JP2010160158A - 移動局位置推定方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤレス・ネットワークにおいて移動局の位置を判定する方法および装置を提供する。
【解決手段】移動体の位置を推定する方法および装置は、移動局から報告される信号強度またはその他の取付インジケータ値を受信することを含む。報告された信号強度を、移動ネットワークのカバレッジ・エリアにおける特性受信信号強度値と比較する。移動交換局は、位置検出機能が要求されているか否か判定を行い、移動体位置検出モジュール（ＭＬＭ）による位置推定プロセスを開始する。取付ポイントに関連する信号強度輪郭が報告され、ＭＬＭは報告された信号強度輪郭を受信する。報告された取付インジケータ値と特性値との比較に基づいて、ＭＬＭは移動体の推定位置を求める。
【選択図】図２

Description

本発明は、ワイヤレス・ネットワークにおいて移動局の位置を判定する方法および装置に関する。

本願は、２００１年４月３日に出願された米国仮特許出願第６０／２８１，１４７号の優先権を主張する。
移動電話システムは、セルラ電話システムとも呼ばれており、増々普及しつつある。これらのシステムは、概略的に、セル・サイトで構成され、これらは、セルと呼ばれる、関連のカバレッジ・エリアを担当するように構成されている。セル・サイトとは、アンテナや無線基地局のような通信ハードウエアが設置されているセル内部の場所のことである。このシステムにおいて、特定のセル内部で動作している移動局は、移動電話システムと、関連のセル・サイトを通じて通信する。セル・サイトは、移動電話システムを陸線電話ネットワークに接続する移動交換局と通信状態にある。

セル電話の人気の理由の１つは、これらを緊急時に使用できることである。例えば、自動車運転者は、移動電話機を用いて、車両故障の場合に助けを呼ぶことができる。多くのエリアでは、特殊な緊急用セルラ電話番号が設けられている。別のエリアでは、ユーザは、従来の陸線電話からの場合と同様に、９１１に発呼することができる。

緊急時に移動電話機を用いることに伴う問題の１つに、電話機の移動性に起因するものがある。警察のような公共サービス提供者は、緊急用番号に発呼している移動電話機の位置がわからない。加えて、緊急用番号に発呼するユーザは、恐々サービス提供者が彼らを発見できるのに十分な位置情報を提供できない場合が多い。したがって、移動電話機の位置を判定することができ、その情報を公共サービス供給者に提供することができる移動電話システムを設けることが望ましい。

このような移動電話機位置検出サービスは、緊急応答以外にも、その他の状況でも望ましい場合もある。例えば、移動電話機のユーザが迷子になった場合、移動電話システム・プロバイダから位置情報を要求することができる。位置情報は、システムからユーザに渡すことができる。このようなシステムの更に別のユーザは、多数の車両を運用する会社であろう。会社の運営本部(home base)は、移動電話機位置検出サービスを用いることによって、その車両の位置を追跡することができる。勿論、このようなサービスには、他にも多くの用途がある。

移動電話機位置検出サービスに関する既知の技法では、移動電話機とセル・サイト内にある移動電話システムのアンテナとの間の距離を、セル・サイト・アンテナと移動電話機との間の通信信号の信号強度を分析することによって判定することができる。移動電話機と多数のセル・サイト・アンテナとの間の距離を計算する場合、移動電話機の大凡の位置を、三角測量法のような幾何学的プロセスによって判定することができる。

米国特許第４，８９１，６５０号（特許文献１）は、セルラ電話システムを用いて大凡の車両位置を判定する車両位置検出システムについて記載している。位置検出機能は、車両がアラーム信号を近隣のセル・サイトに送信したときに開始される。このアラーム信号を受信したセル・サイトは、受信したアラーム信号を分析し、その信号強度を判定する。次いで、セル・サイトは、信号強度情報を、移動電話システムを通じて、警報中央局に送る。警報中央局は、次に、種々のセルから報告された信号強度を用いて、車両の大凡の位置を判定する。一層精度を高めた位置検出を達成するには、中央局が算出した大凡の位置に実際の追跡車両を送り出す。このシステムの欠点は、セル・サイトの各々が、適切な信号強度報告メッセージを発生し移動電気通信交換局に送るために、追加の構成機器を必要とすることである。また、移動電気通信交換局も、適切な情報を中央追跡局に送り、信号強度を用いて車両の大凡の位置を判定するために特殊な機能性を必要とする。

米国特許第５，２１８，３６７号（特許文献２）は、近隣セルから受信した信号強度を用いて大凡の車両位置を算出する車両追跡システムについて記載している。このシステムでは、特殊目的の移動電話機が、近隣セルから受信している信号強度を判定し、信号強度情報を含む適切なアラーム・メッセージを発生して、移動電話システムを通じて中央局に送る。次いで、中央局は、この情報を用いて、車両の大凡の位置を判定する。このシステムは、セルをセクタに分割し、これらのセクタにおけるアンテナに関する個々の情報を用いれば、大凡の位置の精度を向上させることができる。一旦、大凡の位置が分かると、より正確な位置突き止めは、実際の追跡車両を、中央局が算出したその大凡の位置に送り出すことによって実現する。

米国特許第４，８９１，６５０号に記載されている技法は、適切な信号強度報告メッセージを発生し送るためには、セル・サイトの各々に追加の構成機器を必要とする。移動電話システムにはこのようなセルが数多くあるので、このような追加の構成機器は望ましくない。したがって、各セル・サイトにおいて追加の構成機器を必要としない、移動電話機位置検出システムが求められている。その他の方法も、米国特許第５，７２４，６６０（特許文献３）および米国特許第５，７３２，３５４号（特許文献４）に記載されている。

米国特許第４，８９１，６５０号 米国特許第５，２１８，３６７号 米国特許第５，７２４，６６０ 米国特許第５，７３２，３５４号

前述の特許に記載されている位置検出技法では、移動電話機の正確な位置を算出しないものもある。位置検出の精度を向上させるには、実際の追跡車両を送り出せばよい。しかしながら、このような車両が必要となると、このような技法は非常に費用がかかる。改良を加えた移動局位置推定方法および装置が求められている。

移動局位置検出方法は、移動局が報告する報告信号強度（ＲＳＳ）に基づいて地理的位置を判定することを含む。ＲＳＳ値は、例えば、信号強度測定または信号強度計算によって得られ、メモリに格納されているＲＳＳ値の組と比較される。代表的な例によれば、この方法は、移動局に付属する全地球測地システムのプロセッサによって、緯度および経度座標を確定することを含む。報告されたＲＳＳ値は、緯度および経度座標に関連する所定のＲＳＳ値と比較される。別の例では、ＲＳＳ値の所定の組を、移動局が報告したＧＰＳ位置座標に基づいて改訂する。

移動局位置検出プロセッサは、移動局の少なくとも２カ所の取付ポイントに関連する取付インジケータを受信するように構成された入力を含む。メモリは、少なくとも２カ所の取付ポイントに関連する所定の取付インジケータの組を格納するように構成されており、推定部は、受信した取付インジケータと、少なくとも２つの所定の取付インジケータの少なくとも１つの組との比較に基づいて、移動局の位置の推定値を与えるように構成されている。別の例によれば、受信した取付インジケータ値は、移動局が報告したものである。別の例では、取付インジケータ値は、１つ以上の取付ポイントが報告したものである。代表的な例では、取付インジケータ値は、移動局が報告した受信信号強度値である。

移動体位置検出モジュールは、少なくとも２つの報告された受信信号強度値を、ワイヤレス・ネットワークにおける少なくとも２カ所の地理的位置と関連する少なくとも２つの所定の受信信号強度値と比較するように構成されている。また、移動体位置検出モジュールは、比較に基づいて移動体の推定位置を送り出すように構成された出力も含む。代表的な例によれば、プロセッサは、報告された受信信号強度値と所定の受信信号強度値との比較に関連するスコアを判定するように構成されている。別の例では、報告された信号強度値および受信信号強度値は、移動補助ハンドオフに関係する。

移動局の地理的位置を推定する位置検出ユニットは、移動局に関連する取付インジケータ値を受信するように構成された入力と、ネットワーク取付ポイントに関連する所定の取付インジケータ輪郭とに基づいて、移動局位置の推定値を与えるように構成されたプロセッサとを含む。代表的な例によれば、取付インジケータ値は、移動局が報告した受信信号強度値であり、取付インジケータ輪郭は、受信信号強度の輪郭である。

移動局の位置検出方法は、移動局に関連する１組の受信信号強度値を得るステップと、受信信号強度と特性信号強度値との比較に基づいて移動局の位置を判定するステップとを含む。代表的な例では、移動局の位置を判定する際に、選択したエラー・スコアに関連する特性信号強度値に関連する位置を選択する。別の例では、本方法は、特性信号強度値を格納するステップと、メモリから特性値を検索するステップとを含む。

地理的サービス・エリア内において移動局の位置を検出する方法は、移動局について取付インジケータ値を得るステップを含む。移動局取付インジケータ値は、一連の取付ポイントに関連付けられており、一連の取付ポイントに関連する特性取付インジケータ値と比較され、移動局の推定位置を得る。別の代表的な例によれば、この方法は、推定した移動局位置を報告するステップを含む。別の例では、移動局についての取付インジケータ値は、対応する無線基地局と関連する受信信号強度値であり、移動局によって報告される。代表的な例では、スコアを判定することによって、移動局の取付インジケータ値および特性取付インジケータ値を比較し、スコアに基づいて、推定した移動局位置を選択する。

