JP2005508501A - 累積誤差を占めるパラメータ推定値のための信頼性指標 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この方法は、非視線信号条件が存在するか、又は存在しそうであるかの表示を取得すること、及び/又は複数経路信号条件が存在するか、又は存在しそうであるかの表示を取得することによって開始する。これら表示に応答して、パラメータ推定値について信頼性指標を導出する。このパラメータ推定値は信号の到着時間推定値であり、信頼性指標は到着時間推定値の自乗平均平方根誤差である。そしてピークにおける相関関数の強度の測定値に基づいて、非視線信号条件が存在するか、あるいは存在しそうであるかの表示を取得する。ピークにおける相関関数の強度測定値は、合計受信出力で除されたチップ毎のエネルギー(EC/I0)であるか、又はピークにおける相関関数のエネルギーである。
【選択図】図2
Description
【0001】
本願発明は、相関分析を使用して導出されたパラメータ推定値の分野に関し、更に詳しくは、視線の欠如及び複数経路等の要因を占める推定のための信頼性指標に関する。
【背景技術】
【0002】
GPSは、各々が地表上の正確な軌道上を移動する衛星の集合体である。各衛星は、衛星にユニークな疑似ノイズ(PN)コードを用いて変調された信号を送信する。各PNコードは、予め定めた数のチップからなる。GPS受信機は、GPS受信機に見える各衛星からの信号を混合してなる合成信号を受信する。この受信機における信号検出機は、受信信号と、衛星のためのPNコードのシフトバージョンとの相関関係の度合いを決定することによって、特定の衛星からの送信を検出する。万が一、シフトオフセットのうちの1つの相関値における十分な品質のピークが検出された場合には、この受信機は、衛星からの送信を検出したものと考えられる。
【0003】
この受信機は、少なくとも4つの衛星からの送信を検出することによって、その位置を推定する。各検出された送信にとって、この受信機は、送信時間と到着時間との間の遅延(チップ、又はチップの小部分について)を推定するためにPNコードにおけるシフトを用いる。予め知られた送信速度が与えられると、この受信機は、受信機自身と衛星との間の距離を推定する。この推定された距離は、衛星の回りの球を定義する。この受信機は、各衛星の正確な軌道と位置とを知っており、これら軌道と位置とに対する更新を連続して取得する。この情報から、受信機は、4つの衛星の球が交差する地点から、位置(及び正確な時間)を判定することができる。
【0004】
FCCは、移動局を含むもののそれに限定される訳ではない加入者局が、911番及びその他の緊急呼出に対する迅速な応答を促進するために、自分の位置を推定できるように指令した。この指令に呼応して、現在、GPS衛星送信から自己の位置を推定する手段を加入者局に備えるための努力がなされている。更に、無線通信システムにおける基地局すなわちセクタは、ユニークなPNコードを用いて変調されたパイロット信号を送信するので、これら努力はまた、加入者局が、基地局すなわちセクタの多数から、あるいは基地局すなわちセクタと、GPS衛星との組み合わせの送信から、位置を推定することを可能にすることを含んでいる。
【0005】
GPS受信機における信号検出器は、予め定めたサーチウィンドウで定義された範囲内の衛星に対して、受信信号(一般的には、多数の衛星からの送信の混合からなる合成信号)に、PNコードのシフトバージョンを乗じ、その後、更に、各シフトPNコードについて、この乗算の結果を予め定めた積算時間にわたって積算し、受信信号とシフトPNコードとの間の相関関係の程度の代表値を得ることによって導出される相関関数のピークから、衛星の送信を検出することを試みる。そして、このピークが検出された場合には、この信号検出器は、このピークからの到着時間のような一つ以上のパラメータを推定する。
【0006】
一定のパラメータ、特に到着時間(TOA)について、GPS受信機は、位置決定プロセスの間にTOA推定値に与えられる信頼性、すなわち重みの表示を与えるために、TOA推定値の自乗平均平方根誤差(RMSE)を推定する。GPS受信機は、TOA推定値のRMSEを、この受信機におけるノイズに基づいて推定する。このノイズは、相関関数の生成に要している積算時間のような要因に依存している。衛星送信は、典型的には、視線の欠如、又は複数経路による悪化の対象とはならないので、このGPS受信機は、一般には、RMSE評価値を生成する場合に、こられの要因を考慮しない。その結果、信号が、視線の欠如、及び複数経路による悪化の対象となる環境では、GPS受信機は、到着時間推定値の信頼性を過大評価し、したがって、位置決定プロセスにおける推定値に対して、大きすぎる重みを許容する傾向にある。範囲誤差は、加入者局の位置が時間の95%で±150mの精度で推定され、時間の67%で±50mの精度で推定されるFCCの指令を犯す加入者局の位置推定値に持ち込まれる傾向にある。
【特許文献1】
米国仮出願No.60/337,875
【特許文献2】
Qualcomm Dkt.番号010374
【特許文献3】
Qualcomm Dkt.番号010375
【特許文献4】
Qualcomm Dkt.番号010376
【発明の開示】
【0007】
本発明は、相関分析を用いて、信号から導出されるパラメータ推定値のための信頼性指標を生成する方法を提供する。この方法は、非視線信号条件が存在するか、あるいは存在しそうであるかの表示を得ることによって始まる。この表示に応答して、本発明は、パラメータ推定のための信頼性指標を導出する。
【0008】
