JP2001514476A - Positioning system for digital mobile phones - Google Patents

Positioning system for digital mobile phones

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JP2001514476A
JP2001514476A JP2000508213A JP2000508213A JP2001514476A JP 2001514476 A JP2001514476 A JP 2001514476A JP 2000508213 A JP2000508213 A JP 2000508213A JP 2000508213 A JP2000508213 A JP 2000508213A JP 2001514476 A JP2001514476 A JP 2001514476A
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station
signal
stations
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JP2000508213A
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ピーター ダフェット−スミス
ウィリアム バジル ハロルド
アンドリュー フォグ
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ケンブリッジ ポジショニング システムズ リミテッド
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Abstract

(57)【要約】 例えばGSM又はCDMAネットワーク等のデジタルセルラー通信ネットワークであって、複数の移動ステーションと、いくつかの基準ステーション(BSs)であって、各々は移動ステーションのいくつかと通信可能とされており、ネットワークで公知の固定された地理的位置を有するものと、ネットワーク中の移動ステーションの地理的位置を決めるための位置決定手段を有する。前記位置決定手段はネットワーク中で公知の地理的位置を有し前記基準ステーションから放送された信号を受信可能とされた少なくとも一つの参照移動ステーションを有し、受信信号はネットワーク中の加入者移動ステーションの地理的位置を決定するのに用いられる。移動ステーションは、(a)基準ステーションによって放送された信号の最も早く到着し複数のコピーの合成として受信されたコピーの到着時間を識別かつ測定し、前記到着時間は前記移動ステーションの内部時間基準に対して測定され、(b)いくつかの基準ステーションによって放送沙汰信号の相対タイミングを決定する。信号の相対タイミングはネットワーク中の移動ステーションの地理的位置を決定するのに用いられる。この信号は各基準ステーションのBCCH上で放送可能であり、BCCH信号は放送基準ステーション及びデジタルセルラーラジオ通信ネットワークに関する移動ステーション情報を伝送する。 (57) Abstract: A digital cellular communication network, such as a GSM or CDMA network, comprising a plurality of mobile stations and a number of reference stations (BSs), each capable of communicating with some of the mobile stations. And has a fixed geographical location known in the network and location determining means for determining the geographical location of the mobile station in the network. The location determining means comprises at least one reference mobile station having a known geographical location in the network and capable of receiving signals broadcast from the reference station, wherein the received signal is a subscriber mobile station in the network. Used to determine the geographical location of the The mobile station (a) identifies and measures the arrival time of the earliest arriving copy of the signal broadcast by the reference station and received as a composite of the plurality of copies, wherein the arrival time is based on an internal time reference of the mobile station. (B) determine the relative timing of the broadcast signal by several reference stations. The relative timing of the signals is used to determine the geographic location of the mobile station in the network. This signal can be broadcast on the BCCH of each reference station, and the BCCH signal carries mobile station information regarding the broadcast reference station and the digital cellular radio communication network.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

本発明は、GSM(移動通信用グローバルシステム)またはCDMA(コード分割マ ルチプルアクセス)ネットワークなどのデジタルセルラー式ラジオ通信ネットワ
ーク、および特にこのネットワークのサービスエリア内の移動ステーションの地
理的な位置確認に関する。また本発明は、それぞれ移動ステーションを持つ自動
車車両の追跡に、および/または自動車ナビゲーションシステムに用いられる、
デジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークを含む位置確認システムに関する。
The present invention relates to a digital cellular radio communication network such as a GSM (Global System for Mobile Communication) or CDMA (Code Division Multiple Access) network, and in particular to the geographical location of mobile stations within the service area of this network. . The invention may also be used in the tracking of motor vehicles, each having a mobile station, and / or in a motor vehicle navigation system.
A position location system including a digital cellular radio communication network.

【0002】[0002]

【背景技術】[Background Art]

いくつかの送信器からのラジオ信号間の飛行時間の差を測定して、移動ラジオ
の受信装置の位置を決定する原理は良く知られており、多数のシステムが提案さ
れ、および実施される。 既知のシステムの多くは、飛行時間の差が直接計算できるように、送信器の正
確な時間同期に依存している。送信器の地理的位置を知ることにより、これらの
時間差の特定の値は、モニターされる各セットの送信器間の空間で、ラジオ受信
装置がそこに在るに違いない双曲線表面を特定する。このような三つの双曲線表
面、すなわちセットに纏められた三個の送信器から得られた三つの双曲線表面が
与えられた時、移動ラジオ受信装置は表面の交点にいるはずである。
The principles of measuring time-of-flight differences between radio signals from several transmitters to determine the location of a mobile radio receiver are well known, and numerous systems have been proposed and implemented. Many of the known systems rely on accurate time synchronization of the transmitter so that time-of-flight differences can be calculated directly. By knowing the geographic location of the transmitters, the particular value of these time differences identifies the hyperbolic surface where the radio receiver must be located in the space between each set of monitored transmitters. Given three such hyperbolic surfaces, i.e., three hyperbolic surfaces obtained from three transmitters in a set, the mobile radio receiver should be at the intersection of the surfaces.

【0003】 例えばDECCA、OMEGA、およびLORAN-Cのような時間同期送信器を使用する位置 決定システムは1940年代以降、広く使用されてきている。 受信器に対する如何なる飛行時間も除いた、送信器間の実際の時間オフセット
(ここでは'実時間差'、または'RTD'と呼ぶ)を知ることのみが必要であり、送 信器が実際にゼロ時間差で送信することは必要ではないことに注目すべきである
。位置決定における誤差は三個を超える送信器を使用することにより低減される
[0003] Positioning systems that use time-synchronous transmitters, such as DECCA, OMEGA, and LORAN-C, have been widely used since the 1940's. It is only necessary to know the actual time offset between transmitters (referred to here as 'real time difference', or 'RTD'), excluding any time of flight to the receiver, and the transmitter must actually know the zero time difference. Note that it is not necessary to send in. Error in position determination is reduced by using more than three transmitters.

【0004】 送信器のRTDが先験的に知られる必要のない関連する位置決定システムが、我 々の欧州特許EP-B-0 303 371に提案され、および説明される。 このシステムは、このシステムにおいて既知の固定した地理的位置を持ち、お
よび三個の送信器2〜4から放送される信号をモニター可能とされている移動ス
テーション1(これ以降'参照移動ステーション'と呼ぶ)を使用することが、我
々の先のシステムをブロック図の形式で図式的に示す添付図面の図1に見られる
。これらの送信器は、移動ステーションの地理的位置を決定する基準として使用
される。
A related position determination system in which the transmitter RTD does not need to be known a priori is proposed and described in our European patent EP-B-0 303 371. The system comprises a mobile station 1 (hereinafter referred to as a "reference mobile station") having a fixed geographic location known in the system and capable of monitoring signals broadcast from three transmitters 2-4. The use of the same system can be found in FIG. 1 of the accompanying drawings, which schematically illustrates our earlier system in block diagram form. These transmitters are used as a basis to determine the geographic location of the mobile station.

【0005】 図1に図示されるように、目標移動ステーション5は、参照移動ステーション
1と同じ放送信号をモニター可能とされている。或る時点で、目標移動ステーシ
ョン5は、三つの送信器2〜4によって放送される各信号の短い記録を作る。目
標移動ステーションによって作られた三つの記録は、時間的に正確に離隔してい
なければならない。
As shown in FIG. 1, the target mobile station 5 can monitor the same broadcast signal as the reference mobile station 1. At some point, the target mobile station 5 makes a short record of each signal broadcast by the three transmitters 2-4. The three records created by the target transfer station must be precisely separated in time.

【0006】 参照移動ステーション1は、目標移動ステーション5によって作られた記録と
殆ど同時に記録の同様なセットを作る。三つの記録は参照移動ステーション1、
および目標移動ステーション5で正確に同じ間隔で為されることが重要である。
記録開始時間を正確に同期化することにより、参照移動ステーション1で作られ
なければならない記録の長さを低減することによって、 目標移動ステーション5の地理的位置決定をするために必要な計算、および、
参照移動ステーション1、および目標移動ステーション5に必要とされる記憶の
量を低減するが、決定された地理的位置の精度には影響せず、従って決定的なも
のではない。 三つの記録の表示は目標移動ステーション5から参照移動ステーション1へ通
信され、そこで相関技術が目標移動ステーション5、および参照移動ステーショ
ン1で受信された信号間の時間オフセットを決定するために使用される。
The reference mobile station 1 makes a similar set of recordings almost simultaneously with the recordings made by the target mobile station 5. The three records are reference mobile station 1,
It is important that this is done at exactly the same interval at the target mobile station 5.
By precisely synchronizing the recording start times, by reducing the length of the records that have to be made at the reference mobile station 1, by calculating the geographical location of the target mobile station 5, and ,
It reduces the amount of storage required for the reference mobile station 1 and the target mobile station 5, but does not affect the accuracy of the determined geographic location and is therefore not critical. The representations of the three records are communicated from the target mobile station 5 to the reference mobile station 1, where correlation techniques are used to determine the time offset between the signals received at the target mobile station 5 and the reference mobile station 1. .

【0007】 記録は、参照および目標記録間の最悪ケースの時間オフセットでも依然として
記録の実質的な重なりを果たすことを確実にするように、十分に長い。三つの送
信器2〜4、および参照移動ステーション1の地理的位置が分かるので、観察さ
れた飛行時間差は、EP-B-0 303 371に与えられた方程式を解くことにより、目標
移動ステーション5の位置、および参照移動ステーション1と目標移動ステーシ
ョン5間の同期化オフセットを決定するために使用される。
[0007] The recording is long enough to ensure that the worst case time offset between the reference and target recordings still performs a substantial overlap of the recordings. Since the geographical positions of the three transmitters 2 to 4 and the reference mobile station 1 are known, the observed time-of-flight differences can be determined by solving the equations given in EP-B-0 303 371, for the target mobile station 5. It is used to determine the position and the synchronization offset between the reference mobile station 1 and the target mobile station 5.

【0008】 以上の説明から、添付図面の図1のシステムは送信器2〜4によって放送され
た'生の'信号の二つの記録を比較することがわかる。送信器2〜4は、例えばGS
M、またはCDMAのようなデジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークにおける基 準ステーション(BSs)である。記録が開始される厳密な時間の差は、その後の 位置の計算において省略可能なことに注目すべきである。
From the above description, it can be seen that the system of FIG. 1 of the accompanying drawings compares two records of 'raw' signals broadcast by transmitters 2-4. The transmitters 2 to 4 are, for example, GS
Reference stations (BSs) in digital cellular radio communication networks such as M or CDMA. It should be noted that the exact time difference when the recording is started can be omitted in subsequent position calculations.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the invention]

添付図面の図1にシステムは幾つかの欠点を持つ。すなわち、 既知の位置における放送信号の参照コピーを捕捉する(capture)ために参照移 動ステーションが必要である。 参照移動ステーションで見られる信号と目標移動ステーションで見られる信号
間の時間オフセットを決定するために必要な相関を実施するために相当程度の計
算能力が必要である。
The system in FIG. 1 of the accompanying drawings has several disadvantages. That is, a reference mobile station is needed to capture a reference copy of the broadcast signal at a known location. Significant computational power is required to perform the necessary correlation to determine the time offset between the signal seen at the reference mobile station and the signal seen at the target mobile station.

【0010】 極く短い時間遅延で位置を決定する必要があるものとすると、目標移動ステー
ションの地理的位置を決定必要が生じる度に目標移動ステーションで作られた記
録を参照移動ステーションに移転する準リアルタイムの通信リンクが必要である
。 前記通信リンクに必要な帯域幅はかなりなもので、前記通信のコストを増大す
る。
[0010] If it is necessary to determine the position with a very short time delay, each time it becomes necessary to determine the geographical position of the target mobile station, a record created at the target mobile station is transferred to the reference mobile station. A real-time communication link is required. The bandwidth required for the communication link is substantial, increasing the cost of the communication.

