JP2001501313A

JP2001501313A - 二つの低地球軌道を使用する明確な位置決定方法及びこの方法使用したシステム

Info

Publication number: JP2001501313A
Application number: JP10516701A
Authority: JP
Inventors: レバノン、ナダブ; ビクター、エドワード・ビー; ベンブ、スリットハー
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: AU719702B2; AU4654297A; DE69719045T2; CA2267390C; KR20000049032A; EP0929822A1; CA2267390A1; CN1239550A; RU2256935C2; EP0929822B1; HK1021568A1; TW367417B; CN1188708C; KR100360525B1; JP3943138B2; ATE232608T1; US6327534B1; WO1998014797A1; DE69719045D1

Abstract

(57)【要約】低軌道衛星通信システム（１００）においてユーザー端末（たとえば、携帯無線電話）の位置を明確に決定するシステムおよび方法。本システムはユーザー端末（１０６）、既知の位置および速度を有する少なくとも２つの衛星（１０４Ａ、１０４Ｂ）および衛星（１０４Ａ、１０４Ｂ）を介してユーザー端末（１０６）と通信するためのゲートウエイ（１０２）（すなわち、地上基地局）を含む。本方法は距離パラメータ（１００２、１１０２、１２０２）を決定するステップ、距離差パラメータ（１００４、１１０４、１２０４）を決定するステップおよび距離−速度パラメータ（１１０６、１２０６）と距離−速度差パラメータ（１００８、１２０８）のいずれかまたは両方を決定するステップを含む。距離パラメータは衛星（１０４Ｂ、１０４Ｂ）の１つとユーザー端末（１０６）との距離を表す。距離差パラメータは（１）衛星（１０４Ｂ、１０４Ｂ）のうちの第１の衛星とユーザー端末（１０６）の距離と衛星（１０４Ａ、１０４Ｂ）のうちの第２の衛星とユーザー端末（１０６）の距離との差を表す。距離−速度パラメータは衛星（１０４Ａ、１０４Ｂ）の１つとユーザー端末（１０６）との相対径方向速度を表す。距離−速度差パラメータは（ａ）衛星（１０４Ａ、１０４Ｂ）のうちの第１の衛星とユーザー端末（１０６）との相対径方向速度と（ｂ）衛星（１０４Ａ、１０４Ｂ）のうちの第２の衛星とユーザー端末（１０６）との相対径方向速度との差を表す。地上のユーザー端末（１０６）の位置は衛星（１０４Ａ、１０６Ｂ）の既知の位置および既知の速度、距離パラメータ、距離差パラメータ、および距離−速度パラメータと距離−速度差パラメータのいずれかまたは両方に基づいて決定される。

Description

【発明の詳細な説明】二つの低地球軌道を使用する明確な位置決定方法及びこの方法使用したシステム発明の背景１．発明の分野本発明は、一般的には人工衛星を使用した物体位置決定方法に関する。更に詳細には、本発明は、通信リンクの両端において実施される測定値を使用して人工衛星通信システムにおけるユーザー端末の位置を決定する方法に関する。２．関連技術代表的な人工衛星ベース通信システムには、少なくとも一つの地上基地局（以下ゲートウエーと称する。）、少なくとも一つのユーザー端末（例えば、移動電話）及び前記ゲートウエーとユーザー端末との間で通信信号を中継する少なくとも一つの人工衛星が含まれる。前記ゲートウエーは地上電話システムの如き或ユーザー端末から他の複数のユーザー端末、成は複数の通信システム間の複数のリンクを提供する。各種の多元アクセス通信システムは多数のシステムユーザー内における情報交換の為に開発された。これらの技術には、時分割多元アクセス（ＴＤＭＡ）、周波数分割多元アクセス（ＦＤＭＡ）、符号分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）等のスペクトル拡散技術が含まれており、その基礎は周知のものである。多元アクセス通信におけるＣＤＭＡ技術の使用については、発明の名称が拡散スペクトル多元アクセス通信システムである、人工衛星又は地上中継局を使用する、１９９０年２月１３日発行の米国特許第４，９０１，３０７号及び発明の名称が個々の受信器の相時間及びエネルギーを追跡する為の拡散スペクトル通信システムにおける全スペクトル送信電力を使用する方法及び装置である１９９５年１月４日出願の米国特許出願第０８／３６８，５７０号のに開示されており、両特許及び出願は本発明の被譲渡人に譲渡されており、参照としてここに含まれる。上述の特許書類には、公衆電話交換ネットワークなどの、一般的な移動又は遠隔システムの多数のユーザーが他のシステムユーザー又は他の接続システムのユーザーと通信する為にユーザー端末を使用する多元アクセス通信システムが開示される。前記ユーザー端末はＣＤＭＡ拡散スペクトル形式の通信信号を用いる複数のゲートウエー及び人工衛星を使用して通信する。通信人工衛星は地球表面に人工衛星通信信号を投射し、「スポット」又はエリアを照射するビームを形成する。スポットの代表的な人工衛星ビームパターンは所定範囲のパターン内で配列された沢山のビームを具備する。代表的には、各ビームは共通の地理学的範囲をカバーし且つそれぞれが異なった周波数帯を持つ、多数のいわゆるサブビーム（ＣＤＭＡチャネルと称する事がある。）を具備する。代表的な拡散スペクトラム通信システムにおいて、選択先読み擬似ランダムノイズ（ＰＮ）コード列が、通信信号として送信の為に搬送信号に変調するに先立って所定のスペクトル帯上に亙って情報信号を変調（即ち拡散）する為に用いられる。本技術分野で周知のＰＮ拡散、即ち拡散スペクトル送信は、データー信号の帯域幅よりもずっと大きい帯域幅を持つ送信の為の信号をつくる。順方向通信リンク（即ち、ゲートウエーで発信されユーザー端末で受信される通信リンク）では、ＰＮ拡散符号或は２進数列が異なったビーム上でゲートウエーによって送信された信号間で区別する為に、或は多元経路信号間で区別する為に用いられる。これらのＰＮ符号は代表的には与えられたサブビーム内で全ての通信信号で共有される。代表的なＣＤＭＡ拡散スペクトル通信システムでは、順方向リンクの人工衛星ビーム内で送信される特定のユーザーの為に意図された信号間の区別の為にチャンネルか符号が用いられる。即ち、独特なチャンネル化直交符号を用いる事に依って独特な直交チャンネルが順方向リンク上の各ユーザーの為に提供される。ウオルシュ関数が地上システムの為には６４符号チップのオーダーであり、人工衛星のためには１２８符号チップのオーダーの代表的な長さのチャンネル化符号を与える為に一般に用いられる。米国特許第４，９０１，３０７号に開示されるように、代表的なＣＤＭＡ拡散スペクトル通信システムは順方向リンクユーザ端末通信の為に、コヒーレントの変調及び復調を考慮する。この方法を用いる通信システムでは、パイロットキャリヤ信号（以下パイロット信号と称する。）が順方向リンクの為のコヒーレント相レファレンスとして用いられる。即ち、代表的にはデーター変調を含まない信号はカバー範囲に全体に亙って、ゲートウエーによって、送信される。単一のパイロット信号は代表的には、使用される周波数のための各ビームのためのゲートウエーによって送信される。これらのパイロット信号はゲートウエー空の信号を受信する全てのユーザー端末によって共有される。パイロット信号はゲートウエーから送信される他の信号の初期システム同期並びに時間、周波数及び相追跡をうるためにユーザーによって使用される。パイロット信号キャリヤ追跡から得られた相情報は他のシステム信号またトラフィック信号のコヒーレント復調のためのキャリヤ相レファレンスとして用いられる。この技術は多くのトラフィック信号が相レファレンスとして共通のパイロット信号を共有し、低コストのそしてより効率的な追跡機構を提供する。ユーザー端末が通信期間に含まれなかった場合（即ち該ユーザーがトラフィック信号を自身しないし送信もしない場合）ゲートウエーはページング信号として知られる信号を用いて、その特定のユーザーに情報を伝える事が出来る。例えば、特定の移動電話に発呼された場合、ゲートウエーはページング信号に依って、その移動電話に警告を与える。ページング信号はトラフィックチャンネル割り当て、アクセスチャンネル割り当て及びシステムオバーヘッド情報を配布する。ユーザー端末逆方向リンク上をアクセス信号或はアクセスプローブを送って、ページング信号に応答する（即ち、ユーザー端末で発信され、ゲートウエーで受信される通信）。アクセス信号はまたユーザー端末が発呼した場合にも用いられる。通信が、ユーザー端末と必要な場合、通信システムはユーザー位置をしることが必要となろう。このユーザー位置情報の必要性は、各種の考慮から生じる。その一つは、通信リンクを提供する為の、適当なゲートウエーを選択すべきであるからである。この考慮の一局面は、適当なサービスプロバイダ（例えば電話会社）に対する通信リンクの割り当てである。サービスプロバイダは特定の地域領域を割り当てられ、その領域の特定のユーザーの発呼を処理する。特定のユーザー端末との通信が必要な場合、通信システムはユーザー端末が所在する領域のサービスプロバイダにその発呼を割り当てる。適当な領域を決定する為に、通信システムはユーザー端末の位置を必要とする。同様な考慮は政治的な境界或は契約サービスに基づいて、発呼を割り当てなければならない時には生じる。人工衛星ベース通信システムの為に位置決めする時の重要な事は、速度である。通信が特定のユーザーとの間で必要な場合。ユーザー端末に役立つゲートウエーが速やかに選択されるべきである。例えば、移動電話ユーザーは発呼する時、数秒以上の遅れを容赦しないように思われる。かかる状況で、正確な位置決めの必要性は、速度に対するよりも重要ではない。１０キロメートル以下の誤差は十分と考えられる。反対に、大部分の従来の人工衛星ベース位置決め方法は速度より正確さに重点を置く。一つの方法は、米国海軍のトランシットシステムによって用いられるものである。このシステムでは、低地球軌道（ＬＥＯ）人工衛星によって送信される信号の連続的なドップラー効果測定をユーＺ―が実施する事である。この測定は数分継続する。本システムは人工衛星の２回の通過を必要とし、その為１００分以上の待ち時間を要する。さらに、ユーザー端末における位置計算の為に、人工衛星はその位置情報を送信しなければならない（エフェメリスとしても知られる）。トランシットシステムは高精度を可能にする（１メートルのオーダー）けれども、是に含まれる遅れは、商業人工衛星通信システムを使用するする際受け入れる事は出来ない。発明の概要本発明は低地球軌道衛星通信システム等の衛星通信システムにおけるユーザー端末（たとえば、移動電話）の位置を迅速かつ明確に決定するシステムおよび方法である。本システムはユーザー端末、既知の位置および既知の速度を有する少なくとも２つの衛星および衛星を介したユーザー端末との通信のためのゲートウェイ（すなわち、地上基地局）を含む。この方法はユーザー端末と衛星との間の時間的・空間的関係を記述するパラメータ群を決定するステップと、かかるパラメータの一部あるいはすべておよび衛星の既知の位置と既知の速度を用いてユーザー端末の位置を求めるステップとを含む。距離、距離−速度、距離差、距離−速度差の４つのパラメータを用いることができる。距離パラメータは衛星とユーザー端末との距離を表す。距離差パラメータは（１）ユーザー端末と第１の衛星との距離と（２）同ユーザー端末と第２の衛星との距離の差を表す。距離−速度パラメータはユーザー端末と衛星との相対径方向速度を表す。距離−速度差パラメータは（１）ユーザー端末と第１の衛星との相対径方向速度と（２）同ユーザー端末と第２の衛星との相対径方向速度との差を表す。本発明の第１の実施形態においては、距離、距離差、および距離−速度差の各パラメータが用いられる。本発明の第２の実施形態においては、距離、距離−速度、および距離差の各パラメータが用いられる。本発明の第３の実施形態においては、４つのパラメータのすべてが用いられる。本発明の好適な実施形態においては、対話型重み付けガウス−ニュートン最小二乗法を用いて、使用されるパラメータおよび衛星の既知の位置および速度に基づいてユーザー端末の位置が求められる。本発明の利点は迅速かつ明確は位置決定が可能であることである。本発明の他の利点は２つの衛星のみを用いて迅速な位置決定が可能であることである。本発明の他の利点はユーザー端末に対する位置決定のための位置推算情報の同報通信を行うことなく通信システムにおける迅速な位置決定が可能であることである。本発明の他の利点はユーザー端末がユーザー端末の位置を決定しないでも通信システムが迅速に位置決定が可能であることである。図面の簡単な説明本発明の特徴と利点は、同じ参照番号が同一のまた機能的に類似した要素を示す図面と関連して、以下の詳細な説明より明らかになるであろう。また、参照番号の左側の数字は、番号が最初に現れる図面を示す。図１は、代表的な衛星通信システムを示す。図２は、ユーザー端末用の例示的なトランスシーバーのブロック図である。図３は、ゲートウェイ用の例示的な送信および受信装置のブロック図である。