JP2006524472A - 多重パス・ロケーション・プロセッサ - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、現在では2001年2月6日の米国特許第6,184,829B1号であり、1999年1月8日に出願された、”Calibration for Wireless Location System”(無線ロケーション・システムの較正)と題する米国特許出願第09/227,764号の継続出願である、2000年8月24日に出願された、”Antenna Selection Method for a Wireless Location system”(無線ロケーション・システムのアンテナ選択方法)と題する米国特許出願第09/648,404号の分割である、2001年12月5日に出願された、”Collision Recovery in a Wireless Location System”(無線ロケーション・システムにおける衝突復元)と題する米国特許出願第10/005,068号の継続出願である、2002年3月25日に出願され、“Multiple Pass Location Processing”(多重パス・ロケーション処理)と題する米国特許出願第10/106,081号の継続出願である。
1.2003年2月11日付米国特許第6,519,465B2号、E−911通話の精度を高めるために改良した送信方法、
2.2002年12月10日付米国特許第6,492,944B1号、無線ロケーション・システムの受信システムの内部較正方法、
3.2002年11月19日付米国特許第6,483,460B2号、無線ロケーション・システムにおいて用いるベースライン選択方法、
4.2002年10月8日付米国特許第6,463,290B1号、無線ロケーション・システムの精度を高めるための移動機補助ネットワークに基づく技術、
5.2002年6月4日付米国特許第6,400,320号、無線ロケーション・システム用アンテナ選択方法、
6.2002年5月14日付米国特許第6,388,618号、無線ロケーション・システム用信号補正システム、
7.2002年2月26日付米国特許第6,351,235号、無線ロケーション・システムの受信システムの同期を取る方法およびシステム、
8.2001年11月13日付米国特許第6,317,081号、無線ロケーション・システムの受信システムのための内部較正方法、
9.2001年9月4日付米国特許第6,285,321号、無線ロケーション・システムのための局に基づく処理方法、
10.2001年12月25日付米国特許第6,334,059号、E−911通話の精度を高めるために改良した送信方法、
11.2001年11月13日付米国特許第6,317,604号、無線ロケーション・システム用集中データベース・システム、
12.2001年8月28日付米国特許第6,281,834号、無線ロケーション・システムの較正、
13.2001年7月24日付米国特許第6,266,013号、無線ロケーション・システムの信号補正システムのためのアーキテクチャ、
14.2001年2月6日付米国特許第6,184,829号、無線ロケーション・システムの較正、
15.2001年1月9日付米国特許第6,172,644号、無線ロケーション・システムのための緊急時位置検出方法、
16.200年9月5日付米国特許第6,115,599号、無線ロケーション・システムにおいて用いるための有向再試行方法(directed retray method)、
17.2000年8月1日付米国特許第6,097,336号、無線ロケーション・システムの精度を高める方法、
18.200年7月18日付米国特許第6,091,362号、無線ロケーション・システムのための帯域幅合成、
19.1997年3月4日付米国特許第5,608,410号、バースト状送信の発信源を突き止めるシステム、および
20.1994年7月5日付米国特許第5,327,144号、セルラ電話ロケーション・システム、
この分野における他の特許の例には、以下のものが含まれる。
1.2003年4月8日付米国特許第6,546,256号、ロバスト性があり、効率的な位置確認システム、
2.2002年4月2日付米国特許第6,366,241号、位置依存信号特性の判定向上、
3.2001年9月11日付米国特許第6,288,676号、単一局通信位置確認装置および方法、
4.2001年9月11日付米国特許第6,288,675号、単一局通信位置確認システム、
5.2000年4月4日付米国特許第6,047,192号、ロバスト性があり、効率的な位置確認システム、
6.2000年8月22日付米国特許第6,108,555号、改良した時間差位置確認システム、
7.2000年8月8日付米国特許第6,101,178号、無線電話機の位置を突き止めるための疑似ライト**(pseudolite)増大GPS、
8.2000年9月12日付米国特許第6,119,013号、改良した時間差位置確認システム、
9.2000年10月3日付米国特許第6,127,975号、単一局通信位置確認システム、
10.1999年9月28日付米国特許第5,959,580号、通信位置確認システム、および
11.1988年3月1日付米国特許第4,728,959号、方向発見位置確認システム。
AMPS−これは、米国においてセル式通信に使用されたオリジナルのエア・インターフェイス・プロトコルである。AMPSシステムにおいては、制御チャネル(RCC)が使用するために別個の専用チャネルが割り当てられる。TIA/EIA規格IS-553Aに従って、各制御チャネル・ブロックは、セルラー・チャネル313または334から始まらなければならないが、ブロックは可変長さとすることができる。米国においては、規約により、AMPS制御チャネル・ブロックは21チャネル幅であるが、26チャネル・ブロックの使用も知られている。逆音声チャネル(RVC)は、制御チャネルに割り当てられていないどのチャネルを占有することもできる。制御チャネル変調は、FSK(周波数偏移キーイング)であるが、音声チャネルはFM(周波数変調)を使って変調される。
・無線ロケーション・システムの概要
図1に示される通り、無線ロケーション・システムは、主要な4つの種類のサブシステム、すなわち信号収集システム(SCS)10、TDOAロケーションプロセッサ(TLP)12、アプリケーションプロセッサ(AP)14、およびネットワークオペレーションコンソール(NOC)16を有する。各SCSは、制御チャネルおよび音声チャネルの両方で無線送信器によって送信されるRF信号を受信する役割を持つ。一般的に言って、各SCSは、無線キャリアのセル・サイトに設置され、従って基地局と並列に動作することが望ましい。各TPL12は、SCS10のネットワークを管理し、ロケーション計算に使用できるディジタル信号処理(DSP)の集中プールを提供する役割を持つ。SCS10およびTLP12は、下にさらに詳しく論じる通り、無線送信器の位置を決定するために一緒に動作する。ディジタル信号処理は、比較的低コストであり、一定の性能を示し、多くの異なるタスクを処理するために再プログラムが容易なので、無線信号を処理するための望ましい方法である。SCS10およびTLP12は両方とも、大量のDSPリソースを含んでおり、これらのシステム内のソフトウェアは、処理時間、通信時間、待ち時間およびコストに関する考量に基づいてどこで特定の処理機能を実施すべきかを決定するために動的に動作することができる。各TLP12は、主にWLSを実現するための全体コストを抑えるために中央にあるが、本文書で論じられる技法は、図に示される望ましいアーキテクチャに限定されない。すなわち、DSPリソースは、開示される基本概念および機能性を変更することなく、WLS内で再配置することができる。
・信号収集システム10
一般的に言って、セル・サイトは、以下のアンテナ構成のうち1つを有する:(1) 1つまたは2つの受信アンテナを持つ全方向性サイト、または(2) 1つ、2つまたは3つのセクタを持ち各セクタにおいて1つまたは2つの受信アンテナが使用されるセクタ化サイト。米国においてまた国際的にセル・サイトの数が増大するにつれて、セクタ化セル・サイトが優勢な構成になっている。しかし、マイクロセルおよびピコセルの数も増えており、これらは全方向性である可能性がある。
シリアル・バス10−4、制御&通信モジュール10−5、GPSモジュール10−6、およびクロック配給モジュール10−7を含んでいる。SCS10は、次の外部接続を有する:電源、断片T1/E1通信、アンテナへのRF接続、およびタイミング生成(またはクロック配給)モジュール10−7のためのGPSアンテナ接続。SCS10のアーキテクチャおよびパッケージングにより、SCS10を、物理的にセル・サイトと並置するか(最も一般的な設置場所)、他のタイプのタワー(FM、AM、二方向緊急通信、テレビなど)に配置するか、または他の建物構造(屋上、サイロなど)に配置することが可能である。
・タイミング生成
無線ロケーション・システムは、ネットワーク内に含まれる全てのSCS10における正確な時間決定に依存している。これまでの開示においていくつもの異なるタイミング生成システムが説明されてきたが、現在最も望ましい実施態様は、強化GPS受信器10-6を基盤とするものである。強化GPS受信器は、受信器がGPS信号のタイミング不安定性を取り除くアルゴリズムを含んでいる点で伝統的GPS受信器と異なっており、ネットワーク内に含まれる任意の2つのSCS10が相互に約10ナノ秒の範囲内でタイミング・パルスを受け取ることができるようにする。この強化GPS受信器は現在市販されており、無線ロケーション・システムのこれまでの実現において見られた時間基準関係の誤差の一部をさらに減少する。この強化GPS受信器は非常に正確な時間基準を生成することができるが、受信器の出力はまだ許容できない位相雑音を発する可能性がある。従って、受信器の出力は、位相雑音が0.01度RMS未満で10MHzおよび秒あたり1パルス(1PPS)の基準信号を生成することができる低位相雑音の水晶発振器駆動の位相ロック・ループ回路に入力されて、無線ロケーション・システム・ネットワーク内の任意のSCS10でのパルス出力は別のSCS10での他のパルスから10ナノ秒以内にある。このような強化GPS受信器、水晶発振器および位相ロック・ループの組み合わせは、安定した時間および周波数基準信号を低位相雑音で生成するための現在最も望ましい方法である。
・受信器モジュール10-2(広帯域の実施態様)
無線送信器が送信を行うと、無線ロケーション・システムは、地理的に分散する複数のセル・サイトに配置される複数のSCS10で送信を受信しなければならない。従って、各SCS10は、送信が発せられるどのようなRFチャネルでの送信も受信する能力を有する。さらに、SCS10は複数のエア・インターフェイス・プロトコルをサポートすることができるので、SCS10は、複数のタイプのRFチャネルもサポートする。これは、一般に1つのタイプのチャネルしか受信せず各セル・サイトにおいて選択RFチャネルでしか受信できない現在のほとんどの基地局受信器と対照的である。例えば、典型的なTDMA基地局受信器は、30KHzの帯域幅のチャネルしかサポートせず、各受信器は、あまりしばしば周波数を変えない(すなわち、比較的固定した周波数プランがある)単一のチャネルでのみ信号を受信するようプログラムされる。従って、ある所与の周波数の送信を受信するTDMA基地局の受信器は非常に少数となる。別の例として、一部のGSM基地局受信器は周波数ホッピングができるとしても、一般的言って、複数の基地局の受信器が、ロケーション処理を行うために同時に単一の周波数に同調することはできない。事実、GSM基地局の受信器は、混信を最小限に抑えるように、別の送信が使用しているRFチャネルを使用するのを避けるために周波数ホッピングを行うようにプログラムされている。
・受信器モジュール10-2の狭帯域の代替実施態様
広帯域受信器モジュールに加えてまたはその代替として、SCS10は、受信器モジュール10-2の狭帯域実施態様もサポートする。無線通信システムが使用するRFチャネル全てを同時に受信できる広帯域受信器モジュールと対照的に、狭帯域受信器は、1回に1つまたは少数のRFチャネルしか受信できない。例えば、SCS10は、2つの隣接する30KHzチャネルをカバーするAMPS/TDMAシステム用の60KHz狭帯域受信器をサポートする。この受信器は、広帯域モジュールについて説明したのと同様ディジタル受信器であるが、受信器モジュールをコマンドに応じて様々なRFチャネルに動的に同調するために周波数合成および混合回路が使用される。この動的同調は、一般に、1ミリ秒以下で行うことができ、受信器は、ロケーション処理のためにRFデータを受け取りディジタル化する必要がある限り、特定のRFチャネルにとどまることができる。
第一の無線送信器は先験的に特定のRFチャネルでの送信に関わる;
