JP2010528495A - 移動端末において時間変化を決定する方法 - Google Patents

移動端末において時間変化を決定する方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2010528495A
JP2010528495A JP2010500186A JP2010500186A JP2010528495A JP 2010528495 A JP2010528495 A JP 2010528495A JP 2010500186 A JP2010500186 A JP 2010500186A JP 2010500186 A JP2010500186 A JP 2010500186A JP 2010528495 A JP2010528495 A JP 2010528495A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
time
mobile terminal
measurements
terminal
transmission
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP2010500186A
Other languages
English (en)
Inventor
ダフェット‐スミス,ピーター・ジェイムズ
ロウ,ロバート・ウィレム
ジャーヴィス,マーレイ・ロバート
ハーン,サイモン・デイヴィッド
グローブ,ニコラス・ガイ・アルバート
Original Assignee
ケンブリッジ ポジショニング システムズ リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ケンブリッジ ポジショニング システムズ リミテッド filed Critical ケンブリッジ ポジショニング システムズ リミテッド
Publication of JP2010528495A publication Critical patent/JP2010528495A/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13Receivers
    • G01S19/24Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/25Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS
    • G01S19/256Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS relating to timing, e.g. time of week, code phase, timing offset
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205Details
    • G01S5/0221Receivers
    • G01S5/02213Receivers arranged in a network for determining the position of a transmitter
    • G01S5/02216Timing or synchronisation of the receivers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
  • Telephone Function (AREA)

Abstract

複数の送信源101〜105からの信号を受信するための受信機202を備えた端末106内においてそれらの位置と送信時間オフセットは未知であり、このような端末において2つの時刻の間の時間変化(経過時間)を決定するための方法が提供される。端末106の第1の位置1において、前記複数の送信源の1つまたはリファレンスまたは端末クロックに関して、前記複数の送信源からの信号の受信の時間または段階を表す信号パラメータの、第1の時刻に揃えられた第1の集合の測定値を取得する。次に、端末106の第2の位置2において、前記複数の送信源の1つ以上または前記リファレンスまたは前記端末クロックに関して、前記複数の送信源からの信号の受信の時間または段階を表す信号パラメータの、第2の時刻に揃えられた対応する第2の集合の測定値を取得する。前記第1および第2の集合のそれぞれの時刻に揃えられた測定値を組み合わせて、端末106において前記組み合わされた前記第1および第2の集合のそれぞれの時刻に揃えられた測定値の変化から前記第1の時刻と前記第2の時刻との間の経過時間を計算する。

