広域測位システム
受信機の位置を決定するためのシステム及び方法が記載される。測位システムは、測位信号をブロードキャストする送信機を含む送信機ネットワークを含む。測位システムは、測位信号及び／又は衛星信号を取得して追跡するリモート受信機を含む。衛星信号は衛星ベースの測位システムの信号である。リモート受信機の第１のモードは、リモート受信機が測位信号及び／又は衛星信号を使用して位置を計算する、端末ベースの測位を使用する。測位システムはリモート受信機に結合されたサーバーを含む。リモート受信機の第２の動作モードは、サーバーが測位信号及び／又は衛星信号からリモート受信機の位置を計算する、ネットワークベースの測位を含み、リモート受信機は測位信号及び／又は衛星信号を受信してサーバーに転送する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２００８年９月１０日に出願された米国（ＵＳ）特許出願第６１／０９５，８５６号の利益を主張する。
【０００２】
本出願は、２００９年３月２４日に出願された米国特許出願第６１／１６３，０２０号の利益を主張する。
本発明は一般に測位システムに関連する。本発明は、特に広域測位システムに関連する。
【背景技術】
【０００３】
全地球測位システム（ＧＰＳ）のような測位システムが長年にわたって使用されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、貧弱な信号条件においては、これら従来の測位システムは性能が劣化することがあり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
受信機の位置を決定するためのシステム及び方法が記載される。実施例の測位システムは、測位信号（positioning signals）をブロードキャスト（放送）する送信機を含む送信機ネットワークを含む。測位システムは、測位信号及び／又は衛星信号を取得して追跡するリモート受信機を含む。衛星信号は衛星ベースの測位システムの信号である。リモート受信機の第１のモードは、リモート受信機が測位信号及び／又は衛星信号を使用して位置を計算する、端末ベースの（terminal-based）測位（位置決め、positioning）を使用する。測位システムは、リモート受信機に結合されたサーバーを備える。リモート受信機の第２の動作モードは、サーバーが測位信号及び／又は衛星信号からリモート受信機の位置を計算する、ネットワークベースの測位を含み、リモート受信機は測位信号及び／又は衛星信号を受信しサーバーに転送する。
【０００６】
実施例の位置を決定する方法は、リモート受信機において測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを受信することを含む。測位信号は複数の送信機を含む送信機ネットワークから受信される。衛星信号は衛星ベースの測位システムから受信される。当該方法は、端末ベースの測位及びネットワークベースの測位のうちの１つを使用してリモート受信機の位置を決定することを含む。端末ベースの測位は、測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを使用して、リモート受信機において、リモート受信機の位置を計算することを含む。ネットワークベースの測位は、測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを使用して、リモートサーバーにおいて、リモート受信機の位置を計算することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例による、広域測位システムのブロック図である。
【図２】実施例による、同期されたビーコンのブロック図である。
【図３】実施例による、リピーター構成を使用する測位システムのブロック図である。
【図４】代替的な実施例による、リピーター構成を使用する測位システムのブロック図である。
【図５】実施例によるタワー同期を示す。
【図６】実施例による、ＧＰＳ統制された（GPS disciplined）ＰＰＳ生成器のブロック図である。
【図７】実施例による、ＧＰＳ統制された発振器である。
【図８】実施例による、ＰＰＳと、送信機のアナログ部がデータを送信することを可能にする信号との間の時間差をカウントする信号図（signal diagram）を示す。
【図９】実施例による、差動ＷＡＰＳシステムのブロック図である。
【図１０】実施例による、共通の視聴時間転送（view time transfer）を示す。
【図１１】実施例による、双方向の時間転送を示す。
【図１２】実施例による、受信機ユニットのブロック図である。
【図１３】実施例による、ＲＦモジュールのブロック図である。
【図１４】実施例による、信号のアップコンバージョン及び／又はダウンコンバージョンを示す。
【図１５】実施例による、測位システムにおけるクロック共有（clock sharing）を示すブロック図である。
【図１６】実施例による、ＷＡＰＳからＧＮＳＳ受信機への支援転送（assistance transfer）のブロック図である。
【図１７】実施例による、ＧＮＳＳ受信機からＷＡＰＳ受信機への援助情報（aiding information）の転送を示すブロック図である。
【図１８】実施例による、ＷＡＰＳ支援情報がＷＡＰＳサーバーから提供される例示的な構成である。
【図１９】実施例による、ｈ［ｎ］において最初に到着するパス（経路）を推定する（見積もる、estimate）ためのフロー図である。
【図２０】実施例による、基準相関関数を推定するためのフロー図である。
【図２１】実施例による、雑音部分空間（ノイズサブスペース、noise sub-space）を推定するためのフロー図である。
【図２２】代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【図２３】別の代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【図２４】さらに別の代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【図２５】さらに別の代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【図２６】実施例による、様々なシステムからの距離（レンジ、range）測定を使用するハイブリッド位置推定のブロック図である。
【図２７】実施例による、様々なシステムからの位置推定値を使用するハイブリッド位置推定のブロック図である。
【図２８】実施例による、様々なシステムからの距離（レンジ）及び位置の推定値の組み合わせを使用する、ハイブリッド位置推定のブロック図である。
【図２９】実施例による、ＧＮＳＳ／ＷＡＰＳ位置及び／又は速度推定値の質が良好な場合におけるセンサーのドリフトバイアス（drifting bias）を較正するのを助けるために、ＷＡＰＳ／ＧＮＳＳシステムから位置／速度推定値がフィードバックされる、ハイブリッド位置解決法を決定するためのフロー図である。
【図３０】実施例による、明示的なフィードバックの必要なしにＧＮＳＳユニット及び／又はＷＡＰＳユニットにおいて位置／速度計算の一部として（バイアス、スケール（scale）及びドリフトなどの）センサーパラメーターが推定されるハイブリッド位置解決法を決定するためのフロー図である。
【図３１】実施例による、センサー較正が個々の位置計算ユニットから分離されるハイブリッド位置解決法を決定するためのフロー図である。
【図３２】実施例による、個々の位置計算ユニットの状態の一部としてセンサーパラメーター推定がなされるハイブリッド位置解決法を決定するためのフロー図である。
【図３３】実施例による、ＷＡＰＳと他のシステムとの間での情報の交換を示す。
【図３４】実施例による、ＦＭ受信機とＷＡＰＳ受信機との間での、位置、周波数及び時間の推定値の交換を示すブロック図である。
【図３５】実施例による、ＷＬＡＮ／ＢＴ送受信機とＷＡＰＳ受信機との間での、位置、時間及び周波数の推定値の交換を示すブロック図である。
【図３６】実施例による、セルラー送受信機とＷＡＰＳ受信機との間での、位置、時間及び周波数の推定値の交換を示すブロック図である。
【図３７】実施例による、セッションキー設定のブロック図である。
【図３８】実施例による、暗号化のためのフロー図である。
【図３９】代替的な実施例による、暗号化のためのセキュリティアーキテクチャーのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の説明では、記載されるシステム及び方法についての完全な理解及びそれらについての役に立つ説明を提供するために、多数の特定の詳細が紹介される。しかし、当業者であれば、これらの特定の詳細のうち１つもしくは複数なしに、又は他のコンポーネント、システムなどにより、これらの実施例を実施することができることを認識するであろう。他の例において、開示された実施例の態様を不明瞭にするのを避けるべく、周知の構造又は動作は示されないか、又は詳細には記載されない。
【０００９】
図１は、実施例による、測位システムのブロック図である。本明細書において広域測位システム（ＷＡＰＳ）又は「システム」と呼ばれる測位システムは、同期されたビーコンのネットワーク、ビーコン及び／又は全地球測位システム（ＧＰＳ）衛星（及び、オプションとして、位置計算エンジンを有する）を取得して追跡する受信機ユニット、並びにタワーの指標、請求（billing）インターフェース、専用の（proprietary）暗号化アルゴリズム（及びオプションとして、位置計算エンジン）を含むサーバーを備える。システムは、認可された又は無認可の動作帯域で動作し、測位及びナビゲーションの目的のために専用の波形を送信する。ＷＡＰＳシステムは、よりよい位置解のために他の測位システムとともに使用することができ、又は、ＷＡＰＳシステムは、他の測位システムを支援するのに使用することができる。本明細書の文脈において、測位システムは、緯度の座標、経度の座標及び高度の座標のうち１つ以上を局地化するものである。
【００１０】
本明細書において、「ＧＰＳ」に言及される場合は常に、それは、Ｇｌｏｎａｓｓなどの他の既存の衛星測位システムのほか、ガリレオ（Ｇａｌｉｌｅｏ）及びコンパス（Ｃｏｍｐａｓｓ）／Ｂｅｉｄｏｕなどの将来の測位システムを含み得るＧＮＳＳ（全地球型衛星ナビゲーションシステム）のより広い意味において言及されるものである。
【００１１】
図２は、実施例による、同期されたビーコンのブロック図である。本明細書においてビーコンとも呼ばれる、実施例の同期されたビーコンは、ＣＤＭＡネットワークを形成し、各ビーコンは、組み込まれた支援データのデータストリームを備えたゴールド符号系列などの、良好な相互相関特性を有する擬似乱数（ＰＲＮ）シーケンスを送信する。代替的に、各ビーコン送信機からのシーケンスは、ＴＤＭＡフォーマットで別個のスロットへ、間に合うように配置することができる。
【００１２】
地上測位システムにおいて、克服すべき主要な課題のうちの１つは、近遠問題であり、受信機において、遠い送信機は近くの送信機によって妨害される（get jammed）。この問題に対処するために、実施例のビーコンは、近遠問題を軽減するためにローカル送信機が別個のスロット（ＴＤＭＡ）（及び、オプションとして、異なる符号（ＣＤＭＡ））を使用することができるＣＤＭＡ技術及びＴＤＭＡ技術の組み合わせを使用する。さらに遠く離れた送信機は、異なるＣＤＭＡ符号を使用する一方で同じＴＤＭＡスロットを使用することを認められる。これにより、システムの広域なスケーラビリティが可能になる。ＴＤＭＡスロッティング（slotting）は、保証された近遠性能のために決定論的であり得るし、又は良好な平均的な近遠性能を提供するためにランダム化され得る。搬送波信号はまた、任意の「近遠」問題に対処すべく符号の相互相関性能を改善するために何ヘルツかだけ（例えば、ゴールド符号の繰り返し周波数の一部）オフセットされてもよい。２つのタワーが同じＴＤＭＡスロットを使用するが異なる符号を使用する場合、受信機における相互相関は、より弱い信号を検出する前により強い信号の干渉除去を使用することによりさらに拒絶することができる。
【００１３】
ＴＤＭＡシステムの別の重要なパラメーターはＴＤＭＡスロット期間（slotting period）（ＴＤＭＡフレームとも呼ばれる）である。具体的には、ＷＡＰＳシステムにおいて、ＴＤＭＡフレーム持続時間（frame duration）は、同じ送信機の２つの連続するスロット間の期間である。ＴＤＭＡフレーム持続時間は、サービス区域（coverage area）に位置するのに必要な送信機スロットの数とＴＤＭＡスロット持続時間との積によって決定される。感度は単一のＴＤＭＡスロットによって必ずしも制限されないが、ＴＤＭＡスロット持続時間は感度要件（sensitivity requirements）によって決定される。１つの例示的な構成は、ＴＤＭＡフレーム持続時間として１秒を使用し、ＴＤＭＡスロット持続時間として１００ｍｓを使用してもよい。
【００１４】
さらに、実施例のビーコンは、支援データを含むプリアンブルを使用することができ、又は、情報は、チャネル推定、順方向誤り検出及び／又は訂正に使用してデータをロバストにするのを助けることができる。実施例の支援データは以下のうち１つ以上を含むがこれらに限定されない：波形のパルスの立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジにおける正確なシステム時間；タワーのジオコード（Geocode）データ（緯度、経度及び高度）；隣接したタワーに関するジオコード情報及び区域において様々な送信機によって使用されるシーケンスの指標；送信機（オプション）及び近隣の送信機のためのクロックタイミング補正；ローカルの大気補正（atmospheric corrections）（オプション）；ＧＮＳＳ時間に対するＷＡＰＳタイミングの関係（オプション）；擬似距離の解明（resolution）において受信機を援助するための都市、都市近郊、ローカルの環境についての指示（オプション）；並びに、ＰＮシーケンスの基準指標（base index）又はゴールド符号系列に対する指標からのオフセット。ブロードキャストされる送信データフレームにおいて、安全性及び／又はライセンス管理の理由から単一の又は１組の受信機を停止させるための情報を含むフィールドが含まれてもよい。
【００１５】
実施例の異なるビーコン及びタワーからの送信の送信波形タイミングは、共通のタイミング基準（timing reference）に対して同期される。代替的に、異なるタワーからの送信間のタイミングの差が知られ、送信されるべきである。支援データは、一定間隔で増加されるタイミングメッセージを例外として、データブロックの数及びサイズによって決定される間隔で繰り返される。支援データは、本明細書に詳細に記載されるように、専用の暗号化アルゴリズムを使用して暗号化されてもよい。拡散符号もさらなるセキュリティのために暗号化されてもよい。信号はアップコンバージョンされ、所定の周波数でブロードキャストされる。送信機の終端間の（end-to-end）遅延は、ビーコン間の差分遅延がおよそ３ナノ秒より小さくなることを保証するように正確に較正される。送信機の組をリスンする、調査された位置における差動ＷＡＰＳ受信機を使用して、その組の中の送信機について相対的なクロック補正を見つけることができる。
【００１６】
実施例のタワー配置は、範囲及び位置の正確さのために最適化される。タワーの配置は、ネットワーク内及びネットワークの端におけるほとんどの位置の３つ以上のタワーから信号を受信するような方法で配置され、その結果、これらの位置の各々における精度の幾何学的希釈（ＧＤＯＰ）は、精度要求に基づく所定のしきい値未満である。ＲＦ計画調査を行うソフトウェアプログラムはネットワーク内及びネットワークの周りのＧＤＯＰについての分析を含むように増強される。ＧＤＯＰは受信機位置及び送信機位置の関数である。ネットワーク設計（planning）にＧＤＯＰを組み入れる１つの方法は、以下のように最適化を設定することである。最小化されるべき関数は、範囲（カバレージ）の大きさ（体積、ボリューム、volume）にわたってＧＤＯＰの二乗の体積積分である。体積積分は受信機位置の（ｘ、ｙ、ｚ）座標に関するものである。最小化はｎ個の送信機位置座標、ｉ＝１，．．．，ｎに対してｘｍｉｎ＜ｘ＜ｘｍａｘ、ｙｍｉｎ＜ｙ＜ｙｍａｘ、ｚｍｉｎ＜ｚ＜ｚｍａｘであって、範囲体積についてｘｍｉｎ、ｙｍｉｎ及びｚｍｉｎが下限であり、ｘｍａｘ、ｙｍａｘ及びｚｍａｘが上限であるという範囲体積にあるという制約に従う所与のサービスエリアにおける（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、．．．、（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）、に関するものである。最小化されるべき関数は、
【００１７】
【数１】
【００１８】
として書くことができる。
また、最小化されるべき関数は、カバレージ領域Ｒｊの重要性（すなわち、要求される性能品質）によって重み付けされてもよい。
【００１９】
【数２】
【００２０】
タワーの座標位置に対するさらなる制約は、所与の領域における既に利用可能なタワーの位置に基づいてもよい。すべての座標の座標化（coordinatization）は、通常、正のｘとして平均的な東（average east）、正のｙとして平均的な北（average north）及び正のｚとして平均的な垂直上方（average vertical up）を備えたローカルレベルの座標系において行われてもよい。上記の制約された最小化問題を解決するソフトウェアは、関数ｆを最小化する最適化された送信機位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、．．．、（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）を出力する。
【００２１】
【数３】
【００２２】
この技術は、（都市におけるような）広域ネットワーク又は（モールにおけるような）ローカル配置の両方に適用することができる。１つの例示的な構成において、送信機のネットワークは、各大都市圏の周りの三角形／六角形の配置においておよそ３０ｋｍの距離だけ離れている。各タワーは、対応するアンテナを介して、およそ２０Ｗから１ｋＷのＥＩＲＰまでの範囲で最大電力まで放射することができる。別の実施例において、タワーは特定の地域に限定する（ローカライズする、局地化する、localize）ことができ、１Ｗまで低い電力レベルで送信することができる。動作の周波数帯域は、無線スペクトルにおける任意の認可された帯域又は無認可の帯域を含む。実施例の送信アンテナは、ダイバーシティ、セクター化などに役立ち得る全方向アンテナ、又は複数のアンテナ／アレイを含む。
【００２３】
隣接するタワーは、送信するのによい又は代替的に異なる時間において同じシーケンスを送信するのによい相互相関特性を備えた異なるシーケンスを使用することにより区別される。これらの区別技術は、組み合わせて、所与の地理的区域だけに適用することができる。例えば、異なる地理的区域のネットワークを介して同じシーケンスを再利用してもよい。
【００２４】
ローカルのタワーは実施例の広域ネットワークタワーを増強するために所与の地理的区域に配置することができる。ローカルのタワーは、使用されると、測位の精度を改善することができる。ローカルのタワーは、キャンパスのような環境に配置してもよいし、又は、数１０メートルから数キロメートルまでの範囲の距離だけ離して、公衆安全の要求のために配置されてもよい。
【００２５】
位置解決法からのよりよい品質の高度推定を容易にするために、タワーは、好ましくは、（同様の高さではなく）多様な高さに配置される。異なる高さを有する異なる緯度／経度における送信機に加えて、タワーに対して高さの多様性を加えるための別の方法は、異なる高さにおける（同一の緯度及び経度を備えた）同じ物理的なタワー上に（異なる符号シーケンスを使用して）複数のＷＡＰＳ送信機を有することである。同じタワー上の送信機は近遠問題を生じないので、同じ物理的なタワー上の異なる符号シーケンスは同じスロットを使用することができることに注目されたい。
【００２６】
ＷＡＰＳ送信機は、（セルラータワーなどの）１つ以上の他のシステムに使用される既存の又は新たなタワーに配置することができる。ＷＡＰＳ送信機配置コストは、同じ物理的なタワー又は位置を共有することにより最小化することができる。
【００２７】
（例えば、倉庫やモールなどの）特定の地域に限定された領域における性能を改善するために、追加のタワーを、広域の範囲に使用される送信機を増強するためにその領域に配置することができる。代替的に、全送信機を設置するコストを低減するために、関心のある領域にリピーター（repeater）を配置することができる。
【００２８】
上述の測位に使用される送信ビーコン信号がＷＡＰＳだけのために構築された送信機である必要はないが、もともと時間的に同期される任意の他のシステム又は追加のタイミング・モジュールを介して同期が増強されるシステムからの信号であり得ることに留意されたい。代替的に、当該信号は、相対的な同期を基準受信機によって決定することができるシステムからのものであり得る、これらのシステムは、例えば、既に配置されるかもしれないし、又は付加的な同期能力をもって新たに配置されるかもしれない。そのようなシステムの例は、デジタルテレビ及びアナログテレビ又はメディアフロー（MediaFlo）などのブロードキャストシステムであってもよい。
【００２９】
図３は、実施例による、リピーター構成を使用する測位システムのブロック図である。リピーター構成は次のコンポーネントを含む：
１）共通のＷＡＰＳ受信アンテナ（アンテナ１）
２）様々なＷＡＰＳ送信機アンテナ（ローカルアンテナ１−４）に接続するＲＦパワー増幅器及びスプリッター／スイッチ
３）ＷＡＰＳユーザー受信機
アンテナ１は、ローカルアンテナ１−４へのコンポジット信号（合成信号、composite signal）を受信し、増幅し、ローカルアンテナ１−４に分配する。（好ましくは）ユーザー受信機における異なるリピーターからの送信のオーバーラップ（衝突）がないような方法で、スイッチングが行われるべきである。送信の衝突は、ガードインターバルの使用を通じて回避することができる。スイッチから送信アンテナまでの既知のケーブル遅延は、すべてのローカルリピーターについての全体の遅延を均一にするためにリピーター−増幅器−送信機において遅延を加算すること、又は、ユーザー受信機におけるケーブル遅延だけ、特定のリピーターからの推定される到着時間を調節することによって、補償されるべきである。ＴＤＭＡが広域ＷＡＰＳネットワークにおいて使用される場合、各広域スロット（各スロットは１つの広域ＷＡＰＳタワーを含む）がすべてのリピータースロットにおいて生じるように、リピータースロットのスイッチングレートが選択される。１つの例示的な構成は、広域ＴＤＭＡフレーム持続時間の倍数（multiple）に等しいリピータースロット持続時間を使用するであろう。具体的には、広域ＴＤＭＡフレームが１秒である場合、その後リピータースロットは整数の秒数であり得る。この構成は最も単純であるが、ケーブル上のＲＦ信号分配の要件のため、小さな制限された領域における配置にのみ適している。ユーザーＷＡＰＳ受信機は、リピータースロット期間中の静的な（又は準静的な）仮定の下で位置及び作業を計算するためにリピータータワーをリスンする場合に、到着の時間差を使用する。送信がリピーターからのものであるという事実は、各ＷＡＰＳタワー信号が１つのリピータースロットから次のものまで同じタイミング差（ジャンプ）を示すという事実によって自動的に検出することができる。
【００３０】
図４は、代替的な実施例による、リピーター構成を使用する測位システムのブロック図である。この構成において、各リピーターは、ＷＡＰＳリピーター−受信機及びローカルのアンテナ（例えば、それは屋内にあってもよい）を備える関連するカバレージ増大ＷＡＰＳ送信機を含む。ＷＡＰＳリピーター受信機は、ＷＡＰＳシステム・タイミング情報のほか、１つの広域ＷＡＰＳ送信機に対応するＷＡＰＳデータストリームを抽出することができるはずである。１つの広域ＷＡＰＳ送信機に対応するＷＡＰＳシステム・タイミング及びデータは、その後（例えば、異なる符号及び同じスロットを使用して）ＷＡＰＳ信号を再送信することができる対応するローカルエリアＷＡＰＳ送信機に渡される。当該送信機は、ローカルアンテナの緯度、経度及び高度など、追加のデータをその送信に含める。この構成において、ＷＡＰＳユーザー受信機動作（距離測定及び位置測定）は、信号がリピーターからやって来るという事実に対してトランスペアレントであってもよい。リピーターにおいて使用される送信機は、ＧＮＳＳタイミングを抽出するためにそれがＧＮＳＳタイミング・ユニットを持つ必要がないという点において、完全なＷＡＰＳビーコンより安価であることに注目されたい。
【００３１】
受信機ユニットの動作モードに依存して、端末ベースの測位又はネットワークベースの測位のいずれかがシステムによって提供される。端末ベースの測位において、受信機ユニットは、受信機自体上でユーザーの位置を計算する。これは、どこで曲がるのかの指示（turn-by-turn directions）、ジオ・フェンシング（geo-fencing）などの応用に役立つ。ネットワークベースの測位において、受信機ユニットはタワーから信号を受信し、ユーザーの位置を計算するために受信された信号をサーバーに通信又は送信する。これは、Ｅ９１１、集中型のサーバーによる資産の追跡及び管理などの応用において有用である。サーバーにおける位置計算は、ほぼリアル・タイムで行うことができ、又は、サーバーにおける精度を改善するために多くのソース（例えば、ＧＮＳＳ、差動ＷＡＰＳなど）からのデータにより後処理することができる。ＷＡＰＳ受信機はまた、ネットワークベースの測位を容易にするために、（例えば、ＳＵＰＬセキュアユーザープレーンサーバー（SUPL Secure User PLane server）と同様に）サーバーから情報を提供し得ることができる。
【００３２】
実施例のタワーは、互いに同期を自律的に維持するか、又はネットワークベースの同期を使用する。図５は実施例によるタワー同期を示す。次のパラメーターは同期の態様について記述するのに使用される。
【００３３】
システム送信機時間＝ｔＷＡＰＳーｔｘ
絶対時間基準＝ｔＷＡＰＳ＿ａｂｓ
時間調整＝Δｓｙｓｔｅｍ＝ｔＷＡＰＳーｔｘ−ｔＷＡＰＳ＿ａｂｓ
絶対時間基準に対してＷＡＰＳシステム時間を同期させることが不可欠ではないことに留意されたい。しかし、すべてのＷＡＰＳ送信機は共通のＷＡＰＳシステム時間に対して同期される（すなわち、すべてのＷＡＰＳ送信機の相対的なタイミング同期）。（もしあれば）ＷＡＰＳシステム時間に関する各送信機のタイミング補正が計算されるべきである。タイミング補正は、電波（air）ＷＡＰＳ支援送信を介して直接的に、又は他のある通信手段を介して、受信機にとって利用可能にされるべきである。その支援は、例えば、セルラー（又は他の）モデムを介して、又は（イリジウム、デジタルＴＶ、メディアフローもしくはセルラーシステムのブロードキャストチャネルなどの）システムからのブロードキャストデータを介して、ＷＡＰＳ受信機に配信することができる。代替的に、タイミング補正はサーバーへ送信することができ、サーバーにおいて位置を計算する場合に使用することができる。実施例のタワー同期の記述がそれに続く。
【００３４】
ネットワークベースの同期の下では、タワーはローカルエリアで互いに同期する。本明細書に詳細に記載されるように、タワー間の同期は、一般に、（よりよい時間分解能のために、搬送波上に任意の形式の変調を使用して変調することができ及び／又は拡散符号を使用して拡散することができ、次に搬送波を変調する）パルスの送信及び受信機上でパルスのエッジに同期することを含む。
【００３５】
実施例の自律的な同期モードにおいて、タワーはローカルタイミング基準を使用して同期される。例えば、タイミング基準は以下のうちの１つであり得る：ＧＰＳ受信機；非常に正確なクロックソース（例えば、原子クロックソース）；現地（ローカル）時間ソース（例えば、ＧＰＳ統制されたクロック）；及び、信頼できるクロックソースの任意の他のネットワーク。正確に時間同期される、ＸＭ衛星無線機、ＬＯＲＡＮ、ｅＬＯＲＡＮ、テレビ信号などからの信号の使用は、タワーの粗いタイミング基準として使用することができる。１つの実施例における例として、図６は、実施例による、ルビジウム、セシウム又は水素マスターなどの正確な／安定しているタイミングソースを統制するために使用されるＧＰＳ受信機からのＰＰＳパルス・ソースのブロック図である。代替的に、図７に示されるように、ＧＰＳ統制されたルビジウムクロック発振回路を使用することができる。
【００３６】
図６を参照すると、正確なクロックソースにおけるＰＬＬの時定数は、よりよい短期的な安定性（又は、同等に、短期的なＧＰＳ ＰＰＳ変化のフィルタリング）を提供する十分に大きな数字（例えば、０．５−２時間の範囲内）に設定され、ＧＰＳ−ＰＰＳは、より長期的な安定性及び広域の「粗い（coarse）」同期を提供する。送信機システムは、（ＧＰＳユニットからの及び正確なクロックソースからの）これらの２つのＰＰＳパルスを連続的に監視し、いかなる異常（偏差、anormaly）も報告する。その異常は、２つのＰＰＳソースが数時間の間ロックされた後に、ＰＰＳソースのうちの１つが、タワーネットワーク管理者により決定される所与の時間閾値によりもう一方のソースから離れてドリフトすることかもしれない。異常を検出するために第３のローカルクロックソースを使用することができる。異常な挙動の場合、正しい挙動を示すＰＰＳ信号が、送信機システムによって選択され、監視ステーションへ報告される。また、正確な時間ソースの（当該時間ソースによって報告される）ＰＰＳ入力とＰＰＳ出力との間の瞬間的な時間差は、送信機によってブロードキャストすることができ、又は後処理をする際に使用されるべきサーバーへ送信することができる。
【００３７】
送信機システムにおいて、ＰＰＳパルス入力の立ち上がりエッジと送信機のアナログ部がデータを送信することを可能にする信号の立ち上がりエッジとの間の時間差は、内部で生成される高速クロックを使用して測定される。図８は、実施例による、ＰＰＳと、送信機のアナログ部がデータを送信することを可能にする信号との間の時間差をカウントするための信号図を示す。その差を表すカウントは、データストリームの一部としての受信機の各々へ送信される。ルビジウム時計（当該時計は時間／日にわたって安定している）などの非常に安定したクロック基準の使用により、システムは、装置が特定のタワー・データをこれ以上変調することができない万一の場合に備えて、装置上でタワーごとにこの補正を格納／送信することが可能となる。利用可能なものがある場合、この補正データはまた、通信媒体を介して装置へ送信することができる。タワーからの補正データは、基準受信機又は他のタワーのブロードキャストをリスンするタワー上に取り付けられた受信機のいずれかによって監視することができ、集中型のサーバーに伝えることができる。タワーはまた、その後に装置への通信リンクを介してそれらのタワーの近くで装置へこの情報を広めることができる集中型のサーバーにこのカウント情報を周期的に送信することができる。代替的に、サーバーは、近隣のタワーのための支援情報としてこの情報をブロードキャストすることができるように（例えば、現場における）タワーからの情報を近隣のタワーへ渡すことができる。近隣のタワーのための支援情報は、近辺のタワーに関する、（タワーが静的であるので）位置情報及びタイミング補正情報を含み得る。
【００３８】
別の実施例において、広域差動測位システムはタワーからのタイミング誤差を補正するために使用することができる。図９は、実施例による、差動ＷＡＰＳシステムのブロック図である。（あらかじめ調査された位置に配置された）基準受信機は、近辺のすべてのタワーからの信号を受信するために使用される。差動ＧＰＳの原理はこの方法に適用されるが、地上の場合における非ライン・オブ・サイト（non-line-of-sight）の影響へ対処することは、それを独自のものにする。各タワーについての基準受信機の擬似距離（符号位相）測定値は、時間タグ付けされて、その後サーバーへ送信される。タワーｊ及びｉの基準受信機において測定された受信符号の位相ベースの距離は以下のように書くことができる：
【００３９】
【数４】
【００４０】
ここで、
【００４１】
【数５】
【００４２】
はタワーｊの幾何学的距離を送信するための基準受信機であり、ｄｔｒｅｆ及びｄｔｊはそれぞれ共通基準時間（例えば、ＧＰＳ時間）に関してそれぞれのアンテナに参照される基準受信機クロックオフセット及び送信機クロックオフセットであり、ｃは光の速度であり、
【００４３】
【数６】
【００４４】
は測定ノイズである。
タワーｉ及びｊの間のクロックタイミングの差、ｄｔｉ−ｄｔｊは、上の２つの式を差し引いて、基準受信機から送信タワーまでの既知の幾何学的距離を使用することにより、サーバーにおいて計算される。これにより、ローバー（rover）／移動局測定における送信機間のタイミング差の除去が可能になる。送信タワーにおいて使用されるクロックが比較的安定している場合、時間差ｄｔｉ−ｄｔｊのよりよい（例えば、雑音の少ない）推定値を得るために、時間にわたる平均化を使用することができることに留意されたい。
【００４５】
ローバー／移動局の擬似距離測定値はまた、時間タグ付けされ、サーバーへ送られる。ローバー／移動局において測定された受信符号の位相ベースの距離は、次のように書くことができる：
【００４６】
【数７】
【００４７】
上の２つの式を差し引いて再編成することによって、その結果は
【００４８】
【数８】
【００４９】
となる。
【００５０】
【数９】
【００５１】
及び
【００５２】
【数１０】
【００５３】
が測定された量であり、量ｄｔｉ−ｄｔｊが基準受信機測定値から計算されることに留意されたい。
【００５４】
【数１１】
【００５５】
及び
【００５６】
【数１２】
【００５７】
の各々は、受信機の未知の座標及び送信タワーｉ及びｊの既知の座標の観点から書くことができる。３つの距離測定により、２つの距離差の式は上述のように形成して２次元の位置解を得ることができ、また、４つの距離測定により、３つの距離差の式は上述のように形成して３次元の位置を得ることができる。さらなる測定により、最小二乗解（least square solution）は、雑音量
【００５８】
【数１３】
【００５９】
及び
【００６０】
【数１４】
【００６１】
の影響を最小化するために使用することができる。
代替的に、タイミング差の補正は、その場で誤差を補正するため及び移動局における位置計算を容易にするために移動局へ返送することができる。差分補正は、基準局と移動局の両方によって見ることができるのと同じ多くの送信機に適用することができる。この方法は、概念的に、システムがタワー同期なしに動作することを可能にすることができ、又は代替的に、大まかに同期されたシステムにおいて任意の残存クロック誤差を補正することを可能にすることができる。
【００６２】
別の手法は、上述の差分手法と対照的なスタンドアロン手法である。タイミング同期を確立する１つの方法は、特定の地域の各送信タワーにおけるＧＰＳタイミング受信機に同じ地域のＤＧＰＳ基準受信機からのＤＧＰＳ補正値を受信させることによるものである。既知の位置に設置されるＤＧＰＳ基準受信機は、それ自身のクロックを基準クロックとして考慮し、それが追跡するＧＰＳ衛星への擬似距離測定値に対する補正値を見つける。特定のＧＰＳ衛星についてのＤＧＰＳ補正値は、通常、衛星位置及びクロック誤差並びに電離圏及び対流圏の遅延による全誤差を含む。ＤＧＰＳ基準受信機とＧＰＳ衛星との間のライン・オブ・サイトがこの付近内の方向においてあまり変わらないので、この全誤差は、ＤＧＰＳ基準受信機の付近（通常、中心にＤＧＰＳ受信機を備えた約１００ｋｍの半径の領域をもつ）において他のＧＰＳ受信機によってなされる任意の擬似距離測定に対して同じになる。したがって、特定のＧＰＳ衛星についてＤＧＰＳ基準受信機によって送信されたＤＧＰＳ補正値を使用するＧＰＳ受信機は、その衛星のその擬似距離測定値からこの全誤差を取り除くために補正値を使用する。しかし、そのプロセスにおいて、それは、ＧＰＳ時間に関してＤＧＰＳ基準受信機のクロックバイアスをその擬似距離測定値へ加えるであろう。しかし、このクロックバイアスがすべてのＤＧＰＳ擬似距離補正について共通であるので、異なるＧＰＳ受信機のタイミングソリューションに対するその効果は共通のバイアスである。しかし、この共通のバイアスは、異なるＧＰＳ受信機のタイミングにおいて相対的なタイミング誤差を与えない。特に、これらのＧＰＳ受信機が（既知の位置における）タイミングＧＰＳ受信機であるならば、それらはすべてＤＧＰＳ基準受信機のクロックに同期される。これらのＧＰＳタイミング受信機が異なる送信機を駆動する場合、その送信はまた同期される。
【００６３】
ＤＧＰＳ基準受信機からの補正値を使用する代わりに、広域増強システム（ＷＡＡＳ）衛星によって送信される同様の補正値は、ＧＰＳタイミング受信機によって使用されて、それらが駆動する送信機の送信を同期させることができる。ＷＡＡＳの利点は、基準時間が、ＤＧＰＳ基準システムのそれではなく、正確な原子時計の組によって維持されるようなＧＰＳ時間自体であるということである。