無線ロケーション・システムは、第一の無線送信器の位置推定をトリガする(トリガは、内部的にまたはコマンド/応答インターフェイスを通じて外部的に生じる);
無線ロケーション・システムは、現在第一の無線送信器が使用中のセル・サイト、セクタ、RFチャネル、タイムスロット、ロング・コード・マスク、および暗号化キー(全てのインターフェイス・プロトコルのために全ての情報エレメントが必要であるとは限らない)を決定する;
無線ロケーション・システムは、適切な第一のSCS10の適切な第一の狭帯域受信器を指定されるセル・サイトおよびセクタのRFチャネルおよびタイムスロットに同調する。ここで、適切とは一般に利用可能でかつ並置されるまたは近接することを意味する;
第一のSCS10は、一般には数マイクロ秒から数十ミリ秒のRFデータのタイム・セグメントを第一の狭帯域受信器から受け取り、送信の出力、SNRおよび変調特性を評価する;
送信の出力またはSNRが予め決められた閾値より低い場合、無線ロケーション・システムは、予め決められた長さの時間待った後、上記の第三のステップ(無線ロケーション・システムがセル・サイト、セクタなどを決定するステップ)に戻る;
送信がAMPS音声チャネル送信であり、変調が閾値より低い場合、無線ロケーション・システムは、第一の無線送信器において「ブランク・アンド・バースト」を生じるために第一の無線送信器にコマンドを送るよう無線通信システムに命じる;
無線ロケーション・システムは、予め決められた長さの時間無線送信器を別のRFチャネルにハンドオフするのを防ぐよう、無線通信システムに要求する;
無線ロケーション・システムは、第一の無線送信器がハンドオフを防止される時間的長さおよび命じられる場合には無線通信システムが「ブランク・アンド・バースト」を生じるために第一の無線送信器にコマンドを送る時間的長さを指示する無線通信システムからの応答を受け取る;
無線ロケーション・システムは、ロケーション処理に使用されるアンテナのリストを決定する(アンテナ選択プロセスについては下に説明する);
無線ロケーション・システムは、選択されたアンテナに接続される狭帯域受信器が第一の無線送信器が現在使用中のRFチャネルからのRFデータを同時に収集し始めるために使用可能となる時点である初期無線ロケーション・システム・タイムスタンプを決定する;
初期無線ロケーション・システム・タイムスタンプおよび無線通信システムからの応答の時間的長さに基づいて、無線ロケーション・システムは、ロケーション処理に使用されるアンテナに接続される狭帯域受信器に、現在第一の無線送信が使用中のセル・サイト、セクタおよびRFチャネルに同調し、予め決められた滞留時間(信号の帯域幅、SBRおよび積分要件に基づき)RFデータを受け取るよう命じる;
狭帯域受信器が受け取ったRFデータは、デュアル・ポート・メモリに書き込まれる;
受け取ったRFデータについてのロケーション処理は、特許第5,327,144号および5,608,410号および下の節において説明されるとおりに始まる;
無線ロケーション・システムは、再び、第一の無線送信器が現在使用中のセル・サイト、セクタ、RFチャネル、タイムスロット、ロング・コード・マスク、および暗号化キーを決定する;
第一の無線送信器が現在使用中のセル・サイト、RFチャネル、タイムスロット、ロング・コード・マスクおよび暗号化キーが問い合わせ中に(すなわちRFデータ収集の前後に)変わった場合、無線ロケーション・システムは、ロケーション処理を中止し、RFデータ受信時間中に無線送信器が送信状態を変えたためロケーション処理が失敗したという警告メッセージを発し、このプロセス全体を再トリガする;
受け取ったRFデータに関するロケーション処理は、下に説明するステップに従って完了する。
・ディジタル信号プロセッサモジュール10−3
SCSディジタル受信機モジュール10−2は、特定の帯域幅とビット分解を有するディジタル化されたRFデータストリームを出力する。例えば、15MHzの広帯域受信機の具体例は、サンプル1つ当たり14ビット分解で、毎秒6000万個のサンプルを含むデータストリームを出力することができる。このRFデータストリームは、無線通信システムによって使用されるRFチャネルのすべてを含むだろう。DSPモジュール10−3はディジタル化データストリームを受け取って、ディジタルミキシングおよびフィルタリングによって任意の個別のRFチャネルを抽出することが可能である。さらに、DSPは、SCS10とTLP12との間の帯域幅要件を低減させることが必要な場合に、無線ロケーション・システムからのコマンドに基づいてビット分解を低減させることも可能である。無線ロケーション・システムは、各ロケーションに関する処理要件に基づいて、ディジタル化されたベースバンドRFデータを転送する際のビット分解を動的に選択することが可能である。DSPは、アナログ構成部品を使用してミキシングとフィルタリングとを行う結果として生じる可能性があるシステミック誤差を低減させるために、これらの機能のために使用される。DSPの使用は、任意の2つのSCS10の間の処理における完全な整合を可能にする。
SCS10のサービスエリア内で使用されてよい起こり得る制御および/または音声チャネルの各々に関して、ペグカウンタ(peg counter)が設定され(ステップS7−1)、
検出期間の開始時に、全ペグカウンタがゼロにリセットされ(ステップS7−2)、
特定のRFチャネルで送信が生じ、かつ、受信した電力レベルが特定のプリセット閾値を上回る毎に、そのRFチャネルに関するペグカウンタが増分され(ステップS7−3)、
特定のRFチャネルで送信が生じ、かつ、受信した電力レベルが第2の特定のプリセット閾値を上回る毎に、DSPモジュールが、第1の好ましいプロトコルを使用して送信の特定の部分の復調が試みられる(ステップS7−4)。
復調に失敗した場合には、DSPモジュールが第2の好ましいプロトコルを使用して送信の一部分の復調が試みられ(ステップS7−6)、
復調が成功した場合には、そのチャネルに関する第3のペグカウンタが増分され(ステップS7−7)、
検出期間の終了時に、無線ロケーション・システムが全ペグカウンタが読み取られ(ステップS7−8)、
無線ロケーション・システムがペグカウンタに基づいて1次チャネルが自動的に割り当てられる(ステップS7−9)。
・制御および通信モジュール10−5
図2Fに示す制御および通信モジュール10−5が、データバッファ10−5−1と、コントローラ10−5−2と、メモリ10−5−3と、CPU10−5−4と、T1/E1通信チップ10−5−5とを含む。このモジュールは、特許第5,608,410号にすでに開示されている多くの特徴を有する。この実施形態では幾つかの強化策が加えられている。例えば、SCS10は、制御および通信モジュール上のCPUがそのプログラムされたソフトウェアを実行することを停止する場合にさえ、自動遠隔リセット能力を含む。この能力は、SCS10が正常に動作しなくなった場合に技術者がSCS10をリセットするためにセルサイトに行くことを不要にするので、無線ロケーション・システムの稼働コストを低減させることが可能である。自動遠隔リセット回路が、特定のビットシーケンスに関してSCS10とTLP12の間の通信インタフェースを監視することによって動作する。このビットシーケンスは、SCS10とTLP12の間の正常な通信の最中には生じないシーケンスである。例えば、このシーケンスは、すべて「1」のパターンから成ってもよい。リセット回路はCPUとは無関係に動作し、したがって、CPUがロック状態または他の非動作状態になっている場合でさえ、このリセット回路は依然としてSCS10のリセットを実現してCPUを動作状態に戻すことが可能である。
・校正および性能監視
SCS10のアーキテクチャは、ディジタル受信機とディジタル信号プロセッサとを含むディジタル技術に主に基づいている。RF信号がディジタル化され終わると、タイミングと周波数と位相差とが様々なプロセスで注意深く制御されることが可能である。さらに重要なことには、あらゆるタイミングと周波数と位相差とが、無線ロケーション・システムで使用される様々な受信機と様々なSCS10との間で完全に整合させられることが可能である。しかし、ADCの前に、RF信号は、アンテナとケーブルとローノイズ増幅器とフィルタとデュプレクサ(duplexor)とマルチカプラとRFスプリッタとを含む多数のRF構成部品を通過する。これらのRF構成部品の各々は、遅延および位相/周波数応答を含む無線ロケーション・システムにとって重要な特性を有する。RFおよびアナログ構成部品が、図2GのSCS10AとSCS10BのようなSCS10の対の間で完全に整合している時には、これらの特性の影響はロケーション処理において自動的に排除される。しかし、これらの構成部品の特性が整合していない場合には、ロケーション処理はこの不整合の結果として生じる機器誤差を偶発的に含む可能性がある。さらに、こうしたRF構成部品の多くは、電力や時間や温度に関する不安定性、または、ロケーションの算出に機器誤差を加える可能性がある他の因子の影響を受ける可能性がある。したがって、無線ロケーション・システムのRF構成部品を校正しかつ無線ロケーション・システムの性能を定期的に監視するために、幾つかの発明的な技術が開発されてきた。校正の次に、無線ロケーション・システムは、これらの機器誤差の補正に使用するために、こうした遅延および位相/周波数応答の値を(すなわち、RFチャネル番号によって)、無線ロケーション・システム内のテーブルに格納する。次では、こうした校正方法を説明するために図2G−2Jを参照する。
・外部的な校正の方法
図2Gを参照すると、無線ロケーション・システムのタイミングの安定性がベースラインに沿って測定され、この場合に、各ベースラインは、2つのSCS10A、10Bと、こられの間に引かれている仮想線(A−B)とによって構成されている。TDOA/FDOAタイプの無線ロケーション・システムでは、無線送信機のロケーションが、各SCS10が無線送信機からの信号の到着に関して記録する時間の差を測定することによって算出される。したがって、各ベースラインに沿ってSCS10によって測定される時間の差は、無線送信機からの信号の送信時間に大きく基づいており、SCS10自体のRFおよびアナログ構成部品における変動には最小限しか基づいていないということが重要である。無線ロケーション・システムの精度目標を満たすために、任意のSCS10対に関するタイミング安定性が100ナノ秒RMS(2乗平均平方根)よりも著しく小さい値に維持される。こうして、無線ロケーション・システムの構成部品は、無線送信機のロケーションの推定において100フィートRMS未満の機器誤差をもたらすだろう。この誤差の一部分は、無線ロケーション・システムを校正するために使用される信号の曖昧性を原因とする。この曖昧性は公知のCramer−Rao下界等式から算出できる。AMPS逆制御チャネルの場合には、この誤差は約40ナノ秒RMSである。誤差の残り部分は、主にSCS10内のRFおよびアナログ構成部品である無線ロケーション・システムの構成部品を原因とする。
(数1)
TDOAX-Y=TDOAmeasured−ε、
ε=k1ε1+k2ε2+・・・・kNεN
ここにk1、k2等は重み係数であり、ε1、ε2等は、各校正送信機に関する理論値から測定TDOA値を引き算することによって算出された誤差である。この例では、誤差値ε1は、図面の地点「C」の校正送信機に関連した誤差値であってよい。重み係数は無線ロケーション・システムのオペレータによって決められ、各ベースラインに関する構成テーブルに入力される。オペレータは、各校正送信機から地点「X」、「Y」のSCS10への距離と、実験によって求められた各校正送信機から地点「X」、「Y」のSCS10への照準線と、各校正送信機の付近に位置している可能性がある無線送信機の位置推定値に対して各SCS「X」、「Y」が及ぼしている影響とを計算に入れるだろう。一般的に、地点「X」、「Y」のSCS10により近い校正送信機は、これよりも遠く離れている校正送信機よりも大きい加重値を与えられ、および、地点「X」、「Y」のSCS10に対するより適切な照準線を有する校正送信機が、これよりも劣った照準線を有する校正送信機よりも大きい加重値を与えられるだろう。
・内部的な校正の方法
外部的な校正の方法に加えて、本発明の目的は、無線ロケーション・システムのSCS10で使用される広帯域ディジタル受信機の全チャネルを校正することである。外部的な校正の方法は、典型的には、広帯域ディジタル受信機に使用される多数のチャネルの中の単一のチャネルだけを校正する。これは、固定された校正送信機が、通常は、典型的には毎回同じ制御チャネルである最大電力の制御チャネルをスキャンするからである。しかし、広帯域ディジタル受信機の転送機能は、その他の関連の構成部品と共に、完全に一定不変のままではなく、時間と温度とに応じて変化するだろう。したがって、外部的な校正の方法が適切に単一のチャネルを校正することが可能であっても、残りの他のチャネルも校正されるという保証はない。
