JP2007512784A - ネットワーク情報を使用して移動局のポジション推定値を計算する方法および装置 - Google Patents

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Abstract

移動局(MS)のポジション推定値を計算する方法は、ロケーションノードによって送信されるポジション推定値情報(PEI)をMSにおいて収集することを含んでいる。何らかの時点で、MSはロケーションノードを位置付けできる、または、識別できる情報を含んでいるPEIパラメータを発生させる。MSは、ロケーションノードによって送信されたPEIに基づいてPEIパラメータを発生させる。1度発生されると、MSは、PEIパラメータをポジション決定エンティティに送信する。PEIパラメータは、移動局のポジション推定値の計算を可能にする。
【選択図】 図2

Description

関連出願
本出願は、2003年11月26日に出願された米国仮特許出願第60/525,594号に対して優先権を主張している。
発明の分野
本発明は、一般的に移動体通信の分野に関し、より詳細に述べると、ネットワーク情報を使用して移動局のポジションを推定することに関する。
関連した背景
移動局(MS)または端末のようなワイヤレスデバイスは、さまざまな目的で広く使用されている。ワイヤレスデバイスの1つの基本用途は、音声、パケットデータ、および同様のものについてワイヤレス通信ネットワークと通信することである。これらのワイヤレスデバイスの他の新しい用途はポジション決定であり、これは、ある状況において、望ましく、または必要とされている。例えば、連邦通信委員会(FCC)は、拡張911(E−911)ワイヤレスサービスに対する報告および命令を取り入れている。この拡張911ワイヤレスサービスは、公衆安全応答地点(PSAP)に提供されるべきワイヤレスデバイス(例えば、セルラ電話機)のロケーションを、デバイスから9−1−1通話がなされる毎に必要とする。FCCの命令は、通話の67パーセントに対して50メートル範囲内の、および通話の95パーセントに対して150メートル範囲内の精度をワイヤレスデバイスのロケーションに要求する。
FCCの命令に加えて、サービスプロバイダが認識し始めているのは、ロケーションサービス(すなわち、ワイヤレスデバイスのポジションを識別するサービス)をさまざまなアプリケーションで使用して、サービスプロバイダにさらなる収益を発生させることができる付加価値の機能を提供することである。例えば、異なる区域からの発信通話に対して異なったレートを課金できるように、サービスプロバイダは、ロケーションサービスを使用して、ロケーション感応請求を実現できる。サービスプロバイダは、運転方向、ローカルな交通情報、ガソリンスタンド、レストラン、ホテル、および同様のもののようなロケーション感応情報を提供するロケーションサービスも使用できる。ロケーションサービスを使用して提供できる他のアプリケーションは、数ある中で、資産追跡サービス、資産監視および回収サービス、全車両およびリソース管理、個人ロケーションサービス、ゲーム、および個人保護とを含んでいる。
ワイヤレス通信ネットワークは、ネットワーク内のワイヤレスデバイスのポジションを決定する次第に高度化された機能を提供している。コード分割多元接続(CDMA)デジタルセルラネットワークにおいて、例えば、ポジション決定機能は、進歩したフォワードリンク三辺測量(AFLT)によって提供することができる。これは、地上基地局から送信された無線信号の測定された到着時間からワイヤレスデバイスのロケーションを計算する技術である。より進歩した技術は、ハイブリッドポジション決定である。これは、ワイヤレスデバイスはグローバルポジショニングシステム(GPS)受信機を使用し、ポジションは、AFLTおよびGPS測定値の双方に基づいて計算されるものである。
AFLT、GPS、およびハイブリッド受信機を使用しているCDMAポジション決定のための既知のメッセージプロトコルおよびフォーマットは数多くある。現行のポジション決定技術は、ロケーション測定値を迅速に、かつ正確に提供することによって、かなりの成功をおさめている。
概要
以下の説明において、ロケーションノードによって送信されたポジション推定値情報(PEI)をMSにおいて収集することを含む、移動局(MS)のポジションの推定値(以下では、単に、“ポジション推定値”と呼ぶ)を計算する方法を開示している。MSは、ロケーションノードを位置付けできる、および/または識別できる情報を含んでいるPEIパラメータを発生させる。MSは、ロケーションノードによって送信されたPEIに基づいてPEIパラメータを発生させる。1度、PEIパラメータが発生されると、MSはポジション決定エンティティにPEIパラメータを送信する。PEIパラメータは、ポジション推定値の計算を可能にする。
他の実施形態にしたがうと、ポジション推定値を計算するシステムは、ロケーションノードおよびポジション決定エンティティを含んでいる。ロケーションノードは、移動局にPEIを送信する。移動局は、ロケーションノードを位置付けできる、または、識別できる情報を含んでいるPEIパラメータを発生させる。MSは、ロケーションノードによって送信されたPEIに基づいてPEIパラメータを発生させる。ポジション決定エンティティは、移動局によって送信されたPEIパラメータを受信する。ポジション決定エンティティに関係したプロセッサは、PEIパラメータに基づいてポジション推定値を計算する。
詳細な説明
以下の詳細な説明では、この説明の一部を形成する添付図が参照され、添付図は実例としてさまざまな実施形態を示している。理解されるべきことは、本発明の請求範囲を逸脱することなく、他の実施形態を利用でき、構造的、電気的とともに手順的変更ができることである。
図1は、多くのポジション決定サブシステムを含んでいるハイブリッドポジション決定システム10の図である。そのようなポジション決定サブシステムの1つに、衛星ポジショニングシステム(SPS)がある。システム10で使用される可能性があるSPSの例には、アメリカ合衆国製グローバルポジショニングシステム(GPS)とロシア製グラナスシステムとヨーロッパ製ガリレオシステムとが含まれる。さまざまなタイプの衛星システムを参照しているが、これらの教示が、擬似衛星または衛星の組み合わせ、擬似衛星および/または他の送信機および/または受信機を利用しているポジショニングシステムに等しく適用可能であることを正しく認識すべきである。
