(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤレス移動体通信デバイスの位置を決定する方法であって、
少なくとも１つのワイヤレス移動体通信デバイスにより、複数のロケーションにおいて、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）ポジション信号とワイヤレスネットワークベースの信号とを受信するステップと、
受信されたＧＰＳポジション信号が望ましい信号特性を満たしているか否かを判定するステップと、
受信されたＧＰＳポジション信号が望ましい信号特性を充たす場合に、該ワイヤレスネットワークベースの信号からダウンリンク情報を決定するステップと、
受信されたＧＰＳポジション信号から得られたロケーション情報を、前記複数のロケーションの各々において決定されたダウンリンク情報と関連づけて、ポジションロケーションシステムを較正するステップと、
該ワイヤレス移動体通信デバイスが望ましい信号特性を満たしているＧＰＳポジション信号を受信することができない場合に、該ダウンリンク情報と関連するロケーション情報に基づいて該ワイヤレス移動体通信デバイスの位置を決定するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
該ワイヤレスネットワークベースの信号が、ネットワークで生起した信号からとり出される信号である請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記決定されたダウリンク情報が、信号強度情報を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記決定されたダウリンク情報が、移動体支援ハンドオフ（ＭＡＨＯ）情報を含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記決定されたダウンリンク情報が、タイミング情報を含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つのワイヤレス移動体通信デバイスにより受信されるグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）ポジション信号から得られる複数のロケーションのロケーション情報と、複数のロケーションの各々において少なくとも１つのワイヤレス移動体通信デバイスにより受信されるワイヤレスネットワークベースの信号から得られる関連するダウンリンク情報とによってポピュレートされるデータベースと、
ワイヤレス移動体通信デバイスのダウンリンク情報を、該データベースのダウンリンク情報と相関させ、該ワイヤレス移動体通信デバイスが望ましい信号特性を満たしているＧＰＳポジション信号を受信できない場合に、該ワイヤレス移動体通信デバイスの該ダウンリンク情報と関連するロケーション情報に基づいて、ワイヤレス移動体通信デバイスのロケーションを決定するように適合されたコントローラとを含むことを特徴とするシステム。
【請求項７】
ポジションロケーションシステムにおいて使用するメモリであって、
少なくとも１つのワイヤレス移動体通信デバイスにより受信されるグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）ポジション信号から得られた複数のロケーションのロケーション情報と、
複数のロケーションの各々において少なくとも１つのワイヤレス移動体通信デバイスによって受信された該ＧＰＳポジション信号が望ましい信号特性を満たしている場合に、該複数のロケーションの各々において該少なくとも１つのワイヤレス通信デバイスにより受信されたワイヤレスネットワークベースの信号から得られた関連するダウンリンク情報とを含み、
該ポジションロケーションシステムは、該ワイヤレス移動体通信デバイスが該望ましい信号特性を満たしているＧＰＳポジション信号を受信できない場合に、該ダウンリンク情報と関連するロケーション情報に基づいて該ワイヤレス移動体通信デバイスの位置を決定するように構成されることを特徴とするポジションロケーションシステムにおいて使用するためのメモリ。
【請求項８】
ワイヤレス移動体通信デバイスが望ましい信号特性を満たしているグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）ポジション信号を受信したかどうかを判定するステップと、
前記ワイヤレス移動体通信デバイスが望ましい信号特性を満たしているＧＰＳポジション信号を受信しなかったと判定すると、該ワイヤレス移動体通信デバイスの第１のダウンリンク情報を、データベースの第２のダウンリンク情報と相関づけるステップであって、前記データベースが、少なくとも１つのワイヤレス移動体通信デバイスにより受信されたＧＰＳポジション信号から得られた複数のロケーションのロケーション情報と、複数のロケーションの各々において少なくとも１つのワイヤレス移動体通信デバイスにより受信されたワイヤレスネットワークベースの信号から得られた該第２のダウンリンク情報を含み、該ロケーション情報は、該第２のダウンリンク情報と関連させられ、
前記ワイヤレス移動体通信デバイスが該望ましい信号特性を満たしているＧＰＳポジション信号を受信しなかったと判定すると、該データベースの該第２のダウンリンク情報と相関づけられたロケーション情報に基づいて、ワイヤレス移動体通信デバイスのロケーションを決定するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
無線移動体通信デバイスの位置を決定する方法であって、
ワイヤレス移動体通信デバイスの受信された第１のダウンリンク情報をデータベースの第２のダウンリンク情報と相関させるステップであって、前記データベースが、少なくとも１つのワイヤレス移動体通信デバイスにより受信されたグローバルポジショニング信号から得られた複数のロケーションのロケーション情報と、複数のロケーションの各々において少なくとも１つのワイヤレス移動体通信デバイスにより受信されたワイヤレスネットワークベースの信号から得られた第２のダウンリンク情報とを含み、該ロケーション情報は、該第２のダウンリンク情報と関連させられ、