・広帯域校正信号を使用する外部的な校正
次で説明する外部的な校正の方法を、アンテナとフィルタとデュプレクサとマルチカプラとスプリッタとSCS受信機システムに関連付けられたケーブルとを含むことが好ましい、時間および周波数に応じて変動する変換関数によって特徴付けられているSCS10受信機システムと組み合わせて使用することができる。この方法は、外部送信機から安定した既知の広帯域校正信号を送信する段階を含む。その次に、広帯域校正信号が、SCS受信機システムの指定された帯域幅全体にわたって変換関数を推定するために使用される。その次に、この変換関数の推定値が、後続のTDOA/FDOA測定値に対する変換関数の変化の影響を緩和するために使用される。無線ロケーション・システムをホストする無線通信システムに干渉することを防止するために、外部送信が短時間で低電力であることが好ましい。
・局バイアスの校正
本発明の別の側面が、SCS受信機システムにおける局バイアスを補正する校正方法に関する。「局バイアス」とは、無線送信機からのRF信号がアンテナに到達する時点と同じ信号が広帯域受信機に到達した時点との間の有限な遅延として定義される。本発明の方法が、アンテナからフィルタまでのケーブルの長さを測定し、このケーブルの長さに関連した対応する遅延を算出する段階を含む。さらに、この方法は、既知の信号をフィルタ、デュプレクサ、マルチカプラ、または、RFスプリッタに送り込み、広帯域受信機に対する各構成部品の入力からの遅延と位相/周波数応答とを測定することを含む。その次に遅延値と位相値を組み合わせ、後続のロケーション測定値を補正するために使用する。上述のGPSベースのタイミング生成と共に使用する時には、この方法は、GPSケーブル長を補正することを含むことが好ましい。さらに、エージングと天候のために生じるかも知れない局バイアスの変化を監視するために、外部で生成された信号を使用することが好ましい。最後に、無線ロケーション・システム内の各受信機システムに関するRFチャネルによる局バイアスが、後続のロケーション処理の補正に使用するために無線ロケーション・システム内にテーブル形式で記憶されることが好ましい。
・性能の監視
無線ロケーション・システムは、定期的かつ継続的に性能を監視するために、校正と同様の方法を使用する。これらの方法を図2Kと図2Lの流れ図に示す。2つの性能監視方法、すなわち、固定電話機と測量地点の駆動検査(drive testing of surveyed points)とを使用する。固定電話機法は下記の諸ステップを含む(図2Kを参照されたい):
標準的な無線送信機を、無線ロケーション・システムのサービスエリア内の様々な地点に恒久的に配置し(この場合に、これらは固定電話機として知られている)(ステップS−30)、
固定電話機が配置された地点の位置が予め決められた距離(例えば10フィート)の範囲内で正確に判明するように、これらの地点を測量する(ステップS−31)、
測量地点をAP14内のテーブルの中に記憶し(ステップS−32)、
無線通信システム上の全無線通信機に関してその無線通信システムによって設定されたレートと時間間隔で、固定電話機がその無線通信システム上に登録されることが許可され(ステップS−33)、
固定電話機による登録送信の各々において、無線ロケーション・システムが、通常のロケーション処理を使用して固定電話機の位置を発見し(校正送信機の場合と同様に、無線ロケーション・システムは、テーブル内に識別情報を記憶することによって固定電話機からのものとして送信を識別することが可能である)(ステップS−34)、
無線ロケーション・システムは、ロケーション処理によって求められた計算上の位置と測量によって求められた記憶された位置との間の誤差を計算する(ステップS−35)、
位置、誤差値、および、他の測定パラメータをタイムスタンプと共にAP14内のデータベースに記憶し(ステップS−36)、
AP14は瞬間誤差と他の測定パラメータ(一括して拡張位置レコードと呼ぶ)とを監視し、さらに、誤差と他の測定パラメータとの様々な統計値を計算し(ステップS−37)、
誤差または他の値のいずれかが、瞬間的に、または、指定された数の位置推定値全体における統計的フィルタリングを行った後で、予め決められた閾値または履歴統計値を上回る場合には、AP14が無線ロケーション・システムのオペレータに警報を送る(ステップS−38)。
・TDOAロケーションプロセッサ(TLP)
図1と図1Aと図3に示されているTLP12が、無線ロケーション・システムの様々な側面、特にSCS10を管理しかつロケーション処理を制御する中央ディジタル信号処理システムである。ロケーション処理がDSPを多用するので、TLP12の主な利点の1つは、DSPリソースが無線ロケーション・システム内のSCS10のいずれかにおける送信によって開始されるロケーション処理の間で共用可能であるということである。すなわち、SCS10におけるDSPの追加コストが、リソースを中央で利用可能にしておくことによって低減される。図3に示すように、TLP12の3つの主要な構成部品、すなわち、
DSPモジュール12−1と、T1/E1通信モジュール12−2と、コントローラモジュール12−3とが存在する。
・診断ポート
TLP12は、無線ロケーション・システム内の問題の操作と診断に非常に有効である診断ポートをサポートする。この診断ポートは、TLP12において構内でアクセスされることも、TLP12をAPに接続するイーサネットネットワークを介して遠隔アクセスされることも可能である。この診断ポートは、SCS10から受け取った復調およびRFデータすべてと、すべてのロケーション処理の中間結果と最終結果とを、オペレータがファイルに書き込むことを可能にする。このデータは位置推定値の処理後にTLP12から消去され、したがって、診断ポートは後続の後処理と分析のためのデータを保存する手段を提供する。大規模な無線ロケーション・システムを運用する際の本発明者の経験は、非常に少数の位置推定値が時として非常に大きな誤差を有する可能性があり、および、こうした大きな誤差は、あらゆる測定期間全体にわたる無線ロケーション・システムの動作統計値全体を支配する可能性があるということである。したがって、こうした誤差を診断し緩和するために、無線ロケーション・システムが非常に大きな誤差の原因を検出して捕捉することを可能にする一連のツールをオペレータに提供することが重要である。診断ポートは、すべての位置推定値、特定の無線送信機からの位置推定値もしくは特定の検査地点における位置推定値、または、特定の基準に合致する位置推定値に関して上述の情報を保存するように設定されることが可能である。例えば、固定電話機、または、測量地点の駆動検査の場合に、診断ポートは、位置推定値の誤差をリアルタイムで求めて、予め決められた閾値を誤差が超える位置推定値だけに関して上述の情報を書き込むことが可能である。診断ポートは、各々の固定電話機および駆動検査地点の測量された緯度/経度座標をテーブル内に記憶することと、その次に、対応する検査地点に関する位置推定値が算出される時に半径誤差を算出することとによって、リアルタイムで誤差を算出する。
・冗長性
TLP12は、無線位置検出のシステムがMプラスNの冗長性の方法を支持することを許容しつつ、幾つかの発明的な技術を使用して冗長性を実現させる。
・アプリケーションプロセッサ(AP)14
AP14は、無線ロケーション・システム全体を管理し、外部ユーザとアプリケーションとにインタフェースを提供し、位置レコードおよび構成を記憶し、かつ、様々なアプリケーション関連の機能性をサポートする、幾つかのソフトウェアプロセスを含む集中形データベースシステムである。AP14は、無線ロケーション・システムのスループットに適合するサイズにされている市販のハードウェアプラットホームを使用する。さらに、AP14は市販のリレーショナルデータベースシステム(RDBMS)を使用し、このリレーショナルデータベースシステムは、本明細書で説明する機能性を提供するように高度にカストマイズされている。SCS10とTLP12は、位置を算出して位置レコードを生成するように純粋にリアルタイムベースで共に動作することが好ましいが、AP14は、位置レコードを記憶し転送するためにはリアルタイムベースで動作し、
かつ、位置レコードを後処理し時間の経過に応じてアクセスと報告を提供するためには非リアルタイムベースで動作することが可能である。様々なタイプのシステムおよびアプリケーション分析のために位置レコードを記憶し検索し後処理する能力が、本発明の強力な利点であることがすでに実証されている。ソフトウェアプロセスの主要な集まりが、図4に示してあるApCoreとして知られており、これは次に機能を含む。
AP14は、異なる都市内にあるか又は異なる無線キャリヤによって運営されている無線ロケーション・システム間での「ローミング」をサポートする。第1の無線送信機が第1の無線ロケーション・システム上の1つのアプリケーションに加入しており従って第1の無線ロケーション・システム内の第1のAP14内にタスキングリスト内のエントリを有する場合には、第1の無線送信機は同様にローミングに加入することもできる。各々の無線ロケーション・システム内の各々のAP14及びTLP12は、有効な「ホーム」加入者アイデンティティのリストが維持されている1つのテーブルを内含する。このリストは標準的に1つの範囲であり、例えば現行のセルラ電話についてはこの範囲は、セルラ電話のMIN又はMSIDに結びつけられたNPA/NXXコード(又はエリアコード及び交換局)により決定され得る。「ホーム」基準を満たす無線送信機が伝送を行なうとき、TLP12は単数又は複数のSCS10から復調されたデータを受信し、対象信号テーブル内のトリガ情報を検査する。いずれかのトリガ基準が満たされている場合、ロケーション処理はその伝送で始まり、そうでなければ、その伝送は無線ロケーション・システムにより処理されない。
・多重パスの位置検出の記録
一部のアプリケーションでは、無線送信機の一般的ロケーションの非常に高速な推定とそれに続いてひきつづき送ることのできるロケーションのより精確な推定が必要となる可能性がある。これは、例えば、無線呼出しを取扱いかつ呼出しルーティング決定を非常に迅速に行なわなければならないものの、より正確なロケーションがE9−1−1コール・テイカー電子マップ端末上に表示されるのをわずかに長く待機することのできるE9−1−1システムにとって価値あるものであり得る。無線ロケーション・システムはこれらのアプリケーションを、以下で記述する発明力ある多重パス(または「多重経路」)ロケーション処理モードでサポートする。AP14はこのモードを多重パスロケーション記録でサポートする。一部のエントリについては、AP14中のタスキングリストは、特定のアプリケーションがロケーションのおおよその推定をそれ以前に受信しなければならない最大タイムリミット及び特定のアプリケーションがそれ以内に第1の位置推定を受信しなければならない第2の最大タイムリミットを標示するフラグを内含する。これらの一部のアプリケーションについては、AP14は、例えば第1のパス推定(すなわちおおまかなもの)又は最終的パス推定にセットされうる、記録内に内含された位置推定の状態を標示するフラグをロケーション記録内に内含している。無線ロケーション・システムは一般に、そのアプリケーションによってセットされたタイムリミット内の最良の位置推定を決定することができる、すなわち、無線ロケーション・システムは、そのタイムリミット内にサポートできるRFデータのほとんどの量を処理することができる。いずれの特定の無線送信機でも単数又は複数のアプリケーションについての1つのロケーション記録をトリガできることから、無線ロケーション・システムは多数のモードを同時にサポートする。例えば、特定のMINを伴う無線送信機は「911」を呼出すことができる。こうして、E9−1−1アプリケーションについては2パスロケーション記録が、ただしその特定のMINを監視しているフリートマネージメントアプリケーションについては単一パスロケーション記録がトリガされ得る。このことは、任意の数のアプリケーションに対し拡張可能である。
・多重復調及びトリガ
都市部又は過密な郊外エリア内の無線通信システムにおいては、周波数又はチャンネルは、比較的近距離で何度も再利用できる。無線ロケーション・システムは、無線通信システムを使用することなく無線伝送を独立して検出し復調する能力をもつことから、無線ロケーション・システム内で多重SCS10において単一無線伝送を頻繁に検出しうまく復調させることができる。このことは意図的及び非意図的の両方で起こりうる。非意図的な発生は、近い周波数の再利用によってひき起こされ、従って、各SCS10が自らSCS10と同時にロケーションが特定されたセルサイト内でのみ発生する伝送のみを監視していると考えられているとき、複数のSCS10において予め定められた閾値より上で特定の無線伝送が受信される可能性がある。特定のセルサイトで及び特定の周波数上で発生する伝送を検出し復調するべく複数のSCS10をプログラミングすることによって、意図的発生がひき起こされる。前述したとおり、これは一般に、いずれかの特定の無線伝送がうまく検出され復調される確率をさらに増大させるためシステム復調冗長性を提供するべく、隣接する又は近接した複数のSCS10について使用される。
