JP4382805B2 - 順方向リンク中継器遅延ウォータマーク入れシステム - Google Patents

Description

（関連出願の参照）
全体が参照してここに組み込まれる、「順方向リンク中継器周波数ウォータマーク入れ方式（FORWARD LINK REPEATER FREQUENCY WATERMARKING SCHEME）」と題する、２００３年２月２４日に出願された米国特許仮出願第６０／４４９，７７４号に対する優先権が、本明細書によって請求されている。

本発明は、電子式移動体装置の位置を決定するために無線信号を利用する位置決めシステムに関する。

ＧＰＳに基づく既存の位置決め技術は、既知の時刻に信号を送信する地球軌道の衛星のネットワークを使用する。地上のＧＰＳ受信器は、これが「見る」ことのできる天空の各衛星からの信号の到着時刻を測定する。ＧＰＳ受信器の位置を三角測量するために、各衛星の正確な位置と、各衛星から信号が送信された正確な時刻とに加えて、信号の到着時刻が使用される。ＧＰＳ受信器は、三角測量を実施するために４個の衛星を必要とし、結果的に得られる位置決めの性能は、検出できる衛星の数が増加するにつれて向上する。

単に３個（または以下）の衛星が発見できても、ＧＰＳベースの位置決め決定についての１つの問題が発生し、またこのような場合（そして他の補助的情報が欠如している場合）には、ＧＰＳ受信器を正確に位置決めすることはできない。例えば、もしＧＰＳ受信器の天空の視界がさえぎられると（例えばコンクリートの建物の内部奥深くで）、受信器位置を決定するために十分なＧＰＳ測定値を得ることができない。

無線通信受信器（すなわち、移動局）に関しては、ＧＰＳ受信器のためのＧＰＳ衛星のネットワークと同様の仕方で、位置決め目的のために基地局の既存の無線ネットワークが使用できる。理論的に言えば、移動局の位置を三辺測量するために、各基地局の正確な位置と、基地局が送信している正確な時刻と、基地局の信号の移動局（例えば携帯電話）への到着時刻とが使用できる。この手法は、改良型順方向リンク三辺測量法（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｆｏｒｗａｒｄ Ｌｉｎｋ Ｔｒｉｌａｔｅｒａｔｉｏｎ：ＡＦＬＴ）と呼ばれる。

ＡＦＬＴ方式は、位置決め目的のために単独で使用できるが、代替としてＧＰＳシステムの性能を向上させるために、無線通信基地局の既存のネットワークは、ＧＰＳ機能のある移動局（すなわちＧＰＳと無線通信受信器の両者を含む装置）における位置決め目的のための「衛星」の２次的ネットワークとして取り扱うことができる。ＧＰＳアルゴリズムと組み合わされたＡＦＬＴ手法は、ハイブリッドまたは支援付きＧＰＳ（Ａｓｓｉｓｔｅｄ−ＧＰＳ：Ａ−ＧＰＳ）と呼ばれる。

ＡＦＬＴは、各々が一意のパイロット信号を放射する複数の無線通信ネットワーク基地局を使用して移動局の位置を決定するための方法である。ＡＦＬＴ方式は、複数の基地局の各々からパイロット信号の複数のデータ測定値を取得することを含む。これらのデータ測定値の各々は、各パイロット信号に関する最も早い到着時刻推定値を含む。ある幾つかの実施形態ではデータ測定値は更に、ＲＭＳＥ推定値と、各到着時刻に関する測定時刻とパイロット信号の全ての解像可能な経路に関するエネルギー測定値（例えばＥｃ／Ｉｏ）とを含む。

ＡＦＬＴアルゴリズムによって取得されたデータ測定値は、移動局位置を決定するために単独で使用できるが、代替として移動局の位置を決定するために、代表的ＡＦＬＴ測定値の１つ以上が代表的ＧＰＳ測定値と共に使用できる。ある幾つかの実施形態では、移動局は携帯電話を備えており、本方法は更にデータを取得するに先立ってセルラー基地局の１つにこの携帯電話を無線的に接続することを備える。基地局は、データ測定値が取得され得る地域内の全てのセルラー基地局の携帯電話にセル探索リストを供給する。ＧＰＳシステムを含む実施形態では、基地局はＧＰＳ探索リストも供給することができ、このリストは移動局がＧＰＳ探索を実施するために必要な時間を短縮するために、したがって確定時間を短縮するために使用できる。

実際に、ＡＦＬＴ（Ａ−ＧＰＳを含む）は、一部には無線ネットワークに使用される中継器がパイロット信号の送信点に関して不明確さを生じさせるので、位置決め目的のためにはほんの限られた成功にしかならないことが分かっている。言い換えれば、移動局は現在、受信された信号がドナー基地トランシーバ局（Ｂａｓｅ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ：ＢＴＳ）から、または中継器から送信されたかどうかを弁別できない。このような状況では、ＡＦＬＴ測定値は、パイロット信号の送信点が分からない（例えば、パイロット信号がドナーＢＴＳから直接送信されたのか、中継器を経由して中継されたのかどうかが分からない）ため、位置を正確に決定するために使用できない。更に中継器は、典型的には、数１００ナノ秒から数１０マイクロ秒の範囲内の内部遅延を有し、その結果、約２４．４メートル（１００ナノ秒に付き）から約２．４４キロメートル（１０マイクロ秒に付き）の範囲内の位置決め誤差を生じる可能性がある。

中継器の存在する場合の位置決定の問題に対する１つの提案される解決法は、中継器が存在する地域に移動局が在るときはいつでも、全てのＡＦＬＴ測定値を単に除外することである。しかしながらこの解決法は、これらの地域でのＡＦＬＴ位置決めを完全に排除し、また中継器が存在するときはいつでもＡ−ＧＰＳの如何なるＡＦＬＴ部分も利用されることを妨げ、したがって位置決めの利用可能性と利益とを減少させ、ＧＰＳ探索ウィンドウを増大させ、より長い確定時間という結果を招く。

位置決定を支援するために米国特許第６，５０１，９５５号に記載されているように、逆方向リンク上に署名を導入することが提案されている。不都合なことに、ＲＬ署名は、移動局が位置決めのために（逆方向リンクよりもむしろ）順方向リンクからのＡＦＬＴ測定値を使用するため、位置決めについての中継器の影響を弱める際に、ほんの限られた助けにしかなりそうもない。移動局へ戻る順方向リンクが移動局からの逆方向リンクと同じ経路をたどる（すなわち同じ中継器を経由する）という保証はないため、逆方向リンク署名は、位置決め目的のために中継器情報を識別することに関しては次善策になりそうである。米国特許第６，５０１，９５５号に記載されているように、ＦＬ信号に署名を導入することも提案されているが、実用的な解決法はまだ開発されていない。

中継された信号に中継器情報でウォータマークを入れる（watermarking）ことによって、中継器が存在する地域における位置決め決定を可能にする、順方向リンク中継器遅延ウォータマーク入れ（ＦＬＲＤＷＭ;forward link repeater delay watermarking）システムと方法とが開示される。このＦＬＲＤＷＭシステムは、ＦＬ信号が中継器を通過するときにこのＦＬ信号に時間遅延変調波形でウォータマークを入れる中継器と、この時間遅延変調波形を検出して識別する移動局と、を含む。この時間遅延ウォータマーク（watermark）は、ＡＦＬＴおよび／またはＡ−ＧＰＳ位置決めシステムを使用して、中継器が存在する地域における移動局の位置を決定するために使用できる中継器情報を含む。この中継器情報は、信号が中継されたことを単に示すことができ、あるいはＦＬ信号が通過した中継器を一意に識別することもできる。このウォータマークは、各ＡＦＬＴ測定値が中継器選別され得るように、またそれによって位置決めに使用され得るように、ＦＬ信号に導入される。本明細書において説明される順方向リンク中継器遅延ウォータマーク入れシステムは、ＦＬとＡＦＬＴの性能に対する小さな影響と、好適な検出および識別の確率と、短い検出／識別時間と、良好な検出／識別感度とを達成するように実現され得る。

ＦＬＲＤＷＭシステムにおいて移動局の位置決めを決定するための方法が開示される。この方法は、順方向リンク信号上の中継器情報にウォータマークを入れるために、中継器を通過する順方向リンク信号を、時間的に変化する時間遅延要素で変調することによって開始される。ある幾つかの実施形態では、全ての中継器は、ＦＬ信号を同じ時間的に可変の時間遅延波形で変調し、それによって移動局における中継器検出だけを、すなわちＦＬ信号が中継されたか否かだけの決定を可能にする。他の実施形態では、各中継器は、受信されたＦＬ信号を一意の時間的に可変の時間遅延波形で変調し、それによって移動局における中継器の検出と識別、すなわち信号が中継されたか否かの決定、またもし中継されたのであれば、どの中継器からこの信号が来たのかの決定を、可能にする。

移動局は、ＦＬ信号を受信し、信号のパイロット位相測定値を取得するためにＡＦＬＴ探索を実行し、これらの信号に関する時間遅延対時間を推定する。ある幾つかの実施形態では、この時間遅延対時間推定は、ＦＬパイロット信号強度に依存して、フィンガＴＴＬおよび／または中継器探索器を使用して、順方向リンク信号に対して実行される。これらの実施形態において、時間遅延対時間推定のためにフィンガＴＴＬを使用する利点は、これが中継器探索器によるように逐次的に（すなわちＡＦＬＴ探索の後に）行われるよりも、むしろＡＦＬＴ探索と並行して実行されることである。したがって、中継器探索器を使用して実行される時間遅延対時間推定は、フィンガＴＴＬだけを使用することと比較して検出／識別時間を増加させる。このフィンガＴＴＬベースのＦＬパイロット信号時間遅延対時間推定は、通信目的のために移動局に割り当てられた最も強い受信ＦＬパイロット信号のために最も適しており、中継器探索器は、ＡＦＬＴ探索によって検出された、より弱いＦＬパイロット信号のために最も適している。

