(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球軌道衛星からの情報、およびシステムのインフラストラクチャから受信される情報を使用して移動無線通信システム内の移動装置の位置を追跡するための方法であって、
そこではインフラストラクチャは、移動電話に音声トラフィックまたはデータトラフィックを送信する、および移動電話から音声トラフィックまたはデータトラフィックを受信することに関連する装置から成り、
（Ａ）地球軌道衛星からの測定値を使用する移動装置の初期位置を計算する工程と、
（Ｂ）移動装置とインフラストラクチャとの間で送信される第１信号と第２信号とを使用して第１範囲測定値および第２範囲測定値を計算する工程と、
（Ｃ）第１範囲測定値および第２範囲測定値で、移動局の初期位置と現在位置間との位置差異を概算し、そこでは移動装置とインフラストラクチャ間で送信される信号から作られる範囲測定値だけが、概算を実行するために使用される工程と、
（Ｄ）工程（Ｃ）で概算された位置差異に関連する精度値を決定し、第１閾値に精度値を比較して、工程（Ｃ）で概算される位置差異が許容できる精度を有するかどうかを判定する工程と、
（Ｅ）工程（Ｃ）で概算された位置差異が許容精度を有する場合には、位置差異を使用して初期位置を更新し、工程（Ｂ）から工程（Ｄ）を繰り返す工程と、
（Ｆ）工程（Ｃ）で概算された位置差異が許容精度を有さない場合には、工程（Ａ）から工程（Ｄ）を繰り返す工程と
を備えた方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
工程（Ａ）が、さらに、
（１）地球軌道衛星に関連する周波数に移動装置内の受信機を合わせる工程と、
（２）移動装置内の受信機が地球軌道衛星に関連する周波数に合わされる間に、地球軌道衛星からの信号を使用して位置測定を行う工程と、
（３）工程（Ａ）（２）の後に、地球軌道衛星に関連する周波数から音声トラフィックまたはデータトラフィックに関連する周波数に移動装置内の受信機を合わせる工程と、
（４）工程（Ａ）（２）で行われた位置測定を使用して、移動装置の初期位置を計算する工程と
を備えた方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、
工程（Ａ）（１）は、音声トラフィックまたはデータトラフィックに関連する周波数から、地球軌道衛星に関連する周波数へ移動装置内の受信機を合わせることを含む方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、
移動装置内の受信機が、音声トラフィックまたはデータトラフィックに関連する周波数に合わされる間に、工程（Ｂ）から工程（Ｅ）を実行する方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、
工程（Ａ）（４）が、工程（Ａ）（２）で行われる位置測定、および移動装置とインフラストラクチャとの間で送信される信号によって行われる追加位置測定を使用して移動装置の初期位置を計算することを含む方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法において、
工程（Ｂ）で判定された第１範囲測定値が、インフラストラクチャに関連する移動装置と第１基地局アンテナとの間での第１信号の伝送に関連する往復遅延に基づいている方法。
【請求項７】
請求項４に記載の方法において、
工程（Ｂ）で判定された第２範囲測定値が、インフラストラクチャに関連する移動装置と第２基地局アンテナとの間での第２信号の伝送に関連する往復遅延に基づいている方法。
【請求項８】
請求項４に記載の方法において、
工程（Ｂ）で判定された第１範囲測定値が、インフラストラクチャに関連する移動装置と第１基地局との間のパイロット信号の伝送に関連する位相オフセットに基づき、工程（Ｂ）で判定された第２範囲測定値が、インフラストラクチャに関連する移動装置と第２基地局アンテナとの間のパイロット信号の伝送に関連する位相オフセットに基づいている方法。
【請求項９】
請求項４に記載の方法において、
工程（Ｂ）が、さらに、移動装置とインフラストラクチャとの間で送信される第３信号を使用して第３範囲測定値を計算することと、工程（ｃ）における概算が、第１範囲測定値、第２範囲測定値、および第３範囲測定値を使用して実行することを含む方法。
【請求項１０】
請求項４に記載の方法において、
工程（Ａ）に更に、
（５）移動装置とインフラストラクチャとの間で送信される信号から行われる範囲測定だけを使用して移動装置の位置を判定する工程と、
（６）複数の校正値を判定することによって、工程（Ａ）（４）で判定される初期位置を校正し、そこでは校正値が、工程（Ａ）（４）で判定される初期位置を表す値を、工程（Ａ）（５）で判定される移動装置の位置を表す位置から差し引くことによって判定する工程と
を付加した方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
工程（Ａ）に更に、
（７）校正値を第２閾値と比較し、校正値が第２閾値を超える場合には、校正値が第２閾値を越えなくなるまで工程（Ａ）（１）から工程（Ａ）（６）までを繰り返す工程
を付加した方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法において、
工程（Ｂ）に更に、第１範囲測定値および第２範囲測定値を校正値に従って調整する工程を含む方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、
工程（Ｃ）は更に、工程（Ｂ）に従って行われた第１範囲測定および第２範囲測定の異なるセットを使用して判定される複数の中間差異値を平均化することによって位置差異値を判定する工程を含む方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法において、
工程（Ｄ）は、工程（Ｃ）で概算された位置差異を表す値を比較することによって精度値を判定する工程と、工程（Ｃ）で概算された位置差異を表す値が第１閾値未満である場合には、工程（Ｃ）で概算される位置差異が、許容できる精度を有することものと判定する工程とを含む方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法において、
