JP2001508250A - セルラー移動電話システムの装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、セルラー移動通信システム、主にＧＳＭシステムにおいて、移動局の地理的位置を決定するための方法及び装置に関する。移動局と無線基地局との間の距離は伝搬遅延から推定される。本発明による方法では、移動局がアクセスバーストを、通常のハンドオーバと同様の方法で受信したバーストのアクセス遅延を測定する基地局に送信することによって伝播遅延が決定される。アクセスバーストの受信に対し、基地局から移動局に一切の確認（confirmation）も送信されないため、ハンドオーバの実行は中止され、移動局と以前の基地局との回線が再確立される。測定されたアクセス遅延は伝搬遅延に比例するため、移動局との距離にも比例する。少なくとも３つの基地局からの測定値が得られると、高精度に移動局位置を決定することができる。２つの基地局からの測定値のみでも位置決定を行うこともできるが、精度は劣化する。なお、本発明の方法で得られるアクセス遅延測定値とともに、公知の手法で測定されたアクセス遅延値をも移動局位置の決定に用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 セルラー移動電話システムの装置と方法 発明の分野 本発明はＴＤＭＡタイプの移動電話システム、特にＧＳＭ標準を用いるシステ ムにおいて、移動局の地理的位置を決定するための方法と装置に関するものであ る。 従来技術の説明 セルラー陸上移動無線システムにおける移動局位置決定手法として、幾つかの 手法がこの分野で知られている。 PCT ９６/００２７４は移動局の位置を決定するための一つの方法を述べてい る。移動局と隣接基地局との間の伝搬遅延及び信号強度の測定及び記録に三角測 量を利用して移動局位置を求める手法である。まず第一基地局を介して移動局と の回線が確立され、この回線における信号強度と伝搬遅延とが測定される。当該 移動局と第二基地局との間の信号強度と伝搬遅延とを測定するためには、第二基 地局を介して当該回線を維持するように無線回線をハンドオーバしする必要があ る。さらなる基地局に対して信号強度と伝搬遅延を測定する際には、新たにハン ドオーバーを行う必要がある。一連の測定が終了した時点で、もとの基地局との 間で無線回線が再び確立される。すなわち、各基地局ごとに完全なハンドオーバ 処理を行い、通話回線が新たな基地局との間で確立される手法である。これは、 最適ではない基地局とも回線が確立されることを意味する。また、無線回線は、 移動局が位置するセルでは用いられないチャネルで確立されるため、移動無線 システムにおける他のトラヒックに対して悪影響を及ぼす可能性があるとともに 、確立されている回線の質を害する可能性もある。 SE-B-466 376はＧＳＭタイプの移動電話システムにおいて移動局位置を決定す るための他の方法を教示している。これによれば、基地局が同期していなくとも 、移動局の位置を決定することが可能である。移動局から送信されたアクセス信 号を基地局が受信すると、移動局が基地局と同一の場所に存在するとした場合に 信号を受信する予測時間からの時間遅延を測定する。ここで、移動局によって送 信されるアクセス信号は無線基地局に共通のランダムアクセスチャネルＲＡＣＨ 上で送信されるものであり、当該チャネルは移動局がアイドルモードのときに使 用されるものである。このような測定処理を複数の基地局において繰り返し、少 なくとも３つの測定値を用いて移動局位置を決定する。 移動局はアクセス信号を送信する基地局を指定する。１つの実施の形態に従え ば、基地局で測定された時間遅延は、いわゆる時間調整値time alignment value (TA)として移動局に返送される。移動局はそれぞれ指定した基地局からＴＡを受 信し、移動局位置を決定する位置決定処理部に基地局の識別番号とともにＴＡ値 を転送する。これらのデータを送信するためには移動局に変更を加えることが必 要である。また、アクセスが行われる複数の基地局を一意に指定するためには基 地局に対しても変更を加えることが必要である。 これに対して、他の実施の形態では、基地局が位置決定処理部に測定した時間 遅延を送信する。 位置の検出はスウェーデン特許出願ＳＥ 96005772号にも記述されている。こ の文献では、移動局と少なくとも３つの無線基地局との間で伝搬遅延を測定する ことにより、ＴＤＭＡタイプの移動無線システムにおいて移動局位置を決定する 手法が示されている。移動局は複数の基地局から送信される信号バーストの受信 時間差を検出する。ここでの問題は、無線基地局がそれぞれ時間同期してい ないことであり、それぞれの基地局での信号バースト送信スケジュールが時間軸 方向にずれていることである。