次に移動局内の中継器識別システムは、ＦＬ信号上の推定時間遅延対時間に応じてＦＬ信号上のウォータマークを検出および／または識別するために、中継器識別を実行する。中継器識別システムは、単に時間遅延ウォータマークの存在を探索することによって、例えばＦＬ信号が中継されたかどうかを決定するために、推定信号時間遅延対時間を全ての可能な中継器時間遅延ウォータマークと相関させることによって、中継されたＦＬ信号を検出する。この中継器識別システムはまた、例えば最善の相関という結果をもたらす中継器ウォータマークを識別することによって、推定信号時間遅延対時間を全ての可能な中継器時間遅延ウォータマークと相関させることに加えて、ＦＬ信号上の中継器ＩＤを識別することもできる。

それから移動局は、位置決め決定のために十分な中継器選別された順方向リンクパイロット位相測定値が取得されているかどうかを決定する。もし位置決め決定のために、十分な中継器選別された順方向リンクパイロット位相測定値がまだ取得されていなければ、位置決め決定のために十分な中継器選別されたパイロット位相測定値が取得されるまで、信号時間遅延対時間を推定して中継器識別を実行することによって、ＡＦＬＴ探索からの如何なる残りの検出された順方向リンクパイロット信号も中継器選別され得る。時間遅延ウォータマークは、中継されたと識別された全てのＦＬ信号から除去され、また修正されたパイロット位相測定値は、前記移動局の位置を決定するために位置決定システムと位置決定エンティティとのうちの１つに中継器情報と共に供給される。

中継器識別時に取得された中継器情報は、少なくとも、パイロット信号が首尾よく中継器選別されたか否か、もしそうであれば、このパイロット信号が中継されたか否かを示す情報を含む。一実施形態では中継器情報は、移動局位置決定システムまたはネットワーク位置決定エンティティが、中継されたパイロット信号から、また首尾よく中継選別されなかった如何なるパイロット信号からも測定値を除去することによって移動局の位置を決定できるように、パイロット信号が首尾よく中継器選別されたか否か、もしＹＥＳであればこの信号が中継されたか否かの指示だけを含む。他の実施形態では、中継器探索は、もし存在すればウォータマークから中継器ＩＤを識別する。この実施形態では、中継器識別システムによって取得され、移動局位置決定システムまたはネットワーク位置決定エンティティに供給される中継器情報はまた、中継されたと識別された各パイロット信号に関する中継器ＩＤを含んでおり、これは移動局の位置を計算する際に、中継された信号の測定値の使用を可能にする。

位置決めを決定するためにＡ−ＧＰＳが使用される、ある幾つかの実施形態では、中継器探索を実行する前にＧＰＳ探索が実行される。もし位置決め決定のために十分なＧＰＳ測定値とＴＴＬ中継器選別されたパイロット位相測定値とが取得されれば、確定時間を短縮するために中継器探索はスキップできる。

本発明のより完全な理解のために、添付図面に示されるように、本実施形態の以下の詳細な説明への参照がなされる。

本発明は、同様な符号が同じまたは類似の要素を表す図を参照しながら、下記の記述において説明される。
（用語および頭字語の用語解説）
下記の用語と頭字語は、詳細な説明全体を通して使用される。
「ＡＦＬＴ」 改良型順方向リンク三辺測量法。基地局からの無線信号の移動局が測定した到着時刻（および任意選択的に他の地上測定値）を利用する位置探索手法。

「ＡＦＬＴ探索器」 視界内に在り得る各基地局からのパイロット信号の探索を実行する移動局の一部。
「Ａ−ＧＰＳ」 支援付き全地球測位システム。ＧＰＳ擬似範囲測定値に基づくが、位置決定を支援するためにＡＦＬＴまたは類似のＢＴＳベースの位置決め技術を利用する、位置探索技術。

「基地局」 移動局と通信する装置であって、例えば基地局は、基地トランシーバ局（ＢＴＳ）、移動体交換センター（ＭＳＣ）、移動体位置決めセンター（ＭＰＣ）、位置決定エンティティ（ＰＤＥ）、およびネットワーク接続のために必要とされる任意の相互作用機能（ＩＷＦ）を含むことができる。

「ＢＴＳ」 基地トランシーバ局。無線通信信号を送受信するためのアンテナを含む、移動局と通信するために使用される固定局。
「Ｃ／Ａコード」 概略／取得コード。ＧＰＳ衛星によって送信され、送信ＧＰＳ衛星を識別して観測されたＧＰＳ衛星からＧＰＳ受信器までの擬似範囲を測定するために使用される周期的列。

「ＣＤＭＡ」 符号分割多元接続。大容量ディジタル無線技術。
「ＣＳＭ」 セルサイトモデム。無線基地局装置のためのチップセット。
「チップ（ＰＮ）」 １．２２８８ＭｃｐｓのＰＮチップレートでのＰＮ列内の１ビット。
「ＦＬ」 順方向リンク。基地局（ＢＴＳ）から移動局（ＭＳ）への伝送。

「フィンガ」 単一の受信信号経路に割り当てられたレーキ受信器内のサブ受信器。
「ＧＳＭ」 移動体通信のための全地球システム。
「ＭＳ」 移動局。加入者の送受器または無線端末を記述するために使用される用語。
「ＭＳＭ」 移動局モデム。

「ＰＣＳ」 個人向け通信サービス。１．８ＧＨｚから２．０ＧＨｚ範囲で動作する全てのディジタルセルラー伝送。
「ＰＤＥ」 位置決定エンティティ。移動局の位置を管理するネットワークエンティティ。
「パイロットセット（アクティブ）」 移動局に現在割り当てられている順方向トラヒックチャネルに関連するパイロット信号。これらは、ローカルな基地局から移動局によって受信される最も強いパイロット信号であって、典型的には同じパイロット信号のマルチパスである。

「パイロットセット（候補）」 その強度が移動局によって測定されると「無線放送」に与えられた閾値を超える、移動局によって見られ得る全てのパイロット信号。
「パイロットセット（近隣）」 当該基地局付近の基地局によって送信された全てのパイロット信号。

「パイロット信号」 当該基地局を識別するローカル基地局から受信される無線信号。
「ＰＮコード」 擬似ランダム雑音コード。セル（またはセルセクタ）のための、拡散のための、また音声とデータの伝送をスクランブルするための識別子として使用される、ＢＴＳによって送信されるある一定の列。ＰＮコードはまた、観測されたＢＴＳから移動局への擬似範囲を決定するために使用される。

「ＰＰＭ」 パイロット位相測定値。ＰＮコード偏移の測定値を含む、ＡＦＬＴ探索から得られるパイロット信号の測定値。
「ＰＲＭ」 擬似範囲測定値。Ｃ／Ａコード偏移の測定値を含む、ＧＰＳ衛星探索からのＧＰＳ衛星信号の測定値。
「中継器」 ＢＴＳと移動局との間で無線信号を受信し、増幅し、再送信する装置。

「ＲＬ」 逆方向リンク。移動局（ＭＳ）から基地局（ＢＴＳ）への送信。
「ＲＭＳＥ」 ２乗平均誤差。ＲＭＳＥ推定値は、パイロット位相を報告するために使用される経路の強度に基づく測定値の不確実性を与える。
「ＳＮＲ」 信号対雑音比。

「ＴＴＬ」 時間追跡ループ。移動局の動きによるＦＬ信号のタイミングの測定される偏移に応じて、アクティブなパイロット信号のために内部フィンガタイミングを修正し、それによってＦＬ信号の正確な復調を可能にする移動局の一部。
（変数の表）
下記の変数は、詳細な説明全体を通して使用される。

Ｔ_{ｓｅｑｕｅｎｃｅ} １記号列の継続時間。
Ｔ_{ｓｙｍｂｏｌ} １記号の継続時間。
Ａ 時間遅延の（例えば１記号の）振幅。
（環境）
図１は、複数の基地トランシーバ局（ＢＴＳ）１０と、建物に配置された中継器１６を有する建物１４と、ＧＰＳ衛星１８と、移動局２２を保持する利用者２０との斜視図である。

ＢＴＳ１０は、移動局との接続のための無線通信ネットワークの一部として利用される基地局の、何らかの集まりを備える。ＢＴＳは典型的には、無線電話といった移動局が無線通信ネットワーク１２上でもう１つの電話に接続することを可能にする通信サービスを提供するが、ＢＴＳはまた、他の装置によって利用でき、および／または、ハンドヘルドパーソナルディジタルアシスタント（ＰＤＡ）とのインターネット接続といった他の無線通信目的のためにも利用できるであろう。

一実施形態では、各ＢＴＳ１０は、ＣＤＭＡ無線通信ネットワークの一部であるが、他の実施形態では、ＧＳＭネットワークといった他のタイプの無線通信ネットワークが使用され得る。この実施形態では、各ＢＴＳは、それ自体を一意に識別する擬似ランダム列を周期的に放射する。この擬似ランダム列は、受信器がロックオン（自動追尾）するために有用である１連のビットである。ＣＤＭＡ技術では、この擬似ランダム列は「パイロット信号」と呼ばれ、ここで使用されるように、パイロット信号という用語はＣＤＭＡシステムばかりでなく任意の無線通信システムに適用できる。