図４は、ユーザー端末用の例示的なタイムトラッキングループのブロック図である。図５は、ユーザー端末用の例示的な周波数トラッキングループである。図６は、二つの衛星のサブポイントおよび地球の表面への衛星に関するレンジ、レンジ差およびレンジレート差のパラメータの射影の等曲線を示す。図７は、レンジおよびレンジ差パラメータのみを使用する位置決め方法によって呈示されるＧＤＯＰの特性を解決出来ない場合を示す。図８は、二つの衛星のサブポイントおよび地球の表面への衛星に関するレンジ、レンジ差およびレンジレート差のパラメータの射影の等曲線を示す。図９Ａは、ユーザー端末で測定される信号の周波数の素子のグラフ図である。図９Ｂは、ゲートウェイで測定される信号の周波数の素子のグラフ図である。図１０乃至図１２は、本発明の好ましい実施例のオペレーションを示すフローチャートである。図１３は、本発明が操作可能である例示的な環境を示すブロック図である。好ましい実施例の態様Ｉ緒言本発明は、最低２つのＬＥＯ衛星を使用して衛星通信システムでユーザー端末の明確な位置を決定するためのシステムと方式である。当業者には明らかなように、衛星とユーザー端末の間の相対的な動作が下記の範囲レート測定にある場合は、本発明の概念は衛星が非ＬＥＯ起動を回る衛星システムに応用できる。この発明の好ましい実施例の態様は下記のとおりである。特定のステップ、構成及び配列は説明だけのためのものである。当業者は、他のステップ、構成及び配列を本発明の精神と範囲を逸脱することなく使用することができる。本発明の説明は４つの部分から構成される。最初に衛星通信システムを説明する。２番目にシステムの位置決め方式で採用されているパラメータを説明する。３番目は、その位置決め方式を物理的に表現する。最後に、これらの位置決め方式の実行について説明する。 II 衛星通信システム図１は衛星通信システム１００を描いたものである。衛星通信システム１００はゲートウエイ１０２、衛星１０４Ａと１０４Ｂ、およびユーザー端末１０６を含む。ユーザー端末には一般に３つのタイプがある。固定した構造でマウントされる固定ユーザー端末１０６Ａ、車両にマウントされる稼動型ユーザー端末１０６Ｂ、および手で持ち運べるポータブルユーザー端末１０６Ｃである。ゲートウエイ１０２は衛星１０４Ａと１０４Ｂを通してユーザー端末１０６と通信する。ユーザー端末１０６で使用する典型的なトランシーバ２００を図２に示す。トランシーバ２００はアナログ受信機２１４に転送される通信信号を受信するために最低１つのアンテナを使用する。これらの信号が受信機２１４で変換され、増幅され、デジタル化される。二重通信エレメント２１２は通常同一アンテナで送信と受信の機能を可能にするために使用される。しかしながら、異なる周波数で動作するために別々のアンテナを使用するシステムもある。アナログ受信機２１４で出力されるデジタル通信信号は最低１つのデジタルデータ受信機２１６Ａとデジタルサーチ受信機２１８に転送される。当業者には明らかなように、装置の複雑さの許容レベルによって、その他のデジタルデータ受信機２１６Ｂから２１６Ｎは必要な信号ダイバーシティを得るために「レーキ（Ｒａｋｅ）」構成で使用される。このような方法で構成される受信機は「レーキ受信機」と呼ばれ、各デジタル受信機２１６（Ａ−Ｎ）は「フィンガ」と呼ばれる。レーキ受信機のフィンガは信号ダイバーシティ荷使用されると共に複数の衛星からの信号を受信するのにも使用される。したがって、ユーザー端末が本発明の２つの衛星位置決め方式を実現するためには、最低２つのデジタルデータ受信機２１６Ａから２１６Ｎが一度に２つの衛星から信号を受信するために使用される。さらに、１つ以上の２番目の探索受信機２１８が、高速信号捕捉に使用できる。２つ以上のこれらの受信機は時間分割してこれらの高速受信を行う。最低１つのユーザー端末制御装置２２０はデジタルデータ受信機２１６Ａから２１６Ｎと探索受信機２１８とを電気的に連結する。制御装置２２０は基本的な信号処理、タイミング、電源とハンドオフ制御または調整および信号キャリアに使用される周波数の選択等の機能を提供する。制御装置２２０で時々実行される他の基本的な機能に、通信信号の波形を処理するために使用されるＰＮコードシーケンスまたは直交機能の選択または操作がある。制御装置２２０信号処理に本発明で使用されるパラメータの決定を含めることができる。相対タイミングまたは周波数のような信号パラメータの計算には、測定の効率または速度を上げるためにまたは制御装置資源の割当てを改善するために、追加または別個の専用電気回路の使用を含めることができる。デジタルデータ受信機２１６Ａから２１６Ｎの出力はユーザー端末内のユーザーデジタルベースバンド電気回路２２２に電気的に連結される。ユーザーデジタルベースバンド電気回路はユーザー端末ユーザーとの情報のやり取りをするために使用される処理エレメントと表示エレメントを含む。すなわち、一時的または長期保存のデジタルメモリのような、信号またはデータ保存エレメント、表示スクリーン、スピーカー、キーパット端末、ハンドセットなどの入力および出力装置、Ａ／Ｄエレメント、ボコーダーおよび他の音声及びアナログ信号処理エレメントなどである。すべて当業者には既知のエレメントを使用してユーザーベースバンド電気回路の部分を構成する。ダイバーシティ信号処理が使用される場合は、ユーザーデジタルベースバンド電気回路２２２はダイバーシティ・コンバイナ及びデコーダを具備することができる。また、これらのエレメントのいくつかは、制御装置２２０の下で、またはこの装置と通信して操作することができる。音声または他のデータが出力メッセージとしてまたはユーザー端末からの通信信号として用意される場合は、ユーザーデジタルベースバンド電気回路２２２は転送のために必要なデータを受信、保存、処理するために使用される。使用されない場合はそれらのデータを準備する。ユーザーデジタルベースバンド電気回路２２２はこのデータを制御装置２２０の制御の下で動作する転送モジュラ２２６に提供する。転送モジュラ２２６の出力は電源制御装置２２８に転送される。アンテナ２１０からゲートウエイに出力信号を転送するために、電源制御装置２２８によって転送電源増幅機２３０の出力電源が制御される。またトランシーバ２００は１つ以上の事前修正（Ｐｒｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）エレメントまたは事前修正装置を使用することができる。これらの事前修正の操作は「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修正（ＴｉｍｅＡｎｄＦｒｅｑｕｅｎｃｙＰｒｅｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎＦｏｒＮｏｎ −ＧｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍｓ）」という名称の共同出願で開示されている。この出願番号は、弁護士名簿番号ＰＡ３３８である。なるべく、事前修正はベースバンド周波数でデジタル電源装置の出力で行われるのが望ましい。周波数調整を含むベースバンドスペクトル情報が転送電源増幅器２３０で実行される上方変換中（Ｕｐ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）に適当な中心周波数に変換される。事前修正または周波数調整は当業者には既知の技法を使ってなされる。たとえば、事前修正は複雑な信号回転によって実行される。この信号回転はｅ^j ^ωtの因子でその信号を掛けるのに等しい。ここでωは既知の衛星天体暦と必要なチャンネル周波数を基づいて計算される。これは通信信号が同相（Ｉ）及び矩形フェーズ（Ｑ）チャンネルとして処理される場合に非常に有用である。デジタル合成装置が回転プロダクトのいくつかを生成するために使用できる。一方、バイナリシフト、加算、引き算をおこなう座標回転デジタル計算エレメントを使用して一連の不連続回転を実行することができる。このような技法と関連ハードウェアは当業者にはよく知られている。一方、事前修正エレメント２３４は出力信号の周波数を調整するために、転送電源増幅器２３０の出力時に転送パス内で配置することができる。これは、転送波形の上方または下方変換のような、既知の技法を使って実行することができる。しかしながら、波形を作るために使用される一連のフィルターがあるために、アナログ転送の出力時に周波数を変えることは、困難である。この時点での変更はフィルター処理とインタフェースをとることがある。一方、適当に調整された周波数がデジタル信号を必要な転送周波数に一度に変換するように、事前修正エレメント２３４はユーザー端末のアナログ上方変換と変調ステージ（２３０）のための周波数選択または制御機構の一部を構成することができる。受信通信信号のための１つ以上の測定信号パラメータ、または１つ以上の共有資源信号に対応する情報またはデータは、当業者には既知の種々の技法を使って送ることができる。たとえば、情報は別々の情報信号として転送したり、またはユーザーデジタルベースバンド電気回路２２２で作成された他のメッセージに付加することができる。一方、情報は制御装置２２０の制御下の転送変調機２２６または転送電源制御装置によって事前決定されている制御ビットとして挿入することができる。デジタルデータ受信装置２１６ＡからＮおよび探索受信装置２１８は特定の信号を出したり追跡したりするために信号相関エレメントを備えることができる。データ受信装置２１６ＡからＮがパイロット信号を追跡したり発見されたパイロット信号に関連した信号を表示するために、探索受信装置２１８はパイロット信号、または他の相対的に固定パターンの強い信号を探索するのに使用される。従って、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用いられる情報を提供するために、モニターすることができる。通信信号または共有資源信号の受信時にユーザー端末１０６によってなされた測定に関する情報は当業者には既知の種々の技法を使ってゲートウエイに送られる。たとえば、情報は個別のデータ信号として、またはユーザーデジタルベースバンド電気回路２２２で用意されたその他のメッセージに付加して送信できる。またデジタルデータ受信装置２１６（ＡからＮ）は、復調されている信号のために現在の周波数とタイミング情報を制御装置２２０に提供するために周波数追跡エレメントを使用する。これは、図４と５を参照して下記で詳しく説明する。制御装置２２０は、発信機の周波数に基づいて、受信信号がどれくらい期待された周波数からオフセット状態にあるかを決めるために、そのような情報を使用する。周波数オフセット、エラーおよびドップラーシフトに関連するこれらの情報は、必要な場合は、１つ以上のエラー／ドップラー記憶装置またはメモリーエレメント２３６に保存することができる。この情報は動作周波数を調整するために制御装置２２０によって使用できる。あるいは、種々の通信信号を使ってゲートウエイに転送することができる。最低一度は参照エレメント２３８が、衛星位置を決定するのを助けるために日付や時間などの暦情報を生成したり保存するために使用される。時間は一定間隔で保存されたり更新される。また、時間はゲートウエイによって一定間隔で供給される。さらに、ユーザー端末が電源オフにされて、インアクティブ・モードになった都度、現在の時間が記録される。この時間値は電源オフ時とともに種々の時間に依存する信号パラメータおよびユーザー端末位置変更を決定するために使用される。さらに、保存またはメモリーエレメント２４０および２４２は、下記に詳しく説明するパラメータに関する特定の情報を保存するために使用できる。たとえば、メモリーエレメント２４０は、２つの到着信号間の相対的な周波数オフセットにおける相違のような、範囲率パラメータに対するユーザー端末測定値を保存することができる。メモリーエレメント２４２は、２つの信号に対する到着時間の相違のような、範囲相違パラメータに対するユーザー端末測定値を保存するのに使用することができる。これらのメモリエレメントは当業者には既知の構造と電気回路を使用し、個別のエレメントまたはより大きな一様な構造として形成される。そしてこれらの構造にこの情報が制御された方法で、後の使用できるように、保存される。図２に示すように、ローカルまたは参照発振器２５０は、入力信号を必要な周波数でベースバンドに変換するために、アナログ受信機２１４のための参照として使用される。また、この発振器は、信号が必要なベースバンド周波数に到達するまで、必要な場合は、複数の中間変換ステップで用いられる。図に示すように、逆リンク転送のためにベースバンドから必要なキャリア周波数に上方変換のために、また、タイミング回路２５２のための周波数標準または参照として、発振器２５０はアナログ送信機２３０のための参照として使用される。タイミング回路２５２は、タイミング追跡回路、デジタル受信装置２１６Ａ−Ｎ及び２２１８の相関装置、転送復調器２２６、時間参照エレメント２３８、および制御装置２２０など、その他のステージまたは処理エレメントのためのタイミング信号をユーザー端末内で生成する。また、タイミング回路２５２は、制御装置の下で、タイミングまたはクロック信号の相対的なタイミングを遅らせたり早めたりするためのすることができる。