JP2010515363A - 無加入ワイヤレス・デバイス位置検出 - Google Patents

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Abstract

ワイヤレス・デバイスの位置検出技法は、ワイヤレス・デバイスが、ワイヤレス・ネットワーク内部において地理的に分散する基地局が送信した信号の測定を行うことを伴う。これらの送信機について、送信機位置、送信信号電力、信号伝搬、および送信信号タイミングのような、何らかのキー・サイト情報が分かっていれば、位置検出対象デバイスによるこれら送信信号の測定値を用いて、デバイスの位置を判定することができる。この例では、デバイスと位置検出ノードとの間における情報交換の全ては、位置推定プロセスにおいて用いられる信号を供給するワイヤレス・ネットワークが提供しないデータ・リンクによって促進される。したがって、デバイスがワイヤレス・ネットワークの一部でない場合でも、ネットワークによってワイヤレス・サービスを提供されていない場合でも、更にはワイヤレス・ネットワークに信号を送信する能力を有していない場合でも、デバイスが行うダウンリンク信号測定に基づいて、デバイスの位置を検出することができ、位置検出を容易にするために、ワイヤレス・ネットワークの通信資源を消費することはない。
【選択図】図２

Description

相互引用
本願は、２００６年１２月２７日に出願した"Subscriptionless Location of Wireless Device"（無加入ワイヤレス・デバイス位置検出）と題する米国特許出願第１１／６１６，７９０号（弁理士整理番号ＴＰＩ−０８４６）の優先権を主張する。また、米国特許出願第１１／６１６，７９０号は、２００６年１２月１日に出願した"System for Automatically Determining Cell Transmitter Parameters to Facilitate the Location of Wireless Devices"（ワイヤレス・デバイスの位置検出を容易にするためのセル送信機パラメータ自動決定システム）と題する米国特許出願第１１／６０７，４２０号の一部継続出願である。これらの内容は、ここで引用したことにより、全体が本願にも含まれるものとする。
技術分野
本発明は、一般的には、ワイヤレス通信の分野に関し、更に特定すれば、ワイヤレス通信ネットワークのカバレッジ・エリア内におけるデバイスの位置検出に関する。
ワイヤレス・デバイスの位置検出技法の中には、ワイヤレス通信ネットワークの基地局が送信する信号の測定を移動局（ＭＳ）が行うことを必要とする場合がある。（ＭＳまたは移動局という用語は、本明細書において用いる場合、無線通信処理能力を有するのであれば任意の種類のワイヤレス・フォンまたはその他の移動体デバイスも示すものとする。）これらの技法は、頭字語ＥＯＴＤ、ＡＦＬＴ、ＯＴＤ、およびＥＣＩＤによって知られている。
・強化観察時間差（ＥＯＴＤ）は、ＥＴＳＩ ３ＧＰＰ技術仕様書４３．０５９において定められている位置検出技法であり、ＧＳＭ ＭＳが、地理的に分散した基地局によって送信されるビーコン信号の相対的時間差の測定を行い、これらの測定値を用いて位置を計算する。
・高度順方向リンク三角測量（ＡＦＬＴ）は、ＴＩＡ ＩＳ−９５およびＣＤＭＡ２０００において定められた技法であり、ＣＤＭＡ ＭＳが、地理的に分散したＣＤＭＡ基地局によって送信されるパイロット信号の相対的時間差の測定を行い、これらの測定値を用いて位置を計算する。
・観察時間差（ＯＴＤ）は、ＥＴＳＩ ３ＧＰＰ技術仕様書２３．２７１において定められている位置検出技法であり、ＵＭＴＳネットワークにおいて本質的に移動局であるユーザ機器（ＵＥ）が、地理的に分散したノードＢ（ＵＭＴＳシステムにおける基地局）によって送信される信号の相対的時間差の測定を行い、これらの測定値を用いて位置を計算する。
・強化セル識別（ＥＣＩＤ）は、ＧＳＭ ＭＳの位置を検出するために用いられる技法であり、地理的に分散したＧＳＭ基地局によって送信される信号の受信電力レベル測定をＭＳが行い、これらの測定値を用いて位置を計算する。
これらの位置検出技法の全てでは、ＭＳが信号を測定し、その信号の特性が、ＭＳと信号を送信する基地局との間の距離の関数として変動する。加えて、これらの位置検出技法の全てでは、キー・セル・サイトの情報が分かっていなければならない。このようなキー・セル・サイト情報は、セル識別情報および送信アンテナの位置を含む場合がある。加えて、これらの位置検出技法の一部では、送信機の信号タイミング、信号送信電力、および環境における信号伝搬または信号損失というような、送信機に関する追加情報を必要とする。この情報は、ワイヤレス・ネットワーク運営者から入手することが困難である場合もあり得る。何故なら、この情報は動的であり複数のデータ・ベースに跨って分散しているからである。この情報は、複数のワイヤレス・ネットワーク運営者に跨って取得し維持するのが難しい場合がある。何故なら、一部の運営者は協同してこの情報を進んで提供しようとしないこともあり得るからである。前述の位置検出技法の各々の精度は、位置解明において用いられる基地局信号の数を増やせば向上するが、これが可能なのは、複数のワイヤレス・ネットワークに跨って送信信号が入手できる場合である。これらの技法の各々の精度は、測定に利用できる信号の数および品質に依存し、したがって、位置解明のために複数のワイヤレス・ネットワークに跨ってこれらの信号を利用することができれば、測定が１つのワイヤレス・ネットワークの信号に限定される場合に達成できる性能よりも、高い性能を得ることができる。
本明細書において記載する主題は、１つ以上の有用なワイヤレス送信機の存在を検出し、後に各送信機に照会できるようにセル識別情報を決定し、送信機アンテナ位置を判定し、送信機タイミングを判定し、送信機電力レベルを判定し、そして信号電力損失を位置の関数として判定し、移動局の位置を検出するためにこのようなワイヤレス送信機を用いることができるようにする自動的な方法を提供することである。
無加入位置検出に関する追加背景情報
ＭＳの位置検出は、ダウンリンク基地局送信信号をＭＳが測定し、その測定値をセル・サイト情報と組み合わせることによって行われる。これは、ＭＳにおいて、またはネットワーク内のいずれでも行うことができるが、いずれの場合であっても、セル・サイト情報および／またはＭＳ測定値をノードに転送し、このノードが位置を計算することを伴う。今日展開されているシステムでは、この情報を転送するには、位置推定値の基本となるダウンリンク送信信号を供給する同じワイヤレス・ネットワークが提供するワイヤレス・リンクを用いる。これは、制御プレーン接続またはユーザ・プレーン接続のいずれかとなり得る。（ネットワークベースのワイヤレス位置検出に対するユーザ・プレーン手法の説明については、２００６年９月１９日付けの米国特許出願第１１／５３３，３１０号、"User Plane Uplink Time Difference of Arrival (U-TDOA)を参照のこと。前述のように、ユーザ・プレーン・アーキテクチャでは、位置検出サーバは、ワイヤレス運営者の無線ネットワークによって搬送されるが制御／音声（またはアクセス／トラフィック）チャネル構造の一部ではないデータまたはＩＰ（インターネット・プロトコル）リンクを通じて、移動体デバイスと直接通信するので、このためコア即ち無線ネットワークには修正が不要である。）しかしながら、これらの技法は、位置推定値が基本とするダウンリンク信号を供給しているワイヤレス・ネットワークが担当しないデバイスをサポートしない。これらの技法は、デバイスがワイヤレス・ネットワークとの双方向通信をサポートすることを必要とし、したがってデバイス内にあるハードウェアがワイヤレス・ネットワークへの送信をサポートすることを必要とする。加えて、これらの技法は、位置検出を容易にするためには、ワイヤレス・ネットワーク資源の利用、およびワイヤレス・サービス・プロバイダからの許可を必要とする。ワイヤレス・ネットワークと通信することができないデバイスや、ワイヤレス・ネットワークと通信することが許可されていないデバイスの位置を、ワイヤレス・ネットワークワークが供給するダウンリンク送信信号の測定値に基づいて検出することを可能にするシステムが求められている。今日存在する多くのデバイスでは、その位置を検出する必要がある場合、通常インターネットへのデータ接続を有している（例えば、イーサネット（登録商標）、ケーブル、光ファイバ、またはＤＳＬ、ＰＳＴＮダイアルアップ接続を用いる広帯域サービス・プロバイダ、あるいは、８０２．１１ＷｉＦｉ接続を通じて）。ワイヤレス受信限定能力をこれらのデバイスに追加することによって既存のワイヤレス・ダウンリンク信号の測定を行うことにより、データ接続を用いて、デバイスと位置検出サーバとの間にリンクを提供し、位置検出を容易にすることが可能となる。例えば、デバイスは、デスクトップまたはラップトップ・コンピュータ、ヴォイス・オーバーＩＰ（ＶｏＩＰ）デバイス、またはＷｉＦｉアクセス・ノードを含むことができる。
