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【発明の名称】 無線端末の居場所の予測方法
【発明者】 【氏名】デイビット スティーブンソン スペイン ジュニア．

【氏名】ロバート モリス ドレスラー
【要約】 【課題】地理的領域における未知の場所で、無線端末の位置を予測する技術を提供すること。

【構成】本発明によると、この技術は、電磁（無線）信号の特徴は、地形、受信器、送信器の位置、その他のファクタに依存するという認識に基づいている。例えば、特定の無線（基地）局からの信号が、第１位置では強く受信され、第２位置では弱く受信されることがわかっていることを前提にすると、未知の場所にいる無線端末が、その無線（基地）局の信号を弱く受信した場合には、無線端末は、第１位置ではなく第２位置にいる可能性が高い。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
時間ｔにおける無線端末の居場所を複数の場所の候補から予測するステップを含む方法において、
前記予測するステップは、
（i） 前記複数の場所の候補の中で、時間ｔにおける前記無線端末の居場所の第１の確率分布と、
（ii） 前記複数の場所の候補の中で、時間ｔ−Δ（ゼロではない）における前記無線端末の居場所の第２の確率分布と、
（iii） 時間ｔと時間ｔ−Δの内の早い時間から遅い時間へ、前記複数の場所の候補の間を移動する無線端末の複数の異方向性遷移確率の内の１つ或いは複数の確率と
に基づく
ことを特徴とする無線端末の居場所の予測方法。
【請求項２】
Δ＞０である
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
Δ＜０である
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第１の確率分布は、前記無線端末の居場所履歴から独立し、かつ前記無線端末の後続の移動から独立したプロセスで、生成される
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記異方向性遷移確率の少なくとも１つは、無線端末の移動に関する過去のデータに基づく
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記異方向性の遷移確率の少なくとも１つは、時間に基づく
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
時間ｔにおける無線端末の居場所を予測するステップを含む方法において、
前記予測するステップは、
（i） 時間ｔにおける、前記無線端末の居場所の第１の確率分布と、
前記第１の確率分布は、前記無線端末の居場所履歴から独立したプロセスで生成され、
（ii） 時間ｔにおける、前記無線端末の居場所の第２の確率分布と、
に基づき、
前記第２の確率分布は、
（a） 時間ｔ−Δにおける無線端末の予測された居場所と、
ここで、Δ＞０であり、
（b） 時間ｔ−Δから時間ｔにかけて、無線端末の移動に関する複数の異方向性遷移確率の内の１つあるいは複数の確率
に基づく
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
時間ｔ−Δにおける無線端末の予測された居場所は、時間ｔ−Δにおける、前記プロセスのアプリケーションに、少なくとも一部は基づく
ことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記異方向性遷移確率の少なくとも１つは、無線端末の移動に関する過去のデータに基づく
ことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記異方向性の遷移確率の少なくとも１つは、時間に基づく
ことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の場所の１つあるいは複数の場所は、多角形である
ことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項１２】
時間ｔにおける無線端末の居場所を予測するステップを含む方法において、
前記予測するステップは、
（i） 時間ｔにおける、前記無線端末の居場所の第１の確率分布と、
前記第１の確率分布は、前記無線端末の後続の移動から独立したプロセスで生成され、
（ii） 時間ｔにおける、前記無線端末の居場所の第２の確率分布と、
に基づき、
前記第２の確率分布は、
（a） 時間ｔ＋Δにおける無線端末の予測された居場所と、
ここで、Δ＞０であり、
（b） 時間ｔから時間＋Δにかけて、無線端末の移動に関する複数の異方向性遷移確率の内の１つあるいは複数の確率
に基づく
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
時間ｔ＋Δにおける無線端末の予測された居場所は、時間ｔ＋Δにおける、前記プロセスのアプリケーションに、少なくとも一部は基づく
ことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記異方向性遷移確率の少なくとも１つは、時間に基づく
ことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記複数の場所の１つあるいは複数居場所の座標軸は、環境条件に応じて変わる
ことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
時間ｔにおける無線端末の居場所を複数の場所の候補から予測するステップを含む方法において、
前記予測するステップは、
（i） 前記複数の場所の候補の中で、時間ｔにおける前記無線端末の居場所の第１の確率分布と、
（ii） 前記複数の場所の候補の中の、時間ｔ−Δ（ゼロではない）における前記無線端末の居場所の第２の確率分布と、
（iii） 時間ｔと時間ｔ−Δの内の早い時間から遅い時間にかけて、前記複数の場所候補の第１の場所L１から第２の場所L２に移動する前記無線端末に関する第１の遷移確率P１と、
（iv） 時間ｔと時間ｔ−Δの内の早い時間から遅い時間にかけて、前記複数の場所候補の第１の場所L１から第３の場所L３に移動する前記無線端末に関する第２の遷移確率P２と、
に基づき、
場所L１とL２の間の距離は、場所L２とL３の間の距離に等しく、
確率Ｐ１とＰ２は等しくない
ことを特徴とする無線端末の居場所の予測方法。
【請求項１７】
Δ＞０である
ことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
Δ＜０である
ことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の確率分布は、前記無線端末の居場所履歴から独立し、かつ前記無線端末の後続の移動から独立したプロセスで、生成される
ことを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項２０】
時間ｔにおける無線端末の居場所を複数の場所の候補から予測するステップを含む方法において、
前記予測するステップは、
（i） 前記複数の場所の候補の中で、時間ｔにおける前記無線端末の居場所の第１の確率分布と、
（ii） 前記複数の場所の候補の中の、時間ｔ−Δ（ゼロではない）における前記無線端末の居場所の第２の確率分布と、
（iii） 時間ｔと時間ｔ−Δの内の早い時間から遅い時間にかけて、前記複数の場所候補の第１の場所L１から第２の場所L２に移動する前記無線端末に関する第１の遷移確率P１と、
（iv） 時間ｔと時間ｔ−Δの内の早い時間から遅い時間にかけて、前記複数の場所候補の第１の場所L１から第３の場所L３に移動する前記無線端末に関する第２の遷移確率P２と、
に基づき、
場所L１とL２の間の距離は、場所L２とL３の間の距離に等しくなく、
確率Ｐ１とＰ２は等しく
ことを特徴とする無線端末の居場所の予測方法。
【請求項２１】
Δ＞０である
ことを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
Δ＜０である
ことを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の確率分布は、前記無線端末の居場所履歴から独立し、かつ前記無線端末の後続の移動から独立したプロセスで、生成される
ことを特徴とする請求項２０記載の方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信に関し、特に、無線端末の居場所を予測する技術とロケーション・ベースのアプリケーションで居場所の予測を用いる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来の無線通信システム１００の主要な構成要素を表すブロック図である。無線通信システム１００は、無線端末１０１と、基地局１０２−１、１０２−２、１０２−３と、無線交換センタ１１１と、補助サーバ１１２と、ロケーション・クライアント１１３と、ＧＰＳ通信衛星群１２１とを有する。無線通信システム１００は、無線通信サービスを全ての領域１２０に公知の方法で提供する。
【０００３】
無線通信が有線通信に対し有する大きな利点は、ユーザが移動できることである。他方で、無線通信の不利な点は、ユーザが移動するために、そのユーザの関与者は、ユーザの居場所を直ちに特定できない点である。
【０００４】
このような関与者は、無線端末のユーザとユーザから離れた遠隔地にいる者の両方を含む。無線端末のユーザが自分の居場所を知ることにはさまざまな理由で利点がある。例えば、ユーザが、離れた所にいる相手に、自分がどこにいるかを教えるか、あるいは、移動することに関しアドバイスを求めていることを告げることである。
【０００５】
離れた場所にいる者は、様々な理由で、ユーザ（相手）の居場所を知る必要がある。例えば、無線端末からの緊急呼び出し（Ｅ９−１−１）の受信者は、救急車を配置するため、無線端末の居場所を知る必要がある。
【０００６】
無線端末の居場所を予測するには、さまざまな従来技術がある。
【０００７】
その第１の技術によれば、無線端末の居場所は、無線端末がある（居る）場所のセルあるいはセクタの中心であると予測される（みなされる）。この技術の利点は、ハードウェアを無線端末あるいは無線通信システムに追加する必要がない点であり、この第１の技術は、従来システムに費用をかけずに実施できる。この第１の技術は、現在のセルラ方式においては、数ｋｍ内に絞り込む程度の精度であるが、より高い精度を必要とするようなアプリケーション（例、救急車の配備）等には受け入れがたい。
【０００８】
第２の技術によれば、無線端末の居場所は、無線端末により送信される信号の到着角度を三角法により、あるいは到着時間を多角法的に解析することにより、予測する。この技術は、数百ｍの範囲の精度を達成でき、従来の無線端末でも使用できる利点がある。しかしこの第２の技術の不都合な点は、その為のハードウェアを通信システムの基地局に追加しなければならず、極めて高価である。
【０００９】
第３の技術によれば、無線端末の居場所は、無線端末に組み込んだ無線ナビゲーション装置（例えばＧＰＳ受信器）で予測する。この技術は、数十ｍの精度を有するが、室内、森林、ビルの谷間では、有効に機能しない欠点がある。さらに、この第３の技術の精度は、マルチパス反射で、大きく劣化する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
