JP2002511724A - 時間差測定方法及び無線システム - Google Patents

時間差測定方法及び無線システム

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JP2002511724A JP2000544146A JP2000544146A JP2002511724A JP 2002511724 A JP2002511724 A JP 2002511724A JP 2000544146 A JP2000544146 A JP 2000544146A JP 2000544146 A JP2000544146 A JP 2000544146A JP 2002511724 A JP2002511724 A JP 2002511724A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、時間差を測定する方法、及びこの方法を使用する無線システムであって、ベースステーション(100-104)と、ターミナル(114-116)と、時間差ユニット(106-110)と、時間差センター(112)とを備えた無線システムに係る。ベースステーション(100-104)の実時間差ＲＴＤは、時間差ユニット(106-110)により行なわれた測定に基づき、時間差センター(112)において観察時間差ＯＴＤ及び幾何学的時間差ＧＴＤにより時間の関数として形成され、この場合に、測定された実時間差ＲＴＤの発生の瞬間がベースステーション(100-104)の実時間差ＲＴＤに結び付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、少なくとも２つのベースステーションと、ターミナルとを備え、ベ
ースステーションの観察時間差ＯＴＤを測定しそして幾何学的な時間差ＧＴＤを
計算する無線システムに使用される時間差測定方法に係る。
【０００２】
【背景技術】
既知の無線システムでは、送信器から受信器へ送られる信号のタイミングを、
特にターミナルを位置決めする目的で測定することができる。ベースステーショ
ンの信号を測定することに基づくターミナル位置決めシステムでは、ターミナル
が、少なくとも２つの、又は好ましくは少なくとも３つの、ベースステーション
対の信号の到着に対する観察時間差ＯＴＤを測定する。これらベースステーショ
ンが同期して送信し、即ち同じ信号が同時にこれらベースステーションを離れる
と仮定することにより、２つのベースステーションから到達する信号の受信にお
ける観察時間差は、それらベースステーションの距離に対応し、即ち観察時間差
は、幾何学的時間差ＧＴＤである。この場合に、ベースステーションの位置は、
通常固定で且つ既知であるから、信号伝播時間の差によって双曲線を形成するこ
とができ、そしてターミナルは、測定に基づき双曲線の交点に位置するはずであ
る。このような測定の欠点は、ベースステーションの送信が完全に同期しないこ
とである。
【０００３】 ベースステーションの信号は、既知の位置をもつ時間差ユニットによって測定
することができ、そしてベースステーションの送信の実時間差ＲＴＤを決定する
のに使用できる。このＲＴＤは、更に、ターミナルがベースステーションの観察
時間差ＯＴＤを測定するときにも使用できる。というのは、ベースステーション
の実時間差ＲＴＤは、ターミナルにより測定された観察時間差ＯＴＤから減算で
きるからである。しかしながら、ターミナルにより測定された観察時間差ＯＴＤ
と、時間差ユニットにより測定されたベースステーションの実時間差ＲＴＤは、
例えば、データ送信チャンネルにより生じる遅延のために異なる時間に測定され
るので、幾何学的時間差ＧＴＤの測定は依然としてエラーを含み、ターミナルの
位置決定に不正確さをもたらす。
【０００４】
【発明の開示】
従って、本発明の目的は、時間差の精度に関連した上記問題を解消する時間差
測定方法及びこの方法を実施する無線システムを提供することである。 これは、冒頭で述べた形式の方法において、測定された実時間差ＲＴＤの発生
の瞬間をベースステーションの実時間差ＲＴＤに結び付けることにより、ベース
ステーションの実時間差ＲＴＤを観察時間差ＯＴＤ及び幾何学的時間差ＧＴＤに
よって時間の関数として形成することを特徴とする方法により達成される。
【０００５】 又、本発明は、少なくとも２つのベースステーションと、ターミナルと、ベー
スステーションの観察時間差ＯＴＤを測定するように構成された時間差ユニット
と、この時間差ユニットがその測定情報を送信するところの時間差センターとを
備え、そしてベースステーションの幾何学時間差ＧＴＤに関する情報が得られる