移動局の位置を検出する方法は、全地球測地システムに基づいて、緯度および経度位置の推定値の少なくとも１つを得るステップを含む。移動局位置の推定値は、移動局の取付インジケータ値と緯度および経度推定値に関連する領域における特性取付インジケータ値との比較に基づいて与えられる。

移動局の位置を推定する方法は、複数のアンテナと関連する信号強度値を移動局が報告し、これを受信するステップを含む。移動局の第１位置検出エリアが、サービス提供セル・サイトの地理的カバレッジ・エリアとして算出され、移動局の第２位置検出エリアが、報告された受信信号強度値と、地理的カバレッジ・エリアにおける少なくとも１カ所の位置に関連する所定の信号強度値との比較に基づいて算出される。代表的な例によれば、所定の信号強度値は、信号強度輪郭として表され、移動局の推定位置は、１つ以上の信号強度輪郭を、報告された受信信号強度値と関連付けることに基づく。

特性取付インジケータ値は、地理的位置と取付ポイントとの間の伝搬特性に基づいて判定することができる。代表的な例では、伝搬特性は、伝搬経路の傾き、アンテナ・パターン・ロールオフ、またはその他の値とすることができる。

移動局の推定位置を与えるように構成したネットワークは、取付ポイントに関連する取付インジケータ値を受信する移動体位置検出モジュールを含む。このネットワークは、ネットワーク・サービス・エリアにおける地理的位置についての特性取付インジケータ値を含むデータベースを有する。移動体の推定位置は、受信した取付インジケータ値と特性取付インジケータ値との比較に基づいて与えられる。ある例では、受信した取付インジケータ値は、移動局から報告される受信信号強度値である。別の例では、比較は、特性取付インジケータ値に関連して計算したスコアと、受信した取付インジケータ値とに基づく。別の例では、特性取付インジケータ値は、取付インジケータ値の輪郭として構成され、移動局の推定位置はこれらの輪郭に基づく。

移動局位置の推定値を判定するコンピュータ実行可能命令を収容したコンピュータ読み取り可能媒体を提供する。この媒体は、報告された取付インジケータ値を、対応する地理的位置に関連する特性取付インジケータ値と比較するように構成されたコンピュータ実行可能命令を含む。ある例では、特性値を判定する命令を設ける。

移動体位置情報を提供する方法は、報告された取付インジケータ値と、それぞれの地理的位置に関連する特性取付インジケータ値との比較に基づいて、移動体の位置を判定するステップを含む。ある例では、移動体の位置をサービス・プロバイダに報告し、別の例では、移動体の位置判定は、報告した取付インジケータ値の更新に基づいて繰り返され、移動体位置の更新を求め、サービス・プロバイダに報告する。

これらおよびその他の特徴について、添付図面を参照しながら、以下に明記する。

図１は、ワイヤレス・ネットワークの地理的サービス・エリアを示す。 図２は、移動電話システムを示すブロック図である。 図３は、受信した信号強度を含む、移動補助ハンドオフ（ＭＡＨＯ）リストの一例を示す。 図４は、Ｈａｔａ伝搬損失モデルを示す。 図５は、円の交差部分として、位置検出エリアを示し、円の半径は、移動局距離の過大推定である。 図６は、円の交差部分として、位置検出エリアを示し、円の半径は、移動局の距離の過小推定である。 図７は、円の交差部分として、位置検出点を示し、円の半径は正確な推定値となっている。 図８は、計算した距離の誤差成分を低減する方法を示す。 図９は、ある時間間隔にわたってＧＰＳ受信機／プロセッサが算出した緯度および経度座標のグラフである。 図１０は、移動局の位置を算出する方法のブロック図である。 図１１は、ワイヤレス通信システムの概略ブロック図である。 図１２は、地理的サービス・エリアのゾーンへの分割の概略図である。 図１３は、地理的サービス・エリアのゾーンへの別の分割の概略図である。 図１４は、移動局位置検出モジュールの概略ブロック図である。 図１５は、移動局位置検出モジュールを含むワイヤレス・ネットワークの概略ブロック図である。 図１６は、ワイヤレス・ネットワークのセルに関連する受信信号強度値に基づいた、受信信号強度輪郭を示す概略図である。 図１７は、移動局位置を緊急サービス提供者に供給するように構成したワイヤレス・ネットワークを示す概略ブロック図である。

図１は、移動電話システムの地理的サービス提供エリア１００を示す。図示のサービス提供エリア１００は、１〜７と付番した７つの六角形セルを有する。セル７が中央に示され、隣接するセル１〜６に包囲されている。移動電話システムのサービス提供エリア１００は、通例では、７つよりも多いセルを含むが、参照を簡単にするために、７つのセルだけを図１に示す。各セル１〜７は、アンテナ１０１〜１０７を備えており、移動電話システムのサービス提供エリア１００内部にある移動電話機１２０のような移動電話機に信号を送信するため、そしてこれらから信号を受信するために用いられる。

図２に移動電話システム２００を示す。図示のセル７は、無線基地局（ＲＢＳ）２１４に接続されているアンテナ１０７を含む。セル７内部に示す移動電話機１２０は、エア・インターフェース２０２を介して、移動電話システム２００と通信する。例えば、移動電話機１２０は、ＩＳ−５５規格に準拠した北アメリカ時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システム、およびＩＳ−５４規格またはＩＳ−１３６規格に準拠したエア・インターフェースにしたがって動作するディジタル移動電話機とすることができる。例えば、TIA/EIA Interim Standard IS-55-A "Recommended Minimum Performance Standards of 800 MHz Mode Mobile Stations," １９９３年９月; EIA/TIA Interim Standard IS-54-B "Cellular System Dual-Mode Mobile Station-Basestation Compatibility Standard," １９９２年４月; EIA/TIA Interim Standard IS-136 "Cellular System Dual-Mode Mobile Station-Basestation: Digital Control Channel Compatibility Standard,"１９９５年４月を参照のこと。これらの内容は、ここで引用したことにより本願にも含まれることとする。加えて、全地球測地システム（ＧＰＳ）受信機／プロセッサ・ユニット１２５を、位置検出する移動電話機１２０に設けたり、あるいはその他の方法で共に用いることができる。このようにＧＰＳ受信機／プロセッサ１２５を移動電話機１２０に使用することについては、以下で更に詳しく説明する。セル１〜７は、それぞれのアンテナを含み、関連の無線基地局（ＲＢＳ）に接続されている。無線基地局は、移動交換局（ＭＳＣ）２２０と通信状態にある。

セル１〜７には、音声信号を送受信するための複数の音声チャネルと、制御データ信号を送受信するためのそれぞれの制御チャネルとが割り当てられている。図１および図２を参照して、セル７において動作中の移動電話機１２０を考える。移動電話機１２０は、エア・インターフェース２２０を通じて、移動電話システム２００と、アンテナ１０７およびＲＢＳ２１４を介して通信している。音声信号は、移動電話機１２０とアンテナ１０７との間で、セルの音声チャネルの１つを通じて伝達され、制御データ信号は、電話機１２０とアンテナ１０７との間で、セルの制御チャネルを通じて伝達される。このような状況では、音声データがセル７を経由して伝達されているので、セル７がサービング・セル(serving cell)となる。サービング・セルとの通信に加えて、移動電話機１２０は、近隣セルの制御チャネルの監視も行う。移動電話機１２０は、ＩＳ−５４およびＩＳ−１３６規格に応じた移動補助ハンドオフのために、近隣セルのこれら制御チャネルの信号強度を測定する。これらの制御チャネル信号強度測定値は、ＭＳＣ２２０に送られる。これについては以下で更に詳しく説明する。加えて、移動電話機１２０は、サービング・セル・サイトのアンテナから受信している音声信号の信号強度を測定する。この音声チャネルの信号強度測定値は、移動電話機１２によってＭＳＣ２２０に、サービング・セルの逆音声チャネルを通じて周期的に送られる。

移動電話機１２０が地理的サービス提供エリア１００内部で移動するにしたがって、アンテナ１０７および移動電話機１２０間の音声チャネル信号の信号強度は変化する。移動電話機１２０が、例えば、隣接するセル５のような別のセルに入ると、アンテナ１０５からの制御チャネル信号の信号強度は、アンテナ１０７からの音声チャネル信号の信号強度よりも強くなる。この時点で、移動電話機１２０はセル７との音声チャネルを通じた通信を終了し、セル５の音声チャネルを通じた通信を開始することが望ましい。この動作をハンドオフと呼び、移動電話機１２０が地理的サービス提供エリア１００内部を移動している間に、サービング・セルを交換し、移動電話機１２０が、最も強い信号のアンテナを介して、音声チャネル通信を維持するようにするために用いられる。