工程（Ｄ）の精度値が現在のタイマ値に相当し、工程（Ｄ）における現在のタイマ値が、工程（Ｃ）で概算された位置差異が許容できる精度を有するかどうかを判定するために、タイムアウト閾値と比較される方法。
【請求項１６】
地球軌道衛星からの情報、およびシステムのインフラストラクチャから受信される情報を使用して移動無線通信システム内の移動装置の位置を追跡するための方法であって、
そこではインフラストラクチャは、移動電話に音声トラフィックまたはデータトラフィックを送信する、および移動電話から音声トラフィックまたはデータトラフィックを受信することに関連する装置から成り、
（Ａ）地球軌道衛星からの測定値を使用して移動装置の初期位置を計算し、移動装置に関連する方向値および速度値を判定する工程と、
（Ｂ）移動装置とインフラストラクチャとの間で送信される第１信号を使用して第１範囲測定値を計算する工程と、
（Ｃ）第１範囲測定値および方向値と速度値を用いて移動局の初期位置と現在位置との間の位置差異を概算し、方向値と速度値、および移動装置とインフラストラクチャとの間で送信される信号から行われる１つまたは複数の範囲測定値だけが、概算を実行するために使用される工程と、
（Ｄ）工程（Ｃ）で概算された位置差異に関連する精度値を判定し、精度値を第１閾値に比較し、工程（Ｃ）で概算された位置差異が許容できる精度を有するかどうかを判定するために第１閾値と精度値とを比較する工程と、
（Ｅ）工程（Ｃ）で概算された位置差異が許容できる精度を有する場合には、位置差異を使用して初期位置を更新し、工程（Ｂ）から工程（Ｄ）を繰り返す工程と、
（Ｆ）工程（Ｃ）で概算された位置差異が許容できる精度を有していない場合には、工程（Ａ）から工程（Ｄ）を繰り返す工程と、
を備えた方法。
【請求項１７】
システムのインフラストラクチャから受信される情報を使用して移動無線通信システム内で移動装置の位置を追跡調査するための方法であって、
そこでは、インフラストラクチャは、移動電話へ音声トラフィックまたはデータトラフィックを送信し、移動電話から音声トラフィックまたはデータトラフィックを受信することに関連する装置から成り、
（Ａ）それぞれが前記インフラストラクチャに関連する少なくとも３つの異なる地上基地局からの測定値を使用して移動装置の初期位置を計算する工程と、
（Ｂ）移動装置とインフラストラクチャとの間で送信される第１信号および第２信号を使用して第１範囲測定値および第２範囲測定値を計算する工程と、
（Ｃ）第１範囲測定値および第２範囲測定値を用いて移動局の初期位置と現在位置との間の位置差異を概算し、そこでは移動装置とインフラストラクチャとの間で送信される信号から行われる範囲測定値だけが、概算を実行するために使用される工程と、
（Ｄ）工程（Ｃ）で概算された位置差異に関連する精度値を判定し、第１閾値を精度値と比較して、工程（Ｃ）で概算された位置差異が許容できる精度を有するかどうかを判定する工程と、
（Ｅ）工程（Ｃ）で概算された位置差異が許容できる精度を有する場合には、位置差異を使用して初期位置を更新し、工程（Ｂ）から工程（Ｄ）を繰り返す工程と、
（Ｆ）工程（Ｃ）で概算される位置差異が、許容できる精度を有さない場合には、工程（Ａ）から工程（Ｄ）を繰り返す工程と
を備えた方法。
【請求項１８】
システムのインフラストラクチャから受信される情報を使用して移動無線通信システム内で移動装置の位置を追跡調査するための方法であって、
そこでは、インフラストラクチャは、移動電話へ音声トラフィックまたはデータトラフィックを送信し、移動電話から音声トラフィックまたはデータトラフィックを受信することに関連する装置から成り、
（Ａ）それぞれが前記インフラストラクチャに関連する少なくとも３つの異なる地上基地局からの測定値を使用して移動装置の初期位置を計算し、移動装置に関連する方向値および速度値を判定する工程と、
（Ｂ）移動装置とインフラストラクチャとの間で送信される第１信号を使用して第１範囲測定値を計算する工程と、
（Ｃ）第１範囲測定値および方向値と速度値を用いて、移動局の初期位置と現在位置との間の位置差異を概算し、そこでは方向値と速度値、および移動装置とインフラストラクチャとの間で送信される信号によって行われる１つまたは複数の範囲測定値だけが、概算を実行するために使用される工程と、
（Ｄ）工程（Ｃ）で概算される位置差異に関連する精度値を判定し、工程（Ｃ）で概算された位置差異が許容できる精度を有するかどうかを判定するために第１閾値に精度値を比較する工程と、
（Ｅ）工程（Ｃ）で概算された位置差異が許容できる精度を有する場合には、位置差異を使用して初期位置を更新し、工程（Ｂ）から工程（Ｄ）を繰り返す工程と、
（Ｆ）工程（Ｃ）において概算された位置差異が、許容できる精度を有さない場合には、工程（Ａ）から工程（Ｄ）を繰り返す工程と
を備えた方法。
【請求項１９】
地球軌道衛星からの情報、およびシステムのインフラストラクチャから受信される情報を使用して移動無線通信システム内の移動装置の位置を追跡調査するための装置であって、
インフラストラクチャが、移動電話に音声トラフィックまたはデータトラフィックを送信し、および移動電話から音声トラフィックまたはデータトラフィックから受信することに関連する装置から成り、
（Ａ）地球軌道衛星からの測定値を使用して、移動装置の初期位置を計算する制御装置と、
（Ｂ）移動装置とインフラストラクチャとの間で送信される第１信号および第２信号を受信する少なくとも１つの受信機と、
（Ｃ）そこでは、制御装置が、第１信号および第２信号を使用して第１範囲測定値および第２範囲測定値を計算し、この第１範囲測定値および第２範囲測定値を使用して移動局の初期位置と現在位置との間の位置差異を概算し、信号から行われる範囲測定値だけが位置差異を概算し、
（Ｄ）そこでは、制御装置が、概算された位置差異に関連する精度値を判定し、精度値を閾値に比較し、概算された現在の位置差異が許容できる精度を有するかどうかを判定し、
（Ｅ）そこでは、概算された位置差異が許容できる精度を有する場合には、制御装置が位置差異を使用して初期位置を更新し、
（Ｆ）そこでは、概算された位置差異が許容できる精度を有さない場合には、制御装置が地球軌道衛星からの測定値を使用して移動装置の新しい初期位置を判定する装置。
【請求項２０】