・無線通信システムへのインターフェイス
無線位置検出のシステムは、移動体交換局(MSC)又は移動体位置決めコントローラ(MPC)といったような、無線通信システムへのインタフェース上で通信するための手段を内含する。このインタフェースは、例えば、IS−41又はTCP/IPプロトコルの最近のバージョンといったような標準的な安全プロトコルに基づいていてよい。これらのプロトコルの書式、フィールド及び認証アスペクトは周知のものである。無線ロケーション・システムはこのインタフェース上に、無線通信システムにロケーション記録を渡すための手段を提供するのと同様に、無線伝送の成功裡の検出、復調及びトリガを補助するべく設計されているさまざまな指令/応答及び情報の識別子をサポートする。特に、このインタフェースは、どの無線送信機が特定のセルサイトで特定の音声チャンネルパラメータに割当てられたかについての情報を無線ロケーション・システムが得るための手段を提供している。無線通信システムに対するこのインタフェース上で無線ロケーション・システムによりサポートされる識別子の一例としては、以下のものが含まれる:
MIN/MDN/MSID/IMSI/TMSIマッピングについての問合せ。すなわち、一部のタイプの無線送信機は、電話回線網上で呼出されうる周知の形態でそのアイデンティティを伝送することになる。その他のタイプの無線送信機は、電話で呼出しできないものの無線通信システムの内部のテーブルを用いて呼出しできる番号へと翻訳されるアイデンティティを伝送することになる。伝送されたアイデンティティは大部分の場合永続的であるが、一時的なものでもあり得る。AP14に接続されたロケーションアプリケーションのユーザーは標準的に、電話で呼出しできるアイデンティティを用いてタスキングリスト上にトリガを置くことの方を好む。電話で呼出しできるアイデンティティは標準的に移動体ディレクトリ番号(MDN)として知られている。翻訳が必要とされうるその他のタイプのアイデンティティとしては、移動体アイデンティティ番号(MIN)、移動体加入者アイデンティティ(MSID),国際移動体加入者アイデンティティ(IMSI)及び一時的移動体加入者IYD(TMSI)が含まれる。無線通信システムが無線送信機により伝送された識別子内のデータフィールドのいずれかについての暗号化の使用を有効化した場合、無線ロケーション・システムは同様に、アイデンティティ情報と共に暗号化情報についても問合せすることができる。無線ロケーション・システムは、ロケーションアプリケーションによってタスキングリスト上に置かれたトリガイデンティティのための代替的アイデンティティについて無線通信システムに問合せるか、又はSCS10によって復調されたアイデンティティのための代替的アイデンティティについて無線通信システムに問合せるための手段を内含する。その他の事象も同様にこのタイプの問合せをトリガすることができる。このタイプの問合せについては、標準的に、無線ロケーション・システムは指令を開始し、無線通信システムは応答する。
・内部的な無線通信システムのインターフェイス,状態テーブルの監視
無線ロケーション・システムと無線通信システムの間のこの上述のインタフェースに加えて、無線ロケーション・システムは同様に、無線送信機及びこれらの送信機が使用中のRFチャンネルを識別するために無線ロケーション・システムにとって重要である識別子を傍受する目的で無線通信システム内の既存のインタフェースを監視する手段も内含している。これらのインタフェースとしては、例えば、GSMエアインタフェースプロトコルを利用する無線通信システム内で使用される「aインタフェース」及び「abis インタフェース」などが含まれる可能性がある。これらのインタフェースは周知であり、さまざまな規格の中で公表されている。基地局(BTS),基地局コントローラ(BSC)及び移動体交換局(MSC)及びその他のポイント間のこれらのインタフェース上の双方向識別子を監視することにより、無線ロケーション・システムは、無線通信システム自体が知っているものと同じ特定チャンネルに対する無線送信機の割当てについての情報を得ることができる。無線ロケーション・システムはさまざまなポイントで、これらのインタフェースを監視する手段を内含している。例えば、SCS10は、BTSからBSCのインタフェースを監視できる。代替的には、TLP12又はAP14は又、一定数のBTS対BSCのインタフェースが集中させられたBSCを監視することもできる。無線通信システム内部のインタフェースは暗号化されず、階層プロトコルは当業者にとって既知のものである。これらのインタフェースを監視することに関する無線ロケーション・システムの利点は、無線ロケーション・システムには無線送信機からの制御チャンネル識別子を独立して検出し復調することが必要とされない可能性があるという点にある。さらに、無線ロケーション・システムは、これらのインタフェースから全ての必要な音声チャンネル割当て情報を得ることができる。
・アプリケーションのインターフェイス
AP14を用いて、無線ロケーション・システムは、TCP/IP,X25SS7及びIS−41といったような安全プロトコルを用いたエンドユーザー及びキャリヤロケーションアプリケーションに対するさまざまな規格ベースのインタフェースをサポートする。AP14と外部アプリケーションの間の各インタフェースは、AP14に接続されたアプリケーションのアイデンティティをAP14が肯定的に確認できるようにする安全かつ認証済みの接続である。これは、各々の接続されたアプリケーションが、実時間及び/又は履歴ベースでロケーション記録に対する制限されたアクセスしか付与されていないということを理由として、必要なものとなっている。さらに、AP14は、以下でさらに詳述する付加的な指令/応答、実時間及び後処理機能をサポートする。これらの付加的な機能に対するアクセスには、同様に認証が必要とされる。AP14は、ユーザーリスト及び各ユーザーに結びつけられた認証手段を維持する。いかなるアプリケーションも、そのアプリケーションが適正な認証又はアクセス権をもたないロケーション記録又は機能にアクセスすることはできない。さらにAP14は、問題が発生したか又はその後の動作調査が必要とされる場合に各アプリケーションが行なった動作の完全なロギングをサポートする。以下のリスト中の各指令又は機能について、AP14は好ましくは、該当する場合に各々の動作又はその結果を確認するプロトコルをサポートする。
そのエントリを完全に消去することはできない。
個々の送信機の特定のアイデンティティを考慮することなく1つの無線送信機母集団について大量のデータを収集することを必要とする或るタイプのアプリケーションにとって貴重なものである。このタイプのアプリケーションとしては、1つの伝送のロケーション及びその他のパラメータを同時に決定することにより無線キャリヤが無線通信システムの性能を測定できるようにするRF最適化; 政府機関及び商業的事務所が車両中で走行する無線送信機の統計的に有意の標本を用いてさまざまな公道上の交通の流れを監視できるようにする交通量管理; 及び商業的企業が、特定の事業の実現性を決定する一助となりうる特定のエリア周辺の交通の流れを推定できるようにする、局所的交通量推定、がある。
・ネットワークの操作のコンソール(NOC)16
NOC16は、無線ロケーション・システムのオペレータが無線ロケーション・システムのプログラミングパラメータに対し容易にアクセスできるようにするネットワーク管理システムである。例えば、一部の都市においては、無線ロケーション・システムは、何百さらには何千もの数多くのSCS10を内含している可能性がある。NOCは、グラフィカルユーザーインタフェース能力を用いて、大型無線ロケーション・システムを管理するための最も有効な方法である。NOCは同様に、無線ロケーション・システム内の或る機能が適切に作動していない場合に実時間警告を受信する。これらの実時間警告は、矯正的動作を行ないロケーションサービスの劣化を防ぐようオペレータが使用できるものである。無線ロケーション・システムの試行を伴う実験から、経時的に優れたロケーション精度を維持するシステムの能力が、その予め定められたパラメータ内でシステムを作動させ続けるオペレータの能力に直接関係づけされる、ということがわかる。
・位置検出の処理
無線ロケーション・システムは、中央ベース処理と局ベース処理として知られている2つの異なる方法を用いてロケーション処理を実施する能力をもつ。両方の技術はまず最初に特許第5,327,144号に開示されており、本明細書内でさらに増強されている。ロケーション処理は、一部には、多重アンテナ及び多重SCS10で受信された通りの信号のいくつかの位相特性を正確に決定する能力に依存している。従って、受信信号の位相特性を決定するロケーション処理の能力を妨げるフェーズエラー源を識別し取り除くことが無線ロケーション・システムの目的である。1つのフェーズエラー源は、無線送信機自体の内部にある、すなわち、伝送のため電話が特定チャンネルに同調できるようにするフェーズロックループ及び発振器(標準的には水晶発振器)である。低コストの水晶発振器は一般により高いフェーズノイズを有することになる。TS−136及びIS−95Aといったような一部のエアインタフェース仕様は、無線電話が伝送できるフェーズノイズを網羅する仕様を有する。IS−553Aといったようなその他のエアインタフェース仕様は、フェーズノイズを密に規定していない。従って本発明の目的は、一部には中央ベース処理又は局ベース処理の使用を自動的に選択することによりロケーション処理におけるフェーズエラー源としての無線送信機のフェーズノイズを自動的に低減しかつ/又は削除することにある。自動選択には同様に、SCS10とTLP12の間の通信リンクを使用する効率、及びSCS10及びTLP12の各々におけるDSPリソースの利用可能性も考慮されることになる。
無線送信機が、制御チャンネル又は音声チャンネルのいずれかの上で1つの伝送を開始させる(ステップS50);
該伝送は、無線ロケーション・システム内の多数のSCS10及び多数のアンテナにおいて受信される(ステップS51);
該伝送は、各SCS/アンテナに接続された受信機の中でディジタル書式に変換される(ステップS52);
ディジタルデータは、各SCS10において受信機内のメモリに記憶される(ステップS53);
伝送は復調される(ステップS54);
無線ロケーション・システムは、伝送のためにロケーション処理を開始すべきか否かを決定する(ステップS55);
トリガされた場合、TLP12は、多数のSCS10において受信機内のメモリからディジタルデータのコピーを要求する(ステップS56);
ディジタルデータが、多数のSCS10から選択されたTLP12まで送られる(ステップS57);
TLP12は、アンテナ対からのディジタルデータについてTDOA,フィールドOA及び多重経路軽減を実施する(ステップS58);
TLP12は、TDOAデータを用いて位置及び速度決定を実施し、次にロケーション記録を新規作成し、ロケーション記録をAP14に転送する(ステップS59)。
ロケーション処理において各々のベースラインのために用いられる単一基準SCS/アンテナの選択にある。先行技術においては、ベースラインは、1つのリング周囲のアンテナサイト対を用いて決定された。当該無線ロケーション・システムにおいては、使用される単一基準SCS/アンテナは一般に、最高のSNRの信号であるが、以下で記述するようにその他の判定基準も同様に使用される。高いSNRの基準を使用することは、ロケーション処理で使用されるその他のSCS/アンテナがノイズ下限(すなわち信号対雑音比がゼロ又はマイナスの)以下といったような非常に弱いものである場合に、中央ベースのロケーション処理を補助する。局ベースのロケーション処理が使用される場合、基準信号は、非常に高い信号対雑音比をもち、さらにその他のSCS/アンテナにおける非常に弱い信号のためのロケーション処理を補助するように意図的に作成された、再変調された信号である。
(数2)
y(t)=Σx(t−τn)anejω(t-τn)、 n=0ないしNのすべてについて
ここに、式中、x(t)は無線送信機により伝送されたとおりの信号、an及びτnは、多重経路成分の複合振幅と遅延、Nは受信信号内の多重経路成分の合計数、a0およびτ0は最も直接的な経路要素についての定数、である。