ある実施例では、このパラメータ推定値は、信号の到着時間(TOA)の推定値であり、この信頼性指標は、到着時間推定値の自乗平均平方根誤差(RMSE)である。この到着時間推定値は、この信号に対する相関関数のピークの時間及び/又は位置から導出される。この実施例において、本方法は、このピークにおける相関関数の強度の測定に基づいて、非視線信号条件が存在するか、あるいは存在しそうであるかの表示を得る。このピークにおける相関関数の強度の測定値は、合計受信出力で除されたチップ毎のエネルギー(EC/I0)である。あるいは、更にこのピークにおける相関関数の強度の測定値は、このピークにおける相関関数のエネルギーである。
【0009】
ある実施では、TOA推定値のRMSEは、ルックアップテーブルを用いて導出される。このルックアップテーブルは、TOA推定値のRMSEと、ピークにおける相関関数の強度との非線形な関係を実現する。あるいは、更にこのルックアップテーブルは、TOA推定値のRMSEと、ピークにおける相関関数の強度と、この相関関数を導出するために使用される積算時間との間の関係を実現する。このルックアップテーブルによって実現されるRMSEとTOA推定値との非線形な関係は、導出されたRMSEが、ピークにおける相関関数の強度と反対に変化するという逆の関係である。
【0010】
第2の実施では、TOA推定値のRMSEは、関係式を用いて導出される。この関係式は、TOA推定値のRMSEと、ピークにおける相関関数の強度との非線形な関係を実現する。あるいは、更に、この関係式は、TOA推定値のRMSEと、ピークにおける相関関数の強度と、この相関関数を導出するために使用される積算時間との関係を実現する。この関係式によって実現されるRMSEとTOA推定値との非線形な関係は、導出されたRMSEが、ピークにおける相関関数の強度と反対に変化するという逆の関係である。
【0011】
第2の実施例では、本方法は、非視線信号条件が存在するか、あるいは存在しそうであるかの表示を取得し、複数経路信号条件が存在するか、あるいは存在しそうであるかの表示を取得し、これら表示の一つ又は両方に応答して、パラメータ推定のための信頼性指標を導出する。ある実施では、パラメータ推定のための信頼性指標を導出するステップは、相関関数の早期ピークと、時間遅れピークとを識別する可能性の表示に応答して信頼性指標を導出することを含む。
【0012】
第3の実施例では、本方法は、複数経路信号条件が存在するか、あるいは存在しそうかの表示を取得し、次に、この表示に応答して、このパラメータ推定のための信頼性指標を導出する。
【0013】
関連するシステム、プロセッサ読み取り可能な媒体、コンピュータプログラム製品、信頼性指標もまた提供される。
【0014】
本発明の他のシステム、方法、特徴及び利点が、以下に示す図面と詳細な記載との検討によって、当業者に明らかになるであろう。全ての付加的なシステム、方法、特徴、及び利点は、本明細書に含まれ、本発明の範囲内であり、請求項によって保護されることが意図されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本出願は、2001年11月2日に出願された米国仮出願No.60/337,875(特許文献1)の優先権を主張する。
【0016】
また、本出願は、米国出願番号が採番される予定の各Qualcomm Dkt.番号010374(特許文献2),010375(特許文献3),010376(特許文献4)に関連している。なお、これらは、全て本譲受人によって共通して所有されている。これら出願は、あたかも完全に発表されたかのように、ここで完全に参考文献として組み込まれている。
【0017】
図面中の構成要素は、必ずしもスケールする必要はなく、代わりに、本発明の原理を例示することによって強調表示されている。図中においては、同一の参照符号が、種々の視野に亘って対応する部分を指している。
【0018】
(アプリケーションの例)
図1に示すように、本発明の信頼性指標を生成するシステム又は方法のアプリケーションの例が例示されている。このアプリケーション例において、このシステム及び/又は方法は、加入者局100の位置を推定する目的のパラメータ推定器と連携して、加入者局100内で使用される。このパラメータ推定器は、到着時間のような信号のパラメータを推定するように構成されている。このシステム/方法は、パラメータ推定器の一部であるか、又はパラメータ推定器とは独立している。加入者局100は、これらに限定される訳ではないが、例えば携帯、固定無線式、PCS、及び衛星による通信システムのような無線通信システムの構成要素である。さらに、この無線通信システムは、CDMA、TDMA、FDMA、又はGSM多元接続プロトコル、あるいはそれらの組み合わせにしたがった多元接続を備える。
【0019】
基地局、すなわちセクタ102a,102b,102cのうちの1つ以上が、無線通信システム内で使用される。各基地局、すなわちセクタ102a,102b,102cは、基地局、すなわちセクタをユニークに識別する反復疑似ランダムノイズ(PN)コードで変調されたパイロット信号を送信する。IS−95に従ったCDMAシステムのために、26.67秒毎に繰り返されるPNコードは、32,768チップのシーケンスである。
【0020】
一つ以上のGPS衛星106a,106bは、加入者局100、又は位置決定エンティティ(PDE)104に見えるかもしれない。各GPS衛星はまた、衛星をユニークに識別する反復PNコードによって変調された信号を送信する。現在のGPSシステムでは、1ミリ秒毎に繰り返されるこのPNコードは、1,023チップのシーケンスである。
【0021】
加入者局100内のパラメータ推定器は、種々のパラメータ、すなわち、基地局であるセクタ102a,102b,102cから送信されるパイロット信号、及び/又はGPS衛星106a,106bから送信される信号を推定するように構成されている。そのようなパラメータは、TOA、送信時間、合計受信出力で除されたチップあたりのエネルギー(EC/I0)を含む。加入者局100内のこのシステム及び/又は方法は、例えばTOA推定値等のような一つ以上のパラメータのために、これに限定される訳ではないが、例えば自乗平均平方根誤差(RMSE)を含む信頼性指標を決定するように構成されている。