すなわち、タイミング追跡は前もって定義されている値で調整できる。また、ＰＮコードまたはチップが、異なるタイミングで適用できるように、「通常タイミング」から、１つ以上のチップ間隔で、早めたり遅らせたりするためのコードを使用することが可能になっている。ゲートウエイ１０２で使用される典型的な転送および受信装置３００を図３に示す。図３のゲートウエイ１０２の部分は受信している通信信号のためのアンテナ３１０に接続された１つ以上のアナログ受信装置３１４を持っている。これらの通信信号は当業者には既知の種々の方式を用いて下方変換され、増幅され、デジタル化される。複数のアンテナ３１０はいくつかの通信システムで使用される。アナログ受信装置３１４で出力されたデジタル信号は、３２４で一般に点線で示されている、最低１つ以上のデジタル受信装置モジュールへの入力として提供される。ある種のものは当業者には既知ではあるが、各デジタル受信装置モジュール３２４はゲートウエイ１０２と１つのユーザー端末１０６との通信を管理するために使用される信号処理エレメントに対応している。１つのアナログ受信装置３１４は多くのデジタル受信装置モジュール３２４のための入力を提供する。また、多くのそのようなモジュールは、一般に衛星ビームや所定の時間で扱われる多様なモード信号のすべてを処理するために使用される。各デジタル受信装置モジュール３２４は１つ以上のデジタル受信装置３１６と探索受信装置３１８を持っている。探索受信装置３１８は一般にパイロット信号以外の多様なモードの信号を探索する。そして、いくつかの探索装置が探索スピードを上げるために平行して使用できる。通信システムに組み込まれる場合、複数のデジタルデータ受信装置３１６Ａから３１６Ｎは多様な信号受信のために使用される。デジタル受信装置３１６の出力は、技術的に既知の装置からなる次のベースバンド処理エレメント３２２に提供される。各ユーザーに複数の信号を１つの出力に結合するために、典型的なベースバンド装置は多様な結合器や複合機を含んでいる。また、典型的なベースバンド装置は出力データをデジタルスイッチまたはネットワークに提供するインタフェース回路を含んでいる。ボコーダー、データモデム、デジタルデータスイッチや保存コンポーネントのような、種々のエレメントが、ベースバンド処理エレメントの一部を形成する場合がある。これらのエレメントは、データ信号を１つ以上の転送モジュール３３４への転送を制御したり、指令するために動作する。ユーザー端末１０６に転送される信号は、それぞれ電気的に１つ以上の適当な転送モジュール３３４に結合される。一般的なゲートウエイは、多くのユーザー端末１０６に同時にサービスを提供したり、いくつかの衛星やビームを同時に提供するために、複数の転送モジュール３３４を使用する。ゲートウエイ１０２で使用される転送モジュールの数は、システム構成、衛星の数、ユーザー性能、選択された多様性など含めて、技術的に既知の要素によって決定される。各転送モジュール３３４はスプレッドスペクトルが転送のためにデータを変調する転送変調器３２６を含んでいる。また、デジタル転送電源制御装置３２８に電気的に結合された出力を持っている。この装置は出力デジタル信号のために使用される転送電源を制御する。デジタル転送電源制御装置３２８は、一般に最低レベルの電力を妨害減少及び資源割当てのために使用する。しかし、転送パスとその他の転送特性の減少を補償する必要がある場合、適当な電力レベルを適用する。ＰＮ生成器３３２は信号を分散する場合に転送変調器３２６で使用される。このコード生成はゲートウエイ１０２の中で１つ以上の制御装置または保存エレメントの一部を形成することができる。転送電源装置３２８の出力は、加算器３３６に転送される。そこでその出力は他の転送電源制御回路からの出力と加算される。これらの出力は同じ周波数で転送電源制御装置３２８の出力と同じビーム内の他のユーザー端末に転送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、適当なＲＦキャリア周波数、増幅器、フィルタリングにためにアナログ転送器３３８に提供される。ユーザー端末１０６への放射のために１つ以上のアンテナ３４０への出力を提供する。通信システムの構成と複雑さによっては、アンテナ３１０と３４０は同じアンテナでもよい。最低１つのゲートウエイ制御装置３２０は受信装置３２４、転送モジュール３３４、およびベースバンド３２２と電気的に結合されている。これらの装置は物理的にお互いに分離していてもよい。制御装置３２０は、信号処理、タイミング信号生成、電源制御、ハンドオフ制御、多様性結合、およびシステムインタフェースなどの機能を働かせるために、コマンドと制御信号を提供する。さらに、制御装置３２９は、ユーザー通信で使用するために、ＰＮ分散コード、直交コードシーケンス、特定の転送および受信装置またはモジュールを割り当てる。さらに、制御装置３２０は、パラメータを計算したり、現在の発明の位置決め方式を実行するために使用できる。また、制御装置３２０は、パイロットの生成と電源、同期化、チャンネル信号のページ化、転送電源装置３２８への結合を制御する。パイロット信号は単なる１つの信号で、データで復調されない。また、反復的な不変パターンまたは非変化フレーム構造を使用する場合がある。すなわち、パイロット信号チャンネルを形成するために使用される直交関数はすべて１か０、あるいは既知の繰り返しパターンのような一定値を持っている。制御装置３２０は、転送モジュール３３４または受信モジュール３２４などのように、電気的に直接１つのモジユールのエレメントに結合される場合、各モジュールは、モジュールのエレメントを制御する転送モジュール３３０または受信モジュール３２１などのようなモジュール特有の装置を含む。そして、望ましい具現化では、制御装置３２０は、図３に示すように、電気的に転送モジュール３３０または受信モジュール３２１に結合される。このような方法で、単一の制御装置３２０は多くのモジュールと資源の操作をより効率的に制御することができる。転送制御装置３３０は、パイロット、同期化、ページング信号、トラヒックチャンネル信号の生成と信号電源を制御する。また、これらの電源装置への結合を制御する。受信装置３２１は、探索、復調のためのＰＮ分散コード及び受信電源のモニターを制御する。また、制御装置３２１は、現在の発明の方式で使用される単一のパラメータ類を決定するために使用できる。あるいは、そのようなパラメータに関するユーザー端末から受信した情報を見つけたり転送することができる。そのようにして、制御装置３２０上の負担を軽減している。本発明の実施にあたっては１以上のプレコレクタ又は周波数プレコレクション要素３４２及び３４４を使用することができる。ベースバンド周波数のデジタルパワーコントローラ３２８のデジタル出力周波数を調整する時にはプレコレクション要素３４２を使用するのが望ましい。ユーザターミナルにおいては、ベースバンドスペクトル情報（周波数の調整情報等）はアナログ発信器３３８による上方変換時において、適当な中心周波数の値に変換される。周波数のプレコレクションには信号回転等のテクニックを使用することができる。例えば信号回転による場合は、既知衛星の天体暦及び希望のチャンネル周波数を基準にして回転角度が計算される。なお、本発明はこれ以外の信号回転技術（及び関連ハードウェア）によっても実現可能である。信号の相対的タイミング又はＰＮコードを変更する場合、周波数のプレコレクションに加えて時間のプレコレクションも実施した方がよい場合があるが、この場合は、一般には、ベースバンド信号発生時点でパワーコントローラ３２８からの出力が出る前に、コードの発生とそのタイミング、又は、信号パラメータのタイミングを調整すればよい。例えばコントローラ３２０はコードの発生時期（相対的なタイミング）、コードを信号に適用するタイミング、信号を発信モジュレータ３２６から発するタイミング、及び、信号をパワーコントローラ３２８経由で衛星に発信するタイミングを決めることができる。なお、プレコレクション要素３４２及び３４４を構成する時間プレコレクション用要素、あるいは、プレコレクション要素３４２及び３４４に類似な別の時間プレコレクション用要素（ここには示していない）は単独でも、あるいは、周波数プレコレクション用要素に付加する形のいずれの形態でも使用することができる。図３は夏季３３６に入る前のプレコレクタ３４２の位置を示している。これにより、個々のユーザターミナル信号をそれぞれ別々に制御することが可能である。但し、夏季３３６以後は、使用できる周波数プレコレクション要素は一つだけである。何故なら、全てのユーザターミナルが同じ送信パス（ゲートウェーから衛星の間）を供用するからである。上記に代えて、プレコレクタ３４４はアナログ発信器３３８の出力側の送信パス内に配置しすることも可能である。なお、この場合は、プレコレクタ３４２は “出力信号”の周波数を調整することになる。但し、アナログ発信器３３８の“ 出力信号”の周波数の調整は複雑で、且つ、信号のフィルタリングプロセスを妨害するという難点がある。そこで、これに代えて、アナログ発信器３３８の出力周波数をコントロールプロセッサ３２０を使用して直接的に調整することが可能である。なお、この場合は、出力周波数は中心周波数からのオフセット量が調整される。出力信号の周波数補正量はゲートウェーから衛星間の既知のドップラーによって決まる。この衛星ドップラーによる要求補正（シフト）量は衛星の楕円軌道位置情報とコントロールプロセッサ３２０を使用して計算することが可能である。衛星の楕円軌道位置情報は１以上の保存装置３４６に保存し、取り出すことが可能である。この場合、保存装置３４６にはルックアップテーブルやメモリを使用することができる。なお、楕円軌道位置情報は保存装置３４６を使用せずに他のデータソースから取り込むことも可能である。保存装置３４６にはＲＡＭ、ＲＯＭ、その他の磁気記憶装置等、各種の既存デバイスを使用することが可能である。この衛星楕円軌道位置情報は（ゲートウェーが使用中の）衛星のドップラー調整に使用される情報である。図３に示すように、時間及び周波数ユニット（ＴＦＵ）３４８はアナログ受信器３１４の基準周波数信号を与えるものである。ＧＰＳ受信器からの世界時（ＵＴ）信号はアプリケーションによっては本プロセスの構成要素とすることができる。世界時（ＵＴ）信号は中間変換ステップにも使用することができる。ＴＦＵ３４８もアナログ発信器３３８用の基準信号を与えることが可能である。ＴＦＵ３４８はさらに、ゲートウェー送受信器３００内のステージ又はプロセス要素、すなわち、デジタル受信器３１６ＡからＮ及び３１８内の相関器、送信モジュレータ３２６、コントロールプロセッサ３２０等に対してタイミング信号を与えることができる。ＴＦＵ３４８はプロセッサからの制御下において（クロック）信号の相対的タイミングをあらかじめ決められた時間だけ遅らせたり、あるいは、早めたりすることができる。タイミング測定の一方法を図４に示す。本図はユーザターミナル用の時間トラッキングループ４００を示したものである。ここに示す時間トラッキングループはタウ振動（ＴａｕＤｉｔｈｅｒ）形と呼ばれるものである。図４において、アナログ受信器からの入力信号は通常、オーバーサンプリングされた後、デシメータ４０２に入力される。デシメータ４０２はあらかじめ決められた速度とタイミングで作動し、一部のサンプルだけを受信器内の次のステージに送る。デシメータ４０２を出たサンプルは複台要素４０４に送られる。この複合要素４０４には通常、マルチプライヤが使用される。複合要素４０４はＰＮ発生器又はソース４０６から与えられるシステムＰＮ展開コードを使用して、一度展開された信号を凝集する機能を果たす。凝集された信号は複合要素４０８に送られ、そこでコード発生器又はソース４１０から与えられる直交コード関数Ｗ_iと組み合わされてデータが得られる。直交コード関数は通信信号チャンネルを作成する時に使用される関数である。このプロセスには他の強い信号を使用することも可能であるが、一般的にはパイロット信号及びページング信号が使用される。従って、直交コードにはパイロット信号又はページング信号用のものを使用するのが普通である。代案として、ＰＮ展開コード及び直交コードを組み合わせたものをサンプルと組み合わせる方法も可能である。時間トラッキング回路には前述の来国特許第４，９０１，３０７号で公開されている早期／遅れ（Ｅａｒｌｙ／Ｌａｔｅ）法を使用することができる。この方法を適用した場合、入力信号とデジタル受信器２１６のタイミングのずれ、すなわち、タイミングが一致する程度は、公称チップ時間からある時間だけずれたタイミングで入力データストリームがサンプリングされ、そのサンプリング結果に基づいて測定される。このサンプリングのタイミングのずれはＰＮコードチップ期間の半分の長さの時間であり、プラス側、すなわち遅れ側、又は、マイナス側、すなわち先行側のいずれかのずれである。このプラス又はマイナスのずれデータのタイミングが公称凝集入力信号のピークと対称をなす位置にずれている場合は、“遅れ”と“先行”のサンプリング値間の差はゼロである。すなわち、ずれが受信信号の“オンタイム”のタイミングを中心にして存在している場合には、“遅れ”信号と“先行”信号の差から得られる値はゼロになるということである。