(57)【要約】【課題】無線通信端末が第１の基地局装置、及び、この第１の基地局装置よりも無線通信可能な距離が短い第２の基地局装置からの信号を受信可能であれば、各基地局装置の位置情報が未知であっても無線通信端末と第１の基地局装置との間の距離を算出できる無線通信システム、無線通信端末、距離算出方法を提供する。【解決手段】無線通信端末３００が第１の基地局装置１００、及び、この第１の基地局装置１００よりも無線通信可能な距離が短い第２の基地局装置２００からの信号を受信したとき、無線通信端末３００と第２の基地局装置２００との間の距離をゼロとみなして、無線通信端末３００と第１の基地局装置１００との間の距離を算出する。【選択図】図１
2010216935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基地局装置と、
前記第１の基地局装置よりも無線通信可能な距離が短い第２の基地局装置と、
前記第１の基地局装置及び前記第２の基地局装置との無線通信が可能な無線通信端末と、
を備えた無線通信システムであって、
前記第１の基地局装置は、
第１の基準信号を発生する第１の基準信号発生部と、
前記第１の基準信号発生部が発生する第１の基準信号に基づいた第１の基地局信号を送信する第１の基地局信号送信部とを備え、
前記第２の基地局装置は、
前記第１の基準信号発生部が発生する前記第１の基準信号との間で時刻が同期している第２の基準信号を発生する第２の基準信号発生部と、
前記第２の基準信号発生部が発生する第２の基準信号に基づいた第２の基地局信号を送信する第２の基地局信号送信部とを備え、
前記無線通信端末は、
前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号を受信する基地局信号受信部と、
前記基地局信号受信部が受信した前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号それぞれの基地局種別を判定する基地局種別判定部と、
前記基地局信号受信部が前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号をそれぞれ受信した時刻を検出する受信時刻検出部とを備え、
前記第１の基地局装置及び前記第２の基地局装置及び前記無線通信端末の少なくともひとつは、前記基地局種別判定部が判定した前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号それぞれの基地局種別及び前記受信時刻検出部が検出した前記第１の基地局信号を受信した時刻及び前記第２の基地局信号を受信した時刻に基づいて前記無線通信端末と前記第１の基地局装置との間の距離を算出する距離算出部を備えること、
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
請求項１に記載の無線通信システムにおいて、
前記距離算出部は、前記無線通信端末と前記第２の基地局装置との間の距離をゼロとして前記無線通信端末と前記第１の基地局装置との間の距離を算出すること、
を特徴とする無線通信システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の無線通信システムにおいて、
前記距離算出部は、前記受信時刻検出部が検出した前記第１の基地局信号を受信した時刻をＴＢＳ’、前記第２の基地局信号を受信した時刻をＴＡＰ’、電波の速度をｃとしたとき、前記無線通信端末と前記第１の基地局装置との間の距離ρＢＳを、
ρＢＳ＝ｃ×（ＴＢＳ’−ＴＡＰ’）
により求めることを特徴とする無線通信システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて、
前記第２の基地局装置と前記無線通信端末との間で無線通信可能な距離は、前記受信時刻検出部が前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号から検出可能な最小単位となる時間に基づいて決まる前記距離算出部が算出可能な最小単位の距離である距離測定精度よりも短いこと、
を特徴とする無線通信システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて、
前記距離算出部が算出した前記無線通信端末と前記第１の基地局装置との間の距離に基づいて、前記無線通信端末及び前記第１の基地局装置の少なくとも一方の送信電力を制御する送信電力制御部を備えること、
を特徴とする無線通信システム。
【請求項６】
第１の基地局装置と、前記第１の基地局装置よりも無線通信可能な距離が短い第２の基地局装置との無線通信が可能な無線通信端末であって、
前記第１の基地局装置が送信した第１の基地局信号及び前記第２の基地局装置が送信した第２の基地局信号を受信する基地局信号受信部と、
前記基地局信号受信部が受信した前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号それぞれの基地局種別を判定する基地局種別判定部と、
前記基地局信号受信部が前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号をそれぞれ受信した時刻を検出する受信時刻検出部と、
