(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線通信システム内で通信する移動端末の位置を特定するための方法であって、
前記移動端末（２０）から送信される信号を複数の基地局（２４）で受信するステップと、
前記受信信号およびタイミング情報を前記複数の基地局（２４）のそれぞれから中央処理センタに転送するステップと、
前記中央処理センタで前記タイミング情報に基づいて、第１方向と第２方向の位置により決定される前記移動端末（２０）のために、
前記第２方向より前記第１の方向の方が精度が良いＴＤＯＡにより位置推定値を計算するステップと、
前記第１の方向より前記第２の方向の精度が良いＴＡにより位置推定値を計算するステップと、
前記計算されたＴＤＯＡによる前記第１の方向の位置推定値および前記計算されたＴＡによる前記第２の方向の位置推定値を組み合わせて、前記移動端末の前記位置を特定するステップとを含む前記方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、更に、前記移動端末（２０）の前記位置を表示するステップを含む前記方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法であって、前記中央処理センタによる前記ＴＤＯＡ位置推定の計算ステップに、前記複数の基地局（２４）の第１（Ａ）、第２（Ｂ）基地局間の双曲線（ＡＢ）を計算するステップが含まれる前記方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、ｎを３〜７の範囲としたとき、前記中央処理センタによる前記ＴＤＯＡ位置推定の計算ステップに、前記基地局のうちｎ＋１個の間でｎ本の双曲線を計算するステップが含まれる前記方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法であって、前記中央処理センタによる前記ＴＡ位置推定の計算ステップに、前記複数の基地局（２４）の第１（Ａ）、第２（Ｂ）基地局を中心とする各タイミングアドバンス円（Ａ'、Ｂ'）を計算するステップが含まれる前記方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法であって、ｎを３〜７の範囲としたとき、前記中央処理センタによる前記ＴＡ位置推定の計算ステップに更に、前記基地局（２４）のうちｎ個を中心とするｎ個のタイミングアドバンス円を計算するステップが含まれる前記方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法であって、前記位置を特定する前記ステップに、前記ＴＤＯＡとＴＡ位置推定を用いる前記位置の最小２乗近似ステップが含まれる前記方法。
【請求項８】
複数の基地局（２４）と、前記基地局（２４）のうち少なくとも２つの基地局に無線通信接続された少なくとも１つの移動端末と、
前記少なくとも１つの移動端末（２０）を位置特定するために電気通信システムの中央処理センタに設けられた回路とを使用する前記電気通信システムにおいて、前記回路が、
到達時間差アルゴリズムを利用して、第１方向と第２方向の位置により決定される、前記少なくとも１つの移動端末（２０）を位置特定するための、
前記第２の方向より前記第１の方向の精度が良い第１位置特定手段と、
前記第１の方向より前記第２の方向の精度が良い第２位置特定手段と、
前記第１位置特定手段により生成される前記第１方向の位置情報および前記第２位置特定手段により生成される前記第２方向の位置情報を組み合わせて、前記少なくとも１つの移動端末（２０）の位置を推定する手段と
を有する前記電気通信システム。
【請求項９】
請求項８記載の電気通信システムであって、更に、前記第１および第２位置特定手段が重なり合う状態で前記第１および第２位置特定手段の組み合わせを表示するための表示手段を有する前記電気通信システム。
【請求項１０】
請求項９記載の電気通信システムであって、前記電気通信システムの前記中央処理センタと通信接続された表示端末に前記表示手段を設けた前記電気通信システム。