無線システムにも係る。この無線システムは、時間差センターが、観察時間差Ｏ
ＴＤ及び計算された幾何学的時間差ＧＴＤを使用することによりベースステーシ
ョンの実時間差ＲＴＤを時間の関数として形成するように構成され、時間差セン
ターが実時間差ＲＴＤの発生の瞬間を実時間差ＲＴＤに結び付けるよう構成され
たことを特徴とする。
【０００６】 本発明の方法及びシステムは、多数の効果を発揮する。ターミナルにより測定
される観察時間差ＯＴＤ及び実時間差ＲＴＤの測定を時間的に一致させることに
より、実時間差ＲＴＤにより生じるエラーを減少することができる。従って、公
知技術に比してターミナルをより正確に位置決めすることができる。
【０００７】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。 図１は、ＧＳＭ無線システムのような本発明の無線システムを示すが、これに
限定されるものではない。この無線システムは、ベースステーション１００−１
０４と、時間差ユニット１０６−１１０と、時間差センター１１２と、ターミナ
ル１１４、１１６とを備えている。時間差ユニット１０６−１１０は、通常、不
動の受信器であり、ベースステーション１００−１０４の送信を聴取しそしてベ
ースステーションの観察時間差を測定する。観察時間差ＯＴＤは、次の式（１）
に基づき実時間差ＲＴＤ及び幾何学的時間差ＧＴＤから形成される。 （１） ＯＴＤ＝ＲＴＤ＋ＧＴＤ 実時間差は、ベースステーション１００−１０４の動作の間違ったタイミングか
ら生じる。ベースステーション１００−１０４が完全に同期して動作する場合に
は、実時間差ＲＴＤはゼロとなる。幾何学的時間差ＧＴＤは、ベースステーショ
ン１００−１０４と、時間差ユニット１０６−１１０との間の距離から生じる。
ベースステーション１００−１０４及び時間差ユニット１０６−１１０の位置は
既知であるから、幾何学的時間差ＧＴＤは、理論的には一度計算すればよく又は
実際の測定に基づいてもよく、この際に、例えば、時間差センター１１２には常
に同じ結果が得られる。時間差センター１１２は、時間差ユニット１０６−１１
０により測定された観察時間差ＯＴＤを受け取り、そして各ベースステーション
対１００−１０４の実時間差ＲＴＤを減算により形成する。又、時間差センター
１１２は、実時間差の発生の瞬間、おそらくは、測定時間等を、形成された各実
時間差ＲＴＤに結び付ける。これは、ベースステーション１００−１０４の実時
間差ＲＴＤの情報を特定すると同時に、公知技術に比して、実時間差ＲＴＤによ
り形成される他の情報を特定することもできる。発生の瞬間を決定するときには
、時間差センター１１２は、時間差ユニット１０６−１１０における観察時間差
ＯＴＤの発生を利用することもでき、この場合に、時間差ユニット１０６−１１
０は、観察時間差ＯＴＤ及び測定時間を時間差センター１１２に通知する。
【０００８】 時間差ユニット１０６−１１０は、ベースステーション１００−１０４のアン
テナと直接通信できるようにセルに配置されるのが好ましい。セルは、１つ以上
の時間差ユニット１０６−１１０を含んでもよい。時間差ユニット１０６−１１
０のアンテナ（１つ又は複数）は、無指向性であっても指向性であってもよく、
これにより、時間差ユニット１０６−１１０は、デジタル広帯域受信器を使用す
ることによりベースステーション１００−１０４の全ての送信を聴取する。
【０００９】 時間差センター１１２は、通常、ターミナル１１４、１１６の位置的な中心で
もあり、移動サービス交換センター（図１には示さず）に配置されるのが好まし
い。時間差センター１１２は、時間差ユニットを制御する。その結果、時間差ユ
ニット１０６−１１０及び時間差センター１１２は、実時間差ＲＴＤ決定システ
ムを形成し、そして実際の位置測定を行う位置決めセンター及びユニット（例え
ば、ターミナル、ベースステーション、又は時間差ユニット（ベースステーショ
ンに加えてターミナルからの送信も受信できる））を伴うシステムは、ターミナ
ル１１４−１１６に対する位置決めシステムを形成できる。この位置決めシステ
ムは、ベースステーションの実時間差を利用することができ、この位置決めシス
テムは、各加入者ターミナル１１４、１１６により測定されたベースステーショ
ン１００−１０４の観察時間差ＯＴＤを利用し、そして位置決めシステム、好ま
しくは、時間差センター１１２は、実時間差ＲＴＤを観察時間差ＯＴＤから減算
して、ターミナル１１４、１１６の幾何学的時間差ＧＴＤを形成することができ
る。位置決めシステムが、ベースステーション１００−１０４の少なくとも２つ
に関連した幾何学的時間差ＧＴＤを知ると、公知技術に基づき、ベースステーシ
ョン１００−１０４の位置座標及び幾何学的時間差ＧＴＤにより、加入者ターミ