【0011】 図1のシステムの参照移動ステーションは、如何なる時点においてもその地理
的位置決定を希望する総ての目標移動ステーションに対して記録と相関を実施し
なければならず、それによって更に参照移動ステーションに要求される計算機能
力を増大する。 更に、もし実際に、或る中央位置よりも目標移動ステーションで位置情報に対
する必要性があるならば、位置決定の結果を時宜を得た仕方で目標移動ステーシ
ョンに向かって送信し返すために、別の準リアルタイム通信リンクが必要となる
The reference mobile station of the system of FIG. 1 must perform recording and correlation for all target mobile stations wishing to determine its geographic location at any one time, thereby further referencing. Increase the computing power required of the station. Further, if in fact there is a need for location information at the target mobile station rather than at a certain central location, a separate decision is made to transmit the results of the position determination back to the target mobile station in a timely manner. Near real-time communication link is required.

【0012】 続いての出願(WO-A-97-11384)において、我々はこのシステムがGSMや他のデ
ジタルセルラーネットワークに如何に適用されるかを示す。そこでは位置決定の
精度に関する多重経路伝搬の効果を改善する方法が開示される。実際、参照MS1 、およびMS5で受信した信号間の予想相互相関機能(expected cross-correlation
function)は、二つのMSsで受信された信号の自動相関から推定され、およびこ れが観察された相互相関と合致する。この効果は、忠実な時間差のより良い推定
を与えるような遣り方で、遅延信号のスペクトルを考慮に入れることである。
In the following application (WO-A-97-11384) we show how this system is applied to GSM and other digital cellular networks. There is disclosed a method for improving the effect of multipath propagation on the accuracy of position determination. In fact, the expected cross-correlation function between the signals received by reference MS1 and MS5
function) is estimated from the autocorrelation of the signals received at the two MSs, and this is consistent with the observed cross-correlation. The effect of this is to take into account the spectrum of the delayed signal in a way that gives a better estimate of the faithful time difference.

【0013】 更に別の特許出願(WO-A-97-30360)において、GSMネットワークにおける移動
ステーションの位置が如何にして得られるかが示される。しかしながら、実際計
算される位置の誤差の最大の源は、送信器および受信器間の多重経路伝搬による
ものと思われる。この出願において、GSMハンドセット内のイコライザからの出 力は時間オフセットを決定するために使用される。この出力は、移動ステーショ
ンから受信した信号に対して最小ビット誤差を与えるように最適化されており、
およびタイミング目的用の受信信号への多重経路の影響に対して緩和しない。
In yet another patent application (WO-A-97-30360), it is shown how the location of a mobile station in a GSM network can be obtained. However, the largest source of position error actually calculated appears to be due to multipath propagation between the transmitter and the receiver. In this application, the output from the equalizer in the GSM handset is used to determine the time offset. This output is optimized to give the minimum bit error to the signal received from the mobile station,
And does not mitigate the effects of multiple paths on the received signal for timing purposes.

【0014】 更に別の特許出願(WO-A-97-23785)において、総てのデジタル移動電話内に 含まれている標準イコライザが、チャンネルインパルス応答の推定を使用するこ
とによって多重経路に対して区別するように、それによって適応されている方法
が開示される。
[0014] In yet another patent application (WO-A-97-23785), a standard equalizer included in all digital mobile telephones uses a channel impulse response estimation for multiple paths. As distinguished, the method adapted thereby is disclosed.

【0015】 本発明の目的は、添付図面の図1の公知システムの上記問題点のいくつかを緩
和するGSM又はCDMAネットワークのようなデジタルセルラー式ラジオ通信ネット ワークを提供することである。このことは、ネットワークの各基準ステーション
(BS)からシステム情報を伝送しながら、TDMA放送チャンネル、または CDMAパ イロットに、良い自動相関特性を持つように設計される信号構造が使用され、お
よびこのような信号は、例えばフレーム番号付けによるなど、放送信号における
他の情報から識別可能な、予測し得る/所定の時間間隔で繰り返されるシステム
を提供することにより行われる。 多重経路伝搬に対して区別するために、例えばGSMにおける拡張トレーニング シーケンスのような、良好な自動相関特性を持つように設計された、容易に識別
される信号構造の利点を上に概説した方法と組み合わせることが、本発明の別の
面の目的である。 それぞれ移動ステーションを持つ自動車車両の追跡に、および/または自動車
ナビゲーションシステムに用いられる、本発明のデジタルセルラー式ラジオ通信
ネットワークを含む位置確認システムを提供することが、本発明の別の目的であ
る。
It is an object of the present invention to provide a digital cellular radio communication network such as a GSM or CDMA network that alleviates some of the above problems of the known system of FIG. 1 of the accompanying drawings. This means that TDMA broadcast channels, or CDMA pilots, use signal structures designed to have good autocorrelation properties while transmitting system information from each reference station (BS) in the network, and such Signaling is accomplished by providing a system that is predictable / repeatable at predetermined time intervals, distinguishable from other information in the broadcast signal, such as by frame numbering. The method outlined above highlights the benefits of easily identified signal structures designed to have good autocorrelation properties, such as extended training sequences in GSM, to distinguish against multipath propagation. Combining is the purpose of another aspect of the invention. It is another object of the present invention to provide a localization system including the digital cellular radio communication network of the present invention for use in tracking a motor vehicle with a mobile station and / or for a vehicle navigation system.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本発明の第一面によれば、複数の加入者移動ステーション、それぞれ多数の移
動ステーションと通信可能とされ、およびネットワーク内に既知の固定地理的位
置を持つ多数の基準ステーション、並びに、ネットワークにおいて移動ステーシ
ョンの地理的位置を決定する位置決定手段を有するデジタルセルラー式ラジオ通
信ネットワークが提供され、前記位置決定手段はネットワークにおいて既知の地
理的位置を持ち、および前記基準ステーションによって放送された信号を受信可
能とされた少なくとも一つの参照移動ステーションを含み、前記受信信号はネッ
トワークの加入者移動ステーションの地理的位置を決定するために使用され、 移動ステーションは基準ステーションから放送される信号の到着時間を識別し
および測定する手段を有し、前記移動ステーションで受信された各放送信号はそ
れぞれの基準ステーションから送信された信号の一つ以上のコピーより成る合成
信号であり、前記コピーはそれぞれの基準ステーションと移動ステーション間の
各コピーによって通り抜けられた経路の相対長さに応じて相互に時間的に変位さ
れ、前記到着時間は前記移動ステーションの内部時間基準に関する前記合成信号
を形成する最も早期に到着するコピーの到着時間として測定され、前記手段は多
数の基準ステーションから放送される信号の相対的タイミングを決定するために
配置され、 前記信号の前記相対的タイミングはネットワークの前記移動ステーションの地
理的位置の決定のために使用されるデジタルセルラー式ラジオ通信ネットワーク
が提供される。 前記合成信号の到着時間、最も早期に到着したコピーの識別および測定は後述
するように行うことができる。 デジタルセルラー電話ネットワークで送信された信号は既知の間隔で送信され
、および容易に識別できかつ事前に知られる部分を含む。
According to a first aspect of the present invention, a plurality of subscriber mobile stations, each of which is capable of communicating with a plurality of mobile stations, and a plurality of reference stations having a known fixed geographic location in the network, and a mobile station in the network A digital cellular radio communication network is provided having position determining means for determining the geographical position of a station, said position determining means having a known geographical position in the network and capable of receiving signals broadcast by said reference station The received signal is used to determine the geographical location of a subscriber mobile station in the network, the mobile station identifying the time of arrival of the signal broadcast from the reference station. And means for measuring Wherein each broadcast signal received at the mobile station is a composite signal comprising one or more copies of the signal transmitted from the respective reference station, wherein the copy is passed by each copy between the respective reference station and the mobile station. The time of arrival relative to each other according to the relative length of the route taken, the time of arrival being measured as the time of arrival of the earliest arriving copy forming the composite signal with respect to the internal time reference of the mobile station, Means are arranged for determining the relative timing of signals broadcast from a number of reference stations, wherein the relative timing of the signals is used for determining the geographical location of the mobile station in a network. A wireless telecommunications network is provided. The arrival time of the composite signal and the identification and measurement of the earliest arriving copy can be performed as described below. Signals transmitted on a digital cellular telephone network are transmitted at known intervals and include portions that are easily identifiable and known in advance.

【0017】 前記内部時間基準に関する基準ステーションから受信した信号の到着時間は、 前記信号の被測定部を自動相関し、 前記信号の予期部分の自動相関の部分、および前記信号の測定部の一部の自動
相関部分を含むテンプレートを構築し、 前記受信信号の予期部分を前記受信信号の測定部と相互相関し、および 前記内部時間基準に対し、基準ステーションから放送された信号の到着時間と
して、テンプレートが相互相関を最良に適合させるオフセットを測定することに
より丁度よい時に、または等価的な変換された間隔(in time or equivalent tra
nsformed space)で、識別されおよび測定されることが好ましい。本発明はまた 、上記の方法を実施する手段を有する移動ステーションを含む。
The arrival time of the signal received from the reference station with respect to the internal time reference, autocorrelating the measured part of the signal, autocorrelating part of the expected part of the signal, and part of the measuring part of the signal Constructing a template that includes an autocorrelation portion of; cross-correlating the expected portion of the received signal with the measurement portion of the received signal; and At the right time or by measuring the equivalent transformed interval (in time or equivalent tra
Preferably, it is identified and measured in an nsformed space). The present invention also includes a mobile station having means for performing the above method.

【0018】 このプロセスを等価的に、例えばフーリエ変換領域で実施することが可能であ
り、その場合、自動相関機能がパワースペクトルとなり、および相互相関機能が
相互パワースペクトルとなる。 例えばGSMシステムの場合には、容易に識別可能であり、および事前に知られ る信号部は拡張トレーニングシーケンスであってよい。CDMAシステムの場合には
、信号部はパイロット拡大コードであってよい。
This process can be equivalently performed, for example, in the Fourier transform domain, where the autocorrelation function becomes the power spectrum and the cross-correlation function becomes the cross-power spectrum. For example, in the case of a GSM system, the signal portion that is easily identifiable and known in advance may be an extended training sequence. For a CDMA system, the signal portion may be a pilot extension code.

【0019】 信号は前記各基準ステーションの放送制御チャンネル(BCCH)で放送されても
よく、基準ステーションで送信されたBCCH信号は、前記基準ステーションがそれ
と通信可能とされた移動ステーションに、基準ステーションおよびデジタルセル
ラー式ラジオ通信ネットワークに関する情報を伝送し、およびハンドセットは、
前記BCCH信号の例えばフレーム番号付け、および他の識別特徴を使用して、多数
の基準ステーションから放送される信号の相対的タイミングを決定可能とされる
The signal may be broadcast on a broadcast control channel (BCCH) of each of the reference stations, and the BCCH signal transmitted at the reference station is transmitted to a mobile station with which the reference station is enabled to communicate, a reference station and a reference station. Transmitting information about the digital cellular radio communication network, and the handset,
Using, for example, frame numbering and other identifying features of the BCCH signal, the relative timing of signals broadcast from multiple reference stations can be determined.

【0020】 ネットワークはGSM、またはCDMAネットワークの何れかであってもよく、多数 の基準ステーションから放送される信号の相対的タイミングは、GSMの場合はTDM
Aにおけるトレーニングシーケンスを、およびCDMAの場合はパイロット拡大コー ドを使用して決定可能である。
[0020] The network may be either a GSM or a CDMA network, and the relative timing of the signals broadcast from multiple reference stations may be TDM for GSM.
The training sequence in A and, in the case of CDMA, the pilot extension code can be determined.

【0021】 ネットワークは、ネットワーク中の前記移動ステーションの地理的位置を決定
するために前記信号の前記相対的タイミングを評価する評価手段、および前記相
対的タイミングを前記移動ステーションから前記評価手段へ送信する送信手段を
有する。移動ステーションは、前記評価手段からネットワーク中のその地理的位
置に関するデータを受信し、および前記データを記憶可能とされた手段を有する
[0021] A network evaluates the relative timing of the signal to determine a geographical location of the mobile station in the network, and transmits the relative timing from the mobile station to the evaluation means. It has transmission means. The mobile station has means adapted to receive data relating to its geographic location in the network from said evaluating means and to be able to store said data.