Description

本発明は、送信源からの送信を受信することが可能な移動端末内における計時技術に関し、特に、ある時刻と別の時刻との間の時間変化(経過時間)を移動端末に付随するクロックから利用できるよりも高い精度で測定することを可能にする技術に関する。
移動端末において正確な時間情報を必要とするいくつかの理由が存在するが、ここでは特に衛星測位受信機をサポートする必要性に関心がある。例えば、通信システムの携帯電話機において、端末の位置を緊急サービスに提供するためにあるいは他の何らかのロケーションベースのサービスを利用するためにGPS受信機が使用されることがある。このような環境において遭遇する問題は、衛星信号がひどく減衰する建物その他の遮蔽空間内部に携帯電話機が存在する可能性が当然あることである。GPS受信機は通常、視野内の各衛星からの信号を取得するために、長い積分時間を含む長期にわたるサーチを実行する必要があり、このため、位置が利用可能となるかまたは取得プロセスが失敗する前に受け入れ難い遅延(時間)がもたらされる。正確な時間および/または周波数情報を利用できるGPS受信機においては、時間および/または周波数のサーチウィンドウを狭めることが可能であり、より少ない相関とより短いサーチで済むので、この遅延は短縮可能である。時間および/または周波数情報が十分正確であれば、GPS受信機が再取得(re-acquisition)モードで稼働できるのに十分な精度で統合すべきオフセットを特定することが可能になり、その結果、受信機がオンに切り替えられる必要のある時間の長さが短縮され、このため端末の計算および電力リソースの枯渇が抑制される。
時間情報を提供する方法の1つは、通信ネットワークからの信号を利用することである。国際公開第2005/071430号パンフレットには、GSMまたはW−CDMAなどの技術を利用するネットワークがいかにして安定だが非同期の時間リポジトリ(repository of time)と見なせるかが示されている。GPS受信機を使用する携帯電話機において、完全な位置・時間修正を取得するために較正が最初に実行される。端末はネットワーク送信機位置のデータベースも有しており、各送信機から当該端末への飛行時間を計算することが可能である。さらに、ネットワークは送信が任意の時間オフセットを持つように同期していない場合があるが、端末は例えば国際公開第00/73813号パンフレットおよび国際公開第00/73814号パンフレットにおいて教示されているような方法を用いて決定することができるこれらの送信時間オフセットのリストにアクセスできるかまたは斯かるリストを保持することが可能である。それ故、較正はGPS時間に関して送信時間オフセットを確定する。後の時刻、例えば移動端末が建物内に移動してGPS信号が減衰する時などに、GPS時間はネットワーク送信機からの信号の受信から較正値と一緒に取得することが可能である。こうして、移動端末がオフに切り替えられている可能性のある期間にわたって維持され、GSM方式ではマイクロ秒未満レベルの精度であることが可能な時間支援をGPS受信機に提供するローバストな方法が実現される。
国際公開第2005/071430号パンフレットの中で教示された方法で遭遇する問題は、端末は送信機位置のデータベースを持つ必要があり、各基地局が使用中の無線周波数チャネルのプランである動作周波数プランをアンテナの指向特性と共に知る必要もある場合があるという点である。一部の環境では、低減した精度で、端末において受信したネットワーク信号を用いて、それらがどこから来たのかについての知識なしに、かつそれらの送信時間オフセットを知る必要もなしに、ある1つの時刻と別の時刻との間の時間間隔を測定することが可能であることを我々は認識している。斯かる測定された時間間隔は、較正段階が全く実行されていないという点で世界時(UT:universal time)とは直接関係がない。時間間隔は、ネットワーク送信機をコントロールするクロックの平均に関して測定されるが、それらのクロックは速くまたは遅く時を刻んでいる可能性があり、かつ互いに独立な場合がある。それでもなお、(実際のケースで通常あてはまるように)十分安定な発振器によってコントロールされるネットワークでは、この“平均ネットワーク時間”間隔は世界時(UT)間隔(GPS時間を用いて測定されたものなど)に有用なほど十分に近い可能性がある。
本発明は、上記課題を解決するための手段として、複数の送信源からの信号を受信するための受信機を備えた移動端末内において前記複数の送信源の位置と送信時間オフセットは未知であり、斯かる移動端末において2点の端末位置および時刻の間の経過時間(時間変化)を決定するための方法を提供する。本方法は、
前記移動端末の第1の位置において、前記複数の送信源の1つまたはリファレンスまたは移動端末クロックに関して、前記複数の送信源からの信号の受信の時間または段階を表す信号パラメータの、第1の時刻に揃えられた第1の集合の測定値を取得するステップと、
前記移動端末の第2の位置において、前記複数の送信源の1つ以上または前記リファレンスまたは別のリファレンスまたは前記移動端末クロックに関して、前記複数の送信源からの信号の受信の時間または段階を表す信号パラメータの、第2の時刻に揃えられた対応する第2の集合の測定値を取得するステップと、
前記第1および第2の集合のそれぞれの時刻に揃えられた測定値を組み合わせて、前記移動端末においてその組み合わされた前記第1および第2の集合のそれぞれの時刻に揃えられた測定値から前記第1の時刻と前記第2の時刻との間の経過時間を計算するステップとを有する。
