JP5461434B2

JP5461434B2 - 移動デバイスを位置特定するための方法、および移動デバイスを位置特定するための装置

Info

Publication number: JP5461434B2
Application number: JP2010544554A
Authority: JP
Inventors: ジャオ，ウェンファ; ジャン，ピン; マ，ユェンユェン; リュウ，ルォジュ
Original assignee: アルカテル−ルーセントユーエスエーインコーポレーテッド
Priority date: 2008-01-29
Filing date: 2008-01-29
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2028-01-29
Also published as: JP2011517144A; CN101933304A; US20110019567A1; CN101933304B; KR101500310B1; KR20100117634A; US8588087B2; EP2239913A1; WO2009100562A1; EP2239913A4

Description

本発明は、移動通信の分野に関し、詳細には、移動ＷｉＭＡＸ（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅＩｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｆｏｒＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｃｃｅｓｓ）の分野に関し、さらに、より詳細には、移動ＷｉＭＡＸシステムにおいて移動デバイスを位置特定するための方法、および移動デバイスを位置特定するための装置に関する。

位置特定は、移動デバイスに、移動デバイスの位置についての情報を集めさせる、または正確な特定の位置を提供させる。この技術は、ロケーションに左右される料金請求、フリート追跡、パッケージ追跡および個人追跡、移動体イエローページ、ロケーション・ベースのメッセージング、経路案内、ならびに交通情報を提供することを含め、多くの新たな概念およびサービスを提案する。位置特定は、ＧＳＭネットワークおよび３Ｇネットワークにおいて既に適用されており、次世代無線システムの最も有望で、重要なフィーチャの１つとなる。

ＷｉＭＡＸシステムは、ＷｉＭＡＸフォーラムと呼ばれる業界コンソーシアムがスポンサーとなっているＩＥＥＥ８０２．１６系の標準の技術に基づく。ＩＥＥＥ８０２．１６系の標準は、マルチメディア・サービスをサポートする固定型および移動型のＢＷＡ（ブロードバンド無線アクセス）システムの無線インタフェースを規定する。かつて、８０２．１６ｄまたは８０２．１６−ＲＥＶｄとも呼ばれていた、固定アクセスに関するＩＥＥＥ８０２．１６−２００４標準が、２００４年１０月、例えば、「ＩＥＥＥＳｔａｎｄａｒｄｆｏｒＬｏｃａｌａｎｄｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋｓ，Ｐａｒｔ１６：ＡｉｒＩｎｔｅｒｆａｃｅｆｏｒＦｉｘｅｄＢｒｏａｄｂａｎｄＷｉｒｅｌｅｓｓＡｃｃｅｓｓＳｙｓｔｅｍｓ」、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅに公開されている。さらに、この標準は、現在、更新されて、移動アクセスに関する８０２．１６ｅ標準、移動ＷｉＭＡＸに拡張されている。したがって、移動ＷｉＭＡＸは、位置特定によって導入される、これらのサービスを提供する１つの普及した候補プラットフォームである。移動ＷｉＭＡＸ市場に新たなＰＣＳ（位置計算サービス）サービス・プロバイダが導入されるにつれ、顧客を引き付けるためにサービス・プロバイダ間でより激しい競争が予期される。しかし、我々が知る限りでは、移動ＷｉＭＡＸ位置特定に関する実現可能なソリューションは、全く存在しない。

最も広く使用されている位置特定技術は、ＭＳ（移動局）と、ＢＳのセットとの間の無線信号を測定することによって、ＭＳを位置特定しようと試みる無線位置特定システムである。無線位置特定システムは、信号強度、ＡｏＡ（迎角）、ＴｏＡ（到来時間）、ＴＤｏＡ（到来時間差）、または以上の組合せに基づくことが可能である。さらに、無線位置特定システムは、２つのアプローチ、すなわち、ネットワーク・ベースのアプローチと端末装置ベースのアプローチに分類されることが可能である。ネットワーク・ベースのアプローチの場合、ＢＳが、ＭＳによって送信された信号を測定し、測定された信号を、処理のために中央サイトに中継するのに対して、端末装置ベースのアプローチの場合、ＭＳが、ＢＳによって送信された信号を使用して、ＭＳ自らの位置を計算する。いくつかの知られている位置特定法を以下に説明する。

（既知のアプローチ１：ＧＰＳ）
ＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）は、米国国防省によって軌道に配置された２４の衛星のネットワークから成る衛星ベースのナビゲーション・システムである。ＧＰＳ受信機が、２Ｄ位置（緯度と経度）を計算し、さらに動きを追跡するのに、少なくとも３つの衛星の信号にロックオンさせられなければならない。４つ以上の衛星が視野に入っている状態で、受信機は、ユーザの３Ｄ位置（緯度、経度、および高度）を特定することができる。ＧＰＳは、ＴｏＡ技術に基づき、衛星信号のＬＯＳ（見通し線）伝播を必要とする。残念ながら、すべてのＭＳにＧＰＳ機能を持たせることは、実現可能ではない。したがって、ＧＰＳベースの技術は、本提案の範囲外である。

（既知のアプローチ２：信号強度）
信号強度を使用する無線位置特定は、距離につれてのパス・ロス減衰を記述する、知られている数学モデルを使用する、よく知られた位置特定法である。信号強度の測定は、ＭＳとＢＳの間の距離推定をもたらすので、ＭＳは、ＢＳを中心とする円の上に位置する。複数のＢＳを使用することによって、ＭＳの位置が、特定されることが可能である。

信号強度ベースの位置特定システムの場合、誤差の主要な源は、マルチパス・フェージングおよびシャドウイングである。信号強度のばらつきは、波長の１／２程度の距離にわたって３０〜４０ｄＢという大きいものであり得る。信号強度は、ＲＳＳＩ（受信信号強度指標）によって示されることが可能である。さらに、ＭＳは、ダウンリンク・バースト・プリアンブルからＲＳＳＩ測定を獲得することができる。一続きのＲＳＳＩ測定から、ＭＳは、ＲＳＳＩの平均値および標準偏差の推定を導き出し、更新し、さらにＲＥＰ−ＲＳＰメッセージを介して、これらの更新された平均値および標準偏差の推定を報告することになる。しかし、ＲＳＳＩは、量子化された値であるので、多くの誤差が、依然として、もたらされる。要するに、セル・ベースの移動ネットワークにおける信号強度位置特定アプローチの応用シナリオは、滅多に存在しない。

（既知のアプローチ３：ＡｏＡ）
ＡｏＡ技術は、アンテナ・アレイの使用を介して、いくつかのＢＳにおいてＭＳからの信号の迎角を最初に測定することによって、ＭＳロケーションを推定する。しかし、ＬｏＳ信号成分が欠如している場合、アンテナ・アレイは、ＭＳの方向からは来ない可能性がある、反射された信号にロックオンする。ＬｏＳ成分が存在する場合でさえ、マルチパスは、それでも、角測定に干渉する。アレイ・アンテナが使用されている場合、ＢＳにおいて８つのアンテナが必要とされ、工学上の困難が増加する。アレイ・アンテナは、ＮＬｏＳには適していないため、移動ＷｉＭＡＸは、通常、アレイ・アンテナ技術を使用しない。

（既知のアプローチ４：時間ベースのアプローチ：ＴｏＡおよびＴＤｏＡ）
時間ベースのアプローチは、ＭＳによって送信され、複数のＢＳにおいて受信された信号のＴｏＡもしくはＴＤｏＡ、または複数のＢＳにおいて受信された信号のＴＤｏＡもしくはＴｏＡをＭＳによって推定することに基づく。ＴｏＡアプローチにおいて、ＭＳとＢＳの間の距離は、ＭＳとＢＳの間の一方向伝播時間を求めることによって測定される。幾何学的には、このことは、ＭＳが位置するはずの、ＢＳを中心とした円をもたらし、すなわち、この円の半径は、ＭＳとＢＳの間の距離である。あいまいさを解決するのに少なくとも３つのＢＳを使用することによって、ＭＳの位置は、それらの円の交差によって与えられる。図１は、このＴｏＡ位置特定法を示す。図１に示されるとおり、ＭＳとＢＳ１の間の距離、ＭＳとＢＳ２の間の距離、およびＭＳとＢＳ３の距離は、それぞれ、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３である。前述した定義によれば、ＭＳは、ＢＳ１、ＢＳ２、およびＢＳ３をそれぞれ中心とする円の上に位置するはずであり、さらに各円の半径は、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３であり、したがって、この３つの円の交差点が、ＭＳの位置である。

