JP5460587B2 - 移動通信ネットワークにおける位置測定のための方法と構成 - Google Patents

Description

本発明は、移動通信ネットワークにおける位置測定のための方法と構成に関する。さらに詳細に、本発明は、ターゲットユーザ装置（ＵＥ：Ｕｓｅｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）が接続されている無線基地局のセル識別情報を使用することによりターゲットＵＥの位置測定を行うための方法および構成の改善に関する。

全てのセルラー移動通信ネットワークは、１つの特定の基地局によってサービスが提供されるセルに分割されている。それぞれの基地局は２つ以上のセルにサービスを提供することができる。位置測定およびナビゲーションの観点からの重要な点は、ある特定のユーザ装置（ＵＥ）（端末とも呼ばれる）が位置するセルがセルラーシステムの中で認識されているという点である。従って、特定のセルがカバーする地理的エリアが判定された後には、ＵＥが接続されていて、サービスを提供しているセルの、報告されたセル識別情報がその特定の地理的エリアのセル識別情報に等しい限りにおいて、ＵＥは前記地理的エリアの中のどこかに位置していると言明することができる。

セル識別情報による位置測定方法の精度はセルの大きさによって制限される。これは、さらに工夫を凝らしたナビゲーション用途に使用することに対する幾ばくかの妨げになる。この方法の主たる利点は、非常に短い応答時間であること、それと同時に、この方法は広く広がって、セルラーでカバーされているところでは常に利用可能であることである。セル識別情報による方法は、実行するのに直接的であり、ＵＥに影響を及ぼさない。この利点によりセル識別情報による位置測定方法の開発が興味を持たれるようになった。これらの方法は強化型セル識別情報による位置測定（ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｅｌｌ ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）の方法と呼ばれ、基本的なセル識別情報による位置測定方法の利点を保持したまま、その方法の精度を高くすることを目的としている。

強化型セル識別情報による位置測定方法の１つの原理は、好ましくは、多角形（下記で説明を行う）を使用してセル外延モデルと距離測定とを組み合わせることを目的としている。セル外延モデルとは、無線基地局（ＲＢＳ：Ｒａｄｉｏ Ｂａｓｅ Ｓｔａｔｉｏｎ）のカバレッジのモデルを決めることを意味する。距離測定に関する２つの可能性は、往復時間（ＲＴＴ：ラウンド・トリップ・タイム）測定および／または伝搬路損失（パスロス）測定である。これら２つの代替的な方法の内の、より精度の高いものは往復時間測定である。伝搬路損失の測定はシャドーフェーディングの影響を被る。その結果、ＵＥへの距離の半分程度の精度になる。往復時間測定の原理を図１に示す。端的に言えば、無線基地局（ＲＢＳ）からＵＥへの電波の往復の伝搬時間が測定される。ＲＢＳからＵＥへの距離（ｒ）は次式に従う。
ｒ＝ｃ・ＲＴＴ／２
ここに、ＲＴＴは往復時間であり、またｃは光速である。

往復時間測定だけでは円が画定されるだけである。または、不正確さを考慮に入れるならば、ＲＢＳの周囲の円周状ストリップが画定されるだけである。この情報をセル多角形と合成して、円周状ストリップの左右の角度を算出することができる。

図１は往復時間と合成したセル識別情報による位置測定方法を示す。端末の位置はサービスを提供しているセルと円周状ストリップの交点として求めることができる。

いくつかのシステムでは、例えば広帯域符号分割多元接続（ＷＣＤＭＡ：Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）システムでは、往復時間（ＲＴＴ）はＵＥが位置しているところのアンテナからの距離を識別するために使用することができる。これは距離を与えるが、円またはセクタのどこにＵＥが位置するかを確定することはできない。もし、ＲＴＴ測定により、ＵＥが例えば基地局から５００ｍに位置に存在すると判定されたとしても、これは、セクタの円弧、または円の円周上におけるいずれかの位置に存在しているということである。いくつかの基地局からのＲＴＴの三角測量測定を使用して精度を上げることができる。ＲＴＴの三角測量測定は、３つのＲＢＳが同じＵＥまたはセルＩＤまでの距離を測定する方法である。ソフトハンドオーバを行っているＵＥもまた、ＵＥが存在すると識別することができる２つの基地局に対して比較的に等距離にあるエリアの中に位置する。しかし、３つのＲＢＳがいずれも端末に対してアクティブとなる確率は典型的に１０−１５％である。そのため、このような低い稼働性によって、この方法は制限を受ける。

上記で述べたように、セルの地理的外延の好ましい表現は、セル多角形方式によって与えられる（更なる説明は非特許文献１を参照されたい）。セルの外延は、自身の中に交点を持たない、３〜１５の頂点を持つ閉じた多角形によって描かれる（図１参照）。この方式は、２次元で、頂点は、ＷＧＳ８４（世界測地系）地理参照システムにおける経度と緯度との組として決定される。

頂点Ａ〜Ｅを持つセル多角形の１例を図２に示す。ＲＢＳは、通常、セルカバレッジを表すセル多角形の頂点の内の１つの近傍に位置する。

無線伝搬が複雑であるために、セル多角形方式は、真実のセルの外延の近似でしかないという点に注意すべきである。多角形方式は、例えば、計算の複雑さおよび報告するための帯域幅を考慮に入れると、合理的に柔軟な地理的表現方式を取り入れる必要から規定されるものである。

