JP2011022151A - セルラ・ネットワーク内でのｇｐｓ航法データの増分放送のためのシステムと方法 - Google Patents

Abstract

【課題】無線通信ネットワーク資源に過度の負担をかけずに適時に航法データを無線通信ネットワーク内の移動局に放送する方法を提供する。
【解決手段】各移動局は無線通信ネットワーク内で動作するトランシーバとＧＰＳ位置決め測定を行うための組み込みＧＰＳ受信機とを含み、また各移動局は最近見えていたＧＰＳ衛星について過去の軌道モデル化情報を有し、航法データを無線通信ネットワーク内の移動局に放送する方法は、現在見えている衛星について現在の軌道モデル化情報を定期的に受信し、受信した現在の軌道モデル化情報と過去の軌道モデル化情報とを比較して、偏差があれば更新された軌道モデル化情報を生成し、無線通信ネットワーク内で通信する全ての移動局に更新された軌道モデル化情報を無線通信ネットワークで放送する。
【選択図】図１

Description

（発明の分野）
本発明は全世界測位システム（ＧＰＳ）受信機に関するもので、より詳しくは、無線セルラ・ネットワーク内でのＧＰＳ航法データの増分放送のシステムと方法とに関する。

（発明の背景）
無線セルラ・ネットワークやその他の公衆陸上移動体ネットワーク（ＰＬＭＮ）内の移動局の地理的位置を決定することが、近年広範囲のアプリケーションにおいて非常に重要になっている。例えば、輸送およびタクシー会社では、車の位置を決定して配送手続きの効率を高めるために位置決めサービスが望まれている。また緊急呼び出し（例えば９１１番呼び出し）では、緊急事態のときに移動体端末の正確な位置を知ることは極めて重要である。

また位置決めサービスを用いれば、盗まれた車の位置を決定し、料金の安いホーム・ゾーン・コールを識別し、マイクロ・セル内のホット・スポットを検出し、高度な加入者サービス（例えば、現在位置検出サービス(Where Am I service)）を提供することができる。現在位置検出サービスを利用すれば、移動局は例えば最寄りのガソリン・スタンド、レストラン、病院の位置を容易に知ることができる。

移動局の地理的位置を決定する１つの方法は衛星に基づく全世界測位システム（ＧＰＳ）を用いることである。ＧＰＳは、ＧＰＳ受信機内で処理することが可能な特殊な符号化された衛星信号を提供して受信ユニットの位置と速度と時間を生成する衛星航法システムである。３次元の位置の座標と、固定座標システムに対する受信機クロックの時間オフセットを計算するには、４つ以上のＧＰＳ衛星信号が必要である。

ＧＰＳシステムは、約１２時間で地球の軌道を回る２４個の衛星（予備を含まず）で構成する。ＧＰＳ衛星の軌道高度（２０，２００ｋｍ）とは、衛星が任意の地点の上で同じ地上トラックおよび配置(ground track and configuration)を約２４時間に１度繰り返す高度である。それぞれ公称少なくとも４個の衛星を持つそれぞれ６つの軌道面があり、これらは等間隔で（すなわち、６０°離れて）、地球の赤道に対して約５５°傾斜している。この衛星配置により、地球上の任意の点のユーザに４個から１２個の衛星が見える。

ＧＰＳシステムの衛星は、ＧＰＳ受信機で位置と速度と時間の座標を決定するのに２つのレベルの精度を提供する。ＧＰＳシステムの多くの民間ユーザは標準位置決めサービス（ＳＰＳ）を用いる。これは水平方向に１００メートル、垂直方向に＋／−１５６メートル、時間で＋／−３４０ｎｓの２σ精度を有する。精密位置決めサービス（ＰＰＳ）は、暗号装置とキーと特殊装備の受信機を有する許可されたユーザだけが使用できる。

各ＧＰＳ衛星は２つのＬ帯域搬送波信号を送信する。Ｌ１周波数（中心周波数は１５７５．４２ＭＨｚ）は航法メッセージをＳＰＳおよびＰＰＳコード信号とともに搬送する。Ｌ２周波数（中心周波数は１２２７．６０ＭＨｚ）もＰＰＳコードを搬送し、ＰＰＳシステムと互換性のある受信機により電離層遅延を測定するのに用いられる。

