JP2007519001A

JP2007519001A - Ｇｐｓ電波陰影地域におけるｇｐｓ端末機及び位置探索器を利用した、端末機の位置測定方法及び位置測定システム

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Publication number: JP2007519001A
Application number: JP2006550921A
Authority: JP
Inventors: ギュヨンハン; ジョンテイム; ソンホシン; ジェムンリ; サンチュンジョン; ソンミンチョ
Original assignee: SK Telecom Co Ltd
Current assignee: SK Telecom Co Ltd
Priority date: 2004-01-20
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2007-07-12
Also published as: WO2005069034A1; KR20050076319A; CN1906498A; BRPI0418416A; KR100562249B1; US20080238764A1

Abstract

本発明は、携帯端末を含むマッピングサーバ、位置探索器、位置測定サーバ、データベースを用いて、ＧＰＳ電波陰影地域においてＧＰＳ端末機の位置を測定する方法であって、（ａ）基地局または中継器の基準パイロット信号及び位置探索器からのＬＤパイロット信号を獲得するステップと、（ｂ）基準パイロット信号またはＬＤパイロット信号の強度が所定の値以上であった場合、基準パイロット信号の情報またはＬＤパイロット信号の情報を位置測定サーバに伝送するステップと、（ｃ）基準パイロット信号情報またはＬＤパイロット信号情報からチップ単位の擬似雑音コード位相値を計算するステップと、（ｄ）ステップ（ｃ）で計算された擬似雑音コード位相値が、測位用に割り当てられた測位用擬似雑音コードの位相値である場合、擬似雑音コード位相値をＬＤマッピングサーバに伝送するステップと、（ｅ）ステップ（ｄ）で伝送された擬似雑音コード位相値を利用してＧＰＳ端末機の位置情報を獲得するステップと、ＧＰＳ端末機の位置測定方法である。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＧＰＳ（ＧＰＳ：Global Positioning System）電波陰影地域におけるＧＰＳ端末機及び複数の位置探索器（ＬＤ：Location Detector）を利用した、端末機の位置測定方法及びシステムに関し、より詳しくは、ＣＤＭＡ（ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access）システムにおける所定の測位用擬似雑音コードに、予め設定されたオフセットを適用して生成された複数のＬＤパイロット信号を各々の位置探索器から送出するようにすることで、ＬＤパイロット信号が受信されるＬＤパイロット信号受信地域を、ＧＰＳ電波陰影地域と区分するＧＰＳ端末機の位置測定方法及びシステムに関する。

ワールドワイドウェブ（World Wide Web）に象徴されるインターネット通信サービスが脚光を浴び始めて以来、インターネット通信サービスは、社会、経済、政治など、全ての面において人々の生活に大きな変化を起こしている。現在、インターネットは生活の一部と認識されており、インターネットのない生活は想像できない。したがって、最近では、多様な通信サービスをよりよい環境で提供するために超高速通信網などが広く普及している。

また、空間的な制約を超える通信サービスを提供するために、数多くの企業が無線インターネットに関する技術開発を進めている。無線インターネットサービスとは、移動通信網を介してインターネットコンテンツを提供するサービスをいう。無線インターネットサービスは、個人の端末機使用により進歩した個人化サービスであり、使用者の移動性に基づいて固有の情報が提供できるサービスである。特に、最近では、多様な無線インターネットサービスのうち、位置基盤サービス（ＬＢＳ：Location Based Services）が注目されている。

位置基盤サービスとは、携帯電話、ＰＤＡ（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）、ノートブックＰＣ（ＰＣ：Personal Computer）などの様々な携帯用端末機の位置を把握して、把握した位置に関連する付加情報を提供する通信サービスをいう。位置基盤サービスは、移動通信技術、インターネット技術、携帯端末技術、ＧＩＳ（Geographical Information System）、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＩＴＳ（Intelligent Transport System）などの情報処理技術及び多様なコンテンツ（Contents）技術との統合により、今後爆発的な需要が予想されているサービスである。

このような位置基盤サービスを利用するためには、無線通信端末機の位置を把握することが必須である。無線通信端末機の位置を把握する技術を位置測定技術（ＰＤＴ：Position Determination Technology）と呼び、基地局受信信号を利用する網基盤（Network-Based）方式とＧＰＳ（Global Positioning System）信号を利用するハンドセット基盤（Handset-Based）方式とに分けられる。最近では、２つの方式を混合して測位精度を高めたハイブリッド（Hybrid）方式の技術が開発されている。

網基盤方式は、既存の携帯電話に新たなモジュールを追加する必要がないので、新たに携帯電話を開発するための追加費用がかからないという長所があるが、無線基地局のセル（Cell）の大きさや位置決定方式によって、測位誤差が約５００ｍ〜数ｋｍに及ぶ程精度が落ちるという短所がある。したがって、現在は、無線通信を利用して位置を把握する方法として、ＧＰＳ信号を利用するハンドセット基盤方式が一般化されている。

図１は、ＧＰＳを利用したＧＰＳ端末位置測定システム１００を簡略に示すブロック図である。

ＧＰＳを利用したＧＰＳ端末位置測定システム１００は、ＧＰＳ人工衛星１１０、移動通信端末機１２０、基地局伝送器（ＢＴＳ：Base Transceiver Station）１３０、基地局制御器（ＢＳＣ：Base Station Controller）１４０、移動交換局（ＭＳＣ：Mobile Switching Center）１５０及び位置測定サーバ１６０などを含んで構成される。

ＧＰＳは、高度約２０，０００キロメートル上空で地球軌道を回る２４個のＧＰＳ人工衛星１１０を用いて、全世界どこでも位置が測定できる衛星航法システムである。ＧＰＳは、１．５ＧＨｚ帯域の電波を使用し、地上にはコントロールステーション（Control Station）という制御センターを置いて、ＧＰＳ衛星から伝送された情報を収集しＧＰＳ人工衛星１１０と送受信される信号を同期化させる役目をする。

