(57)【要約】多数の範囲測定値の収集を可能にし、また、このような測定値に基づき、ある地点の端末の位置を極めて高い精度で計算させ得るMACプロトコルを提供するためのシステム（図１）及び方法（図６）。具体的には、本システム及び方法は、移動端末（図１の110-1〜110-n）、固定基準（図１の120-1〜120-n）、及び少なくとも１つの主制御装置（図１の140-1〜140-n）で動作し、MACプロトコルは、各移動端末、固定基準、及び主制御装置間で交信され位置の計算に必要なデータを確実に受信するためのメッセージのシーケンスを定義する。
2006527542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元の多階層構造に配置された無線アドホック・マルチホップ・ピアツーピア・ネットワークにおける無線端末の位置を求めるための方法であって、
端末を制御してネットワークのコントローラに登録する段階と、
コントローラを動作させ各端末にそれぞれのシーケンス番号を割り当てる段階と、
端末を制御してそれらのそれぞれのメッセージ送信時間をそれらのそれぞれのシーケンス番号に基づかせる段階と、
が含まれる方法。
【請求項２】
請求項1に記載の方法であって、
端末登録制御ステップには、コントローラから登録要求受信準備完了メッセージを受信した後、各端末を制御して、それぞれの登録要求メッセージをコントローラに送信させる段階が含まれる方法。
【請求項３】
請求項2に記載の方法であって、
コントローラ動作ステップには、端末から受信されたそれぞれの登録要求メッセージに応答して、コントローラを動作して、各々それぞれの端末シーケンス番号を含むそれぞれの登録確認メッセージを端末に送信させる段階が含まれる方法。
【請求項４】
請求項3に記載の方法であって、更に、
固定端末である前記各端末を制御して、そのそれぞれの登録確認メッセージの受信時、それ自体のクロックに基づき、それぞれの修正済み到着時間を記録させる段階が含まれる方法。
【請求項５】
請求項4に記載の方法であって、
それぞれの修正済み到着時間は、それぞれの登録確認メッセージの到着時間及びそれぞれの端末におけるモデムに関連した自己相関関数に基づく方法。
【請求項６】
請求項4に記載の方法であって、更に、
前記各固定端末を制御して、それぞれの固定基準範囲メッセージを、そのそれぞれの修正済み到着時間を表すデータを含み、コントローラに送信させる段階が含まれる方法。
【請求項７】
請求項6に記載の方法であって、更に、
コントローラを動作して、それぞれの固定基準範囲メッセージを送信した各それぞれの固定端末用の各それぞれの修正済み到着時間データを記憶させる段階が含まれる方法。
【請求項８】
請求項2に記載の方法であって、
端末登録制御ステップには、各端末を制御して、端末における乱数発生器によって生成された乱数の値に基づき、そのそれぞれの登録要求メッセージを送信させる段階が含まれる方法。
【請求項９】
請求項2に記載の方法であって、
端末登録制御ステップには、各端末を制御して、同一周波数上でそのそれぞれの登録要求メッセージを送信させる段階が含まれる方法。
【請求項１０】
請求項1に記載の方法であって、
端末の一部は、固定端末であり、端末の一部は、移動端末である方法。
【請求項１１】
３次元の多階層構造に配置された無線アドホック・マルチホップ・ピアツーピア・ネット
ワークにおける無線端末の位置を求めるためのコンピュータ判読可能媒体の命令であって、命令には、
端末を制御して、ネットワークのコントローラに登録するための第１組の命令と、
コントローラを動作して、各端末にそれぞれのシーケンス番号を割り当てるための第２組の命令と、
端末を制御して、それらそれぞれのメッセージ送信時間がそれらそれぞれのシーケンス番号に基づかせるための第３組の命令と、
が含まれるコンピュータ判読可能媒体の命令。
【請求項１２】
請求項11に記載のコンピュータ判読可能媒体の命令であって、
第１組の命令は、各端末を制御して、コントローラから登録要求受信準備完了メッセージを受信した後、それぞれの登録要求メッセージをコントローラに送信させるコンピュータ判読可能媒体の命令。
【請求項１３】
請求項12に記載のコンピュータ判読可能媒体の命令であって、
第２組の命令は、コントローラを動作して、端末から受信されたそれぞれの登録要求メッセージに応答して、各々それぞれの端末シーケンス番号を含むそれぞれの登録確認メッセージを端末に送信させるコンピュータ判読可能媒体の命令。
【請求項１４】
請求項13に記載のコンピュータ判読可能媒体の命令であって、更に、
固定端末である前記各端末を制御して、そのそれぞれの登録確認メッセージの受信時、それ自体のクロックに基づき、それぞれの修正済み到着時間を記録させるための第４組の命令が含まれるコンピュータ判読可能媒体の命令。
【請求項１５】
請求項14に記載のコンピュータ判読可能媒体の命令であって、
それぞれの修正済み到着時間は、それぞれの登録確認メッセージの到着時間及びそれぞれの端末におけるモデムに関連した自己相関関数に基づくコンピュータ判読可能媒体の命令。
【請求項１６】
請求項14に記載のコンピュータ判読可能媒体の命令であって、更に、
前記各固定端末を制御して、それぞれの固定基準範囲メッセージを、そのそれぞれの修正済み到着時間を表すデータを含み、コントローラに送信させるための第５組の命令が含まれるコンピュータ判読可能媒体の命令。
【請求項１７】
請求項16に記載のコンピュータ判読可能媒体の命令であって、更に、
コントローラを動作して、それぞれの固定基準範囲メッセージを送信した各それぞれの固定端末用の各それぞれの修正済み到着時間データを記憶させるための第６組の命令が含まれるコンピュータ判読可能媒体の命令。
【請求項１８】
請求項12に記載のコンピュータ判読可能媒体の命令であって、
第１組の命令は、各端末を制御して、端末における乱数発生器によって生成された乱数の値に基づき、そのそれぞれの登録要求メッセージを送信させるコンピュータ判読可能媒体の命令。
【請求項１９】
請求項12に記載のコンピュータ判読可能媒体の命令であって、
第１組の命令は、各端末を制御して、同一周波数上でそのそれぞれの登録要求メッセージを送信させるコンピュータ判読可能媒体の命令。
【請求項２０】
請求項11に記載のコンピュータ判読可能媒体の命令であって、
端末の一部は、固定端末であり、端末の一部は、移動端末であるコンピュータ判読可能
媒体の命令。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許法第119条(e)項に基づき、ジョン・ベルシア（J ohn_M_Belcea）らによる2004年2月24日に出願した米国仮特許出願、第60/546,942号、表題「受信信号強度
指標及び信号伝搬時間を用いて、救援を必要とする消防士が位置するフロア番号を特定するためのシステム及び方法」、ジョン・ベルシアによる2003年6月6日に出願した米国仮特許出願、第60/476,167号、表題「高層建築物内における無線装置の位置を正確に計算するためのシステム及び方法」並びにジョン・ベルシアによる2003年6月6日に出願した米国仮特許出願、第60/476,232号、表題「建物内における無線装置の位置を正確に計算するためのMACプロトコル」の恩典を主張するものであり、各出願の全内容を本明細書中において
引用・参照する。
【０００２】
本発明は、多数の範囲測定値の収集を可能にし、また、このような測定値に基づき、建物内にある端末の位置を極めて高い精度で計算させ得るMACプロトコル用のシステム及び
方法に関する。具体的には、本システム及び方法は、移動端末、固定基準、及び少なくとも１つの主制御装置で動作し、MACプロトコルは、このような移動端末、固定基準、及び
主制御装置間で交信されて、位置の計算に必要なデータを確実に収集して正確に転送するためのメッセージのシーケンスを定義する。
【背景技術】
【０００３】
