JP2009284495A - 移動無線端末の位置を決定する方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】移動体無線システム内の移動体無線端末の位置を決定の精度を改善する。
【解決手段】新しい到着時間差TDOAに基づく方法およびシステム。ステップ511において、3つの無線基地局において到着時間TOA、到着方向DOAを測定する。ステップ515において、交換局は、MS−IDと共にサービスノードに送信。ステップ517において、サービスノードは、DOA情報により補足されたTOA情報を用い、三角測量アルゴリズムにより移動体無線端末の位置を計算する。
【選択図】図5
【解決手段】新しい到着時間差TDOAに基づく方法およびシステム。ステップ511において、3つの無線基地局において到着時間TOA、到着方向DOAを測定する。ステップ515において、交換局は、MS−IDと共にサービスノードに送信。ステップ517において、サービスノードは、DOA情報により補足されたTOA情報を用い、三角測量アルゴリズムにより移動体無線端末の位置を計算する。
【選択図】図5
Description
本発明は、一般的には移動体無線通信の分野に関し、特に、移動体無線端末の地理的位置の決定に用いられる方法およびシステムに関する。
移動体無線位置決定は、最近強い関心を引いている新分野であり、将来のセルラ移動体無線システムにおける位置決定能力を含むことが現在望まれている。軍事上の応用から公知である到着時間差(TDOA)位置決定方法は、移動体無線端末の位置決定のために成功裏に用いられてきた。代表的なTDOA位置決定システムは、到着時刻(TOA)の測定が移動局(MS)における「ダウンリンク」で行われる端末ベースのもの、または、ネットワークがTOA測定を無線基地局(BS)における「アップリンク」で行うネットワークベースのもの、であり得る。これらのTOA測定値は、次にTDOAパラメータを計算し、かつMSの位置を推定するために用いられる。
セルラ移動体無線位置決定のために用いられてきた1つの位置決定システムは、トルーポジション(TruePosition)により市販されている。このシステムは、IS−54規格により動作する標準的なアナログ移動体無線端末の位置を決定するために用いられる。現在、これらの端末は、米国において用いられている移動体無線端末の大多数を構成する。トルーポジションシステムは、それ自身の受信する無線基地局を有し、セルラシステムとは無関係に動作せしめられ、同じ地域内のワイヤライン(「A」周波数帯)オペレータおよび非ワイヤライン(「B」周波数帯)オペレータにサービスしうる。そのようにして、これらのオペレータは、同じトルーポジション位置決定システムを共用しうる。要求されたときは、トルーポジションシステムは、個々のセルラ移動体無線端末の位置情報を供給する。そうでないときは、位置決定システムは、通常セルラ移動体無線システムと通信しない。
前述のように、トルーポジションシステムにより用いられる位置決定のTDOA方法は、公知の軍事上の応用に基づいている。本質的に、TDOA方法によれば、移動体無線端末により送信されたアップリンクメッセージの絶対的TOAは、少なくとも3つの固定無線BS内に登録される。この情報は、中央に位置するプロセッサにおいて処理され、このプロセッサは端末の位置を計算する。トルーポジションシステムにおけるアップリンクメッセージの登録は、主として(アナログ)アクセスチャネル(すなわち、IS−54規格のもとでの「逆方向制御チャネル」)上のアップリンク制御メッセージへ指示される。明らかに、IS−54規格のもとにおいては、これらの制御メッセージのあるもの(例えば、登録メッセージおよびページ応答メッセージ)は、非暗号化コードでの端末識別を含み、それは、トルーポジションシステムが、関係の端末に対し責任のあるセルラネットワークオペレータからの情報を得る必要なく、特定の端末の位置を決定することを可能にする。IS−54規格は、(例えば、IS−136規格の場合におけるように)トラヒックチャネルにおける広い周波数帯上に分散したアクセスチャネルを用いるのではなく、わずかな、かなり狭い周波数帯に割当てられたアクセスチャネルの全てを用いることにより、位置決定タスクをさらに容易にする。
しかし、主としてアクセスチャネルを使用することは、位置決定が空きモードにある移動体無線端末に対しさらに容易に行われることを意味する。そのわけは、アクセスチャネルは、(例えば、登録のとき、またはページングの後に)空き端末によってのみ用いられるからである。もし移動端末の位置を、それが会話モードにある間に決定したければ、トルーポジションシステムは、音声チャネルトラッキングのためにわずかなトラヒックチャネルを利用するオプションを用いる。従って、例えば、もしハンドヘルド無線電話機により通話しているときの動作中に警官の位置を決定したければ、ネットワークは、その無線電話機を、トルーポジションシステムによりモニタされるトラヒックチャネルへ、ハンドオフまたは新規割当てすることを要求される。
スティルプ(Stilp)他に対する米国特許第5,327,144号は、(明らかにトルーポジションシステムに関連する)TDOAセルラ電話機位置システムを開示している。その特許によれば、移動体無線端末により逆方向(アナログ)制御チャネル上へ周期的に送信されるアップリンク信号(例えば、IS−54プロトコルにより15分毎に生じうるセルラ登録メッセージ)が、少なくとも3つの無線基地局により受信され、記録される。それぞれの信号のTOAは、(アップリンクメッセージに含まれる)送信端末の識別番号と共に、それぞれの無線基地局において記録される。この情報はプロセッサへ転送され、このプロセッサは、3つのTOAと、無線基地局の既知位置と、から得られるTDOAを用い、そのようにして識別された移動体無線端末の位置を計算する。
(明らかにトルーポジションシステムにも関連する)スティルプ他に対するPCT出願第WO94/27161号は、移動体送信機の位置を決定するためのTDOAシステムを開示している。移動体無線端末により、周期的にではなく応答的に送信されるアップリンク信号(例えば、セルラページ受理通知メッセージ)は、(そのアップリンクメッセージ内に含まれる)送信端末の識別番号と共に、複数のBSにより受信され、TOAをタイムスタンプされ、また記録される。この情報はプロセッサへ転送され、このプロセッサは、そのTOAと、無線BSの既知位置とを用い、そのようにして識別された移動体無線端末の位置を計算する。
上述の文書は、セルラ位置決定の分野におけるかなりの進歩を示しているが、なお解決されるべき多くの問題が残されている。例えば、上述のTDOA方法は、一般にIS−54システムにおけるアナログ音声チャネルへは適用できない。そのわけは、音声チャネルの周波数は周波数計画に従って無線BSへ分配されるからである。所定の音声チャネル(周波数)が、所定のアクセスチャネルの代わりに位置決定測定のために用いられることになると、ある無線BSは、音声チャネルをこれら所定の周波数に割当てられなくなってしまう。そのわけは、BSのコンバイナは、基地局の特定の周波数に同調されてしまい、その周波数は、所定の周波数に含まれていないかもしれないからである。従って、これらのBSと通信する端末の位置は、それらの端末が会話モードで動作しているときには、上述の方法によっては決定できない。
特に上述の位置決定方法を、あるトラヒックチャネル上の会話モードにある移動体無線端末に適用するときに発生するもう1つの問題は、その移動体無線端末の電力制御に関連する。もしその移動体端末がサービス無線基地局の近くにあれば、陸上システムは、その移動体無線端末へ電力制御命令を送信し、低いアップリンク送信電力を要求する。TOAを測定するように命令された無線基地局がかなり遠くにあって、移動体無線端末からの距離がある限度を超えていれば、その無線基地局が受信する信号は、TOA測定を行い且つ端末識別を読取るのに十分な強さを持たない。