ＧＰＳ人工衛星１１０は、ＧＰＳで各移動通信端末機１２０の位置を検知するために用いられる衛星である。ＧＰＳ人工衛星１１０は、移動通信端末機１２０の位置計算に必要な航法データを、搬送波（Carrier Wave）を通じて移動通信端末機１２０に連続的に伝送する２４個の衛星から構成されるが、これらのうち、２１個の衛星が航法処理に使われ、３個の衛星は予備用に配置される。

一般に、ＧＰＳを利用して所定の位置を測定する方法として三角測量法が使われる。ＧＰＳを利用して位置を測定するためには、三角測量のための３個の衛星と時間誤差を測定するための観測用衛星１個とを含む、少なくとも４個のＧＰＳ人工衛星１１０を必要とする。より詳しくは、ＧＰＳでは３個の衛星の各々の位置を既に知っているので、衛星とＧＰＳ受信機との間の距離を測定してＧＰＳ受信機の測位処理を行う。各衛星からＧＰＳ受信機までの距離は、電波が衛星から送出された時刻とＧＰＳ受信器が電波を受信する時刻との差を利用して計算される。このようにして求めた時刻差を電波伝達時間といい、電波伝達時間に光速を掛けることにより、各衛星とＧＰＳ受信機との距離を計算することができる。

移動通信端末機１２０は、ＧＰＳ人工衛星１１０から航法データを受信するＧＰＳ受信機などが内蔵されている端末機である。基地局伝送器１３０、基地局制御器１４０及び移動交換局１５０は、通常的な呼処理機能と共に、ＧＰＳのためのクロック分配、ＧＰＳデータの送受信などの機能を遂行する。

測定サーバ１６０は、移動通信端末機１２０から移動通信端末機１２０の経緯度座標などの位置情報を受信して、移動通信端末機１２０の位置を計算し、計算した位置情報を多様な位置基盤サービスを提供する位置基盤サービスプラットホーム（図示していない）に伝送する。

このようなＧＰＳを利用した位置測定方法には、誰でも無料で自由に利用でき、利用者数に制限がなく、リアルタイムに連続測位が可能であり、比較的正確な位置測定が可能であるという長所がある。

しかしながら、ＧＰＳを利用した位置測定方法は、位置測定のための経路が多重であり、可視衛星が足りないことにより、特に、都心での位置測定能力に制限を受けるという問題がある。また、トンネル、建物の内部または建物の地下のように、衛星が見えない（電波が到達しない）電波陰影地域では測位がほとんど不可能であり、ＧＰＳ受信機から見た衛星の配置によって測位状態に大きな誤差が発生するという問題がある。また、ＧＰＳ受信機が最初に自分の位置を測定するのに要する準備時間であるＴＴＦＦ（Time To First Fix）が、数分〜数十分以上かかる場合が時々発生し、位置基盤無線インターネットのサービス利用者に大きな不都合を与えるという問題がある。

上記問題を解決するために、本発明は、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）システムにおける所定の測位用擬似雑音コードに予め設定されたオフセットを適用して生成された複数のＬＤパイロット信号を各々の位置探索器から送出するようにすることで、ＬＤパイロット信号が受信されるＬＤパイロット信号受信地域を、ＧＰＳ電波陰影地域と区分するＧＰＳ端末機の位置測定方法及びシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のある観点によれば、ＧＰＳ電波陰影地域において、ＧＰＳ端末機と、オフセットを適用し送信する位置探索器（Location Detector）と、ＧＰＳ端末機の測位を制御する位置測定サーバと、位置情報データベースを含むＬＤマッピングサーバとを利用してＧＰＳ端末機の位置を測定する方法であって、（ａ）位置測定要求を受信したＧＰＳ端末機に対し、基地局または中継器の基準パイロット信号及び位置探索器で生成されるＬＤパイロット信号を獲得することを許可するステップと、（ｂ）受信された基準パイロット信号またはＬＤパイロット信号の強度が所定の値以上である場合、基準パイロット信号の情報またはＬＤパイロット信号の情報を位置測定サーバに伝送するステップと、（ｃ）位置測定サーバに伝送された基準パイロット信号の情報またはＬＤパイロット信号の情報から、チップ単位の擬似雑音コード位相値を計算するステップと、（ｄ）ステップ（ｃ）で計算された擬似雑音コード位相値が、測位用に割り当てられた測位用擬似雑音コードの位相値である場合、擬似雑音コード位相値をＬＤマッピングサーバに伝送するステップと、（ｅ）ＬＤマッピングサーバに伝送された擬似雑音コード位相値を利用してＧＰＳ端末機の位置情報を獲得するステップと、を含むＧＰＳ端末機の位置測定方法が提供される。

また、本発明の他の観点によれば、ＧＰＳ電波陰影地域におけるＧＰＳ端末機の位置測定システムであって、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）システムにおいて予め設定された測位用擬似雑音コードに所定のオフセットを適用し、ＬＤパイロット信号を生成して送出する複数の位置探索器と、位置測定要求を受信した場合、基地局または中継器の基準パイロット信号及びＬＤパイロット信号を獲得し、受信された基準パイロット信号またはＬＤパイロット信号の強度が所定の値以上である場合、基準パイロット信号の情報またはＬＤパイロット信号の情報を伝送するＧＰＳ端末機と、ＧＰＳ端末機から受信した基準パイロット信号の情報またはＬＤパイロット信号の情報からチップ単位の擬似雑音コード位相値を計算し、計算された擬似雑音コード位相値が測位用擬似雑音コードの位相値である場合、計算された擬似雑音コード位相値を伝送する位置測定サーバと、位置測定サーバから受信した擬似雑音コード位相値を利用して、ＧＰＳ端末機の位置情報を生成するＬＤマッピングサーバと、を含むＧＰＳ端末機の位置測定システムが提供される。

