JP2005512103A - Positioning using terrestrial digital integrated broadcasting service (ISDB-T) TV broadcasting signal - Google Patents
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Abstract
ユーザー端末の位置を決定する方法と装置とコンピューター読み取り可能な媒体は、デジタルテレビ(DTV)放送信号をユーザー端末でDTV送信機から受信することと、ここでDTV信号は地上波デジタル統合放送サービス(ISDB−T)信号からなっており、DTV放送信号の既知の成分に基づいたユーザー端末とDTV送信機との間の擬似距離を決定することと、擬似距離とDTV送信機の位置とに基づいてユーザー端末の位置を決定することからなる。 A method and apparatus for determining the position of a user terminal and a computer readable medium include receiving a digital television (DTV) broadcast signal at a user terminal from a DTV transmitter, wherein the DTV signal is integrated with a terrestrial digital integrated broadcast service ( ISDB-T) signal, based on determining the pseudorange between the user terminal and the DTV transmitter based on the known component of the DTV broadcast signal, and on the basis of the pseudorange and the position of the DTV transmitter It consists in determining the position of the user terminal.
Description
この出願は、ジェームズ・J・スピルカー・ジュニアとマシュー・ラビノヴィッツによって2002年7月31日に出願された米国特許出願第10/210,847号「デジタル放送テレビ信号を利用した位置標定」と、マシュー・ラビノヴィッツとジェームズ・J・スピルカー・ジュニアによって2001年8月17日に出願された米国特許出願第09/932,010号「地上波デジタルビデオ放送テレビ信号を利用した位置標定」と、ジェームズ・J・スピルカーとマシュー・ラビノヴィッツによって2002年7月31日に出願された米国特許出願第10/209,578号「デジタルテレビ信号の時間ゲート非干渉性遅延ロックループ追跡」と、マシュー・ラビノヴィッツとジェームズ・J・スピルカーによって2002年5月31日に出願された米国特許出願第10/159,478号「放送テレビ信号によって増幅された全地球測位信号を利用した位置標定」との一部継続出願である。 This application includes US patent application Ser. No. 10 / 210,847 “Positioning Using Digital Broadcast Television Signals” filed July 31, 2002 by James J. Spielker Jr. and Matthew Rabinowitz, Matthew US Patent Application No. 09 / 932,010 “Positioning Using Terrestrial Digital Video Broadcasting TV Signals” filed August 17, 2001 by Rabinowitz and James J. Spielker Jr., James J. US patent application Ser. No. 10 / 209,578 “Time-Gate Incoherent Delayed Locked Loop Tracking of Digital Television Signals” filed July 31, 2002 by Spilker and Matthew Rabinowitz, Matthew Rabinowitz and James May 3, 2002 by J. Spielker It is a continuation-in-part application of a "position location using global positioning signal amplified by the TV signal" filed US patent application Ser. No. 10 / 159,478 a day.
またこの出願は、ジェームズ・J・スピルカーによって2001年11月9日に出願された米国仮特許出願第60/337,834号「日本のISDB−Tデジタルテレビ信号を利用した無線位置標定」と、マシュー・ラビノヴィッツとジェームズ・J・スピルカーによって2001年2月2日に出願された米国仮特許出願第60/265,675号「衛星及び/又は地上波構造基盤を利用したナビゲーション及び/又はデータ通信用システムと方法」と、ジェームズ・J・スピルカーによって2001年4月3日に出願された米国仮特許出願第60/281,270号「移動無線リンクでの高精度位置標定用ETSI DVB地上波デジタル放送テレビ信号の使用」と、ジェームズ・J・スピルカーとマシュー・ラビノヴィッツによって2001年4月3日に出願された米国仮特許出願第60/281,269号「移動受信機への低データ速度放送用ATSC標準DTVチャンネル」と、ジェームズ・J・スピルカーとマシュー・ラビノヴィッツとによって2001年5月25日に出願された米国仮特許出願第60/293,812号「DTVモニターシステム装置(MSU)」と、ジェームズ・J・スピルカーとマシュー・ラビノヴィッツとによって2001年5月25日に出願された米国仮特許出願第60/293,813号「DTV位置標定範囲とSN比性能」との利益を主張する。 This application also includes US Provisional Patent Application No. 60 / 337,834 “Radio Location Using Japanese ISDB-T Digital Television Signals” filed November 9, 2001 by James J. Spielker, US Provisional Patent Application No. 60 / 265,675, filed February 2, 2001 by Matthew Rabinowitz and James J. Spielker, for navigation and / or data communication using satellite and / or terrestrial structure infrastructure System and Method ", and US Provisional Patent Application No. 60 / 281,270" ETSI DVB Terrestrial Digital Broadcasting for High-Accuracy Positioning on Mobile Radio Links "filed April 3, 2001 by James J. Spielker Use of TV Signals ", 2 by James J. Spielker and Matthew Rabinowitz US Provisional Patent Application No. 60 / 281,269, filed April 3, 2001, "ATSC Standard DTV Channel for Low Data Rate Broadcast to Mobile Receivers", by James J. Spielker and Matthew Rabinowitz On May 25, 2001 by US Provisional Patent Application No. 60 / 293,812 “DTV Monitor System Unit (MSU)” filed May 25, 2001, James J. Spielker and Matthew Rabinowitz. Claims benefit of filed US Provisional Patent Application No. 60 / 293,813 “DTV Positioning Range and Signal to Noise Ratio Performance”.
全ての先行文献の件名はここで参照に引用されている。 All prior art subject lines are hereby incorporated by reference.
本発明は、一般的に位置決定に関連しており、特にデジタルテレビ(DTV)信号を用いた位置決定に関する。 The present invention relates generally to position determination, and more particularly to position determination using digital television (DTV) signals.
無線信号を用いた2次元緯度/経度位置標定システムの方法は長い間存在していた。幅広い使用法でロランCとオメガなどの地上波システムが存在しており、それはトランジットとして知られる衛星ベースシステムであった。高まる人気を享受している別の衛星ベースシステムは全地球測位システム(GPS)である。 A method of a two-dimensional latitude / longitude location system using wireless signals has long existed. Terrestrial systems such as Loran C and Omega existed in a wide range of usage, and were satellite-based systems known as transits. Another satellite-based system that has enjoyed increasing popularity is the Global Positioning System (GPS).
GPSは最初1974年に考案され、位置標定、ナビゲーション、調査、及び時間移送に幅広く使用されている。GPSシステムは副同期12時間軌道での24の軌道上衛星の一群をベースにしている。各衛星は精度クロックを備えており、擬似ノイズ信号を送信する。それは精密に追跡されて擬似距離を決定することができる。4つ以上の衛星を追跡することによって、リアルタイムで3次元での位置を正確に決定することができる。より詳細は、B・W・パーキンソンとJ・J・スピルカー・ジュニアの「全地球位置決定システム−理論と応用」1及び2巻、AIAA、ワシントンDC、1996年に記載されている。 GPS was first devised in 1974 and is widely used for location, navigation, surveying, and time transfer. The GPS system is based on a group of 24 on-orbit satellites in sub-synchronous 12-hour orbits. Each satellite has a precision clock and transmits a pseudo-noise signal. It can be tracked precisely to determine the pseudorange. By tracking four or more satellites, the position in three dimensions can be accurately determined in real time. More details can be found in BW Parkinson and JJ Spirker Jr. "Global Positioning System-Theory and Application", Volumes 1 and 2, AIAA, Washington, DC, 1996.
GPSはナビゲーションと位置標定の技術に大変革をもたらした。しかしながら、いくつかの状況では、GPSはより効果的ではない。GPS信号は比較的低電力レベル(100ワット未満)で長距離を伝播され、受信信号強度は比較的弱い(全方位アンテナによって受信されるおよそ−160dBwである)。こうして信号は閉塞物の存在下又は建物の中でわずかに有用であるか全く役に立たない。 GPS has revolutionized navigation and positioning technology. However, in some situations, GPS is less effective. GPS signals are propagated over long distances at relatively low power levels (less than 100 watts) and the received signal strength is relatively weak (approximately -160 dBw received by an omnidirectional antenna). Thus, the signal is slightly useful or not useful at all in the presence of obstructions or in the building.
位置を決定する従来のアナログのナショナルテレビシステム委員会(NTSC)テレビ信号を使用したシステムが提案されている。この提案は、1996年4月23日に発行された米国特許第5510801号公報「テレビ放送信号を使用した位置決定システムと方法」という題名の米国特許で見つけることができる。しかしながら、存在するアナログテレビ信号は水平及び垂直の同期パルスを含み、それはテレビセット走査回路の比較的粗い同期用に意図されている。さらに、2006年には連邦通信委員会(FCC)はNTSC送信機のターンオフと有益なスペクトルの再割り当てを考えて、他のより貴重と思われる目的用に競売にかけられることができる。 Systems using conventional analog National Television System Committee (NTSC) television signals to determine position have been proposed. This proposal can be found in US Pat. No. 5,510,801 issued on Apr. 23, 1996 entitled “Positioning System and Method Using Television Broadcast Signals”. However, existing analog television signals include horizontal and vertical sync pulses, which are intended for relatively coarse synchronization of television set scanning circuits. Further, in 2006, the Federal Communications Commission (FCC) could be auctioned for other more valuable purposes in view of NTSC transmitter turn-off and beneficial spectrum reassignment.
一般的に、ある態様では、本発明はユーザー端末の位置を決定する方法、装置、コンピューター読み取り可能媒体に特徴付けられる。それはユーザー端末でデジタルテレビ放送信号(DTV)をDTV送信機から受信することと、ここでDTV信号は地上波デジタル統合放送サービス信号からなっており、放送DTV信号での既知の成分に基づいたユーザー端末とDTV送信機との間の擬似距離を決定することと、擬似距離とDTV送信機の位置とに基づいたユーザー端末の位置を決定することからなっている。 In general, in one aspect, the invention is characterized by a method, apparatus, and computer-readable medium for determining the position of a user terminal. It receives a digital TV broadcast signal (DTV) from a DTV transmitter at the user terminal, and the DTV signal is composed of a terrestrial digital integrated broadcast service signal, which is based on a known component in the broadcast DTV signal. It consists of determining the pseudo distance between the terminal and the DTV transmitter and determining the position of the user terminal based on the pseudo distance and the position of the DTV transmitter.
