JP4520049B2 - Ｇｐｓ補助データ送達方法及びシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、無線通信システムに関し、より具体的には、移動端末の位置情報（position location information）を得るのに使われる、移動端末と無線ネットワークとの間のシグナリング（signalling）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地上位置決定（緯度及び経度）を得るためのＧＰＳ（Global Positioning System）衛星群の使用は普及しており、よく知られている。現代無線通信システムの移動端末（これに限られないが、例えば、セルラー電話）に、ＧＰＳ信号を受信し、それによって地球の表面上での自己の位置を計算する機能を含めることが提案されている。
【０００３】
スタンドアローンＧＰＳに比較して、位置計算性能を改善するため、移動端末は、ＧＰＳ受信機機能に加えて、いわゆるＧＰＳ補助データ（GPS Assistance Data）を入手することができる。ＧＰＳ補助データは、所定の位置登録エリア（location area）内では、すべてのＧＰＳ対応移動端末に対して同じであり、一番直接的な方法は、ＧＰＳ補助データを、位置登録エリア内のすべてのＧＰＳ対応移動端末へブロードキャスト（すなわち、ポイント・ツー・マルチポイント）することであろう。補助データは、ある一つの移動端末に特有のものではなく、むしろ、複数のＧＰＳ対応移動端末が使用できるものである。ＧＰＳ補助データは、無線通信システムのネットワーク側からＧＰＳ対応移動端末へ送達される必要がある大量のデータ（約５００ビット／衛星）からなる。ＧＰＳ補助データは、次の要素を含む。
【０００４】
（Ａ） 衛星数
（Ｂ） リファレンス時間
（Ｃ） リファレンス位置（サービング無線基地局（ＢＴＳ）位置）
（Ｄ） 衛星ＩＤ、エフェメリス、時計補正、等
（Ｅ） オプションのＤＧＰＳ補正
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）として知られているものなどの現在の無線通信プロトコルでは、ポイント・ツー・マルチポイント・ブロードキャスト・チャネル（例えば、ＢＣＣＨ，ＳＭＳ−ＣＢ）の容量は限られている。
従って、必要なＧＰＳ補助データを、現在規定されているポイント・ツー・マルチポイント・ブロードキャスト・チャネルに納めることは、実際上は、困難あるいは不可能であろう。
【０００６】
本発明の第一の目的及び利点は、ＧＰＳ補助データを移動端末に送り届けることを可能にする改良されたシグナリング方法を提供することにある。
本発明の更なる目的及び利点は、ポイント・ツー・マルチポイント（ブロードキャスト）プロトコルではなく、ポイント・ツー・ポイント・シグナリング・プロトコルを使って、ＧＰＳ補助データを移動端末に送り届けることを可能にする改良されたシグナリング方法を提供することにある。
本発明の更なる目的及び利点は、スタンドアローンＧＰＳに比較して、電源投入段階での移動端末の性能、及び、無線ネットワークで動作中の全体のＧＰＳ精度を改善することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の実施形態に従った方法及び装置によって、前述及び他の問題が解消され、本発明の目的が達成される。
本発明は、ＧＰＳ補助データをＧＰＳ対応の移動端末へ伝送する方法を教示する。それにより、このデータを受信する移動局は、受信したＧＰＳ信号と共に、自己の位置を正確に計算することが可能になる。本発明の有用性を示す例は、ロケーション・サービス（ＬＣＳ）プロトコルを加えたＧＳＭフェーズ２での使用であるが、この重要な応用例は、本発明の教示が有効に利用できる多くのものの一つにすぎない。
【０００８】