例えば、擬似衛星は地上ベースの送信機であり、一般的に、GPS時間に同期化されたL帯域(または他の周波数)搬送波信号に変調された(GPS信号と類似する)擬似ランダムノイズ(PN)コードをブロードキャストするものである。そのようなそれぞれの送信機には、遠隔受信機による識別を可能にする一意的なPNコードが割り当てられる可能性がある。擬似衛星が役立つのは、トンネル、鉱山、ビル、ビルの谷間、または他のものに囲われたエリアのように、軌道衛星からのGPS信号が利用不可能な状況においてである。したがって、用語“GPS”は、識別された代替SPSを含めるためにここで使用され、これには擬似衛星を使用するシステムが含まれている。同様に、用語“GPS信号”は、これらの代替ポジショニングシステムからの信号と擬似衛星からの信号とを含んでいる。システム10で実現できる可能性がある他のポジション決定サブシステムは、ワイヤレス通信システム(ネットワークと呼ばれるときもある)である。そのようなサブシステムの1つの例は、コード分割多元接続(CDMA)通信システムである。そのようなCDMAシステムは、例えば、cdma2000、IS−856、IS−95、W−CDMAおよび同様のものを含む1つ以上の標準規格を実現するように設計されている。
ロケーション関連情報を決定できる信号を送信する何らかのエンティティに言及するために用語“ロケーションノード”をここで使用する。ロケーションノードの特定の例には、さまざまなSPSの衛星、CDMAワイヤレス通信システムの基地局とともに他のシステムの送信エンティティとが含まれている。他のシステムには、移動体通信(GSM)のためのグローバルシステム、ブルートゥース(登録商標)、WI−FI(例えば、ワイヤレスアクセスポイント)、無線周波数識別(RFID)、デジタルテレビ、または情報を使用して送信ロケーションノードのロケーションを決定できる信号を送信できる他の何らかのシステムとが含まれている。
したがって、図1中に図示されている特定の実施形態は、GPSとCDMA通信システムとを使用して実現されているハイブリッドポジション決定システム10を示しているが、この説明中で提供された教示に基づいて、他のタイプおよび組み合わせのポジション決定サブシステムと他のタイプのロケーションノードとを代わりに使用してもよい。さらに、実施形態の中には、GPSポジション決定サブシステムを使用するポジション決定を必要としないものもある。それゆえ、そのような実施形態では、GPS衛星45およびサポートする構成要素は必要ない。
依然として図1を参照すると、公衆ネットワーク15と移動体スイッチングセンター(MSC)20とポジション決定エンティティ(PDE)25とを備えているシステム10が示されている。MSCは少なくとも1つの基地局制御装置(BSC)30と通信し、少なくとも1つの基地局制御装置(BSC)30は、2つの基地局(BS)35とコンタクトしているように示されている。この説明の目的上、基地局の構成要素および機能、ならびに基地局トランシーバーのそれらとの間を区別していない。それぞれのBSは、ワイヤレス通信を1つ以上の移動局(MS)40に提供している。BS35からと複数のGPS衛星45からとの信号を受信しているMS40が示されている。便宜上、2つのBS35と1つのMS40とを備えているポジション決定システム10を示している。しかし、複数のMS40に通信をそれぞれ提供する多くのBS35があってもよいことを理解すべきである。
公衆ネットワーク15は、公衆電話交換ネットワーク(PSTN)、統合サービスデジタルネットワーク(ISDN)、公衆地上移動体ネットワーク(PLMN)、回線交換公衆データネットワーク(CSPDN)、パケット交換公衆データネットワーク(PSPDN)、またはそのような他の何らかのネットワークであってもよい。MSCおよび公衆ネットワーク15の双方と通信しているPDE25が示されているが、このことは必要条件ではない。PDEはMSCまたは公衆ネットワークのいずれかと通信しているように、PDEは、これらの構成要素のうちの1つのみと代わりに接続されてもよい。
MSC20は、すべての通信チャネルおよびプロセスを調整して、公衆ネットワーク15のようなネットワークに対するMSのアクセスを提供している。BSC30は、BS35に関係する電気通信機能を管理している。BSCは、電力制御、通話源の割当、および必要であるなら、BS35間のハンドオフの調和のとれた統合を含むモビリティ管理機能を提供できる。
MS40は、ポジション決定サブシステムからの信号を受信して処理して、タイミング、レンジング、ロケーション情報、ポジション推定値情報(PEI)、およびその何らかの組み合わせを獲得できる。MSに対して実現できるデバイスの特定の例には、数ある中で、セルラ電話機、ワイヤレスデバイス、アクセス端末、移動体デバイス、コンピュータ端末、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、および移動体ナビゲーションシステムが含まれている。
用語“ポジション推定値情報”、すなわち用語“PEI”は、BS35のような1つ以上のロケーションノードによって送信される情報を示し、その情報を使用して送信ロケーションノードを位置付け、および/または識別できる。PEIは、CDMA BSのような同じタイプの複数のロケーションノードから送信されてもよい。代わりに、ロケーションノードは、異なったタイプであってもよく、例えば、1つのロケーションノードはPEIを送信するBS35であってもよいが、一方のロケーションノードは、WI−FIネットワークのワイヤレスアクセスポイントであってもよい。他の例では、別々のPEIが、BS35とWI−FIネットワークのワイヤレスアクセスポイントとGPS衛星45とから送信される。
異なるロケーションにおけるロケーションノードは、異なるPEIを送信することが一般的である。ロケーションノードは、ロケーションノードの通信範囲内にある任意の移動局にPEIをブロードキャストするように構成されていてもよい。または、ロケーションノードは、代わりに、ポイントツーポイント通信で特定の移動局にPEIを送信してもよい。このポイントツーポイント通信は、MS40によって送信された要求によって開始されてもよく、または、送信ロケーションノードによって開始されてもよい。
電気通信工業協会/電子工業会(TIA/EIA)標準規格IS−2000およびIS−856において定義されているメッセージング標準規格に関する、さまざまなタイプのPEIの送信をこれから説明する。しかしながら、ポジション決定システム10には、MS40のような移動局にPEIを通信するための何らかの特定の標準規格またはプロトコルは必要ないことを理解すべきである。さらに、PEIは、送信BSのロケーションまたは識別に関係する何らかの特定のタイプまたは量の情報を含んでいる必要はない。
