JP4394449B2 - 到着時間を推定するシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本発明は到着時間の評価に関し、特に到着時間を指示する機能の数学的モデル化システムおよび方法に関する。

全地球測位システム（ＧＰＳ）に基づく既存の位置設定技術は既知の時間に信号を送信する空中の衛星のネットワークを使用する。地上のＧＰＳ受信機はそれが検出できる各衛星からの信号の到着時間を測定する。到着時間は衛星の正確な位置と信号が各衛星から送信される正確な時間と共にＧＰＳ受信機の位置を三角法で測定するために使用される。典型的なＧＰＳ受信機は三角法測定を行うために４つの衛星を必要とし、結果的な計算性能は検出されることのできる衛星数が増加するにしたがって増加する。

ＧＰＳの代わりでは、セルラ基地局の既存のネットワークは位置決めのための衛星ネットワークとして扱われることができる。ＧＰＳ技術に類似して、各基地局の正確な位置、基地局が信号を送信している正確な時間、移動局における基地局の信号の到着時間は移動局の位置を三角法で測定するために使用されることができる。この技術は進歩した順方向リンク三辺測量（ＡＦＬＴ）として幾つかのサービスプロバイダにより説明されている。無線ネットワークも移動局の位置を決定するためＧＰＳと共に使用されてもよい。

移動局が直面する大きな問題は各基地局から受信される信号の到着時間を測定することである。異なる無線技術は到着時間測定に対して異なる方法を取る可能性がある。コード分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）はこのような技術の１つである。ＣＤＭＡ変調は多数のシステムユーザが通信システムを共有することを可能にする幾つかの技術の１つである。ＡＦＬＴシステムの一部として通常のＣＤＭＡ変調技術を使用することが可能である。

ＣＤＭＡ変調技術は1990年２月13日出願の米国特許第4,901,307 号明細書（発明の名称“SPREAD SPECTRUM MULTIPLE ACCESS COMMUNICATION SYSTEM USING SATELLITE OR TERRESTRIAL REPEATERS ”）に記載されており、これは本発明の出願人に譲渡され、ここで本発明の参考文献とされている。前述の特許明細書はパイロットチップシーケンスまたはパイロット信号として規定されている位相コヒーレントのチップ同期チップシーケンスの使用を開示している。パイロット信号は位相および時間の捕捉と追跡、マルチパス接続を行うために使用されることができる。

パイロット信号の捕捉方法は前述の特許明細書と以下の特許明細書に開示されている。（１）1998年７月14日出願の米国特許第5,781,543 号明細書（発明の名称“POWER-EFFICIENT ACQUISITION OF A CDMA PILOT SIGNAL”）および、（２）1998年９月８日出願の米国特許第5,805,648 号明細書（発明の名称“METHOD AND APPARATUS FOR PERFORMING SEARCH ACQUISITION IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM”）。この両者は本発明の出願人に譲渡され、ここで参考文献とされている。

無線通信装置が最初に付勢されるとき、装置は基地局トランシーバ（ＢＴＳ）との通信リンクを設定しなければならない。無線通信装置は典型的に複数のＢＴＳからパイロット信号を受信する。無線装置はＢＴＳからの信号を検索し、設定された通信リンクによって音響信号のようなデータの受信と送信を許容するために選択されたＢＴＳとの通信リンクを設定する。特定のＢＴＳと、無線装置と選択されたＢＴＳ間の実際の通信の選択は技術でよく知られており、ここでは詳細に説明する必要はない。

先に参照した特許明細書で説明されているように、各ＢＴＳは同一の疑似雑音（ＰＮ）コードパイロット信号を放送するが、異なる時間オフセットで放送する。

パイロット信号獲得のため、無線装置はＢＴＳにより送信された信号の時間オフセットおよび周波数と同期しなければならない。無線装置の“サーチャ”プロセスの目的は、受信された信号の時間オフセットを発見することである。サーチャは推定された周波数を使用する。推定された周波数がパイロット信号の周波数に十分に近くないならば、受信された信号は捕捉されない。