典型的な実施例は、1つ以上の下記の特徴を含むことができる。ユーザー端末の位置を決定することは、DTV送信機での送信機クロックと既知の時間参照との間の差分に基づいて擬似距離を調整することと、調整された擬似距離とDTV送信機の位置とに基づいてユーザー端末の位置を決定することからなる。既知の成分は分散したパイロットキャリアである。ユーザー端末の位置決定はユーザー端末でのローカルタイム参照とマスタータイム参照との間のオフセットを決定することと、擬似距離とDTV送信機の位置とオフセットに基づいたユーザー端末の位置を決定することからなる。実施例はオフセットを使用したユーザー端末の連続的な位置を決定することからなる。擬似距離の決定は一部のDTV信号を記憶し、その記憶された一部とユーザー端末によって生成された信号とを連続的に相関させて擬似距離を得ることからなる。DTV信号を受信して擬似距離を得ながら擬似距離を決定することはDTV信号をユーザー端末によって生成される信号と相関させることからなる。ユーザー端末の位置決定は、その範囲内でユーザー端末が位置づけられる一般的な地理的範囲を決定することと、擬似距離と一般的な地理的範囲とに基づいたユーザー端末の位置を決定することからなる。一般的地理範囲とはユーザー端末と通信可能に接続された別の送信機の電波到達範囲のことである。ユーザー端末の位置決定はユーザー端末近傍での対流圏伝播速度を決定することと、対流圏伝播速度に基づいて擬似距離を調整することと、調整された擬似距離とDTV送信機の位置とに基づいたユーザー端末の位置を決定することからなる。ユーザー端末の位置決定はユーザー端末近傍での地形の標高に基づいて擬似距離を調整することと、調整された擬似距離とDTV送信機の位置とに基づいてユーザー端末の位置を決定することとからなる。実施例はユーザー端末と通信可能に接続された別の送信機のアイデンティティとその別の送信機とDTV信号を相関させる記憶表とに基づいて複数のDTV信号からDTV信号を選択することからなる。実施例は、ユーザーから位置情報入力を受け取り、その位置情報入力に基づいて複数のDTV信号からDTV信号を選択することからなる。実施例は、利用可能DTV信号を走査して位置のフィンガープリントを収集することと、擬似距離を決定するために使用されるDTV信号を、フィンガープリントと既知のフィンガープリントを既知の位置に照合させる記憶表とに基づいて利用可能なDTV信号から選択することからなる。実施例は、受信機自動インテグリティ監視(RAIM)を使用することからなり、DTV送信機からの冗長な擬似距離に基づいて擬似距離の完全性をチェックする。 An exemplary embodiment can include one or more of the following features. Determining the position of the user terminal includes adjusting the pseudorange based on the difference between the transmitter clock at the DTV transmitter and a known time reference, and adjusting the pseudorange and the position of the DTV transmitter. And determining the position of the user terminal. The known component is a dispersed pilot carrier. The user terminal position is determined by determining an offset between the local time reference and the master time reference at the user terminal, and determining the position of the user terminal based on the pseudorange, the position of the DTV transmitter, and the offset. Become. An embodiment consists of determining the continuous position of the user terminal using the offset. The determination of the pseudorange consists of storing a part of the DTV signal and continuously correlating the stored part and the signal generated by the user terminal to obtain the pseudorange. Determining the pseudorange while receiving the DTV signal and obtaining the pseudorange consists of correlating the DTV signal with the signal generated by the user terminal. User terminal position determination is based on determining the general geographical range within which the user terminal is located and determining the user terminal position based on the pseudorange and the general geographical range. Become. The general geographical range is a radio wave coverage of another transmitter that is communicably connected to the user terminal. The user terminal position is determined by determining the tropospheric propagation speed in the vicinity of the user terminal, adjusting the pseudorange based on the tropospheric propagation speed, and the user based on the adjusted pseudorange and the position of the DTV transmitter. It consists in determining the location of the terminal. The user terminal position is determined by adjusting the pseudo distance based on the altitude of the terrain near the user terminal, and determining the position of the user terminal based on the adjusted pseudo distance and the position of the DTV transmitter. Become. An embodiment comprises selecting a DTV signal from a plurality of DTV signals based on the identity of another transmitter communicatively connected to the user terminal and a storage table that correlates the other transmitter with the DTV signal. The embodiment comprises receiving position information input from a user and selecting a DTV signal from a plurality of DTV signals based on the position information input. The embodiment scans the available DTV signals to collect position fingerprints and causes the DTV signals used to determine pseudoranges to match fingerprints and known fingerprints to known positions. And selecting from available DTV signals based on the storage table. An embodiment consists of using receiver automatic integrity monitoring (RAIM) and checking the pseudorange integrity based on redundant pseudoranges from the DTV transmitter.
一般的にある態様では、本発明はユーザー端末の位置を決定する方法、装置、及びコンピューター読み取り可能媒体を特徴付ける。それは、ユーザー端末でDTV送信機からデジタルテレビ(DTV)放送信号を受信することと、ここでDTV信号は欧州通信規格協会(ETSI)デジタルビデオ放送−地上波(ISDB−T)信号からなっており、ユーザー端末とDTV放送信号に基づいたDTV送信機との間の擬似距離を決定することと、擬似距離とDTV送信機の位置とに基づいてユーザー端末の位置を決定するよう構成された位置情報サーバーに擬似距離を送信することからなる。 In general, in one aspect, the invention features a method, apparatus, and computer-readable medium for determining the location of a user terminal. It receives a digital television (DTV) broadcast signal from a DTV transmitter at the user terminal, where the DTV signal consists of the European Telecommunications Standards Institute (ETSI) digital video broadcast-terrestrial (ISDB-T) signal. Position information configured to determine a pseudo distance between the user terminal and the DTV transmitter based on the DTV broadcast signal, and to determine the position of the user terminal based on the pseudo distance and the position of the DTV transmitter It consists of sending a pseudorange to the server.
典型的な実施例は下記の特徴の1つ以上を含むことができる。擬似距離の決定は、DTV放送信号の既知の成分のDTV送信機からの送信時間を決定することと、既知の成分のユーザー端末での受信時間を決定することと、送信時間と受信時間との間の差分を決定することからなる。既知の成分とは分散パイロットキャリアである。擬似距離の決定は、一部のDTV信号を記憶することと、その記憶された部分とユーザー端末によって生成された信号とを連続的に相関させて擬似距離を得ることからなる。擬似距離の決定は、DTV信号を受信して擬似距離を得るためにDTV信号をユーザー端末によって生成される信号と相関させることからなる。 Exemplary embodiments can include one or more of the following features. The pseudo-range is determined by determining the transmission time of the known component of the DTV broadcast signal from the DTV transmitter, determining the reception time of the known component at the user terminal, and the transmission time and the reception time. Consists of determining the difference between. The known component is a distributed pilot carrier. The determination of the pseudorange consists of storing a part of the DTV signal and obtaining the pseudorange by continuously correlating the stored part with the signal generated by the user terminal. The determination of the pseudorange consists of correlating the DTV signal with a signal generated by the user terminal to receive the DTV signal and obtain the pseudorange.
一般的にある態様では、本発明はユーザー端末の位置決定用の方法、装置、コンピューター読み取り可能メディアを特徴付ける。それは、ユーザー端末から擬似距離を受信し、その擬似距離はDTV送信機によって放送されるDTV信号に基づいてユーザー端末とDTV送信機との間で決定され、ここでDTV信号は欧州通信規格協会(ETSI)デジタルビデオ放送−地上波(ISDB−T)信号からなっており、擬似距離はISDB−T信号の既知の成分に基づいて決定され、擬似距離及びDTV送信機の位置に基づいてユーザー端末の位置を決定することからなる。 In general, in one aspect, the invention features a method, apparatus, and computer readable medium for user terminal location. It receives a pseudorange from a user terminal, and the pseudorange is determined between the user terminal and the DTV transmitter based on the DTV signal broadcast by the DTV transmitter, where the DTV signal is ETSI) digital video broadcast-terrestrial (ISDB-T) signal, the pseudorange is determined based on known components of the ISDB-T signal, and based on the pseudorange and the position of the DTV transmitter Consists of determining the position.
典型的な実施例は、下記の特徴の1つ以上を含むことができる。ユーザー端末の位置決定は、DTV送信機での送信機クロックと既知の時間参照との間の差分に基づいた擬似距離の調整と、その調整された擬似距離とDTV送信機の位置とに基づいたユーザー端末の位置の決定とからなる。既知の成分とは分散されたパイロットキャリアである。ユーザー端末の位置決定は、ユーザー端末でのローカルタイム参照とマスタータイム参照との間のオフセットの決定と、擬似距離とDTV送信機の位置とオフセットに基づいたユーザー端末の位置の決定とからなる。実施例は、オフセットを用いたユーザー端末の連続的な位置の決定からなる。ユーザー端末位置の決定は、その範囲内でユーザー端末が位置づけられる一般的な地理的範囲の決定と、擬似距離と一般的な地理的範囲とに基づいたユーザー端末の位置決定とからなる。その一般的な地理的範囲はユーザー端末と通信可能に接続された別の送信機の電波到達範囲のことである。ユーザー端末の位置決定は、ユーザー端末近傍での対流圏伝播速度の決定と、対流圏伝播速度に基づいた擬似距離の調整と、調整された擬似距離とDTV送信機の位置とに基づいたユーザー端末の位置の決定とからなる。ユーザー端末の位置決定は、ユーザー端末近傍での地形の標高に基づいた擬似距離の調整と、調整された擬似距離とDTV送信機の位置とに基づくユーザー端末の位置の決定とからなる。 Exemplary embodiments can include one or more of the following features. The positioning of the user terminal is based on the adjustment of the pseudorange based on the difference between the transmitter clock at the DTV transmitter and the known time reference, and the adjusted pseudorange and the position of the DTV transmitter. And determining the location of the user terminal. The known component is a dispersed pilot carrier. Determination of the position of the user terminal includes determination of an offset between the local time reference and the master time reference at the user terminal, and determination of the position of the user terminal based on the pseudorange, the position of the DTV transmitter, and the offset. An embodiment consists of determining the continuous position of the user terminal using the offset. The determination of the user terminal position includes determination of a general geographical range in which the user terminal is positioned within the range, and determination of the position of the user terminal based on the pseudorange and the general geographical range. Its general geographical range is the radio wave coverage of another transmitter communicatively connected to the user terminal. The user terminal position is determined by determining the tropospheric propagation speed in the vicinity of the user terminal, adjusting the pseudorange based on the tropospheric propagation speed, and the position of the user terminal based on the adjusted pseudorange and the position of the DTV transmitter. Of the decision. The determination of the position of the user terminal includes adjustment of the pseudo distance based on the altitude of the terrain in the vicinity of the user terminal, and determination of the position of the user terminal based on the adjusted pseudo distance and the position of the DTV transmitter.
