JP2003533063A - 移動ターミナルの位置を決定するための方法および装置 - Google Patents

移動ターミナルの位置を決定するための方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 移動通信システム内の移動ターミナル（３８）の位置を決定するための方法および装置が提供されている。所定の実施例において、ＧＰＳ距離信号（１４）およびセルラー基地局（２０）の送信したダウンリンク信号は移動ターミナルによって受信され、移動ターミナルはこれら２つのタイプの距離信号の組み合わせを使って現在位置を決定するようになっている。他の所定の実施例では、移動ターミナル（３８）によりＧＰＳ距離信号（１４）が受信される。この移動ターミナル（３８）はセルラー基地局（２０）へアップリンク信号を送信するようにもなっている。移動局の現在位置はこれら異なる距離送信信号の各々からの測定データを融合することによって決定される。衛星位置決定プロセスおよび地上（２０）位置決定プロセスの利用できるリソースを組み合わせることにより、移動ターミナル（３８）の位置を決定する潜在力が大幅に高められる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （関連出願） 本発明は、第３５米国法典第１１９条(ｅ)項により、１９９８年５月２８日に
出願された米国仮特許出願第60/087207号の出願日の利益を請求するものである
。
【０００２】 （発明の技術分野） 本発明は、移動通信システムに関し、より詳細には移動ターミナルの位置を決
定するための方法および装置に関する。
【０００３】 （背景） 法律が強制する所定の場所では、移動通信ネットワークプロバイダは移動ター
ミナル（ＭＴ）、例えばアクティーブに通信する移動電話の近似的な地理上の位
置を決定できることが望ましい。
【０００４】 現在、種々のＭＴ位置決定技術が試験されており、または使用されている。こ
れら位置決定技術は３つの基本的なカテゴリーに分類できる。
【０００５】 第１の基本カテゴリーは、「アップリンク信号」位置決定技術を含み、この技
術では、ＭＴによって送信され、公知の位置、例えばセルラー電話基地局（ＢＳ
）を有する必要な数の受信機によって受信される１つ以上のアップリンク信号に
関連する距離測定値に基づき、ＭＴがどこに位置するかを決定するように、移動
通信ネットワークが構成されている。
【０００６】 第２の基本カテゴリーは「ダウンリンク信号」位置決定技術を含むものであり
、この技術では公知の位置を有する必要な数の送信機からのダウンリンク信号の
ＭＴにより受信に関連した距離測定値に基づき、ＭＴがどこに位置するかを決定
するように移動通信ネットワークが構成されている。
【０００７】 第３の基本的カテゴリーは移動通信ネットワークで使用されるアップリンク信
号またはダウンリンク信号のいずれにも関連しない位置決定サービスを使用する
ものである。かかる位置決定サービスの一例としては、全地球測位システム（Ｇ
ＰＳ）がある。この測位システムはＧＰＳ受信機は既知の位置を有するＧＰＳ衛
星から送信される信号からの距離測定値を収集し、これを分析するようになって
いる。現在のところ、２４個のＧＰＳ衛星が軌道に打ち上げられている。
【０００８】 これら３つの基本的カテゴリーの各々における位置決定技術は、距離測定値、
例えば到着時間（ＴＯＡ）、到着時間差（ＴＤＯＡ）、観察された時間差（ＯＴ
Ｄ）または同様な値を収集することを含む。これら距離測定値は送信信号／受信
信号内の１つ以上の測定値の特徴を検出することによって収集される。種々の位
置決定技術の各々は、所定の限界または欠点を有し、これらは精度を大幅に低下
し得る。
【０００９】 例えば現在のＢＳを使用する現在利用可能な、または提案されているＴＯＡ、
ＴＤＯＡおよびＯＴＤ位置決定技術は、この位置決定プロセスを実行するために
、ＭＴから送信されたアップリンク信号を少なくとも３つ以上のＢＳが受信する
か、または逆にＭＴが少なくとも３つのＢＳから送信されたダウンリンク信号を
受信することを一般に必要としている。同様に、ＧＰＳに関し、ＧＰＳ受信機は
位置決定プロセスを実行するために少なくとも４つのＧＰＳ衛星から送信された
信号を受信しなければならない。
【００１０】 不幸なことに、ある時間において必要な送信機と受信機との間で明瞭な視線（
ＬＯＳ）が常時存在するわけではない。例えば都市環境では、ＬＯＳはビルおよ
び／または他の構造物によってブロックされることが多く、他方、他の所定の環
境では、自然に発生する地形および／または他の特徴（例えば山、渓谷、森林、
天候など）がＬＯＳを減少させ、送信信号を減衰し、受信機側にマルチパス信号
を発生し得る。多くのより高い周波数の信号またはより微弱な信号に対しては、
ＬＯＳの喪失またはかかる障害物の介入により、位置決定技術は大幅に不正確と
なったり、完全に利用できないものとなり得る。
【００１１】 従って、改良された精度、信頼性および／またはアクセス可能性を有する位置
決定技術を提供する方法および装置が求められている。
【００１２】 （概要） 本発明の所定の特徴によれば、移動ターミナルの位置を決定するための方法お
よび装置が提供される。これら方法および装置は地上波をベースとする位置決定
技術と、衛星をベースとする位置決定技術とを組み合わせ、この結果、改良され
た精度、信頼性およびアクセス性が得られている。例えば上記背景技術の章で述
べた３つの基本的カテゴリーを検討すると、本発明は第１および／または第２カ
テゴリーにおける位置決定技術の少なくとも一部と第２カテゴリーの位置決定技
術とを組み合わせるための種々の方法および装置を提供するものである。
【００１３】 従って、例えば上記ニーズおよびその他ニーズは本発明の所定の実施例に係わ
る移動ターミナルの位置決定方法によって満たされる。この方法は移動ターミナ
ルを使って少なくとも１つの地上波送信機からの信号および少なくとも１つの衛
星からの信号を受信する工程を含む。この方法は更に、受信した信号の各々のフ
ライト時間を測定する工程と、この結果得られたフライト時間測定値の各々を対
応する距離値に変換する工程とを更に含む。これら距離値は次に、移動局によっ
て使用され、移動局の概略位置を決定する。所定の実施例では、衛星は全地球測
位システム（ＧＰＳ）の一部であり、地上は送信機は移動通信システム内の基地
局である。更に別の実施例では、この方法は第１タイプの信号および第２タイプ
の信号の双方のそれぞれのフライト時間を測定するために、移動ターミナル内に
設けられた単一の時間測定ユニットを使用することを更に含む。
【００１４】 本発明の別の実施例によれば、移動ターミナル内および移動通信システム内で
使用するための装置も提供される。これら実施例の各々は少なくとも１つの衛星
に関連する信号および少なくとも１つの地上波送信機に関連する信号を受信する
ようになっている少なくとも１つの時間測定ユニットを含む。この時間測定ユニ
ットは受信した信号の各々のフライト時間を測定し、この結果得られたフライト
時間の測定値の各々を対応する距離値に変換し、この距離値を使って移動ターミ
ナルの概略位置を決定し、これを出力するようにもなっている。
【００１５】 本発明の更に別の実施例によれば、移動ターミナルの位置を決定する別の方法
が提供される。この方法も、上記ニーズおよびその他のニーズを満たし、複数の
衛星から複数の第１タイプの信号を受信する工程および移動ターミナルを使って
少なくとも１つの第２タイプの信号を複数の基地局に送信する工程を含む。この
方法は更に、移動ターミナルにおいて受信された第１タイプの信号の各々のフラ
イト時間を測定する工程および複数の基地局で受信された第２タイプの信号の各
々のフライト受信を測定する工程を含む。更にこの方法は、上記工程の結果得ら
