記周波数依存経路損失とを使用して、前記ネットワーク・ノードと前記少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードと間の距離を推定するように動作可能な推定論理と
を備える、ネットワーク・ノード。
【請求項１５】
コンピュータで実行されるとき、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の前記方法ステップを実行するように動作可能なコンピュータ・プログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方法、ネットワーク・アクセス・ノード、およびコンピュータ・プログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信ネットワークでは、オペレータがロケーションおよびプレゼンス・ベース・サービス（location and presence-based service）をユーザに提供できるようにするために、例えばユーザ装置のロケーションを識別できることが望ましい。これらのサービスの有効性は、ユーザ装置のロケーションを決定することができる精度とともに増加する。
【０００３】
無線通信ネットワーク内のネットワーク・ノードの場所を正確に探し当てようとする技法があるが、それらは各々欠点がある。したがって、無線通信ネットワーク内のネットワーク・ノードのロケーションを決定するための改善された技法を提供することが望まれる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様によれば、少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードと無線通信ネットワークのネットワーク・ノードとの間の距離を推定する方法が提供され、この方法は、少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードとネットワーク・ノードとの間の全経路損失を少なくとも２つの異なる周波数に関して測定するステップと、伝送の周波数依存経路損失を少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードによって少なくとも２つの異なる周波数に関して決定するステップと、ネットワーク・ノードと少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードとの間の距離を、全経路損失と少なくとも２つの異なる周波数に関する周波数依存経路損失とを使用して推定するステップとを含む。
【０００５】
第１の態様により、ネットワーク・ノード・ロケーションを推定するための既存の技法に関する問題は、それらの技法のすべてが特に屋内環境で制限を有することであることが認識される。例えば、ＧＰＳシステムのサテライト信号は、通常、屋内環境でロケーション推定を行うのに不十分である。セル識別法は可能であるが、その精度はセル・サイズによって制限され、非常に正確なロケーション情報を与えるには多くのセルを配備する必要があることがあり、それは高価であり、移動性シグナリング（mobility signalling）の高い増加をもたらす。多数の基地局からの受信信号のタイミング差を利用するセル三角測量技法は精度が数十メートルに制限され、小さいセルは屋内では短距離から生じる不十分なタイミング差に起因して使用することができない。多数の基地局からの電力測定値を使用する電力ベース・フィンガ・プリンティング（power-based finger Printing）は、ネットワーク・ノードによって得られる測定値を最も可能性の高いロケーションに一致させうる電力測定値のデータベースが建造物内のすべてのロケーションについて存在していなければ、正確なロケーション推定で使用することができず、データベースは正確なロケーション推定をもたらすことができるが、そのようなデータベースの創出は、環境が変化するときは常に実行される必要がある時間のかかる高価なプロセスである。
【０００６】
