JPH08508381A - セルラーホン位置探知システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １またはそれ以上の移動式セルラーホンの位置を自動的に記録するセルラーホン位置探知システムは、３またはそれ以上のセルサイトシステム（１２）よりなる。各セルサイトシステムはセルラーホンシステムのセルサイトに位置している。各セルサイトシステムは、セルラーホンシステムにより使用されるアンテナと同じタワーまたはビルに取り付け得るアンテナと、対応セルサイトの装置と同じ構造物に収容され得る装置とよりなる。セルサイトシステムはＴ１通信リンク（１４）を介して中央サイト（１６）へ結合されている。中央サイトはセルラーホンシステムのＭＴＳＯと共に配置してもよい。中央サイト（１６）はさらにデータベース（２０）に結合され、このデータベースはセルサイトから遠隔の場所にあってもよく、加入者にとって利用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 セルラーホン位置探知システム 発明の分野 本発明は一般的に移動式セルラーホンシステム（アナログ及びデジタル両式の セルラーシステムを含む）の分野に関し、さらに詳細には特定の地理的エリアで 作動中の移動式セルラーホンの位置を自動的に探知するシステムに関する。 発明の背景 ここに開示された本発明以前には、移動式セルラーホンを自動的に追跡するシ ステムは知られていない。関連技術（方向探知及びロランのような無線航法シス テム、航空機用緊急位置探知装置、衛星追跡及び監視装置など）が生まれて長年 経つが、これらの技術のうちでここに記載するようなセルラーホン位置の自動的 探知に利用されているものはない。従って、本発明の理解に最も関連のある背景 情報は周辺技術としての無線航法及び位置探知技術ではなくてセルラーホンシス テム自体に関するものである。以下、セルラーホン技術の概要を説明するにあた り図１Ａ−ＩＣを参照する。さらに、ここに説明にする本発明の思想はアナログ 制御チャンネルを用いるアナログ及びデジタル式（例えばＴＤＭＡ）セルラーシ ステムの両方に利用可能である。 セルラーホンシステムは、多数のセルサイトと、移動式電話スイッチングオフ ィス（ＭＴＳＯ）と呼ばれる中央に位置するセルラースイッチとを含むのが一般 的である。通常、大都市では６０乃至１００個のセルサイトがあり、小都市では その数は１５乃至３０である。セルサイトは通常半マイルから２０マイルの距離 離れている。各セルサイトは一般的に、三角形プラットフォームの上に取り付け た少なくとも１つのアンテナよりなる。そのプラットフォームは、周辺の地形よ り好ましくは５０乃至３００フィート上方のタワーまたは背の高いビルの上に設 置されている。 セルラーシステムの基本概念は周波数の再使用である。この周波数再使用とい う概念は、各々が概念的に六角形のオーバーラップしたセルのパターンを用いる ことにより実現される。この概念を、それぞれ異なる７組の周波数を用いるセル ラーシステムのレイアウトを示す図１Ａに図示する。この図では、各陰影パター ンがただ１つの周波数セットを表わす。図１Ｃはセルラーホンシステムの主要構 成要素及びその構成の概念図である。上述したように、周波数再使用によりセル ラーシステムは限られた数の無線チャンネルを用いて多数のユーザーにサービス を提供できる。例えば、図１Ａは２つのクラスタに分割された１４個のセルによ りサービスされるエリアを示している。各クラスタは７個のセルを含む。１つの クラスタの各セルに１組１組のチャンネルが割り当てられている。しかしながら 、１つのクラスタに用いられる各セットはもう１つのクラスタに再割り当てされ るため利用可能なスペクトルが再利用される。或るセルからそのセルに割り当て られたチャンネルへ放射される信号の出力はそのセル内の移動式セルラーホンへ 利用可能な信号を提供するに充分な大きさであるが、好ましくは遠隔のセルの同 一チャンネルの信号に干渉するほど充分ではない。セルラーホンは任意のチャン ネルに同調可能である。 連邦通信委員会（ＦＣＣ）はセルラーシステム用として２５メガヘルツのスペ クトルを割り当てている。このスペクトルは２つの１２．５メガヘルツバンドに 分割され、ひとつはワイヤライン共通キャリアだけに、またもうひとつは非ワイ ヤライン共通キャリアだけに利用可能である。任意所与のシステムにおいて、非 ワイヤラインサービスプロバイダはこのスペクトルの「Ａ側」内で、またワイヤ ラインプロバイダはそのスペクトルの「Ｂ側」内で運営する。セルラーチャンネ ルの幅は３０キロヘルツあり、その中に制御チャンネルとボイスチャンネルがあ る。詳細には、「Ａシステム」の２１個の制御チャンネルは３１３から３３３の 番号を付与され、周波数８３４．３９０乃至８３４．９９０メガヘルツの３０キ ロヘルツバンドを占有する。「Ｂシステム」の制御チャンネルは３３４から３５ ４の番号を付され、８３５．０２０乃至８３５．６２０メガヘルツのバンドを占 有する。各セルサイト（或いは、セルサイトが以下に述べるように「分割」され ている場合はそのセルサイトの各セクター）はただ一つのの制御チャンネルを使 用する。セルサイトから移動式ユニットへの制御チャンネルを「順方向」制御チ ャンネルと呼び、セルラーホンからセルサイトへの制御チャンネルを「逆方向」 制御チャンネルと呼ぶ。各セルサイトは順方向制御チャンネルに信号を連続的に 広く流す。これとは対照的に、セルラーホンから逆方向制御チャンネルへ流され る信号は非連続的（周期的）である。セルサイト相互の間が近すぎて同一周波数 を用いる制御チャンネルが干渉し合う場合、各セルサイトの制御チャンネルは０ から３の間のデジタルカラーコードによってさらに識別される。これにより、各 セルサイトは、例えば２０乃至３０マイルの範囲内で唯一無二のものと識別され る。 セルサイトの指向性アンテナにより同一チャンネル及び隣接チャンネル間の干 渉を軽減することが可能である。図１Ｂは扇形アンテナを用いてかかる干渉を軽 減する態様を示す。図示の円はセルサイトを、また点線は１２０°指向性アンテ ナのフロントローブの方位端縁を表わす。記号「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」はチャン ネルセット、セル及びセルサイトを同時に示す。数字「１」、「２」及び「３」 は指向性アンテナとセルのセクターを同時に示す。かくして、例えば、或る特定 のチャンネルがセルＢのセクター１に、また隣接チャンネルがセルＡ及びＣに割 り当てられている場合、これら隣接チャンネルはセルＡ及びＣのセクター１に割 り当てる必要がある。 セルラーホンは、最初にＯＮになると、全ての順方向制御チャンネルを走査し て、最も強力な信号を有するチャンネルを捜す。そして、その最も強力な信号を 有する順方向制御チャンネルを選択して、周期的、例えば０．８秒ごとに送られ てくるシステムオーバーヘッドメッセージを捜す。これらのオーバーヘッドメッ セージはセルラーシステムへのアクセスパラメータに関する情報を含んでいる。 かかるアクセスパラメータの１つはレジストレーションの頻度であり、これは所 与のセルラーホンがシステムに対してそのシステムの地理的境界内にいることを 通告しなければならない回数のことをさす。レジストレーションの頻度は通常、 毎分１回から３０分に１回である。 オーバーヘッドメッセージはまた、そのセルにとって逆方向制御チャンネルが 現在利用できる状態にあるか否かの情報を提供する話し中／空きビットを含む。 逆方向制御チャンネルが空き状態になったことが話し中／空きビットにより指示 されると、セルラーホンはその逆方向制御チャンネルを捕捉することによりレジ ストレーションを試みる。セルラーホンはセルラーシステムにより決まるレート でレジストレーションを行う。レジストレーションパラメータ条件は各セルラー システムにより決められている。例えば、オプションとして、（１）７デジット のＮＸＸ−ＸＸＸＸ、（２）３デジットのＮＰＡ、及び（３）３２ビットの電子 的続き番号が含まれる。これらオプションの各々はデジタルワードを構成する。 同期ビットとエラー補正技術により、各デジタルワードの長さは２４０ビットで ある。初めの４８ビット同期ビット流を含んで、セルラーホンの各送信信号の長 さは最小２８８ビットであり、１４８８ビットにもなることがある。さらに、セ ルラーホンによる非連続的な各送信信号は変調されていないキャリアの区間を含 む。従って、逆方向制御チャンネル上の平均送信時間は約１００ミリ秒である。 セルラーホンはまた、ユーザーがかける通話に応答するだけでなくセルラーシス テムからの呼出しに応答して信号送信を行う。この「呼出し」という用語は、移 動式電話が入来した呼出しを受信できる状態にあるか否かの判定プロセスを説明 するために用いる。移動式電話から呼出しを行う相補的な機能は「アクセス」と 呼ぶ。この呼出しとアクセスの機能は制御チャンネル上で行われる。 移動式セルラーホンは、オン状態にあるが使用中でない時、そのシステムに割 り当てられた制御チャンネルを周期的に走査し、その結果見つけた最も強いキャ リア使用すべくマークする。移動式レシーバがこの最も強いキャリアに同調され ると、セルラーホンはデジタル変調データ流を連続的に復号して、入来する呼出 しを捜す。移動式端末への呼出しは通常の電話による呼出しのように始動される 。７デジットまたは１０デジットの番号をダイヤルすると、電話網がその呼出し を中央コンピュータにルーティングする。その番号はそのシステムの全てのセル の制御チャンネル上に流される。呼出しを受けた電話機は、その入来データ流の 中にその番号を検出すると、そのＩＤをシステムへ送り返す。システムは制御チ ャンネル上のデジタルメッセージを用いてその電話機が使用するチャンネルを指 定する。電話機がこのチャンネルに同調すると、ユーザーへ入来中の呼出しのあ ることが通告される。セルラーホンのユーザーが呼出しをするときも同様な手順 である。ユーザーは所望の電話番号をダイヤルして電話機のレジスタに入れる。 この番号は制御チャンネルを通して最も近いセル（即ち、最も強いキャリアを有 するセル）へ送信される。システムのコンピュータはその呼出しのためにチャン ネルを指定すると、移動式ユニットがそのチャンネルに自動的に同調される。 セルラーホン業界はその誕生より比較的短期間で収めることのできた大きな成 功を謳歌している。新加入者は、家庭を離れている間に電話をかけたり受けたり できるという多くの利点を明らかに認識して、その数が増え続けている。実際、 多くの都市では、新加入者募集のためのＡ側とＢ側の間の競争が熾烈である。従 って、現在の、また潜在的な加入者に対して提供できる新しいサービスに対する 需要が大きい。本発明は、セルラーシステムにより提供される主要な利点である 移動性が、ある状況では不利な点でもあることを認識して生まれたものである。 