移動無線電話ネットワーク等の無線通信ネットワークは、過去１０年の間に急速に普及してきた。これらの無線通信ネットワークは、通常、"セル方式ネットワーク"と称するが、その理由は、このネットワークインフラが、そのサービスエリアを"セル"と呼ばれる複数の領域に分割するように構成されるためである。地上のセル方式ネットワークには、複数の相互接続された基地局、即ち、基地ノードが含まれ、これらは、全サービスエリアに渡って地理的に指定された位置に分散される。各基地ノードには、基地ノード有効範囲内に位置する無線電話等の移動ユーザノードとの間で無線周波数(RF)通信信号等の電磁波信号の送受信が可能な１つ以上の送受信機が含まれる。通信信号には、例えば、所望の変調技術によりサンプリングされ変調され、データパケットとして送信される音声データが含まれる。当業者は認識されるように、ネットワークノードは、時分割多元接続(TDMA)形式、符号分割多元接続(CDMA)形式、又は、周波数分割多元接続(FDMA)形式等の多重形式でデータパケット通信を送受信するが、これらの形式によって、基地ノードにおける単一の送受信機は、その有効範囲にある幾つかの移動ノードと同時通信が可能である。
【０００４】
近年では、"アドホック・マルチホップ''ネットワークとして知られているタイプの移
動通信ネットワークが開発され、軍隊によって用いられている。このタイプのネットワークでは、各移動ノードは、他の移動ノード用の基地局又はルータとして動作可能であり、このため、多大なコストの基地局からなる固定インフラが不要になる。アドホック・マルチホップ・ネットワークの詳細に関しては、メイヤ（Mayor）の米国特許第5,943,322号に記載されており、その全内容は、本明細書中において引用・参照する。
【０００５】
また、より複雑なアドホック・マルチホップ・ネットワークが開発されつつあるが、これらを用いると、移動ノードが従来のアドホックネットワークでのように互いに通信可能なことに加えて、移動ノードは、更に、固定ネットワークにアクセス可能であり、こうして、公衆交換電話網(PSTN)上の固定ノードや、セル方式電話ネットワーク等の他の移動又は固定ネットワーク及びインターネット上の固定ノードと通信が可能になる。これら改良型のアドホックネットワークの詳細については、2001年6月29日に出願した米国特許出願
、第09/897,790号、表題「PSTN及びセル方式ネットワークにインターフェイス接続された
アドホック・ピアツーピア移動無線アクセスシステム」、2001年３月22日に出願した米国特許出願、第09/815,157号、表題「別個の未使用チャネルを有する共有並列データチャネルに対して連係チャネルアクセスを行うアドホック・ピアツーピア無線ネットワーク用の時分割プロトコル」、及び2001年３月22日に出願した米国特許出願、第09/815,164号、表題「アドホック・ピアツーピア移動無線アクセスシステムのためのルーティングの優先順位付け法」に記載されており、各出願の全内容は、本明細書中において引用・参照する。
【０００６】
従来の無線通信ネットワーク又はアドホック無線通信ネットワークでは、移動ノードが、相対的又は絶対的な地理的場所や位置を知ることや決定できることが必要な又は望ましいことがある。当業者には公知なように、このことは、数多くの技術を用いて達成し得る。これらの技術は、往復遅延時間(RTT)、タイミング先行(TA)及び測定信号レベル(RXレベル)、到着時間差(TDOA)並びに到着角度(AOA)技術と組み合わせて、セル識別を用い得るが、その詳細については、当業者が理解される通りである。他の利用可能な技術は、符号分割多元接続(CDMA)及び広帯域符号分割多元接続(WCDMA)用のセル方式信号タイミングに基
づく方法を用いる。更に他の技術は、ここに挙げた他の全ての方法よりも正確であると一般的に見なされる全地球測位システム(GPS)技術を用いる。
【０００７】
GPS技術は、非常に長い間用いられており、また、世界の航行のほとんどがこの技術に
依拠しているという事実にもかかわらず、GPS技術は、極めて測定誤差を生じ易い。従っ
てGPS技術は、比較的多くの測定を行ってそのような誤差を除去した後にのみ、極めて高
い精度で位置決定結果を提供し得る。GPSの欠点に関する説明は、数学及びその応用のた
めの機関(IMA)による文献、表題「全地球測位システム(GPS)における数学的課題」に記載されており、その全内容は、本明細書中において引用・参照する。他の検証によってもまた、GPS技術は、地下トンネルの中や、建物内部、又は市街地の「谷間」内のように、同
時に見える衛星の数が少な過ぎたり又は存在しなかったりする場所で動作するこれら地上ベースのネットワークには不適であることが実証されている。
【０００８】
位置情報を決定する際の上記問題点を克服するために、位置情報を決定するための衛星や中央コンピュータ処理施設の使用を必要としないアドホックネットワークが開発されつつある。そのようなアドホックネットワークの更なる詳細については、米国特許6,728,545、表題「無線通信ネットワークにおける移動端末位置を計算するためのシステム及び方
法」に記載されており、その全内容を本明細書中において引用・参照する。更に、アドホック・マルチホップ・ネットワークは、非固定、即ち、可動インフラ構成要素を利用して開発し得る。有効範囲及び容量制限を最小限に抑えるための可動アクセスポイント及び中継器を用いるネットワークの更なる詳細については、2001年8月15日に出願した米国特許
出願第09/929,030号、表題「無線通信ネットワークにおける有効範囲及び容量制限を最小限に抑えるための可動アクセスポイント及び中継器並びにそれを用いる方法」に記載されており、その全内容は、本明細書中において引用・参照する。飛行時間(TOF)を端末間の
距離の目安として用いる方法で計算される位置の精度は、TOAの精度に大きく依存する。TOAの精度を改善するための方法は、2002年11月26日に出願した公開米国特許出願、第2003/0227895号、表題「無線アドホック通信ネットワークにおける到着時間測定値の精度を改善するためのシステム及び方法」に記載されており、その全内容を本明細書中において引用・参照する。
【０００９】
上述した公報は、一般的に、永久固定ネットワークに接続する移動ネットワークに関する。しかしながら、上記参照した情報から理解されるように、無線アドホック・マルチホップ・ネットワークは、必ずしも、同じ要件を有さず、また、位置決定において解決されなければならない数多くの通信の問題を含んでいる。従って、移動ノードの絶対的及び／又は相対的位置の計算に必要な情報を簡単に伝達するためのシステム及び方法に対するニーズが存在する。
【特許文献１】米国仮特許出願第60/546,942号
【特許文献２】米国仮特許出願第60/476,167号
【特許文献３】米国仮特許出願第60/476,232号
【特許文献４】米国特許第5, 943,322号
【特許文献５】米国特許出願第09/897,790号
【特許文献６】米国特許出願第09/815,157号
【特許文献７】米国特許出願第09/815,164号
【特許文献８】米国特許6,728,545号
【特許文献９】米国特許出願第09/929,030号
【特許文献１０】公開米国特許出願、第2003/0227895号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、移動端末及び固定基準からの多数の範囲測定値の収集を可能にし、また、このような測定値に基づき、少なくとも１つの主制御装置を用いる端末の位置を極めて高い精度で計算させ得るMACプロトコル用のシステム及び方法を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、複数の移動端末通信を制御するためのMACプロトコル用のシステ
ム及び方法を提供することである。
本発明の他の目的は、複数の固定基準通信を制御するためのMACプロトコル用のシステ
ム及び方法を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、主制御装置通信を制御するためのMACプロトコル用のシステム及