地球軌道衛星からの情報、およびシステムのインフラストラクチャから受信される情報を使用して移動無線通信システム内の移動装置の位置を追跡調査するための装置であって、
インフラストラクチャが、移動電話に音声トラフィックまたはデータトラフィックを送信し、および移動電話から音声トラフィックまたはデータトラフィックから受信することに関連する装置から成り、
（Ａ）地球軌道衛星からの測定値を使用して、移動装置の初期位置を計算するための手段と、
（Ｂ）移動装置とインフラストラクチャとの間で伝送される第１信号および第２信号を受信するための手段と、
（Ｃ）第１信号および第２信号を使用して第１範囲測定値および第２範囲測定値を計算し、この第１範囲測定値および第２範囲測定値を使用して、移動局の初期位置と現在位置との間の位置差異を概算する手段であって、そこでは移動装置とインフラストラクチャとの間で伝送される信号から行われる範囲測定値だけが、位置差異を概算するために使用される手段と、
（Ｄ）概算された位置差異に関連する精度値を判定し、概算される位置差異が許容できる精度を有するかどうかを判定するために、精度値を閾値に比較する手段と、
（Ｅ）概算された位置差異が許容できる精度を有する場合には、位置差異を使用して初期位置を更新する手段と、
（Ｆ）概算された位置差異が許容できる精度を有さない場合には、地球軌道衛星からの測定値を使用して移動装置の新しい初期位置を判定する手段と
を備えた装置。
【請求項２１】
地球軌道衛星からの情報、およびシステムのインフラストラクチャから受信される情報を使用して移動無線通信システム内の移動装置の位置を追跡調査するための装置であって、
インフラストラクチャが、移動電話に音声トラフィックまたはデータトラフィックを送信し、および移動電話から音声トラフィックまたはデータトラフィックから受信することに関連する装置から成り、
（Ａ）地球軌道衛星からの測定値を使用して移動装置の初期位置を計算し、移動装置に関連する方向値および速度値を判定する制御装置と、
（Ｂ）移動装置とインフラストラクチャとの間で送信される第１信号を受信する受信機とを備え、
（Ｃ）そこでは制御装置が、第１信号を使用して第１範囲測定値を計算し、この第１範囲測定値および方向値と速度値を使用して、移動局の初期位置と現在位置との間の位置差異を概算し、そこでは方向値と速度値、および移動装置とインフラストラクチャとの間で送信される信号から行われる１つまたは複数の範囲測定値が、位置差異を概算するために制御装置によって使用され、
（Ｄ）そこでは制御装置が、概算された位置差異に関連する精度値を判定し、概算された現在位置差異が許容できる精度を有するかどうかを判定するために精度値を閾値と比較し、
（Ｅ）そこでは概算された位置差異が許容できる精度を有する場合には、制御装置が位置差異を使用して初期位置を更新し、
（Ｆ）そこでは概算された位置差異が許容できる精度を有さない場合には、制御装置が、地球軌道衛星からの測定値を使用して移動装置の新しい初期位置を判定する装置。
【請求項２２】
地球軌道衛星からの情報、およびシステムのインフラストラクチャから受信される情報を使用して移動無線通信システム内の移動装置の位置を追跡調査するための装置であって、
インフラストラクチャが、移動電話に音声トラフィックまたはデータトラフィックを送信し、および移動電話から音声トラフィックまたはデータトラフィックから受信することに関連する装置から成り、
（Ａ）地球軌道衛星からの測定値を使用して移動装置の初期位置を計算し、移動装置に関連する方向値および速度値を決定する手段と、
（Ｂ）移動装置とインフラストラクチャの間で送信される第１信号を受信する手段と、
（Ｃ）第１信号を使用して第１範囲測定値を計算し、方向値と速度値、および第１範囲測定値を使用して、移動局の初期位置と現在位置との間の位置差異を概算し、そこでは方向値と速度値、および移動装置とインフラストラクチャとの間で送信される信号から行われる１つまたは複数の範囲測定値だけが、位置差異を概算するために使用される手段と、
（Ｄ）概算された位置差異に関連する精度値を判定し、概算された位置差異が許容できる精度を有するかどうかを判定するために精度値を閾値と比較する手段と、
（Ｅ）概算された位置差異が許容できる精度を有する場合には、位置差異を使用して初期位置を更新する手段と、
（Ｆ）概算された位置差異が許容できる精度を有さない場合には、地球軌道衛星からの測定値を使用して移動装置の新しい初期位置を決定する手段と
を備えた装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、概して移動無線通信システムに関する。さらに特定すると、本発明は、移動無線装置の位置が、装置がシステムの周りを移動するにつれて、追跡調査される移動無線通信システムに関する。さらに特定すると、本発明は、移動装置の初期位置を求めるために全地球測位（ＧＰＳ）システムからの情報を使用し、それ以降、基地局および移動装置から地上情報測定値だけを使用する位置定位を更新する移動無線装置の位置を追跡調査するための新規の、および改善されるシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連邦通信委員会（ＦＣＣ）は、最近、移動装置の位置を、９１１コールが移動装置からかけられるたびに公衆安全応答ポイント（Ｐｕｂｉｃ  Ｓａｆｅｔｙ  Ａｎｓｗｅｒｉｎｇ  Ｐｏｉｎｔ）に移動装置の位置が提供されることを必要とする命令を発行した。これらのＦＣＣ命令は、位置情報が、移動装置の実際の位置の半径１２５メートル以内の精度を有することを義務付ける。ＦＣＣ命令に加えて、移動サービスプロバイダは、定位サービス（つまり、移動加入者の位置を特定するサービス）が、サービスプロバイダにとっての追加の収入を生じさせるだろう付加価値機能を提供するために多様なアプリケーションで使用できることを認識し始めた。例えば、サービスプロバイダは、移動ユーザがあるゾーン（例えば、ユーザの家の近く）で電話を使用していた場合にある料金で、および移動ユーザが別のゾーン（例えば、ユーザの家の外または家から離れた）電話を使用していた場合、別の料金で課金された層になったサービスを移動加入者に提供するために、定位サービスを使用できるだろう。このような層になったサービスの１つの目的とは、ユーザにこのようなコールに関してより低料金を請求することによって、移動ユーザに（ユーザの有線電話よりむしろ）ユーザの家庭内の移動電話を使用するように奨励することである。サービスプロバイダが、定位サービスを使用して加入者に提供できるだろうそれ以外のアプリケーションは、資産追跡調査サービス、資産監視と回収サービス、全車両管理発送サービス、および子供とペットの追跡調査サービスを含む。