Ｌ１およびＬ２搬送波信号は３つの２進コードにより変調される。すなわち、１．０２３ＭＨｚの粗捕捉（Ｃ／Ａ）コード、１０．２３ＭＨｚの精密コード（Ｐコード）、および５０Ｈｚの航法システム・データ・コード（ＮＡＶコード）である。Ｃ／Ａコードは、ＧＰＳ衛星を一意的に特徴づける擬似乱数（ＰＲＮ）コードである。全てのＧＰＳ衛星は同じＬ１およびＬ２搬送波によりその２進コードを送信する。多重同時受信信号は符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）相関器により回復される。民間ＧＰＳ受信機内の相関器はＮＡＶコードで変調されたＣ／Ａコードを最初に回復する。次に位相同期ループ（ＰＬＬ）回路がＮＡＶコードからＣ／Ａコードを分離する。強調したいのは、実際にどのＧＰＳ衛星が見えるかを決定するために、ＧＰＳ受信機はまず概略の位置を決定する必要があることである。逆に、その概略位置を知っているＧＰＳ受信機は該当するＧＰＳ衛星が送信する信号を速く収集することができる。

ＧＰＳ受信機の立ち上げには、一般に４個以上のＧＰＳ衛星の航法データ信号から一組の航法パラメータを収集する必要がある。ＧＰＳ受信機を立ち上げるこのプロセスは数分かかることが多い。

ＧＰＳ位置決めプロセスの時間はＧＰＳ受信機が有する情報の量に直接依存する。多くのＧＰＳ受信機は、最大１年先までの予想される衛星位置を粗く記述する暦データでプログラムされる。しかしＧＰＳ受信機が自分の概略位置を余りよく知らない場合は、ＧＰＳ受信機は見えている衛星からの信号を十分速く相関させることができず、したがってその位置を迅速に計算することができない。更に、注意すべきことは、立ち上がり時にＣ／ＡコードとＮＡＶコードを捕捉するのに必要な信号強さは、すでに収集した信号の監視を継続するのに必要な信号強さよりも大きいことである。また注意すべきであるが、ＧＰＳ信号を監視するプロセスは環境要因により大きな影響を受ける。さえぎるものがないところでは容易に収集することができるＧＰＳ信号も、受信機が木の葉陰や、車の中や、最悪の場合建物の中にあるときは、収集するのがますます困難になる。

最近の政府の指示（例えばＦＣＣフェーズＩＩ Ｅ−９１１サービスの応答時間要求）は、移動体ハンドセットの位置を正確且つ迅速に決定することを義務づけている。したがって、移動体端末内でＧＰＳ受信機を効果的に実現ししかも迅速且つ正確に位置決めするという要求を満たすため、移動体端末に支援データ（例えば、ローカル時間および位置の推定値、衛星天体暦およびクロック情報（これは移動局の位置と共に変わる））を迅速に提供することが必要になった。かかる支援データを用いることにより、移動局に組み込まれまたは接続されるＧＰＳ受信機は立ち上げ手続きを迅速に完了することができる。したがって、必要な支援ＧＰＳ情報を既存の無線セルラ・ネットワークで、移動体端末に組み込まれまたは接続されるＧＰＳ受信機に送ることが可能になることが望ましい。

衛星天体暦およびクロック訂正情報を無線リンクで遠方のＧＰＳ受信機に与えることは既に知られている。同様に、土地測量では差分ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）訂正を無線リンクで遠方のＧＰＳ受信機に与えるのが普通である。しかしかかる従来のシステムには、相互に作用するセルラ移動局と無線セルラ・ネットワークの特定の動作要求に応えるものはない。

ＧＰＳを装備した移動局（ＧＰＳ−ＭＳ）では、待機時間と通話時間とが電池容量によって制限される。組み込みＧＰＳ受信機を動作させると、基本的なセルホンの場合に比べて電池の消耗がはるかに大きくなることがある。これは待機時間と通話時間とを共に制限する可能性があるので望ましくない。

ＧＰＳ支援情報をＧＰＳ−ＭＳに与えると、単独のＧＰＳ受信機に比べてＧＰＳ−ＭＳの感度とタイム・トゥ・ファースト・フィックス（ＴＴＦＦ）と電力消費が改善される。しかし一般的なＧＰＳ−ＭＳの使用シナリオは、無線セルラ・ネットワークからＧＰＳ支援情報を収集して更新することに関して問題がある。例えば、ＤＧＰＳ訂正データは大きく時間に依存するので頻繁に更新する必要がある。これは無線セルラ・ネットワークの設備にとって大きな負担である。また或る衛星の新しい天体暦およびクロック訂正データが利用可能になった後、位置の精度を高く保つためには、その衛星が見えている全てのＧＰＳ−ＭＳはできるだけ早く新しい支援が必要である。かかる更新を適時に供給することは無線セルラ・ネットワークの設備にとって大きな負担になることがある。

本発明は、上に説明した問題の１つ以上を新しい簡単な方法で解決することを目的とする。

（発明の概要）
本発明では、無線セルラ・ネットワーク内のＧＰＳ支援データのための増分放送のシステムと方法を提供する。このシステムと方法は、無線セルラ・ネットワーク資源に過度の負担をかけずに適時に航法データを与える。