本発明の実施例で見られる利点は、下記の1つ以上を含む。本発明の実施例は、携帯電話、無線PDA(携帯情報端末)、ポケットベル、自動車、OCDMA(直交符号分割多重通信方式)送信機、及び多くの他のデバイスを位置づけるために使用されてもよい。本発明の実施例は良好な受信範囲を有するDTV信号を利用する。本発明の実施例はデジタル放送局へ変化することを必要としない。 Advantages found in embodiments of the invention include one or more of the following. Embodiments of the present invention may be used to locate mobile phones, wireless PDAs (Personal Digital Assistants), pagers, automobiles, OCDMA (Orthogonal Code Division Multiplexing) transmitters, and many other devices. . Embodiments of the present invention utilize DTV signals with good coverage. Embodiments of the present invention do not require a change to a digital broadcast station.
DTV信号は50dBを超えるGPS上の電力の利点を有し、実質的には衛星システムが提供できるものにより優れた形状を有し、それによって閉塞物の存在下でも屋内でも位置標定を可能にする。DTV信号はGPSの帯域幅のおよそ8倍であり、それによってマルチパスの効果を最小化する。高電力と距離測定に使用されるDTV信号のわずかな周波数成分によって、処理条件は最小である。本発明の実施例は、GPS技術が必要とするよりはるかに安価でより低速でより低電力の装置を提供する。 DTV signals have a power advantage over GPS of over 50 dB and have a shape that is substantially better than what a satellite system can provide, thereby enabling positioning in the presence of obstructions or indoors . The DTV signal is approximately 8 times the GPS bandwidth, thereby minimizing the effects of multipath. The processing conditions are minimal due to the high frequency and the slight frequency content of the DTV signal used for distance measurement. Embodiments of the present invention provide a much cheaper, slower and lower power device than GPS technology requires.
GPSなどの衛星システムと対照的に、DTV送信機とユーザー端末との間の距離はとてもゆっくり変化する。そのためDTV信号はドップラー効果にあまり影響されない。これは信号が長い時間に亘って積分されることを可能にし、結果大変能率的な信号収集を生じる。 In contrast to satellite systems such as GPS, the distance between the DTV transmitter and the user terminal changes very slowly. Therefore, the DTV signal is not significantly affected by the Doppler effect. This allows the signal to be integrated over a long time, resulting in a very efficient signal acquisition.
DTV信号の振動数は、実質的に従来の携帯電話システムの振動数より低くより良好な伝播特性を有する。例えば、DTV信号は携帯の信号より大きい回折を経験し、小山によって影響されにくく、より大きい水平線を有する。また、信号は建物や自動車によってより良好な伝播特性を有する。さらに、本発明の実施例はISDB−T信号の成分を利用しており、それは連続的であって、ISDB−T信号の電力の大きなパーセンテージを構成する。 The frequency of the DTV signal is substantially lower than the frequency of the conventional mobile phone system and has better propagation characteristics. For example, DTV signals experience greater diffraction than portable signals, are less susceptible to mounds, and have larger horizontal lines. Also, the signal has better propagation characteristics depending on the building or the car. In addition, embodiments of the present invention utilize components of the ISDB-T signal, which are continuous and constitute a large percentage of the power of the ISDB-T signal.
携帯電話用の地上波の到来角/到着時間位置決定システムとは異なって、本発明の実施例は携帯基地局のハードウェアに変化を必要とせず、およそ1メートルの位置決定精度を達成することができる。携帯電話の位置決定に使用される場合、技術は空気界面に関係なく、GSM(全地球システムモバイル)、AMPS(先進移動電話サービス)、TDMA(時分割多元接続)、CDMAなどがある。UHF(極超短波)振動数の幅広い領域がDTV送信機に割り当てられてきた。結果、吸収、マルチパス、その他の減衰効果による特定の周波数上の極端なフェードに対して保護するシステムに組み込まれた冗長が存在する。 Unlike terrestrial arrival angle / arrival time positioning systems for mobile phones, embodiments of the present invention do not require changes in mobile base station hardware and achieve positioning accuracy of approximately 1 meter. Can do. When used for mobile phone location determination, the technology includes GSM (Global System Mobile), AMPS (Advanced Mobile Phone Service), TDMA (Time Division Multiple Access), CDMA, etc., regardless of the air interface. A wide range of UHF frequencies has been assigned to DTV transmitters. As a result, there is redundancy built into the system that protects against extreme fades on specific frequencies due to absorption, multipath, and other attenuation effects.
本発明の1つ以上の形態の詳細は、以下の添付図面と記載の中に述べられている。本発明の他の特徴と目的と利点は、記載と図面から、そして特許請求の範囲から明白である。 The details of one or more aspects of the invention are set forth in the accompanying drawings and the description below. Other features, objects, and advantages of the invention will be apparent from the description and drawings, and from the claims.
序論
デジタルテレビ(DTV)は人気が高まりつつある。DTVは最初1998年に米国で実施された。2000年末現在では、167の局がDTV信号を放送するという状況であった。2001年2月28日現在では約1200のDTV構築許可がFCCによって裁決が下されていた。FCCの方針によると、全てのテレビ送信はまもなくデジタルになり、アナログ信号は取り除かれることになる。公的放送局は、そのライセンスを保持するために2002年5月1日までにデジタル化されていなければならない。民間の局は2003年5月1日までにデジタル化されていなければならない。1600を越えるDTV送信機が米国では予想されている。他の地域は類似のDTVシステムを実施している。日本放送協会(NHK)は日本向け地上波DTV信号を明確にし、地上波デジタル統合放送サービス(ISDB−T)信号としてここに参照される。これらの新しいDTV信号は、多重テレビ信号が割り当てられた6MHzチャンネルで送信されることを可能にする。これらの新しいISDB−T DTV信号はアナログNTSC TV信号と完全に異なっており、全く新しい能力を有している。発明者はISDB−T信号が位置標定用に使用されることができると認識し、それを行う技術を開発した。これらの技術はISDB―T DTV送信機の近傍で、送信機からの距離が典型的TV受信距離よりはるかに広い距離で使用可能である。DTV信号の高電力のために、これらの技術は携帯型受信機で屋内でも使用されることができ、したがって拡張911(E911)システムの位置標定の必要性に可能な解決策を提供する。
Introduction Digital television (DTV) is gaining popularity. DTV was first implemented in the United States in 1998. As of the end of 2000, there were 167 stations broadcasting DTV signals. As of February 28, 2001, approximately 1200 DTV construction permits were approved by the FCC. According to FCC policy, all television transmissions will soon be digital and analog signals will be removed. Public broadcasters must be digitized by 1 May 2002 in order to retain their licenses. The private sector must have been digitized by 1 May 2003. More than 1600 DTV transmitters are expected in the United States. Other regions implement similar DTV systems. The Japan Broadcasting Corporation (NHK) clarifies the terrestrial DTV signal for Japan and is referred to herein as the terrestrial digital integrated broadcasting service (ISDB-T) signal. These new DTV signals allow multiple television signals to be transmitted on the assigned 6 MHz channel. These new ISDB-T DTV signals are completely different from analog NTSC TV signals and have completely new capabilities. The inventor has recognized that the ISDB-T signal can be used for position location and has developed a technique for doing so. These techniques can be used in the vicinity of the ISDB-T DTV transmitter and at a distance farther from the transmitter than the typical TV reception distance. Because of the high power of DTV signals, these techniques can also be used indoors with portable receivers, thus providing a possible solution to the positioning needs of the Extended 911 (E911) system.
ここで開示された技術は、他のDTV信号に適用されることができ、相関機を単に修正することにより既知のデータシーケンスを含み、その既知のデータシーケンスを収容する。これは関連技術の熟練者には明白である。これらの技術は、衛星無線信号などの他の直交振動数分割乗算(OFDM)信号のある範囲に適用されることもできる。 The techniques disclosed herein can be applied to other DTV signals, including a known data sequence by simply modifying the correlator and accommodating that known data sequence. This will be apparent to those skilled in the relevant art. These techniques can also be applied to a range of other orthogonal frequency division multiplication (OFDM) signals, such as satellite radio signals.
GPSのデジタル擬似ノイズコードと対照的に、DTV信号はわずか数マイル離れた送信機から受信され、その送信機は数百キロワットまでの有効な放射電力で信号を放送する。さらに、DTV送信機アンテナはおよそ14dBの大きなアンテナ利得を有する。こうして頻繁に十分な電力が存在して建物内でのDTV信号受信を可能にする。 In contrast to GPS digital pseudo-noise codes, DTV signals are received from transmitters that are only a few miles away, which broadcast signals with an effective radiated power of up to several hundred kilowatts. Furthermore, the DTV transmitter antenna has a large antenna gain of approximately 14 dB. Thus, sufficient power is frequently present to enable DTV signal reception in the building.
以下に述べるように、本発明の実施例はISDB―T信号の成分を利用して、「分散パイロット信号」として参照される。分散パイロット信号を使用するといくつかの理由に対して有利である。第1に、屋内で及びDTV送信機からかなりの距離での位置決定を可能にする。従来のDTV受信機は一度に1つだけのデータ信号を利用し、単一の信号のエネルギーによってDTV送信機からの距離に限定される。対照的に、本発明の実施例は多重分散型パイロット信号のエネルギーを同時に利用し、それによって従来のDTV受信機よりDTV送信機からの距離が遠いところでの操作を可能にする。さらに、分散パイロットはデータによって変調されない。これは2つの理由に対して有利である。第1に、分散パイロットでの全ての電力が位置決定に利用可能であって、電力はデータに充てられない。第2に、分散パイロットはデータ変調が生じる劣化を受けることなく長い時間観察されることができる。こうして、DTVタワーからの実質的な距離の屋内で信号を追跡する能力は大きく拡大される。さらに、デジタル信号処理の使用によって、単一の半導体チップでこれらの新しい追跡技術を実施することが可能である。 As described below, embodiments of the present invention utilize components of the ISDB-T signal and are referred to as “distributed pilot signals”. The use of a distributed pilot signal is advantageous for several reasons. First, it allows position determination indoors and at a considerable distance from the DTV transmitter. Conventional DTV receivers use only one data signal at a time and are limited to the distance from the DTV transmitter by the energy of a single signal. In contrast, embodiments of the present invention simultaneously utilize the energy of a multi-distributed pilot signal, thereby allowing operation at a greater distance from the DTV transmitter than a conventional DTV receiver. Furthermore, the distributed pilot is not modulated with data. This is advantageous for two reasons. First, all power in the distributed pilot is available for position determination, and no power is devoted to data. Second, distributed pilots can be observed for a long time without suffering degradation that causes data modulation. Thus, the ability to track signals indoors at a substantial distance from the DTV tower is greatly expanded. In addition, these new tracking techniques can be implemented on a single semiconductor chip through the use of digital signal processing.