ＢＴＳが適切に検出されるとき、サーチャの出力は１パルスであり、これは相関パルスと考慮される。この相関パルスはＢＴＳからの信号の到着時間を測定するために使用される。しかしながら、このような到着時間の測定の正確性は位置決定の正確性を厳しく限定する。それ故、位置決定プロセスの正確度を増加する到着時間を推定する改良されたシステムの必要性が大きいことが認識されることができる。本発明は以下の詳細な説明と添付図面から明白であるように、このおよびその他の利点を与える。

本発明は無線通信システムの信号の到着時間を正確に決定するシステムおよび方法において実施される。例示的な実施形態では、システムは受信された信号を解析し、そこから予め定められた時間点における相関信号レベルを決定するためのサーチャを具備している。サーチャは選択された１つの予め定められた時間点における最大の信号レベルを決定する。モデル化プロセッサは最大の信号レベルと選択された時間に近い予め定められた時間点からの相関信号レベルを使用して予め定められた応答機能の数学的モデルを発生する。モデル化プロセッサはピーク相関信号レベルに関する時間を決定するために数学的モデルを使用する。

１実施形態では、相関信号レベルは受信された信号の受信された信号強度に基づいている。選択された時間に近い予め定められた時間点からの相関信号レベルの最大の信号レベルは数学的モデルの係数を決定するために使用されることができる。その１実施形態では、数学的モデルの係数は数学的モデルのピーク値に関連する時間を決定するために使用される。

１実施形態では、数学的モデルは２次の数学的関数である。２次の数学的関数は３つの係数、即ち最大の信号レベルと、２次の数学的モデルの３つの係数の決定に使用される選択された時間に近い予め定められた点からの２つの相関信号レベルを有する。代わりに、２次の数学的モデルよりも大きい数学的モデルが使用されてもよい。

本発明は基地局トランシーバ（ＢＴＳ）から送信された信号の到着時間をさらに正確に決定する数学的モデル化技術を使用する。図１は無線装置の位置を決定するために進歩した順方向リンク三辺測量（ＡＦＬＴ）を使用する無線システムの動作を示した図である。図１に示されているように、無線装置10は複数のＢＴＳ12−18の範囲内にある。音声通信のような通常の通信を許容するため、無線装置10はそれぞれＢＴＳ12−18との通信リンク20−26を設定する。通信リンク20−26を設定するプロセスで得られる情報は到着時間を推定して、それによりＢＴＳ12−18に関して無線装置10の位置を決定するために使用される。到着時間を測定するためにＢＴＳとの通信を設定する必要はないことが注意されるべきである。無線装置10は全ての基地局を単に聞くことにより到着時間を実際に測定できる。しかしながら、無線装置10内で典型的に発生されるデータは無線装置10の正確な位置を決定するのには十分正確ではない。本発明は無線装置10の位置をさらに正確に決定するために使用されることのできるさらに正確な到着時間のデータを得る。

本発明は図２の機能ブロック図で示されているシステム100 で実施される。システム100 はシステムの動作を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）102 を含んでいる。当業者はＣＰＵ102 が通信システムの動作が可能である任意の処理装置を含むことを意図をしていることを認識するであろう。これにはマイクロプロセッサ、埋設された制御装置、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、状態マシン、専用のディスクリートなハードウェア等が含まれている。本発明はＣＰＵ102 を構成するように選択された特別なハードウェアコンポーネントにより限定されない。

システムはまたメモリ104 を含み、このメモリは読取り専用メモリ（ＲＯＭ）とランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）の両者を含んでいる。メモリ104 は命令とデータをＣＰＵ102 へ与える。メモリ104 部分は非揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）を含んでもよい。

セルラ電話のような無線通信装置に典型的に埋設されているシステム100 はシステム100 とＢＴＳ（例えば図１のＢＴＳ12）のような遠隔位置との間でオーディオ通信等のデータの送信および受信を可能にするために送信機108 と受信機110 とを含むハウジング106 も含んでいる。送信機108 と受信機110 はトランシーバ112 へ結合されてもよい。アンテナ114 はハウジング106 に取付けられ、電気的にトランシーバ112 へ結合される。送信機108 と、受信機110 と、アンテナ114 との動作は技術でよく知られており、本発明に特別に関係する以外にはここで説明の必要はない。

