JP6300860B2 - マッチング追跡を使用した到着時間を判定する通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線環境において到着時間測定に基づいてユーザ端末または他の通信機器の場所を判定するシステムおよび方法に関する。

無線基地局の組からの信号に対する到着時間（ＴＯＡ）の測定は、ユーザの場所または位置を判定するのを支援することができる。例えば、ＬＴＥ（ロングタームエボリューション）規格の受信機は、ＧＰＳまたはＷｉＦｉ支援ポジショニング戦略に取って代わることができ、またはそれを補足することができる方法でのＬＴＥシグナリングに基づいてその位置（またはポジショニング）を判定することができる。

例えば、ＬＴＥ仕様のリリース１０において参照される、ＥＴＳＩ ＴＳ １３６ ３５５ バージョン １０．０．０に記載されたＬＴＥポジショニングプロトコルは、時にポジショニング機会と称される、規定された時間間隔でポジショニング基準信号（ＰＲＳ）サブキャリアを指定された直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）シンボルに組み込む。ユーザ機器（ＵＥ）は、各々のアクセス可能な基地局（ＬＴＥ仕様はｅＮｏｄｅＢと称する）からＰＲＳサブキャリアの到着時間（ＴＯＡ）を測定することがある。ユーザ機器は、好ましくは、２つの異なるｅＮｏｄｅＢ（１つは基準局と称され、もう一方は隣接局と称される）の間の少なくとも１つの基準信号時間差（ＲＳＴＤ）を測定する。基準信号時間差は、ＬＴＥポジショニングプロトコルに記載された観察到着時間差（ＯＴＤＯＡ）に対する確立された測定に関連する。

基準信号時間差測定は、概念上は単純である。実際に、ｅＮｏｄｅＢからの任意のＴＯＡの測定は、無線ネットワークにおける過酷なマルチパス環境および一般的に低い信号対雑音比（ＳＮＲ）に起因した誤差が理由で信頼できないことがある。ＬＴＥネットワークにおける基地局およびユーザの密度の増加はまた、測定誤差の可能性を増加させる。ユーザ機器の場所を判定することは、対象の各々のｅＮｏｄｅＢからの第１のパスのＴＯＡを測定することによって開始し、その後、ユーザ機器におけるそれぞれの測定された到着時間を使用して、指定されたｅＮｏｄｅＢ基地局の対の間の基準信号時間差（ＲＳＴＤ）を判定する。規格において規定された識別の構成に応じて、ＴＯＡおよびＲＳＴＤ測定は、規定された数の基地局上でなされることがあり、および基地局の組のうちの１つの間のＲＳＴＤ測定の組み合わせに対応して異なることがある。

ＴＯＡを測定することにおいて生じる問題は、任意の指定されたｅＮｏｄｅＢからユーザ機器端末（ＵＥ）に到着する第１のパスを識別することに関連する。無線チャネルのインパルス応答が、第１のパスに対する振幅および遅延が変化するときに小さな複数のパスを構成することが通常である。第１のパスが最も強いパスよりも低い振幅のパスであることがあるので、無線チャネルのインパルス応答における最も強いパスは真の遅延を示さないことがある。第１のパスが最大振幅を有さないことがあるという事実に加え、第１のパスの識別は、干渉、高レベルの雑音、またはその両方との相関に起因して、パスを誤って識別する可能性によって複雑となることがある。

無線でビットを伝送するＬＴＥの基本的な変調スキームは、ＯＦＤＭを使用する。すなわち、ＯＦＤＭシンボルを構成する各々のアクティブなサブキャリアに直交振幅変調（ＱＡＭ）を適用することによってビットが生成される。実際に、ＬＴＥのＯＦＤＭシンボルは、１０２４個のサブキャリアの最大値から６００個のアクティブなサブキャリアを表す１０２４個の時間サンプルを有することがある。各々のサブキャリアは、受信機に先天的に既知のビットを伝送し、よって異なる計算を可能にすることなどの、受信機における機能を割り当てられることがある。それらの計算は、チャネルインパルス応答（ＣＩＲ）推定およびポジショニング関連測定を含むことがある。

図１は、ＬＴＥで規定された基準信号時間差（ＲＳＴＤ）測定に基づいて、観察到着時間差（ＯＴＤＯＡ）を使用して場所を判定する装置の機能ブロック図を提供する。示されるユーザ機器の受信機１１０は、２つの基地局１０１、１０３から複数のＯＦＤＭシンボルを受信する。受信機１１０は、シンボルを受信するために１つ以上のアンテナを使用することがある。図１は、ＲＳＴＤ測定のための最小構成である、単一のアンテナを使用した受信機１１０で２つの基地局１０１、１０３から受信される信号を例として使用する場所判定機能を示す。さらに多くの数の基地局およびさらに多くの数のユーザ機器のアンテナにこの構成を拡張することができる。

ユーザ機器の受信機１１０は、ＬＴＥ規格に準拠しているので、受信機は、受信されたＯＦＤＭシンボルを処理して、伝送されたビットの最良の推定を提供することができる。そのような受信機１１０は、ポジショニング情報を計算するために割り当てられるサブキャリアに応答する、１つ以上の第１のパス識別（ＦＰ−ＩＤ）モジュール１３０、１４０を使用して、第１のパスを識別することができる。各々の第１のパス識別モジュール１３０、１４０は、ユーザ機器の受信機１１０によって提供される、ポジショニング測定に使用されることになるサブキャリアに関する情報１３２、１４２に応答する。例えば、情報は、不揮発性メモリのテーブル内に記憶されることがある。

第１のパス識別モジュール１３０、１４０は、既知のｅＮｏｄｅＢからの受信されたＯＦＤＭシンボルに対するそれぞれの第１のパスを識別する。基準信号時間差（ＲＳＴＤ）測定は、一般的に、所望の精度を達成するためのＯＦＤＭシンボルの所定の期間に基づいている。ＬＴＥでは、これは、１４個のＯＦＤＭシンボルになると規定される、ＯＦＤＭシンボルの少なくとも１つのサブフレーム上にあることがある。

第１のパス識別モジュール１３０、１４０からの出力は、対応する基地局からの信号のユーザ機器における到着時間（ＴＯＡ）である。概して、ＬＴＥでは、ｋおよびｊとしてインデックス付けされる基地局の間のＲＳＴＤ_ｋ、ｊが

として判定される。

図１は、受信機１１０のＲＳＴＤモジュール１５０が式（１）の基準信号時間差計算をその出力１５２として提供することを示す。この出力ＲＳＴＤ_０，１ １５２は、第１のパス識別モジュール１３０の出力１３４から第１のパス識別モジュール１４０の出力１４４を引いたものである。

第１のパス識別ＦＰ−ＩＤモジュール１３０、１４０において受信される信号の構造を認識するＴＯＡ_ｋおよびＴＯＡ_ｊの信頼できる推定を仮定すると、ＲＳＴＤ_ｋ，ｊの計算は単純である。ＬＴＥ規格などの規格は、図２に示されるように一般化することができるシンボルの構造を規定する。基地局などの１つのソースから、カバレッジエリアにおける複数のユーザに伝送する現代の無線システムは、伝送が「サブチャネル」に細分化されることを必要とする。これは、ＦＭまたはＡＭ無線伝送と概念的に大きくは異ならないが、無線伝送は、所与のスペクトルに対する非常に高いビット／ヘルツの目標を有する。現代の無線技術のケースでは、ＯＦＤＭおよび符号分割多重接続（ＣＤＭＡ）を含む、直交スキームを使用して、チャネルを規定することを達成することができる。近い将来、無線規格は、多種多様な空間および時間戦略において達成される擬似直交チャネルを使用することによって能力を増大させる可能性がある。

図２は、直交チャネライゼーションを前提とする方法を示すことによって、観察到着時間差（ＯＴＤＯＡ）測定に含まれる信号の説明を簡略化する。すなわち、直交性が維持されている間、チャネル間のクロストークが低いレベルで保持される。

