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【発明の名称】 タイミング校正方法
【発明者】 【氏名】クリストファー バーク バーロッソ

【氏名】バイロン ファ チェン

【氏名】ギオヴァンニ ヴァンヌッチ
【要約】 【課題】ＧＰＳタイミングを基準にして、フレーム境界を校正することにより正確な全地球測位衛星（ＧＰＳ）を入手するための方法を提供する。

【解決手段】時間の校正は、ＧＰＳ基準時間（または、パルス）とｎ番目のフレーム境界との間の時間差Δｔを決定することにより行うことができる。時間差Δｔ、およびｎ番目のフレーム境界を指定するフレーム境界識別子が、全部または一部のＧＰＳ受信機を備えるデバイスに供給される。その結果、ＧＰＳを装備しているデバイスは、自分自身をＧＰＳタイミングに同期させることができる。自分自身をＧＰＳタイミングに同期させると、ＧＰＳを装備しているデバイスは、例えば、ＷＡＧサーバのような地理的位置サーバが供給する情報を使用してＧＰＳ信号を検索することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 時間校正方法であって、システム・タイミング情報および埋設されている衛星タイミング情報を使用して校正時間を決定するステップと、基準フレーム識別子が、前記システム・タイミング情報から入手したフレーム境界を指定している場合に、前記校正時間と前記基準フレーム識別子を送信するステップとを含む時間校正方法。
【請求項２】 時間校正方法であって、一つまたはそれ以上のフレームによりメッセージを受信する場合に、校正時間および基準フレーム識別子を含む前記メッセージを受信するステップと、前記校正時間、前記基準フレーム識別子、および前記基準フレーム識別子が指定するあるフレームの基準点により、前記受信機を衛星タイミングに同期させるステップとを含む時間校正方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して、無線通信システムに関し、特に、無線通信システムを使用する地理的位置に関する。
【０００２】
【従来の技術】衛星をベースとするナビゲーション・システムは、世界中のユーザに正確な三次元位置情報を供給する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術の衛星をベースとするナビゲーション・システムは、位置情報を決定するのに時間の掛かる検索プロセスを使用している。ナビゲーション・システムの場合には、時間の掛かる検索プロセスは望ましいものではなく、特に、ユーザが移動している場合、またはすぐに助けが必要な緊急な状況の場合には、望ましいものではない。
【０００４】図１は、全地球測位システム（ＧＰＳ）１０と呼ばれる周知の衛星をベースとするナビゲーション・システムである。ＧＰＳ１０は、複数の衛星１２−ｊと、少なくとも一台のＧＰＳ受信機１４を備える。ここで、ｊ＝１，２，．．．，ｎである。各衛星１２−ｊは、既知の速度ｖjで地球を周回し、他の衛星１２−ｊから既知の距離だけ離れている。各衛星１２−ｊは、一意の疑似ランダム・ノイズ（ＰＮ−ｊ）コード、および特定の衛星１２−ｊに関連するナビゲーション・データ（ＮＤ−ｊ）により変調された既知の周波数ｆを持つキャリヤ信号を含むＧＰＳ信号１１−ｊを送信する。この場合、ＰＮ−ｊコードは、ＰＮチップの一意のシーケンスを含み、ナビゲーション・データＮＤ−ｊは、衛星識別子、天体暦情報、および仰角αjおよび方位角φjのような軌道データを含む。図２は、ナビゲーション・データＮＤ−ｊのシーケンスの他に、ＰＮ−ｊコードの２０の全シーケンスを含むＧＰＳ信号１１−ｊの通常２０ミリ秒の長さを持つフレームである。
【０００５】ＧＰＳ受信機１４は、ＧＰＳ信号１１−ｊを受信するためのアンテナ１５と、ＧＰＳ信号１１−ｊを検出するための複数の相関器１６−ｋと、ナビゲーション・データＮＤ−ｊにより位置を決定するためのソフトウェアを含むプロセッサ１７とを備える。ここで、ｋ＝１，２，．．．，ｍである。ＧＰＳ受信機１４は、ＰＮ−ｊコードによりＧＰＳ信号１１−ｊを検出する。ＧＰＳ信号１２−ｊの検出は、相関関係チェック・プロセスを含み、この場合、相関器１６−ｋは、搬送周波数の大きさ、およびコード位相の大きさのＰＮ−ｊコードを検索するために使用される。上記相関関係チェック・プロセスは、受信したＧＰＳ信号１１−ｊで、コピーされたキャリヤ信号上で変調された、位相シフトされ、コピーされたＰＮ−ｊコードのリアルタイムでのかけ算として実行され、その後で、積分プロセスとダンプ・プロセスが行われる。
