JP2009505583A - エンドユーザ無線端末による無線ネットワークの同期化 - Google Patents

Abstract

エンドユーザ無線端末を使用して無線ネットワークを同期化させる。移動局は、ＧＰＳ信号を受信し、受信されたＧＰＳ時刻信号の周波数をネットワークからの時刻信号と比較することによって、信号間の差を決定し、その差をネットワークに伝送し返すことができる。

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、Ｇｒｅｇｏｒｙ Ｂ．Ｔｕｒｅｔｚｋｙらによる２００２年５月２１日に出願され、「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＩＮＧ Ａ ＲＡＤＩＯ ＮＥＴＷＯＲＫ ＵＳＩＮＧ ＥＮＤ ＵＳＥＲ ＲＡＤＩＯ ＴＥＲＭＩＮＡＬＳ（エンドユーザ無線端末を使用して無線ネットワークを同期化するための方法）」と題された米国特許出願第１０／１５４，１３８号の一部継続出願であるＪｉｍ Ｂｒｏｗｎらによる２００５年８月１６日に出願され、「ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＩＮＧ Ａ ＲＡＤＩＯ ＮＥＴＷＯＲＫ ＷＩＴＨ ＥＮＤ ＵＳＥＲ ＲＡＤＩＯ ＴＥＲＭＩＮＡＬＳ（エンドユーザ無線端末による無線ネットワークの同期化）」と題された米国非仮特許出願第１１／２０５，５１０号の優先権を主張し、当該文献は、参照により本出願に援用されるものとする。本出願は、更に、Ｇｒｅｇｏｒｙ Ｂ．Ｔｕｒｅｔｚｋｙらによる２００１年５月２１日に出願され、「ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＳＹＮＣＨＲＯＮＩＺＩＮＧ Ａ ＲＡＤＩＯ ＮＥＴＷＯＲＫ ＵＳＩＮＧ ＥＮＤ ＵＳＥＲ ＲＡＤＩＯ ＴＥＲＭＩＮＡＬＳ（エンドユーザ無線端末を使用して無線ネットワークを同期化するための方法）」と題された米国仮特許出願第６０／２９２，７７４号の優先権を主張し、当該文献は、参照により全文を本出願に援用されるものとする。

（技術分野）
本発明は、概して、全地球衛星システム（ＧＳＳ）受信機に関する。具体的には、エンドユーザ無線端末を使用して無線ネットワークを同期化するための方法に関する。

パーソナル通信システム（ＰＣＳ）デバイスを含む携帯電話が一般化している。このようなデバイスは、音声、データ、およびインターネットアクセス等の他のサービスの提供を目的として使用され、携帯電話システムのユーザに多くの利便性を提供している。更に、警察、消防、および救急医療等の緊急救援機関によって使用される特殊化移動体無線（ＳＭＲ）、双方向呼び出し、基幹無線等の他のワイヤレス通信システムも、移動通信にとって不可欠になっている。

連邦通信委員会（ＦＣＣ）は、携帯電話等の移動局（ＭＳ）によって「９１１」通報（「エンハンスド９１１」または「Ｅ９１１」とも称される）等の緊急通報がなされた場合に、その所定の携帯電話の位置を５０フィート以内で特定可能であるように求める規制を定めた。このような位置データは、警察、救急医療、ならびにその他の法執行機関および公務員はもちろん、携帯電話の位置を決定するための法的権利を要するまたは有する他の業者にとっても有用である。

現在のところ、携帯電話システムおよびＰＣＳシステムは、ＦＣＣによる位置規制を満たすために、携帯電話内およびその他の無線トランシーバ内のＧＰＳ受信機を使用する全地球測位システム（ＧＰＳ）技術を取り入れている。

このようなデータは、Ｅ９１１コール以外にも使用可能であり、携帯電話およびＰＣＳの加入者等のワイヤレスネットワークのユーザにとって非常に有用である。例えば、ＧＰＳデータは、ＭＳユーザが、他の移動局の位置を特定し、その移動局のユーザの位置と他の目印との相対位置を決定し、インターネットマップまたは他のＧＰＳマッピング技術等を通じて携帯電話のユーザが道案内を得るために使用しうる。

ＭＳ内のＧＰＳ受信機に関連する深刻な問題の１つは、ＧＰＳ受信機が常に頭上に妨げのない状態にあるとは限らず、受信信号が非常に弱くなる可能性があることである。受信機は、しばしば、アルマナックデータまたはエフェメリスデータを復調できず、ユーザの位置または正確なＧＰＳ時刻を決定できなくなることがある。この問題は、通信ネットワークを通じてエフェメリスおよび／またはアルマナックデータとＧＰＳ時刻とを受信機へ伝送することによって対処されうる。通信ネットワークに共通する特徴は、伝送遅延が大きく、かつ変化しやすいことであり、これは、正確な（１ミリ秒未満の不確実性の）時刻の伝送を困難にしている。