以上説明したように、本発明によれば、ＧＰＳ信号が受信されなかったり、信号が微弱で使用者の正確な位置を判断するのが難しい室内空間や地下であっても、ＧＰＳのような追加システムなしに移動通信端末機の位置を検知することができる。また、本発明は、室内空間の所望の位置に位置探索器を設置することにより、階数区分のような枝葉的な位置測定及びこれによる位置基盤サービスをより效果的に実現できるという効果がある。

一方、本発明の位置探索器から送出される信号は、パイロット低下閾値（Ｔ＿ＤＲＯＰ）以上の強さを有する電界信号であり、ＧＰＳ端末機が信号を認識して位置測定を行うことにより、位置探索器のモジュールを小型化させることができるという長所がある。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付の図面を参照して詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付加することにおいて、同一な構成要素に対しては、たとえ他の図面上に表示されてもできる限り同一な符号を与えていることに留意しなければならない。また、本発明の説明において、関連した公知構成または機能に対する具体的な説明が本発明の要旨を曖昧にすることができると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。

ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）移動通信では、チャンネル分配、音声暗号化及びスペクトラム拡散などの用途に、ウォルシュコード（Walsh Code）、長い擬似雑音コード（Long pseudo Noise Code）及び短い擬似雑音コード（Short Pseudo Noise Code）を使用する。ウォルシュコードは、順方向チャンネルで基地局が送信する各チャンネルを移動端末機が識別できるようにするために使用される直交拡散コードであり、長い擬似雑音コードは、逆方向チャンネルで基地局が各加入者を識別するのに使用されるコードである。また、短い擬似雑音コードは、移動端末機が各基地局を識別するのに使用されるコードである。

図２は、短い擬似雑音コードを利用して各基地局を識別する方法を概略的に示す図である。

短い擬似雑音コードは、直交拡散を利用し、ＣＤＭＡ移動通信ではこのような短い擬似雑音コードの時間的オフセットを利用して各基地局を区分することになる。ＣＤＭＡ方式では、１つの基地局を中心として隣接基地局が同一の周波数を使用するため、隣接基地局を区別するために短い擬似雑音コードの時間的オフセットが利用される。即ち、各基地局は、ＵＴＣ（Universal Time Coordinated）を基準として一時的にコード生成時点を異にすることにより基地局を区別することになる。仮に隣接基地局とのオフセット（時間的変位）が小さい場合、マルチパスフェーディング（Multi-Path Fading）により基地局同士の区別が效果的に行われなくなる。したがって、隣接基地局とはある程度オフセットがなくてはならない。

図２に示すように、基地局０での短い擬似雑音コードは、基準時間に対し１０×６４チップ（Chip）遅延した時点で生成され、基地局１での短い擬似雑音コードは、基準時間に対し１８×６４チップ遅延した時点で生成される。このような短い擬似雑音コードの生成時点を短い擬似雑音コードのオフセットといい、基地局は、このようなオフセットの違いに基づいて区別される。

短い擬似雑音コードは、順方向チャンネルのパイロットチャンネルを通じて継続して送信され、各端末機は、ハードウェア（短い擬似雑音コード発生器）を備え、短い擬似雑音コードに関連する信号を基地局から受信し、受信した信号に含まれる擬似雑音コードと同一な短い擬似雑音コードを生成して送出する。短い擬似雑音コードの発生周期は約２６．６７ｍｓｅｃであり、生成クロック（Clock）は１．２２８８Ｍｃｐｓ（Mega chip per s
econd）となる。

図３は、本発明の好ましい実施形態に係るＧＰＳ端末機と複数の位置探索器（Location Detector）を利用した端末機の位置測定システムを簡略に示すブロック構成図である。

図３に示すように、本発明の好ましい実施形態に係る端末機の位置測定システムは、ＧＰＳ端末機３００、複数の位置探索器（Location Detector）３０２、中継器（Repeater）３０４、基地局（ＢＴＳ：Base Transceiver Station）３０６、基地局制御器（ＢＳＣ：Base Station Controller）３０８、移動交換局（ＭＳＣ：Mobile Switching Center）３１０、信号伝送地点（ＳＴＰ：Signaling Transfer Point）３１２、位置測定サーバ（ＰＤＥ：Positioning Determination Entity）３１４、位置センター（ＭＰＣ：Mobile Positioning Center）３１６、ＬＤマッピングサーバ（LD Mapping Server）３１８、位置情報データベース３２０及びＬＢＳプラットホーム（Location Based Service Platform）３２２などを含むことができる。

本発明の好ましい実施形態に係るＧＰＳ端末機３００は、フレンドサーチ（friend search）のような位置測定の要求を受信すると、トラフィックを開始する。この際、ＧＰＳ端末機３００は、基地局３０６または中継器３０４からの基準パイロット信号と各位置探索器３０２固有のＬＤパイロット信号を獲得することになる。ここで、基準パイロット信号またはＬＤパイロット信号は、その強さが一定の値以上でなければＧＰＳ端末機３００で獲得できない。本発明の好ましい実施形態によれば、一定の値とは、パイロット低下閾値（Ｔ＿ＤＲＯＰ）程度の大きさとなる。ＧＰＳ端末機３００は、パイロット低下閾値以上の基準パイロット信号またはＬＤパイロット信号を受信した後、基地局３０６、基地局制御器３０８及び移動交換局３１０などを経て、受信された基準パイロット信号の情報またはＬＤパイロット信号の情報を位置測定サーバ３１４に伝送する。