ＴＤｏＡアプローチでは、到来時間の差が使用される。双曲線は、２つのＢＳの一定の到来時間差の曲線であるので、これらの時間差は、ＭＳが位置するはずであるＢＳに焦点を有する双曲線を定義する。このため、ＭＳのロケーションは、それらの双曲線の交差点にある。図２は、このＴＤｏＡ位置特定法を示す。図２に示されるとおり、実線は、焦点が、ＢＳ１およびＢＳ３にあり、さらに一定の時間差が、ＭＳからＢＳ１までの距離と、ＭＳからＢＳ３までの距離との間の距離差（Ｒ１−Ｒ３）である双曲線である。破線は、焦点が、ＢＳ１およびＢＳ２にあり、さらに一定の時間差が、ＭＳからＢＳ１までの距離と、ＭＳからＢＳ２までの距離との間の距離差（Ｒ１−Ｒ２）である双曲線である。前述した定義によれば、ＭＳは、実線の双曲線と破線の双曲線の交差点に位置するはずである。

ＬｏＳ伝播条件は、それでも、時間ベースの方法に関して高い精度を実現するのに必要であることに留意されたい。しかし、ＡｏＡや信号強度などの他の方法と比べて、ＴｏＡおよびＴＤｏＡの場合、このことに、それほど左右されない。その上、ワイリーの推定１、「ＴｈｅＮｏｎｅ−Ｌｉｎｅ−ｏｆ−ＳｉｇｈｔＰｒｏｂｌｅｍｓｉｎＭｏｂｉｌｅＬｏｃａｔｉｏｎＥｓｔｉｍａｔｉｏｎ」、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ａｅｒｏｓｐ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｓｙｓｔ．Ｖｏｌ１６、７４８〜７５３頁などの、どのようにＮＬＯＳをＬＯＳから区別すべきかに関する多くの論文および提案が、存在する。したがって、本発明の残りの部分において、我々は、移動ＷｉＭＡＸシステムに関してＴＤｏＡをどのように適用すべきかを提案する。

「ＩＥＥＥＳｔａｎｄａｒｄｆｏｒＬｏｃａｌａｎｄｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋｓ，Ｐａｒｔ１６：ＡｉｒＩｎｔｅｒｆａｃｅｆｏｒＦｉｘｅｄＢｒｏａｄｂａｎｄＷｉｒｅｌｅｓｓＡｃｃｅｓｓＳｙｓｔｅｍｓ」、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ、２００４年１０月「ＴｈｅＮｏｎｅ−Ｌｉｎｅ−ｏｆ−ＳｉｇｈｔＰｒｏｂｌｅｍｓｉｎＭｏｂｉｌｅＬｏｃａｔｉｏｎＥｓｔｉｍａｔｉｏｎ」、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ａｅｒｏｓｐ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｓｙｓｔ．Ｖｏｌ１６、７４８〜７５３頁ＨｙｏｕｎｇｓｏｏＬｉｍ、「ＳｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎａｎｄＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＷｉＢｒｏＰＨＹ」、ＴＴＡＳ．ＫＯ−０６．００６４Ｒ１、２００４年１２月６日Ｂ．Ｔ．Ｆａｎｇ、「Ｓｉｍｐｌｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｆｏｒｈｙｐｅｒｂｏｌｉｃａｎｄｒｅｌａｔｅｄｐｏｓｉｔｉｏｎｆｉｘｅｓ」、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ａｅｒｏｓｐ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｓｙｓｔ．、ｖｏｌ．２６、７４８〜７５３頁、１９９０年９月Ｙ．Ｔ．ＣｈａｎおよびＫ．Ｃ．Ｈｏ、「ＡＳｉｍｐｌｅａｎｄＥｆｆｉｃｉｅｎｔＥｓｔｉｍａｔｏｒｆｏｒＨｙｐｅｒｂｏｌｉｃＬｏｃａｔｉｏｎ」、ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＳＩＧＮＡＬＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ、Ｖｏｌ．４２、Ｎｏ．８、１９９４年、１９０５〜１９１５頁Ｍ．Ｐ．ＷｙｌｉｅおよびＪ．Ｈｏｌｔｚｍａｎ、「ＴｈｅＮｏｎｅ−Ｌｉｎｅ−ｏｆ−ＳｉｇｈｔＰｒｏｂｌｅｍｓｉｎＭｏｂｉｌｅＬｏｃａｔｉｏｎＥｓｔｉｍａｔｉｏｎ」、ＷＩＮＬＡＢＴＲ−１２１、１９９６年６月ＩＥＥＥ８０２．１６ＴＧｅのＴａｂ．１０９ｊ、「Ｐａｒｔ１６：Ａｉｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｔｏｆｉｘｅｄａｎｄｍｏｂｉｌｅｂｒｏａｄｂａｎｄｗｉｒｅｌｅｓｓａｃｃｅｓｓｓｙｓｔｅｍｓ，Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ２」、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ、２００５年１２月

本発明は、移動ユーザ局ＭＳＳが、ＴＤＤモードで移動ＷｉＭＡＸによってすべて同期されているＢＳからのダウンリンク・プリアンブルを検出するステップと、異なるＢＳのプリアンブルのＴＤｏＡが、プリアンブル・ベースの同期検出によって獲得され得るステップと、正確なロケーションが、従来のＴＤｏＡアルゴリズムを介して計算され得るステップとを備える、ダウンリンク・プリアンブル高速検出ＤＰＦＤによるＷｉＭＡＸ位置特定のための方法を提供する。

好ましくは、プリアンブル高速検出において検出されたプリアンブルが３つ未満である場合、ＵＲＡＤ（アップリンク・レンジング・アシスタント検出）アプローチが実行されて、レンジングを実行するアシスタント・データがもたらされる。ただし、ＭＡＣ管理メッセージを使用する測定シグナリングが、レンジングを行うのに使用される。ＭＳＳは、サービング／アンカＢＳに対してレンジングを行って、ＵＲＡＤ法におけるＴＤｏＡ計算のためのさらなる遅延測定を得る。１つのＲＴＤ（往復遅延）に関して可能な２つのルートが存在する事例において、セルＩＤ情報またはセクタＩＤ情報が、そのセル／セクタに関する１つの正確なルートを選択するのに使用される。さらに、１つのＲＴＤ（往復遅延）に関して可能な２つのルートが存在する事例において、その２つのルートが、同一のセル／セクタにある場合、その２つのルートの中間点が、推定される位置として選択される。

好ましくは、ダウンリンク同期パラメータおよびアップリンク送信パラメータが獲得された後、ＭＳＳは、利用可能なレンジング領域からのランダムに選択されたレンジング・スロットの中でランダムに選択されたレンジング符号を送信する。

好ましくは、ＢＳは、このレンジング符号を受信した後、時間補正とともにＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを送り、さらに遅延測定が、同時に得られる。

好ましくは、片道／往復遅延は、初期レンジングまたは周期的レンジングが行われた際にＢＳによって獲得されることが可能であり、さらにＢＳが、そのような遅延、すなわち、最新の更新された値を、ＢＳのメモリの中に格納し、この値を、ＭＳＳにおいて２つのプリアンブルが検出された際の１つの時間オフセットと一緒にロケーション計算サーバに送る。

好ましくは、ＭＯＢ＿ＮＢＲ−ＡＤＶによって伝送される隣接ＢＳ情報が、可能なアンカＢＳの探索範囲を小さくして、隣接ＢＳのプリアンブル検出時間を短縮するのに使用される。

好ましくは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅにおいてＯＦＤＭＡＰＨＹのために設計されたプリアンブルが、或る特定のＰＮ（擬似雑音）符号を用いたブーストＢＰＳＫ変調を使用して変調される。