ＩＳ−５４およびＩＳ１３６エア・プロトコルに基づく移動電話機では、このハンドオフ動作は、移動電話機自体によって補助される。このような機能を、移動補助ハンドオフ（ＭＡＨＯ：mobile-assisted hand-off）と呼ぶ。移動電話機１２０は、ＭＡＨＯリストを保持している。ＭＡＨＯリストは、移動電話機１２０が近隣セルの制御チャネルを通じて受信している信号の信号強度を収容する。各セル・サイトは、予め規定されたＭＡＨＯリストを有している。ＭＳＣ２２０は、セル・サイト毎にこれらのＭＡＨＯリストを格納し、サービング・セル・サイトに応じて、該当するリストを移動電話機１２０に送る。これらの規定されたＭＡＨＯリストは、一般に、サービング・セルに隣接するセルから成る。例えば、セル７をサービング・セルと仮定した場合のＭＡＨＯリスト３００の一例を図３に示す。測定しＭＡＨＯリストに含ませるチャネルのリストは、ＭＳＣ２２０によって移動電話機１２０に伝達される。リスト３００は、この図では隣接するセル１〜６の各々に１つのエントリと、セル１〜６がブロードキャストする制御チャネルが移動電話機１２０によって受信されたときの信号強度を表す、対応の信号強度（ＲＳＳＩ）とを含む。つまり、ＲＳＳＩ_１は、移動電話機１２０がセル１内のアンテナ１０１から受信した制御チャネルの信号強度を表し、ＲＳＳＩ_２は、移動電話機１２０がセル２内のアンテナ１２０から受信した制御チャネルの信号強度を表す等となる。

ＭＡＨＯ測定値は、サービング・セルの逆音声チャネルを通じて、移動電話機１２０からＭＳＣ２２０に周期的に送られる。ＭＡＨＯリストの内容は、ＩＳ−５４規格によって決められており、したがって、このエア・プロトコルに準拠するあらゆるディジタル移動電話機は、ＭＡＨＯリストを保持する。

地理的サービス提供エリア１００内部で、移動電話機１２０のような移動電話機の具体的な地理的位置を判定することが望ましい場合が多い。移動体位置検出モジュール（ＭＬＭ：mobile location module）２３０を移動電話システム２００に含ませれば、移動局の位置を得ることができる。ＭＬＭ２３０は、プロセッサ２３２およびメモリ２３４を含む。ＭＬＭ２３０は、ＭＳＣ２２０に接続されており、ＭＬＭ２３０の位置検出機能は、以下のように、ＭＳＣ２２０によって開始することができる。

移動電話機１２０による電話呼の開始時に、ＲＢＳ２１４はＭＳＣ２２０に、移動電話機の電話番号（Ａ番号）と、移動電話機が通話する相手の電話機の電話番号（Ｂ番号）とを送る。ＭＳＣ２００は、Ａ／Ｂ番号の分析を行い、位置検出機能を実行すべきか否か判定を行うように構成することができる。例えば、ＭＳＣ２２０は、移動電話機が発呼する(dial)毎に位置検出機能を開始することができる（９１１）。加えて、移動電話システム提供業者は、この位置検出機能を１つのサービスとしてその顧客に提供することができる。この状況では、移動電話機１２０のユーザがある番号に発呼した場合、ＭＳＣ２２０は位置検出機構を開始することができ、移動電話機の位置を、移動電話機のユーザに通知することができる。更に、ＭＳＣ２２０は、位置検出機能が要求されているか否か、ＭＳＣ２２０に格納されているユーザ・プロファイルを参照することによって、判定することができる。例えば、多数の車両を用いる会社では、その移動電話機の１つから発呼する毎に、位置検出機能を実行させたい場合もある。これらの例に見られるように、Ａ／Ｂ番号分析を行うことによって、ＭＳＣ２２０は、種々の判断基準に基づいて、位置検出機能を開始することができる。当業者であれば、多様な別のＡ／Ｂ番号分析を行っても、位置検出機能の開始が要求されているか否か判定可能であることを認めよう。ＭＳＣ２２０は、位置検出機能が要求されていると判定した場合、ＭＬＭ２３０内の位置検出機能を要求する。位置検出機能が開始されるかまたはされないかには係わらず、信号の音声部分は該当する宛先に送ることができる。例えば、移動電話機１２０が陸線電話機に発呼した場合、音声信号を公衆電話交換網（ＰＳＴＮ）に送ることができる。このように、発呼の結果位置検出機能が開始されても、その呼をＭＬＭ２３０において終了する必要はない。音声情報は、発呼した番号に基づいて、該当する場所に送信することができる。

一例では、地理的サービス・エリア１２０内における移動電話機１２０の位置は、ＭＬＭ２３０によって以下のように決定することができる。ＭＳＣ２２０は、次の情報をＭＬＭ２３０に受け渡す。ＲＳＳＩ_１〜ＲＳＳＩ_６を収容するＭＡＨＯリスト３００が、移動電話機１２０によって送られる。現在移動電話機１２０を担当しているセル・サイトを特定する。サービング・セル・サイトからの音声チャネル信号の信号強度を測定し、移動電話機１２０によって送る。この信号強度を（ＲＳＳＩ_Ｖ）として表す。

ＭＬＭプロセッサ２３２は、次に、メモリ２３４に格納されているコンピュータ・プログラム・コード２３８を実行する。コンピュータ・プログラム・コード２３８は、プロセッサ２３２が実行する位置検出アルゴリズムを記述する。このアルゴリズムを、図１０のフロー図に示す。最初のステップ１００２では、２つの位置検出ゾーン、ゾーン１およびゾーン２を算出する。ゾーン１は、移動電話機１２０を現在担当しているセルの地理的カバレッジ・エリア(coverage area)によって規定される。例えば、サービング・セルがセル７（図１参照）である場合、ゾーン１がセル７に含まれる地理的カバレッジ・エリアとなる。ゾーン２は、ＭＬＭ２３０が算出する。これについては、以下で図４〜図８と関連付けて説明する。

ゾーン２の算出の最初のステップでは、ＲＳＳＩ_ＶおよびＲＳＳＩ_１〜ＲＳＳＩ_６を評価し、３つの最も強い信号強度を判定する。この例では、セル７がサービング・セルであり、最も強い信号強度が、アンテナ１０７を介して伝達されている音声チャネル信号強度（ＲＳＳＩ_Ｖ）であり、セル２の制御チャネルに伴う信号強度（ＲＳＳＩ_２）がアンテナ１０２を介して伝達されており、セル４の制御チャネルに伴う信号強度（ＲＳＳＩ_４）がアンテナ１０４を介して伝達されていると仮定する。これらの信号強度を用いると、アンテナ１０２、１０４、１０７の各々から移動電話機１２０までの距離を、以下の式を用いて推定することができる。

上の式で、ＲＳＳＩは、移動電話機がアンテナから受信する既知の信号強度である。ＥＩＲＰは、アンテナの有効等方放射パワーであり、送信機のパワー（TxPower）およびアンテナの利得（Antenna Gain)に依存し、

となる。各アンテナ１０２、１０４、１０７について、送信機パワー(dBm)およびアンテナの利得(dBi)は一定の定数であり、したがって、各アンテナのＥＩＲＰは既知の値となる。例えば、C.A. Belanis, Antenna Theory: Analysis and Design（アンテナ理論：分析および設計）, John Wiley & Sons, New York, 1982を参照のこと。

式（１）の第２項、即ち、伝搬損失は、図４に示すハタ・モデル(Hata model)に基づいてモデル化する。このモデルは次のような形式である。

ここで、Ａは１ｋｍの切片ポイントであり、アンテナの高さおよび送信周波数に依存し、地上からのアンテナ高さによる成分を含む。Ｂは、伝搬経路の傾きであり、ｄは移動電話機のアンテナからの距離（キロメートル単位）である。図４に示すように、ＥＩＲＰ (dBm) − Ａは、ｄ＝１ｋｍにおける線４０２のＲＳＳＩ値であり、Ｂは４０２における線の傾きである。ハタ・モデルに関するこれ以上の情報については、M. Hata, "Empirical Formula for Propagation Loss in Land Mobile Radio Services"（陸上移動無線サービスにおける伝搬損失についての経験的計算法） IEEE Trans. Vehicular Tech. Vol. VT-29 (August 1980)を参照のこと。

したがって、式（１）は次のようになる。

距離ｄについて解くと、

式（３）において、ＥＩＲＰは各セル・サイト・アンテナに対する既知の定数であり、ＲＳＳＩ値は、移動電話機１２０が行う測定に基づいてわかり、１ｋｍ切片ポイントＡは、アンテナの高さおよび送信周波数応じた既知の定数である。したがって、式（３）においてわからないのは伝搬経路の傾きＢだけである。Ｂは、環境に依存し、一般に次の範囲にあることがわかっている。

通例では、伝搬経路の傾きは、地形および建物の密度に関して与えられる。通例では、分類は、郊外：Ｂ＝３０、都市：Ｂ＝３５、および繁華街：Ｂ＝４０となる。したがって、アンテナ毎にＢの値を推定することによって、移動電話機１２０のアンテナ１０２、１０４、１０７からの距離ｄ_２、ｄ_４、およびｄ_７は、それぞれ、次のように計算することができる。