例えば、セルラーホンが紛失または盗難に遭った場合それを取り戻すのは困難で ある。従って、セルラーホンの位置を自動的に探知できるシステムがあれば、ユ ーザーにとって大変有利であろう。さらに、セルラーホンが自動車内にあり、そ の自動車が盗難に遭った場合、セルラーホンの位置を探知できるシステムがあれ ば自動車の位置の探知が可能となり、これはユーザーにとっては価値のあるサー ビスである。加えて、セルラーホンのユーザーが道に迷うという状況がある。か かる状況の一例として、ユーザーが夜間、セルラーホンのある自動車をよく知ら ない地域で運転している場合がある。この場合もまた、システムがセルラーホン の位置を自動的に探知し、リクエストに応じてユーザーにその位置を知らせるこ とができるというのは大きな利点であろう。同様に、医療的緊急事態に遭遇して 緊急電話番号（例えば、９１１）をダイヤルするセルラーホンのユーザーが、救 急車に彼のいる場所を話すことができない場合がある。従来のシステムではセル ラーホンからの呼出しを追跡することは不可能である。従って、かかる状況にあ るセルラーホンのユーザーは大いに困難な状況にあるといえる。再び、システム がユーザーのいる場所を確かめ、その情報を緊急医療要員に提供できたら大変有 利である。セルラーホンの位置を自動的に探知できるシステムには他に多くの用 途があるであろう。 発明の概要 本発明は、各々が所定セットの制御チャンネルのうちの1つのチャンネルに周 期的信号送信を行う多数の移動式セルラーホンの位置を探知するセルラーホン位 置探知システムを提供する。本発明は、セルラーシステムの既存のインフラスト ラクチュアの多くを利用するシステムで実現可能である。例えば、以下において 詳説するように、本発明によるセルラーホン位置探知システムはセルラーシステ ムのタワー及びセルサイトを収容する構造物を利用できる。この意味で、セルラ ーホン位置探知システムはセルラーシステムに重ねて設けることができるといえ る。 制御チャンネルをモニターしてセルラーホンの位置を追跡することから得られ る利点が多数ある。まず、ボイスチャンネルは高コストで、比較的乏しい資源で ある。一般的に、セルラーシステムがボイスチャンネルを特定のセルラーホンに 割当てるのに必要なのは約６乃至８秒である。位置の追跡にボイスチャンネルを 用いるとした場合、セルラーホンを呼出して、位置サンプルを採取するたびにボ イスチャンネルによる通話を開始するよう命令を与える必要があるであろう。こ れは高コストであるだけでなく時間の浪費でもあろう。従って、位置探知システ ムが電話機にボイスチャンネルによる周期的送信を行わせる必要のあるのは大変 非効率的であろう。第２に、ボイスチャンネルによる送信のたびに関連の料金シ ステムにその通話の記録が付加される。従って、位置探知システムがボイスチャ ンネルによる周期的送信を必要とするのであれば、料金システムに大きな負担が かかるであろう。それとは対照的に、制御チャンネルによる送信はセルラーシス テムにおいて既に周期的に行われるものである。従って、本発明は既存のセルラ ーホンプロトコルとコンパチブルであり、セルラーシステムまたはこのセルラー ホンの改造を必要とするものではない。第３に、制御チャンネルによる送信頻度 はソフトウエアで制御可能であるため、本発明による位置探知システムは制御チ ャンネルによる送信頻度を調節し、加入者によって異なる位置情報更新レートを 与えることが可能である。第４に、制御チャンネルによる送信をモニターするこ とにより得られるもう１つの利点は、エネルギー効率に関連するものである。制 御チャンネルによる送信はボイスチャンネルよる送信に比べて非常に短く、電力 をほとんど必要としない。従って、ボイスチャンネルによる周期的送信が必要で あれば、個々のセルラーホンにおけるバッテリーの消費が著しいものになる。こ れは制御チャンネルをモニターすることによって回避される。 従って、制御チャンネルによる周期的送信をモニターして移動式セルラーホン の位置を自動的に探知すると顕著な利点が種々得られる。しかしながら、制御チ ャンネルをモニターするには長い距離（例えば、２５マイル）渡って来た弱く、 持続時間の短い信号を検出する必要がある。本願の発明者は非常に短く、低電力 の制御チャンネル信号を検出するため大変精巧な信号処理方法及び装置を開発し ている。ボイスチャンネルによる送信でなくて、制御チャンネルによる周期的送 信をモニターするという思想、及びこの機能を実行する特定の方法は顕著な技術 進歩である。 本発明の実施例は少なくとも３つのセルサイトシステムと１つの中央サイトシ ステムより成る。各セルサイトシステムは高所に設置したアンテナと、セルラー ホンから送信されたセルラーホン信号を受信し、セルラーホン信号から抽出した ベースバンド信号を発生させるベースバンドコンバータと、全てのセルサイトに 共通のタイミング信号を受信するタイミング信号レシーバと、ベースバンド信号 をサンプリングし、サンプリング済みの信号をフォーマットしてデジタルデータ フレームを形成するサンプリングサブシステムとより成る。各フレームは所定数 のデータビットと、タイムスタンプビットを含むが、このタイムスタンプビット はセルラーホン信号が受信された時間を表わす。中央サイトシステムはセルサイ トシステムからのデータフレームを処理して、個々のセルラーホン信号とセルラ ーホン信号の到達時間のセルサイトシステム間の差とを示す表を形成する手段と 、到達時間に基づきセルラーホン信号を発したセルラーホンの位置を求める手段 とより成る。 本発明の１つの好ましい実施例では、セルサイトシステムは１つのセルサイト からの各フレームのデータビットと他の各セルサイトの対応データビットとを相 互相関する相関器より成る。さらに、この好ましい実施例は、セルラーホンとそ れらのそれぞれの位置を示す位置データを記憶するためのデータベースと、遠隔 の加入者がデータベースにアクセスできるようにする手段とより成る。システム はまた、リクエストに応じて、例えばボイスコールを立ち上げずにＣＴＤＰ（「 ＣＴＤＰ」は、セルラーパケットデータプロトコルを表わし、ボイスチャンネル が使用中でなければ、データをボイスチャンネルで送ることを含む）を利用する ことにより、位置データを特定のセルラーホンユーザーに提供する手段より成る 。後者の特徴は、セルラーモデム及びマッピングソフトウエアを有するラップ トップまたは携帯型コンピュータ関して特に有用である。 本発明の実施例はまた、セルラーホンの位置データを料金請求データと結合し て修正料金請求データを形成する手段を含ませると有利である。この実施例にお いて、料金請求データはある特定の時間内でセルラーホンがかけた各通話のコス トを示し、このコストは１またはそれ以上の所定料金算定レートに基づき、また その修正料金請求データは１またはそれ以上の所定場所からかけた通話に異なる レートを適用したものである。例えば、システムはユーザーの家庭またはオフィ スもしくは他の地理的場所からかけた通話に対して低い料金算定レートを適用す ることができる。 また、本発明の実施例に、選択したセルラーホンに信号を送ってそのセルラー ホンが制御チャンネルに信号を送るようにする手段を含ませると有利であろう。 かかる能力が付与されると、システムはその制御チャンネルによる周期的送信を 待たずにそのセルラーホンの位置を直ちに探知できるであろう。 さらに、本発明の実施例は、セルラーホンからの危難信号の受信に応答して所 定の受信ステーションへその位置情報を自動的に送る手段を含んでもよい。この 能力があると、危難に遭遇したユーザーに緊急援助を提供できる。例えば、ユー ザーが「９１１」をダイヤルすると、システムが緊急救助隊にユーザーの位置を 自動的に教えるであろう。 好ましい実施例のもう１つの要素は、所与のセルラーホンの現在位置を所定範 囲の位置と比較して現在位置がその所定範囲内にないとき警報状態を指示する手 段である。かかる要素を、例えば「モールに行く」ため親の車とセルラーホンを 借りた子供が実際はどこか他の所に行ってしまった場合、親に通報する目的で利 用できる。勿論、かかる警報機能については他の多くの用途が考えられる。 好ましい実施例のさらに別の要素は、所与のセルラーホンによる信号送信がな いのを探知し、それに応じてそのセルラーホンを自動的に呼出し、そのセルラー ホンに信号送信を開始させるための手段である。これにより、システムは、セル ラーシステムに対してレジストレーションできなくなったセルラーホンの位置を 探知できるであろう。このような信号送信がないのを探知する特徴により、例え ば遠隔の加入者のために警報を発生することができる。 さらに、好ましい実施例では、所与のセルラーホンが予め特定した場所へ到達 する時間を推定する手段を含むようにしてもよい。これは、例えば規定の路線に 沿ってバスがほとんど直通で到達する時間を推定するために有用であろう。勿論 、この特徴には他の多くの用途が考えられる。 また、本発明の実施例には、ボイスチャンネルへ所与のセルラーホンが送信す るボイス信号を受信し、そのボイス信号に基づいてそのセルラーホンの位置を求 めることにより、そのセルラーホンを連続的に追跡する手段を含むようにしても よい。このボイスチャンネルによる追跡は、制御チャンネルによる追跡に付随さ せて用いることが可能である。この特徴によると、位置探知システムがその位置 を求めることになる各セルラーホンの割当てチャンネルを追跡する必要があろう 。位置探知システムによる割当てチャンネルの追跡では、セルラーシステムが用 いる動的チャンネル割当てプロトコルを用いることができる。 本発明はまた、１またはそれ以上の移動式セルラーホンの位置を求める方法を 提供する。かかる方法は、（ａ）少なくとも３つの地理的に離れたセルサイトで 信号を受信し、（ｂ）各セルサイトでその信号を処理することによって、各フレ ームが所定数のデータビットと、各セルサイトでフレームが形成される時間を表 わすタイムスタンプビットとよりなるデータフレームを形成し、（ｃ）データフ レームを処理することによって、個々のセルラーホン信号とセルラーホン信号の 到達時間のセルサイト間の差とを同定し、（ｄ）到達時間に基づいてセルラーホ ン信号を発したセルラーホンの位置を求めるステップよりなる。 本発明方法の１つの好ましい実施例は以下のステップを実施することによりセ ルラーホンの位置を推定することよりなるが、以下のステップとは、（１）所定 の地理的エリアをカバーする、所定の増分の緯度及び経度だけ離れた理論的ポイ ントのグリッドを形成し、（２）複数対のセルサイトの遅延時間理論値を計算し 、（３）複数対のセルサイトの遅延時間理論値と遅延時間測定値とに基づいて最 小自乗差（ＬＳＤ）の値を計算し、（４）理論的ポイントのグリッド全体をサー チして、ＬＳＤの値が最小となる最適な理論的緯度及び経度を求め、（５）その 最適理論的緯度及び経度からスタートして別の線形重付け最小自乗逐次演算を行 うことにより、実際の緯度及び経度の精度を所定度数または１度の端数内にする こ とである。