(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基地局のタイミングを調整する方法において、
移動局において、集中化されたタイミング信号を受信するステップと、
前記移動局において、前記基地局のシステム時間を示す信号を捕捉するステップと、
前記集中化されたタイミング信号と前記基地局のシステム時間との間のエラーを計算するステップと、
前記計算されたエラーと移動局の位置座標とを前記移動局から前記基地局に送信するステップと、
前記基地局において、前記計算されたエラー、前記移動局の位置座標および前記基地局の位置座標に基づいて、タイミング調整係数を計算するステップと、
前記計算されたエラーと前記タイミング調整係数とにしたがって、前記基地局のシステム時間を調整するステップとを含む方法。
【請求項２】
前記集中化されたタイミング信号は、グローバルポジショニング信号である請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記移動局において、集中化されたタイミング信号を受信するステップは、
４つの衛星からＧＰＳ信号を捕捉するステップと、
前記４つの衛星からの前記ＧＰＳ信号にしたがって、位置と絶対時間とを計算するステップとを含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記移動局と前記基地局との間の伝搬遅延を計算するステップをさらに含む請求項１または請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記伝搬遅延を計算するステップは、前記移動局の位置と前記基地局の位置とにしたがって実行される請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記移動局は、遠隔局である請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記基地局は、ＣＤＭＡ基地局である請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記移動局において、前記基地局のシステム時間を示す信号を捕捉するステップは、
同期メッセージを復調することと、
前記同期メッセージから前記システム時間の表示を抽出することとを含む請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記エラーを示す信号を前記移動局から前記基地局に送信するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記エラーを示す信号を移動局から送信するステップは、前記エラーを示す信号をトラフィックチャネル上で送信することにより実行される請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記エラーを示す信号を移動局から送信するステップは、前記エラーを示す信号をアクセスチャネル上で送信することにより実行される請求項９記載の方法。
【請求項１２】
基地局のタイミングを調整するシステムにおいて、
集中化されたタイミング信号を受信し、前記基地局のシステム時間を示す信号を捕捉する手段と、前記集中化されたタイミング信号と前記基地局のシステム時間とのエラーを計算する手段と、前記計算されたエラーと移動局の位置座標とを前記移動局から前記基地局に送信する手段とを備える移動局と、
前記基地局において、前記計算されたエラー、前記移動局の位置座標および前記基地局の位置座標に基づいて、タイミング調整係数を計算する手段と、前記計算されたエラーと前記タイミング調整係数とにしたがって、前記基地局のシステム時間を調整する手段とを備える基地局とを具備するシステム。
【請求項１３】
前記集中化されたタイミング信号は、グローバルポジショニング信号である請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記移動局は、４つの衛星からのＧＰＳ信号を捕捉し、前記４つの衛星からの前記ＧＰＳ信号にしたがって位置と絶対時間とを計算する手段を備える請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記基地局は、前記移動局と前記基地局との間の伝搬遅延を計算する手段を備える請求項１２または請求項１４項記載のシステム。
【請求項１６】
前記基地局は、前記移動局の位置と前記基地局の位置とにしたがって前記伝搬遅延を計算する請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記移動局は、遠隔局である請求項１２記載のシステム。
