JPH06500902A - 移動無線システムにおける位置判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 移動無線システムにおける位置判定方法技術分野 本発明は移動無線システムにおける位置判定方法に関するものである。本発明は 特に自動車電話、ＣＥＰＴ　ＧＳＭ（Ｇｒｏｕｐｅ　５ｐｅｃｉａｌ　Ｍｏｂｉ ｌｅ：特定自動車群）において現存するネットワークを対象とするものである。

ＧＳＭの仕様は自動車電話及びデータ通信機能のための汎欧州ネットワークに関 連する。本発明はネットワーク中に現存するシステム要素、すなわち基地ステー ション、自動車ステーション、並びに新規の方法における新規の機能、すなわち 位置判定機能を提供する信号システムを利用するものであり、未知の位置、すな わち自動車ステーションの位置と、三つの固定基準位置、すなわち基地ステーシ ョンとの間の距離の絶対測定を行うものである。

従来Ω技術 位置判定技術は長期間にわたって確立された概念であり、種々の数学的方法、た とえばサークル法及び双曲線法が位置計算のために用いられる。この技術は無線 方式においてすでに用いられており、たとえば欧州特許願第０３２０９１３号に おいて開示されている。

しかしながら、これまでに提案された方法は現存の無線システムの仕様の改変を 含むものである。これに対し本発明は現存の機能、特にＧＳＭシステムにおける 機能シーケンスのみを利用する。本発明によれば、たとえば基地ステージ３ンの 同期は要求されず、すでに知られた技術のみを必要とするものである。

穴明９斐紛 したがって、本発明は移動ステーション及び基地ステーションを含む移動無線シ ステムにおける位置判定方法を提供するものである。本発明によれば全ての移動 ステーションは、選択された少なくとも３局の、自身を囲む包囲網をなす基地ス テーションからの無線チャネルを連続的に受信する。移動ステーションは選択さ れた基地ステーションを呼び出し、このステーションはそこから移動ステーショ ンまでの距離を計算する。移動ステーション及び選択された基地ステーションの 計算された距離情報及び認識情報は、たとえば自動車の位置を判定する位置判定 装置に送信される。

本発明のさらなる具体化は、添付の請求の範囲において要約的に記載されている 。

因面９呵里ｆ悦服 本発明は添付の図面を参照して説明される。ここに、第１図は用いられた数学的 方法を示す線図、第２図は移動無線システムの構造を略本する線図、第３Ａ図は 本発明による方法のフローチャート、第３Ｂ図は本発明の第１の具体化に従う第 ３Ａ図のフローチャートの連続部分第５図は基地ステーションのリストを確立し て本発明の部分を形成するフローチャートである。

ましい　、伊の詳細な説１ 本発明の詳細な説明する前にこの分野において共通する幾つかの用語を定義して おく。まず“位置認識”　（ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）とは包囲網が関与すると 否とにかかわらず移動目的物がそれ自体の位置を判定する能力のことである。“ 位置判定”　（ｌｏｃａｔｉｏｎ）とは包囲網の監視する移動目的物が関与する と否とにかかわらず、包囲網においてその目的物の位置を判定する能力のことで ある。また“ナビゲーショゾとは前述した位置認識及び位置判定を移動目的物の 出発点から目的点に移動するための手段（ツール）として用いることである。本 発明は基本的には位置判定、すなわち移動目的物、この場合自動車電話ネットワ ークにおける移動ステーションの位置を前記包囲網により制御することに関する 。本発明はまた固定点に関して方位角及び／又は距離が測定される群システムに 関するものである。このようなシステムにおいては種々の幾何学的方法が採用さ れる。その一つの方法はいわゆるサークル法である。

第１図には、サークル法の幾何学的条件が示されている。この方法は３個の独立 した距離ｄ＋　、ｄｚ　、ｄｓの測定を基本とする。平面内に３個の基準点ｐ１ 、ｐ２、ｐ、を与えれば、同一面内における他のいずれかの点の座標はこれらの 基準点と問題点との間の距離を用いることにより確立することができる。

基準点が座標ｐｎ＝　（ａｎ、ｂｎ）を有する（但しｎ＝１．２．３とする）も のとすれば未知の点（ｘｏ、ｙｏ）は次の連立方程式からめることができる。

（Ｘｏ　ａ＋　）　２＋　（’Ｊｏ　ｂ＋　）’　＝ｄｌ”（Ｘｏ　ａｔ）２＋ （ｙｏ　ｂｔ）”＝ｄｔ”（Ｘｏ　ａ３　）　”　＋　（Ｙｏ　ｂｓ　）　”　 ＝ｄ３”また本発明によれば、他の数学的方法、たとえば双曲線法も用いられる 。

ＧＳＭシステムの説明はＧＳＭ勧告（ＧＳＭ　Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎｓ ）０３．０４及び０５から得られる。次の説明は本発明において用いられる装置 の手短な要約にすぎない。ＣＥＰＴ　ＧＳＭはパンヨーロッパ移動無線システム の仕様を公式化するため、１９８２年に確立されたものである。