【0022】
一度推定されたパラメータと、この信頼性指標とは、それに応答して加入者局100の位置を推定するPDE104に提供される。(このPDE104は、インターネット又は他のTCP/IPネットワークのような公衆コンピュータネットワークや、プライベートネットワーク、又はその他のネットワーク内のサーバである。)特に、このPDE104は、位置決定プロセス中に対応するパラメータに与えられる重みを決定するために、信頼性指標を適用する。一旦推定されると、加入者局100の位置がそこにダウンロードされ、これによって、ダイヤル911又は他の緊急呼出の場合の加入者局100からのものが有効になる。
【0023】
PDE104は、基地局つまりセクタ102a,102b,102cに関連する測定値から加入者局100の位置を推定する。あるいは、更に精度を高めるために、基地局つまりセクタ102a,102b,102cのうちの1つ以上と、GPS衛星106a,106bのうちの1つ以上との組み合わせから推定する。改良型順方向三辺測量(AFLT:dvanced Forward Trilateration)と称されるプロセスでは、PDE104は、GPS処理に相似的な方法で、4つ以上の基地局すなわちセクタからなされる送信に応答して加入者局100の位置を推定する。
【0024】
このPDE104は、加入者局100に対して違った形で支援する。例えば、PDE104は、GPS衛星を連続的に追跡し、GPS衛星106a,106bから送信された信号の位置決めを行っている加入者局100に対する支援を行う。これは、加入者局100に、電源がアップされた時に、衛星を追跡するために時間を浪費する「コールドスタート」処理を行わせる必要性を回避する。
【0025】
図2に示すように、加入者局100内で使用されるようなパラメータ推定器の一例を示すブロック図が示されている。本実施例では、図示するように、パラメータ推定器は、相関ロジック216と、分析ロジック218とを備えている。開示の目的のために、用語「ロジック」は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせを意味する。
【0026】
信号は、相関ロジック216に入力される。この信号は、単一の信号か、又は多数の信号からなる合成信号の一部である。一般に、信号は、基地局すなわちセクタのうちの1つからのパイロット信号であり、また、基地局すなわちセクタの多数からの送信を表す合成信号の一部である。基地局すなわちセクタの各々からの信号は、例えば、一例としてPNコードである識別コードを用いて変調される。この識別コードは、一回又は反復ベースの信号へと変調される。
【0027】
相関ロジック216は、積算時間Iを使って、信号と、識別コードのシフトバージョンとの間の相関を決定するように構成される。明らかに、相関ロジック216によって使用された識別コードが、信号に変調されたものに一致する場合には、相関の最も大きい程度が示される。この相関ロジック216は、サーチウィンドウ内で、信号と、識別コードのシフトバージョンとの間の相関を表す相関関数を出力する。
【0028】
ある例では、信号Sの各サンプルは、同相(I)及び直交(Q)成分を持つ複素数であり、この信号Sは、PNコードを用いて変調される。ある実施では、使用されているPNコードと、このPNコードにおけるシフトsとに依存する相関値Cはコヒーレントであり、相情報を保持し、式(1)によって表すことができる複素数である。
【数1】
【0029】
ここで、Nは、チップに関する(コヒーレントな)積算時間であり、S(i)は、受信信号のサンプルであり、kは任意の原点である。この実施では、積算時間Iは、コヒーレントな積算時間Nである。
【0030】
第2の実施では、相関値Cは、すなわち、相情報を保持すること無く、それぞれがN個のチップに亘って導かれたM回の連続したコヒーレントな積算を組み合わせることによって非コヒーレントに導出される実数である。この実施では、この相関値Cは、以下に示すように式(2)を使って表現される。
【数2】
【0031】
この実施では、積算時間Iは、NとMとの積である。
【0032】
テストされることが望まれるシフトsの範囲は、サーチウィンドウWと称されうる。このWは、C(PN,s)を見積もる。この結果は、望ましいサーチウィンドウWに亘って、信号と、PNコードのシフトs(ここで、シフトsは、チップに関して表される)との間の相関の程度を表す相関関数F(PN,s)を形成する。PNコードが信号に繰り返し変調される場合には、相関関数F(PN,s)は周期的になる。
【0033】
図4は、CDMA無線通信システムにおいて、パイロット信号のための相関関数F(PN,s)の一例を示している。この例におけるウィンドウサイズ(チップについての)は8であり、ウィンドウは、原点306に集中されると仮定されている。水平軸302は、PNコードのシフトを表し(チップについて表される)、垂直軸304は、相関関数F(PN,s)(エネルギー(dB)について表される)を表す。図示するように、この例における関数は、原点306においてピークに達する。この相互関数は、複数の基地局、すなわち複数のセクタからのパイロット信号の混合を表している合成信号から導出される実世界相関関数における成分パルスと、異なる経路を通って到着した同一のパイロット信号の複数のレンダリングとを構成している。
【0034】
