JP4130960B2 - セルラ無線ロケーションシステム - Google Patents

Description

本発明は、無線ロケーションシステムに関する。移動ユニットのロケーションを識別するために、無線伝搬特徴を使用して、多数のシステムが開発された。このようなシステム１つにはＧＰＳ（Global Positioning System）があり、ＧＰＳは人工衛星からの無線送信を使用して可搬形ユニットの位置を決定する。このシステムは非常に正確であるが、特別な装置を必要とし、ハンドセットを幾つかの広範囲に分散した衛星と直線上に位置させなければならないので、視界が悪いところでは信頼できない。
セルラ無線システムの無線伝搬特性を使用してセルラ無線移動ユニットの位置決めシステムに対して、幾つかの提案が行われた。これによって、移動ユニットそれ自身が位置発見装置として機能できるするようになる。よく知られているように、セルラ無線システムによってユーザは可搬形ハンドセット（“移動装置”）をもって、別の移動ユニットまたは通常の固定端末に無線リンクによって電話呼を行ったり、受けたりできるようになった。この無線リンクは、移動ユニットと、受信可能領域（coverage area）に分散している固定無線基地局（ベースステーション）の網の１つとの間で確立される。このシステムは、基地局を介して移動ユニットが通信できるようにする；通常、移動ユニットは最も品質の良い無線信号を供給する基地局を介して通信する。
移動ユニットは呼中に移動することができるので、システムが呼を最初に確立した基地局の範囲外へ移動することが必要になる。したがってセルラ無線システムは、ハンドオーバシステムを含んで、第２の基地局との通信を確立し、呼の何れかのパーティが認識する呼それ自身を妨害せずに、第１の基地局からドロップすることができる。ＧＳＭ（Global System for Mobile communications）として知られるシステムにおいて、移動ユニットは周囲の基地局のＢＣＣＨ（Broadcast Control Channnel）を頻繁に監視して、何れの基地局が最良の信号を供給し、したがって何れの基地局によって新しい呼を確立するべきか、またはハンドオーバを作動すべきか否かを確立する。このプロセスは停止および動作モードの両方で行われる。すなわちユーザは呼を行う必要はない。
ＧＰＳ技術の開発によって、現在では非常に厳密な同期化源を各セルラ無線ベースサイトで比較的に廉価に構成できるようになった。良好な同期化源は多数の長所を有する。それらは、例えばハンドオーバを向上したこと、隣接する基地局間の混信作用を低減できたこと、無線インターフェイスにおける放射周波数を非常に正確にすることができたことである。簡単な同報通信無線信号ではおこなわれなかったが、ＧＰＳ同期信号はＧＰＳ受信機の位置を考慮し、したがって無線波の有限速度によって生じた遅延を補償できることに注意すべきである。
欧州特許EP0320913号明細書（Nokia）には、ＧＰＳシステムから導出した時間パルスを３以上の基地局から送り、移動ユニットへの到達時間が異なることを使用して、ユニットの位置を識別する。この先行技術のシステムでは、次に移動ユニットが各基地局に照会すること、および移動ユニットが異なる基地局間で通信をハンドオーバして、この照会を実行することが必要である。これには幾つかのトラヒックチャンネル、または補助チャンネルを使用するが、これに加えて各隣接する基地局と信頼できる無線通信を確立できることが必要である。
国際特許出願WO95/00821号明細書（Omniplex）において、各基地局は、同期したパケットデータ信号を送る。移動ユニットはすべての基地局を同時に監視し、それには移動ユニットが幾つかの無線周波数を一度に受信できることか、またはすべての基地局が同じチャンネルでデータパケットを送ることが必要である。これらの特徴は何れも従来のセルラ無線システムにはない。
さらにこれらの両システムでは、セルサイト（基地局）から移動ユニットへ特別なタイミングまたは同期パルスを送ること、および移動ユニットがこれらのパルスを認識することが必要である。この要件を満たすためには移動ユニット上にシグナリングオーバーヘッドを搭載するだけでなく、移動ステーションにタイミングパルスを認識する機能を付加することも必要である。
本発明にしたがって、複数のベーススステーションをもつセルラ無線システムの移動ユニットの位置を判断する方法であって、移動ステーションにおいて測定し基地局の送信間のタイミング差を判断し、タイミング差から各基地局からの移動ユニットの距離の差を判断し、かつ判断した距離差から移動ユニットの位置を導出する段階を含み、移動ユニットの無線範囲内で少なくとも幾つかの基地局の制御チャンネルの時分割フレーム構造が同期化されていて、また各基地局の制御チャンネルによって同報通信された時分割フレーム構造の特性上の特色である、移動ユニットにおいてはタイミングの差を移動ユニットが判断することを特徴とする方法が提供される。
制御チャンネルを使用することによって、移動ユニットは既存の無線リンク品質の監視システムを使用して、ハンドオーバを行うべきか否かを確定し、何れかの基地局との完全な通信を確立する必要はない。
好ましくは、特性上の特色として各基地局が送るある形に仕上げる調整用信号（training signal）を使用し、この信号は、移動ユニット、例えば“同期化バースト”（ＳＣＨ）が記憶した基準調整用信号と相関させることができ、その相関プロセスは、ＧＭＳ基準の一部をすでに形成して、無線パスを特徴付け、マルチパス干渉をなくす。したがって本発明は、これらの既存の信号および相関解析のプログラミングを使用することができる。しかしながら位置を判断するために、システムは、ハンドオーバを判断するのに使用した最強の相関ではなく、基準信号の最初に識別された相関を使用することが好ましい。これは、より強いが、より間接的なパスではなく、最も直接的な信号パスを使用して距離を計算することを確実にする。
導出したロケーションは反射信号によるスプリアス効果の作用を最小にする平均時間でもあり、スプリアス効果によって基地局と移動ユニットとの間に実際の距離よりも長い明らかな距離が作られる。
導出したロケーションはセルラ無線網を介して、移動ユニットそれ自身のユーザの代わりに、遠隔のユーザと通信することもできる。導出したロケーションが所定の場所に対応するとき、アラーム信号を送ることができる。