多角形方式はセルの外延（すなわち、セルカバレッジ）を近似するものであり、それが、ある程度の確実性を持ったセルの外延を代表するものであるためには、多角形は通常、セル計画ツールの中で事前に決定されていなければならない。この確実性は、ＵＥがセル多角形によって表現されるセル（ＲＢＳ）に接続されるという事実を条件として、ＵＥがこのセル多角形の中に位置する確率を表現することを意図している。セル多角形に関する、基盤となるオフラインでの計算は、例えば、工夫を凝らすレベルを変化させて行うカバレッジエリアのシミュレーションに基づくことができる。しかしながら最終的な結果は、算出されたセル外延の確実性を考慮に入れると、通常は、非常に信頼性の高いものではない。その結果、それぞれのセルに対して、確実性と事前に算出したセル多角形との間を、フィールドデータを使用して整合を取る必要がある。しかしこれは、通常では可能な方法ではない。

強化型セル識別情報による位置測定方法についてのアイデアは、ＵＥが１つまたは複数のセルとソフトハンドオーバまたはソフターハンドオーバを行っている地域の、事前に計算された地図を使用することであった。ソフトハンドオーバおよびソフターハンドオーバについては非特許文献２でより詳細に説明されている。これは、典型的には、サービスを提供するＲＢＳへの距離が大体等しいエリアにおいて生ずる。このようなエリアはセル全体からすると相当に小さなエリアであり、ＵＥがこのようなエリアに位置しているときにはいつでも、基本的なセル識別情報による位置測定方法よりも高い精度でその位置を特定できる可能性がある。通常は、これらの地図は、セル多角形そのものとして計画ツールの中で事前に計算がなされている。

３ＧＰＰ、ＴＳ２３．０３２、「Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ Ａｒｅａ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ（ＧＡＤ）」 Ｈ．Ｈｏｌｍａ ａｎｄ Ｔｏｓｋａｌａ 「ＷＣＤＭＡ ｆｏｒ ＵＭＴＳ−Ｒａｄｉｏ ａｃｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｉｒｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｂｉｌｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｃｈｉｃｈｅｓｔｅｒ、ＵＫ、Ｗｉｌｅｙ、２００２

本発明の目的は、現行のセル識別情報による位置測定を改善することである。

第１の視点に従えば、これは、セルラー移動通信ネットワークにおける、ターゲットユーザ装置ＵＥの位置を特定するための方法によって達成される。セルラー移動通信は、無線によってＵＥと通信を行うよう適合された複数の無線基地局ＲＢＳと、前記ＲＢＳの少なくとも１つを制御するよう適合された少なくとも１つの無線ネットワーク制御装置とを備える。本方法は、以下のステップを備える。すなわち、ターゲットＵＥが接続されているＲＢＳを識別し、それにより、識別したＲＢＳの位置を特定するステップと、前記ターゲットＵＥとは異なる他の第１および第２のＵＥ（付加的なＵＥ）であって、第１および第２の付加的なＵＥの内の少なくとも１つが、ターゲットＵＥが接続されているＲＢＳとは異なるＲＢＳに接続されている、第１および第２の付加的なＵＥを選定するステップと、ターゲットＵＥと識別されたＲＢＳとの間の往復時間の測定に関した情報を受信するステップと、第１の付加的なＵＥとそれが接続されているＲＢＳとの間の往復時間の測定に関した情報を取得するステップと、第２の付加的なＵＥとそれが接続されているＲＢＳとの間の往復時間の測定に関した情報を取得するステップと、ターゲットＵＥと第１の付加的なＵＥとの間の測定に関した情報を受信するステップと、ターゲットＵＥと第２の付加的なＵＥとの間の測定に関した情報を受信するステップと、第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとの間の測定に関した情報を受信するステップと、識別したＲＳＢに関する知識と受信した情報とを使用することにより、ターゲットＵＥの位置を判定するステップとである。

第２の視点に従えば、これは、セルラー移動通信ネットワークにおける、ターゲットユーザ装置ＵＥの位置を特定するための位置決定ノードによって達成される。セルラー移動通信は、無線によってＵＥと通信を行うよう適合された複数の無線基地局ＲＢＳと、前記ＲＢＳの少なくとも１つを制御するよう適合された少なくとも１つの無線ネットワーク制御装置とを備える。ここで、ネットワーク（たとえば無線ネットワーク制御装置）は、ターゲットＵＥが接続されているＲＢＳを識別し、それにより、識別したＲＢＳの位置を特定する手段と、第１および第２の付加的なＵＥであって、第１および第２の付加的なＵＥの内の少なくとも１つが、ターゲットＵＥが接続されているＲＢＳとは異なるＲＢＳに接続されている、第１および第２の付加的なＵＥを選定するための手段とを備える。第１および第２の付加的なＵＥを選定する手段は、ターゲットＵＥの中のユニットまたはネットワークノードの中のエンティティ（実体）であってよい。位置決定ノードは、ターゲットＵＥと識別されたＲＢＳとの間の往復時間の測定に関した情報と、第１の付加的なＵＥとそれが接続されているＲＢＳとの間の往復時間の測定に関した情報と、第２の付加的なＵＥとそれが接続されているＲＢＳとの間の往復時間の測定に関した情報とを受信するよう適合された入力手段を備える。往復時間の測定値は、位置決定ノードの中のメモリから、または、ＵＥまたはＲＢＳから得ることができる。さらに、ターゲットＵＥと第１の付加的なＵＥとの間の測定に関した情報と、ターゲットＵＥと第２の付加的なＵＥとの間の測定に関した情報と、第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとの間の測定に関した情報とがまた、第１のＩ／Ｏ手段によって受信される。また、位置決定ノードは、識別されたＲＢＳに関する知識と受信した情報とを使用することにより、ターゲットＵＥの位置を求めるよう適合された算出器を備える。