送信源は、任意の目的のためにセットアップされた任意のタイプの任意の送信機でよい。これらの送信源は、アナログネットワークとデジタルネットワークの両方を含むほか、パブリックアクセスが可能なネットワークと警察部隊などのプライベートグループに限定されたネットワークの両方を含む、通信ネットワークの送信機を含む。特に関連があるのはGSM、CDMA、およびWCDMAといった第2世代と第3世代の公衆デジタル通信ネットワークである。しかしながら、本発明はこれらの名指しされたネットワークへの用途に限定されないが、送信源からの信号の到達の時間または段階が端末において測定可能な任意のシステムで適用可能であることに留意すべきである。通信ネットワークは通常、800MHz乃至3000MHzの範囲の無線周波数で動作するが、本発明は、電磁タイプであれ音声タイプであれその他の放射タイプであれ、任意の周波波における、任意の種類の任意の伝送に適用できる。本発明は、時間変化(経過時間)の決定精度を増大させるために、端末が例えばGSMおよびW−CDMAネットワークの両方から同時に信号を受信する、あるいは同一タイプであるが異なる運営者によって運営される2つのネットワークから信号を受信する、多重ネットワークの利用にも適用できる。
端末は、送信源から放射された信号を受信することが可能であり、かつ信号パラメータの到達の時間または段階を測定することが可能な受信機が装備されなければならない。信号パラメータは搬送波またはその上で変調されたコンポーネントのフェーズである場合がある。受信時刻はフレーム境界または同期パタンといった信号内の所定の変調リファレンスの時刻である場合がある。両ケースとも、測定値は移動端末に付随するローカル発振器によって生成された信号またはそれから(例えば位相ロックループまたはカウンタを使用して)派生した信号に関して生成されることがある。測定値は移動端末によって受信された信号の1つ、またはそれらの2つ以上から派生した複合リファレンスに関して生成される場合もある。送信が規定の変調データコンポーネント(例えばGSM信号におけるフレーム番号など)を含む場合、測定値はそれらのコンポーネントの到達時刻に基づく場合がある。
通信ネットワークで利用される例えば携帯電話機などの一部の移動端末は異なる送信源からの信号のパラメータを測定するために異なる受信チャネルの間で切り替えられなければならないシングルチャネル受信機を内蔵する。この場合、測定値はリファレンス(reference)、例えば自走端末クロック(free-running terminal clock)に関して順次生成され、次いで既知の端末クロックレートを用いて共通の時刻に揃えられなければならない。このようにして、測定値は、測定値を並行して生成することが可能なマルチチャネル受信機によってあたかもそれらが全て同じ時刻で生成されたかのように揃えられることが許される。遅く進むことも速く進むこともある端末クロックに付随する誤差は一般に、測定値の集合が生成される期間が十分短いとすれば無視可能である。
本発明の特別な特徴は、移動端末における時間(の)変化が決定できる精度を改善するために送信機の位置の知識が使われることがあっても、送信機の位置は既知である必要はないということである。更なる特徴は、ネットワーク伝送自体は互いに同期している必要はないということである。すなわち、特別なフェーズまたは変調フィーチャが任意の時間基準に関して未知のオフセットで送信される。さらに、それらの送信時間オフセットは既知である必要はない。このことは、本発明は、同期しているか否かに関わらず、CDMA(同期型)、GSMおよびW−CDMA(非同期型)などの、任意のネットワークタイプに適用できることを意味する。
経過時間は、2つの端末時刻の間で測定される。すなわち、経過時間は移動端末が第1の位置にある第1の時刻と移動端末が第2の位置にある第2の時刻との間で測定される。第1および第2の位置は、状況によっては同じ位置であることが可能だが、しかし、本発明のポイントは、第1および第2の時刻の間の時間差または経過時間を測定することにあるので、第1および第2の時刻は異なっていなければならない。第3、第4、第5等々の時刻における第3、第4、第5等々における位置で生成された測定値が端末クロックモデルの更なるパラメータを決定するために使用されることがある。例えば、測定値が移動端末に付随する発振器によって駆動される端末クロックを参照し、従って第1、第2および第3の時刻に揃えられる場合、ネットワーク伝送に関して端末クロックのオフセットの第1および第2の変化率がオフセット(バイアス)の変化とともに決定されることがある。このようにして、ネットワークの全部のセクションは単一の高仕様時間基準によって調整されており、高安定水晶時計または原子周波数基準によって個別に支配されることがあるネットワーク送信機の安定特性に対して、安価な水晶発振器によっておおざっぱに調整されている可能性のある端末クロックの変動を特徴付けることが可能である。
従って、第1および第2の移動端末位置の間の時間(の)変化は、今しがた述べたように端末クロックがネットワーク伝送に関して特徴付けられていると、端末クロックによって与えられる表示から直接得られる。例えば、クロックバイアス(オフセット)の変化率などの他のパラメータが測定されている場合には、移動端末の発振器の周波数オフセットなどの他のパラメータの正確な推定値を提供することも可能である。これは、例えば移動端末が衛星測位装置を内蔵している場合に有用かもしれない。移動端末における衛星測位の利用に伴う問題の1つは、信号が非常に減衰される建物その他の遮蔽された環境内部で移動端末が頻繁に用いられることである。衛星受信機は、正確な時間&周波数情報の形の支援を必要とすることがあり、これは本発明を使用して提供することができる。例えば、衛星受信機が過去に位置&時間ソリューションを取得した場合で、かつ本発明の方法がその時点と現時点との間の時間間隔を決定するために使用された場合、衛星受信機(一時的にオフに切り替えられている可能性がある)には衛星時間の正確な推定値が提供でき、その結果、そのサーチウィンドウを狭めて、衛星測位ソリューションをより迅速に取得することが可能となる。
