(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動通信システムで基地局から少なくとも１つの移動局に固定長のメッセージで情報を伝送する方法において、
−メッセージのペイロード部分の内容を定義するためにメッセージのペイロード部分に内容情報が伝送されるステップと、
−前記内容情報に従ってメッセージのペイロード部分に、前記内容情報によって定義された可変長情報要素が伝送されるステップと、
からなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記情報要素は少なくとも位置データを含む情報要素からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記情報要素は基地局に対する少なくとも１つの隣接基地局の位置を定義することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記内容情報は少なくとも１つの情報要素の２進値に対応する伝送されるべきデータの数値範囲を定義することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記内容情報は少なくとも１つの情報要素の最小の２進値段階に対応する伝送されるべきデータ値段階の大きさを定義することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記内容情報で定義された情報要素に加えて、所定長の情報要素がメッセージのペイロード部分に伝送されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記固定長のメッセージはＳＭＳ−ＣＢメッセージであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は移動通信システムにおける、特に位置発見方法に関連する固定長のメッセージを用いた情報の通信に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動局の位置情報は下記のような多くの目的に利用できる。すなわち、
−呼び出しの料金が移動局の位置に基づいて定まることによって、例えばホーム・エリアからの呼び出し料金が安くなる。
−移動局から緊急呼び出しがなされた場合、移動局の位置を判定することができる。（この機構は国によっては管轄当局にとって必要である。）
−移動局のユーザーは例えば旅行中に現在地の情報を必要とすることがある。
−管轄当局は例えば、盗難された移動局の位置を発見し、または行方不明者を追跡するために位置情報を利用することができる。
【０００３】
位置の発見にはシステム内でのデータ通信が含まれるので、オペレータは用途に応じて位置発見サービスの料金を請求することができる。加えて、位置発見には信頼性がなければならないので、位置情報は、例えばホーム・エリア以外のどこかにいる間にホーム・エリアのディスカウントを可能にするために、ユーザーがそのことを偽ってはならない。更に、オペレータのためにシステムに関連する情報を第三者に暴露する必要がないので、データは機密のものでよい。
【０００４】
衛星から受信した信号の利用に基づく全地球位置発見システム（ＧＰＳ）は位置を発見する目的で広範に利用されている。この方法では、ＧＰＳ受信機を移動局に追加する必要があり、それによってかなりの追加コストが生ずるであろう。従って、全ての電話用の位置発見システムに移動局を設置するには、ある種の移動局のモデルにはＧＰＳ受信機が含まれているとしても、移動局と基地局との間で伝送されるセルラー・システム独自の信号を使用することが好適である。
【０００５】
刊行物〔１〕ＷＯ９２／０５６７２から、基地局から移動局までの距離が移動局と基地局との間で伝送される信号の伝搬遅延に基づいて判定される方法が公知である。基地局で移動局から送信された信号の伝搬遅延を測定することによって、移動局と基地局との間の範囲の距離を推定できる。距離の測定に関連するある種の測定精度のため、移動局の推定位置は、幅が時間遅延の測定精度に左右される環状のエリアである。対応する伝搬遅延の測定は移動局と他の基地局との間の信号について行ってもよい。その場合は、測定に含まれる各々の基地局ごとに１つの環状の位置エリアが生ずる。このように、移動局は位置エリアの共通領域に位置することがあり、共通領域のサイズは測定精度に対応する。前述の方法では、位置の判定は実質的にシステムによって行われ、測定を実施するために移動局には特別の機能は必要ない。
