JP2001147262A - ワイヤレス移動体ユニットの位置を決定する方法および装置 - Google Patents
ワイヤレス移動体ユニットの位置を決定する方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ただ１つの基地局を使用して、ワイヤレス移
動体ユニット２の位置を決定するよりよいシステムおよ
び方法を提供すること。 【解決手段】 ワイヤレス移動体ユニットの位置は、単
一の基地局からの測定値のみを使用して決定される。ワ
イヤレス移動体ユニットと基地局との間の距離は、ワイ
ヤレス移動体ユニットから受信されるＲＦアップリンク
信号のラウンドトリップ遅延値を使用して計算される。
その後、受信された信号の到着角度が、マルチセクタア
ンテナの複数のアンテナセクタの各々から受信された信
号の測定値を使用して決定される。到着角度は、マルチ
セクタアンテナの記憶されたアンテナ信号測定値に基づ
いて決定され、別個のセクタ信号測定値の組合わせが単
一の角度測定値に対応する。決定された距離および到着
角度を使用して、ワイヤレス移動体ユニットの位置が、
単一の基地局の測定値のみを使用して容易に決定され得
る。
動体ユニット２の位置を決定するよりよいシステムおよ
び方法を提供すること。 【解決手段】 ワイヤレス移動体ユニットの位置は、単
一の基地局からの測定値のみを使用して決定される。ワ
イヤレス移動体ユニットと基地局との間の距離は、ワイ
ヤレス移動体ユニットから受信されるＲＦアップリンク
信号のラウンドトリップ遅延値を使用して計算される。
その後、受信された信号の到着角度が、マルチセクタア
ンテナの複数のアンテナセクタの各々から受信された信
号の測定値を使用して決定される。到着角度は、マルチ
セクタアンテナの記憶されたアンテナ信号測定値に基づ
いて決定され、別個のセクタ信号測定値の組合わせが単
一の角度測定値に対応する。決定された距離および到着
角度を使用して、ワイヤレス移動体ユニットの位置が、
単一の基地局の測定値のみを使用して容易に決定され得
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位置（ロケーショ
ンンまたはポジション）の決定に係り、特に、ワイヤレ
ス移動体ユニットの位置の決定に関する。
ンンまたはポジション）の決定に係り、特に、ワイヤレ
ス移動体ユニットの位置の決定に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、従来のワイヤレス移動体ユニッ
ト２において呼びを発した移動体発呼者の場所を決定す
るための公知の方法を示す。具体的には、ワイヤレス移
動体ユニット２から発せられた呼びは、基地局４のよう
な少なくとも１つのセルラ基地局に到達する。呼びの信
号は、典型的には、第２の基地局６および第３の基地局
８にも到達する。基地局４、６および８は、信号がワイ
ヤレス移動体ユニット２から到着した時刻を記録する。
ワイヤレス移動体ユニット２の場所を決定するためにこ
れらの時刻を使用するための方法は、到着時間差（ＴＤ
ＯＡ，time difference of arrival）および到着時間
（ＴＯＡ，time of arrival ）法の両方を含む。
ト２において呼びを発した移動体発呼者の場所を決定す
るための公知の方法を示す。具体的には、ワイヤレス移
動体ユニット２から発せられた呼びは、基地局４のよう
な少なくとも１つのセルラ基地局に到達する。呼びの信
号は、典型的には、第２の基地局６および第３の基地局
８にも到達する。基地局４、６および８は、信号がワイ
ヤレス移動体ユニット２から到着した時刻を記録する。
ワイヤレス移動体ユニット２の場所を決定するためにこ
れらの時刻を使用するための方法は、到着時間差（ＴＤ
ＯＡ，time difference of arrival）および到着時間
（ＴＯＡ，time of arrival ）法の両方を含む。
【０００３】これらの２つの方法は、以下に説明する。
図１に示された既に知られている到着時間（ＴＯＡ）法
を使用して、ワイヤレス移動体ユニット２と第１の基地
局４との間の第１の距離“ａ”が推定され、ワイヤレス
移動体ユニット２と第２の基地局６との間の第２の距離
“ｂ”が推定され、ワイヤレス移動体ユニット２と第３
の基地局８との間の第３の距離“ｃ”が推定される。ワ
イヤレス信号がベースステーションの各々に到着するの
に要する時間に基づいて、以下のように、既に知られて
いるＴＯＡ法を使用して、近似的な距離“ａ”，“ｂ”
および“ｃ”が決定される。
図１に示された既に知られている到着時間（ＴＯＡ）法
を使用して、ワイヤレス移動体ユニット２と第１の基地
局４との間の第１の距離“ａ”が推定され、ワイヤレス
移動体ユニット２と第２の基地局６との間の第２の距離
“ｂ”が推定され、ワイヤレス移動体ユニット２と第３
の基地局８との間の第３の距離“ｃ”が推定される。ワ
イヤレス信号がベースステーションの各々に到着するの
に要する時間に基づいて、以下のように、既に知られて
いるＴＯＡ法を使用して、近似的な距離“ａ”，“ｂ”
および“ｃ”が決定される。
【０００４】図１に示されているように、基地局４の周
り、基地局６の周り、基地局８の周りに、３個の円が示
されている。円の各々は、ワイヤレス移動体ユニット２
を丸く囲み、基地局のカバレイジエリアを示す。基地局
からワイヤレス移動体ユニット２への距離ａ−ｃは、以
下の３つの式により表される。 ((ｘ−ｘ１)2＋(ｙ−ｙ１)2)1/2＝ａ＝Ｃ(ｔ１−Ｔ) ((ｘ−ｘ２)2＋(ｙ−ｙ２)2)1/2＝ｂ＝Ｃ(ｔ２−Ｔ) ((ｘ−ｘ３)2＋(ｙ−ｙ３)2)1/2＝ｃ＝Ｃ(ｔ３−Ｔ)
り、基地局６の周り、基地局８の周りに、３個の円が示
されている。円の各々は、ワイヤレス移動体ユニット２
を丸く囲み、基地局のカバレイジエリアを示す。基地局
からワイヤレス移動体ユニット２への距離ａ−ｃは、以
下の３つの式により表される。 ((ｘ−ｘ１)2＋(ｙ−ｙ１)2)1/2＝ａ＝Ｃ(ｔ１−Ｔ) ((ｘ−ｘ２)2＋(ｙ−ｙ２)2)1/2＝ｂ＝Ｃ(ｔ２−Ｔ) ((ｘ−ｘ３)2＋(ｙ−ｙ３)2)1/2＝ｃ＝Ｃ(ｔ３−Ｔ)
【０００５】上記の式において、ワイヤレス移動体ユニ
ット２の座標は、（ｘ，ｙ）で表され、基地局４の座標
は、（ｘ１，ｙ１）により表され、基地局６の座標は、
（ｘ２，ｙ２）で表され、基地局８の座標は、（ｘ３，
ｙ３）で表される。また、ｔ１，ｔ２およびｔ３は、基
地局４、基地局６、および基地局８からそれぞれワイヤ
レス移動体ユニット２へ進みそして戻る信号のラウンド
トリップ遅延（ＲＴＤ）時間の半分を表す。Ｔは、ワイ
ヤレス移動体ユニット２の処理時間であり、Ｃは光の速
度である。
ット２の座標は、（ｘ，ｙ）で表され、基地局４の座標
は、（ｘ１，ｙ１）により表され、基地局６の座標は、
（ｘ２，ｙ２）で表され、基地局８の座標は、（ｘ３，
ｙ３）で表される。また、ｔ１，ｔ２およびｔ３は、基
地局４、基地局６、および基地局８からそれぞれワイヤ
レス移動体ユニット２へ進みそして戻る信号のラウンド
トリップ遅延（ＲＴＤ）時間の半分を表す。Ｔは、ワイ
ヤレス移動体ユニット２の処理時間であり、Ｃは光の速
度である。
【０００６】ワイヤレス移動体ユニット２の位置を検出
する既に知られているＴＯＡ法を使用して、ワイヤレス
移動体ユニット２から様々な基地局へ進み、最終的には
ワイヤレス移動体ユニット２に対する近似的位置（ｘ，
ｙ）に最終的に到達する信号の絶対時間が、距離ａ，ｂ
およびｃを決定するために測定される。しかし、ワイヤ
レス移動体ユニット２中のクロックは、様々な基地局
４，６および８のクロックと正確に同期していない可能
性があり、前記した絶対時間を決定することが困難とな
る。
する既に知られているＴＯＡ法を使用して、ワイヤレス
移動体ユニット２から様々な基地局へ進み、最終的には
ワイヤレス移動体ユニット２に対する近似的位置（ｘ，
ｙ）に最終的に到達する信号の絶対時間が、距離ａ，ｂ
およびｃを決定するために測定される。しかし、ワイヤ
レス移動体ユニット２中のクロックは、様々な基地局
４，６および８のクロックと正確に同期していない可能
性があり、前記した絶対時間を決定することが困難とな
る。
【０００７】クロック同期化問題を補償するために、絶