図２の横軸２０１は、時間を表し、定性的には受信されたシンボルによって占有される時間を表す。図２が定性的に重複を有さないものとしてチャネルを示すように、図２の縦軸は第２のチャネルの次元を示す。縦軸のチャネル分離は、ＯＦＤＭ、またはＣＤＭＡにおける異なる符合のインデックス付けのケースにあるように、周波数のセグメントを表すことができる。例えば、現在のＬＴＥ規格では、周波数軸におけるセグメント化は、場合によっては１つのシンボルにおける１０２４個の合計サブキャリアから最大で６００個のアクティブなサブキャリアを構成するＯＦＤＭシンボルを有する、サブキャリアに対する１５ｋＨｚの帯域幅を表すことができる。これは例示にすぎず、他の割り当てが知られている。よって、例えば、図２における各々の四角の範囲は、周波数−時間グリッドにおいて７１．４μｓ（ｘ軸）の差を有する１５ｋＨｚ（ｙ軸）を表すことができる。７１．４μｓの値は、ＬＴＥのサブフレームを構成するものとして規定される１４の数のＯＦＤＭシンボルによって分割されるＬＴＥのサブフレームの１０００μｓの期間によって判定される。ＬＴＥの用語では、グリッドにおける７１．４μｓ（ｘ軸）の差を有する各々の１５ｋＨｚ（ｙ軸）のブロックは、リソースブロック（ＲＢ）と称される。

図２の以下の議論は、ＯＦＤＭ伝送に焦点を当てているが、図２は他の伝送システムを等しく示すことができることを理解するべきである。例えば、図２は、ＣＤＭＡ伝送などの他の直交スキームに加え、次世代無線（５Ｇ）に対して提案されるものなどの擬似直交伝送戦略を示すことができる。直交または擬似直交伝送戦略は、他の伝送戦略の中で、サブチャネルまたは観察到着時間差（ＯＴＤＯＡ）測定に関連するシグナリングに対して使用されることがある。

ユーザ機器端末が、ＯＴＤＯＡを計算することによって場所を判定することを可能にするために、或る無線規格は、場所を判定し、またはＯＴＤＯＡ機能を達成するために使用されることになるグリッドにおいてサブキャリアを割り当てる。この議論を簡略化するために、例示的なＯＴＤＯＡサブキャリアは、図２における「位置パイロット」２１２、２１４、２１６として指定される。用語パイロットは、受信機において認識された伝送変調を有するサブキャリアを表すために使用される。それらのパイロットサブキャリアは、認識されていない変調特性を有するデータサブキャリアとは対照的であり、なぜならば、それらは認識されていない情報ビットで符号化されるからである。このパイロットスキームによって、互換性を有する端末が、種々の測定を達成することが可能になる。ユーザ機器端末は、概して、ＯＦＤＭシンボルの受信および復調に成功するためにチャネルインパルス応答（ＣＩＲ）および他のパラメータを推定する必要がある。結果として、図２に示されるグリッドは、パイロットとして指定される他のサブキャリアを含む可能性が高い。それらの持続的なパイロットは、推定パイロット（ＥＰ）として表され、および図２では２２１、２２３、２２５として示される。ＬＴＥでは、ＬＰおよびＥＰの変調ビットは、それらがＬＴＥ仕様によって指示されるので、受信機において認識される。

ユーザ機器は、ＯＴＤＯＡ測定に対する要求の時点で位置パイロットを受信することが保証されるのと同時に、存在する推定パイロットの数は、ネットワークにおけるユーザ機器の構成によって変化する。ＬＴＥのコンテキストでは、位置パイロットはポジショニング基準信号（ＰＲＳ）として指定され、推定パイロットは、共通基準信号（ＣＲＳ）として指定される。ＬＴＥのスキームでは、ユーザ機器の受信機は、サブフレームにおいてＣＲＳサブキャリアの少なくとも１つの組を常に受信し、場合によっては、サブキャリアの追加の組を受信することがある。ユーザ機器の受信機が、サブフレームにおいて最大で４つのＣＲＳの組を受信することができると考えることが合理的である。ＬＴＥの用語では、それらの組は、「アンテナポート」と称される。通常は、ＣＲＳサブキャリアは、他のパラメータ推定の中で、チャネルインパルス応答（ＣＩＲ）推定に使用される。それがＬＴＥに適用されるように、図２に示されるグリッドの別の特性は、ＣＲＳおよびＰＲＳが６００×１４のグリッド上に分布され、ならびに時間または周波数において連続する必要がないことである。図２は、この見解と一致する任意に位置付けされた位置パイロットおよび推定パイロットを示す。

米国特許第８，８９７，３５３号明細書 米国特許出願公開第２０１４／０２６９８８３号明細書 米国特許第８，８２４，５２７号明細書

Ｍａｅｃｈｌｅｒ，ｅｔ ａｌ．，"Ｍａｔｃｈｉｎｇ Ｐｕｒｓｕｉｔ：Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ＬＴＥ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，"Ｐｒｏｃ．２０１０ ＩＥＥＥ Ｉｎｔ．Ｓｙｍｐ．ｏｎ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ５８９−５９２（２０１０），ｓｅｃｔｉｏｎ ＩＩＩ

好ましい実施形態の態様は、無線ネットワークにおいて到着時間を判定する方法を提供する。この方法は、到着時間情報に対する要求を無線ネットワークから受信機において受信するステップと、受信された信号から位置パイロットシンボルを抽出するステップと、マッチング追跡を使用して位置パイロットシンボルと関連付けられた第１のパスを識別するステップと、マッチング追跡推定を使用して識別された第１のパスに基づいて到着時間を判定するステップと、を有してなる。次いで、受信機は、第１のパスに基づく到着時間に対応する情報を受信機から無線ネットワークに通信する。

本発明の別の態様は、到着時間機能を有する受信機を提供する。受信機は、抽出された位置パイロットシンボルを記憶するように結合されたメモリと、抽出された位置パイロットシンボルを受信し、および仮想位置パイロットシンボルを生成するように結合された補間器と、を含む。マルチシンボル相関器は、抽出された位置パイロットシンボルおよび仮想位置パイロットシンボルを基準信号と相関付け、ならびに初期位置パイロットチャネルインパルス応答を出力する。マッチング追跡推定器は、初期位置パイロットチャネルインパルス応答に対応するチャネルインパルス応答推定を提供する。到着時間推定器は、第１のパスを識別し、および第１のパスに対する到着時間を判定するためにマッチング追跡推定器に応答する。

単一のアンテナ受信機を使用して２つの基地局の間での観察到着時間差（ＯＴＤＯＡ）測定を実行する装置のブロック図である。 データおよび較正情報の無線伝送のための方法で使用されるサブチャネルの名目グリッドを示す図である。 受信された一連のシンボルから位置および推定パイロットを抽出する機能ブロック図を示す図である。 各々のアンテナおよび各々のＬＰ（ＥＰ）シンボルに対する到着時間を個々に推定するために使用されるマッチング追跡チャネルインパルス応答（ＭＰ−ＣＩＲ）到着時間推定器を示す図である。 時間領域チャネル推定器からのさらなる支援を有する、各々のアンテナおよび各々の位置または推定パイロットシンボルに対する到着時間を個々に推定するために使用されるマッチング追跡チャネルインパルス応答（ＭＰ−ＣＩＲ）到着時間推定器を示す図である。 各々のアンテナおよび各々の位置または推定パイロットシンボルに対する到着時間を個々に推定するために使用されるマッチング追跡電力遅延プロファイル（ＭＰ−ＰＤＰ）到着時間推定器を示す図である。 時間領域チャネル推定器からのさらなる支援を有する、各々のアンテナおよび各々の位置または推定パイロットシンボルに対する到着時間を個々に推定するために使用されるマッチング追跡電力遅延プロファイル（ＭＰ−ＰＤＰ）到着時間推定器を示す図である。 受信機、特にマッチング追跡推定に対するさらなる粒度を提供し、例えば、到着時間推定の断片的推定を提供することが望まれるときに使用することができる補間モジュールの別の態様を示す図である。

本発明の態様は、無線受信機において到着時間（ＴＯＡ）を測定する通信装置および通信方法を提供する。所与の規格に従った好ましい無線受信機で動作する無線ネットワークは、受信機の場所を判定するためにこの到着時間測定システムを使用してもよい。好ましい無線受信機は、好ましくは、到着時間測定を実行するための規格に従って指定されるシンボルに対処する。好ましい受信機は、例えば、到着時間値を測定し、および基地局に対する場所情報を提供するためにネットワークに伝送することができる、伝送基地局の間の観察到着時間差（ＯＴＤＯＡ）を判定するためにそれらの値を使用してもよい。