び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これらの及び他の目的は、各移動端末及び固定基準の機能を制御するMACプロトコル用
のシステム及び方法を提供することによって、実質的に達成される。MACプロトコルは、
移動端末等の無線装置、固定基準及び少なくとも１つの主制御装置で動作し、MACプロト
コルは、各装置と主制御装置間で交信され位置の計算に必要なデータを確実に受信させるためのメッセージのシーケンスを定義する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のこれらの及び他の目的、利点並びに新規特徴は、添付図面と共に解釈すると、以下の詳細な説明から更に容易に理解されるであろう。
以下に述べる本発明の実施形態には、各々、移動端末、固定基準及び主制御装置間の通信を指示し、また、交信されるメッセージのシーケンスを定義するMACプロトコル用のシ
ステム及び方法が含まれる。以下に述べる本発明の実施形態には、位置特定アプリケーションをサポートするために特別に設計されたプロトコルが含まれる。そのようなアプリケーションは、移動ネットワークメンバ、即ち、MEATM端末等のノードの位置を、時間の90%を超え２メートルより優れた精度で提供する。本アプリケーションは、また、消防士、法施行者、軍隊等の緊急事態時に行動する作業員の活動をサポートする。本アプリケーションは、更に、移動ネットワークメンバの正確な位置を提供し、活動に関与するチームのメンバ間での音声交信を可能にする。
【００１５】
以下の表1は、本発明の実施形態の議論に提示される多数の省略語を定義する。
表1
AT:到着時間(測定単位：Tc)
ATP:送信パワーの適応制御
CAT:修正到着時間(測定単位：ns)
DR:メッセージデータ要求
FR:固定基準
FRR:メッセージ固定基準範囲
GUI:グラフィック・ユーザ・インターフェイス
MC:主制御装置
MLP:メッシュ位置特定プロトコル
MRD:移動範囲データ(メッセージ)
MRR:移動範囲要求(メッセージ)
MT:移動端末
NI:ネットワークインターフェイス
PMRD:事前移動範囲データ(メッセージ)
PRDS:事前範囲データ設定(メッセージ)
PSTN:公共サービス電話ネットワーク
RA:登録確認(メッセージ)
RDS:範囲データ設定(メッセージ)
RR:登録要求(メッセージ)
RRR R:登録要求受信準備完了(メッセージ)
Rx:受信機
Tc:チップ時間(１チップを送信するための時間)
TS:タイムスライス(タイムアウト機能用の時間単位としてこのプロトコルに用いる)
Tx:送信機
VD:音声データ(メッセージ)
図1は、火災事故時、通信及び位置特定サービスを提供する例示のネットワーク100を示す。後述する実施形態に関連した動作において、３つのタイプの無線装置が、通常、ネットワーク100に関与し、各操作者の位置を計算するためのデータを交信し、また、その間
、音声通信をサポートする。これらの装置には、移動端末(MT)、固定基準(FR)及び主制御装置(MC)が含まれる。
【００１６】
移動端末110は、マイク及びイヤホン付きのヘッドセットを含み、手を使わない操作を
確保し得る。本装置は、操作者用具一式の一部であるバッテリに接続される。移動端末110のマイク及びイヤホンは、モデム、コントローラ及び音声プロセッサを含む３つの主要
な構成要素を有する小型送受信機に接続される。
【００１７】
図2は、図1のネットワーク100に用いられる移動端末110の例を示すブロック図である。モデム102は、送信機及び受信機を用いて、ネットワークの他の構成要素との無線通信を
保証する。送信機及び受信機の動作は、１組のレジスタとして構成されたメモリに適切なデータを記憶することによって制御される。受信機及び送信機は、メモリレジスタを用いて、モデム状態及び実行された機能の結果に関するフィードバックを行う。
【００１８】
図2における移動端末110のコントローラ104には、モデム機能を制御するデータ及びプ
ログラムのコードを記憶するためのCPU及びメモリが含まれる。これは、メモリバスを介
してモデムレジスタにデータを書き込み、また、モデム状態を検出するためにモデムレジスタを読み出すことによって、モデム動作を制御する。
【００１９】
図2における移動端末110の音声プロセッサ106には、少なくとも２つの独立な構成要素
、即ち、エンコーダ及びデコーダが含まれる。エンコーダは、マイクによって受信された音声を数字列に変換する。デコーダは、数字列を音声に再度変換し、この音声は、スピーカ又はイヤホンに送られる。音声プロセッサ106は、メモリバスを介して、コントローラ
メモリにアクセスする。図2において、移動端末装置110の全構成要素の動作は、プログラムコード及び動作パラメータとしてコントローラメモリに記録されたソフトウェアによっ
て制御される。
【００２０】
図1に戻ると、ネットワーク100には、また、数多くの固定基準120-1乃至120-nが含まれる。各固定基準120は、移動端末110の位置を計算するための位置基準を提供する。必要に応じて、各消防車又は他の緊急車両には、１つ又は２つの固定基準装置120を設置し得る
。更に他の携帯型の固定基準は、三脚上に設置して動作エリアを中心に任意の位置に設置し得る。図3は、図1のネットワーク100に用いられる固定基準機能を提供する両無線ルー
タの例を示すブロック図である。
【００２１】
各移動端末110及び固定基準120は、それぞれモデム102及び122、及びコントローラ104
及び124をそれぞれ有し、本質的に同じ基本機能を実行する。固定基準120は、各々、移動端末、主制御装置及び他の固定基準からメッセージを受信し、タイミング及び音声データを主制御装置140に送信する。
【００２２】
図1の主制御装置140-1乃至140-nは、全体システムの頭脳である。これは、全端末の電
波へのアクセスを整合し、全固定基準及び移動端末の位置を計算するための数学的な演算を全て行う。この設備は、１つの固定基準のホストとしても動作可能なバン又はトラック等の車両に設置し得る。主制御装置車両に設置された固定基準が、OX方向を提供し、他方、主制御装置のアンテナは、座標の原点としての役割を果たし得る。図1に示す例の場合
、縦方向は、OZ軸であり、前面の方向は、OY軸である。
【００２３】
図4は、図1のネットワークに用いられる主制御装置及び制御接続の例を示すブロック図である。主制御装置140には、モデム142及びコントローラ144が含まれ、メッセージの送
受信を含む、他の装置の場合と本質的に同じ基本機能を実施する。ネットワークインターフェイス146は、送受信機と、位置計算部148及び音声ミキサ150上で走るアプリケーショ
ンとの間のインターフェイスとして動作する。
【００２４】
ネットワークインターフェイス146は、コントローラメモリからデータを取り出し、そ
れをシステムの他の構成要素に送信する役割を果たす。これは、また、音声ミキサ150か
らデータを受信し、そのパケットをコントローラメモリに記憶する。コントローラ144と
ネットワークインターフェイス146間の通信は、メモリバスを介して実現される。他方、
ネットワークインターフェイス146とアプリケーション間の通信は、ネットワークソケッ
トを介して実現される。
【００２５】
位置計算部148は、LANバックボーン132に接続されるが、超高速コンピュータ(即ち、1GBのメモリ及び1.5GHz以上で動作する少なくとも１つのCPUが付いた１つのPC )であってよい。これは、ネットワークインターフェイス146からデータを受信し、そして、特別な数
学的モデルを用いて、クロック補正値、伝搬時間及び各固定基準120及び移動端末110の位置を計算する。
【００２６】
音声ミキサ150は、また、LANバックボーン132に接続され、操作者によって定義された
ように音声データを混合する役割を果たす。音声ミキサ150のGUIは、操作に関与する主制御装置140及び全ての移動端末110のマトリックスを示す。このインターフェイスを用いて、ユーザは、互いに読み取り可能な移動端末のグループを定義し得る。音声ミキサ150は