測定値を組み合わせるステップは例えば、各集合の全ての測定値を平均化すること、または2つの測定値集合における各送信源からの信号の受信時刻の対応する測定値の間の差分を平均化することを含むことがある。この平均化処理は相加平均、幾何平均、あるいはメディアン(median)またはインナー(inner)パーセンタイル(percentile)といった測定値の異なる統計処理に基づくものでよい。一部の幾何学的に依存する誤差の推定および除去を可能にするために、各集合における対応する測定値の個々の違いが移動端末の移動方向に対する送信源の物理的配置を推定するために使用されることがある。第3、第4、第5等々の位置で生成される更なる測定値集合がより高次の効果を推定するために必要とされる場合がある。
本発明は、上記課題を解決するための手段として、位置測定システムの移動端末も提供する。本端末は、複数の送信源からの信号を受信するための受信機を備え、前記複数の送信源の位置と送信時間オフセットは端末内において未知である。本端末は更に、
前記複数の送信源の1つまたはリファレンスまたは移動端末クロックに関して複数の時刻において前記複数の送信源からの信号の受信の時間または段階を表す測定値の集合を取得し、それらをそれぞれの時刻に揃えるための手段と、
個々の集合の測定値を組み合わせて、当該端末においてその組み合わされたそれぞれの時刻に揃えられた測定値の集合から第1の時刻と第2の時刻との間の経過時間を計算するように構成された手段とを備える。
以下、本発明による方法の1例とその方法が実行可能な本発明によるシステムのいくつかの例を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
通信ネットワークの移動端末と送信基地局とを有する通信システムの一例を示す図である。 本発明を適用した移動端末の構成例を示す図である。 本発明を適用したときのシミュレーション結果を示す図である。
図1に本発明が適用される通信システムの一例を示す。GSM移動端末106は、通信ネットワーク100、本例ではGSMネットワークの送信基地局(BTS:base transceiver stations)101〜105からブロードキャストされた信号を受信する。全てのBTSは、50msくらいおきに既知フォーマットの同期バーストを送信することが標準的であることに留意すべきである。通常動作において、ネットワーク内の例えば移動端末106といった任意の端末は、ネットワーク内における通信で使用されるプロセスの一部として、これらのバーストを用いてその内部クロックをサービスを提供しているBTS(serving BTS)から受信した信号と同期させ、近隣のBTS達(GSMネットワークでは同期していない)からの信号の近似的なオフセットを決定する。本発明の斯かる実施形態において、同期バーストは各BTSからの信号の受信時刻の指標としても利用される。
図2は、移動端末106の主要コンポーネントを示したものである。BTS信号は、アンテナ201によって受信され、この種の受信機で通常見つかるコンポーネント(図2には図示されていない)を含む通信受信機202に送られる。ベースバンドI&Q(in-phase and quadrature)デジタルサンプルがリンク206を通じてプロセッサモジュール204に送られる。IQサンプルのタイミングは、リンク205を介して通信受信機202とプロセッサモジュール204の両方に接続された端末クロックモジュール203と関連付けられる。プロセッサ204において、同期バーストに相当するI&Qサンプルはテンプレートとの相互相関(cross-correlation)が実行され、端末クロックに関して相互相関のピークの時間オフセットを見つけるために補間(interpolation)が実行される。
サービスを提供している近隣BTS達からの信号に関して、以下の様に1セットの測定値が生成される。受信機202は、受信可能なBTSのリストの最初のBTSにチューニングされ、その後、その他のBTS達の各BTSに順にチューニングされる。そして、各ケースごとに相互相関と補間が実行され、値がプロセッサメモリに保存される。一連の手続きの最後に、それらの1つに対応するタイミングが各近隣BTSのタイミングから差し引かれ、最初のBTSからの信号の到達に関して1セットの時間が取得できる。代わりに、斯かる減算ステップは省略される。この場合、1セットの測定値は全て端末クロックに関連している。タイミング自体は受信フレーム番号で表すことができる。
本発明の本質は、次の様なフレーム番号の観点からの数学的な記述を考察することによって理解することができる。(フレーム番号は、GSM-BTSによって送信されたデータの、各セクションまたはフレームに付随する番号である。フレーム番号はゼロから始まり、一定速度で一様にインクリメント(漸増)し、最大カウント数に到達した後、2、3時間おきにゼロにリセットされる。)UT(世界時)、例えばGPS時間は、τで表される。τの値は、同時にあらゆる場所で同一である。また、τは一様な速度で増大すると仮定される。最初に、単一のBTSからの信号Aを考える。最初の時刻τ1(端末位置1における)において、移動端末はBTS-Aからフレーム番号FA1を受信する。BTSによって送信されたフレーム番号は、次式で与えられる一様な速度で増大する。
Figure 2010528495
(フレーム番号は、定期的なリセットで補正されていると仮定する。)次の任意の時刻τにおいて、移動端末が同じ場所に留まっているという条件で、移動端末によって受信されたフレーム番号FA2は次式に基づいてUT(世界時)を表す。
Figure 2010528495
こうして、移動端末における時間はそれが同じ端末位置に留まっている限りはBTSから受信したフレーム番号から知ることができる。
Figure 2010528495