基本形の中継器１６は、増幅器を備えており、ＢＴＳと移動局との間でパイロット信号を受信して再送信する。中継器は、ＢＴＳから更なるカバレージエリアへのパイロット信号を増幅することによって信号対雑音比を改善するために、そうでなければ（戦略的に配置されなければ）ギャップ、干渉および弱サービスが見られるセルラーネットワーク全体に亘って、戦略的に配置され得る。

ＧＰＳ衛星１８は、ＧＰＳ受信器の位置決め決定のために使用される任意のグループの衛星を備える。これらの衛星は、ＧＰＳ受信器が検出できる無線信号を絶えず送出し続けており、ＧＰＳ受信器は、受信された衛星Ｃ／Ａコードとの相関を達成するまで、ＧＰＳ衛星Ｃ／Ａコードのローカルな複製を相関させて、それを時間的にシフトすることによって、この無線信号が衛星から受信器まで伝播するためにかかる時間の長さを測定する。無線信号が伝播する速度は既知であり、またこれらの衛星は「ＧＰＳ時間」と一致する１ミリ秒ごとに自身の信号を周期的に放射するように同期しているので、信号が到着するためにどれほど長くかかったかを決定することによって、信号がどれほど遠くから伝播したかを決定することができる。オープンスペースに位置する利用者にとって、ＧＰＳ受信器は典型的には、衛星の遮られていない視界を有しており、したがって利用者がオープンスペースにいるときには、ＧＰＳ信号の到着時刻を測定することは、それが典型的には衛星から受信器への直線的な「視線」であるので簡単である。しかしながら無線通信関連では、利用者は、ＧＰＳ位置決めをより困難にし得る建物または他の障害物を有する都市に位置する可能性がある。

図２は、例示的セルラーＢＴＳカバレージエリア構造を示す。このような例示的構造では、複数の６角形ＢＴＳカバレージエリア２４は、対称にタイル張りされた配列になって相互に隣接している。各ＢＴＳ１０は、ＢＴＳカバレージエリア２４の各々の内部にそれぞれ位置しており、これが位置するエリア内でカバレージを与える。特に、本明細書での説明目的のために、ＢＴＳ１０ａはカバレージエリア２４ａ内でカバレージを与え、ＢＴＳ１０ｂはカバレージエリア２４ｂ内でカバレージを与え、以下同様である。

理想的なセルラー通信ネットワークでは、カバレージエリア２４は、移動局が種々のカバレージエリアを通って走行しているときに連続したセルラーカバレージを移動局に与えるように、互いに隣接して構成される。しかしながら、大抵のセルラーカバレージエリアは、ギャップ、干渉およびセルラーカバレージによる問題を引き起こす他の障害物を有している。例えば、トンネル、ガレージ、およびスポーツ競技場のような環境は、セルラーサービスに関して問題を作り出す。他の例として、延長された高速道路と農村のカバレージは、１つのＢＴＳで維持するには極めて高価であり得る。したがって、もう１つのＢＴＳを設置することより遥かに低コストでＢＴＳのカバレージを向上または拡大するために、カバレージエリア内に１つ以上の中継器１６が配置される可能性がある。

一実施形態では、中継器１６は、図３を参照しながら更に詳細に説明されるように、アンテナと、移動局とＢＴＳとの間で信号を送受信するトランシーバとを備える。１つの単純な例では、中継器は、受信された信号を増幅して同じ周波数でこれらの信号を再送信する。

図２において、移動局２２を保持する利用者２０は、第１のカバレージエリア２４ａ内に位置する。この移動局２２は、大きな建物（図示せず）といった障害物からの干渉によって第１のＢＴＳ１０ａから十分に強いパイロット信号を受信できない可能性がある。更にこの移動局２２は、比較的遠い距離のせいで第２のＢＴＳ１０ｂから直接的に十分に強いパイロット信号を受信することもできない可能性がある。しかしながら、中継器１６ｂは、そうでなければサービスのギャップを経験する移動局２２の位置が十分にカバーされ得るように、カバレージエリア２４ｂ内に適切に配置される。言い換えれば、パイロット信号が第２のＢＴＳ１０ｂから送信されると、この信号は中継器１６ｂを経由して増幅され、移動局２２で受信されるであろう。

移動局２２は、ＡＦＬＴを含む前述のような位置決め能力を有しており、したがって移動局に現在割り当てられているパイロット信号（例えばアクティブセット）を利用できるばかりでなく、移動局の位置を決定する目的のためにこのアクティブセットを超えた他のパイロット信号を利用することもできる。

ＣＤＭＡ技術を利用する一つの例示的な実施では、移動局はこの移動局によって受信可能である場合がある付近のパイロット信号のリストである近隣リスト２９に存在するパイロット信号を探索する。この近隣リストは、例えば基地局から供給され得る。この近隣リストからのある幾つかのパイロット信号は、候補セット２８（すなわち、その強度が移動局によって測定されたときに「電波放送」に与えられた閾値を超えている移動局によって見られ得るパイロット信号）に、あるいは現在のＣＤＭＡ規格に従うアクティブセット２７（すなわち、ローカルな基地局から移動局によって受信される最も強いパイロット信号であって、典型的には同じパイロット信号のマルチパスである、移動局に現在割り当てられている順方向トラヒックチャネルに関連するパイロット信号）に、含まれ得る。

移動局２２の位置決め決定においてＡＦＬＴ測定値を使用するために、パイロット信号（アクティブセット、候補セットまたは近隣セットのいずれに含まれるかにかかわらず）は、中継器に関して首尾よく選別されなくてはならず、もし中継されたならば、移動局は、この信号がどの中継器から来たかを決定しなくてはならず、更に位置決め計算に際して中継されたＡＦＬＴ測定値を使用するために、中継器の位置と内部遅延とが既知であって利用可能でなければならない。

前述のように、移動局内の従来のＡＦＬＴおよびＡ−ＧＰＳ位置決めシステムは、信号が中継されたか否かを検出および／または識別せず、これは中継器カバレージを有するエリアにおける位置決めに関して、パイロット位相測定値を実質的に無用にしている。この問題に取り組むために、順方向リンク信号に一意にウォータマーク入れできる中継器と、ウォータマーク入れされた中継信号を検出して識別できる移動局とが、ここに開示される。この移動局は、信号が中継されたか否かを、またもし中継されたのであればどの中継器からこの信号が来たかを検出して識別できるため、移動局によって受信されたＦＬ信号のいずれかを使用して正確な位置情報が決定され得る。

ある幾つかの実施では、信号を中継した特定の中継器を識別するよりはむしろ、パイロット信号が中継されたか否かを検出することだけが必要とされ得る。この目的のために、ＦＬ信号が中継されたかどうかだけを移動局が検出する（一意の中継器ＩＤを識別することなく）代替の実施形態が開示される。この実施形態の移動局は信号が中継されたか否かを検出できるだけであるため、全ての中継されたパイロット信号（および首尾よく中継器選別されなかったパイロット信号）は、位置決め決定から除外されなくてはならない。

（説明）
図３は、ＦＬＲＤＷＭシステムを実現する通信システムのブロック図である。この通信システムは、基地トランシーバ局（ＢＴＳ）１０と、中継器１６と、移動局（ＭＳ）２２とを含む。ＢＴＳ１０は、そこから順方向リンクパイロット信号３１を送信するためのアンテナ３０を有する。中継器１６は、ＢＴＳ１０からの順方向リンク信号３１を受信するための第１のアンテナ３２と、この信号を増幅するための増幅器３３と、ＦＬ信号にウォータマークを入れるための時間的に変化する遅延要素３４と、システム時間クロック３５と、ウォータマークを入れられた順方向リンク信号３７をＭＳ２２に送信するための第２のアンテナ３６と、を有する。このＭＳは、中継器からのウォータマーク入れされた順方向リンク信号３７を受信するためのアンテナ３８を有する。

ＢＴＳ１０は、無線通信のために使用される任意の適当な基地局を備え得る。一実施形態では、ＢＴＳはＣＤＭＡネットワーク用に構成されるが、他の実施形態では、ＢＴＳはＴＤＭＡおよびＧＳＭといった他の無線通信ネットワーク用に実現され得る。信号を送信するための単に１個のアンテナ３０が図示されているが、ＢＴＳが、信号を送受信するための１つ以上のトランシーバとアンテナとを含むＢＴＳの典型的構成を有することは、理解されるべきである。ＣＤＭＡの実施では、各ＢＴＳはシステム時間ベースと同期して送信を行う。

中継器１６は、電気通信信号を増幅するための増幅器３３を有する任意の適当な中継器を備える。すなわち、中継器１６は、ＢＴＳ１０とＭＳ２２とに出入りする電気通信信号を受信し、増幅し、再送信する任意の適当な構成を備える。更に、中継器は、例えば図４または図５を参照しながら更に詳細に論議されるように、時間遅延ウォータマークで順方向リンク信号３１にウォータマークを入れる時間的に変化する遅延要素３４を備える。したがって中継器はまた、時間的に可変の要素によってＦＬ信号上に変調されるときに、システム時間への時間遅延ウォータマーク列の時間同期を遂行するシステム時間クロック（ＳＴＣ）３５も備える。