本発明の別の態様にしたがって、セルラ無線システムで使用するための移動ユニットであって、この移動ユニットは、その位置を判断するための装置を含んでおり、この装置は異なる無線基地局から受けた信号のタイミング差を検出するための手段と、このタイミング差から移動ユニットから各基地局へ距離の差を判断するための手段と、この距離の差からその移動ユニットの位置を導出するための手段とを含み、各基地局の制御チャンネルによって同期して同報通信された時分割フレーム構造が特性上の特色をもつ移動ユニットでのタイミング差を判断するための手段を有することを特徴とする移動ユニットを提供する。
移動ユニットはさらに、現在サービスしている基地局から移動ユニットの無線範囲内の基地局に関するデータ、すなわち基地局の地理的ロケーションを含む情報を受信する手段をさらに含むことができる。
セルラ無線網は、上記で定められた本発明の第２の態様の移動ユニットを補足することができる。その代わりに、網それ自身がロケーション判断機能を実行することができる。したがって、セルラ網は、基地局によって送られた信号間のタイミング差を移動ユニットで測定して判断する手段と；タイミング差から、各基地局から移動ユニットへの距離の差を判断する手段と；距離の差から、移動ユニットのロケーションを導出する手段とを含み、基地局は同期する時分割フレーム構造を同報通信する制御チャンネルで動作し、移動ユニットが同期した時分割フレーム構造を検出する特性上の特色を有することと、各基地局から特性上の特色を有する移動ユニットへの到達時間の表示を移動ユニットから受信する手段を有することとを特徴とする。
本発明の別の特徴にしたがって、複数の基地局を有するセルラ無線システムを使用して、移動ユニットの位置を判断する装置であり、セルラ無線システムが、移動ユニットで測定されるように基地局の動作間のタイミングの差を判断する手段と；タイミングの差から、各基地局から移動ユニットへの距離を判断する手段と；距離の差から移動ユニットのロケーションを判断する手段とを含む装置であり、このシステムが、移動ユニットの無線範囲内で少なくとも複数の基地局によって同報通信される制御チャンネルの時分割フレーム構造を同期する手段を含み、移動ユニットが移動ユニットのタイミングを判断する手段を有し、この移動ユニットが各基地局の制御チャンネルによって同報通信される時分割フレーム構造の特性上の特色を有することを特徴とする装置を提供する。時間差測定手段、距離差判断手段、およびロケーション導出手段がそれぞれ移動ユニットまたは固定網の一部分を形成することができる。移動ユニットを形成するときは、このユニットはさらに、現在サービスしている基地局から移動ユニットの無線範囲内の基地局に関するデータ、すなわち基地局の地理的ロケーションを含む情報を受信する手段をさらに含むことができる。
別の態様では位置発見装置が提供され、この装置の地理的ロケーションを判断する手段と、所定の地理的ロケーションを識別する手段と、この装置の地理的ロケーションが所定の地理的ロケーションまたは領域に対応していることをユーザに信号で知らせるアラーム手段を含む。
既存のＧＳＭシステムでは、各基地局は、ＴＤＭＡフレーム構造を有する制御チャンネル（ＢＣＣＨ）を送る。このフレーム構造は“マルチフレーム”から構成され、各フレームは２３５．８ミリ秒を有する。各マルチフレームは、５１フレームの下位構造を有し、各フレームは８バーストを有する。各バーストは３つの“テール”ビット、１４２の情報ビット、さらに３つの“テール”ビット、および８ １／４ビットの期間に相当する保護期間からなる。したがってフレームは、１５６ １／４ビットの継続期間を有し、各ビットは約３．９マイクロ秒の継続期間を有し、その結果１バーストは０．５７７ミリ秒の継続期間を有する。各マルチフレーム内のフレームは、通常００乃至５０の番号を有するが、この中には周波数制御フレーム（ＦＣＣＨ）が５つ（００，１０，２０，３０，および４０）あり；同期フレーム（ＳＣＨ）が５つ（０１，１１，２１，３１，４１）ある。したがって同期フレーム間の間隔はほぼ４６．１５ミリ秒（８０バースト）であるが、フレーム４１と０１との間の間隔は、予備のフレーム５０があるので５０．７７ミリ秒（８８バースト）よりも長い継続期間を有する。同期フレームはそれぞれ調整用シーケンスを含み、本発明のこの実施形態ではこの調整用シーケンスを特性上の特色として使用している。
ＧＳＭにおいて、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）を使用することによって、移動ステーションとサービスしている基地局とは同期できる。基地局の識別コードＢＳＩＣをデコードする移動ユニットに関して、この移動ユニットは基地局と短期間に同期しなければならない。したがって、移動ユニットは常に、移動ユニットから見るときには、フレームのどの断片（すなわち、いくつのビット）だけ、各隣接する基地局がサービスしている基地局と異なっているかを示している。すべての基地局のフレームサイクルを絶対的に同期させなければならないとき（すなわち、すべての基地局がフレームの同じ部分を同期して送るとき）、移動ユニットがフレーム構造をサービスしているベースステーションに対してシフトして、その他の基地局のＢＳＩＣをデコードしなければならない量は純粋にサービスしている基地局とそれに隣接する基地局との間のパス長の差の関数である。既存のシステムでは、移動ユニットはサービスしている基地局と４分の１ビット、すなわち０．９２３ミリ秒よりもよく同期し、これは光速（３×１０⁸m/s）での２７７ｍの分解能に対応する。位置決めのためのこの精度は移動ユニットのイコライザー内に存在するデータを使用することによって著しく向上することができる。
ＧＳＭを作動するときは、各基地局のフレーム構造は絶対的には同期しないが、単に相対的な意味では、フレーム構造内に各基地局用のいくつかのポイントがあり、それらが外部の同期信号と同期する。したがって基地局のフレーム構造のタイミングは互いに、その量は任意であるが一定の量だけ異なり、それをここでは“オフセット”と記載する。“同期した（synchronizad）”という用語は、本明細書で使用されているように文脈から明らかに要求されない限り、相対的な意味で（すなわち、一定量だけ異なっている）使用する。