他の態様に従って、システムまたは方法は、好ましくは、サブチャネルとして定義され、および受信機に先天的に認識された変調を有する複数の伝送されたパイロットから到着時間を測定してもよい。それらの伝送されたパイロットは、好ましくは、到着時間を測定するのに使用するための規格によって規定される位置パイロット信号以外のパイロットまたは信号を含んでもよい。

到着時間測定システムまたは方法の好ましい実装形態は、各々の指定された基地局から第１のパスを推定するための１つ以上の戦略を使用する。それらの戦略は、例えば、受信機に割り当てられる各々の伝送基地局に対する無線チャネルのインパルス応答における第１のパスを識別するための反復マッチング追跡（ＭＰ）の適用を含んでもよい。

他の態様に従って、好ましいシステムまたは方法は、第１のパスの識別のロバスト性および信頼性を改善するためにマッチング追跡の反復を制御してもよい。このシステムまたは方法は、干渉または雑音が第１のパスの識別に有害となることがあるときを判定するための測定基準を評価してもよく、ならびに第１のパスの識別の品質および情報を改善するために対応してもよい。このシステムまたは方法はまた、干渉または雑音を識別し、または特徴付けるために時間領域チャネル推定器からの情報を使用してもよい。

到着時間を測定することに基づいて場所を判定するシステムまたは方法は、複数のアクセススキームに組み込まれたシグナリング方法と、チャネルインパルス応答（ＣＩＲ）における第１のパスを測定して、基地局の任意の所与の対の間の基準信号時間差（ＲＳＴＤ）を計算することができる受信機と、を使用する。

到着時間は、好ましくは、無線規格が厳格なタイミング構造を有するシンボルを定義および伝送することの知識を使用して、第１のパス測定から判定される。例えば、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）シンボルを使用するロングタームエボリューション、すなわちＬＴＥシステムでは、ＯＦＤＭシンボルはサブフレームにグループ化され、各々のサブフレームは、１つの共通の構成では１０００μｓ存続することができる。各々のサブフレームは、各々が５００μｓ存続する２つのスロットに分割され、各々のスロットは、７つのＯＦＤＭシンボルを含む。各々のスロットは、ＯＦＤＭシンボルを構成するサンプルおよび追加的なオーバーヘッドサンプルの定義された構造を有する。受信機は、ＬＴＥ規格で詳述される同期スキームを通じて各々のスロットの開始の時間を認識する。各々のサンプルは、６つのマイクロ秒の期間のサンプルになるとして知られる。よって、スロットの開始に対して既知の時間で、第１のパスは、関連付けられた処理されたスロットに対する確立された時間の開始から、サンプルまたはそのスケールに関してオフセット期間を判定する。次に、これは、受信機における到着時間を判定する。すなわち、サブフレームの開始により設定される時間スケールを参照し、時間基準から第１のパスまでのサンプルの数をカウントし、およびサンプリングレートを使用してそれを時間に変換することによって、第１のパスの識別から到着時間を判定することができる。先に述べたように、到着時間または受信機の場所に対するさらなる精度が望まれるときのサンプル時間の間の断片的な判定をなすことも可能である。

到着時間を判定するシステムまたは方法は、好ましくは、受信されたシンボルに組み込まれるパイロットの存在に対処して、到着時間推定のために受信機（ユーザ機器）に割り当てられた各々の基地局から第１のパスを検出する。例示的なシステムまたは方法は、好ましくは、チャネルインパルス応答の第１のパスのロバストかつ信頼できる識別を提供するためにマッチング追跡（ＭＰ）戦略を適用する。それらのマッチング追跡戦略のさらなる態様は、マッチング追跡の反復を制御して、干渉または雑音に起因した劣化を軽減することを含む。他の態様は、時間領域チャネル推定器からの情報に有利に対処して、ＣＩＲの第１のパスの識別のロバスト性および信頼性を改善することができる。識別された第１のパスで、受信機は、そのパスからの信号に対する到着時間を測定し、ならびに受信機の観察到着時間差（ＯＴＤＯＡ）推定器は、ＯＴＤＯＡ測定および場所判定に対するネットワーク要求に応答する。

任意の無線受信機は、伝送された情報ビットを回収することの一部として、確立された規格に従って、受信されたシンボルから規定されたサブチャネルを抽出する必要がある。その結果として、典型的な無線受信機は、到着時間を測定する過程で位置パイロット（ＬＰ）を抽出するために使用される処理と同様の推定パイロット抽出処理を必然的に実行する。無線受信機の好ましい実施形態は、好ましくは、位置パイロットを抽出し、特に好ましい受信機はさらに、推定パイロット（ＥＰ）を抽出し、それによって、ＬＰおよびＥＰ情報の両方を、推定精度を改善するために使用することができる。図３は、受信されたＯＦＤＭまたは他のシンボルから受信機がどのようにして位置および推定パイロット情報を抽出するかを示す。図３に示される受信機は、好ましくは、ＬＰサブチャネルのみで構成され、他のサブチャネルは除去されるＬＰシンボル３７２を抽出および提供する。さらなる好ましい実施形態は、ＥＰシンボル３６２のみで構成され、他のサブチャネルは除去される時間領域シンボルを提供することができる。それらのフィルタリングされたシンボルは、到着時間測定を簡略化し、よってそれを促進する。

無線受信機は、少なくとも１つのアンテナ３００を有する基地局からの伝送を受信する回路を組み込む。アナログ回路３１０は、受信された信号を調整し、および量子化を介して、受信されたアナログ波形のデジタル表現を提供する。図３は、単一のアンテナ３００および対応するアナログ回路３１０を示すと同時に、他の実装形態は、複数のアンテナおよび対応するフロントエンド回路を有する受信機を備えるためのアンテナ３００およびアナログ回路３１０の複製を備えて、結果として生じる複数のアンテナを使用して受信機の性能を有利に増大させる。単一のアンテナ構成にあるか、または複数のアンテナ構成にあろうと、３１０などの受信機のフロントエンド回路は、デジタル化信号を出力し、次にデジタル化信号は、例えば、公知の処理を使用することによって、対応する受信機処理回路３２０を通じて処理されて、最高信号対雑音比（ＳＮＲ）を有する伝送されたシンボルを取得する。

図３の受信機を使用して到着時間を推定することは、情報搬送サブキャリアに対して行われる必要があるような位置パイロット（ＬＰ）または、存在する場合、推定パイロット（ＥＰ）の復調を必要としない。それにも関わらず、受信機は、好ましくは、全ての他のサブチャネルを「出力ゼロ化」することによって、入来シンボルからＬＰと、存在し、かつそれらが使用されることになる場合にＥＰとを抽出する。全ての他のサブチャネルを「出力ゼロ化」することの有用性は、ＬＴＥ規格で使用されるＯＦＤＭ変調の例によって示される。ＯＦＤＭ受信機は、例えば、１０２４のサンプルシンボル内の考えられる６００の候補サブキャリアの中で、任意の所与のシンボルに存在するＬＰおよびＥＰサブキャリアの知識を有する。ＯＦＤＭ受信機は、他の（非パイロット）シンボルの知識を有さず、よってそれらの他のシンボルがチャネルによってどのように影響されたかを判定することができない。くし型フィルタリング３４０、３５０を、それぞれのシンボルの周波数領域表現に適用することができ、それによって、ＬＰサブキャリアとして識別されない全ての周波数サブキャリアは、ゼロの値が付与され、および１０２４個のサンプルシンボルは、それらの受信された値を有するとしてアクティブなＬＰサブキャリアのみで作成される。ＥＰサブキャリアが存在し、かつ使用されることが望まれるときに、この手順がサブキャリアに対して繰り返される。これによって、受信機がパイロットシンボルの全てを処理することが可能になり、それは他の（非パイロット）シンボルと関連付けられた未知の情報からの干渉がなく、パイロットシンボルに関する情報を有する。

