JP2001501312A

JP2001501312A - 一機の低地球軌道衛星を利用する位置測定

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Publication number: JP2001501312A
Application number: JP10516688A
Authority: JP
Inventors: レバノン、ナダブ
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2001-01-30
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: CA2267561A1; JP2009244274A; JP2007108182A; ATE231621T1; TW363134B; DE69718665T2; RU2241239C2; ZA978511B; CA2267561C; DE69718665D1; KR100489746B1; WO1998014795A1; KR20000049038A; AU4597697A; AU719703B2; JP3905134B2; HK1022742A1; US6107959A; EP0941486A1; JP4113231B2

Abstract

(57)【要約】地球低軌道衛星通信システム（１００）内のユーザーターミナル（例：移動無線電話）の位置を決定するためのシステム及び方法。システムはユーザーターミナル（１０６）と、既知位置及び既知速度を有する少なくとも１つの衛星（１０４）と、衛星（１０４）を通じてユーザーターミナル（１０６）と通信するためのゲートウェイ（即ち、地上ステーション）（１０２）とを有する。方法は範囲パラメータを決定する工程（８０２）及び範囲値パラメータを決定する工程（８０６）を含む。範囲パラメータは衛星及びユーザーターミナル間の距離を表す。範囲値パラメータは衛星及びユーザーターミナル間の相対半径方向速度を表す。地球表面上におけるユーザーターミナルの位置は範囲パラメータと、範囲値パラメータと、衛星の既知位置及び既知速度とに基づいて決定される（８１０）。

Description

【発明の詳細な説明】一機の低地球軌道衛星を利用する位置測定発明の背景１．発明の分野本発明は、一般に、衛星を利用した物体の位置測定に関する。より具体的には、本発明は、衛星通信システム内のユーザーターミナルの位置を、その通信信号の特性を利用して測定するための方法に関する。２．関連技術衛星に基く代表的な通信システムは、少なくとも一つの地上基地ステーション（以下ゲートウェイという）と、少なくとも一つのユーザーターミナル（例えば、移動電話）、及び、ゲートウェイとユーザーターミナルとの間の通信信号を中継する少なくとも一機の衛星を含んでいる。このゲートウェイは、一つのユーザーターミナルから別のユーザーターミナルへのリンク、又は、地上電話システムのような通信システムを提供する。多数のシステム利用者の間で情報を転送するために、様々な多元接続通信システムが開発されている。これらの手法には、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、及び、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）のスペクトル拡散手法があり、それらの基礎はこの分野でよく知られている。ＣＤＭＡ手法の多元接続通信システムへの利用は、「衛星又は地上中継機を利用したスペクトル拡散多元接続通信システム」と題する、１９９０年２月１３日に発行された米国特許第４，９０１，３０７号、並びに、「個々の受容体の位相時間とエネルギーを追跡するための、スペクトル拡散通信システムにおいて全スペクトルで照射されたパワーを用いる方法及び装置」と題する、１９９５年１月４日に出願された米国出願番号第０８／３６８，５７０号に開示されている。これらはいずれも本発明の譲受人に譲渡されたもので、参照によりここに組込まれたこととする。上記の特許文献は、多元接続通信システムを開示しているが、このシステムで、多数の一般に移動式又はリモート式システムの利用者が、ユーザーターミナルを採用して他のシステム利用者又は公共電話交換ネットワークのような他の接続されたシステムの利用者との間で通信を行なっている。このユーザーターミナルでは、ＣＤＭＡスペクトル拡散型の通信信号を使って、ゲートウェイ及び衛星を介して通信を行なう。通信衛星は、衛星通信信号を地球表面に投影することによって作られる「スポット」を照射するためのビームを形成している。衛星の代表的なスポット用ビーム・パターンは、所定の通信範囲のパターン中に配置された多数のビームを含んでいる。一般に、各ビームは共通の地域をカバーし、それぞれ異なる周波数帯域を占める多数のいわゆるサブビーム（以下ＣＤＭＡチャネルという）を備えている。代表的なスペクトル通信システムにおいては、通信信号としての送信用の搬送信号への変調に先立って、一組の予め選択された擬似無作為雑音（ＰＮ）コード・シーケンスを使って、情報信号を所定のスペクトル帯域に亘って変調する（即ち「拡散する」）。スペクトル拡散送信の方法としてこの分野でよく知られているＰＮ拡散は、データ信号の帯域よりはるかに広い帯域を有する送信用の信号を生成する。前進通信リンク（即ち、ゲートウェイに始まりユーザーターミナルで終わる一つの通信リンク）においては、ＰＮ拡散符号、又はバイナリー・シーケンスが、ゲートウェイから他のビームによって送信された信号と区別するために、また、多重通路信号と区別するために使われる。これらのＰＮ符号は、一般に一定のサブビーム内の全ての通信信号に共用される。代表的なＣＤＭＡスペクトル拡散システムにおいては、符号のチャネル化が、特定のユーザーターミナル用を意図して、前進リンクに載せた衛星ビームの中で送信された信号と区別するために使われる。即ち、一意的な「チャネル化」直交符号を用いることにより、前進リンク上のユーザーターミナルの各々に一意的な直交チャネルが備えられる。ウォルシュ関数系が、通常、地上のシステムでは６４コード・チップ、衛星システムでは１２８コード・チップ程度の長さのチャネル化符号を与えるのに一般に用いられる。米国特許第４，９０１，３０７号に開示されたような代表的なＣＤＭＡスペクトル拡散システムは、前進リンクのユーザーターミナル通信について、コヒーレントな変調及び復調を想定している。この方法を用いる通信システムでは、前進リンク用のコヒーレントな位相の参照として、「パイロット」搬送信号（以下「パイロット信号」という）が使われる。即ち、一般にデータ変調を含まないパイロット信号は、ゲートウェイによって、通信範囲の全領域に亘って送信される。一般に、使われるビームの各々について、また、使われる周波数の各々について、ただ一つのパイロット信号が発せられる。これらのパイロット信号は、そのゲートウェイから信号を受信する全てのユーザーターミナルに共用される。