受信器２１６で使用される相対タイミングが受信信号のタイミングと正確に一致していない場合で、且つ、入力信号データよりも早い場合には、“遅れ”と“先行”の差から正の値の補正信号が計算される。一方、信号のタイミングが遅すぎる場合は、この差から負の値の補正信号が計算される。なお、ここでは上記とは逆の関係、あるいは、その他の関係を使用することも可能である。上記の技術を実施する場合、デシメータの出力は通常の信号の復調に使用する場合よりも１／２チップ分だけ早くなるように調整される。デシメータの出力はこの調整の後、凝集され、復号化され、そして、あらかじめ決められた期間中（通常は一記号期間）にアキュムレータ４１４に保存される。蓄積された記号データは記号エネルギを与えるものである。記号データは二乗器４１６によって二乗され、正の“先行”信号の値となる。次の期間中においては、別のサンプルの集合がアキュムレータ４１４によって蓄積、合計又は積分される。但し、この期間では、遅れ要素４１２の集合が使用されてＰＮコード及び直交コードの適用が１チップ期間分だけ遅らされる。これは、サンプルのタイミング又はデシメーションのタイミングを変更して凝集／復号データの”遅れ”バージョンを作るのと同じことである。凝集／復号化されたデータは、あらかじめ決められた期間中にアキュムレータ４１４に保存される。なお、ここでは追加の要素及び保存デバイスを使用することは可能である。蓄積された”遅れ”記号データは二乗器４１６によって二乗される。こうして得られた”先行”記号データ及び”遅れ”記号データの二乗値は、両者の差が計算されるか、又は、比較されて希望の”先行／遅れ”タイミング差が求められる。この値はエレメント４１８に保存される。この”先行／遅れ”タイミング差はタイミングフィルタ４２０にかけられて”先行／遅れ”信号４２２となる。時間トラッキングループは遅れ無しコードと遅れコードを交互に使用して”先行”記号と”遅れ”記号を発生する。これらの”先行”記号と”遅れ”記号は”先行／遅れ”信号４２２用の値を更新又は発生するために使用される。この更新又は発生の操作は受信器のタイミングがリセットされるまで、すなわち、受信器がオフにされる、新しい信号のトラッキングのためにシフトされる等の事象が起こるまで継続される。デシメーションプロセスのための当初と進行途中のタイミング制御、およびコードの遅れは、タイミング制御回路（４２４）などの回路を用いて行われる。すなわち、タイミング制御回路（４２４）は、デシメータ（４０２）からサンプルを選択するタイミングを決定する。同時にＰＮ拡散および直交コードの発生もタイミング回路（４２４）からの信号により制御される。この後者のタイミングは、コードの適用を有効にするためＰＮ−イネーブルとよばれることもある。また初期化信号またはＥＰＯＣＨタイミング信号もある得る。タイミング制御回路（４２４）により選択されるタイミングは、タイミングループ出力に応じた進み／遅れの信号により調整される。一般的にタイミングは、チップ期間の端数の時間の長さ、たとえば８倍のオーバーサンプリングが使われるときはチップの１／８だけ進められて、デシメーションの前に入力信号が収集される。そのようなタイミングおよび進みと遅れの方式は、十分に理解されている技術である。各フィンガまたはディジタルレシーバが入力信号と同期または調整を取るためにタイミングを調整する量は、信号到着時間の相対的な遅れを決定するために用いられる。これは、タイミングループ（４００）で使われる時間変化（進み／遅れ）の全量を追跡すれば容易に決定される。アキュムレータ（４２６）は、各々の進み／遅れの信号またはコマンドを事前に選んだ期問にわたり単に蓄積し合計するために使用できる。これにより、入力信号と受け取りのタイミングを合わせるために必要とする変更の合計または正味の大きさが判明する。これは、ローカルユーザのターミナルまたはレシーバのタイミングからの信号のオフセットを示す。ユーザターミナルのタイミングがゲートウエイに比較的接近しているか同期している場合は、これが信号がゲートウエイとユーザターミナル間を伝送される際の遅れを表すことになり、その範囲を計算できる。残念ながら、ローカル発振器の精度不良やドリフトなどの多くの要因のため、そのような直接的な計算は不可能である。しかしながら、２個のディジタレシーバ（２１６）からのタイミング調整は、到着時間の相対的な相異値を得るために用いられる。ここでは各ディジタルレシーバは、衛星（１０４Ａ）または（１０４Ｂ）のいずれかの信号を受信し、その信号を追跡するために必要なタイミング調整を決定する。必要なタイミング調整は、直接制御プロセッサに、または専用の計算エレメントに送られて二つの間の差が形成される。この差は、ユーザターミナルにおける二つの信号が到着する相対的時間差を示し、これをゲートウエイに報告できる。上述のように、このデータは他のメッセージの一部として、または専用の時間情報信号としてゲートウエイに送ることができる。このデータを一時的なメモリに保管して、後で伝送し使用することもできる。またこの情報は、ゲートウエイがそのデータに関する正確な時間関係を保ち、ユーザターミナルの位置をより正確に決定できるように、収集時間を反映する「タイムスタンプ」のある形式で伝送または保管することもできる。しかしながら、通信システムで望まれる精度は、上述のとおり、それほど厳密を要しない。この情報が収集から極めて短時間に伝送されれば、タイムスタンプはそれほど有用ではない。一般的に、データは測定して数データフレーム内に送られ、伝送上の問題があれば、伝送前にデータが再度生成されるため、数フレーム以上に古くなることはない。しかし、タイムスタンプを使うとより柔軟なデータ送信が可能になり、実際の時間と関係なく信号または信号のセットを繰り返して送信できる。さもないと、タイムスタンプを使用しないと、所定の精度のレベルを保持するために、システムは固定のタイミングスロットおよび報告の要件を使用することになろう。このプロセスは、パイロット信号が検出されないことを除きゲートウエイにより受信された信号の場合と同じで、直交コードは通常アクセスプローブ信号と関連している。ゲートウエイにとって都合の良い点は、タイミングが絶対時間を参照するものと見なされることである。すなわち、ゲートウエイは、上述のように正確なシステムタイミングをもち、ＰＮのアプリケーションまたは直交コードの時間差を、自分自身の時間と対比して正確に決定できる。このためゲートウエイは、各レシーバまたはフィンガで使われたＰＮコードの状態からの正確な遷移時間または距離を決定できる。これらの遷移時間または距離は、本発明の範囲および範囲差のパラメータを決定するために使うことができる。従って、ある種のアプリケーションにおいて有用であるが、各フィンガの情報は、個別に処理されて、前のようにエレメント（４２８）を用いて結合する必要はない。周波数測定を実施する実施形態を図５に示す。これはユーザターミナル用の周波数追跡ループ（５００）の概要を示すものである。これらの周波数測定は、本発明の範囲比率および範囲比率の差のパラメータを決定するために用いることができる。図５において、アナログレシーバからの通信信号は、ローテータ（５０２）に入力される。ローテータ（５０２）は、事前に選択されしかも調整可能な位相で作動し、ディジタルレシーバまたはフィンガにおいて、アナログレシーバから到着するディジタルサンプルからの残留周波数誤差またはオフセットを除去する。ＣＤＭＡ型の信号が使われるときは、このサンプルは通常マルチプライヤである１個または複数の連結エレメント（５０４）に送られて、１個または複数のコードジェネレータまたはデータを取得するためのソース（５０６）から提供される適正なシステムＰＮ拡散コードと結合される。そのようなＰＮ分散および直交コードは、個別にまたは同時に単一ステップで信号と結合される。トラフィックチャネルを用いて周波数を調整する場合は、コンバイナ（５０４）およびコード発生器（５０６）の位置に急速ハダマード（Ｈａｄａｍａｒｄ）変換（ＦＨＴ）エレメントを使用できる。この技術は、米国特許出願第０８／６２５，４８１号「直交ウオルシュ変調のための周波数追跡」の名称で開示され、本発明の譲受人に譲渡されたもので、ここに参照して組み込まれる。回転、分散およびデコードされた信号は、アキュムレータ（５１４）においてシンボル期間蓄積され、データシンボルを形成し、その結果がベクトルクロス積生成エレメント、すなわちジェネレータ（５１８）に送られる。同時に各シンボルは、１個のシンボルタイム遅延エレメント（５１６）に送られ、ここで１個のシンボル期間遅延が形成されて、シンボルはクロス積ジェネレータ（５１８）に伝送される。クロス積ジェネレータ（５１８）は、与えられたシンボルと以前からあるシンボルの間のベクトルクロス積を生成し、シンボルの間の位相の変化を決める。これで入力信号に対して行われた位相回転における誤差が測定される。クロス積ジェネレータ（５１８）からの出力は、周波数誤差を評価または調整するための要因として、ローテータ（５０２）およびコードジェネレータ（５０６）に送られる。分散およびデコーディングプロセスのタイミング制御は、上に述べたようなタイミング制御回路（５２４）などの回路を用いて行われる。このタイミングは、上に説明したタイミングループからの出力として供給される。各フィンガまたはディジタルレシーバが、入力信号に合わせてその位相を調整する量を用いて、到着信号の相対周波数オフセットが決定される。すなわち、信号の調整における残留誤差を取り除くためにローテータ位相が調整される量は、到着信号周波数とユーザターミナルのために予想された周波数、またはローカル参照周波数とのオフセットの量を示す。通信システムは、通信信号のために固定された周波数帯域内で作動するため、レシーバーは使用される中心または定格キャリア周波数を知っている。しかし、ごく僅かでもドップラーシフトなどの影響を受けるため、到着する信号は予想された中心周波数にはない。上で説明した調整は、到着信号のドップラーシフトおよび実際の周波数を決定するために用いるオフセットを定めるものである。これは、周波数追跡ループ（500）により、行われた変化の全量を追跡すれば容易に達成される。アキュムレータ（522）を用いて、事前に選んだ期間内の誤差の推定値、信号、またはコマンドから位相変化を単に蓄積することができる。これから入力信号および受信周波数の調整に必要な変化の全量または正味の量が分かり、信号のローカルユーザターミナルまたはレシーバ周波数からの周波数オフセットが適正な周波数帯域の大きさで示される。上述したように、このデータはその他のメッセージの一部として、または専用の周波数情報の信号としてゲートウエイに送ることができる。データを一時的メモリに保管して後で伝送したり、一種の「タイムスタンプ」としても利用できる。しかし、データは測定して数データフレーム内に送られるため、これは一般的には必要とされず、問題がある場合には再度生成される。あるいは、所定の精度のレベルを保持するためにタイムスタンプを使用しないと、システムが固定のタイミングスロットおよび報告の要件を使用する可能性がある。 III 有用なパラメータ有効な実施の形態において、本発明は４つのパラメータの組み合わせを採用している、パラメータは、レンジ(range；範囲），レンジレート（レンジ割合）、レンジ差(range difference)，レンジ差割合（range−rate difference）である。これらのパラメータは、ユーザ端末１０６と衛星１０４Ａ，１０４Ｂの間の、空間（spatial）と時間（temporal）との関係を述べている。これらのパラメータと、それらの測定及び適用とは以下に述べるようになっている。図６，７及び８は、上記のパラメータをＩＳＯの輪郭線（等高線）として地球表面上に投影した状態を示している。あるパラメータのＩＳＯの輪郭線は、そのパラメータの同じ値のポイントを全て接続しているカーブである。図６、７は、それぞれ、２つの衛星１０４Ａ、１０４Ｂのサブポイント６１４Ａ、６１４Ｂ（つまり、各衛星直下の地球表面上のポイント）を示し、また、地球表面上に、衛星１０４Ａ、１０４Ｂに関連したレンジ，レンジ割合，レンジ差，レンジ差割合のパラメータを投影している。２つの軸、つまりＸ軸６０２Ａ、Ｙ軸６０２Ｂは，千キロメータで目盛りつけされており、原形のスケールを入れるように用意されている。図８は、衛星１０４Ａ，１０４Ｂのサブポイント６１４Ａ、６１４Ｂを示している。そして、地球表面上に、衛星１０４Ａ，１０４Ｂに関連したレンジ割合，レンジ差，レンジ差割合のパラメータのためのＩＳＯの輪郭線を投影して示している。レンジ（Ｒａｎｇｅ）について。レンジパラメータは、衛星とユーザ端末間の距離を提供している。この発明の実施の形態では、レンジパラメータは衛星１０４とユーザ端末１０６との間の距離Ｒである。地球表面上に、上記のＩＳＯのＲ輪郭線を投影した場合、これは関連する衛星の直下に中心を置く、円形として示される。これは図６に一般的に符号６０４で示されるようなダッシュドットラインにより示される。この発明の実施の形態では、Ｒは、衛星１０４からユーザ端末１０６に伝送されそして衛星１０４に戻ってくる信号のいわゆる往復遅延(rou nd‐thp delay：ＲＴＤ）を測定することで得ることができる。そしてＲは、一方向の遅延を計算するために、２でＲＴＤを割ることで決定される。そしてその結果に信号の速度を表わす光速を掛けられる。