【0022】 その地理的位置が決定されようとしている移動ステーション(MS)は、少なく
とも一つの外部ソースから前記相対的タイミング、および前記基準ステーション
の地理的位置に関する情報を受信し、および前記地理的位置情報を記憶可能とさ
れた手段を有してもよい。
The mobile station (MS) whose geographic location is to be determined receives the relative timing from at least one external source and information about the geographic location of the reference station, and It may have means capable of storing information.

【0023】 移動ステーション(MS)は、前記相対的タイミングを基準ステーションタイミ
ングおよび地理的位置情報と組み合わせて使用して、前記ネットワーク中での移
動ステーションの地理的位置を決定可能とされた位置決定手段を有する。
A mobile station (MS) using the relative timing in combination with reference station timing and geographical location information to determine a geographical location of the mobile station in the network; Having.

【0024】 前記相対的タイミングを決定するために使用される移動ステーションは、参照
移動ステーションであってもよく、および参照移動ステーションは、異なる基準
ステーションからの送信間のビットおよびフレームタイミングにおける差を、前
記参照移動ステーションの地理的位置および前記基準ステーションの地理的位置
に関する情報と共に計算可能とされた計算手段を有し、前記計算されたデータは
、基準ステーションのRTDs(実時間差)を、およびそれによって加入者移動ステ
ーションの地理的位置を、決定するために使用されてもよい。
[0024] The mobile station used to determine the relative timing may be a reference mobile station, and the reference mobile station determines the difference in bit and frame timing between transmissions from different reference stations. Computing means, which can be calculated with information about the geographical location of the reference mobile station and the geographical location of the reference station, wherein the calculated data comprises RTDs (real time differences) of the reference station, and thereby The geographic location of the subscriber mobile station may be used to determine.

【0025】 参照移動ステーションは、基準ステーション間の前記タイミングの差の変化率
を決定し、および予測可能とされた手段を有してもよい。参照移動ステーション
は、地理的位置の決定に使用するために、前記計算された相対的タイミングおよ
び変化率を外部システムへ送信する送信手段を有する。送信手段は、基準ステー
ションの位置情報を前記外部システムへ送信可能とされている。
The reference mobile station may have means for determining the rate of change of the timing difference between the reference stations and being predictable. The reference mobile station has transmission means for transmitting the calculated relative timing and rate of change to an external system for use in determining a geographic location. The transmitting means can transmit the position information of the reference station to the external system.

【0026】 参照移動ステーションはネットワークにおいて既知の固定した地理的位置を持
つ。 あるいは、ネットワークにおける前記参照移動ステーションの地理的位置は変
更があるかもしれないが、任意の時点で(at any instant in time)例えばグロー
バル位置決定システムGPSの信号を使用して決定可能である。
The reference mobile station has a fixed geographic location known in the network. Alternatively, the geographical location of the reference mobile station in the network may change, but can be determined at any instant in time, for example using the signals of the global positioning system GPS.

【0027】 少なくとも前記基準ステーションの幾つかは、それぞれそれと一体的な参照移
動ステーションを有しても良い。 本発明はまた上記に概述したように、デジタルセルラー式ラジオ通信ネットワ
ークを含む位置決定システムを有する。位置決定システムは、システムの制御操
作用コントロールセンターを有する。
[0027] At least some of the reference stations may each have a reference mobile station integral therewith. The present invention also has a position determination system that includes a digital cellular radio communication network, as outlined above. The position determination system has a control center for controlling the operation of the system.

【0028】 位置決定システムは、前記ネットワーク中の前記移動ステーション(MSs)の いずれか一つの地理的位置を決定可能とされ、 そこで前記地理的位置を決定するために使用される基準ステーション(BSs) の前記相対的タイミングが、前記基準ステーションによって送信される信号の発
信フレーム率の変化割合に接近する割合で変化を受け、 そこで前記システムは前記地理的位置を決定するために使用される基準ステー
ションの各セットに対する参照移動ステーションを含み、 そこで、その位置が決定されるべき移動ステーション(以下'目標移動ステー ション'と呼ぶ)は、前記コントロールセンターによって基準ステーションの一 セットを割当てられ、前記目標移動ステーションは、基準ステーションの前記割
当てられたセットから送信された信号の相対的タイミングを、同意された基準ス
テーションにおけるフレーム番号の条件で与えられた頻度で、測定可能とされ、 そこで基準ステーションの前記割当てられたセットに関連する少なくとも一つ
の前記目標移動ステーションは、基準ステーションの前記割当てられたセットに
よって送信された前記信号の相対的タイミングを測定可能とされ、 そこで前記目標移動ステーションおよび前記参照移動ステーションは、前記測
定されたタイミングを前記コントロールセンターへ送信可能とされ、 そこで前記コントロールセンターは時間差を決定するために前記目標移動ステ
ーションおよび前記参照移動ステーションからの前記時間情報を比較可能とされ
、および そこで前記コントロールセンターは、前記時間差情報、並びに基準ステーショ
ンの前記割当てられたセットおよび前記参照移動ステーションの地理的位置に関
して、前記コントロールセンターに知られている情報を使用して目標移動ステー
ション地理的位置を計算可能とされ、前記計算は従来の双曲的幾何学方程式を使
用して行われる。前記移動ステーションはデジタルセルラー式ラジオ通信ネット
ワークのサービスエリア内を運行するので、コントロールセンターは、移動ステ
ーションに割当てられた基準ステーションのセットを変更可能とされている。コ
ントロールセンターは、少なくとも前記参照移動ステーションの幾つかからタイ
ミング測定に関する情報を調整可能とされている。位置決定システムはそれぞれ
移動ステーション(MS)を含む自動車車両を追跡可能とされている。
The position determination system is capable of determining a geographical position of any one of the mobile stations (MSs) in the network, wherein a reference station (BSs) used to determine the geographical position is provided. The relative timing of the reference station changes at a rate approaching the rate of change of the outgoing frame rate of the signal transmitted by the reference station, wherein the system determines the position of the reference station used to determine the geographic location. A mobile station whose location is to be determined (hereinafter referred to as a 'target mobile station') is assigned a set of reference stations by the control center and includes a reference mobile station for each set. Is the assigned set of reference stations The relative timing of the signals transmitted from the at least one said target associated with said assigned set of reference stations, at a frequency given by the frame number conditions at the agreed upon reference station. A mobile station is capable of measuring the relative timing of the signals transmitted by the assigned set of reference stations, wherein the target mobile station and the reference mobile station transmit the measured timing to the control center. Transmission enabled, wherein the control center is capable of comparing the time information from the target mobile station and the reference mobile station to determine a time difference, and wherein the control center is capable of comparing the time difference information, A target mobile station geographic location can be calculated using information known to the control center with respect to the assigned set of reference stations and the geographic location of the reference mobile station, wherein the calculation is a conventional This is performed using a hyperbolic geometric equation. Since the mobile station operates within the service area of the digital cellular radio communication network, the control center is able to change the set of reference stations assigned to the mobile station. The control center is adapted to adjust information regarding timing measurements from at least some of the reference mobile stations. Each of the position determination systems is capable of tracking a vehicle including a mobile station (MS).

【0029】 本発明はまた、車両にその地理的位置を決定させるように適応されてた車両ナ
ビゲーションシステムを含み、そこで前記ナビゲーションシステムは上記に概説
した位置決定システムを含み、および前記各車両は移動ステーション(目標移動
ステーション)を含む。
The present invention also includes a vehicle navigation system adapted to cause a vehicle to determine its geographic location, wherein the navigation system includes a positioning system as outlined above, and wherein each vehicle is mobile. Station (target moving station).

【0030】 このシステムは、前記地理的位置を決定するために使用される基準ステーショ
ンの各セットに対する参照移動ステーションを含み、 そこで基準ステーション間の相対的タイミングの変化率は、前記相対的タイミ
ングが前記参照および目標移動ステーション間で共用されるモデルに従って、比
較的長時限に亘って、前記相対的タイミングが正確に予測されるように十分に安
定であり、 そこで前記コントロールセンターは、基準ステーションのそれぞれのセットに
対する前記各参照移動ステーションによって測定された相対的タイミング情報と
変更情報の割合を収集可能とされ、 そこで前記コントロールセンターは、前記参照移動ステーションから収集され
た測定情報を前記デジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークのサービスエリア
内を運行する前記目標移動ステーションに分配可能とされ、前記情報分配は前記
各目標移動ステーションが、与えられた如何なる前記ネットワークの地理的位置
においてもそれがそこと通信できる基準ステーションの相対的タイミングに関す
る十分に正確な情報を持つ、というものであり、 そこで目標移動ステーションはその現在の位置にある一セットの基準ステーシ
ョンによって送信される信号の相対的タイミングを測定し、および前記コントロ
ールセンターによって分配された前記情報および基準ステーションの前記セット
の地理的位置に関する情報と共に、前記測定値を使用してその地理的位置を決定
可能とされる。コントロールセンターは、基準ステーションの前記セットの地理
的位置に関する情報を前記目標移動ステーションに提供可能とされる。目標移動
ステーションは、基準ステーションの前記セットの地理的位置に関する前記情報
がそこに記憶されるデータベースを含む。
The system includes a reference mobile station for each set of reference stations used to determine the geographic location, wherein the rate of change of relative timing between reference stations is such that the relative timing According to a model shared between the reference and the target mobile station, it is sufficiently stable over a relatively long period of time that the relative timing is accurately predicted, so that the control center A rate of relative timing information and change information measured by each of the reference mobile stations for a set, wherein the control center is capable of collecting the measurement information collected from the reference mobile stations into the digital cellular radio communication network; Services Distributable to said target mobile stations operating in an area, said information distribution being relative timing of a reference station with which each target mobile station can communicate at any given geographical location of said network. The target mobile station measures the relative timing of signals transmitted by a set of reference stations at its current location, and is distributed by the control center. The measured value, together with the information and the geographical location of the set of reference stations, can be used to determine its geographical location. A control center is capable of providing information regarding the geographic location of the set of reference stations to the target mobile station. The target mobile station includes a database in which the information regarding the geographic location of the set of reference stations is stored.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

例示用のみに提出される本発明の以下の説明は、特にGSMデジタルセルラー式 ラジオ通信ネットワークの移動ステーションの地理的位置決定に関する。しかし
ながら当該技術に習熟した人々には、本発明は例えばCDMAデジタルセルラー式ラ
ジオ通信ネットワークのような他のデジタルセルラー式ラジオ通信ネットワーク
にも使用できることが容易に理解されよう。
The following description of the invention, which is presented by way of example only, relates in particular to the geographic location of mobile stations in a GSM digital cellular radio communication network. However, those skilled in the art will readily appreciate that the present invention can be used with other digital cellular radio communication networks, such as, for example, CDMA digital cellular radio communication networks.

【0032】 GSM型デジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークをブロック図の形式で図式 的に示した添付図面の図2から、参照移動ステーション、目標移動ステーション
、および基準ステーションは添付図面の図1の対応機器と同じ参照番号が与えら
れていることが分かる。
From FIG. 2 of the accompanying drawings, which shows diagrammatically in the form of a block diagram, a digital cellular radio communication network of the GSM type, the reference mobile station, the target mobile station and the reference station correspond to the corresponding equipment of FIG. 1 of the accompanying drawings. It can be seen that the same reference numbers have been given.

【0033】 本発明によるGSMデジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークのこの例で、ネ ットワークの各基準ステーション(BS)は、そのサービスエリア内のネットワー
ク移動ステーション(BSs)に放送制御チャンネル(BCCH)でデジタルセルラー システムおよび放送基準ステーションに関する情報を伝送する信号を放送する。
In this example of a GSM digital cellular radio communication network according to the present invention, each reference station (BS) of the network has a digital cellular mobile station (BSs) within its service area on a broadcast control channel (BCCH). Broadcast signals that carry information about the system and the broadcast reference station.