そのため、伝搬遅延を求めるためには、信号を送 信した時間と信号を移動局が受信した時間とを知らなければならない。そこで、 送信時間点を求めるために、位置が既知である基準移動局と、隣接基地局からの 信号伝搬遅延が用いられる。基準移動局はまた、異なる基地局からの信号バース ト間の時間差を測定する。基準移動局ならびに位置決定の対象となる移動局で測 定された時間差を評価ノードに送信することで、評価ノードにおいて基地局間で の時間ずれが計算される。引き続いて、評価ノードあるいは移動局において、無 線基地局と移動局との間の伝搬遅延ならびに移動局位置の計算が行われる。 発明の要約 本発明は、ＧＳＭタイプの移動電話システムにおける移動局の地理的位置の決 定手法に関する課題を解決するものである。 本発明はまた、移動局位置の決定に必要な無線回線測定が、システムの周波数 計画に相反するものであり、無線周波数の干渉を増加させるという課題を解決す る。 さらに本発明は、他の公知の方法で知られている、移動局位置を決定するため に必要なシグナリングにより、確立されている通話回線の質が劣化するという課 題を解決する。 加えて本発明は、ユーザーが位置検出機能を付加する際には、移動端末を新た な移動端末に取り替えなければならず、コストが高くなるという課題を解決する 。 その上本発明は、既存の移動電話システムにおいて移動局の位置決定を行うこ とができ、信号バースト送信において基地局間で同期を確立する必要がない手法 の構築という課題を達成する。 そのほか本発明は、移動端末の位置を高精度に決定する手法の構築を実現する 。 従って、本発明の一つの目的は、非同期の無線基地局を用いて、移動局に変更 を加えることなく、システムの有線部においては既存の機能を利用し、位置決定 処理に起因する基地局内のトラヒックや隣接基地局トラヒックに対する無線周波 数干渉を制限するように、移動無線システムにおける移動局の位置決定を行うこ とである。 位置を決定する移動局が通話回線を確立していない際には、まず通話回線の確 立が行われる。本発明が提案する手法によれば、移動局は新たな基地局にハンド オーバするように指令される。そこで、移動局は新たな基地局にアクセス信号を 送信し、新たな基地局では通常のハンドオーバ処理と同様にアクセス信号の時間 遅延を決定する。ここで、時間遅延は、移動局と新たな基地局との間での伝搬遅 延測定値である。通常のハンドオーバ処理と異なる点は、新たな基地局から移動 局へのすべてのシグナリングが抑制される行われないことであり、そのため移動 局は送信したアクセス信号に関する一切の応答（confirmation）を受信しないこ とである。そのため、移動局は、一般のハンドオーバ失敗処理にしたがって、旧 基地局との回線を再確立する。以上の測定処理を１つあるいは複数の基地局に対 して繰り返し、得られた測定結果を用いて移動局位置の決定がなされる。 好適な実施の形態では、サービスノードに、少なくとも３つの基地局で測定さ れた時間遅延情報が伝達される。サービスノードでは、基地局位置情報と前記時 間遅延情報とを用いて、既知の計算方法でもって移動局位置を決定する。なお、 ２つの時間遅延情報のみしか得られない場合であっても、信頼度はいくらか劣化 するものの移動局位置を決定することは可能である。 また、移動局位置の決定にあたっては、既存の測定手法、例えば回線確立時に 移動局にサービスを行う基地局において得られる時間遅延をも用いることができ る。 位置決定方法は、請求項１の特徴部分（characterizing clause）に記載され た構成を特徴とする。また、本方法を実行する装置は請求項７の特徴部分に記載 された構成を特徴とする。 移動局との間での通話回線の確立に続いて、基地局制御局は、移動局によって 生成されたリストで、接続基地局に隣接する基地局からの受信信号強度が記載さ れているリストにアクセスする。このリストの中から、システムの有線部位（la nd-based part of the system）は、移動局位置決定を行うために測定処理を行 う基地局を選択する。 移動局は、リストに含まれる各基地局ごとに時間基準（time reference）を記 録する。ここで、移動局は各基地局に属する同期チャネル（ＳＣＨ）と周波数補 正チャネル（ＦＣＣＨ）を調べることによって時間基準を求める。 記録された時間基準は、移動局が生成したリスト中の新たな基地局にハンドオ ーバするように移動局が求められた時点で使用される。この時間基準は、正確な タイミングで新しい基地局にアクセス信号を送信するために用いられる。それに もかかわらず、電波伝搬遅延により、新しい基地局で受信されるアクセス信号は 、正しいタイミングより遅れることになる。新しい基地局では、正しいタイミン グからの時間遅延を記録する。 ここで、記録された時間遅延は、新しい基地局と移動局との間で往復する信号 の電波伝搬時間となる。 