本発明に関わる利点は、ターゲットＵＥとＲＢＳとの間の往復時間の測定と、ターゲットＵＥと少なくとも２つの付加的なＵＥとの間の更なる測定とを合成することにより、高い精度の位置測定が達成されるという点である。

本発明の実施形態に関わる利点は、ＵＥがＳＨＯ（ソフトハンドオーバ）において三角測量計算を行う必要性を回避できるので、高い利用性が提供される点である。

本発明の実施形態に関わる更なる利点は、これは緊急（エマージェンシー）サービスに対するバックアップとして使用することができる点である。いかなる理由によりＧＰＳデータが利用できない場合にも、ＲＢＳとＵＥの間の測定、およびＵＥとＵＥとの間の往復時間測定または片道時間測定は、緊急呼の位置測定、またはターゲットＵＥの追跡に使用することができる。さらに、精度がＦＣＣ（Ｆｅｄｅｒａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ）の要求条件（緊急呼は確率６７％では５０ｍ以内、確率９５％では１５０ｍ以内で位置測定がなされる必要がある）以内にあれば、本発明の実施形態に従った方法は、ＧＰＳの代替として使用することもできる。

往復時間遅延と合成したセル識別情報による位置測定方法を示す図である。 頂点Ａ〜Ｅも持つセル多角形の１例を示す図である。 ３者の交点ＲＴＴＣｅｌｌＣ＋ＵＥ２ＵＥ３ＳＴＴ＋ＵＥ１ＵＥ３ＳＴＴ（すなわち、（ＵＥ３とセルＣとの間の往復時間）＋（ＵＥ２とＵＥ３との間の片道時間）＋（ＵＥ１とＵＥ３との間の片道時間））におけるＵＥ３の位置測定を示した図である。 本発明の１つの実施形態に従った、ケース１のシグナリングフローチャートである。 本発明の１つの実施形態に従った、ケース２のシグナリングフローチャートである。 本発明の１つの実施形態に従った、ケース３のシグナリングフローチャートである。 本発明の１つの実施形態に従った位置決定ノードを示す図である。 本発明に従った方法を示す図である。

本発明は、ターゲットＵＥとそのターゲットＵＥが接続されているＲＢＳとの間の往復時間（ＲＴＴ：Ｒｏｕｎｄ−ｔｒｉｐ−ｔｉｍｅ）測定の相対的精度を増大させるための方法と構成を導入する。この測定は、ＲＢＳ−ＵＥＲＴＴ測定と呼ばれ、ここでは、ターゲットＵＥは位置を決定される対象となるＵＥである。これは、少なくとも第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとを選定することにより達成される。本発明に従えば、ＲＢＳ−ＵＥＲＴＴ測定は、ターゲットＵＥと第１の付加的なＵＥとの間の測定と、ターゲットＵＥと第２の付加的なＵＥとの間の測定と、第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとの間の測定とが合成される。さらに、第１の付加的なＵＥとそのＲＢＳとの間の測定と、第２の付加的なＵＥとそのＲＢＳとの間の測定もまた必要である。これらのＲＴＴ測定結果は、位置決定ノードには既に得られている。ＵＥの間での測定はＵＥ−ＵＥ測定と呼ばれる。これらの測定を使用して、測定に使用したこれら３つのＵＥの間の物理的距離を確定することができる。そして、それにより、ターゲットＵＥが位置する点に到達することができる。

本明細書において、ＵＥ−ＵＥ測定は、ＵＥが互いに直接的に通信できることを前提としている。従って、ターゲットＵＥがセルまたはセクタの中に位置する場合に、ＲＢＳ−ＵＥＲＴＴ測定をＵＥ−ＵＥ測定と合成することにより、ターゲットＵＥのＲＢＳからの距離、および測定グループに含まれている付加的なＵＥからの距離の測定を改善することができ、より正確な測定を行うことができる。

従って、本発明は、直接のＵＥ−ＵＥ通信が可能な無線アクセス技術（ＲＡＴ：Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）に適用することができる。従って、本発明は長期的進化（ＬＴＥ：Ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）ネットワーク、４Ｇネットワークおよびアドホックネットワークに適用することができる。しかしながら、他のＲＡＴが直接のＵＥ−ＵＥ通信の可能性を開発するならば、本発明はこれらの他のＲＡＴにも適用することが可能であろう。

さらに、識別情報を持ち、ＵＥと同様な方式で無線電波を送受信できる固定の中継点を使用して、例えば、侵入者警告、火災警告、または動き検出器を持つカメラ等に関して、計算の精度を上げる、または計算の複雑さを低減することができる。

不明確でない解を得るためには、第１の付加的なＵＥは第１のＲＢＳに接続され、第２の付加的なＵＥは第２のＲＢＳに接続されるが、ターゲットＵＥは第１のＲＢＳまたは第２のＲＢＳのどちらにも接続されていないという条件で、第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとが選定されなければならない。