【００６４】
広域にわたるタワー間の正確な時間同期を達成することに対する別の手法は、タワー対間のタイミングを確立するために時間転送技術を使用することである。適用することができる１つの技術は、「共通の視聴時間転送」と呼ばれる。図１０は、実施例による、共通の視聴時間転送を示す。共通の衛星の視界を有する送信機中のＧＰＳ受信機がこの目的のために使用される。共通の視界にある衛星のタワーの各々からの符号位相及び／又は搬送波位相測定値は、ＧＰＳ受信機によって周期的に（例えば、最低限毎秒一度）時間タグ付けされ、これらの測定値が分析されるサーバーへ送信される。
【００６５】
観察できるＧＰＳ符号（衛星「ｉ」によって発せられ、受信機「ｐ」によって観察される信号）
【００６６】
【数１５】
【００６７】
は、次のように書くことができる：
【００６８】
【数１６】
【００６９】
ここで
【００７０】
【数１７】
【００７１】
は
【００７２】
【数１８】
【００７３】
と等しい受信機衛星の幾何学的距離であり、
【００７４】
【数１９】
【００７５】
は信号受信時間における受信機アンテナ位置であり、
【００７６】
【数２０】
【００７７】
は信号放射時における衛星位置を表し、
【００７８】
【数２１】
【００７９】
及び
【００８０】
【数２２】
【００８１】
は、それぞれ、電離圏の及び対流圏の遅延であり、
【００８２】
【数２３】
【００８３】
及び
【００８４】
【数２４】
【００８５】
は受信機及び衛星ハードウェアの群遅延である。変数
【００８６】
【数２５】
【００８７】
は、アンテナ、受信機にそれを接続するケーブル及び受信機自体内の遅延の影響を含む。さらに、ｄｔｐ及びｄｔｉはそれぞれＧＰＳ時間に関する受信機及び衛星のクロックオフセットであり、ｃは光速であり、εＲは測定雑音である。
【００８８】
共通の視聴時間転送方法は単一の差分符号観測量
【００８９】
【数２６】
【００９０】
を計算し、それは、２つの受信機（「ｐ」及び「ｑ」と呼ばれる）において同時に測定される符号観測量間の差
【００９１】
【数２７】
【００９２】
である。単一の差分観測量を計算する際に、衛星における群遅延時間のほか衛星のクロック誤差が取り消される。また、上記の式において、対流圏及び電離圏の摂動がキャンセルする（又は、例えば受信機の分離が大きい場合にモデル化することができる）ことに注目されたい。受信機間の群遅延差が一旦較正されると、受信機クロック間の所望の時間差ｃ（ｄｔｐ−ｄｔｑ）は当該式から見つけることができる。複数の時間及び衛星測定値にわたる単一の差は、推定される時間差の品質をさらに改善するために組み合わせることができる。
【００９３】
同様の方法で、共通の視聴時間転送のための単一の差分搬送波位相方程式は、次のように書くことができる
【００９４】
【数２８】
【００９５】
初期位相の曖昧性及び整数曖昧性（整数バイアス、integer ambiguity）が上式中に存在するので、時間転送を直接的に決定するために位相の単一の差を使用することができないことに注目されたい。符号と位相の観察結果の組み合わせた使用により、符号からの時間差に関する絶対的な情報及び搬送波位相からの時間差の発生に関する正確な情報を利用することが可能になる。搬送波位相の単一の差における誤差分散（error variance）はよりよい時間転送追跡につながる符号位相の単一の差よりかなり良好である。
【００９６】
所与の衛星についてのタワーごとの結果として生じる誤差は、補正のためにタワーに送り返されるか、タワーにおいて適用されるか、受信機によって行われるべき追加の補正のために通信リンクを介して受信機へ送信されるか、又はタワーからの他のタイミング補正値とともにブロードキャストメッセージとして送信される。特定の例において、それは、タワー及び受信機からの測定値が、よりよい位置精度のためにサーバー上で後処理されるようなものであってもよい。Ｌｌ及び／又はＬ２又はＧａｌｉｌｅｏ／Ｇｌｏｎａｓｓなどの他の衛星システムからＣ／Ａ符号測定値及び／又は搬送波位相測定値を生成する単一チャネルＧＰＳタイミング受信機又は多重チャネルタイミング受信機は、共通の視聴時間転送のこの目的のために使用することができる。多重チャネルシステムにおいて、共通の視界における複数の衛星からの情報は受信機によって同時に得られる。
【００９７】
「共通の視聴時間転送」における代替的な機構は、（各々が対応する送信機に供給を行う）ローカルエリア中の異なるタイミングＧＰＳ受信機がそのタイミングパルス導出（derivation）（例えば、１パルス／秒）において共通の衛星だけを使用するが、ＧＰＳ（又はＵＴＣ）秒に合わせるべきタイミングパルスを補正するための試みがなされないことを保証することである。共通の視聴衛星の使用は、（共通のＧＰＳ衛星位置、クロック誤差並びに電離圏及び対流圏の遅延補償誤差などの）タイミングパルスにおける共通の誤差が、ほぼ同じ大きさだけタイミングパルスにおける誤差を取る（pull）ことを保証し、タイミングパルス中の相対誤差が低減される。測位の際、相対的なタイミング誤差のみが問題であるので、サーバーベースのタイミング誤差補正の必要はない。しかし、サーバーは、タイミングパルスを導出する際にＧＰＳ衛星が使用されるべきである異なるＧＰＳ受信機にコマンドを与えることができる。
【００９８】
時間転送の代替的な方法は「双方向の時間転送」技術である。図１１は、実施例による双方向の時間転送を示す。互いに対して時間を計るのに使用される２つのタワーを考える。２つの送信機の各々からの送信はＰＰＳパルスにおいて開始し、時間間隔カウンターは送信タワーの受信部（ＷＡＰＳ受信機）上で開始される。受信された信号は、両側において時間間隔カウンターを停止させるのに使用される。時間間隔カウンターからの結果はＷＡＰＳサーバーへデータモデムリンクを介して送信され、送信時間に沿ってこれらの結果が比較され、２つのタワー間のタイミングの誤差を計算することができる。その後、これは、任意の数のタワーに拡張され得る。この方法において、タワーｉにおけるΔＴｉ及びタワーｊにおけるΔＴｊという反対の測定値の間の関係、及びｉ及びｊにおけるクロック間の時間差ｄｔｉｊは、
【００９９】
【数２９】
【０１００】
として表すことができ、ここで
【０１０１】
【数３０】
【０１０２】
及び
【０１０３】
【数３１】
【０１０４】
はタワーの送信機遅延であり、
【０１０５】
【数３２】
【０１０６】
及び
【０１０７】
【数３３】
【０１０８】
はタワーの受信機遅延である。送信機と受信機の遅延が一旦較正されると、時間差を推定することができる。
タワー間の時間転送に加えて、ＧＰＳ時間に対するタワーのタイミングは、共通の視聴時間転送において使用されるＧＰＳタイミング受信機によって見つけることができる。
【０１０９】
【数３４】
【０１１０】
のように距離測定値を使用して、受信機の遅延、衛星クロック誤差及び電離圏／対流圏の誤差を計上した後、ＧＰＳ時間ｄｔｐに対するローカルクロックの時刻補正が計算される。受信機δＲ，ｐの遅延は群遅延の測定によって較正することができる。ＧＰＳ衛星ナビゲーションメッセージからの情報（復調によって又はサーバーから得られる）は、ｄｔｉ及び
【０１１１】
【数３５】
【０１１２】
の影響を除去する衛星タイミング補正を計算するために使用することができる。同様に、対流圏及び電離圏の遅延効果は、外部モデルからの補正値を使用して最小化される。電離圏の補正は例えばＷＡＡＳメッセージから得ることができる。代替的に、クロック及び電離圏／対流圏の補正の組み合わせは、利用可能な場合、擬似距離のためのＲＴＣＭ ＤＧＰＳ補正から得ることができる。
【０１１３】
ＧＰＳ時間に対するオフセットもまた、タワーからデータストリームの一部として送信することができる。これにより、ＷＡＰＳ信号を取得する任意のＷＡＰＳ受信機は、ＧＮＳＳ受信機におけるＧＮＳＳ調査要件（search requirements）を低減するために助けとなる、正確なＧＰＳ時間及び周波数を提供することができる。
【０１１４】
システムの実施例において、ブロードキャスト送信機は局在化した屋内の位置決定を提供するためだけに（ad hoc）使用することができる。例えば、火災時の安全確保用途において、ＷＡＰＳ送信機は３つ以上のブロードキャスト局（例えば、消防自動車であってもよい）に配置される。タワーは、先に述べられた多くの手段及びブロードキャスト信号のうちの１つによって互いに同期する。帯域幅及びチッピングレート（chipping rates）は、その時におけるその用途についてのその領域におけるスペクトル利用可能性及び精度要件に基づいて見積もられる。受信機は装置への通信リンクを介してシステムパラメーターを通知される。
【０１１５】
図１２は実施例による受信機ユニットのブロック図である。ビーコン信号は、受信機ユニット上のアンテナにおいて受信され、ダウンコンバートされ、復調され、（暗号）解読され、測位エンジンへ供給される。受信機は、信号を正確に再構築するためのすべての情報を提供する。受信アンテナは全方向アンテナであってもよく、又は、代替的に、ダイバーシティを提供する多くのアンテナ／アレイなどであってもよい。別の実施例において、ミキシング及びダウンコンバーションはデジタルドメインにおいて行うことができる。各受信機ユニットは独自のハードウェア識別番号及びコンピュータにより生成される秘密鍵を含むか又は使用する。一般に、各受信機ユニットは、最後の幾つかの位置を不揮発性メモリーに格納し、後に当該最後の幾つかの格納された位置について遠隔に問い合わせることができる。所与の領域におけるスペクトルの利用可能性に基づいて、送信機及び受信機は利用可能な帯域幅に適合し、よりよい精度及びマルチパス送信のためにチッピングレート及びフィルター帯域幅を変えることができる。
【０１１６】
１つの実施例において、受信される信号のデジタルベースバンド処理は、ＷＡＰＳ ＲＦモジュールを備えたＧＰＳ ＲＦ部からの信号を多重化／供給することにより、市販のＧＰＳ受信機を使用して遂行される。図１３は、実施例による、ＷＡＰＳ ＲＦモジュールを備えた受信機のブロック図である。幾つか例を挙げると、ＲＦモジュールは、低雑音増幅器（ＬＮＡ）、フィルター、ダウンコンバーター及びアナログ・デジタル変換器のうち１つ以上を含む。これらのコンポーネントに加えて、信号は、さらに、チップもしくはカスタムＡＳＩＣ上、ＦＰＧＡ上、ＤＳＰ上又はマイクロプロセッサー上での追加処理を使用して、ＧＰＳ受信機の入力要件に適合するように調整することができる。信号の調整は、（ＡＣＩ−隣接チャネル干渉などの）帯域内又は帯域外ノイズについてのデジタルフィルタリングをすること、ＷＡＰＳ受信機の周波数からのＧＰＳ ＩＣへの入力の中間周波数又はベースバンド周波数を変換すること、ＧＰＳ ＩＣがＷＡＰＳ信号を処理することができるようにデジタル信号の強度を調節すること、ＷＡＰＳフロントエンドを制御するための自動利得制御（ＡＧＣ）アルゴリズムなどを含んでもよい。特に、これによってＷＡＰＳ ＲＦモジュールが任意の市販のＧＰＳ受信機とともに動作することが可能になるので、周波数変換は非常に有用な特徴である。別の実施例において、ＷＡＰＳシステムのための信号調整回路を含む全体のＲＦフロントエンド・チェーン（鎖、frontend chain）は、ＧＰＳ ＲＦチェーンを含む既存のＧＰＳダイの上に統合することができる。
【０１１７】
別の実施例において、デジタルベースバンド入力へのアクセスが利用可能でない場合、信号は任意の帯域からＧＰＳ帯域にアップコンバート／ダウンコンバートすることができ、ＧＰＳ受信機のＲＦ部に供給することができる。図１４は実施例による信号のアップコンバーション及び／又はダウンコンバーションを示す。
【０１１８】
別の実施例において、複数のＲＦチェーン又は調整可能なＲＦチェーンは、広域でもローカルでも、所与の領域における動作の最も有効な周波数を使用するように、ＷＡＰＳシステムの送信機及び受信機の両方に加えることができる。周波数の選択は、スペクトル、伝播要件などの清浄度（cleanliness）によって決定することができる。
【０１１９】
無線フロントエンドはＷＡＰＳと他のアプリケーションとの間で共有することができる。フロントエンドの幾つかの部分は共有することができ、幾つかは相互排他的な基準で使用されてもよい。例えば、ダイ／システムがアンテナを含むテレビ（ＮＴＳＣもしくはＡＴＳＣ又はＤＶＢ−Ｈ、メディアフローなどのシステム）チューナーフロントエンドを既に有する場合、テレビチューナー無線機及びアンテナはＷＡＰＳシステムと共有することができる。それらは、システムが所与の時間においてテレビ信号を受信するか又はＷＡＰＳ信号を受信するという点で、相互排他的な基準で動作することができる。別の実施例において、それがそのようなシステムにＷＡＰＳ ＲＦセクションを加えることをより簡単にする場合、アンテナは、テレビチューナーとＷＡＰＳシステムとの間で共有することができ、両方のシステムが同時に動作することを可能にする。システム／ダイがＦＭ無線機などの無線機を有する場合ににおいて、ＲＦフロントエンドはＷＡＰＳシステム及びＦＭ無線機の両方を提供するために修正することができ、これらの無線機は相互排他的な基準で動作することができる。同様の修正は、ＷＡＰＳ ＲＦ帯域に近い近接する周波数で動作する幾つかのＲＦフロントエンドを有するシステムに対して行うことができる。
【０１２０】
ＧＮＳＳサブシステムに使用される、水晶、水晶発振器（ＸＯ）、電圧制御された温度補償型水晶発振器（ＶＣＴＣＸＯ）、デジタル制御された水晶発振器（ＤＣＸＯ）、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）などのクロックソース基準は、ＷＡＰＳ受信機に基準クロックを提供するためにＷＡＰＳ受信機と共有することができる。この共有はダイ又はオフチップ（off-chip）において行うことができる。代替的に、携帯電話についての任意の他のシステムによって使用されるＴＣＸＯ／ＶＣＴＣＸＯは、ＷＡＰＳシステムと共有することができる。図１５は、実施例による、測位システムにおけるクロック共有を示すブロック図である。送受信機又はプロセッサーシステムブロックが様々なシステムを指すことができることに留意されたい。ＷＡＰＳシステムとクロックを共有する送受信機システムは、モデム送受信機（例えば、セルラーモデム、ＷＬＡＮモデムもしくはＢＴモデム）又は受信機（例えば、ＧＮＳＳ受信機、ＦＭ受信機もしくはＤＴＶ受信機）であってもよい。これらの送受信機システムは、オプションとして、周波数制御のためにＶＣＴＣＸＯ又はＤＣＸＯを制御してもよい。送受信機システム及びＷＡＰＳシステムが単一のダイへ統合されてもよく、又は別個のダイであってもよく、クロック共有に影響を与えないことに留意されたい。プロセッサーは、クロックソースを使用する（ＡＲＭサブシステム、デジタル信号プロセッサーシステムなどの）任意のＣＰＵシステムであってもよい。一般に、ＶＣＴＣＸＯ／ＤＣＸＯが共有される場合、他のシステムによって適用される周波数補正は、ＷＡＰＳ動作を容易にするためにできるだけ大きく減速されてもよい。具体的には、ＷＡＰＳ受信機において使用される最大積分時間内の周波数更新は、ＷＡＰＳ受信機のよりよい性能（すなわち、ＳＮＲ損失を最小化する）を可能にするために制限され得る。ＷＡＰＳ受信機の状態に関する情報（特に、使用される積分のレベル、ＷＡＰＳシステムの取得対追跡状態（acquisition versus tracking state））は、周波数更新についてのよりよい調整のために他のシステムと交換することができる。例えば、周波数更新はＷＡＰＳ取得段階中に一時停止することができ、又はＷＡＰＳ受信機がスリープ状態である場合に周波数更新は予定され得る。通信は、制御信号の形式又は代替的にメッセージの形式で、送受信機システムとＷＡＰＳシステムとの間で交換することができる。
【０１２１】
ＷＡＰＳは、ＷＡＰＳ及び従来のＧＰＳシステムの両方をサポートするために従来のＧＰＳ受信機のベースバンドハードウェアを修正する必要のない方法で、タワーから信号及びメッセージをブロードキャストする。このことの重要性は、ＷＡＰＳシステムはＧＰＳ Ｃ／Ａ符号システム（チップレートに影響する）の利用可能な帯域幅の半分のみを有するが、ＷＡＰＳブロードキャスト信号は商用品質のＣ／Ａ符号ＧＰＳ受信機の限界内で動作するように構成されるという事実にある。さらに、信号の利用可能性に基づいて、アルゴリズムは、位置を決定するためにＧＰＳ信号が使用されるべきか、又は、ＷＡＰＳ信号もしくはその組み合わせが最も正確な位置を得るために使用されるべきであるかを決定する。
【０１２２】
ＷＡＰＳシステム上でゴールド符号に加えて送信されるデータは、ハイブリッドＧＮＳＳ−ＷＡＰＳ使用の場合にＧＮＳＳについて支援情報を送信するために使用することができる。当該支援はＳＶ軌道パラメーター（例えば、天体位置表及び天体暦）の形式であってもよい。当該支援はまたローカルエリアにおいて可視のＳＶに特化されてもよい。
【０１２３】
さらに、ＷＡＰＳシステムから得られるタイミング情報は、ＧＮＳＳシステムのために繊細な（fine）時間支援として使用することができる。ＷＡＰＳシステムのタイミングがＧＰＳ（又はＧＮＳＳ）時間に合わせられるので、ＷＡＰＳ信号の符号及びビットに合わせること及び任意のタワーからデータストリームを読み取ることは、ＧＮＳＳ時間についての粗い知識を提供する。加えて、位置解決法（受信機のクロックバイアスは位置解決法の副産物である）は、ＷＡＰＳシステム時間を正確に決定する。一旦ＷＡＰＳシステム時間が知られると、繊細な時間支援をＧＮＳＳ受信機に提供することができる。タイミング情報は、そのエッジがＷＡＰＳの内部時間基準に結び付けられる単一のハードウェア信号パルスを使用して、転送することができる。ＧＰＳ時間に（より一般的には、ＧＮＳＳシステムの時間基準が直接関連づけられるので、ＧＮＳＳ時間とともに）ＷＡＰＳシステム時間が直接マッピングされることに留意されたい。ＧＮＳＳは、このエッジを受信したら、その内部ＧＮＳＳ時間基準カウントをラッチすることができるべきである。代替的に、ＧＮＳＳシステムは、エッジがその内部時間基準に合わせられるパルスを生成することができるべきであり、ＷＡＰＳシステムはその内部ＷＡＰＳ時間基準をラッチすることができるべきである。その後、ＷＡＰＳ受信機は、この情報を備えたメッセージをＧＮＳＳ受信機へ送信して、ＧＮＳＳ受信機がＷＡＰＳ時間基準へその時間基準をマッピングすることを可能にする。
【０１２４】
同様に、ローカルクロックについての周波数推定値は、ＧＮＳＳ受信機に対して周波数支援を提供するために使用することができる。ＷＡＰＳ受信機からの周波数推定値は、それらが共通クロックを共有していようといまいと、ＧＮＳＳ受信機の周波数推定値を改善するために使用することができることに留意されたい。２つの受信機が別個のクロックを有する場合、他方のシステムに対する一方のシステムのクロック周波数を測定するために、追加の較正ハードウェアブロック又はソフトウェアブロックが必要とされる。ハードウェアブロック又はソフトウェアブロックは、ＷＡＰＳ受信機セクションにあってもよいし、又はＧＮＳＳ受信機セクションにあってもよい。その後、ＷＡＰＳ受信機からの周波数推定値はＧＮＳＳ受信機の周波数推定値を改善するために使用することができる。
【０１２５】
ＷＡＰＳシステムからＧＮＳＳシステムへ送信することができる情報はまた、位置の推定値を含んでもよい。位置の推定値は、（例えば、ＷＡＰＳタワーのＰＮ符号によって決定される）概算のものであってもよいし、又はＷＡＰＳシステムにおける実際の位置推定値に基づいたより正確なものであってもよい。ＷＡＰＳシステムからの利用可能な位置推定値は、ＧＮＳＳシステムをよりよく支援するために使用できる位置のより正確な推定値を提供するために、異なるシステムからの位置の別の推定値（例えば、セルラーＩＤベースの測位からの粗い位置推定値）と結合してもよいことに留意されたい。図１６は、実施例による、ＷＡＰＳからＧＮＳＳ受信機への支援転送のブロック図である。
【０１２６】
ＧＮＳＳ受信機はまた、位置、周波数及びＧＮＳＳ時間の推定値をＷＡＰＳ受信機へ提供することにより、初回測位時間（Time-To-First-Fix、ＴＴＦＦ）、感度及び位置品質の観点から、ＷＡＰＳ受信機の性能を改善するのを助けることができる。例として、図１７は、実施例による、ＧＮＳＳ受信機からＷＡＰＳ受信機への支援情報の転送を示すブロック図である。ＧＮＳＳシステムは、ＬＯＲＡＮ、ｅ−ＬＯＲＡＮ又は同様の地上測位システムによって取り替えることができることに留意されたい。位置推定値は、部分的なもの（例えば、高度又は２次元位置）、完全なもの（例えば、３次元位置）又は未加工の（raw）距離／擬似距離データであり得る。ハイブリッド解決法においてこの距離情報の使用を可能にするために、距離／擬似距離データは、ＳＶ（又はＳＶ軌道パラメーターなどのＳＶの位置を計算するための手段）の位置とともに提供されるべきである。すべての位置支援情報は、その品質を示す測定基準（基準、metric）とともに提供されるべきである。（ハードウェア信号を使用して、ＷＡＰＳシステムに転送され得る）ＧＮＳＳ時間情報を提供する場合、（もしあれば）ＧＰＳ時間に対するＧＮＳＳ時間のオフセットは、ＷＡＰＳ受信機における使用を可能にするために提供されるべきである。周波数の推定値は、信頼基準（confidence metric）（推定値の推定される品質、例えば、推定値における最大の期待誤差を示す）とともにクロック周波数の推定値として提供することができる。ＧＮＳＳシステム及びＷＡＰＳシステムが同じクロックソースを共有する場合、これは十分である。ＧＮＳＳシステム及びＷＡＰＳシステムが別個のクロックを使用する場合、ＷＡＰＳシステムが較正する（すなわちＮＳＳクロックに関してＷＡＰＳの相対的なクロックバイアスを推定する）ことを可能にするために、ＧＮＳＳクロックはまたＷＡＰＳシステムに提供されるべきであり、又は、代替的に、ＷＡＰＳシステムはＧＮＳＳシステムにそのクロックを提供すべきであり、ＧＮＳＳシステムは較正推定値（すなわち、ＧＮＳＳクロックに関するＷＡＰＳの相対的なクロックバイアスの推定値）を提供するべきである。
【０１２７】
さらにＷＡＰＳ受信機の感度及びＴＴＦＦを改善するために、（別の方法ではタワーによって送信される情報から復号されるような）支援情報は、（携帯電話、ＷｉＦｉ、ＳＭＳなどの）他の通信媒体によってＷＡＰＳサーバーからＷＡＰＳ受信機に提供することができる。既に利用可能な「暦（almanac）」情報があれば、受信機は（ビット整列又は復号の必要なしに）送信波形に時間整合する必要があるだけなので、ＷＡＰＳ受信機のジョブは単純になる。データビットを復号する必要性をなくすことにより、ＴＴＦＦを低減し、したがって、受信機はすべてのビットを復号するために電源を連続的にオンにする必要がないので、電力が節約される。図１８は、実施例による、ＷＡＰＳ支援情報がＷＡＰＳサーバーから提供される例示的な構成である。
【０１２８】
ビーコンは、ローカルの測位をさらに改善するために受信機に加えられてもよい。ビーコンは、装置ＩＤに基づくシグネチャー（署名、signature）を備えた波形を周期的に送信する低電力ＲＦ送信機を含んでもよい。例えば、当該シグネチャーは、送信機を一意的に識別する符号であってもよい。関連する受信機は、すべての方向においてスキャンするときの信号エネルギーピークの探知を通じて、又は（信号到着の指示を決定するために複数のアンテナ素子からの信号を使用する）方向探知を通じて、比較的より高い精度で送信機の位置を見つけることができるであろう。
多重パス信号の解消
多重パスの解消は測位システムにおいて重大である。無線チャネルは、しばしば、ランダムな位相及び振幅を備えたランダムに変化する多重パスコンポーネントにより特徴づけられる。測位を正確にするために、受信機アルゴリズムが、存在する場合にはライン・オブ・サイト（ＬＯＳ）パス（最初の到着パスになる）を解決し、又は最初に到着するパス（必ずしもＬＯＳコンポーネントではないかもしれない）を解決することは欠かせない。
【０１２９】
従来の方法は、しばしば以下のように動作する：（１）受信された信号は、送信された擬似ランダム系列（例えば、受信機において知られているゴールド符号系列）と相互相関されている；（２）受信機は、結果として生じる相互相関関数の最初のピークを見つけ、最初に到着した経路のタイミングがこのピークの位置によって示されるタイミングと同じであることを推定する。最低の多重パス分離が多くの場合そうでない利用可能な帯域幅の逆数よりはるかに大きい限り、これらの方法は有効に機能する。帯域幅は貴重なものであり、最小の量の帯域幅で多重パスを解決できる方法は、システムの効率を改善するために強く望まれる。
【０１３０】
（多重パス及び信号強度を含む）チャネル環境に依存して、最初に到着するパスの推定を得るための適切な方法が使用される。最良の解決可能性のために、高分解能の方法が使用される一方、低いＳＮＲにおける合理的な性能のためには、相互相関ピークサンプル、及びピークのまわりの相関関数の幾つかの特性を直接に使用する、より多くの従来の方法が適用される。
【０１３１】
次の式で与えられるレートｆｓでサンプリングされた量子化された受信信号ｙ［ｎ］を考える。
【０１３２】
【数３６】
【０１３３】
ここでｙ［ｎ］は有効チャネル
【０１３４】
【数３７】
【０１３５】
による送信された擬似ランダム系列ｘ［ｎ］の畳み込みである受信信号であり、ｈｔｘ［ｎ］は送信フィルターであり、ｈｔｘ［ｎ］は受信フィルターであり、ｈ［ｎ］は多重パスチャネルである。
【０１３６】
ピーク位置を見つけるための１つの方法は、明白なピーク位置を取り囲む値を使用したピーク補間によるものである。当該補間は、ピークの両側における１つの値を使用する二次方程式であってもよいし、ピークのまわりの２つ以上のサンプルを使用する高次多項式を使用してもよいし、又は実際のパルス形状についての最良の適合（best fit）を使用してもよい。二次の補間の場合には、二次式は、ピーク値及びピークを直接に取り囲む値に適合される。二次式のピークは、測距に使用されるピーク位置を決定する。この方法はかなりロバストであり、低いＳＮＲにおいてよく機能することができる。
【０１３７】
代替的な実施例は基準位置としてピーク位置以外の値を使用してもよい。ＤＬＬが相関関数上の基準位置として実際にピーク位置を使用する一方、この方法は基準としてピークと異なるポイントを使用することに留意されたい。この方法は、相関ピークの初期のエッジが立ち下がりエッジより多重パスによる影響が少ないという事実によって動機づけられる。例えば、歪んでいない（チャネル効果のない）相関関数上のピークからのチップＴｃの７５％の点は、基準点として使用されてもよい。この場合、この７５％の点と一致する補間されたｚ［ｎ］関数の部分が選択され、ピークはこの点からＴｃの２５％として見つけられる。
【０１３８】
別の代替的なピーク相関関数ベースの方法は、（ピークの歪みの測定値、例えば、ピーク幅などの）ピーク形状を使用してもよい。ピーク位置から始めて、ピークの形状に基づいて、ピーク位置に対する補正は最初に到着するパスを推定するために決定される。
【０１３９】
高分解能の方法は、多重パスコンポーネントを見つけるために固有空間分解を使用する一群の効率的な多重パス解決の方法である。ＭＵＳＩＣ、ＥＳＰＩＲＩＴなどの方法は、この類の解決スキームに該当する。それらは、同じ所与の帯域幅に対して、従来の方法より間隔がはるかに密接な多重パスコンポーネントを効果的に解決することができるという点で非常に強力なスキームである。高分解能の最も早い到着時間の方法は、ピーク値からピーク位置を推測するのではなく、最も早いパスの到着時間を直接的に推定することを試みる。以下では、送信された信号の粗い取得が受信機において既に利用可能であり、擬似ランダム系列の開始が受信機においておおよそ知られていると仮定する。
【０１４０】
図１９は、実施例による、ｈ［ｎ］における最初に到着するパスを推定するためのフロー図である。最も早いパスを決定するための方法は次の動作を含むが、これらに限定されない：
１．受信サンプルｙ［ｎ］を送信系列ｘ［ｎ］と相互相関させて結果ｚ［ｎ］を得る。相互相関が畳み込みの観点から
【０１４１】
【数３８】
【０１４２】
と書かれる場合、当該式は
【０１４３】
【数３９】
【０１４４】
として書き直すことができる。ここでφｘｘ［ｎ］は擬似ランダム系列の自己相関関数である。
２．ｚ［ｎ］の最初のピークを見つけて、ｎｐｅａｋとしてそれを示す。ｚ［ｎ］のピークの左へｗＬサンプルを抽出し、ピークの右へｗＲサンプルを抽出し、このベクトルをｐＶとして示す。
【０１４５】
【数４０】
【０１４６】
ベクトルｐＶは、相互相関結果ｚ［ｎ］の有用な部分を示す。理想的な場合において、チャネル歪みがなくチャネルＢＷが制限されない場合、ｗＬ＝ｗＲ＝ｆｓＴｃを選択することは、受信信号のタイミングを決定するのに十分であろう。制限されたＢＷが存在するとき、擬似ランダム符号ｘ［ｎ］が＋ｌ／−ｌの系列である場合について、ｗＬ及びｗＲを選択するための最適な方法は、
【０１４７】
【数４１】
【０１４８】
のピークの左側及び右側に存在する０でない値（又は、より一般的には、ピーク値の一部として定義されたあるしきい値より大きな値が選択される）としてそれらを選択することである。ｗＬとｗＲの選択の際の１つの他に考慮すべきことは、雑音部分空間（sub-space）に関して十分な情報を得るために十分な、相関関係のないノイズサンプルを選択することである。さらに、斬新な（far-out）多重パスコンポーネントを解決するのを助けるために、特に左側（すなわち、ｗＬの選択を通じて）すべての可能性のある多重パスコンポーネントを含むように、整数のｗＬ及びｗＲが選択されるべきである。ｆｓＴｃを越えるあまりに多くのサンプルを含むと、ｐＶベクトルに導入されたノイズ量が増加され、したがって削減されなければならない。シミュレーション及び実験を通じて、ｗＬ及びｗＲの値の典型的な組は、それぞれ３ｆｓＴｃ及び３ｆｓＴｃである。
【０１４９】
ｚ［ｎ］（及びひいてはｐＶ）が、チャネルｈ［ｎ］、送信フィルターｈｔｘ［ｎ］、受信フィルターｈｒｘ［ｎ］及び擬似ランダム系列φｘｘ［ｎ］の自己相関関数の効果を含むことに留意されたい。チャネルにおいて最初に到着するパスを推定するために、他の効果を除去する必要がある。多くの場合において、送信パルス形状及び受信パルス形状は最良の雑音性能に対して一致されるが、その制約はこのアルゴリズムが機能するためには要求されない。基準相関関数は
【０１５０】
【数４２】
【０１５１】
として定義され、これは最初に到着するパスの推定にｐＶを使用することができる前に推定され除去される必要がある。
３．基準相関関数φｒｅｆ［ｎ］が次に推定される。
【０１５２】
基準相互相関を得るための１つの方法は次のとおりである：対応するピークベクトルｐＶＲｅｆを得るために理想的なチャネル（いわゆる「ケーブル化されたリンク（cabled link）」）上でステップ１−２を実行する。ｐＶＲｅｆは基準相関関数φｒｅｆ［ｎ］の有用なサンプルを含む。図２０は、実施例による、基準相関関数を推定するためのフロー図である。
【０１５３】
「ケーブル化されたリンク」の方法は、「理想的な」チャネル（例えば、ケーブル）を介して送信機フロントエンド（電力増幅器及び送信アンテナがバイパスされる）から受信機フロントエンド（受信アンテナをバイパスする）へ変調された信号を送信することを含む。「理想的な」チャネルがある遅延及び減衰を有してもよいがいかなる他の歪みも加えるべきでなく、高いＳＮＲを有していなければならないことに留意されたい。最良の性能のために、「ケーブル化された」基準は、擬似ランダム系列が異なる自己相関関数及び従って異なる基準を有するので、各擬似ランダム系列について別個に基準を生成する必要がある。自己相関サイドローブは十分に減衰されない限り誤解され得るので、最良の自己相関関数（具体的には、自己相関サイドローブにおけるそれらの終了はピークと比較して、よく抑制されるべきである）に対してＰＲＮを適切に選択することもまた重大であり、時間分解能方法の最良の全体的な性能に帰着する。
【０１５４】
送信フィルター応答が制御されると仮定すれば、ケーブル化されたリンク上の応答についての１つの較正が、生成中に受信機ごとに必要である。（例えば、たくさんの受信機について）受信機フィルター特性を制御することができる場合、応答についてのケーブル化されたリンク上の較正は、さらに受信機の組についての１つの較正測定値へ低減することができる。
【０１５５】
基準相関関数φｒｅｆ［ｎ］を決定するための代替的な方法は、個々のコンポーネントφｘｘ［ｎ］、ｈｔｘ［ｎ］及びｈｒｘ［ｎ］を分析的に計算し、基準相関関数φｒｅｆ［ｎ］に到達するためにそれらを畳み込むことである。この方法が、送信フィルターインパルス応答及び受信フィルターインパルス応答を実際の実施において制御することができる度合いに依存することに留意されたい。
【０１５６】
４．複数のゴールド符号にわたって及びさらに複数のビットにわたってコヒーレントに平均化することにより、ｐＶの推定値におけるＳＮＲを改善する。複数のビットにわたって平均化することは、個々のビットが送信されることについての決定がなされた後にコヒーレントに行うことができる。換言すれば、ビットにわたる積分の前に決定のフィードバックを使用する。改善されたＳＮＲはステップ１における相互相関関数での平均化を実行することにより同等に得ることができることに留意されたい。
【０１５７】
５．長さＮｆｆｔ、ベクトルｐＶＦｒｅｑ及びｐＶＲｅｆ，Ｆｒｅｑをそれぞれ得るために、Ｎｆｆｔ−（ｗＬ＋ｗＲ）ゼロのパディングのない（zero padding）ｐＶ及びｐＶＲｅｆの長さＮｆｆｔの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を計算する。Ｎｆｆｔの最適値は、人工的及び実際に測定されたチャネルの両方を使用するシミュレーションを通じて多重パスの解決可能性をチェックすることにより得られる。通常のＮｆｆｔの値は４０９６以上であると分かった。
【０１５８】
【数４３】
【０１５９】
６．チャネルｈ［ｎ］の周波数領域推定値（ノイズにより破損）を得るため、
【０１６０】
【数４４】
【０１６１】
を計算する。受信された系列ｙ［ｎ］がＮｏｓ（すなわち、＋／−１／Ｔｃに帯域制限された送信パルス形状についてＮｏｓ＝ｆｓＴｃ／２）並びに送信及び受信パルス成形フィルターがＢＷ＝ｌ／Ｔｃで完全に帯域制限されている場合、正確にはＨｆｕｌｌ［ｋ］のＤＣのまわりのＮ＝Ｎｆｆｔ／２Ｎｏｓの正及び負のサンプルは、実際のチャネルＨｒｅａｌ［ｋ］の推定値に対してゼロではない（すなわち、使用可能である）。我々の研究から、我々は、ＤＣの両側のＮｆｆｔ／２αＮｏｓサンプルが解決アルゴリズムの最良の性能について選ばれるべきであり、α＞１が、送信機及び受信機において使用される実際のパルス成形フィルター並びに自己相関関数φｘｘ［ｎ］に基づいて選択されると結論付けた。φｒｅｆ［ｎ］の周波数遷移帯域を含むことがノイズ増強を引き起こし、αが選択されたサンプルにおけるこれらの周波数を排除するのに十分大きいように選択されることに留意されたい。しかし、あまりに大きなαを選択すると、信号情報の損失を引き起こす。小さな余分の帯域幅をもつ二乗余弦フィルター形状に基づく実際の帯域制限された関数についてのα＝１．２５という好ましい選択が実施例において使用された。
【０１６２】
７．Ｈｆｕｌｌ［ｋ］のＤＣコンポーネントが指標０にある場合、低減されたＨベクトル、Ｈ［］は、
【０１６３】
【数４５】
【０１６４】
として定義される。
８．低減されたチャネル推定ベクトルＨ［ｋ］から行列Ｐを構築する。
【０１６５】
【数４６】
【０１６６】
ここで、１＜Ｍ＜２Ｎはパラメーターであり、（）’は複素数の共役を表す。低減されたチャネル推定ベクトルＨ［ｋ］の推定された共分散行列ＲをＲ＝Ｐ×Ｐ’として定義する。
Ｍがあまりに小さくなるように（１に近く）選択される場合、その後Ｒの固有値は数に非常に制限され、その結果、高分解能アルゴリズムは信号とノイズとの間を表現することができない。Ｍがあまりに大きく（２Ｎに近く）なるように選択される場合、共分散を得る際の平均化の量が不十分であるので共分散行列推定値Ｒは信頼性が低く、また、得られた共分散行列Ｒは階数落ち（ランク落ち、rank-deficient）である。したがって、その許容範囲のちょうど真中にあるＭの値、すなわちＭ＝Ｎはよい選択である。これもまた経験的に確認された。
【０１６７】
９．Ｒ＝ＵＤＶ’
として、Ｒ上で特異値分解（ＳＶＤ）を行う。ここでＵは左の特異ベクトルの行列であり、Ｖは右の特異ベクトルの行列であり、Ｄは特異値の対角行列である。
【０１６８】
１０．ｓＶ＝降順にソートされたＤの対角線コンポーネントとして、ソートされた特異値ｓＶのベクトルを構築する。
１１．次の重要なステップは信号とノイズの部分空間を分離することである。言いかえれば、特異値ｓＶ［ｎｓ＋ｌ］．．．ｓＶ［Ｎ］がノイズに対応するようにベクトルｓＶ中の指標ｎｓを選択することである。ノイズ特異値のベクトルをｓＶｎｏｉｓｅとして定義する。
【０１６９】
雑音部分空間に対応する特異値を分離し、雑音部分空間の基底ベクトルの表現を見つけることが可能な、多くの方法がある：
ａ）信号対雑音比（例えば、チップ上のＳＮＲ）の関数でありＴ１＝ｆ（ＳＮＲ）であるＴ１がしきい値であって、ｍａｘ（ｓＶ）／Ｔ１より小さいすべての特異値。図２１は、実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【０１７０】
