(57)【要約】      （修正有）【課題】携帯電話機と基地局の間の距離を基に、携帯電話機の位置を正確に測定する技術を提供する。【解決手段】携帯電話機と、携帯電話機と無線通信可能な複数の基地局とを具備する位置測定システムを構成する。携帯電話機は、複数の基地局のうちの特定基地局から供給される同期チャネルに応答して、特定基地局とのフレーム同期とスロット同期とを実行するタイミング制御部と、特定基地局に供給するＰＲＡＣＨ信号を送信するＰＲＡＣＨ信号発生部と、ＰＲＡＣＨ信号に応答して特定基地局から供給されるＤＰＣＨ信号を検出するＤＰＣＨ信号検出部と、ＰＲＡＣＨ信号の送信タイミングとＤＰＣＨ信号の検出タイミングとの時間差と、特定基地局から供給される位置情報とに基づいて、携帯電話機の位置を計算する位置計算部とを備える。【選択図】図３
2010199991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
携帯電話機と、
前記携帯電話機と無線通信可能な複数の基地局と
を具備し、
前記携帯電話機は、
前記複数の基地局のうちの特定基地局から供給される同期チャネルに応答して、前記特定基地局とのフレーム同期とスロット同期とを実行するタイミング制御部と、
前記特定基地局に供給するＰＲＡＣＨ信号を送信するＰＲＡＣＨ信号発生部と、
前記ＰＲＡＣＨ信号に応答して前記特定基地局から供給されるＤＰＣＨ信号を検出するＤＰＣＨ信号検出部と、
前記ＰＲＡＣＨ信号の送信タイミングと前記ＤＰＣＨ信号の検出タイミングとの時間差と、前記特定基地局から供給される位置情報とに基づいて、前記携帯電話機の位置を計算する位置計算部とを備える
位置測定システム。
【請求項２】
請求項１に記載の位置測定システムにおいて、
前記タイミング制御部は、
前記ＰＲＡＣＨ信号を送信するタイミングを示す送信命令を出力し、
前記ＰＲＡＣＨ信号発生部は、
前記タイミング制御部からの送信命令に応じたタイミングで前記ＰＲＡＣＨ信号を前記特定基地局に送信する
位置測定システム。
【請求項３】
請求項２に記載の位置測定システムにおいて、
前記ＤＰＣＨ信号検出部は、
前記ＤＰＣＨ信号から第１のビットパターンの信号を抽出し、抽出した前記第１のビットパターンの信号の受信タイミングを示す受信タイミング情報を前記タイミング制御部に通知し、
前記タイミング制御部は、
前記送信命令と前記受信タイミング情報とに基づいて、前記時間差を算出し、
前記位置計算部は、
前記タイミング制御部が算出した前記時間差と、前記位置情報とに基づいて、前記携帯電話機の位置を計算する
位置測定システム。
【請求項４】
請求項３に記載の位置測定システムにおいて、
前記ＰＲＡＣＨ信号発生部は、
ＰＲＡＣＨチャネルを使用して、第２のビットパターンを持つ上り信号を前記ＰＲＡＣＨ信号として前記特定基地局に供給する
位置測定システム。
【請求項５】
請求項４に記載の位置測定システムにおいて、
前記複数の基地局の各々は、
前記携帯電話機から供給される前記第２のビットパターンを持つ上り信号から、前記第２のビットパターンを抽出するＰＲＡＣＨ上り信号検出部と、
前記携帯電話機に供給する前記ＤＰＣＨ信号のタイミングを制御する基地局タイミング制御部と、
前記特定基地局タイミング制御部からの命令に応答して、ＤＰＣＨチャネルを使用して前記第１のビットパターンを有する信号を前記ＤＰＣＨ信号として送信するＤＰＣＨ信号発生部と
を備える
位置測定システム。
【請求項６】
請求項５に記載の位置測定システムにおいて、
前記ＰＲＡＣＨ上り信号検出部は、
前記第２のビットパターンを抽出したタイミングを示す抽出タイミング情報を前記特定基地局タイミング制御部に通知し、
前記特定基地局タイミング制御部は、
前記抽出タイミング情報と予め設定された遅延時間とに基づいて、前記ＤＰＣＨ信号のタイミングを制御する