れたフライト時間測定値の各々を距離値に変換する工程、およびこれら距離値を
使って移動ターミナルの概略位置を決定する工程を含む。別の所定の実施例では
、衛星は全地球測位システム（ＧＰＳ）の一部であり、この方法は２つの衛星の
少なくとも各々内に設けられたクロックと２つの基地局の少なくとも各々内に設
けられたクロックとを同期することにより、２つの衛星信号および２つの基地局
を用いるだけで使用できる。この方法は更に、少なくとも２つの衛星からの信号
が存在し、少なくとも３つの基地局が移動局からの第２タイプの信号を受信する
場合、またはこの逆に、少なくとも３つの衛星からの信号が存在し、少なくとも
２つの基地局が移動局からの第２タイプの信号を受信する場合にも使用できる。
【００１６】 本発明の所定の別の実施例によれば、移動ターミナルの位置を決定するのに、
移動通信システムと共に使用するための装置も提供される。この装置は衛星位置
決定システム、例えば複数の第１タイプの信号を出力するようになっている複数
の衛星を有するＧＰＳを含む。移動通信システム内には複数の基地局および少な
くとも１つの位置決定ノードが設けられている。この装置は更に、複数の基地局
の少なくとも１つと無線通信し、複数の基地局のうちの少なくとも１つの第２タ
イプの信号を送信し、複数の衛星から複数の第１タイプの信号を受信するように
なっている移動局を含む。ここで、移動局は第１タイプの信号の各々のフライト
時間を測定し、受信された第１タイプの信号の各々の距離値を位置決定ノードへ
与える。複数の基地局は移動ターミナルからの第２タイプの信号を受信し、これ
ら第２タイプの信号の各々のフライト時間を測定し、受信した第２タイプの信号
の各々の距離値を位置決定ノードへ与えるようになっている。次に位置決定ノー
ドはこれら種々の距離値を使って移動ターミナルの概略位置を決定できる。
【００１７】 本発明の更に別の実施例によれば、クロック共用装置が提供される。所定の実
施例では、このクロック共用装置は２つの異なるクロック時間、例えばローカル
移動ターミナル、すなわち基地局のクロック信号とＧＰＳのクロック信号とを関
連付けるのに有利に使用される。このクロック共用装置は第１クロック信号と第
２クロック信号とを相関化し、相関化されたクロック信号を出力する相関器を含
む。この装置は第１クロック信号を受信し、発生された対応するフレーム信号を
出力するフレーム発生器も含む。次に、相関化されたクロック信号および発生さ
れたフレーム信号はコンパレータへ与えられ、コンパレータは２つの信号の代数
和を発生し、対応する加算された出力クロック信号を出力する。
【００１８】 添付図面と共に次の詳細な説明を参照すれば、本発明の種々の方法および装置
についてより完全に理解できよう。
【００１９】 （詳細な説明） （Ａ．序論） 本発明の所定の特徴によれば、移動通信ネットワークシステムと全地球測位シ
ステム（ＧＰＳ）に関連する従来の位置決定技術とを組み合わせることにより、
移動ターミナル（ＭＴ）、例えばアクティーブに通信している携帯電話の位置を
決定する。
【００２０】 これら別々のシステムの各々は所定の特徴を共通して有する位置決定技術を使
用している。例えば、これらシステムの各々は送信機と受信機との間を通過する
信号からの必要な数の距離測定値を収集しなければならず、送信機または受信機
のいずれかが既知の位置または測定可能な位置を有する。
【００２１】 更に、収集された距離測定値の各々は、例えば光の速度または信号に関連する
予想される送信速度を乗算することにより、時間インターバル測定値から対応す
る距離測定値へ変換できる。一旦、時間から距離への変換が行われると、既知の
位置および計算された距離に基づき、従来の三角法または他の同様な数学的技術
を使用してＭＴの位置座標を決定できる。
【００２２】 例えば到着時間（ＴＯＡ）位置決定技術の場合、基地局（ＢＳ）の位置は既知
であり、時間に対して変化しない。距離測定は、種々の方法、すなわち、１）各
ＢＳにＭＴからのアップリンク信号内で繰り返して一斉送信される同期ワードの
ＴＯＡを各ＢＳに測定させる方法、２）ターミナルと通信するのに必要な進みタ
イミング時間を各ＢＳに測定させる方法、および／または３）ＢＳの各々から送
信されるダウンリンク信号内の同期ワードに基づき、ＴＯＡをＭＴに別々に測定
させる方法によって、距離測定を行うことができる。ＭＴが比較的平らな環境内
に位置していると仮定した場合、地上のｘおよびｙの位置座標および（アップリ
ンクまたはダウンリンクされた）同期ワードの一斉送信の未知の時間を解くには
、３つのＢＳからの距離情報が必要である。
【００２３】 ＧＰＳ位置決定技術の場合、ＧＰＳ衛星の位置は時間と共に変化する。従って
、ＧＰＳ受信機は距離測定時におけるＧＰＳ衛星の位置を知るには、ＧＰＳ衛星
（または地上の正確なＧＰＳに関連するソース）からの時間の正確な測定値を受
信しなければならない。１）各ＧＰＳ衛星が送信する信号内の１０２３チップの
長いゴールド符号シーケンス上のスタートポイントを見つけること、２）ビット
エッジのスタート時間を見つけること、および３）データメッセージのスタート
時間を見つけることにより、少なくとも４つのＧＰＳ衛星の各々とＧＰＳ受信機
との間の距離測定が行われる。この結果得られる各ＧＰＳ衛星から受信される信
号のフライト時間（タイムオブフライト）が距離に変換される。この結果得られ
る４つの距離測定値により、ｘ、ｙおよびｚ座標におけるＧＰＳ受信機の位置を
解き、ＧＰＳ時間とＧＰＳ受信機の独立したクロックとの間の未知の時間差を決
定することが可能となる。
【００２４】 従って、上記例では移動通信ネットワークおよびＧＰＳの双方に対する基礎と
なる位置決定方法は、既知の所定位置からの信号を受信し、十分な数のＭＴの位
置を解くために十分な数の信号からの距離測定値を収集することに、基本的に依
拠している。ＭＴの位置座標を解くのに処理できる数学的解法を提供することに
より、本発明がどのように有利に位置決定技術および／または位置決定方法を組
み合わせているかを示すよう、これら共通する特徴およびその他の特徴について
、以下詳細に説明する。
【００２５】 本発明の所定の特徴によれば、信号源は地上をベースとする送信機と時間に対
して静的および／または動的位置を有する空間をベースとする送信機との有効な
組み合わせを含むことができる。
【００２６】 従って、当業者であれば、本発明に係わる方法および装置は種々の異なるタイ
プの移動ターミナル、その他システムの送信機および／または特殊用送信機と共
に使用するように適合できることが理解できよう。しかしながら、便宜上、本書
で説明する実施例は従来の移動通信ネットワーク（例えばセルラーネットワーク
）と現在のＧＰＳとの所定の特徴を組み合わせるものである。
【００２７】 次に、これを念頭に、現行システムおよび所定の数式を特に参照し、本発明に
係わる種々の方法および装置に関連する所定の特徴について説明する。
【００２８】 （Ｂ．ＧＰＳ位置決定システムの例） 図１は、従来の衛星をベースとする位置決定システム１０、例えばＧＰＳを示
すブロック図であり、このシステムは受信機１２と、少なくとも４つの衛星１４
の配列とを含み、各衛星からの信号を収集し、解読することによって、これら衛
星から受信機１２までの距離が受信機１２によって決定される。これら決定され
た距離はＧＰＳ時間に同期していない受信機１２内のローカルクロックを使用す
ることによって生じた固有の誤差を有する衛星までの距離を示しているので、疑
似的距離と称されることが多い。しかしながら、測定時の衛星の位置に基づき、
受信機１２のｘ、ｙおよびｚ座標だけでなく、受信機１２内のローカルクロック
とＧＰＳ時間との時間差を解くことができる。
【００２９】 三次元における受信機１２の位置を決定するには、受信機１２は少なくとも４
つの衛星１４までの位置測定をする必要がある。ＧＰＳ受信機にとって、このこ