本発明の方法は、移動局位置の決定にあたって無線回線を完全にハンドオーバ しなければならない従来公知手法を改善したものである。 移動局位置を決定する際には、あらかじめ割り当てられた周波数スケジュール に従わない無線トラヒックが必要となるが、本発明の方法によれば、このような 無線トラヒックを移動局位置を決定するために選択された基地局に移動局から送 信されるアクセス信号のみとすることができる。 品質の悪い基地局に対するハンドオーバ処理を移動局が中断することで、ハン ドオーバ処理を続行し新たな基地局との通話回線を確立する場合と比べて、接続 中の回線の品質劣化を抑えることができる。ハンドオーバ処理が中断されると、 以前の基地局との無線回線を直ちに再確立するためである。 本発明の他の利点として、修正を施していない既存の移動局位置をも決定でき ることが挙げられる。 本発明の位置決定機能は、既存のハンドオーバ機能を利用する。そのため、本 発明の位置決定手法を導入するにあたっては、システムの有線部に対して若干の 変更を加えるだけで良い。 本発明のさらなる利点は、基地局で測定する時間遅延を切り上げ処理を行わず に用いることができるので、移動局位置を高精度で決定できる点である。 以下、好適な実施の態様と添付の図面を参照して本発明を更に詳細に説明する 。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の位置決定方法が適用される移動電話システムの基本構成を示 す図である。 図２は、搬送波のタイムスロットならびに信号バーストのＴＤＭＡ的な分割構 成、及びそれらの配置構成の例としてＧＳＭシステムにおける配置構成を示した 図である。 図３及び４は、本発明の方法を示すフローチャートである。 図５は、チャネル起動コマンドの目的に関連する情報であって、本発明におい て用いられる情報のフォーマットを示したものである。 図６は、公知のハンドオーバーシグナリング手順のスケジュールを示した図で ある。 図７は、本発明に従って移動局の位置を決定するためのシグナリング手順のス ケジュールを示した図である。 図８は、無線基地局中のユニットならびに本発明において必要となる修正個所 とを示すブロック図である。 好適な実施の形態の説明 本発明の説明に先立ち、本発明が依存するＧＳＭシステムの構成及び機能の一 部について説明することは適当と思われる。 図１はＧＳＭタイプの移動通信システムの模式図を示したものである。この例 では、システムは３つの送受信基地局ＢＴＳ１，ＢＴＳ２，ＢＴＳ３を有してい る。各基地局は共通基地局制御局ＢＳＣに接続されている。なお、共通基地局制 御局ＢＳＣに接続される送受信基地局の数は図１に示される数より多くてもよい 。 ＢＴＳ１はセルＣ１、ＢＴＳ２はセルＣ２などのように、各送受信基地局ＢＴ Ｓ１−ＢＴＳ３はそれぞれの無線セルに対してサービスを提供する。基地局制御 局ＢＳＣは移動電話交換局ＭＳＣに接続されている。さらなる基地局制御局が交 換局ＭＳＣに接続されることもあるが、図１には示していない。 移動局ＭＳはセルＣ１に位置し、時分割多元接続方法（ＴＤＭＡ。搬送波周波 数、タイムスロットは以下参照）によって所定の無線チャネルを介して送受信基 地局ＢＴＳ１に接続されているものとする。 図示はしていないが、移動体位置レジスター（ＨＬＲ，ＶＬＲ）やおそらくサ ービスノードＳＮも移動体交換局ＭＳＣに接続される。なお、サービスノードは 公衆移動無線ネットワークの外側に位置することもある。この場合、サービスノ ードＳＮはあるサービスを移動無線システムに提供する。本発明の方法とは関連 しないため、ここではこれらのサービスについて詳細に説明することはしないが 、サービスノードＳＮを本発明の手法ととも用いることも可能である。 物理無線インタフェースはＴＤＭＡ構造に従って分割される。すなわち、無線 搬送波はタイムスロット（time slot）に分割される。フレーム（frame）は連続 した８つのタイムスロットから構成される。接続が確立されると、ユーザには物 理チャネルが割り当てられる。物理チャネルは、フレームごとにそれぞれアップ リンクとダウンリンクとに予約された１タイムスロットから構成される。図２に 、タイムスロット、ノーマル信号バースト(Normal Signal Burst)、アクセスバ ースト（Access Burst）を含むＴＤＭＡフレーム構成を示す。また、フレーム、 タイムスロット、ノーマル信号バースト及びアクセスバーストの長さも図２に示 されている。さらに、ノーマル信号バーストとアクセスバースト中のさまざまな ビットの使用も示されている。アップリンクチャネルのタイムスロットｎの位置 は、ダウンリンクのタイムスロットｎの位置を基地局からみて３スロット後にシ フトさせたものとなっている。移動局からの信号バーストは予約されたタイムス ロット内に基地局で受信されなければならない。