図1を参照すると、実施例100は基地局104と空中戦を介して通信するユーザー端末102を含む。ある実施例では、ユーザー端末102は無線電話であって、基地局104は無線電話基地局である。ある実施例では、基地局104は移動MAN(メトロポリタンエリアネットワーク)又はWAN(広域エリアネットワーク)の一部である。
Referring to FIG. 1, an example 100 includes a
図1は、本発明の様々な態様を説明するのに使用されるが、本発明はこの実施例に限定されない。例えば、「ユーザー端末」の句は、記載されるDTV位置標定を実施することができるいずれの物体をも言及することを意味する。ユーザー端末の例はPDA、移動電話、自動車及び他の乗り物、DTV位置標定を実施するチップかソフトウェアを含むことができるいずれかの物体を含む。それは、「端末」である物体又は「ユーザー」によって操作される物体に限定されることを意図しない。 Although FIG. 1 is used to illustrate various aspects of the present invention, the present invention is not limited to this example. For example, the phrase “user terminal” is meant to refer to any object capable of performing the described DTV location. Examples of user terminals include PDAs, mobile phones, cars and other vehicles, any object that can include a chip or software that implements DTV location. It is not intended to be limited to objects that are “terminals” or objects that are manipulated by a “user”.
DTV位置情報サーバーによって実施される位置標定
図2は実施例100の動作を説明する。ユーザー端末102は複数のDTV送信機106Aと106Bから106Nを介してDTV信号を受信する(ステップ202)。
Position location FIG. 2 implemented by the DTV location information server illustrates the operation of the
どのDTVチャンネルを位置標定に使用するかを選択するのに様々な方法が使用されることができる。ある実施例では、DTV位置情報サーバー110はユーザー端末102にモニターするのに最もよいDTVチャンネルを教える。ある実施例では、ユーザー端末102は基地局104によってDTV位置情報サーバー110とメッセージを交換する。ある実施例では、ユーザー端末102はDTVチャンネルを選択し、基地局104のアイデンティティと基地局とDTVチャンネルを相関させる記憶表とに基づいてモニターする。別の実施例では、ユーザー端末102は最も近い市の名前などのエリアの一般的指示を与えるユーザーから位置情報入力を受け取ることができ、この情報を使用して処理用DTVチャンネルを選択する。ある実施例では、ユーザー端末102は利用可能DTVチャンネルを走査して、利用可能DTVチャンネルの電力レベルに基づいて位置のフィンガープリントを収集する。ユーザー端末102はこのフィンガープリントを既知のフィンガープリントと既知の位置を照合させる記憶表と比較して処理用DTVチャンネルを選択する。この選択はその方向同様DTVチャンネルの電力レベルに基づいており、各信号はその方向から到達し、位置計算用精密度の希釈(DOP)を最小化する。
Various methods can be used to select which DTV channel to use for location. In one embodiment, the DTV
ユーザー端末102はユーザー端末102と各DTV送信機106との間の擬似距離を決定する(ステップ204)。各擬似距離は、ユーザー端末でのクロックオフセットと同様にDTV放送信号の成分の送信機108からの送信時間とその成分のユーザー端末102での受信時間との間の時間差(又は等価な距離)を表す。
The
ユーザー端末102は擬似距離をDTV位置情報サーバー110に送信する。ある実施例では、DTV位置情報サーバー110はここで記載された操作を行なうよう設計されたソフトウェアを実行する一般目的用コンピューターとして実施される。別の実施例では、DTV位置情報サーバーはASIC(特定用途向け集積回路)として実施される。ある実施例では、DTV位置情報サーバー110は基地局104内で又はその近くで実施される。
The
また、DTV信号は複数のモニター装置108Aから108Nによって受信される。各モニター装置はトランシーバーとプロセッサーを含む小規模装置として実施されることができる。そして電柱やDTV送信機106または基地局104などの便利な位置に搭載されることができる。ある実施例では、モニター装置は衛星上で実施される。
The DTV signal is received by the plurality of
各モニター装置108は、DTV送信機のローカルクロックと参照クロックとの間の時間オフセットを、DTV信号を受信する各DTV送信機に対して測定する。ある実施例では、参照クロックはGPS信号から得られる。参照クロックを使用すると、多重モニター装置108が使用される場合に各DTV送信機106に対する時間オフセットの決定を可能にする。その理由はモニター装置108が参照クロックに関して時間オフセットを決定することができるからである。こうして、モニター装置108のローカルクロックにおけるオフセットはこれらの決定に影響しない。
Each monitoring device 108 measures the time offset between the local clock of the DTV transmitter and the reference clock for each DTV transmitter that receives the DTV signal. In some embodiments, the reference clock is derived from a GPS signal. Using a reference clock allows determination of the time offset for each
別の実施例では、外部時間参照は必要ではない。この実施例によると、単一のモニター装置はユーザー端末102が受信するのと同じ全DTV送信機からDTV信号を受信する。結局、単一モニター装置ローカルクロックは時間参照として機能する。
In another embodiment, no external time reference is required. According to this embodiment, a single monitoring device receives DTV signals from the same full DTV transmitter that
ある実施例では、各時間オフセットは固定されたオフセットとしてモデル化される。別の実施例では、各時間オフセットはa,b,c及びTによって表される以下の式の2次多項式フィットとしてモデル化される。 In one embodiment, each time offset is modeled as a fixed offset. In another embodiment, each time offset is modeled as a second order polynomial fit of the following expression represented by a, b, c and T:
オフセット値=a+b(t−T)+c(t−T)2 (1)
どちらの実施例でも、各測定時間オフセットはインターネットや確実なモデム接続などを実際のDTV放送データの一部として使用してDTV位置情報サーバーに周期的に送信される。ある実施例では、各モニター装置108の位置はGPS受信機を使用して決定される。
Offset value = a + b (t−T) + c (t−T) 2 (1)
In either embodiment, each measurement time offset is periodically transmitted to the DTV location information server using the Internet, a secure modem connection, etc. as part of the actual DTV broadcast data. In one embodiment, the position of each monitoring device 108 is determined using a GPS receiver.
DTV位置情報サーバー110はデータベース112から各DTV送信機106の位相中心(すなわち位置)を表す情報を受信する。ある実施例では、各DTV送信機106位相中心は異なる位置でモニター装置108を使用して測定され、直接位相中心を測定する。これを行うアプローチ法は既知の位置情報で多重時間同期モニター装置を使用するものである。これらの装置は同じ瞬間でテレビ送信機までの擬似距離測定をする。そしてそれらの測定はテレビ送信機位相中心の位置を逆三角にするよう使用されることができる。別の実施例では、各DTV送信機106の位相中心はアンテナ位相中心を調査することによって測定される。一度決定されると、位相中心はデータベース112に格納される。
The DTV
ある実施例では、DTV位置情報サーバー110は天気情報サーバー114からユーザー端末102の近傍での気温と大気圧と湿度を表す天気情報を受信する。天気情報はインターネットと他の情報源から利用可能である。DTV位置情報サーバー110はその天気情報から対流圏伝播速度を決定する。それには、B・パーキンソンとJ・スピルカー・ジュニアの「全地球測位システム−理論と応用」AIAA、ワシントンDC(1996年)1巻17章、J・スピルカー・ジュニアによるGPSへの対流圏の影響に開示されているような技術を使用している。
In one embodiment, the DTV
DTV位置情報サーバー110はまた基地局104からユーザー端末102の一般地理的位置を同定する情報を受信することができる。例えば、情報は携帯電話が位置するセル又はセルセクターを同定することができる。この情報は下記のように曖昧性の解決のために使用される。
The DTV
DTV位置情報サーバー110は、擬似距離と各送信機の位置とクロックオフセットに基づいたユーザー端末の位置を決定する(ステップ206)。図3は3つのDTV送信機106を使用して位置決定の構成を表す。DTV送信機106Aは位置(x1,y1)に位置づけられる。ユーザー端末102とDTV送信機106Aとの間の距離はr1である。DTV送信機106Bは位置(x2,y2)に位置づけられる。ユーザー端末102とDTV送信機106Bとの間の距離はr2である。DTV送信機106Nは位置(x3,y3)に位置づけられる。ユーザー端末102とDTV送信機106Nとの間の距離はr3である。
The DTV
DTV位置情報サーバー110は対流圏伝播速度と相当するDTV送信機106に対する時間オフセットによって各擬似距離の値を調整してもよい。DTV位置情報サーバー110はデータベース112からの位相中心情報を使用して各DTV送信機106の位置を決定する。
The DTV
ユーザー端末102は3つ以上の擬似距離を測定して3つの未知数、つまりユーザー端末102の位置(x、y)とクロックオフセットTを解く。ある実施例では、ここで開示される技術は経度、緯度、高さのような3次元での位置を決定するのに使用され、DTV送信機の高さのような因子を含むことができる。
The
3つの擬似距離測定値pr1、pr2,pr3が次の式によって与えられる。 Three pseudorange measurements pr1, pr2, pr3 are given by:
pr1=r1+T (2)
pr2=r2+T (3)
pr3=r3+T (4)
3つの距離は次の式で表されることができる。
pr1 = r1 + T (2)
pr2 = r2 + T (3)
pr3 = r3 + T (4)
The three distances can be expressed as:
r1=|X−X1| (5)
r2=|X−X2| (6)
r3=|X−X3| (7)
ここでXはユーザー端末の2次元ベクトル位置(x、y)を表し、X1はDTV送信機106Aの2次元ベクトル位置(x1,y1)を表し、X2はDTV送信機106Bの2次元ベクトル位置(x2,y2)を表し、X3はDTV送信機106Nの2次元ベクトル位置(x3,y3)を表す。これらの関係は3つの方程式を生じ、その方程式で3つの未知数x、y、Tを解く。DTV位置情報サーバー110は従来のよく知られている方法でこれらの方程式を解く。E911の応用で、ユーザー端末102の位置は関係当局への配分用E911位置情報サーバー116へ送信される。別の応用では、位置はユーザー端末102へ送信される。
r1 = | X−X1 | (5)
r2 = | X−X2 | (6)
r3 = | X−X3 | (7)
Here, X represents the two-dimensional vector position (x, y) of the user terminal, X1 represents the two-dimensional vector position (x1, y1) of the
今、ユーザー端末102での測定値を通常の瞬間に投影する技術が記載されている。ユーザー端末102のクロックが携帯基地局又はDTV送信機106からの信号を利用して安定化されるかまたは補正される場合、これは必要ではないことに注意しなければならない。ユーザークロックが安定化されないかまたは補正されないときは、ユーザークロックオフセットは時間の関数T(t)であると考えられることができる。小さい時間間隔Δに対して、クロックオフセットT(t)は定数と1次の項によってモデル化されることができる。すなわち以下の式である。