ＣＤＭＡ装置の構成では、システムは受信機110 により受信される信号レベルを検出し計量するためサーチャ116 も含んでいる。サーチャ116 は技術で知られているように、総エネルギ、疑似雑音（ＰＮ）チップ当たりのパイロットエネルギ、パワースペクトル密度、その他のパラメータのような１以上のパラメータを検出する。以下さらに詳細に説明するように、サーチャ116 はＢＴＳ14（図１参照）のような位置から到着時間（ＴＯＡ）を決定するための相関解析を行う。

サーチャ116 は基準信号と受信された信号との間の相関解析を行い、相関出力信号を発生する。信号解析装置またはモデル化プロセッサ120 は相関信号を解析し、数学的モデル122 を使用して正確なＴＯＡデータを発生する。

システム100 は異なるソース（例えばＢＴＳ12−18）からの信号到着における遅延時間の測定に使用されるシステムタイミングを与えるためのタイマ124 を含んでいる。タイマ124 は独立した装置またはＣＰＵ102 の一部分である。

システム100 の種々のコンポーネントはバスシステム126 により共に結合され、このバスシステム126 はデータバスに加えて、電力バス、制御信号バス、状態信号バスを含んでもよい。しかしながら、簡明にするために、種々のバスはバスシステム126 として図２に示されている。

当業者は図２で示されているシステム100 が特別なコンポーネントのリストではなく機能ブロック図であることを認識するであろう。例えば、サーチャ116 と信号解析装置120 はシステム100 内の２つの別々のブロックとして示されているが、これらは実際にデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）のような１つの物理的なコンポーネント中に埋設されていてもよい。これらはまたＣＰＵ102 により動作されるコードのようなメモリ104 中のプログラムコードとして存在してもよい。同じ考察がタイマ124 のような図２のシステム100 にリストされている他のコンポーネントに適用されることができる。

図２のシステム100 で示されているコンポーネントの動作を図３乃至６を参照して説明する。図３はサーチャ116 により発生される相関パルスの例を示した波形タイミング図である。本発明の適切な理解を容易にするため、例えばＣＤＭＡ移動体装置を使用する到着時間処理の簡単な説明を行う。図２のシステム100 を構成する移動体装置（例えば図１の移動体装置10）は最初に疑似雑音（ＰＮ）コードを割当てられる。ＰＮコードは局部的な基準値としてメモリ104 に記憶される。基地局（例えばＢＴＳ12）がデータを移動体装置10へ送信するとき、基地局はＰＮコードを送信する。システム100 は局部的な基準値（即ち記憶されたＰＮコード）と送信されたデータ（即ち送信されたＰＮコード）との間の相関を連続的に検索する。

技術でよく知られているように、全ての送信機（例えばＢＴＳ12−18）は同一のＰＮコードを送信するが、各ＢＴＳの送信機からのＰＮコードの送信の開始は正確に知られているオフセットだけ時間が遅延される。時間オフセットは６４チップの倍数で測定される。当業者は“チップ”がＰＮシーケンスの単一のデータピースであることを認識するであろう。データが既知のレートで送信されるので、チップは時間の測定として使用される。本発明の説明は実際の時間の単位で特徴付けされるが、システム100 がチップに関して解析および測定を実行するのでチップに関する時間を指すのにさらに便利である。

ＰＮオフセットは地理的領域のオフセットが送信機間の干渉を防止するためにできる限り多く拡散されるように送信機へ選択的に割当てられる。送信機（例えばＢＴＳ12−18の送信機）は送信された識別データにより識別されることができるが、時にはＰＮオフセット時間によりラベルを付けられる。例えばＢＴＳ12の送信機は300 のオフセットでＰＮコードを送信することを示すためＰＮ300 として識別される。しかしながら、送信機がどのようにラベルを付けるかにかかわりなく、相互に関する相対的な各オフセットは信号でエンコードされる情報から設定されることができることを理解すべきである。移動体装置10の受信機110 （図２参照）は地理的領域の各送信機（例えばＢＴＳ12−18の送信機）からＰＮを検出する。