ＧＳＭシステムを再構成して、基地局を全て絶対的な意味で同期させることができる。しかしながら、好ましい構成では、各基地局に対して、各オフセットをフレームの特性上の特色を有する移動ユニットにおける到達時間から差し引いて、基地局から移動ユニットへの距離とサービスしている基地局から移動ユニットへの距離との差を得る。これらの計算は網の固定部で行うことができるが、好ましい構成では、各基地局に対するオフセットに関するデータは、サービスしている基地局から移動ユニットに送られ、タイミング差は移動ユニットによって前記オフセットデータおよび各基地局からの特性上の特色の到達時間から判断される。したがって、本発明の別の態様では、上記で定められた移動ユニットで使用するセルラ無線網を提供し、このセルラ無線網は、同期する時分割フレーム構造を同報通信する制御チャンネルで動作する複数の基地局と、何れの基地局が特定の移動ユニットの無線範囲内にあるかを識別する手段と、ロケーションおよびこの基地局の移動ユニットに対する同期するオフセットに関するデータを送る手段とを含む。
タイミング差から、種々の基地局間のパス長の差を得ることができるが、このパス長は絶対的なパス長ではない。上述の従来の技術のシステムでは、唯一の固定位置（二次元で示される）を得るには最低３つの基地局からの信号のタイミングで十分であると説明されている。これを達成するには、異なる基地局からの信号の到達時間の差のみだけでなく、固定時間スケールに対する絶対的な到達時間も知ることが必要である。これには移動ユニットがこれらの基地局と同期させたクロックを有することが必要である。基地局はＧＰＳシステムを使用して同期させることができるが、移動ユニットもＧＰＳの受信機を組込むと、セルラ無線の特徴を使用して、回避しようとしていた複雑さを再び導くことになるので、移動ユニットそれら自身をＧＰＳシステムと同期させることはできない。
タイミングの進み（先行）を使用して、サービスしている基地局からの距離を判断することが提案された。タイミングの先行は、サービスしている基地局が移動ユニットに命令して、移動ユニットが受信した信号に対してその伝送を先行させる量であり、この量によって移動ユニットからの送信はＴＤＭＡフレーム内の割当てられたポイントで基地局に到達することができる。タイミングの先行は、無線波が基地局と移動ユニットとの間の往復（out and back）距離をカバーするのにかかる時間、すなわちパス長の２倍に対応する。しかしながらタイミングの先行は、移動ユニットが呼を行っているときのみ判断される。さらに、タイミングの先行は、最強の信号に対して判断され、最強の信号はマルチパスインターフェイスが存在するときは最も直接的である必要はなく、その精度も比較的に粗雑である。
その代りに、本発明の好ましい１実施形態において、少なくとも４つの基地局間のタイミング差（都合良くは、これらは現在サービスしている基地局と３つの隣接する各基地局との差である）を判断して、移動ユニットの絶対的な位置を二次元で判断することができる。以下に記載されるように、４つの基地局を使用して、移動ユニットの絶対的な基準を必要とせずに、二次元の唯一の結果が得られる。別の好ましい構成では、少なくとも５つの基地局（サービスしている基地局と他の４つの基地局）間のタイミング差を判断して、移動ステーションの絶対的な位置を三次元で判断することができる。この後者の構造は基地局および／または移動ユニットの高さの差が、システムの全体的な精度に対して大きいときに好ましい。
それにも関わらず、本発明の実施形態は、タイミングの先行の情報を使用して、移動ユニットが最低数よりも少ない基地局を検出する環境における基本的な情報を追加することができる。さらに他の追加情報、例えばアンテナに対する移動ユニットの方向に関する情報は、環境が要求するときに使用することができる。セルラ無線システムの複数の基地局の１または複数の基地局が非常に制限された範囲を有するとき、追加の段階を備えて、移動ユニットが前記制限された範囲の基地局の１つの範囲内にあると認識されたとき、移動ユニットのロケーションは前記制限された範囲の基地局のロケーションであると判断される。
ここで本発明の実施形態を図面を引用して記載する。
図１は、セルラ無線システムの一部を示す。
図２は、図１のシステムの一部分を一層詳細に示した該略的な図であり、本発明の方法を実行する計算で使用する種々のパラメータを示している。
図３は、マルチパス伝搬を示す。
図４は、調整用シーケンスにおける時間と相関との座標を示す。
図１はセルラ無線システムであり、移動ユニットＭ、基地局Ａ、現在サービスしている移動ユニットＭ、および６つの隣接する基地局Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを含んでいる。各基地局は、六角形の受信可能領域、すなわち“セル”を有するように示されているが、実際には、トポグラフィと基地局の所在とのために不整形をしている。さらに、無線波の伝搬特徴は、受信可能領域は実際には重なり合い、現在サービスしている基地局Ａからの信号よりも弱くても、移動ユニットがいくつかの隣接する基地局から信号を検出することができる。これを示すために、移動ユニットＭは少なくとも基地局Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，およびＥのＢＣＣＨ（制御チャンネル）を検出するできると仮定する。
図１において、基地局Ａの受信可能領域は、３つの１２０°のセクタＡ1、Ａ2、Ａ3にさらに分割されて示されている。これらの各セクタはそれぞれ、基地局Ａの各セクタアンテナによってサービスされ、それはそれ自身のチャンネル割当てを有する。
さらに基地局Ａの受信可能領域内には、マイクロセルＨがある。これは、それ自身の低電力（およびしたがって狭い範囲の）基地局を有するセルであり、呼トラヒックが強く要求される、および／または例えばビルが高いために、メインセルラ構造によるサービスは劣悪な制限された領域にサービスするために供給される。
図２には、移動ユニットＭ、および５つの基地局Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが、それぞれ三次元の座標（Ｘ_a，Ｙ_a，Ｚ_a；Ｘ_b，Ｙ_b，Ｚ_b；Ｘ_c，Ｙ_c，Ｚ_c；Ｘ_d，Ｙ_d，Ｚ_d；Ｘ_e，Ｙ_e，Ｚ_e）および移動ユニットと各基地局との距離ｄ_a，ｄ_b，ｄ_c，ｄ_d，ｄ_eと共に示されている。移動ユニットＭの未知の座標は、（ｘ，ｙ，ｚ）で示されている。