好ましくは、計算ステップ（２）は、既知の位置において基準セルラ ートランスミッタの位置を周期的に計算することにより、任意既知のサイトに対 して、機械的、電気的または環境的要因により生じる偏りを調べることよりなる 。 さらに、最小自乗差は好ましくは下式により与えられる： ＬＳＤ＝［Ｑ₁₂（遅延＿Ｔ₁₂−遅延＿Ｏ₁₂）²＋ Ｑ₁₃（遅延＿Ｔ₁₃−遅延＿Ｏ₁₃）²＋．．． Ｑ_xy（遅延＿Ｔ_xy−遅延＿Ｏ_xy）²］ 上式において、遅延＿Ｔ_xyはセルサイトｘｙ間の遅延時間理論値を表わし；ｘ 及びｙはセルサイトを表わす指標であり；遅延＿Ｏ_xyはセルサイトｘｙ間の遅延 時間観測値を表わし；Ｑ_xyはセノけイトｘｙ間の遅延時間測定値の品質係数を表 わし；この品質係数はマルチパスまたは他の異常事態が特定の遅延時間測定値に 影響を与えた度合いの推定値である。 さらに、本発明の方法は、セルラーホン信号の第１の前縁部を検出し、そのセ ルラーホン信号のそれ以後の前縁部をリジェクトするのを含むと有利である。こ れによりシステムはマルチパス効果を軽減できる。 加えて、好ましい実施例は、位置を推定するためのステップと同様なステップ を実行することによりセルラーホン速度（速さ及び方向）を推定することを含む が、それには、（１）所定の地理的エリアをカバーする、所定の増分だけ離れた 理論的ポイントのグリッドを形成し、（２）複数対のセルサイトの周波数差の理 論値を計算し、（３）複数対のセルサイトの周波数差理論値と周波数差測定値と に基づいて最小自乗差（ＬＳＤ）の値を計算し、（４）理論的ポイントのグリッ ド全体をサーチして、ＬＳＤの値が最小となる最適な理論的速度を求め、（５） その最適理論的速度からスタートして別の線形重付け最小自乗逐次演算を行うこ とにより、実際の速度の精度を所定の公差内にすることを含まれる。 本発明の他の特徴は以下において説明する。 図面の簡単な説明 図１Ａは、セルラーホンシステムに用いる例示的な周波数再使用パターンを示 す。 図１Ｂは、セルを扇形化した例示的なチャンネル割当てパターンの概略図であ る。 図１Ｃは、セルラーホンシステムの基本構成要素の概略図である。 図２は、本発明によるセルラーホン位置探知システムの概略図である。 図３は、セルサイトシステム１２の１つの好ましい実施例のブロック図である 。 図４は、ベースバンドコンバータ１２−３の１つの好ましい実施例のブロック 図である。 図５は、フォーマットブロック１２−５により与えられるデータフォーマット の概略図である。 図６は、中央サイトシステム１６の１つの好ましい実施例のブロック図である 。 図６Ａは、中央サイトシステム１６に用いる相関器のブロック図である。 図７は、中央サイトシステムの好ましい動作シーケンスを簡略化したフローチ ャートである。 図７Ａは、セルサイトで相互相関を行う位置探知システムに用いるセルサイト システムの実施例のブロック図である。 図８Ａ−８Ｅは、相関データ、遅延時間及び周波数差（ＴＤＯＡ、ＦＤＯＡ） データを得て、かかるデータに基づきセルラーホンの位置を計算するセルサイト システム１６の動作を示すフローチャートである。 図９は、本発明により修正料金請求テープを作成するプロセスの概略図である 。 好ましい実施例の詳細な説明 概要 本発明の好ましい実施例は、セルラーシステムの多数のセルサイトに設置され たレシーバのネットワークよりなる。これらのレシーバはセルラーシステムにあ るのが普通である移動式制御チャンネルのコマンド／応答を受信して、そのシス テム内で作動する各セルラーホンの物理的位置を推定する。制御チャンネルから 受信により得られる各セルラーホンの既知のＩＤ及びそのセルラーホンの推定物 理的位置に基づき、システムはデータ流をデータベースに連続的且つリアルタイ ムで送る。このデータベースはセルラースイッチと共に配置されるか、または何 か別の便利な場所にあってもよい。データベースに送られるデータ流は一組の数 よりなり、第１の数はセルラーホンの電話番号、第２の数はトランスミッタの緯 度、経度及び高度の推定値、第３の数は測定値のタイムスタンプである。データ 流を処理するデータベースソフトウエアは、セルラーホンシステムのオペレータ ではなくて位置探知システムのオペレータ（もしこれらが同じでなければ）によ り維持管理するようにしてもよい。 位置探知システムは、セルラーシステムの制御チャンネルに割当てられた周波 数を用いることにより作動する。セルラーホンはこれらの制御チャンネルを用い てセルラーシステムとの正規のコンタクトを維持するが、各コンタクト間の典型 的な時間は３０分以下であり、一般に約１０分である。各制御チャンネルは１０ ｋｄｐｓのマンチェスター符号化方式のデータ流よりなる。セルラーのセクター 或いはオムニセルサイトごとにただ１つの制御チャンネルが用いられる。位置探 知システムは、セルラーホンの制御チャンネル放送信号だけを聞くことにより機 能できるが、セルサイトからの制御チャンネル放送信号に依存しない。位置探知 システムは、セルラータワーの上の（もっとも他の高い構造物の上に設置可能で あるが）セルサイトの装置収容構造物内に、そして中央スイッチサイトに設置し た機器よりなるのが好ましい。 図２を参照して、本発明によるセルラーホン位置探知システムは少なくとも３ つの、好ましくはさらに多くのセルサイトシステム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１ ２ｄよりなる。（この図は他の図と同様一部の構成要素及び相互接続部が省略さ れているという点において単純化したものである。しかしながら、明細書及び添 付図面は当業者がここに開示された発明を実施し利用することができる程度に充 分なものである。）各セルサイトシステムはセルラーホンシステムのセルサイト に設置してもよいが、セルサイトによって充分にカバーされない場所にさらに別 のアンテナ及び受信機器を配置可能であることからこれは必要条件ではない。図 ２はまたセルラーホン１０ａを持ったユーザーを示す。以下に説明するように、 各セルサイトシステムは、セルラーホンシステムが利用するアンテナとして、同 じタワーまたはビルに設置できるアンテナを含む。さらに、各セルサイトシステ ムは対応のセルサイトの機器収容構造物内に収容してもよい機器（以下に説明す る）を含む。このように、セルラーホン位置探知システムはセルラーホンシステ ムの上に重ねて配置してもよく、従って低コストで実現可能である。セルサイト システム１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、通信リンク１４ａ，１４ｂ，１４ ｃ，１４ｄ（例えば、Ｔ１通信リンク）を介して中央サイト１６に結合されてい る。中央サイト１６は、セルラーホンシステムのＭＴＳＯと共に配置してもよい 。中央サイト１６はデイスク記憶装置１８を含むようにしてもよい。 中央サイト１６はさらにデータベース２２に結合されるが、このデータベース は中央サイトから遠い所に置くことができ、加入者が利用できるようにされてい る。例えば、図２はモデム（図示せず）及び電話線を介してデータベース２０に 結合された第１の端末２２と；データベース２０と無線通信リンクで結ばれた第 ２の端末２４と；データベースと無線通信リンクで結ばれ、セルラーホン１０ｂ を有するユーザーが携帯する第３の携帯端末２４とを示している。セルラーホン １０ｂと携帯端末２６とを有するユーザーは、データベースにアクセスすること により彼自身の位置を知ることができる。携帯端末２６は、例えば端末２６の地 図上にユーザーの位置を表示するための特別なマッピングソフトウエアを含むよ うにしてもよい。さらに、セルラーホンと携帯端末は１つのユニットとして結合 することも可能である。 セルサイトシステム 図３は、セルサイトシステム１２の現在において好ましい実施例の１つを示す ブロック図である。この図に示したセルサイトシステムの実施例を説明する前に 、各セルサイトに設ける機器には２つの択一的な好ましい実施例があり、特定の セルサイトシステムの実施例は所望のコストによることに注意されたい。 第１の実施例は最も好ましい例であり、（１）セルラー周波数バンドの信号を 受信するに適したアンテナと；（２）バンド幅が６３０ＫＨｚで、セルラーアン テナから１０乃至１５フィート内にあって、隣接チャンネルの干渉を排除する低 遅延バンドパスフィルタと；（３）次のフィルタまでの距離（通常、アンテナタ ワーの高さに張られたケーブルの水平距離を加えたもの）におけるケーブル損を 補償するに充分な利得を有する増幅器と；（４）各々がバンド幅３０ＫＨｚで、 中心が２１個の制御チャンネルのうちの１つである、２１個の個々の低遅延バン ドパスフィルタよりなるセットと；（５）ダイナミックレンジが７０ｄＢである 、２１個の自動利得制御回路よりなるセットとよりなる（これら全ての構成要素 が図３にないことに注意されたい）。この実施例は干渉を判別し排除する能力が 優れていることにより好ましい。 第２の実施例は、（１）セルラー周波数バンドの信号を受信するに適したアン テナと；（２）バンド幅が６３０ＫＨｚで、セルラーアンテナから１０乃至１５ フィート内にあって、隣接チャンネルの干渉を排除する低遅延バンドパスフィル タと；（３）次のフィルタまでの距離（通常、アンテナタワーの高さに張られた ケーブルの水平距離を加えたもの）におけるケーブル損を補償するに充分な利得 を有する増幅器と；（４）バンド幅が６３０ＫＨｚの第２の低遅延バンドパスフ ィルタと；（５）ダイナミックレンジが７０ｄＢである自動利得制御回路とより なる。 図３を参照して、セルサイトシステム１２の実施例の１つは、高い所、好まし くはセルサイトアンテナを取り付けるためセルラーホンシステムが使用すると同 じ構造物の上に取り付けた第１のアンテナ１２−１を含む。この第１のアンテナ １２−１はセルラーシステムとは無関係であってもよいし、またセルラーシステ ムが使用するもの、即ち、位置探知システムがセルラーシステムのアンテナから の信号の一部を取り込んでもよい。フィルタ／自動利得制御手段１２−１２はア ンテナ１２−１の近くに設置すると有利である。これにより、アンテナからセル サイトの受信機器へ同軸ケーブルを介してＲF信号を送ることによるケーブル損 が減少する。セルラーシステム１２はさらに、増幅器１２−２（叙上のように、 この増幅器１２−２に、制御チャンネルごとに１セットのフィルタ及び自動利得 制御回路を設けると有利である）と；ベースバンドコンバータ１２−３と；上側 波帯サンプラーと下側波帯サンプラーとを含むサンプルブロック１２−４と；フ ォーマットブロック１２−５（ソフトウエアで実現可能である）；例えば，地球 規模の位置測定システム（ＧＰＳ）からタイミングデータを受信するための第２ のアンテナ１２−６と；増幅器１２−７と；タイミング信号（例えば、ＧＰＳ） のレシーバ１２−８と；自動利得制御（ＡＧＣ）／制御ブロック１２−９と；５ ＭＨｚのオシレータ１２−１０と；コンピュータ１２−１１とを含む。