概要を述べると、本発明の１つの形態は、全世界測位システム（ＧＰＳ）支援データを無線通信ネットワーク内で移動局に放送する方法を開示する。各移動局は無線通信ネットワーク内で動作するトランシーバと、ＧＰＳ位置決め測定を行うための組み込みＧＰＳ受信機とを含む。この方法は、選択された移動局との間に直接点対点チャンネルを確立し、見えているＧＰＳ衛星について軌道モデル化情報を点対点チャンネルで選択された移動局に転送し、無線通信ネットワーク内で通信する全ての移動局にＧＰＳ訂正データを無線ネットワークで放送するステップを含む。

本発明の１つの特徴は、転送するステップがＧＰＳ衛星およびクロック訂正情報またはＧＰＳ衛星暦データを転送するステップを含むことである。

本発明の別の特徴は、放送するステップがＤＧＰＳ訂正データを放送するステップを含むことである。

本発明の更に別の特徴は、無線通信ネットワーク内で通信する全ての移動局に更新された軌道モデル化情報を表すデータを放送することにより支援データを更新するステップを与えることである。更新するステップは更新された軌道モデル化情報を表すデータを分解して、分解されたデータを放送メッセージの未使用部分に選択的に追加することを含む。更新された軌道モデル化情報と既存の軌道モデル化情報とを比較して、現在見えている衛星について偏差を決定する。分解するステップは、現在見えている衛星について偏差を分解することを含む。

本発明の別の特徴は、更新するステップが、更新された軌道モデル化情報を表すデータを圧縮することを含むことである。データは、現在見えている衛星について偏差を決定することにより圧縮される。

本発明の別の形態では、更新されたＧＰＳ支援データを無線通信ネットワーク内で移動局に増分放送する方法を開示する。各移動局は無線通信ネットワーク内で動作するトランシーバと、ＧＰＳ測定を行うための組み込みＧＰＳ受信機とを含み、また移動局は最近見えていたＧＰＳ衛星について過去の軌道モデル化情報を有する。この方法は、現在見えているＧＰＳ衛星について現在の軌道モデル化情報を定期的に受信し、受信した現在の軌道モデル化情報と過去のモデル化情報とを比較し、偏差があれば更新された軌道モデル化情報を生成し、無線通信ネットワーク内で通信する全ての移動局に更新された軌道モデル化情報を無線通信ネットワークで放送するステップを含む。

本発明の更に別の形態では、ＧＰＳ支援データを無線通信ネットワーク内で移動局に放送するシステムを開示する。各移動局は無線通信ネットワーク内で動作し、またＧＰＳ位置決め測定を行うための組み込みＧＰＳ受信機を含む。このシステムは見えているＧＰＳ衛星について軌道モデル化情報とＧＰＳ訂正データとを収集するためのＧＰＳ受信機を含む。トランシーバが無線通信ネットワーク内の移動局と通信する。放送コントローラがＧＰＳ受信機およびトランシーバに関連し、選択された移動局との間に直接点対点チャンネルを選択的に確立して軌道モデル化情報を転送し、また無線通信ネットワーク内で通信する全ての移動局にＧＰＳ訂正データを無線通信ネットワークで定期的に放送する。

本発明の特徴は、軌道モデル化情報がＧＰＳ衛星天体暦およびクロック訂正情報を含むことである。

本発明の別の特徴は、軌道モデル化情報がＧＰＳ衛星暦データを含むことである。

本発明の更に別の特徴は、ＧＰＳ訂正データがＤＧＰＳ訂正データを含むことである。

本発明の別の特徴は、放送コントローラが、無線通信ネットワーク内で通信する全ての移動局に更新された軌道モデル化情報を表すデータを放送することにより支援データを更新することである。更新することは、更新されたモデル化情報を表すデータを分解して、分解されたデータを放送メッセージの未使用部分に選択的に追加することを含む。放送コントローラは更新された軌道モデル化情報と既存の軌道モデル化情報とを比較して、現在見えている衛星について偏差を決定する。放送コントローラは現在見えている衛星について偏差を分解する。

本発明の更に別の特徴は、放送コントローラが、更新された軌道モデル化情報を表すデータを圧縮することである。データは現在見えている衛星について偏差を決定することにより圧縮される。

本発明の別の特徴や利点はこの明細書と図面から容易に明らかである。

本発明に係る無線通信ネットワーク内でＧＰＳ支援データを放送するシステムのブロック図。 図１のシステムのＧＰＳ支援放送コントローラのブロック図。 図２のコントローラにより実現される、更新されたＧＰＳ航法情報の分解を示すタイミング図。

