JP2009505513A - 無線ネットワークのためのフィンガプリントを生成する方法及び装置 - Google Patents

無線ネットワークのためのフィンガプリントを生成する方法及び装置 Download PDF

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Abstract

【解決手段】本開示は、無線通信デバイスと、そのデバイスを用いる方法とに向けられている。無線通信デバイスは、メモリ内の情報にアクセスすることによって使用される。この情報は、第１の通信ネットワークに関連している。この情報は、第２の通信ネットワークからの１又は複数の基準信号とともに、無線デバイスが第１の通信ネットワークの近傍にあるかを判定するために使用される。
【選択図】 図３

Description

本開示は、一般に電気通信に関し、特に、無線ネットワークのためのフィンガプリントを生成する方法及び装置に関する。
（３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９の下の優先権主張）
本特許出願は、２００５年８月１０日に出願され、"ASSISTED WIRELESS NETWORK ACCESS POINT SEARCH IN WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS"と題された米国仮出願６０／７０７，２０９号と、２００５年１２月２１日に出願され、"METHOD AND APPARATUS FOR CREATING A FINGERPRINT FOR A WIRELESS NETWORK"と題された米国仮出願６０／７５３，２５９号との優先権を主張する。これらは本明細書の譲受人に譲渡され、本明細書において参照によって明確に組み込まれている。
無線情報サービスに対する需要によって、これまで、ますます多くの無線ネットワークが開発されている。ＣＤＭＡ２０００ １ｘは、電話通信とデータサービスを提供する無線ネットワークの一例である。ＣＤＭＡ２０００ １ｘは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）技術を使用し、第３世代パートナシップ計画２（３ＧＰＰ２）によって発布された無線規格である。ＣＤＭＡは、多数のユーザが、スペクトラム拡散処理を使用して、共通の通信媒体を共有することを可能にする技術である。
ヨーロッパで一般に適用されている競合する無線ネットワークは、グローバル移動体通信システム（ＧＳＭ）である。ＣＤＭＡ２０００ １ｘと異なり、ＧＳＭは、無線電話通信およびデータサービスをサポートするために狭帯域時分割多元接続（ＴＤＭＡ）を使用する。
他の幾つかの無線ネットワークは、電子メールアプリケーション及びウェブブラウジングアプリケーションに適切なデータレートで高速なデータサービスをサポートする汎用パケット無線システム（ＧＰＲＳ）と、オーディオアプリケーション及びビデオアプリケーションのため広帯域の音声及びデータを伝送可能なユニバーサルモバイルテレコミュニケーションシステム（ＵＭＴＳ）とを含む。
一般にこれら無線ネットワークは、セルラ技術を適用する広域ネットワーク（ＷＡＮ）と見なすことができる。セルラ技術は、地理的な有効範囲領域がセルへ分割されるトポロジに基づく。これらの各セル内には、モバイルユーザと通信する固定式のベーストランシーバ局（ＢＴＳ）が存在する。ＢＴＳを制御し、適切なゲートウェイを用いて様々なパケット交換ネットワークや回線交換ネットワークとインタフェースするために、地理的な有効範囲領域内には一般に、基地局コントローラ（ＢＳＣ）が用いられる。
無線情報サービスに対する需要は増加し続けているので、モバイルデバイスは、セルラＷＡＮと無線ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）との間のシームレスなネットワーク有効範囲を提供しながら、音声、データ、及び、ストリーミングメディアが統合されたものをサポートするように発展している。無線ＬＡＮは、一般に、例えばＩＥＥＥ ８０２．１１、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ホームＲＦ、超広帯域（ＵＷＢ）等のような標準プロトコルを使用して、比較的小さな地理的領域上で電話通信サービスやデータサービスを提供する。ＬＡＮは、オフィスビル、家庭、あるいは公共施設内に提供されうる。
無線ＬＡＮは、無線ＬＡＮのインフラストラクチャを使用して、認可されていないスペクトルまでセルラ通信を拡大することによって、セルラＷＡＮ内のユーザキャパシティを増加させるためのユニークな機会を提供する。しかしながら、モバイルデバイスが無線ＬＡＮを探索している時、過度の電力消費を防ぐための予防措置が講じられるべきである。モバイルデバイスの近傍の全ての無線ＬＡＮを連続的に探索することは、スキャンを要する多くの異なる周波数帯域のために、バッテリ寿命を著しく短縮する。更に、連続的な探索によって発見される幾つかの無線ＬＡＮは、様々な理由により、モバイルデバイスに対して無利益であるかもしれない。従って、当該技術分野では、最小の探索時間でＷＡＮ内の無線ＬＡＮを発見するモバイルデバイスに対するニーズがある。
無線通信デバイスの１つの局面が開示される。無線通信デバイスは、第２の通信ネットワークからの１又は複数の基準信号に基づいて、第１の通信ネットワークの位置に関連する情報を生成するように構成されたプロセッサと、情報を格納するように構成されたメモリとを含む。
通信方法を実行し、プロセッサによって実行可能な命令のプログラムを組み込んだコンピュータ読取可能媒体が開示される。この命令は、第２の通信ネットワークからの１又は複数の基準信号に基づいて、第１の通信ネットワークの位置に関する情報を生成する命令と、この情報をメモリに格納する命令とを備える。
通信方法が開示される。この方法は、第２の通信ネットワークからの１又は複数の基準信号に基づいて、第１の通信ネットワークの位置に関する情報を生成することと、この情報をメモリに格納することとを含む。
