JP2003527797A - 無線位置決めネットワークをシミュレートおよび計画立案する方法および装置 - Google Patents

無線位置決めネットワークをシミュレートおよび計画立案する方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 無線通信システムにモバイルユニット位置決め性能を追加するためにいくつかの異なるアプローチがとられる。これらのアプローチは衛星系技術だけでなく地上波技術を含む。装置が開示され、異なるこのようなアプローチが、無線通信のための特定の既存または提案されたシステムに関連して評価かつ比較される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 Ｉ．発明の属する技術分野 本発明は位置決めネットワークのネットワーク計画立案および展開に関する。
更に詳細には、本発明は位置決めサービス用システムの性能評価に関する。
【０００２】 ＩＩ．関連技術および全体的背景の説明 モバイル通信用無線システムには例えばセルラ電話ネットワーク、広帯域パー
ソナル移動通信サービス（ＰＣＳ）、無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ
）、衛星通信システム、双方向無線システムなどが含まれる。これらのシステム
には、電話または無線送受器、車両系トランシーバ、無線データモデムなどのモ
バイル（移動型）ユニット、または、無線ローカルループ（ＷＬＬ）局などのよ
うな半固定ユニットさえも含まれる。また、多くのこの種システムは、それらの
場所が固定され、モバイルユニットおよびおそらく相互に、および／または、外
部ネットワークと通信する１つ以上の基地局ユニットを含むインフラを有する。
セルラ電話ネットワークにおいては、例えば、基地ユニットはモバイルユニット
と公衆交換電話網との間のインターフェイスを提供し、認証および請求書作成機
能を実施するために記録所と通信し、呼出し管理機能および引渡し機能を実施す
るために相互に会話することもあり得る。
【０００３】 特定の移動ユニットの位置を決める能力を加えることによって、モバイル通信
のための特定無線システムを改良することが望ましい。その理由の１つは連邦通
信指令書（ドケット第９４〜１０２号、第３レポートおよび１９９９年９月１５
日に採択され、１９９９年１０月６日に公表された規則）によって公布された規
則である。即ち、この規則によれば、米国における全てのセルラ搬送波は、２０
０１年１０月までに、９１１コールを行うセルラ電話の位置を、コールの６７％
に関しては５０メートル以内に、また、コールの９５％に関しては１５０メート
ル以内に決定可能にしなくてはならないとされている。無線通信システムにおけ
る位置決め能力の上記以外の他の用途には例えばナビゲーションおよび車両フリ
ート管理サポートのような付加価値消費者機能が含まれる。
【０００４】 位置を決めるためには幾つかの異なるアプローチが実行されてもよい。これら
のアプローチには、地上波方法に限定されることなく、グローバルポジショニン
グシステム（ＧＰＳ）方法および地上波方法とＧＰＳ方法のハイブリッドが含ま
れる。これらの方法を無線通信用のあらゆる特定システムに適用した場合の相対
的性能は、適用される当該システムおよび当該システムが配備されている領域の
特性に或る程度依存する。従って、或る特定の方法の採択または実施に関係する
以前に、或るシステム内の１つ以上のこれらのアプローチの性能評価が可能であ
ることが望ましい。従って、既存のまたは提案中の無線通信システムの性能を位
置決めに関して評価するために使用できる方法または装置が必要である。また、
新規システムの計画立案および設計段階において、或いは、既存のシステムの改
良または問題検討に際して、位置を決定するための幾つかの異なるアプローチの
性能を比較することが可能であることも望ましい。
【０００５】 発明の要約 本発明の実施形態に従った装置においては、対象領域に関する組織化された情
報コンパイル（例えばデータベース、アレイ、マトリックス、コンパイルのうち
１つ以上）が提供される。また、組織化された情報コンパイルを少なくとも部分
的に処理する少なくとも１つの処理ユニットが装備される。情報は対象領域内の
移動または静止無線ユニットの位置に関する処理ユニットによって生成される。
【０００６】 発明の詳細な説明 本発明の実施形態に従った無線ユニットの所在場所を位置決めするための方法
または装置は幾つかの異なるアプローチの性能を評価するために使用可能である
。この種の方法または装置は、例えば、設計、配備、改良、または、問題探索に
際して使用可能である。
【０００７】 実装に関する具体的な詳細事項は、符号分割多重アクセス方式（ＣＤＭＡ）セ
ルラ電話網に関して記述されることが可能であるが、本発明は、通信がアナログ
またはデジタルリンクを介して実施されるかどうか、および、無線回線へのアク
セスがＴＤＭＡ、ＦＤＭＡ、ＣＤＭＡ、または、他の多重アクセス方式に順応す
るかどうかには無関係に、あらゆる既存のまたは提案中の無線通信用システムに
適用可能である。
【０００８】 また、用語「決めること」は、ここでは能動的な意味に使用可能であり、「無
線位置決め」というフレーズにおける様に物体の物理的位置を定義する動作を示
すか、或いは、受動的な意味において「基地局ユニットの所在位置」という慣用
句におけるように物体が所在する物理的な点を示すことを理解されたい。
【０００９】 無線位置決め技法はおおまかに３つの範疇に分割可能である。即ち、地上波、
ＧＰＳ、および、地上波方法とＧＰＳ系ハイブリッドである。これら３つの範疇
から選出した諸例を次に示す。
【００１０】 オーバーレイインフラ系アプローチ：受信機、および／または、位置決め専用
アンテナが固定位置に所在するシステムに加えられる（または、「その上に配備
される」）。これらの受信機は何等かの既存基地局ユニットと共に設置されても
差し支えないが、必ずしもその必要はない。
【００１１】 集積インフラ系アプローチ：位置決めを支援するために追加処理機能がシステ
ムに追加される。ただし、受信機またはアンテナは一切追加されない。
【００１２】 スタンドアロンモバイルユニット系衛星アプローチ：各モバイルユニットは位
置決め衛星から受信した信号からそれ自体の位置を算定する。
【００１３】 ネットワーク支援衛星アプローチ：各モバイルユニットは地上ネットワークか
らの支援信号および衛星からの位置決め信号を受信する。
【００１４】 ネットワーク系衛星アプローチ：各モバイルユニットは地上ネットワークから
支援信号を受信し、位置決め衛星からの位置決めデータを測定し、これらの信号
に関するデータをインフラに送る。次に、インフラ内の１つ以上の処理ユニット
はこのデータからモバイルユニットの位置を決定する。
【００１５】 ハイブリッドアプローチ：各モバイルユニットは地上ネットワークから支援信
号および地上ネットワークおよび位置決め衛星の両方から位置決めデータを受信
する。位置決めデータはモバイルユニットによって位置算定に使用可能であり、
無線ユニットの位置を決定するためにインフラ内の１つ以上の処理ユニットへ送
られることが可能である。
【００１６】 １つ以上のこの種方式の評価は幾つかの性能測定に基づいて実施される。評価
の結果は、種々異なるフォーマットにおいて表示、および／または、記憶され、
重み付けの目的で統計情報と組み合わせることも可能である。
【００１７】 データベース 本発明の実施形態に従った装置は既存のまたは提案中の無線通信システムの少
なくとも一部分が配備されている物理的エリアに対応する対象領域の文脈におい
て作動する。通信システムの性質および所要位置決め能力に従って、対象領域は
地上エリア（例えば、セルラ電話網に関して）であるか、または、建築物または
他の構造物（例えば、無線ＬＡＮのための）の部分であることも可能であり、室
内および戸外両方のエリアを含むこともあり得る。
【００１８】 この種の装置は対象領域および既存または提案中のインフラについての組織化
された情報のコンパイルを含む。このコンパイルには次に示すような情報を記憶
する１つ以上のデータベースが含まれる。
【００１９】 例えば地形トポロジおよび質、建築物および他の人工構造物の特徴と場所およ