パイロット信号を用いて、ユーザーターミナルは、初期のシステム同期、時刻、周波数、並びに、ゲートウェイから送信された他の信号の位相追跡を得る。パイロット信号の搬送波の追跡から得られる位相情報は、他のシステムの信号、或いはデータ流のコヒーレントな復調のための搬送位相の参照として用いられる。この手法により、多くのデータ流が位相参照として共通のパイロット信号を共用することが可能になり、追跡機構はより低コストに、また、より効率的になる。ユーザーターミナルが通信セッションに参加していない場合（即ち、ユーザーターミナルがデータ流の信号を受信も送信もしていない）、ゲートウェイは、情報をページング信号として知られる信号を使って、特定のユーザーターミナルに移動させることができる。例えば、特定の移動電話に宛てられた呼び出しがある場合は、ゲートウェイはページング信号を使って移動電話を監視する。ページング信号は、また、データ流チャネル配分、接続チャネルの割振り、及びシステム共通情報にも使われる。ユーザーターミナルは、接続信号や接続プローブを逆進リンク（即ち、ユーザーターミナルに始まりゲートウェイで終わる通信リンク）を用いて送ることにより、ページング信号に応答することができる。この接続信号は、ユーザーターミナルから最初に呼び出す時にも使われる。ユーザーターミナルとの通信が求められた場合、通信システムは、そのユーザーターミナルの位置を決定する必要がある。ユーザーターミナルの位置情報を必要とするのには、いくつかの動機がある。一つの動機は、システムが通信リンクを提供するには、適切なゲートウェイを選択しなければならない。この動機の一つの側面は、通信リンクの適切なサービス・プロバイダ（例えば、電話会社）への割振りである。一般にサービス・プロバイダは特定の地域に割振られており、その地域内の利用者との全ての通話を扱っている。特定のユーザーターミナルとの通信が求められた場合、通信システムは、その利用者が位置する地域に基いてサービス・プロバイダへの呼び出しを割振る。適切な地域を決めるためには、通信システムはユーザーターミナルの位置を必要とするのである。同様な動機が、呼び出しが政治的な境界や契約によるサービスに基いてサービス・プロバイダに割振らなければならない場合にも生ずる。衛星利用の通信システムについての位置判定における重要な要求項目は速度である。通信が特定のユーザターミナルで要求される場合、ユーザターミナルに役立つゲートウエイは迅速に選択される必要がる。例えば移動電話ユーザは、呼び出しの際に数秒以上の遅延に耐えられないと思われる。この状態における位置精度の必要性は、速度の必要性よりは重要ではない。１０キロメートル（ｋｍ）未満のエラーが適切とみなされる。対照的に衛星利用位置判定の大部分の従来の方法は、速度についての精度を強調している。１つの従来の方法は、米国海軍ＴＲＡＮＳＩＴシステムが採用しているものである。そのシステムにおいてユーザターミナルは、低軌道（ＬＥＯ）衛星による信号送信の連続ドップラー測定を実施する。この測定は数分間継続する。このシステムは通常、衛星の２回の通過を必要となるので、１００分以上待たなければならない。加えて位置計算がユーザターミナルで実施されるので、衛星はその位置に関する情報（「天体位置表」として知られる）を送信しなければならない。ＴＲＡＮＳＩＴシステムは高精度（１メートルの程度）が可能であるが、当該遅延は、商業衛星通信システムにおける使用では受入れできない。他の従来の方法は、ＡＲＧＯＳおよびＳＡＲＳＡＴ（探査および救助衛星）システムが採用しているものである。その方法においてユーザターミナルは、衛星上の受信装置へ間欠ビーコン信号を送信し、その受信装置が信号の周波数測定をする。衛星は、ユーザターミナルから４つを超えるビーコン信号を受信するならば、ユーザターミナル位置を通常判定する。ビーコン信号が間欠であるので、ＴＲＡＮＳＩＴシステムによる実施されるもののような広範なドップラー測定は利用できない。他の従来の方法は、全地球位置把握システム（ＧＰＳ）が採用しているものである。その方法において各衛星は、衛星の天体位置表を含む刻時信号を送信する。ユーザターミナルは、ＧＰＳ信号を受信すると、それ自体のクロックに関しての送信遅延を測定し、送信している衛星位置の疑似範囲を求める。ＧＰＳシステムは、二次元位置測定の場合に３個の衛星、および三次元位置測定の場合に第４の衛星を必要とする。ＧＰＳ方法の１つの欠点は、位置判定に少なくとも３個の衛星を必要とすることである。ＧＰＳ方法の他の欠点は、計算がユーザターミナルで実施されるので、ＧＰＳ衛星は、その天体位置表情報を送信しなければならないし、またユーザターミナルは、所要の計算を実施するために計算資源を保有しなければならないということである。全ての上述の方法の１つの欠点は、ユーザターミナルが、これらの方法を使用するために、通信信号を処理する必要に加えて、送信装置または受信装置を別途有しなければならないということである。他の従来の方法は、参照としてここに組み込まれる、「二重衛星ナビゲーションシステムと方法」という名称で、１９９２年６月３０日に付与された共通所有される米国特許第５，１２６，７４８号に開示されているものである。この方法は、２個の衛星を使用して、三角測量術を通してユーザターミナルの位置を有効に求める。この方法は有用であるが、２個の衛星を必要とする。したがって必要かつ望ましいものは、１個だけの衛星を使用して迅速な位置判定ができる衛星利用位置判定システムである。発明の概要本発明は、低軌道衛星通信システムのような衛星通信システムにおいて１個だけの衛星を使用してユーザターミナル（例えば移動電話）の位置を迅速に求めるシステムと方法である。そのシステムには、ユーザターミナル、既知の位置と既知の速度を有する少なくとも１個の衛星、および衛星を通してユーザターミナルと通信するゲートウエイ（すなわち地上ベースステーション）が含まれる。その方法には、ユーザターミナルと衛星との間の時間的および空間的関係を示すパラメータを決定する段階、ならびにそのパラメータおよび衛星の既知の位置と既知の速度を使用してユーザターミナルの位置を求める段階が含まれる。レンジとレンジレートの２つのパラメータが使用される。レンジパラメータは衛星とユーザターミナルとの間の距離を示す。レンジレートパラメータは、ユーザターミナルと衛星との間の相対的な半径方向速度を示す。本発明の好ましい実施形態において、相互作用重みつけガウス−ニュートン最小二乗法が使用されて、使用されるパラメータおよび衛星の既知の位置と既知の速度に基づいてユーザターミナルの位置を求めるのに使用される。本発明の１つの利点は、低軌道衛星のような単一の衛星を使用して迅速な位置を求めることができることである。図面の簡単な説明本発明の特徴と利点は、図面と連係してなされる以下の詳細な説明から一層明らかになる。図面における同様な参照数字は同一または機能的に同様な構成部材を示す。加えて参照数字の最も左の桁は、その参照数字が最初に現れる図面を明示する。