の値は、それが実際にどのように変化したとしても2つの時刻1と2の間のFAの等価変化率を表す。
フレーム番号FA1は、実際には世界時
Figure 2010528495
に送信された。ここで、dA1は端末位置1とBTS−Aとの間の距離であり、
Figure 2010528495
は無線波の伝搬速度である。次に、移動端末はBTS−Aから距離dA2にある異なるポジション(端末位置2)に移動すると考える。時刻τ2において、フレーム番号FA2が受信される。BTSから移動端末まで伝搬するのに要する時間は
Figure 2010528495
である。従って、移動端末106におけるフレーム番号FA1の到達時刻とフレーム番号FA2の到達時刻の時間間隔(τ2−τ1)は次式で与えられる。
Figure 2010528495
式(3)は、dA1とdA2
Figure 2010528495
が既知であるとすれば、時刻1と時刻2の間の世界時間隔はフレーム番号FA1とフレーム番号FA2の受信から導出することが可能であることを示している。実際は、BTSはセントラルソース(central source)からトレーニングされている場合があるHQ(高品質)発振器によって制御され、このためフレーム番号レートは厳しい限度内で設定できることに留意する。
上記の解析は、2以上のBTS101〜105からの信号を含むように拡張することができる。実際、GSMなどの非同期方式では、送信は非同期であり、各BTSに付随する未知の送信時間オフセットαが存在する。αの値は任意の原点に関する等価メートル距離で表される。
移動端末106によっていくつかのBTSから受信されたフレーム番号の1セットの測定値(測定値の集合)が2つの端末位置・時刻1、2の各々において得られる(図1参照)。本発明のシンプルな実施形態では、各集合内の測定値は単一の平均フレーム番号F~を得るために平均化される。N基のBTSのk番目(k=1,...,N)のBTSから移動端末106によって端末位置i(i=1,2)で受信されたフレーム番号をFkiとする。このとき測定値集合の平均フレーム番号は次式で与えられる。
Figure 2010528495
k番目のBTSの位置ベクトルが任意の原点に関してbkであり、かつ、i番目の端末位置が同じ原点に関してriでれば、式(3)は次の様に表される。
Figure 2010528495
垂直バーはそれらに挟まれたベクトルの絶対値(ノルム)を表す。また、
Figure 2010528495
はフレーム番号の平均増加率を表しており、
Figure 2010528495
である。ベクトルの原点を端末位置1に設定すると次式が得られる。
Figure 2010528495
上式において、ベクトルsは端末位置1を原点として端末位置2を表す位置ベクトルである。
式(6)は、測定されるもの
Figure 2010528495
と本当の時間間隔τ2−τ1の間の関係を示している。BTS発振器が全て完全で公称周波数通りであったとしたならば、かつ移動端末が同じ位置に留まっていたとしたならば、時刻1と時刻2の間の世界時間隔はフレーム番号の平均値から誤差なく導出されたであろう。より現実的なケースは、2つの移動端末位置の間の距離sはBTSまでの距離と比較して小さいと考えることである。θkがベクトルsとベクトルbkが成す角度であれば、つまり次式であれば、
Figure 2010528495
式(6)の総和項は次式のように近似される。
Figure 2010528495
BTS達が移動端末位置の周りを偏在することなく十分バランス良く取り囲んでいるという仮定の下では、cosθkの平均値は近似的にゼロであり、また平均値
Figure 2010528495
は第1の移動端末位置からBTSまでの(長い)平均距離である。式(8)を式(6)に代入すると、
Figure 2010528495
がsと比べて十分大きければ次式が近似的に得られる。
Figure 2010528495
式(9)は、フレーム番号の平均値の差分は測定が行われた時刻の間の世界時間隔に近似的に等しいことを示している。
端末クロックモデルは、2以上の位置で生成された測定値から推定することができる。例えば、端末クロック・バイアスレート(bias rate)が一定であるという仮定の下では、端末クロック時間は次の様に書き表すことができる。
Figure 2010528495
ε0は一定のオフセットであり、
Figure 2010528495
は一定のバイアスレートである。τに式(9)を用いて代入すると次式が得られる。
Figure 2010528495
従って、端末クロック・バイアスレートは、端末クロックの読みがそれぞれε1とε2である2つの時刻において受信されたフレーム番号の平均値から推定することができる。バイアスレートは、移動端末の発振器周波数と直接関係している。GPSに同じ発振器が使用される場合、クロックバイアスレートの推定値はGPS受信機への周波数支援を提供する。
本発明の有用性は、商用GSMネットワークの路上試験で収集された測定値を用いて検証された。テスト用車両がたどったルートを図3(b)に示す。テストは地図の左上の角から始まり、指示されたルートを地図の右下の角にある終点まで進んだ。ルートに沿った規則的な間隔で、受信できたBTSのIDと位置が記録された。概説した上記方法は、各テストポイントごとに、検出されたBTSからの信号の受信時刻が測定できているという仮定を置くことによってシミュレートされた。本発明の方法を用いて推定された時刻と本当の時刻との誤差が複数のテストポイントの各ペアごとに計算された。この結果は図3(a)にプロットされている。比較のため、発散している実線は始点を基準とした飛行時間に伴う誤差を示しており、それは300mの距離あたり1μsである。式(9)の導出の際に置かれた仮定は、50kmの長さを超える移動において15μs未満(1つの標準偏差)の誤差をもたらす。