図２に示すように、タイムスロ ット長は、ノーマル信号バーストよりも３０μｓ長い８．２５ビットにすぎない 。そのため、同一フレームを使用するさまざまな移動局からの信号バーストは、 お互いが干渉しないように、時間に関して非常に精度よく基地局で受信されなけ ればならない。 論理チャネルは前述の物理チャネル上で設定される。接続された移動局ごとに 、専用の制御チャネルＤＣＣＨが割り当てられる。 図１に示す移動局は、サービスを提供している送受信基地局ＢＴＳ１との間の 専用制御チャネルＤＣＣＨに対応する通話チャネルＴＣＨ１１上で通話回線の設 定を行う。移動局は、隣接する基地局に送信されている報知制御チャネルＢＣＣ Ｈの周波数を継続的にモニタする。図１において、ＢＴＳ２とＢＴＳ３とは、基 地局ＢＴＳ１と隣接する局を示す。移動局は、隣接する局に対して送信されるＢ ＣＣＨの周波数の信号強度を測定する。さらに、移動局は、最も強い信号強度を 有する基地局、すなわち信号レベルが環境ノイズレベル以上である基地局のＢＳ 同期チャネルＳＣＨを調べ、当該基地局を識別する。識別された隣接基地局は移 動局中のリストに付加される。移動局はリストに記録された基地局の信号強度と 識別子とを、１秒に２回を上限としてシステムの有線部に通知する。さらに、基 地局同期チャネルＳＣＨを調べることによって、リストに含まれている基地局ご とに時間基準Ｔ１を記録する。ここで、時間基準Ｔ１は基地局におけるフレーム 切り替え時間を示す。 移動局は図１の基地局制御局ＢＳＣに、上述のリストに含まれている基地局の 信号強度と基地局識別子とを通知する。基地局制御局は、移動局ＭＳとの間で設 定されている無線回線を基地局ＢＴＳ１ではなく基地局ＢＴＳ２を用いて設定す べきかどうか、すなわち回線を基地局ＢＴＳ２にハンドオーバすべきかどうかを 決定してもよい。図６に、従来の方法によって移動局ＭＳ，送受信基地局ＢＴＳ １とＢＴＳ２，基地局制御局ＢＳＣとの間でハンドオーバを行う際に送受される シグナリング手順を示す。まず、基地局制御局ＢＳＣは基地局ＢＴＳ２に、通話 回線を設定するための制御チャネルを用いて通話チャネルを確立するように要求 する(CHannel ACtivation message)。チャネル確立メッセージには、なぜ通話チ ャネルを設定するのかという情報、この場合には非同期無線基地局間でのハンド オーバという情報が含まれる。次いで、移動局ＭＳに、基地局ＢＴＳ２で確立さ れたチャネルにハンドオーバするように要求する(handOver command)。ハンドオ ーバ命令には制御データ（ＨＯ参照値）が含まれる。そして、移動局はハンドオ ーバアクセスメッセージ信号を、送受信基地局ＢＴＳ２との通信のために割り当 てられた制御チャネルＤＣＣＨの１つに送信する。この第１のアクセス信号を送 信する際に、移動局ＭＳ中のクロック（Ｔ３１２４）が起動される。このような アクセス信号を正確に基地局ＢＴＳ２のタイミング（time schedule）にあわせ て送信するために、移動局ＭＳは先に測定した時間基準Ｔ１を利用し、チャネル ＤＣＣＨにおいて用いるタイムスロット位置を補正する。ただし、ここでは伝搬 遅延時間などの補正は行わない。 アクセス信号の送信にあたって、移動局ＭＳは伝搬遅延に関する知識を持ち合 わせていないため、信号が基地局ＢＴＳ２に届くのに要する時間を補正すること はできない。したがって、アクセス信号は、基地局ＢＴＳ２の内部信号バースト 到着スケジュールから遅れて基地局ＢＴＳ２に届くことになる。基地局ＢＴＳ２ では、この時間遅延ｔ２を測定し記録する。ここで記録された遅延時間は基地局 ＢＴＳ２と移動局との間での信号の往復伝搬遅延時間となる。 基地局ＢＴＳ２で受信されたアクセス信号が正しい制御データを含んでいれば 、基地局ＢＴＳ２は移動局ＭＳに応答信号（PHYS INFO）を送信してハンドオー バ処理を行うとともに、ハンドオーバが検出された旨を伝える信号を記録された 時間遅延情報を含む形で基地局制御局に送信する。残りのハンドオーバ処理に関 しては本発明と関係がないため説明を省略する。 基地局で測定された時間遅延ｔ２は２で除算され、ビット長に切り上げ処理が 行われる。この値がＧＳＭ標準における「タイミング進み(Timing Advance)」Ｔ Ａとなる。送受信基地局ＢＴＳ２が移動局ＭＳからのアクセス信号に応答する と、移動局ＭＳはＴＡを把握し、以降のシグナリングにおいて伝搬遅延について も時間補正を行うことが可能となる。移動局ＭＳが送信したアクセス信号に対す る確認応答を基地局ＢＴＳ２より受信した時点で、クロックＴ３１２４は停止す る。 以上の処理はＧＳＭタイプの移動通信システム一般に適用することができる。 以下、本発明における移動局の位置決定処理について説明する。 位置を決定すべき移動局が通話回線を確立していなければ、回線確立が行われ るものとする。 