第１の態様により、さらに、受信された伝送に基づいてネットワーク・ノードまでの距離を推定することは、伝送がネットワーク・ノード間の障害物（壁または他の物理的物体など）および干渉によって引き起こされる損失を受けることになるので困難であることが認識される。しかし、第１の態様により、それらの障害物または干渉によって引き起こされる損失が、一般に、周波数依存であることが認識される。言い換えれば、障害物または他の干渉によって引き起こされる経路損失は、一般に、周波数依存であるが、自由空間の経路損失は周波数無依存である。すなわち、自由空間において異なる周波数で経験する経路損失は、一般に、同じであるが、異なる周波数での障害物による経路損失は変化することになる。ネットワーク・ノード間の全経路損失を異なる周波数に関して測定し、それらの周波数に対して決定された周波数依存経路損失を使用することによって、ネットワーク・ノード間の距離を推定することが可能である。これにより、異なる周波数の周波数依存経路損失の影響が効果的に除去されて、ネットワーク・ノード間の距離が推定される。言い換えれば、異なる周波数での全経路損失を測定し、それらの周波数で決定された周波数依存経路損失を使用することによって、周波数依存経路損失を効果的に消去し、ネットワーク・ノード間の距離を推定することが可能である。ネットワーク・ノードが、一般に、伝送を異なる周波数で行うことができるように既に構成されているとすれば、追加のハードウェアは必要とされず、既存のインフラストラクチャを利用して、この手法を使用して正確なロケーション推定を行うことができる。
【０００７】
したがって、ネットワーク・ノード間の距離を推定する方法を提供することができる。この方法は、ネットワーク・ノード間の全経路損失を少なくとも２つの異なる周波数に関して測定するステップを含むことができる。次に、異なる周波数に関してネットワーク・ノードで得られる伝送の周波数依存経路損失を決定することができる。次に、全経路損失と、異なる周波数に関する周波数依存経路損失とを使用して、ネットワーク・ノード間の距離を推定することができる。
【０００８】
測定レポートは、ネットワーク・ノード間の経路損失を異なる周波数に関して確立できるようにするために、起源であるネットワーク・ノードに送り戻すことができる。
【０００９】
１つの実施形態では、周波数依存経路損失が、少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードとネットワーク・ノードとの間の各異なる周波数に関する全経路損失の差から決定される。したがって、周波数依存経路損失は、異なる周波数の経路損失間の差から計算することができる。
【００１０】
１つの実施形態では、周波数依存経路損失は、少なくとも２つのネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する伝送から決定される、例えば、周波数依存経路損失は、ネットワーク・ノード間で送信されたパイロット信号に基づいて決定することができる。
【００１１】
１つの実施形態では、周波数依存経路損失は、少なくとも３つのネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する伝送から決定される。少なくとも３つのネットワーク・ノードの間で周波数依存の経路損失を決定することによって、少なくとも３つのネットワーク・ノードによって境界をつけられた領域内の周波数依存経路損失を決定することができる。
【００１２】
１つの実施形態では、周波数依存経路損失は、ネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する伝送および距離から決定される。したがって、周波数依存経路損失は、ネットワーク・ノード間の伝送および距離を使用して決定することができる。多くの固定ネットワーク・ノードのロケーションまたは多くの固定ネットワーク・ノード間の距離は容易に決定できることが理解されよう。同様に、経路損失を決定するのにモバイル・ネットワーク・ノードが事前定義されたロケーションで動作するように命じることに基づいてそのような測定を実行することを可能とすることができる。
【００１３】
１つの実施形態では、この方法は、ネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する平均周波数依存経路損失を決定するステップを含む。したがって、各周波数の平均周波数依存経路損失を特定の領域に対して決定することができる。
【００１４】
１つの実施形態では、各異なる周波数の周波数依存経路損失は、ネットワーク・アクセス・ノード間の実効周波数依存減衰を使用して決定される。
【００１５】
１つの実施形態では、実効周波数依存減衰は、ネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数で測定された経路損失と、ネットワーク・アクセス・ノード間の距離とを使用して決定される。
【００１６】
１つの実施形態では、この方法は、ネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する平均実効周波数依存減衰を決定するステップを含む。