Claims (12)

  1. 複数の送信源からの信号を受信するための受信機を備えた移動端末内において前記複数の送信源の位置と送信時間オフセットは未知であり、斯かる移動端末において2点の端末位置および時刻の間の経過時間(時間変化)を決定するための方法であって、
    前記移動端末の第1の位置において、前記複数の送信源の1つまたはリファレンスまたは移動端末クロックに関して、前記複数の送信源からの信号の受信の時間または段階を表す信号パラメータの、第1の時刻に揃えられた第1の集合の測定値を取得するステップと、
    前記移動端末の第2の位置において、前記複数の送信源の1つ以上または前記リファレンスまたは別のリファレンスまたは前記移動端末クロックに関して、前記複数の送信源からの信号の受信の時間または段階を表す信号パラメータの、第2の時刻に揃えられた対応する第2の集合の測定値を取得するステップと、
    前記第1および第2の集合のそれぞれの時刻に揃えられた測定値を組み合わせて、前記移動端末においてその組み合わされた前記第1および第2の集合のそれぞれの時刻に揃えられた測定値から前記第1の時刻と前記第2の時刻との間の経過時間を計算するステップと、
    を有することを特徴とする方法。
  2. 前記移動端末はシングルチャネル受信機を内蔵し、前記測定値は自走端末クロックに関して順次生成され、次いで、既知の移動端末クロックレートを用いてある共通の時刻に揃えられることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記移動端末はマルチチャネル受信機を内蔵し、前記測定値は並行して同時に生成され、このため自動的に同時刻に揃えられていることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記複数の送信源の1つ以上またはリファレンスまたは移動端末クロックに関して、前記複数の送信源からの信号の受信の時間または段階を表すパラメータの測定値の更なる集合も生成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  5. 前記測定値は前記移動端末に付随する発振器によって駆動される端末クロックに関して生成され、第1、第2および第3の時刻に揃えられた上で、前記端末クロックのオフセットの第1の変化率と第2の変化率の両方がネットワーク伝送に関して決定されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  6. 前記送信源はセルラ無線通信システムにおける基地局送信機であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  7. 前記測定値の集合は送信信号フレーム番号を含むことを特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 第1および第2の時刻で受信されたフレーム番号の平均値とフレーム番号の平均増加率が決定され、世界時(ユニバーサルタイム)間隔は第1および第2の時刻で受信されたフレーム番号の平均値の間の差分をフレーム番号の平均増加率で割ったものとして計算されることを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 前記測定値の集合は送信信号フレーム境界を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  10. 前記測定値の集合は送信信号同期パタンを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  11. 位置測定システムの移動端末であって、複数の送信源からの信号を受信するための受信機を備えており、移動端末内において前記複数の送信源の位置と送信時間オフセットは未知であり、当該移動端末は更に、
    前記複数の送信源の1つまたはリファレンスまたは移動端末クロックに関して複数の時刻において前記複数の送信源からの信号の受信の時間または段階を表す測定値の集合を取得し、それらをそれぞれの時刻に揃えるための手段と、
    個々の集合の測定値を組み合わせて、当該端末においてその組み合わされたそれぞれの時刻に揃えられた測定値の集合から第1の時刻と第2の時刻との間の経過時間を計算するように構成された手段と、
    を備えていることを特徴とする移動端末。
  12. 衛星測位モジュールを備えており、前記第1の時刻と前記第2の時刻との間の経過時間は該衛星測位モジュールへ渡されることを特徴とする請求項11に記載の移動端末。
JP2010500186A 2007-03-29 2008-03-12 移動端末において時間変化を決定する方法 Ceased JP2010528495A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP07105174A EP1975641B1 (en) 2007-03-29 2007-03-29 Determining the change in time at a mobile terminal
PCT/EP2008/052966 WO2008119635A1 (en) 2007-03-29 2008-03-12 Determining the change in time at a mobile terminal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010528495A true JP2010528495A (ja) 2010-08-19