び特性などのような対象領域に関する物理的情報、および、領域と伝播する信号
の間の相互作用に関する他の情報。
【００２０】 例えば既存または提案中の基地局ユニットの個数、場所、高さ、および、構成
その他の特性などのような対象領域におけるインフラに関する情報。
【００２１】 例えば人口または顧客の分布、土地利用または地区別地図、および、ネットワ
ーク利用密度データ対象領域またはモバイルユニットが特定の場所で発見される
確率に関する人口統計的情報。
【００２２】 その上、対象領域は、二次元（例えば、経度および緯度別にサンプリングされ
た）、または、三次元（例えば、経度、緯度、高度別にサンプリングされた）い
ずれかにおける多数の離散型ビンのように装置内で表される。換言すれば、各ビ
ンは対象領域の部位要素（量要素）に対応する。セルラ電話網に関して、各次元
において３０から１００メートル程度のビンサイズが適切であることが判明して
いる。更に限定されたエリア内のネットワークに関して、相応して同じビンサイ
ズが望ましい。対象領域内の或る特定エリアを他のエリアよりも更に詳細にモデ
ル化することが望ましいように、全てのビンが同じサイズまたは次元数でなくて
も差し支えないことに留意されたい。この表現は、装置によって生成される（例
えば、ユーザによる対象領域選定に従って）か、または、個別のアイテムとして
、または、情報の組織化されたコンパイルの一部としてロードされることが可能
である。以下に述べるように、各ビン（一般にビンの中心点）に関して算定され
た１組の値は特定のアプローチに関してその位置における位置決定能力の質を予
測する基礎を提供する。本発明の実施形態に従った装置は、これらの値の算定お
よびここで検討する他の計算を実施するために１つ以上の処理ユニットを含むこ
とが可能である。
【００２３】 前処理 本発明の実施形態に従った装置の使用に際して、対象領域に関する合成された
伝播損失マトリックスを求めることが望ましい。このマトリックスは、二次元、
および／または、三次元であって差し支えなく、各基地局と対象領域内の様々な
位置との間で伝播する信号に関する伝播損失の程度を表す。この種のマトリック
スは組織化された情報コンパイルの一部分としてロードすることが可能であり、
その代りに、例えばＱＥＤｅｓｉｇｎのようなネトワーク解析ツールを用いるか
、または、「無線ネットワーク計画立案ツール」（ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＮＥＴＷ
ＯＲＫ ＰＬＡＮＮＩＮＧ ＴＯＯＬ）と題する１９９８年１月２０日に発行さ
れ本発明の譲受人に譲渡済みの米国特許第５，７１０，７５８号の記述に従って
生成可能である。このマトリックスの構成に際しては、１つ以上の経路損失モデ
ルを使用し、選択し、または、組み合わせることが可能であり、これらのモデル
には、例えば、自由空間損失モデル、Ｒｉｃｅａｎ、Ｒａｙｌｅｉｇｈ（戸外環
境用）またはＮａｋａｇａｍｉ（室内環境用）のような短期モデル、または、長
距離またはＯｋｕｍｕｒａ、Ｈａｔａ、Ｌｅｅ、および、その他によって開発さ
れた長期モデルが含まれる。当該技術分野においては多くのこの種適切な経路損
失モデルが知られおり、例えば、Ｒａｙｍｏｎｄ Ｓｔｅｅｌｅ編集、Ｊｏｈｎ
ＷｉｌｅｙおよびＩＥＥＥＰｒｅｓｓにより、ニューヨーク（ＮＹ）、１９９
２年発行の「Ｍｏｂｉｌｅ Ｒａｄｉｏ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」の第
２章に記載されている。単独で、或いは、ここに参照済みのモデルのような他の
モデルとの組み合わせによって、回折損モデルも同様に使用可能である。対象領
域の表現には、異なるサイズ、および／または、異なる次元のビンが含まれても
差し支えなく、同様に、合成された伝播損失マトリックス値によって表されるエ
リアと対象領域表現のビンとの間の一対一対応は必ずしも必要でないが、合成さ
れた伝播損失マトリックスの或る値は異なるサイズのエリアまたは他の同じ次元
以外の次元に対応できる。同様に、異なる経路損失モデルはマトリックスの異な
る部分に関して使用可能である。
【００２４】 同様に、対象領域に関するデマンドベクトルを求めるか、或いは、生成するこ
とは有用である。このベクトルは対象領域内の様々な位置における位置決めサー
ビスに関する実際のまたは計画された需要を示す。この種の需要情報は別の設計
ツール（例えばＱＥＤｅｓｉｇｎ）からインポートされ、別のソースからダウン
ロードされ、或いは、次のような形式でユーザにより指定されることが可能であ
りうる。 均一デマンドの場合、デマンド情報は一般的に、例えば、領域全体に
関して均一値であるように指定される。
【００２５】 カスタムデマンドマップ、各ビンに関するデマンド値を含む。
【００２６】 土地利用および土地利用アーランマッピング、この場合、土地利用カテゴリは
Ｅｒｌａｎｇ／ｋｍ２で表される需要に関してマッピングされる。次に、土地利
用マップは、対象領域における需要を指定するために土地利用アーランマッピン
グ表と共に用いられる。
【００２７】 デマンド情報に関する他の情報源には、ネットワーク使用レコード、人口密度
マップ、調査、および、他の人口統計的情報が含まれる。装置が例えば表示段階
のような後の段階までデマンド情報にアクセスしない場合には、このベクトルの
ローディングまたは生成が遅延し、従って、ランダムアクセス記憶必要条件を緩
和することがあり得る。
【００２８】 地理的方式を用いた位置決めシステムの可用性（または、歩留り）を評価する
ために使われる一尺度は基地局ユニットｉの感度Ｓ１である。特定の位置におい
てモバイルユニットによって伝送された信号が特定の基地局ユニットによって十
分な強度で受信可能かどうかを決定するためにこの尺度は有用である。その上、
衛星信号を受信する際における無線ユニットの感度は、無線ユニットが衛星位置
決め信号を獲得できるかどうかを決定するための衛星系方式に関連する。ＣＤＭ
Ａネットワークにおいて、例えば、所与の基地局ユニットの感度Ｓ１は次式によ
って特徴付けられる。
【００２９】
【数１】 ここに、ｋはボルツマン定数（１．３８ｘ１０−２３ Ｊｏｕｌｅ／ｄｅｇ Ｋ
ｅｌｖｉｎ）であり、Ｔ１はケルビン温度目盛による受信機温度であり、Ｒは記
号／ｓで表したデータレートであり、Ｆｉは受信機受ノイズ値であり、Ｘは逆リ
ンクローディング係数であり、Ｅｂ／Ｎｔはエネルギ電力当たり指向対所要の解
像度と検出および偽警報確率を達成するために必要なノイズ電力スペクトル密度
に対するビット当たりエネルギの最小比率である。ただし本発明はＣＤＭＡを使
用するネットワークに限定されることなく無線通信用のあらゆるシステムに適用
可能であることに留意されたい。
【００３０】 感度に関するこの特定な式において、第１項は受信機の熱雑音を表し、第２項
は受信機の本質的なノイズ（理想的受信機に関してＦｉ＝０）を表し、第３項は
位置決めプロセスによって必要とされる処理機能をサポートするために必要な最
小のＳＮ比（ＳＮＲ）であり、第４項（そのアナログは幾つかの送信機を有する
他のあらゆるシステムに関する感度表現式において見られるが）ＣＤＭＡシステ
ムに特有である。デフォルトに関しては、５０％の値（即ち、現行負荷または活
動的であるモバイルユニットの個数が容量の５０％である）をＸに関するデフォ
ルトとして選定可能である。
【００３１】 本発明の実施形態に従った装置において、各基地局ユニットからの１つ以上の
感度値は特定の位置決め方法の解析が開始される以前にロードされるかまたは生
成されても差し支えない。また、クラーメルラオ理論はピークエネルギの位置決
定予測における誤差の分散（位置決定は信号到着時間に関連する）はＥｂ／Ｎｔ に逆比例することを意味することに留意されたい。
【００３２】 地上解析および評価 地上位置決め技法は衛星系アプローチよりも優れた幾らかの利点を提供する。
例えば信号有効範囲は室内の方が優れていて、修理および改良のために装置へア
クセスすることが比較的容易である。また、幾らかの地上方法はモバイルユニッ
トを修正することなしに実施可能である。特定の地上方法ではインフラにハード
ウェアを追加することが（例えば、基地局ユニットと共に配備可能かまたは配備
不可能なオーバレイ受信機、および／または、アンテナの形で）必要であるが、
