(57)【要約】      （修正有）【課題】無線テレビジョン信号にもとずいて、ユーザ端末の位置を決定する。【解決手段】ユーザ端末の受信器で複数の無線テレビジョン信号を受信し、ユーザ端末とテレビジョン放送信号の送信器との間の擬似距離を決定する。擬似距離と送信器のそれぞれの位置にもとずいてユーザ端末の位置を決定する。無線テレビジョン信号にもとずいて、受信器の基準クロックと、送信器クロックとの間のクロック・オフセットも決定する。【選択図】図１
2009025292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準クロックと、
無線テレビジョン信号を受信する受信器であって、前記無線テレビジョン信号は、送信器クロックに従ってテレビジョン送信器によって送信される、受信器と、
前記無線テレビジョン信号に基づいて前記基準クロックと前記送信器クロックとの間のクロック・オフセットを決定するクロック・オフセット・ユニットと
を含む装置。
【請求項２】
前記無線テレビジョン信号は、
Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ（ＡＴＳＣ）ディジタル・テレビジョン（ＤＴＶ）信号と、
Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ（ＤＶＢ）信号と、
Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ（ＩＳＤＢ−Ｔ）信号と、
全米テレビジョン基準委員会（ＮＴＳＣ）アナログ・テレビジョン信号と
のうちの少なくとも１つを含む請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ユーザ端末の位置は、前記クロック・オフセット、前記無線テレビジョン信号に基づいて前記ユーザ端末と前記テレビジョン送信器との間で決定される擬似距離、ならびに前記テレビジョン送信器の位置に基づいて決定される請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ユーザ端末の前記位置を決定するプロセッサをさらに含む請求項３に記載の装置。
【請求項５】
衛星ポジショニング信号を受信する衛星受信器と、
前記衛星ポジショニング信号に基づいて前記受信器の前記位置を決定するプロセッサと、
前記衛星ポジショニング信号に基づいて前記基準クロックを調整する時間伝送ユニットと
をさらに含む請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記衛星ポジショニング信号は、全地球測位システム（ＧＰＳ）信号を含む請求項５に記載の装置。
【請求項７】
基準クロック信号を生成する手段と、
無線テレビジョン信号を受信する手段であって、前記無線テレビジョン信号は、送信器クロックに従ってテレビジョン送信器によって送信される、受信する手段と、
前記無線テレビジョン信号に基づいて前記基準クロック信号と前記送信器クロックとの間のクロック・オフセットを決定する手段と
を含む装置。
【請求項８】
前記無線テレビジョン信号は、
Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ（ＡＴＳＣ）ディジタル・テレビジョン（ＤＴＶ）信号と、
Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ（ＤＶＢ）信号と、
Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ（ＩＳＤＢ−Ｔ）信号と、
全米テレビジョン基準委員会（ＮＴＳＣ）アナログ・テレビジョン信号と
のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
ユーザ端末の位置は、前記クロック・オフセット、前記無線テレビジョン信号に基づいて前記ユーザ端末と前記テレビジョン送信器との間で決定される擬似距離、ならびに前記テレビジョン送信器の位置に基づいて決定される請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記ユーザ端末の前記位置を決定する手段をさらに含む、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
衛星ポジショニング信号を受信する手段と、
前記衛星ポジショニング信号に基づいて前記受信器の前記位置を決定する手段と、
前記衛星ポジショニング信号に基づいて前記基準クロック信号を調整する手段と
をさらに含む請求項７に記載の装置。
【請求項１２】
前記衛星ポジショニング信号は、全地球測位システム（ＧＰＳ）信号を含む請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
基準クロック信号を生成することと
無線テレビジョン信号を受信することであって、前記無線テレビジョン信号は、送信器クロックに従ってテレビジョン送信器によって送信される、受信することと、
前記無線テレビジョン信号に基づいて前記基準クロック信号と前記送信器クロックとの間のクロック・オフセットを決定することと
を含む方法。
【請求項１４】
前記無線テレビジョン信号は、
Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ（ＡＴＳＣ）ディジタル・テレビジョン（ＤＴＶ）信号と、
Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ（ＤＶＢ）信号と、
Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ（ＩＳＤＢ−Ｔ）信号と、
全米テレビジョン基準委員会（ＮＴＳＣ）アナログ・テレビジョン信号と
のうちの少なくとも１つを含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ユーザ端末の位置は、前記クロック・オフセット、前記無線テレビジョン信号に基づいて前記ユーザ端末と前記テレビジョン送信器との間で決定される擬似距離、ならびに前記テレビジョン送信器の位置に基づいて決定される請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記ユーザ端末の前記位置を決定することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
衛星ポジショニング信号を受信することと、
前記衛星ポジショニング信号に基づいて前記受信器の前記位置を決定することと、
前記衛星ポジショニング信号に基づいて前記基準クロック信号を調整することと
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記衛星ポジショニング信号は、全地球測位システム（ＧＰＳ）信号を含む請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には位置決定に関し、具体的には、ＤＴＶ信号を使用する位置決定に関する。
【背景技術】
【０００２】
昔から、ラジオ信号を使用する２次元緯度／経度位置決定システムの方法があった。Ｌｏｒａｎ  ＣおよびＯｍｅｇａなどの地上システムと、Ｔｒａｎｓｉｔとして知られる衛星ベースのシステムが、広く使用されてきた。高まる人気を享受しているもう１つの衛星ベースのシステムが、全地球測位システム（ＧＰＳ）である。
