JP2012500387A

JP2012500387A - 弱信号の位置検出のための可変コヒーレンス統合

Info

Publication number: JP2012500387A
Application number: JP2011523057A
Authority: JP
Inventors: レフェバー，ロナルド; ミア，ラシドゥス・エス; アンダーソン，ロバート・ジェイ
Original assignee: トゥルーポジション・インコーポレーテッド
Priority date: 2008-08-15
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2012-01-05
Also published as: MX2011001715A; AU2009282218A1; CN102124770A; IL210796A; US7924224B2; WO2010019477A1; EP2316231A1; CN102124770B; US20100039326A1; CA2733687A1; AU2009282218B2; IL210796A0; KR20110044911A; CA2733687C; BRPI0917643A2

Abstract

ネットワーク・ベースのワイヤレス位置検出システム（ＷＬＳ）において、地理的に分散されている位置測定ユニット（ＬＭＵ）は、複数のＢＴＳカバレッジ・エリアに跨って逆チャネル（移動体からネットワークへ）信号を検出し用いることができなければならない。複製相関照合処理を、相関付け前に離散セグメントに細分化されたローカルおよび基準信号と共に用いることによって、移動体のクロック・ドリフトおよびドプラ・シフトの影響を緩和し、処理利得の増大を図ることができる。
【選択図】図６

Description

相互引用
[0001] 本願は、２００８年８月１５に出願された米国特許出願第１２／１９２，８４２号の優先権を主張する。この出願をここで引用したことにより、その内容全体が本願にも含まれるものとする。
技術分野
[0002] 本明細書において記載する主題は、一般的には、ワイヤレス・デバイスの位置検出方法および装置に関する。更に特定すれば、限定ではなく、本明細書において記載する主題は、弱信号またはノイズの存在によって偽装された信号を検出するための複製照合(matched replica)および部分的コヒーレンス処理を含む高度アルゴリズムの使用により、ネットワーク・ベースのワイヤレス位置検出システムが複数の地理的に分散された受信機において到達時間差を求める能力を向上し、位置検出歩留まり(yield)および精度を高めることに関する。

従来技術

[0003] ワイヤレス位置検出システムに関する初期の業績は、到着時間差（TDOA）技法を使用してセルラ電話機の位置を突き止めるためのシステムを開示する１９９４年７月５日付米国特許第５,３２７,１４４号、"Cellular Telephone Location System"（セルラ電話位置検出システム）において説明されている。’１４４号特許において開示されたシステムの更なる改良が、１９９７年３月７日付の米国特許第５,６０８,４１０号、”System for Locating a Source of Bursty Transmissions”（バースト送信源の位置を突き止めるためのシステム）において開示されている。これらの特許は双方も、本願の譲受人であるTruePosition, Inc.,が所有している。TruePosition社は、元の発明的概念に大幅な改良を加え続けている。複製照合処理(matched replica processing)も、２０００年４月４日付けの"Robust, Efficient Localization System”（ロバストな効率的位置測定システム）と題する米国特許第６，０４７，１９２号に開示されている。

[0004] 過去数年間に、セルラ業界は、ワイヤレス電話が使用できるエア・インターフェイス・プロトコルの数を増大させ、ワイヤレスまたは移動体電話が動作できる周波数帯域の数を増大させ、移動体電話を意味する語句の数を拡大して、「パーソナル・コミュニケーション・サービス」、「ワイヤレス」およびその他を含むまでになった。現在ワイヤレス業界において用いられているエア・インターフェイス・プロトコルには、ＡＭＰＳ、Ｎ−ＡＭＰＳ、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＴＡＣＳ、ＥＳＭＲ、ＧＰＲＳ、ＥＤＧＥ、ＵＭＴＳＷＣＤＭＡ、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ／ＳＡＥ／ｅＵＴＲＡＮ等が含まれる。

[0005] 電力制御方式が増々厳しくなるに連れて、そして連続的な効率的電力制御を必要とする高度スペクトル拡散コーディング方式（ＣＤＭＡ、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＯＦＭＤ、ＳＣ−ＣＤＭＡ等）の導入による無線電力レベル低下のために、ワイヤレス位置検出システムの近隣および地理的に近接する受信機において無線信号を検出する能力が低下している。ワイヤレス位置検出システムによって用いられる位置検出技法は、到達時間差（ＴＤＯＡ）、到達角度（ＡｏＡ）、混成ＴＤＯＡ／ＡｏＡ、および汎地球ナビゲーション衛星システム（ＧＮＳＳ）測定による混成地上ＴＤＯＡを含むことができる。ＧＮＳＳシステムの現行例に、米国のＮａｖＳｔａｒ汎地球測位システム（ＧＰＳ）がある。

[0006] 複製相関照合処理の時間期間を長くすればする程、低い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）において無線信号の検出が可能になる。クラメール−ラオ境界理論によって示唆されるように、到達時間差（ＴＤＯＡ）および到達角度（ＡｏＡ）に基づくワイヤレス位置検出システムの精度を高めるために、積分長の延長を用いることができる。

[0007] しかしながら、通常、移動体発振器のドリフトおよびドプラ・シフトのために、積分長全体においてコヒーレンスを確保することができない。コヒーレント処理によって発生される処理利得がないと、ノイズの中にある弱信号の検出は一層困難になる。

[0008] 本明細書において記載するシステムは、相関処理段階において並列処理を用いて、任意の複製照合に対するコヒーレンスを最大にする。相関器の各（２からｎまで）経路が、積分長の各セグメント（１からｍ）毎に別々の時間および周波数検索空間を形成し、完全コヒーレント推定値に１つのセグメントが用いられ、非コヒーレント推定値に（ｍ）個のセグメントが用いられる。

[0009] コヒーレンスはセグメントの集団に対して可能であり、セグメントの結果を合計することができるので、その結果処理利得が大きくなり、つまり基準信号との相関が高くなる。

[0010] 本発明の例示的な実施形態の更に別の態様については、以下で説明する。

[0011] 以上の摘要および以下の詳細な説明は、添付図面と関連付けて読んだときに、一層深く理解することができる。本発明を例示する目的で、図面には本発明の例示的構造を示すが、本発明は、開示する特定の方法や手段に限定されるのではない。図面において、
図１ａは、ＵＭＴＳ（ワイドバンドＣＤＭＡ無線）ベースのワイヤレス通信システムと共に用いるためのワイヤレス位置検出システムを模式的に示す。図１ｂは、ＣＭＤＡベースのワイヤレス通信システムと共に用いるためのワイヤレス位置検出システムを模式的に示す。図１ｃは、ＣＭＤＡ全ＩＰベースのワイヤレス通信システムと共に用いるためのワイヤレス位置検出システムを模式的に示す。図２ａは、マルチパス成分を有する受信スペクトル拡散信号の代表的時間−周波数−相関マップを示す。図２ｂは、代表的な時間−周波数−相関マップを用語と共に示す。図３は、移動体の速度、移動体のクロック・ドリフト、および移動体のアップリンク信号のマルチパス受信による周波数シフトを示す。図４ａは、基準およびローカル信号エンベロープを、１つの周波数オフセットにおける時間に対して示す。図４ｂは、基準信号およびローカル信号の、１つの周波数オフセットにおける時間に対する相関を示す。図４ｃは、ローカル受信信号および基準信号を、１つの周波数オフセットにおける時間に対する連続離散サブディビジョン(subdivision)に区分する場合を示す。図４ｄは、１つの周波数オフセットにおける、時間に対する基準信号およびローカル信号の、複数の相関マップへの細分割の相関を示す。図５は、可変コヒーレント処理に先立つ複製照合プロセスの動作段階を示す。図６は、本明細書において記載する可変コヒーレント処理手法の動作の異なる図を示す。図７は、本明細書において記載する可変コヒーレント処理手法の動作の異なる図を示す。