それ故に、本発明の目的は、第１の技術よりも高い解像度を有し、第２、第３の技術のコストあるいは不利益点を有さない、無線端末の居場所を高精度で予測する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明により、従来技術の限界を超え、追加のコストを要さずに、無線端末の居場所を予測するシステムの構築方法と使用方法が提供できる。
【００１２】
本発明は、電磁（無線）信号の特徴は、地形、受信器、送信器の位置、その他のファクタに依存するという認識に基づいている。例えば、特定の無線（基地）局からの信号が、第１位置では強く受信され、第２位置では弱く受信されることがわかっていることを前提にすると、未知の場所にいる無線端末が、その無線（基地）局の信号を弱く受信した場合には、無線端末は、第１位置ではなく第２位置にいる可能性が高い。
【００１３】
「強く受信する」と「弱く受信する」を定量化し、この原理を、複数の特徴、複数の信号に拡張することにより、本発明はより高い精度で無線端末の居場所を予測する。
【００１４】
本発明の一実施例は、第１信号の特徴の第１測定値に基づいて、無線端末の居場所の第１の非ＧＰＳ抽出予測値を生成するステップと、前記無線端末が受信した衛星信号用の補助データを生成するステップとを有し、前記補助データは、前記無線端末の居場所の第１の非ＧＰＳ抽出予測値に基づいて生成される。
【実施例】
【００１５】
本明細書において、以下の用語とその関連用語を、次のように定義する。
・用語「場所（居場所）」とは、１次元、２次元、３次元で定義する。以下単に、場所、位置、居場所とも称する。それらは同義である。
・用語「滞在確率」とは、時間Ｔに場所ｂにいる無線端末Ｗが、環境条件Ｎで、時間Ｔ＋Δｔで、同一場所ｂにいる確率Ｐｓ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ，Ｃ）の予測値と定義する。
・用語「移動確率」とは、時間Ｔに場所ｂにいる無線端末Ｗが、環境条件Ｎで、時間Ｔ＋Δｔで、近くの場所Ｃにいる確率ＰＭ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ、Ｃ）の予測値と定義する。
・用語「環境条件Ｎ」とは、１つあるいは複数の環境の物理的態様を含むものとして定義される。例えば、これに限定されるわけではないが、天候、時間、大気状態（環境）、無線トラフィックの量と密度、交通量と密度、道と側道の工事状態等である。
・用語「時間Ｔ」とは、１つあるいは複数の測定値で命名された時間を意味する。例えば、秒、分、時、１日のうちの時間、日、曜日、月、年のうちの月等を意味する。
【００１６】
外観
図２は、本発明の一実施例による無線通信システム２００の構成要素のブロック図である。無線通信システム２００は、無線端末２０１と、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３と、無線交換センタ２１１と、補助サーバ２１２と、ロケーション・クライアント２１３と、ロケーション・サーバ２１４と、ＧＰＳ通信衛星群２２１とを有する。これらは、相互に関係付けられている（通信可能である）。ここに示した実施例は、無線通信サービスを、全ての領域２２０に公知の方法で提供し、領域２２０内の無線端末２０１の居場所を予測し、この予測値をロケーション・ベースのアプリケーションで使用する。
【００１７】
この実施例によれば、無線通信サービスは、ユニバーサル・モバイル・テレコミュニケーションズ・システム（Universal Mobile Telecommunications System(UMTS)）に従って、無線端末２０１に提供される。本明細書を参照することにより、当業者は、エア・インターフェース標準（例、Global System Mobile “GSM,” CDMA-2000, IS-136 TDMA, IS-95 CDMA, 3G Wideband CDMA, IEEE 802.11 WiFi, 802.16 WiMax, Bluetooth等）で、１つあるいは複数の周波数帯域で動作する本発明の他の実施例を、容易に想到できる。
以下の説明において、単数と複数とを区別せずに使用する。即ち、特に断りのない限り、装置、ステップの数は、１個あるいは複数個に限定されない。
【００１８】
無線端末２０１は、ＵＭＴＳ適合するのに必要なハードウェアとソフトウェアを有し、添付した図面に記載したプロセスを実行する。例えば、一例として、無線端末２０１は、以下のプロセスを実行する。
ｉ． 電磁信号の特徴を測定し、この測定値を、ロケーション・サーバ２１４に報告すること。
ｉｉ． 信号を送信し、この信号の送信パラメータをロケーション・サーバ２１４に報告すること。
ｉｉｉ．ＧＰＳレンジング信号を捕獲し処理する際にそれを補助するために、補助サーバ２１２からのＧＰＳ補助データを受信すること。
無線端末２０１は、移動可能で、領域２２０内の如何なる位置にも移動し得る。図では、無線通信システム２００は１個の無線端末を有するが、当業者は、本明細書を参照することにより、複数の無線端末を有する他の実施例も、容易に想到できる。
【００１９】
基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３は、無線交換センタ２１１と無線端末２０１と無線で通信する。基地局は、アクセス・ポイント、ノード、ネットワーク・インターフェースのようなさまざまな名前でも呼ばれる。この実施例は、３個の基地局を有するが、当業者は、本明細書を参照することにより、如何なる数の基地局を含む他の実施例も、容易に想到できる。
【００２０】
本発明の一実施例によれば、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３は、地上にあり、移動せず、領域２２０内にある。当業者は、本明細書を参照することにより、基地局の一部あるいは全てが、空中、海上、宇宙空間、移動するか否か、それらが領域２２０内にあるか否かを問わない他の実施例も、容易に想到できる。
【００２１】
無線交換センタ２１１は、交換機を有する。この交換機は、通信サービスを無線端末２０１に提供し、ロケーション・サーバ２１４との間の情報の交換を制御する。これに関しては、添付した図面および以下で詳細に説明する。当業者に明らかなように、無線交換センタ２１１は、例えば移動交換機センタ、移動電話交換所、ルータとも称する。
【００２２】
ここに示した実施例は、１個の無線交換センタ２１１を有するが、当業者は、本明細書を参照することにより、如何なる数の無線交換センタ２１１を有する他の実施例も、容易に想到できる。例えば、無線端末が複数の無線交換センタ２１１と無線通信する時は、無線交換センタ２１１は、無線端末の居場所を予測するのに有効な情報を交換し共有する。例えば、無線交換センタ２１１が、ＩＳ−４１プロトコル・メッセージ（Handoff Measurement Request and Handoff Measurement Request2）を使用して、互いからの信号強度測定値を取り出すこともできる。複数の無線交換センタ２１１を使用することは、無線交換センタ２１１のサービス領域が小さい場合（例、ＬＡＮ）、あるいは複数の無線交換センタ２１１が共通の領域をサービスしている時に、特に一般的である。
【００２３】
この実施例によれば、無線端末２０１にサービスする基地局２０３−１、２０３−２、２０３−３の全てが、無線交換センタ２１１と関連（通信）している。当業者は、本明細書を参照することにより、あらゆる数の基地局とあらゆる数の無線交換センタ２１１とを関連付ける本発明の他の実施例も、容易に想到できる。
【００２４】
補助サーバ２１２は、以下に説明するプロセスを実行できるハードウェアとソフトウェアを有する。一般的に、補助サーバ２１２は、無線端末２０１用のＧＰＳ補助データを生成し、無線端末２０１がＧＰＳ通信衛星群２２１からのＧＰＳレンジング信号を捕獲し処理するのを、補助する。この実施例によれば、補助サーバ２１２は、ロケーション・サーバ２１４から物理的に切り離されている。しかし、当業者は、本明細書を参照することにより、補助サーバ２１２とロケーション・サーバ２１４が、ハードウェア、ソフトウェアの一方あるいは両方を共有するような本発明の他の実施例も、容易に想到できる。
【００２５】
ロケーション・クライアント２１３は、ロケーション・サーバ２１４により提供される無線端末２０１の居場所の予測をロケーション・ベースのアプリケーションで使用するハードウェアとソフトウェアとを含む。これに関しては、以下説明する。
【００２６】
ロケーション・サーバ２１４は、無線端末２０１の居場所の１つあるいは複数個の予測値を生成するハードウェアとソフトウェアを有する。当業者には、本明細書を参照することにより、ロケーション・サーバ２１４を構成し使用する方法は、明らかである。さらに、図２では、ロケーション・サーバ２１４は、無線交換センタ２１１とは物理的に切り離されて記載されているが、当業者は、本明細書を参照することにより、ロケーション・サーバ２１４が無線交換センタ２１１とが、完全にあるいは部分的に一体となっている本発明の他の実施例も、容易に想到できる。
【００２７】
本発明の他の実施例によれば、ロケーション・サーバ２１４は、無線交換センタ２１１と、補助サーバ２１２と、ロケーション・クライアント２１３と、ＬＡＮを介して通信する。しかし、当業者には、本明細書を参照することにより、ロケーション・サーバ２１４が、これらの装置の１つあるいは複数と、別のネットワーク、例えばインターネット、公衆交換電話ネットワークを介して通信する他の実施例も、、容易に想到できる。
【００２８】
本発明の一実施例によれば、無線交換センタ２１１、補助サーバ２１２、ロケーション・クライアント２１３、ロケーション・サーバ２１４は、領域２２０の外にある。当業者は、本明細書を参照することにより、無線交換センタ２１１、補助サーバ２１２、ロケーション・クライアント２１３、ロケーション・サーバ２１４の全てあるいは一部が、領域２２０内にある本発明の他の実施例も、容易に想到できる。
【００２９】
ロケーション・サーバ２１４
図３は、本発明の一実施例によるロケーション・サーバ２１４の構成要素を表すブロック図である。ロケーション・サーバ２１４は、プロセッサ３０１と、メモリ３０２と、トランシーバ３０３とを有し、それらは相互に接続されている。
【００３０】
プロセッサ３０１は、汎用プロセッサである。この汎用プロセッサは、オペレーティング・システム３１１とアプリケーション・ソフトウェア３１２を実行し、位置−特徴データベース３１３と特徴−修正データベース３１４にデータを入力し、修正し、使用し、管理する。当業者には、プロセッサ３０１の製造方法および使用方法は、本明細書を参照することにより明らかである。
【００３１】
メモリ３０２は、以下のものを含む非揮発性メモリである。
ｉ． オペレーティング・システム３１１、
ｉｉ． アプリケーション・ソフトウェア３１２、
ｉｉｉ．位置−特徴データベース３１３、
ｉｖ． 特徴−修正データベース３１４、
当業者には、メモリ３０２の製造方法および使用方法は、本明細書を参照することにより明らかである。
【００３２】
トランシーバ３０３により、ロケーション・サーバ２１４は、無線交換センタ２１１と、補助サーバ２１２と、ロケーション・クライアント２１３との間で、情報を送受信する。さらに、トランシーバ３０３により、ロケーション・サーバ２１４は、無線端末２０１と基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３との間で、無線交換センタ２１１を介して、情報を送受信する。当業者には、トランシーバ３０３の製造方法および使用方法は、本明細書を参照することにより、明らかである。