IS−2000またはIS−856にしたがうと、共通チャネル(すなわち、すべての移動局に使用されるチャネル)上とともに、専用チャネル(すなわち、特定の移動局に割り当てられるチャネル)上でPEIを含んでいるメッセージを送信できる。BS35によって送信されるPEIメッセージは、フルIS−2000プロトコルまたはフルIS−856プロトコルを完成させるように設計されていてもよい。代わりに、PEIには、これらの可能性ある情報タイプのサブセットが含まれている。表1は、PEIのような、BS35によって送信できるさまざまなタイプの情報の例を提供している。
Figure 2007512784
MS40は、BS35のような1つ以上のロケーションノードによって送信されたPEIを受信する、またはさもなければ、収集するように設計されている。BSは周期的にこの情報を送信するので、MSは継続して受信情報を収集して更新するのが一般的である。ある時点において、MS40のポジションの推定値(以下、単に「ポジション推定値」と呼ぶ)が、一般的に計算される。この計算の必要性を誘発する決定は、例えば、PDE25から受信された通信、MSで実行しているアプリケーション、何らかの経過時間の経過、そのポジション情報の精度が、あるしきい値より上であることを決定するMS、または、ある他のエンティティからの通信により生じてもよい。そのような誘発のさまざまなタイプに関する細部を以下に参照している図面とともにさらに詳細に説明する。
MSは、PDE25のようなポジション決定エンティティに通信するメッセージをアセンブルし、またはさもなければ、発生させる。MSからメッセージを受信次第、ポジション決定エンティティは、メッセージ内に含まれている情報を使用して、ポジション推定値を計算できる。ポジション推定値を計算するためにMS40が発生させる情報を「PEIパラメータ」と呼ぶ。PEIパラメータには、ポジション推定値の計算を可能にする何らかの情報が含まれている。特定の精度は、計算されたポジション推定値に必要ない。例えば、ポジション推定値は、現在MSが位置付けられている半球、大陸、国、州、または街を識別できるだけでよいように、ポジション推定値によってカバーされているエリアはかなり広くてもよい。一方、数キロメートルから数メートル範囲のエリアにMSを位置付けるもののように、ポジション推定値はより正確であってもよい。
開示された方法と装置との実施形態において、PDE25に通信されるPEIパラメータには、送信BS35から受信されたPEI中に含まれている情報のすべてが含まれている。MS40が複数のBSからPEIを受信する状況では、その時は、PEIパラメータにさまざまなBSから受信されたさらなるPEIも含まれてもよい。代替実施形態は、PEIパラメータに受信されたPEIから獲得された情報のサブセットのみが含まれているものである。
開示された方法および装置の他の実施形態において、MSは、PEIパラメータを送信する。このPEIパラメータには、PEIから導出された情報(例えば、表1で識別される情報の一部または全部)と、既知のまたはMS40によって確認できる他の情報とが含まれている。さらに他の実施形態において、MSは、PEIパラメータを含んでいるメッセージを生成させるために、表2で示されているさまざまなタイプの情報の一部または全部を使用する。
Figure 2007512784
1つの実施形態において、PEIパラメータはSERVING_BASE_IDを含んでいる。ある例では、この情報は、MS40を現在受け持っているBS35を正確に識別するのに十分である。BS35またはロケーションノードを正確に識別できた場合、その時は、ロケーションに対して基地局またはロケーションノードを一致させるルックアップテーブルまたは他のそのようなインデックスからBSまたはロケーションノードのロケーションを確認することができ、したがってポジション推定値を提供することができる。すなわち、受け持っているBSまたはロケーションノードの送信範囲内のどこかにMSがあることを仮定することができる。
しかし、受け持っているロケーションノードの識別子を容易に確認できず、したがって、MS40のロケーションを正確に推定できない状況が生じるかもしれない。例えば、基地局がロケーションノードであり、SERVING_BASE_ID(PEIパラメータの1つの情報要素)が、BSによって送信されたPEI中に提供されたSID/NID/BASE_ID情報(表1)に基づいて発生される状況を考慮する。ネットワークの中には、同じSID、NID、およびBASE_IDを複数のBSに割り当てるものがあるので、MSのロケーションを正確に推定できない。それは、SID/NID/BASE_IDの組み合わせが一意的でないからである。そのような問題を解決するために、PEIパラメータには、表2で識別される1つ以上のさらなるパラメータのような、さらなる情報が含まれていてもよい。特定の例は、BS35基地局の緯度と経度を識別できる(例えば、表2のLATおよびLONGの要素)情報に加えて、SERVING_BASE_IDを使用してPEIパラメータを形成できる。これから説明するように、情報のこの組み合わせによって、ポジション決定エンティティが十分な精度のポジション推定値を計算することが可能になる。
MS40によって形成されたPEIパラメータの内容にかかわらず、PEIパラメータを含んでいるメッセージはPDEに通信される。PDEは、一般的にポジション推定値を計算できるネットワークエンティティまたはデバイスである。システム10がCDMAネットワークを含んでいる実施形態において、PDE25を使用してPDEを実現してもよい。
代替実施形態は、システム10がGSMネットワークを含んでいるものである。そのような実施形態では、PDEはサービング移動体ロケーションセンター(SMLC)として実現されてもよい。
従来のポジション推定技術を利用すると、例えば、PDEは、PEIパラメータに含まれている情報を利用してポジション推定値を計算できる。例えば、PEIパラメータが、MS40が現在通信しているロケーションノードを識別する情報を含んでいる場合、ロケーションノード識別子およびそのようなノードの関係するロケーションを含んでいるルックアップテーブルまたはデータベースをアクセスすることによって、PDEはロケーションノードのロケーションを決定できる。代わりに、PEIパラメータが、ロケーションノードのロケーションを直接識別する情報(例えば、ノードの緯度と経度)を含んでいる場合、その時は、そのような情報は、ポジション推定値を計算する際にPDEによって、直接使用されてもよい。
PEIパラメータは、BS35によって送信されたPEIに基づいて生成されていることを理解すべきである。それゆえ、PDEによって計算されたポジション推定値は、他のネットワークエンティティ、さらに詳細に述べると、BS35のようなロケーションノードによって提供された情報に基づいている。
