JP2006515727A - 無線通信システムにおいて予測電力を用いて送信機を識別する方法および装置 - Google Patents

無線通信システムにおいて予測電力を用いて送信機を識別する方法および装置 Download PDF

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Abstract

【課題】無線通信システムにおいて電力を予測することによって送信機を識別する方法および装置
【解決手段】端末が受信した信号に対応する送信機の識別。ある1個の所定の受信信号を送信した送信機を決定するために、該信号を送信した可能性がある候補送信機リストを作成する。更に、該受信信号用のカバレッジゾーンを決定する。該カバレッジゾーンは、該端末が識別対象となっている信号を受信できる区域である。次に、いずれかの伝搬路損予測モデルおよび該カバレッジゾーンを用いて各候補送信機に関する予測電力を決定する。次に、全候補送信機に関する予測電力を(直接的に又は相対的に)該受信信号に関する測定電力と比較する。(直接/相対)測定電力に最も近い(直接/相対)予測電力を有する候補送信機を、該受信信号を送信した候補送信機であるとみなす。伝播遅延を予測して送信機の識別に用いることも可能である。更に、識別した送信機を用いて端末の推定所在位置を決定することができる。

Description

この出願は、米国仮出願60/420,540(出願日: 2002年10月22日)と米国仮出願60/441,981(出願日: 2003年1月21日)に対する優先権を主張する。
本発明は、一般的には、所在位置の決定に関するものである。本発明は、より具体的には、無線通信システムにおいて予測電力を用いて送信機を識別する方法および装置に関するものである。
無線利用者の所在位置を知ることが望ましいことがしばしばあり、さらには無線利用者の所在位置を知ることが必要な場合もある。例えば、連邦通信委員会(FCC)では、無線端末(携帯電話等)を用いた911番への緊急通報が行われるごとに該無線端末の利用者の所在位置を緊急通報受信センター(Public Safety Answering Point−PSAP)に知らせるように要求する拡張型911(E-911)無線サービスに関する報告及び命令を採択している。該FCC命令に加えて、サービスプロバイダは、様々な用途において所在位置突き止めサービス(例えば、無線端末の所在位置を識別するサービス等)を利用することによって付加価値機能を提供することが可能であり、そしてその結果としてさらなる収入を生み出すことも可能である。
無線装置の所在位置は、様々な位置決定システムに基づいて決定することが可能であり、1つの例として良く知られた全地球測位システム(GPS)がある。該GPSは、地球軌道上において十分な間隔で配備された24個の衛星群から成るシステムである。更に、無線通信システム(例えば、複数の利用者の端末との通信を支援する数カ所の基地局が含まれているセルラー通信システム等)なども挙げることができる。
一般的には、無線装置の正確な所在位置は、(1) 該無線装置から十分な数の送信機(3台又は4台が一般的)までの距離又は範囲、及び(2) 該送信機の所在位置に基づいて推定することができる。各送信機は、いずれかのGPS衛星又はセルラーシステム内の地球基地局と通信する。各送信機までの範囲は、該送信機によって送信された信号に基づいて推定することができる。更に、各送信機の所在位置は、一般的には、該送信機の身元が既知であれば確認することが可能である。各送信機の身元は、該送信機によって送信される信号の中に含めて提供するようにすることが可能である。
多くの場合は、正確な推定所在位置を計算する上で必要な信号数を無線装置によって受信することができず、更には範囲情報も入手不能である。これらの場合には、無線装置に対して信号を送信した送信機に関するその他の情報に基づいておおよその推定所在位置を求める。例えば、無線装置によって受信された基地局の所在位置及び/又はカバレッジ(網羅範囲)に関する知識に基づいておおよその推定所在位置を入手することができる。いずれの場合においても、基地局の信号を所在位置の決定のために利用できるようにするためにはその前に該基地局の身元を確認することが必要になる。
CDMA通信システムの場合は、様々な種類の情報に基づいて各基地局を識別することができる。第1に、各基地局は、該基地局によって送信された数個のオーバーヘッド・メッセージ内に含まれている情報に基づいて明確に識別することができる。しかしながら、該メッセージを受信して復元させるためには無線装置が該基地局との通信を確立させることが必要になる。第2に、各基地局は、当該基地局に割り当てられている疑似乱数(PN)列に基づいて識別することができる。CDMAシステムの場合は、近隣の基地局に対して割り当てられているPNオフセットとは異なった1つの特定のオフセットが各基地局に対して割り当てられている。各基地局では、空中に送信する前に、割り当てられているPN列を用いてデータのスペクトル拡散を行う。しかしながら、利用可能なPNオフセット数が限定されているため、システム内の複数の基地局に対して同じPNオフセットが割り当てられる可能性がある。このため、ある1カ所の基地局から受信した信号のPN相のみに基づいて該基地局を明確に識別することはできないことがある。
したがって、無線通信システムにおいて送信機を識別することができる方法及び装置が必要とされている。
ここでは、無線装置によって受信された信号に対する送信機を識別するための方法及び装置について説明する。該送信機はセルラー通信システム(例えばCDMAシステム)における基地局トランシーバーサブシステム(BTS)等であり、該無線装置は利用者端末(例えば携帯電話)等である。各受信信号に対する送信機は、該信号を送信したと思われる候補送信機に関する予測電力に基づいて識別する。
開示する方法及び装置の1つの実施形態を示すと、ある1台の端末によって受信された数個の信号に対する送信機を、予測電力を用いて1度に1台ずつ識別する。又、ある1個の所定の受信信号に対する送信機を決定するに際して、該信号を送信したと思われる候補送信機を記載したリストを最初に作成する。CDMAシステムの場合は、該候補送信機は、識別対象となる受信信号のPNオフセットと同じPNオフセットを有するBTSである。更に、受信信号用に使用するカバレッジゾーンも決定する。該カバレッジゾーンは、端末が識別対象となっている信号を受信することができる区域である。該カバレッジゾーンは、既に識別済みである送信機のカバレッジエリアに基づいて決定することができる。
次に、候補送信機リストに記載されている各候補送信機に関する予測電力を決定する。該予測電力は、伝搬損予測モデル(例えば、Okumura-Hataモデル)を用いて求めることができる。更に、カバレッジゾーンの質量中心に関する予測電力も求める。例えば、該カバレッジゾーンに関する地形及び土地被覆/土地利用を伝搬損予測モデルにおいて用いて予測電力を求めることができ、更には該カバレッジゾーンの質量中心に関する予測電力として求めることも可能である(即ち、該端末が該カバレッジゾーンの中心に所在していると仮定する)。
次に、全候補送信機に関する予測電力を受信信号の測定電力と比較して受信信号に対する送信機を決定する。予測電力と測定電力の比較は、直接電力比較法又は相対電力比較法に基づいて行うことができる。直接電力比較法では、各候補送信機に関する予測電力を受信信号の測定電力と直接比較する。相対電力比較法では、1台の基準送信機に関する予測電力及び測定電力も求める。次に、各候補送信機ごとの相対予測電力を、基準送信機に関する予測電力と該候補送信機に関する予測電力の差として決定する。更に、相対測定電力を、基準送信機に関する測定電力と受信信号の測定電力の差として決定する。次に、各候補送信機に関する相対予測電力と相対測定電力を比較する。尚、両比較法とも、測定電力(又は相対測定電力)に最も近い予測電力(又は相対予測電力)を有する候補送信機が該信号を送信した送信機であるとみなされることになる。
受信信号を送信した送信機を識別する際には、各候補送信機の信号の伝播遅延を予測して使用することもできる。この場合には、(直接電力比較法又は相対電力比較法のいずれかの方法で、さらには予測電力に関する場合と同様の方法で)各候補送信機に関して予測した伝播遅延と受信信号の測定した伝播遅延を比較する。予測伝播遅延に関する比較結果は、予測電力に関する比較結果と組み合わせることが可能である。次に、組み合わせた比較結果に基づいて受信信号の送信機を決定する。