Now, a technique for projecting measured values at the
今、時間の関数としてクロックオフセットを取り扱う方程式(2a)−(4a)を再考する。結果として、擬似距離測定値も時間の関数である。簡略化のために、距離が間隔Δで実質的に定数のままであると仮定する。擬似距離測定値は以下のように記載される。 Now consider equation (2a)-(4a) dealing with clock offset as a function of time. As a result, pseudorange measurements are also a function of time. For simplicity, assume that the distance remains substantially constant at the interval Δ. The pseudorange measurements are described as follows:
pr1(t1)=r1+T(t1) (2b)
pr2(t2)=r2+T(t2) (3b)
prN(tN)=rN+T(tN) (4b)
pr1 (t1) = r1 + T (t1) (2b)
pr2 (t2) = r2 + T (t2) (3b)
prN (tN) = rN + T (tN) (4b)
ある実施例では、ユーザー端末102は測定値の最初のセットの後ある時間Δでの擬似距離の測定値の付加的なセットで開始する。これらの測定値は記載されてもよい。
In one embodiment,
その後、ユーザー端末102は全ての擬似距離測定値を通常の時間点に投影し、1次の項の影響が効果的に取り除かれる。例えば、いくつかの通常の参照時間t0が使用される場合を考えることにする。方程式(2b−4b)と(2c−4c)を適用すると、以下のように測定値を通常の瞬間に投影することができることを示すことは正攻法である。
Thereafter, the
これらの投影された擬似距離測定値は位置情報サーバーと連結され、ここでそれらは3つの未知数x、y、Tを解くのに使用される。方程式(2d−4d)における投影は精密ではないことに注意しなければならず、そうすれば2次の項は説明されない。しかしながら、結果生じる誤差は重大ではない。その技術の熟練者は2次と高次の項が各投影用の2つを越える擬似距離を測定することにより説明されてもよいことを認識するだろう。また、同じ瞬間に擬似測定値を投影するというこの概念を実行する多くの他のアプローチ法があることにも注意しなければならない。あるアプローチ法は、例えば遅延ロックループを実施することである。それはJ・J・スピルカー・ジュニアの「衛星によるデジタル通信」プレンティスホール、イングルウッドクリフ、ニュージャージー(1977年)(1995年)と、B・W・パーキンソンとJ・J・スピルカー・ジュニアの「全地球測位システム−理論と応用」1巻AIAA、ワシントンDC、(1996年)とで開示されるものなどであって、ここでは両方とも参照に引用される。分離追跡ループは各DTV送信機106に専用とされることができる。これらの追跡ループは擬似距離測定値間に効果的に補間する。これらの各追跡ループの状態は、同じ瞬間でサンプリングされる。
These projected pseudorange measurements are linked to a location information server, where they are used to solve the three unknowns x, y, T. Note that the projections in equations (2d-4d) are not precise, so that the quadratic terms are not accounted for. However, the resulting error is not critical. Those skilled in the art will recognize that second and higher order terms may be accounted for by measuring more than two pseudoranges for each projection. It should also be noted that there are many other approaches that implement this concept of projecting pseudo measurements at the same moment. One approach is to implement a delay locked loop, for example. JJ Spielker Jr.'s "Digital Communications by Satellite" Prentice Hall, Inglewood Cliff, New Jersey (1977) (1995), and BW Parkinson and JJ Spielcar Jr. Earth Positioning System-Theory and Application, "Volume 1 AAAA, Washington DC, (1996), etc., both of which are hereby incorporated by reference. A separate tracking loop can be dedicated to each
別の実施例では、ユーザー端末102は擬似距離を計算しないが、相関機出力のセグメントなどの擬似距離を計算するのに十分なDTV信号の測定をし、DTV位置情報サーバー110にこれらの測定値を送信する。その後、DTV位置情報サーバー110は測定値に基づいて擬似距離を計算し、上記のような擬似距離に基づいて位置を計算する。
In another embodiment,
ユーザー端末によって行われる位置標定
別の実施例では、ユーザー端末102の位置はユーザー端末102によって計算される。この実施例では、必要な全ての情報はユーザー端末102に送信される。この情報はDTV位置情報サーバー110、基地局104、1つ以上のDTV送信機106、あるいはそれらの組み合わせによってユーザー端末に送信されることができる。その後、ユーザー端末102は擬似距離を測定して上記の連立方程式を解く。この実施例はこれから記載される。
In another example of position location performed by the user terminal, the position of the
ユーザー端末102は、各DTV送信機のローカルクロックと参照クロックとの間のタイムオフセットを受信する。また、ユーザー端末102は各DTV送信機106の位相中心を表す情報をデータベース112から受信する。
The
ユーザー端末102はDTV位置情報サーバー110によって計算される対流圏伝播速度を受信する。別の実施例では、ユーザー端末102はユーザー端末102近傍の気温と大気圧と湿度を表す天気情報を天気情報サーバー114から受信する。そして従来の技術を使用して天気情報から対流圏伝播速度を決定する。
The
また、ユーザー端末102はユーザー端末102の大雑把な位置を同定する情報を基地局104から受信することができる。例えば、情報は携帯電話が位置付けられるセル又はセルセクターを同定することができる。この情報は下記の曖昧性の解決法に使用される。
Further, the
ユーザー端末102は複数のDTV送信機106からDTV信号を受信し、ユーザー端末102と各DTV送信機106との間の擬似距離を決定する。それから、ユーザー端末102は擬似距離と送信機の位相中心とに基づいてその位置を決定する。
The
これらのいくつかの実施例では、わずか2つのDTV送信機が利用可能であるべきであって、ユーザー端末102の位置は2つのDTV送信機と前回の位置決定中に計算されたオフセットTを使用して決定されることができる。Tの値は従来の方法によって記憶されるかまたは維持されることができる。もちろん、これはローカルクロックがTが計算されてからの時間中十分に安定していることを仮定する。
In some of these embodiments, only two DTV transmitters should be available, and the location of the
ある実施例では、基地局104はユーザー端末102のクロックオフセットを決定する。この実施例では、わずか2つのDTV送信機が位置決定に必要とされる。基地局104はDTV位置情報サーバー110へクロックオフセットTを送信し、その後各DTV送信機に対して計算された擬似距離からユーザー端末102の位置を決定する。
In one embodiment,
別の実施例では、わずか1つまたは2つのDTV送信機が位置決定に利用可能である場合、GPSは位置決定を増加させるのに使用され、そして各GPS衛星は位置解決法において別の送信機として取り扱われる。 In another embodiment, if only one or two DTV transmitters are available for position determination, GPS is used to increase position determination, and each GPS satellite is a separate transmitter in the position solution. Are treated as
受信機の構造
図4は、擬似距離測定値を生成するのに使用される受信機の実施例400を示す。ある実施例では、受信機400はユーザー端末102内で実行される。別の実施例では、受信機400はモニター装置108内で実行される。
Receiver Structure FIG. 4 shows a
チューナー406はクロック416によって測定され、チューナーコントローラー420によって与えられる制御信号に応答してエリア内でDTV信号402にアンテナ404をチューニングさせる。いくつかの形態では、チューナー406はまた受信したDTV信号を中間振動数(IF)に逓降変換する。ミキサー408Iと408Qは、キャリア生成機418によって生成されるキャリア信号をチューニングされたDTV信号と合成して、中間振動数(IF)あるいはベースバンドで同相で方形のDTV信号を生成する。ある形態では、クロック416は27MHzで動く。これらの各信号はフィルター410Iと410Qの片方によってフィルターをかけられ、アナログ−デジタル変換器(A/D)411Iと411Qの片方によってデジタル化され、信号m[t−T]とq[t−T]をそれぞれ生成する。別の形態では、スィッチを備える単一のA/D変換器が使用されて、同相で方形のチャンネルを交互にサンプリングする。相関機412Iは信号m[t−T]を同期信号s[t−T*]と合成し、相関出力をサーチコントローラ414に提供する。
遅延ロックループ422は相関機412Qとフィルター424とクロック416によって測定される数値制御オシレータ(NCO)426と分散パイロット信号のデジタル表示を生成する同期生成機428とを備える。相関機412Qは信号q[t−T]を同期信号s[t−T*]と合成し、フィルター424でフィルターにかけた後、相関出力をNCO426に与える。NCO426はサーチコントローラ414によって同期生成機428を駆動する。
The delay locked
信号取得中にサーチコントローラ414によって制御が行われ、取得後信号追跡中にはNCO426によって行われる。擬似距離はNCO426をサンプリングすることによって得られる。
Control is performed by the
電話加入者が位置標定を必要とするとき、加入者のハンドセットあるいは他のデバイスでの位置標定操作はただ行われさえすればいいことに注意しなければならない。ゆっくり動く乗り物内でゆっくり歩いている加入者あるいは緊急時に建物内や野原で座っている加入者にとって、この位置情報はたまに測定されるだけでよい。従って、電池または電源は極めて小さくてもよい。 It should be noted that when a telephone subscriber needs location, a location operation on the subscriber's handset or other device need only be performed. For subscribers who are slowly walking in a slowly moving vehicle or who are sitting in buildings or fields in an emergency, this location information only needs to be measured occasionally. Thus, the battery or power source may be very small.
もちろん、受信機400の他のバージョンは上記の概念を使用して、例えば、受信されたDTV信号を高速フーリエ変換法(FFT)を用いて処理することによって実施されることができる。さらに、9個のチャープ信号または117個全てのチャープキャリアの和を単純にデジタル化することができ、準最適方法で実行することができる。
Of course, other versions of the
この性能を達成するのに重要なことは、全ての分散パイロットと平行して相関させる、少なくとも単一のセグメントで9と相関させるという概念である。合成信号の幅広い帯域幅はより精度の高い位置標定を与える。タイミングの精度は帯域幅に反比例する。 Important to achieve this performance is the concept of correlating with 9 in at least a single segment, correlating in parallel with all the distributed pilots. The wide bandwidth of the composite signal gives a more accurate position location. Timing accuracy is inversely proportional to bandwidth.