【０００３】
１９７４年に最初に考案されたＧＰＳは、位置決定、ナビゲーション、測量、および時間伝送に広く使用されている。ＧＰＳシステムは、準同期した１２時間軌道にある２４個の軌道衛星の集まりに基づく。各衛星は、正確なクロックを担持し、擬似雑音信号を送信し、この擬似雑音信号を正確に追跡して、擬似距離を決定することができる。４つ以上の衛星を追跡することによって、全世界で３次元の正確な位置をリアル・タイムで決定することができる。より多くの詳細が、Ｂ．Ｗ．ＰａｒｋｉｎｓｏｎおよびＪ．Ｊ．Ｓｐｉｌｋｅｒ，Ｊｒ．、Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ−Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、巻ＩおよびＩＩ、ＡＩＡＡ、米国ワシントンＤ．Ｃ．、１９９６年に記載されている。
【０００４】
ＧＰＳは、ナビゲーションおよび位置決定の技術に変革を起こした。しかし、いくつかの状況で、ＧＰＳは、より有効でない。ＧＰＳ信号は、比較的低い出力レベル（１００ワット未満）で送信され、長距離にわたるので、受信信号強度は、比較的弱い（全方向性アンテナによって受信された時に−１６０ｄＢｗ程度）。したがって、信号は、妨害物が存在する場合または建物の内部では、辛うじて有用であり、あるいは全く有用ではない。
【０００５】
従来のアナログの全米テレビジョン基準委員会（ＮＴＳＣ）テレビジョン信号を使用して位置を決定する、提案されたシステムがあった。この提案は、「Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ｕｓｉｎｇ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｓｉｇｎａｌｓ」という名称の米国特許すなわち、１９９６年４月２３日発行の米国特許第５５１０８０１号に見られる。しかし、現在のアナログＴＶ信号は、ＴＶセット掃引回路の比較的粗い同期化を意図された水平同期パルスおよび垂直同期パルスを含む。さらに、２００６年に、連邦通信委員会（ＦＣＣ）は、ＮＴＳＣ送信器を止め、その貴重なスペクトルを再割り当てし、その結果、より貴重と思われる他の目的のためにオークションにかけられるようにすることを検討する。
【発明の概要】
【０００６】
一般に、一態様で、本発明は、基準クロックと、無線テレビジョン信号を受信する受信器であって、無線テレビジョン信号は、送信器クロックに従ってテレビジョン送信器によって送信される、受信器と、無線テレビジョン信号に基づいて基準クロックと送信器クロックとの間のクロック・オフセットを決定するクロック・オフセット・ユニットとを含む装置を特徴とする。
【０００７】
いくつかの実施形態で、無線テレビジョン信号は、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ（ＡＴＳＣ）ディジタル・テレビジョン（ＤＴＶ）信号と、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ（ＤＶＢ）信号と、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ（ＩＳＤＢ−Ｔ）信号と、全米テレビジョン基準委員会（ＮＴＳＣ）アナログ・テレビジョン信号とのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態で、ユーザ端末の位置は、クロック・オフセット、無線テレビジョン信号に基づいてユーザ端末とテレビジョン送信器との間で決定される擬似距離、ならびにテレビジョン送信器の位置に基づいて決定される。いくつかの実施形態は、ユーザ端末の位置を決定するプロセッサを含む。いくつかの実施形態は、衛星ポジショニング信号を受信する衛星受信器と、衛星ポジショニング信号に基づいて受信器の位置を決定するプロセッサと、衛星ポジショニング信号に基づいて基準クロックを調整する時間伝送ユニットとを含む。いくつかの実施形態で、衛星ポジショニング信号は、全地球測位システム（ＧＰＳ）信号を含む。
【０００８】
一般に、一態様で、本発明は、基準クロック信号を生成する手段と、無線テレビジョン信号を受信する手段であって、無線テレビジョン信号は、送信器クロックに従ってテレビジョン送信器によって送信される、受信する手段と、無線テレビジョン信号に基づいて基準クロック信号と送信器クロックとの間のクロック・オフセットを決定する手段とを含む装置を特徴とする。
【０００９】
いくつかの実施形態で、無線テレビジョン信号は、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ（ＡＴＳＣ）ディジタル・テレビジョン（ＤＴＶ）信号と、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ（ＤＶＢ）信号と、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ（ＩＳＤＢ−Ｔ）信号と、全米テレビジョン基準委員会（ＮＴＳＣ）アナログ・テレビジョン信号とのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態で、ユーザ端末の位置は、クロック・オフセット、無線テレビジョン信号に基づいてユーザ端末とテレビジョン送信器との間で決定される擬似距離、ならびにテレビジョン送信器の位置に基づいて決定される。いくつかの実施形態は、ユーザ端末の位置を決定する手段を含む。いくつかの実施形態は、衛星ポジショニング信号を受信する手段と、衛星ポジショニング信号に基づいて受信器の位置を決定する手段と、衛星ポジショニング信号に基づいて基準クロック信号を調整する手段とを含む。いくつかの実施形態で、衛星ポジショニング信号は、全地球測位システム（ＧＰＳ）信号を含む。
【００１０】
一般に、一態様で、本発明は、基準クロック信号を生成することと、無線テレビジョン信号を受信することであって、無線テレビジョン信号は、送信器クロックに従ってテレビジョン送信器によって送信される、受信することと、無線テレビジョン信号に基づいて基準クロック信号と送信器クロックとの間のクロック・オフセットを決定することとを含む方法を特徴とする。
【００１１】
いくつかの実施形態で、無線テレビジョン信号は、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ（ＡＴＳＣ）ディジタル・テレビジョン（ＤＴＶ）信号と、Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ（ＤＶＢ）信号と、Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ（ＩＳＤＢ−Ｔ）信号と、全米テレビジョン基準委員会（ＮＴＳＣ）アナログ・テレビジョン信号とのうちの少なくとも１つを含む。いくつかの実施形態で、ユーザ端末の位置は、クロック・オフセット、無線テレビジョン信号に基づいてユーザ端末とテレビジョン送信器との間で決定される擬似距離、ならびにテレビジョン送信器の位置に基づいて決定される。いくつかの実施形態は、ユーザ端末の位置を決定することを含む。いくつかの実施形態は、衛星ポジショニング信号を受信することと、衛星ポジショニング信号に基づいて受信器の位置を決定することと、衛星ポジショニング信号に基づいて基準クロック信号を調整することとを含む。いくつかの実施形態で、衛星ポジショニング信号は、全地球測位システム（ＧＰＳ）信号を含む。