通信装置が開示される。この装置は、第２の通信ネットワークからの１又は複数の基準信号に基づいて、第１の通信ネットワークの位置に関する情報を生成する手段と、この手段によって生成された情報を格納するメモリとを含む。
本開示の他の実施形態は、本開示のうちの単なる実施形態が例示として示され記述された以下の詳細記述から、当業者に容易に明らかになるであろうことが理解される。理解されるように、本開示は、その他及び異なる実施形態も可能であり、その幾つかの詳細は、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、その他様々な局面において変形することも可能である。従って、図面及び詳細説明は、本質的に例示として見なされ、限定的であると見なされるべきではない。
添付図面では、無線通信システムの様々な局面が、限定ではなく、一例として示される。
添付図面と関連して述べる詳細説明は、本開示の様々な実施形態の説明として意図されており、本開示が実現される唯一の実施形態を表わすようには意図されていない。この詳細説明は、本開示の完全な理解を提供する目的の具体的な詳細を含んでいる。しかしながら、本開示は、これら具体的な詳細が無くても実現されうることが当業者に明らかになるであろう。幾つかのインスタンスでは、本開示の概念を不明瞭にしないために、周知の構造やコンポーネントがブロック図形式で示される。
以下の詳細説明では、様々な概念が、セルラＷＡＮ内の無線ＬＡＮを探索する無線通信デバイスに関して記述されよう。ＩＥＥＥ ８０２．１１機能を備えたＣＤＭＡ２０００ １ｘネットワークにおいて動作可能な無線デバイスの具体的な例が記述されるだろうが、当業者であれば、これら例の原理は、多数のネットワークにアクセス可能なその他の無線デバイスにも拡張可能であることを容易に理解するだろう。一例として、無線デバイスは、ＧＳＭネットワーク上に重なるＷＣＤＭＡネットワークを探索するように構成されうる。従って、ＩＥＥＥ ８０２．１１ネットワークと通信することができるセルラＣＤＭＡデバイスに対する任意の参照、あるいは、その他任意の具体的な実施形態は、これら局面が広範囲の応用を持っているという理解の下で、単に本開示の様々な局面を例示することが意図される。
図１は、セルラＷＡＮの概念図である。セルラＷＡＮ１００は、地理的領域上の無線有効範囲を提供するために、任意の数のセルを適用することができる。無線通信デバイスにエアインタフェースを提供するために、ＷＡＮ１００の各セルに、ＢＴＳが提供される。ＢＳＣは、ＷＡＮ１００内のＢＴＳを管理し調整するために使用される。また、様々なパケットベースネットワーク及び回路切換ネットワークにインタフェースを提供するために使用される。例示目的のために、図１には、ＢＳＣ１０４によって制御される全ての無線デバイスにサービス提供するＢＴＳ１０２を備えた単一のセルが示されている。モバイル交換局（ＭＳＣ）１０６は、公衆スイッチ電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）１０８及びインターネット１１２にゲートウェイを提供するために使用されうる。
セルラＷＡＮ１００にわたって幾つかの無線ＬＡＮが分散される。例示目的のために、３つの無線ＬＡＮ１１０ａ〜１１０ｃが示されている。無線ＬＡＮ１１０ａ〜１１０ｃは、ＩＥＥＥ ８０２．１１ネットワーク、あるいはその他の適切なネットワークでありうる。無線ＬＡＮ１１０ａ〜１１０ｃの各々は、インターネット１１２への１又は複数のアクセスポイント（図示せず）を含んでいる。ＭＳＣ１０６、又は、モバイルゲートウェイ（ＭＧＷ）１１６は、無線ＬＡＮ１１０ａ〜１１０ｃをＰＳＴＮ１０８にインタフェースするために使用される。無線通信デバイス１１４は、ＷＡＮ１００内の無線ＬＡＮか１又は複数のＢＴＳによってインターネット１１２に接続された他のＩＰデバイスにアクセスすることができる。
無線デバイス１１４は、例えば無線電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、トランシーバ、モデム、カメラ、ゲーム機等のように、セルラＷＡＮ通信や無線ＬＡＮ通信の両方に適用可能な任意の適切なデバイスでありうる。無線デバイス１１４がセルラＷＡＮ１００の至る所にわたって移動すると、１又は複数の無線ＬＡＮ１１０ａ〜１１０ｃの有効範囲領域を通り抜けるかもしれない。
原則として、無線デバイス１１４は、セルラＷＡＮ１００内を移動すると、ビーコン信号を連続的に探索することにより、各無線ＬＡＮ１１０ａ〜１１０ｃの存在を検知することができる。無線デバイス１１４は、無線ＬＡＮを検知する毎に、ＰＳＴＮ１０８にアクセスするために無線ＬＡＮにスイッチオーバするか否かを決定することができる。しかしながら、この処理は、無線デバイス１１４が、広い周波数スペクトルをスキャンし、探索をサポートするためにかなりのプロセッサリソースを使用することを必要とするので、電力消費量が増加し、バッテリ寿命を短縮してしまう。
電力消費量に関するより経済的なアプローチは、無線端末１１４が、アクセスするのに適切な無線ＬＡＮの近傍にある場合に限り探索することである。無線ＬＡＮがアクセスするのに適切であるか否かは、各無線デバイスにユニークな判定となる。一例として、無線デバイスは、ユーザの家庭、又はオフィスビル内に配置されている場合、無線ＬＡＮがアクセスに適切であることを判定する。同じユーザは、ビジネス競合者のオフィスビル内であるか、又は、高セキュリティの政府施設内の無線ＬＡＮにアクセスすることが禁じられうる。幾つかのインスタンスでは、ユーザが、自動車に乗って高速道路を移動しながら通過するような、自由なアクセスを許可する無線ＬＡＮにアクセスすることは望ましくないかもしれない。この場合、無線ＬＡＮがタイムリーに探索されたとしても、セルラＷＡＮと無線ＬＡＮとの間を行き来するハンドオフが、望まれないレイテンシを導き、見逃しコール(dropped call)の確率を高める恐れがある。