【請求項１８】
前記基地局は、ＣＤＭＡ基地局である請求項１２記載のシステム。
【請求項１９】
前記移動局は、同期メッセージを復調し、前記同期メッセージから前記システム時間の表示を抽出する請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記移動局は、前記エラーを示す信号を前記移動局から前記基地局にさらに送信する請求項１２記載のシステム。
【請求項２１】
前記移動局は、前記エラーを示す信号をトラフィックチャネル上で送信する請求項２０記載のシステム。
【請求項２２】
前記移動局は、前記エラーを示す信号をアクセスチャネル上で送信する請求項２０記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワイヤレス通信に関する。特に、本発明はワイヤレス通信システムにおいて基地局を同期化させる新規で改良された方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）変調技術の使用は多数のシステムユーザが存在している通信を促進するいくつかある技術の１つである。時分割多元接続（ＴＤＭＡおよびＧＳＭ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、および振幅圧伸単一側波帯（ＡＣＳＳＢ）のようなＡＭ変調スキーム、のような他の技術が知られているが、ＣＤＭＡはこれらの他の変調技術に対して顕著な効果を有している。多元接続通信システムにおいてＣＤＭＡ技術を使用することは、“衛星または地上中継器を使用するスペクトル拡散多元接続通信システム”と題する米国特許第４，９０１，３０７号、および“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおいて信号波形を発生させるシステムおよび方法”と題する米国特許第５，１０３，４５９号に開示されており、この両特許は本発明の譲受人に譲渡されており、参照によりここに組み込まれている。ＣＤＭＡ移動通信を提供する方法は、“デュアルモードワイドバンドスペクトル拡散セルラシステムに対する移動局−基地局互換性標準規格”と題するＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ−９５−Ａにおける電気工業協会により合衆国において標準化されている。
【０００３】
ＩＳ−９５標準規格および米国特許第５，１０３，４５９号では、基地局はグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）信号と同期化される。タイミング同期化により、ハンドオフ動作の際により速い捕捉と、より大きな信頼性が可能となる。ＧＰＳ信号によりタイミング同期化を達成することは技術的によく知られている。ＧＰＳ信号によりタイミング同期化を達成する方法を記述している２つのテキストは、JJ.Spiler、“ＧＰＳ信号構造および性能特性”、グローバルポジショニングシステムにおけるリプリント、ＩＯＮ、第１巻、およびHoffman-Wekllenhof,lichtenegger,Collins、“ＧＰＳ、理論と実際”、スプリンガー−ヴェルグである。
【０００４】
コモンビューは、特に構成された同時視野測定値の使用であり、これは局対間の衛星仰角を最大にする。時間伝送のこの正確な方法には、約５０の国際研究機関の参加が含まれている。コモンビュースケジュールの開発は、１９８６年７月からフランスのセーブルにおいて、Bureau des Poids et Mesures（ＢＩＰＭ）の責任でなされている。ＵＳＮＯがしたがっているコモンビュースケジュールは、ファイルＧＰＳＤ２においてリストアップされている。ほぼリアルタイムでＵＳＮＯにより供給される補正はファイルＧＰＳＣＶにおいて見出すことができる。しかしながら、コモンビュー方法はプライスを抽出することに留意すべきである。両位置におけるまったく同時の観察を厳密に固守することが要求され、この要求は測定研究機関を除いて容易に満たすことはできない。コモンビューの使用は、選択的な利用可能性に天文暦の品質低下が含まれていない場合に機能するが、選択的な利用可能性が適用されていない場合には、頑強さが少なくなる。
【０００５】