図１は、標準的な衛星通信システムを示す。図２は、ユーザターミナルに使用される代表的な送信装置のブロック図である。図３は、ゲートウエイに使用される代表的な送信装置と受信装置のブロック図である。図４は、ユーザターミナルに使用される代表的な時間追跡ループのブロック図である。図５は、ユーザターミナルに使用される代表的な周波数追跡ループのブロック図である。図６は、衛星に関するレンジとレンジレートパラメータ用の同一等高線の地表上への衛星と投射のサブポイントを示す。図７Ａは、ユーザターミナルにおいて測定された信号の周波数の成分の線図である。図７Ｂは、ゲートウエイにおいて測定された信号の周波数の成分の線図である。図８は、本発明の好ましい実施例の作動を示すフローチャートである。図９は、本発明が作動できる代表的な環境を図示るうブロック図である。好ましい実施形態の詳細な説明Ｉ．緒言本発明は、１個だけの低軌道（ＬＥＯ）衛星を使用して衛星通信システムにおいてユーザターミナルの位置を迅速に求めるシステムと方法である。当業者に分かるように本発明の構想は、衛星とユーザターミナルとの間の相対移動が以下に述べるレンジレート測定を容易にするように十分であるならば、衛星が非低軌道を走行する衛星システムへ適用っできる。本発明の好ましい実施形態は、以下に詳細に説明される。特定の段階、構成および配置が説明されるが、これは単なる説明上のものであることが分かる。当業者は、本発明の精神と範囲から逸脱することなく他の段階、構成および配置を使用できることが分かる。本発明は、４つの部分で説明される。第１に標準的な衛星通信システムが説明される。第２にシステムの位置判定方法に使用されるパラメータが説明される。第３に位置判定方法は物理的代表値に関して説明される。最後に位置判定方法の実施が説明される。ＩＩ．標準的な衛星通信システム図１は、標準的な衛星通信システム１００を示す。衛星通信システム１００は、ゲートウエイ１０２、衛星１０４、およびユーザターミナル１０６から成る。ユーザターミナル１０６は一般に、パラメータ構造に一般に取り付けられる固定されるユーザターミナル１０６Ａ、車両に一般に取り付けられる移動ユーザターミナル１０６Ｂ、および一般に手持ち式である可搬式ユーザターミナル１０６Ｃの形式のものである。ゲートウエイ１０２は衛星１０４を通してユーザターミナル１０６と通信するユーザターミナル１０６に使用される代表的な送信装置２００は、図２に図示される。送信装置２００は、アナログ受信装置２１４へ送信される通信信号を受信する少なくとも１つのアンテナ２１０を使用し、その受信装置において信号が変換、増幅およびデジタル化される。デユウプレックスサエレメント２１２は、同一のアンテナが送信と受信機能に役立つように通常使用される。しかしながら一部のシステムは、異なる周波数で作動するために別個のアンテナを使用する。アナログ受信装置２１４による出力されるデジタル通信信号は、少なくとも１つのデジタルデータ受信装置２１６Ａおよび少なくとも１つのデジタル探索受信装置２１８へ送信される。別のデジタルデータ受信装置２１６Ｂ−２１６Ｎは、当業者に分かるように、ユニットの複雑性の受入れレベルに応じて、信号多様性の所要のレベルを得るために「レーク」構成で使用できる。そのように構成される受信装置は、「レーク受信装置」と呼ばれ、また各デジタルデータ受信装置は「フィンガー」と呼ばれる。レーク受信装置のフィンガーは、信号多様性に使用されるばかりでなく、複数の衛星からの信号を受信するのにも使用される。さらに別の探索受信装置２１８は、高速信号取得に使用できる。少なくとも１つのユーザターミナル制御プロセッサ２２０は、デジタルデータ受信装置２１６Ｂ−２１６Ｎおよび探索受信装置２１８へ電気的に連結される。制御プロセッサ２２０は、他の機能の中で、基本信号の処理、タイミング、電力とハンドオフ制御、または信号キャリアに使用される周波数の調整と選択を提供する。制御プロセッサ２２０により頻繁に実施される他の基本制御機能は、通信信号波形を処理するのに使用されるＰＮコードシーケンスまたは直交機能の選択と操作である。制御プロセッサ２２０信号処理は、本発明により使用されるパラメータの決定を含むことができる。相対的タイミングおよび周波数のような信号パラメータの計算は、測定の効率と速度を向上し、かつ制御処理資源の割当を改善するために追加または別個の専用回路の使用を含むことができる。デジタルデータ受信装置２１６Ａ−２１６Ｎ用の出力部は、ユーザターミナル内のユーザデジタルベースバンド回路２２２へ電気的に連結される。ユーザデジタルベースバンド回路２２２は、ユーザターミナルユーザとの間で情報の送信に使用される処理エレメントと表示エレメントから成る。すなわち一時または長期デジタルメモリのような信号またはデータ格納エレメント、表示画面、スピーカ、キーパッドターミナルおよびハンドセットのような入力と出力デバイス、Ａ／Ｄエレメント、ボコーダおよび他の音声とアナログ信号処理エレメントなどであり、全ては、技術上既知のエレメントを使用するユーザベースバンド回路の構成部分を形成する。多様性信号処理が採用されるならば、ユーザデジタルベースバンド回路２２２は、多様性コンビナーとデコーダーから成ることができる。これらのエレメントの一部は、制御プロセッサ２２０の制御の下で、またはそれと通信して作動できる。音声または他のデータが、出力メッセージまたはユーザターミナルで生じる通信信号として生成されるとき、ユーザデジタルベースバンド回路２２２は、所要のデータを送信するために、受信、格納、処理または生成するのに使用される。ユーザデジタルベースバンド回路２２２は、このデータを制御プロセッサ２２０の制御の下で作動する送信変調装置２２６へ送信する。送信変調装置２２６の出力は、電力制御装置２２８へ送信され、その電力制御装置は、出力信号をアンテナ２１０からゲートウエイへ最終的に送信するために送信電力増幅装置２３０へ送信される。トランシーバ２００は、１つあるいはそれ以上の事前補正要素あるいは事前補正器２３２及び２３４も使用できる。これらの事前補正器の動作は、参照してここに組み込まれている出願第号（譲渡される弁理士ドケット番号ＰＡ３３８）を有する名称が「非対地静止衛星システムのための時間および周波数事前補正 (Time And Frequency Precorrection For Non-Geostationary Satellite System s)」の同時係属の共通所有出願に開示されている。好ましくは、事前補正は、ベースバンド周波数のデジタル出力コントローラ２２８の出力に生じる。周波数調整を含むベースバンドスペクトル情報は、送信出力増幅器２３０で実行されるアップ変換中適切な中心周波数に変換される。事前補正あるいは周波数調整は、当該技術分野で周知の技術を使用して行われる。例えば、事前補正は、複素信号をｅ^j ^ωtの数と乗算するのに等しい複素信号回転によって行うことができる。ここでωは公知の衛星日ひめくりおよび所望のチャネル周波数に基づいて計算される。