他の実施の形態ではＲＴＤはレンジパラメータとして用いられる。この発明の実施の形態では、ＲＴＤは次用のような方法で計測される。まず、ゲートウエイ１０２によって、既知のランニング・ランダム・ノイズ・シーケンス（ＰＮシーケンス）または拡散コードを含む信号が伝送される。この信号は衛星１０４によりユーザ端末１０６に対して遅延される。ユーザ端末１０６は、ただちにあるいは既知の遅延の後のいずれかで、その信号を伝送する。伝送された信号は、同じ衛星１０４によって、ゲートウエイ１０２に遅延されて戻される。ゲートウエイ１０２は、受信信号のＰＮシーケンスの状態と局部（ローカル）ＰＮシーケンスの状態とを比較する。この比較による状態差は、全往復遅延量を決定するため用いられるもので、ここで全往復遅延量は衛星１０４とゲートウエイ１０２間の既知の遅延量も含む。これらの遅延量は、既知である、これは衛星１０４とゲートウエイ１０２の距離が、関連技術で知られているのと同様に、ゲートウエイ１０２により維持されているからである。全往復遅延量からこれらの既知の遅延量を減算することでＲＴＤを得ることができる。既知の衛星（ephemerl des）暦を用い、ゲートウエイ１０２と衛星１０４間の既知の遅延量は、技術で知られている各種の方法で計算される。別の実施の形態においては、Ｒは、１つの衛星１０４Ａからユーザ端末１０６に伝送され、第２の衛星１０４Ｂに戻ってくる信号のハイブリッド往復遅延量を測定することにより得られる。しかし、この実施の形態では、ハイブリッド往復遅延量を単純に半分にすることによっては、一方向の遅延量を決定することはできない。これは、２つの衛星が、相対位置に関する幾つかの情報が要求されるような測定方法に係るようになるからである。この発明の実施の形態では、この情報は、以下に説明するレンジ差パラメータによって与えられる。当業者によれば明らかなように、他のパラメータ及び測定方法や結果は、この情報を提供することができる。衛星１０４の一方向遅延量が一旦分かると、Ｒは一方向遅延量に光速を掛けることで決定される。本発明の実施の形態において、ハイブリッド往復遅延量は、次のような方法で測定される。まず、ゲートウエイ１０２によって、既知のランニング・ランダム・ノイズ・シーケンス（ＰＮシーケンス）を含む信号が伝送される。この信号は第１の衛星１０４Ａによりユーザ端末１０６に対して遅延される。。ユーザ端末１０６は、ただちにあるいは既知の遅延の後のいずれかで、その信号を伝送する。再伝送された信号は、第２の衛星１０４Ｂにより遅延されてゲートウエイ１０２に戻ってくる。ゲートウエイ１０２は、受信した信号に含まれるＰＮシーケンスの状態と、ローカルＰＮシーケンスの状態とを比較する。この比較結果の差が、既知のチップレート(chip rate)に基づいて全ハイブリッド往復遅延量を決定するために用いられる。ゲートウエイ１０２と第１の衛星１０４Ａ間の既知遅延量と、ゲートウエイ１０２と第２の衛星１０４Ｂ問の既知の遅延量とを、全ハイブリッド往復遅延量から減算することで、ハイブリッド往復遅延量が算出される。Ｒは、この発明の範喘であれば他の方法で得てもよいことは当然である。この本発明の実施の形態では、ＲＴＤは、呼び出し中あるいは呼び出しが確立している途中のいずれかで測定できる。もし測定が呼び出し確立中に行われるなば、測定信号は、ゲートウエイ１０２からユーザ端末１０６にページング信号の一部として通常は伝送される。もし、測定が呼び出し中に行われるならば、測定信号はゲートウエイ１０２からユーザ端末１０６に伝送され、そていてトラフィック信号の一部として戻ってくる。当然ながら、測定信号は、他のタイプの信号が用いられてよくあるいは他の信号に内挿されてもよく、この発明の範疇である。レンジ差にっいて。レンジ差パラメータは、ユーザ端末１０６と２つの衛星１０４Ａ、１０４Ｂの距離を提供している。本発明の実施の形態では、レンジ差は、（１）特定のユーザ端末１０６と第１の衛星１０４Ａ間の距離（１）と、当該ユーザ端末１０６と第２の衛星１０４Ｂ間の距離（２）との間の差（difference ）ｄＲである。地球表面上のＩＳＯのｄＲ輪郭線の投影は、図６に６０６で一般化して示すダッシュドライン（点線）で示すように、双曲線の組を示しているおり、ｄＲ＝０の輪郭は衛星のラインを示している。この発明の実施例において、ｄＲは以下の方法で決定される。最初に、ゲートウエイ102は２つの信号を送信する。第１の信号は第１サテライト104Ａを介してユーザターミナル106に送信され、第２の信号は第２サテライト104Ｂを介してユーザターミナル106に送信される。この実施例では第１、第２の信号はゲートウエイ102において図３において説明したように時間に対して予め修正され、その結果、これらの信号は第１、第２のサテライト104Ａ、104Ｂにより実質的に同期して送信される。第２に、ユーザターミナル106は(1)ユーザターミナル106が第１サテライト104 Ａから信号を受け取った時間と、(2)ユーザターミナル106が第２サテライト104 Ｂから信号を受け取った時間との間の遅れ時間差を決定する。この遅れ時間差は以後の説明ではΔtとする。第３番目に、ユーザターミナル106はこのΔtをゲートウエイ102に報告する。最後に、ゲートウエイ102はこのΔtからｄＲを決定する。このｄＲを得るためにこの発明の要旨を逸脱せずに他の方法を用いることが出来ることは当業者であれば自明のことである。この発明の他の実施例ではこのΔtはレンジ差パラメータとして用いられる。この発明の好ましい実施例において、第１、第２の信号はパイロット信号である。当業者であれば、この発明の要旨から逸脱せずに他の適当な信号を用いることは自明のことである。この発明の実施例において、第１、第２の信号は図３で説明したようにゲートウエイ102によって送信する前に予め修正され、これらの信号がサテライト104Ａ、104Ｂにより再送信されるときにこれらの信号のＰＮコードが同期するようになる。（但し、適当なＰＮコードはサブビームに対してオフセットする。）そして、ユーザターミナル106は２個の受信信号中のＰＮコードの状態を比較して△t を定める。他の実施例では、第１、第２の信号は予め時間修正を受けず、第１、第２の信号の再送信時間の差の影響が、信号受信後にゲートウエイ102において取り除かれる。このゲートウエイ102とサテライト104Ａ、104Ｂ間の信号路長の差を補完するために他の予め修正する方法を用いることが出来ることは当業者にとって自明である。レンジレート。このレンジレートパラメータはユーザターミナルとサテライトとの間の相対的なラジアル速度を表す。実施例では、このレンジレートパラメータはユーザターミナル106とサテライト104との間の相対的なラジアル速度Ｒを表す。他の実施例では、レンジレートパラメータはユーザターミナルとサテライトとの間で送信される信号中のドップラーシフトＲＴＤｏｐである。ＲはＲＴＤｏｐと光速との積を中心キャリア周波数で割ることで計算できる。地球表面に対するイソＲＴＤｏｐ輪郭の投射は、一組の双曲線を描き、図８の数字804で示した実線により表示されたように関連するサテライトの速度ベクトルに関して対称形となる。ＲＴＤｏｐ＝０の輪郭はサレライト104Ａのサブポイント614Ａを通り、直線となる。実施例において、Ｒは、ユーザターミナル106とゲートウエイ102とにおける２つの周波数測定値をもとに以下の方法で決定される。ユーザターミナル106はサテライト104を介してゲートウエイ102から受信した信号の周波数を測定してこの周波数をゲートウエイ102に送信する。ゲートウエイ102は同じサテライト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２つの周波数がゲートウエイ102にて測定できる。好ましい実施例においては、この周波数はローカルオシレータの周波数との相対値として測定される。実際の周波数は、以下のようにして求められる。この方法は同一出願人による継続中の出願「通信システムにおける周波数オフセットの決定:出願番号は未定」に開示されており、この開示内容は本件出願にも導入することができる。これらの測定値は２個の未知数を含む２個の方程式により表される。この場合の未知数は、相対ラジアル速度Ｒとユーザターミナル106のローカルオシレータの正規化オフセットfoff/fOとである。これらの２組の方程式を解くことにより、Ｒのみでなく、foff/fOも含む２個の未知数を得る事が出来る。この測定はサテライト通信システムの種々の運用に関して有用であることは当業者には自明である。これらの２個の方程式を図示すると図9Ａ、図9Ｂのように表される。図9Ａはユーザターミナル106において測定された周波数の成分を表し、図9Ｂはゲートウエイ102で測定された周波数の成分を示す。Ｒ：サテライト104とユーザターミナル106との間の相対ラジアル速度ｃ：伝送速度（光速） fF：順方向リンクの通常周波数 fR：逆方向リンクの通常周波数 fO：ユーザターミナル106のローカルオシレータの定格周波数 foff：ユーザターミナル106のローカルオシレータの周波数オフセット foff/fO：ユーザターミナル106のローカルオシレータの正規化周波数オフセット図9Ａにおいて、ユーザターミナル106で測定された周波数は以下で与えられる。図9Ｂにおいて、ゲートウエイ102で測定された周波数は以下で与えられる。この（１）式、（２）式を加算、減算することにより、以下の関係から周波数オフセットと相対ラジアル速度とを得ることができる。当業者であれば、この発明の要旨を逸脱しない範囲でＲを得るために他の方法を用いることが出来ることは容易である。他の実施例において、Ｒは２個のサテライト104Ａ、104Ｂを用いた「ハイブリッド」法により得られる。この実施例では、ユーザターミナル106は第１のサテライト104Ａを介してゲートウエイ102から受信した信号の周波数を測定して、この周波数をゲートウエイ102に送る。ゲートウエイ102は第２のサテライト104Ｂ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。この２個の測定周波数はゲートウエイ102において得られ、従って、２個の方程式が解を得るために成り立つ。しかしながら、この実施例では３個の未知数、即ち、第１サテライト104Ａの相対ラジアル速度、第２サテライト104Ｂの相対ラジアル速度、およびローカルオシレータの正規化オフセットfoff/fOがある。従ってＲを得るためには他の情報が必要である。望ましい実施例ではこの情報は以下に述べるレンジレート差パラメータによって与えることができる。しかしながら他のパラメータや測定値を用いてこの情報を与えることが出来ることは当業者には容易である。従って、この実施例では、順方向と逆方向のリンク信号に対して同じサテライト104を用いることができない場合でもこの発明の動作が可能である。この状況は、例えば、装置の突然の故障や信号の品質の低下等に起因して発生する。この発明の好ましい実施例においては、周波数の測定は呼びの間又は呼びの確立の間の何れでも行うことができる。もし、測定が呼びの確立の間に行われるときは、ユーザターミナル106での測定対象の信号はページング信号であり、ゲートウエイ102における測定対象の信号はアクセス信号である。もし、測定が呼びの間に行われるときは、ユーザターミナル106とゲートウエイ102における測定対象の信号はトラフィック信号である。この発明の要旨を逸脱せずに他の信号を用いることも当業者にとって容易である。レンジレート差。レンジレート差（ドップラー差としても知られている）パラメータは、（１）特定のユーザターミナル106と第１のサテライト104Ａとの間のレンジレートと、（２）ユーザターミナル106と第２のサテライト104Ｂとの間のレンジレートとの差を示す。好ましい実施例では、このレンジレート差パラメータは、（１）特定のユーザターミナル106と第１のサテライト104Ａとの間の相対ラジアル速度と、（２）ユーザターミナル106と第２のサテライト104Ｂとの間の相対ラジアル速度との差ΔＲである。他の実施例において、レンジレート差パラメータは周波数差Δｆであって、ユーザターミナル106で測定され、第１サテライト104Ａを介してゲートウエイ102 から受け取った信号の周波数と第２サテライト104Ｂを介してゲートウエイ102から受け取った信号の周波数との差の周波数である。ΔＲは以下のようにΔｆと関連する。即ち、ΔＲはΔｆと光速との積を中心キャリア周波数で割ることで計算できる。イソΔｆの地球表面への投射は、図６で符号608で示された実線により表された曲線で示される。この発明の最適な実施例では、ΔＲは以下の方法で決定される。第１に、ゲートウエイが２個の信号を送信する。第１の信号は第１のサテライト104Ａを介してユーザターミナル106へ送信され、第２の信号は第２のサテライト104Ｂを介してユーザターミナル106へ送信される。この実施例では、第１、第２の信号の周波数は、ゲートウエイ102にて予備的に修正され、従って、第１、第２のサテライト104Ａ、104Ｂによって再送信される信号は、同じ周波数を持つ。第２に、ユーザターミナル106は、（１）第１サテライトから受けた信号の周波数と（２）第２サテライトから受けた信号の周波数との差を決定する。この周波数差はΔｆである。