いくつかの遠隔サイトにＵＳＮＯ  ＭＣをリンクする方法は、精密時間基準局（ＰＴＲＳ）である。コモンビューは厳守を必要とすることから、ＰＴＲＳへの時間のオペレーショナル伝送に対するすべての衛星観察の円滑化方法を使用する。１３分衛星観察のすべてに基づくフィルタされた線形解法は、利用可能な精度の推定を可能にし、個々の衛星の観察における遅いバイアス変化に対する感度がほとんどない。この手順は“メルティングポット”として既知となりつつある。メルティングポット方法はおそらくコモンビューよりもわずかに精度が低いが、さらに頑強であり、すべての観測から導出された不確実性の最終的な尺度を可能にする。選択的な利用可能性とフル星座の構成、一日約９０の衛星観察から、安定なクロックで一日中すべての衛星観察に対して平均化すると、大きな信頼性を持つフィルタされた平均の非常に良好な精度を達成することができる。
【０００６】
セルラネットワークの動作に戻ると、ハンドオフは一般的にハードハンドオフとソフトハンドオフの２つのカテゴリに分けることができる。ハードハンドオフでは、移動局が起点基地局を離れ、目的地基地局に入るときに、移動局は起点基地局との通信リンクを壊し、その後に目的地基地局との新しい通信リンクを確立する。ソフトハンドオフでは、移動局は起点基地局との通信リンクを壊す前に目的地基地局との通信リンクを完成する。したがって、ソフトハンドオフでは、移動局はある時間期間、起点基地局と目的地基地局の両方と冗長的に通信する。
【０００７】
ソフトハンドオフはハードハンドオフより通話を落とす可能性がかなり低い。さらに、移動局が基地局のカバレッジ境界近くを移動しているときに、移動局は環境のわずかな変化に応答して反復したハンドオフ要求を行うかもしれない。この問題はピンポンとして呼ばれ、ソフトハンドオフによりかなり減る。ソフトハンドオフを実行する例示的なプロセスは、“ＣＤＭＡセルラ電話システムにおいてソフトハンドオフを提供する方法およびシステム”と題する米国特許第５，１０１，５０１号で詳細に説明されており、この米国特許は本発明の譲受人に譲渡されており、参照によりここに組み込まれている。
【０００８】
ＩＳ−９５では、基地局候補はパイロットチャネルの疑似雑音（ＰＮ）シーケンスの位相オフセットにより特徴付けられる。移動局がサーチをして候補基地局からのパイロット信号の強度を決定するとき相関動作を行い、この場合にフィルタされた受信信号が１セットのＰＮオフセット仮定と相関される。相関動作を実行する方法および装置は、“ＣＤＭＡ通信システムにおいてサーチ捕捉を実行する方法および装置”と題する米国特許第５，６４４，５９１号で詳細に説明されており、この米国特許は本発明の譲受人に譲渡され、参照によりここに組み込まれている。
【０００９】
合衆国におけるＣＤＭＡシステムでは、この基地局同期化は、各基地局にグローバルポジショニング衛星（ＧＰＳ）受信機を設けることにより達成されている。しかしながら、基地局がＧＰＳ信号を受信できないかもしれないケースが存在する。例えば、地下鉄とトンネル内では、ＧＰＳ信号は基地局またはマイクロ基地局のタイミング同期化に対する使用を妨げる程度に減衰される。さらに、重大なサービスの動作に対してＧＰＳ信号に依存することを思いとどまらせる国家的課題が存在する。
【００１０】
利用可能なＧＰＳ信号なしで集中同期化を提供する解法は、“ＣＤＭＡ通信システムにおける移動局支援タイミング同期化”と題する米国特許第５，８７２，７７４号に開示されており、この米国特許は本発明の譲受人に譲渡され、参照によりここに組み込まれている。さらに、この発明はタイミング同期化を提供する方法およびシステムを説明しており、基地局は集中化タイミング信号に依存していない。スレーブ基地局は、基準基地局とスレーブ基地局との間のソフトハンドオフ領域で移動局により送信され、移動局により受信されるメッセージを通して、基準基地局との同期化を達成する。第１に、移動局と基準基地局との間の往復遅延が基準基地局により測定される。次に、スレーブ基地局が、リバースリンク信号として呼ばれる移動局により送信された信号を捕捉するまで、スレーブ基地局はサーチを行う。リバースリンク信号の捕捉に応答して、スレーブ基地局はそのタイミングを調整するので、移動局はフォワードリンク信号として呼ばれるその信号を捕捉することができる。このステップはスレーブ基地局におけるタイミングエラーがひどくない場合には不必要である。
【００１１】
いったん移動局がスレーブ基地局からの信号を捕捉すると、移動局は基準基地局から移動局に信号が伝わるのにかかる時間量と、スレーブ基地局から移動局に信号が伝わるのにかかる時間量との差を測定して報告する。必要な最後の測定は、移動局からのリバースリンク信号をスレーブ基地局が受信した時間と、スレーブ基地局が信号を移動局に送信した時間との時間差のスレーブ基地局による測定である。
【００１２】