上述の移動体端末の位置決定方法に関するさらにもう1つの問題は、この方法がIS−54システムにおけるディジタル音声チャネルに適用できないこと、および、位置決定法を用いる前に、移動体端末が、複数の所定アナログ音声チャネルのうちの1つのチャネルへハンドオーバされる必要があることである。さらに、上述の位置決定方法は、(なかんずく)IS−136システムにおけるような純粋なディジタル規格のもとでは、適用が困難である。そのわけは、制御チャネルが、割当てられた周波数帯内のどの周波数のものでもあり得るため、位置決定要求の受信が完了する前に、全てのチャネル上の全トラヒックをあらかじめ記録しておくことができないからである。さらに、移動体通信用ディジタルグローバルシステム(GSM)のような、あるセルラ移動体無線システムにおいては、トラヒックチャネルのために周波数ホッピングモードが用いられ、これが、上述の方法により移動体端末の位置を決定することを事実上不可能にする。
結論として、任意のアップリンクトラヒックチャネル、または制御チャネル上の、かつ任意の現在および将来の移動体通信規格による、任意のセルラ移動体無線端末の位置を決定する方法の要求がある。
本発明が取り組む1つの問題は、通常のディジタルおよびアナログトラヒックチャネル(例えば、音声チャネル)に対しアップリンクTDOA方法を適用するのであるが、トラヒックチャネル上において会話モードで動作している移動体端末が、自身の識別番号をアップリンクへ通常送信しないこと、およびトラヒックチャネルが周波数ホッピングモードで用いルことができること、を認識しつつ、任意のディジタルまたはアナログ移動体無線端末の地理的位置をどのようにして決定すべきか、ということである。
本発明が取り組むもう1つの問題は、指向性アンテナ(例えば、アンテナアレイ)が無線基地局用として利用可能であるときに、標準的なディジタルおよびアナログ移動体無線端末の地理的位置をどのようにして決定すべきか、すなわち、到来方向(DOA)測定により、アップリンクTDOA方法をどのようにして補足すべきか、ということである。
本発明が取り組むさらにもう1つの問題は、会話モードで動作している移動体無線端末の地理的位置を、搬送周波数のTDMAタイムスロットを用いどのようにして決定すべきか、ということである。その場合、それらのタイムスロット内のバーストは、非サービス無線BSに到着するときに他のタイムスロット内のバーストとオーバラップする可能性がある。そのわけは、タイムアラインメント(TA)システムの機能が、サービス無線BSにおいてのみそのようなオーバラップを避けるように設計されているからである。
本発明が取り組むさらにもう1つの問題は、移動体無線端末の改善された位置決定を必要とするある地域において、測定の精度をどのようにして改善するか、ということである。例えば、精度に関する要求は、位置決定を必要とする移動体端末の環境(田舎の屋外、都会の屋内、など)に依存して変化する可能性がある。
本発明が取り組むさらにもう1つの問題は、受信される無線エネルギーに関する限りにおいて、どのようにして無線基地局により遠隔の移動体無線局から送信されたアップリンク信号のTOAを測定しうるようにするか、ということである。
従って、本発明の目的は、非周波数ホッピングトラヒックチャネルが存在し、かつ周波数ホッピングトラヒックチャネルが存在しうる移動体無線システムの、任意のアナログまたはディジタルトラヒックチャネルにおいて、直接会話モードで動作している移動体無線端末の位置を決定するアップリンクTDOA方法および装置を提供することである。
本発明のもう1つの目的は、TDOA測定を補足するために方向測定がシステムの固定部分において行われる移動体無線システムの、任意のアナログまたはディジタルトラヒックチャネルにおいて、直接会話モードで動作している移動体無線端末の位置を決定するアップリンクTDOA方法および装置を提供することである。
本発明のさらにもう1つの目的は、受信されるバーストのオーバラップが回避されうる移動体無線システムの、任意のアナログまたはディジタルトラヒックチャネルにおいて、直接会話モードで動作している移動体無線端末の位置を決定するアップリンクTDOA方法および装置を提供することである。
本発明のさらにもう1つの目的は、必要に応じ局所的に改善された精度が得られる、移動体無線システムの任意のアナログまたはディジタルトラヒックチャネルにおいて、直接会話モードで動作している移動体無線端末の位置を決定するアップリンクTDOA方法および装置を提供することである。
(遠隔の無線基地局が位置決定に参加する場合を含め)基地局が、信号のTOAを決定するために十分な受信アップリンク信号エネルギーを供給される移動体無線システムの、任意のアナログまたはディジタルトラヒックチャネルにおいて、直接会話モードで動作している移動体無線端末の位置を決定するアップリンクTDOA方法および装置を提供することである。
本発明によれば、以上の目的およびその他の目的は、位置決定機能を、移動体無線端末を扱う移動体無線システムの陸上ネットワーク内に統合することにより達せられる。特に、移動体端末の位置決定に必要なアップリンクTOA(およびオプションとしてのDOA)の測定は、要求があり次第、移動体無線システムの無線BSにおいて、送受信機(TX−RX)の通常の機能が測定装置の機能により補足された改修受信機(ModRX)を用いて行われる。実施例においては、ModRXにおいてTX部分は用いられず、従って除外されうる。測定命令は、ネットワーク制御装置、例えば、移動体サービス交換局(MSC)により、1つ以上のBSへ送られ、それらの命令により、測定に用いる無線チャネルが識別される。測定が行われるとネットワーク制御装置へ報告され、またそこから、(その特定の時刻における無線チャネルに関連する移動体端末の識別番号と共に)移動体無線端末の位置を計算するサービスノード(以下「SN」と言う)内のプロセッサへ報告される。
本発明の1つの実施例では、IS−136規格に従って動作するセルラ移動体無線システムにおけるModRXモジュールは、(関連する周波数とタイムスロット固有の同期ワードとに対応する)トラヒックチャネルの識別用のチャネル番号を用いて、指定されたアップリンクトラヒックチャネル上のTOA信号の測定を行うようにMSCにより命令される。この測定動作が完了すると、ModRXは、このトラヒックチャネル番号(CHN)と共にそのTOA測定値をネットワーク制御装置(MSC)へ送り返す。ネットワーク制御装置は、ルックアップテーブルを用いて、トラヒックチャネル番号(CHN)を、その時刻でこのトラヒックチャネル上で動作している移動体端末の識別番号(MS−ID)へ変換する。測定が命令されたときには、このセルラシステムにおいて既に用意されている呼セットアップの記録から、このMS−IDおよびCHNの情報は前もってコピーされ、ルックアップテーブル内へ入力されている。ネットワーク制御装置により、この関連する移動体端末識別番号が供給されると、TOA測定値は位置決定計算への入力として供給される。そして、この位置決定計算は、3つの異なる無線基地局において同じ端末について行われた少なくとも3つの同時測定を利用して、ネットワーク内のSNにおいて行われる。ModRXは、自身が測定を行うトラヒックチャネル上のディジタル情報に同期させられ、TOA測定は、正確な時間基準(例えば、衛星に基づく全地球測位システム、すなわちGPS、またはある他の公知の絶対時間基準により与えられる)に基づいて行われる。
第1実施例のもう1つのバージョンにおいては、GPSにより与えられる絶対時間基準を、少なくとも1つの基準移動局により与えられる相対時間基準で置換することにより、改善された精度および柔軟性が実現されうる。
本発明の第2実施例においては、上述の移動体端末位置の決定方法および装置が、DOA測定を行うModRXにより補足され、このDOA測定値は、上述のTOA測定値と同様にして報告される。DOA測定値は、SNにおける位置決定アルゴリズムへ入力パラメータとして供給される。もしTOAおよびDOAの測定値の双方が、位置決定アルゴリズムにおける使用のために得られるならば、(例えば、TOA距離の円と、DOAを表示する線との交点を用いて)あいまいさのない位置決定結果を得るために、無線チャネルの測定値を報告する無線BSは1つのみ必要となる。