最後に、ユーザターミナル106は、Δｆと光速との積を第１、第２の信号の中心周波数で割ることによりΔＲを計算する。この発明の要旨を逸脱せずに、ΔＲを得るために他の方法を用いることができる事は当業者には容易である。好ましい実施例では、第１の信号は送信の前に、第１サテライト104Ａとゲートウエイ102との相対運動に起因するドップラーシフトを補償するように信号の周波数を調整することによって予め修正され、第２の信号も同様にして修正される。他の実施例では、信号周波数の予備的な修正は行われない。サテライト104 Ａ、104Ｂの運動に対して補償するために他の予備的な修正方法を用いることも当業者には容易である。好ましい実施例では、第１、第２の信号はパイロット信号である。この発明の要旨を逸脱せずに種々の適当な信号を用いることも当業者には容易である。ＩＶ。位置確定方法上記のパラメータはユーザ端末１０６の位置を決定するための、少なくとも３つの組み合わせにおいて使用できる。これらの３つの位置決定方法を以下に述べる。本願発明の理解する上の助けとして、当該パラメータの物理的表現を地球表面上に投影された等高線として示す。本件発明の第一の実施態様において、位置決定は範囲(range)、範囲差（range difference）、範囲率差（range-rate difference）というパラメータに基づいている。図６はこれらパラメータに関する等高線を示す。図６において、範囲パラメータはＲ、範囲差パラメータはｄＲ、範囲率差パラメータはΔｆである。図６を参照すると、等Ｒ線は一点鎖線で表され、604で示される。これはユーザ端末１０６とサテライト１０４Ａ間が２，７５０ｋｍである範囲を表す円を形成する。サテライト１０４のサブポイント（sub-point）６１４はベースライン（bas eline）６１２によって接続される。いずれの等Ｒ線もベースライン６１２に対して９０度の角度で交差することに注意されたい。図６では、等ｄＲ線は破線で表され、６０６で表される。各等ｄＲ線は同一値のｄＲを有する地点を結ぶ双曲線であって、ベースライン６１２に対して９０度の角度で交差する。この等ｄＲ線は何千キロメータの単位で目盛り付けされる。ｄＲ＝０の等ｄＲ線はベースライン６１２の通常の２等分線（bisector）である。ｄＲ＝＋０．５の等dR線はｄＲ＝０の等ｄＲ線のすぐ右側であり、サテライト１０４Ａの範囲がサテライト１０４Ｂの範囲を５００ｋｍ超えている全ての地点をつないでいる。範囲と範囲差のみを用いる位置決定方法には２つの問題がある。第１の問題は位置が曖昧であることである。例えば、Ｒ＝２５０ｋｍ、ｄＲ＝＋５００である場合を考える。図６によれば、Ｒ＝２７５０ｋｍの等Ｒ線はｄＲ＝＋５００ｋｍの等ｄＲ線と２点、６１０Ａと６１０Ｂで交わる。別の情報がなければ、ユーザ端末１０６が６１０Ａと６１０Ｂのいずれにあるのか決定することはできない。すなわち、この手法は曖昧さがある。第２の問題は「精密度の幾何学的希釈（Geometric Dilution of Precision）」（ＧＤＯＰ）として知られるものである。パラメータの小さな誤差が位置決定に大きな誤差を生じさせるとき、ＧＤＯＰの特異点（singularity）が発生する。等Ｒ線と等ｄＲ線は共にベースライン６１２に９０度で交差するために、それらは接線（tangential）又はほぼ接線に等しい関係であり得る。したがって、いずれかのパラメータにおける小さな誤差は位置の大きな誤差となる。さらに別の情報がない場合、範囲と範囲差のみを用いる位置決定方法ＧＤＯＰの特異点（sing ularity）の影響を受け得る。適切な第３のパラメータを用いることによって、大部分の場合において両問題点を解決できる。図６によれば、範囲率差パラメータΔｆは、６０８で表された実線の曲線で表され、ｋＨｚで目盛り付けされている。Δｆ曲線の形状はサテライト１０４Ａと１０４Ｂの相対速度の関数である。サテライト１０４Ａと１０４Ｂの代表的な速度ベクトルは移動せんに沿った矢印として描かれている。最大Δ ｆ領域は図６の最上部に近いところにあり、そこでは、サテライト１０４Ａと１０４Ｂのサブトラック（sub-track）が交差する。図６を参照すると、Δｆ等高線はＲ等高線とｄＲ等高線にほぼ垂直である。このため、レンジーレートディファレンスパラメータΔｆは、位置決定の曖昧さとＧＤＯＰ問題の両方を解決する。例えば、６１０Ａ地点は、Δｆ＝２０ｋＨｚの等高線上にある。一方、６１０Ｂ地点は、ほぼΔｆ＝８４ｋＨｚの等高線上にある。６１０Ａ地点と６１０Ｂ地点はΔｆの値で明確に区別されるので、レンジーレートディファレンスパラメータΔｆは、位置決定の曖昧さの問題を解決することができる。同じ理由で、レンジーレートディファレンスパラメータΔｆは、ＧＤＯＰ問題を解決する。レンジーレートディファレンスパラメータΔＲはまた、当業者にとって明らかなように、これらの問題を解決することができる。図７は、レンジーレートディファレンスパラメータがレンジとレンジディファレンスパラメータだけを使用する位置決定方法で表されるＧＤＯＰの特異性を解決しない場合を示している。この場合、ユーザターミナル１０６によって見られる１０４Ａと１０４Ｂの２つの衛星の速度ベクトル（及び進路と副軌道）はほぼ平行である。この幾何学手法によって、Δｆ等高線はユーザターミナル１０６の付近で終結され、ベースライン６１２上の地点７１２の近くでＲ等高線とｄＲ等高線にほぼ平行に走る。これら３つの等高線はユーザターミナル１０６の付近でほぼ平行であるから、ＧＤＯＰの特異性は存在する。ＧＤＯＰの特異性は、以下にて述べられるように、レンジーレートディファレンスパラメータをレンジーレートパラメータで交換することによって解決されうる。図１０は、この発明の第１の実施形態の動作を示すフローチャートである。１以上のレンジパラメータが、上述及びステップ１００２において示されるように決定される。１以上のレンジディファレンスパラメータが、上述及びステップ１００４において示されるように決定される。１以上のレンジーレートディファレンスパラメータが、上述及びステップ１００８において示されるように決定される。そして、地表面上のユーザターミナルの位置が、ステップ１０１０で示されまた後述されるように、既知の衛星の位置と速度、及びレンジとレンジディファレンスとレンジーレートディファレンスパラメータに基いて決定される。この発明の第２の実施形態では、位置決定はレンジとレンジディファレンスとレンジーレートディファレンスパラメータに基く。図８は図７の場合を示す。図７では、ｉｓｏ−Δｆ等高線は、衛星１０４Ａに関して測定され、実線で示され、一般に８０４で示されたｉｓｏ−ＲＴＤｏｐ等高線で取り替えられている。ｉｓｏ−ＲＴＤｏｐ等高線は双曲線のようであり、衛星１０４Ａの速度ベクトルに関して対称である。各ＲＴＤｏｐ等高線は、衛星１０４Ａに関して同じドップラー遷移を経験している地上の表面上の地点を結んでいる。ｉｓｏ−ＲＴＤｏｐ等高線は、衛星１０４Ａのサブポイント６１４Ａを通るＲＴＤｏｐ＝０の等高線と共に、ｋＨｚの目盛りがつけられている。こうして、ＲＴＤｏｐ＝０の等高線上に立っている観測者に対して、衛星１０４Ａは、観測者に向かって動いているようにも、観測者から離れて動いているようにも見えない。図１１は、この発明の第２の実施形態の動作を示すフローチャートである。１以上のレンジパラメータが、上述及びステップ１１０２で示されるように、決定される。１以上のレンジディファレンスパラメータが、上述及びステップ１１０４で示されるように、決定される。１以上のレンジーレートパラメータが、上述及びステップ１１０６で示されるように、決定される。そして、地表面上のユーザターミナルの位置が、ステップ１１１０で示されまた後述されるように、既知の衛星の位置と速度、及びレンジとレンジディファレンスとレンジーレートディファレンスパラメータに基いて決定される。図８で見られるように、レンジーレートパラメータＲＴＤｏｐは、レンジとレンジディファレンスパラメータのみを使用する位置決定方法で表されるＧＤＯＰの特異性を軽減することができる。しかしながら、まれなケースでは、レンジーレートパラメータだけでは、ＧＤＯＰの特異性を解決するには不十分である。この場合では、ＧＤＯＰの特異性は、４つ全てのパラメータを使用することによって解決され得る。こうして、この発明の第３の実施形態では、位置決定は、レンジとレンジディファレンスとレンジーレートとレンジーレートディファレンスの４つのパラメータに基く。当業者にとって明らかなように、上述のどの実施形態においても、各パラメータを１以上使用することによってさらに正確性を増大させることができる。図１２は、この発明の第３の実施形態の動作を示すフローチャートである。上述及びステップ１２０２にて示されるように、１以上のレンジパラメータが決定される。上述及びステップ１２０４にて示されるように、１以上のレンジディファレンスパラメータが決定される。上述及びステップ１２０６にて示されるように、１以上のレンジーレートパラメータが決定される。上述及びステップ１２０８にて示されるように、１以上のレンジーレートディファレンスパラメータが決定される。そして、地表面上のユーザターミナルの位置が、ステップ１２１０で示されまた後述されるように、既知の衛星の位置と速度、及びレンジとレンジディファレンスとレンジーレートとレンジーレートディファレンスパラメータに基いて決定される。Ｖ．位置決定の実行位置決定の実行を詳細に述べる前に、この発明の位置決定方法が動作する模範的な環境を最初に述べることは有用である。図１３は、このような例示的環境を図示するブロック図である。この環境は、コントロールプロセッサ２２０やコントロールプロセッサ３２０の一部を形成しうるコンピュータシステム１３００である。コンピュータシステム１３００は、プロセッサ１３０４のような１以上のプロセッサを含む。プロセッサ１３０４は、コミュニケーションバス１３０６に接続されている。さまざまな実施形態がこのコンピュータシステム例に関して記述されている。この記述を読んだ後には、当業者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、ハードウエアステートマシン、ルックアップテーブル等、そしてこれらのコンビネーションを用いるこの発明の位置決定方法の実行方法が明らかになる。コンピュータシステム１３００は、またメインメモリ１３０８、好ましくはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含み、そしてまた２次メモリ１３１０を含みうる。２次メモリ１３１０は、例えば、ハードディスクドライブ１３１２や、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で表される取り外し可能なストレージドライブ１３１４を含みうる。取り外し可能なストレージドライブ１３１４は、良く知られた方法で、取り外し可能なストレージユニット１３１８から読み出したり、取り外し可能なストレージユニット１３１８へ書込んだりする。取り外し可能なストレージユニット１３１８は、フロッピーディスク、磁気テープ、光ディスク等を表す。高く評価されているように、取り外し可能なストレージユニット１３１８は、コンピュータソフトやデータを記憶するコンピュータで使用される記憶媒体を含む。別の実施形態として、２次メモリ１３１０は、コンピュータプログラムや他の指示をコンピュータシステム１３００へロードする他の類似手段を含んでもよい。このような手段は、例えば、取り外し可能なストレージユニット１３２２やインターフェース１３２２を含みうる。例では、プログラムカートリッジとカートリッジインターフェース（ビデオゲーム装置で見られるようなもの）、取り外し可能なメモリチップ（ＥＰＲＯＭやＰＲＯＭのようなもの）と付随したソケット、及びソフトとデータを取り外し可能なストレージユニット１３２２からコンピュータシステム１３００へ送信する他の取り外し可能なストレージユニット１３２２とインターフェース１３２２が含まれうる。コンピュータシステム１３００は、またコミュニケーションインターフェース１３２４を含みうる。コミュニケーションインターフェース１３２４によって、ソフトとデータがコンピュータシステム１３００と外部装置との間でコミュニケーションパス１３２６を通して送信されうる。コミュニケーションインターフェース１３２４の例として、モデム、ネットワークインターフェース（イーサネットカードのようなもの）やコミュニケーションポート等が含まれうる。コミュニケーションインターフェース１３２４を通して送信されるソフトとデータは、電気的、電磁的、光学的な信号、成いはコミュニケーションパス１３２６を通してコミュニケーションインターフェース１３２４によって受信されるうる他の信号の形式をとっている。本発明の位置決定方法の動作は本例環境について記述されている。この記述は便宜を図って提示したにすぎない。この位置決定方法の動作を本例環境に適用することだけに限定しようという意図はない。実際、以下の記述を読めば、当該技術の熟練者にとって本発明の位置決定方法を別の環境にどのように適合させるか明らかになる。本発明の一実施形態では、ユーザ端末１０６の位置はコンピュータシステム１３００上で後述の位置決定方法を実行することにより決定される。