既存のハードウェアを用いて実施可能な追加処理タスクのみを必要とする他の方
法が実施可能である。
【００３３】 地上位置決めシステムは信号減衰、到着角度（ＡＯＡ）、または、到着時間（
ＴＯＡ）／到着時間差（ＴＤＯＡ）に基づいて作動可能である。ＣＤＭＡ移動送
信機の厳しい電力制御は信号減衰に基づく位置決めの実現可能性を支持するが、
距離が信号の減衰を生じさせるほかに多くの理由の故にこの種の方法は好ましく
ない。同様に、十分な位置決定精度を持つＡＯＡシステムを実現するために要求
されるアンテナの性質の特殊化は一般にＴＯＡまたはＴＤＯＡ方法に重点を置く
ことになる。ただし、本発明の実施形態に従った方法または装置はあらゆるこの
種のシステムを評価するために使用可能であることに留意されたい。
【００３４】 地上方法を使用する位置決めシステムの可用性を評価する際に使用可能な他の
尺度はモバイルユニットにおいて基地局ユニットｉから受信する信号のＳＮ比で
ある。この尺度は基地局ユニットから伝送された信号がモバイルユニットの位置
において見えるかどうかを決定する際に有用である。
【００３５】 到着時差（ＴＤＯＡ） モバイルユニットによって伝送された信号はマイクロセカンド当たり約１、０
００フイートの速度で伝播する。基地局ユニットによる信号受け取りに際して信
号の伝播時間を非常に正確に測定可能であれば（即ち、送信時間とＴＯＡの間の
差が高正確度で既知であれば）、半径が伝播遅延と光速の積によって規定され、
その中心が基地局ユニットである円に沿ってモバイルユニットの位置が所在する
ことが決定可能である。異なる基地局に中心を置く２つのこの種の円は２点にお
いて重なるので、二次元位置決めの明確な決定を支持するためには、３箇所に所
在する異なる基地局ユニットによって伝播時間が正確に測定可能でなければなら
ないことが分かるはずである。三次元位置決めが必要であれば、伝播時間は異な
る４箇所に所在する基地局現場によって正確に測定可能でなければならない。
【００３６】 多くの実用的状況において、時計の不正確性が到着時間を正確に知ることを妨
げ、その代りに、到着時差（ＴＤＯＡ）技法の使用が可能である。各基地局ユニ
ットにおける受信に際して、当該信号はタイムスタンプされる。１対の基地局ユ
ニットＡおよびＢで受信される同一信号のタイムスタンプを比較することにより
、基地局ユニットＢからの距離よりも基地局ユニットＡからの距離が遠い分岐部
分上の全ての点が一定距離に所在するように双曲線（または、面）の一分岐部分
を描くことができる。この場合、この一定距離は光速とタイムスタンプの差の積
である。３箇所の異なる基地局の間のタイムスタンプの対を比較することにより
、２つの異なる双曲線分岐部が規定可能であり、一意的な二次元位置がこれらの
交差から識別可能なはずである。この位置決め方法は双曲線三辺測量と呼ばれる
技法の一形式である。既に検討した伝播遅延方法の場合と同様に、三次元の位置
を正確に位置決めするには４箇所の基地局ユニットからの測定値を求めることが
必要であることに留意されたい。明らかに、どちらの方法においても、幾つかの
基地局ユニットにとってモバイルユニットが見えることが必要である。
【００３７】 逆リンク解析 地上方式（例えば、ＴＤＯＡ方法の実施）の性能を評価するために、２つの異
なる解析形式のどちらか一方または両方を使用可能である。一方の形式は逆リン
ク解析であって、モバイルユニットによって伝送される信号が調査中の位置決め
方法を達成するために十分な強度を持つ所要個数の基地局ユニットへ到着するに
十分な強度を持つかどうかを示す方法である。
【００３８】 特定のビン内に所在する送信機が特定の基地局ユニットにとって見えるかどう
かを決定するためには、既に参照済みの米国特許第５，７１０，７５８号の装置
において実施される場合に類似のサブタスクとして、到着時における信号の質を
決定しなければならない。この決定に関して適用可能な判定基準は最大許容経路
損失Ｌｍａｘ’であり、次式で表される。
【００３９】
【数２】 ここにＰｍａｘは当該ビン内の位置におけるモバイルユニットの最大送信電力で
あり、ＳＩは基地局ユニットｉの感度（例えば、既に算定済み）である。合成伝
播損失マトリックスからの値が当該ビンと基地局ユニットｉとの間の推定経路損
失がＬｍａｘ’未満であることを示す場合には、基地局ユニットｉは当該ビン内
の移動局からの信号を受信可能であるものと仮定する（換言すれば、モバイルユ
ニットは基地局ユニットｉにとって見えるビン内に所在する位置から電力Ｐｍａ ｘ で送信中である）。
【００４０】 別の可能な判定基準は特定の基地局ユニットにおいて受信されるべき信号が必
要とする送信電力レベルとして算定されるモバイルユニットの実効放射電力（Ｅ
ＲＰ）である。特定の基地局ユニットｉを対象とする場合における特定のビンｋ
内に所在するモバイルユニットのＥＲＰは次式で表される。
【００４１】
【数３】 ここに、ビンｋから基地局ユニットｉまでの経路に関する経路損失ＦＬｋ，ｊは
次式で定義される。
【００４２】
【数４】 即ち、ビンｋにおけるモバイルユニットの非指向性空中線利得Ｇｍ、ビンｋと基
地局ユニットｉの間の経路損失Ｌ（例えば、合成伝播損失マトリックスから）、
および、ビンｋの方向における基地局ユニットｉの指向性空中線利得Ｇｂの積で
ある。ＥＲＰがＰｍａｘ’以下であれば、ビンｋ内の位置から電力Ｐｍａｘにお
いて送信中のモバイルユニットは基地局ユニットｉにとって見えるものと推測さ
れる。
【００４３】 ＣＤＭＡシステムはＴＤＯＡ測定において特定の利点を持つが（例えば、それ
らの広い帯域幅および多重経路妨害に対する抵抗に起因する）、大抵のこの種シ
ステムにおいては実行される電力制御に起因して問題が起きることがあり得る。
システムの最大容量を達成するためには、モバイルユニットの全ての信号が概略
同一電力レベルにおいて受信されることが重要である。従って、その制御基地局
ユニットに近いモバイルユニットはその電力出力を減少するように指示されるこ
とになる。ただし、位置決めに関して、この動作は他の基地局ユニットにとって
モバイルユニットの可視性を低下させ、モバイルユニットが基地局ユニットに接
近するにつれて、モバイルユニットの位置決めが更に困難になるという異常な結
果を生じさせて望ましくない影響を及ぼす。
【００４４】 大多数のユーザに対してシステムの完全性を維持するために、決定的に重要で
はない付加価値消費者サービスが許容されることがあり得る。ただし、非常事態
などのような特定の状況下では、他のトラヒックへの影響には無関係にその位置
決めが実施されるようにモバイルユニットが利用可能な最大電力における送信が
許容されることが望ましい。この能力については、Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａ
ｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ａｓｓｏｃ
ｉａｔｉｏｎｓ（ＴＪＡ／ＥＩＡ）（Ａｒｌｉｎｇｔｏｎ、ＶＡ）出版のＩＳ−
９５Ｂ規格第６．６．４．１．７項に記載されている。従って、位置決め評価に
おけるモバイルユニットの動作に関する両タイプについて考察することが望まし
い。
【００４５】 フォワードリンク解析 例えば、モバイルユニットが所要個数の十分な強度を有する基地局ユニットか
らの信号を受信可能かどうかを決定するためにフォワードリンク解析を実施する
ことにより地理的位置決め用システムも評価可能である。ＣＤＭＡシステムに関
する有用な一尺度は、全入力電力スペクトル密度Ｉｔ対パイロットチップエネル
ギＥｃの比率（各基地局ユニットおよび各ビンに関して算定される）である。
【００４６】
【数５】 ここに、ｐは基地局ユニットの電力増幅器の全出力であり、ξはパイロット回線
に割り当てられた信号の部分であり、Ｌは基地局ユニットとビン内の位置の間の
経路損失であり、Ｎはモバイルユニットの低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）への入力に
おける熱ノイズ電力スペクトル密度であり、Ｉは他の基地局ユニットに起因する
妨害の電力スペクトル密度であり、Ｂはモバイルユニットの帯域幅である。Ｅｔ ／Ｉｃに関して得られた値が事前決定されたしきい値より大きい場合には、基地