前記基地局種別判定部が判定した前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号それぞれの基地局種別及び前記受信時刻検出部が検出した前記第１の基地局信号を受信した時刻及び前記第２の基地局信号を受信した時刻に基づいて前記無線通信端末と前記第１の基地局装置との間の距離を算出する距離算出部と、
を備えることを特徴とする無線通信端末。
【請求項７】
第１の基地局装置と、前記第１の基地局装置よりも無線通信可能な距離が短い第２の基地局装置と、前記第１の基地局装置及び前記第２の基地局装置との無線通信が可能な無線通信端末とを備えた無線通信システムにおいて前記無線通信端末と前記第１の基地局装置との間の距離を算出する距離算出方法であって、
前記第１の基地局装置が送信した第１の基地局信号及び前記第２の基地局装置が送信した第２の基地局信号を受信し、
受信した前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号それぞれの基地局種別を判定し、
前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号をそれぞれ受信した時刻を検出し、
前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号それぞれの基地局種別及び前記第１の基地局信号を受信した時刻及び前記第２の基地局信号を受信した時刻に基づいて前記無線通信端末と前記第１の基地局装置との間の距離を算出すること、
を特徴とする距離算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話サービス等の無線通信システム、無線通信端末、距離算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、無線通信端末の位置情報の算出方法として、ＧＰＳ（Global Positioning System）やＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）通信システムを利用した位置情報の取得方法が知られている（例えば、特許文献１，非特許文献１）。
これら従来の方法では、時刻同期がなされている複数の送信機（ＧＰＳ衛星やＣＤＭＡ基地局装置）から、それぞれ異なるＰＮ（Pseudo Noise）符号を用いてスペクトラム拡散を施した信号を送信し、この信号を同時に受信機（ＧＰＳ受信機やＣＤＭＡ端末）で受信する。受信機では、受信した信号とＰＮ符号との相関演算を行い、相関値が極大となるタイミングから、当該ＰＮ符号に対応する特定の送信機が送信したタイミングを得る。また、受信機では、自身の時刻に基づき、この送信機から受信機までの擬似伝搬時間を得る。この擬似伝搬時間と、単位時間あたりの電波の伝搬距離から、受信機と送信機間の擬似距離が求められる。
この擬似距離の算出を、ＰＮ符合が異なる複数の送信機に対して同時に行い、複数の送信機までの擬似距離を得る。ここで求めた「受信機と各送信機との擬似距離」と、各送信機からの送信信号に重畳されて送信される「位置情報（座標）」を基に、受信機の位置情報を算出することが可能となる。
【０００３】
以下、従来の位置情報の算出方法をより詳しく説明する。
図６は、従来の位置情報の算出方法における信号と時間との関係を示す図である。
図６において、ＴＳは、送信機での基準時刻であり、ＴＳ’は、受信機での基準時刻であり、Ｔｉ’は、受信機での受信時刻である。なお、送信機の時計と受信機の時計との間には、送信機に対する受信機の時刻誤差δのずれが生じているものとする。
【０００４】
この場合、擬似距離ｒｉは、以下の式で表すことができる。
ｒｉ＝ρｉ＋ｃδ＝ρｉ＋ｓ
ただし、
擬似距離ｒｉ：送信機ｉに対する受信機の時刻誤差により生ずる距離誤差を含んだ距離、
真の距離ρｉ：送信機ｉと受信機の真の距離、
距離誤差ｓ：時刻誤差により生ずる真の距離との誤差、
電波の速度ｃ：単位時間当たりの電波の伝送距離とする。
【０００５】
ここで、受信した信号から擬似距離ｒｉを求めることができる。
ｒｉ＝ｃ×（Ｔｉ’−ＴＳ’）
【０００６】
受信機の位置を（ｘ，ｙ，ｚ）とし、送信機ｉの位置を（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）とするとき、擬似距離ｒｉは、次のように表すことができる。
【数１】
2010216935.tif 000003
【０００７】
ここで、送信機ｉ＝１〜４に対して、それぞれの距離は、次のように表すことができる。
【数２】
2010216935.tif 000004
【０００８】