無線送信機は、制御チャンネル又は音声チャンネルのいずれかの上で1つの伝送を開始させる(ステップS60);
該伝送は、無線ロケーション・システム内の多数のSCS10及び多数のアンテナにおいて受信される(ステップS61);
該伝送は、各SCS/アンテナに接続された受信機の中でディジタル書式に変換される(ステップS62);
ディジタルデータは、各SCS10内のメモリに記憶される(ステップS63);
伝送は復調される(ステップS64);
無線ロケーション・システムは、伝送のためにロケーション処理を開始すべきか否かを決定する(ステップS65);
トリガされた場合、第1のSCS10Aは伝送を復調させ、適切な位相補正間隔を決定する(ステップS66);
このような各位相補正間隔について、第1のSCS10Aは適切な位相補正及び振幅補正を計算し、この位相補正パラメータ及び振幅補正パラメータを復調されたデータと共に符号化する(ステップS67);
復調されたデータ及び位相補正及び振幅補正パラメータは第1のSCS10AからTLP12まで送られる(ステップS68);
TLP12は、ロケーション処理において使用すべきSCS10及び受信アンテナを決定する(ステップS69);
TLP12は、ロケーション処理において使用されることになる各々の第2のSCS10Bに対し、復調されたデータ及び位相補正及び振幅補正パラメータを送る(ステップS70);
第1のSCS10及び各々の第2のSCS10Bは、復調されたデータ及び位相補正及び振幅補正パラメータに基づいて第1の再変調信号を新規作成する(ステップS71);
第1のSCS10A及び各々の第2のSCS10Bは、各々のSCS10内のメモリに記憶されたディジタルデータ及び第1の再変調された信号を用いて、TDOA,フィールドOA及び多重経路軽減を実施する(ステップS72);
第1のSCS10A及び各々の第2のSCS10BからTLP12まで、TDOA,フィールドOA及び多重経路軽減データが送られる(ステップS73);
TLP12は、TDOAデータを用いて位置及び速度決定を実施する(ステップS74); 及び
TLP12は、ロケーション記録を新規作成し、ロケーション記録をAP14に転送する(ステップS75)。
無線送信機は、制御チャンネル又は音声チャンネルのいずれかの上で1つの伝送を開始する(ステップS80);
該伝送は、第1のSCS10Aにおいて受信される(ステップS81);
該伝送は、各アンテナに接続された受信機の中でディジタル書式に変換される(ステップS82);
無線ロケーション・システムは、伝送のためにロケーション処理を開始すべきか否かを決定する(ステップS83);
トリガされた場合、第1のSCS10Aはその伝送を復調させ、位相補正及び振幅補正パラメータを符号化するのに必要とされるビット数及び適当な位相補正間隔を推定する(ステップS84);
第1のSCS10Aは次に、中央ベースの処理に必要とされるビット数を推定する;
各々のそれぞれの方法について必要とされるビット数に基づいて、SCS10又はTLP12は、この伝送のためのロケーション処理を実施するべく中央ベースの処理又は局ベースの処理のいずれを使用すべきかを決定する(ステップS85)。
(数3)
LSD=(Q12(Delay_T12−Delay_O12)2+Q13(Delay_T13−Delay_O13)2+…+Qxy(Delay_Txy−Delay_Oxy)2
現在の実施において、この等式は、ロケーション処理コードをより効率の良いものにするため下記の形式に再調整された。
(数4)
LSD=Σ(TDOA0i−τi+τ0)2wi 2
なお式中、N=ロケーション処理で使用されるSCS/アンテナ数、
TDOA0i=基準サイト0からi番目のサイトまでのTDOA、
τi=無線送信機からi番目のサイトまでの視覚伝播時間の現論的ライン、
τ0=送信機から基準までの視覚伝播時間の現論的ライン、
wi=i番目のベースラインに適用される重み又は品質係数、である。
(数5)
LSD’=Σ(TDOA0i−τi)2wi 2−b2Σwi 2
なお式中、N=ロケーション処理で使用されるSCS/アンテナ数、
TDOA0i=基準サイト0からi番目のサイトまでのTDOA、
TDOA00=ゼロとみなす、
τi=無線送信機からi番目のサイトまでの視覚伝播時間の現論的ライン、
b=その理論的点におけるLSD’を最小限にする各理論的点について別々に計算されたバイアスであり、
wi=i番目のベースラインに適用される重み又は品質係数、である。
・位置検出の処理用のアンテナ選択のプロセス
以上で列挙したような以前の発明及び開示は、ロケーションを決定するために第1,第2又可能な場合には第3のアンテナサイト、セルサイト又は基地局が必要とされるような技術を記述していた。特許第5,608,410号はさらに、応答性ある送信機のロケーションを計算するのにどのアンテナサイトロケーションからのどのデータフレームが使用されることになるかを決定することを担当する動的選択サブシステム(DSS)を開示している。DSSでは、データフレームが閾値数より多いサイトから受信される場合、DSSは、どれが保持又は排除の候補であるかを決定し、次にロケーション処理のためのデータフレームを動的に組織する。DSSは、解が過剰決定されるように最低数より多いアンテナを使用することを好む。さらにDSSは、ロケーション処理内で用いられた全ての伝送が同じ送信機からそして同じ伝送から受信されたものであることを保証する。
無線送信機が、制御チャンネル又は音声チャンネルのいずれかの上で1つの伝送を開始する(ステップS90);
該伝送は、無線ロケーション・システム内の多数のSCS10及び多数のアンテナにおいて受信される(ステップS91);
該伝送は、各SCS/アンテナに接続された受信機の中でディジタル書式に変換される(ステップS92);
ディジタルデータは、各SCS10内のメモリに記憶される(ステップS93);
少なくとも1つのSCS10Aにおいて伝送が復調され、伝送が発生したチャンネルの数及び無線送信機にサービス提供するセルサイト及びセクターが決定される(ステップS94);
サービス提供するセルサイト及びセクターに基づいて、1つのSCS10Aが、その伝送を処理するための「一次」SCS10として指定される(ステップS95);
一次SCS10Aは、復調されたデータと結びつけられたタイムスタンプを決定する(ステップS96);
無線ロケーション・システムは伝送のためにロケーション処理を開始すべきか否かを決定する(ステップS97);
ロケーション処理がトリガされたならば、無線ロケーション・システムは、ロケーション処理内で使用すべきSCS10及びアンテナの候補リストを決定する(ステップS98);
各々の候補SCS/アンテナは、一次SCS10Aによって決定されるタイムスタンプの時刻において伝送のチャンネル番号内で複数のパラメータを測定し報告する(ステップS99);
無線ロケーション・システムは特定された基準を用いて候補SCS/アンテナを順序づけし、ロケーション処理において使用すべきSCS/アンテナ処理リスト及び基準SCS/アンテナを選択する(ステップS100);および、
無線ロケーション・システムは、SCS/アンテナの処理リストからのデータを用いて、前述のようにロケーション処理を進める(ステップS101)。
・一次のSCS/アンテナの選択
一次のSCS/アンテナを選択するためのプロセスは、SCS10及びアンテナ10−1の候補リストが一部には一次のSCS/アンテナの指定に基づいて決定されることから、きわめて重要である。無線送信機が特定のRFチャンネル上で伝送を行なうとき、伝送は往々にして、それが復調されうるレベルより低いレベルまで信号が減衰するまでに何マイルも伝播する可能性がある。従って往々にして、信号を復調する能力をもつ数多くのSCS/アンテナが存在する。このことは特に、数多くの無線通信システムの周波数再利用パターンがきわめて密度の高いものである都市及び郊外エリアで発生する。例えば無線の利用率が高くセルサイトの間隔どりが密であることから、当該発明人は、約1マイル離隔されたセルサイト上で同じRF制御チャンネル及びディジタルカラーコードが使用された無線通信システムをテストした。無線ロケーション・システムは独立してこれらの伝送を復調していることから、無線ロケーション・システムは往々にして同じ伝送を2つ、3つ又はそれ以上の別のSCS/アンテナにおいて復調させることができる。無線ロケーション・システムは、復調済みデータが受諾可能なビットエラー限界内で整合し全てが予め定められた時間的間隔内で発生している状態で、各々予め定められたビットエラー閾値より低いビットエラー値を伴う異なるSCS/アンテナから送られた多数の復調済みデータフレームを受信した時点で、多数のSCS/アンテナにおいて多数回同じ伝送が復調させられたことを検出する。
・基準および協力のSCS/アンテナの選択
位置処理に使うSCS/アンテナ・セットを選ぶ場合、無線式位置決めシステムは種々の基準を用いて候補SCS/アンテナに指令を与える。この基準は例えば、位置処理のために使われる送信間隔にわたっての平均SN比、同間隔にわたってのSN比の変動、純粋な(すなわち、AMPS、ドッティング、およびバーカー符号のための)先行モデルに対する受信トランスミッションの初期の係数と中心SCS/アンテナからの復調データまたはそのいずれか、トランスミッションを復調するSCS/アンテナにおいて報告されたオンセットに関するトランスミッションのオンセットの時間、トランスミッションのオンセットの少し前からトランスミッションのオンセットまでのSN比の変化の大きさと速度、およびその他の同様のパラメータである。平均SN比は、一般に、各SCSにおいて決定されると共に、位置処理のために使用されるトランスミッションの全長かまたはそれより短い間隔にわたっての候補リスト内の各アンテナに対して決定される。より短い間隔にわたる平均SN比は、特定エアインターフェースプロトコルに基き、かつ、中心SCS10によって報告されたタイムスタンプの前、間および後の短い時間範囲にわたって、ドットシーケンスと、バーカー符号と、同期ワードと、またはそのいずれかとの相関を行うことによって決定できる。その時間範囲は一般に、例えば、タイムスタンプを中心とした±200マイクロ秒の範囲とすることができる。無線式位置決めシステムは一般に、以下の基準を用いて候補SCS/アンテナに指令する。この基準の各々は、最終決定を行うための基準を兼ねるときに重み付けすることができる。この基準とは、任意のSCS/アンテナの平均SN比が、位置処理に使う所定の閾値よりも大きくなければならないこと、高平均SN比のSCS/アンテナが低平均SN比のSCS/アンテナよりも好ましいこと、低SN比変動のSCS/アンテナが高SN比変動のSCS/アンテナよりも好ましいこと、復調SCS/アンテナによって報告されるオンセットにより近いオンセットを持ったSCS/アンテナが、時間に間に合うより離れたオンセットを持ったSCS/アンテナよりも好ましいこと、高速SN比変化率のSCS/アンテナが低速SN比変化率のSCS/アンテナよりも好ましいこと、低増分重み付けGDOPを持ったSCS/アンテナが、高増分重み付けGDOPを持ったSCS/アンテナよりも好ましいこと−この重み付けは中心SCSからの推定パス損失に基いている−である。これらの好ましさの各々に付加される重み付けは、各システムの特定設計に合うように無線式位置決めシステムのオペレータによって調整できる。位置処理に使用する異なるSCS10の数を、所定限度まで最大化し、各SCS10で使用するアンテナの数を所定限度に制限し、SCS/アンテナの全数を最大処理アンテナ数に制限する。上記処理を用いた最高ランキングのSCS/アンテナを、位置処理のための参照SCS/アンテナと呼ぶ。
・SCS10内における最良のポートの選択
しばしば、候補リストまたは位置処理において使用するリストの中のSCS/アンテナは、特定SCS10において唯一つまたは二つのアンテナを含む。この場合、無線式位置決めシステムは、SCS10が、特定SCS10での全てまたはいくつかのアンテナから「最善ポート」を選びようにすることができる。例えば、無線式位置決めシステムが最初のSCS10において唯一つのアンテナを使うことを選択するならば、最初のSCS10は、そのSCS10に接続される一般的な6アンテナポートから最善アンテナポートを選択できるか、または、セルサイトのただ一つのセクタの二つのアンテナポートの中から最善アンテナポートを選択できる。最善アンテナポートは、最善ポートのために考慮される全てのアンテナが同じSCS10内にあることを除けば、位置処理に使用するSCS/アンテナセットを選択するための上述と同じ処理を用い、同じパラメータを比較することによって選択される。最善ポートのためのアンテナの比較において、SCS10は、自由に受信信号をセグメントに分割することもでき、それから受信信号の各セグメントにおけるSN比を別途測定できる。それから、SCS10は、 (i) 最大SN比の最も多いセグメントをもったアンテナポートを使うか、(ii) 全てのセグメントのSN比を平均化すると共に最大平均SN比を持ったアンテナポートを使うか、(iii) いずれか一つのセグメントにおける最大SN比を持ったアンテナポートを使うかして、最大SN比を持った最善のアンテナポートを自由に選択できる。