これは、通信信号が同相（Ｉ）チャネルおよび直角位相（Ｑ）チャネルとして処理される。直接デジタル合成装置は、回転積のいくつかを生成するために使用できる。それとは別に、２進シフト加算および減算を使用し、一連の別個の回転を実行し、所望の全回転を生じる座標回転デジタル計算要素が使用できる。このような技術および関連ハードウェアは当該技術分野で十分理解される。代替例として、事前補正要素２３４は、送信出力増幅器２３０の出力の送信路に配置し、出力信号の周波数を調整できる。これは、送信波形のアップ変換あるいはダウン変換のような周知の技術を使用して行われる。しかしながら、アナログ送信機の出力の周波数を変えることは、波形を整形するためにしばしば一連のフィルタがあるためにより困難であり得る、この時点の変化はフイルタリング処理を干渉し得る。それとは別に、事前補正要素２３４は、ユーザターミナルのアナログアップ変換・変調段（２３０）のための周波数選択あるいは制御機構の一部を形成できるので、適切に調整された周波数は、デジタル信号を所望の送信周波数に１ステップで変換するために使用される。受信通信信号、あるいは１つあるいはそれ以上の共有資源信号のための１つあるいはそれ以上の測定信号パラメータに対応する情報あるいはデータは、当該技術分野で公知のいろいろな技術を使用してゲートウェイに送信できる。例えば、情報は、別個の情報信号として転送できるしあるいはユーザデジタルベースバンド回路２２２によって作成された他のメッセージに付加できる。それとは別に、この情報は、制御プロセッサ２２０の制御の下で送信変調器２２６あるいは送信出力コントローラ２２８によって所定の制御ビットとして挿入できる。デジタルデータ受信機２１６Ａ‐Ｎおよび検索者受信機２１８は、特定の信号を復調および追跡するために信号相関要素で構成されている。サーチャー受信機２１８は、パイロット信号、あるいは他の比較的固定パターン強信号を探索するために使用されるのに対して、データ受信機２１６Ａ‐Ｎは、パイロット信号あるいは検出パイロット信号に関連した信号を追跡するために使用される。したがって、これらの装置の出力は、本発明のパラメータを計算するために使用される情報を提供するように監視できる。受信通信信号あるいは共有資源信号のユーザターミナル１０６によって行われる測定の情報は、当該技術分野で公知のいろいろな技術を使用してゲートウェイに送信できる。例えば、情報は、別個のデータ信号として転送できるしあるいはユーザデジタルベースバンド回路２２２によって作成された他のメッセージに付加できる。テータ受信機２１６（Ａ‐Ｎ）は、復調される信号のために現周波数およびタイミング情報を制御プロセッサ２２０に供給するように監視できる周波数追跡要素も使用する。これは図４および図５に関して下記にさらに述べられる。制御プロセッサ２２０は、このような情報を使用し、必要に応じて同じ周波数バンドのスケールにされる場合、局部発振器周波数に基づいて、予測周波数からオフセットされる受信信号をなんらかの程度まで決定する。周波数オフセット、周波数エラーおよびドップラーシフトに関連したこの情報および他の情報は、所望のように、１つあるいはそれ以上のエラー／ドップラー記憶あるいはメモリ要素２３６に記憶できる。この情報は、その動作周波数を調整するために制御プロセッサ２２０によって使用することができるかあるいはいろいろな通信信号を使用してゲートウェイに転送できる。少なくとも１つの時間参照要素２３８は、日付および時間のような時間情報を発生し、記憶するために使用され、衛星位置を決定するのに役立つ。時間は、周期的に記憶および更新できる。この時間はゲートウェイによって周期的に供給されてもよい。さらに、現時間は、ユーザターミナルがターンオフされるような非活動モードに入る度に記憶される。この時間値は、時間依存信号パラメータおよびユーザターミナル位置変化を決定するためにターンオン時間とともに使用される。付加的記憶あるいはメモリ要素２４０および２４２は、下記にさらに詳細に述べられるパラメータについての特定の情報を記憶するために使用できる。例えば、メモリ要素２４０は、２つの到着信号間の相対周波数オフセットの差のようなレンジレートパラメータに対して行われるユーザターミナル測定値を記憶できる。メモリ要素２４２は、２つの信号に対する到着時間の差のようなレンジ差パラメータに対するユーザターミナル測定値を記憶するために使用できる。これらのメモリ要素は、当該技術分野で周知の構造および回路を使用し、個別あるいは別個の要素あるいは情報が後の検索のために制御されるように記憶される統合される構造として形成できる。図２に示されるように、局部あるいは基準発振器２５０は、入来信号を所望の周波数のベースバンドにダウン変換するためにアナログ受信機２１４のための基準として使用される。信号が所望のベースバンド周波数に到達するまで、所望のように、複数中間変換ステップでも使用できる。図示のように、発振器２５０は、ベースバンドから逆方向リンク送信のための所望の搬送波周波数にアップ変換するためのアナログ送信機２３０のための基準およびタイミング回路２５２のための周波数標準あるいは基準としても使用される。タイミング回路２５２は、追跡回路、デジタル受信機２１６Ａ‐Ｎおよび２１８の補正器、送信変調器２２６、時間基準要素２３８および制御プロセッサ２２０のようなユーザターミナル20 ０内の他の記憶あるいは処理要素のためのタイミング信号を発生する。タイミング回路２５２は、プロセッサ制御の下で、タイミングあるいはクロック信号の相対タイミングの遅れあるいは進みのための遅延を発生するようにも構成できる。すなわち、時間追跡は、所定の量だけ調整できる。これによってまた、コードの適用は、一般的には１つあるいはそれ以上のチップ期間だけ、‘正常’タイミングから進めるかあるいは遅らすことができるので、コードを形成するＰＮコードあるいはチップは所望のように異なるタイミングで印加できる。ゲートウェイ１０２で使用するための典型的な送信および受信装置３００は図３に示されている。図３に示されたゲートウェイの一部は、当該技術分野で周知のいろいろな方式を使用してダウン変換され、増幅され、デジタル化される通信信号を受信するためのアンテナ３１０に接続されている１つあるいはそれ以上のアナログ受信機３１４を有する。多数のアンテナ３１０はいくつかの通信システムで使用される。アナログ受信機３１４によって出力されるデジタル化信号は、一般に３２４で破線によって示される少なくとも１つのデジタル受信機モジュールの入力として供給される。所定の変更が当該技術分野で公知だが、各デジタル受信機モジュール３２４は、ケートウェイ１０２と１つのユーザターミナル１０６との間の通信を管理するために使用される信号処理要素に対応する。１つのアナログ受信機３１４は、多数のデジタル受信機モジュール３２４に対する入力を供給でき、このような多数のモジュールは、任意の所与の時間に処理される衛星ビーム信号および可能な配信モード信号の全てを受け入れるために一般的にはゲートウェイ１０２で使用される。