【００１７】
１つの実施形態では、周波数依存経路損失は、異なる配備環境で近似された所定の周波数依存経路損失から決定される。したがって、ネットワーク・ノード間の実際の伝送に基づいて周波数依存経路損失を決定するのではなく、周波数依存経路損失は、ネットワーク・ノードが配備されている環境の知見に基づいて近似することができる。例えば、１組の近似した周波数依存経路損失を導き出し、その後、必要とされるときに利用することができる。その組は、例えば、典型的なオフィス構成の周波数依存経路損失を含むことができ、周波数依存経路損失のうちの１つを、ネットワーク・ノードが配備されることになる環境の物理的特性の知見に基づいて選択することができる。
【００１８】
１つの実施形態では、距離は、各異なる周波数に関する全経路損失から周波数依存経路損失を除去することによって決定された補正経路損失から推定される。したがって、距離は、各周波数に関する周波数依存経路損失を消去した補正経路損失を使用する標準経路損失モデルから決定することができる。
【００１９】
１つの実施形態では、距離は、全経路損失、伝送電力、および各異なる周波数に関する平均実効周波数依存減衰を使用して推定される。
【００２０】
１つの実施形態では、距離は、
【００２１】
【数１】
2015507172.tif 000003
により推定される。
【００２２】
１つの実施形態では、この方法は、ネットワーク・ノードとネットワーク・アクセス・ノードの各々との間の距離を推定するステップを含む。距離が推定されるネットワーク・ノードの数を増加させることによって、ロケーション推定を改善することができることが理解されよう。
【００２３】
第２の態様によれば、少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードと無線通信ネットワークのネットワーク・ノードとの間の距離を推定するように動作可能なネットワーク・ノードが提供され、ネットワーク・ノードは、少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードとネットワーク・ノードとの間の全経路損失を少なくとも２つの異なる周波数に関して測定するように動作可能な測定論理と、伝送の周波数依存経路損失を少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードによって少なくとも２つの異なる周波数に関して決定するように動作可能な決定論理と、ネットワーク・ノードと少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードと間の距離を、全経路損失と少なくとも２つの異なる周波数に関する周波数依存経路損失とを使用して推定するように動作可能な推定論理とを備える。
【００２４】
１つの実施形態では、周波数依存経路損失は、少なくとも１つのネットワーク・アクセス・ノードとネットワーク・ノードとの間の各異なる周波数に関する全経路損失の差から決定される。
【００２５】
１つの実施形態では、周波数依存経路損失は、少なくとも２つのネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する伝送から決定される。
【００２６】
１つの実施形態では、周波数依存経路損失は、少なくとも３つのネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する伝送から決定される。
【００２７】
１つの実施形態では、周波数依存経路損失は、ネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する伝送および距離から決定される。
【００２８】
１つの実施形態では、決定論理は、ネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する平均周波数依存経路損失を決定するように動作可能である。
【００２９】
１つの実施形態では、各異なる周波数の周波数依存経路損失は、ネットワーク・アクセス・ノード間の実効周波数依存減衰を使用して決定される。
【００３０】
１つの実施形態では、実効周波数依存減衰は、ネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数で測定された経路損失と、ネットワーク・アクセス・ノード間の距離とを使用して決定される。
【００３１】
１つの実施形態では、決定論理は、ネットワーク・アクセス・ノード間の各異なる周波数に関する平均実効周波数依存減衰を決定するように動作可能である。