本発明者らは、ネットワーク・アシステッド移動端末ＧＰＳ（ＮＡＭＴ−ＧＰＳ）システムで使用し得る、ＧＰＳ補助データのひとつの特性は、ＧＰＳ補助データの有効期間が比較的長い（約２時間）ということであると認識した。したがって、この有効期間が長いタイプのデータのためにポイント・ツー・マルチポイント・ブロードキャスト・チャネルを確立することは、不必要であり、かつ、システム資源の無駄である。ＧＰＳ補助データは、むしろ、ポイント・ツー・ポイント・シグナリング・プロトコルを使って、好ましくは、既に規定されているポイント・ツー・ポイント・シグナリング・プロトコル及びメッセージタイプを利用して、ＧＰＳ対応の移動端末へ最も効果的に送り届けることができる。ＧＰＳ補助データの有効期間が長いことにより、無線ネットワークは、ＧＰＳ補助データをネットワークから移動端末へ送り届けるのに、以下の例示的なＧＳＭ手順を使うことができる。
ＩＭＳＩ（国際移動加入者識別子）アタッチ（Attach）
通常ロケーション更新（Normal Location Update）
定期的ロケーション更新（Periodic Location Update）
【０００９】
本発明の教示により、ポイント・ツー・マルチポイント・ブロードキャスト・チャネルは、ＧＰＳ補助データを移動端末へ送るために、確立あるいは使用される必要がない。その代わりに、ＧＰＳ補助データは、ポイント・ツー・ポイントで、例えば、既に規定されているＩＭＳＩアタッチ及びロケーション更新手順を使って、ＧＰＳ対応の移動端末へ伝送される。このようにして、ネットワーク負荷は、この目的のためにブロードキャスト・チャネルを設けることが必要な場合の悪影響を受けない。
【００１０】
よって、ネットワーク・アシステッド移動端末ＧＰＳシステムは、本発明に従って、それぞれトランジーバーを有する複数のＧＰＳ対応移動端末と、ポイント・ツー・ポイント・シグナリング・プロトコルを使って、ＧＰＳ補助データを複数のＧＰＳ対応移動局のそれぞれに伝送する少なくとも一つのベースサイト・トランシーバーを有する無線通信ネットワークとを含む。本書で記述される説明のための実施形態では、ポイント・ツー・ポイント・シグナリング・プロトコルは、ＩＭＳＩ（国際移動加入者識別子）アタッチ、通常ロケーション更新、又は、定期的ロケーション更新シグナリング・プロトコルの少なくとも一つから構成される。
本発明の上述及び他の特徴は、添付図面とともに読むことにより、続きの本発明の詳細な説明において、より明確になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
それに限定される訳ではないが、セルラー無線電話やパーソナル通信機（personal communicator）などの、本発明を実施するのに適した無線移動端末１０を示した図１及び図２を参照する。移動端末１０は、ベースサイト（ＢＳ）又は無線基地局（ＢＴＳ）３０に対して信号を送受信するアンテナ１２を備える。ＢＳ３０は、典型的には、移動端末１０が呼に関与した際に、地上通信線トランク（landline trunks）への接続を提供する移動交換局（ＭＳＣ）又は同様なシステムを含む無線ネットワーク３２の一部である。本発明では、ネットワーク３２は、ＧＰＳ補助データを含むか、入手できるか、計算できる。例えば、ＧＰＳ補助データ３４は、ネットワーク・交換サブシステム（ＮＳＳ）又は基地局サブシステム（ＢＳＳ）のいずれかに存在し得るサービング・モバイル・ロケーション・センター（ＳＭＬＣ）で決定することができる。本発明の教示の目的のためには、ＧＰＳ補助データ３４が、ネットワーク３２のどこから生じるかや、どこに存在するかは重要ではない。ネットワーク３２は、典型的には、移動交換局（ＭＳＣ）３３ネットワーク構成要素を含む。
【００１２】
移動端末１０は、ＧＰＳ受信機２３を含むか、ＧＰＳ受信機２３に接続されていて、ＧＰＳ対応になっており、更に、変調器（ＭＯＤ）１４Ａ、送信機１４、受信機１６、復調器（ＤＥＭＯＤ）１６Ａ、及び、送信機１４へ信号を供給し、受信機１６から信号を受け取るコントローラ１８を備える。これらの信号には、適用可能な無線ネットワーク又はシステムのエアインタフェース規格に従ったシグナリング情報（signaling information）が含まれ、また、典型的には、ユーザ音声及び／又はユーザ・データも含まれる。本発明では、エアインタフェース規格は、ネットワーク３２から移動端末１０へポイント・ツー・ポイント・メッセージを伝送する機能を含むことを仮定する。