図5に示すように、CDMA通信システムにおけるパイロット信号のための相関関数F(PN,s)の一例が示されている。ここでは、複数経路の効果が示されている。図中に破線で示すように、弱く初期の時間に独立した到着の相関関数が、図中に実線で示すように、強く独立した到着の相関関数に重ね合わされている。これら2つの相関関係を組み合わせると、複数経路及び/又は複数経路信号の効果にしたがう実世界合成信号から導出される相関関数が表される。この開示の目的のために、「独立した」到着とは、異なる経路を通って目的地に到着する同一信号の複数のレンダリングのうちの一つと同様に、目的地に到着する異なる経路からの複数の信号のうちの一つを含んでいる。
【0035】
図6は、図5に示す相関関数をもたらす状態の一例を示している。図示するように、基地局すなわちセクタ102と、加入者局100との間の直接的な視線経路は、障害物314(この例では木)によって妨げられる。これによって、パイロット信号は、減衰するものの、通過することはできる。同時に、複数経路によって、同一のパイロット信号は、別の障害物316(この例では建物)に反射し、直接的な視線による到着よりも減衰されて加入者局100に受信される。障害物316からのこの反射は、図5中に実線で示す相関関数を引き起こす。一方、直接線又は障害物314を介した視線レンダリングは、図6中に破線で示す相関関数を引き起こす。
【0036】
再び図2に示すように、相関関数は一旦決定されると、分析ロジック218に入力される。分析ロジック218は、この相関関数を分析し、この相関関数に一つ以上の第1のピークが存在するかを判定する。そして、存在する場合には、それらが第2のピークのサイドローブと識別可能かを判定する。一つ以上の第1のピークが存在し、それらが第2のピークと識別可能である場合には、分析ロジック218は、この第1のピークから一つ以上のパラメータを決定するように構成されている。しかしながら、一つ以上の第1のピークが存在しない場合、あるいは、仮に存在しても、第2のピークのサードローブと識別可能ではない場合には、分析ロジック218は、第2のピークから、一つ以上のパラメータを決定するように構成されている。
【0037】
従って、図5に示す例では、分析ロジック218は、パイロットの到着時間(TOA)を推定するように構成されている。これは、パイロットについて、相関関数内の最も初期のサイドローブではないピークの時間/位置を検出することを必要とする。この分析ロジックでは、まず、前述の技術を使って、第2のピークである最も強いピーク308を検出する。その後、分析ロジックは、ピーク312のようなあらゆる初期のピークが存在するかを判定する。そして、存在する場合には、ピーク312が、独立した到着を表しているか、又は、メインピーク308のサイドローブ318の一つであるかを判定する。前述の技術によれば、ピーク312は、第1のピークである。ピーク312が存在し、これがメインピーク308のサイドローブではなく独立した到着を表す場合には、分析ロジック218は、ピーク312の時間/位置に応答してパイロットの到着時間を決定する。ピーク308よりも早い段階に、メインピーク308のサイドローブではなく、独立した到着を表すピークが存在しない場合には、分析ロジック218は、メインピーク308の時間/位置に応答してパイロットの到着時間を推定する。
【0038】
図3には、加入者局100内に適用されるパラメータ推定器の第2の実施例のブロック図が示されている。信号208が、一つ以上の信号線208を介してR台の相関器202(1),202(2),・・,202(R)の各々に並行に入力される。ここで、Rは、1以上の整数である。また、この信号208は、独立した信号であるか、又は合成信号の一部である。ある実施では、Rは16である。第2の実施では、Rは256である。R個の相関器の各々は並行して、積算時間を使って選択されたPNコードのシフトバージョンと信号との間の相関の程度を表す相関値を決定する。
【0039】
ある実施では、R個の相関器の各々は、それぞれ異なるシフト値に割り当てられており、同一のPNコードのシフトバージョンを使って動作する。このR個の相関器によって決定された相関値の集合は、相関関数F(PN,s)を形成する。ウィンドウサイズWが、相関器の数であるR以下の場合には、この相関関数F(PN,s)は、パラメータ推定器を介して単一の経路を経ることによって決定することができる。一方、相関器の数Rが、ウィンドウサイズWよりも小さい場合には、相関関数F(PN,s)を決定するために、パラメータ推定器を介した一つ以上余分な繰り返しが必要とされる。
【0040】
一旦決定されると、相関関数F(PN,s)が一つ以上の信号線210上に出力され、メモリ206に格納される。同様な方法によって、他のPNコードの相関関数が、相関器202(1),202(2),・・,202(R)によって決定され、メモリ206に格納される。
【0041】
プロセッサ204は、一つ以上の信号線212を介してメモリ206から相関関数F(PN,s)を取得し、一つ以上の第1のピークが存在するかを判定し、もし存在する場合には、更に、それらが第2のピークのサイドローブから識別可能かを判定するように構成される。そのようなピークが存在し、第2のピークのサイドローブとの識別が可能である場合には、この一つ以上の第1のピークから、一つ以上のパラメータを推定する。もしそのようなピークが存在しないか、又は存在するにしても、第2のピークのサイドローブとの識別が可能ではない場合には、プロセッサ204は、第2のピークから、一つ以上のパラメータを推定する。
【0042】
ある実施では、プロセッサ204は、信号に対して、到着時間(TOA)と、合計受信出力で除されたチップ毎のエネルギー(EC/I0)との推定を試みる。この試みが不成功の場合には、プロセッサ204は、別の積算時間を用いて、相関関数を再決定するようにR個の相関器202(1),202(2),・・,202(R)を導く。この処理は、一つ以上のパラメータが相関関数から推定されるか、パラメータを推定することができないと判定されるまで、一度以上繰り返す。一つ以上のパラメータが推定された場合には、プロセッサ204は、一つ以上の信号線214を介してそれらを出力するように構成される。
