专利摘要:
ワイヤレス位置検出システムにおいて、アップリンク専用物理制御チャネル(DPCCH)に割り当てられたユーザ機器(UE)デバイスからアップリンク信号を受信するのに用いるフレームおよびスロット・タイミング情報を決定する方法は、WLSの位置測定ユニット(LMU)において、アップリンクDPCCH内にあるアップリンクDPCCH信号を受信するステップを含む。また、この方法は、アップリンクDPCCHの複数の既定のスロットの中にあることが分かっている既定のビット・パターンを検出するステップを含む。次に、検出したビット・パターンに基づいて、アップリンクDPCCHについてのフレームおよびスロット・タイミング情報を決定する。最後に、位置検出処理において用いるために、UEからアップリンク信号を収集するために、フレームおよびスロット・タイミング情報を用いる。
公开号:JP2011509556A
申请号:JP2010538097
申请日:2008-12-09
公开日:2011-03-24
发明作者:ミア,ラシダス・エス
申请人:トゥルーポジション・インコーポレーテッド;
IPC主号:H04W56-00
专利说明:

[0001] 本発明は、一般的には、アナログまたはディジタル・セルラ・システム、個人通信システム(PCS)、改良特殊移動体無線(ESMR)、およびその他の種類のワイヤレス通信システムにおいて用いられるような、移動局(MS)とも呼ばれているワイヤレス・デバイスの位置検出方法および装置に関する。更に特定すれば、本発明は、ワイヤレス位置検出システム(WLS)において、通話最中におけるW−CDMA無線シグナリング・タイミングの発見に関するが、これに限定するということではない。]
背景技術

[0002] 本明細書に記載する本発明の主題の現在における好適な実現例は、アップリンク到達時間差(U−TDOA)ワイヤレス位置検出システム、またはU−TDOAおよび到達角度(AoA)位置検出技術を採用する混成システムの同期に特に適している。このようなシステムは、スペクトル拡散技法を採用するワイヤレス通信システムと共に用いることができ、無線信号の収集のために、アクティブ状態にあるユーザ機器(UE)デバイスとUMS基地局(ノードB)との間にあるアップリンク無線経路を拠り所とする。次いで、無線信号はTDOAおよび/またはTDOA/AoA位置検出計算のために用いられる。]
[0003] 符号分割多元接続(CDMA)は、今や音声およびデータの無線送信では極普通の方法となっている。TruePosition社は、CDMA移動体の位置検出における先駆者であり、2000年にニューヨーク州のミッドタウン・マンハッタンにおいてVerizon Wirelessと広範な検査を実施した。Verizon Laboratoriesは、CDMA開発グループ(CDG)が発行した厳格な検査計画を用いて、TruePosition社のネットワーク・ベースの位置検出技術の性能を、難関である都市渓谷(10階から25階の建造物)環境において判定した。WLSは、種々の屋内、屋外、歩道、および移動車両の場面において、100メートル未満の位置検出結果を実証した。試行において、未修正CDMA(IS−95)移動体電話機を用いて、30,000回を超える検査通話を行った。これらの通話は、到達時間差(TDOA)受信機をホストする30カ所のセル・サイトが担当範囲とする(cover)エリアにおいて、Verizon Labs(以前のGTE Labs)およびTruePosition社双方によって行われた。]
[0004] 本明細書に記載する発明的技法および概念は、技術仕様書ではCDMAOne(IS−95AおよびIS−95B改訂版を含むTIA/EIAIS−95 CDMA)と呼ばれている技術を含む、符号分割無線通信システム、無線プロトコルのCDMA2000族(第3世代パートナーシップ・プロジェクト2(3GPP2)によって定められた)、および第3世代パートナーシップ・プロジェクト(3GPP)によって定められた広帯域符号分割多元接続(W−CDMA)無線システムにおいては、全世界移動体電話システム(UMTS)の一部として適用される。ここで論ずるUMTSモデルは、本発明を用いることができる環境の一例であるが、専用の環境ではない。図1は、本発明を採用することができるUMTS環境例を示す。これらについては、以下で更に詳しく説明する。] 図1
[0005] 今日まで、広帯域符号分割多元接続(W−CDMA)の周波数分割二重化(FDDモード)を基礎のエアー・インターフェースとして用いるUMTSの選択肢が、最も広く展開されている。周波数分割二重化は、UMTSにおいて、ネットワークとユーザとの間においてアップリンクおよびダウンリンク無線チャネルを提供するために採用されている。アップリンクおよびダウンリンク周波数が割り当てられ、別個のスペクトル帯域を用いる。FDDUMTS送受信機は、送信および受信するためには、それぞれ、アップリンクおよびダウンリンク周波数間で同調しなければならない。W−CDMAは、直接シーケンス・スペクトル拡散システムであり、基地局は同期されていない。非同期の基地局、つまり非同期の無線シグナリングでは、移動体デバイスがタイミング基準を取得し、基地局(UMTSにおけるノードB)に同期させなければならず、それからでないと、通信を開始することはできない。UMTS、FDD、W−CDMA−ベースのシステムでは、移動体デバイスはブロードキャスト・チャネル(BC)を基地局(UMTSではノードBと呼ぶ)から受信し、逆アクセス・チャネル(RACH)にアクセスするために必要となる大まかなタイミングを取得する。この取得および同期手順を「セル検索」と呼ぶ。]
[0006] UMTSフレームおよびスロット同期
W−CDMAシステムでは、主要および副同期ダウンリンク(ノードBからUEに向かう)チャネル(P−SCH、S−SCH)が、無線フレームおよびタイム・スロット同期に備える。UMTS無線信号における時間の基本単位は、10ミリ秒(ms)無線フレームであり、これを各々2560チップの15スロットに分割する。ノードBからUEへのUMTS無線信号は、「ダウンリンク信号」であり、一方逆方向の無線信号を「アップリンク信号」と呼ぶ。この構造を図2に示し、以下で更に詳しく説明する。] 図2
[0007] UE毎に、初期セル検索アルゴリズムを用いて、UEをノードBに同期させる。UEは、物理的同期チャネル(PSCH)と呼ばれる共通ダウンリンク・チャネルを通じて、この手順を遂行する。]