従来は、未知数ｘ，ｙ，ｚ，ｓに関して上記の４つの方程式を解くことにより、受信機の正しい位置及び正しい時刻を得ていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００２−５０７７２７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】坂井 丈泰著  「ＧＰＳ技術入門」  東京電機大学出版局  ２００３年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、従来の技術では、無線通信端末（上述の受信機に相当）と基地局装置（上述の送信機に相当）との距離を求めるためには、まず、無線通信端末及び基地局装置のそれぞれの位置情報を求めた後、距離を求める必要があった。このとき、無線通信端末の位置情報を得るためには、４つの基地局装置からの信号を受信することが必要で、さらに各基地局装置の位置情報が既知であることが必要であった。したがって、無線通信端末が置かれている位置の電波状況が良好でないと、無線通信端末と基地局装置との距離を求めることができないという問題があった。
【００１２】
本発明の課題は、無線通信端末が第１の基地局装置、及び、この第１の基地局装置よりも無線通信可能な距離が短い第２の基地局装置からの信号を受信可能であれば、各基地局装置の位置情報が未知であっても無線通信端末と第１の基地局装置との間の距離を算出できる無線通信システム、無線通信端末、距離算出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
【００１４】
（１）本発明は、第１の基地局装置（１００）と、前記第１の基地局装置よりも無線通信可能な距離が短い第２の基地局装置（２００）と、前記第１の基地局装置及び前記第２の基地局装置との無線通信が可能な無線通信端末（３００）とを備えた無線通信システムであって、前記第１の基地局装置は、第１の基準信号を発生する第１の基準信号発生部（１１０）と、前記第１の基準信号発生部が発生する第１の基準信号に基づいた第１の基地局信号を送信する第１の基地局信号送信部（１２０）とを備え、前記第２の基地局装置は、前記第１の基準信号発生部が発生する前記第１の基準信号との間で時刻が同期している第２の基準信号を発生する第２の基準信号発生部（２１０）と、前記第２の基準信号発生部が発生する第２の基準信号に基づいた第２の基地局信号を送信する第２の基地局信号送信部（２２０）とを備え、前記無線通信端末は、前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号を受信する基地局信号受信部（３１０）と、前記基地局信号受信部が受信した前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号それぞれの基地局種別を判定する基地局種別判定部（３２０）と、前記基地局信号受信部が前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号をそれぞれ受信した時刻を検出する受信時刻検出部（３３０）とを備え、前記第１の基地局装置及び前記第２の基地局装置及び前記無線通信端末の少なくともひとつは、前記基地局種別判定部が判定した前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号それぞれの基地局種別及び前記受信時刻検出部が検出した前記第１の基地局信号を受信した時刻及び前記第２の基地局信号を受信した時刻に基づいて前記無線通信端末と前記第１の基地局装置との間の距離を算出する距離算出部（１３０，３４０）を備えることを特徴とする無線通信システムを提案している。
【００１５】
この発明によれば、第１の基準信号発生部は、第１の基準信号を発生する。第１の基地局信号送信部は、第１の基準信号発生部が発生する第１の基準信号に基づいた第１の基地局信号を送信する。第２の基準信号発生部は、第１の基準信号発生部が発生する第１の基準信号との間で時刻が同期している第２の基準信号を発生する。第２の基地局信号送信部は、第２の基準信号発生部が発生する第２の基準信号に基づいた第２の基地局信号を送信する。基地局信号受信部は、第１の基地局信号及び第２の基地局信号を受信する。基地局種別判定部は、基地局信号受信部が受信した第１の基地局信号及び第２の基地局信号それぞれの基地局種別を判定する。受信時刻検出部は、基地局信号受信部が第１の基地局信号及び第２の基地局信号をそれぞれ受信した時刻を検出する。距離算出部は、基地局種別判定部が判定した第１の基地局信号及び第２の基地局信号それぞれの基地局種別及び受信時刻検出部が検出した第１の基地局信号を受信した時刻及び第２の基地局信号を受信した時刻に基づいて無線通信端末と第１の基地局装置との間の距離を算出する。したがって、各基地局装置の位置情報が未知であっても無線通信端末と第１の基地局装置との間の距離を算出できる。
【００１６】
（２）本発明は、（１）の無線通信システムにおいて、前記距離算出部（１３０，３４０）は、前記無線通信端末（３００）と前記第２の基地局装置（２００）との間の距離をゼロとして前記無線通信端末と前記第１の基地局装置（１００）との間の距離を算出することを特徴とする無線通信システムを提案している。
【００１７】
この発明によれば、距離算出部は、無線通信端末と第２の基地局装置との間の距離をゼロとして無線通信端末と第１の基地局装置との間の距離を算出する。したがって、簡単な演算より、無線通信端末と第１の基地局装置との間の距離を算出できる。
【００１８】