局ユニットからのパイロット信号は、当該ビン内における位置決め用に使用して
も差し支えないと推定される。
【００４７】 誤差解析 フォワードまたはリバースリンク解析いずれかに関して検討することとし、位
置決めされた位置の精度は、信号の個数のほかに他の要因によって影響される。
リバースリンクにおける位置決め精度に影響する要因には、例えば、ノイズ、多
重経路妨害、および、量子化に起因するＴＯＡ測定誤差が含まれる。フォワード
リンクに関して、位置決め精度に影響する要因にはノイズ、多重通路妨害、およ
び、量子化に起因するパイロット位相測定誤差が含まれる。これらの測定誤差に
加えて、基地局の位置における不確定性（「位置誤差」）および信号の送信時間
も位置決め精度に影響する。
【００４８】 ノイズに起因する測定誤差はバイアスなし推定器の分散にクラーメルラオ下側
バウンドを適用することによって推定可能である。量子化に起因する測定誤差は
サンプリングレートの増大によって減少させることができるので、本発明の実施
形態に従った装置は全時間、および／または、全空間に亙り、異なるサンプリン
グレートにおける評価を支援することが可能である。
【００４９】 本発明の実施形態に従った装置において、上記のような誤差はリバースおよび
フォワードリンク解析のために曖昧係数配列体内に凝縮されることが可能である
。
【００５０】 適当な曖昧係数の一例は精度の希薄化（ＤＯＰ）であり、位置誤差と変動誤差の
間の比率が表される。（例えば、上記のような誤差が含まれる）：
【数６】 ここに、σｘおよびσｙはｘ軸およびｙ軸の位置誤差の標準偏差を示し、σｓは
変動誤差の標準偏差を示す。他の適当な曖昧係数は幾何学ＤＯＰ（ＧＤＯＰ）で
あり、３個の基地局ユニットＢ１‘Ｂ２’Ｂ３およびモバイルユニットＭに関し
て次式で算定される。
【００５１】
【数７】 ここに、θ２はＢ２からＭとＢ１による角度を示し、θ３はＢ３からＭとＢ１に
よる角度を示す。他の適当な曖昧係数の形式には位置ＤＯＰ（ＰＤＯＰ）、水平
ＤＯＰ（ＨＤＯＰ）、および、時間ＤＯＰ（ＴＤＯＰ）が含まれる。曖昧係数ア
レイは対象領域の式に対応して算定可能であるか（即ち、各ビンに関して１つの
係数）または、異なる方法で組み立て可能である（例えば、当該領域の一部分に
他の領域よりも更に詳細な部分を作る）。
【００５２】 衛星シミュレーションおよび評価 位置決定の地理的技法の代替または補完として、衛星系位置決め技法を使用可
能である。この種技法との使用に適した位置決め衛星システムの一例はＮＡＶＳ
ＴＡＲ大域位置決め衛星（ＧＰＳ）システムであり、他の一例はＧＬＯＮＡＳＳ
ＧＰＳシステムである。各々の場合において、モバイルユニットは、位置決め
衛星によって伝送された信号を処理または少なくとも獲得するたの追加能力を備
えなければならない。一方法において（即ち、スタンドアロン）、モバイルユニ
ットはそれ自体の位置を算定し、１つ以上の基地局ユニットにそれを報告する。
他の一例おいて（即ち、ネットワーク系）、モバイルユニットは衛星から受信し
た信号に関するデータを報告し、モバイルユニットの位置は基地局ユニットによ
ってこのデータから決定される。第３の方法において（即ち、ネットワーク支援
）、モバイルユニットと基地局ユニットの両方が位置決定に直接貢献する。
【００５３】 衛星系アプローチの評価において、本発明の一実施形態に従った装置は、事前
決定された期間に亙り、事前決定された解像度において（例えば、１週間周期に
亙り１分間隔で）全ての（または、選定された個数の）ＧＰＳの位置を算定する
。この種の衛星位置情報は、例えばアルゴリズム、および、Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏ
ｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎ
ｇ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ（グローバル
位置決めシステム標準位置決めサービス信号仕様）１９９５年６月２日再版のセ
クション２．５（Ｕｓｅｒ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ）に記載の方法を用いて計算
される。
【００５４】 仰角マスク角度は、当該衛星の仰角が仰角マスク角度より高い場合に限り当該
衛星が見えると推定されることを示すように選定される（例えば５度）。特定の
時間における各ビンに関しては（または、その代りに少なくとも事前決定された
個数の基地局ユニットによって見えると決定された各ビンに関しては）各衛星の
方位および仰角は当該ビンに関して算定され、その時刻に当該衛星が見えるかど
うかが決定される。これらの角度は例えば下記のようなアルゴリズムを用いて計
算可能である。
【００５５】 １）ビンの緯度および経度（それぞれ、ｌａｔｕ、および、ｌｏｎｕ）を計算し
、また、地球中心地球固定（ＥＣＥＦ）座標系（ｘｕ‘ｙｕ’ｚｕ）におけるビ
ンの座標を計算する。
【００５６】 ２）次式により係数Ｒを計算する。
【００５７】
【数８】 ３）次式により東、北、上係数を計算する。
【００５８】
【数９】 ここに、ｘｓ’、ｙｓ’、ｚｓは衛星の座標ＥＣＥＦである ４）次式により係数ｒを計算する。
【００５９】
【数１０】 （５）次式により衛星の仰角を計算する。
【００６０】
【数１１】 知識により衛星の方位角度を計算する。
【００６１】
【数１２】 ここに、ｔａｎ―４は四象限アークタンジェント関数を示す。衛星の仰角が仰角
マスク角度より低い場合には、当該衛星は、この時刻に、このビンから見えなも
のと推定される。そうでないならば、当該ビンが開けた場所（即ち、都市でない
場所）に所在する場合には、衛星が見えるものと推定される。
【００６２】 都市地域に対応するビンに関しては、建築物の高さ、街路の方位および街路幅
などの地形図的パラメータも考慮されるものとする。都市の位置から見た衛星の
可視性を予測するためのアルゴリズムを次に示す。
【００６３】 １）以下の式により、衛星の方位角度の方向に所在する建築物による仰角限定値
ｌを計算する。
【００６４】
【数１３】 街路の方位が北南であるならば、次式を用いる。
【００６５】
【数１４】 街路の方位が東西である場合には、ｓｔｒｅｅｔ＿ｗｉｄｔｈは街路の幅であり
、ａｚｉｍｕｔｈは衛星の方位角度である。
【００６６】 ２）次式により障害角度を計算する。
【００６７】
【数１５】 ここに、ｂｌｄｇ＿ｈｔは衛星の方位角の方向における建築物の高さである。衛
星の仰角が障害角度より大きいならば、衛星はこの時刻に見えるものと推定され
る。そうでなければ、衛星へ視線は建築物によって妨害されるものとする。
【００６８】 この種の計算は衛星と時間とビンの各所要組合わせに関してこの種の計算は完
成済みであり、見えている衛星の平均個数は各時刻における各ビンに関して、例
えば、ＤＯＰのような曖昧係数と共に計算可能である。
【００６９】 ハイブリッド技法の評価 都市環境において、位置決めのための地上方法は衛星系アプローチよりも良好
に作動するものと予測される。トンネル、「都市の峡谷」効果に起因する衛星可
視角度が限定されること、信号反射による多重経路妨害の故に衛星系アプローチ
の精度は都市環境においては性能が低下する。都市でない環境においてさえも、
例えば樹木天蓋のような頭上の障害物が衛星とモバイルユニットの間の経路を阻
止する傾向がある。
【００７０】 基地局ユニット間の距離が更に大きい田園領域その他のエリアにおいて、モバ
イルユニットは幾つかの異なる基地局ユニットに見えることが必要であるために
地上方法は失敗することがあり得る。他方、衛星系アプローチは、障害のない田
園環境においては一般に非常に良く作動する傾向がある。
【００７１】 これらの問題に対する有望な解決方法は地上解決方法をＧＰＳ解決方法と合併
させることである。この種のハイブリッド（混成）方法は地上方法の場合よりも
少ない基地局に見えるモバイルユニットの位置決めが可能である。この場合、位
置決めを必要とする地上方法はＧＰＳ方法の場合よりも必要とするＧＥＳ衛星の
個数は少ないはずである。本発明の一実施形態に従った装置において、ユーザは
、ここに述べる複数の他の方法に関する解析結果、および／または、評価結果を
