JP2004536312A - 無線測位システムの改良 - Google Patents

Abstract

本発明は、当該送信機によってのみ送信される信号の表示をコンピュータ装置（２０８）に送る、それぞれの送信機（２０１、２０２、２０３）について別個のサンプリング装置（２０４、２０５、２０６）を使用することによる測位サービスが提供される、ＣＤＭＡネットワークにおける可聴性問題を解決することを企図する。最も鮮明な送信機のサンプリング装置によって返信された表示と移動端末（２０７）によって返信された表示との相互相関は、コンピュータ装置（２０８）で実行され、該最も鮮明な信号の推定値は、残りの信号に対する影響を可能な限り少なくするために、移動端末により返信された表示から減算される。相互相関及び減算の段階は、減算されるべき有効な信号がなくなるまで繰り返される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に無線測位システムに関し、より詳細には、特に符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）技術を使用する無線通信システムにおいて移動端末の位置を検出する方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信ネットワーク内で動作する移動端末の位置を求めることができる多くの既知のシステムがある。これらは、全地球測位システム（ＧＰＳ）衛星のようにネットワークと接続されていない送信機からの信号の使用を含むが、他のものは、到着時間（ＴＯＡ）及びいわゆる「無線指紋照合」システムのように、移動端末によって放射されて遠隔の受信器によって受信される信号を使用するか、又は逆に、ネットワーク自体によって放射されて移動端末によって受信される信号を使用する。該分野で最も主要なものは、強化観測時間差（ＥＯＴＤ）及び観測到着時間差（ＯＴＤＯＡ）システムである。
【０００３】
Ｅ−ＯＴＤシステムは、一般に多くの様々な通信技術に適用可能であるが、特にＧｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏａｂｉｌｅｓ（ＧＳＭ）に適用されてきた。位置計算のネットワーク送信機から受信された信号のタイミングオフセットを用いる２つの異なる主要な方法が当該技術分野で説明されてきた。例えば、ＥＰ−Ａ−０７６７５９４、ＷＯ−Ａ−９７３０３６０、及びＡＵ−Ｂ−７１６６４７などの１つの方法では、異なる送信機からの送信を「同期させる」ために、実際には固定受信器によって測定された信号が使用される。隣接する送信機に対する各送信機の瞬時送信時間オフセットは、固定受信器及び送信機の既知の位置を使用して固定受信器で測定された値から計算される。次いで、移動端末によって測定された時間オフセットは、２つ又はそれ以上の双曲線位置の線の交点により移動端末の位置を予測する、公知の標準的な技法に基づいた計算に使用することができる。
【０００４】
別の方法（Ｃｕｒｓｏｒ（登録商標）として知られるシステムを意味し、引用によりその詳細が本明細書に組み込まれる本出願人のＥＰ−Ｂ−０３０３３７１、ＵＳ−Ａ−６０９４１６８、及びＥＰ−Ａ−１０２５４５３を参照）は、固定受信器と移動端末の両方による測定値を使用して、各送信機から両方の受信器によって受信された信号間の相対的時間差を計算する。これにより送信機を中心とする円の交点に基づく計算となる。
【０００５】
ＧＳＭに適用されるＥ−ＯＴＤ法は、広帯域ＣＤＭＡシステムでの使用、特にユニバーサル移動電話システム（ＵＭＴＳ）の「第３世代」（３Ｇ）技術のシステムで使用するものとして考えられてきた。ここでＥ−ＯＴＤはＯＴＤＯＡと改名されたが、いわゆる「可聴性」問題という重大な問題を抱えている。一般にＣＤＭＡネットワークでは、信号はすべてが同じ無線周波数（ＲＦ）チャネルを使用するネットワーク送信機によって送信される。ＵＭＴＳでは、このチャネル幅は約５ＭＨｚである。各送信機からの信号は、（ａ）当該送信機によって使用される拡散符号が分かっており、（ｂ）内部クロックが送信機の信号と同期化されることを条件として、移動端末に要求信号を選定させることができる独自の「拡散符号」を使用してエンコードされる。この同期化を支援するため、各送信機はまた、コード化及び他の特性を容易に識別可能にする同じＲＦチャネル内で「パイロットコード」を放射する。移動端末は最初にパイロット信号を検出してこれを追尾し、該送信機によって使用される拡散符号を受信し、次いで主伝送をデコードすることができる。可聴性問題は、移動端末が送信機の近くにあるときに発生する。Ｅ−ＯＴＤシステム（従って、ＯＴＤＯＡシステム）は、地理的に別個の少なくとも３つの送信機に関係する時間オフセットの測定値を必要とするが、移動端末が送信機に近すぎる場合には、より離れている送信機からの信号は、これらの時間オフセットが測定不能となる程度まで局所的な信号によってかき消される。「アイドル期間ダウンリンク（ＩＰＤＬ）」として知られている１つの技法がこの問題を解決するために提案されており、これにより局所送信機からの伝送がいわゆる「アイドル期間」中に周期的にオフにされ、この間は離れている送信機からの信号を受信することができる。これには、（ａ）音声及びデータトラフィックを保持するネットワーク容量が減少し、（ｂ）送信機間でアイドル期間を整合させるために、その形態の１つでネットワーク内に追加のメッセージングが必要となり、インストール及び動作が複雑であるという重大な欠点がある。
【０００６】
本発明は、可聴性の問題に対処するために、一般にＣＤＭＡシステム、とりわけＵＭＴＳに対して、特に本明細書出願人のＵＳ−Ａ−６０９４１６８に記載されたようなＣｕｒｓｏｒ（登録商標）システムを適合させることを含む。アイドル期間は必要ではないので、通信機能は最大容量で動作することができる。さらに、（１）Ｅ−ＯＴＤ及びＯＴＤＯＡに関係する固定受信器は特に簡単で低コストの装置であり、（２）移動端末に必要な追加のソフトウエアはＧＳＭ端末の場合に比べて複雑でないという利点がある。