また、ISDB−T構造内の他の信号は位置標定に使用されることができる。例えば、ワイドレーニング技術は連続的パイロット信号に適用されることができる。しかしながら、ワイドレーニングのような技術は周期曖昧性の固有の解決策を含む。そのような曖昧性を解決するテクニックは、その技術でよく知られている。 Also, other signals in the ISDB-T structure can be used for position location. For example, wide lane techniques can be applied to continuous pilot signals. However, techniques such as wide learning include a unique solution for periodic ambiguity. Techniques for resolving such ambiguities are well known in the art.
ユーザー端末ローカルオシレーターは、振動数が比較的安定性に乏しいことがよくある。この不安定性は2つの異なる受信機パラメータに影響する。最初、受信機信号で振動数オフセットを引き起こす。第2に、参照クロックのシンボル速度と比較して低下する受信ビットパターンを引き起こす。これらの効果の両方は受信機の統合時間を制限することができ、したがって受信機の処理利得を制限することができる。統合時間は受信機参照クロックを補正することによって増大されることができる。ある実施例では、遅延ロックループは自動的に受信機クロックに対して補正する。 User terminal local oscillators often have relatively poor frequency. This instability affects two different receiver parameters. First, it causes a frequency offset in the receiver signal. Second, it causes a received bit pattern that is reduced compared to the symbol rate of the reference clock. Both of these effects can limit the integration time of the receiver and thus limit the processing gain of the receiver. The integration time can be increased by correcting the receiver reference clock. In one embodiment, the delay locked loop automatically corrects for the receiver clock.
位置標定拡張
携帯電話のサイトの位置の先験的知識は、位置決定を拡張するのに使用されることができる。これは図5で概念的に説明され、それは分離した2つのDTVアンテナ106Aと106BからDTV信号を受信するユーザー端末102に対する位置標定計算の簡略化された例を説明する。この簡略化された例に対して、ユーザーのクロックオフセットは既に知られていると仮定される。距離測定に基づいて、一定の距離502Aと502Bの円はそれぞれ伝播アンテナ106Aと106Bのそれぞれを中心に描かれている。ユーザー端末の位置は、ユーザー端末クロックオフセット用の補正値を含み、それから2つの円502Aと502Bの交点504Aと504Bの1つである。ユーザー端末が位置づけられる電波到達範囲506(つまり放送範囲)のどのセクター508で基地局104が決定できることに注意することによって、曖昧性が解決される。もちろん2つを越えるDTV送信機が図に存在する場合、曖昧性は3つの円の交点を取ることによって解決されることができる。テレビ送信機からの同期コードは本質的に反復性であるので、周期曖昧性が存在し、テレビ同期コードの反復周期によって決定され、光速によって反復周期回数と等しい距離曖昧性を生じる。この周期曖昧性は、距離曖昧性がセルサイトのサイズと比較して大きいとき、それは例によって事実であるが、そのときに図5の簡略化された例を記載する同じ技術によって解決されてもよい。
A priori knowledge of the location of the location-based extension mobile phone site can be used to extend the location determination. This is conceptually illustrated in FIG. 5, which illustrates a simplified example of a location calculation for a
ある実施例では、最初に大雑把な位置を決定するセルサイトを使用する代わりに、ユーザー端末102が、最も近い市の名前などのエリアの一般的指示を与えるユーザーから入力を受け取ることができる。ある実施例では、ユーザー端末102は利用可能DTVチャンネルを走査して可視のチャンネルのセットを表す位置のフィンガープリントを収集する。ユーザー端末102はこのフィンガープリントを記憶表と比較する。この記憶表は既知のフィンガープリントを既知の位置と照合してユーザー端末102の現在の大雑把な位置を同定する。
In one embodiment, instead of using a cell site that first determines a rough location, the
ある実施例では、位置標定計算は地面の高さの影響を含む。こうして小山や谷のある地形では、DTVアンテナ106の位相中心と比較して一定の距離の円はゆがめられる。図6は、周囲の土地と同じ高度に位置するDTV送信機106に対する一定の距離602の円上の単一の丘604の影響を表す。
In one embodiment, the location calculation includes the effect of ground height. Thus, on terrain with hills and valleys, the circle of a certain distance is distorted compared to the phase center of the
ユーザーの位置の計算は、計算に地球表面上のユーザーの高さ、ジオイドの影響を含むことを可能にする地域地形図をそのデータベースとして有する単純なコンピューターによって簡単になされる。この計算は図6で示されるような一定の距離の円を歪める効果を有する。 Calculation of the user's position is easily done by a simple computer having as its database a regional topographic map that allows the calculation to include the height of the user on the earth's surface, the influence of geoids. This calculation has the effect of distorting a circle of a certain distance as shown in FIG.
ISDB−T信号の説明
ISDB―T信号は、複合直交振動数分割多重送信(OFDM)信号であって、それは188バイトのMPEG(動画圧縮・伸張の国際標準規格)パケットを伝達し、1512かまたは6048のどちらかの分離キャリアを使用する。これらの成分の大半はビデオテレビ信号の無造作なデータ変調を伝達し、低信号レベルで精度追跡にとってより有用でない。位置標定の目的に対してユーザー端末はISDB−T信号の全情報内容が利用可能でない位置にあってもよいことに注意しなければならない。
ISDB-T Signal Description The ISDB-T signal is a composite orthogonal frequency division multiplex (OFDM) signal that carries a 188 byte MPEG (International Standard for Video Compression and Decompression) packet, 1512 or Either 6048 separate carriers are used. Most of these components carry random data modulation of video television signals and are less useful for accuracy tracking at low signal levels. Note that for location purposes, the user terminal may be in a location where the full information content of the ISDB-T signal is not available.
ISDB―T信号は、バンド区分送信(BST)直交周波数分割多重送信(OFDM)信号であって、様々なビデオ、音声、データサービスを配信する能力を有する。それはOFDMシステムであるので、マルチパスに耐える。いわゆるバンド区分送信を使用すると、送信される情報において柔軟であることが可能である。セグメントは帯域幅が3000/7=428.5714286kHzである。 The ISDB-T signal is a band division transmission (BST) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal and has the capability to deliver various video, voice, and data services. Since it is an OFDM system, it withstands multipath. With so-called band division transmission, it is possible to be flexible in the transmitted information. The segment has a bandwidth of 3000/7 = 428.5714286 kHz.
ISDB―T信号は同期成分を含み、それは位置標定に大変有用である。信号は広帯域と狭帯域フォーマットの両方を有する。広帯域フォーマットは帯域幅が5.6MHzであって、テレビとデータに使用される。狭帯域フォーマットは帯域幅が430KHzであって、より低い帯域幅の信号化に使用される。広帯域フォーマットの3つのモードの信号特性は表1に挙げられる。キャリアスペーシングは有用なシンボル持続時間の逆である。干渉性の変調セグメントは分散パイロットを有し、異なる干渉性セグメントは連続的パイロットを有する。各モードに対して、セグメントの総数はNs=13=ns+ndである。このセクションでは、広帯域フォーマットの3つのモードのうちの1つが記載されているが、しかしながら同じ概念が3つ全てのモードに適用する。 The ISDB-T signal contains a synchronization component, which is very useful for position location. The signal has both wideband and narrowband formats. The wideband format has a bandwidth of 5.6 MHz and is used for television and data. The narrowband format has a bandwidth of 430 KHz and is used for lower bandwidth signaling. The signal characteristics of the three modes of the wideband format are listed in Table 1. Carrier spacing is the inverse of useful symbol duration. Coherent modulation segments have distributed pilots, and different coherent segments have continuous pilots. For each mode, the total number of segments is Ns = 13 = ns + nd. In this section, one of the three modes of the wideband format is described, however, the same concept applies to all three modes.
広帯域信号は13OFDMセグメントから構成され、各セグメントは108の振動数から構成される。108キャリアのOFDMセグメントの帯域幅は430kHzである。OFDMキャリアは、方形振幅変調(QAM)と強力な誤差補正符号化を使用して、たいていMPEG−2フォーマットでのビデオ情報によって変調される。しかしながら、108個の振動数のセットの中で、いくつかは同期用に除外される。これらはいわゆる分散型で連続的なパイロットである。本発明のいくつかの形態は中心振動数測定用連続パイロットを使用する。しかしながら、分散パイロットは高精度位置測定でより有利である。 The wideband signal is composed of 13 OFDM segments, and each segment is composed of 108 frequencies. The bandwidth of the 108 carrier OFDM segment is 430 kHz. An OFDM carrier is modulated with video information, usually in the MPEG-2 format, using square amplitude modulation (QAM) and strong error correction coding. However, some of the 108 frequency sets are excluded for synchronization. These are so-called distributed and continuous pilots. Some forms of the invention use a continuous pilot for central frequency measurement. However, distributed pilots are more advantageous for high precision position measurement.
ISDB−T規格は差動方形位相偏移キーイング(DQPSK)と方形位相偏移キーイング(QPSK)と16QAMと64QAMと1/2,2/3,3/4、5/6、及び7/8の内部符号に対する符号化速度を含む多くの変調スキームを提供する。これらのパラメータは各セグメントに独立して選択されることができる。広帯域モードに対する総データ速度は差動干渉性変調DQPSKに対してわずか3.651Mbpsである。狭帯域単一セグメントモードはDQPSK変調に対して280.85kbpsのデータ速度と速度1/2符号化を生成する。他のモードは干渉性であって、速度7/8の内部符号を有する64QAMモードに対する23.234Mbpsまでのデータ速度を生成する。 The ISDB-T standard includes differential square phase shift keying (DQPSK), square phase shift keying (QPSK), 16QAM and 64QAM, 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, and 7/8. Many modulation schemes are provided, including the coding rate for the inner code. These parameters can be selected independently for each segment. The total data rate for the wideband mode is only 3.651 Mbps for differential interferometric modulation DQPSK. The narrowband single segment mode produces a data rate of 280.85 kbps and a rate 1/2 coding for DQPSK modulation. The other mode is coherent and produces data rates up to 23.234 Mbps for 64QAM mode with an inner code of rate 7/8.
13OFDMセグメントのそれぞれの中で35の分散パイロットが存在する。こうして、全ての13のセグメントの中で各広帯域DTV信号に全部で468の分散パイロットが存在する。OFDMセグメントの中で、分散パイロットはシンボル毎に振動数を変える。この振動数の飛びの量は3キャリアである。同じキャリアが4シンボル毎を繰り返すパターンを有する1つのシンボルに対して送信される。こうして図7に示されるように、一度に全て送信する分散パイロットがいくつか存在する。最大分散パイロット振動数は図7の105である。 There are 35 distributed pilots in each of the 13 OFDM segments. Thus, there are a total of 468 distributed pilots in each wideband DTV signal among all 13 segments. Within the OFDM segment, the distributed pilot changes frequency for each symbol. The amount of frequency jump is 3 carriers. The same carrier is transmitted for one symbol having a pattern that repeats every four symbols. Thus, as shown in FIG. 7, there are several distributed pilots that transmit all at once. The maximum dispersion pilot frequency is 105 in FIG.