[0024] これより、本発明の例示的な実施形態について説明する。最初に、問題について詳細な全体像を示し、次いで本解決策の更に詳細な説明を行う。
ＷＬＳにおける信号検出改良の詳細な説明
[0025] アップリンク到達時間差（Ｕ−ＴＤＯＡ）位置検出方法は、その最も基本的なレベルでは、送信局と受信局との間に、信号エネルギが十分な直接見通し線（ＬＯＳ）経路が存在するという想定を拠り所にしている。遮られないＬＯＳ経路が送信機と受信機との間に存在することは必ずしも必要ではないが、信号は、反射、開設、ダクティング(ducting)等による方向変化を受けないことを想定する。この想定を行うのは、到達時間差を、移動局から主要ＬＭＵおよび協力ＬＭＵまでの空間的直線距離に変換するためである。これらの受信機は、３ＧＰＰによって位置測定ユニット（ＬＭＵ）と呼ばれており、地理的に分散されている。オーバーレイ配備では、ＬＭＵは通例ワイヤレス・ネットワーク・プロバイダの基地局（ＢＳ）（または、既知送受信局、ＢＴＳ。これらは相互交換可能に用いられる）と一緒に配置されるので、ＢＳおよびＬＭＵは環境的に制御される空間、電力、およびアンテナ・アクセスを共有することができる。統合配備では、ＬＭＵはアクセス・ポイント（ＡＰ）、基地局（ＢＳ）、ノードＢ、または基地送受信局（ＢＴＳ）に組み込まれる。

[0026] 予約されているワイヤレス通信帯域は、現在７００／８５０／１９００ＭＨｚ（北アメリカ）および９００／１８００／２１００ＭＨｚ（ヨーロッパ）セルラ、ＧＳＭ、ＰＣＳ、ＤＣＳ、ＡＷＳおよびＵＭＴＳ周波数帯域を含み、これらでは、ワイヤレス・ネットワークの能力を高めるための積極的な電力制御、およびスペクトル拡散シグナリング（ＣＤＭＡ、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＯＦＤＭ、およびＴＤ−ＳＣＤＭＡのような）の使用拡大が、地理的に分散されている受信機のネットワークに利用可能な電力を低下させるように作用する。

[0027] 本発明は、ソフトウェアによって定められた広帯域（またはバンク状(banked)狭帯域）受信機の地理的に分散されたネットワークが役割を果たすエリアにおける無許可の帯域(unlicensed band)または共有帯域においても機能する。

[0028] 米国特許第５，３２７，１４４号、"Cellular Telephone Location System"（セルラ電話機位置検出システム）, Stilp et al.において最初に開示されたように、位置検出すべき発信機(emitter)、即ち、移動体デバイスの信号は、１群の地理的に散在する特殊受信機（位置測定ユニットまたはＬＭＵ、以前は信号収集システムまたはＳＣＳと呼ばれていた）によって収集される。ワイヤレス位置検出システム（ＷＬＳ）は、無線監視センサ、リンク監視システム、またはワイヤレス運営業者からの要求によって誘起されると、最初に、無線信号メトリック(metric)の収集、ならびに最良のＬＭＵおよび１組の協力ＬＭＵの決定を行う。各ＬＭＵは、好ましくは、広帯域受信機を用いて、サンプル期間の間ＲＦを収集してディジタル化する。最良のＬＭＵは、通常、サービング・セル・アンテナと関連付けられており、一方協力ＬＭＵとは、名目上、最良の／サービングＬＭＵに地理的に近接し、容認可能なＳＮＲおよびＥｂ／Ｎｏを有し、大きな幾何学的正確度希釈(ＧＤＯＰ：geometric-dilution-of-precision)を生じないＬＭＵである。米国特許第６，１８４，８２９号"Calibration for a Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムの較正）に詳細に記載されているように、ＬＭＵを一連の狭帯域受信機（個々の受信機の帯域幅が１つのチャネルにほぼ等しいという意味で狭帯域）として実現することも可能である。本発明のために示される例は分散「局ベース」手法に関し、基準信号が他の候補ＬＭＵに配信され、信号処理は受信ＬＭＵにおいて行われるが、ＬＭＵ（１つまたは複数）とコンピュータの中央処理サイトとの間において、十分で、レイテンシが低い帯域幅があるために、信号処理を集中して行うことが可能になる。

[0029] ＬＭＵ内部にあるディジタル信号処理ソフトウェアが、無線受信機をモデル化し、対象の信号を従来と同様に復調する。この復調した「完全な」基準信号は、基準ＬＭＵから、無線メトリック収集に基づいて選択された協力ＬＭＵに送られる。各協力ＬＭＵは、この基準を再度変調し、これを相関プロセスにおいて用いて、最良／サービングＬＭＵにおける対象信号の到達時刻（ＴＯＡ）を判定する。

[0030] 好ましい実施態様では、再度変調された理想的な基準およびローカルに記録した受信信号のコピーが時間的に細分割され、次いで（時間的に）対応するサブディビジョンが相関付けられ、ＮＰａｔｈ処理経路が効果的に形成される（ここで、ＮＰａｔｈは１以上の整数である）。処理経路毎に、各個々のサブディビジョンの相関を、以下によって数学的に表すことができる。

Ｒｓ＝サブディビジョン「ｓ」毎の相関関数

ここで、
ｇ＝基準信号
ｌ＝ローカル信号
Ｎ＝サンプル収集期間におけるサンプル数
Ｍ＝サブディビジョンの数
ｐ＝Ｎ／Ｍ（各サブディビジョンにおけるサンプル数）
ｓ＝セグメント・インデックス（１からＭまで）
ｒ＝範囲
ｄ＝ドプラおよびドリフト
一旦サブディビジョン（１つまたは複数）毎に相関付けが行われると、サブディビジョン毎に相関の強さ(magnitude)が判定され、処理経路（ＮＰａｔｈ）毎に相関の和が計算される。数学的に、この演算は次のように示される。

理想的な完全にコヒーレントな場合
[0031] 例えば、図３は、収集期間において、１０００サンプルの長さを有する信号データ・セグメントを示す。移動体が静止しており（つまり、ドプラ・シフトがない）、内部クロック・ドリフトも生じなかった場合、コヒーレント相関付けを実行すると、１０ｌｏｇ（１０００）＝３０ｄＢの処理利得が得られる。この３０ｄＢの利得は、１つのサンプルのそれに対する相対的なものである。

[0032] しかしながら、この利得を達成できるのは、信号の相関が１０００サンプル全体において本当にコヒーレントである場合だけである。そうでないと、信号の相関付けは単に分解(fall apart)ことになり、処理利得は０になる可能性があり、または負になる可能性もある。
非コヒーレントな場合
[0033] 可変コヒーレント技法の使用により、基準信号と収集された信号との間における周波数ドリフトによって生ずる非コヒーレンスの影響を、複製照合処理が受ける可能性を低下させることができる。コヒーレント相関からの処理利得は１０ｌｏｇ（Ｋ）となり、ここでＫはデータ長を延長する比率である。極一般的な手法では、基準を１つのサンプルにして、Ｋを相関付けを行うサンプルの数とする。

[0034] 可変コヒーレント相関は、基準信号およびローカル信号のコピーを区分すること、基準信号とローカル信号との間で複素乗算を行うこと、次いで得られた相関積(correlation product)を複素合計と加算することを伴う。変数という用語をここで用いるのは、サブディビジョンおよび／または処理経路（ＮＰａｔｈ）の数は、用いられるネットワーク・トポロジおよびカバーされる地理的エリアに合った検査結果に応じて調節できるからである。可変コヒーレンス技法の使用は、サンプル収集期間に応じて切り換えることもでき、期間が短くなれば、完全コヒーレンスの場合のみを用いることができる。

[0035] 一例として、収集された信号は、離散、連続サブディビジョンに区分される。同じ時間期間において各々１０００個の総サンプルを有する、同じ基準信号および収集信号期間を用いると、相関付けされた信号を１０の連続した離散サブディビジョンに分割することができ、各サブディビジョンは１００サンプルを有する。

[0036] 各サブディビジョンにわたるコヒーレンス（１００サンプル・セグメントの各々）を仮定すると、処理利得は１０ｌｏｇ（１００）＝２０ｄＢである。

[0037] 次いで、１０個のサンプルを非コヒーレントに加算することができる（または、複素加算の代わりに、各セグメントの振幅二乗を取る）。非コヒーレント加算からの処理利得は、１０ｌｏｇ（ｓｑｒｔ（Ｐ））となり、Ｐは非コヒーレントに加算されるセグメントの数である。したがって、各々１００サンプルを有する１０個のセグメントというこの例では、サブディビジョン４０６毎にコヒーレンスを仮定すると、非コヒーレント処理利得は１０ｌｏｇ（ｓｑｒｔ（１０））＝５ｄＢとなる。総合可変コヒーレンス演算処理利得＝２５ｄＢ＝２０ｄＢ（１００サンプルのコヒーレント相関から）＋５ｄＢ（１０セグメントの非コヒーレント和から）となる。