（３）本発明は、（１）又は（２）の無線通信システムにおいて、前記距離算出部（１３０，３４０）は、前記受信時刻検出部（３３０）が検出した前記第１の基地局信号を受信した時刻をＴＢＳ’、前記第２の基地局信号を受信した時刻をＴＡＰ’、電波の速度をｃとしたとき、前記無線通信端末（３００）と前記第１の基地局装置（１００）との間の距離ρＢＳを、ρＢＳ＝ｃ×（ＴＢＳ’−ＴＡＰ’）により求めることを特徴とする無線通信システムを提案している。
【００１９】
この発明によれば、距離算出部は、受信時刻検出部が検出した第１の基地局信号を受信した時刻をＴＢＳ’、第２の基地局信号を受信した時刻をＴＡＰ’、電波の速度をｃとしたとき、無線通信端末と第１の基地局装置との間の距離ρＢＳを、ρＢＳ＝ｃ×（ＴＢＳ’−ＴＡＰ’）により求める。したがって、簡単な演算より、無線通信端末と第１の基地局装置との間の距離を算出できる。
【００２０】
（４）本発明は、（１）から（３）までのいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて、前記第２の基地局装置（２００）と前記無線通信端末（３００）との間で無線通信可能な距離は、前記受信時刻検出部（３３０）が前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号から検出可能な最小単位となる時間に基づいて決まる前記距離算出部（１３０，３４０）が算出可能な最小単位の距離である距離測定精度よりも短いことを特徴とする無線通信システムを提案している。
【００２１】
この発明によれば、第２の基地局装置と無線通信端末との間で無線通信可能な距離は、受信時刻検出部が第１の基地局信号及び第２の基地局信号から検出可能な最小単位となる時間に基づいて決まる距離算出部が算出可能な最小単位の距離である距離測定精度よりも短い。したがって、高い精度の距離算出を行える。
【００２２】
（５）本発明は、（１）から（４）までのいずれか１項に記載の無線通信システムにおいて、前記距離算出部（１３０，３４０）が算出した前記無線通信端末（３００）と前記第１の基地局装置（１００）との間の距離に基づいて、前記無線通信端末及び前記第１の基地局装置の少なくとも一方の送信電力を制御する送信電力制御部（１４０，３５０）を備えることを特徴とする無線通信システムを提案している。
【００２３】
この発明によれば、送信電力制御部は、距離算出部が算出した無線通信端末と第１の基地局装置との間の距離に基づいて、無線通信端末及び第１の基地局装置の少なくとも一方の送信電力を制御する。したがって、無線通信端末と第１の基地局装置との距離に対して必要かつ十分な電力となるように送信電力を制御できる。
【００２４】
（６）本発明は、第１の基地局装置（１００）と、前記第１の基地局装置よりも無線通信可能な距離が短い第２の基地局装置（２００）との無線通信が可能な無線通信端末（３００）であって、前記第１の基地局装置が送信した第１の基地局信号及び前記第２の基地局装置が送信した第２の基地局信号を受信する基地局信号受信部（３１０）と、前記基地局信号受信部が受信した前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号それぞれの基地局種別を判定する基地局種別判定部（３２０）と、前記基地局信号受信部が前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号をそれぞれ受信した時刻を検出する受信時刻検出部（３３０）と、前記基地局種別判定部が判定した前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号それぞれの基地局種別及び前記受信時刻検出部が検出した前記第１の基地局信号を受信した時刻及び前記第２の基地局信号を受信した時刻に基づいて前記無線通信端末と前記第１の基地局装置との間の距離を算出する距離算出部（１３０，３４０）とを備えることを特徴とする無線通信端末を提案している。
【００２５】
この発明によれば、基地局信号受信部は、第１の基地局装置が送信した第１の基地局信号及び第２の基地局装置が送信した第２の基地局信号を受信する。基地局種別判定部は、基地局信号受信部が受信した第１の基地局信号及び第２の基地局信号それぞれの基地局種別を判定する。受信時刻検出部は、基地局信号受信部が第１の基地局信号及び第２の基地局信号をそれぞれ受信した時刻を検出する。距離算出部は、基地局種別判定部が判定した第１の基地局信号及び第２の基地局信号それぞれの基地局種別及び受信時刻検出部が検出した第１の基地局信号を受信した時刻及び第２の基地局信号を受信した時刻に基づいて無線通信端末と第１の基地局装置との間の距離を算出する。したがって、各基地局装置の位置情報が未知であっても無線通信端末と第１の基地局装置との間の距離を算出できる。
【００２６】