【０００６】ＧＰＳ信号１１−ｊをＧＰＳ受信機１４が受信した場合、ＧＰＳ受信機１４は、ＧＰＳ信号１１−ｊの各周波数と一致させるために、搬送周波数にキャリヤ信号をコピーする。しかし、ドップラー効果により、ＧＰＳ信号１１−ｊがＧＰＳ受信機１４に到着する前に、ＧＰＳ信号１１−ｊが送信される周波数ｆは、未知の量Δｆjだけ変化する。すなわち、各ＧＰＳ信号１１−ｊは、ＧＰＳ受信機１４に到着した時、周波数ｆ＋Δｆjを持つことになる。ドップラー効果を考慮して、ＧＰＳ受信機１４は、コピーしたキャリヤ信号が受信したＧＰＳ信号１１−ｊの周波数に一致するまで、ｆ＋Δｆminからｆ＋Δｆmaxまでの周波数スペクトルｆspec全体にわたって、キャリヤ信号をコピーする。この場合、ΔｆminおよびΔｆmaxは、周波数の最小および最大の変化であり、ＧＰＳ信号１１−ｊは、衛星１２−ｊからＧＰＳ受信機１４に到着するまでにドップラー効果の影響を受ける。すなわち、Δｆmin≦Δｆj≦Δｆmaxとなる。
【０００７】ＧＰＳ受信機１４は、コード位相に、各衛星１２−ｊに関連する一意のＰＮ−ｊコードをコピーする。コピーされたＰＮ−ｊコードの位相は、コピーされたＰＮ−ｊコードで変調されたコピーされたキャリヤ信号が、少しでもＧＰＳ受信機１４が受信中のＧＰＳ信号１１−ｊと相関関係を持つまで、コード位相スペクトルＲj（ｓｐｅｃ）全体にわたってシフトする。この場合、各コード位相スペクトルＲj（ｓｐｅｃ）は、関連するＰＮ−ｊコードに対するすべての可能な位相シフトを含む。ＧＰＳ信号１１−ｊが、相関器１６−ｋにより検出された場合、ＧＰＳ受信機１４は、検出したＧＰＳ信号１１−ｊからナビゲーション・データＮＤ−ｊを抽出し、当業者であれば周知のようにＧＰＳ受信機１４の位置を決定するために、ナビゲーション・データＮＤ−ｊを使用する。
【０００８】相関器１６−ｋは、周波数スペクトルｆspec、およびコード位相スペクトルＲj（ｓｐｅｃ）全体にわたって、複数のＰＮ−ｊコードを並列に検索するように構成される。すなわち、複数の各相関器１６−ｋは、ｆ＋Δｆminとｆ＋Δｆmaxの間の可能性のある各周波数、およびＰＮ−ｊコードの可能性のあるそれぞれ全体にわたって、特定のＰＮ−ｊコードを検索する専用の装置である。相関器１６−ｋが、あるＰＮ−ｊコードの検索を終了した場合、相関器１６−ｋは、ｆ＋Δｆminとｆ＋Δｆmaxとの間で、可能性のある各周波数全体にわたって、およびそのＰＮ−ｊコードの可能性のある位相シフトにわたって、他のＰＮ−ｊコードを検索する。このプロセスは、すべてのＰＮ−ｊコード全体が、複数の相関器１６−ｋにより検索されるまで継続する。例えば、衛星が１２−ｊだけ存在すると仮定しよう。その場合には、１２の一意のＰＮ−ｊコードが存在することになる。ＧＰＳ受信機１４が６台の相関器１６−ｋを持っている場合には、ＧＰＳ受信機１４は、一度に、２組の六つの異なるＰＮ−ｊコードを検索するために、その相関器１６−ｋを使用する。より詳細に説明すると、相関器１６−ｋは、第一の六つのＰＮ−ｊコードを検索する。すなわち、相関器１６−１はＰＮ−１を検索し、相関器１６−２はＰＮ−２を検索する。以下同じ。第一の六つのＰＮ−ｊコードの検索が終了すると、相関器１６−ｋは、次の六つのＰＮ−ｊコードを検索する。すなわち、相関器１６−１は、ＰＮ−７コードを検索し、相関器１６−２は、ＰＮ−８コードを検索する。
【０００９】検索中の各ＰＮ−ｊコードの場合、相関器１６−ｋは、ＰＮ−ｊコードに対する周波数シフトおよび位相シフトの各組合せに対して積分プロセスおよびダンプ・プロセスを実行する。例えば、周波数スペクトルｆspecが、キャリヤ信号に対して、５０の可能性のある周波数を含み、ＰＮ−ｊコードに対するコード位相スペクトルＲj（ｓｐｅｃ）が、２，０４６の可能性のある半チップ位相シフトを含んでいると仮定しよう。ＰＮ−ｊコードに対する周波数シフトおよび半チップの位相シフトのすべての可能な組合せを検索するために、相関器１６−ｋは、１０２，３００回の積分プロセスを行わなければならない。相関器１６−ｋの、通常の積分時間は１ミリ秒である。衛星と受信機の間に障害物がないか、またはアンテナ１５と衛星１２−ｊとの間の直線距離内に障害物がない場合には、ＧＰＳ受信機１４がＧＰＳ信号１１−ｊを検出するには、通常、この時間で十分である。それ故、上記の例の場合には、一台の相関器１６−ｋが、ＰＮ−ｊコードに対する周波数シフトおよび半チップ位相シフトの、すべての可能な組合せを検索するのに要する時間は１０２．３秒である。