【請求項１１】
請求項９記載の電気通信システムであって、実質的に平坦な表面に沿って前記少なくとも１つの移動端末（２０）の位置を前記表示手段に表示する前記電気通信システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の電気通信システムであって、前記少なくとも１つの移動端末（２０）の位置を実質的に３次元で前記表示手段に表示する前記電気通信システム。
【請求項１３】
請求項８記載の電気通信システムであって、前記第１位置特定手段の前記到来時間差アルゴリズムによって、前記基地局（２４）のうち第１（Ａ）、第２（Ｂ）基地局間で双曲線（ＡＢ）を形成し、前記双曲線（ＡＢ）に基づいて前記組み合わせ手段によって前記少なくとも１つの移動端末（２０）の位置を推定する前記電気通信システム。
【請求項１４】
請求項１３記載の電気通信システムであって、２つの前記双曲線に基づいて前記組み合わせ手段によって前記少なくとも１つの移動端末（２０）の位置を推定する前記電気通信システム。
【請求項１５】
請求項１３記載の電気通信システムであって、ｎを３〜７の範囲としたとき、前記到来時間差アルゴリズムによって、前記基地局（２４）のうちｎ個の間でｎ−１本の双曲線を形成し、前記ｎ本の双曲線に基づいて前記組み合わせ手段によって前記少なくとも１つの移動端末（２０）の位置を推定する前記電気通信システム。
【請求項１６】
請求項８記載の電気通信システムであって、前記第２位置特定手段の前記タイミングアドバンスアルゴリズムによって、前記基地局（２４）のうち第１（Ａ）、第２（Ｂ）基地局を中心とする各タイミングアドバンス円（Ａ'、Ｂ'）を形成し、前記タイミングアドバンス円（Ａ'、Ｂ'）に基づいて前記組み合わせ手段によって前記少なくとも１つの移動端末（２０）の位置を推定する前記電気通信システム。
【請求項１７】
請求項１５記載の電気通信システムであって、ｎを３〜７の範囲としたとき、前記タイミングアドバンスアルゴリズムによって、前記基地局（２４）のうちｎ個を中心とするｎ個のタイミングアドバンス円を形成し、前記各ｎ個のタイミングアドバンス円に基づいて前記組み合わせ手段によって前記少なくとも１つの移動端末（２０）の位置を推定する前記電気通信システム。
【請求項１８】
請求項８記載の電気通信システムであって、前記電気通信システムの前記中央処理センタが移動通信サービスセンタ（１４）を含み、前記少なくとも２つの基地局（２４）が前記少なくとも１つの移動端末（２０）と前記移動通信サービスセンタ（１４）とに通信接続され、前記組み合わせ手段が前記移動通信サービスセンタ（１４）に位置する前記電気通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（本発明の背景）
（発明の分野）
本発明は改良された移動電話位置測定のためのシステムおよび方法、特にハイブリッド位置測定技術を用いて、通信システムにおける移動電話の位置を特定するためのシステムおよび方法に関するものである。
【０００２】
（本発明の背景および目的）
１８９７年にマルコニ（Ｇｕｇｌｉｅｉｍｏ  Ｍａｒｃｏｎｉ）が英仏海峡を航行中の船と連続交信する無線通信能力のデモンストレーションを行って以来、一世紀間の無線通信の発展は顕著である。マルコニの発見以来、新しい有線、無線通信方式や、サービス、規格は世界中の人々によって利用されている。この発展は特にここ１０年の間に加速され、無線機器の小型化、低価格化、信頼性向上をもたらした長足の技術進歩によって移動無線通信業界は数桁の成長を成し遂げた。この無線ネットワークは既存の有線ネットワークと相互に作用しながら、やがては追い越し、移動電話の指数関数的成長は次の１０年間も続くだろう。
【０００３】