ここで、ＥＩＲＰ_ｎは、セルｎにおけるアンテナの有効等方放射パワー、Ａ_ｎは移動電話機１２０とセルｎとの間の１ｋｍ切片ポイント、Ｂはセルｎにおける環境の推定伝搬経路傾きである。

距離ｄ_２、ｄ_４、およびｄ_７を計算した後、図５に示すように、以下の円をプロットすることによって、位置検出エリアを決定する。
アンテナ１０２を中心とする半径ｄ_２の円５０２、
アンテナ１０４を中心とする半径ｄ_４の円５０４、および
アンテナ１０７を中心とする半径ｄ_７の円５０７。

円５０２、５０４、５０７の交差エリア５１０は、地理的サービス提供エリア１００内部における移動電話機１２０の位置を推定する。値Ｂ_２、Ｂ_４およびＢ_７は推定値であるので、得られる距離ｄ_２、ｄ_４およびｄ_７は、Ｂの推定に基づくある程度の誤差成分を有する。計算した距離ｄ_２は、伝搬経路の傾き以外のセル特性に基づく、別の誤差成分も有する。このようなセル特性の例は、移動電話の各セル・サイト・アンテナに対する相対的高さ、およびアンテナ・パターン・ロールオフ(antenna pattern rolloff)による利得低下がある。ここに記載するアルゴリズムは、これらの誤差成分を考慮に入れていない。図５では、ｄ_２、ｄ_４およびｄ_７は、移動電話機１２０のアンテナ１０２、１０４および１０７の各々からの距離の過大推定値であり、したがって、得られた位置は、エリア５１０内部としか決めることができない。

また、得られた距離ｄ_２、ｄ_４およびｄ_７が、移動電話機１２０のアンテナ１０２、１０４および１０７の各々からの距離の過小推定値である可能性もある。そのような場合を図６に示す。ここでは、推定位置がエリア６０２内部となる。エリア６０２は、それぞれ、円６１６、６１７および６１８に対する接線である３本の線６０６、６０７および６０８を引くことによって制限される。これら３本の線６０６、６０７および６０８が三角形の縮小エリアを規定するように、これらを調節する。このような三角形で規定したエリアは、図６にエリア６０２として示す位置推定エリアとなる。

得られた距離ｄ_２、ｄ_４およびｄ_７が移動電話機１２０のアンテナ１０２、１０４および１０７の各々からの距離の正確な推定値である場合、描いた円は１点で交差する。このような場合を図７に示す。ここでは、推定位置を点７０２として示す。

距離の式における唯一の変数は伝搬経路の傾きＢであるので、推定値即ちＢ_２、Ｂ_４およびＢ_７を変化させ、計算した距離ｄ_２、ｄ_４およびｄ_７の誤差成分を減少させることによって、位置推定の精度を向上させることができる。

この技法の基礎を図８に示す。アンテナ１０２、１０４、および１０７間の距離を表す線を引く。線Ｌ_2-7は、アンテナ１０２および１０４間の距離を表す。線Ｌ_4-7は、アンテナ１０４および１０７間の距離を表す。線Ｌ_2-4、Ｌ_2-7、Ｌ_4-7の長さはわかっている。何故なら、セル・サイト・アンテナの位置（緯度および経度座標）がわかっているからである。以前と同様、線ｄ_２、ｄ_４およびｄ_７は、移動電話機１２０のアンテナ１０２、１０４および１０７からの算出距離をそれぞれ表す。角度ｍ、ｎ、およびｏは、余弦の法則に基づいて、以下の式から距離線ｄ_２、ｄ_４、ｄ_７の関数として得ることができる。

再度図８を参照すると、角度ｍ、ｎ、およびｏの和は３６０゜となるので、

となる。
距離ｄ_２、ｄ_４およびｄ_７の計算は、これらの角度の各々が正であり、角度の和が３６０度のときに最も精度が高くなる結果につながる。ｄ_２、ｄ_４およびｄ_７の計算における唯一の変数は、それぞれ、伝搬経路の傾きＢ_２、Ｂ_４およびＢ_７であり、これらの値は、一般に、２０ｄＢ／ｄｅｃおよび４５ｄＢ／ｄｅｃの間である。したがって、伝搬経路の傾きＢ_２、Ｂ_４およびＢ_７を２０ｄＢ／ｄｅｃおよび４５ｄＢ／ｄｅｃの間で変化させつつ、式４、５および６を用いて値ｄ_２、ｄ_４およびｄ_７を計算する。次いで、得られた距離ｄ_２、ｄ_４およびｄ_７を用いて角度ｍ、ｎ、およびｏの和を評価する。和が３６０に最も近くなるｄ_２、ｄ_４およびｄ_７の値、およびその項が全て正である場合に、誤差成分が減少した値がｄ_２、ｄ_４およびｄ_７について得られる。

誤差成分が減少した距離ｄ_２、ｄ_４、およびｄ_７を求めるとき、移動電話機１２０の位置検出エリアを決定するには、前述のように該当する円をプロットする。地理的サービス提供エリア１００内におけるアンテナ１０２、１０４、１０７の地理的位置（即ち、緯度および経度）はわかっており、一実施形態では、ＭＬＭ２３０のメモリ２３４に、セル・サイト情報２３６として格納されている。ＭＬＭ２３０は、これら既知のセル・サイト位置を用いて、例えば、推定位置検出エリアをマップ上にプロットすることによって、推定位置検出エリアの地理的場所を決定する。この算出した位置検出エリアがゾーン２の場所となる。また、ＭＬＭ２３０は、ネットワークの地理的サービス・エリアにおける移動局の位置に対応するＲＳＳの組を与えるように構成したデータベース２５０を含むこともできる。

前述のように、ＧＰＳ受信機／プロセッサ・ユニット１２５を、位置検出する移動電話機１２０内の構成機器として用いることができる。当技術分野では周知のように、ＧＰＳ受信機／プロセッサは、地球軌道を周回する衛星から信号を受信し、これらの信号を、ＧＰＳ受信機／プロセッサの位置の緯度および経度座標に変換する。典型的なＧＰＳ受信機／プロセッサは、約５０フィート以内の精度である。ＭＬＭ２３０は、移動電話機１２０内にあるＧＰＳ受信機が提供する情報を用いて、地理的位置推定の精度を高める。

ＧＰＳに伴う既知の問題には、高精度の位置検出には、視野線が多数の衛星と連通することが必要であること、そして衛星受信機への視野線が遮られると、精度の高い緯度および経度座標が戻ってこないことがある。例えば、通例では、ＧＰＳ受信機は、建物の内部または植樹エリアに位置する場合、精度の高い座標を報告しない。この制約は、既定の信頼度以内にある最後のＧＰＳ座標位置を用いて補償することができる。これを達成するには、計算した平均緯度および経度位置を、緯度および経度誤差と共に、以下のように用いる。

図９は、時間間隔（ｔ_１〜ｔ_１５）においてＧＰＳ受信機／プロセッサ１２５が計算した緯度および経度座標のグラフを示す。各時間間隔ｔ_ｎにおいて、ＧＰＳ受信機／プロセッサ１２５は、移動電話機１２０の現在の座標を計算する。時点ｔ_ｎにおいて、緯度座標をLat(t_n)で表し、経度座標をLong(t_n)で表す。ＧＰＳ受信機／プロセッサ１２５が計算した座標Lat(t_n)およびLong(t_n)は、全体的に、時の経過と共に滑らかに変化する。しかしながら、衛星への視野線が遮られると、例えば、移動電話機１２０が建物に入ると、計算した座標は正確でなくなる。これを図９の間隔ｔ_８〜ｔ_１２において示す。

ＧＰＳ受信機／プロセッサ１２５は、所定の送り時間枠(sliding time window)の範囲で、緯度および経度座標の平均を計算するように構成されており、時間期間ｔ_ｎで終了する枠についての平均緯度および経度を、それぞれ、Lat＿Avg(t_n)およびLong＿Avg(t_n)で表す。送り時間枠の長さは、ＧＰＳ受信機／プロセッサ１２５内にプログラムされており、例えば、所望の精度および／または個々の用途に応じて変更することができる。この送り時間枠をＮ個の時間期間として規定すると、ｔ_ｎで終了する時間枠に対する平均緯度および経度座標Lat＿Avg(t_n)およびLong＿Avg(t_n)は、それぞれ、時間ｔ_{ｎ−Ｎ＋１}，．．．，ｔ_ｎに関連するＮ個の経度座標およびＮ個の緯度座標の平均となる。

Lat＿Avg(t_n)およびLong＿A(t_n)の値は、連続時間期間において、ＧＰＳ受信機／プロセッサ１２５によって連続的に計算することができる。例えば、送り時間枠Ｎの時間期間を５つの時間期間に設定した場合、時間期間ｔ_８で終了する時間枠を図９の９０５で示す。Lat＿Avg(t₈)およびLong＿Avg(t₈)の値は、時点ｔ_８において、時点ｔ_４，．．．，ｔ_８に関連する５つの値の平均として、ＧＰＳ受信機／プロセッサ１２５によって計算される。

