JP2002530030A - ハードハンドオフを容易にする位置検出を有するモバイル通信システム - Google Patents

ハードハンドオフを容易にする位置検出を有するモバイル通信システム

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Abstract

(57)【要約】 遠距離通信ネットワーク10を使用するために適応されたハンドオフを容易にするシステム。システムは第1セル22および第2セル24を含んでいる地域内でモバイルトランシーバ26の位置を決定する位置決め装置を含む。比較回路が位置を地域内の予定のハンドオフ領域と比較し、それに応答して制御信号を提供する。ハンドオフ開始回路が制御信号に応答して第1セル22および第2セル24間でモバイルトランシーバ26のハンドオフを開始する。位置データベース50は第１および第２セル22、24のカバー領域および予定のハンドオフ領域を描いている地図情報を有する。位置が予定のハンドオフ領域内にあるとき、選択器は位置を地図情報と比較しかつ制御信号を提供するソフトウエアを実行する。基地局18は制御信号に応答してハードハンドオフを完成する指示を含みかつ実行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 I．発明の分野 この発明は通信システムに関する。特に本発明は遠距離通信システムにおける
ハンドオフを容易にするシステムおよび方法に関する。 II．関連技術の記述 セルラー遠距離通信システムは、１つまたはそれ以上の基地局と通信する複数
のモバイルユニット（例えばセルラー電話）により特徴付けられる。モバイルユ
ニットにより伝送される信号は基地局により受信され、しばしばモバイル切換え
センター（MSC）に中継される。MSCは公衆交換電話網（PSTN）または他のモバイ
ル局へ信号を送る。同様に信号は公衆交換電話網から基地局およびモバイル切換
えセンターを経てモバイルユニットへ伝送されてもよい。
【０００２】 各基地局はモバイルユニットが通信する‘セル’をカバーする。セルは限定さ
れた地理的領域をカバーし、モバイルユニットからのコールをモバイル切換えセ
ンターを経て遠距離通信網へおよび遠距離通信から送る。典型的なセルラー遠距
離通信システムのカバー領域は複数のセルに分割される。周波数のような異なる
通信リソースがしばしば通信システムリソースを最大化するために各セルに割当
てられる。モバイルユニットが第1のセルから第2のセルへ移動するとき、第2の
セルで構成される新しいシステムリソースを指定するためにハンドオフが実行さ
れる。
【０００３】 ハンドオフは、モバイルユニットおよび１つまたはそれ以上の管理基地局およ
び/またはモバイル切換えセンター間の一組の交渉指示の実行を含む。セルラー
遠距離通信システムは全般的にシステムリソースの利用を最大にするためタイム
リーなハンドオフ手順を必要とする。効率のよいタイムリーなハンドオフ手順は
、より小さなセルが増大した通信システム容量の需要に合うように配備されると
きより重要になりつつある。より小さなセルの使用は、セル境界交差および周波
数指定の数を増大し、それにより効率のよいかつコスト効果のよいハンドオフト
リガーメカニズムの必要を増大する。
【０００４】 タイムリーなハンドオフメカニズムは‘ハードハンドオフ’手順を採用するシ
ステムに特に重要である。ハードハンドオフ手順は隣接セル間の進行中のコール
、異なる周波数指定および/または異なるフレームオフセットを伝送するため、
または符号分割多元接続（CDMA）順方向通信量チャンネルからアナログ音声チャ
ンネルへモバイル局を向けるために使用される。ハードハンドオフにおいて、第
1のセルとの第1のリンクが破られ、それから第2のリンクが確立される。（‘ソ
フトハンドオフ’においては、第1のリンクは第2のリンクが確立されるまで維持
され、第1のリンクと第2のリンクとが同時に維持される期間がある。）ハードハ
ンドオフの場合、第1のリンクのドロップと第2のリンクの確立との間の大きな遅
れは受け入れがたい通信システムサービスの質をもたらすかもしれない。
【０００５】 遠距離通信システム容量およびサービスの質を高めるために、ミクロセルを被
せているマクロセルを有する多元層システムがしばしば採用される。層の上手な
使用はエンドユーザのパーフォーマンスおよびシステム容量を増加に導き得る。
例えば、静止しているユーザはミクロセルに割当てられ得、その結果彼らは減少
されたパワーで運転され、非常に少ない妨害をもたらす。ミクロセルラー容量が
高められるとき、オーバフロウ通信量はマクロセルに割当てられる。典型的に、
ミクロセルはマクロセルよりも多い周波数割当を有する。ハードハンドオフはモ
バイルユニットが多元層システムの2つの層間を横切るときに実行される。
【０００６】 隣接セル間のハードハンドオフを容易にするため、ハンドオフビーコンがしば
しば採用される。各セルのビーコンはセルの周りに限定された範囲を有する信号
を放送する。第1のセル内のモバイルユニットが第2のセルからのビーコンを検出
するとき、電話は第2のセルにハンドオフされる。不幸にもビーコンメカニズム
はシステムリソースの非効率な使用を作る。かかるビーコンに割当てられた周波
数帯域は音声セルのような通信量を現に支持しない。加えて、ビーコンは付加的
な高価な放送ハードウエアを必要とする。これらの制限は遠距離通信システムセ
ルのカバー範囲と容量にしばしば限界になる。
【０００７】 代わりに、移行セルは２つのセル間で実行されてもよい。移行セルは２つのセ
ルにオーバラップし、モバイルユニットにより検出可能な特定のパイロットオフ
セット信号を維持する。モバイルユニットがパイロットオフセットを検出すると
き、ハードハンドオフがトリガーされる。移行セルは第1および第2のセルに実質
的にオーバラップしなくてはならない。オーバラップはシステムリソースの非効
率かつ重複した使用を表わす。加えて、移行セルはシステム通信量を支持しない
。
【０００８】 それ故、セルラー遠距離通信システムにおいてハードハンドオフをトリガーす
る高速、効率的なかつコスト効果のよいシステムの要求が技術において存在する
。
【０００９】 発明の概要 技術における要望は本発明の通信システムにより提言される。全般的に、シス
テムは第1カバー領域を提供するように配置された第1のトランシーバと、第2カ
バー領域を提供するように配置された第２のトランシーバと、第1のトランシー
バと通信するように適応されたモバイルトランシーバとを含む。発明の特に新規
な態様は、第1または第2カバー領域に関するモバイルトランシーバの位置に基づ
いて、モバイルトランシーバおよび第２のトランシーバ間の通信リンクを確立す
るメカニズムの提供である。
【００１０】 示された実施例において、システムは第1セルおよび第2セルを含んでいる地域
内でモバイルトランシーバの位置を決定するメカニズムを含む。比較回路が位置
を地域内の予定のハンドオフ領域と比較し、それに応答して制御信号を提供する
。ハンドオフ開始回路が制御信号に応答して第1セルおよび第2セル間でモバイル
トランシーバのハンドオフを開始する。
【００１１】 示された実施例において、ハンドオフはハードハンドオフである。位置決め装
置は全地球測位システム（GPS）装置を含む。GPS装置は、モバイルユニットに配
置されたGPS受信機および信号インターフェイス、および第1セルおよび/または
第２セルと組合された基地局におけるGPS受信機およびコンピュータを含む。特
定の手段において、コンピュータはモバイルユニットにより使用するため最適GP
Sサテライトの組を位置付けるようプログラムされる。コンピュータはさらに、
基地局およびモバイルユニット間の信号トラベルタイムに基づいてモバイル局お
よび基地局間の距離を推計する指示を含む。
【００１２】 比較回路は予定のハンドオフ領域に対応している緯度および経度情報を記憶す
る位置データベースで実施される。比較回路はまた符号分割多元接続選択器を含
む。選択器は、モバイルトランシーバが予定のハンドオフ領域の予定のレンジ内
にあるとき、モバイルトランシーバの位置を追跡し始め、それに応答して追跡信
号を提供する。
【００１３】 ハンドオフ開始回路は、モバイル局が第１セル内から、選択器からの追跡信号
を経てハンドオフ開始回路により決定されるような予定のハンドオフ領域に移動
するとき、第１セルから第２セルへモバイル局のハンドオフを実行する第１の回
路を含む。ハンドオフ開始回路はさらに、モバイル局が第２セルから、追跡信号
を使用しているハンドオフ開始回路により決定されるような予定のハンドオフ領
域に移動するとき、第２セルから第１セルへモバイル局のハンドオフを実行する
第２の回路を含む。
【００１４】 特定の実施例において、第１または第２セルを経て送信されかつモバイル局に
より受信されたパイロットオフセットが選択器によりモバイル局の追跡を開始し