ｂ）ｍｉｎ（ｍａｘ（ｓＶ）／Ｔ１，ｍｅａｎ（ｓＶ（Ｌ：Ｍ））×Ｔ２）未満のすべての特異値であって、ここでＬは遅延拡散（例えば、Ｎ／２）より大きな選択することができるパラメーターであり、Ｔ２は経験的に決定される別のしきい値（一般的な値は１０００であってもよい）である。図２２は、代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【０１７１】
ｃ）別の方法は、ノイズ及び信号プラスノイズ（signal-plus-noise）部分空間の異なる分割についてのＳＮＲを繰り返し推定してＳＮＲの別の推定値と比較することによって、雑音部分空間を決定することを含む。図２３は、別の代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【０１７２】
１）以下のようにＳＮＲの推定値を計算する。
ｉ．ノイズがｓＶ（）ｎｓ，ｎｓ＋１，．．．Ｍによって表されると仮定し、ノイズ共分散を
【０１７３】
【数４７】
【０１７４】
として計算する。
ｉｉ．信号パワーを
【０１７５】
【数４８】
【０１７６】
として計算する。
ｉｉｉ．ＳＮＲの推定：
【０１７７】
【数４９】
【０１７８】
２）ＳＮＲの代替的な推定値は他の方法を通じて得られる（例えば、チップ上のＳＮＲ）。ＳＮＲを直接的に推定する１つの方法は以下のとおりである：
ｉ．（周波数誤差の除去、並びにＴｃの間隔が開けられたサンプル及び符号非相関に対する再サンプリングの後に）受信されたデータサンプルが、Ｘｉによって与えられる場合（ここでＸｉは補間されたピーク位置から開始してチップ間隔で配置される）、
Ｘｉ＝Ｓ＋Ｎｉ
ｉｉ．信号は
【０１７９】
【数５０】
【０１８０】
として推定される。
ｉｉｉ．ノイズは
【０１８１】
【数５１】
【０１８２】
として推定される。
ｉｖ．ＳＮＲは
【０１８３】
【数５２】
【０１８４】
として推定される。
３）以下の条件
【０１８５】
【数５３】
【０１８６】
を満たすノイズ特異値をｓＶ（ｎｓ，ｎｓ＋１，．．．，Ｍ）として選択する。
ｄ）別の方法は、ｃ）ｌ）を使用してノイズ及び信号部分空間の異なる分割についてのＳＮＲを繰り返し推定し、
【０１８７】
【数５４】
【０１８８】
となるように分割ｎｓｔａｒｔを選択することにより、雑音部分空間を決定することを含む。
図２４は、さらに別の代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【０１８９】
ｅ）図２５は、さらに別の代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
１）ｗＬｅｎ＝（ｗＬ＋ｗＲ）／ｆｓＴcを定義する。その後、第１のｗＬｅｎ特異値は、重要な信号プラス雑音部分空間又は雑音部分空間の特異値（特異値の残りは相関性のあるノイズ及び信号並びに量子化効果を表す）を表す。
【０１９０】
２）以下のようにＳＮＲの推定値を計算する。
ｉ．ノイズがｓＶ（ｉ）：ｉ＝ｎｓ，ｎｓ＋１．．．ｗＬｅｎ；ｌ＜ｎｓ≦ｗＬｅｎによって表されると仮定し、
【０１９１】
【数５５】
【０１９２】
としてノイズ分散を計算する。
ｉｉ．
【０１９３】
【数５６】
【０１９４】
として信号パワーを計算する。
ｉｉｉ．ＳＮＲの推定：
【０１９５】
【数５７】
【０１９６】
３）ｎｓｔａｒｔ＝［最小ｎｓ：ＳＮＲｅｓｔ（ｎｓ）＞（ＳＮＲｅｓｔ（ｗＬｅｎ）−ｔｈｒｅｓＤＢ）］と定義する。その後ｗｉｎＬｅｎまでのｎｓｔａｒｔはノイズ特異値を表す。ｔｈｒｅｓＤＢの一般的な値は１０である。
【０１９７】
１２．ＶＮを構築するために対応するノイズの右側の特異ベクトルを選択する、すなわち、ノイズ特異値に対応するＶにおけるすべてのベクトルを選択して、雑音部分空間行列ＶＮを構築する。
【０１９８】
１３．第１のパスの到着時間を推定する：
ａ）
【０１９９】
【数５８】
【０２００】
と定義する。
ｂ）
【０２０１】
【数５９】
【０２０２】
の値の範囲について
【０２０３】
【数６０】
【０２０４】
を計算する。調査の分解能Δτは、要求されるだけ小さく選択できる。一例として、τが０．０５のステップで範囲［−５，５］内で探索されるように、τｍａｘ＝５及びΔτ＝０．０５である。
【０２０５】
１４．Ω（τ）のピークは、粗いピークｎｐｅａｋに対するチャネルインパルスの位置を提供する。理論上、第１のピークはＬＯＳパスに対応する。基地局からの送信において符号化することができる伝播環境に関する情報に基づいて、τｍａｘを制御することができる。例えば、遅延拡散が大きい場合、τｍａｘはより大きくなるように（例えば、１０）選択することができ、遅延拡散がより小さい場合、τｍａｘはより小さな値（例えば、４）として選択することができる。
組み合わせ方法
上述のスタンドアロンの方法とは別に、多数の他の組み合わせ方法が可能である。チップ上のＳＮＲに基づいたスキームの組み合わせは有効な方法である。以下、実際上実現することができる組み合わせスキームのリストについて記載する：
１．ｃｈｉｐＳＮＲＲｅｆより小さいｃｈｉｐＳＮＲについて、ノイズ特異値を選択するために方法１２（ｄ）を選択する。そうでなければ方法１２（ａ）を選択する。
【０２０６】
２．ｃｈｉｐＳＮＲＲｅｆより大きなｃｈｉｐＳＮＲについて、ノイズ特異値を選択してピーク位置を推定するために方法１２（ｄ）を選択する。そうでなければ、相互相関関数ｚ［ｎ］から開始する（ピーク補間、ピーク成形などの）直接的なピーク推定技術を使用する。
【０２０７】
３．ｃｈｉｐＳＮＲＲｅｆより小さいｃｈｉｐＳＮＲについて、ノイズ特異値を選択するために方法１２（ｅ）を選択する。そうでなければ方法１２（ａ）を選択する。
ｃｈｉｐＳＮＲＲｅｆの一般的な値は１０ｄＢである。
位置の計算
受信機ユニットの位置は、端末ユニット又はサーバーのいずれかにおいて利用可能な測位エンジンによって決定される。受信機は、システムからの距離測定値を使用することができ、又は機会の他の信号からの任意の測定値とシステム距離測定値を組み合わせることができる。測定値が既知の位置に由来するならば、距離測定の十分な組により位置決定がなされる。３Ｄ空間における距離の式は
【０２０８】
【数６１】
【０２０９】
によって与えられる。
送信機の位置は（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）によって与えられ、モバイル装置の未知の位置はあるローカル座標フレームにおいて（Ｘ，Ｙ，Ｚ）によって与えられる。３つ以上の送信機が、定点（fix）を計算するために使用される３つ以上の距離測定値を生成する。受信機の時間がＷＡＰＳタイミングと同期されないので、当該測定値は、そのうえ、受信機時間バイアスの付加的な項目を有する。
【０２１０】
【数６２】
【０２１１】
この式は後に「擬似距離測定式」と呼ばれる。送信機がタイミング同期されるので時間バイアスが共通であることに留意されたい。各送信機からの送信に埋め込まれているデータストリームから利用可能な送信タイミング補正のために擬似距離を補正しなければならない。このデルタ時間バイアスは新たな未知のパラメーターを作成し、したがって、最低４つの測定値が解決に使用される。気圧高度計測定は解決のために必要な情報を
Ｂａｒｏ＝（Ｚｂ−Ｚ）
として提供する。これらの非線形連立方程式を解く１つの方法は、任意の初期点における問題を線形化して、その後、最終的な解につながるようにこの初期位置に対する補正を反復して見つけることである。
【０２１２】
この方法は、Ｘ，Ｙ，Ｚ解について初期の推測を使用し、したがって、送信機の重心は、
【０２１３】
【数６３】
【０２１４】
として使用される。
最終位置の解は
【０２１５】
【数６４】
【０２１６】
の形式であると仮定される。
幾何学的な距離は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Δｔ）＝（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０，Δｔ０）に関するテイラー級数において拡大することができる。
【０２１７】
【数６５】
【０２１８】
推定された距離は
【０２１９】
【数６６】
【０２２０】
として計算され、
偏導関数は
【０２２１】
【数６７】
【０２２２】
によって与えられる。
この実施例において、４つの未知のものを備えた４つの一次方程式が示される。追加の距離推定は行列中により多くの行を生成する。その結果は式の組
【０２２３】
【数６８】
【０２２４】
である。
観測行列の最後の行は気圧高度計測定値を表す。３ １の列（column of three 1）は、すべての３つの距離についての同じ時間バイアスを表す。これらの式はＡｘ＝ｂの形をしている。解ｘ＝Ａ−１＊ｂである。気圧計測定値がない場合、さらに１つの追加の測定は、上記行列の行１から３に類似する追加の行を追加することに留意されたい。この追加の測定は受信機の高度の推定を可能にするであろう。未知のものの数より多くの利用可能な測定値がある場合、その後、解は、Ａ＋＝（ＡＴＡ）−１ＡＴにより与えられるＡの擬似逆に基づき、最小二乗解はｘ＝Ａ＋−１ｂにより与えられることに留意されたい。測定の品質が等しくない場合、最小二乗の意味で式Ａｘ＝ｂを解く最適な方法は各式からの誤差についてのＳＮＲに比例した重みを使用することである。これはＡ＋＝（ＡＴＷＡ）−１ＡＴＷによる解ｘ＝Ａ＋−１ｂにつながる。対角重み付け行列Ｗは測定値のノイズ分散に比例した重みによって形成される。これらの式の解は、
【０２２５】
【数６９】
【０２２６】
のように、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びデルタ時間推定値（delta time estimates）に対するデルタ補正値を生成する。
これにより本方法の最初の反復が完了する。更新された位置及び時間バイアス推定値が初期の推測にとって代わり、アルゴリズムはデルタパラメーターがあるしきい値未満であるまで継続する。典型的な停止点は、あるしきい値未満（例えば、１メートル）のデルタ値のノルムについてのものである。
【０２２７】
ＧＰＳにおける連立一次方程式は、アルゴリズムが最終のユーザー位置へ収束するように、最小二乗法及びユーザーの位置に関する初期の推測を使用して解かれる。線形化は、衛星とユーザー位置との間の距離が地上のユーザー位置と推測される位置との間の距離より大きいという基本的な仮定に基づく。（小さな形状を備えた）地上環境において方程式の組が機能するために、初期の推測は、（上述のように）重心、受信される信号が最も強い送信機に近い点又は反復のない一連の式によって閉じた形式の解（閉形式解）を与える直接的な方法によって得られる送信機に近い点に基づいてもよい。初期の推測が、重心、又は受信信号が最も強い送信機に近い点である場合、初期の推測は最小二乗法を使用して改善される。初期の推測が反復のない一連の式による閉じた形式の解を与える直接的な方法によって得られる場合、初期解自体が最終解であり、それは、（信号強度及び仰角などのパラメーターから得られる）それらの測定値における期待誤差を使用することにより、重み付けされた個々の測定値とともに、未知のものよりさらに多くの測定値（従って、式）が存在する場合に限り、最小二乗法を使用して改善される。さらに、一連の測定が時間内に処理されることになっている場合、上述のように得られた解は最適解の「軌跡（trajectory）」を得るためにカルマンフィルターに供給されてもよい。
【０２２８】
地上の場合における線形化問題を克服する別の手法は、非線形の最小化問題として（具体的には、重み付けされた非線形の最小二乗問題として）式の組を定式化することを含む。具体的には、最小化されるべき非線形の目的関数（objection function）は、
【０２２９】
【数７０】
【０２３０】
として定義される。
重みＷｉは、測定された距離ＲｉのＳＮＲに反比例するように選択される。受信機位置の最良の推定値は、目的関数を最小化する（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Δｔ）の組として得られる。気圧計又は他の高度支援が利用可能な場合、目的関数は、
【０２３１】
【数７１】
【０２３２】
へと修正される。
この方法に基づいた位置解決は、特に小さな形状の地上システム構成のもとで、より安定的でロバストになる。この構成において、受信機座標の小さな変化は、観測行列を大きく変化させ、時には線形化された反復が収束しないことにつながる。極小値が存在することができるように、目的関数の形状に影響する測定値における残存バイアスのせいで、極小値への収束又は発散がより多く生じる。残存バイアスは屋内／都市の峡谷（canyon）環境においてとてもありふれたものとなり得る。上述の非線形方程式は、小さな形状の線形化問題の克服に加えて、測定バイアスに対して位置アルゴリズムをロバストにする。
【０２３３】
関数ｆの最小化を行って最適なＸ，Ｙ，Ｚを得るための１つの手法は、関数の大域的最小点を見つけるために（微分展開（differential evolution）などの）遺伝的アルゴリズムを使用することである。そのようなアルゴリズムの使用は、多重パスバイアスが距離測定値に存在する場合に小さな形状の地上測位において生じる極小値を回避するための解法を可能にする。
【０２３４】
擬似距離測定式を解くために線形最小二乗法又は非線形最小二乗法が使用されるかどうかに関係なく、品質測定基準が位置推定値とともに提供されることが重要である。位置品質測定基準は、擬似距離測定式残差、測定の品質のほか、推定される位置に対するタワーの配置の関数であるべきである。ｉ番目のタワーの測定のための擬似距離測定残差は、
【０２３５】
【数７２】
【０２３６】
によって与えられる。
平均の重み付けされた二乗平均擬似距離残差は、
【０２３７】
【数７３】
【０２３８】
により与えられる。
ＨＤＯＰ、ＶＤＯＰ、ＰＤＯＰは、
【０２３９】
【数７４】
【０２４０】
の対角成分から
【０２４１】
【数７５】
【０２４２】
として定義される。
特定のＳＮＲにおける擬似距離ＲＭＳ（二乗平均）誤差は
【０２４３】
【数７６】
【０２４４】
によって与えられる。
ここでｆは、一般にその引数の非線形単調減少関数である。当該関数ｆは、信号ＢＷ及び受信機ＢＷの関数として特定の受信機構成について分析的に導出することができ、又は代替的に、距離誤差に対するテーブルマッピングＳＮＲとしてシミュレーションから見つけることができる。
２次元位置の品質測定基準は、
【０２４５】
【数７７】
【０２４６】
として定義される。
同様に、高度及び３次元位置の品質測定基準は
【０２４７】
【数７８】
【０２４８】
によって与えられる。
量αは所望の信頼度に基づいて選択される。例えば、値１が６８％の信頼に使用される一方、値３は９５％の信頼を得るために使用される。
【０２４９】
ＷＡＰＳシステムを使用する測位の別の方法は、差動スキーム（differential scheme）におけるＷＡＰＳ基準受信機の使用を含む。「差動広域測位システム」に示され、タイミング同期のコンテキストにおいて議論されるように、ＷＡＰＳタワー及び基準受信機の緯度、経度、高度とともにタイムスタンプされた基準受信機測定値は、特定のタイムスタンプにおけるＷＡＰＳタワー送信間のタイミングデルタ（timing delta）を決定するために使用することができる。送信機間のタイミングデルタが一旦知られると、距離の式は再び単一の共通時間バイアスを有するように低減することができる。その後、ＷＡＰＳ受信機は、ＷＡＰＳデータストリームの復調（例えば、データストリームからタイミング補正を抽出すること）を回避することができる。ＷＡＰＳ受信機測定値はサーバーへ送信することができ、次に、位置はサーバーにおいて計算することができ、又は代替的に、基準受信機測定値はＷＡＰＳ受信機へ中継することができ、位置はそこで計算することができる。ＷＡＰＳタワーの緯度、経度及び高度が既に知られている／位置計算での使用に利用可能であると仮定される。ＷＡＰＳデータストリームが安全である場合、この差動システムは、タイミング補正の目的のためにセキュアなデータストリームからデータを抽出することの必要性を回避することができる。
【０２５０】
ＷＡＰＳシステムから測位を得るための別の代替的な方法はＲＳＳＩ指紋採取（finger-printing）技術を使用する。ＷＡＰＳタワー送信電力／位置及びＲＳＳＩレベルのデータベースは、測位が必要とされる領域における訓練測定値に基づいて所与の目標地域について構築される。ＲＳＳＩデータベースもまた、ソリューションを改善するために到来角（ＡＯＡ）情報により増大される場合がある。ＷＡＰＳ受信機ＲＳＳＩ測定値（及びおそらくはＡＯＡ測定値）は、その後、位置推定値を得るためにこのデータベースを調べるために使用される。ＷＡＰＳ ＲＳＳＩ測定値を使用する代替的な方法は、伝播モデル（又は単純な外挿／補間技術）を使用して測定値を距離推定値に変換し、次に、位置を決定するために三辺測量（トリラテレーション、tri-lateration）を使用することである。この指紋採取技術におけるＲＳＳＩ測定値は距離に変換することができる任意の他の測定値で置き換えることができることに留意されたい。
【０２５１】
ＷＡＰＳインフラストラクチャーを使用して位置を計算する代替的な方法は、ＷＡＰＳタワー位置についての予備的知識なしにＷＡＰＳシステムから測位を得る盲検法（blind method）を使用する。この方法において、ＷＡＰＳタワーのおおよその位置は、フィールド測定によって（例えば、ＧＮＳＳタグ付けされた位置におけるＷＡＰＳタワーのまわりの多くの角度からＲＳＳＩを測定し、次にＷＡＰＳタワー位置を推定するためにこれらの位置のＲＳＳＩに基づいた加重平均を使用することによって）決定される。その後、ＲＳＳＩ指紋採取方法のうちのいずれかは、（例えば、上の段落に記載されるように）位置を決定するために使用することができる。
【０２５２】
ＷＡＰＳインフラストラクチャーを使用して位置を計算する代替的な方法は、位置をオフラインで計算するために使用することができる。位置計算は、オプションとしておおよその位置及びＷＡＰＳ時間タグとともに、ＷＡＰＳ受信機からのＷＡＰＳ信号のサンプルセグメントを格納すること（例えば、格納されたデータは低ＩＦにおけるＩデータ又はベースバンドにおけるＩＱデータであってもよい）を含む。信号を得ることができるのに十分なサンプルを格納することが十分であることに留意されたい。サンプルはＷＡＰＳタワーへの距離を探索し、取得し、計算するために後に処理される。本方法は、オフラインデータを使用して、サーバー上の中央データベースに格納され得るタワー位置及びタイミング補正情報を検索してもよい。オフライン位置計算についてのこの方法は、デバイス上のメモリーのみのコストでＷＡＰＳ測位をサポートする能力を提供する。この方法の他の利点は、ＷＡＰＳ ＩＱデータを格納するのに取られる時間が非常に短く、位置に迅速にタグ付けする必要のある用途にとって便利なものとするが、正確な位置が瞬時に必要ではないということである。この方法のための１つの可能な応用は写真について地理的タグ付け（geo-tagging）をするためのものであってもよい。
【０２５３】
測位に対する別の手法は上述の符号位相測定値に加えて搬送波位相測定値を使用する。搬送波位相測定値は
【０２５４】
【数７９】
【０２５５】
として書くことができる。
様々な技術を搬送波位相測定値における整数曖昧性Ｎｔを解決するために使用することができる。符号位相測定、複数の周波数における測定及び／又は他の方法は、曖昧性を解決するために使用することができる。続いて、時間ｔｋにおける搬送波位相測定値は、正確な初期位置から開始する位置の正確な追跡を提供することができる。将来の時間における搬送波位相測定値は
【０２５６】
【数８０】
【０２５７】
として書くことができる。
搬送波位相測定がサイクルスリップを有していない限りＮｉは変化せず（すなわち、信号は連続位相ロックにより追跡されるべきである）、新たな位置は最小二乗法を使用して計算することができる。代替的に、これらの測定値は新たな位置状態を更新するためにカルマンフィルターにおいて使用することができる位相ロックが失われると、整数曖昧性の新たな値を計算する必要がある。
【０２５８】
別の手法は、上述のような基準受信機に対する差動測位を使用する。差動測位は、符号もしくは搬送波測定値又は両方の組み合わせのいずれかを使用して行うことができる。単一の差分観測量は、
【０２５９】
【数８１】
【０２６０】
として、基準受信機ｒ及び受信機ｓから同じタワーの測定値を差し引くことにより、符号及び搬送波位相について計算される。
送信機におけるいかなるタイミング誤差もこれらの観測量に現れず、したがって、システムが非同期であるか又は不完全に同期される場合でさえ、位置解決が可能となることに留意されたい。加えて、対流圏の遅延が短い基準値（例えば、基準受信機ｒと受信機ｓとの間の距離）に対してローカルエリアにおいて相関する可能性があるので、測定値におけるいかなる対流圏の遅延誤差もほとんど相殺する。通信チャネルは、位置計算のために基準受信機ｒから受信機ｓへ距離及び搬送波の測定値を送信するために使用される。又は、代替的に、受信機ｓ及び受信機ｒは、位置計算のためにサーバーへ距離及び搬送波を通信する必要がある。
【０２６１】
任意の位置解決法において、受信機の高さは地形図上の配置又は気圧検知を使用して決定することができる。地図上の配置を使用して、三辺測量中に、ユーザーの位置は、地形データベースに基づく地形上にあるように制約することができ、ユーザーの高さが決定される。ユーザーの高さはまた、地形の上のある高さ内にあるように制約され得る。例えば、その領域で最も高い建物に基づいて、地形より上の最大の高度は制約することができる。この種の制約は、（例えば、バイアスされた距離測定値を使用する場合に時々生成される曖昧な解を除去することによって）高さの解の品質を改善することができる。
【０２６２】
さらに、屋内の建物の地図が利用可能な場合、（可能性のあるユーザー位置における関連付けられる制約とともに）情報が、位置解決を支援するために使用することができる。例えば、物理的制限は、ユーザー動作モデルを制約し、それによって追跡カルマン位置フィルターの品質を改善するために使用することができる。建物の地図の別の使用は、タワーから屋内位置までの物理的環境に基づいて、特定のタワーの距離測定値の品質を決定／推定することである。距離品質のよりよい推定値は、よりよい位置推定値につながる位置計算に重み付けするために使用することができる。
【０２６３】
気圧センサーを使用する場合、較正された気圧センサーは、受信機端末が高度において上又は下へ移動されるとき、圧力差を測定するために使用することができる。受信機の高さを決定するために、これは、異なる高度における圧力についての較正された値又は平均値と比較される。
【０２６４】
位置解を計算する際に、二次元の位置に対して要求される最低限の３つの測定値よりも大きな追加の測定値が利用可能である場合、測定値の一貫性のチェックに基づく受信機の整合性の監視は、「異常値（outlier）」測定値を除外するために使用される。「異常値」の測定値は送信機におけるタイミング同期の喪失又は多重パスなどのチャネル効果によるものであり得る。
ハイブリッド測位及び他のシステムとの情報交換
実施例のシステムは、測位を提供するために、任意の「機会の信号（signal of opportunity）」と組み合わせることができる。機会の信号の例は次のうちの１つ以上を含むがこれらに限定されない：ＧＰＳ受信機；Ｇａｌｉｌｅｏ；Ｇｌｏｎａｓｓ；アナログ又はデジタルＴＶ信号；メディアフロー、Ｗｉ−Ｆｉ、ＦＭ信号などのシステムからの信号；ＷｉＭａｘ；セルラー（ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、ＣＤＭＡ、ＧＳＭなど）；ブルートゥース（登録商標）、並びに、ＬＯＲＡＮ及びｅ−ＬＯＲＡＮ受信機。
【０２６５】
信号の種類にかかわらず、機会の信号は、信号強度など、距離測定又は距離測定のための代用物（proxy）を提供する。距離についてのこの代用物は位置の推定値を得るために適切に重み付けされて組み合わせられる。重み付けは、受信された信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を使用してもよく、又は、代替的に、受信機の環境を定義する基準（例えば、支援データからの、都市、郊外、地方の環境についての知識、アプリケーションからの入力に基づく、受信機が屋内にあるか又は屋外にあるかについての知識）を使用してもよい。これは、通常、実施例のシステムが利用不能であるか又は信号の受信地域（カバレージ）が制限された環境において行われる。特定の測定のための重みにＳＮＲを使用する場合、当該重みは、位置を得るためにＷＡＰＳ測定値のほか他のシステム測定値の最適な組み合わせを可能とするように、単にＳＮＲの逆関数（又はより低いＳＮＲをもつ信号に対してより低い重みを提供する任意の他の関数）であってもよい。最終的な測位解は、追加の信号ソースから距離測定値を取ってきてＷＡＰＳ距離測定値と組み合わせ、緯度、経度及び高度について位置解を導出すること、又は、追加のソース／デバイスから位置測定値及びＷＡＰＳシステムから位置測定値を取ってきて、異なるシステムからの位置品質測定基準に基づくこれらの位置測定値の組み合わせを使用して最適化された位置解を提供することによって、計算することができる。ＷＡＰＳ測定値／ＷＡＰＳ位置推定値を使用してハイブリッド解を得る様々な構成が図２６、図２７及び図２８に示される。以下に記載されるアーキテクチャーのいずれも、システムのハードウェア及びソフトウェア分割に依存する使用のために選択することができる。
【０２６６】
図２６は、実施例による、様々なシステムからの距離測定値を使用するハイブリッド位置推定のブロック図である。（関連付けられた距離品質測定基準とともに）距離測定値が、ＧＮＳＳ及び他の測位システムから使用され、ハイブリッド位置エンジンによって単一の最適位置解へと組み合わせられる。このアーキテクチャーは、それらから最良の位置推定値を得るために利用可能なデータを使用するという観点で最適である。
【０２６７】
図２７は、実施例による、様々なシステムからの位置推定値を使用するハイブリッド位置推定のブロック図である。位置品質とともに、異なるシステムからの独立した位置推定値が、最良の品質を備えたものを選択するために使用される。このアーキテクチャーは、異なる測位システムがよく分離されるので、実施し統合するのが最も簡単である。
【０２６８】
図２８は、実施例による、様々なシステムからの距離及び位置の推定値の組み合わせを使用するハイブリッド位置推定のブロック図である。例えば、ＷＬＡＮ測位システムからの位置推定値は、最良の解に到達するために、ＧＮＳＳシステム及びＷＡＰＳシステムからの距離測定値からの位置推定値と比較することができる。
【０２６９】
加速度計及びジャイロなどの慣性ナビゲーションセンサー（ＩＮＳ）、ｅ−コンパスなどの磁気センサー、高度計などの圧力センサーは、追跡モードにおける使用のために、ＷＡＰＳシステムに、（疎結合（loose coupling）と呼ばれる）位置支援情報又は（密結合（tight coupling）と呼ばれる）未加工のセンサー測定値を提供するために使用することができる。
【０２７０】
加速度計は、サーバーへの位置の報告を更新するための頻度を決定するために実施例の受信機において使用することができる。一連の位置解及び加速度計測定値の組み合わせは、静的な位置、一定の速度及び／又は他の移動を検出するために使用することができる。次に、この移動データ又は情報は、更新の頻度を決定するために使用することができ、その結果、例えば、一様でない動作が存在する場合、更新の頻度は比較的高い頻度に設定してもよく、受信機が一定の速度であるか又は所定の期間にわたって動かない場合、更新の頻度は電力を節約するために低減されてもよい。
【０２７１】
センサー又は位置の測定値は、（カルマンフィルターなどの）位置フィルターにおける位置解へと組み合わせることができる。センサー測定値がＷＡＰＳハイブリッド位置エンジンにおけるＧＮＳＳ及びＷＡＰＳ測定値と組み合わせられる、２種類の密結合アーキテクチャーは、図２９及び図３０に示される。図２９は、実施例による、ＧＮＳＳ／ＷＡＰＳ位置及び／又は速度推定値の品質がよい場合にセンサーのドリフトバイアスを時々較正するのを支援するために、ＷＡＰＳ／ＧＮＳＳシステムからの位置／速度推定値がフィードバックされる、ハイブリッド位置解を決定するためのフロー図である。アルゴリズムのセンサー較正部分と位置計算部分とを分割することにより、このアーキテクチャーはアルゴリズム構築を単純化する。しかし、この方法の欠点は、ＷＡＰＳ／ＧＮＳＳ推定値を使用してセンサーを再較正するための良い時期がいつなのかを決定する際の複雑さである。
【０２７２】
図３０は、実施例による、明示的なフィードバックの必要なしにＧＮＳＳ及び／又はＷＡＰＳユニットにおける位置／速度計算の一部として、（バイアス、スケール及びドリフトなどの）センサーパラメーターが推定される、ハイブリッド位置解を決定するためのフロー図である。例えば、センサーパラメーターは、受信機の位置／速度の追跡のために使用されるカルマンフィルターの状態ベクトルの一部として含むことができる。このアーキテクチャーは、位置及びセンサーパラメーターの両方を更新するために、１つの組み合わされたフィルターにおいて情報が使用されるという点で、最適解を提供する。
【０２７３】
選択ユニットがＧＮＳＳエンジンからの位置推定値とＷＡＰＳエンジンからの位置推定値との間で選択をする疎結合が図３１及び図３２に示される。選択ユニットがＷＡＰＳ又はＧＮＳＳ位置ユニットの一部であってもよいことに留意されたい。図３１は、実施例による、センサー較正が個々の位置計算ユニットから分離されるハイブリッド位置解を決定するためのフロー図である。図３２は、実施例による、センサーパラメーター推定が個々の位置計算ユニットの状態の一部としてなされるハイブリッド位置解を決定するためのフロー図である。
【０２７４】
選択が１つのシステムからの情報のみを使用するので、疎結合方法は一般に密結合方法より良好でない。疎結合又は密結合の方法において、当該方法は位置を決定するために未加工のセンサー測定値とともに距離を使用し、１つの最適フィルターにおけるセンサーパラメーターはセンサーパラメーター及び位置が別々に計算される場合より良い。結果として、性能の視点からの好ましい方法は潜在するセンサーパラメーター推定を備えた密結合システムである。しかし、ハードウェア／ソフトウェアプラットホームの分割に依存して、これらの方法の１つ以上は、容易に実施され、したがって選択されてもよい。
【０２７５】
情報もまた、ＷＡＰＳシステムと、同じプラットホーム上の（携帯電話、ラップトップ、ＰＮＤなどの）他の送受信機システムとの間で交換することができる。送受信機システムは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ送受信機、ＷＬＡＮ送受信機、ＦＭ受信機／送信機、デジタル又はアナログＴＶシステム、メディアフロー、ＸＭ無線／イリジウムなどの衛星通信システム、ＧＳＭ／ＵＭＴＳ／ｃｄｍａ２０００ ｌｘ／ＥＶＤＯ又はＷｉＭａｘなどのセルラーモデム送受信機であってもよい。図３３は、実施例による、ＷＡＰＳと他のシステムとの間の情報の交換を示す。システム間の情報の交換はいずれかのシステムの性能を改善する場合がある。ＷＡＰＳシステム時間がＧＰＳ時間に合わせられるので、ＷＡＰＳシステムは任意の他のシステムに良好な品質のタイミング及び周波数の推定値を提供することができる。ＷＡＰＳシステムへの時間及び周波数の推定値は、符号と周波数におけるＷＡＰＳ取得サーチ空間を低減することができる。さらに、ＷＡＰＳシステムは他の送受信機システムに位置情報を提供することができる。同様に、他のシステムが利用可能な位置情報（部分的な位置、例えば、高度もしくは２次元位置、又は完全な位置、例えば３次元位置もしくは未加工の距離／擬似距離／距離の差）を有する場合、その位置情報は、位置品質測定基準により又は位置品質測定基準なしに、ＷＡＰＳシステムに提供することができる。ハイブリッド解においてこの距離情報の使用を可能にするために、距離／擬似距離データは、送信機（又は送信機位置から任意の受信機位置までの距離を計算するための他の手段）の位置とともに提供されるべきである。２つの送信機に対応する距離の差は２つの送信機の位置とともに提供されるべきである。ＷＡＰＳシステムは、その位置解決を支援するために当該情報を使用する。代替的に、位置情報は、既知の送信機位置から受信機装置までの距離（又は擬似距離）の形で提供することができる。これらの距離（又は擬似距離）は、ハイブリッド位置を計算するために、測位アルゴリズムによってＷＡＰＳ距離と組み合わせられる。
【０２７６】
それらの間で交換することができる特定のシステム及び情報の例は図３４、図３５及び図３６に示される。
図３４は、実施例による、ＦＭ受信機とＷＡＰＳ受信機との間での位置、周波数及び時間の推定値の交換を示すブロック図である。ＷＡＰＳシステムからの位置推定値はＦＭ受信機に提供することができる。その後、この位置推定値は、例えば、ローカル領域におけるアクティブなＦＭ無線局を自動的に決定するために使用されてもよい。その上、ＦＭ信号はＲＤＳ（無線データサービス、Radio Data Service）送信を含んでもよい。ＦＭ局の位置がＲＤＳ／ＲＢＤＳデータストリーム（例えば、送信機の場所に関するデータを提供して都市及び州の名を与え、ＤＧＰＳナビゲーションデータを提供する、位置及びナビゲーション（ＬＮ）機能）に含まれている場合、次にこの情報はＷＡＰＳ受信機に対する位置支援を提供するために使用することができる。ＷＡＰＳシステムからの周波数推定値は、特定の局についてＦＭ受信機チューニング時間を低減するために容易に使用することができる。他の目的において、ＦＭ受信機における推定値の周波数品質はＦＭ無線局送信品質に基づく。ＷＡＰＳシステムにおける時間推定値はＧＰＳ時間に基づき、時間はタイミング整合を支援するためにＦＭ受信機に転送することができる。ＲＤＳ／ＲＢＤＳ送信におけるクロック時間（時刻、ＣＴ）機能はＲＤＳデータに対するタイミングを決定するために使用されてもよく、ＷＡＰＳ受信機へ転送することができる。
【０２７７】
図３５は、実施例による、ＷＬＡＮ／ＢＴ送受信機とＷＡＰＳ受信機との間の位置、時間及び周波数の推定値の交換を示すブロック図である。一般に、これらのＷＬＡＮ／ＢＴ送受信機は正確な周波数推定値を持っておらず、その結果、周波数の推定値はかなり粗いので、ＷＬＡＮ／ＢＴ送受信機からＷＡＰＳ受信機へのそのような推定値の転送は制限された値を有する場合がある。逆方向において、ＷＡＰＳ周波数推定は、ＷＬＡＮシステム上での周波数捕捉のために取られる時間を低減することができる。例えば、無線ＬＡＮ ＡＰ（アクセスポイント）ビーコン上のタイムスタンプから抽出されるタイミング情報は、ＷＡＰＳ取得を支援するためにＷＡＰＳシステムへ転送することができる。これをＷＡＰＳシステムに役立つようにするために、ＧＰＳ時間に対するＷＬＡＮタイミングについてのある参照が必要であることに留意されたい。同様に、ＷＬＡＮ／ＢＴシステムが利用可能な位置推定値（部分的な位置、例えば、高度もしくは２次元位置、又は完全な位置、例えば、３次元位置もしくは未加工の距離／擬似距離）を有する場合、その位置情報は、ＷＡＰＳシステムに対する位置品質測定基準を提供されてもよいしされなくてもよい。ＷＬＡＮ位置推定値は、付近のサービス提供しているＡＰ又は他の「聞き取れる」ＡＰの地理的位置にすぎない。ＷＬＡＮ位置推定値はまた部分的なものであってもよく、例えば、問題になっているＡＰのフロアに基づいた高度推定値であってよい。ＷＬＡＮ位置情報はまた、既知の送信機ＡＰ位置に対する距離推定値であってもよく（例えば、ＷＬＡＮシステムは、距離推定値を決定するために往復時間測定値を使用してもよい）、又は、２つの送信ＡＰ間の距離の差の推定値であってもよい。
【０２７８】
図３６は、実施例による、セルラー送受信機とＷＡＰＳ受信機との間の位置、時間及び周波数の推定値の交換を示すブロック図である。（ＴＤＯＡ、ＡＦＬＴ又は他の同様のセルラー信号ＦＬもしくはＲＬベースの測位方法からなどの）セルラーシステムからの位置推定値（部分的な、完全な又は未加工の距離／距離の差）は、よりよい位置推定値を得るためにこれらの測定値を使用するＷＡＰＳシステムに提供することができる。セルラーモデムの周波数追跡ループからの周波数の推定値は、周波数サーチ空間を低減ししたがってＷＡＰＳ取得時間（すなわち、ＴＴＦＦ）を改善するために、ＷＡＰＳシステムに提供することができる。セルラーシステムからの時間推定値もまた、符号サーチ空間を低減するか又はビット及びフレーム整合を支援するために、ＷＡＰＳシステムに提供することができる。例えば、ｃｄｍａ２０００／ｌｘ ＥＶＤＯなどの、ＧＰＳ時間に同期されるシステムは、ＷＡＰＳシステムについての品質の優れた時間推定値を提供することができる一方、ＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳ／ＵＭＴＳなどの非同期（送信がＧＰＳなどの時間スケールに良好に同期しない）セルラーシステムは、粗い時間推定値を提供し得る。
【０２７９】
ＷＡＰＳシステム時間がＧＰＳ時間に合わせられるので、ＷＡＰＳシステムは、たとえ同じプラットホーム上でなくても、任意の他のシステムへよい品質のタイミング及び周波数の推定値を提供することができる。例えば、ＷＡＰＳシステムは、ＧＰＳの第２の境界と整合されたｐｐｓ（１秒当たりのパルス）又は関連付けられるＧＰＳ時間を備えた単一パルス信号などの周期的なハードウェア信号を介して、ピコ／フェムト−セルＢＴＳにタイミング情報を提供するために使用することができる。