最近の連邦通信委員会（ＦＣＣ）の決定と指示「Ｒｕｌｉｎｇ  ａｎｄ  Ｏｒｄｅｒ」によれば、合衆国内の携帯電話サービスプロバイダーは２００１年１０月までに、プロバイダのシステム内で緊急電話（９１１）を発信している携帯電話の位置を１２５メータの誤差範囲で約６７％の確率、すなわち標準偏差内で測定する能力を備えるように義務付けられる。さまざまな技術が現在研究されている。これらはすべて、既知の位置にある地点を確立するために基準によって携帯電話の位置を測定する。電話の位置は、詳細に後述するような特定の方法を利用して形状および位置が定められる曲線の最良（すべての測定にはランダム誤差があるので、最少２乗あるいは最大尤度の意味で最良）の交点にあると推定される。
【０００４】
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）は、いくつかの衛星を基準点として使用し、概して位置測定に必要な高精度を示し、ＦＣＣの規制を十分に満足するものである。しかし、ＧＰＳシステムは、好ましい条件下では正確な測定結果を出すが、ビル内や、軌道衛星への見通しが利かない他の地域、例えば大都市で見られるような林立する高層ビルの狭間にある「都会の谷間」では十分に機能しない。また、ＧＰＳは既存の携帯電話とは互換性がなく、携帯電話や他の移動端末へのＧＰＳ技術の導入には大規模なハードウェアの追加と変更が必要になる。
【０００５】
別の技術としての信号強度測定は、移動端末にサービスを提供する基地局を中心とする円弧を形成する。しかし、この技術はパス損失を十分に把握できないため、誤差が大きくなる。到来角「Ａｎｇｌｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ」（ＡＯＡ）の測定値が基地局からの半径と交差した所で正確な位置が指示される。基地局間を結ぶ直線に移動端末が近接していない場合は、わずか２つの基地局で十分に交差を求めることができる。しかし、これは基地局アンテナへの高価な変更を必要とし、大げさなアンテナに対する近隣の反対を考慮して更に複雑になる。
【０００６】
到来時間差「Ｔｉｍｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ」（ＴＤＯＡ）として知られる技術は、基地局間の同期を必要とする。これは基地局に安価なＧＰＳ受信機を設置すること、あるいはその他の方法で実現可能である。ＴＤＯＡでは、所定の信号が移動端末から３つ以上基地局に到来するときの時間差を測定する。これには移動電話自体からのタイミング情報を全く必要としない。詳細は後述するが、２つの基地局が共同で双曲線を決定し、移動端末が双曲線のブランチの１つに位置する。ＴＤＯＡの誤差がゼロでない限り、ＴＤＯＡの符号で特定の双曲線ブランチが定まる。３つの基地局によって３つの双曲線が定まり、そのうち２つは独立した情報を含んでいて、移動端末はそれら双曲線の各ブランチの交点に位置する。
【０００７】
別の方法では、移動端末ブロードキャストバーストが適切なタイムスロットに収まるように進めなければならないタイミング量を決定するために、あらゆる時分割多重接続（ＴＤＭＡ）システムで使用されているタイミングアドバンス（ＴＡ）を利用する。アドバンスは、移動端末が基地局からかなり離れていて基地局までの伝播時間のため著しいバースト遅延が生じる場合に必要である。ＴＡはサービス基地局から距離に依存し、その基地局からの距離の尺度となる。様々な技術を使用することによって、いくつかの基地局からのＴＡを測定することができ、各基地局を中心とする円が基地局の数だけ形成され、その円の交点に移動端末が位置する。この発明では、一般的な見出し「タイミングアドバンス」を付けた方法は、測定が実際にタイミングアドバンスの計算で使用されるか否かに関係なく、信号が移動端末から基地局に到達するまでの時間を測定するものと理解される。
【０００８】
上記方法のうち、到来時間差（ＴＤＯＡ）およびタイミングアドバンス（ＴＡ）では、基地局のハードウェアとソフトウェアに比較的安価な変更を施すことで現在利用可能な移動端末を用いて自動位置確認「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ」（ＡＬＩ）が可能になる。しかし、ＴＤＯＡは実用的で、多方面で検討中であるが、幾分精度面で限度があり、目標に沿って一つ以上の双曲線輪郭を求めるためには最低３つの基地局を必要とする。ＴＡの場合、それ自体は精度面で更に制限があるが、この問題を誤差範囲内で水平面における２重のあいまいさ（ｔｗｏ−ｆｏｌｄ  ａｍｂｉｇｎｉｔｙ）まで軽減するために２つの基地局だけで十分である。これについては、詳しく後述する。