、受信データから新しい音声を生成し、混合マトリックスに基づき音声データパケットを準備する。混合された全パケットは、ネットワークインターフェイスに送信され、ネットワークインターフェイスは、それらをコントローラメモリに移す。コントローラ144は、
通信サイクル中の特定の時間に音声データを送信する。
【００２７】
映像サーバ152は、また、LANバックボーン132に接続され、様々な表示画面を制御する
。これは、2Dで３つの表示(前面、側面及び平面)及び3Dで１つの表示を示す。映像サーバ152は、位置計算システム148から各移動端末110及び固定基準120の位置を受信するが、位置計算システム148は、少なくとも１秒に１回のレートでそのような情報を送信する。
【００２８】
また、グローバル・インターフェイス154が、LANバックボーン132に接続され、PSTN、
インターネット、専用無線又は有線ネットワーク、セル方式MeshLanTM、また例えば、802.11のような他の無線ネットワーク等、他のシステムへの接続性を保証する。
【００２９】
通常動作時、本発明の第１実施形態に基づき、２つの無線チャネル(F0及びF1)だけが用いられる。しかしながら、幾つかのモデムは、４つのチャネルを制御し得るため、２つの主制御装置140を用いて、２つの独立な動作を同時に実行し、また、異なる無線チャネル
上で動作させることが可能であり、あるいは、２つの送受信機により１つの主制御装置140を用いて１つの大規模動作が可能である。２番目の場合、この二重送受信機システムは
、複数の表示装置上の情報を１つの単一の表示として処理して提示し得る。
【００３０】
図5に示す主制御装置140において二重送受信機を走らせる動作の場合、２つのグループが異なる通信周波数を用いているという事実は、位置表現又は音声グループに何の影響も与えない。２つのグループから収集されたデータは、独立に処理されるが、映像サーバは、同じ画面に２つのグループからの結果を表示する。音声ミキサ150において、データは
、２つの異なる発信源から受信されるが、音声ミキサGUIマトリックス上で定義されたよ
うに混合される。混合された音声データは、音声ミキサGUI上で規定されたように構築さ
れ、２つの異なる周波数チャネルで送信される。
【００３１】
二重送受信機を有するシステムにおいて、F0-F1無線チャネル上で動作する送受信機は
、マスタの役割を有する。これは、全ての移動端末110及び固定基準120の大体の位置を識別した後、どの移動端末及び固定基準が、第２の送受信機によって管理される無線チャネルF2-F3を用いるべきか判断する。この選択によって、動作エリア全体で両グループから
の固定基準の空間分布が均一になり、また、収集される位置データのレートが高速化される。
【００３２】
本発明の一実施形態に基づき、以下に定義するプロトコルは、２つの無線チャネル(即
ち、周波数)だけを用いる。第１チャネル(F0)は、ネットワークの構成を制御しデータを
伝達するために用いられる。第２チャネル(F1)は、データを伝達するためだけに用いられる。
【００３３】
本プロトコルは、周期的な組の状態に従う。各端末におけるメッセージの送信は、隣接送信をリスニングし、無線アクセスシーケンスに厳密に従うことによって、ネットワークにおける他の端末と同期化される。１サイクルの継続期間は、事前に定義されず、ネットワークにおける固定基準及び移動端末の数に依存する。多数の移動端末及び固定基準の場合、収集されるデータの高速レートを保証するために二重送受信機主制御装置が推奨される。
【００３４】
以下の説明において、メッセージ”修正到着時間”(CAT)が数回引用されている。CAT値は、好適には、式(1)において後述する到着時間の二次補正方法で計算される。本補正方
法の全説明は、公開米国特許出願2003/0227895、表題「無線アドホック通信ネットワークにおける到着時間測定値の精度を改善するためのシステム及び方法」に記載されており、本出願の全内容は、本明細書中において引用・参照する。
【００３５】
以下の説明において、主制御装置140、固定基準120及び移動端末110に対する参照は、
実際、上述したユニットの送受信機に対する参照であり、ユニット全体に対する参照では
ない。
【００３６】
図6は、本発明の一実施形態に基づくプロトコル動作状態の例を示すフローチャート200である。図6に示すように、位置特定プロトコルは、以下に定義されるように、多くの順
番に配置された状態202乃至230を通って進行する。
【００３７】
開始状態
開始状態202は、主制御装置140、移動端末110、及び固定基準120が起動される際の最初の時点に関連する。この状態において、全ての端末が、F0上で起動される。初期化後、移動端末110及び固定基準120は、主制御装置140が登録要求受信準備完了かどうかF0上でリ
スニングを開始する。
【００３８】
主制御装置がRRRRを送信する状態
初期化後、202において、主制御装置140は、登録要求受信準備完了(RRRR)メッセージを送信し、204において、リスニングを開始する。登録は、各固定基準120及び各移動端末110にシーケンス番号を関連付ける段階から構成される。シーケンス番号は、各端末が無線
チャネルにアクセスし得る時点を確立するために用いられる。いつでも、固定基準又は移動端末だけが、無線チャネルへのアクセスを試みることができることから、２つの独立なシーケンス、即ち、１つは固定基準用、もう１つは移動端末用が存在する。
【００３９】
RRRRメッセージを受信すると、シーケンス番号がまだ割り当てられていない固定基準120及び移動端末110は、登録要求(RR)メッセージを用いて、それらを識別する。主制御装置140は、全ての固定基準及び全ての移動端末によって送信される全ての要求を同時に受信
することができないため、登録要求のランダムな提出に対する手順が、F0のランダムなアクセスを用いる特別登録手順用に、以下に述べるように実現されている。
【００４０】
主制御装置がRRを受信する状態
メッセージ登録要求(RR)は、要求を提出する端末の識別及び端末の性質、即ち、移動端末又は固定基準かを記述するフラグを含む。206において、主制御装置140は、正規のリストがまだない場合、それに識別を追加し、シーケンス番号をそれに関連付ける。いずれの端末もRRを提出しない場合、主制御装置140は、1タイムスライス(TS)後、次の状態に進む。TSの意味は、欠落メッセージ及びタイムアウト処理の特別手順の場合について以下に述べる。
【００４１】
主制御装置がRAを送信する状態
登録確認(RA)メッセージは、208において送信される。これは、主制御装置に登録され
た局の識別(即ち、固定基準又は移動端末)、関連シーケンス番号、音声グループ番号、データレート、及び局がメッセージを送信するために用いなければならない送信パワーを含む。メッセージを受信する全ての移動端末及び固定基準は、内部テーブルにシーケンス番号を追加する。登録リストの内の少なくとも１つが空である場合、主制御装置は、フローチャート中の208及び204間のフィードバック接続に示すように、再度、RRRRメッセージを提出する。各リストが、少なくとも１つの要素を有する場合、主制御装置は、次の状態を継続する。
【００４２】
RAメッセージにその名前がある端末は、メッセージを送信するために今後用いなければならないシーケンス番号を取り出す。また、RAメッセージは、後で変更可能な初期構成パラメータを含み得る。RAメッセージの構成セクションには、パラメータの識別及びパラメータの新しい値を含む、少なくとも２つのフィールドが含まれる。パラメータの値の変更は、ネットワークの動的性質やMTの移動性により、必要である。通常の条件下では、パラメータの値は、時々変更されるだけである。
【００４３】
RAメッセージを受信すると、修正到着時間の特別手順及び式(1)の場合、後述するよう
に、全ての固定基準は、それらの自体のクロックに基づき、メッセージの修正到着時間(CAT)を記録する。