【００１２】
本発明の１つまたは複数の実施形態の詳細を、添付図面および下の説明に示す。本発明の他の特徴、目的、および利益は、この説明および図面から、ならびに特許請求の範囲から明白になるであろう。
【００１３】
さまざまな図面の類似する符号は、類似する要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
序
放送テレビジョン信号を使用して、ユーザ端末の位置を決定することができる。Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ（ＡＴＳＣ）ディジタル・テレビジョン（ＤＴＶ）信号を使用してユーザ端末の位置を決定する技法が、その開示全体が参照によって本明細書に組み込まれている、米国特許第６８６１９８４号、「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｉｇｎａｌｓ」に開示されている。欧州電気通信標準化機構（ＥＴＳＩ）Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ（ＤＶＢ）信号を使用してユーザ端末の位置を決定する技法が、その開示全体が参照によって本明細書に組み込まれている、２００１年８月１７日に出願した米国非仮特許出願第０９／９３２０１０号、「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｊａｐａｎｅｓｅ  ＩＳＤＢ−Ｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ＴＶ  Ｓｉｇｎａｌｓ」に開示されている。日本のＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ（ＩＳＤＢ−Ｔ）信号を使用してユーザ端末の位置を決定する技法が、その開示全体が参照によって本明細書に組み込まれている、米国特許第６９５２１８２号、「Ｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｌｏｃａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｉｇｎａｌｓ」に開示されている。ＮＴＳＣ（全米テレビジョン基準委員会）アナログ・テレビジョン（ＴＶ）信号を使用してユーザ端末の位置を決定する技法が、その開示全体が参照によって本明細書に組み込まれている、米国特許第６５５９８００号および米国特許第６５２２２９７号に開示されている。
【００１５】
これらのテレビジョン信号のそれぞれが、テレビジョン信号の送信器までの擬似距離を入手するのに使用できる成分を含む。複数のそのような擬似距離が既知であり、送信器の位置が既知である時に、ユーザ端末の位置を正確に決定することができる。ＡＴＳＣディジタル・テレビジョン信号内の適切な成分は、ＡＴＳＣデータ・フレーム内のＦｉｅｌｄ  Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ＳｅｇｍｅｎｔおよびＡＴＳＣデータ・フレーム内のＤａｔａ  Ｓｅｇｍｅｎｔ内のＳｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｅｇｍｅｎｔなどの同期化コードを含む。ＥＴＳＩ  ＤＶＢディジタル・テレビジョン信号およびＩＳＤＢ−Ｔディジタル・テレビジョン信号内の適切な成分は、散乱パイロットキャリアを含む。ＮＴＳＣアナログ・テレビジョン信号内の適切な成分は、水平同期パルス、水平帰線消去パルス、ひとまとめにされた水平帰線消去パルスおよび水平同期パルス、ゴースト・キャンセル用基準信号、垂直消去期間試験信号、ならびに他のチャープタイプ信号を含む。
【００１６】
テレビジョン信号を使用する位置決め技法は、ナビゲーションおよび位置決定の技術を変革するに違いない。テレビジョン信号の遍在する可用性は、テレビジョンが使用可能であるすべての場所でのカバレッジを可能にする。実際に、時間ゲーティングされた遅延ロック・ループの使用に伴って、テレビジョン受信が可能である区域を超えてさえ位置決めにテレビジョン信号を使用することが可能である。詳細は、たとえば、その開示全体が参照によって本明細書に組み込まれている、米国特許第６７５３８１２号、「Ｔｉｍｅ−Ｇａｔｅｄ  Ｎｏｎｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｄｅｌａｙ  Ｌｏｃｋ  Ｌｏｏｐ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  ｏｆ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ  Ｓｉｇｎａｌｓ」に記載されている。
【００１７】
本発明の実施形態は、テレビジョン信号を使用する位置決定用の監視ユニットを提供する。この監視ユニットは、本明細書で「ユーザ端末」と称するモバイル・ユニットのジオロケーション（ｇｅｏｌｏｃａｔｉｏｎ）に使用されるテレビジョン信号のパラメータを決定する。たとえば、監視ユニットは、テレビジョン送信器内の送信器クロックのクロック・オフセットを決定することができる。次に、そのクロック・オフセットが、ユーザ端末の位置を正確に決定するのに使用される。
【００１８】
いくつかの実施形態で、監視ユニットは、測量、衛星位置決め、テレビジョン信号を使用する位置決め、および類似物によって高い度合の精度で決定された固定位置を有する静止ユニットである。この静止監視ユニットは、ＧＰＳなどの衛星から正確な時刻を入手することができる。
【００１９】
いくつかの実施形態では、モバイル・ユーザ端末が、監視ユニットとして働き、ＧＰＳなどの衛星から位置および時刻を入手することができる。ＧＰＳが使用可能ではない場合には、複数のモバイル監視ユニットを一緒に使用して、送信器クロック・オフセットなどのテレビジョン信号のパラメータを決定し、ユーザ端末内の受信器クロックのクロック・オフセットを決定し、ユーザ端末の位置を決定することができる。
【００２０】
図１を参照すると、例の実施態様１００は、エア・リンクを介して基地局１０４と通信するユーザ端末１０２を含む。一実施態様で、ユーザ端末１０２は、無線電話機であり、基地局１０４は、無線電話基地局である。一実施態様で、基地局１０４は、モバイルＭＡＮ（メトロポリタン・エリア・ネットワーク）またはＷＡＮ（広域ネットワーク）の一部である。
【００２１】
図１は、本発明のさまざまな態様を示すのに使用されるが、本発明は、この実施態様に限定されない。たとえば、句「ユーザ端末」は、説明するＤＴＶ位置決定技法を実施できるすべての物体を指すことが意図されている。ユーザ端末の例は、ＰＤＡ、携帯電話機、自動車および他の車両、ならびに説明するＤＴＶ位置決定を実施するチップまたはソフトウェアを含むことができるすべての物体を含む。物体は、「端末」である物体または「ユーザ」によって操作される物体に限定されることを意図されたものではない。
【００２２】