【０００７】
Ｃｕｒｓｏｒ（登録商標）システムは、ＵＳ−Ａ−６０９４１６８に記載されるように、１つは既知の場所に固定され、もう１つは移動端末内にある２つの受信器を使用して、別々に取得された各送信機によって放射される信号を受信する。受信信号の表示は計算ノードに返信されてそこで比較され（一般に相互相関によって）、各受信器による信号受信の時間オフセットを求める。このプロセスは少なくとも他の２つの地理的に別個の送信機（ＧＳＭシステムの異なるＲＦチャネル上で送信する）について繰り返され、連続した位置計算に必要な３つの時間オフセットを取得する。
【０００８】
直接シーケンスのＣＤＭＡシステムでは、送信機は同じＲＦチャネルを使用する。従って、ＣＤＭＡに対するＣｕｒｓｏｒ（登録商標）システムの直接適用は、特定の１つの送信機から両方の受信器によって受信された信号の配列にそれぞれ対応する、多くのピークを持つ相互相関をもたらすことになる。必要とされる少なくとも３つの送信機に関係するピークを測定することが可能である場合には、システムは測位に良好に役立つであろう。しかしながら、以下に記載される特定の実施形態に示されるように、より離れている送信機に関係する信号対雑音比（ＳＮＲ）は非常に小さい場合が多く、上述と同様の可聴性の問題がある。
【０００９】
【特許文献１】
ＥＰ−Ａ−０７６７５９４公報
【特許文献２】
ＷＯ−Ａ−９７３０３６０公報
【特許文献３】
ＡＵ−Ｂ−７１６６４７公報
【特許文献４】
ＥＰ−Ｂ−０３０３３７１公報
【特許文献５】
ＵＳ−Ａ−６０９４１６８公報
【特許文献６】
ＥＰ−Ａ−１０２５４５３公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って本発明の第１の態様は、複数の送信機を有する通信ネットワーク内での無線受信器を有する端末の位置又は動きの状態を検出する方法であって、
（ａ）無線受信器によって受信された送信機からの信号の表示のセクションを端末で生成し、
（ｂ）送信機の第１の送信機によって送信された信号の表示の第１のセクションを生成し、送信機の第２の送信機によって送信された信号の表示の第２のセクションを生成し、これらのセクションの各々が端末で生成されたセクションと時間内で重なり合うようにし、
（ｃ）第１のセクションを使用して、第１の送信機から端末で受信された信号の推定値を計算し、該推定値を端末で生成されたセクションから減算して残部の表示を生成し、
（ｄ）残部の表示と第２のセクションとを使用して計算を実行し、これらの間の時間オフセットを推定し、
（ｅ）時間オフセットを使用して端末の位置を計算する、
段階を含む方法を提供する。
【００１１】
好ましくは、第１及び第２のセクションはそれぞれ第１及び第２の送信機で生成されるが、これらは他のどこであっても良い。これらは各送信機に取り付けられるか、又は他の場所に配置された１つ又はそれ以上のサンプリング装置で生成することができ、或いは、これらは、送信された信号に関してネットワークから供給された情報を使用して、通信ネットワーク内のどこか、又は他の場所で実行されるコンピュータプログラムによって生成することができる。
【００１２】
種々の信号表示セクションは、前記推定値と時間オフセット及び端末の位置を計算することができる１つ又はそれ以上のコンピュータ装置に送ることができる。幾つかの実施形態において、受信器によって受信された信号表示の前記セクションと、前記第１のセクションとの間の時間オフセットが最初に計算され、次いでこれを前記推定値の計算に使用することができる。時間オフセットは、前記セクションを使用して計算してもよく、又は例えば、パイロットコードのような信号の既知の成分の時間オフセットを計算する別の手段によって計算してもよい。
【００１３】
このように本発明は、例えば、コンピュータ装置に当該送信機によってのみ送信された信号の表示を送信する、各送信機について別個のサンプリング装置（Ｅ−ＯＴＤシステムの固定受信器と同等のもの）を使用することによって、及び送信機間の時間オフセットを推定するために、送信機の１つと関係するサンプリング装置により返信された表示と移動端末により返信された表示の相互相関を実行することによって、及び残りの信号に対する影響を可能な限り少なくするために移動端末により返信された表示から当該信号の推定値を減算することによって、可聴性問題に対処する。相互相関及び減算の段階は、減算されるべき有効な信号がなくなるまで繰り返すことができる。シミュレーションにより、これが少なくともＩＰＤＬ法と同程度の可聴性をもたらすことが示される。しかしながら、勿論、送信信号は本発明の方法に影響されず、その結果例えば、送信を中断する必要はない。
【００１４】
幾つかのシステムにおいて、可聴性問題は、パイロットコードの時間オフセット又は送信信号の他の任意の既知の部分を確定することができる残部の表示を残して、信号の１つ（通常は最も鮮明な信号）だけの推定値を減算することにより簡単に解決することができる。
【００１５】
従って本発明の第２の態様は、複数の送信機を有する通信ネットワーク内での無線受信器を有する端末の位置又は動きの状態を検出する方法であって、
（ａ）無線受信器によって受信された送信機からの信号の表示のセクションを端末で生成し、
（ｂ）端末で生成されたセクションと時間内で重なり合う、送信機の１つによって送信された信号の表示のセクションを生成し、
（ｃ）送信機によって送信された信号の表示のセクションを使用して、送信機から端末で受信した信号の推定値を計算し、該推定値を端末で生成されたセクションから減算して残部の表示を生成し、
（ｄ）残部の表示と通信ネットワークによって送信された信号の１つ又はそれ以上の既知の成分とを使用して１回又はそれ以上の計算を実行し、これにより成分のそれぞれの時間オフセットを推定するようにし、
（ｅ）時間オフセットを使用して端末の位置を計算する、段階を含む方法を提供する。