（７）本発明は、第１の基地局装置（１００）と、前記第１の基地局装置よりも無線通信可能な距離が短い第２の基地局装置（２００）と、前記第１の基地局装置及び前記第２の基地局装置との無線通信が可能な無線通信端末（３００）とを備えた無線通信システムにおいて前記無線通信端末と前記第１の基地局装置との間の距離を算出する距離算出方法であって、前記第１の基地局装置が送信した第１の基地局信号及び前記第２の基地局装置が送信した第２の基地局信号を受信し、受信した前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号それぞれの基地局種別を判定し、前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号をそれぞれ受信した時刻を検出し、前記第１の基地局信号及び前記第２の基地局信号それぞれの基地局種別及び前記第１の基地局信号を受信した時刻及び前記第２の基地局信号を受信した時刻に基づいて前記無線通信端末と前記第１の基地局装置との間の距離を算出することを特徴とする距離算出方法を提案している。
【００２７】
この発明によれば、無線通信端末と第１の基地局装置との間の距離を算出する距離算出方法は、第１の基地局装置が送信した第１の基地局信号及び第２の基地局装置が送信した第２の基地局信号を受信し、受信した第１の基地局信号及び第２の基地局信号それぞれの基地局種別を判定し、第１の基地局信号及び第２の基地局信号をそれぞれ受信した時刻を検出し、第１の基地局信号及び第２の基地局信号それぞれの基地局種別及び第１の基地局信号を受信した時刻及び第２の基地局信号を受信した時刻に基づいて無線通信端末と第１の基地局装置との間の距離を算出する。したがって、各基地局装置の位置情報が未知であっても無線通信端末と第１の基地局装置との間の距離を算出できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、基地局装置及び無線通信端末の位置情報を知らなくとも、又は、算出する等して取得することなく、基地局装置と無線通信端末との間の距離を算出できる。
また、無線通信端末が少なくとも一台の小型基地局の信号を受信可能な領域にあって、かつ、距離の算出対象となる基地局装置ひとつからの信号が受信できれば、基地局装置と無線通信端末との間の距離を算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による距離算出方法を用いた無線通信システムの第１実施形態を示す図である。
【図２】第１実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態における信号と時間との関係を示す図である。
【図４】第２実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図５】第３実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
【図６】従来の位置情報の算出方法における信号と時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組み合わせを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００３１】
（第１実施形態）
図１は、本発明による距離算出方法を用いた無線通信システムの第１実施形態を示す図である。
本実施形態の無線通信システムは、第１の基地局装置１００と、第２の基地局装置２００と、無線通信端末３００とを備えたＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）通信システムであり、携帯電話サービスに用いられる。
【００３２】
第１の基地局装置１００は、携帯電話サービスに加入している無線通信端末との間で無線通信を行う基地局装置である。第１の基地局装置１００は、無線通信端末３００との間で無線通信可能な距離が数ｋｍに及ぶ、いわゆるマクロセルと呼ばれる大規模な基地局装置である。
【００３３】
第２の基地局装置２００は、携帯電話サービスに加入している無線通信端末との間で無線通信を行う基地局装置である点は、第１の基地局装置１００と同じである。ただし、第２の基地局装置２００は、第１の基地局装置１００よりも無線通信可能な距離が短い。本実施形態の第２の基地局装置２００は、無線通信端末と通信可能な最大距離が１０ｍ程度の、いわゆるフェムトセル基地局装置である。
【００３４】
従来のマクロセル基地局装置が半径数百ｍ〜十数ｋｍの通話エリアを持つのに対して、近年、半径十ｍ程度の通話エリアしか持たないフェムトセルと呼ばれる超小型基地局装置が開発されている。従来の大規模な基地局装置がマクロセル基地局装置と呼ばれるのに対して、ナノセル、ピコセルと呼ばれる小型基地局装置が従来から使われている。フェムトセルは、これら小型基地局装置よりもさらに通話エリアが狭く、マクロセル等からの電波が届きにくい個人の家屋内等での利用に適した基地局装置である。
【００３５】
無線通信端末３００は、第１の基地局装置１００及び第２の基地局装置２００との間で無線通信可能な携帯電話機である。
【００３６】
図２は、第１実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
第１の基地局装置１００は、第１の基準信号発生部１１０と、第１の基地局信号送信部１２０とを備えている。
【００３７】
第１の基準信号発生部１１０は、時刻情報を含む第１の基準信号を発生し、第１の基地局信号送信部１２０へ伝える。