以下において、開示した方法及び装置に関する様々な側面及び実施形態についてさらに詳細に説明する。
図１は、無線通信システム100の概略図である。無線通信システム100には数カ所の基地局 104が含まれており、各々の基地局が1カ所の特定の地理上の区域を網羅している。説明を単純化するため図 1には4カ所の基地局104a〜104dのみを示してある。各基地局は、アクセスポイント、ノードB、又はその他の用語で呼ばれることがある。
一般的には、数台の端末が無線通信システム全体に分散されている(説明を単純化するため図 1には1台の端末しか示していない)。各端末 106は、1カ所以上の基地局とアクティブに通信することができる。端末と複数の基地局の間で同時にアクティブに通信することを「ソフトハンドオフ」と呼んでいる。アクティブ通信とは、端末がシステムに登録されていて基地局によって識別できることである。端末が基地局とアクティブ通信中でない場合でも、パイロット、ページ、及び/又はその他の送信メッセージを基地局から受け取ることができる。図 1に示した例では、端末106が4カ所の全基地局104a〜104dからパイロットを受け取る。
基地局104は一般的には基地局コントローラ(BSC)120と通信する。該基地局コントローラは、基地局及び該基地局とアクティブ通信中の端末の間における通信を調整するコントローラである。該基地局コントローラは所在位置を決定するための通信を所在位置決定エンティティ(PDE)130と行うことができる。該所在位置決定エンティティは、該基地局コントローラから該当情報を受け取る及び/又は該基地局コントローラに該当情報を提供する。
図 2は、図 1に示した4カ所の基地局に関する「分割した」カバレッジエリア(一般的には分割セルと呼ばれている)の概略図である。システム内の各基地局は1カ所の特定の地理的区域を網羅している。各基地局のカバレッジエリアは、該基地局によって送信された信号を端末が受信できる区域である。各基地局のカバレッジエリアの規模及び形状は、一般的には、地形、障害物などの様々な要因に左右される。尚、説明を単純化するために各基地局のカバレッジエリアを1個の理想的な円によって表すことがしばしばある。
典型的なシステム展開においては、受信能力を向上させることを目的として各基地局を複数の区画(例えば3つの区画)に区分することができる。説明を単純化するために、各区画は、1個の理想的な120°のパイ形くさび210によって表されることがしばしばある。実際の展開においては、各基地局のカバレッジエリアは理想円とは異なった形状を有していることがしばしばあり、各区画の形状も理想的なパイ形のくさびとは異なっている。更に、分割された1カ所のカバレッジエリアの区画は互いに縁部が重なり合っているのが一般的である。
各区画は、対応する基地局トランシーバーサブシステム(BTS)によって網羅されている。分割されているカバレッジエリアの場合には、該カバレッジエリアを網羅している基地局には、該カバレッジエリアの全区画を網羅しているすべてのBTSを含めるようにすることができる。しかしながら、説明を単純化するために、図 1に示した基地局104a〜104dによって網羅されている4カ所のカバレッジエリアに関する図 2には5つの区画A〜Eのみを示してある。これらの5つの区画A〜Eは、BTS 105a〜105eによってそれぞれ網羅されている。説明を単純化するために、各BTSのカバレッジエリアはパイ形のくさび210ではなく1個の理想的な円220によって表すこともできる。
本出願において説明する予測電力に基づいて送信機を識別する方法及び装置は、様々な無線通信システム用に使用することができる。このため、システム100は、符号分割多元接続(CDMA)システム、時間分割多元接続(TDMA)システム、周波数分割多元接続(FDMA)システム、又はその他のいくつかの無線通信システムのいずれでもよい。CDMAシステムは、IS-95、IS-2000、W-CDMAなどの1つ以上のCDMA規格に基づくように設計することができる。TDMAシステムは、GSM及びGPRSなどの1つ以上の規格に基づくように設計することができる。該規格は本技術においては非常に有名な規格である。ここでは、説明を明確化するために、特に1つのCDMAシステムに関する方法及び装置のいくつかの実施形態について説明する。
図 3Ａは、1つのBTS 105xから1台の端末 106xへの信号送信を示した概略図である。信号は、ある1つの特定の送信電力レベル PtxでBTSのアンテナから送信される。該信号は、無線リンクを通じて伝播し、ある1つの特定の受信電力レベルPrxで端末によって受信される。受信電力Prxは、一般的には送信電力Ptxよりもはるかに小さい。該電力の減衰量は、無線リンクの伝搬損によって決まる。
図 3Bは、BTS 105xから送信されて無線リンクを通じて伝播後に端末 106xによって受信された信号の電力を予測するために用いられるモデル 300を示した概略図である。モデル 300では、BTS 105xは電力(P)及びアンテナ利得(G)の2個のパラメータによって描かれている。電力 Pは、BTSアンテナの入力部(すなわちアンテナ増幅器の前)における電力を表している。アンテナ利得 Gは、該BTSによって網羅されている区画用のBTSアンテナによって提供される利得を表している。BTSアンテナにおける送信電力Ptxは、電力P及びアンテナ利得Gに基づいて決定することができる(すなちわ、Ptx (dBW) + G (dB))。
BTS 105xと端末 106xの間の無線リンクの伝搬損は、伝搬損予測モデル 310を用いて予測する。伝搬損予測モデル 310については、Okumura-Hataモデル、COST231 Hataモデル、COST231 Walfish-Ikegamiモデル、Lee'sモデル、Free-Spaceモデルなどのいくつかの予測モデルのうちのいずれかを用いることができる。以下ではOkumura-Hataモデルについてさらに詳細に説明する。
図 3Bに示したように伝搬損予測モデル 310では一組のパラメータを利用しており、当該パラメータについて簡単に説明する。
伝播モデル/パラメータ(D)−伝搬損予測モデル 310(例えばOkumura-Hataモデル)用の特定のモデル
・ 地形データーベース(T)−該データーベースには、土地の起伏に関する情報(BTSと端末の間の伝搬損を予測するために用いられる)が含まれている。
・ 土地被覆/土地利用データーベース(L)−該データーベースには、伝播経路に関する土地被覆/土地利用情報が含まれている。
・ 端末所在位置(m)−端末の仮説所在位置 当該所在位置に関する/当該所在における予測電力を決定する。
端末 106xによって受信された信号に関する予測電力は、上述した伝搬損予測モデルおよびパラメータを用いて求めることができる。受信信号に関する予測電力 Wは、該パラメータの関数として以下のように表すことができる。
Figure 2006515727
ここで、G、P、D、T、L、及びmは上記のパラメータである。
予測電力 Wを用いれば、端末によって受信された信号の送信機を識別することができる。送信機の識別は、直接電力比較法及び相対電力比較法などの様々な比較法に基づいて行うことができる。以下では当該比較法の各々についてさらに詳細に説明する。

直接電力比較
図 4は、端末における1個の受信信号に対応するBTSを直接電力比較法によって識別する方法を示したものである。最初に、該受信信号を送信したと思われる候補BTSのリストを作成する(下記参照)。この場合、各候補BTSに関する当情報が既知であるか又は確認可能であると想定している。該情報には、BTSの所在位置とその電力(P)およびアンテナ利得(G)を含めることができる。更に、該受信信号用に用いるカバレッジゾーンも決定する。該カバレッジゾーンは、識別対象となる信号を端末が受信することができる区域である。カバレッジゾーンは以下の方法で決定することができる。
候補BTSリスト内の各々の候補BTSごとに、受信信号は該BTSから送信されたものであると仮定する。次に、伝搬損予測モデルおよびBTSとカバレッジゾーンに関する情報を用いて該BTSに関する受信信号の予測電力を求める。より具体的に説明すると、図 3Bに示した電力予測モデルを用いてi番目のBTSに関する予測電力Wiを求める場合は以下のパラメータを当該電力予測モデルに提供して用いる。
1) i番目の候補BTSに関する電力(Pi)及びアンテナ利得(Gi)