【００１０】しかし、現在、ＧＰＳ受信機１４は、移動電話、または何時でも衛星と受信機の間に障害物がないところで使用するとは限らない他のタイプの移動通信デバイスに内蔵されている。それ故、ＧＰＳ受信機１４が使用される場所では、何時でも衛星と受信機の間に障害物がないとは限らない。この場合、ＧＰＳ受信機１４が受信するＧＰＳ信号１１−ｊのＳ／Ｎ比は、通常、ＧＰＳ受信機１４を、衛星と受信機との間に障害物がない状態で使用する場合のＳ／Ｎ比と比較すると遥かに悪い。それ故、ＧＰＳ受信機１４が、ＧＰＳ信号１１−ｊを検出するのがより難しくなる。悪いＳ／Ｎ比を補償し、ＧＰＳ信号１１−ｊの検出を改善するために、積分時間が長い相関器１６−ｋを構成することができる。この場合、十分な積分時間は約１秒である。それ故、上記例の場合には、相関器１６−ｋが、ＰＮ−ｊコードに対する周波数シフトおよび半チップシフトのすべての可能な組合せを検索するには、１０２，３００秒掛かる。積分時間が長いと、検出するＧＰＳ信号１１−ｊの取得時間が長くなる。取得時間が長くなることは望ましいことではない。
【００１１】短い積分時間、および長い積分時間を持つように構成されたＧＰＳ受信機により、ＧＰＳ信号１１−ｊを容易に検出するための無線援用ＧＰＳ（ＷＡＧ）システムが開発された。ＷＡＧシステムは、ＧＰＳ信号１１−ｊを検索する相関器１６−ｋが実行する積分プロセスの回数を少なくすることで、ＧＰＳ信号１１−ｊの検出を容易にする。積分プロセスの回数は、検索する周波数範囲およびコード位相範囲を狭くすることにより少なくなる。より詳細に説明すると、ＷＡＧシステムは、ＧＰＳ信号１１−ｊの検索を、本明細書では検索窓と呼ぶ時間的間隔の間に特定の一つの周波数、または複数の周波数、およびコード位相スペクトルＲj（ｓｐｅｃ）より少ないコード位相の範囲に制限する。
【００１２】図３は、一台のＷＡＧサーバ２２と、複数の基地局２３と、少なくとも一台のＷＡＧクライアント２４とを備えるＷＡＧシステム２０である。ＷＡＧサーバ２２は、衛星と受信機の間に障害物がない既知の固定位置に設置されたアンテナ２７を持つＧＰＳ受信機２６を含む。ＧＰＳ受信機２６は、通常、短い積分時間を持つように構成された相関器を持つ。何故なら、アンテナ２７のところの衛星と受信機の間に障害物がないからである。ＷＡＧサーバ２２は、有線または無線インターフェースにより基地局２３と通信することができる。各基地局２３は、既知の位置を持ち、基地局２３に関連する地理的エリアまたはセル２５内に位置するＷＡＧクライアントに通信サービスを提供する。この場合、各セル２５は、既知の大きさを持ち、複数のセクターに分割される。ＷＡＧクライアント２４は、ＧＰＳ受信機２８および恐らく、移動電話２７を持ち、通常、衛星と受信機の間に障害物がない場所を、または衛星と受信機の間に障害物がある場所を移動するか、および／または未知の場所に位置する。相関器を持つＧＰＳ受信機２８は、通常、長い積分時間を持つように構成される。本明細書においては、「移動電話」という用語は、任意の通信デバイスを含むものと解釈すべきであるが、それに限定されない。
【００１３】図４は、ＷＡＧシステム２０の動作を示すフローチャート３００である。ステップ３１０においては、ＷＡＧサーバ２２は、そのＧＰＳ受信機２６を使用して、そのＧＰＳ信号１１−ｊにより複数の衛星１２−ｊを検出する。ＷＡＧサーバ２２は、検出した各衛星１２−ｊから下記の情報を要求する。すなわち、検出した衛星１２−ｊに関連する衛星１２−ｊおよび周波数ｆjの識別、コード位相、仰角αj、方位角φjを要求する。この場合、仰角αjは、ＷＡＧサーバ２２またはＷＡＧクライアント２４から衛星１２−ｊへの視線と水平面上への視線の投影との間の角度と定義され、方位角φjは、水平面上への視線の投影と水平面上への北方向の投影との間の角度であると定義される。衛星１２−ｊおよびＷＡＧサーバ２２またはＷＡＧクライアント２４に対応する仰角αjおよび方位角φjを示す図５を参照されたい。
