JP4734242B2 - 推定と経験則に基づく信号強度測定値のパターンマッチングによる無線端末の位置特定方法 - Google Patents
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Description
表1−信号強度のデータベース(絶対信号強度)
無線局A 無線局B
第1位置 強い信号 強い信号
第2位置 強い信号 弱い信号
第3位置 弱い信号 強い信号
第4位置 弱い信号 弱い信号
未知の場所にいるある無線端末が、無線局Aから弱い信号を受信し、無線局Bから強い信号で受信した場合には、無線端末は、第1、第2、第4のいずれの位置よりも第3位置にいる確率が高い。
RD=TD−AD (式1)
AD=AU (式2)
AU=TU−RU (式3)
RD=TD−(TU−RU) (式4)
i. 無線端末201から送信されたままのアップリンク・トラフィック・チャネル信号の信号強度を測定し、この測定値を無線交換センター211に報告すること、
ii. 無線交換センター211に、基地局が制御チャネルを送信した時の信号強度を、報告すること。
これらの機能の最初のものは、例えばIS−136TDMAシステムのDisital Locate Radio により行われる。当業者は、いくつかの基地局が、別のアップリンク信号、例えばアップリンク・シグナリング・チャネル信号等を測定する他の実施例を構成し使用することができる。
i. 信号強度データベース302の母集団の形成(図4のステップ401)、
ii. アップリンクとダウンリンクの信号強度測定値を提供するために、無線交換セ ンター211に問い合わせること(図4のステップ402)、
iii. 無線端末でその信号強度が経験上測定できないようなダウンリンク信号の、 無線端末における信号強度の推定(図4のステップ403)、
iv. 測定したダウンリンク信号強度と推定したダウンリンク信号強度に基づいて、 無線端末201の位置を特定する(図4のステップ404)、
v. 無線端末201の特定された位置を使用すること(図4のステップ405)。
これらの操作は、以下に簡単に説明し、図5−14で更に詳述する。
i. 無線交換センター211が受信した時の制御チャネル用経験則に基づく信号 強度測定値と、この制御チャネル信号の対応する送信強度と、
ii. 無線端末201により送信された時のアップリンク信号Sの経験則に基づく 信号強度測定値と、アップリンク信号Sの対応する送信強度。
i. 基地局202−3が送信し、無線端末201が受信した時の(ダウンリンク) 制御チャネルの経験則に基づく信号強度測定値、これはRD(3)として示す、
ii. 無線端末201がRD(3)を測定した時期とほぼ同時期に、無線端末201 により送信された(アップリンク)信号Sの送信強度TU、
iii. 無線端末201がRD(3)を測定した時期とほぼ同時期に、基地局202 −1、202−2、202−3が受信した時の(アップリンク)信号Sの経験 則に基づく信号強度測定値、TU(1)、TU(2)、TU(3)、
iv. 無線端末201がRD(3)を測定した時期とほぼ同時期に、基地局202 −1、202−2、202−3により送信された(ダウンリンク)制御チャネ ルの送信強度、TD(1)、TD(2)、TD(3)。
TD(1)、TD(2)、TD(3)は、TUと共に、RD(1)、RD(2)、RD(3)を推定するのに必要である。RD(3)の値は経験上および無線端末201により直接決定でき、以下に示す理由により、RD(3)の推定された値が好ましい。
表2−図示した実施例による位置特定システム212が受信した信号強度測定値
i RD(i) RU(i) TD(i)
基地局202−1 1 −−− RU(1) TD(1)
基地局202−2 2 −−− RU(2) TD(2)
基地局202−3 3 RD(3) RU(3) TD(3)
RD(i)=TD(i)−(TU−RU(i)) (式4)
RD(i)とRU(i)が異なる周波数の場合、例えば、周波数分割多重システムの場合には、高速フェーディング(fast fading)(すなわちレイレイ・フェーディング(rayleigh fading))の影響をRU(i)から取り除いて、RD(i)の推定した値が、周波数RU(i)で高速フェーディングとは独立していることを確保する。従来公知のように、高速フェーディングの影響は、公知のフィルタリング技術を用いて、RU(i)から取り除くことができる。ステップ403の詳細は、図12を参照して、以下説明する。