あるいは、第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとの内のどちらか一方はターゲットＵＥと同じＲＢＳに接続されていてもよい。しかしながら、その場合に不明確でない解を得るためには、前記第１または第２の付加的なＵＥの内の少なくともどちらか一方の位置に関する情報が得られる必要がある。

本発明の実施形態に従えば、往復時間測定は、ＲＡＴにおけるこれらのＵＥが互いに同期していない場合に使用される。そして、片道時間測定はＲＡＴにおけるこれらのＵＥが互いに同期している場合に使用される。

ＵＥとＲＢＳとの間の無線インタフェースを通してのシグナリングは、結果として隣接セルに存在している第１および第２の付加的なＵＥを識別するための接続メッセージとなり、これにより前記識別された複数のＵＥは互いに直接に信号を送信できるようになる。そしてＲＴＴまたはＳＴＴを使用して、そのＵＥの周囲にある円の中に位置するＵＥであって、計算対象グループに含まれる１つまたは複数のＵＥまでの物理的距離が算出される。

算出される物理的距離は、ターゲットＵＥが接続されているＲＢＳからそれぞれのＵＥに対してはＲＴＴ測定の形で、また、複数のＵＥ間の場合にはＵＥとＵＥとの間のＲＴＴ測定またはＳＴＴ測定の形で算出される。これらの測定値による三角測量は、ターゲットＵＥのＲＴＴ測定の外周と他のＵＥのＲＴＴ／ＳＴＴ測定との交点を求めることに帰着する。位置決定ノードはＵＥの位置測定結果を算出し、位置測定メッセージとして、またサービスアプリケーション、またはデータを要求する別のインスタンスをＵＥに送信する。このようにしてターゲットＵＥの位置は識別される。図３は３者の交点ＲＴＴＣｅｌｌＣ＋ＵＥ２ＵＥ３ＳＴＴ＋ＵＥ１ＵＥ３ＳＴＴ（すなわち、（ＵＥ３とセルＣとの間の往復時間）＋（ＵＥ２とＵＥ３との間の片道時間）＋（ＵＥ１とＵＥ３との間の片道時間））におけるＵＥ３の識別を示したものである。ＵＥの位置は、一組の非線形方程式を解くことにより算出される。一意の（ユニークな）位置を得るためには、測定値の数が未知数の数と比較して多いかまたは等しい必要がある。

ここでの未知パラメータはそれぞれのＵＥに対して２次元座標で表される。ＮをＵＥの数であるとすれば、未知パラメータの数は２Ｎに等しい。

測定値の数は、ＵＲ−ＲＢＳのＲＴＴ測定値の数ＮとＵＥ−ＵＥのＲＴＴ測定値の数Ｎ＊（Ｎ−１）／２とを加えたものとなり、全てのＵＥペアは互いにＲＴＴ測定が可能であると仮定すると、測定値の数は、Ｎ＊（Ｎ＋１）／２となる。

Ｎ＝３に対しては６つの未知数と６つの測定値を得る。従って解を得ることができる。

ＲＢＳｉは位置座表（ｘ_ｂｉ，ｙ_ｂｉ）、ｉ＝１，２，３およびＵＥｉは座標（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ）、ｉ＝１，２，３を持つと仮定する。測定が完全に行われたとすると、数学的には課題は以下のよう表される。
ｒ_ｂ１＝（（ｘ_ｂ１−ｘ_１）^２＋（ｙ_ｂ１−ｙ_１）^２）^１／２
ｒ_ｂ２＝（（ｘ_ｂ２−ｘ_２）^２＋（ｙ_ｂ２−ｙ_２）^２）^１／２
ｒ_ｂ３＝（（ｘ_ｂ３−ｘ_３ ^）２＋（ｙ_ｂ３−ｙ_３）^２）^１／２
ｒ_１２＝（（ｘ_１−ｘ_２）^２＋（ｙ_１−ｙ_２）^２）１／２
ｒ_１３＝（（ｘ_１−ｘ_３）^２＋（ｙ_１−ｙ_３）^２）^１／２
ｒ_２３＝（（ｘ_２−ｘ_３）２＋（ｙ_２−ｙ_３）^２）^１／２
６本の方程式と６つの未知数によって一意の解が存在することができる。しかしながら、３つの全てのＲＢＳの位置が一致する場合には、一意の解は存在しない。このことは、例えば、上式のヤコビアンを導出することにより示すことができる。ヤコビ行列は要素（ｉ，ｋ）として測定値＃ｉのパラメータ＃ｋに関する微係数を含む（ここに、ｉ＝１，．．．，６およびｋ＝１，．．．，６である）。ここで、パラメータの順序は任意で、（ｘ_１，ｙ_１，ｘ_２，ｙ_２，ｘ_３，ｙ_３）でもよい。ｘ_ｂ１＝ｘ_ｂ２＝ｘ_ｂ３およびｙ_ｂ１＝ｙ_ｂ２＝ｙ_ｂ３の場合には、ヤコビ行列は特異行列になって一意の解は存在しないことを意味する。一連の可能な位置はこの方程式を満足する。２つのＢＳの位置が等しい場合には、少なくとも２つの明らかに異なる解が存在する可能性があると推論される。その他の場合には、パラメータベクトルはこの分野で既知の技術を使用して解くことができる。これは例えば、テイラー級数による探索、または、円弧に沿った網羅的な探索であってもよい。代替として、距離ｒ_ｂ１、ｒ_ｂ２、ｒ_ｂ３は既知であると仮定できるとすれば、課題をＵＥへの角度だけの変数を持つ方程式として扱うことができる。この場合には、方程式は次元が３になり、解くのがより容易になる。