該ワイヤレス移動体通信デバイスが望ましい信号特性を満たすグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）ポジション信号を受信できない場合に、該データベースの前記第２のダウンリンク情報に関連づけられたロケーション情報に基づいて、前記ワイヤレス移動体通信デバイスのロケーションを決定するステップとを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤレス移動体通信デバイスのロケーション決定に係り、特に、統合システムにおけるワイヤレスロケーションのための技法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オブジェクトのポジションまたはロケーションを決定する１つの方法は、ＧＰＳ（Global Positioning Systems）の使用である。衛星によるグローバルポジショニングシステムは、正確な三次元ポジション情報を全世界のユーザに提供する。図１は、ＧＰＳ（global positioning system）１０を示す。ＧＰＳ１０は、複数の衛星１２−ｊおよび少なくとも１つのＧＰＳ受信機１４を含む。ここで、ｊ＝１，２，...，ｎである。各衛星１２−ｊは、既知の速度ｖｊで地球の周りを回り、他の衛星１２−ｊから既知の距離だけ離れている。
【０００３】
各衛星１２−ｊは、固有の擬似ランダム雑音（ＰＮ−ｊ）符号で延長された既知の周波数ｆのキャリア信号および特定の衛星１２−ｊと関連づけられたナビゲーショナル（navigational）データ（ＮＤ−ｊ）を含むグローバルポジション信号１１−ｊを送信する。ＰＮ−ｊ符号は、ＰＮチップの固有のシーケンスを含み、ナビゲーションデータＮＤ−ｊは、衛星識別子、タイミング情報および、高低角（elevation angle）αｊおよび方位角（azimuth angle）φｊのようなオービタルデータ（orbital data）を含む。図２は、ナビゲーションデータＮＤ−ｊのシーケンスに加えて、ＰＮ−ｊ符号の２０個のフルシーケンスを含むＧＰＳ信号１１−ｊの典型的な２０ｍｓフレームを示す。
【０００４】
ＧＰＳ受信機１４は、ＧＰＳ信号１１−ｊを受信するためのアンテナ１５、ＧＰＳ信号１１−ｊを検出するための複数の相関器１６−ｋ、およびナビゲーションデータＮＤ−ｊを使用して、ポジションを決定するためのソフトウェアを有するプロセッサ１７を含む。ここで、ｋ＝１，２，...，ｍである。ＧＳＰ受信機１４は、ＰＮ−ｊコードによりＧＰＳ信号１１−ｊを検出する。ＧＰＳ信号１１−ｊを検出することは、相関器１６−ｋが、キャリア周波数ディメンジョンおよびコードフェーズ(code phase)ディメンジョンにおいてＰＮ−ｊコードをサーチするために使用される相関（correlation）プロセスを含む。そのような相関プロセスは、受信されたＧＰＳ信号１１−ｊで複製された（replicated）キャリア信号において変調された位相シフトされた複製されたＰＮ−ｊコードのリアルタイム乗算（multiplication）として実行される。その後、積分およびダンプ（dump）プロセスが実行される。
【０００５】
キャリア周波数ディメンジョンにおいて、ＧＰＳ受信機１４は、複数のＧＰＳ信号１１−ｊがＧＰＳ受信機１４に到達するとき、それらの周波数を一致させるようにキャリア信号を複製する。しかし、ドップラー効果のために、ＧＰＳ信号１１−ｊが送信される周波数ｆは、信号１１−ｊがＧＰＳ受信機１４に到達する前に、未知の量Δｆｊ変化する。したがって、各ＧＰＳ信号１１−ｊは、それがＧＰＳ受信機１４に到達するとき、周波数ｆ＋Δｆｊを有することになる。ドップラー効果を補償するために、ＧＰＳ受信機１４は、複製されたキャリア信号の周波数が、受信されたＧＰＳ信号１１−ｊの周波数と一致するまで、ｆ＋Δｆｍｉｎからｆ＋Δｆｍａｘの範囲にある周波数スペクトルｆｓｐｅｃにおいてキャリア信号を複製する。ここで、ΔｆｍｉｎおよびΔｆｍａｘは、ＧＰＳ信号１１−ｊが衛星１２−ｊからＧＰＳ受信機１４へ進むときドプラー効果により受けることになる周波数変化であり、即ちΔｆｍｉｎ≦Δｆｊ≦Δｆｍａｘである。
【０００６】
コードフェーズディメンジョンにおいて、ＧＰＳ受信機１４は、各衛星１２−ｊに関連づけられた固有のＰＮ−ｊコードを複製する。複製されたＰＮ−ｊコードの位相は、複製されたＰＮ−ｊコードで変調された複製されたキャリア信号が、もし少しでも、ＧＰＳ受信機１４により受信されているＧＰＳ信号１１−ｊと相関するまで、コード位相スペクトルＲｊ(spec）においてシフトされる。ここで、各コード位相スペクトルＲｊ(spec）は、関連づけられたＰＮ−ｊコードに対する全ての可能性のある位相シフトを含む。ＧＰＳ信号１１−ｊが相関機１６−ｋにより検出されるとき、ＧＰＳ受信機１４は、ナビゲーションデータＮＤ−ｊを検出されたＧＰＳ信号１１−ｊから抽出し、ＧＰＳ受信機１４に対するロケーションを決定するために、このナビゲーションデータＮＤ−ｊを使用する。
【０００７】
ＧＰＳは、グランドベースド（ground based）受信機が、ＧＰＳ受信機１４により受信されるべき２以上の衛星からイニシエートされたＧＰＳ信号に必要とされる時間差を測定することによりそのポジションを決定することを可能にする。擬似レンジ（pseudorange）は、この時間差かける光の速度で定義される。擬似レンジは、これが受信機クロックオフセットにより生じるエラーを含むので、リアルレンジではない。二次元ポジション（緯度および経度）を決定するために、通常少なくとも３個の衛星からの信号を受信することを必要とする。三次元ポジション（緯度、経度および高度）を決定するために、通常、４個以上の衛星からの擬似レンジを受信する必要がある。しかし、この前提条件は、常に満足されない可能性があり、特に、ワイヤレス端末が建物内部にあるときのような、直接的衛星信号が妨げられるときに満足されない。
【０００８】
ＧＰＳ受信機１４のようなＧＰＳ受信機が、現在、（移動体電話機、ＰＤＡ、ページャ、ポータブルコンピュータなどを含む）ワイヤレス移動体通信デバイスに含まれている。しかし、これらのデバイスは、常にクリアビューオブザスカイ（a clear view of the sky）を有するわけでない。この状況において、ＧＰＳ受信機１４により受信されるＧＰＳ信号１１−ｊの信号対雑音比は、ＧＰＳ受信機１４がクリアビューオブザスカイを有する時より、典型的には遙かに低く、これによりＧＰＳ受信機１４がＧＰＳ信号１１−ｊを検出することをより困難にする。