【００４４】
固定基準がFRRを送信する状態
RAメッセージを受信した後、登録された全ての固定端末は、210における登録シーケン
スに基づき送信を開始する。番号ゼロの固定基準は、RAメッセージを受信した直後、送信を開始し、固定基準範囲(FRR)メッセージを送信する。このメッセージは、このメッセー
ジを送信する固定基準のシーケンス番号だけを含む。
【００４５】
番号１の固定基準が、番号ゼロの固定基準によって送信されたFRRメッセージを受信す
る場合、それ自体のFRRメッセージの送信を開始する。FRRメッセージを送信した後、偶数シーケンス番号の固定基準がチャネルF0上で同調されたままである一方で、奇数シーケンス番号の各固定基準は、周波数F1に無線チャネルを同調させる。
【００４６】
主制御装置がDRを送信する状態
登録リストにおける最新の固定基準からFRRを受信した後、主制御装置は、212において、データ要求(DR)メッセージを送信する。メッセージは、移動端末から範囲データを収集して送信しなければならない固定基準のシーケンス番号について述べる１つのフィールドだけを有する。
【００４７】
通常、第１メッセージは、シーケンス番号ゼロの固定基準にデータを収集するように要求する。後続のメッセージは、固定基準リストのサイズまでシーケンス番号を増やす。
次の状態の間、主制御装置は、F0及びFR及びMTのF1に対する同時アクセスが可能なように、交互のチャネル上で無線トラフィックに対してリスニングを行い、そして、DRメッセージを送信する。この手順については、主制御装置チャネルアクセスの特別手順の場合について以下に述べる。
【００４８】
固定基準がMRRを送信する状態
DRを受信した後、メッセージに示されたシーケンス番号に適合する固定基準は、214に
おいて、移動範囲要求(MRR)メッセージを送信する。MRRメッセージは、メッセージを送信する固定基準のシーケンス番号だけを含む。固定基準は、後で用いるためにメッセージの送信時間を記憶する。
【００４９】
全ての移動端末がPMRDを送信する状態
次に、全ての移動端末が、216において、順次、事前移動範囲データメッセージ(PMRD)
を送信する。PMRDメッセージは、このメッセージを送信する移動端末のシーケンス番号だけを含む。固定基準は、PMDRメッセージを受信すると、全てのCAT値を記録する一方で、
移動端末は、送信時間を記録する。
【００５０】
全ての移動端末がMRDを送信する状態
全ての移動端末は、218において、順次、移動範囲データ(MRD)メッセージを送信する。MRDメッセージは、移動端末のシーケンス番号、最新MRRのCAT、PMRDの送信時間、及び利
用可能な任意の音声データを含む。移動端末は、シーケンス中の先行端末がそのMRDメッ
セージの送信を終了したことを識別すると、送信を開始する。
【００５１】
MRRを要求する固定基準が、シーケンス中の最新固定基準でない場合、各移動端末は、
他のチャネルに同調する。固定基準がシーケンス中の最新のものである場合、MRDメッセ
ージの送信を完了した後、各移動端末は、F0に同調する。
【００５２】
固定基準が、移動端末からデータを収集する一方で、主制御装置は、PMRD及びMRDのい
ずれかに対してリスニングを行い、シーケンスリスト中の最新移動端末によって送信されるMRDを待つ。主制御装置が各チャネル上で同調する時、全ての移動端末がMRDの送信を既に完了している場合、主制御装置は、MRDメッセージ＋１つのTSを送信するのに必要な間
待機した後、次の状態に進む。
【００５３】
主制御装置が他のチャネルでDRを送信する状態
主制御装置は、最新移動端末からMRDを受信すると、周波数を他のチャネルに変え、DR
メッセージを送信し、そして、220において、再度、前の無線チャネルに同調する。
【００５４】
主制御装置がRRDを送信する状態
主制御装置は、222において、データ受信準備完了メッセージを送信して、移動端末か
ら収集された最新データを固定基準が送信するように要求する。
【００５５】
固定基準がPRDSを送信する状態
RRDメッセージを受信した後、固定基準は、224において、事前範囲データ設定(PRDS)メッセージを送信する。このメッセージは、固定基準シーケンス番号、最新RAメッセージを受信した時の時間、他の全ての固定基準からFRRを受信した時のCAT、RRDメッセージを受
信した時のCAT、及びFRRメッセージを送信した時の時間を含む。
【００５６】
固定基準がRDSを送信する状態
範囲データ設定(RDS)は、固定基準シーケンス番号、固定基準が最新PRDSを送信した時
の時間、及び、各移動端末の場合、移動端末が送信した時の時間、クロックシフト、固定基準と移動端末との間の伝搬時間、移動端末エンコーダからの音声データを含む。クロックシフト及び伝搬時間を計算するために用いられる方法は、公開米国特許出願2004/0005902、表題「無線ネットワークにおいてクロックドリフトを補正し、低品質クロックを維持するためのシステム及び方法」に記載されており、この出願の全内容を本明細書中において引用・参照する。
【００５７】
226において、主制御装置は、FRによって送信されたPRDS及びRDSメッセージを取り出し、受信CAT及び送信時間と共に、それらの内容をネットワークインターフェイスに転送し
、データを位置計算部及び音声ミキサに送る。FRは、それら２つのメッセージを次々に送信する。第１メッセージは、固定長を有し、FRの識別及び次のメッセージの長さを含む。第２メッセージは、第１メッセージが送信され、また、データFRがMTから収集された時の時間(即ち、タイミング及び音声データ)を含む。
【００５８】
主制御装置がチャネルを変更する状態
RDSを送信したばかりの固定基準が、リスト中で最新のものではない場合、主制御装置
は、230において、他のチャネルに同調し、MRDを送信する移動端末に対してリスニングを行う。そうでない場合、主制御装置は、次の状態に進む。218において、リスト中の最新MTからデータを受信した後、主制御装置は、220においてDRを、又は、222においてRRDを送信する。これら２つのメッセージは、交互のチャネルで送信される。FRリストが空になると、220は、実行すべき対象がなく、MCは、222を実行する。
【００５９】
主制御装置が音声データを送信する状態
228において、主制御装置は、音声ミキサからの利用可能な音声データがあるかどうか
チェックし、それを音声データ(VD)メッセージと共に送信する。VDメッセージの内容は、混合マトリックスに基づき、音声ミキサによって構築される。このメッセージは、音声パケットのリストであり、各音声パケットは、音声グループ識別番号及びそのグループの音
声データを含む。
【００６０】
VDメッセージを受信する移動端末は、(RAと共に受信された)それ自体の音声グループ番号に基づき、音声パケットから取り出す音声データを識別し、デコーダバッファにデータを移す。
【００６１】
上述したように、本発明の実施形態によって、幾つかの特別手順を提供し得る。以下、幾つかの例を提示して説明する。
F0のランダムなアクセスを用いた登録
全ての固定基準及び移動端末は、RRメッセージを除く任意のメッセージを送信するために、シーケンス番号を持つべきである。シーケンス番号は、以下に掲げるもの等、幾つかのメッセージの交信の最後に主制御装置によって提供される。
【００６２】
-主制御装置がRRRRを送信
-固定基準又は移動端末がRRを送信
-主制御装置がRAへの登録を確認
システムは、多数の未登録固定基準及び移動端末を持つことができ、また、全ての固定基準及び移動端末がRRを同時に送信したり、主制御装置がそれら全てを受信して理解したりすることはできないため、本発明の一実施形態に基づき、第１特別手順を提供して周波数チャネルに対するランダムアクセスを実現する。
【００６３】