一方、本発明の好ましい実施形態に係るＧＰＳ端末機３００は、クアルコム（Qualcomm）社製のＣＤＭＡモデムチップであるＭＳＭ３３００に‘ｇｐｓＯｎｅ’というＧＰＳ測位機能を組み込んだチップを装着した端末機であって、ＣＤＭＡによるデータ通信と共に、基地局３０６または衛星からのＧＰＳ信号を利用して、早く、かつ、正確な位置測定を可能にする。

一方、本発明の好ましい実施形態に係るＧＰＳ端末機３００としては、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、セルラー（Cellular）フォン、ＰＣＳ（Personal Communication Service）フォン、ハンドヘルドＰＣ（Hand-Held PC）、ＧＳＭ（Global System for Mobile）フォン、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband CDMA）フォン、ＥＶ−ＤＯフォン、ＥＶ−ＤＶ（Data and Voice）フォン及びＭＢＳ（Mobile Broadband System）フォン等が挙げられる。ここで、ＭＢＳフォンは、現在議論されている第４世代システムで使われる携帯電話をいう。

本発明の好ましい実施形態に係る位置探索器３０２は、ＣＤＭＡシステムにおいて予め設定された測位用擬似雑音コードに一定のオフセットを適用してＬＤパイロット信号を生成し、送出する。

基地局３０６相互間を区別するために用いられる短い擬似雑音コードのオフセットを使用してＧＰＳ信号が届かない建物内の位置測定を行うために、複数の特定擬似雑音コードをＣＤＭＡシステムで予め指定する。本発明の好ましい実施形態に係る位置探索器３０２は、このようにＣＤＭＡシステムで予め指定された測位用擬似雑音コードに対して人為的に６４チップ以内の特定オフセットを追加し、追加した結果をＬＤパイロット信号として送出する。本発明の好ましい実施形態では、このようなオフセットが追加されたＬＤパイロット信号を結合して、ＬＤパイロット信号が受信される複数の地域を区別するようにして、建物内の位置を測定する。

本発明の好ましい実施形態に係る位置探索器３０２は、測位用に予め指定された少なくとも２つ以上の擬似雑音コードを測位用擬似雑音コードとして選択し、各々の測位用擬似雑音コードに６４チップ以内でチップ単位のオフセット値を加える。以下では、２つの測位用擬似雑音コードに対しオフセット値を定める条件について説明する。

２つの測位用擬似雑音コードをＰＮ１、ＰＮ２とすると、各測位用擬似雑音コードにオフセットを付加して得られた２つのＬＤパイロット信号は、ＰＮ１＋ｏｆｆｓｅｔ１及びＰＮ２＋ｏｆｆｓｅｔ２と表現することができ、ここで、ＰＮ１とＰＮ２は互いに異なる擬似雑音コードである。また、各々の擬似雑音コードの最大差異値は６４チップであるため、ｏｆｆｓｅｔ１とｏｆｆｓｅｔ２の差異値の大きさは最大１２８チップを越えない。本発明の好ましい実施形態では、Ｏｆｆｓｅｔ１とＯｆｆｓｅｔ２の差異値が複数の位置探索器３０２を区別するための固有識別子（ＩＤ）になるので、ｏｆｆｓｅｔ１とｏｆｆｓｅｔ２の組合せは、ｏｆｆｓｅｔ１とｏｆｆｓｅｔ２の差異値が一意に設定されるように決定される。また、ｏｆｆｓｅｔ１とｏｆｆｓｅｔ２は、各々マルチパスによるフェーディングを考慮して一定以上の余裕を置かなければならない。

一方、本発明の好ましい実施形態に係るＧＰＳ端末機３００は、基地局３０６を通じて中継器３０４により拡散された基準パイロット信号と位置探索器３０２を通じて送出されるＬＤパイロット信号とを共に受信する。この際、位置探索器３０２から送出されるＬＤパイロット信号は、単に測位を行うためだけの信号であるので、実際に呼トラフィックなどに利用されなければならない基準パイロット信号の強さに比べてアクティブセット（Active Set）に入らない程度に弱く送信される。即ち、本発明の好ましい実施形態に係る位置探索器３０２から送出されるＬＤパイロット信号の強さはパイロット低下閾値（Ｔ＿ＤＲＯＰ）以上にし、かつ、基準パイロット信号よりは弱くなければならない。

図３では、本発明の好ましい実施形態に係る位置探索器３０２が中継器３０４と連結されて、中継器３０４から拡散される基準パイロット信号と位置探索器３０２から送出されるＬＤパイロット信号とが同時にＧＰＳ端末機３００に伝送される形態となっているが、本発明の好ましい実施形態に係る位置探索器３０２は、拡散機能を実行するようにし、中継器３０４とは別途に建物の内部などに設置してもよい。

本発明の好ましい実施形態に係る中継器３０４は、基地局３０６またはＧＰＳ端末機３００が受信する信号が微弱な場合、微弱な信号を抽出して低雑音増幅器で増幅し、増幅した信号を再増幅アンテナを通じて再放射する。これにより、微弱な信号の送受信を支援する。上述したように、本発明の好ましい実施形態に係る位置探索器３０２は、中継器３０４のこのような機能を有する複合形態で構成されてもよい。

本発明の好ましい実施形態に係る基地局３０６は、ベースバンド信号処理、固定携帯電話の代替、無線信号の送受信などを遂行して、ＧＰＳ端末機３００と直接通信する網終端（Endpoint）装置である。本発明の好ましい実施形態に係る基地局３０６は、基準パイロット信号及び測位用に設定された擬似雑音コードを、それぞれ中継器３０４及び位置探索器３０２に送信し、ＧＰＳ端末機３００から受信した基準パイロット信号情報またはＬＤパイロット信号情報を受信して基地局制御器３０８に送信する。