平均座標に加えて、ＧＰＳ受信機／プロセッサ１２５は、時間枠中における緯度および経度座標の最大誤差も計算する。時点ｔ_ｎにて終了する時間枠に対する経度座標の最大誤差をError＿Lat(t_n)で表し、時点ｔ_ｎにて終了する時間枠に対する緯度の最大誤差をError＿Long(t_n)で表す。これらの最大誤差を計算するには、以下のように、時間枠中の時間期間毎の瞬時緯度および経度座標を、当該時間枠の平均座標と比較する。

例えば、時点ｔ_８にて終了する時間枠について最大誤差を計算するには、計算は次のようになる。

このように、瞬時緯度座標Lat(t₄)、Lat(t₅)、Lat(t₆)、Lat(t₇)、およびLat(t₈)を、Lat＿Avg(t₈)と比較し、平均緯度からの最大偏差を最大緯度誤差とする。同様に、瞬時経度座標Long(t₄)、Long(t₅)、Long(t₆)、Long(t₇)、およびLong(t₈)をLong＿Avg(t₈)と比較し、平均緯度からの最大偏差を最大経度誤差とする。一例示として、図９において時間期間ｔ_１２にて終了する時間枠９１６を考える。Lat＿Avg(t₁₂)の値を線９１０で表す。線９１０からの最大偏差は、点９１４において表す瞬時経度Lat(t₁₀)である。したがって、時間枠９１６における最大誤差Error＿Lat(t₁₂)が、Lat(t₁₀)９１４およびLat＿Avg(t₁₂)９１０間の距離９１２として表される。

ＧＰＳ受信機／プロセッサ１２５は、次のように、Error＿Lat(t_n)およびError＿Long(t_n)の誤差値を用いて、最後の信頼性の高い座標を記憶レジスタに格納する。これらの記憶レジスタは、ＧＰＳ受信機／プロセッサ内のメモリ位置とすればよい。あるいは、これらの記憶レジスタは、ＧＰＳ受信機／プロセッサ１２５がアクセス可能な、別個のメモリ・ユニット内のメモリ位置としてもよい。各時間間隔ｔ_ｎにおいて、ＧＳＰ受信機／プロセッサ１２５は、最大誤差値Error＿Lat(t_n)およびError＿Long(t_n)を、プログラムした誤差閾値Err＿Thresh＿LatおよびErr＿Thresh＿Longと比較する。プログラム可能な送り時間枠と同様、これらの閾値も、所望の精度および／または個々の用途に応じて変化させることができる。その際、最大誤差値Error＿Lat(t_n)およびError＿Long(t_n)が閾値Err＿Thresh＿LatおよびErr＿Thresh＿Long以内にそれぞれある場合、瞬時座標値Lat(t_n)およびLong(t_n)は容認可能な信頼度の限度内にあると想定できるように、これらの閾値を規定する。各時間間隔ｔ_ｎにおいて、緯度および経度双方の最大誤差が閾値以内である場合、瞬時座標値をメモリ・レジスタLat＿regおよびLong＿regにそれぞれ格納する。緯度および経度のいずれかの最大誤差が閾値以内にない場合、瞬時座標値Lat(t_n)およびLong(t_n)をメモリ・レジスタLat＿regおよびLong＿regにそれぞれ格納しない。この技法によって、メモリ・レジスタLat＿regおよびLong＿regは信頼性の高い緯度および経度座標を確実に収容する。

前述の移動電話機１２０が送る情報に加えて、以下のＧＰＳ情報が、エア・インターフェース２０２を介して、各時間期間ｔ_ｎ中に移動電話システム２００に送られる。

ＭＳＣ２２０は、前述のように動作して、ある条件の下でＭＬＭ２３０の位置検出機能を開始する。ＭＬＭ２３０のメモリ２３４に格納されているアルゴリズム２３８は、図１０に関連して以下に説明するように動作することを、プロセッサ２３２に命令する。したがって、位置検出機能の開始時に、ＭＬＭ２３０は、図１０のフロー図にしたがって動作し、移動電話機１２０の位置を算出する。

先に論じたように、ゾーン１は、現在移動電話機１２０にサービスを提供中のセルの地理的カバレッジ・エリアによって規定され、ゾーン２は、図４ないし図８に関連して先に説明したように、ＭＬＭ２３０が算出した位置検出エリアである。ゾーン１は、通常ゾーン２よりも大きいエリアを規定する。図１０を参照すると、ステップ１００４において、ＭＬＭ２３０は、現時間枠に対する最大緯度および経度誤差が所定の閾誤差値以内であるか否か判定を行う。以内である場合、瞬時緯度および経度座標Lat(t_n)およびLong(t_n)が容認可能な精度を有すると見なし、ステップ１０１２における次の処理にこれらを用いる。ステップ１０１２において、瞬時ＧＰＳ座標がゾーン１内にある場所を規定するか否か判定を行う。しない場合、ＭＬＭ２３０は、ステップ１０１０において、中程度の信頼度を有するゾーン２の推定位置を返す。ステップ１０１２において、瞬時ＧＰＳ座標が、ゾーン１内部にある場所を規定する場合、ステップ１０２０において、瞬時ＧＰＳ座標がゾーン２内部にある場所を規定するか否か判定を行う。以内にある場合、ＭＬＭ２３０は、ステップ１０２４において、高い信頼度を有する推定位置として、瞬時座標を返す。瞬時ＧＰＳ座標がゾーン２内部にある場所を規定しない場合、ＭＬＭ２３０はステップ１０１８において、中程度の信頼度を有する推定位置として、瞬時座標を返す。

ステップ１００４において、ＭＬＭ２３０が、現時間枠に対する最大緯度および経度誤差値が所定の閾誤差値以内でないと判定した場合、瞬時緯度および経度座標Lat(t_n)およびLong(t_n)を、容認できる精度ではないとみなし、メモリ・レジスタLat＿regおよびLong＿regに格納してある緯度値および経度値を、ステップ１００６における次の処理に用いる。ステップ１００６において、メモリ・レジスタに格納してあるＧＰＳ座標が、ゾーン１内部にある場所を規定するか否か判定を行う。しない場合、ＭＬＭ２３０は、ステップ１００８において、低い信頼度のゾーン２推定位置を返す。メモリ・レジスタに格納してあるＧＰＳ座標が、ゾーン１内部にある場所を規定する場合、ステップ１０１４において、メモリ・レジスタに格納してあるＧＰＳ座標が、ゾーン２内部にある場所を規定するか否か判定を行う。規定しない場合、ＭＬＭ２３０は、ステップ１０１６において、メモリ・レジスタの座標を、中程度の信頼度を有する推定位置として返す。メモリ・レジスタに格納してあるＧＰＳ座標が、ゾーン２内部にある場所を規定する場合、ＭＬＭ２３０は、ステップ１０２２において、メモリ・レジスタの座標を、高い信頼度を有する推定位置として返す。

一旦地理的位置検出エリアを決定したなら、ＭＬＭ２３０は、この情報を該当するエンド・ユーザの宛先に導出する。一実施形態では、該当する導出情報２４０をＭＬＭ２３０のメモリ２３４に格納する。例えば、移動電話機１２０からの９１１発呼のために位置検出機能を開始した場合、ＭＬＭ２３０は、位置情報を、該当する公共サービス提供者に導出する。セルラ電話機の番号が、多数の車両を有する会社に属すると、ＭＳＣが判定したために位置検出機能を開始した場合、位置情報は該当の多数の車両を有する会社に導出する。更に、位置情報は、位置情報の要求が移動電話機１２０のユーザから来た場合、移動電話機１２０自体に伝達することもできる。

移動局によって得られ、ＭＡＨＯにおいて用いられるパワー・レベル、あるいは受信信号強度、パワー・レベル、または通信パラメータといったその他の組を用いると、パワー輪郭(power contour)またはセルの配置に関連するその他の所定のパワー・レベルに基づいて、移動局の位置を検出することができる。例えば、図１１に示すように、移動局１１０２は、図２に示したもののような、１組の受信信号強度（ＲＳＳ）値を、報告されたＲＳＳ値を移動体位置検出モジュール（ＭＬＭ）１１０６に配信するように構成したネットワーク１１０４に送信する。移動体位置検出モジュール１１０６は、１組のＲＳＳ値を受信し、カバレッジ・エリア内にある複数の場所に関連する複数の組のＲＳＳ値に基づいて、移動局の位置を特定するように構成されている。図１１に示すように、複数の組のＲＳＳ値はデータベース１１１０に格納されている。通例では、ＭＬＭ１１０６は基地局と共に用いられ、データベース１１１０は、個々の基地局がサービスを提供する地理的エリアに関連する、複数の組の特性または所定のＲＳＳ値を含む。図１では、セルは隣接し重複しないように示されているが、ネットワークは重複するセルや、セル間に地理的間隙を含む可能性もある。数個のセルと共に用いるデータベースは、同様の所定のＲＳＳ値を含むことができる。

代表的な例では、ネットワーク・サービス・エリア１２００またはセルのようなネットワーク・サービス・エリアの一部を、図１２に示すように、サービス格子１２０２に分割する。サービス格子１２０２は、それぞれ、座標（X_I, Y_J）に対応するゾーンＺ_IJの矩形アレイが関連付けられている。Ｉ、Ｊはそれぞれ、行数および列数に関連する整数である。便宜上、図１２には１６に分割した矩形ゾーンを示すが、サービス・エリアは、これよりも少ない数にでもまたは多い数にでも分割可能である。ゾーンは、１つ以上のセルのサービス・エリアと関連付けることができ、あるいはネットワーク・サービス・エリア全体を１組のゾーンに分割することができる。また、三角形、正方形、六角形、曲線、またはその他の格子のように、矩形以外の格子に基づいて、ゾーンを確立することも可能である。加えて、この分割は、種々の規則的形状および不規則的形状を含むことができる。サービス・エリアの分割は、異なるエリアを有することもできる。