ナル１１４、１１６の位置座標を決定することができる。
【００１０】 時間差ユニット１０６−１１０は、特定のクロック１２０を備えているのが好
ましく、これにより、時間差ユニット１０６−１１０は、観察時間差ＯＴＤを測
定するように構成される。時間差ユニットのクロック１２０が充分な精度で同期
する場合には、測定時間を、各観察時間差測定値ＯＴＤに結び付けることができ
る。クロック１２０に代わって又はそれに加えて、無線システムにフレーム番号
を使用できるのが好ましく、時間差ユニット１０６−１１０は、フレーム番号に
より測定値にタイムスタンプを押すことができる。又、無線システムにおいて、
例えば制御チャンネルに時間情報を送信することもでき、この際に、時間差ユニ
ット１０６−１１０は、その時間情報により測定値にタイムスタンプを押すこと
ができる。
【００１１】 図２は、時間差センター１１２により行なわれた典型的な一連の測定を示すグ
ラフである。時間差センター１１２は、測定された実時間差ＲＴＤにより、測定
時間以外のときにベースステーション１００−１０４の実時間差ＲＴＤの振舞い
を内挿及び外挿する。実時間差ＲＴＤ結果の処理は効果的に行うことができる。
というのは、各実時間差ＲＴＤ結果が所与の時間とで対を形成するからである。
換言すれば、実時間差ＲＴＤの測定は、時間の関数として行なわれ、それ故、時
間に結びつかずに１組の実時間差ＲＴＤ結果を形成することはない。白いドット
２００は、測定ポイント２０２と２０４との間の実時間差ＲＴＤの内挿値を示し
ている。白い方形２０８は、時間窓の最後の測定ポイント２０６の後における実
時間差ＲＴＤの外挿値を表している。又、時間差センター１１２は、測定された
実時間差ＲＴＤを所定の時間窓においてフィルタしそして平均化するのが好まし
い。これは、実時間差ＲＴＤの測定結果が時間の関数であることによってのみ可
能となる。破線は、時間の関数としての実時間差ＲＴＤの平均値を表し、そして
これは、良く知られたように、直線で表すことのできる最小２乗和として計算で
きる。ターミナルの位置決めシステムは、最も近い発生の瞬間をもつベースステ
ーション１００−１０４の測定された実時間差ＲＴＤを使用してもよいし、或い
は実時間差ＲＴＤの内挿又は外挿された値を使用してもよい。
【００１２】 図３Ａにおいて、ベースステーション１００−１０４の実時間差ＲＴＤは、時
間の関数としてゆっくり変化する。この場合に、時間差ユニット１０６−１１０
は、実時間差ＲＴＤを規則的にしかも比較的時々測定すればよい。図３Ａにおい
て、２つの矢印は、測定時間を示している。図３Ｂでは、ベースステーション１
００−１０４の実時間差が時間の関数として急激に変化する。この場合に、時間
差ユニット１０６−１１０は、実時間差ＲＴＤを不規則に、そして少なくとも、
あるときは、頻繁に測定しなければならない。図３Ｂにおいて、矢印は測定時間
を示す。時間差センター１１２は、その測定に基づき、いかに頻繁にそしていか
に規則的に時間差ユニット１０６−１１０が各ベースステーション１００−１０
４を測定するか判断する。測定の頻度は、例えば、実時間差ＲＴＤの平均値が変
化する割合に基づく。測定の頻度を変更できることにより、測定結果をシグナリ
ングする必要性、ひいては、無線システムのシグナリング負荷が減少される。
【００１３】 ＧＳＭ無線システムでは、時間差センター１１２は、実時間差情報及び時間差
の発生の瞬間に関する情報を、例えば、ショートメッセージにおいて、その情報
を必要とするネットワーク要素に送信することができる。時間差情報に加えて、
又はそれに代わって、メッセージは、ターミナル１１４、１１６の位置に関する
情報を含んでもよい。本発明の解決策では、時間差ユニット１０６−１１０及び
時間差センター１１２は、例えば、ベースステーションに関連して所望のやり方
で無線システムに配置することができる。時間差センター１１２の機能は、少な
くともある程度は、時間差ユニット１０６−１１０に分配することができる。 添付図面の例を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明は、これに限定さ
れるものではなく、請求の範囲に記載する本発明の考え方の中で種々の変更がな
され得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 無線システムを示す図である。
【図２】 ベースステーションの実時間差の変化を時間の関数として示す図である。
【図３】 ベースステーションの実時間差のゆっくりした変化を時間の関数として示すと
共に、測定が必要なときを示す図である。
【図４】 ベースステーションの実時間差の急激な変化を時間の関数として示すと共に、