本明細書において記載する発明の目標は、デバイスがワイヤレス・ネットワークの一部ではなく、ネットワークによってワイヤレス・サービスを提供されるのでもない場合に、デバイスが行うダウンリンク信号測定に基づいて、デバイスの位置を検出する方法を提供することである。（本明細書において用いる場合、［ある種の測定値／情報］に基づくというような表現は、明記した情報または測定値のみを用いることを意味することは意図していない。この表現は、例えば、他の情報に加えて、明記した測定値も用いてワイヤレス・デバイスの位置を検出することもできるように、広い意味を持たせてしかるべきである。）別の目標は、デバイスがワイヤレス・ネットワークに信号を送信する能力を有していない場合に、デバイスが行うダウンリンク信号測定に基づいてデバイスの位置を検出する方法を提供することである。更に別の目標は、位置検出を容易にするためにワイヤレス・ネットワークの通信資源を消費しない場合に、デバイスが行うダウンリンク信号測定に基づいて、デバイスの位置を検出する方法を提供することである。
以下の摘要は、以下で更に詳しく記載する例示的な実施形態の様々な形態を説明することを意図している。この摘要は、開示する主題のあらゆる発明的形態を包含することを意図しているのではなく、以下に明記する請求項の保護範囲を限定することも意図しているのではない。
例示的な一実施形態では、本明細書において記載する技術は、移動体ワイヤレス・デバイスの位置検出システムを提供する。本システムは、位置検出処理ノードと、少なくとも１つのワイヤレス・デバイスと、サーバとを含む。実施形態の一例では、ワイヤレス・デバイスは、位置検出処理ノードと通信リンクを通じて通信し、１つ以上の地理的に分散する送信機からの信号のスキャニング測定を行うように構成されている。更に、少なくとも１つのワイヤレス・デバイスは、更に、信号を受信しその特性を測定し、これらの特性に関する情報を位置検出処理ノードに通信リンクを通じて提供することによって、キー送信機情報を決定する際に、位置検出処理ノードを補助するように構成されている。サーバは、位置検出対象のワイヤレス・デバイスと通信し、位置検出対象ワイヤレス・デバイスに、１つ以上の送信機からの信号の信号測定を行わせ、測定情報を位置検出処理ノードに提供させるように構成されている。少なくとも１つのワイヤレス・デバイスによって測定する特性は、キー送信機情報を決定するのに有用である。
例示的な実施形態では、少なくとも１つのワイヤレス・デバイスは、更に、キー送信機情報を位置検出処理ノードに伝達するように構成されており、この情報は、位置検出処理ノードが１つ以上のワイヤレス・デバイスの位置を計算するために用いることができる。加えて、本システムは、１つ以上の送信機と動作するように構成されており、少なくとも１つの送信機が第１ワイヤレス通信ネットワークの一部であり、少なくとも１つの送信機が第２ワイヤレス通信ネットワークの一部である。また、サーバは、ユーザ・プレーン・データ・チャネルを通じて少なくとも１つのワイヤレス・デバイスと通信するように構成することもでき、ワイヤレス・デバイスは、測定情報を位置検出処理ノードにデータ・チャネルを通じて提供するように構成することができる。
キー送信機情報は、好ましくは、セル識別情報を含み、このセル識別情報は、セルＩＤ、周波数チャネル、基地局固体情報コード、セル・グローバル固体情報、および基地局ＩＤを含む一群の少なくとも１つの構成項目を含むことができる。キー送信機情報は、セル送信機位置情報を含むこともでき、セル送信機位置情報は、緯度および経度、そして恐らくは高度を含むことができる。加えて、キー送信機情報は、セル送信機信号タイミング情報を含むことができ、信号測定値は、相対信号タイミングおよび／または絶対信号タイミングを含むことができる。
また、以下に記載する技術は、ワイヤレス・デバイス、ならびに本発明の方法およびシステムにおいて用いるために特別に構成した形式のワイヤレス・デバイスの位置を検出する方法およびシステムも提供する。
また、記載する技術は、方法、ワイヤレス・デバイス、ならびに本明細書に記載する機能および活動を実行するソフトウェアを備えているコンピュータ読み取り可能媒体も提供し、これらの中に具現化することもできる。
本発明による方法の一例では、１つ以上のワイヤレス通信ネットワークの１つ以上の基地局送信機についてのキー情報を、位置を計算することができる第１ノードに提供するステップと、位置検出対象ワイヤレス・デバイスにおいて、基地局送信機が送信した信号を測定するステップとを備えている。また、この方法は、 ワイヤレス・デバイスと第１ノードとの間にある通信リンクを通じて、信号測定値を表すデータを第１ノード（この例では、位置を計算するように構成されている）に供給するステップと、 第１ノードにおいて、位置検出対象ワイヤレス・デバイスの位置を計算するステップとを含むこともできる。
本発明によるシステムの一例は、位置を計算することができる第１ノードと、１つ以上のワイヤレス通信ネットワークの基地局送信機についてのキー情報を、第１ノードに提供する手段と、基地局送信機が送信した信号を測定する手段を含む、位置検出対象ワイヤレス・デバイスと、信号測定値を表すデータを、ワイヤレス・デバイスと第１ノードとの間にある通信リンクを通じて第１ノードに供給する手段と備えている。
本発明によるワイヤレス・デバイスの一例は、ワイヤレス通信ネットワークの基地局送信機が送信した信号を測定するように構成されている受信機およびプロセッサと、ワイヤレス・デバイスと第１ノードとの間にある通信リンクを通じて、第１ノードと通信し、信号測定値を表すデータを第１ノードに送信する手段とを備えている。
本発明のその他の形態および実施形態については、以下に説明する。
以上の摘要ならびに以下の詳細な説明は、添付図面と合わせて読むと、一層良く理解できる。本発明を例示する目的で、図面には本発明の構造例を示すが、本発明は、開示される具体的な方法や手段(instrumentality)に限定されるのではない。図面において、
図１は、本明細書において記載する本発明の主題を展開することができる、２つのワイヤレス通信ネットワークを含む、一環境を示すブロック図である。 図１Ａは、データ・チャネルを通じてサーバ（位置検出可能化サーバ（ＬＥＳ：Location Enabling Server)またはその他の形式のサーバ）と通信するには、移動体ワイヤレス・デバイス（ＬＤＰデバイスまたは他の任意の種類のＭＳでも可能である）を、どのように構成すればよいかを模式的に示す。サーバは、データ・チャネルを通じて、位置を検出すべきワイヤレス・デバイスと通信するように、そして１つ以上の送信機からの信号の測定をそのデバイスに行わせるように、更には測定情報を位置検出処理ノード（ＬＥＳと同じノード、または異なるノードでも可能である）に提供するように構成することができる。 図２は、例示実施形態によるプロセスのフローチャートである。 図３は、測定値および基地局パラメータを用いて、移動局（ＭＳ）の位置をどのように計算すればよいかを説明する際に以下で参照するブロック図である。 図４は、２つのワイヤレス通信ネットワークを含み、本発明の主題を展開することができる環境を示すブロック図である。この環境では、位置を判定しようとするデバイスは、ワイヤレス通信ネットワークが提供しない通信リンクを用いて、位置検出サーバと通信することができる。 図５は、どのようにしてワイヤレス・デバイスがデータ・チャネルを通じてサーバまたは位置検出処理ノードと通信するように構成することができるかを模式的に示す。図４に示すように、この例では、データ・チャネルは、ワイヤレス通信ネットワークが提供するのではない通信リンクを提供する。 図６は、本発明によるプロセスのフローチャートである。
これより、本発明の例示実施形態または現時点における好適な実施形態について説明する。最初に、全体像を規定し、次いで更に詳細な説明を提示する。
全体像
本明細書において記載する技術は、ワイヤレス・ネットワークのカバレッジ・エリア内においてデバイスの位置を検出するシステムを提供する。本発明は、ワイヤレス・ネットワークにおいて既存のインフラストラクチャの多くを採用するシステムにおいて具現化することができる。例えば、前述のシステムは、ワイヤレス・ネットワークを利用して、ＭＳおよび位置検出サーバ間における通信をし易くすることができる。前述のシステムは、ＭＳおよび位置検出サーバ間において、ユーザ・プレーン、またはセキュア・ユーザ・プレーン（ＳＵＰＬ：Secure User Plane)接続を用いることができる。このようなユーザ・プレーンの一例が、Open Mobile Alliance技術規格（www.openmobilealliance.orgを参照のこと）によって定められている。