【０００６】
移動局と基地局との間の信号から測定された伝搬遅延に基づく方法の欠点は、移動局の位置情報の精度が前述の全ての用途に適した移動局にとって適切であるような精度で、伝搬遅延を容易に測定できないことにある。加えて、移動局は伝搬遅延が測定される全ての基地局とアップリンク接続を確立しなければならない。位置情報を継続的に更新する必要がある場合は、位置に関連するデータ通信量は移動通信システムの接続容量に著しい負荷をかける。更に、大量のデータ通信によって測定速度が遅くなる。この方法の別の問題点は、移動局のタイミング精度にエラーがあると、得られる位置発見結果にもエラーが生ずることである。
【０００７】
移動局、またはシステムによって測定を行うことができる、受信信号の時間差に基づく測定方法も公知である。移動局が複数の基地局から信号を受信するものと想定する。移動局の位置の推定は、基地局から受信した信号間で観測された時間差（ＯＴＤ）によって決定されるので、２つの基地局から受信した信号間の時間差によって移動局と第１の基地局との間の距離ｄ１と、移動局と第２の基地局との間の距離ｄ２の間の差ｄ１−ｄ２を計算することができる。次に、距離差の値がｄ１−ｄ２である移動局の可能性があるこれらの地点が双曲線形の曲線を形成し、これは移動局がある可能性がある地点を表す。測定結果にはあるエラー・マージンが含まれるので、移動局の位置エリアは実際には２つの双曲線の間の地帯にあり、その地帯の幅は測定結果のエラー・マージンによって左右される。信号が少なくとも３つの基地局から受信された場合は、複数の位置エリアと移動局がこれらのエリアの共通領域に位置しているという結果になる。限定された位置エリアを発見するには、時間差の測定に加えて伝搬遅延のような別の方法が用いられない限りは、少なくとも３つの基地局から受信した信号の時間差の測定が必要である。その他の方法を利用する場合は、２つだけの基地局から受信した信号について測定された時間差を用いればよい。このような移動局の位置の判定は移動局によってもシステムによっても可能である。
【０００８】
特許文献〔２〕Ｆ１  １０１４４５号から、移動局が基地局から受信した信号の時間差を測定し、測定された時間差データを移動通信システムに送信するという方法が公知である。移動通信システムの移動位置センターは測定された時間差データと、基地局の位置座標と、基地直の相対的な時間差（ＲＴＤ）データを利用して移動局の位置を計算する。
【０００９】
文献〔１〕および〔２〕に開示されている方法では、移動局の位置はセルラー・ネットワークによって計算される。文献〔３〕ＥＰ３９８７７３号から、移動局が移動通信システムから相対的な時間差と、移動局の周囲エリアにある基地局の位置座標とに関する情報を受信する方法が公知である。次に移動局は前記基地局から受信した信号の時間差を測定し、移動局に格納されている位置判定アルゴリズムを利用して、測定されたか時間差および基地局の相対的時間差および位置座標に基づいて移動局の位置を判定する。
【００１０】
そこで、２つの基地局から移動局が受信した信号間の時間差は観測時間差（ＯＴＤ）と呼ばれている。観測時間差の測定を利用して、移動局はハンドオフに関連して新たなサーバー基地局のクロックと同期化される。このようにＯＴＤ測定方法は従来から公知である。ＯＴＤは２段階で測定されるが、それは移動局が２つの基地局から同時に信号を受信できないからである。最初に、移動局は移動局独自のクロックと、第１の基地局から受信した信号のクロックとの第１の時間差を測定する。次に、移動局は移動局と第２の基地局との第２の時間差を測定する。観測時間差ＯＤＴは第１と第２の時間差を計算することによって得られる。
【００１１】