セルサイ トシステム１２は、通信ライン１４を介して中央サイト１６（図２を参照）に結 合されている。 セルサイトシステム１２は、１またはそれ以上のセルラーホンから制御チャン ネルを介して送られる１またはそれ以上のセルラーホン信号を受信し、これらの 信号をベースバンド信号に変換し、ベースバンド信号をサンプリングし（サンプ リング周波数は自動利得制御／制御ブロック１２−９からのクロック信号により 決まる）、サンプリング済みの信号をフォーマットして所定フォーマットのデー タフレームを形成する。データフレームのフォーマットを図５を参照して以下に 説明する。データフレームは以下に説明するように中央サイトで処理される。 ５ＭＨｚオシレータ１２−１０は全てのセルサイト機器に共通の基準周波数を 与える。その周波数は、タイミング信号レシーバ１２−８からの１秒マーク信号 の受信と内部で発生される１秒マーク信号の受信の間の時間インターバルのコン トローラによる測定値に基づきコントローラ１２−９により制御される。 コンピュータ１２−１１は３つの異なる機能を同時に実行する。 （１）ベースバンドコンバータ１２−３（図４及びそれに関する説明を参照） の内部の自乗則検出器５４及び６０の出力を読取って、フィルタボード４８及び ５０（図４）へ送られる正しい制御信号を計算することにより、これらのボード の利得及び減衰を調節し、それらの出力電力が一定のレベルに維持されるように する。 （２）タイミング信号レシーバ１２−８から１秒マーク信号が生じるたびに信 号を受信する。この時、コントローラ１２−９から、１秒マーク信号レシーバ１ ２−８からのその１秒マーク信号とコントローラ１２−９の内部の対応１秒マー ク信号の到達時間の差を読み取る。コントローラ１２−９の内部の１秒マーク信 号は５ＭＨｚオシレータ１２−１０により発生される。その後、コンピュータは ５ＭＨｚオシレータへ送り返してその発振周波数を変化させる信号を計算し、タ イミングレシーバの１秒マーク信号と内部発生の１秒マーク信号とが同時に存在 するようにする。 （３）ステータスビットに符号化される情報（図５を参照）を計算し、その情 報をコントローラ１２−９へ送る。 図４を参照して、ベースバンドコンバータ１２−３の好ましい実施例の１つは 、高所に設けたアンテナ１２−１（図３）が（増幅器１２−２及びフィルタ／自 動利得制御回路１２−１２を介して）接続されるＲＦ入力コネクタ３０を含み、 それに続いて、ベースバンドコンバータのレベルを設定し周波数応答を制限する 減衰器３２及びバンドパスフィルタ３４を含む。フィルタ３４に続くのは単側波 帯ミキサ３６であり、このミキサはバッファ増幅器３８からの局部発振信号の作 用によりＲＦ周波数を混合して第１のＩＦ周波数に低下させる。好ましい実施例 におけるこのＩＦ周波数は１０ＭＨｚの近傍にある。バッファ増幅器３８の出力 はミキサ３６に送られるだけでなくデバイダ４２にも送られ、そこでコントロー ラ１２−９（図３）からの５ＭＨｚ基準周波数と比較される。デバイダ４２の出 力用いてオシレータ４０の周波数を制御して、オシレータ４０，デバイダ４２及 びバッファ増幅器３８の協働作用によりコントローラ１２−９からの５ＭＨｚ基 準周波数に位相ロックされた局部発振信号が得られるようにする。第１のＩＦ周 波数の信号はその後単側波帯ミキサ４４に送られ、そこでコンピュータ制御シン セサイザ４６の作用により混合されてベースバンド周波数にされる。シンセサイ ザ４６もまたコントローラからの５ＭＨｚ信号に位相ロックされている。ミキサ ４４の上側波帯（ＵＳＢ）出力はその後フィルタ／自動利得制御増幅器４８へ送 られ、そこでフィルタリングされ、その出力が連続的に公称値に調整される。ミ キサ４４の下側波帯（ＬＳＢ）出力も同様、フィルタ／自動利得制御増幅器５０ の作用を受ける。フィルタ／自動利得制御増幅器４８の出力はワイヤ５２を介し て上側波帯サンプラー（サンプルブロック１２−４の一部）へ送られる０ｄＢｍ の３７５ＫＨｚ信号と、自乗則検出器５４へ送られる−２２ｄＢｍの別の出力と 、フロントパネルモニタ（図示せず）へ送られる別の出力とを含む。フィルタ／ 自動利得制御増幅器５０の出力は、ワイヤ６４を介して下側波帯サンプラーに送 られる０ｄＢｍの３７５ＫＨｚ信号と、自乗則検出器６０へ送られる−２２ｄＢ ｍの別の出力と、フロントパネルモニタへ送られる別の出力とを含む。ベースバ ンドコンバータ１２−３はまた、フィルタ／自動利得制御回路４８，５０を給電 する配電板５７を含む。 図５は、フォーマットブロック１２−５が通信ライン１４を介して中央サイト １６（図２）へ送るデータの現在において好ましいフォーマットを示す。図示の ごとく、フォーマットブロック１２−５は通信ラインへほぼ１．５３６Ｍｂｐｓ のデータを送る。各フレームは、６４個の同期ビット、４８個のステータスビッ ト、６０ｋｂのサンプルデータ（１．５Ｍｂｓが毎秒２５個のフレームで分割さ れる）及びほぼ３．６ｋｂの「充填」データを含む。１．５Ｍｂのサンプルデー タは上側波帯及び下側波帯サンプルを表わす。ステータスビットは、データフレ ームが作成される正確な時間（これは問題のセルサイトでＲＦ信号が受信される と本質的には同じ時間）を表わすタイムスタンプを含む。 中央サイトシステム 図６は中央サイトシステム１６のブロック図である。好ましい実施例の１つで は、この中央サイトシステムは各々が１つのセルサイトからのＴ１チャンネルに 接続された１６個のデータ入力を含む。各データ入力はバイポーラＴ１信号を受 信してデータビット及びクロック信号を出力するインターフェイス／デフォーマ ッティング回路１６−１（例えばＴ１ ＣＳＵ）に接続されている。各チャンネ ルからのデータビットは、そのチャンネルからのクロック信号によりＦＩＦＯ１ ６−２へクロック入力される。コンピュータ１６−８は「Ｎの２選択」スイッチ １６−３によりチャンネルＦＩＦＯのうちの２つを選択する。サンプル読込みク ロック１６−４はコンピュータ１６−８とＲＡＭコントロール１６−５により以 前選択したＦＩＦＯからサンプルビットを読取るように制御される。選択された １つのチャンネルＦＩＦＯの出力を「データＡ」と呼び、もう１つの選択チャン ネルＦＩＦＯの出力を「データＢ」と呼ぶ。データＢサンプルについて、直角位 相チャンネル発生器１６−６の近似ヒルベルト変換により直角位相チャンネルが 計算され、その結果同相出力Ｂ１と直角移相出力Ｂ２が生じる。その後、複素相 関器１６−７を用いて、データＡ及びデータＢ１信号と、データＡ及びデータＢ ２信号の相関係数をデータＡ、データＢ１とデータＡ、データＢ２の間にそれぞ れ導入される遅延時間の関数として計算する。この複素相関器は、ハードウエア またはソフトウエアもしくはハードウエアとソフトウエアを組み合わせにより実 現可能であるが、処理速度が大きいため、ハードウエアが現在において好ましい 。 （複素相関器の１つの例を図６Ａを参照して以下において説明する）。コンピュ ータ１６−８を用い、その結果得られた相関値を周期的に読み取る。Ｎの２選択 スイッチをスイッチングし、ＦＩＦＯを読取り、直角位相サンプルを発生させ、 そして相関を行う相関プロセスは充分に早いため、単一の複素相関器１６−７に より１６個のデータ入力チャンネルのうちの全ての対を順次処理することができ る。 一般的にセルラー信号は弱いので（例えば、セルラーホンのところで６ミリワ ット）、その信号をできるだけ多くのセルサイトで検出し、各セルサイトにおい て受信信号の同一縁部の時間を正確に計るには、信頼性が高く、正確な方法が必 要である。信号の到達時間を正確に計る能力は、セルサイト対の間の遅延時間を 計算してそれにより位置を計算する上で大変重要である。 図６Ａを参照して、本発明の好ましい実施例に用いる検出前の相互相関法は、 第１のセルサイトからのサンプリング済みの強いセルラー信号を入力７２へ入力 し、第２、第３、第４等のセルサイトのうち任意のものからの遅延したサンプリ ング済みのセルラー信号を入力７０へ入力することを含む。相関器は特定のシス テムにつきそのコストに応じてハードウエアかソフトウエアのいずれかで構成す ることが可能である。相関器は好ましくは、１６チャンネルのシフトレジスタ７ ４と、２ビットマルチプライヤ７６と、カウンタ７８とを含む。多数の相関器を 直列に用い、各相関器がビットをシフトレジスタから次の相関器へ移すことによ り多数の遅延チャンネルを形成するようにしてもよい。 第２のセルサイトからのサンプリング済みのセルラー信号は連鎖状のシフトレ ジスタ７４へ入力される。レジスタからの出力はその後、全ての２ビットマルチ プライヤへ同時に加えられる。各遅延チャンネルにつき、７０で所定数のサンプ リング期間だけ遅延された信号入力は７２においてサンプリング済みセルラー信 号入力と共に各マルチプライヤへ印加される。マルチプライヤ７６の出力は２４ ビットカウンター７８よりなる加算回路へ入力される。各カウンターの出力は特 定の相対的遅延時間につき相互相関の強さに比例する。 大きな範囲の相対的遅延時間は、複数の遅延または相関チャンネルにより同時 に測定できる。必要な「遅れ」の数は、位置測定につきサーチすべき地理的エリ アと、光速度と、相関器へ印加中の受信信号のバンド幅とに基づく。例えば、上 述の実施例では、制御チャンネルはそれぞれのバンド幅が３７６ＫＨｚの上側波 帯及び下側波帯にグループ分けされている。この信号は例えば７５０Ｋｂｐｓで ある、最小ナイキストレートまたはそれよりも大きい速度でサンプリングする必 要がある。１００ｋｍのエリアをサーチする場合、必要な遅れの数： 上述したように、もう１つの実施例は各セルラー制御チャンネルごとに個々の レシーバを用いる。この信号が７１．４２８ＫＨｚでサンプリングされる場合、 必要な遅れの数は： 位置探知システムの動作 １．概要 図７は、中央サイトシステム１６により実行される処理を示した簡略化フロー チャートである。（信号処理の詳細な、フローチャートは図８Ａ−８Ｅで与えら れる）。このシステムはまず、各セルサイトからフレームデータを受ける。次に 、所与のセルサイトからの各フレーム（または各フレームのサンプリング済みの 信号部分）を他のセルサイトからの対応各フレーム（または他の各フレームのサ ンプリング済み部分）と相互相関する。（ここで「対応の」とは、同一時間イン ターバルに関連するフレームをさす。）システムは次に、現在処理中のデータフ レームにより表わされる時間インターバルの間にセルラーホン位置探知システム が受信する個々の信号を識別するデータの表を作成するが、この個々の信号は図 ７において文字「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」で示す。この表はさらに各セルサイトに おける信号の到達時間を示す。これらの到達時間はＴ１，Ｔ２，Ｔ３で表わされ る。