ＤＴＶ位置決定サーバによって実行される位置決定
図２に、実施態様１００の動作を示す。ユーザ端末１０２は、複数のＤＴＶ送信器１０６Ａおよび１０６Ｂ〜１０６ＮからＤＴＶ信号を受信する（ステップ２０２）。
【００２３】
さまざまな方法を使用して、位置決定に使用されるＤＴＶチャネルを選択することができる。一実施態様では、ＤＴＶ位置決定サーバ１１０が、監視すべき最良のＤＴＶチャネルについてユーザ端末１０２に知らせる。一実施態様では、ユーザ端末１０２が、基地局１０４によって位置決定サーバ１１０とメッセージを交換する。もう１つの実施態様では、ユーザ端末１０２が、基地局１０４のアイデンティティと、基地局およびＤＴＶチャネルを相関させる格納されたテーブルとに基づいて、監視すべきＤＴＶチャネルを選択する。一実施態様では、ユーザ端末１０２が、最も近い都市の名前など、領域の一般的表示を与えるユーザからの位置入力を受け入れることができ、この情報を使用して、処理のためにＤＴＶチャネルを選択する。一実施態様では、ユーザ端末１０２が、使用可能なＤＴＶチャネルをスキャンして、使用可能なＤＴＶチャネルの出力レベルに基づいて、位置の指紋を組み立てる。ユーザ端末１０２は、この指紋を、既知の指紋を既知の位置と突き合わせる格納されたテーブルと比較して、処理のためにＤＴＶチャネルを選択する。
【００２４】
ユーザ端末１０２は、ユーザ端末１０２と各ＤＴＶ送信器１０６との間の擬似距離を決定する（ステップ２０４）。各擬似距離は、ＤＴＶ放送信号の成分の送信器１０６からの送信の時刻と、その成分のユーザ端末１０２での受信の時刻との間の時間差（または同等の距離）ならびにユーザ端末でのクロック・オフセットを表す。
【００２５】
ユーザ端末１０２は、擬似距離をＤＴＶ位置決定サーバ１１０に送信する。一実施態様で、ＤＴＶ位置決定サーバ１１０は、本明細書で説明する動作を実行するように設計されたソフトウェアを実行する汎用コンピュータとして実施される。もう１つの実施態様では、ＤＴＶ位置決定サーバは、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）またはある他の種類のデバイスとして実施される。一実施態様で、ＤＴＶ位置決定サーバ１１０は、基地局１０４内または基地局１０４の近くで実施される。
【００２６】
ＤＴＶ信号は、固定されたおよび／またはモバイルの監視ユニット１０８を含めることができる複数の監視ユニット１０８Ａ〜Ｎによっても受信される。各監視ユニット１０８は、トランシーバおよびプロセッサを含む小さいユニットとして実施することができる。固定された監視ユニットは、電柱、ＤＴＶ送信器１０６、または基地局１０４などの便利な位置に取り付けることができる。一実施態様で、監視ユニットは、衛星上で実施される。
【００２７】
各監視ユニット１０８は、それがＤＴＶ信号をそこから受信するＤＴＶ送信器１０６のそれぞれについて、そのＤＴＶ送信器のローカル・クロックと基準クロックとの間の時間オフセットを測定する。一実施態様で、基準クロックは、ＧＰＳ信号から導出される。基準クロックの使用は、複数の監視ユニット１０８が使用される時の各ＤＴＶ送信器１０６の時間オフセットの決定を可能にする。というのは、各監視ユニット１０８が、基準クロックに関する時間オフセットを決定できるからである。したがって、監視ユニット１０８のローカル・クロックのオフセットは、これらの決定に影響しない。
【００２８】
もう１つの実施態様では、外部時刻基準は不要である。この実施態様によれば、単一の監視ユニットが、ユーザ端末１０２が受信するのと同一のＤＴＶ送信器のすべてからＤＴＶ信号を受信する。実際には、この単一の監視ユニットのローカル・クロックが、時刻基準として機能する。
【００２９】
一実施態様で、各時間オフセットが、固定オフセットとしてモデル化される。もう１つの実施態様では、各時間オフセットが、ａ、ｂ、ｃ、およびＴによって記述できる
Ｏｆｆｓｅｔ＝ａ＋ｂ（ｔ−Ｔ）＋ｃ（ｔ−Ｔ）２    （１）
の形の２次多項式あてはめとしてモデル化される。どの実施態様でも、各測定された時間オフセットは、インターネット、保護されたモデム接続、または類似物を使用して、ＤＴＶ位置決定サーバに周期的に送信される。一実施態様で、各監視ユニット１０８の位置が、ＧＰＳ受信器を使用して決定される。
【００３０】
ＤＴＶ位置決定サーバ１１０は、各ＤＴＶ送信器１０６の位相中心（すなわち、位置）を記述する情報をデータベース１１２から受信する。一実施態様で、各ＤＴＶ送信器１０６の位相中心は、位相中心を直接に測定するために、異なる位置の監視ユニット１０８を使用することによって測定される。もう１つの実施態様では、各ＤＴＶ送信器１０６の位相中心は、アンテナ位相中心を測量することによって測定される。
【００３１】
一実施態様で、ＤＴＶ位置決定サーバ１１０は、気象サーバ１１４から、ユーザ端末１０２の付近の気温、気圧、および湿度を記述する気象情報を受信する。気象情報は、インターネットおよび他のソースから入手可能である。ＤＴＶ位置決定サーバ１１０は、Ｂ．ＰａｒｋｉｎｓｏｎおよびＪ．Ｓｐｉｌｋｅｒ，Ｊｒ．著、「Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ−Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＡＩＡＡ、米国ワシントンＤ．Ｃ．、１９９６年、Ｖｏｌ．１、Ｃｈａｐｔｅｒ  １７のＪ．Ｓｐｉｌｋｅｒ，Ｊｒ．によるＴｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｎ  ＧＰＳで開示された技法などの技法を使用して、気象情報から対流圏伝搬速度を決定する。
【００３２】
ＤＴＶ位置決定サーバ１１０は、ユーザ端末１０２の全般的な地理的位置を識別する情報を基地局１０４から受信することもできる。たとえば、この情報は、セル電話機が置かれているセルまたはセル・セクタを識別することができる。この情報は、以下で説明するように、曖昧さの解決に使用される。
【００３３】
ＤＴＶ位置決定サーバ１１０は、擬似距離、使用される場合に距離、送信器のそれぞれの位置に基づいて、ユーザ端末の位置を決定する（ステップ２０６）。図３に、３つのＤＴＶ送信器１０６を使用する位置決定のジオメトリを示す。ＤＴＶ送信器１０６Ａは、位置（ｘ１，ｙ１）に配置される。ユーザ端末１０２とＤＴＶ送信器１０６Ａとの間の距離は、ｒ１である。ＤＴＶ１０６Ｂ送信器は、位置（ｘ２，ｙ２）に配置される。ユーザ端末１０２とＤＴＶ送信器１０６Ｂとの間の距離は、ｒ２である。ＤＴＶ送信器１０６Ｎは、位置（ｘ３，ｙ３）に配置される。ユーザ端末１０２とＤＴＶ送信器１０６Ｎとの間の距離は、ｒ３である。
【００３４】
ＤＴＶ位置決定サーバ１１０は、対流圏伝搬速度および対応するＤＴＶ送信器１０６の時間オフセットに従って、各擬似距離の値を調整することができる。ＤＴＶ位置決定サーバ１１０は、データベース１１２からの位相中心情報を使用して、各ＤＴＶ送信器１０６の位置を決定する。
【００３５】
ユーザ端末１０２は、３回以上の擬似距離測定を行って、３つの未知数すなわち、ユーザ端末１０２の位置（ｘ，ｙ）およびクロック・オフセットＴを解く。他の実施態様では、本明細書で開示される技法は、経度、緯度、および高度などの３次元の位置を決定するのに使用され、ＤＴＶ送信器の高度などの要因を含むことができる。