例示的に１実施形態では、ＧＳＭ基準にしたがって、ＧＰＳデータを使用して動作すると記載したが、これのみに制限されない。ＧＳＭにおいて、各基地局（例えば、基地局Ａ）は、それ自身と６つの隣接する基地局に関する情報を保持している。本発明の目的に対して、６つの基地局の中の４つの隣接する基地局Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅのみを使用し、この４つの基地局は一般的に移動ユニットＭにおいて最強の信号を供給する基地局である。基地局は、ＢＣＣＨ（同報通信制御チャンネル）上でデータを移動ユニットＭに送る。このデータは、各基地局のＢＣＣＨの無線周波数を含み、これによって移動ユニットは周期的に各ＢＣＣＨの信号品質をサンプリングでき、このサンプリングの結果に基づいてハンドオーバを行うことができる。
本発明のこの実施形態において、ＧＳＭシステムによって要求される情報に付加される情報は、ＢＣＣＨ上でまたは個々のデータメッセージ内で移動ステーションに送られる。この情報は、各基地局Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，およびそれらに対するフレームのオフセットのロケーション（上記で定められている）を含む。このオフセットは、ＴＤＭＡフレーム構造のタイミングが基準の時間フレームにどのように関係しているかを示し、サービスしている基地局Ａ、または普遍的な基準の時間フレームである。
移動ユニットＭと基地局Ａとの間の無線リンクは、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）システムであり、ＴＤＭＡ内では異なる移動ユニットは異なる時間に同じ無線周波数で基地局Ａと通信する。基地局Ａが他の移動ユニット（図示されていない）に送信する度に、移動ユニットＭは基地局Ａが移動ユニットＭに識別されたように隣接する基地局Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，（Ｆ，Ｇ）のＢＣＣＨ周波数を監視する。
各基地局は、調整用シーケンス（ＳＣＨ）を周期的に送る。とくに、ＧＳＭにおいて、ＳＣＨは、ＢＣＣＨの各メインフレーム、すなわちＴＤＭＡフレーム０１，１１，２１，３１，および４１において５回送られる。この調整用シーケンスは移動ユニットに記憶されるシーケンスに対応する。記憶したシーケンスとＢＣＣＨ伝送との間の相関を識別するように構成され、それによって移動ユニットと基地局を同期化させて、信号品質の評価を行うことができる。
図３は、“マルチパッシング（multipathing）”として知られる現象を示している。一般的な環境で無線信号は、ビルディングおよび他の障害物によって発生する反射および屈折の結果、基地局Ａと移動ユニットＭとの間を多数のパスによって伝搬することができる。これらのパスは、一般的に長さが異なり；例えば直進パス（direct path）41はビルディング40によって反射したパス42よりも短い。したがって調整用シーケンスとの相関は、異なる時間に発生する２以上の相関を識別することができる。これは図４に示されており、時間ｔ₃₁には第１の相関、時間ｔ₃₂には第２の一層強力な相関がある。直進パス41が例えば葉群（foliage）によって減衰しなければならないときこの状況が発生し、直進パスは減衰しない。図３の例において、ビルディング40が無線波の良好な反射体であるときには、強力な間接信号42が発生する。
ハンドオーバの適切性を評価し、基地局と同期させるためには、最強の相関32を使用し、この相関32が先行する相関であり、相関32よりも弱い相関31よりもより長いパス42に対応したとしても、最強の相関32を使用する。しかしながら、位置を識別するには、基地局からの直線距離が必要なので、最強の相関32ではなく、第１の相関31の到達時間を使用する。第１の相関はそれ自身反射信号に関係することができ、直線の視界のパス（sight path）がないとき、第１の相関は依然として直進信号が到達した時間に最も近くなる。
移動ユニットＭは、各ＢＣＣＨから各隣接する基地局Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅからの調整用シーケンスの第１の段階（instance）の到達時間Ｔ_B，Ｔ_C，Ｔ_D，Ｔ_Eを識別し、この第１の段階の到達時間をサービスしている基地局Ａから調整用シーケンスへの到達時間Ｔ_Aと比較して、時間間隔Ｔ₁＝Ｔ_B−Ｔ_A；Ｔ₂＝Ｔ_C−Ｔ_A；Ｔ₃＝Ｔ_D−Ｔ_A；Ｔ₄＝Ｔ_E−Ｔ_Aを識別する。これらの間隔は、これらの信号の到達時間の間にデジタルビット数をカウントすることによって正確に測定することができる。これは、１ミリ秒程度の精度を与える。３つの要因、すなわち異なるパス長、異なるフレームオフセット、および異なるフレームによって、間隔は異なる。最初に、最後の２つの要因を無視して、パス長の差を判断することが必要である。
各基地局は、各制御チャンネルマルチフレーム、すなわち時間間隔ｔ_Fにおいて同じ同期化調整用シーケンスを５回伝送する。予備同期化方法として、移動ユニットは制御チャンネルマルチフレームを監視するので、マルチフレームサイクル構造の同じ部分において、全ての基地局Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅから常に相関を識別するわけではない。しかしながら、制御チャンネルマルチフレーム内の同期バースト（ＳＣＨ）間の時間差ｔ_Fは、無線波が数千km（約１３，８００km）伝搬するには十分に大きいので、何倍ものフレーム長を容易に無視することができる。
各基地局で、ＧＰＳ同期信号のような普遍的な基準に対して制御チャンネルのマルチフレームシーケンスの伝送時間を測定することによって、マルチフレーム内のＳＣＨの異なるオフセットを許容することができる。サービスしている基地局Ａは、（普遍的な基準に対して、または好ましくはそれ自身の伝送に対して）隣接する基地局のオフセットを表す信号をＢＣＣＨで送って、これらのオフセットを補償することができる。
この方法で、時間差ｔ₁＝Ｔ₁（ｎ₁ｔ_F＋Ｑ_B）を導出することができる。なお、Ｑ_Bは基地局Ｂの基地局Ａに対するオフセットであり、ｔ_Fはフレーム長であり、ｎ₁はｔ₁の大きさが最小であるように選択した整数である。ＧＰＳは５０ナノ秒に等しい時間信号を供給し、これを使用して、基地局でオフセット値を決定するのに必要なタイミング情報を供給することができる。フレーム長はシステムの定数である。したがってｔ₁の値の精度は、Ｔ₁を測定する精度（上記したように、一般的に１マイクロ秒程度）によってほぼ判断される。