【０００３】
移動電話の位置を追跡調査するためのある方法とは、電話の中に全地球測位（ＧＰＳ）システムから信号を受信する機能を組み込むことである。ＧＰＳシステムを使用する位置定位は周知であり、正確かつ信頼できる位置決定を生じさせる。残念なことに、ＧＰＳシステムを使用して移動装置の位置を決定するためには、移動電話は、ＧＰＳシステムからのタイミング信号の受信を可能にするほど十分な時間、ＧＰＳシステムからの信号に対応する周波数にその受信機を切り替えなければならない。移動電話はＧＰＳ周波数に調整されるが、移動電話の音声トラフィックまたはデータトラフィック（例えば、インターネットまたはファックス情報）を受信する能力は、多くの場合、実質的に劣化、またはまったく失われてしまう。
【０００４】
したがって、ＧＰＳを使用して行われる位置測定の精度および信頼性を活用し、同時に、移動局がＧＰＳ周波数に合わされるときに典型的に発生する音声およびデータの伝送サービスの送達での劣化を最小限に抑えた移動局の位置を追跡調査するためのシステムがあると望ましいだろう。
【０００５】
【発明の開示】
本発明は、インフラストラクチャが、移動電話に音声情報を送信し、移動電話から音声情報を受信することに関連する装置から成り立つ、地球軌道衛星からの情報、およびシステムのインフラストラクチャから受信される情報を使用して移動無線通信システムで移動装置の位置を追跡調査するための方法および装置を目的とする。移動装置の初期位置は、地球軌道衛星からの測定値を使用して計算される。次に、１つまたは複数の範囲測定が、移動装置とインフラストラクチャの間で送信される信号を使用して行われる。移動局の初期位置と現在位置との間の位置の差異は、１つまたは複数の範囲測定値を使用して概算され、そこでは移動装置とインフラストラクチャの間で伝送される信号から行われる範囲測定だけが概算を実行するために使用される。精度値は、概算された位置測定値に関して次に求められ、精度値は概算された位置測定値が許容できる精度を有するかどうかを判定するために閾値に比較される。概算される位置測定値が許容できる精度を有する場合には、移動装置の初期位置は、概算された位置測定値を使用して更新され、プロセスは移動装置とインフラストラクチャの間で送信される信号から行われる範囲測定だけを使用して繰り返される。それ以外の場合、新しい初期位置が地球軌道衛星から求められ、プロセスが繰り返される。
【０００６】
追加態様に従って、移動装置内の受信機は、好ましくは、地球軌道衛星から位置測定を行うために、音声トラフィックまたはデータトラフィック（例えば、インターネットまたはファックス情報）に関連する周波数から、地球軌道衛星に関連する周波数に切り替えられる。衛星測定が行われた後、移動装置内の受信機が、地球軌道衛星に関連する周波数から、音声トラフィックまたはデータトラフィックに関連する周波数に調整される。重要なことに、位置更新プロセスの間、システムインフラストラクチャを使用して行われる測定だけが、初期位置を更新するために使用されるため、移動装置内の受信機は音声トラフィック周波数またはデータトラフィック周波数に合ったままとなる。移動装置受信機が地球軌道衛星の周波数に合わなければならないときの時間期間を最小限に抑えることによって、発明のこの態様は、移動装置において受信された場合に、地球軌道衛星の周波数に合わされるときに発生する音声（またはデータ）伝送に関連する可能性がある劣化した音声（またはデータ）品質を最小限に抑える。
【０００７】
【発明の好適な実施形態】
概要によって、本発明では、移動局のきわめて正確な初期位置が、全地球測位システム（ＧＰＳ）システムおよび移動無線電話通信システムのインフラストラクチャから引き出されるタイミング情報を使用して決定される。本発明の目的のため、移動電話システムの「インフラストラクチャ」は、音声情報またはデータ情報（例えば、インターネットまたはファックス情報）を、例えば基地局、基地局制御装置、および移動交換センターなどの移動電話に送信する、および移動電話から受信することに関連する装置を含むものとする。このようなインフラストラクチャ装置は、例えば、このような音声情報またはデータ情報を移動電話に送信する、および移動電話から受信するために使用される低軌道地球衛星なども含むだろう。「インフラストラクチャ」の定義から除外されるのは、このような音声情報またはデータ情報を、ＧＰＳシステムに関連するものなどの移動電話に送信または移動電話から受信するために使用されない地球軌道衛星である。
【０００８】
きわめて正確な初期位置がＧＰＳ測定値（およびオプションでインフラストラクチャ測定値）を使用して決定された後、移動電話の位置は、更新が不十分な品質であると判定されるまで、システムインフラストラクチャを使用して行われる測定値だけに基づいて更新される。位置更新を実行するために使用されるインフラストラクチャ測定値は、例えば、パイロット位相オフセットおよびパイロット強度などの順方向（ダウン）リンク測定値を含む。それらは、往復遅延（ＲＴＤ）および信号対雑音比（ＳＮＲ）などの逆方向（アップ）リンク測定値も含む。パイロット位相オフセットは、任意の基地局と基準Ｒ２−Ｒ１として使用されている基地局の間での範囲の差異に比例する。往復遅延は、アップリンク伝搬遅延とダウンリンク伝搬遅延の間の相互依存状態を想定し、他のすべてのハードウェア遅延が校正されることも想定して、基地局と移動電話の間の範囲の２倍の測定単位２Ｒ１である。これらのインフラストラクチャ測定値の多様な組み合わせを使用する移動局の位置の変更の概算は、周知技術である。概算計算自体は、移動装置で、あるいはシステムインフラストラクチャ内でのどちらかで行うことができることも周知である。
【０００９】