本発明の好ましい実施形態に係る基地局制御器３０８は、基地局３０６を制御し、ＧＰＳ端末機３００に対する無線周波数チャンネル割当及び解除、ＧＰＳ端末機３００と基地局３０６との間の送信出力制御、セル間ソフトハンドオフ（Soft Handoff）及びハードハンドオフ（Hard Handoff）決定、トランスコーディング（Transcoding）及びボコーディング（Vocoding）、ＧＰＳ（Global Positioning System）クロック分配、基地局３０６に対する運用及びメンテナンスなどの機能を遂行する。本発明の好ましい実施形態に係る基地局制御器３０８は、基地局３０６から受信された基準パイロット信号情報またはＬＤパイロット信号情報を移動交換局３１０に送信する。

本発明の好ましい実施形態に係るＧＰＳ端末機３００の位置測定システムは、同期式及び非同期式を支援する。ここで、同期式の場合の基地局３０６及び基地局制御器３０８は、非同期式のＲＴＳ（Radio Transceiver Subsystem）及びＲＮＣ（Radio Network Controller）にそれぞれ対応する。勿論、本発明の好ましい実施形態に係る無線接続網はこれに限るのではなく、ＣＤＭＡ網でないＧＳＭ網及び今後実現される第４世代の移動通信システムの接続網を含んでもよい。

本発明の好ましい実施形態に係る移動交換局３１０は、移動通信網を效率よく運用できるようにする管理機能と、ＧＰＳ端末機３００の通話要請に対する交換機能を実行する。即ち、移動交換局３１０は、ＧＰＳ端末機３００の基本及び付加サービス処理、加入者の着信及び発信呼処理、位置登録処理、ハンドオフ処理、他のネットワークなどとのリンク機能などを実行する。ＩＳ−９５Ａ／Ｂ／Ｃシステムの移動交換局３１０は、分散された呼処理を実行するためのＡＳＳ（Access Switching Subsystem）、集中化した呼処理を実行するためのＩＮＳ（Interconnection Network Subsystem）、運用及び保守機能の集中化を担当するＣＣＳ（Central Control Subsystem）、移動加入者に関する情報の格納及び管理するＬＲＳ（Location Registration Subsystem）など、複数のサブシステムを含む。また、第３世代及び第４世代移動通信システムのための移動交換局３１０は、ＡＴＭ（Asynchronous Transfer Mode）スイッチ（図示していない）を含んでもよく、ＡＴＭスイッチは、セル単位のパケット伝送により伝送速度と回線使用効率を増大させる。本発明の好ましい実施形態に係る移動交換局３１０は、基地局３０６及び基地局制御器３０８を経由して伝送される基準パイロット信号情報またはＬＤパイロット信号情報を受信して位置測定サーバ３１４側に伝送する。

ＳＴＰ３１２は、ＩＴＵ−Ｔの共通線信号方式において、信号メッセージの中継及び交換を遂行する信号中継局である。ＳＴＰ３１２を使用して構成された信号網は、通話回線と信号リンクを対応させない非同期モードで運用される。そして、各種信号は、通話回線を有するＳＴＰ３１２を経由して伝送されることによって、経済性及び信頼性を向上させることができる。また、信号メッセージを変換または中継することができない時、ＳＴＰ３１２は、信号メッセージを他の移動交換局３１０に通知することにも用いられる。

本発明の好ましい実施形態に係る位置測定サーバ３１４は、基地局３０６、基地局制御器３０８及び移動交換局３１０を経由して伝送される基準パイロット信号情報またはＬＤパイロット信号情報からチップ単位の擬似雑音コード位相値を計算する。この際、ＧＰＳ端末機３００から受信した基準パイロット信号情報及びＬＤパイロット信号情報を位置測定サーバ３１４にアップロードする過程は、ＩＳ（Interim Standard）−８０１−１規格で定義されたパラメータを利用して実行される。本発明の好ましい実施形態に係るＧＰＳ端末機３００は、ＧＰＳ測位機能が組み込まれたチップを装着しているので、ＧＰＳ端末機のソフトウェアだけでなくＣＤＭＡシステム内のコールフロー（Call Flow）も、ＩＳ−８０１−１規格に基づく修正を行う必要がなく、これによりシステムの適用過程が非常に容易になる利点がある。

このようなＩＳ−８０１−１技術規格を用いて測位処理を行う際、本発明の好ましい実施形態に係るＧＰＳ端末機３００は、位置測定サーバ３１４とのコールフローにおいて、ＩＳ−８０１−１に定義されたメッセージのうち、“Provide Pilot Phase Measurement”メッセージを利用して、基準パイロット信号の情報及びＬＤパイロット信号の情報を位置測定サーバ３１４に伝送する。ここで、“Provide Pilot Phase Measurement”メッセージに含まれる基準パイロット信号の情報とは、基準パイロット信号の擬似雑音コード位相値、基準パイロット信号の強度及び位相値測定での誤差等を含み、ＬＤパイロット信号の情報というのは、ＬＤパイロット信号の擬似雑音コード位相値、ＬＤパイロット信号の強度及び位相値測定での誤差等を含むことができる。

本発明の好ましい実施形態に係るＧＰＳ端末機３００から伝送される基準パイロット信号の擬似雑音コード位相値及びＬＤパイロット信号の擬似雑音コード位相値は、１／１６チップ単位で測定され送信される。したがって、位置測定サーバ３１４は、受信した基準パイロット信号の擬似雑音コード位相値及びＬＤパイロット信号の擬似雑音コード位相値を１６で割ることによりチップ単位の擬似雑音コード位相値を計算する。

本発明の好ましい実施形態に係る位置測定サーバ３１４は、チップ単位で計算された擬似雑音コード位相値が測位用擬似雑音コードの位相値であるかどうかを判断し、もしそうであれば、位置測定サーバ３１４は、計算された擬似雑音コード位相値をＬＤマッピングサーバ３１８に伝送する。