図１において接続された移動局は、上述のように隣接基地局がそれぞれに送信 している報知制御チャネルＢＣＣＨの搬送波の信号強度を繰り返し測定ならびに 記録する。これらの隣接基地局の一つをＢＴＳ２とする。この処理は、図３のフ ローチャート中の第１ブロックＢ１として示される。 さらに、移動局ＭＳは、最大の信号強度を測定した基地局の同期チャネルＳＣ Ｈを復号し、隣接基地局の時間基準を記録する。ここで、基地局ＢＴＳ２に対し て記録した時間基準をｔ１とする。この処理の実行頻度は信号強度の測定頻度よ り少ないものの、継続的に上述のように実行される。図３における第２ブロック Ｂ２として示される。 リストに含まれている基地局に対して移動局が測定した信号強度の平均電力レ ベルは、１秒に２回を上限として基地局制御局に報告される。一般に、ＧＳＭシ ステムにおけるすべての接続された移動局ＭＳにおいてこの処理が行われる。図 ３中の第３ブロックＢ３に示されている処理である。 本発明に特徴的な処理は、基地局ＢＴＳ２が基地局制御局ＢＳＣから移動局位 置測定に関する新たなタイプのコマンドを受信した際に発生する。このコマンド により、基地局ＢＴ２は、移動局ＭＳからのアクセス信号を受信するためのチャ ネルをクティブにする。図３中の第４ブロックＢ４が本処理に対応する。 そして、基地局制御局ＢＳＣは基地局ＢＴＳ１を介して移動局に通常のハンド オーバコマンドを送信し、移動局が基地局ＢＴＳ２にハンドオーバするように要 求を出す。ハンドオーバコマンドには使用すべきチャネルや制御データが含まれ る。図３中の第５ブロックＢ５に示されている処理である。 ハンドオーバコマンドを受信すると、移動局ＭＳは前述のような流れでハンド オーバ処理を行う。移動局は専用の制御チャネルＤＣＣＨ上でいくつかのアクセ スバーストを送信する。ここで、各アクセスバーストの送信時間は、基地局ＢＴ Ｓ２に対して測定した時間基準ｔ１と、専用チャネルのタイムスロットに対する フレーム中のコマンド番号によって決められる。基地局ＢＴＳ２は、アクセス信 号の時間遅延ｔ２を、移動局が基地局ＢＴＳ２と同一の位置に存在するとした場 合に基地局ＢＴＳ２がアクセス信号を受信する時刻からのずれとして測定する。 時間遅延の測定はハンドオーバ時と同様に行われるが、完全なハンドオーバ時と 異なり基地局ＢＴＳ２は移動局ＭＳに対する全ての応答を抑制する。すなわち、 移動局ＭＳはアクセス信号に対する応答を受信しない。図７に示すように、移動 局が第１アクセスバーストを送信すると、移動局のクロックＴ３１２４が起動さ れる。基地局ＢＴＳ２からの応答が得られないうちにクロックに設定された時間 が経過すると、移動局ＭＳはアクセスバーストの基地局ＢＴＳ２への送信を中止 する。そして、通常のハンドオーバ失敗処理のように、先の送受信基地局ＢＴＳ １との回線の再確立を行う。図３のブロックＢ６に示されている処理である。 測定された時間遅延ｔ２は基地局ＢＴＳ２からおそらくは他のノードを経由し てからサービスノードに伝送され、サービスノードにおいて測定データの処理な らびに移動局位置の計算が行われる。 ブロックＢ１からＢ６に示された処理は、測定処理をＢＴＳ２以外の送受信基 地局に対して実行しながら繰り返される。すなわち、同様のアクセスが他の送受 信基地局、たとえばＢＴＳ３に対して行われる。図４は、複数の基地局において 図３の処理を繰り返す流れを示した図であり、最終的に基地局において測定され た時間遅延ｔｎに基づいて移動局位置が決定される。図４の第１ブロックＡ１で は、カウント数ｎが開始値ｎ＝２に設定される。図３に示した基地局ＢＴＳ２に 対する処理Ｂ１−Ｂ８が、ブロックＡ２で実行される。ブロックＡ３では、基地 局ＢＴ２において時間遅延ｔ２が得られたかどうかのチェックがなされる。時間 遅延ｔ２が得られていれば、すなわちブロックＡ３で「Yes」であれば、ブロッ クＡ４でさらなる基地局における測定処理が必要であるかどうかの判断が行われ る。ブロック４において測定処理を繰り返すことになれば、すなわち応答が「Ye s」であれば、ブロックＡ５においてカウンタ数をｎ＝ｎ＋１と１増やす。そし て、他の基地局ＢＴＳに対してブロックＡ２とＡ３の処理が繰り返され、さらな る時間遅延が得られる。ここで、再度ブロックＡ４において、他の基地局におい て再度測定処理を行うべきかどうかの判断がなされる。なお、他の基地局におい て測定処理を繰り返すかどうか決定する際には、まず移動局の位置決定処理に参 画することのできる他の基地局にアクセス可能かどうかを調べる。このような基 地局が存在した場合には、移動局MSから基地局制御局に送られた前述のリスト中 に当該基地局を記録する。１つあるいは２つの基地局からしか時間遅延が得られ ていない場合には、測定処理に参画することのできる他の基地局が存在すれば測 定処理を繰り返す。一方、少なくとも３つの基地局から時間遅延が得られていれ ば、さらなる測定値が移動局位置の測定精度を向上させることができるかどうか を考慮して、測定処理を繰り返すかどうかを決定する。