一組の固定地点（セル式トランスミッタ等）またはモバイルトランスミッタ（ＧＰＳ衛星等）から得られる一組の距離を三角測量することによってモバイルユニットの位置を特定する概念は、伝送の時刻が既知であるという共通の要件を有する。これは、全てのトランスミッタにおいて時刻が共通である、または時刻の差が既知であることを示唆している。今日のシステムの多くは、測距ではなくデータ伝送に焦点を合わせているので、この情報は、ただちに利用可能な状態にはない。したがって、当該分野では、同期ネットワークおよび非同期ネットワークの両方において伝送遅延の問題を克服する必要がある。

符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）（ＴＩＡ／ＩＳ−９５Ｂ）ネットワークは、ＧＰＳ時刻参照基準を全ての基地局で採用しており、全ての伝送フレームは、ＧＰＳ時刻に完全に同期化されている。したがって、移動局は、フレーム上、マスターフレーム上またはハイパーフレーム上における特定の推移を観測することによって、無線伝送遅延、およびその移動局またはワイヤレスハンドセットの内部における群遅延を含む絶対ＧＰＳ時刻を、数十ミリ秒の範囲内で予測しうる。

例えば時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、ＧＳＭ、アナログ携帯電話システム（ＡＭＰＳ、ＴＡＣＳ）、ＤＴＶ等の他のタイプのワイヤレスネットワークは、ＧＰＳ時刻に同期化されていない。それでもなお、基地局で使用されるマスタークロックの精度、正確さ、および安定度は、かなり安定しており、ＧＰＳ時刻に対してゆっくり変化する。したがって、時刻オフセットおよび周波数ドリフトは、いずれも、ＧＰＳ時刻と比較して非常に安定しており、比較的大きな間隔で監視することができる。しかしながら、現在のところ、このようなシステムから絶対ＧＰＳ時刻を得る手立てがないので、このようなシステムのみに基づいて得られるタイミング情報には限界がある。

提案されている解決策の１つは、ＬＭＵ（局所測定ユニット）と称され、所定のエリア内の複数の基地局（ＢＳ）を無線的に認知可能である固定の監視装置を設ける方法である。ＬＭＵは、ワイヤレスセクションと、ＧＰＳタイミング受信機とからなる。これらは、周期的に、エリア内の基地局ごとのＧＰＳ時刻に対する時間オフセットおよび周波数ドリフトを測定する。１つのＬＭＵでカバーできるのは、数箇所の基地局のみであるので、オーバーレイ監視ネットワークは、かなり大規模でかつ高価になる可能性がある。これは、ＬＭＵと中央ネットワーク体との間に通信リンクを必要とする。中央ネットワーク体は、ＢＳごとにこの情報を記録し、異なるソース（複数のＬＭＵが同一の基地局を監視する場合）からの情報をまとめ、そして、ＢＳの認知可能エリア内の特定のＭＳに時刻アシストを送らなければならない場合にこの情報をジオロケーションサーバに送る。これは、いくつかの追加のネットワークインフラはもちろん、このような特徴をネットワークオペレータが有効にするための追加のソフトウェアおよびメインテナンスの費用も必要とする。したがって、当該分野では、ＬＭＵおよびその関連費用の必要性をなくすことが求められている。

以上から、当該分野では、携帯電話およびＰＣＳの加入者を含むワイヤレス通信システムにおいてＧＰＳデータを効率良く送ることが必要とされている。また、当該分野では、ワイヤレスハンドセット等のＧＰＳ対応のＭＳが必要とされている。また、当該分野では、ＧＰＳ受信機での高速捕捉および位置決定を支援可能であることが必要とされている。また、当該分野では、ＧＰＳ受信機によるより正確な位置決定の提供を支援可能であることが必要とされている。また、当該分野では、地理的に近い基地局を要することなくＥ９９１を含む複数の用途のためにＧＰＳ情報を使用可能であり、および／または携帯電話のユーザにＧＰＳ情報を供給可能である大規模な携帯電話システムが必要とされている。

本発明に合致するアプローチは、エンドユーザ無線端末の使用を通じた無線ネットワークの同期化を提供する。ＧＰＳ受信機を有する移動局（ＭＳ）等のエンドユーザ無線端末は、基地局信号タイミングイベントとＧＰＳ時刻との間の関係を決定し、そのクロック周波数オフセットを決定することができる。このデータは、次いで、ネットワークの同期化のために、基地局（すなわちネットワーク）に送られる。以下の図面および詳細な説明を検討することによって、本発明の他のシステム、方法、特徴、および利点が当業者に明らかになる、または明らかになるであろう。このような追加のシステム、方法、特徴、および利点は、いずれも、この説明に含まれ、本発明の範囲内に含まれ、添付の特許請求の範囲によって保護されると見なされる。

図面の構成要素は、必ずしも縮尺通りである必要はなく、本発明の原理を示すことに重きを置いている。これらの図面では、類似の参照符号は、複数の図面を通して対応部分を指すものとする。