【００１６】
端末の受信器によって受信した信号の表示のセクションは、コンピュータ装置に送られる前に端末内に記録される。或いは、セクションはリアルタイムでコンピュータ装置に転送され、そこで記録してもよい。
【００１７】
好ましくは、送信機によって送信された信号の表示のセクションは前記送信機で生成されるが、他の場所で生成してもよい。該セクションは、前記送信機に取り付けられるか、又は他の場所に配置されたサンプリング装置で生成することができ、或いは、送信された信号に関してネットワークから供給された情報を使用して、通信ネットワーク内のどこか、又は他の場所で実行されるコンピュータプログラムによって生成することができる。
【００１８】
計算は、ハンドセット又は他の場所、例えばネットワークに接続されたプロセッサにあるものとすることができるコンピュータ装置で実行することができる。
【００１９】
端末に取り付けられた受信器によって受信した信号の表示は、最初に受信器においてベースバンドに変換された受信信号のデジタル化されたものとすることができる。送信機によって送信された信号の表示は、最初にベースバンドに変換された送信信号のデジタル化されたものとすることができる。
【００２０】
それぞれのセクションの重ね合わせを確実にするために、適切に選定された送信信号の成分を使用してサンプリングの開始を知らせることができる。
【００２１】
端末に取り付けられた受信器によって送信機から受信した信号の前記セクションと、前記送信機の１つによって送信された信号の表示の前記セクションとの間の時間オフセットは、それぞれのセクション間の相互相関又は他の比較を使用して計算することができ、又は端末での通常の通信プロセスの一部として計算することができ、或いは通信ネットワークによって送信された信号の既知の成分、例えばパイロットコードを使用して計算することができる。
【００２２】
本発明の第２の態様における送信された信号の既知の成分は、例えばパイロットコードとすることができる。
【００２３】
本発明はまた本発明を実施するための装置を含む。
従って、本発明の第１の態様の方法を実施するのに使用する通信ネットワークであって、
（ａ）１つ又は複数のコンピュータ装置と、
（ｂ）端末に取り付けられた無線受信器と、通信ネットワークの送信機から無線受信器によって受信した信号の表示のセクションを生成する手段と、１つ又は複数のコンピュータ装置にセクションを送る手段とを有する端末と、
（ｃ）端末で生成されたセクションと時間内で重なり合う、送信機のそれぞれによって送信された信号の表示の第１及び第２のセクションをそれぞれ生成するための、及び１つ又は複数のコンピュータ装置に送信機で生成された表示のセクションを送るための、送信機の第１及び第２の送信機に関係するサンプリング装置と、
を備え、
１つ又は複数のコンピュータ装置が、
１．第１のセクションを使用して第１の送信機から端末で受信した信号の推定値の計算と、
２．残部の表示を生成するための、端末によって送られたセクションからの推定値の減算と、
３．残部の表示と第２のセクションとを使用して、これらの間の時間オフセットを生成するための計算と、
４．時間オフセットを使用して端末の位置の計算と、
を実行するように適合されている通信ネットワークが提供される。
【００２４】
本発明はまた、上記タスクを実行するように適合された当該通信ネットワークで使用するための１つ又は複数のコンピュータ装置を含む。
【００２５】
本発明はまた、本発明の第１の態様の方法を実施するのに使用する通信ネットワークを含み、該ネットワークは、
（ａ）１つ又は複数のコンピュータ装置と、
（ｂ）端末に取り付けられた無線受信器と、通信ネットワークの送信機から無線受信器によって受信した信号の表示のセクションを生成する手段と、１つのコンピュータ装置に記セクションを送る手段とを有する端末と、
（ｃ）端末で生成されたセクションと時間内で重なり合う、送信機のそれぞれによって送信された信号の表示のセクションを生成するための、及び１つ又は複数のコンピュータ装置にセクションを送るための、送信機に関係する装置と、
を備え、
１つ又は複数のコンピュータ装置が、
１．基準信号の生成と、
２．対応する送信機によって送信された信号の表示のセクションを使用して、送信機から端末で受信した信号の推定値の計算と、
３．残部の表示を生成するための、端末によって送られたセクションからの推定値の減算と、
４．残部の表示の成分と基準との間の時間オフセットを推定するための、残部の表示と基準とを使用した１回又はそれ以上の計算と、
５．前記又はいずれかの時間オフセットを使用した端末の位置の計算と、
を実行するように適合されている。
【００２６】
本発明はまた、上記タスクを実行するように適合された当該通信ネットワークで使用する１つ又は複数のコンピュータ装置を含む。
【００２７】
１つ又は複数のコンピュータ装置で計算を実行する手段は、ハードウエア及び／又はソフトウエアの構成要素とすることができる。
【００２８】
従って本発明は、上述のような１つ又は複数のコンピュータ装置で行われる段階を実行するコンピュータプログラム・コード手段を有する１つ又は複数のコンピュータプログラムを含む。
【００２９】
端末は、例えばＥＰ−Ａ−０７６７５９４、ＷＯ−Ａ−９７３０３６０、ＡＵ−Ｂ−７１６６４７、ＥＰ−Ｂ−０３０３３７１、ＵＳ−Ａ−６０９４１６８、及びＥＰ−Ａ−１０２５４５３のいずれかに記載されたような測位システムの一部とすることができ、及び離れている送信機並びに関係する送信機から信号を受信することを目的とする送信機に関係する固定装置（例えば「固定受信器」又は「位置測定ユニット」ＬＭＵ）とすることができ、この場合、本発明の方法は、離れている送信機から受信した信号の時間オフセットの測定を可能にするために、関係する送信機からの信号の推定及び減算を含む。
【００３０】
従って本発明の第３の態様は、固定端末に取り付けられた受信器によって通信ネットワークの複数の送信機から受信した少なくとも１つの信号と、固定端末内に生成された基準との間の時間オフセットを検出する方法を提供し、該方法が、