基地局Ｂがサービスしている基地局Ａよりも移動ユニットに近いとき、ｔ₁の値は負であり、さらに基地局Ａが基地局Ｂよりも移動ユニットにおいて、移動ユニットとの距離が大きくても強い信号を有するとき、または基地局Ｂにおいてトラヒックチャンネルが使用可能でなくても、同様にｔ₁の値は負であることに注意すべきである。上述のように、ＳＣＨフレーム間の間隔が８８バーストまたは８０バーストであり、したがってｔ_Fに対して２つの可能な値（４６．１５または５０．７７マイクロ秒）がある。マルチフレーム内の位置は、移動ユニット、および選択したｔ_Fの適切な値によって容易に判断することができる。
類似の方法で値ｔ₂＝Ｔ₂（ｎ₂ｔ_F＋Ｑ_C），ｔ₃＝Ｔ₃（ｎ₃ｔ_F＋Ｑ_D）を導出することができる。
値ｔ₁，ｔ₂，ｔ₃，ｔ₄はｃ、すなわち無線波の伝搬速度によって乗算されると、値ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、ｄ₄になり、これらはそれぞれパス長ｄ_aと各パス長ｄ_b，ｄ_c，ｄ_d，ｄ_eとの間の差である（図２参照）。とくに、ｄ₁＝ｄ_a−ｄ_b；ｄ₂＝ｄ_a−ｄ_c；ｄ₃＝ｄ_a−ｄ_d；およびｄ₄＝ｄ_a−ｄ_eである。
移動ユニットはＧＰＳ受信機ではないので、移動ユニットはＧＰＳ同期パルスそれ自身を検出する手段をもたないことが分かる。したがって調整用シーケンスの到達時間は、絶対的な時間スケールに対してではなく、相対的にしか測定できないので、調整用信号が基地局Ａから移動ユニットＭへ到達するのにかかる時間ｔ_aは分からない。したがって基地局Ａから移動ユニットＭへの距離ｄ_a（これは単に、この未知の時間ｔ_aにおいて無線波が伝搬する距離である）を直接的に導出することはできない（これは、基地局Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに対しても同様である）。相対的な到達時間は、例えば基地局Ｂが基地局Ａよりも移動ユニットＭから距離ｄ₁＝ｄ_a−ｄ_bだけ離れていることのみを示すものである。
移動ユニットがその位置を計算できるようにするために、移動ユニットはこの領域内における基地局サイトのロケーションを知らなければならない。“セルブロードキャスト（セル同報通信）”メッセージまたはショートメッセージサービス（ＳＭＳ）”のいずれかを使用することによって、セルラシステムで情報を移動ユニットへ供給したように、この情報を送ることができる；この両メッセージは必要を満たすのに十分な１６０文字までのメッセージ長を有することができる。基地局から移動ユニットへ送られる情報は；この基地局の座標、隣接する基地局に関する情報である例えばロケーションとオフセット（普遍的な基準またはサービスしている基地局に対する調整用シーケンスのタイミング）、および基地局が精密に同期したときの時刻および日付を示すフラグを含む。
サービスしている基地局Ａは、それ自身の詳細のみではなく、これに隣接する基地局Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの詳細も送る。したがって移動ユニットＭは、他の基地局へハンドオーバする必要なく、移動ユニットが必要とする全ての情報を得ることができる。このような情報を同報通信するレートは、移動ユニットがその位置を素早く計算できるものにしなければならない。これは追跡サービスがこの情報を使用するときとくに重要である。顧客が最初にサービスを要求するときに、ＧＳＭシステムで使用可能な“ショートメッセージサービス（ＳＭＳ）”を使用して、承認を行い、承認されていない使用を防ぐことができる。顧客がユーザとして批准されると、ＳＭＳはサイファリングキーを移動ユニットへ送ってセル同報通信メッセージをデコードすることができる。無線インターフェイスにおけるメッセージ送信はＧＳＭサイファリング（暗号化）システムによってすでに保護されているので、このシステムは比較的に安全である。
ＳＭＳをセル同報通信システムの代りに使用して、全ての基地局サイトのロケーション情報を移動ユニットへ送って、その位置を計算することができる。ＳＭＳはポイントツーポイントシステムであるので、この方法はセル同報通信よりも不正に使用されにくい。しかしながら潜在的な多数の移動ユニットに到達することが要求される多数のメッセージは、網のオーバーヘッドに対して多くなり過ぎることが分かった。ＳＭＳ応用システムに関する別の問題は、何れの基地局サイトに関する詳細を特定の移動ユニットに、最初はその移動ユニットの位置が分からない状態で送るかという識別である。したがって移動ユニットに属するサービスしている基地局ＩＤは、隣接する基地局に関する情報をＳＭＳで送信可能になる前に、網によって知らされなければならない。
移動ユニットのロケーションを遠隔のセンタ、例えば緊急事態サービスまたはフリート（fleet）制御センタへ送ることになると、追跡サービスはこの移動ユニットから発しているＳＭＳの使用を要求することになる。移動ユニットから送られる位置情報は時刻スタンプを含み、ＳＭＳ網および移動ユニットの移動における遅延を予測する。
ここでタイミング差からの位置判断を詳細に記載する。次の説明から、いずれの基地局からの絶対的な距離が分からないでも、三次元の不明確でない結果を確保するには最低５つの基地局が必要なことが分かる。二次元のみのときは、４つの基地局で十分である。
図２は、移動ユニットで使用可能な情報を示している（＊は未知の値であることを示している）。値ｘ、ｙ、およびｚは、移動ユニットの三次元の位置を表しており、これは計算によって得ることができる。値Ｘ_a′などは、ＢＣＣＨ上を移動ユニットＭへ送られる基地局の既知の位置を示している。
５つの基地局に関して考慮する。
（Ｘ_a，Ｙ_a，Ｚ_a）の基地局Ａ：移動ユニットに対する距離はｄ_aである。
（Ｘ_b，Ｙ_b，Ｚ_b）の基地局Ｂ：移動ユニットに対する距離はｄ_bである。
（Ｘ_c，Ｙ_c，Ｚ_c）の基地局Ｃ：移動ユニットに対する距離はｄ_cである。
（Ｘ_d，Ｙ_d，Ｚ_d）の基地局Ｄ：移動ユニットに対する距離はｄ_dである。
（Ｘ_e，Ｙ_e，Ｚ_e）の基地局Ｄ：移動ユニットに対する距離はｄ_eである。