【０２８０】
上述のように、実施例のＷＡＰＳシステムによって使用されるスペクトルは、認可された又は無認可の帯域又は周波数を含んでもよい。代替的に、ＷＡＰＳシステムは「余白（White Space）」スペクトルを使用することができる。余白スペクトルは、ＷＡＰＳシステムがローカル領域において自由である（ＴＶの余白に制限されない）と検知し又は決定し、そのスペクトルにおいて位置ビーコンを送信する、任意のスペクトルとして定義される。実施例の送信機は、未使用のスペクトルを検出し及び／又はスペクトルを調整する集中型データベースに地理的位置（容易にＧＰＳタイミング受信機から得ることができる）を通信するためにスペクトル検知技術を使用することができる。受信機は、これらのビーコンをリスンするためのスペクトル検知技術を含んでもよく、又は、別の実施例において、通信媒体を使用してそこへ合わせられるべき周波数について通知されてもよい。（送信機が、送信するためのスペクトル及び／又は送信するのに必要である時間期間を次に割り当てる、集中型データベースへ、送信機の地理的位置をブロードキャストすることを要求される場合）ＷＡＰＳシステムは、動的な余白利用可能性又は割り当てに適合し得る。ＷＡＰＳシステムは、このスペクトルにおいて連続的にブロードキャストすることができ、又はスペクトルについての集中型の調整サービスによって制御されるような他のシステムと当該スペクトルを共有することができる。ＷＡＰＳシステムコンポーネントのチッピングレート及びデータレートは、任意の所与の時間において精度の要件並びに／又は信号パワー及び帯域幅の利用可能性に適合するように動的に修正することができる。システムパラメーターは受信機によって検知することができるか、又は通信媒体を介して受信機に通信することができる。送信機は、ローカルネットワークを形成することができ、又はより広い地理的領域におけるスペクトル利用可能性の場合に、連続的なネットワークを形成することができる。
【０２８１】
実施例の送信機はまた、タイムシェアされる方法で、同じ送信システム上で他のネットワークと共存することができる。例えば、同じスペクトルは、位置アプリケーションとスマートグリッドアプリケーションとの間でタイムシェアされた方法で使用することができる。送信機は最大の利用可能な電力レベルを使用するブロードキャスト送信機であり、スペクトル検知に基づいて又は集中型の調整サーバーによって要求されるように、その電力レベルを動的に調節することができる。受信機はスペクトル検知を使用することができ、又はそのときに通信媒体（余白スペクトルであってもよい）によってシステムパラメーター及び起動時間について伝えることができる。
【０２８２】
スペクトル利用可能性に基づいて、実施例のＷＡＰＳシステムは、テレビ余白（６ＭＨｚの帯域幅）のうち１つのチャネルを使用することができ、又は複数のチャネルが利用可能な場合、複数の周波数帯域をよりよい多重パス解決に使用することができる。隣接チャネルが利用可能な場合、チャネル結合（例えば、隣接チャネルを組み合わせること）が使用できる。増加した帯域幅は、よりよい多重パス解決、より高い精度のためのより高いチッピングレートなどに使用することができる。代替的に、利用可能な帯域幅は、近遠問題及び／又は多重パス解決を解決するのを支援するために、ＦＤＭＡの下で使用することができる。
【０２８３】
２つ以上の余白帯域におけるＷＡＰＳ波形の余白送信／受信は、ＷＡＰＳ搬送波位相測定に対するより良好でより高速な整数曖昧性の解決を可能にすることができる。これは、ＷＡＰＳを使用した、比較的高い精度（１波長より小さいオーダー）の単一点測位を可能にする。
【０２８４】
余白帯域幅はまた、（基準受信機が使用される場合）調査された位置における基準受信機とその位置が見つけられるべき受信機との間でＷＡＰＳにおいて通信チャネルとして使用することができる。
【０２８５】
認可された帯域におけるＷＡＰＳシステムが広域ネットワークにおいて利用可能な場合、タワーの余白ベースのローカルネットワークは、ＷＡＰＳ受信機の位置精度を増大するために使用することができる。受信機は、両方の周波数を同時にリスンするか、又は認可された帯域と余白帯域との間で切り替えを行って適切な周波数へ合わせるように設計することができる。
【０２８６】
余白帯域はまた、位置支援及びクロックバイアス、衛星天体位置表などのような他の支援情報について、ＷＡＰＳ、ＧＰＳ又はＡＧＰＳシステムに支援情報を送信するために使用することができる。
【０２８７】
広い分離を備えた複数の周波数が利用可能である場合に、ＷＡＰＳシステムは、よりよい多重パス性能を提供するため、周波数の多様性を利用するように設計することができる。
暗号化及びセキュリティ
実施例のシステムにおけるオーバーヘッド情報は暗号化アルゴリズムを使用して暗号化することができる。これにより、ユーザーは、システムを使用し、システムの使用について費用請求され、情報のセキュリティを制御する手段を提供することが可能となる。鍵は信号を解読するために適用することができる。鍵は、ＰＣ、無線・ネットワーク、ハードウェア・ドングルを使用して得ることができ、又はそれが任意の意図しないソースによってアクセス不能である方法でデバイスの不揮発性メモリーへと焼きつけることができる。
【０２８８】
実施例の暗号化は、データセキュリティ及び認証の両方を提供する。暗号化を使用して安全になる鍵コンポーネントは、送信機、受信機及びサーバー通信である。送信機の認証は、悪意のある送信機が拒絶され得るように送信機を明白に識別することを含む。受信機の認証は、本物の受信機のみが送信された情報を利用することができるようなものである。受信機の認証は、認証された受信機（本物の受信機）だけが動作することを許可されるようなものである。サーバー通信は、受信機とサーバーとの間の通信及び送信機とサーバーとの間の通信が安全でなければならないように暗号化される。ユーザーデータの保護はまた、位置追跡ユーザデータベースが認証されていないアクセスからの保護を要求するので、暗号化される。
【０２８９】
実施例の暗号化方法は、広く２つの種類に分類することができる：対称鍵暗号作成法及び非対称鍵暗号作成法である。対称鍵暗号化は認証と暗号化の両方を提供するが、非対称鍵暗号化は、公開鍵が誰にでも利用可能であるので、秘密鍵所有者の認証を提供する。データの対称鍵暗号化は所与の同様の資源より一桁分高速である。３ＤＥＳ及びＡＥＳは対称鍵暗号作成法の例である。両方の方法の組み合わせは実施例の暗号化アーキテクチャーの一部として使用される。
【０２９０】
無線（ＯＴＡ）ブロードキャストメッセージは、一般的なブロードキャストメッセージ又はシステムメッセージを含み得る。一般的なブロードキャストメッセージは、受信機がその位置を決定するのを支援する、位置情報、送信機タイミングカウント及び他の関連情報などの、各送信機に特有のデータを含む。システムメッセージは、暗号鍵を構成し、受信機を有効／無効にするため、又は受信機の特定の組への目標とされる一方向のプライベート情報の交換のために使用される。
【０２９１】
実施例のメッセージの一般的な形式は次のものを含む：メッセージの種類（パリティ／ＥＣＣによる保護）；暗号化されたメッセージ；及び暗号化されたメッセージＥＣＣ。メッセージが暗号化された後、暗号化されたメッセージのＥＣＣが計算される。
【０２９２】
ＯＴＡブロードキャストは、おそらくは毎秒周期的に送信されるフレームを含む。チャネルのデータレートに依存して、複数のフレームにわたってメッセージが分割（セグメント化）されてもよい。各フレームはフレームタイプとフレームデータを含む。（パリティ保護された）フレームタイプは、これがメッセージの最初のフレームであるか否か又はそれが連続するフレームであるか否かを示す；それはまた、他の目的に使用され得る低レベルのフォーマットのフレームを示してもよい。フレームデータは、実質的に、セグメント化されたメッセージ又は低レベルのデータフレームである。
【０２９３】
ＯＴＡシステムメッセージは、システムのメッセージタイプに依存して、セッションキーによって、又は送信機の秘密鍵によって、暗号化することができる。ＯＴＡの一般的なブロードキャストメッセージは、本明細書に記載されるように送信機及び受信機の両方が交渉したセッションキーによる対称鍵アルゴリズムを使用して暗号化される。これは相互認証を提供する、すなわち、送信機は受信機によって認証することができ、認証された受信機のみがＯＴＡブロードキャストを復号することができる。セッションキーはすべての送信機及び受信機に知られており、周期的に変更される。キー変更メッセージは、過去の幾つかのセッションキーを使用して暗号化され、ある期間においてアクティブでなかった受信機が現在のセッションキーに同期することを可能にする。
【０２９４】
ＯＴＡブロードキャストはまた、送信機の秘密鍵によって暗号化された周期的なシステムメッセージを含む。受信機は、関連付けられる公開鍵を使用することにより、送信機の信頼性を明白に識別することができる。セッションキーが信用できない場合において、この機構は、認証されていない送信機を実施できなくすることを保証する。
【０２９５】
図３７は、実施例による、セッションキー設定のブロック図である。各受信機は、独自の装置ＩＤ及び装置固有鍵を備えている。図３８は、実施例による、暗号化のためのフロー図である。ＷＡＰＳシステムデータサーバーは、装置ＩＤ／装置固有鍵の組み合わせのデータベースを保持する。受信機とＷＡＰＳデータサーバーとの間の受信機初期化は、受信機の種類に特有のデータ接続（ＧＰＲＳ／ＵＳＢ／モデムなど）を使用して容易にされる。この接続は、装置が装置ＩＤによりそれ自身を識別した後に装置固有の鍵を使用して暗号化される。この初期化中、現在のセッションキー、送信機公開鍵及び使用許可期間（licensing term）（すなわち、受信機が認可される持続期間）が交換される。受信機の初期化は、受信機が現在のセッションキー（初期の起動）を失くした場合、又はそのセッションキーが同期していない（拡張されたパワーオフ）場合に実行することができる。セッションキーは周期的に更新され、更新に使用される新たな鍵は以前のＮ個の鍵を使用して暗号化される。
【０２９６】
ＯＴＡデータレートは、受信機を認証するための唯一の機構であることにとって不適切かもしれない。しかし、実施例のシステムメッセージプロトコルは装置ＩＤ固有の及び装置ＩＤ距離ベースの受信機の認証をサポートする。
【０２９７】
信用できないセッションキーは全ての受信機を再初期化することを必要とする。したがって、セッションキー記憶装置は、装置において不正開封防止される（tamper-proof）べきである。装置の暗号境界の外（すなわち、任意の種類の付属の記憶装置）に格納されるセッションキーは、装置の安全な鍵を使用して暗号化される。
【０２９８】
送信機がその秘密鍵を使用して周期的に認証情報を送信するので、信用できないセッションキーは、なりすまして送信機にアクセスするために使用することができない。したがって、送信機の秘密鍵は決して洩らされる（危険にさらされる、compromised）べきではない。
【０２９９】
図３９に示される代替的な実施例において、鍵は、ＷＡＰＳサーバーからの通信リンクを介して受信機に直接的に配信することができ、又は第三者のアプリケーションもしくはサービスプロバイダーを介してルーティングすることができる。鍵はある有効期間を有してもよい。鍵は、顧客との契約上の協定に基づいて、アプリケーションごとのベースで又はデバイスごとのベースで利用可能とされてもよい。受信機上のアプリケーション又はネットワーク上のアプリケーションの一方によって位置要求がなされる場合はいつでも、鍵は、位置を計算するためにＷＡＰＳエンジンから位置又はパラメーターを取り出す前に有効性についてチェックされる。ＷＡＰＳサーバーに対する鍵及び情報の交換は、専用のプロトコルを使用して、又はＯＭＡ ＳＵＰＬなどの標準プロトコルを通じて起こり得る。
【０３００】
システムのセキュリティアーキテクチャーは、図３７及び図３９に示されるアーキテクチャーの組み合わせとして実施することができる。
パラメーターセンサーは、センサーからの測定値に時間タグを付けるため及び／又は位置タグを付けるためにＷＡＰＳシステムの受信機へ統合することができる。パラメーターセンサーは、数例を挙げると、温度センサー、湿度センサー、重量センサー、及びスキャナータイプのセンサーを含んでもよいが、これらに限定されない。例えば、Ｘ線検出器は、追跡される受信機、又は追跡される受信機を含む装置が、Ｘ線機器を通り抜けるかどうかを決定するために使用することができる。Ｘ線イベントの時間及びＸ線機器の位置は、検出器によってタグ付けすることができる。加えて、他のパラメーターセンサーは、センサーからの測定値に時間タグ付け及び位置タグ付けの両方をするために、ＷＡＰＳシステムへ統合することができる。
【０３０１】
ユーザーは、個人又は資産に対して、使用ごとに、装置上でのアプリケーションごとに、毎時間、毎日、毎週、毎月、及び年ベースで、システムについて費用請求されてもよい。
【０３０２】
受信機ユニットの位置及び高さは、通信プロトコルを使用して、端末上の任意のアプリケーション又はネットワークサーバーに送信することができる。代替的に、未加工の距離測定値は、通信プロトコルを通じてネットワークへ送信することができる。通信プロトコルは、端末上のアプリケーションに対する、又は標準もしくは専用の無線プロトコルを通じてサーバーに対する、標準のシリアルインターフェース又は他のデジタルインターフェースであってもよい。標準のプロトコルを介してサーバーへ結合または接続する可能な方法は、サーバーに接続された別の電話に対しての、又は、代替的に、ウェブサーバーへの無線データサービスを介しての、ＳＭＳメッセージの使用を含む。送信された情報は、緯度／経度、（利用可能な場合には）高さ、及びタイムスタンプのうち１つ以上を含む。サーバー又は端末ユニット上のアプリケーションは、位置決定を開始することができる。ユーザーの位置は、サーバーから、又はサーバー上のアプリケーションによって、直接的に通信することができる。
【０３０３】
ＧＰＳ受信機から独立したＷＡＰＳスタンドアロンシステムは装置の位置を決定するために使用することができる。ＷＡＰＳシステム単独、又は統合されたＷＡＰＳ及びＧＰＳ並びに／もしくは他の測位システムは、媒体カード上で（ＳＤカードなどの）媒体記憶カードと共存するように実施することができる。ＷＡＰＳシステム単独、又は統合されたＷＡＰＳ及びＧＰＳシステム並びに／もしくは他の測位システムは、ＳＩＭカードを追跡することができるように、携帯電話加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カード上で共存するように実施することができる。
搬送波位相による正確な測位
（１ｍ未満まで）更に精度を改善するためにＷＡＰＳシステム性能を増大する１つの方法は、以下に記載されるような搬送波位相測位システムを実施することである。ビーコンは通常のＷＡＰＳ送信機として設定される。この方法については、簡易な連続的位相追跡を容易にするためにＴＤＭＡスロットを使用しないことが望ましいかもしれない（しかし不可欠ではない）。ＴＤＭＡが使用されない場合、近遠問題は、受信機における干渉除去及び増加したダイナミックレンジを通じて克服することができる。そのような方法をサポートするＷＡＰＳ受信機は、すべての可視の衛星について連続的な方法で符号及び搬送波位相を測定しタイムスタンプをすることができる。さらに、連続的な方法で符号及び搬送波位相の同様な測定を行うことができる基準受信機が既知の調査された位置に存在する。ＷＡＰＳ受信機及び基準受信機からの測定値は装置又はサーバーのいずれかにおいて位置を計算するために組み合わせられてもよい。そのようなシステムの構成は差動ＷＡＰＳシステムと同一である。
【０３０４】
搬送波位相測定は符号位相測定より正確であるが、整数曖昧性と呼ばれる、未知の整数の数の搬送波位相サイクルを含む。しかし、曖昧性解消（ambiguity resolution）と呼ばれる、整数曖昧性を見つけるための方法がある。ここでは、改善された精度のために、ユーザー受信機位置について反復して解くための極小値サーチアルゴリズムの拡張を使用し、複数の時期において測定値を使用する１つの方法が考慮される。最初に、単一の時期におけるユーザー受信機での搬送波位相測定値を次のように考慮する。
【０３０５】
【数８２】
【０３０６】
ここでφ、λ、ｆ及びＮは、それぞれ搬送波位相、波長、周波数及び整数サイクルであり、ｄｔはクロックバイアスであり、ｒは距離であり、εは測定誤差であり、下付き文字ｕはユーザー受信機を表し、ｋは送信機番号を表す。
距離は、ユーザー位置及び送信機位置ｐｕ及びｐ（ｋ）の観点から、
【０３０７】
【数８３】
【０３０８】
として与えられる。
送信機クロックバイアスについての知識における誤差を除去するために、対応する搬送波位相方程式
【０３０９】
【数８４】
【０３１０】
とともに既知の位置における別の受信機（基準受信機と呼ばれる）を考慮する。
下付き文字ｒは基準受信機を表し、（１）から（２）を差し引いて
【０３１１】
【数８５】
【０３１２】
を得る。
これは
【０３１３】
【数８６】
【０３１４】
として書かれる。ここで
【０３１５】
【数８７】
【０３１６】
である。
ｄｔｕｒには関心がないので、指標（ｋ）の異なる値について差分（５）によって除去することができ、いわゆる二重の差分観測量の式
【０３１７】
【数８８】
【０３１８】
を得る。
ここで
【０３１９】
【数８９】
【０３２０】
である。
次に、式（６）は
【０３２１】
【数９０】
【０３２２】
としてのｒｕｒ（ｋｌ）を介した未知のユーザー位置ｐｕにおける式である。
ここで
【０３２３】
【数９１】
【０３２４】
である。
通常、二重差分に使用される送信機ｌは送信機のうちの１つであり、便宜上それをｌとしてラベル付けすることは
【０３２５】
【数９２】
【０３２６】
又は
【０３２７】
【数９３】
【０３２８】
としての行列形式の式につながる。
式（１０）は未知のユーザー位置ｐｕにおける非線形式である。極小値サーチアルゴリズムは一次方程式において機能し、そのため、式（１０）は線形化されて以下のように反復して解かれる。反復をｍとして、ｐｕへの近似はｐｕｍである。
【０３２９】
【数９４】
【０３３０】
及び
【０３３１】
【数９５】
【０３３２】
ここで
【０３３３】
【数９６】
【０３３４】
次に、式（１０）は
【０３３５】
【数９７】
【０３３６】
として書かれる。
式（１３）はｘ＝Δｐｕにおいて線形であり、以下に与えられる極小値サーチアルゴリズムを使用してΔｐｕについて解かれる。そのようにして得られたΔｐｕを使用して、式（１１）は反復ｍにおけるｐｕを得るために使用され、次にそのようにして得られたｐｕは、次の反復（ｍ＋１）におけるｐｕｍ＋１として使用される。Δｐｕが収束を決定するのに十分に小さくなるまで、反復が継続される。反復の初めにおいて、ｐｕ０は符号位相ベースの解から得ることができる。
【０３３７】
ここで式（１３）を解くことを考える。Ｑｄｄを二重差分搬送波位相誤差ベクトルの共分散行列とする。それは以下のように得られる。単一の差分観測量φｕｒ（ｋ）＝φｕ（ｋ）−φｒ（ｋ）における誤差の分散はＱｕ＋Ｑｒであり、ここでＱｕ＋Ｑｒは送信機ｋから独立していると仮定されるそれぞれの搬送波位相誤差分散である。φｕｒ（ｋ１）＝φｕｒ（ｋ）−φｕｒ（１）の分散は２（Ｑｕ＋Ｑｒ）であり、φｕｒ（ｊ１）＝φｕｒ（ｊ）−φｕｒ（１）とφｕｒ（ｋ１）＝φｕｒ（ｋ）−φｕｒ（１）との間の相互分散（ｊ≠ｋ）はＱｕ＋Ｑｊであり、これは共通項φｕｒ（１）の分散である。したがって、
【０３３８】
【数９８】
【０３３９】
（１３）の加重最小二乗解は、
【０３４０】
【数９９】
【０３４１】
であり、ここでＧＬはＧの左逆元であり、ＧＬ＝（ＧＴ・Ｑｄｄ−１・Ｇ）−１・ＧＴ・Ｑｄｄ−１である。その結果残りのベクトルは
【０３４２】
【数１００】
【０３４３】
であり、これはＮの関数であり、極小値サーチは
【０３４４】
【数１０１】
【０３４５】
としてＮに関して残りの加重ノルム二乗を最小にしようとする。
（１７）を解くために
【０３４６】
【数１０２】
【０３４７】
をＮが整数であるという制約の下で解くことを考慮する。Ｗはべき等（idempotent）である（ＷＴ＝Ｗ及びＷ・Ｗ＝Ｗ）であるので、その結果、
【数１０２−１】
及び
【数１０２−２】
である。したがって、Ｎの探索は（１８）を満たすそれらのＮに制限される。
【０３４８】
Ｎがｘ＝Δｐｕの推定のために一旦解決されると式（１５）から得られる。（ｎ−１）＞３及びしたがって（ｎ−１）×（ｎ−１）行列Ｓ及びＷが完全な階数（ｎ−１）から３だけ足りないので、それぞれ（ｎ−１）×３及び３×（ｎ−１）の次元の行列Ｇ及びＧＬは階数３を有する。
【０３４９】
式（１８）においてＷのＱＲ分解（ＬＵ分解を使用してもよい）を使用して、
【０３５０】
【数１０３】
【０３５１】
であり、ここでＱは正規直交（ortho-normal）行列（Ｑ−１＝ＱＴ）であり、Ｒは上三角行列であり、その結果
【０３５２】
【数１０４】
【０３５３】
であり、
【０３５４】
【数１０５】
【０３５５】
である。
したがって、
【０３５６】
【数１０６】
【０３５７】
の解は、整数値を備えた３次元ボックスにおいてＮ２を探索し、（２１）からＮ１を得て、（１７）においてｃ（Ｎ）を最小にするＮを選ぶことによって、得られる。Ｎ２の探索は、以前の反復からのＮ２の値に集中する。Ｎ２のゼロ次反復においてλ‐１・ｆ（ｐｕ０）の端数部分として得られるＮの後段；ｐｕ０は符号位相ベースの解である。３次元探索ボックスのサイズは符号位相ベースの解における不確実性に依存する。このボックスはより小さなサブボックスに分割することができ、各々のより小さなサイズのサブボックスの中心は、初期のｐｕ０として試みることができる。
【０３５８】
上記の方法は、位置を決定するために測定値の単一の時期（瞬間）を使用した。以下の記載では、当該単一時期の方法に対する拡張について説明する。複数の時期測定値は、ユーザー受信機の移動が無視できるときに十分に近く取られる。さらに、後続の時期において新たな未知の整数曖昧性が導入されないように、初期の時期の整数曖昧性は後の時期の間、同じままである。（衛星の送信機の動きがライン・オブ・サイトを変化させ、従って独立した式を与えるＧＮＳＳの場合とは異なり）送信機の位置が固定されるので、複数の時期の測定値は独立した式を与えない。したがって、（独立した式の数が未知の曖昧性と３つの位置座標の合計の数より大きくなるときのＧＮＳＳの場合とは異なり）複数の時期の測定値は、整数曖昧性について浮動小数曖昧性（float ambiguities）として解決する際に助けとならない。しかし、複数の時期の測定値はより多くの搬送波位相測定誤差を許容し、さらに成功した曖昧性解決を可能にする。複数の時期の場合において、式（１３）は
【０３５９】
【数１０７】
【０３６０】
となる。
上述の式のような単一の時期の場合についての展開に続いて、問題は
【０３６１】
【数１０８】
【０３６２】
となるようにＮを見つけるという問題に帰着する。ここで
【０３６３】
【数１０９】
【０３６４】
である。
そして、Ｎについて（２３）を解くために、
【０３６５】
【数１１０】
【０３６６】
のＱＲ分解（ＬＵ分解を使用することもできる）を使用し、上記（１９）から（２１）の式に従って、
【０３６７】
【数１１１】
【０３６８】
を解くことを考える。ここでもまた、Ｎがｘ＝Δｐｕの推定のために一旦解決されると式（１５）から得られる。このｘ＝Δｐｕの推定値は小さく、その結果、式（１１）における反復はユーザー位置ｐｕを得るために停止される。通常、ｘの各コンポーネントが１ｅ−６の大きさより小さい場合、その後収束が示され、反復が停止される。
【０３６９】
次のステップは、収束したユーザー位置ｐｕが正しいものであるかどうかを確認することである。これは、
【０３７０】
【数１１２】
【０３７１】
として（１０）から得られる残差に基づいてなされる。各時期の間の残差の最大の絶対値が
【０３７２】
【数１１３】
【０３７３】
未満である場合、収束した解は解として受け入れられ、そうでなければ探索は新たなサブボックスを選択することにより継続される。通常、確認試験におけるスケール係数（スケールファクター）κは、５であるように選択することができる。解が一旦確認されると、上述の差動ＷＡＰＳシステムは１ｍに近い又は１ｍよりよい精度を達成することができる。
【０３７４】
この差動ＷＡＰＳ搬送波位相システムは、基準受信機の追加を介して従来のＷＡＰＳシステムの上に重ねられてもよいし、又はスタンドアロンであってもよい。差動ＷＡＰＳ搬送波位相システムは、（モール、倉庫などの）ある局所的な目標地域における高精度の測位を配信するために使用することができる。
【０３７５】
位置／タイミング精度における使用のための本明細書に記載されるシステムは、ローカルエリア及び広域の両方において以下のアプリケーションのうち１つ以上に使用することができるが、これらに限定されない：資産管理；人の追跡；ペットの追跡；防火；モバイル広告；公安用途のための特別の位置決定（例えば、「モバイル」送信機の組は位置（例えば、火災の位置）に移動させることができ、それらの送信機は、その付近における受信機の組に位置信号を提供するためにローカルネットワークを形成する）；軍事用途（例えば、送信機は、正確な屋内の位置を得るために、陸上に又は無線で特別な方法で配置することができる）；精度の要請を満たす帯域幅を提供することができる用途のための柔軟な帯域幅；コンテナ追跡及び屋内環境においてコンテナをあちこち移動させる車両；地理的タグ付け；地理的包囲（geo-fencing）；Ｅ９１1アプリケーション；医学的応用のためのパレット追跡及びパレット追跡を要求する他の用途；フェムトセル；フェムトセルのタイミング基準、タイミング受信機；屋内及び屋外の両方の位置に基づいて認証をするセキュリティ用途のための位置の提供；帰還（homing）用途（例えば、ＷＡＰＳを使用するペット／資産追跡、及び携帯電話を使用した資産／ペットまでの歩行者のナビゲーションの提供）。単独での又は他の位置技術と統合されたＷＡＰＳシステムは、さらに、既存のローカルエリア及び／又は広域資産管理及び／又は測位システムへ統合することができる。
【０３７６】
本明細書に記載された実施例は、次のものを備える測位システムを含む：測位信号をブロードキャストする複数の送信機を含む送信機ネットワーク；測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを取得して追跡するリモート受信機であって、衛星信号は衛星ベースの測位システムの信号であり、リモート受信機の第１の動作モードはリモート受信機が測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つからリモート受信機の位置を計算する、端末ベースの測位を含む、リモート受信機；及び、リモート受信機に結合されたサーバーであって、リモート受信機の第２の動作モードは、サーバーが測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つからリモート受信機の位置を計算する、ネットワークベースの測位を含み、リモート受信機は測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを受信してサーバーへ転送する、サーバー。
【０３７７】
本明細書に記載された実施例は位置を決定する方法を含み、当該方法は、リモート受信機において測位信号及び衛星信号方法のうち少なくとも１つを受信するステップであって、測位信号は複数の送信機を含む送信機ネットワークから受信され、衛星信号は衛星ベースの測位システムから受信される、受信するステップ；及び、端末ベースの測位及びネットワークベースの測位のうちの１つを使用してリモート受信機の位置を決定するステップであって、端末ベースの測位は測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを使用してリモート受信機においてリモート受信機の位置を計算することを含み、ネットワークベースの測位は測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを使用してリモートサーバーにおいてリモート受信機の位置を計算することを含む、決定するステップを備える。
【０３７８】
本明細書に記載されたコンポーネントは、一緒に配置してもよいし、又は別個の位置に配置されてもよい。通信パスは、コンポーネントを結合し、コンポーネント間でファイルを通信又は転送するための、任意の媒体を含む。通信パスは、無線接続、有線接続及びハイブリッド無線／有線接続を含む。通信パスはまた、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、専用ネットワーク、オフィス間ネットワーク又はバックエンドネットワーク、及びインターネットを含むネットワークへの結合又は接続を含む。さらに、通信パスは、フロッピーディスク、ハードディスクドライブ及びＣＤ−ＲＯＭディスクなどの取外し可能な固定媒体のほか、フラッシュＲＡＭ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続、ＲＳ−２３２接続、電話回線、バス及び電子メールメッセージを含む。
【０３７９】
本明細書に記載されたシステム及び方法の態様は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルアレイロジック（ＰＡＬ）デバイス、電気的にプログラム可能な論理及びメモリー装置、及び標準的なセルベースのデバイスなどの、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）のほか、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む、様々な回路のうちの任意のものへプログラムされた機能として実施されてもよい。システム及び方法の態様を実施する他の幾つかの可能性は、（電子的に消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリー（ＥＥＰＲＯＭ）などの）メモリーを備えるマイクロコントローラー、内蔵されたマイクロプロセッサー、ファームウェア、ソフトウェアなどを含む。さらに、システム及び方法の態様は、ソフトウェアベースの回路エミュレーション、（シーケンシャル及び組み合わせの）個別論理回路、カスタムデバイス、ファジー（神経）論理回路、量子デバイス、及び上記のデバイスタイプのうちのいずれかの合成を有するマイクロプロセッサーに具体化されてもよい。勿論、基本的なデバイス技術は、様々なコンポーネントタイプ、例えば、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）などの金属酸化物電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）技術、エミッター結合型論理回路（ＥＣＬ）などのバイポーラ技術、ポリマー技術（例えば、シリコン接合（silicon-conjugated）ポリマー構造及び金属−接合ポリマー−金属構造）、混合されたアナログ及びデジタルなどにおいて提供されてもよい。
【０３８０】
本明細書に開示されたいかなるシステム、方法及び／又は他のコンポーネントも、コンピューターによる設計ツールを使用して記述することができ、様々なコンピューター読み取り可能な媒体において、その動作、レジスタ転送、論理コンポーネント、トランジスター、レイアウト形状、及び／又は他の特性の観点から、具体化されたデータ及び／又は命令として表現する（表す）ことができることに留意すべきである。そのような形式を整えられた（フォーマットされた、formatted）データ及び／又は命令が具体化され得るコンピューター読み取り可能な媒体は、様々な形式の不揮発性記憶媒体（例えば、光学記憶媒体、磁気記憶媒体又は半導体記憶媒体）及び無線、光もしくは有線の信号伝達媒体又はそれらの任意の組み合わせを介してそのような形式を整えられたデータ及び／又は命令を転送するために使用され得る搬送波を含むが、これらに限定されない。搬送波によるそのような形式を整えられたデータ及び／又は命令の転送の例は、１つ以上のデータ転送プロトコル（例えば、ＨＴＴＰ、ＨＴＴＰｓ、ＦＴＰ、ＳＭＴＰ、ＷＡＰなど）によるインターネット及び／又は他のコンピューターネットワークを介した転送（アップロード、ダウンロード、電子メールなど）を含むが、これらに限定されない。１つ以上のコンピューター読み取り可能な媒体を介してコンピューターシステム内で受信される場合、上述のコンポーネントについてのそのようなデータ及び／又は命令ベースの表現は、１つ以上の他のコンピュータープログラムの実行とともに、当該コンピューターシステム内の処理エンティティ（例えば、１つ以上のプロセッサー）によって処理され得る。
【０３８１】
文脈上他の方法で明確に要求しない限り、明細書及び特許請求の範囲の全体にわたって、「備える」、「備えた」などの語は、排他的又は完全な意味とは対照的に、包括的な意味で、すなわち、「を含むがそれに限定されない」という意味で解釈されるべきである。単数又は複数を使用する語はまた、それぞれ、複数又は単数を含む。さらに、「本明細書において」、「以下に」、「上記の」、「以下の」及び同様の意味の語は、本出願において使用される場合、本出願の任意の特定の部分ではなく全体として本出願を指す。「又は」なる語が２つ以上の項目のリストに関して使用される場合、その語は、その語についての次の解釈をすべてカバーする：リスト中の項目のうちの任意のもの、リスト中の項目のすべて、及びリスト中の項目の任意の組み合わせ。
【０３８２】
本システム及び方法の実施例についての上記の記載は、完全であるようには意図されず、又、本システム及び方法を開示された正確な形式に限定するようにも意図されない。本システム及び方法の特定の実施例、及びその例は、説明の目的のために本明細書に記載され、当業者であれば認識するように、本システム及び方法の範囲内で、様々な同等の修正が可能である。本明細書において提供される本システム及び方法についての教示は、上述のシステム及び方法のためだけでなく、他のシステム及び方法に適用することができる。
【０３８３】
上述の様々な実施例の要素及び動作は、さらなる実施例を提供するために組み合わせることができる。これら及び他の変更は、上記の詳細な説明に照らして本システム及び方法に対して行うことができる。
【０３８４】
一般に、以下の特許請求の範囲において、使用される用語は、実施例を明細書及び特許請求の範囲に開示された特定の実施例に限定するように解釈されるべきでなく、特許請求の範囲に従って動作するすべてのシステムを含むように解釈されるべきである。したがって、実施例は、本明細書における開示によって限定されず、その代わりに、実施例の範囲は特許請求の範囲によって全体的に決定されるべきである。
【０３８５】
実施例のある態様がある請求の形式で以下に提示されるが、本願発明者は、任意の数の請求の形式で実施例の様々な態様を意図している。したがって、本願発明者は、実施例の他の態様について追加の請求の形式を追求するべく、本出願を提出した後に追加の請求項を加える権利を有する。
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２００８年９月１０日に出願された米国（ＵＳ）特許出願第６１／０９５，８５６号の利益を主張する。
【０００２】
本出願は、２００９年３月２４日に出願された米国特許出願第６１／１６３，０２０号の利益を主張する。
本発明は一般に測位システムに関連する。本発明は、特に広域測位システムに関連する。
【背景技術】
【０００３】
全地球測位システム（ＧＰＳ）のような測位システムが長年にわたって使用されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、貧弱な信号条件においては、これら従来の測位システムは性能が劣化することがあり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
受信機の位置を決定するためのシステム及び方法が記載される。実施例の測位システムは、測位信号（positioning signals）をブロードキャスト（放送）する送信機を含む送信機ネットワークを含む。測位システムは、測位信号及び／又は衛星信号を取得して追跡するリモート受信機を含む。衛星信号は衛星ベースの測位システムの信号である。リモート受信機の第１のモードは、リモート受信機が測位信号及び／又は衛星信号を使用して位置を計算する、端末ベースの（terminal-based）測位（位置決め、positioning）を使用する。測位システムは、リモート受信機に結合されたサーバーを備える。リモート受信機の第２の動作モードは、サーバーが測位信号及び／又は衛星信号からリモート受信機の位置を計算する、ネットワークベースの測位を含み、リモート受信機は測位信号及び／又は衛星信号を受信しサーバーに転送する。
【０００６】