ＷＯ９６／３５３０６では一般に、セルラ無線システムの移動通信ユニットの位置特定について記述されている。位置は各基地局から送信される制御チャンネルの特性の時間差を測定する移動通信ユニットによって求められる。移動通信ユニットからサービス基地局までの距離を測定するために、タイミングアドバンスが提案されている。図２は基地局をスキャンし、位置の計算を実行する移動通信ユニットを示す。
ＷＯ９７／２３７８５では一般に、通信システムにおける移動通信無線周波数トランシーバの位置を検出する方法が記述されている。その背景で、基地局によるタイミングアドバンス測定が可能であることが示されている。ここにはまた、移動通信ユニット位置を即座に特定するために地図上に移動通信トランシーバ位置を重ね合わせるように地図表示を統合することが可能であると記述されている。移動通信位置決めトランシーバは、複数の異なる周波数あるいはチャンネルで各基地局から同時にブロードキャストされる信号を測定して、物理的に同じ位置（すなわち、基地局）にある２つの異なるチャンネルの間の位相差を計算する。測定された位相差から円軌跡が計算され、それが各基地局の周囲に形成される。
【０００９】
「Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｌｏｃａｔｉｎｇ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌｓ  ｉｎ  Ｒａｄｉｏ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」と題する譲受人による同時係属米国特許出願シリアル番号Ｎｏ．０８／８３９,８６４において、移動端末の位置を特定するためにＴＤＯＡかＴＡのいずれかを使用する選択的方法が開示されている。しかし、この同時継続米国特許出願では、本願記載のように相乗的システムおよび方法にＴＤＯＡとＴＡの両方を組み合わせるハイブリッド法は開示もしくは提案されていない。
【００１０】
いずれにしても、ＧＰＳを除いて、前述の位置測定アプローチに特有の誤差は今のところＦＣＣの基準を満たしていない。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、様々な方法による測定に伴う前記特有の誤差を軽減することである。
【００１２】
本発明の目的はまた、通信システム内の移動端末の位置を特定するための更に正確なシステムと方法を提供することによってＦＣＣ基準を満たすことである。
【００１３】
本発明の目的はまた、緊急信号を発信する移動端末ユーザをより正確に推定するためのシステムと方法を提供することであって、それにより、応急対策チームはユーザをより正確に誘導、救援することが可能になる。
【００１４】
（発明の概要）
本発明は電気通信システムにおける位置測定の精度を向上させるためのシステムと方法に関するものである。到来時間差（ＴＤＯＡ）とタイミングアドバンス（ＴＡ）の位置測定法の組み合わせにより、電気通信システムへの最小限の変更で自動位置確認「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ」（ＡＬＩ）が可能になり、測定誤差が減少する。簡潔にまとめられた付図、以下の詳細な説明、好ましい実施例、請求の範囲から、本発明の記述および発明の範囲を十分に理解することができる。
【００１５】
（現時点での好ましい実施例の詳細な説明）
発明の好ましい実施例を示した付図にしたがって、以下に本発明を更に詳しく記述する。
【００１６】