ケースによっては不正確であるが、ポジション推定値は大変役立つ情報であり、それゆえ、多くの異なるネットワークエンティティおよびアプリケーションによって望まれている。ある状況では、より正確なポジション決定計算のベースとしてポジション推定値を使用できる。そのような計算は、PDE、MS、または他の何らかのエンティティによって実行されてもよい。
例として、図1に図示されている実施形態を使用すると、計算されたポジション推定値に基づいて、より正確なMSのポジション決定を提供できる。この正確になったポジション計算値は、上記で説明したポジション推定値より、より正確であるのが一般的であるが、(1)GPS単独、(2)CDMA通信システム単独、または(3)GPSとCDMA通信システムの双方とを利用しているハイブリッド方式とに基づいてよい。
GPSシステムは、地球の周囲を回っている24個の十分な間隔がおかれた衛星の配置を含んでいる。図1では、そのような3つのGPS衛星45が示されている。それぞれの衛星は、一意的に衛星を識別する1,023チップの繰り返しPNコードでマークされた信号を送信する。1,023チップは、ミリ秒ごとに反復する。信号はまた、情報でエンコードされたデータビットで変調される。この情報によって、MS40内に含まれているGPS受信機のような地球上の受信機が、任意の時間に対する受信信号の到着時間を測定することを可能にする。それから、この相対的な到着時間の測定値は擬似範囲に変換される。
かなり多くのGPS衛星45に対する擬似範囲の測定値とこれらの衛星のロケーションが、一般的にアルゴリズムに提供される。この情報に基づいてアルゴリズムは、MSのポジションを計算する。かなり多くの擬似範囲の測定値を得ることができることを仮定して、GPS受信機のポジション、したがってMS40のポジションが、正確に推定される(多くのGPS受信機に対して10メートルから100メートル内)。MSのポジションを決定する計算は、MS、PDE、BSまたは他の何らかのエンティティによって実行されてもよい。
地上ベースの解決方法については、GPS45からの測定値は使用されず、CDMA通信に存在しているBS35から獲得された測定値のみに基づいてMSのポジションを決定できる。例えば、MSアシスト、MSベースおよびネットワークアシストのポジショニング方法を含んでいる多くの異なるポジション決定技術が使用されてもよい。実行されてもよい適切な方法の特定の例は、タイミング進捗(TA)、到着時間(TOA)、到着角度(AOA)、観察された時間差(OTD)、到着の時間差(TDOA)、進歩したフォワードリンク三辺測量(AFLT)(拡張された観察時間差(EOTD)と呼ばれることもある)、観察された到着の時間差(OTDOA)、地理的近さの検出(例えば、RFID)、セルセクタ、混合されたセル、信号強度によるレンジング、これらと他のそのような方法との組み合わせを含んでいる。
GPSおよびCDMA通信システムの双方からの測定値に基づいたハイブリッドの解決方法については、1つ以上のBS35からの1つ以上の測定値を、GPS衛星45から獲得された測定値の代わりに使用してもよい。ハイブリッドのスキームにおいて、それぞれのBS35およびそれぞれのGPS衛星45は、送信ノードを表わしている。MS40のような遠隔端末のポジションを決定するために、空間的に整列されていない3つ以上のノード(BSおよび/またはGPS衛星)からの送信が処理される。4番目のノードは高度を提供するために使用することができ、向上した精度も提供できる。送信ノードに対する信号到着時間を決定でき、信号到着時間は擬似範囲を計算するために使用できる。擬似範囲はMSのポジションを決定するために(例えば、三辺測量技術により)使用することができる。ハイブリッドの解決方法は、GPSベースの解を計算するのに不十分な数のGPS衛星しか利用可能でないケースに対して、実現可能な最高の精度を提供するのが一般的である。
MSC20、PDE25、BSC30、およびBS35の機能は、分散されて図1に示されている。しかし、1つ以上のこれらの構成要素の機能は、同様に、単一のモジュールに集めることができることを同様に理解すべきである。さらに、これらの構成要素の接続性は、図1に示されているものとは異なっていてもよい。例えば、PDEを接続して、1つより多いMSC20またはBSC30を受け持ってもよい。
図2は、ポジション推定値を計算するプロセス100を示している。ブロック105では、MSは、BS35のようなロケーションノードによって送信されたポジション推定値情報(PEI)を収集する。以前に説明したように、BSは、周期的なまたは連続的なブロードキャスト信号、あるいはポイントツーポイント通信(例えば、MS開始またはBS開始)を使用してPEIを送信してもよい。収集されたPEIは、送信BSを位置付けする、または識別するために使用できる情報を含んでいる。PEIに含まれていてもよいさまざまなタイプの情報のいくつかの例が、表1で図示されている。例として、CDMAネットワークを使用すると、IS−801メッセージング標準規格を使用してPEIを送信できる。実施形態の中には、MSが複数の送信BSからPEIを収集するものもある。
ブロック110において、MS40は、収集されたPEIに基づいてPEIパラメータを発生させる。なお、PEIは、PEIパラメータが計算される前にMSで収集されて、記憶されるのが一般的である。望むのであれば、MSは、1つ以上のBSから収集された多くのPEIを収集して記憶できる。MSは、多くの異なるトリガに応答してPEIパラメータの発生を開始できる。そのようなトリガは、例えば、何らかの予め定められた時間の経過または他の期間の経過、そのポジション決定の精度があるしきい値より上であるとのMSの決定、MSで実行しているアプリケーションに対する応答、MSのユーザによるマニュアル要求、あるいは他のネットワークエンティティ(例えば、PDE25)によって通信された要求を含んでいる。
PDE25のようなポジション決定エンティティがロケーション要求メッセージをMSに送信することが特定のトリガである。他の実施形態において、MSは、パイロット位相測定値に対する要求、またはGPS擬似範囲に対する要求を発生させてもよい。そのような情報に対する要求を使用して、ブロック110にしたがってPEIパラメータの発生もトリガすることもできる。
ブロック110の動作がどのようにトリガされるかにかかわらず、MSは、PDE25のようなポジション決定エンティティに対して通信するために、PEIパラメータをアセンブルし、計算し、またはさもなければ、発生させる。上で説明したように、PEIパラメータには、ポジション推定値の計算を可能にする何らかの情報が含まれており、特定のタイプまたは量の情報は必要とされない。さらに、PEIパラメータは、1つ以上の送信BS35から受信された一部または全部のPEI、あるいは、既知であるまたはMS40によって確認できる情報、あるいはその組み合わせを含んでいてもよい。表1および表2は、発生されたPEIパラメータを含んでいるメッセージ中に含んでいてもよい特定のタイプの情報を図示している。