実施例の位置を決定する方法は、リモート受信機において測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを受信することを含む。測位信号は複数の送信機を含む送信機ネットワークから受信される。衛星信号は衛星ベースの測位システムから受信される。当該方法は、端末ベースの測位及びネットワークベースの測位のうちの１つを使用してリモート受信機の位置を決定することを含む。端末ベースの測位は、測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを使用して、リモート受信機において、リモート受信機の位置を計算することを含む。ネットワークベースの測位は、測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを使用して、リモートサーバーにおいて、リモート受信機の位置を計算することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例による、広域測位システムのブロック図である。
【図２】実施例による、同期されたビーコンのブロック図である。
【図３】実施例による、リピーター構成を使用する測位システムのブロック図である。
【図４】代替的な実施例による、リピーター構成を使用する測位システムのブロック図である。
【図５】実施例によるタワー同期を示す。
【図６】実施例による、ＧＰＳ統制された（GPS disciplined）ＰＰＳ生成器のブロック図である。
【図７】実施例による、ＧＰＳ統制された発振器である。
【図８】実施例による、ＰＰＳと、送信機のアナログ部がデータを送信することを可能にする信号との間の時間差をカウントする信号図（signal diagram）を示す。
【図９】実施例による、差動ＷＡＰＳシステムのブロック図である。
【図１０】実施例による、共通の視聴時間転送（view time transfer）を示す。
【図１１】実施例による、双方向の時間転送を示す。
【図１２】実施例による、受信機ユニットのブロック図である。
【図１３】実施例による、ＲＦモジュールのブロック図である。
【図１４】実施例による、信号のアップコンバージョン及び／又はダウンコンバージョンを示す。
【図１５】実施例による、測位システムにおけるクロック共有（clock sharing）を示すブロック図である。
【図１６】実施例による、ＷＡＰＳからＧＮＳＳ受信機への支援転送（assistance transfer）のブロック図である。
【図１７】実施例による、ＧＮＳＳ受信機からＷＡＰＳ受信機への援助情報（aiding information）の転送を示すブロック図である。
【図１８】実施例による、ＷＡＰＳ支援情報がＷＡＰＳサーバーから提供される例示的な構成である。
【図１９】実施例による、ｈ［ｎ］において最初に到着するパス（経路）を推定する（見積もる、estimate）ためのフロー図である。
【図２０】実施例による、基準相関関数を推定するためのフロー図である。
【図２１】実施例による、雑音部分空間（ノイズサブスペース、noise sub-space）を推定するためのフロー図である。
【図２２】代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【図２３】別の代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【図２４】さらに別の代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【図２５】さらに別の代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【図２６】実施例による、様々なシステムからの距離（レンジ、range）測定を使用するハイブリッド位置推定のブロック図である。
【図２７】実施例による、様々なシステムからの位置推定値を使用するハイブリッド位置推定のブロック図である。
【図２８】実施例による、様々なシステムからの距離（レンジ）及び位置の推定値の組み合わせを使用する、ハイブリッド位置推定のブロック図である。
【図２９】実施例による、ＧＮＳＳ／ＷＡＰＳ位置及び／又は速度推定値の質が良好な場合におけるセンサーのドリフトバイアス（drifting bias）を較正するのを助けるために、ＷＡＰＳ／ＧＮＳＳシステムから位置／速度推定値がフィードバックされる、ハイブリッド位置解決法を決定するためのフロー図である。
【図３０】実施例による、明示的なフィードバックの必要なしにＧＮＳＳユニット及び／又はＷＡＰＳユニットにおいて位置／速度計算の一部として（バイアス、スケール（scale）及びドリフトなどの）センサーパラメーターが推定されるハイブリッド位置解決法を決定するためのフロー図である。
【図３１】実施例による、センサー較正が個々の位置計算ユニットから分離されるハイブリッド位置解決法を決定するためのフロー図である。
【図３２】実施例による、個々の位置計算ユニットの状態の一部としてセンサーパラメーター推定がなされるハイブリッド位置解決法を決定するためのフロー図である。
【図３３】実施例による、ＷＡＰＳと他のシステムとの間での情報の交換を示す。
【図３４】実施例による、ＦＭ受信機とＷＡＰＳ受信機との間での、位置、周波数及び時間の推定値の交換を示すブロック図である。
【図３５】実施例による、ＷＬＡＮ／ＢＴ送受信機とＷＡＰＳ受信機との間での、位置、時間及び周波数の推定値の交換を示すブロック図である。
【図３６】実施例による、セルラー送受信機とＷＡＰＳ受信機との間での、位置、時間及び周波数の推定値の交換を示すブロック図である。
【図３７】実施例による、セッションキー設定のブロック図である。
【図３８】実施例による、暗号化のためのフロー図である。
【図３９】代替的な実施例による、暗号化のためのセキュリティアーキテクチャーのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下の説明では、記載されるシステム及び方法についての完全な理解及びそれらについての役に立つ説明を提供するために、多数の特定の詳細が紹介される。しかし、当業者であれば、これらの特定の詳細のうち１つもしくは複数なしに、又は他のコンポーネント、システムなどにより、これらの実施例を実施することができることを認識するであろう。他の例において、開示された実施例の態様を不明瞭にするのを避けるべく、周知の構造又は動作は示されないか、又は詳細には記載されない。
【０００９】
図１は、実施例による、測位システムのブロック図である。本明細書において広域測位システム（ＷＡＰＳ）又は「システム」と呼ばれる測位システムは、同期されたビーコンのネットワーク、ビーコン及び／又は全地球測位システム（ＧＰＳ）衛星（及び、オプションとして、位置計算エンジンを有する）を取得して追跡する受信機ユニット、並びにタワーの指標、請求（billing）インターフェース、専用の（proprietary）暗号化アルゴリズム（及びオプションとして、位置計算エンジン）を含むサーバーを備える。システムは、認可された又は無認可の動作帯域で動作し、測位及びナビゲーションの目的のために専用の波形を送信する。ＷＡＰＳシステムは、よりよい位置解のために他の測位システムとともに使用することができ、又は、ＷＡＰＳシステムは、他の測位システムを支援するのに使用することができる。本明細書の文脈において、測位システムは、緯度の座標、経度の座標及び高度の座標のうち１つ以上を局地化するものである。
【００１０】
本明細書において、「ＧＰＳ」に言及される場合は常に、それは、Ｇｌｏｎａｓｓなどの他の既存の衛星測位システムのほか、ガリレオ（Ｇａｌｉｌｅｏ）及びコンパス（Ｃｏｍｐａｓｓ）／Ｂｅｉｄｏｕなどの将来の測位システムを含み得るＧＮＳＳ（全地球型衛星ナビゲーションシステム）のより広い意味において言及されるものである。
【００１１】
図２は、実施例による、同期されたビーコンのブロック図である。本明細書においてビーコンとも呼ばれる、実施例の同期されたビーコンは、ＣＤＭＡネットワークを形成し、各ビーコンは、組み込まれた支援データのデータストリームを備えたゴールド符号系列などの、良好な相互相関特性を有する擬似乱数（ＰＲＮ）シーケンスを送信する。代替的に、各ビーコン送信機からのシーケンスは、ＴＤＭＡフォーマットで別個のスロットへ、間に合うように配置することができる。
【００１２】
地上測位システムにおいて、克服すべき主要な課題のうちの１つは、近遠問題であり、受信機において、遠い送信機は近くの送信機によって妨害される（get jammed）。この問題に対処するために、実施例のビーコンは、近遠問題を軽減するためにローカル送信機が別個のスロット（ＴＤＭＡ）（及び、オプションとして、異なる符号（ＣＤＭＡ））を使用することができるＣＤＭＡ技術及びＴＤＭＡ技術の組み合わせを使用する。さらに遠く離れた送信機は、異なるＣＤＭＡ符号を使用する一方で同じＴＤＭＡスロットを使用することを認められる。これにより、システムの広域なスケーラビリティが可能になる。ＴＤＭＡスロッティング（slotting）は、保証された近遠性能のために決定論的であり得るし、又は良好な平均的な近遠性能を提供するためにランダム化され得る。搬送波信号はまた、任意の「近遠」問題に対処すべく符号の相互相関性能を改善するために何ヘルツかだけ（例えば、ゴールド符号の繰り返し周波数の一部）オフセットされてもよい。２つのタワーが同じＴＤＭＡスロットを使用するが異なる符号を使用する場合、受信機における相互相関は、より弱い信号を検出する前により強い信号の干渉除去を使用することによりさらに拒絶することができる。
【００１３】
ＴＤＭＡシステムの別の重要なパラメーターはＴＤＭＡスロット期間（slotting period）（ＴＤＭＡフレームとも呼ばれる）である。具体的には、ＷＡＰＳシステムにおいて、ＴＤＭＡフレーム持続時間（frame duration）は、同じ送信機の２つの連続するスロット間の期間である。ＴＤＭＡフレーム持続時間は、サービス区域（coverage area）に位置するのに必要な送信機スロットの数とＴＤＭＡスロット持続時間との積によって決定される。感度は単一のＴＤＭＡスロットによって必ずしも制限されないが、ＴＤＭＡスロット持続時間は感度要件（sensitivity requirements）によって決定される。１つの例示的な構成は、ＴＤＭＡフレーム持続時間として１秒を使用し、ＴＤＭＡスロット持続時間として１００ｍｓを使用してもよい。
【００１４】
さらに、実施例のビーコンは、支援データを含むプリアンブルを使用することができ、又は、情報は、チャネル推定、順方向誤り検出及び／又は訂正に使用してデータをロバストにするのを助けることができる。実施例の支援データは以下のうち１つ以上を含むがこれらに限定されない：波形のパルスの立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジにおける正確なシステム時間；タワーのジオコード（Geocode）データ（緯度、経度及び高度）；隣接したタワーに関するジオコード情報及び区域において様々な送信機によって使用されるシーケンスの指標；送信機（オプション）及び近隣の送信機のためのクロックタイミング補正；ローカルの大気補正（atmospheric corrections）（オプション）；ＧＮＳＳ時間に対するＷＡＰＳタイミングの関係（オプション）；擬似距離の解明（resolution）において受信機を援助するための都市、都市近郊、ローカルの環境についての指示（オプション）；並びに、ＰＮシーケンスの基準指標（base index）又はゴールド符号系列に対する指標からのオフセット。ブロードキャストされる送信データフレームにおいて、安全性及び／又はライセンス管理の理由から単一の又は１組の受信機を停止させるための情報を含むフィールドが含まれてもよい。
【００１５】
実施例の異なるビーコン及びタワーからの送信の送信波形タイミングは、共通のタイミング基準（timing reference）に対して同期される。代替的に、異なるタワーからの送信間のタイミングの差が知られ、送信されるべきである。支援データは、一定間隔で増加されるタイミングメッセージを例外として、データブロックの数及びサイズによって決定される間隔で繰り返される。支援データは、本明細書に詳細に記載されるように、専用の暗号化アルゴリズムを使用して暗号化されてもよい。拡散符号もさらなるセキュリティのために暗号化されてもよい。信号はアップコンバージョンされ、所定の周波数でブロードキャストされる。送信機の終端間の（end-to-end）遅延は、ビーコン間の差分遅延がおよそ３ナノ秒より小さくなることを保証するように正確に較正される。送信機の組をリスンする、調査された位置における差動ＷＡＰＳ受信機を使用して、その組の中の送信機について相対的なクロック補正を見つけることができる。
【００１６】
実施例のタワー配置は、範囲及び位置の正確さのために最適化される。タワーの配置は、ネットワーク内及びネットワークの端におけるほとんどの位置の３つ以上のタワーから信号を受信するような方法で配置され、その結果、これらの位置の各々における精度の幾何学的希釈（ＧＤＯＰ）は、精度要求に基づく所定のしきい値未満である。ＲＦ計画調査を行うソフトウェアプログラムはネットワーク内及びネットワークの周りのＧＤＯＰについての分析を含むように増強される。ＧＤＯＰは受信機位置及び送信機位置の関数である。ネットワーク設計（planning）にＧＤＯＰを組み入れる１つの方法は、以下のように最適化を設定することである。最小化されるべき関数は、範囲（カバレージ）の大きさ（体積、ボリューム、volume）にわたってＧＤＯＰの二乗の体積積分である。体積積分は受信機位置の（ｘ、ｙ、ｚ）座標に関するものである。最小化はｎ個の送信機位置座標、ｉ＝１，．．．，ｎに対してｘｍｉｎ＜ｘ＜ｘｍａｘ、ｙｍｉｎ＜ｙ＜ｙｍａｘ、ｚｍｉｎ＜ｚ＜ｚｍａｘであって、範囲体積についてｘｍｉｎ、ｙｍｉｎ及びｚｍｉｎが下限であり、ｘｍａｘ、ｙｍａｘ及びｚｍａｘが上限であるという範囲体積にあるという制約に従う所与のサービスエリアにおける（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、．．．、（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）、に関するものである。最小化されるべき関数は、
【００１７】
【数１】
【００１８】
として書くことができる。
また、最小化されるべき関数は、カバレージ領域Ｒｊの重要性（すなわち、要求される性能品質）によって重み付けされてもよい。
【００１９】
【数２】
【００２０】
タワーの座標位置に対するさらなる制約は、所与の領域における既に利用可能なタワーの位置に基づいてもよい。すべての座標の座標化（coordinatization）は、通常、正のｘとして平均的な東（average east）、正のｙとして平均的な北（average north）及び正のｚとして平均的な垂直上方（average vertical up）を備えたローカルレベルの座標系において行われてもよい。上記の制約された最小化問題を解決するソフトウェアは、関数ｆを最小化する最適化された送信機位置（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、．．．、（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）を出力する。
【００２１】
【数３】
【００２２】
この技術は、（都市におけるような）広域ネットワーク又は（モールにおけるような）ローカル配置の両方に適用することができる。１つの例示的な構成において、送信機のネットワークは、各大都市圏の周りの三角形／六角形の配置においておよそ３０ｋｍの距離だけ離れている。各タワーは、対応するアンテナを介して、およそ２０Ｗから１ｋＷのＥＩＲＰまでの範囲で最大電力まで放射することができる。別の実施例において、タワーは特定の地域に限定する（ローカライズする、局地化する、localize）ことができ、１Ｗまで低い電力レベルで送信することができる。動作の周波数帯域は、無線スペクトルにおける任意の認可された帯域又は無認可の帯域を含む。実施例の送信アンテナは、ダイバーシティ、セクター化などに役立ち得る全方向アンテナ、又は複数のアンテナ／アレイを含む。
【００２３】
隣接するタワーは、送信するのによい又は代替的に異なる時間において同じシーケンスを送信するのによい相互相関特性を備えた異なるシーケンスを使用することにより区別される。これらの区別技術は、組み合わせて、所与の地理的区域だけに適用することができる。例えば、異なる地理的区域のネットワークを介して同じシーケンスを再利用してもよい。
【００２４】
ローカルのタワーは実施例の広域ネットワークタワーを増強するために所与の地理的区域に配置することができる。ローカルのタワーは、使用されると、測位の精度を改善することができる。ローカルのタワーは、キャンパスのような環境に配置してもよいし、又は、数１０メートルから数キロメートルまでの範囲の距離だけ離して、公衆安全の要求のために配置されてもよい。
【００２５】
位置解決法からのよりよい品質の高度推定を容易にするために、タワーは、好ましくは、（同様の高さではなく）多様な高さに配置される。異なる高さを有する異なる緯度／経度における送信機に加えて、タワーに対して高さの多様性を加えるための別の方法は、異なる高さにおける（同一の緯度及び経度を備えた）同じ物理的なタワー上に（異なる符号シーケンスを使用して）複数のＷＡＰＳ送信機を有することである。同じタワー上の送信機は近遠問題を生じないので、同じ物理的なタワー上の異なる符号シーケンスは同じスロットを使用することができることに注目されたい。
【００２６】
ＷＡＰＳ送信機は、（セルラータワーなどの）１つ以上の他のシステムに使用される既存の又は新たなタワーに配置することができる。ＷＡＰＳ送信機配置コストは、同じ物理的なタワー又は位置を共有することにより最小化することができる。
【００２７】
（例えば、倉庫やモールなどの）特定の地域に限定された領域における性能を改善するために、追加のタワーを、広域の範囲に使用される送信機を増強するためにその領域に配置することができる。代替的に、全送信機を設置するコストを低減するために、関心のある領域にリピーター（repeater）を配置することができる。
【００２８】
上述の測位に使用される送信ビーコン信号がＷＡＰＳだけのために構築された送信機である必要はないが、もともと時間的に同期される任意の他のシステム又は追加のタイミング・モジュールを介して同期が増強されるシステムからの信号であり得ることに留意されたい。代替的に、当該信号は、相対的な同期を基準受信機によって決定することができるシステムからのものであり得る、これらのシステムは、例えば、既に配置されるかもしれないし、又は付加的な同期能力をもって新たに配置されるかもしれない。そのようなシステムの例は、デジタルテレビ及びアナログテレビ又はメディアフロー（MediaFlo）などのブロードキャストシステムであってもよい。
【００２９】
図３は、実施例による、リピーター構成を使用する測位システムのブロック図である。リピーター構成は次のコンポーネントを含む：
１）共通のＷＡＰＳ受信アンテナ（アンテナ１）
２）様々なＷＡＰＳ送信機アンテナ（ローカルアンテナ１−４）に接続するＲＦパワー増幅器及びスプリッター／スイッチ
３）ＷＡＰＳユーザー受信機
アンテナ１は、ローカルアンテナ１−４へのコンポジット信号（合成信号、composite signal）を受信し、増幅し、ローカルアンテナ１−４に分配する。（好ましくは）ユーザー受信機における異なるリピーターからの送信のオーバーラップ（衝突）がないような方法で、スイッチングが行われるべきである。送信の衝突は、ガードインターバルの使用を通じて回避することができる。スイッチから送信アンテナまでの既知のケーブル遅延は、すべてのローカルリピーターについての全体の遅延を均一にするためにリピーター−増幅器−送信機において遅延を加算すること、又は、ユーザー受信機におけるケーブル遅延だけ、特定のリピーターからの推定される到着時間を調節することによって、補償されるべきである。ＴＤＭＡが広域ＷＡＰＳネットワークにおいて使用される場合、各広域スロット（各スロットは１つの広域ＷＡＰＳタワーを含む）がすべてのリピータースロットにおいて生じるように、リピータースロットのスイッチングレートが選択される。１つの例示的な構成は、広域ＴＤＭＡフレーム持続時間の倍数（multiple）に等しいリピータースロット持続時間を使用するであろう。具体的には、広域ＴＤＭＡフレームが１秒である場合、その後リピータースロットは整数の秒数であり得る。この構成は最も単純であるが、ケーブル上のＲＦ信号分配の要件のため、小さな制限された領域における配置にのみ適している。ユーザーＷＡＰＳ受信機は、リピータースロット期間中の静的な（又は準静的な）仮定の下で位置及び作業を計算するためにリピータータワーをリスンする場合に、到着の時間差を使用する。送信がリピーターからのものであるという事実は、各ＷＡＰＳタワー信号が１つのリピータースロットから次のものまで同じタイミング差（ジャンプ）を示すという事実によって自動的に検出することができる。
【００３０】
図４は、代替的な実施例による、リピーター構成を使用する測位システムのブロック図である。この構成において、各リピーターは、ＷＡＰＳリピーター−受信機及びローカルのアンテナ（例えば、それは屋内にあってもよい）を備える関連するカバレージ増大ＷＡＰＳ送信機を含む。ＷＡＰＳリピーター受信機は、ＷＡＰＳシステム・タイミング情報のほか、１つの広域ＷＡＰＳ送信機に対応するＷＡＰＳデータストリームを抽出することができるはずである。１つの広域ＷＡＰＳ送信機に対応するＷＡＰＳシステム・タイミング及びデータは、その後（例えば、異なる符号及び同じスロットを使用して）ＷＡＰＳ信号を再送信することができる対応するローカルエリアＷＡＰＳ送信機に渡される。当該送信機は、ローカルアンテナの緯度、経度及び高度など、追加のデータをその送信に含める。この構成において、ＷＡＰＳユーザー受信機動作（距離測定及び位置測定）は、信号がリピーターからやって来るという事実に対してトランスペアレントであってもよい。リピーターにおいて使用される送信機は、ＧＮＳＳタイミングを抽出するためにそれがＧＮＳＳタイミング・ユニットを持つ必要がないという点において、完全なＷＡＰＳビーコンより安価であることに注目されたい。
【００３１】
受信機ユニットの動作モードに依存して、端末ベースの測位又はネットワークベースの測位のいずれかがシステムによって提供される。端末ベースの測位において、受信機ユニットは、受信機自体上でユーザーの位置を計算する。これは、どこで曲がるのかの指示（turn-by-turn directions）、ジオ・フェンシング（geo-fencing）などの応用に役立つ。ネットワークベースの測位において、受信機ユニットはタワーから信号を受信し、ユーザーの位置を計算するために受信された信号をサーバーに通信又は送信する。これは、Ｅ９１１、集中型のサーバーによる資産の追跡及び管理などの応用において有用である。サーバーにおける位置計算は、ほぼリアル・タイムで行うことができ、又は、サーバーにおける精度を改善するために多くのソース（例えば、ＧＮＳＳ、差動ＷＡＰＳなど）からのデータにより後処理することができる。ＷＡＰＳ受信機はまた、ネットワークベースの測位を容易にするために、（例えば、ＳＵＰＬセキュアユーザープレーンサーバー（SUPL Secure User PLane server）と同様に）サーバーから情報を提供し得ることができる。
【００３２】
実施例のタワーは、互いに同期を自律的に維持するか、又はネットワークベースの同期を使用する。図５は実施例によるタワー同期を示す。次のパラメーターは同期の態様について記述するのに使用される。
【００３３】
システム送信機時間＝ｔＷＡＰＳーｔｘ
絶対時間基準＝ｔＷＡＰＳ＿ａｂｓ
時間調整＝Δｓｙｓｔｅｍ＝ｔＷＡＰＳーｔｘ−ｔＷＡＰＳ＿ａｂｓ
絶対時間基準に対してＷＡＰＳシステム時間を同期させることが不可欠ではないことに留意されたい。しかし、すべてのＷＡＰＳ送信機は共通のＷＡＰＳシステム時間に対して同期される（すなわち、すべてのＷＡＰＳ送信機の相対的なタイミング同期）。（もしあれば）ＷＡＰＳシステム時間に関する各送信機のタイミング補正が計算されるべきである。タイミング補正は、電波（air）ＷＡＰＳ支援送信を介して直接的に、又は他のある通信手段を介して、受信機にとって利用可能にされるべきである。その支援は、例えば、セルラー（又は他の）モデムを介して、又は（イリジウム、デジタルＴＶ、メディアフローもしくはセルラーシステムのブロードキャストチャネルなどの）システムからのブロードキャストデータを介して、ＷＡＰＳ受信機に配信することができる。代替的に、タイミング補正はサーバーへ送信することができ、サーバーにおいて位置を計算する場合に使用することができる。実施例のタワー同期の記述がそれに続く。
【００３４】
ネットワークベースの同期の下では、タワーはローカルエリアで互いに同期する。本明細書に詳細に記載されるように、タワー間の同期は、一般に、（よりよい時間分解能のために、搬送波上に任意の形式の変調を使用して変調することができ及び／又は拡散符号を使用して拡散することができ、次に搬送波を変調する）パルスの送信及び受信機上でパルスのエッジに同期することを含む。
【００３５】
実施例の自律的な同期モードにおいて、タワーはローカルタイミング基準を使用して同期される。例えば、タイミング基準は以下のうちの１つであり得る：ＧＰＳ受信機；非常に正確なクロックソース（例えば、原子クロックソース）；現地（ローカル）時間ソース（例えば、ＧＰＳ統制されたクロック）；及び、信頼できるクロックソースの任意の他のネットワーク。正確に時間同期される、ＸＭ衛星無線機、ＬＯＲＡＮ、ｅＬＯＲＡＮ、テレビ信号などからの信号の使用は、タワーの粗いタイミング基準として使用することができる。１つの実施例における例として、図６は、実施例による、ルビジウム、セシウム又は水素マスターなどの正確な／安定しているタイミングソースを統制するために使用されるＧＰＳ受信機からのＰＰＳパルス・ソースのブロック図である。代替的に、図７に示されるように、ＧＰＳ統制されたルビジウムクロック発振回路を使用することができる。
【００３６】
図６を参照すると、正確なクロックソースにおけるＰＬＬの時定数は、よりよい短期的な安定性（又は、同等に、短期的なＧＰＳ ＰＰＳ変化のフィルタリング）を提供する十分に大きな数字（例えば、０．５−２時間の範囲内）に設定され、ＧＰＳ−ＰＰＳは、より長期的な安定性及び広域の「粗い（coarse）」同期を提供する。送信機システムは、（ＧＰＳユニットからの及び正確なクロックソースからの）これらの２つのＰＰＳパルスを連続的に監視し、いかなる異常（偏差、anormaly）も報告する。その異常は、２つのＰＰＳソースが数時間の間ロックされた後に、ＰＰＳソースのうちの１つが、タワーネットワーク管理者により決定される所与の時間閾値によりもう一方のソースから離れてドリフトすることかもしれない。異常を検出するために第３のローカルクロックソースを使用することができる。異常な挙動の場合、正しい挙動を示すＰＰＳ信号が、送信機システムによって選択され、監視ステーションへ報告される。また、正確な時間ソースの（当該時間ソースによって報告される）ＰＰＳ入力とＰＰＳ出力との間の瞬間的な時間差は、送信機によってブロードキャストすることができ、又は後処理をする際に使用されるべきサーバーへ送信することができる。
【００３７】
送信機システムにおいて、ＰＰＳパルス入力の立ち上がりエッジと送信機のアナログ部がデータを送信することを可能にする信号の立ち上がりエッジとの間の時間差は、内部で生成される高速クロックを使用して測定される。図８は、実施例による、ＰＰＳと、送信機のアナログ部がデータを送信することを可能にする信号との間の時間差をカウントするための信号図を示す。その差を表すカウントは、データストリームの一部としての受信機の各々へ送信される。ルビジウム時計（当該時計は時間／日にわたって安定している）などの非常に安定したクロック基準の使用により、システムは、装置が特定のタワー・データをこれ以上変調することができない万一の場合に備えて、装置上でタワーごとにこの補正を格納／送信することが可能となる。利用可能なものがある場合、この補正データはまた、通信媒体を介して装置へ送信することができる。タワーからの補正データは、基準受信機又は他のタワーのブロードキャストをリスンするタワー上に取り付けられた受信機のいずれかによって監視することができ、集中型のサーバーに伝えることができる。タワーはまた、その後に装置への通信リンクを介してそれらのタワーの近くで装置へこの情報を広めることができる集中型のサーバーにこのカウント情報を周期的に送信することができる。代替的に、サーバーは、近隣のタワーのための支援情報としてこの情報をブロードキャストすることができるように（例えば、現場における）タワーからの情報を近隣のタワーへ渡すことができる。近隣のタワーのための支援情報は、近辺のタワーに関する、（タワーが静的であるので）位置情報及びタイミング補正情報を含み得る。
【００３８】
別の実施例において、広域差動測位システムはタワーからのタイミング誤差を補正するために使用することができる。図９は、実施例による、差動ＷＡＰＳシステムのブロック図である。（あらかじめ調査された位置に配置された）基準受信機は、近辺のすべてのタワーからの信号を受信するために使用される。差動ＧＰＳの原理はこの方法に適用されるが、地上の場合における非ライン・オブ・サイト（non-line-of-sight）の影響へ対処することは、それを独自のものにする。各タワーについての基準受信機の擬似距離（符号位相）測定値は、時間タグ付けされて、その後サーバーへ送信される。タワーｊ及びｉの基準受信機において測定された受信符号の位相ベースの距離は以下のように書くことができる：
【００３９】
【数４】
【００４０】
ここで、
【００４１】
【数５】
【００４２】
はタワーｊの幾何学的距離を送信するための基準受信機であり、ｄｔｒｅｆ及びｄｔｊはそれぞれ共通基準時間（例えば、ＧＰＳ時間）に関してそれぞれのアンテナに参照される基準受信機クロックオフセット及び送信機クロックオフセットであり、ｃは光の速度であり、
【００４３】
【数６】
【００４４】
は測定ノイズである。
タワーｉ及びｊの間のクロックタイミングの差、ｄｔｉ−ｄｔｊは、上の２つの式を差し引いて、基準受信機から送信タワーまでの既知の幾何学的距離を使用することにより、サーバーにおいて計算される。これにより、ローバー（rover）／移動局測定における送信機間のタイミング差の除去が可能になる。送信タワーにおいて使用されるクロックが比較的安定している場合、時間差ｄｔｉ−ｄｔｊのよりよい（例えば、雑音の少ない）推定値を得るために、時間にわたる平均化を使用することができることに留意されたい。
【００４５】
ローバー／移動局の擬似距離測定値はまた、時間タグ付けされ、サーバーへ送られる。ローバー／移動局において測定された受信符号の位相ベースの距離は、次のように書くことができる：
【００４６】
【数７】
【００４７】
上の２つの式を差し引いて再編成することによって、その結果は
【００４８】
【数８】
【００４９】
となる。
【００５０】
【数９】
【００５１】
及び
【００５２】
【数１０】
【００５３】
が測定された量であり、量ｄｔｉ−ｄｔｊが基準受信機測定値から計算されることに留意されたい。
【００５４】
【数１１】
【００５５】
及び
【００５６】
【数１２】
【００５７】
の各々は、受信機の未知の座標及び送信タワーｉ及びｊの既知の座標の観点から書くことができる。３つの距離測定により、２つの距離差の式は上述のように形成して２次元の位置解を得ることができ、また、４つの距離測定により、３つの距離差の式は上述のように形成して３次元の位置を得ることができる。さらなる測定により、最小二乗解（least square solution）は、雑音量
【００５８】
【数１３】
【００５９】
及び
【００６０】
【数１４】
【００６１】
の影響を最小化するために使用することができる。
代替的に、タイミング差の補正は、その場で誤差を補正するため及び移動局における位置計算を容易にするために移動局へ返送することができる。差分補正は、基準局と移動局の両方によって見ることができるのと同じ多くの送信機に適用することができる。この方法は、概念的に、システムがタワー同期なしに動作することを可能にすることができ、又は代替的に、大まかに同期されたシステムにおいて任意の残存クロック誤差を補正することを可能にすることができる。
【００６２】
別の手法は、上述の差分手法と対照的なスタンドアロン手法である。タイミング同期を確立する１つの方法は、特定の地域の各送信タワーにおけるＧＰＳタイミング受信機に同じ地域のＤＧＰＳ基準受信機からのＤＧＰＳ補正値を受信させることによるものである。既知の位置に設置されるＤＧＰＳ基準受信機は、それ自身のクロックを基準クロックとして考慮し、それが追跡するＧＰＳ衛星への擬似距離測定値に対する補正値を見つける。特定のＧＰＳ衛星についてのＤＧＰＳ補正値は、通常、衛星位置及びクロック誤差並びに電離圏及び対流圏の遅延による全誤差を含む。ＤＧＰＳ基準受信機とＧＰＳ衛星との間のライン・オブ・サイトがこの付近内の方向においてあまり変わらないので、この全誤差は、ＤＧＰＳ基準受信機の付近（通常、中心にＤＧＰＳ受信機を備えた約１００ｋｍの半径の領域をもつ）において他のＧＰＳ受信機によってなされる任意の擬似距離測定に対して同じになる。したがって、特定のＧＰＳ衛星についてＤＧＰＳ基準受信機によって送信されたＤＧＰＳ補正値を使用するＧＰＳ受信機は、その衛星のその擬似距離測定値からこの全誤差を取り除くために補正値を使用する。しかし、そのプロセスにおいて、それは、ＧＰＳ時間に関してＤＧＰＳ基準受信機のクロックバイアスをその擬似距離測定値へ加えるであろう。しかし、このクロックバイアスがすべてのＤＧＰＳ擬似距離補正について共通であるので、異なるＧＰＳ受信機のタイミングソリューションに対するその効果は共通のバイアスである。しかし、この共通のバイアスは、異なるＧＰＳ受信機のタイミングにおいて相対的なタイミング誤差を与えない。特に、これらのＧＰＳ受信機が（既知の位置における）タイミングＧＰＳ受信機であるならば、それらはすべてＤＧＰＳ基準受信機のクロックに同期される。これらのＧＰＳタイミング受信機が異なる送信機を駆動する場合、その送信はまた同期される。
【００６３】
ＤＧＰＳ基準受信機からの補正値を使用する代わりに、広域増強システム（ＷＡＡＳ）衛星によって送信される同様の補正値は、ＧＰＳタイミング受信機によって使用されて、それらが駆動する送信機の送信を同期させることができる。ＷＡＡＳの利点は、基準時間が、ＤＧＰＳ基準システムのそれではなく、正確な原子時計の組によって維持されるようなＧＰＳ時間自体であるということである。
【００６４】
広域にわたるタワー間の正確な時間同期を達成することに対する別の手法は、タワー対間のタイミングを確立するために時間転送技術を使用することである。適用することができる１つの技術は、「共通の視聴時間転送」と呼ばれる。図１０は、実施例による、共通の視聴時間転送を示す。共通の衛星の視界を有する送信機中のＧＰＳ受信機がこの目的のために使用される。共通の視界にある衛星のタワーの各々からの符号位相及び／又は搬送波位相測定値は、ＧＰＳ受信機によって周期的に（例えば、最低限毎秒一度）時間タグ付けされ、これらの測定値が分析されるサーバーへ送信される。
【００６５】
観察できるＧＰＳ符号（衛星「ｉ」によって発せられ、受信機「ｐ」によって観察される信号）
【００６６】
【数１５】
【００６７】
は、次のように書くことができる：
【００６８】
【数１６】
【００６９】
ここで
【００７０】
【数１７】
【００７１】
は
【００７２】
【数１８】
【００７３】
と等しい受信機衛星の幾何学的距離であり、
【００７４】
【数１９】
【００７５】
は信号受信時間における受信機アンテナ位置であり、
【００７６】
【数２０】
【００７７】
は信号放射時における衛星位置を表し、
【００７８】
【数２１】
【００７９】
及び
【００８０】
【数２２】
【００８１】
は、それぞれ、電離圏の及び対流圏の遅延であり、
【００８２】
【数２３】
【００８３】
及び
【００８４】
【数２４】
【００８５】
は受信機及び衛星ハードウェアの群遅延である。変数
【００８６】
【数２５】
【００８７】
は、アンテナ、受信機にそれを接続するケーブル及び受信機自体内の遅延の影響を含む。さらに、ｄｔｐ及びｄｔｉはそれぞれＧＰＳ時間に関する受信機及び衛星のクロックオフセットであり、ｃは光速であり、εＲは測定雑音である。
【００８８】
共通の視聴時間転送方法は単一の差分符号観測量
【００８９】
【数２６】
【００９０】
を計算し、それは、２つの受信機（「ｐ」及び「ｑ」と呼ばれる）において同時に測定される符号観測量間の差
【００９１】
【数２７】
【００９２】
である。単一の差分観測量を計算する際に、衛星における群遅延時間のほか衛星のクロック誤差が取り消される。また、上記の式において、対流圏及び電離圏の摂動がキャンセルする（又は、例えば受信機の分離が大きい場合にモデル化することができる）ことに注目されたい。受信機間の群遅延差が一旦較正されると、受信機クロック間の所望の時間差ｃ（ｄｔｐ−ｄｔｑ）は当該式から見つけることができる。複数の時間及び衛星測定値にわたる単一の差は、推定される時間差の品質をさらに改善するために組み合わせることができる。
【００９３】
同様の方法で、共通の視聴時間転送のための単一の差分搬送波位相方程式は、次のように書くことができる
【００９４】
【数２８】
【００９５】