サーチャ116 は記憶された基準値と送信されたデータとの間で相関が検出されるまで記憶された基準値をシフトする。記憶された基準値のシフトの程度は捕捉レートを最適にし、無線装置10と特定のＢＴＳ（例えば図１のＢＴＳ12）の間で十分な同期を行うように選択される。これは図３と図４の波形で示されている。図３では、サーチャ116 はＰＮコードを一度に１チップシフトする。図３で示されている例では、相関波形140 はチップ２で最大値を有する。

総エネルギ、ＰＮチップ当たりのパイロットエネルギまたはパワースペクトル密度のような複数の異なる尺度が相関値として使用されることができる。１つの共通して使用される尺度は受信された信号強度インデックス（ＲＳＳＩ）により指示されるような受信された信号強度である。当業者はサーチャ116 （図１参照）が記憶されたＰＮコードと送信されたＰＮコードとの間の相関に関連する数値を生成することを認識するであろう。波形140 は異なるチップ値におけるサーチャから相関値を作図することにより得られる。

波形140 は以下の数学的関数を緊密に模倣している。
ｓｉｎπｘ／πｘ （１）
これは相関関数を正確に特徴付けするために使用される。この関数は技術で通常のものであり、ｓｉｎｃ ｘ関数としても呼ばれる。

ｓｉｎｃ ｘ再構成フィルタを使用してｓｉｎｃ ｘ関数の実際のピークを決定することが可能である。しかしながら、このようなフィルタは正確な再構成のために多数のサンプルを必要とする。最小に許容可能な結果を生成するため約２０のチップのサンプルにより合理的な結果を発生することが可能である。しかしながら、このようなプロセスは時間を消費し、計算が困難である。さらに通常のサーチャはサンプルされたデータ点でピークエネルギを単に捜し、サンプルされたデータ点に一致する実際のピークを推測する。

通常のサーチャによるピーク位置の正確性は、記憶された基準コードが検索プロセスによりシフトされる（チップで測定される）量により限定される。図３で示されている例では、サーチャはＰＮコードを一度に１チップシフトする。その結果としてピーク決定の正確度はその量の半分（即ち±１／２チップ）に限定される。例えば実際のピーク相関値は図３で示されているように丁度１．５チップを超えて生じるときの点142 にある。通常のサーチャは一度に１チップだけＰＮコードをシフトするだけであるので、通常のサーチャは実際のピーク142 ではなく２つのチップに位置されるピークを決定する。同様に、実際のピークは遅延され点144 で生じる。測定の制限のために通常のサーチャは２．４チップではなく２つのチップで生じるときのピークを示している。

したがって、実際のピークは１．５チップと２．５チップとの間のどこかで生じている。実際のピークが２．５チップよりも大きい位置にあるならば、チップ３で測定される値はチップ２の値を超え、したがってｓｉｎｃ ｘ関数はチップ３に位置するピークを有する。それ故、サーチャが１ステップのインクリメントを使用するならば、解は１／２チップに限定される。前述したように（チップの）インクリメントサイズは任意に小さく作られることができるが、サーチャはさらに計算を厳格に実行しなければならないので、捕捉時間は結果的に増加する。

１チップのインクリメントは幾つかのＣＤＭＡシステムでは満足されている。しかしながら、システム100 が１／２チップインクリメントを使用するときにはより大きな信頼性が実現される。即ち、通常のサーチャは記憶されたＰＮコードの１／２チップを一度にシフトし、相関解析を実行する。これは相関波形150 がチップ２を中心とする図４の波形で示されている。即ち、最大の数値はチップ２で通常のサーチャにより検出された。前述したように、検索プロセスの解はＰＮコードで１／２チップのインクリメントを使用するとき±１／４チップに限定される。したがって実際のピークは参照符号152 により示されているように１．７５チップ早期であるか参照符号154 により示されているように２．２５チップ後期である。いずれかの場合、この例の通常のサーチャの解は±１／４チップに限定されるので、通常のサーチャは２チップで生じるピークを示している。