【００３６】
３つの擬似距離測定値ｐｒ１、ｐｒ２、およびｐｒ３は、
ｐｒ１＝ｒ１＋Ｔ      （２）
ｐｒ２＝ｒ２＋Ｔ      （３）
ｐｒ３＝ｒ３＋Ｔ      （４）
によって与えられる。３つの距離は、
ｒ１＝｜Ｘ−Ｘ１｜    （５）
ｒ２＝｜Ｘ−Ｘ２｜    （６）
ｒ３＝｜Ｘ−Ｘ３｜    （７）
として表すことができ、ここで、Ｘは、ユーザ端末の２次元ベクトル位置（ｘ，ｙ）を表し、Ｘ１は、ＤＴＶ送信器１０６Ａの２次元ベクトル位置（ｘ１，ｙ１）を表し、Ｘ２は、ＤＴＶ送信器１０６Ｂの２次元ベクトル位置（ｘ２，ｙ２）を表し、Ｘ３は、ＤＴＶ送信器１０６Ｎの２次元ベクトル位置（ｘ３，ｙ３）を表す。これらの関係は、３つの未知数ｘ、ｙ、およびＴについて解くべき３つの方程式をもたらす。緯度および経度だけが必要である場合に、ＤＴＶ位置決定サーバ１１０が、ｚについてある推定値を仮定し、他の未知の座標に関して行うようにはそれに関して解かないことに留意されたい。一実施態様で、地形図を使用して、ｚの初期推定値を、ｘおよびｙの計算された値に基づいて繰り返して洗練することができる。もう１つの実施態様では、ＤＴＶ位置決定サーバ１１０が、ｚについて能動的に解く。ＤＴＶ位置決定サーバ１１０は、従来の周知の方法に従って、これらの方程式を解く。Ｅ９１１応用例では、ユーザ端末１０２の位置が、正しい機関への配布のためにＥ９１１位置決定サーバ１１６に送信される。もう１つの応用例では、位置が、ユーザ端末１０２に送信される。
【００３７】
もう１つの実施態様で、ユーザ端末１０２は、擬似距離を計算するのではなく、擬似距離を計算するのに十分なＤＴＶ信号の測定値をとり、これらの測定値をＤＴＶ位置決定サーバ１１０に送信する。次に、ＤＴＶ位置決定サーバ１１０は、これらの測定値に基づいて擬似距離を計算し、上で説明したように、これらの擬似距離に基づいて位置を計算する。
【００３８】
ユーザ端末によって実行される位置決定
もう１つの実施態様で、ユーザ端末１０２の位置は、ユーザ端末１０２によって計算される。この実施態様では、必要な情報のすべてが、ユーザ端末１０２に送信される。この情報は、ＤＴＶ位置決定サーバ１１０、基地局１０４、１つまたは複数のＤＴＶ送信器１０６、またはこれらの任意の組合せによってユーザ端末に送信することができる。次に、ユーザ端末１０２は、擬似距離を測定し、上で説明した連立方程式を解く。この実施態様を、これから説明する。
【００３９】
ユーザ端末１０２は、各ＤＴＶ送信器のローカル・クロックと基準クロックとの間の時間オフセットを受信する。ユーザ端末１０２は、各ＤＴＶ送信器１０６の位相中心を記述する情報をもデータベース１１２から受信する。
【００４０】
ユーザ端末１０２は、ＤＴＶ位置決定サーバ１１０によって計算された対流圏伝搬速度を受信する。もう１つの実施態様で、ユーザ端末１０２は、ユーザ端末１０２の付近の気温、気圧、および湿度を記述する気象情報を気象サーバ１１４から受信し、従来の技法を使用して、この気象情報から対流圏伝搬速度を決定する。
【００４１】
ユーザ端末１０２は、ユーザ端末１０２のおおまかな位置を識別する情報を基地局１０４から受信することもできる。たとえば、この情報は、セル電話機が置かれているセルまたはセル・セクタを識別することができる。この情報は、以下で説明するように、曖昧さの解決に使用される。
【００４２】
ユーザ端末１０２は、複数のＤＴＶ送信器１０６からＤＴＶ信号を受信し、ユーザ端末１０２と各ＤＴＶ送信器１０６との間の擬似距離を決定する。次に、ユーザ端末１０２は、擬似距離および送信器の位相中心に基づいてその位置を決定する。
【００４３】
これらの実施態様のいずれにおいても、２つのＤＴＶ送信器だけが使用可能である場合には、ユーザ端末１０２の位置を、２つのＤＴＶ送信器および以前の位置決定中に計算されたオフセットＴを使用して決定することができる。Ｔの値は、従来の方法に従って格納するか維持することができる。
【００４４】
一実施態様で、基地局１０４は、ユーザ端末１０２のクロック・オフセットを決定する。この実施態様では、２つのＤＴＶ送信器だけが、位置決定に必要である。基地局１０４は、クロック・オフセットＴをＤＴＶ位置決めサーバ１１０に送信し、このＤＴＶ位置決めサーバ１１０は、ＤＴＶ送信器のそれぞれについて計算された擬似距離から、ユーザ端末１０２の位置を決定する。
【００４５】
もう１つの実施態様では、１つまたは２つのＤＴＶ送信器だけが位置決定に使用可能である場合に、ＧＰＳが、位置決定を増補するのに使用される。
【００４６】
受信器アーキテクチャ
図４に、擬似距離測定値を生成する際に使用される受信器の実施態様４００を示す。いくつかの実施態様で、受信器４００は、ユーザ端末１０２内で実施される。いくつかの実施態様で、受信器４００は、監視ユニット１０８内で実施される。
【００４７】
ＲＦサンプラおよび量子化器４０６は、アンテナ４０４を区域内のディジタルＴＶ信号４０２のそれぞれに順次同調し、その信号をＲＦ増幅し、ＩＦまたはベースバンドにダウンコンバートする。その８ＭＨｚ帯域幅を用いて広帯域フィルタリングされた信号は、その後、ＲＦサンプラおよび量子化器４０６によってサンプリングされ、量子化される。次に、４つ以上のシンボル・インターバルを含む、量子化された信号の１セグメントが、メモリ４０８に格納される。好ましくは、おそらく持続時間において０．１秒以上の実質的により長いセグメントが、平均化時間を改善し、雑音性能を改善するために使用される。
【００４８】
ミキサ４１０と相関器および積分器４１２は、信号の格納された時間セグメントを、ｓｃａｔｔｅｒｅｄ  ｐｉｌｏｔジェネレータ４１８によって生成された基準ｓｃａｔｔｅｒｅｄ  ｐｉｌｏｔ  ｃａｒｒｉｅｒのさまざまな時間オフセットされた版と順次相関させる。基準信号を、所定の時間ステップによって時間的にステップして、自己相関関数のピークを見つける。ステップ・サイズは、自己相関ピークを識別するのに十分な個数の、自己相関関数からのサンプルを作るように選択される。一実施態様で、大きいステップ・サイズが、当初に、自己相関ピークの推定を入手するために使用され、その後、より小さいステップ・サイズが、その推定値を洗練するのに使用される。下で示すように、本発明の実施態様は、１／（１１１６×２００００）＝４４ｎｓだけ間隔をおかれた時間サンプルを使用する。相関器検索制御４２０が、自己相関関数の主ピークを検索し、見つかった時に、擬似距離のその測定値をディジタル化された形に変換する。次に、受信器４００は、他のＤＴＶ塔からその区域内で使用可能な他のディジタルＴＶ信号４０２に対して、同一の組の関数を順次実行する。同一のＤＴＶ塔から送信された信号から複数の測定を行う必要はない。次に、３回以上の擬似距離測定値の組が、ディジタル・セルラ・リンクまたは他の無線リンクによってＤＴＶ位置決めサーバ１１０に送信される。
【００４９】
加入者送受話器または他のデバイスでの位置決定動作が、加入者が位置決定を必要とする時にのみ行われる必要があることに留意されたい。ゆっくり歩いているか、ゆっくり移動する車両内にいるか、建物の中または緊急現場で座っている加入者について、この位置情報は、低い頻度で測定されることだけを必要とする。したがって、電池または他の電源を、非常に小さくすることができる。
【００５０】