ａ）無線受信器によって受信した送信機からの信号の表示のセクションを固定端末で生成し、
ｂ）前記送信機の１つによって送信された信号の表示のセクションを生成して、該セクションが固定端末で生成されたセクションと時間内で重なり合うようにし、
ｃ）前記送信機によって送信された信号の表示の前記セクションを使用して、前記送信機から固定端末で受信した信号の推定値を計算し、前記推定値を固定端末で生成されたセクションから減算して残部の表示を生成し、
ｄ）前記残部の表示と前記基準とを使用して計算を実行し、これにより残部の表示の成分と前記基準との間の時間オフセットを推定するようにする、
段階を含む。
【００３１】
上記で概略が説明されたＥ−ＯＴＤ測位システムは非同期化ネットワークと共に機能し、すなわち任意の１つの送信機によって送信された信号の任意の共通成分は、他の任意の送信機による該成分の送信と時間内で同期化されないが、その代わりに、相対的送信遅延（ＲＴＤ）と呼ばれる場合もある未知の時間遅延の後に送信される。位置計算はこの遅延が既知であることを必要とするので、測位システムは、ネットワーク全体にわたり既知の位置で、送信された信号を測定しＲＴＤを計算するために設定される固定受信器を使用する。直接シーケンスのＣＤＭＡシステムに対するＥ−ＯＴＤ手法の直接的な適用を可聴性の問題がどのように妨げるかについて上記のように説明された。しかしながら、本発明の第３の態様により、局所的送信機からの非常に強い信号を固定受信器によって受信した信号から減算することが可能になり、従って離れている送信機からのかなり弱い信号を測定することが可能になることにより、可聴性の問題が解決される。その結果、ＣＤＭＡシステムに対するＥ−ＯＴＤの適用の方法は、例えば本出願人のＥＰ−Ａ−１０２５４５３で説明された方法に従う。
【００３２】
本発明は添付図面を参照することによってさらによく理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下の数学的解析により本発明に関する概念が理解される。図１はすべての送信機と移動端末が１つの平面内に位置する二次元システムの幾何学的配置を示す。送信機Ａ、Ｂ、及びＣの位置は、すべて同じ共通の原点Ｏを基準とするベクトルａ、ｂ、ｃによって表示される。移動端末Ｒはベクトル位置ｒにある。各々の送信機は上述のように、該送信機が送信する信号をサンプリングし、その表示をコンピュータ装置（図１には示されていない）に返信するサンプリング装置を内蔵する。移動端末は送信機Ａが最も近く、次にＢ、次いでＣと仮定する。コンピュータ装置は最初に、Ａ、Ｂ、及びＣ（すべて同一のＲＦチャネル上にある）からＲが受信した信号表示と、Ａが送信した信号表示との間で相互相関を実行する。Ａ、Ｂ、及びＣからの信号は直交する拡散符号を有することから、相互相関は単一のピークとなり、その位置は移動端末の受信器のクロック誤差εと共に、ＲによるＡからの信号受信の時間オフセットを表示する。この時間オフセットΔｔ_Aは次式で表される。

ここでｖは無線波の速度であり、縦線は含まれるベクトル量の大きさを意味する。同様に、ＢとＣに関しても次式で表される。

【００３４】
Ａからの信号の時間オフセットが設定された後、計算ノードは次に、ＲによってＡから受信された信号の推定値を減算する。時間ｔにおいて送信機Ａ、Ｂ、及びＣによって放射された信号の表示は、それぞれ関数Ｓ_A（ｔ）、Ｓ_B（ｔ）、及びＳ_C（ｔ）で表すことができる。移動端末が受信する信号はこれらの組み合わせを含む。マルチパス、ノイズ、及び非線形効果が存在しない状態では、受信信号の表示はＶ（ｔ）で表すことができ、次式で与えられる。

ここでα、β、γはそれぞれの送信機から移動端末までの経路損失を表す定数である。計算ノード内で実行中のソフトウエアプログラムは、例えば残部Ｖ′（ｔ）の平均自乗振幅を最小化するαの値を見つけることによって、Δｔ_Aだけ遅延したＳ_A（ｔ）の大きさを推定し、Ｖ（ｔ）から減算する。理想的な場合においてこれは全体的にＡの寄与が除外されることになり、その結果次の関係が成り立つ。

【００３５】
次いで、Δｔ_Bを推定するためにＶ′（ｔ）とＳ_B（ｔ）の間の相互相関が実行され、さらに減算して残部Ｖ″（ｔ）からＢの寄与が除外されると、減算が理想的な場合次式が成り立つ。

結果として、Ｖ″（ｔ）とＳ_C（ｔ）間の相互相関は推定値Δｔ_Cとなる。次に、式（１）はＵＳ−Ａ−６０９４１６８に記載されるようにｒについて解くことができる。
【００３６】
実際には、移動端末が受信した信号はノイズ、干渉、及びマルチパス効果によって損傷する。さらに信号表示は低解像度のデジタルフォーマットとすることができる。このような状況では減算プロセスは理想的とはならないであろうが、それでも可聴性問題を解決するためには十分とすることができる。チャネルのパラメータを推定することが可能な場合には、マルチパスの伝播の影響は許容することができ、より良好な信号減算が得られる。
【００３７】
本発明の要件の１つは、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＲにおける信号記録を互いに時間内に重ね合わせることである。移動端末の記録プロセスは、例えば、利用中の送信機（上記の解析ではＡ）が送信した信号の特定のアスペクトを受信することによって開始することができる。送信機内で行われる記録はすべてこのアスペクトと緩やかに同期する必要がある。ＩＳ９５標準のように送信機が互いに同期される場合、このアスペクトはネットワーク内のすべての送信機によってほぼ同時に送信されることになる。しかしながら非同期システムでは、ＧＰＳのような他の手段又は本出願人のＷＯ−Ａ−００／７３８１４及びＥＰ出願番号０１３０１６７９．５に記載された構想を同期化のために使用することができる。
【００３８】
次に、本発明によるシステムの１実施形態を図２乃至図７に関連して説明する。