本発明の第3実施例においては、位置決定測定のために遠隔のBSを用いなければならない環境において、ModRXにおいて行われるTOA測定は、まずハンドオーバを行った後に行われる。その結果、同じ搬送波上で、測定を行うトラヒックチャネルのタイムスロットに隣接するタイムスロットは、他の移動体接続には使用されない。上述のように、これは、近くに代わりのBSが得られない場合に、位置決定のために遠隔のBSを使用することを可能にする。もし初めにハンドオーバを行わずに遠隔BSを使用すると、干渉バーストのオーバラップが生じてしまうであろう。
本発明の第4実施例においては、TOA測定を行うModRXは、その無線BSから遠くに位置しているが、依然としてその無線BSに接続されている。この実施例によれば、局所的な位置決定の精度は、追加のコストが必要な場合でも、わずかな追加のコストで改善されうる。
第4実施例の1つのバージョンにおいては、固定接続(例えば、同軸ケーブル、ガラス繊維の光ケーブル、または導線)を経て近くの基地局に接続されたModRX装置により、改善された測定精度が実現される。今後「カスケード位置決定」と呼ばれる、この実施例の第2バージョンにおいては、移動体ModRX装置を自動車両(例えば、救急車、警察のパトロールカー、軍用車両、など)内に配置することにより、改善された測定精度が実現されうる。本発明の教示によれば、自動車両の位置の決定方法は、固定基地局において、自動車両内に置かれた移動局のためにTOA/DOA測定を行うことにより実施されうる。この同じ移動局は、好ましくは、やはりその自動車両内に配置された(ModRX)基地局にハードライン接続されたものとする。この移動局は、その自動車両内に配置された基地局のModRXにより行われたTOA/DOA測定結果を、セルラ移動体無線システムへ報告する。そのModRXはGPS受信機を備えることもでき、セルラシステムだけを用いた自動車両の位置の決定、あるいはより良い精度を所望する場合にはこのGPS受信機を用いた自動車両の位置の決定を可能にする。しかし、その測定結果の報告は、セルラシステムにより行われる。このほかの可能性として、自動車両を、既知の位置である所定の駐車場の1つに駐車させ、ユーザのマニュアルによる(既知の位置の)入力を受けてそれを報告することである。
本発明の第5実施例では、サービス無線基地局が、移動体無線端末(MS)の極めて近くにある。遠隔のBS内のModRXにより行われるTOAの測定を命令する前に、移動体無線端末(MS)はその送信電力を強制的に増加させられる。この送信電力の増加は、ネットワーク制御装置が、測定期間中に高電力で送信するようMSにネットワーク制御装置が命令するか、あるいは結果的にMSからの送信電力が高くなる、遠くのサービスBSへMSをハンドオフすることにより実現することができる。
本発明の第6実施例では、TOAを測定する無線BSのModRXは、信号メッセージについて信頼性のある測定を行いうる十分な信号エネルギーを受信していない。しかし本発明で行うTOA測定において、トラヒックチャネル上の時間的に変化する情報の読取りは必要ないので、1以上の多くのメッセージを受信し、1つのメッセージより長い時間にわたり、時間的に変化しない一定の情報(例えば、同期ワード、CDMAコードパタ−ン、など)を受信し蓄積することで、TOA測定を行う信号のS/N比を改善する。
本発明の第7実施例においては、TOAを測定する無線BSのModRXは、信頼性のある測定を行うために必要な、干渉レベル以上の十分な信号エネルギーを受信していない。遠隔のBS内のModRXにTOA測定を行うように命令する前に、移動体無線端末(MS)は、同じサービスBSにおけるもう1つのトラヒックチャネルへハンドオフ(BS内ハンドオフ)されるが、ここではこの新しいトラヒックチャネルは、TOA測定を行うこの遠隔のBSにおける干渉の影響が小さいように選択される。
本発明の1つの重要な技術的利点は、移動体無線端末が通信を行うか、アップリンクディジタル(またはディジタル化)情報を伝達し得る限り、この位置決定方法が、任意のアナログおよびディジタルシステム、回線交換およびパケット交換トラヒック、および制御チャネルへ適用可能である、ということである。そのわけは、ModRXが、指定されたアップリンク無線チャネル上の前もってわかっているディジタル情報(例えば、同期ワード)を読み取れば良く、そのチャネル上の端末識別情報または他の時間的に変する情報を読み取る必要はないからである。
本発明のもう1つの重要な技術的利点は、いくつかの一般に普及している移動体通信システム(例えば、エリクソン(Ericsson)のCMS88システム)が、ハンドオーバする前に「検査」に関連してアップリンク信号強度を測定する(すなわち、ターゲットBSにおけるアップリンク信号強度をチェックする)モジュールを有することである。そして本発明で用いる測定モジュールは、このような測定モジュールを変更することにより形成でき、これによって、位置決定に必要なプロシージャおよび信号プロトコルが、ハンドオーバ機能に既に用意されていることである。
本発明のさらにもう1つの重要な技術的利点は、本位置決定方法が、移動体端末が空きモードにあるときと同様に、呼中においても適用されうることである。この理由は、(上述のように)この通話中の移動体端末がディジタル情報をアップリンクへ送ることができ、また測定が行われている期間、時間的に変化する情報を読み取る必要がないからである。この総合的能力は、例えば、警察活動中などの、あるクリティカルな状況で重要となる。
本発明のさらにもう1つの重要な技術的利点は、測定モジュールModRXを無線BSから遠くに設置可能なことであり、それにより、多数の完全な無線BSを必要とすることなく、多くの異なる位置に使用可能な測定モジュールを有することにより、位置決定測定の局所的精度を改善できることである。この技術的利点は、移動体測定モジュールModRXが、救助活動,警察活動、または軍事活動に参画する自動車両内に置かれているときには、さらに顕著となる。そのわけは、測定の正確さが最も必要とされるときに、測定精度が局所的に改善されるからである。
本発明のもう1つの重要な技術的利点は、周波数ホッピングチャネルにおいて測定を行いうることである。そのわけは、ホッピングシーケンスについての情報が、移動体無線陸上ネットワークにおいて容易に使用しできるからである。
本発明のさらにもう1つの重要な技術的利点は、それが、MSにおける送信電力を増加させることにより(セルラシステムにおける位置決定機能の統合により可能になる)、またはTOA測定を行うBSにおいて、受ける干渉が小さいトラヒックチャネルへのBS内ハンドオフによりMSをハンドオフすることにより(これも、セルラシステムにおける位置決定機能の統合により可能になる)、受信機におけるエネルギーを1以上のメッセージにわたり積分することにより必要なときに無線BSにおける受信信号エネルギーを増加できることである(メッセージの内容を読み取ることが問題とならないので可能になる)。
本発明のもう1つの重要な技術的利点は、移動局の位置決定において、GPSおよび国内無線送信機のような絶対時間基準の代わりに、少なくとも1つの基準移動局を用いるオプションである。GPS、国内無線送信機の代わりに基準移動局を用いることの技術的利点は、基準移動局と、配置される移動体無線端末との間では、周波数が同じかまたは類似しており、一方、GPS、国内無線送信機と移動局とに関する周波数は明らかに異なることから、さらに顕著となる。
本発明の方法および装置について更に良く理解するために、添付図面と共に以下に詳細な説明を行う。
本発明の実施例およびその利点は、図1から図7までを参照することにより良く理解できるが、ここでは、図の同じ部品および対応する部品に対しては、同じ番号を用いている。