【００１４】ステップ３１５においては、ＷＡＧサーバ２２は、現在、ＷＡＧクライアント２４と通信しているか、ＷＡＧクライアント２４にサービスを提供している基地局２３からセクター情報を受信する。この場合、セクター情報は、ＷＡＧクライアント２４が現在位置するあるセクターを示す。ステップ３２０においては、ＷＡＧサーバ２２は、サービスを提供する。基地局の既知の位置に基づいて、ＷＡＧクライアントの位置、サービスを提供している基地局に関連するセル・サイズ、ＷＡＧクライアント２４が現在位置するセクター、およびＷＡＧクライアント２４とサービスを提供している基地局との間の片道の遅延の最初の推定を行う。ある実施形態の場合には、ＷＡＧサーバ２２は、最初に、ＷＡＧクライアント２４が、例えば、セクターのほぼ中心の点のようなセクター内の基準点に位置するものと推定する。他の実施形態の場合には、ＷＡＧサーバ２２は、最初、周知の強化順方向リンク三角測量法（ＦＥＬＴ）技術により、ＷＡＧクライアント２４の位置を推定する。
【００１５】ステップ３３０においては、検出した各衛星１２−ｊに対して、ＷＡＧサーバ２は、基準時間ｔjに対する、基準点の周波数ｆj（ｒ）、セクター内、またはＷＡＧクライアント２４が、現在位置するセクターより狭い推定エリア内の何処かに到着するＧＰＳ信号１１−ｊに対するすべての可能なコード位相を予測するために、検出したＧＰＳ信号１１−ｊから入手した情報を使用する。この場合、基準時間ｔjはＧＰＳ時間である。ステップ３４０においては、ＷＡＧサーバ２２は、サービスを提供している基地局２３に検索メッセージを送信する。この場合、検索メッセージは、検出した各衛星１２−ｊに対する、関連するＰＮ−ｊコード、予測周波数ｆj（ｒ）、コード位相検索範囲Ｒj（ｓｅｃｔ）および基準時間ｔjに関する情報を含む。
【００１６】ステップ３５０においては、サービスを提供している基地局２３は、ＷＡＧクライアント２４に検索メッセージを送信し、ＷＡＧクライアント２４は、ステップ３６０において、検索メッセージに表示されている衛星１２−ｊに対する基準時間ｔjが表示する検索窓で並列検索をスタートする。より詳細に説明すると、ＷＡＧクライアント２４は、コード位相検索範囲Ｒj（ｓｅｃｔ）、および基準時間ｔjが示す検索窓の制限内で、予測した周波数ｆj（ｒ）のところで、各ＧＰＳ信号１１−ｊを同時に検索するために、その相関器を使用する。それ故、コード位相検索範囲Ｒj（ｓｅｃｔ）の制限内の予測周波数ｆj（ｒ）に対する積分プロセスの回数が少なくなる。
【００１７】ＷＡＧクライアント２４が、検索を正しく行うことができるように、ＷＡＧクライアント２４は、すでに説明したように、ＧＰＳ時間である基準時間ｔjが示す適当な時間にＧＰＳ信号１１−ｊを検索するように、ＷＡＧクライアント２４をＧＰＳ時間と同期させる必要がある。ＷＡＧクライアント２４は、通常、基地局２３を、同じ無線通信システムに属する他の基地局２３に同期させるために使用するタイミングに対応するシステム時間と同期している。システム時間がＧＰＳ時間に同期している場合には、ＷＡＧクライアント２４は、ＧＰＳ時間を理解し、基準時間ｔjが示す適当な時間にＧＰＳ信号１１−ｊを検索する。周知のＩＳ−９５規格、またはＩＳ−２０００規格をベースとする無線通信システムは、ＧＰＳ時間と同期しているシステム時間を使用する。しかし、Ｗ−ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡまたはＧＳＭのような他の規格をベースとする無線通信システムは、ＧＰＳ時間に同期しているシステム時間を使用しない。このような無線通信システムの場合には、ＷＡＧクライアント２４は、システム時間で表示された基準時間ｔjを受信しなければならない、またはそれ自身をＧＰＳ時間に同期させることができるものでなければならない。従って、ＷＡＧ技術を、ＧＰＳ時間に同期していない無線通信システムに適用することができるように正確なＧＰＳタイミングを入手する必要がある。
【００１８】本発明は、ＧＰＳタイミングに対してフレーム境界を校正することにより、正確な全地球測位衛星（ＧＰＳ）タイミングを入手するための方法である。