2) 伝播損予測モデル/パラメータ(D)−例えばOkumura-Hataモデル等
3) カバレッジゾーン用の地形(T)及び土地被覆/土地利用(L)
4) 端末所在位置(m)−カバレッジゾーンの質量中心を選択できる
電力予測モデルでは上記の全パラメータに基づいてi番目の候補BTSに関する予測電力Wiを求める。
候補BTSリスト内の各候補BTSに関する予測電力Wiを求める。直接電力比較法を用いる場合は、各候補BTSに関する予測電力Wiと受信信号の測定電力Ecを直接比較する。この場合、測定電力に最も近い予測電力を有する候補BTSが該受信信号を送信したBTSであると決定される。尚、該状態は次式によって表すことができる。
Figure 2006515727
ここで、
Wi = i番目の候補BTSに関する予測電力
Ec = 識別対象となっている受信信号の測定電力
I = 候補BTSリスト
無線通信システムにおいては、1台の端末が複数のBTSから複数個の信号を受信することができる。このため、所在位置を決定するためには(及びその他の目的のために)、各々の受信信号を送信したBTSを識別する必要がある。
図 5は、端末によって受信された信号の送信機を直接電力比較法によって識別するプロセス 500を示した流れ図である。プロセス 500は、端末、BTS、MSC及びPDEなどの様々なシステムエンティティによって実施することができる。
最初に、複数のBTSに関する複数個の受信信号を入手する(ステップ512)。該信号は、端末がこれらの複数のBTSから受信した信号である。端末以外のエンティティによってBTSの識別を行う場合は、該受信信号を記載したリスト及び該当情報が該エンティティに対して提供される。一般的には、受信信号のうちの1個は、端末が時間基準を導き出したときの基準になったBTSから送信された信号であり、このため該BTSは「基準」BTSと呼ばれることがしばしばある。基準BTSの身元及びその他の情報(例えば所在位置及びカバレッジエリア等)は一般的には(例えば当該BTSによって送信された送信メッセージ及び所在位置計算エンティティが備えている基地局データーベース等に基づいて)既知である。残りの受信信号については、ループ 520を通じて、各々の信号を送信したBTSを(1度に1個の信号ごとに)識別することができる。
最初の受信信号を識別対象として選択する(例えば、指数jを1に、すなわちj =1に設定する)(ステップ 514)。次に、選択した該受信信号を送信した可能性がある候補BTSを記載したリストを作成する(ステップ 522)。候補BTSリストの作成については後述する。次に、選択した受信信号用のカバレッジゾーンを決定する(ステップ 524)。該プロセスを最初に繰り返す際には、該カバレッジゾーンを基準BSTのカバレッジエリアに設定することができる。更に、該カバレッジゾーンは、その他のいずれかのエリア(例えば基準BTSによって網羅されていることが既知であるいずれかの建物等)又は基準BTS用に配備されている中継器のカバレッジエリアに設定することも可能である。
次に、候補BSTリスト内の各候補BTSに関する予測電力Wi,jをカバレッジゾーンに基づいて求める(ステップ 526)。特に、カバレッジゾーンに関する様々なパラメータ(例えば、地形、土地被覆/土地利用等)を伝搬損予測モデルに提供することができる。予測電力は、例えばカバレッジゾーンの質量中心に関する予測電力を求めるようにすることもできる(すなわち、端末の所在位置 mをカバレッジゾーンの質量中心として選択することができる)。ステップ 526を実施することで、候補BTSリストに対応する予測電力リストを得ることができる。次に、各候補BTSに関する予測電力Wi,jを選択した受信信号の測定電力Ecjと比較する(ステップ 528)。この場合、測定電力に最も近い予測電力を有する候補BTSが該受信信号を送信したBTSであると決定される。該状態は次式によって表すことができる。
Figure 2006515727
ここで、
Wi,j = i番目の候補BTSに対応するj番目の受信信号の予測電力
Ecj = j番目の受信信号の測定電力
Ij = j番目の受信信号に関する候補BTSリスト
次に、全受信信号の識別が完了したかどうかを決定する(ステップ 532)。全受信信号の識別を完了している場合は当該プロセスが終了する。全受信信号の識別が完了してない場合は、(例えば指数jを1だけ大きくする、すなちわ j + 1にすることによって)次の受信信号を選択する(ステップ 534)。この場合は、該プロセスがステップ 522に戻り、新たに選択した受信信号に対応するBTSを識別する。
ループ 520を通じてプロセスを繰り返すごとに、1個の受信信号を選択し、選択した該受信信号を送信したBTSを直接電力比較法によって識別する。最初に、選択した各受信信号に関する候補BTSリストをステップ 522において作成し、該受信信号用のカバレッジゾーンをステップ 524において決定する。
上述したように、当該プロセスを最初に繰り返す際のカバレッジゾーンは基準BTSのカバレッジエリアに設定することができる。継続して該プロセスを繰り返す際のカバレッジゾーンは、既に識別されている全BTSに関する全カバレッジエリアによって構成される1つの複合カバレッジエリアに設定することができる。例えば、2回目の繰り返しを行う際のカバレッジゾーンは、基準BTSのカバレッジエリアおよび最初に選択した受信信号(即ち、最初の繰り返しにおいて識別された信号)に対応するBTS(即ち、最初に識別されたBTS)のカバレッジエリアの両方のカバレッジエリアに基づいて構成される1つの複合カバレッジエリアに設定することができる。3回目の繰り返しを行う際のカバレッジゾーンは、基準BTSのカバレッジエリア、最初に識別されたBTS (即ち、最初に選択した受信信号に関するBTS) のカバレッジエリアおよび2番目に識別されたBTS(即ち、2回目に選択された受信信号に関するBTS)のカバレッジエリアに基づいて構成される1つの複合カバレッジエリアに設定することができる。候補BTSに関する予測電力をカバレッジゾーンの質量中心に関して求める場合には、該予測電力は、ループ 520での各繰り返しにおける最新の質量中心に基づいて求める。
図 6は、識別対象となっている2番目の受信信号に関するカバレッジゾーンの決定に関する説明図である。図 6では、基準BTSのカバレッジエリアは円 610によって表されており、最初に識別したBTSのカバレッジエリアは円 612によって表されている。2番目の受信信号に関するカバレッジゾーンは、基準BTSのカバレッジエリアおよび最初に識別されたBTSのカバレッジエリアによって構成される複合カバレッジエリアである。該カバレッジゾーンは円 620によって表されており、端末がこれらの両方のBTSから信号を受信できる区域である。該カバレッジゾーンは、両BTSのカバレッジエリアの集合体として求めることができる。該カバレッジゾーンの質量中心は、電力予測モデルにおいて2番目の受信信号に関する端末の所在位置(m)として使用できる新しい質量中心である。
各BTSのカバレッジエリアは様々な方法でモデルを作成することができる。例えば、BTSのカバレッジエリアは、該BTSの最大アンテナ範囲(MAR)、BTSアンテナの所在位置と方位等に基づいてモデルを作成することができる。
相対電力比較
図 7は、端末における1個の受信信号に対応するBTSを相対電力比較法によって識別することに関する説明図である。最初に、該受信信号を送信したと思われる候補BTSのリストを作成する。この場合、各候補BTSに関する該当情報(例えば、電力P及びアンテナ利得G等)が既知であるか又は確認可能であると想定している。更に、該受信信号用に用いるカバレッジゾーンも決定する。
候補BTSリスト内の各々の候補BTSごとに、受信信号は該BTSから送信されたものであると仮定する。次に、伝搬損予測モデルおよび該BTSとカバレッジゾーンに関する情報を用いて該BTSに関する受信信号の予測電力を求めることができる。電力予測モデルでは、これらの全パラメータに基づいて、i番目の候補BTSに関する予測電力Wiを求める。
候補BTSリスト内の各候補BTSに関する予測電力を求める。更に、識別されているある1つのBTSに関する予測電力も求める。該識別済みBTSは、基準BTS又はそれ以前に識別されている1つのBTSにすることができる。各候補BTSに関する相対予測電力は、| Wid − Wi |として求めることができる。他方、受信信号に関する相対測定電力は、
| Ecid − Ec |として求めることができる。