【００３９】
図２は、各々がサンプリング装置２０４、２０５、２０６を有する３つの通信用送信機（ノードＢ）２０１、２０２、２０３と、単一の端末（ユーザ装置ＵＥ）２０７と、コンピュータ装置（利用中の移動体測位センタＳＭＬＣ）２０８とからなる簡略化されたＵＭＴＳシステムを示す。各ノードＢは全方向性アンテナを有し、ネットワークのトラフィック負荷を表す信号を送信するように構成されている。下表１は使用される様々な物理的チャネルを出力レベル及びシンボルレートと共に示している。左側の縦列のＰ−ＣＰＩＣＨなどの頭文字は、チャネルを示すために業界で採用されているものである。ＤＰＣＨを変調するためにランダムな２進シーケンスが使用される。３つのノードＢは、この場合それぞれ０、１６、３２の数の直交１次スクランブルコードを使用する。
表１．ノードＢチャネル構成

注１．ＤＰＣＨ出力レベルレベルは−１０ｄＢから−２５ｄＢまでをランダムに選択した。
注２．ＤＰＣＨシンボルレートは１５から２４０Ｋｓｓ^{− 1}までをランダムに選択した。
【００４０】
ノードＢは厳密に同期化される。これは通常実施における要件ではないが、例証の目的としては好都合である。
【００４１】
図２からＵＥ２０７はノードＢ２０１に比較的近く、ノードＢ２０２及び２０３から大きく離れていることに留意されたい。従って、ノードＢ２０１からの信号が最も強く（これ自体に対して０ｄＢ）、同時にノードＢ２０２からの信号は−１５ｄＢでこれよりも弱く、ノードＢ２０３からの信号は−３０ｄＢで全部の中で最も弱い。３つのサンプリング装置２０４、２０５、２０６は、次の秒の開始直後に続く最初の２５６チップの間に、関連するノードＢによって送信される信号を記録して報告するようにＳＭＬＣ２０８によって指示される。これらの信号は４ビットの解像度で、チップ当たり２サンプルの割合でサンプリングされる。
【００４２】
本発明を例証する本システムの使用方法を説明する前に、ＵＥ２０７によって受信された信号の時間オフセットの測定に対する従来のＥ−ＯＴＤ方法を考慮することにより可聴性問題が明らかになる。各ノードＢ（すなわちスクランブルコード０、１６、及び３２のそれぞれの最初の２５６チップ）によりＣＰＩＣＨ上で使用される１次スクランブルコードの基準コピーは、ＵＥ２０７によって受信された信号と相互相関され、最大相関ピークが検索される。図３は代表的な結果を示す。また、ＵＥ２０７によって受信された信号は、４ビットの解像度でチップ当たり２サンプルの割合でサンプリングされることは留意されるべきである。結果として得られる相互相関プロファイルは、ノードＢ２０１からの信号の時間オフセットに対応して、スクランブルコード０についての相関において１つの明確に区別できるピーク３０１を示す。しかしながら、コード１６及び３２についての相互相関の結果はどのような明確なピークも得られない。これはノードＢ２０２及び２０３からＵＥ２０７によって受信された信号が、ノードＢ２０１からの比較的強い受信によって圧倒されるためである。これらの信号が可視である場合には、該信号のピークはノードＢ２０２と２０３（３．８と７．６チップに相当）からの信号に関して、可視のピーク３０１のそれぞれ１マイクロ秒と２マイクロ秒だけ右側に配置されるはずである。
【００４３】
２０２及び２０３からの信号が検知されないことは、少なくとも３つのタイミングが必要であるので、Ｅ−ＯＴＤ位置を計算して決定するのが不可能であることを意味する。この問題を解決するためにアイドル期間使用法（例えばＩＤＰＬ法）を用いることができることは既に説明した。
【００４４】
次に本発明を同テストシステムを用いて例証する。この場合、各サンプリング装置２０４、２０５、２０６は、これらに関連するノードＢ２０１、２０２、２０３によってそれぞれ送信された信号のセクションを記録する。このセクションは持続時間の１つの記号であり、４ビットの解像度でチップ当たり２サンプルの割合で再度サンプリングされる。ＵＥ２０７はまた、これが受信する信号の２５６チップのセクションを記録し、同じサンプリングレート及び解像度で特定時間帯のＣＰＩＣＨ上の第１の記号と位置合わせされる。
【００４５】
ＳＭＬＣ２０８において、３つのサンプリング装置２０４、２０５、２０６によって報告された３つの記録は、それぞれＵＥ２０７によってなされた記録と順に相互相関され、その結果は図４に示される。結果として得られる相関プロファイルのピークを用いて受信信号の３つの寄与の相対レベルを求め、従ってこれらが減算されることになる順序を決定する。この場合もまた、ノードＢ２０１における相互相関は最大ピーク４０１が得られる。図３と対照的に、ノードＢ２０２における相互相関も明白なピーク４０２が得られることに留意すべきである。これは相互相関が、それぞれの場合で送信された全体のエネルギーの内の一部に相当するＣＰＩＣＨを単に使用するのではなく、ノードＢによって送信された全体の信号を使用して実行されるためである。
【００４６】
ノードＢ２０１からの信号の時間のオフセットが識別されると、サンプリング装置２０４によって報告された信号の記録はここで適切に倍率変更され、遅延され、及び位相回転された該信号のコピーを構築するために使用される。このプロセスの結果は図５にプロットされる。上のプロットはＵＥ２０７によって記録された原信号の実数成分を実線の曲線で示しており、一方、破線の曲線は、倍率変更、遅延、及び回転がなされた推定信号を示す。下のプロットは、受信信号と推定信号の虚数成分の同様の比較を示す。２５６チップの持続時間が実際に本実施例で使用される間、この図の時間軸は約５０チップに制限されていたことに留意すべきである。推定記録は全ＵＥの記録から残部の記録を残して減算される。
【００４７】
次にサンプリング装置２０５及び２０６からの記録は、残部の記録と相互相関され、図６に結果が示される。この場合、ノードＢ２０１からの信号の除去後、ノード２０２Ｂにおけるピーク６０２と共にノードＢ２０３からの信号における明確な相関ピーク６０１があることは留意すべきである。これらのピークは対応する信号の時間オフセットを推定するために使用され、位置を計算して決定するのに十分な別個のタイミングの測定値（この場合３つ）を提供する。