本発明は、移動体無線端末の位置決定のためのアップリンクTDOA方法を実際的に提供する。この位置決定は、実施例において、IS−54、IS−136、およびパシフィックディジタルセルラ(PDC)規格に基づき動作する、エリクソンシステムにおけるハンドオフと共に適用される検査プロシージャのさらなる発展に基づくものである。ハンドオフ要求がMSCへ送られると、MSCは、ターゲットセル内の特定の基地局に、検査を行うように命令する。エリクソンシステムにおいては、そのようなモジュールは、IS−136規格のもとでは位置および検査モジュール(LVM)と呼ばれ、またPDC規格のもとでは検査受信機(VRX)と呼ばれる。この機能の目的は、ターゲットセル内に移動体端末が存在するかを検査することである。検査モジュールは移動体端末の旧チャネルに同調し、旧チャネル上における移動体端末の存在を検査する。この検査の結果は、MSCへ送られる。
本発明によれば、BSにより行われる位置決定アップリンク測定は、時間的(例えば、TOA)測定と角測定とを含み得る。TOA測定は、好ましい測定方法を構成する。しかし、角測定は、特にBSが、移動体端末からの信号のDOAの推定を容易にできる適応アンテナ(アンテナアレイ)を備えているならば、TOA測定を補足するために用いることができる。移動体端末の位置は、1つのBSにおいて行われるTOAおよび/またはDOA測定から推定され得る。あるいは、移動体端末の位置を推定するために、複数のBSのTOAおよびDOA測定を組み合わせることもできる。
図1は、本発明の実施例による、統合位置決定機能を有するセルラ移動体無線システム100を示す概略ブロック図である。システム100は、複数の無線BS(代表的な3つが、BS1、BS2、BS3として示されている)。これらの無線基地局は異なるサイトに位置しており、通信リンク101を経て有線ネットワークに接続されている。この有線ネットワークは、さらに公衆電話交換網すなわちPSTN(明示的には示されていない)を経て、SN103に接続されている。接続104は、好ましくは中継接続を含む。MSC102は、チャネル番号(CHN)を移動体端末識別番号(MS−ID)に関連付けるためのルックアップテーブル109を含む。
SN103はプロセッサ103aを含み、プロセッサ103aはさらに、受信ユニット103bと、記憶ユニット103cと、送信ユニット103dと、第1および第2の計算ユニット(103e、103f)のそれぞれと、を含む。第1計算ユニット103eは、無線基地局によりアップリンク上で受信された信号のTDOAを計算し、その場合第1計算ユニット103eは、報告されたTOA測定値を用いる。第2計算ユニット103fは、移動体無線端末の位置を、TDOA情報と、(オプションとして)利用可能な報告されたDOA情報と、を用い移動体無線端末の位置を計算する。記憶ユニット103cは、無線基地局の既知の地理的位置を保持する。受信ユニット103bおよび送信ユニット103dは、(例えば、公知の短メッセージサービスのメッセージのような短いテキストメッセージを用いて)位置決定情報を要求/受信する顧客との双方向通信を提供する。
図1はまた、位置を決定されるべき移動体無線端末(MS)108をも示している。無線基地局BS1、BS2、およびBS3は、それぞれのBSの2つのアンテナ106上に受信されるアップリンク無線接続105を経て、MS108のトラヒックチャネルを受信する。この2アンテナ機能は、無線トラヒックに対し、かつまた本発明により行われる位置決定測定に対し、空間ダイバーシチを提供する。それぞれの無線基地局(BS1、BS2、BS3)は、制御部110と、スプリッタ112を経て受信アンテナ106に、またコンバイナ113を経て送信アンテナ107に接続された複数のTX・RX111と、を含む。さらに、それぞれの前記BSは、好ましくは、例えば、宇宙ベースGPS120のような正確な時間基準からの信号を受信する、時間基準ユニット114を含む。その時間基準信号は、時間基準ユニット114から連続的にModRXモジュール130へ供給される。
本発明のBS(例えば、BS1)は、時間基準ユニット114と、制御部110と、を含み、制御部110は、BS内の、ModRXのみでなく、もっと多くのユニットにサービスしうる。好ましくは、ModRX130はBS内に配置されるが、そのようなModRXはまた、BSから遠くに配置された自立ユニットでもありえる。しかし、ModRXは、BSの制御部110および時間基準ユニット114には接続される。もしModRXがBS内に配置されれば、そのModRXは、BSの受信アンテナを共有できる。しかし、もしModRXがBSから遠くに配置されれば、そのModRXは、それ自身の受信アンテナ106を備えることができる。
図2は、図1に示されているModRX130の詳細を示す概略ブロック図である。実施例においては、ModRXは、無線BSにおいてTOA測定を行う。あるBSにおいて、ModRXはTOA測定を補足する公知のDOA測定装置207も備えることができる。
ModRX130は、計量部201と無線受信部202とを含む。計量部201は、IS−54およびIS−136システムにおける使用のために3重化され(図2には、明示的に示さず)、フレームの3つの最高速タイムスロットを処理するようにされうる。逆に、無線受信部202は、3重化された計量部201により共用できる。もしModRX130が、周波数ホッピングシステム(例えば、GSM)において用いられるバージョンを含めば、制御部110は、好ましくは、周波数ホッピングシーケンスを受信周波数合成器211へ入力し、受信周波数合成器211は、周波数ホッピングトラヒックチャネル上において位置決定を行うようにする。無線受信部202はまた、2つの受信アンテナ106と結合した受信機212と、RF復調器213と、IF復調器214と、を含む。GSMについての更なる詳細は、欧州電気通信標準化機構(ETSI)により標準化されたGSM技術仕様と、マイケル・ムーリ(Michel Mouly)およびマリー・バーナデット・ポーテット(Marie Bernadette Pautet)著の「移動体通信のためのGSMシステム(The GSM System for Mobile Communication)」と題する書籍(国際標準書籍番号(International Standard Book Number)2−9507190−0−7)と、に与えられている。
図2において、計量部201はTOA計203を含み、このTOA計203は時間基準ユニット114からの時間基準信号を受信し、またTOA測定をするために記号検出器204からアップリンク信号を受信する。記号検出器204は、等化器205(または、アナログチャネルの場合は相関器)から入力信号を受ける。同期ワードおよびDVCC(ディジタル検査カラーコード)部206は、TOA測定を行う無線チャネルを識別する番号を制御部110から受取る。例えば、IS−54またはIS−136システムにおいては、BSのクラスタ内の各BSは、特定のDVCCと、それに搬送周波数の特定のタイムスロットに同期させることを可能にする7つの異なる同期ワードと、を有する。制御部110はその情報をMSC(102)から受取り、この情報をDVCC部206へ入力する。同期ワードおよびDVCC部206は、このチャネル情報を等化器205へ送り、この等化器が(好ましくは公知の相関方法を用いて)タイムスロットを検出するようにする。オプションとして、もし関連する無線BSが、(2つより多いアンテナ106に対応する)アレイアンテナシステムを含むならば、計量部201は、制御部110のみに接続されたDOA計207を備えることができる。DOA計207は制御部110から、そのようなBSにおける公知のビーム形成機能から得られる方向情報を要求して受けとる。従って、DOA計207は、位置測定のために指定されたチャネルに関して得られる情報をリレーするのみである。DOA情報が得られるときは、それはSN内の位置決定アルゴリズムにおいて利用され、位置決定精度を改善し、または、関係する3つより少ないBSにより位置決定が行われるようにすることができる。例えば、単一無線基地局からのTOAおよびDOAのみが得られるときは、DOAにより与えられる直線と、TOA測定により与えられる円(その半径は、光速度に移動体端末からBSまでの信号の伝搬時間を乗じたものに等しい)との交点として、移動体端末の位置が決定できる。