一連の計算は測定された時間値に基づいて実行されて、スレーブ基地局間の時間差を決定し、スレーブ基地局タイミングの調整はそれにしたがって実行される。言及したすべての測定はＩＳ−９５ＣＤＭＡ通信システムの通常動作中に実行されることに留意すべきである。
【００１３】
ワイヤレス通信システム中の基地局を同期化する付加的な方法および装置は、“ワイヤレス通信システム同期化を提供する方法および装置”と題する留保中の米国特許第０９／２０６，０３７号で説明されており、この特許出願は本発明の譲受人に譲渡されており、参照によりここに組み込まれている。この出願はワイヤレス通信システムが外部基準なしでそれ自体の同期化を維持する方法を説明している。
【００１４】
不十分なトラフィックがネットワーク中に存在して、ハンドオフメッセージの使用を通して同期化を維持しているときは、他の方法を使用しなければならない。１つのアプローチは基地局間のタイミングの直接的な測定を行うことに関係する。これは２ウェイの１つで達成される。基地局は他の基地局からフォワードリンク信号を受信している短い間隔に対してすべてのセクタ上のその送信を中断する。他の基地局位置の知識が与えられた場合、他のすべての基地局に関する時間エラーを導出することができる。代わりに、基地局は移動送信帯域において高出力で短い信号を送る。この信号のこの到着時間が回りの基地局により測定され、基地局対間の時間エラーが計算される。
【００１５】
いくつかのケースでは、基地局はネットワークにおける他のすべての基地局から十分に分離されるので、直接的な基地局−基地局測定は不可能である。このケースでは、固定ダミー局が分離されたセルとネットワーク中の他のセルとの間のハンドオフ領域中の位置に配置される。固定ダミー局は基地局のコマンドにおける基地局パイロットの測定を実行してタイミング情報を報告するか、あるいは基地局により測定されるべき指定時間でバースト送信を送る。
【００１６】
ＧＰＳ信号を受信することができない基地局を同期化する代替方法は、留保中の米国特許出願第０９／３６０，４９１号で説明されており、この特許出願は本発明の譲受人に譲渡されており、参照によりここに組み込まれている。同期化タイミングおよび周波数発生器には、システム時間と周波数値を保持する親局と、第１の親（マスター）局からシステム時間値を受信し、補正されたシステム時間および周波数値を発生させる第１の時間／周波数伝送ユニットと、第１の時間／周波数伝送ユニットが直接的に補正されたシステム時間および周波数値を通信する第１の子（スレーブ）局とが含まれている。親局−時間伝送ユニット−子局−親局のこの階層は所定のワイヤレスネットワーク中に展開されている多くの局に対して反復される。補正されたシステム時間値は調整装置を使用して発生され、この調整装置は子局におけるローカルフリーランニングクロックを進ませあるいは遅らせる。
【００１７】
好ましい実施形態では、本発明はシーケンシャル時間および周波数同期化システム中の第１の子基地局に結合された第１の時間／周波数伝送ユニットに向けられている。第１の時間／周波数伝送ユニットには、パイロット信号セットを捕捉する受信機と、親基地局からのＳＹＮＣチャネル信号のＳＹＮＣメッセージを復調し、ＳＹＮＣメッセージからユニットシステム時間を決定し、そして絶対システム時間を獲得するために親局と第１の時間／周波数伝送ユニットとの間の伝搬遅延に対応する予め定められた量だけユニットシステム時間を進める復調器とが含まれている。第１の時間／周波数伝送ユニットは絶対システム時間を使用して、第１の子局から送られた信号のタイミングを制御するのに使用されるうまく規定されたエッジを持つ周期的なパルス列を発生させる。好ましい実施形態では、パルス列の周期は１秒の整数倍であり、ＳＹＮＣメッセージとＳＹＮＣチャネルはＩＳ−９５標準規格に規定されているＳＹＮＣメッセージとＳＹＮＣチャネルに対応している。周期的なパルス列を発生させるために第１の時間／周波数伝送ユニットにおいて使用される発生器には調整装置が含まれる。この調整装置は、第１の子基地局におけるフリーランニングローカルクロックの出力と第１の時間／周波数伝送ユニットにより決定された絶対システム時間との間の時間差を測定し、フリーランニングクロックの出力を遅らせて、フリーランニングクロックの出力を第１の時間／周波数伝送ユニットにより決定された絶対システム時間と同期化させる。
【００１８】