当該技術の熟練者にとって明らかなように、位置決定方法は本発明の要旨を逸脱しない範囲でハードウェア状態のマシーン、参照テーブル等で実行可能である。ｚで示されるパラメータのＭ×１ベクトルは位置決めで用いられることになるＭ個のパラメータからなるよう構成される。ベクトルｚは上述した各パラメータを１以上含む。当該技術で明らかなように、これらパラメータは２次元ユーザ端末位置ベクトルｘの非線形関数である。 x=[lat long]^T …（５）ここで、上付”Ｔ”はマトリクスまたはベクトルの置換を表す。従って、 z=h(x)+ｖ …（６）ここで、Ｍ×１ベクトルｖは測定エラーを表し、ｈは測定パラメータおよびユーザ端末１０６の関係を表す非線形関数である。ｈは衛星１０４Ａおよび１０４Ｂの速度および位置の関数でもある。別の実施形態では、ユーザ端末位置ベクトルｖが式（７）に示すように緯度および経度よりもむしろ３デカルト座標によって定義することができる。 x=[xyz]^T …（７）線形ガウス法によれば、Ｍ×Ｋ部分デリバティブマトリクスＨはユーザ端末１０６の位置を解くために構成される。ここで、Ｋは未知位置の数であり、これの（ｍ，ｋ）要素は与えられた位置で決定されたｋ番目の位置パラメータに対するｍ番目の測定値の部分デリバテイブである。例えば、位置ベクトルが式（５）にあるように緯度および経度を表すとすれば、Ｋが２であり、マトリクスＨのｋ＝１列における要素がユーザ端末１０６の緯度に対する部分デリバティブを表し、ｋ＝２列における要素がユーザ端末１０６の経度に対する部分デリバティブを表す。この位置ベクトルがデカルト座標（Ｋ＝３）によるものであれば、Ｈのｋ＝（１，２，３）列がそれぞれ（ｘ，ｙ，ｚ）座標を参照する。デカルト座標が用いられる場合、座標の２乗が地球半径の２乗であることを示すために式が付加される。ｘおよびＨの関係は次式で与えられる。反復加重最小自乗法が未知位置パラメータを解くために用いられる。本発明の好ましい実施形態では、”H．W Sorenson in Parameter Estimation‐Principle s and Problems，New York，Marcel Dekker，1980”に開示される加重ガウス− ニュートン法が採用されている。反復式は次の関係により与えられる。はＭ×Ｍ加重マトリクスである。下付ｉは最初の反復をｉ＝０で表すようにして反復数を表す。位置概算値に基づくマトリクスまたはベクトルは上付”＾”で示される。最後に確認されたユーザ端末１０６の位置のような参照地点は初期概算値として選定される。最終位置がわからなければ、ゲートウェイ１０２の位置のような任意の位置を用いることができる。この式は現在地の概算値で決定された部分デリバティブマトリクスである。これらは現在位置の概算値を用いて決定された予期の誤差なしパラメータである。このしきい値は、当該技術の熟練者にとって明らかなようにシステム精度に基づいてシステムデザイナーまたはオペレータにより決定される。例えば、このしきい値は測定のチップ精度およびチップレートに基づくことができる。Ｍ×Ｍ加重マトリックスＷの素子は、未知のもの以外のパラメータが存在するとき評価された位置ｘにおける特定のパラメータの影響を強調する手段を設けられる。好ましい実施形態において、加重マトリックスＷは対角線マトリックスであり、その素子は、各パラメータが決定されることができる相対的な正確度を反映する。したがって、素子の値は、当業者に明らかなようにシステムの既知の測定の正確度に基づいて設定される。それ故、非常に正確な測定に基づいたパラメータは、正確に測定することができないパラメータよりも顕著に与えられる。加重マトリックスの素子は予め定められた値に初期化されるが、ダイナミックに調節されることができる。最適の正確度は、加重マトリックスが測定エラー非分散マトリックスの逆数として選択される場合に得られる。もしも、測定エラーがゼロ平均および分散と相互に独立しているならば、すなわち、である場合には、Ｗはその対角線素子としてσ_mを有する対角線マトリックスである。このＷの選択により、評価された位置ベクトルｘのｋ番目の素子の分散は次の式で与えられる。最後に、単位距離における、結合された理論的水平位置エラーは次の式で与えられる。ここで、Ｒ_Eは地球の半径である。通常、エラー分散にしたがって正確な加重マトリックスが選択されたならば、ベースライン612の反対側における真の解の鏡像に対応する局部的な最小に反復が収斂する可能性がある。ベースライン612に関してそれを反映することによりこの最初の解を使用して付近の他の解を発見することができる。新しい反復サイクルは正確な第２の解を発見するために必要である。一度２つの可能な解が得られたならば、さらに一方が真であることを発見することが必要になる。これは測定された周波数により各解に対応する計算された周波数を比較することによって行われる。反復の収斂が正確な解にさらに確実に向かう、さらに良好な技術について以下説明する。この技術は“加重マトリックス適応”と呼ばれている。一例として、周波数測定が時間測定よりも大きいエラー分散を有しているとき、その周波数測定は正確に形成された加重マトリックスにおいて少ない加重が与えられる。しかしながら、前に指摘したように、これは鏡像解に収斂する結果を生じる可能性がある。したがって、初期加重マトリックス（加重マトリックス操作）はエラー分散に基づいた“正確”であるよりも周波数測定にさらに大きい加重が与えられる（上記の例）ように慎重に選択される。これは、反復が鏡像解ではなく真の解に向かうように操作されることを確実にする。固定された予め定められた数（通常小さい数）の反復後に、あるいは我々が収斂の近くに位置しているとき（それはの“正確な”（最適の）加重マトリックスＷに切換えられる。この後者のステップは我々の解の究極的なエラーが可能な最小のものであることを確実にする。上記の技術は、一回より多く加重マトリックスを変更するように一般化されることができる。好ましい実施形態では、位置づけ方法は地球の表面に対する平滑な楕円面モデルを使用する。別の１実施形態では、位置づけ方法は最初にＷＧＳ-84地球モデルのような地球の表面に対する平滑な楕円面モデルを使用する。ｘの値が収斂しとき、ディテールのデジタル地形モデルが平滑なモデルと置換され、反復は、ｘしきい値より小さくなるまで続けられる。したがって、ユーザ端末106の高度によって導入されたエラーは軽減される。別の１実施形態では、ディテールのデジタル地形モデルが予め定められた数の反復の後に置換される。上記の距離しきい値の値と反復数は、当業者に明らかな種々の要因にしたがって決定されることができる。別の１実施形態では、地球自身の上方の位置の高度が評価されることができる。付加的な仮想の測定、すなわちデカルト座標の使用に関連して述べられた地球の中心までの距離は完全な測定として処理されてはならない。それと関連して、エトに転移させ、それにおいて平滑な地球モデルの上方の高度がまた評価される。未知の高さの加算は同様に極座標（lat，long,h）において実行されることができる。その場合には、高度の仮想の測定値が加算される。仮想の測定に割当てられたエラーは、評価された高度が仮定された高度の回りで変動することを許容する自由度を制御する。エラーが増加するとき、その測定に割当てられた加重は減少し、位置決定は３次元位置決定の方向に変化する。未知の高度を加算する欠点は、水平位置の高い感度が実際の測定におけるエラーに対して未知にされることである。それ故、高度が水平距離の関数として急速に変化し、地形マップが効率的に使用できない区域においてのみ仮想の高度測定に大きいエラーを割当てることが有効である。Ｖ．結論以上、本発明の種々の実施形態について記載したが、それらは例示として記載されたものであり、本発明の技術的範囲を限定するために記載されたものではないことを理解すべきである。本発明の技術的範囲を逸脱することなく形態および詳細について種々の変更が可能であることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明は上記のいずれの例示的な実施形態によっても限定されるものではなく、請求の範囲の記載およびその均等物によってのみ制限されるべきものである。

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者ベンブ、スリットハーアメリカ合衆国、カリフォルニア州 95123 サン・ジョゼ、ウォールナット・ブロッサム・ドライブ・ナンバー10 5595 【要約の続き】０４Ａ、１０４Ｂ）の１つとユーザー端末（１０６）との相対径方向速度を表す。距離−速度差パラメータは（ａ）衛星（１０４Ａ、１０４Ｂ）のうちの第１の衛星とユーザー端末（１０６）との相対径方向速度と（ｂ）衛星（１０４Ａ、１０４Ｂ）のうちの第２の衛星とユーザー端末（１０６）との相対径方向速度との差を表す。地上のユーザー端末（１０６）の位置は衛星（１０４Ａ、１０６Ｂ）の既知の位置および既知の速度、距離パラメータ、距離差パラメータ、および距離−速度パラメータと距離−速度差パラメータのいずれかまたは両方に基づいて決定される。

Claims

【特許請求の範囲】１．人工衛星用通信システムの位置決定システムであって、ユーザー端末装置、位置と速度が既知の少なくとも２つの人工衛星、この人工衛星を介してユーザー端末装置と交信するゲートウェイ、領域パラメータを決定するための領域パラメータ決定手段、領域差異パラメータを決定するための領域差異パラメータ決定手段、領域度パラメータを決定するための領域度パラメータ決定手段と領域差異パラメータを決定するための領域度差異パラメータ決定手段との少なくとも一方、及び人工衛星の既知の位置と、領域差異パラメータと速度と、領域パラメータ、領域差異パラメータと、領域度差異パラメータと領域度差異パラメータとの少なくとも一方に基づいて地球面のユーザー端末装置の位置を決定するため上記ゲートウェイ中に位置決定手段を備えたことを特徴とする人工衛星通信システムの位置決定システム。２．領域パラメータが、人工衛星の内の１つとユーザー端末装置の距離を表すことを特徴とする請求項１に記載の人工衛星用通信システムの位置決定システム。３．領域パラメータが、周回遅延を表し、さらに、信号の周回遅延測定用のゲートウェイ中の周回遅延測定手段を備え、この信号はゲートウェイからユーザー端末装置へ人工衛星のうちの一つから発信され、人工衛星のうちの一つを介してユーザー端末装置からゲートウェイに再発信されることを特徴とする請求項１に記載の位置決定システム。４．領域差異パラメータが、（１）人工衛星の第一の一つとユーザー端末装置間の距離、と（２）人工衛星の第二の一つとユーザー末端装置間の距離との差異を表すことを特徴とする請求項１の位置決定システム。５．領域差異パラメーターが遅延差異を表し、さらに、ユーザー端末装置中に人工衛星の第一の一つを介してゲートウェイから受けた第一信号と、人工衛星の第二の一つを介してゲートウェイから受けた第二信号との遅延差異を測定するための手段を備えたことを特徴とする請求項１の位置決定システム。６．（ａ）ゲートウェイと人工衛星の第一の一つとの距離と（ｂ）ゲートウェイと人工衛星の第二の一つの距離との差異に関連した遅延を補償すべく、少なくとも一つの上記第一、第二の信号が即時に予め補正されることを特徴とする請求項５の位置決定システム。７．ゲートウェイが、（ａ）ゲートウェイと人工衛星の第一の一つとの距離と（ｂ）ゲートウェイと人工衛星の第二の距離との差異に関連した上記遅延を補償することを特徴とする請求項５の位置決定システム。８．領域度パラメーターが人工衛星の一つとユーザー端末装置間の相対速度を表すことを特徴とする請求項１の位置決定システム。９．領域度パラメーターが第一、第二信号の周波数測定を表し、ゲートウェイから人工衛星の一つを介して受けられる第一の信号の周波数を測定するためのユーザー端末装置中の第一の周波数測定手段、第一の信号の周波数測定値をゲートウェイへ送るためのユーザー端末装置中の送信手段、及び人工衛星の一つを介してユーザー端末装置から受けた第二の信号の周波数を測定するためのゲートウェイ中の第二の周波数測定手段を備えたことを特徴とする請求項１の位置決定システム。１０．領域度差異パラメーターが、（１）第一の人工衛星とユーザー端末装置間の相対的視線速度と（２）第二の人工衛星とユーザー端末装置間の総体的視線速度との差異を表すことを特徴とするセ急行１に位置決定システム。１１．領域度差異パラメータは周波数差異を表し、さらに、ゲートウェイから第一の人工衛星の１つを介し受けられる第一の信号の周波数とゲーウェイから第二の人工衛星の一つを介して受けられる第二の信号の周波数間の周波数の差異測定するためのユーザー端末装置周波数差異測定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の位置決定システム。１２．第一、第二信号が、（ａ）ゲートウェイと第一の一つの人工衛星間の相対的視線速度と（ｂ）ゲートウェイと第二の一つの人工衛星間の相対的視線速度とによりドップラーシフトを補償すべく周波数を予め調整することを特徴とする請求項１１の位置決定システム。１３．ゲートウェイが、（ａ）ゲートウェイと第一の一つの人工衛星間の相対的視線速度と（ｂ）ゲートウェイと第二の一つの人工衛星間の相対的視線速度とによりドップラーシフト補償すべく周波数差異を予め調整することを特徴とする請求項１１の位置決定システム。