[0008] UEに最初に電源投入するときに、UEはセル検索を実行する。セル検索では、UEは最初にダウンリンク同期チャネル(SCH)を探す。SCHは、セルから送信される共通ダウンリンク・チャネルであり、セルの無線フットプリント以内にあるUEがスロット・レベルおよびフレーム・レベルで同期することを可能とし、更に、セルの特定のスクランブリング・コード・グループを決定することを可能にする。UMTS規格用技術仕様書において指定されているように、ダウンリンク同期チャネル(DL−SCHまたは単にSCH)は、予備のダウンリンク・チャネルであり、各スロットの内最初の256チップの間だけアクティブとなる。SCHは、2つのサブチャネル、即ち、主要SCH(PSCH)および副SCH(SSCH)で構成されている。PSCH256チップ・シーケンス、またはPSCHコードは、全てのセルに対するSCHの全てのスロットにおいて同一である。対照的に、SSCH256チップ・シーケンス、またはSSCHコードは、無線フレームの15スロットの各々において異なることもあり、64個の可能なスクランブリング・コード・グループの内1つを特定するために用いられる。言い換えると、SCHの各無線フレームは、それぞれの送信側セルと関連のあるスクランブリング・コード・グループ・シーケンスを繰り返す。各SSCHコードは、16個の可能なSSCHコードのアルファベットから取られる。]
[0009] セル検索の一部として、UEは最初にPSCHを用いてスロット同期を達成する。これに関して、UEは、受信したPSCHの受信したサンプルを、既知のPSCH256チップ・シーケンス(全てのスロットに対して同一)と相関させ、相関ピークの位置に基づいて、スロット基準時間を決定する。一旦スロット基準時間を決定したなら、UEはスロット同期され、受信した無線フレームにおいて各スロットがいつ開始するのか判断することができる。]
[0010] スロット同期の後、UEはPSCHの処理を中止して、SSCHの処理を開始する。即ち、UEは、受信した無線フレームの中にある15個のSSCHコードの特定のシーケンスを、既知のシーケンスと相関させてフレーム同期を達成し、更にセルのスクランブリング・コード・グループを決定する。こうしてスクランブリング・コード・グループを特定すると、UEは、UMTS音声/データ通信を開始するために必要な共通パイロット・チャネル(CPICH)のような、セルのその他のダウンリンク・チャネルの全てをディスクランブルすることが可能となる。]
[0011] 次に、既に同期されているUEは、アクティブ状態に移ることができ、アップリンク・ランダム・アクセス・チャネルにアクセスすることができる。ランダム・アクセス・チャネル(RACH)は、アップリンク・トランスポート・チャネルである。RACHは、常に、セル全体から受信される。RACHは、衝突の危険によって、そしてオープン・ループ電力制御を用いて送信されることによって特徴付けられる。RACHにある間、UEは長いパイロット・シーケンスを送り、ノードBがUEの時間整合を決定できるようにする。一旦UEが呼の変換段階に移り、DPCCHに割り当てられると、UEによって送信されたパイロット・シーケンスが、タイミング整合を維持するために用いられる。スロット当たり合計3から8つのビットが、フレーム毎に15(0から14)呼のスロットを有する、通話中(mid-call)アップリンク・パイロット・シーケンスに用いられる。(ワイヤレス通信分野の当業者には周知のように、「DPCCH」という用語は、専用物理制御チャネルを意味する。DPCCHは、UEによるノードB基地送受信局へのアップリンク上およびノードBによるUEへのダウンリンク上双方において、シグナリングを送信する物理チャネルである。)]
発明が解決しようとする課題

[0012] UMTSにおけるタイム・スロット構造の目的は、いつ種々のイベントが発生する可能性があるか判断するためのタイミング・フレームワークを提供することである。例えば、ユーザのデータ・レートがフレーム毎に変化する可能性があり、電力制御コマンドがスロット毎に送られる(つまり、1,500Hzの電力制御レートをWCDMAに与える)。WCDMAにおけるデータは、送信に先だって、拡散コードおよびスクランブリング・コード双方によって修正される。受信したスペクトル拡散信号をディスクランブルおよび逆拡散するためには、受信したデータをディスクランブリング/逆拡散コードに対して精度高く整合させなければならない。WLSがIubまたはLMSを通じて通話の最中にタスクを課され(tasked mid-call)、したがってUEが作成したRACHバーストについて知識を有していない場合、そしてW−CDMAシステムの電力制御は安価なブロードキャスト・チャネル監視を除外するので、WLSには、位置検出の目的でUEからアップリンク信号を収集する際に問題が生ずる。以下で説明するように、本発明はこの問題に取り組むものである。]
課題を解決するための手段

[0013] 以下の摘要は、本明細書において記載する発明的方法およびシステムの上位全体像を規定する。この摘要は、以下に更に詳細に記載する発明の主題全てを包含することを意図するのでなければ、本明細書の末尾にある請求項の保護範囲を限定することを意図するのでもない。]
[0014] 本発明は、ダウンリンク監視を行うことなく、位置検出対象移動体が用いるアップリンク・フレームおよびスロット(1つ又は複数)へのWLS受信機の通話中同期を可能にする。通話中同期のレイテンシは、WLSに追加のコヒーレンシ(既知のビット・パターン)を与えることによって短縮することができるが、このような情報がなくても用いることができる方法が発見されている。例示的な一例では、ワイヤレス位置検出システムにおいて、アップリンク専用物理制御チャネル(DPCCH)に割り当てられたユーザ機器(UE)デバイスからアップリンク信号を受信する際に用いるフレームおよびスロット・タイミング情報を決定する方法は、WLSの位置測定ユニット(LMU)において、アップリンクDPCCH内にあるアップリンクDPCCH信号を受信するステップを含む。また、この方法は、アップリンクDPCCHの複数の既定のスロットの中にあることが分かっている既定のビット・パターンを検出するステップを含む。次に、検出したビット・パターンに基づいて、アップリンクDPCCHについてのフレームおよびスロット・タイミング情報を決定する。最後に、位置検出処理において用いるために、UEからアップリンク信号を収集するために、フレームおよびスロット・タイミング情報を用いる。]