【０００９】
ワイヤレス移動体通信デバイスにおいてＧＰＳ受信機によるＧＰＳ信号の検出を容易にするために統合ワイヤレスグローバルポジショニング（ＷＧＰ）システムが開発された。ＷＧＰシステムは、ＧＰＳ信号をサーチする相関器により実行されるべき積分（integrations）の数を減少させることにより、ＧＰＳ信号の検出を容易にする。積分の数は、サーチされるべき周波数レンジおよびコードフェーズレンジを狭くすることにより低減される。具体的には、ＷＧＰシステムは、ＧＰＳ信号のサーチを、特定の１つの周波数または複数の周波数に、およびコードフェーズスペクトルＲｊ(spec）より小さいコードフェーズのレンジに限定する。しかし、妨げられる信号の問題が依然として存在する。また、より大きな問題は、多くのワイヤレス移動体通信デバイスが、いかなるタイプのＧＰＳ受信機も含まないという事実である。これらのタイプのレガシー（legacy）デバイスは、したがって、何らかの他の手段によりその位置を突き止められる(located)必要がある。
【００１０】
ワイヤレス移動体通信デバイスのポジションを決定する別の既知の方法は、ワイヤレスネットワークから得られる情報を使用することである。１つのそのようなジオロケーション方法は、信号強度測定値を使用する。ＩＳ１３６およびＩＳ５４標準において、信号強度は、いわゆるＭＡＨＯ（mobile-assisted handoff）プロセスに対して広範に使用される。ＭＡＨＯ測定値は、ワイヤレス端末と基地局（ＢＳ）との間の距離を反映する信号強度情報を含む。ＭＡＨＯ測定値リストは、ハンドオフのためにワイヤレス移動体通信デバイスによりルーチン的に配布され、２つの技法「三角法（triangulation）」および「等高線マッチング（contour matching）」のいずれかまたはその組合せに基づく低い正確さのジオロケーションシステスの基礎を形成する。
【００１１】
第１の技法、「三角法」において、複数のＭＡＨＯチャネルからの信号強度は、１つのワイヤレス移動体通信デバイスのロケーションと関連づけられる。そして、これは、ワイヤレス移動体通信デバイス（ワイヤレス移動体）のロケーションを決定するために解かれうる地理的三角法数学的問題を生成する。図２は、ワイヤレス移動体１０２においてそれから移動体発呼者が呼びを発する１つのロケーションを決定するための既知の方法を示す。具体的には、基地局１０４のような少なくとも１つの基地局から発せられる１つの信号が、特定の時刻において特定の信号強度でワイヤレス移動体１０２に到達する。同様に、基地局１０６および１０８からの信号は、同時刻にワイヤレス移動体１０２に到達するが、信号強度が変化する同様の信号を送る。ＩＳ１３６によるネットワークにおいて、多くのそのような信号が、所定の瞬間に到達し、それらの強度は、ハンドオフのために記録される。ワイヤレス移動体１０２のそのようなロケーションを決定するためにこれらのデータを使用するための方法は、よく知られており、ここでは簡潔さのためにさらに説明することはしない。
【００１２】
第２の技法、「等高線マッチング」において、ワイヤレスシステムは、ＭＡＨＯ測定値を受信し、これらの相対的信号強度測定値を、記憶されたポジション（グリッドロケーション）の特に開発されたデータベースおよびその呼びをサービスするセル中の相対的信号強度測定値に対して比較する。そして、ワイヤレスシステムは、その信号強度測定値を、データベース中のこれらのグリッドロケーションのうちの１つの対応する信号強度測定値にマッチングさせることにより、ワイヤレス移動体通信デバイスのロケーションを決定することができる。グリッドシステムにおける１つの改良は、保管（interpolation）を使用して、およびいくつかの場合において、シミュレーションまたは伝播モデルからの予測を使用して、グリッドポイント間の等高線を形成することであった。データベースが形成されると、受信された信号は、等高線とマッチされることができ、これにより「等高線マッチング」と呼ばれる。
【００１３】
ＭＡＨＯ技法に対する１つの代替方法は、いわゆるＥＣＧＩ（Enhanced Cell Global Identity）法である。ＣＧＩは、ＧＳＭ（the Global System for Mobile communications）におけるジオロケーションのための標準化された技法であり、以前に説明されたデータベースマッチング技法によりＣＧＩを強化する。しかし、ＧＳＭに対して、我々がＭＡＨＯと呼んだものは、ＴＡ（Timing Advance）により置き換えられる。ＭＡＨＯ測定値と似ているＴＡ測定値は、移動体端末（ワイヤレス移動体通信デバイス）においてなされ、低い精度であるが、ワイヤレス通信移動体デバイスのロケーションを決定することができる。ＴＡ測定値は、ＭＡＨＯ測定値と基本的に異なる。ＴＡは、時間に基づき（time-based）、ＭＡＨＯは強度に基づく（strength-based）が、双方とも、距離のインジケータとして使用されることができ、したがってロケーション決定（finding）に適用されうる。
【００１４】
上記のコンセプトを要約するために、データベース技法は、ワイヤレス移動体通信デバイスの位置を突き止めるために使用されうる。データベース技法は、ダイレクト（grid based）データマッチングまたは等高線マッチング技法を使用することができる。基礎となっているデータベースをデータポピュレーティング（data populating）することは、常に、地理的座標（例えば、緯度／経度データ）を含み、（ＭＡＨＯデータのような）信号強度データ、ＴＡデータ、両方または他のデータタイプのいずれかを含みうる。他のデータタイプは、同様に使用されうる。
【００１５】