(i) 理論的な無線周波数伝搬モデル
(ii) 経験則に基づく信号強度測定値
当業者にはこれらを如何に組み合わせるかは明らかである。
P=1/r2 (式5)
区切り点をを超えると、無線端末の平均パワーは、送信器からの距離の4乗の反比例する。
P=1/r4 (式6)
区切り点の位置は、地上から反射した信号がライン・オブ・サイト信号と交差するロケーションでの経験則に基づく信号強度測定値により決定する。
(i) 理論的な無線周波数伝搬モデル または、
(ii) 経験則に基づく信号強度測定値 または、
(iii) iとiiの組み合わせ。
表3−信号強度データベース
信号強度要素
位置 信号1の強度 信号2の強度 信号3の強度
X1、Y1 −115 −115 −115
X1、Y2 −115 −115 −111
−−− −−− −−− −−−
X7、Y7 −45 −51 −49
X8、Y7 −46 −52 −55
X9、Y7 −50 −49 −62
−−− −−− −−− −−−
X16、Y13 −115 −96 −115
X17、Y13 −115 −105 −115
i. 無線端末201に対するアップリンク送信信号強度、TU、
ii. 無線端末201が受信できる制御チャネルの一部あるいは全ての、 無線端末201からのダウンリンク信号強度測定値、RD(3)、
iii. 無線端末201のアップリンク信号、RU(1)からRU(3)を受信
し、測定することのできるさまざまな基地局におけるアップリンク信
号強度測定値。
これらの内の3番目の値は、IS−41(Handoff Measurement Request あるいはHandoff Measurement Request2)の形態で、無線交換センター211から要求される。
i. 無線端末201に対するアップリンク送信信号強度、TU、
ii. 無線端末201が受信できる制御チャネルの一部あるいは全ての、 無線端末201からのダウンリンク信号強度測定値、RD(3)、
iii. 無線端末201のアップリンク信号、RU(1)からRU(3)を受信
し、測定することのできるさまざまな基地局におけるアップリンク信
号強度測定値。
ΔSK=SK−S1 (式7)
ここで、k=2、3...nであり、ΔSKは、k番目の信号強度差分であり、SKは、信号kのダウンリンクの信号強度であり、S1は、信号1のダウンリンクの信号強度である。m個のダウンリンク信号が、最大の信号強度(すなわち、−47dBm)にある時には、
n−m−1 (式8)
の対の差分が、残りのn−mの信号に対し計算される。サブステップ1402の終了時において、位置特定システム212は、n−m−1の対の差分、ΔS2からΔSn−mを計算する。
ΔRk、x、y=Rk、x、y−R1、x、y (式9)
ここで、k=2、3、...nであり、ΔRk、x、yは、位置x、yに対するk番目の信号強度差分であり、Rk、x、yは、信号強度データベース302内の位置x、yでの信号kの信号強度であり、R1、x、yは、信号強度データベース302内にある位置x、yでの信号1の報告された信号強度である。
表4−信号1=−98、信号2=−64、信号3=−43の信号強度差分
k ΔRk Rk−R1
2 34 −64−(−98)
3 47 −51−(−98)
表5−信号強度データベース302内の各要素に対する信号強度差分
領域 ΔS2、x、y ΔS3、x、y
x1、y1 −110−(−110)=0 −110−(−110)=0
x2、y1 −110−(−110)=0 −111−(−110)=−1
x3、y1 −110−(−110)=0 −97−(−110)=3
... ... ...
x16、y13 −96−(−110)=14 −110−(−110)=0
x17、y13 −105−(−110)=5 −110−(−110)=0
表6−各位置に対するユークリッド・ノルム(第1回報告)
領域 Vx、y
x1、y1 64.66
x2、y1 63.81
x3、y1 62.13
... ...