ここでは、図１、図２および図３を参照すると、本発明の好適な実施形態に従って、ＧＰＳシステムを使用して決定される移動装置の初期位置を更新するためにインフラストラクチャ測定値だけを使用する移動無線装置の位置を追跡調査するための方法１００が示される。工程１０２では、移動電話のきわめて正確な初期位置が、ＧＰＳシステムとシステムインフラストラクチャの両方からの測定値を使用して決定される。決定されたきわめて正確な初期位置（Ｐ０（ＧＰＳ））は、好ましくは、差異ＧＰＳを使用してこの工程で３次元すべてで、および本発明の譲受人により所有され、その内容が参照してここに完全に組み込まれている、１９９８年３月１７日に出願された「無線ＣＤＭＡトランシーバの位置を決定するためのシステムおよび方法「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  Ｔｈｅ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＣＤＭＡ  Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ」と題されている米国特許出願番号第０９／０４０，５０１号に開示される方法に従って決定される。代替実施形態では、きわめて正確な初期位置は、システムインフラストラクチャ内の少なくとも３つの（および好ましくは４つ以上の）地上基地局を使用して決定することができる。
【００１０】
工程１０４では、移動局の動きは、移動局の現在の方向および速度を概算するために（好ましくは過去の位置測定値を使用して）モデル化される。移動局を、基地の方向を向いている通りまたは幹線道路に設置するマップ情報は、移動局の現在の方向をモデル化するためにも使用されてよい。フィルタリング方法は、この軌道概算技法をさらに機能拡張できる。その好適な例が、移動軌道を適合できるように追跡調査し、したがってその動的な状態を速度および位置に関して予測するためにカルマンフィルターを使用することである。
【００１１】
工程１０６では、移動局の初期位置は、システムインフラストラクチャ（Ｐ０（ＩＮＦＲ））だけを使用して行われる位置測定から概算される。この工程で位置決定を実行するために使用されるインフラストラクチャ測定値は、例えば、パイロット位相オフセットおよびパイロット強度などの順方向（ダウン）リンク測定値を含む。それらは、往復遅延（ＲＴＤ）および信号対雑音比（ＳＮＲ）などの逆方向（アップ）リンク測定も含む。上述したように、これらのインフラストラクチャの多様な結合を使用する移動局の位置の概算は技術で周知であり、この工程での位置の計算は、移動装置で、またはシステムインフラストラクチャ内でのどちらかで行うことができることも周知である。好適な実施形態では、工程１０６で行われる位置決定（Ｐ０（ＩＮＦＲ））が２つの測定値を使用して実行される。つまり（ｉ）（放物線上に移動局を設置する）第１基地局から移動局へ送信されるパイロット信号の移動局で測定される位相オフセットと、（ｉｉ）移動局と（移動局を円の上に設置する）第２基地局の間の往復遅延測定値である。
【００１２】
工程１０８では、インフラストラクチャシステムは、工程１０２および工程１０６で下される位置判定（Ｐ０（ＧＰＳ）、Ｐ０（ＩＮＦＲ））を比較することによって位置合わせまたは校正される。好適な実施形態では、２つの位置判定（Ｐ０（ＧＰＳ）、Ｐ０（ＩＮＦＲ））に関連する座標を決定するために使用される範囲測定値が比較され、この比較から生じる残留値は、Ｐ０（ＧＰＳ）に対する基準点（例えば、基地局）からの第１範囲（Ｒ１）とＰ０（ＩＮＦＲ）に対する同じ基準点からの第２範囲の間での差異（Ｒ１-Ｒ２）に相当する。それから、この差異は、基地局とＰ０（ＧＰＳ）の間で送信される信号の伝搬時間と、基地局とＰ０（ＩＮＦＲ）の間で送信される信号の伝搬時間の間の時間差異を表す校正値に到達するために、光の速度で除算される。それから、この校正値は、以下により完全に記述されるように、移動局に対応する順方向リンクおよび逆方向リンクでインフラストラクチャを使用して行われる範囲測定を調整するために本発明によって使用される。
【００１３】
工程１１０では、校正値は、インフラストラクチャ測定値だけを工程１０６で使用して行われる位置判定（Ｐ０（ＩＮＦＲ））の精度を評価するために閾値に比較される。校正測定値が閾値を超える場合、これは、インフラストラクチャ測定値だけを使用して行われる位置判定（Ｐ０（ＩＮＦＲ））が、初期位置測定がインフラストラクチャ測定値だけを使用して行われてはならないほど十分に不正確であったことを示す。このような場合には、システムは工程１０２に戻り、移動局の位置は、ＧＰＳ測定値の新規集合を採取するだけで更新される。
【００１４】
工程１１２から工程１１６では、１つまたは複数の範囲測定（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）が、インフラストラクチャだけを使用して行われ、それぞれの範囲測定値は、測定値から校正値を差し引くことにより最初に調整され、移動局の初期位置と、移動局の現在位置の間の差異（△ｘ、△ｙ）が決定され、調整済みの範囲測定値（工程１１６）を使用した。さらに完全に以下に説明されるように、工程１１２から工程１１６は、代わりに３つの範囲測定値、２つの範囲測定値、または単一範囲測定値を使用して実行できる。好適な実施形態では、第１範囲測定値は、好ましくは移動装置と第１基地局アンテナとの間でのパイロット信号の伝送に関連する位相オフセットに基づいている。位相オフセットは、値２Ｒ１（移動局と第１基地局アンテナ間との距離の２倍）を決定するために使用することができ、そこからＲ１は容易に計算できる。それから、第２範囲測定値は、移動装置から第２基地局アンテナへのパイロット信号の伝送に関連する位相オフセットに基づいてよい。この追加の位相オフセットは、第１範囲測定値からＲ１が既知であるとすればＲ２をその中から容易に計算できる値Ｒ１＋Ｒ２を決定するために使用できる。同様に、第３範囲測定値は、パイロット信号の移動装置から第３基地局アンテナへの伝送に関連する位相オフセットに基づいてよい。この追加位相オフセットは、Ｒ１が第１範囲測定値から既知であるとすれば、その中からＲ３を容易に計算できる値Ｒ１＋Ｒ３を決定するために使用できる。
【００１５】
調整されたインフラストラクチャ範囲測定値から移動局の位置の変化を突き止めるための３つの代替実施形態では、基地局ｉの位置は（ｘｉ、ｙｉ）と示され、ｐ（ｔ０）＝（ｘ０、ｙ０）は時間ｔ０での移動局の位置、および時間ｔ０での移動局と基地局の間の範囲測定値はＲｉ０と示され、図４を参照すること。以下の等式（１）が、移動装置と基地局間の範囲測定値を決定する。