【００１３】
コントローラ１８は、また、移動端末の音声及び論理機能を実装するのに必要な回路を含むことがわかる。例えば、コントローラ１８は、デジタル・シグナル・プロセッサ・デバイス、マイクロプロセッサ・デバイス、様々なアナログ−デジタル・コンバータ、デジタル−アナログ・コンバータ、及び他のサポート回路から構成される。移動端末の制御・信号処理機能は、これらのデバイスの間で、それぞれの機能に従って配分される。
【００１４】
ユーザインタフェースには、従来型の受話器又はスピーカ１７、従来型のマイク１９、ディスプレイ２０、及び、ユーザ入力装置（典型例では、キーパッド２２）を備え、これらはすべて、コントローラ１８に接続される。キーパッド２２は、従来の数字キー（０−９）及び関連キー（＃，＊）２２ａと、移動端末１０を操作するために使われる他のキー２２ｂを備える。移動端末１０は、典型的には、移動端末を動作させるために必要な様々な回路へ電力を供給するバッテリー２６も備える。
【００１５】
移動端末１０は、また、まとめてメモリ２４として図示された様々なメモリを備え、それらには、移動端末の動作中に、コントローラ１８によって使われる複数の定数及び変数が格納される。例えば、メモリ２４は、様々なシステム・パラメータの値や、ナンバー・アサインメント・モジュール（ＮＡＭ）などの移動端末特有の情報を格納する。コントローラ１８の動作を制御するオペレーティング・プログラムも、メモリ２４（典型的には、ＲＯＭデバイス）に格納される。
【００１６】
メモリ２４は、また、本発明の一つの態様に従って、ＧＰＳ補助データをネットワーク３２から移動端末１０へ送り届けるための例示的ＧＳＭ手順であるＩＭＳＩアタッチ、通常ロケーション更新、又は、定期的ロケーション更新などでのように、ポイント・ツー・ポイント・シグナリング・プロトコルによって、ネットワーク３２から受信するＧＰＳ補助データを、一部２４Ａに格納する。
【００１７】
ＩＭＳＩアタッチ、通常ロケーション更新、定期的ロケーション更新の本来の目的は、移動局１０がネットワーク３２に、いつネットワークへ入ったか、位置登録エリアを変えたか、又は、ネットワークでの存在を定期的に更新したか、を通知することにあるということに注目する。これは、典型的には、ＭＳＣ／ＶＬＲに関して行われるが、ひとつのＭＳＣ／ＶＬＲは、２つ以上の位置登録エリアを含むことができる。使われる識別コードは、位置登録エリア識別子（ＬＡＩ）である。移動局１０が、なんらかの理由で、定期的ロケーション更新を適時に行わなかった場合は、ＭＳＣ／ＶＬＲは、この移動局１０の登録情報を削除する。
【００１８】
本発明の一つの態様に従って、移動局１０が、ロケーション更新のためにチャネルを要求するとき、ネットワーク３２に「フォローオン手順（follow-on procedure）」を要求する。これは、ロケーション更新が、最初に行われるとき、ＭＳＣ３３は、移動局１０によって要求されるまで、コネクションを閉じないということを意味する。これに関しては、例えば、ＧＳＭ０４．０８の「セクション１０．５．３．５ロケーション更新タイプ（Location Updating Type）」及び「テーブル１０．６５／ＧＳＭ０４．０８ロケーション更新タイプ情報要素（Location Updating Type Information Element）」が関係し、ここで、フォローオン要求（ＦＯＲ）ビットのコーディングが特定されている。
【００１９】
ＧＰＳ補助データを移動局１０へ伝達するのに、複数のポイント・ツー・ポイント・メッセージが必要とされる場合は、下位レベルメッセージプロトコルでの確立されたメッセージ分割手順によって扱われる。
【００２０】
ネットワーク３２は、特定の移動局１０がＧＰＳ対応であるということを、例えば、ＩＭＳＩアタッチ等の移動局クラスマーク情報を受信することで、呼初期化の間に知る。例えば、移動局１０の機能は、移動局クラスマーク３（例えば、ＧＳＭ０４．０８のセクション１０．５．１．７を参照）内に見いだすことができ、これは、移動局１０が、移動局アシステッドＧＰＳ機能、移動局ベースのＧＰＳ機能、又は、従来型のＧＰＳ機能をサポートしているか否かを、コーディングするビットを含むことができる。