近傍に存在する場合にのみ適切なＷＬＡＮを探索する無線デバイスの実施形態を、図２を参照して記述する。図２は、多数のセルを備えたＷＡＮの概念図である。ＢＴＳ１０２ａ〜１０２ｃは、各セル２０２ａ〜２０２ｃ内にそれぞれ位置する。一旦無線デバイス１１４がＢＴＳと同期されると、ＢＴＳ１０２ａ〜１０２ｃはそれぞれ、１又は複数のＢＴＳとの同期をとるため、かつ、送信信号のコヒーレントな復調を提供するため、無線デバイス１１４によって使用されるパイロット信号を送信する。パイロット信号は、スペクトラム拡散信号、あるいはその他の任意の適切なタイプの基準信号でありうる。スペクトラム拡散パイロット信号の場合、各々は、同じＰＮコードの異なる位相オフセットを用いて広げられる。この位相関係は、例えばＮａｖｓｔａｒグローバルポジショニング衛星ナビゲーションシステムのような一般的な時間基準にパイロット信号を同期させることによって維持される。異なる位相オフセットによって、無線デバイス１１４は、３つのＢＴＳ１０２ａ〜１０２ｃを識別できるようになる。無線デバイス１１４は、一般に、最も強いパイロット信号を有するＢＴＳとの接続を確立する。
無線デバイス１１４がセルラＷＡＮ１００にわたって移動すると、異なるＢＴＳ１０２ａ〜１０２ｃからのパイロット信号をモニタし、無線デバイス１１４がセルラ境界を越えたときのＢＴＳハンドオフが支援される。パイロット信号はまた、無線デバイス１１４によって、アクセスにふさわしい無線ＬＡＮの所在を判定するために使用することもできる。一例として、無線デバイス１１４は、ＷＡＮ１００内の任意の特定の場所において、測定可能な信号強度を有するｎ個のＢＴＳパイロット信号を観察する。これらパイロット信号は、２つのベクトルｘ１，・・・，ｘｎと、ｙ１・・・，ｙｎとのうちの一方又は両方によって特徴付けられる。ここでｘは、パイロット信号の信号強度であり、ｙは、パイロット信号の信号位相である。ベクトルのペアは、概念的には、無線デバイス１１４の位置のフィンガプリントすなわち署名である。このフィンガプリントは、アクセスに適切な各無線ＬＡＮのフィンガプリントを含んでいるデータベースと比較される。無線デバイス１１４が、現在のフィンガプリントと一致するフィンガプリントをデータベース内に発見した場合には、対応する無線ＬＡＮを探索し、アクセスするために、そのエントリ内に含まれる情報を使用することができる。
図３は、無線デバイスの例を示す簡略ブロック図である。無線デバイス１１４は、様々な方法で実現されうる。少なくとも１つの実施形態では、無線デバイス１１４は、システムバス３０４を経由して多くの周辺機器と伝送するプロセッサ３０２を含んでいる。プロセッサ３０２は、無線デバイス１１４の動作を説明する目的で単一のエンティティとして示されているが、当業者であれば、プロセッサ３０２の機能は、１又は複数の物理的なプロセッサで実現されることを理解するであろう。一例として、プロセッサ３０２は、様々なソフトウェアアプリケーションをサポートするマイクロプロセッサで実現されうる。これらのソフトウェアアプリケーションは、キーパッド３０５及びディスプレイ３０６にインタフェースを提供するのみならず、無線デバイス１１４の動作を制御し管理するためにも使用されうる。プロセッサ３０２はまた、ある処理機能を実行するデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）（図示せず）を含みうる。あるいは、プロセッサ３０２は、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックコンポーネント、離散ゲート又はトランジスタロジック、離散ハードウェアコンポーネント等を単独で、あるいは、マイクロプロセッサやＤＳＰと組み合わせて実現されうる。従って、用語「プロセッサ」は、デジタルベースバンド情報を処理することができる無線デバイス内の１又は複数のエンティティをカバーするものとおおまかに解釈される。プロセッサ３０２が実現される方法は、システム全体に課せられる設計制約と特定のアプリケーションに依存するだろう。当業者であれば、これら状況下におけるハードウェア構成、ファームウェア構成、及びソフトウェア構成が置換可能であることと、各アプリケーションのための記述された機能をどのようにして最適に実現するかを認識するだろう。
周辺機器は、メモリ３０８を含みうる。メモリ３０８は、無線デバイスの設計全体の制約や、具体的なアプリケーションに依存する様々な方法で実装されうる。一例として、メモリ３０８は、例えば基本入出力システム（ＢＩＯＳ）やオペレーティングシステムのような大きなプログラムを保持するための非揮発性永久記憶媒体を含みうる。これらプログラムは、メモリ３０８の一部でもあるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）にロードされうる。ユーザによって起動されたソフトウェアアプリケーションもまた、不揮発性永久記憶装置媒体からのＲＡＭにロードされうる。メモリ３０８はまた、プロセッサ３０２によるメモリアクセスの速度を更に高めるキャッシュをも含みうる。当業者であれば、本開示を通じて使用される用語「メモリ」は、任意の適切な記憶媒体を含み、そのような記憶媒体がプロセッサ３０２上に存在するか、プロセッサ３０２の外部に存在するか、又は、無線デバイス１１４内の任意の数のエンティティにわたって分布するかを理解するであろう。
無線デバイス１１４はまた、セルラトランシーバ３１０及び無線ＬＡＮトランシーバ３１２を含みうる。無線デバイス１１４の少なくとも１つの実施形態では、セルラトランシーバ３１０は、ＣＤＭＡ２０００ １ｘ通信をサポートすることができ、無線ＬＡＮトランシーバ３１２は、ＩＥＥＥ ８０２．１１通信をサポートすることができる。図３に示す実施形態では、トランシーバ３１０，３１２はそれぞれ、個別のアンテナ３１４，３１６を有しているが、トランシーバ３１０，３１２は、単一のブロードバンドアンテナを共有することも、単一のトランシーバを備えることも、多数のトランシーバを備えることもできる。