【数１】
0004394291.tif 000002
移動装置がｐ（ｔ０）＝（ｘ０、ｙ０）からの距離（△ｘ、△ｙ）にある点ｐ（ｔ＋△ｔ）に移動するとき、移動装置と基地局間の新規範囲測定値は、以下の等式（２）によって決定される。
【数２】
0004394291.tif 000003
ｉ＝１，２の場合の等式（２）は、２つの点で交差する２つの円を表す（図４を参照すること）。移動局の新しい位置は、ｐ（ｔ０）に最も近い点を選択することによって発見される。
式（１）から式（２）を差し引くと、以下の式が得られる。
【数３】
0004394291.tif 000004
等式（３）は、等式内の残りの要素に比較して小さい最後の２つの要素（つまり、△ｘ２、△ｙ２）を無視することにより、一次方程式に縮小されてよい。さらに完全に後述されるように、範囲測定値が２つまたは３つの基地局から使用できるとき、等式（３）は、距離（△ｘ、△ｙ）を求めて解くためにその縮小された線形形式で適用できる。距離（△ｘ、△ｙ）を求めて解くために一次方程式を使用することにより、本発明は、非線形等式を解く必要なく、距離（△ｘ、△ｙ）の値を提供することができる。加えて、未知のハードウェア遅延およびチャネル障害を校正して外すことができる。
【００１６】
基地局からの範囲測定値が使用できる場合には、距離（△ｘ、△ｙ）の決定は、そのそれぞれが、１組の基地局の間で適用される等式（３）の「縮小」バージョンの適用を表す２つの一次方程式のシステムを解くことに縮小できる。
【数４】
0004394291.tif 000005
【数５】
0004394291.tif 000006
一次方程式の前記システムは、以下のように書くことができ、
【数６】
0004394291.tif 000007
等式（６）は、以下の等式（７）のような簡略化された形式で書くことができる。
【数７】
0004394291.tif 000008
式（７）の一次方程式のシステムは、△ｘおよび△ｙを求めるために、ｚを求めて解くことができる。ｚを求める等式（７）を解く上で、値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｙ１、Ｙ２およびＹ３は、これらはシステム内の基地局の座標であるのですべて既知である。Ｂの値は、移動局と基地局の両方を以下の等式（８）に従って使用して測定できる。
【００１７】
【数８】
0004394291.tif 000009
ここで、φは、基地局ｉとｊの間のパイロット位相オフセットであり（これらの基地局の１つからのパイロットは基準として使用され、それ以外の基地局からのパイロットは、基準パイロットからの位相オフセットを求めるために使用される非基準パイロットである。）τは移動局と非基準パイロット信号に関連する基地局の間の往復移動遅延である。範囲ＲｉおよびＲｊは、他の手段により２つの基地局で測定可能であろう。等式（７）から得られる解が正確な解であり、近似は含まれていないことに注意されたい。
【００１８】
２つの基地局だけからの範囲測定値が使用できる場合には、距離（△ｘ、△ｙ）の決定は、一次方程式のシステムを解くことによっても達成できる。前記に注記されるように、等式（３）は、以下の等式（９）によって縮小または近似できる。
【数９】
0004394291.tif 000010
ｉ＝Ｉ，２の場合、等式（９）は以下の通り記載される。
【００１９】
【数１０】
0004394291.tif 000011
等式（１０）は、以下の等式（１１）のように簡略化された形式で記載される。
【００２０】
【数１１】
0004394291.tif 000012
式（１１）の一次方程式のシステムは、２つの基地局だけからのインフラストラクチャ測定値を仮定する場合に△ｘおよび△ｙを決定するためにｚを求めて解くことができる。
【００２１】
単一基地局だけからの測定範囲値が使用できる場合には、距離（△ｘ、△ｙ）の決定は、移動局の移動の距離（ｍ）が工程１０４で実行されるモデル化から基地である場合に、達成することもできる。このような場合には、△ｘ値および△ｙ値は、以下の等式（１２）および等式（１３）を解くことによって決定できる。
【００２２】
【数１２】
0004394291.tif 000013
【数１３】
0004394291.tif 000014
等式（１２）と等式（１３）の解は、システムがいったん移動局の初期値を決定する（工程１０２）と、移動局が移動中である通りまたは幹線道路、および道路または幹線道路の傾斜（ｍ）または角向きを決定することは、コンピュータマッピングを使用して可能であるために、△ｘおよび△ｙと求めて解くための実践的な方法を表す。それから、ベクタＲ１からＲ０１の符号は、移動局の移動の方向を決定するために使用される。等式（１２）と等式（１３）を解くと、以下の式が得られる。
【数１４】
0004394291.tif 000015
【数１５】
0004394291.tif 000016
典型的には、位置更新は、インフラストラクチャ側（例えば、基地局、基地局制御装置またはその他の制御センタ）で実行される。さらに、△ｘおよび△ｙの決定および移動局の位置の更新は、以下の情報がシステムインフラストラクチャによってそれに送信された場合に移動局でも実行できる。つまり、（ｉ）第１基地局ｘ１、ｙ１の位置、（ｉｉ）工程１０２からの移動局の初期位置ｘ０、ｙ０、（ｉｉｉ）移動局が移動している通りの傾斜または向き（ｍ）、および距離Ｒ１である。
【００２３】
再び図１から図３を参照すると、△ｘと△ｙの個々の値が計算された後、工程１１８では、インフラストラクチャ測定を行い、測定値の集合ごとに△ｘ値と△ｙ値を求めるプロセス（工程１１２から工程１１６）は、タイマが時間切れとなるまでの時間の期間で繰り返される。△ｘと△ｙの複数の連続して計算される値は、タイマがアクティブである期間中に生成され、工程１２０ではこれらの値は平均化される。好適な実施形態では、別個の△ｘ値および△ｙ値が２０ｍｓごとに計算され、それから、これらの値は、工程１１２から工程１１６を使用して計算された個々の△ｘ値および△ｙ値をフィルタリングするために１秒という期間（つまり、工程１１８で使用されるタイマの期間）で平均化される。
【００２４】