[0015] 本発明の方法およびシステムのその他の形態については、以下に説明する。]
図面の簡単な説明

[0016] 以上の摘要、および以下の詳細な説明は、添付図面と関連付けて読んだときに、一層深く理解することができる。本発明を例示する場合に限って、図面に本発明の例示的構造を示すが、本発明は、開示する特定の方法や手段に限定されるのではない。図面において、]
[0017] 図1は、3GPPによって標準化されたU−TDOAまたはU−TDOA/AoAワイヤレス位置検出システムに、改良を加えて、組み込んだUMTS無線アクセス・ネットワークを模式的に示す。] 図1
[0018] 図2は、対象のUMTSW−CDMAアップリンク・チャネルのフレームおよびスロット構造を示す。] 図2
[0019] 図3は、通話中同期に利用可能なUMTSパイロット・シーケンスを示す。] 図3
[0020] 図4は、無線信号を監視して、時間整合を得るプロセスを示す。] 図4
実施例

[0021] これより、本発明の例示的実施形態について説明する。最初に、全体像を示し、次いで本発明が取り組む問題および本発明の解決策の論述を含む、更に詳細な説明を示す。]
[0022] 全体像
ブロードキャスト・チャネルを通じてUEに提供される大まかなタイミング情報にアクセスせず、しかもアップリンクRACHパイロット・シーケンスから明示される精細なタイミングも用いないと、WLSは、アップリンク到達時間差の計算のために、マルチ・フレーム、マルチ・スロット・パイロット試験手順を利用してタイミングを明示させ、対象の移動体からのアップリンク・シグナリングの受信ができるようにしなければならないこともある。3GPP仕様書3GPP TS25.211"Physical channels and mappingof transport channels onto physical channels. (FDD)" (物理チャネルおよびトランスポート・チャネルの物理チャネルに対するマッピング(FDD))に記載されているように、DPCCHに含まれるパイロット・ビットの数は、スロット当たり3から8の間で変動する可能性がある。また、パイロット・シーケンスも、ネットワークがデータ帯域幅およびサービス品質の目標に合わせて選択するスロット・フォーマットに基づいて変動する。前もってスロット・フォーマットがWLSに分かっている場合、マルチ・スロット、マルチ・フレーム検出手順を用いることができ、既知のパイロット・シーケンスから得られるコヒーレント検出処理利得を利用することができる。この手順によって、WLSはアップリンク無線タイミングを決定することが可能となる。]
[0023] 一旦フレームおよびスロット・タイミングが分かれば、ローカルLMUがアップリンク信号を捕獲することができ、および/または本発明の譲受人であるTruePosition社が所有する他の特許に記載されている技法を用いて、TDOAおよび/またはTDOA/AoA混成位置検出を進めることができる。]
[0024] スロット・フォーマットがWLSには知られていない場合、つまりパイロット・ビット数がWLSには知られていない場合、コヒーレント検出のための全パイロット・ビット・シーケンスの使用、およびフレーム開始の判断を遂行することができない。しかしながら、スロット・フォーマットが予めWLSには知られていない場合の代替方法を用いることができる。この代替方法は、スロットの0、5、6、および9の最初の3ビットが、スロット毎に用いられるパイロット・ビット数には関係なく変化しないという事実を拠り所とする。パイロット・ビットの試験を最初の3ビットに制限することによって、WLSはコヒーレント検出を利用し、これらのパイロット・ビットからスロット・フォーマットを検出することが可能になる。]
[0025] これより、本発明を展開することができる環境例のいくつかについて説明する。]
[0026] オーバーレイWLS環境
図1は、本発明が機能するワイヤレス通信ネットワークを示す。以下の副章では通信システムの実現例をUMTS、IS−95、およびCDMA2000セルラ通信システムとして説明するが、本発明の教示は、他の様式で実現される他の広帯域、スペクトル拡散パケット無線通信システムにも同様に適用可能である。] 図1
[0027] 図1
図1は、本発明が昨日する例示的なUMTSネットワーク基準モデルの内部アーキテクチャを示す。] 図1
[0028] UE(100)
UMTSUE(ユーザ機器)100は、ME(移動機器)101とSIM/USIM(加入者個人情報モジュール/UMTS加入者個人情報モジュール)102との論理的組み合わせである。UEは、UMTSハンドセットまたは移動体に対する正式名称である。]
[0029] ME(101)
移動機器(ME)101は、移動局のハードウェア・エレメントであり、キーボード、画面、無線機、回路ボード、およびプロセッサを備えている。MEのプロセッサは、通信信号の処理と、UEベースLCSクライアント・アプリケーションも含むことができる種々のUEベースのサービスの処理との双方をサポートする。]
[0030] USIM(102)
USIM(UMTS加入者個人情報モジュール)102は、SIMカードとも呼ばれており、UMTS移動体ネットワークのユーザ加入情報を保持するプログラマブル・メモリ・デバイスである。USIMは、加入した運営業者のネットワークへのアクセス、およびUEベースLCSクライアント・アプリケーションを含むことができるUEベースのサービスへのアクセスを可能にする関連情報を収容する。]
[0031] ノードB(105)
ノードB105は、UMTSネットワーク内において、UE100(ユーザ機器)と陸上側ネットワークとの間に物理的無線リンクを提供する機能である。無線インターフェースを跨るデータの送信および受信と共に、ノードBは、W−CDMAシステムにおいてチャネルを記述するために必要な符号も供給する。ノードBは、タイミング情報をUE100にUu105インターフェースを通じて供給する。ノードBは、有線アンテナ・フィード104を通じて、Uuインターフェースにアクセスする。]