理解されるように、他の解は所望の正確度レベルで相関ピークを決定するために使用される。典型的なＣＤＭＡ音声通信では±１／４チップの解は一般的に十分である。しかしながら、±１／４チップの解は位置の決定には不満足な結果を与える。無線信号伝播測定に基づいて、±１／４チップの解は特定のＢＴＳからの距離を決定するとき±６０メートルの可能なエラーへ変換する。多数のＢＴＳ（例えば図１のＢＴＳ12−18）からの距離が決定されなければならないことを考慮すると、各距離測定の±６０メートルのエラーは位置決定で許容不可能な正確度を生じる。

本発明はｓｉｎｃ ｘ再構成フィルタと、それに関係する付随的な広範囲の処理を必要とせずに正確なデータの到着時間を与える。以下さらに詳細に説明するように、サーチャ116 （図２参照）は相関値を計算する。信号解析装置120 はＴＯＡを正確に決定するために少数の相関値と、数学的モデル122 を使用する。

サーチャ116 （図２参照）は１／２チップ毎に相関値を計算し、±１／４チップの解を生じる。サーチャ116 の出力は各特定の１／２チップ間隔で受信された信号強度を示した値である。信号強度値は産業界で知られているように時には、受信された信号強度インデックス（ＲＳＳＩ）と呼ばれる。しかしながら前述したように、他の尺度が相関値に使用され、サーチャ116 により発生されてもよい。

通常の実施形態では、到着時間は最大のＲＳＳＩを有する相関値の時間オフセットであると決定される。しかしながら前述したように、実際のピークは測定が行われた時間の特定点の間で生じる。即ち、実際のピーク値はサーチャ116 により使用される１／２チップインターバル間に入る。各１／２チップ間隔で種々のＲＳＳＩ値を使用し、これらをｓｉｎｃ ｘ関数に対応する曲線に適合することが可能である。しかしながらこのような曲線の適合は典型的な無線装置10で有効である限定された計算力で容易に行われることができない厄介なタスクである。さらに、さらに強力なプロセッサでさえも、曲線適合の時間を消費するタスクは所望の結果を与えるために実時間で容易に行われることができない。

システム100 はｓｉｎｃ ｘ関数の通常の曲線をシミュレートするために数学的モデル122 を使用する。曲線と実際のピークの形状は比較的低い数のサンプル点を使用して容易に決定されることができる。１実施形態では、ｓｉｎｃ ｘ関数は次式を有する簡単な二次関数によりモデル化される。
ｙ（ｘ）＝ａｘ² ＋ｂｘ＋ｃ （２）
ここでｙ（ｘ）はｘの関数としての相関出力値（例えばＲＳＳＩ）に等しく、ｘは時間オフセットに等しく、ａ、ｂ、ｃは係数である。係数ａ、ｂ、ｃは３つのサンプル点の相関値を使用して容易に決定される。第１のサンプル点は最大の信号レベルが検出された時間オフセットである。これは、“オンタイム”エネルギ値とも呼ばれ、前述の式（２）に関してｙ（０）と数学的に呼ばれる。２つの残りの値は隣接するサンプル点の相関値である。サーチャ116 が１／２チップインクリメントで検索する前述の例では、オンタイム値と１／２チップ前の１／２チップとオンタイム時間後の１／２チップの相関値は係数ａ、ｂ、ｃの決定に使用される。これらは“早期の”エネルギ値と“後期の”エネルギ値と呼ばれ、前述の式（２）に関してそれぞれｙ（−０．５）とｙ（０．５）と呼ばれる。