図3は、本発明によるTOA測定を行う(IS−136規格のもとでの)リバース(アップリンク)タイムスロットに関するフォーマット301を示す図である。28ビット同期ワードの異なる配置を示すために、フォワード(ダウンリンク)タイムスロットフォーマット302も示されている。アップリンクにおいては、受信相関器回路(明示的には示されていない)によりタイムスロットを検出するために用いられる同期ワードは、タイムスロットの始めまたは終りから離して配置される。この配置の理由は、搬送周波数上の連続するタイムスロットのアップリンクタイミングが、異なる移動体無線端末により、同じ搬送波上の異なるタイムスロットを用いて与えられるからである。従って、アップリンクタイムスロットは、それらが異なる移動体無線端末から無線基地局へ到着するとき、互いにオーバラップしうる危険がある。同期ワードを多少とも中央に配置すれば、そのようなオーバラップの機会は最小化される。この問題はダウンリンクにおいては存在しない。それにもかかわらず、そのようなオーバラップは、アップリンクにおいて起こり得るので、干渉を受けないように、少なくとも同期ワードを保護することが重要である。
図4は、IS−54規格に基づく、本発明によるTOA測定を受ける、逆方向(アップリンク)音声チャネルメッセージストリームのためのフォーマット401を示す図である。絶対TOAは、メッセージ内の任意の合意された点(例えば、第1ワード同期402の終り)を基準とする。等化器205は時間ダイバーシチにより助けられ、メッセージ内のいくつかのワード同期を検査し、時間的な公称遅延403により補正することにより、メッセージ内の合意された点を見出すことができる。この機能は、例えば、メッセージ内の合意された点402がフェージングにより干渉されたときに役立つ。アナログ音声チャネルは、ディジタル時間基準を含まないので、移動体端末に、(例えば、ダウンリンク上の監査命令に応答して)音声チャネル上へアップリンクメッセージを送らせることが必要となる。
図5は、本発明による、図1に示されているシステム100と共に用いられうる位置決定方法500を示すフローチャートである。図1および図5を参照すると、SN103へ位置決定要求が来たとき(ステップ501)、ステップ503において、位置決定されるべき移動体端末108が会話モードにあるかどうかについての決定が、中継線104を経てMSC102へ、その移動体端末への呼をセットアップするよう要求することにより行われる。もし移動体端末108が空き状態にあれば、ステップ507において呼がセットアップされる。もしステップ503において、移動体端末がすでに会話モードにあれば、ステップ505において、その使用されているトラヒックチャネルがディジタルトラヒックチャネルであるかどうかについて決定が行われる。もしディジタルトラヒックチャネルでなければ(すなわち、そのトラヒックチャネルがアナログであれば)、MSC102から移動体端末108へ監査メッセージが送られ、その移動体端末がアップリンク応答を(例えば、図4に示されているフォーマットに基づく)ディジタル形式で受けるように指示される。もしそうではなく、ステップ505において、もしトラヒックチャネルがディジタルであれば、監査メッセージは不必要となる。ステップ509において、MSC102は、いずれの(例えば、3つの)BSが位置決定プロセスに参加すべきかを決定し、接続101を経て、BS1、BS2、およびBS3のような、少なくとも3つの指定された無線基地局におけるTOA測定を要求し、関係するトラヒックチャネル番号を指定する。3つのBSのそれぞれにおける制御部110は、ModRX130に、指定されたチャネル上での移動体無線端末の位置決定(TOA測定)を行うように要求する。ステップ511において、3つのBSは、公知のTOA測定方法により測定を行い、得られた測定情報を、関連するチャネル番号(CHN)と共にMSC102へ報告する。ステップ513において、MSC102は、MSC内のルックアップテーブル109を用い、そのCHNを移動体無線端末の識別番号(MS−ID)へ変換する。ステップ515において、MSCは、無線基地局BS1、BS2、およびBS3からの測定値を、MS−IDと共に、SN103へ送る。ステップ517において、SN103は、三角測量アルゴリズムにより移動体端末108の位置を計算する。その結果得られた位置情報は、関係する移動体端末の位置を要求した位置決定システムの顧客へ伝達される。
図5のフローダイアグラムをわずかに変更した、本発明の異なる実施例では、ステップ509においてTOA測定を行う前に、ハンドオフのステップを含み、このハンドオフにより、遠隔のBSが位置決定に参加するとき、隣接するタイムスロットのオーバラップとTOA測定の干渉とを回避できる。
本発明の更にもう1つの実施例においては、図5のフローダイアグラムをわずかに変更し、無線基地局が該基地局に接続された複数の(例えば、いくつかの)ModRXを有するときその無線基地局から1以上のTOA測定を命令するステップを含めることができるが、それらのModRXは異なる遠隔位置に設置される。
本発明のさらにもう1つの実施例においては、図5のフローダイアグラムをわずかに変更し、MSの無線カバレージ内に、DOAを決定できるBSが存在するとき、ステップ509において、図示されているように「3つのBSからのチャネル上においてTOAを測定する」代わりに、「1以上のBSからのチャネル上においてTOAおよびDOAを測定する」方法を含むことができる。その場合、ステップ511からステップ517までもまた、DOA測定の処理を含む。
本発明のさらにもう1つの実施例においては、図5のフローダイアグラムをわずかに変更し、ステップ509において、指示されたトラヒックチャネルが、あるBSにおいてTOA測定を行うためには余りにも弱いと決定されたならば、位置決定ステップ503ないし509を繰返すステップを含みうる。この場合には、ステップ503を繰返す前に、もっと遠いサービスBSへのBS間ハンドオフを行うことにより、または、測定を行うBSにおいて受ける干渉が小さいトラヒックチャネルへBS内ハンドオフを行うことにより、または、好ましくはMSに送信電力を増加させるように直接命令することにより、MSの送信電力を増加させる(またはS/N比を改善する)ステップが追加される。
図6は、図1に示されている実施例による位置決定機能を有するセルラ移動可能無線システム600を示す概略ブロック図であるが、「カスケード位置決定」の新概念を実行するように変更されている。図1および図6を参照すると、図1に示し、また図1に関連して上述した要素に加えて、システム600は、少なくとも1つのMS601を含む。MS601は、好ましくは、付属ユニット602を経てBS1に有線接続される。MS(端末)601は、エアリンクインタフェース604を経て、無線基地局BS4(603)を経て、MSC102と通信する。図6に示されている実施例においては、無線基地局BS4(603)およびエアリンクインタフェース604(移動可能接続)は、BS1とMSC102との間の、(図1に示されている)固定接続101を置換している。従って、図6に示されている代表的な移動体接続のような移動体接続(例えば、BS4およびエアリンクインタフェース604)の使用は、移動車両(例えば、救急車、警察のパトロールカー、軍用車両、など)内にBS1(またはBS2またはBS3)を置くことを可能にし、1つまたはそれ以上のBS(例えば、BS1、BS2、BS3、など)を重要な領域の比較的近く(例えば、MS108を携帯する遭難者の比較的近く)へ移動させることにより、位置決定の精度を動的に改善することができる。もし重要な領域内に固定BSが1つしかなければ、自動車両の、またMS108の位置を決定することが困難となりうる。図6に示されているように、本発明によれば、車両は、時間基準ユニット114内に、GPSから制御される「時間基準」に加えて「GPS受信機」も含めることができる。従って、車両は、内部GPS受信機の使用が有利である場合には、MS601を経てその位置を報告しうる。