一実施形態では、中継器１６は、第１、第２のアンテナ３２、３６を備える。第１のアンテナ３２は順方向リンク信号３１を受信するために使用され、第２のアンテナ３６は中継器から順方向リンク信号３７を再送信するために使用される。図３の中継器はこの中に増幅器と時間的に可変の遅延要素だけを示しているが、中継器１６が任意の適当な構成において更なる構成要素を含むこと、例えば中継器はまた、アンテナ３２、３６を介して信号を中継器１６内に受信し、また中継器１６から再送信するように機能するトランシーバ（トランスミッタ／レシーバ）も備え得ることは理解されるべきである。中継器が代替の構成を備え得ること、例えば中継器が有線接続を介してＢＴＳに接続され得ることは留意され得る。このような一例は、光信号（例えば光ファイバ信号）を受信し、それを増幅し（および／またはそれを再整形し、再時間調整し、周波数シフトし、そうでなければ再構成し）、そしてそれを無線で再送信する（同じまたは異なる周波数で）光中継器を含む。

中継器１６は、例えば図４または図５を参照しながら更に詳細に説明されるウォータマークのような時間遅延ウォータマークで順方向リンク信号３１を変調する、時間的に可変の遅延要素３４を含む。この時間遅延要素は、ＦＬ信号を中継された信号として識別するためにＦＬ信号にウォータマークを入れ、またこのウォータマークは、信号が通過した中継器を識別する一意に符号化された列を含み得る。中継された順方向リンク信号にウォータマークを入れることによって、移動局はこれらのパイロットのうちのどれが中継されたかを決定でき、また中継された順方向信号に一意の列で一意的にウォータマークを入れることによって、この信号を中継した中継器が識別できる。この情報を使用すれば、ＡＦＬＴまたは他の同様の位置決め技術を使用して正確な位置決め情報が取得できる。

なお図３を参照すると、移動局２２は、中継器１６からのウォータマーク入り順方向リンク信号３７のような、ＢＴＳおよび／または中継器からの電気通信信号を受信するためのアンテナ３８を有する。図６から図８を参照しながら更に詳細に説明されるように、ＭＳ２２はＦＬ信号上の時間遅延ウォータマークを検出でき、もしあれば、信号が中継器から来たかどうかを弁別し、ある幾つかの実施形態では、どの特定の中継器がこの信号を送信したかを識別でき、こうして正確なＡＦＬＴ測定値が得られることを可能にし、他のところで説明されるようにＡＦＬＴ測定値が位置決め計算に使用されることを可能にする。

図４、図５は、ＦＬ信号にウォータマークを入れるために使用できる２つの例示的時間遅延変調波形を示す。図４、図５のグラフでは、水平軸は時間（ｔ）を表し、垂直軸はシステム時間クロックから測定される時間遅延変調波形の大きさ（Ｄ）を表す。したがってこれらのグラフは、関数Ｄ（ｔ）、すなわち時間遅延変調波形対時間をプロットしている。

図４は、中継器情報が一連の２進記号列に符号化された時間遅延ウォータマークの一例を示す。図４において、２進記号は、本明細書において更に詳細に説明されるように、＋Ａまたは−Ａというピークの大きさを有する三角形状を有する。図５は、本明細書に更に詳細に説明されるように、各記号を形成する１つ以上の三角形状を含む、６進記号列を使用するウォータマーク内に中継器情報が符号化された、ウォータマークのもう１つの例を示す。

図４、図５に示すような三角形状の波形を有する時間遅延ウォータマークに加えて、時間遅延を与えるために種々の異なる波形が利用できること、例えば階段波形、正弦波形、および／またはランプ（傾斜）波形が利用できることは留意されるべきである。
一実施形態では、波形Ｄ（ｔ）は、Ｎ個の受信信号経路（ここでＮは整数、例えば２である）において時間遅延波形を差分的に符号化することによって、通常、移動局の動きによって発生する自然発生現象（例えばコードドップラー（code Doppler）およびファットパス（fat path））とは更に区別するように設計できる。この実施形態では、中継器要素３４（図３）は、受信されたＦＬ信号を多数の時間遅延波形Ｄ１（ｔ）、Ｄ２（ｔ）、・・・、ＤＮ（ｔ）で時間変調し、アンテナ３６を介してＦＬ信号を再送信する前にこれらの波形の合計を実行する、Ｎ個の遅延要素（例えば２個）を含むであろう。この場合、Ｄ（ｔ）＝Ｄ１（ｔ）＋Ｄ２（ｔ）＋・・・＋ＤＮ（ｔ）であるから、個々の時間遅延波形に対する要件は緩和され、あるいは代替として、移動局における検出確率は増加し得る。所望の検出確率を達成するために、移動局に更なる資源（すなわち更なるＮ−１個のフィンガ）が必要とされる可能性がある。

更に、ＦＬ信号上に中継器情報を符号化するために任意のＭ進符号化方式（ここでＭは整数である）が利用可能であり、また代替として、記号列を符号化するために種々の他の符号化方式、例えばＰＳＫ符号化方式（例えばＢＰＳＫ、ＱＰＳＫなど）が、または中継器ＩＤを符号化する時間遅延波形の周波数を有する周期的時間遅延波形が、実施可能である。

中継された信号の検出だけを必要とする（すなわち一意の中継器ＩＤの識別は必要とされない）実施形態では、移動局は信号が通過した中継器を識別することなく、信号が中継されたか否かだけを検出すればよい。この場合、ウォータマークの存在はパイロット信号が中継されたことを示すだけであって追加の情報は必要でないので、全ての中継器は同じウォータマークを割り当てられることが可能であろう。しかしながら、中継された信号の検出と識別の両方が必要とされる他の実施形態では、移動局がウォータマークの存在を検出できるだけでなくＦＬ信号を中継した中継器も識別できるように、各ウォータマーク内には各中継器に一意の中継器ＩＤが符号化され得る。

図４を参照すると、この図は、ＦＬ信号が中継器を通過するときにこのＦＬ信号上に変調され得るウォータマーク４０の一例を示す。図４のグラフは、時間の関数として遅延（Ｄ）を変化させることによって形成される記号列をプロットしており、ここでＡは遅延のピークの大きさである。特に、ウォータマーク４０は、ＦＬ信号を中継した中継器を一意に識別する列４４を形成する、５個の変調記号４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅからなる記号列を備えている。図４の例では、各記号は、正の時間遅延＋Ａまたは負の時間遅延−Ａのいずれかによって定義されるピークを有する、ほぼ三角形の形状を有している。図４では、単純な２進符号化方式が使用されており、この場合、記号「０」は、ゼロ４４から正のピーク４５に上がるランプ（傾斜）を備え、続いて正のピーク４５からゼロ４６に下がるランプ（傾斜）を備える時間的に可変の遅延として符号化され、また記号「１」は、ゼロ４６から負のピーク４７に下がるランプと、続いて負のピーク４７からゼロ４８に上がるランプとして符号化される。

図４の例示的実施形態では、ウォータマーク４０は、５記号２進列を備え、これは２^５（すなわち３２）個の可能な２進列、したがって３２個の可能な中継器ＩＤの符号化を可能にしている。如何なるｎ記号２進列も利用可能であることは明らかであり（ここでｎは整数である）、言い換えれば、ウォータマークを定義する記号の数ｎは増加または減少でき、これは本実施形態で可能なウォータマークの数は２^ｎに等しいので、サポートされる中継器ＩＤの数をこれに対応して増加または減少させるであろう。しかしながら、ウォータマークを定義する記号の数を増加または減少させることが、それぞれ検出時間を増加または減少させる可能性があることは、実施形態によってはあり得る。

図４の三角形の記号が、＋２Ａ／Ｔ_{ｓｙｍｂｏｌ}または−２Ａ／Ｔ_{ｓｙｍｂｏｌ}のいずれかのほぼ一定の傾斜（すなわち時間遅延の変化の一定の比率）を有することは留意され得る。例えば、図４の実施形態の一実施例では、各記号４２は約１．５チップの最大時間遅延長さＡを有する約１秒の継続時間Ｔ_{ｓｙｍｂｏｌ}を有し、したがって各ランプ（傾斜）は約３チップ／秒の傾斜を有する。５記号ウォータマークに関しては、列継続時間Ｔ_{ｓｅｑｕｅｎｃｅ}はこの実施例では約５秒になるであろう。

如何なる特定の実施においても、遅延変調波形Ｄ（ｔ）の選択とその特性、例えば記号継続時間Ｔ_{ｓｙｍｂｏｌ}と振幅Ａ、および記号列継続時間Ｔ_{ｓｅｑｕｅｎｃｅ}に亘る最大振幅は、３つの条件を満足するように、すなわちＦＬ性能に対する最小の影響と、移動局における最大の中継器検出／識別確率と、最小の検出／識別時間と、を満足するように選択される。例えば、移動局における中継器検出／識別確率を最大にするために、時間遅延波形の大きさと、これの傾斜と、これの継続時間は、移動局のせいで自然に発生する時間的変化から時間遅延ウォータマークを区別するために最大にされるべきである。