位置測定システム。
【請求項７】
携帯電話機と前記携帯電話機と無線通信可能な複数の基地局とを具備する位置測定システムで実行される位置測定方法であって、
（ａ）前記複数の基地局のうちの特定基地局から供給される同期チャネルに応答して、前記特定基地局とのフレーム同期とスロット同期とを実行するステップと、
（ｂ）前記特定基地局に供給するＰＲＡＣＨ信号を送信するステップと、
（ｃ）前記特定基地局から供給されるＤＰＣＨ信号を検出するステップと、
（ｄ）前記ＰＲＡＣＨ信号の送信タイミングと前記ＤＰＣＨ信号の検出タイミングとの時間差と、前記特定基地局から供給される位置情報とに基づいて、前記携帯電話機の位置を計算するステップと
を備える
位置測定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の位置測定方法において、
前記（ａ）ステップは、
前記ＰＲＡＣＨ信号を送信するタイミングを示す送信命令を出力するステップを含み、
前記（ｂ）ステップは、
前記送信命令に応じたタイミングで前記ＰＲＡＣＨ信号を前記特定基地局に送信するステップを含む
位置測定方法。
【請求項９】
請求項８に記載の位置測定方法において、
前記（ｃ）ステップは、
前記ＤＰＣＨ信号から、第１のビットパターンの信号を抽出するステップと、
抽出した前記第１のビットパターンの信号の受信タイミングを示す受信タイミング情報を通知するステップと
前記（ｄ）ステップは、
前記送信命令と前記受信タイミング情報とに基づいて算出された時間差と、前記位置情報とに基づいて、前記携帯電話機の位置を計算するステップを含む
位置測定方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の位置測定方法において、
前記（ｂ）ステップは、
ＰＲＡＣＨチャネルを使用して、第２のビットパターンを持つ上り信号を前記ＰＲＡＣＨ信号として前記特定基地局に供給するステップを含む
位置測定方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の位置測定方法において、さらに、
（ｅ）前記携帯電話機から供給される前記第２のビットパターンを持つ上り信号から、前記第２のビットパターンを抽出するステップと、
（ｆ）前記携帯電話機に供給する前記ＤＰＣＨ信号のタイミングを制御するステップと、
（ｇ）所定の送信指示に応答して、ＤＰＣＨチャネルを使用して前記第１のビットパターンを有する信号を前記ＤＰＣＨ信号として送信するステップと
を備える
位置測定方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の位置測定方法において、
前記（ｅ）ステップは、
前記第２のビットパターンを抽出したタイミングを示す抽出タイミング情報を通知するステップを含み、
前記（ｆ）ステップは、
前記抽出タイミング情報と予め設定された遅延時間とに基づいて、前記ＤＰＣＨ信号のタイミングを制御するステップを含む
位置測定方法。
【請求項１３】
複数の基地局のうちの特定基地局から供給される同期チャネルに応答して、前記特定基地局とのフレーム同期とスロット同期とを実行するタイミング制御部と、
前記特定基地局に供給するＰＲＡＣＨ信号を送信するＰＲＡＣＨ信号発生部と、
前記ＰＲＡＣＨ信号に応答して前記特定基地局から供給されるＤＰＣＨ信号を検出するＤＰＣＨ信号検出部と、
前記ＰＲＡＣＨ信号の送信タイミングと前記ＤＰＣＨ信号の検出タイミングとの時間差と、前記特定基地局から供給される位置情報とに基づいて、前記携帯電話機の位置を計算する位置計算部と
を具備し、
前記タイミング制御部は、
前記ＰＲＡＣＨ信号を送信するタイミングを示す送信命令を出力し、
前記ＰＲＡＣＨ信号発生部は、
前記タイミング制御部からの送信命令に応じたタイミングで、ＰＲＡＣＨチャネルを使用して、第１のビットパターンを持つ上り信号を前記ＰＲＡＣＨ信号として前記特定基地局に供給し、