【００２１】
説明した実施形態では、移動端末１０は、ＧＰＳ受信機２３を含む。ＧＰＳ受信機２３は、ＧＰＳ衛星３６から受信する伝送に基づいて、移動端末１０の位置を計算するために、格納されたＧＰＳ補助データと共に使われる。図２に示すように、少なくともひとつの他のＧＰＳ対応移動端末１０も、ポイント・ツー・ポイント伝送で、ネットワーク３２からＧＰＳ補助データを受信する。
【００２２】
要約すると、ＧＰＳ補助データの量が比較的多い（例えば、５００ビット／衛星）ため、また更にＧＰＳ補助データの有効期間が比較的長いことに鑑みると、発明者らは、ＧＰＳ補助データをネットワーク３２からＧＰＳ対応移動端末１０へ伝送するために、ポイント・ツー・マルチポイント（ブロードキャスト）チャネルを提供することは、実際的ではない、あるいは、少なくともシステム資源の無駄であろうと悟った。すなわち、ＧＰＳ補助データの有効期間が長いので、このデータは、ポイント・ツー・ポイントで、例えば、通常のＩＭＳＩアタッチ及びロケーション更新手順を使って、ネットワーク３２から移動端末１０へ送り届けることができる。このアプローチの利点には、ネットワーク３２の容量に悪影響を与えないことや、特別な新しいシグナリング取り決めを確立する必要がないということがある。
【００２３】
本発明が解消するひとつの問題は、例えば、ＩＭＳＩアタッチ及びロケーション更新ポイント・ツー・ポイント・コネクションで、同じ最終結果を得ることができるので、移動端末１０とネットワーク３２との間の、ＧＰＳ補助データへの追加のポイント・ツー・ポイント・コネクションを確立する必要がないということである。
【００２４】
本発明によって得られる別の利点は、ネットワーク３２からＧＰＳ対応移動端末１０へＧＰＳ補助データを送り届けるために、ポイント・ツー・マルチポイント・ブロードキャスト・チャネルを指定する必要なく、ネットワーク・アシステッド移動端末ベースＧＰＳシステムを実装しうることにある。
【００２５】
更に、ＩＭＳＩアタッチ及びロケーション更新シグナリングでのネットワーク３２へのポイント・ツー・ポイント・コネクションは、ＧＰＳ補助データを所望の精度で伝送するのに必要な帯域幅すべてを提供するので、ＧＰＳ対応移動端末１０へ伝送可能なＧＰＳ補助データの量について、妥協する必要がない。
【００２６】
さて、図３を参照すると、本発明に従った方法は、次のように進行する。ステップＡで、移動局１０は、付加サービスを使って、好ましくは、モバイル発ロケーション要求（ＭＯ−ＬＲ）を使うことによって、ＧＰＳ補助データを要求する。要求は、移動交換局（ＭＳＣ）３３ネットワーク構成要素などのネットワーク３２へなされる（図２参照）。ステップＢで、ＭＳＣ３３は、加入者プロファイルを確認し、移動局１０がＧＰＳ位置サービスを受ける権限を有しているか否かを決定する。この確認がうまくいったとすると、ステップＣで、ＭＳＣ３３は、サービング・モバイル・ロケーション・センター（ＳＭＬＣ）（この例では、図２のユニット３４であると仮定する）へ、要求されたＧＰＳ補助データを移動局１０へ送り届けるよう要求する。ステップＤで、ＳＭＬＣ３４は、ＲＲＬＰプロトコルを使って、ＧＰＳ補助データを移動局１０へ送り届け、そして、要求されたＧＰＳ補助データが届けられたことをＭＳＣ３３に通知する。そして、ＭＳＣ３３は、必要な請求リポートを作成し、付加サービスが実行されたことを移動局１０へ通知する。
【００２７】
このように、ロケーション更新要求後のＭＯ−ＬＲは、例えば、ＧＳＭ０４．０８に指定されたフォローオン手順を使って、ＧＰＳ補助データを要求するために使われることがある。例えば、「セクション４．４．１ロケーション更新手順（Location Updating Procedure）」、「セクション４．４．２定期的更新（Periodic Updating）」及び「セクション４．４．３ＩＭＳＩアタッチ手順（IMSI Attach Procedure）」並びに上述した「セクション１０．５．３．５ロケーション更新タイプ」及び、ＦＯＲビットのコーディングが特定されている「テーブル１０．６５／ＧＳＭ０４．０８ロケーション更新タイプ情報要素」に注意されたい。