ブロックＡ４においてさ らなる測定が不要であると判断されれば、ブロックＡ６において基地局から得ら れた時間遅延に基づいて移動局位置が計算される。この際、既存の測定手法から 得られた他の基地局における１つあるいは複数の時間遅延も、移動局の位置決定 に用いることができる。位置を高精度に求めるためには、それぞれ異なる基地局 で測定された少なくとも３つの時間遅延をサービスノードで用いることが望まし い。２つのみの時間遅延からでも移動局位置を決定することもできるが、信頼性 の劣化は避けられない。 図３のブロックＢ４において基地局ＢＴＳ２に対する移動局位置決定を要求す るコマンドは、チャネル起動コマンドの修正版であっても良い。このコマンドは 基地局制御局ＢＳＣから基地局ＢＴＳ２に送信され、新たなチャネルを確立する 目的、例えば非同期基地局間での回線ハンドオーバなどの情報を含む。 図５は、コマンドの目的を明確にするためにチャネル起動コマンド中に含まれ る標準フォーマットを示したものである(GSM 08.58，version 5.0.0，8.4.1，9. 3.3)。フォーマットには、それぞれが８ビットである２つのフィールド０１と０ ２が含まれており、チャネル起動コマンドの目的を示す。一方のフィールド０２ は目的を示す３ビットＡ１，Ａ２，Ａ３から成る。３ビットであるため８シンボ ルを表すことができ、５つはGSM 08.58，version 5.0.0において特定の目的のた めに予約されている。残りの３つのシンボルは将来の利用のために予約されてお り、このうちの１つを位置決定のためのチャネル起動コマンドを示すためのもの として使用することができる。 図７は、チャネル起動コマンドが上述のように修正された際のシグナリング手 順を示している。はじめの手順は、チャネル起動コマンド（CH ACT）が修正され ていることを除いて、ハンドオーバ処理と同様である。基地局ＢＴＳ２が移動局 ＭＳからアクセス信号を受信すると、基地局ＢＴＳ２は応答信号を移動局には返 さないものの、基地局制御局にはハンドオーバが検出されたメッセージ（HO DET ）を送信する。本メッセージには、基地局ＢＴＳ２で測定された時間遅延ｔ２情 報が含まれており、時間遅延ｔ２は基地局制御局からサービスノードに転送され る。 なお、基地局ＢＴＳ２からのｔ２の転送は、新たなコマンドを受信した際に実 行することも可能である。測定値の転送方法に関しては、本発明の目的ではない 。 サービスノードが受信した時間遅延は地理的距離に対応する。移動局ＭＳから 位置のわかっている基地局までの距離が得られれば、サービスノードは基地局位 置を用いて既存の三角測量法で移動局位置を決定することができる。ここで、三 角測量を精度良く行うためには、基地局が正三角形に近いように配置されている ことが望ましい。しかし、現実には基地局が正三角形のような形で配置されてい るとは限らないため、測定処理において３つより多くの基地局を含めることが効 果的である。測定処理において３つより多くの基地局を用いる際には、測定値の 時間分散や切り捨て処理により移動局位置をより精度良く決定することができる 。 移動局が、移動局位置を決定するための少なくとも３つの基地局にアクセスす ることができないような位置に存在することもある。２つの基地局から２つの時 間遅延のみしか得られないような場合でも、精度は劣化するものの、移動局位置 の決定は可能である。１つの基地局から得られる時間遅延は基地局からの距離に 対応するため、この距離を半径とした円を地図上に描くと、この円周上に移動局 が位置することになる。そのため、２つ基地局から２つの時間遅延が得られると 、２つの円を描くことができる。すると、移動局位置は、２つの円が交差する２ つの点のうちの１つとなる。このように移動局位置は円が交差する２つの点のど ちらかとなり曖昧さが残るものの、多くの場合、どちらか一方の点が移動局位置 のより確からしい位置となる。例えば、１つの点が高速道路上で、もう一方の点 が森林エリア（wood edarea）であるような場合である。 移動局にサービスをしている基地局ＢＴＳ１は、常に基地局と移動局ＭＳとの 間の往復時間遅延値を保持している。この時間遅延を、本発明の手法に基づいて 測定した時間遅延とともに用いてサービスノードで移動局位置を決定することも できる。 移動局位置決定処理を開始してから、無線リンクあるいはトラヒック状態など により、新たな基地局への無線回線の（完全な）ハンドオーバがなされることも あり得る。このような場合には、新しい基地局で測定された伝搬遅延と前の基地 局で測定された伝搬遅延とを、本発明における測定手法によって得られた時間遅 延とともにサービスノードが用いることで、移動局位置を決定することができる 。 基地局は、移動局位置決定コマンドを解釈して、適切な処理を実行することが できるように変更されなければならない。