・衝突の検出および復元
無線式位置決めシステムは位置処理において、多くのSCS/アンテナポートからのデータを使うので、一つまたはそれ以上の特定SCS/アンテナポートにおける受信信号が、もう一つの無線送信機からの同一チャンネル干渉であるエネルギーを含むことになる(すなわち、二つの別々の無線送信機の間の部分的または全体的な干渉が生じる)。同一チャンネル干渉が、相手の無線送信機からの信号よりも大きいSN比を持つであろうという妥当な確率もあるし、もし無線式位置決めシステムによって検出されなければ、同一チャンネル干渉のために、SCS10における最良のアンテナ・ポート、基準SCS/アンテナ、候補SCS/アンテナ、またはSCS/アンテナを誤って選択し、位置検出処理に用いてしまう虞れがある。また、同一チャネル干渉によって、得られるTDOAおよびFDOA推定値が劣悪となり、位置推定値が得られなかったり、または劣悪となる可能性がある。衝突の確率は、上位無線通信システムにおいて、特に、周波数がしばしば再利用される都市または密集した都市郊外において、セル・サイトの密度に伴って増大する。
・多重パスの位置検出の処理
ある種の応用は、無線送信機の一般的な位置の非常に速い推定と、それに続くその後に送られてくる位置のより正確な推定とを必要とする。このことは、例えば、E9-1-1システムにとって有用である。このE9-1-1システムは、無線呼出しを扱うと共に呼び出しルーチン決定を非常に速やかにしなければならないが、E9-1-1の呼び出し送話者の電子地図端末上に表示されるより正確な位置のためにもう少し長く待つことができる。無線式位置決めシステムは、発明の多重パス位置処理モードを有するこれらの応用をサポートする。多くの場合、トランスミッションのより長いセグメントを用いると共に、より長い統合間隔にわたって処理利得を増加させることによって、位置精度が高められる。しかし、トランスミッションのより長いセグメントは、SCS10とTLP12におけるより長い処理期間のみならず、SCS10からTLP12までの通信インターフェースを通ってRFデータを送信するためのより長い時間間隔を必要とする。それゆえ、無線式位置決めシステムは、迅速ではあるがおおまかな位置推定と、それに続くより良い位置推定を生成する、より完全な位置処理とを必要とするトランスミッションを識別する手段を備えている。インタレスト信号テーブルは、多重パス位置アプローチを必要とする各インタレスト信号のためのフラッグを含んでいる。このフラグは、送られるべき最初の推定のための要求位置応用によって許容される最大時間量のみならず、送られるべき最後の位置推定のための要求位置応用によって許容される最大時間量を規定する。無線式位置決めシステムは、位置処理を行うためのトランスミッションの部分集合を選択することによっておおまかな位置推定を行う。無線式位置決めシステムは、例えば、最大平均SN比を持った中心SCS/アンテナにおいて識別されたセグメントを選択できる。TLP12は、前述の方法を用いるが、トランスミッションの部分集合だけによって大まかな位置推定を決定した後、その位置推定をAP14に転送し、AP14はそれから、そのおおまかな推定を、その推定がおおまかに過ぎないことを示すフラグと共に要求応用に転送する。無線式位置決めシステムはそれから、前述のすべての方法を用いてその標準位置処理を行い、この位置推定を、この位置推定の最終状況を示すフラグと共に転送する。無線式位置決めシステムは、おおまかな位置推定と最終位置推定をTLP12内の同一DSPについて順に行うか、位置処理を異なるDSPについて平行に行うことが可能である。平行処理は、要求位置応用の最大時間要求を満たすために必要である。無線式位置決めシステムは、同一無線送信のための異なる位置応用からの異なる最大時間要求を支持する。
1.多重経路の選択(外部または内部選択)
多重経路処理の選択は、無線通信システムのような外部発信源からの多重経路に対する具体的な要求に基づくことができる。あるいは、選択は、包括的位置検出要求におけるサービス品質パラメータ/制約(電力、SNR)に基づくこともできる。これは、観念的には、外部要因に基づく内部選択として分類することができる。更に別の代替法として、選択は、セル密度等のような内部構成パラメータに基づくこともできる。
2.多重経路の実行
多重経路処理を実行する際、先に論じたように、最初の位置推定は、時間制限に基づくことができる。あるいは、これは、精度閾値、または規定したサービス品質閾値に基づいてもよい。更に、最初のそして2回目の推定は、別々のネットワークに基づく技術に基づくこともできる。例えば、最初は、セル、セル/セクタ、セル/セクタ/タイミング・セル/セクタ/電力、セル/セクタ/タイミング/電力に基づくことができ、2回目は、TDOA、AoAまたは混成TDOA/AoAに基づくこともできる。尚、セル/セクタ/タイミング進み/電力/PN−オフセット/往復遅延は全て、J−STD−036インターフェースを通じて、WLSに供給することができる。例えば、Enhanced Wireless TIA/EIA/J-STD-036-A 9-1-1 Phase 2を参照のこと。
3.特定
特定に関して、最初および2回目の位置推定が、区別の目安となるタグ(暫定的/最終的)を有するとよいことを注記してもよいであろう。あるいは、最初および2回目の推定を、異なるメッセージング/搬送機構によって、または異なる伝送路を通じて伝達してもよい。更に、最初のパスが既定のサービス品質判断基準を満たす場合には、特定的なタグを採用するとよい。この場合、2回目の推定を送る必要はなく、あるいはサービス品質の目標を満たす場合、最初の/暫定的なタグを最終的なタグと入れ替えてもよい。
・極めて短いベースラインのTDOA
無線式位置決めシステムは、都市、都市近郊、および地方で働くように設計されている。地方においては、単一無線搬送波から得られる十分なセルサイトがないとき、無線式位置決めシステムを、他の無線搬送波のセルサイト、または、AMまたはFMラジオ局の塔、ページング塔、および双方向無線塔を含む他の形式の塔に置かれたSCS10と共に分散させることができる。この場合、無線式位置決めシステムは、既存の無線搬送波アンテナを共用するよりもむしろ、設置されるべきインタレストの無線送信の周波数帯域に適合した適切なアンテナ、フィルタ、および低雑音増幅器の設置を必要とする。例えば、AMラヂオ局の塔は、セルラー帯域送信機を置くための800MHzアンテナを追加する必要がある。しかしながら、どのような形式の塔も妥当なコストで追加できず、無線式位置決めシステムを無線搬送波のほんの2,3の塔に分散しなければならない場合がある。この場合、無線式位置決めシステムは、非常に短い基線のTDOAとして知られるアンテナモードをサポートする。このアンテナモードは、追加アンテナが単一セルサイト塔に設置され、従って追加アンテナが一波長よりも短い距離をおいて設置される場合に有効となる。このことはセル・サイト・セクタ毎に一つだけのアンテナの追加を必要とするので、無線式位置決めシステムは、一つのセクタ内の一つの既設受信アンテナと、その既設受信アンテナの隣に置かれた一つの追加アンテナを使用することができる。普通、一セクタ内の二つのアンテナは、主ビームの中心軸または方向線が平行で、二つのアンテナ素子間の距離が正確にわかるように方向付けされている。また、SCS10におけるアンテナ素子から受信機までのRFパスは校正される。
・ロケーション精度を高めるための帯域幅監視方法
AMPSセルラ送信機は、現在では、米国で用いられている送信機の大半を占め、AMPS逆ボイス・チャネル送信は、一般にスーパーバイザリ・オーディオ・トーン(SAT)によって変調されたFM信号である。ボイス変調は、標準的なFMであり、無線送信機を用いる人の発話ボイスに直接比例する。典型的な会話では、各人が発話するのは35%未満の時間であり、これは、殆どの時間ボイスのために、逆ボイス・チャネルは変調されていないことを意味する。ボイスがあってもなくても、逆チャネルはSATによって連続的に変調され、無線通信システムによってチャネル・ステータスを監視するために用いられる。SAT変調レートは、約6KHzに過ぎない。ボイス・チャネルは、インバンド・メッセージに対応しており、ハンドオフ制御のため、そして既に第1の通話が行われている間に第2の着信呼に答えるための三方通話を確立するため、または無線通信システムからの「監査」メッセージに応答するためというようなその他の理由で用いられている。これらのメッセージは全て、ボイス・チャネル上を搬送されるが、制御チャネル・メッセージに類似した特性を有する。これらのメッセージは頻繁には送信されず、ロケーション・システムは、これらのメッセージを無視し、対象信号として主要なSAT送信に注目している。
図10Bは、逆ボイス・チャネル信号を用いてロケーションを測定するための本発明による別の方法のフローチャートである。この方法は、次のステップから成る。
(iv)無線ロケーション・システムは、「監査」メッセージまたは同様のメッセージを無線送信機に送ることによって、無線通信システムに送信するように命令する。監査メッセージとは、無線通信システムが、エンド・ユーザによる行動を必要とせずに、更に無線送信機に呼び出し音を出させたりまたはそれ以外の方法で警報を出させることなく、無線送信機から応答を得ることができる機構である。監査メッセージを受信すると、無線送信機は、ボイス・チャネル上の「監査応答」メッセージで応答する。
・ロケーション精度を高めるための推定値組み合わせ方法
無線ロケーション・システムによって得られる位置推定値の精度は、無線送信機がその位置を維持している間に行った多数の統計的に独立した位置推定を組み合わせることによって、高めることができる。無線送信機が完全に静止状態にあっても、無線送信機周囲の物理的およびRF環境は常に変化している。例えば、車両がその位置を変更することもあり、1回の位置推定中に衝突の原因となった別の無線送信機が送信を停止し、その位置を変更したため、続く位置推定の間にはもはや衝突しないこともあり得る。したがって、非常に短い時間期間中に連続的に送信を行っても、無線ロケーション・システムによって得られる位置推定値は、送信毎に変化し、各位置推定値は、他の推定値とは統計的に独立しており、特に、変化する環境によって生じた誤差に関しては独立している。
・ロケーション精度を高めるための帯域幅合成方法
無線ロケーション・システムは、更に、人工的帯域幅合成という技法を用いて、帯域幅が比較的狭い無線送信機の位置推定値の精度を高めることもできる。この技法は、例えば、AMPS、NAMPS、TDMA、およびGSMエア・インターフェース・プロトコルを用い、無線送信機が使用できる多数の個々のRFチャネルがある送信機に適用することができる。例示の目的のために、以下の説明ではAMPSに特定した詳細について述べる。しかしながら、この説明は、他のプロトコルに適用するために容易に変更することができる。この方法が拠り所とするのは、各無線送信機は、当該無線送信機が送信する個々の狭帯域信号の帯域幅よりは広い既定の広い周波数帯域に及ぶ周波数において、狭帯域信号のみを送信するように動作するという原理である。また、この方法が拠り所とするのは、無線ロケーション・システムと無線通信システムとの間の前述のインターフェースであり、これを通じて、WLSは無線通信システムに無線送信機をハンドオフさせたり、他の周波数またはRFチャネルに切り換えるように命令することができる。一連のコマンドを発行することによって、無線ロケーション・システムは、無線送信機を制御して、連続的に一連のRFチャネルに切り替えることを強制することができ、これによってWLSは、ロケーション処理の目的のために、一連の狭帯域送信信号から、より広い帯域の受信信号を事実上合成することが可能となる。
φ=−fτ+n (式1)
ここで、φはサイクル単位、fはHz単位、τは秒単位で測定し、mは二重差分位相測定の固有整数サイクル曖昧さを表す整数である。nの値は、先験的には未知であるが、連続する周波数における観察、即ち、いずれの周波数チャネル内においても同一である。nの値は、一般に、別個の周波数における観察では異なり、τは、単一の周波数チャネルにおける観察から、実際には、当該チャネル内における周波数の関数として観察される干渉位相に直線をはめ込むことによって、推定することができる。最良のはめ込み線の傾きは、τの所望の推定値のマイナスに等しい。単一チャネルの場合では、nは一定であり、したがって式1を微分すると、次の式が求められる。
dφ/df=−τ (式2)