合併することによってハイブリッドを選択して、評価することを可能にする。
【００７２】 評価および表示 特定の方法の性能評価および異なる方法間の比較には次に示す１つ以上の要因
が含まれる。
【００７３】 サービスの可用性：位置決定の尺度不良または決定精度が不合格。この尺度は
対象範囲の百分率として特徴付けることが可能である（例えば、エリアまたは加
入者数に関して）。この場合、位置決めサービスは合格精度によって支持される
ことが可能である。
【００７４】 カバリッジ：地理的（例えばエリア）または人口統計的（例えば、顧客または
土地利用）またはこの種特徴の組合わせ）。
【００７５】 精度：支持された位置の不確定性の尺度（例えば、メータＲＭＳまたは累積的
分布に関して）。
【００７６】 遅延：位置決めに必要な最小時間の尺度。
【００７７】 キャパシティ：サービスを受けることのできるリクエスト件数、および、位置
が更新されるレート。
【００７８】 信頼性：システム可用性の尺度。
【００７９】 発信の複雑度：それによって位置決めが報告されるメカニズムの複雑さの尺度
。管理：位置決めシステムの保守整備および運営に関連した複雑性およびコスト
の尺度。
【００８０】 一旦、特定の評価が完成すると、結果を表示または記憶する準備は整っている
。本発明の一実施形態に従った装置においては、対象領域のマップが表示される
。この表示では、例えば、適用された解決方法、または、基地局ユニット、およ
び／または、各ビンにおいて見える衛星の個数を示すためにカラーコードが用い
られる。表示される他の情報にはその位置決定が可能であるモバイルユニットの
百分率および各ビンにおける予測される位置精度が含まれる。評価情報、および
／または、この種情報の統計的解析結果はオフラインまたは将来における使用、
または、連絡、または、解析用に記憶される。
【００８１】 地上システム評価のための有用な統計情報には基地局ユニットの個数、信号強
度、ＳＮ比、Ｎ個の基地局ユニットを見ることのできるビンの百分率、（ここに
、Ｎは事前決定された或る数値である）、Ｎ個殆どの基地局ユニットで見ること
の出来るビンの百分率、Ｎ個の基地局ユニットを見ることの出来るモバイルユニ
ットの百分率、Ｎ個殆どの基地局ユニットを見ることのできるモバイルユニット
の百分率が含まれ得る。衛星システムの評価に関して、有用な統計情報には、見
える衛星の個数、ＳＮ比、仰角、ドプラーシフト、Ｎ個の衛星を見ることのでき
るビンの百分率（ここに、Ｎは事前決定された或る数値である）、Ｎ個殆どの衛
星を見ることのできるモバイルユニットの百分率、Ｎ個の衛星を見ることのでき
るモバイルユニットの百分率、Ｎ個殆どの衛星を見ることのできるモバイルユニ
ットの百分率が含まれ得る。
【００８２】 実装 図１は本発明の一実施形態に従ったモジュール形式の装置である。既に検討し
たように、本装置は伝播損失マトリックスＭ１０、デマンドベクトルＭ５０、ト
ポロジカルデータベースＭ２０、ＧＰＳシミュレーションエンジンＭ３０を有す
る。これらの資源は選定された地上位置決めシステムの評価を実施するためにモ
ジュールＭ４０においてアクセスされ、選定された衛星系位置決めシステムの評
価を実施するためにモジュールＭ６０においてアクセスされる。この種評価の結
果は、選定されたハイブリッドの位置決めシステムの評価を求めるために、モジ
ュールＭ７０において組み合わせ可能である。既に検討したように、組織化され
た情報のコンパイルには１つ以上の伝播損失マトリックスＭ１０、トポロジカル
データベースＭ２０、デマンドベクトルＭ５０も含まれ、一方では、モジュール
Ｍ３０、Ｍ４０、Ｍ６０、Ｍ７０の操作が、マイクロプロセッサまたは類似の論
理エレメントアレイのような１つ以上の処理ユニットによって実施される。
【００８３】 本装置の実装は大幅に変化することがあり得る。一実装において、ただ１つの
地理的位置決めシステムがサポートされ、モジュールＭ３０、Ｍ６０、Ｍ７０は
除去可能である。逆に、別の一実装は衛星系システムのみをサポート可能であり
、この場合、モジュールＭ１０、Ｍ４０、Ｍ７０は省略可能である。用途によっ
てはデマンドベクトルＭ５０は必要ないこともあり得る。同様に、用途によって
は、モジュールＭ４０におけるフォワードリンクおよびリバースリンク解析の中
の１つを削除可能である。
【００８４】 図２は本発明の一実施形態に従った方法を示す。タスクＰ１０において、対象
領域はビンに分割される。このタスクには既に説明したように対象領域の表現を
生成またはロードすることが含まれる。タスクＰ２０においては、対象領域に関
する伝播損失マトリックスがアクセスされる。再び、このマトリックスは局所的
に生成されるか、または、記憶装置からロードされ得る。
【００８５】 タスクＰ３０において、デマンドベクトルが初期化される。既に言及したよう
に、このベクトルは記憶装置からロードされるか、または、土地利用マップ、ネ
ットワーク使用レコード、等々のような情報から生成され得る。デマンドベクト
ルは解析結果を基準化するために用いられるので、このタスクはこの種結果が入
手されるまで遅延することがあり得ることに留意されたい。更に限定された実装
においては、このタスクは省略されることがあり得る。
【００８６】 リバースリンク解析はタスクＰ４０において実施される。ＥＲＰ（実効放射電
力）計算を使用する解析に関して、このタスクは図３に更に詳細に示されている
。特定のビンおよび基地局ユニットはそれぞれサブタスクＰ１１０およびＰ１２
０において選択され、この基地局ユニットの感度はサブタスクＰ１３０において
、例えば上記の式（１）を用いて計算される。（その代りに、この値は記憶装置
その他のソースからロードされることもあり得る。）このビンにおけるモバイル
ユニットのＥＲＰはサブタスクＰ１４０において、例えば上記の式（３）および
（４）を用いて計算される。サブタスクＰ１５０において、ＥＲＰがモバイルユ
ニットに最大送信電力（または、何等かの他のしきい値）より大きいことが判明
した場合には、信号が基地局ユニットによって検出できないことが結論される（
即ち、モバイルユニットはこの基地局ユニットにとって見えないということであ
る）（サブタスクＰ１６０）。そうでない場合には、モバイルユニットはこの基
地局ユニットにとって見えるものと推定される（サブタスクＰ１７０）。サブタ
スクＰ１８０において、サブタスクＰ１６０またはＰ１７０の結果が記憶される
。
【００８７】 サブタスクＰ１９０において、考察されるべき次の基地局ユニットが選定され
る。例えば、距離、阻止する土地の形成または建築物、ジャマーその他の妨害ソ
ースなどに起因して選定されたビンにおいてモバイルユニットが見えない基地局
ユニットに関しては結果を計算する必要がないことに留意されたい。
【００８８】 サブタスク２００において、テスト中の方法による決定に従って選定されたビ
ンの位置決定に関し、１つ以上の曖昧係数が計算される。これらの係数にはＤＯ
Ｐ（上記の式（６）に従って算定可能）またはＧＤＯＰ（上記の式（７）に従っ
て算定可能）が含まれる。このビンにおけるモバイルユニットは事前決定された
数（例えば３）よりも少ない個数の基地局ユニットに見えるはずであることが決
定された場合には、当該ビンは位置決定不能と称し、サブタスクＰ２００および
Ｐ２１０はスキップされることに留意されたい。サブタスクＰ２１０の精度解析
において、このビンにおけるモバイルユニットに関する位置決めの結果について
の予測精度を決定するために、（他の既知または予測誤差と共に）曖昧係数が用
いられる。サブタスクＰ２２０において、本タスクはその次のビンに関して再開
始される：ビンが残存しないならば、本タスクは終了する。
【００８９】 図４は、ＥＲＰでなくて最大経路損失の判定基準を用いてリバースリンク解析
に関してタスクＰ４０において実施されるサブタスクを示す。（ａ）最大許容経
路損失のサブタスクＰ１４５における計算（例えば上記の式（２）に従う）が計
算サブタスクＰ１４０と置き換わること、および（ｂ）このビンにおけるモバイ
ルユニットから選定された基地局ユニットまでの経路に関する経路損失とこの値
のサブタスクＰ１５５における比較（例えば上記の式（４）に従う）がテストサ
ブタスクＰ１５０と置き換わることを除けば、これらのサブタスクは既に検討し