【００２８】
本発明は、移動端末ベース／アシステッドＥ−ＯＴＤ／ＧＰＳロケーション方法の一部として、ＬＣＳアプリケーション用の移動端末に実装することも可能であることに留意されなければならない。
【００２９】
特定のＧＳＭ実施形態に基づいて説明したが、当業者であれば、本発明の教示は、他のタイプのＴＤＭＡシステムにも、また、ＣＤＭＡシステムや広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）システムなどの他のタイプの多元接続システムにも、適合することがわかるであろう。要するに、本発明は、その好ましい実施形態に関して具体的に示され、説明されてきたが、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、その形態及び詳細を変更しうることが、当業者には分かるであろう。
【００３０】
【同時継続仮特許出願からの優先権の主張】
米国特許法１１９条（ｅ）に従って、Kari PihlとHannu Pirilaeによる同時継続仮特許出願６０／１３３，０６２号（1999年５月７日出願）からの優先権がここに主張される。また、米国特許法１１９条（ｅ）に従って、Kari PihlとHannu Pirilaeによる同時継続仮特許出願６０／１３３，２８７号（1999年５月10日出願）からの優先権もここに主張される。本仮特許出願のそれぞれの開示内容は、参照により、そのすべてが、本書に取り込まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に従って構成され、動作する移動端末のブロック図である。
【図２】 図１に示した移動端末の立面図であり、更に、移動端末が無線ＲＦリンクを介して双方向接続される無線通信システム又はネットワークを示している。
【図３】 本発明の教示に従った方法の論理フロー図である。

Claims (26)

1. ポイント・ツー・ポイント・シグナリング・プロトコルを使って、複数のＧＰＳ対応移動局のそれぞれへＧＰＳ補助データを伝送するための少なくとも一つのベースサイト・トランシーバーを備える無線通信ネットワークを有するシステムであって、
   前記ＧＰＳ補助データは、前記移動局のそれぞれから受信されるメッセージの受信に応答して伝送され、該メッセージは、前記それぞれの移動局が前記ネットワークに入ったこと、又は位置登録エリアを変更したことを該ネットワークに通知する、システム。
2. 前記ポイント・ツー・ポイント・シグナリング・プロトコルは、ＩＭＳＩ（国際移動加入者識別子）アタッチ、及び通常ロケーション更新・シグナリング・プロトコルの少なくとも一つから構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記ＧＰＳ補助データは、１時間を超える有効期間を有する、請求項１に記載のシステム。
4. 移動局から、定期的ロケーション更新、及び該定期的ロケーション更新のフォローオン手順を有する要求を受信するステップと、
   前記要求された定期的ロケーション更新に応答して、前記移動局のロケーションを更新するステップと、
   前記フォローオン手順に従い、少なくとも一つのポイント・ツー・ポイント・メッセージを使って、ＧＰＳ補助データを無線ネットワークから前記移動局へ伝送するステップと、
   を備える方法。
5. 前記要求は、フォローオン要求を伴うモバイル発定期的ロケーション更新を有する、請求項４に記載の方法。
6. 前記要求のフォローオン部分が、シングルビットとして符号化される、請求項５に記載の方法。
7. 無線基地局により実行される、請求項４に記載の方法。
8. 無線ネットワークにおいて、移動局が該ネットワークに入ったこと、又は位置登録エリアを変更したことを該ネットワークに通知するメッセージを、少なくとも１つの移動局から受信するステップと、
   前記メッセージの受信に応答して、ポイント・ツー・ポイント・シグナリング・プロトコルを使って、前記移動局へＧＰＳ補助データを伝送するステップと、
   を備える方法。