１４．位置決定手段は、上記パラメータを含むＭ×１（Ｍは決定されるパラメータ）パラメータベクトル２を生ずる手段、初期標準点を表す位置ベクトルを生ずる手段、人工衛星の既知の位置と速度と地球の形状を表す地球モデルに関する情報を含む部分導関数マトリクスＨを生ずる手段（ただしｘとの関係はＨ＝Ｈ（ｘ）＝∂ｈ／∂ｘ（ｘ）で示される）、特定のパラメータの影響を強調するＭ×Ｍ重みマトリクスＷを生ずる手段、及び次の反復式を実行する手段、ここで、Ｘ_iとＸ_i+1は現在と次の見積、ｉはＸ_iとＸ_i+1の差が第一初期のしきい値まで落ちるまでの反復数をされる）ことを特徴とする請求項１に記載の位置決定システム。タル地形モデル以下に落ちるまで、地球のスムースモデルを使用する手段を含むことを特徴とする請求項１４の位置決定システム。１６．重みマトリックスＷが測定エラー共変量の逆数であることを特徴とする請求項１４の位置決定システム。１７．最初のｎ反復の第一重みマトリックスＷ₁に続き第二重みマトリックスＷ₂を使用するとともに、ｎは所定値、第二重みマトリックスＷ₂は測定誤差マトリックスの逆数であり、第一重みマトリックスＷ₁は、領域度パラメーターと領域度差異パラメーターに対し、第二重みマトリックスＷ２における重みの差を越えて、領域パラメーターと領域差異パラメーターに対してよりも大きな重みを与えることを特徴とする請求項１４の位置決定システム。１８．ｎ反復に対する地球のスムースモデルに続き、地球の詳細デジタル地形モデルを使用し、ｎは所定値とされることを特徴とする請求項１４の位置決定システム。きい値距離以下に落ちた後は第二重みマトリックスＷ₂を用い、第二重みマトリックスＷ₂は測定誤差共変量マトリックスの逆数であり、第一重みマトリックスＷ₁は、第二重みマトリックスＷ₂における重みの差を越えて、領域度パラメーターと領域度差異パラメータに対してよりも大きな重みを与えることを特徴とする請求項１４に位置決定システム。２０．ユーザー端末装置、位置と速度の既知の少なくとも二つの人工衛星、人工衛星を介してユーザー端末装置と通信するためのゲートウエイ、及び人工衛星に対するユーザー端末装置の位置を示すパラメータを決定するための手段を含む位置決定システムに使用するため、コンピュータプログラム創成物は、コンピュータで使用可能な媒体であってコンピュータシステムで実行するための適用プログラムを作るための媒体として具体化されるコンピュータで読めるプログラムを有する媒体、コンピュータシステムに上記パラメータを含むM×１パラメータベクトルＺを創成させるコンピュータで読める第一プログラムコード手段、コンピュータシステムに最初の基準点を示す位置ベクトルＸを創成させるコンピュータで読める第二プログラムコード手段、コンピュータシステムに人工衛星の位置と地球の形状を表す地球モデルに関する情報を含む部分的導関数マトリックスを創成させるコンピュータで読める第三プログラムコード手段（ただし、Ｘとの関係はＨ＝Ｈ（ｘ）＝θh／θｘ（ｘ）で示される）、特定のパラメータの影響を強調するため、コンピュータシステムにＭ×Ｍ重みマトリックスＷを創成させるコンピュータで読める第四プログラムコード手段、及びコンピュータシステムに次の式を反復させるコンピュータで読める第五プログラムコード手段を含み、ここに、χ_iとχ_i+1はそれぞれ現在と次の位置の見積もり、ｉはχ_iとχ_i+1差が第一の所定のしきい値以下になるまでの反復数であること。２１．コンピュータで読めるプログラムコード手段は、さらに、コンピュータシステムに、Ｘ_iとＸ_i+1の差が、第二の所定のしきい値に続いて地球のデジタル地形モデル以下になるまで地球のスムースモデルを使用させる、コンピュータで読める第六プログラムコード手段用を備えたことを特徴とする請求項２０のコンピュータプログラム創成物。２２．重みマトリックスが、測定値誤差共変量の逆数であることを特徴する請求項２０のコンピュータプログラム創成物。２３．コンピュータで読めるプログラムコード手段は、さらに、コンピュータシステムに第一の反復ｎに対して第一の重みマトリクスＷ₂を使用させ、ｎは所定値であり、第二の重みマトリクスＷ₂は測定値誤差共変量の逆数であり、第一の重みマトリクスＷ₂ _における差異を越えて、領域度パラメータと領域度差異パラメータに対し、領域パラメータと領域差異パラメータに対してよりも大きな重みを与えることを特徴とする請求項２０に記載のコンピュータプログラム創成物。２４．コンピュータで読めるプログラムコード手段は、さらに、コンピュータシステムに第一の所定数nを反復させるべく、地球のスムースモデルに続いて地球のデジタル地形モデルを使用させることを特徴とする請求項２０に記載のコンピュータプログラム創成物。２５．前記コンピュータ読取り可能プログラムコード手段が、さらに、ｘ_iとｘ_i ₊₁ の差異が第３所定しきい値を下回り、ｘ_iとｘ_i+1の差異の後の第２重量マトリックスＷ２が前記第３所定しきい値距離以下になるまで、コンピュータシステムに第１重量マトリックスＷ₁を使用させるためのさらなるコンピュータ読取り可能プログラムコード手段であって、前記第２重量マトリックスＷ₂が測定値誤差共分散マトリックスの逆数であり、前記第１重量マトリックスＷ１が、前記レンジパラメータおよび前記レンジ差異パラメータに対してより、前記レンジレート（ｒａｎｇｅｒａｔｅ）パラメータおよび前記レンジレート差異パラメータに対し、前記第２重量マトリックスＷ₂の重量の差異を超えて、さらに大きな重量を与える、さらなるコンピュータ読取り可能プログラムコード手段とを備える請求項２０に記載のコンピュータプログラム製品。２６．ユーザ端末、既知の位置および既知の速度の少なくとも２つの衛星、および衛星を介してユーザ端末を通信するためのゲートウェイを備える通信システムにおいて、ユーザ端末の位置を求める方法であって、（ａ）レンジパラメータを求めるステップと、（ｂ）レンジ差異パラメータを求めるステップと、（ｃ）レンジレートパラメータおよびレンジレート差異パラメータの内の少なくとも１つを求めるステップと、（ｄ）衛星の既知の位置および既知の速度、前記レンジパラメータ、前記レンジレートパラメータ、および前記レンジ差異パラメータと前記レンジレート差異パラメータの内の少なくとも１つに基づいて地球の表面上にあるユーザ端末の位置を求めるステップと、を含む方法。２７．前記レンジパラメータが、衛星の内の１つとユーザ端末の間の距離を表す、請求項２６に記載の方法。２８．前記レンジパラメータが、往復遅延を表し、ステップ（ａ）がさらに、（ｉ）ゲートウェイで、信号の往復遅延を測定するステップであって、前記信号がゲートウェイからユーザ端末へ衛星の内の１つを介して送信され、ユーザ端末からゲートウェイに衛星の内の１つを通して再送されるステップと、を含む、請求項２６に記載の方法。２９．前記レンジ差異パラメータが（１）衛星の内の第１衛星とユーザ端末の問の距離、および（２）衛星の内の第２衛星とユーザ端末の間の距離の間の差異を表す、請求項２６に記載の方法。３０．前記レンジ差異パラメータが遅延差異を表し、ステップ（ｂ）がさらに、（ｉ）ユーザ端末で、ゲートウェイから衛星の内の第１衛星を介して受信される第１信号と、ゲートウェイから衛星の内の第２衛星を通して受信される第２信号の間の遅延差異を測定するステップとを含む請求項２６に記載の方法。３１．前記第１信号および第２信号の内の少なくとも１つが、（ａ）ゲートウェイと衛星の内の前記第１衛星の間の距離、および（ｂ）ゲートウェイと衛星の内の前記第２衛星の間の距離の間の差異に関連する遅延を補うために時間内に事前補正される請求項３０に記載の方法。３２．ゲートウェイが前記遅延差異を調整し、（ａ）ゲートウェイと衛星の内の前記第１衛星の間の距離、および（ｂ）ゲートウェイと衛星の内の前記第２衛星の間の距離の間の差異に関連する遅延を補うために前記遅延差異を調整する請求項３０に記載の方法。３３．前記レンジレートパラメータが、衛星の内の１つとユーザ端末の間の相対的な放射速度を表す請求項２６に記載の方法。３４．前記レンジレートパラメータが求められなければならないときに、ステップ（ｃ）が、さらに、（ｉ）ユーザ端末で、衛星の内の１つを介してゲートウェイから受信される第１信号の周波数を測定するステップと、（ｉｉ）前記第１信号の前記周波数測定値をゲートウェイに送るステップと、（ｉｉｉ）ユーザ端末からゲートウェイに衛星の内の１つを介して第２信号を伝送するステップと、（ｉｖ）ゲートウェイで、衛星の内の１つを介してユーザ端末から受信される第２信号の周波数の周波数を？測定するステップであって、前記レンジレートパラメータが前記第１信号および前記第２信号の前記周波数測定値を表すステップとを含む、請求項２６に記載の方法。３５．前記レンジレート差異パラメータが求められなければならないときに、前記レンジレート差異パラメータが（１）衛星の内の第１衛星とユーザ端末の間の相対放射速度、および（２）衛星の内の第２衛星とユーザ端末の間の相対放射速度の間の差異を表す、請求項２６に記載の方法。３６．前記レンジレート差異パラメータが求められなければならないときに、ステップ（ｃ）がさらに、（ｉ）ゲートウェイからユーザ端末へ衛星の内の第１衛星を介して第１信号を送信し、ゲートウェイからユーザ端末に衛星の内の第２衛星を介して第２信号を送信するステップと、（ｉｉ）ユーザ端末で、前記第１信号の周波数と前記第２信号の周波数の間の周波数差異を測定するステップであって、前記レンジレート差異パラメータが前記周波数差異を表すステップとを含む、請求項２６に記載の方法。３７．前記第１信号および前記第２信号の内の少なくとも１つが、（ａ）ゲートウェイと衛星の内の前記第１衛星の間の相対放射速度、および（ｂ）ゲートウェイと衛星の内の前記第２衛星の間の相対放射速度の間の差異により引き起こされるドップラーシフトを補うために、周波数で事前補正される、請求項３６に記載の方法。３８．ゲートウェイが、（ａ）ゲートウェイと衛星の内の前記第１衛星の間の相対放射速度と、（Ｂ）ゲートウェイと衛星の内の前記第２衛星の間の相対放射速度の間の差異により引き起こされるドップラーシフトを補うために、前記周波数差異を調整する請求項３６に記載の方法。３９．既知の位置および既知の速度の少なくとも２つの衛星、およびユーザ端末を衛星を介して通信するためのゲートウェイを備える通信システムにおいて、ユーザ端末が、衛星の内の１つを介してゲートウェイから受信される第１信号を採草するための手段と、レンジ差異パラメータ決定手段と、レンジレート差異パラメータ決定手段と、衛星の内のさらなる１つを介してゲートウェイにより送信される第２信号の周波数を測定し、前記周波数測定値をゲートウェイに送り、衛星の内の前記さらなる衛星を介して前記ゲートウェイに第３信号を送信するための手段との内の少なくとも１つとを備え、地球の表面上にあるユーザ端末の位置が、前記再送された第１信号、前記レンジ差異パラメータ、衛星の既知の位置と既知の速度、および前記レンジレート差異パラメータ、前記周波数測定値、および前記第３信号の内の少なくとも１つに基づいて求めることができるユーザ端末。４０．ユーザ端末と、既知の位置および既知の速度の少なくとも２つの衛星と、前記衛星を介して前記ユーザ端末と通信するためのゲートウェイと、レンジパラメータを求めるためのレンジパラメータ決定手段と、レンジ差異パラメータを求めるためのレンジ差異パラメータ決定手段と、レンジレートパラメータを求めるためのレンジレートパラメータ決定手段と、レンジレート差異パラメータを決定するためのレンジレート差異パラメータ決定手段と、前記レンジパラメータ、前記レンジレートパラメータ、前記レンジ差異パラメータ、前記レンジレート差異パラメータ、および前記衛星の前記既知の位置と既知の速度に基づいて、地球の表面上にある前記ユーザ端末の位置を求めるための前記ゲートウェイ内の位置決定手段とを備える衛星通信システム用の位置決定システム。４１．ユーザ端末と、既知の位置および既知の速度の少なくとも２つの衛星と、前記衛星を介して前記ユーザ端末と通信するためのグートウェイと、レンジパラメータを求めるためのレンジパラメータ決定手段と、レンジ差異パラメータを求めるためのレンジ差異パラメータ決定手段と、レンジレート差異パラメータを求めるためのレンジレート差異パラメータ決定手段と、前記レンジパラメータ、前記レンジ差異パラメータ、前記レンジレート差異パラメータ、および前記衛星の前記既知の位置と既知の速度に基づいて、地球の表面上にある前記ユーザ端末の位置を求めるための前記ゲートウェイ内の位置決定手段とを備える、衛星通信システム用の位置決定システム。４２．ユーザ端末と、既知の位置および既知の速度の少なくとも２つの衛星と、前記衛星を介して前記ユーザ端末と通信するためのゲートウェイと、レンジパラメータを求めるためのレンジパラメータ決定手段と、レンジ差異パラメータを求めるためのレンジ差異パラメータ決定手段と、レンジレートパラメータを求めるためのレンジレートパラメータ決定手段と、前記レンジパラメータ、前記レンジレートパラメータ、前記レンジ差異パラメータ、および前記衛星の前記既知の位置と既知の速度に基づいて、地球の表面上にある前記ユーザ端末の位置を求めるための前記ゲートウェイ内の位置決定手段とを備える、衛星通信システム用位置決定システム。