図１に、代表的なＧＰＳ構成を示す。システム１００は、軌道上にある一群のＧＰＳ衛星を表すＧＰＳ衛星１０２と、ＧＰＳ受信機を含みうるＭＳ（すなわちワイヤレスハンドセット１０４）と、基地局１０６と、ジオロケーション（サーバ）サービスセンタ１０８と、ジオロケーションエンドアプリケーション１１０と、緊急応答機関（ＰＳＡＰ）１１２とを含む。ワイヤレスハンドセット、携帯情報端末（ＰＤＡ）、または類似の移動デバイス等の移動局（ＭＳ）１０４は、本発明の位置技術を有してよく、Ｅ９１１の様々なＭＳデバイス実装形態およびジオロケーションサービスをサポートするＧＰＳ技術を用いうる。ＰＳＡＰ１１２およびジオロケーションエンドアプリケーション１１０は、参考までに含まれる。

ＧＰＳ衛星１０２は、スペクトル拡散信号１１４を伝送し、これらの信号は、ワイヤレスハンドセット１０４およびジオロケーションサーバ１０８で受信される。図示を容易にするため、他のＧＰＳ衛星は示されていないが、他のＧＰＳ衛星も、ワイヤレスハンドセット１０４およびジオロケーションサーバ１０８で受信される信号を伝送する。ワイヤレスハンドセット１０４が十分な強さのスペクトル拡散信号１１４を受信すれば、ワイヤレスハンドセット１０４内のＧＰＳ受信機（図示せず）は、ＧＰＳシステムにおいて一般に行われるように、ワイヤレスハンドセット１１４の位置を自律的に計算しうる。しかしながら、頭上に妨げのない環境になければ、ワイヤレスハンドセット１０４は、一般に、ワイヤレスハンドセット１０４の位置を自律的に計算するのに十分な強さのスペクトル拡散信号１１４を受信することができない。それでもなお、ワイヤレスハンドセット１１４は、基地局１０６と通信することは可能である。したがって、基地局１０６は、ワイヤレスハンドセット１０４で位置計算を可能にするために、信号１１６を通じてワイヤレスハンドセット１０４に情報を伝達しうる、またはジオロケーションサーバ１０８でワイヤレスハンドセット１０４の位置計算を可能にするために、ワイヤレスハンドセット１０４からジオロケーションサーバ１０８に情報を伝送しうる。基地局１０６が、ワイヤレスハンドセット１０４で位置計算を可能にするために、ワイヤレスハンドセット１０４に情報を伝達する場合は、「ワイヤレス支援ＧＰＳ」または「ＭＳベース」と称され、一方、基地局１０６が、ジオロケーションサーバ１０８でワイヤレスハンドセット１０４の位置計算を可能にするためにワイヤレスハンドセット１０４からジオロケーションサーバ１０８に情報を伝送する場合は、「ネットワーク中心ＧＰＳ」または「ＭＳ支援」と称される。

ジオロケーションサーバ１０８は、また、信号１１８を通じてジオロケーションアプリケーション１１０と、信号１２０を通じてＰＳＡＰ１１２とそれぞれ通信しうる。これらの信号１１８、１２０は、一部の例としてセル方式、ワイ・ファイ（Ｗｉ−Ｆｉ）、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）等を挙げられるワイヤレスリンク、または、一部の例としてＰＳＴＮ、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）（登録商標）、もしくは他のこのような有線ネットワーク等の地上通信線ネットワークを介しうる。

例えば携帯電話である場合は、ワイヤレスハンドセット１０４は、呼処理（ＣＰ）機能を実施する典型的なワイヤレスハンドセットセクションと、位置計算、擬似距離測定、および他のＧＰＳ機能のためのＧＰＳセクションとを含みうる。ＣＰセクションとＧＰＳセクションとの間の通信は、シリアル通信リンクまたはその他の通信リンクにより実施される。ＣＰセクションとＧＰＳセクションとの間における信号伝送のために、一群のハードウェア回線が使用されうる。更に他の実装形態では、ＣＰセクションおよびＧＰＳセクションの両方で回路構成を共有しうる。

ＭＳ１０４は、ＧＰＳ位置を計算する能力を有する場合、ＧＰＳ信号からＧＰＳ時刻を取得し、ＧＰＳ時刻とセルサイトクロックとの間のオフセットを計算することができる。これは、ＭＳ１０４のＧＰＳ部分がジオロケーションサービスセンタ１０８からアシストデータを受信したか否かにかかわらず成立する。非同期ネットワークでは、セルサイトクロックごとに、ＧＰＳ時刻に対するオフセットが異なるので、セルサイト識別子と、測定されたオフセットとのペアリングが必要である。ワイヤレスハンドセットの設計によっては、基地局クロックの周波数誤差も計算されうる。

オフセットおよび周波数誤差は、次いで、電話機に格納されうる、かつ／または（ジオロケーションサービスセンタ１０８内に収容可能である）データベースに格納するために（信号１１６を通じて）ネットワークに伝送されうる。ワイヤレスハンドセットがそのセルを通るたびに、オフセットおよび誤差は更新されうる。基地局の周波数誤差を直接測定することができない場合は、ドリフトレートを決定するために複数のクロックオフセット測定が使用されうる。

独立したサービスプロバイダが、ネットワークとは独立して時刻アシスト情報を格納すると共にその時刻アシスト情報を他のワイヤレスハンドセットに転送することができるように、ＳＭＳまたはＧＰＲＳ等のデータリンクを通じてアクセス可能な非ネットワーク関連のストレージも使用されうる。