τの独立推定値は、各チャネル毎に別個にφ対fの観察値に対して直線をはめ込むことによって求められるが、2つの別個の(不連続)周波数チャネルを観察する場合、単一の直線は、双方のチャネルからのφ対fの観察値には通常当てはまらない。何故なら、一般に、整数nは2つのチャネルに対して異なる値を有するからである。しかしながら、ある条件の下では、これら2つの整数値の差を決定して除去し、次いで単一の直線を、双方のチャネルに及ぶ位相データ集合全体に当てはめることが可能となる。この直線の傾きの方が遥かに正しく決定できる。何故なら、この方が基準とする周波数の範囲が広いからである。ある条件の下では、傾き推定値の不確実性は、周波数範囲に反比例する。
φ−φ0=−f(τ−τ0)+n1またはn8(チャネルによって異なる) (式3)
(数9)
Δφ=−Δfτ−n1またはn8(チャネルによって異なる) (式4)
ここで、Δφ=φ−φ0、およびΔτ=τ−τ0である。式(4)を図12Bにグラフで示し、観察した干渉位相φと、初期TDOA推定値τ0から計算した値φ0との間の差Δφと、周波数fとの関係を、チャネル1およびチャネル8について示す。
・911に対する指令再試行
本発明の無線ロケーション・システムの別の態様は、少なくとも第1変調方法および第2変調方法に対応する二重モード無線通信システムと共に用いる「指令再試行」方法(directed retry method)に関する。このような状況では、第1および第2変調方法は、異なるRFチャネル(即ち、WLSおよびPCSシステムにそれぞれ対応する無線通信システムのチャネル)上で用いられると仮定する。また、位置を突き止める無線送信機は、無線ロケーション・システムに対応させた無線通信システム上において、双方の変調方法に対応することができる、即ち、「911」に発呼することができると仮定する。
・結論
本発明の真の範囲は、ここに開示した現時点において好適な実施形態に限定される訳ではない。例えば、無線ロケーション・システムの現時点における好適な実施形態は、信号収集システム(SCS)、TDOAロケーション・プロセッサ(TLP)、アプリケーション・プロセッサ(AP)等のような説明用語を用いているが、特許請求の範囲の保護範囲を限定したり、無線ロケーション・システムの発明的態様が、開示した特定の方法および装置に限定されることを暗示するように解釈してはならない。更に、当業者には理解されようが、ここに開示した本発明の態様の多くは、TDOA技術に基づかないロケーション・システムにも適用することができる。例えば、無線ロケーション・システムがタスキング・リストなどを用いるプロセスを、非TDOAシステムに適用することができる。このような非TDOAシステムであれば、前述のTLPは、TDOA計算を実行するために必要ではない。同様に、本発明は、前述のように構成されたSCSを採用するシステムや、前述の詳細全てを満たすAPを採用するシステムにも限定されることはない。本質的に、SCS、TLPおよびAPは、プログラム可能なデータ集合および処理デバイスであり、ここに開示した発明の概念から逸脱することなく、種々の形態をなすことができる。ディジタル信号処理およびその他の処理機能のコストが急激に低下していることから、例えば、本発明のシステムの動作を変更しなくても、特定の機能に対する処理を、ここに記載した機能的要素(TLP等)から別の機能的要素(SCSまたはAP等)に移転することも容易に可能である。多くの場合、ここに記載した実施(即ち、機能的要素)の場所は、単に設計者の好みであり、厳然たる必須事項ではない。したがって、明示的に限定され得る場合を除いて、特許請求の範囲の保護範囲は、前述の具体的な実施形態に限定する意図はないものとする。
Claims (99)
- 無線ロケーション・システムにおいて用い、無線送信機から受信する送信に基づいて、当該無線送信機の位置を検出可能な、多重経路位置検出処理方法であって、
(a)第1位置の低品質位置推定を求め、該第1位置推定を第1位置推定用途に提供するステップと、
(b)続いて、第2位置の高品質位置推定を求めて、第2位置検出用途に送出するステップと、から成り、前記第2位置検出用途は、前記第1位置検出用途と同一でも、前記第1位置検出用途と異なっていてもよい、
多重経路位置検出処理方法。 - 請求項1記載の方法において、前記第2位置推定は、前記第1位置推定よりも精度が高い推定である、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記第2位置推定は、前記第1位置推定よりも信頼度が高い、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、複数の受信した送信を、多重経路位置検出処理を必要とするものとして特定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、1つ以上の無線送信機を、多重経路位置検出処理を必要とするものとして特定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記受信した送信を、前記第1位置検出用途のアイデンティティに基づいて、多重経路位置検出処理を必要とするものとして特定する、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記受信した送信を、前記無線送信機の発呼番号に基づいて、多重経路位置検出処理を必要とするものとして特定する、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、多重経路位置検出処理を必要とする1つ以上の位置検出用途を特定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記第1位置推定を提供する際、前記WLSは、前記無線送信機の位置の大まかな推定を与える際に用いるために、前記受信した送信の部分集合を選択する、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記無線送信機のための位置検出処理に関連付ける優先レベルを決定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記第1位置推定を求めるための信号収集に対して時間制限を決定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記第1位置推定を求めるための信号処理に対して時間制限を決定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記第1位置推定を供給するための全レイテンシに対して時間制限を決定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、信号電力閾値を決定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、位置推定の前記第1位置検出用途への送出に対して時間制限を決定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記第1位置推定を提供する多数の位置検出用途を決定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記第2位置推定のための信号収集に対して時間制限を決定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記第2位置推定のための信号処理に対して時間制限を決定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記第2位置推定のための全レイテンシに対して時間制限を決定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記第1位置推定に対する位置精度閾値を決定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記第1位置推定に対する速度精度閾値を決定するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記第2位置推定は、前記第1位置推定とは独立している、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記第1位置推定を、前記第2位置推定を求める際に用いる、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記第1および第2位置推定を並列に求める、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記第2位置推定を前記第1位置検出用途に供給するステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法であって、更に、前記第2位置推定を第2位置検出用途に供給するステップを含み、前記第2位置検出用途は前記第1位置推定用途とは異なる、方法。
- 請求項1記載の方法であって、ステップ(b)において、多数の位置推定を与えるステップを含む、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記第1位置推定に、それを低品質推定として識別する情報エレメントを与える、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記第2位置推定に、それを高品質推定として識別する情報エレメントを与える、方法。
- 緊急時サービス通話に関与する無線送信機から受信する送信に基づいて、前記無線送信機の位置を検出し、前記通話を電話局に誘導することが可能な無線ロケーション・システム(WLS)において用いる多重経路位置検出処理方法であって、
(a)第1位置の低品質位置推定を求め、該第1位置推定を第1位置推定用途に提供するステップと、
(b)第2位置の高品質位置推定を求めるステップと、
を備えており、前記第1位置推定が、前記第2位置推定よりも精度は低いが、呼を誘導する目的には十分である、多重経路位置検出処理方法。 - 無線ロケーション・システム(WLS)であって、
(a)地理的に分離され、無線送信機から送信を受信する複数の受信システムと、
(b)第1の低品質位置推定を求める手段と、
(c)前記第1位置推定を第1位置検出用途に供給する手段と、
(d)第2の高品質位置推定を求める手段と、
(e)前記第2位置推定を前記第1または第2位置検出用途に供給する手段と、
を備えている、無線ロケーション・システム。 - 請求項31記載のWLSにおいて、前記第2位置推定は、前記第1位置推定よりも精度が高い推定である、WLS。
- 請求項31記載のWLSにおいて、前記第2位置推定は、前記第1位置推定よりも信頼度が高い、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、複数の受信した送信を、多重経路位置検出処理を必要とするものとして特定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、1つ以上の無線送信機を、多重経路位置検出処理を必要とするものとして特定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSにおいて、前記受信した送信を、前記第1位置検出用途のアイデンティティに基づいて、多重経路位置検出処理を必要とするものとして特定する、WLS。