、選択器はそのとき追跡信号を提供する。追跡信号はモバイル局が予定のハンド
オフ領域内にあるとき制御信号である。
【００１５】 示された実施例において、ハンドオフ開始回路はモバイル切換えセンターを作
動する選択器バンクサブシステムを含む。位置決め装置は基地局位置検出システ
ムおよびモバイル局の位置を決定するモバイル局位置検出システムを含む。比較
回路は位置データベースと通信にある選択器バンクサブシステムを含む。位置デ
ータベースは第１および第２セルのカバー領域および予定のハンドオフ領域を描
いている地図情報を有する。選択器バンクサブシステムは、位置が予定のハンド
オフ領域内にあるとき、位置を地図情報と連続的に比較しかつ制御信号を提供す
るソフトウエアを実行する。基地局は制御信号に応答してハードハンドオフを完
成する指示を実行する。
【００１６】 発明の記述 本発明はここに特定の応用のために図式的実施例を参照して説明されるが、発
明はそれに限定されないことが理解されるべきである。技術において普通の熟練
を有し、ここに提供された教示にアクセスする者は、その範囲内の付加的な変形
例、応用および実施例、および本発明が重要な実益のある付加的な分野を認識す
るであろう。
【００１７】 図１は例示的CDMAセルラー電話システム10のブロック図である。システム10は
基地局制御器（BSC）14を有するモバイル切換えセンター（MSC）12を含む。公衆
交換電話網（PSTN）16は電話線および他のネットワーク（示されない）からのコ
ールをMSC12へおよびから送る。MSC12はPSTN16からのコールをそれぞれ第1のセ
ル22および第2のセル24と組み合わされたソース基地局18および目標基地局20へ
およびから送る。加えて、MSC12は基地局18および20間にコールを送る。ソース
基地局18は第1の通信リンク28を経て第1セル22内の第1のモバイルユニット26に
コールを向ける。通信リンク28は順方向リンク30および逆方向リンク32を有する
2方向リンクである。典型的に、基地局18がモバイルユニット26と音声通信を確
立したとき、リンク28は通信量チャンネルとして特徴付けられる。各基地局18お
よび20はただ1つのセルと組み合わされるが、基地局はしばしば管理し、または
複数のセルと組合される。
【００１８】 モバイルユニット26が第1のセル22から第2のセル24へ移動するとき、モバイル
ユニット26は目標基地局20へハンドオフされる。ハンドオフは典型的に第1のセ
ル22が第2のセル24とオーバラップするオーバラップ地域36で起る。
【００１９】 ソフトハンドオフにおいて、モバイルユニット26はソース基地局18との第1通
信リンク28に加えて、目標基地局20との第2通信リンク34を確立する。モバイル
ユニット26が第2のセル24内に横切った後、それは第1通信リンク28をドロップす
る。
【００２０】 ハードハンドオフにおいて、通信リンク34は確立されない。モバイルユニット
26が第1のセル22から第2のセル24へ移動するとき、ソース基地局18とのリンク28
はドロップされ、新しいリンクが目標基地局20と形成される。
【００２１】 本発明は相互システムハードハンドオフおよび内部システムハードハンドオフ
を含んでいるハードハンドオフの複数の型を収容する。相互システムハードハン
ドオフは、システム10のような与えられたセルラー遠距離通信システムの制御の
下で作動しているモバイルユニットが遠距離通信システムのカバー領域の外側に
移動し、隣接システム（示されない）にハンドオフされるときに起る。相互シス
テムハードハンドオフは、２つの遠距離通信システムが互いに隣接し、近隣シス
テムが現にサービスしているシステム10より良くモバイルユニット26にサービス
出来るときに使用される。近隣システムおよびサービスしているシステム10は連
続したサービス領域を持たねばならない。相互システムハンドオフは、同じエア
ーインターフェイスを使用している２つのシステム間、または2つの異なるエア
ーインターフェイスを使用している２つのシステム間で起り得る。
【００２２】 内部システムハードハンドオフはスペクトラムリソースを効率的に利用するた
めいくつかの基地局に割当てられた多数の周波数を有するシステムに採用され、
CDMAネットワークの容量を増加する。多数の周波数の使用は、しばしばセル分割
またはセル区分化のような容量増大を目的にした他の方法を超える利点を提供す
る。内部システムハンドオフは2つの異なったエアーインターフェイスを使用し
ている同じシステムの２つのネットワーク間でも起り得る。
【００２３】 多数の周波数システムにおいて、モバイルが多数の周波数を有する領域からよ
り少ない周波数を有する領域へ移動しているとき、ハードハンドオフが必要とさ
れる。ハードハンドオフはまた、モバイルユニットがサービスしている周波数の
小さな負荷を有する領域からサービスしている周波数の高い負荷を有する領域へ
移動し、負荷バランスが要求されるとき必要とされる。
【００２４】 図２は本発明の教示に従って構成されたハードハンドオフを容易にするシステ
ム40のブロック図である。この特別な実施例において、システム40は基地局制御
器14、基地局18およびモバイルユニット26を含むCDMA遠距離通信システムを使用
するために適用される。基地局制御器14は位置データベース50およびCDMA相互接
続サブシステム54と通信する選択器、即ち選択器バンクサブシステム48を含む。
システム40はさらに、基地局18に基地局トランシーバ58と通信する基地局位置検
出システム56を含む。システム40はまた、モバイルユニット26にもモバイル局ト
ランシーバ62と通信するモバイル局位置検出システム60を含む。
【００２５】 基地局位置検出システム56は以下により十分に議論されるように全地球測位シ
ステム（GPS）装置を含み、モバイル局位置検出システム60およびGPSサテライト
を経てモバイルユニット26の位置を突き止めることを容易にする。この特別な実
施例において、および以下により十分に議論されるように、モバイル局位置検出
システム60はGPS受信機および組込まれた計算機インターフェイスを含む。
【００２６】 技術に熟練した者は、位置検出技術の他の型、即ち測位技術が本発明の目的の
ためその範囲から逸脱することなくGPS測位技術に加えて、あるいは代えて使用
され得ることを認識するであろう。
【００２７】 ベストモードにおいて、基地局位置検出システム56はエアーインターフェイス
リンク64による信号伝送時間に基づいて基地局18からのモバイルユニット26の距
離を計算する。モバイルユニット26の観点で最適GPSサテライトとみなしている
信号が基地局位置検出システム56によりエアーインターフェイスリンク64でモバ
イルユニット26へ中継される。この情報はGPSサテライトの位置、従ってGPSサテ
ライトからモバイルユニット26への距離に対応している距離情報をモバイルユニ
ット26または基地局18へ提供する。基地局18およびモバイルユニット26間の距離
を利用することにより、基地局位置検出システム56は付加的なサテライトを位置
決めするモバイルユニット位置検出システム60の必要を除去する。
【００２８】 技術に熟練した者は、たった２つのGPSサテライト、およびモバイルユニット2
6および基地局18間の距離に関する情報が、モバイルユニット26の位置を2次元で
正確に固定することを要求されることを認識するであろう。
【００２９】 モバイルユニット26の位置が基地局位置検出システム56およびモバイルユニッ
ト位置検出システム60を経て固定された後、位置情報はA−インターフェイスリ
ンク66を経て基地局制御器14へ中継される。位置情報はCDMA相互接続サブシステ
ム54により受信され、選択器バンクサブシステム48へ送られる。モバイルユニッ
ト26がハンドオフ領域に近い領域に対応しているパイロット信号を確認し、この
パイロット確認情報を基地局18の方法により基地局制御器14へ中継するとき、選
択器バンクサブシステム48はモバイルユニット26の位置の監視を開始するソフト
ウエアを実行する。
【００３０】 位置データベース50は遠距離通信システムカバー領域のマッピング情報を記憶
し、ハードハンドオフ領域の配置を維持する。モバイルユニット26が位置データ
ベース50を経て選択器バンクサブシステム48により決定されたハードハンドオフ
領域に入るとき、選択器バンクサブシステム48はCDMA相互接続サブシステム54お
よび/または補足サービス付属物47へ適当な命令を発することによりハードハン
ドオフ手順を開始する。補足サービス付属物47はCDMA相互接続サブシステム54と
通信にあるコール制御処理装置49に接続される。コール制御処理装置49および補
足サービス付属物47は基地局制御器14およびPSTN間のコールのルーチンを容易に
する。補足サービス付属物47およびコール制御処理装置49の構成は技術において