いったん第１の子基地局のタイミングが先に説明したように同期化されると、第１の子基地局は第１の時間／周波数伝送ユニットにより決定された絶対システム時間を使用して第１の子基地局から送られた信号の時間同期化を制御する。さらに、第１の子基地局は（第１の時間／周波数伝送ユニットにより決定された）絶対システム時間にしたがって、その自己のＳＹＮＣメッセージをそのＳＹＮＣチャネル上でさらに別の子基地局に送信し始め、それにより第１の子基地局がさらに別の（第２の）親基地局となるようにする。先に説明したプロセスは、第２の子局により使用される絶対システム時間を第１および第２の親局のものと同期化させるために、第２の子基地局に結合された第２の時間／周波数伝送ユニットより反復される。その後プロセスは通信システムにおける他のすべての基地局に対して反復され、それによりこのようなすべての基地局が共通の絶対システム時間に同期化されるようになることが好ましい。
【００１９】
ＩＳ−９５通信システムでは、オーバーヘッドメッセージ（同期チャネルメッセージ）が同期チャネル上で送信される。ＩＳ−９５基地局は以下のフォーマットで同期チャネルメッセージを送信する。
【表１】
0004550342.tif 000002
【００２０】
ＭＳＧ＿ＴＹＰＥ    メッセージタイプ。
基地局はこのフィールドを‘０００００００１’にセット。
Ｐ＿ＲＥＶ          プロトコル改正レベル。
基地局はこのフィールドを‘００００００１０’にセット。
ＭＩＮ＿Ｐ＿ＲＥＶ  最小プロトコル改訂レベル。
このフィールドより以上の改訂番号をサポートする移動局のみがシステムにアクセスする。
ＳＩＤ              システム識別子。
基地局はこのフィールドをこのセルラシステムに対するシステム識別子数にセットする（６．６．５．２参照）。
ＰＩＬＯＴ＿ＥＮ    パイロットＰＮシーケンスオフセットインデックス。
基地局は、６４ＰＮチップの単位で、このフィールドをこの基地局に対するパイロットＰＮシーケンスオフセットにセット。
ＬＣ＿ＳＴＡＴＥ    ロングコード状態。
基地局はこのフィールドをこのメッセージのＳＹＳ＿ＴＩＭＥフィールドにより与えられる時間でロングコード状態にセット。
ＳＹＳ＿ＴＩＭＥ    システム時間。
基地局は、８０ミリ秒単位で、この同期チャネルメッセージの任意の部分を含む最後のスーパーフレームの最後の後の４つの同期チャネルスーパーフレーム（３２０ミリ秒）、マイナスパイロットＰＮシーケンスオフセットとしてのシステム時間にこのフィールドをセット。
ＬＰ＿ＳＥＣ        システム時間の開始から発生したうるう秒の数。
基地局は、このメッセージのＳＹＳ＿ＴＩＭＥフィールドにより与えられる時間のものとして、システム時間の開始から発生されたうるう秒の数にこのフィールドをセット。
ＬＴＭ＿ＯＦＦ      システム時間からのローカル時間のオフセット。
一日の現在のローカル時間はＳＹＳ＿ＴＩＭＥ−ＬＰ＿ＳＥＣ＋ＬＴＭ＿ＯＦＦ。
ＤＡＹＬＴ          夏時間インジケータ。
夏時間が有効な場合、基地局はこのフィールドを‘１’にセット。さもなければ基地局はこのフィールドを‘０’にセット。
ＰＲＡＴ            ページングチャネルデータレート。
基地局は、システム中のページングチャネルにより使用されるデータレートに対応するＰＲＡＴフィールド値にこのフィールドをセット。
ＲＥＳＥＲＶＥＤ    予約ビット。
基地局はこのフィールドを‘０００’にセット。
【００２１】
システムメッセージ中に含まれる最も重要な情報の１つはシステム時間（ＳＹＳ＿ＴＩＭＥ）であり、これは集中化タイミング信号に同期化される。ＧＳＭのような他のデジタルワイヤレス通信システムも同様に、任意のオーバーヘッドメッセージにより、システム時間の表示を遠隔局に伝える。
【００２２】
最近、セルラ電話の能力が位置情報を含むエネルギ情報を提供することをＦＣＣが要求した。これはユーザが通信できないにもかかわらず、緊急サービスがなされることを可能にする。この要求に対する１つの解法は各ハンドセットにおいてＧＰＳ受信機を提供することである。
【００２３】
本発明は、ＧＰＳ受信機のハンドセットへの予測される組み込みを利用して、ＧＰＳ信号を受信できない基地局を同期化させる。
【００２４】
本発明は任意のデジタル通信システム中の基地局を同期化させる新規で改良されたシステムおよび方法である。この方法はワイヤレス移動局に統合されたＧＰＳ能力を持つワイヤレス移動局を利用する。ＧＰＳ方程式の最後の解法は、電話の位置とバイアス項を生成する。計算された位置とバイアス項の両方を使用してワイヤレス移動ローカルクロックと計算されたＧＰＳ時間とのオフセットを決定する。このオフセットを使用して補正と移動局位置情報を基地局に提供することにより基地局中のタイミングを補正する。これらの測定のいくつかを使用して基地局の周波数エラーを補正することもできる。この方法を使用して既存のネットワーク中の基地局タイミングを較正することもできる。