初期位相の曖昧性及び整数曖昧性（整数バイアス、integer ambiguity）が上式中に存在するので、時間転送を直接的に決定するために位相の単一の差を使用することができないことに注目されたい。符号と位相の観察結果の組み合わせた使用により、符号からの時間差に関する絶対的な情報及び搬送波位相からの時間差の発生に関する正確な情報を利用することが可能になる。搬送波位相の単一の差における誤差分散（error variance）はよりよい時間転送追跡につながる符号位相の単一の差よりかなり良好である。
【００９６】
所与の衛星についてのタワーごとの結果として生じる誤差は、補正のためにタワーに送り返されるか、タワーにおいて適用されるか、受信機によって行われるべき追加の補正のために通信リンクを介して受信機へ送信されるか、又はタワーからの他のタイミング補正値とともにブロードキャストメッセージとして送信される。特定の例において、それは、タワー及び受信機からの測定値が、よりよい位置精度のためにサーバー上で後処理されるようなものであってもよい。Ｌｌ及び／又はＬ２又はＧａｌｉｌｅｏ／Ｇｌｏｎａｓｓなどの他の衛星システムからＣ／Ａ符号測定値及び／又は搬送波位相測定値を生成する単一チャネルＧＰＳタイミング受信機又は多重チャネルタイミング受信機は、共通の視聴時間転送のこの目的のために使用することができる。多重チャネルシステムにおいて、共通の視界における複数の衛星からの情報は受信機によって同時に得られる。
【００９７】
「共通の視聴時間転送」における代替的な機構は、（各々が対応する送信機に供給を行う）ローカルエリア中の異なるタイミングＧＰＳ受信機がそのタイミングパルス導出（derivation）（例えば、１パルス／秒）において共通の衛星だけを使用するが、ＧＰＳ（又はＵＴＣ）秒に合わせるべきタイミングパルスを補正するための試みがなされないことを保証することである。共通の視聴衛星の使用は、（共通のＧＰＳ衛星位置、クロック誤差並びに電離圏及び対流圏の遅延補償誤差などの）タイミングパルスにおける共通の誤差が、ほぼ同じ大きさだけタイミングパルスにおける誤差を取る（pull）ことを保証し、タイミングパルス中の相対誤差が低減される。測位の際、相対的なタイミング誤差のみが問題であるので、サーバーベースのタイミング誤差補正の必要はない。しかし、サーバーは、タイミングパルスを導出する際にＧＰＳ衛星が使用されるべきである異なるＧＰＳ受信機にコマンドを与えることができる。
【００９８】
時間転送の代替的な方法は「双方向の時間転送」技術である。図１１は、実施例による双方向の時間転送を示す。互いに対して時間を計るのに使用される２つのタワーを考える。２つの送信機の各々からの送信はＰＰＳパルスにおいて開始し、時間間隔カウンターは送信タワーの受信部（ＷＡＰＳ受信機）上で開始される。受信された信号は、両側において時間間隔カウンターを停止させるのに使用される。時間間隔カウンターからの結果はＷＡＰＳサーバーへデータモデムリンクを介して送信され、送信時間に沿ってこれらの結果が比較され、２つのタワー間のタイミングの誤差を計算することができる。その後、これは、任意の数のタワーに拡張され得る。この方法において、タワーｉにおけるΔＴｉ及びタワーｊにおけるΔＴｊという反対の測定値の間の関係、及びｉ及びｊにおけるクロック間の時間差ｄｔｉｊは、
【００９９】
【数２９】
【０１００】
として表すことができ、ここで
【０１０１】
【数３０】
【０１０２】
及び
【０１０３】
【数３１】
【０１０４】
はタワーの送信機遅延であり、
【０１０５】
【数３２】
【０１０６】
及び
【０１０７】
【数３３】
【０１０８】
はタワーの受信機遅延である。送信機と受信機の遅延が一旦較正されると、時間差を推定することができる。
タワー間の時間転送に加えて、ＧＰＳ時間に対するタワーのタイミングは、共通の視聴時間転送において使用されるＧＰＳタイミング受信機によって見つけることができる。
【０１０９】
【数３４】
【０１１０】
のように距離測定値を使用して、受信機の遅延、衛星クロック誤差及び電離圏／対流圏の誤差を計上した後、ＧＰＳ時間ｄｔｐに対するローカルクロックの時刻補正が計算される。受信機δＲ，ｐの遅延は群遅延の測定によって較正することができる。ＧＰＳ衛星ナビゲーションメッセージからの情報（復調によって又はサーバーから得られる）は、ｄｔｉ及び
【０１１１】
【数３５】
【０１１２】
の影響を除去する衛星タイミング補正を計算するために使用することができる。同様に、対流圏及び電離圏の遅延効果は、外部モデルからの補正値を使用して最小化される。電離圏の補正は例えばＷＡＡＳメッセージから得ることができる。代替的に、クロック及び電離圏／対流圏の補正の組み合わせは、利用可能な場合、擬似距離のためのＲＴＣＭ ＤＧＰＳ補正から得ることができる。
【０１１３】
ＧＰＳ時間に対するオフセットもまた、タワーからデータストリームの一部として送信することができる。これにより、ＷＡＰＳ信号を取得する任意のＷＡＰＳ受信機は、ＧＮＳＳ受信機におけるＧＮＳＳ調査要件（search requirements）を低減するために助けとなる、正確なＧＰＳ時間及び周波数を提供することができる。
【０１１４】
システムの実施例において、ブロードキャスト送信機は局在化した屋内の位置決定を提供するためだけに（ad hoc）使用することができる。例えば、火災時の安全確保用途において、ＷＡＰＳ送信機は３つ以上のブロードキャスト局（例えば、消防自動車であってもよい）に配置される。タワーは、先に述べられた多くの手段及びブロードキャスト信号のうちの１つによって互いに同期する。帯域幅及びチッピングレート（chipping rates）は、その時におけるその用途についてのその領域におけるスペクトル利用可能性及び精度要件に基づいて見積もられる。受信機は装置への通信リンクを介してシステムパラメーターを通知される。
【０１１５】
図１２は実施例による受信機ユニットのブロック図である。ビーコン信号は、受信機ユニット上のアンテナにおいて受信され、ダウンコンバートされ、復調され、（暗号）解読され、測位エンジンへ供給される。受信機は、信号を正確に再構築するためのすべての情報を提供する。受信アンテナは全方向アンテナであってもよく、又は、代替的に、ダイバーシティを提供する多くのアンテナ／アレイなどであってもよい。別の実施例において、ミキシング及びダウンコンバーションはデジタルドメインにおいて行うことができる。各受信機ユニットは独自のハードウェア識別番号及びコンピュータにより生成される秘密鍵を含むか又は使用する。一般に、各受信機ユニットは、最後の幾つかの位置を不揮発性メモリーに格納し、後に当該最後の幾つかの格納された位置について遠隔に問い合わせることができる。所与の領域におけるスペクトルの利用可能性に基づいて、送信機及び受信機は利用可能な帯域幅に適合し、よりよい精度及びマルチパス送信のためにチッピングレート及びフィルター帯域幅を変えることができる。
【０１１６】
１つの実施例において、受信される信号のデジタルベースバンド処理は、ＷＡＰＳ ＲＦモジュールを備えたＧＰＳ ＲＦ部からの信号を多重化／供給することにより、市販のＧＰＳ受信機を使用して遂行される。図１３は、実施例による、ＷＡＰＳ ＲＦモジュールを備えた受信機のブロック図である。幾つか例を挙げると、ＲＦモジュールは、低雑音増幅器（ＬＮＡ）、フィルター、ダウンコンバーター及びアナログ・デジタル変換器のうち１つ以上を含む。これらのコンポーネントに加えて、信号は、さらに、チップもしくはカスタムＡＳＩＣ上、ＦＰＧＡ上、ＤＳＰ上又はマイクロプロセッサー上での追加処理を使用して、ＧＰＳ受信機の入力要件に適合するように調整することができる。信号の調整は、（ＡＣＩ−隣接チャネル干渉などの）帯域内又は帯域外ノイズについてのデジタルフィルタリングをすること、ＷＡＰＳ受信機の周波数からのＧＰＳ ＩＣへの入力の中間周波数又はベースバンド周波数を変換すること、ＧＰＳ ＩＣがＷＡＰＳ信号を処理することができるようにデジタル信号の強度を調節すること、ＷＡＰＳフロントエンドを制御するための自動利得制御（ＡＧＣ）アルゴリズムなどを含んでもよい。特に、これによってＷＡＰＳ ＲＦモジュールが任意の市販のＧＰＳ受信機とともに動作することが可能になるので、周波数変換は非常に有用な特徴である。別の実施例において、ＷＡＰＳシステムのための信号調整回路を含む全体のＲＦフロントエンド・チェーン（鎖、frontend chain）は、ＧＰＳ ＲＦチェーンを含む既存のＧＰＳダイの上に統合することができる。
【０１１７】
別の実施例において、デジタルベースバンド入力へのアクセスが利用可能でない場合、信号は任意の帯域からＧＰＳ帯域にアップコンバート／ダウンコンバートすることができ、ＧＰＳ受信機のＲＦ部に供給することができる。図１４は実施例による信号のアップコンバーション及び／又はダウンコンバーションを示す。
【０１１８】
別の実施例において、複数のＲＦチェーン又は調整可能なＲＦチェーンは、広域でもローカルでも、所与の領域における動作の最も有効な周波数を使用するように、ＷＡＰＳシステムの送信機及び受信機の両方に加えることができる。周波数の選択は、スペクトル、伝播要件などの清浄度（cleanliness）によって決定することができる。
【０１１９】
無線フロントエンドはＷＡＰＳと他のアプリケーションとの間で共有することができる。フロントエンドの幾つかの部分は共有することができ、幾つかは相互排他的な基準で使用されてもよい。例えば、ダイ／システムがアンテナを含むテレビ（ＮＴＳＣもしくはＡＴＳＣ又はＤＶＢ−Ｈ、メディアフローなどのシステム）チューナーフロントエンドを既に有する場合、テレビチューナー無線機及びアンテナはＷＡＰＳシステムと共有することができる。それらは、システムが所与の時間においてテレビ信号を受信するか又はＷＡＰＳ信号を受信するという点で、相互排他的な基準で動作することができる。別の実施例において、それがそのようなシステムにＷＡＰＳ ＲＦセクションを加えることをより簡単にする場合、アンテナは、テレビチューナーとＷＡＰＳシステムとの間で共有することができ、両方のシステムが同時に動作することを可能にする。システム／ダイがＦＭ無線機などの無線機を有する場合ににおいて、ＲＦフロントエンドはＷＡＰＳシステム及びＦＭ無線機の両方を提供するために修正することができ、これらの無線機は相互排他的な基準で動作することができる。同様の修正は、ＷＡＰＳ ＲＦ帯域に近い近接する周波数で動作する幾つかのＲＦフロントエンドを有するシステムに対して行うことができる。
【０１２０】
ＧＮＳＳサブシステムに使用される、水晶、水晶発振器（ＸＯ）、電圧制御された温度補償型水晶発振器（ＶＣＴＣＸＯ）、デジタル制御された水晶発振器（ＤＣＸＯ）、温度補償型水晶発振器（ＴＣＸＯ）などのクロックソース基準は、ＷＡＰＳ受信機に基準クロックを提供するためにＷＡＰＳ受信機と共有することができる。この共有はダイ又はオフチップ（off-chip）において行うことができる。代替的に、携帯電話についての任意の他のシステムによって使用されるＴＣＸＯ／ＶＣＴＣＸＯは、ＷＡＰＳシステムと共有することができる。図１５は、実施例による、測位システムにおけるクロック共有を示すブロック図である。送受信機又はプロセッサーシステムブロックが様々なシステムを指すことができることに留意されたい。ＷＡＰＳシステムとクロックを共有する送受信機システムは、モデム送受信機（例えば、セルラーモデム、ＷＬＡＮモデムもしくはＢＴモデム）又は受信機（例えば、ＧＮＳＳ受信機、ＦＭ受信機もしくはＤＴＶ受信機）であってもよい。これらの送受信機システムは、オプションとして、周波数制御のためにＶＣＴＣＸＯ又はＤＣＸＯを制御してもよい。送受信機システム及びＷＡＰＳシステムが単一のダイへ統合されてもよく、又は別個のダイであってもよく、クロック共有に影響を与えないことに留意されたい。プロセッサーは、クロックソースを使用する（ＡＲＭサブシステム、デジタル信号プロセッサーシステムなどの）任意のＣＰＵシステムであってもよい。一般に、ＶＣＴＣＸＯ／ＤＣＸＯが共有される場合、他のシステムによって適用される周波数補正は、ＷＡＰＳ動作を容易にするためにできるだけ大きく減速されてもよい。具体的には、ＷＡＰＳ受信機において使用される最大積分時間内の周波数更新は、ＷＡＰＳ受信機のよりよい性能（すなわち、ＳＮＲ損失を最小化する）を可能にするために制限され得る。ＷＡＰＳ受信機の状態に関する情報（特に、使用される積分のレベル、ＷＡＰＳシステムの取得対追跡状態（acquisition versus tracking state））は、周波数更新についてのよりよい調整のために他のシステムと交換することができる。例えば、周波数更新はＷＡＰＳ取得段階中に一時停止することができ、又はＷＡＰＳ受信機がスリープ状態である場合に周波数更新は予定され得る。通信は、制御信号の形式又は代替的にメッセージの形式で、送受信機システムとＷＡＰＳシステムとの間で交換することができる。
【０１２１】
ＷＡＰＳは、ＷＡＰＳ及び従来のＧＰＳシステムの両方をサポートするために従来のＧＰＳ受信機のベースバンドハードウェアを修正する必要のない方法で、タワーから信号及びメッセージをブロードキャストする。このことの重要性は、ＷＡＰＳシステムはＧＰＳ Ｃ／Ａ符号システム（チップレートに影響する）の利用可能な帯域幅の半分のみを有するが、ＷＡＰＳブロードキャスト信号は商用品質のＣ／Ａ符号ＧＰＳ受信機の限界内で動作するように構成されるという事実にある。さらに、信号の利用可能性に基づいて、アルゴリズムは、位置を決定するためにＧＰＳ信号が使用されるべきか、又は、ＷＡＰＳ信号もしくはその組み合わせが最も正確な位置を得るために使用されるべきであるかを決定する。
【０１２２】
ＷＡＰＳシステム上でゴールド符号に加えて送信されるデータは、ハイブリッドＧＮＳＳ−ＷＡＰＳ使用の場合にＧＮＳＳについて支援情報を送信するために使用することができる。当該支援はＳＶ軌道パラメーター（例えば、天体位置表及び天体暦）の形式であってもよい。当該支援はまたローカルエリアにおいて可視のＳＶに特化されてもよい。
【０１２３】
さらに、ＷＡＰＳシステムから得られるタイミング情報は、ＧＮＳＳシステムのために繊細な（fine）時間支援として使用することができる。ＷＡＰＳシステムのタイミングがＧＰＳ（又はＧＮＳＳ）時間に合わせられるので、ＷＡＰＳ信号の符号及びビットに合わせること及び任意のタワーからデータストリームを読み取ることは、ＧＮＳＳ時間についての粗い知識を提供する。加えて、位置解決法（受信機のクロックバイアスは位置解決法の副産物である）は、ＷＡＰＳシステム時間を正確に決定する。一旦ＷＡＰＳシステム時間が知られると、繊細な時間支援をＧＮＳＳ受信機に提供することができる。タイミング情報は、そのエッジがＷＡＰＳの内部時間基準に結び付けられる単一のハードウェア信号パルスを使用して、転送することができる。ＧＰＳ時間に（より一般的には、ＧＮＳＳシステムの時間基準が直接関連づけられるので、ＧＮＳＳ時間とともに）ＷＡＰＳシステム時間が直接マッピングされることに留意されたい。ＧＮＳＳは、このエッジを受信したら、その内部ＧＮＳＳ時間基準カウントをラッチすることができるべきである。代替的に、ＧＮＳＳシステムは、エッジがその内部時間基準に合わせられるパルスを生成することができるべきであり、ＷＡＰＳシステムはその内部ＷＡＰＳ時間基準をラッチすることができるべきである。その後、ＷＡＰＳ受信機は、この情報を備えたメッセージをＧＮＳＳ受信機へ送信して、ＧＮＳＳ受信機がＷＡＰＳ時間基準へその時間基準をマッピングすることを可能にする。
【０１２４】
同様に、ローカルクロックについての周波数推定値は、ＧＮＳＳ受信機に対して周波数支援を提供するために使用することができる。ＷＡＰＳ受信機からの周波数推定値は、それらが共通クロックを共有していようといまいと、ＧＮＳＳ受信機の周波数推定値を改善するために使用することができることに留意されたい。２つの受信機が別個のクロックを有する場合、他方のシステムに対する一方のシステムのクロック周波数を測定するために、追加の較正ハードウェアブロック又はソフトウェアブロックが必要とされる。ハードウェアブロック又はソフトウェアブロックは、ＷＡＰＳ受信機セクションにあってもよいし、又はＧＮＳＳ受信機セクションにあってもよい。その後、ＷＡＰＳ受信機からの周波数推定値はＧＮＳＳ受信機の周波数推定値を改善するために使用することができる。
【０１２５】
ＷＡＰＳシステムからＧＮＳＳシステムへ送信することができる情報はまた、位置の推定値を含んでもよい。位置の推定値は、（例えば、ＷＡＰＳタワーのＰＮ符号によって決定される）概算のものであってもよいし、又はＷＡＰＳシステムにおける実際の位置推定値に基づいたより正確なものであってもよい。ＷＡＰＳシステムからの利用可能な位置推定値は、ＧＮＳＳシステムをよりよく支援するために使用できる位置のより正確な推定値を提供するために、異なるシステムからの位置の別の推定値（例えば、セルラーＩＤベースの測位からの粗い位置推定値）と結合してもよいことに留意されたい。図１６は、実施例による、ＷＡＰＳからＧＮＳＳ受信機への支援転送のブロック図である。
【０１２６】
ＧＮＳＳ受信機はまた、位置、周波数及びＧＮＳＳ時間の推定値をＷＡＰＳ受信機へ提供することにより、初回測位時間（Time-To-First-Fix、ＴＴＦＦ）、感度及び位置品質の観点から、ＷＡＰＳ受信機の性能を改善するのを助けることができる。例として、図１７は、実施例による、ＧＮＳＳ受信機からＷＡＰＳ受信機への支援情報の転送を示すブロック図である。ＧＮＳＳシステムは、ＬＯＲＡＮ、ｅ−ＬＯＲＡＮ又は同様の地上測位システムによって取り替えることができることに留意されたい。位置推定値は、部分的なもの（例えば、高度又は２次元位置）、完全なもの（例えば、３次元位置）又は未加工の（raw）距離／擬似距離データであり得る。ハイブリッド解決法においてこの距離情報の使用を可能にするために、距離／擬似距離データは、ＳＶ（又はＳＶ軌道パラメーターなどのＳＶの位置を計算するための手段）の位置とともに提供されるべきである。すべての位置支援情報は、その品質を示す測定基準（基準、metric）とともに提供されるべきである。（ハードウェア信号を使用して、ＷＡＰＳシステムに転送され得る）ＧＮＳＳ時間情報を提供する場合、（もしあれば）ＧＰＳ時間に対するＧＮＳＳ時間のオフセットは、ＷＡＰＳ受信機における使用を可能にするために提供されるべきである。周波数の推定値は、信頼基準（confidence metric）（推定値の推定される品質、例えば、推定値における最大の期待誤差を示す）とともにクロック周波数の推定値として提供することができる。ＧＮＳＳシステム及びＷＡＰＳシステムが同じクロックソースを共有する場合、これは十分である。ＧＮＳＳシステム及びＷＡＰＳシステムが別個のクロックを使用する場合、ＷＡＰＳシステムが較正する（すなわちＮＳＳクロックに関してＷＡＰＳの相対的なクロックバイアスを推定する）ことを可能にするために、ＧＮＳＳクロックはまたＷＡＰＳシステムに提供されるべきであり、又は、代替的に、ＷＡＰＳシステムはＧＮＳＳシステムにそのクロックを提供すべきであり、ＧＮＳＳシステムは較正推定値（すなわち、ＧＮＳＳクロックに関するＷＡＰＳの相対的なクロックバイアスの推定値）を提供するべきである。
【０１２７】
さらにＷＡＰＳ受信機の感度及びＴＴＦＦを改善するために、（別の方法ではタワーによって送信される情報から復号されるような）支援情報は、（携帯電話、ＷｉＦｉ、ＳＭＳなどの）他の通信媒体によってＷＡＰＳサーバーからＷＡＰＳ受信機に提供することができる。既に利用可能な「暦（almanac）」情報があれば、受信機は（ビット整列又は復号の必要なしに）送信波形に時間整合する必要があるだけなので、ＷＡＰＳ受信機のジョブは単純になる。データビットを復号する必要性をなくすことにより、ＴＴＦＦを低減し、したがって、受信機はすべてのビットを復号するために電源を連続的にオンにする必要がないので、電力が節約される。図１８は、実施例による、ＷＡＰＳ支援情報がＷＡＰＳサーバーから提供される例示的な構成である。
【０１２８】
ビーコンは、ローカルの測位をさらに改善するために受信機に加えられてもよい。ビーコンは、装置ＩＤに基づくシグネチャー（署名、signature）を備えた波形を周期的に送信する低電力ＲＦ送信機を含んでもよい。例えば、当該シグネチャーは、送信機を一意的に識別する符号であってもよい。関連する受信機は、すべての方向においてスキャンするときの信号エネルギーピークの探知を通じて、又は（信号到着の指示を決定するために複数のアンテナ素子からの信号を使用する）方向探知を通じて、比較的より高い精度で送信機の位置を見つけることができるであろう。
多重パス信号の解消
多重パスの解消は測位システムにおいて重大である。無線チャネルは、しばしば、ランダムな位相及び振幅を備えたランダムに変化する多重パスコンポーネントにより特徴づけられる。測位を正確にするために、受信機アルゴリズムが、存在する場合にはライン・オブ・サイト（ＬＯＳ）パス（最初の到着パスになる）を解決し、又は最初に到着するパス（必ずしもＬＯＳコンポーネントではないかもしれない）を解決することは欠かせない。
【０１２９】
従来の方法は、しばしば以下のように動作する：（１）受信された信号は、送信された擬似ランダム系列（例えば、受信機において知られているゴールド符号系列）と相互相関されている；（２）受信機は、結果として生じる相互相関関数の最初のピークを見つけ、最初に到着した経路のタイミングがこのピークの位置によって示されるタイミングと同じであることを推定する。最低の多重パス分離が多くの場合そうでない利用可能な帯域幅の逆数よりはるかに大きい限り、これらの方法は有効に機能する。帯域幅は貴重なものであり、最小の量の帯域幅で多重パスを解決できる方法は、システムの効率を改善するために強く望まれる。
【０１３０】
（多重パス及び信号強度を含む）チャネル環境に依存して、最初に到着するパスの推定を得るための適切な方法が使用される。最良の解決可能性のために、高分解能の方法が使用される一方、低いＳＮＲにおける合理的な性能のためには、相互相関ピークサンプル、及びピークのまわりの相関関数の幾つかの特性を直接に使用する、より多くの従来の方法が適用される。
【０１３１】
次の式で与えられるレートｆｓでサンプリングされた量子化された受信信号ｙ［ｎ］を考える。
【０１３２】
【数３６】
【０１３３】
ここでｙ［ｎ］は有効チャネル
【０１３４】
【数３７】
【０１３５】
による送信された擬似ランダム系列ｘ［ｎ］の畳み込みである受信信号であり、ｈｔｘ［ｎ］は送信フィルターであり、ｈｔｘ［ｎ］は受信フィルターであり、ｈ［ｎ］は多重パスチャネルである。
【０１３６】
ピーク位置を見つけるための１つの方法は、明白なピーク位置を取り囲む値を使用したピーク補間によるものである。当該補間は、ピークの両側における１つの値を使用する二次方程式であってもよいし、ピークのまわりの２つ以上のサンプルを使用する高次多項式を使用してもよいし、又は実際のパルス形状についての最良の適合（best fit）を使用してもよい。二次の補間の場合には、二次式は、ピーク値及びピークを直接に取り囲む値に適合される。二次式のピークは、測距に使用されるピーク位置を決定する。この方法はかなりロバストであり、低いＳＮＲにおいてよく機能することができる。
【０１３７】
代替的な実施例は基準位置としてピーク位置以外の値を使用してもよい。ＤＬＬが相関関数上の基準位置として実際にピーク位置を使用する一方、この方法は基準としてピークと異なるポイントを使用することに留意されたい。この方法は、相関ピークの初期のエッジが立ち下がりエッジより多重パスによる影響が少ないという事実によって動機づけられる。例えば、歪んでいない（チャネル効果のない）相関関数上のピークからのチップＴｃの７５％の点は、基準点として使用されてもよい。この場合、この７５％の点と一致する補間されたｚ［ｎ］関数の部分が選択され、ピークはこの点からＴｃの２５％として見つけられる。
【０１３８】
別の代替的なピーク相関関数ベースの方法は、（ピークの歪みの測定値、例えば、ピーク幅などの）ピーク形状を使用してもよい。ピーク位置から始めて、ピークの形状に基づいて、ピーク位置に対する補正は最初に到着するパスを推定するために決定される。
【０１３９】
高分解能の方法は、多重パスコンポーネントを見つけるために固有空間分解を使用する一群の効率的な多重パス解決の方法である。ＭＵＳＩＣ、ＥＳＰＩＲＩＴなどの方法は、この類の解決スキームに該当する。それらは、同じ所与の帯域幅に対して、従来の方法より間隔がはるかに密接な多重パスコンポーネントを効果的に解決することができるという点で非常に強力なスキームである。高分解能の最も早い到着時間の方法は、ピーク値からピーク位置を推測するのではなく、最も早いパスの到着時間を直接的に推定することを試みる。以下では、送信された信号の粗い取得が受信機において既に利用可能であり、擬似ランダム系列の開始が受信機においておおよそ知られていると仮定する。
【０１４０】
図１９は、実施例による、ｈ［ｎ］における最初に到着するパスを推定するためのフロー図である。最も早いパスを決定するための方法は次の動作を含むが、これらに限定されない：
１．受信サンプルｙ［ｎ］を送信系列ｘ［ｎ］と相互相関させて結果ｚ［ｎ］を得る。相互相関が畳み込みの観点から
【０１４１】
【数３８】
【０１４２】
と書かれる場合、当該式は
【０１４３】
【数３９】
【０１４４】
として書き直すことができる。ここでφｘｘ［ｎ］は擬似ランダム系列の自己相関関数である。
２．ｚ［ｎ］の最初のピークを見つけて、ｎｐｅａｋとしてそれを示す。ｚ［ｎ］のピークの左へｗＬサンプルを抽出し、ピークの右へｗＲサンプルを抽出し、このベクトルをｐＶとして示す。
【０１４５】
【数４０】
【０１４６】
ベクトルｐＶは、相互相関結果ｚ［ｎ］の有用な部分を示す。理想的な場合において、チャネル歪みがなくチャネルＢＷが制限されない場合、ｗＬ＝ｗＲ＝ｆｓＴｃを選択することは、受信信号のタイミングを決定するのに十分であろう。制限されたＢＷが存在するとき、擬似ランダム符号ｘ［ｎ］が＋ｌ／−ｌの系列である場合について、ｗＬ及びｗＲを選択するための最適な方法は、
【０１４７】
【数４１】
【０１４８】
のピークの左側及び右側に存在する０でない値（又は、より一般的には、ピーク値の一部として定義されたあるしきい値より大きな値が選択される）としてそれらを選択することである。ｗＬとｗＲの選択の際の１つの他に考慮すべきことは、雑音部分空間（sub-space）に関して十分な情報を得るために十分な、相関関係のないノイズサンプルを選択することである。さらに、斬新な（far-out）多重パスコンポーネントを解決するのを助けるために、特に左側（すなわち、ｗＬの選択を通じて）すべての可能性のある多重パスコンポーネントを含むように、整数のｗＬ及びｗＲが選択されるべきである。ｆｓＴｃを越えるあまりに多くのサンプルを含むと、ｐＶベクトルに導入されたノイズ量が増加され、したがって削減されなければならない。シミュレーション及び実験を通じて、ｗＬ及びｗＲの値の典型的な組は、それぞれ３ｆｓＴｃ及び３ｆｓＴｃである。
【０１４９】
ｚ［ｎ］（及びひいてはｐＶ）が、チャネルｈ［ｎ］、送信フィルターｈｔｘ［ｎ］、受信フィルターｈｒｘ［ｎ］及び擬似ランダム系列φｘｘ［ｎ］の自己相関関数の効果を含むことに留意されたい。チャネルにおいて最初に到着するパスを推定するために、他の効果を除去する必要がある。多くの場合において、送信パルス形状及び受信パルス形状は最良の雑音性能に対して一致されるが、その制約はこのアルゴリズムが機能するためには要求されない。基準相関関数は
【０１５０】
【数４２】
【０１５１】
として定義され、これは最初に到着するパスの推定にｐＶを使用することができる前に推定され除去される必要がある。
３．基準相関関数φｒｅｆ［ｎ］が次に推定される。
【０１５２】
基準相互相関を得るための１つの方法は次のとおりである：対応するピークベクトルｐＶＲｅｆを得るために理想的なチャネル（いわゆる「ケーブル化されたリンク（cabled link）」）上でステップ１−２を実行する。ｐＶＲｅｆは基準相関関数φｒｅｆ［ｎ］の有用なサンプルを含む。図２０は、実施例による、基準相関関数を推定するためのフロー図である。
【０１５３】
「ケーブル化されたリンク」の方法は、「理想的な」チャネル（例えば、ケーブル）を介して送信機フロントエンド（電力増幅器及び送信アンテナがバイパスされる）から受信機フロントエンド（受信アンテナをバイパスする）へ変調された信号を送信することを含む。「理想的な」チャネルがある遅延及び減衰を有してもよいがいかなる他の歪みも加えるべきでなく、高いＳＮＲを有していなければならないことに留意されたい。最良の性能のために、「ケーブル化された」基準は、擬似ランダム系列が異なる自己相関関数及び従って異なる基準を有するので、各擬似ランダム系列について別個に基準を生成する必要がある。自己相関サイドローブは十分に減衰されない限り誤解され得るので、最良の自己相関関数（具体的には、自己相関サイドローブにおけるそれらの終了はピークと比較して、よく抑制されるべきである）に対してＰＲＮを適切に選択することもまた重大であり、時間分解能方法の最良の全体的な性能に帰着する。
【０１５４】
送信フィルター応答が制御されると仮定すれば、ケーブル化されたリンク上の応答についての１つの較正が、生成中に受信機ごとに必要である。（例えば、たくさんの受信機について）受信機フィルター特性を制御することができる場合、応答についてのケーブル化されたリンク上の較正は、さらに受信機の組についての１つの較正測定値へ低減することができる。
【０１５５】
基準相関関数φｒｅｆ［ｎ］を決定するための代替的な方法は、個々のコンポーネントφｘｘ［ｎ］、ｈｔｘ［ｎ］及びｈｒｘ［ｎ］を分析的に計算し、基準相関関数φｒｅｆ［ｎ］に到達するためにそれらを畳み込むことである。この方法が、送信フィルターインパルス応答及び受信フィルターインパルス応答を実際の実施において制御することができる度合いに依存することに留意されたい。
【０１５６】
４．複数のゴールド符号にわたって及びさらに複数のビットにわたってコヒーレントに平均化することにより、ｐＶの推定値におけるＳＮＲを改善する。複数のビットにわたって平均化することは、個々のビットが送信されることについての決定がなされた後にコヒーレントに行うことができる。換言すれば、ビットにわたる積分の前に決定のフィードバックを使用する。改善されたＳＮＲはステップ１における相互相関関数での平均化を実行することにより同等に得ることができることに留意されたい。
【０１５７】
５．長さＮｆｆｔ、ベクトルｐＶＦｒｅｑ及びｐＶＲｅｆ，Ｆｒｅｑをそれぞれ得るために、Ｎｆｆｔ−（ｗＬ＋ｗＲ）ゼロのパディングのない（zero padding）ｐＶ及びｐＶＲｅｆの長さＮｆｆｔの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を計算する。Ｎｆｆｔの最適値は、人工的及び実際に測定されたチャネルの両方を使用するシミュレーションを通じて多重パスの解決可能性をチェックすることにより得られる。通常のＮｆｆｔの値は４０９６以上であると分かった。
【０１５８】
【数４３】
【０１５９】
６．チャネルｈ［ｎ］の周波数領域推定値（ノイズにより破損）を得るため、
【０１６０】
【数４４】
【０１６１】
を計算する。受信された系列ｙ［ｎ］がＮｏｓ（すなわち、＋／−１／Ｔｃに帯域制限された送信パルス形状についてＮｏｓ＝ｆｓＴｃ／２）並びに送信及び受信パルス成形フィルターがＢＷ＝ｌ／Ｔｃで完全に帯域制限されている場合、正確にはＨｆｕｌｌ［ｋ］のＤＣのまわりのＮ＝Ｎｆｆｔ／２Ｎｏｓの正及び負のサンプルは、実際のチャネルＨｒｅａｌ［ｋ］の推定値に対してゼロではない（すなわち、使用可能である）。我々の研究から、我々は、ＤＣの両側のＮｆｆｔ／２αＮｏｓサンプルが解決アルゴリズムの最良の性能について選ばれるべきであり、α＞１が、送信機及び受信機において使用される実際のパルス成形フィルター並びに自己相関関数φｘｘ［ｎ］に基づいて選択されると結論付けた。φｒｅｆ［ｎ］の周波数遷移帯域を含むことがノイズ増強を引き起こし、αが選択されたサンプルにおけるこれらの周波数を排除するのに十分大きいように選択されることに留意されたい。しかし、あまりに大きなαを選択すると、信号情報の損失を引き起こす。小さな余分の帯域幅をもつ二乗余弦フィルター形状に基づく実際の帯域制限された関数についてのα＝１．２５という好ましい選択が実施例において使用された。
【０１６２】
７．Ｈｆｕｌｌ［ｋ］のＤＣコンポーネントが指標０にある場合、低減されたＨベクトル、Ｈ［］は、
【０１６３】
【数４５】
【０１６４】
として定義される。
８．低減されたチャネル推定ベクトルＨ［ｋ］から行列Ｐを構築する。
【０１６５】
【数４６】
【０１６６】
ここで、１＜Ｍ＜２Ｎはパラメーターであり、（）’は複素数の共役を表す。低減されたチャネル推定ベクトルＨ［ｋ］の推定された共分散行列ＲをＲ＝Ｐ×Ｐ’として定義する。
Ｍがあまりに小さくなるように（１に近く）選択される場合、その後Ｒの固有値は数に非常に制限され、その結果、高分解能アルゴリズムは信号とノイズとの間を表現することができない。Ｍがあまりに大きく（２Ｎに近く）なるように選択される場合、共分散を得る際の平均化の量が不十分であるので共分散行列推定値Ｒは信頼性が低く、また、得られた共分散行列Ｒは階数落ち（ランク落ち、rank-deficient）である。したがって、その許容範囲のちょうど真中にあるＭの値、すなわちＭ＝Ｎはよい選択である。これもまた経験的に確認された。
【０１６７】
９．Ｒ＝ＵＤＶ’
として、Ｒ上で特異値分解（ＳＶＤ）を行う。ここでＵは左の特異ベクトルの行列であり、Ｖは右の特異ベクトルの行列であり、Ｄは特異値の対角行列である。
【０１６８】
１０．ｓＶ＝降順にソートされたＤの対角線コンポーネントとして、ソートされた特異値ｓＶのベクトルを構築する。
１１．次の重要なステップは信号とノイズの部分空間を分離することである。言いかえれば、特異値ｓＶ［ｎｓ＋ｌ］．．．ｓＶ［Ｎ］がノイズに対応するようにベクトルｓＶ中の指標ｎｓを選択することである。ノイズ特異値のベクトルをｓＶｎｏｉｓｅとして定義する。
【０１６９】
雑音部分空間に対応する特異値を分離し、雑音部分空間の基底ベクトルの表現を見つけることが可能な、多くの方法がある：
ａ）信号対雑音比（例えば、チップ上のＳＮＲ）の関数でありＴ１＝ｆ（ＳＮＲ）であるＴ１がしきい値であって、ｍａｘ（ｓＶ）／Ｔ１より小さいすべての特異値。図２１は、実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【０１７０】
ｂ）ｍｉｎ（ｍａｘ（ｓＶ）／Ｔ１，ｍｅａｎ（ｓＶ（Ｌ：Ｍ））×Ｔ２）未満のすべての特異値であって、ここでＬは遅延拡散（例えば、Ｎ／２）より大きな選択することができるパラメーターであり、Ｔ２は経験的に決定される別のしきい値（一般的な値は１０００であってもよい）である。図２２は、代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【０１７１】
ｃ）別の方法は、ノイズ及び信号プラスノイズ（signal-plus-noise）部分空間の異なる分割についてのＳＮＲを繰り返し推定してＳＮＲの別の推定値と比較することによって、雑音部分空間を決定することを含む。図２３は、別の代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【０１７２】
１）以下のようにＳＮＲの推定値を計算する。
ｉ．ノイズがｓＶ（）ｎｓ，ｎｓ＋１，．．．Ｍによって表されると仮定し、ノイズ共分散を
【０１７３】
【数４７】
【０１７４】
として計算する。
ｉｉ．信号パワーを
【０１７５】
【数４８】
【０１７６】
として計算する。
ｉｉｉ．ＳＮＲの推定：
【０１７７】
【数４９】
【０１７８】
２）ＳＮＲの代替的な推定値は他の方法を通じて得られる（例えば、チップ上のＳＮＲ）。ＳＮＲを直接的に推定する１つの方法は以下のとおりである：
ｉ．（周波数誤差の除去、並びにＴｃの間隔が開けられたサンプル及び符号非相関に対する再サンプリングの後に）受信されたデータサンプルが、Ｘｉによって与えられる場合（ここでＸｉは補間されたピーク位置から開始してチップ間隔で配置される）、
Ｘｉ＝Ｓ＋Ｎｉ
ｉｉ．信号は
【０１７９】
【数５０】
【０１８０】
として推定される。
ｉｉｉ．ノイズは
【０１８１】
【数５１】
【０１８２】
として推定される。
ｉｖ．ＳＮＲは
【０１８３】
【数５２】
【０１８４】
として推定される。
３）以下の条件
【０１８５】
【数５３】
【０１８６】
を満たすノイズ特異値をｓＶ（ｎｓ，ｎｓ＋１，．．．，Ｍ）として選択する。
ｄ）別の方法は、ｃ）ｌ）を使用してノイズ及び信号部分空間の異なる分割についてのＳＮＲを繰り返し推定し、
【０１８７】
【数５４】
【０１８８】
となるように分割ｎｓｔａｒｔを選択することにより、雑音部分空間を決定することを含む。
図２４は、さらに別の代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
【０１８９】
ｅ）図２５は、さらに別の代替的な実施例による、雑音部分空間を推定するためのフロー図である。
１）ｗＬｅｎ＝（ｗＬ＋ｗＲ）／ｆｓＴcを定義する。その後、第１のｗＬｅｎ特異値は、重要な信号プラス雑音部分空間又は雑音部分空間の特異値（特異値の残りは相関性のあるノイズ及び信号並びに量子化効果を表す）を表す。
【０１９０】
２）以下のようにＳＮＲの推定値を計算する。
ｉ．ノイズがｓＶ（ｉ）：ｉ＝ｎｓ，ｎｓ＋１．．．ｗＬｅｎ；ｌ＜ｎｓ≦ｗＬｅｎによって表されると仮定し、
【０１９１】
【数５５】
【０１９２】
としてノイズ分散を計算する。