この概念は、ネクステル（Ｎｅｘｔｅｌ）、ＳＭＳ、ＦＲＳ等のその他の局在的ネットワークと併せて使用されてもよく、その場合、一群のワイヤレスハンドセットまたは移動通信デバイスが、位置決定のために互いに助け合うことが可能である。例えば、あるワイヤレスハンドセットが測位された場合は、そのワイヤレスハンドセットは、そのネットワークを使用している、もしくは、同じ企業によって使用されている一群のデバイスの一部である他のワイヤレスハンドセットに、ＳＭＳ、ＣＢバンド、ワイ・ファイ（Ｗｉ−Ｆｉ）、ブルートゥース（Ｂｌｕｅ ｔｏｏｔｈ）等などの非セル式ネットワークを介して、オフセット情報またはその他の情報を伝送することができる。

ＭＳ１０４は、ＧＰＳ位置を計算する能力に欠けている場合、ＧＰＳ信号および基地局信号から同期イベントを獲得し、それらを、ＭＳ１０４のＧＰＳ位置を計算することができるサーバに信号１１６を通じて送信する。このような計算後、サーバは、正確なＧＰＳ時刻を決定し、ＧＰＳ時刻と基地局内クロックとの間のオフセット（およびドリフト）を計算することができる。この情報は、次いで、ＧＰＳ信号の捕捉を支援するために、その他のＭＳ１０４デバイスに信号１１６を通じて伝送されうる。これは、それらのＭＳ１０４デバイスが自身のＧＰＳ位置を計算する能力を有するか否かによらない。

図２には、エンドユーザ無線端末を使用して無線ネットワークを同期化する実装形態が示される。システム１００は、一群のＧＰＳ衛星（１０２で示される）と、基地局１０６と、ジオロケーションサービスセンタ１０８と、２つのワイヤレスハンドセット１０４、１０５とを有する。

上述のとおり、ワイヤレスハンドセット１０４は、衛星１０２から信号を受信し、局所的にＧＰＳ位置を計算する、またはジオロケーションサービスセンタ１０８等のサーバによる位置計算を可能にするために信号１１６を介して十分な情報を伝送する。ＧＰＳ位置の計算と同時に、ワイヤレスハンドセット１０４内の制御装置（図示せず）、ジオロケーションサービスセンタ１０８、またはその他の何らかのデバイス（図示せず）は、ＧＰＳ時刻と基地局１０６内クロックとの間の時刻オフセットおよび／またはドリフトを決定する。

ワイヤレスハンドセット１０５は、衛星１０２信号を捕捉してＧＰＳ位置決定を得るために、基地局１０６内クロックのクロックオフセットおよび／またはドリフトの知識を必要とするＧＰＳ受信機を含むワイヤレスデバイスを表している。ネットワークの種類およびその設計に依存して、ワイヤレスハンドセット１０５は、信号２０２を介してワイヤレスハンドセット１０４から直接的に、信号２０４を介して基地局１０６から、または順に信号１１６、２０４を介してジオロケーションサービスセンタから、所要のデータを受信しうる。この情報のその他のソースとして、独立したサービスプロバイダによって実装されうる非ネットワークデバイス（図示せず）が含まれうる。

他の実装形態では、ワイヤレスハンドセット１０５とワイヤレスハンドセット１０４とが、異なる時刻で使用される同一のワイヤレスハンドセットでありうる。ワイヤレスハンドセット１０４は、ある時刻におけるクロックオフセットおよびドリフトを計算し、次いで電源がオフにされ、予め計算されたデータを忘却しうる。電源を再びオンにされると、ワイヤレスハンドセット１０４は、このデータを要求し、それ（もしくはより最近に計算された値）を基地局１０６、ジオロケーションサービスセンタ１０８、または何らかの他のソースから読み出しうる。

あるいは、ワイヤレスハンドセット１０４は、基地局１０６内クロックのクロックオフセットおよび／またはドリフトを計算し、次いで電源をオフにされうる一方で、予め計算されたこのデータを格納しうる。電源が再びオンにされると、ワイヤレスハンドセットは、いかなる外部データストレージも使用せずに、自身のメモリからデータを再び呼び出しうる。場合によっては、これは、充電までの電池の時間を増大しうるＭＳの電源オフ時におけるＭＳ内での計時の必要性をなくしうる。

ワイヤレスハンドセットは、異なる複数の基地局について計算されたオフセットのデータベースを構築しうる。基地局のクロックは、長期間にわたって安定しているので、その情報は、ワイヤレスハンドセットがその基地局に戻ったときに有用である。したがって、ワイヤレスハンドセット内または同様の使用可能デバイス内のモバイルＧＰＳ受信機は、後ほど既知のセルサイトに戻ったときに、そのセルサイトクロックとＧＰＳ時刻との間のオフセットが既知となっている。これは、そのモバイルＧＰＳ受信機のＴＴＦＦ（初回測位時間）を短縮する。

図３には、ＧＳＭ伝送の時刻タグ付けが示される。例示のため、ＧＳＭネットワークが選択されている。その他のネットワークも、同様の実装形態を有する。この時刻タグ付けは、ＧＰＳ時刻と「ネットワーク」時刻との間のオフセットを測定するプロセスに不可欠である。