【００２５】
本発明の特徴、目的および効果は、同一参照符号が全体を通じて対応したものを識別している図面を考慮すると、以下に記述する詳細な説明からさらに明らかになるであろう。
【００２６】
【発明の実施の形態】
この発明は通信システムの構成要素（基地局）間における同期の維持を助ける装置を説明する。本発明はＧＰＳ受信機と２ウェイワイヤレスデバイスとからなる（デュアルモードＧＰＳ受信機と２ウェイ通信モジュールとして設計されている１つのデバイスとすることができる）。デバイスが通信モード中のとき、システム時間を捕捉して、それを追跡し続ける。デバイスはＧＰＳ周波数に周期的に再同調するようにもプログラムされている。
【００２７】
図１は基地局を同期化する本発明の方法を図示しているフローチャートである。ブロック１００では、基地局は基地局システム時間を受信する。ＣＤＭＡ通信システムの例示的な実施形態では、移動局は最初に基地局のパイロットチャネルを捕捉して、基地局との同期化を達成する。パイロットチャネルを捕捉した後、移動局は同期チャネルを復調して、システム時間を示す同期チャネルメッセージを受信する。
【００２８】
ブロック１０２では、移動局はＧＰＳ信号を受信する。移動局は基地局からのタイミング情報を使用してＧＰＳ衛星の捕捉を促進する。基地局からのタイミング情報を使用してＧＰＳ信号の捕捉を促進する例示的な方法は、“ワイヤレスＣＤＭＡトランシーバの位置を決定するシステムおよび方法”と題する留保中の米国特許出願第０９／０４０，５０１号、および“グローバルポジショニング衛星受信機の感度を増加させる方法および装置”と題する留保中の米国特許出願第０９／１４９，４２８号で詳細に説明されており、この両特許出願は本発明の譲受人に譲渡され、参照によりここに組み込まれている。
【００２９】
例示的な実施形態では、いったんデバイスが少なくとも４つの衛星を捕捉すると、その位置とそれに関係する時間バイアスを計算する。時間バイアスは真のＧＰＳ時間と通信デバイスにより決定されたシステム時間とのオフセットの尺度である。
【００３０】
コード化ＧＰＳ信号が特定のＧＰＳ衛星から送信され、ＧＰＳセンサにより受信される。ＧＰＳセンサでは、特定のＧＰＳ信号位相が検出された時間がコード相関器と呼ばれる受信機中のユニットにより決定される。この測定を実行する際に使用される方法は技術的によく知られている。ナビゲーションパラメータを決定するために重要なことは、信号パスとＧＰＳコード位相が検出されるまでのＧＰＳ衛星からの送信の時間である。
【００３１】
信号パスはＧＰＳ衛星のアンテナにおいて開始し、電離圏と対流圏を通り、ここで遅延され、最後にＧＰＳ受信機のアンテナで受信される。ＧＰＳ受信機のアンテナから、信号は１セットのアナログ電子回路（例えば、前置増幅器、増幅器、周波数コンバータなど）を通って伝わる。これはすべてのＧＰＳ衛星信号に対して共通な信号パスである。最後に、信号はさまざまなコード相関器に供給される。４つの衛星からの受信信号に必要な相関動作を実行した後に、ＧＰＳ受信機はその位置とシステム時間を決定することができる。
【００３２】
ブロック１０４では、移動局は基地局システム時間とＧＰＳ時間との差を計算する。コード位相の送信時間を知ることにより、測定された受信時間を使用して、未知であるがナビゲーション的に重要な範囲を決定することができる。４つのこれらの範囲を知ることにより、受信機は３次元におけるその位置（ｘ、ｙ、ｚ）と絶対ＧＰＳ時間とを決定することができる。移動局は時間エラー信号を計算し、この時間エラー信号は基地局から提供されたタイミングと計算されたＧＰＳ絶対時間との差（Δｔ）である。これは基地局と電話機との間の距離プラス何らかのマルチパス、基地局システム時間と真のＧＰＳ時間との間の時間オフセット、および電話機中のハードウェア遅延の関数である。
【００３３】
ブロック１０６では、移動局はメッセージを基地局に送信する。このメッセージは、その座標と、機能している基地局の時間とＧＰＳ時間との間の計算された時間差を示す。
【００３４】
ブロック１０８では、基地局はその内部クロックをＧＰＳ時間に同期化させるためのタイミング調整係数を計算する。機能している基地局の位置（ｘbs、ｙbs、ｚbs）と電話機の計算された位置（ｘ、ｙ、ｚ）を知ることにより、基地局はその内部クロックに対する補正（δｔ）を次のように決定する：
δｔ＝Δｔ＋（｜ｘ−ｘbs｜＋｜ｙ−ｙbs｜＋｜ｚ−ｚbs｜＋）／ｃ  （１）