従って、システムは、ある特定の時間インターバルの間に１またはそれ以上 のセ ルラーホンから受信される信号を識別し、またさらにそれぞれのセルサイトにか かる信号が到達した時間を示す。この情報はその後、到達時間差（ＴＤＯＡ）及 び到達周波数差（ＦＤＯＡ）データを計算するのに用いられるが、後者は速度を 推定するのに利用される。その後、このデータはシステムがエラーであると判定 したポイントを除去するためにフィルタリングを受ける。次に、フィルタリング 済みＴＤＯＡデータを用いて、各信号Ａ，Ｂ，Ｃを発した個々のセルラーホンの 位置（例えば、緯度及び経度）を計算する。次に、システムは位置を探知してい る各セルラーホンに対応する電話番号を復号する。電話番号の復号は、セルサイ トにあるコンピュータ１６−８またはハードウエア（図示せず）のソフトウエア で行ってもよい。システムは各信号の最強のサンプル（最大電力）を用いてその 電話番号を調べる。その後、各ホンの位置と電話番号とをデータベース２０に書 込むか或いはローカルディスク記憶装置１８（図２）に記憶させる。最後に、デ ータをユーザ、救急車或いは料金請求システムに送ってもよい。ユーザ、救急車 或いは料金請求システムに送られるフィールド（データ）は好ましくは、ダイヤ ル済みの番号、ステータスビット及び標準セルラー制御チャンネルメッセージか らのメッセージ型式を表わすデータビットを含む。ユーザまたは救急車はこれら のデータビットを用いて、符号化メッセージをディスプレイ端末に送ることがで きる。従って、位置探知システムは、位置探知サービスの他に、限られた形式の メッセージをさらにコストを増加させずに提供することができる。 「到達時間差」または「ＴＤＯＡ」とは、１つのセルサイト（例えば、セルサ イトＡ）でのクロックの読みで測ったそのセルサイトにセルラーホン信号が到達 した時間から第２のセルサイト（セルサイトＢ）でのクロックの読みで測ったそ の第２のセルサイトに同じセルラーホン信号が到達した時間を減算したものをさ す。この分析は全てのセルサイト対、ＡとＢで実行される。しかしながら、個々 の到達時間を測定する必要はない。所与の対のセルサイトにおける信号の到達時 間の差が必要なだけである。さらに、到達周波数差またはＦＤＯＡは、（事実上 ）セルサイトの５ＭＨｚ発振信号と比較して測定した第１のセルサイト（セルサ イトＡ）におけるセルラー信号の周波数から別のサイト（セルサイトＢ）の同じ 量を減算したものをさす。ＴＤＯＡデータを用い、ＴＤＯＡの観察値と、セルサ イ トと幾何学的関係及びセルラーホンの想定位置とに基づくＴＤＯＡの計算値との 差の自乗の和が絶対最小値となる緯度及び経度を計算すると、そのセルラーホン の緯度及び経度を推定できる。緯度及び経度の試算によるサーチはそのシステム のサービスエリア全体に亘って行う。ＦＤＯＡデータは用いると、セルラーホン の速度（速さ及び運動方向）を測定できる。速度の推定は位置の推定と同様な方 法で実行可能である。 ２．制御チャンネル信号の検出 極端に弱い制御チャンネル信号を検出する本発明の方法には２つの好ましい実 施例があるが、その選択は任意特定のシステムを実現するための所望の資本及び 運転コストにより決まる。両方法とも特定のセルラー信号の可変性に対処できる 。即ち、制御チャンネル上の送信信号は、セルラーホン番号、電子シリアル番号 、任意のダイヤル済み数字、メッセージ型式、ステータスビット及び他のビット のようなセルラー信号を可変にするような多数のフィールドよりなる。従って、 各送信信号は潜在的に特異であるため、それを任意の記憶信号と比較することは できない。 方法１では、セルラーサイトシステムは大きな資本コストが必要であるが、通 信リンクは例えば５６Ｋｂｐｓと低速度であり、従って運転コストは低い。図７ Ａは、セルサイトシステムの機能的構成要素を示すことによりこの方法を概略的 に示す。この方法では、セルサイトにおいて以下の態様で相互相関が実行される 。特定の第１のセルサイトにおいて特定の制御チャンネル上で受信される強い信 号（例えば、信号「Ａ」）（「強い」とはノイズレベルよりも少なくとも数ｄＢ 上のことをいう）については、その強い信号はまずセルラーシステムそれ自体が 用いるような信号復号器に印加される。この復号器はセルラー信号を復調するこ とにより、セルラー信号を発生させるため変調された元のデジタルビット流を発 生させる。復調器が許容誤差しきい値内でデジタル流を復調できない場合、この 強い信号はこのプロセスの残りの部分のスターテイングポイントとしてリジェク トされる。このデジタルビット流はその後、セルサイトシステムにより変調され て、最初にセルラーホンが送信したような元の信号波形に再構成される。この再 構成された信号波形は第１のセルサイトにおいて受信信号と相互相関される。相 互相 関によりピーク値が生じるが、そのピーク値の所定のポイントから正確な到達時 間を計算できる。 第１のセルサイトシステムはその後、復調デジタルビット流と正確な到達時間 とを通信リンクを介して中央サイトに送る。中央サイトはその後、復調デジタル ビット流と正確な到達時間とをセルラー送信信号を受信したものと見込まれる他 のセルサイトへ配信する。これらの他の第２、第３、第４等のセルサイトの各々 では、デジタルビット流がセルサイトシステムにより変調され、セルラーホンが 最初に送信したような元の信号波形が再構成される。この再構成された信号波形 は、同じ時間インターバルの間各セルサイトが受信した信号との間で相互相関さ れる。この場合、同じ信号インターバルとは、第１のセルサイトに強い信号が到 達した時間からいずれかの方向に数百乃至数千マイクロ秒延びた期間をさす。相 互相関によってピークが得られる場合も得られない場合もあるが、ピークが得ら れる場合、正確な到達時間をそのピークの所定のポイントから計算することが可 能となる。その後、この正確な到達時間を通信ラインを介して中央サイトへ送り 、その値から特定対のセルサイトの遅延時間差を計算することができる。この方 法により、セルサイトシステムは極端に弱い受信信号から到達時間情報を抽出す ることができる。この場合、極端に弱い信号とはノイズレベルよりも大きいか小 さいことをいう。さらに、セルサイトにおける相互相関により、セルサイトシス テムはセルラーホン信号の第１の前縁部を検出し、マルチパスにより生じるその 後の前縁部をリジェクトできる。マルチパス効果を軽減するこの方法の価値は当 業者によって理解されるであろう。この方法は、各サンプリング期間の間各セル サイトが受信する強い信号のそれぞれにつき充分な数のセルサイト対について反 復的に適用される。任意の所与のセルラーホン送信信号につき、この方法は１度 だけ適用される。各信号の遅延時間の対の結果はその後、位置計算アルゴリズム へ向けられる。 方法２では、セルラーサイトシステムは、主として各制御チャンネルをサンプ リングしてサンプリング済みの情報を中央サイトへ送り返す働きをするため、比 較的低コストである。しかしながら、セルサイトでは相関が行われないため、サ ンプリング済みのデータはすべて中央サイトへ送り返す必要がある。このため、 例えばＴ１ラインのような高速通信ラインが必要となる。中央サイトは全てのセ ルサイトから同一通信ラインを介してデータを受信するが、このデータは同一の 時間基準（タイミングレシーバから取り出した）を用いてサンプリングし、タイ ムスタンプを押したものである。）この方法は、各サンプリング期間の間各セル サイトにおいて受信される強い信号の各々について充分な数のセルサイト対に反 復的に適用される。この方法は任意所与のセルラーホン送信信号に対してだた１ 度だけ適用される。その後、各信号の遅延時間対の結果は以下に説明する位置計 算アルゴリズムへ向けられる。 ３．位置の計算 セルラーホンの位置を計算するために用いられる所望のアルゴリズムは、反復 プロセスである。このプロセスの第１のステップは、セルラーホンシステムの地 理的エリアをカバーする理論的ポイントのグリッド作成に係わる。これらのポイ ントは、例えば緯度及び経度を０．５分の増分または他の増分で定めたものであ る。これらの理論的ポイントの各々から、各関連対のセルサイトについて遅延時 間の理論値が計算される。遅延時間の理論値の計算にあたり、任意既知のサイト の偏りがその計算に導入される。既知のサイトの偏りは任意数の機械的、電気的 或いは環境的要因により生じ得るものであり、時間により変化することがある。 サイトの偏りは基準セルラートランスミッタの位置を定期的に測定することによ り求める。基準トランスミッタは定義により既知の位置にあるため、その既知の 位置からのトランスミッタの計算位置の任意のばらつきが永続的或いは一時的な サイトの偏りにより生じるたものと想定される。これらサイトの偏りはセルラー ホンの既知でない位置の測定値にも影響を与えるものと予想される。 遅延時間の理論値をグリッドの各理論的ポイントから計算した後、相関により 遅延時間を求めることができる各セルサイト対につき、遅延時間理論値と実際の 遅延時間観測値との間で最小自乗差の計算を行う。この最小自乗法の計算では実 際の各遅延時間測定値について品質係数を考慮する。この品質係数はマルチパス 或いは他の異常現象がその特定の遅延時間測定値に影響を与えた度合いの推定値 である。（この品質係数は以下において説明する。）従って、最小自乗差の式は 次の形を取る： ＬＳＤ＝［Ｑ₁₂（遅延＿Ｔ₁₂−遅延＿Ｏ₁₂）²＋ Ｑ₁₃（遅延＿Ｔ₁₃−遅延＿Ｏ₁₃）²＋．．． Ｑ_xy（遅延＿Ｔ_xy−遅延＿Ｏ_xy）²］ 上式において、遅延＿Ｔ_xyはセルサイトｘｙ間の遅延時間理論値を表わし；ｘ 及びｙはセルサイトを表わす指標であり；遅延＿Ｏ_xyはセルサイトｘｙ間の遅延 時間観測値を表わし；Ｑ_xyはセルサイトｘｙ間の遅延時間測定値の品質係数を表 わし；ＬＳＤはセルラーシステムの地理的エリアに亘って絶対最小値にされた最 小自乗差の値である。 そのアルゴリズムは理論的ポイントのグリッド全体をサーチしてＬＳＤの値が 最小となる最適な理論的ポイントを確定する。アルゴリズムはその後、この最適 な理論的な緯度−経度からスタートして、上述のプロセスと同様な別の線形重み 付け最小自乗逐次演算を実行することにより、実際の緯度−経度の精度が０．０ ００１度または他の任意の選択値内に収まるようにする。緯度−経度の計算を２ つのステップで行うことにより、必要な処理量を他の方法に比べて大幅に減少す ることができる。 当業者は、位置を測定するこの逐次演算法ではセルラーホン位置の計算におい て精度の地理的稀釈（ＧＤＯＰ）の問題が自動的に考慮されていることが分かる であろう。即ち、遅延時間理論値のグリッドの計算において逐次演算は共に誤差 の値も計算するため、ＧＤＯＰの表は別に必要ない。 セルラーホン信号は、セルラーホンから種々のセルサイト流れるにあたりマル チパス及び他の障害の影響を受け易い。従って、ここに説明する方法はマルチパ スに対する補償を含んだものである。