（発明の詳細な説明）
図１は、支援されたＧＰＳ位置決めを用いる無線通信ネットワーク・システム１０のブロック図を示す。本発明のシステムと方法とについてＧＳＭセルラ標準に関して説明する。しかし当業者が理解するように、本発明は、例えばＴＤＭＡ（ＡＮＳＩ−１３６）やＣＤＭＡ（ｃｄｍａＯｎｅ）などの他のセルラ・システムや、衛星電話または陸上移動体無線などの非セルラ無線通信システムにも適用することができる。

無線通信ネットワーク・システム１０は、基地局コントローラ（ＢＳＣ）１４に接続する基地トランシーバ局（ＢＴＳ）１２を含む。ＢＳＣは、雲３４で表されるセルラ・システム・ネットワークを通して信号を介して移動体位置センタ（ＭＬＣ）１６と通信する。ＢＴＳ１２はシステム１０の無線部分であり、特定のセル１８内で用いられる無線信号を送信および受信する。ＢＳＣ１４は、後で説明する放送機能を含む１つ以上のＢＴＳ（ＢＴＳ１２など）の資源を制御する。ＭＬＣ１６は全世界測位システム（ＧＰＳ）支援情報を決定して、サービスする区域内の任意のＧＰＳ装備の移動局ＧＳＰ−ＭＳ（例えばセル１８内に示すＧＳＰ−ＭＳ２０）に送る。これは、ＭＬＣ１６と同じ場所に配置されるローカル差分ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）受信機２２を通して行ってよい。ＤＧＰＳ受信機２２は、見えている衛星（例えば、衛星２４）からの航法メッセージと共に訂正を与える。衛星２４は、ＧＰＳと同じ範囲の信号を与える任意の、衛星に基づく増補システム（ＳＢＡＳ）でよい。このアプリケーションでは、衛星２４をＧＰＳ衛星として説明する。ＤＧＰＳ受信機２２は、他のＳＢＡＳ衛星（例えば、ＷＡＡＳまたはＥＧＮＯＳ静止衛星２６）からの情報をＤＧＰＳ訂正の冗長源として用いてもよい。

ＧＰＳ−ＭＳ２０は、自分自身と無線通信ネットワーク・システム１０との間で無線信号を送信および受信するためのセルラ・トランシーバを有する一般的な移動局（無線電話、セルラ電話、セルホンとも呼ばれる）で構成する。またＧＰＳ−ＭＳ２０は、衛星２４などの見えているＧＰＳ衛星から複合信号を受信するための組み込みＧＰＳ受信機を備える。ＧＰＳ−ＭＳ２０は、無線通信ネットワーク・システム１０から受信した複合信号と航法支援データとを用いてＧＰＳ位置決め測定を行うようプログラムされる。

明らかであるが、ネットワーク・システム１０は一般に多数のＢＴＳ（各セルに１個）と、同様に多数のＢＳＣを含む。ＧＰＳ−ＭＳの数は所定の時刻にネットワーク・システムを利用しているユーザの数に依存する。しかし簡単のために、本発明に係るシステムと方法との特徴について、図に示すＢＴＳ１２、ＢＳＣ１４およびＧＰＳ-ＭＳ２０に関して説明する。

無線通信ネットワーク・システム１０の情報搬送チャンネルすなわち「ベアラ」は３つのカテゴリに分割することができる。第１は２８で示す点対点チャンネルである。点対点チャンネル２８では、ＧＰＳ−ＭＳ２０とＢＳＣ１４または移動体交換センタ（図示せず）の間に専用の論理または物理チャンネルが存在する。チャンネルは専用なので、使用前にＧＰＳ−ＭＳ２０とネットワーク・エンティティとの間に確立し、通信が終了した後に解放しなければならない。かかる手続きは１つ以上のネットワーク・エンティティからの処理容量を必要とするので「無料」ではない。

第２の型のチャンネルは、３０で示す点対多点チャンネルである。点対多点チャンネルでは、無線通信ネットワーク・システム１０は或る地理的区域内の全ての移動局に情報を放送する。放送には論理チャンネルを用いないので、設定および解放手続きは必要ない。しかし、制御エンティティは点対多点チャンネル３０毎に放送内容を決定しなければならない。例えばＧＳＭシステムでは、ＢＳＣ１４はＢＳＣ１４がサービスする各セル内にあるＢＴＳ１２が送信する放送制御チャンネル（ＢＣＣＨ）を形成する。

第３の型のチャンネルは、多数の移動局が共通のチャンネルで送信する多点対点である。ＧＳＭシステム内のこの型のチャンネルの一例はランダム・アクセス・チャンネル（ＲＡＣＨ）で、これは或るセル区域内の全ての移動局がネットワークに専用接続を要求するのに用いられる。