移動局推定位置を得るには、所定の組｛ＲＳＳ｝の受信した信号強度ＲＳＳに基づいて、あるゾーンについて報告されたＲＳＳ値が、当該ゾーンに関連する１組のＲＳＳ値と一致する場合に、このゾーンを識別することによって行うことができる。一致の判定は、例えば、報告ＲＳＳ値（またはこれらの値の一部）と所定の格納ゾーンＲＳＳ値との間の差の二乗平均の和の計算に基づいて行うことができる。移動局は数個のＲＳＳ値を報告するのが通例であるが、ゾーンの照合は、選択したＲＳＳ値のみを用いた計算に基づいて行うことができる。ゾーンを選択した後、このゾーンに関連する座標を、移動局位置の推定値として与える。ゾーンの寸法を用いて、位置推定誤差を得ることができる。

ネットワーク・サービス・エリアまたはセル・サービス・エリアの別の代表的分割を図１３に示す。ゾーン１３０１〜１３１２には、図１３の例におけるゾーン・コーナに対応する周囲座標(X,Y)が関連付けられている。例えば、ゾーン１３０１には、受信信号強度値の組(RSS(1,1)}、{RSS(2,1)}、{RSS(1,2)}、および{RSS(2,2)}に対応する周囲座標(X1,Y1)、(X2,Y1)、(X1,Y2)および(X2,Y2)が関連付けられている。移動局の推定位置は、移動局が報告するＲＳＳ値（報告されたＲＳＳ値、即ちRSS(mobile)）に基づいて特定することができる。ゾーン・エリアが、移動局位置推定における所定の位置検出精度に対して容認できないほど大きい場合、移動局の位置検出は、１つ以上のゾーンに関連する所定のＲＳＳ値の組{RSS}を用いた補間に基づいて行うことができる。

移動体位置検出モジュール１１０６は、報告された受信信号強度の組{RSS(mobile)}を処理して、この組{RSS(mobile)}をデータベース１１１０内にある受信信号強度の１つ以上の組{RSS}と関連付けることによって、移動局位置の推定値を得る。移動局位置の推定値は、選択した組の格納ＲＳＳ値に関連する座標に対応する。

一例では、移動局の位置は、前述のように、例えば、３つのＲＳＳ値を用いた三角測量法に基づいて推定する。三角測量法の手順を、前述のような追加の誤差補正と共に用いて、初期移動局推定位置(Xest, Yest)を確定する。次に、移動体位置検出モジュール１１０６は、報告されたＲＳＳ値を、格子１２００、１３００のような格子に関連するＲＳＳ値の組、または初期移動局推定位置(Xext, Yest)に近い地理的エリアにおける１つ以上の場所でのＲＳＳ値と比較する。通例では、これらのＲＳＳ値は、図１１のデータベース１１１０のようなデータベースに格納されている。所定の組{RSS}に基づいて、第２の移動体推定位置を得る。

図１４を参照すると、移動体位置検出モジュール１４００は、格子位置１４０２_１，．．，１４０２_Ｇに関連するＲＳＳ値の組を格納するように構成したデータベース１４０１を含む。プロセッサ１４０４が、データベース１４０１と通信状態にあり、移動補助ハンドオフ・データのようなデータ、通例では、移動局が報告するＲＳＳ値の組を受け取るように構成されている。プロセッサ１４０４は、報告されたＲＳＳ値に基づいて、データベース１４０１からの全てのＲＳＳ組または選択したＲＳＳ組についてスコアを計算する。スコア値は、高い値が、選択した位置に対応しないＲＳＳ値と関連付けられ、一方低いスコアは、報告されたＲＳＳ値が選択された位置の値と同様であることを示すように構成することができ、あるいはスコア値はそれ以外の構成も可能である。特定的な一例では、好ましいスコア値に関連する４つの格子位置を選択し、メモリ１４０６に格納して、これらの格子値を補間器４１０に通知し、補間器４１０は出力１４１２に補間位置値を与える。通例では、補間およびスコアの計算は、マイクロプロセッサ、ワークステーション、埋め込みプロセッサ、または特殊目的処理ハードウエアおよびソフトウエアによって行い、プロセッサ１４０４および補間器１４１０を同じハードウエア内に設けることができるようにする。

ある例では、格納してあるＲＳＳ値の組に基づいて第１の移動体位置推定を行い、三角測量法に基づく推定は用いない。三角測量法に基づく推定は、ＲＳＳ値と共に用いられる。あるいは、移動局に付属するＧＰＳシステムを用いて、第１移動体推定位置(Xest, Yest)を確定し、格納してあるＲＳＳ値の組を用いて、第２の移動体推定位置を求める。

別の例では、移動体位置推定は、ＲＳＳ値の組、ＧＰＳ、三角測量法、または第１推定値に基づいて第２推定値を求めるために用いられるその他の方法に基づいて行う。先に注記したように、組{RSS}は、２つ以上のパワー・レベルを含むことができ、通例では、６つ以上のＲＳＳ値を含み、移動体位置の推定値は、１つ以上のＲＳＳ値に基づくことができるが、ＲＳＳ値の一部は用いられない。

報告されたＲＳＳ値を、データベースに格納してあるＲＳＳ値の組と比較する際、例えば、報告ＲＳＳ値と１カ所以上の地理的位置に関連する格納ＲＳＳ値との間の差の二乗和の評価に基づいて行うことができる。通例では、最小二乗和または比較的小さい二乗の和に関連する１か所以上の地理的位置(X,Y)を、移動局推定位置として選択する。１カ所よりも多い位置を選択した場合、三角測量法に基づく方法のような追加の方法を用いて、多数の推定位置から選択することができる。あるいは、ＧＰＳに基づく位置検出を用いて、同様の移動局位置を選択することができる。多数の推定位置から１つの推定値を抽出できないことはあり得ないが、１カ所よりも多い移動局推定位置を、緊急応答器(emergency responder)またはその他の受信側に報告することができる。

ある例によれば、移動局の位置は、例えば、受信信号強度の測定値または計算した受信信号強度によって得られた、１つ以上の連続する受信信号強度（ＲＳＳ）輪郭に基づいて、移動ネットワーク位置検出モジュールによって確定する。図１５を参照すると、ワイヤレス通信システム１５００は、携帯用ディジタル・アシスタント、またはエア・インターフェース１５０３を通じて移動体交換局（ＭＳＣ）１５０４と通信するその他の移動デバイスのような移動局１５０２を含む。ＭＳＣ１５０４は、移動ネットワーク位置検出モジュール（ＭＬＭ）１５０６と通信しており、モジュール１５０６は、無線基地局に関連する受信信号強度（ＲＳＳ）輪郭に基づいて、移動局の位置を推定するように構成されている。輪郭は、それぞれの無線基地局に対応する値ＲＢＳ（１）．．．ＲＢＳ（Ｎ）として、データベース１５０８に格納することができ、ここで、Ｎは無線基地局の数である。

図１６は、代表的なセル１６０２、１６０４、１６０６、およびそれぞれに付属する無線基地局（ＲＢＳ）１６１０、１６１２、１６１４を示す。図示する受信信号強度（ＲＳＳ）の輪郭１６２０〜１６２３および１６３０〜１６３３は、例えば、セル１６０２、１６０４と関連する。一般に、その他のＲＳＳ値（即ち、追加の無線基地局）と関連する追加の輪郭も用いるが、これらの輪郭は図１６には示していない。輪郭１６２０〜１６２３および１６３０〜１６３３と関連する位置は、それぞれの無線基地局から受信したパワー・レベルがほぼ等しい。一例では、移動基地局は、セル１６０２（ＲＢＳ１６１０）を通じて通信しており、輪郭１６２３に関連するＲＢＳ１６１０からの受信信号強度を報告する。移動体位置検出モジュールは、移動局の可能な位置として、輪郭１６２３に関連する地理的位置を選択する。移動局１６０４が１組のＲＳＳ値を報告したので、追加の無線基地局に関連する追加のパワー輪郭を用いて、移動局の位置を検出することができる。例えば、移動局は、無線基地局１６１２に関連するＲＳＳ値を報告する。一例として、このＲＳＳ値を輪郭１６３０と関連付けることができる場合、移動局の位置推定を改良することができ、推定した位置を領域１６５０、１６５２と関連付ける。この手順は、追加のＲＳＳ値毎に繰り返すことができ、推定した移動局の位置は、特定した輪郭に基づいて報告することができる。

輪郭の間隔は、容認可能な空間解像度に基づいて設定することができるので、１つ以上の輪郭を関連するＲＳＳ報告値と関連付けることによって、移動体推定位置は所定の空間解像度を有することができる。あるいは、補間またはその他の方法を用いて、空間分解能を高め、輪郭同士の間に移動体の位置を確定することもできる。