【００３３】
本発明の実施例の動作方法
図４は、本発明により実行されるプロセスを表すフローチャート図である。
【００３４】
プロセス４０１によれば、位置−特徴データベース３１３が構築される。本明細書において、「位置−特徴データベース」とは、複数の位置の内各位置を、その位置にある無線端末に関連付けられた１つあるいは複数の予測特徴に、マッピングするデータベースとして定義される。位置−特徴データベース３１３の詳細は、以下に説明する。
【００３５】
プロセス４０２によれば、特徴−修正データベース３１４が構築される。本明細書において、「特徴−修正データベース」とは、特徴の測定値が組織的な測定値誤差を補償する（修正／相殺する）ために如何に調整されるかを示すデータベースである。特徴−修正データベース３１４の詳細は、以下に説明する。
【００３６】
プロセス４０３によれば、無線端末２０１の場所は、位置−特徴データベース３１３を構築するプロセス４０１と、特徴−修正データベース３１４を構築するプロセス４０２と、無線端末２０１の居場所に基づいて変化するさまざまな特徴とに基づいて、予測される。プロセス４０３の詳細は、以下に説明する。
【００３７】
プロセス４０４によれば、無線端末２０１の居場所の予測は、ロケーション・ベースのアプリケーション、例えば、緊急（Ｅ９−１−１）サービスで使用される。プロセス４０４の詳細は、以下に説明する。
【００３８】
プロセス４０５によれば、位置−特徴データベース３１３と特徴−修正データベース３１４は、その内容が正確、最新、完全なものであるよう、維持される。プロセス４０５の利点は、実施例の効果が位置−特徴データベース３１３と特徴−修正データベース３１４の内容の正確さ、新しさ、完全さに基づいているからである。プロセス４０５の詳細は、以下に説明する。
【００３９】
位置−特徴データベース３１３の構築
図５は、プロセス４０１に従って実行される主要プロセスである位置−特徴データベース３１３の構築ステップを表すフローチャート図を示す。
【００４０】
プロセス５０１によれば、領域２２０は、Ｂ（Ｔ、Ｎ）個の位置に分割される。ここで、Ｂ（Ｔ、Ｎ）は、２以上の正整数であり、Ｂ（Ｔ、Ｎ）は、時間Ｔと環境状態Ｎに応じて変わる。領域２２０が分割される場所の数が一定である本発明の他の実施例も、当業者には本明細書を参照することにより明らかである。さらに、領域２２０が分割される場所の数が、時間Ｔまたは環境状態Ｎに依存しない本発明の他の実施例も、当業者には本明細書を参照することにより、明らかである。
【００４１】
無線周波数スペクトラムのある特徴と個々の信号のある特徴は、領域２２０内の場所毎に異なる。同様に、無線端末２０１から送信される無線周波数スペクトラムと個々の信号のある特徴は、無線端末２０１が別の場所にある時には、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３で変化する。さらに、無線通信システム２００のある特徴（例、ハンドオフ状態等）は、無線端末２０１が別の場所にある時には、変わる。
【００４２】
無線端末２０１が特定の位置にある時に、無線端末２０１の場所に応じて変化する特徴値は、ロケーション・サーバ２１４が無線端末２０１の居場所を予測できるようになる、その場所の指紋（fingerprint）と署名（signature）を表す。例えば、通常の状態において、無線端末２０１が第１位置にある時に、特徴が第１の値の組を持ち、無線端末２０１が第２位置にある時に、第２の値の組を持つものとすると、無線端末２０１が未知の場所にある時に、そしてその未知の場所における特徴が第２値の組にマッチした場合には、無線端末２０１は第２位置にいる可能性が高い。
【００４３】
人間の指紋と手書きの署名は、一般的に完全に唯一無二（独自）のものであると考えられるが、各位置に関連する特徴の組み合わせは、領域２２０内で完全に唯一無二のものではない。しかし、この実施例の有効性は、複数の位置の間の特徴値の変化（差）が増えるつれて、上がる。当業者には、ある位置に関連する特徴値を他の位置に関連する特徴値と区別できる「尤度（liklihood）」を増加するために、位置と特徴を如何に選択するかは、当業者には本明細書を参照することにより、明らかである。
【００４４】
各位置は、次のものにより記述される。
ｉ． 独自の識別子ｂ
ｉｉ． その次元性（例、１次元、２次元、３次元、４次元等）
ｉｉｉ．その範囲（例、場所、領域、空間等）を規定する座標軸（例、緯度、経度、高度等）。この座標軸は、一定であるか、あるいは時間Ｔと環境状態Ｎの一方又は両方に応じて、変わる。
ｉｖ． ある環境条件Ｎで時間Ｔの時に無線端末Ｗが場所ｂにいる時に、各特徴Ｑに対する予測値Ｅ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ、Ｑ）。
ｖ． 近くの場所の識別子
ｖｉ． 滞在確率ＰＳ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ）と移動確率ＰＷ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ、ｃ）
【００４５】
本発明の一実施例によれば、各位置の識別子は、任意に選択された正整数である。一部の位置あるいは全ての位置の識別子が任意に選択されたものではない他の実施例も、一部の位置あるいは全ての位置の識別子が正整数ではない他の実施例も、本明細書を参照することにより、当業者には明らかである。
【００４６】
本発明の一実施例によれば、各場所の範囲は、３次元であり、次のものにより記述される。
（ｉ） 境界を規定する３次元座標軸と地理的識別子、
（ｉｉ） 場所の中心にある３次元座標軸と、
（ｉｉｉ） 時間Ｔと環境状態Ｎに応じて、場所の範囲が如何に変わるかを表す記述。
本明細書を参照することにより、一部あるいは全ての場所の範囲が１次元あるいは２次元であるような本発明の他の実施例も、一部あるいは全ての場所が時間Ｔまたは環境状態Ｎの関数ではない本発明の他の実施例も、当業者のは明らかである。
【００４７】
本発明の一実施例によれば、複数の場所の範囲は、０、１、２、３以上でオーバーラップすることがあり、あるいは緯度と経度の全ての点で、オーバーラップすることがある（例えば、高架道、地下道、高層ビルの異なる階）。
【００４８】
本発明の一実施例によれば、各場所の境界は、少なくとも一部は以下に基づく。
ｉ． 領域２２０の自然物または人工物の物理的属性（例、ビル、側道、道、トンネル、橋、丘、壁、水、断崖、川等）。
ｉｉ． 領域２２０を支配する地域法（例、人と自動車の位置と動きに関連する法律等）。
ｉｉｉ． 領域２２０内の個人、集団、自動車の場所と動きに関する理論的予測値と経験データ。
ｉｖ． ロケーション・サーバ２１４により行われた予測値の所望の精度。
ｖ． 領域２２０内にいる人と車の位置と動きのパターン。
ｖｉ． 時間Ｔ。
ｖｉｉ． 環境状態Ｎ。
これらは以下を考慮している。
【００４９】
最初に、無線端末２０１の位置を特定する精度は、場所のサイズが小さくなると、増加する。全ての場所は同一サイズである必要はなく、高い精度が必要な領域は、小さなサイズに分割することができ、一方、精度があまり必要でない領域は、大きなサイズに分割できる。
【００５０】
第２に、領域２２０内の場所の数が増加すると、ロケーション・サーバ２１４の計算負荷も増加する（図１０）。
【００５１】
第３に、隣接する場所のサイズが減少すると、これらの場所における特徴の予測値が同一あるいは類似となる尤度が増加し、ロケーション・サーバ２１４は、無線端末２０１が一方の位置にいる時又は他方の位置にいる時を正確に決定するのが難しくなる。
【００５２】
これらのことを考慮すると、当業者は、領域２２０をあらゆるサイズ／形状のあらゆる数の場所に分割し、配列する本発明の他の実施例も、容易に想到できる。さらに、これら位置が、サイズと形状が同一であるような本発明の他の実施例も本明細書を参照すると容易に想到できる。
【００５３】
図６ａは、領域２２０の斜視図であり、図６ｂは、領域２２０のマップを示す。領域２２０は、噴水６０１と、公園６０２と、４階建てのビル６０３と、２階建てのビル６０４と、さまざまな道、側道、その他の特徴を２８の場所に分割する。これについては、図６ｃ−６ｅで説明する。領域２２０は、この実施例では、４個の四角のブロックを含むが、当業者は、如何なるサイズ、形状、複雑さの地理的領域を有する本発明の他の実施例も、本明細書を参照することにより容易に想到できる。
【００５４】
本発明の一実施例によれば、８ヶ所の交差点が場所１−８に分割される（図６ｃ）。この実施例によれば、４階建てのビル６０３と２階建てのビル６０４の端までの道の区画とその隣接する側道は、場所９−１９に分割される（図６ｄ）。本発明の一実施例によれば、噴水６０１は場所２０に、公園６０２は場所２５に、４階建てのビル６０３の各フロアは場所２１、２２、２３、２４の１つに、２階建てのビル６０４の各フロアは場所２７、２８の１つに分類される。当業者は、本明細書を参考にすることにより、領域２２０を如何なるサイズ、形状を持った如何なる数の場所にも分割できる。
【００５５】
本発明の他の実施例によれば、２つまたは４つのレーンの高速道路のクローバの葉をした交差点を含む地理的領域は、５１ヶ所の場所に分割される。図６ｆは、交差点の斜視図であり、図６ｇは、交差点のマップを示す。本発明の一実施例においては、植え込みと中央分離帯は、１５個の場所に分割され（図６ｈ）、４個のランプは、４カ所の場所に分割される（図６ｉ）。内側レーン即ち「追い越し」車線は、８個の場所に分割される（図６ｊ）。外側レーン即ち走行車線は、８個の場所に分割される（図６ｋ）。
【００５６】
図６Ｌは、領域２２０を６４個の四角の場所に分割する別の例を示す。
【００５７】
プロセス５０２によれば、以下の特徴に対する予測値Ｅ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ、Ｑ）は、各場所に関連づけられる。
ｉ． 無線端末２０１がその場所にいる時に、全ての送信器（例、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３、テレビ、ラジオ、ナビゲーション、地上ベースの航空装置等）が送信し無線端末２０１が受信可能な全ての信号の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数としての予測したパスロス（パス喪失）
ｉｉ． 無線端末２０１がその場所にいる時に、無線端末２０１が送信し、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が受信可能な全ての信号の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数としての予測したパスパス（パス喪失）
ｉｉｉ． 無線端末２０１がその場所にいる時に、全ての送信器が送信し無線端末２０１が受信可能な全ての信号の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数としての予測した受信信号強度
ｉｖ． 無線端末２０１がその場所にいる時に、無線端末２０１が送信し、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が受信可能な全ての信号の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数としての予測した受信信号強度