図３を参照して、受信機処理回路３２０は、デジタル化され、かつ取得されたシンボルをデチャネライザ回路３３０に提供し、デチャネライザ回路３３０は、デジタル化され、かつ取得されたシンボルを処理し、それによってそれらを認識および処理することができる。デチャネライザ回路３３０は、位置パイロット（ＬＰ）くし型フィルタ３５０と並行して全てのアクティブなサブチャネルを提示し、くし型フィルタ３５０は、全ての非ＬＰサブキャリアをゼロに設定する。ＬＰくし型フィルタ３５０は、抽出されたＬＰサブキャリアを含む処理された出力を時間変換器３７０に提供し、時間変換器３７０は、処理された出力を時間領域シンボル、ＬＰシンボル３７２に変換する。ＯＦＤＭシンボルに対し、デチャネライザ回路３３０は、入力されたＯＦＤＭ時間サンプル上で高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を実行し、時間変換器３７０は逆ＦＦＴである。くし型フィルタリングは、示されたＯＦＤＭ波形に対して周波数領域で最も効率的に実行される。ＣＤＭＡおよび疑似直交チャネリングなどの、他の伝送スキームのための信号からＬＰおよび推定パイロット（ＥＰ）サブキャリアを抽出するための対応する戦略は、それらの技術のための対応する受信機において交互に実装される。時間変換器３７０からの出力は、デチャネライザ回路３３０に入力されるシンボルと長さを等しくするいくつかのサンプルを有する時間領域ＯＦＤＭシンボルの構造を有する、ＬＰシンボル３７２である。ＬＰシンボルは、位置パイロットに関する情報を単に有する。同様に、時間変換器３６０からの出力は、デチャネライザ回路３３０に入力されるシンボルと数（長さ）が等しいいくつかのサンプルを有する時間領域ＯＦＤＭシンボルの構造を有する、ＥＰシンボル３６２である。

ＬＴＥ伝送の特定のケースでは、受信機処理回路３２０は、タイミングの取得を実行し、および受信されたサンプルからＯＦＤＭ変調に必要となるサイクルプレフィックスを取り外す（ｓｔｒｉｐ）。デチャネライザ回路３３０はＦＦＴであり、ＬＰくし型フィルタ３５０は、全ての非ＰＲＳ（ポジショニング基準信号）サブキャリアをゼロに設定する。時間変換器３７０は、それに提供されるサンプルの逆ＦＦＴを取る。同様の機能が、共通基準信号（ＣＲＳ）サブキャリアを保存し、および他のサブキャリアをゼロに設定するＥＰくし型フィルタ３４０、ならびにくし型フィルタ３４０の出力上で逆ＦＦＴを実行し、それによってＥＰシンボル３６２が時間領域で出力される時間変換器３６０によって実行される。

いくつかの実装形態では、図３および他の好ましい受信機は、ＬＰシンボル３７２に少なくとも対処し、好ましくは、ＥＰシンボル３６２にも同時に対処する。図３の受信機のＬＴＥの実装形態に対し、受信機は、好ましくは、ＬＰシンボル３７２によって表されるＰＲＳシンボルに少なくとも対処し、好ましくは、ＥＰシンボル３６２によって表されるＣＲＳシンボルにも同時に対処する。図３の受信機のＬＴＥの実装形態に対し、受信機はまた、特にＬＰシンボル３７２によって表されるＰＲＳシンボルが存在しないときに、ＥＰシンボル３６２によって表されるＣＲＳシンボルに少なくとも対処する。複数のアンテナを有する受信機に対し、受信機は、好ましくは、受信機の物理アンテナの各々に対して図３で示された手順を実行する。２つ以上のアンテナが存在する場合、アンテナごとにＬＰシンボル３７２が存在する。ＥＰシンボル３６２も同様であり、それによってアンテナごとに１つのそのような信号が存在する。

上記および以下の説明は、到着時間を判定し、ならびに位置パイロットをプライマリリソースとして使用するとともに、推定パイロットおよび他の情報を位置パイロットシンボルに対する補足として使用して、場所を判定することに焦点を当てる。到着時間測定のためのプライマリリソースとして推定パイロットのみを使用し、または少なくとも推定パイロット情報を使用することが望ましい状況が存在する。例えば、ネットワークまたは受信機が、好ましくは、ＣＲＳ（推定）パイロットシンボルからのみ到着時間推定値を判定する、ＬＴＥシステムにおける重要な状況が存在する。これは、特に、少なくとも位置パイロット情報が利用可能でないシンボルまたは状況に対して真実であるが、より一般的にも真実である。到着時間測定のためにＣＲＳパイロットシンボルを使用することからの利点を有する１つの特定の適用は、受信機が受信機により判定された到着時間をネットワークに報告し、次いでネットワークが受信機の位置を判定する受信機（ユーザ機器）アシストポジショニング技術にある。別の適用は、受信機が周囲のｅＮｏｄｅＢ（基地局）の到着時間（距離）を判定し、次いで、ナビゲーション方程式をローカルに解くことのネットワーク支援なしにその位置を受信機が判定するときである。この適用に対し、受信機は、ｅＮｏｄｅＢの座標を知る必要がある。受信機（ユーザ機器）がＣＲＳに基づく到着時間を判定して標準的なベースバンド受信機処理（ユーザビット、デコーダ制御メッセージなどを回収するために）のための微細なタイミングを提供することが望ましいこともある。

図４は、マッチング追跡戦略を使用して到着時間を推定する受信機の実装形態を示す。図４の実装形態は、「ストリーム」到着時間推定器を含むものとして考えられてもよく、ストリームは、単一の基地局から受信機における１つのアンテナにおいて受信される位置パイロット（ＬＰ）または推定パイロット（ＥＰ）サブチャネルを使用して推定が実行されることを示す。図４の実装形態では、ＬＰシンボル３７２およびＥＰシンボル３６２の利用可能なストリームの各々が、マッチング追跡（ＭＰ）反復戦略で個々に処理されて、チャネルインパルス応答（ＣＩＲ）における第１のパスを識別し、および到着時間（ＴＯＡ）を推定する。

図４の受信機は、受信機がＴＯＡ推定のために使用する、選択されたアンテナおよびパイロットタイプに対するＬＰシンボル３７２、ＥＰシンボル３６２またはその両方を記憶する待ち行列４００を含む。ＬＰシンボル３７２およびＥＰシンボル３６２は、上記述べられ、かつ図３に示されたように抽出される。ＴＯＡ測定のための特定のシンボルは、受信されたパイロットシンボル４０２として総合的に図４に表される。好ましくは、受信機は、例えば、パイロットシンボルのストリームおよびアンテナごとに図４の回路の１つの複製を備える、図４に示される回路の１つ以上の組を、アンテナおよび所望のパイロットに対して必要に応じて備えるように構成される。代わりに、図４に示される受信機は、基地局の全てからの信号に対する全ての到着時間を推定する要件および計算遅延に応じて、部分的または完全な共通回路を使用してパイロットシンボルの複数のストリームを処理する時間共有方法を実装する。

好ましい実装形態では、図４の受信機は、例えば、受信されたシンボルがパイロットを含まないときにパイロット情報を提供することができるパイロット補間器４１０を含む。例えば、ＬＴＥのケースでは、サブフレームにおける１４個の全てのシンボルが、存在するＬＰまたはＥＰを有しているわけではない。よって、パイロット補間器４１０は、好ましくは、ＬＰまたはＥＰが存在しない、シンボルに対する仮想パイロットを判定する。補間の処理は、所望のシンボル内に位置付けされる「仮想」パイロットの値を推定するために、他のシンボルからのパイロットの値を使用する。補間および適切な補間回路のさらなる議論は、その全体を参照することによって、かつあらゆる目的のために本明細書に組み込まれる、（特許文献１）において議論される。好ましくは、補間戦略は、目標の第１のパス識別（ＦＰ−ＩＤ）の性能を達成するために所与の性能およびパイロット密度に対して選択される。受信機は、好ましくは、パイロット補間計算を実行して、受信されたシンボルごとに仮想パイロットを生成し、それによって、受信機は、到着時間を判定するための各々のセグメントにおいて位置または推定パイロット値（現実の、または仮想の）を提供する。好ましくは、パイロット密度は、受信機の動作に対する予想信号対雑音環境においてなされることになる到着時間測定を可能にするための十分な信号品質を提供するように選択される。

マルチシンボル相関器４２０は、連結および補間された時間領域信号ｐ［ｎ］４１２とローカルに提供された基準信号ｒ［ｎ］４１４との間の時間領域相関を実行する。ｐ［ｎ］４１２は、くし型フィルタリングされた時間領域ＬＰ信号と、使用されるときにストリームに連結され、および好ましくは追加された仮想パイロット信号を含むＥＰ信号とを含む。受信機は、ｒ［ｎ］を生成または記憶し、ｒ［ｎ］は、（規格により指示され、および補間された）ＬＰおよびＥＰパイロットの場所の知識、ならびに予想パイロット値および場所の理想的な組を生成するように意図された変調の知識に基づいて生成される。ｐ［ｎ］４１２とｒ［ｎ］４１４との間の相関は、受信された信号ｐ［ｎ］４１２が、理想的なチャネルを通ることによって生成され、および望まれる受信機によって受信されるその理想的な形式を有する場合に、時間調節において単一のスパイク（ｓｐｉｋｅ）を生成する。この理想的な相関を、以下のように表すことができる。