上述したように、セルラー制御チャンネル のデジタルビット流のシンボルレートは１０Ｋｂｐｓであり、これは１００マイ クロ秒のビット時間を有する。マルチパスについての公表された研究によると、 都市及び郊外における典型的なマルチパスによる遅延は５乃至２５マイクロ秒で あることが分かっている。本発明の発明者等は、この場合、典型的なマルチパス 効果によりデジタルデータ流のビット時間が長くなり、上述した相関アルゴリズ ムによれば特定の送信信号がそれにより損なわれた度合いを求めることができる ことを発見している。叙上のように、相互相関を行う場合、相互相関により得ら れるピークのサイズ及びピークの幅に基づき、特定対のセルサイトの特定の遅延 時間測定値に対する品質係数Ｑ_xyを計算できる。この品質係数は、位置の測定に 用いる最小自乗計算に重み付けを行って、マルチパス効果を軽減させるのに役立 つ。 図８Ａ−８Ｅは一括して、（１）相関データを得、（２）遅延時間差及び周波 数差データを得、（３）位置データを計算するために、位置探知システムが使用 する信号処理のフローチャートを示す。相関データを得るための処理を示す図８ Ａを参照して、その処理は受信電力が任意のセルサイトにおいて所定のしきい値 よりも大きいか否かを判定することにより始まる。もし大きければ、複素相関器 入力がそのセルサイトのデータを自己相関として処理するようにセットされ、両 方の入力が同一セルサイトからのデータを受信するようにセットされる。その後 システムは相関器が自己相関データの計算を終了するまで待機する。その後、自 己相関データがフーリエ変換されて電力スペクトルデータが得られる。次に、シ ステムはいずれの信号チャンネルに送信信号があるかを判定し、その結果を記憶 する。次に、時間インデックスをクリアした後、システムは相関器入力「Ｂ」を セットして別のセルサイトからデータを受信し、「Ａ」入力はそのままにする。 その後、システムは相関器が終了するまで待機した後、相関結果を記憶する。そ の後、システムは未処理の「Ｂ」セルサイトが存在するか否かの判定を行う。も し存在すれば、処理が図示のごとく枝路に戻ってそのセルサイトからのデータを 処理する。もし存在しなければ、システムは出力が依然として受信中であるか否 かを判定し、もしそうでなければこの処理部分が終了し、もしそうであれば時間 インデックスをインクリメントして、「Ｂ」チャンネルのセルサイト信号を再び 図示のごとく処理する。 遅延時間差及び周波数差データを得るための処理を図８Ｂに示す。システムは まず、出力が検出されたセルサイトのサイトインデックスへ第１のインデックス をセットする。その後、第２のインデックスを別のサイトにセットする。次いで 、その時間インデックスを第１の時間にセットする。その後、相関データを行番 号が時間インデックスに対応する２次元アレーの行に記憶させる。次に、システ ムは別の時間サンプルを処理すべきか否かを判定し、もしそうであれば時間イン デ ックスをインクリメントすると、システムは図示のごとく枝路に戻る。もしそう でなければ、２次元アレーのデータをフーリエ変換する。変換されたデータはそ の後、最大の振幅を求めてサーチされる。次いで、変換データのピークを推定す るための相間が行われる。その後、遅延時間差及び周波数差の結果が記憶される 。システムはその後、第２のインデックスをインクリメントすべきか否かの判定 を行い、もしそうであれば図示のごとく枝路に戻る。 図８Ｃ−Ｅは、位置推定プロセスを示す。図８Ｃを参照して、システムはまず 第１に遅延時間及び周波数の観測値を引き出す。その後、対応のセルラーホン情 報を引き出す。次いで、緯度及び経度をそれらの初期値にセットする。初期値が 与えられると、システムはサイトの偏り（もしあれば）を考慮して遅延時間理論 値を計算する。その後、システムは遅延時間観測値から遅延時間計算値を減算し たものの自乗の和を求める。これを「Ｘ」とする。システムはその後、これがこ れまで得られた最小の「Ｘ」であるか否かの判定を行う。もしそうでなければ、 システムは図示のごとく枝路を進んで緯度の初期値をインクリメントする。もし これが最小の「Ｘ」であれば、緯度を「ＢＥＳＴ＿ＬＡＴ」に記憶し、経度を「 ＢＥＳＴ＿ＬＯＮ」に記憶させる。その後システムは別の経度及び緯度をテスト すべきか否かの判定を行う。もしそうでなければ、システムはＢＥＳＴ＿ＬＡＴ 及びＢＥＳＴ＿ＬＯＮからスタートして、線形重み付け最小自乗逐次演算ステッ プを行うことにより補正値「ＬＡＴ＿ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ」及び「ＬＯＮ＿Ｃ ＯＲＲＥＣＴＩＯＮ」を求める。 図８Ｄを参照して、位置測定プロセスは、ＬＡＴ＿ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮの大 きさが０．０００１度よりも小さいか否かの判定を行うことにより継続する。同 様に、システムはＬＯＮ＿ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮが０．０００１度よりも小さい か否かの判定を行う。これらのうちいずれかが否定の答えを出す場合、ＬＡＴ＿ ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮの値をＢＥＳＴ＿ＬＡＴに加え、ＬＯＮ＿ＣＯＲＲＥＣＴ ＩＯＮの値をＢＥＳＴ＿ＬＯＮに加え、処理は枝路に戻って別の線形重み付け最 小自乗逐次演算ステップ（図８Ｃ）を行う。ＬＡＴ＿ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ及び ＬＯＮ＿ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮの大きさが０．０００１以下になると、システム は速さ変数を０に、また方向変数を０（即ち、北）にセットすることにより速度 計算に入る。これらの速さ及び方向の初期値が与えられると、システムは任意の サイトの偏りを考慮して周波数理論値を計算する。その後、システムは周波数観 測値から理論値を減算したものの自乗の和を計算する。この和を「Ｙ」とする。 システムはその後、この値「Ｙ」がこれまで得られた最小のものであるか否かの 判定を行う。もしそうであれば、速さを「ＢＥＳＴ＿ＳＰＥＥＤ」に記憶させ、 方向を「ＢＥＳＴ＿ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ」に記憶させる。その後システムは別の 方向をテストすべきか否かの判定を行う。もしそうであれば、方向をインクリメ ントし、図示のごとく枝路に戻って処理を行う。同様に、システムは別の速さを テストすべきか否かを判定し、もしそうであれば速さをインクリメントし、図示 のごとく枝路に戻る。システムが別の方向及び速さをテストしないと決定した場 合、ＢＥＳＴ＿ＳＰＥＥＤ及びＢＥＳＴ＿ＤＩＲＥＣＴＩＯＮからスタートして 線形重み付け最小自乗計算を行うことにより補正値「ＳＰＥＥＤ＿ＣＯＲＲＥＣ ＴＩＯＮ」及び「ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ＿ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮ」を求める。その 後、システムはＳＰＥＥＤ＿ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮの大きさが特定値、例えば毎 時１マイルよりも小さいか否かの判定を行う。もしそうであれば、システムはＤ ＩＲＥＣＴＩＯＮ＿ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮの大きさが１度より小さいか否かを判 定する。もしこれらのテストの結果がいずれも肯定である場合、システムはＳＰ ＥＥＤ＿ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮをＢＥＳＴ＿ＳＰＥＥＤへ、またＤＩＲＥＣＴＩ ＯＮ＿ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮをＢＥＳＴ＿ＤＩＲＥＣＴＩＯＮへ加え、図示のご とく処理を枝路へ戻って行うことにより、別の線形重み付け最小自乗計算を行う 。ＳＰＥＥＤ＿ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮが毎時１マイルより小さく、ＤＩＲＥＣＴ ＩＯＮ＿ＣＯＲＲＥＣＴＩＯＮが１度より小さい場合、システムはセルラーホン 情報、ＢＥＳＴ＿ＬＡＴ、ＢＥＳＴ＿ＬＯＮ、ＢＥＳＴ＿ＳＰＥＥＤ及びＢＥＳ Ｔ＿ＤＩＲＥＣＴＩＯＮを出力する。 用途 ここに説明した本発明の技術には商業的に価値のある種々の用途が存在する。 例えば、移動式セルラーホンの位置を追跡する基本的機能に加えて、電話をかけ る場所により可変の料金レートを加入者に提供するために本発明を利用できる。 図９に示すように、加入者のセルラーホン位置の経時記録を含む位置テープを料 金請求テープと結合することにより修正料金請求テープを作成することができる 。料金請求テープはある特定の時間内にセルラーホンがかけた各通話の料金を示 すデータを含む。この料金は１またはそれ以上の所定の料金レートに基づくもの である。修正料金請求データはある特定の場所からの通話にそれぞれ異なるレー トを適用したものである。例えば、ユーザの家庭或いはオフィスからの通話に対 しては低い料金レートを適用できる。 本発明はまた、例えば「９１１」の呼出しに応答して緊急援助を与えるように 利用できる。この用途の場合、位置探知システムはセルラーホンからの「９１１ 」信号の受信に応答して位置情報を特定の受信ステーションへ自動的に送る手段 を含む。 さらに、本発明を警報サービスとともに用いることができる。この用途では、 所与のセルラーホンの現在位置を特定の位置範囲と比較し、現在位置が所定範囲 内にないときは警報状態を指示する手段を設ける。 さらに別の用途では、所与のセルラーホンからの信号送信がないのを検出し、 それに応答してそのセルラーホンを自動的に呼出し、信号送信を行わせることを 含む。これにより、システムはセルラーシステムに対してレジストレーションで きなくなったセルラーホンの位置を特定できる。かかる機能を用いると、例えば 遠隔の場所にいる加入者に警報を発することができる。 さらに別の用途では、特定の場所にある所与のセルラーホンの到達時間を推定 する。この用途は、例えば公共交通システムに関連して規定ルートに沿うバスの 到達予想時間を提供するのに有用である。この機能については他の多くの用途が 考えられる。 結論 最後に、本発明の真の範囲はここに開示した現在において好ましい実施例に限 定されない。例えば、セルサイトシステムの全部或いはその任意のものを、関連 のセルラーホンシステムの実際のセルサイトと一緒に配置する必要はない。加え て、Ｔ１リンク以外の通信リンクをセルサイトシステムと中央サイトシステムの 結合に用いることができる。加えて、タイミング信号レシーバはＧＰＳレシーバ である必要はないが、これは全てのセルサイトシステムへ共通のタイミング信号 を送る他の手段が当業者にとって自明であるからである。さらに、本発明は特に 言及しなかった多くの用途に利用できる。これらには、盗難車両の取り戻し、全 車両の管理、セルシステムの診断及びハイウエーの管理が含まれる。従って、明 らかにそうだと限定されたものを除き、以下の請求項の保護範囲は上述した特定 事項に限定されるものではない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ナイト，カーティス，エイ アメリカ合衆国，ワシントンディーシー 20009，ナンバー610，コロンビア・ロー ド・ノースウエスト 2022 (72)発明者 ウェッバー，ジョン，シー アメリカ合衆国，バージニア州 22071, ハーンドン，ベッツィー・レーン 3249