【0034】 基準ステーション(BS)により発せられたBCCHは、移動ステーションが最初に
電源を入れた時、または移動ステーションが一時信号を消失した後に信号を発す
る基準ステーションのサービスエリアに再び入った時、そのサービスエリア内の
移動ステーション(MSs)が信号を発する基準ステーションへの同期化を獲得す るのを助ける。BCCH信号は、移動ステーションに関係する基準ステーションとの
ビット同期化を獲得しおよび維持させるように設計された特徴を含み、これらの
特徴はGSMネットワークのTDMA構造で正確かつ規則的な間隔で送信され、および 容易に識別できる。
[0034] The BCCH emitted by the reference station (BS) may be transmitted when the mobile station first powers up, or when the mobile station re-enters the service area of the signaling reference station after a temporary loss of signal. Help mobile stations (MSs) within their service area to acquire synchronization to the signaling reference station. The BCCH signal contains features designed to gain and maintain bit synchronization with the reference station associated with the mobile station, which features are transmitted at precise and regular intervals in the TDMA structure of the GSM network. , And can be easily identified.

【0035】 BCCH信号は、移動ステーションで受信された時、如何なる特定の基準ステーシ
ョンのビットおよびフレームタイミングも高精度で確立するために使用できるこ
とが当該技術に習熟した人々には容易に理解されよう。通常の信号条件において
BCCH信号で確立されたビットおよびフレームタイミング情報の精度は、一般的に
ビット期間(bit period)のほんの小部分である。
It will be readily apparent to those skilled in the art that the BCCH signal, when received at the mobile station, can be used to establish the bit and frame timing of any particular reference station with high accuracy. Under normal signal conditions
The accuracy of the bit and frame timing information established in the BCCH signal is typically only a small part of the bit period.

【0036】 移動ステーションが基準ステーションを直視できなければ、受信信号は基準ス
テーションから送信された信号の一つ以上のコピーより成る合成信号であること
が非常に多く、コピーは、信号の各コピーが取る受信移動ステーションと送信基
準ステーション間の経路の相対的長さによって互いに関して時間的に変位される
(displaced in time)。
If the mobile station cannot see the reference station, the received signal is very often a composite signal consisting of one or more copies of the signal transmitted from the reference station, where each copy of the signal is Displaced in time with respect to each other by the relative length of the path between the receiving mobile station and the transmitting reference station
(displaced in time).

【0037】 信号の最も早期に到着したコピーは、基準ステーションと移動ステーション間
の最短経路を取ったコピーである。最短経路は必ずしも基準ステーションと移動
ステーション間の直接経路である必要はない。最短受信経路での経路誤差は、本
発明のデジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークを使用して行われる位置測定
の大部分における最大の信号誤差源であろう。
The earliest arriving copy of the signal is the copy that takes the shortest path between the reference station and the mobile station. The shortest path need not necessarily be a direct path between the reference station and the mobile station. Path error in the shortest receive path will be the largest source of signal error in most of the position measurements performed using the digital cellular radio communication network of the present invention.

【0038】 移動ステーションの内部時間基準に関するこのような多重合成信号のコピーの
最も早期に到着する到着時間を測定することにより、この誤差が最小となる。本
発明のこの例は、例えば図3Aから3Dに図示するGSMデジタルセルラーシステムに おける拡張トレーニングシーケンスのような良好な、自動相関特性をもつように
設計された容易に識別できる信号構造を使用する。
Measuring the earliest arrival time of such a copy of the multiplexed signal relative to the mobile station's internal time reference minimizes this error. This example of the invention uses an easily identifiable signal structure designed to have good autocorrelation properties, such as an extended training sequence in the GSM digital cellular system illustrated in FIGS. 3A to 3D.

【0039】 GSMデジタルセルラーシステムにおける拡張トレーニングシーケンスの自動相 関機能(図3Aに示す)は、良く知られている。この左側(負時間軸に相当する)
は、受信信号および予期拡張トレーニングシーケンスの推定相互相関機能(図3C
に示す)の左側として使用される。
The automatic correlation of extended training sequences in a GSM digital cellular system (shown in FIG. 3A) is well known. This left side (corresponding to the negative time axis)
The estimated cross-correlation function of the received signal and the expected extended training sequence (Figure 3C
As shown on the left).

【0040】 測定された拡張トレーニングシーケンスの自動相関機能の右側(図3Bに示し、
および正時間軸に相当する)は、推定相互相関機能の右側として使用される。受
信信号はタイミングオフセットを見出すために、拡張トレーニングシーケンスお
よび推定相互相関機能(図3Cに示す)と比較される、結果的な測定相互相関機能
(図3Dに示す)と相互相関される。
The right side of the autocorrelation function of the measured extended training sequence (shown in FIG. 3B,
And corresponding to the positive time axis) are used as the right side of the estimated cross-correlation function. The received signal is cross-correlated with the resulting measured cross-correlation function (shown in FIG. 3D), which is compared with the extended training sequence and the estimated cross-correlation function (shown in FIG. 3C) to find the timing offset.

【0041】 図4は、本発明に従って動作可能とされた、従来のデジタルセルラー式ラジオ
ハンドセットを含む移動ステーションの略式図である。ハンドセット5は信号を
受信器52に与えるアンテナ51を有し、そこから受信信号はデジタル信号プロ
セッサ(DSP)53に通過される。
FIG. 4 is a schematic diagram of a mobile station including a conventional digital cellular radio handset operable in accordance with the present invention. The handset 5 has an antenna 51 for providing a signal to a receiver 52, from which the received signal is passed to a digital signal processor (DSP) 53.

【0042】 デジタル信号プロセッサ53は、DSP53によって使用されるソフトウェアを 含む関連するRAM54およびROM55、または類似のものを持つ。従来型マイクロ
プロセッサ56はDSPによって処理された信号を受け、さらに動作ソフトウェア を含む関連するRAM57およびROM、または類似のもの58を有する。
The digital signal processor 53 has an associated RAM 54 and ROM 55 containing software used by the DSP 53, or the like. A conventional microprocessor 56 receives the signals processed by the DSP and has an associated RAM 57 and ROM or similar 58 containing operating software.

【0043】 バッテリ、キーパッド、LCDスクリーン等のセルラー電話ハンドセットの他の 通常の構成要素は、本発明に密接な関係がないので示されていない。本発明に従
って使用する際、ROM55に記憶された修正プログラムの制御の下に動作するDSP
53および関連するRAM54は、要求される信号測定を実施するように動作し、 並びにマイクロプロセッサ56および関連するRAM57はROM58に記憶された修
正プログラムの制御の下に、タイミングオフセットを測定するように動作する。
Other conventional components of a cellular telephone handset, such as a battery, keypad, LCD screen, etc., are not shown as they are not closely related to the present invention. A DSP that operates under the control of a correction program stored in ROM 55 when used in accordance with the present invention.
53 and associated RAM 54 operate to perform the required signal measurements, and microprocessor 56 and associated RAM 57 operate to measure the timing offset under the control of a correction program stored in ROM 58. I do.

【0044】 復調信号中の最小のビット誤差率を達成するために、移動ステーションが基準
ステーションから送信された信号から起こる合成信号のどのコピーを選択しおよ
び使用するかを決定するために、例えばチャンネル音響器を備えたイコライザの
ような機構をGSM移動ステーション(MS)が含む、という事実を別の方法は使用 することになる。
To achieve the minimum bit error rate in the demodulated signal, the mobile station determines which copy of the composite signal resulting from the signal transmitted from the reference station is to be selected and uses, for example, the channel Another method would use the fact that the GSM mobile station (MS) includes an equalizer-like mechanism with a sounder.

【0045】 基準ステーションから送信された信号を識別し、およびその到着時間を測定可
能とされたイコライザ手段(チャンネル音響器を含む)を含む修正MS移動ステー
ションが使用される。実施にあたっては、イコライザ機構によって識別され、お
よび測定された信号は、基準ステーションから送信された合成信号の最も早期の
到着したコピーとなるであろう。
A modified MS mobile station is used that includes equalizer means (including a channel sounder) that can identify the signal transmitted from the reference station and measure its time of arrival. In practice, the signal identified and measured by the equalizer mechanism will be the earliest arriving copy of the composite signal transmitted from the reference station.

【0046】 このモードで動作するイコライザは信号を復調する必要はなく、ただそのタイ
ミングを確立すれば良く、従って信号の信頼ある復調を行うために通常イコライ
ザによって要求されるよりも低い受信信号レベルで動作することができる。 このような移動ステーションは、参照移動ステーション(MS)および/または
目標移動ステーション(MS)、すなわちネットワークのサービスエリア内のその
地理的位置が決定されるべき移動ステーションである。
An equalizer operating in this mode does not need to demodulate the signal, but only needs to establish its timing, and thus has a lower received signal level than is normally required by the equalizer for reliable demodulation of the signal. Can work. Such a mobile station is a reference mobile station (MS) and / or a target mobile station (MS), i.e. the mobile station whose geographic location within the service area of the network is to be determined.

【0047】 IS 95のようなCDMAネットワークでは、信号の到着時間は移動ステーション内 のCDMA探索子素子(searcher element)の形式のイコライザ手段により識別するこ
とができる。 図2から、GSMネットワークの参照移動ステーション1および目標移動ステー ション5は、それぞれネットワークの基準ステーション(BSs)2〜4と通信可 能とされており、および参照移動ステーション1および目標移動ステーション5
は、多分GSMネットワークによって互いに通信可能とされていることが分かる。
In a CDMA network such as IS 95, the time of arrival of the signal can be identified by means of an equalizer in the form of a CDMA searcher element in the mobile station. From FIG. 2, the reference mobile station 1 and the target mobile station 5 of the GSM network are capable of communicating with the reference stations (BSs) 2 to 4 of the network, respectively.
Can be seen to be able to communicate with each other by the GSM network.

【0048】 参照移動ステーション1および目標移動ステーション5は、それぞれ例えば前
節に概説されたイコライザ機構のような手段を含む。更に参照移動ステーション
1は、ネットワークのサービスエリア内に既知の地理的位置を持つ。実際、参照
移動ステーション1は通常ネットワーク内に既知の固定の地理的位置を持つが、
変化するけれども例えばGPSによって任意の時点で(at any instant in time)決 定可能な地理的位置を持っても良い。
The reference mobile station 1 and the target mobile station 5 each include means such as, for example, an equalizer mechanism as outlined in the previous section. Furthermore, the reference mobile station 1 has a known geographical location within the service area of the network. In fact, the reference mobile station 1 usually has a known fixed geographic location in the network,
It may have a geographic location that changes but can be determined at any instant in time, for example by GPS.

【0049】 あるいは、ネットワークの基準ステーションの少なくとも幾つかはそれぞれそ
こに一体となる、すなわち基準ステーションの一構成部として形成され、それに
よって分離ユニットの必要性を削除する参照移動ステーションを有しても良い。
実際、ネットワーク内の各基準ステーションがそこに一体に形成された参照移動
ステーションを持つこと、および何れか一つ、またはそれ以上の一体型参照移動
ステーションが必要な時にネットワーク操作員および/または中央制御ユニット
によって駆動されることは有用かつ費用節約効果がある。
Alternatively, at least some of the reference stations of the network may each have a reference mobile station integral therewith, ie formed as a component of the reference station, thereby eliminating the need for a separate unit. good.
In fact, each reference station in the network has a reference mobile station integrally formed thereon, and network operators and / or central control when any one or more integrated reference mobile stations are needed. Being driven by the unit is useful and cost-saving.