1度発生されると、MSはポジション決定エンティティにPEIパラメータを送信する(ブロック115)。CDMAネットワークにおいて、ポジション決定エンティティはPDE25であってもよい。PEIパラメータを受信した後、ポジション決定エンティティは、PEIパラメータに含められている情報を利用してポジション推定値を計算する(ブロック120)。ポジション決定エンティティは、既知の技術を使用してポジション推定値を計算してもよいが、その細部は、ここでは本質的なものではない。ポジション推定値の精度は、PEIおよびPEIパラメータのタイプ、量、および精度のような要因によって決まるのが一般的である。
ポジション推定値は大変役立ち、それゆえ多くの異なるネットワークエンティティとアプリケーションとによって望まれる情報である。たとえ、推定値が大変低い精度で(例えば、100から1,000キロメートル)でMSを位置付けることができるだけであっても、計算されたポジション推定値が役立つことを理解すべきである。ある実施形態において、より正確なポジション決定計算に対するベースとしてポジション推定値を使用してもよい。PDE、MS、または他の何らかのエンティティが、そのような計算を実行してもよい。
図3は、ハイブリッドポジション決定システム10のいくつかのネットワークエンティティ間のメッセージフローを示しているブロック図である。動作200では、BS35は、MS40にPEIを送信する。動作205では、これはオプションであるが、PDE25が、PEIパラメータに対するロケーション要求メッセージをMSに通信する。例えば、PDEまたは他の何らかのネットワークエンティティがポジション推定値の情報を望むときいつでも、そのような要求を開始できる。ある時点で、MSは、例えば、以前説明した何らかの技術を使用してPEIパラメータを計算する。なお、図2に関して説明したように、PDEによって送信された要求に応答してPEIパラメータを発生させてもよく(動作205)、または、MSによって発生された特定のトリガに応答してPEIパラメータを発生させてもよい。動作210において、MSはPEIパラメータをPDE25に送信する。次に、動作215において、PDEはポジション推定値を計算する。望むのであれば、それから、MS40のような他のネットワークエンティティに対して、計算されたポジション推定値を送信できる(動作225)。
図4は、ポジション推定値を計算するプロセスを示している。ブロック125では、MSはポジション推定値が必要とされていることを決定する。以前説明した何らかのMSベースまたはPDEベースのトリガを使用して、この動作を遂行できる。(図2からの)ブロック100では、例えば、図2に図示されているプロセスを使用してポジション推定値を決定する。次に、ブロック130では、ポジション決定エンティティ(例えば、PDE25)が、計算されたポジション推定値を送信する。
図2から図4中に図示されている一連の動作を使用して本発明の実施形態を実現できるが、当業者は、さらなる、またはより少ない動作を実行してもよいことを認識するだろう。さらに、これらの図面に示されている動作の順序は単に1つの例であり、単一の順序の動作が要求されないことを理解すべきである。
図5は、システム10において実現できるさまざまなエンティティの簡略ブロック図である。MS40は、BS35とワイヤレス通信しており、BS35はPDE25と動作的に結合されているように示されている。簡略化するために、BSC30、MSC20および公衆ネットワーク15をこの図面から省略している。
フォワードリンクでは、変調器/送信機(Mod/TMTR)200は、BS35によって送信されるべき、データ、パイロット、およびシグナリングを処理(例えば、コード化、変調、フィルタ、増幅、直角位相変調、アップコンバート)してフォワードリング変調信号を提供する。それから、この信号は、BSのカバレージエリア内の移動局にアンテナ205によって送信される。そのような通信の特定の例は、PEIの送信である。
MS40は、BS35のような1つ以上のロケーションノードからフォワードリンク変調信号を受信する。この信号は、アンテナ210で受信され、受信機/復調器(RCVR/Demod)215にルーティングされる。それから、RCVR/Demod215は、とりわけPEIパラメータの計算に使用されるさまざまなタイプの情報を提供するために受信信号を相補的な方法で処理する。特に、RCVR/Demod215は、プロセッサ220にPEIを提供し、プロセッサ220は、その後、PEIパラメータを計算する。RCVR/Demod215は、レーク受信機を実現してもよい。レーク受信機は、多くの受信BSに対する受信信号における複数の信号インスタンス(または、マルチパス成分)を同時に処理できるものである。一般的なレーク受信機は、多くのフィンガプロセッサ(またはフィンガ)を含んでおり、そのそれぞれは、特定のマルチパス成分を処理し追跡するために割り当てられてもよい。
リバースリンクでは、変調機/送信機(Mod/TMTR)225は、MS40によって送信されるべき、データ、パイロット、および/またはシグナリングを処理して、リバースリンク変調信号を提供する。PEIパラメータは、リバースリンク変調信号上で送信できる情報の特定の例である。それからリバースリンク変調信号は、アンテナ210によってBS35に送信される。BSは、アンテナ205でMS40からのリバースリンク変調信号を受信する。それから、受信信号は、相補的な方法で受信信号を処理する受信機/復調器(RCVR/Demod)230にルーティングされて、プロセッサ235にさまざまなタイプの情報を提供する。
図5中で示している実施形態において、BS35内の通信ポート240がPDE25の通信ポート245と動作可能に結合されている。通信ポート240と245とによって、BS35とPDE25とが、他のタイプのデータ間で、ポジション推定値に関係する関連情報を交換することを可能にする。例えば、これらのポートは、PDEに対するPEIパラメータのBS35の通信をサポートするために使用されてもよい。PDEには、MSによって発生されたPEIパラメータを使用して、ポジション推定値を計算するプロセッサ250が含まれている。ある例では、PDEは、計算されたポジション推定値をBSに通信してもよく、さらに、BSはこの情報をMSに通信してもよい。