本手順は、シードとして、端末識別番号を有する乱数発生器を用いる。これによって、各端末が異なるシーケンスの乱数を確実に生成する。本手順は、0と232-1との間の数字を生成する。ランダム・アクセス・アルゴリズムは、端末がその登録を提出できるか又はできないか判断するためのしきい値変数"提出RR"を用いる。各サイクルにおいて、ランダムに生成された数字が、提出RR変数の値より小さい場合、局は、登録に対するその要求(RR)を提出し得る。乱数が大きい場合、局は、そのサイクルの間、RRを提出しないが、他の局によって提出されたRRメッセージ及び主制御装置の応答対してリスニングを行う。
【００６４】
提出変数提出RRの初期値は、226に設定される。この値の場合、平均的に、ランダムに
生成された64個の数字の内1つだけが、提出RRの値より大きい。提出RR変数の値は、次の
ように修正すべきである。即ち、
-端末がRRを提出するが、主制御装置が他の端末に対してRAで応答又は主制御装置が全
く応答しない場合、提出RRの値は、2で除算する（干渉の可能性あり）。
【００６５】
-端末が、RRを提出せず、また、RRを提出する端末のいずれも読み取ることができず、
更に、主制御装置が、空のRAを一斉送信する場合、提出RRの値には、2を乗算する（少数
の端末が未登録）。
【００６６】
-端末が、RRを提出しないが、RRを提出する他の端末を読み取ることができ、更に、主
制御装置が、応答しない又は第３端末識別で応答する場合、提出RRの値は、2で除算する
（同時RRが多すぎる）。
【００６７】
-他の全ての場合、提出RRの値は、変更しない。
提出RR変数の値は、変更する場合、1と231との間に維持すべきである。
欠落メッセージ
図1のネットワークにおいて、各端末が、それら全てからではないにせよ、多数の他の
端末から信号を受信することが予測できる。主制御装置140は、バッテリの使用によって
制限されず、最大エネルギレベルでメッセージを送信し得る固定端末であってよい。また、固定基準120は、大きいバッテリを有し、従って、極めて大きい送信エネルギの使用を
制限されない固定端末であってよい。移動端末は、携帯型であり、従って、より小さいバッテリを有し、適切な送信エネルギを用いて、バッテリ動作時間を節約しなければならない。
【００６８】
これは時分割環境ではないが、１つの実施形態は、発生しない幾つかのイベントのタイムアウト処理に用いられる時間間隔をマークするために用語タイムスライス(TS)、即ち、時間期間であって、その間、端末が完了を待ち情報を一切受信できない時間期間、を用い得る。TSのサイズは、シミュレーション及び実験を通して求められるが、100と500μsと
の間であると予測される。
【００６９】
第２特別手順は、欠落メッセージを処理する際、そのようなタイムスロット(TS)を用いる。いずれにせよ、端末が、送信されるメッセージを待っていて、メッセージがタイムアウトの前に受信されない場合、端末は、次の状態に進む。この状況は、RDS又はPMDRメッ
セージにおいて、空スロットとして報告される。主制御装置は、空スロットの周波数をチェックし、頻繁に欠落する端末の送信パラメータを調整して、この状況の再発を防止する。待機期間のタイムアウト処理に用いられるTSの数は、予想されるメッセージのサイズに依存し、通常、タイムアウトは、メッセージの送信時間＋１つのTSに等しい。
【００７０】
主制御装置チャネルアクセス
FRRメッセージを送信した後、奇数シーケンス番号の全ての固定基準は、チャネルF1上
で同調し、一方、偶数シーケンス番号のものは、チャネルF0上で同調したままである。ある固定基準は、その順番になると、MRRメッセージを提出し、そして、全ての移動端末か
らデータを受信する。主制御装置は、PMRD及びM RDでMRRに応答する移動端末に対してリ
スニングを行う。第３特別手順において、最新の移動端末がMRDメッセージの送信を終了
すると、主制御装置は、他のチャネルに同調し、次の固定基準用のDRを送信する。そして、再度、他のチャネルに同調するが、この場合、再度、以前のチャネルに同調する。これは、本例が、２つのチャネルだけを用いており、チャネルが空くのを待ち、そして、RRD
を送信して、固定基準にRDS受信の準備を確実に完了させるためである。主制御装置は、
１つの固定基準から一方のチャネルでRDSを受信するが、他方のチャネル上では、シーケ
ンス中の次の固定基準が、そのMRRを送信し、移動端末からPMRD及びMRDを受信する。主制御装置は、RDSの受信を完了すると、他方のチャネルに同調し、最新の移動端末がMRDを提出するのを待つ。移動端末のリストが小さ過ぎる場合、又は、同じサイクルにおいてRDS
が余りにも多くのMTからの音声データを有する場合、全てのMRDが送信された後、主制御
装置は、次のチャネルに達することが可能である。その場合、主制御装置は、MRD＋１つ
のTSの期間だけ待機した後、次の状態に進む。
【００７１】
このスケジュール化方式において、主制御装置は、各固定基準に対して、２度２つのチャネル間で同調する一方で、固定基準は、同じチャネル上で同調されたままデータ収集を開始するために、DRメッセージを待つ。
【００７２】
修正到着時間
第４特別手順において、メッセージの修正到着時間(CAI)は、測定単位TCの到着時間(AT)を計算し得るが、これは、"受信完了"割り込みが発生した時のTDMAクロックの内容であ
り、また、下式(1)に示すように、モデムレジスタから取り出された自己相関関数の値で
ある。
【００７３】
【数１】
2006527542.tif 000003
【００７４】
α及びβパラメータの値は、現在モデムに実装されている自己相関関数に特有である。上述した公開米国特許出願2003/227895に提示された実施形態では、これらの値は、α=-1.1449及びβ=1.5694であった。これらの式において、AT(到着時間)は、メッセージ到着時点におけるTDMAクロックレジスタの内容であり、一方、α-1、α0及びα+1は、到着時点
の1TC前、到着時点、及び到着時点の1TC後における自己相関関数の値である。
【００７５】
パラメータ補正
主制御装置は、通常、欠落受信の頻度指標(即ち、空スロットの識別)を維持する。この指標に基づき、主制御装置は、第５特別手順において、送信パワー及びデータレート調整の評価を行い得る。ビット当たりのエネルギを増減する必要がある場合、主制御装置は、端末の識別、シーケンス番号及び移動端末又は固定基準の新しいパワー及びデータレートについて述べるRAメッセージを送信する。
【００７６】
既定データレート及び送信パワー
主制御装置は、好適には、最大パワー及び最小データレート(即ち、1Mbps)を用いて送
信する。他の全ての端末は、端末に向けられた最新RAに規定されたデータレート及びパワーレベルでメッセージを送信する。第６特別手順において、登録時、主制御装置は、移動端末及び固定基準からの信号レベルの評価を行い、概算の送信パラメータを計算する。移動端末がネットワークとメッセージを交信した後、送信パラメータは、より高い精度で識別される。RR、RA及びFRRメッセージは、最小データレート及び最大パワーで送信される
。
【００７７】
タイムアウト処理
端末は、メッセージの受信を待つ際、タイムアウトが発生すると、次の状態に進む。第７特別手順において、タイムアウトは、予想されるメッセージ＋１つのTSの長さに応じて、ある値に設定される。タイムアウトクロックは、同期シーケンスが受信され割り込み受信開始が生成されると、再設定しなければならない。
【００７８】
上述した本発明の実施形態において、図1の移動端末110は、図7に示すように、以下の
動作を実行する。図7は、図6のプロトコルにおける移動端末タスクステップ302乃至328の例を示すフローチャート300である。
【００７９】
開始:まず始動されると、ステップ302において、移動端末は、F0に同調してリスニングを開始する。
RRRRを受信:移動端末は、主制御装置がRRRRメッセージを送信するのを待ち、ステップ304において、登録要求の受信に応じられることを示す。
【００８０】
ランダムアクセス:RRRRメッセージを受信した後、移動端末は、ステップ308において、現サイクルでF0チャネルにアクセスし得るかどうかチェックする。結果が否である場合、移動端末は、次のRAメッセージを待つ。