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．各々が所定セットの逆制御チャンネルの１つへ周期的信号送信を行う多数 の移動式セルラーホンの位置を求めるためのセルラーホン位置探知システムであ って、 （ａ）各々が、高い所の地上アンテナと、前記セルラーホンにより逆制御チャ ンネルへ送信されたセルラーホン信号を受信し、そのセルラーホン信号から抽出 したベースバンド信号を与えるために前記アンテナに作動的に結合されたベース バンドコンバータと、全てのセルサイトに共通のタイミング信号を受信するタイ ミング信号レシーバと、前記ベースバンド信号を所定のサンプリング周波数でサ ンプリングし、サンプリング済みの信号をフォーマットして、各々が所定数のデ ータビットと、前記セルラーホン信号が受信された時間を表わすタイムスタンプ ビットとよりなる、デジタルデータフレームを形成するために、前記タイミング 信号レシーバと前記ベースバンドコンバータに作動的に結合されたサンプリング サブシステムとよりなる、少なくとも３つのセルサイトシステム、及び （ｂ）前記セルサイトシステムに作動的に結合され、前記セルサイトシステム からの前記データフレームを処理して個々のセルラーホン信号及び前記セルラー ホン信号の到達時間の前記セルサイトシステム間の差を示す表を作成する手段と 、前記到達時間差に基づき前記セルラーホン信号を発したセルラーホンの位置を 求める手段とよりなる中央サイトシステム からなるセルラーホン位置探知システム。 ２．前記タイミング信号レシーバは、地球位置探知システム（ＧＰＳ）レシー バよりなることを特徴とする請求項１に記載のセルラーホンシステム。 ３．前記中央サイトシステムは、１つのセルサイトシステムからのフレームの データビットをその他の各セルサイトシステムからの対応データビットと相互相 関する相関器よりなる請求項１に記載のセルラーホンシステム。 ４．前記中央サイトシステムはさらに、 各々が前記セルサイトシステムの１つから信号を受信するよう接続された複数 のデータ入力ポートと、 前記入力ポートから信号を受信し、データビットとクロック信号を出力するた めのインターフェイス／デフォーマティング回路と、 各々がインターフェイス／デフォーマティング回路からデータビットとクロッ ク信号を受信するようにその回路に結合された複数のＦＩＦＯレジスタと、 各々が前記ＦＩＦＯレジスタの１つの出力に結合された複数の入力ポートと、 前記相関器の入力ポートに結合された第１の出力ポート（Ａ）及び第２の出力ポ ート（Ｂ）とよりなるスイッチと、 前記スイッチの入力にうち２つの入力を前記スイッチの出力ポート上へ出力す るように選択すべく前記スイッチに作動的に結合されたコンピュータと、 前記コンピュータと前記ＦＩＦＯレジスタに結合されたＲＡＭ制御回路と、 前に選択したＦＩＦＯレジスタからサンプルビットを読取るために前記コンピ ュータ及び前記ＲＡＭ制御回路により制御されるサンプル読み取りクロックと、 前記スイッチの前記第２の出力ポートに結合された入力ポートと、第１の出力 ポート（Ｂ１）と、第２の出力ポート（Ｂ２）と、前記第１の出力ポート（Ｂ１ ）上に同相信号を、また前記第２の出力ポート（Ｂ２）上に直角位相信号を出力 する手段とよりなる直角位相チャンネル発生器とよりなり、 前記相関器は前記ＤＡＴＡ Ａ及びＤＡＴＡ Ｂ１信号の第１の相関係数と、 前記ＤＡＴＡ Ａ及びＤＡＴＡ Ｂ２信号の第２の相関係数を計算する請求項３ に記載のセルラーホンシステム。 ５．前記ベースバンドコンバータの各々は、中間周波（ＩＦ）信号を与える第 １のミキサと、局部発振機（ＬＯ）信号を与えるシンセサイザと、前記第１のミ キサ及び前記シンセサイザに結合されて前記ＩＦ信号を上側帯波信号と下側帯波 信号に変換する単一の側帯波ミキサと、上側帯波信号及び下側帯波信号をフィル タリングしてフィルタリング済み上側帯波信号及び下側帯波信号に基づき前記ベ ースバンド信号を与える手段とよりなる請求項１に記載のセルラーホンシステム 。 ６．セルラーホン信号を受信するための第１のセルサイトの第１のレシーバ手 段と、 前記第１のセルサイトの受信セルラーホン信号を復調して復調デジタルビット 流を発生させるための前記第１のセルサイトの復調手段と、 復調デジタルビット流を変調して、最初に送信されたときのセルラーホン信号 を再構成することにより、第１の再構成セルラーホン信号を発生させるための前 記第１のセルサイトの第１の変調手段と、 前記再構成した信号を前記第１のセルサイトで受信したセルラーホン信号と相 互相関することにより、第１のセルサイトにおけるセルラーホン信号の到達時間 を示す第１のピークを発生させるための前記第１のセルサイトの第１の相互変調 手段と、 前記第１のピークに基づき第１のセルサイトでのセルラーホン信号の到達時間 を求め、それを示す第１の到達時間データを発生させる手段と、 復調デジタルビット流と、第１の到達時間データを第１のセルサイトから中央 サイトへ送る手段と、 復調デジタルビット流と、第１の到達時間データを第２のセルサイトへ配信す る手段と、 復調デジタルビット流を第２のセルサイトで変調することにより、セルラーホ ンにより最初に送信されたときのセルラーホン信号を再構成して、再構成された 第２のセルラーホン信号を発生させるための前記第２のセルサイトの第２の変調 手段と、 前記セルラーホン信号を受信するための前記第２のセルサイトの第２のレシー バ手段と、 再構成した第２の信号と、第２のセルサイトで受信したセルラーホン信号とを 相互相関することにより第２のセルサイトにおけるセルラーホン信号の到達時間 を示す第２のピークを発生させるための前記第２のセルサイトの第２の相互相関 手段と、 前記第２のピークに基づき第２のセルサイトにおけるセルラーホン信号の到達 時間を求め、それを示す第２の到達時間データを発生させる手段と、 前記第２の到達時間データを第２のセルサイトから中央サイトへ送る手段と、 前記第１及び第２の到達時間データに基づき到達時間差データを求める前記中 央サイトの手段とよりなる請求項１に記載のセルラーホンシステム。 ７．（１）所定の地理的エリアをカバーする、所定の緯度及び経度増分だけ離 れた理論的ポイントのグリッドを作成し、 （２）複数対のセルサイトにつき遅延時間理論値を計算し、 （３）複数対のセルサイトにつき遅延時間理論値と遅延時間測定値とに基づき 最小自乗差（ＬＳＤ）の値を計算し、 （４）理論的ポイントの全グリッドをサーチして、ＬＳＤの値が最小となる最 適の緯度及び経度の理論値を求め、 （５）最適の緯度及び経度の理論値からスタートして別の線形重み付け最小自 乗逐次演算を行うことにより、実際の緯度及び経度の精度を所定の度数または１ 度の端数内に収めることよりなる位置推定手段よりなる請求項１に記載のセルラ ーホンシステム。 ８．前記計算ステップ（２）は、任意の既知のサイトにつき、機械的、電気的 または環境的要因により生じる偏りを調べ、前記サイトの偏りは既知の位置での 基準セルラートランスミッタの位置を周期的に計算することにより求める請求項 ７に記載のセルラーホンシステム。 ９．前記最小自乗差は下式で与えられる請求項７に記載のセルラーホンシステ ム： ＬＳＤ＝［Ｑ₁₂（遅延＿Ｔ₁₂−遅延＿Ｏ₁₂）²＋ Ｑ₁₃（遅延＿Ｔ₁₃−遅延＿Ｏ₁₃）²＋．．． Ｑ_xy（遅延＿Ｔ_xy−遅延＿Ｏ_xy）²］ 上式において、遅延＿Ｔ_xyはセルサイトｘｙ間の遅延時間理論値を表わし；ｘ 及びｙはセルサイトを表わす指標であり；遅延＿Ｏ_xyはセルサイトｘｙ間の遅延 時間観測値を表わし；Ｑ_xyはセルサイトｘｙ間の遅延時間測定値の品質係数を表 わし；この品質係数はマルチパスまたは他の異常事態が特定の遅延時間測定値に 影響を与えた度合いの推定値である。 １０．さらに、セルラーホン信号の第１の前縁部を検出し、前記セルラーホン 信号のその後の前縁部をリジェクトして、マルチパス効果を軽減させるための手 段よりなる請求項７に記載のセルラーホンシステム。 １１．（１）所定の速度範囲をカバーする、所定の増分だけ離れた理論的ポイ ントのグリッドを作成し、 （２）複数対のセルサイトにつき周波数差理論値を計算し、 （３）複数対のセルサイトにつき周波数差理論値と周波数差測定値とに基づき 最小自乗差（ＬＳＤ）の値を計算し、 （４）理論的ポイントの全グリッドをサーチして、ＬＳＤの値が最小となる最 適の速度理論値を求め、 （５）最適の速度理論値からスタートして別の線形重み付け最小自乗逐次演算 を行うことにより、実際の速度の精度を所定の許容誤差内に収めることよりなる 速度推定手段よりなる請求項１に記載のセルラーホンシステム。 １２．さらに、セルラーホンと、そのそれぞれの位置を示す位置データを記憶 させるためのデータベースと、遠隔の加入者が前記データベースにアクセスでき るようにする手段とよりなる請求項１に記載のセルラーホンシステム。 １３．さらに、前記セルラーホンの特定の1つによるリクエストに応答して位 置データをその特定のセルラーホンに提供する手段よりなる請求項１２に記載の セルラーホンシステム。 １４．さらに、前記セルラーホンの前記位置データを料金請求データと結合し て修正料金請求データを発生させる手段よりなり、前記料金請求データはある特 定の時間の間に前記セルラーホンがかけた各通話のコストを示し、前記コストは １またはそれ以上の所定の料金レートに基づき、前記修正料金請求データは１ま たはそれ以上の所定の場所からの通話に対して異なるレートが適用される請求項 １２に記載のセルラーホンシステム。 １５．システムはユーザの家庭からかけた通話に対して低い料金レートを適用 する請求項１４に記載のセルラーホンシステム。 １６．さらに、信号を選択されたセルラーホンに送信することにより、前記選 択されたセルラーホンをして制御チャンネルへ信号を送信させるための手段より なる請求項１に記載のセルラーホンシステム。 １７．