【0043】
この開示の目的のために、「プロセッサ」は、これに限定される訳ではないが、例えば、コンピュータ、マイクロプロセッサ、ASIC、有限状態機械、DSP、あるいはその他の機構を含むプロセスを具体化する一連の手順を実行することができるあらゆるデバイスでありうる。
【0044】
更に、この開示の目的のために、「メモリ」は、プロセッサによる読み取りが可能であって、これに限定される訳ではないが、例えばRAM、ROM、EPROM、EEPROM、PROM、ディスク(ハード又はフロッピー(登録商標))、CD−ROM、DVD、フラッシュメモリ等を含み、プロセスを具体化する一連の手順を格納することが可能なあらゆるデバイスでありうる。
【0045】
図7には、例えば、到着時間にように、信号のうちの一つ以上のパラメータを推定するために、分析ロジック218及び/又はプロセッサ204が適用される方法の一実施例のフローチャートが示されている。この方法は、信号から相関関数を導出することを含むステップ402において始まる。その後、一つ以上の第1のピークが存在するかを判定するステップ404に進む。そして、もし存在する場合には、この方法はステップ406に進む。もし存在しない場合には、この方法はステップ410に分岐する。
【0046】
ステップ406では、一つ以上の第1のピークが、第2のピークの一つ以上のサイドローブと識別可能であるかを判定する。もし識別可能である場合には、ステップ408に進む。ステップ408は、一つ以上の第1のピークに応答して一つ以上のパラメータを推定することを含む。このパラメータが到着時間である場合には、この方法は、第2のピークの時間/位置に応答してパラメータを推定する。もし識別可能でない場合には、この方法はステップ410に分岐する。
【0047】
ステップ410では、この方法は、第2のピークに応答して一つ以上のパラメータを推定する。パラメータが到着時間である場合には、この方法は、第2のピークの時間/位置に応答してパラメータを推定する。
【0048】
本発明のシステム及び/又は方法は、図2における分析ロジック218の一部であるか、図3におけるプロセッサ204とメモリ206との組み合わせによって具体化されるか、あるいは、分析ロジック218及び/又はプロセッサ204/メモリ206から明らかに分離している。さらに、本発明のパラメータ推定器の多くの他のアプリケーションも可能であるので、この例は、限定解釈されるものではないと認められるべきである。
【0049】
(本発明の実施例)
本発明は、相関分析を用いて、信号から導出されるパラメータ推定値のための信頼性指標を生成する方法を提供する。本方法の一実施例を図8に示す。図示するように、本実施例は、非視線信号条件が存在するか、又は存在しそうかの表示を取得することを備えたステップ502で始まる。この表示に応答して、ステップ504では、本実施例は、パラメータ推定値のための信頼性指標を導出する。
【0050】
ある実施では、パラメータ推定値は、信号の到着時間(TOA)の推定値であり、信頼性指標は、この到着時間推定値の自乗平均平方根誤差(RMSE)である。既に説明したように、この到着時間推定値は、信号についての相関関数のピークの時間/位置から導出される。この実施では、本方法は、ピークにおける相関関数の強度の測定値に基づいて、非視線信号条件が存在するか、あるいは存在しそうであるかの表示を取得する。万が一、この信号の強度が弱い場合には、非視線信号条件が存在するか、又は存在しそうであるものと仮定される。一方、この信号の強度が強い場合には、この信号は、視線信号であると仮定される。
【0051】
この仮定は、更に、図11に関連して説明される。図11は、基地局すなわちセクタ102と、加入者局100との間の視線経路が障害物604によって妨げられているシナリオを示している。その結果、基地局すなわちセクタ102からの直接的視線到着を示す信号606は、加入者局100に到着しない。
【0052】
しかしながら、遅延した複数経路到着を示す信号608が、障害物602で反射し、加入者局100によって受信される。直接的な視線経路に比べ、信号608が余分な距離を移動することによる減衰と、障害物602による反射損失とによって、この信号から導出される相関関数のピーク強度は、一般に、視線信号から導出される相関関数のものよりも低い。
【0053】
図13は、信号608から導出される相関関数の一例である。図示するように、この関数のピーク強度704は、直接的な視線のものと仮定されるピーク強度706よりも低い。図8に示す方法の実施例では、この情報は、非視線信号条件が存在するか、又は存在しそうであること、すなわち、信号608は視線信号ではないか、又はそうでありそうもないことと、この相関関数のピーク702から導出された到着時間推定値が不正確であることとを示すために使用される。ピークにおける相関関数の強度の測定値は、合計受信出力で除されたチップ毎のエネルギー(EC/I0)である。あるいは、更に、ピークにおける相関関数の強度の測定値は、ピークにおける相関関数のエネルギーである。
【0054】
ある実施では、このTOA推定値のRMSEは、ルックアップテーブルを用いて導出される。このルックアップテーブルは、TOA推定値のRMSEと、ピークにおける相関関数の強度とに非線形的な関係を適用する。あるいは、更に、このルックアップテーブルは、TOA推定値のRMSEと、ピークにおける相関関数の強度と、この相関関数の導出のために使用される積算時間との間の関係を適用する。ルックアップテーブルによって適用された関係は、導出されたRMSEが、ピークにおける相関関数の強度とともに反対に変化するという逆関係をしている。
【0055】