例えばＧＳＭおよびＵＭＴＳのような移動通信システムでは、移動局に送信される制御メッセージの長さは固定されており、制御メッセージがそれを介して送信されるチャネルの容量は限定されている。例えば前述の位置発見サービスのような新たなサービスを実施する場合、その特定の目的のために保存されたメッセージに含めることができる情報以上の情報が必要になる場合がよくある。例えば、ＳＭＳ−ＣＢ（短メッセージ・サービス・セル放送）のメッセージを使用して位置データを伝送してもよいが、このメッセージは短く、位置データを伝送するために僅か８８オクテットのうち８２オクテットのペイロード部分しか利用できない。前述のように、位置発見方法には移動局とネットワークとの間の多くの通信が含まれている。例えば、基地局の位置データは一般的にはＷＧＳ−８４座標を用いて表示されるので、１つのメッセージに極めて多数の基地局についての位置データを含めることはできない。１つの解決方法はより多くのメッセージを送信することでより多くの情報を伝達することであるが、それによって当該の制御チャネルの限定された資源が消費されよう。例えばＳＭＳ−ＣＢメッセージの送信間隔は２秒なので、通信容量が限定されている結果、１つのデータ・セットを伝送するために１つ以上のメッセージが必要な場合は相当の遅延が生ずる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の目的は、最大量の情報を固定長メッセージで送信可能であるようなメッセージ伝送方法を提供することにある。この発明の別の目的は、固定長の放送メッセージを利用して、位置データをフレキシブルに、かつ最適化可能に伝送できるようにする位置データの伝送方法を実現することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は、
−メッセージのペイロード部分の内容を定義するためにメッセージのペイロード部分に内容情報を含めるステップと、
−内容情報の記述に従ってメッセージのペイロード部分に、前記内容情報によって定義された情報要素を含めるステップと、
からなる、固定長メッセージでデータを伝送する方法を実現することによって達成される。
【００１４】
この発明の方法の特徴は独立クレームの特徴記載部分に記載されている。従属クレームはこの発明のその他の有利な実施態様を記載している。
【００１５】
【実施例】
この発明に基づいて送信される固定長メッセージには、必要に応じてメッセージ内に必要な数の情報要素（ＩＥ）を含めることができ、そこで、前記固定長メッセージに必要な情報要素を含めるため、当該の情報要素を表示するために用いられるビット数はメッセージに含める情報要素の量と長さとに左右されるものである。可変数のビットによって表示できるこのような情報要素を個々では可変長情報要素と呼ぶ。可変長情報要素を表示するために用いられるビット数は、それによって表示される数値の精度を平衡することによって縮減することができる。メッセージには更に、どの情報要素がメッセージに含まれているかの情報、並びに各々の可変長情報要素を表すために用いられるビット数も含まれている。有利には、内容情報には各々の可変長情報要素を表すために用いられる分解能に関する情報を含めることもできる。このことは１ビットに相当する情報要素の数値ステップを表示し、または使用される２進値の範囲に相当する情報要素の数値範囲を表示することによって達成可能である。有利には、メッセージには可変長情報要素に加えて固定長情報要素を含めてもよい。情報要素データを含むメッセージのペイロード部分、またはメッセージの見出し部分に内容情報を含めてもよい。この用例では、情報要素という用語はパラメータ値またはその類似物のような情報の個々の断片のことである。
【００１６】
この発明に基づく方法は、前述の位置発見方法では移動局は基地局に関する比較的大量のデータを必要とするので、移動局の位置発見に必要な情報を通信するために特に有用である。この発明に基づく方法を利用することで、単一のＳＭＳ−ＣＢ（短メッセージ・サービス・セル放送）のメッセージで大量の位置データを通信することができる。
【００１７】
以下に移動局の位置を発見する目的でＳＭＳ−ＣＢメッセージで移動局に位置データが通信される実施例を説明する。ＳＭＳ−ＣＢメッセージのサイズは８８オクテットであり、そのうちの８２オクテットをメッセージのペイロード用に利用することができる。図１はこの実施例に基づくＳＭＳ−ＣＢメッセージのペイロードの構造を示している。ペイロード部分には先ず、内容情報を表示するセグメント１００があり、その後に情報要素自体１１０、１２０、１３０、１４０が続く。この実施例では、メッセージの内容情報１００は以下のようにペイロードの最初の９ビットによって表示される。
ビット                  定義
１、２および３          表示された近隣の基地局を定義
４、５および６          近隣基地局に関するデータの精度
７および８              ＲＴＤ値の精度
９                      ＲＴＤ値の範囲