図7で見られるように、分散パイロットのこのセットは、それぞれがシンボル毎に3キャリア分飛ぶ9個の分散パイロットとして見られることができる。よい近似値は全部で117の分散パイロットに対する13のセグメントのそれぞれに対して9つの「チャープ」キャリアである。 As seen in FIG. 7, this set of distributed pilots can be viewed as 9 distributed pilots, each flying 3 carriers per symbol. A good approximation is nine “chirp” carriers for each of the 13 segments for a total of 117 distributed pilots.
これらの分散パイロットの帯域幅は実質的にスペクトル占有領域に渡ってフラットであるが、4つのシンボルの周期速度で線の成分を有することは明白である。しかしながら、4シンボルの周期は、比較的低シンボル速度のため大変大きな距離を表す。従って、信号によってもたらされる曖昧性は無視できるものであって、簡単に解決される。 The bandwidth of these distributed pilots is substantially flat across the spectral occupancy region, but it is clear that it has a line component at a periodic rate of 4 symbols. However, the 4-symbol period represents a very large distance due to the relatively low symbol rate. Thus, the ambiguity caused by the signal is negligible and is easily resolved.
合成分散パイロット信号はs[t]として書かれることができ、デジタル形式で表されることができる。それはジェームズ・J・スピルカー・ジュニアとマシュー・ラビノヴィッツにより2002年7月31日に出願された特許出願第10/210,847号「デジタル放送テレビ信号を利用した位置標定」で記載されるATSC遅延ロックループと相関機とで使用される擬似ノイズ信号と同様である。ISDB−T信号の正確な形式は異なっているが、信号追跡は参照信号s[t]を利用した類似の方法で実施されることができる。 The composite distributed pilot signal can be written as s [t] and can be represented in digital form. It is an ATSC delay lock described in Patent Application No. 10 / 210,847 “Positioning Using Digital Broadcast Television Signals” filed July 31, 2002 by James J. Spielker Jr. and Matthew Rabinowitz. This is the same as the pseudo noise signal used in the loop and the correlator. Although the exact format of the ISDB-T signal is different, signal tracking can be performed in a similar manner using the reference signal s [t].
さらに、ISDB―T信号は、1999年8月にIEEEトランザクション・オン・コンシューマー・エレクトロニクスのS・中原らによる「ISDB−T用デジタル送信スキームと日本におけるデジタル地上波テレビ放送の受信特性」と、1999年2月にIEEEトランザクション・オン・コンシューマー・エレクトロニクスのM・ウエハラらによる「地上波ISDBシステム用送信スキーム」に記載される。 Furthermore, the ISDB-T signal was recorded in August 1999 by S. Nakahara et al. Of IEEE Transaction on Consumer Electronics, "Digital Transmission Scheme for ISDB-T and Reception Characteristics of Digital Terrestrial Television Broadcasting in Japan," 1999. It is described in “Transmission scheme for terrestrial ISDB system” by M. Uehara et al. Of IEEE Transaction on Consumer Electronics in February.
信号セグメントの自己相関関数
108個のキャリアの単一セグメントは3装置の振動数スペーシングで36個の分散パイロットを含む。送信されたトーンのシーケンスは105/3=35シンボル毎に繰り返す。単一セグメント用のこの信号の干渉性自己相関関数は1/400シンボルのサンプル速度を仮定して計算され、図8に示される。約430kHzの単一セグメント用自己相関幅は約1マイクロ秒の時間分解能を提供することができる。13セグメントを有する信号の全帯域幅の使用と全振動数領域に渡る相関は約1000/13=77ns又は77フィートと同じ割合で自己相関ピークを減衰させる。十分なSN比を有しマルチパス誤差がない場合、約5メートル又はそれ以上の擬似距離精度が可能である。
Signal Segment Autocorrelation Function A single segment of 108 carriers contains 36 distributed pilots with 3 device frequency spacing. The transmitted tone sequence repeats every 105/3 = 35 symbols. The coherent autocorrelation function of this signal for a single segment is calculated assuming a sample rate of 1/400 symbols and is shown in FIG. An autocorrelation width for a single segment of about 430 kHz can provide a temporal resolution of about 1 microsecond. The use of the full bandwidth of the signal with 13 segments and the correlation over the whole frequency range attenuates the autocorrelation peak at the same rate as about 1000/13 = 77 ns or 77 feet. If there is sufficient signal-to-noise ratio and no multipath error, pseudorange accuracy of about 5 meters or more is possible.
モニター装置
図9はモニター装置108の実施例900を表す。アンテナ904はGPS信号902を受信する。GPS時間移送装置906はGPS信号に基づくマスタークロック信号を高める。DTV送信機クロックのオフセットを決定するために、NCO(数値制御オシレーター)コード同期タイマー908Aはマスタークロック信号に基づいたマスター同期信号を発展させる。マスター同期信号はISDB―T分散パイロットキャリアを含むことができる。ある実施例では、全てのモニター装置108の中でNCO同期タイマー908Aはベースとなる日付と時間に同期される。ある実施例では、単一のモニター装置108はユーザー端末102が受信する全ての同じDTV送信機からのDTV信号を受信し、ユーザー端末102の位置を決定する目的でいずれかの他のモニター装置を備えるモニター装置108を同期化する必要はない。全てのモニター局108又は全てのDTV送信機が通常のクロックに同期化される場合、そのような同期もまた不必要である。
Monitor Device FIG. 9 illustrates an
DTVアンテナ912は複数のDTV信号910を受信する。別の実施例では、多重DTVアンテナが使用される。増幅器914はDTV信号を増幅する。1つ以上のDTVチューナー916Aから916Nはそれぞれ受信したDTV信号でDTVチャンネルに同調し、DTVチャンネル信号を生成する。複数のNCOコード同期タイマー908Bから908MのそれぞれはDTVチャンネル信号の1つを受信する。NCOコード同期タイマー908Bから908Mのそれぞれは、DTVチャンネル信号からのチャンネル同期信号を抽出する。チャンネル同期信号はISDB−T分散パイロットキャリアを含むことができる。ある実施例では、ISDB−T信号内の連続パイロット信号とシンボルタイミングは取得補助として使用される。
The
複数のアナログ加算機918Aから918Nのそれぞれはマスター同期信号とチャンネル同期信号の1つとの間のクロックオフセットを生成する。プロセッサー920はフォーマットして結果生じるデータをDTV位置情報サーバー110へ送信する。ある実施例では、このデータは測定される各DTVチャンネルに対してDTV送信機の同定数、DTVチャンネル数、DTV送信機に対するアンテナ位相中心、及びクロックオフセットを含む。このデータは空中線とインターネットを含む多くの方法のいくつかによって送信されることができる。ある実施例では、データはDTVチャンネルそれ自身上の予備のMPEGパケットで放送される。各チャンネル用のクロックオフセットはまた時間の関数としてモデル化されてもよい。
Each of the plurality of
ソフトウェア受信機
マルチパスの影響を緩和するある完全なアプローチ法は、ハードウェアセットアップなどの場合初期と後期のサンプルだけを使用するよりむしろ全自己相関関数をサンプリングすることである。マルチパス効果は初期の相関ピークを選択することによって緩和されることができる。
One complete approach to mitigating the effects of software receiver multipath is to sample the total autocorrelation function rather than using only early and late samples, such as in hardware setup. Multipath effects can be mitigated by selecting an initial correlation peak.
位置が簡単な遅延で計算されうる場合、単純なアプローチ法はソフトウェア受信機を使用することであって、フィルターをかけられた信号のシーケンスをサンプリングしてその後デジタル信号プロセッサー上でファームウェアのサンプルを処理する。 If the position can be calculated with a simple delay, a simple approach is to use a software receiver, which samples a filtered sequence of signals and then processes the firmware samples on a digital signal processor To do.
図10はソフトウェア受信機に対してある実施例1000を説明する。アンテナ1002はDTV信号を受信する。アンテナ1002は磁気双極子又はDTV信号を受信することができるいずれかの他のタイプのアンテナであってもよい。帯域通過フィルター1004は全DTV信号スペクトルをLNA1006に通過させる。ある実施例では、フィルター1004はチューニングできる帯域通過フィルターであって、デジタル信号プロセッサー(DSP)1014の制御の下で特定のDTVチャンネル用のスペクトルを通過させる。
FIG. 10 illustrates an
低ノイズ増幅器(LNA)1006は選択された信号を増幅してDTVチャンネルセレクタ1008に通過させる。DTVチャンネルセレクタ1008は特定のDTVチャンネルをプロセッサー1014の制御の下で選択し、選択されたチャンネル信号をUHF(極超短波)からIF(中間周波数)まで従来の方法によって逓降変換する。増幅器(AMP)1010は選択されたIFチャンネル信号を増幅する。この増幅器は自動利得制御(AGC)を採用し、構成の動的距離を改善する。アナログ−デジタル変換器とサンプラー(A/D)1012はDTVチャンネル信号ssamp(t)のデジタルサンプルを生成し、これらのサンプルをDSP1014に通過させる。
A low noise amplifier (LNA) 1006 amplifies the selected signal and passes it to the
今、DSP1014によるDTVチャンネル信号の処理は非干渉性ソフトウェア受信機について記載される。逓降変換されてサンプリングされた信号用のわずかのオフセット振動数が仮定される。この信号がベースバンドに逓降変換される場合、わずかなオフセットは0Hzである。その処理によってサンプリングされた信号ssamp(t)に基づいて完全な自己相関関数が生成される。低負荷時間率参照信号を使用するなど、より効率的にその処理を実行する多くの手法がある。Tiをサンプリングされたデータの期間とし、ωinをサンプリングされた入射信号のわずかなオフセットとし、ωoffsetを最も大きい可能なオフセット振動数とする。これはドップラー偏移とオシレーター振動数偏流による。その処理は以下に挙げられる擬似コードを実施する。
Now, the processing of the DTV channel signal by the
・Rmax=0
・複合コード信号を作成する
scode(t)=Ci(t)+jCq(t)
ここでCiは同相ベースバンド信号を表す関数であって、Cqは直交ベースバンド信号を表す関数である。
・F(scode)*を計算する。ここでFはフーリエ変換演算子であって、*は共役作用素である。
・ω=ωin−ωoffsetからωin+ωoffsetまでπ/2Ti毎
・複合ミキシング信号を作成する。
smix(t)=cos(ωt)+jsin(ωt), t=[0…Ti]
・入射信号s(t)とミキシング信号smix(t)を合成する。
scomb(t)=ssamp(t)smix(t)
・相関関数を計算する。
R(τ)=F−1{F(scode)*F(scomb)}
・maxτ|R(τ)|>Rmaxの場合、Rmax←maxτ|R(τ)|、Rstore(τ)=R(τ)
・次のω
・ R max = 0
Create a composite code signal
s code (t) = C i (t) + jC q (t)
Here, C i is a function representing an in-phase baseband signal, and C q is a function representing a quadrature baseband signal.