【0050】 操作時、参照移動ステーション1は三つの基準ステーション(BSs)2〜4か ら信号送信を受信し、例えば、 ―ネットワーク中の基準ステーション2〜4の既知の地理的位置、 ―ネットワーク中の参照移動ステーション1の既知の地理的位置、および ―参照移動ステーション1での信号送信の到着時間の間の測定時間差 に関する情報を使用して、基準ステーション信号送信間のRTDs(実時間差)を計
算可能とされる。
In operation, the reference mobile station 1 receives signal transmissions from three reference stations (BSs) 2 to 4, for example: the known geographical location of the reference stations 2 to 4 in the network; Calculate RTDs (real time differences) between reference station signal transmissions using information about the known geographic location of the reference mobile station 1 and the measured time difference between the arrival times of the signal transmissions at the reference mobile station 1 It is possible.

【0051】 本発明によれば参照移動ステーション1はRTDの変化率を決定可能とされる。 目標移動ステーション5は、参照移動ステーション1と同じ信号送信のセット
を基準ステーション2〜4から受信し、および信号送信のセット間のOTDs(観察
時間差)を決定可能とされる。OTDsおよびRTDsは次いで、従来の双曲線幾何学計
算を使用してネットワーク内の目標移動ステーション5の地理的位置を決定する
ために、基準ステーション(BSs)2〜4の地理的位置に関する情報と組み合わ せて使用される。
According to the invention, the reference mobile station 1 can determine the rate of change of the RTD. The target mobile station 5 can receive the same set of signal transmissions from the reference stations 2 to 4 as the reference mobile station 1 and determine OTDs (observation time differences) between the sets of signal transmissions. The OTDs and RTDs are then combined with information about the geographic location of the reference stations (BSs) 2-4 to determine the geographic location of the target mobile station 5 in the network using conventional hyperbolic geometric calculations. Used.

【0052】 図面の図2に図式的に示されるように、RTDsは、もし利用可能ならば、変化率
情報と共に参照移動ステーション1から目標移動ステーション5に送信され、ま
たはOTDsが目標移動ステーション5から参照移動ステーション1に送信され、そ
の後、二つの時間差セットは従来の双曲線幾何学方程式を使用して、目標移動ス
テーションの位置を計算するために、基準ステーション(BSs)2〜4の地理的 位置の知識と組み合わされる。
As shown diagrammatically in FIG. 2 of the drawings, the RTDs are transmitted from the reference mobile station 1 to the target mobile station 5 together with the rate of change information, if available, or the OTDs are transmitted from the target mobile station 5. Transmitted to the reference mobile station 1 and then the two sets of time differences are used to calculate the position of the target mobile station using conventional hyperbolic geometric equations to determine the geographical location of the reference stations (BSs) 2-4. Combined with knowledge.

【0053】 換言すれば、目標移動ステーション1の地理的位置を決定するために、RTDsは
単独または変化率情報と組み合わされ、OTDs、および三つの基準ステーション2
〜4の地理的位置に関する情報と組み合わせて使用するように目標移動ステーシ
ョン5に送信される。あるいは、目標移動ステーションの地理的位置を決定する
ために、OTDsは、単独または変化率情報と組み合わせたRTDs、および三つの基準
ステーション2〜4の地理的位置に関する情報と組み合わせて使用するように、
目標移動ステーション1に送信される。
In other words, to determine the geographic location of the target mobile station 1, the RTDs alone or in combination with the rate-of-change information, the OTDs and the three reference stations 2
4 to the target mobile station 5 for use in combination with the information on the geographical location of. Alternatively, to determine the geographic location of the target mobile station, the OTDs may be used in combination with RTDs, alone or in combination with rate of change information, and information on the geographic location of the three reference stations 2-4,
It is transmitted to the target mobile station 1.

【0054】 本発明のこれまでの説明から、我々の以前のシステムにおけるように、基準ス
テーション(送信器)から二つの移動ステーションまでの飛行時間間の時間差を
見出すよりも、本発明は標準DECCA-型、またはLORAN-C型、双曲線計算が使用可 能なように、基準ステーション送信間のRTDsを決定することが分かる。
From the foregoing description of the invention, rather than finding the time difference between the flight times from a reference station (transmitter) to two mobile stations, as in our previous system, the invention provides a standard DECCA- It can be seen that the RTDs between the reference station transmissions are determined such that the hyperbolic calculation, or LORAN-C type, can be used.

【0055】 基準ステーションのセットの相対的ビットおよびフレームタイミングを決定す
るために、正確に知られた地理的位置で参照移動ステーションを使用することが
、本発明の総ての実施に対する基本である。もしこれらの相対的タイミングが変
化しなければ、参照移動ステーションは永続して存在していることは必要でなく
、すなわち相対的タイミングは一度、そして最初の探索において、総てに対して
決定できる。
The use of a reference mobile station at a precisely known geographic location to determine the relative bit and frame timing of a set of reference stations is the basis for all implementations of the invention. If these relative timings do not change, the reference mobile station does not need to be permanently present, i.e. the relative timing can be determined once and for all in the first search.

【0056】 しかしながら、もしこれらの相対的タイミングが何らかの理由で変化すれば(
通常の場合)、参照移動ステーションは相対的タイミングをモニターするために
存在し、および適当な率でこのようなタイミングに関する情報を更新する必要が
ある。この率は特にネットワーク再構築の頻度、および基準ステーションの相対
的頻度の安定性に依存する。その更新が送信される必要のある頻度は、定められ
た開始時間に、相対的タイミングの変化率をモニターし、およびタイミングと共
にこの情報を送信することにより低減される。
However, if these relative timings change for some reason (
In the normal case) a reference mobile station is present to monitor the relative timing, and needs to update information about such timing at an appropriate rate. This rate depends in particular on the frequency of network reconfiguration and the stability of the relative frequency of reference stations. The frequency with which the updates need to be transmitted is reduced by monitoring the rate of change of the relative timing at a defined start time and transmitting this information along with the timing.

【0057】 こうして、本発明のデジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークの参照移動ス
テーション1は三つの基準ステーション2〜4に対する時間差を最初に確立し、
およびその後所定の時間間隔、または時間差情報の変化が検出された時の何れか
早い方で相対的タイミングを更新可能とされる。この場合、参照移動ステーショ
ン1は、相対的タイミングの変化率をモニターし、および相対的タイミング情報
と共に相対的タイミングの変化率に関する情報を規則的な時間間隔で送信可能と
されたモニター手段を含む。
Thus, the reference mobile station 1 of the digital cellular radio communication network according to the invention first establishes the time difference for the three reference stations 2 to 4,
Then, the relative timing can be updated at a predetermined time interval or later when a change in the time difference information is detected, whichever is earlier. In this case, the reference mobile station 1 includes monitoring means capable of monitoring the rate of change of the relative timing and transmitting the information on the rate of change of the relative timing together with the relative timing information at regular time intervals.

【0058】 本発明のこれまでの説明から、移動ステーションで使用されるイコライザは、
それが基準ステーションから送信された合成信号の最も早期に到着するコピーを
識別し、および適当な内部時間ベースに関するそのコピーの到着時間を測定する
別の動作モードを有することが分かる。
From the previous description of the invention, the equalizer used in the mobile station is:
It can be seen that it has another mode of operation that identifies the earliest arriving copy of the composite signal transmitted from the reference station and measures the time of arrival of that copy with respect to a suitable internal time base.

【0059】 以上述べたように、このモードで動作するイコライザは信号を復調する必要が
なく、ただそのタイミングを確立すれば良く、従って信頼性のある信号の復調を
行うために通常のイコライザから要求されるよりも低い受信信号レベルで動作し
得る。
As described above, the equalizer operating in this mode does not need to demodulate a signal, but only needs to establish its timing. Therefore, in order to perform reliable signal demodulation, a request from an ordinary equalizer is required. Operating at lower received signal levels than is possible.

【0060】 こうして、本発明の移動ステーションは、フレーム番号付け、および他の信号
を識別する特徴、特に(GSMの場合は)TDMAフレームのトレーニングシーケンス を含めて考慮しながら、別のイコライザモードを使用し、幾つかの基準ステーシ
ョンBCCHsからの信号の相対的タイミングを、適当な/適正な精度に決定する能 力を持つ。移動物は、評価用に対向局側、または自局側の何れかのある別の地点
へ三つの相対的タイミングを送信する送信手段を有しても良い。
Thus, the mobile station of the present invention uses another equalizer mode, taking into account frame numbering and other signal identifying features, especially the training sequence of TDMA frames (in the case of GSM). And has the ability to determine the relative timing of the signals from several reference stations BCCHs to an appropriate / appropriate accuracy. The moving object may have transmission means for transmitting the three relative timings to another point on either the opposite station side or the own station side for evaluation.

【0061】 本発明のデジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークの目標移動ステーション
、すなわち前節で説明されたものは、その一つ、または両方が移動ステーション
の通常の通信機能の一部として一般的に与えられる下記のものを含むことは当該
技術に習熟した人々にとってまさに明らかなことである。
The target mobile stations of the digital cellular radio communication network of the present invention, ie, those described in the preceding section, have one or both of the following generally provided as part of the normal communication functions of the mobile station: It is just obvious to those skilled in the art to include

【0062】 すなわち、 ―外部ソースから計算された位置の結果を受信する手段、および ―対向局側または自局側の何れかの一つまたは複数の外部ソースからの相対的
タイミング、および基準ステーションの地理的位置決定に関する情報を受信する
手段 目標移動ステーションは、それ自身の位置を計算するために自局側で測定され
た相対的タイミングと共に基準ステーションのタイミング、および位置情報を使
用する手段。
Means for receiving the result of the calculated position from an external source; and relative timing from one or more external sources, either on the opposite side or on the local side, and the reference station. Means for receiving information relating to geographic location The means for the target mobile station to use the timing of the reference station, together with the relative timing measured at the local station, and position information to calculate its own position.

【0063】 本発明のデジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークの参照移動ステーション
、すなわち前節で説明されたものは、下記のものを含むことは当該技術に習熟し
た人々にとってまさに明らかなことである。
It will be apparent to those skilled in the art that the reference mobile stations of the digital cellular radio communication network of the present invention, ie, those described in the preceding section, include the following.

【0064】 すなわち、 ―基準ステーションの地理的位置の知識およびそれ自身の地理的位置の知識と
共に、異なる基準ステーションからの送信間で測定された相対的タイミングを使
用してあたかも正確に同期された観測者により実際の基準ステーションで観測さ
れるかのように、異なる基準ステーションからの送信間のビットおよびフレーム
タイミングにおける実際の差を計算する手段、 ―基準ステーション間のタイミング変化率の差を決定しかつ予測する手段 ―目標移動ステーションの地理的位置の決定に使用するために、計算された相
対的タイミング、および変化率をリモート側またはローカル側の何れかの外部シ
ステムへ送信する手段。 ―位置決定に使用するために基準ステーション位置情報を外部システムへ送信
する手段。
Observations that are exactly synchronized using the relative timing measured between transmissions from different reference stations, together with the knowledge of the geographical position of the reference station and its own geographical position Means to calculate the actual difference in bit and frame timing between transmissions from different reference stations, as observed by the actual reference station, determining the difference in the rate of change of timing between the reference stations, and Means of prediction-means of transmitting the calculated relative timing and rate of change to an external system, either remote or local, for use in determining the geographic location of the target mobile station. A means of transmitting reference station position information to an external system for use in position determination.

【0065】 本発明のデジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークの基本的用途は、ネット
ワーク内の多数の移動ステーションの何れか一つの地理的位置を決定可能とされ
る位置決定システムである。しかしながら、本発明の位置決定システムは例えば
その各々が移動ステーション(目標移動ステーション)を含む自動車車両の追跡
/モニターすることのようないくつかの用途にも使用可能である。
A basic application of the digital cellular radio communication network of the present invention is a position determination system capable of determining the geographical position of any one of a number of mobile stations in the network. However, the position determination system of the present invention can also be used in some applications, such as tracking / monitoring a motor vehicle, each of which includes a mobile station (target mobile station).

【0066】 あるいは、位置決定システムは、その中に位置された移動ステーション(目標
移動ステーション)を持つ自動車が、デジタルセルラー式ラジオ通信ネットワー
クのサービスエリア内で運行しながらそれ自身の位置を決定することを希望する
、自動車ナビゲーションシステムの一部を形成してもよい。
Alternatively, the position determination system may comprise a vehicle having a mobile station (target mobile station) located therein to determine its own position while operating within the service area of the digital cellular radio communication network. And may form part of a car navigation system.