次にこの実施例のこれらのビットの定義をより詳細に見てみる。そのデータがメッセージに含まれている近隣の基地局は以下のように最初の３つのビットを用いて表示される。
0003817108.tif 000002
上記の表で、ピット・パターン’１１０’は、ビット・シーケンスを用いて近隣基地局が表示されることを示している。この場合は、ビット・シーケンスはメッセージ内に近隣基地局のデータを含んでいる含んでいる始端に位置している。ビット・シーケンスは移動局に送られる近隣基地局リストと同じビット数から構成され、各ビットは近隣基地局リスト内の対応位置にある基地局を表す。ビット・シーケンス内のビットが０である場合は、そのメッセージは特定の基地局のデータを含んでおらず、また、ビット・シーケンス内のビットが１である場合は、そのメッセージは特定の基地局のデータを含んでいる。
【００１８】
内容情報内のビット４、５および６は位置データ値の範囲によって以下のような近隣基地局の位置データの精度を示す。
ビット4   ビット5   ビット6   数値範囲
0         0         0         ５ｋｍ
0         0         1         １０ｋｍ
0         1         0         １５ｋｍ
0         1         1         ２０ｋｍ
1         0         0         ２５ｋｍ
1         0         1         ３０ｋｍ
1         1         0         ３５ｋｍ
1         1         1         ４０ｋｍ
位置情報を表示するために用いられるビット数と共に数値範囲は位置データの分解能を表示する。例えば、ビット４、５および６のビット・パターンが’０１１’であり、位置情報が１５ビットを用いて表示される場合は、位置情報の数値段階はおよそ２０ｋｍ／２15メーター、すなわち０．６メートルである。
【００１９】
ビット７および８は以下のようにＲＴＤ値の精度を示す。
ビット7   ビット8   ＲＴＤ値の精度
0         0         １／１６ビット
0         1         １／３２ビット
1         0         １／６４ビット
1         1         １／１２８ビット
ビット９はＲＴＤ値の範囲を示している。ビット９が０である場合は、ＲＴＤ値の範囲は１つのタイムスロットに対応する期間であり、ビット９が１である場合は、ＲＴＤ値の範囲は８つのタイムスロットに対応する期間である。ビット７、８および９は更に、単一のＲＴＤ値を表すために用いられるビット数をも示している。例えば、ＲＴＤ値が１つのタイムスロットをカバーしている場合は、精度が１／１６ビットであるＲＴＤ値を表すのに１２ビットを要する。このように、１つのＲＴＤ値を表示する必要があり、当該のメッセージは下記の表に基づくビット数を使用する。
タイムスロット   精度   ＲＴＤ値を表示するために必要なビット数
1               1/16 ビット   12
1               1/32 ビット   13
1               1/64 ビット   14
1               1/128ビット   15
8               1/16 ビット   15
8               1/32 ビット   16
8               1/64 ビット   17
8               1/128ビット   18
内容情報の中のビット１、２および３のビット・パターンが'１１０'である場合は、ペイロード部は前述の態様でこのメッセージに位置データが与えられる基地局を定義するビット・シーケンス１１０からなっている。次のセグメント１２０は、内容情報１００内でビット７、８および９で示されているビット数を用いて、このメッセージに含まれる近隣基地局のＲＴＤ値を示す。つぎに、メッセージのペイロード部分は、内容情報１００内でビット４、５および６で示されている数値範囲に基づいて、サーバーの基地局位置情報１３０からなっている。ペイロード部分の終端には、内容情報１００内でビット４、５および６で示されている数値範囲に基づいて、このメッセージに含まれている近隣基地局の位置情報１４０が示されている。