ＧＰＳ支援データの型は２つのカテゴリに分割することができる。第１は見えている衛星についての軌道モデル化情報である。第２はＤＧＰＳ訂正である。軌道モデル化情報は衛星天体暦およびクロック訂正、または暦データを含む航法情報から成る。このデータは比較的大きく、１０個の衛星で約５０００ビット程度である。航法情報は頻繁に更新する必要がなく、現在見えている衛星で約２時間毎である。ＧＰＳ衛星暦データの更新頻度は非常に小さい。航法情報が基準位置（例えば、サービス中のＢＴＳ１２）から見える衛星だけに与えられる場合は、新しい衛星が見えたときも更新が必要である。航法情報はＧＰＳ−ＭＳ２０が自分の位置を計算するのに必要である。ネットワーク・システム１０から航法情報を与えるということは、ＧＰＳ−ＭＳ２０は各ＧＰＳ衛星信号（例えば、図１の信号３２）からそれを復調する必要がないことを意味する。

ＤＧＰＳ訂正は、大気、軌道および選択的利用可能度(Selective Availability)（ＳＡ）誤りを、ＧＰＳ−ＭＳ２０が測定して位置の計算に用いる各衛星の範囲内に減らすのに用いられる。このデータは比較的小さいが、ＳＡ劣化が時間と共に変化するので、３０秒以下の程度で頻繁に更新する必要がある。ＤＧＰＳ訂正を行うと、ＧＰＳ−ＭＳ２０の水平位置の正確さが５０ｍ（ＲＭＳ）から５−１０ｍ（ＲＭＳ）まで改善される。これは個人航法(personal navigation)などのアプリケーションでは重要である。

各セルまたはＢＴＳの放送容量は比較的限られている。この容量はＧＰＳ支援以外の情報に用いなければならない。例えば、ＢＣＣＨは隣接セルへのハンドオフを支援する情報を与えなければならない。したがって、放送ベアラで大きな航法支援を送ることは実際的でない。

上の要求を満たすため、本発明に係る無線通信ネットワーク・システム１０はＧＰＳ支援情報をＧＰＳ−ＭＳ２０に与えるのに複数の手続きを用いる。第１の手続きは、ＧＰＳ−ＭＳ２０に電源を入れたとき、専用の点対点チャンネル２８を用いて軌道モデル化情報とＤＧＰＳ訂正支援とをネットワーク１０に要求して受信する。この専用チャンネルはこの目的のために特に設定してもよいし、または他の目的のために設定された論理チャンネルを、ＧＰＳ−ＭＳ２０とネットワーク・システム１０との間のこの通信に用いてもよい。点対点チャンネル２８を用いると送出が速くなり、ＧＰＳ−ＭＳ２０は自分の位置を迅速に計算することができる。

一方、ＤＧＰＳ訂正データは各セルのＢＣＣＨまたは他の放送ベアラで放送される。各セル（例えばセル１８）毎のＤＧＰＳ放送データは３０秒以下毎にＢＳＣ１４により更新される。放送が優れている点は、ＤＧＰＳ訂正を全てのＧＰＳ−ＭＳに向かって一度に迅速に送出することが可能なことである。訂正データの有効な期間が短いので、これは特に重要である。

上の２つの手続きが主な動作シナリオである。しかし、軌道モデル化情報（特に航法情報）を地理的領域（例えば、セル）内の全てのＧＰＳ−ＭＳについて更新しなければならないときは問題が起こる。この一例は新しい衛星が見えてきたときである。セル内の全てのＧＰＳ−ＭＳに点対点送出を行うことも、追加の放送容量を用いることも実際的ではない。

本発明では、更新された情報を分解して放送メッセージの未使用部分に追加することによりこの問題を解決する。詳しく述べると、ほとんどのネットワーク信号プロトコルはいわゆるプロトコル・データ・ユニット（ＰＤＵ）を有するが、ＰＤＵ内では全てのメッセージは或るサイズの倍数でなければならない。例えば、ＧＳＭショート・メッセージ・サービス・セル放送（ＳＭＳ−ＣＢ）のＰＤＵは８２バイト、すなわち６５６ビットである。実際のメッセージ内容がこの長さより短い場合は、プロトコルは充填データを追加してＰＤＵサイズにする。本発明では、上に述べた放送ＤＧＰＳ訂正データが１ＰＤＵより小さい場合は、未使用の容量を更新された航法データで充填する。これにより、セル１８内の全てのＧＰＳ−ＭＳは更新された航法データを受信することが可能になり、専用の点対点チャンネル２８やその他のネットワーク資源（例えば、ＭＳＣやＢＳＣ）を占有する必要がない。