更なるＵＥを計算クラスタの中に追加して精度を上げることができる。これは、例えば、更なるＵＥに対して別のＲＢＳＲＴＴ測定値が得られる場合、または、ＵＥ機能を持つデバイスが固定位置にあって計算の中では定数として使用される場合である。

ある特定の変数の値が他の測定によって明らかになる場合には、これらの変数の値は測定される必要がないので、この限りにおいては、これらの計算に必要なアルゴリズムと方程式は動的に変化させることができる。この方式では測定資源は限定することができる。または、それらの算出方法は必要に応じて行うことができる。無線基地局アンテナは移動しないので、計算における正当な定数であり、従って、位置測定の計算に役立たせることができる。または、ＵＥ機能を持つ固定位置デバイスも同様である。これは例えば、場所を移動しない、ＵＥ機能を装備したユニットであり、ユニットの位置は、設置時に設定されてからは場所を移動しないように設定される。

位置算出は位置決定ノードの中で実行される。位置決定ノードは、無線アクセス技術に対してはセルにサービスを提供するネットワークの制御装置の中、または、同様の算出を行うノードの中に設備することができる。同期ネットワークにおいては、ＵＥとＵＥとの間の測定は、片道時間測定、すなわち信号送信元ＵＥにメッセージを返す必要がないことが望ましい。非同期ネットワークにおいてはＲＴＴが使用される。このＲＴＴは、ＵＥの受信と送信の瞬時時刻の差に関するシグナリングを含む。

ＲＴＴのＵＥ−ＵＥ位置測定が可能なネットワークにおいては、すなわち、ＵＥとＵＥとの間の直接の通信がイネーブルされている場合には、メッセージは計算クラスタの中にあるエンティティ（実体）の間を通過するであろう。これらの計算は、ネットワークの中のＵＥが同期しているか否かに依存して異なる。この依存性によって３つの場合が生じ、これらに関しては以下でより詳細に記述する。
ケース１−非同期ＵＥからのＲＴＴ測定値がターゲットＵＥで収集されて、位置測定情報が無線アクセスネットワーク（ＲＡＮ）の位置決定ノードに送信される。
ケース２−同期ＵＥからのＳＴＴ測定値がＲＡＮの位置決定ノードに直接に送信される。
ケース３−同期ＵＥからのＳＴＴ測定値がターゲットＵＥで収集されて、位置測定情報がＲＡＮの位置決定ノードに送信される。

全ての場合が位置算出に対するコアネットワーク（ＣＮ：Ｃｏｒｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）からの初期位置測定要求から開始される。この初期位置測定要求は、位置算出を行うために、ある特定のセルの中に存在すると識別されたターゲットＵＥに向けられ、そのセルには他のＵＥもまた存在することが分かっている。

ＵＥ（ターゲットセルを含めて）が存在するセルにおいては、ＵＥとＲＢＳとの間のＲＴＴ測定は既に公に実現されていることを前提としていることに注意を要する。

本発明の１つの実施形態に従った図４のフローチャートとともに、ケース１に関してより詳細に記述する。

ターゲットＵＥがＣＮから位置測定要求を受信すると、ターゲットＵＥは、ＵＥ−ｉｄおよびｃｅｌｌ−ｉｄ（セルｉｄ）とともにＰｉｎｇ（ピング）メッセージを測定クラスタに属している他のＵＥに送信する。このメッセージはピングメッセージを受信することができるとターゲットＵＥが知っている特定のＵＥ（例えば、前記特定のＵＥの送信を以前から監視しているＵＥ）を宛先とするか、または、ピングメッセージを受信する全てのＵＥが応答を返すことができるように宛先ＩＤなしで送信することができる。この手順はネットワーク事業者、および、ネットワークの中の任意の制御エンティティによって制御することができる。測定を行うＵＥは、ＵＥ−ｉｄ、セルｉｄ、およびＲＸ−ＴＸ時間差の測定値を持つ応答メッセージをターゲットＵＥに返送する。ターゲットＵＥ、またはネットワークは、測定クラスタに属している複数のＵＥのうちから第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとを選定する。この選定は、随時に行うものであって、完全性を侵害または破るものであってはならない。それは無線インタフェースにおけるシグナリングの一部分であることが望ましい。選定されたＵＥは、ターゲットＵＥ、ネットワークノード、または位置決定ノードによって、ＵＥ−ＵＥ測定が実行される前に通知されるてもよい（図中には示されていない）。

応答メッセージのデータは、これら選定された第１および第２の付加的なＵＥに対してターゲットＵＥの中に収集される。応答メッセージは、ターゲットＵＥと、それぞれ第１の付加的なＵＥおよび第２の付加的なＵＥとの間のＲＴＴを求めるのに使用される。ターゲットＵＥは、第１および第２の付加的なＵＥに要求を送信し、第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとの間のＲＴＴ測定が実行されるべきことを要求する。そして、これらのＲＴＴ測定の結果はターゲットＵＥに送信される。