[0038] 信号を１０セグメントに細分することによって、完全コヒーレント相関で得られる３０ｄＢと比較して、２５ｄＢの処理利得が得られるに過ぎない。しかしながら、信号がコヒーレントでない場合、これは移動体が移動しているとき（ドプラ・シフトが起こる）または移動体のタイミング基準がドリフトするときに長いサンプル期間にわたって起こる可能性があるが、完全コヒーレントの場合は分解し、可変コヒーレンス手法はなおも２５ｄＢの処理利得を生成する。

[0039] しかしながら、コヒーレント利得は先験的に知ることができないので、各々異なる数の処理経路を有する複数の処理経路（これらの経路は、利用可能な信号処理電力および構成に応じて、並列または直列でもよい）を、位置推定値毎に形成する。

[0040] 可変コヒーレンス技法は、再帰的にすることができる。サービス・パラメータの品質によって十分な時間が許容される場合、可変コヒーレンス動作への進入は、第１可変コヒーレント処理実行の結果を用いて、第２サイクルをフィードすることができる。例えば、「Ｍａ」個のサブディビジョンがある相関処理経路の相関振幅が、１つのサイクルにおける他の全ての処理経路よりも遥かに高い場合、「Ｍ＋／−ｘ」のような「Ｍａ」を中心とするサブディビジョンの分布を有する複数の処理経路がある後続のサイクルを、全処理利得を最適化する試みにおいて用いることができる。
図１
オーバーレイＷＬＳ環境
[0041] 図１ａ、図１ｂ、および図１ｃは、本発明が機能するワイヤレス通信ネットワークを示す。以下の副章では通信システムの実施態様例をＵＭＴＳ、ＩＳ−９５、およびＣＤＭＡ２０００セルラ通信システムとして説明するが、本発明の教示は、他の様式で実現される他の広帯域、スペクトル拡散パケット無線通信システムにも同様に適用可能である。
図１ａ
[0042] 図１ａは、本発明のための例示的なＵＭＴＳネットワーク基準モデルのアーキテクチャを示す。
ＵＥ（１００）
[0043] ＵＭＴＳＵＥ（ユーザ機器）１００は、ＭＥ（移動機器）１０１とＳＩＭ／ＵＳＩＭ（加入者個人情報モジュール／ＵＭＴＳ加入者個人情報モジュール）１０２との論理的組み合わせである。ＵＥは、ＵＭＴＳハンドセットまたは移動体に対する正式名称である。
ＭＥ（１０１）
[0044] 移動機器（ＭＥ）１０１は、移動局のハードウェア・エレメントであり、キーボード、画面、無線機、回路ボード、およびプロセッサを備えている。ＭＥのプロセッサは、通信信号の処理と、ＵＥベースのＬＣＳクライアント・アプリケーションも含むことができる種々のＵＥベースのサービスの処理との双方をサポートする。
ＵＳＩＭ（１０２）
[0045] ＵＳＩＭ（ＵＭＴＳ加入者個人情報モジュール）１０２は、ＳＩＭカードとも呼ばれており、ＵＭＴＳ移動体ネットワークのユーザ加入情報を保持するプログラマブル・メモリ・デバイスである。ＵＳＩＭは、加入した運営業者のネットワークへのアクセス、およびＵＥベースのＬＣＳクライアント・アプリケーションを含むことができるＵＥベースのサービスへのアクセスを可能にする関連情報を収容する。
ノードＢ（１０５）
[0046] ノードＢ１０５は、ＵＭＴＳネットワーク内部において、ＵＥ１００（ユーザ機器）と陸上側ネットワークとの間に物理的無線リンクを提供する機能である。無線インターフェースを跨るデータの送信および受信と共に、ノードＢは、Ｗ−ＣＤＭＡシステムにおいてチャネルを記述するために必要な符号も供給する。ノードＢは、タイミング情報をＵＥ１００にＵｕ１０５インターフェースを通じて供給する。ノードＢは、有線アンテナ・フィード１０４を通じて、Ｕｕインターフェースにアクセスする。

[0047] ＵＴＲＡＮ（ＵＭＴＳ地上無線アクセス・ネットワーク）は、１つ以上のＲＮＳ（無線ネットワーク・サブシステム）を備えている。各ＲＮＳは、１つ以上のＲＮＣ１０７と、それらがサポートするノードＢ１０５とを備えている。各ＲＮＳは、特定の無線資源の割り当ておよび解除を制御して、ＵＥ１００とＵＴＲＡＮとの間に接続を確立する。ＲＮＳは、１群のセルにおける資源および送信受信を担当する。
Ｓ−ＲＮＣ（１０７）
[0048] ＲＮＣ１０７（無線ネットワーク・コントローラ）がノードＢ１０５を介してＵＥ（ユーザ機器）との論理ＲＲＣ（無線資源制御）接続を有する場合、そのＵＥ１００にとって、それはＳ−ＲＮＣ１０７として認識される。Ｓ−ＲＮＣ１０７は、ＵＴＲＡＮネットワーク内部におけるユーザの移動を担当し、ＣＮ（コア・ネットワーク）１１２に向かう接続の地点でもある。Ｓ−ＲＮＣ１０７は、３ＧＰＰ標準化Ｉｕｂインターフェース１０６を通じてノードＢに接続する。
Ｄ−ＲＮＣ（１０８）
[0049] 接続状態にあるＵＥ１００（ユーザ機器）が、異なるＲＮＣと関連のあるセルに受け渡されるとき、これはドリフトされたと言う。しかしながら、ＲＲＣ（無線資源制御）接続はなおもＳ−ＲＮＣ１０７で終端する。実際、Ｄ−ＲＮＣ１０８はスイッチとして作用し、Ｓ−ＲＮＣ１０７とＵＥ１００との間で情報を導く。
Ｃ−ＲＮＣ
[0050] 制御無線ネットワーク・コントローラは、ノードＢの構成設定を担当するＲＮＣ（無線ネットワーク・コントローラ）である。ＵＥ（ユーザ機器）がシステムにアクアセスする際、ノードＢにアクセスを送り、一方ノードＢはこのメッセージをそのＣＲＮＣに転送する。Ｃ−ＲＮＣは、表記上Ｓ−ＲＮＣとなる。
コア・ネットワーク（１１２）
[0051] コア・ネットワーク１１２は、移動性管理の機能、ユーザ機器（ＵＥ）と外部ネットワークとの間における呼接続制御シグナリングのための交換サービス、ならびにＵＴＲＡＮ無線アクセス・ネットワークと外部パケットおよび交換回路ネットワークとの間における相互作業機能(interworking function)を設ける。また、コア・ネットワークは、課金機能、外部ネットワークとのセキュリティおよびアクセス制御管理を設ける。
ＬＭＵ（１１４）
[0052] 位置測定ユニット（ＬＭＵ）は、ＵＥの測位をサポートするために無線測定を行う。ＬＭＵは、ＵＭＴＳネットワークに対する付加するオーバーレイとすることができ、またはノードＢのハードウェアまたはソフトウェアに統合することもできる。ＵＭＴＳワイヤレス通信ネットワークでは、ＬＭＵはＴＤＯＡおよび／またはＴＤＯＡ／ＡｏＡ計算位置および速度推定値を求めるためにＷ−ＣＤＭＡベースのＵｕ無線インターフェースを受ける。ＬＭＵは、セル・サイト・アンテナに接続するか、またはアンテナ・フィード１１３への無線カプラを介してノードＢに接続する。