ｖ． 無線端末２０１がその場所にいる時に、全ての送信器が送信し無線端末２０１が受信可能な全ての信号の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数としての予測した受信信号対損傷信号比率（例、Ｅｂ／Ｎｏ等）
ｖｉ． 無線端末２０１がその場所にいる時に、無線端末２０１が送信し、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が受信可能な全ての信号の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数としての予測した受信信号対損傷信号比率（例、Ｅｂ／Ｎｏ等）
ｖｉｉ．無線端末２０１がその場所にいる時に、全ての送信器が送信し無線端末２０１が受信可能な全ての信号の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数としてのマルチパス成分の各対の予測した受信時間差（例、１対のマルチパス成分間の時間差、３つのマルチパス成分間の一対の時間差）
ｖｉｉｉ．無線端末２０１がその場所にいる時に、無線端末２０１が送信し、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が受信可能な全ての信号の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数としてのマルチパス成分の各対の予測した受信時間差（例、１対のマルチパス成分間の時間差、３つのマルチパス成分間の一対の時間差）
ｉｘ． 無線端末２０１がその場所にいる時に、全ての送信器が送信し無線端末２０１が受信可能な全ての信号の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数としての予測した受信遅延拡散（例、ＲＭＳ遅延拡散、過遅延拡散（excess delay spread）、平均過遅延拡散(mean excess delay spread)）
ｘ． 無線端末２０１がその場所にいる時に、無線端末２０１が送信し、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が受信可能な全ての信号の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数として予測した受信遅延拡散（例、ＲＭＳ遅延拡散、過遅延拡散、平均過遅延拡散）
ｘｉ． 無線端末２０１がその場所にいる時に、全ての送信器（レーク受信機で公知の方法で決定した）が送信し無線端末２０１が受信可能な全ての信号の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数としての複数のマルチパス成分の予測した受信相対的到着時間
ｘｉｉ． 無線端末２０１がその場所にいる時に、無線端末２０１が送信し、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が受信可能な全ての信号の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数としての複数のマルチパス成分の予測した受信相対的到着時間
ｘｉｉｉ．無線端末２０１がその場所にいる時に、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３に無線端末２０１が送信し、そこから受信した全ての信号の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数としての予測した往復時間
ｘｉｖ． 無線端末２０１がその場所にいる時に、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が無線端末２０１に送信し、そこから受信した全ての信号の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数としての予測した往復時間
ｘｖ． 通信サービスをある場所に提供する基地局の時間Ｔと環境条件Ｎの関数としての識別子
ｘｖｉ． 通信サービスをある場所に提供する近隣基地局の時間Ｔと環境条件Ｎの関数としての識別子
ｘｖｉｉ．無線端末２０１がある場所にいる時の、時間Ｔと環境条件Ｎの関数としての、無線端末２０１と無線通信システム２００のハンド・オーバー状態（例、ソフト、よりソフトな、１ｘ、２ｘ等）
【００５８】
本発明の一実施例によれば、無線端末２０１が送信した全ての信号は、基地局２０２−１から２０２−３との通信用である。無線端末２０１が受信した全ての信号は、次の信号である。
・ 無線端末２０１と通信するために、基地局２０２−１から２０２−３により送信された信号
・ テレビ信号
・ 無線信号
・ 航行信号
・ ナビゲーション信号
本明細書を参照することにより、さまざまな信号を用いる本発明の他の実施例も、当業者には容易に想到できる。
【００５９】
本発明の一実施例によれば、これらの特徴の予測される値は、次の組み合わせにより決定される。
ｉ． 複数の理論的無線周波数伝搬モデルと経験的無線周波数伝搬モデル
ｉｉ．領域２２０内における特徴の複数の経験的測定値
特徴の経験的測定値は、位置−特徴データベース３１３内に記録され、更新される。これについては以下説明する。
【００６０】
本発明の一実施例によれば、各場所ｂは、隣接する場所（場所ｂから、タイムステップΔｔの間、無線端末２０１が合理的に動ける場所）の識別子により記述される。本発明によれば、２つの場所が、少なくとも２つの点を共通している場合、「隣接している」と見なされる。ゼロ（０）ポイントあるいは１つのポイントを共有する時、２つの場所が隣接すると見なされる本発明の他の実施例を、当業者は、本明細書を参照にすることにより、容易に想到できる。
【００６１】
隣接グラフ
本発明の一実施例によれば、どの場所が隣接するかを示すデータ構造が形成される。このデータ構造は、「隣接グラフ」と呼ばれ、位置−特徴データベース３１３内に、sparse-matrix formatで記憶される。図６ｍは、領域２２０を構成する２８個の場所の隣接グラフを表す。図６ｎは、図６ｆ−６ｋの高速道路交差点を構成する５１個の場所の隣接グラフを表す。
【００６２】
以下に説明するように、隣接グラフは、無線端末２０１の動きの時間的解析の際に使用される。当業者は、領域２２０を適宜分割する隣接グラフを形成する方法を、本明細書を参考することにより、容易に想到できる。
【００６３】
本発明の一実施例によれば、全ての場所ｂに対し、滞在確率ＰＳ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ）と移動確率ＰＭ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ、ｃ）は、無線端末Ｗの動きのモデルに基づいて、以下を考慮しながら形成される。
ｉ． 隣接グラフのトポロジ（形態）
ｉｉ． 時間Ｔ
ｉｉｉ．環境条件Ｎ
ｉｖ． 無線端末の移動と場所、あるいは無線端末の置かれる設備（例、ビル、側道、道、トンネル、橋、山、壁、水、崖、川等）に影響を及ぼす天然物あるいは人工物の物理的属性
ｖ． 無線端末の移動と場所とそれらが置かれる設備（例、一方通行）を規制する法律
ｖｉ． 全ての無線端末の動きの過去のデータ
ｖｉｉ．無線端末Ｗの動きの過去のデータ
上記の項目ｉ、ｉｉ、ｉｉｉ、ｉｖ、ｖ、ｖｉ、ｖｉｉの部分的組み合わせを用いて、各場所ｂの滞在確率と移動確率を生成する本発明の他の実施例は、本明細書を参考にすることにより、当業者には容易に想到できる。
【００６４】
場所ｂに関する移動確率ＰＭ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ、ｃ）は、等方向性あるいは異方向性のいずれかと見なされる。このため、「等方向性移動確率」は、移動の方向の均一の尤度を表すものとして定義される。「異方向性移動確率」は、移動の方向の非均一な尤度を表すものとして定義される。例えば、２次元の正６角形の格子内に配置された場所に対しては、場所ｂのＰＭ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ、ｃ）の値は、格子が全て等しい場合（例えば、各隣接する場所ｃに対し、ＰＭ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ、ｃ）＝１／６）のみ、等方向性である。逆に、ＰＭ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ、ｃ）の値は、少なくとも２個の異なる値の確率が存在する場合には、異方向性である。別の例として、２次元の「チェッカーボード」格子に配置された場所に対しては、ＰＭ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ、ｃ）の値は、次の場合のみ等方向性である。
（ｉ） 場所ｂから北、南、東、西に行く移動確率が全てｐに等しい場合
（ｉｉ） 場所ｂから北東、北西、南東、南西に行く移動確率がｐ／２１／２に等しい場合
（ｉｉｉ）４ｐ（１＋１／２１／２）＋ＰＳ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ）＝１の場合
【００６５】
等方向性移動確率は、生成するのが簡単であるが、上記の基準を考慮に入れて生成された異方向性移動確率よりもかなり精度が落ちる。それ故に、本発明の一実施例によれば、移動確率は非等方向性である。しかし、当業者は、本明細書を参照することにより異方向性移動確率を用いる本発明の他の実施例を、容易に想到できる。
【００６６】
位置−特徴データベース３１３の構築
図７は、プロセス４０２のを一部として実行させる主要プロセスのフローチャートで、すなわち位置−特徴データベース３１３を構築するスローチャートである。
【００６７】
一般的に、無線端末２０１の場所を予測するロケーション・サーバ２１４の能力は、特徴が無線端末２０１と基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３により測定される精度により制限される。測定エラーの性質と大きさが、予測不可能な程度に不正確の時には、これらを克服することはできない。
【００６８】
これに対し、測定エラーの性質と大きさが予測可能な場合には、それらは修正可能である。ある種の測定エラーの性質と大きさは、実際に予測できる。例えば、ある製造業者の無線端末のモデルは、信号の信号強度を−２ｄＢだけ間違って測定し報告することが知られている。このモデルの無線端末からの測定値が未修正のままの場合には、この−２ｄＢエラーにより、ロケーション・サーバ２１４は、無線端末の居場所を誤って予測する。これに対し、ロケーション・サーバ２１４が２ｄＢをその製造業者の無線端末のモデルからの測定値に加えた時には、ロケーション・サーバ２１４が、誤って無線端末の居場所を予測する尤度は、減少する。
【００６９】
位置−特徴データベース３１３は、システマティックな測定エラーを知りそれを修正するために、ロケーション・サーバ２１４が必要とする情報を有する。測定値のある種の状態エラーを削除する技術を、以下説明する。
【００７０】
プロセス７０１において、歪み関数が、ロケーション・サーバ２１４に測定値を提供する各無線装置に対し、およびその測定値が誤差をとなりうる全ての特徴に対し、生成される。
【００７１】
一般に、歪み関数Ｄ（Ａ、Ｋ、Ｑ）は、特徴Ｑに関し報告された測定値Ｒを、その特徴Ｑに対する実際の値Ａに関連づけ、測定を行った無線装置の特色Ｋを規定する。