【００４８】
ノードＢ２０３からの信号に対応するピーク６０１が弱くて解像できない場合には、ノードＢ２０２からの信号を減算して第２の残部の信号（図７）をもたらすことができる別の繰り返し法を実行することができる。予想通りに約７チップ遅延した位置に明白な相関ピーク７０１がある。
【００４９】
従って要約すると、従来の方法によるノードＢ２０２及び２０３からの信号における時間のオフセットの測定を妨げるノードＢ２０１からの比較的高いレベルの信号に起因する問題は、最も強い残部の信号の推定及び減算を伴い、その結果、次に弱い信号を検知することができる、本発明の繰り返し手法によって解決される。
【００５０】
先に説明されたように本発明はまた、従来のＥ−ＯＴＤ技法を用いる測位システムの固定受信器（ＬＭＵ）に適用することができる。この場合、固定受信器は通常送信機と同じ場所にあるが、別々の受信アンテナに接続される。広いダイナミックレンジをサポートし、例外的に良好な線型特性を示す必要があるＬＭＵは、該アンテナで受信した信号を受けとり、上述のように信号の表示セクションを生成し、該セクションをコンピュータ装置に送信する。送信機に関係するサンプリング装置は送信機によって送信された信号の同時発生のセクションを提供する。次に、送信機によって送信され、受信アンテナによって受信された信号の推定値が（残部の表示を生成する）表示から減算される計算が実行され、そのためネットワークのより離れた送信機から受信された信号に対する影響が減少する。今までのところプロセスはまさに上述の特定の実施例で説明されたとおりである。しかしながら、ＬＭＵの目的は、すべての送信機から受信された信号間にできるだけ多くのタイミングのオフセットを供給することである。局所の送信機から受信された非常に強い信号は、ＬＭＵによってコンピュータ装置に送られた表示セクションの解析により該送信機における正確なタイミングを供給し、次に残部の表示は他の送信機からの残留信号のために解析することができる。
【００５１】
特定成分の時間オフセットを見つけるための表示及び残部の表示の両者の解析は以下のように実行することができる。所定の送信機によりＣＰＩＣＨ上に送信されたパイロットコードは、２進シーケンスとして予め既知である。これは、例えば二乗余弦フィルタを通過させることによって、送信機のＣＰＩＣＨ上に受信された信号とできるだけ近く適合するように変調される。この基準シーケンスは次に受信信号の表示のセクション、又は残部の表示のセクションと相互相関されて、上の図３に示されるように、基準に対して対応する送信機から受信された信号の時間オフセットに対応するピークが認識される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】すべての送信機と移動端末が１つの平面に位置する二次元通信システムの幾何学的配置を示す。
【図２】簡略化されたＵＭＴＳネットワークを示す。
【図３】受信信号の記録を有するＵＭＴＳネットワークのそれぞれのノードＢによりパイロットコード・チャネル（ＣＰＩＣＨ）上で使用される１次スクランブルコードの基準コピーの相関関係を示す。
【図４】送信信号の記録と端末によって受信した記録との相互相関の結果を示す。
【図５】測定され推定された記録を示す。
【図６】送信信号の記録と残部の記録との相互相関を示す。
【図７】送信信号の記録と別の残部の記録との相互相関を示す。
【符号の説明】
【００５３】
２０１ 送信機
２０２ 送信機
２０３ 送信機
２０４ サンプリング装置
２０５ サンプリング装置
２０６ サンプリング装置
２０７ 移動端末
２０８ コンピュータ装置

Claims (33)

1. 複数の送信機を有する通信ネットワーク内での無線受信器を有する端末の位置又は動きの状態を検出する方法であって、
   （ａ）前記無線受信器によって受信された前記送信機からの信号の表示のセクションを前記端末で生成し、
   （ｂ）前記送信機の第１の送信機によって送信された信号の表示の第１のセクションを生成し、前記送信機の第２の送信機によって送信された信号の表示の第２のセクションを生成し、これらのセクションの各々が前記端末で生成されたセクションと時間内で重なり合うようにし、
   （ｃ）前記第１のセクションを使用して、前記第１の送信機から前記端末で受信された信号の推定値を計算し、該推定値を前記端末で生成された前記セクションから減算して残部の表示を生成し、
   （ｄ）前記残部の表示と前記第２のセクションとを使用して計算を実行し、これらの間の時間オフセットを推定し、
   （ｅ）前記時間オフセットを使用して前記端末の位置を計算する、
   段階を含む方法。
2. 複数の送信機を有する通信ネットワーク内での無線受信器を有する端末の位置又は動きの状態を検出する方法であって、
   （ａ）前記無線受信器によって受信された前記送信機からの信号の表示のセクションを前記端末で生成し、
   （ｂ）前記端末で生成されたセクションと時間内で重なり合う、前記送信機の１つによって送信された信号の表示のセクションを生成し、
   （ｃ）前記送信機によって送信された前記信号の表示の前記セクションを使用して、前記送信機から前記端末で受信した信号の推定値を計算し、該推定値を前記端末で生成された前記セクションから減算して残部の表示を生成し、
   （ｄ）前記残部の表示と前記通信ネットワークによって送信された信号の１つ又はそれ以上の既知の成分とを使用して１回又はそれ以上の計算を実行し、これにより前記成分のそれぞれの時間オフセットを推定するようにし、
   （ｅ）前記時間オフセットを使用して前記端末の位置を計算する、
   段階を含む方法。
3. 固定端末に取り付けられた受信器によって通信ネットワークの複数の送信機から受信した少なくとも１つの信号と、前記固定端末内で生成された基準との間の時間オフセットを検出する方法であって、