【００１９】
【課題を解決するための手段】時間の校正は、ＧＰＳ基準時間（または、パルス）とｎ番目のフレーム境界との間の校正時間Δｔを決定することにより行うことができる。ＧＰＳ装備デバイスが、自身をＧＰＳタイミングに同期させることができるように、校正時間Δｔ、およびｎ番目のフレーム境界を指定するフレーム境界識別子が、全部または一部のＧＰＳ受信機を備えるデバイスに供給される。自分自身をＧＰＳタイミングに同期させると、ＧＰＳ装備デバイスは、例えば、ＷＡＧサーバのような地理的位置サーバが供給する情報を使用してＧＰＳ信号を検索することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明の機能、特徴および利点は、以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲、および添付の図面を読めばもっとよく理解することができるだろう。
【００２１】図６は、本発明の無線通信システム、または無線援用ＧＰＳ（ＷＡＧ）システム６０である。ＷＡＧ６０は、少なくとも一つの基地局６２と、専用タイミング校正（ＤＴＣ）ユニット６６と、ＷＡＧサーバ６８と、少なくとも一台のＷＡＧクライアント６９とを備える。基地局６２は、既知の位置を持ち、関連する地理的エリアまたはセル内に位置するＷＡＧクライアントに通信サービスを提供する。基地局６２は、有線インターフェース６５、または無線インターフェース６７を通して、ＤＴＣユニット６６、およびＷＡＧサーバ６８に接続している。ＤＴＣユニット６６は、校正を行うためのデバイスであり、有線インターフェース、または無線インターフェース６１を通して、ＷＡＧサーバ６８に接続することができる。ＤＴＣ６６は、発振器、およびＧＰＳ衛星６４−ｋからＧＰＳ信号を受信するために、遮るもののない空の下に位置するアンテナを持つＧＰＳ受信機を含む。ＷＡＧサーバ６８は、遮るもののない空の、既知の固定位置に設置されたアンテナを持つＧＰＳ受信機を含む。ＷＡＧクライアント６９は、発振器、ＧＰＳ受信機、および恐らく移動電話を含み、通常、移動中か、および／または遮るもののない空の下の、または何かで遮られている空の下の未知の場所に位置する。本明細書の目的のための「移動電話」という用語は、任意の通信デバイスを含むが、それに限定されないと解釈すべきである。
【００２２】ＤＴＣユニット６６は、システム・タイミングとＧＰＳタイミングとの間で、時間の校正を行う。ＤＴＣユニット６６の時間校正機能の実行方法を説明するために、システム・タイミングとＧＰＳタイミングについてここで説明する。システム・タイミングとは、基地局６２およびＷＡＧクライアント６９が属する無線通信システムが使用するタイミングである。一方、ＧＰＳタイミングは、ＧＰＳ衛星６４が使用するタイミングである。システム・タイミングは、ＧＰＳタイミングとは同期しないと考えられている。例えば、複数の基地局の間の同期の微調整のために使用することができる、システム・タイミングが、ＧＰＳタイミングと同期している場合には、本発明を適用することができることを理解されたい。
【００２３】システム・タイミングは、同じ無線通信システムに属する他の基地局と同期している基地局６２、および同じ無線通信システムに属するＷＡＧクライアント２４、または他の移動局にも使用することができる。基地局６２は、複数のフレームにより、ＷＡＧクライアント２４にデータを送信する。この場合、各フレームは、既知の時間的間隔の長さを持ち、各フレームの送信は、システム・タイミングにより同期している。図７は、それによりデータが送信される一連のフレーム７０−ｎである。各フレーム７０−ｎは、時間ｔnで送信をスタートし、時間ｔn+1で送信を終了する。この場合、時間ｔnと時間ｔn+1との間の持続時間はＴである。フレーム７０−ｎは、フレーム境界７２−ｎおよび／または７２−ｎ＋１により形成される。各フレーム７０−ｎは、フレーム境界７２−ｎおよび／または７２ｎ＋１を示すための同期ビット７４を含む。図７の同期ビット７４は、一つのフレームのスタートのところに位置することに留意されたい。同期ビット７４は、同期ビット７４が、フレーム境界７２−ｎおよび／または７２ｎ＋１の位置を示す限り、フレーム７０−ｎ内の任意の場所に挿入することができることを理解されたい。