とは一般に問題ではない。その理由は、２４個の衛星の現在のＧＰＳ配列は地球
表面の約９９％をカバーしているからである。当然ながら、受信機１２は性能を
最適にするように空に対してかなり明瞭なな視線（ＬＯＳ）を有する必要がある
。
【００３０】 図１に示されるように、受信機１２および各衛星１４のリストされた座標は、
地球を中心とする、地球固定基準系で表記される。従って、Ｘi、ＹiおよびＺi
は、ｉ番目の各衛星１４の既知の位置座標をそれぞれ示し、ＣiはＧＰＳ時間に
対するｉ番目の各衛星１４の時間補正値を示し、ＸU、ＹUおよびＺUは受信機１
２の未知の座標を示す。ＴUはＧＰＳ時間と受信機１２の内部ターミナルクロッ
ク時間との時間差を示し、最後に、Ｐiはｉ番目の各衛星１４からの信号の測定
された符号の位相を示す。
【００３１】 本発明の所定の実施例によれば、セルラー電話システムに適用する場合、ＧＰ
Ｓ位置決定技術は多少簡略化できる。例えば、作動すべき（すなわちＢＳと通信
すべき）受信機１２（例えばＧＰＳ受信機を有するセルラー電話）の未知の位置
が、既知の位置（すなわちＢＳの位置）の約３００ｋｍ以内にあるという妥当な
仮定をすることによって利点を得ることができる。したがって、各ＧＰＳ信号の
測定された符号の位相をとり、ｉ番目の各衛星１４から受信機１２の概略的位置
までの最も近い、丸められた整数のミリ秒（ＮI）の信号伝搬時間を示す各測定
値に適当な数のミリ秒を加えることによって、ｉ番目の各衛星１４に対する疑似
的距離ＰＲiを次の式によって得ることができる。
【００３２】
【数１】
【００３３】 ここで、ｃは、好ましくは伝搬効果を考慮して補正した光速を示す。
【００３４】 各信号の受信機１２の符号の位相を測定することは、基本的には受信機１２内
の内部クロックに対する衛星１４のためのゴールド符号シーケンス（１０２３ビ
ット長）のスタート点を探すことである。この測定は位置決定方法において全体
にフィートの精度を維持するには、約数ナノ秒の精度で行わなければならない。
３つではなく４つの衛星距離測定値を使用することによって誤差を解くので、内
部クロックがＧＰＳクロックに同期していないことは問題ではない。従って、４
つの式と４つの未知数が存在する。
【００３５】
【数２】
【００３６】 当業者であれば、この問題の組はいくつかの異なる方法で解くことができるこ
とが理解できよう。１つの方法は、（ＧＰＳ／セルラー電話ネットワークの組み
合わせ位置決定方法の所定の実施例で行われるように）既知の概略的位置に受信
機１２が位置すると仮定し、測定された疑似的距離ＰＲIとその位置までの計算
された疑似的距離ＰＲi‘との間の差を計算することである。従って、衛星１４
に対する方向ベクトルによって形成される４×４マトリックスの係数の逆数を、
かかる疑似的距離の差のベクトルに乗算すると、デルタＸ、Ｙ、ＺおよびＴが得
られ、これらを初期の仮定した位置および時間誤差（０）に加えると、これら変
数の正しい値が得られる。この場合、ＸU’、ＹU’、ＺU’は受信機１２の既知
の概略的位置の値である。Ｒi’とは、受信機１２の既知の概略的位置からｉ番
目の各衛星１４までの距離である。実質的な影響を与えることなく、この計算に
おけるＰＲi‘におけるＮiを残すことが多いので、次の説明ではＰＲi‘を疑似
的距離として残し、Ｒi’としては残さない。このことは次の式で示される。
【００３７】
【数３】
【００３８】 上記式は次のように記載することができる。
【００３９】
【数４】
【００４０】 反転Ｈマトリックスを使用すると、次の式が得られる。
【００４１】
【数５】
【００４２】 解がＸU、ＹUおよびＺU、ならびに時間の不明確さに対して収束するまで、こ
の式（５）を繰り返し計算する。
【００４３】 （Ｃ．アップリンクのＴＯＡ位置決定システム例） 次に図２を参照する。この図は、移動通信システム１６の一例のブロック図で
あり、システム１６はＭＴ１８からの少なくとも１つのアップリンク信号に関連
し、少なくとも４つまたはそれ以上のＢＳ２０が受信した距離測定値に基づき、
従来のアップリンクＴＯＡ位置決定技術を実行するようになっている。 ＢＳ２０は移動通信ネットワークの一部であり、このネットワークでは、例え
ば各ＢＳ２０は少なくとも１つの基地コントローラ局（ＢＴＳ）２２に接続され
ており、このコントローラ局は更に少なくとも１つの組み合わされた移動交換セ
ンター／ビジターロケーションレジスタ（ＭＳＣ／ＶＬＲ）２４に接続されてい
る。ＭＳＣ／ＶＬＲ２４は更にホームロケーションレジスタ（ＨＬＲ）２６およ
びゲートウェイ移動交換センター（ＧＭＳＣ）２８に接続されている。ＧＭＳＣ
２８は少なくとも１つの別の通信ネットワーク３０に対する接続性を与え、この
ネットワーク３０を通し、ＭＴ１８と少なくとも１つの通信ターミナル（ＴＴ）
３２との間で通話を接続できるようになっている。ＭＴ位置決定方法を実行する
ために、ＭＴ１８および２０にリクエストし、および／または他の方法で制御／
構成するように、ロケーションサービスコントローラ（ＬＳＣ）３４が設けられ
ている。かかる構造およびシステム１６のための同様な構造は周知である。
【００４４】 代表的なセルラー電話信号は、例えば距離測定を実行するための多数の機会を
提供する。距離の測定は通常、ＭＴ１８からＢＳ２０へ送信されるアップリンク
信号内の１つ以上の識別可能な、すなわちユニークな特徴に基づいている。ユニ
ークな特徴の例としては、フレーム同期ワードまたは受信機の等化器をトレーニ
ングするのに使用されるビット同期パターンが挙げられる。使用されるユニーク
な特徴のタイプにも係わらず、例えば特定のユニークな特徴が種々のＢＳ２０に
おいてＴＯＡを測定する共通ポイントとなるかどうかをあらかじめ判断したり、
または他の方法で、例えばＬＳＣ３４により設定したりする。
【００４５】 更に公知のように、誤差を小さくするいくつかの方法、例えば多数の測定値を
平均したり、またはマルチパス誤差を最小にするのに行われるような、信号内の
第１ピークを測定する方法で、かかるＭＴ位置決定方法の性能を高めることがで
きる。ＢＳのタワーなどは地表に設けられているので、ＭＴ１８の高度を測定す
る機会は全くない。このことは、システム１６はＭＴ１８の位置座標およびＭＴ
１８とＢＳ２０（ＢＳ２０内のクロックは同期していると仮定）との間のタイミ
ング差を決定するのに最低３つのＢＳ２０を使用すればよいことを意味している
。
【００４６】 しかしながら、次の数学的目的の問題のために、図２に示されるように、４つ
のＢＳ２０を使用すると仮定する。ここで、Ｘi、ＹiおよびＺiはｉ番目の各Ｂ
Ｓ２０の基地の位置座標を示しており、ＸU、ＹUおよびＺUはＭＴ１８の未知の
位置座標を示しており、ＴＢUはＢＳ（セルラー）の時間とＭＴクロック時間と
の時間差を示し、ＴiはＭＴ１８からの信号のユニークな特徴の測定時間を示し
ている。
【００４７】 セルラー電話システムと共に、ＧＰＳを使用する１つの方法は、個々のＢＳ２
０が１つのＧＰＳ受信機を含み、および／または他の方法でＭＴ１８からの信号
内のユニークな特徴のＴＯＡ、ＴIを測定するためのＧＰＳ時間を得ることがで
きると仮定することである。従って、かかる状況ではＴＢUは測定値の２つの組
の間の適当な同期をしたＴUとなることができる。このように、ｉ番目の疑似的
距離は信号の特徴が送られた時にＴＢUを知らない場合に、観察した時間を光速
で割った値として決定できる。従って次のように表される。
【００４８】
【数６】
【００４９】 図１におけるシステム１０を用いた先の場合と同じように、この疑似距離は未
知の時間に対して補正された実際の距離に等しい。すなわち、
【００５０】
【数７】
【００５１】 これにより上記式（３）、（４）および（５）に示されるような同様な数式が
得られ、これら式は解が収束するまで繰り返し処理できる。 しかしながら、ＢＳ２０とＭＴ１８との間の距離は受信機１２と衛星１４（図