【００３２】
１つの実施形態では、周波数依存経路損失は、異なる配備環境で近似された所定の周波数依存経路損失から決定される。
【００３３】
１つの実施形態では、距離は、各異なる周波数に関する全経路損失から周波数依存経路損失を除去することによって決定された補正経路損失から推定される。
【００３４】
１つの実施形態では、距離は、全経路損失、伝送電力、および各異なる周波数に関する平均実効周波数依存減衰を使用して推定される。
【００３５】
１つの実施形態では、距離は、
【００３６】
【数２】
2015507172.tif 000004
により推定される。
【００３７】
１つの実施形態では、推定論理は、ネットワーク・ノードとネットワーク・アクセス・ノードの各々との間の距離を推定するように動作可能である。
【００３８】
第３の態様によれば、コンピュータで実行されるとき、第１の態様の方法を実行するように動作可能なコンピュータ・プログラム製品が提供される。
【００３９】
さらなる特定のおよび好ましい態様は、添付の独立請求項および従属請求項に記載されている。従属請求項の特徴は、適宜独立請求項の特徴と組み合わせることができ、特許請求の範囲で明示的に記載されたもの以外の組合せとすることができる。
【００４０】
装置機構が機能を提供するように動作可能であると説明されている場合、これは、その機能を提供するか、またはその機能を提供するように適応もしくは構成される装置機構を含むことを理解されたい。
【００４１】
次に、本発明の実施形態が、添付図面を参照しながらさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】１つの実施形態によるネットワーク・ノード間の距離を推定する方法を示す図である。
【図２】ユーザ装置が動作していると予測される環境で動作している３つの異なる基地局または他のネットワーク・ノードの例示の配備を示す図である。
【図３】図２の基地局配置であるが、ロケーションが決定されるべきユーザ装置を含んだ状態の図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
＜概説＞
例えば基地局などのネットワーク・アクセス・ノードと、例えばユーザ装置などの別のネットワーク・ノードとの間の損失が推定される。これらの推定は、配備環境の評価に基づいてオペレータによって、またはネットワーク・ノードによりなされる測定によって行うことができる。例えば、ネットワーク・ノードは、少なくとも２つの異なる周波数ｆ１およびｆ２（例えば、ｆ１は９００ＭＨｚ（ＧＳＭ（登録商標）スペクトル）に設定することができ、ｆ２は１．９または２．６ＧＨｚ（ＬＴＥスペクトル）に設定することができる）で経路損失測定Ｌｐ１およびＬｐ２を実行することができる。２つの経路損失測定を行うことができるように、基地局は周波数帯ごとにパイロット信号を送信する。自由空間の信号減衰は周波数無依存であるが、壁または他の障害物によって引き起こされる伝送損失は周波数依存であるから、壁によって引き起こされる両方の周波数の経路損失Ｌｗ１およびＬｗ２は、以下でより詳細に説明するように、異なる周波数での異なる材料による減衰の性質が既知であるか、または導き出されうるので経路損失測定値の差に基づいて計算することができる。
【００４４】
一旦壁損失Ｌｗ１およびＬｗ２が分かれば、基地局とユーザ装置との間の距離は、補正経路損失Ｌｐｃ＝Ｌｐ１−Ｌｗ１に基づいて推定することができる。これにより、受信電力ベース屋内距離測定を問題のあるものにする壁効果が取り除かれるが、そうでなければ壁の影響のためにロケーションを識別するのに測定データベースが必要とされる。補正経路損失を使用することによって、基地局とユーザ装置との間の距離は、補正経路損失Ｌｐｃと、例えば自由空間経路損失式などの経路損失式とを使用して正確に推定することができる。この手法を使用して、ユーザ装置のロケーションは、少なくとも３つの基地局までの距離が決定されると、既知の三角測量法を使用して計算することができる。
【００４５】
図１は、ネットワーク・ノード間の距離を推定する方法の原理を示す。この例では、ネットワーク・ノードは基地局およびユーザ装置である。基地局は、２つの異なる周波数ｆ１およびｆ２の２つのパイロットを送信する。接続されたユーザ装置は、パイロット信号の受信電力測定値を詳述する測定レポートを送る。測定レポートを使用して、基地局とユーザ装置との間のリンクの経路損失が計算される。経路損失は、既知の送信出力からユーザ装置によって報告された受信電力測定値を減じることにより容易に決定することができる。この例では、経路損失は、距離ｄに対する自由空間経路損失ならびに追加の壁損失Ｌｗからなる。自由空間経路損失は周波数に無依存であり、そのため、両方の周波数の測定値について等しい。しかし、壁損失は極度に周波数依存である（低い周波数は高い周波数よりも減衰が少ない）。減衰のこの差は、２つの経路損失測定値Ｌｐ１およびＬｐ２の差から明らかであり、壁損失Ｌｗ１およびＬｗ２を推定するのに使用することができる。