相対電力比較法を用いる場合は、各候補BTSに関する相対予測電力と受信信号の相対測定電力を比較する。この場合、相対測定電力に最も近い相対予測電力を有する候補BTSが該受信信号を送信したBTSであると決定される。該状態は次式によって表すことができる。
Figure 2006515727
ここで、
Wi = i番目の候補BTSに関する予測電力
Wid = 識別されたBTSに関する予測電力
Ec = 識別対象となっている受信信号の測定電力
Ecid = 識別されたBTSから送信された信号の測定電力
図 8は、端末によって受信された信号に対応する送信機を相対電力比較法によって識別するプロセス 800を示した流れ図である。最初に、複数のBTSに対応する複数個の受信信号を入手する(ステップ812)。今回の場合も、当該受信信号のうちの1個は、一般的には、身元が既知である基準BTSから送信された信号である。次に、ループ 820を通じて、残りの各々の受信信号に対応するBTSを1度に1つずつ識別する。
最初の受信信号を識別対象として選択し(ステップ 814)、次に、該信号を送信した可能性がある候補BTSを記載したリストを作成する(ステップ 822)。該プロセスを最初に繰り返すに際しては、カバレッジゾーンを基準BSTのカバレッジエリアに設定することができる。後続して該プロセスを繰り返す際のカバレッジゾーンは、既に識別されている全BTSに関する全カバレッジエリアによって構成される1つの複合カバレッジエリアに設定することができる。
次に、該プロセスを繰り返す際に使用するための1つの識別済みBTSを選択する(ステップ 825)。該識別済みBTSは、予測電力及び測定電力を用いて相対予測電力及び相対測定電力をそれぞれ求めるためのBTSである。当該プロセスを最初に繰り返す際には、該識別済みBTSを基準BTSにすることができる。2回目以降の繰り返しに関しては、該識別済みBTS、前回の繰り返しにおいて識別されたBTS、それまでに識別されている全BTSのうちでカバレッジゾーンが最も重なり合っているカバレッジエリアを有する識別済みBTS、又はあらゆるBTSの組合せを基準BTSにすることができる。
次に、カバレッジゾーンに基づいて候補BTSリスト内の各々の候補BTSに関する予測電力 Wi,jを求める(ステップ 826)。更に、識別済みBTSに関する予測電力 Wid,jも求める。各BTSに関する予測電力は、カバレッジゾーンの質量中心に関する予測電力として求めることができる。ステップ 826を実施することで、候補BTSリストに対応する予測電力リスト及び識別済みBTSに関する予測電力を得ることができる。次に、各候補BTSに関する相対予測電力を| Wid,j − Wi,j|として決定する。他方、受信信号に関する相対測定電力を| Ecid,j − Ecj |として決定する。
次に、各候補BTSに関する相対予測電力を受信信号に関する相対測定電力と比較する(ステップ 828)。この場合、相対測定電力に最も近い相対予測電力を有する候補BTSが当該受信信号に対応するBTSであると決定される。該状態は次式によって表すことができる。
Figure 2006515727
ここで、
Wi,j = i番目の候補BTSに関するj番目の受信信号の予測電力
Wid,j = j番目の受信信号に関して用いる識別済みBTSに関する予測電力
Ecj = j番目の受信信号の測定電力
Ecid,j = 識別済みBTSから送信された信号の測定電力
複数のBTSを識別済みBTS用に使用する場合は、予測電力 Wid,jはこれらの複数のBTSに関する平均予測電力として算出することができ、更に、測定電力Ecid,jもこれらの複数のBTSに関する平均測定データとして算出することができる。
次に、全受信信号の識別が完了したかどうかを決定する(ステップ 832)。全受信信号の識別を完了している場合は該プロセスが終了する。全受信信号の識別が完了してない場合は、次の受信信号を選択する(ステップ 834)。この場合には、該プロセスがステップ 822に戻り、新たに選択した受信信号に対応するBTSを識別する。
ループ 820を通じてプロセスを繰り返すごとに、1個の受信信号を選択し、選択した当該受信信号を送信したBTSを相対電力比較法によって識別する。最初に、選択した各受信信号に関する候補BTSリストをステップ 822において作成する。次に、当該受信信号用のカバレッジゾーンをステップ 824において決定し、識別済みBTSをステップ 825において選択する。次に、候補BTS及び識別済みBTSに関する予測電力を、当該カバレッジゾーンに関する最新の質量中心に基づいて求める。
相対電力比較法は直接電力比較法よりも正確な結果を得ることができる。その理由は、相対電力比較法では候補BTS及び識別済みBTSの両方に関して現れる共通の誤差を排除することができるためである。
電力および伝播遅延の比較
伝播遅延と予測電力を組み合わせることによって受信信号に対応するBTSを識別することも可能である。多くの無線通信システムでは、各受信信号の送信時間及び到着時間(TOA)は該信号に含まれている実施に基づいて確認することができる。CSMAシステムの場合は、各受信信号の送信時間と到着時間は、スペクトル拡散に用いるPN列の位相に基づいて決定する。各受信信号に関する伝播遅延 PDmeasは、該受信信号に関する到着時間と送信時間の差として求めることができる。
伝播遅延は、各BTS及び端末の間の距離に基づいて各BTSごとに予測することもできる。特に、予測伝播遅延PDpredは、(既知の)BTS所在位置及び端末所在位置(m)の間の見通し線路の距離に基づいて求めることができる。
直接電力・伝播遅延比較法では、ある1個の所定の受信信号に対応するBTSは次式によって決定することができる。
Figure 2006515727
ここで、
PDpred,i = i番目の候補BTSに関する予測伝播遅延
PDmeas = 識別対象となっている受信信号に関する測定伝播遅延
αp = 予測電力用加重係数
αd = 予測伝播遅延用加重係数
式(6)内のその他の項については式 (2)において説明してある。式(6)において、量 | Wi − Ec|はi番目の候補BTSに関する「電力デルタ」であり、該候補BTSに関する予測電力と受信信号の測定電力の差である。量 | PDpred,i − PDmeas|はi番目の候補BTSに関する「伝播遅延デルタ」であり、該BTSに関する予測伝播遅延と受信信号の測定伝播遅延の差である。加重係数αp及びαdは、受信信号に対応するBTSを識別する際に電力デルタ及び伝播遅延デルタに対して加える重みを決定する係数である。
相対電力・伝播遅延比較法では、ある1個の所定の受信信号に対応するBTSは次式によって決定することができる。
Figure 2006515727
ここで、
PDpred,id = 識別済みBTSに関する予測伝播遅延
PDmeas,id = 識別済みBTSに関する測定伝播遅延
式(7)内のその他の項については式 (4)および式(5)において説明してある。式(7)において、量 | Wid − Wi |−| Ecid − Ec|はi番目の候補BTSに関する「相対電力デルタ」である。又、| PDpred,id − PDpred,i | −| PDmeas,id − PDmeas|はi番目の候補BTSに関する「相対伝播遅延デルタ」である。
図 9は、端末において受信された信号に対応する送信機を電力・伝播遅延比較法によって識別するプロセス 900を示した流れ図である。最初に、複数のBTSに関する複数個の受信信号を入手する(ステップ912)。該受信信号のうちの1個は一般的には基準BTSから送信された信号であり、次に残りの各々の受信信号に対応するBTSを識別することができる。
最初の受信信号を識別対象として選択し(ステップ 914)、次に、該信号を送信した可能性がある候補BTSを記載したリストを作成する(ステップ 922)。次に、選択した受信信号用に用いるカバレッジゾーンを決定する(ステップ 924)。当該カバレッジゾーンについては、(1) 当該プロセスを最初に繰り返すに際しては基準BSTのカバレッジエリアに設定することができ、(2) 当該プロセスを最初に繰り返した後に続けて繰り返す際には既に識別されている全BTSに関する全カバレッジエリアによって構成される1つの複合カバレッジエリアに設定することができる。相対電力比較法を用いる場合は、図 8に関して説明したように1個の識別済みBTSを選択して使用する(ステップ 925)。直接電力比較法を用いる場合は、ステップ 925は省略することができる。ステップ 925は実施する場合と実施しない場合があり、このためダッシュ(―)線で描いたボックスでその旨を示してある。