・ F (s code ) * is calculated. Here, F is a Fourier transform operator and * is a conjugate operator.
・ From ω = ω in −ω offset to ω in + ω offset every π / 2T i・ Create a composite mixing signal.
s mix (t) = cos (ωt) + jsin (ωt), t = [0… T i ]
-Synthesize the incident signal s (t) and the mixing signal s mix (t).
s comb (t) = s samp (t) s mix (t)
Calculate the correlation function.
R (τ) = F −1 {F (s code ) * F (s comb )}
・ When max τ | R (τ) |> R max , R max ← max τ | R (τ) |, R store (τ) = R (τ)
・ Next ω
処理からの出口上に、Rstore(τ)は入射したサンプリングされた信号ssamp(t)と複合コード信号scode(t)との間の相関を記憶する。Rstore(τ)はより小さいステップωに渡ってサーチすることによってさらに改良されることができる。ωに対する最初のステップの大きさはナイキスト速度2π/Tiの半分より小さくなければならない。最大相関出力を生成するタイムオフセットτは擬似距離として使用される。 On the exit from processing, R store (τ) stores the correlation between the incident sampled signal s samp (t) and the composite code signal s code (t). R store (τ) can be further improved by searching over a smaller step ω. The size of the first step for ω must be less than half the Nyquist rate 2π / T i. The time offset τ that produces the maximum correlation output is used as the pseudorange.
別の形態
本発明は、デジタル電子回路、あるいはコンピューターハードウェア、ファームウェア、ソフトウェアで、又はそれらの組み合わせで実施されることができる。本発明の装置は、プログラム可能プロセッサーによる実行用の機械読み取り可能記憶装置で明白に具体化するコンピュータープログラム製品で実施されることができる。本発明の方法段階は、命令のプログラムを実行するプログラム可能プロセッサーによって実施されることができ、入力データを操作して出力を生成することによって本発明の機能を実行する。本発明は、1つ以上のコンピュータープログラムで有利に実行されることができ、少なくとも1つの接続されたプログラム可能プロセッサーを含むプログラム可能システムで実行可能であって、データ格納システムと少なくとも1つの入力装置と少なくとも1つの出力装置からデータと命令とを受信して、データ格納システムと少なくとも1つの入力装置と少なくとも1つの出力装置へデータと命令を送信する。各コンピュータープログラムは高レベルプロシージャ又はオブジェクト指向プログラム言語、或いは望むならアセンブリ又は機械語で実行されることができる。いかなる場合にも、言語は翻訳されるか通訳された言語であることができる。適当なプロセッサーは例によって一般又は特定目的両方のマイクロプロセッサーを含む。一般的に、プロセッサーは読み取り専用メモリー及び/又はランダムアクセスメモリーから命令と指示を受信する。一般的に、コンピューターは1つ以上のデータファイル記憶用の大容量記憶装置を含み、その装置は内部ハードディスクやリムーバブルディスクなどの磁気ディスクと、光磁気ディスクと、光ディスクを含む。コンピュータープログラムの命令とデータを明白に具体化するのに適した記憶装置は不揮発性メモリーの全ての形式を含み、例えばEPROMやEEPROMやフラッシュメモリー装置などの半導体メモリー装置と、内部ハードディスクやリムーバブルディスクなどの磁気ディスクと、光磁気ディスクと、CD−ROMディスクとを含む。前述のいくつかはASIC(特定用途向け集積回路)によって補足されるかまたはそこで引用される。
Alternative Embodiments The present invention can be implemented in digital electronic circuitry, or computer hardware, firmware, software, or a combination thereof. The apparatus of the present invention can be implemented in a computer program product that is explicitly embodied in a machine readable storage device for execution by a programmable processor. The method steps of the present invention may be implemented by a programmable processor that executes a program of instructions, and performs the functions of the present invention by manipulating input data to produce output. The present invention can be advantageously executed in one or more computer programs, can be executed in a programmable system including at least one connected programmable processor, and includes a data storage system and at least one input device. And receiving data and instructions from at least one output device and transmitting the data and instructions to the data storage system, at least one input device and at least one output device. Each computer program can be executed in a high level procedural or object oriented programming language, or assembly or machine language if desired. In any case, the language can be a translated or interpreted language. Suitable processors include, by way of example, both general and special purpose microprocessors. Generally, a processor will receive instructions and instructions from a read-only memory and / or a random access memory. Generally, a computer includes one or more mass storage devices for storing data files, and the device includes a magnetic disk such as an internal hard disk or a removable disk, a magneto-optical disk, and an optical disk. Storage devices suitable for unambiguously embodying computer program instructions and data include all forms of non-volatile memory, such as semiconductor memory devices such as EPROM, EEPROM, flash memory devices, internal hard disks, removable disks, etc. Magnetic disk, magneto-optical disk, and CD-ROM disk. Some of the foregoing are supplemented by or cited by ASICs (Application Specific Integrated Circuits).
本発明の多くの形態が記載されてきた。しかしながら、様々な修正が本発明の精神と範囲を逸脱することなくなされていることが理解されるだろう。 A number of aspects of the invention have been described. However, it will be understood that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
例えば、ISDB−T信号を追跡するある方法が記載されているが、様々な形式の従来の遅延ロックループを使用して様々なタイプの照合されたフィルターの使用によってこれらの信号を追跡する方法がいくつか存在することが明らかである。 For example, while a method for tracking ISDB-T signals has been described, there is a method for tracking these signals by using various types of matched filters using various types of conventional delay locked loops. It is clear that there are several.
本発明の実施例は8MHzの信号を参照して論じられる一方で、実施例は他の帯域幅の信号で使用されることができる。さらに本発明の実施例はISDB−T信号の帯域幅の一部を使用することができる。例えば、本発明の実施例は8MHzのISDB−T信号の6MHzだけを使用して満足な結果を達成することができる。本発明の実施例は拡大されて、ISDB−T信号への将来的な増大を使用することができる。 While embodiments of the present invention are discussed with reference to an 8 MHz signal, the embodiments can be used with other bandwidth signals. Furthermore, embodiments of the present invention can use a portion of the bandwidth of the ISDB-T signal. For example, embodiments of the present invention can achieve satisfactory results using only 6 MHz of an 8 MHz ISDB-T signal. Embodiments of the present invention can be extended to use future increases to the ISDB-T signal.
本発明の実施例は、DTV信号は高電力を有するという事実を利用し、信号のバーストを捕らえて低負荷時間率参照信号を使用することによってさらに追跡されることができる。その信号は全ての入射信号エネルギーを使用しない。例えば、ある実施例はタイムゲート遅延ロックループ(DLL)を使用し、例えばJ・J・スピルカー・ジュニアによる「衛星によるデジタル通信」プレンティスホール、イングルウッドクリフ、ニュージャージー(1977年)18−6章に開示されるものなどがある。他の実施例はDLLの他のバリエーションを使用し、干渉性、非干渉性、及び準干渉性のDLLを含む。例えば、J・J・スピルカー・ジュニアによる「衛星によるデジタル通信」プレンティスホール、イングルウッドクリフ、ニュージャージー(1977年)18章と、B・パーキンソンとJ・スピルカー・ジュニアによる「全地球測位システム−理論と応用」AIAA、ワシントンDC(1996年)1巻、17章とJ・スピルカー・ジュニアによる「信号追跡理論の基礎」に開示されるものなどがある。他の実施例は、再循環する照合フィルターなどの様々な型の照合フィルターを使用する。 Embodiments of the invention take advantage of the fact that DTV signals have high power and can be further tracked by capturing a burst of signals and using a low load time rate reference signal. The signal does not use all incident signal energy. For example, one embodiment uses a time-gated delay-locked loop (DLL), eg, “Digital Communications by Satellite” by JJ Spillker Jr. Prentice Hall, Inglewood Cliff, New Jersey (1977) 18-6. And the like. Other embodiments use other variations of DLLs, including coherent, incoherent, and quasi-coherent DLLs. For example, "Digital Communications by Satellite" by JJ Spielcar Jr. Prentice Hall, Inglewood Cliff, New Jersey (1977) Chapter 18 and "Global Positioning System-Theory by B Parkinson and J Spircar Jr. And applications "AIAA, Washington, DC (1996), Vol. 1, Chapter 17 and" Basics of Signal Tracking Theory "by J. Spielker Jr. Other embodiments use various types of matching filters, such as a recirculating matching filter.
いくつかの実施例では、DTV位置情報サーバー110は、システムレベルで利用可能な冗長な信号、例えばDTV送信機から利用可能な擬似距離、を使用し、さらなるチェックをして各DTVチャンネルと擬似距離を有効にし、誤りのあるDTVチャンネルの擬似距離を同定する。そのようなある技術は従来の受信機自動インテグリティ監視(RAIM)である。
In some embodiments, the DTV
本発明の別の形態は、上記のDTV距離信号を他の形式の信号と合成し、擬似距離が計算されることができる。例えば、DTVとGPS衛星信号を合成して使用することは、マシュー・ラビノヴィッツとジェームズ・J・スピルカーによって2002年5月31日に出願された米国特許出願第10/159478号公報「放送テレビ信号によって増大されたGPSを用いた位置標定」に記載され、その主題は参照によってここで引用される。さらに、DTV信号は携帯基地局信号又はデジタル無線信号、あるいは合成された位置の解に対して同期コードを含むいずれかの別の信号と合成されることができる。 Another form of the invention can combine the above DTV distance signal with other types of signals and calculate the pseudorange. For example, combining and using DTV and GPS satellite signals is described in US Patent Application No. 10/159478, filed May 31, 2002 by Matthew Rabinowitz and James J. Spielker "Positioning with augmented GPS", the subject matter of which is hereby incorporated by reference. Further, the DTV signal can be combined with the mobile base station signal or digital radio signal, or any other signal that includes a synchronization code for the combined position solution.
さらに、他の形態は特許請求の範囲の内にある。 Furthermore, other forms are within the scope of the claims.
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