１）との間の距離よりもかなり短いので、仮定される概略的位置対実際の位置に
おける妥当な誤差に対しては、Ｈマトリックスは無変更とはならないことに留意
すべきである。このことは、正しい位置に収束するには解法をより多数回繰り返
さなければならないことを意味している。
【００５２】 （Ｄ．ＧＰＳとアップリンクＴＯＡ位置決定システムとを組み合わせたシステ
ム） （実施例） 次に、本発明の実施例によりＧＰＳとセルラーネットワークとを組み合わせた
位置決定システム３６の一例を示すブロック図である図３を参照する。この組み
合わされた位置決定システム３６はＴＴ３２に標準的な接続性を与え、ＭＴ位置
決定方法をサポートするためにＬＳＣ３４と作動的に結合されるよう、図２に示
されるように構成できる。
【００５３】 図３に示され、本書に説明する組み合わされた位置決定システム３６は、位置
決定方法に対して切り換え可能および／または選択的に作動するように構成でき
る。従って、組み合わされた位置決定システム３６は、組み合わされた衛星／地
上信号に基づく位置決定システムとして、純粋な地上波信号に基づく位置決定シ
ステムとして、また純粋に衛星信号に基づく位置決定システムとして構成できる
。
【００５４】 例えば、この組み合わされた位置決定システム３６内のＭＴ３８は、ユーザー
の選択、ＬＳＣ３４もしくは他のネットワークリソースからのコマンドに応じ、
および／または衛星信号ならびに地上信号の利用性、質および／または量に基づ
き、変形されたＧＰＳ受信機１２（すなわち通信能力を提供できる受信機）また
はＭＴ１８（図２参照）のいずれかとして、基本的に作動できる。
【００５５】 図示するように、組み合わされた位置決定システム３６はＭＴ３８と複数の衛
星１４およびＢＳ２０とを含む。この例では、組み合わされた位置決定システム
３６は基本的にはＧＰＳ位置決定技術とアップリンクＴＯＡ位置決定技術とを組
み合わせたものである。このため、ＧＰＳ位置決定プロセスからのデータとアッ
プリンクＴＯＡ位置決定プロセスからのデータを融合しなければならない。
【００５６】 第１例では、２つの時間不確実性ＴUとＴＢUとはリンクしていないものとする
（すなわちセルラーＢＳ２０はＧＰＳ時間に同期していないと仮定する）。従っ
て、衛星測定値に対する疑似的距離は次のとおりである。
【００５７】
【数８】
【００５８】 （地上）アップリンクＴＯＡ測定値に対し、ＢＳが同期していると仮定した場
合の疑似的距離は次のとおりである。
【００５９】
【数９】
【００６０】 式（３）の等価式（すなわちＧＰＳの例）は次のようになる。
【００６１】
【数１０】
【００６２】 ここで、Ｈマトリックスの第４列は３つの衛星１４に対する時間誤差の存在／
不存在を識別し、Ｈマトリックスの第５列は２つのＢＳ２０に対する時間誤差（
すなわち地上時間と衛星時間との間の時間誤差）の存在／不存在を識別するもの
である。式（４）のように記載できる式は次のとおりである。
【００６３】
【数１１】
【００６４】 反転Ｈマトリックスを用いると次の式が得られる。
【００６５】
【数１２】
【００６６】 この式（１０）はＸU、ＹUおよびＺUならびに時間の不明確さに対して解が収
束するまで繰り返し計算する。１つの解は、少なくとも２つの衛星１４および少
なくとも２つの基地局からの信号によって、２つの異なる時間の不明確さを解決
しなければならないことが理解できよう。更により多数の測定値をアコモデート
できること、すなわちマトリックスＨは正方マトリックスとなってはならないこ
とに留意すべきである。マトリックスＨが正方でなければ、Ｈの逆数は（ＨTＨ
）-1ＨTとなる。
【００６７】 ＭＴ３８、ＢＳ２０および／または他のネットワーク計算リソースのいずれか
で必要な処理を行うことができる。
【００６８】 本発明の更に別の実施例によれば、アップリンクＴＯＡで使用され、よってＴU およびＴＢUを関連付ける信号の特徴の時間とＧＰＳ符号位相測定値との間の時
間的関係を測定するようになっている。このようにすることにより、総測定値の
最小数を４に有利に減少でき、この４つのうちの任意の数を衛星および／または
ＢＳ２０から選択できる。かかる状況では、この結果得られる式は式（３）、（
４）および（５）に類似する。
【００６９】 本発明の所定の実施例によれば、ＴUとＴＢUを関連付ける方法の一例は、衛星
部分４４とＭＴ３８内の地上部分４２との間で共通クロックを共用することであ
る（例えば図４参照）。
【００７０】 （Ｅ．クロック共用装置例） 図４のブロック図に示されるように、クロック共用装置４０はＭＴ３８および
／またはＢＳ２０内のいずれかで使用するように示されている。このクロック共
用装置４０は地上部分４２と、衛星部分４４とを含む。
【００７１】 地上部分４２はＭＴ３８および／またはＢＳ２０の従来のセルラー通信能力に
関連する信号処理を行うようになっている。このように、地上部分４２は少なく
とも１つのローカルクロック４６と、セルラーコントローラユニット４７とを含
む。セルラーコントローラユニット４７は、セルラー送信信号（適用できるよう
にアップリンクおよび／またはダウンリンク）の制御／処理を行うようになって
いる。ＭＴ３８内で具現化される際に、従来の技術を使用するセルラーコントロ
ーラユニット４７内でダウンリンクされた信号に関連する距離測定が行われる。
同様に、ＢＳ２０内で具現化される場合に従来の技術を使うセルラーコントロー
ラユニット４７内でアップリンクされた信号に関連する距離測定が行われる。ク
ロック４６はＭＴ１４（または内部に組み込まれる場合にはＢＳ２０）のローカ
ル内部クロックである。
【００７２】 衛星部分４４はＧＰＳクロック４８と、ＧＰＳ相関器５０と、フレーム同期発
生器５２と、コンパレータ５４と、メッセージ発生器５６とを含む。
【００７３】 ＧＰＳ相関器５０は内部クロック４６およびＧＰＳクロック４８の双方からの
入力信号を受信する。ＧＰＳ相関器はこれら２つの信号を相関化し、相関化した
クロック信号（値）Ｔ１をコンパレータ５４へ出力する。フレーム同期発生器５
２はクロック４６からのローカル内部クロック信号を受信し、対応するフレーム
同期信号（値）Ｔ２をコンパレータ５４へ出力する。コンパレータ５４は２つの
入力された信号（値）Ｔ１とＴ２との代数和を計算し、対応する合計された出力
信号（値）Ｔ３をメッセージ発生器５６へ出力する。メッセージ発生器５６は基
本的には合計された出力信号（値）Ｔ３をフォーマット化するか、またはＢＳ２
０（例えば位置決定プロセスの一部として更に処理するために）ＭＴ３８、また
は合計された出力信号（値）内の情報を送ることができる他のネットワークリソ
ース内で使用するために、信号（値）Ｔ３内の信号を他の方法で構成する。メッ
セージ発生器５６からの出力信号は、例えば通信リンク（内部リンクまたは外部
リンク）を介し、かかる目的のために送られるか、またはセルラーコントローラ
ユニット４７へ送られる。当業者であれば、衛星部分４４内にある、図４の実施
例に示されたフレーム同期発生器５２は、衛星部分の代わりに地上部分４２内に
設けることができることも理解できよう。
【００７４】 上記のように、クロック共用装置４０は、ダウンリンクのＴＯＡ、ＴＤＯＡま
たはＯＴＤに構成されたＭＴ位置決定システムに更に適応できる。この場合、ク
ロック共用装置４０はＢＳ２０内に設けられ、ダウンリンクに基づくＭＴ位置決
定プロセスを簡略化するのに使用される。
【００７５】 例えば従来のＯＴＤシステムおよびここに提案するＯＴＤシステムは基地の位
置に固定され、３つ以上のＢＳ２０からの、ＯＴＤ位置決定方法に関連するダウ
ンリンク信号を受信するようになっている１つ以上の別のＭＴを使用する。これ
ら別の（固定された）ＭＴ（図示せず）は、ＢＳ２０によってスーパーフレーム
または他のユニークな特徴がいつ送信されたかを判断し、これに応答し、各ＢＳ