各デジタル受信機モジュール３２４は１つあるいはそれ以上のデジタルデータ受信機３１６およびサーチャー受信機３１８を有する。サーチャー受信機３１８は、一般にパイロット信号以外の信号の適切なダイバーシチモードを検索し、いくつかのサーチャーが検索時間を増加させるのに平行して使用することができる。通信システムで実行される場合、多数のデジタルデータ受信機３１６Ａ〜３１６Ｎがダイバーシチ信号受信のために使用される。デジタルデータ受信機３１６の出力は、当該技術分野で公知であり、ここでさらに詳細に示されていない装置を含む次のベースバンド処理要素３２２に供給される。典型的なベースバンド装置は、マルチパス信号を結合して各ユーザのための１つの出力にするダイバーシチ結合器およびデコーダを含んでいる。典型的なベースバンド装置は、出力データを一般的にはデジタルスイッチあるいはネットワークに供給するインタフェース回路も含んでいる。ボコーダ、データモデム、およびデジタルデータスイッチング要素および記憶要素のような要素であるがこれに限定されないいろいろな他の公知の要素はベースバンド要素３２２の一部を形成してもよい。これらの要素は、１つあるいはそれ以上の送信モジュール３３４へのデータの転送を制御あるいは指令するように作動する。ユーザターミナル１０６に送信される信号は、それぞれ１つあるいはそれ以上の適切な送信モジュール３３４に電気的に結合される。典型的なゲートウェイは、多数のこのような送信モジュール３３４を使用し、サービスを多数のユーザターミナル１０６に同時に、いくつかの衛星およびビームのために同時に供給する。送信モジュール３３４の数は、システムの複雑さ、通常見えている衛星の数、ユーザ容量、選択されたダイバーシチ度等を含む、当該技術分野で周知の因子によって決定される。各送信モジュール３３４は、送信のためのデータをスペクトル拡散変調し、出力デジタル信号のために使用される送信出力を制御するデジタル送信出力コントローラ３２８に電気的に結合される出力を有する送信変調器３２６を含んでいる。デジタル送信出力コントローラ３２８は、一般に混信減少および資源割り当ての目的のために最少の出力レベルを印加するが、送信パス特性および他のパス転送特性の減衰を補償する必要がある場合、適切な出力レベルを印加する。ＰＮ発生器３３２は、信号を拡散する際に送信変調器３２６によって使用される。この符号生成は、ゲートウェイ１０２で使用される１つあるいはそれ以上の制御プロセッサあるいは記憶要素の機能部も形成できる。送信出力コントローラ３２８の出力は、他の送信出力制御回路からの出力と加算される加算器３３６に転送される。これらの出力は、同じ周波数のおよび送信出力コントローラ３２８の出力と同じビーム内の他のユーザターミナル１０６に送信するための信号である。加算器３３６の出力は、デジタル／アナログ変換、適切なＲＦ搬送波周波数への変換、更なる増幅、フィルタリング、およびユーザターミナル１０６に放射する１つあるいはそれ以上のアンテナ３４０のためにアナログ送信機３３８に供給される。アンテナ３１０および３４０は、通信システムの複雑さおよび構成に依存する同じアンテナでもよい。少なくとも１つのゲートウェイ制御プロセッサ３２０は、受信機モジュール３２４、送信モジュール３３４、およびベースバンド回路３２２に電気的に結合されている。これらの装置は、互いから物理的に分離されてもよい。制御プロセッサ３２０は、コマンド信号および制御信号を供給し、これらに限定されないが、信号処理、タイミング信号発生、出力制御、ハンドオフ制御、ダイバーシチ結合およびシステムインタフェースのような機能を行う。さらに、制御プロセッサ３２０は、ＰＮ拡散コード、直交コードシーケンス、およびユーザ通信で使用するための特定の送信機および受信機あるいはモジュールを割り当てる。さらに、制御プロセッサ３２０は、パラメータを計算し、本発明の位置決め方法を実行するために使用することもできる。制御プロセッサ３２０は、パイロットの生成および出力、同期、ページングチャネル信号および送信出力コントローラ３２８とのその結合を制御する。パイロットチャネルは、単にデータによって変調されない信号であり、反復不変パターンあるいは非変化フレーム構造を使用してもよい。すなわち、パイロット信号チャネルを形成するために使用される直交機能は、一般に全１あるいは０、あるいは散在された１および０の周知の反復パターンのような一定値を有する。制御プロセッサ３２０は、各々のモジュールが一般にこのモジュールの要素を制御する送信プロセッサ３３０あるいは受信プロセッサ３２１のようなモジュール専用プロセッサを備える、送信モジュール３３４あるいは受信モジュール３２４のようなモジュールの要素に直接電気的に結合できる。このように、好ましい実施形態では、制御プロセッサ３２０は、図３に示されるように、送信プロセッサ３３０および受信プロセッサ３２１に電気的に結合されている。このように、単一制御プロセッサ３２０は、多数のモジュールおよび資源の動作をより効率的に制御できる。送信プロセッサ３３０は、パイロット、同期、ページング信号およびトラフィックチャネル信号および出力コントローラ３２８へのそれぞれの結合のための信号出力の生成を制御する。受信プロセッサ３２１は、復調のためのＰＮ拡散コードを探索し、受信力を監視することを制御する。プロセッサ３２１は、本発明の方法で使用される信号パラメータを決定する際に使用できるかあるいはこのようなパラメータに関するユーザターミナルから受信される情報を検出あるいは転送でき、それによって制御プロセッサ３２０の負担を減少させる。本発明の好ましい実施形態において、通話中あるいは呼出し中にラウンドトリップディレイを測定することができる。呼出し中に測定を行う場合には、通常、測定された信号がページング信号の一部として、ゲートウェイ１０２からユーザターミナル１０６へ送信され、さらに、アクセス信号の一部としてユーザターミナル１０６からゲートウェイ１０２へ再送信される。通話中に測定を行う場合には、通常、測定された信号がゲートウェイ１０２からユーザターミナル１０６へと送信され、さらにトラフィック信号の一部として再送信される。当業者にとって明らかであるように、所望であれば、本発明の精神および範囲を逸脱しない限り、測定された信号は別タイプの信号であってもよく、あるいは別の信号に組込まれていてもよい。範囲値。範囲値パラメータは、ユーザターミナル１０６と衛星１０４との間の相対半径速度を表すものである。本発明の好ましい実施形態において、範囲値パラメータは、ユーザターミナル１０６と衛星１０４との間の相対半径速度Ｒである。本発明の別の実施形態において、範囲値パラメータは、ユーザターミナル１０６と衛星１０４との間で送信される信号内のドップラーシフトＲＴＤｏｐである。Ｒは、ＲＴＤｏｐに光の速度を掛け、中央キャリヤ周波数で割ることにより求めることができる。地球の表面上のｉｓｏ−ＲＴＤｏｐ輪郭の突起は、概して第６図の６０６に示すように、関連する衛星の速度ベクトルに対して対称的な、双曲線状の曲線を表す。