対時間が、特定の基地局からワイヤレス移動体ユニット
２へ送られ、そして基地局に戻る信号の時間におけるラ
ウンドトリップ遅延により測定される。しかし、ラウン
ドトリップ遅延は、推定されるために必要なワイヤレス
移動体ユニット２における処理時間を含む。通常、特定
のブランドのワイヤレス移動体ユニット２の知識に基づ
いて推定され得る。
対時間が、特定の基地局からワイヤレス移動体ユニット
２へ送られ、そして基地局に戻る信号の時間におけるラ
ウンドトリップ遅延により測定される。しかし、ラウン
ドトリップ遅延は、推定されるために必要なワイヤレス
移動体ユニット２における処理時間を含む。通常、特定
のブランドのワイヤレス移動体ユニット２の知識に基づ
いて推定され得る。
【０００８】ワイヤレス移動体ユニット２の位置を決定
するための別の公知のオプションは、到着時間差（ＴＤ
ＯＡ）法を使用することである。ＴＤＯＡは、ワイヤレ
ス移動体ユニット２から２つ以上の基地局への信号の到
着時間差を測定する。このために、ワイヤレス移動体ユ
ニット２におけるタイミングファクタが、上記したＴＯ
Ａ式からキャンセルされる。ワイヤレス移動体ユニット
の処理時間が小さいかまたは既知であると仮定すれば、
ＴＯＡは依然として使用可能である。
するための別の公知のオプションは、到着時間差（ＴＤ
ＯＡ）法を使用することである。ＴＤＯＡは、ワイヤレ
ス移動体ユニット２から２つ以上の基地局への信号の到
着時間差を測定する。このために、ワイヤレス移動体ユ
ニット２におけるタイミングファクタが、上記したＴＯ
Ａ式からキャンセルされる。ワイヤレス移動体ユニット
の処理時間が小さいかまたは既知であると仮定すれば、
ＴＯＡは依然として使用可能である。
【０００９】図２は、ＴＤＯＡ法の一例を示す。双曲線
“ａｂ”は、ワイヤレス移動体ユニット２に対して、基
地局６と基地局４との間でＴＤＯＡを使用して構成され
る。また、双曲線“ｃｄ”は、ワイヤレス移動体ユニッ
ト２に対して、基地局６と基地局８との間でＴＤＯＡを
使用することにより構成される。これらの双曲線は、以
下の式に基づいて、ＴＯＡを使用して前述した同じ座標
および値で決定される。 ((ｘ−ｘ2)2＋(ｙ−ｙ2)2)1/2−((ｘ−ｘ1)2＋(ｙ−ｙ
1)2)1/2＝Ｃ(ｔ2−ｔ1) ((ｘ−ｘ3)2＋(ｙ−ｙ3)2)1/2−((ｘ−ｘ2)2＋(ｙ−ｙ
2)2)1/2＝Ｃ(ｔ3−ｔ1) これらの式を使用して、ワイヤレス移動体ユニット２の
（ｘ，ｙ）位置が決定される。
“ａｂ”は、ワイヤレス移動体ユニット２に対して、基
地局６と基地局４との間でＴＤＯＡを使用して構成され
る。また、双曲線“ｃｄ”は、ワイヤレス移動体ユニッ
ト２に対して、基地局６と基地局８との間でＴＤＯＡを
使用することにより構成される。これらの双曲線は、以
下の式に基づいて、ＴＯＡを使用して前述した同じ座標
および値で決定される。 ((ｘ−ｘ2)2＋(ｙ−ｙ2)2)1/2−((ｘ−ｘ1)2＋(ｙ−ｙ
1)2)1/2＝Ｃ(ｔ2−ｔ1) ((ｘ−ｘ3)2＋(ｙ−ｙ3)2)1/2−((ｘ−ｘ2)2＋(ｙ−ｙ
2)2)1/2＝Ｃ(ｔ3−ｔ1) これらの式を使用して、ワイヤレス移動体ユニット２の
（ｘ，ｙ）位置が決定される。
【００１０】したがって、これらの公知の方法で、ＴＯ
ＡおよびＴＤＯＡは、ワイヤレス移動体ユニット２の位
置を決定するために、理想的な状況において使用され得
る。しかし、図１および２に示されたように、ＴＯＡお
よびＴＤＯＡ法の両方は、ワイヤレス移動体ユニット２
の位置を決定するためにこれらの方法を使用するため
に、少なくとも３個の基地局４，６および８へ／から送
信される信号の検出を必要とする。しかし、いくつかの
場合において、信号が、全ての３個の基地局４，６およ
び８により検出され得ない。この状況の一例は、従来技
術の図３に示されている。
ＡおよびＴＤＯＡは、ワイヤレス移動体ユニット２の位
置を決定するために、理想的な状況において使用され得
る。しかし、図１および２に示されたように、ＴＯＡお
よびＴＤＯＡ法の両方は、ワイヤレス移動体ユニット２
の位置を決定するためにこれらの方法を使用するため
に、少なくとも３個の基地局４，６および８へ／から送
信される信号の検出を必要とする。しかし、いくつかの
場合において、信号が、全ての３個の基地局４，６およ
び８により検出され得ない。この状況の一例は、従来技
術の図３に示されている。
【００１１】公知のワイヤレス移動体ユニット２の位置
を決定するＴＯＡおよびＴＤＯＡ法は、多くの場合にお
いて、推定された位置のみを提供する。したがって、３
個の基地局全てが検出されない場合、位置の推定領域さ
えも検出され得ない。
を決定するＴＯＡおよびＴＤＯＡ法は、多くの場合にお
いて、推定された位置のみを提供する。したがって、３
個の基地局全てが検出されない場合、位置の推定領域さ
えも検出され得ない。
【００１２】例えば、従来技術の図３（ａ）および
（ｂ）に示されているように、例えば、ビルディングの
ような障害物が、基地局により信号が受信されることを
阻止し得る。したがって、ワイヤレス移動体ユニット２
からのセルラ呼びが通過できるにも関わらず、１つの基
地局のみがその呼びを検出する可能性がある。３個の基
地局のうちの２つのみ（例えば、図３（ａ）中に示され
た６および８）が検出され得る場合、“ｂ′”および
“ｃ′”のような２つの距離のみが計算され得ることに
なり、非固有解(non-unique solution）となる。１つま
たは２つのみの基地局が検出され得る場合、ワイヤレス
移動体ユニット２の位置は、せいぜい大まかに推定でき
るのみである。
（ｂ）に示されているように、例えば、ビルディングの
ような障害物が、基地局により信号が受信されることを
阻止し得る。したがって、ワイヤレス移動体ユニット２
からのセルラ呼びが通過できるにも関わらず、１つの基
地局のみがその呼びを検出する可能性がある。３個の基
地局のうちの２つのみ（例えば、図３（ａ）中に示され
た６および８）が検出され得る場合、“ｂ′”および
“ｃ′”のような２つの距離のみが計算され得ることに
なり、非固有解(non-unique solution）となる。１つま
たは２つのみの基地局が検出され得る場合、ワイヤレス
移動体ユニット２の位置は、せいぜい大まかに推定でき
るのみである。
【００１３】例えば図３（ａ）に示されているように、
ＴＯＡシステムにおいて２つの基地局６および８のみが
同定される場合、２つの円のみが決定されることが可能
で、双曲線上領域１０のみが、ワイヤレス移動体ユニッ
ト２の近似的位置として推定され得る。同様に、図３
（ｂ）に示されているように、ＴＤＯＡシステムにおい
て基地局６および８のみが同定される場合、１つの双曲
線“ｃｄ”のみが計算されることが可能で、ワイヤレス
移動体ユニット２の位置は、せいぜい大まかに推定され
得る。
ＴＯＡシステムにおいて２つの基地局６および８のみが
同定される場合、２つの円のみが決定されることが可能
で、双曲線上領域１０のみが、ワイヤレス移動体ユニッ
ト２の近似的位置として推定され得る。同様に、図３
（ｂ）に示されているように、ＴＤＯＡシステムにおい
て基地局６および８のみが同定される場合、１つの双曲
線“ｃｄ”のみが計算されることが可能で、ワイヤレス
移動体ユニット２の位置は、せいぜい大まかに推定され
得る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、特に、た
だ１つの基地局を使用して、ワイヤレス移動体ユニット
２の位置を決定するよりよいシステムおよび方法が必要
とされている。
だ１つの基地局を使用して、ワイヤレス移動体ユニット
２の位置を決定するよりよいシステムおよび方法が必要
とされている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】１つの基地局からの推定
値のみを使用して、ワイヤレス移動体ユニットの位置を
決定するための方法および装置が開発された。ワイヤレ
ス移動体ユニットと基地局との間の距離は、ワイヤレス
移動体ユニットから受信された信号のラウンドトリップ
遅延（ＲＴＤ）値を使用して計算される。その後、受信
された信号の到着角度（ＡＯＡ）が、マルチセクタアン
テナの複数のアンテナセクタの各々から受信された信号
の測定値を使用して決定される。到着角度は、マルチセ