図１は、本発明のハイブリッド移動端末位置測定法が利用可能な地上移動通信網「Ｐｕｂｌｉｃ  Ｌａｎｄ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ」（ＰＬＭＮ）、例えばセルラネットワーク１０を示している。ネットワーク１０は複数の領域１２で構成され、各領域には移動通信交換センタ「Ｍｏｂｉｌｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ  Ｃｅｎｔｅｒ」（ＭＳＣ）１４および統合在圏ロケーションセンタ「Ｖｉｓｉｔｏｒ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｒｅｇｉｓｔｅｒ」（ＶＬＲ）１６が設けられる。ＭＳＣ／ＶＬＲ領域１２は複数のロケーションエリア「Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ａｒｅａｓ」（ＬＡ）１８を含み、あるＭＳＣ／ＶＬＲ領域１２における一部分としてＬＡ１８が定義され、その中で移動局（ＭＳ）２０はそのＬＡ１８を制御するＭＳＣ／ＶＬＲ領域１２に更新位置情報を送ることなく自由に移動することができる。各ロケーションエリア１２は多くのセル２２に分割される。移動局（ＭＳ）２０は物理的な機器であって、例えば移動通信加入者がネットワーク１０と通信する時、あるいはセルラネットワーク１０以外の有線、無線ユーザと通信する時に使用する自動車電話、その他の携帯用電話である。基地局（ＢＳ）２４は単純に無線塔として図示された物理的な機器であって、ＭＳ２０への無線トラフィックおよびＭＳ２０からの無線トラフィックを扱うセル２２の地理的領域に無線カバレージを提供する。
【００１７】
図１で示すように、ＰＬＭＮサービスエリアあるいはセルラネットワーク１０はまた、ＭＳＣ／ＶＬＲ１４／１６と共にホームロケーションレジスタ「Ｈｏｍｅ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｒｅｇｉｓｔｅｒ」（ＨＬＲ）２６を含む。ＨＬＲは、例えばユーザプロフィール、現在のサービスセル位置およびルーティング情報、国際移動通信加入者識別（ＩＭＳＩ）番号、その他の管理情報など、すべての加入者情報を保持するデータベースである。ＨＬＲ２６は任意のＭＳＣ１４、またはそのＭＳＣ１４の整数部分、またはサービス多重ＭＳＣ１４と共存可能であり、後者は図１で示される。ＶＬＲ１６は現在ＭＳＣ／ＶＬＲ領域１２内に位置するすべての移動局２０に関する情報を含むデータベースである。
【００１８】
図２は、本発明の第１実施例、すなわちＰＬＭＮ１０における端末の２０など、任意の移動端末の位置を測定するためのハイブリッド法を示している。上述のように、到来時間差（ＴＤＯＡ）とタイミングアドバンス（ＴＡ）は機器変更に伴う最少の費用で最高の精度を提供する。また、ＴＤＯＡおよびＴＡは互いに独立した移動端末２０の位置測定が可能である。したがって、これら方法の組み合わせにより、位置推定機能の相乗作用が得られるが、詳細は後述する。
【００１９】
図２はまた、３つの基地局２４（図で、Ａ、Ｂ、Ｃで表される）を示しており、その３つの基地局Ａ、Ｂ、Ｃの範囲内に移動端末２０（Ｍで表される）が位置している。移動端末Ｍからの信号について、２つの基地局、例えばＡとＢの間の前記ＴＤＯＡを測定する際に、数学的に理解し得るような双曲線が形成される。例えば、双曲線ＡＢが基地局ＡとＢの両方に対する移動端末Ｍの可能な位置のラインを表すので、双曲線ＡＢ上の各点で２つの基地局間の距離（時間）の差は一定である。同様に、双曲線ＡＣとＢＣも基地局２４の周辺に形成される。
【００２０】
測定誤差のない理想条件では、図２に示すように３つの双曲線、すなわち双曲線ＡＢ、ＡＣ、ＢＣは移動端末Ｍの位置で交差する。しかし、測定誤差を含む実際の条件では、交点の決定に誤差が生じる。
【００２１】
図において破線で表されている円Ａ‘，Ｂ‘，Ｃ‘はそれぞれの基地局からのＴＡ距離を表す。この３つの円も、前述の双曲線のように移動端末Ｍの軌跡で交差し、この場合における２つの方法の合致を図示している。それでも、ＴＡ円は双曲線の場合と同様に測定誤差を含むことを理解しておく必要がある。しかし、互いに独立した相補的なＴＡとＴＤＯＡのデータを組み合わせると、移動端末の位置測定のための更に正確な方法が得られる。なお、移動端末Ｍの位置に関する最適推定値は最少２乗法や他の統計的手法によって求められるはずである。最終的な誤差はＴＤＯＡかＴＡ、いずれか一方の場合より小さくなる。