本発明では、放送ＤＧＰＳメッセージで航法データ更新を送るのに２つのオプションがある。第１は、データを分解して未使用放送容量を充填することにより、更新で影響を受ける衛星毎に天体暦やクロック訂正などを直接送ることである。第２のオプションは、１個以上の新しく見えてくる衛星については情報を直接送るが、現在見えている衛星については予想される航法パラメータの偏差だけを送ることである。ＧＰＳ−ＭＳ２０は過去の放送された更新を記憶しているので、この偏差を既存の情報に与えて最新の航法データ更新を決定することができる。これにより、ＧＰＳ−ＭＳ２０にデータを一層迅速に分配することができる。

ＤＧＰＳ受信機２２または他の外部源からのＤＧＰＳ訂正データを捕捉すると、ＭＬＣ１６はネットワーク３４を介してこのデータをＢＳＣ１４に送る。または、ＭＬＣ１６はＢＳＣ１４と同じ場所に設けてよい。好ましくは、ＭＬＣ１６はＤＧＰＳ訂正データを定期的に、例えば３０秒以下毎に更新する。各訂正を受信した後、ＢＳＣ１４はこのデータを内部ＧＰＳ支援放送コントローラ３６（図２を参照）に送る。

図２において、放送コントローラ３６はＭＬＣ１６からＤＧＰＳ訂正データを受信するマルチプレクサ３８を含む。またＢＳＣ１４はＭＬＣ１６からＧＰＳ航法データを受信する。このデータはＤＧＰＳ受信機２２から、また場合によっては外部源（図示せず）から来る。航法データの更新は、ＧＰＳ衛星がそれぞれの航法メッセージを変えるとき、また場合によっては新しい衛星が見えてきたときに行われる。この航法データを受信した後、ＢＳＣ１４はこれを内部の放送コントローラ３６に送って現在のデータのためのバッファ４０に記憶する。バッファ４０と過去のデータを記憶するバッファ４２とを、変化検出クロック４４を用いて比較する。現在見えている衛星について航法データに差がない場合は、この衛星については追加の放送メッセージ内容を生成する必要はない。現在見えている衛星に変化がある場合は、放送コントローラ３６は航法パラメータの前の集合と航法パラメータの新しい集合とを関係づける偏差項を計算する。かかる偏差項をブロック４６に転送して変化したデータを符号化し、緩衝し、分解器４８を用いて分解して点対多点放送メッセージの未使用部分に入れる。分解器４８はＤＧＰＳ訂正データを受信するサイズ検出ブロック５０にも接続する。サイズ検出ブロックは、放送ＤＧＰＳ訂正データが１ＰＤＵより小さいかどうか判定する。サイズ検出ブロック５０は、更新された航法データで充填することが可能な未使用容量を分解器４８に指示する。分解器は分解された航法データをマルチプレクサ３８に供給して、放送ＤＧＰＳ訂正データの未使用容量を充填する。これは放送メッセージ内容として出力される。これにより、無線通信ネットワーク１０内で通信する全てのＧＰＳ−ＭＳに航法データを一層迅速に分配することができる。

明らかであるが、新しい衛星が見えたためブロック４２に過去のデータが緩衝されていない場合は、航法データをそのまま流してその標準形式に分解する。

図３は、ブロック５２で示す更新された航法情報を分解して時刻ｔ₀,ｔ₁,ｔ₂,ｔ₃,ｔ₄での各ＤＧＰＳ訂正データと共にＮ、Ｎ＋１、Ｎ＋２、Ｎ＋３、Ｎ＋４で示す放送メッセージに追加した時間線を示す。

現在見えている衛星について偏差項だけを転送することの１つの利点はメッセージの圧縮である。個別の航法更新のサイズが小さくなるほど、航法更新のシーケンスの有効送出速度を高めることができる。または、有効送出速度を変えずに、節約されたビットを他の目的に用いてもよい。例えばこれらの節約されたビットを用いて、無線セルラ・ネットワーク・システムの各時間基準とＧＰＳとの精密な関係を示すビットを定期的に放送してよい。当業者に知られているように、この関係を知ることは全ての効果的なＧＰＳ支援方式の中心的要素である。かかるタイミング関係は、本出願の譲渡人に譲渡された、Bloebaum 他の出願番号第０９／２６４，１２０号、１９９９年３月８日出願、に述べられている。