[0053] Ｕ−ＴＤＯＡおよびＵ−ＴＤＯＡ／ＡＯＡＬＭＵの例が、既に、米国特許第６，１８４，８２９号"Calibration for a Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムの較正）、米国特許第６，２６６，０１３号"Architecture for a Signal Collection System in a Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムにおける信号収集システムのアーキテクチャ）、および米国特許第６，１０８，５５５号"Enhanced Time Difference Localization System"（改良した時間差位置判定システム）に記載されている。これらの特許は全て、TruePosition社が保有し、ここで引用したことにより本願にも含まれるものとする。
ＳＭＬＣ（１１６）
[0054] ＳＭＬＣ１１６は、論理機能エンティティであり、別個のネットワーク・エレメント（またはエレメントの分散クラスタ）またはＲＮＣ１０７における統合機能のいずれかとして実装する。ＳＭＬＣ１１６は、位置検出を基本とするサービスをサポートするために必要な機能を内蔵している。ＳＭＬＣ１１３は、地理的エリアおよび無線ネットワーク・トポロジに関するデータを所有することによって、ワイヤレス・ネットワークと位置検出ネットワーク（ＬＭＵ１１４、ＳＭＬＣ１１６、およびＧＭＬＣ１１９）との間にブリッジを提供する論理的エンティティである。ＳＭＬＣ１１６は、移動体の位置検出に必要なＬＭＵ１１４の資源の全体的な調整およびスケジューリングを管理する。また、最終的な位置、速度、高度の推定値を計算し、各々について達成される精度を推定する。本発明では、ＳＭＬＣ１１６は、そのＬＭＵが役割を果たす地理的エリアにおいてＵＥ１００を位置検出するため、または位置検出に役立てるために、無線インターフェース測定値を得る目的で、パケット・データ接続１１５を通じて、１組のＬＭＵを制御し相互接続する。ＳＭＬＣ１１６は、位置、信頼区間、速度、高度、および移動方向を計算するために、Ｕ−ＴＤＯＡ、ＡｏＡ、およびマルチパス軽減アルゴリズムを内蔵している。また、ＳＭＬＣ１１６は、リンク監視システム（ＬＭＳ）１２４からの誘起(triggering)または３ＧＰＰ標準化Ｉｕｐｃインターフェース１１７からインフラストラクチャ・ベンダの無線ネットワーク・コントローラ（ＲＮＣ）の局コントローラ１０７への要求に基づいて、どのワイヤレス電話機の位置を検出するのか判断することができる。
ＧＭＬＣ（１１９）
[0055] ゲートウェイ移動体位置検出センタ（ＧＭＬＣ）１１９は、３ＧＰＰ規格によって、ＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＵＭＴＳネットワークにおける位置検出記録のクリアリングハウスとして定められている。ＧＭＬＣ１１９は、厳格に制御されるＳＳ７ネットワーク（ＧＳＭ−ＭＡＰおよびＣＡＰネットワーク）とインターネットのような保証のない(unsecure)パケット・データ・ネットワークとの間におけるバッファとしての機能を果たす。位置検出に基づくサービスのための認証、アクセス制御、課金、および認可(authorization)機能は、纏めてＧＭＬＣ１１９に位置し、これによって制御される。ゲートウェイ移動体位置検出センタ（ＧＭＬＣ）は、ＬＢＳサービスをサポートするために必要な機能、ならびに相互作業、アクセス制御、認証、加入者プロファイル、セキュリティ、運営管理、およびアカウンティング／課金機能を内蔵するサーバである。また、ＧＭＬＣは、ＧＳＭ−ＭＡＰおよびＣＡＰネットワークにアクセスして、加入者の個人情報を発見し、ルーティング情報を要求および受信し、低精度ＵＥ位置を入手し、そしてＵＥ位置検出に基づく呼制御を実施することもできる。任意のＵＭＴＳネットワークにおいて、複数のＧＭＬＣがあってもよい。
ネットワークＬＣＳクライアント（１２２）
[0056] ネットワークＬＣＳクライアント１１２は、１つまたは１つよりも多い目標ＵＥの位置情報を求める要求を、ＰＬＭＮＬＣＳサーバに対して行う論理機能エンティティである。図１に示すＵＴＭＳネットワークでは、ＬＣＳサーバは、ＧＭＬＣ１１９プラットフォーム上におけるソフトウェアおよびデータとして実現されている。ＬＣＳサーバをＧＭＬＣ１１９と一緒に含むことは、展開されるシステムでは通例のことである。ＬＣＳサーバは、ＬＣＳクライアントに応対するために必要な多数の位置検出サービス・コンポーネントおよびベアラを備えている。ＬＣＳサーバは、音声、データ、メッセージング、その他の遠隔サービス、ユーザ・アプリケーションおよび補足サービスというような、その他の電気通信サービスと並行して、位置検出に基づくサービスのサポートを可能にするプラットフォームを提供することになる。ネットワークＬＣＳクライアントは、Ｌｅインターフェース１２１を用いてＧＭＬＣにアクセスする。ネットワークＬＣＳクライアントは、ＧＭＬＣベースＬＣＳサーバ１１９と通信を行い、ＧＭＬＣベースＬＣＳサーバ１１９が提供するセキュリティおよびプライバシ保護によって許可されるのであれば、指定された１組の位置検出関係サービス品質パラメータの範囲内で１つ以上の目標ＵＥについて即座位置情報、周期的位置情報、または繰り延べ(deferred)位置情報を要求することができる。
移動体ＬＣＳクライアント
[0057] 移動体ＬＣＳクライアントは、不揮発性データ記憶または移植可能なデータ記憶のためにＵＳＩＭ１０２を用いる、ＵＥ１００のＭＥ１０１内に存在するソフトウェア・アプリケーションである。移動体ＬＣＳクライアントは、Ｌｅインターフェース１２１を用いて、ワイヤレス・データ接続を介してＧＭＬＣ１１９を通じて位置情報を入手すればよい。
ＬＭＳ
[0058] ＬＭＳ１３３は、１つの中央サーバまたはサーバ・クラスタに報告する受動プローブ（図示せず）によって、Ｉｕｂ、Ｉｕｒ、Ｉｕ−ＣＳ，およびＩｕ−ＰＳのようなＵＭＴＳネットワーク・インターフェースの受動的監視を行う。これらのインターフェースを監視することによって、ＬＭＳ１３３は作業委任(tasking)情報および誘起情報を生成することができ、予めプロビジョニングされているＬＢＳアプリケーションについてＳＭＬＣ１１６が自律的で低レイテンシの位置推定値を提供可能にする。ＬＭＳ１３３が発生した誘起情報および作業委任情報は、通常はＴＣＰ／ＩＰベースである、汎用データ接続１２３を通じて、ＳＭＬＣ１１６に配信される。ＬＭＳ１３３は、エービス監視システム（ＡＭＳ）に対する修正である。エービス監視システムについては、米国特許第６，７８２，２６４号"Monitoring of Call Information in a Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムにおける呼情報の監視）に記載されており、後に米国特許出願第１１／１５０４１４号"Advanced Triggers for Location Based Service Application in a Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムにおける位置検出に基づくサービス適用のためのトリガの改良）において広げられている。これら双方の米国特許出願をここで引用したことにより、その内容は本願にも含まれるものとする。ＬＭＳ１３３は、ソフトウェアとして、ＵＭＴＳシステムのノードＢ１０５またはＲＮＣ１０７、１０８ノードに組み込むこともでき、あるいは受動プローブのオーバーレイ・ネットワークとして展開することができる。
インターフェース
[0059] Ｕｕインターフェース１０３は、３ＧＰＰによって定められたＵＭＴＳエアー・インターフェースである。このＵＴＲＡＮ（ＵＭＴＳ地上無線アクセス・ネットワーク）とＵＥ（ユーザ機器）との間における無線インターフェースは、Ｗ−ＣＤＭＡおよび周波数分割二重化（ＦＤＤ）または時分割二重化（ＴＤＤ）のいずれかを利用する。ＵＭＴＳ無線インターフェースについては、３ＧＰＰ技術仕様書２５．２０１および４５．２０１に詳しく記載されており、双方共"Physical layer on the radio path; General description"（無線経路上の物理レイヤ；概説）という名称である。ＦＤＤＷ−ＣＤＭＡ無線システムにおいて実施した場合のＵｕ無線インターフェースの詳細は、３ＧＰＰ技術仕様書２５．２１３"Spreading and modulation(FDD)"（拡散および変調（ＦＤＤ））に記載されている。ＦＤＤＷ−ＣＤＭＡＵＭＴＳにおいて用いられる物理チャネルおよび論理チャネルの詳細および説明は、３ＧＰＰ技術仕様書２５．２１１"Physical channels and mapping of transport channels onto physical channels (FDD)"（物理チャネルおよびトランスポート・チャネルの物理チャネルに対するマッピング（ＦＤＤ））において見られる。