【００２４】ＧＰＳ衛星６４−Ｋは、ＧＰＳタイミングにより相互に同期している。ＧＰＳタイミングは、ＧＰＳ信号に埋設され、その後で、ＤＴＣユニット６６、ＷＡＧサーバ６８、ＷＡＧクライアント６９、およびＧＰＳ受信機を装備している、任意の他のデバイスに送信される。ＧＰＳ信号を受信した場合、ＤＴＣユニット６６は、ＧＰＳ時間ｔGPS-derivedを入手し、ＧＰＳタイミングを表わすＧＰＳパルス列を発生するために、その発振器を使用する。この場合、ＧＰＳパルス列は、ＧＰＳ時間ｔGPS-derivedと同期している。ＤＴＣユニット６６は、発振器のドリフトによるＧＰＳパルス列内のエラーを統制し、または修正するために、周期的に他のＧＰＳ時間ｔGPS-derivedを入手する。図８は、ＧＰＳ信号およびその発振器により入手したＧＰＳパルス列８０を示す。ＧＰＳパルス列８０は、一連のパルス８２を含む。この場合、パルス８２の間隔は、例えば、１ミリ秒である。
【００２５】時間校正は、基地局信号およびＧＰＳ信号６３−ｋを使用して、ＤＴＣユニット６６により行われる。通常、基地局信号としては、一つまたはそれ以上のフレーム７０により、基地局６２が送信した任意の信号を使用することができる。ある実施形態の場合には、基地局信号は、時間校正を行うために、ＤＴＣユニット６６（または、ＧＰＳ受信機を装備している他のデバイス）に対する要求を含む。図９は、無線インターフェースを通して、ＤＴＣユニット６６に送信中の基地局信号９０およびＧＰＳ信号６３−ｋである。
【００２６】図１０は、ＤＴＣユニット６６による時間校正方法である。基地局信号９０を受信すると、ＤＴＣユニット６６は、同期ビット７４により、一つまたはそれ以上のフレーム境界７２−ｎの受信時間を決定し、パルス９４−ｎを含むシステム・パルス列９２を発生する。この場合、パルス９４−ｎは、フレーム境界７２−ｎまたはフレーム７０−ｎ内の基準点に対応する。同様に、ＧＰＳ信号６３−ｋを受信した場合には、ＤＴＣユニット６６は、ＧＰＳ時間ｔGPS-derivedを入手し、入手したＧＰＳ時間ｔGPS-derivedおよびその発振器を使用して、ＧＰＳパルス列８０を発生する。ＧＰＳパルス列８０およびシステム・パルス列９２に基づいて、ＤＴＣユニット６６は、その発振器により校正時間Δｔを決定する。この校正時間Δｔは、基準ＧＰＳパルス（または時間）８２と基準システム・パルス９４−ｎとの間の時間差である。この場合、ＤＴＣの発振器は、好適には、０．０５ｐｐｍまたはそれ以上の精度で、タイミング情報を供給することが好ましい。ある実施形態の場合には、基準ＧＰＳパルス（または時間）８２は、予め決定され、ＤＴＣユニット６６およびＷＡＧクライアント６９に通知される。例えば、基準ＧＰＳパルス８２は、基準ＧＰＳ時間からの各１００番目のパルスまたはミリ秒に対応する。校正時間Δｔを決定した場合、ＤＴＣユニット６６は、基地局６２に、校正時間Δｔおよび基準フレーム識別子を送信する。この場合、基準フレーム識別子は、基準システム・パルス９４−ｎに対応する、フレーム境界７２−ｎ（またはフレーム７０−ｎ）を指定する。
【００２７】他の実施形態の場合には、基地局９０信号は、有線インターフェースを通して、ＤＴＣユニット６６に送信されることに留意されたい。さらに他の実施形態の場合には、ＤＴＣユニット６６は、システム・タイミングに同期していて、フレーム境界７２の送信時間を予め知っているために、基地局信号９０はＤＴＣユニット６６に送信される。
【００２８】ＤＴＣユニット６６が、ＧＰＳ信号６３−ｋをもっと速く入手し、検出することができれば、ＧＰＳパルス列８０を容易に発生することができる。ある実施形態の場合には、基地局信号９０は、タイミング校正に対する要求、および基地局６２および／またはＤＴＣユニット６６、および関連ドップラー周波数ｆk（ｒ）を考慮に入れた、ＧＰＳ衛星６４−ｋを示す情報を含む。他の実施形態の場合には、 基地局信号９０は、タイミング校正に対する要求、および（ＷＡＧサーバ６８が、基地局６２を通してＷＡＧクライアント６９に供給するような）援助情報を含む。この場合、上記援助情報が何時終了したのかを示す最大保持時間ΔＴを含む。