受信信号強度輪郭に基づく移動局推定位置は、三角測量法に基づく方法、ＧＰＳに基づく方法、またはＲＳＳパターンに基づく方法を用いると、改善または検証することができる。通例では、１組のＲＳＳ値は、６つ以上の受信信号強度値を含むが、これらの値の１つ以上のみを用いれば、移動体の位置を確定することができる。ある例では、第１ＲＳＳ値に基づく輪郭の識別を用いて、位置の範囲を確定する。加えて、受信音声パワー・レベルＲＳＳ_Ｖを移動局が報告し、この方法またはその他の方法における移動局推定位置の準備に用いることができる。

報告されたＲＳＳ値と測定または計算したＲＳＳ値の所定の組との比較に伴う誤差スコアの計算を用いると、移動局の位置を推定することができるが、このような推定値は、信号強度パターンに基づいて用意することもできる。例えば、報告ＲＳＳ値を、所定のＲＳＳ値の比率と比較することができる。あるいは、所定のＲＳＳ値および１組の報告ＲＳＳ値を相関付け、報告ＲＳＳ値に類似する１組の所定のＲＳＳ値を特定することができ、関連する位置を移動局推定位置として与えることができる。その他のパターン認識方法も用いることができる。

図１７は、移動局位置を報告するように構成されたワイヤレス・ネットワークによって提供する緊急サービスを示す。セル・ホーン、ＰＤＡ、あるいはその他の移動または携帯用デバイス、音声、データ、または音声／データ・デバイスのような移動局１７０２が、１つ以上の受信信号強度値を、エア・インターフェース１７０４を用いて、移動交換局（ＭＳＣ）１７０６に報告する。移動交換局１７０４は、報告されたＲＳＳ値を移動体測地局（ＭＰＣ）１７０８に配信する。移動体測地局１７０８は、位置判定プロセッサ（ＰＤＰ）１７１０と通信している。移動体測地局１７０８は、公共安全応答ポイント（ＰＳＡＰ：public-safety answering point）１７１２とも通信しており、公共安全応答ポイント１７１２は、緊急サービス（９１１−選択）ルータ１７１４と通信するように構成されている。ＭＳＣ１７０６は、９１１−選択ルータ１７１４とも通信している。

動作において、移動局１７０６が緊急サービス（９１１）要求を開始すると、これがエア・インターフェース１７０４を介して、ＭＳＣ１７０６に伝達される。ＭＳＣ１７０６は、メッセージをＭＰＣ１７０８に送り、９１１に発呼されたこと、およびＭＳＣ１７０６が移動体位置検出サービスのために構成されていることを示す。ＭＰＣ１７０８は、ルーティング命令をＭＳＣ１７０６に返送するので、呼は９１１選択ルータを経由してＰＳＡＰ１７１２に導出される。ＭＰＣ１７０８は、ＭＳＣ１７０６にＲＳＳ値について問い合わせ、移動局がＲＳＳ値を報告することを要求する。ＭＳＣ１７０６は、報告されたＲＳＳ値をＭＰＣ１７０８に転送し、ＰＤＰ１７１０は移動体推定位置をＭＰＣ１７０８に配信する。ＰＳＡＰ１７１２は、ＭＰＣ１７０８に、ＭＰＣ１７０８が伝達した移動体位置について問い合わせる。緊急サービス要求が継続すると、移動体位置に対する追加の要求に応ずることができるので、要求元の移動を追跡することができる。これらの追加の推定位置に基づいて、移動方向のようなその他の情報を得ることができる。

９１１サービスのような緊急サービス番号に基づいて緊急サービスを提供するために、ワイヤレス・ネットワークにおいてセル・ホーンの位置を判定することは重要であるが、移動体推定位置は他の用途にも含めることができ、移動ネットワークの他のユーザに関する移動体位置の特定、あるいは食事、買い物、宿泊、娯楽、輸送、またはその他のサービスのようなサービスに関するユーザの居所の判定等がある。このような位置は、ＧＰＳのような専用の測地システムを参照することなく確定することができ、ＧＰＳハードウエアは不要である。ＧＰＳ信号は比較的弱いので、ＭＡＨＯパラメータに基づく位置判定は、屋内、あるいはＧＰＳ信号の受信が困難または不可能な閉鎖エリアであっても、位置の判定を可能にする。しかしながら、ＧＰＳを、ＭＡＨＯに基づく方法と共に用いることも可能である。

位置の判定は、移動補助ハンドオフを含む他のネットワークにも同様に実現することができる。例えば、いわゆるBLUETOOTH技術、即ち、ＩＥＥＥ８０２．１１に基づくワイヤレス・ネットワークは、移動デバイスが受信信号強度を報告するように構成することができる。加えて、ＴＤＭＡ、ＣＤＭＡ、ＦＤＭＡ、またはその他のプロトコルを用いたワイヤレス・ネットワークも、移動補助位置検出サービスを実現するように構成することができる。このようなネットワークは、制御チャネル、音声チャネル、データ・チャネル、またはその他の通信チャネルを含むことができ、報告されたパワー・レベルは、これらのチャネルのいずれでも、移動体の位置検出に用いることができる。

以上、選択した通信規格を参照しながら、移動局位置検出方法および装置について説明したが、他の例では、追加のシステムが用いられる。例えば、汎ヨーロッパ移動通信システム（ＧＳＭ）、ＩＳ−９５、ＩＳ−５４、汎用パケット無線サービス（ＧＰＲＳ：General Packet Radio Service）、ディジタル・コードレス・ヨーロッパ電気通信（ＤＥＣＴ）サービス、またはセルラ・ディジタル・パケット・データ（ＣＤＰＤ）サービス、ＧＥＲＡＮ（ＧＳＭ／ＥＤＧＥ）サービス、あるいはその組み合わせに基づくシステムを設けることができる。本位置検出方法および装置は、広域音声カバレッジ、局在的音声カバレッジ、広域データ・サービス、局在的データ・サービス、またはその組み合わせを提供するシステムのために構成することができる。

基地局に基づく音声ネットワークにおけるハンドオフを参照しながら、ハンドオフの代表例について先に説明した。一般に、移動即ち携帯用デバイスとネットワークとのあいだの接続は、いわゆる取付ポイント(points of attachment)において行われる。セルラ電話ネットワークでは、基地局は、一般に、取付ポイントとして機能し、一方ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク（ＷＬＡＮ）では、いわゆるアクセス・ポイントが取付ポイントとして機能する。ある例では、移動デバイスは、基地局またはアクセス・ポイントでネットワークに接続することができる。受信信号強度（ＲＳＳ）値は、ネットワークの取付ポイントと関連付けることができるが、経路損失、シンボル・エラー・レート、ビット・エラー・レート、信号対干渉比、キャリア対干渉比、ブロック・エラー・レートのような別のパラメータ、またはその他のパラメータを用いることができる。便宜上、このようなパラメータを取付インジケータと呼ぶ。

ワイヤレス・ネットワークにおいて、移動局が周期的にパワー・レベルを報告する場合、移動局の位置は、音声通信またはデータ通信が進行している間に、通信を中断させることなく、更新または追跡することができる。したがって、移動局の移動を追跡することができ、これは緊急サービスを供給するにあたって、特に重要である。あるＴＤＭＡシステムでは、このような受信パワー・レベルは、毎秒１回程の頻度で報告されている。

信号強度輪郭および／または格子は、いくつかの方法で設けることができる。精巧な無線周波数（ＲＦ）設計ソフトウエアが使用可能であるので、ＲＳＳまたはその他の特性取付インジケータ値は、空間格子が５０ｍ未満の寸法を有する位置の関数として計算することができる。このような計算には、多数のＲＦ係数を用いることができ、アンテナの高さ、アンテナの形式、下方傾斜(down-tilt)、ビーム幅、有効放射パワー、および地面クラッタが含まれる。このような計算は、表面の地形およびその他の要因を含む、地理的要因の考慮を含むことができる。このように計算したＲＳＳ値は、現場での測定によって確認することができ、予測値における不完全性は、現場での測定値に基づいて補正または補償することができる。あるいは、ＲＳＳ値は、例えば、地理的サービス・エリアで車両を運転し、ＲＳＳ値を記録することによって得られる一連の測定値に基づくことができる。別の代替案では、ＲＦ設計ソフトウエアを用いていくつかの値を予測する一方、他の値を測定する。加えて、ＲＳＳ値を、実際のＧＰＳ値と共に報告すると、輪郭または格子値を、ネットワークの使用中に、これらの測定値に基づいて改訂することができ、専用のハードウエアや追加の保守要員を使わずに済む。

前述の方法および装置は、ネットワークへの１カ所以上の取付ポイントに関連する受信信号強度を参照して説明した。別の例では、エラー・レート、伝搬遅延、またはその他のパラメータを取付ポイントと関連付け、位置を推定するために用いることができる。加えて、推定値は、通例、３カ所以上の取付ポイントに関連する信号強度との比較に基づくが、ある例では、２カ所の取付ポイントに関連する信号強度を用いることもできる。ある例では、取付ポイントに関連する取付インジケータ値を計算または測定し、データベースに格納する。別の例では、例えば、伝搬特性または格納した値に基づく補間に基づく計算によって、適切な取付インジケータを必要に応じて確定する。地理的位置に関連する取付インジケータ値は、特性取付インジケータ値と呼ぶこともでき、このような値を格納、計算、または測定することができる。