次に、カバレッジゾーンに基づいて候補BTSリスト内の各候補BTSに関する予測電力および予測伝播遅延を求める(ステップ 926)。相対電力比較を行う場合は、識別済みBTSに関する予測電力および予測伝播遅延も求める。ステップ926を実施することで、候補BTSリストに対応する予測電力・伝播遅延リスト(及び識別済みBTSに関する予測電力および予測伝播遅延)を得ることができる。尚、各BTSに関する予測電力および予測伝播遅延は、カバレッジゾーンの質量中心に関する予測電力および予測伝播遅延として求めるようにすることもできる。次に、各候補BTSに関する直接(又は相対)予測電力および予測伝播遅延と選択した受信信号に関する直接(又は相対)測定電力および測定伝播遅延を比較する(ステップ 928)。この場合、直接/相対測定電力及び伝播遅延に最も近い直接/相対予測電力及び伝播遅延を有する候補BTSが選択した受信信号に対応するBTSであると決定される(ステップ 930)。
直接電力・伝播遅延比較法における状態は次式で表すことができる。
Figure 2006515727
相対電力・伝播遅延比較法における状態は次式で表すことができる。
Figure 2006515727
式 (8)および(9)において、添え字jは識別対象となっているj番目の受信信号を示している。
次に、全受信信号の識別が完了したかどうかを決定する(ステップ 932)。全受信信号の識別を完了している場合は当該プロセスが終了する。全受信信号の識別が完了してない場合は、次の受信信号を選択する(ステップ 934)。この場合には、当該プロセスがステップ 922に戻り、新たに選択した受信信号に対応するBTSを識別する。
電力・伝播遅延比較法は電力比較法よりも正確な結果を得ることができる。その理由は、伝播遅延に関する追加情報を用いて受信信号に対応するBTSを識別するためである。
所在位置決定
図 10は、予測電力を用いて識別されているBTSに基づいて無線端末の所在位置を決定するプロセス 1000の実施形態を示した流れ図である。プロセス 1000は、プロセス 500、800、および900と同様に、端末、BTS、およびPDE等の様々なシステムエンティティによって実施することができる。
最初に、複数のBTSに関する複数個の受信信号を入手する(ステップ1012)。次に、当該受信信号に対応するBTSを特定の予測法によって識別する(ステップ 1014)。該予測法は、(1) 直接電力比較法、(2) 相対電力比較法、83) 直接電力・伝播遅延比較法、又は(4) 相対電力/・伝播遅延比較法のいずれでもよい。ステップ 1014を実施することで、受信信号に対応するBTSの身元が得られることになる。
次に、識別済みBTSに基づいて端末の推定所在位置を決定する。直接電力比較法を用いる場合は、ある1カ所の候補端末所在位置 mにおける全識別済みBTSに関する予測電力と測定電力の間の(二乗和平方根)誤差を次のように決定する(ステップ 1016)。
Figure 2006515727
ここで、
Wk(m) = 候補所在位置 mにおけるk番目の識別済みBTSに関する予測電力
Eck = k番目の識別済みBTSの測定電力
K = 当該端末に関する推定所在位置 を求めるために用いる識別済みBTSリスト
次に、該端末に関する全候補所在位置に関する評価が完了しているかどうかを決定する(ステップ 1018)。全候補所在位置に関する評価が完了していない場合は、候補所在位置リスト内の次の所在位置を選択し(ステップ 1020)、当該プロセスがステップ 1016に戻って新たに選択した候補所在位置に関する誤差を決定する。
全候補所在位置に関する評価が完了していることがステップ 1018において決定された場合は、最も小さい誤差に関わる候補所在位置を当該端末に関する推定所在位置と定めて(ステップ 1022)プロセスが終了する。尚、該状態は次式で表すことができる。
Figure 2006515727
ここで、
M = 該端末に関する候補所在位置リスト
端末の所在位置は、相対電力比較法に基づいて推定することもできる。相対電力比較法を用いる場合は次式を当てはめることになる。
Figure 2006515727
ここで、
Wk(m) = 候補所在位置 mにおけるk番目の識別済みBTSに関する予測電力
Wid,k(m) = 候補所在位置 mにおける1つの指定BTSに関する予測電力 該指定BTSはk番目の識別済みBTS用の基準として用いることになり、識別済みBTSのうちのいずれのBTSでもよい。
Eck = k番目の識別済みBTSから送信された受信信号の測定電力
Ecid,k = k番目の識別済みBTS用の指定BTSから送信された信号の測定電力
端末の所在位置は、直接電力・伝播遅延比較法に基づいて推定することもできる。直接電力・伝播遅延比較法を用いる場合は次式を当てはめることになる。
Figure 2006515727
ここで、
PDpred,k(m) = 候補所在位置 mにおけるk番目の識別済みBTSに関する予測伝播遅延
PDmeas,k = k番目の識別済みBTSに関する測定伝播遅延
その他の項は上記において定義した意味を有する。
端末の所在位置は、相対電力・伝播遅延比較法に基づいて推定することもできる。相対電力・伝播遅延比較法を用いる場合は次式を当てはめることになる。
Figure 2006515727
ここで、
PDpred,k(m) = 候補所在位置 mにおけるk番目の識別済みBTSに関する予測伝播遅延
PDped,id,k(m) = 候補所在位置 mにおける1つの指定BTSに関する予測伝播遅延 当該指定BTSはk番目の識別済みBTS用の基準として用いることになり、識別済みBTSのうちのいずれのBTSでもよい。
PDmeas,k = k番目の識別済みBTSに関する測定伝播遅延
PDmeas,id,k = k番目の識別済みBTS用の指定BTSに関する測定伝播遅延
その他の項は上記において定義した意味を有する。
上述したように、直接電力比較法、相対電力比較法、直接電力・伝播遅延比較法、および相対電力・伝播遅延比較法は、各々単独で用いて端末の所在位置を推定することができる。更に、当該比較法の各々をAdvanced Forward Link Trilateration(A-FLT)法(又はその他の同等の方法)とともに用いて端末所在位置を推定することもできる。A-FLTは既知の技術であってここでは説明しない。上記のいずれかの比較法をA-FLT法とともに用いるときには最初にA-FLT法を使用し、所在位置に関して特定の不確実性を有する端末に関する最初の推定所在位置を求める。次に、当該最初の推定所在位置および不確実性に基づいて端末に関する候補所在位置リストを作成する。直接電力比較法又は直接電力・伝播遅延比較法をA-FLT法をとともに用いる場合は、次に当該比較法を用いて端末に関する最終的な推定所在位置を求めることができる。次に、A-FLT法を用いて、最終的な推定所在位置を選び出すための候補所在位置リストを作成する。
候補BTSリスト
本出願において説明した「受信信号に対応する送信機を識別するための方法および装置」は、様々な無線通信システムにおいて利用することができる。本項では、開示した方法および装置についてさらに明確化させるため、特にCDMAシステム(IS-95またはcdma2000システム等)を対象にした場合における様々な側面について説明する。CDMAシステムでは、各BTSは、無線リンクを通じてデータを伝送する前に1つのPN列を用いてデータのスペクトル拡散を行う。(PN列とは、W-CDMAにおけるスクランブル用コードである。) この場合、CDMAシステム内の全BTSが同じPN列を用いる。しかしながら、各端末がシステム内の様々なBTSを識別できるようにするため、当該PN列の1つの特定のオフセットが各BTSに割り当てられている。すなわち、各BTSごとのPN列の開始を割り当てられたオフセット分だけ遅らせることになり、一般的には、64個のチップの倍数である。更に、各チップは、PN列では1ビットに相当する。
各BTSは、端末がタイミングをとるためと周波数を追跡するため及びその他の目的のために無線リンクを推定する際に用いる1個のパイロットも送信する。該パイロットは、一般的には、すべてゼロまたはすべて1から成る1つの列であり、PN列によってスペクトル拡散する。尚、各BTSに対応するパイロットは、通常は既知の(又は確認可能な)電力レベルで送信される。