さらに、ターゲットＵＥが収集したデータは、メッセージの中でＲＡＮの位置決定ノードに送信される。位置決定ノードは、ターゲットＵＥとそのＲＢＳとの間、第１の付加的なＵＥとそのＲＢＳとの間、および第２の付加的なＵＥとそのＲＢＳとの間で、正当なＲＴＴ測定が得られたことの検証を行う。これらの測定結果は、例えば、位置決定ノードのメモリの中に記憶されている。もし正当なＲＴＴ測定が得られていなければ、その欠落しているＲＴＴ測定は実行されなければならない。ＲＡＮはその欠落しているＲＴＴ測定に対する要求を開始することができる。これにより位置決定ノードは、ＵＥとＵＥとの間の測定およびＵＥとＲＢＳとの間の測定を合成した三角測量計算を実行することができる。ターゲットＵＥの位置を備える位置測定メッセージは、ターゲットＵＥ、または位置測定要求の発信元に返送される。

全ての測定は、メッセージチェーンの中の全てのシステム変数に対して補償値を用いて計算され、測定を極力正確に行うことにより位置測定メッセージの品質を保証する。

本発明の１つの実施形態に従った図５のフローチャートとともに、ケース２に関してより詳細に記述する。

ターゲットＵＥがＣＮから位置測定要求を受信すると、ターゲットＵＥは、ＵＥ−ｉｄおよびセルｉｄを持つピングメッセージを測定クラスタに属しているＵＥに送信する。測定を行うＵＥは、ＵＥ−ｉｄおよびセルｉｄおよび片道時間（ＳＴＴ：Ｓｉｎｇｌｅ Ｔｒｉｐ Ｔｉｍｅ）の測定値を搭載したメッセージを位置決定ノードに送信する。位置決定ノードは、第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとを、測定クラスタのＵＥから選定する。そして、測定されたＳＴＴと、前記第１および第２の付加的なＵＥについてのＵＥ−ｉｄおよびセルｉｄとが、位置決定ノードの中に記憶される。第１および第２の付加的なＵＥには、それらが第１および第２の付加的なＵＥとして選定されたことが、例えばターゲットＵＥ（図示せず）によって通知される。この選定は上記で記述したのと同じ方式で実行される。測定を行うＵＥは、ＳＴＴ測定に基づいて距離を算出するか、または、距離算出は位置決定ノードの中で実行することができるという点に注意を要する。そして、位置決定ノードは、ＳＴＴ測定が第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとの間で実行され、位置決定ノードに送信されて位置決定ノードで収集されるように、第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとに対して要求を送信する。

上記したように、位置決定ノードは、第１の付加的なＵＥ、第２の付加的なＵＥ、およびターゲットＵＥに対して正当なＵＥ−ＲＢＳ測定値が得られたか否かの判定を行う。いずれかの正当なＲＴＴ測定が欠落していれば、位置決定ノードは、この測定が実行されるべきであることを要求する。そして、ＵＥとＵＥとの間のＳＴＴおよびＵＥとＲＢＳとの間のＲＴＴを合成した三角測量計算が実行される。位置測定メッセージは、ターゲットＵＥまたは位置測定要求の発信元に返送される。

本発明の１つの実施形態に従った図６のフローチャートとともに、ケース３に関してより詳細に記述する。

ターゲットＵＥがＣＮから位置測定要求を受信すると、ターゲットＵＥは、ＵＥ−ｉｄおよびセルｉｄを持つＰｉｎｇメッセージを測定クラスタの中にあるＵＥに送信する。測定を行うＵＥは、ＵＥ−ｉｄおよびセルｉｄおよび片道時間（ＳＴＴ）測定値を持つメッセージをターゲットＵＥに送信する。測定を行うＵＥは距離を算出することができる。または、ターゲットＵＥが距離を算出してもよいし、または、それらの組み合わせを実行してもよい。それにより、測定するＵＥからとターゲットＵＥからの双方の距離算出が使用されて、平均値から距離が求められる。上記で記述したように、ターゲットＵＥは、第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとを測定クラスタから選定する。そして、前記第１および第２の付加的なＵＥに対する、測定されたＳＴＴおよびＵＥ−ｉｄおよびセルｉｄはターゲットＵＥの中に記憶される。第１および第２の付加的なＵＥは、それらが第１および第２の付加的なＵＥとして選定されたことを、例えばターゲットＵＥ（図示せず）またはネットワークノードによって通知される。第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとの間のＳＴＴ測定も実行され、ターゲットＵＥに送信されてターゲットＵＥによって収集される。ターゲットＵＥは収集した測定結果を位置決定ノードに送信する。

上記で記述したように、位置決定ノードは、第１の付加的なＵＥ、第２の付加的なＵＥ、およびターゲットＵＥに対して正当な測定値が得られたか否かを判定する。いずれかの正当なＲＴＴ測定が欠落している場合には、位置決定ノードは、この測定が実行されるべきであることを要求する。そしてＵＥとＵＥとの間のＳＴＴおよびＵＥとＲＢＳとの間のＲＴＴを合成した三角測量計算が実行される。位置測定メッセージは、ターゲットＵＥまたは位置測定の要求元に返送される。

これら３つのケース１〜３の全てを参照すると、ターゲットＵＥの位置の算出を失敗した場合には、測定報告の失敗メッセージをターゲットＵＥおよび／またはＣＮに送信してもよい。一方、ターゲットＵＥの位置の算出に成功した場合には、位置測定報告の成功メッセージをターゲットＵＥおよび／またはＣＮに送信してもよい。上記したように、第１および第２の付加的なＵＥは、第１の付加的なＵＥは第１のＲＢＳに接続され、第２の付加的なＵＥは第２のＲＢＳに接続され、第１のＲＢＳと第２のＲＢＳとは異なっており、さらに第１および第２のＲＢＳはターゲットＵＥが接続されているＲＢＳとは異なるように選定されることが望ましい。本明細書において、「異なる」とは、ＲＢＳ１の１つまたは複数のアンテナがＲＢＳ２の１つまたは複数のアンテナと比較して地理的に同一位置にない場合のことを意味する。