知られている。補足サービス付属物47は発明の範囲から離れることなく標準のモ
バイルスイッチと置換されてもよい。
【００３１】 ハードハンドオフ手順を開始するに必要な命令は技術においてよく知られてい
る。ハードハンドオフ手順はモバイルユニット26を新しいセルのカバー領域に、
または新しい周波数に、またはCDMAシステムからアナログシステムへ、あるいは
新しいパイロットオフセットへハンドオフする。選択器バンクサブシステム48、
CDMA相互接続サブシステム54および基地局制御器14は技術において知られている
。
【００３２】 加えて、モバイルユニット26の現位置を位置データベース50の予定のハンドオ
フ領域と比較するための選択器バンクサブシステム48の実行ソフトウエアは容易
に開発され、技術において普通に熟練した者により採用される。
【００３３】 選択器バンク48を実行するソフトウエアは、基地局18またはモバイルユニット
26から受信された位置情報を経てモバイルユニット26の位置を監視し、受信され
た位置情報と位置データベース50に記憶された位置情報との比較を経てハンドオ
フが要求されるときを決定する。
【００３４】 図示の目的のため、コール詳細アクセス55、ホーム配置レジスタ53および基地
局マネージャ52が基地局制御器14のCDMA相互接続サブシステム54へ接続されて示
される。コール詳細アクセス55は各モバイルユニットユーザの勘定書記録を保持
することを容易にする。ホーム配置レジスタ53は各ユーザについての情報および
何のサービスを彼らが同意したかを維持する。基地局マネージャ52はシステム14
の全体の運転健全性を監視する。技術に熟練した者は、補足サービス付属物47、
コール制御処理装置49、コール詳細アクセス55、ホーム配置レジスタ53および基
地局マネージャ52がシステム40から省略され、本発明の範囲から離れることなく
他の回路と置換されてもよいことを認識するであろう。
【００３５】 基地局位置検出システム56またはモバイルユニット位置検出システム60は、モ
バイルユニット26が移行領域にあり、ハンドオフされるべき周りにいることを一
度検出するなら、組合された目標セル（図１の24参照）は確認されることを必要
とする。ハードハンドオフを受ける特定のセルまたはセクタの確認は選択器バン
クサブシステム48に接続された位置データベース50から引き出される。位置検出
システム（56および/または60）により報告された位置ロケーションと近隣シス
テムまたは目標セルへのハードハンドオフ指示メッセージにおいて確認されるべ
き目標セルまたはセクタとの間には１対１の対応が存在する。この情報は位置デ
ータベース50に記憶された静止地形情報として考慮される。データベース50は規
則的な基準または必要とされる基準として更新されてもよい。
【００３６】 図３は図２のシステム40がハードハンドオフを実行する例示的シナリオを示す
遠距離通信カバー領域70の図である。カバー領域70は左から右へ第１セル72、第
2セル74、第3セル76、および第4セル78を含む。第2セル74および第3セル76の下
にそれぞれ第5セル80および第6セル82がある。モバイルユニット26は他のセル74
、76、78、80、82への途中で第1セル72に示される。
【００３７】 第1セル72、第2セル74、および第5セル80は第1遠距離通信システムカバー領域
84の一部であり、通信量チャンネル通信のため第1周波数f１を利用する。第３セ
ル76、第4セル78、および第6セル82は第２遠距離通信システムカバー領域86の一
部である。第3および第6セル76および82は通信量チャンネル通信のためそれぞれ
第2周波数f２を利用し、一方第4セル78は通信量チャンネル通信のため第３周波
数f３を利用する。
【００３８】 第2セル74および第5セル80は第1カバー領域84および第2カバー領域86間の境界
88でそれぞれ第3セル76および第6セル82とオーバラップする。第２および第３セ
ル74、76間のオーバラップは第1ハンドオフ領域90を形成し、第5および第6セル8
0、82間のオーバラップは第1ハンドオフ領域90の次の第2ハンドオフ領域92を形
成する。第3および第4ハンドオフ領域94、96がそれぞれ第1および第2セル72、74
間、第3および第4セル76、78間のオーバラップ領域に起る。
【００３９】 モバイルユニット26が第1セル72から第2セル74へ第1境界98を横切って移動す
るとき、それは第2セル74に対応するパイロット信号を検出する。図２を参照す
ると、モバイルユニット26がパイロット信号を検出するとき、選択器48はエアー
インターフェイスリンク64およびＡ−インターフェイスリンク66の方法により活
性化される。選択器48はモバイルユニット位置検出システム60および基地局位置
検出システム56の助けによってモバイルユニット26の位置を追跡し始める。モバ
イルユニット26がそれぞれ第1または第2ハンドオフ領域90、92へ一度入ると、選
択器48は基地局制御器14を経てハードハンドオフを開始する。
【００４０】 第1および第2カバー領域84、86に対応している遠距離通信システムがそれぞれ
CDMAシステムであるとき、モバイルユニット26は第1CDMA周波数割当f１から第２
CDMA周波数割当f２へハンドオフされる。第1カバー領域84に対応している基地局
制御器14は第2カバー領域86に対応している異なる基地局制御器（示されない）
へモバイルユニット26を移さなくてはならない。モバイル切換えセンター間のハ
ンドオフを実行する手順は技術においてよく知られている。
【００４１】 活動的な信号セットは、モバイルユニット26が現にまたは潜在的に復調してい
る全てのパイロット信号を含む信号の組である。もし電話26により使用される活
動的な信号セットが第2または第5セル74、80のそれぞれ、または両方に対応して
いるパイロットオフセットを含むなら、選択器48はモバイルユニット26の追跡を
始め、モバイルユニット26がそれぞれ第1または第2ハンドオフ領域90、92に入る
ときハードハンドオフを開始する。基地局制御器14はそれぞれ第1または第2ハン
ドオフ領域90、92にいるモバイルユニット26に応答して選択器48により開始され
る新しいモバイル切換えセンターカバー領域へのハンドオフを完成させるための
指示を含む。モバイルユニット26は同時に第1および第5セル72、80とそれぞれソ
フトハンドオフにある。
【００４２】 第1および第2のカバー領域84および86がそれぞれ同じCDMAシステムにより管理
されるとき、モバイルユニット26は第1CDMA周波数割当f１から第２CDMA周波数割
当f２へハンドオフされる。選択器48および基地局制御器14を経てハンドオフ開
始に応答して、基地局18は遠距離通信規格IS−95Aの7章に従っておよび図４に示
されるように、モバイルユニット26へ拡張されたハンドオフ指令メッセージまた
はハンドオフ指令メッセージを送ることによりCDMA対CDMAハードハンドオフを実
行するようにモバイルユニット26に指示する。これらのメッセージは基地局のば
らばらにされたセット間、異なる周波数割当または異なるフレームオフセット間
のモバイルユニット26の移行を容易にするように設計される。
【００４３】 拡張されたハンドオフ指令メッセージまたはハンドオフ指令メッセージに特定
される活動時間において、モバイルユニット26はその送信機を不可能にし、その
フェードタイマーをリセットし、管理している通信量チャンネルを一時中止し、
割当てられた順方向通信量チャンネルにターンオンする。それからモバイルユニ
ット26は新しい活動的なセットにパイロットを取得する。通信量チャンネルのモ
バイルユニット取得を確認すると、モバイルユニット26は新しいチャンネルに伝
送を再開する。
【００４４】 それぞれ第1および第2カバー領域84および86に対応している遠距離通信システ
ムがそれぞれCDMAおよびアナログシステムであるとき、モバイルユニット26は第
1CDMA周波数割当f１から第2アナログ周波数割当f２へハンドオフされる。選択器
バンクサブシステム48および基地局制御器14を経てハンドオフ開始に応答して、
基地局18はアナログハンドオフ指令メッセージを送ることによりCDMA対アナログ
ハンドオフを実行するようモバイルユニット26に指示する。もしモバイルユニッ
ト26が狭いアナログ容量を有するなら、基地局は狭いアナログチャンネルへハン
ドオフを指示してもよい。モバイルユニット26は遠距離通信規格IS−95Aの６章
に与えられかつ図５に示されるようなステップに従う。
【００４５】 位置データベース50は現ハードハンドオフ領域90、92、94、および96の配置に
対応している情報を維持する。以下の表１は位置データベース表のサンプルであ
る。表１の位置情報の精度および分解能は使用された位置ロケーション技術の精
度に依存する。表１はフィールドで集められたデータに基づいて構成され得る。