係数ａ、ｂ、ｃは次式を使用して容易に決定される。
ａ＝２ｙ（０．５）＋２ｙ（−０．５）−４ｙ（０） （３）
ｂ＝ｙ（０．５）−ｙ（−０．５） （４）
ｃ＝ｙ（０） （５）
二次式によるｓｉｎｃ ｘ関数のモデル化は図５の波形で示されており、この図５では最大の相関値（例えばＲＳＳＩ）はチップ２で検出され、参照数字160 により示される。早期のエネルギ値（即ち１．５チップ）に対する相関値は参照符号162 により示され、後期のエネルギ値（即ちチップ２．５）に対する相関値は参照符号164 により示される。点 160−164 の相関値は係数ａ、ｂ、ｃ値を決定するため前述の式（３）−（５）に挿入される。図５の波形に注目すると、ピーク値がチップ２と２．５の間のどこかにあることが決定できる。しかしながら、簡単な算術式を使用してピークの正確な位置の決定が可能である。式（２）はその導関数が次式により表される簡単な二次式である。
ｙ' （ｘ）＝２ａｘ＋ｂ （６）
式の勾配はピークのゼロに等しい。式（６）をゼロに設定することにより、ｘを解き、次式を発見する。
ｘ＝−ｂ／２ａ （７）
したがってピークは係数ａとｂを計算することにより容易に決定される。

前述のプロセスはｓｉｎｃ ｘ関数に対する曲線適合プロセスと比較して比較的簡単である。係数ａとｂが一度決定されると、曲線の実際のピークの位置は簡単な割算演算を使用して容易に決定される。技術で知られているように、割算演算は通常マイクロプロセッサで容易であるが、ＤＳＰで実行するのはさらに困難である。式（７）の計算の代りとして、反復技術を使用してピーク位置を決定することが可能である。反復技術の利点は割算演算の実行の必要性をなくすことである。ピーク位置を決定するための簡単な例のアルゴリズムは３つのデータサンプル点（即ち早期のエネルギ相関値、オンタイムエネルギ相関値、後期のエネルギ相関値）に基づいている。
/*Input energies given by early,ontime,and late*/
e1=early+late-2*ontime;
e2=late-early;
compare=e1+(2 ＾(m-1))*abs(e2);
relative position=0;
while(compare>=0)
{
relative position+=1/(2＾m);
compare+=2*e1;
}
relative position*=sign(e2);
前述のアルゴリズムは１／２^m チップに一般化される。簡単化された構造は固定点のプロセッサで理想的であり、受信されたパルス形状の二次近似に基づいている。

大部分の応用では、式（２）の二次モデルは通常到着時間の決定に対して満足され、通常のＡＦＬＴ技術を使用して無線装置10（図１参照）の位置の決定において許容可能な正確度を与える。しかしながら、より大きな正確度が所望されるならば、ｓｉｎｃ ｘ関数をシミュレートするためにもっと高次の数学的モデルを与えることが可能である。例えば、三次式は所望の関数をさらによく近似してモデル化する。当業者は高次の関数が係数を決定するためにより多数のサンプル点を必要とすることを認識するであろう。しかしながら、ｓｉｎｃ ｘ関数の数学的モデル化はｓｉｎｃ ｘ再構成フィルタによるよりも本発明により効率的に行われる。本発明の原理は三次または任意の他の高次のモデルへ一般化されることができる。前述したように、二次関数は正確度と処理時間とのトレードオフとして選択される。しかしながら、これらのプロセスは複数のデータ点をｓｉｎｃ ｘ関数に適合する曲線よりも効率的である。二次式の場合、３つの計算されたデータ点（即ち早期のエネルギ値、オンタイムエネルギ値、後期のエネルギ値）は全てｓｉｎｃ ｘ関数と直交し、したがってピークの正確な位置を決定するのに許容可能な正確度を与えることに注意すべきである。

システム100 の動作は図６のフローチャートに示されており、スタート200 で、無線装置10はパワーを与えられる。ステップ202 で、システム100 は相関値を計算する。技術で知られ簡単に前述したように、相関値は総エネルギ、ＰＮチップ当たりのパイロットエネルギ、ＲＳＳＩ等のような多数の異なるタイプの尺度により示される。無線装置10は記憶されたＰＮコードと、受信機110 （図２参照）により受信されたＰＮコードとを比較する。ＰＮコードが一致したならば、比較的高い相関値がステップ202 で計算される。システム100 は計算された相関値をステップ206 で記憶し、ＰＮコードをシフトするためにステップ210 へ移動する。前述したように、ＰＮコードはチップの任意の所望のインクリメントでシフトされる。例えばＰＮ値の範囲を横切って一度にＰＮコードを１／２チップシフトすることは普通である。