x16、y13 58.52
x17、y13 62.18
101 無線端末
102 基地局
110,111 無線交換センター
200 地理的領域
201 無線端末
202 基地局
211 無線交換センター
212 位置特定システム
301 プロセッサ
302 信号強度データベース
303 受信器
304 送信器
Claims (5)
- (A) 基地局側に配置される位置特定システムが、無線端末が受信した第1のダウンリンク信号の信号強度測定値と、前記無線端末が送信したアップリンク信号の信号強度測定値を受信するステップと、
(B) 前記位置特定システムが、前記第1ダウンリンク信号の信号強度測定値と前記アップリンク信号の信号強度測定値に基づいて、前記無線端末の位置を特定するステップと、
(C) 前記位置特定システムが、前記無線端末における、第2ダウンリンク信号の信号強度を、前記アップリンク信号の信号強度測定値に基づいて、推定するステップと
を有し、
前記ステップ(B)は、(i)前記第1ダウンリンク信号の信号強度測定値と、(ii)前記無線端末における前記第2ダウンリンク信号の推定した信号強度との差分を、信号強度測定値と位置とを相関付けるマップに対し、パターンマッチングを行うステップを含む
ことを特徴とする無線端末の位置特定方法。 - (A) 基地局側に配置される位置特定システムが、(i)無線端末が送信し、第1の位置で受信したアップリンク信号の第1信号強度測定値と、(ii)前記無線端末が送信し、第2の位置で受信した前記アップリンク信号の第2信号強度測定値とを受信するステップと、
(B) 前記位置特定システムが、前記無線端末における、第1のダウンリンク信号の信号強度を、前記アップリンク信号の第1信号強度に基づいて、推定するステップと、
(C) 前記位置特定システムが、前記無線端末における、第2のダウンリンク信号の信号強度を、前記アップリンク信号の第2信号強度に基づいて、推定するステップと、
(D) 前記位置特定システムが、前記無線端末の位置を、前記第1のダウンリンク信号の推定した信号強度と前記第2のダウンリンク信号の推定した信号強度とに基づいて、特定するステップと
を有し、
前記ステップ(D)は、(i)前記第1ダウンリンク信号の信号強度測定値と、(ii)前記第2ダウンリンク信号の推定した信号強度との差分を、信号強度測定値と位置とを相関付けるマップに対し、パターンマッチングを行うステップを含む
ことを特徴とする無線端末の位置特定方法。 - (A) 基地局側に配置される位置特定システムが、無線端末により送信されたアップリンク信号に対する、第1の位置における第1信号強度測定値と、第2の位置における第2信号強度測定値とを得るために、携帯電話交換センターにリクエストを送信するステップと、
(B) 前記位置特定システムが、前記携帯電話交換センターから、第1信号強度測定値と第2信号強度測定値とを含むメッセージを受信するステップと、
(C) 前記位置特定システムが、前記無線端末における、第1のダウンリンク信号の信号強度を、前記第1信号強度測定値から推定するステップと、
(D) 前記位置特定システムが、前記無線端末における、第2のダウンリンク信号の信号強度を、前記第2信号強度測定値から推定するステップと、
(E) 前記位置特定システムが、前記無線端末の位置を、前記第1のダウンリンク信号の推定した信号強度と前記第2のダウンリンク信号の推定した信号強度に基づいて、特定するステップと
を有し、
前記ステップ(E)は、(i)前記第1ダウンリンク信号の信号強度測定値と、(ii)前記第2ダウンリンク信号の推定した信号強度との差分を、信号強度測定値と位置とを相関付けるマップに対し、パターンマッチングを行うステップを含む
ことを特徴とする無線端末の位置特定方法。 - (A) 基地局側に配置される位置特定システムが、無線端末における、第1信号の信号強度RDを、前記無線端末により送信された第2信号の送信強度TUに基づいて、推定するステップと、
(B) 前記位置特定システムが、前記無線端末の位置を、前記第1信号の信号強度RDに基づいて、更に前記無線端末における第3信号の信号強度測定値R 1 に基づいて特定するステップと
を有し、
前記ステップ(B)は、前記無線端末の位置に対する2次元の確率分布を、前記第1信号の信号強度R D と、前記第3信号の信号強度測定値R 1 との差の絶対値に基づいて、生成するステップを有する
ことを特徴とする無線端末の位置特定方法。 - (A) 基地局側に配置される位置特定システムが、無線端末における、第1信号の信号強度RDを、前記第1信号が送信された場所における第2信号の信号強度測定値RUに基づいて推定するステップと、
(B) 前記位置特定システムが、前記無線端末の位置を、前記第1信号の信号強度RDに基づいて、更に前記無線端末における第3信号の信号強度測定値R 1 に基づいて、特定するステップと
を有し、
前記ステップ(B)は、前記無線端末の位置に対する2次元の確率分布を、前記第1信号の信号強度R D と、前記第3信号の信号強度測定値、R 1 との差の絶対値に基づいて、生成するステップを有する
ことを特徴とする無線端末の位置特定方法。
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