以前に述べたように、実施形態の中には、改良されて、一般的により正確な、MSに対するポジション決定計算の一部としてポジション推定値が利用されているものもある。この実施形態では、MS40に対する正確になったポジション確定は、MS40、BS35、PDE25、または他の何らかのネットワークエンティティで計算されてもよい。正確になったポジション決定を実行するエンティティには、正確になったポジション確定を導出するために必要な関連情報が提供される。そのような情報には、例えば、以前計算されたポジション推定値、合成された予測エリアを決定するために使用される測定されたBSの識別子(例えば、BASE_ID)、それぞれ測定されたBSに対する予測エリア(例えば、中心、サイズ、および形)、それぞれ測定されたBSに対する受信信号強度または受信電力、および同様のものが含まれている。
MS40に対する正確になったポジション確定は、MS40内のプロセッサ220、BS35内のプロセッサ235、またはPDE25内のプロセッサ250によって実行されてもよい。メモリユニット255、260および265は、例えば、PEIおよびPEIパラメータのようなMSのポジションを推定するために必要なさまざまなタイプの情報を記憶するために使用できる。メモリユニット255、260、および265は、それぞれプロセッサ220、235、250に対するプログラムコードおよびデータも記憶できる。
MS40は、GPS受信機270でオプション的に構成されているように示されている。GPS衛星45によって送信されたGPS信号は、GPSアンテナ275によって受信されて、GPS受信機に入力され、GPS受信機は、さまざまな受信衛星に対する擬似ランダムノイズ(PN)コードを獲得する。GPS受信機によって生成されたデータは、変調器/送信機225による送信のためにプロセッサ220によって処理される。MS40には、別の通信およびGPSアンテナ210と275とが示されている。しかし、これらの2つのアンテナの機能は、望むのであれば、単一のアンテナに組み合わせてもよい。
ここに説明している方法および装置は、例えば、コンピュータソフトウェア、ハードウェア、またはその何らかの組み合わせを使用することによって、コンピュータ読取り可能媒体において実現できる。ハードウェアのインプレメンテーションについて、ここで説明している実施形態は、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)、デジタル信号処理デバイス(DSPD)、プログラム可能なロジックデバイス(PLD)、現場プログラム可能ゲートアレイ(FPGA)、プロセッサ、制御装置、マイクロ制御装置、マイクロプロセッサ、ここで説明している機能を実行するように設計された他の電子的ユニット、またはそれらの選択的組み合わせの範囲内で実現できる。
ソフトウェアインプレメンテーションについて、ここで説明された実施形態は、手順、機能、および同様のもののような別々のソフトウェアモジュールで実現されてもよく、そのそれぞれは、ここで説明された1つ以上の機能および動作を実行する。ソフトウェアコードは、何らかの適切なプログラミング言語で書かれたソフトウェアアプリケーションで実現でき、メモリユニット中(例えば、メモリユニット255、260および265)に記憶され、プロセッサ(例えば、プロセッサ220、235、および250)によって実行されてもよい。メモリユニットは、プロセッサ内またはプロセッサの外部で実現でき、プロセッサの外部のケースでは、既知の通信技術を使用してプロセッサと通信可能に結合される。図5に示されているメモリユニットは、何らかのタイプの適切な揮発性および不揮発性のメモリまたは記憶デバイス(または組み合わせ)を使用して実現できる。揮発性および不揮発性のメモリまたは記憶デバイスには、ランダムアクセスメモリ(RAM)、スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)、電気的消去可能プログラム可能読み出し専用メモリ(EEPROM)、消去可能なプログラム可能読み出し専用メモリ(EPROM)、プログラム可能読み出し専用メモリ(PROM)、読み出し専用メモリ(ROM)、磁気メモリ、フラッシュメモリ(登録商標)、磁気または光ディスク、あるいは他の類似したメモリまたはデータ記憶デバイスが含まれている。
開示された実施形態を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明の範囲内におけるさまざまな修正は、この技術分野の当業者に明らかになるだろう。1つの実施形態に関して説明している特徴は、他の実施形態に一般的に適用されてもよいことを正しく認識すべきである。それゆえ、本発明は、請求の範囲を参照してのみ適切に解釈すべきである。
図1は、多くのポジション決定サブシステムを備えているハイブリッドポジション決定システムの図である。 図2は、ポジション推定値を計算するプロセスを示している。 図3は、図1中で示されているハイブリッドポジション決定システムのいくつかのネットワークエンティティ間のメッセージングフローを示しているブロック図である。 図4は、ポジション推定値を計算するプロセスを示している。 図5は、図1中で示されているハイブリッドポジション決定システム中で実現されてもよいさまざまなエンティティの簡略化されたブロック図である。

Claims (64)

  1. 移動局のポジションの推定値を計算する方法において、
    ロケーションノードによって送信されるポジション推定値情報(PEI)を、移動局において収集し、
    PEIに基づいてPEIパラメータを、移動局において発生させ、PEIパラメータは、ロケーションノードを一意的に位置付けできる、または、識別できる情報を含み、
    移動局からポジション決定エンティティにPEIパラメータを送信し、PEIパラメータは、ポジション推定値の計算を可能にすることを含む方法。
  2. ポジション決定エンティティからのロケーション要求メッセージを、移動局において受信し、
    ロケーション要求メッセージに応答してポジション推定値情報(PEI)パラメータの発生を開始することをさらに含む請求項1記載の方法。
  3. 移動局によって発生されたロケーション要求に応答して、ポジション推定値情報(PEI)パラメータの発生を開始することをさらに含む請求項1記載の方法。
  4. ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、ロケーションノードの緯度と経度とを含む請求項1記載の方法。
  5. ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、移動局がPEIを受信する時間を含む請求項1記載の方法。
  6. ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、移動局がロケーションノードから見える所に現在あるか否かを示す請求項1記載の方法。