このような一例では、この大きさは、ウォータマークの記号列継続時間中に蓄積される最大コードドップラーと、時間追跡ループのタイミングジッタと、受信信号ピーク位置に発生するジッタ（ファットパスの存在に起因する）とを考慮して選択され得るが、これら全ては移動局における検出の確率に寄与する。したがって、０．５チップ／秒という最悪なケースのコードドップラーと、０．０３７５チップという時間追跡ループの標準偏差と、１チップのファットパスに起因する受信信号ピークの変化とを仮定すると、記号４２の振幅Ａは、０．５秒という記号継続時間Ｔ_{ｓｙｍｂｏｌ}において、少なくとも１．３６２５チップで設計され得る。もし結果として得られる傾斜と大きさとが、これよりもあまり大きくなければ、変調記号が自然に発生する現象からこれを区別する更なる特性を有するべきであることは、留意され得る（例えば、これは正しいランプとは反対の三角形の波形からなるべきである）。これがＦＬ性能に対して有し得る如何なる影響も制限するために、遅延ウォータマークは、ＦＬ信号ＳＮＲを最小限に低下させ（例えば、ＣＤＭＡシステムでは０．２ｄＢを超える平均低下はない）、フィンガ再割当てまたは割当て解除の比率を最小限に増加させ、また中継されたＰＮが探索ウィンドウサイズ（例えば、ＣＤＭＡシステムにおいてＩＳ−９８Ａ／ＢとＩＳ−２０００で指定されるような）の外側に出る確率を最小限に増加させなくてはならず、それによってＦＬ測定値生成を減少させなくてはならない。これらの要件は、変調波形のタイプ（例えばランプ、階段、三角形など）を賦課し、また最大許容記号傾斜と大きさ（例えば図４のＡと２Ａ／Ｔ_{ｓｙｍｂｏｌ}、図５の２Ａと４Ａ／Ｔ_{ｓｙｍｂｏｌ}）と、記号列継続時間Ｔ_{ｓｅｑｕｅｎｃｅ}に亘る最大許容ピーク間変化（例えば図４の２Ａ、図５の４Ａ）とに対して、上限を設定し、変調記号と符号化方式の許容可能なタイプを狭くするであろう。最後に、検出／識別時間を最小にするために、前に論じた全ての要件を満足する最小記号継続時間Ｔ_{ｓｙｍｂｏｌ}が選択されるべきである。

さて図５を参照すると、この図はＦＬ信号が中継器を通過するときに、このＦＬ信号上に変調され得るウォータマーク５０のもう１つの例を示す。図５のグラフは、時間の関数として遅延（Ｄ）を変化させることによって形成される記号列をプロットしており、ここで２Ａは遅延のピークの大きさである。特にウォータマーク５０は、ＦＬ信号を中継した中継器を一意に識別する列５６を形成する、６個の変調記号５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｅ、５４ｆからなる記号列を備えている。６進符号化のこの例では、ランプアップ（上昇傾斜）は、１／４記号継続時間５２（記号「０」においてゼロから＋Ａに示されたような）または１／２記号継続時間５３（記号「４」においてゼロから＋２Ａに示されたような）の傾斜を備え、ランプダウン（下降傾斜）は、１／４記号継続時間５２（記号「０」において＋Ａからゼロに示されたような）または１／２記号継続時間５３（記号「４」において＋２Ａからゼロに示されたような）の傾斜を備えることができる。したがって、全記号継続時間Ｔ_{ｓｙｍｂｏｌ}は、上述のような、また図５の参照により示される１つ以上の三角形状を形成するランプアップ、ランプダウンの組合せを備える。

図５の例では、ウォータマーク５０は、６記号６進列を備え、これは６^６（すなわち４６６５６）個の可能なウォータマークを可能にし、したがって４６６５６個の可能な中継器ＩＤの符号化を可能にしている。如何なるｎ記号６進列も利用可能であることは明らかであり（ここでｎは整数である）、言い換えれば、ウォータマークを定義する記号の数ｎを増加または減少させることができ、これは本実施形態で可能なウォータマークの数は６^ｎに等しいので、サポートされる中継器ＩＤの数をこれに対応して増加または減少させるであろう。しかしながら、ウォータマークを定義する記号の数（ｎ）を増加または減少させることが、それぞれ検出時間を増加または減少させる可能性があることは、実施例によってはあり得る。

ウォータマークを作成するために２進符号化が使用された図４の実施形態と比較すると、図５では、この６進符号化の最大傾斜変化と記号継続時間Ｔ_{ｓｙｍｂｏｌ}は、２進符号化の約２倍であり、各記号は前述の２進符号化実施形態におけるような単に２個の可能な値とは反対に６個の可能な値を有する。図４に示すウォータマークと同様に、この実施形態のウォータマークの振幅の最大変化は列内の記号の数ｎとは無関係であるが、振幅は図４の実施形態のものの２倍の大きさになり得る（例えば±２Ａ＝±３チップ）。６進符号化によってサポートされる一意の列の数は、同じ列継続時間に関して２進符号化方式の列数より著しく大きい。例えば、４秒という２記号６進列継続時間に関しては、サポートされる記号列の数は６^２＝３６、したがって３６個の一意のウォータマークであり、６秒という３記号６進列に関しては、サポートされる記号列の数は６^３＝２１６、したがって２１６個の一意のウォータマークになる。それから図５の６記号６進列の例示的実施では中継器を識別するために６^６＝４６６５６個の一意のウォータマークが使用可能である。

図４、図５を参照しながら説明されたウォータマークは、多数の理由から有利である。例えば図４、図５の実施形態で使用された記号のための三角形の波形（例えばランプと反対の）の選択は、フィンガ位置における正味ドリフトがゼロという結果になる。すなわち全ての記号はゼロで始まり、ゼロで終わる。正味ゼロのドリフト位置は、移動局における信号時間遅延対時間の正確な推定を可能にし、順方向リンク測定値生成への最小の影響を可能にする。更に、図４、図５のウォータマークを形成する波形の三角形状は、その特性が自然に発生する現象とは区別されて、より高い中継器検出／識別確率という結果を生じるので少なくとも部分的に有利である。更に、ランプの傾斜は自然に発生する現象の傾斜より大きくなるように設計でき、すなわちより高い傾斜は、他の源から発生する可能性のあるランダムな予測時間遅延からのその弁別性の故に、移動局におけるウォータマークのより高い検出確率を可能にする。ランプ傾斜の上限は、ＦＬ信号への影響を最小にするために順方向リンクＳＮＲへの、またはフィンガの割当て解除または再割当て比率への最大許容可能な影響に対する基準によって設定され得る。

ＣＤＭＡシステムにおける実施の幾つかの例がここに与えられているが、時間遅延変調がＴＤＭＡ、ＧＳＭといった種々の無線通信システムにおいて実現可能であることは留意され得る。
（移動局）
図６は、ＡＦＬＴとＧＰＳベースの位置決め能力を組み込んだ、またＦＬ信号上のウォータマークを検出することのできる（すなわち、もし信号が中継された場合）中継器識別システムを含む、移動局２２の一実施形態のブロック図である。もしウォータマークがＦＬ信号上で検出されれば、移動局は、このウォータマークを入れられ中継されたＦＬ信号から、中継器ＩＤ情報を抽出することもできる。図６の実施形態は位置を決定するためにＧＰＳおよび／またはＡＦＬＴの両者を利用しているが、代替実施形態がＡＦＬＴだけを使用できることは留意され得る。

図６において、無線通信システム５９は、アンテナ５８に接続されている。一実施形態では、この無線通信システム５９は、無線ＢＴＳのＣＤＭＡネットワークと通信するために適したＣＤＭＡ通信システムを備えるが、他の実施形態では、この無線通信システムは、ＴＤＭＡまたはＧＳＭといった他のタイプのネットワークを備えることもあり得る。無線通信システム５９は、ＦＬ信号を受信するための受信器６０と、順方向リンク信号のために適当なタイミングを確立して維持する時間追跡ループ（ＴＴＬ）６１とを含めて、ＢＴＳと通信するための、および／またはＢＴＳからの信号を検出するための適当な装置とハードウエアとソフトウエアとを備える。

受信器６０は、ＦＬ信号を受信して、これらのＦＬ信号の初期の処理を行う。一実施形態では、受信器６０は、多数のパイロット信号を並行して受信するための多数のフィンガを有するレーキ（熊手）型受信器であり得る。幾つかの設計では信号ダイバーシティを得るために、任意選択的に追加の受信器が設けられることもあり得ることが留意され得る。

時間追跡ループ（ＴＴＬ）６１は、移動局の各フィンガ内に実現され、ＦＬ信号の時間遅延対時間を推定する時間遅延推定器（ＴＤＥ）６２を含む。このＴＴＬは、内部フィンガタイミングを修正して着信するＦＬ信号のタイミングを正確に推定するために、ＴＤＥによって推定された時間遅延を使用し、それによって正確な復調を可能にする。ＴＴＬによって行われる修正は、例えば基地局と比較した加入者の変化する位置とある幾つかのマルチパス条件との結果から生じるコードドップラーによる、着信ＦＬ信号に加えられる時間遅延または偏移の原因となる。更に、もし着信するＦＬ信号がここで説明されたような時間遅延ウォータマークを含んでいれば、ＴＤＥはまたこの時間遅延波形を推定することができ、それにしたがってＴＴＬは、この順方向リンク信号を修正できる。

時間遅延推定器（ＴＤＥ）６２は、ＦＬ信号の時間遅延対時間を推定するためにＴＴＬ内に設けられる。ＴＤＥは、ＴＤＥが時間遅延の波形を適切に推定することを可能にするレート（速度）で時間遅延を推定する。同じ順方向リンク信号を追跡するフィンガに関して、追跡は、最も早く到着する経路で行われる。