[0032] UTRAN(UMTS地上無線アクセス・ネットワーク)は、1つ以上のRNS(無線ネットワーク・サブシステム)を備えている。各RNSは、1つ以上のRNC107と、それらがサポートするノードB105とを備えている。各RNSは、特定の無線資源の割り当ておよび解除を制御して、UE100とUTRANとの間に接続を確立する。RNSは、1群のセルにおける資源および送信受信を担当する(responsible)。]
[0033] S−RNC(107)
RNC107(無線ネットワーク・コントローラ)がノードB105を介してUE(ユーザ機器)との論理RRC(無線資源制御)接続を有する場合、そのUE100にとって、それはS−RNC107として認識される。S−RNC107は、UTRANネットワーク内におけるユーザの移動性を担当し、CN(コア・ネットワーク)112に向かう接続の地点でもある。S−RNC107は、3GPP標準化Iubインターフェース106を通じてノードBに接続する。]
[0034] D−RNC(108)
接続状態にあるUE100(ユーザ機器)が、異なるRNCと関連のあるセルに受け渡されるとき、これはドリフトされたと言う。しかしながら、RRC(無線資源制御)接続はなおもS−RNC107で終端する。実際、D−RNC108はスイッチとして作用し、S−RNC107とUE100との間で情報を導く。]
[0035] C−RNC
制御無線ネットワーク・コントローラは、ノードBの構成設定を担当するRNC(無線ネットワーク・コントローラ)である。UE(ユーザ機器)がシステムにアクアセスする際、ノードBにアクセスを送り、一方ノードBはこのメッセージをそのCRNCに転送する。C−RNCは、表記上S−RNCとなる。]
[0036] コア・ネットワーク(112)
コア・ネットワーク112は、移動性管理の機能、ユーザ機器(UE)と外部ネットワークとの間における呼接続制御シグナリングのための交換サービス、ならびにUTRAN無線アクセス・ネットワークと外部パケットおよび交換回路ネットワークとの間における相互作業機能(interworking function)を設ける。また、コア・ネットワークは、課金(billing)機能、外部ネットワークとのセキュリティおよびアクセス制御管理を設ける。]
[0037] LMU(114)
位置測定ユニット(LMU)は、UEの測位をサポートするために無線測定を行う。LMUは、UMTSネットワークに対する付加するオーバーレイとすることができ、またはノードBのハードウェアまたはソフトウェアに統合することもできる。本発明では、LMUはTDOAおよび/またはTDOA/AoA計算位置および速度推定値の発生(development)のためにUm無線インターフェースを受ける。LMUは、セル・サイト・アンテナに接続するか、またはアンテナ・フィード113への無線カプラを介してノードBに接続する。]
[0038] U−TDOAおよびU−TDOA/AOALMUの例が、既に、米国特許第6,184,829号"Calibration for a Wireless Location System"(ワイヤレス位置検出システムの較正)、米国特許第6,266,013号"Architecture for a Signal Collection System in a Wireless Location System"(ワイヤレス位置検出システムにおける信号収集システムのアーキテクチャ)、および米国特許第6,108,555号"Enhanced Time Difference Localization System"(改良した時間差位置判定システム)に記載されている。これらの特許は全て、TruePosition社が保有し、ここで引用したことにより本願にも含まれるものとする。]
[0039] SMLC(116)
SMLC116は、論理機能エンティティであり、別個のネットワーク・エレメント(またはエレメントの分散クラスタ)またはRNC107における統合機能のいずれかとして実装する。SMLC116は、位置検出を基本とするサービスをサポートするために必要な機能を内蔵している。SMLC113は、地理的エリアおよび無線ネットワーク・トポロジに関するデータを所有することによって、ワイヤレス・ネットワークと位置検出ネットワーク(LMU114、SMLC116、およびGMLC119)との間にブリッジを提供する論理的エンティティである。SMLC116は、移動体の位置検出に必要なLMU114の資源の全体的な調整およびスケジューリングを管理する。また、最終的な位置、速度、高度の推定値を計算し、各々について達成される精度を推定する。本例では、SMLC116は、そのLMUが担当する地理的エリアにおいてUE100を位置検出するため、または位置検出に役立てるために、無線インターフェース測定値を得る目的で、パケット・データ接続115を通じて、1組のLMUを制御し相互接続する。SMLC116は、位置、信頼間隔(confidence interval)、速度、高度、および移動方向を計算するために、U−TDOA、AoA、およびマルチパス軽減アルゴリズムを内蔵している。また、SMLC116は、リンク監視システム(LMS)124からのトリガリング(triggering)または3GPP標準化Iupcインターフェース117からインフラストラクチャ・ベンダの無線ネットワーク・コントローラ(RNC)局コントローラ107への要求に基づいて、どのワイヤレス電話機の位置を検出するのか判断することができる。]
[0040] GMLC(119)
ゲートウェイ移動体位置検出センタ(GMLC)119は、3GPP規格によって、GSM/GPRS/UMTSネットワークにおける位置検出記録のクリアリングハウスとして定められている。GMLC119は、厳格に制御されるSS7ネットワーク(GSM−MAPおよびCAPネットワーク)とインターネットのような保証のない(unsecure)パケット・データ・ネットワークとの間におけるバッファとしての機能を果たす。位置検出に基づくサービスのための認証、アクセス制御、課金、および認可(authorization)機能は、纏めてGMLC119に位置し、これによって制御される。ゲートウェイ移動体位置検出センタ(GMLC)は、LBSサービスをサポートするために必要な機能、ならびに相互作業、アクセス制御、認証、加入者プロファイル、セキュリティ、運営管理、および課金/課金機能を内蔵するサーバである。また、GMLCは、GSM−MAPおよびCAPネットワークにアクセスして、加入者の個人情報を発見し、ルーティング情報を要求および受信し、低精度UE位置を入手し、そしてUE位置検出に基づく呼制御を実施することもできる。任意のUMTSネットワークにおいて、複数のGMLCがあってもよい。]