【００３５】
ブロック１１０では、基地局はその内部クロックに対する補正（δｔ）にしたがってその内部クロックを調整し、この時点において、基地局はＧＰＳ時間と同期化される。
【００３６】
図２は本発明の同期化動作を実行するのに必要な構成要素を図示している。例示的な実施形態では、基地局２００はＣＤＭＡ基地局である。基地局２００はそのパイロット信号とその同期メッセージをフォワードリンク信号２１０上でそのカバレッジエリア中の移動局にブロードキャストする。移動局２０４は移動局受信機（ＭＳ  ＲＣＶＲ）２０８によりフォワードリンク信号２１０を受信する。例示的な実施形態では、移動局２０４は最初にパイロットチャネル信号を捕捉して、その後に同期チャネルを復調して同期メッセージを受信する。この同期メッセージには基地局システム時間が含まれている。
【００３７】
ＧＰＳ衛星２０２はＧＰＳタイミング信号をブロードキャストし、このタイミング信号はＧＰＳ受信機２０６により移動局２０４で受信される。例示的な実施形態では、４つのＧＰＳ衛星２０２からの信号を捕捉した後、移動局２０４はその位置とＧＰＳ絶対時間を決定する。移動局２０４はその後に計算された位置座標と時間を示すメッセージをリバースリンク信号２１２上で送信する。
【００３８】
図３は基地局２００の簡単化したバージョンを図示している。例示的な実施形態では、基地局２００は、パイロットシンボル、同期チャネルメッセージデータおよびトランシーバチャネルデータを含む３つの異なるタイプのデータを送信する。パイロット信号はパイロット変調器３０４により発生されて合成器３１２に提供される。同期メッセージはメッセージ発生器３１０から同期変調器３０６に提供される。変調された同期チャネル信号は合成器３１２に提供される。最後に、トラフィックチャネルはトラフィック変調器３０８中で発生されて、合成器３１２に提供される。
【００３９】
ＣＤＭＡシステムの例示的な実施形態では、パイロットチャネル、同期チャネルおよびトラフィックチャネルは、異なる直交拡散シーケンスにより、コード間隔で互いに区別される。代替実施形態では、チャネルはタイムスロットで、あるいは周波数で区別することができる。さらに、本発明はその動作のためにパイロットチャネルを必要としないが、ＣＤＭＡシステムでは非常に大切である。
【００４０】
合成器３１２はパイロットチャネル、同期チャネルおよびトラフィックチャネルを合成して、合成信号を送信機（ＴＭＴＲ）３１４に提供する。送信機３１４は、アンテナ３１６を通して送信するために信号をアップコンバートし、フィルタし、増幅する。
【００４１】
信号はアンテナ４００で移動局２０４により受信され、デュプレクサ４０２を通してＲＦインターフェイス４０４に提供される。ＲＦインターフェイス４０４は受信信号をダウンコンバートし、フィルタし、そして増幅する。例示的な実施形態では、ＲＦインターフェイス４０４はセルラまたはＰＣＳ搬送波周波数にしたがって、あるいはＧＰＳ搬送波周波数にしたがって、受信信号をダウンコンバートする。ＲＦインターフェイス４０４の動作は制御プロセッサ４１８からの信号により指示される。この例示的な実施形態では、移動局２０４はＧＰＳ信号と基地局２００からのフォワードリンク信号を同時に受信することはできない。したがって、例示的な実施形態では、同期チャネルメッセージを受信した後に、移動局は、基地局２００からの同期メッセージの受信と、ＧＰＳ衛星２０２からのタイミング表示を受信したときとの経過時間量の追跡をしなければならない。
【００４２】
代替実施形態では、移動局２０４には２つの独立したＲＦインターフェイスが含まれ、１つは基地局２００からのフォワードリンク信号をダウンコンバートし、フィルタし、増幅し、１つは衛星２０２からのＧＰＳ信号を受信する。このケースでは、同期チャネルメッセージとＧＰＳタイミングを同時に受信して直接比較することができる。
【００４３】
例示的な実施形態では、移動局２０４が基地局２００からのシステムタイミング情報を受信しようとするとき、制御プロセッサは、ＰＣＳまたはセルラ基地局２００の搬送波周波数にしたがって受信信号をダウンコンバートするようにＲＦインターフェイス４０４に命令する制御信号をＲＦインターフェイス４０４に提供する。
【００４４】
さらに、制御プロセッサはＲＦインターフェイス４０４の出力をスイッチ４１０が復調器４１２に提供するように命令する信号をスイッチ４１０に提供する。例示的な実施形態では、復調器４１２にはパイロットチャネル復調器４１４と同期チャネル復調器４１６が含まれている。例示的な実施形態では、移動局はパイロットチャネルを捕捉することにより基地局２００からのフォワード信号を最初に捕捉する。パイロットチャネルを捕捉した後に、移動局２０４は同期チャネル復調器４１６中で同期チャネルメッセージを復調し、同期メッセージを制御プロセッサに提供する。