ある例では、RMSEは、チップに関するコヒーレントな積算時間Nと、相関値を生成するために非コヒーレントに結合されたコヒーレントな積算の数Mと、信号から導出される相関関数のピークエネルギーEとの関数である。与えられたNとMの値において、RMSEはEの逆関数である。この例においてRMSE(メータに関する)、N、M、及びEに関連している関数は、以下に示すルックアップテーブルを用いて実施される。
【表1】
【0056】
この例における最も左側の列は、RMSE値を示し、右側の各列は、NとMとの特定の値に対応しているEの値を示している。このテーブルは、先ず特定のサーチパラメータ(N,M)を使って、信号に対する相関関数を導出することによって実施される。その後、結果として得られる相関関数のピーク強度が測定され、使用されたサーチパラメータに対応する列内の測定強度と等しいか、又はそれ未満の最も近い値Eが判定される。ルックアップテーブルからの対応するRMSE値は、測定値に割り当てられてRMSEとなる。例えば、(768,8)に等しいサーチパラメータと、測定されたピークエネルギー4400とにおいて、このルックアップテーブルは、50メータのRMSEを報告する。その他の例もまた可能であるので、この例は、限定的に解釈するものではないと認められるべきである。
【0057】
第2の実施では、TOA推定値のRMSEは、関係式を用いて導出される。この関係式は、TOA推定値のRMSEと、ピークにおける相関関数の強度との間の非線形な関係を適用する。あるいは、更に、この関係式は、TOA推定値のRMSEと、ピークにおける相関関数の強度と、この相関関数を導出するために使用される積算時間との間の関係を適用する。この関係式によって適用された関係は、導出されたRMSEが、ピークにおける相関関数の強度とともに反対に変化する逆関係である。
【0058】
ある例では、このピーク信号強度は、(EC/I0)の項で表され、以下に示す関係式が、RMSEを導出するために用いられる。
【数3】
【0059】
ここで、AとBとは、特定の実施に依存する定数である。ある実施では、Aが0.2、Bが10であり、一方、別の実施では、Aが0.5、Bが0である。第1の実施では、−4dBから−30dBまでの範囲における(EC/I0)の値に対して、RMSEの報告値は、10から223の範囲に及ぶ。第2の実施では、−3dBから−26dBまでの範囲における(EC/I0)の値に対して、RMSEの報告値は、1から224の範囲に及ぶ。しかしながら、他の例もまた可能である。従って、この例は限定的と解釈されるべきではない。
【0060】
第2の例では、ピーク信号強度は、線形項におけるピークエネルギーEである。yで示される線形項におけるピークエネルギーを参照すると、以下に示す関係式が、RMSE推定値を導出するために使用される。
【数4】
【0061】
ここで、Gはスケーリングファクタ(一例として9/2048)、Nはコヒーレントな積算時間、Mは相関値を生成するために非コヒーレントに結合されたコヒーレントな積算時間の数、yは線形項におけるピーク信号強度、AとBとはアプリケーションに依存した定数である。ある実施では、Aの値が5、Bの値が10であり、別の実施では、Aの値が2、Bの値が0である。他の例もまた可能であるので、この例は限定的と解釈されるべきではない。
【0062】
第1の実施では、報告されたRMSE値は、8ビットの符号なし量であり、その値は10から223にまで及ぶ。この仮定の下では、第1の実施におけるRMSEの値は、以下に示す式から得られる。
【数5】
【0063】
第2の実施では、報告されたRMSE値は、8ビットの符号なしエンティティであり、その値は1から255にまで及ぶ。この仮定の下では、第2の実施におけるRMSEの値は、以下に示す式から得られる。
【数6】
【0064】
他の例も可能であるので、上記例は限定的と解釈されるべきではないことに留意されたい。
【0065】
図9には、本発明に従った方法の第2の実施例のフローチャートが示されている。ステップ506では、本実施例は、非視線信号条件が存在するか、又は存在しそうかの表示を取得する。そして、ステップ508では、この実施例は、複数経路信号条件が存在するか、又は存在しそうであるかを判定する。これら表示の一方、又は両方に応答して、本方法ではステップ510において、パラメータ推定値のための信頼性指標を導出する。本実施例は、視線の欠如と、複数経路と関連しているので、これらが信頼性指標の計算に対して重複して作用していることを認識する。しかしながら、それらは信頼性指標の計算に対して別個で独特の作用をしていることもまた認識する。
【0066】
図11を検討してみる。この図は、信号608は視線信号ではないか、又はありそうもないとの表示と、信号608は複数経路信号であるか、又はそうでありそうであるとの判定とを、ある人が、信頼性指標の計算について、他人に対して説明できるという点で冗長なシナリオを示している。
【0067】
しかしながら、図12は、この2つの表示が、信頼性指標の計算に対して別個で独特の作用をしているシナリオを示している。図示するように、信号608は、障害物602に反射した後に加入者局100に到着する複数経路信号である。一方、信号610は、障害物612に反射した後に加入者局100に到着する第2の複数経路信号である。視線信号606は、障害物604によって妨げられ、加入者局100に到着しない。
【0068】