決定212 では、システムはシフトされたＰＮコードがＰＮ値範囲の最後にあるか否かを決定する。シフトされたＰＮがＰＮ値の範囲の最後にないならば、決定212 の結果はノーである。この場合、システムはステップ202 へ戻り、シフトされたＰＮコードの新しい相関値を計算する。シフトされたＰＮコードがＰＮ値の許容可能な範囲の最後にあるならば、決定212 の結果はイエスである。その場合には、ステップ214 でシステム100 は最大の相関値を有するチップを発見するために記憶された相関値を解析する。

ステップ216 では、システム100 は最大の相関値と、いずれかの方向で１以上の隣接する測定インターバルの相関値とを使用して係数を決定するために予め定められた数学的モデル122 （図２参照）を使用する。例示的な実施形態では、数学的モデルは３つの係数（即ちａ、ｂ、ｃ）を有する二次関数である。３つの係数は例えば最大値前（即ち早期のエネルギ値）の１／２チップと最大値後（即ち後期のエネルギ値）の１／２チップのような最大の相関値と、近接する測定点の相関値とを使用して容易に決定される。

ステップ220 では、システム100 は所望の正確度でピーク位置を決定する。前述したように、実際のピーク値は例えば式（７）の式を使用して解析的に計算されてもよい。その代わりに、ピーク位置は前述したように反復的なプロセスで決定される。プロセスはステップ222 で終了し、ピーク位置は所望の正確度に決定されてもよい。

データの正確な到着時間により、無線装置10の位置を正確に決定することができる。ＡＦＬＴを使用する位置決定の実際のプロセスは技術で知られており、ここで説明する必要はない。しかしながら、システム100 により与えられる正確な到着時間のデータは無線装置の位置をさらに正確に計算することを可能にする。

本発明の種々の実施形態および利点について前述したが、先の説明は単なる例示であり、本発明の技術的範囲内で詳細についての変更が行われることが理解されよう。それ故、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によってのみ限定される。

移動体装置と、複数の基地局トランシーバ（ＢＴＳ）を有する設定された通信リンクとを示しているブロック図。 本発明を実行する移動体装置の機能ブロック図。 ＢＴＳからの信号の検出を示している波形図。 図３の波形よりも高い解像度を使用するＢＴＳからの信号の検出を示している波形図。 到着時間をさらに正確に決定するため本発明により使用されるモデル化関数を示している波形図。 図２のシステムの動作を示しているフローチャート。

Claims (19)