【００２２】
図３は、本発明による位置測定のための最少２乗最適化の実施例を示す。数学的に理解されるように、最小２乗近似は任意の点Ｐから各曲線まで距離の２乗和を測定して、２乗和の最少を示すその位置を選択する。図３における前述の各曲線の標準偏差は、統計的手法で理解されるように約６７％の確率で真の位置を包含する曲線の片側の距離として定義されるものとする。一般に、標準偏差は曲線によって異なり、同じ曲線でも位置によって異なり、ＴＤＯＡとＴＡの測定における既知の誤差から計算することができる。当該分野で周知のように、距離は測定間の相関関係を適切に考慮しながら標準偏差を１単位として測定される。しかし、標準的な仮説、例えば測定誤差がガウス分布にしたがい、不遍であるとすれば、最適な点Ｐは２乗距離の総和が最小になる点で与えられる。
【００２３】
図３は、図２に示すような３つの基地局２４を使用するＴＤＯＡおよびＴＡの方法で曲線間が最も収斂する前記領域を大幅に拡大した図である。特に、双曲線ＡＢとＡＣが図３の上から下へ伸びている様子を示している。双曲線ＢＣは冗長であるので（他の２双曲線が組み合わせられる場合）、２つの双曲線ＡＢとＡＣが最小２乗測定に利用される。
【００２４】
図３にはまた、３つのＴＡの円Ａ’、Ｂ’、Ｃ’が示されており、これらは双曲線ＡＢとＡＣの共通点の近傍に収斂する。このような不完全な収斂は前述の測定誤差が原因であり、図に示される各曲線間で交点を最もよく近似する点が最小２乗法で決定される。図示される直交あるいは垂直な点線（そのうち１本がＰ’で図示される）は点Ｐと各曲線の間の最短距離を表す。例えば、図３における点Ｐは、曲線ＡＢ、ＡＣと円弧Ａ’、Ｂ’、Ｃ’との間で、２乗距離の和が最小になる点を表す。
【００２５】
図２の移動局Ｍは基地局Ａ、Ｂ、Ｃのカバレージ領域の比較的近くにあるが、図４は、移動局Ｍが基地局カバレージの中央領域から遠ざかっている場合を示している。例えば、ある都市が３つの基地局Ａ、Ｂ、Ｃでカバーされ、移動端末Ｍは郊外に出ているがまだ前述の基地局２４のカバレッジ範囲内に属している場合である。前述のように、ＴＤＯＡは複数対の基地局からのデータを必要とし、３つの基地局２４で異なる３対（３つの異なる双曲線）が得られる。しかし、このうち、２つの双曲線からは利用可能なデータが得られるが、前述のように３つ目は前記２つから得られるデータの一次結合であって、追加情報は得られない。したがって、図２に関連して記述したようにＴＤＯＡは双曲線の交点で移動端末Ｍの位置を特定する。
【００２６】
しかしながら、図４に示すように移動端末Ｍの近くでは、双曲線は３つ共、基地局Ａ、Ｂ、Ｃのクラスタから半径方向で比較的長い距離にわたってほとんど一致している。したがって、ＴＤＯＡは、第１の場合は移動端末の位置を妥当な程度に特定したが、図４のように基地局２４のクラスタ外側の半径方向については満足できない。位置特定に伴う潜在誤差が大きいと、交点（すなわち、移動端末Ｍの位置）は広い地域に属することになるので、救援活動の遅れにつながる。したがって、この場合、ＴＡの方法を統合すると、所要の精度が得られる。
【００２７】
図４に示すように、ＴＡはＴＤＯＡと互いに補い合って半径の方向に非常に良好に機能する。特に移動端末Ｍの近くでは、ＴＡ円Ａ’、Ｂ’、Ｃ’は半径方向を横切る向きにはあまり急速に発散しないので、その方向の精度は比較的低いが、半径方向の３つの独立した距離測定値が得られる。従って、２つの方法を併用することによって、すべての方向に良好な精度が得られる。これは重要である。理由は、ある都市の中でＡ、Ｂ、Ｃなどの基地局の配置点（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）を囲むドーナツ形カバレージ領域のサービスアリアが都市自体のカバレージ領域と比べてかなり大きい場合があるからである。
【００２８】