しかし、ワイヤレス移動体通信デバイスのロケーションを決定するために、信号強度（ＭＡＨＯ）データ、ＴＡデータなどのようなワイヤレスネットワークベースド信号を使用することにおける主要な問題は、測定誤差が、殆ど常に、衛星ベースドナビゲーショナルシステム測定誤差よりも遙かに大きいことである。また、データベースを作成することに関する多くの問題がある。信号がブロックされる可能性があり、各セルにおける各ロケーションに対するドライブテスティングが退屈（tedious）でありかつ非現実的である可能性があり、１つのセルからの小さなサンプルが、典型的に使用されることなどである。また、ネットワーク動作パラメータが変化する、または新しい基地局が回線中にもたらされるとき、データベースは再較正（recalibrated）されなければならない。
【００１６】
統合ワイヤレスグローバルポジショニング（ＷＧＰ）システムは、ワイヤレス端末のロケーションを決定するために、衛星ナビゲーションシステムおよびワイヤレス通信システム両方に依存する。統合ワイヤレスグローバルポジショニングシステムは、統合ポジショニングソリューションを得るために、ワイヤレスネットワークおよび衛星ナビゲーションシステムの両方からのデータを結合する。グローバルポジショニングシステムおよびワイヤレスネットワークの両方からの情報を結合することにより、ポジショニングの正確さを増大させ、同時に単一のソースタイプから少なくとも３個の測定値を有する要求条件を克服することが可能である。しかし、そのようなシステムは、現在使用されているワイヤレス移動体通信デバイスの全てに存在しておらず、したがって、他の方法が、現行のレガシーワイヤレス移動体通信デバイスとの組合せで使用されなければならない。
【００１７】
図４は、ＷＧＰサーバ２２、複数の基地局２３および少なくとも１つのＷＧＰクライアント２４を含む統合ワイヤレスグローバルポジショニングシステム２０を示す。ＷＧＰサーバ２２は、クリアビューオブザスカイで既知の静止ロケーションに据え付けられたアンテナ２７を有するＧＰＳ受信機２６を含む。ＷＧＰサーバ２２は、ワイヤードインターフェースまたはワイヤレスインターフェースのいずれかを介して基地局２３と通信するように動作可能である。各基地局２３は、既知のロケーションにあり、基地局２３と関連づけられた地理的領域即ちセル２５中に配置されたＷＧＰクライアントに通信サービスを提供する。各セル２５は、既知のサイズであり、複数のセクタに分割されうる。ＷＧＰクライアント２４は、ＧＰＳ受信機２８を含み、恐らくワイヤレス電話機２９のようなワイヤレス端末も含み、典型的には、移動中および／またはクリアビューオブザスカイのまたはそうでない知られていないロケーションにある。
【００１８】
図５は、ＷＧＰシステム２０の動作を示すフローチャート３００である。ステップ３１０において、ＷＧＰサーバ２２は、そのＧＰＳ受信機２６を使用してそれらのＧＰＳ信号１１−ｊにより複数の衛星１２−ｊを検出する。ＷＧＰサーバ２２は、各検出された衛星１２−ｊから以下の情報を獲得する。即ち、衛星１２−ｊのアイデンティティおよび周波数ｆｊ、コードフェーズ、検出された衛星１２−ｊに関連する高低角αｊおよび方位角φｊである。ここで、高低角αｊは、ＷＧＰサーバ２２またはクライアント２４から衛星１２−ｊへの視線と水平面上の視線のプロジェクションとの間の角度として定義され、方位角φｊは、水平面上の視線のプロジェクションと水平面上の北方向のプロジェクションとの間の角度として定義される。図６は、衛星１２−ｊおよびＷＧＰサーバ２２またはＷＧＰクライアント２４に対応する高低角αｊおよび方位角φｊを示す。
【００１９】
ステップ３１５において、ＷＧＰサーバ２２は、ＷＧＰクライアント２４と現在通信中またはサービスしている基地局２３からのセクタ情報を受信する。ここで、セクタ情報は、ＷＧＰクライント２４が現在位置しているセクタを示す。ステップ３２０において、ＷＧＰサーバ２２は、サービング基地局の既知のロケーションに基づくＷＧＰクライアントのポジション、サービング基地局に関連するセルサイズ、およびＷＧＰクライアント２４が現在位置しているセクタの初期推定を行う。１つの実施形態において、ＷＧＰサーバ２２は、ＷＧＰクライアント２４が、セクタ中の基準点、例えばセクタのほぼ中心に位置していると最初に推定する。別の実施形態において、ＷＧＰサーバ２２は、ＷＧＰクライアント２４のポジションを既知の順方向リンク三角法を使用して最初に推定する。
【００２０】
ステップ３３０において、各検出された衛星１２−ｊに対して、ＷＧＰサーバ２２は、基準点における周波数ｆｊ(r）およびＷＧＰクライアント２４が現在位置しているセクタ中のどこかに到達するＧＰＳ信号１１−ｊに対する全ての可能性のあるコードフェーズを含むコードフェーズサーチレンジＲｊ(sect）を予測するために、検出されたＧＰＳ信号１１−ｊから獲得された情報を使用する。ステップ３４０において、ＷＧＰサーバ２２は、サーチメッセージをサービング基地局２３に送信する。ここで、サーチメッセージは、各検出された衛星１２−ｊに対して、関連するＰＮ−ｊコードに関する情報、予測された周波数ｆｊ(r）およびコードフェーズサーチレンジＲｊ(sect）を含む。
【００２１】
ステップ３５０において、サービング基地局２３は、サーチメッセージをＷＧＰクライアント２４に送信する。ＷＧＰクライアント２４は、ステップ３６０において、サーチメッセージにおいて支持された衛星１２−ｊに対するパラレルサーチを開始する。具体的には、ＷＧＰクライアント２４は、サーチメッセージ中で支持されたコードフェーズサーチレンジＲｊ(sect）のリミテーション中で予測された周波数ｆｊ(r）におけるＧＰＳ信号１１−ｊの各々を同時にサーチするために、その相関器を使用する。
【００２２】
