(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サービスエリアを複数のゾーンで分割し、前記サービスエリア内に存在する移動局に対する移動体通信システムであって、
前記各ゾーンに対してその内部に設置された基地局アンテナであって、前記各ゾーンに対してそれぞれ少なくとも３個以上設けられている基地局アンテナ群と、
所定の前記ゾーン内部に位置する所定の移動局から、その移動局が存在するゾーンの前記複数の基地局アンテナに対する電波の遅延時間を検出する遅延時間検出手段と、
前記遅延時間検出手段によって検出された遅延時間に基づいて、前記所定の移動局の前記ゾーン内の位置を算出する位置算出手段と、
前記位置算出手段によって算出された各前記移動局の位置に基づき、ネットワーク配置の変更を決定する決定手段と、
を含むことを特徴とする移動体通信システム。
【請求項２】
サービスエリアを複数のゾーンで分割し、前記サービスエリア内に存在する移動局に対する移動体通信システムであって、
前記各ゾーンに対してその内部に設置された基地局アンテナであって、前記各ゾーンに対してそれぞれ少なくとも３個以上設けられている基地局アンテナ群と、
所定の前記ゾーン内部に位置する所定の移動局から、その移動局が存在するゾーンの前記複数の基地局アンテナに対する電波の遅延時間を検出する遅延時間検出手段と、
前記遅延時間検出手段によって検出された遅延時間に基づいて、前記所定の移動局の前記ゾーン内の位置を算出する位置算出手段と、
を含む移動体通信システムのネットワーク配置の変更を行うネットワーク配置変更方法において、
所定の前記ゾーン内部に位置する所定の移動局から、その移動局が存在するゾーンの前記複数の基地局アンテナに対する電波の遅延時間を検出する遅延時間検出ステップと、
前記位置算出手段が、前記遅延時間に基づいて、前記所定の移動局の前記ゾーン内の位置を算出する位置算出ステップと、
前記位置算出手段によって算出された各前記移動局の位置に基づき、ネットワーク配置の変更を行うネットワーク配置変更ステップと、
を含むことを特徴とするネットワーク配置変更方法。
【請求項３】
請求項２記載のネットワーク配置変更方法において、
前記ネットワーク配置には、前記基地局アンテナの位置が含まれることを特徴とするネットワーク配置変更方法。
【請求項４】
請求項１記載の移動体通信システムにおいて、前記移動局と前記基地局との間の通信はＣＤＭＡ通信方式で行われ、
前記遅延時間検出手段は、
前記基地局アンテナが受信した前記所定の移動局が発する電波の拡散符号系列に対して、符号同期を取る同期捕捉手段と、
前記同期捕捉手段によって取られた符号同期に基づき、前記移動局と各基地局アンテナとの間の遅延時間を、誤差１チップ以下で測定する測定手段と、
を含むことを特徴とする移動体通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動局と基地局とを含む移動体通信システムに関する。特に、移動局の地理上の位置を検出可能な移動体通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
移動体通信システムにおいては、周波数チャネルの節約や、サービスエリア内に収容可能な移動局の個数を増加させるために、サービスエリアを複数のゾーンに分割し、各ゾーンに対応してそれぞれ基地局を設ける構成が広く採用されている。
【０００３】
そして、移動局から発せられた電波がどの基地局で受信されるかを識別することによって、その移動局がどのゾーン内に位置するのかを知ることができる。このようなゾーンを単位とする移動局の位置検出システムが利用されている。このシステムは、明らかに、ゾーンが小さければその測定精度が高まる。したがって、例えば、ゾーンが比較的小さいＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｙｓｔｅｍ）等において利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単にどのゾーンに位置するか否かが判明するだけでは、Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ（以下、ＧＰＳと呼ぶ）等に比べて位置精度が低いため、利用目的はかなり限られてくる。
【０００５】
そのため、移動体通信システムにおいて、移動局の位置をより正確に求めることができる移動体通信システムが望まれている。
【０００６】
例えば、スペクトル拡散通信方式を採用した、測位システムの１例が、「Ｆｕ−Ｎｉａｎ  Ｋｕ，  ”Ｓｐｒｅａｄ−Ｓｐｅｃｔｒｕｍ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｐｒｏｖｉｄｅｓ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｄａｔａ”  ，ＭＩＣＲＯＷＡＶＥＳ  ＆  ＲＦ，Ｍａｒｃｈ  １９９８」に記載されている。ここに記載されているシステムは、ＧＰＳと異なり、人工衛星を使用せずに、１個のトランシーバと、２、３個の受信機と、１個の中央受信機とから構成される測位システムである。