さらに、ＴＡとＴＤＯＡの組み合わせによって、いずれか片方の方法に伴う共通のあいまいさが解消される。例えば、図５には、３つの基地局２４（Ａ、Ｂ、Ｃのうち、後者は図示されている）を含む状況が、結果として得られる移動端末ＭのＴＤＯＡ位置特定用の２双曲線ＡＢ、ＡＣ（そして、冗長双曲線ＢＣ）と共に示されている。図５は移動端末Ｍの位置の拡大図であって、近傍基地局と曲線の近傍部分を示す。この場合、ＴＤＯＡを単独で使用して、双曲線が互いに交差しているところで２つの可能な解があることが分かる。ＴＡ円（破線曲線）を追加すれば、３つのすべての基地局とは異なるＴＡ上のあいまいな解は、追加基地局２４の測定を必要とせずにきれいに解消される。
【００２９】
図６は、３つの基地局とＴＡ位置特定だけの場合を示している。完璧な測定（図示されるような）が行われれば、３つの円Ａ‘、Ｂ‘、Ｃ‘がすべて交差する唯一の解が得られるが、それ以外に、２つの円が交差して、残りが近傍に位置するような場合、近傍に他の点が現れることがある。測定誤差があると、このような状況が常に満足に解決し得るとは限らない。しかし、ほとんどの場合、新たに基地局２４を加えることなくＴＤＯＡ双曲線（破線）によって、上記のようなあいまいさを解消するための別の情報が得られる。
【００３０】
本発明の組み合わせ方法は基地局２４が２つのみの場合にも、精度は低下するが、適応可能である。例えば、郊外で基地局２４が高速道路に沿って、図７で示される基地局ＡとＢのように配置される場合がある。この場合、移動端末Ｍは軸、すなわち高速道路に沿った基地局Ａ、Ｂを結ぶ直線（Ｒ）からずれている。この場合の双曲線ＡＢと円Ａ’とＢ’は単一の位置を指示せずに、曲線が交差する所で移動端末Ｍの２つの可能な位置を表示する。したがって、この場合、ＴＤＯＡとＴＡの方法を組み合わせても、幾分かのあいまいさが存在する。この場合、本発明のシステムと方法が正確さに欠けると云っても、残りの部分は解決可能である。例えば、高速道路に関わる位置のあいまいさは移動端末Ｍのユーザとの会話によって解決されるかもしれない。したがって、情報に制限がある状況でも、本発明によるＴＤＯＡとＴＡのハイブリッド法は解析を少数地域に絞って、例えば郊外あるいは過疎地域で高精度の測定を行う。
【００３１】
上記の変形として、２つの基地局ＡとＢの間の高速道路（半径方向の線Ｒ）上にある移動端末Ｍが図８に示されている。しかし、この場合は、組み合わせ法によって得られる２つの解が縮退、すなわち、それらが同じ位置を特定するので、位置のあいまいさが解消される。従って、この限られた２基地局２４の場合では、高速道路を横切る方向よりも高速道路に平行な方向で精度が高くなる（図８）。ユーザは高速道路上あるいはその周辺にいる可能性が高いので、高速道路を横切る方向の位置特定はそれ自体、その方向での必要な精度を示すので、この解決策は評価できる。
【００３２】
本発明の内容では２基地局の場合における何らかの位置的あいまいさを伴うが、ＴＡまたはＴＤＯＡを単独で使用する場合の誤差と比べて、２つの方法の相乗的な組み合わせを使用する場合は総合誤差の大きさが抑えられる。
【００３３】
本発明のシステムおよび方法に用いられる上記の場合は二次元あるいは平坦表面の正確な位置特定について述べているが、本発明の原理は縦方向、例えば高層建築内での移動端末２０の位置特定にも適用できる。そのような立体的な位置特定が可能であるが、一般に基地局２４は実質的に水平面上に位置することが多いので、垂直位置特定の場合は、水平の場合より位置の誤差が大きくなる傾向があると理解しなければならない。いずれにしても、本発明のハイブリッドのアプローチは、その組み合わせから得られる追加情報によって、別々に実行されるどちらの方法と比較して改善が見られる。
【００３４】
前述のＴＤＯＡおよびＴＡ法のためのアルゴリズムは、当該分野では周知のようにＭＳＣ１４の中、あるいはシステム１０内の他の中央処理センタまたはノードの中に格納することが可能であって、２つの方法は前述の改良されたハイブリッド方法に結合または融合される。特に、ＭＳ２０のＴＤＯＡおよびＴＡ測定に関する情報は、処理のために少なくとも２つの基地局２４から有線リンク（図示せず）経由でＭＳＣ１４に転送される。
【００３５】