クタアンテナの記憶されたアンテナ信号測定値に基づい
て決定され、異なるセクタ信号測定値の組合せが、単一
の角度測定値に対応する。決定された到着の距離および
角度を使用して、ワイヤレス移動体ユニットの位置が、
単一の基地局の測定値のみを使用して容易に決定され得
る。
値のみを使用して、ワイヤレス移動体ユニットの位置を
決定するための方法および装置が開発された。ワイヤレ
ス移動体ユニットと基地局との間の距離は、ワイヤレス
移動体ユニットから受信された信号のラウンドトリップ
遅延（ＲＴＤ）値を使用して計算される。その後、受信
された信号の到着角度（ＡＯＡ）が、マルチセクタアン
テナの複数のアンテナセクタの各々から受信された信号
の測定値を使用して決定される。到着角度は、マルチセ
クタアンテナの記憶されたアンテナ信号測定値に基づい
て決定され、異なるセクタ信号測定値の組合せが、単一
の角度測定値に対応する。決定された到着の距離および
角度を使用して、ワイヤレス移動体ユニットの位置が、
単一の基地局の測定値のみを使用して容易に決定され得
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】本願のシステムおよび方法は、ワ
イヤレス移動体ユニットから受信された信号のラウンド
トリップ遅延（ＲＴＤ）および信号の到着角度（ＡＯ
Ａ）を使用して、単一の基地局からの情報のみを使用し
て移動体ユニットの位置を突き止める。ＣＤＭＡおよび
ＴＤＭＡシステムにおいて、ワイヤレス移動体ユニット
と基地局との間の距離は、基地局において得られたラウ
ンドトリップ遅延測定値を使用して容易に計算される。
イヤレス移動体ユニットから受信された信号のラウンド
トリップ遅延（ＲＴＤ）および信号の到着角度（ＡＯ
Ａ）を使用して、単一の基地局からの情報のみを使用し
て移動体ユニットの位置を突き止める。ＣＤＭＡおよび
ＴＤＭＡシステムにおいて、ワイヤレス移動体ユニット
と基地局との間の距離は、基地局において得られたラウ
ンドトリップ遅延測定値を使用して容易に計算される。
【００１７】例えば、３個のアンテナセクタを有するマ
ルチセクタアンテナを基地局において使用することによ
り、かつマルチセクタアンテナのアンテナ信号測定値を
予め記憶することにより、このようなアンテナ信号測定
値の組合せが、単一の角度測定値に対応することにな
る。このように、実際のマルチセクタアンテナ測定値が
得られ、そしてワイヤレス移動体ユニットからの信号の
ＡＯＡを決定するために使用される。信号のＡＯＡおよ
びワイヤレス移動体ユニットと基地局との間の距離が決
定されると、ワイヤレス移動体ユニットの実際の位置が
容易に得られる。
ルチセクタアンテナを基地局において使用することによ
り、かつマルチセクタアンテナのアンテナ信号測定値を
予め記憶することにより、このようなアンテナ信号測定
値の組合せが、単一の角度測定値に対応することにな
る。このように、実際のマルチセクタアンテナ測定値が
得られ、そしてワイヤレス移動体ユニットからの信号の
ＡＯＡを決定するために使用される。信号のＡＯＡおよ
びワイヤレス移動体ユニットと基地局との間の距離が決
定されると、ワイヤレス移動体ユニットの実際の位置が
容易に得られる。
【００１８】図４は、単一の基地局（ＢＳ）からの情報
を使用してどのようにワイヤレス移動体ユニット（Ｍ
Ｕ）の位置が決定されるかを示す。まず、ＭＵとＢＳと
の間の距離１４が、ＭＵから基地局（ＢＳ）において受
信されたアップリンクＲＦ信号のラウンドトリップ遅延
（ＲＴＤ）から決定される。ワイヤレス移動体ユニット
から受信された信号のＲＴＤは、既に知られた方法で測
定される。ＲＴＤが決定されるとＭＵとＢＳとの間の距
離１４が、ＲＴＤ／２により計算される。
を使用してどのようにワイヤレス移動体ユニット（Ｍ
Ｕ）の位置が決定されるかを示す。まず、ＭＵとＢＳと
の間の距離１４が、ＭＵから基地局（ＢＳ）において受
信されたアップリンクＲＦ信号のラウンドトリップ遅延
（ＲＴＤ）から決定される。ワイヤレス移動体ユニット
から受信された信号のＲＴＤは、既に知られた方法で測
定される。ＲＴＤが決定されるとＭＵとＢＳとの間の距
離１４が、ＲＴＤ／２により計算される。
【００１９】具体的には、ＢＳは、時刻ｔ１において、
ＭＵへパイロット信号を既に知られた方法で送る。その
後、ＭＵは、パイロット信号を受信し、それをＢＳに送
り返し、これが時刻ｔ２において受信される。ｔ１とｔ
２との間の差がＲＴＤを提供し、これは、秒で測定され
る。好ましくは、ＢＳにより送信される信号、ＭＵによ
り受信される信号、ＭＵにより受信される信号、および
ＢＳにより受信される信号は、タイムスタンプされる。
ＲＴＤは、タイムスタンプされた信号に基づいて計算さ
れる。そして、ＭＵとＢＳとの間の距離１４（“ｒ”）
が、以下に示すようにメートルで計算される。ここで、
“ｃ”は光の速度である。 距離１４＝ｃ・（ＲＴＤ／２）... （１）
ＭＵへパイロット信号を既に知られた方法で送る。その
後、ＭＵは、パイロット信号を受信し、それをＢＳに送
り返し、これが時刻ｔ２において受信される。ｔ１とｔ
２との間の差がＲＴＤを提供し、これは、秒で測定され
る。好ましくは、ＢＳにより送信される信号、ＭＵによ
り受信される信号、ＭＵにより受信される信号、および
ＢＳにより受信される信号は、タイムスタンプされる。
ＲＴＤは、タイムスタンプされた信号に基づいて計算さ
れる。そして、ＭＵとＢＳとの間の距離１４（“ｒ”）
が、以下に示すようにメートルで計算される。ここで、
“ｃ”は光の速度である。 距離１４＝ｃ・（ＲＴＤ／２）... （１）
【００２０】距離１４は、既に知られた多くの方法で計
算することができ、ＲＴＤの使用は一例に過ぎない。距
離１４を計算するためのこれら全ての方法は、本発明の
範囲内にある。例えば、これは、一方向遅延（ＯＷＤ）
を測定することを含む。ＢＳおよびＭＵがＭＵおよびＢ
Ｓの各々において第３の源（ＧＰＳ源のようなもの）に
対して非常に正確なクロックを有する場合、ＭＵは、一
方向遅延（送られた時刻と到着した時刻の差）を測定
し、（Ｃ＊ＯＷＤ） から距離１４を決定することがで
きる。
算することができ、ＲＴＤの使用は一例に過ぎない。距
離１４を計算するためのこれら全ての方法は、本発明の
範囲内にある。例えば、これは、一方向遅延（ＯＷＤ）
を測定することを含む。ＢＳおよびＭＵがＭＵおよびＢ
Ｓの各々において第３の源（ＧＰＳ源のようなもの）に
対して非常に正確なクロックを有する場合、ＭＵは、一
方向遅延（送られた時刻と到着した時刻の差）を測定
し、（Ｃ＊ＯＷＤ） から距離１４を決定することがで
きる。
【００２１】距離１４が式（１）から決定されると、こ
の距離は、ＭＵが位置する円１６の半径（“ｒ”）と考
えることができる。円１６の中心は、ＭＵから信号を受
信するＢＳである。ＢＳは、既知の位置（Ｘ0，Ｙ0）に
位置している。そして、ワイヤレス移動体ユニットの円
１６上の正確な位置が、ＭＵから受信されたアップリン
クＲＦ信号の図４でθで示された到着角度（ＡＯＡ）を
決定することにより決定される。
の距離は、ＭＵが位置する円１６の半径（“ｒ”）と考
えることができる。円１６の中心は、ＭＵから信号を受
信するＢＳである。ＢＳは、既知の位置（Ｘ0，Ｙ0）に
位置している。そして、ワイヤレス移動体ユニットの円
１６上の正確な位置が、ＭＵから受信されたアップリン
クＲＦ信号の図４でθで示された到着角度（ＡＯＡ）を
決定することにより決定される。
【００２２】ＭＵからのアップリンクＲＦ信号のＡＯＡ
が決定されると、距離（“ｒ”）１４を決定するための
ＲＴＤ測定および単一の基地局（ＢＳ）からの角度θを
決定するためのＡＯＡ測定の組合わせが、以下のよう
に、ＭＵの（ｘ，ｙ）位置を見つけるために十分な情報
を提供する。 ｘ＝ｘ0＋ｒcos θ... （２） ｙ＝ｙ0＋ｒsin θ... （３）
が決定されると、距離（“ｒ”）１４を決定するための
ＲＴＤ測定および単一の基地局（ＢＳ）からの角度θを
決定するためのＡＯＡ測定の組合わせが、以下のよう
に、ＭＵの（ｘ，ｙ）位置を見つけるために十分な情報
を提供する。 ｘ＝ｘ0＋ｒcos θ... （２） ｙ＝ｙ0＋ｒsin θ... （３）
【００２３】図５は、ＲＦアップリンク信号３１を基地