プロセッサ３０２は、無線デバイス１１４によるアクセスに適切な各無線ＬＡＮのフィンガプリントを含むデータベースを保持するように構成されうる。このデータベースは、無線デバイス１１４内の幾つかの非揮発性記憶媒体上に保持され、動作中は、ＲＡＭ、キャッシュ、あるいは一般的なファイルレジスタにロードされる。各フィンガプリントに加えて、データベースは、対応する無線ＬＡＮのアイデンティティ及び動作周波数を含みうる。
このデータベースは、任意の数の方法で構築されうる。一例として、データベースは、学習プロセスを通じて構築されうる。無線デバイス１１４の１つの実施形態では、この学習プロセスは、ユーザによって開始されうる。この実施形態では、無線デバイス１１４は、未知の無線ＬＡＮの探索を、自分自身では開始しないが、ユーザによる開始を許可する。ユーザは、キーパッド３０４で１又は複数のエントリを行うことにより、あるいは、無線デバイス１１４上でセパレートキー（図示せず）を押下することにより、探索を開始することができる。ユーザが探索を開始する場合、プロセッサ３０２は、アクセスポイントからのビーコン信号を求めて、無線ＬＡＮトランシーバ３１２の周波数をスキャンする。無線デバイス１１４が、無線ＬＡＮからのビーコン信号を検知すると、フィンガプリントが生成され、データベースに格納される。無線ＬＡＮのフィンガプリントは、セルラトランシーバ３１０によって受信された、ＷＡＮ内の様々なＢＴＳからのパイロット信号リストから生成される。無線ＬＡＮフィンガプリントに対するデータベースエントリの一例を以下に示す。
Figure 2009505513
テーブルの第１カラムは、セルラＷＡＮを指す。説明していないが、本開示の全体にわたって記述している様々な概念は、多数のセルラＷＡＮを備えた通信システムに拡張することができる。例えば、ホームネットワーク領域外、あるいは外国における無線デバイスローミングは、ホームサービスプロバイダネットワーク以外のネットワークによってサービス提供される。無線デバイスによって、適切な無線ＬＡＮへアクセスされると、訪問されたＷＡＮが、この第１カラムにリストされよう。第２カラムは、無線ＬＡＮのためのアクセスポイントやアクセスポイントセットのＭＡＣアドレスのような、無線ＬＡＮのアイデンティティを示す。一般に、ＭＡＣアドレスは、無線ＬＡＮ内のアクセスポイントによって送信されるビーコン信号に含まれるので、無線デバイス１１４によって利用できるようになる。第３カラムは、プロセッサ３０２がアクセスポイントからのビーコン信号を検知した場合に無線ＬＡＮトランシーバ３１２が調節される周波数を示す。残りの２つのカラムは、フィンガプリント自体が含む値を含んでいる。それは、ＷＡＮ内のｎ個のＢＴＳからセルラトランシーバ３１０によって受信された各パイロット信号の信号強度及び信号位相測定値を含む。
フィンガプリントを構成するパイロット信号の信号強度又は信号位相は、（同じ場所であっても）変動し、高い精度で測定することが困難な値を有しうる。従って、フィンガプリントのサイズを効果的に増加するために、データベースにマージンを組み込むことができる。このマージンは、フィンガプリント内で「偏差」変数によって表わされる。データベースエントリについての例を以下に示す。
図４は、アクセスに適した無線ＬＡＮの近傍にある無線デバイスを例示する概念ブロック図である。無線ＬＡＮ１１０は、無線デバイス１１４からある距離離れて位置したアクセスポイント３０２を含んでいる。アクセスポイント３０２の周囲の領域３０４は、アクセスポイント３０２の実質的位置を示す。アクセスポイント３０２の実質的位置は、偏差変数を増加させることにより拡大することができ、同様に、偏差変数を減少させることにより縮小することができる。信号強度及び信号位相測定値に適用される偏差量は、システムに課せられる全体的な設計制約や、特定のアプリケーションに依存して変わるだろう。例えば、大きな偏差は、ターゲット無線ＬＡＮの無駄な探索を引き起こす誤アラームを顧みずに無線ＬＡＮを検知することにより重要性を置く設計決定を反映する。言い換えれば、無線ＬＡＮのフィンガプリントの偏差変数が、アクセスポイント３０２の実質的位置を著しく大きくする場合、無線デバイス１１４は、ビーコン信号の範囲内にない場合でも、無線ＬＡＮを探索し、アクセスするべきであると判定する。しかしながら、アクセスポイントの実質的位置が小さすぎる場合、無線デバイス１１４は、アクセスに適した無線ＬＡＮの近傍にある場合であっても、セルラＷＡＮに接続され続ける例がある。
上述した学習方法の代わりに、あるいは、それに加えて、適切な無線ＬＡＮの近傍に存在する場合、ユーザが無線デバイス上でコールを行うと、データベースエントリが生成される。図３に戻って示すように、プロセッサ３０２は、ユーザが無線デバイス１１４上でコールを行う毎に、ビーコン信号を求めて、無線ＬＡＮトランシーバ３１２の周波数をスキャンする。プロセッサ３０２がビーコン信号を検知すると、ＷＡＮから受信したＢＴＳパイロット信号を用いて、無線ＬＡＮのフィンガプリントを生成する。このフィンガプリントはその後、ビーコン信号から得られたＭＡＣアドレスと、無線ＬＡＮトランシーバ３１２の調節周波数とともに、プロセッサ３０２によってデータベース内に格納される。
この方法の欠点は、たとえ特定の無線ＬＡＮが、無線デバイス１１４に興味がなくても、プロセッサ３０２によって発見された全ての無線ＬＡＮのフィンガプリントが生成され、データベースに格納されることである。一例として、高速道路を移動中の車に乗っているユーザは、コールをしながら通り過ぎるかもしれない無線ＬＡＮのフィンガプリントをデータベースに格納することを望まないかもしれない。この状況に対処するために、プロセッサ３０２は、ある期間内に複数回その無線ＬＡＮを発見した場合にのみ、無線ＬＡＮのフィンガプリントでデータベースを更新するように構成されうる。更に詳しくは、ユーザが、無線ＬＡＮの近傍において、無線デバイス１１４に初めてコールを行う場合、プロセッサ３０２は、ビーコン信号を突き止め、対応するアクセスポイントのＭＡＣアドレスを取得する。しかしながら、フィンガプリントを生成しデータベースを更新する代わりに、プロセッサ３０２は単純に、メモリ３０８内にＭＡＣアドレスのログをとり、カウンタを設定し、エントリにタイムスタンプをする。