"USER PLANE UPLINK TIME DIFFERENCE OF ARRIVAL (U-TDOA)"（ユーザ・プレーン・アップリンク到達時間差（Ｕ−ＴＤＯＡ））と題し、２００６年９月１９日に出願した同時係属中の特許出願第１１／５３３，３１０号では、ネットワークベース・ワイヤレス位置検出に対するユーザ・プレーン手法が記載されている。典型的なＵ−ＴＤＯＡ解決策は、制御プレーン・アーキテクチャに基づくことが多く、ＡＮＳＩ／３ＧＰＰ位置検出サービス規格（例えば、ＡＮＳＩ／ＥＴＳＩ Ｊ−ＳＴＤ−０３６およびＡＮＳＩ ＥＳＴＩ ＧＳＭ０３．１７）に応じた移動体ネットワーク・インフラストラクチャの広範な修正が必要となる可能性がある。制御プレーン手法では、制御チャネルまたは音声チャネル（それぞれ、とりわけ、アクセス・チャネルおよびトラフィック・チャネルとしても知られている。）において伝達する情報を用いて移動体デバイスの位置を検出することを伴う。対照的に、ユーザ・プレーン・アーキテクチャでは、位置検出サーバは、ワイヤレス運営者の無線ネットワークによって搬送されるが制御／音声（またはアクセス／トラフィック）チャネル構造の一部ではないデータまたはＩＰ（インターネット・プロトコル）リンクを通じて、移動体デバイスと直接通信するので、このためコア即ち無線ネットワークには修正が不要である。’３１０出願は、移動体デバイス（ＬＤＰデバイスのような移動体デバイス。ここでＬＤＰは位置検出デバイス・プラットフォームを意味する）をどのようにして検出するか、ワイヤレス位置検出システム（ＷＬＳ）に命令するために用いることができるシステムについて記載している。制御プレーン手法では、ＷＬＳは、Ｕ−ＴＤＯＡ、セル−ＩＤ、セル−ＩＤ＋タイミング進み、またはセル−ＩＤと到達電力差のいずれであっても、ワイヤレス通信ネットワークからの情報を待ってから、位置を計算する。ユーザ・プレーン手法では、移動体デバイスは、ＬＥＳ（位置検出可能化サーバとも呼ぶ、即ち、ＬＥＳ）に、位置検出の計算を行うのに十分な情報を、データ・チャネルを通じて供給する。ＬＥＳに供給する情報は、移動体デバイス（即ち、ＬＤＰデバイス）には分かっており、この知識を利用して、位置検出の計算をやり易くする。加えて、移動体情報も、タスク処理(tasking)、例えば、Ｕ−ＴＤＯＡ／ＡｏＡ ＷＬＳにタスクを課するために用いることもできる。何故なら、データ接続を通じて送られる情報は、担当セル、近隣セル、周波数、およびホッピング・パターン情報を含むことができるからである。従来の制御プレーン・手法では、この情報は、ネットワークからＥ５、ＬｂまたはＩｕｐｃインターフェース（例えば）を通じて得られるのであり、データ・チャネルを通じて移動体から得られるのではない。
図１は、本明細書において記載する技術を用いることができる環境例を示す。この図では、第１ワイヤレス・ネットワークが中央局４１および基地送受信局（ＢＴＳ）１０、１１、１２を含む。移動体デバイス、即ち、ＭＳ３１、３２、および３３は、この第１ワイヤレス・ネットワークを用いて音声およびデータを通信することができる。ＭＳ（３１、３２、３３）および位置検出サーバ５１は、第１ワイヤレス・ネットワークが提供するＩＰ接続によって接続されている。ユーザ・プレーン解決策では、アプリケーションがＭＳ上で走り、ＩＰ接続を通じてサーバ５１によって指令されたときに、ＭＳが信号測定を行い、これらの測定の結果をＩＰ接続を通じて報告する。ユーザ・プレーン実現例の利点は、ＭＳと位置検出サーバ５１との間における位置検出関係メッセージングをサポートするために、ワイヤレス・ネットワーク運営者が余分な機構やインフラストラクチャをワイヤレス・ネットワークに配備しなくてもよいことである。ＭＳは、第１ワイヤレス・ネットワークのＢＴＳ１０、１１、１２が送信する信号、および第２ワイヤレス・ネットワークのＢＴＳ２１、２２、２３が送信する信号の測定を行う。第２ワイヤレス・ネットワークは、第２中央局４２を含む。これらの測定値は、得られたセル・サイト情報と共に、移動体デバイスの位置を決定するために用いられる。また、図１はワイヤレス・リンク６１、６２、および６３も示す。
図１Ａは、サーバの一部または異なるノードでもよい、サーバおよび位置検出処理ノードをどのように構成またはプログラミングすると、１つ以上のワイヤレス・デバイスとユーザ・プレーン・データ・リンク３００を通じて伝達することができるかを示す。強化ネットワークベース位置検出を実行するためには、ＭＳ３１は、図示のように、ブロードキャスト捕獲データを受信し、ワイヤレス通信システム上に登録し（必要であれば）、次いでデータ・リンクまたはチャネル３００を確立するためにワイヤレス・ネットワークからのデータ・サービスを要求するように構成すればよい。ワイヤレス通信システム（制御プレーン）の制御チャネルおよびシグナリングとは対照的に、データ・チャネル３００（ユーザ・プレーン）は、データ送信をサポートするために変調をサポートする（データ・シグナリングは、音声シグナリングの場合のように、ワイヤレス通信システムによって再エンコードおよび圧縮されず、逆に図１Ａに示すように、ワイヤレス・システムを通過する）。データ・チャネル３００のペイロード・コンテンツは、ワイヤレス通信・システムの機能エレメントによる調査や修正の必要がない。データ・チャネル・ペイロードは、制御チャネル・データが行うような、ワイヤレス通信システムのエレメントの動作を通知したり、制御したり、または修正することはない。データ・チャネル３００は、生二進データとして、割り当てられたデータ・チャネルにおけるペイロードとして、あるいは音声チャネルにおける一連の音声周波数トーンとして搬送することができる。データ接続は、データ・ネットワーク（図１Ａにおける参照番号３００）によってサーバ５１および／または位置検出処理ノード５２にルーティングすることができる。サーバまたは位置検出処理ノードとの接続時に、ＭＳ３１はそのデータを送信する。同様に、データ・チャネルはサーバからＭＳにコマンドを送信するために用いることもできる。
本発明のシステムの代表的形態には、次のことが含まれる。
１．基地局送信機毎のキー情報を、１つ以上のワイヤレス・ネットワークに跨って決定する。このキー情報は、次を含む。
・セル識別情報、
・緯度、経度、および高度を含む送信機の位置、
・信号タイミング、
・信号送信電力、および
・信号伝搬。
２．このキー情報を、位置検出を計算可能なノードに提供する。このノードは、ＭＳ、位置検出サーバ、またはその他の何らかのノードとすることができる。
３．位置検出対象のＭＳは、送信された信号の測定を行う。信号測定は、タイミング、電力レベル測定、または信号対ノイズ比測定を含めるとよい。
４．ＭＳによって行われた信号測定の値を、位置検出の計算が可能なノードに供給する。
基地局毎に情報を提供するステップは、次のステップを含むことができる。
１．固定デバイスまたはワイヤレス・デバイスがワイヤレス基地局信号を求めてスキャンする。
２．デバイスがセルまたは基地局識別情報を決定する。
３．デバイスが受信基地局信号の測定を行う。このような測定は、信号タイミング／位相、および電力レベルを含むとよい。
４．キー送信機パラメータを、これらの信号測定値に基づいて、決定する。
この概念は、送信機の位置およびタイミング、ならびに送信電力が分かっていることを一般に必要とする先行技術において定められている数種類の位置検出概念とは別個である。例えば、米国特許第５，２９３，６４５号(Sood)、第６，５２９，１６５号（Duffet-Smith)、第５，６４６，６３２号（Khan)、第５，０４５，８６１号（Duffet-Smith)、および第６，０９４，１６８号（Duffet-Smith)を参照のこと。例えば、米国特許第６，５２９，１６５号は、ＭＳの位置だけでなく、基地局の信号タイミングも、複素行列解によって決定する方法を同定する。この解決策では、セルＩＤおよびセル位置が予め分かっていなければならない。本明細書において記載する技術は、セル・サイトについての識別を含むことができる関連セル・サイト情報、セル送信アンテナの位置、送信電力、および信号伝搬の自動決定の用意がある。
また、本明細書においては、ワイヤレス・デバイスの位置を検出するために用いる情報を入手するために用いる基地局を有するワイヤレス通信システムが提供もサポートもしない通信リンクを用いて、ワイヤレス・デバイスの位置を検出する方法およびシステムについても記載する。例えば、本発明による方法の一実現例は、（ａ）第１ノードに、１つ以上のワイヤレス通信ネットワークの１つ以上の基地局送信機についてのキー情報を提供するステップと、（ｂ）位置検出対象ワイヤレス・デバイスにおいて、１つ以上の基地局送信機が送信した信号を測定するステップと、（ｃ）キー情報および信号測定値の１つを表す情報を伝達するステップであって、通信リンクを通じて第１ノードおよび位置検出対象ワイヤレス・デバイスの１つに情報を伝達することができ、通信リンクは、１つ以上のワイヤレス通信ネットワークによって提供されなくてもよい、ステップと、（ｄ）第１ノードおよび位置検出対象ワイヤレス・デバイスの一方において、位置検出対象ワイヤレス・デバイスの位置を計算するステップとを備えている。第１ノードは、位置を計算するように構成することができ、通信リンクは、イーサネット（登録商標）・リンク、インターネット、ダイアルアップ電話リンク、ＷｉＦｉリンク等を備えることができる。第１ノードは、位置検出対象ワイヤレス・デバイスを含んでもよく、あるいはサーバでもよい。更に、信号測定値は、到達時刻（ＴＯＡ）測定値または到達時間差（ＴＤＯＡ）測定値のような、タイミング測定値、電力レベル測定値、および／または信号対ノイズ比測定値を含むことができる。キー情報は、セル識別情報、緯度および経度情報を含む送信機位置情報、信号タイミング情報、信号送信電力情報、および／または信号伝搬情報を含むことができる。加えて、キー情報は、１つ以上のワイヤレス・デバイスによって自動的に決定することができ、あるいは先験的に分かっていてもよい。また、本方法は、位置検出対象ワイヤレス・デバイスにおいて、複数の基地局送信機が送信した信号を測定するステップも含むことができ、複数の基地局送信機は、少なくとも２つのワイヤレス・ネットワークからの送信機を含む。本方法は、ワイヤレス送信機がないワイヤレス・デバイスの位置を検出するために用いることもでき、位置検出対象ワイヤレス・デバイスは、コンピュータ、ＷｉＦｉアクセス・ノード、ヴォイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）アクセス・ノード、および／またはビデオ・オーバー・インターネット・プロトコル・アクセス・ノードを備えることができる。本方法は、例えば、緊急時ＶｏＩＰ通話のための位置検出サービスのような、緊急サービスのための位置検出を提供するために実行することができる。