複数のBTSから送信される信号を1台の端末が受信することができる。更に、各BTSによって送信された信号を複数の信号路を通じて受信することも可能である。このため、各端末は、複数のBTSの各々に対応する1個の又は複数の信号インスタンスを受信することができる。当該信号インスタンスはすべて端末用の受信機入力信号(即ち、端末のアンテナから送信された信号)の中に含められることになる。
CDMAシステムでは、一般的には、探索装置を用いて受信機入力信号内を探索して強力な信号インスタンスを探し出す。当該探索は、一般的には、受信機入力信号と様々な位相のPN列を相互に関連させることによって行う。いずれか1つの所定のPN相において信号インスタンスが存在している場合には、高い相関関係がある結果が得られることになる。見つけ出された十分な強度を有する各々の信号インスタンスは、各々特有の(1) 端末への到着時間及び(2) 測定電力(Ec)又は受信信号強度(Ec/Io)を有している。各信号インスタンスの到着時間はPN相によって与えられ、該PN相は、(1) 信号を送信したBTSに対して割り当てられたPNオフセット及び(2) 該信号インスタンスに関する伝播遅延によって決まる(すなわち、PNrx = 64・PNoffset + PNdelayであり、PNオフセットはPNチップ数が64である)。伝播遅延は1つのPNオフセットよりもはるかに短いのが一般的であるため、信号インスタンスのPN相を用いれば、信号を送信したBTSのPNオフセットを決定することができる(すなわち、PNdelay <<64個のチップであるため、PN<SUB>rx はほぼ64・PNoffsetである)。
探索装置は、一般的にはパイロットを処理することによって受信機入力信号内の強力な信号インスタンスを探索するため、各信号インスタンスに関する測定はパイロット相測定と呼ばれることがしばしばある。端末において受信されたパイロットの電力は、信号インスタンスに関する測定電力として用いることができる。更に、該信号インスタンスに関する受信信号強度は、パイロット電力と受信機入力信号における総ノイズ/干渉の比率として求めることができる。
上記したように、各端末は、ある1つの所定のBTSに関して複数の信号インスタンスを受信することができる。1つの同じBTSに関するこれらの信号インスタンスは1つの特定の窓の中にPN相を有しているため当該BTSに関する信号インスタンスとして識別することができる。しかしながら、一般的には、所在位置の決定に用いるのは各BTSに関する1つの信号インスタンスのみである。すなわち、受信信号のタイミング(例えば周回遅れ等)を所在位置の決定に用いる場合は、一般的には最も早く到着する信号インスタンスが選択される。他方、受信信号の電力を用いる場合は(例えば、上述した電力比較法の場合)、最も強力な信号インスタンスが選択されることになる。いずれの場合においても、各BTSごとに選択されるのは1つの信号インスタンスであり、選択された信号インスタンスを該BTSに対応する受信信号であるとみなすことができる。以上の結果、端末において受信された信号は、該端末において受信されたパイロットのPN相(及び電力)に基づいて決定することができる。
CDMAシステムにおいては、近隣のBTSに対して割り当てられているPNオフセットとは異なった1つの特定のPNオフセットが各BTSに対して割り当てられる。しかしながら、利用可能なPNオフセット数は限定されているため、1つの同じPNオフセットがシステム内の複数のBTSに対して割り当てられることになる。このため、ある1つの所定のBTSから受信した信号のPN相のみに基づいて当該BTSを明確に識別することができない場合がある。
各受信信号を識別できるようにするために、受信信号のPNオフセットと同じPNオフセットが割り当てられている候補BTSリストを利用することができる。例えば、送信しているBTSのPNオフセットが25であることが受信信号のPN相によって示されている場合は、当該信号に対応する候補BTSはすべてが25のPNオフセットを有していることになる。
電力予測
各BTSに関する予測電力を経験式に基づいて求めることができる。例えば、ある1つの所定のBTSに関する予測電力は次式のように表すことができる。
Figure 2006515727
ここで、
Lpath = BTS及び端末間の伝搬路における総損失
総伝搬路損は伝搬路損予測モデルを用いて求めることができる。尚、方程式(15)における量の単位はdBである。
総伝搬路損Lpathにはいくつかの成分が含まれており、次式によって表すことができる。
Figure 2006515727
ここで、
Lbasic = 基準環境(一般的には都市部)における経験的伝搬路損
Ltopo = 経験的地形補正係数−伝搬路の地形高度輪郭に左右される(すなわち、Ltopo は伝搬路損予測モデルにおけるパラメータTに相当する)
Lcover = 様々な型の土地被覆に関するLbasicからの偏差を表した経験的補正係数(すなわち、Lcoverは伝搬路損予測モデルにおけるパラメータLに相当する)
都市部における基本的伝搬路損Lbasicは、Okumura-Hataモデルによって提供された公式を用いて求めることができ、次式によって表すことができる。
Figure 2006515727
ここで、
fc = 周波数(単位MHz)(150〜1500 MHz)
hb = BTSのアンテナの有効高さ(単位m)(30〜200 m)
hm = 端末のアンテナの有効高さ(m)(1〜10 m)
d = BTSと端末の間の距離(km)(1〜20 km)
a(hm) = 端末のアンテナの高さに関する補正係数−次式によって求めることができる。
大都市/小都市の場合
a(hm )＝(1.1・log10(fc )-0.7)・hm −(1.56・log10(fc )-0.8)
大都市で更にfc > 400 MHzの場合
a(hm )＝3.2(log10(11.75・hm ))2 -4.97
括弧内に示してある各パラメータに関する特定の範囲の値については方程式(15)が有効である。
地形補正係数はLtopoは地形が平坦でないとき(例えば起伏が20 m超であるとき)に用いる。当該補正係数は次式のよって表すことができる。
Figure 2006515727
ここで、
Kh = 丘陵補正係数
Ks = 傾度補正係数
Ki = 孤立尾根補正係数
補正係数 Kh、Ks、及びKiは、様々な地形に関する値を決定してデーターベース内に保存しておくことができる。
土地被覆補正係数 Lcoverは、地上に所在する建物及び植生等の障害物による影響を補正するための係数である。端末のアンテナは通常は地上レベルであるため、信号が端末まで到達するためには該障害物の上方又は周囲を通らなければならず、さらには該障害物の内部を通らなければならない場合もある。無線リンク内における伝搬路損を推定するために用いられている公式は、一般的には都市部環境を対象にした公式である。このため、当該土地被覆補正係数を用いることによって、当該公式によって求められた伝搬路損の値を調整することができる。例えば、農村部及び水が存在する場所における伝搬路損は、当該公式によって求められる伝搬路損の値よりもかなり小さくなる。このため、該公式によって求められた値から符号が正の土地被覆補正係数を減じるようにすれば、対象となる環境に関してより正確な予測伝搬路損値を求めることができる。更に、該土地被覆補正係数は様々な型の土地被覆に関する値を決定してデーターベース内に保存しておくことができる。
Okumura-Hataモデルについては、Okumura Y等が執筆した論文"Field Strength and its Variability in VHF and UHF Land Mobile Radio Service," Review of the El Comm Lab, Vol 16, No. 9-10, 1968において詳述されており、本出願において当該論文を参照することによって本出願に組み入れてある。
各BTSに関する予測電力は、伝搬路損予測モデルの代わりに測定データ(すなわち、現地データ)に基づいて求めることもできる。すなわち、BTSに関する受信電力は、システム全体に所在する端末によって測定することができる。測定された電力および端末所在位置(GPSを用いて正確に決定することができる)はシステムに報告される。このため、システム全体の様々な所在位置におけるBTSに関する測定電力を保存したデーターベースを維持することが可能である。更に、上記の方法の代替方法として又は上記の方法に加えて、試験端末を用いることによってシステム全体の様々な所在位置における電力を測定するようにすることもできる。いずれの場合においても、BTSに関する測定電力は、データーベース内に保存されている測定電力に基づいて求めることができる。