機能的構造は第２図に示されている。システムは基地ステーションコントローラ ＢＳＣ及び基地トランシーバ−ステーションＢＴＳを有する基地ステーションシ ステムＢＳＳを備えている。このシステムはまたホーム位置レジスタＨＬＲ及び ビジター位置レジスタＶＬＲを有する移動スイッチングセンターＭＳＣ及び移動 ステーションＭＳを備えている。

現実には二つのインターフェース、すなわち無線インターフェースと、移動スイ ッチングセンター及び基地ステーションシステムの間のインターフェースが存在 する。無線インターフェースは階層化モデルによって規定され、その具体的な階 層は１搬送波当たり８タイムスロツトを有する時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ） 構造を含んでいる。このＴＤＭＡ構造は比較的高い階層における論理チャネルに より用いられる。これらの論理チャネルはトラフィックチャネル及び制御チャネ ルに分割される。

移動ステーションは殆ど車両であり、それか移動するときは新たな基地ステーシ ョンエリアに入る事態がしばしば生ずる。移動ステーションはこのエリアの変更 を検知してホーム位置レジスタにその正確な滞在エリアを登録しなければならな い。これは移動ステーションが連続して基地ステーションのすべての放送制御チ ャネルＢＣＣＨを走査しなければならないことを意味する。それは受信信号の強 度を測定し、その瞬間において一覧表中の最も強力なステーションを探索するこ とである。この機能は位置判定中の移動ステーションが、どの３基地ステーシヨ ンを用いれば最もよいかを知る上できわめて有用である。

０３Ｍシステムはいわゆる適用フレームアライメントＡＦＡの機能を含んでいる 。８個のタイムスロットはＴＤＭＡフレームを形成する。全周波数チャネルのＴ ＤＭＡフレームは互いに整列すべきである。基地ステーションにおいてＴＤＭＡ フレームは、ダウンリンク上のＴＤＭＡフレームの出発点から３タイムスロツト の固定周期だけアップリンク中で遅延している。移動ステーションにおいて信号 伝搬の遅延か調整される。この遅延はいわゆる時間進行（タイミングアドバンス ）ＴＡである。それは適用フレームアライメントＡＦＡからなるこの遅延を調整 するプロセスである。

時間進行ＴＡは、それがランダムアクセスチャネルＲＡＣＨの送信を検出するた び毎に基地ステーションによって測定される。時間進行ＴＡは距離ゼロにおける 移動ステーションから期待される信号に関し、このＲＡＣＨ信号が遅延する度合 いとして定義される。測定値は最も近いビット周期となるようにして移動ステー ションに信号伝達される。時間進行ＴＡの値は基地ステーションまでの距離の測 定値として翻訳される。不確定性は約２７７ｍとなるように計算される。

本発明によれば、ＡＦＡ機能は移動電話システムにおける移動ユニットの位置判 定を行う距離測定のために用いられる。この方法は移動ユニットが包囲網をなす 基地ステーションの制御チャネルを連続的に聴取し、かつ信号強度に従って配列 された結果を表中に保持するという事実からしてきわめて有益である。この方法 においては基地ステーションを同期化する必要はない。この方法は第３Ａ図及び 第３Ｂ図のフローチャートを参照して説明される。この方法は位置判定要求によ り開始される。この要求がいかにして発せられるかは本発明の要部ではない。

最初の条件ボックスにおいては、公共陸上移動ネットワークＰＬＭＮにおける基 地ステーションに対する制御チャネルＢＣＣＨか知られているか否かを判断する 。もし知られていなければ、これらは後述する第５図のフローチャートに従って 判断される。その後は移動ステーションは制御チャネルＢＣＣＨの信号強度を測 定し、３個の最良ステーションを選択し、さらにそれらの周波数及び認識番号を ストアする。もしセルが閉ざされておれば、位置判定はそれが緊急位置判定であ るときのみ許容されるつしたがってそれは緊急コールとして同一カテゴリーにお かれる。ＧＳＭにおいては閉ざされたセルを介して緊急コールを発信することが 許される。

フローチャートは第３Ｂ図に継続する。ここで移動ユニットはランダムアクセス チャネルＲＣＳＨ上において３つの選択された基地ステーションＢＴＳの番号Ｎ に対するアクセスバーストＡＢを送出する。基地ステーションはアクセスバース トを検出して時間進行を計算し、かつ移動ステーションに信号を送る。移動ステ ーションはアクセス許容チャネルＡＧＣＨ上において３個のＴＡを受信し、かつ これらを各基地ステーションの認識コードＢ５ＩＣ及びそれ自身の認識表と共に 位置判定センターまたは位置判定ユニットに送信する。この方法の精度は５６０ ｍとなるように計算される。

本発明の選択的な実施例によれば、移動ステーションが時間進行値を受信するこ とに代えて、基地ステーションに位置判定要求を送信することが可能である。

このような要求を受信すると基地ステーションは位置判定ユニットに対し取り扱 うべき移動ステーションの認識表と共に時間進行値を送信する。この方法はＴＡ 値が丸められ、かつ移動ステーションに送信される（先の方法では受信されたＴ Ａ値が最も近いビット周期に丸められる）前にそれらのＴＡ値を用いるものであ るため精度は２８０ｍよりもよくなる。しかしながら、この試みは０３Ｍシステ ムにおける新たな命令の発生、すなわち位置判定要求を必要とするものである。