ＴＤＥは、時間の関数としての遅延を含む波形として時間遅延を出力する。もし時間遅延が存在しなければ波形が実質的にゼロであることは注目され得る。もし何らかの時間遅延が存在すれば、それにしたがって波形は時間の関数としての遅延を含むであろう。

移動局制御システム６３は、典型的には、標準的処理機能ならびに必要とされるＭＳ処理を実行するために必要な他の計算・制御システムを備える、マイクロプロセッサを含む。移動局制御システム６３は、一般にＭＳの種々のシステム同士を接続する。
ＡＦＬＴ探索器６４は、無線通信システム５９と移動局制御システム６３とに接続される。ＡＦＬＴ探索器は、パイロットを検出し、移動局の見つけたパイロット信号にパイロット位相測定を実行し、そしてこれらの測定値をパイロット位相測定値（ＰＰＭ）データベース６５に供給する。

制御システム６３に接続されたパイロット位相測定値（ＰＰＭ）データベース６５は、ＡＦＬＴ探索器からの観測されたデータ測定値に関する、例えば到着時刻とＲＭＳＥとＥｃ／Ｉｏとに関する情報を記憶するために設けられる。パイロットＩＤは、それぞれのパイロット信号をデータベースにおいて一意的に識別する。

移動局内に任意選択的に設けることができる位置決定システム（ＰＤＳ）６６は、移動局制御システム６３とＰＰＭデータベース６５とに接続され、この位置決定システム６６は、他のシステム（例えばＧＰＳ通信システム７５、ＰＰＭデータベース６５、および中継器識別システム７２）からの適当な情報と動作とを要求し、そして何らかの適当なＡＦＬＴアルゴリズム、ＧＰＳアルゴリズム、またはＡＦＬＴアルゴリズムとＧＰＳアルゴリズム（Ａ−ＧＰＳにおける）との組合せによって得られる測定値を使用して移動局の位置を決定するために必要な計算を実行する。このためにＰＤＳ６６はまた、各ＢＴＳとそのパイロット信号が中継された中継器との位置と内部遅延のデータベース（図示せず）を備える。

ＰＤＳ６６がネットワーク位置決定エンティティ（ＰＤＥ）なしで単独に機能し得ることは留意されるべきである。すなわち、ＭＳは、ＭＳの外部の資源からの支援なしでこのＭＳ自身の位置を決定できる（スタンドアロンモード）。代替として、ＰＤＳ６６は、ネットワーク内の他の場所に常駐するＰＤＥと共に機能することもできる。例えばＰＤＥは、ＭＳが位置計算を実行できる（ＭＳベースモード）のに対して、ＧＰＳ探索リストを生成する際に（例えばＧＰＳの天体暦と天体位置表とをＭＳに供給することによって）ＭＳを支援できる。しかしながら、ある幾つかの代替実施形態では、移動局制御システム６３は、外部のＰＤＥからＧＰＳ取得支援（例えば、コードと周波数の両方で探索ウィンドウを有するＧＰＳ探索リスト）を受信し、位置測定情報（例えば、ＡＦＬＴとＧＰＳの測定値、中継器情報など）の一部または全部をＭＳの外部のＰＤＥに伝達することができ、このＰＤＥはＭＳの位置を計算して、おそらくこの位置を無線通信ネットワーク経由でＭＳに送り返す。ＰＤＥは、移動局と通信するためにネットワーク接続された１つ以上の外部の処理システム上に常駐できる。更に他の代替実施形態では、ＰＤＥシステムは、サービス中の基地局にとって利用可能である中継器支援情報を、例えばある特定のＰＮ上の可能な中継器とこれらの中継器ＩＤとこれらの内部遅延（と、もし位置決めがＭＳで行われることになっていれば、潜在的にこれらの位置）との全てを、ＭＳに送ることを含むように修正できるであろう。これは、中継器識別時間の短縮に役立ち、したがって確定時間を短縮する可能性がある。

ユーザインタフェース６７は、ＭＳとのユーザ対話を可能にするマイクロフォン／スピーカ６８、キーパッド６９、表示装置７０のような、何らかの適当なインタフェースシステムを含む。マイクロフォン／スピーカ６８は、無線通信システムを使用する音声通信サービスに備えている。キーパッド６９は、ユーザ入力のための何らかの適当なボタンを備える。表示装置７０は、バックライト付きＬＣＤ表示装置のような何らかの適当な表示装置を備える。

ＧＰＳ通信システム７５は、移動局制御システム６３とアンテナ７６とに接続され、ＧＰＳ信号を受信して処理するための何らかの適当なハードウエアとソフトウエアとを備える。
中継器探索器７３は、移動局制御システムに接続され、正規のＡＦＬＴ探索器６４によって発見された、選択されたＦＬ信号のパイロット信号サンプルに簡単な中継器ＡＦＬＴ探索を実行するために適した、ハードウエアとソフトウエアとを備える。中継器探索器は、信頼性のある検出／識別のために必要な処理利得を達成するためにＡＦＬＴ探索器６４と比較してより長い累積時間を含み得る。

時間遅延推定器（ＴＤＥ）７４は、ＴＴＬ６１内のＴＤＥ６２と同様の仕方で、中継器探索されたＦＬ信号の時間遅延対時間を推定するために、中継器探索器７３内に設けられる。すなわち、ＴＤＥは、このＴＤＥが時間遅延の波長を適切に推定することを可能にするレートで、各ＦＬ信号時間遅延を推定する。ＴＤＥは、時間の関数として遅延を表す波形として時間遅延を出力する。もし時間遅延が存在しなければ、波形は実質的にゼロであることが留意され得る。もし何らかの時間遅延が存在すれば、波形はそれにしたがって時間の関数としてこの時間遅延を含むであろう。

中継器識別（ＩＤ）システム７２は、制御システム６３に接続されており、時間遅延推定器（ＴＤＥ）６２、７４から出力された時間遅延に中継器識別を実行する、何らかの適当なハードウエア、ファームウエアおよび／またはソフトウエアを備える。すなわち、移動局制御システム６３は、ＴＴＬ６１内のＴＤＥ６２から、および／または中継器探索器７３内のＴＤＥ７４から推定ＦＬ信号時間遅延対時間を受信し、この推定ＦＬ信号時間遅延対時間を中継器ＩＤシステム７２に送る。一実施形態では、中継器ＩＤシステムは、中継器情報を決定するために時間遅延データを既知のウォータマークと相関させることによって、推定ＦＬ信号時間遅延対時間から中継器情報を決定する相関器を含む。例えば、一実施形態では、整合フィルタベースのアルゴリズムは、時間遅延データから中継器識別の抽出を遂行できる。

ある幾つかの実施形態では、中継器ＩＤデータベース７１は、任意選択的に設けられることができ、検出と位置決めの助けとなるように移動局付近の中継された信号に関する情報を保持できる。中継器ＩＤシステム７２に接続された中継器ＩＤデータベース７１は、中継器を識別することに助けとなるために有用であり得る。例えば、中継器ＩＤデータベース内の情報は、ＭＳの位置を決定する際に、中継されたパイロット信号を使用するために、移動局の内部のＰＤＳに、またはＭＳの外部のネットワークＰＤＥに送られ得る。中継器データベースに記憶された情報は、任意選択的に、ＰＤＳ６６を参照しながら説明されたようにＭＳの外部のＰＤＥに収容され得ることが留意されうる。

次に、ＦＬ信号を中継器選別する際に含まれる２つの中核ステップを示す流れ図である図７と、移動局内で中継器選別がどのように実現され得るかの２つの例を示す流れ図である図８、図９とを参照する。
７７から始まる図７の流れ図は、移動局によるＦＬ信号の中継器選別を示す。特に、本明細書において説明される中核ステップは、時間遅延ウォータマークを備えるウォータマークでウォータマーク入れされた中継信号を、移動局が受信できる無線ネットワークにおいて実現できる。

７８で、移動局においてＦＬ信号に時間遅延推定が行われる。この時間遅延推定は、もしあればこのＦＬ信号から時間遅延波形を決定するために６２と７４とで図６に示すような時間遅延推定器（ＴＤＥ）によって実行される。
７９で、時間遅延データから中継器情報を識別するために、時間推定ステップから受信された時間遅延データに、中継器識別アルゴリズムが実行される。この中継器識別は、例えばブロック７２で図６に示されたような中継器ＩＤシステムによって実行され得る。

８０で、中継器が存在する地域でも移動局位置がパイロット位相測定値を使用して決定され得るように、移動局ＰＤＳまたはＰＤＥの１つに中継器情報が供給される。
中継器情報は、信号が中継されたか、中継されなかったか、または不明であるかという指示を含むことができ、更にある幾つかの実施形態では、中継器情報は、どの中継器がこのＦＬ信号を中継したかを識別する一意の中継器ＩＤを含むこともできる。例えば、もし時間遅延がＴ_{ｓｅｑｕｅｎｃｅ}にほぼ等しい期間中、約ゼロであれば、この中継器情報はＦＬ信号が中継されなかったことを示すが、もし時間遅延が約ゼロより大きければ、この中継器情報は中継器ＩＤシステムによって決定されたような中継器ＩＤを含む可能性がある。