[0060] Ｉｕｂインターフェース１０６は、ＵＭＴＳ無線ネットワーク内に位置し、ＲＮＣ（無線ネットワーク・コントローラ）１０７とノードＢ１０５との間にある。Ｉｕｂインターフェースは、３ＧＰＰＴＳ２５．４３０"UTRAN Iub Interface: general aspects and principles"（ＵＴＲＡＮＩｕｂインターフェース：総合的態様および原理）において定められた通りである。

[0061] Ｉｕｒ１０９は、ＵＭＴＳネットワークにおいて、ＵＭＴＳサーバまたはコアＲＮＣ７０をドリフトＲＮＣ１０８と相互接続する。Ｉｕｒインターフェースは、３ＧＰＰ技術仕様書２５．４２０"UTRAN Iur Interface: General Aspects and Principles"（ＵＴＲＡＮＩｕｒインターフェース：総合的態様および原理）において標準化されている。

[0062] Ｉｕ−ＣＳ（回線交換）インターフェース１１０は、ＵＭＴＳＲＮＣ１０７をコア・ネットワーク１１２の回線交換通信指向部分と接続する。

[0063] Ｉｕ−ＰＳ（パケット交換）インターフェース１１１は、ＵＭＴＳＲＮＣ１０７をコア・ネットワーク１１２のパケット交換通信指向部分と接続する。

[0064] ＩｕＰｃ１１７は、位置推定の実行(generation)のために、ＵＭＴＳネットワークにおいてＵＭＴＳＲＮＣ７０をＳＭＬＣ（ＳＡＳとも呼ばれている）と相互接続する。Ｉｕｐｃインターフェースは、３ＧＰＰ技術仕様書２５．４５０"UTRAN Iupc interface general aspects and principles"（ＵＴＲＡＮＩｕｐｃインターフェースの総合的態様および原理）において紹介されている。

[0065] Ｅ５＋インターフェース１１８は、北アメリカのＥ９−１−１についてのJoint ANSI/ETSI Standard 036において定められているＥ５インターフェースの修正である。Ｅ５＋インターフェース１１８は、ＳＭＬＣ１１６およびＧＭＬＣ１１９ノードを直接接続し、ワイヤレス位置検出システムによって、ネットワーク取得情報（セル−ＩＤ、ＮＭＲ、ＴＡ等）を用いて、あるいはＬＭＵ１１４の特殊受信機によって実行されるＴＤＯＡおよび／またはＡｏＡ（到達角度）によってＬＭＳ１１４のトリガが用いられたときに、プッシュ動作に対処することができる。

[0066] Ｌｅインターフェース１２１は、ＩＰベースＸＭＬインターフェースであり、当初はLocation Interoperability Forum（ＬＩＦ：位置検出相互動作フォーラム）によって開発され、その後ＧＳＭ（ＧＥＲＡＮ）およびＵＭＴＳ（ＵＴＲＡＮ）の第３世代パートナーシップ・プログラム（３ＧＰＰ）によって標準化されている。位置検出に基づくサービス（ＬＢＳ）のクライアント１２２は、ＬＣＳ（位置検出サービス）としても知られている。ＬＣＳクライアント１２２に位置するＬＢＳおよびＬＣＳサービスは、移動体デバイスの位置検出を用いる資格を一義的に与えられたソフトウェア・アプリケーション、データ格納、およびサービスである。
図１ｂ
[0067] 図１ｂは、ANSI/ETSI Joint Standard "J-STD-036","Enhanced Wireless 9-1-1 Phase 2"に記載されているワイヤレス通信システムに基づく、システムの主要コンポーネントの代表的構成を模式的に示す。本発明では、標準化したノードおよびインターフェースを有するＴＩＡ−ＥＩＡ−９５（ＩＳ−９５）ベースＣＤＭＡワイヤレス通信システム内における本発明を表すために、図２ｂを用いる。本来緊急サービス（Ｅ９１１、Ｅ１１２）を支援するために作成されたが、この機能的ネットワークは、ＭＳＣ１３５およびＭＰＣ１４１がリンクＥ３１４０を用いて、ＡＮＳＩ−４１プロトコルと通信する、混合回線交換、パケット交換ネットワークにおける商用位置検出サービスの配信にも用いることができる。本発明は、基準ネットワークの測位決定機器１４３ノード内に位置する。
ＭＳ
[0068] ＣＤＭＡ移動局（ＭＳ）１３０は、ハードウェア・ソフトウェア・システムであり、ＣＤＭＡ無線インターフェース１３２へのユーザ・アクセスを可能とし、したがって完全なワイヤレス通信ネットワークおよびサービスを可能にする。

[0069] ＭＳ１３０は、位置検出に基づくソフトウェア・アプリケーション、宅内ＬＢＳクライアント１３１を有することができる。ＭＳベースＬＢＳクライアントは、ＭＳ１３０が提供する資源を用いて機能する。

[0070] ＩＳ−９５基地局は、ＢＳＣ（基地局コントローラ）、および１つ以上のＢＴＳ（基地送受信局（１つまたは複数））を備えている。ＢＳ１３３は、移動体がＩＳ−９５ＣＤＭＡエアー・インターフェースを通じてネットワーク・インターフェースおよびサービスにアクセスすることを可能にする機能を提供する。

[0071] ＢＳ１３３は、ＣＤＭＡ無線インターフェース１３２を、陸上ベースワイヤレス通信システム・ネットワークとインターフェースする。ＢＳ１３３は、ＭＳ１３０へのチャネル割り当て、電力制御、周波数管理(administration)、および他の近隣ＢＳ間におけるハンドオーバー（ソフト、よりソフト、およびハード）に備えている。

[0072] Ａインターフェース１３４は、名目上ＩＳ−９５ＣＤＭＡシステム用のＩＳ−６３４準拠インターフェースであり、ＢＳ１３３をＭＳＣ１３５にインターフェースして、ＭＳＣ１３５とＢＳ１３３との間において制御メッセージングを搬送し、更にＭＳ１３０と対称とするＭＳＣ１３５からのＤＴＡＰ（直接転送アプリケーション・パート）メッセージングを搬送する。

[0073] ＭＳＣ（移動体交換局）１３５は、移動体管理の機能、ＭＳ１３０と外部交換回線ネットワーク１４７との間における呼接続制御シグナリングの交換サービス、およびＣＤＭＡ無線アクセス・ネットワークと外部パケット交換ネットワークとの間における相互作用機能を備えている。また、ＭＳＣ１３５はコール・ルーティングおよび課金(billing)機能も備えている。一部の販売業者の実施態様では、ＭＳＣ１３５はディジタル・パケット通信用の相互作業、ルーティング、および符号変換サービスも提供する。

[0074] ＭＳＣ１３５は、ＡＮＳＩ−４１が定めるＥインターフェース１３６を用いて、他のＭＳＣ１３７と接続することができる。

[0075] ＭＳＣ１３５は、Ai/Di 138 インターフェースおよびトランクとして標準化されている（Telcordia GR-154およびT1.113）ＩＳＤＮユーザ・パート（ＩＳＵＰ）のような制御インターフェースによって、交換回線ネットワーク１３９に接続する。

[0076] Ｊ−ＳＴＤ−０３６標準化Ｅ３１４０インターフェースが、ＭＳＣ１３５をＭＰＣ１４１に接続するために用いられている。Ｅ３は、位置検出のためにワイヤレス・インテリジェント・ネットワーキング（ＷＩＮ）能力を含む、ＡＮＳＩ−４１ベースインターフェースである。

[0077] ＭＰＣ（移動体測位局）１４１は、移動体ネットワーク、位置検出ネットワーク、およびネットワーク・ベースの位置検出アプリケーション間におけるゲートウェイである。ＭＰＣ１４１は、ＴＣＰ／ＩＰに基づいてＪ−ＳＴＤ−０３６によって定められた位置検出サービス・プロトコル上におけるＥ５インターフェース１４２特定ＴＣＡＰ、Ｅ３インターフェース１４０ＡＮＳＩ−４１メッセージング、および外部ＬＢＳクライアント１４８に対するＴＣＰ／ＩＰベース・データ・リンク１５１間において、ルータおよびプロトコル変換器として作用する。ＭＰＣは、Ｅ３１４０メッセージングに含まれるサービス品質パラメータに基づいて、展開したＰＤＥ１４３の中から選択することができる。