本発明の好ましい実施形態に係る位置センター３１６は、位置測定サーバ３１４と連動して、位置測定サーバ３１４及びＬＤマッピングサーバ３１８で計算したＧＰＳ端末機３００の位置情報などを、位置基盤サービスを提供する複数のＬＢＳプラットホーム３２２に伝送するルーティング（Routing）機能を実行する。ここで、ＬＢＳプラットホーム３２２とは、各種の通信端末機に位置基盤サービスを提供する一種のアプリケーションサーバを表す。

本発明の好ましい実施形態に係るＬＤマッピングサーバ３１８は、位置測定サーバ３１４から受信した擬似雑音コード位相値を利用して、ＧＰＳ端末機３００の位置情報を生成する。本発明の好ましい実施形態に係るＬＤマッピングサーバ３１８は、位置情報データベース３２０を含み、位置情報データベース３２０は、各位置探索器３０２で生成される複数のＬＤパイロット信号に追加されるオフセット差異値をデータベースとして格納し、各オフセット差異値は、該当する建物の住所、名前、階数または代表会社を含む位置情報と対応して格納されている。

本発明の好ましい実施形態に係るＬＤマッピングサーバ３１８は、位置測定サーバ３１４から受信した擬似雑音コード位相値を利用してこの位相値の差に対応する位置探索器３０２の固有識別子（ＩＤ）を位置情報データベース３２０から検索し、対応する建物や地下鉄などの屋内の情報を適切に加工して位置測定サーバ３１４に伝送する。

図４は、本発明の好ましい実施形態に係る位置探索器３０２の固有識別子を設定する一例を示す図である。

図４に示すように、第１の位置探索器ＬＤ１は、ＰＮ５１０＋１０チップ及びＰＮ５１２＋２０チップのＬＤパイロット信号を送信し、一方、第２の位置探索器ＬＤ２は、ＰＮ５１０＋１０チップ及びＰＮ５１２＋３０チップのＬＤパイロット信号を送信する。ここで、ＰＮ５１０及びＰＮ５１２は、ＣＤＭＡシステムにおいて予め設定された測位用擬似雑音コードであり、１０チップ、２０チップ及び３０チップなどは位置探索器３０２で適用されるオフセットである。この際、ＬＤ１の固有識別子（ＩＤ）は、２０チップ−１０チップの結果である１０チップの位相差を有し、ＬＤ２の固有識別子（ＩＤ）は、３０チップ−１０チップの結果である２０チップの位相差を有する。本発明の好ましい実施形態では、このような識別子を各々の位置探索器３０２毎に固有の値に設定して、各々の建物または地下鉄駅等に本発明の好ましい実施形態に係る位置探索器３０２を設置することによって、電波陰影地域でも位置探索を可能にする。

図５は、本発明の好ましい実施形態に係るＧＰＳ端末機と位置探索器を利用した端末機の位置を測定する過程を示すフローチャートである。

まず、フレンドサーチサービスのような位置測定要求を受信したＧＰＳ端末機３００は、位置基盤システム（Location Based System）によりトラフィックを開始する。この際、ＧＰＳ端末機３００は、基地局３０６または中継器３０４の基準パイロット信号及び位置探索器３０２で生成されるＬＤパイロット信号を獲得する（Ｓ５００）。

次いで、ＧＰＳ端末機３００で獲得した基準パイロット信号またはＬＤパイロット信号が、パイロット低下閾値（Ｔ＿ＤＲＯＰ）以上であるかどうかを判断する（Ｓ５０２）。パイロット低下閾値（Ｔ＿ＤＲＯＰ）以上であれば、ＩＳ−８０１−１メッセージ中の“Provide Pilot Phase Measurement”メッセージを利用して、基準パイロット信号情報またはＬＤパイロット信号の情報を位置測定サーバ３１４に伝送する（Ｓ５０４）。この際、伝送される各パイロット信号の情報は、受信したパイロット信号の擬似雑音コード位相値、受信したパイロット信号の強さ及び位相値測定での誤差などであってもよい。ＣＤＭＡ技術規格によると、擬似雑音コードの範囲は０チップから３２７６７．９３５７（約３２７６８）チップである。ＣＤＭＡ基地局は、擬似雑音コード位相値を６４チップずつ分離して使用するため、全体擬似雑音コードは１から５１２となる。ＧＰＳ端末機３００は、各パイロット信号の擬似雑音コード位相値を１／１６チップ単位で測定して送信するため、パイロット信号の擬似雑音コード位相値は、０から５２４２８８（３２７６８×１６）の範囲で伝送される。したがって、伝送された擬似雑音コード位相値を利用してチップ単位の擬似雑音コード位相値を求めるためには、伝えられた擬似雑音コード位相値を１６で割ればよく、対応する擬似雑音コードを求めるためには、１６で割った擬似雑音コード位相値をさらに６４で割ればよい。

位置測定サーバ３１４は、“Provide Pilot Phase Measurement”メッセージを利用して受信された基準パイロット信号情報またはＬＤパイロット信号情報からチップ単位の擬似雑音コード位相値を計算する（Ｓ５０６）。上述したように、チップ単位の擬似雑音コード位相値は、受信された擬似雑音コード位相値を１６で割って求めることができる。

位置測定サーバ３１４は、計算されたチップ単位の擬似雑音コード位相値に対し、測位用として割り当てられた測位用擬似雑音コードの位相値と一致するものがあるかどうかを判断する（Ｓ５０８）。一致した位相値がある場合、位置測定サーバ３１４は、一致した擬似雑音コード位相値を位置情報データベース３２０があるＬＤマッピングサーバ３１８に伝送する（Ｓ５１０）。