セル送信機パラメータを自動的に決定するシステムの詳細な説明
先に論じたように、図１は、現時点における１つの好適な実施形態の上位図である。エレメント１０、１１、および１２は、第１ワイヤレス・ネットワークの一部であるＢＴＳである。エレメント２１、２２、および２３は、第２ワイヤレス・ネットワークの一部であるＢＴＳである。エレメント３１、３２、および３３は、第１ワイヤレス・ネットワークの中に存在するデバイスであり、これらのデバイスは、時間差測定および／または電力レベル測定を含む、信号測定を行うことができる。これらのデバイスは、位置が分かっている固定デバイス、または位置が分かっているまたは分かっていない移動体デバイスとすることができる。エレメント４１および４２は、第１および第２ワイヤレス・ネットワークの中央局機器であり、エレメント５１は位置検出サーバである。位置検出サーバは、第１ワイヤレス・ネットワークを通じてワイヤレス・リンク６１、６２、および６３を経由してＭＳ３１、３２、および３３に接続されている。
位置検出サーバ５１は、ワイヤレス・ネットワークを通じたコマンドによってＭＳ３１、３２、３３に、利用可能な全てのワイヤレス帯域をスキャンして基地局ブロードキャスト信号を求めるタスクを与える。北アメリカでは、これは、セルラ（８００ＭＨｚ）帯域およびＰＣＳ（１９００ＭＨｚ）帯域を含むことができる。ヨーロッパでは、これはＧＳＭ（９００ＭＨｚ）帯域およびＰＣＮ（１８００ＭＨｚ）帯域、またはＵＭＴＳ（２１００ＭＨｚ）帯域を含むことができる。他の領域では、これらの帯域が異なる場合もあり、ときと共に、ワイヤレス・サービスに対するライセンスが発展するに連れてこのような帯域集合が変化する可能性もある。このスキャン・プロセスの間、ＭＳはそれが検出することができる基地局毎に情報を格納する。ＭＳには、そのホーム・ネットワークの外部にあるセルについてのセル情報をスキャンし報告するように指令することができる。何故なら、これらのセルは、位置検出に関係する測定をサポートする際に、ホーム・ネットワークのセルと同じ位有用となるからである。このセル情報は、セル識別情報、ブロードキャスト・チャネル番号または周波数、受信信号強度、および受信信号の相対的時間差を含むことができる。次いで、この情報を位置検出サーバ５１に提供することができる。ＭＳが、内蔵ＧＰＳ受信機から決定した位置というような、他の何らかの関連位置情報を有する場合、またはＭＳの位置が固定であり分かっている場合、あるいはデバイスのタイミングを、ＧＰＳによってデバイス内で得られたタイミングにマッピングすることができる場合、この情報をサーバにも提供することができる。多くのＭＳからのこの情報を位置検出サーバ５１によって収集し、これらのＭＳ、および該当区域における他のＭＳの位置を検出するために今後用いることができる情報を決定するために用いることができる。
図２は、本位置検出技法を具現化する上位プロセスのフローチャートである。本プロセスは、次のように説明することができる。
ステップ１：基地局送信機についてのキー情報を、１つ以上のワイヤレス・ネットワークに跨って決定する。キー情報は、次を含む。
・セル識別情報、
・緯度、経度、および高度を含む送信機の位置、
・信号タイミング、
・信号送信電力、および
・信号伝搬。
ステップ２：このキー情報を、位置検出を計算可能なノードに提供する。このノードは、ＭＳ、位置検出サーバ、またはその他の何らかのノードとすることができる。
ステップ３：ＭＳは、送信された信号の測定を行う。信号測定は、タイミング、電力レベル測定、または信号対ノイズ比測定を含めるとよい。
ステップ４：ＭＳによって行われた信号測定の値を、位置検出の計算が可能なノードに供給する。
ステップ５：ＭＳの位置を計算する。
ステップ１におけるキー・サイト情報の提供は、好ましくは、固定デバイスまたはワイヤレス・デバイスがワイヤレス基地局信号を求めてスキャンすることを含む。デバイスは、セルまたは基地局識別情報を判定し、信号タイミング／位相および電力レベルを含む、受信した基地局信号の測定を行う。これらのデバイスによって行われた信号測定の値を、位置検出ノードに共有し、これと共に判定したセルまたは基地局識別情報をノードに提供し、ノードにおいて、この情報を用いて、セル・サイト送信機位置、セル送信機信号タイミング、信号送信電力、および信号送信電力損失を位置の関数として決定する。
ＧＳＭスキャニング
ＥＴＳＩ ３ＧＰＰ仕様において定められているＧＳＭシステムでは、スキャニング・プロセスは、ダウンリンク・ビーコン信号およびＧＳＭネットワーク内にあるセルを捕獲するためにＧＳＭ ＭＳが既に用いている方法の多くを含むことができる。例えば、ＭＳはそれがサポートする各帯域において、２００ｋＨｚチャネル毎にスキャンする。各チャネルにおいて、ＭＳは周波数補正チャネル（ＦＣＨ）を検出して、ダウンリンク・ビーコン信号を特定し、周波数調節を行って更に別のダウンリンク信号の捕獲を補助しようとする。ＦＣＨは、１つのトーン信号を収容し、このトーン信号は、規則的な間隔でダウンリンク・ビーコン・チャネルに現れる。チャネルは、例えば、マッチド・フィルタまたは相関プロセスによって検出することができる。検出したＦＣＨ毎の絶対無線周波数チャネル番号（ＡＲＦＣＮ）は、今後の測定には有用な情報である。ＦＣＨを発見した場合、または恐らくはこれを発見しなくても、ＭＳは同期チャネル（ＳＣＨ）を検出しようとする。同期チャネルは、規則的な間隔でビーコン・チャネル上で繰り返す既知のデータ・パターンを有するフレームを収容する。この信号は、マッチド・フィルタまたは相関技法によって検出することができる。ＳＣＨは、ＳＣＨ情報メッセージを収容する。ＳＣＨ情報メッセージは、基地局固体情報コード（ＢＳＩＣ）、ならびにＧＳＭフレーム番号を記述するパラメータＴ１、Ｔ２、およびＴ３を収容する。この時点において、内部ＭＳクロックまたはその他の測定信号に対するタイミングの測定を行うことができる。信号電力も測定することができる。このチャネルは、ダウンリンク・ビーコン信号の更なる分析を可能とするために、ＭＳがビーコン信号のフレーム・タイミングを決定するために用いることができる。
次に、ＭＳはブロードキャスト制御チャネル（ＢＣＣＨ）を復調して、セルに関する追加情報を収集することができる。ＢＣＣＨは、システム情報メッセージを収容する。システム情報メッセージは、セルの識別に用いることができ、その上更なるスキャニングを補助することができる。例えば、システム情報タイプ２、即ちタイプ２ｂｉｓメッセージは、ＢＣＣＨ周波数リストを収容する。このリストは、近隣セルのビーコン・チャネルのＡＲＦＣＮを収容する。これは、スキャンすべき次のチャネル集合にＭＳを導くために用いることができる。システム情報タイプ３は、セル識別を収容する。セル識別は、このセルを特定し、この測定値を、同じまたは異なるＭＳによって同時にまたは異なる時点に行われた他の測定値と相関付けるために用いることができる。システム情報タイプ６も、セル識別を収容し、このセルを特定し、この測定値を、同じまたは異なるＭＳによって同時にまたは異なる時点に行われた他の測定値と相関付けるために用いることができる。
したがって、チャネルをスキャンすることにより、ＭＳはＡＲＦＣＮ、ＢＳＩＣ、セルＩＤ、近隣セル周波数のリスト、セル・タイミング、および受信信号電力を決定することができる。
ＩＳ−９５／ＣＤＭＡ−２０００スキャニング
同様のスキャニング・プロセスは、ＩＳ−９５またはＣＤＭＡ−２０００システムが用いることもできる。例えば、最初に、ＭＳが順方向リンク・パイロット・チャネルをスキャンする。各セルはパイロット・チャネルを送信するが、絶対時刻に対して異なる時間オフセットとなっている。相関技法またはマッチド・フィルタ技法によって、ＭＳがパイロット・チャネルを検出する。この時点において、内部ＭＳクロックに対してまたは他の測定信号に対してタイミングの測定を行うことができる。信号電力も測定することができる。