統合ワイヤレスグローバルポジショニングシステムの性能は、衛星およびワイヤレスネットワークから受信される情報の品質および正確さ、即ち擬似レンジおよび信号強度（ＭＡＨＯ）、ＴＡデータなどに直接的に依存する。あいにく、これらの測定は、通常雑音が多く、特に、上記の「等高線マッチング」と呼ばれる技法に対して雑音が多い。適切なデータベースを最初に構築しかつその後維持することが困難である。必要とされるデータベースを正確に決定することは、通常、広範な「ドライブテスティング」を必要とし、そこでは、較正された装置を、ワイヤレスカバレッジエリアに亘ってドライブされ、データベースをポピュレートするために較正された方法で、必要な測定を行う。ドライブテスティングは、周期的に反復される必要がある可能性がある。この労働集約的プロセスは、この技法をあまりに高価にする可能性がある。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、衛星信号の受信が妨げられず、ＧＰＳケーパビリティを備えないワイヤレス移動体通信デバイスのポジションを決定する必要性が存在する。この後者のカテゴリ、即ち、ＧＰＳケーパビリティなしのワイヤレス移動体通信デバイスは、過渡期において、多くのワイヤレス移動体がそのようなケーパビリティがないので、極めて重大である。殆ど無限に続く可能性のある過渡期の間、レガシー移動体が、例えば、Ｅ９１１コールのような緊急サービスに対して位置を突き止められる必要がある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明のシステムおよび方法は、（ＧＰＳ信号、エンハンスドベースドポジション技法から得られるポジション信号などの）信頼性できるポジション情報でのポジションロケーションシステムの較正またはポピュレーションを含む。その後、ダウンリンクネットワーク情報および信頼できるポジション情報の両方が、一緒に関係づけられる。そして、ネットワークダウンリンク情報（信号強度／ＴＡデータ等に対するＭＡＨＯデータ）が、データを正確にポピュレートするために正確なポジション情報と関連づけられ、その後、三角法、等高線マッチングなどに基づいてポジションを決定するために使用されうる。その後、そのような正確なロケーションシステムは、例えば、Ｅ９１１状況のようなワイヤレス移動体通信デバイスの位置を突き止めるために使用されうる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明は、ポジションロケーションシステムをポピュレートしかつ較正するために、ダウンリンク情報および信頼できるポジション情報の両方を一緒に関連づけることを含む。本発明のシステムおよび方法は、少なくとも１つのワイヤレス移動体通信デバイスにより、複数のロケーションにおいて、（ＧＰＳ信号、エンハンスドベースドポジション技法（ＥＯＴＤ）から得られるポジション信号等から）信頼できるポジション情報を受信するステップと、複数のロケーションの各々において、少なくとも１つのワイヤレス移動体通信デバイスにより受信される複数の信号からダウンリンク情報を決定するステップと、受信されたグローバルポジション信号から得られるロケーション情報を、複数のロケーションの各々において決定されたダウンリンク情報と関連づけるステップとを含み、これにより、ポジションロケーションシステムを較正する。
【００２６】
システムは、ＧＰＳデータのような信頼できるポジションデータがいつ受信されるかを決定するように最初に好ましく確立される。そして、これらのデータは、「直接地上調査から得た情報（グランドトゥルース,ground truth）」であると仮定される。その後、信頼できるＧＰＳデータを受信するワイヤレス移動体通信デバイスからの、そして後続の等高線マッチングに必要とされる（ＭＡＨＯまたはＴＡのような）ダウンリンク情報が、ポジションロケーションデータベースをポピュレートするために、信頼できるＧＰＳデータと関連づけられる。関連づけられた信頼できるＧＰＳデータおよびダウンリンク情報のデータベースが確立されると、これは、そのポジションが知られておらずおよび／または容易に決定され得ないワイヤレス移動体通信デバイスのロケーションを決定することを助けるために使用されうる。
【００２７】
当業者は、「グランドトゥルース」を確立するために存在する様々な異なる方法を認識するであろう。例えば、ＥＯＴＤは、移動体デバイスの緯度および経度を正確に決定するために、ＧＳＭ（Global System for Mobile）通信ネットワークにより使用されるモバイルアシステッド（mobile-assisted）ポジショニング法である。ＧＰＳは、その正確さのために、好ましい実施形態であるが、ここでの説明は、ＥＯＴＤのような他のモバイルアシステッドポジショニング法の使用を排除しない。
【００２８】
ポジションロケーションシステムは、好ましくは、関連づけられた衛星測定値およびワイヤレスネットワーク測定値から、ワイヤレス移動体通信デバイス（移動体）のロケーションを決定することができる統合ワイヤレスグローバルポジショニング（ＷＧＰ）システムである。レガシー移動体およびＧＰＳ受信のよくないまたはＧＰＳ受信がない移動体に対して同定されるロケーションの正確さは、確立されかつ維持されるべき等高線マッチングデータベースの品質に依存する。データベース品質は、ＷＧＰシステムの成功のために重要である。この方法において、ＷＧＰシステムは、信頼できるＧＰＳデータに基づいて必要とされるデータベースを自動的に構築しかつ維持するために使用される。
【００２９】
この方法は、特別なシステムを較正のためにセットアップすることを必要とせず、フィールド較正（calibration）を実行するためのテクニカルエキスパートのチームを必要としない。この方法で、ＧＰＳ信号の受信を妨げないワイヤレス移動体通信デバイスは、「グランドトゥルース」（信頼できるＧＰＳデータ）を提供すると思われる。その後、（ＭＡＨＯ信号強度またはＴＡタイミング情報などのような）ネットワークデライブド（network-derived）ダウンリンクデータが、同じ場所でとられることができ、そして、等高線マッチングデータベースをポピュレートするために使用されうる。
【００３０】
また、ここで導入されるこれらの技法が利用可能となると、１つより多い通信スキームを使用する移動体の組合せが、他の移動体に対するデータベースを較正するために使用されうる。例えば、ＴＤＭＡケーパビリティを備えた移動体が、ＭＡＨＯ測定を行うことができる。その移動体がＧＳＭ−ＧＰＳケーパビリティを備えているとしたら、ＴＤＭＡデータベースを較正するために使用されうる。したがって、受信された信頼できるＧＰＳデータに基づいて、異なるタイプの移動体が、他の移動体のポジションを突き止めることにその後使用するために、異なるタイプの較正データを提供することができる。上記された較正アプローチは、エンハンスドジオロケーションケーパビリティを備えた新しい移動体のクラスが、新たに装備された移動体および（多分より重要なことに）レガシー移動体からの両方の将来の呼びに対してネットワークを較正するプロセスを自動化するために使用されるので、通常の呼びが較正のために使用されることを可能にする利点を有する。