図14は、このシナリオの結果生じる相関関数を示している。実線で示される相関関数の部分は、信号608によるものである。一方、破線で示される部分は、信号610によるものである。両方共に非視線信号であるので、図702で識別されるような両方のピーク信号強度は、直接的な視線信号を示す最大レベル706より下にある。何れか一方、又は両方が非視線信号であるか、又はそうでありそうかという表示は、ピーク708又はピーク710のうちの何れか一方から導出される到着時間推定値のための信頼性指標の計算に対する第1の作用である。しかしながら、何れか一方、又はその両方が相関関数が互いに干渉する複数経路信号であるか、又はそうでありそうであるという表示は、信頼性指標の計算に対して第2の独特な作用を及ぼす。特に、相関関数の初期ピークと、遅れて生じるピークとを識別する可能性の評価を測定することと、信頼性指標の計算において説明することとが可能となる。
【0069】
例えば、図14に示すように、2つのピーク708,710が互いに接近しており、振幅が類似しているという事実は、これら2つのピークを互いに識別することを益々困難にしている。この状況は、相関関数の分析から検知されることができ、信頼性指標の計算について別個に説明されることができる。あるいは、複数経路の結果生じる相関関数の別の例である図5に示すように、ピーク312がピーク308よりも低い強度であり、したがって、ピーク312のサイドローブから識別することができないという事実は、相関関数の分析から判定され、信頼性指標の計算について別個に説明することが可能な別の状況である。
【0070】
図10には、本発明に従った方法の第3の実施例が示されている。図示するように、この実施例は、複数経路信号条件が存在するか、あるいは存在しそうかの表示を取得することを備えている。この実施例は、その後、この表示に応答して、パラメータ推定値のための信頼性指標が導出されるステップ514に進む。
【0071】
これらの実施例、実施、あるいは例のうちの何れかによって表された技術が、視線の欠如及び/又は複数経路によって弱まった信号に適用された場合には、到着時間のような信号のパラメータが正確に重み付けられるので、GPS方法と比べて、性能が大幅に改善される。
【0072】
前述した方法の何れかは、以下に限定される訳ではないが、本発明を具体化する一連の手順がプロセッサ読み取り可能な媒体か、又はインターネットのようなコンピュータネットワーク内のサーバに格納されている場合、この方法が同期ロジックとして具体化されている場合、又は、この方法がコンピュータプログラム製品、すなわちコードセグメント又はモジュールとして具体化されている場合を含む様々な形態で明確に具体化される。
【0073】
また、前述した方法のうちの何れかを実行するシステムの種々の実施例もまた可能である。図15は、メモリ804に接続されたプロセッサ802を備えたシステムの第1の実施例を示している。前述した方法の何れかは、メモリ804に格納された一連の手順として明確に具体化される。プロセッサ802は、信号から導出された相関関数を入力として取得する。この信号は、視線信号の欠如及び複数経路のような要因によって弱められており、非視線信号条件が存在するか、又は存在しそうであるか、及び/又は複数経路信号条件が存在するか、又は存在しそうであるかの表示を取得する目的で、相関関数以外の他の入力も取得する。プロセッサ802は、メモリ804に格納された手順を取り出し、実行するように構成されており、これによって、ここで具体化された方法を実行する。生成された信頼性指標は、その後、プロセッサ802から出力される。
【0074】
図16は、前述した方法のうちの何れかを実行するシステムの第2の実施例を示している。図示するように、このシステムの実施例は、第1のロジック806と第2のロジック808とを備えている。第1のロジック806は、信号から導出された相関関数を入力として取得する。この信号は、視線信号の欠如及び複数経路のような要因によって弱められており、非視線信号条件が存在するか、又は存在しそうであるか、及び/又は複数経路信号条件が存在するか、又は存在しそうであるかの表示を提供する目的で、相関関数以外の他の入力も取得する。この第1のロジック806は、これら入力に応答して、非視線信号条件が存在するか、又は存在しそうであるかの表示を提供し、及び/又は複数経路信号条件が存在するか、又は存在しそうであるかの表示を提供するように構成されている。
【0075】
このような一つ以上の表示が、第2のロジック808へと提供される。これら表示の何れか一つ、又は両方に応答して、第2のロジック808は、信頼性指標を判定し、出力するように構成されている。
【0076】
本発明の種々の実施例が記載された一方、多くの実施例及び実施もまた、本発明の範囲内で可能であることは、当該技術分野における通常の能力を持つ者にとっては明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【0077】
【図1】本発明に従ったシステムのアプリケーションの例である。
【図2】図1に示すアプリケーションの例の発明に対応したシステムと関連して用いられるパラメータ推定器の一実施例を示す簡略ブロック図である。
【図3】図1に示すアプリケーションの例の発明に対応したシステムと関連して用いられるパラメータ推定器の一実施例を示す簡略ブロック図である。
【図4】CDMAパイロット信号用の相関関数の一例である時間ドメイン表示である。
【図5】直接的な視線と、図4の関数が反映されたレンダリングとを示している。
【図6】複数経路によって加入者局に直接的及び間接的に到着したパイロット信号を示す。
【図7】相関関数の一つ以上の第1のピークを第2のピークと区別することを試み、それに応答して、信号の一つ以上のパラメータを推定する方法の一例を示すフローチャートである。
【図8】非視線信号条件が存在するか、又は存在しそうかの表示に応答して信頼性指標が導出される本発明に従った第1の実施例のフローチャートである。
【図9】非視線信号条件が存在するか、又は存在しそうかの表示、及び複数経路信号条件が存在するか、又は存在しそうかの表示のうちの少なくとも何れかに応答して信頼性指標が導出される本発明に従った方法の第2の実施例のフローチャートである。