測定が必要なときを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ (72)発明者 アラネン マルコ フィンランド エフイーエン−33200 タ ンペレ サタマーカテュ ６ベー22 (72)発明者 グーナルソン グドニー フィンランド エフイーエン−33500 タ ンペレ カレヴァンピュイストティエ 19 セー111 (72)発明者 ヒヴェリーネン オーリ フィンランド エフイーエン−33820 タ ンペレ ヴェサコンカテュ 33 Ｆターム(参考） 5J062 AA08 CC16 5K067 AA33 BB03 DD30 EE00 EE02 EE10 HH21 JJ53

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも２つのベースステーション(100-104)と、ターミ
    ナル(114,116)とを備え、ベースステーション(100-104)の観察時間差ＯＴＤを測
    定しそして幾何学的な時間差ＧＴＤを計算する無線システムに使用される時間差
    測定方法において、測定された実時間差ＲＴＤの発生の瞬間をベースステーショ
    ン(100-104)の実時間差ＲＴＤに結び付けることにより、ベースステーション(10
    0-104)の実時間差ＲＴＤを観察時間差ＯＴＤ及び幾何学的時間差ＧＴＤによって
    時間の関数として形成することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 実時間差ＲＴＤはターミナル(114,116)の位置で利用され、
    加入者ターミナル(114,116)がベースステーション(100-104)の観察時間差ＯＴＤ
    を測定し、そしてそれに時間的に対応する実時間差ＲＴＤがＯＴＤから減算され
    るようにする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 上記無線システムは、少なくとも時間差ユニット(106-110)
    と、時間差センター(112)とを備え、これにより、時間差ユニット(106-110)は、
    観察時間差ＯＴＤを測定し、そしてその観察時間差ＯＴＤに関する情報を時間差
    センター(112)へ送信し、時間差センターは、観察時間差及び幾何学的時間差Ｇ
    ＴＤによりベースステーション(100-104)の実時間差ＲＴＤを時間の関数として
    形成し、そして時間差センター(112)は、実時間差ＲＴＤにより、ベースステー
    ション(100-104)の測定実時間差ＲＴＤの振舞いをその発生時以外の時間に内挿
    及び外挿する請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 時間差ユニット(106-110)は、クロック(120)を備え、これに
    より、時間差ユニット(106-110)がベースステーション(100-104)の実時間差ＲＴ
    Ｄを測定すると共に、実時間差ＲＴＤの発生の瞬間が決定される請求項３に記載
    の方法。
  5. 【請求項５】 時間差センター(112)は、測定実時間差ＲＴＤを所定の時間
    窓においてフィルタし及び平均化する請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】 ベースステーション(100-104)の実時間差ＲＴＤは、実時間
    差ＲＴＤの平均値が変化する割合に基づいて測定される請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 ＧＳＭ無線システムにおいて、時間差センター(112)は、測
    定された実時間差ＲＴＤに関する情報、実時間差ＲＴＤの発生の瞬間に関する情
    報及び／又はターミナル(114,116)の位置に関する情報をショートメッセージに
    おいて送信する請求項２に記載の方法。
  8. 【請求項８】 無線システムにおいて、送信はフレームで行ない、そしてタ
    イミングどりにフレーム番号を使用し、それにより、ベースステーション(100-1
    04)の実時間差ＲＴＤの発生の瞬間が決定される請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 無線システムにおいて、情報を制御チャンネルに送信し、そ
    れにより、時間差ユニット(106-110)が実時間差ＲＴＤを測定すると共に、実時
    間差ＲＴＤの発生の瞬間が決定される請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 実時間差ＲＴＤは、規則的に測定される請求項１に記載の