ウォータマーク内に中継器ＩＤが符号化される実施形態では、中継器識別処理は、１セットの既知のウォータマークに時間遅延波形を相関させることによって時間遅延波形から中継器情報を決定することを含む。もしある一定の閾値より上で一致が発見されれば、この中継器ＩＤは既知である。次にこれらの実施形態では、ＰＤＳまたはＰＤＥは、含まれた中継信号のＰＰＭで移動局の位置を計算するために識別された中継器に関する情報（例えばこれらの位置と内部遅延）を利用できる。

次にＦＬ信号を中継器選別する一例示的実施形態を示す流れ図である、８１から始まる図８を参照すると、ここでは時間遅延推定は移動局の時間追跡ループ（ＴＴＬ）によって実行される（図６）。
８２で、ＦＬ信号の時間遅延対時間を決定するために時間遅延推定が実行される。この実施形態では、時間遅延推定は、ＦＬ信号の時間遅延対時間を推定してこの時間遅延データを出力する、ＴＴＬの時間遅延推定器（ＴＤＥ）によって実行される（図６のブロック６２を参照のこと）。

８４で、時間遅延推定ステップからの時間遅延は、中継器識別のために中継器ＩＤシステムに送られる。時間遅延データはＭＳ内の制御システムまたは他の手段を介して処理され得ること、または処理のために中継器ＩＤシステムに直接送られ得ることが留意される。

８６で、図７のブロック７９を参照しながら更に詳細に説明されたように、ＦＬ信号から中継器情報を決定するために時間遅延推定ステップから受信された時間遅延に、中継器識別アルゴリズムが実行される。
８８で、中継器が存在する地域でも移動局位置がパイロット位相測定値を使用して決定できるように、移動局ＰＤＳまたはＰＤＥの１つに中継器情報が供給される。

次にＦＬ信号を中継器選別するもう１つの例示的実施形態を示す流れ図である、９０から始まる図９が参照され、ここでは時間遅延波形推定は移動局の中継器探索器によって実行される（図６）。
９２で、ＦＬ信号の時間遅延対時間を決定するために時間遅延推定が実行される。この実施形態では、時間遅延推定は、ＦＬ信号の時間遅延対時間を推定してこの時間遅延データを出力する、中継器探索器の時間遅延推定器（ＴＤＥ）によって実行される（図６）。

９４で、時間遅延推定ステップからの時間遅延データは、中継器識別のために中継器ＩＤシステムに送られる。時間遅延データはＭＳ内の制御システムまたは他の手段を介して処理され得ること、または処理のために中継器ＩＤシステムに直接送られ得ることが留意されうる。

９６で、図７のブロック７９を参照しながら更に詳細に説明されたように、ＦＬ信号から中継器情報を決定するために時間遅延推定ステップから受信された時間遅延データに中継器識別アルゴリズムが実行される。
９８で、中継器が存在する地域でも移動局位置がパイロット位相測定値を使用して決定できるように、移動局ＰＤＳまたはＰＤＥの１つに中継器情報が供給される。

１００から始まる図１０は、中継器が存在する地域における位置決めのために、十分な中継器選別測定値を取得するための、一例示的方法を示す流れ図である。
１０２で、図８を参照しながら説明されたように、移動局のＴＴＬにおいて実行された時間遅延推定を含めて、アクティブなＦＬ信号にＴＴＬ中継器選別が実行される。

１０３で、アクティブなＦＬ信号のＴＴＬベースの中継器選別（１０２）と並行してパイロット信号にＡＦＬＴ探索が実行され、正規のＡＦＬＴ探索からの測定値はデータベースに記憶され得る。
任意選択的に１０４で、ＧＰＳ探索が実行されることもある。

１０５で、位置決め決定のための十分なＧＰＳ測定値（もし適用可能であれば）と、ＴＴＬ中継器選別測定値との決定が実行される。Ａ−ＧＰＳシステムでは、位置決め決定のために（ＧＰＳからのＰＲＭ測定値と組み合わせて）単に１個か２個の追加のＰＰＭが必要とされ得るのに対して、他のＡＦＬＴだけのシステムでは、位置決め決定のために十分な測定値を取得するために４個以上のＰＰＭが必要とされる可能性があることは留意され得る。もし十分な測定値が取得されていれば、処理はブロック１０８に進む。もし十分な測定値が取得されていなければ、処理はブロック１０６に移行する。

１０６で、もし位置決めのための十分な測定値がアクティブなＦＬ信号にＴＴＬ中継器選別を使用して取得されなければ、図９を参照しながら説明されたように、移動局の中継器探索器において実行された時間遅延推定を含めて、ＡＦＬＴ探索からの他のＦＬ信号に中継器選別が実行される。次に処理の流れは、１０５に戻り、この処理は、位置決め決定のための十分なＧＰＳ測定値（もし適用可能であれば）と、中継器選別されたパイロット位相測定値とが取得されるまで、繰り返される。

一つの例示的なＣＤＭＡの実施では、中継器探索器を使用する中継器選別は、アクティブなパイロット信号の中継器選別が、ブロック１０２で説明されたようにＴＴＬを使用して既に実行されているので、時間節約のためにアクティブなセットにないＦＬ信号のパイロット信号サンプルに対してだけ実行される。しかしながら他の実施形態では、中継器探索器を使用する中継器選別はまた、アクティブなパイロット信号にも実行され、これは、ある幾つかの実施でＦＬ信号時間遅延対時間のより正確な推定を達成することができる。

１０８で、いったん十分な数のＦＬ信号が位置決め決定のために中継器選別されると、正確なパイロット位相測定値が位置決めのために供給され得るように、中継されたと識別されたＦＬ信号に関するＡＦＬＴ測定値に対して、時間遅延の除去が実行される（すなわちＡＦＬＴ測定値は、ＴＤＥによって測定された時間遅延ウォータマークを補正するように調整されなくてはならない）。ＡＦＬＴ測定値から時間遅延ウォータマークを除去するために、移動局は、対応する時刻（データベースに記憶された）に、またはその時刻付近でパイロット位相測定値から推定時間遅延を減算することができ、これは時間的に修正されたパイロット位相測定値という結果をもたらす。

１０９で、ＧＰＳ（もし適用可能であれば）からのＰＲＭと、ＡＦＬＴ探索からのＰＰＭと、中継器識別ステップから得られた中継器情報とを含む、全ての測定値は、移動局の位置を処理するために適当なシステム（例えばＰＤＳまたはＰＤＥ）に送られる。

ほかの所で更に詳細に説明されたように、中継器情報は、信号が首尾よく中継器選別されたか否か（例えば中継器探索が試みもされなかった、または中継器探索が試みられたが、不成功であった、または中継器探索が首尾よく実行された）、また信号が中継されたと検出されたか否か、またある幾つかの実施形態では中継された信号に関連する一意の中継器ＩＤの、指示を備えることができる。この中継器情報は、もし信号の一部または全部が中継されたとしても、移動局の位置を正確に決定する際にＭＳ位置決定システム、またはＰＤＥを支援するであろう。

１１０から始まる図１１は、中継器が存在するセルラーカバレージエリアにおいてＡＦＬＴまたはＡ−ＧＰＳを使用して移動局の位置決めを決定する、一例示的方法の流れ図である。ここに開示された中継器識別システムを使用して、位置を決定する多くの異なる方法が実現可能であることは明らかである。

１１１で、セルのＢＴＳ近隣の探索リストが取得される。このセル探索リストは、リスト上のセルラー局からのパイロット信号を探索するために使用されるであろうし、またこのリストは、リスト上の局のパイロット信号を見つける際に有用な情報を含むであろう。

セル探索リストは種々の仕方で取得でき、単純な一実施形態では、セル探索リストは、１セルラーシステム内の全ての可能なパイロット信号を含むが、全ての可能なパイロット信号を探索することは、望ましくない長さの時間を消費する可能性がある。一実施形態では、時間を節約するために、移動局と通信するローカルなセルラー基地局は、各パイロット信号に関して探索すべき探索ウィンドウを含む、移動局に関するセル探索リストを与えることができる。セル探索リストは、もしあれば、このリスト内のＰＮ上の全ての可能な中継器、これらのＩＤ、これらの内部遅延（およびもし位置決めがＭＳにおいて実行されることになっていれば潜在的にこれらの位置）のような、サービス中の基地局に利用可能である、如何なる中継器支援情報をも含むように修正できるであろうことに留意されたい。これは中継器識別時間の、したがって確定時間の短縮に助けとなり得る。

１１２で、セル探索リスト上の各セルラーＢＴＳからパイロット信号のＡＦＬＴ測定値が採取される。ＡＦＬＴ探索と並行して、アクティブなＦＬ信号は、図８を参照して更に詳細に説明されたように、ＴＴＬ中継器選別される。
一実施形態では、ＡＦＬＴ測定値は、最も早い到着時刻（ＴＯＡ）推定値と、この最も早いＴＯＡを与える経路のＲＭＳＥ推定値と、パイロット信号に関してＥｃ／Ｉｏを更新するために使用されるパイロット信号の全ての解像可能な経路に関するＥｃ／Ｉｏ推定値と、を含む。これらの測定値は、各パイロット信号が複数の関連測定値と関連する、図６に示されたようなＰＰＭデータベースに記憶され得る。たとえパイロット信号の強度が通信を確立するためには不十分であっても、このパイロット信号が、検出されるために十分な、そして到着時刻および他の品質を測定できるために十分な強度を有する可能性があることは注目され得る。