連続した２時間航法フィット・スパン間隔の間は２倍または３倍の圧縮が可能であると予想される。例えば、クロックおよび天体暦のデータの問題(Issue-Of-Data)項（ＩＯＤＣおよびＩＯＤＥ）は、複合の１８ビットから、変化が起こったことを示すのに十分な、わずか１−２ビットまで減らすことができる。同様に、クロックの時刻(time-of-clock)と天体暦の時刻(time-of-ephemeris)（ｔ_0Cとt_OE）をそれぞれ１６ビットからそれぞれ８ビットに減らすことができる。

更に、他の軌道パラメータも圧縮することが可能である。なぜなら、前の更新でＧＰＳ−ＭＳ２０内に記憶された航法データは対応する高次の導関数(derivatives)を含むからである。従来の項の集合｛ａｆ₀、ａｆ₁、Ｉ₀，Ω₀，Ｍ₀，ω｝は、集合｛ａｆ₁、ａｆ₂、ｄＩ／ｄｔ，ｄΩ／ｄｔ，Δｎ｝に含まれる高次の導関数を用いることにより正確に２時間先を予測することができる。正確に予測された推定値と新しい更新からの関連項との差は極めて小さい。これは非常に正しい。なぜなら、よく知られているように、連続したフィット・スパン更新（２時間遅れ）により生成される擬似範囲対の差は１メートルより小さいからである。この６項の集合は全部で１６６クロック／天体暦ビットになるので、この部分集合の４倍の圧縮により約１２０ビット削減される。

残りの項｛ａｆ₂、ｄＩ／ｄｔ，ｄΩ／ｄｔ，Δｎ，ｅ，Ａ^1/2｝と６つの調波訂正振幅については、予想されるスパン間のパラメータ偏差の範囲を決定するのは余り簡単ではない。かかる決定には、保管された航法メッセージ内に示されるスパン間の偏差の経験的な調査が必要である。しかし、２つの連続したフィット・スパン間隔の各パラメータは制御セグメント観測データの同じ連続した４週集合から本質的に得られることを考慮しなければならない。非常に長い観察窓が用いられているので、連続したフィット・スパン・パラメータ集合の間の接合点は本来スムースである。かかる残りの項に必要な２２２ビットを半分に減らし、且つ上に述べた削減を行うことができる場合は、３倍の圧縮が可能である。

図１に示すように、ＧＰＳ−ＭＳ２０はサービスするＢＴＳ１２から送信される点対点チャンネルと点対多点チャンネルとを両方とも受信する。ＧＰＳ−ＭＳ２０に電源を入れたときに有効な航法データを有しないときは、点対点チャンネルで直接ＭＬＣ１６にデータを要求してよい。しかしＧＰＳ−ＭＳ２０が有効な航法データをすでに有している場合は、既存のデータを用いながら点対多点チャンネルに新しいデータが来るのを待ってもよい。

このように、本発明ではセルラ・ネットワーク・システムなどの無線通信システム内でＧＰＳ支援データを増分放送して、時間依存情報を頻繁に更新し、しかも無線通信ネットワークの負担を最小にするシステムと方法とを示している。

Claims (27)