動作上、図5に関連して以上に示され且つ説明された方法は、移動局601の位置、従ってBS(例えば、BS1、BS2、またはBS3)を運搬する自動車両の位置を決定し且つ報告するためにも用いることができる。好ましくは、図6に示されている実施例における信号干渉を最小にするために、移動可能な無線BS(例えば、BS1、BS2、またはBS3)により行われるTOA/DOA測定は、自動車両の位置を決定しつつある固定無線基地局BS4(603)のTOA/DOA測定、または移動可能接続(エアリンクインタフェース604およびBS4(603))を経て送信される結果報告と、オーバラップしないようにする。
図7は、図1に示されている実施例によるセルラ移動可能無線システム700を示す概略ブロック図であるが、GPS120および時間基準114(図1)の代わりに、少なくとも1つの基準移動局(MSR)709を用いるように変更されている。図1および図7を参照すると、図1に示しまた図1に関連して上述した要素に加えて、システム700は、無線基地局BS1、BS2、およびBS3対し既知位置を有するMSR709を含む。基地局BS1、BS2、およびBS3は、MSR709から送信されるアップリンク無線接続705を受信する動作を行いうる。さらに詳述すると、MSR709は、それぞれの基地局BS1、BS2、およびBS3へ相対的時間基準すなわち「時間ブリップ(基点)」を送信し、この「時間ブリップ」は、例えば、特定のフレームの始めから設定できる。
相対的時間基準すなわち「時間ブリップ」の受信に応答して、基地局BS1、BS2、およびBS3内のそれぞれのModRX130は、「時間ブリップ」の対応するTOAを決定する。次に、それぞれのTOAは、MSR709と、それぞれの基地局BS1、BS2、またはBS3と、の間の既知距離を考慮して補正される。
その後、それぞれのModRX130は、MS108に関連するTOAを決定し、その場合、そのTOAは、対応する「時間ブリップ」と比較して測定される。(例えば、MSRおよびMSの)測定されたTOAは、次にサービスノード103へ送信され、サービスノード103は、公知の双曲線位置決定アルゴリズムを実行してMS108の地理的位置を確認する。
さらに、MSR709はまた、MSR709の位置を知っている1つの基地局(例えば、BS2)内に置くことができる。そのような状況においては、MS108の位置を決定するために要求される必要なTOA測定の数を得るために、システム700内に第2MSR(図示せず)が必要となる。そのわけは、それぞれの基地局BS1、BS2、およびBS3は、必要なTOAを決定するために、MSR709から少なくとも1つの「時間ブリップ」を受けなければならないからである。MS108の位置を決定しうるために必要なTOAが測定されるように、第2MSR(図示せず)を、他の基地局の1つ(例えば、BS1またはBS3)に置くことができる。
本発明の方法および装置の実施例を、添付図面に示し且つ以上のように詳細に説明してきたが、本発明は、開示した実施例へ制限されるものではなく、特許請求の範囲に記載され且つ定められている本発明の精神から逸脱することなく、多くの再配置、変更、および置換が可能であることは言うまでもない。
Claims (44)
- 移動体無線システムにおける移動体無線端末の地理的位置の決定方法であって、
該移動体無線システムが、ネットワーク制御装置と、少なくとも3つの無線基地局とを含み、該少なくとも3つの無線基地局の各々が、前記ネットワーク制御装置と通信する動作を行いうるアップリンクTOA測定ユニットと、
制御ユニットと、前記アップリンクTOA測定ユニットへタイミング基準信号を供給する動作を行いうる時間基準ユニットと、前記少なくとも3つの無線基地局の既知位置を記憶する動作を行いうるサービスノードとを含み、
前記方法が、
前記移動体無線システムにおいて前記移動体無線端末の前記位置の決定要求を受信するステップと、
前記移動体無線端末がアナログ信号を送信しつつあるか、または信号を送信していなければ、前記移動体無線端末に、トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示するステップと、
前記アップリンクTOA測定ユニットにおいて、前記トラヒックチャネル上の前記少なくとも3つの無線基地局におけるアップリンクTOAを測定するステップと、
前記ネットワーク制御装置において、前記少なくとも3つの無線基地局からの前記アップリンクTOA測定値と、前記トラヒックチャネルに対する識別番号とを受信するステップと、
前記トラヒックチャネルに対する前記識別番号を、前記移動体無線端末の識別番号へ変換するステップと、
前記アップリンクTOA測定値と、前記移動体無線端末の識別番号とを、前記サービスノードへ伝達するステップと、
前記サービスノードにおいて、前記少なくとも3つの無線基地局の前記既知位置と、前記アップリンクTOA測定値とを用いて前記移動体無線端末の前記位置を計算するステップと、
を備えることを特徴とする方法。 - 前記ネットワーク制御装置が、前記移動体無線端末に、前記アップリンクTOA測定中における送信電力を増加させるよう指示するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記移動体無線端末を、更に遠いサービス基地局へ基地局間ハンドオフするステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- TOA測定を行う遠い基地局において、前記トラヒックチャネルのS/N比が所定値より小さく、第2トラヒックチャネルが前記所定値よりも大きいS/N比を有するならば、前記移動体無線端末を前記第2トラヒックチャネルへ基地局内ハンドオフするステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記アップリンクTOA測定ユニットがModRXを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示するステップが、前記移動体無線端末への呼をセットアップするステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記移動体無線端末の送信が途絶え、空きの状態であれば、前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示するステップが、前記移動体無線端末をアクティベートするステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示するステップが、アナログ移動体無線端末へ情報を伝達するステップを含み、該情報により、前記アナログ移動体無線端末が、ディジタル情報を伴うアップリンクで応答するように指示する、請求項1に記載の方法。
- 前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示するステップが、パケット端末へ情報を伝達するステップを含み、該情報により、前記パケット端末がアップリンクで応答するように指示する、請求項1に記載の方法。
- 位置決定測定を行う機器を含む移動体無線システムにおいて用いられる測定装置であって、
前記測定装置が、ネットワーク制御装置と時間基準ユニットと少なくとも1つの受信アンテナとに接続され、
前記時間基準ユニットに接続された、TOAを測定する第1手段と、
前記第1手段へ、測定を行うチャネルからのディジタルアップリンク情報を伝達し、既知の情報の関係を用いてTOA測定値を決定する、第2手段と、
少なくとも1つの復調器を含む、少なくとも1つの無線受信機と、
前記少なくとも1つの復調器に、特定のトラヒックチャネルにおける位置決定測定を可能にする周波数を結合させることができる受信周波数合成器と
を備えることを特徴とする測定装置。 - 周波数ホッピングトラヒックチャネルにおいてTOA測定を可能にするために周波数ホッピングシーケンスを受信し、設定する手段をさらに含む、請求項10に記載の測定装置。