しかしながら、第１および第２の付加的なＵＥの内の少なくとも１つの場所が既知である場合には、第１および第２のＲＢＳの内の１つは、ターゲットＵＥが接続されているＲＢＳと同じであってもよい。

従って、本発明の実施形態に従った、図７に示される位置決定ノードは、第１の入力／出力（Ｉ／Ｏ）手段７０３と、ＲＢＳと、第２の入力／出力（Ｉ／Ｏ）手段７０５とを備える。第１の入力／出力（Ｉ／Ｏ）手段７０３はＵＥ７０１に対するメッセージの受信と送信とを行い、ＲＴＴ測定値をメモリ７０６から取り出したり、メモリ７０６に記憶したりするためのものであり（図７に示されたＵＥ／ＲＢＳは任意のＵＥ／ＲＢＳを代表すると理解されるべきである）、第２の入力／出力（Ｉ／Ｏ）手段７０５は、メッセージをＣＮ７０７から受信する、およびＣＮ７０７に送信するためのものである。

第１のＩ／Ｏ手段７０３によってＵＥ７０１から受信された測定値は、演算ユニット７０４に転送され、そこで、受信した測定値とメモリ７０６の中に記憶されている正当なＲＴＴ測定値に基づいて、ターゲットＵＥの位置が算出される。このＲＴＴ測定は、ターゲットＵＥと識別されたＲＢＳとの間の往復時間測定と、第１の付加的なＵＥとそれが接続されているＲＢＳとの間の往復時間測定と、第２の付加的なＵＥとそれが接続されているＲＢＳとの間の往復時間測定とである。メモリの中に正当なＲＴＴ測定値が記憶されていない場合には、関連するＵＥとそれが接続されているＲＢＳとによってＲＴＴ測定が実行されなければならない。ターゲットＵＥと第１の付加的なＵＥとの間の測定、ターゲットＵＥと第２の付加的なＵＥとの間の測定、および第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとの間の測定もまた必要である。

演算ユニット７０４の出力はターゲットユニットの位置を示す。そして、前記出力は、第１のＩ／Ｏ手段７０３または第２のＩ／Ｏ手段７０５を介して、ターゲットＵＥまたは別の位置測定要求エンティティに転送される。第１のＩ／Ｏ手段７０３および第２のＩ／Ｏ手段７０５は、位置測定に成功したかまたは失敗したかに関する報告を送信するために使用することもできる。

図示された実施形態においては、位置測定ユニット７０２は無線アクセスネットワークの中に位置している。しかしながら、位置測定ユニットはＵＥ（端末）の中に位置することもできる。その場合には、位置決定ノードが無線アクセスネットワークに送信すると意図して開示する全てのメッセージは、関連する位置決定ノードを備えるＵＥに送信されなければならない。

本発明に従った方法は、図８のフローチャートによって示され、以下のステップを備える。

ステップ８０１で、ターゲットＵＥが接続されているＲＢＳを識別する。これにより識別したＲＢＳの位置を知る。

ステップ８０２で、第１および第２の付加的なＵＥを選定する。ここで、第１および第２の付加的なＵＥの内の少なくとも１つは、ターゲットＵＥが接続されているＲＢＳとは異なるＲＢＳに接続されている。

ステップ８０３で、ＲＴＴ測定に関する情報を受信する。この情報は以下の測定に関する情報である。すなわち、ターゲットＵＥと識別されたＲＢＳとの間の往復時間の測定と、第１の付加的なＵＥとそれが接続されているＲＢＳとの間の往復時間の測定と、第２の付加的なＵＥとそれが接続されているＲＢＳとの間の往復時間の測定とである。この情報は、位置決定ノードが、メモリの中から、または関連するノードから要求して得ることができる。

ステップ８０４で、ＵＥ−ＵＥ測定に関する情報を受信する。この情報は、ターゲットＵＥと第１の付加的なＵＥとの間の測定、およびターゲットＵＥと第２の付加的なＵＥとの間の測定、および第１の付加的なＵＥと第２の付加的なＵＥとの間の測定に関する情報である。

ステップ８０５で、識別したＲＢＳに関する知識と受信した情報とを使用してターゲットＵＥの位置を決定する。

本発明は上記で記述した好適な実施形態に限定されるものではない。種々の代替物、変形、および均等物を使用することができる。従って、上記の実施形態は本発明の範囲を限定すると理解されるべきではなく、本発明は添付の特許請求の範囲によって画定される。

Claims (14)