【００８１】
外来RAを受信:移動端末は、その登録要求を送信するためにF0にアクセスできない場合
でさえ、他の端末によって提出されたRRやそれらに向けられたRAに対してリスニングを行い、ステップ306において、内部テーブルに端末パラメータを記録する。
【００８２】
RRを送信:F0チャネルへのアクセスに対する検証が正常である場合、ステップ310において、移動端末は、登録要求(RR)メッセージを送信し、RAに対する待機を開始する。
登録が受領されたか?:主制御装置は、ステップ312に示すように、F0チャネルにおける
送信を理解できない場合やRRが提出されなかった場合でさえ、常にRAを送信する。ステップ310においてRRを送信した後、MTは、RAに対してリスニングを行い、その登録が受領さ
れたかどうか識別しなければならない。登録が受領されなかった場合、ステップ304にお
いて、MTは、RRRRを受信する状態に戻る。登録が受領された場合、次の状態に進む。
【００８３】
ステップ306において、MTは、外来RAを受信する。受信されたRAは、他の端末について
言及するか又は端末について一切言及しない。この状態では、移動端末は、第１特別手順であり上述したF0のランダムアクセスを用いた登録に記載されているアルゴリズムに基づき、提出RRの値を修正する。そして、移動端末は、もしあれば、他の端末に関する情報を取り出し、次のRRRRメッセージに対する待機を開始する。
【００８４】
RAメッセージが現移動端末について言及する場合、これは、そのシーケンス番号及び送信パラメータを取り出し、MRRメッセージ受信の準備をする。
MRRを受信:移動端末は、ステップ314において、固定基準からのMRRメッセージの受信を待つ。メッセージが到着すると、移動端末は、到着時間を記録する。これは、固定基準に後で送信される。
【００８５】
先行MTからのPMRDか? :シーケンス番号ゼロの移動端末は、次の状態に進む。移動端末
は、ゼロ以外の他のシーケンス番号を有する場合、ステップ316において、隣接するもの
によって送信されたPMRDに対してリスニングを行う。シーケンスリスト中の先行移動端末によって送信されたPMRDを受信すると、次の状態に進む。
【００８６】
先行MTからのMRDか?:移動端末は、ゼロより大きいシーケンス番号を有する場合、ステ
ップ320において、シーケンス中の先行移動端末がMRDメッセージを送信するのを待つ。MTのシーケンス番号がゼロである場合、次の状態に進む。
【００８７】
PMRDを送信:PMRDメッセージは、移動端末のシーケンス番号及びMRDメッセージの長さだけを含む。これは、タイミング目的のために、また、次のデータ転送に備えるために用いられる。
【００８８】
MRDを送信:MRDメッセージを送信した直後、移動端末は、ステップ324において、MRDメ
ッセージを送信する。このメッセージは、移動端末シーケンス番号、移動端末がMRRメッ
セージを受信した時の時間、移動端末がPMRDメッセージを送信した時の時間、及び音声エンコーダから利用可能な場合、任意の音声データを含む。
【００８９】
チャネル変更:MRDが基準リストにおける最新固定基準に送信されない場合、移動端末は、ステップ322において、他のチャネルに同調して、リスト中の次の固定基準からのMRRの受信を待つ。
【００９０】
F0への同調:最新通信がシーケンスリスト中の最新固定基準に向けられた場合、移動端
末は、ステップ326において、チャネルF0に同調する。それがリストにおいて最新ではな
い場合、移動端末は、ステップ322において、他のチャネルに同調し、ステップ314において、リスト中の次の固定基準からのMRRに対する待機を開始する。
【００９１】
VD及びRAを受信:ステップ328において、移動端末は、主制御装置からのVD又はRAメッセージを待っている。この状態で、移動端末は、廃棄される他の多くのメッセージを受信し
得る。端末は、VDメッセージから正しいグループ番号の音声データを選択し、それを音声デコーダに転送する。VDメッセージの受信後、MTは、同じ状態に留まり、他のVD又はRAメッセージを待つ。最初に受信されたRAメッセージは、空であったり、新しい端末の新しい登録について言及したり、端末の送信パラメータを変更したり、他の組の周波数(即ち、
第２の主制御装置送受信機)に端末が移るように要求したりしてよい。RAメッセージを受
信する全ての移動端末は、情報を取り出して、それに基づいて、内部テーブルを更新する。本実施形態において、端末を他のシステムに移すことは、現システムから端末を削除することを意味する。他のシステムに移る移動端末は、その組の無線チャネルを変更し、新しい周波数上でRRRRメッセージを待つ。
【００９２】
上述した本発明の実施形態において、図1の固定基準120は、図8に示す以下の動作を実
行する。図8は、図6のプロトコルにおける固定基準タスクステップ402乃至434の例を示すフローチャート400である。
【００９３】
開始:まず始動されると、402において、固定基準は、F0に同調してリスニングを開始する。
RRRRを受信:固定基準は、ステップ404において、主制御装置がRRRRメッセージを送信するのを待ち、登録要求の受信に応じられることを示す。
【００９４】
ランダムアクセス:RRRRメッセージを受信した後、FRは、このサイクルでF0にアクセス
し得るかどうかチェックする。結果が否である場合、FRは、ステップ408において、次の"外来"RAメッセージを待つ。
【００９５】
外来RAを受信:固定基準は、その登録要求を送信ためにF0にアクセスできない場合、他
の端末によって送信されるRR及び次のRAに対してリスニングを行い、ステップ406におい
て、このメッセージに規定された端末のパラメータを記録し、"提出RR"パラメータの値を訂正しなければならない。
【００９６】
RRを送信:アクセス検証が正常である場合、固定基準は、ステップ410において、登録要求(RR)メッセージを送信し、RAに対する待機を開始し得る。
登録が受領されたか?:主制御装置は、ステップ412において、その要求を他の端末に提
出したばかりの端末について言及するRA、あるいは、いずれの端末にも提出していない端末について言及するRA(空RA)で応答する。RAが他の端末について言及するか又は端末について一切言及しない場合、固定基準は、上述した、F0のランダムアクセスを用いる第１特別手順登録に記載されているアルゴリズムに基づき、提出RRの値を修正する。RAメッセージが他の端末の登録を識別する場合、固定基準は、登録された端末のシーケンス番号及び送信パラメータを取り出し、MCによる次のRRRRの送信を待つ。
【００９７】
RAメッセージが現固定基準について言及する場合、これは、そのシーケンス番号及び送信パラメータを取り出し、FRRメッセージ受信の準備をする。
FRRを受信:RAメッセージを主制御装置から受信した後、ステップ414において、全ての
固定基準は、FRRメッセージの送信を開始する。このメッセージを送信するためには、各
固定基準は、シーケンスリスト中の先行固定基準がFRRの送信を終了するまで待機しなけ
ればならない。
【００９８】
FRRを送信:固定基準は、ステップ416において、固定基準のシーケンス番号だけを含ん
でいるFRRメッセージを送信する。
F0/F1への同調:FRRを送信した後、各固定基準は、ステップ418において、そのシーケンス番号に関連するチャネルに進む。奇数シーケンス番号の固定基準がチャネルF1に同調する一方で、偶数シーケンス番号の固定基準は、F0に同調したままである。
【００９９】
DRを受信:新しい周波数に送受信機を同調した後、固定基準は、ステップ420において、DRメッセージを待つ。
MRRを送信:DRメッセージを受信した後、固定基準は、ステップ422において、MRRメッセージを提出し、移動端末からデータを要求する。
【０１００】
PMRDを受信:固定基準は、ステップ424において、移動端末からPMRDメッセージを受信する。これらのメッセージは、メッセージを送信する移動端末のシーケンス番号及び次のメッセージの長さだけを含む。固定基準は、後で参照するために各メッセージの到着時間を記録する。