局３４に送るワイヤレス移動体ユニット３０を示す。基
地局３４は、以下に詳細に説明するマルチセクタアンテ
ナ３２，中央制御装置ＣＰＵ３６、およびメモリ３８を
含む。ＣＰＵ３６は、（各セクタまたはアンテナコンポ
ーネントから出力を受信する）マルチセクタアンテナ３
２からＲＦアップリンク信号を受信し、距離決定デバイ
スまたはメモリ３８との組合せで位置計算器として働
き、ＲＴＤを決定し（またはいくつかの代替的な方法で
距離１４を決定し）、ＡＯＡを決定し、そしてワイヤレ
ス移動体ユニット３０の位置を決定する。
局３４に送るワイヤレス移動体ユニット３０を示す。基
地局３４は、以下に詳細に説明するマルチセクタアンテ
ナ３２，中央制御装置ＣＰＵ３６、およびメモリ３８を
含む。ＣＰＵ３６は、（各セクタまたはアンテナコンポ
ーネントから出力を受信する）マルチセクタアンテナ３
２からＲＦアップリンク信号を受信し、距離決定デバイ
スまたはメモリ３８との組合せで位置計算器として働
き、ＲＴＤを決定し（またはいくつかの代替的な方法で
距離１４を決定し）、ＡＯＡを決定し、そしてワイヤレ
ス移動体ユニット３０の位置を決定する。
【００２４】ＣＰＵ３６およびメモリ３８は、基地局３
４に存在する必要はなく、上述した計算を実行すること
ができるように、基地局３４のマルチセクタアンテナ３
２の各アンテナセクタからの信号を受信できさえすれば
よい。しかし、ＣＰＵ３６およびメモリ３８は、便宜的
に、図５において、基地局３４内にあるものとして示さ
れている。
４に存在する必要はなく、上述した計算を実行すること
ができるように、基地局３４のマルチセクタアンテナ３
２の各アンテナセクタからの信号を受信できさえすれば
よい。しかし、ＣＰＵ３６およびメモリ３８は、便宜的
に、図５において、基地局３４内にあるものとして示さ
れている。
【００２５】図６Ａは、マルチセクタアンテナ３２を構
成する３個の指向性アンテナコンポーネント４２，４４
および４８を示す。これらは、例えば、３個の指向性ア
ンテナを含み得る。３個の指向性アンテナコンポーネン
ト４２，４４および４８は、図６Ｂに示されたようなオ
ーバラップする領域をカバーするアンテナ受信パターン
を有するように配置される。例えば、アンテナコンポー
ネント４２，４４および４８は、それらの対応するカバ
レージエリア５２，５４および５８と共に、図４Ｂに示
されている。基本的に、３６０°のいずれか特定の角度
に対して、３個のアンテナコンポーネントのうちの２つ
のカバレージエリアが提供される。これは、以下により
詳細に説明される。
成する３個の指向性アンテナコンポーネント４２，４４
および４８を示す。これらは、例えば、３個の指向性ア
ンテナを含み得る。３個の指向性アンテナコンポーネン
ト４２，４４および４８は、図６Ｂに示されたようなオ
ーバラップする領域をカバーするアンテナ受信パターン
を有するように配置される。例えば、アンテナコンポー
ネント４２，４４および４８は、それらの対応するカバ
レージエリア５２，５４および５８と共に、図４Ｂに示
されている。基本的に、３６０°のいずれか特定の角度
に対して、３個のアンテナコンポーネントのうちの２つ
のカバレージエリアが提供される。これは、以下により
詳細に説明される。
【００２６】図７は、アンテナコンポーネント４２，４
４および４８の理論的指向性アンテナパターンを図式的
に示す。アンテナが得られるまたは購入される場合、理
論的測定値が知られている。図７は、角度（度で測定さ
れる）に対する受信信号の振幅（ｄＢで測定される）を
プロットする。図７中のチャートにおいて、アンテナコ
ンポーネント４２の理論的振幅測定値は、点線で示さ
れ、アンテナコンポーネント４４の理論的振幅測定値
は、実線で示され、アンテナコンポーネント４８の理論
的振幅測定値は、破線で示されている。
４および４８の理論的指向性アンテナパターンを図式的
に示す。アンテナが得られるまたは購入される場合、理
論的測定値が知られている。図７は、角度（度で測定さ
れる）に対する受信信号の振幅（ｄＢで測定される）を
プロットする。図７中のチャートにおいて、アンテナコ
ンポーネント４２の理論的振幅測定値は、点線で示さ
れ、アンテナコンポーネント４４の理論的振幅測定値
は、実線で示され、アンテナコンポーネント４８の理論
的振幅測定値は、破線で示されている。
【００２７】図７に示されているように、０°ないし３
６０°のいずれか特定の角度が、３個のアンテナのうち
の少なくとも２つの固有振幅測定値により表される。図
７に示されている全ての振幅測定値は、ピーク信号レベ
ルに基づいて正規化された測定値である。図７に示され
た信号測定値は、したがって、他のアンテナコンポーネ
ントのピークアンテナコンポーネント測定値およびオフ
ピーク測定値に基づくアンテナコンポーネント間の相対
的測定値である。
６０°のいずれか特定の角度が、３個のアンテナのうち
の少なくとも２つの固有振幅測定値により表される。図
７に示されている全ての振幅測定値は、ピーク信号レベ
ルに基づいて正規化された測定値である。図７に示され
た信号測定値は、したがって、他のアンテナコンポーネ
ントのピークアンテナコンポーネント測定値およびオフ
ピーク測定値に基づくアンテナコンポーネント間の相対
的測定値である。
【００２８】一例として、アンテナコンポーネント４８
に対して、ピーク信号測定値は、基準点としての０度の
角度において得られると考えられる。振幅測定値は、０
ｄＢに正規化される（真の測定値は−８０ｄＢであり得
るが、これは基準点として正規化され、図７に０ｄＢと
して示されている）。アンテナコンポーネント４４に対
する測定値のようなオフピークアンテナコンポーネント
測定値が、正規化されたピーク信号に基づいて記憶され
る。アンテナコンポーネント４４により測定されるオフ
ピーク信号の真の測定値は、−９７ｄＢであり得るが、
これも、−１７ｄＢに図７中で正規化されている。この
ように、図７の理論的測定値は、互いに相対的に得ら
れ、基準値に基づいて正規化されている。
に対して、ピーク信号測定値は、基準点としての０度の
角度において得られると考えられる。振幅測定値は、０
ｄＢに正規化される（真の測定値は−８０ｄＢであり得
るが、これは基準点として正規化され、図７に０ｄＢと
して示されている）。アンテナコンポーネント４４に対
する測定値のようなオフピークアンテナコンポーネント
測定値が、正規化されたピーク信号に基づいて記憶され
る。アンテナコンポーネント４４により測定されるオフ
ピーク信号の真の測定値は、−９７ｄＢであり得るが、
これも、−１７ｄＢに図７中で正規化されている。この
ように、図７の理論的測定値は、互いに相対的に得ら
れ、基準値に基づいて正規化されている。
【００２９】図７の測定値の一例として、５０°の角度
に対して、アンテナコンポーネント４８の正規化された
測定値は、図７中にエレメントＡにより示されているよ
うに約−２．５ｄＢに対応し、アンテナコンポーネント
４４の正規化された測定値は、図７中に“Ｂ”により示
されているように約−６ｄＢの測定値に対応する。
に対して、アンテナコンポーネント４８の正規化された
測定値は、図７中にエレメントＡにより示されているよ
うに約−２．５ｄＢに対応し、アンテナコンポーネント
４４の正規化された測定値は、図７中に“Ｂ”により示
されているように約−６ｄＢの測定値に対応する。
【００３０】したがって、アンテナコンポーネント４４
が５０°および１８０°（図７中の点Ｃ）の両方の角度
に対する−６ｄＢの正規化された測定値に対応するが、
アンテナコンポーネント４４からの−６ｄＢの正規化さ
れた測定値およびアンテナコンポーネント４８からの−
２．５ｄＢの正規化された測定値の両方に対応するただ
１つの角度がある。したがって、少なくとも２つのアン
テナコンポーネントからの正規化された測定値を使用す
ることにより、受信されたＲＦアップリンク信号のＡＯ
Ａが決定される。
が５０°および１８０°（図７中の点Ｃ）の両方の角度
に対する−６ｄＢの正規化された測定値に対応するが、
アンテナコンポーネント４４からの−６ｄＢの正規化さ
れた測定値およびアンテナコンポーネント４８からの−
２．５ｄＢの正規化された測定値の両方に対応するただ
１つの角度がある。したがって、少なくとも２つのアン
テナコンポーネントからの正規化された測定値を使用す