また、本発明の原理は多く様々な状況や環境において利用可能であると理解すべきである。前述のように、この位置特定方法は公共緊急連絡拠点「Ｐｕｂｉｃ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ａｎｓｗｅｒｉｎｇ  Ｐｏｉｎｔｓ」（ＰＳＡＰ）が救援隊の緊急派遣を必要とする場合における現場の位置特定を可能にするために拡張９１１番サービス（ｅｎｈａｎｃｅｄ  ９１１  ｓｅｒｖｉｃｅ）に採用され得る可能性がある。その他の用途として、詐欺の犯人、犯罪の進行中またはその犯罪後犯人がかけたセルラ電話の位置特定、場所に依存する課金、車両および船舶の管理、在庫／梱包モニタのほかに、より高精度の位置特定によって利益がもたらされる種々の用途がある。
【００３６】
位置情報を利用するＰＳＡＰやその他の機関は、図９に示すように地域の詳細な地図を含むモニタ上で推定位置とその誤差を表示することができる。中心位置とその推定誤差は共に、前記のように最小２乗法によって求められる。一般に、誤差は楕円形になるが、単純な構成では、図９に示すように円形で表示されることもある。例えば、ＰＳＡＰで使用される場合、指令者は、まず応急隊を派遣する。そして推定誤差のために発呼者の姿が見えないとき、隊員は円内または楕円内の全地域を捜索しなれればならない。したがって、予算の制限内でこの捜索地域のサイズを可能な限り狭めることは、場合によっては人命に関わる問題である。
【００３７】
楕円捜索限定法「ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ  ｓｅａｒｃｈ  ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」に関する詳細は、１９９７年７月３０日付でファイルされ、ここに引用によって包含される「Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｕｓｉｎｇ  Ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ  ｓｅａｒｃｈ  Ａｒｅａ  Ｃｏｖｅｒａｇｅ ｉｎ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ」と題する出願人による同時係属米国特許出願シリアル番号Ｎｏ．０８／９０３，５５１に記述されている。
【００３８】
現在の技術水準では、移動端末２０は約７つまでの異なる基地局２４（そのうち１つがその移動端末２０に対するサービス基地局２４）をモニタすることができるが、将来は、任意の移動端末２０が更に多数（ｎ）の基地局２４をモニタして、その結果、現在より多数（ｎ−１）の双曲線を考察することが可能になる。
【００３９】
また、本発明の範囲は前述のハイブリッド位置特定法、特にＴＤＯＡおよびＴＡ測定の双方を利用して移動端末の送信位置を正確に指示、検証するためのハイブリッド法を包含するものと理解すべきである。そして、得られた結果は、移動端末位置を求めている救助隊等のために所定誤差範囲で表示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を採用する電気通信システムのブロック図。
【図２】３つの基地局を用いて図１で示されるシステムに本発明を実施するための第１方法を示す代表的図。
【図３】図１で示されるシステムと図２で示される実施構成の中で移動端末の位置を特定する際に使用される最少２乗測定法を示す代表的図。
【図４】本発明の第１の利点を図示する代表的図。
【図５】本発明の第２の利点を図示する代表的図。
【図６】本発明の第３の利点を図示する代表的図。
【図７】２つの基地局を用いて図１で示されるシステムに本発明の原理を実施するための第２方法の代表的図。
【図８】図７で示される方法の変形を表す図。
【図９】本発明のハイブリッド法を表示するために図１の要素に接続されるディスプレイ装置を示す図。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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