有効なＧＰＳソリューションを有するワイヤレスハンドセット１０４のＣＰセクションは、ハードウェアパルスとして実装されうるタイムマーク１１０を生成する。ハードウェアパルスは、ワイヤレスハンドセット内のＧＰＳ受信機が、「週時」（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ｗｅｅｋ、ＴＯＷ）部分を含むＧＰＳシステムの時刻との間に既知の関係を有する自身のクロックにタグ付けするためのものである。ＣＰセクションは、また、表１に示されるように、タイムマークに関連付けられたＧＳＭフレーム番号およびＧＳＭビット番号と、使用されている基地局を識別するメッセージを、ＧＰＳ受信機に送信しうる。本実装形態では、ＧＳＭ伝送の時刻タグ付けのために、受信されたＧＳＭビット用のＧＰＳ時刻タグが使用されうる。基地局の位置と、ワイヤレスハンドセットの位置との間の伝送に関するタイムラグを減算することによって、ワイヤレスハンドセットは、ＧＳＭビットが伝送アンテナを後にしたときのＧＰＳ時刻を知る。減算は、ワイヤレスハンドセット内またはジオロケーションサービスセンタ（すなわちリロケーションサーバ）内で行われてよいが、本実施形態では、サーバが使用される。

更に他の実装形態では、ワイヤレスハンドセット１０４は、（ＧＰＳクロックと呼処理クロックとが同一のクロックでないという条件下で）ＧＰＳクロックと呼処理クロックとの間の周波数差を測定しうる。ワイヤレスハンドセット１０４内のＧＰＳ受信機は、自身のクロックとＧＰＳシステム周波数基準との間の周波数差を測定する能力を既に有しうる。同様に、ワイヤレスハンドセットも、その呼処理クロックと、基地局に位置する無線ネットワークトランスミッタから受信された周波数との間の周波数差を測定する能力を既に有しうる。したがって、これらの構成要素は、全て、ＧＰＳシステム周波数基準とワイヤレスネットワークトランスミッタの周波数との間の周波数差を測定するためにワイヤレスハンドセット内に組み込まれてよく、ワイヤレスハンドセットの設計および実装形態に依存して、ワイヤレスハンドセットのＣＰセクション内またはＧＰＳ受信機セクション内に配されうる。

表１は、タイムマークに付随してＣＰセクションによって供給される情報を含む。

ジオロケーションサーバ１０８は、ＧＳＭビット識別子、関連のＧＰＳ ＴＯＷおよび基地局ＩＤ、位置データ、ならびに周波数誤差を含むがそれらに限定されない複数のパラメータ１１２を、ワイヤレスハンドセット１０４から受信しうる。クロックオフセットおよび周波数差が決定されると、ワイヤレスネットワークのトランスミッタクロックをモデル化するために、カルマンフィルタまたはその他の推定法が使用されうる。他の実装形態では、送信機クロックは、誤差を最小化するように調整されうる。トランスミッタクロック周波数および時刻誤差に関するこのような知識は、ＧＰＳ受信機のＴＴＦＦ、エネルギ使用、および位置精度の性能向上を可能にする。

その後、ジオロケーションサービスセンタは、時刻タグ付けされた格納されたＧＳＭフレーム／ビット情報を、おおよその現在の時刻まで進めうる。次に、この進められた時刻は、後述されるように、ＧＰＳソリューションを現在有していない捕捉ワイヤレスハンドセットに伝送されうる。

図４は、ＧＰＳ ＴＯＷを載せたＧＳＭフレームの図である。この機能は、まだＧＰＳ位置を有していないワイヤレスハンドセット１０４に正確なＧＰＳ時刻を提供する。図４は、また、本発明がネットワーク遅延を補正するための方法を図示している。

ワイヤレスハンドセット１０４がジオロケーションサービスセンタ１０８からの支援を要求すると、サーバからワイヤレスハンドセットへメッセージが送られる。メッセージは、図中「ＧＳＭ ビット Ｙ」として識別される特定のＧＳＭフレーム／ビットによって、ＧＰＳ時刻を特定する。サーバは、上述のように、このメッセージを、自身またはその他ワイヤレスハンドセットによって事前に成された測定をもとに作成する。メッセージがワイヤレスハンドセット１０４で受信されると、ワイヤレスハンドセット１０４のＣＰセクションは、図中「ＧＳＭ ビット Ｘ」として識別される現行のＧＳＭフレーム／ビットに揃えられたタイムマークを生成する。ＣＰセクションは、また、表１に示されるように、このタイムマークに関連付けられたＧＳＭフレーム番号およびＧＳＭビット番号、ならびに使用される基地局を特定するメッセージを、ＧＰＳ受信機へ送信しうる。次に、ＧＰＳ受信機は、公称（またはもしクロックドリフトが使用できる場合は補正済みの）フレームレートを使用して、メッセージ（Ｙ）で特定されたビットからタイムマーク（Ｘ）に揃えられたビットへＧＰＳ時刻を進め、ネットワーク遅延、およびジオロケーションサービスセンタ１０８の時刻推定誤差を補正する。ワイヤレスハンドセット１０４の位置が未知であるので、基地局１０６からワイヤレスハンドセット１０４へは、未知の伝送遅延が存在する。この遅延は、受信されたＧＰＳ時刻に不可避な誤差を提供するが、一般に、セル式無線サイトの小サイズ化によって制限される。