２０に対する時間補正値を発生する。
【００７６】 ＢＳ２０内でクロック共用装置４０を使用することにより、かかる別のＭＴま
たは同様に構成されたデバイスは不要となるので、このタイプのＯＴＤシステム
から取り除くことができる。クロック共用装置４０によって提供される機能によ
り、例えば図４に示されるようにスーパーフレームまたは他のユニークな特徴と
ＧＰＳ時間との時間差を観察することにより、ＢＳ２０で時間情報を決定するこ
とが可能となる。
【００７７】 次にＯＴＤ位置決定システムおよび関連するダウンリンクをベースとする位置
決定プロセス内で使用されるような本発明の実施例を参照する。
【００７８】 （ｆ．ダウンリンクのＴＯＡ／ＴＤＯＡ／ＯＴＤ位置決定システム例） 図５は、本発明の所定の実施例に係わるＯＴＤに構成された移動通信システム
５８の一部を示す、図２に類似したブロック図である。
【００７９】 システム５８はＭＴ６０と少なくとも４つのＢＳ２０とを含む。代表的なＯＴ
Ｄ位置決定プロセスでは、ＭＴ６０は３つ以上のＢＳ２０に対する距離測定を行
う。これら距離測定は、１）送信信号の特定のポイントの到着時間を測定するこ
と、すなわちＭＴ６０内のローカルクロックに対する各信号に対するフレーム同
期ワードの最初のビットの前縁を測定する工程、および２）共通クロックに対す
る各ＢＳ２０における送信信号内のこれらポイントの同期化および／または共通
クロック、例えばＧＰＳ時間に対する送信時の、各ＢＳ２０における送信信号内
のこれらポイントを測定する工程を含む。
【００８０】 ＭＴ６０は少なくとも第１機能（上記工程１）を実行し、その結果得られる距
離測定値を１つ以上のＢＳ２０へ送信し、ＢＳ２０または他のネットワークリソ
ースにより更に処理できるように構成する必要がある（図２参照）。別の処理が
完了しているか否かとは無関係に、基本的機能はＭＴ６０からの受信結果と測定
値（上記工程２）および関連するＢＳ２０の基地の位置の第２の組み合わせとを
組み合わせることにより、ＭＴ６０の位置を決定することである。
【００８１】 本発明の所定の実施例によれば、相対的距離測定（例えば疑似的距離測定）を
行う代わりに、システム５８は（例えばクロック補正値としての）同期データお
よびＢＳの位置データの双方をＭＴ６０へ送り、ＭＴ６０の位置をボード上で計
算できるようにも構成される。このようにネットワーク５８は図１の衛星に基づ
く位置決定システム１０に類似しており、このケースのみにおいて、衛星（すな
わちＢＳ）は時間に対して移動しない。
【００８２】 更に下記に説明するように、本発明の所定の特徴によれば、送信された信号に
おけるユニークな位置を探す方法に類似させることもでき、有利に使用できる。
【００８３】 図５に示されるように、種々の座標は地球を中心にする地球固定基準系で表示
される。Ｘi、ＹiおよびＺiはＢＳ２０の基地の位置座標を示し、ＸU、ＹUおよ
びＺUはＭＴ６０の未知の位置座標を示し、ＴＢUはＢＳ時間とＭＴクロック時間
との時間差を示し、Ｔiはｉ番目のＢＳ２０によって送信される信号内のユニー
クな特徴の測定された時間を示す。
【００８４】 例えば図６の時間軸グラフに示されるように、ＧＳＭシステムのケースでは、
ＯＴＤ方法は送信された信号波形内のユニークな特徴として２６ビットの同期ワ
ードを使用できる。従って、各ＢＳ２０は共通時間、例えばＵＴＣまたはＧＰＳ
時間に対する同期ワードのスタートを測定する。
【００８５】 図７の時間軸グラフ内に示されるように、ＭＴ６０はその内部クロック（例え
ば図４内のクロック４６）を使用して異なるＢＳからの同期ワードの到着時間を
測定する。ここで、Ｔiはｉ番目のＢＳ２０から受信された信号ごとの、ＭＴ６
０の内部クロックに対するＴＯＡを示す。
【００８６】 ＯＴＤ位置決定プロセスのこの例に関連する次の数学的解法／プロセスでは、
ＭＴ時間はＧＰＳ時間＋ＴＢUに等しく、ここで、ＴＢUは本例におけるＭＴ６０
がＧＰＳ時間へアクセスしない時は未知である。ｉ番目のＢＳ２０の各々からＭ
Ｔ６０へのフライト時間（ＴＯＦ）はＴＯＦiによって表示される。
【００８７】 このことは、セルラーシステムでは（一次への）二次元の問題であることが多
いが、本発明の所定の特徴を説明するために次の数学的演算は４つのＢＳ２０を
使用し、よって三次元の解法を可能にする。 従って、次の式が成立する。
【００８８】
【数１３】
【００８９】 これによりＧＰＳに関連する式（１）〜（５）におけるのと同じ組の式が実質
的に得られる。従って、ＭＴの位置は次の式により、前記と同じように計算され
る。
【００９０】
【数１４】
【００９１】 この式から次の式が得られる。
【００９２】
【数１５】
【００９３】 この式は次のように記載できる。
【００９４】
【数１６】
【００９５】 反転Ｈマトリックスを用いると次の式が得られる。
【００９６】
【数１７】
【００９７】 これら式はＸU、ＹUおよびＺU、および時間の不明確さに対する解が見つかる
まで繰り返し解かれる。
【００９８】 （Ｆ．ＧＰＳとダウンリンクＴＯＡ／ＴＤＯＡ／ＯＴＤとを組み合わせた例） 次に図８を参照する。この図８は、本発明の更に別の実施例によるＧＰＳとダ
ウンリンクとＴＯＡ／ＯＴＤとを組み合わせたシステム６２を示すブロック図で
ある。後により詳細に記載されるように、ＢＳ２０からのＭＴ６４によって受信
される信号は、固定されたＧＰＳ衛星からあたかも送信されたかのように実質的
に処理される。これにより地上に基づくＭＴ位置決定技術と空間に基づくＭＴ位
置決定技術との間で効率的にデータを融合することが可能となる。
【００９９】 本例では、上記ＯＴＤケースと同じように、Ｃi’を測定するのにＧＰＳシス
テムを使用すると仮定する。更に両種類の測定に対し、ＧＰＳに対する１つの時
間の不確定性しか発生しないと仮定する。
【０１００】 図８に示されるように、ＭＴ６４は２つの衛星１４および２つのＢＳ２０から
の信号を受信し、これら信号は解を見つけることに関係する変数を明らかにする
。しかしながら、ＭＴ６４に与えられる信号が少なくとも４つ存在する限り、ど
ちらか一方がゼロになったとしても任意の数の衛星１４および／またはＢＳ２０
を含むことができる。
【０１０１】 図８に示されるように、地球を中心とする地球固定基準系内で種々の位置座標
が表記される。Ｘi、ＹiおよびＺiはｉ番目のＢＳ２０および／またはｉ番目の
衛星１４の既知の位置座標を示す。ＸU、ＹUおよびＺUはＭＴ６４の未知の位置
座標を示し、ＴUはＧＰＳ時間とＭＴクロック時間との間の時間差を示し、Ｔiは
ｉ番目のＢＳ２０および／またはｉ番目の衛星１４のいずれかによって送信され
た信号内のユニークな特徴の測定時間を示し、ＣiはＧＰＳ時間に対するｉ番目
のソースのための時間補正値を示す。
【０１０２】 疑似的距離および式は以前と同じように次のとおりである。
【０１０３】
【数１８】
【０１０４】 このように、これら式はＧＰＳと関連する式（１）〜（５）とほぼ同じ組の式
である。従って、ＭＴ６４の位置座標は次の式によって計算できる。
【０１０５】
【数１９】
【０１０６】 従って、次の式が成立する。
【０１０７】
【数２０】
【０１０８】 この式は次のように記載できる。
【０１０９】
【数２１】
【０１１０】 反転Ｈマトリックスを用いると次の式が得られる。
【０１１１】
【数２２】
【０１１２】 前と同じように、これら式（すなわち（２０））はＸU、ＹUおよびＺU、およ
び時間の不明確さに対する解を決定するように繰り返し解くことができる。
【０１１３】 （Ｇ．移動ターミナルの判断例） ＧＰＳ距離情報とセルラー距離情報とを組み合わせるのに、または融合するの
に使用するための方法の一例は、例えばＢＳ信号を使用する前にＧＰＳ信号の利
用可能性を活用する次のようなアルゴリズムを更に含むことができる。これによ
って、例えば移動通信ネットワークのリソースに対する負担が軽減される。