ることにより、受信されたＲＦアップリンク信号のＡＯ
Ａが決定される。
【００３１】図８Ａ−８Ｃは、図７に示された正規化さ
れた測定値から得られた、３個のアンテナ４２，４４お
よび４８の各々の対に対して、角度に対するアンテナコ
ンポーネント対の振幅差（ｄＢ）を示す。振幅差測定値
は、これらがアンテナコンポーネント測定値の差に対応
するので、本来的に正規化されている。例えば、アンテ
ナコンポーネント４８が−８０ｄＢの信号を測定し、か
つアンテナコンポーネント４４が−９７ｄＢの信号を測
定する場合、アンテナコンポーネント４８の測定値が０
ｄＢに正規化されていない場合であっても、振幅の差は
−１７ｄＢに等しくなる。
れた測定値から得られた、３個のアンテナ４２，４４お
よび４８の各々の対に対して、角度に対するアンテナコ
ンポーネント対の振幅差（ｄＢ）を示す。振幅差測定値
は、これらがアンテナコンポーネント測定値の差に対応
するので、本来的に正規化されている。例えば、アンテ
ナコンポーネント４８が−８０ｄＢの信号を測定し、か
つアンテナコンポーネント４４が−９７ｄＢの信号を測
定する場合、アンテナコンポーネント４８の測定値が０
ｄＢに正規化されていない場合であっても、振幅の差は
−１７ｄＢに等しくなる。
【００３２】これらの角度パターンに対する振幅測定値
の差は、ワイヤレス移動体ユニットからの信号の入って
くる到着角度（ＡＯＡ）を決定するために、基地局３４
のメモリ３８中に記憶されるルックアップテーブルとし
て働く。図８Ａは、アンテナコンポーネント４４とアン
テナコンポーネント４８との間の振幅測定値の差を示
し、図８Ｂはアンテナコンポーネント４２とアンテナコ
ンポーネント４４との間の振幅測定値の差を示し、図８
Ｃはアンテナコンポーネント４８とアンテナコンポーネ
ント４２との間の振幅測定値の差を示す。
の差は、ワイヤレス移動体ユニットからの信号の入って
くる到着角度（ＡＯＡ）を決定するために、基地局３４
のメモリ３８中に記憶されるルックアップテーブルとし
て働く。図８Ａは、アンテナコンポーネント４４とアン
テナコンポーネント４８との間の振幅測定値の差を示
し、図８Ｂはアンテナコンポーネント４２とアンテナコ
ンポーネント４４との間の振幅測定値の差を示し、図８
Ｃはアンテナコンポーネント４８とアンテナコンポーネ
ント４２との間の振幅測定値の差を示す。
【００３３】図８Ａ−８Ｃの各々を見ることから分かる
ように、０°から約１２０°まで、アンテナコンポーネ
ント４４とアンテナコンポーネント４８のアンテナ信号
測定値間の差は、ワイヤレス移動体ユニットからの入っ
てくるＲＦアップリンク信号の到着角度を決定するため
に使用され、約１２０°から２４０°まで、アンテナコ
ンポーネント４２とアンテナコンポーネント４４とのア
ンテナ信号測定値間の差が、到着角度を決定するために
使用され、２４０°から３６０°まで、アンテナコンポ
ーネント４８とアンテナコンポーネント４２とのアンテ
ナ信号測定値間の差が、到着角度を決定するために使用
される。
ように、０°から約１２０°まで、アンテナコンポーネ
ント４４とアンテナコンポーネント４８のアンテナ信号
測定値間の差は、ワイヤレス移動体ユニットからの入っ
てくるＲＦアップリンク信号の到着角度を決定するため
に使用され、約１２０°から２４０°まで、アンテナコ
ンポーネント４２とアンテナコンポーネント４４とのア
ンテナ信号測定値間の差が、到着角度を決定するために
使用され、２４０°から３６０°まで、アンテナコンポ
ーネント４８とアンテナコンポーネント４２とのアンテ
ナ信号測定値間の差が、到着角度を決定するために使用
される。
【００３４】図８Ａ−８Ｃに示されているように、０°
から３６０°までのいずれか特定の到着角度は、固有の
振幅差測定値により表される。図７の例を使用して、ア
ンテナコンポーネント４４が約−６ｄＢの測定値を登録
し、アンテナコンポーネント４８が約−２．５ｄＢの測
定値を登録する場合、図８Ａは、ＡＯＡを決定するため
に使用される。アンテナコンポーネント４８の測定値
は、アンテナコンポーネント４４の測定値から引き算さ
れて（−６ｄＢ−（−２．５ｄＢ）＝３．５ｄＢ）、−
３．５ｄＢの値に達する。図８Ａを使用して、−３．５
ｄＢに対応するＡＯＡが５０°であることが決定され
る。
から３６０°までのいずれか特定の到着角度は、固有の
振幅差測定値により表される。図７の例を使用して、ア
ンテナコンポーネント４４が約−６ｄＢの測定値を登録
し、アンテナコンポーネント４８が約−２．５ｄＢの測
定値を登録する場合、図８Ａは、ＡＯＡを決定するため
に使用される。アンテナコンポーネント４８の測定値
は、アンテナコンポーネント４４の測定値から引き算さ
れて（−６ｄＢ−（−２．５ｄＢ）＝３．５ｄＢ）、−
３．５ｄＢの値に達する。図８Ａを使用して、−３．５
ｄＢに対応するＡＯＡが５０°であることが決定され
る。
【００３５】したがって、基地局３４のマルチセクタア
ンテナ３２の３個のアンテナコンポーネントセクタを使
用して、ワイヤレス移動体ユニットからのアップリンク
ＲＦ信号の到着角度が、容易に決定される。到着角度θ
および距離４がラウンドトリップ遅延から決定される
と、基地局の座標が既知の（Ｘ0，Ｙ0）であるので、ワ
イヤレス移動体ユニットの（ｘ，ｙ）位置（ポジション
またはロケーション）は、式（２）および（３）に関し
て前述した方法で、単一の基地局からの信号測定値のみ
を使用して容易に決定され得る。
ンテナ３２の３個のアンテナコンポーネントセクタを使
用して、ワイヤレス移動体ユニットからのアップリンク
ＲＦ信号の到着角度が、容易に決定される。到着角度θ
および距離４がラウンドトリップ遅延から決定される
と、基地局の座標が既知の（Ｘ0，Ｙ0）であるので、ワ
イヤレス移動体ユニットの（ｘ，ｙ）位置（ポジション
またはロケーション）は、式（２）および（３）に関し
て前述した方法で、単一の基地局からの信号測定値のみ
を使用して容易に決定され得る。
【００３６】本発明の方法およびシステムの具現化のフ
ィールドテストは、ＣＤＭＡシステムに対して行われ
た。テストは、３つのステップに分割された。即ち、Ａ
ＯＡを得るために使用されるルックアップテーブルを得
るステップ、ＲＴＤを得るステップ、およびＡＯＡおよ
びＲＴＤを使用してワイヤレス移動体ユニットの位置を
推定するステップである。
ィールドテストは、ＣＤＭＡシステムに対して行われ
た。テストは、３つのステップに分割された。即ち、Ａ
ＯＡを得るために使用されるルックアップテーブルを得
るステップ、ＲＴＤを得るステップ、およびＡＯＡおよ
びＲＴＤを使用してワイヤレス移動体ユニットの位置を
推定するステップである。
【００３７】ＡＯＡを決定するために使用されるべき基
地局のメモリ中の記憶としてのルックアップテーブルを
実際に得る場合、フィールドにおける実際のアンテナパ
ターンは、図７および８Ａ−Ｃに示された理論的パター
ンとは僅かに異なっていた。また、隣接するアンテナパ
ターン間のオーバラップは、パフォーマンスチューニン
グのための微調整により、本発明の図６に示されたよう
な対称的なものではない可能性がある。したがって、実
際のアンテナパターンは、基地局の周りを移動するテス
ト移動体ユニットに記録されたＧＰＳデータとの組合わ
せで基地局（Whippany, New Jerseyに置かれたＣＤＭＡ
パーソナル通信システム（ＰＣＳ）セル）に記録された
フィンガデータを使用して測定された。フィンガデータ
は、セル診断モニタ（ＣＤＭ）を使用して収集された。
地局のメモリ中の記憶としてのルックアップテーブルを
実際に得る場合、フィールドにおける実際のアンテナパ
ターンは、図７および８Ａ−Ｃに示された理論的パター
ンとは僅かに異なっていた。また、隣接するアンテナパ
ターン間のオーバラップは、パフォーマンスチューニン
グのための微調整により、本発明の図６に示されたよう
な対称的なものではない可能性がある。したがって、実
際のアンテナパターンは、基地局の周りを移動するテス
ト移動体ユニットに記録されたＧＰＳデータとの組合わ
せで基地局（Whippany, New Jerseyに置かれたＣＤＭＡ
パーソナル通信システム（ＰＣＳ）セル）に記録された
フィンガデータを使用して測定された。フィンガデータ
は、セル診断モニタ（ＣＤＭ）を使用して収集された。