前記ＤＰＣＨ信号検出部は、
前記ＤＰＣＨ信号から第１のビットパターンの信号を抽出し、抽出した前記第１のビットパターンの信号の受信タイミングを示す受信タイミング情報を前記タイミング制御部に通知し、
前記タイミング制御部は、
前記送信命令と前記受信タイミング情報とに基づいて、前記時間差を算出し、
前記位置計算部は、
前記タイミング制御部が算出した前記時間差と、前記位置情報とに基づいて、前記携帯電話機の位置を計算する
携帯電話機。
【請求項１４】
携帯電話機の位置を測定するための手順を示す位置測定プログラムであって、
（ａ）複数の基地局のうちの特定基地局から供給される同期チャネルに応答して、前記特定基地局とのフレーム同期とスロット同期とを実行するステップと、
（ｂ）前記特定基地局に供給するＰＲＡＣＨ信号を送信するステップと、
（ｃ）前記ＰＲＡＣＨ信号に応答して前記特定基地局から供給されるＤＰＣＨ信号を検出するステップと、
（ｄ）前記ＰＲＡＣＨ信号の送信タイミングと前記ＤＰＣＨ信号の検出タイミングとの時間差と、前記特定基地局から供給される位置情報とに基づいて、前記携帯電話機の位置を計算するステップと
を具備し、
前記（ａ）ステップは、
前記ＰＲＡＣＨ信号を送信するタイミングを示す送信命令を出力するステップを含み、
前記（ｂ）ステップは、
前送信命令に応じたタイミングで、ＰＲＡＣＨチャネルを使用して、第１のビットパターンを持つ上り信号を前記ＰＲＡＣＨ信号として前記特定基地局に供給するステップを含み、
前記（ｃ）ステップは、
前記ＤＰＣＨ信号から第１のビットパターンの信号を抽出するステップと、
抽出した前記第１のビットパターンの信号の受信タイミングを示す受信タイミング情報を通知するステップと
を含み、
前記（ｄ）ステップは、
前記送信命令と前記受信タイミング情報とに基づいて算出された前記時間差と、前記位置情報とに基づいて、前記携帯電話機の位置を計算するステップを含む
位置測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置測定システムに関し、特に、各基地局が同期していない移動通信において、携帯電話機の位置を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
第三世代携帯電話（３Ｇ）システムの仕様の検討・作成をする標準化プロジェクトである３ＧＰＰ（Third  Generation  Partnership  Project）や３ＧＰＰ２によって、新たな仕様が提唱されている。３ＧＰＰと３ＧＰＰ２とでは、通信方式以外にも、ファイルフォーマットなど多くの点で異なる仕様を含んでおり、互換性が確保されていないという事実がある。
【０００３】
３ＧＰＰ２の仕様に則った携帯電話システムでは、各基地局が同期している。そのために、各基地局から携帯電話機への信号の到達時間を比較して、携帯電話機の位置を推定することは容易である。しかしながら、３ＧＰＰの仕様に則ったシステムでは、各基地局が同期していない。そのために、各基地局からの信号の到達時間を正確に比較することが出来ず、信号の到達時間から携帯電話機の位置を推定する事が困難であった。
【０００４】
３ＧＰＰの仕様に則ったシステムで携帯電話機の位置を推定する技術として、無線信号の強度から、大まかな位置を推定する技術が知られている。また、携帯電話機にＧＰＳ機能を搭載することで、その位置を測定する技術が知られている。
【０００５】
各基地局が同期していないシステムにおいて、基地局側から携帯電話機へ信号を送信し、携帯電話機がその信号のタイミングに従って応答を送信することで、基地局側で携帯電話機との時間差を測定し、携帯電話機の位置を推定する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７７４６９号公報