一旦パイロット・チャネルを捕獲したなら、ＭＳは同期チャネルをデコードすることができる。同期チャネルは現在の日時、ならびにパイロット・チャネルに適用される長符号状態およびオフセットを供給する。
一旦ＭＳが同期チャネルをデコードしたなら、ページング・チャネルをデコードすることができる。ページング・チャネルは、システム・パラメータ・メッセージを収容し、システム・パラメータ・メッセージは基地局ＩＤを収容する。また、ページング・チャネルは近隣リスト・メッセージも収容する。近隣リスト・メッセージは、ＭＳが近隣セルを検出するために用いることができるチャネルの集合およびパイロット・チャネル・オフセットを定める。
ＵＭＴＳスキャニング
同様のスキャニング・プロセスは、ＩＳ−９５／ＣＤＭＡ２０００システムにおいて用いられるように、ＵＭＴＳシステムにおいても用いることができる。例えば、最初に、ＵＥが主要同期チャネルを捕獲する。主要同期チャネルは、全てのセルに共通であり、主要同期コード（ＰＳＣ）を送信する。このチャネルは、マッチド・フィルタ技法または相関技法によって捕獲することができる。
一旦ＵＥがＰＳＣを捕獲したなら、副同期チャネル（Ｓ−ＳＣＨ）を捕獲することができる。Ｓ−ＳＣＨによって、ＵＥはフレーム同期を決定し、当該セルに対するＢＣＣＨに用いられるスクランブリング・コードを特定することが可能となる。この時点において、内部ＭＳクロックに対してまたは他の測定信号に対してタイミングの測定を行うことができる。信号電力も測定することができる。
一旦セルに対してスクランブリング・コードを決定したなら、ＵＥはブロードキャスト物理チャネルをディスプレッドし、ＢＣＣＨからシステム情報を入手することができる。ＢＣＣＨは、セル識別情報および近隣セル情報を収容する。
スキャニング・プロセスは、繰り返すことができ、あるいは測定値の信頼性および精度を高めるために、個々の移動体に全てのチャネルまたは特定のチャネルを再度スキャンするように依頼することもできる。
スキャニング技法は、一般に、全てのエア・インターフェースに共通であり、本明細書において具体的に論ずるエア・インターフェースに限定されるのではなく、ＷｉＦｉ、ＷｉＭＡＸ、ＷｉＢｒｏ、およびその他のエア・インターフェースにも適用され、現在用いられているかまたは今後規定されるかには関係ない。スキャニングは、デバイスの位置が分かっていない場合、移動体デバイス（ＭＳ）によって実行してもよく、あるいは既知の位置に展開されている移動局または位置測定ユニット（ＬＭＵ）のような、固定デバイスによって実行してもよい。
ＭＳスキャニングから決定した測定値および情報はノードに提供され、ノードはこの情報を用いて残りのキー・セル・サイト情報を決定する。残りのキー・セル・サイト情報には、セル送信機位置、セル送信機タイミング、セル送信電力、および信号伝搬が含まれる。
キー・セル・サイト情報の決定
ダウンリング・タイミング測定に基づく位置検出システムでは、追加のキー情報は送信機位置および送信機タイミングを含む。このキー情報は、以下に説明するように得ることができる。
図３は、単純な、２台の送信機および１台の受信機の場面を示し、セル送信機ＳｃおよびＳｂおよび１つの移動局Ｍａがある。
この場面では、OTDmeasa,b,cは、送信機サイトＳｃおよびＳｂから移動局Ｍａまでの信号について測定した到達時間差を表す。
Toffbは、セル・サイト送信機Ｓｂの何らかの絶対時間に対する時間オフセットである。
Toffcは、セル・サイト送信機Ｓｃの何らかの絶対時間に対する時間オフセットである。
（LatMa, LonMa）は、移動局測定値Ｍａに対する可能な座標である。
（Latsb, Lonsb)は、セル・サイト送信機Ｓｂの可能な座標である。
（LatSc, LonSc）は、セル・サイト送信機Ｓｃの可能な座標である。
ｃは、空気中（または真空中）における電磁波の伝搬速度である。
σa,b,cは、ＯＴＤ測定値の期待標準偏差である。
各ＯＴＤ測定値について誤差を計算する際、セル・サイト送信機毎の所与の位置（Latsb, Lonsb)および（LatSc, LonSc)、ならびに移動局測定を行う位置（LatMa, LonMa）、ならびにサイト毎の時間オフセット ToffbおよびToffcを想定して、測定した時間差（OTDmeas)と理論的時間差（OTDtheor)との間の差を計算する。
ここで、
ここで、dist(Sx, My)は、セル・サイト・アンテナSxとＭＳ Myとの間の距離である。
このような測定の多くは、多くのサイトに対して多くのＭＳによって行われる。全ての測定値に対する誤差集合から、組み合わせ誤差関数を作成する。これは、二乗誤差、加重二乗誤差、またはその他の何らかの関数の和とすることができる。加重二乗誤差関数であれば、次のようになる。
ここで、
Lat s , Lon s , OTDoffは、セル・サイト送信機の集合全体に対する座標および時間オフセットを記述するベクトルであり、
Lat M , Lon M は、測定値の集合全体に対するＭＳの座標を記述するベクトルである。
測定を行うデバイスの一部が、ＧＰＳ時間のような何らかの既知の時間基準に同期したクロックを有することが可能な場合もある。これらのデバイスについては、観察時間差ではなく、絶対到達時間（ＴＯＡ）を個々の信号に対して測定することができる。この場合、誤差関数を次のように説明する。
TOAmeasa,bは、移動局Ｍａに到達する送信機Ｓｂからの信号の測定時刻ｄである。σa,bは、ＯＴＤ測定値の期待標準偏差である。
次いで、セル・サイト送信機の所与の位置（Latsb, Lonsb)と、移動局の測定を行った位置（LatMa, LonMa)、ならびにそのサイトに対する時間オフセットToffbを想定して、測定到達時刻（TOAmeas)と理論的到達時刻（TOAtheor）との間における差を計算することにより、測定値毎に誤差を計算する。
ここで、
絶対到達時間測定値を用いるシステムに対する組み合わせ誤差関数は、次のようになる。
また、到達時刻測定を行う一部の移動局と、到達時間差測定を行う別の移動局との組み合わせがある場合、誤差関数は次のようになる。
この例では、次に、セル・サイト送信機毎の可能な座標集合、測定値毎にＭＳの可能な座標集合、そして送信機時間オフセットに可能な値にわたって、しかるべき誤差関数を最小化する。この集合から、最小二乗誤差が得られる。本発明は、最小二乗誤差関数に限定されるのではない。他の誤差関数も用いることができる。
時間差、または到達時刻測定値の各々は、未知の変数の全てについて解くために用いることができる情報である。測定値の総数が未知変数の総数よりも多い場合、測定値は変数毎に一意の解を与えることができる。加えて、未知の変数よりもかなり多い測定値がある場合、システムは優決定系となり、求解も可能であり、個々の測定誤差の効果が減少するという利点がある。
例えば、各ＭＳは、平均して測定しようとする度に１０回のＯＴＤ測定を行うことができる。この誤差関数は非常に複雑になる可能性がある。何故なら、大きなネットワークでは１０００よりも多いセルがある場合もあり、システムの超優決測定値を得るためには、１００，０００回を上回るＭＳの測定試行が必要となるからである。この例では、約１００万のＯＴＤ測定誤差（測定試行毎に１０まで）があり、約２０３，０００個の未知変数に対して最適化される。これらの未知変数には、１００，０００回の測定試行毎の緯度および経度、ならびに１０００個のセル・サイト送信機の各々に対する緯度および経度そして時間オフセットが含まれる。これは、最小化するには非常に大きな非線形関数であるが、多項式アルゴリズムが与えられない問題(intractable problem)ではなく、今日のコンピュータによって解くことができる。誤差関数を０の値に設定すると、解くべき非線形方程式は非常に大きくなる。多くの入手可能な論文や書籍が、非線形方程式を解く方法を提供する。
前述の誤差関数が未知変数に有効な値を与えるためには、セル・サイト送信機の時間オフセットは、測定を行っている間および測定値を用いている間変動が小さくなければならない。多くの場合、これは、基地局の送信機のタイミングが、中央局に戻る通信リンクに基づく場合であり、これらの通信リンクは最終的には全て非常に安定な時間基準に接続される。時間基準の安定性は、所与の時間オフセット集合が有効となる時間量を制限する。加えて、時間オフセットの変動は、時間の関数としてモデル化することができる。例えば、時間差を乗算したドリフト率を加算したオフセットとしてモデル化した時間の線形関数としてモデル化することができる。このモデルは、１つのオフセットより複雑であり、時間ドリフト率のような、解くべき余分な変数が生ずるが、より長い時間期間に有効な時間オフセット測定値を与えることができるので、精度が向上する。