移動ユニットは基地局を走査し、上記のように、サービスしている基地局とそれを取り囲んでいる各基地局との間のタイミング差ｔ₁，ｔ₂，ｔ₃，およびｔ₄を測定する。これらのタイミング差は、パス長の差に正比例している。したがってｄ₁＝ｔ₁ｃである。なお、ｃは無線波の伝搬速度であり、１マイクロ秒当り約３００メートルである。したがって、移動ユニットはｄ₁乃至ｄ₄を容易に次のように計算することができる；
ｄ₁＝ｄ_a−ｄ_b
ｄ₂＝ｄ_a−ｄ_c
ｄ₃＝ｄ_a−ｄ_d
ｄ₄＝ｄ_a−ｄ_e
次の５つの式は球の公式に基いて移動ユニットのロケーションを表している。
（ｘ−Ｘ_a）²＋（ｙ−Ｙ_a）²＋（ｚ−Ｚ_a）²＝ｄ_a ² 式（１）
（ｘ−Ｘ_b）²＋（ｙ−Ｙ_b）²＋（ｚ−Ｚ_b）²＝ｄ_b ² 式（２）
（ｘ−Ｘ_c）²＋（ｙ−Ｙ_c）²＋（ｚ−Ｚ_c）²＝ｄ_c ² 式（３）
（ｘ−Ｘ_d）²＋（ｙ−Ｙ_d）²＋（ｚ−Ｚ_d）²＝ｄ_d ² 式（４）
（ｘ−Ｘ_e）²＋（ｙ−Ｙ_e）²＋（ｚ−Ｚ_e）²＝ｄ_e ² 式（５）
なお、ｄ₁＝ｄ_a−ｄ_bである。ｄ₁−ｄ_a＝−ｄ_bと書き直して、両辺を平方することにより次の式が得られる；
ｄ₁ ²−２ｄ₁ｄ_a＋ｄ_a ²＝ｄ_b ² 式（６）
式（１）および（２）を式（６）へ代入すると、次の式が得られる；
ｄ₁ ²−２ｄ₁ｄ_a＋（ｘ−Ｘ_a）²＋（ｙ−Ｙ_a）²＋（ｚ−Ｚ_a）²＝（ｘ−Ｘ_b）²＋（ｙ−Ｙ_b）²＋（ｚ−Ｚ_b）²
右辺に既知の変数を挿入して整理すると、次の式が得られる；
−ｄ₁ｄ_a−ｘ（ｘ_a−ｘ_b）
（ｙ_a−Ｙ_b）−ｚ（ｚ_a−Ｚ_b）＝ｋ₁／２ 式（７ａ）
なお、ｋ₁は既知の値から構成されている。
ｋ₁＝−ｄ₁ ²−Ｘ_a ²−Ｙ_a ²−Ｚ_a ²＋Ｘ_b ²＋Ｙ_b ²＋Ｚ_b ²
上の式を簡単にするために次のように定める；
Ｘ_ab＝Ｘ_a−Ｘ_b′
Ｙ_ab＝Ｙ_a−Ｙ_b′
Ｚ_ab＝Ｚ_a−Ｚ_b′
式７ａは次のようになる；
−ｄ₁ｄ_a−ｘＸ_ab−ｙＹ_ab−ｚＺ_ab＝ｋ₁／２ 式（７）
式（３）乃至（５）に対してこのプロセスを繰り返すことによって次の式が得られる；
基地局ＡとＣに対しては、
−ｄ₂ｄ_a−ｘＸ_ac−ｙＹ_ac−ｚＺ_ac＝ｋ₂／２ 式（８）
なお、ｋ₂＝−ｄ₂ ²−Ｘ_a ²−Ｙ_a ²−Ｚ_a ²＋Ｘ_c ²＋Ｙ_c ²＋Ｚ_c ²
基地局ＡとＤに対しては、
−ｄ₃ｄ_a−ｘＸ_ad−ｙＹ_ad−ｚＺ_ad＝ｋ₃／２ 式（９）
なお、ｋ₃＝−ｄ₃ ²−Ｘ_a ²−Ｙ_a ²−Ｚ_a ²＋Ｘ_c ²＋Ｙ_c ²＋Ｚ_c ²
基地局ＡとＥに対しては、
−ｄ₄ｄ_a−ｘＸ_ae−ｙＹ_ae−ｚＺ_ae＝ｋ₄／２ 式（１０）
なお、ｋ₄＝−ｄ₄ ²−Ｘ_a ²−Ｙ_a ²−Ｚ_a ²＋Ｘ_c ²＋Ｙ_c ²＋Ｚ_c ²
ｄ_aに関して式（７）を整理すると、次の式が得られる；

式（１１）を式（８）に代入すると、次の式が得られる；

式（１１）を式（９）に代入すると、次の式が得られる；

式（１１）を式（１０）に代入すると、次の式が得られる；

二次元の位置決めでは、全てのｚ座標を無視できる。４つの基地局および移動ユニットの全てがまったく同じ面に位置する可能性は低いために、二次元の位置決めではエラーを生じることになる。とくに、基地局は可能であれば、丘や高層構造（ビルディングまたは目的に合せて作ったマスト（purpose-build mast））に装着して、その距離を広げ、一方で移動ユニットは地上近くで動作する。しかしながら、高さの差は小さい（全体的にシステムの精度の程度である）ので、エラーはほんのわずかである。
これらの制限のもとで、式から、および項ｋ₁、ｋ₂などの計算からｚ座標を無視することによって二次元の解を得ることができる。したがって式（１２）は次のようになる。

さらに、式（１３）は次のようになる。

これらの式の両方は、ｘｙ面における直線を表している。これらの２本の直線が交差する点は、移動ユニットの位置を表している。この点は一方の式を他方の式に代入することによって得ることができる。
三次元では、各式（１２）、（１３）、および（１４）は空間内の面を表している。２つの面の交差部は直線を表しており、したがって３つの式の全ては移動ユニットのロケーション（ｘ、ｙ、ｚ）を得るのに唯一必要である。
面の一般的な式（general equation）は次のとおりである；Ａｘ＋Ｂｙ＋Ｃｚ＋Ｄ＝０
式（１２）に対して、

この３つの面の交差部を得るために、これらの式をヘッシアンに当てはめることが必要である。

ここで面をベクトルとして次のように簡単に表すことができる；
ｎｘ＝−ｐ，なお、ｎ＝ｎ₁ｉ＋ｎ₂ｉ＋ｎ₃ｋ
全ての面をこの形で表すことができるとき、交差部を容易に計算することができる。
非常に小さい網オーバーヘッドを有する移動ユニットにおいて、上記のタイミング差を使用した計算を実行することができる。このシステムは、最初にＳＭＳメッセージを承認することに加えて、呼を行う必要がないので、多数のユーザをサポートすることができるようになる。時間差情報を処理することが必要なソフトウエアのほとんどは、移動ユニット内にすでに存在していることに注意すべきである。しかしながら、システムは特別なソフトウェアを移動ユニット内に付加して必要な計算を行なうことを必要とする。例えば、移動ユニットのイコライザから検索されたデータを使用することによって信号処理を向上して、ビットの同期化のためにのみ必要とされる１／４ビット（０．９２３マイクロ秒、２７７メートルに相当する）よりもかなり少ないビット数を必要とするように解決することもできる。移動ユニットのイコライザ内にあるデータは、１ビットの４％、すなわち約５０ｍに相当する分解能をもうべきである。
マルチパス、シャドウイング、およびフェーディングのような要因によって、ロケーション計算の精度は時間的に変化することができる。したがって、ロケーション計算アルゴリズムの平均時間を使用して精度を向上することが望ましい。
位置決めサービスに多数の可能なサービスを付加的に与えることができる。セルラ無線産業では“クローン（コピー）生成”（“クローニング”）のような不法行為によって多額のお金がだまし取られた。クローニングとは１台の移動ユニット、通常は盗品の移動ユニットに別の合法のユニットの電子識別子を与える不正行為である。“クローン”のユニットで行われた呼は、セルラ網によって合法のユーザに課金される。クローンユニットの存在は普通、合法のユーザが料金請求書を得たとき、またはクローンユニットと合法のユーザの両方が同時にシステムにアクセスしようとしたときにのみ検出される。組み込み式（build-in）ロケーションサービスを提供することによって、盗まれたまたはその他の疑わしい移動ユニットを素早く配置し、回復することができる。