表１の情報は遠距離通サービスプロバイダー職員により集められた、あるいはタ
クシーキャブのような規則的なサービス、ユナイテッドパーセルサービス（UPS
）のようなメイル運送、および/またはピザまたは花配送ビジネスのような配送
サービスにより集められたデータを使用している正規な基準により更新されても
よい。
【表１】 システム１およびシステム２欄の数字はシステム確認（SID）番号を現わす。
型欄は位置が緯度欄および経度欄に詳述された組合されたハンドオフ領域に要求
されるハンドオフの型を記述する。
【００４６】 以下の議論は図２のシステム40により使用される好ましい位置検出技術の理解
を容易にするために意図される。技術に熟練したものは他の位置検出技術が本発
明の範囲から逸脱することなく使用されることを認識するであろう。
【００４７】 図６は無線（CDMA）通信システムの基地局18および無線ユニット26の図式的手
段を示す図である。通信システムはビルディング140および障害150に基づいた土
地により囲まれている。基地局18および無線ユニット26は、160、170、180およ
び190で４つ示されたGPSサテライトを有するGPS（全地球測位システム）環境に
配置される。かかるGPS環境はよく知られている。例えば,Hofmann−Wellenhof,
Ｂ.等GPS理論および実践，第2版，New York,NY: Springer−Veriag Wien,1993参
照。技術に普通に熟練した者は、この技術が本発明の範囲から逸脱することなく
、モバイル通信（GSM）の全地球システムのような他の通信システムに適用され
てもよいことを認識するであろう。
【００４８】 典型的なGPSにおいて、その位置を決定するGPS受信機のために少なくとも４つ
のサテライトが必要とされる。対照的に、本発明は３つのGPSのみおよび無線ユ
ニット26からサービスしている基地局18へラウンドトリップ遅れを使用して無線
ユニット26の位置を決定する方法および装置を提供する。基地局18への直接視線
がある場合に、２つのみのGPSサテライト、ラウンドトリップ遅れ、およびサー
ビスしている基地局18の知られた位置が無線ユニット26を位置決めするために必
要である。
【００４９】 図７は本発明の技術に従って構成された基地局18の簡素化された表現の図であ
る。図７に示された実施例に従って、基地局18は本質的に通常のものである。代
わりの実施例において、基地局18は、以下に提供される記述から明らかになるで
あろうように、基地局が無線ユニット26の位置を決定することを許容する付加的
な機能性を含む。通常の基地局18はCDMA信号を受信する受信CDMAアンテナ142お
よびCDMA信号を送信するための送信CDMAアンテナ143を含む。アンテナ142により
受信された信号は受信機144へ送られる。実際に、受信機144は技術に熟練したも
のにより認識されるように復調器、脱インターリーバ、デコーダ、および他の回
路を含む。受信された信号はレート検出器161が組合される適当なチャンネルに
割当てられる。制御処理装置162が話しことばを検出するために検出された信号
のレートを使用する。もし話しことばが受信されたフレームに検出されたなら、
制御処理装置162はスイッチ163を経てボコーダ164へ受信されたフレームを切り
換える。ボコーダ164は可変レート符号化信号を復号し、それに応答してデジタ
ル化された出力信号を供給する。デジタル化された脱ボコードされた信号はデジ
タル−アナログ変換器165およびスピーカ（示されない）のような装置により話
しことばに変換される。
【００５０】 マイクロホンまたは他の入力装置（示されない）からの入力話ことばはアナロ
グ−デジタル変換器166によりデジタル化され、ボコーダエンコーダ168によりボ
コードされる。ボコードされた話しことばは送信機169に入力される。実際に、
送信機169は技術に熟練した者により認識されるように変調器、インターリーバ
およびエンコーダを含む。送信機169の出力は送信アンテナ143に供給される。
【００５１】 通常の基地局18はまたGPSアンテナ176、トランシーバ174およびタイミングお
よび周波数ユニット172を備える。タイミングおよび周波数ユニットはGPS受信機
のGPSエンジンから信号を受け、CDMAシステムの適切な運転のためタイミングお
よび周波数基準を発生するためにそれらを使用する。従って、多くのかかるCDMA
システムにおいて、各セルサイトは全ての時間の精確なCDMA伝送（パイロットシ
ーケンス、フレームおよびウオルシュ関数を含む）が引き出されるGPSタイムベ
ース基準を使用する。かかる通常のタイミングおよび周波数ユニットおよびGPS
エンジンはCDMAシステムにおいて共通であり、技術においてよく知られている。
通常のタイミングおよび周波数ユニットは周波数パルスおよびタイミング情報を
提供する。対照的に、本発明のタイミングおよび周波数ユニット172は、好まし
くはまた仰角、擬似レンジ、サテライト確認（即ち、各サテライトと組み合わさ
れた擬似ノイズ（PN）オフセット）、およびサテライト獲得について無線ユニッ
トを援助するため（即ち、サテライトを取得するために必要な時間の量を減少す
る）各サテライトと組合されたドプラーシフトを出力する。この情報は典型的に
通常のタイミングおよび周波数ユニット内で利用可能であるが、典型的に外部装
置に提供するためには必要とされない。タイミングおよび周波数ユニット172に
より提供される付加的な情報は、好ましくは通常の基地局における周波数および
タイミング情報に関して普通になされるのと同じ方法で基地局制御器（BSC）（
図１および２参照）と通信される。
【００５２】 図８は本発明の一実施例による無線ユニット26のブロック図である。無線ユニ
ット26は好ましくはGPS信号と同じくCDMA伝送を受信するために適用された2方向
アンテナ192を含む。本発明の代わりの実施例において、GPS信号、CDMA信号、お
よび代わりのシステム信号のような他の信号を送受信するために、別々なアンテ
ナが使用されてもよい。アンテナ192は好ましくは送受切換器194に供給する。送
受切換器194は好ましくは受信機100に供給し、好ましくは送信機200により供給
される。時間周波数サブシステム102は、技術に熟練した者により認識されるよ
うに、受信機100、制御信号インターフェイス300および送信機200のためにアナ
ログおよびデジタル基準信号を供給する。利得制御回路104はCDMAパワー制御を
提供する。
【００５３】 本発明の一実施例において、制御信号インターフェイス300はデジタル信号処
理装置（DSP）である。代わりに、制御信号インターフェイスは利得制御機能を
実行することが可能な他の回路であってもよい。制御信号インターフェイス300
は無線ユニット26のために制御信号を提供する。受信機100はラジオ周波数（RF
）下方変換および中間周波数（IF）下方変換の第1段階を提供する。デジタルIF
特定用途向け集積回路（ASIC）400はベースバンド下方変換、サンプリングおよ
びA/D変換へのIFの第2段階を提供する。モバイル復調器ASIC500は以下により十
分に議論されるように擬似レンジを探知するためデジタルIF ASIC400からのデジ
タルベースバンドデータを検索かつ相関させる。
【００５４】 任意の音声またはデータと一緒に擬似レンジはモバイル復調器500によりデジ
タルIF変調器400へ通過される。デジタルIF変調器400はモバイル復調器500から
受信されたデータの第1段階IF上方変換を提供する。IF上方変換の第2段階および
これらの信号のRF上方変換は送信機回路200により提供される。これらの信号は
それから基地局18へ伝送され、以下に述べられる発明の方法に従って処理される
。無線ユニット26により受信された擬似レンジのような、無線ユニット26および
BSC14間で通信される位置情報が、好ましくは電話工業会により発行された工業
規格TIA/EIA/IS−937により定義された短いメッセージサービス(SMS)のような、
データバースト型メッセージを経て基地局18へ通信されることが注目されるべき
である。かかるメッセージは基地局18を通してBSC14へ伝送される。代わりに、
新しく定義されたバースト型メッセージが無線ユニット26により基地局18へ伝送
され得る。
【００５５】 図９は本発明の無線ユニット26の受信機、制御信号インターフェイス、デジタ
ルIF、およびモバイル復調回路の部分の図式的手段のブロック図である。無線ユ
ニット26の送信機部分は通常の無線ユニットの送信機部分と本質的に同一であり
、それ故簡潔のためここに議論されなかった。好ましい実施例において、受信機
100はそれぞれ第1および第2経路103および105で実行され、それは第1のスイッチ
106を経て送受切換器194を経てアンテナ192へ接続される。2方向通信装置および