表２には、ジオロケーションサーバ１０８から捕捉ワイヤレスハンドセット１０４内のＧＰＳ受信機へ送られるメッセージとして考えうる一例を示している。

表２の項目は、例えばワイヤレスネットワーク内の現行の基地局に隣接する複数の基地局を特定する隣接リスト等のデータ構造内に特定された基地局ごとに、一度ずつ繰り返されうる。実装形態のなかには、ワイヤレスハンドセット１０４のＣＰセクションで基地局のリストをフィルタリングし、使用中の基地局についてのみデータを提供する場合がある。

表１および表２のデータ項目を使用すると、本実装形態で用いられる、時刻タグ付けされたＧＳＭフレームを正確なＧＰＳ時刻に変換するために使用されるアルゴリズムは、次の通りである。

CP_Bits=CP_GSM_Frame^*1250+CP GSM_Bit
VLMU_Bits=VLMU_GSM_Frame^*1250+VLMU_GSM_Bit
DeltaGSM=CP_Bits-VLMU_Bits
IF deltaGSM<-2710000^*1250
deltaGSM+=2715648^*1250
ELSEIF deltaGSM>2710000^*1250
DeltaGSM-=2715648^*1250
ENDIF
DeltaTime=deltaGSM^*SecPerGSMBit/(l+VLMU_Freq_error^*1e^-9)
GPS_TOW=VLMU_GPS_TOW+deltaTime^*1e⁶
GPS_Week=VLMU_GPS_Week
IF (GPS_TOW>=604800^*Ie⁶)
{GPS_TOW-=604800^*Ie⁶
GPS_Week++
}
ELSEIF (GPSJTOW<0
{GPS_TOW+=604800^*Ie⁶
GPS_Week--
}
time_uncertainty=VLMU_Time_Accuracy+time_mark_uncertainty.

図５には、オフセット決定のフローチャート５００が示されている。ワイヤレスハンドセット１０４は、ステップ５００において、ＧＰＳ受信機でＧＰＳ信号１１４を受信する。ワイヤレスハンドセット１０４は、また、ステップ５０４において、タイミング情報を含む通信信号１１６をワイヤレスネットワークから受信する。次に、制御装置は、ステップ５０６において、受信された通信信号１１６に含まれた状態で送信された基地局１０６におけるクロックと、ＧＰＳ信号１１４に含まれた状態で送信されたＧＰＳ時刻との間の時刻オフセットおよび／またはドリフトを決定する。オフセットは、次いで、現行の基地局５０８に送り返されうる。

図６には、ワイヤレスハンドセットが図５で決定されたオフセットを使用するフローチャート６００が図示されている。ワイヤレスハンドセット１０４は、ステップ６０２において、ジオロケーションサーバ１０８からの支援を要求し、ステップ６０４において、ジオロケーションサーバ１０８からワイヤレスハンドセットへメッセージが送信される。メッセージは、図４で「ＧＳＭ ビット Ｙ」として識別される特定のＧＳＭフレーム／ビットによって、ＧＰＳ時刻を特定する。ジオロケーションサーバ１０８は、このメッセージを、自身またはその他ワイヤレスハンドセットによって事前に成された測定をもとに作成する。メッセージがワイヤレスハンドセット１０４で受信されると、ステップ６０６に示すように、ワイヤレスハンドセット１０４のＣＰセクションは、図４で「ＧＳＭ ビット Ｘ」として識別される、異なる（可能性がある）ＧＳＭフレーム／ビットに揃えられたタイムマークを生成する。ステップ６０８において、ＣＰセクションは、表１に示されるように、タイムマークに関連付けられたＧＳＭフレーム番号およびＧＳＭビット番号、ならびに使用される基地局を特定するメッセージを、ＧＰＳ受信機へ送信しうる。ステップ６１０において、ワイヤレスハンドセット１０４のＧＰＳセクションは、メッセージの中で特定されたビットからタイムマークに関連付けられたビットへＧＰＳ時刻を進め、そうして、ネットワーク遅延、およびジオロケーションサービスセンタサーバ１０８によって生じる時刻誤差を補正する。ワイヤレスハンドセット１０４の位置が未知であるので、基地局１０６からワイヤレスハンドセット１０４へは、未知の伝送遅延が存在する。この遅延は、受信されたＧＰＳ時刻に不可避な誤差を提供するが、一般に、セル式無線サイトの小サイズ化によって制限される。

図５および図６のフローチャートは、ソフトウェア、ハードウェア、またはソフトウェアとハードウェアとの組み合わせとして実現されうる。ソフトウェアは、磁気テープ、コンパクトディスク、紙パンチカード、スマートカード、または光学式、磁気式、もしくは電気式のデジタル記憶装置等の、機械可読命令を含む信号記録媒体上に存在しうる。制御装置は、信号記録媒体上にあるソフトウェアを実行しうる。制御装置の例は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、状態機械として機能するように構成されたデジタル回路、状態機械として機能するように構成されたアナログ回路、または信号記録媒体上にある等のプログラム命令を実行するように構成された上記の任意の組み合わせを含みうる。