1. 全世界測位システム（ＧＰＳ）支援データを無線通信ネットワーク内で移動局に放送する方法であって、各移動局は前記無線通信ネットワーク内で動作するトランシーバとＧＰＳ位置決め測定を行うための組み込みＧＰＳ受信機とを含み、前記方法は、
   選択された移動局との間に直接点対点チャンネルを確立し、
   見えているＧＰＳ衛星について軌道モデル化情報を前記点対点チャンネルで前記選択された移動局に転送し、
   前記無線通信ネットワーク内で通信する全ての移動局にＧＰＳ訂正データを前記無線通信ネットワークで放送する、
   ステップを含む、ＧＰＳ支援データを移動局に放送する方法。
2. 前記転送するステップはＧＰＳ衛星天体暦およびクロック訂正情報を転送するステップを含む、請求項１記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送する方法。
3. 前記転送するステップはＧＰＳ衛星暦データを転送するステップを含む、請求項１記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送する方法。
4. 前記放送するステップはＤＧＰＳ訂正データを放送するステップを含む、請求項１記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送する方法。
5. 更に、前記無線通信ネットワーク内で通信する全ての移動局に更新された軌道モデル化情報を表すデータを放送することにより支援データを更新するステップを更に含む、請求項１記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送する方法。
6. 前記更新するステップは前記更新された軌道モデル化情報を表すデータを分解して、前記分解されたデータを放送メッセージの未使用部分に選択的に追加することを含む、請求項５記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送する方法。
7. ここで更に、現在見えている衛星について更新された軌道モデル化情報と既存の軌道モデル化情報とを比較して偏差を決定するステップを含む、請求項６記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送する方法。
8. 前記分解するステップは現在見えている衛星について偏差を分解することを含む、請求項７記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送する方法。
9. 前記更新するステップは前記更新された軌道モデル化情報を表すデータを圧縮することを含む、請求項５記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送する方法。
10. 前記更新するステップは現在見えている衛星について偏差を決定することによりデータを圧縮する、請求項９記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送する方法。
11. 更新された全世界測位システム（ＧＰＳ）支援データを無線通信ネットワーク内で移動局に増分放送する方法であって、各移動局は前記無線通信ネットワーク内で動作するトランシーバとＧＰＳ位置決め測定を行うための組み込みＧＰＳ受信機とを含み、また各移動局は最近見えていたＧＰＳ衛星について過去の軌道モデル化情報を有し、前記方法は、
    現在見えている衛星について現在の軌道モデル化情報を定期的に受信し、
    前記受信した現在の軌道モデル化情報と過去の軌道モデル化情報とを比較して、偏差があれば更新された軌道モデル化情報を生成し、
    前記無線通信ネットワーク内で通信する全ての移動局に更新された軌道モデル化情報を前記無線通信ネットワークで放送する、
    ステップを含む、更新されたＧＰＳ支援データを移動局に増分放送する方法。
12. 前記放送するステップは前記更新された軌道モデル化情報を表すデータを分解して、前記分解されたデータを放送メッセージの未使用部分に選択的に追加することを含む、請求項１１記載の更新されたＧＰＳ支援データを移動局に増分放送する方法。
13. 前記分解するステップは現在見えている衛星について偏差を分解することを含む、請求項１２記載の更新されたＧＰＳ支援データを移動局に増分放送する方法。
14. 前記放送するステップは前記更新された軌道モデル化情報を表すデータを圧縮することを含む、請求項１１記載の更新されたＧＰＳ支援データを移動局に増分放送する方法。
15. 前記放送するステップは現在見えている衛星について偏差を決定することによりデータを圧縮する、請求項１４記載の更新されたＧＰＳ支援データを移動局に増分放送する方法。
16. 前記無線通信ネットワークの各時間基準と前記ＧＰＳとの関係を記述するデータを放送メッセージの未使用部分に追加するステップを更に含む、請求項１１記載の更新されたＧＰＳ支援データを移動局に増分放送する方法。
17. 全世界測位システム（ＧＰＳ）支援データを無線通信ネットワーク内で移動局に放送するシステムであって、各移動局は前記無線通信ネットワーク内で通信し、またＧＰＳ位置決め測定を行うための組み込みＧＰＳ受信機を含み、前記システムは、
    見えているＧＰＳ衛星について軌道モデル化情報とＧＰＳ訂正データを収集するためのＧＰＳ受信機と、
    前記無線通信ネットワーク内で移動局と通信するトランシーバと、
    放送コントローラであって、前記ＧＰＳ受信機とトランシーバとに関連し、選択された移動局との間に直接点対点チャンネルを選択的に確立して前記軌道モデル化情報を転送し、また前記無線通信ネットワーク内で通信する全ての移動局にＧＰＳ訂正データを前記無線通信ネットワークで定期的に放送する、放送コントローラと、
    を備えるＧＰＳ支援データを移動局に放送するシステム。
18. 前記軌道モデル化情報はＧＰＳ衛星天体暦およびクロック訂正情報を含む、請求項１７記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送するシステム。
19. 前記軌道モデル化情報はＧＰＳ衛星暦データを含む、請求項１７記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送するシステム。
20. 前記ＧＰＳ訂正データはＤＧＰＳ訂正データを含む、請求項１７記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送するシステム。
21. 前記放送コントローラは前記無線通信ネットワーク内で通信する全ての移動局に更新された軌道モデル化情報を表すデータを放送することにより支援データを更新する、請求項１７記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送するシステム。
22. 前記更新することは、前記更新された軌道モデル化情報を表すデータを分解して、前記分解されたデータを放送メッセージの未使用部分に選択的に追加することを含む、請求項２１記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送するシステム。
23. 前記放送コントローラは、現在見えている衛星について更新された軌道モデル化情報と既存の軌道モデル化情報とを比較して偏差を決定する、請求項２２記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送するシステム。
24. 前記放送コントローラは現在見えている衛星について偏差を分解する、請求項２３記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送するシステム。
25. 前記放送コントローラは前記更新された軌道モデル化情報を表すデータを圧縮する、請求項２１記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送するシステム。
26. 前記放送コントローラは現在見えている衛星について偏差を決定することによりデータを圧縮する、請求項２５記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送するシステム。
27. 前記放送コントローラは前記無線通信ネットワークの各時間基準と前記ＧＰＳとの関係を記述するデータを放送メッセージの未使用部分に追加する、請求項２２記載のＧＰＳ支援データを移動局に放送するシステム。

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