GPS受信機間のより集積化が起ることが技術に熟練した者により理解されるであ
ろう。代わりに、適当なインテーフェイスを有する２つの別々な受信機が本発明
の目的を達成できる。
【００５６】 第1経路103は受信されたCDMA信号を下方変換し、通常のCDMA RF下方変換され
た出力信号を提供する。第1経路103は低ノイズ増幅器108、第1帯域通過濾波器11
2、第1混合器118、および第2帯域通過濾波器126を含む。第2経路105は図６のGPS
サテライト160、170、180、または190からのGPS信号に下方変換する。第2経路10
5は第3帯域通過濾波器114へ供給する第2低ノイズ増幅器110を含む。帯域通過濾
波器114の出力は第2混合器120へ入力される。第2混合器120の出力は第4帯域通過
濾波器128に供給される。第1および第2混合器118、120はそれぞれ第1および第2
局部発振器122および124により供給される。第1および第2局部発振器122および1
24は二重フェイズロックドループ（PLL）116の制御のもとで異なる周波数で作動
する。二重PLLは、各局部発振器122および124が第1混合器118の場合に受信され
たCDMA、あるいは第2混合器120の場合に受信されたGPSのいずれかを効率的に下
方変換する基準周波数を維持することを保証する。第2および第4帯域通過濾波器
126および128の出力は通常の設計の第1のIF部分130に接続される。
【００５７】 IF部分130の出力はデジタルIF ASIC400の第2スイッチ402に入力される。第1お
よび第2のスイッチ106および402は、受信信号を通常のCDMA方法で処理している
音声またはデータ出力に向けるため、または第3混合器404、第5帯域通過濾波器4
06、自動利得制御回路408およびアナログ−デジタル変換器410により処理してい
るGPSに向けるため、制御信号インターフェイス300の制御の下で作動する。第3
混合器404への第2入力は局部発振器出力である。混合器404は適用された信号を
ベースバンドに変換する。濾波され利得制御された信号はアナログ−デジタル変
換器（A/D）410へ供給される。A/D410の出力はインフェーズ（I）成分の第1デジ
タル流および直角成分(Q)の第2デジタル流を含む。これらのデジタル化された信
号はデジタル信号処理装置520に供給され、それはGPS信号を処理し、位置決定の
ために要求された擬似レンジ情報を出力する。
【００５８】 本発明の代わりの実施例において、２つの帯域通過濾波器126、128はベースバ
ンド特定用途向け集積回路（ASIC）に供給され、それは帯域通過濾波器126、128
からのIF周波数信号をベースバンドに変換し、直角およびインフェーズベースバ
ンド信号を表すデジタル値の流れを出力する。これらの信号はそれから検索器に
適用される。検索器はCDMA復調器に使用された通常の検索と本質的に同じである
。しかし、好ましくは使用される検索器は、基地局から伝送されたCDMA信号と組
合わされたPNコードまたはGPSサテライトと組合されたPNコードのいずれかを検
索器が検索することを許容するようにプログラム可能である。検索器は、基地局
からのCDMA信号を受信しているときCDMAチャンネル間を区別し、GPSモードのと
き受信されたGPS信号が伝送されているGPSサテライトを決定する。加えて、GPS
信号が一度獲得されたなら、検索器は、技術に熟練した者により理解されるよう
に、信号が受信されているサテライトと組合された擬似レンジを決定するため、
本質的に通常の方法でPNコードと組合されたタイムオフセットを指示する。
【００５９】 図９に示されたような二重変換プロセス、または代わりに、単一変換およびIF
サンプリング技術が要求されたIおよびQサンプルを発生するために使用され得る
ことが技術に熟練した者により理解されるであろう。さらに、図９に示された実
施例の構成は本発明の作動に影響しない多くの方法で変形されてもよい。例えば
、通常のプログラム可能な処理装置は図９に示されたDPSの場所で使用されても
よい。もしシステムを通してのデータ流がバッファーを必要としないようなレー
トなら、メモリ510は必要とされないかもしれない。帯域通過濾波器406および自
動利得制御回路408はある状態の下で省略されてもよく、デジタル技術またはア
ナログ技術を使用している手段、あるいは他の賢明な変形であってもよい。図９
に示された構成に対する他の多くのかかる変形が発明を変更することなくなされ
るかもしれない。さらに、代わりの実施例がGPSおよび無線受信機間のハードウ
エアおよびソフトウエアリソースのより大きいまたはより小さい役割を有するか
もしれない。
【００６０】 図10は本発明を含む通信システムの構成要素のハイレベルブロック図である。
作動において、発明の方法によれば、BSC14は基地局18内の制御処理装置162（図
７）からのGPS情報を要求する。情報は、GPSトランシーバ174（図７）により現
に観察されている全てのサテライトに限定されないが、それらの仰角、ドプラー
シフト、および特定時間における擬似レンジを含む。基地局18のGPS受信機は、
それが常に観察にある全てのサテライトを追跡しているので、観察にある各サテ
ライトの位置、周波数、およびPNオフセットのアップツーデイトな情報を有する
ことに注目せよ。代わりに、基地局18が通路幅および周囲のビルディングの高さ
に関係する情報を記憶したと仮定すれば、基地局18は無線ユニット26により観察
され得るこれらのサテライトのみのサブセットに対応しているデータを送ること
ができる。即ち、もし無線ユニットが１つまたはそれ以上のサテライトの塞がれ
た視界を有することを基地局18が決定する能力を有するなら、そのとき基地局18
は塞がれたこれらのサテライトに関する情報を送らないであろう。
【００６１】 通常のGPS受信機は、サテライト信号が受信機の内部GPSクロックに関して受信
される時間を示すことに注目すべきである。しかし、受信機の内部GPSクロック
は“真の”GPS時間に正確に同期しない。それ故、受信機はサテライト信号が受
信される“真の”GPS時間における正確な点を知ることが出来ない。最近、ナビ
ゲーションアルゴリズムは第4のサテライトを使用してこの誤差を訂正する。即
ち、もし受信機内のクロックが各サテライトのクロックに正確に同期されるなら
、そのとき通常のGPS受信機は受信機の位置を正確に決定するため3つのサテライ
トのみ要求するであろう。しかし、受信機のクロックがサテライトのクロックと
正確に同期していないので、付加的な情報が必要とされる。この付加的な情報は
第4のサテライトの信号が受信機により受信される時間を示すことにより提供さ
れる。これは、4つの等式（即ち、４つのサテライトの各々と組合された1つの等
式）と解かれねばならない４つの未知数（即ち、受信機のｘ、ｙ、ｚ座標および
受信機クロックの誤差）があることを注目することにより理解され得る。それ故
、3次元解のため、４つの異なるサテライトからの少なくとも４つの測定値が通
常のGPS受信機において必要とされる。
【００６２】 対照的に、本システムは真のGPS時間に同期された地上に基礎を置く局を利用
する。一実施例において、この局はCDMA基地局である。CDMA基地局がGPS時間に
同期されることは技術に熟練した者により理解されるであろう。加えて、CDMAプ
ロトコルを使用しているかかるCDMA基地局を通して通信する全ての無線ユニット
はまた各無線ユニット26に1つしかないオフセットGPS時間に同期される。時間の
オフセットは基地局アンテナから無線ユニットアンテナまでのラジオ信号の伝播
により起る一方向の遅れに等しい。これは無線ユニットがGPS時間の基地局から
の指示を受信することによりそのクロックを同期することによる。しかし、指示
の時間が無線ユニットに到着することにより、信号が基地局から無線ユニットへ
伝送する間に遭遇される伝播遅れに等しい量だけ指示に誤差がある。この伝播遅
れは基地局および無線ユニット間にラウンドトリップをさせる信号を取ることを
如何に長く測定するかにより決定され得る。一方向遅れはラウンドトリップ遅れ
の半分に等しい。ラウンドトリップ遅れを測定する多くの方法が技術に熟練した
者に利用可能である。
【００６３】 加えて、基地局18および無線ユニット26間の距離は無線ユニット26の位置の決
定を援助するために使用され得る。それ故、基地局18および無線ユニット26間の
真直ぐな視界の線（LOS）の場合に、２つのサテライトレンジ測定と１つの基地
局レンジ測定のみが必要である。サービスしている基地局および無線ユニット間
の真直ぐでないLOSの場合、３つのサテライト測定と１つのラウンドトリップ遅
れ測定が3次元位置を計算するために必要とされる。余分なサテライト測定が多
重経路により引き起こされる付加的な遅れにより導入される付加的な距離の修正
のために要求される。ラウンドトリップ遅れは無線ユニットにおけるクロック誤