【００２９】図１０の上記説明は、ＤＴＣユニット６６が基地局６２と一緒に配置されていて、そのため、ＤＴＣユニット６６への基地局信号９０の伝播の遅延は、無視することができるとの仮定に基づいていることに留意されたい。基地局６２とＤＴＣユニット６６との間の伝播遅延が無視できない場合にも、本発明を適用できることを理解されたい。通常の当業者であれば上記状況の下で、時間校正を行うことができる。
【００３０】図１１は、本発明のＷＡＧシステム６０を使用する一つの可能な地理的位置プロセスのフローチャート１００である。ステップ１０２においては、位置サーバが始動し、ＤＴＣユニット６６にタイミング校正を要求する。ステップ１０４においては、ＤＴＣユニット６６が、タイミング校正を実行する。すなわち、特定の基地局６２に対する校正時間Δｔを決定する。ステップ１０６においては、ＤＴＣユニット６６は、基地局６２を通して、ＷＡＧサーバ６８に、ｎ番目のフレーム境界に関する校正時間Δｔを供給する。ステップ１０８においては、ＷＡＧサーバ６８は、基地局６２に、ＷＡＧサーバ６８が検出した各衛星に関する下記の情報を供給する。すなわち、ｎ番目のフレーム境界に関する校正時間Δｔ、ＷＡＧクライアント６９が、現在位置しているセクター内の基準点での推定周波数ｆk（ｒ）、セクターまたはＷＡＧクライアント６９が現在位置するセクターの大きさより小さいエリア内の任意の場所に到着するＧＰＳ信号６３−ｋに対するすべての可能なコード位相を含むコード位相検索範囲Ｒk（ｓｅｃｔ）、および推定周波数ｆk（ｒ）およびコード位相検索範囲Ｒk（ｓｅｃｔ）が有効な持続時間または検索窓を示すＧＰＳ基準時間ｔkを供給する。
【００３１】ステップ１１０においては、基地局６２は、ＷＡＧクライアント６９に強化検索メッセージを送信する。この場合、強化検索メッセージは、一連のフレーム７０により送信される。強化検索メッセージは、推定周波数ｆk（ｒ）、コード位相検索範囲Ｒk（ｓｅｃｔ）、ＧＰＳ基準時間ｔk、校正時間Δｔ，および遅延情報を含む。遅延情報は、少なくとも強化検索メッセージの送信による遅延を含むが、基地局チャネル素子での、強化検索メッセージおよび／または基地局信号の発生から、それぞれ、ＷＡＧクライアント６９および／またはＤＴＣユニット６６のところでの上記信号の受信までの基地局信号の送信による遅延は含まない。通常、遅延情報は、基地局のアンテナの設置点からＷＡＧクライアント６９への信号の送信中の遅延に対応する片道（または往復）の伝播遅延を含む。伝播遅延は、周知の方法で測定することができる。校正時間Δｔと片道の伝播遅延ＯＷＤとの間の関係を示す図１２を参照されたい。
【００３２】ステップ１１２においては、ＷＡＧクライアント６９は、強化検索メッセージ、同期ビットおよびその内部クロックにより、上記強化検索メッセージを受信した時間のタイム・スタンプを受信し、校正時間Δｔおよび強化検索メッセージに含まれている遅延情報により、その内部クロックを同期する。より詳細に説明すると、その内部クロックをＧＰＳタイミングに同期させる目的で、ＷＡＧクライアント６９は、ＤＴＣユニット６６により、共通のフレーム境界基準時間を発生するために、最初に、ＷＡＧクライアント６９が強化検索メッセージを受信した時間から片道の伝播遅延ＯＷＤを差し引くことにより、基地局６２とＷＡＧクライアント６９との間の片道の伝播遅延を使用する。共通のフレーム境界基準時間は、基地局６２からＤＴＣユニット６６への信号の送信と基地局６２からＷＡＧクライアント６９への送信との間の共通でない遅延が考慮される基準時である。その後で、ＧＰＳタイミングを入手するために、共通のフレーム境界基準時間から校正時間Δｔが差し引かれる（または加えられる）。
【００３３】ステップ１１２は、ＤＴＣユニット６６が、伝播遅延がほぼゼロまたは無になるように基地局６２と無線で接続していて、基地局６２と同じ場所に設置されていると仮定していることに留意されたい。従って、基地局６２から、ＤＴＣユニット６６およびＷＡＧクライアント６９に、送信された信号は、基地局チャネル素子と基地局のアンテナの設置点との間の送信遅延と同じ送信遅延を起こすことになる。しかし、ＤＴＣユニット６６と基地局との間の接続が、有線インターフェースにより行われている場合、時間校正を行っている場合には、送信遅延を考慮にいれる必要がある。何故なら、基地局チャネル素子とＤＴＣユニット６６との間の送信遅延は、基地局チャネル素子と基地局アンテナ設置点（および／またはＷＡＧクライアント６９）との間の送信遅延と同じであると思われるからである。より詳細に説明すると、基地局チャネル素子とＤＴＣユニット６６との間の送信遅延は、考慮に入れる必要があり、基地局チャネル素子とアンテナ設置点との間の送信遅延も考慮に入れなければならない。さらに、遅延情報も、基地局チャネル素子から、基地局アンテナ設置点への送信の際の遅延に対応する送信遅延情報を含んでいなければならない。