【００４６】
以下の式（１）で与えられる経路損失モデルを考える。
Ｌｐ（ｄＢ）＝ＰＬ０＋１０γｌｏｇ１０（ｄ）  …式（１）
【００４７】
ＰＬ０は既知のパラメータであり、基準距離（通常１メートル）の経路損失を表し、ｄはユーザ装置と基地局との間の距離であり、γは経路損失指数である。経路損失指数γは、２つの部分、すなわち、周波数無依存部分（自由空間経路損失指数γ０＝２）および周波数依存部分（環境経路損失指数γｅ）からなる。
【００４８】
経路損失指数は、
γ＝γ０＋γｅ  …式（２）
として表すことができる。
【００４９】
次に、式（２）に照らして、式（１）は、
Ｌｐ（ｄＢ）＝ＰＬ０＋１０γ０ｌｏｇ１０（ｄ）＋１０γｅｌｏｇ１０（ｄ）  …式（３）
として書き表すことができる（対数スケール）。
【００５０】
したがって、基準距離の経路損失ＰＬ０、自由空間経路損失指数γ０、および環境経路損失指数γｅ（それらの各々は、以下でより詳細に説明するように、事前プログラムするか、配備されたネットワーク・ノードによってなされた測定から導き出すことができる）が与えられると、ネットワーク・ノード間の距離ｄを経路損失測定値Ｌｐから導き出すことができることが分かる。
【００５１】
推定距離を導き出す際の精度を改善するために、ネットワークは、壁または他の障害物に起因する損失を推定するための測定を行うことができる。例えば、損失推定は、図２に概略的に示すように、ユーザ装置が動作していると予測される環境で動作している３つの異なる基地局または他のネットワーク・ノードを自動的に使用して実行することができる。
【００５２】
＜壁損失推定＞
この推定は、次により詳細に説明するように、３つの基地局の各対の間の経路損失を少なくとも２つの異なる周波数ｆ１およびｆ２で測定することによって実行される。
【００５３】
基地局間の距離（すなわち、ｄ１、ｄ２、およびｄ３）の知見を使用して、式（３）により、γｅの評価が可能になる。周波数ｆ１の信号では、
【００５４】
【数３】
2015507172.tif 000005
であり、ここで、Ｌｐｉｆ１（ｄＢ）は周波数ｆ１での任意の２つの基地局間の経路損失であり、ｄｉは基地局間の距離である。
【００５５】
図２の例は３つの異なる基地局を使用しているので、γｅは、周波数ｆ１に関して３つの基地局の対ごとに式（４）を使用して計算され、γｅｉｆ１の３つの値がもたらされる。同様の評価がγｅｉｆ２に対して実行される。
【００５６】
式（３）は、線形目盛で
【００５７】
【数４】
2015507172.tif 000006
として書き表すことができる。ＰｔおよびＰｒは、それぞれ、送信電力および受信電力を意味する。
【００５８】
式（５）から、単に自由空間に起因する損失は、Ｆ・ｄγ０で与えられ、一方、環境の影響は要因ｄγｅで与えられる。もっぱら環境によって（自由空間を除いて）引き起こされる損失は、
【００５９】
【数５】
2015507172.tif 000007
で与えられる。この損失は、「実効」厚さｄがそれぞれの基地局間の距離に等しい「実効」壁の吸収損失から生じると仮定することができる。そのような実効壁を通って伝搬する周波数ｆ１の信号の電力損失は、
【００６０】
【数６】
2015507172.tif 000008
で与えられ、ここで、Ｐｔｆ１は、周波数ｆ１で基地局によって送信された電力であり、αｉＦ１は、周波数ｆ１における厚さｄｉ（基地局の各対の間の距離）をもつ「実効」壁の「実効」減衰定数である。
【００６１】
式（７）を式（６）で与えられるもっぱら環境によって引き起こされる損失に等しくすることによって（かつ式（７）のＰｔｆ１とｄｉとが式（６）のＰｔとｄとに対応することを認識することによって）、ｆ１の周波数での「実効」壁の「実効」減衰定数が、経路損失指数γｅｉｆ１の関数として得られ、
【００６２】
【数７】
2015507172.tif 000009
である。
【００６３】
式（８）は、特定の周波数において３回（３つの異なる基地局の対ごとに１回）評価されることを認識することによって、実効減衰定数は、
【００６４】
【数８】
2015507172.tif 000010
に平均化することができる。ここで、
【００６５】
【数９】
2015507172.tif 000011