相関ｔ［ｎ］の長さ、および連結されたシンボル長Ｌを仮定して、概して計算の複雑度を低減することを目的に、式（２）の相関を種々の方法で判定することができる。例えば、相関は、高速フーリエ変換戦略を使用して判定されてもよい。好ましくは、マルチシンボル相関器４２０は、位置パイロットシンボル３７２、推定パイロットシンボル３６２、またはその両方を含む複数のＯＦＤＭシンボル上で相関を実行する。マルチシンボル相関器４２０において実行される、実際の、現実のチャネル相関は、望ましくなく、かつそれらが伝送されたパイロットおよびチャネルを正確に特徴付けるためのさらなる処理を必要とする。そのさらなる処理は、好ましくは、マッチング追跡戦略を使用して実行される。

ＬＰおよびＥＰサブチャネルに存在する値を無線受信機が判定することを可能にする種々のスキームが規格で定義される。それらの規格により指示される値は、補間されたパイロット情報とともに受信機にローカルに記憶され、および待ち行列４０５に記憶される対応する基準パイロットシンボル４０４を判定する。マルチシンボル相関器４２０は、ｒ［ｎ］およびｐ［ｎ］を受信し、ならびにＬＴＥのケースでは１４個のシンボルの期間を有することがある、到着時間測定に対して指定されるシンボルの期間に対して相関を実行する。次いで、相関器４２０の出力ｔ［ｎ］４２２は、マッチング追跡チャネルインパルス応答推定器４３０に提供され、マッチング追跡チャネルインパルス応答推定器４３０は、マッチング追跡技術を使用してチャネルインパルス応答を評価し、および改善されたチャネルインパルス応答推定値を出力する。さらに具体的には、マッチング追跡推定器４３０は、相関器４２０によって出力された相関をマッチング追跡処理への入力として受信し、推定器４３０は、相関出力ｔ［ｎ］４２２を処理して、相関出力ｔ［ｎ］４２２からチャネルインパルス応答情報を抽出する。よって、推定器４３０は、チャネルインパルス応答を判定し、および第１のパスＴ_{第１のパス}４３２の識別を出力し、その識別によって、到着時間推定器４５０が、その第１のパスの相対時間遅延を判定することが可能になる。到着時間推定器４５０は、例えば、観察された第１のパスに関するスロット（サブフレームまたはフレーム）４６０の開始時に時間基準４８２を確立し、次いで、第１のパスと関連付けられたサンプルを識別し（時間基準からカウントする）、ならびにサンプルカウントおよびサンプリングレートから到着時間４５２を確立する。

マッチング追跡は、辞書４４０に記憶された特性を含む信号の存在を検出するための効果的な戦略である。マッチング追跡は、最小限の辞書の「単語」を有する信号を再構築する処理を通じて反復される。マッチング追跡手順のための擬似コードを以下のようにすることができる。
マッチング追跡擬似コード

このフレームワークを図４の受信機に適用すると、受信機は、ステップ２において相関器の出力ｔ［ｎ］４２２をｉｎｐｕｔ＿ｓｉｇｎａｌとして識別し、辞書４４０は、パイロット基準ｒ［ｎ］に基づいている。マッチング追跡擬似コードのステップ３．４から明らかなように、時期尚早に終了せず、およびｃａｎｄｉｄａｔｅ＿ｓｉｇｎａｌに対する忠実度の所望のレベルを確立するために必要とされるレベルを超えて継続しない、良好な停止基準（ｓｔｏｐｐｉｎｇ ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ）を発見することが重要である。

好ましくは、受信機または受信方法は、マルチシンボル相関器４２０によって出力される処理されていない相関ｔ［ｎ］、またはマッチング追跡推定器４３０から出力された処理および改善されたマルチシンボル相関ｔ_ＭＰ［ｎ］４７４のいずれかからＳＮＲ測定基準プロセッサ４７０によって判定されるように、推定された信号対雑音比に基づいて停止基準を使用してマッチング追跡を実装する。受信機の動作の初期状態に対し、ＳＮＲ測定基準プロセッサ４７０は、好ましくは、第１のマルチシンボル相関から初期信号対雑音比を判定する。例えば、初期信号対雑音比は、式（３）から判定されてもよい。

後続の反復に対し、改善されたマルチシンボル相関ｔ_ＭＰ［ｎ］４７４は、好ましくは、式（３）の計算において初期マルチシンボル相関ｔ［ｎ］の各々の例に対して置き換えられ、信号対雑音比は、その修正された式から計算される。この信号対雑音測定基準を、信号パスにおける電力対非信号パスにおける電力の比率と見ることができる。

上述したように、ＭＰ−ＣＩＲ推定器４３０は、好ましくは、相関器４２０の出力および辞書４４０を使用して、受信された信号におけるパスおよび遅延を識別するためにマッチング追跡を実装する。図４の受信機では、マッチング追跡処理は、好ましくは、各々のサブチャネルに対する複数のアクセススキームに基づいて好ましくは構築された辞書４４０で、上述したような擬似コードに従う。例えば、ＬＴＥで使用されるＯＦＤＭ波形のケースでは、ＦＦＴにおける各々のアクティブなサブキャリアインデックスは、好ましくは、部分的に、または全体として、辞書４４０の「単語」を構成する。次いで、図４のマッチング追跡処理は、そのようなＦＦＴサブキャリアで構成された辞書マトリクスを辞書単語として使用してもよい。ＯＦＤＭシグナリングのための辞書の構築は、（非特許文献１）で示されるように開始する。複数のアクセス無線スキームに使用される任意のタイプの信号に対して他の辞書を実装することができる。マッチング追跡および適切な辞書の構築のさらなる議論は、マッチング追跡および辞書の構築の実装を含む全ての目的でその全体を本明細書で参照することによって組み込まれる（特許文献２）で議論される。結果として生じるマッチング追跡辞書は概して、非直交列ベクトルから構成されるので、擬似直交サブチャネルでの将来の無線規格に適切である。

他のマッチング追跡戦略が知られており、また、マッチング追跡チャネルインパルス応答（ＭＰ−ＣＩＲ）推定器４３０を実装するのに適切である。そのような他の戦略は、関連する無線規格における特定の条件に合致するように選択される。ＭＰ−ＣＩＲ推定器４３０は、好ましくは、ＭＰ戦略の中でその単純さによる上述したマッチング追跡疑似コードを実装する。

上述したような疑似コードの回路への変換は当業者の能力の中にある。この手順は、プロセッサ内のソフトウェアを通じて実装されてもよく、またはメモリとの組み合わせた回路で実装されてもよいことが理解されよう。望ましい、または有利な場合、本明細書で議論される手順を、例えば、ハードウェア設計言語を通じてハードウェアとして実装することができる。代わりに、上記手順を、デジタルシグナルプロセッサ、または通信システム内の通信信号を処理する他のプロセッサで容易に実装することができる。当業者は、本明細書で説明される受信機を、計算効率および電力効率などの異なる目的を達成するために選択されるハードウェアおよびソフトウェア要素の組み合わせで実装することができることを理解されよう。

単一の基地局および単一のアンテナ受信機に対し、かつ指定されたＬＰまたはＥＰ受信パイロットシンボル４０２に対し、到着時間推定器４５０（図４）は、到着時間（ＴＯＡ）の１つの測定値を提供する。その結果として、単一の基地局は、受信機におけるアンテナの数と最大で２倍の計算から構成される複数のＴＯＡ測定値を生成する。Ｎ個の基地局がＴＯＡ測定値を必要とし、かつ基地局ごとに１からＫまででＴＯＡ測定値をラベル付けすると仮定すると、ＥＰまたはＬＰ計算に基づく基地局ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）に対するＴＯＡは、