【０１１４】 最初に、ＭＴ６４は利用できるＧＰＳ信号のうちの多数から距離測定値を収集
しようとしなければならない。好ましくはＭＴ６４は受信されたＧＰＳ信号から
のＧＰＳ時間を決定できる。
【０１１５】 第２に、利用できる十分なＧＰＳ衛星信号がない場合、または一部の信号が過
度に微弱または疑いがある場合、ＭＴ６４はＧＰＳ距離測定値をＢＳ２０（地上
）の距離測定値で補わなければならない。
【０１１６】 第３に、利用できるＧＰＳ信号がない場合、ＭＴ６４は利用可能なＢＳ２０の
距離測定値を使用し、ＭＴクロックを較正するのに、これらのうちの十分な数を
使用しなければならない。
【０１１７】 第４に、例えばＢＳ２０がＧＰＳ時間に同期していない場合、セルラーシステ
ムの時間に対してＭＴクロックを較正するのに、１つ余分なＢＳ２０の距離測定
値が必要となる（例えばＧＰＳとアップリンクとを組み合わせたＴＯＡの上記例
を参照）。
【０１１８】 （Ｈ．距離測定技術の例） 次に、上記種々のシステムに関連する測定プロセス、特に本発明の所定の実施
例に係わるＭＴ６４内で使用するための所定の方法および装置について注目する
。
【０１１９】 ＭＴ６４で受信される信号が微弱であることは一般的なことである。例えば信
号は極めて微弱（例えば約〜０ｄＢの妨害波対搬送波（Ｃ／Ｉ）比）となり得る
。かかる信号におけるユニークな特徴、例えば同期ワードを探すには、相関化関
数を使用しなければならない。
【０１２０】 例えば同期ワード（例えばＧＳＭ内では固定された既知のビットシーケンスの
２６ビット長）のピーク相関化ポイントをコヒーレントに検出し、探す１つの方
法は、従来のＧＰＳ受信機で使用されている方法に類似する方法を使用すること
である。従って、例えばＧＰＳ受信機または信号プロセッサが受信した信号サン
プルを記憶し、これを後処理することなく、ＧＳＭ信号内の２６ビット同期ワー
ドをコヒーレントにサーチするように更に構成できる。この結果変形されたＧＳ
Ｍ受信機または信号プロセッサは、ＧＰＳのゴールド符号およびセルラー信号内
のユニークな特徴、例えば同期ワードを検出し、探し出すことができる。
【０１２１】 従って、例えばＧＰＳ受信機または信号プロセッサは次のことを行うように構
成できる。 １．）ビットレート（例えばＧＳＭのケースでは約２７０.８３ｋｂｐｓ）の
約４６.６倍に等しい適当な中間周波数（ＩＦ）モジュールか得られる信号サン
プルのストリームを使用すること。
【０１２２】 ２．）検出手段として約９.３だけこのサンプルストリームを切り捨てること
。 ３．）データストリームとサーチ中のビットシーケンスの多数の位相とを相関
化するために、ビット周期内で（信号はオーバーサンプルされているため）デー
タストリームを何回か使用すること。所定のケースでは例えば信号サンプルが他
の方法で記憶されない場合、これら多数の相関化の結果をリアルタイムで維持す
るのに１つ以上のアキュムレータを使用できる。
【０１２３】 ４．）信号サンプルストリーム内に現在同期ワードが存在しているかどうかを
判断し、例えば、適当なスレッショルド基準を有するピーク検出器を使って同期
ワードの正しい位相を判断するために、最大の隣接する相関器の出力の内挿を完
了すること。 ５．）この結果生じるフェージング（phasing）と適当なクロックデータとを
組み合わせ、同期ワードの最初のエッジ（または所望する場合には中心）の到着
時間を割り当てること。
【０１２４】 本例における変形されたＧＰＳ受信機または信号プロセッサは、１ビットの何
分の１かの分解能でビット位置内にある同期ワードを同時にサーチする。例えば
ＧＳＭの場合、２６ビットの同期ワードを探すのに１０個の物理的相関器を使用
できる。この場合、分解能は１ビットの約４分の１となり、１ビット内で４回の
フェージング（phasing）が生じ、これによって出力信号サンプルストリーム上
でリアルタイムで総計約１５０の同時相関値が発生する。ビットスペース内のこ
のようなオーバーサンプリングにより、かかるＧＰＳ受信機または信号プロセッ
サ内では更に等化を行うことは恐らく不要となろう。
【０１２５】 このように構成または変形されたＧＰＳ受信機または信号プロセッサは、サン
プリング周波数が信号周波数に正確に関連していない場合に生じる損失を解消す
るために、サンプリングされたデータに対し適当なドップラーシフトを行う別の
能力を有することになろう。例えばＮＴ６４が通信中のＢＳ２０から送信される
強力な信号からドップラーの良好な開始概略値を得ることができる。
【０１２６】 上記例ではデジタル処理は通常のビットレートの約４８倍で実際に行われる。
ＧＳＭの場合、このような処理はビットレートの４８倍は約１３ＭＨｚであるの
で、極めて好都合であることが判っている。ＩＦは１２.６４ＭＨｚに変換され
、サンプリングレートは約１０.１ＭＨｚとなろう。
【０１２７】 これら周波数変換および相関化機能の例および関連する利点を良好に説明する
ために、図９に移動ターミナル、例えばＭＴ６４で使用するための変形されたＧ
ＰＳ受信機７０の一部の例が示されている。この変形されたＧＰＳ受信機７０は
ＧＳＭ信号を受信し、この信号の周波数にダウンコンバートし、対応するダウン
コンバートされたＧＳＭ信号を（例えば信号プロセッサ内の）ＧＰＳ相関器７４
へ送るようになっている周波数変換器７２を含む。ＧＰＳ相関器７４は変形され
たＧＳＭ信号および従来のＧＰＳ信号の双方からの信号の特徴を検出し、適当な
出力を発生するようになっている。
【０１２８】 図１０および１１は、変形されたＧＰＳ受信機１００および変形されたホモダ
インＧＰＳ受信機１００’の形態をした別の細部をそれぞれ示す。受信機１００
はＧＳＭフロントエンド１０２からのＧＳＭ信号を受信する。フロントエンド１
０２は、例えば従来のＧＳＭコントローラユニットと、プロセッサと、受信機な
どを含むことができる。ＳＡＷ妨害波フィルタ１０４を通してＧＳＭ信号は受信
され、マルチプライヤ１０８により周波数がダウンコンバートされる。次にこの
結果得られた周波数変換された信号はＬＣフィルタ１１０によりフィルタリング
され、バッファ１１２、Ａ／Ｄコンバータ１１６、ＦＩＲバンドパスフィルタ（
ＢＰＦ１１８）を使ってサンプリング、すなわち量子化され、アキュムレータ１
２０に２ビットを発生する。アキュムレータ１２０からのデジタル出力信号はＧ
ＰＳベースバンド（ＢＢ）相関器１１４へ与えられ、この相関器１１４は相関器
の出力および／またはピーク検出器の出力信号を発生する。受信機１００のＩＦ
は高い周波数であることが好ましい。この高い周波数のＩＦ信号は、好ましくは
、ＧＳＭ信号がＡ／Ｄコンバータ１１６に極めてリニアな状態で入力されるよう
、回路チェーン内で早期にタップから取り出すことが好ましい。
【０１２９】 オーバーサンプリングレートおよびＳＡＷ妨害波除去フィルタ１０４からの低
量の妨害により、Ｃ／Ｉ比によって決定されるような所定の構造では、Ａ／Ｄ分
解能を小さくすることができる。更に、１ビット当たり４つのサンプルを与える
ことにより（例えば１チップ当たり２つのサンプルしか有しないＧＰＳのケース
のように）サンプリングされた出力ストリーム内の残留スロー回転が最小となっ
ている。
【０１３０】 同様に、図１１内では変形されたホモダインＧＰＳ受信機１００’はＧＳＭフ
ロントエンド１０２からのＧＳＭ信号を受信する。このＧＳＭしローパス（ＬＰ
）フィルタ１３０を通して受信され、この結果得られた低い周波数の信号はバッ
ファ１１２、Ａ／Ｄコンバータ１１６、ＦＩＲ ＢＰＦ１１８を使用して、サン
プリング、すなわち量子化され、アキュムレータ１２０内で２ビットを発生する
。アキュムレータ１２０からのデジタル出力はＧＰＳのＢＢ相関器１１４に与え
られ、この相関器１１４は相関器の出力および／またはピーク検出器の出力信号
を発生する。
【０１３１】 図１２に示されるように、図１０および１１内のＡ／Ｄコンバータ１１６に与