Family

ID=38441416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010500186A Ceased JP2010528495A (ja) 2007-03-29 2008-03-12 移動端末において時間変化を決定する方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8103294B2 (ja)
EP (1) EP1975641B1 (ja)
JP (1) JP2010528495A (ja)
AT (1) ATE511106T1 (ja)
WO (1) WO2008119635A1 (ja)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090268910A1 (en) * 2008-04-28 2009-10-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus and method for initialization of a scrambling sequence for a downlink reference signal in a wireless network
CA2928283A1 (en) 2008-09-10 2010-03-18 Nextnav, Llc Wide area positioning system
US9057606B2 (en) 2009-09-10 2015-06-16 Nextnav, Llc Wide area positioning system
US9035829B2 (en) 2008-09-10 2015-05-19 Nextnav, Llc Wide area positioning systems and methods
US8917209B2 (en) 2009-09-10 2014-12-23 Nextnav, Llc Coding in a wide area positioning system (WAPS)
US8521092B2 (en) 2009-05-27 2013-08-27 Echo Ridge Llc Wireless transceiver test bed system and method
US9473963B2 (en) 2009-05-27 2016-10-18 Echo Ridge Llc Interactive RF system testing system and method
US9372266B2 (en) 2009-09-10 2016-06-21 Nextnav, Llc Cell organization and transmission schemes in a wide area positioning system (WAPS)
US9291712B2 (en) 2009-09-10 2016-03-22 Nextnav, Llc Cell organization and transmission schemes in a wide area positioning system (WAPS)
WO2011100859A1 (en) * 2010-02-19 2011-08-25 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Improvements on otdoa and agnss positioning and timing information obtaining and updating
US10212687B2 (en) 2010-09-30 2019-02-19 Echo Ridge Llc System and method for robust navigation and geolocation using measurements of opportunity
US9588218B2 (en) 2010-09-30 2017-03-07 Echo Ridge Llc System and method for robust navigation and geolocation using measurements of opportunity
US9176217B2 (en) 2011-08-02 2015-11-03 Nextnav, Llc Cell organization and transmission schemes in a wide area positioning system (WAPS)
US9739891B2 (en) 2011-09-30 2017-08-22 Echo Ridge Llc System and method of using measurements of opportunity with vector tracking filters for improved navigation
US9594170B2 (en) 2011-09-30 2017-03-14 Echo Ridge Llc Performance improvements for measurement of opportunity geolocation/navigation systems
US9148808B2 (en) 2011-12-01 2015-09-29 Echo Ridge Llc Adaptive RF system testing system and method
FR2987136A1 (fr) * 2012-02-17 2013-08-23 St Microelectronics Sa Procede de localisation d'un objet
EP2856202B1 (en) 2012-06-05 2016-12-21 NextNav, LLC Systems and methods for location positioning of user device
US9390279B2 (en) 2012-09-11 2016-07-12 Nextnav, Llc Systems and methods for providing conditional access to transmitted information
US9286490B2 (en) 2013-09-10 2016-03-15 Nextnav, Llc Systems and methods for providing conditional access to transmitted information