   ａ）前記無線受信器によって受信された前記送信機からの信号の表示のセクションを固定端末で生成し、
   ｂ）前記送信機の１つによって送信された信号の表示のセクションを生成し、該セクションが前記固定端末で生成された前記セクションと時間内で重なり合うようにし、
   ｃ）前記送信機によって送信された前記信号の表示の前記セクションを使用して、前記送信機から前記固定端末で受信した信号の推定値を計算し、該推定値を前記固定端末で生成された前記セクションから減算して残部の表示を生成し、
   ｄ）前記残部の表示と前記基準とを使用して計算を実行して、少なくとも1つの前記信号と前記基準との間の前記時間オフセットを推定するようにする、
   段階を含む方法。
4. それぞれの送信機によって送信された前記信号の表示の前記又は各セクションが、それぞれの送信機で生成される請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の方法。
5. それぞれの送信機によって送信された前記信号の表示の前記又は各セクションが、それぞれの送信機に関係するサンプリング装置内で生成される請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の方法。
6. 前記信号表示セクションが、前記推定値と前記時間オフセットとが計算される１つ又はそれ以上のコンピュータ装置に送られる請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の方法。
7. 請求項１又は請求項２に従属する場合に、前記端末の位置が前記１つ又はそれ以上のコンピュータ装置内で計算される請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の方法。
8. 前記受信器によって受信された前記信号の表示の前記セクションと前記第１のセクションとの間の前記時間オフセットが最初に計算され、次いでこれを前記推定値の計算に使用する請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の方法。
9. 前記端末の受信器によって受信された前記信号の表示の前記セクションが、１つ又はそれ以上のコンピュータ装置に送られる前に前記端末内に記録される請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の方法。
10. 前記端末の受信器によって受信された前記信号の表示の前記セクションが、１つ又はそれ以上のコンピュータ装置にリアルタイムで転送され、そこで１つ又は複数の記録がなされる請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の方法。
11. 前記コンピュータ装置はハンドセット内にある請求項６又は請求項７に記載の方法。
12. １つ又はそれ以上の前記コンピュータ装置が前記ネットワークに接続されたプロセッサをそれぞれ備える請求項６又は請求項７に記載の方法。
13. 前記受信器によって受信された前記信号の表示が、最初に前記受信器においてベースバンドに変換された前記受信信号のデジタル化されたものである請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の方法。
14. 送信機によって送信された前記信号の表示が、最初にベースバンドに変換された前記送信信号のデジタル化されたものである請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の方法。
15. それぞれのセクションの重ね合わせを確実にするために、前記送信信号の既知の成分を用いてサンプリングの開始を知らせることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の方法。
16. 実行された前記計算が相互相関を含む請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記送信信号の既知の成分がパイロットコードである請求項２に記載の方法。
18. 通信ネットワークであって、
    （ａ）１つ又は複数のコンピュータ装置と、
    （ｂ）端末に取り付けられた無線受信器と、前記通信ネットワークの送信機から前記無線受信器によって受信した信号の表示のセクションを生成する手段と、前記１つ又は複数のコンピュータ装置に前記セクションを送る手段とを有する端末と、
    （ｃ）前記端末で生成された前記セクションと時間内で重なり合う、前記送信機のそれぞれによって送信された信号の表示の第１及び第２のセクションをそれぞれ生成するための、及び前記１つ又は複数のコンピュータ装置に前記送信機で生成された前記表示のセクションを送るための、前記送信機の第１及び第２の送信機に関係するサンプリング装置と、
    を備え、
    前記１つ又は複数のコンピュータ装置が、
    １．前記第１のセクションを使用して前記第１の送信機から前記端末で受信した前記信号の推定値の計算と、
    ２．残部の表示を生成するための、前記端末によって送られた前記セクションからの前記推定値の減算と、
    ３．前記残部の表示と前記第２のセクションとを使用して、これらの間の時間オフセットを生成するための計算と、
    ４．前記時間オフセットを使用して前記端末の位置の計算と、
    を実行するように適合されている通信ネットワーク。
19. 通信ネットワークであって、
    （ａ）１つ又は複数のコンピュータ装置と、
    （ｂ）端末に取り付けられた無線受信器と、前記通信ネットワークの送信機から前記無線受信器によって受信した信号の表示のセクションを生成する手段と、１つのコンピュータ装置に前記セクションを送る手段とを有する端末と、