この選択的実施例は第３Ａ図及び第３Ｂ図のフローチャートの第２の半分、すな わち第３Ｂ図が第４図のフローチャートと入換わるものである。

ここに移動ユニットは前記基地ステーションから特設制御チャネル、すなわち自 立型制御チャネル５ＤＣＣＨを受信し、このチャネルにおいて位置判定要求を送 信する。基地ステーションはそのあとで切り離され、移動ユニットは先の実施例 と同様無番号認識表ＵＡを受信する。

第５図には移動ユニットがネットワークＰＬＭＮ中の全ての基地ステーションか ら、どのようにして制御チャネルＢＣＣＨのリストを確立するかを示している。

このリストは搬送波の信号強度にしたがって配列される。

上記の方法は基地ステーションの数を３より多くすることによりその精度を向上 させることができる。別の方法は複数の位置判定法を互いに結合するかまたは何 らかの他の方法、たとえば双曲線法と結合することである。

本発明によれば、この方法には多くの可能な適用が考えられる。たとえばそれは 緊急事態における経路誘導サービスなどである。緊急事態において交通事故と救 助の到着との間の遅延は車両中に設けられた自動車電話によって短縮することが できる。スウェーデンにおいては今日すでに交通事故のほぼ１００％か自動車電 話により報告される。しかしながら、その状況は本発明による自動車電話の自動 位置判定機能によりさらに改善されるであろう。

自動位置判定を用いた経路誘導によって多くの活動が恩恵を受けるが、たとえば 至急便サービス、小包配送、バイヤー及びタクシ−サービスなどがその典型とし てあげられる。位置判定サービスは最も近い車両の迅速な選択を可能にする。

当然ながら、これは利用者の要求に対する迅速な反応及び車両及び運転者の最も 効率的な利用を意味するものである。車両の効率的な利用はまた環境汚染を減少 する。この位置判定サービスは車両をコンピュータスクリーン上のマツプにおい てリアルタイムで追跡するための交通誘導を可能にするものである。

０３Ｍシステムのネットワークオペレータにとっては位置判定サービスに対する 対価について何らの問題をも生じないであろう。ネットワークオペレータは位置 判定ユニットを短いメツセージで制御することができる。このメツセージは位置 判定システムか作動するために必要であり、オペレータはこのメツセージに対す る料金を請求することができる。基地ステーションの座標に関する情報を得るた めに加入者料金を設定することも可能である。ネットワークオペレータは制御チ ャネルＢＣＣＨの一部を使用し、このチャネル部分は事故が発生したセル（地域 範囲の単位）内における交通状態を告知することかできる。この情報に対しても 加入者料金を設定することが可能である。さらに位置判定サービスを提供するネ ットワークオペレータは、種々の分野において優位を占めるための位置判定サー ビスを提供することかできる。

Ｘ 位置判定要求 国際調査報告 ｌｓ、ｓｌい＠１Ａｌ１１１−１１−１１−　ＰＣＴ／ＳＥ　９１１００５９０

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．移動ステーション及び基地ステーションを含む移動無線システムにおける位 置判定方法であって、各移動ステーションが包囲網をなす基地ステーションから の制御チャネルを連続的に聴取し、 前記移動ステーションが少なくとも３つの基地ステーションを選択し、前記移動 ステーションが前記選択された基地ステーションを呼び出し、前記選択された基 地ステーションの各々がそこから前記移動ステーションまでの距離を計算し、 前記移動ステーション及び選択された基地ステーションに関して前記計算された 距離情報及び認識情報が位置判定ユニットに送信され、さらに前記移動ステーシ ョンの位置が前記位置判定ユニットにおいて判定されることを特徴とする移動無 線システムにおける位置判定方法。
2. ２．前記移動ステーションが前記選択された基地ステーションをアクセス信号に よって呼び出し、前記基地ステーションが前記計算された距離を前記移動ステー ションに送信し、さらに前記移動ステーションが前記情報を前記位置判定ユニッ トに送信するものであること特徴とする請求の範囲１記載の方法。
3. ３．前記移動ステーションが位置判定要求信号を用いて前記選択された基地ステ ーションを呼び出し、さらに前記基地ステーションがその情報を前記位置判定ユ ニットに送信するものであることを特徴とする請求の範囲１記載の方法。
4. ４．前記移動ステーションと各基地ステーションとの間の距離が前記基地ステー ションによって測定されたＴＡ値を用いて計算されることを特徴とする請求の範 囲１〜３項のいずれか１項に記載の方法。
5. ５．前記移動ステーションの位置がサークル法を用いて計算されることを特徴と する請求の範囲４記載の方法。
6. ６．最も強力な信号強度を有する基地ステーションが選択されることを特徴とす る請求の範囲１〜５項のいずれか１項に記載の方法。