実装形態に関する以上の説明は、例示および説明を目的として提供された。これは、包括的ではなく、権利請求の対象とする発明を、開示された詳細に限定するものではない。上記の説明に鑑みて変更および変形が可能であり、または本発明の実施から変更および変形を得ることが可能である。例えば、説明された実装形態は、ソフトウェアを含むが、本発明は、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせとして、またはハードウェア単独として実装されうる。また、実装形態がシステム間で異なりうる点にも留意されたい。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびそれらの等価物によって規定される。

代表的なＧＰＳの構成を図示している。 エンドユーザ無線端末を使用して無線ネットワークを同期化させる実装形態を図示している。 ＧＳＭ伝送の時刻タグ付けの図である。 ＧＰＳ ＴＯＷを載せたＧＳＭフレームの図である。 オフセット決定のフローチャートである。 ワイヤレスハンドセットが図５で決定されたオフセットを使用するフローチャートである。

符号の説明

１００：システム
１０２：ＧＰＳ衛星
１０４：ワイヤレスハンドセット
１０６：基地局
１０８：ジオロケーションサーバ（ジオロケーションサービスセンタ）

Claims (38)

1. ワイヤレス通信デバイスであって、
   前記ワイヤレス通信デバイス内の通信受信機と、
   前記ワイヤレス通信デバイスで受信される絶対時刻信号と、
   前記通信デバイスの前記通信受信機で受信されるネットワーク時刻信号と、
   前記ネットワーク時刻信号に対する前記絶対時刻信号のオフセットを格納するメモリ、
   を備えるワイヤレス通信デバイス。
2. 前記絶対時刻信号が全地球測位システム（ＧＰＳ）クロック信号である請求項１に記載のワイヤレス通信デバイス。
3. 全地球測位システムクロック信号である前記絶対時刻信号を受信するＧＰＳ受信機と、
   前記ＧＰＳ受信機、前記通信受信機、および前記メモリと信号通信状態にあり、前記オフセットを決定する制御装置、
   を備える請求項１に記載のワイヤレス通信デバイス。
4. 前記ネットワーク時刻信号に関連付けられたクロックの周波数誤差が、前記制御装置によって計算される請求項３に記載のワイヤレス通信デバイス。
5. 複数のオフセット測定に基づいて、前記制御装置によって成されるドリフトレートの決定を更に含む請求項３に記載のワイヤレス通信デバイス。
6. 他のワイヤレス通信デバイスによって受信される前記オフセットを伝送する、前記ワイヤレス通信デバイスに関連付けられているトランスミッタを備える請求項３に記載のワイヤレス通信デバイス。
7. 前記オフセットが、前記通信受信機にサービスを提供する通信ネットワーク以外の他の通信ネットワークを通して伝送される請求項６に記載のワイヤレス通信デバイス。
8. トランスミッタが、基地局によって受信される前記オフセットを伝送する請求項３に記載のワイヤレス通信デバイス。
9. 前記制御装置が内部クロックにタグ付けするための、前記全地球測位システムクロック信号との間に既知の関係を有するハードウェアパルスを含む請求項３に記載のワイヤレス通信デバイス。
10. 前記ＧＰＳ受信機へ送信される、前記ハードウェアパルスに関連付けられたフレーム番号およびビット番号を含む請求項９に記載のワイヤレス通信デバイス。
11. 前記フレームはＧＳＭフレームである請求項１０に記載のワイヤレス通信デバイス。
12. 第１通信ネットワークを通じてワイヤレス通信デバイス内の通信受信機でネットワーク時刻信号を受信するステップと、
    前記ワイヤレス通信デバイスで絶対時刻信号を受信するステップと、
    前記ネットワーク時刻信号に対する前記絶対時刻信号のオフセットをメモリに格納するステップ、
    を備えるワイヤレス通信方法。
13. 前記絶対時刻信号が全地球測位システム（ＧＰＳ）クロック信号である請求項１２に記載のワイヤレス通信方法。
14. 全地球測位システムクロック信号である前記絶対時刻信号をＧＰＳ受信機で受信するステップと、
    前記ＧＰＳ受信機、前記通信受信機、および前記メモリと信号通信状態にある制御装置で前記オフセットを決定するステップ、
    を備える請求項１２に記載のワイヤレス通信方法。
15. 前記ネットワーク時刻信号に関連付けられたクロックの周波数誤差を計算するステップを備える請求項１４に記載のワイヤレス通信方法。
16. 複数のオフセット測定に基づいて前記制御装置によってドリフトレートを決定するステップを更に備える請求項１４に記載のワイヤレス通信方法。
17. 他のワイヤレス通信デバイスによって受信される前記オフセットを、前記ワイヤレス通信デバイスに関連付けられたトランスミッタによって伝送するステップを備える請求項１４に記載のワイヤレス通信方法。
18. 前記オフセットは第２通信ネットワークを通じて伝送される請求項１７に記載のワイヤレス通信方法。
19. 基地局によって受信される前記オフセットを、トランスミッタによって伝送するステップを備える請求項１４に記載のワイヤレス通信方法。