受信した相対信号強度Ec/Ioを測定電力の代わりに用いて受信信号に対応するBTSを識別することができる。しかしながら、一般的には受信した相対信号強度よりも端末における受信電力を予測するほうが容易である。
システム
図 11は、システム100の様々なエンティティを示したブロック図を単純化したものである。端末106xは、携帯電話、無線モデムを備えたコンピュータ、独立型所在位置決定装置、又はその他の装置のいずれでもよい。BTS 105xは、(例えばBSC 120を通じて)PDE 130xと機能的に結合した状態になっている(但し、説明を単純化するため該BSC 120は図 11には示していない)。
順方向リンクでは、BTS 105xがカバレッジエリア内に所在する端末に対してデータ、パイロット、及び信号を伝送する。これらの様々な型のデータを変調器/送信機(Mod/TMTR) 1120によって処理して(例えばコード化、変調、フイルタリング、増幅、直交変調、及びアップコンバージョン等)順方向変調信号を生成し、アンテナ1122を通じて該信号を端末に送信する。
端末 106xは、アンテナ1152において順方向リンク変調信号を複数のBTS(BTS 105xを含む)から受信する。このため、アンテナ1152において受信された受信機入力信号にはいくつかの受信信号が含まれており、該受信機入力信号を受信機/復調器(RCVR/Demod) 1154に送る。次に、RCVR/Demod 1154が当該受信機入力信号を補完的な形で処理し、BTSの識別及び所在位置の決定に用いることができる様々な種類の情報を提供する。特に、RCVR/Demod 1154は、各受信信号に関する到着時間及び測定電力(又は受信強度)を提供することができる。更に、RCVR/Demod 1154は、複数のBTSに関する多数の信号インスタンス(又は多数の成分)を同時並行して処理することができるレーク受信機を実装することも可能である。該レーク受信機には数個のフィンガープロセッサ(又はフィンガー)が含まれており、各々のプロセッサを割り当てて1つの特定の多経路成分の処理及び追跡を行うようにすることができる。
逆方向リンクでは、端末 106xが基準BTS(例えばBTS 105x)に対してデータ、パイロット、及び/又は信号を伝送する。これらの様々な型のデータを変調器/送信機(Mod/TMTR) 1164によって処理して逆方向リンク変調信号を生成し、アンテナ1152を通じて該信号を送信する。BTS 105xは、アンテナ 1122において、端末 106xから送信された逆方向リンク変調信号を受信し、アンテナ 1122からの受信機入力信号が受信機/復調器(RCVR/Demod) 1124に対して提供される。次に、RCVR/Demod 1124が該受信機入力信号を補完的な形で処理して様々な種類の情報を提供し、該情報をプロセッサ 1110に送る。
図 11に示した実施形態において、BTS 105x内の通信(Comm)ポート 1114は、PDE 130x内の通信ポート 1146と(例えばBSCを通じて)機能的に結合している。BTS 105x及びPDE 130 xは、通信ポート 1114及び1146を通じて、BTSの識別および所在位置の決定を行うための該当情報を交換することができる。該情報のうちのいくつかは端末 106xから受信されていた情報である。
予測電力及び伝播遅延を用いたBTSの識別および端末所在位置の決定は、端末 106x、BTS 105x、PDE 130x、又はその他のいずれかのネットワークエンティティによって行うことができる。BTSの識別および/又は所在位置の決定を行うエンティティには該当情報が提供される。該情報には、例えば、端末 106xによって受信された信号リスト、該受信信号に関する測定電力(又は受信信号強度)と伝播遅延、基準BTSの身元、等を含めることができる。
受信信号に対応するBTSを識別しさらに端末の推定所在位置を決定するための処理は、(1) 端末 106x内のプロセッサ 1160、(2) BTS 105x内のプロセッサ 1110、又は(3) PDE 130x内のプロセッサ 1140が行う。又、メモリ装置 1112、1142、及び1162を用いて、BTS識別用及び所在位置決定用の様々な種類の情報(例えば、受信信号リスト、該受信信号に関する測定電力と伝播遅延、等)を保存することができる。更に、メモリ装置 1112、1142、及び1162は、プロセッサ 1110、1140、及び1160用のプログラムコード及びデータをそれぞれ保存することもできる。更に、PDE 130x内のデーターベース 1144を用いて、伝搬路損予測モデル用の情報(例えば、地形及び土地被覆/土地利用に関する情報など)を保存することができる。更に、上記の方法の代替方法として又は上記の方法に加えて、データーベース 1144は、システム全体の様々な所在位置における測定電力および伝播遅延に関する現地データを保存することも可能である。
本出願において説明する方法及び装置は、ハードウエア、ソフトウエア、又はその組合せ等の様々な手段において実装することができる。該方法及び装置をハードウエアに実装する場合は、1つ以上の特定用途向け集積回路(ASIC)、デジタル信号プロセッサ(DSP)、デジタル信号処理装置(DSPD)、プログラマブルロジックデバイス(PLD)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、本出願において説明した機能を果たすように設計されたその他の電子装置、又はこれらの組合せの中に実装することができる。
本出願において説明する方法をソフトウエアに実装する場合は、本出願において説明する機能を果たすモジュール(ステップ、機能等など)とともに実装することができる。又、ソフトウエアコードをメモリ装置(例えば図 11に示したメモリ装置 1112、1142、又は1162)に保存してプロセッサ(例えば、プロセッサ 1110、1140、又は1160)によって実行することができる。該メモリ装置は、該プロセッサ内又は該プロセッサ外部に実装することができる。該プロセッサの外部に実装する場合は、既知である様々な手段によって該プロセッサに通信可能な形で結合させることができる。
本出願に含まれている見出しは参照用であり、各節を探し出すのに役立てることを目的とするものである。該見出しは、本出願において説明する概念の適用範囲を限定することを意図するものではなく、該概念は、明細書全体におけるその他の節においても適用可能である。
開示した実施形態に関する上記の説明は、当業者が本発明を製造又は使用できるようにすることを目的とするものである。又、本実施形態に対する様々な修正及び変更が加えられた場合に該技術の該熟練者は該修正及び該変更を容易に理解することが可能である。更に、本出願において定められている一般原則は、本発明の精神及び適用範囲を逸脱しない形でその他の実施形態に対しても適用することができる。以上のように、本発明は、本出願において示されている実施形態に限定することを意図するものではなく、本出願において開示した原則及び新規な特長に一致する限りにおいて最も広範な適用範囲が認められることになることを意図するものである。
本発明の特長、性質、及び利点は、下記の詳細な説明と図面を併用することでさらに明確になる。図面全体に渡って同一の要素に対して同一の符号を用いることとする。
無線通信システムを示した図である。 4カ所の基地局に関する「分割した」カバレッジエリアを示した図である。 BTSから端末への信号送信に関する説明図である。 端末によって受信された信号の電力を予測するために用いるモデルに関する説明図である。 1個の受信信号に対応するBTSを直接電力比較法によって識別することに関する説明図である。 複数の受信信号に対応する送信機を直接電力比較法によって識別するプロセスを示した流れ図である。 カバレッジゾーンの決定に関する説明図である。 1個の受信信号に対応するBTSを相対電力比較法によって識別することに関する説明図である。 複数の受信信号に対応する送信機を相対電力比較法によって識別するプロセスを示した流れ図である。 複数の受信信号に対応する送信機を電力・伝播遅延比較法によって識別するプロセスを示した流れ図である。 予測電力を用いて識別済みであるBTSに基づいて端末の所在位置を決定するプロセスを示した流れ図である。 図１の無線通信システムにおける様々なエンティティを示したブロック図を単純化したものである。