[0041] ネットワークLCSクライアント(122)
ネットワークLCSクライアント112は、1つまたは1つよりも多い目標UEの位置情報を求める要求を、PLMNLCSサーバに対して行う論理機能エンティティである。図1に示すUTMSネットワークでは、LCSサーバは、GMLC119プラットフォーム上におけるソフトウェアおよびデータとして実現されている。LCSサーバをGMLC119と一緒に含むことは、展開されるシステムでは通例のことである。LCSサーバは、LCSクライアントに応対するために必要な多数の位置検出サービス・コンポーネントおよびベアラを備えている。LCSサーバは、音声、データ、メッセージング、その他の遠隔サービス、ユーザ・アプリケーションおよび補足サービスというような、その他の電気通信サービスと並行して、位置検出に基づくサービスのサポートを可能にするプラットフォームを提供することになる。ネットワークLCSクライアントは、Leインターフェース121を用いてGMLCにアクセスする。ネットワークLCSクライアントは、GMLCベースLCSサーバ119と通信を行い、GMLCベースLCSサーバ119が提供するセキュリティおよびプライバシ保護によって許可されるのであれば、指定された1組の位置検出関係サービス品質パラメータの範囲内で1つ以上の目標UEについて即座位置情報、周期的位置情報、または遅らせた(deferred)位置情報を要求することができる。] 図1
[0042] 移動体LCSクライアント
移動体LCSクライアントは、不揮発性データ記憶または移植可能なデータ記憶のためにUSIM102を用いる、UE100のME101内に常駐するソフトウェア・アプリケーションである。移動体LCSクライアントは、Leインターフェース121を用いて、ワイヤレス・データ接続を介してGMLC119を通じて位置情報を入手すればよい。]
[0043] LMS
LMS133は、1つの中央サーバまたはサーバ・クラスタに報告する受動プローブ(図示せず)によって、Iub、Iur、Iu−CS,およびIu−PSのようなUMTSネットワーク・インターフェースの受動的監視を行う。これらのインターフェースを監視することによって、LMS133は作業委任(tasking) 情報およびトリガリング(triggering)情報を生成することができ、予めプロビジョニングされているLBSアプリケーションについてSMLC116が自律的で低レイテンシの位置推定値を提供可能にする。LMS133が発生したトリガリングおよび作業委任情報は、通常はTCP/IPベースである、汎用データ接続123を通じて、SMLC116に配信される。LMS133は、エービス監視システム(AMS)に対する修正である。エービス監視システムについては、米国特許第6,782,264号"Monitoring of Call Information in a Wireless Location System"(ワイヤレス位置検出システムにおける呼情報の監視)に記載されており、後に米国特許出願第11/150414号"Advanced Triggers for Location Based Service Application in a Wireless Location System"(ワイヤレス位置検出システムにおける位置検出に基づくサービス適用のためのトリガの改良)において広げられている。これら双方の米国特許出願をここで引用したことにより、その内容は本願にも含まれるものとする。LMS133は、ソフトウェアとして、UMTSシステムのノードB105またはRNC107、108ノードに組み込むこともでき、あるいは受動プローブのオーバーレイ・ネットワークとして展開することができる。]
[0044] インターフェース
Uuインターフェース103は、3GPPによって定められたUMTSエアー・インターフェースである。このUTRAN(UMTS地上無線アクセス・ネットワーク)とUE(ユーザ機器)との間における無線インターフェースは、W−CDMAおよび周波数分割二重化(FDD)または時分割二重化(TDD)のいずれかを利用する。UMTS無線インターフェースについては、3GPP技術仕様書25.201および45.201に十分に記載されており、双方共"Physical layer on the radio path; General description"(無線経路上の物理レイヤ;概説)という名称である。FDD W−CDMA無線システムにおいて実施した場合のUu無線インターフェースの詳細は、3GPP技術仕様書25.213"Spreading and modulation(FDD)"(拡散および変調(FDD))に記載されている。FDD W−CDMA UMTSにおいて用いられる物理チャネルおよび論理チャネルの詳細および説明は、3GPP技術仕様書25.211"Physical channels and mappingof transport channels onto physical channels (FDD)"(物理チャネルおよびトランスポート・チャネルの物理チャネルに対するマッピング(FDD))において見られる。]
[0045] Iubインターフェース106は、UMTS無線ネットワーク内に位置し、RNC(無線ネットワーク・コントローラ)107とノードB105との間にある。Iubインターフェースは、3GPP TS25.430"UTRAN Iub Interface: general aspects and principles"(UTRAN Iubインターフェース:総合的形態および原理)において定められた通りである。]
[0046] Iur109は、UMTSネットワークにおいて、UMTSサーバまたはコアRNC70をドリフトRNC108と相互接続する。Iurインターフェースは、3GPP技術仕様書25.420"UTRAN Iur Interface: General Aspects and Principles"(UTRAN Iurインターフェース:総合的形態および原理)において標準化されている。]