は、周波数ｆ１での図２に示した環境の平均実効壁減衰を表す。同様の式が、周波数ｆ２での平均実効壁減衰について書き表すことができる。今では２つの異なる周波数での平均実効壁減衰
【００６６】
【数１０】
2015507172.tif 000012
および
【００６７】
【数１１】
2015507172.tif 000013
が計算されているから、較正は完了している。特に、以下でより詳細に説明するように、導き出された周波数依存経路損失を表す２つの異なる周波数での平均実効壁減衰は、少なくとも２つの異なる周波数に関するそのネットワーク・ノードから受信した伝送の測定経路損失を使用することによって任意の基地局からのユーザ装置などのネットワーク・ノードの距離を決定するのに利用することができる。
【００６８】
＜ロケーション推定＞
図３は、図２の基地局配置であるが、ロケーションが決定されるべきユーザ装置を含んだ状態を示す。２つの周波数ｆ１およびｆ２での式（５）に示された経路損失は、
【００６９】
【数１２】
2015507172.tif 000014
として書き表すことができる。式（１０）において、項
【００７０】
【数１３】
2015507172.tif 000015
および
【００７１】
【数１４】
2015507172.tif 000016
は壁によって吸収された電力を表し、距離ｄｉの代わりにパラメータｋｉを使用することによって式（７）から得られる。このパラメータｋｉは、周波数ｆ１およびｆ２での減衰定数がそれぞれ、
【００７２】
【数１５】
2015507172.tif 000017
および
【００７３】
【数１６】
2015507172.tif 000018
をもつ妨害する壁の未知の「厚さ」を表す。ｄｉＵＥは、ユーザ装置からｉ番目の基地局までの距離を表す。架空の壁の未知の厚さとしてパラメータｋｉを導入するのは、周波数による平均減衰定数の変化率が、周波数による基地局の特定の対の減衰定数の変化率と著しく異ならない、すなわち、
【００７４】
【数１７】
2015507172.tif 000019
である限り正当化される。式（１０）で与えられる連立式からｋｉを除去することによって、距離ｄｉＵＥが見いだされる表式、すなわち、図３に示したような３つの基地局からの推定した距離ｄｉＵＥを最終的に導く
【００７５】
【数１８】
2015507172.tif 000020
が得られる。
【００７６】
＜例示の動作＞
図３のユーザ装置と基地局ＢＳ１との間の半径方向距離ｄ１ＵＥを決定することが必要とされると仮定する。基地局間の距離は、ｄ１＝１００メートル、ｄ２＝７５メートル、およびｄ３＝１５０メートルである。等方性アンテナが送信端および受信端の両方で使用される。
【００７７】
基準距離の経路損失ＰＬ０ｆ１およびＰＬ０ｆ２を決定する必要がある。これらは、各基地局から１メートルの距離で決定することができ、ユーザ装置および基地局で使用されるアンテナのパラメータに依存する。それらは、測定するか、またはアンテナのパラメータが既知であれば計算するかのいずれかとすることができる。この項の一般的な表式は、フリース（Ｆｒｉｉｓ）自由空間リンク式として知られており、
【００７８】
【数１９】
2015507172.tif 000021
で与えられ、送信および受信のアンテナが等方性（Ｇｒ＝Ｇｔ＝１）である場合には、
【００７９】
【数２０】
2015507172.tif 000022
に簡単になる。９００ＭＨｚの周波数ｆ１および１９００ＭＨｚの周波数ｆ２では、基準距離の経路損失ＰＬ０ｉｆ１（ｄＢ）が３１．５２６ｄＢであり、ＰＬ０Ｆ２が３８．０１ｄＢである。
【００８０】
式（４）から、経路損失指数γｅｆ１およびγｅｆ２は、上記の基準距離の経路損失ＰＬ０と基地局間の距離とを使用して距離ｄ１、ｄ２およびｄ３に関する測定経路損失から計算することができる。これは、γｅｆ１＝２．４およびγｅｆ２＝２．６の値をもたらす。代替として、これらの値は、壁の数、壁のタイプ、およびそれらの密度などの環境の特性に基づいて推定することができる。
【００８１】
今では経路損失指数の値が分かっているから、減衰定数の値は、各周波数において３つの基地局の各対に対して式（８）から計算される。この例では、
【００８２】
【数２１】
2015507172.tif 000023
および
【００８３】
【数２２】
2015507172.tif 000024
である。
【００８４】
今は、ユーザ装置から基地局ＢＳ１までの距離ｄ１ＵＥを推定することができる。基地局ＢＳ１とユーザ装置との間の測定経路損失は、ｆ１およびｆ２でそれぞれ、５５．５ｄＢおよび６４ｄＢである。式（１２）を使用して、ｄ１ＵＥは、