図８は、変更が加えられた送受信基地 局ＢＴＳ２が具備するユニットの模式図である。基地局は３つの別々のブロック から成る。ＴＲと示される第１のブロックは基地局の無線送受信部である。ＧＲ と示されている第２のブロックは基地局制御局へのインタフェース、例えばＧＳ ＭにおけるＡｂｉｓインタフェースである。ＣＰＵと示されている第３のブロッ クは、基地局制御機能を実行することのできる中央プロセッサならびにメモリ部 である。ＣＰＵブロックは他の２つのブロックとの接続（Data connection）を 有する。 ブロックＧＲは基地局制御局ＢＳＣとの間での全ての通信を調停する。この通 信には、ＢＳＣとＢＴＳとの間のデータ通信や、ＢＳＣと移動局ＭＳとの間の音 声やデータ通信なども含まれる。ＢＳＣとＭＳとの間で音声やデータがやり取り される場合には、ＧＲはＴＲと接続される。 中央プロセッサＣＰＵは、ＭＳやＢＳＣからＢＴＳに送られてくるデータの復 号処理や、ＭＳやＢＳＣからのコマンドに基づいて他ブロック中の機能の制御処 理を行う。また、プロセッサＣＰＵは、ＧＲを介したＢＳＣへのシグナリングを 起動する。 変更された基地局ＢＴＳ２は、位置決定に関するコマンドを保持するメモリ空 間Ｍ１を制御ブロックが備えるという点で、通常の基地局と異なる。同様の変更 を移動局位置決定処理に用いる基地局ＢＴＳ３に対しても施す。基地局制御局Ｂ ＳＣから受信したコマンドを、前述の記憶されているコマンドと比較することに よって、入力されたコマンドが位置決定コマンドであるかどうかを判断する。 さらに、基地局ＢＴＳ２は本発明の手法を実行できなければならない。位置決 定処理は、通常のハンドオーバ処理で行われるのと同一の手続きで開始されるこ ともあり得るが、このような場合には位置決定処理において除外される処理を実 行すべきかどうかを判断しなければならない。この判断は、移動局位置決定コマ ンドが受信された時点で挿入される１つあるいは複数のフラグでもって行われる 。そのため、基地局ＢＴＳ２のプロセッサＣＰＵには当該１つあるいは複数のフ ラグを記憶するためのメモリ空間Ｍ２が備えられている。 移動局位置決定コマンドを識別すると、変更された基地局ＢＴＳ２は通常のハ ンドオーバ処理と同一のプログラムループを開始し、通常のハンドオーバ処理と 同様に移動局ＭＳからのアクセスバーストの測定処理を実行する。通常のハンド オーバ処理との差異は、基地局ＢＴＳ２が中央プロセッサのメモリ空間にフラグ を挿入することによって、受信したアクセスバーストに対する応答信号を送出し ないことである。 通常のハンドオーバ処理と同一の手続きで開始する方法以外に、移動局の位置 決定処理に別のプログラムループを用いることも可能である。この場合には、基 地局の制御部に位置決定処理に必要なループを蓄えておくメモリ空間（図示して いない）を備えることが必要である。 本発明にしたがって移動局位置を決定する図１中のすべての基地局、ＢＴＳ２ −ＢＴＳ３も、ＢＴＳ２と同様に変更しなければならない。なお、移動局にサー ビスを提供しているもとの基地局ＢＴＳ１を修正する必要はないが、修正を施し ても構わない。 ＧＳＭシステムにおける通常の無線送受信基地局は、最大３５ｋｍ離れている 移動局に対してサービスすることができる。また、ＧＳＭシステムでは、最大７ ０ｋｍまで離れた移動局をもサービスできるような無線送受信基地局の仕様も定 められている。 米国特許出願08 617,406には、移動局と無線送受信基地局との距離が３５ｋｍ 以上となる場合のハンドオーバ実現手法が示されている。移動局と無線送受信基 地局との間の距離が３５ｋｍ以上であるときにハンドオーバを用いて移動局位置 を決定する際には、本発明にこの米国特許出願08 617,406で示されている手法を 組み合わせて用いることも可能である。 本発明は、上述の具体的な実施例、すなわち１つの基地局制御局と１つの移動 交換局とを具備した例にとどまらず、複数の基地局制御局と移動交換局を具備す るシステムにおいても以下の請求項に記載された範囲内で適用できる。

───────────────────────────────────────────────────── 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，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，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，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．