【０１０１】
MRDを受信:固定基準は、ステップ426において、全ての移動端末からMRDメッセージを受信して、伝搬時間及びクロック補正を算出する。
RRDを受信:データを全ての移動端末から受信した後、固定基準は、ステップ228におい
て、主制御装置がデータ受信の準備が完了するのを待つ。主制御装置は、RRDメッセージ
を送信することによって、このことを伝える。
【０１０２】
RDSを送信:固定基準は、ステップ430において、固定基準と全ての移動端末との間にお
いて、信号の伝搬時間を含むRDSメッセージを送信する。
F0への同調:固定基準は、ステップ432において、現サイクルのその仕事を終了してチャネルF0に同調する。
【０１０３】
RAを受信:固定基準は、ステップ434において、主制御装置からの次のRAメッセージを待つ。このステップの間、FRは、廃棄されるVDメッセージを受信し得る。受信されたRAメッセージは、空であったり、端末の新しい登録について言及したり、端末の送信パラメータを変更したり、他の組の周波数(即ち、第２の主制御装置送受信機)に端末が移るように要求したりしてよい。このメッセージを受信する全ての端末は、情報を取り出して、それに基づいて、内部テーブルを更新する。移動端末の場合、固定基準を他のシステムに移すことは、現システムから端末を削除することを意味する。他のシステムに移る固定基準は、その組の無線チャネルを変更し、他の主制御装置からのRRRRメッセージを待つ。
【０１０４】
上述した本発明の実施形態において、図1の主制御装置は、図9に示すように、以下の動作を実行する。図9は、図6のプロトコルにおける主制御装置タスクステップ502乃至530の例を示すフローチャート500である。
【０１０５】
開始:まず始動されると、ステップ502において、主制御装置は、チャネルF0に同調して送信準備を完了する。
RRRRを送信:主制御装置は、ステップ504において、登録要求受信準備完了を送信し、移動端末及び固定基準に登録するように要求する。
【０１０６】
RRを受信:RRRRメッセージを受信するいずれかの未登録移動端末又は固定基準は、その
サイクルにおいて、F0にアクセスする場合、RRメッセージを送信する。主制御装置は、ステップ506において、メッセージを受信し、特定のシーケンスリストにその端末を追加す
る。いずれの端末もRRメッセージを一切送信しない場合、又は、F0チャネル上で干渉が存在し、主制御装置が、いずれのメッセージも理解できない場合、タイムアウト時、主制御装置は、パラメータ変更又は空RAを送信する。
【０１０７】
RAを送信:少なくとも１つの端末が登録された場合、主制御装置は、ステップ508において、端末の識別及びシーケンス番号並びに送信パラメータを含んでいるRAメッセージを送信する。
【０１０８】
新しい端末が登録されなかった場合、主制御装置は、既に登録されたいずれかの移動端末又は固定基準の送信エネルギを変更する必要があるかどうかチェックする。変更する必要がある場合、主制御装置は、新しいパラメータでRAを送信する。
【０１０９】
位置計算部は、１つの送受信機から他の送受信機に移動しなければならない端末のリストを主制御装置に送信し得る。各送受信機に関連する移動端末及び固定基準の選択は、各端末位置に基づく。主制御装置は、RAを提出して、再配置リストに基づき、周波数を変更するように端末に命じる。
【０１１０】
いずれの端末の周波数も変更する必要がない場合、主制御装置は、空RAを送信する。
FRRを受信:RAを受信した後、全ての登録された固定基準は、ステップ510において、FRRメッセージで回答する。主制御装置は、これら全てのメッセージを受信し、各固定基準用のCATを記録する。固定基準のリスト又は移動端末のリストが空である場合、主制御装置
は、RRRRを送信する状態に戻る。そうでない場合、次の状態に進む。
【０１１１】
DRを送信:FRRを最新固定基準から受信した後、主制御装置は、ステップ512において、
シーケンス番号ゼロの固定基準用のDRを送信し、データ収集サイクルを開始する。
最新MRDを受信:主制御装置は、ステップ514において、MRDメッセージで固定基準に応答する移動端末に対してリスニングを行う。
【０１１２】
チャネル変更:シーケンスリスト中の最新移動端末からのMRDを受信した後、主制御装置は、ステップ516において、他方のチャネルに同調する。
DRを送信:新しいチャネルにおいて、主制御装置は、ステップ518において、シーケンスリスト中の次の固定基準の動作を開始するためのDRメッセージを送信する。
【０１１３】
チャネル変更(元に戻る):一方のチャネルでDRメッセージを送信した後、主制御装置は
、ステップ520において、再度、他方のチャネルに同調する。
RRDを送信:主制御装置は、ステップ522において、範囲データに対する要求を送信する
。このメッセージは、主制御装置が範囲データ受信準備完了であると固定基準に認識させる。
【０１１４】
PRDSを受信:主制御装置は、ステップ524において、PRDSメッセージを受信して到着時間を記録する。
RDSを受信:次に、主制御装置は、ステップ528において、主制御装置と固定基準との間
の距離を計算するために必要な全てのデータを含んでいるRDSメッセージを受信する。最
新受信RDSが、シーケンスリスト中の最新固定基準からではない場合、主制御装置は、ス
テップ526において、他方のチャネルに同調し、移動端末によって送信されたMRDメッセージに対するリスニングを開始する。
【０１１５】
F0への同調:全ての固定基準からRDSを受信した後、主制御装置は、ステップ530におい
て、収集されたデータをネットワークインターフェイスに送信し、それを位置計算部及び音声ミキサに送り、新しいサイクルを開始するためにF0に同調する。
【０１１６】
本発明の重要な要素の１つは、到着時間の精度である。MC、FR又はMTにおける全時点の到着時間は、CAT手順を用いて訂正される。同じタイミング情報を用いて、端末間の距離
を計算し、クロックドリフトを計算し、また、到着時間を訂正する。クロックドリフトを訂正するために用いられる方法に関する詳細については、公開米国特許出願第2004/0005902号、表題「無線ネットワークにおいてクロックドリフトを補正し、低品質クロックを維持するためのシステム及び方法」に記載されており、その全内容は、本明細書中において
引用・参照されている。
【０１１７】
本発明の幾つかの例についてのみ詳述したが、当業者は、本発明の新規教示内容及び利点から実質的に逸脱することなく、数多くの修正が例示の実施形態において可能であることを容易に理解されるであろう。従って、全てのこのような修正は、本発明の範囲内に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】火災事故において位置特定サービスを提供するために配置される本発明の一実施形態に基づく複数のノードを含むアドホック無線通信ネットワーク例の平面図。
【図２】図1に示すネットワークに用いられる移動端末の例を示すブロック図。
【図３】図1に示すネットワークにおいて固定基準を提供するルータの例を示すブロック図。
【図４】図1に示すネットワークに用いられる主制御装置接続の例を示すブロック図。
【図５】図1に示すネットワークに用いられる２つの送受信機による１つの主制御装置を用いた大規模動作の例を示すブロック図。
【図６】本発明の一実施形態に基づくプロトコル例を示すフローチャート。
【図７】図6のプロトコルにおける移動端末タスクの例を示すフローチャート。
【図８】図6のプロトコルにおける固定基準タスクの例を示すフローチャート。
【図９】図6のプロトコルにおける主制御装置タスクの例を示すフローチャート。
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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