- 無線基地局内へ統合された、請求項10および請求項11に記載の測定装置。
- 前記測定装置が、接続されている無線基地局に対して自立しており、離れた位置にある、請求項10および請求項11に記載の測定装置。
- トラヒックチャネルにおいてTOAを測定する少なくとも1つのTOA計を備えた第1無線基地局を更に含み、前記少なくとも1つのTOA計が、前記無線基地局のネットワーク制御装置と通信し且つ少なくとも第2無線基地局のTOA計と同期することができ、前記第1無線基地局の複数の送受信機が、前記少なくとも第2無線基地局の送受信機と同期していない、請求項10に記載の測定装置。
- 移動体無線端末の位置を決定するネットワーク制御装置であって、
少なくとも3つの無線基地局に、指定されたトラヒックチャネルにおいてTOA測定を行うように指示する手段と、
チャネル番号を、前記移動体無線端末の識別番号へ変換する手段と、
前記移動体無線端末の前記位置の計算に用いるために、前記TOA測定値と、
前記移動体無線端末の識別番号と、をサービスノードへ伝達する手段と、
を備えることを特徴とするネットワーク制御装置。 - セルラ移動体無線ネットワークにおいて移動体端末位置情報の計算に用いられるサービスノードであって、
位置情報要求を受信する手段と、
移動体無線端末がアナログ信号を送信しているか、または信号を送信していなければ、前記移動体無線端末に、トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように要求する手段と、
前記移動体端末位置情報の前記計算に用いられる既知の無線基地局位置情報を記憶する手段と、
前記移動体端末に関連するTOA情報と、前記既知の無線基地局位置情報と、を用いて前記移動体端末位置情報を計算する手段と、
を備えることを特徴とするサービスノード。 - 移動体無線システム内に位置する移動体無線端末の地理的位置を決定しうる前記移動体無線システムであって、
ネットワーク制御装置と、
少なくとも3つの無線基地局であって、該少なくとも3つの無線基地局のそれぞれが、前記ネットワーク制御装置と通信する動作を行いうるアップリンクTOA測定装置と、該アップリンクTOA測定装置へタイミング信号を供給する動作を行いうる時間基準ユニットと、を含む前記少なくとも3つの無線基地局と、
前記少なくとも3つの無線基地局についての既知位置情報を記憶する動作を行いうるサービスノードであって、
前記移動体無線システムが、前記移動体無線端末の前記地理的位置の決定要求を受信し、前記移動体無線端末がアナログ信号を送信しているか、または信号を送信していなければ、前記移動体無線端末に、トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示し、
前記トラヒックチャネルにおけるアップリンクの少なくとも3つの無線基地局内の前記アップリンクTOA測定装置においてTOAを測定し、
前記少なくとも3つの無線基地局から前記ネットワーク制御装置内の前記TOA測定情報と前記トラヒックチャネルに関する識別番号とを受信し、前記トラヒックチャネルの識別番号を前記移動体無線端末の識別番号へ翻訳し、前記アップリンクTOA測定情報および識別を前記サービスノードへ伝達し、
前記サービスノードが、前記少なくとも3つの無線基地局の前記既知位置情報および前記アップリンクTOA測定情報を用いて前記移動体無線端末の前記地理的位置を計算することにより、前記移動体無線端末の前記地理的位置を決定する動作を行うことができることを特徴とする移動体無線システム。 - 前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示する動作が、前記移動体無線端末への呼のセットアップを含む、請求項17に記載の移動体無線システム。
- 前記移動体無線端末の送信が途絶え、空きの状態であれば、前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示するステップが、前記移動体無線端末をアクティベートするステップを含む、請求項17に記載の移動体無線システム。
- 前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示する動作が、アナログ移動体無線端末へ、該移動体無線端末にディジタル情報により前記アップリンクへ応答するよう指示する情報を伝達することを含む、請求項17に記載の移動体無線システム。
- 前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示する動作が、パケット端末へ、該パケット端末に前記アップリンクへ応答するよう指示する情報を伝達することを含む、請求項17に記載の移動体無線システム。
- 前記アップリンクTOA測定装置がDOA計を含む、請求項17に記載の移動体無線システム。
- 移動体無線システムにおける第1移動体無線端末の地理的位置の決定方法であって、
前記移動体無線システムが、ネットワーク制御装置と、少なくとも3つの無線基地局とを含み、
前記少なくとも3つの無線基地局の各々が、前記ネットワーク制御装置と通信する動作を行いうるアップリンクTOA測定ユニットと、制御ユニットと、前記アップリンクTOA測定ユニットへタイミング基準信号を供給する動作を行いうる時間基準ユニットとを含み、
前記少なくとも3つの無線基地局の1つが、第2移動体無線端末と共に配置されかつ該第2移動体無線端末へ接続され、該第2移動体無線端末が無線インタフェースを経て前記ネットワーク制御装置に接続されており、前記少なくとも3つの無線基地局の各々がさらに、前記サービスノードは、前記少なくとも3つの無線基地局の少なくとも2つの既知位置を記憶することができ、
前記方法が、
前記移動体無線システムにおいて前記第1移動体無線端末の前記地理的位置の決定要求を受信するステップと、
前記第2移動体無線端末の位置を決定し、前記サービスノードへ報告するステップと、
前記第1移動体端末が送信していないか、またはアナログ信号のみを送信しているときに、前記第1移動体無線端末に、トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示するステップと、
前記アップリンクTOA測定ユニットの各々において、前記第1移動体無線端末により送信された前記ディジタル信号のアップリンクTOAを測定するステップと、
前記ネットワーク制御装置において、前記少なくとも3つの無線基地局からの前記アップリンクTOA測定値と前記トラヒックチャネルに対するトラヒックチャネル番号とを受信するステップと、
前記トラヒックチャネル番号を、前記第1移動体無線端末の識別番号へ翻訳するステップと、
前記アップリンクTOA測定値と前記第1移動体無線端末の識別番号とを、前記サービスノードへ伝達するステップと、
前記サービスノードにおいて、前記少なくとも3つの無線基地局の前記既知位置と前記アップリンクTOA測定値とを用いて前記第1移動体無線端末の位置を計算するステップと、
を備えることを特徴とする方法。 - 前記ネットワーク制御装置が、前記第1移動体無線端末に、前記アップリンクTOA測定中における送信電力を増加させるよう指示するステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 前記第1移動体無線端末を、更に遠いサービス基地局へ基地局間ハンドオフするステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- TOA測定を行う遠い基地局において、前記トラヒックチャネルのS/N比が所定値より小さく、第2トラヒックチャネルが前記所定値よりも大きいS/N比を有するならば、前記移動体無線端末を前記第2トラヒックチャネルへ基地局内ハンドオフするステップをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 前記アップリンクTOA測定ユニットがModRxを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示するステップが、前記第1移動体無線端末への呼をセットアップするステップを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記移動体無線端末の送信が途絶え、空きの状態であれば、前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示するステップが、前記移動体無線端末をアクティベートするステップを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示するステップが、アナログ移動体無線端末へ、該移動体無線端末にディジタル情報により前記アップリンクへ応答するよう指示する情報を伝達することを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示するステップが、第1パケット端末へ情報を伝達するステップを含み、該情報が、前記第1パケット端末に、アップリンクで応答するように指示する、請求項23に記載の方法。