    （ｃ）前記端末で生成された前記セクションと時間内で重なり合う、前記送信機のそれぞれによって送信された信号の表示のセクションを生成するための、及び前記１つ又は複数のコンピュータ装置に前記セクションを送るための、前記送信機に関係する装置と、
    を備え、
    前記１つ又は複数のコンピュータ装置が、
    １．基準信号の生成と、
    ２．対応する前記送信機によって送信された前記信号の表示の前記セクションを使用して、前記送信機から前記端末で受信した前記信号の推定値の計算と、
    ３．残部の表示を生成するための、前記端末によって送られた前記セクションからの前記推定値の減算と、
    ４．前記残部の表示の成分と前記基準との間の時間オフセットを推定するための、前記残部の表示と前記基準とを使用した１回又はそれ以上の計算と、
    ５．前記又はいずれかの時間オフセットを使用した前記端末の位置の計算と、
    を実行するように適合されている通信ネットワーク。
20. 前記端末の受信器によって受信された前記信号の表示の前記セクションが、１つのコンピュータ装置に送られる前に前記端末に記録される請求項１８又は請求項１９に記載の通信ネットワーク。
21. 前記端末の受信器によって受信された前記信号の表示の前記セクションが、１つのコンピュータ装置にリアルタイムで転送され、そこで記録される請求項１８又は請求項１９に記載の通信ネットワーク。
22. 送信機によって送信された前記信号の表示の前記セクションが、対応する送信機に関係するサンプリング装置から取得される請求項１８乃至請求項２１のいずれかに記載の通信ネットワーク。
23. コンピュータ装置がハンドセット内にある請求項１８乃至請求項２２のいずれかに記載の通信ネットワーク。
24. コンピュータ装置が前記ネットワークに接続されたプロセッサを備える請求項１８乃至請求項２２のいずれかに記載の通信ネットワーク。
25. 前記受信器によって受信された前記表示が、最初に前記受信器においてベースバンドに変換された前記受信信号のデジタル化されたものである請求項１８乃至請求項２４のいずれかに記載の通信ネットワーク。
26. 送信機によって送信された前記信号の表示が、最初にベースバンドに変換された前記送信信号のデジタル化されたものである請求項１８乃至請求項２５のいずれかに記載の通信ネットワーク。
27. それぞれのセクションの重ね合わせを確実にするために、前記送信信号の既知の成分を用いてサンプリングの開始を知らせることを特徴とする請求項１８乃至請求項２６のいずれかに記載の通信ネットワーク。
28. 前記コンピュータ装置で実行された前記計算が相互相関を含む請求項１８乃至請求項２７のいずれかに記載の通信ネットワーク。
29. 前記残部の表示の成分がパイロットコードである請求項１９に記載の通信ネットワーク。
30. 通信ネットワークで使用される１つ又は複数のコンピュータ装置であって、
    前記通信ネットワークが、
    端末に取り付けられた無線受信器と、前記通信ネットワークの送信機から前記無線受信器によって受信した信号の表示のセクションを生成する手段と、前記１つ又は複数のコンピュータ装置に前記セクションを送る手段とを有する端末と、
    前記端末で生成された前記セクションと時間内で重なり合う、前記送信機のそれぞれによって送信された信号の表示の第１及び第２のセクションをそれぞれ生成するための、及び前記１つ又は複数のコンピュータ装置に前記送信機で生成された前記表示のセクションを送るための、前記送信機の第１及び第２の送信機に関係するサンプリング装置と、
    を備え、
    前記１つ又は複数のコンピュータ装置が、
    １．前記第１のセクションを使用して前記第１の送信機から前記端末で受信した前記信号の推定値の計算と、
    ２．残部の表示を生成するための、前記端末によって送られた前記セクションからの前記推定値の減算と、
    ３．前記の残部の表示と前記第２のセクションとを使用して、これらの間の時間オフセットを生成するための計算と、
    ４．前記時間オフセットを使用して前記端末の位置の計算と、
    を実行するように適合されているコンピュータ装置。
31. 通信ネットワークで使用される１つ又は複数のコンピュータ装置であって、
    前記通信ネットワークが、
    端末に取り付けられた無線受信器と、前記通信ネットワークの送信機から前記無線受信器によって受信した信号の表示のセクションを生成する手段と、前記１つ又は複数のコンピュータ装置に前記セクションを送る手段とを有する端末と、
    前記端末で生成された前記セクションと時間内で重なり合う、前記送信機のそれぞれによって送信された信号の表示のセクションを生成するための、及び前記１つ又は複数のコンピュータ装置に前記セクションを送るための、前記送信機に関係する装置と、
    を備え、
    前記１つ又は複数のコンピュータ装置が、
    １．基準信号の生成と、
    ２．対応する前記送信機によって送信された前記信号の表示の前記セクションを使用して、前記送信機から前記端末で受信した前記信号の推定値の計算と、
    ３．残部の表示を生成するための、前記端末によって送られた前記セクションからの前記推定値の減算と、
    ４．前記残部の表示の成分と前記基準との間の時間オフセットを推定するための、前記残部の表示と前記基準とを使用した１回又はそれ以上の計算と、
    ５．前記又はいずれかの時間オフセットを使用した前記端末の位置の計算と、
    を実行するように適合されているコンピュータ装置。
32. 請求項３０に記載の前記コンピュータ装置の各段階を実行するように適合されたコンピュータプログラム・コード手段を含む１つ又は複数のコンピュータプログラム。
33. 請求項３１に記載の前記コンピュータ装置の各段階を実行するように適合されたコンピュータプログラム・コード手段を含む１つ又は複数のコンピュータプログラム。

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