さらに、セルラーホンからの危難信号の受信に応答して位置情報を所定 の受信ステーションへ自動的に送信することにより、危難に遭遇したユーザへ緊 急援助が与えられるようにする請求項１に記載のセルラーホンシステム。 １８．さらに、所与のセルラーホンの現在位置を所定の位置範囲と比較し、前 記現在位置が前記所定の範囲にないときは警報状態を指示するための手段よりな る請求項１に記載のセルラーホンシステム。 １９．さらに、所与のセルラーホンによる信号送信がないのを検出し、それに 応答して前記所与のセルラーホンを自動的に呼出すことにより前記所与のセルラ ーホンをして信号送信を開始させるための手段と、警報状態を指示するための手 段とよりなる請求項１に記載のセルラーホンシステム。 ２０．さらに、所定の位置への所与のセルラーホンの到達時間を推定するため の手段よりなる請求項１に記載のセルラーホンシステム。 ２１．さらに、所与のセルラーホンがボイスチャンネルへ送信したボイス信号 を受信し、前記所与のセルラーホンの位置を前記ボイス信号に基づき求めること により、所与のセルラーホンを継続的に追跡するための手段よりなる請求項１に 記載のセルラーホンシステム。 ２２．移動式セルラーホンを所有する複数の加入者にサービスを提供する地上 設置セルラーホンシステムであって、 （ａ）各々が所定セットの逆制御チャンネルの１つへ周期的信号送信を行う複 数の移動式セルラーホンが送信した信号を受信する設備をもつ、少なくとも３つ のセルサイトと、 （ｂ）逆制御チャンネルへの前記周期的信号送信時に発せられた信号を受信し 処理することによって前記セルラーホンの位置を自動的に求める位置測定手段と 、 （ｃ）セルラーホンと、そのそれぞれの位置とを示す位置データを記憶させ、 遠隔の加入者がアクセスできるようにするためのデータベース手段とよりなる地 上設置セルラーホンシステム。 ２３．さらに、前記セルラーホンの特定の１つによるリクエストに応答して位 置データをその特定のセルラーホンに提供する手段よりなる請求項２２に記載の 地上設置セルラーホンシステム。 ２４．さらに、前記セルラーホンの前記位置データを料金請求データと結合し て修正料金請求データを発生させる手段よりなり、前記料金請求データはある特 定の時間の間に前記セルラーホンがかけた各通話のコストを示し、前記コストは １またはそれ以上の所定の料金レートに基づき、前記修正料金請求データは１ま たはそれ以上の所定の場所からの通話に対して異なるレートが適用される請求項 ２２に記載の地上設置セルラーホンシステム。 ２５．さらに、信号を選択されたセルラーホンに送信することにより、前記選 択されたセルラーホンをして制御チャンネルへ信号を送信させるための手段より なる請求項２２に記載の地上設置セルラーホンシステム。 ２６．さらに、セルラーホンからの危難信号の受信に応答して位置情報を所定 の受信ステーションへ自動的に送信することにより、危難に遭遇した加入者へ緊 急援助が与えられるようにする請求項２２に記載の地上設置セルラーホンシステ ム。 ２７．さらに、所与のセルラーホンの現在位置を所定の位置範囲と比較し、前 記現在位置が前記所定の範囲にないときは警報状態を指示するための手段よりな る請求項２２に記載の地上設置セルラーホンシステム。 ２８．さらに、所与のセルラーホンによる信号送信がないのを検出し、それに 応答して前記所与のセルラーホンを自動的に呼出すことにより前記所与のセルラ ーホンをして信号送信を開始させるための手段と、警報状態を指示するための手 段とよりなる請求項２２に記載の地上設置セルラーホンシステム。 ２９．さらに、所定の位置への所与のセルラーホンの到達時間を推定するため の手段よりなる請求項２２に記載の地上設置セルラーホンシステム。 ３０．さらに、所与のセルラーホンがボイスチャンネルへ送信したボイス信号 を受信し、前記所与のセルラーホンの位置を前記ボイス信号に基づき求めること により、所与のセルラーホンを継続的に追跡するための手段よりなる請求項２２ に記載の地上設置セルラーホンシステム。 ３１．所定セットの逆制御チャンネルの１つへ信号を周期的に送信する１また はそれ以上の移動式セルラーホンの位置を求める方法であって、 （ａ）少なくとも３つの地理的に離れたセルサイトにおいて前記逆制御チャン ネル信号を受信し、 （ｂ）各セルサイトにおいて前記信号を処理することにより、各々が所定数の データビットと、各セルサイトにおいてデータフレームが作成された時間を表わ すタイムスタンプビットよりなるデータフレームを作成し、 （c）前記データフレームを処理することにより、個々のセルラーホン信号と 前記セルサイト間の前記セルラーホン信号の到達時間の差を求め、 （ｄ）前記到達時間差に基づき前記セルラーホン信号を発したセルラーホンの 位置を求めるステップよりなる方法。 ３２．セルラーホンとそのそれぞれの位置を示す位置データをデータベースに 記憶させ、遠隔の加入者が前記データベースにアクセスできるようにするステッ プよりなる請求項３１に記載の方法。 ３３．さらに、前記セルラーホンの前記位置データを料金請求データと結合し て修正料金データを作成することよりなり、前記料金請求データはある所定の時 間の間前記セルラーホンがかけた各通話のコストを示し、前記コストは１または それ以上の所定の料金レートに基づき、前記修正料金データは１またはそれ以上 の所定の位置からの通話に対して異なるレートが適用される請求項３１に記載の 方法。 ３４．さらに、信号を選択されたセルラーホンに送信することにより、前記選 択されたセルラーホンをして制御チャンネルへ信号を送信させるための手段より なる請求項３１に記載の方法。 ３５．さらに、セルラーホンからの危難信号の受信に応答して位置情報を所定 の受信ステーションへ自動的に送信することにより、危難に遭遇したユーザへ緊 急援助が与えられるようにする請求項１に記載の方法。 ３６．さらに、所与のセルラーホンの現在位置を所定の位置範囲と比較し、前 記現在位置が前記所定の範囲にないときは警報状態を指示するための手段よりな る請求項３１に記載の方法。 ３７．さらに、所与のセルラーホンによる信号送信がないのを検出し、それに 応答して前記所与のセルラーホンを自動的に呼出すことにより前記所与のセルラ ーホンをして信号送信を開始させるための手段と、警報状態を指示するための手 段とよりなる請求項３１に記載の方法。 ３８．さらに、所定の位置への所与のセルラーホンの到達時間を推定するため の手段よりなる請求項３１に記載の方法。 ３９．さらに、所与のセルラーホンがボイスチャンネルへ送信したボイス信号 を受信し、前記所与のセルラーホンの位置を前記ボイス信号に基づき求めること により、所与のセルラーホンを継続的に追跡するための手段よりなる請求項３１ に記載の方法。 ４０．第１のセルサイトでセルラーホン信号を受信し、 前記第１のセルサイトで受信セルラーホン信号を復調して、復調デジタルビッ ト流を発生させ、 復調デジタルビット流を変調して、最初に送信されたときのセルラーホン信号 を再構成することにより、再構成された第１のセルラーホン信号を発生させ、 前記再構成信号と前記第１のセルサイトで受信したセルラーホン信号とを相互 相関することにより、第１のセルサイトでのセルラーホン信号の到達時間を示す 第１のピークを発生させ、 前記第１のピークに基づき第１のセルサイトでのセルラーホン信号の到達時間 を求め、それを示す第１の到達時間データを発生させ、 復調デジタルビット流と、第１の到達時間データを第１のセルサイトから中央 サイトヘ送り、 復調デジタルビット流と第１の到達時間データを第２のセルサイトへ配信し、 復調デジタルビット流を第２のセルサイトで変調することにより、セルラーホ ンにより最初に送信されたときのセルラーホン信号を再構成して、再構成された 第２のセルラーホン信号を発生させ、 前記セルラーホン信号を前記第２のセルサイトで受信し、 再構成した第２の信号と、第２のセルサイトで受信したセルラーホン信号とを 相互相関することにより、第２のセルサイトにおけるセルラーホン信号の到達時 間を示す第２のピークを発生させ、 前記第２のピークに基づき第２のセルサイトにおけるセルラーホン信号の到達 時間を求め、それを示す第２の到達時間データを発生させ、 前記第２の到達時間データを第２のセルサイトから中央サイトへ送り、 前記第１及び第２の到達時間データに基づき到達時間差データを求めるステッ プよりなる請求項３１に記載の方法。 ４１．（１）所定の地理的エリアをカバーする、所定の緯度及び経度増分だけ 離れた理論的ポイントのグリッドを作成し、 （２）複数対のセルサイトにつき遅延時間理論値を計算し、 （３）複数対のセルサイトにつき遅延時間理論値と遅延時間測定値とに基づき 最小自乗差（ＬＳＤ）の値を計算し、 （４）理論的ポイントの全グリッドをサーチして、ＬＳＤの値が最小となる最 適の緯度及び経度の理論値を求め、 （５）最適の緯度及び経度の理論値からスタートして別の線形重み付け最小自 乗逐次演算を行うことにより、実際の緯度及び経度の精度を所定の度数または１ 度の端数内に収める ステップを実行することによりセルラーホンの位置を推定することよりなる請求 項３１に記載の方法。 ４２．前記計算ステップ（２）は、任意の既知のサイトにつき、機械的、電気 的または環境的要因により生じる偏りを調べ、前記サイトの偏りは既知の位置で の基準セルラートランスミッタの位置を周期的に計算することにより求める請求 項４１に記載の方法。 ４３．前記最小自乗差は下式で与えられる請求項４１に記載の方法： ＬＳＤ＝［Ｑ₁₂（遅延＿Ｔ₁₂−遅延＿Ｏ₁₂）²＋ Ｑ₁₃（遅延＿Ｔ₁₃−遅延＿Ｏ₁₃）²＋．．． Ｑ_xy（遅延＿Ｔ_xy−遅延＿Ｏ_xy）²］ 上式において、遅延＿Ｔ_xyはセルサイトｘｙ間の遅延時間理論値を表わし；ｘ 及びｙはセルサイトを表わす指標であり；遅延＿Ｏ_xyはセルサイトｘｙ間の遅延 時間観測値を表わし；Ｑ_xyはセルサイトｘｙ間の遅延時間測定値の品質係数を表 わし；この品質係数はマルチパスまたは他の異常事態が特定の遅延時間測定値に 影響を与えた度合いの推定値である。 ４４．さらに、セルラーホン信号の第１の前縁部を検出し、前記セルラーホン 信号のその後の前縁部をリジェクトして、マルチパス効果を軽減させることより なる請求項４０に記載の方法。 ４５．（１）所定の速度範囲をカバーする、所定の増分だけ離れた理論的ポイ ントのグリッドを作成し、 （２）複数対のセルサイトにつき周波数差理論値を計算し、 （３）複数対のセルサイトにつき周波数差理論値と周波数差測定値とに基づき 最小自乗差（ＬＳＤ）の値を計算し、 （４）理論的ポイントの全グリッドをサーチして、ＬＳＤの値が最小となる最 適の速度理論値を求め、 （５）最適の速度理論値からスタートして別の線形重み付け最小自乗逐次演算 を行うことにより、実際の速度の精度を所定の許容誤差内に収める ステップを実行することによりセルラーホンの速度を推定することよりなる請求 項４０に記載の方法。