次回、ユーザが、同じ無線ＬＡＮの近傍において、無線デバイス１１４にコールすると、プロセッサはビーコン信号からＭＡＣアドレスを取得し、このＭＡＣアドレスを、メモリ３０８内の既存のログエントリと比較する。一致が得られると、カウンタがインクリメントされ、その出力がしきい値と比較される。カウンタの出力が、しきい値を満足するか、それを越える場合、プロセッサ３０２は、無線ＬＡＮのフィンガプリントを生成し、そのフィンガプリントを、無線ＬＡＮトランシーバ３１２の調節周波数とＭＡＣアドレスとともにデータベースに格納する。一方、カウンタの出力が、しきい値を満足しない場合、プロセッサ３０２は、データベースを更新しない。カウンタ出力がしきい値に達する前に、タイムスタンプがなされた時からかなりの時間が経過しているのであれば、カウンタはデクリメントされ、この古いエントリに関連するタイムスタンプが取り除かれる。
あるいは、無線デバイス１１４が移動していない間にプロセッサ３０２が無線ＬＡＮを発見した場合にのみ、プロセッサ３０２は、無線ＬＡＮのフィンガプリントを用いてデータベースを更新するように構成されうる。この方法は、コールがなされた場合に、自動車に乗っているユーザが通り過ぎてしまう無線ＬＡＮのフィンガプリントを用いてデータベースを更新することを防ぐ。無線デバイス１１４が移動しているか移動しないかを無線デバイス１１４が判定する方法は、様々な方法で実現されうる。一例として、プロセッサ３０２は、セルラトランシーバ３１０によって受信されたパイロット信号の位相の変化をモニタすることができる。ノミナル環境条件を仮定し、パイロット信号の位相が、時間とともに変化する場合、プロセッサ３０２は、無線デバイス１１４が移動していると判定し、発見された無線ＬＡＮのフィンガプリントを用いてデータベースを更新しない。一方、パイロット信号の位相が比較的安定している場合、プロセッサ３０２は、無線デバイス１１４が移動していないと判定する。一旦この判定がなされれば、プロセッサ３０２は、ビーコン信号を求めて、無線ＬＡＮトランシーバ３１２の周波数をスキャンする。成功すると、プロセッサは、ビーコン信号からＭＡＣアドレスを取得し、ＷＡＮからのＢＴＳパイロット信号を用いてフィンガプリントを生成する。そして、この情報を、無線ＬＡＮトランシーバ３１２の調節周波数とともにデータベースへ入力する。
上述した学習方法の延長として、無線デバイス１１４が移動していない間に、無線ＬＡＮトランシーバ３１２をスキャンしても、無線ＬＡＮが発見できなければ、無線デバイス１１４が、不成功に終わった最後のスキャンから十分な距離を移動していなければ、プロセッサはスキャンを繰り返さない。そして、この無線デバイス１１４は、移動していないと再び判定される。この方法は、無線デバイス１１４が、ゆっくり移動しており（例えば、ユーザがショッピングモールで散歩しており）、無線ＬＡＮトランシーバ３１２のスキャン開始の判定に関連する必要な測定誤り許容値によって、無線デバイス１１４が移動していないように見えるほどその移動が十分遅い場合に特に有用である。
プロセッサ３０２に適用されうる学習方法の別の例は、無線ＬＡＮの定期的な探索を含む。プロセッサ３０２を探索モードにするための定期的なトリガを生成するために、タイマが使用される。探索モードでは、プロセッサ３０２が、アクセスポイントからのビーコン信号を求めて、無線ＬＡＮトランシーバ３１２の周波数をスキャンする。プロセッサ３０２は、ビーコン信号を検知すると、対応するアクセスポイントのＭＡＣアドレスを取得し、ＷＡＮからのＢＴＳパイロット信号を使用して、無線ＬＡＮのフィンガプリントを生成し、この情報を、無線ＬＡＮトランシーバ３１２の調節周波数とともにデータベースへ入力する。前述した同じ条件がプロセッサ３０２に課され、無線デバイス１１４によるアクセスに不適切である無線ＬＡＮでデータベースが更新されることが回避される。
プロセッサ３０２は更に、無線デバイス１１４によって長い間アクセスされていない無線ＬＡＮのフィンガプリントをデータベースから削除するように構成されうる。この機能は、データベース内の各フィンガプリントのタイマ又はカウンタを設定することにより実現されうる。各フィンガプリントンのタイマ又はカウンタは、対応する無線ＬＡＮが無線デバイスによってアクセスされるごとにリセットされうる。この実施では、プロセッサ３０２は、カウンタ又はタイマが時間切れになった無線ＬＡＮに関連する全ての情報をデータベースから定期的に削除する。あるいは、プロセッサ３０２は、対応する無線ＬＡＮがアクセスされる毎に、データベース内の各フィンガプリントにタイプスタンプする。このアプローチを用いて、プロセッサ３０２は、リアルタイムクロックを維持するか、そうでない場合には、（例えばＷＡＮから）リアルタイムを受け取り、古くなったタイムスタンプを持つ各無線ＬＡＮについて、データベース内の情報を削除する。
無線デバイス１１４はまた、１又は複数の無線ＬＡＮのフィンガプリントが予め提供されうる。すなわち、無線デバイス１１４がサービスプロバイダによって起動された場合、無線ＬＡＮのフィンガプリントは、対応するアクセスポイントのＭＡＣアドレスと、無線ＬＡＮの動作周波数とともに、データベースへプログラムされる。予め提供されることは、例えば、企業が、全従業員に対して無線電話を支給する場合に有用でありうる。
再び図１に示すように、無線デバイス１１４は、ＷＡＮ１００内のＢＴＳパイロット信号から生成される現在位置のフィンガプリントを維持する。無線デバイス１１４が移動すると、このフィンガプリントは変化する。前述したように、ＢＴＳパイロット信号から生成される無線デバイス１１４のフィンガプリントは、２つのベクトルｘ１，・・・，ｘｎ、ｙ１・・・，ｙｎによって特徴付けられる。無線デバイス１１４のフィンガプリントは、適切なアルゴリズムを使用して、照合のために、データベース内のフィンガプリントと連続的又は定期的に比較される。使用されるアルゴリズムは、システムに課された全体的な設計制約及びパフォーマンスパラメータに依存して変わりうる。例示目的で、アルゴリズムの一例を以下に示す。