[0047] Iu−CS(回線交換)インターフェース110は、UMTSRNC107をコア・ネットワーク112の回線交換通信指向部分と接続する。]
[0048] Iu−PS(パケット交換)インターフェース111は、UMTSRNC107をコア・ネットワーク112のパケット交換通信指向部分と接続する。]
[0049] IuPc117は、位置推定の実行(generation)のために、UMTSネットワークにおいてUMTSRNC70をSMLC(SASとも呼ばれている)と相互接続する。Iupcインターフェースは、3GPP技術仕様書25.450"UTRAN Iupc interface general aspects and principles"(UTRAN Iupcインターフェースの総合的形態および原理)において紹介されている。]
[0050] E5+インターフェース118は、北アメリカのE9−1−1についてのJointANSI/ETSI Standard 036において定められているE5インターフェースの修正である。E5+インターフェース118は、SMLC116およびGMLC119ノードを直接接続し、ワイヤレス位置検出システムによって、ネットワーク取得情報(セル−ID、NMR、TA等)を用いて、あるいはLMU114の特殊受信機によって実行されるTDOAおよび/またはAoA(到達角度)によってLMS114のトリガが用いられたときに、プッシュ動作に対処することができる。]
[0051] Leインターフェース121は、IPベースXMLインターフェースであり、当初はLocation Interoperability Forum(LIF:位置検出相互動作フォーラム)によって開発され、その後GSM(GERAN)およびUMTS(UTRAN)の第3世代パートナーシップ・プログラム(3GPP)によって標準化されている。位置検出に基づくサービス(LBS)のクライアント122は、LCS(位置検出サービス)としても知られている。LCSクライアント122に位置するLBSおよびLCSサービスは、移動体デバイスの位置検出を用いる資格を一義的に与えられたソフトウェア・アプリケーション、データ格納、およびサービスである。]
[0052] U−TDOAおよびAOA位置検出のための通話中同期
図2は、アップリンク専用物理制御チャネル(DPCCH)202および専用物理データ・チャネル(DPDCH)203の送信のためにUMTSUuインターフェースにおいて用いられるフレーム200およびスロット201の配列を示す。UEが発信してDPCCH202およびDPCH203内で送信されるデータは、スクランブリング、拡散、およびUEからの送信に先だってI/Q多重化されたビット・ストリームである。] 図2
[0053] アップリンクDPCCH202(UL−DPCCHと省略することもある)は、DCH(専用チャネル)トランスポート・チャネルを搬送するために用いられる。また、アップリンクDPCCH202は、物理レイヤ(レイヤ1)において発生した制御情報を搬送するためにも用いられる。マルチ・フレーム、マルチ・スロット同期動作によって用いられるスロット毎に3〜8パイロット・ビットを搬送するのは、DPCCH202である。]
[0054] DPDCH203(UL−DPDCHと省略することもある)は、UMTSアップリンク専用物理チャネルである。アップリンクDPDCH203は、DCH(専用チャネル)トランスポート・チャネルを搬送するために用いられる。サービス要件のデータ・スループットおよび品質に応じて、各無線リンク上には、アップリンクDPDCH203がない場合、1つある場合、または数個ある場合がある。]
[0055] 当業者には周知であろうが、UMTSシステムでは、DPCCHチャネルにおいて、拡散率(spreading factor)は常に256に設定されている。つまり、各データ・ビットから256チップが得られる。分かっているビットがない場合、ビット期間毎に、「0」を表す可能性がある256チップ・シーケンス、および「1」を表す別の256チップ・シーケンスを相関させることができる。次いで、これをN個の異なるビットについて実行することができ、すると2N通りの可能なビットの組み合わせが残り、その中から正しいものを選択する。このプロセスは、非常に計算集約的であり、限られたコヒーレント処理利得しか得られない。大規模な並列、拡散ツリー相関器を用いる技法は可能であるが、それよりも簡単で、現行では一層経済的な方法が存在する。]
[0056] 標準的事例:パイロット・シーケンスが与えられているWLS
標準的な事例では、RNCは、SMLCへのそのデータ・リンクを通じて、IupcインターフェースまたはLMSを用いれば、位置検出すべきUEの詳細をWLSに提供する。この詳細には、物理的無線チャネルに関する情報が含まれる。WLSには既にフレーム、スロット、およびパイロット・シーケンス(または、単に対象のスロットについてのNpilotビット・カウント)が与えられており、N個の連続ビットが分かっている(パイロット・シーケンス)場合、256×N個の連続チップを用いて、N回のビット期間にわたってコヒーレントな相関付けを実行することができる。これによって、必要な処理が大幅に減少する。何故なら、複数のビットの可能性を考慮する必要がなく、更に重要なことに、処理利得の10×Log(N)dBが余分に得られ、正しいビット・シーケンスの選択の必要性(および複数の可能性から生ずる感度の損失)を解消する。]
[0057] パイロット・シーケンスが与えられていないWLS
WLSにはパイロット・シーケンスが与えられていない場合、3ビットの共通パイロット・パターンに基づく技法を用いることもできる。図3に示すように(表3および表4参照)、スロット0、5、6、および9(矢印で示す)におけるビット・パターン「1−1−1」は、スロット毎に用いられるパイロット・ビットの数には関係なく変化しない。4つのスロットについて3つの連続ビットが分かっている場合、768(256×4)個の連続チップを用いて、3ビット期間にわたるコヒーレント相関を実行することができる。このコヒーレント検出によって、余分に10×Log(3)dBの処理利得が得られ、パイロット・ビット・シーケンスを予め知っておく必要性を解消または回避する。この3ビット・シーケンスは10msフレームの中にあるスロット0、5、6、および9において現れるので、パターン検出によりフレーム開始およびスロット開始双方の計算が可能になる。] 図3