好ましくは、移動窓ベースのプリアンブル検出が、ＴＤｏＡ検出のために使用される。このＴＤｏＡ検出は、１つのサンプル・チップを移動させるステップと、ＦＦＴ変換するステップと、ローカル候補プリアンブル系列よって隣接ＢＳプリアンブルと互いに関係付けるステップとを備える。

好ましくは、多くのＮＬｏＳプリアンブル、および２つのＬｏＳプリアンブルが検出された場合、ワイリー識別法を使用して、いずれの信号がＮＬｏＳであるかが識別され、さらにこの２つのＬｏＳ信号、およびアップリンク・レンジング情報が、前述のＵＲＡＤ−ＴＤｏＡアプローチを介してロケーションを計算するのに使用される。

好ましくは、１つだけのＬｏＳプリアンブルが検出された場合、または１つだけのＬｏＳが、ＮＬｏＳ信号から再構築された場合、アップリンク・レンジング・アシスタント・セル／セレクタＩＤアプローチが、使用される。

好ましくは、１つだけのＬＯＳプリアンブルが検出される事例に関して、レンジング情報が、直径がＲＴＤである円を獲得するのに使用され、さらにセルＩＤおよびセクタＩＤが、位置特定を支援するのに使用される。セクタにおける弧の中央が、推定される位置特定として使用される。

好ましくは、いくつかのメッセージが、位置特定サービス開始要求および位置特定サービス結果レポートのためにＣＳＮ側に追加されて、位置特定サービス手続きのプロセス全体を完成させる。これらのメッセージには、ＬＯＣ＿ＲＥＱメッセージ、ＬＯＣ＿ＲＳＰメッセージ、ＬＯＣ＿ＥＮＱメッセージが含まれる。

本発明は、以下の構成要素、すなわち、ＭＳＳにおいて時間差検出を実行するためのＰＨＹ層モジュールと、アプリケーション層からの位置特定要求に応じて、或るシグナリングを実行するため、およびチャネル測定のための条件を提供するためのＭＡＣ層モジュールと、測定に基づいて、位置特定計算、またはオプションの速度計算を実行するためのアプリケーション層モジュールとを備える、移動ＷｉＭＡＸ位置特定のための装置をさらに提供する。

好ましくは、前述のＭＳＳは、ＭＯＢ＿ＳＣＮ−ＲＳＰメッセージによって、現在のサービス／アンカ基地局に時間差を報告する。

好ましくは、チャネル測定のための前述の条件は、アイドル期間である。

好ましくは、位置特定アルゴリズムが、ＣＳＮにおけるロケーション計算サーバの中に埋め込まれる。

好ましくは、位置特定アルゴリズムが、ＭＳＳにおけるロケーション関連のアプリケーションの中に埋め込まれる。

好ましくは、位置特定アルゴリズムを有するロケーション計算サーバは、移動ＷｉＭＡＸにおけるすべての位置特定ベースのサービスに関する必須の部分であるものと想定される。

本発明の実施形態は、アップリンク・レンジング・アシスタント・ダウンリンク・プリアンブル検出を使用することによって、移動ユーザ機器のロケーションを測定する新たな方法を提供する。本発明は、これまでのところ、移動ＷｉＭＡＸにおける最初のそのような方法である。移動ＷｉＭＡＸが、ＩＴＵによって３Ｇ標準として受け入れられ、広く定着するにつれ、ＷｉＭＡＸに基づく位置特定は、市場潜在力を有するサービスである。

ＴｏＡ位置特定法を示す概略図である。ＴＤｏＡ位置特定法を示す概略図である。移動ＷｉＭＡＸＴＤＤフレーム構造の例を示す図である。移動ＷｉＭＡＸネットワーク・アーキテクチャを示す図である。本発明の提案されるソリューションにおける機能モジュールを示す図である。周波数領域におけるセグメント０に関するプリアンブル構造を示す図である。２０４８ＦＦＴサイズに関する時間領域構造を示す図である。２０４８ＦＦＴサイズに関する時間領域におけるプリアンブルの絶対等級値を示す図である。１２８ＦＦＴサイズに関する時間領域におけるプリアンブルの絶対等級値を示す図である。２０４８ＦＦＴサイズに関する自己相関出力を示す図である。１２８ＦＦＴサイズに関する自己相関出力を示す図である。異なるＦＦＴサイズに関する相互相関出力値を示す図である。異なるＦＦＴサイズに関する相互相関出力値を示す図である。移動窓検出を使用する相互相関を示す図である。提案される移動ＷｉＭＡＸ位置特定ソリューションを示す図である。サービスＢＳのＴＤｏＡ情報を使用するＵＲＡＤ−ＴＤｏＡ位置特定アプローチを示す図である。レンジング手続きを示す図である。ＵＲＡ−Ｃｅｌｌ−ＩＤアプローチを示す図である。ネットワークによって開始されるユーザ・アシスタント位置特定を示す図である。ユーザによって開始されるユーザ・アシスタント位置特定を示す図である。ネットワークによって開始されるネットワーク・アシスタント位置特定を示す図である。ユーザによって開始されるネットワーク・アシスタント位置特定を示す図である。ファン（Ｆａｎｇ）のアルゴリズムを使用するＤＰＦＤと、ＬｏＳの状況におけるＵＲＡＤ−ＴＤｏＡとの間の性能比較を示す図である。異なる位置アプローチの例を比較することを示す図である。

次に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して説明し、実施形態の例は、これらの図面に示される。すべての図面にわたって、同一の符号は、同一の要素を表す。以下の実施形態が、本発明を説明する目的で、添付の図面を参照して説明される。

１）移動ＷｉＭＡＸフレーム構造
移動ＷｉＭＡＸシステムは、ＴＤＤ（時分割複信）およびＦＤＤ（周波数分割複信）をサポートすることができる。本発明の、この提案は、物理層が、少なくともＦＢＳＳ（高速ＢＳスイッチング）ハンドオフ能力を伴うＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）技術に基づく、ＴＤＤモードに主に的を絞る。そのようなシステムの例が、８０２．１６ｅ標準に現在、対応しており、さらに２００６年に韓国の２つの事業者によって市販されたＷｉＢｒｏである。図３は、ＯＦＤＭＡを使用する移動ＷｉＭＡＸＴＤＤフレーム構造の例を示す。

図３に示されるとおり、このフレーム構造は、以下から成る。すなわち、第１のＯＦＤＭ（直交周波数分割多重化）シンボルにおけるプリアンブル、ＤＬＰＵＳＣゾーンおよびＤＬ＿ＭＡＰのリソース割当てのための固定サイズを有するＦＣＨ、ＤＬデータ・バーストおよびＵＬデータ・バーストのリソース割当てのためのＤＬ＿ＭＡＰメッセージおよびＵＬ＿ＭＡＰメッセージ、データ・メッセージまたは制御メッセージのためのＤＬ／ＵＬデータ・バースト、およびレンジングのためのＵＬ制御チャネル、ＵＬＡＣＫ（肯定応答）、およびＣＱＩフィードバックである。プリアンブルおよびアップリンク・レンジングは、本発明の提案されるＵＲＡＤ−ＴＤｏＡスキームにおいて使用される。ＷｉＢｒｏの場合、アップリンクにおける最初の３つのＯＦＤＭＡシンボルは、２００４年１２月６日に公開されたＨｙｏｕｎｇｓｏｏＬｉｍ、「ＳｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎａｎｄＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆＷｉＢｒｏＰＨＹ」、ＴＴＡＳ．ＫＯ−０６．００６４Ｒ１に準拠して、レンジングのために確保されることに留意されたい。しかし、提案されるアップリンクＣＤＭＡレンジング符号検出法は、依然として、図３に示される移動ＷｉＭＡＸフレーム・フォーマット、およびＷｉＢｒｏのフレーム・フォーマットに関して有効である。