である。式（４）は順応性を有する。異なる無線規格に適切であるＴＯＡ_ｎ，ＥＰおよびＴＯＡ_ｎ，ＬＰに対する他の式を実装することができる。

図５は、時間領域チャネル推定器（ＴＤＣＥ）５６０からの測定基準に応答することになる図４の受信機のマッチング追跡チャネルインパルス応答（ＭＰ−ＣＩＲ）推定器４３０を修正し、ＭＰ−ＣＩＲ推定器５３０をもたらすことによって第１のパス識別のロバスト性および信頼性を改善する受信機の別の実装形態を示す。ＭＰ−ＣＩＲ推定器５３０は、好ましくは、第１のパス到着時間または遅延のさらに信頼できる測定値をも提供する。図５の待ち行列５００、補間器５１０、相関器５２０、辞書５４０および到着時間推定器５５０は、図４で示されたそれらと同一であってもよい。時間領域チャネル推定器５６０は、例えば、その全体を参照することによって組み込まれる（特許文献３）で説明される形式および動作を有してもよい。

図５の受信機は、好ましくは、信号対雑音（ＳＮＲ）測定基準プロセッサ５７０に入力されるＣＩＲ推定値、ＣＩＲ_ｅｓｔ［ｍ］、５６２を出力するＴＤＣＥ５６０またはそれを効率的に計算する他の回路を含む。ＳＮＲ測定基準プロセッサ５７０は、好ましくは、ＭＰ−ＣＩＲ推定器５３０によって実装されるマッチング追跡疑似コード手順のステップ３．４においてｓｔｏｐｐｉｎｇ＿ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ＿ＳＮＲ［ｍ］値を判定する。ＯＦＤＭ受信機シンボル誤り率（ＳＥＲ）は、ＣＩＲ推定値の精度に影響を受けやすく、好ましい受信機は、マッチング追跡停止基準の性能を改善するためにこの感度を利用する。より詳細には、ＭＰ−ＣＩＲ推定器５３０は、好ましくは、到着時間（ＴＯＡ）測定のためにマッチング追跡の反復を停止するためにｓｔｏｐｐｉｎｇ＿ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ＿ＳＮＲ［ｍ］を使用し、それは、さらにロバストなＴＯＡ測定をもたらす。さらにＣＩＲ_ｅｓｔ［ｍ］５６２は、好ましくは、到着時間測定のために存在するチャネルにおける全てのパスを識別する。それが行われるとき、式（３）のＳＮＲ測定基準を修正して、雑音に起因した残りの電力に対する全てのアクティブなパスの電力の比率としてｓｔｏｐｐｉｎｇ＿ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ＿ＳＮＲ［ｍ］を定義することができる。

式（５）は、信号を有する全てのパスを考慮し、かつ単に最も強いパスを考慮しないことによってＳＮＲ推定を改善する。これは特に、都会の無線通信配置において顕著であるレイリーフェージングチャネルに有利である。

図５の受信機では、測定基準プロセッサ５７０は、図２に示されるように、好ましくは、推定パイロットシンボルを有する受信されたシンボルごとに計算される、チャネルインパルス応答（ＣＩＲ）測定の特徴を示す測定基準を提供する。好ましくは、測定基準プロセッサは、ＣＩＲの期間の間に測定値を少なくとも提供する。ＴＤＣＥ５６０は、好ましくは、典型的にはサイクリックプレフィックス長、ＬＴＥ規格では例えば、７２個のサンプルの約半分である、減少した期間を有するＣＩＲ_ｅｓｔ［ｍ］５６２を提供する。ＴＤＣＥ５６０による７２個のサンプルのこの事前選択は、ＳＮＲ測定基準プロセッサ５７０のさらなる信頼性を提供する。さらに、測定基準は、好ましくは、受信された信号対雑音比（ＳＮＲ）およびチャネルの電力遅延プロファイル（ＰＤＰ）を含んでもよい。ＴＤＣＥが、好ましくは、受信されたシンボルごとに通常の受信機動作の間に繰り返して計算されるので、それらの測定基準をＳＮＲ測定基準プロセッサ５７０に定期的に提供して、その精度を改善することができる。図５は、インスタンス［ｎ］、ｎの整数としてインデックス付けされた出力（５１２、５１４、５２２）を示す。ＣＩＲ_ｅｓｔ［ｍ］５６２およびＭＰ_測定基準［ｍ］５７２は、［ｍ］、ｍの整数としてインデックス付けされ、これは、［ｎ］でインデックス付けされた変数とは異なるレートでそれらが計算されてもよいことを表す。

好ましくは、ＴＤＣＥ５６０からのチャネルインパルス応答情報は、上記示されたマッチング追跡疑似コードにおけるステップ３．４で必要とされる停止基準の異なる実装形態のためにＳＮＲ測定基準プロセッサ５７０で使用される。ＴＤＣＥ５６０は、好ましくは、受信されたシンボルごとにＣＩＲを判定し、ＭＰ−ＣＩＲ推定器５３０は、ＴＤＣＥ５６０がＣＩＲを判定し、または測定基準プロセッサ５７０がその測定基準を更新するよりも少ない頻度で到着時間（ＴＯＡ）を測定する可能性が高い。ＴＤＣＥによるＣＩＲ測定およびＴＯＡ測定に対する要求の頻度に応じて、ＴＤＣＥ５６０および測定基準プロセッサ５７０による測定の増加したレートをどのようにして平均化するかを最良に判定することが望ましいことがある。好ましくは、ＴＤＣＥ５６０および測定基準プロセッサ５７０の出力は、ＳＮＲ測定基準プロセッサ５３５への所望の入力を提供する適切な方法で累積および平均化される。

ＭＰ−ＣＩＲ推定器５３０は、好ましくは、第１のパスを識別し、および上述したようなマッチング追跡を使用して第１のパス遅延または到着時間を確立する。到着時間推定器５５０は、例えば、観察された第１のパスに関連するスロット（サブフレームまたはフレーム）５８０の開始時に時間基準５８２を確立してもよく、次いで、第１のパスと関連付けられたサンプルを識別し（時間基準からカウントする）、ならびにサンプルカウントおよびサンプリングレートから到着時間５５２を確立する。

図６は、チャネルインパルス応答の電力遅延プロファイル（ＰＤＰ）に応答したマッチング追跡戦略を提供する別の受信機の実装形態を示す。図４および５の受信機は、無線ネットワークが到着時間測定値を要求するたびにマッチング追跡チャネルインパルス応答を判定する。最良の到着時間値を判定することは、式（２）によって示されるように、２×Ｋの合計到着時間計算を必要とすることがある。この多くのマッチング追跡チャネルインパルス応答推定器計算は、モバイルデバイスのリソースへの要求がされるときに行われてもよい。したがって、マッチング追跡反復および到着時間判定に対する計算の回数を減少させる戦略がいくつかの状況では好ましいことがある。

マッチング追跡チャネルインパルス応答（ＭＰ−ＣＩＲ）推定器５３０は、ＣＩＲの期間にわたる複合値サンプルから構成される入力を使用してチャネルのインパルス応答を判定する。複合値計算は、位相が等化器に対する重要な補正なので等化器に使用されるＣＩＲに対して重要である。第１のパスの存在を検出するとき、各々のパスの位相は、結果に影響を及ぼす可能性は低い。本発明者は、両方のアプローチを比較するシミュレーションを使用して位相は比較的重要でないことを観察した。追加の利点は、マッチング追跡の実装における複雑度が実数値のサンプルを使用することによって低減されることである。

図６の受信機は、好ましくは、到着時間（ＴＯＡ）測定に対して指定される第１のアンテナによって受信される推定パイロット（ＥＰ）シンボル６９２を累積する待ち行列６００を有する。補間器６１０は、好ましくは、それらの待ち行列に入れられたシンボルに対処して、仮想ＥＰを計算し、よって全ての待ち行列に入れられたＥＰシンボルの中で推定パイロット情報の密度を増加させる。図６の受信機は、規格により指示された情報に基づいて、推定パイロット基準シンボルをローカルに生成する。代わりに、受信機は、事前に生成されたＥＰ基準シンボルを記憶することができる。（特許文献３）は、パイロット基準シンボルを生成することの議論を与え、その（特許文献３）は、その全体を参照することによって、かつあらゆる目的で組み込まれる。相関器６２０は、ローカルに生成されたＥＰ基準シンボル６９１、および待ち行列に入れられた、受信されたＥＰシンボルに対処して、それらの２つの信号の間の相関を出力する。ここまでは、これは、図４における待ち行列４００、補間器４１０および相関器４２０に対して説明されたのと同一の手順である。この処理は、好ましくは、待ち行列６０２、補間器６１２および相関器６２２を有するとして示されるＮ番目のアンテナとともに、図６の受信機におけるＮのアンテナ（１≦ｎ≦Ｎ）の各々に対して複製される。最適化は、好ましくは、それらのモジュール６０２、６１０、６２０のＮの物理的なインスタンスが実装されるか、または時間共有方法が実現可能である、かつ提供されるそれらの回路の数を少なくすることができるかを判定する。