【００３８】図９は、３セクタ基地局アンテナの得られ
たアンテナパターンであり、アンテナセクタコンポーネ
ントは、アルファ、ベータおよびガンマである。全ての
アンテナコンポーネントセクタからのフィンガデータ
は、ＣＤＭを使用して収集され、雑音を除去するために
フィルタされた。これらは、テスト移動体のＧＰＳ情報
と結合されて、図９に示すような各アンテナコンポーネ
ントセクタについての角度に対するフィンガエネルギ
（リニアスケールによるｄＢ）の極座標プロットを形成
した。具体的には、アルファセクタコンポーネントは図
９においてドット線で表され、ベータセクタコンポーネ
ントは図９において破線で表され、ガンマセクタコンポ
ーネントは図９において実線で表されている。
たアンテナパターンであり、アンテナセクタコンポーネ
ントは、アルファ、ベータおよびガンマである。全ての
アンテナコンポーネントセクタからのフィンガデータ
は、ＣＤＭを使用して収集され、雑音を除去するために
フィルタされた。これらは、テスト移動体のＧＰＳ情報
と結合されて、図９に示すような各アンテナコンポーネ
ントセクタについての角度に対するフィンガエネルギ
（リニアスケールによるｄＢ）の極座標プロットを形成
した。具体的には、アルファセクタコンポーネントは図
９においてドット線で表され、ベータセクタコンポーネ
ントは図９において破線で表され、ガンマセクタコンポ
ーネントは図９において実線で表されている。
【００３９】利用可能な道の制約のために、ドライブル
ートは、等しい半径を持つ完全な円ではなかった。した
がって、これは、図１０Ａ−１０Ｃに示されているよう
に、得られたアンテナコンポーネントパターンの所定の
欠陥となる。例えば、ドライビングルートのセグメント
は、アルファおよびベータコンポーネントセクタの交点
に極めて近かった。結果として、１秒のデータインター
バルで２０°の角度をスイープした。対称的に、移動体
ユニットがベータおよびガンマセクタの交点でドライブ
していた場合、１秒のデータインターバルで、１°の角
度しかスイープしなかった。この不均一な変換は、分離
した角度を作った。移動平均を角度に適用することによ
り、図１０Ａ−１０Ｃに示されたようなスムーズなアン
テナパターンが得られた。
ートは、等しい半径を持つ完全な円ではなかった。した
がって、これは、図１０Ａ−１０Ｃに示されているよう
に、得られたアンテナコンポーネントパターンの所定の
欠陥となる。例えば、ドライビングルートのセグメント
は、アルファおよびベータコンポーネントセクタの交点
に極めて近かった。結果として、１秒のデータインター
バルで２０°の角度をスイープした。対称的に、移動体
ユニットがベータおよびガンマセクタの交点でドライブ
していた場合、１秒のデータインターバルで、１°の角
度しかスイープしなかった。この不均一な変換は、分離
した角度を作った。移動平均を角度に適用することによ
り、図１０Ａ−１０Ｃに示されたようなスムーズなアン
テナパターンが得られた。
【００４０】具体的には、図１０Ａは、角度に対するア
ルファおよびベータセクタコンポーネント間の差を表
し、図１０Ｂは、角度に対するガンマおよびアルファセ
クタコンポーネント間の差を表し、図１０Ｃは角度に対
するベータおよびガンマセクタコンポーネント間の差を
表す。これらの図１０Ａ−Ｃのチャートは、メモリ中の
ルックアップテーブルとして記憶される。
ルファおよびベータセクタコンポーネント間の差を表
し、図１０Ｂは、角度に対するガンマおよびアルファセ
クタコンポーネント間の差を表し、図１０Ｃは角度に対
するベータおよびガンマセクタコンポーネント間の差を
表す。これらの図１０Ａ−Ｃのチャートは、メモリ中の
ルックアップテーブルとして記憶される。
【００４１】図９に示されているように、破線、実線お
よび点線は、それぞれベータ、アルファおよびガンマコ
ンポーネントセクタについてのフィンガエネルギを示
す。円内の数字は、リニアスケールにおけるフィンガエ
ネルギレベルである。３０°と４０°との間のギャップ
は、データの不足により生じている。
よび点線は、それぞれベータ、アルファおよびガンマコ
ンポーネントセクタについてのフィンガエネルギを示
す。円内の数字は、リニアスケールにおけるフィンガエ
ネルギレベルである。３０°と４０°との間のギャップ
は、データの不足により生じている。
【００４２】図９に示されたアンテナパターンからＡＯ
Ａを決定するために、図８Ａ−８Ｃに関して前述された
ものと同様のプロット（基地局におけるメモリ中に記憶
されるルックアップテーブルとして働くもの）が得ら
れ、これは図１０Ａ−Ｃにより表されている。これらの
プロットは、角度に対する振幅の差を反映している。こ
れらのプロットは、図８Ａ−８Ｃに示されたアンテナコ
ンポーネントパターンに対するものと似ている。
Ａを決定するために、図８Ａ−８Ｃに関して前述された
ものと同様のプロット（基地局におけるメモリ中に記憶
されるルックアップテーブルとして働くもの）が得ら
れ、これは図１０Ａ−Ｃにより表されている。これらの
プロットは、角度に対する振幅の差を反映している。こ
れらのプロットは、図８Ａ−８Ｃに示されたアンテナコ
ンポーネントパターンに対するものと似ている。
【００４３】振幅の差は、いくつかの領域において平坦
であり、これは、ＡＯＡ推定にとって不明瞭さとなる。
しかし、これらの不明瞭さは、基地局のドライビングル
ートの接近していることによりのみ生じ、本発明の技法
およびいかなる欠陥も反映するものではない。したがっ
て、適切なそのようなルックアップテーブルで、ワイヤ
レス移動体ユニットからの入ってくるＲＦアップリンク
信号のＡＯＡが容易に得られた。
であり、これは、ＡＯＡ推定にとって不明瞭さとなる。
しかし、これらの不明瞭さは、基地局のドライビングル
ートの接近していることによりのみ生じ、本発明の技法
およびいかなる欠陥も反映するものではない。したがっ
て、適切なそのようなルックアップテーブルで、ワイヤ
レス移動体ユニットからの入ってくるＲＦアップリンク
信号のＡＯＡが容易に得られた。
【００４４】最終的に、ＲＴＤは既知の方法で、ＲＦコ
ールトレースを使用して収集された。図１１は、特定の
テストフィールドについてＧＰＳ（破線）に対するＲＴ
Ｄ（実線）の正確さを示す。ＲＴＤは、テストワイヤレ
ス移動体ユニットが通話がドロップされるまで基地局か
ら離れてドライブされ、そしてワイヤレス移動体ユニッ
トが基地局に向かって戻って来る間収集された。図１１
に示された破線は、ワイヤレス移動体ユニットのＧＰＳ
システムおよび基地局の既に知られた緯度および経度を
使用して計算された距離を表す。
ールトレースを使用して収集された。図１１は、特定の
テストフィールドについてＧＰＳ（破線）に対するＲＴ
Ｄ（実線）の正確さを示す。ＲＴＤは、テストワイヤレ
ス移動体ユニットが通話がドロップされるまで基地局か
ら離れてドライブされ、そしてワイヤレス移動体ユニッ
トが基地局に向かって戻って来る間収集された。図１１
に示された破線は、ワイヤレス移動体ユニットのＧＰＳ
システムおよび基地局の既に知られた緯度および経度を
使用して計算された距離を表す。
【００４５】実線は、ＲＦコールトレースから抽出され
たＲＴＤ情報から計算された距離を表す。移動体および
／または基地局における送信／受信遅延により恐らく生
じる２００メートルの一定バイアスが、ＲＴＤを使用し
て計算された距離から引き算された。図１１からわかる
ように、ＲＴＤは、非常に正確な距離の測定を提供す
る。
たＲＴＤ情報から計算された距離を表す。移動体および
／または基地局における送信／受信遅延により恐らく生
じる２００メートルの一定バイアスが、ＲＴＤを使用し
て計算された距離から引き算された。図１１からわかる
ように、ＲＴＤは、非常に正確な距離の測定を提供す
る。
【００４６】ＡＯＡおよびＲＴＤが得られると、ワイヤ
レス移動体ユニットの位置が、式（２）および（３）お
よび図４に関して前述した方法で決定される。図１２
は、ルックアップテーブルが作られたドライブルート上
のワイヤレス移動体ユニットの位置を示す。実線は、ド
ライブルートを示し、“Ｘ”−１００は基地局位置を示
し、三角形（Ａ）１１０はワイヤレス移動体ユニットの
ＧＰＳ位置を表し、円１２０のクラスタがＲＴＤおよび
ＡＯＡから推定されたワイヤレス移動体ユニットの位置