ＬＤマッピングサーバ３１８は、位置測定サーバ３１４から受信した擬似雑音コード位相値を利用して、その擬似雑音コード位相値の差に該当する、位置探索器３０２の固有識別子（ＩＤ）を位置情報データベース３２０から検索し、関連する建物や地下鉄などの屋内情報で固有識別子を加工して位置測定サーバ３１４に伝送する（Ｓ５１２）。位置情報データベース３２０は、位置探索器３０２で生成される複数のＬＤパイロット信号に追加される各々のオフセットの差異値を格納する。各オフセットの差異値は、該当する建物の住所、名前、階数または代表会社を含む位置情報と対応しており、電波陰影地域であっても位置検索が可能となる。

上述したように、本発明の好ましい実施形態に係るＧＰＳ端末機３００は、‘ｇｐｓＯｎｅ’というＧＰＳ測位機能が追加されたチップを組み込んでおり、ＧＰＳ衛星（図示していない）を利用したＡ−ＧＰＳ（Assisted-Global Positioning System）またはＣ−ＧＰＳ（Conventional-Global Positioning System）方式により位置測定するのに使用される。したがって、本発明の他の実施形態によれば、ＧＰＳ端末機３００は、Ａ−ＧＰＳアルゴリズムまたはＣ−ＧＰＳアルゴリズムを用いて、受信されたＧＰＳ衛星情報を基に位置測定を行い、上述した位置測定ができなかった場合に、図５に示すＳ５００〜Ｓ５１２の過程を経て位置測定を行うことができる。このような実施形態に係るシステムでは、Ａ−ＧＰＳアルゴリズムまたはＣ−ＧＰＳアルゴリズムを用いてＧＰＳ端末機３００の位置を計算するために必要とされる航法データをＧＰＳ端末機３００に伝送するために、別のＧＰＳ衛星（図示していない）が更に含まれる。

以上の説明は、本発明を例示的に説明したことに過ぎないものであって、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、発明の本質的な特性から外れない範囲で多様な変形が可能である。したがって、本明細書に開示された実施形態は、本発明を限定するためのものでなく、説明するためのものであり、このような実施形態により本発明の思想と範囲が限られるのではない。本発明の範囲は、特許請求範囲により解されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術は、本発明の権利範囲に含まれるものと解されるべきである。

ＧＰＳを利用した、従来のＧＰＳ端末機の位置測定システムを簡略に示すブロック図である。短い擬似雑音コードを利用して各基地局を区別する方式を概略的に示す図である。本発明の好ましい実施形態に係るＧＰＳ端末機と複数の位置探索器を利用したＧＰＳ端末機の位置測定システムを簡略に示すブロック構成図である。本発明の好ましい実施形態に係る位置探索器の固有識別子を設定する一例を示す図である。本発明の好ましい実施形態に係るＧＰＳ端末機と位置探索器を利用してＧＰＳ端末機の位置を測位する過程を示すフローチャートである。