好ましくは、ＥＰシンボルに対して上述され、かつ図６で示された処理および回路は、ローカルに生成された基準ＬＰ信号６９３を使用する受信機とともに、かつＮのアンテナ（１≦ｎ≦Ｎ）の各々を表すために、ＬＰシンボル６９４、６９６に対して複製される。図６は、待ち行列６０４、補間器６１４および相関器６２４を有する第１のアンテナ、ならびに待ち行列６０６、補間器６１６および相関器６２６を有するＮ番目のアンテナを示す。

図６の受信機は、それぞれの相関器６２０、６２２、６２４、または６２６の出力からの信号出力の絶対値の２乗６６０、６６２、６６４または６６６を計算することによって電力遅延プロファイル（ＰＤＰ）を判定する。絶対値演算は、上述したように、位相情報を除去する。図４または図５における相関器出力とは異なり、図６の電力遅延プロファイルを首尾一貫して合計して（それらは位相情報を有しないので）、ＴＯＡ測定におけるロバスト性および信頼性を改善することができる。好ましくは、図６の受信機は、平均化回路６７０によって受信される種々の絶対値のＰＤＰの測定値の重み付け平均値６７０を判定する。図６の受信機は、種々の重み付け平均化戦略のいずれかを使用してもよい。好ましくは、重み付け平均化回路６７０は、それが受信する各々の電力遅延プロファイル６６０、６６２、６６４、６６６の重要性を判定するためにＳＮＲの測定値を使用する。

重み付け平均化モジュール６７０の出力は、ＴＯＡ測定に対して指定される特定の基地局からのアクティブなパスの改善された測定値である単一の電力遅延プロファイルである。好ましくは、ＭＰ−ＰＤＰ推定器６３０は、この単一のＰＤＰ推定値６７２に応答して、電力遅延プロファイルに関してマッチング追跡推定を実行して第１のパスを識別する。マッチング追跡チャネルインパルス応答（ＭＰ−ＣＩＲ）推定器４３０の好ましい実装形態に関して上述したマッチング追跡疑似コード、適切な辞書および関連付けられた処理フローは、ＭＰ−ＰＤＰを推定するための特性が類似しているので、好ましくは、ＭＰ−ＰＤＰ推定器６３０に対して複製される。好ましくは、図６の受信機は、辞書４４０および５４０に対して事前に付与される同一のアプローチを有する、推定パイロット（ＥＰ）６９１および位置パイロット（ＬＰ）６９３基準信号からの組み合わされた情報を包含する辞書６４０を判定する。好ましくは、次いで、ＭＰ−ＰＤＰ推定器６３０は、電力遅延プロファイル推定値６７２および辞書６４０に対処して、電力遅延プロファイルまたはＰＤＰの最終推定値を判定し、それは第１のパスを識別する。第１のパス識別プロセッサ６５０は、この最終ＰＤＰ推定値６３２に対処して、基地局ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）に対するＴＯＡｎの値を判定する。この手順は、次いで、ＴＯＡ測定に対して指定される残りの基地局ごとに繰り返される。

それが示す図６の受信機または方法の使用によって、図４および５の受信機および方法と比較したマッチング追跡計算のより少ないインスタンスに起因した回路および計算の複雑度を低減させることができる。

図７は、受信機の別の実装形態を示す。図７の受信機では、言及する場合を除き、回路は、図６の受信機に対して説明されたのと同様の構造および動作を有し、それによって、議論がここでは繰り返されない。同様の符号および識別子は、この同様の構造および動作を示す。図７では、マッチング追跡電力遅延プロファイル（ＭＰ−ＰＤＰ）推定器７３０が、時間領域チャネル推定器（ＴＤＣＥ）７８０から測定されるような測定基準に応答するものとしても示される。時間領域チャネル推定器７８０および測定基準プロセッサ７９０は、図５で示され、かつ上述したＴＤＣＥ５６０および測定基準プロセッサ５７０同一または類似であるものとして選択されてもよい。好ましくは、図７の受信機のＴＤＣＥ７８０および測定基準プロセッサ７９０は、チャネルの電力遅延プロファイルの期間の測定値を少なくとも提供する。ＴＤＣＥ７８０および測定基準プロセッサ７９０は、受信されたＳＮＲを含むさらなる測定基準をも提供してもよい。図７の受信機は、好ましくは受信されたシンボルごとに一貫して時間領域チャネル推定値を判定するので、図７の受信機は、ＭＰ−ＰＤＰ推定器７３０の性能を改善するのに利用可能なそれらの測定基準を有する。図５の受信機に関して上述したように、ＴＤＣＥによって提供されるチャネルに特有の測定基準を、好ましくは、ＭＰ−ＰＤＰ推定器７３０も実装することができるマッチング追跡疑似コードのステップ３．４において使用する停止基準に組み込むことができる。ＴＤＣＥ７８０は、好ましくは、受信されたシンボルごとにＣＩＲを計算し、測定基準プロセッサ７９０は、好ましくは、受信されたシンボルごとに測定基準を判定し、ＴＯＡ測定は、頻度が低くなる可能性がある。ＴＤＣＥおよび測定基準プロセッサによるＣＩＲおよび測定基準測定の頻度に応じて、ならびにＴＯＡ測定に対する要求に応じて、当業者は、ＴＤＣＥ７８０および測定基準プロセッサ７９０による測定および測定基準の増加した比率をどのように平均化するかを最良に判定することができる。図６および図７の受信機は両方とも、図４および５で示されたのと同様の方式で第１のパスの識別から到着時間を判定する。

任意のＴＯＡ_ｎに対する測定は、入来信号に対するサンプリング間隔に応じた粒度を有する。ＬＴＥ規格のケースでは、サンプル間の間隔は、任意の所与の基地局に対する帯域幅に応じて決まる。ＬＴＥにおけるサンプル間の期間または間隔は、Ｔ_ｓ＝１／３０×１０^６秒である。光は真空中を１Ｔ_ｓ期間でおおよそ１０メートル進む（すなわち、光はＬＴＥサンプリング期間Ｔ_ｓの光の速度倍と等しい距離を進む）。１０メートル未満の距離の粒度（分解能）を可能にするために、断片的Ｔ_ｓ測定が必要となる。

図８は、さらなる到着時間および場所の粒度を提供することができる受信機構成を示す。図８の構成は、マッチング追跡推定器および他の適切な回路に続いて補間器８１０を追加し、それによって補間器が異なるパス上で、または異なるパス上の異なるアンテナを通じて異なるサーバから複数の到着時間信号を受信することができることによって、図面で示され、または上述した到着時間推定器のいずれかで使用されてもよい。図８は、特に、図６および７のそれぞれで示されたマッチング追跡電力遅延プロファイル到着時間推定器（６３０、７３０）から出力された第１のパスの識別（６５０、７５０）を受信するように好ましくは位置付けられた補間器８１０を示す。図８に示されるＭＰ−ＰＤＰ推定器８３０は、図６および７に示されるＭＰ−ＰＤＰ推定器６３０、７３０に対応し、第１のパス処理回路８５０は、図６および７に示される第１のパスプロセッサ６５０、７５０と同一の機能に対応し、かつそれらを実行する。

マッチング追跡電力遅延プロファイル推定器８３０は、複数の到着候補パスを識別し、さらに第１の到着パスを識別するのに適している。第１の到着パスを識別すると、ＭＰ−ＰＤＰ推定器８３０は、好ましくは、別の到着パスおよび最終到着パスを識別する。ＭＰ−ＰＤＰ推定器８３０は、好ましくは、大きさｙ_第１を有する時間ｔ_第１の第１の到着パスを識別し、大きさｙ_Ｌを有する時間ｔ_Ｌの最終到着パスを識別する。補間器８１０は、好ましくは、時間ｔ_補間における大きさｙ_補間を推定するために補間スキームを実行して、それによって、ｔ_第１＞ｔ_補間＞ｔ_Ｌとなる。例えば、線形補間が使用されてもよい。ｔ_補間のこの新たな値は、図６および図７で代わりに示唆されたように、ｔ_第１の代わりに、第１のパスプロセッサ（６５０、７５０、８５０）で使用される。図８の受信機はさらに、図６および７で示された重み付け平均カルキュレータ６７０と７７０と構成および機能において同様の重み付け平均カルキュレータ８７０を含んでもよい。好ましくは、第１のパスプロセッサ６５０、７５０、８５０は、第１のパスを識別し、および関連する情報を処理する際に各々のアンテナからの信号を重み付けするために、重み付け平均プロセッサの出力を受信および使用する。