[0058] 一旦LMUにタスクが課され、タイミング整合に発展したなら、LMUはU−TDOA位置推定ならびにFDOA速度および方位推定のために無線信号を収集することができる。これらについては、例えば、1994年7月5日付けの米国特許第5,327,144号、"Cellular Telephone Location System"(セルラ電話機位置検出システム)、および2000年4月4日付けの米国特許第6,047,192号"Robust Efficient Localization System"(ロバストな効率的位置測定システム)に記載されており、これらの特許をここで引用したことにより、その内容が本願にも含まれるものとする。U−TDOAは、標準化されたUMTS位置検出技術であり、3GPP TS 25.305, "Stage 2 functional specification of User Equipment (UE) positioning inUTRAN"(UTRANにおけるユーザ機器(UE)測位の段階2機能的仕様)および3GPP TS 22.071, "Location Services (LCS); Service description; Stage 1"(位置検出サービス(LCS);サービスの説明;段階1)を参照していただきたい。]
[0059] 図3は、3GPP specification 3GPP TS 25.211 section 5.2.1.1(3GPP仕様3GPP TS25.211第5.2.1.1章)の表3「Npilot=3、4、5、6としたアップリンクDPCCHのパイロット・ビット・パターン」に対する修正を含む。また、図3は、3GPP specification 3GPP TS 25.211 section 5.2.1.1(3GPP仕様3GPP TS25.211第5.2.1.1章)の表4「Npilot=7および8としたアプリンクDPCCHのパイロット・ビット・パターン」も含む。これらの表は、合わせて、パイロット・ビット数(Npilot)の全許容値について、アップリンクDPCCHのスロット毎にパイロット・ビット・パターンを示す。パイロット・ビット数(Npilot)がWLSに知られている場合、フレームおよびスロット位置の決定において、全パイロット・シーケンスを用いることができる。パイロット・ビット数(Npilot)が知られていない場合、スロット0、5、6、および9の最初の3ビットは、フレームおよびスロット位置の決定のためになおも用いることができる。] 図3
[0060] 図4は、アクティブ状態即ち会話状態に入るのに先だってUEとの同期を確立するために、UMTSネットワークが用いることができる手順を示す。本発明は、UEがアップリンク方向において送信しているときに、オーバーレイWLSによって用いることができ、分析のためにDPCCHを提供する。図示のように、この例では、一旦時間整合に発展し、フレーム開始およびスロット開始が分かったなら、WLSのLMUはU−TDOAまたはU−TDOA/AoA位置推定のためにUMTS無線信号を収集する。この例では、WLSは、401、402、403、および404で示すステップを実行する。即ち、DPCCHに割り当てられた特定のUEデバイスの位置を検出するタスクを受け、DPCCHのマルチ・フレーム試験を実行し、次いでDPCCHのフレームおよびスロット・タイミングを決定する。フレームおよびスロット・タイミング情報によって、WLSは、そのLMUを通じて、アップリンク信号を収集することが可能となり、これらのアップリンク信号は、既知のU−TDOAおよび/またはAoA方法を用いた位置検出処理において用いることができる。位置推定値は、UEの緯度、経度、および高度を含むことができる。位置推定処理は、到達周波数差を用いて、速度および方位推定値を生成する。WLSは、オプションとして、誤差推定値または信頼度の値を、生成したデータ毎(位置、高度、速度、および方位)に含むことができる。] 図4
[0061] 結論
本発明の真の範囲は、本明細書において開示した、現時点における好適な実施形態に限定されるのではない。例えば、以上のワイヤレス位置検出システムの現時点における好適な実施形態の開示は、位置測定ユニット(LMU)、サービング移動体位置検出センタ(SMLC)等というような説明的用語を用いているが、以下の特許請求の範囲の保護範囲を限定するように解釈してはならず、それ以外でも、ワイヤレス位置検出システムの発明的形態が、開示された特定の方法および装置に限定することを暗示するように解釈してはならない。更に、当業者には言うまでもなかろうが、本明細書において開示した発明的形態の多くは、TDOA技法を基本としない位置検出システムにおいても適用することができる。例えば、本発明は、前述のように作成され展開されるLMUを採用するシステムにも限定されるのではない。LMUおよびSMLC等は、本質的に、プログラマブル・データ収集および処理デバイスであり、本明細書に開示した発明的概念から逸脱することなく、種々の形態をなすことができる。ディジタル信号処理およびその他の処理機能のコストが急速に低下していることから、本システムの発明的動作を変更することなく、例えば、特定の機能のための処理を、本明細書に記載した機能的要素(LMUのような)の1つから、ワイヤレス通信ネットワーク内にある(BSまたは基地局のような)別の機能的要素に移すことは容易に可能である。多くの場合、本明細書に記載した実現例(即ち、機能的要素)の配置は、単に設計者の好みであり、厳しい要件ではない。したがって、明示的に限定されていると考えられる場合を除いて、以下の特許請求の範囲の保護範囲が、先に説明した具体的な実施形態に限定されることは意図していない。]
权利要求:

請求項1