ｄ＝７．６ｍ  …式（１５）
として計算される。
【００８５】
式（７）から、壁に起因する損失は、
Ｌｗ，ｆ１＝６．２５７７ｄＢおよびＬｗ，ｆ２＝８．３７３７ｄＢ  …式（１６）
として計算することができる。
【００８６】
追加の検証として、距離推定が、基地局とユーザ装置との間の壁損失が異なる場合に揺るがないことが分かる。これを実証するために、ユーザ装置と基地局ＢＳ１との間の壁による減衰が式（１６）で与えられた値よりも２倍大きい（すなわち、Ｌｗ，ｆ１＝１２．５１５４ｄＢおよびＬｗ，ｆ２＝１６．７４７４ｄＢ）と仮定する。その結果として、測定経路損失は、今では、ｆ１およびｆ２でそれぞれ、６１．６５７７ｄＢおよび７２．３７３７ｄＢである。基地局間の測定された減衰は同じままであり、その結果、減衰定数は、
【００８７】
【数２３】
2015507172.tif 000025
および
【００８８】
【数２４】
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である。そこで、再計算した距離は、
ｄ＝７．６ｍ  …式（１７）
である。
【００８９】
式（１５）および（１７）で与えられた計算した距離は同じであり、これは、壁損失と無関係に距離を正確に推定することができることを示している。
【００９０】
上述の手法により、基地局を基準としてユーザ装置のロケーションを正確に決定することができることが分かる。既知のロケーションの少なくとも３つのネットワーク・ノードまでの距離が実行される三角測量技法を使用して、ユーザ装置または他のネットワーク・ノードの非常に正確なロケーション推定が可能になる。そのような正確なロケーション推定を用いて、以下のものなどの多くのロケーション・ベース・アプリケーションおよびサービスをユーザに提供することが可能である。
１．公共建造物、例えば博物館または美術館におけるスマートフォンのガイド付きツア。スマートフォン・アプリケーションはフェムト・ベース・サービスによって提供されるロケーション情報を使用して、ユーザに提示される情報（オーディオ／ビジュアル）をカスタマイズする。
２．スーパーマーケットの買物客は、商品の割引券をもらうことができる。フェムト・ベース・サービスによって正確なロケーション情報が与えられれば、スマートフォンのアプリケーションは、人を商品のロケーションに案内／誘導することができる。
３．企業環境において同僚のロケーション、例えば、どの会議室に彼らがいるかを見つけること。フェムト・ベース・サービスから正確なロケーション情報が与えられれば、スマートフォン・アプリケーションは同僚のロケーションを表示することができる。
４．会議出席者  −  会議に出席した人のリストを自動的に生成するのに有用。会議主催者は、特定の時間に会議室にいる人々のリストを要請する。電話のロケーションを継続的に記録することによって、フェムト・ベース・サービスは特定の時間にそのロケーションにいた人のリストを作成することができる。
５．社会／職業ネットワーキング。フェムト・ベース・サービスによってロケーション／プレゼンス情報が与えられれば、アプリケーションは、自動的に、イベント（コンファレンス、パブ、家庭パーティーなど）に出席している人々のプロファイルへのリンクを要請することができる。
【００９１】
上述の例は、ロケーションおよびプレゼンス・ベース・サービスの多くの可能性のうちのごくわずかである。これらのサービスのすべてが共通して有する１つの要求事項は、モバイル・フォンの正確なロケーション推定を必要とすることである。現在の既存の方法は、十分な精度を与えないか、または高価すぎて配備することができない。
【００９２】
上記の技法は、正確なロケーション推定を可能にし、それにより、基地局とユーザ装置との間の壁損失の測定および補償が可能になり、それによって、建造物ごとに高価な較正を必要とすることなしに受信電力ベース・ロケーション推定ができるようになる。
【００９３】
＜高度化＞
ネットワーク・ノードでは、異なる周波数での異なる受信機／アンテナの品質は異なり、その結果、異なる損失がもたらされる。これは、経路損失推定の誤差になることがある。この問題は、計算を自動較正することによって防ぐことができる。これは、壁がないネットワーク・ノードの既知のロケーションで測定を実行する（例えば、建造物に入るとき）ことによって行うことができる。この場合、経路損失推定は２つの周波数について同等であるはずである。いかなる差も特定のモバイルのために記憶し、測定誤差を補正するために上述の計算で考慮に入れることができる。
【００９４】