【００３４】ステップ１１４において、ＷＡＧクライアント６９は、入手したＧＰＳタイミングにより、強化検索メッセージに表示されているＧＰＳ信号の検索を開始する。例えば、ＤＴＣユニット６６は、ＧＰＳ時間ｔkが表示している検索窓の推定周波数ｆk（ｒ）およびコード位相検索範囲Ｒkｆ（ｓｅｃｔ）内で、関連ＰＲＮコードＰＮ−ｋを検索することによりＧＰＳ衛星６３−ｋを検索する。
【００３５】ステップ１１６においては、ＷＡＧクライアント６９は、検出したＧＰＳ信号６３−ｋを検出し、処理する。ステップ１１８においては、ＷＡＧクライアントは、検出したＧＰＳ信号を処理する際に、ＧＰＳ時間ｔGPS-derivedを入手し、第二の校正時間Δｔ’を決定するために、上記ＧＰＳ時間ｔGPS-derivedを、基地局６２が送信した信号のフレーム境界と比較する。この場合、校正時間Δｔ’は、ＷＡＧクライアント６９と基地局６２との間の片道伝播遅延を考慮に入れてもよいし、入れなくてもよい。ステップ１２０においては、第二の校正時間Δｔ’が、基地局６２に返送される。ステップ１２２においては、（他の、または同じＷＡＧクライアント６９に対して）、時間校正に対する他の要求が行われた場合には、第二の校正時間Δｔ’を使用することができる。その後で、他の校正時間Δｔ”が、第二の校正時間を受信しているＷＡＧクライアントにより決定され、基地局６２に返送される。
【００３６】いくつかの実施形態を参照しながら、本発明を説明してきた。本発明は、他の方法でも実施することができること、また、本発明は、上記の実施形態に制限されないことを理解されたい。
【００３７】例えば、ハンドオフ性能を改善する目的で、ＷＣＤＭＡシステムの基地局間の時間のズレを予測するために本発明を使用することができる。現在、ＷＣＤＭＡのいくつかの基地局でのシステム・タイミングは、±５００マイクロ秒ズレても構わない。このことは、移動局がある局から他の局にハンドオフした場合には、（第一の基地局から移動局への距離、および第二の基地局から移動局への距離が、同じであると仮定した場合）、第二の基地局から信号を入手するために、移動局の検索窓の大きさは、±５００マイクロ秒でなければならないことを意味する。時間校正Δｔ’を使用することにより、ＷＣＤＭＡシステムは、基地局から基地局へのシステム・タイミングの差に関するオフセット情報を入手する。それ故、第二の基地局から送信した信号からの検索窓を狭くするために、移動局の検索窓を形成するパラメータを改善することができる。従って、ハンドオフの遷移時間を短縮することができ、システムの性能が向上する。
【００３８】他の例の場合には、従来からの移動局（すなわち、ＧＰＳを装備していない移動局）をカバーするために、非同期ネットワークでネットワークをベースとする地理的位置を発見するために本発明を使用することができる。システム・タイミングは、ダウンリンクによる移動局における、またはアップリンク信号を通しての複数の基地局における到着の時間差（ＴＤＯＡ）を記録するために使用される。複数の記録におけるシステム・タイミングは、ＧＰＳタイミングにより校正される。
【出願人】 【識別番号】５９６０９２６９８
【氏名又は名称】ルーセント テクノロジーズ インコーポレーテッド
【出願日】 平成１２年１１月１０日（２０００．１１．１０）
【代理人】 【識別番号】１０００６４４４７
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 正夫 （外１１名）
【公開番号】 特開２００１−１９４４４３（Ｐ２００１−１９４４４３Ａ）
【公開日】 平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】 特願２０００−３４３０９７（Ｐ２０００−３４３０９７）