を表す。図１２に示された様々な円についての距離は、
メータでの基地局からの距離を表す。
レス移動体ユニットの位置が、式（２）および（３）お
よび図４に関して前述した方法で決定される。図１２
は、ルックアップテーブルが作られたドライブルート上
のワイヤレス移動体ユニットの位置を示す。実線は、ド
ライブルートを示し、“Ｘ”−１００は基地局位置を示
し、三角形（Ａ）１１０はワイヤレス移動体ユニットの
ＧＰＳ位置を表し、円１２０のクラスタがＲＴＤおよび
ＡＯＡから推定されたワイヤレス移動体ユニットの位置
を表す。図１２に示された様々な円についての距離は、
メータでの基地局からの距離を表す。
【００４７】本発明は、以上のように説明されたが、多
くの方法で変形され得ることは明らかである。そのよう
な変形は、本発明の精神および範囲から離れたものとは
見なされず、全てのそのような変形は、特許請求の範囲
に記載された本発明の範囲内に含まれることが意図され
ていると当業者にとって明らかである。
くの方法で変形され得ることは明らかである。そのよう
な変形は、本発明の精神および範囲から離れたものとは
見なされず、全てのそのような変形は、特許請求の範囲
に記載された本発明の範囲内に含まれることが意図され
ていると当業者にとって明らかである。
【００４８】例えば、ＲＴＤ、ＡＯＡおよびワイヤレス
移動体ユニットの位置を計算する３ステップの手順は、
簡単にＴＤＭＡシステムに拡張され得る。ＴＤＭＡシス
テムにおいて、ＲＴＤは、基地局とワイヤレス移動体ユ
ニットとの間の時間の一致について測定される。ワイヤ
レス移動体ユニットからの入ってくるＲＳアップリンク
信号の強度が、ハンドオフがトリガされるべきかどうか
を決定するために厳密に監視される。
移動体ユニットの位置を計算する３ステップの手順は、
簡単にＴＤＭＡシステムに拡張され得る。ＴＤＭＡシス
テムにおいて、ＲＴＤは、基地局とワイヤレス移動体ユ
ニットとの間の時間の一致について測定される。ワイヤ
レス移動体ユニットからの入ってくるＲＳアップリンク
信号の強度が、ハンドオフがトリガされるべきかどうか
を決定するために厳密に監視される。
【００４９】結果として、上述した３ステップ法が適切
に働くための必要かつ十分な情報がある。基地局におけ
るマルチセクタアンテナが必要であるが、３セクタアン
テナ使用は単なる例示である。ＡＯＡと受信された振幅
の測定値の比との間に１：１のマッピングが有り、即
ち、２つのセクタアンテナコンポーネント出力の振幅の
比が固有の到着角度になるように、アンテナがオーバラ
ップされている必要があるのみである。
に働くための必要かつ十分な情報がある。基地局におけ
るマルチセクタアンテナが必要であるが、３セクタアン
テナ使用は単なる例示である。ＡＯＡと受信された振幅
の測定値の比との間に１：１のマッピングが有り、即
ち、２つのセクタアンテナコンポーネント出力の振幅の
比が固有の到着角度になるように、アンテナがオーバラ
ップされている必要があるのみである。
【００５０】１つのみのＢＳがワイヤレス移動体ユニッ
トを検出する場合にワイヤレス移動体ユニットの位置を
決定するように本発明は説明されたが、２つの基地局が
ＭＵを検出する場合、より正確な位置が決定され得るこ
とが理解されなければならい。また、様々な測定の組合
せが２つの基地局から使用され得る。例えば、２つのＢ
Ｓの各々からのＡＯＡおよび単純な算術を使用して、Ｒ
ＴＤなしに位置が決定される。これは、各ＢＳの位置が
既に知られており、角度の交点のみが決定される必要が
あるからである。
トを検出する場合にワイヤレス移動体ユニットの位置を
決定するように本発明は説明されたが、２つの基地局が
ＭＵを検出する場合、より正確な位置が決定され得るこ
とが理解されなければならい。また、様々な測定の組合
せが２つの基地局から使用され得る。例えば、２つのＢ
Ｓの各々からのＡＯＡおよび単純な算術を使用して、Ｒ
ＴＤなしに位置が決定される。これは、各ＢＳの位置が
既に知られており、角度の交点のみが決定される必要が
あるからである。
【００５１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、特
に、ただ１つの基地局を使用して、ワイヤレス移動体ユ
ニット２の位置を決定するよりよいシステムおよび方法
を提供することができる。
に、ただ１つの基地局を使用して、ワイヤレス移動体ユ
ニット２の位置を決定するよりよいシステムおよび方法
を提供することができる。
【図１】従来技術によるＴＯＡに基づいてワイヤレス移
動体ユニットのコーリングエリアを推定するためのシス
テムを示す図。
動体ユニットの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２】従来技術によるＴＤＯＡに基づいてワイヤレス
移動体ユニットのコーリングエリアを推定するためのシ
ステムを示す図。
移動体ユニットの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３】図１および２の従来技術によるＴＯＡおよびＴ
ＤＯＡシステムにおける問題を示す図。
ＤＯＡシステムにおける問題を示す図。
【図４】単一の基地局を使用するワイヤレス移動体ユニ
ットの位置決定を示す図。
ットの位置決定を示す図。
【図５】代表的な基地局およびワイヤレス移動体ユニッ
トを示す図。
トを示す図。
【図６】３セクタ基地局アンテナの３個の指向性アンテ
ナおよびその各々についてのカバレージエリアを示す
図。
ナおよびその各々についてのカバレージエリアを示す
図。
【図７】３６０°に亘る方位角に対する指向性アンテナ
パターンを示す図。
パターンを示す図。
【図８】３セクタ基地局アンテナの２個の別個の指向性
アンテナ間の振幅比を示す図。
アンテナ間の振幅比を示す図。
【図９】３セクタ基地局についての３セクタアンテナの
エネルギレベルを示す図。
エネルギレベルを示す図。
【図１０】図９に示された３セクタアンテナ間の振幅の
差を示す図。
差を示す図。
【図１１】ＧＰＳ測定に対するラウンドトリップ遅延信
号の正確さを示す図。
号の正確さを示す図。
【図１２】ワイヤレス移動体ユニットの得られる位置を
示す図。
示す図。
３０ ワイヤレス移動体ユニット ３１ ＲＦアップリンク信号 ３２ マルチセクタアンテナ ３４ 基地局 ３６ 中央制御装置 ３８ メモリ ４２，４４，４８ アンテナコンポーネント ５２，５４，５８ カバレージエリア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 イブラヒム テキン アメリカ合衆国、07901 ニュージャージ ー、サミット、サミット アベニュー 123、＃１ (72)発明者 バイロン ヒュー チェン アメリカ合衆国、07981 ニュージャージ ー、ウィッパニー、ブルックビュー コー ト 404 (72)発明者 チュン チン シャン アメリカ合衆国、07922 ニュージャージ ー、バークレー ハイツ、ノース ロード 110
Claims (34)
- 【請求項１】 ワイヤレス移動体ユニットの位置を決定
する方法において、 前記ワイヤレス移動体ユニットと前記ワイヤレス移動体
ユニットからの信号を受信する基地局に属するマルチセ
クタアンテナとの間の距離を決定するステップと、 前記基地局において受信された信号の別個のアンテナセ
クタ信号測定値を使用して信号の到着角度を決定するス
テップと、 前記決定された距離および受信された信号の角度に基づ
いて、受信された信号からワイヤレス移動体ユニットの
位置を決定するステップとを有することを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 前記距離は、受信された信号のラウンド
トリップ遅延（ＲＴＤ）から決定されることを特徴とす
る請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記距離は、受信された信号の一方向遅
延から決定されることを特徴とする請求項１記載の方
法。 - 【請求項４】 前記一方向遅延は、第３の信号源を基準
としたクロックを有するワイヤレス移動体ユニットおよ
び基地局に基づいて決定されることを特徴とする請求項
３記載の方法。 - 【請求項５】 前記第３の信号源は、全世界測位衛星