【特許文献２】特開２００４−３５００８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
携帯電話機にＧＰＳ機能を搭載することは、その携帯電話機の大型化・複雑化を必要とし、携帯電話機の電池保持時間の短縮や価格の上昇を招くことがある。また、特許文献１、２に記載の技術では、位置の推定を開始できるのは基地局であり、携帯電話機、またはそのユーザが、自発的に位置の推定を開始することが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、携帯電話機と、携帯電話機と無線通信可能な複数の基地局とを具備する位置測定システムを構成する。ここにおいて、携帯電話機は、複数の基地局のうちの特定基地局から供給される同期チャネルに応答して、特定基地局とのフレーム同期とスロット同期とを実行するタイミング制御部と、特定基地局に供給するＰＲＡＣＨ（Physical  Random  Access  Channel：物理ランダムアクセスチャネル）信号を送信するＰＲＡＣＨ信号発生部と、ＰＲＡＣＨ信号に応答して特定基地局から供給されるＤＰＣＨ（Dedicated  Physical  Channel：個別物理チャネル）信号を検出するＤＰＣＨ信号検出部と、ＰＲＡＣＨ信号の送信タイミングとＤＰＣＨ信号の検出タイミングとの時間差と、特定基地局から供給される位置情報とに基づいて、携帯電話機の位置を計算する位置計算部とを備えることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、携帯電話機と基地局の間の距離を正確に測定することを可能にするという効果がある。
【００１０】
また、この距離の測定を、複数の基地局に対して実施することで、複数の基地局との距離を得ることが出来る。
【００１１】
さらに、基地局から携帯電話機へ信号を送信する際に、各基地局の位置情報を加えて送信することで、携帯電話機は、自ら携帯電話機の位置を推定することが可能である。
【００１２】
具体的には、各基地局が相互に同期していない携帯電話システムにおいて、携帯電話機と各基地局の間の距離を測定し、携帯電話機の位置を推定する機能を提供している。そのため、携帯電話機にＧＰＳ機能などを追加することなく、携帯電話機の位置を特定することが可能であり、その位置情報に付随したサービスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態の位置測定システムの構成を例示するブロック図である。
【図２】図２は、基地局と携帯電話機との構成を例示するブロック図である。
【図３】図３は、本実施形態の位置測定システムの動作を例示するシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１５】
図１は、本実施形態の位置測定システム１の構成を例示するブロック図である。本実施形態の位置測定システム１は、複数の基地局２と、その複数の基地局２と通信可能な携帯電話機３とを含んでいる。携帯電話機３は、その複数の基地局２の少なくとも１つと通信可能に構成され、好ましくは、３つ以上の基地局２と同時に通信可能に構成されている。
【００１６】
図２は、基地局２と携帯電話機３との構成を例示するブロック図である。携帯電話機３は、タイミング制御部１１と、ＰＲＡＣＨ（Physical  Random  Access  Channel：物理ランダムアクセスチャネル）信号発生部１２と、ＤＰＣＨ（Dedicated  Physical  Channel：個別物理チャネル）信号検出部１３と、位置計算部１４とを含んでいる。また、携帯電話機３は、後述する遅延時間ＤＴに関する情報を保持している。
【００１７】