無線送受信基地局（ＢＴＳ１−ＢＴＳ３）に対応する少なくとも１つの基地 局制御局と、少なくとも１つの移動無線交換局とを有し、移動局は所定の第１基 地局（ＢＴＳ１）と接続されている間に複数の基地局（ＢＴＳ２−ＢＴＳ３）と の無線回線を継続的に評価し、前記複数の基地局は順番付けられて順番リストに リストアップされるような、ＴＤＭＡ形式の移動無線システムにおける移動局の 位置決定方法であって、 ａ）前記リストからの前記第１の複数の基地局から、第２の複数の基地局を指定 し、 ｂ）移動局に対し、前記第２の複数の基地局（ＢＴＳ２、ＢＴＳ３）の中から指 定された第２の基地局（ＢＴＳ２）にハンドオーバするように命令し、 ｃ）移動局がアクセス信号を前記第２の基地局に送信することによって移動局か ら前記第２の基地局（ＢＴＳ２）にハンドオーバを開始し、 ｄ）ハンドオーバ処理と同様に、前記第２の基地局（ＢＴＳ２）は、前記第２の 基地局で計算される、移動局が第２の基地局と同一の位置に存在した場合の前記 アクセス信号の受信時間に対する前記アクセス信号の受信時の時間遅延（ｔ２） を測定ならびに記録し、 ｅ）前記第２の基地局は移動局から受信した前記アクセス信号に対する応答を行 わず、 ｆ）記録した前記時間遅延（ｔ２）を評価し、 ｇ）ステップｂ）〜ｆ）に従った命令や測定手続きを、前記第２の複数の基地局 中の少なくともさらなる一つの基地局に対して繰り返し、少なくとも１つの第２ の時間遅延を求め、第１の時間遅延とともに移動局位置の計算に用いることを特 徴とする移動局位置決定方法。 ２．ａ）における前記第２の複数の基地局中の少なくとも一つの基地局に対して ステップｂ）〜ｆ）を実行し、ここで得られた時間遅延を、移動局にサービスを 行っている基地局（ＢＴＳ１）において既存の手法で測定された時間遅延ととも に用いることで移動局位置を決定することを特徴とする請求項１記載の移動局位 置決定方法。 ３．第１の基地局（ＢＴＳ１）との回線が確立している間に、移動局はリストに 記録されている各基地局（ＢＴＳ２、ＢＴＳ３）に対する時間基準（ｔ１）を測 定し、前記時間基準と指定されたタイムスロットの順序番号（order number）と によって、移動局から指定された基地局にアクセス信号を送信するタイミングが 決定されることを特徴とする請求項１記載の移動局位置決定方法。 ４．基地局（ＢＴＳ２）はチャネル起動コマンドを変更したものである移動局位 置決定コマンドを受信し、それに応答して基地局は移動局からアクセス信号を受 信したことの確認を抑制することを特徴とする請求項１記載の移動局位置決定方 法。 ５．移動局位置の計算のために少なくとも３つの時間遅延を得ることを特徴とす る請求項１又は２のいずれかに記載の移動局位置決定方法。 ６．移動無線システムがＧＳＭシステムであることを特徴とする請求項１又は２ のいずれかに記載の移動局位置決定方法。 ７．ＴＤＭＡ形式の移動無線システムにおいてアクセス信号を送信した移動局Ｍ Ｓの位置計算が可能なように、典型的なハンドオーバと同様の方法でアクセス信 号到着時間の測定ならびに登録を行う改良された（modified）無線送受信基地局 （ＢＴＳ）であって、前記システムは無線送受信基地局（ＢＴＳ１−ＢＴＳ３） に対応する少なくとも１つの基地局制御局（ＢＳＣ）と、少なくとも１つの移動 無線交換局（ＭＳＣ）とを有し、移動局は第１の送受信基地局（ＢＴＳ１）に接 続されている間に複数の基地局（ＢＴＳ２−ＢＴＳ３）との無線回線を継続的に 評価し、前記複数の基地局はリスト中に順番付けられているような基地局であっ て、 前記無線基地局は位置決定コマンドを記憶するメモリ空間（Ｍ１）を備え、こ の記憶されたコマンドは基地局制御局（ＢＳＣ）から受信したコマンドが移動局 の位置を決定するコマンドであるかどうかを識別するために行われる比較に用い られ、移動局位置決定コマンドを識別すると前記無線基地局は移動局から受信し たアクセス信号の受信に対する確認を抑制することを特徴とする無線送受信基地 局。 ８．前記無線送受信基地局（ＢＴＳ）はフラグを記憶するさらなるメモリ空間（ Ｍ２）を備え、基地局制御局（ＢＳＣ）から移動局位置決定コマンドを受信した 際にフラグが有効（enabled）となり、フラグがオンのときには移動局から受信 したアクセス信号に対する確認を抑制するように、ハンドオーバ処理の間、前記 フラグがチェックされることを特徴とする請求項７記載の無線送受信基地局。 ９．前記無線送受信基地局（ＢＴＳ）はプログラムループを記憶するさらなるメ モリ空間を備え、前記プログラムループは基地局制御局（ＢＳＣ）から移動局位 置決定コマンドを受信した際に実行され、前記無線送受信基地局は、典型的なハ ンドオーバ方法と同様に移動局から受信したアクセス信号を測定するが、前記受 信に対する確認を抑制することを特徴とする請求項７記載の無線送受信基地局。 １０．ＧＳＭシステムが無線送受信基地局（ＢＴＳ）に対して規定している要素 を有することを特徴とする請求項７，８，９のいずれかに記載の無線送受信基地 局。