受信器４００は、ディジタル信号の和を用いる相互相関器を実施するが、代替実施形態が、たとえばＦＦＴ／ＤＦＴ（高速フーリエ変換／直接フーリエ変換）処理を使用することによって回路網を単純化できることは、当業者に明白であろう。さらに、受信器４００は、サンプルを中間周波数（ＩＦ）で処理するが、他の実施態様は、アナログまたはディジタルの形でサンプルを処理することができ、ＩＦまたはベースバンドで動作することができる。さらに異なる実施態様は、サンプルを周波数領域で処理する。
【００５１】
信号構造内の他の信号を、位置決定に使用することもできる。たとえば、ワイド・レーニング（ｗｉｄｅ  ｌａｎｉｎｇ）技法を、連続するパイロット信号に適用することができる。しかし、ワイド・レーニングなどの技法は、サイクル曖昧さの固有の分解能を伴う。そのような曖昧さを解決する技法は、当技術分野で周知である。そのような技法の１つが、Ｍ．Ｒａｂｉｎｏｗｉｔｚの博士論文、「Ａ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ  ＧＰＳ  ｗｉｔｈ  Ｌｏｗ  Ｅａｒｔｈ  Ｏｒｂｉｔ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ  ｆｏｒ  Ｒａｐｉｄ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｇｅｒ  Ｃｙｃｌｅ  Ａｍｂｉｇｕｉｔｉｅｓ」、２０００年、Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、スタンフォード大学、５９〜７６頁に開示されている。
【００５２】
受信器相関器内および整合フィルタ内には、受信器劣化の２つの重要な源がある。ユーザ端末局所発振器は、しばしば、周波数において相対的に低い安定性を有する。この不安定性は、２つの異なる受信器パラメータに影響する。第１に、この不安定性は、受信器信号内の周波数オフセットを引き起こす。第２に、この不安定性は、受信されたビット・パターンに、基準クロックのシンボル・レートに対して相対的にスリップさせる。これらの影響の両方が、受信器の積分時間を制限し、したがって受信器の処理利得を制限する可能性がある。積分時間は、受信器基準クロックを訂正することによって延ばすことができる。一実施態様で、遅延ロック・ループが、受信器クロックを自動的に訂正する。
【００５３】
もう１つの実施態様では、ＮＣＯ（数値制御発振器）クロック４１４が、着信する受信信号クロック周波数のクロック周波数と一致するように受信器のクロック周波数を調整し、ユーザ端末１０２内の局所発振器のドリフトおよび周波数オフセットを補償する。高められた精度のクロック周波数は、より長い積分時間を可能にし、受信器相関器のよりよい性能を可能にする。ＮＣＯクロック４１４の周波数制御入力は、基準クロック４１６、受信器シンボル・クロック・レート・シンセサイザ、パイロット搬送波の追跡、またはＮＣＯクロック４１４内にインストールされた他のクロック・レート弁別器技法から導出することができる。
【００５４】
位置決定の機能強化
図５に、２つの別々のＤＴＶ送信器１０６Ａおよび１０６ＢからＤＴＶ信号を受信するユーザ端末１０２の位置決定計算の単純な例を示す。一定範囲の円５０２Ａおよび５０２Ｂが、それぞれ送信器１０６Ａおよび１０６Ｂのそれぞれの回りに描かれている。ユーザ端末クロック・オフセットの訂正を含むユーザ端末の位置は、２つの円５０２Ａおよび５０２Ｂの交点５０４Ａおよび５０４Ｂのうちの１つにある。この曖昧さは、基地局１０４が、そのフットプリント（すなわち、そのカバレッジ区域）５０６のどのセクタ５０８にユーザ端末が位置するかを決定できることに留意することによって解決される。もちろん、３つ以上のＤＴＶ送信器が視野にある場合には、この曖昧さを、３つの円の交差をとることによって解決することができる。
【００５５】
一実施態様で、ユーザ端末１０２は、最も近い都市の名前など、区域の全般的表示を与えるユーザからの入力を受け入れることができる。一実施態様で、ユーザ端末１０２が、使用可能なＤＴＶチャネルをスキャンして、位置の指紋を組み立てる。ユーザ端末１０２は、この指紋を、既知の指紋を既知の位置と突き合わせる格納されたテーブルと比較して、ユーザ端末１０２の現在位置を識別する。
【００５６】
一実施態様で、位置決定計算は、地面の標高の影響を含む。したがって、ＤＴＶ送信器１０６の位相中心に対する相対的な丘および谷を有する地形では、一定範囲の円がゆがめられる。図６に、周囲の土地と同一の高度に配置されたＤＴＶ送信器１０６の一定範囲の円６０２に対する単一の丘６０４の影響を示す。
【００５７】
ユーザ位置の計算は、地球の表面すなわちジオイドに対するユーザ高度の影響を計算に含めることを可能にする地上の地形図をデータベースとして有する単純なコンピュータによって簡単に行われる。この計算は、図６に示されているように、一定範囲の円をひずませるという影響を有する。
【００５８】
監視ユニット
図７に、図１の監視ユニット１０８の実施態様７００を示す。実施態様７００は、上で述べたように固定式またはモバイルとすることができる。図８に、図７の実施態様７００の処理を示す。アンテナ７０４が、ＧＰＳ信号７０２を受信する（ステップ８０２）。ＧＰＳ時間伝送ユニット７０６が、ＧＰＳ信号に基づいて基準クロック信号を展開する（ステップ８０４）。
【００５９】
ＤＴＶ送信器クロックのオフセットを決定するために、ＮＣＯ（数値制御発振器）コード同期化タイマ７０８Ａが、基準クロック信号に基づいて基準同期化信号を展開する（ステップ８０６）。基準同期化信号は、ｓｃａｔｔｅｒｅｄ  ｐｉｌｏｔ  ｃａｒｒｉｅｒを含むことができる。一実施態様では、すべての監視ユニット１０８内のＮＣＯコード同期化タイマ７０８Ａが、ベース日時に同期化される。単一の監視ユニット１０８が、ユーザ端末１０２が受信するのと同一のＤＴＶ送信器のすべてからＤＴＶ信号を受信する実施態様では、ユーザ端末１０２の位置を決定するために、その監視ユニット１０８を他のすべての監視ユニットと同期化する必要はない。そのような同期化は、すべての監視ユニット１０８またはすべてのＤＴＶ送信器が共通のクロックに同期化される場合にも、不要である。
【００６０】
ＤＴＶアンテナ７１２は、複数のＤＴＶ信号７１０を受信する（ステップ８０８）。いくつかの実施態様では、複数のＤＴＶアンテナが使用される。増幅器７１４が、ＤＴＶ信号を増幅する。１つまたは複数のＤＴＶ同調器７１６Ａから７１６Ｎのそれぞれが、受信されたＤＴＶ信号内の１つのＤＴＶチャネルに同調して、ＤＴＶチャネル信号を作る（ステップ８１０）。複数のＮＣＯコード同期化タイマ７０８Ｂから７０８Ｍのそれぞれが、ＤＴＶチャネル信号のうちの１つを受け取る。ＮＣＯコード同期化タイマ７０８Ｂから７０８Ｍのそれぞれは、ＤＴＶチャネル信号からチャネル同期化信号を抽出する（ステップ８１２）。チャネル同期化信号は、ｓｃａｔｔｅｒｅｄ  ｐｉｌｏｔ  ｃａｒｒｉｅｒを含むことができる。一実施形態では、連続的なパイロット信号およびシンボル・クロック信号が、獲得の助けとして使用される。
【００６１】