【００２０】
基地局位置情報１３０、１４０は、サーバー基地局の位置がＷＧＳ−８４のような所定の座標系に基づいて絶対座標で示されるように、また、近隣基地局の位置データがサーバーの基地局に対して表示されるように有利に表示できる。言い換えると、近隣基地局の位置はこの場合はサーバー基地局からの緯度と経度に基づく距離として示される。このようにして、近隣基地局の位置を少ないビット数で極めて精密に表示することができる。更に、この発明の好適な実施例では、所定の近隣基地局の位置を表示するために用いられるビット数を内容情報１００に含めることができる。この発明の別の有利な実施例では、ペイロード内の別の情報要素が残したスペースを用いて近隣基地局の位置を表示することができるので、１つの近隣基地局の１つの座標を表示するために残されたビット数は、近隣基地局の位置を示すために用いられるビット数を先ず近隣基地局の数で割り、次に２で割ることによって計算できる。
【００２１】
この発明の好適な実施例では、近隣基地局は２つ、またはそれ以上の群に区分され、所定の基地局の位置を表示するために用いられるビット数は区分された群に基づいて決定される。例えば、位置発見に最適である近隣基地局の位置は、別の近隣基地局よりも多くのビット数と高い精度で表示することができる。このように近隣基地局のデータを表示するために用いられるビット数は別の近隣基地局のビット数と異なっていてもよい。
【００２２】
内容情報１００には更に、上記の例に基づく情報以外の情報を含めてもよい。このような情報には例えば、
−基地局が同期化されているか否かに関する情報
−基地局の位置データが暗号化されているか、否かに関する情報、または例えば、
−以前のメッセージの送信後に、基地局の位置データを暗号化するために用いられる暗号キーが変更されたか否かに関する情報を含めることができよう。暗号化を利用して有料の位置発見サービスを実施することができ、それによって暗号化されたデータを解読するために必要な暗号キーには料金が課せられる。
【００２３】
メッセージには前述の例とは別の情報を含めてもよい。例えば、メッセージには他の情報要素に対するメッセージの順序、およびその長さが一定であるので、前述の内容情報部分１００に誘導する必要がない、ある種の固定長情報要素を含めることができる。
【００２４】
基地局が区分化されている場合、各セクタは従来技術に基づいて基地局自体と同様に近隣基地局リスト内に記述される。まさに、ＳＭＳ−ＣＢのメッセージまたはこれに対応するその他ノメッセージを利用して有利に、どのチャネルが所定の基地局のセクタに対応する隣接基地局に記載されているかを表示することができる。それぞれの送信機は同じ場所に物理的に配置されているので、このようなチャネル群には共通の位置データを与えることができる。加えて、メッセージには有利に、当該のセクタが時間的に相互に同期化されているか否かに関する情報を含めてもよい。
【００２５】
メッセージには更に、上記の例に記載されているものとは別の可変データを含めてもよい。この発明の好適な１実施例では、内容情報部分１００はいわゆるマルチフレーム・オフセット値がＲＴＤ値と関連して与えられているか否かを示す１ビットを含んでいる。更に、メッセージは更に、隣接のセルが利用するタイムスロット方式、すなわち、特定の近隣セルが１５６．２４ビットのタイムスリット構成、または１５６／１５７式のタイムスナット構成のいずれを使用しているかを定義することもできる。これは近隣セルが１５６．２５ビットのタイムスリット構成を使用していることをビット値０が示し、また、当該の近隣セルが１５６／１５７式のタイムスナット構成を使用していることをビット値１が示すようなビット・シーケンスを用いて表示することができる。更に、メッセージには近隣セルの区分化されたチャネルに関連する情報を含めてもよい。
【００２６】
次に、やや異なる２つの例に基づいてＳＭＳ−ＣＢの内容を検討する。第１の例では、１５の近隣基地局があるので、近隣基地局の位置を極めて正確に表示することができる。第２の例では、１つのメッセージが２２の近隣基地局の位置を定義するので、基地局の位置を表示するためのビットは比較的僅かしか残されておらず、従って位置の表示は第１の例ほどには正確ではない。
【００２７】
第１の例では、ＳＭＳ−ＣＢメッセージのプイロード部分は下記の通りである。
0003817108.tif 000003