た図３に示すサブタスクと同じである。
【００９０】 フォワードリンク解析はタスクＰ５０において実施され、図５はこのタスクを
一層詳細に示す。この図における多くのサブタスク（即ち、サブタスクＰ３１０
、Ｐ３２０、Ｐ３８０、Ｐ３９０、Ｐ４００、Ｐ４１０、Ｐ４２０）は、上記の
図３および４における対応するサブタスク（即ち、それぞれ、サブタスクＰ１１
０、Ｐ１２０、Ｐ１８０、Ｐ１９０、Ｐ２００、Ｐ２１０、Ｐ２２０）に類似し
た演算を実施する。サブタスクＰ３３０において、選定された基地局ユニットに
よって出力された信号の電力が計算される（または、ロードされる）。サブタス
クＰ３４０において、比率Ｅｃ／Ｉｔの値が例えば上述式（５）に従って計算さ
れる。この値がテストサブタスクＰ３５０において事前決定されたしきい値未満
でないことが決定されるならば、位置決めにはパイロット信号が有用であるとい
うことがサブタスクＰ３７０において結論される。そうでない場合には、位置決
めにはパイロット信号が有用でないということがサブタスクＰ３６０において結
論される。 タスクＰ６０において、衛星解析が実施される。このタスクを図６に一層詳細
に示す。仰角マスク角度はサブタスクＰ５００において選定され、ビンはサブタ
スクＰ５１０において選定される。サブタスクＰ５２０において、選定されたビ
ンは、建築物または他の構造体への近接程度、人口密度等のような係数に応じて
開らけた土地かまたは都市として分類される。
【００９１】 サブタスクＰ５３０において、衛星の可視性解析が、例えば図７に詳しく記載
されているように実施される。サブサブタスクＰ６００およびＰ６２０において
、特定の衛星および時刻が選択される。選定された時刻における選定された衛星
の位置は、例えば、既に参照したようにＧＰＳ仕様のセクション２．５に従って
サブサブタスクＰ６２０において計算される。サブサブタスクＰ６３０において
、選定されたビンに対する衛星の方位および仰角が例えば上式（１１）および（
１２）に従って計算される。サブサブタスクＰ６４０において、仰角と仰角マス
ク角度が比較される。（このテストの結果が知られるまで、方位角度を計算する
ことは厳密に言えば必要ではないことに留意されたい）。仰角が仰角マスク角度
より大きくないならば、衛星は見えず、この結果はサブサブタスクＰ６６０に記
憶される。そうでない場合には、ビンの分類がサブサブタスクＰ６５０において
参照される。ビンが開けた状態であると分類された場合には、衛星は当該ビンに
おいて見えるものと推定され、この結果はサブサブタスクＰ６６０において記憶
される。 サブサブタスクＰ６５０のテストによって、選定されたビンが都市型であると
分類された場合には、当該ビンに関する都市型パラメータ（例えば、街路幅およ
び方位、および、街路の各側における建築物の平均高さ）がサブサブタスクＰ６
７０において検索される。サブサブタスクＰ６８０において、ビンの障害角度が
例えば上記の式（１５）に従って計算される。テストサブサブタスクＰ６９０に
よって、衛星の仰角がビンの障害角度を超過することが決定された場合には、衛
星は見えるものと推定され、この結果はサブサブタスクＰ６６０に記憶される。
そうでない場合には、衛星は見えないものと推定され、この結果は記憶される。
テストサブサブタスクＰ７００およびＰ７１０は、この種の選択が使い果たされ
て、サブタスクが終了するまで、その次の時刻または衛星に関して本サブタスク
を反復させる。このようにして、任意の指定時刻に各ビンから見える衛星の個数
に関する結果および統計資料が決定可能である。
【００９２】 サブタスクＰ５４０において、テスト中の方法によって決定されるように、当
該ビンの位置決めに関して１つ以上の曖昧係数が計算される。（選定されたビン
から見える衛星の個数が事前決定された最小数よりも少ないことが決定された場
合には、サブタスクＰ５４０およびＰ５５０は実施される必要がないことに留意
されたい。）これらの係数には、例えば水平ＤＯＰ（緯度および経度データの品
質）、垂直ＤＯＰ（仰角データの品質）、位置ＤＯＰ（三次元測定値の品質）、
時間ＤＯＰ（時間決定の品質）、幾何学ＤＯＰ（時間決定を含む三次元測定の品
質）または、相対ＤＯＰ（例えば６０秒のような時間的間隔に正規化された測定
値の品質）のようなＤＯＰ係数が含まれることがあり得る。サブタスクＰ５６０
において、テスト中の衛星系位置決めシステムの精度は、選定されたビンにおい
て見える衛星信号の個数および当該ビンにおけるＤＯＰ統計資料に加えて次の係
数の１つまたは複数を考慮することによって予測可能である。
【００９３】 ノイズに起因する疑似範囲測定誤差。この解析を実施するためにクラメール・
ラオバウンドを使用可能である。
【００９４】 多重経路妨害による疑似範囲測定誤差。
【００９５】 量子化による疑似範囲測定誤差。
【００９６】 残留電離層および対流圏遅延に起因する誤差。
【００９７】 残留選択的可用性誤差。
【００９８】 ビン容器が処理されるべき更なるビンが残っていることをテストサブタスクＰ
５６０が示している場合には、タスクはサブタスクＰ５１０において再び開始す
る。そうでない場合には、タスクＰ６０は終了し、その評価が望ましいあらゆる
ハイブリッドシステムの解析はタスクＰ７０において実施される。タスクＰ８０
において、タスクＰ４０、Ｐ５０、Ｐ６０、および／または、Ｐ７０の解析結果
はデマンドベクトルの適用によって基準化され、これらの結果はタスクＰ９０に
おいて表示、記憶、および／または、伝送される。
【００９９】 多くの場合、演算は並列またはここに明白に示されている順序とは異なるルー
プ順序において実施される。例えば、全ての時刻における全ての衛星に関する位
置情報は１バッチにおいて計算可能である。（典型的実装においては、時間は１
分間隔で分割され、衛星位置決め計算は１週間以上の期間に渡る）。その代りに
、常時全てのビン上に所在する１つの衛星に関する位置決め情報は、その次の衛
星に関する位置決め情報の準備が整う以前に処理され、排出されることも可能で
ある。
【０１００】 好ましい一実施形態に関する前述の説明は当該技術分野における当業者による
本発明の実施または使用を可能にするように提供される。これらの実施形態への
種々様々な修正が可能であり、ここに呈示された総称原理は他の実施形態にも同
様に適用可能である。例えば、既に検討した規則を満足させることを保証するよ
うに一旦、正確な位置決定能力が付加されると、位置決定に関するさらなる特徴
が高価な代償を支払うことなしに追加可能であり、以下の例に示すように、コス
ト節減および歳入生成を促進することに留意されたい。
【０１０１】 位置に応じた請求書作成。
【０１０２】 非常事態管理。
【０１０３】 詐欺の検出および管理。
【０１０４】 法施行の追跡。
【０１０５】 集団管理。
【０１０６】 在庫監視。
【０１０７】 ネットワーク最適化。
【０１０８】 従って、本発明の一実施形態にはこの種のサービスに関する評価またはコスト
対利益解析が含まれる。
【０１０９】 その上、本発明の一実施形態に従った装置は専用装置として機能し、または、
本発明に一実施形態に従った方法は汎用マイクロコンピュータ、ワークステーシ
ョン、または、類似の仕方で実施するためのサーバを可能にするソフトウェアに
おいて実行可能である。従って、本発明は、そこに記憶された機械読取り可能コ
ード、例えば、マイクロプロセッサまたは他のディジタル信号処理デバイスなど
のような論理エレメントの配列体によって実行可能な命令を有する機械読取り可
能コードを備えたデータ記憶媒体として具体化可能である。従って、本発明は、
上述した実施形態に限定されることを意図したものでなく、あらゆる仕方におい
て開示されている原理および新奇な特徴と一貫性をもつ広い範囲に適合すること
を意図するものである。
【０１１０】 本発明の一実施形態に従った方法または装置の更なる用途において、本システ
ムの処理必要条件を評価するために位置決めステム内の発信トラヒック計画が立
案されている。一例として、モジュール（ハードウェア、および／または、ソフ
トウェアにおいて実現可能な）はモバイルユニットとこれら装置の位置を算定す
るサーバとの間で交換される幾つかの予期されたメッセージを統計資料として予
測する。これらの統計資料は、本システムの必要な能力としてのこの種機能（即