複数のアナログ加算器７１８Ａから７１８Ｎのそれぞれが、基準同期化信号とチャネル同期化信号のうちの１つとの間のクロック・オフセットを生成する（ステップ８１４）。プロセッサ７２０が、クロック・オフセットを記述するデータをフォーマットし、ＤＴＶ位置決めサーバ１１０に送信する（ステップ８１６）。さまざまな実施態様で、このデータは、測定されたＤＴＶチャネルごとに、ＤＴＶ送信器の識別番号、ＤＴＶチャネル番号、ＤＴＶ送信器のアンテナ位相中心、およびクロック・オフセットのうちの１つまたは複数を含む。このデータは、エア・リンクおよびインターネットを含む複数の方法のいずれかによって送信することができる。いくつかの実施態様で、データは、ＤＴＶチャネル自体の上で疎なＭＰＥＧパケット内でブロードキャストされる。
【００６２】
ＧＰＳなしの監視ユニット
いくつかの実施形態で、たとえばユーザ端末が室内にあるので、ＧＰＳ信号がユーザ端末から入手可能ではないか、ユーザ端末がＧＰＳ受信器を有しないかのいずれかである。そのような実施形態で、ユーザ端末を、それでも監視ユニットとして使用することができる。たとえば、Ｋ個のＴＶ放送信号が、Ｍ個のユーザ端末のそれぞれによって観察される。第ｍユーザ端末について、次のパラメータが未知である：ｒｍ＝（ｘｍ，ｙｍ）によって与えられる２次元空間内の位置と、内部クロックのクロック・オフセットαｍ。したがって、Ｍ個のモバイル・デバイスについて、３Ｍ個の未知のパラメータがある。
【００６３】
Ｋ個のＴＶ放送信号について、送信器クロック・オフセットだけが未知である。したがって、第ｋのＴＶ放送信号について、内部クロックの未知の時間オフセットは、βｋと表され、ＴＶ信号の送信器の既知の２Ｄ位置は、ａｋによって与えられる。したがって、Ｋ個のＴＶ送信器について、未知のパラメータの個数は、Ｋである。相対時間オフセットだけが必要なので、オフセットのセット１には、０がセットされる。したがって、これらのＫ個のＴＶ放送信号について、Ｋ−１個の未知のパラメータだけがある。
【００６４】
位置決定計算を実行する時に、第ｍユーザ端末は、第ｋ  ＴＶ放送信号への擬似距離をｃｔｍｋとして計算し、ここで、ｃは、光の速度（ラジオ伝搬速度）であり、ｔｍｋは、ＴＶ放送信号内の既知の同期化セグメントとの相関のピーク出力に基づく擬似時間遅延測定値である。この擬似距離は、方程式
ｃｔｍｋ＝｜ｒｍ−ａｋ｜＋αｍ＋βｋ    （８）
ただしｍ＝１，２，３，…Ｍかつｋ＝１，２，３，…Ｋを満足する。
【００６５】
これが、３Ｍ＋Ｋ−１個の未知パラメータに関するＭＫ個の方程式をもたらすことに留意されたい。
【００６６】
したがって、
ＭＫ≧３Ｍ＋Ｋ−１    （９）
である場合に、式（８）を、３Ｍ＋Ｋ−１個の未知パラメータについて解くことができる。
【００６７】
ソフトウェア受信器
マルチパスの影響を軽減する１つの完全な手法は、ハードウェア・セットアップで行われるように早期および後期のサンプルだけを使用するのではなく、自己相関関数全体をサンプリングすることである。マルチパスの影響は、最も早期の相関ピークを選択することによって軽減することができる。
【００６８】
Ｅ９１１応用例など、短い遅延で位置を計算できる場合には、単純な手法は、フィルタリングされた信号のシーケンスをサンプリングし、その後、サンプルをＤＳＰ上のファームウェア内で処理する、ソフトウェア受信器を使用することである。
【００６９】
図９に、ソフトウェアでの追跡の一実施態様９００を示す。アンテナ９０２が、ＤＴＶ信号を受信する。アンテナ９０２は、磁気双極子またはＤＴＶ信号を受信できる任意の他のタイプのアンテナとすることができる。帯域フィルタ９０４が、ＤＴＶ信号スペクトル全体をＬＮＡ  ９０６に渡す。一実施形態で、フィルタ９０４は、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）９１４の制御の下で特定のＤＴＶチャネルのスペクトルを通過させる同調可能帯域フィルタである。
【００７０】
低雑音増幅器（ＬＮＡ）９０６が、選択された信号を増幅し、ＤＴＶチャネル・セレクタ９０８に渡す。ＤＴＶチャネル・セレクタ９０８は、ＤＳＰ  ９１４の制御の下で特定のＤＴＶチャネルを選択し、選択されたチャネル信号をフィルタリングし、従来の方法に従って、ＵＨＦ（超高周波数）からＩＦ（中間周波数）にダウンコンバートする。増幅器（ＡＭＰ）９１０が、選択されたＩＦチャネル信号を増幅する。アナログ−ディジタル変換器およびサンプラ（Ａ／Ｄ）９１２が、ＤＴＶチャネル信号ｓ（ｔ）のディジタル・サンプルを作り、これらのサンプルをＤＳＰ  ９１４に渡す。
【００７１】
ここで、ＤＳＰ  ９１４によるＤＴＶチャネル信号の処理を、コヒーレント・ソフトウェア受信器について説明する。ダウンコンバートされたサンプリングされた信号の公称オフセット周波数を仮定する。この信号がベースバンドにダウンコンバートされる場合には、公称オフセットは０Ｈｚである。この処理は、信号ｓ（ｔ）のサンプルに基づいて完全な自己相関関数を生成する。この処理は、低デューティ係数信号について、はるかに効率的に実施することができる。Ｔｉが、サンプリングされるデータの周期であり、ωｉｎが、サンプリングされた入射信号の公称オフセットであり、ωｏｆｆｓｅｔが、ドップラ・シフトおよび発振器周波数ドリフトに起因する最大の可能なオフセット周波数であるものとする。この処理は、下にリストした擬似コードを実施する。
【００７２】
Ｒｍａｘ＝０
複素コード信号
ｓｃｏｄｅ（ｔ）＝Ｃｉ（ｔ）＋ｊＣｑ（ｔ）
を作成する。ここで、Ｃｉは、同相ベースバンド信号を記述する関数であり、Ｃｑは、直交ベースバンド信号を記述する関数である。
【００７３】
Ｆ｛ｓｃｏｄｅ｝を計算する。ここで、Ｆは、フーリエ変換演算子であり、＊は共役演算子である。
【００７４】
Ｆｏｒ  ω＝ωｉｎ−ωｏｆｆｓｅｔ  ｔｏ  ωｉｎ＋ωｏｆｆｓｅｔ  ｓｔｅｐ  π／２Ｔｉ
複素混合信号
ｓｍｉｘ（ｔ）＝ｃｏｓ（ωｔ）＋ｊ  ｓｉｎ（ωｔ），ｔ＝［０…Ｔｉ］
を作成する。
【００７５】
入射信号ｓ（ｔ）と混合信号ｓｍｉｘ（ｔ）とを組み合わせる。
【００７６】
ｓｃｏｍｂ（ｔ）＝ｓ（ｔ）ｓｍｉｘ（ｔ）
相関関数Ｒ（τ）＝Ｆ−１｛Ｆ（ｓｃｏｄｅ）Ｆ（Ｓｃｏｍｂ）｝を計算する。
【００７７】
Ｉｆ  ｍａｘτ｜Ｒ（τ）｜＞Ｒｍａｘ、
【００７８】
【数１】
2009025292.tif 000003
、Ｒｓｔｏｒｅ（τ）＝Ｒ（τ）
Ｎｅｘｔ  ω
【００７９】
このプロセスから抜ける時に、Ｒｓｔｏｒｅ（τ）には、入射信号ｓ（ｔ）と複素コード信号ｓｃｏｄｅ（ｔ）との間の相関が格納されている。Ｒｓｔｏｒｅ（τ）は、ωのより小さいステップにわたって検索することによって、さらに洗練することができる。ωに関する初期ステップ・サイズは、ナイキスト
【００８０】
【数２】
2009025292.tif 000004
の半分未満でなければならない。最大の相関出力を作る時間オフセットτが、擬似距離として使用される。
【００８１】
代替実施形態