ｉｉ．
【０１９３】
【数５６】
【０１９４】
として信号パワーを計算する。
ｉｉｉ．ＳＮＲの推定：
【０１９５】
【数５７】
【０１９６】
３）ｎｓｔａｒｔ＝［最小ｎｓ：ＳＮＲｅｓｔ（ｎｓ）＞（ＳＮＲｅｓｔ（ｗＬｅｎ）−ｔｈｒｅｓＤＢ）］と定義する。その後ｗｉｎＬｅｎまでのｎｓｔａｒｔはノイズ特異値を表す。ｔｈｒｅｓＤＢの一般的な値は１０である。
【０１９７】
１２．ＶＮを構築するために対応するノイズの右側の特異ベクトルを選択する、すなわち、ノイズ特異値に対応するＶにおけるすべてのベクトルを選択して、雑音部分空間行列ＶＮを構築する。
【０１９８】
１３．第１のパスの到着時間を推定する：
ａ）
【０１９９】
【数５８】
【０２００】
と定義する。
ｂ）
【０２０１】
【数５９】
【０２０２】
の値の範囲について
【０２０３】
【数６０】
【０２０４】
を計算する。調査の分解能Δτは、要求されるだけ小さく選択できる。一例として、τが０．０５のステップで範囲［−５，５］内で探索されるように、τｍａｘ＝５及びΔτ＝０．０５である。
【０２０５】
１４．Ω（τ）のピークは、粗いピークｎｐｅａｋに対するチャネルインパルスの位置を提供する。理論上、第１のピークはＬＯＳパスに対応する。基地局からの送信において符号化することができる伝播環境に関する情報に基づいて、τｍａｘを制御することができる。例えば、遅延拡散が大きい場合、τｍａｘはより大きくなるように（例えば、１０）選択することができ、遅延拡散がより小さい場合、τｍａｘはより小さな値（例えば、４）として選択することができる。
組み合わせ方法
上述のスタンドアロンの方法とは別に、多数の他の組み合わせ方法が可能である。チップ上のＳＮＲに基づいたスキームの組み合わせは有効な方法である。以下、実際上実現することができる組み合わせスキームのリストについて記載する：
１．ｃｈｉｐＳＮＲＲｅｆより小さいｃｈｉｐＳＮＲについて、ノイズ特異値を選択するために方法１２（ｄ）を選択する。そうでなければ方法１２（ａ）を選択する。
【０２０６】
２．ｃｈｉｐＳＮＲＲｅｆより大きなｃｈｉｐＳＮＲについて、ノイズ特異値を選択してピーク位置を推定するために方法１２（ｄ）を選択する。そうでなければ、相互相関関数ｚ［ｎ］から開始する（ピーク補間、ピーク成形などの）直接的なピーク推定技術を使用する。
【０２０７】
３．ｃｈｉｐＳＮＲＲｅｆより小さいｃｈｉｐＳＮＲについて、ノイズ特異値を選択するために方法１２（ｅ）を選択する。そうでなければ方法１２（ａ）を選択する。
ｃｈｉｐＳＮＲＲｅｆの一般的な値は１０ｄＢである。
位置の計算
受信機ユニットの位置は、端末ユニット又はサーバーのいずれかにおいて利用可能な測位エンジンによって決定される。受信機は、システムからの距離測定値を使用することができ、又は機会の他の信号からの任意の測定値とシステム距離測定値を組み合わせることができる。測定値が既知の位置に由来するならば、距離測定の十分な組により位置決定がなされる。３Ｄ空間における距離の式は
【０２０８】
【数６１】
【０２０９】
によって与えられる。
送信機の位置は（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）によって与えられ、モバイル装置の未知の位置はあるローカル座標フレームにおいて（Ｘ，Ｙ，Ｚ）によって与えられる。３つ以上の送信機が、定点（fix）を計算するために使用される３つ以上の距離測定値を生成する。受信機の時間がＷＡＰＳタイミングと同期されないので、当該測定値は、そのうえ、受信機時間バイアスの付加的な項目を有する。
【０２１０】
【数６２】
【０２１１】
この式は後に「擬似距離測定式」と呼ばれる。送信機がタイミング同期されるので時間バイアスが共通であることに留意されたい。各送信機からの送信に埋め込まれているデータストリームから利用可能な送信タイミング補正のために擬似距離を補正しなければならない。このデルタ時間バイアスは新たな未知のパラメーターを作成し、したがって、最低４つの測定値が解決に使用される。気圧高度計測定は解決のために必要な情報を
Ｂａｒｏ＝（Ｚｂ−Ｚ）
として提供する。これらの非線形連立方程式を解く１つの方法は、任意の初期点における問題を線形化して、その後、最終的な解につながるようにこの初期位置に対する補正を反復して見つけることである。
【０２１２】
この方法は、Ｘ，Ｙ，Ｚ解について初期の推測を使用し、したがって、送信機の重心は、
【０２１３】
【数６３】
【０２１４】
として使用される。
最終位置の解は
【０２１５】
【数６４】
【０２１６】
の形式であると仮定される。
幾何学的な距離は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Δｔ）＝（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０，Δｔ０）に関するテイラー級数において拡大することができる。
【０２１７】
【数６５】
【０２１８】
推定された距離は
【０２１９】
【数６６】
【０２２０】
として計算され、
偏導関数は
【０２２１】
【数６７】
【０２２２】
によって与えられる。
この実施例において、４つの未知のものを備えた４つの一次方程式が示される。追加の距離推定は行列中により多くの行を生成する。その結果は式の組
【０２２３】
【数６８】
【０２２４】
である。
観測行列の最後の行は気圧高度計測定値を表す。３ １の列（column of three 1）は、すべての３つの距離についての同じ時間バイアスを表す。これらの式はＡｘ＝ｂの形をしている。解ｘ＝Ａ−１＊ｂである。気圧計測定値がない場合、さらに１つの追加の測定は、上記行列の行１から３に類似する追加の行を追加することに留意されたい。この追加の測定は受信機の高度の推定を可能にするであろう。未知のものの数より多くの利用可能な測定値がある場合、その後、解は、Ａ＋＝（ＡＴＡ）−１ＡＴにより与えられるＡの擬似逆に基づき、最小二乗解はｘ＝Ａ＋−１ｂにより与えられることに留意されたい。測定の品質が等しくない場合、最小二乗の意味で式Ａｘ＝ｂを解く最適な方法は各式からの誤差についてのＳＮＲに比例した重みを使用することである。これはＡ＋＝（ＡＴＷＡ）−１ＡＴＷによる解ｘ＝Ａ＋−１ｂにつながる。対角重み付け行列Ｗは測定値のノイズ分散に比例した重みによって形成される。これらの式の解は、
【０２２５】
【数６９】
【０２２６】
のように、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びデルタ時間推定値（delta time estimates）に対するデルタ補正値を生成する。
これにより本方法の最初の反復が完了する。更新された位置及び時間バイアス推定値が初期の推測にとって代わり、アルゴリズムはデルタパラメーターがあるしきい値未満であるまで継続する。典型的な停止点は、あるしきい値未満（例えば、１メートル）のデルタ値のノルムについてのものである。
【０２２７】
ＧＰＳにおける連立一次方程式は、アルゴリズムが最終のユーザー位置へ収束するように、最小二乗法及びユーザーの位置に関する初期の推測を使用して解かれる。線形化は、衛星とユーザー位置との間の距離が地上のユーザー位置と推測される位置との間の距離より大きいという基本的な仮定に基づく。（小さな形状を備えた）地上環境において方程式の組が機能するために、初期の推測は、（上述のように）重心、受信される信号が最も強い送信機に近い点又は反復のない一連の式によって閉じた形式の解（閉形式解）を与える直接的な方法によって得られる送信機に近い点に基づいてもよい。初期の推測が、重心、又は受信信号が最も強い送信機に近い点である場合、初期の推測は最小二乗法を使用して改善される。初期の推測が反復のない一連の式による閉じた形式の解を与える直接的な方法によって得られる場合、初期解自体が最終解であり、それは、（信号強度及び仰角などのパラメーターから得られる）それらの測定値における期待誤差を使用することにより、重み付けされた個々の測定値とともに、未知のものよりさらに多くの測定値（従って、式）が存在する場合に限り、最小二乗法を使用して改善される。さらに、一連の測定が時間内に処理されることになっている場合、上述のように得られた解は最適解の「軌跡（trajectory）」を得るためにカルマンフィルターに供給されてもよい。
【０２２８】
地上の場合における線形化問題を克服する別の手法は、非線形の最小化問題として（具体的には、重み付けされた非線形の最小二乗問題として）式の組を定式化することを含む。具体的には、最小化されるべき非線形の目的関数（objection function）は、
【０２２９】
【数７０】
【０２３０】
として定義される。
重みＷｉは、測定された距離ＲｉのＳＮＲに反比例するように選択される。受信機位置の最良の推定値は、目的関数を最小化する（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Δｔ）の組として得られる。気圧計又は他の高度支援が利用可能な場合、目的関数は、
【０２３１】
【数７１】
【０２３２】
へと修正される。
この方法に基づいた位置解決は、特に小さな形状の地上システム構成のもとで、より安定的でロバストになる。この構成において、受信機座標の小さな変化は、観測行列を大きく変化させ、時には線形化された反復が収束しないことにつながる。極小値が存在することができるように、目的関数の形状に影響する測定値における残存バイアスのせいで、極小値への収束又は発散がより多く生じる。残存バイアスは屋内／都市の峡谷（canyon）環境においてとてもありふれたものとなり得る。上述の非線形方程式は、小さな形状の線形化問題の克服に加えて、測定バイアスに対して位置アルゴリズムをロバストにする。
【０２３３】
関数ｆの最小化を行って最適なＸ，Ｙ，Ｚを得るための１つの手法は、関数の大域的最小点を見つけるために（微分展開（differential evolution）などの）遺伝的アルゴリズムを使用することである。そのようなアルゴリズムの使用は、多重パスバイアスが距離測定値に存在する場合に小さな形状の地上測位において生じる極小値を回避するための解法を可能にする。
【０２３４】
擬似距離測定式を解くために線形最小二乗法又は非線形最小二乗法が使用されるかどうかに関係なく、品質測定基準が位置推定値とともに提供されることが重要である。位置品質測定基準は、擬似距離測定式残差、測定の品質のほか、推定される位置に対するタワーの配置の関数であるべきである。ｉ番目のタワーの測定のための擬似距離測定残差は、
【０２３５】
【数７２】
【０２３６】
によって与えられる。
平均の重み付けされた二乗平均擬似距離残差は、
【０２３７】
【数７３】
【０２３８】
により与えられる。
ＨＤＯＰ、ＶＤＯＰ、ＰＤＯＰは、
【０２３９】
【数７４】
【０２４０】
の対角成分から
【０２４１】
【数７５】
【０２４２】
として定義される。
特定のＳＮＲにおける擬似距離ＲＭＳ（二乗平均）誤差は
【０２４３】
【数７６】
【０２４４】
によって与えられる。
ここでｆは、一般にその引数の非線形単調減少関数である。当該関数ｆは、信号ＢＷ及び受信機ＢＷの関数として特定の受信機構成について分析的に導出することができ、又は代替的に、距離誤差に対するテーブルマッピングＳＮＲとしてシミュレーションから見つけることができる。
２次元位置の品質測定基準は、
【０２４５】
【数７７】
【０２４６】
として定義される。
同様に、高度及び３次元位置の品質測定基準は
【０２４７】
【数７８】
【０２４８】
によって与えられる。
量αは所望の信頼度に基づいて選択される。例えば、値１が６８％の信頼に使用される一方、値３は９５％の信頼を得るために使用される。
【０２４９】
ＷＡＰＳシステムを使用する測位の別の方法は、差動スキーム（differential scheme）におけるＷＡＰＳ基準受信機の使用を含む。「差動広域測位システム」に示され、タイミング同期のコンテキストにおいて議論されるように、ＷＡＰＳタワー及び基準受信機の緯度、経度、高度とともにタイムスタンプされた基準受信機測定値は、特定のタイムスタンプにおけるＷＡＰＳタワー送信間のタイミングデルタ（timing delta）を決定するために使用することができる。送信機間のタイミングデルタが一旦知られると、距離の式は再び単一の共通時間バイアスを有するように低減することができる。その後、ＷＡＰＳ受信機は、ＷＡＰＳデータストリームの復調（例えば、データストリームからタイミング補正を抽出すること）を回避することができる。ＷＡＰＳ受信機測定値はサーバーへ送信することができ、次に、位置はサーバーにおいて計算することができ、又は代替的に、基準受信機測定値はＷＡＰＳ受信機へ中継することができ、位置はそこで計算することができる。ＷＡＰＳタワーの緯度、経度及び高度が既に知られている／位置計算での使用に利用可能であると仮定される。ＷＡＰＳデータストリームが安全である場合、この差動システムは、タイミング補正の目的のためにセキュアなデータストリームからデータを抽出することの必要性を回避することができる。
【０２５０】
ＷＡＰＳシステムから測位を得るための別の代替的な方法はＲＳＳＩ指紋採取（finger-printing）技術を使用する。ＷＡＰＳタワー送信電力／位置及びＲＳＳＩレベルのデータベースは、測位が必要とされる領域における訓練測定値に基づいて所与の目標地域について構築される。ＲＳＳＩデータベースもまた、ソリューションを改善するために到来角（ＡＯＡ）情報により増大される場合がある。ＷＡＰＳ受信機ＲＳＳＩ測定値（及びおそらくはＡＯＡ測定値）は、その後、位置推定値を得るためにこのデータベースを調べるために使用される。ＷＡＰＳ ＲＳＳＩ測定値を使用する代替的な方法は、伝播モデル（又は単純な外挿／補間技術）を使用して測定値を距離推定値に変換し、次に、位置を決定するために三辺測量（トリラテレーション、tri-lateration）を使用することである。この指紋採取技術におけるＲＳＳＩ測定値は距離に変換することができる任意の他の測定値で置き換えることができることに留意されたい。
【０２５１】
ＷＡＰＳインフラストラクチャーを使用して位置を計算する代替的な方法は、ＷＡＰＳタワー位置についての予備的知識なしにＷＡＰＳシステムから測位を得る盲検法（blind method）を使用する。この方法において、ＷＡＰＳタワーのおおよその位置は、フィールド測定によって（例えば、ＧＮＳＳタグ付けされた位置におけるＷＡＰＳタワーのまわりの多くの角度からＲＳＳＩを測定し、次にＷＡＰＳタワー位置を推定するためにこれらの位置のＲＳＳＩに基づいた加重平均を使用することによって）決定される。その後、ＲＳＳＩ指紋採取方法のうちのいずれかは、（例えば、上の段落に記載されるように）位置を決定するために使用することができる。
【０２５２】
ＷＡＰＳインフラストラクチャーを使用して位置を計算する代替的な方法は、位置をオフラインで計算するために使用することができる。位置計算は、オプションとしておおよその位置及びＷＡＰＳ時間タグとともに、ＷＡＰＳ受信機からのＷＡＰＳ信号のサンプルセグメントを格納すること（例えば、格納されたデータは低ＩＦにおけるＩデータ又はベースバンドにおけるＩＱデータであってもよい）を含む。信号を得ることができるのに十分なサンプルを格納することが十分であることに留意されたい。サンプルはＷＡＰＳタワーへの距離を探索し、取得し、計算するために後に処理される。本方法は、オフラインデータを使用して、サーバー上の中央データベースに格納され得るタワー位置及びタイミング補正情報を検索してもよい。オフライン位置計算についてのこの方法は、デバイス上のメモリーのみのコストでＷＡＰＳ測位をサポートする能力を提供する。この方法の他の利点は、ＷＡＰＳ ＩＱデータを格納するのに取られる時間が非常に短く、位置に迅速にタグ付けする必要のある用途にとって便利なものとするが、正確な位置が瞬時に必要ではないということである。この方法のための１つの可能な応用は写真について地理的タグ付け（geo-tagging）をするためのものであってもよい。
【０２５３】
測位に対する別の手法は上述の符号位相測定値に加えて搬送波位相測定値を使用する。搬送波位相測定値は
【０２５４】
【数７９】
【０２５５】
として書くことができる。
様々な技術を搬送波位相測定値における整数曖昧性Ｎｔを解決するために使用することができる。符号位相測定、複数の周波数における測定及び／又は他の方法は、曖昧性を解決するために使用することができる。続いて、時間ｔｋにおける搬送波位相測定値は、正確な初期位置から開始する位置の正確な追跡を提供することができる。将来の時間における搬送波位相測定値は
【０２５６】
【数８０】
【０２５７】
として書くことができる。
搬送波位相測定がサイクルスリップを有していない限りＮｉは変化せず（すなわち、信号は連続位相ロックにより追跡されるべきである）、新たな位置は最小二乗法を使用して計算することができる。代替的に、これらの測定値は新たな位置状態を更新するためにカルマンフィルターにおいて使用することができる位相ロックが失われると、整数曖昧性の新たな値を計算する必要がある。
【０２５８】
別の手法は、上述のような基準受信機に対する差動測位を使用する。差動測位は、符号もしくは搬送波測定値又は両方の組み合わせのいずれかを使用して行うことができる。単一の差分観測量は、
【０２５９】
【数８１】
【０２６０】
として、基準受信機ｒ及び受信機ｓから同じタワーの測定値を差し引くことにより、符号及び搬送波位相について計算される。
送信機におけるいかなるタイミング誤差もこれらの観測量に現れず、したがって、システムが非同期であるか又は不完全に同期される場合でさえ、位置解決が可能となることに留意されたい。加えて、対流圏の遅延が短い基準値（例えば、基準受信機ｒと受信機ｓとの間の距離）に対してローカルエリアにおいて相関する可能性があるので、測定値におけるいかなる対流圏の遅延誤差もほとんど相殺する。通信チャネルは、位置計算のために基準受信機ｒから受信機ｓへ距離及び搬送波の測定値を送信するために使用される。又は、代替的に、受信機ｓ及び受信機ｒは、位置計算のためにサーバーへ距離及び搬送波を通信する必要がある。
【０２６１】
任意の位置解決法において、受信機の高さは地形図上の配置又は気圧検知を使用して決定することができる。地図上の配置を使用して、三辺測量中に、ユーザーの位置は、地形データベースに基づく地形上にあるように制約することができ、ユーザーの高さが決定される。ユーザーの高さはまた、地形の上のある高さ内にあるように制約され得る。例えば、その領域で最も高い建物に基づいて、地形より上の最大の高度は制約することができる。この種の制約は、（例えば、バイアスされた距離測定値を使用する場合に時々生成される曖昧な解を除去することによって）高さの解の品質を改善することができる。
【０２６２】
さらに、屋内の建物の地図が利用可能な場合、（可能性のあるユーザー位置における関連付けられる制約とともに）情報が、位置解決を支援するために使用することができる。例えば、物理的制限は、ユーザー動作モデルを制約し、それによって追跡カルマン位置フィルターの品質を改善するために使用することができる。建物の地図の別の使用は、タワーから屋内位置までの物理的環境に基づいて、特定のタワーの距離測定値の品質を決定／推定することである。距離品質のよりよい推定値は、よりよい位置推定値につながる位置計算に重み付けするために使用することができる。
【０２６３】
気圧センサーを使用する場合、較正された気圧センサーは、受信機端末が高度において上又は下へ移動されるとき、圧力差を測定するために使用することができる。受信機の高さを決定するために、これは、異なる高度における圧力についての較正された値又は平均値と比較される。
【０２６４】
位置解を計算する際に、二次元の位置に対して要求される最低限の３つの測定値よりも大きな追加の測定値が利用可能である場合、測定値の一貫性のチェックに基づく受信機の整合性の監視は、「異常値（outlier）」測定値を除外するために使用される。「異常値」の測定値は送信機におけるタイミング同期の喪失又は多重パスなどのチャネル効果によるものであり得る。
ハイブリッド測位及び他のシステムとの情報交換
実施例のシステムは、測位を提供するために、任意の「機会の信号（signal of opportunity）」と組み合わせることができる。機会の信号の例は次のうちの１つ以上を含むがこれらに限定されない：ＧＰＳ受信機；Ｇａｌｉｌｅｏ；Ｇｌｏｎａｓｓ；アナログ又はデジタルＴＶ信号；メディアフロー、Ｗｉ−Ｆｉ、ＦＭ信号などのシステムからの信号；ＷｉＭａｘ；セルラー（ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、ＣＤＭＡ、ＧＳＭなど）；ブルートゥース（登録商標）、並びに、ＬＯＲＡＮ及びｅ−ＬＯＲＡＮ受信機。
【０２６５】
信号の種類にかかわらず、機会の信号は、信号強度など、距離測定又は距離測定のための代用物（proxy）を提供する。距離についてのこの代用物は位置の推定値を得るために適切に重み付けされて組み合わせられる。重み付けは、受信された信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を使用してもよく、又は、代替的に、受信機の環境を定義する基準（例えば、支援データからの、都市、郊外、地方の環境についての知識、アプリケーションからの入力に基づく、受信機が屋内にあるか又は屋外にあるかについての知識）を使用してもよい。これは、通常、実施例のシステムが利用不能であるか又は信号の受信地域（カバレージ）が制限された環境において行われる。特定の測定のための重みにＳＮＲを使用する場合、当該重みは、位置を得るためにＷＡＰＳ測定値のほか他のシステム測定値の最適な組み合わせを可能とするように、単にＳＮＲの逆関数（又はより低いＳＮＲをもつ信号に対してより低い重みを提供する任意の他の関数）であってもよい。最終的な測位解は、追加の信号ソースから距離測定値を取ってきてＷＡＰＳ距離測定値と組み合わせ、緯度、経度及び高度について位置解を導出すること、又は、追加のソース／デバイスから位置測定値及びＷＡＰＳシステムから位置測定値を取ってきて、異なるシステムからの位置品質測定基準に基づくこれらの位置測定値の組み合わせを使用して最適化された位置解を提供することによって、計算することができる。ＷＡＰＳ測定値／ＷＡＰＳ位置推定値を使用してハイブリッド解を得る様々な構成が図２６、図２７及び図２８に示される。以下に記載されるアーキテクチャーのいずれも、システムのハードウェア及びソフトウェア分割に依存する使用のために選択することができる。
【０２６６】
図２６は、実施例による、様々なシステムからの距離測定値を使用するハイブリッド位置推定のブロック図である。（関連付けられた距離品質測定基準とともに）距離測定値が、ＧＮＳＳ及び他の測位システムから使用され、ハイブリッド位置エンジンによって単一の最適位置解へと組み合わせられる。このアーキテクチャーは、それらから最良の位置推定値を得るために利用可能なデータを使用するという観点で最適である。
【０２６７】
図２７は、実施例による、様々なシステムからの位置推定値を使用するハイブリッド位置推定のブロック図である。位置品質とともに、異なるシステムからの独立した位置推定値が、最良の品質を備えたものを選択するために使用される。このアーキテクチャーは、異なる測位システムがよく分離されるので、実施し統合するのが最も簡単である。
【０２６８】
図２８は、実施例による、様々なシステムからの距離及び位置の推定値の組み合わせを使用するハイブリッド位置推定のブロック図である。例えば、ＷＬＡＮ測位システムからの位置推定値は、最良の解に到達するために、ＧＮＳＳシステム及びＷＡＰＳシステムからの距離測定値からの位置推定値と比較することができる。
【０２６９】
加速度計及びジャイロなどの慣性ナビゲーションセンサー（ＩＮＳ）、ｅ−コンパスなどの磁気センサー、高度計などの圧力センサーは、追跡モードにおける使用のために、ＷＡＰＳシステムに、（疎結合（loose coupling）と呼ばれる）位置支援情報又は（密結合（tight coupling）と呼ばれる）未加工のセンサー測定値を提供するために使用することができる。
【０２７０】
加速度計は、サーバーへの位置の報告を更新するための頻度を決定するために実施例の受信機において使用することができる。一連の位置解及び加速度計測定値の組み合わせは、静的な位置、一定の速度及び／又は他の移動を検出するために使用することができる。次に、この移動データ又は情報は、更新の頻度を決定するために使用することができ、その結果、例えば、一様でない動作が存在する場合、更新の頻度は比較的高い頻度に設定してもよく、受信機が一定の速度であるか又は所定の期間にわたって動かない場合、更新の頻度は電力を節約するために低減されてもよい。
【０２７１】
センサー又は位置の測定値は、（カルマンフィルターなどの）位置フィルターにおける位置解へと組み合わせることができる。センサー測定値がＷＡＰＳハイブリッド位置エンジンにおけるＧＮＳＳ及びＷＡＰＳ測定値と組み合わせられる、２種類の密結合アーキテクチャーは、図２９及び図３０に示される。図２９は、実施例による、ＧＮＳＳ／ＷＡＰＳ位置及び／又は速度推定値の品質がよい場合にセンサーのドリフトバイアスを時々較正するのを支援するために、ＷＡＰＳ／ＧＮＳＳシステムからの位置／速度推定値がフィードバックされる、ハイブリッド位置解を決定するためのフロー図である。アルゴリズムのセンサー較正部分と位置計算部分とを分割することにより、このアーキテクチャーはアルゴリズム構築を単純化する。しかし、この方法の欠点は、ＷＡＰＳ／ＧＮＳＳ推定値を使用してセンサーを再較正するための良い時期がいつなのかを決定する際の複雑さである。
【０２７２】
図３０は、実施例による、明示的なフィードバックの必要なしにＧＮＳＳ及び／又はＷＡＰＳユニットにおける位置／速度計算の一部として、（バイアス、スケール及びドリフトなどの）センサーパラメーターが推定される、ハイブリッド位置解を決定するためのフロー図である。例えば、センサーパラメーターは、受信機の位置／速度の追跡のために使用されるカルマンフィルターの状態ベクトルの一部として含むことができる。このアーキテクチャーは、位置及びセンサーパラメーターの両方を更新するために、１つの組み合わされたフィルターにおいて情報が使用されるという点で、最適解を提供する。
【０２７３】
選択ユニットがＧＮＳＳエンジンからの位置推定値とＷＡＰＳエンジンからの位置推定値との間で選択をする疎結合が図３１及び図３２に示される。選択ユニットがＷＡＰＳ又はＧＮＳＳ位置ユニットの一部であってもよいことに留意されたい。図３１は、実施例による、センサー較正が個々の位置計算ユニットから分離されるハイブリッド位置解を決定するためのフロー図である。図３２は、実施例による、センサーパラメーター推定が個々の位置計算ユニットの状態の一部としてなされるハイブリッド位置解を決定するためのフロー図である。
【０２７４】
選択が１つのシステムからの情報のみを使用するので、疎結合方法は一般に密結合方法より良好でない。疎結合又は密結合の方法において、当該方法は位置を決定するために未加工のセンサー測定値とともに距離を使用し、１つの最適フィルターにおけるセンサーパラメーターはセンサーパラメーター及び位置が別々に計算される場合より良い。結果として、性能の視点からの好ましい方法は潜在するセンサーパラメーター推定を備えた密結合システムである。しかし、ハードウェア／ソフトウェアプラットホームの分割に依存して、これらの方法の１つ以上は、容易に実施され、したがって選択されてもよい。
【０２７５】
情報もまた、ＷＡＰＳシステムと、同じプラットホーム上の（携帯電話、ラップトップ、ＰＮＤなどの）他の送受信機システムとの間で交換することができる。送受信機システムは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ送受信機、ＷＬＡＮ送受信機、ＦＭ受信機／送信機、デジタル又はアナログＴＶシステム、メディアフロー、ＸＭ無線／イリジウムなどの衛星通信システム、ＧＳＭ／ＵＭＴＳ／ｃｄｍａ２０００ ｌｘ／ＥＶＤＯ又はＷｉＭａｘなどのセルラーモデム送受信機であってもよい。図３３は、実施例による、ＷＡＰＳと他のシステムとの間の情報の交換を示す。システム間の情報の交換はいずれかのシステムの性能を改善する場合がある。ＷＡＰＳシステム時間がＧＰＳ時間に合わせられるので、ＷＡＰＳシステムは任意の他のシステムに良好な品質のタイミング及び周波数の推定値を提供することができる。ＷＡＰＳシステムへの時間及び周波数の推定値は、符号と周波数におけるＷＡＰＳ取得サーチ空間を低減することができる。さらに、ＷＡＰＳシステムは他の送受信機システムに位置情報を提供することができる。同様に、他のシステムが利用可能な位置情報（部分的な位置、例えば、高度もしくは２次元位置、又は完全な位置、例えば３次元位置もしくは未加工の距離／擬似距離／距離の差）を有する場合、その位置情報は、位置品質測定基準により又は位置品質測定基準なしに、ＷＡＰＳシステムに提供することができる。ハイブリッド解においてこの距離情報の使用を可能にするために、距離／擬似距離データは、送信機（又は送信機位置から任意の受信機位置までの距離を計算するための他の手段）の位置とともに提供されるべきである。２つの送信機に対応する距離の差は２つの送信機の位置とともに提供されるべきである。ＷＡＰＳシステムは、その位置解決を支援するために当該情報を使用する。代替的に、位置情報は、既知の送信機位置から受信機装置までの距離（又は擬似距離）の形で提供することができる。これらの距離（又は擬似距離）は、ハイブリッド位置を計算するために、測位アルゴリズムによってＷＡＰＳ距離と組み合わせられる。
【０２７６】
それらの間で交換することができる特定のシステム及び情報の例は図３４、図３５及び図３６に示される。
図３４は、実施例による、ＦＭ受信機とＷＡＰＳ受信機との間での位置、周波数及び時間の推定値の交換を示すブロック図である。ＷＡＰＳシステムからの位置推定値はＦＭ受信機に提供することができる。その後、この位置推定値は、例えば、ローカル領域におけるアクティブなＦＭ無線局を自動的に決定するために使用されてもよい。その上、ＦＭ信号はＲＤＳ（無線データサービス、Radio Data Service）送信を含んでもよい。ＦＭ局の位置がＲＤＳ／ＲＢＤＳデータストリーム（例えば、送信機の場所に関するデータを提供して都市及び州の名を与え、ＤＧＰＳナビゲーションデータを提供する、位置及びナビゲーション（ＬＮ）機能）に含まれている場合、次にこの情報はＷＡＰＳ受信機に対する位置支援を提供するために使用することができる。ＷＡＰＳシステムからの周波数推定値は、特定の局についてＦＭ受信機チューニング時間を低減するために容易に使用することができる。他の目的において、ＦＭ受信機における推定値の周波数品質はＦＭ無線局送信品質に基づく。ＷＡＰＳシステムにおける時間推定値はＧＰＳ時間に基づき、時間はタイミング整合を支援するためにＦＭ受信機に転送することができる。ＲＤＳ／ＲＢＤＳ送信におけるクロック時間（時刻、ＣＴ）機能はＲＤＳデータに対するタイミングを決定するために使用されてもよく、ＷＡＰＳ受信機へ転送することができる。
【０２７７】
図３５は、実施例による、ＷＬＡＮ／ＢＴ送受信機とＷＡＰＳ受信機との間の位置、時間及び周波数の推定値の交換を示すブロック図である。一般に、これらのＷＬＡＮ／ＢＴ送受信機は正確な周波数推定値を持っておらず、その結果、周波数の推定値はかなり粗いので、ＷＬＡＮ／ＢＴ送受信機からＷＡＰＳ受信機へのそのような推定値の転送は制限された値を有する場合がある。逆方向において、ＷＡＰＳ周波数推定は、ＷＬＡＮシステム上での周波数捕捉のために取られる時間を低減することができる。例えば、無線ＬＡＮ ＡＰ（アクセスポイント）ビーコン上のタイムスタンプから抽出されるタイミング情報は、ＷＡＰＳ取得を支援するためにＷＡＰＳシステムへ転送することができる。これをＷＡＰＳシステムに役立つようにするために、ＧＰＳ時間に対するＷＬＡＮタイミングについてのある参照が必要であることに留意されたい。同様に、ＷＬＡＮ／ＢＴシステムが利用可能な位置推定値（部分的な位置、例えば、高度もしくは２次元位置、又は完全な位置、例えば、３次元位置もしくは未加工の距離／擬似距離）を有する場合、その位置情報は、ＷＡＰＳシステムに対する位置品質測定基準を提供されてもよいしされなくてもよい。ＷＬＡＮ位置推定値は、付近のサービス提供しているＡＰ又は他の「聞き取れる」ＡＰの地理的位置にすぎない。ＷＬＡＮ位置推定値はまた部分的なものであってもよく、例えば、問題になっているＡＰのフロアに基づいた高度推定値であってよい。ＷＬＡＮ位置情報はまた、既知の送信機ＡＰ位置に対する距離推定値であってもよく（例えば、ＷＬＡＮシステムは、距離推定値を決定するために往復時間測定値を使用してもよい）、又は、２つの送信ＡＰ間の距離の差の推定値であってもよい。
【０２７８】
図３６は、実施例による、セルラー送受信機とＷＡＰＳ受信機との間の位置、時間及び周波数の推定値の交換を示すブロック図である。（ＴＤＯＡ、ＡＦＬＴ又は他の同様のセルラー信号ＦＬもしくはＲＬベースの測位方法からなどの）セルラーシステムからの位置推定値（部分的な、完全な又は未加工の距離／距離の差）は、よりよい位置推定値を得るためにこれらの測定値を使用するＷＡＰＳシステムに提供することができる。セルラーモデムの周波数追跡ループからの周波数の推定値は、周波数サーチ空間を低減ししたがってＷＡＰＳ取得時間（すなわち、ＴＴＦＦ）を改善するために、ＷＡＰＳシステムに提供することができる。セルラーシステムからの時間推定値もまた、符号サーチ空間を低減するか又はビット及びフレーム整合を支援するために、ＷＡＰＳシステムに提供することができる。例えば、ｃｄｍａ２０００／ｌｘ ＥＶＤＯなどの、ＧＰＳ時間に同期されるシステムは、ＷＡＰＳシステムについての品質の優れた時間推定値を提供することができる一方、ＧＳＭ／ＧＰＲＳ／ＥＧＰＲＳ／ＵＭＴＳなどの非同期（送信がＧＰＳなどの時間スケールに良好に同期しない）セルラーシステムは、粗い時間推定値を提供し得る。
【０２７９】
ＷＡＰＳシステム時間がＧＰＳ時間に合わせられるので、ＷＡＰＳシステムは、たとえ同じプラットホーム上でなくても、任意の他のシステムへよい品質のタイミング及び周波数の推定値を提供することができる。例えば、ＷＡＰＳシステムは、ＧＰＳの第２の境界と整合されたｐｐｓ（１秒当たりのパルス）又は関連付けられるＧＰＳ時間を備えた単一パルス信号などの周期的なハードウェア信号を介して、ピコ／フェムト−セルＢＴＳにタイミング情報を提供するために使用することができる。
【０２８０】
上述のように、実施例のＷＡＰＳシステムによって使用されるスペクトルは、認可された又は無認可の帯域又は周波数を含んでもよい。代替的に、ＷＡＰＳシステムは「余白（White Space）」スペクトルを使用することができる。余白スペクトルは、ＷＡＰＳシステムがローカル領域において自由である（ＴＶの余白に制限されない）と検知し又は決定し、そのスペクトルにおいて位置ビーコンを送信する、任意のスペクトルとして定義される。実施例の送信機は、未使用のスペクトルを検出し及び／又はスペクトルを調整する集中型データベースに地理的位置（容易にＧＰＳタイミング受信機から得ることができる）を通信するためにスペクトル検知技術を使用することができる。受信機は、これらのビーコンをリスンするためのスペクトル検知技術を含んでもよく、又は、別の実施例において、通信媒体を使用してそこへ合わせられるべき周波数について通知されてもよい。（送信機が、送信するためのスペクトル及び／又は送信するのに必要である時間期間を次に割り当てる、集中型データベースへ、送信機の地理的位置をブロードキャストすることを要求される場合）ＷＡＰＳシステムは、動的な余白利用可能性又は割り当てに適合し得る。ＷＡＰＳシステムは、このスペクトルにおいて連続的にブロードキャストすることができ、又はスペクトルについての集中型の調整サービスによって制御されるような他のシステムと当該スペクトルを共有することができる。ＷＡＰＳシステムコンポーネントのチッピングレート及びデータレートは、任意の所与の時間において精度の要件並びに／又は信号パワー及び帯域幅の利用可能性に適合するように動的に修正することができる。システムパラメーターは受信機によって検知することができるか、又は通信媒体を介して受信機に通信することができる。送信機は、ローカルネットワークを形成することができ、又はより広い地理的領域におけるスペクトル利用可能性の場合に、連続的なネットワークを形成することができる。
【０２８１】
実施例の送信機はまた、タイムシェアされる方法で、同じ送信システム上で他のネットワークと共存することができる。例えば、同じスペクトルは、位置アプリケーションとスマートグリッドアプリケーションとの間でタイムシェアされた方法で使用することができる。送信機は最大の利用可能な電力レベルを使用するブロードキャスト送信機であり、スペクトル検知に基づいて又は集中型の調整サーバーによって要求されるように、その電力レベルを動的に調節することができる。受信機はスペクトル検知を使用することができ、又はそのときに通信媒体（余白スペクトルであってもよい）によってシステムパラメーター及び起動時間について伝えることができる。
【０２８２】
スペクトル利用可能性に基づいて、実施例のＷＡＰＳシステムは、テレビ余白（６ＭＨｚの帯域幅）のうち１つのチャネルを使用することができ、又は複数のチャネルが利用可能な場合、複数の周波数帯域をよりよい多重パス解決に使用することができる。隣接チャネルが利用可能な場合、チャネル結合（例えば、隣接チャネルを組み合わせること）が使用できる。増加した帯域幅は、よりよい多重パス解決、より高い精度のためのより高いチッピングレートなどに使用することができる。代替的に、利用可能な帯域幅は、近遠問題及び／又は多重パス解決を解決するのを支援するために、ＦＤＭＡの下で使用することができる。