衛星１０４のサブポイント６１４を通過するＲＴＤｏｐ＝０等光線は直線を示す。本発明の好ましい実施形態において、Ｒは、以下に示す方法によって、１つはユーザターミナル１０６、もう１つはゲートウェイ１０２における２つの周波数測定を行うことにより決定される。ユーザターミナル１０６は、衛星１０４を介してゲートウェイ１０２から受信した信号の周波数を測定し、この周波数をゲートウェイ１０２に報告する。ゲートウェイ１０２は、同じ衛星１０４を介してユーザターミナル１０６から受信した信号の周波数を測定する。従って、ゲートウェイ１０２において２つの周波数を測定することが可能である。好ましい実施形態では、周波数は局部発振器周波数に関連して測定される。次に、以下に示すように実周波数が得られる。この技術は、本明細書中で参照する出願番号（代理人事件番号ＰＡ３００に指定）を持つ、同時継続の、また一般所有の同時継続出願である”ＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎＯｆＦｒｅｑｕｅｎｃｙＯｆｆｓｅｔｓＩｎＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｓ”にも開示されている。これらの測定は、２つの未知数、すなわち、相対半径速度Ｒと、ユーザターミナル１０６の局部発振器の正規化オフセットｆ_off／ｆ０を含む２つの方程式によって表すことができる。この方程式の対は、Ｒを生じるだけでなく、関連技術において当業者に明白であるように、衛星通信システムオペレーションの他の局面において有用な測定であるｆ_off／ｆ０をも生じる２つの未知数により解くことができる。これら２つの方程式の誘導は、第７Ａ図、第７Ｂ図のように図によって描写できる。第７Ａ図は、ユーザターミナル１０６において測定された周波数の構成要素を図示したものである。第７Ｂ図は、ゲートウェイ１０２において測定された周波数の構成要素を図示したものである。Ｒ＝衛星１０４とユーザターミナル１０６との間の相対半径速度Ｃ＝伝搬速度（光の速度）ｆＦ＝前方リンク公称周波数ｆＲ＝後方リンク公称周波数ｆ０＝ユーザターミナル１０６の局部発振器の公称周波数ｆ_off＝ユーザターミナル１０６の局部発振器の周波数オフセットｆ_off／ｆ０＝ユーザターミナル１０６の局部発振器の正規化周波数オフセット第７Ａ図を参照すると、ユーザターミナル１０６で測定された周波数が次の方程式で表される。第７Ｂ図を参照すると、ゲートウェイ１０２で測定された周波数が次の方程式で表される。（１）と（２）を足し引きすることにより、以下の関係に従って、周波数オフセットと相対半径速度の両方が生じる。関連技術における当業者に明らかであるように、本発明の精神および範囲を逸脱しない限り、別の方法を利用してＲを求めることもできる。本発明の好ましい実施形態において、通話中、または呼出し中に周波数の測定を行うことができる。呼出し中に周波数の測定を行う場合は、ユーザターミナル１０６で測定された信号はページング信号であり、ゲートウェイ１０２で測定された信号はアクセス信号である。通話中に周波数の測定を行う場合は、ユーザターミナル１０６およびゲートウェイ１０２で測定された信号はトラフィック信号である。関連技術における当業者に明らかであるように、本発明の精神およぴ範囲を逸脱しない限り、別の信号を利用することも可能である。ＩＶ．位置決め方法上述した２つのパラメータを、ユーザターミナル１０６の位置を決定するために使用することができる。本発明を理解するための補助として、パラメータの物理的説明を、地球の表面上に突出したｉｓｏ−パラメータ輪郭として示している。本発明の好ましい実施形態において、位置決めは範囲および範囲値パラメータに基づいている。第６図において、範囲パラメータはＲであり、範囲値パラメータはＲＴＤｏｐである。第６図によれば、ユーザターミナル１０６と衛星１０４との問の２０００ｋｍの範囲を示す円を形成する１つの等Ｒ輪郭が描写されており、これを概して６０４で示している。第６図はまた、ｉｓｏ−ＲＴＤｏｐ輪郭族を、概して６０６で示して描写している。ｉｓｏ−ＲＴＤｏｐ輪郭は双曲線状であり、衛星１０４の速度ベクトル６１６に対して対称的である。ＲＴＤｏｐ輪郭の各々は、衛星１０４に関して同じドップラーシフトを経験する地球の表面上のこれらの点を接続する。ｉｓｏ−ＲＴＤｏｐ輪郭はｋＨｚで等級付けされ、ＲＴＤｏｐ＝０輪郭は衛星１０４のサブポイント６１４を通過する。この位置決め方法には問題が２つある。１つは位置の不明確である。例えば、Ｒ＝２０００ｋｍで、ＲＴＤｏｐ＝＋３０ｋＨｚの場合を考える。第６図を参照すると、Ｒ＝２０００ｋｍ輪郭は、６１０Ａ、６１０Ｂの２点においてＲＴＤｏｐ＝＋３０ｋＨｚ輪郭と交差する。さらに情報を得なければ、ユーザターミナル１０６が点６１０Ａにあるか、あるいは６１０Ｂにあるかを決定することはできない。従って、この解決は不明確である。２つ目の問題は、測位精度指数（ＧＤＯＰ）として知られている。ＧＤＯＰ特異性は、測定における小さな誤差が位置解決における大きな誤差を引起す際に生じる。第６図のポイント６１０Ｃに示すように、範囲および範囲値輪郭が正接またはほぼ正接である場合、どちらのパラメータの小さな誤差も大きな位置誤差を生じてしまう。さらに位置情報を得なければ、範囲および範囲値パラメータのみを使用する位置決め方法はＧＤＯＰ特異性の問題を抱える。これらの問題は少なくとも２つの方法で解決できる。第１の方法は情報を追加することであり、これにより位置の不明確とＧＤＯＰ特異性の両方を解決できる。この方法は、追加の測定を行うことにより、あるいは、どの衛星ビームが使用されているかといった他のパラメータの使用により得ることができる。このような技術の１つは、本明細書中で参照する出願番号（代理人事件番号ＰＤ４５６に指定）を持つ、同時継続の、また一般所有の同時継続出願である、”ＡｍｂｉｇｕｉｔｙＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＦｏｒＡｍｂｉｇｕｏｕｓＰｏｓｉｔｉｏｎＳｏｌｕｔｉｏｎｓＵｓｉｎｇＳａｔｅｌｌｉｔｅＢｅａｍｓ”に開示されている。第２の方法は、最後の公知位置のような、ユーザターミナル１０６の位置の適切な推測から開始することである。第８図は、本発明の好ましい実施形態の動作を示すフローチャートである。上述したように、また段階８０６に示すように、１つ以上の範囲パラメータが決定される。次に、段階８１０に示し、以下に説明するように、衛星の従来の位置および速度と、範囲および範囲値パラメータとに基づいて、地球の表面上のユーザターミナルの位置が決定される。 V.位置決め実行位置決め実行について詳細に述べる前に、まず、本発明の位置決め方法が動作できる例証的環境を説明することが有用である。第９図は、このような例証的環境を示すブロック図である。この環境は、制御プロセッサ２２０および／または制御プロセッサ３２０を形成することができるコンピュータシステム９００である。