第１の基地局信号送信部１２０は、第１の基準信号発生部１１０から取得した第１の基準信号に基づいて第１の基地局信号を生成する。また、第１の基地局信号送信部１２０は、この第１の基地局信号をチップレートが１．２２８８Ｍｃｈｉｐ／ｓｅｃのＰＮ（Pseudo Noise）符号を用いてスペクトラム拡散を施した信号として送信する。
なお、第１の基地局信号送信部１２０が送信する第１の基地局信号を含め、第１の基地局装置１００及び第２の基地局装置２００と無線通信端末３００との間の通信は、公知の送受信部及びアンテナ設備等（不図示）を用いて電波による無線通信で行われる。
【００３８】
第２の基地局装置２００は、第２の基準信号発生部２１０と、第２の基地局信号送信部２２０とを備えている。
第２の基準信号発生部２１０は、時刻情報を含む第２の基準信号を発生し、第２の基地局信号送信部２２０へ伝える。ここで、第２の基準信号発生部２１０は、第２の基準信号が第１の基準信号に対して時刻が同期するように、第１の基準信号発生部１１０が有する時計部と時刻が同期した時計を備えている。
【００３９】
第２の基地局信号送信部２２０は、第２の基準信号発生部２１０から取得した第２の基準信号に基づいて第２の基地局信号を生成する。また、第２の基地局信号送信部２２０は、この第２の基地局信号をチップレートが１．２２８８Ｍｃｈｉｐ／ｓｅｃのＰＮ符号を用いてスペクトラム拡散を施した信号として送信する。
【００４０】
無線通信端末３００は、基地局信号受信部３１０と、基地局種別判定部３２０と、受信時刻検出部３３０と、距離算出部３４０とを備えている。
基地局信号受信部３１０は、第１の基地局装置１００からの第１の基地局信号及び第２の基地局装置２００からの第２の基地局信号を受信する。基地局信号受信部３１０は、受信した第１の基地局信号及び第２の基地局信号を基地局種別判定部３２０及び受信時刻検出部３３０へ送る。
【００４１】
基地局種別判定部３２０は、基地局信号受信部３１０が受信した第１の基地局信号及び第２の基地局信号それぞれの基地局種別を判定する。ここで、基地局種別とは、基地局信号を送信した基地局が無線通信可能な最大距離に応じて基地局を種別したものである。本実施形態では、マクロセル基地局装置であるかフェムトセル基地局装置であるかに種別されている。第１の基地局信号及び第２の基地局信号には、この基地局を識別するためのＩＤ情報が含まれており、基地局種別判定部３２０は、そのＩＤ情報や、この基地局が使用するＰＮ符号などを参照することにより、第１の基地局信号及び第２の基地局信号それぞれの基地局種別を判定する。基地局種別判定部３２０は、判定した第１の基地局信号及び第２の基地局信号それぞれの基地局種別を距離算出部３４０へ送る。
【００４２】
受信時刻検出部３３０は、基地局信号受信部３１０が第１の基地局信号及び第２の基地局信号をそれぞれ受信した時刻を検出する。受信時刻検出部３３０は、検出した第１の基地局信号の受信時刻及び第２の基地局信号の受信時刻を距離算出部３４０へ送る。
【００４３】
距離算出部３４０は、基地局種別判定部３２０から取得した第１の基地局信号及び第２の基地局信号それぞれの基地局種別と、受信時刻検出部３３０から取得した第１の基地局信号の受信時刻及び第２の基地局信号の受信時刻に基づいて、無線通信端末３００と前記第１の基地局装置１００との間の距離を算出する。
【００４４】
次に、距離算出部３４０が行う距離算出の方法について説明する。なお、以下の説明では、第１の基地局装置１００に関する項目に「ＢＳ」の符号、第２の基地局装置２００に関する項目に「ＡＰ」の符号、無線通信端末３００に関する項目に「ＡＴ」の符号を適宜付して説明する。
図３は、第１実施形態における信号と時間との関係を示す図である。
距離の算出前において、第１の基地局装置１００（ＢＳ）、第２の基地局装置２００（ＡＰ）、無線通信端末３００（ＡＴ）のいずれの位置も未知である。また、無線通信端末３００（ＡＴ）は、第２の基地局装置２００（ＡＰ）からの信号を受信可能な圏内にいる（ＲＡＰ≧ρＡＰ）ことが既知である。これは、無線通信端末３００（ＡＴ）が第２の基地局装置２００（ＡＰ）からの第２の基地局信号を受信することにより判断される。
【００４５】
ここで、以下のように変数を定義する。
距離ＲＡＰ：第２の基地局装置２００（ＡＰ）の信号受信が可能な最大距離、
距離ＲＢＳ：第１の基地局装置１００（ＢＳ）の信号受信が可能な最大距離、
擬似距離ｒｉ：基地局装置ｉに対する無線通信端末３００（ＡＴ）の時刻誤差により生ずる距離誤差を含んだ距離、
真の距離ρｉ：基地局装置ｉと無線通信端末３００（ＡＴ）の真の距離。
【００４６】
第２の基地局装置２００（ＡＰ）の信号が受信可能な無線通信端末３００（ＡＴ）は、第１の基地局装置１００（ＢＳ）及び第２の基地局装置２００（ＡＰ）それぞれからの第１の基地局信号及び第２の基地局信号を受信し、その受信時刻をＴＡＰ’とＴＢＳ’の測定（受信時刻検出部３３０により検出）により得る。ここで、第２の基地局装置２００（ＡＰ）及び第１の基地局装置１００（ＢＳ）から無線通信端末３００（ＡＴ）ＡＴまでの各々の擬似距離ｒＡＰとｒＢＳは、次のように表すことができる。
ｒＡＰ＝ｃ×（ＴＡＰ’−ＴＳ’）
ｒＢＳ＝ｃ×（ＴＢＳ’−ＴＳ’）
ここで、電波の速度ｃ：単位時間当たりの電波の伝送距離である。