Ｒ＝Ｄ（Ａ、Ｋ、Ｑ） （式１）
【００７２】
本発明の一実施例によれば、歪み関数Ｄ（Ａ、Ｋ、Ｑ）は、無線装置の製造業者からロケーション・サーバ２１４の所有者あるいは操作者に提供される。無線装置の製造業者の助けなしに、あらゆる無線装置に対する歪み関数Ｄ（Ａ、Ｋ、Ｑ）を生成する方法を、本明細書を参照することにより、当業者は容易に想到できる。
【００７３】
理想的な無線装置は、受信した特徴の値と、ある特徴に対する歪み関数Ｄ（Ａ、Ｋ、Ｑ）を完全に測定し報告できる。これを図８ａに示す。図８ａのグラフから明らかなように、理想の無線装置の特徴は、測定値の報告された値Ｒが、無線装置の特徴の実際の値Ａに完全に等しいことである（すなわち測定あるいは報告エラーが存在しない）。
【００７４】
これに対して、多くの実際の無線装置は、それが受信した信号の特徴を完全には測定できない。これは、エラーが大きい信号強度の測定値に、特に当てはまる。例えば、図８ｂは、実際の無線装置の歪み関数のグラフを示す。この場合、報告された測定値は、ある値に対しては高過ぎ、他の値に対しては低すぎ、１点の値に対してのみ正しい。
【００７５】
報告された測定値のエラーの性質と大きさは、歪み関数Ｄ（Ａ、Ｋ、Ｑ）に固有のものであり、歪み関数を知ることにより、測定エラーを補償（相殺）できる。言い換えると、ロケーション・サーバ２１４が如何に無線装置が測定値を歪ませるかを正確に知ると、ロケーション・サーバ２１４は、特徴の実際の値を引き出すために、報告された測定値を較正関数で、もって修正すなわち較正する。較正関数Ｃ（Ｒ、Ｋ、Ｗ）は、プロセス１１０２で生成される。
【００７６】
本発明の一実施例によれば、あらゆる測定値に対する歪み関数Ｄ（Ａ、Ｋ、Ｑ）は、表の形式で表される。例えば、さまざまなメーカーの無線装置に対するあるタイプの信号−強度測定値に対する歪み関数を、表１に示す。当業者は、本明細書を参照にすることにより、あらゆる測定値あるいは一部の測定値に対する歪み関数が表形式で表示されない本発明の他の実施例を、容易に想到できる。さらに、あらゆる種類の特徴およびあらゆる種類の無線装置に対するあらゆる種類の測定値に対する歪み関数を含む本発明の他の実施例も、当業者は、本明細書を参照することにより、容易に想到できる。
Ｒ＝Ｄ（Ａ、Ｋ、Ｑ）
Ｋ＝モトローラ社の ・・・ Ｋ＝サムスン社の
Ａ モデルＡ００８； モデルＡ８００；
Ｑ＝信号強度 Ｑ＝信号強度
−１１０ −１１５ ・・・ −１０７
−１０９ −１１４ ・・・ −１０６
・・・ ・・・ ・・・ ・・・
−４８ −３８ ・・・ −５０
−４７ −３７ ・・・ −４９
表１− 表形式で表した歪み関数Ｄ（Ａ、Ｋ、Ｑ）
【００７７】
特色Ｋの目的は、無線端末２０１からの報告された測定値を較正するのに、どの較正関数を用いるべきかを特定することである。それ故に、特色Ｋは、無線端末２０１の実際の歪み関数を示すものでなければならず、これは経済的に理にかなったことである。
【００７８】
例えば、特色Ｋは、次のようなものであるが、これに限定されるものではない。
ｉ． 無線端末２０１の独自の識別子（例、電気信号番号（electronic serial number (ESN)）、その国際移動局識別子（international mobile station identifier (IMSI)）、その一時的国際移動局識別子（temporary international mobile station identifier (TIMSI)）、その移動局識別子（mobile station identification (MSID)）、その電話番号（directory number (DN)）等）、 ｉｉ． 無線端末２０１のモデル（例、タイムポート２１０ｃ等）、
ｉｉｉ．無線端末２０１のメーカ（すなわち製造業者、モトローラ、サムスン、ノキア等）、
ｉｖ． 無線端末２０１の無線周波数回路の識別子（特徴）（例、モトローラＲＦ回路デザイン４６５Ｂ等）、
ｖ． 無線端末２０１の構成要素の識別子（例、アンテナのパート番号、測定部品のパート番号等）、
ｖｉ． 上記のｉ、ｉｉ、ｉｉｉ、ｉｖ、ｖ、の組み合わせ
【００７９】
最も正確な特色は、無線端末２０１の独自の識別子（アイデンティティ）である。その理由は、これによりロケーション・サーバ２１４は、そのさまざまな無線端末に対し生成される較正関数を使用できるようになるからである。しかし、これは経済的に必ずしも可能なわけではない。その理由は、あらゆる無線端末は、その独自の歪み関数を決定する為に、テストする必要があるからである。
【００８０】
他方で、無線端末２０１のメーカだけを特色Ｋとして使用することは、経済的に理にかなったことであるが、あらゆる製造業者の無線端末用の１個の較正関数で、正確に較正された信号強度測定値を提供できることは、あり得ない。
【００８１】
妥協点として、実施例は無線端末２０１のメーカとモデルの組み合わせを特色Ｋとして使用する。その理由は、同一のメーカとモデルの端末間の変動量は十分小さく、そのモデルの１個の較正関数は、そのメーカとモデルのあらゆる無線端末の許容可能な程度に正確な較正測定値を提供できるからである。
【００８２】
当業者は、本明細書を参照することにより、特色Ｋが別のものに基づく他の実施例も、容易に想到できる。
【００８３】
プロセス５０２によれば、較正関数Ｃ（Ｒ、Ｋ、Ｑ）は、ロケーション・サーバ２１４に測定値を与えるあらゆる無線装置に対し、およびその測定値が歪むあらゆる特徴に対し生成される。
【００８４】
一般的に、較正関数Ｃ（Ｒ、Ｋ、Ｑ）は、特徴Ｑの較正された測定値Ｓを、特性Ｑの報告された測定値Ｒに関連づけ、測定を行う無線装置の特色Ｋを決める。
Ｓ＝Ｄ（Ｒ、Ｋ、Ｑ） （式２）
【００８５】
較正関数Ｃ（Ｒ、Ｋ、Ｑ）は、歪み関数Ｄ（Ａ、Ｋ、Ｑ）の逆数である。言い換えると、較正関数Ｃ（Ｒ、Ｋ、Ｑ）の特性は、式３を満たす。
Ｓ＝Ａ＝Ｃ（Ｄ（Ａ、Ｋ、Ｑ），Ｋ、Ｑ） （式３）
その結果、較正された測定値Ｓは、報告された測定値Ｒが 無線装置が理想的に測定し報告するようにしたものである。本明細書を参照することにより、当業者は、Ｄ（Ａ、Ｋ、Ｑ）からＣ（Ｒ、Ｋ、Ｑ）を引き出す方法を容易に想到できる。図８ｃは、図８ｂに示した歪み関数Ｄ（Ａ、Ｋ、Ｑ）に対する較正関数Ｃ（Ｒ、Ｋ、Ｑ）のグラフである。
【００８６】
本発明の一実施例によれば、較正関数Ｃ（Ｒ、Ｋ、Ｑ）は、表の形式で与えられる。例えば表２である。
Ｓ＝Ｃ（Ｒ、Ｃ、Ｎ）
Ｃ＝モトローラ社の ・・・ Ｃ＝サムスン社の
Ｒ モデルＡ００８； モデルＡ８００；
Ｑ＝信号強度 Ｑ＝信号強度
−１１０ −１１５ ・・・ −１０７
−１０９ −１１４ ・・・ −１０６
・・・ ・・・ ・・・ ・・・
−４８ −３８ ・・・ −５０
−４７ −３７ ・・・ −４９
表２− 表形式で示された較正関数Ｃ（Ｒ、Ｃ、Ｎ）
【００８７】
プロセス４０２によれば、較正関数Ｃ（Ｒ、Ｋ、Ｑ）は、特徴−修正データベース３１４に記憶される。
【００８８】
場所−特徴データベース３１３を維持する
図９は、プロセス４０５で行われる主要プロセスのフローチャートを示す。すなわち、位置−特徴データベース３１３と特徴−修正データベース３１４を維持する。ここに示した実施例の機能は、位置−特徴データベース３１３と特徴−修正データベース３１４に含まれる情報の正確さ、新しさ、完全さに依存する。
【００８９】
プロセス９０１によれば、極めて精度の高い装置で、領域２２０に渡って、経験的な測定値を周期的に集めるためドライブテストの実行管理が行われ、位置−特徴データベース３１３と特徴−修正データベース３１４内に含まれる情報の精度、新しさ、完全さを確保する。
【００９０】
プロセス９０２により、ドライブテストの実行管理が実行される。
【００９１】
プロセス９０３により、位置−特徴データベース３１３と特徴−修正データベース３１４が、必要により更新される。
【００９２】
無線端末２０１の居場所の予測
図１０は、プロセス４０１で行われる主要プロセスのフローチャートを示し、すなわち、無線端末２０１の居場所を予測するステップを示す。この実施例によれば、プロセス４０３は、ロケーション・クライアント２１３からの無線端末２０１の居場所に対するリクエストにより、開始される。本明細書を参照することにより、当業者は、プロセス４０３が、周期的に、散発的に、あるいは他の事象に応答して、開始される実施例を、容易に想到できる。
【００９３】
プロセス１００１により、無線端末２０１の場所のＹ（正整数）個の確率分布が、時間間隔ΔＴ内の瞬時値Ｈ１からＨＹのそれぞれに対し生成される。これは、瞬時Ｈ１からＨＹのそれぞれ瞬間における、無線端末２０１に関連する特徴の測定値を、これらの時間のそれぞれの特徴の予測値と比較することにより行われる。Ｙ個の確率分布のそれぞれは、無線端末２０１が、瞬時Ｈ１からＨＹのそれぞれの間、各場所にいた確率の第１予測値を提供する。プロセス１００１の詳細は、以下説明する。
【００９４】
プロセス１００２により、無線端末２０１の場所のＺ（正整数）個の確率分布は、時間間隔ΔＴ内の瞬時値Ａ１からＡＺのそれぞれに対し生成される。これは、瞬時Ａ１からＡＺのそれぞれの瞬間における、無線端末２０１におけるアシスト（補助）されたＧＰＳ測定値に基づいて行われる。Ｚ個の確率分布のそれぞれは、無線端末２０１が瞬時Ａ１からＡＺのそれぞれの間、各場所にいた確率の第１予測値を提供する。プロセス１００２の詳細は、以下説明する。
【００９５】
プロセス１００３によれば、プロセス１００１で生成されたＹ個の確率分布とプロセス１００２で生成されたＺ個の確率分布が、その時間的順序を考慮に入れて、組み合わされ、無線端末２０１の居場所の第２予測値を生成する。プロセス１００３の詳細は、以下説明する。
【００９６】
無線端末２０１の居場所の確率分布を、特徴のパターン・マッチングに基づいて、生成する。
図１１ａは、プロセス１００１の主要プロセスを表すフローチャート図で、無線端末２０１の居場所のＹ個の確率分布を生成する。これは、瞬時Ｈ１からＨＹの各瞬時に、無線端末２０１に関連する特徴の測定値とこれらの時間帯におけるこれらの特徴の予測値とを比較することにより、行う。ここに示した実施例によれば、ロケーション・サーバ２１４は、プロセスを実行するのに必要なデータが利用可能になった時に、プロセス１１０１−１１０５のそれぞれを実行する。
【００９７】
プロセス１１０１によれば、ロケーション・サーバ２１４は、無線端末２０１に関連する特徴の測定値のＹ個の空でない組Ｍ１−ＭＹを受信する。各測定値の組は、瞬時値Ｈ１−ＨＹの１つで生成される。
【００９８】
ここに示した実施例によれば、各測定値の組は、次のようなものである。
ｉ． 無線端末２０１が、全ての送信器（例、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３、テレビ、ラジオ、ナビゲーション、地上ベースの航空装置等）から受信した全ての信号のパルロス
ｉｉ． 無線端末２０１から送信され、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が受信した全ての信号のパスロス
ｉｉｉ． 無線端末２０１が、全ての送信器から受信した全ての信号の受信信号強度
ｉｖ． 無線端末２０１から送信され、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が受信した全ての信号の受信信号強度
ｖ． 無線端末２０１が、全ての送信器から受信した全ての信号の受信した信号対損傷比率
ｖｉ． 無線端末２０１から送信され、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が受信した全ての信号の受信した信号対損傷比率