20. 前記制御装置が内部クロックにタグ付けするための、前記全地球測位システムクロック信号との間に既知の関係を有するハードウェアパルスを生成するステップを備える請求項１４に記載のワイヤレス通信方法。
21. 前記ハードウェアパルスに関連付けられたフレーム番号およびビット番号を前記ＧＰＳ受信機へ送信するステップを備える請求項２０に記載のワイヤレス通信方法。
22. 無線通信のための機械可読命令を含む信号記録媒体であって、
    前記ワイヤレス通信デバイス内の通信受信機でネットワーク時刻信号を受信するための機械可読命令と、
    前記ワイヤレス通信デバイスで絶対時刻信号を受信するための機械可読命令と、
    前記ネットワーク時刻信号に対する前記絶対時刻信号のオフセットをメモリに格納するための機械可読命令と、
    を備える信号記録媒体。
23. 前記絶対時刻信号は全地球測位システム（ＧＰＳ）クロック信号である請求項２２に記載のワイヤレス通信のための信号記録媒体。
24. 前記ネットワーク時刻信号は携帯電話時刻信号である請求項２２に記載のワイヤレス通信のための信号記録媒体。
25. 全地球測位システムクロック信号である前記絶対時刻信号をＧＰＳ受信機で受信するための機械可読命令と、
    前記ＧＰＳ受信機、前記通信受信機、および前記メモリと信号通信状態にある制御装置で前記オフセットを決定するための機械可読命令と、
    を備える請求項２２に記載のワイヤレス通信のための信号記録媒体。
26. 前記ネットワーク時刻信号に関連付けられたクロックの周波数誤差を計算するための機械可読命令を備える請求項２５に記載のワイヤレス通信のための信号記録媒体。
27. 複数のオフセット測定に基づいて前記制御装置によってドリフトレートを決定するための機械可読命令を更に備える請求項２５に記載のワイヤレス通信のための信号記録媒体。
28. 他のワイヤレス通信デバイスによって受信される前記オフセットを、前記ワイヤレス通信デバイスに関連付けられたトランスミッタによって伝送するための機械可読命令を備える請求項２５に記載のワイヤレス通信のための信号記録媒体。
29. 前記オフセットが、通信ネットワーク以外の他の通信ネットワークを通じて伝送される請求項２８に記載のワイヤレス通信のための信号記録媒体。
30. 基地局によって受信される前記オフセットをトランスミッタによって伝送するための機械可読命令を備える請求項２５に記載のワイヤレス通信のための信号記録媒体。
31. 前記制御装置が内部クロックにタグ付けするための、前記全地球測位システムクロック信号との間に既知の関係を有するハードウェアパルスを生成するための機械可読命令を備える請求項２５に記載のワイヤレス通信のための信号記録媒体。
32. 前記ハードウェアパルスに関連付けられたフレーム番号およびビット番号を前記ＧＰＳ受信機へ送信するための機械可読命令を備える請求項３１に記載のワイヤレス通信のための信号記録媒体。
33. ワイヤレスデバイスであって、
    絶対時刻を現在のフレーム／ビット番号によって特定するメッセージを受信する前記ワイヤレスデバイス内の受信機と、
    前記受信機に接続され、前記現在のフレーム／ビット番号に揃えられたタイムマークを生成する呼処理セクションと、
    前記呼処理セクションから、前記タイムマークに関連付けられた前記フレーム／ビット番号を特定する信号を受信する、前記ワイヤレスデバイス内のＧＰＳ受信機であって、前記信号は、前記ＧＰＳ受信機がＧＰＳ位置を決定すると同時にネットワーク遅延を補正することを可能にする、ＧＰＳ受信機と、
    を備えるワイヤレスデバイス。
34. 前記フレーム番号および前記ビット番号が、ＧＳＭフレーム／ビット番号である請求項３３に記載のワイヤレスデバイス。
35. 前記ネットワーク遅延が、時刻推定誤差のための補正を更に含む請求項３３に記載のワイヤレスデバイス。
36. ワイヤレスデバイスを同期化するための方法であって、
    現在のフレーム／ビット番号によって絶対時刻を特定するメッセージを前記ワイヤレスデバイス内の受信機で受信するステップと、
    前記現在のフレーム／ビット番号に揃えられたタイムマークを、前記受信機に接続された呼処理セクションで生成するステップと、
    前記タイムマークに関連付けられた前記フレーム／ビット番号を特定する信号を、前記呼処理セクションから、前記ワイヤレスデバイス内のＧＰＳ受信機で受信するステップと、
    前記フレーム／ビット番号を使用して、前記ＧＰＳ受信機内でネットワーク遅延を補正するステップと、
    を備えるワイヤレスデバイスを同期化するための方法。
37. 前記フレーム／ビット番号が、ＧＳＭフレーム番号およびＧＳＭビット番号である請求項３６に記載のワイヤレスデバイスを同期化するための方法。
38. 前記ネットワーク遅延を補正するステップが、時刻推定誤差を補正することを更に含む請求項３６に記載のワイヤレスデバイスを同期化するための方法。

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