移動ＷｉＭＡＸは、通常、村落の周波数分割複信において周波数分割を使用し、したがって、複数のＢＳが、１つのＭＳからの信号を受信することは、不可能である。ＴＤｏＡが、移動ＷｉＭＡＸにおいて使用される場合、複数のＢＳの信号が、ＭＳ（移動局）によって測定されなければならない。複数の信号源に関する位置特定法の前提条件は、その複数の信号源の同期である。ＯＦＤＭＡおよびＴＤＤを使用していることのために、ＢＳは、精度がナノ秒のオーダである、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅにおけるＧＰＳ受信機によって同期される。ＷＣＤＭＡにおけるＢＳの同期とは異なり、このことにより、移動ＷｉＭＡＸシステムにおけるＢＳの高い同期精度のため、プリアンブルに基づく位置特定が可能になる。移動ＷｉＭＡＸシステムは、より広い帯域幅（１０Ｍｈｚ、２０Ｍｈｚ）を使用し、このことにより、より正確に位置特定する、より小さい時間的分解能を有するようになる。

２）移動ＷｉＭＡＸ位置特定アーキテクチャ
図４は、移動ＷｉＭＡＸネットワークのアーキテクチャを示す。本発明は、無線インタフェースを介してユーザ端末装置位置特定手続きを指定する。これらの動作は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ−２００５標準において規定されるＭＡＣ管理メッセージを利用する。位置特定サービスは、ＩＭＳサービスの１つと見なされることが可能である。位置特定サービスは、ロケーション計算サーバが、ＷｉＭＡＸＣＳＮ（接続サービス・ネットワーク）内の位置特定サービスのための１つの構成要素であるものと想定する。

図４に示されるとおり、移動ＷｉＭＡＸネットワーク・アーキテクチャは、ユーザ端末装置と、アクセス・サービス・ネットワークと、接続サービス・ネットワークとを含む。ユーザ端末装置は、移動ＷｉＭＡＸ端末装置、ポータブルＷｉＭＡＸ端末装置、および固定ＷｉＭＡＸ端末装置などを含む。接続サービス・ネットワークは、移動ＷｉＭＡＸ基地局およびＡＳＮ−ＧＷ（アクセス・サービス・ネットワーク・ゲートウェイ）を含む。移動ＷｉＭＡＸ基地局とＡＳＮ−ＧＷは、ネットワーク相互運用性インタフェースを介して互いに対話する。接続サービス・ネットワークは、例えば、ＡＡＡサーバ、ＭＩＰＨＡ（移動ＩＰホーム・エージェント）、料金請求サポート・システム、コンテンツ・サービス、ＩＭＳサービス、運用サポート・システムなどを含む、サービス・プロバイダＩＰベースのコア・ネットワークである。ユーザ端末装置と、アクセス・サービス・ネットワークにおける移動基地局とは、無線インタフェースなどのネットワーク相互運用性インタフェースを介して互いに対話する。さらに、接続サービス・ネットワークと、アクセス・サービス・ネットワークにおけるＡＳＮ−ＧＷとは、ローミング・ネットワークなどのネットワーク相互運用性インタフェースを介して互いに対話する。

このイノベーションにおいて、ＤＰＦＤベースのＵＲＡＤ−ＴＤｏＡスキームが、移動ＷｉＭＡＸ位置特定のために提案される。さらに、２つだけしかＢＳが検出されない際に、ＴＤｏＡのためのアシスタント・データをもたらすＵＲＡアプローチが、導入される。さらに、ＭＯＢ＿ＮＢＲ−ＡＤＶによって伝送される隣接ＢＳ情報が、隣接ＢＳのプリアンブルに関する検出時間を短縮するように採用される。

図５に示されるとおり、本発明の位置特定ソリューションは、３つの機能モジュール、すなわち、時間差検出ユニット５１０、チャネル測定条件供給ユニット５２０、および位置特定ユニット５３０から成る。ＰＨＹ層における時間差検出ユニット５１０は、ＭＳＳにおいて時間差検出を実行する、この構造の重要な部分である。時間差検出ユニット５１０は、指定された手続きに従って、アップリンク・チャネル測定およびダウンリンク・チャネル測定を実行する。サービングＢＳを含め、２つだけしかＢＳが検出されない事例に関して、アップリンク・レンジングが、必要である。チャネル測定条件供給ユニット５２０は、位置特定ユニットからの位置特定要求に従って、或るシグナリングを実行するため、およびチャネル測定のための条件（アイドル期間などの）を供給するために、ＭＡＣ層にある。ＭＡＣ層におけるチャネル測定条件供給ユニット５２０は、より高位の層からの位置特定要求に従って、チャネル測定の準備をするように或るシグナリング・プロセスを実行する。例えば、ＭＳＳは、サービングＢＳと候補ＢＳの間の時間差を、ＭＯＢ＿ＳＣＮ−ＲＳＰによって、ＣＳＮ内に位置する位置特定サーバに報告する。アプリケーション層における位置特定ユニット５３０は、測定に基づいて、位置計算、またはオプションの速度計算を行うモジュールである。位置特定ユニット５３０は、ロケーション関連のアプリケーションと、適切なアルゴリズムを選択し、結果を計算して、その後、それらの結果を、この情報を求める相手に送るロケーション計算サーバとを含む。例えば、時間差検出ユニット５１０は、移動ユニット機器の位置を計算するように遠隔の位置特定サーバ（ＭＡＣ層における）に測定結果を送った。ほとんどの事例において、位置特定アルゴリズムは、ＣＳＮにおけるロケーション計算サーバの中に組み込まれる。他の事例において、位置特定アルゴリズムは、ＭＳＳのロケーション関連のアプリケーションの中に埋め込まれる。アプリケーション層における構成要素（ＭＳＳ内のロケーション関連のアプリケーションまたはＣＳＮ内のアプリケーション、およびロケーション計算サーバを含む）の間の通信は、このイノベーションの範囲の外であるＭＰＰ（移動位置特定プロトコル）に従うことが可能である。このイノベーションにおいて、位置特定アルゴリズムを有するロケーション計算サーバは、移動ＷｉＭＡＸにおけるすべての位置特定ベースのサービスに関する必須の部分であるものと常に想定される。本発明が、移動ＷｉＭＡＸ位置特定のために提案したＵＲＡＤ−ＴＤｏＡスキームは、４つのステップ、すなわち、（１）ＤＰＦＤ（ダウンリンク・プリアンブル高速検出）、（２）ＤＰＦＤにおいて検出されたプリアンブルが、３つ未満である場合のＵＲＡ検出、（３）ＭＡＣ管理メッセージを使用する測定シグナリング、（４）ロケーション計算に分けられることが可能である。

３）移動ＷｉＭＡＸＤＰＦＤ（ダウンリンク・プリアンブル高速検出）
移動ＷｉＭＡＸＤＰＦＤ（ダウンリンク・プリアンブル高速検出）が、以下に詳細に例示される。第１に、ＭＳＳが、ＴＤＤモード移動ＷｉＭＡＸにおけるＧＰＳによってすべて同期されているＢＳからダウンリンク・プリアンブルを検出する。次に、異なるＢＳのプリアンブルのＴＤｏＡが、プリアンブル・ベースの同期検出によって得られることが可能である。最終的に、正確なロケーションは、従来のＴＤｏＡアルゴリズム（以降、ファン（Ｆａｎｇ）のアルゴリズム、およびチャン（Ｃｈａｎ）のアルゴリズムと呼ばれる、Ｂ．Ｔ．Ｆａｎｇ、「Ｓｉｍｐｌｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓｆｏｒｈｙｐｅｒｂｏｌｉｃａｎｄｒｅｌａｔｅｄｐｏｓｉｔｉｏｎｆｉｘｅｓ」、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ａｅｒｏｓｐ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｓｙｓｔ．、ｖｏｌ．２６、７４８〜７５３頁、１９９０年９月、およびＹ．Ｔ．ＣｈａｎおよびＫ．Ｃ．Ｈｏ、「ＡＳｉｍｐｌｅａｎｄＥｆｆｉｃｉｅｎｔＥｓｔｉｍａｔｏｒｆｏｒＨｙｐｅｒｂｏｌｉｃＬｏｃａｔｉｏｎ」、ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＳＩＧＮＡＬＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ、Ｖｏｌ．４２、Ｎｏ．８、１９９４年、１９０５〜１９１５頁）を介して計算されることが可能である。