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003529084A (ja) * 2000-03-24 2003-09-30 エリクソン インコーポレイテッド 無線通信システムからの情報に基づいた精密gps時間推定値
JP2006521773A (ja) * 2003-03-27 2006-09-21 クゥアルコム・インコーポレイテッド 複数の通信システムからの時間情報に基づくバーチャルリアルタイムクロック

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6204808B1 (en) * 1998-08-13 2001-03-20 Ericsson Inc. Method and system for aiding GPS receivers via a cellular or PCS network
GB9912724D0 (en) 1999-06-01 1999-08-04 Cambridge Positioning Sys Ltd Radio positioning system
CN101084453B (zh) * 2004-01-26 2011-12-21 剑桥定位系统有限公司 移动终端中校准时间信息的传送
DE602005013366D1 (de) * 2004-02-18 2009-04-30 Ericsson Telefon Ab L M Auf satelliten basierende positionsbestimmung mobiler endgeräte
EP1717596A1 (en) * 2005-04-28 2006-11-02 Cambridge Positioning Systems Limited Transfer of position information to a mobile terminal
US8472971B2 (en) * 2005-06-27 2013-06-25 Cambridge Positioning Systems Limited Method and apparatus for determining whether a mobile terminal has moved outside a given locale

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003529084A (ja) * 2000-03-24 2003-09-30 エリクソン インコーポレイテッド 無線通信システムからの情報に基づいた精密gps時間推定値
JP2006521773A (ja) * 2003-03-27 2006-09-21 クゥアルコム・インコーポレイテッド 複数の通信システムからの時間情報に基づくバーチャルリアルタイムクロック

Also Published As

Publication number Publication date
EP1975641B1 (en) 2011-05-25
WO2008119635A1 (en) 2008-10-09
US8103294B2 (en) 2012-01-24
ATE511106T1 (de) 2011-06-15
EP1975641A1 (en) 2008-10-01
US20100234048A1 (en) 2010-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010528495A (ja) 移動端末において時間変化を決定する方法
US10801069B2 (en) Inter-frequency bias compensation for time difference measurements in position determinations
US10859666B1 (en) Method and system for radiofrequency localization of transmitting devices via a mesh network
US8085201B2 (en) System for determining position over a network
JP4287476B2 (ja) 移動端末における較正時間情報の転送
KR101096010B1 (ko) Rf 방사체들의 이동형, 반복형 지리적위치결정
JP4772868B2 (ja) 移動端末が所定の場所の外側に移動したかどうか判定するための方法及び装置
US7797000B2 (en) System for automatically determining cell transmitter parameters to facilitate the location of wireless devices
US6094168A (en) Position determining system
CA2509527A1 (en) Calibration and correction system for satellite position location systems
US20090174599A1 (en) Positioning system, information supply device, terminal device, control method of information supply device, control program of information supply device, and computer readable recording medium recording control program of information supply device
US8730105B2 (en) Finding the position of a mobile terminal
US11658798B1 (en) Methods for time synchronization and localization in a mesh network
Li et al. TDOA-based passive localization of standard WiFi devices
US9591609B1 (en) Base station location derived from wireless terminal information
US20230280439A1 (en) Method and system for radiofrequency localization of transmitting devices via a mesh network
Ferrari et al. Timestamp validation strategy for wireless sensor networks based on IEEE 802.15. 4 CSS
Deng et al. A Mobile Phone Uplink CPDP-DTDOA Positioning Method Using UAVs for Search and Rescue
JP2024516594A (ja) メッシュネットワークにおける時間同期および位置特定の方法
US20180249359A1 (en) Methods of detecting, diagnosing, and treating atherosclerotic plaque rupture
Ebadi et al. An over-the-air CFO-assisted synchronization algorithm for TDOA-based localization systems
US9408173B1 (en) Base station timing derived from wireless terminal information
US11668785B2 (en) Method for locating a connected object by phase differences of arrival in an LPWA network
CN114786247B (zh) 一种时钟同步方法、系统、介质、设备及终端
JP3565188B2 (ja) 基地局における遅延時間の計測方法および計測装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111226

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120220

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120227

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120626

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120731

A045 Written measure of dismissal of application [lapsed due to lack of payment]

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045

Effective date: 20121127