本明細書で議論された他の受信機（そこでは示されていないが、図６および７を含む）と同様に、図８の受信機は、スロットまたはサブフレームのタイミング情報８６０を取得し、時間基準Ｔ_{サブフレーム}８６２を第１のパスプロセッサ８５０に提供して、到着時間ＴＯＡ_ｅｓｔ８５２を判定する。

受信機および受信方法の種々の実装形態が、無線ネットワークにおける指定された基地局から規定された信号に対する到着時間（ＴＯＡ）の測定を証明するために説明されてきた。説明されたように、受信機は、種々の数のアンテナを有してもよく、および異なるパイロット信号を使用してもよい。好ましくは、それらの受信機および受信方法は、複数のアクセススキームを示す無線システムからの受診されたシンボルに対処する。規格で規定されているように、ネットワークまたは基地局は、複数の基地局によってサービスされるネットワークにおける受信機の位置を判定することができる追加的な測定をなすためにそれらのＴＯＡ測定値を使用することができる。

本発明は、或る好ましい実施形態に関して説明されてきた。当業者は、本発明の教示を変えることなく本明細書で説明された特定の好ましい実施形態に種々の変更および修正をなしてもよいことを理解するであろう。よって、本発明は、本明細書で説明された特定の好ましい実施形態に限定することを意図せず、代わりに、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義されることになる。他のシステム、方法、特徴または利点は、規格の実装形態によって必要とされる無線受信機、ネットワークおよび測定の当業者によって明らかとなるであろうし、または明らかとなる可能性がある。

３００ アンテナ
３１０ アナログ回路
３２０ 受信機処理回路
３３０ デチャネライザ回路
３４０ くし型フィルタ
３５０ ＬＰくし型フィルタ
３６０ 時間変換器
３６２ 推定パイロットシンボル
３７０ 時間変換器
３７２ 位置パイロットシンボル
４００、４０５ 待ち行列
４０２ パイロットシンボル
４０４ 基準パイロットシンボル
４１０、５１０、６１０、６１２、６１４、６１６、８１０ 補間器
４１２ 時間領域信号ｐ［ｎ］
４１４ 基準信号ｒ［ｎ］
４２０ マルチシンボル相関器
４２２ 出力ｔ［ｎ］
４３０ マッチング追跡チャネルインパルス応答推定器
４３２ 第１のパスＴ_{第１のパス}
４３４ マルチシンボル相関ｔ_ＭＰ［ｎ］
４４０、５４０、６４０ 辞書
４５０、５５０ 到着時間推定器
４５２、５５２ 到着時間
４７０ ＳＮＲ測定基準プロセッサ
４７４ マッチング追跡測定基準ＭＰ_測定基準［ｍ］
４８０ サブフレームタイミング情報
４８２、５８２ 時間基準
５００、６００、６０２、６０４、６０６ 待ち行列
５２０、６２０、６２２、６２４、６２６ 相関器
５３０ マッチング追跡チャネルインパルス応答推定器
５６０ 時間領域チャネル推定器
５７０ ＳＮＲ測定基準プロセッサ
６３０ マッチング追跡電力遅延プロファイル到着時間推定器
６５０、７５０、８５０ 第１のパスプロセッサ
６６０、６６２、６６４、６６６ 電力遅延プロファイル
６７０ 重み付け平均化回路
６９１ 推定パイロット基準信号
６９２ 推定パイロットシンボル
６９３ 位置パイロット基準信号
６９６ 位置パイロットシンボル
７３０ マッチング追跡電力遅延プロファイル到着時間推定器
７８０ 時間領域チャネル推定器
７９０ 測定基準プロセッサ
８３０ マッチング追跡電力遅延プロファイル推定器
８６０ サブフレームタイミング情報
８６２ 時間基準Ｔ_{サブフレーム}
８７０ 重み付け平均カルキュレータ

Claims (20)

1. 無線ネットワークにおいて到着時間を判定する方法であって、
   単一の基地局からの複数の直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）シンボルを含む信号を、無線ネットワークから受信機において受信するステップと、
   受信された前記信号からパイロット信号を抽出するステップと、
   抽出された前記パイロット信号についての電力遅延プロファイルを特定するステップと、
   抽出された前記パイロット信号についての前記電力遅延プロファイルに関してマッチング追跡推定を実行することにより、抽出された前記パイロット信号と関連付けられた第１のパスを識別するステップと、
   識別された前記第１のパスに基づいて到着時間を判定するステップと、
   を有してなる方法。
2. 前記パイロット信号を抽出する前記ステップは、周波数領域においてくし型フィルタリングを行うステップを有する、請求項１に記載の方法。
3. 第１のパスを識別する前記ステップは、位置パイロット信号および推定パイロット信号の両方を使用する、請求項１に記載の方法。
4. くし型フィルタリングを行って推定パイロット信号を抽出するステップをさらに有する、請求項３に記載の方法。
5. 受信された位置パイロット信号から補間して、受信された前記ＯＦＤＭシンボルごとに仮想位置パイロット信号を生成するステップであって、前記仮想位置パイロット信号の値が、受信された他の前記ＯＦＤＭシンボルから決定されるステップをさらに有する、請求項３に記載の方法。
6. チャネルインパルス応答に対する信号対雑音測定値を判定し、前記信号対雑音測定値に応答してマッチング追跡推定を停止するステップをさらに有する、請求項１に記載の方法。
7. 複数の受信された位置パイロット信号と基準信号との間で相関付けを行い、前記相関付けの結果を、前記電力遅延プロファイルの推定への入力として提供するステップをさらに有する、請求項１に記載の方法。
8. 前記マッチング追跡推定は、位置パイロット信号および推定パイロット信号を使用する、請求項７に記載の方法。
9. チャネルインパルス応答に対する信号対雑音測定値を判定し、前記記号対雑音測定値に応答してマッチング追跡推定を停止するステップをさらに有する、請求項８に記載の方法。
10. 受信された位置パイロット信号を補間して、仮想位置パイロット信号を生成するステップをさらに有する、請求項９に記載の方法。
11. パス情報の２つ以上の組の間で補間して前記システムのサンプリング期間未満の粒度を有する到着時間を生成するステップをさらに有する、請求項１に記載の方法。
12. 前記マッチング追跡推定は、位置パイロット電力遅延プロファイルおよび推定パイロット電力遅延プロファイルを使用して実行される、請求項１に記載の方法。
13. 仮想位置パイロット信号を生成し、仮想推定パイロット信号を生成するステップをさらに有する、請求項１２に記載の方法。
14. パス情報の２つ以上の組の間で補間して、前記システムのサンプリング期間未満の粒度を有する到着時間を生成するステップをさらに有する、請求項１３に記載の方法。
15. 前記位置パイロット電力遅延プロファイルと前記推定パイロット電力遅延プロファイルとの重み付け平均を特定するステップをさらに有する、請求項１２に記載の方法。
16. 前記仮想位置パイロット信号を用いて前記位置パイロット電力遅延プロファイルを特定し、前記仮想推定パイロット信号を用いて前記推定パイロット電力遅延プロファイルを特定するステップをさらに有する、請求項１３に記載の方法。
17. マッチング追跡電力遅延プロファイル推定を用いて前記第１のパスを含む複数の到着パスを識別し、それによりパス情報の２つ以上の組を特定するステップと、
    前記パス情報の２つ以上の組の間で補間して、前記システムのサンプリング期間未満の粒度を有する到着時間を生成するステップと、
    をさらに有する請求項１に記載の方法。
18. 前記到着時間の測定に対してシンボルの期間を指定するステップをさらに有する、請求項１に記載の方法。
19. 前記期間が１４個のシンボルの期間である、請求項１８に記載の方法。
20. 前記受信機は、前記マッチング追跡推定を実行する前に、２つ以上の電力遅延プロファイルの重み付け平均を特定する、請求項１に記載の方法。

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