コンピュータシステム９００は、プロセッサ９０４といった１つ以上のプロセッサを備えている。プロセッサ９０４は通信バス９０６に接続している。この例証的コンピュータシステムに関して様々な実施形態が説明されている。この説明を読んだ後に、関連技術における当業者には、他のコンピュータシステム、コンピュータアーキテクチャ、ハードウェア状態マシン、ルックアップテーブル等、およびこれらの様々な組合せを使用して、本発明の位置決め方法をどのように実行するかが明らかになるであろう。コンピュータシステム９００はまた、好ましくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）であるメインメモリ９０８を備え、またさらに、２次メモリ９１０を備えることもできる。２次メモリ９１０は、例えば、ハードディスクドライブ９１２および／またはフロッピーディスクドライブ、磁気テープドライブ、光ディスクドライブ等の取外し可能な記憶ドライブ９１４を備えることができる。取外し可能な記憶ドライブ９１４は、公知の方法によって、取外し可能記憶ユニット９１８からの読取り、または取外し可能記憶ユニット９１８への書込みを行う。取外し可能な記憶ユニット９１８にはフロッピーディスク、磁気テープ、光ディスク等がある。理解されるように、取外し可能な記憶ユニット９１８は、コンピュータソフトウェアおよび／またはデータを記憶したコンピュータ使用可能記憶媒体を備えている。別の実施形態において、２次メモリ９１０は、類似する他の手段、すなわち、コンピュータプログラムあるいは他の指示をコンピュータシステム９００内にロードさせる手段を備えていてもよい。このような手段には、例えば、取外し可能な記憶ユニット９２２、インターフェース９２０がある。これらは、プログラムカートリッジ、カートリッジインターフェース（ビデオゲーム装置に内臓されているようなもの）、取外し可能なメモリチップ（ＥＰＲＯＭまたはＰＲＯＭ）および関連するソケット、また、取外し可能な記憶ユニット９２２からコンピュータシステム９００へソフトウエアやデータを転送するその他の取外し可能な記憶ユニット９２２およびインターフェース９２０を含む。コンピュータシステム９００はさらに、通信インターフェース９２４を備えることができる。通信インターフェース９２４によって、コンピュータシステム９００と外部装置との間で、通信パス９２６を介してソフトウェアやデータを転送することができる。通信インターフェース９２４には、例えば、モデム、ネットワークインターフェース（例えばイーサネットカード）、通信ポート等がある。通信インターフェース９２４を介して転送されるソフトウェアおよびデータは、電子、電磁波、光学の信号形式、または通信パス９２６を介して通信インターフェース９２４による受信が可能な他の信号といった信号形式であってよい。本発明の位置決め方法の動作は、例証的環境に関連して説明している。その理由は便宜性のみを目的としたものである。本発明の位置決め方法の動作はこの例証的環境での使用に限定されるものではない。事実、以下の説明を読めば、関連技術における当業者には本発明の位置決め方法を別の環境で実行する方法がわかるであろう。本発明のある実施形態において、コンピュータシステム９００に関して下記に示した位置決め方法を実施することにより、ユーザーターミナル１０６の位置が決まる。当業者にとって明白である様に、こうした位置決め方法ば、今回の発明の意図に沿った範囲内で、ハード状態の装置または検査表などによって確実に実施できる。本発明の好ましい実施形態において、位置決めに使用するＭパラメータから成るｚで示したパラメータのＭｘ１ベクトルが構成される。ベクトルｚには、上記で説明した各々のパラメータの１個または複数を含むことができる。当技術において公知の様に、このパラメータは、ユーザーターミナル位置２次元べクトルＸの非線形関数である。（５） x=[lat long]^T ここでＴは、下式に従って、マトリクスまたはベクトルの配置マトリクスを示す。（６） z=h(x)+v ここで、Ｍｘ１ベクトルｖは測定誤差を表し、ｈは非線形関数を表し、実測パラメータおよびユーザーターミナル１０６位置との間の関係を示す。またｈは、衛星１０４Ａおよび１０４Ｂの位置および速度の関数でもある。別の実施形態において、（７）式に示す様に、ユーザーターミナル位置ベクトルｘは、緯度および経度の代わりに、３個のデカルト座標で定義できる。（７） x=[xyz]^T ガウスの線形化手法に従って、ＭｘＫの部分導関数マトリクスＨを配列し、ユーザーターミナル１０６の位置を決定する。ここで、Ｋは未知の位置の数であり、Ｋの（ｍ，ｋ）成分は、ｋ番目の位置パラメータに関するｍ番目の測定の部分導関数であり、所与の位置ｘで決まる。例えば、式（５）の様に、位置ベクトルが経度および緯度を表示する場合、Ｋは２に等しく、マトリクスＨのｋ＝１のコラムの成分はユーザーターミナル１０６の緯度に関する部分導関数を示し、またｋ＝２の列の成分はユーザーターミナル１０６の経度に関する部分導関数を示す。位置ベクトルをデカルト座標（ｋ＝３）で表した場合、Ｈのｋ＝（１，２，３）のコラムはそれそれ（ｘ，ｙ，ｚ）座標を示す。デカルト座標系を使用する場合、式を１つ追加して、各座標を２乗した値の合計が、地球半径の２乗に等しいことを表示す。ｘおよびＨの関係は下式で与えられる。反復加重最小二乗法を使用して、未知の位置パラメータを決定する。本発明の好ましい実施形態において、使用する方法は、Ｈ．Ｗ．ソレンソンが「パラメータ評価の原理および課題」ニューヨーク、マーセルデッカー１９８０で発表した加重ガウス・ニュートン手法である。反復式は下記の関係で表される。ＷはＭｘＭ加重マトリクスである。ｉは反復回数を表し、ｉ＝０が初回である。推定位置に基づくマトリクスまたはベクトルには、「＾」を付けて表す。ユーザーターミナル１０６に関する既知の最終位置などの基準点を、最初の推定位置として選択する。最終位置が未知の場合、ゲートウェイ１０２の位置等の任意の位置を使用して構わない。上式は、現在位置の推定値で決まる部分導関数マトリクスであり、また当業者にとって明白である様に、しきい値は、システム精度に基づきシステム設計者および／または取扱者が決定する。例えば、しきい値は測定のチップ精度およびチップ速度に対応する。未知数よりもパラメータ数の方が多い場合、ＭｘＭ荷重マトリクスＷの成分によって、推定位置ｘ＾に於ける特定パラメータの影響を強調できる。好ましい実施形態において、加重マトリクスＷは対角マトリクスとなり、その成分は、パラメータを決定する時の相対的精度を反映する。この様に、関連技術の熟練者にとって明白である通り、成分の値は、既知のシステム測定精度に基づき設定する。従って、非常に高精度の測定に基づくパラメータの有効性は、低精度のパラメータよりも高い。加重マトリクスの成分は所定の値へ初期化されるが、動的に調整も可能である。測定誤差の共分散マトリクスの逆マトリクスとして加重マトリクスを選択した場合には最適精度が得られる。