差（バイアス）を修正するために使用される。
【００６４】 ここに記述するシステムは、無線ユニット26がCDMAネットワークのラジオカバ
ー領域内にある限り、およびCDMAネットワークサービスの十分な質がある限り、
妥当なCDMA無線ユニットの位置が無線位置関数（WPF）19（図10）を利用してい
る任意の時間に決定されることを許容する。無線ユニットの位置を決定するプロ
セスは、無線ユニット26、ネットワーク、または内部位置応用（ILA）17、外部
位置応用（ELA）15または緊急時サービス応用（ESA）13のような外部実在物によ
り開始されてもよい。これらの構成要素13、15、17の各々はハードウエアまたは
ソフトウエアの何れでもよく、それは位置情報を要求および/または受信するこ
とが可能である。一実施例において、ILA17はBSC14へ接続される端子であり、そ
れはオペレータが無線ユニット26に関する位置情報を直接要求および受信するこ
とを許容する。代わりに、ILA17はMSC12内の処理装置により実行されるソフトウ
エア応用である。
【００６５】 WPF19は好ましくは、無線ユニットからおよびサテライトから（即ち、2つのサ
テライトからの擬似レンジ、無線ユニットから基地局への距離および時間修正フ
ァクター）受信されたなまのデータを受け入れ、無線ユニットの位置を計算する
ことの可能な通常のプログラム可能な処理装置である。しかし、必要とされた情
報を受信し、かかる受信された情報に基づいて無線ユニット26の位置を計算し、
この位置決定を出力することが出来る任意の装置が使用され得る。例えば、WPF1
9はASIC、ディスクリート論理回路、状態機械、または他のネットワーク装置（B
SC14のような）内のソフトウエア応用のような手段であってもよい。さらに、WP
F19は基地局10、BSC14、またはMSCの他の場所内に配置されてもよいことが理解
されるであろう。好ましくは、WPF19はBSC14と通信にある専用処理装置によりい
ずれも実行されるソフトウエア応用である。従って、基地局10、BSC14、およびM
SC12は通常の構成要素で本発明を実行するために重大な変形を必要としない。代
わりに、WPF19はBSC14内の処理装置により実行されるソフトウエア応用である。
WPF19は好ましくは、通常の計算関数、管理関数、ホーム位置レジスタ/ビジター
位置レジスタ関数、および通常のBSCに接続された処理装置ににより実行される
他の補助関数により使用されるそれに似た通信ポートを経てBSCと通信する。
【００６６】 位置を計算するために使用されたアルゴリズムはParkinson, B.W., および Spilker, J.J., Editors, 全地球測位システム：理論と応用,Volume.Ｉ,America
n Institute of Aeronautics and Astronautics Inc.,ワシントンDC、1996で提
供される。代わりに、Volume.IIが微分GPS訂正を如何に実行するかを教示するこ
とが注目されるべきである。無線ユニットの位置を正確に計算するために、かか
る訂正がWPF19により実行されねばならないことは技術に熟練した者により理解
されるであろう。
【００６７】 本発明の一実施例によれば、サービスプロバイダが可能性、安全性、サービス
プロフィール等のような複数の状態に基づいて測位サービスを制限され得る。位
置サービスは以下のサービスの各々、または幾つかのサブセットを支持してもよ
い。 （１）位置決めの要求を起こされた無線ユニット（WPF）。 （２）位置決めの要求を起こされたネットワーク（NRP）。 （３）サービス例毎に許容される位置決め（PSI）：無線ユニットが特定のサー
ビスを引渡すためにユニットの位置についての外部応用の一時的許可を与える。 （４）無線ユニット確認を有する/有さない位置決め（PWI/PWO）：限定された地
理上の領域にずべての無線ユニットを位置付けるであろう。PWIはこれらのユニ
ットのアイデンティテーと位置を与え、一方PWOはそれらの位置のみを与えるで
あろう。 （５）閉じたグループ内の位置決め（PCG）：位置決めの特定の権利が決定され
得るあるグループについて許される（団体管理）。
【表２】 無線ユニット26が決定されるべき位置の要求を起こす本発明の一実施例によれ
ば、無線ユニット26はMSC12に要求を送る。MSC12は、無線ユニット26が要求され
たサービスの型に申込んだことを確実にするために要求を確認する。それからMS
C12は無線ユニット26の位置を見出すためにサービスしているBSC14へ要求を送る
。BSC14は位置援助情報のためサービスしている基地局18に尋ねる。サービスし
ている基地局18は視界にあるサテライトのリスト、ドプラーシフト、ドプラー変
換のそれらのレート、それらの擬似レンジ、それらの仰角、それらの信号対ノイ
ズ比（SNR）、および無線ユニットおよびサービスしている基地局間のラウンド
トリップ遅れ（RTD）を送ることにより要求に応答する。基地局18内のGPS受信機
174が視界にあるサテライトを連続的に追跡し、それ故これらのパラメタのアッ
プツーデイトな情報を有し得ることに注目せよ。BSC14は以下（図11も参照）の
ように時間と周波数との両方において、検索窓センターおよび検索窓サイズを計
算するため、RTD、擬似レンジ、各サテライトのサテライト仰角、ドプラーシフ
トおよびドプラー変換のレートを使用するであろう。
【００６８】 時間領域において、ｉ番目の宇宙機（SVｉ）の検索窓の中心はサービスしてい
る基地局18および図１１におけるSVｉ,−ｂ間の擬似レンジに等しい。SVｉの検
索窓サイズはラウンドトリップ遅れ時間cos(−i)に等しく、ここにcos(−i)は地
球の中心で始まり受信機を貫通する地球の半径に関してサテライトの仰角の余弦
である。
【００６９】 周波数領域において、SVｉの検索窓センターの中心は、f０＋fdiに等しく、こ
こにf０はGPS信号の搬送周波数に等しく、fdiはSVｉにより伝送される信号のド
プラーシフトに等しい。SVｉの検索窓サイズは受信機周波数誤差および変換のド
プラーレートにより周波数において不確定である。BSC14は視界にあるサテライ
ト、検索窓センター、サイズ、時間および周波数の両方、および無線ユニット26
の位置を決定するために必要なサテライトの最小数を含む情報を送る。
【００７０】 一実施例によれば、無線ユニット26へのメッセージは無線ユニット26における
リターン信号をトリガーするであろう。メッセージはまた“活動時間”（受信機
がGPS受信機周波数に戻るとき将来における特定な時間）を持つことができる。
応答において、無線ユニット26は活動時間で第1および第2スイッチ106、402（図
９）を作動し、それによりそれ自身をGPS周波数に戻す。デジタルIF ASIC400は
そのPN発生器（示されない）をGPSモードに変化し、全ての特定なサテライトを
検索することを開始する。
【００７１】 一度無線ユニット26が必要なサテライトの最小数を取得すると、それは無線ユ
ニット26内のGPSクロックに基づいた擬似レンジを計算し、通信システム周波数
に戻し、第1の３つのサテライトの測定された信号対ノイズ比と一緒に擬似レン
ジ結果、および最近のCDMAパイロット検索結果をBSC14へ送る。もしユニットが
３つのサテライトを取得できず、サービスしている基地局および無線ユニット26
間に視界経路の真直ぐな線がないなら、パイロット検索結果が必要とされる。そ
れにもかかわらず、他の基地局のような他の装置からのラウンドトリップ遅れが
パイロット検索情報のような利用可能な情報を使用して計算され得る限り、３つ
のサテライト以下が使用され得る。パイロット検索情報に基づくラウンドトリッ
プ遅れ決定の技術は技術においてよく知られている。
【００７２】 BSC14は、無線ユニット26によりなされた擬似レンジ測定値を、サービスして
いる基地局18の位置、対応しているラウンドトリップ遅れ測定値、考慮下にある
サテライトの位置（空間における）（固定され、予定の基準原点に関して）、お
よび微分GPS相関とともに、無線ユニット26の位置が計算されるWPF19へ送る。BS
C14により無線ユニット26から受信されかつWPF19へ送られた擬似レンジは無線ユ
ニット26内のクロックに関連する。それ故、それらは正しくない（即ち、サービ
スしている基地局（BTS）18および無線ユニット26間のラウンドトリップ遅れに
よりバイアスされる）。図12はWPF19がいかに局部クロックバイアスを訂正する
かを示す図である。図12において、ｄ１は基地局18から無線ユニット26へおよび
その逆へ伝送される信号の受け取りにおける擬似レンジ（ラウンドトリップ遅れ
の半分）を表わし、ｐｍ１、ｐｍ２およびｐｍ３は無線ユニットからそれぞれ第
1、第2、および第3の選択されたGPSサテライト160、170および180への擬似レン