ＩＥＥＥ８０２．１６ｅにおいてＯＦＤＭＡＰＨＹのために設計されたプリアンブルが、或る特定のＰＮ（擬似雑音）符号を用いたブーストＢＰＳＫ変調を使用して変調される。各セグメントは、それぞれの第３の副搬送波を、プリアンブルに関する搬送波セットとして使用する。したがって、セグメント０／１／２は、プリアンブル搬送波セット０／１／２を使用する。図６は、周波数領域におけるセグメント０に関するプリアンブル構造を示す。

したがって、時間領域におけるプリアンブル構造は、共役対称構造である。２０４８ＦＦＴサイズに関する時間領域構造が、図７に例示される。

２０４８ＦＦＴサイズおよび１２８ＦＦＴサイズに関する時間領域におけるプリアンブルの絶対等級値が、それぞれ、図８（ａ）および図８（ｂ）に示される。

本発明において使用されるフレーム同期アルゴリズムは、時間領域における反復するパターン間の相関パラメータに基づく。このアルゴリズムは、粗いタイミング推定、および細かいタイミング推定から成る。

粗い推定ステップは、プリアンブル・シンボル内の反復する部分の間の自己相関に基づく。フレーム開始点の粗い推定ｎ＾_{ｃｏａｒｓｅ}は、以下のとおり定義されることが可能である。すなわち、
この式で、ｒ_ｎは、サンプリングされた、受信された信号であり、Ｎ_ｄ＝Ｌは、相関窓長と等しい反復長である。自己相関出力値が、図９に示され、この図において、シンボル時間内に暗黙に３回、反復する特性を見て取ることができる。図９ａは、２０４８ＦＦＴサイズに関する自己相関出力を示し、図９ｂは、１２８ＦＦＴサイズに関する自己相関出力を示す。

細かい推定ステップにおいて、フレーム開始点の推定ｎ＾_ｆｉｎｅは、以下のとおり定義されることが可能である。すなわち、
この式で、ｃ_ｎは、ローカル・プリアンブルのＩＦＦＴである。図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、異なるＦＦＴサイズに関する相互相関出力値を示す。

位置特定サービスは、移動局とネットワークの接続の後に開始されるため、その時点で、移動局は、現在のサービス基地局によってブロードキャストされたＭＯＢ＿ＮＢＲ−ＡＤＶメッセージから、隣接セルのプリアンブル情報を獲得し、さらに隣接セルのプリアンブルと互いに関係付けて、位置を迅速に実行し、エネルギーを節約することができる。

移動窓ベースのプリアンブル検出が、ＴＤｏＡ検出のために使用されることが可能である。図１１は、移動窓検出を使用する相互相関を示す。図１１を参照すると、このことは、以下のステップを備える。すなわち、
時間領域における１つのサンプルを移動させるステップ、
ＦＦＴ変換するステップ、および
ローカル候補プリアンブル系列によって隣接ＢＳプリアンブルと互いに関係付けるステップである。

例えば、４つのプリアンブルが存在し、さらにＭＳＳが、第１のプリアンブルと同期している場合。前述の３つのステップにおけるプリアンブル相関検出を介して、ＭＳＳは、第２のプリアンブル、および第３のプリアンブルの時間オフセット（第１のプリアンブルに対する）を知ることができる。

ＩＥＥＥ８０２．１６ｅにおけるハード・ハンドオフに専用のＭＳＳの場合、ＭＳＳのＰＨＹ層は、プリアンブルのＴＤｏＡを検出する機能を、標準に要件が全く存在しないので、有さない。しかし、ＭＳＳのＰＨＹ層は、プリアンブルを検出し、同期を実現する機能を有する。したがって、強化機能が、ＭＳＳのＰＨＹ層に導入されなければならない。ＦＢＳＳおよびＳＨＯ（ソフト・ハンドオーバ）に専用のＭＳＳの場合、標準は、ＴＤｏＡ測定が得られることが可能であるように明確な要件を有する。

一部の事例において、３つすべてのプリアンブルが、ＬｏＳ信号である。このため、ファンのアルゴリズムが、このアルゴリズムが３つのプリアンブルしか必要としないため、働かせられることが可能である。さらに、チャンのアルゴリズムが、精度を向上させるように、さらなる測定を利用することが可能である。しかし、ＭＳＳは、ＮＬｏＳ（非見通し線）信号を受信することも可能である。このため、本発明は、以下のとおり、図１２に示されるソリューションを提案する。
ｎ個のプリアンブルを受信すること
ワイリー識別を実行して、ｍ個のＬｏＳプリアンブル、および（ｎ−ｍ）個のＮＬｏＳ（ｎ＞ｍ）を検出すること
多くのＮＬｏＳプリアンブル、および３つ以上のＬｏＳプリアンブルが検出された場合、本発明は、ワイリー識別法を使用して、いずれの信号がＮＬｏＳであるかを識別しなければならず（例えば、以降、参照文献３として言及される、Ｍ．Ｐ．ＷｙｌｉｅおよびＪ．Ｈｏｌｔｚｍａｎ、「ＴｈｅＮｏｎｅ−Ｌｉｎｅ−ｏｆ−ＳｉｇｈｔＰｒｏｂｌｅｍｓｉｎＭｏｂｉｌｅＬｏｃａｔｉｏｎＥｓｔｉｍａｔｉｏｎ」、ＷＩＮＬＡＢＴＲ−１２１、１９９６年６月）、さらに、その後、本発明は、他の３つのＬｏＳ信号を使用して、ファンのアルゴリズムを介してロケーションを計算することができる。また、本発明は、２つのＬｏＳ信号、およびアップリンク・レンジング情報を使用して、本発明によって提案されるＵＲＡＤ−ＴＤｏＡアプローチを介してロケーションを計算することもできる。

多くのＮＬｏＳプリアンブル、および２つのＬｏＳプリアンブルが検出された場合、本発明は、ワイリー識別法を使用して、いずれの信号がＮＬｏＳであるかを識別しなければならない［参照文献３］。次に、本発明は、２つのＬｏＳ信号、およびアップリンク・レンジング情報を使用して、提案されるＵＲＡＤ−ＴＤｏＡアプローチを介してロケーションを計算することができる。

多くのＮＬｏＳプリアンブル、および１つのＬｏＳプリアンブルが検出された場合、本発明は、ワイリー識別法を使用して、いずれの信号がＬｏＳであるかを識別しなければならない［参照文献３］。次に、（ｎ−ｍ）が、０より大きいかどうかが判定される。（ｎ−ｍ）が、０以下である場合、ＵＲＡ検出とセルＩＤを組み合わせるアプローチが、使用されなければならず、０より大きい場合、本発明は、ワイリー法［例えば、参照文献３］を使用して、ＮＬｏＳ信号から（ｎ−ｍ）個のＬｏＳ信号を再構築しなければならない。次に、２つまたは３つのＬｏＳ信号が、ファンのアルゴリズム、またはＵＲＡＤ−ＴＤｏＡアプローチを使用するロケーション計算のために利用可能である。

多くのＮＬｏＳプリアンブルが検出され、ＬｏＳが全く検出されない場合、本発明は、ワイリー識別法を使用して、すべてのＮＬｏＳを識別しなければならない［例えば、参照文献３］。次に、本発明は、ワイリー法［例えば、参照文献３］を使用して、ＮＬｏＳ信号からＬｏＳ信号を再構築しなければならない。次に、ＬｏＳ信号が、前述のアルゴリズムを参照するロケーション計算のために利用可能である。

１つだけのＬｏＳプリアンブルが検出される、または１つだけのＬｏＳプリアンブルが、ＮＬｏＳ信号から再構築される場合、アップリンク・レンジング・アシスタント・セル／セクタＩＤアプローチが、このイノベーションにおいて示唆される。

４）２つのプリアンブルに関する移動ＷｉＭＡＸＵＲＡＤ−ＴＤｏＡアプローチ
多くのセルが、ネットワークを構成する場合、隣接セルのプリアンブルは、現在のセルの信号強度が非常に強い場合、忘却であり得る。したがって、「ブラインド領域」が生じ、検出されるプリアンブルが低減して、位置特定されることが可能な領域が小さくなることになる。