工程１２２では、工程１２０からの平均化された△ｘ値および△ｙ値が、閾値と比較される。工程１２２での閾値の目的とは、工程１１２から工程１１６でインフラストラクチャだけを使用して行われる位置測定が、移動局の位置が前回更新されてから、移動局の位置に大きな変更があったことを示すかどうかを評価することである。この査定がこのような大きい変更を示す場合には、システムは、工程１２０から平均化された△ｘ値および△ｙ値が不正確すぎる可能性があり、更新プロセスは、システムが新規ＧＰＳ測定値を必要とするほど劣化したと結論付ける。このような場合には、システムは工程１０２に戻り、プロセスは、ＧＰＳ測定値を使用する新しいきわめて信頼できる初期値を決定することによって再び開始する。工程１２４で使用される閾値の値は設計選択肢の問題であり、システム設計者が、ＧＰＳ測定値を使用する新しいきわめて信頼できる値で現在位置を置き替える前に、移動局の位置の不正確さの危険を好んで犯すという制限を表す。
【００２５】
工程１２４では、工程１２０からの平均化された△ｘおよび△ｙ値が、例えば、平均化された△ｘ値および△ｙ値が、移動局の前回の位置を仮定すると、移動局が移動しないだろうと予想される通りに移動局を設置するかどうかを決定するために、工程１０４から移動局のモデル化された位置に比較される。再び、工程１２４の目的は、工程１０４からのマップ情報およびモデリング情報に基づいて、工程１１２から工程１１６でインフラストラクチャだけを使用して行われる位置測定が、移動局の位置を更新するために使用するには不正確過ぎる可能性があるかどうかを査定することである。これがあてはまる場合、システムは工程１０２に戻り、プロセスは、ＧＰＳ測定値を使用して新しいきわめて信頼できる初期位置を決定することにより再び開始する。
【００２６】
次に、システムは、追加タイマが時間切れとなったかどうかを決定するために工程１２６でチェックする。本発明の好適な実施形態では、インフラストラクチャ測定値だけを使用して移動局の位置を更新することは、せいぜい所定の時間量続行し、その後、システムは工程１０２に戻り、プロセスはＧＰＳ測定値を使用して新しいきわめて信頼できる初期位置を決定することによりプロセスは再び開始する。１つの実施形態では、このタイマは約３分に設定されてよい。しかしながら、このタイマの制限は設計選択子の問題であり、システム設計者が好んで、位置測定値を新規の新しい信頼できる値で置き替える前に、移動局の位置測定が縮小するのを可能にする制限を表す。
【００２７】
最終的に、工程１２８では、工程１２０からの平均化された△ｘ値および△ｙ値が工程１２２から工程１２６で拒絶されない場合には、工程１２０からの平均化された△ｘ値および△ｙ値が移動局の過去の位置を更新するために使用されてから、プロセスは工程１２８から繰り返される。
【００２８】
方法１００の好適な実施形態では、移動装置内の受信機（例えば、図５に示されるアナログ受信機）は、工程１０２でＧＰＳシステムから位置測定を行うために、音声トラフィックまたはデータトラフィック（例えば、インターネットまたはファックス）と関連する周波数から、ＧＰＳシステムに関連する周波数に一時的に切り替えられる。ＧＰＳ測定が行われた後に、移動装置内の受信機は直ちにＧＰＳに関連する周波数から、音声トラフィックまたはデータトラフィックに関連する周波数に合わされる。このようにして、位置更新プロセスの残り（つまり、工程１０４から工程１２８）の間、移動装置内の受信機は、システムインフラストラクチャを使用して行われる測定だけが、これらの追加工程の間に初期位置を更新するために使用されるため、音声トラフィック周波数またはデータトラフィック周波数に合わせられたままとなる。
【００２９】
ここでは図５を参照すると本発明の位置追跡調査システムを実現するために使用される、例示的な符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）移動局３００の構成要素を示すブロック図がある。移動局は、アナログ受信機３３４および送信電力増幅器３３６にディプレクサを通して結合されるアンテナシステム３３０を含む。アナログシステム３３０およびディプレクサ３３２は標準設計をしており、１つまたは複数のアンテナを通した同時受信および伝送を可能にする。アンテナシステム３３０は、オプションで音声トラフィック用の１つのアンテナ、およびＧＰＳ信号を受信するための別個のアンテナを含む。アンテナシステム３３０は、移動局へ１つまたは複数の基地局およびＧＰＳシステムから送信される信号を収集し、アンログ受信機３３４にディプレクサ３３２を通して信号を提供する。受信機３３４は、アナログ／デジタル変換器（図示されていない）も提供される。受信機３３４はディプレクサ３３２からＲＦ信号を受信し、信号を増幅し、周波数ダウンコンバートし、デジタル化された出力信号をデジタルデータ受信機３４０，３４２へ、および検索受信機３３４に提供する。図５の実施形態においては、２台のデジタルデータ受信機だけが示されるが、より高い性能の装置はダイバシティ受信を可能にするために２台または３台以上のデジタルデータ受信機を持つだろうが、低性能移動局は、単一デジタルデータ受信機だけを備える可能性がある。受信機３４０と受信機３４２の出力は、時間が受信機３４０と受信機３４２から受信されるデータの２つのストリームを調整し、ストリームをいっしょに追加し、結果を復号するダイバシティおよび結合器回路３４８に提供される。デジタルデータ受信機３４０、３４２、検索受信機３４４およびダイバシティ結合器およびデコーダ回路構成要素３４８の動作に関する詳細は、本発明の譲受人に譲渡され、参照してここに組み込まれている「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  Ａ  Ｓｏｆｔ  Ｈａｎｄｏｆｆ  Ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｉｎ  Ａ  ＣＤＭＡ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）」と題されている米国特許番号第５，１０１，５０１号に説明されている。
【００３０】