Figure 2009505513
上記条件が、データベースエントリの全てであるｎまで満足する場合、以下の条件が満たされるかを、無線デバイス１１４内のプロセッサが確認する。
Figure 2009505513
これら条件のうちの何れかが、データベースエントリに対して満足されるのであれば、無線デバイス１１４は、無線ＬＡＮトランシーバを適切な動作周波数に調節し、適切なＭＡＣアドレスを持つビーコン信号を探索する。前述したように、動作周波数及びＭＡＣアドレスは、各無線ＬＡＮフィンガプリントについてデータベース内に格納される。
無線デバイス１１４が無線ＬＡＮ１１０ｂを一旦発見すると、ＩＰネットワーク１１２上のサーバ（図示せず）にハンドオフ要求を送る。サーバは、ＭＳＣ１０６にハンドオフメッセージを送る。このハンドオフメッセージは、ＭＳＣ１０６によって使用され、無線ＬＡＮ１１０ｂへのハンドオフがＢＴＳ１０２へ通知される。サーバはまた、無線デバイス１１４へハンドオフコマンドを送る。このハンドオフコマンドに応答して、無線デバイス１１４は、ＢＴＳ１０２との既存のエアインタフェースをティアダウンし、無線ＬＡＮ１１０ｂ内のアクセスポイントとの新たなエアインタフェースを確立する。無線ＬＡＮ１１０ｂ内のアクセスポイントとの新たなエアインタフェースが一旦確立されると、サーバがＭＳＣ１０６にシグナルを送って、ハンドオフが完了したことを示す。このように、無線デバイス１１４は、無線ＬＡＮ１１０ｂを使用して、セルラサービスをサポートすることができる。
無線デバイス１１４は、無線ＬＡＮ１１０ｂによってサービス提供されている間、ＷＡＮに定期的に調節し、無線ＬＡＮ１１０ｂの有効範囲領域の境界内にいる間、無線ＬＡＮフィンガプリントのパラメータを、測定値と比較する。これら測定値は、例えば、位相偏差ベクトルを広げることによって境界を調節するために、無線ＬＡＮ１１０ｂのフィンガプリント情報を更新するために使用されうる。これら定期的な測定の頻度は、無線ＬＡＮ信号が強い場合に比較的低く、無線ＬＡＮ有効範囲領域の端のように、信号が弱くなると高くなる。
無線デバイス１１４が、無線ＬＡＮ１１０ｂの有効範囲領域を通過して移動すると、測定される無線ＬＡＮ信号強度は、無線ＬＡＮアクセスポイントからの距離、放射経路上の障害物、アンテナ放射パターン、及びその他の要因によって変化しうる。無線デバイス１１４において測定された信号強度が、しきい値よりも下に下がったのであれば、無線デバイス１１４は、セルラＷＡＮ１００へ戻るハンドオフを開始しうる。セルラＷＡＮ１００へ戻るハンドオフは、無線デバイス１１４が、ＩＰネットワーク１１２上のサーバ（図示せず）へハンドオフ要求を送ることによって開始される。モバイルデバイス１１４は、無線ＬＡＮ１１０ｂによってサービス提供されている間、ＷＡＮ１００の特別な測定を行うことによってＷＡＮ１００との同期を維持しながら、ハンドオフに含まれるターゲットＢＴＳ又はＢＴＳセットを把握する。これは、サーバに渡される情報である。サーバは、ハンドオフ手順の一部として、ＭＳＣ１０６にハンドオフメッセージを送る。このハンドオフメッセージは、ターゲットＢＴＳを発見するためにＭＳＣ１０６によって使用される。ターゲットＢＴＳは、図１に示すＢＴＳ１０２であるか、あるいは、セルラＷＡＮ１００内のその他任意のＢＴＳでありうる。その後、ＭＳＣ１０６は、ハンドオフのためのリソースを準備するようにターゲットＢＴＳに通知し、ハンドオフコマンドをサーバに返す。このハンドオフコマンドに応答して、サーバは、無線デバイス１１４に対して、ターゲットＢＴＳに移動するように指示する。無線デバイス１１４は、無線ＬＡＮ１１０ｂ内のアクセスポイントとの既存のエアインタフェースをティアダウンし、更に、ターゲットＢＴＳとのエアインタフェースを確立することによって、これを遂行する。ターゲットＢＴＳとのエアインタフェースが一旦確立されると、ターゲットＢＴＳがＭＳＣ１０６にシグナルを送って、ハンドオフが完了したことを示す。そして、無線デバイス１１４は、セルラＷＡＮ１００の使用を再開する。
図５は、位置情報を生成する処理の概念図である。ブロック５００では、第１の通信ネットワークに対する探索が開始される。この第１の通信ネットワークは、ＷＬＡＮでありうる。この第１の通信ネットワークの探索は、ＷＡＮを介したコールが無線通信デバイスからなされた場合に、無線通信デバイスにおいて開始される。あるいは、この探索は定期的、又は、１又は複数のその他の基準に基づいてなされうる。この探索の開始後、ブロック５０５において、ＷＬＡＮネットワークの１又は複数のアクセスポイントが検出される。幾つかの局面では、この検出は、探索期間中に、１又は複数のアクセスポイントからビーコンを受信することに基づきうる。その他の検出メカニズムも利用されうる。
ブロック５１０では、アクセスポイントの位置情報が生成される。この位置情報は、１又は複数の信号強度、信号強度偏差、位相、及び／又は位相偏差情報を含むフィンガプリントを含みうる。例えばアクセスポイントの周波数やＢＳＳ ＩＤを含む更なる情報や代替情報もまた、位置情報の一部として利用することができる。そして、ブロック５１５では、この結果得られた情報がメモリ内に格納される。
この場合に、ネットワークが検出されなければ処理は終了する。また、位置情報を生成するブロック５００とブロック５０５とは、オプションであることが着目されるべきである。
図６は、無線通信デバイスの別の簡略ブロック図である。位置情報生成手段６１５は、位置情報を格納するメモリ６２０に接続されている。本明細書で記述するように、位置情報は、ＷＡＮネットワークに対するＷＬＡＮネットワークの位置情報のうちの何れかでありうる。幾つかの局面では、ネットワーク探索開始手段６０５を含むネットワーク位置判定手段６００は、位置情報生成手段６１５に接続されている。