ｖｉｉ． 無線端末２０１が、全ての送信器から受信した全ての信号のマルチパス成分の各対の時間差
ｖｉｉｉ．無線端末２０１から送信され、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が受信した全ての信号のマルチパス成分の各対の時間差
ｉｘ． 無線端末２０１が、全ての送信器から受信した全ての信号の遅延拡散
ｘ． 無線端末２０１から送信され、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が受信した全ての信号の遅延拡散
ｘｉ． 無線端末２０１が、全ての送信器から受信した全ての信号の複数のマルチパス成分の相対的到着時間
ｘｉｉ． 無線端末２０１から送信され、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が受信した全ての信号の複数のマルチパス成分の相対的到着時間
ｘｉｉｉ．無線端末２０１が、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３を介して送信し受信した全ての信号の往復時間
ｘｉｖ． 無線端末２０１を介して、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３が送信し、受信した全ての信号の往復時間
ｘｖ． 無線端末２０１に通信サービスを提供する基地局の識別子
ｘｖｉ． 無線端末２０１に通信サービスを提供できる近隣基地局の識別子
ｘｖｉｉ．無線端末２０１と無線通信システム２００のハンドオーバー状態（例、ソフト、よりソフトな、１ｘ、２ｘ等）
ｘｖｉｉｉ．時間Ｔの指示子
ｘｉｘ． 環境状態Ｎの指示子
【００９９】
本発明の一実施例によれば、無線端末２０１は、その測定値をロケーション・サーバ２１４にユーザ・プレーンを介して、及びロケーション・サーバ２１４からのその旨のリクエストに応じて、直接提供する。この利点は、無線端末２０１の居場所の予測値の品質は、測定がエア・インターフェース標準に従って要求された時に、行われた測定の性質、番号、ダイナミック・レンジに制限が課されない時に、向上するからである。当業者は、本明細書を参照することにより、無線端末２０１が測定値を周期的、散発的、あるいは他の事象に応答して提供する他の実施例を、容易に想到できる。さらに、当業者は、本明細書を参照することにより、無線端末２０１が測定値をロケーション・サーバ２１４にＵＭＴＳプロトコルを介して提供する他の実施例も、容易に想到できる。
【０１００】
本発明の一実施例によれば、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３は、それらの測定値をロケーション・サーバ２１４に、無線交換センタ２１１を介して、ロケーション・サーバ２１４からのその旨のリクエストに応答して、提供する。当業者は、本明細書を参照することにより、基地局２０２−１、２０２−２、２０２−３がその測定値をロケーション・サーバ２１４に周期的、散発的、あるいは他の事象に応答して提供する他の実施例を、容易に想到できる。
【０１０１】
プロセス１１０１の一部として、ロケーション・サーバ２１４は、無線端末２０１から以下のものを受信する。
ｉ． 瞬時Ｈ１−ＨＹのそれぞれの時点で、無線端末２０１にサービスを提供する基地局の識別子（アイデンティティ）
ｉｉ．瞬時Ｈ１−ＨＹのそれぞれの時点で、無線端末２０１にサービスを提供する近隣基地局の識別子（アイデンティティ）
これらの情報をロケーション・サーバ２１４が用いて、サーチ領域の絞り込みを実行する。
【０１０２】
プロセス１１０２によれば、ロケーション・サーバ２１４は、特徴−修正データベース３１４内で較正関数Ｃ（Ｒ、Ｋ、Ｑ）を用いて、プロセス１００１で受信した測定値の組織的エラーを修正する。
【０１０３】
プロセス１１０３によれば、ロケーション・サーバ２１４は、適切な場合、測定値の差を計算して、プロセス１００１で受信した測定値の状況エラーを修正する。多くのファクタ（例、無線端末２０１のアンテナの状態、バッテリの状態、無線端末が車中にいるかどうかを含む）が、状況的測定エラーを導入する。これは、特にパスロス（パス喪失）と信号強度の測定値の場合に、当てはまる。
【０１０４】
ここに示した実施例は、これらのファクタの影響を改善する。これは、測定値そのもの（それがプロセス１１０２で修正されたか否かを問わず）を、これらの特徴の期待値にパターン・マッチングさせるのではなく、これらの測定値のペアベースの差分（pair-wise differentials）を、これらの特徴の予測値のペアベースの差分にパターン・マッチングすることにより行う。当業者は、本明細書を参照することにより、異なる測定値をペアベースの差分を用いて、状況エラー用に修正する本発明の他の実施例を、容易に想到できる。
【０１０５】
信号強度に関連する実施例はこのアプローチを示す。第１無線局である無線局Ａは、場所１で−５６ｄＢｍで、場所２で−４２ｄＢｍで、場所３で−６３ｄＢｍで、場所４で−６１ｄＢｍで、信号を受信できる。第２無線局である無線局Ｂは、場所１で−６３ｄＢｍで、場所２で−５６ｄＢｍで、場所３で−６５ｄＢｍで、場所４で−５２ｄＢｍで信号を受信できる。この情報は、次に示す表にまとめられ、場所と信号強度を関連づけるマップあるいはデータベースの基礎を形成する。
無線局Ａ 無線局Ｂ 差
場所１ −５６ｄＢｍ −６３ｄＢｍ −７ｄＢ
場所２ −４２ｄＢｍ −５６ｄＢｍ −１４ｄＢ
場所３ −６３ｄＢｍ −６５ｄＢｍ −２ｄＢ
場所４ −６１ｄＢｍ −５２ｄＢｍ ９ｄＢ
表３− 場所−特徴データベース（差分受信）を表す
【０１０６】
未知の場所にいる壊れたアンテナを有するある無線端末が、無線局Ａからの信号を−４７ｄＢｍで、無線局Ｂからの信号を−６１ｄＢｍで受信した場合には、その無線端末は、無線局Ａからの信号は１４ｄＢｍだけ無線局Ｂからの信号よりも強いと、登録する。このことは、無線端末は、場所１、３、４よりも場所２にいる可能性が大きいことを示唆する。測定された信号強度そのものが、位置−特徴データベース３１３にパターン・マッチングされる場合には、無線端末２０１の場所に対し得られた確率分布は、正確なものではなくなる。
【０１０７】
このアプローチの不利な点は、状況的バイアスの除去は、（ａ）ランダムな測定値ノイズの変動を二倍にしてしまうこと（ｂ）パターン・マッチングさせるデータ・ポイントの数が１つ減少することを代償と（犠牲に）している点である。さらに、ペアベースの減算は、相関を相対的信号強度測定値誤差に導入してしまう（すなわち、マッチングされるべき全てのデータ・ポイントは、統計的に相関づけられてしまう）。当業者には、本明細書を参照することにより、測定値レポートの尤度を計算する際に、この相関を如何に考慮に入れるかを、容易に想到できる。
【０１０８】
プロセス１１０４によれば、ロケーション・サーバ２１４は、プロセス１１０５の準備に際し、「サーチ領域の絞り込み」と称する技術を実行する。このサーチ領域の絞り込みとその利点を理解するために、プロセス１１０５を簡単に議論する。プロセス１１０５において、ロケーション・サーバ２１４は、無線端末２０１が瞬時値Ｈ１−ＨＹに各場所にいる確率を、予測する。これには、瞬時値Ｈ１−ＨＹのそれぞれに対応する、Ｙ個の多次元の確率分布を生成することが必要である。
【０１０９】
多次元の確率分布のそれぞれを生成するプロセスは、計算集約的であり、その集約度は、無線端末２０１に対し可能性のある場所として考慮しなければならない場所の数に依存する。考慮しなければならない場所の数が少ない場合には、多くの「リアルタイム」のアプリケーションでも十分高速に実行できる。これに対し、考慮すべき場所の数が大きい場合には、プロセスの実行には、しばしば長時間を要する。
【０１１０】
建前上、領域２２０内の全ての場所を考慮しなければならないが、それは、プロセス１１０４の実行前は、無線端末２０１は、あらゆる場所にいることがあるからである。この実施例によれば、領域２２０は、わずか２８個の場所を有するに過ぎない。本発明の他の実施例によれば、領域２２０は、数千、数百万、数十億の場所を含む。数千、数百万、数十億の場所をロケーション・サーバ２１４が各瞬間に対し考慮することは、多くのリアルタイムのアプリケーション用には、長すぎる。
【０１１１】
それ故に、プロセス１１０５の実行を促進するために、ロケーション・サーバ２１４は計算上効率的なテストを実行して、早急且つ全体的に無線端末２０１の多くの可能性のある場所を考慮の対象からはずし、無線端末２０１がその場所にいる確率をゼロに設定する。これにより、プロセス１１０５で考慮すべき場所の数を減らし、プロセス１００１を実行する速度を上げる。
【０１１２】
サーチ領域の絞り込みによって、瞬時値Ｈ１−ＨＹのそれぞれに対し、ロケーション・サーバ２１４は、１つあるいは複数の場所を無線端末２０１の「あり得ない場所」として指定するために、６つの計算上効率のよいテストを用いる。瞬時値Ｈｉにおいて、６個のテストのうち１つあるいは複数のテストによりあり得ないとされた場所は、瞬時値Ｈｉにおいて、プロセス１１０４によりあり得ない場所として指定される。場所が瞬時値Ｈｉにおいてあり得ないとされる程度に応じて、その瞬時における確率分布を生成するロケーション・サーバ２１４にかかる計算負荷は減る。
【０１１３】
プロセス１１０４は２種類のエラーを犯すことがある。第１のエラー（タイプＩエラー）は、プロセス１１０４が、無線端末２０１がその場所にいることがあり得なくはない時に、その場所をあり得ない場所と指定することである。第２タイプのエラー（タイプＩＩエラー）は、無線端末２０１がその場所にいることがあり得ない時に、その場所をあり得ない場所として指定しないことである。
【０１１４】
一般的に、タイプＩエラーは、実施例では無線端末２０１の場所を予測することができる精度に影響を及ぼし、タイプＩＩエラーは、プロセス１１０４が確率分布を生成する速度に影響を及ぼす。一実施例によれば、テストとそのパラメータは、タイプＩエラーとタイプＩＩエラーの数が、プロセス１１０４の計算の複雑さと価値で、バランスをとるよう選択される。例えば、タイプＩＩのエラーが多すぎる時には、プロセス１１０４は、プロセス１１０４の計算負荷で、その価値が損なわれる。本明細書を参照することにより、当業者は、あらゆるタイプＩエラー、タイプＩＩエラーの数を有する本発明の他の実施例を、容易に想到できる。
【０１１５】
図１１ｂは、プロセス１１０４に従って行われるプロセスのフローチャートで、サーチ領域の絞り込みを示す。
【０１１６】
プロセス１１１１によれば、ロケーション・サーバ２１４は、ある場所における特徴の測定値と予測値との差がしきい値を超えた時には、その場所はあり得ない場所として指定する。このテストの基礎をなす理論によれば、ある場所における特徴の測定値と予測値との間の食い違いは、測定は、無線端末２０１がその場所にいる時に実行されなかったことを意味する。一実施例によれば、ロケーション・サーバ２１４は、瞬時値Ｈ１−ＨＹのそれぞれに対する各信号の各特徴の測定値に対し、プロセス１１１１を実行する。本明細書を参照することにより、当業者は、所望数のタイプＩエラーとタイプＩＩエラーを達成するために特徴と信号としきい値を如何に選択するかを、プロセス１１１１そのものあるいはプロセス１１１１で１つあるいは複数の特徴と／信号のテストを省く本発明の他の実施例も、容易に想到できる。
【０１１７】