タイミング制御部１１は、複数の基地局２から送信される同期チャネルを受信して、その基地局２と携帯電話機３とのフレーム同期とスロット同期を取る機能ブロックである。タイミング制御部１１は、複数の基地局２の各々からの同期チャネル（ＳＣＨ）から、フレーム同期とスロット同期のタイミングを検出し、ＰＲＡＣＨ信号の発生・送信タイミングと、ＤＰＣＨ信号の受信タイミングを検出する。
【００１８】
また、タイミング制御部１１は、後述するＰＲＡＣＨ信号発生部１２と後述するＤＰＣＨ信号検出部１３とからの信号の時間差を検出し、その時間差を後述する位置計算部１４へ通知する。また、タイミング制御部１１は、各基地局２から送信される、予め定められた位置情報２１を、位置計算部１４へ通知する。
【００１９】
ＰＲＡＣＨ信号発生部１２は、そのタイミング制御部１１から指示されるタイミングに従って、ＰＲＡＣＨチャネルを使って、特定のビットパターンを持つ上り信号を発生させる機能ブロックである。ＰＲＡＣＨ信号発生部１２は、ＰＲＡＣＨを用いた上りチャネルにおいて、タイミング制御部１１から指示されるタイミングで、ある特定のビットパターンの信号を発生させて、基地局２へ向けて送信する。
【００２０】
ＤＰＣＨ信号検出部１３は、基地局２から送信されるＤＰＣＨチャネルを受信して、その中から、ある特定のビットパターンを検出し、その受信タイミングをタイミング制御部１１へ通知する機能ブロックである。位置計算部１４は、タイミング制御部１１から通知される、複数の基地局２の各々から受け取った信号の時間差と、複数の基地局２の各々の位置情報２１から、携帯電話機３が存在する位置を計算する機能ブロックである。
【００２１】
複数の基地局２の各々は、記憶部１５と、ＰＲＡＣＨ上り信号検出部１６と、基地局タイミング制御部１７と、ＤＰＣＨ信号発生部１８とを含んでいる。
【００２２】
記憶部１５は、基地局２に備えられた情報記憶装置である。記憶部１５は、各基地局２の位置を示す位置情報２１を保持している。ＰＲＡＣＨ上り信号検出部１６は、携帯電話機３より送信されるＰＲＡＣＨチャネルを受信して、特定ビットパターンを検出する機能ブロックである。ＰＲＡＣＨ上り信号検出部１６は、その検出タイミングを、後述する基地局タイミング制御部１７へ通知する。
【００２３】
基地局タイミング制御部１７は、ＰＲＡＣＨ上り信号検出部１６から通知されるＰＲＡＣＨ信号の受信タイミングと、事前に定められた待ち時間（遅延時間ＤＴ）から、後述するＤＰＣＨ信号発生部１８へ指示する特定ビットパターンの発生タイミングＤＰＣＨを用いた送信を指示する機能ブロックである。
【００２４】
ＤＰＣＨ信号発生部１８は、基地局タイミング制御部１７から指示されるタイミングで、ある特定ビットパターンを、ＤＰＣＨチャネルを用いて携帯電話機３へ送信する機能ブロックである。また、このＤＰＣＨ信号発生部１８は、特定のビットパターンに加えて、その基地局２の設置位置を示す位置情報２１を送信する機能を有する。
【００２５】
以下に、本実施形態の位置測定システム１の動作について説明を行う。図３は、本実施形態の位置測定システム１の動作を例示するシーケンス図である。
【００２６】
ステップＳ１０１において、タイミング制御部１１は、ＰＲＡＣＨ信号発生部１２に、特定のビットパターンをＰＲＡＣＨ上り信号検出部１６へ送信するよう指示を出力する。ステップＳ１０２において、ＰＲＡＣＨ信号発生部１２は、その命令に応答して、時刻ｔ１のタイミングで、特定のビットパターンをＰＲＡＣＨ上り信号検出部１６へ送信する。
【００２７】
ＰＲＡＣＨ上り信号検出部１６は、ＰＲＡＣＨ信号発生部１２から送信された特定のビットパターンを検出する。ステップＳ１０３において、ＰＲＡＣＨ上り信号検出部１６は、その検出タイミング（時刻ｔ２）を、基地局タイミング制御部１７へ通知する。
【００２８】