【００３１】
グローバルポジショニングシステムのような衛星ナビゲーションシステムは、典型的には、ワイヤレス移動体のポジションを決定するためにワイヤレス移動体通信デバイス（ワイヤレス移動体）により使用されうる衛星信号を送信する衛星の配列（constellation）を含む。地球上のワイヤレス移動体のポジションは、様々な衛星において発せられたグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）信号がワイヤレス移動体により受信されるのに必要とされる時間差により決定される。二次元ポジション（緯度および経度）を決定するために、通常、少なくとも３個の衛星からの信号を受信することが必要である。３次元ポジション（緯度、経度および高度）を決定するために、通常、４個以上の衛星からの信号を受信することが必要である。しかし、この前提条件は、常に満足されるわけでなく、特に、ワイヤレス端末が建物中にあるときのように、衛星信号が妨げられかつワイヤレス端末により直接的に受信することができないときに満足されない。
【００３２】
ワイヤレス移動体のポジションは、ワイヤレスネットワークからすぐに利用可能な情報を使用する等高線マッチングまたは同様の技法の使用により決定されうる。等高線マッチングは、（例えば、ＴＤＭＡシステム中のＭＡＨＯデータ、ＤＳＭシステム中のタイミングアドバンス（ＴＡ）、または一般にいずれかの「ダウンリンク」情報などからの）シグネチャー（signature）を、地理的ロケーションおよびシグネチャーを含むデータベースと比較する。データベースをポピュレートしかつ維持することは、以下に説明されるように、信頼できるＧＰＳデータを受信する移動体からの情報を使用して達成される。
【００３３】
図７は、移動体局（ＭＳ）とも呼ばれる複数のワイヤレス移動体通信デバイスを示す。これらのデバイスは、複数の基地局（ＢＳ）へ情報を送信し、これらから情報を受信する。商用ワイヤレスネットワークに対して、数千個のワイヤレス移動体通信デバイス（ＭＳ）６１０，６２０などが、数十個の基地局（ＢＳ）６４０などによりサービスされている絶対ネットワークを通して分散されている可能性がある。しかし、ワイヤレス移動体通信デバイスの全てが、ＧＰＳ衛星から信号を受信するように、装備されておらず、ＧＰＳ衛星信号受信ケーパビリティを備えておらず、全てが、ＧＰＳ衛星から妨害されない信号を受信するように位置しているとは限らない。
【００３４】
ワイヤレス移動体通信デバイスのいくつかは、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）信号およびワイヤレスネットワーク信号の優れた受信を有するが、一方、他のものは、ＧＰＳ信号が部分的または完全に障害物によりブロックされる所に配置されうる。優れたＧＰＳ受信を有するこれらのワイヤレス移動体通信デバイスに対して、ポジション演算のためのワイヤレスネットワークの他のパラメータを使用する必要がない可能性がある。衛星から直接的に受信されたＧＰＳ信号を使用することにより得られる正確さは、各ポジションフィックス（fix）に対し１０メーターよりよい。しかし、優れたＧＰＳ受信を有するこれらのワイヤレス移動体通信デバイスにより得られるダウンリンク情報（ＭＡＨＯ／ＴＡ／など）は、図７に示されているジオロケーションパラメータのデバイス６６０の、ＰＤＥ（Position Determining Entity）プロセッサ６５０により、データベースパラメータ６７０の自律的較正において使用されうる。
【００３５】
より好ましくは、図７に示されているように、この方法は、多くの移動体および多くのタイプの移動体が、最も実際的なワイヤレスシステムによりサービスされていることを認識する。アシステットＧＰＳ（Ａ−ＧＰＳ）のような高度に正確な移動体ロケーション技術が使用されるので、移動体６１０，６２０などのいくつかは、この高度に正確な方法に対し、装備された移動体でありうる。移動体６１０，６２０などがそのように装備され、クリアビューオブザスカイで屋外に配置されるとき、それらは、ＧＰＳ信号をクリアに受信し、正確に位置を突き止められることになる。
【００３６】
Ａ−ＧＰＳプロセスがネットワークベースドＰＤＥ（Position Determining Entity）６５０において実行されるスキームにおいて、Ａ−ＧＰＳを備えた移動体のロケーションは、例えば、６または７個の衛星からの高キャリア対雑音比の信号をレポートしている配置された移動体に対し周期的に検査されうる。そのように多くの衛星からの信頼できるＧＰＳ信号は、十分な理由で、得られる緯度／経度を信頼できる「グランドトゥルース」と考えることができる。ＰＤＥ６５０中のＡ−ＧＰＳ結果をグランドトゥルースと考えるべきとき、ＧＰＳ信号表示およびよく知られたインテグリティ（integrity）モニタリングプロセスを含むことが当業者にとって明らかであろう。
【００３７】
ＰＤＥ６５０が、移動体６１０，６２０などの位置を突き止めるプロセスを実行するとき、これは、所与のロケーションプロセスがグランドトゥルースであると分かったことを宣言するための基準が満たされたと仮定して、ダウンリンク情報（信号強度、タイミングなど）を記録することができる。図７において、ＰＤＥ６５０は代替的に基地局６４０中に配置されうるが、基地局６４０などは、必要な信号をＰＤＥ６５０と移動体６１０，６２０などとの間で転送するように通常働くことになる。
【００３８】
好ましくは、通常移動体の位置を突き止めるＰＤＥ６５０は、その中でデータベースパラメータ６７０の自律的較正のためのプロセスが実行されるエンティティである。しかし、データベースパラメータ６７０の自律的較正は、ＰＤＥ６５０の外の別個のエンティティにおいて起こりうる。図７に示されているように、ＰＤＥ６５０は、好ましくは、緯度／経度のグリッドポイントに関連づけられたダウンリンクタイミングおよび／または信号強度データを反映するジオロケーションパラメータのデータベース６６０を維持するメモリを含む。これらのグリッドポイントは、地理的セル（ロケーションのための小さなセルであり、セルまたはセルラ通信と混同されるべきでない）と関連づけられうる。このデータベース６６０は、自律的較正６７０と共にまたはこれと別個に、別個のメモリエンティティ中に保持されうる。