移動体送信機の位置を検出するのに用いるワイヤレス位置検出システムにおいて、アップリンク専用物理制御チャネル(DPCCH)に割り当てられたユーザ機器(UE)デバイスからアップリンク信号を受信するのに用いるフレームおよびスロット・タイミング情報を決定する方法であって、前記WLSの位置測定ユニット(LMU)において、前記アップリンクDPCCH内にあるアップリンクDPCCH信号を受信するステップであって、前記アップリンクDPCCH信号が、フレーム毎に複数フレームおよび複数スロットにフォーマットされた、ステップと、前記アップリンクDPCCH信号の複数の既定のスロットの中にあることが分かっている既定のビット・パターンを検出するステップと、複数のフレームにまたがって前記DPCCH信号を試験するステップと、前記検出したビット・パターンに基づいて、前記アップリンクDPCCHについての前記フレームおよびスロット・タイミング情報を決定するステップと、前記フレームおよびスロット・タイミング情報を用いて、位置検出処理において用いるために、前記UEからアップリンク信号を収集するステップと、を含む、方法。
請求項2
請求項1記載の方法において、前記UEからアップリンク信号を収集する前記ステップは、複数のLMUにおいてアップリンク信号を収集し、前記UEの位置を判定するために、到達時間差(TDOA)処理において前記信号を用いることを含む、方法。
請求項3
請求項2記載の方法において、前記既定のビット・パターンは、ビット・パターン「1−1−1」を含む、方法。
請求項4
請求項3記載の方法において、前記既定のスロットは、10ミリ秒(ms)フレームのスロット0、5、6、および9を含む、方法。
請求項5
請求項4記載の方法において、前記WLSは、UMTSワイヤレス通信システム上にオーバーレイされており、前記位置検出対象のUEは、前記UMTSワイヤレス通信システムと通信するワイヤレス・デバイスを含む、方法。
請求項6
移動体送信機の位置を検出するのに用いるためのワイヤレス位置検出システム(WLS)であって、位置測定ユニット(LMU)のネットワークと、アップリンク専用物理制御チャネル(DPCCH)に割り当てられたユーザ機器(UE)デバイスからアップリンク信号を受信するのに用いるフレームおよびスロット・タイミング情報を決定する手段であって、第1LMUにおいて前記アップリンクDPCCH内の信号を受信する手段であって、前記信号が、フレーム毎に複数フレームおよび複数スロットにフォーマットされた、手段と、前記アップリンクDPCCH信号の複数の既定のスロットの中にあることが分かっている既定のビット・パターンを検出する手段と、複数のフレームにまたがって前記信号を試験する手段と、前記検出したビット・パターンに基づいて、前記アップリンクDPCCHについての前記フレームおよびスロット・タイミング情報を決定する手段と、位置検出処理において用いるためのアップリンク信号を前記UEから収集するために、前記フレームおよびスロット・タイミング情報を用いる手段とを含む、手段と、を含む、ワイヤレス位置検出システム。
請求項7
請求項6記載のシステムにおいて、前記UEからアップリンク信号を収集する前記手段は、複数のLMUにおいてアップリンク信号を収集し、前記UEの位置を判定するために、到達時間差(TDOA)処理において前記信号を用いる手段を含む、システム。
請求項8
請求項7記載のシステムにおいて、前記既定のビット・パターンは、ビット・パターン「1−1−1」を含む、システム。
請求項9
請求項8記載のシステムにおいて、前記既定のスロットは、10ミリ秒(ms)フレームのスロット0、5、6、および9を含む、システム。
請求項10
請求項9記載のシステムにおいて、前記WLSは、UMTSワイヤレス通信システム上にオーバーレイされており、前記位置検出対象のUEは、前記UMTSワイヤレス通信システムと通信するワイヤレス・デバイスを含む、システム。
請求項11
請求項5記載の方法において、前記フレームおよびスロット・タイミング情報は、フレームおよびスロット毎に開始時間を含む、方法。
請求項12
請求項6記載のシステムにおいて、前記フレームおよびスロット・タイミング情報は、フレームおよびスロット毎に開始時間を含む、システム。
請求項13
全世界移動体電話システム(UMTS)技術仕様書に応じて構成されたワイヤレス通信システムを通じて通信するユーザ機器(UE)の位置を検出するのにワイヤレス位置検出システム(WLS)によって用いるための方法であって、通話中に前記UEデバイスの位置を検出するタスクを受けるステップであって、前記UMTSシステムのノードBエレメントがタイミング情報をブロードキャスト・チャネルを通じて提供するプロセスに続いて前記タスクを受け、前記UEは逆アクセス・チャネル(RACH)を通じてセル検索を行い前記UMTSシステムにアクセスし、前記ノードBエレメントは長いパイロット・シーケンスからファイル・タイミング情報を決定し、前記UEデバイスは、専用物理制御チャネル(DPCCH)および専用物理データ・チャネル(DPDCH)を用いて、前記UMTSシステムと会話する、ステップと、前記UEデバイスからアップリンクDPCCH信号を受信するステップと、前記アップリンクDPCCH信号の複数の既定のスロットの中にあることが分かっている既定のビット・パターンを検出するステップと、前記DPCCH信号のマルチ・フレーム試験を実行するステップと、前記DPCCHについてのフレームおよびスロット・タイミング情報を決定するステップであって、前記フレームおよびスロット・タイミング情報がフレームおよびスロット毎に開始時間を含む、ステップと、位置測定ユニット(LMU)のネットワークを通じて、前記UEデバイスからアップリンク信号を収集するステップと、アップリンク到達時間差(U−TDOA)位置検出アルゴリズムを用いて、前記UEデバイスの位置を判定するステップと、を含む、方法。
請求項14
請求項13記載の方法において、前記UEからアップリンク信号を収集する前記ステップは、複数のLMUにおいてアップリンク信号を収集し、前記UEの位置を判定するために、到達時間差(TDOA)処理において前記信号を用いることを含む、方法。
請求項15
請求項14記載の方法において、前記既定のビット・パターンは、ビット・パターン「1−1−1」を含む、方法。
請求項16
請求項15記載の方法において、前記既定のスロットは、10ミリ秒(ms)フレームのスロット0、5、6、および9を含む、方法。
請求項17
請求項16記載の方法において、前記WLSは、UMTSワイヤレス通信システム上にオーバーレイされており、前記位置検出対象のUEは、前記UMTSワイヤレス通信システムと通信するワイヤレス・デバイスを含む、方法。
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