このプロセスは、この情報の一部が既に分かっている場合があるので、非常に簡略化することができる。例えば、ＭＳの多くは、測定を行うときに、ＧＰＳまたはその他の位置検出処理能力によって決定される高精度の位置を有することができ、あるいはデバイスが既知の位置に固定されており、３ＧＰＰ技術仕様において定められているユニットのように、位置測定ユニットとして行動する(act)ことができる。先の例では、同じ誤差関数を用いることができるが、未知変数の数は、２００，０００個減少する。何故なら、セル・サイト送信機変数が、高精度のＧＰＳを有するかまたは既知の位置を有するＭＳまたはＬＭＵからの測定値のみを用いて決定されたからである。
簡素化の別の例は、セル・サイト座標の一部が分かっていることである。これが該当するのは、セル位置情報を提供する１つ以上のワイヤレス運営者と協働しつつ、一方でセル座標を供給しない１つ以上の追加の運営者からのサイトを用いてシステムを展開する場合である。この場合、前述の例では、元からの１０００個のセルの内半分が既知の座標を有する場合、変数を１０００個減らすことができる。
リアル・タイム性能を劇的に促進する更なる簡素化は、セル・サイト・アンテナの位置が時間と共に変動しないことである。一旦セル送信機集合の位置が確定したなら、今後もそれが正しいと想定することができ、周波数毎にリアル・タイムで解く必要はない。新たなセル・サイトＩＤを周期的にチェックする、またはそのサイトからの信号の測定値の精度が特に低い特定のセル・サイト送信機を識別し、座標が間違っていることを示すことができるロジックを適所に設けることができる。座標が既知または未知のＭＳ測定値を用い、更に同様に既知の近隣サイトの座標を用いて、座標が正しくないこの新たな１つまたは複数のセルの座標を、前述した方法の中で決定することができる。
ＧＳＭおよびＵＭＴＳ ＷＣＤＭＡシステムのような一部のシステムでは、セル・サイト送信機は同期が取られていないのが通例である。しかしながら、ＩＳ−９５およびＣＤＭＡ２０００システムでは、セル・サイト送信機は同期が取られており、場合によっては、ＧＳＭまたはＵＭＴＳシステムにおけるセル送信機も同期を取ることができる。同期が取られている場合、先の例においてセル・サイト位置について行うことができた想定と同様に、時間オフセットは一定である、あるいは頻繁に測定されていないと想定することができ、したがって長い時間期間では安定であると想定することができる。
また、問題を更に小さな移動体測定値、そして特定の区域におけるセル・サイト送信機の集合に減少することができる。この減少した未知変数および測定値の集合は、変数の部分集合について解くために用いられ、その後組み合わせて全体の解を求める。例えば、この方法は、一度に１つのセル送信機のみに対してキー情報について解くことができる。この場合、対象となる特定のセル・サイト送信機に関与するＭＳ測定値の第１集合のみ、および報告されたＭＳの集合によって報告されたあらゆるセル・サイト送信機が解に含まれる。オプションとして、第１測定値集合において発見されたセル・サイト送信機の任意のものを含む任意のＭＳ測定値も含むことができる。この場合、解は、おそらく１０から２０のセル送信機、そして１００から２００個のＭＳ測定値を含む、更に小さな地理的区域に限定され、最初の例と比較すると、遥かに小さくなっている。次いで、周知のように、この１つの送信機についてのキー情報を決定し、タグ付けする(tagged)。その後、同じプロセスがこの元の集合における第２のセルについて報告するが、第２のセルの情報の解明において、第１セルの既知情報、およびこの第２セルを含む全てのＭＳ測定値を用いる。次いで、全てのセルについてキー情報を決定するまで、各回毎に直前のセルについての既知情報を用いて、このプロセス全体が第３および第４セルに関して報告する。このプロセスは、これらの測定値に含まれるＭＳ測定値およびセル送信機の部分集合を選択し、未知の情報の部分集合について解き、これらに既知の印を付けるように一般化することができ、その後の未知情報の部分集合の求解において用いることができる。
３ＧＰＰ技術仕様４４．０３１は、ＭＳが時間差測定を行うために必要なパラメータ、およびＥＯＴＤ位置検出を実行するために必要なセル送信機情報の集合を定める。これには、セル送信機ＡＲＦＣＮ、セルＩＤ、ＢＳＩＣ、フレーム・タイミング情報、および送信機位置が含まれる。前述の手順は、これらの情報の全てを自動的に決定する。位置検出すべきＭＳが行うタイミング測定と共に、全ての情報はＥＯＴＤ位置検出を行うために利用可能である。
ＩＳ−９５およびＣＤＭＡ２０００技術仕様は、ＡＦＬＴ位置検出を実行するために必要なパラメータを定めている。これには、パイロットＰＮオフセット、送信機位置、および無線チャネル番号が含まれる。前述の手順は、これらの情報の全てを自動的に決定する。位置検出すべきＭＳが行うタイミング測定と共に、全ての情報はＡＦＬＴ位置検出を行うために利用可能である。
３ＧＰＰ技術仕様２５．３３１は、ＵＥが時間差測定を行うために必要なパラメータ、ならびにＵＭＴＳネットワークにおいてＯＴＤ位置検出を実行するために必要なセル送信機情報の集合を定める。これには、セル送信機、周波数チャネル、セル識別情報、フレーム・タイミング情報、および送信機位置が含まれる。前述の手順は、これらの情報の全てを自動的に決定する。位置検出すべきＵＥが行うタイミング測定と共に、全ての情報はＯＴＤ位置検出を行うために利用可能である。
本システムは、ＯＭＡによって定められるように、ＭＳおよび位置検出サーバ間におけるユーザ・プレーンまたはセキュア・ユーザ・プレーン（ＳＵＰＬ）接続を用いて実現することができる。ＭＳおよび位置検出サーバは、ＩＰ接続によって接続される。ＩＰ接続は、８０２．１１ＷｉＦｉネットワークを通じて、または有線ネットワークを通じた場合でも、セルラ・ワイヤレス運営者によって提供される。ユーザ・プレーン解決策では、ＭＳ上で走っているアプリケーションが、ＩＰ接続を通じてサーバによって指令されたときに、信号測定を実行し、これらの測定の結果をＩＰ接続を通じて報告することができる。ユーザ・プレーン実現例の利点は、ＭＳおよび位置検出サーバ間における位置検出関係メッセージングをサポートするために、ワイヤレス運営者が余分な機構やインフラストラクチャをワイヤレス・ネットワークに配備する必要がないことである。
無加入位置検出
前述の手法を拡大するには、位置検出対象デバイスと位置検出サーバとの間で通信リンクを利用する。このリンクは、位置推定値が基本とするダウンリンク送信信号を供給するワイヤレス・ネットワークが提供するのではない。図４は、現時点における好適な一実施形態の上位図である。エレメント１０、１１、および１２は、第１ワイヤレス・ネットワークの一部であるＢＴＳであり、エレメント２１、２２、２３は第２ワイヤレス・ネットワークの一部であるＢＴＳである。エレメント３０は、ダウンリンク信号測定を行うことができるデバイスである。ダウンリンク信号測定には、絶対時間測定、時間差測定、および／または電力レベル測定を含むことができる。デバイスは、固定型または移動体でも可能であり、位置が分かっていても、分かってなくてもよい。エレメント４１および４２は、第１および第２ワイヤレス・ネットワークの中央局機器であり、エレメント５１は位置検出サーバであり、データ・リンク６１を通じてデバイス３０に接続されている。データ・リンク６１は、位置検出に用いられる信号を供給するいずれのワイヤレス・ネットワークが提供するものでもない。デバイス３０と位置検出サーバ５１との間における全てのメッセージングは、リンク６１上で行われ、このリンク６１は、第１または第２ワイヤレス・ネットワークのいずれによって提供されるものでもない。
図５は、サーバ５１と、このサーバの一部または別のノードでもよい、位置検出処理ノード５２とをどのように構成またはプログラミングして、１つ以上のデバイス３１とデータ・リンク３００を通じて通信するようにできるかを示す。例えば、デバイス３１は、図示のように、ブロードキャスト捕獲データを受信し、次いでデータ・リンク３００を用いて基地局送信信号測定値を位置検出処理ノード５２に伝達するように構成することができる。同様に、データ・チャネルは、サーバからデバイス３１にコマンドを送信するために用いることができる。
図６は、この位置検出技法を採用する上位プロセスのフローチャートである。このプロセスは、以下のように説明することができる。
ステップ１：基地局送信機についてのキー情報を１つ以上のワイヤレス・ネットワークに跨って決定するか、またはキー情報は既知であり、位置を計算することができるノードに供給する。このノードは、位置検出対象デバイス、位置検出サーバ、またはその他の何らかのノードとすることができる。このキー情報は、次の項目を含むとよい。
・セル識別情報
・緯度、経度、および高度を含む、送信機位置
・信号タイミング
・信号送信電力
・信号伝搬。
ステップ２：デバイスは、送信信号の測定を行う。信号測定は、タイミング、電力レベル測定、または信号対ノイズ測定を含むことができる。
ステップ３：デバイスが得た信号測定値を、位置を計算することができるノードに供給する。
ステップ４および５：デバイスの位置を計算する。