ここで開示された実施形態に関連して記述された様々の説明的論理ブロック、モジュール、および回路は、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、アプリケーションに固有の集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）あるいはその他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートあるいはトランジスタロジック、ディスクリートハードウェア部品、又は上述された機能を実現するために設計された上記何れかの組み合わせを用いて実現又は実行されうる。汎用プロセッサとしてマイクロプロセッサを用いることが可能であるが、代わりに、従来技術によるプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、あるいは状態機器を用いることも可能である。プロセッサは、たとえばＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアに接続された１つ以上のマイクロプロセッサ、またはこのような任意の構成である計算デバイスの組み合わせとして実現することも可能である。
ここで開示された実施形態に関連して記述された方法やアルゴリズムは、ハードウェアや、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュールや、これらの組み合わせによって直接的に具現化される。ソフトウェアモジュールは、ＲＡＭメモリ、フラッシュメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは当該技術分野で知られているその他の型式の記憶媒体に収納されうる。記憶媒体は、プロセッサがそこから情報を読み取り、またそこに情報を書き込むことができるようにプロセッサに結合される。または、記憶媒体はプロセッサに統合されうる。
開示された実施形態における上述の記載は、当該技術分野におけるいかなる人であっても、本発明の活用または利用を可能とするように提供される。これらの実施形態への様々な変形例もまた、当業者に対しては明らかであって、ここで定義された一般的な原理は、本発明の主旨または範囲を逸脱せずに他の実施形態にも適用されうる。このように、特許請求の範囲は、ここで示された実施形態に制限されるものではなく、単数要素への参照は、特に明言されていないのであれば、「１又は１のみ」を意味するのではなく、「１又は複数」を意味することが意図されている特許請求の範囲の文言と整合する全ての範囲に相当するものを意図している。当業者に知られているか、又は後に知られることになるであろう本開示を通じて記述された様々な実施形態に要素に対する構造的等価物及び機能的等価物の全ては、本明細書に参照によって明確に組み込まれ、特許請求の範囲に含まれることが意図されている。更に、本明細書で開示された何れも、その開示が特許請求の範囲に明白に述べられているかに関わらず、公衆に放棄されることは意図されていない。何れの要素も、"means for"フレーズ、方法の場合には"step for"フレーズを用いて明確に記載されていないのであれば、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ§１１２第６パラグラフの下で解釈されるものではない。
図１は、分散された幾つかの無線ＬＡＮを有するＷＡＮの概念図である。 図２は、多数のセルを備えるＷＡＮと、分散された幾つかの無線ＷＡＮとの概念図である。 図３は、無線通信デバイスの簡略ブロック図である。 図４は、無線ＬＡＮ内のアクセスポイントの実質的位置を例示する概念図である。 図５は、位置情報を生成する処理の概念図である。 図６は、無線通信デバイスの別の簡略ブロック図である。

Claims (36)

  1. 無線通信デバイスであって、
    第２の通信ネットワークからの１又は複数の基準信号に基づいて、第１の通信ネットワークの位置に関する情報を生成するように構成されたプロセッサと、
    前記情報を格納するように構成されたメモリと
    を備える無線通信デバイス。
  2. 前記情報は、前記第１の通信ネットワークのフィンガプリントを備える請求項１に記載の無線通信デバイス。
  3. 前記フィンガプリントは、前記１又は複数の基準信号の位相情報を備える請求項２に記載の無線通信デバイス。
  4. 前記フィンガプリントは、前記１又は複数の基準信号の位相偏差情報を備え、
    前記位相偏差情報は、前記第１の通信ネットワーク内のアクセスポイントの有効範囲領域の実質的なサイズに関連している請求項３に記載の無線通信デバイス。
  5. 前記フィンガプリントは、前記１又は複数の基準信号の信号強度情報を備える請求項２に記載の無線通信デバイス。
  6. 前記フィンガプリントは、前記１又は複数の基準信号の信号強度偏差情報を備え、
    前記信号強度偏差情報は、前記第１の通信ネットワーク内のアクセスポイントの有効範囲領域の実質的なサイズに関連している請求項５に記載の無線通信デバイス。
  7. 前記フィンガプリントは、前記第１の通信ネットワーク内のアクセスポイントの動作周波数を備える請求項２に記載の無線通信デバイス。
  8. ユーザによって開始された探索に応答して、前記第１の通信ネットワークを検出し、
    前記第２の通信ネットワークからの前記１又は複数の基準信号を用いて、前記第１の通信ネットワークのフィンガプリントを設定し、
    前記フィンガプリントを前記メモリに格納する
    ことを更に行うことによって、前記プロセッサが、前記情報を前記メモリ内に生成するように構成された請求項１に記載の無線通信デバイス。
  9. 前記プロセッサによって開始された探索中、前記第１の通信ネットワークを検出し、
    前記第２の通信ネットワークからの前記１又は複数の基準信号を用いて、前記第１の通信ネットワークのフィンガプリントを設定し、
    前記フィンガプリントを前記メモリに格納する
    ことを更に行うことによって、前記プロセッサが、前記情報を前記メモリ内に生成するように構成された請求項１に記載の無線通信デバイス。