【００３９】
データベース６６０が、緯度／経度ポジション情報および関連するダウンリンクデータ（ＭＡＨＯ／ＴＡ／など）でよくポピュレートされると、レガシー移動体（およびグローバルポジショニングシステム信号の妨げられない受信を有しない他の移動体）は、その後、（例えば、グリッドポイントパターンマッチングまたは等高線マッチングを含む）データベース６６０中のルックアッププロセスを実行するＰＤＥ６５０のコントローラ６６５を使用して、その後位置を突き止められうる。
【００４０】
そのようなルックアップおよびマッチングスキームは、米国特許出願０９／２９４，９９７、４／２０／９９出願、Kirk Chang等による"A Bayesian-Update Based Location Prediction Method for CDMA Systems" 、米国特許出願０９／３２１，７２９、５／２８／９９出願、Kirk Chang等による"Geolocation Estimation Method for CDMA Terminals based on Pilot Strength Measurements" 、および米国特許出願０９／３５９，６４８、７／２６／９９出願、Kirk Chang等による"Likelihood-Based Geolocation Prediction Algorithms for CDMA Systems using Pilot Strength Measurements"のうちの１つまたは２つ以上において説明されている。
【００４１】
好ましくは、ルックアッププロセスは、グリッドポイントの代わりに、一貫したパラメータの等高線（等高線マッチング）を形成することにより強化される。そのようなコントローラ／データベースプロセスにより移動体の位置を突き止めるためのプロセスは、上述した米国特許出願の１つまたは２つ以上の主題であり、データベース６６０を最初にポピュレートし、結果のデータの品質をチェックし、データを周期的または品質チェックにより必要とされ／指示されるときに更新するプロセスに関係する場合を除き、簡潔さのためにさらに説明することはしない。データベースのグラニュラリティ（granularity）、ルックアップのスピード、および所与のグリッドポイントとどれぐらい多くのパラメータを関連づけるべきか（即ち、どれくらい多くのパラメータが最適シグネチャーを構成するか、例えば、５タイミングおよび４強度測定値）の問題は、上述した米国特許出願において説明されており、簡潔さのためにここで説明しない。
【００４２】
また、ルックアッププロセスは、選択されたエリアから見ることができる信号で、基地局におけるネットワーク動作パラメータが変化する場合、または新しい基地局が、オンラインにされる場合に、必要とされるように、ネットワークオペレータが選択されたグリッドポストから選択的にデータをフラッシュ（flush）することを可能にするメカニズムにより強化される。人手の介在を防止するために、最も最近のポジション推定値により大きな重みを与えるデータベース更新技法が、使用されうる。
【００４３】
したがって、ジオロケーションプロセスが移動体において実行される必要があるとき、ＰＤＥ６５０中のコントローラ６６５は、Ａ−ＧＰＳまたは等高線マッチングのプロセスが実行されるべきかどうかを知るために、移動体タイプ６８０をチェックし、または到着するデータを単に検査することができる。ＰＤＥ６５０は、共通ソリューションエンジンにおいて、Ａ−ＧＰＳ、等高線マッチングおよび／または他のもののような様々な技法を反映するいくつかのジオロケーションプロセス６９０を好都合にホストすることができる。
【００４４】
信頼できるＧＰＳデータが、ワイヤレス移動体通信デバイスにより受信され、Ａ−ＧＰＳが使用されうる場合、移動体のポジションは、このデータに基づいて決定される。しかし、移動体が、ＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳ信号を受信する能力を有しない場合、またはそのような信号がブロックされるまたはその他受信できない場合、等高線マッチングプロセスは、移動体により受信された記憶されたダウンリンク情報に基づいて実行される。そして、いかなる移動体も容易にその位置を突き止められうる。ソリューションエンジンの適切な部分が、データタイプに従って携わり、上述したように、技術間のシナジーがＡ−ＧＰＳおよび等高線マッチングと共に上述したように、行われる。
【００４５】
図８は、信頼できるＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳ信号を受信するワイヤレス移動体通信デバイスの信号強度情報を使用して、ポジションロケーションシステムデータベースをポピュレートし、または、ポジションロケーションシステムを較正するための方法を示すフローチャートである。ステップＳ１において、まず、ワイヤレス移動体通信デバイスにより受信されるグローバルポジショニング信号が信頼できるかどうかを、受信されたグローバルポジショニング信号の信号特性（所定のＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳ基準が満たされるかどうか）に基づいて決定される。即ち、グランドトゥルースであると宣言されるＡ−ＧＰＳデータの適切さがテストされる。
【００４６】
例えば、信号特性は、キャリア対雑音比、ＲＭＳ測定誤差などを含みうる。受信されるＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳ信号が信頼できない、および／または特定されたＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳ基準が満たされなかったと決定される場合、これらの信号は、使用されないことになる。信頼できるＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳ信号を受信するワイヤレス移動体通信デバイスからの信号のみが、データベースをポピュレートするために使用される。
【００４７】