【００４５】
基地局２００のシステム時間を示す同期メッセージを受信した後に、制御プロセッサは、同期メッセージの受信とＧＰＳ絶対時間を計算した時間との間の時間間隔を追跡するように（示されていない）タイマをセットする。制御プロセッサ４１８は制御信号をＲＦインターフェイス４０４に送り、ＲＦインターフェイス４０４はそれに応答してＧＰＳ搬送波周波数にしたがって受信信号をダウンコンバートする。制御プロセッサは信号をスイッチ４１０にも送り、ＲＦインターフェイス４０４の出力をＧＰＳ復調器４２０に提供するようにスイッチ４０１に命令する。ＧＰＳ復調器４２０は受信信号を復調して、その信号を制御プロセッサに提供し、制御プロセッサは移動局２０４の位置と絶対ＧＰＳ時間を計算する。
【００４６】
制御プロセッサ４１８は位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）と時間差（Δｔ）を示す信号をメッセージ発生器（ＭＳＧ  ＧＥＮ）４２２に送る。メッセージ発生器４２２はメッセージを発生させ、このメッセージには計算された位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）と時間差（Δｔ）が含まれている。メッセージは変調器４２４に提供される。例示的な実施形態では、変調器４２４はメッセージを変調して、送信のためにそれをトラフィックチャネル上に提供する。代替実施形態では、メッセージはアクセスプローブの一部として送信してもよい。
【００４７】
計算された位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）と時間差（Δｔ）を含む変調されたメッセージ信号は送信機４２６によりアップコンバートされ、フィルタされ、増幅されて、アンテナ４００により送信するためにデュプレクサ４０２に提供される。
【００４８】
メッセージ信号はアンテナ３１８で基地局２００により受信され、受信機３２０に提供される。受信機３２０は受信信号をダウンコンバートし、フィルタし、増幅して、受信信号を復調器３２２に提供する。復調信号はデマルチプレクサ３２４に提供され、このデマルチプレクサ３２４は計算された位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）と時間差（Δｔ）を含むメッセージ部分を抽出する。
【００４９】
メッセージは制御プロセッサ３２６に提供される。制御プロセッサ３２６は先に説明したようにタイミング補正（δｔ）を計算して、タイミングエレメント３００のタイミングを調整する。例示的な実施形態では、変調器３０２はタイミングエレメント３００からのタイミング信号にしたがって送信用のデータを変調する。
【００５０】
周波数エラーは、単に所定の時間間隔に対するタイミングのエラーであることから、タイミングエレメント３００中の周波数エラーは所定の時間間隔に対して複数のタイミング調整を行うことにより補正することもできる。さらに、先に説明した補正を行うことにより既存のネットワークにおける基地局２００のタイミングを較正し、このプロセスにしたがって基地局ＧＰＳ受信機を調整するために、本発明を使用することができる。
【００５１】
好ましい実施形態の先の説明は当業者が本発明を作り、使用できるように提供されている。これらの実施形態に対するさまざまな変更は当業者に容易に明らかになるであろう。ここに規定されている一般的な原理は発明能力を使用することなく他の実施形態に対して適用することができる。したがって、本発明はここに示されている実施形態に制限されるべきことを意図しているものでなく、ここに開示されている原理および新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲にしたがうべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の基地局を同期化させる方法の構成要素のブロック図である。
【図２】  図２は本発明のシステムの構成要素のブロック図である。
【図３】  図３は本発明の基地局のブロック図である。
【図４】  図４は本発明の移動局のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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