ステップＳ１０４において、基地局タイミング制御部１７は、ＤＰＣＨ信号発生部１８へ、特定のビットパターンの発生を支持する。このとき基地局タイミング制御部１７は、ＰＲＡＣＨ上り信号検出部１６から通知された検出タイミング（時刻ｔ２）から、予め定められた待ち時間（ＤＴ）を経過した後のタイミング（時刻ｔ３）で、ＤＰＣＨを用いて、基地局２へ送信するように指示を出す。
【００２９】
ステップＳ１０５において、ＤＰＣＨ信号発生部１８は、基地局タイミング制御部１７から指示されたタイミング（時刻ｔ３）に、特定のビットパターンを発生させる。ＤＰＣＨ信号発生部１８は、さらに、その基地局２の設置位置を示す位置情報２１を特定のビットパターンに追加して、ＤＰＣＨを用いて携帯電話機３へ送信する。
【００３０】
携帯電話機３のＤＰＣＨ信号検出部１３は、ＤＰＣＨ信号発生部１８からＤＰＣＨを用いて送信された信号を受信し、その信号に含まれる特定のビットパターンを検出する。ステップＳ１０６において、ＤＰＣＨ信号検出部１３は、その検出タイミング（時刻ｔ４）を示す情報をタイミング制御部１１へ通知する。
【００３１】
タイミング制御部１１は、ＤＰＣＨ信号検出部１３から通知されたタイミング（時刻ｔ４）と、時刻ｔ１の差から、信号の往復に要した時間
往復時間：ｔ４−ｔ１
を計算する。タイミング制御部１１は、その往復時間から、さらに、基地局２での待ち時間（遅延時間ＤＴ）を差し引くことで
実質往復時間：（ｔ４−ｔ１）−ＤＴ
を計算する。タイミング制御部１１は、その実質往復時間を、無線信号が往復するのに必要な時間とする。さらに、その半分｛（ｔ４−ｔ１）−ＤＴ｝／２を計算することで、携帯電話機と基地局の間を無線電波が伝播するに要する伝播時間を得る。
【００３２】
ステップＳ１０７において、タイミング制御部１１は、算出した伝播時間に関する情報を位置計算部１４に供給する。さらに、ステップＳ１０８において、ＤＰＣＨ信号検出部１３は、基地局２の位置情報２１を位置計算部１４に供給する。
【００３３】
位置計算部１４は、複数の基地局２の各々から受け取った信号の時間差をタイミング制御部１１から受け取り、各基地局２の位置情報２１をＤＰＣＨ信号検出部１３から受け取って、携帯電話機３が存在する位置を計算する。
【００３４】
上述のように、本実施形態の位置測定システム１では、携帯電話から基地局へ、基地局から送信されるＰ−ＳＣＨ（Primary  Synchronization  Channel）／Ｓ−ＳＣＨ（Secondary  Synchronization  Channel）信号によって規定されるフレームとスロットに同期したタイミングで信号を送信する。それを受信した基地局で、予め定められた時間後に、携帯電話に向けて信号を送信する。携帯電話機側では、携帯電話機と基地局間での信号の往復時間を、拡散信号のＣｈｉｐ単位で測定する。このようにして、位置測定システム１では、携帯電話機３から複数の基地局２へ信号を送信し、それを受信した基地局２から送信される信号を、携帯電話機３が受信するまでの時間から、各基地局２と携帯電話機３の間の距離を測定しているので、ＧＰＳ機能などに依存することなく携帯電話機３の位置を推定することができる。
【００３５】
以上、本願発明の実施の形態を具体的に説明した。本願発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１…位置測定システム
２…基地局
３…携帯電話機
１１…タイミング制御部
１２…ＰＲＡＣＨ信号発生部
１３…ＤＰＣＨ信号検出部
１４…位置計算部
１５…記憶部
１６…ＰＲＡＣＨ上り信号検出部
１７…基地局タイミング制御部
１８…ＤＰＣＨ信号発生部
２１…位置情報
ＤＴ…遅延時間
【図１】
2010199991.tif 000003
【図２】
2010199991.tif 000004
【図３】
2010199991.tif 000005