【０２８３】
２つ以上の余白帯域におけるＷＡＰＳ波形の余白送信／受信は、ＷＡＰＳ搬送波位相測定に対するより良好でより高速な整数曖昧性の解決を可能にすることができる。これは、ＷＡＰＳを使用した、比較的高い精度（１波長より小さいオーダー）の単一点測位を可能にする。
【０２８４】
余白帯域幅はまた、（基準受信機が使用される場合）調査された位置における基準受信機とその位置が見つけられるべき受信機との間でＷＡＰＳにおいて通信チャネルとして使用することができる。
【０２８５】
認可された帯域におけるＷＡＰＳシステムが広域ネットワークにおいて利用可能な場合、タワーの余白ベースのローカルネットワークは、ＷＡＰＳ受信機の位置精度を増大するために使用することができる。受信機は、両方の周波数を同時にリスンするか、又は認可された帯域と余白帯域との間で切り替えを行って適切な周波数へ合わせるように設計することができる。
【０２８６】
余白帯域はまた、位置支援及びクロックバイアス、衛星天体位置表などのような他の支援情報について、ＷＡＰＳ、ＧＰＳ又はＡＧＰＳシステムに支援情報を送信するために使用することができる。
【０２８７】
広い分離を備えた複数の周波数が利用可能である場合に、ＷＡＰＳシステムは、よりよい多重パス性能を提供するため、周波数の多様性を利用するように設計することができる。
暗号化及びセキュリティ
実施例のシステムにおけるオーバーヘッド情報は暗号化アルゴリズムを使用して暗号化することができる。これにより、ユーザーは、システムを使用し、システムの使用について費用請求され、情報のセキュリティを制御する手段を提供することが可能となる。鍵は信号を解読するために適用することができる。鍵は、ＰＣ、無線・ネットワーク、ハードウェア・ドングルを使用して得ることができ、又はそれが任意の意図しないソースによってアクセス不能である方法でデバイスの不揮発性メモリーへと焼きつけることができる。
【０２８８】
実施例の暗号化は、データセキュリティ及び認証の両方を提供する。暗号化を使用して安全になる鍵コンポーネントは、送信機、受信機及びサーバー通信である。送信機の認証は、悪意のある送信機が拒絶され得るように送信機を明白に識別することを含む。受信機の認証は、本物の受信機のみが送信された情報を利用することができるようなものである。受信機の認証は、認証された受信機（本物の受信機）だけが動作することを許可されるようなものである。サーバー通信は、受信機とサーバーとの間の通信及び送信機とサーバーとの間の通信が安全でなければならないように暗号化される。ユーザーデータの保護はまた、位置追跡ユーザデータベースが認証されていないアクセスからの保護を要求するので、暗号化される。
【０２８９】
実施例の暗号化方法は、広く２つの種類に分類することができる：対称鍵暗号作成法及び非対称鍵暗号作成法である。対称鍵暗号化は認証と暗号化の両方を提供するが、非対称鍵暗号化は、公開鍵が誰にでも利用可能であるので、秘密鍵所有者の認証を提供する。データの対称鍵暗号化は所与の同様の資源より一桁分高速である。３ＤＥＳ及びＡＥＳは対称鍵暗号作成法の例である。両方の方法の組み合わせは実施例の暗号化アーキテクチャーの一部として使用される。
【０２９０】
無線（ＯＴＡ）ブロードキャストメッセージは、一般的なブロードキャストメッセージ又はシステムメッセージを含み得る。一般的なブロードキャストメッセージは、受信機がその位置を決定するのを支援する、位置情報、送信機タイミングカウント及び他の関連情報などの、各送信機に特有のデータを含む。システムメッセージは、暗号鍵を構成し、受信機を有効／無効にするため、又は受信機の特定の組への目標とされる一方向のプライベート情報の交換のために使用される。
【０２９１】
実施例のメッセージの一般的な形式は次のものを含む：メッセージの種類（パリティ／ＥＣＣによる保護）；暗号化されたメッセージ；及び暗号化されたメッセージＥＣＣ。メッセージが暗号化された後、暗号化されたメッセージのＥＣＣが計算される。
【０２９２】
ＯＴＡブロードキャストは、おそらくは毎秒周期的に送信されるフレームを含む。チャネルのデータレートに依存して、複数のフレームにわたってメッセージが分割（セグメント化）されてもよい。各フレームはフレームタイプとフレームデータを含む。（パリティ保護された）フレームタイプは、これがメッセージの最初のフレームであるか否か又はそれが連続するフレームであるか否かを示す；それはまた、他の目的に使用され得る低レベルのフォーマットのフレームを示してもよい。フレームデータは、実質的に、セグメント化されたメッセージ又は低レベルのデータフレームである。
【０２９３】
ＯＴＡシステムメッセージは、システムのメッセージタイプに依存して、セッションキーによって、又は送信機の秘密鍵によって、暗号化することができる。ＯＴＡの一般的なブロードキャストメッセージは、本明細書に記載されるように送信機及び受信機の両方が交渉したセッションキーによる対称鍵アルゴリズムを使用して暗号化される。これは相互認証を提供する、すなわち、送信機は受信機によって認証することができ、認証された受信機のみがＯＴＡブロードキャストを復号することができる。セッションキーはすべての送信機及び受信機に知られており、周期的に変更される。キー変更メッセージは、過去の幾つかのセッションキーを使用して暗号化され、ある期間においてアクティブでなかった受信機が現在のセッションキーに同期することを可能にする。
【０２９４】
ＯＴＡブロードキャストはまた、送信機の秘密鍵によって暗号化された周期的なシステムメッセージを含む。受信機は、関連付けられる公開鍵を使用することにより、送信機の信頼性を明白に識別することができる。セッションキーが信用できない場合において、この機構は、認証されていない送信機を実施できなくすることを保証する。
【０２９５】
図３７は、実施例による、セッションキー設定のブロック図である。各受信機は、独自の装置ＩＤ及び装置固有鍵を備えている。図３８は、実施例による、暗号化のためのフロー図である。ＷＡＰＳシステムデータサーバーは、装置ＩＤ／装置固有鍵の組み合わせのデータベースを保持する。受信機とＷＡＰＳデータサーバーとの間の受信機初期化は、受信機の種類に特有のデータ接続（ＧＰＲＳ／ＵＳＢ／モデムなど）を使用して容易にされる。この接続は、装置が装置ＩＤによりそれ自身を識別した後に装置固有の鍵を使用して暗号化される。この初期化中、現在のセッションキー、送信機公開鍵及び使用許可期間（licensing term）（すなわち、受信機が認可される持続期間）が交換される。受信機の初期化は、受信機が現在のセッションキー（初期の起動）を失くした場合、又はそのセッションキーが同期していない（拡張されたパワーオフ）場合に実行することができる。セッションキーは周期的に更新され、更新に使用される新たな鍵は以前のＮ個の鍵を使用して暗号化される。
【０２９６】
ＯＴＡデータレートは、受信機を認証するための唯一の機構であることにとって不適切かもしれない。しかし、実施例のシステムメッセージプロトコルは装置ＩＤ固有の及び装置ＩＤ距離ベースの受信機の認証をサポートする。
【０２９７】
信用できないセッションキーは全ての受信機を再初期化することを必要とする。したがって、セッションキー記憶装置は、装置において不正開封防止される（tamper-proof）べきである。装置の暗号境界の外（すなわち、任意の種類の付属の記憶装置）に格納されるセッションキーは、装置の安全な鍵を使用して暗号化される。
【０２９８】
送信機がその秘密鍵を使用して周期的に認証情報を送信するので、信用できないセッションキーは、なりすまして送信機にアクセスするために使用することができない。したがって、送信機の秘密鍵は決して洩らされる（危険にさらされる、compromised）べきではない。
【０２９９】
図３９に示される代替的な実施例において、鍵は、ＷＡＰＳサーバーからの通信リンクを介して受信機に直接的に配信することができ、又は第三者のアプリケーションもしくはサービスプロバイダーを介してルーティングすることができる。鍵はある有効期間を有してもよい。鍵は、顧客との契約上の協定に基づいて、アプリケーションごとのベースで又はデバイスごとのベースで利用可能とされてもよい。受信機上のアプリケーション又はネットワーク上のアプリケーションの一方によって位置要求がなされる場合はいつでも、鍵は、位置を計算するためにＷＡＰＳエンジンから位置又はパラメーターを取り出す前に有効性についてチェックされる。ＷＡＰＳサーバーに対する鍵及び情報の交換は、専用のプロトコルを使用して、又はＯＭＡ ＳＵＰＬなどの標準プロトコルを通じて起こり得る。
【０３００】
システムのセキュリティアーキテクチャーは、図３７及び図３９に示されるアーキテクチャーの組み合わせとして実施することができる。
パラメーターセンサーは、センサーからの測定値に時間タグを付けるため及び／又は位置タグを付けるためにＷＡＰＳシステムの受信機へ統合することができる。パラメーターセンサーは、数例を挙げると、温度センサー、湿度センサー、重量センサー、及びスキャナータイプのセンサーを含んでもよいが、これらに限定されない。例えば、Ｘ線検出器は、追跡される受信機、又は追跡される受信機を含む装置が、Ｘ線機器を通り抜けるかどうかを決定するために使用することができる。Ｘ線イベントの時間及びＸ線機器の位置は、検出器によってタグ付けすることができる。加えて、他のパラメーターセンサーは、センサーからの測定値に時間タグ付け及び位置タグ付けの両方をするために、ＷＡＰＳシステムへ統合することができる。
【０３０１】
ユーザーは、個人又は資産に対して、使用ごとに、装置上でのアプリケーションごとに、毎時間、毎日、毎週、毎月、及び年ベースで、システムについて費用請求されてもよい。
【０３０２】
受信機ユニットの位置及び高さは、通信プロトコルを使用して、端末上の任意のアプリケーション又はネットワークサーバーに送信することができる。代替的に、未加工の距離測定値は、通信プロトコルを通じてネットワークへ送信することができる。通信プロトコルは、端末上のアプリケーションに対する、又は標準もしくは専用の無線プロトコルを通じてサーバーに対する、標準のシリアルインターフェース又は他のデジタルインターフェースであってもよい。標準のプロトコルを介してサーバーへ結合または接続する可能な方法は、サーバーに接続された別の電話に対しての、又は、代替的に、ウェブサーバーへの無線データサービスを介しての、ＳＭＳメッセージの使用を含む。送信された情報は、緯度／経度、（利用可能な場合には）高さ、及びタイムスタンプのうち１つ以上を含む。サーバー又は端末ユニット上のアプリケーションは、位置決定を開始することができる。ユーザーの位置は、サーバーから、又はサーバー上のアプリケーションによって、直接的に通信することができる。
【０３０３】
ＧＰＳ受信機から独立したＷＡＰＳスタンドアロンシステムは装置の位置を決定するために使用することができる。ＷＡＰＳシステム単独、又は統合されたＷＡＰＳ及びＧＰＳ並びに／もしくは他の測位システムは、媒体カード上で（ＳＤカードなどの）媒体記憶カードと共存するように実施することができる。ＷＡＰＳシステム単独、又は統合されたＷＡＰＳ及びＧＰＳシステム並びに／もしくは他の測位システムは、ＳＩＭカードを追跡することができるように、携帯電話加入者識別モジュール（ＳＩＭ）カード上で共存するように実施することができる。
搬送波位相による正確な測位
（１ｍ未満まで）更に精度を改善するためにＷＡＰＳシステム性能を増大する１つの方法は、以下に記載されるような搬送波位相測位システムを実施することである。ビーコンは通常のＷＡＰＳ送信機として設定される。この方法については、簡易な連続的位相追跡を容易にするためにＴＤＭＡスロットを使用しないことが望ましいかもしれない（しかし不可欠ではない）。ＴＤＭＡが使用されない場合、近遠問題は、受信機における干渉除去及び増加したダイナミックレンジを通じて克服することができる。そのような方法をサポートするＷＡＰＳ受信機は、すべての可視の衛星について連続的な方法で符号及び搬送波位相を測定しタイムスタンプをすることができる。さらに、連続的な方法で符号及び搬送波位相の同様な測定を行うことができる基準受信機が既知の調査された位置に存在する。ＷＡＰＳ受信機及び基準受信機からの測定値は装置又はサーバーのいずれかにおいて位置を計算するために組み合わせられてもよい。そのようなシステムの構成は差動ＷＡＰＳシステムと同一である。
【０３０４】
搬送波位相測定は符号位相測定より正確であるが、整数曖昧性と呼ばれる、未知の整数の数の搬送波位相サイクルを含む。しかし、曖昧性解消（ambiguity resolution）と呼ばれる、整数曖昧性を見つけるための方法がある。ここでは、改善された精度のために、ユーザー受信機位置について反復して解くための極小値サーチアルゴリズムの拡張を使用し、複数の時期において測定値を使用する１つの方法が考慮される。最初に、単一の時期におけるユーザー受信機での搬送波位相測定値を次のように考慮する。
【０３０５】
【数８２】
【０３０６】
ここでφ、λ、ｆ及びＮは、それぞれ搬送波位相、波長、周波数及び整数サイクルであり、ｄｔはクロックバイアスであり、ｒは距離であり、εは測定誤差であり、下付き文字ｕはユーザー受信機を表し、ｋは送信機番号を表す。
距離は、ユーザー位置及び送信機位置ｐｕ及びｐ（ｋ）の観点から、
【０３０７】
【数８３】
【０３０８】
として与えられる。
送信機クロックバイアスについての知識における誤差を除去するために、対応する搬送波位相方程式
【０３０９】
【数８４】
【０３１０】
とともに既知の位置における別の受信機（基準受信機と呼ばれる）を考慮する。
下付き文字ｒは基準受信機を表し、（１）から（２）を差し引いて
【０３１１】
【数８５】
【０３１２】
を得る。
これは
【０３１３】
【数８６】
【０３１４】
として書かれる。ここで
【０３１５】
【数８７】
【０３１６】
である。
ｄｔｕｒには関心がないので、指標（ｋ）の異なる値について差分（５）によって除去することができ、いわゆる二重の差分観測量の式
【０３１７】
【数８８】
【０３１８】
を得る。
ここで
【０３１９】
【数８９】
【０３２０】
である。
次に、式（６）は
【０３２１】
【数９０】
【０３２２】
としてのｒｕｒ（ｋｌ）を介した未知のユーザー位置ｐｕにおける式である。
ここで
【０３２３】
【数９１】
【０３２４】
である。
通常、二重差分に使用される送信機ｌは送信機のうちの１つであり、便宜上それをｌとしてラベル付けすることは
【０３２５】
【数９２】
【０３２６】
又は
【０３２７】
【数９３】
【０３２８】
としての行列形式の式につながる。
式（１０）は未知のユーザー位置ｐｕにおける非線形式である。極小値サーチアルゴリズムは一次方程式において機能し、そのため、式（１０）は線形化されて以下のように反復して解かれる。反復をｍとして、ｐｕへの近似はｐｕｍである。
【０３２９】
【数９４】
【０３３０】
及び
【０３３１】
【数９５】
【０３３２】
ここで
【０３３３】
【数９６】
【０３３４】
次に、式（１０）は
【０３３５】
【数９７】
【０３３６】
として書かれる。
式（１３）はｘ＝Δｐｕにおいて線形であり、以下に与えられる極小値サーチアルゴリズムを使用してΔｐｕについて解かれる。そのようにして得られたΔｐｕを使用して、式（１１）は反復ｍにおけるｐｕを得るために使用され、次にそのようにして得られたｐｕは、次の反復（ｍ＋１）におけるｐｕｍ＋１として使用される。Δｐｕが収束を決定するのに十分に小さくなるまで、反復が継続される。反復の初めにおいて、ｐｕ０は符号位相ベースの解から得ることができる。
【０３３７】
ここで式（１３）を解くことを考える。Ｑｄｄを二重差分搬送波位相誤差ベクトルの共分散行列とする。それは以下のように得られる。単一の差分観測量φｕｒ（ｋ）＝φｕ（ｋ）−φｒ（ｋ）における誤差の分散はＱｕ＋Ｑｒであり、ここでＱｕ＋Ｑｒは送信機ｋから独立していると仮定されるそれぞれの搬送波位相誤差分散である。φｕｒ（ｋ１）＝φｕｒ（ｋ）−φｕｒ（１）の分散は２（Ｑｕ＋Ｑｒ）であり、φｕｒ（ｊ１）＝φｕｒ（ｊ）−φｕｒ（１）とφｕｒ（ｋ１）＝φｕｒ（ｋ）−φｕｒ（１）との間の相互分散（ｊ≠ｋ）はＱｕ＋Ｑｊであり、これは共通項φｕｒ（１）の分散である。したがって、
【０３３８】
【数９８】
【０３３９】
（１３）の加重最小二乗解は、
【０３４０】
【数９９】
【０３４１】
であり、ここでＧＬはＧの左逆元であり、ＧＬ＝（ＧＴ・Ｑｄｄ−１・Ｇ）−１・ＧＴ・Ｑｄｄ−１である。その結果残りのベクトルは
【０３４２】
【数１００】
【０３４３】
であり、これはＮの関数であり、極小値サーチは
【０３４４】
【数１０１】
【０３４５】
としてＮに関して残りの加重ノルム二乗を最小にしようとする。
（１７）を解くために
【０３４６】
【数１０２】
【０３４７】
をＮが整数であるという制約の下で解くことを考慮する。Ｗはべき等（idempotent）である（ＷＴ＝Ｗ及びＷ・Ｗ＝Ｗ）であるので、その結果、
【数１０２−１】
及び
【数１０２−２】
である。したがって、Ｎの探索は（１８）を満たすそれらのＮに制限される。
【０３４８】
Ｎがｘ＝Δｐｕの推定のために一旦解決されると式（１５）から得られる。（ｎ−１）＞３及びしたがって（ｎ−１）×（ｎ−１）行列Ｓ及びＷが完全な階数（ｎ−１）から３だけ足りないので、それぞれ（ｎ−１）×３及び３×（ｎ−１）の次元の行列Ｇ及びＧＬは階数３を有する。
【０３４９】
式（１８）においてＷのＱＲ分解（ＬＵ分解を使用してもよい）を使用して、
【０３５０】
【数１０３】
【０３５１】
であり、ここでＱは正規直交（ortho-normal）行列（Ｑ−１＝ＱＴ）であり、Ｒは上三角行列であり、その結果
【０３５２】
【数１０４】
【０３５３】
であり、
【０３５４】
【数１０５】
【０３５５】
である。
したがって、
【０３５６】
【数１０６】
【０３５７】
の解は、整数値を備えた３次元ボックスにおいてＮ２を探索し、（２１）からＮ１を得て、（１７）においてｃ（Ｎ）を最小にするＮを選ぶことによって、得られる。Ｎ２の探索は、以前の反復からのＮ２の値に集中する。Ｎ２のゼロ次反復においてλ‐１・ｆ（ｐｕ０）の端数部分として得られるＮの後段；ｐｕ０は符号位相ベースの解である。３次元探索ボックスのサイズは符号位相ベースの解における不確実性に依存する。このボックスはより小さなサブボックスに分割することができ、各々のより小さなサイズのサブボックスの中心は、初期のｐｕ０として試みることができる。
【０３５８】
上記の方法は、位置を決定するために測定値の単一の時期（瞬間）を使用した。以下の記載では、当該単一時期の方法に対する拡張について説明する。複数の時期測定値は、ユーザー受信機の移動が無視できるときに十分に近く取られる。さらに、後続の時期において新たな未知の整数曖昧性が導入されないように、初期の時期の整数曖昧性は後の時期の間、同じままである。（衛星の送信機の動きがライン・オブ・サイトを変化させ、従って独立した式を与えるＧＮＳＳの場合とは異なり）送信機の位置が固定されるので、複数の時期の測定値は独立した式を与えない。したがって、（独立した式の数が未知の曖昧性と３つの位置座標の合計の数より大きくなるときのＧＮＳＳの場合とは異なり）複数の時期の測定値は、整数曖昧性について浮動小数曖昧性（float ambiguities）として解決する際に助けとならない。しかし、複数の時期の測定値はより多くの搬送波位相測定誤差を許容し、さらに成功した曖昧性解決を可能にする。複数の時期の場合において、式（１３）は
【０３５９】
【数１０７】
【０３６０】
となる。
上述の式のような単一の時期の場合についての展開に続いて、問題は
【０３６１】
【数１０８】
【０３６２】
となるようにＮを見つけるという問題に帰着する。ここで
【０３６３】
【数１０９】
【０３６４】
である。
そして、Ｎについて（２３）を解くために、
【０３６５】
【数１１０】
【０３６６】
のＱＲ分解（ＬＵ分解を使用することもできる）を使用し、上記（１９）から（２１）の式に従って、
【０３６７】
【数１１１】
【０３６８】
を解くことを考える。ここでもまた、Ｎがｘ＝Δｐｕの推定のために一旦解決されると式（１５）から得られる。このｘ＝Δｐｕの推定値は小さく、その結果、式（１１）における反復はユーザー位置ｐｕを得るために停止される。通常、ｘの各コンポーネントが１ｅ−６の大きさより小さい場合、その後収束が示され、反復が停止される。
【０３６９】
次のステップは、収束したユーザー位置ｐｕが正しいものであるかどうかを確認することである。これは、
【０３７０】
【数１１２】
【０３７１】
として（１０）から得られる残差に基づいてなされる。各時期の間の残差の最大の絶対値が
【０３７２】
【数１１３】
【０３７３】
未満である場合、収束した解は解として受け入れられ、そうでなければ探索は新たなサブボックスを選択することにより継続される。通常、確認試験におけるスケール係数（スケールファクター）κは、５であるように選択することができる。解が一旦確認されると、上述の差動ＷＡＰＳシステムは１ｍに近い又は１ｍよりよい精度を達成することができる。
【０３７４】
この差動ＷＡＰＳ搬送波位相システムは、基準受信機の追加を介して従来のＷＡＰＳシステムの上に重ねられてもよいし、又はスタンドアロンであってもよい。差動ＷＡＰＳ搬送波位相システムは、（モール、倉庫などの）ある局所的な目標地域における高精度の測位を配信するために使用することができる。
【０３７５】
位置／タイミング精度における使用のための本明細書に記載されるシステムは、ローカルエリア及び広域の両方において以下のアプリケーションのうち１つ以上に使用することができるが、これらに限定されない：資産管理；人の追跡；ペットの追跡；防火；モバイル広告；公安用途のための特別の位置決定（例えば、「モバイル」送信機の組は位置（例えば、火災の位置）に移動させることができ、それらの送信機は、その付近における受信機の組に位置信号を提供するためにローカルネットワークを形成する）；軍事用途（例えば、送信機は、正確な屋内の位置を得るために、陸上に又は無線で特別な方法で配置することができる）；精度の要請を満たす帯域幅を提供することができる用途のための柔軟な帯域幅；コンテナ追跡及び屋内環境においてコンテナをあちこち移動させる車両；地理的タグ付け；地理的包囲（geo-fencing）；Ｅ９１1アプリケーション；医学的応用のためのパレット追跡及びパレット追跡を要求する他の用途；フェムトセル；フェムトセルのタイミング基準、タイミング受信機；屋内及び屋外の両方の位置に基づいて認証をするセキュリティ用途のための位置の提供；帰還（homing）用途（例えば、ＷＡＰＳを使用するペット／資産追跡、及び携帯電話を使用した資産／ペットまでの歩行者のナビゲーションの提供）。単独での又は他の位置技術と統合されたＷＡＰＳシステムは、さらに、既存のローカルエリア及び／又は広域資産管理及び／又は測位システムへ統合することができる。
【０３７６】
本明細書に記載された実施例は、次のものを備える測位システムを含む：測位信号をブロードキャストする複数の送信機を含む送信機ネットワーク；測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを取得して追跡するリモート受信機であって、衛星信号は衛星ベースの測位システムの信号であり、リモート受信機の第１の動作モードはリモート受信機が測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つからリモート受信機の位置を計算する、端末ベースの測位を含む、リモート受信機；及び、リモート受信機に結合されたサーバーであって、リモート受信機の第２の動作モードは、サーバーが測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つからリモート受信機の位置を計算する、ネットワークベースの測位を含み、リモート受信機は測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを受信してサーバーへ転送する、サーバー。
【０３７７】
本明細書に記載された実施例は位置を決定する方法を含み、当該方法は、リモート受信機において測位信号及び衛星信号方法のうち少なくとも１つを受信するステップであって、測位信号は複数の送信機を含む送信機ネットワークから受信され、衛星信号は衛星ベースの測位システムから受信される、受信するステップ；及び、端末ベースの測位及びネットワークベースの測位のうちの１つを使用してリモート受信機の位置を決定するステップであって、端末ベースの測位は測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを使用してリモート受信機においてリモート受信機の位置を計算することを含み、ネットワークベースの測位は測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを使用してリモートサーバーにおいてリモート受信機の位置を計算することを含む、決定するステップを備える。
【０３７８】
本明細書に記載されたコンポーネントは、一緒に配置してもよいし、又は別個の位置に配置されてもよい。通信パスは、コンポーネントを結合し、コンポーネント間でファイルを通信又は転送するための、任意の媒体を含む。通信パスは、無線接続、有線接続及びハイブリッド無線／有線接続を含む。通信パスはまた、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、専用ネットワーク、オフィス間ネットワーク又はバックエンドネットワーク、及びインターネットを含むネットワークへの結合又は接続を含む。さらに、通信パスは、フロッピーディスク、ハードディスクドライブ及びＣＤ−ＲＯＭディスクなどの取外し可能な固定媒体のほか、フラッシュＲＡＭ、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続、ＲＳ−２３２接続、電話回線、バス及び電子メールメッセージを含む。
【０３７９】
本明細書に記載されたシステム及び方法の態様は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルアレイロジック（ＰＡＬ）デバイス、電気的にプログラム可能な論理及びメモリー装置、及び標準的なセルベースのデバイスなどの、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）のほか、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む、様々な回路のうちの任意のものへプログラムされた機能として実施されてもよい。システム及び方法の態様を実施する他の幾つかの可能性は、（電子的に消去可能なプログラマブル読み出し専用メモリー（ＥＥＰＲＯＭ）などの）メモリーを備えるマイクロコントローラー、内蔵されたマイクロプロセッサー、ファームウェア、ソフトウェアなどを含む。さらに、システム及び方法の態様は、ソフトウェアベースの回路エミュレーション、（シーケンシャル及び組み合わせの）個別論理回路、カスタムデバイス、ファジー（神経）論理回路、量子デバイス、及び上記のデバイスタイプのうちのいずれかの合成を有するマイクロプロセッサーに具体化されてもよい。勿論、基本的なデバイス技術は、様々なコンポーネントタイプ、例えば、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）などの金属酸化物電界効果トランジスター（ＭＯＳＦＥＴ）技術、エミッター結合型論理回路（ＥＣＬ）などのバイポーラ技術、ポリマー技術（例えば、シリコン接合（silicon-conjugated）ポリマー構造及び金属−接合ポリマー−金属構造）、混合されたアナログ及びデジタルなどにおいて提供されてもよい。
【０３８０】
本明細書に開示されたいかなるシステム、方法及び／又は他のコンポーネントも、コンピューターによる設計ツールを使用して記述することができ、様々なコンピューター読み取り可能な媒体において、その動作、レジスタ転送、論理コンポーネント、トランジスター、レイアウト形状、及び／又は他の特性の観点から、具体化されたデータ及び／又は命令として表現する（表す）ことができることに留意すべきである。そのような形式を整えられた（フォーマットされた、formatted）データ及び／又は命令が具体化され得るコンピューター読み取り可能な媒体は、様々な形式の不揮発性記憶媒体（例えば、光学記憶媒体、磁気記憶媒体又は半導体記憶媒体）及び無線、光もしくは有線の信号伝達媒体又はそれらの任意の組み合わせを介してそのような形式を整えられたデータ及び／又は命令を転送するために使用され得る搬送波を含むが、これらに限定されない。搬送波によるそのような形式を整えられたデータ及び／又は命令の転送の例は、１つ以上のデータ転送プロトコル（例えば、ＨＴＴＰ、ＨＴＴＰｓ、ＦＴＰ、ＳＭＴＰ、ＷＡＰなど）によるインターネット及び／又は他のコンピューターネットワークを介した転送（アップロード、ダウンロード、電子メールなど）を含むが、これらに限定されない。１つ以上のコンピューター読み取り可能な媒体を介してコンピューターシステム内で受信される場合、上述のコンポーネントについてのそのようなデータ及び／又は命令ベースの表現は、１つ以上の他のコンピュータープログラムの実行とともに、当該コンピューターシステム内の処理エンティティ（例えば、１つ以上のプロセッサー）によって処理され得る。
【０３８１】
文脈上他の方法で明確に要求しない限り、明細書及び特許請求の範囲の全体にわたって、「備える」、「備えた」などの語は、排他的又は完全な意味とは対照的に、包括的な意味で、すなわち、「を含むがそれに限定されない」という意味で解釈されるべきである。単数又は複数を使用する語はまた、それぞれ、複数又は単数を含む。さらに、「本明細書において」、「以下に」、「上記の」、「以下の」及び同様の意味の語は、本出願において使用される場合、本出願の任意の特定の部分ではなく全体として本出願を指す。「又は」なる語が２つ以上の項目のリストに関して使用される場合、その語は、その語についての次の解釈をすべてカバーする：リスト中の項目のうちの任意のもの、リスト中の項目のすべて、及びリスト中の項目の任意の組み合わせ。
【０３８２】
本システム及び方法の実施例についての上記の記載は、完全であるようには意図されず、又、本システム及び方法を開示された正確な形式に限定するようにも意図されない。本システム及び方法の特定の実施例、及びその例は、説明の目的のために本明細書に記載され、当業者であれば認識するように、本システム及び方法の範囲内で、様々な同等の修正が可能である。本明細書において提供される本システム及び方法についての教示は、上述のシステム及び方法のためだけでなく、他のシステム及び方法に適用することができる。
【０３８３】
上述の様々な実施例の要素及び動作は、さらなる実施例を提供するために組み合わせることができる。これら及び他の変更は、上記の詳細な説明に照らして本システム及び方法に対して行うことができる。
【０３８４】
一般に、以下の特許請求の範囲において、使用される用語は、実施例を明細書及び特許請求の範囲に開示された特定の実施例に限定するように解釈されるべきでなく、特許請求の範囲に従って動作するすべてのシステムを含むように解釈されるべきである。したがって、実施例は、本明細書における開示によって限定されず、その代わりに、実施例の範囲は特許請求の範囲によって全体的に決定されるべきである。
【０３８５】
実施例のある態様がある請求の形式で以下に提示されるが、本願発明者は、任意の数の請求の形式で実施例の様々な態様を意図している。したがって、本願発明者は、実施例の他の態様について追加の請求の形式を追求するべく、本出願を提出した後に追加の請求項を加える権利を有する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位信号をブロードキャストする複数の送信機を含む送信機ネットワークと、
測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを取得して追跡するリモート受信機であって、前記衛星信号は衛星ベースの測位システムの信号であり、前記リモート受信機の第１の動作モードは、前記リモート受信機が前記測位信号及び前記衛星信号のうち少なくとも１つから前記リモート受信機の位置を計算する、端末ベースの測位を含む、リモート受信機と、
前記リモート受信機に結合されたサーバーであって、前記リモート受信機の第２の動作モードは、前記サーバーが前記測位信号及び前記衛星信号のうち少なくとも１つから前記リモート受信機の位置を計算する、ネットワークベースの測位を含み、前記リモート受信機は前記測位信号及び前記衛星信号のうち少なくとも１つを受信して前記サーバーへ転送する、サーバーと
を具備する測位システム。
【請求項２】
リモート受信機において測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを受信するステップであって、前記測位信号は複数の送信機を含む送信機ネットワークから受信され、前記衛星信号は衛星ベースの測位システムから受信される、受信するステップと、
端末ベースの測位及びネットワークベースの測位のうちの１つを使用して前記リモート受信機の位置を決定するステップであって、端末ベースの測位は前記測位信号及び前記衛星信号のうち少なくとも１つを使用して前記リモート受信機において前記リモート受信機の位置を計算するステップを含み、ネットワークベースの測位は前記測位信号及び前記衛星信号のうち少なくとも１つを使用してリモートサーバーにおいて前記リモート受信機の位置を計算するステップを含む、決定するステップと
を具備する位置を決定する方法。
【請求項１】
測位信号をブロードキャストする複数の送信機を含む送信機ネットワークと、
測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを取得して追跡するリモート受信機であって、前記衛星信号は衛星ベースの測位システムの信号であり、前記リモート受信機の第１の動作モードは、前記リモート受信機が前記測位信号及び前記衛星信号のうち少なくとも１つから前記リモート受信機の位置を計算する、端末ベースの測位を含む、リモート受信機と、
前記リモート受信機に結合されたサーバーであって、前記リモート受信機の第２の動作モードは、前記サーバーが前記測位信号及び前記衛星信号のうち少なくとも１つから前記リモート受信機の位置を計算する、ネットワークベースの測位を含み、前記リモート受信機は前記測位信号及び前記衛星信号のうち少なくとも１つを受信して前記サーバーへ転送する、サーバーと
を具備する測位システム。
【請求項２】
リモート受信機において測位信号及び衛星信号のうち少なくとも１つを受信するステップであって、前記測位信号は複数の送信機を含む送信機ネットワークから受信され、前記衛星信号は衛星ベースの測位システムから受信される、受信するステップと、
端末ベースの測位及びネットワークベースの測位のうちの１つを使用して前記リモート受信機の位置を決定するステップであって、端末ベースの測位は前記測位信号及び前記衛星信号のうち少なくとも１つを使用して前記リモート受信機において前記リモート受信機の位置を計算するステップを含み、ネットワークベースの測位は前記測位信号及び前記衛星信号のうち少なくとも１つを使用してリモートサーバーにおいて前記リモート受信機の位置を計算するステップを含む、決定するステップと
を具備する位置を決定する方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【公表番号】特表２０１２−５０２２９９（Ｐ２０１２−５０２２９９Ａ）
【公表日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２６９７９（Ｐ２０１１−５２６９７９）
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５６５７２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３０８２５
【国際公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
２．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
３．フロッピー
【出願人】（５１１０６４２８１）コムラブス，インコーポレーテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５６５７２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０３０８２５
【国際公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
２．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
３．フロッピー
【出願人】（５１１０６４２８１）コムラブス，インコーポレーテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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