この例示的な例では、デバイスと位置検出サーバ、または位置検出ノードとの間における情報交換は全て、位置推定プロセスにおいて用いられる信号を提供するワイヤレス・ネットワークが提供しないデータ・リンクによって容易に行われる。したがって、以下の目標を達成することができる。（１）デバイスはワイヤレス・ネットワークの一部でなく、ネットワークによるワイヤレス・サービスも提供されない場合でも、デバイスが行うダウンリンク信号測定に基づいて、デバイスの位置を検出することができる。（２）デバイスは信号をワイヤレス・ネットワークに送信する能力を有していない場合でも、デバイスが行うダウンリンク信号測定に基づいて、デバイスの位置を検出することができる。（３）位置検出を容易にするためにワイヤレス・ネットワークの通信資源を消費しなくても、デバイスが行うダウンリンク信号測定に基づいて、デバイスの位置を検出することができる。
結論
本発明の真の範囲は、本明細書において開示した実施形態例に限定されるのではない。例えば、前述のワイヤレス位置検出システム（ＷＬＳ）の開示では、ワイヤレス・デバイス、移動局、位置検出処理ノード・クライアント、ネットワーク局等というような、説明用語を用いたが、これらが本願の保護範囲を限定するように解釈してはならず、あるいはそうでなくても本発明のＷＬＳの形態が開示した特定の方法および装置に限定されることを暗示するように解釈してはならない。例えば、ＬＤＰデバイスおよびＬＥＳという用語は、図１および図２に描画した具体的な構造例を、本発明を実用化する際に用いなければならないことを暗示することは意図していない。本発明の具体的な実施形態は、任意の形式の移動体ワイヤレス・デバイスでも、本明細書に記載した発明を実行するようにプログラムすることができるのであれば、任意の形式のサーバ・コンピュータでも利用することができる。更に、多くの場合、本明細書において記載した実現例（即ち、機能要素）の位置は、設計者の好みに過ぎず、必須要件ではない。したがって、明示的に限定され得る場合を除いて、保護の範囲は、先に記載した具体的な実施形態に限定することは意図していない。

Claims (80)

  1. ワイヤレス・デバイスの位置を検出する方法であって、
    （ａ）１つ以上のワイヤレス通信ネットワークの１つ以上の基地局送信機についてのキー情報を、第１ノードに提供するステップと、
    （ｂ）位置検出対象ワイヤレス・デバイスにおいて、前記１つ以上の基地局送信機が送信した信号を測定するステップと、
    （ｃ）前記キー情報および前記信号測定値のうち１つを表す情報を伝達するステップであって、通信リンクを通じて前記情報を前記第１ノードおよび前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスのうち１つに伝達し、前記通信リンクは、前記１つ以上のワイヤレス通信ネットワークによって提供されたのではない、ステップと、
    （ｄ）前記第１ノードおよび前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスのうち１つにおいて、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスの位置を計算するステップと、
    を備えた、方法。
  2. 請求項１記載の方法において、前記第１ノードは、位置を計算するように構成された、方法。
  3. 請求項１記載の方法において、前記通信リンクは、イーサネット・リンクを含む、方法。
  4. 請求項１記載の方法において、前記通信リンクは、インターネットを含む、方法。
  5. 請求項１記載の方法において、前記通信リンクは、ダイアルアップ電話リンクを含む、方法。
  6. 請求項１記載の方法において、前記通信リンクは、ＷｉＦｉリンクを含む、方法。
  7. 請求項１記載の方法において、前記第１ノードは、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスを含む、方法。
  8. 請求項１記載の方法において、前記第１ノードはサーバを含む、方法。
  9. 請求項１記載の方法において、前記信号測定値は、タイミング測定値を含む、方法。
  10. 請求項９記載の方法において、前記タイミング測定値は、信号到達時刻（ＴＯＡ）測定値を含む、方法。
  11. 請求項９記載の方法において、前記タイミング測定値は、信号到達時間差（ＴＤＯＡ）測定値を含む、方法。
  12. 請求項１記載の方法において、前記信号測定値は、電力レベル測定値を含む、方法。
  13. 請求項１記載の方法において、前記信号測定値は、信号対ノイズ比測定値を含む、方法。
  14. 請求項１記載の方法において、前記キー情報は、セル識別情報を含む、方法。
  15. 請求項１記載の方法において、前記キー情報は、送信機位置情報を含む、方法。
  16. 請求項１５記載の方法において、前記送信機位置情報は、緯度および経度情報を含む、方法。
  17. 請求項１記載の方法において、前記キー情報は、信号タイミング情報を含む、方法。
  18. 請求項１記載の方法において、前記キー情報は、信号送信電力情報を含む、方法。
  19. 請求項１記載の方法において、前記キー情報は、信号伝搬情報を含む、方法。
  20. 請求項１記載の方法において、前記キー情報を、１つ以上のワイヤレス・デバイスによって自動的に決定する、方法。
  21. 請求項１記載の方法において、前記キー情報は、先験的に分かっている、方法。
  22. 請求項１記載の方法であって、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスにおいて、複数の基地局送信機が送信した信号を測定するステップを備えた、方法。
  23. 請求項２２記載の方法において、前記複数の基地局送信機は、少なくとも２つのワイヤレス・ネットワークからの送信機を含む、方法。
  24. 請求項１記載の方法において、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスは、ワイヤレス送信機を欠く、方法。
  25. 請求項１記載の方法において、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスは、コンピュータを備えた、方法。
  26. 請求項１記載の方法において、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスは、ＷｉＦｉアクセス・ノードを備えた、方法。
  27. 請求項１記載の方法において、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスは、ヴォイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）アクセス・ノードを備えた、方法。
  28. 請求項１記載の方法において、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスは、ビデオ・オーバー・インターネット・プロトコル・アクセス・ノードを備えた、方法。
  29. 請求項１記載の方法において、緊急サービスのための位置検出を提供するために実行する、方法。
  30. 請求項２９記載の方法において、緊急ＶｏＩＰ通話のための位置検出サービスを提供するために実行する、方法。
  31. ワイヤレス・デバイスの位置検出システムであって、
    第１ノードと、
    １つ以上のワイヤレス通信ネットワークの１つ以上の基地局送信機についてのキー情報を、前記第１ノードに提供する手段と、
    前記１つ以上の基地局送信機が送信した信号を測定する手段を含む、位置検出対象ワイヤレス・デバイスと、
    前記キー情報および前記信号測定値のうち１つを表す選択情報を伝達する通信手段であって、通信リンクを通じて前記選択情報を前記第１ノードおよび前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスのうち１つに伝達するように構成されており、前記通信リンクは、前記１つ以上のワイヤレス通信ネットワークによって提供されたのではない、通信手段と、
    を備えた、システム。
  32. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記第１ノードは、位置を計算するように構成された、システム。
  33. 請求３１記載のシステムにおいて、前記通信リンクは、イーサネット・リンクを含む、システム。
  34. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記通信リンクは、インターネットを含む、システム。
  35. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記通信リンクは、ダイアルアップ電話リンクを含む、システム。
  36. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記通信リンクは、ＷｉＦｉリンクを含む、システム。
  37. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記第１ノードは、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスを含む、システム。