えられる１０.１ＭＨｚのサンプリングクロックは整数フェーズロックループ１
４０により１３.０ＭＨｚ信号から誘導できる。フェーズロックループ１４０は
サンプリングクロックに対するシステムクロックの比が９：７となっている。従
って、この整数フェーズロックループ１４０は１３.０ＭＨｚ信号を受信する９
分の１ブロック１４２と、フィードバックループ内の４分の１ブロック１４８と
を含み、各ブロックはマルチプライヤ１４４に入力信号を与える。マルチプライ
ヤ１４４の出力信号はフィルタ１４６にかけられ、次に、使用するために出力さ
れ、フィードバックされる。
【０１３２】 本発明の種々の方法および装置の好ましい実施例について添付図面に図示し、
これまでの詳細な説明に述べたが、本発明は開示した実施例のみに限定されるも
のでなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨から逸脱することなく、多数の
再配置、変形および置換が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 衛星をベースとする移動受信位置決定システム、例えば米国国防省が提供して
いる全地球測位システム（ＧＰＳ）を示すブロック図である。
【図２】 アップリンク到着時間（ＴＯＡ）移動ターミナル（ＭＴ）位置決定システムを
有する移動通信システムの一部の例を示すブロック図である。
【図３】 本発明の所定の実施例に係わる、例えば図２に示されるような移動通信システ
ムで使用するためのＧＰＳとアップリンクＴＯＡ ＭＴ位置決定システムとを組
み合わせた一例を示すブロック図である。
【図４】 本発明の所定の実施例に係わる、移動通信システム内のＭＴまたは基地局（Ｂ
Ｓ）のいずれかで使用するためのクロック共用装置例を示すブロック図である。
【図５】 例えば図２に示されるような移動通信システム内のアップリンクＴＯＡ ＭＴ
位置決定システムの代わりに使用するためのダウンリンクＴＯＡ、到着時間差（
ＴＤＯＡ）または観察された時間差（ＯＴＤ）ＭＴ位置決定システムを有する移
動通信システムの一部の例を示すブロック図である。
【図６】 例えば図５に示されるようなＭＴ位置決定システムの一部である、３つの異な
る基地局からのダウンリンク送信された信号に関連する所定のユニークな信号の
特徴および時間軸を示すグラフである。
【図７】 例えば図５に示されるようなＭＴ位置決定システムの一部である、３つの異な
る基地局からの、ＭＴによって受信されたダウンリンク送信された信号に関連す
る所定のユニークな信号の特徴および時間ラインを示すグラフである。
【図８】 本発明の別の所定の実施例に係わる、例えば図２および５に示されるような移
動通信システムにおいて使用するためのＧＰＳとダウンリンクＴＯＡ、ＴＤＯＡ
またはＯＴＤ ＭＴ位置決定システムとを組み合わせた一例を示すブロック図で
ある。
【図９】 本発明の所定の別の実施例によりＭＴ内で使用するように変形され、例えば図
８に示されるようなＧＰＳとダウンリンクＴＯＡ、ＴＤＯＡまたはＯＴＤ ＭＴ
位置決定システムとを組み合わせた一例に関連する、ＧＰＳ信号と基地局の距離
信号の双方を処理するようになっているＧＰＳ構造の受信機の一例の一部を示す
ブロック図である。
【図１０】 本発明の所定の別の実施例によりＭＴ内で使用するように変形され、例えば図
８に示されるようなＧＰＳとダウンリンクＴＯＡ、ＴＤＯＡまたはＯＴＤ ＭＴ
位置決定システムとの組み合わせに関連する、ＧＰＳ信号と基地局の距離信号の
双方を処理するようになっているＧＰＳ構造の受信機の一実施例の一部を示すブ
ロック図である。
【図１１】 本発明の所定の他の実施例によりＭＴ内で使用するように変形され、例えば図
８に示されるようなＧＰＳとダウンリンクＴＯＡ、ＴＤＯＡまたはＯＴＤ ＭＴ
位置決定システムとの組み合わせに関連する、ＧＰＳ信号と基地局の距離信号の
双方を処理するようになっているＧＰＳ構造の受信機の更に別の実施例の一部を
示すブロック図である。
【図１２】 本発明の所定の実施例に係わる、図１０および１１のＧＰＳ構造の受信機で使
用できるフェーズロックループ装置の一例を示すブロック図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年６月１９日（２０００．６．１９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】 従って、改良された精度、信頼性および／またはアクセス性を有する位置決定
技術を提供する方法および装置が求められている。 これら項目の一部は国際特許出願第ＷＯ９７２１１０９Ａ号を参照したもので
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，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ Ｆターム(参考） 5J062 AA08 AA13 BB05 CC07 5K067 AA21 BB04 EE02 EE10 FF02 HH22 JJ52 JJ53 JJ56

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 移動ターミナルを使って少なくとも１つの衛星から少なくと
    も第１のタイプの信号を受信する工程と、 移動ターミナルを使って少なくとも１つの地上波送信機から少なくとも１つの
    第２タイプの信号を受信する工程と、 前記第１タイプの信号の各々のフライト時間を測定する工程と、 前記第１タイプの信号の各々に関連した上記測定の結果得られたフライト時間
    の測定値の各々を対応する第１タイプの距離値に変換する工程と、 前記第２タイプの信号の各々に関連した上記測定の結果得られたフライト時間
    の測定値の各々を対応する第２タイプの距離値に変換する工程と、 少なくとも１つの第１タイプの距離値および少なくとも１つの第２タイプの距
    離値を使って移動ターミナルの概略位置を決定する工程を特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記少なくとも１つの衛星が全地球測位システム（ＧＰＳ）
    の一部である、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記地上波送信機が内部に少なくとも１つの基地局を有する
    移動通信システムの一部であり、前記第２タイプの信号が前記基地局からダウン
    リンク送信された信号を含む、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記第１タイプの信号の各々のフライト時間を測定する工程
    および前記第２タイプの信号の各々のフライト時間を測定する工程の各々が、前
    記第１タイプの信号および前記第２タイプの信号の双方のそれぞれのフライト時
    間を測定するための単一の時間測定ユニットを使用することを更に含む、請求項
    １記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記単一の時間測定ユニットが移動ターミナル内に設けられ
    、周波数変換器と、相関器とを含む、請求項４記載の方法。
  6. 【請求項６】 少なくとも１つの衛星に関連する少なくとも１つの第１タイ
    プの信号、および少なくとも１つの地上波送信機に関連する少なくとも１つの第
    ２タイプの信号を受信し、前記第１タイプの信号の各々および前記第２タイプの
    信号の各々のフライト時間を測定し、その結果得られたフライト時間の測定値の
    各々を対応する距離値に変換し、対応する距離値を使って移動ターミナルの概略
    位置を決定し、これを出力するようになっている、少なくとも１つの時間測定ユ