Claims (27)

  1. 無線通信システムにおいて送信機を識別する方法であって、
    複数の送信機に対する複数の受信信号を入手することと、
    前記受信信号に対する候補送信機リストを作成し、前記候補送信機リスト内の各候補送信機に関する予測電力を求め、全候補送信機に関する予測電力及び受信信号に関する測定電力に基づいて、前記受信信号に対する送信機を識別することによって各受信信号に対する送信機を決定すること、とを具備する方法。
  2. 前記の各受信信号に対する送信機を決定することは、各候補送信機に関する予測電力を前記受信信号に関する測定電力と比較することをさらに含み、前記受信信号に対する識別送信機は、前記測定電力に最も近い予測電力を有する候補送信機である、請求項 1に記載の方法。
  3. 前記の各受信信号に対する送信機を決定することは、前記受信信号用に用いるカバレッジゾーンを決定することをさらに含み、各候補送信機に関する予測電力は、前記カバレッジゾーンに基づいて求められる請求項 1に記載の方法。
  4. 各候補送信機に関する予測電力は、前記カバレッジゾーンの質量中心に関して求められる請求項 3に記載の方法。
  5. 前記カバレッジゾーンは、1台以上の識別済み送信機の1カ所以上のカバレッジエリアに基づいて導き出される請求項 3に記載の方法。
  6. 各候補送信機に関する予測電力は、伝搬路損予測モデルに基づいて決定される請求項 1に記載の方法。
  7. 前記伝搬路損予測モデルは、Okumura-Hataモデルに基づいたモデルである、請求項 6に記載の方法。
  8. 各候補送信機に関する予測電力は、現地データに基づいて決定される請求項 1に記載の方法。
  9. 前記無線通信システムは、CDMAシステムである、請求項 1に記載の方法。
  10. 各受信信号に対する候補送信機リストは、同じPNオフセットを有する基地局トランシーバー(BTS)のリストである、請求項 9に記載の方法。
  11. 各受信信号に対する送信機を決定することは、前記候補送信機リスト内の各候補送信機に関する予測伝播遅延を求めることをさらに含み、
    前記受信信号に対する送信機を、全候補送信機に関する予測伝播遅延及び前記受信信号に関する測定伝播遅延に基づいてさらに識別する、請求項 1に記載の方法。
  12. 各受信信号に対する送信機を決定することは、
    各候補送信機の電力デルタを、前記候補送信機に関する予測電力と前記受信信号に関する測定電力の差として決定することと、
    各候補送信機に関する伝播遅延デルタを、前記候補送信機に関する予測伝播遅延と前記受信信号に関する測定伝播遅延の差として決定することと、
    各候補送信機に関する前記電力デルタ及び伝播遅延デルタの加重和を求めること、とをさらに含み、
    前記受信信号に対する識別された送信機は、加重和が最も小さい候補送信機である、請求項 11に記載の方法。
  13. 無線通信システムにおいて送信機を決定する方法であって、
    複数の送信機に対する複数の受信信号を入手することと、
    各受信信号に対する候補送信機リストを作成し、
    前記候補送信機リスト内の各候補送信機に関する予測電力を求め、
    識別済送信機に対する予測電力を入手し、
    全候補送信機に関する予測電力、前記識別済み送信機に関する予測電力、前記受信信号に関する測定電力、及び前記識別済み送信機に関する測定電力に基づいて、前記受信信号に対する送信機を識別することによって、各受信信号に対する送信機を決定すること、とを具備する方法。
  14. 前記の各受信信号に対する送信機を決定することは、
    各候補送信機に関する相対予測電力を受信信号に関する相対測定電力と比較することをさらに含み、前記相対予測電力は前記候補送信機に関する予測電力と識別済み送信機に関する予測電力の差であり、さらに前記相対測定電力は前記受信信号の測定電力と識別済み送信機に関する測定電力の差であり、
    各受信信号に対する識別済送信機は、前記相対測定電力に最も近い相対予測電力を有する候補送信機である、請求項 13に記載の方法。
  15. 前記の各受信信号に対する送信機を決定することは、1台以上の識別済み送信機の1カ所以上のカバレッジエリアに基づいて前記受信信号用のカバレッジゾーンを決定することをさらに含み、
    各候補送信機に関する予測電力を前記カバレッジゾーンに基づいて求める、請求項 13に記載の方法。
  16. 前記無線通信システムはCDMAシステムである、請求項 13に記載の方法。
  17. 前記の各受信信号に対する送信機を決定することは、前記候補送信機リスト内の各候補送信機に関する予測伝播遅延を求めることと、
    識別済み送信機に関する予測伝播遅延を求めることと、をさらに含み、
    前記受信信号に対する送信機を、全候補送信機に関する予測伝播伝播遅延、前記識別済み送信機に関する予測伝播遅延、前記受信信号に関する測定伝播遅延、及び前記識別済み送信機に関する測定伝播遅延に基づいてさらに識別する請求項 13に記載の方法。
  18. 前記の各受信信号に対する送信機を決定することは、
    各候補送信機に関する相対電力デルタを決定し、
    各候補送信機に関する相対伝播遅延デルタを決定し、
    各候補送信機に関する前記相対電力デルタ及び伝播遅延デルタの加重和を求めることをさらに含み、
    前記受信信号に対する識別済送信機は、加重和が最も小さい候補送信機である、請求項 17に記載の方法。
  19. 無線通信システムにおいて送信機を識別するために動作可能な装置であって、
    複数の送信機に対する複数の受信信号を入手するための手段と、
    各受信信号ごとに1つの候補送信機リストを作成することによって複数の受信信号に対する複数の候補送信機リストを作成する手段と、
    各候補送信機に関する予測電力を求める手段と、
    各受信信号に関する測定電力及び前記受信信号に関して作成した候補送信機リスト内の全候補送信機に関する予測電力に基づいて、前記受信信号に対する送信機を識別する手段と、を具備する装置。
  20. 各受信信号に関するカバレッジゾーンを決定する手段をさらに具備し、各受信信号に対する各候補送信機に関する予測電力を、前記受信信号に関する前記カバレッジゾーンに基づいて求める、請求項 19に記載の装置。
  21. 各候補送信機に関する予測電力を、伝搬路損予測モデルに基づいて決定する、請求項 19に記載の装置。
  22. 前記伝搬路損予測モデルはOkumura-Hataモデルである、請求項 21に記載の装置。
  23. 前記伝搬路損予測モデル用に用いる情報を保存するための手段をさらに具備する請求項 21に記載の装置。
  24. 各受信信号に対する識別済み送信機に関する予測電力を求めるための手段をさらに具備し、
    各受信信号に対する送信機を、前記受信信号に対する識別済み送信機に関する予測電力に基づいてさらに識別する請求項 19に記載の装置。
  25. 各候補送信機に関する予測伝播遅延を求めるための手段をさらに具備し、
    各受信信号に対する送信機を、前記受信信号に関する測定伝播遅延及び前記受信信号用に作成した候補送信機リスト内の全候補送信機に関する予測伝播遅延に基づいてさらに識別する、請求項 19に記載の装置。
  26. 前記無線通信システムはCDMAシステムである、請求項 19に記載の装置。
  27. 無線通信システムにおいて送信機を識別するためのコンピュータプログラムであって、
    複数の送信機に対する複数の受信信号を入手するためのコードと、
    各受信信号ごとに1つの候補送信機リストを作成することによって、前記複数の受信信号に対応する複数の候補送信機リストを作成するためのコードと、
    各候補送信機に関する予測電力を求めるためのコードと、
    各受信信号に対する送信機を、前記受信信号に関する測定電力及び前記受信信号に関して作成した前記候補送信機リスト内の全候補送信機に関する予測電力に基づいて識別するためのコードと、
    前記コードを保存するための、コンピュータ使用が可能な媒体と、
    を具備するコンピュータプログラム。
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