  38. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記第１ノードはサーバを含む、システム。
  39. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記信号測定値は、タイミング測定値を含む、システム。
  40. 請求項３９記載のシステムにおいて、前記タイミング測定値は、信号到達時刻（ＴＯＡ）測定値を含む、システム。
  41. 請求項３９記載のシステムにおいて、前記タイミング測定値は、信号到達時間差（ＴＤＯＡ）測定値を含む、システム。
  42. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記信号測定値は、電力レベル測定値を含む、システム。
  43. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記信号測定値は、信号対ノイズ比測定値を含む、システム。
  44. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記キー情報は、セル識別情報を含む、システム。
  45. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記キー情報は、送信機位置情報を含む、システム。
  46. 請求項４５記載のシステムにおいて、前記送信機位置情報は、緯度および経度情報を含む、システム。
  47. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記キー情報は、信号タイミング情報を含む、システム。
  48. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記キー情報は、信号送信電力情報を含む、システム。
  49. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記キー情報は、信号伝搬情報を含む、システム。
  50. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記キー情報を、１つ以上のワイヤレス・デバイスによって自動的に決定する、システム。
  51. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記キー情報は、先験的に分かっている、システム。
  52. 請求項３１記載のシステムであって、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスにおいて、複数の基地局送信機が送信した信号を測定する手段を備えた、システム。
  53. 請求項５２記載のシステムにおいて、前記複数の基地局送信機は、少なくとも２つのワイヤレス・ネットワークからの送信機を含む、システム。
  54. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスは、ワイヤレス送信機を欠く、システム。
  55. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスは、コンピュータを備えた、システム。
  56. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスは、ＷｉＦｉアクセス・ノードを備えた、システム。
  57. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスは、ヴォイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）アクセス・ノードを備えた、システム。
  58. 請求項３１記載のシステムにおいて、前記位置検出対象ワイヤレス・デバイスは、ビデオ・オーバー・インターネット・アクセス・ノードを備えた、システム。
  59. 請求項３１記載のシステムにおいて、緊急サービスのための位置検出を提供するように構成された、システム。
  60. 請求項５９記載のシステムにおいて、緊急ＶｏＩＰ通話のための位置検出サービスを提供するように構成された、システム。
  61. ワイヤレス・デバイスであって、
    ワイヤレス通信ネットワークの基地局送信機が送信した信号を測定するように構成された受信機およびプロセッサと、
    前記ワイヤレス・デバイスと第１ノードとの間にある通信リンクを通じて、前記第１ノードと通信し、前記信号測定値を表すデータを前記第１ノードに送信する手段と、
    を備えた、ワイヤレス・デバイス。
  62. 請求項６１記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記通信リンクは、ワイヤレス電話ネットワークがサポートしないリンクを備えた、ワイヤレス・デバイス。
  63. 請求項６２記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記通信リンクは、イーサネット・リンクを含む、ワイヤレス・デバイス。
  64. 請求項６２記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記通信リンクは、インターネットを含む、ワイヤレス・デバイス。
  65. 請求項６２記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記通信リンクは、ダイアルアップ電話リンクを含む、ワイヤレス・デバイス。
  66. 請求項６２記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記通信リンクは、ＷｉＦｉリンクを含む、ワイヤレス・デバイス。
  67. 請求項６１記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記信号測定値は、タイミング測定値を含む、ワイヤレス・デバイス。
  68. 請求項６７記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記タイミング測定値は、信号到達時刻（ＴＯＡ）測定値を含む、ワイヤレス・デバイス。
  69. 請求項６７記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記タイミング測定値は、信号到達時間差（ＴＤＯＡ）測定値を含む、ワイヤレス・デバイス。
  70. 請求項６１記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記信号測定値は、電力レベル測定値を含む、ワイヤレス・デバイス。
  71. 請求項６１記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記信号測定値は、信号対ノイズ比測定値を含む、ワイヤレス・デバイス。
  72. 請求項６１記載のワイヤレス・デバイスであって、複数の基地局送信機が送信した信号を測定する手段を備えた、ワイヤレス・デバイス。
  73. 請求項７２記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記複数の基地局送信機は、少なくとも２つのワイヤレス・ネットワークからの送信機を含む、ワイヤレス・デバイス。
  74. 請求項６１記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記ワイヤレス・デバイスは、ワイヤレス送信機を欠く、ワイヤレス・デバイス。
  75. 請求項６１記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記ワイヤレス・デバイスは、コンピュータを備えた、ワイヤレス・デバイス。
  76. 請求項６１記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記ワイヤレス・デバイスは、ＷｉＦｉアクセス・ノードを備えた、ワイヤレス・デバイス。
  77. 請求項６１記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記ワイヤレス・デバイスは、ヴォイス・オーバー・インターネット・プロトコル（ＶｏＩＰ）アクセス・ノードを備えた、ワイヤレス・デバイス。
  78. 請求項６１記載のワイヤレス・デバイスにおいて、前記ワイヤレス・デバイスは、ビデオ・オーバー・インターネット・アクセス・ノードを備えた、ワイヤレス・デバイス。
  79. 請求項６１記載のワイヤレス・デバイスにおいて、緊急サービスのための位置検出に備えるように構成された、ワイヤレス・デバイス。
  80. 請求項７９記載のワイヤレス・デバイスにおいて、緊急ＶｏＩＰ通話のための位置検出サービスに備えるように構成された、ワイヤレス・デバイス。
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