移動局の位置検出は、通常のネットワーク動作の間に報告されるＲＳＳ値に基づいて行うことができるので、このような位置検出方法は多くの場合信頼性が高い。加えて、移動局位置推定を妨げるいずれのネットワーク障害も、日常的なネットワーク使用における他のネットワーク・エラーと関連があるので、このような障害は素早く検出されることが多い。ＲＳＳレベルに基づく移動体位置判定の別の利点は、移動局がネットワーク加入者でなくてもよいことである。何故なら、ＲＳＳレベルの報告は、非加入者によって行うことができるからである。したがって、９１１番通報のような緊急サービスは、非加入者や、初期化されていない移動局、または関連する電話番号を有さない移動局にも利用可能である。

ネットワークまたはネットワークの一部に関連する特性値は、メモリに格納することができる。ここで用いる場合、メモリは、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、ハード・ディスク、フロッピ・ディスク、磁気テープ、およびその他の記憶媒体を含む。

以上、代表的な移動デバイスおよびワイヤレス・ネットワークを参照して、数々の例について説明した。これらの例は例示であり、これらの例の構成および詳細は変更可能である。権利を主張するのは、添付の特許請求の範囲に含まれることである。

Claims (31)

1. 移動局位置検出プロセッサであって、
   前記移動局の少なくとも２カ所の取付ポイントに関連する取付インジケータを受信するように構成された入力と、
   前記少なくとも２カ所の取付ポイントに関連する所定の取付インジケータの組を格納するように構成されたメモリと、
   前記受信した取付インジケータと、前記少なくとも２つの所定の取付インジケータの少なくとも１組との比較に基づいて、前記移動局の位置の推定値を求めるように構成された推定部と、
   を備えた移動局位置検出プロセッサ。
2. 請求項１記載の移動局位置検出プロセッサにおいて、前記推定部は、前記受信した取付インジケータ値と、前記少なくとも２カ所の取付ポイントに関連する取付インジケータ値の組との比較に基づいて、前記移動局の位置の推定値を求めるように構成されている、移動局位置検出プロセッサ。
3. 請求項２記載の移動局位置検出プロセッサにおいて、前記受信した取付インジケータ値を前記移動局が報告する、移動局位置検出プロセッサ。
4. 請求項３記載の移動局位置検出プロセッサにおいて、前記取付インジケータ値は、受信信号強度値である、移動局位置検出プロセッサ。
5. 請求項１記載の移動局位置検出プロセッサにおいて、前記取付インジケータ値は、前記移動局が報告した受信信号強度値である、移動局位置検出プロセッサ。
6. 移動体位置検出モジュールであって、
   少なくとも２つの報告された受信信号強度値を、ワイヤレス・ネットワークにおける少なくとも２カ所の地理的位置に関連する受信信号強度値と比較するように構成されたプロセッサと、
   前記比較に基づく移動体推定位置を送り出すように構成された出力と、
   を備える移動体位置検出モジュール。
7. 請求項６記載の移動体位置検出モジュールにおいて、前記プロセッサは、前記報告された受信信号強度値と前記所定の受信信号強度との比較に関連するスコアを判定するように構成されている、移動体位置検出モジュール。
8. 請求項６記載の移動体位置検出モジュールにおいて、前記報告信号強度値および受信信号強度値が、移動体補助ハンドオフに関係する、移動体位置検出モジュール。
9. 移動局の位置を推定する位置検出ユニットであって、
   前記移動局に関連する取付インジケータ値を受信するように構成された入力と、
   ネットワーク取付ポイントに関連する所定の取付インジケータ輪郭に基づいて、移動局の推定位置を求めるように構成されたプロセッサと、
   を備えている位置検出ユニット。
10. 請求項９記載の位置検出ユニットにおいて、
    前記取付インジケータ値は、移動局が報告する受信信号強度値であり、前記取付インジケータ輪郭は、受信信号強度の輪郭である、位置検出ユニット。
11. 移動局の位置検出方法であって、
    前記移動局に関連する１組の受信信号強度を得るステップと、
    前記受信信号強度と所定の信号強度との比較に基づいて、前記移動局の位置を判定するステップと、
    を備えた方法。
12. 請求項１１記載の方法であって、更に、
    前記受信信号強度と前記所定の信号強度とに基づいてエラー・スコアを判定するステップを含み、
    選択したエラー・スコアに関連する位置を選択することによって、前記移動局の位置を判定する、方法。
13. 請求項１１記載の方法であって、更に、前記所定の信号強度を格納するステップを含む、方法。
14. 地理的サービス・エリアにおいて移動局を位置検出する方法であって、
    前記移動局についての一連の取付ポイントに関連する取付インジケータ値を得るステップと、
    前記移動局の取付インジケータ値を、前記一連の取付ポイントに関連する所定の取付インジケータ値と比較し、移動局の推定位置を得るステップと、
    を備えた方法。
15. 請求項１４記載の方法であって、更に、前記推定した移動局推定位置を報告するステップを含む、方法。
16. 請求項１４記載の方法において、前記移動局についての前記取付インジケータ値は、前記移動局が報告する、方法。
17. 請求項１６記載の方法において、前記取付インジケータ値は、対応する無線基地局に関連する受信信号強度値である、方法。
18. 請求項１４記載の方法において、前記取付インジケータ値は、対応する無線基地局に関連する受信信号強度値である、方法。
19. 請求項１４記載の方法において、前記所定の取付インジケータ値に関連するスコアを判定することによって、前記移動局取付インジケータ値および前記所定の取付インジケータ値を比較し、前記推定した移動局位置を、前記関連するスコアに基づいて選択する、方法。
20. 移動局の位置検出方法であって、
    全地球測地システムに基づいて、緯度および経度推定位置の少なくとも１つを得るステップと、
    移動局の取付インジケータ値と、前記緯度および経度推定値に関連する領域における所定の取付インジケータ値との比較に基づいて、移動局の位置の推定値を求めるステップと、
    を備えた方法。
21. 移動局の位置を推定する方法であって、
    複数のアンテナから、移動局が受信した信号に伴う信号強度値を受信するステップと、
    前記移動局の第１位置検出エリアを、サービス提供セル・サイトの地理的カバレッジ・エリアとして算出するステップと、
    前記受信信号強度値と、前記カバレッジ・エリア内にある少なくとも１つの位置に関連する所定の信号強度値との比較に基づいて、前記移動局の第２位置検出エリアを算出するステップと、
    を備えた方法。
22. 請求項２１記載の方法であって、更に、少なくとも１つの伝搬特性に基づいて、特性取付インジケータ値を計算するステップを含む、方法。
23. 請求項２２記載の方法において、前記少なくとも１つの伝搬特性を、送信パワー、伝搬経路の傾き、およびアンテナ・パターン・ロールオフから成る群から選択する、方法。
24. 移動局について推定位置を提供するように構成したネットワークであって、
    前記ネットワークの特性取付インジケータ値と、前記移動局に関連する、報告された取付インジケータ値とに基づいて、前記推定位置を求めるように構成されたプロセッサと、
    前記推定位置を送り出すように構成された出力と、
    を備えているネットワーク。
25. 請求項２４記載のネットワークであって、更に、特性取付インジケータ値を含むデータベースを備えている、ネットワーク。
26. 請求項２４記載のネットワークにおいて、前記プロセッサは、少なくとも１つの伝搬特性に基づいて、特性取付インジケータ値を判定するように構成されている、ネットワーク。
27. 移動局を用いて公共安全応答ポイント（ＰＳＡＰ）からのサービスを要求する方法であって、
    前記移動局から前記ＰＳＡＰにメッセージを配信するステップと、
    移動局の取付インジケータ値と特性取付インジケータ値との比較に基づいて、移動局の推定位置を前記ＰＳＡＰに提供するステップと、
    を備えた方法。
28. ネットワークにおいて非加入移動局について推定位置を与える方法であって、
    前記移動局から、一連の取付インジケータ値を受信するステップと、
    前記ネットワークに関連する特性取付インジケータ値に基づいて、移動局の位置を推定するステップと、
    を備えた方法。
29. ワイヤレス・ネットワークの少なくとも一部について、特性取付インジケータ値を判定する方法であって、
    前記特性取付インジケータ値を測定するステップと、
    前記特性取付インジケータ値をデータベースに格納するステップと、
    を備えた方法。
30. 請求項２９記載の方法であって、更に、少なくとも１つの全地球測地システム座標を、測定した特性取付インジケータ値と関連付けるステップを含む、方法。
31. ネットワーク特性取付インジケータ値のデータベースを改訂する方法であって、
    移動局が報告した取付インジケータ値と前記特性取付インジケータ値との比較に基づいて、移動局の位置を推定するステップと、
    前記移動局から、関連する全地球測地システム（ＧＰＳ）の推定位置を得るステップと、
    前記移動局推定位置と前記ＧＰＳ推定位置との比較に基づいて、少なくとも１つの特性取付インジケータ値を改訂するステップと、
    を備えた方法。