同様に、車両に組込まれた移動ユニットは、盗まれたときに、車両を配置することができる。このようなサービスを使用可能にするためにロケーションソフトウエアは公認のオーナまたは警察によって遠隔で実行できなければならない。
正確な位置決め情報は、その他の方法では緊急事態サービスに価値がないことが分かった。このサービスによって、それに適合する移動ユニットから緊急事態の呼を行った遭難者を迅速で効果的に救助することができる。サービスを行うか否かに関して顧客が制御を行い、これらのサービスが承認者による監督下にあることを別の顧客が認識するのを避けるのが望ましい。
緊急事態サービス、およびユーティリティ会社のような大きい作用領域（fieldforce）を有するその他の機構は、それら自身、施設移動網（ＰＭＲ）の代りにセルラ網を使用することができ、追跡サービスは制御装置に動作領域の人員の分配を監視させる。
追跡サービスは、高価なまたは敏感な貨物の搬送を監視するのにも使用することができる。このシステムは、現在のルートからの逸脱を警報するように構成することができる。別の応用としては、列車旅行者が疲労してホームステーションに到着したときにこの旅行者に警報するアラームサービスもある。
上述のように、二次元で位置を固定するには４つの基地局から信号を受信することが必要である（三次元のときは５つの基地局が必要である）。範囲内に存在する基地局の数がより少ないとき、いくつかの環境が考えられる。これらの環境では、いくつかの付加的な方法を使用して位置を固定することができる。
１つの可能な構成では、移動ステーションを現在サービスしている基地局Ａから、隣接する基地局、例えば基地局Ｂへ強制的にハンドオーバさせることができる（図１参照）。この基地局は、基地局Ａの“隣接リスト”とは異なる“隣接リスト”を有する（しかしながら、これらのリストはいくつかの基地局を共通して記載している）。２つの隣接リストの間で、移動ユニットの受信可能範囲内に十分な数の基地局を固定させることができる。各隣接リスト内の基地局は、それぞれ各基地局ＡまたはＢにしたがって判断されたオフセットを有しているが、これができるのは、基地局ＡおよびＢが互いの隣接リスト内にあるために、基地局Ａに対する基地局Ｂのオフセットが分かっているからである。
別の付加的な方法を使用することもできる。例えば、現在サービスしている基地局に対する絶対的な距離はタイミング先行から導出することができる；すなわち、基地局から受信した信号を移動ユニットが送った量だけ先行させる必要があり、その結果この信号は正確な時間スロット内で基地局に到達する。これはたった約６００メートルであり、通常は移動ユニットが待機状態にあるときではなく、呼を行っているときにのみ、タイミングの先行量を計算する。
図１に示されているように、基地局Ａに対して、１（または複数の）セルをセクタリングすることができ、基地局はいくつかのアンテナを有し、各アンテナは制限された方位範囲（一般的に６０または１２０°）にサービスする。移動ユニットにサービスしているセクタＡ1の識別を使用して、式の何れの解が正しいかを識別することができる。しかしながらこの方法は、基地局が多方向アンテナを有するとき、または２以上の可能な結果の全てが同一のセクタＡ1で生じるときは実行できない。とくに、セクタリングは方位角であるので、これはｚ座標（高さ）のあいまいさを解決しない。さらに、セクタアンテナの側部または後部のローブを検出する可能性もある。
さらに、可能な解から、移動ユニットの予め識別されたロケーションに最も近いものを新しいロケーションになる確率が最も高いロケーションとして識別することもできる。これは、ロケーションを更新する間の時間と比較して、移動ユニットが緩慢に移動しているとき合理的に信頼できる。
図１は、マイクロセル１も示している。マイクロセルは非常に小さいセルであり、低電力の基地局がこれにサービスしており、屋根の高さよりも著しく低い位置または屋内の高さに装着されることが多く、非常に強く要求されているロケーションに追加の受信可能領域を供給する。これは衛星から確実には見えず、加えてコストが著しく高いので、ＧＰＳ受信機をこのような基地局で使用しない可能性は高い。さらにマイクロセルＨのアンテナは低いところ、すなわち屋内にあることが多いので、マイクロセル基地局の範囲内の移動ユニットは、ちょうど４つの基地局の無線範囲内にはなく、マイクロセルＨにサービスしている基地局の範囲内にある可能性が高い。しかしながら、マイクロセルＨは非常に狭い領域のみをカバーしているので、移動ユニットＭがマイクロセルＨの範囲内にあるという情報によって、基本システムと同じ十分な精度で移動ユニットを配置することができる。
これらの追加のプロセスの全ては、組織的なエラーに対する潜在性および基本システムよりも低い精度を有し、さらに追加の処理も要求するが、個々にまたは組合わせて使用して、最小の４（または５の）よりも少ない基地局が移動ユニットの範囲内にあるときにサービスを維持することもできる。
ＧＰＳシステムは、その中に組織的なエラーを有するので、その精度は約１００メートルになる。調査（surveying）のような応用では、より高い精度が要求されるので、“これを克服するために差動（differential）ＧＰＳ”として知られるシステムが開発された。これは、精密に知られている“ビーコン”の位置にＧＰＳ受信機を配置すること、ＧＰＳによって測定されたようにその位置でエラーを測定し、その後このエラー値を他のユーザに送ることを含む。本発明の位置決めシステムは、非常に多数のセルラ基地局システムを要求して、ＧＰＳ受信機を固定して、正確な同期信号を供給する。セルラ基地局の位置が固定されるので、それらを他の手段によって非常に正確に判断して、それらを使用して、このような差動ＧＰＳのビーコンサービスを提供することができる。

Claims (21)

1. 複数の基地局（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）をもつセルラ無線システムの移動ユニット（Ｍ）のロケーション（位置）を判断する方法であって、
   移動ユニットにおいて測定した基地局の送信の受信間のタイミング差を判断し、このタイミング差から、１つの基地局から移動ユニットへの距離および他の基地局の各々から移動ユニットへの距離の間の差を判断し、かつ判断した距離についての差および基地局の地理学上の位置から移動ユニットの位置を導出する段階を含み、