【0067】 自動車車両を追跡/モニターする位置決定システムは、例えばタクシー車両の
ような多数の自動車がデジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークのサービスエ
リア内で運行している時、それらの何れか一つの位置を、中央側、またはコント
ロールセンターが知ることを希望する、という本発明の比較的低コストの用途で
あってもよい。
A position determination system for tracking / monitoring motor vehicles may determine the position of any one of a number of vehicles, such as taxi vehicles, when operating within a digital cellular radio communication network service area. , The central side, or the control center wants to know.

【0068】 本発明の位置決定システムのこの用途により、例示用として、自動車の地理的
位置決定に使用される基準ステーション(BSs)の相対的タイミングは、基準ス テーションから送信される信号の発信フレーム率の変化割合に接近する割合で変
化を受けることが考えられる。これは、地理的位置を決定するために使用される
基準ステーションの各セットに対する参照移動ステーションを提供することが必
要であることを意味する。
With this application of the positioning system of the present invention, by way of example, the relative timing of the reference stations (BSs) used for the geographical positioning of the vehicle is determined by the transmission frame of the signal transmitted from the reference station. It is conceivable that the rate of change changes at a rate approaching the rate of change of the rate. This means that it is necessary to provide a reference mobile station for each set of reference stations used to determine the geographic location.

【0069】 このように動作時その地理的位置が決定されるべき自動車(目標移動ステーシ
ョン)は、例えばコントロールセンターにより基準ステーション(BSs)のセッ トが割当てられ、自動車の移動ステーションは先に概説した仕方で、周期的にま
たは要求に応じて同意された(agreed)基準ステーションにおけるフレーム番号に
関して与えられた時間に、割当てられた基準ステーションのセットの相対的タイ
ミングを測定可能とされる。
The vehicle (target mobile station) whose geographical position is to be determined in operation in this way is assigned, for example, a set of reference stations (BSs) by the control center, the mobile mobile station being outlined above. In this way, the relative timing of the assigned set of reference stations can be measured at a given time with respect to the frame number at the reference station that has been periodically or aggressively requested.

【0070】 割当てられた基準ステーションのセットに関連する参照移動ステーションは先
に概説した仕方で、目標移動ステーション(自動車)と同じ基準ステーションの
セットから送信された信号の関連するタイミングを測定可能とされる。測定され
たタイミング情報は、参照移動ステーションおよび目標移動ステーションからコ
ントロールセンターに送信される。コントロールセンターは、目標移動ステーシ
ョンからのタイミング情報を、参照移動ステーションからのタイミング情報、す
なわち参照移動ステーションで受信されたと同じフレーム番号の同じ基準ステー
ションのセットからのタイミング情報と比較して時間差を決定可能となっている
The reference mobile station associated with the assigned set of reference stations is capable of measuring the relevant timing of signals transmitted from the same set of reference stations as the target mobile station (vehicle) in the manner outlined above. You. The measured timing information is transmitted from the reference mobile station and the target mobile station to the control center. The control center can determine the time difference by comparing the timing information from the target mobile station with the timing information from the reference mobile station, i.e. from the same set of reference stations with the same frame number as received at the reference mobile station It has become.

【0071】 次いでコントロールセンターは、時間差情報、および割当てられた基準ステー
ションおよび参照移動ステーションのセットの地理的位置に関してコントロール
センターに知られた情報を使用して、自動車(目標移動ステーション)の地理的
位置を計算する。計算は従来の双曲線幾何学計算を使用して為される。
The control center then uses the time difference information and the information known to the control center regarding the geographic location of the assigned set of reference and reference mobile stations, and the geographic location of the vehicle (target mobile station). Is calculated. The calculations are made using conventional hyperbolic geometric calculations.

【0072】 参照移動ステーションがコントロールセンターにより調整される本発明の位置
決定システムにより、目標移動ステーションの地理的位置を決定するために少な
くとも二つの基準ステーションから放送された信号が、参照移動ステーションに
よって測定されることのみが必要である。
With the position determination system of the present invention in which the reference mobile station is coordinated by the control center, the signals broadcast from at least two reference stations to determine the geographical position of the target mobile station are measured by the reference mobile station. It only needs to be done.

【0073】 実際、自動車に割当てられた基準ステーションのセットは、自動車移動ステー
ションはその送信された信号を測定可能なそれらの基準ステーションのサブセッ
ト(subset)である。コントロールセンターは、自動車がデジタルセルラー式ラジ
オ通信ネットワークのサービスエリア内で運行している時、自動車(目標移動ス
テーション)に割当てられた基準ステーションのセットを変更可能となっている
。換言すれば、自動車の位置を固定するために使用される基準ステーションのセ
ットは、一般的に自動車が運行する間、コントロールセンターから更新される。
In practice, the set of reference stations assigned to a vehicle is a subset of those reference stations from which the vehicle mobile station can measure its transmitted signal. The control center is capable of changing the set of reference stations assigned to the vehicle (target mobile station) when the vehicle is operating within the coverage area of the digital cellular radio communication network. In other words, the set of reference stations used to fix the position of the vehicle is typically updated from the control center while the vehicle is operating.

【0074】 与えられた如何なる参照移動ステーションもその信号送信を測定することがで
きない基準ステーションのセットは、一般的に特定の目標移動(自動車)がその
信号送信を測定できるそれらの基準ステーションの超集合(superset)である。従
ってコントロールセンターは幾つかの、または総ての参照移動ステーションから
の測定を調整できる必要がある。
A set of reference stations to which no given reference mobile station can measure its signal transmission is generally a superset of those reference stations for which a particular target mobile (vehicle) can measure its signal transmission. (superset). Thus, the control center needs to be able to coordinate measurements from some or all reference mobile stations.

【0075】 自動車位置決定システムに関するこれまでの説明から、我々の以前のシステム
に対比して、相関用に受信した信号の如何なる表示も送信する必要がなく、時間
差は目標移動ステーションで直接測定され、およびこの情報のみがコントロール
センターに送られ、それによって必要な帯域幅を大幅に低減することが分かる。
From the previous description of the vehicle positioning system, it is not necessary to transmit any indication of the received signal for correlation, as compared to our previous system, the time difference is measured directly at the target mobile station, And it can be seen that only this information is sent to the control center, thereby greatly reducing the required bandwidth.

【0076】 その地理的位置を決定するために、各自動車がその中で移動ステーション(目
標移動ステーション)を含む自動車ナビゲーションシステムは、本発明の位置決
定システムより硬度な用途である。このシステムにより、例示用としてであるが
、基準ステーション(BSs)間の相対的タイミングの変化率は、相対的タイミン グが、参照移動ステーションと目標移動ステーション、すなわちその地理的位置
を決定することを望む自動車内に置かれた共用のモデルに従って、比較的長期間
に亘って正確に予測可能なように十分に安定していることが期待される。
A vehicle navigation system in which each vehicle includes a mobile station (target mobile station) therein to determine its geographic location is a more rigid application than the positioning system of the present invention. With this system, by way of example only, the rate of change of the relative timing between the reference stations (BSs) is such that the relative timing determines the reference mobile station and the target mobile station, ie its geographic location. It is expected to be sufficiently stable to be accurately predictable over a relatively long period of time, according to a shared model located in the desired vehicle.

【0077】 地理的位置を決定するために使用される各基準ステーションのセットに対する
参照移動ステーションを含むこのシステムにより、コントロールセンターは、 ―基準ステーションのそれぞれのセットに対する前記各移動ステーションによ
って測定された相対的タイミング情報、および変化率情報を収集し、 ―デジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークのサービスエリア内で運行する
目標移動ステーションに、参照移動ステーションから収集された測定情報を分配
可能とされる。
With this system including a reference mobile station for each set of reference stations used to determine the geographic location, the control center can:-determine the relative measured by each said mobile station relative to the respective set of reference stations; Collecting timing information and rate-of-change information; and distributing the measurement information collected from the reference mobile station to target mobile stations operating within the coverage area of the digital cellular radio communication network.

【0078】 分配された情報は、目標移動ステーション(自動車)の各々が、前記ネットワ
ークの与えられた如何なる地理的位置においても、それと通信できる基準ステー
ション(BSs)の相対的タイミングに関する十分に正確な情報を持つ、というも のである。
The distributed information is sufficiently accurate information regarding the relative timing of the reference stations (BSs) with which each of the target mobile stations (vehicles) can communicate at any given geographic location of the network. It has something.

【0079】 自動車がその地理的位置を決定することを望む時、自動車の目標移動ステーシ
ョンはその現在の位置内の基準ステーション(一般的にはそれが通信用に使用す
る基準ステーションのセットと一致しない)の一つのセットから送信された信号
の相対的タイミングを測定し、およびコントロールセンターによって分配された
変化率情報および基準ステーション(BSs)のセットの地理的位置に関する情報 と共に、相対的タイミング測定値を使用してその地理的位置を決定する。
When the vehicle wants to determine its geographic location, the target mobile station of the vehicle will not match the reference station in its current location (generally does not match the set of reference stations it uses for communication) ) And measure the relative timing of the signals transmitted from one set, and calculate the relative timing measurements, along with the rate of change information distributed by the control center and information on the geographic location of the set of reference stations (BSs). Use to determine its geographic location.

【0080】 自動車ナビゲーションシステムのコントロールセンターは、目標移動ステーシ
ョンに、基準ステーション(BSs)の前記セットの地理的位置に関する情報を提 供可能とされてもよく、または目標移動ステーションは基準ステーション(BSs )のセットの地理的位置に関する情報を記憶するデータベースを含んでもよい。
The control center of the vehicle navigation system may be able to provide the target mobile station with information on the geographic location of said set of reference stations (BSs), or the target mobile station may be a reference station (BSs) May include a database that stores information relating to the geographic location of the set.

【0081】 本発明の特定の実施例のこれまでの説明から、本発明による位置決定システム
は、移動装置の地理的位置決定に関する既知のシステムの対して次の特徴および
/または利点を持つ。 すなわち、 ―参照移動ステーションは、既知の位置の基準ステーションのセットから放送
される信号の参照コピーを捉える必要がある。しかしながら、これは目標移動ス
テーションと非常に近似可能で、通常稀にタイミング情報を更新する必要がある
だけで、従って低コストである。
From the foregoing description of particular embodiments of the present invention, the position determination system according to the present invention has the following features and / or advantages over known systems for the geolocation of mobile devices. The reference mobile station needs to capture a reference copy of the signal broadcast from the set of reference stations at known locations. However, this can be very close to the target mobile station and usually only needs to update the timing information infrequently, and is therefore low cost.

【0082】 ―以前の我々のシステムに提案された二つの生の信号記録間の相関は最早飛行
時間差を決定するために必要ではなく、従って要求されるシステムの計算能力を
低減する。 ―参照移動ステーションと目標移動ステーション間に移転されように要求され
るデータの量は比較的少なく、本発明のある操作モードでは、参照移動ステーシ
ョンから目標移動ステーションへの移転は稀であり、それにより本発明の位置決
定システムの操作コストを低減する。
-The correlation between the two raw signal records previously proposed for our system is no longer necessary to determine the time-of-flight difference, thus reducing the required computing power of the system. The amount of data required to be transferred between the reference mobile station and the target mobile station is relatively small, and in one mode of operation of the present invention, transfer from the reference mobile station to the target mobile station is rare; The operation cost of the position determination system of the present invention is reduced.