【図10】複数経路信号条件が存在するか、又は存在しそうかの表示に応答して信頼性指標が導出される本発明に従った方法の第3の実施例のフローチャートである。
【図11】パイロット信号が非視線信号であるシナリオの例を示す図である。
【図12】パイロット信号が複数経路と複数経路信号との両方、又はその何れかであるシナリオの例を示す図である。
【図13】図11のシナリオの例からの結果である相関関数を示す図である。
【図14】図12のシナリオの例からの結果である相関関係を示す図である。
【図15】本発明に従うシステムの第1の実施例を示すブロック図である。
【図16】本発明に従うシステムの第2の実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【0078】
100…加入者局、102…セクタ、104…位置決定エンティティ、106…GPS衛星、202…相関器、204…プロセッサ、206…メモリ、208,210,212,214…信号線、216…相関ロジック、218…分析ロジック、302…水平軸、304…垂直軸、306…原点、308,312…ピーク、314,316…障害物、318…サイドローブ、602,604,612…障害物、702,704,706,708,710…ピーク、802…プロセッサ、804…メモリ、806…第1のロジック、808…第2のロジック
Claims (24)
- 非視線信号条件が存在するか、又は存在しそうであるかを判定することと、
それに応答して、パラメータ推定値のための信頼性指標を導出することと
を備えた方法。 - 請求項1に記載の方法において、
前記パラメータ推定値は、信号の到着時間の推定値である方法。 - 請求項2に記載の方法において、
前記信頼性指標は、前記到着時間推定値の自乗平均平方根誤差である方法。 - 請求項3に記載の方法において、
前記到着時間推定値は、前記信号についての相関関数のピークから導出する方法。 - 請求項4に記載の方法において更に、
前記ピークにおける前記相関関数の強度の測定値に基づいて、非視線信号条件が存在するか、あるいは存在しそうであるかの表示を取得することを備えた方法。 - 請求項5に記載の方法において、
前記ピークにおける前記相関関数の強度の測定値は、合計受信出力で除されたチップ毎のエネルギーである方法。 - 請求項5に記載の方法において、
前記ピークにおける前記相関関数の強度の測定値は、前記ピークにおける相関関数のエネルギーである方法。 - 請求項5に記載の方法において、
前記到着時間推定値の自乗平均平方根誤差は、ルックアップテーブルを用いて導出される方法。 - 請求項8に記載の方法において、
前記ルックアップテーブルは、前記到着時間推定値の自乗平均平方根誤差と、前記ピークにおける相関関数の強度との間の非線形関係を適用している方法。 - 請求項8に記載の方法において、
前記ルックアップテーブルは、前記到着時間推定値の自乗平均平方根誤差と、前記ピークにおける相関関数の強度と、前記相関関数を導出するために使用される積算時間との間の関係を適用している方法。 - 請求項5に記載の方法において、
関係式が、前記到着時間推定値の自乗平均平方根誤差と、前記ピークにおける相関関数の強度と、前記相関関数を導出するために使用される積算時間との間の関係を適用している方法。 - プロセッサ読み取り可能な媒体に格納された一連の手順として明確に具体化された請求項1に記載の方法。
- 相関分析を用いて、信号から導出されるパラメータ推定値のための信頼性指標を提供するシステムであって、
非視線信号条件が存在するか、又は存在しそうであるかの表示を提供する第1のロジックと、
前記第1のロジックによって提供された表示に応答して、前記パラメータ推定値のための信頼性指標を導出する第2のロジックと
を備えたシステム。 - 請求項13に記載のシステムにおいて、
前記パラメータ推定値は、前記信号の到着時間推定値であるシステム。 - 請求項14に記載のシステムにおいて、
前記信頼性指標は、前記到着時間推定値の自乗平均平方根誤差であるシステム。 - 請求項15に記載のシステムにおいて、
前記到着時間推定値は、前記信号についての相関関数のピークから導出するシステム。 - 請求項16に記載のシステムにおいて、
前記第1のロジックは、前記ピークにおける前記相関関数の強度の測定値に基づいて、非視線信号条件が存在するか、あるいは存在しそうであるかの表示を提供するように構成されたシステム。 - 請求項17に記載のシステムにおいて、
前記ピークにおける前記相関関数の強度の測定値は、合計受信出力で除されたチップ毎のエネルギーであるシステム。 - 請求項17に記載のシステムにおいて、
前記ピークにおける前記相関関数の強度の測定値は、前記ピークにおける相関関数のエネルギーであるシステム。 - 請求項17に記載のシステムにおいて、
前記第2のロジックは、ルックアップテーブルを用いて前記到着時間推定値の自乗平均平方根誤差を導出するように構成されているシステム。 - 請求項20に記載のシステムにおいて、
前記ルックアップテーブルは、前記到着時間推定値の自乗平均平方根誤差と、前記ピークにおける相関関数の強度との間の非線形関係を適用しているシステム。 - 請求項20に記載のシステムにおいて、
前記ルックアップテーブルは、前記到着時間推定値の自乗平均平方根誤差と、前記ピークにおける相関関数の強度と、前記相関関数を導出するために使用される積算時間との間の関係を適用しているシステム。 - 請求項17に記載のシステムにおいて、
関係式が、前記到着時間推定値の自乗平均平方根誤差と、前記ピークにおける相関関数の強度と、前記相関関数を導出するために使用される積算時間との間の関係を適用しているシステム。 - サーバ上に明確に具体化された請求項1に記載の方法。
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