【０００７】
また、例えば、Ｃｏｄｅ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ（以下、ＣＤＭＡと呼ぶ）通信方式を採用した測位システムが、「Ｊ．  Ｃａｆｆｅｒｙ，Ｊｒ．，  ａｎｄ  Ｇ．  Ｓｔｕｂｅｒ，”Ｏｖｅｒｖｉｅｗ  ｏｆ  Ｒａｄｉｏｌｏｃａｔｉｏｎ  ｉｎ  ＣＤＭＡ  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”  ，ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，  Ａｐｒｉｌ  １９９８」に記載されている。
【０００８】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであり、その目的は、移動局が位置するゾーン内において、移動局がそのゾーン内のどこに位置するかを知ることができ、移動局の位置を正確に求めることができる移動体通信システムを提供することであり、さらに、その位置から移動体通信システムのネットワーク配置を変更しうるシステムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明においては、上記課題を解決するために、サービスエリアを複数のゾーンで分割し、前記サービスエリア内に存在する移動局に対する移動体通信システムであって、それぞれの前記ゾーンに対してその内部に設置された基地局アンテナであって、各前記ゾーンに対してそれぞれ少なくとも３個以上の基地局アンテナ群を設けている。
【００１０】
各ゾーンに対して３個以上の基地局アンテナ群を設ける技術は、例えばスペースダイバーシチを改善する技術として広く知られている。この技術によれば、スペースダイバーシチを改善し、いわゆるサイトダイバーシチを実現することができる。
【００１１】
図４には、このサイトダイバーシチの原理の説明図が示されている。図に示されている例においては、ゾーン８の形状が６角形であり、その６個の頂点のうち３個の頂点の位置に基地局アンテナ１０が設けられている。この図に示されているように、複数の基地局アンテナ１０をゾーン８の外側に配置する方式をリバーシブル・エリア構成と呼ぶ。リバーシブル・エリア構成によれば、基地局からの影となる地域を減少させ、いわゆるＲＡＫＥの効く地域拡大を図ることができる。ＲＡＫＥ方式は、ダイバーシチの古典的な１手法で、時間的に散らばっている信号をかき集めてダイバーシチを実現するものであり、「Ｒ．Ｐｒｉｃｅ  ａｎｄ  Ｐ．Ｅ．Ｇｒｅｅｎ，Ｊｒ．，”Ａ  ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｐａｔｈ  ｃｈａｎｎｅｌｓ”，Ｐｒｏｃ．ＩＲＥ，  ｖｏｌ．４６，  ｐｐ．５５５−５７０，  Ｍａｒｃｈ  １９５８．」等に詳しく記載されている。
【００１２】
この基地局における基地局アンテナ１０は、セクタアンテナであり、ゾーン内部をカバーしている。移動局１２は、このゾーン８の近傍の場所に位置しており、図に示されているように上り回線においては、移動局１２が発した電波は３個の基地局のすべてで受信され、サイトダイバーシチが実現されている。一方、下り回線のときには上り回線の通信におけるサイトダイバーシチで選択された基地局アンテナ１０から、移動局１２に対して電波が発せられる。
【００１３】
このように、１つのゾーン８に対して、複数の基地局アンテナ１０が設けられる構成自体は従来から良く知られており、本発明においては、１つのゾーンに対して３個以上の基地局アンテナが割り当てられている移動体通信システムを採用している。
【００１４】
第１の本発明は、上記のシステムにおいて、さらに以下の手段を採用している。
【００１５】
すなわち、所定の前記ゾーン内部に位置する所定の移動局から、その移動局が存在するゾーンの前記複数の基地局アンテナに対する電波の遅延時間を検出する遅延時間検出手段と、前記遅延時間検出手段によって検出された遅延時間に基づいて、前記所定の移動局の前記ゾーン内の位置を算出する位置算出手段と、前記位置算出手段によって算出された各前記移動局の位置に基づき、ネットワーク配置の変更を決定する決定手段と、を含んでいる。
【００１６】
さて、第１の本発明における遅延時間検出手段は、移動局から、各基地局までの電波の遅延時間を検出する。電波が大気中を伝播する速度は一定であると考えられるため、この時間から、移動局のゾーン内部における位置を求めることができる。本発明においては、基地局アンテナが１つのゾーンに対して３個以上設けられているため、時間値に基づき後述するような方程式で移動局の位置を求めることができる。
【００１８】