- 前記第2移動体無線端末の位置を決定し、前記サービスノードへ報告するステップが、GPS位置情報を用いて前記第2移動体無線端末の位置を決定し、前記第2移動体無線端末の前記位置を前記サービスノードへ報告するステップを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記第2移動体無線端末の位置を決定し、前記サービスノードへ報告するステップが、所定の位置情報を用いて前記第2移動体無線端末の位置を決定し、前記第2移動体無線端末の前記位置を前記サービスノードへ報告するステップを含む、請求項23に記載の方法。
- カスケード位置決定法を用いて、システム内に位置する第1移動体無線端末の地理的位置を決定できる移動体無線システムであって、
ネットワーク制御装置と、少なくとも4つの無線基地局と、サービスノードとを備え、
前記少なくとも4つの無線基地局の各々が、
前記ネットワーク制御装置と通信可能なアップリンクTOA測定装置と、前記アップリンクTOA測定装置へタイミング信号を供給可能な時間基準ユニットとを含み、前記少なくとも4つの無線基地局の少なくとも1つが第2移動体無線端末と共に配置されかつ該第2移動体無線端末へ接続され、前記第2移動体無線端末が、移動可能なインタフェースにより、前記少なくとも4つの無線基地局の1つと前記ネットワーク制御装置とに接続され、
前記サービスノードが、
前記少なくとも4つの無線基地局の少なくとも3つについての既知位置情報を記憶し、前記移動体無線システムが前記第1移動体無線端末の前記地理的位置の決定要求を受信することにより、前記第1移動体無線端末または前記第2移動体無線端末が送信していないときかあるいはアナログ信号のみを送信しているときに、前記第1および第2移動体無線端末にトラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示し、少なくとも4つの無線基地局内の前記アップリンクTOA測定装置において前記送信されたディジタル信号のTOAを測定し、前記少なくとも4つの無線基地局から前記ネットワーク制御装置内の前記TOA測定情報と前記トラヒックチャネルに対するトラヒックチャネル番号とを受信し、前記トラヒックチャネル番号を前記第1および第2移動体無線端末の識別番号へ翻訳し、前記アップリンクTOA測定情報および識別番号を前記サービスノードへ伝達し、該サービスノードにおいて前記少なくとも3つの無線基地局の前記既知位置情報および前記アップリンクTOA測定情報を用いて前記第1および第2移動体無線端末の地理的位置を計算することにより、前記第1移動体無線端末の前記地理的位置を決定する動作を行うことを特徴とする前記移動体無線システム。 - 前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示する動作が、前記第1および第2移動体無線端末への呼のセットアップを含む、請求項34に記載の移動体無線システム。
- 前記移動体無線端末の送信が途絶え、空いた状態であれば、前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示する動作が、前記移動体無線端末をアクティベートする動作を含む、請求項34に記載の移動体無線システム。
- 前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示する動作が、第1アナログ移動体無線端末へ、前記第1移動体無線端末にディジタル情報により前記アップリンクで応答するよう指示する情報を伝達することを含む、請求項34に記載の移動体無線システム。
- 前記トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示する動作が、第1パケット端末へ、該第1パケット端末に前記アップリンクで応答するよう指示する情報を伝達することを含む、請求項34に記載の移動体無線システム。
- 前記アップリンクTOA測定装置が、DOA計を含む、請求項34に記載の移動体無線システム。
- 第2移動体無線端末の位置の決定に用いられる移動ユニットであって、
第1移動体無線端末に接続された無線基地局と、
指定されたトラヒックチャネル上へ前記第2移動体無線端末により送信された信号の到着のアップリンク時刻を測定する命令を受信する手段と、
前記第1移動体無線端末の位置を決定し報告する手段と、
前記第2移動体無線端末により送信された前記信号の到着の前記アップリンク時刻を測定し且つ報告する手段と、
を備えることを特徴とする移動ユニット。 - 前記第1移動体無線端末の位置を決定し報告する手段が、GPS受信機を含む、請求項40に記載の移動ユニット。
- 前記第1移動体無線端末の位置を決定し報告する手段が、前記第1移動体無線端末の位置に関する知識を予め有し、前記第1移動体無線端末の位置を手動で報告する、請求項40に記載の移動ユニット。
- 移動体無線システムにおける移動体無線端末の地理的位置の決定方法であって、
前記移動体無線システムが、ネットワーク制御装置と、少なくとも3つの無線基地局とを含み、
前記少なくとも3つの無線基地局の各々が、
前記ネットワーク制御装置と通信可能なアップリンクTOA測定ユニットと、制御ユニットと、
前記アップリンクTOA測定ユニットへ相対タイミング基準信号を供給可能な基準移動局と、
前記少なくとも3つの無線基地局と前記基準移動局との既知位置を記憶可能なサービスノードとを含み、
前記方法が、
前記移動体無線システムにおいて前記移動体無線端末の前記位置の決定要求を受信するステップと、
前記移動体無線端末がアナログ信号を送信しているか、あるいは信号を送信していなければ、前記移動体無線端末に、トラヒックチャネルのアップリンクへディジタル信号を送信するように指示するステップと、
前記少なくとも3つの無線基地局の前記アップリンクTOA測定ユニットにより、それぞれの相対タイミング基準信号を基準としてアップリンクTOAを測定するステップと、
前記基準移動局と前記少なくとも3つの無線基地局の各々との間の既知距離に基づき、各測定されたアップリンクTOAを補正するステップと、
前記少なくとも3つの無線基地局の前記アップリンクTOA測定ユニットでの、前記相対タイミング基準信号に関する、前記移動無線端末からのアップリンクTOA、および前記トラヒックチャネルに関する識別番号を受信するステップと、
前記トラヒックチャネルに関する識別番号を、前記移動体無線端末の識別番号へ翻訳するステップと、
前記アップリンクTOA測定値と前記移動体無線端末の識別番号とを前記サービスノードへ伝達するステップと、
前記サービスノードが、前記基準移動局の既知位置と前記少なくとも3つの無線基地局の前記既知位置と前記アップリンクTOA測定値とを用いて前記移動体無線端末の前記位置を計算するステップと、
を備えることを特徴とする方法。 - 前記移動体無線端末および前記基準移動局が同様の周波数で動作する、請求項43に記載の方法。
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