本発明は、位置特定されることが可能な領域を拡大する、２つだけのプリアンブルを使用することによる位置特定法を提案する。しかし、このアプローチは、３つのプリアンブルのシナリオに関してもうまく働く。

ＵＲＡＤアプローチにおいて、ＭＳＳは、サービング／アンカＢＳに対してレンジングを行って、ＴＤｏＡ計算のためのさらなる遅延測定を得なければならない。このため、ＭＳＳのロケーションは、双曲線と円の交差点にある。通常の事例において、１つだけのＲＴＤが与えられた場合、可能な２つのルートが存在する。セル／セクタ構造に関して、本発明は、セルＩＤ情報またはセクタＩＤ情報を使用して、１つの正確なルートを選択することができる。しかし、一部の事例（生じる確率が低い）では、その２つのルートは、同一のセル／セクタ内にある可能性がある。このため、いずれのルートが破棄されるべきかを特定するのが困難である。このイノベーションにおいて、そのような低い確率の事象が生じた場合、（ｘ１，ｙ１）および（ｘ２，ｙ２）が、その可能な２つのルートの座標であり、中間点｛（ｘ１＋ｘ２）／２，（ｙ１＋ｙ２）／２｝が、推定された位置として選択される。

図１３は、サービスＢＳのＴＤｏＡ情報を使用するＵＲＡＤ−ＴＤｏＡ位置特定法を示す。第１に、ＭＳは、半径がＭＳＳとＢＳ２の間の距離である、サービス基地局ＢＳ２を中心とする円に位置する。同時に、ＭＳは、焦点が、ＭＳＳとＢＳ１の間、またはＭＳＳとＢＳ２の間の一定の差である、ＢＳ１およびＢＳ２に焦点を有する双曲線に位置する。したがって、ＭＳＳは、図１３の右側に示されるとおり、この円と、この双曲線との交差点に位置するはずである。この２つの交差点は、正しいルートを求めるためにセルＩＤまたはセクタＩＤからの支援によって選択されることが可能である。さもなければ、この２つのルートの座標の平均値が、本発明の方法に従ってＭＳＳのロケーションとして選択される。

レンジング手続きが、図１４に示される。ダウンリンク同期パラメータおよびアップリンク送信パラメータを獲得した後、ＭＳＳは、利用可能なレンジング領域からのランダムに選択されたレンジング・スロットの中でランダムに選択されたレンジング符号を送信する。ＢＳは、レンジング符号を受信した後、時間補正とともにＲＮＧ−ＲＳＰメッセージを送る。同時に、遅延測定が得られる。

ＭＳのレンジング符号Ｔ_ｔｒに関する送信時間は、以下のとおり、ＢＳにおいて定義される。すなわち、

Ｔ_ｔｒ＝Ｔ_ｆｕｌｌ−Ｔ’_{ｄｅｌａｙ} （３）

であり、この式で、Ｔ_ｆｕｌｌは、ＢＳにおけるＤＬフレーム開始点からＵＬフレーム開始点までの時間間隔である。Ｔ’_{ｄｅｌａｙ}は、考慮されるレンジング符号のＵＬ伝播遅延ＢＳである。

ＭＳのレンジング符号に関する着信時間Ｔ_ｒｅは、以下のとおりである。すなわち、

Ｔ_ｒｅ＝Ｔ_ｔｒ＋Ｔ_{ｄｅｌａｙ} （４）

であり、この式で、Ｔ_{ｄｅｌａｙ}は、レンジング符号の真のＵＬ伝播遅延である。

時間差Ｔ_ｄｉｆｆは、以下のとおり、ＢＳにおいて得られることが可能である。すなわち、

Ｔ_ｄｉｆｆ＝Ｔ_ｆｕｌｌ−Ｔ_ｒｅ
＝（Ｔ_ｔｒ＋Ｔ’_{ｄｅｌａｙ}）−（Ｔ_ｔｒ＋Ｔ_{ｄｅｌａｙ}）
＝Ｔ’_{ｄｅｌａｙ}−Ｔ_{ｄｅｌａｙ} （５）

Ｔ_ｄｉｆｆに応じて、ＢＳは、ＭＳのレンジング符号に関するＴ_ｔｒを調整することができる。最終的に、レンジング符号は、ＢＳにおけるＵＬフレーム開始点において着信する。さらに、推定されるＵＬ伝播遅延Ｔ’_{ｄｅｌａｙ}は、真の遅延Ｔ_{ｄｅｌａｙ}と等しい。

Ｔ_ｕを、ＢＳにおけるアップリンクＯＦＤＭシンボル・タイミングとし、Ｔ_ｄを、ＢＳにおけるダウンリンクＯＦＤＭシンボル・タイミングとすると、アップリンク・レンジングに関する片道遅延は、以下のとおりである。すなわち、

Ｔ_{ｄｅｌａｙ}＝Ｔ_ｕ−Ｔ_ｄ−Ｔ_ｔｒ−Ｔ_ｄｉｆｆ（６）

より正確な遅延測定が、レンジング・プロセスが完了した後（Ｔ_ｄｉｆｆ＝０）、達せられることが可能である。その時点で、アップリンク・レンジングに関する片道遅延は、以下のとおりである。すなわち、

Ｔ_{ｄｅｌａｙ}＝Ｔ_ｕ−Ｔ_ｄ−Ｔ_ｔｒ（７）

以上の分析から、片道／往復遅延は、初期レンジングまたは周期的レンジングが行われた際に、ＢＳによって獲得されることが可能であることを見て取ることができる。したがって、ＢＳは、ＢＳのメモリの中にそのような遅延（最新の更新された値）を格納し、この値を、ＭＳＳにおいて２つのプリアンブルが検出された際の１つの時間オフセットと一緒にロケーション計算サーバに送ることができる。

５）１つだけのプリアンブルを検出することに関する移動ＷｉＭＡＸＵＲＡ−Ｃｅｌｌ−ＩＤ統合アプローチ
１つだけのＬＯＳプリアンブルしか検出されない事例に関して、我々は、レンジング情報を使用して、直径がＲＴＤであり、中心がＢＳである円を獲得し、ＲＴＤは、ＢＳからＭＳＳまでの距離である。次に、セルＩＤおよびセクタＩＤが、位置特定を支援するのに使用されることが可能である。セクタにおける弧の中央が、参考のための図１５を参照して、推定される位置特定として使用される。

６）ＵＲＡＤ−ＴＤｏＡに関する移動ＷｉＭＡＸＭＡＣメッセージ・フローチャート
ＭＯＢ＿ＮＢＲ−ＡＤＶ、ＭＯＢ＿ＳＣＮ−ＲＥＱ、ＭＯＢ＿ＳＣＮ−ＲＳＰ、およびＭＯＢ＿ＳＣＮ−ＲＥＰなどのＭＡＣ管理メッセージが、本発明の提案されるＵＲＡＤ−ＴＤｏＡにおいて利用される。このソリューションにおいて測定結果を伝送するために使用されるすべてのＭＡＣメッセージは、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準において定義されているため、本発明は、それらのメッセージを、それらのメッセージが使用されるべき仕方で使用する。

また、本発明は、ＬＯＣ＿ＲＥＱ、ＬＯＣ＿ＲＳＰ、ＬＯＣ＿ＥＮＱなどの、位置特定サービス手続きのプロセス全体を完成させる位置特定サービス開始要求および位置特定サービス結果レポートのための、ＣＳＮ側に追加されるいくつかのメッセージも提案する。

無線位置特定システムにおいて考慮され得る多数の位置特定技術が、存在する。そのような技術は、２つのカテゴリ、すなわち、（１）ネットワークにおけるロケーション計算、（２）ユーザ端末装置におけるロケーション計算に広く分類されることが可能である。本発明によって提案されるＵＲＡＤ−ＴＤＯＡスキームも、この２つのカテゴリを有する。