1. 無線通信システムの信号の到着時間を決定するシステムにおいて、
   受信された信号を解析し、予め定められた複数の時間点における相関信号レベルを決定し、予め定められた複数の時間点から選択された１つの時間点における最大の信号レベルを決定するサーチャと、
   予め定められた複数の時間点から前記選択された１つの時間点における最大の信号レベルと、予め定められた複数の時間点の中の前記選択された１つの時間点に近い予め定められた複数の時間点における相関信号レベルとを使用して、予め定められた応答関数の２次多項式の数学的モデルを発生し、数学的モデルに基づいてピーク相関信号レベルに関する時間を決定し、ピーク相関信号レベルに関する時間と、受信された信号で符号化されたオフセット時間と、数学的モデルと割算演算を回避する反復アルゴリズムとに基づいて受信された信号の到着時間をさらに決定するモデル化プロセッサとを具備しているシステム。
2. 相関信号レベルは受信された信号の受信された信号強度に基づいている請求項１記載のシステム。
3. 予め定められた複数の時間点から前記選択された１つの時間点における最大信号レベルと、予め定められた複数の時間点の中の前記選択された１つの時間点に近い予め定められた複数の時間点における相関信号レベルは、数学的モデルの係数を決定するために使用される請求項１記載のシステム。
4. 数学的モデルの係数は、数学的モデルに基づいてピーク相関信号レベルに関連する時間を決定するために使用される請求項３記載のシステム。
5. 数学的モデルは３つの係数を有する２次の数学的関数であり、モデル化プロセッサは、予め定められた複数の時間点から前記選択された１つの時間点における最大の信号レベルと、予め定められた複数の時間点の中の前記選択された１つの時間点に近い予め定められた複数の時間点における２つの相関信号レベルとに基づいて、数学的モデルの３つの係数を決定するように構成されている、請求項１記載のシステム。
6. 数学的モデルはｙ（ｘ）＝ａｘ² ＋ｂｘ＋ｃの形態を有する二次関数である請求項１記載のシステム。
7. モデル化プロセッサは、予め定められた複数の時間点から前記選択された１つの時間点における最大の信号レベルと、予め定められた複数の時間点の中の前記選択された１つの時間点に近い予め定められた複数の時間点における相関信号レベルとに基づいて、数学的モデルの係数を決定するように構成されている、請求項６記載のシステム。
8. モデル化プロセッサは、数学的モデルの係数に基づいてピーク相関信号レベルに関連する時間を決定するように構成されている、請求項７記載のシステム。
9. 無線通信システムの信号の到着時間を決定するシステムにおいて、
   予め定められた複数の時間点の相関信号レベルを決定するため受信された信号を解析し、予め定められた複数の時間点から選択された１つの時間点の最大信号レベルを決定する解析手段と、
   予め定められた複数の時間点から前記選択された１つの時間点における最大の信号レベルと、予め定められた複数の時間点の中の前記選択された１つの時間点に近い予め定められた複数の時間点における相関信号レベルとに基づいて、予め定められた応答関数の２次の数学的モデルを発生し、数学的モデルに基づいてピーク相関信号レベルに関連する時間を決定し、ピーク相関信号レベルに関する時間と、受信された信号で符号化されたオフセット時間と、数学的モデルと割算演算を回避する反復アルゴリズムとに基づいて受信された信号の到着時間をさらに決定するモデル化手段とを具備するシステム。
10. 相関信号レベルは受信された信号の受信された信号強度に基づいている請求項９記載のシステム。
11. モデル化手段は数学的モデルの係数を決定するために、予め定められた複数の時間点から前記選択された１つの時間点における最大の信号レベルと、予め定められた複数の時間点の中の前記選択された１つの時間点に近い予め定められた複数の時間点における相関信号レベルとを使用する請求項９記載のシステム。
12. 数学的モデルの係数は、数学的モデルに基づいてピーク相関信号レベルに関連する時間の決定に使用される請求項１１記載のシステム。
13. 無線通信システムの信号到着時間を決定する方法において、
    予め定められた複数の時間点における相関信号レベルを決定するために受信された信号を解析し、
    予め定められた複数の時間点から選択された１つの時間点の最大信号レベルを決定し、
    予め定められた複数の時間点から前記選択された１つの時間点における最大信号レベルと、予め定められた複数の時間点の中の前記選択された１つの時間点に近い予め定められた複数の時間点における相関信号レベルとを使用して、予め定められた応答関数の２次の数学的モデルを発生し、
    数学的モデルに基づいてピーク相関信号レベルに関連する時間を決定し、
    受信された信号の中に符号化されている、受信された信号のソースを識別するオフセット時間を決定し、
    ピーク相関信号レベルに関する時間と、オフセット時間と、数学的モデルと割算演算を回避する反復アルゴリズムとに基づいて受信された信号の到着時間を決定するステップを含んでいる方法。
14. 相関信号レベルは受信された信号の受信された信号強度に基づいている請求項１３記載の方法。
15. 予め定められた複数の時間点から前記選択された１つの時間点における最大の信号レベルと、予め定められた複数の時間点の中の前記選択された１つの時間点に近い予め定められた複数の時間点における相関信号レベルとは数学的モデルの係数を決定するために使用される請求項１３記載の方法。
16. 数学的モデルの係数は、数学的モデルに基づいてピーク相関信号レベルに関連する時間を決定するために使用される請求項１５記載の方法。
17. 二次数学的関数の係数は、数学的モデルに基づいてピーク相関信号レベルに関連する時間を決定するために使用される請求項１５記載の方法。
18. 受信された信号の中に符号化されたオフセット時間は、受信された信号のソースを識別する請求項１記載のシステム。
19. オフセット時間を測定するために使用されるシステム時間を提供するように構成されているタイマーをさらに含んでいる請求項１記載のシステム。

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