【００４７】
また、この値は、無線通信端末３００（ＡＴ）の時刻誤差を含むため、次のように表現できる。
ｒＡＰ＝ρＡＰ＋ｃδ＝ρＡＰ＋ｓ
ｒＢＳ＝ρＢＳ＋ｃδ＝ρＢＳ＋ｓ
ここで、各変数の定義は、以下の通りである。
時刻誤差δ：基地局装置ｉに対する無線通信端末３００（ＡＴ）の時刻誤差、
距離誤差ｓ：時刻誤差により生ずる真の距離との誤差、
真の距離ρｉ：基地局装置ｉと無線通信端末３００（ＡＴ）の真の距離。
【００４８】
ここから、これらの差分は次のように表現できる。
ｒＢＳ−ｒＡＰ＝（ρＢＳ＋ｓ）−（ρＡＰ＋ｓ）＝ρＢＳ−ρＡＰ
このとき、第２の基地局装置２００（ＡＰ）からの信号受信が可能な範囲は限られていることから、ρＡＰ≒０とみなすことができ、ρＡＰ＝０と置換して距離算出を行うことが可能である。すなわち、第２の基地局装置２００（ＡＰ）の通信可能な最大距離は、第１の基地局装置１００（ＢＳ）の通信可能な最大距離と比べると非常に小さいので、無線通信端末３００（ＡＴ）から第２の基地局装置２００（ＡＰ）までの距離は、無線通信端末３００（ＡＴ）から第１の基地局装置１００（ＢＳ）までの距離と比べて十分小さいと想定可能である。
【００４９】
なお、第２の基地局装置２００の無線通信可能な距離が、第１の基地局装置の無線通信可能な距離よりも短いことから、ρＡＰ＝０と置換して距離算出を行うが、どの程度無線通信可能な距離が短いときにρＡＰ＝０置換してもよいのかは、算出した距離をどのような目的に用いるかによって適宜選択すればよい。すなわち、算出する距離にどの程度の精度を求めるかによって異なる。
ひとつの目安として、第２の基地局装置２００（ＡＰ）と無線通信端末３００（ＡＴ）との間で無線通信可能な距離は、無線通信システムの距離測定精度（距離の粒度）よりも短いことが望ましい。この距離測定精度とは、距離算出部３４０が算出可能な最小単位の距離である。そして、距離測定精度は、受信時刻検出部３３０が第１の基地局信号及び第２の基地局信号から検出可能な最小単位となる時間に基づいて決まる。本実施形態では、第１の基地局信号及び第２の基地局信号は、チップレートが１．２２８８Ｍｃｈｉｐ／ｓｅｃのＰＮ符号を用いてスペクトラム拡散を施した信号として送信されるので、この１チップの長さから、受信時刻検出部３３０により検出可能な最小単位となる時間が決まる。電波の速度ｃ＝２９９７９２４５８ｍ／ｓｅｃとすると、本実施形態の無線通信システムの距離測定精度Δｄは、以下のようになる。
Δｄ＝（１／１．２２８８×１０６）×２９９７９２４５８ｍ≒２４４ｍ
これに対して、第２の基地局装置２００（ＡＰ）の通信可能な最大距離は、１０ｍであり、十分に小さくなっている。
【００５０】
ρＡＰ＝０と置換することにより、無線通信端末３００（ＡＴ）から第１の基地局装置１００（ＢＳ）までの距離ρＢＳは、次のように求まる。
ρＢＳ＝（ｒＢＳ−ｒＡＰ）＋ρＡＰ≒ｒＢＳ−ｒＡＰ＝ｃ×（ＴＢＳ’−ＴＳ’）−ｃ×（ＴＡＰ’−ＴＳ’）＝ｃ×（ＴＢＳ’−ＴＡＰ’）
【００５１】
つまり、無線通信端末３００（ＡＴ）が第２の基地局装置２００（ＡＰ）の信号を受信できるとき、距離測定対象の第１の基地局装置１００（ＢＳ）までの距離は、第１の基地局装置１００（ＢＳ）と第２の基地局装置２００（ＡＰ）のそれぞれからの信号の受信時間差を測定するだけで、求めることが可能となる。
【００５２】
以上説明したように、第１実施形態によれば、無線通信端末３００が第１の基地局装置１００、及び、この第１の基地局装置よりも無線通信可能な距離が短い第２の基地局装置２００からの信号を受信可能であれば、各基地局装置の位置情報が未知であっても無線通信端末３００と第１の基地局装置１００との間の距離を算出できる。
【００５３】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
第２実施形態は、無線通信端末３００に送信電力制御部３５０を追加した他は、第１実施形態と同様である。よって、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
第２実施形態の無線通信端末３００は、第１実施形態と同様の基地局信号受信部３１０と、基地局種別判定部３２０と、受信時刻検出部３３０と、距離算出部３４０とに加えて、送信電力制御部３５０を備えている。
送信電力制御部３５０は、距離算出部３４０で求めた無線通信端末３００と第１の基地局装置１００との間の距離を取得し、この距離に基づいて無線通信端末３００の送信電力の制御を行う。
【００５４】
第２実施形態によれば、送信電力制御部３５０は、距離算出部３４０で求めた無線通信端末３００と第１の基地局装置１００との間の距離に基づいて無線通信端末３００の送信電力の制御を行うので、無線通信端末３００は、必要かつ十分な送信電力で送信を行える。
【００５５】
（第３実施形態）
図５は、第３実施形態の無線通信システムの構成を示すブロック図である。
第３実施形態は、第２実施形態において無線通信端末３００に設けられていた距離算出部３４０及び送信電力制御部３５０に相当する機能を有する距離算出部１３０及び送信電力制御部１４０を第１の基地局装置１００に移設した形態である。第３実施形態のその他の部分については、第２実施形態と同様である。よって、前述した第２実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