ち、所与の瞬間において幾つの位置決定リクエストが未決状態であるか）、およ
び／または、本システムの最小情報処理量（即ち、システムが所与の期間中に幾
つの位置決めリクエストを処理可能でなくてはならないか）を評価するためにモ
ジュールまたは他のデバイスによって使用可能である。
【０１１１】 本発明の一実施形態に従った方法または装置は、信号レベルおよびＴＤＯＡ測
定値のようなパラメータを推定するために使用される予測モデルを評価するため
に較正、および／または、更新技法を使用して洗練することが可能である。一例
においては、これらパラメータの実測値がモデルを調節および洗練するための基
本線として用いられている。
【０１１２】 本発明の一実施形態に従った方法または装置の更なる用途において、本方法ま
たは本装置はモバイルユニットの現実の、或いは、シミュレートされた位置決め
をサポートするために用いられる。一例においては、測定値のベクトルが対象領
域内のビンとマッチさせられる。測定値のこのベクトルは現実のモバイルユニッ
トによって報告されるか、或いは、シミュレートされたモバイルユニットによっ
て出力されることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態における装置のブロック図である。
【図２】 本発明の一実施形態における方法のフローチャートである。
【図３】 実効放射電力（ＥＲＰ）計算を用いたリバースリンク解析のフローチャートで
ある。
【図４】 最大許容経路損失計算を用いたリバースリンク解析のフローチャートである。
【図５】 フォワードリンク解析のフローチャートである。
【図６】 衛星系位置決めシステムの解析フローチャートである。
【図７】 衛星の可視性解析のフローチャートである。
【符号の説明】
Ｍ１０ 伝搬損失マトリックス Ｍ２０ 位相データベース Ｍ３０ ＧＰＳシミュレーション Ｍ４０ フォワードおよびリバースリンク解析、地理的位置決めシステムの評価
Ｍ５０ デマンドベクトル Ｍ６０ 衛星可視性解析および衛星系位置決めシステムの評価 Ｍ７０ 混成位置決めシステムの評価
───────────────────────────────────────────────────── 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，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5J062 AA05 AA08 BB01 CC07 DD22 5K067 BB04 EE02 EE10 FF03 FF05 JJ56 JJ57 JJ66

Claims (41)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 対象領域に少なくとも部分的に関連する情報の構造的集合と
    、 少なくとも１つの処理ユニットを備えており、 前記少なくとも１つの処理ユニットが前記情報の構造的集合の少なくとも一部
    を処理し、さらなる情報を生成し、 前記さらなる情報は、前記対象領域内に無線ユニットの位置を配置する少なく
    とも１つのシステムの予測位置決め性能に少なくとも部分的に関連する装置。
  2. 【請求項２】 前記さらなる情報は性能基準に基づく前記予測位置決め性能
    の評価を含んでおり、前記性能基準は、位置が可能な限り正確に配置される前記
    対象領域のパーセンテージ、配置された位置に関連する不確定性のエリア、位置
    を配置するのに必要な最小時間、提供されてもよい位置決めに対する多数のリク
    エスト、位置決め決定が更新されるレート、および位置決めに関連するコストの
    うちの少なくとも１つを含んでいる、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記情報の構造的集合が、前記対象領域内で展開されるセル
    ラ電話ネットワークの一部に少なくとも部分的に関する、請求項１に記載の装置
    。
  4. 【請求項４】 前記無線ユニットがセルラ電話を備えている、請求項３に記
    載の装置。
  5. 【請求項５】 前記無線ユニットが少なくとも部分的に、前記対象領域内の
    前記無線ユニットの位置に関する情報を搬送しない無線チャネルを通信する、請
    求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記無線チャネルが無線周波数チャネルを備えている、請求
    項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記無線チャネルが少なくとも音声情報を搬送する、請求項
    ５に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記情報の構造的集合が、前記対象領域に関するトポロジカ
    ル情報、前記対象領域に関する人口学的情報、および前記対象領域内の人口分布
    に関する情報のうちの少なくとも１つを備えている、請求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記情報の構造的集合が、デマンドベクタを含んでおり、前
    記デマンドベクタの各要素は複数のビンの少なくとも１つに対応する、請求項８
    に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記デマンドベクタが、カスタムデマンドマップ、土地使
    用マップ、人口密度マップ、および人口学的情報のうちの少なくとも１つに少な
    くとも部分的に基づいている、請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記情報の構造的集合が前記対象領域の表示を含んでおり
    、前記対象領域の前記表示は、各ビンが前記対象領域のエリア要素およびボリュ
    ーム要素のうちの１つに対応する、複数のビンを備えている、請求項８に記載の
    装置。
  12. 【請求項１２】 前記予測位置決め性能が前記複数のビンの少なくとも一部
    の各々に対応する値を含んでおり、前記値の各々は前記対応するビン内の無線ユ
    ニットの位置の配置に関する、請求項１１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 前記情報の構造的集合が伝搬損失マトリックスを含んでお
    り、前記伝搬損失マトリックスの各要素は前記複数のビンの１つ以上に対応する
    、請求項１１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記伝搬損失マトリックスの少なくとも一部の前記要素の
    各々の前記値は、経路損失モデルおよび回折損失モデルのうちの少なくとも１つ
    に基づいている、請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記経路損失モデルは、自由空間損失モデル、短期モデル
    、および長期モデルのうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項１４に記載の
    装置。
  16. 【請求項１６】 前記対象領域内の無線ユニットの位置を決定する前記少な
    くとも１つのシステムが地上位置決めシステムを含んでおり、前記地上位置決め
    システムは複数の基地局を備えている、請求項１３に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記地上位置決めシステムが、オーバレイインフラ系シス
    テムおよび統合インフラ系システムのうちの少なくとも１つを含んでいる、請求
    項１６に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 前記地上位置決めシステムが、前記無線ユニットからの信
    号の到着の時間差に少なくとも基づいて、前記無線ユニットの前記位置を決定す
    る、請求項１６に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記予測位置決め性能の少なくとも一部が、少なくとも部