（GPS)であることを特徴とする請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 前記受信された信号の測定値は、３個の
別個のアンテナセクタから得られることを特徴とする請
求項１記載の方法。 - 【請求項７】 前記到着角度を決定するステップは、ゼ
ロから３６０度までの角度に亘ってアンテナセクタ測定
値を記憶するサブステップと、受信された信号の別個の
アンテナセクタ信号測定値に基づいて、記憶された角度
測定値を到着角度として決定するサブステップとを含む
ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 前記受信された信号の測定値は、３個の
別個のアンテナセクタから得られることを特徴とする請
求項７記載の方法。 - 【請求項９】 前記到着角度は、２個のアンテナセクタ
信号測定値間の差から決定されることを特徴とする請求
項１記載の方法。 - 【請求項１０】 前記到着角度は、２個のアンテナセク
タ信号測定値間の差から決定されることを特徴とする請
求項４記載の方法。 - 【請求項１１】 前記記憶するステップは、２個の別個
のアンテナセクタ測定値の各組合わせに対して、単一の
別個の角度測定値を記憶するステップを含むことを特徴
とする請求項７記載の方法。 - 【請求項１２】 前記受信された信号の測定値は、３個
の別個のアンテナセクタから得られることを特徴とする
請求項１１記載の方法。 - 【請求項１３】 前記到着角度を決定するステップは、
アンテナ信号測定値および角度測定値をルックアップテ
ーブル（ＬＵＴ）に記憶するステップと、前記受信され
た信号の別個のアンテナセクタ測定値に対応するＬＵＴ
の角度測定値として前記到着角度を決定するステップと
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１４】 前記ＬＵＴに記憶されたアンテナ信号
測定値は、マルチセクタアンテナ対間の差の測定値であ
ることを特徴とする請求項１３記載の方法。 - 【請求項１５】 第１のセクタ対の差の測定値が、約ゼ
ロ度から約１２０度の角度に対応し、第２のセクタ対の
差の測定値が約１２０度から約２４０度の角度に対応
し、第３のセクタ対の差の測定値が約２４０度から約３
６０度までの角度に対応することを特徴とする請求項１
４記載の方法。 - 【請求項１６】 単一の基地局により受信される信号
が、ワイヤレス移動体ユニットの位置を決定するために
使用されることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１７】 ２個の基地局により受信される信号
が、前記ワイヤレス移動体ユニットの位置を決定するた
めに使用されることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１８】 単一の基地局からの信号測定値を使用
してワイヤレス移動体ユニットの位置を決定するための
装置において、 前記ワイヤレス移動体ユニットと前記ワイヤレス移動体
ユニットから信号を受信する基地局に属するマルチセク
タアンテナとの間の距離を決定するように適合された信
号決定デバイスと、 信号の別個のアンテナセクタ信号測定値を使用して前記
信号の到着角度を決定するように適合され、かつ前記決
定された距離および前記受信された信号の角度に基づい
て、前記受信された信号からワイヤレス移動体ユニット
の位置を決定するように適合された位置計算器とを有す
ることを特徴とする装置。 - 【請求項１９】 前記信号決定デバイスは、前記受信さ
れた信号のラウンドトリップ遅延（ＲＴＤ）から距離を
決定することを特徴とする請求項１８記載の装置。 - 【請求項２０】 前記距離は、受信された信号の一方向
遅延から決定されることを特徴とする請求項１８記載の
装置。 - 【請求項２１】 前記一方向遅延は、第３の信号源を基
準としたクロックを有するワイヤレス移動体ユニットお
よび基地局に基づいて決定されることを特徴とする請求
項２０記載の装置。 - 【請求項２２】 前記第３の信号源は、全世界測位衛星
であることを特徴とする請求項２１記載の装置。 - 【請求項２３】 前記位置計算器が、３個の別個のアン
テナセクタからの前記受信された信号の測定値を受信す
ることを特徴とする請求項１８記載の装置。 - 【請求項２４】 前記マルチセクタアンテナからの前記
受信された信号のアンテナセクタ測定値を記憶するよう
に適合されたメモリをさらに含み、別個のアンテナ信号
推定値の組合わせは、角度測定値に対応することを特徴
とする請求項１８記載の装置。 - 【請求項２５】 前記位置計算器は、３個の別個のアン
テナセクタから受信された信号の測定値を受信すること
を特徴とする請求項２４記載の装置。 - 【請求項２６】 前記到着角度は、２個のアンテナセク
タ信号測定値間の差から決定されることを特徴とする請
求項２４記載の装置。 - 【請求項２７】 ２個の別個のアンテナセクタ測定値の
各組合わせが、別個の角度測定値に対応することを特徴
とする請求項２４記載の装置。 - 【請求項２８】 前記位置計算器が、３個の別個のアン
テナセクタから受信された信号の測定値を受信すること
を特徴とする請求項２７記載の装置。 - 【請求項２９】 前記メモリは、ゼロ度から３６０度ま
での角度に亘るアンテナセクタ測定値を記憶することを
特徴とする請求項２４記載の装置。 - 【請求項３０】 前記メモリが、ルックアップテーブル
（ＬＵＴ）を含むことを特徴とする請求項２４記載の装
置。 - 【請求項３１】 前記ＬＵＴに記憶されたアンテナ信号
測定値は、マルチセクタアンテナ対間の差の測定値であ
ることを特徴とする請求項３０記載の装置。 - 【請求項３２】 第１のセクタ対の差の測定値が、約ゼ
ロ度から約１２０度の角度に対応し、第２のセクタ対の
差の測定値が約１２０度から約２４０度の角度に対応
し、第３のセクタ対の差の測定値が約２４０度から約３
６０度までの角度に対応することを特徴とする請求項３
１記載の装置。 - 【請求項３３】 単一の基地局により受信される信号
が、ワイヤレス移動体ユニットの位置を決定するために
使用されることを特徴とする請求項１８記載の装置。 - 【請求項３４】 ２個の基地局により受信される信号
が、前記ワイヤレス移動体ユニットの位置を決定するた
めに使用されることを特徴とする請求項１８記載の装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/412307 | 1999-10-05 | ||
| US09/412,307 US6300905B1 (en) | 1999-10-05 | 1999-10-05 | Location finding using a single base station in CDMA/TDMA systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001147262A true JP2001147262A (ja) | 2001-05-29 |
Family
ID=23632475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000304525A Pending JP2001147262A (ja) | 1999-10-05 | 2000-10-04 | ワイヤレス移動体ユニットの位置を決定する方法および装置 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6300905B1 (ja) |
| EP (1) | EP1094335A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001147262A (ja) |
| KR (1) | KR100704066B1 (ja) |
| CN (1) | CN1291062A (ja) |
| AU (1) | AU6241800A (ja) |
| BR (1) | BR0004510A (ja) |
| CA (1) | CA2321395A1 (ja) |
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