６．１）ネットワークにおけるロケーション計算
このタイプの位置特定技術は、既存のハンドセットにおける変更を全く有さない。

６．１．１）ネットワークによって開始される位置特定
ネットワークによって開始される位置特定のシグナリング・フローチャートが、図１６として示される。ＣＳＮにおけるロケーション関連のアプリケーションが、位置関連のアプリケーションがロケーション計算サーバにＬＯＣ＿ＲＥＱメッセージを送信することによって、位置特定を呼び出す。ＬＯＣ＿ＲＥＱメッセージは、ＳＳＩＤ（位置特定ターゲットＭＳＳＩＤ）を含む。ロケーション計算サーバは、このロケーション要求を実行し、要求をサービングＢＳに転送する。この要求を受信した後、サービングＢＳは、隣接ＢＳの数、およびそれらのＢＳのＢＳＩＤをＭＳＳに知らせるＭＯＢ＿ＮＢＲ−ＡＤＶを送る。次に、サービングＢＳは、スキャンに関する開始フレームおよび終了フレームを示すＭＯＢ＿ＳＣＮ−ＲＳＰをユーザ端末装置に送る。サービングＢＳは、ＭＳＳスキャンのために隣接ＢＳとスキャン間隔をネゴシエートすることも行わなければならない。

ＭＳＳは、トリガ・アクションが、ＤＣＤメッセージの中で０ｘ５または０ｘ６である場合、いくつかの測定を能動的に行い、ＭＯＢ＿ＳＣＮ−ＲＥＰを介してサービングＢＳに結果を送ることができる。この場合、ＭＳＳは、ＭＳＳのサービングＢＳによって送られたＭＯＢ＿ＮＢＲ−ＡＤＶメッセージを利用して、ＭＯＢ＿ＮＢＲ−ＡＤＶメッセージの中にある隣接ＢＳの数、およびそれらのＢＳのＢＳＩＤを使用することによって、スキャン間隔を短くすることもできる。

ＭＯＢ＿ＳＣＮ−ＲＥＰのメッセージ・フォーマットが、ＩＥＥＥ８０２．１６ＴＧｅのＴａｂ．１０９ｊ、「Ｐａｒｔ１６：Ａｉｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｔｏｆｉｘｅｄａｎｄｍｏｂｉｌｅｂｒｏａｄｂａｎｄｗｉｒｅｌｅｓｓａｃｃｅｓｓｓｙｓｔｅｍｓ，Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ２」、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ、２００５年１２月に示される。隣接ＢＳとサービングＢＳの間の測定遅延を報告すべきか否かは、レポート・メトリックのフィールド（ビット２）において示される。また、ＭＯＢ＿ＳＣＮ−ＲＥＰは、レポート・メトリックのフィールド（ビット３）において示されるＲＴＤ（往復遅延）情報も含む。しかし、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅは、ＭＳＳにおいて、これらの値を獲得する実現可能なソリューションを提供しない。このイノベーションにおいて、本発明は、相対遅延およびＲＴＴに関して、ＰＨＹ層における可能な２つのソリューションを示した。

サービングＢＳは、ＬＯＣ＿ＲＳＰメッセージを使用して、ロケーション測定情報およびＲＴＤをロケーション計算サーバに転送する。ＬＯＣ＿ＲＳＰメッセージは、（ＳＳＩＤ、ＢＳＩＤ、遅延、ＲＴＤ）を含み、ここで、ＢＳＩＤは、隣接ＢＳＩＤおよびサービングＢＳＩＤであり、さらに遅延は、ＴＤｏＡ測定である。ロケーション計算サーバが、適切な算術を選択して、ユーザのロケーションを計算し、ＬＯＣ−ＲＳＰによってロケーション関連のアプリケーションに送り、ネットワークによって開始されるユーザ・アシスタント位置特定を終える。

６．１．２）ユーザによって開始される位置特定
ユーザによって開始される位置特定のシグナリング・フローチャートが、図１７に示される。ユーザ端末装置におけるアプリケーションが、ユーザ端末装置自らのＳＳＩＤを有するＬＯＣ＿ＲＥＱメッセージをロケーション管理サーバに送って、測定を要求する。ロケーション計算サーバが、位置特定測定をトリガするためにサービングＢＳに問い合わせる。サービング基地局は、無線チャネル測定を実行するためにユーザ端末装置にＭＯＢ＿ＮＢＲ−ＡＤＶおよびＭＯＢＳＣＮ−ＲＥＰを送り、さらに或るスキャン間隔の後、ロケーション測定情報、ＭＯＢ＿ＳＣＮ−ＲＥＰを受信する。その後、サービングＢＳは、ロケーションを計算するために、ＬＯＣ＿ＲＳＰ（ＳＳＩＤ、ＢＳＩＤ、遅延、ＲＴＤ）メッセージの中でロケーション計算サーバにパラメータを転送する。ロケーション計算サーバは、適切なアルゴリズムを選択し、ユーザのロケーションを計算する。計算結果は、ユーザ端末装置のＳＳＩＤ、およびユーザ端末装置のロケーション（ｘ，ｙ）を含むＬＯＣ＿ＲＥＰメッセージを使用して、ユーザ端末装置に送り返される。ロケーション計算サーバは、ユーザのロケーションをユーザに知らせる。

６．２）ユーザ端末装置におけるロケーション計算
このタイプの位置特定技術は、ロケーションを計算すること、ならびに背景地図において、そのロケーションを表示することを担う、既存のハンドセット上で実行されるソフトウェア・アプリケーションを要求する。

また、ロケーションは、ユーザ端末装置機器に埋め込まれたいくつかのアプリケーションによって計算されることも可能である。さらに、隣接ＢＳのロケーションなどの、いくらかの補助情報が、必要とされる可能性もある。ネットワークによって開始されるネットワーク・アシスタント位置特定のシグナリング・フローチャート、および端末装置によって開始されるネットワーク・アシスタント位置特定のシグナリング・フローチャートが、それぞれ、図１８および図１９に示される。

図１８は、ネットワークによって開始されるネットワーク・アシスタント位置特定法のフローチャートを示す。ロケーション関連のアプリケーションが、ＬＯＣ＿ＲＥＱ（ＳＳＩＤ）を介してロケーション計算サーバにロケーション測定要求を送る。ロケーション計算サーバは、この測定要求をネットワーク側からサービング基地局に転送する。サービング基地局は、ＭＯＢ＿ＮＢＲ−ＡＤＶメッセージおよびＭＯＢ＿ＳＣＮ−ＲＳＰメッセージをユーザ端末装置に送る。ユーザ端末装置は、無線チャネル測定を実行し、さらに或るスキャン間隔の後に適切なアルゴリズムを選択してユーザのロケーションを計算する。さらに、ユーザ端末装置は、ロケーション計算間隔の後にユーザのロケーションを計算し、さらにＬＯＣ＿ＲＥＰ（ＳＳＩＤ，ｘ，ｙ）を介して、ロケーション関連のアプリケーションにユーザのロケーションを送る。

図１９は、ユーザ端末装置によって開始されるネットワーク・アシスタント位置特定法のフローチャートを示す。ユーザ端末装置が、測定を要求するためにサービング基地局にＭＯＢ＿ＳＣＮ−ＲＥＱメッセージを送る。サービング基地局が、ＭＯＢ＿ＮＢＲ−ＡＤＶおよびＭＯＢ＿ＳＣＮ−ＲＳＰをユーザに送る。ユーザ端末装置が、無線チャネル測定を実行し、さらに或るスキャン間隔の後に測定結果を送り、さらに適切なアルゴリズムを選択して、ユーザのロケーションを計算する。

性能比較
ＬｏＳ環境におけるファンのアルゴリズム、およびＵＲＡＤ−ＴＤｏＡを使用するＤＰＦＤの性能比較が、図２０に示される。ＬｏＳに関して、ＡＷＧＮチャネルが、想定される。本発明は、ＵＲＡＤ−ＴＤｏＡが、ＤＰＦＤ−ファンの性能と同一の性能をほぼ有することを示す。しかし、ＤＰＦＤ−ファンは、２つのプリアンブルの事例に関しては、機能しない。

図２１は、異なる位置特定アプローチの性能比較の例を示す。この例は、マルチパス環境を想定する。ＬｏＳアプローチに関して、ＬｏＳは、直接に検出される、または再構築されることが可能である。ＮＬｏＳアプローチに関して、我々は、ＮＬｏＳ信号が、位置特定アルゴリズムによって直接に使用されるものと想定する。