[0078] ＭＰＣは、前述のＥ５インターフェースを通じて、位置判定エンティティ（ＰＤＥ）１４３に接続する。本発明では、ＰＤＥ１４３は、１群の集中プロセッサ、サービング移動体位置検出局（ＳＭＬＣ）１１６、および企業固有のＴＣＰ／ＩＰベース・インターフェース１１５によって相互接続されている、地理的に分散した位置測定ユニット（ＬＭＵ）１１４の母集団(population)を備えている。ＬＭＵ１１４は、ＢＳ１３３の受信アンテナからの無線周波数アンテナ・フィード１４９、または代わりにＢＳ１３３の各受信アンテナからの受信信号のディジタル化表現を搬送するデータ・リンクを通じてＢＳＣ１３３に接続する。

[0079] Ｊ−ＳＴＤ−０３６が定めたＬＢＳネットワークの一部ではないが、ＳＭＬＣ１１６はネットワークＬＢＳクライアント１４８と直接通信することができ、更にデータ接続を通じてＭＳベースＬＢＳクライアント１３３に、汎用パケット・データ・ネットワーク１４７へのパケット・データ接続リンク１５０を介して通信することができる。
図１ｃ
[0080] 図１Ｃは、パケット型トランスポート・ネットワークに基づく、ワイヤレス通信システムおよびワイヤレス位置検出システムの主要コンポーネントの代表的構成を模式的に示す。この図では、ワイヤレス通信システムは、ＩＳ−２０００ＣＤＭＡまたはＣＤＭＡ２０００（登録商標）システムに基づくと仮定する。

[0081] このパケット型（全ＩＰベースとしても知られている）ＬＢＳネットワークについては、３ＧＰＰ２規格、TIA-1020, "IP based location services" （ＩＰベース位置検出サービス）(3GPP2 x.P0024)、TIA-881, "IS Authentication/Privacy/Security Enhancements"（ＩＳ認証／プライバシ／セキュリティ強化） (3GPP2 X.P0002)、TIA-843, Wireless Intelligent Network LBS Phase III (3GPP2 X.P0009)、およびTIA-801, "Position Determination Service for cdma2000"（ｃｄｍａ２０００（登録商標）用位置判定サービス）に記載されている。本発明は、ローカルＰＤＥにおいても実現される。

[0082] 図１ｃに図示する全ＩＰワイヤレス通信システムは、ホーム・ネットワーク１７５部分と、宛先ネットワーク１７６部分とを含む。多くの場合、宛先ネットワーク１７６はホーム・ネットワーク１７５となる。ホーム・ネットワーク１７５および宛先ネットワーク１７６は、公衆インターネットのようなパケット・データ・ネットワーク１７４によって、互いに接続されている。各ネットワーク部分、ホーム１７５および宛先１７６は、ローカルワイヤレス・ネットワーク・オペレータＩＰネットワーク１７３、１８０によって相互接続されている複数の機能的エンティティを備えている。

[0083] 位置検出に基づくサービスを可能にするために、ホーム測位サーバ（Ｈ−ＰＳまたは単にＰＳ）１７１は、パケット型接続を通じて、管理ノード１７０と相互接続する。管理ノード１７０は、加入およびユーザ・プロファイルの格納、ＬＢＳサービス管理およびアクセス制御を提供する。ＬＢＳサービスの配信のために、Ｈ−ＰＳ１７１は、ホーム・ネットワーク１７５ベースのネットワークＬＢＳクライアント１７２、外部ＬＢＳクライアント１７７、宛先ネットワーク１７６ベースＬＢＳクライアント１７８、またはＭＳベースＬＢＳクライアント１８８に相互接続することができる。ＭＳ１８７の現在の位置または過去の位置を得るためには、Ｈ−ＰＳ１７１はパケット型データ接続を通じてローカルＰＤＥ１８３に相互接続することができる。

[0084] Ｈ−ＰＳ１７１は、認証、アクセス制御、管理、および課金(accounting)機能に関しては、ＩＳ−４１ネットワークにおけるホーム・ネットワークＭＰＣと同じ役割を果たす。

[0085] パケット・データ供給ノード（ＰＤＳＮ）１８１は、無線アクセスと宛先ネットワーク１７６との間における接続点として作用する。この接続は、移動体提供業者のコアＩＰネットワークと移動局との間におけるＰＰＰセッションを管理することを担当する。

[0086] Ｓ−ＰＳ即ちサービング測位サーバ１７６は、宛先ネットワークではＰＳとなる。サービングＰＳ１７６は巡回する(visiting)ＭＳの位置情報を、ホームＰＳ１７１、ネットワークＬＢＳクライアントのような要求元エンティティに提供する。これは、ＩＳ−４１ネットワークにおけるサービングＭＰＣと同じ役割を果たし、認証、アクセス制御、管理、およびアカウンティング機能の役割に関して、Ｈ−ＰＳ１７１のローカル・プロキシとして作用する。

[0087] ＢＳＣ／ＰＣＦ１８２は、基地局コントローラ／パケット制御機能ノードである。ＢＳＣ／ＰＣＦ１８２ノードは、無線ネットワーク１８６とＰＤＳＮとの間における相互接続および通信を管理する。ＢＳＣ／ＰＣＦ１８２は、ＭＳ１８７とネットワークベースの宛先との間におけるトラフィックおよびシグナリング・メッセージの意識しない(transparent)交換を担当する。

[0088] 無線ネットワーク１８６は、実際のＣＤＭＡ２０００（登録商標）エアー・インターフェース、および無線送信設備を備えている。無線送信設備は、代わりに、ＢＳ（基地局）、ＢＴＳ（基地局送受信サイト）、ＡＰ（アクセス・ポイント）、およびセルとも呼ばれている。無線ネットワーク１８６は、パケット・データおよびパケット化音声通信のために、ＢＳＣ／ＰＣＦ１８２をＭＳ１８７と相互接続する。

[0089] 本発明では、ローカルＰＤＥ１８３は、サーバ・クラスタベース(server cluster based)ＳＭＬＣ１１６と、地理的に分散したＬＭＵ１１４の集合(population)とを含む。

[0090] ＰＤＥ１８３は、（恐らくはＰＳの１７１、１７９をプロキシとして用いて）ＭＳ１８７と相互作用を行い、位置検出サービスを、ＭＳベースＬＢＳクライアント１８８を通じてユーザに、または移動体の位置に基づいてその他のＬＢＳクライアント１７２、１７７、１７８に提供する。

[0091] ワイヤレス通信システムの全ＩＰパケット・アーキテクチャのその他のエレメントは、簡略化の理由のため、示されていない。
図２ａおよび図２ｂ
[0092] 図２ａは、ノイズおよびマルチパス転化無線通信信号を示す。送信中における速度変化による周波数シフト（ドプラ）および基準クロックのドリフトは、先験的に判定することができない。

[0093] 図２ｂは、受信、再現、および再変調した基準（複製）信号との最大相関を判定するために用いられる時間および周波数検索空間を示す。
図３
[0094] 図３は、再現された基準信号と、移動体周波数基準ドリフトおよびドプラ・シフトによって転化されたローカル収集信号との間において、複製相関照合を適用することの困難さを図示するために示されている。時間３０１対周波数３０２のプロットにおいて示されるように、移動体チャネルには中心周波数（ｆｃ）３０３が割り当てられているが、収集期間３０５における移動体デバイスの移動によって生ずる移動体周波数基準のドリフトおよびドプラ・ドリフトのために、収集された信号の実際の周波数はドリフトする（３０４）。この周波数ドリフトが、基準信号と収集された信号との間における不一致の原因となる。
図４ａ、図４ｂ、図４ｃ、および図４ｄ
[0095] 図４ａは、サンプル収集期間におけるローカルおよび基準信号振幅の１つのタイム・スライス２０５を示す。

[0096] 図４ｂは、サンプル収集期間４０６全体における相関付けローカルおよび基準信号の１つのタイム・スライス２０５を示す。複数の周波数および時間オフセットにおけるローカル信号および基準信号の相関付けは、周波数４０２、時間４０３、および相関４０１検索空間を生成するために用いられる。

[0097] 図４ｃは、サンプル収集期間におけるローカル信号および基準信号の１つのタイム・スライスを示す。図４ｃでは、ローカル信号および基準信号が、サンプル収集期間４０６全体にわたる、連続的な離散サブディビジョン（４０９および４１０）に区分されている。