ジである。これらの測定値は無線ユニット26の局部クロックに関して取られる。
しかし局部クロックが真のGPS時間からｄ１だけオフセットしているので、修正
された擬似レンジは次のようになる。
【数１】 WPF19は無線ユニット26の位置を計算するため、上記３つの式、３つのサテラ
イトの位置（空間における）、サービスしている基地局、および対応しているRT
D測定値を使用する。RTDを知ることは、真のGPS時間に関して無線ユニットの局
部クロックバイアスを正確に知ることに等価である。即ち、３つのサテライトか
らの３つのレンジ式を解くことが十分できる。
【００７３】 また、無線ユニット26および基地局18間の距離が無線ユニット26および基地局
18間のRTDから直接決定され得るような、無線ユニット26および基地局18間の視
界結合の直線があるなら、必要とされるサテライトの最小数は２つに減じられ得
ることに注意せよ。この数は他のパイロット（サイト）についての情報が利用可
能であるならさらに減じられ得る。例えば、もし無線ユニット26が２つまたはそ
れ以上の基地局と通信にあり（例えばソフトハンドオフ）、そのいずれも無線ユ
ニット26へのサイトの直線を持たないなら、１つ以上のラウンドトリップ遅れが
計算され、２つのサテライトが無線ユニット26の位置を決定するために必要な全
てである。即ち、計算は５つの式に基づいてなされ得る（２つのサテライトと組
合された2つの擬似レンジ測定値に関係した２つの式、2つの基地局RTD測定値に
関係した２つの式、および無線ユニット26内の局部クロックが真のGPS時間に同
期されることを許容するサービスしている基地局へのRTDに関する1つの式）。こ
れはGPSサテライトがビルディングまたは木により塞がれまたは陰で覆われるシ
ナリオにおいて非常に有用である。加えて、それはGPSサテライトを捜す時間を
減少する。WPF19は計算された位置をBSC14に送り、それはMSC12に転送され、ま
たはそれを無線ユニット26に直接送る。
【００７４】 他の実施例によれば、位置ロケーションが移動されるものから固定無線電話（
例えば、無線ローカルループ電話、データモデム、無線電話モデムを有するコン
ピュータ、またはシステムと通信可能な無線通信装置のような任意の他の装置）
のような端子を引き止めるために使用されてもよい。図13に示されたかかる一実
施例によれば、もし端子が数百フィート以上動かされるなら、MS26内のコール処
理装置212、BTS18、BSC14、またはMSC12は電話へまたは電話から処理されないで
あろう。コール処理装置212は、メモリ216からの最初の位置ロケーションを受信
し、位置ロケーションシステム210により決定されるように端子の現位置で最初
の位置ロケーションを計算し、現位置および最初の位置ロケーション間の距離を
決定し、その距離が予定の記憶された距離以内であるか否かを決定し、かつ端子
が最初の位置ロケーションに十分に接近していないことを通常の認証処理装置21
4へ指示することの出来る任意の全般目的の計算機であってもよい。認証処理装
置214はそのとき端子がコールを成すことを承認しない。認証処理装置214はコー
ル処理装置212からの情報を受け、計算されたものからコールを妨げることので
きる任意の全般目的の計算機であってもよい。認証処理装置は技術においてよく
知られており、コールする者が費用請求目的の登録されたシステムユーザである
ことを確保するために普通に使用される。かかる一実施例において、この処理は
コールを承認することの前に起る。他の実施例において、コール処理装置212は
、端子が最初の位置ロケーションから予定の距離以上に移動されないことを確保
するために端子の位置を監視する。これは消費者がモバイルサービスよりも固定
サービスのためより少ない支払いをする請求構造をサービスプロバイダが有する
システムにおいて非常に有用である。
【００７５】 他の実施例において、サービスプロバイダはシステム内の異なる位置で消費者
のため異なるレートに変化するように要求してもよい。1日の時間、1週間の日等
と同様に、費用がシステム内の端子の位置に基づいて決定される請求書を提供す
るため、現企画は他の請求情報を補足するために使用されてもよい。従って、端
子の位置を決定するために使用される位置ロケーションシステム210は請求処理
装置218と接続される。請求処理装置218は端子の位置を注視する位置ロケーショ
ンシステム210から情報を受ける。加えて、請求処理装置218は端子の位置に基づ
いた請求レートを決定するために使用されるメモリ220から情報を受ける。それ
から請求処理装置218は、メモリ220から提供された情報を使用して端子の位置、
および位置ロケーションシステムにより提供された位置情報に基づいて通信サー
ビスが請求されるレートを決定する。
【００７６】 本発明はここに特定の応用のために特定の実施例を参照して記述された。技術
において普通に熟練した者および本教示にアクセスする者はその範囲内で付加的
な変形例、応用および実施例を認識するであろう。
【００７７】 それ故、本発明の範囲内にあるかかる応用、変形例および実施例のいくらかお
よび全部をカバーすることが請求の範囲により意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 例示的CDMAセルラー電話システムのブロック図である。
【図２】 本発明の教示に従って構成されたハードハンドオフを容易にするシステムのブ
ロック図である。
【図３】 図２のシステムがハードハンドオフを実行する例示的シナリオを示している遠
距離通信カバー領域の図である。
【図４】 ２つのIS−95セルラー遠距離通信システム間のハードハンドオフを完成させる
サービス交渉手順を示す図である。
【図５】 IS−95セルラー遠距離通信システムとANSI/EIA/TIA.553セルラー遠距離通信シ
ステムとの間のハードハンドオフを完成させるサービス交渉手順を示す図である
。
【図６】 無線（CDMA）通信システムの基地局および無線ユニットの図式的手段を示す図
である。
【図７】 本発明の教示に従って構成された基地局の図式的に単純化された表現である。
【図８】 本発明の無線CDMAトランシーバの位置を決定するシステムの無線ユニットのブ
ロック図である。
【図９】 本発明の無線ユニットの受信機、制御信号インターフェイス、デジタルIFおよ
び無線復調器回路の部分の図式的手段のブロック図である。
【図１０】 無線ユニットの位置を決定する機能的モデルの図である。
【図１１】 時間領域における検索窓サイズおよび中央の計算を示す図である。
【図１２】 ローカルクロックバイアスの訂正を示す図である。
【図１３】 本発明の一実施例の単純化されたブロック図である。
【図１４】 本発明の他の実施例の単純化されたブロック図である。
【符号の説明】
10…セルラー電話システム.12…モバイル切換えセンター.13…緊急時サービス
応用.14…基地局制御器.15…外部位置応用.16…公衆交換電話網.17…内部位置応
用.18…基地局、ソース基地局.20…目標基地局.22．24…セル.26…モバイルユニ
ット．無線ユニット.28．34…通信リンク.30…順方向リンク.32…逆方向リンク.
36…オーバラップ領域.40…システム.47…補足サービス付属物.48…選択器バン
クサブシステム.49…コール制御処理装置.50…位置データベース.52…基地局マ
ネージャ.53…ホーム配置レジスタ.54…相互接続サブシステム.55…コール詳細
アクセス.56…基地局位置検出システム.58…基地局トランシーバ.60…モバイル
局位置検出システム.62…モバイル局トランシーバ.64…エアーインターフェイス
リンク.66…インターフェイスリンク.70…遠距離通信カバー領域.72．74．76．7
8．80．82…セル.84．86…遠距離通信システムカバー領域.88．98…境界.90．92
．94．96…ハンドオフ領域.100…受信機.102…時間周波数サブシステム.103．10
5…経路.104…利得制御回路.106．402…スイッチ.108．110…低ノイズ増幅器.11
2．114…帯域通過濾波器.116…二重フェイズロックドループ.118．120…混合器.
122…局部発振器.126．128…帯域通過濾波器.140…ビルディング.142．143…ア
ンテナ.144…受信機.150…障害.160．170…サテライト.161…レート検出器.162
…制御処理装置.163…スイッチ.164…ボコーダ.165…デジタル−アナログ変換器
.166…アナログ−デジタル変換器.168…ボコーダエンコーダ.169…送信機.172…
周波数ユニット.174…トランシーバ.176.192…アンテナ.194…送受切換器.200…
送信機回路.210…位置ロケーションシステム.212…コール処理装置.214…認証処
理装置.216．220…メモリ.218…請求処理装置.300…制御信号インターフェイス.