ＮＬｏＳに関して、ｃｏｓｔ２５９（通常、Ｕｒｂａｎ）チャネルモデルが、想定される。正規化されたドップラ周波数は、５０ｈｚ／１０Ｍｈｚ＝５ｘ１０^−６である。ＮＬＯＳ誤差は、平均値が３００メートルである指数分布に従う。

一般に、ＬｏＳに関して、ＤＰＦＤ−ファンのアルゴリズムは、位置特定することに関して良好な推定をもたらすことができることを見て取ることができる。提案されるＵＲＡＤ−ＴＤｏＡは、２つのプリアンブルの検出に関して実現可能なソリューションを提供する。しかし、このソリューションは、特にＮＬｏＳ事例に関して、ＤＰＦＤ−ファンのソリューションほど正確ではない。ＮＬＯＳ誤差が、精度に相当に影響を及ぼす。したがって、真のＬｏＳ信号を再構築することが、非常に重要である。

（結論）
ＩＥＥＥ８０２．１６ＴＧｅ、「Ｐａｒｔ１６：Ａｉｒｉｎｔｅｒｆａｃｅｔｏｆｉｘｅｄａｎｄｍｏｂｉｌｅｂｒｏａｄｂａｎｄｗｉｒｅｌｅｓｓａｃｃｅｓｓｓｙｓｔｅｍｓ，Ａｍｅｎｄｍｅｎｔ２」、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ、２００５年１２月は、位置特定アプリケーションのための新たな、実現可能なＵＲＡＤ−ＴＤｏＡソリューションを提供しない。本発明は、移動ＷｉＭＡＸ位置特定のための新たなＵＲＡＤ−ＴＤｏＡ法を提案する。このスキームは、特に、３つ以上のプリアンブルが検出される場合に、ＤＰＦＤ（ダウンリンク・プリアンブル高速検出）に基づく。さらに、２つだけのＢＳのプリアンブルしか検出されない場合に、ＵＲＡ（アップリンク・レンジング・アシスタント）アプローチが、ＴＤｏＡにアシスタント・データを供給するように導入される。本発明は、ＬｏＳアプリケーションに関するＵＲＡＤ−ＴＤｏＡの精度が、ＡＷＧＮチャネルにおけるファンの精度とほぼ同一であることをさらに示す。ＵＲＡＤ−ＴＤｏＡは、２つより多くのプリアンブルが検出される場合にも機能するものの、特に、ＮＬｏＳ環境に関して、３つのプリアンブルを使用するＤＰＦＤ−ファンの精度と比べて、それほど正確ではない。

ＩＥＥＥ８０２．１６ｅは、相対時間遅延および往復遅延を伝送するのに、ＭＯＢ＿ＳＣＮ−ＲＥＰと呼ばれるＭＡＣメッセージを定義しているが、ＰＨＹ層において、これらの値をどのように獲得すべきかを示していない。本発明は、両方のパラメータを検出するためのソリューションも提供し、このことは、ＷｉＭＡＸ位置特定アルゴリズムに不可欠である。

また、本発明は、ＭＯＢ＿ＮＢＲ−ＡＤＶによって伝送される隣接ＢＳ情報を使用して、隣接ＢＳのプリアンブル検出時間を短縮することも提案する。この研究によって、提案されるＵＲＡＤ−ＴＤｏＡスキームは、位置特定アプリケーションを効率的に実現し、さらにＷｉＭＡＸ位置特定に関する実現可能なソリューションを提供することができる。

（商業的価値）
位置特定は、移動デバイスに、移動デバイスの位置についての情報を集めさせる、または正確な特定のロケーションを提供させることができる。この技術は、ロケーションに左右される料金請求、フリート追跡、パッケージ追跡および個人追跡、移動体イエローページ、ロケーション・ベースのメッセージング、経路案内、ならびに交通情報を提供することを含め、多くの新たな概念およびサービスを提案する。位置特定は、ＧＳＭネットワークおよび３Ｇネットワークにおいて既に適用されており、次世代無線システムの最も有望で、重要なフィーチャの１つとなる。

本発明は、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ標準に完全に基づき、既存の移動ＷｉＭＡＸ装置に容易に適用され得る。

本発明の目的、技術的ソリューション、および利用可能性は、本発明の好ましい実施形態を参照して例示されるものの、本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく、本発明の様々な変更、置換、および改変が可能であることが、当業者によって理解され得る。したがって、本発明は、前述の実施形態に限定されるのではなく、添付の特許請求の範囲、および均等の範囲によってだけ限定される。

Claims

ダウンリンク・プリアンブル高速検出ＤＰＦＤによるＷｉＭＡＸ位置特定のための方法であって、
移動ユーザ局ＭＳＳが、ＴＤＤモードで移動ＷｉＭＡＸによってすべて同期されているＢＳからのダウンリンク・プリアンブルを検出するステップと、
プリアンブル・ベースの同期検出を介して異なるＢＳのプリアンブルのＴＤｏＡを獲得するステップと、
従来のＴＤｏＡアルゴリズムを介して正確なロケーションを計算するステップとを備え、
３つ未満のプリアンブルが検出されたときには、ＵＲＡＤ（アップリンク・レンジング・アシスタント検出）アプローチが実行され、レンジングを実行するアシスタント・データがもたらされる、方法。
前記ＭＳＳは、サービング／アンカＢＳに対してレンジングを行い、前記ＵＲＡＤアプローチにおけるＴＤｏＡ計算のためのさらなる遅延測定を獲得する、請求項１に記載の方法。
１つの往復遅延ＲＴＤに関して可能な２つのルートが存在するときには、セルＩＤ情報またはセクタＩＤ情報が、セル／セクタに関する１つの正確なルートを選択するのに使用される、請求項２に記載の方法。
１つの往復遅延ＲＴＤに関して可能な２つのルートが存在するときには、前記２つのルートが同一のセル／セクタにある場合、前記２つのルートの中間点が推定される位置として選択される、請求項２に記載の方法。
ダウンリンク同期パラメータおよびアップリンク送信パラメータが獲得された後、前記ＭＳＳは、利用可能なレンジング領域からのランダムに選択されたレンジング・スロットの中でランダムに選択されたレンジング符号を送信する、請求項１に記載の方法。
前記ＢＳがレンジング符号を受信した後、時間補正とともにＲＮＧ−ＲＳＰを送り、さらに前記遅延測定が同時に得られる、請求項１に記載の方法。
片道／往復遅延は、初期レンジングまたは周期的レンジングが行われた際に、ＢＳによって獲得されることが可能であり、さらに前記ＢＳは、前記ＢＳのメモリの中にそのような遅延、すなわち、最新の更新された値、を格納し、さらに、この値を、ＭＳＳにおいて２つのプリアンブルが検出された際の１つの時間オフセットと一緒にロケーション計算サーバに送る、請求項１に記載の方法。
移動窓ベースのプリアンブル検出がＴＤｏＡ検出のために使用される、請求項１に記載の方法。
前記ＴＤｏＡ検出は、
１つのサンプル・チップを移動させるステップと、
ＦＦＴ変換するステップと、
ローカル候補プリアンブル系列によって隣接ＢＳプリアンブルと互いに関係付けるステップとを備える、請求項８に記載の方法。
多くのＮＬｏＳプリアンブルおよび２つのＬｏＳプリアンブルが検出されたときには、ワイリー識別法を使用して、いずれの信号がＮＬｏＳであるかが識別され、さらに、
２つのＬｏＳ信号およびアップリンク・レンジング情報を使用して、ＵＲＡＤ−ＴＤｏＡアプローチを介してロケーションが計算される、請求項１に記載の方法。
１つだけのＬｏＳプリアンブルが検出される、または１つだけのＬｏＳプリアンブルが、ＮＬｏＳ信号から再構築されるときには、アップリンク・レンジング・アシスタント・セル／セクタＩＤアプローチが使用される、請求項１に記載の方法。
１つだけのＬＯＳプリアンブルしか検出されないことに関して、レンジング情報を使用して、直径がＲＴＤである円が獲得され、さらにセルＩＤおよびセクタＩＤが位置特定を支援するのに使用される、請求項１に記載の方法。
前記セクタにおける弧の中央が、推定される位置特定として使用される、請求項１２に記載の方法。