プロセス１１１２によれば、１つの瞬時値における特徴の２回の測定値の大きさが第１しきい値を超えて、ある場所におけるその特徴の予測値の大きさが第２しきい値を超える場合には、ロケーション・サーバ２１４は、その場所は２つの測定値のランキングが予測値のランキングと異なる時には、あり得ない場所として指定する。このテストの基礎となす理論によれば、ある場所における特徴の測定値のランキングと予測値のランキングとの間の主要な食い違いは、測定が、無線端末２０１がその場所にいた時に実行されなかったことを意味する。本発明の一実施例によれば、ロケーション・エンジンでもあるロケーション・サーバ２１４は、瞬時値Ｈ１−ＨＹのそれぞれに対する各特徴の各対の測定値に対し、プロセス１１１２を実行する。本明細書を参照することにより、当業者は、所望数のタイプＩエラーとタイプＩＩエラーを達成するために、特徴と信号としきい値を如何に選択するか、プロセス１１１２そのものを省く、あるいはプロセス１１１２での特徴と／または信号のテストを省く本発明の他の実施例も、容易に想到できる。
【０１１８】
プロセス１１１３によれば、ロケーション・サーバ２１４は、無線端末２０１が実際にその場所にいたことが期待できる時、信号の特徴の測定値を受信しなかった場合、その場所をあり得ない場所としてを指定する。一実施例によれば、ロケーション・サーバ２１４は、瞬時値Ｈ１−ＨＹのそれぞれに対する各予測信号の各特徴に対し、プロセス１１１３を実行する。このテストは、タイプＩのエラーの傾向が大きく、注意して使用しなければならない。本明細書を参照することにより、当業者は、プロセス１１１３そのものを省く、あるいはプロセス１１１３での特徴と／または信号のテストを省く本発明の他の実施例も、容易に想到できる。
【０１１９】
プロセス１１１４によれば、ロケーション・サーバ２１４は、無線端末２０１が実際にその場所にいたことが期待できない時に、信号の特徴の測定値を受信した場合に、その場所をあり得ない場所として指定する。一実施例によれば、ロケーション・サーバ２１４は、瞬時値Ｈ１−ＨＹのそれぞれに対する各予測信号の各特徴に対し、プロセス１１１４を実行する。このテストは、プロセス１１１３のテストよりもタイプＩのエラーの傾向が少ない。本明細書を参照することにより、当業者は、プロセス１１１４そのものを省く、あるいはプロセス１１１４で特徴と／または信号のテストを省く本発明の他の実施例も、容易に想到できる。
【０１２０】
プロセス１１１５によれば、ロケーション・サーバ２１４は、ある場所が、ある瞬間に無線端末２０１にサービスを提供していると知られている基地局により、無線通信サービスが提供されていない時には、その場所をあり得ない場所として指定する。このテストの基礎をなす理論によれば、通信サービスをある時点で無線端末２０１に提供する基地局がその場所にサービスを提供していない時には、無線端末２０１は、その場所にはその瞬間にはいなかったことを意味する。一般的に、このテストは極めて正確で、タイプＩエラーとタイプＩＩエラーの両方の数が小さい。本明細書を参照することにより、当業者は、プロセス１１１５を省く本発明の他の実施例も、容易に想到できる。
【０１２１】
プロセス１１１６によれば、ロケーション・サーバ２１４は、無線端末２０１の場所が、無線端末２０１の近隣基地局であると知られている基地局の近隣カバー領域内にない時には、その場所をあり得ない場所として指定する。このテストの基礎をなす理論によれば、ある場所が、ある時点で無線端末２０１の近傍にある基地局の近隣カバー領域内にない時には、無線端末２０１はその瞬間その場所にはいなかったことを意味する。一般的に、このテストは極めて正確で、タイプＩエラーとタイプＩＩエラーの両方の数が小さい。本明細書を参照することにより、当業者は、プロセス１１１６を省く本発明の他の実施例も、容易に想到できる。
【０１２２】
ある瞬時値Ｈｉにおいて、プロセス１１１１−１１１６の１つあるいは複数のプロセスによりあり得ないとして指定された場所は、その時点Ｈｉにおいて、プロセス１１０４であり得ないとされる。
【０１２３】
プロセス１１０５によれば、ロケーション・サーバ２１４は、瞬時値Ｈ１−ＨＹのそれぞれにおいて、無線端末２０１に対するＹ個の確率分布をそれぞれ生成する。これを行うために、ロケーション・サーバ２１４は、図１１ｃに示すプロセスを実行する。
【０１２４】
図１１ｃは、プロセス１１０５に従って実行される主要プロセスのフローチャートで、各瞬時値Ｈ１−ＨＹにおいて、無線端末２０１に対するＹ個の確率分布を生成する図を示す。
【０１２５】
プロセス１１２１によれば、ロケーション・サーバ２１４は、ある場所がプロセス１１０４である瞬時Ｈｉであり得ない場所と指定された場合には、瞬時Ｈｉにおいて、無線端末２０１がその場所にいる確率をゼロ（０）に設定する。
【０１２６】
プロセス１１２２によれば、ロケーション・サーバ２１４は、プロセス１１０４であり得ない場所と指摘されなかった全ての場所と全ての瞬間に対し、特徴の測定値と期待値との間のユークリッド・ノルムを生成する。これを行うために、ユークリッド・ノルムは、場所−特徴データベース３１３のこれらの特徴の予測値の測定値（必要により、プロセス１１０２で修正した測定値、又は場合によっては測定値の差）の間で生成される。これを行うためにユークリッド・ノルムは式４で記述される。
【数１】


ここで、Ｖ（ｂ、Ｈｉ）は、ある時点における場所ｂに対する各特徴の、測定値Ｍ（ｂ、Ｈｉ、Ｎ、Ｗ、Ｑ）と予測値Ｅ（ｂ、Ｈｉ、Ｎ、Ｗ、Ｑ）との差の自乗の和をルートで開いた値に基づいている。ここで、ｗ（Ｑ）は、重み付けファクタで、ある特徴内の「ずれ」対他の特徴内の「ずれ」に与えられる相対重みを表す。
【０１２７】
プロセス１１２３によれば、ある場所にある無線端末２０１の場所の正規化されていない確率は、プロセス１１２２で生成された（式５に示す）ユークリッド・ノルムに基づいて生成される。
【数２】


ここで、ＵＰ（ｂ、Ｈｉ）は、無線端末２０１がある瞬時Ｈｉに場所ｂにいる正規化されていない確率を表し、δの２乗は、式６で示す。
【数３】


ここで、δＥ２は、場所−特徴データベース内のエラーの不確定性の２乗であり、δＭ２は、較正された測定値の不確定性の２乗である。本明細書を参照することにより、当業者は、δ２を生成することができる。
【０１２８】
プロセス１１２４において、プロセス１１２３で生成される確率は、式７に記述するよう正規化される。
【数４】


ここで、ＮＰ（ｂ、Ｈｉ）は、無線端末２０１が場所ｂにいる正規化された確率を表す。
【０１２９】
プロセス１１２４の一部として、ロケーション・サーバ２１４は、瞬時Ｈｉにおいて無線端末２０１の場所の仮の予測を、瞬時Ｈｉの正規化された確率分布の最尤度関数に基づいて、生成する。
【０１３０】
無線端末２０１の場所の確率分布をアシストされたＧＰＳに基づいて生成する
図１２は、プロセス１００２で行われる主要プロセスを表すフローチャートを生成する。すなわち、無線端末２０１の場所のＺ個の確率分布を、ＧＰＳから得られた情報（すなわちＧＰＳ通信衛星群２２１から得られた情報）に基づいて、生成する。
【０１３１】
プロセス１１２４、１２０１によれば、プロセス１１０５に生成された瞬時Ｈｉにおける無線端末２０１の場所の確率分布を、ロケーション・サーバ２１４が送信し、補助サーバ２１２が受信する。
【０１３２】
プロセス１２０２によれば、補助サーバ２１２は、無線端末２０１用の補助データを、瞬時Ｈｉにおける無線端末２０１の場所の仮予測に基づいて、生成する。図に示した実施例によれば、補助サーバ２１２は、「フル・カスタム」の補助データを、瞬時Ｈｉの無線端末２０１の場所の予測値に基づいて、生成する。この補助データは、「フル・カスタム」であるが、その理由は、それは瞬時Ｈｉにおける無線端末２０１の予測された場所に合うよう特別に作られたものだからである。無線端末２０１用のフル・カスタムの補助データを、瞬時Ｈｉの無線端末２０１の予測居場所に基づいて、生成する方法は、本明細書を参照することにより、当業者が容易に想到できる。プロセス１２０２の一部として、補助サーバ２１２は、補助データを無線端末２０１に無線交換センタ２１１を介して、公知の方法で送信する。
【０１３３】
プロセス１２０２の他の実施例によれば、補助サーバ２１２は、領域２２０内にある複数の分散した場所に対する補助データを予め計算し、無線端末２０１用のこの予め計算された補助データを、瞬時Ｈｉの無線端末２０１の予測場所に基づいて、選択する。無線端末２０１用に選択された補助データは、瞬時Ｈｉの無線端末２０１の予測場所に対し特別に作られたものではないため、また領域２２０の全て、あるいは無線端末２０１にサービスする基地局のセルあるいはセクタに対し一般的ではないために、これは、「セミ・カスタム」の補助データと見なされる。一般的に、セミ・カスタムの補助データは、フル・カスタムの補助データよりも精度は落ちるが、平均して一般的な補助データよりは精度が良い。一般的な補助データは、セルＩＤのみに基づいて選択され、領域２２０内にある１つの場所に基づいて選択される。当業者は、本明細書を参照することにより、無線端末２０１用のフル・カスタムとセミ・カスタムの補助データを生成する方法を、容易に想到できる。
【０１３４】
プロセス１２０３によれば、無線端末２０１は、（ａ）補助サーバ２１２からの補助データを公知の方法で受信し、（ｂ）それを使用して、公知の方法で、ＧＰＳ衛星信号の獲得と処理を容易にし、（ｃ）ＧＰＳ抽出情報のＺ（正整数）個の空でない組を、瞬時Ｇ１−ＧＺで読み出せるように補助サーバ２１２に、送信する。本発明の実施例によれば、ＧＰＳ抽出信号のそれぞれの各組は、以下のものを含む。
ｉ． 無線端末２０１の場所のＧＰＳ抽出予測（例、緯度、経度、高度の座標軸等）、
ｉｉ． ＧＰＳ衛星信号からのレンジング・データ（例、ＰＲＮコード位相等）、
ｉｉｉ．ＧＰＳ衛星信号からの一部処理されたレンジング信号（例、レンジング・データがまだ抽出されていない信号等）、
ｉｖ． ｉ、ｉｉ、ｉｉｉのいずれかの組み合わせ。
【０１３５】
プロセス１２０４によれば、ロケーション・サーバ２１４は、ＧＰＳ抽出情報のＺ個の空でない組を補助サーバ２１２から受信し、これを瞬時Ｇ１−ＧＺで読み出し、無線端末２０１が瞬時Ｇ１−ＧＺのそれぞれにおける各場所にいる尤度を示す確率分布を生成する。本明細書を参照することにより、プロセス１２０４を如何に実行するかは、当業者に明らかである。
【０１３６】
図１３は、プロセス１００３で実行されるプロセスの主要フローチャートを表し、Ｙ個の非ＧＰＳベースの確率分布とＺ個のＧＰＳベースの確率分布とを組み合わせて、瞬時Ｊ１−ＪＦにおける無線端末２０１の場所を特定する為に、Ｆ個の精巧な多次元の確率分布を生成する。ここで、各Ｊｉは次のものの１つに対応する。
ｉ． 特定の瞬時ＨＹ、ここで、１＜ｙ＜Ｙ、
ｉｉ． 特定の瞬時ＧＺ、ここで、１＜ｚ＜Ｚ、
ｉｉｉ．特定の瞬時ＨＹと特定の瞬時ＧＺの両者の同時発生、
ここで１＜ｙ＜Ｙおよび１＜ｚ＜Ｚ。
言い換えると、「合成された」瞬時Ｊｉは、非ＧＰＳベースの確率分布に関連する瞬時、ＧＰＳベースの確率分布に関連する瞬時、非ＧＰＳベースの確率分布とＧＰＳベースの確率分布の両方に関連する瞬時の内のいずれかに対応する。
【０１３７】
プロセス１００３によれば、Ｙ個の非ＧＰＳベースの確率分布とＺ個のＧＰＳベースの確率分布とは、相対的な時間的同時発生を考慮に入れながら、インテリジェントリに組み合わされ、瞬時Ｊ１−ＪＦにおける無線端末２０１の場所の精巧な多次元確率分布を取り出す。
【０１３８】
瞬時Ｊｉにおける無線端末２０１の場所の精巧な確率分布を生成するために、瞬時Ｊｉの前に発生する確率分布は、瞬時Ｊｉに前進的に時間外挿され、瞬時Ｊｉの後に発生する確率分布は、瞬時Ｊｉに後退的に時間外挿される。それらは全て、瞬時Ｊｉにおける無線端末２０１の場所に対する時間的に外挿されない確率分布と組み合わされる。かくして、各瞬時Ｊｉに対し精巧な確率分布の全ての精度は、他の瞬時における経験的データにより、向上する。