この例では、メッセージは１５の基地局に関するデータを通信する。この例では、他のデータは近隣基地局の位置データ用に３２１ビットを残している。この例では、近隣基地局の位置の数値範囲は、内容情報部部で１５ｋｍと定義されている。近隣基地局の位置データを表すために用いられるビット数は基地局どうしで均一に分割できないので、ある基地局のデータには他の基地局のデータよりも正確に１ビットだけ大きい数値が与えられる。これらのある近隣基地局の位置データは１５ビットで表されるので、精度はビット当たり約０．４６メットルとなり、別の近隣基地局の位置データは１４ビットで表されることで、精度はビット当たり約０．９４メートルになる。各種の情報要素を表すためにＳＭＳ−ＣＢのペイロード部分では総計６５６ビット、すなわち８２オクテットが用いられる。第２の例では、ＳＭＳ−ＣＢメッセージのペイロード部分は下記のとおりである。
0003817108.tif 000004
この例では、メッセージは２２の基地局に関するデータを通信する。この例では、通信すべき情報量は基地局の数の増大と共に増大するので、他のデータは近隣基地局の位置データ用に１９４ビットしか残していない。この場合は、近隣基地局の位置を表示するために使用されるビット数は、必要な全ての情報の通信を促進するために大幅に縮減されている。この例では、近隣基地局の位置の数値範囲は、内容情報部部で１５ｋｍと定義されている。全てのビットを活用するため、ある近隣基地局の位置データはこの例では７ビットを用いて表示され、従ってビット当たり約１１８メートルの精度を達成し、別の近隣基地局の位置データは６ビットを用いて表示され、ビット当たり約２３８メートルの精度を達成する。この場合も、各種の情報要素を表すためにＳＭＳ−ＣＢのペイロード部分で、総計６５６ビット、すなわち８２オクテットが用いられる。
【００２８】
この発明の別の側面では、移動通信システムにおいて、基地局から少なくとも１つの移動局に固定長のメッセージで情報を伝送するための方法が提案される。図２はこの発明の有利な実施例に基づくこのような方法を示している。この実施例では、
−メッセージのペイロード部分の内容を定義するために、内容情報がメッセージのペイロード部分に伝送される（２００）
−前記内容情報によって定義された情報要素が前記内容情報に基づいてメッセージのペイロード部分に伝送される（２１０）
この発明の別の有利な実施例では、前記内容情報で定義された情報要素に加えて、所定長の情報要素がメッセージのペイロード部分に伝送される（２２０）。
【００２９】
【発明の効果】
この発明の利点は極めて多い。移動通信システムの位置発見サービスは用例または位置に応じて極めて正確な要求基準を持つことができる。位置データ・メッセージは基地局に特有のものであるので、この発明に基づく方法を利用して、各基地局エリアごとに基地局の位置の表示精度を自由に選択することができる。更に、必要ならば、この発明の方法を利用して、位置発見の観点から特に有利である基地局のようなある基地局だけの位置データを開示することができ、かつ、位置発見の観点から不利な位置にある基地局を除外することもできるので、特定のエリアに位置する移動局はそのエリアでの位置発見のための可能な最良の基地局を自由に選択できる。不利な位置にある基地局のデータを除外することによって更に、最適な基地局をより多数のビットによって、すなわちより高い精度で表示することができ、それによって位置発見の精度が高まる。この発明の方法によって、各々の特定位置の特徴に応じて必要なように位置発見パラメータのフレキシブルな調整が促進される。
【００３０】
この発明の好適な実施例を参照して説明してきたが、この発明は添付の特許請求の範囲によって定義される発明的な考案に基づいて多様な修正が可能である。例えば、この発明は、例えばＵＭＴＳ（汎用移動通信システム）またはその他のいわゆる第３世代の移動通信システムのような多くの異なる移動通信システムでも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の好適な実施例に基づくメッセージのペイロード部分の構造を示す。
【図２】この発明の有利な実施例に基づく方法を示す。
【符号の説明】
１００    内容情報
１１０    ビット・シーケンス
１２０    セグメント
１３０    基地局の位置情報
１４０    基地局の位置情報
【図１】
0003817108.tif 000005
【図２】
0003817108.tif 000006