[0098] 図４ｄは、複数の周波数４０２、時間４０３、および相関４０１検索空間（サブディビジョン４０９、４１０毎に１つ）の１つの周波数タイム・スロットを示す。図４ｄが示すように、各サブディビジョンはこの場合新たに形成された周波数４０２、時間４０３、および相関４０１検索空間内において独立した相関信号振幅エンベロープを含む。
図５
[0099] 図５は、複製照合、局ベース(station-based)処理に用いられる処理ステップをまとめたものである。ステップ５０１から５０７の例は、米国特許第５，３２７，１４４号、"Cellular Telephone Location System"（セルラ電話機位置検出システム）、米国特許第５,６０８,４１０号"System for locating a source of bursty tansmissions cross reference to related applications"、（バースト送信源の位置を突き止めるためのシステム、関連出願に対する相互引用）、米国特許第６，０４７，１９２号"Robust Efficient Localization System"（ロバストな効率的位置測定システム）、第６，４８３，４６０号"Baseline Selection Method for Use in a Wireless Location System"（無線位置検出システムにおいて用いるベースライン選択方法）、および第６，６６１，３７９号"Antenna Selection Method for a Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムのアンテナ選択方法）に示されている。これらの特許をここで引用したことにより、その全てが本願にも含まれるものとする。

[0100] ステップ５０１において、ワイヤレス位置検出システム（ＷＬＳ）は位置検出を実行するように誘起される。この誘起は、ワイヤレス通信システムによって内部的に、あるいは無線ネットワークモニタ（ＲＮＭ）またはリンク監視システム（ＬＭＳ）というようなネットワーク監視アプリケーションによって外部的に、ワイヤレス通信ネットワーク（ＷＣＮ）によって発生したメッセージとすることができる。誘起イベントは、１つのメッセージ、複数の交換メッセージ、またはＳＭＬＣがＬＭＵネットワークにタスクを課するために必要なネットワークおよび無線リンク・パラメータを含む一連のメッセージであってもよい。

[0101] ステップ５０２において、ＳＭＬＣは、プロビジョニングされたデータ・リンクを通じて、ＬＭＵネットワークにタスクを課し、ＳＭＬＣによって選択されたＬＭＵが、ステップ５０４におけるＬＭＵダウンセレクトのために無線信号強度および品質情報５０３を収集する。ここでは、好ましいメトリックを有するＬＭＵのみが後続のステップにおいて用いられる。また、ステップ５０３は、ＳＭＬＣがＬＭＵメトリック、ならびにサービング・セルおよびセクタを分析し、位置検出の正確度の幾何学的希釈を最小に止める最適なＬＭＵクラスタを決定するフェーズを含むこともできる。

[0102] ステップ５０５において、無線信号が最良な（メトリックおよび分析によって決定される）ＬＭＵが、基準（複製としても知られている）基準を作成するために用いられ、対象の信号が復調される。次いで、ステップ５０６において、この基準は選択されたクラスタの中にある全てのＬＭＵに転送される。

[0103] ステップ５０７において、可変コヒーレンス処理が開始される。
図６および図７
[0104] 図６は、ＴＯＡ、ＴＤＯＡ、およびＡｏＡに基づく位置推定のために弱信号の可変コヒーレント処理において用いられる処理ステップを図示するために設けられている。

[0105] 可変コヒーレント処理５０７への進入は、サンプル収集期間の長さ(duration)評価から開始する。収集期間がしきい値よりも短く、検査位置検出が非コヒーレント信号処理の影響を受け始める場合、可変コヒーレンス処理を実行しない。この段階で、例えば、米国特許第６，７６５，５３１号"System and Method for Interference Cancellation in a Location Calculation for use in a Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムにおいて用いるための、位置検出計算における干渉相殺システムおよび方法）に教示されているように、サンプルの前処理を行ってもよい。サンプルのいずれの部分にもコヒーレンス利得が得られない場合のように、ドプラ・シフトおよび移動体デバイスのタイミング・ソース・シフトのために、サンプル期間全体において完全コヒーレンスは得られそうもない（サンプル期間における移動体のタイミング・シフトの例については、図３を参照のこと）。したがって、用いられる処理経路（Ｎｐａｔｈ）の数は、１からＭｎまで変化させることができる。Ｍｎは、サンプル収集期間４０６（図４ａ）内にあるサンプル数である。

[0106] Ｎｐａｔｈ＝１のとき、ローカル信号および基準信号は細分割されず、予め設定されている時間および周波数オフセット６０２の範囲にわたってサンプル収集期間全体において相関付けられる。この相関付けによって、基準信号とローカル信号との間におけるＴＤＯＡ基準線の決定のために、１つの相関振幅、時間、および周波数検索空間が求められる。

[0107] 可変コヒーレンスを用いると、相関処理は複数の並列（または、十分な計算パワーが利用可能であれば、直列）経路６０１に分割される。図６の例では、ローカル信号および基準信号のコピーをｍ１およびｍ２個の連続、離散サブディビジョンに分割することによって、２つの部分的コヒーレンス処理経路６１４および６１５が形成される。次いで、図６に示す代表例では、完全コヒーレンス６１３経路、第１部分的コヒーレンス経路６１４、および第２部分的コヒーレンス６１５経路の場合に合わせて３本の処理経路を有する。

[0108] サンプルおよび基準期間全体が連続、離散サブディビジョンに分割されている、部分的または可変コヒーレンス経路（１つまたは複数）６１４、６１５を用いることによって、各サブディビジョンまたは任意のサブディビジョンにおいてコヒーレント利得が可能になると考えられる。サブディビジョンを増やしてコヒーレント利得の利点が得られる確率(odds)を高めるために、各々異なる数の連続、離散サブディビジョンを有する複数の処理経路６１４、６１５を形成することができる。

[0109] 可能な部分的コヒーレント経路の数は、ＬＭＵのソフトウェア定義無線のディジタル化による制約だけを受ける（ＬＭＵの一例、以前のＳＣＳアーキテクチャはTruePosition社の米国特許第６，２６６，０１３号"Architecture of a Signal Collection System for Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムの信号補正システムのためのアーキテクチャ）において定められている）。Ｍ＝Ｎのサブディビジョンを有する部分的コヒーレンス処理経路が形成されるとき、サンプリング期間（Ｍ）のサブディビジョン数はＬＭＵ（Ｎ）のサンプリング・レートに等しくなり、処理経路は完全に非コヒーレントであると見なされる。Ｎ個のサブディビジョンがサンプルの分解能の限度であるが、サブディビジョンおよび部分的コヒーレンス経路の数はＮに等しい必要なない。むしろ、部分的コヒーレンス処理方式は、動作体験に基づいて予め設定することができ、または収集時間期間に基づいて動的であってもよい。何故なら、コヒーレンスの確率(likelihood)は収集時間期間と共に高まるからである。

[0110] 一旦（Ｍ個の）サブディビジョンを有する処理経路が形成されたなら、周波数範囲および時間期間にわたる相関振幅の検索空間がサブディビジョン毎に生成されるまで、各サブディビジョンは、対応する（絶対時間の）基準信号サブディビジョンと、複数回、時間遅延および周波数オフセットの任意の範囲または制約された範囲において相関付けられる（６０４、６０７）（米国特許６，８７６，８５９号"Method for estimating TDOA and FDOA in a Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムにおけるＴＤＯＡおよびＦＤＯＡの推定方法）において詳細に説明されている。この特許をここで引用したことにより、その内容は本願にも含まれるものとする）。

[0111] 完全コヒーレント、即ち、Ｎｐａｔｈ＝１の処理経路６１３では、収集期間全体においてコヒーレンスが想定され、可能な時間オフセット（範囲）および周波数オフセット（ドプラおよびドリフト）にわたって、ローカル信号が時間および周波数がシフトした基準信号６０２と繰り返し相関付けられて、図４ａに示したような、相関振幅、範囲、およびドプラ／ドリフトの三次元検索空間が形成される。