第２の本発明は、上述した第１の本発明の移動体通信システムの構成を変更する方法である。具体的には、前記位置算出手段によって算出された各前記移動局の位置に基づき、ネットワーク配置の変更を行うネットワーク配置変更ステップ、を含むことを特徴とするネットワーク配置変更方法である。
【００１９】
上記第１の本発明にかかる移動体通信システムにおいては、具体的に通信を行う移動局の位置を集計することによって、移動局が多く存在する場所を知ることができる。したがって、第２の本発明のネットワーク配置変更方法によれば、この移動局が多く集まっている位置に基づき、基地局アンテナの位置や、基地局を結ぶ回線の容量などを変更することによって、より高品質な通信を提供可能である。
【００２０】
第３の本発明は、上記第２の本発明の、ネットワーク配置として、特にアンテナ位置を含むことを特徴とするネットワーク配置変更方法である。ネットワーク配置には、上で述べたように基地局アンテナの位置や、基地局を結ぶ電送路の容量など種々の配置構成が含まれる。このネットワーク配置のうち、特に基地局アンテナの位置は、移動局との間で送受信する電波の強度等に大きな影響を与える。そこで、本発明では、このように通信品質に大きな影響を与える基地局アンテナの位置を変更することを特徴としている。
【００２１】
第４の本発明は、上記第１の本発明における遅延時間の検出を、ＣＤＭＡ通信方式における同期捕捉に基づき行うことを特徴とする。
【００２２】
具体的には、まず、第４の本発明においては、上記第１の本発明の移動体通信システムにおいて、前記移動局と前記基地局との間の通信をＣＤＭＡ通信方式で行う。そして、前記遅延時間検出手段は、前記基地局アンテナが受信した前記所定の移動局が発する電波の拡散符号系列に対して、符号同期を取る同期捕捉手段と、前記同期捕捉手段によって取られた符号同期に基づき、前記移動局と各基地局アンテナとの間の遅延時間を、誤差１チップ以下で測定する測定手段と、を含むことを特徴とする。
【００２３】
ＣＤＭＡ通信方式を用いて符号同期によって時間差を検出すれば、同期を取る過程で自動的に１チップ単位で時間が求められる。第４の本発明はこれを利用し、移動局と各基地局との間の遅延時間を１チップ単位で求めることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００２５】
１．本実施の形態の原理と基本構成
１．１  基本原理
本実施の形態にかかる移動体通信システムは、そのサービスエリアが複数のゾーンから構成されている。
【００２６】
そして、上述したように、一つのゾーンに対して複数の基地局アンテナを設ける構成を採用する。本実施の形態においても上述した図４と同様に、１つのゾーンに対して基地局アンテナ群をそのゾーンの周辺に位置させるリバーシブル・エリア構成が採用されている。この結果、上述したように、基地局アンテナから影となる部分を減少させることができる。
【００２７】
さらに、本実施の形態においては、通信方式としてはＷ−ＣＤＭＡが採用されている。このＷ−ＣＤＭＡは、次世代の移動体通信の無線アクセス方式として検討されているＤＳ−ＣＤＭＡ方式の１種であり、特に、コヒーレントマルチレート広帯域ＤＳ−ＣＤＭＡを意味する。Ｗ−ＣＤＭＡに関しては、例えば「小川明監修：ＣＤＭＡ方式と次世代移動体通信システム、（株）トリケップス（１９９５，４）」等に記載されている。
【００２８】
このＷ−ＣＤＭＡ通信方式においては、システムの柔軟性を担保するために、各ゾーンの基地局の間は非同期で動作を行っている。このように非同期システムを実現するためにＷ−ＣＤＭＡにおいては、各ゾーン内の各移動局に割り当てられる拡散符号は、２段階の拡散符号割り当てによって割り当てが行われている。そして、下りリンクでは、各ゾーン間の識別はゾーン固有の拡散符号系列（ロングコード）を用いて行い、ゾーン内の各移動局の識別は、情報データ１シンボルの繰返し周期を有する拡散符号系列（ショートコード）で行われる。
【００２９】
ロングコードが各ゾーンで異なっているため、各ゾーンでは共通のショートコードセットを用いることができる。また、ゾーンにまたがった時間管理は不要である。さらに、上りリンクでは、各移動局ごとに割り当てられたロングコードを用いて通信が行われる。
【００３０】
したがって、本実施の形態においては、移動局から基地局への上りリンクの通信において、このロングコードによって、各移動局の識別を行うことができる。また、このロングコードの符号同期をとることによって、各移動局ごとに、各移動局から基地局に電波が到達する時間（遅延時間）を求めることができる。
【００３１】
したがって、移動局から、各基地局アンテナまで電波が伝播する時間、すなわち遅延時間を求めることによって、後述する計算式を立てることができる。この計算式を解いて、移動局の位置を求めることができる。
【００３２】