１１３で、ＧＰＳ衛星探索リストが取得され得る。これは、好都合にも衛星を探索するためにＧＰＳシステムによって使用できる探索リストを提供する任意選択的動作であって、これによって位置を確定するために十分な衛星を位置決めするために必要な時間を短縮する。代替として、ＧＰＳシステムは全天空を単に探索できるが、このような全天空探索は典型的には遥かに長時間を消費する。

１１４で、適当なＧＰＳ手順にしたがってＧＰＳ測定値が取得される。一実施形態では、ＧＰＳ通信システムは、先ずリスト内で指定された探索ウィンドウ上で観測可能な衛星リストにおいて指定された衛星を探索するが、これは、十分なＧＰＳ信号を取得するために必要とされる時間を大幅に短縮することができる。

１１５で、ＭＳは、位置決めを決定するために、十分なＧＰＳ測定値とＴＴＬ中継器選別された測定値とが取得されているかどうかを決定する。もし十分な測定値が取得されていれば、ＭＳ内で更なる処理を背負い込む理由はなくなり、処理は如何なる中継信号からも時間遅延ウォータマークを除去するために、流れ図のブロック１１７に進む。もし十分な測定値が取得されていなければ、処理は１１６に進み、中継器探索は下記のように実行される。

１１６で、ＦＬ信号は、図９を参照して更に詳細に説明されたように、中継器探索器を使用して中継器選別される。この中継器探索は、ＡＦＬＴ探索において既に見つけられているパイロットに対して実施されるので、探索は小さな探索ウィンドウ上で実行され、中継器探索器はこれらを同時に行うことができる。それから処理の流れは１１５に戻り、この処理は、位置決め決定のために十分なＧＰＳ測定値と中継器選別されたＡＦＬＴ測定値とが取得されるまで、繰り返される。

１１７で、いったん位置決め決定のために十分な数のＰＰＭが中継器選別されると、中継されたと識別されたＦＬ信号に関するＡＦＬＴ測定値上の時間遅延ウォータマークは、上記の図１０のブロック１０８を参照して更に詳細に説明されたように、除去されなくてはならない。

１１８で、ＧＰＳ探索からの擬似範囲測定値（ＰＲＭ）と、正規のＡＦＬＴ探索からのパイロット位相測定値（ＰＰＭ）と、中継器識別ステップからの中継器情報は、ＭＳ内部に収容されているＰＤＳに供給されるか、またはＭＳの外部の場所に在るがこれらと無線通信するＰＤＥに供給され得る。このＰＤＳまたはＰＤＥは、他の所で更に詳細に説明されたように、ＭＳ位置決めを取得するためにこれらの測定値全てを処理する。

より正確なＧＰＳ支援情報（より小さなＧＰＳウィンドウ）を作成する目的のためにＡＦＬＴ測定値に基づく最初の概略位置（すなわち、事前決定）の計算を含む呼の流れに関しては、より正確な最初の概略位置とＧＰＳ探索ウィンドウとを与えるために、事前決定の計算において正規のＡＦＬＴ探索測定値を使用するに先立って、ＴＴＬおよび／または中継器探索器を使用する中継器選別が実行されるべきである（および検出されたウォータマークが、中継器ＦＬ信号のＡＦＬＴ結果から除去されるべきである）。移動局初期概略位置決定（すなわち、事前決定）の一例は、（任意選択的ＧＰＳ探索なしで）図１０の流れ図に従うことができるであろう。移動局最終位置決定（すなわち最終決定）は、図１１の流れ図に従うことができるであろう。

最後に、ある幾つかの実施形態では、好適な応答特性という考えが組み込まれており、この場合、種々の好適な応答特性値は、所望の中継器探索感度と、目標確率と、範囲／歩留りと、最大許容可能識別時間とに一致している。この仕方で本発明者らは、初期概略位置決定（すなわち、事前決定）中継器探索と最終位置決定（すなわち、最終決定）中継器探索との間の異なる最大識別時間要件を可能にするために、これら二つの中継器探索に関して異なる好適な応答特性値を有することができる。更に本発明者らは、中継器検出処理への適用の種々のタイプの可能な異なる要件を可能にするために、最終決定に関しても、異なる好適な応答特性値を有することができる。

本発明の精神または範囲から逸脱することなく代替の実施形態が実現可能であることは、これらの教示を考慮して、当業者によって認められるであろう。本発明は、上記の明細書および添付の図面と関連して見られるときにこのような実施形態と修正版の全てを含む、前述の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。

複数の無線通信ネットワーク基地局と、中継器を配置した建物と、ＧＰＳ衛星と、移動局を保持する利用者との斜視図である。 例示的セルラー基地局カバレージエリア構造の説明図である。 基地トランシーバ局（ＢＴＳ）と中継器と移動局（ＭＳ）とを含む、順方向リンク中継器遅延ウォータマーク入れ（ＦＬＲＤＷＭ）システムのブロック図である。 ＦＬ信号にウォータマークを入れるために時間的に可変の遅延要素（図３）によって利用され得る波形の一例である、２進符号化変調波形を示すグラフである。 ＦＬ信号にウォータマークを入れるために６進符号化を利用する変調波形の一例を示すグラフである。 無線通信機能と位置決め機能とを組み込んだ、中継器識別システムを含む移動局の一実施形態のブロック図である。 ＦＬ信号を中継器選別することに含まれる２つの中核ステップを示す流れ図である。 ＴＴＬを使用するアクティブなＦＬ信号の中継器選別のための一例示的実施形態を示す流れ図である。 中継器探索器を使用する、ＦＬ信号の中継器選別のための他の例示的実施形態を示す流れ図である。 中継器選別測定値を使用する位置決めのために十分な測定値を取得する一例示的方法を示す流れ図である。 中継器が存在するセルラーカバレージエリア内でＡＦＬＴシステムまたはＡ−ＧＰＳシステムを使用して、移動局の位置を決定する一例示的方法を示す流れ図である。

Claims (10)

1. 中継器情報を決定するために順方向リンクパイロット信号を中継器選別することを含む、前記順方向リンクパイロット信号を使用して移動局の所在の位置を決定する方法であって、
   ウォータマーク中継器情報について時間的に変化する遅延要素を有する中継器において、少なくともいくつかの前記順方向リンクパイロット信号を変調すること、
   移動局において、前記ウォータマーク情報が変調された中継された順方向リンクパイロット信号を含む、少なくともいくつかの前記順方向リンクパイロット信号を受信すること、
   前記受信された順方向リンクパイロット信号に基づき、パイロット位相測定を行なうこと、
   ある期間に亘り、順方向リンクパイロット信号の時間的に変化する遅延を推定すること、
   順方向リンク信号が中継されたかどうかを識別するために、前記時間的に変化する遅延に応じて移動局において中継器識別を実行すること、
   前記中継器識別に基づき、前記順方向リンクパイロット信号について中継器選別をすること、
   所在の位置の決定のために十分に中継器選別がされた順方向リンクパイロット位相測定値が取得されたかどうかを決定すること、
   もし十分に中継器選別がされた順方向リンクパイロット位相測定値が取得されていない場合は、時間的に変化する遅延について前記推定することを繰返し、中継器識別を実行し、そして所在の位置決定のために十分な中継器選別がされたパイロット位相測定値が取得されるまで、少なくとも１つの追加的に受信された順方向リンク信号について前記順方向リンクパイロット信号の中継器選別を行い、
   中継されたものとして識別された順方向リンク信号から、前記推定された時間的に変化する遅延を実質的に除去することを含む、前記パイロット位相測定値を修正すること、および
   前記移動局の位置を決定するために、位置決定エンティティに対し、パイロット位相測定値と、順方向リンクパイロット信号に関する何らかの中継器情報とを供給すること
   を含む方法。
2. 中継器識別を前記実行することは、中継器情報を識別するために、前記時間的に変化する遅延推定値を、１セットの既知の時間的に遅延するウォータマークと相関させることを含む、請求項１に記載の方法。
3. 中継器識別を前記実行することは、固有の中継器ＩＤを識別することを更に含む、請求項２に記載の方法。
4. 擬似範囲測定値を検索するために、時間的に変化する遅延を前記推定する前に、ＧＰＳ探索を実行することを更に含む、請求項１に記載の方法。
5. 時間的に変化する遅延を前記推定する前に、位置決め目的のために十分なＧＰＳ擬似範囲測定値が取得されたかどうかを決定することを更に含む、請求項４に記載の方法。
6. 時間的に変化する遅延を前記推定することは、時間追跡ループを使用して前記時間的に変化する遅延を推定することを含む、請求項１に記載の方法。
7. 時間的に変化する遅延を前記推定することは、中継器探索器を使用して前記時間的に変化する遅延を推定することを含む、請求項１に記載の方法。
8. 時間的に変化する遅延を前記推定することは、複数の順方向リンクパイロット信号を前記受信することと並行して、時間追跡ループを使用して、アクティブな順方向リンクパイロット信号について行われ、そして
   少なくとももう１つの受信された順方向リンク信号の時間的に変化する遅延を前記推定することは、中継器探索器を使用して行われる、請求項１に記載の方法。
9. 擬似範囲測定値を検索するために十分な中継器選別された順方向リンクパイロット位相測定値が取得されたかどうかを前記決定をする前に、ＧＰＳ探索を実行することを更に含む請求項８に記載の方法。
10. 十分な中継器選別された順方向リンクパイロット位相測定値が取得されたかどうかを前記決定することは、十分なＧＰＳ擬似範囲と中継器選別された順方向リンクパイロット位相測定値とが位置決めのために取得されたかどうかを決定することを更に含む請求項９に記載の方法。

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