  7. 移動局がロケーションノードから見える所に現在ない場合、ポジション推定値情報(PEI)パラメータは移動局がロケーションノードから見える所を出てからの経過時間に関係する情報を含んでいる請求項1記載の方法。
  8. 移動局がロケーションノードから見える所に現在ない場合、ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、移動局の速度推定値を含む請求項1記載の方法。
  9. 移動局がロケーションノードから見える所に現在にある場合、ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、ロケーションノードに対する移動局の近さに関係する情報を含む請求項1記載の方法。
  10. ロケーションノードに対する移動局の近さに関係する情報は、ロケーションノードの信号強度を含む請求項9記載の方法。
  11. ロケーションノードに対する移動局の近さに関係する情報は、ロケーションノードの信号対干渉比を含む請求項9記載の方法。
  12. ロケーションノードに対する移動局の近さに関係する情報は、往復遅延(RTD)測定値を含む請求項9記載の方法。
  13. ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、移動局の動きの方向を含む請求項1記載の方法。
  14. ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、移動局とロケーションノードとが通信するチャネル識別を含む請求項1記載の方法。
  15. ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、移動局のデバイスタイプを識別する情報を含む請求項1記載の方法。
  16. ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、ロケーションノードの送信機タイプを識別する情報を含む請求項1記載の方法。
  17. ポジション決定エンティティは、コード分割多元接続(CDMA)ネットワークにおいて動作するポジション決定エンティティ(PDE)を含む請求項1記載の方法。
  18. ポジション決定エンティティは、移動体通信(GSM)ネットワークのためのグローバルシステムにおいて動作するサービス移動体ロケーションセンター(SMLC)を含む請求項1記載の方法。
  19. ロケーションノードは、基地局を含む請求項1記載の方法。
  20. ロケーションノードは、ワイヤレスアクセスポイントを含む請求項1記載の方法。
  21. ロケーションノードは、GPS衛星を含む請求項1記載の方法。
  22. 複数のロケーションノードによって送信されたポジション推定値情報(PEI)を、移動局において収集し、
    複数のロケーションノードから収集されたPEIに基づいてPEIパラメータを、移動局において発生させることをさらに含み、
    PEIパラメータは、複数のロケーションノードのうちの少なくとも1つのロケーションを識別する情報を含む請求項1記載の方法。
  23. 複数のロケーションノードのそれぞれは、異なるタイプの送信エンティティを含む請求項22記載の方法。
  24. ポジション推定値情報(PEI)は、システムパラメータメッセージ(SPM)を含む請求項1記載の方法。
  25. ポジション推定値情報(PEI)は、標準コード分割多元接続(CDMA)システムパラメータメッセージ(SPM)を含む請求項1記載の方法。
  26. ポジション推定値情報(PEI)は、ロケーションノードからのブロードキャストメッセージである請求項1記載の方法。
  27. ロケーションノードによって送信されるPEIに基づいてポジション推定値情報(PEI)パラメータを発生させた移動局のポジション推定値を計算する方法において、
    移動局によって送信されているPEIパラメータを、ポジション決定エンティティにおいて受信し、PEIパラメータは、ロケーションノードを位置付けできる、または、識別できる情報を含み、
    PEIパラメータに基づいて、移動局のポジション推定値を計算することを含む方法。
  28. ロケーション要求メッセージを移動局に送信し、移動局にポジション推定値情報(PEI)パラメータを送信させることをさらに含む請求項27記載の方法。
  29. ポジション推定値を移動局に送信することをさらに含む請求項27記載の方法。
  30. ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、ロケーションノードの緯度と経度とを含む請求項27記載の方法。
  31. ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、移動局がロケーションノードから見える所に現在あるか否かを示す請求項27記載の方法。
  32. ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、ロケーションノードの擬似ランダムノイズ(PN)コードインデックスを含む請求項27記載の方法。
  33. 移動局がロケーションノードから見える所に現在ない場合、ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、移動局がロケーションノードから見える所を出てからの経過時間に関係する情報を含む請求項27記載の方法。
  34. 移動局がロケーションノードから見える所に現在ない場合、ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、移動局の速度推定値を含む請求項27記載の方法。
  35. 移動局がロケーションノードから見える所に現在ある場合、ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、ロケーションノードに対する移動局の近さに関係する情報を含む請求項27記載の方法。
  36. ロケーションノードに対する移動局の近さに関係する情報は、ロケーションノードの信号強度を含む請求項35記載の方法。
  37. ロケーションノードに対する移動局の近さに関係する情報は、ロケーションノードの信号対干渉比を含む請求項35記載の方法。
  38. ロケーションノードに対する移動局の近さに関係する情報は、往復遅延(RTD)測定値を含む請求項35記載の方法。
  39. ポジション決定エンティティは、コード分割多元接続(CDMA)ネットワークにおいて動作するポジション決定エンティティ(PDE)を含む請求項27記載の方法。