Claims

ＧＰＳ端末機と、オフセットを適用し送信する位置探索器と、前記ＧＰＳ端末機の測位を制御する位置測定サーバと、位置情報データベースを含むＬＤマッピングサーバとを利用して、ＧＰＳ電波陰影地域においてＧＰＳ端末機の位置を測定する方法であって：
（ａ）位置測定要求を受信した前記ＧＰＳ端末機に対し、基地局または中継器の基準パイロット信号及び前記位置探索器で生成されるＬＤパイロット信号を獲得することを許可するステップと；
（ｂ）受信された前記基準パイロット信号または前記ＬＤパイロット信号の強度が所定の値以上である場合、前記基準パイロット信号の情報または前記ＬＤパイロット信号の情報を前記位置測定サーバに伝送するステップと；
（ｃ）前記位置測定サーバに伝送された前記基準パイロット信号の情報または前記ＬＤパイロット信号の情報から、チップ単位の擬似雑音コード位相値を計算するステップと；
（ｄ）前記ステップ（ｃ）で計算された前記擬似雑音コード位相値が、測位用に割り当てられた測位用擬似雑音コードの位相値である場合、前記擬似雑音コード位相値を前記ＬＤマッピングサーバに伝送するステップと；
（ｅ）前記ＬＤマッピングサーバに伝送された前記擬似雑音コード位相値を利用して前記ＧＰＳ端末機の位置情報を取得するステップと；
を含むことを特徴とする、ＧＰＳ端末機の位置測定方法。
前記測位用擬似雑音コードは、ＣＤＭＡシステムにおいて予め設定されることを特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
前記測位用擬似雑音コードは、２つ以上設定されることを特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
前記ＬＤパイロット信号は、前記測位用擬似雑音コードにオフセットを適用して生成されることを特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
前記オフセットは、６４チップ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
前記測位用擬似雑音コードが２つ設定された場合、前記ＬＤパイロット信号に追加される各々の前記オフセットの差異は、１２８チップ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
各々の前記位置探索器から生成される前記ＬＤパイロット信号に追加される各々の前記オフセットの差異は、前記各々の位置探索器を区別するための固有識別子であることを特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
前記ＬＤパイロット信号は、前記基準パイロット信号の強度より弱い強度で送信されることを特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
前記ステップ（ｂ）において、前記ＧＰＳ端末機は、ＩＳ（Interim Standard）−８０１−１規格に定義された“Provide Pilot Phase Measurement”メッセージを利用して、前記基準パイロット信号の情報または前記ＬＤパイロット信号の情報を前記位置測定サーバに伝送することを特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
前記ステップ（ｂ）において、前記所定の値は、パイロット低下閾値（Ｔ＿ＤＲＯＰ）であることを特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
前記ステップ（ｂ）において、前記ＧＰＳ端末機から送信される前記基準パイロット信号の情報は、前記基準パイロット信号の擬似雑音コード位相値、前記基準パイロット信号の強度及び前記擬似雑音コード位相値の測定誤差のうちの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
前記ＧＰＳ端末機から送信される前記ＬＤパイロット信号の情報は、前記ＬＤパイロット信号の擬似雑音コード位相値、前記ＬＤパイロット信号の強度及び前記擬似雑音コード位相値の測定誤差のうちの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
前記位相値は、１／１６チップ単位で測定して送信されることを特徴とする、請求項１１または１２に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
前記位置情報データベースにおいて、前記位置探索器から生成される前記ＬＤパイロット信号に追加される各々の前記オフセットの差異は、該当する建物の住所、名前、階数または代表会社を含む前記位置情報と対応付けて格納されていることを特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
前記ＧＰＳ端末機は、ＰＤＡ、携帯電話、ＰＣＳフォン、ハンドヘルドＰＣ、ＧＳＭフォン、Ｗ−ＣＤＭＡフォン、ＥＶ−ＤＯフォン、ＥＶ−ＤＶフォン及びＭＢＳフォンを含むことを特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
前記位置測定サーバは、前記ＧＰＳ端末機から受信したＧＰＳ衛星情報を利用してＡ−ＧＰＳアルゴリズムで位置測定を行い、位置測定ができなかった場合に、前記ステップ（ａ）〜前記ステップ（ｅ）を実行することを特徴とする、請求項１に記載のＧＰＳ端末機の位置測定方法。
ＧＰＳ電波陰影地域におけるＧＰＳ端末機の位置測定システムであって：
ＣＤＭＡシステムにおいて予め設定された測位用擬似雑音コードに所定のオフセットを適用し、ＬＤパイロット信号を生成して送出する複数の位置探索器と；
位置測定要求を受信した場合、基地局または中継器の基準パイロット信号と、前記ＬＤパイロット信号とを獲得し、受信された前記基準パイロット信号または前記ＬＤパイロット信号の強度が所定の値以上である場合、前記基準パイロット信号の情報または前記ＬＤパイロット信号の情報を伝送するＧＰＳ端末機と；
前記ＧＰＳ端末機から受信した前記基準パイロット信号の情報または前記ＬＤパイロット信号の情報からチップ単位の擬似雑音コード位相値を計算し、計算された前記擬似雑音コード位相値が前記測位用擬似雑音コードの位相値である場合、計算された前記擬似雑音コード位相値を伝送する位置測定サーバと；
前記位置測定サーバから受信した前記擬似雑音コード位相値を利用して、前記ＧＰＳ端末機の位置情報を生成するＬＤマッピングサーバと；
を含むことを特徴とする、ＧＰＳ端末機の位置測定システム。
前記測位用擬似雑音コードは、２つ以上設定されることを特徴とする、請求項１７に記載のＧＰＳ端末機の位置測定システム。
前記オフセットは、６４チップ以下であることを特徴とする、請求項１７に記載のＧＰＳ端末機の位置測定システム。
前記測位用擬似雑音コードが２つ設定された場合、前記ＬＤパイロット信号に追加される各々の前記オフセットの差異は１２８チップ以下であることを特徴とする、請求項１７に記載のＧＰＳ端末機の位置測定システム。
各々の前記位置探索器から発生される前記ＬＤパイロット信号に追加される各々の前記オフセットの差異は、前記各々の位置探索器を区別するための固有識別子であることを特徴とする、請求項１７に記載のＧＰＳ端末機の位置測定システム。
前記ＬＤパイロット信号は、前記基準パイロット信号の強度より弱い強度で送信されることを特徴とする、請求項１７に記載のＧＰＳ端末機の位置測定システム。
前記ＧＰＳ端末機は、ＩＳ（Interim Standard）−８０１−１規格に定義された“Provide Pilot Phase Measurement”メッセージを利用して、基準パイロット信号の情報または前記ＬＤパイロット信号の情報を前記位置測定サーバに伝送することを特徴とする、請求項１７に記載のＧＰＳ端末機の位置測定システム。
前記所定の値は、パイロット低下閾値（Ｔ＿ＤＲＯＰ）であることを特徴とする、請求項１７に記載のＧＰＳ端末機の位置測定システム。
前記ＧＰＳ端末機から送信される前記基準パイロット信号の情報は、前記基準パイロット信号の擬似雑音コード位相値、前記基準パイロット信号の強度及び前記擬似雑音コード位相値の測定誤差のうちの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１７に記載のＧＰＳ端末機の位置測定システム。
前記ＧＰＳ端末機から送信される前記ＬＤパイロット信号の情報は、前記ＬＤパイロット信号の擬似雑音コード位相値、前記ＬＤパイロット信号の強度及び前記擬似雑音コード位相値の測定誤差のうちの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１７に記載のＧＰＳ端末機の位置測定システム。
前記位相値は、１／１６チップ単位で測定して送信されることを特徴とする、請求項２５または２６に記載のＧＰＳ端末機の位置測定システム。
前記ＬＤマッピングサーバは、前記位置探索器から生成される複数の前記ＬＤパイロット信号に追加される各々の前記オフセットの差異値を、該当する建物の住所、名前、階数または代表会社を含む前記位置情報と対応付けて格納する位置情報データベースを含むことを特徴とする、請求項１７に記載のＧＰＳ端末機の位置測定システム。
前記ＧＰＳ端末機は、ＰＤＡ、携帯電話、ＰＣＳフォン、ハンドヘルドＰＣ、ＧＳＭフォン、Ｗ−ＣＤＭＡフォン、ＥＶ−ＤＯフォン、ＥＶ−ＤＶフォン及びＭＢＳフォンを含むことを特徴とする、請求項１７に記載のＧＰＳ端末機の位置測定システム。
Ａ−ＧＰＳアルゴリズムまたはＣ−ＧＰＳアルゴリズムを利用して、前記ＧＰＳ端末機の位置を計算するために必要な航法データを前記ＧＰＳ端末機に伝送するＧＰＳ衛星を更に含むことを特徴とする、請求項１７に記載のＧＰＳ端末機の位置測定システム。