【0083】 ―参照移動ステーションは全目標移動ステーションに共通のタイミングおよび
変化率測定のセットを実施する事になる(have to perform)ので、参照移動ステ ーションに必要とされる計算能力を更に低減する。 ―もし、位置の知識の必要性が、或る中央の位置でよりも、実際に目標移動ス
テーションで存在するならば、目標移動ステーションは基準ステーションタイミ
ング情報の頻繁でない更新に基づいて、位置決定をそれ自身で便宜よく実施可能
である。
-The reference mobile station will have to perform a set of timing and rate-of-change measurements common to all target mobile stations, thus further reducing the computational power required for the reference mobile station. . -If the need for location knowledge actually exists at the target mobile station, rather than at some central location, the target mobile station can make a position determination based on infrequent updates of reference station timing information. It can be conveniently implemented by itself.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 移動受信装置の地理的位置決定用の既知のシステムをブロック図の形式で示す
FIG. 1 shows, in the form of a block diagram, a known system for determining the geographical location of a mobile receiving device.

【図2】 本発明デジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークをブロック図の形式で示す
FIG. 2 shows a digital cellular radio communication network according to the invention in the form of a block diagram.

【図3】 A−Dは、以下に説明するシステムにおける推定された、または測定された信
号の自動−または相互−相関機能を示す。
FIG. 3A-D shows the auto- or cross-correlation function of the estimated or measured signal in the system described below.

【図4】 本発明を具体化するデジタルセルラー式ラジオネットワーク用移動ハンドセッ
トを図式的に示す。
FIG. 4 schematically illustrates a mobile handset for a digital cellular radio network embodying the present invention.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,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,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR ,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U S,UZ,VN,YU,ZW (72)発明者 フォグ アンドリュー イギリス国 エスジー19 3エーディー ベッドフォードシャー サンディ グレー トグランスデン ミドルストリート 13 Fターム(参考) 5J062 AA06 BB01 BB05 CC12 CC16 5K067 BB04 BB36 CC04 CC06 CC10 DD42 DD43 EE23 JJ51 JJ56 KK13 KK15 LL11 【要約の続き】 のに用いられる。この信号は各基準ステーションのBCCH 上で放送可能であり、BCCH信号は放送基準ステーション 及びデジタルセルラーラジオ通信ネットワークに関する 移動ステーション情報を伝送する。──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, 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, GM, HR, 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, US, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventor Fog Andrew UK Esg 19 3 Adie Bedfordshire Sandy Great Grangesden Middle Street 13 F term (reference) 5J062 AA06 BB01 BB05 CC12 CC16 5K067 BB04 BB36 CC04 CC06 CC10 DD42 DD43 EE23 JJ51 JJ56 KK13 KK15 LL11 [Continuation of abstract] This signal can be broadcast on the BCCH of each reference station, and the BCCH signal carries mobile station information about the broadcast reference station and the digital cellular radio communication network.