出力信号は、デコーダ３４８から制御プロセッサ３４６に提供される。デコーダ３４８からの出力信号は、例えば、位置測定を行うために使用される基地局からのパイロット信号、ＧＰＳシステムから受信されるタイミング信号、およびモデル化情報ならびに基地局から移動装置へ送信される基地局位置情報などのその他の情報のどれかを含むだろう。この情報に応えて、制御プロセッサ３４６は、方法１００に従って移動局の位置を突き止め、更新しようとする。当業者により、これらの工程の多くが代わりにシステムインフラストラクチャ内で実現できるだろうことは理解されるが、（工程１０４を除く）方法１００のすべての工程は、好ましくは制御プロセッサ３４６上のソフトウェアで実現される。前述された入力に応えて、制御プロセッサ３４６は、適切な基地局への伝送のためにスペクトル拡散変調に従って、制御プロセッサ３４６で生成される制御メッセージを変調する送信変調器３３８に信号を送信する。制御メッセージは、例えば、方法１００を使用して決定されるように、移動局の現在の更新済み位置を含んでよい。
【００３１】
ここでは図６を参照すると、本発明の位置追跡調査システムを実現するために使用される例示的なＣＤＭＡ基地局４００のブロック図が示されている。基地局では、２台の受信機システムが活用され、それぞれがダイバシティ受信のために別個のアンテナおよびアナログ受信機を有する。受信機システムのそれぞれでは、信号は、信号がダイバシティ結合プロセスを経るまで、同一に処理される。破線内部の要素は、基地局と１つの移動局間の通信に対応する要素に相当する。依然として図６を参照すると、第１受信機システムは、アンテナ４６０、アナログ受信機４６２、検索受信機４６４およびデジタルデータ受信機４６６，４６８から構成されている。第２受信機システムはアナログ４７０、アナログ受信機４７２、検索受信機４７４およびデジタルデータ受信機４７６を含む。セルサイト制御プロセッサ４７８は、信号処理および制御のために使用される。とりわけ、セルサイトプロセッサ４７８は、本発明で使用される往復遅延値を求めるために、移動局に送信される、および移動局から受信される信号を監視し、このプロセッサは好ましくは工程１０４での移動位置のモデル化を実行するためにも使用される。セルサイトプロセッサ４７８は、基地局に、往復遅延測定値および移動局の軌道の向きなどのモデル化情報を移動局に送信させるためにも機能する。最後に、ここに説明されている位置更新プロセスも、セルサイトプロセッサ４７８で実行できる。
【００３２】
両方の受信機システムとも、ダイバシティ結合器およびデコーダ回路構成要素４０８に結合される。デジタルリンク４８２は、制御プロセッサ４７８の元で基地局制御装置またはデータルータとの間で信号を通信するために使用される。アンテナ４６０で受信された信号はアナログ受信機４６２に提供され、そこでは信号は増幅し、周波数は変換され、移動局アナログ受信機と関連して説明されるプロセスに同一のプロセスで周波数変換され、デジタル化される。アナログ受信機４６２からの出力は、デジタルデータ受信機４６６および４６８、ならびに検索器受信機４６４に提供される。第２受信機システム（つまり、アナログ受信機４７２、検索器受信機４７４、およびデジタルデータ受信機４７６）は、第１受信機システムに類似した方法で受信信号を処理する。デジタルデータ受信機４６６、４７６の出力は、復号アルゴリズムに従って信号を処理する、ダイバシティ結合器およびデコーダ回路構成要素４８０に提供される。第１受信機システムと第２受信機システム、およびダイバシティ結合器とデコーダ９８０の動作に関する詳細は、前記に組み込まれた「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ  Ａ  Ｓｏｆｔ  Ｈａｎｄｏｆｆ  Ｉｎ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｉｎ  Ａ  ＣＤＭＡ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ」と題されている米国特許番号第５，１０１，５０１号に説明されている。移動装置への伝送のための信号は、プロセッサ４７８の制御下で送信変調器４７４に提供される。送信変調器４８４は、意図された受信機移動局への送信のためにデータを変調する。
【００３３】
本発明は、移動局とシステム内の基地局の間で信号を送信するためにＣＤＭＡ変調を使用する移動無線通信システムとともに説明されてきたが、本発明の教示は、システム内の移動局と基地局間で通信するために、例えば、時分割マルチアクセス変調などのそれ以外の変調方法を使用する移動無線通信で適用されるだろうことが理解されるだろう。
【００３４】
好適な実施形態の過去の説明は、当業者が本発明を作るまたは使用できるようにするために提供される。前述された実施形態への多様な修正は、当業者にとって容易に明らかになり、ここに定義される一般的な原則は本発明の機能を使用しなくてもその他の実施太陽に適用されてよい。このようにして、本発明は、ここに示されている方法および装置に制限されることが意図されないが、特許請求の範囲に述べられる請求項と一貫する最も幅広い範囲を与えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好ましい実施形態に従って、ＧＰＳシステムを使用して決定される移動装置の初期位置を更新するために、インフラストラクチャ測定値だけを使用する移動無線装置の位置を追跡調査するための方法の動作を示すフローチャート（その１）
【図２】  本発明の好ましい実施形態に従って、ＧＰＳシステムを使用して決定される移動装置の初期位置を更新するために、インフラストラクチャ測定値だけを使用する移動無線装置の位置を追跡調査するための方法の動作を示すフローチャート（その２）
【図３】  本発明の好ましい実施形態に従って、ＧＰＳシステムを使用して決定される移動装置の初期位置を更新するために、インフラストラクチャ測定値だけを使用する移動無線装置の位置を追跡調査するための方法の動作を示すフローチャート（その３）
【図４】  移動局の位置の変更が、本発明に従ってインフラストラクチャ測定値を使用してどのように決定されるのかを示す図
【図５】  本発明の位置追跡調査システムを実現するために使用される例示的な移動局の構成要素を示すブロック図
【図６】  本発明の位置追跡装置システムを実現するために使用される例示的な基地局の構成部品を示すブロック図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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