  40. ポジション決定エンティティは、移動体通信(GSM)ネットワークのためのグローバルシステムにおいて動作するサービス移動体ロケーションセンター(SMLC)を含む請求項27記載の方法。
  41. ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、移動局が通信している複数のロケーションノードのうちの少なくとも1つのロケーションを識別する情報を含む請求項27記載の方法。
  42. 移動局のポジション推定値を計算するシステムにおいて、
    ポジション推定値情報(PEI)を移動局に送信するように構成されているロケーションノードと、
    移動局によって送信されたPEIパラメータを受信するポジション決定エンティティと、
    ポジション決定エンティティに関係したプロセッサとを具備し、
    移動局はPEIに基づいてPEIパラメータを発生させ、PEIパラメータはロケーションノードを位置付けできる、または、識別できる情報を含み、
    プロセッサは、PEIパラメータに基づいて移動局のポジション推定値を計算するシステム。
  43. ポジション決定エンティティは、ロケーション要求メッセージを移動局に送信し、移動局にポジション推定値情報(PEI)パラメータを発生させる請求項42記載のシステム。
  44. ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、ロケーションノードの緯度と経度とを含む請求項42記載のシステム。
  45. ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、移動局がロケーションノードから見える所に現在あるか否かを示す請求項42記載のシステム。
  46. 移動局がロケーションノードから見える所に現在ない場合、ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、移動局がロケーションノードから見える所を出てからの経過時間に関係する情報を含む請求項42記載のシステム。
  47. 移動局がロケーションノードから見える所に現在ない場合、ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、移動局の速度推定値を含む請求項42記載のシステム。
  48. 移動局がロケーションノードから見える所に現在ある場合、ポジション推定値情報(PEI)パラメータは、ロケーションノードに対する移動局の近さに関係する情報を含む請求項42記載のシステム。
  49. ロケーションノードに対する移動局の近さに関係する情報は、ロケーションノードの信号強度を含む請求項48記載のシステム。
  50. ロケーションノードに対する移動局の近さに関係する情報は、ロケーションノードの信号対干渉比を含む請求項48記載のシステム。
  51. ロケーションノードに対する移動局の近さに関係する情報は、往復遅延(RTD)測定値を含む請求項48記載のシステム。
  52. ポジション決定エンティティは、コード分割多元接続(CDMA)ネットワークにおいて動作するポジション決定エンティティ(PDE)を含む請求項42記載のシステム。
  53. ポジション決定エンティティは、移動体通信(GSM)ネットワークのためのグローバルシステムにおいて動作するサービス移動体ロケーションセンター(SMLC)を含む請求項42記載のシステム。
  54. ポジション推定値情報(PEI)を移動局にそれぞれ送信する、複数のロケーションノードをさらに具備し、
    移動局は、複数のロケーションノードのそれぞれから収集されたPEIに基づいてPEIパラメータを発生させ、PEIパラメータは、複数のロケーションノードのうちの少なくとも1つのロケーションを識別する情報を含む請求項42記載のシステム。
  55. 複数のロケーションノードのそれぞれは、異なるタイプの送信エンティティを含む請求項42記載のシステム。
  56. ポジション推定値情報(PEI)は、システムパラメータメッセージ(SPM)を含む請求項42記載のシステム。
  57. ポジション推定値情報(PEI)は、標準コード分割多元接続(CDMA)システムパラメータメッセージ(SPM)を含む請求項42記載のシステム。
  58. ポジション推定値情報(PEI)は、ロケーションノードからのブロードキャストメッセージである請求項42記載のシステム。
  59. ロケーションノードは、基地局を含む請求項42記載のシステム。
  60. ロケーションノードは、ワイヤレスアクセスポイントを含む請求項42記載のシステム。
  61. ロケーションノードは、GPS衛星を含む請求項42記載のシステム。
  62. 方法にしたがって、移動局のポジション推定値を計算するコンピュータを制御する命令を含んでいるコンピュータ読取り可能な媒体において、
    方法は、
    ロケーションノードによって送信されるポジション推定値情報(PEI)を移動局において収集し、
    PEIに基づいてPEIパラメータを移動局において発生させ、PEIパラメータは、ロケーションノードを位置付けできる、または、識別できる情報を含み、
    PEIパラメータを移動局からポジション決定エンティティに送信し、PEIパラメータは、移動局のポジション推定値の計算を可能にすることを含むコンピュータ読取り可能な媒体。
  63. 移動局のポジション推定値を計算するコンピュータを制御する命令を含んでいるコンピュータ読取り可能な媒体において、
    移動局がロケーションノードによって送信されたPEIに基づいてポジション推定値情報(PEI)パラメータを発生させ、コンピュータが方法にしたがってポジション推定値を計算し、
    方法は、
    移動局によって送信されているPEIパラメータをポジション決定エンティティにおいて受信し、
    PEIパラメータに基づいて、移動局のポジション推定値を計算することを含み、
    PEIパラメータは、ロケーションノードを位置付けできる、または、識別できる情報を含んでいるコンピュータ読取り可能な媒体。
  64. 移動局のポジション推定値を計算するシステムにおいて、
    ポジション推定値情報(PEI)を移動局に送信する送信手段と、
    移動局によって送信されたPEIパラメータを受信し、移動局は、PEIに基づいてPEIパラメータを発生させ、PEIパラメータは、ロケーションノードを位置付けできる、または、識別できる情報を含む、位置付け手段と、
    位置付け手段に関係し、PEIパラメータに基づいて移動局のポジション推定値を計算する処理手段とを具備するシステム。
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