1. 無線により複数のユーザ装置（ＵＥ）と通信する複数の無線基地局（ＲＢＳ）と、該複数の無線基地局の少なくとも１つを制御する無線ネットワーク制御装置とを備えたセルラー移動通信ネットワークにおいて位置測定のターゲットとなるターゲットユーザ装置の位置を決定する方法であって、
   設置されている位置が既知である無線基地局であって、前記ターゲットユーザ装置と接続している無線基地局を識別するステップと、
   第１の付加的なユーザ装置と第２の付加的なユーザ装置とを選択するステップであって、該第１の付加的なユーザ装置と該第２の付加的なユーザ装置とのうちの少なくとも１つが、前記ターゲットユーザ装置が接続している無線基地局とは異なる無線基地局に接続されている、前記ステップと、
   前記ターゲットユーザ装置と、前記識別された無線基地局との間におけるラウンドトリップ時間の測定値に関する情報を受信するステップと、
   前記第１の付加的なユーザ装置と、前記第１の付加的なユーザ装置が接続している無線基地局との間におけるラウンドトリップ時間の測定値に関する情報を取得するステップと、
   前記第２の付加的なユーザ装置と、前記第２の付加的なユーザ装置が接続している無線基地局との間におけるラウンドトリップ時間の測定値に関する情報を取得するステップと、
   前記ターゲットユーザ装置と、前記第１の付加的なユーザ装置との間におけるラウンドトリップ時間または片道時間の測定値に関する情報を受信するステップと、
   前記ターゲットユーザ装置と、前記第２の付加的なユーザ装置との間におけるラウンドトリップ時間または片道時間の測定値に関する情報を受信するステップと、
   前記第１の付加的なユーザ装置と、前記第２の付加的なユーザ装置との間におけるラウンドトリップ時間または片道時間の測定値に関する情報を受信するステップと、
   前記識別された無線基地局の情報と、前記受信した複数の情報とを使用して前記ターゲットユーザ装置の位置を決定するステップと
   を有することを特徴とする方法。
2. 前記第１の付加的なユーザ装置は第１の無線基地局と接続しており、前記第２の付加的なユーザ装置は第２の無線基地局と接続しており、前記第１の無線基地局と前記第２の無線基地局は、前記ターゲットユーザ装置が接続している無線基地局と異なっていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 固定の地点の位置を示す位置情報を受信するステップをさらに備え、
   前記位置情報が前記ターゲットユーザ装置の位置を決定する際に使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 複数のユーザ装置間における少なくとも１つの測定値はラウンドトリップ時間の測定値であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記複数のユーザ装置間における測定値に関する前記情報は前記ターゲットユーザ装置を介して受信された情報であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 複数のユーザ装置間における少なくとも１つの測定値は片道時間の測定値であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記ターゲットユーザ装置の位置は、無線アクセスネットワークにおける位置決定ノードにおいて決定されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記ターゲットユーザ装置の位置は、いずれかのユーザ装置において決定されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
9. 無線により複数のユーザ装置（ＵＥ）と通信する複数の無線基地局（ＲＢＳ）と、該複数の無線基地局の少なくとも１つを制御する無線ネットワーク制御装置とを備えたセルラー移動通信ネットワークにおいて位置測定のターゲットとなるターゲットユーザ装置の位置を決定する位置決定ノードであって、前記セルラー移動通信ネットワークは、設置されている位置が既知である無線基地局であって、前記ターゲットユーザ装置と接続している無線基地局を識別する手段と、第１の付加的なユーザ装置と第２の付加的なユーザ装置とを選択する手段であって、該第１の付加的なユーザ装置と該第２の付加的なユーザ装置とのうちの少なくとも１つが、前記ターゲットユーザ装置が接続している無線基地局とは異なる無線基地局に接続されている、該手段とを備えており、
   前記位置決定ノードは、
   前記ターゲットユーザ装置と前記識別された無線基地局との間におけるラウンドトリップ時間の測定値に関する情報と、前記第１の付加的なユーザ装置と前記第１の付加的なユーザ装置が接続している無線基地局との間におけるラウンドトリップ時間の測定値に関する情報と、前記第２の付加的なユーザ装置と前記第２の付加的なユーザ装置が接続している無線基地局との間におけるラウンドトリップ時間の測定値に関する情報と、前記ターゲットユーザ装置と前記第１の付加的なユーザ装置との間におけるラウンドトリップ時間または片道時間の測定値に関する情報と、前記ターゲットユーザ装置と前記第２の付加的なユーザ装置との間におけるラウンドトリップ時間または片道時間の測定値に関する情報と、前記第１の付加的なユーザ装置と前記第２の付加的なユーザ装置との間におけるラウンドトリップ時間または片道時間の測定値に関する情報とを受信する入力手段と、
   前記識別された無線基地局の情報と前記受信した複数の情報とを使用して前記ターゲットユーザ装置の位置を決定する演算手段と
   を備えたことを特徴とする位置決定ノード。
10. 前記第１の付加的なユーザ装置は第１の無線基地局と接続しており、前記第２の付加的なユーザ装置は第２の無線基地局と接続しており、前記第１の無線基地局と前記第２の無線基地局は、前記ターゲットユーザ装置が接続している無線基地局と異なっていることを特徴とする請求項９に記載の位置決定ノード。
11. 前記入力手段は、固定の地点の位置を示す位置情報をも受信する手段であり、
    前記位置情報が前記ターゲットユーザ装置の位置を決定する際に使用されることを特徴とする請求項９に記載の位置決定ノード。
12. 複数のユーザ装置間における少なくとも１つの測定値はラウンドトリップ時間の測定値であることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の位置決定ノード。
13. 前記複数のユーザ装置間における測定値に関する前記情報は前記ターゲットユーザ装置を介して受信された情報であることを特徴とする請求項１２に記載の位置決定ノード。
14. 複数のユーザ装置間における少なくとも１つの測定値は片道時間の測定値であることを特徴とすることを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の位置決定ノード。

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