[0112] 各部分的コヒーレンス処理経路６１４、６１５では、処理経路６０４、６０７の最初の動作は、各部分的コヒーレンス処理経路６１４、６１５におけるサブディビジョン毎の相関振幅、範囲、およびドプラ／ドリフト（図４ｃ）の三次元検索空間の形成である。部分的コヒーレンス処理経路毎に、相関振幅の強度(magnitude)を加算する（６０５、６０８）。このサブディビジョンの加算によって、処理経路の各々に１０ｌｏｇ（Ｍ）^１／２の処理利得が得られる。

[0113] 可変コヒーレント動作の第１段階６０１および個々のサブディビジョンの相関の強度の加算において形成されるサブディビジョンの独立した相関に対して可能な総利得は、Ｎｐａｔｈ＞１の利得を有する処理経路毎に得られ、

となる。

処理経路６１３、６１４、６１５毎に、ワイヤレス位置検出システムは、次に、発生した相関、時間、および周波数マップ（図２ｂに示したような検索空間マップ）を検索する（６０３、６０６、６０９）ことによって、ローカル受信機における最も早く到達した信号を判定しようとする。相関検索の例には、米国特許６，８７６，８５９号"Method for estimating TDOA and FDOA in a Wireless Location System"（ワイヤレス位置検出システムにおけるＴＤＯＡおよびＦＤＯＡの推定方法)、および米国特許出願第１１／９５３５８５号、"Detection of Time of Arrival of CDMA signals in a Wireless Communications System"（ワイヤレス通信システムにおけるＣＤＭＡ信号の到達時刻の検出）における相関検索が含まれる。これらの双方は、TruePosition社が所有する。

[0114] 完全コヒーレント経路６１３の相関結果を、第１（６１４）および第２（６１５）部分的コヒーレンス処理経路の相関結果と比較する（６１０）。

[0115] 最も高いコヒーレンスを示す処理経路から、受信信号対複製信号の相関結果は、基準信号に対する、ローカルに受信した信号に生ずる時間遅延および周波数オフセット（１つまたは複数）を示す。次いで、これらのＴＤＯＡ値を用いて、ＴＤＯＡまたはＴＤＯＡ／ＡｏＡ位置推定６１１を実行する。例えば、米国特許第５，３２７，１４４号、"Cellular Telephone Location System"（セルラ電話機位置検出システム）において導入されたＬＳＤアルゴリズム、または米国特許第６，０４７，１９２号"Robust Efficient Localization System"（ロバストな効率的位置測定システム）において導入された双曲線基準線方法が用いられる。

[0116] 図７は、前述したような可変コヒーレンス処理方法の別の図、即ち、フローチャートを示す。図示のように、以下のステップを実行する。

ワイヤレス・デバイスからの送信を受信する。

収集期間における送信の離散サンプルを表す第１ディジタル・サンプル集合を発生する。

第１相関プロセスを実行し、前記第１ディジタル・サンプル集合を収集期間において基準と相関付ける。

第２相関プロセスを実行し、サンプル・セグメントの第１集合を前記基準と相関付ける。サンプル・セグメントの第１集合は、ｍ１個のセグメントを含み、ｍ１セグメントの各々は、前記第１ディジタル・サンプル集合の部分集合を含み、ｍ１は１よりも大きい整数であり、前記第２相関プロセスの実行によってｍ１個の出力を得る。

第２相関プロセスのｍ１個の出力を非コヒーレントに加算する。

第３相関プロセスを実行し、サンプル・セグメントの第２集合を前記基準と相関付ける。サンプル・セグメントの第２集合はｍ２個のセグメントを含み、ｍ２個のセグメントの各々は、前記第１ディジタル・サンプル集合の部分集合を含み、ｍ２はｍ１よりも大きい整数であり、前記第３相関プロセスの実行によって、ｍ２個の出力を得る。

第３相関プロセスのｍ２個の出力を非コヒーレントに加算する。

第１、第２、および台３相関プロセスの出力を検索して、各出力集合において最も早く到達した信号を特定する。

第１、第２、および第３相関プロセスの出力において特定した、最も早く到達した信号を比較し、前記最も早く到達した信号から１つを選択して、位置検出処理において用いるための到達時刻（ＴＯＡ）値を決定する。

このＴＯＡ値を位置検出処理において用いて、前記ワイヤレス・デバイスの正確な地理的位置を判定する。
結論
[0117] 本発明の真の範囲は、本明細書において開示した、現時点における好適な実施形態に限定されるのではない。したがって、明示的に限定されていると考えられる場合を除いて、以下の特許請求の範囲の保護範囲が、先に説明した具体的な実施形態に限定されることは意図していない。

Claims

ワイヤレス・デバイスの送信の正確な到達時刻（ＴＯＡ）を判定する方法であって、
ワイヤレス・デバイスからの送信を受信するステップと、
収集期間における送信の離散サンプルを表す第１ディジタル・サンプル集合を発生するステップと、
サンプル・セグメントの第１集合を前記基準と相関付ける第２相関プロセスを実行するステップであって、前記サンプル・セグメントの第１集合が、第１の複数（ｍ１）個のセグメントを含み、これらｍ１個のセグメントの各々が、前記第１ディジタル・サンプル集合の部分集合を含み、ｍ１が１よりも大きい整数であり、前記第２相関プロセスの実行によってｍ１個の出力を得る、ステップと、
第２相関プロセスのｍ１個の出力を非コヒーレントに加算するステップと、
サンプル・セグメントの第２集合を前記基準と相関付ける第３相関プロセスを実行するステップであって、前記サンプル・セグメントの第２集合が第２の複数（ｍ２）個のセグメントを含み、これらｍ２個のセグメントの各々が、前記第１ディジタル・サンプル集合の部分集合を含み、ｍ２がｍ１よりも大きい整数であり、前記第３相関プロセスの実行によって、ｍ２個の出力を得る、ステップと、
前記第３相関プロセスのｍ２個の出力を非コヒーレントに加算するステップと、
各出力集合において最も早く到達した信号を特定するために、前記第２および第３の相関プロセスの出力を検索するステップと、
前記第２および第３の相関プロセスの出力において特定した、最も早く到達した信号を比較し、位置検出処理において用いるための到達時刻（ＴＯＡ）値を決定するために前記最も早く到達した信号から１つを選択するステップと、
前記ワイヤレス・デバイスの正確な地理的位置を判定するために、前記ＴＯＡ値を位置検出処理において用いるステップと、
を含む、方法。
請求項１記載の方法であって、更に、前記収集期間において前記第１ディジタル・サンプル集合を基準と相関付ける第１相関プロセスを実行するステップを含む、方法。
複数の位置測定ユニット（ＬＭＵ）を含むワイヤレス位置検出システム（ＷＬＳ）であって、少なくとも１つのＬＭＵが、
ワイヤレス・デバイスの送信を受信する受信機と、
収集期間における送信の離散サンプルを表す第１ディジタル・サンプル集合を発生する手段と、
サンプル・セグメントの第１集合を前記基準と相関付ける第２相関プロセスを実行する手段であって、前記サンプル・セグメントの第１集合が、第１の複数（ｍ１）個のセグメントを含み、これらｍ１個のセグメントの各々が、前記第１ディジタル・サンプル集合の部分集合を含み、ｍ１が１よりも大きい整数であり、前記第２相関プロセスの実行によってｍ１個の出力を得る、手段と、
前記第２相関プロセスのｍ１個の出力を非コヒーレントに加算する手段と、
サンプル・セグメントの第２集合を前記基準と相関付ける第３相関プロセスを実行する手段であって、前記サンプル・セグメントの第２集合が第２の複数（ｍ２）個のセグメントを含み、これらｍ２個のセグメントの各々が、前記第１ディジタル・サンプル集合の部分集合を含み、ｍ２がｍ１よりも大きい整数であり、前記第３相関プロセスの実行によってｍ２個の出力を得る、手段と、
前記第３相関プロセスのｍ２個の出力を非コヒーレントに加算する手段と、
各出力集合において最も早く到達した信号を特定するために、前記第２および第３の相関プロセスの出力を検索する手段と、
前記第２および第３の相関プロセスの出力において特定した、最も早く到達した信号を比較し、位置検出処理において用いるための到達時刻（ＴＯＡ）値を決定するために前記最も早く到達した信号から１つを選択する手段と、
を含む、ワイヤレス位置検出システム。
請求項３記載のシステムであって、更に、前記収集期間において前記第１ディジタル・サンプル集合を基準と相関付ける第１相関プロセスを実行する手段を含む、システム。