特別のロケーションの壁損失が２つの周波数に対して既知である場合、同じ手法を使用することができる。この補正値は、ネットワーク・ノードまでの距離を推定するすべての点で必要とされる。それ故に、較正を実行する基地局はすべての距離測定点（例えば、他の基地局、またはロケーション推定のためにすべての測定値を収集する中央エンティティ）に補正値を送信する必要がある。
【００９５】
この手法は、屋内環境で基地局までのモバイルの距離を推定するための費用効果の高い正確な方法を提供する。これは、多くのロケーションおよびプレゼンス・ベース・サービスを可能にし、屋内での精度の不足のために、または正確な屋内位置決めの費用のために既存の解決策が有している問題を克服するか、または緩和する。
【００９６】
当業者は、様々な上述の方法のステップをプログラムされたコンピュータで実行することができることを容易に認識するであろう。本明細書では、いくつかの実施形態は、さらに、機械可読またはコンピュータ可読であり、命令の機械実行可能またはコンピュータ実行可能プログラムをコード化するプログラム記憶デバイス、例えばデジタル・データ記憶媒体を包含することを意図するものであり、前記命令は、前記上述の方法のステップの一部またはすべてを実行する。プログラム記憶デバイスは、例えば、デジタル・メモリ、磁気ディスクや磁気テープなどの磁気記憶媒体、ハードドライブ、または光可読デジタル・データ記憶媒体とすることができる。実施形態は、さらに、上述の方法の前記ステップを実行するようにプログラムされたコンピュータを包含することを意図するものである。
【００９７】
「プロセッサ」または「論理」としてラベル付けされた任意の機能ブロックを含めて図に示された様々な要素の機能は、専用ハードウェアならびに適切なソフトウェアと共同してソフトウェアを実行することができるハードウェアの使用により提供されうる。機能がプロセッサによって行われる場合、機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共用プロセッサによって、または一部を共有することができる複数の個々のプロセッサによって行うことができる。さらに、「プロセッサ」または「コントローラ」または「論理」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行することができるハードウェアを排他的に意味すると解釈されるべきでなく、限定はしないが、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワーク・プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェアを記憶するための読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性記憶装置を暗黙的に含むことができる。従来型および／またはカスタム型の他のハードウェアを含めることもできる。同様に、図に示されたいかなるスイッチも概念的なものにすぎない。それらの機能は、プログラム論理の動作によって、専用論理によって、プログラム制御および専用論理の対話によって、またはさらに手動で実行することができ、文脈からより具体的に理解されるように、実施者は特定の技法を選択することができる。
【００９８】
本明細書のいかなるブロック図も本発明の原理を具現する例示的な回路の概念図を表していることを当業者は理解されたい。同様に、任意のフロー・チャート、流れ図、状態遷移図、擬似コードなどは、コンピュータ可読媒体で実質的に表され、そのようなコンピュータまたはプロセッサが明示的に示されているかどうかに関わらず、そのようにコンピュータまたはプロセッサで実行されうる様々なプロセスを表すことが理解されよう。
【００９９】
説明および図面は、単に本発明の原理を示すにすぎない。したがって、本明細書に明示的に説明または示されていないが、本発明の原理を具現し、本発明の趣旨および範囲内に含まれる様々な構成を当業者は考案できるであろうことが理解されよう。さらに、本明細書に挙げられたすべての例は、主として、本発明の原理と、当技術分野の促進のために発明者が寄与する概念とを理解する際に読者を支援する教育的目的のみを明白に意図しており、そのような具体的に挙げられた例および条件に限定されないとして解釈されるべきである。さらに、本発明の原理、態様、および実施形態を挙げた本明細書のすべての記述、ならびにそれらの具体的な例は、それらの均等物を包含するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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