    ニットを特徴とする、移動ターミナル内で使用するための装置。
  7. 【請求項７】 前記少なくとも１つの衛星が全地球測位システム（ＧＰＳ）
    の一部である、請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記地上波送信機が内部に少なくとも１つの基地局を有する
    移動通信システムの一部であり、前記第２タイプの信号が前記基地局からダウン
    リンク送信された信号を含む、請求項６記載の装置。
  9. 【請求項９】 少なくとも１つの衛星に関連する少なくとも１つの第１タイ
    プの信号、および少なくとも１つの地上波送信機に関連する少なくとも１つの第
    ２タイプの信号を受信し、前記第１タイプの信号の各々および前記第２タイプの
    信号の各々のフライト時間を測定し、その結果得られたフライト時間の測定値の
    各々を対応する距離値に変換し、対応する距離値を使って移動ターミナルの概略
    位置を決定し、これを出力するようになっている、少なくとも１つの時間測定ユ
    ニットを有する移動ターミナルを特徴とする移動通信システム。
  10. 【請求項１０】 前記少なくとも１つの衛星が全地球測位システム（ＧＰＳ
    ）の一部である、請求項９記載の移動通信システム。
  11. 【請求項１１】 移動ターミナルと通信するようになっている少なくとも１
    つの基地局を更に含み、前記第２タイプの信号が前記基地局から前記移動ターミ
    ナルへダウンリンク送信された信号を含む、請求項９記載の移動通信システム。
  12. 【請求項１２】 移動ターミナルを使用して複数の衛星から複数の第１タイ
    プの信号を受信する工程と、 前記移動ターミナルを使用して複数の基地局へ少なくとも１つの第２タイプの
    信号を送信する工程と、 前記移動ターミナルで受信された第１タイプの信号の各々のフライト時間を測
    定する工程と、 前記複数の基地局で受信された前記第２タイプの信号の各々のフライト時間を
    測定する工程と、 前記第１タイプの信号の各々に関連した、前記測定の結果得られたフライト時
    間の測定値を対応する第１タイプの距離値に変換する工程と、 前記第２タイプの信号の各々に関連した、前記測定の結果得られたフライト時
    間の測定値を対応する第２タイプの距離値に変換する工程と、 前記第１タイプの距離値および第２タイプの距離値を使用して、前記移動ター
    ミナルの概略位置を決定する工程を特徴とする方法。
  13. 【請求項１３】 前記少なくとも１つの衛星が全地球測位システム（ＧＰＳ
    ）の一部である、請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記複数の衛星が２つの衛星しか含まず、前記複数の基地
    局が２つの基地局しか含まず、本方法が前記２つの衛星の少なくとも各々内のク
    ロックと前記２つの基地局の少なくとも各々内のクロックとを同期化する工程を
    更に含む、請求項１２記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記複数の衛星が少なくとも２つの衛星を含み、前記複数
    の基地局が前記少なくとも３つの基地局を含む、請求項１２記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記複数の衛星が少なくとも３つの衛星を含み、前記複数
    の基地局が前記少なくとも２つの基地局を含む、請求項１２記載の方法。
  17. 【請求項１７】 移動ターミナルで受信された前記第１タイプの信号の各々
    のフライト時間を測定する工程が、移動ターミナルによって実行される、請求項
    １２記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記第１タイプの信号の各々に関連した測定工程の結果得
    られたフライト時間の測定値の各々を、対応する第１タイプの距離値に変換する
    前記工程が移動ターミナルによって実行される、請求項１２記載の方法。
  19. 【請求項１９】 複数の第１タイプの信号を出力するようになっており、複
    数の衛星を有する衛星位置決定システムと、 移動通信システム内に設けられた複数の基地局と、 前記移動通信システム内に設けられた位置決定ノードと、 前記複数の基地局のうちの少なくとも１つと無線通信し、少なくとも１つの第
    ２タイプの信号を前記複数の基地局へ送信し、更に前記複数の衛星からの前記複
    数の第２タイプの信号を受信し、前記第１タイプの信号の各々のフライト時間を
    測定し、受信された前記第１タイプの信号の各々の距離値を位置決定ノードに与
    えるようになっている移動局とを含み、 前記複数の基地局が更に移動ターミナルからの前記第２タイプの信号を受信し
    、前記第２タイプの信号の各々のフライト時間を測定し、受信した前記第２タイ
    プの信号の各々の距離値を位置決定ノードへ送るようになっており、前記位置決
    定ノードが、前記第１タイプの距離値および第２タイプの距離値を使って移動タ
    ーミナルの概略位置を決定するようになっていることを特徴とする、移動ターミ
    ナルの位置を決定するために移動通信システムと共に使用するための装置。
  20. 【請求項２０】 前記少なくとも１つの衛星が全地球測位システム（ＧＰＳ
    ）の一部である、請求項１９記載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記複数の衛星が２つの衛星しか含まず、前記複数の基地
    局が２つの基地局しか含まず、本方法が前記２つの衛星の少なくとも各々内のク
    ロックと前記２つの基地局の少なくとも各々内のクロックとを同期化する工程を
    更に含む、請求項１９記載の方法。
  22. 【請求項２２】 前記複数の衛星が少なくとも２つの衛星を含み、前記複数
    の基地局が前記少なくとも３つの基地局を含む、請求項１９記載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記複数の衛星が少なくとも３つの衛星を含み、前記複数
    の基地局が前記少なくとも２つの基地局を含む、請求項１９記載の方法。
  24. 【請求項２４】 第１クロック信号を出力する第１クロックと、 第２クロック信号を出力する第２クロックと、 前記第１クロックおよび第２クロックに接続されており、前記第１クロック信
    号と前記第２クロック信号とを相関化し、相関化されたクロック信号を出力する
    ようになっている相関器と、 前記第１クロックに接続されており、前記第１クロック信号を受信し、対応す
    る発生されたフレーム信号を出力するようになっているフレーム発生器と、 前記相関器および前記フレーム発生器に接続されており、前記相関化されたク
    ロック信号と発生されたフレーム信号との代数和を測定し、加算された対応する
    出力クロック信号を出力するようになっているコンパレータとを特徴とする、ク
    ロック共用装置。
  25. 【請求項２５】 前記コンパレータに接続されており、移動ターミナルと基
    地局とを含むグループから選択された少なくとも１つの移動通信ネットワークリ
    ソースと共に使用するため、加算された出力クロック信号をフォーマット化する
    ようになっているメッセージ発生器を更に含む、請求項２４記載のクロック共用
    装置。
  26. 【請求項２６】 第２クロック信号が全地球測位システム（ＧＰＳ）のクロ
    ック信号である、請求項２４記載のクロック共用装置。
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