本発明を、ディジタル電子回路網内で、あるいはコンピュータ・ハードウェア、コンピュータ・ファームウェア、コンピュータ・ソフトウェア内で、あるいはこれらの組合せで実施することができる。本発明の装置を、プログラマブル・プロセッサによる実行のために機械可読記憶装置内で有形に実施されるコンピュータ・プログラム製品で実施することができ、本発明の方法ステップを、入力データを操作し、出力を生成することによって本発明の機能を実行するために命令のプログラムを実行するプログラマブル・プロセッサによって実行することができる。本発明を、データ記憶システムからデータおよび命令を受け取り、データ記憶システムにデータおよび命令を送るために結合された少なくとも１つのプログラマブル・プロセッサと、少なくとも１つの入力デバイスと、少なくとも１つの出力デバイスとを含むプログラマブル・システムで実行可能な１つまたは複数のコンピュータ・プログラム内で有利に実施することができる。各コンピュータ・プログラムは、高水準手続き指向プログラミング言語または高水準オブジェクト指向プログラミング言語で、あるいは望まれる場合にはアセンブリ言語または機械語で実施することができ、どの場合でも、言語は、コンパイルされる言語または解釈される言語とすることができる。適切なプロセッサは、たとえば、汎用マイクロプロセッサと特殊目的マイクロプロセッサとの両方を含む。一般に、プロセッサは、読取専用メモリおよび／またはランダム・アクセスメモリから命令およびデータを受け取る。一般に、コンピュータは、データ・ファイルを格納するための１つまたは複数の大容量記憶装置を含み、そのような装置は、内蔵ハード・ディスクおよび取り外し可能ディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、ならびに光ディスクを含む。コンピュータ・プログラム命令およびデータを有形に実施するのに適する記憶装置は、たとえばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、およびフラッシュ・メモリ・デバイスなどの半導体メモリ・デバイス、内蔵ハード・ディスクおよび取り外し可能ディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、ならびにＣＤ−ＲＯＭディスクを含む、すべての形の不揮発性メモリを含む。前述のいずれをも、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって増補するか、ＡＳＩＣ内に組み込むことができる。
【００８２】
本発明の複数の実施形態を説明した。それでも、さまざまな変更を、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに行えることを理解されたい。
【００８３】
たとえば、さまざまな信号および信号処理技法を、本明細書でアナログの形で述べたが、ディジタル実施態様が、この説明を読んだ後に当業者に明白になるであろう。
【００８４】
たとえば、信号を追跡する１つの方法を説明したが、さまざまな形の従来の遅延ロック・ループを使用し、さまざまなタイプの整合フィルタの使用を介してこれらの信号を追跡する複数の方法があることは明白である。
【００８５】
本発明の実施態様を、８ＭＨｚ信号を参照して述べたが、実施態様を、他の帯域幅の信号と共に使用することができる。さらに、本発明の実施態様は、信号の帯域幅のサブセットを使用することができる。たとえば、本発明の実施態様は、８ＭＨｚ信号のうちの６ＭＨｚだけを使用して、満足な結果を達成することができる。本発明の実施態様を、信号の将来の機能強化を使用するように拡張することができる。
【００８６】
本発明の実施態様は、多くの形でＤＴＶ信号の低デューティ係数を活用する。たとえば、一実施形態は、Ｊ．Ｊ．Ｓｐｉｌｋｅｒ，Ｊｒ．著、「Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｂｙ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ」、Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ、米国ニュージャージー州エングルウッド・クリフ、１９７７年、Ｃｈａｐｔｅｒ  １８−６で開示されたものなどの時間ゲーティングされた遅延ロック・ループ（ＤＬＬ）を使用する。他の実施態様は、Ｊ．Ｊ．Ｓｐｉｌｋｅｒ，Ｊｒ．著、「Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  ｂｙ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ」、Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−Ｈａｌｌ、米国ニュージャージー州エングルウッド・クリフ、１９７７年、Ｃｈａｐｔｅｒ  １８、ならびにＢ．ＰａｒｋｉｎｓｏｎおよびＪ．Ｓｐｉｌｋｅｒ，Ｊｒ．著、「Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ−Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、ＡＩＡＡ、米国ワシントン州、１９９６年、Ｖｏｌ．１、Ｃｈａｐｔｅｒ  １７のＪ．Ｓｐｉｌｋｅｒ，Ｊｒ．によるＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｔｈｅｏｒｙに開示されたものなど、コヒーレントＤＬＬ、非コヒーレントＤＬＬ、および準コヒーレントＤＬＬを含むＤＬＬの変形形態を使用する。他の実施態様は、再循環式整合フィルタなどのさまざまなタイプの整合フィルタを使用する。
【００８７】
一実施態様で、ＤＴＶ位置決定サーバ１１０は、ＤＴＶ送信器から入手可能な擬似距離、各ＤＴＶチャネルおよび擬似距離を検証するためならびに誤りのあるＤＴＶチャネルを識別するための追加の検査など、システム・レベルで入手可能な冗長信号ｅを使用する。そのような技法の１つが、従来の受信器自律型完全性監視（ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ  ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ、ＲＡＩＭ）である。
【００８８】
したがって、他の実施形態が、添付の特許請求の範囲の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】エア・リンクを介して基地局と通信するユーザ端末を含む、本発明の実施態様を示す図である。
【図２】本発明の実施態様の動作を示す図である。
【図３】３つのＤＴＶ送信器を使用する位置決定のジオメトリを示す図である。
【図４】擬似距離測定値を生成する際に使用される受信器の実施態様を示す図である。
【図５】２つの別々のＤＴＶアンテナからＤＴＶ信号を受信するユーザ端末の位置決定計算の単純な例を示す図である。
【図６】周囲の土地と同一の高度に配置されたＤＴＶ送信器の一定範囲の円に対する単一の丘の影響を示す図である。
【図７】監視ユニットの実施態様を示す図である。
【図８】図７の実施態様の処理を示す図である。
【図９】ソフトウェアでの追跡の一実施態様を示す図である。
【図１】
2009025292.tif 000005
【図２】
2009025292.tif 000006
【図３】
2009025292.tif 000007
【図４】
2009025292.tif 000008
【図５】
2009025292.tif 000009
【図６】
2009025292.tif 000010
【図７】
2009025292.tif 000011
【図８】
2009025292.tif 000012
【図９】
2009025292.tif 000013
【外国語明細書】
2009025292000001.pdf