    分的にフォワードリンク解析を使用して得られる、請求項１６に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記予測位置決め性能の少なくとも一部が、少なくとも部
    分的にリバースリンク解析を使用して得られる、請求項１６に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記リバースリンク解析が、前記無線ユニットの実効放射
    電力に少なくとも部分的に基づいている、請求項２０に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記リバースリンク解析が、前記複数のビンの特定された
    １つと前記複数の基地局ユニットの少なくとも１つとの間の最大許容経路損失に
    少なくとも部分的に基づいている、請求項２０に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記予測位置決め性能が、位置決めに関するエラーの解析
    を含んでおり、前記位置決めに関するエラーは、ノイズによるエラー、マルチパ
    スインタフェースによるエラー、および量子化によるエラーのうちの少なくとも
    １つを含んでいる、請求項１６に記載の装置。
  24. 【請求項２４】 前記位置決めに関するエラーが、前記複数の基地局ユニッ
    トの少なくとも１つの位置の不確定性および前記無線ユニットからの信号の送信
    時間の不確定性のうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項２３に記載の装置
    。
  25. 【請求項２５】 前記位置決めに関するエラーの解析が少なくとも１つのあ
    いまい性要因の算出を含んでおり、前記少なくとも一つのあいまい性要因は、精
    密度の希釈（ＤＯＰ）、幾何学的ＤＯＰ、位置ＤＯＰ、水平ＤＯＰ、および時間
    ＤＯＰのうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項２３に記載の装置。
  26. 【請求項２６】 前記対象領域内の無線ユニットの位置を決定する前記少な
    くとも１つのシステムは衛星系位置決めシステムを備えている、請求項１３に記
    載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記衛星系位置決めシステムは、スタンドアローンモバイ
    ルユニット系システム、ネットワーク支援システム、およびネットワーク系シス
    テムのうちの１つを含んでいる、請求項２６に記載の装置。
  28. 【請求項２８】 前記衛星系位置決めシステムが、ナブスター（ＮＡＶＳＴ
    ＡＲ）およびグロナス（ＧＬＯＮＡＳＳ）グローバルポジショニング衛星システ
    ムのうちの少なくとも１つの衛星からの信号を受信する、請求項２６に記載の装
    置。
  29. 【請求項２９】 前記予測位置決め性能は、所定時のグローバルポジショニ
    ング衛星システムの複数の衛星の位置の算出に少なくとも部分的に基づいている
    、請求項２６に記載の装置。
  30. 【請求項３０】 前記予測位置決め性能は、所定のビンでのグローバルポジ
    ショニング衛星システムの複数の衛星の可視性に少なくとも部分的に基づいてい
    る、請求項２６に記載の装置。
  31. 【請求項３１】 前記予測位置決め性能は位置決めに関するエラーの解析を
    含んでおり、前記位置決めに関するエラーは、ノイズによるエラー、マルチパス
    インタフェースによるエラー、および量子化によるエラーのうちの少なくとも１
    つを含んでいる、請求項２６に記載の装置。
  32. 【請求項３２】 前記位置決めに関するエラーは、大気条件に関連するエラ
    ーおよび選択的有効性に関連するエラーのうちの少なくとも１つを含んでいる、
    請求項３１に記載の装置。
  33. 【請求項３３】 前記位置決めに関するエラーの解析が少なくとも１つのあ
    いまい性要因の算出を含んでおり、前記少なくとも一つのあいまい性要因は、精
    密度の希釈（ＤＯＰ）、幾何学的ＤＯＰ、位置ＤＯＰ、垂直ＤＯＰ、水平ＤＯＰ
    、時間ＤＯＰ、および相対的ＤＯＰのうちの少なくとも１つを含んでいる、請求
    項３１に記載の装置。
  34. 【請求項３４】 前記対象領域内に配置される無線ユニットの位置を決定す
    る少なくとも１つのシステムはハイブリッド位置決めシステムを備えており、 前記ハイブリッド位置決めシステムは地上位置決めシステムの少なくとも一部
    と衛星系位置決めシステムの少なくとも一部を含んでいる、請求項１３に記載の
    装置。
  35. 【請求項３５】 対象領域に少なくとも部分的に関する情報の構造的集合で
    あって、前記対象領域のサンプリングされた表象を備えており、さらに前記対象
    領域内に展開される基地局ユニットに関する情報を備えている構造的集合と、 少なくとも１つの処理ユニットを備えており、 前記少なくとも１つの処理ユニットは前記情報の構造的集合の少なくとも一部
    を処理し、さらなる情報を生成し、 前記さらなる情報は、前記対象領域内の無線ユニットの位置を決定する少なく
    とも１つのシステムの予測位置決め性能に少なくとも部分的に関し、 前記さらなる情報は、フォワードリンク解析、リバースリンク解析、およびグ
    ローバルポジショニング衛星を使用する位置決めの解析のうちの少なくとも１つ
    に少なくとも部分的に基づいていることを備える装置。
  36. 【請求項３６】 トポロジカルデータベースと、 伝搬損失マトリックスと、 少なくとも１つの処理ユニットを備えており、 前記トポロジカルデータベースは対象領域に少なくとも部分的に関し、 前記伝搬損失マトリックスの前記要素の少なくとも一部のうちの各々は前記対
    象領域の位置間の経路損失を表しており、 前記少なくとも１つの処理ユニットはフォワードリンク解析およびリバースリ
    ンク解析のうちの少なくとも１つを実行し、少なくとも１つのリンク解析は前記
    トポロジカルデータベースからの情報と前記伝搬損失マトリックスからの情報に
    少なくとも部分的に基づいており、 前記少なくとも１つの処理ユニットは、前記対象領域について、無線ユニット
    位置決めシステムの予測位置決め性能に関する情報を出力する装置。
  37. 【請求項３７】 前記処理ユニットは複数のグローバルポジショニング衛星
    の位置を複数の時間に算出し、 前記処理ユニットは衛星の可視性解析を実行する、請求項３６に記載の装置。
  38. 【請求項３８】 前記処理ユニットはハイブリッド位置決めシステムの予測
    位置決め性能に関する情報を出力する、請求項３６に記載の装置。
  39. 【請求項３９】 前記装置がさらにデマンドベクタを備えており、少なくと
    も１つのリンク解析が前記デマンドベクタからの情報に少なくとも部分的に基づ
    いている、請求項３６に記載の装置。
  40. 【請求項４０】 対象領域に少なくとも部分的に関する情報の構造的集合に
    アクセスすることと、 前記情報の構造的集合の少なくとも一部を処理することと、 さらなる情報を生成することを備えており、前記さらなる情報は、前記対象領
    域内の無線ユニットの位置を決定する少なくとも１つのシステムの予測位置性能
    に少なくとも部分的に関する方法。
  41. 【請求項４１】 機械読み取り可能コードを記憶しているデータ記憶媒体で
    あって、前記機械読み取り可能コードは論理要素のアレイによって実行される命
    令を備えており、方法を定義する前記命令は、 対象領域に少なくとも部分的に関する情報の構造的集合にアクセスすることと
    、 前記情報の構造的集合の少なくとも一部を処理することと、 さらなる情報を生成することを備えており、前記さらなる情報は、前記対象領
    域内の無線ユニットの位置を決定する少なくとも１つのシステムの予測位置性能
    に少なくとも部分的に関することを備えるデータ記憶媒体。
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