【０１３９】
図１４は、瞬時Ｊ１−ＪＦのそれぞれを、非ＧＰＳベースの瞬時Ｈ１−ＨＹとＧＰＳベースの瞬時Ｇ１−ＧＺに基づいて決定する第１実施例を示す。ここで、Ｙ＝４、Ｚ＝６である。図１４に示すように、合成瞬時Ｆの数は、最大Ｙ＋Ｚで、少なくともＹとＺの最小値である。前者が起こるのは、ＧＰＳベースの確率分布と非ＧＰＳベースの確率分布が同時に起きない場合であり、後者が起こるのは、ＧＰＳベースの確率分布と非ＧＰＳベースの確率分布が同時に起こる時である。
【０１４０】
図１５は、瞬時Ｊ１−ＪＦのそれぞれを非ＧＰＳベースとＧＰＳベースの瞬時に基づいて決定する第２実施例を示す。この第２実施例は、非ＧＰＳベースの瞬時が時間的に均一の場合でも、ＧＰＳベースの瞬時が時間的に非均一に分散している場合を示し、この合成瞬時は、必ずしも時間的に均一に分離していない。
【０１４１】
本発明によれば、時間ステップΔｔは、２個の瞬時間の最小時間間隔として定義される。この時間ステップは、２つの瞬時の間の時間差が、時間ステップの整数倍であるある点で、極小（atomic）である。（２つの連続する瞬時は、それらが非ＧＰＳベースの瞬時、ＧＰＳベースの瞬時、あるいはそれらの合成瞬時であろうとも、離れた複数個の時間ステップである）。本発明の時間ステップは、それ故に、クロック駆動される個々の事象シミュレーションで採用される時間ステップに類似する。
【０１４２】
当業者に明らかなように、時間ステップΔｔに対する適切な値を選択することは、通常特定のアプリケーションに依存し、（１）時間的正確さと（２）利用可能なメモリと処理パワーとの間の妥協の産物である。本明細書を参照することにより、当業者は、選択された時間ステップが、場所の定義と移動確率と滞在確率に影響を及ぼし、その結果、それらから得られたグラフにも影響を及ぼす（例えば隣接するグラフ）ことを、容易に想到できる。
【０１４３】
プロセス１３０１によれば、ロケーション・サーバ２１４は、瞬時Ｊ１−ＪＦを上記のように決定する。
【０１４４】
プロセス１３０２によれば、ロケーション・サーバ２１４は、瞬時Ｊ１−ＪＦ用に精巧でない確率分布Ｖ１−ＶＦを次のようにして、構成する。
ｉ． Ｊｉが特定のＨｊのみに対応している場合には、Ｖｉは、瞬時Ｈｊにおける非ＧＰＳの確率分布に等しい
ｉｉ． Ｊｉが特定のＧｋのみに対応している場合には、Ｖｉは、瞬時ＧｋにおけるＧＰＳの確率分布に等しい
ｉｉｉ．それ以外（Ｃｉは、特定のＨｊと特定のＧｋの両方に対応する）の場合、Ｖｉは、瞬時Ｊｉにおける非ＧＰＳ確率分布とＧＰＳ確率分布の正規化した積に等しい確率分布に等しい。
【０１４５】
プロセス１３０３によれば、ロケーション・サーバ２１４は、各瞬時Ｊｉに対し、時間的に外挿された確率分布Ｄｉｊを決定する（全てのｊは、ｊ≠ｉ、１＜ｊ＜Ｆである）が、これは、（ｉ）瞬時Ｊｉにおける精巧でない確率分布Ｖｊと（ｉｉ）ＰＳ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ）と（ｉｉｉ）ＰＭ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ、ｃ）に、基づく。それ故に、外挿された確率分布Ｄｉｊは、瞬時Ｊｉにおける予測的確率分布であり、これは、瞬時Ｊｊにおける経験データに基づき、瞬時Ｊｊ含む他のの瞬時の経験データには基づかない。以下を含む。
ｉ． 全ての無線端末の動きの過去のデータ、
ｉｉ． 無線端末Ｗの動きの過去のデータ、
ｉｉｉ．時間Ｔにおける無線端末Ｗの場所、速度、加速度、
ｉｖ． 場所ｂにある無線端末の動きに影響を及ぼす交通信号の状態
である。
【０１４６】
時間的に外挿された確率分布は、前進的である（すなわち、過去の確率分布に基づいて未来に投影する）。例えば、瞬時Ｊ３が、瞬時Ｊ２のワンステップ後の場合には、外挿された確率分布Ｄ３，２は、ＰＳ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ）と、ＰＭ（ｂ、Ｔ、Ｎ、Ｗ、ｃ）を、精巧でない確率分布Ｖ２に１回適用することにより得られる。言い換えると、あらゆる場所ｂに対しても、次式となる。
【数５】


ここで、ｉｎ（ｂ）は、隣接するグラフ内の他の場所から場所ｂに入るアーク（arc）の組である。同様に、時間的に外挿された確率分布は、後進的（すなわち、未来の精巧でない確率分布に基づいて過去に投影する）である。これは次式に基づく。
【数６】


これは、複数の場所｛ｂ１、ｂ２、・・・、ｂｎ｝に対し、式９のシステムを設定し、マトリックスにより、｛Ｄ２、３［ｂ１］、Ｄ２、３［ｂ２］、・・・、Ｄ２、３［ｂｎ］｝を解くことによって行われる。
【０１４７】
本明細書を参照することにより、当業者は、連続する瞬時は、離間した複数の時間ステップの時には、式８を公知の方法で繰り返し適用できることが分かる（この時間ステップは極小なので、繰り返しの数は常に整数である）。当業者は、本明細書を参照することにより、非連続的時間瞬時（例、Ｄ２、４、Ｄ５、１等）に対する外挿された確率分布は、連続する時間瞬時に対する外挿された確率分布からボトムアップの方法で、ダイナミック・プログラムにより効率的に計算することができることが分かる。
【０１４８】
プロセス１３０４によれば、ロケーション・サーバ２１４は、各瞬時Ｊｉに対応する精巧な確率分布Ｌｉを計算する。ここで、１＜ｉ＜Ｆで、以下の重み付き平均として、計算できる。
ｉ． 対応する精巧でない確率分布Ｖｉと、
ｉｉ． 全ての得られる時間外挿された確率分布Ｄｉｊ、ｊ≠ｉ、
【数７】


ここで、αは一定で、０＜α＜１であり、これは、「エイジング・ファクタ（aging factor）」として機能する。このエイジング・ファクタとは、少なく時間的に外挿された確率分布を、より多く時間的に外挿された確率分布よりも、より重きをおく係数である。その理由は、多く時間的に外挿された確率分布は、少なく時間的に外挿された確率分布よりも正確度が少ないことがあるからである。例えば、ｉ＝４、Ｆ＝５の場合、式１０を拡張すると次のようになる。
【数８】


【０１４９】
Ｄｉｉ＝Ｖｉと定義すると、式１０は、コンピュータ処理に都合の良いように、次のような単純な形態で表すことができる。
【数９】


【０１５０】
プロセス１３０５によれば、ロケーション・サーバ２１４は、１つあるいは複数のＪｉにおいて無線端末２０１の場所の予測を、Ｌｉの最尤度関数に基づいて生成する。本明細書を参照することにより、当業者は、別の関数、方法を用いて確率分布Ｌｉから予測を生成する本発明の他の実施例を、容易に想到できる。
【０１５１】
プロセス１３０６によれば、ロケーション・サーバ２１４は、プロセス１３０５で生成された無線端末２０１の場所の予測値を、ロケーション・クライアント２１３に公知の方法で送る。
【０１５２】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号（もしあれば）は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】従来技術に係る無線通信システムの一部を表す図。
【図２】本発明の一実施例による無線通信システム２００の主要構成部品を表すブロック図。
【図３】本発明の一実施例による図２に示されたロケーション・サーバ２１４の主要構成部品を表すブロック図。
【図４】本発明の一実施例により行われる主要プロセスを表すフローチャート図。
【図５】図４のプロセス４０１により行われる主要プロセスのフローチャートを表す図で、場所−特徴データベース３１３を構築するステップを表す図。
【図６ａ】地理的領域を表す斜視図。
【図６ｂ】領域を複数の場所に分割した図。
【図６ｃ】領域を複数の場所に分割した図。
【図６ｄ】領域を複数の場所に分割した図。
【図６ｅ】領域を複数の場所に分割した図。
【図６ｆ】領域を複数の場所に分割した図。
【図６ｇ】領域を複数の場所に分割した図。
【図６ｈ】領域を複数の場所に分割した図。
【図６ｉ】領域を複数の場所に分割した図。
【図６ｊ】領域を複数の場所に分割した図。
【図６ｋ】領域を複数の場所に分割した図。
【図６Ｌ】領域２２０を６４個の四角の場所に分割した図。
【図６ｍ】図６ｃ−６ｅで分割された領域２２０の隣接グラフのグラフ表示。
【図６ｎ】図６ｈ−６ｋで分割された高速道路のインターセクションの隣接グラフのグラフ表示。
【図７】図４のプロセス４０２の一部として行われる主要プロセスのフローチャート図で、場所−特徴データベース３１３を形成する（埋める）ステップを表す図。
【図８ａ】歪カーブと修正カーブを表す図。
【図８ｂ】歪カーブと修正カーブを表す図。
【図８ｃ】歪カーブと修正カーブを表す図。
【図９】図４のプロセス４０３で行われる主要プロセスを表すフローチャート図で、場所−特徴データベース３１３を保持（維持）するステップを表す図。
【図１０】図７のプロセス７０１で実行される主要プロセスのフローチャートを表す図で、無線端末２０１の場所を予測するステップを表す図。
【図１１ａ】図９のプロセス９０１で行われる主要プロセスのフローチャート図で、無線端末２０１の場所を、瞬間時（時間）Ｈ１からＨＹで、無線端末２０１が送受信する１つあるいは複数の信号の特徴に基づいて、無線端末２０１の場所の確率分布を生成するステップを表す図。
【図１１ｂ】図１１ａのプロセス１１０４で行われるプロセスのフローチャート図で、サーチ領域の縮小を表す図。
【図１１ｃ】プロセス１１０５で行われる主要プロセスのフローチャート図で、各瞬間時Ｈ１からＨＹで、各場所における無線端末２０１の確率分布を生成するステップを表す図。
【図１２】図９のプロセス９０２で行われる主要プロセスのフローチャート図で、ＧＰＳ抽出情報（即ち、ＧＰＳ通信衛星群２２１からの情報）に基づいて、無線端末２０１の場所の確率分布を生成するステップを表す図。
【図１３】図９のプロセス９０３で行われる主要プロセスのフローチャートを表す図で、無線端末２０１の場所に対する非ＧＰＳベースの確率分布とＧＰＳベースの確率分布とを組み合わせるステップを表す図。
【図１４】非ＧＰＳベースの瞬間時Ｈ１−ＨＹとＧＰＳベースの瞬間時Ｇ１−ＧＺを合成瞬間時Ｊ１−ＪＦに結合する第１実施例を表す図。
【図１５】非ＧＰＳベースの瞬間時Ｈ１−ＨＹとＧＰＳベースの瞬間時Ｇ１−ＧＺを合成瞬間時Ｊ１−ＪＦに結合する第２実施例を表す図。
【符号の説明】
【０１５４】
１００，２００ 無線通信システム
１０１，２０１ 無線端末
１０２，２０２ 基地局
１１１，２１１ 無線交換センタ
１１２，２１２ 補助サーバ
１１３，２１３ ロケーション・クライアント
２１４ ロケーション・サーバ
１２１，２２１ ＧＰＳ通信衛星群
１２０，２２０ 領域
３０１ プロセッサ
３０２ メモリ
３０３ トランシーバ
３１１ オペレーティング・システム
３１２ アプリケーション・ソフトウェア
３１３ 場所−特徴データベース
３１４ 特徴−修正データベース
【出願人】 【識別番号】５０６０１６６４６
【氏名又は名称】ポラリス ワイアレス，インク．
【出願日】 平成１９年５月１８日（２００７．５．１８）
【代理人】 【識別番号】１０００８１０５３
【弁理士】
【氏名又は名称】三俣 弘文
【公開番号】 特開２００８−５４７６（Ｐ２００８−５４７６Ａ）
【公開日】 平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願番号】 特願２００７−１３２７９５（Ｐ２００７−１３２７９５）