- 請求項31記載のWLSにおいて、前記受信した送信を、前記無線送信機の発呼番号に基づいて、多重経路位置検出処理を必要とするものとして特定する、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、多重経路位置検出処理を必要とする1つ以上の位置検出用途を特定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSにおいて、前記第1位置推定を行う際に、前記WLSは、前記無線送信機の位置の大まかな推定を行うのに用いるために、前記受信した送信の部分集合を選択する、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、前記無線送信機のための位置検出処理に関連付ける優先レベルを決定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載WLSであって、更に、前記第1位置推定を求めるための信号収集に対して時間制限を決定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、前記第1位置推定を求めるための信号処理に対して時間制限を決定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、前記第1位置推定を行うための全レイテンシに対して時間制限を決定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、信号電力閾値を決定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、前記第1位置検出用途への位置推定の送出に対して時間制限を決定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、前記第1位置推定を供給する多数の位置検出用途を決定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、前記第2位置推定のための信号収集に対して時間制限を決定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、第2位置推定のための信号処理に対して時間制限を決定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、前記第2位置推定のための全レイテンシに対して時間制限を決定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、前記第1位置推定に対する位置精度閾値を決定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、前記第1位置推定に対して速度精度閾値を決定する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSにおいて、前記第2位置推定は、前記第1位置推定とは独立している、WLS。
- 請求項31記載のWLSにおいて、前記第1位置推定を、前記第2位置推定を求める際に用いる、WLS。
- 請求項31記載のWLSにおいて、前記第1および第2位置推定を並列に求める、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、前記第2位置推定を前記第1位置検出用途に供給する手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、前記第2位置推定を第2位置検出用途に供給する手段を備えており、前記第2位置検出用途が、前記第1位置検出用途とは異なる、WLS。
- 請求項31記載のWLSであって、更に、多数の位置推定を行う手段を備えている、WLS。
- 請求項31記載のWLSにおいて、前記第1位置推定に、それが低品質推定であることを特定する情報エレメントを与える、WLS。
- 請求項31記載のWLSにおいて、前記第2位置推定に、それが高品質推定であることを特定する情報エレメントを与える、WLS。
- 請求項31記載のWLSにおいて、前記WLSは、多重経路位置レコードによって多重経路位置検出処理に対応し、前記レコードは、特定の用途が大まかな位置推定を受信しなければならない最大時間制限と、同一または別の用途が最終位置推定を受信しなければならない第2最大時間制限とを示すフラグを含む、WLS。
- 請求項31記載のWLSにおいて、位置レコード内に、当該レコードに含まれる位置推定の最初のパスまたは2回目のパスのステータスを示すフラグを含む、WLS。
- 無線ロケーション・システム(WLS)において用い、緊急サービス通話に関与する無線送信機から受信する送信に基づいて、前記無線送信機の位置を検出し、前記通話を電話局に誘導することができる、多重経路位置検出処理手段であって、
(a)第1位置の低品質位置推定を求め、該第1位置推定を第1位置検出用途に供給する手段と、
(b)第2位置の高品質位置推定を求める手段と、
を備えており、
前記第1位置推定が、前記第2位置推定よりも低精度であるが、通話誘導の目的には十分である、多重経路位置検出処理手段。 - 請求項62記載の多重経路位置検出処理手段であって、更に、第1の低品質推定を必要とする送信を特定する手段を備えており、該手段は、多重経路位置レコードを含み、前記レコードは、特定の用途が大まかな位置推定を受信しなければならない最大時間制限と、同一または別の用途が最終位置推定を受信しなければならない第2最大時間制限とを示すフラグを含む、多重経路位置検出処理手段。
- 請求項62記載の多重経路位置検出処理手段において、位置レコード内に、当該レコードに収容されている位置推定の最初のパスまたは2回目のパスのステータスを示すフラグが含まれている、多重経路位置検出処理手段。
- 無線ロケーション・システム(WLS)であって、(a)無線送信機からの送信を受信する、複数の地理的に分離した受信システムと、(b)第1の低品質位置推定を求め、続いて第2の高品質位置推定を求めるプロセッサおよび実行可能命令とを備えており、前記第1位置推定を、通話誘導の目的のために、第1位置検出用途に伝達可能である、無線ロケーション・システム。
- 無線ロケーション・システム(WLS)において用い、移動送信機の位置を検出し、位置推定を1つ以上の位置検出に基づく用途に送出することができ、1つ以上のサービス品質パラメータにしたがって位置推定プロセスを実行する方法であって、
(a)少なくとも第1および第2組の所定のサービス品質パラメータを特定の通話部類または移動送信機のアイデンティティに対して指定する、
(b)前記第1組のサービス品質パラメータによって信号データの収集および位置計算処理が制限されているプロセスにおいて、第1位置推定を求めるステップと、
(c)前記第1位置推定を前記1つ以上の位置検出に基づく用途の少なくとも1つに送出するステップと、
(d)前記第2組のサービス品質パラメータによって信号データの収集および位置計算処理が制限されているプロセスにおいて、第2位置推定を求めるステップと、
(e)前記第2位置推定を前記1つ以上の位置検出に基づく用途の少なくとも1つに送出するステップと、
を備えている、方法。 - 請求項66記載の方法において、前記サービス品質パラメータの少なくとも1つを、位置推定を供給する先である、位置推定に基づく用途の種類によって決定する、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記サービス品質パラメータの少なくとも1つを、前記被呼番号によって決定する、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記サービス品質パラメータの少なくとも1つを発呼番号によって決定する、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記サービス品質パラメータの少なくとも1つを、移動送信機の識別によって決定する、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記サービス品質パラメータの少なくとも1つは、優先レベルを含む、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記サービス品質パラメータの少なくとも1つは、信号収集に対する時間制限を含む、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記サービス品質パラメータの少なくとも1つは、信号処理に対する時間制限を含む、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記サービス品質パラメータの少なくとも1つは、全レイテンシに対する時間制限を含む、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記サービス品質パラメータの少なくとも1つは、信号電力閾値を含む、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記サービス品質パラメータの少なくとも1つは、位置推定の送出に対する時間制限を含む、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記サービス品質パラメータの少なくとも1つは、位置精度閾値を含む、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記サービス品質パラメータの少なくとも1つは、速度精度閾値を含む、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記第2位置推定は、前記第1位置推定とは独立している、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記第2位置推定は、少なくとも部分的に第1位置推定に基づく、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記第1位置推定および前記第2位置推定を並列に決定する、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記ステップ(e)の位置検出に基づく用途は、ステップ(c)における前記位置検出に基づく用途とは同一ではない、方法。
- 請求項66記載の方法において、ステップ(d)は、多数の位置推定を含み、その期間は前記第2組のサービス品質パラメータによって設定される推定の間である、方法。
- 請求項66記載の方法において、ステップ(d)は、多数の位置推定を含み、その回数は前記第2組のサービス品質パラメータによって設定される、方法。
- 請求項66記載の方法において、ステップ(d)は、多数の位置推定を含み、その総時間期間は、前記第2組のサービス品質パラメータによって設定される、方法。
- 請求項66記載の方法において、前記第1位置推定および第2位置推定は、前記位置推定を、第1位置推定または第2位置推定のいずれかとして特定する情報エレメントを含む、方法。
- 無線ロケーション・システムにおいて用い、緊急サービス通話に関与する移動送信機の位置を検出し、適時であるが精度が低い、誘導用の第1の位置推定を求めるための、時間が限定された第1の位置検出試行と、発呼位置検出の目的のために必要な精度によって限定された第2の位置推定とを用いて、前記通話を正しい電話局に誘導する方法。
- 請求項87記載の方法において、前記第1位置推定を求めるために用いる信号収集および/または信号処理の量を決定する際に、サイト密度係数を用いる、方法。
- 請求項87記載の方法において、前記第1位置推定を求めるために用いる受信機資源のスケジューリングを決定する際に、サイト密度係数を用いる、方法。
- 請求項87記載の方法において、前記第2位置推定を求めるために用いる信号収集および/または信号処理の量を決定する際に、サイト密度係数を用いる、方法。
- 請求項90記載の方法において、前記第2位置推定を求めるために用いる受信機資源のスケジューリングを決定する際に、サイト密度係数を用いる、方法。
- 無線送信機から受信する送信に基づいて前記無線送信機の位置を検出可能な無線ロケーション・システム(WLS)において用いる多重経路位置検出方法であって、
(a)第1組のサービス品質パラメータと、格納されている無線環境および伝搬モデルに基づいて、第1位置検出技術を選択するステップと、
(b)第1の低品質位置推定を求め、前記第1位置推定を第1位置検出用途に供給するステップと、
(c)前記第1組のサービス品質パラメータと、前記格納されている無線環境および伝搬モデルに基づいて、第2位置検出技術を選択するステップと、
(d)続いて、第2位置検出用途に送出するために、
第2の高品質位置推定を求めるステップと、
を備えている、多重経路位置検出方法。 - 請求項92記載の方法において、前記第1位置推定に用いる技術を決定する際に、サイト密度係数を用いる、方法。
- 請求項92記載の方法において、前記第1組のサービス品質パラメータは、前記第1位置推定のために用いられる技術を決定する際に用いられる時間制限を含む、方法。
- 請求項92記載の方法において、前記第1組のサービス品質パラメータは、前記第1位置推定のために用いられる技術を決定する際に用いられる信頼度係数を含む、方法。
- 請求項92記載の付御ほうにおいて、前記第1組のサービス品質パラメータは、前記第1位置推定に用いられる技術を決定する際に用いる精度パラメータを含む、方法。
- 請求項92記載の方法において、前記第2組のサービス品質パラメータは、前記第2位置推定に用いられる技術を決定する際に用いられる信頼度係数を含む、方法。
- 請求項92記載の方法において、前記第2組のサービス品質パラメータは、前記第2位置推定に用いられる技術を決定する際に用いる精度要件を含む、方法。
- 請求項92記載の方法において、前記第2組のサービス品質パラメータは、前記第2位置推定に用いられる技術を決定する際に用いる時間制限を含む、方法。
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