   移動ユニットの無線範囲内で少なくともいくつかの基地局の送信の中の制御チャンネルの時分割フレーム構造が同期されていて、また各基地局の制御チャンネルによってブロードキャストされた時分割フレーム構造に設けられた特定のシーケンスの移動ユニットにおけるタイミングの差を移動ユニットが判断することを特徴とする方法。
2. 移動ユニットがその位置を独自に定めるために必要とされる最小数よりも少ない数の基地局を検出したとき、サービスしている基地局との通信のために必要とされるタイミングの先行を使用して、移動ユニットとサービスしている基地局との間の距離を導出する請求項１記載の方法。
3. 移動ユニットがその位置を独自に定めるために必要とされる最小数必要とされる数よりも少ない数の基地局を検出したとき、１または複数の基地局に対する移動ユニットの方向に関する情報を付加的に使用して、正確なロケーションを識別する請求項１または２記載の方法。
4. 使用する特定のシーケンスが各基地局から送られる調整用信号であり、移動ユニットが各基地局から受信した信号と移動ユニットが記憶した基準調整用信号との相関を識別する請求項１乃至３の何れか１項記載の方法。
5. セルラ無線システムがＧＳＭ基準にしたがって動作し、調整用信号がこの基準にしたがって送られる同期バースト（ＳＣＨ）である請求項４記載の方法。
6. 最も直接的な信号経路に対応する、基準信号の第１の識別された相関を距離計算に使用する請求項４または５記載の方法。
7. 導出したロケー−ションが平均時間である請求項１乃至６の何れか１項記載の方法。
8. セルラ無線システム内の複数の基地局の１または複数の基地局が非常に狭い範囲を有し、移動ユニットが前記制限された範囲の基地局の１つの範囲内にあるとき、移動ユニットのロケーションが前記制限された範囲の基地局のロケーションであると判断する請求項１乃至７の何れか１項記載の方法。
9. セルラ無線システムで使用するための移動ユニットであって、この移動ユニットはそのロケーション（位置）を判断するための装置を含んでおり、この装置は異なる無線基地局から受けた信号のタイミング差を検出するための手段と、このタイミング差から、１つの基地局から移動ユニットへの距離および他の基地局の各々から移動ユニットへの距離の間の差を判断するための手段と、この距離の間の差および基地局の地理学上の位置からその移動ユニットのロケーション（位置）を導出するための手段とを含み、移動ユニットは、各基地局の制御チャンネルによって同期して同報通信された信号内の時分割フレーム構造に設けられた特定のシーケンスの移動ユニットでのタイミング差を判断するための手段を有することを特徴とする移動ユニット。
10. 移動ユニットがその位置を独自に識別するために必要とされる最小数よりも少ない数の基地局を検出したとき、移動ユニットとサービスしている基地局との間の距離を、サービスしている基地局との通信のために必要とされるタイミングの先行から導出する手段を有する請求項９記載の移動ユニット。
11. 移動ユニットがその位置を独自に識別するために必要とされる最小数よりも少ない数の基地局を検出したとき、１または複数の基地局に対する移動ユニットの方向を判断する手段を有する請求項９または１０記載の移動ユニット。
12. 基地局のロケーションに関するデータを受信する手段をさらに含む請求項９乃至１１の何れか１項記載の移動ユニット。
13. ＧＳＭ基準にしたがって動作するように構成され、特定のシーケンスがこの基準にしたがって送られた同期バースト（ＳＣＨ）である請求項９乃至１２の何れか１項記載の移動ユニット。
14. 移動ユニットの無線範囲内で基地局を識別する手段をさらに含む請求項９乃至１３の何れか１項記載の移動ユニット。
15. セルラ無線ネットワークと組合され、セルラ無線ネットワークが同期した時分割フレーム構造を同報通信する制御チャンネルで動作する複数の基地局（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）と、何れの基地局が移動ユニット（Ｍ）の無線範囲内にあるかを識別する手段、および移動ユニットに対する各基地局のロケーションと同期オフセットとに関するデータを送る手段とを含む請求項１３または１４記載の移動ユニット。
16. 複数の基地局を有するセルラ無線システムを使用する移動ユニットの位置を判断する装置であり、移動ユニットで測定した基地局からの送信の受信のタイミング差を判断する手段と、タイミング差から、１つの基地局から移動ユニットへの距離および他の基地局の各々から移動ユニットへの距離の間の差を判断する手段と、距離の差および基地局の地理学上の位置から、移動ユニットのロケーションを導出する手段とを含み、装置が、移動ユニットの無線範囲内で少なくとも複数の基地局によって同報通信される送信内の制御チャンネルの時分割フレーム構造を同期させるセルラ無線システムの手段と、各基地局の制御チャンネルによって同報通信される時分割フレーム構造に設けられた特定のシーケンスの移動ユニットにおけるタイミング差を判断する移動ユニットの手段とを含むことを特徴とする装置。
17. 時間差測定手段、距離差判断手段、およびロケーション導出手段が、移動ユニットの一部を形成している請求項１６記載の装置。
18. 移動ユニットの無線範囲内で基地局を識別する手段と、前記基地局の地理学上のロケーションに関するデータを移動ユニットへ送る手段とをさらに含む請求項１７記載の装置。
19. ＧＳＭ基準にしたがって動作するように構成されており、特定のシーケンスがその基準にしたがって送られる同期バースト（ＳＣＨ）である請求項１６乃至１８の何れか１項記載の装置。
20. 移動ユニットがその位置を独自に識別するために必要とされる最小数よりも少ない数の基地局を検出したとき、サービスしている基地局から移動ユニットへの距離を、サービスしている基地局との通信のために要求されるタイミング先行から導出する手段を有する請求項１９記載の装置。
21. 移動ユニットがその位置を独自に識別するために必要とされる最小数よりも少ない数の基地局を検出したとき、１または複数の基地局に対する移動ユニットの方向を判断する手段を含む請求項１９または２０記載の装置。

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