    方法。
  11. 【請求項１１】 ターミナル(114-116)が位置決めされるときには、最も近
    い発生の瞬間を有するベースステーション(100-104)の実時間差ＲＴＤが使用さ
    れる請求項２に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 少なくとも２つのベースステーション(100-104)と、ター
    ミナル(114,116)と、ベースステーション(100-104)の観察時間差ＯＴＤを測定す
    るように構成された時間差ユニット(106-110)と、この時間差ユニット(106-110)
    がその測定情報を送信するところの時間差センター(112)とを備え、そしてベー
    スステーション(100-104)の幾何学時間差ＧＴＤに関する情報が得られる無線シ
    ステムにおいて、上記時間差センター(112)は、観察時間差ＯＴＤ及び計算され
    た幾何学的時間差ＧＴＤを使用することによりベースステーション(100-104)の
    実時間差ＲＴＤを時間の関数として形成するように構成され、上記時間差センタ
    ー(112)が実時間差ＲＴＤの発生の瞬間を実時間差ＲＴＤに結び付けるよう構成
    されたことを特徴とする無線システム。
  13. 【請求項１３】 上記無線システムは、ターミナル(114,116)の位置決めシ
    ステムを備え、この位置決めシステムは、ベースステーション(100-104)の実時
    間差ＲＴＤを利用するように構成され、ターミナル(114,116)は、ベースステー
    ション(100-104)の観察時間差ＯＴＤを測定するように構成され、そして位置決
    めシステムは、実時間差ＲＴＤを観察時間差ＯＴＤから減算してターミナル(114
    ,116)の幾何学的時間差ＧＴＤを形成し、そしてターミナル(114,116)の位置を決
    定するように構成される請求項１２に記載の無線システム。
  14. 【請求項１４】 時間差ユニット(106-110)は、クロック(120)を備え、これ
    により、時間差ユニット(106-110)は、実時間差ＲＴＤを測定するように構成さ
    れる請求項１２に記載の無線システム。
  15. 【請求項１５】 時間差センター(112)は、測定された実時間差ＲＴＤによ
    り、ベースステーション(100-104)の実時間差ＲＴＤの振舞いをその発生時以外
    の時間に内挿及び外挿する請求項１２に記載の無線システム。
  16. 【請求項１６】 上記無線システムは、フレーム番号を使用するように構成
    され、これにより、時間差ユニット(106-110)は、実時間差ＲＴＤの測定にタイ
    ムスタンプを押すように構成される請求項１２に記載の無線システム。
  17. 【請求項１７】 上記無線システムは、時間情報を制御チャンネルに送信す
    るように構成され、そして時間差ユニット(106-110)は、時間情報により実時間
    差ＲＴＤの測定にタイムスタンプを押すように構成される請求項１２に記載の無
    線システム。
  18. 【請求項１８】 時間差センター(102)は、実時間差ＲＴＤを規則的に測定
    するように構成される請求項１２に記載の無線システム。
  19. 【請求項１９】 時間差センター(102)は、測定された実時間差ＲＴＤを所
    定の時間窓においてフィルタし及び平均化するように構成される請求項１２に記
    載の無線システム。
  20. 【請求項２０】 時間差センター(112)は、ベースステーション(100-104)の
    実時間差ＲＴＤを、実時間差ＲＴＤの平均値が変化する割合に基づいて測定する
    ように構成される請求項１２に記載の無線システム。
  21. 【請求項２１】 上記無線システムは、ショートメッセージが送信されるＧ
    ＳＭ無線システムであり、そして時間差センター(112)は、測定された実時間差
    ＲＴＤ、その時間差に関連した測定時間及び／又はターミナル(114,116)の位置
    を含むショートメッセージを送信するように構成される請求項１３に記載の無線
    システム。
  22. 【請求項２２】 ターミナル(114,116)の位置決めシステムは、時間的に最
    も近いベースステーション(100-104)の実時間差を使用するように構成された請
    求項１３に記載の無線システム。
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