測定誤差が、ゼロ平均および変動に対して相互に非依存関係にある場合、下記の様になる。この場合、Ｗはσ２ｍを対角要素とする対角マトリクスとなる。上記の様にＷを選択すると、椎定位置ベクトルｘのｋ番目の成分の変動は下記で表される。最後に、結合水平位置理論誤差は距離の単位で下記の様に表される。ここで、ＲＥは地球の半径である。好ましい実施形態において、地球表面を滑らかな楕円モデルとして位置決めの際に使用する。別の実施形態において、ＷＧＳ−８４地球モデルの様に、地球表面を滑らかな楕円モデルとして、最初の位置決め時に使用する。ｘの値が１点に収束し、ｘｉ＾およびｘｉ＋１＾間の差異が所定のしきい値未満となる場合、詳細デジタル地形モデルを円滑モデルとして代入し、反復を繰返し、ｘｉ＾およびｘｉ＋１＾間の差異が第２の所定距離しきい値未満になるまで継続する。この様にして、ユーザーターミナル１０６の高度上昇に伴うあらゆる誤差を軽減する。別の実施形態において、所定の反復回数後に、詳細デジタル地形モデルを代用する。上記で説明した距離しきい値および反復回数は、当業者にとって自明である通り、様々な要因に従って決定する。ＶＩ．結論本発明の様々な実施形態を上記に説明したが、上記は例を記したものであり、これに限定されない。当業者にとって自明である通り、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な形態や細部の変更がなされてよい。従って、本発明は、上記で説明した実施形態に制限されず、下記の請求の範囲および関連請求に従ってのみ定義される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】１．衛星通信システムのための位置決定システムであって、ユーザーターミナルと、既知位置及び既知速度を有する少なくとも１つの衛星と、前記少なくとも１つの衛星を通じてユーザーターミナルと通信するためのゲートウェイと、範囲パラメータを決定するための範囲パラメータ決定手段と、範囲値パラメータを決定するための範囲値パラメータ決定手段と、前記衛星の既知位置及び既知速度、前記範囲パラメータ並びに前記範囲値パラメータに基づいて、地球表面上におけるユーザーターミナルの位置を決定するための前記ゲートウェイ内の位置決定手段とを有する位置決定システム。２．前記範囲パラメータは衛星及びユーザーターミナル間の距離を表す請求項１に記載の位置決定システム。３．前記範囲パラメータはラウンドトリップディレイを表し、前記位置決定システムは信号のラウンドトリップディレイを測定すべくラウンドトリップディレイ測定手段を前記ゲートウェイ内に有し、前記信号はゲートウェイから衛星を通じてユーザーターミナルへ送信され、かつ同ユーザーターミナルから衛星を通じてケートウェイへ再送信される請求項１に記載の位置決定システム。４．前記範囲値パラメータは衛星及びユーザーターミナル間の相対半径方向速度を表す請求項１に記載の位置決定システム。５．前記範囲値パラメータは第１信号及び第２信号の周波数測定値を表し、前記位置決定システムは、前記ゲートウェイから衛星を通じて受信した第１信号の周波数を測定すべくユーザーターミナル内に設けられた第１周波数測定手段と、前記第１信号の周波数測定値をゲートウェイへ送信すべくユーザーターミナル内に設けられた送信手段と、前記ユーザーターミナルから衛星を通じて受信した第２信号の周波数を測定すべくゲートウェイ内に設けられた第２周波数測定手段とを有する請求項１に記載の位置決定システム。６．前記位置決定手段は、前記複数のパラメータを含むＭｘ１パラメータベクトルｚを形成するための手段と、前記Ｍは決定されたパラメータの数であることと、初期基準点を表すポジションベクトルＸを形成する手段と、前記衛星の既知位置及び既知速度並びに地球の形状を表す地球モデルに関する情報を含む偏導関数マトリックスＨを形成するための手段と、前記ｘ及びＨの間の関係は、によって与えられることと、特定のパラメータの影響を強調すべくＭｘＭ重量マトリックスＷを形成する手段と、反復式、即ち、を含む請求項１に記載の位置決定システム。回るまで使用し、その後、地球の詳細なデジタル地形モデルを使用する手段を前記位置決定手段が含む請求項６に記載の位置決定システム。８．前記重量マトリックスＷは測定誤差共分散マトリックスの逆数である請求項６に記載の位置決定システム。９．前記地球のスムーズモデルを最初のｎ回の反復に対して使用し、その後、前記地球の詳細なデジタル地形モデルを使用する手段を前記位置決定手段は含み、前記ｎが所定の数である請求項６に記載の位置決定システム。１０．ユーザーターミナルと、既知位置及び既知速度を有する少なくとも１つの衛星と、前記衛星を通じてユーザーターミナルと通信するためのゲートウェイとを有する通信システムにおいて、ユーザーターミナルの位置を決定する方法であって、（ａ）前記衛星に対する範囲パラメータを決定する工程と、（ｂ）前記衛星に対する範囲値パラメータを決定する工程と、（ｃ）前記衛星の既知位置及び既知速度、前記範囲パラメータ並びに前記範囲値パラメータに基づいて、地球表面上におけるユーザーターミナルの位置を決定する工程とを含む方法。１１．前記範囲パラメータは衛星及びユーザーターミナル間の距離を表す請求項１０に記載の方法。１２．前記範囲パラメータはラウンドトリップディレイを表し、前記工程（ａ）は（ｉ）信号のラウンドトリップディレイをケートウェイにおいて測定する工程を含み、前記信号はゲートウェイから衛星を通じてユーザーターミナルへ送信され、かつ同ユーザーターミナルから衛星を通じてゲートウェイへ再送信される請求項１０に記載の方法。１３．前記範囲値パラメータは衛星及びユーザーターミナル間の相対半径方向速度を表す請求項１０に記載の方法。１４．前記工程（ｂ）は、（ｉ）ゲートウェイから衛星を通じて受信した第１信号の周波数をユーザーターミナルにおいて測定する工程と、（ｉｉ）前記第１信号の周波数測定値をゲートウェイへ送信する工程と、（ｉｉｉ）第２信号を前記ユーザーターミナルから衛星を通じてゲートウェイへ送信する工程と、（ｉｖ）前記ユーザーターミナルから衛星を通じて受信した第２信号の周波数をゲートウェイにおいて測定する工程と、前記範囲値パラメータは前記第１信号及び第２信号の周波数測定値を表すことを含む請求項１０に記載の方法。１５．既知位置及び既知速度を有する少なくとも１つの衛星と、前記衛星を通じてユーザーターミナルと通信するためのゲートウェイとを有する通信システムにおいて、ゲートウェイから衛星を通じて受信した第１信号を再送信する手段と、ゲートウェイによって衛星を通じて送信された第２信号の周波数を測定する手段と、前記周波数測定値をゲートウェイへ送信する手段と、第３信号を衛星を通じてゲートウェイへ送信する手段とを有するユーザーターミナルであって、地球表面上におけるユーザーターミナルの位置は前記再送信された第１信号と、前記周波数測定値と、前記第３信号と、前記衛星の既知位置及び既知速度とに基づいて決定可能なユーザーターミナル。