Claims (32)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の加入者移動ステーション(5)、 それぞれ多数の移動ステーションと通信可能とされ、およびネットワーク内に
既知の固定地理的位置を持つ多数の基準ステーション(2,3)、並びに ネットワークにおいて移動ステーションの地理的位置を決定する位置決定手段
を有するデジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークを有し、 前記位置決定手段はネットワークにおいて既知の地理的位置を持ちおよび前記基
準ステーション(2,3)によって放送された信号を受信可能とされた少なくと
も一つの参照移動ステーション(1)を含み、前記受信信号はネットワークの加
入者移動ステーション(5)の地理的位置を決定するために使用され、 移動ステーション(5)は基準ステーション(2,3)から放送される信号の
到着時間を識別しおよび測定する手段を有し、前記移動ステーションで受信され
た各放送信号はそれぞれの基準ステーションから送信された信号の一つ以上のコ
ピーより成る合成信号であり、前記コピーはそれぞれの基準ステーションと移動
ステーション間の各コピーによって通り抜けられた経路の相対長さに従って互い
に関して時間的に変位され、前記到着時間は前記移動ステーションの内部時間基
準に関する前記合成信号を形成する最も早期に到着するコピーの到着時間として
測定され、前記手段は多数の基準ステーションから放送される信号の相対的タイ
ミングを決定するために配置され、 前記信号の前記相対的タイミングは、従来の双曲線幾何学を使用して、ネット
ワークの前記移動ステーションの地理的位置の決定のために使用されることを特
徴とするデジタルセルラー式ラジオ通信ネットワーク。
A plurality of subscriber mobile stations (5), each of which is capable of communicating with a plurality of mobile stations, and a plurality of reference stations (2, 3) having a known fixed geographical location in the network; A digital cellular radio communication network having position determining means for determining the geographical position of the mobile station at said position determining means having a known geographical position in the network and being broadcast by said reference station (2,3). At least one reference mobile station (1) enabled to receive the received signal, said received signal being used to determine the geographical location of a subscriber mobile station (5) in the network; ) Indicates the arrival of the signal broadcast from the reference station (2, 3). Means for identifying and measuring time, wherein each broadcast signal received at the mobile station is a composite signal consisting of one or more copies of the signal transmitted from a respective reference station, wherein the copy is a respective signal. Time-shifted with respect to each other according to the relative length of the path traversed by each copy between the reference station and the mobile station, the arrival times arriving earliest to form the composite signal with respect to the mobile station's internal time reference. Measured as the time of arrival of the copy, said means is arranged to determine the relative timing of signals broadcast from a number of reference stations, wherein said relative timing of said signals is determined using conventional hyperbolic geometry Used for the determination of the geographical location of said mobile station in the network Digital cellular radio communication network, characterized in that.
【請求項2】 識別および測定された前記送信信号は、既知の間隔で送信さ
れ、および容易に識別されおよび事前に知られる部分を有する、ことを特徴とす
る請求項1に記載のネットワーク。
2. The network of claim 1, wherein the identified and measured transmission signal is transmitted at known intervals and has a portion that is easily identified and known in advance.
【請求項3】 前記内部時間基準に対する基準ステーションから受信した信
号の到着時間を、丁度よい時にまたは等価的な変換された間隔で、識別しおよび
測定する前記手段は、 前記信号の被測定部を自動相関する手段、 前記信号の予期部分の自動相関の部分、および前記信号の測定部の一部の自動
相関部分を含むテンプレートを構築する手段、 前記受信信号の予期部分を前記受信信号の測定部と相互相関する手段、および 前記内部時間基準に関する基準ステーションから放送された信号の到着時間と
して、テンプレートが相互相関を最良に適合させるオフセットを測定する手段を
有することを特徴とする請求項2に記載のネットワーク。
3. The means for identifying and measuring the time of arrival of a signal received from a reference station with respect to the internal time reference, at the right time or at an equivalent transformed interval, comprises: Means for auto-correlating, means for constructing a template including an auto-correlation part of an expected part of the signal, and a part of an auto-correlation part of the measuring part of the signal, a measuring part of the received signal 3. The apparatus of claim 2, further comprising: means for cross-correlating with the signal, and means for measuring the offset at which the template best matches the cross-correlation as the arrival time of the signal broadcast from the reference station with respect to the internal time reference. Network.
【請求項4】 前記ネットワークはGSMネットワークであり、および前記信 号の前記部分は拡張トレーニングシーケンスを有する、ことを特徴とする請求項
2または3に記載のネットワーク。
4. The network according to claim 2, wherein the network is a GSM network, and the part of the signal has an extended training sequence.
【請求項5】 前記ネットワークはCDMAネットワークであり、および前記信
号の前記部分はパイロット拡大コードを有する、ことを特徴とする請求項2また
は3に記載のネットワーク。
5. The network according to claim 2, wherein the network is a CDMA network, and the portion of the signal has a pilot extension code.
【請求項6】 前記テンプレートを構築する手段は、前記信号の中央ピーク
の自動相関以前のオフセット時間に対応する前記信号の予期部分の自動相関の部
分を、中央ピークの自動相関以後のオフセット時間に対応する前記信号の測定部
分の一部の自動相関の部分と組み合わせる手段を有する、ことを特徴とする請求
項2から5のいずれかに記載のネットワーク。
6. The means for constructing the template includes: converting an autocorrelation portion of an expected portion of the signal corresponding to an offset time before the autocorrelation of the central peak of the signal to an offset time after the autocorrelation of the central peak. 6. The network according to claim 2, comprising means for combining with a part of the autocorrelation part of the corresponding measurement part of the signal.
【請求項7】 基準ステーション(2,3)から放送される信号の到着時間
を識別しおよび測定する前記手段はそれに適応されたイコライザを有する、こと
を特徴とする請求項1に記載のネットワーク。
7. The network according to claim 1, wherein said means for identifying and measuring the time of arrival of a signal broadcast from a reference station (2, 3) comprises an equalizer adapted thereto.
【請求項8】 前記信号は前記各基準ステーションの放送制御チャンネル(
BCCH)で放送され、 基準ステーションによって送信されるBCCH信号は、前記基準ステーションが前
記基準ステーションおよびデジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークに関する
情報を、そこと通信可能とされた移動ステーションに伝送し、 前記イコライザ手段は、前記BCCH信号のフレーム番号付けおよび他の識別特徴
を使用していくつかの基準ステーションから放送される信号の相対的タイミング
を決定可能とされていることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のネ
ットワーク。
8. The signal is transmitted to a broadcast control channel of each of the reference stations.
A BCCH signal broadcast on a BCCH and transmitted by a reference station, the reference station transmitting information about the reference station and the digital cellular radio communication network to a mobile station communicable therewith, the equalizer means Is adapted to be able to determine the relative timing of signals broadcast from several reference stations using frame numbering and other identification features of the BCCH signal. A network according to any of the above.
【請求項9】 前記ネットワークは、前記ネットワーク内の前記移動ステー
ションの地理的位置を決定するために前記信号の前記相対的タイミングを評価す
る評価手段、および前記相対的タイミングを前記移動ステーションから前記評価
手段に送信する送信手段を有する、ことを特徴とする先の請求項のいずれかに記
載のネットワーク。
9. The network further comprising: evaluation means for evaluating the relative timing of the signal to determine a geographical location of the mobile station in the network; and evaluating the relative timing from the mobile station. A network according to any preceding claim, comprising transmitting means for transmitting to the means.
【請求項10】 前記移動ステーションは、前記評価手段からネットワーク
内の地理的位置に関するデータを受信し、および前記データを記憶可能とされた
手段を有する、ことを特徴とする請求項9に記載のネットワーク。
10. The mobile station of claim 9, wherein the mobile station receives data from the evaluator regarding geographical location in a network, and includes means enabled to store the data. network.
【請求項11】 その地理的位置が決定される移動ステーションは、少なく
とも一つの外部ソースから前記基準ステーションの前記相対的タイミングおよび
地理的位置に関する情報を受信し、および前記データを記憶可能とされた手段を
有する、ことを特徴とする先の請求項のいずれかに記載のネットワーク。
11. The mobile station whose geographic location is determined is capable of receiving information about the relative timing and geographic location of the reference station from at least one external source and storing the data. A network according to any of the preceding claims, comprising means.
【請求項12】 移動ステーションは、基準ステーションタイミングと地理
的位置情報と組み合わせて移動ステーションのイコライザ手段により決定される
前記相対的タイミングを使用して、前記ネットワーク内の移動ステーションの地
理的位置を決定可能とされた位置決定手段を有することを特徴とする、従属時に
請求項1または7から11のいずれかに記載のネットワーク。
12. The mobile station determines the geographic location of the mobile station in the network using the relative timing determined by the mobile station's equalizer means in combination with reference station timing and geographic location information. 12. A network as claimed in any one of claims 1 or 7 to 11 when dependent, characterized in that it comprises a location determining means enabled.
【請求項13】 前記相対的タイミングを決定するために使用される前記移
動ステーションは、参照移動ステーションであり、 前記参照移動ステーションは、前記参照移動ステーションの地理的位置および
前記基準ステーションの地理的位置と組み合わせて前記相対的タイミングを使用
して、異なる基準ステーションからの送信間のビットおよびフレームタイミング
の差を計算可能とされた計算手段を有し、 前記計算されたデータは、基準ステーションのRTDs(実時間差)、およびそれ
によって加入者移動ステーションの地理的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から12のいずれかに記載のネットワーク。
13. The mobile station used to determine the relative timing is a reference mobile station, wherein the reference mobile station is a geographic location of the reference mobile station and a geographic location of the reference station. Calculating means for calculating the difference in bit and frame timing between transmissions from different reference stations using the relative timing in combination with the reference station's RTDs ( Network according to any of the preceding claims, used to determine the real time difference) and thereby the geographical location of the subscriber mobile station.
【請求項14】 前記参照移動ステーションは基準ステーション間の前記時
間差の変化率を決定し、および予測可能とされた手段を有する、ことを特徴とす
る請求項13に記載のネットワーク。
14. The network of claim 13, wherein the reference mobile station has means for determining and predicting the rate of change of the time difference between reference stations.
【請求項15】 前記参照移動ステーションは、地理的位置決定に使用する
ために外部システムに前記計算された相対的タイミングおよび変化率を送信する
送信手段を有することを特徴とする請求項14に記載のネットワーク。
15. The reference mobile station according to claim 14, wherein the reference mobile station has transmitting means for transmitting the calculated relative timing and rate of change to an external system for use in geographic location determination. Network.
【請求項16】 前記送信手段は、基準ステーション位置情報を前記外部シ
ステムに送信可能とされていることを特徴とする請求項15に記載のネットワー
ク。
16. The network according to claim 15, wherein said transmission means is capable of transmitting reference station position information to said external system.
【請求項17】 前記参照移動ステーションは、ネットワーク内に既知の固
定地理的位置を持つことを特徴とする請求項1から16のいずれかに記載のネッ
トワーク。
17. The network according to claim 1, wherein the reference mobile station has a known fixed geographic location in the network.
【請求項18】 ネットワーク内の前記参照移動ステーションの地理的位置
は、可変かつ任意の時点で決定可能であることを特徴とする請求項1から16の
いずれかに記載のネットワーク。
18. The network according to claim 1, wherein the geographical position of the reference mobile station in the network is variable and can be determined at any time.
【請求項19】 ネットワーク内の前記参照移動ステーションの地理的位置
は、GPSによって決定されることを特徴とする請求項18に記載のネットワーク 。
19. The network according to claim 18, wherein the geographic location of the reference mobile station in the network is determined by GPS.
【請求項20】 少なくとも前記基準ステーションの幾つかは、各々それと
一体型の参照移動ステーションを持つことを特徴とする請求項1から19のいず
れかに記載のネットワーク。
20. A network according to claim 1, wherein at least some of the reference stations each have a reference mobile station integrated therewith.
【請求項21】 先行請求項のいずれかに特許請求されたデジタルセルラー
式ラジオ通信ネットワークを有することを特徴とする位置決定システム。
21. A positioning system comprising a digital cellular radio communication network as claimed in any of the preceding claims.
【請求項22】 前記システムは、システムの動作を制御するコントロール
センタを有することを特徴とする請求項21に記載の位置決定システム。
22. The position determination system according to claim 21, wherein the system has a control center for controlling the operation of the system.
【請求項23】 前記ネットワーク中の前記移動ステーション(MSs)のい ずれか一つの地理的位置を決定可能とされた位置決定システムにおいて、 前記地理的位置を決定するために使用される基準ステーション(BSs)の前記 相対的タイミングは、前記基準ステーションによって送信される信号の発信フレ
ーム率の変化割合に接近する割合で変化を受け、 前記システムは前記地理的位置を決定するために使用される基準ステーション
の各セットに対する参照移動ステーションを含み、 その位置が決定されるべき移動ステーション(以下'目標移動ステーション'と
呼ぶ)は前記コントロールセンターによって基準ステーションの一セットを割当
てられ、前記目標移動ステーションは、基準ステーションの前記割当てられたセ
ットから送信された信号の相対的タイミングを、同意された基準ステーションに
おけるフレーム番号の条件で与えられた頻度で、測定可能とされ、 そこで基準ステーションの前記割当てられたセットに関連する少なくとも一つの
前記目標移動ステーションは、基準ステーションの前記割当てられたセットによ
って送信された前記信号の相対的タイミングを測定可能とされ、 前記目標移動ステーションおよび前記参照移動ステーションは、前記測定され
たタイミングを前記コントロールセンターへ送信可能とされ、 前記コントロールセンターは時間差を決定するために前記目標移動ステーショ
ンおよび前記参照移動ステーションからの前記時間情報を比較可能とされ、 前記コントロールセンターは、基準ステーションの前記割当てられたセットお
よび前記参照移動ステーションの地理的位置に関して前記コントロールセンター
に知られている前記時間差情報を使用して目標移動ステーション地理的位置を計
算可能とされ、前記計算は従来の双曲的幾何学方程式を使用して行われることを
特徴とする請求項22に記載の位置決定システム。
23. A positioning system adapted to determine a geographical position of any one of said mobile stations (MSs) in said network, wherein said reference station is used to determine said geographical position. The relative timing of the BSs) changes at a rate approaching the rate of change of the outgoing frame rate of the signal transmitted by the reference station, and the system uses the reference station used to determine the geographic location. The mobile station whose location is to be determined (hereinafter referred to as the "target mobile station") is assigned by the control center a set of reference stations, the target mobile station comprising: Transmitted from the assigned set of stations The relative timing of the signals can be measured at a frequency given by the terms of the frame number at the agreed reference station, wherein at least one of the target mobile stations associated with the assigned set of reference stations comprises: The relative timing of the signals transmitted by the assigned set of reference stations can be measured; the target mobile station and the reference mobile station can transmit the measured timing to the control center; The control center is capable of comparing the time information from the target mobile station and the reference mobile station to determine a time difference, wherein the control center is configured to control the assigned set of reference stations and the reference mobile station. The time difference information known to the control center with respect to the geographic location of the station can be used to calculate a target mobile station geographic location, wherein the calculation is performed using conventional hyperbolic geometric equations 23. The position determination system according to claim 22, wherein:
【請求項24】 前記コントロールセンタは、移動ステーションがデジタル
セルラー式ラジオ通信ネットワークのサービスエリア内を運行する時、前記移動
ステーションに割当てられた基準ステーションのセットを変更可能とされている
ことを特徴とする請求項20に記載の位置決定システム。
24. The control center, wherein when a mobile station operates within a service area of a digital cellular radio communication network, a set of reference stations assigned to the mobile station can be changed. 21. The position determination system according to claim 20, wherein
【請求項25】 前記コントロールセンタは、前記参照移動ステーションの
少なくとも幾つかからのタイミング測定値に関する情報を調整可能とされている
ことを特徴とする請求項23または24に記載の位置決定システム。
25. The position determination system according to claim 23, wherein the control center is capable of adjusting information relating to timing measurements from at least some of the reference mobile stations.
【請求項26】 前記システムはそれぞれ移動ステーション(MS)を含む自
動車車両を追跡可能とされていることを特徴とする請求項23から25のいずれ
かに記載の位置決定システム。
26. The position determination system according to claim 23, wherein the system is capable of tracking motor vehicles including mobile stations (MS).
【請求項27】 自動車にその地理的位置を決定させるように適応されてい
る自動車ナビゲーションシステムにおいて、 前記ナビゲーションシステムは、請求項22に特許請求された位置決定システ
ムを有し、その中で前記自動車の各々は目標移動ステーションを含んでいること
を特徴とする車両ナビゲーションシステム。
27. A vehicle navigation system adapted to cause a vehicle to determine its geographic location, said navigation system comprising a position determination system as claimed in claim 22, wherein said vehicle Each of which includes a target travel station.
【請求項28】 前記地理的位置を決定するために使用される基準ステーシ
ョンの各セットに対する参照移動ステーションを有し、 基準ステーション間の相対的タイミングの変化率は、前記相対的タイミングが
前記参照および目標移動ステーション間で共用されるモデルに従って、比較的長
時限に亘って、前記相対的タイミングが正確に予測されるように十分に安定であ
り、 前記コントロールセンターは、基準ステーションのそれぞれのセットに対する
前記各参照移動ステーションによって測定された相対的タイミング情報と変更情
報の割合を収集可能とされ、 前記コントロールセンターは、前記参照移動ステーションから収集された測定
情報を前記デジタルセルラー式ラジオ通信ネットワークのサービスエリア内を運
行する前記目標移動ステーションに分配可能とされ、前記情報分配は前記各目標
移動ステーションが、与えられた如何なる前記ネットワークの地理的位置におい
てもそれがそこと通信できる基準ステーションの相対的タイミングに関する十分
に正確な情報を持ち、 目標移動ステーションはその現在の位置にある一セットの基準ステーションに
よって送信される信号の相対的タイミングを測定し、および前記コントロールセ
ンターによって分配された前記情報および基準ステーションの前記セットの地理
的位置に関する情報と共に、前記測定値を使用してその地理的位置を決定可能と
されることを特徴とする請求項27に記載の車両ナビゲーションシステム。
28. A system comprising: a reference mobile station for each set of reference stations used to determine the geographic location; and a rate of change of relative timing between reference stations, wherein the relative timing comprises According to a model shared between the target mobile stations, for a relatively long period of time, the relative timing is sufficiently stable so that the relative timing is accurately predicted; The ratio of relative timing information and change information measured by each reference mobile station can be collected, and the control center can store the measurement information collected from the reference mobile station in a service area of the digital cellular radio communication network. Operating the target moving train Stations, the information distribution being such that each target mobile station has sufficiently accurate information regarding the relative timing of the reference station with which it can communicate at any given geographical location of the network. The target mobile station measures the relative timing of signals transmitted by the set of reference stations at its current location, and relates to the information distributed by the control center and the geographic location of the set of reference stations. 28. The vehicle navigation system according to claim 27, wherein the geographic location can be determined using the measurements together with information.
【請求項29】 前記コントロールセンタは前記目標移動ステーションに前
記基準ステーションのセットの地理的位置に関する情報を提供可能とされている
ことを特徴とする請求項28に記載の車両ナビゲーションシステム。
29. The vehicle navigation system of claim 28, wherein the control center is capable of providing the target mobile station with information regarding the geographic location of the set of reference stations.
【請求項30】 前記目標移動ステーションは前記基準ステーションのセッ
トの地理的位置に関する前記情報をその中に記憶するデータベースを有すること
を特徴とする請求項28に記載の車両ナビゲーションシステム。
30. The vehicle navigation system according to claim 28, wherein the target mobile station has a database in which the information regarding the geographic location of the set of reference stations is stored.
【請求項31】 基準ステーション(2,3)から放送される信号の到着時
間を識別し、および測定する手段を有し、 前記移動ステーションで受信された各放送信号は、それぞれの基準ステーショ
ンから送信される一つ以上のコピーよりなる合成信号であり、 前記コピーはそれぞれの基準ステーションと移動ステーション間の各コピーに
よって通り抜けられる経路の相対長さに従って互いに関して時間的に変位され、 前記到着時間は前記移動ステーションの内部時間基準に関する前記合成信号を
形成する最も早期に到着するコピーの到着時間として測定され、 前記手段は多数の基準ステーションから放送される信号の相対的タイミングを
決定するために配置されることを特徴とする先の請求項のいずれかによるネット
ワークまたは位置決定システムに使用される移動ナビゲーションセルラー式ラジ
オ通信ネットワークターミナル。
31. Means for identifying and measuring the time of arrival of signals broadcast from reference stations (2, 3), wherein each broadcast signal received at said mobile station is transmitted from a respective reference station. A composite signal comprising one or more copies, wherein the copies are temporally displaced with respect to each other according to a relative length of a path traversed by each copy between a respective reference station and a mobile station; Measured as the arrival time of the earliest arriving copy forming the composite signal with respect to the mobile station's internal time reference, the means being arranged to determine the relative timing of the signals broadcast from the multiple reference stations Network or location determination according to any of the preceding claims Mobile navigation cellular radio communication networks the terminal to be used for the stem.
【請求項32】 請求項1から30のいずれかに規定されたデジタルセルラ
ー式ラジオ通信ネットワークの移動ステーションの特徴のいずれかを有すること
を特徴とする請求項31に記載のターミナル。
32. A terminal according to claim 31, having any of the features of a mobile station of a digital cellular radio communication network as defined in any of the preceding claims.
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