  10. 前記プロセッサは更に、前記無線通信デバイス上でユーザによってコールがなされた場合に前記探索を開始するように構成された請求項９に記載の無線通信デバイス。
  11. 前記プロセッサは更に、前記探索を開始するように構成された請求項９に記載の無線通信デバイス。
  12. 前記プロセッサは更に、前記無線通信デバイスが移動中であるか否かを検知し、前記無線通信デバイスが移動中ではないと判定された後にのみ前記探索を開始するように構成された請求項１１に記載の無線通信デバイス。
  13. 前記プロセッサは更に、前記無線通信デバイスが移動中であるか否かを検知し、前記プロセッサによる前の不成功に終わった探索から前記無線通信デバイスが移動したと判定された後にのみ前記探索を開始するように構成された請求項１１に記載の無線通信デバイス。
  14. 前記プロセッサは更に、前記プロセッサが前記第１の通信ネットワークに最後にアクセスしたときからある期間が経過した後に、前記メモリから前記情報を削除するように構成された請求項１に記載の無線通信デバイス。
  15. 前記第１の無線通信ネットワークは無線ＬＡＮであり、前記第２の無線通信ネットワークはＷＡＮである請求項１に記載の無線通信デバイス。
  16. １又は複数のプロセッサによって実行可能な命令を含むコンピュータ読取可能媒体であって、前記命令は、
    第２の通信ネットワークからの１又は複数の基準信号に基づいて、第１の通信ネットワークの位置に関する情報を生成する命令と、
    前記情報を前記メモリに格納する命令と
    を備えるコンピュータ読取可能媒体。
  17. 通信方法であって、
    第２の通信ネットワークからの１又は複数の基準信号に基づいて、第１の通信ネットワークの位置に関する情報を生成することと、
    前記情報を前記メモリに格納することと
    を備える通信方法。
  18. 前記情報を生成することは、前記第１の通信ネットワークのフィンガプリントを生成することを備える請求項１７に記載の方法。
  19. 前記フィンガプリントを生成することは、前記１又は複数の基準信号の位相情報を生成することを備える請求項１８に記載の方法。
  20. 前記フィンガプリントを生成することは、前記１又は複数の基準信号の位相偏差情報を生成することを備え、
    前記位相偏差情報は、前記第１の通信ネットワーク内のアクセスポイントの有効範囲領域の実質的なサイズに関連している請求項１９に記載の方法。
  21. 前記フィンガプリントを生成することは、前記１又は複数の基準信号の信号強度情報を生成することを備える請求項１８に記載の方法。
  22. 前記フィンガプリントを生成することは、前記１又は複数の基準信号の信号強度偏差情報を生成することを備え、
    前記信号強度偏差情報は、前記第１の通信ネットワーク内のアクセスポイントの有効範囲領域の実質的なサイズに関連している請求項２１に記載の方法。
  23. 前記第１の通信ネットワークを検出することと、
    前記第２の通信ネットワークからの前記１又は複数の基準信号を用いて、前記第１の通信ネットワークのフィンガプリントを設定することと
    を更に備える請求項１７に記載の方法。
  24. ユーザによってコールがなされた場合に前記第１の通信ネットワークを検出する探索を開始することを更に備える請求項２３に記載の方法。
  25. 前記無線通信デバイスが移動中であるか否かを検知することを更に備え、
    前記探索を開始することは、前記無線通信デバイスが移動中ではないと判定された後に前記探索を開始することを備える請求項２４に記載の方法。
  26. 前記無線通信デバイスが移動中であるか否かを検知することを更に備え、
    前記探索を開始することは、前の不成功に終わった探索から前記無線通信デバイスが移動したと判定された後にのみ前記探索を開始することを備える請求項２４に記載の方法。
  27. 前記第１の無線通信ネットワークは無線ＬＡＮであり、前記第２の無線通信ネットワークはＷＡＮである請求項１７に記載の方法。
  28. 無線通信装置であって、
    第２の通信ネットワークからの１又は複数の基準信号に基づいて、第１の通信ネットワークの位置に関する情報を生成する手段と、
    前記手段に接続され、前記情報を格納するメモリと
    を備える無線通信装置。
  29. 前記情報を生成する手段は、前記第１の通信ネットワークのフィンガプリントを生成する手段を備える請求項２８に記載の無線通信装置。
  30. 前記フィンガプリントを生成する手段は、前記１又は複数の信号の位相情報を生成する手段を備える請求項２９に記載の無線通信装置。
  31. 前記フィンガプリントを生成する手段は、前記１又は複数の基準信号の位相偏差情報を生成する手段を備え、
    前記位相偏差情報は、前記第１の通信ネットワーク内のアクセスポイントの有効範囲領域の実質的なサイズに関連している請求項３０に記載の無線通信装置。
  32. 前記フィンガプリントを生成する手段は、前記１又は複数の基準信号の信号強度情報を生成する手段を備える請求項２９に記載の無線通信装置。
  33. 前記フィンガプリントを生成する手段は、前記１又は複数の基準信号の信号強度偏差情報を生成する手段を備え、
    前記信号強度偏差情報は、前記第１の通信ネットワーク内のアクセスポイントの有効範囲領域の実質的なサイズに関連している請求項３２に記載の無線通信装置。
  34. 前記第１の通信ネットワークを検出する手段と、
    前記第２の通信ネットワークからの前記１又は複数の基準信号を用いて、前記第１の通信ネットワークのフィンガプリントを設定する手段と
    を更に備える請求項２８に記載の無線通信装置。
  35. 前記検出する手段は、ユーザによってコールがなされた場合に探索を開始する手段を更に備える請求項３４に記載の無線通信装置。
  36. 前記第１の無線通信ネットワークは無線ＬＡＮであり、前記第２の無線通信ネットワークはＷＡＮである請求項２８に記載の無線通信装置。
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