【００５６】
第３実施形態における無線通信端末３００は、基地局信号受信部３１０と、基地局種別判定部３２０と、受信時刻検出部３３０とを備えている。
基地局種別判定部３２０は、判定した第１の基地局信号及び第２の基地局信号それぞれの基地局種別を距離算出部１３０へ送る。
受信時刻検出部３３０は、検出した第１の基地局信号の受信時刻及び第２の基地局信号の受信時刻を距離算出部１３０へ送る。
【００５７】
第３実施形態における第１の基地局装置１００は、第３実施形態と同様の第１の基準信号発生部１１０と、第１の基地局信号送信部１２０とに加えて、距離算出部１３０と、送信電力制御部１４０とを備えている。
【００５８】
距離算出部１３０は、基地局種別判定部３２０から取得した第１の基地局信号及び第２の基地局信号それぞれの基地局種別と、受信時刻検出部３３０から取得した第１の基地局信号の受信時刻及び第２の基地局信号の受信時刻に基づいて、無線通信端末３００と前記第１の基地局装置１００との間の距離を算出する。
【００５９】
送信電力制御部１４０は、距離算出部１３０で求めた無線通信端末３００と第１の基地局装置１００との間の距離を取得し、この距離に基づいて第１の基地局装置１００の送信電力の制御を行う。
【００６０】
第３実施形態によれば、送信電力制御部１４０は、距離算出部１３０で求めた無線通信端末３００と第１の基地局装置１００との間の距離に基づいて第１の基地局装置１００の送信電力の制御を行うので、第１の基地局装置１００は、必要かつ十分な送信電力で送信を行える。
【００６１】
なお、無線通信端末３００又は第１の基地局装置１００の処理をコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを無線通信端末３００又は第１の基地局装置１００に読み込ませ、実行することによって本発明の無線通信端末３００、第１の基地局装置１００、距離算出方法を実現することができる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺装置等のハードウェアを含む。
【００６２】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
【００６３】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００６４】
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００６５】
（変形形態）
（１）第１実施形態及び第２実施形態においては、距離算出部３４０が無線通信端末３００に設けられている形態を示し、第３実施形態においては、距離算出部１３０が第１の基地局装置１００に設けられている形態を示した。しかし、これに限らず、例えば、距離算出部に相当する機能は、無線通信端末３００及び第１の基地局装置１００の双方に設けてもよい。また、距離算出部に相当する機能を、第２の基地局装置２００に設けてもよいし、第１の基地局装置１００及び第２の基地局装置２００及び無線通信端末３００とは独立した装置に設けてもよい。
【００６６】
（２）第２実施形態及び第３実施形態において、送信電力制御部３５０又は送信電力制御部１４０は、自らが含まれている無線通信端末３００又は第１の基地局装置１００の送信電力をそれぞれ制御する形態を示した。しかし、これに限らず、例えば、無線通信端末３００に設けられた送信電力制御部３５０が無線通信端末３００の送信電力に加えて第１の基地局装置１００の送信電力を制御してもよい。また、第１の基地局装置１００に設けられた送信電力制御部１４０が第１の基地局装置１００の送信電力に加えて無線通信端末３００の送信電力を制御してもよい。
【００６７】
（３）各実施形態において、距離算出部３４０，１３０は、第２の基地局装置２００と無線通信端末３００との間の距離をゼロとみなして第１の基地局装置１００と無線通信端末３００との間の距離を算出する例を示した。しかし、これに限らず、例えば、第２の基地局装置２００と無線通信端末３００との間の距離を、これらの間での無線通信可能な最大距離１０ｍであるとみなしたり、無線通信可能な最大距離の半分の５ｍであるとみなしたりしてもよい。
なお、第１実施形態〜第３実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。
【符号の説明】
【００６８】
１００  第１の基地局装置
１１０  第１の基準信号発生部
１２０  第１の基地局信号送信部
１３０，３４０  距離算出部
１４０，３５０  送信電力制御部
２００  第２の基地局装置
２１０  第２の基準信号発生部
２２０  第２の基地局信号送信部
３００  無線通信端末
３１０  基地局信号受信部
３２０  基地局種別判定部
３３０  受信時刻検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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