402…スイッチ.404…混合器.406…帯域通過濾波器.408…自動利得制御回路.410
…アナログ−デジタル変換器.500…モバイル復調器.510…メモリ.520…デジタル
信号処理装置
───────────────────────────────────────────────────── 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，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5K067 AA13 BB03 BB04 CC10 DD20 DD57 EE02 EE10 EE16 FF03 JJ35 JJ39 JJ53 JJ56

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）第1カバー領域を提供するように配置された第1のトラ
    ンシーバと、 （ｂ）第２カバー領域を提供するように配置された第２のトランシーバと、 （ｃ）前記第1のトランシーバと通信するように適応されたモバイルトランシ
    ーバと、 （ｄ）前記第1および第２カバー領域に関する前記モバイルトランシーバの位
    置に基づいて前記モバイルトランシーバおよび前記第２のトランシーバ間の通信
    リンクを確立する手段とを含んでいる通信システム。
  2. 【請求項２】 前記第1および第２カバー領域に関する前記モバイルトラン
    シーバの位置を決定する手段をさらに含んでいる請求項１の通信システム。
  3. 【請求項３】 前記通信リンクを確立する手段が前記第１および第２のトラ
    ンシーバ間のハンドオフを生じさせる手段を含む請求項１の通信システム。
  4. 【請求項４】 前記第１および第２のトランシーバ間のハンドオフを生じさ
    せる前記手段が前記第１および第２のトランシーバ間のハードハンドオフを生じ
    させる手段を含む請求項３の通信システム。
  5. 【請求項５】 （ａ）第１セルおよび第２セルを含む地域内でモバイルトラ
    ンシーバの位置を決定する位置決め手段と、 （ｂ）前記位置を前記地域内で予定のハンドオフ領域と比較し、それに応答し
    て制御信号を提供する比較手段と、 （ｃ）前記制御信号に応答して前記第１セルおよび第２セル間で前記モバイル
    トランシーバのハンドオフを開始するハンドオフ開始手段とを含んでいる、遠距
    離通信システム内または遠距離通信システム間のハンドオフを容易にするシステ
    ム。
  6. 【請求項６】 前記遠距離通信システムが符号分割多元接続遠距離通信シス
    テムである請求項５のシステム。
  7. 【請求項７】 前記遠距離通信システムが符号分割多元接続遠距離通信シス
    テムおよびアナログ遠距離通信システムを含む請求項５のシステム。
  8. 【請求項８】 前記ハンドオフがハードハンドオフである請求項５のシステ
    ム。
  9. 【請求項９】 前記位置決め手段が全地球測位システム受信機を含む請求項
    ５のシステム。
  10. 【請求項１０】 前記位置決め手段がさらに全地球測位システム受信機およ
    び前記モバイルトランシーバとともに位置付けられる信号インターフェイスを含
    む請求項９のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記位置決め手段がさらに前記第１セルおよび/または前
    記第２セルと組合された基地局に全地球測位システム受信機を含む請求項10のシ
    ステム。
  12. 【請求項１２】 前記位置決め手段がさらに全地球測位システムコンピュー
    タを含む請求項11のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記コンピュータが前記モバイルトランシーバとともに位
    置付けられる前記全地球測位システム受信機により最適全地球測位システムサテ
    ライトの位置付けを容易にする指示を含む請求項12のシステム。
  14. 【請求項１４】 前記コンピュータがさらに前記基地局および前記モバイル
    トランシーバ間の信号トラベルタイムに基づいて、前記モバイルトランシーバお
    よび前記基地局間の距離を推計する指示を含む請求項13のシステム。
  15. 【請求項１５】 前記比較手段が前記予定のハンドオフ領域に対応している
    緯度および経度情報を記憶する位置データベースを含む請求項５のシステム。
  16. 【請求項１６】 前記比較手段がさらに符号分割多元接続選択器を含む請求
    項15のシステム。
  17. 【請求項１７】 前記モバイルトランシーバが前記予定のハンドオフ領域の
    予定のレンジ内にあるとき前記比較手段を開始し、それに応答して追跡信号を提
    供する手段をさらに含む請求項15のシステム。
  18. 【請求項１８】 前記ハンドオフ開始手段は、前記モバイルトランシーバが
    、前記第1セル内から前記追跡信号を経て前記ハンドオフ開始手段により決定さ
    れるような前記予定のハンドオフ領域へ移動するとき、前記第1セルから第２セ
    ルへ前記モバイルトランシーバのハンドオフを実行する第1の手段を含む請求項1
    7のシステム。
  19. 【請求項１９】 前記ハンドオフ開始手段は、前記モバイルトランシーバが
    、前記第２セル内から前記追跡信号を経て前記ハンドオフ開始手段により決定さ
    れるような前記予定のハンドオフ領域へ移動するとき、前記第２セルから第１セ
    ルへ前記モバイルトランシーバのハンドオフを実行する第２の手段を含む請求項
    17のシステム。
  20. 【請求項２０】 前記開始する手段が前記第1または第２セルを経て伝送さ
    れかつ前記追跡する手段により受信されたパイロットオフセットを含む請求項17
    のシステム。
  21. 【請求項２１】 前記モバイルトランシーバが前記予定のハンドオフ領域内
    にあるとき、前記追跡信号が前記制御信号である請求項17のシステム。
  22. 【請求項２２】 前記ハンドオフ開始手段がモバイル切換えセンターを作動
    させる基地局制御器を含む請求項５のシステム。
  23. 【請求項２３】 前記位置決め手段が前記位置を決定するため基地局位置決
    定システムおよびモバイルユニット位置決定システムを含む請求項22のシステム
    。
  24. 【請求項２４】 前記比較手段が位置データベースと通信にあるモバイルユ
    ニット追跡処理装置を含み、前記位置データベースが前記第1および第２セルの
    カバー領域および前記予定のハンドオフ領域を描いている地図情報を有する請求
    項23のシステム。
  25. 【請求項２５】 前記モバイルユニット追跡処理装置が前記位置を前記地図
    情報と連続的に比較し、前記位置が前記予定のハンドオフ領域内にあるとき、前
    記制御信号を提供するソフトウエアを実行する選択器である請求項24のシステム
    。
  26. 【請求項２６】 前記基地局が前記制御信号に応答してハードハンドオフを
    完成する指示を含む請求項25のシステム。
  27. 【請求項２７】 （ａ）遠距離通信システムのカバー領域内にモバイルユニ
    ットの位置を提供するモバイルユニット位置決定システムと、 （ｂ）予定のハードハンドオフ領域に対応しているハンドオフ領域情報を記憶
    するメモリと、 （ｃ）前記位置が前記ハンドオフ領域にあるなら前記位置を決定するために前
    記ハンドオフ領域情報と比較し、それに応答してハンドオフ信号を提供するソフ
    トウエアを実行する処理装置と、 （ｄ）前記ハンドオフ信号に応答してハードハンドオフを実行する基地局およ
    びモバイル切換えセンターとを含み、遠距離通信システムのハードハンドオフを
    容易にする位置検出を使用するシステム。
  28. 【請求項２８】 （ａ）第1カバー領域を有する第1のトランシーバを提供し
    、 （ｂ）第２カバー領域を有する第２のトランシーバを提供し、 （ｃ）前記第1または第２カバー領域に関するモバイルトランシーバの位置に
    基づいて前記１のトランシーバから前記第２のトランシーバへモバイルトランシ
    ーバのハンドオフを確立するステップを含む通信方法。
  29. 【請求項２９】 前記第1または第２カバー領域に関する前記モバイルトラ
    ンシーバの位置を決定するステップをさらに含んでいる請求項28の通信方法。
  30. 【請求項３０】 前記通信リンクを確立するステップが前記第１および第２
    のトランシーバ間のハンドオフを生じさせるステップを含む請求項28の通信方法
    。
  31. 【請求項３１】 前記第１および第２のトランシーバ間のハンドオフを生じ
    させる前記ステップが前記第１および第２のトランシーバ間のハードハンドオフ
    を生じさせるステップを含む請求項30の通信方法。
  32. 【請求項３２】 （ａ）第１セルおよび第２セルを含む地域内でモバイルト
    ランシーバの位置を決定し、 （ｂ）前記位置を前記地域内で予定のハンドオフ領域と比較し、それに応答し
    て制御信号を提供し、 （ｃ）前記制御信号に応答して前記第１セルおよび第２セル間で前記モバイル
    トランシーバのハンドオフを開始するステップを含んでいる、遠距離通信システ
    ムにおけるハンドオフを容易にする方法。
  33. 【請求項３３】 （ａ）無線通信システム内の端子の位置を決定する位置ロ
    ケーションシステムと、 （ｂ）位置ロケーションシステムに接続され、端子へおよび端子からのコール
    が端子の位置に基づいて費用請求されるべきであるレートを決定する請求処理装
    置とを含む無線通信システム。
  34. 【請求項３４】 （ａ）無線通信システム内の端子の位置を決定する位置ロ
    ケーションシステムと、 （ｂ）位置ロケーションシステムに接続され、端子が予定の最初の位置から予
    定の距離以上に移動されたか否かを決定し、もし端子がそのように移動されたな
    ら端子との通信を妨げる中央コール処置装置とを含む無線通信システム。
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