9. 前記ポイント・ツー・ポイント・シグナリング・プロトコルは、ＩＭＳＩ（国際移動加入者識別子）アタッチ、及び通常ロケーション更新・シグナリング・プロトコルの少なくとも一つから構成される、請求項８に記載の方法。
10. 前記ＧＰＳ補助データは、１時間を超える有効期間を有する、請求項８に記載の方法。
11. 移動局から、定期的ロケーション更新、及び該定期的ロケーション更新のフォローオン手順を有する要求を受信し、
    前記要求された定期的ロケーション更新に応答して、前記移動局のロケーションを更新し、及び、
    前記フォローオン手順に従い、少なくとも一つのポイント・ツー・ポイント・メッセージを使って、ＧＰＳ補助データを無線ネットワークから前記移動局へ伝送する、
    ための無線基地局を備えるシステム。
12. 前記要求は、フォローオン要求を伴うモバイル発定期的ロケーション更新を有する、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記要求のフォローオン部分が、シングルビットとして符号化される、請求項１２に記載のシステム。
14. 移動端末であって、
    該移動端末が無線ネットワークに入ったこと、又は位置登録エリアを変更したことを該無線ネットワークに通知するメッセージを送信する送信機と、
    ポイント・ツー・ポイント・シグナリング・プロトコルを使って、前記要求に対応したＧＰＳ補助データを前記ネットワークから受信する受信機と、
    を備える移動端末。
15. 前記ポイント・ツー・ポイント・シグナリング・プロトコルは、ＩＭＳＩ（国際移動加入者識別子）アタッチ、及び通常ロケーション更新・シグナリング・プロトコルの少なくとも一つから構成される、請求項１４に記載の移動端末。
16. 前記ＧＰＳ補助データは、１時間を超える有効期間を有する、請求項１４に記載の移動端末。
17. 定期的ロケーション更新、及び該定期的ロケーション更新のフォローオン手順を有する要求を送信するステップと、
    前記要求した定期的ロケーション更新に対応したロケーション更新を受信するステップと、
    前記フォローオン手順による少なくとも一つのポイント・ツー・ポイント・メッセージ内のＧＰＳ補助データを受信するステップと、
    を備える方法。
18. 前記要求は、フォローオン要求を伴うモバイル発定期的ロケーション更新を有する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記要求のフォローオン部分が、シングルビットとして符号化される、請求項１８に記載の方法。
20. 無線基地局により実行される、請求項１７に記載の方法。
21. 移動端末が無線ネットワークに入ったこと、又は位置登録エリアを変更したことを該無線ネットワークに通知するメッセージを該移動端末から該無線ネットワークに送信するステップを有する方法であって、
    前記移動端末は、ポイント・ツー・ポイント・シグナリング・プロトコルを使って、前記メッセージの送信に対応したＧＰＳ補助データを前記ネットワークから受信する、方法。
22. 前記ポイント・ツー・ポイント・シグナリング・プロトコルは、ＩＭＳＩ（国際移動加入者識別子）アタッチ、及び通常ロケーション更新・シグナリング・プロトコルの少なくとも一つから構成される、請求項２１に記載の方法。
23. 前記ＧＰＳ補助データは、１時間を超える有効期間を有する、請求項２１に記載の方法。
24. 移動端末であって、
    定期的ロケーション更新、及び該定期的ロケーション更新のフォローオン手順を有する要求を送信する送信機と、
    前記要求した定期的ロケーション更新に対応した前記移動端末のロケーションの更新を受信し、前記要求したフォローオン手順に対応したＧＰＳ補助データを有する少なくとも一つのポイント・ツー・ポイント・メッセージを受信する受信機と、
    を備える移動端末。
25. 前記要求は、フォローオン要求を伴うモバイル発定期的ロケーション更新を有する、請求項２４に記載の移動端末。
26. 前記要求のフォローオン部分が、シングルビットとして符号化される、請求項２５に記載の移動端末。

Images