その後、指定されたＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳ基準が満たされ、信頼できるＧＰＳデータが受信されたと決定されると、このデータは、信頼できるポジションデータ、即ち「グランドトゥルース」であると指定される。そして、ステップＳ２において、ダウンリンクタイミングおよび／または信号強度測定値が、十分なデータが存在するかどうかを見るためにチェックされる。利用可能なこれらのデータの信頼性も、測定される。即ち、ワイヤレス移動体通信デバイスが、ＧＰＳ確認されたポジションに対応する十分正確な信号強度／タイミングデータを有するかどうかである。ある理由のために、ワイヤレス移動体通信デバイスは、確認されたＧＰＳポジションにおけるそのような信号強度情報を有しなかった場合、プロセスは、再びストップすることになる。十分正確なデータが存在したと仮定し、方法はステップＳ３に進む。
【００４８】
ステップＳ３において、対応するダウンリンクまたは「ネットワーク」データが、ＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳポジションデータと関連づけて記憶される。より好ましくは、ポジションの緯度および経度情報が、ＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳデータから得られ、対応するダウンリンクデータが、それと関連づけて記憶される。
【００４９】
ステップＳ４において、ポジションロケーションシステムのデータベースは、（信号強度／タイミングなどのような）ダウンリンク情報および関連する緯度および経度情報でポピュレートされる。したがって、得られた緯度／経度データは、ダウンリンクタイミングおよび／または信号強度データと共に、グリッドエリアの受け入れ可能なシグネチャーと考えることができ、データベース６６０に記憶されることになり、そうでない場合これらのデータは破棄される。
【００５０】
その後、信頼できるＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳデータを受信する他のワイヤレス移動体通信デバイスからのダウンリンクデータで、様々な緯度および経度においてデータベースをポピュレートして、信頼できるＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳデータを受信しないワイヤレス移動体通信デバイス（ＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳデータを受信する能力を持たない「レガシー」移動体および／または正確なＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳデータを受信しない移動体を含む）信頼できるＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳデータを受信しないワイヤレス移動体通信デバイスに対して、（例えば信号強度データの「等高線マッチング」により）それからポジション情報が得られうるポジションロケーションシステムに対して、データベースが確立される。
【００５１】
そして、較正されたポジションロケーションシステムは、その受信されたダウンリンク情報（ＭＡＨＯ／ＴＡ／などを含む）を記憶されたダウンリンク情報（ＭＡＨＯ／ＴＡ／などを含む）と相関させることにより、および記憶されたダウンリンク情報に関連づけられたロケーションを決定することにより、ワイヤレス移動体通信デバイスのロケーションを決定するために使用可能である。
【００５２】
このポピュレートされたデータベース６６０から、等高線マッチングまたはＧＰＳ／Ａ−ＧＰＳデータが、いかなるタイプの移動体のポジションもその位置を突き止めるために使用されうる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、衛星信号の受信が妨げられず、ＧＰＳケーパビリティを備えないワイヤレス移動体通信デバイスのポジションを決定することができる。
【００５４】
特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で記載した番号がある場合は、本発明の一実施例の対応関係を示すものであって、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）と呼ばれる従来技術による衛星ベースドナビゲーショナルシステムを示す図。
【図２】ＧＰＳ信号の典型的な２０ｍｓフレームを示す図。
【図３】ＴＯＡに基づくコーリングエリアを推定するためのシステムを示す図。
【図４】統合されたワイヤレスグローバルポジショニングシステムを示す図。
【図５】図４の統合されたワイヤレスグローバルポジショニングシステムの動作を示すフローチャート。
【図６】衛星およびワイヤレスグローバルポジショニングシステムクライアントに対応する高低角および方位角を示す図。
【図７】本発明の原理による統合されたワイヤレスグローバルポジショニングシステムにおけるジオロケーションパラメータのデータベースの関係を示す図。
【図８】統合されたワイヤレスグローバルポジショニングシステムに対するハイレベルロジックを示すフローチャート。
【符号の説明】
１０  ＧＰＳ
１１  グローバルポジション信号
１２  衛星
１４  ＧＰＳ受信機
１５  アンテナ
１６  相関器
１７  プロセッサ
２０  ワイヤレスグローバルポジショニングシステム
２２  ＷＧＰサーバ
２３  基地局
２４  ＷＧＰクライアント
２５  セル
２６，２８  ＧＰＳ受信機
２７  アンテナ
２９  ワイヤレス電話機
１０２  ワイヤレス移動体
１０４−１０８  基地局
【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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【図７】
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【図８】
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