このような本実施の形態による移動局の位置の検出は、いわば逆ＧＰＳ方式と呼ぶことができる。ＧＰＳシステムによる位置の検出は、複数の人工衛星からの電波を受信し、各人工衛星からの遅延時間を計測することによって、受信した位置の検出を行う。これに対して、本実施の形態にかかる位置の検出方法では、逆に、位置を求めたい移動局から各基地局アンテナへの電波の遅延時間を測定することによって移動局の位置を算出しているので、上記逆ＧＰＳ方式という呼び方を本文では採用している。
【００３３】
さて、一般に用いられているＧＰＳの拡散符号速度は、１．０２３Ｍｃｐｓであるのに対して、本実施の形態で採用したＷ−ＣＤＭＡ方式においては４．０９６Ｍｃｐｓである。したがって、ＧＰＳシステムと同程度の符号同期が可能であれば、数ｃｍ程度の精度で移動局の位置を把握することが理論上可能である。符号同期精度と測位精度とに関しては、後に詳述する。なお、この測位精度の値に関しては、各基地局アンテナが移動局からの直接波を受信できる場合を想定しており、マルチパス等の影響に関しては考慮していない。
【００３４】
１．２ 基本構成
上述したように、本実施の形態においては図４において説明したリバーシブル・エリア構成が採用されている。本実施の形態にかかる移動体通信システムの構成概念図が図１に示されている。
【００３５】
この図に示されているように、ある所定のゾーン３０に対して４個の基地局アンテナ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄが、ゾーン３０の外周部に設けられている。後述するように、４台の基地局アンテナ２０を用いることにより、移動局２２の３次元的な位置を測位することが可能である。図１に示した例においては４台の基地局アンテナ２０を採用したが、ゾーン３０がほとんど平坦な地域であり、移動局２２の２次元的な位置を求めるだけで十分な場合には、基地局アンテナ２０を３台だけ設けることも好ましい。
【００３６】
４個の基地局アンテナ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、通信ケーブル等によってそのゾーン３０に対応して設けられている基地局２４と接続されている。基地局アンテナ２０は、受信した電波をこの基地局２４に伝送し、また、基地局アンテナ２０は、基地局２４から供給された電波信号を、そのゾーン３０内に放射する。
【００３７】
基地局２４の内部設備の構成を表す構成ブロック図が図２に示されている。この図に示されているように、基地局２４は、基地局アンテナ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄから供給された受信電波を受信し検波等を行う受信手段３１と、逆に基地局アンテナ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに送信電波を供給する送信手段３２とを備えている。
【００３８】
本実施の形態においては、受信手段３１が、Ｗ−ＣＤＭＡ通信方式を採用しており、符号同期をとるための手段である同期捕捉手段３４を含んでいる。また、本実施の形態において特徴的なことは、この同期捕捉手段３４の同期捕捉に基づいて、移動局２２から各基地局アンテナ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに対する電波の遅延時間（伝播時間）を測定する測定手段３６が受信手段に含まれていることである。
【００３９】
このように、同期捕捉手段３４と測定手段３６とは、本発明における遅延時間検出手段３８を構成する。
【００４０】
さて、遅延時間検出手段３８は、移動局２２と各基地局アンテナ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとの間の遅延時間を検出し、この値を位置算出手段４０に供給する。この位置算出手段４０は、次節２．で述べる計算手法を用いて、移動局２２と各基地局アンテナ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄとの間の遅延時間に基づいて移動局２２の位置を算出する。後の節２．等において説明するように、移動局２２の位置は３次元的に求めることも可能であり、また、２次元的に求めることも好ましい。
【００４１】
位置算出手段４０は、算出した移動局の位置を、決定手段４２に供給する。決定手段４２は、移動局２２の位置に基づき、基地局アンテナが送信する電波の送信パターンや送信強度を決定する。例えば、移動局２２の密度が高い地域には電波をより強く放射する等のような決定が行われる。
【００４２】
そして、上述した送信手段３２が、かかる決定に基づき、所定の送信強度、送信パターンの信号を基地局アンテナ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに供給する。このような動作によって、ゾーン３０内における通信品質を向上させることができる。
【００４３】
また、決定手段４２は、基地局アンテナ２０の具体的な位置等についても、より好ましい位置を決定する。この決定に基づき、実際に基地局アンテナ２０の位置の変更等を行うことにより、そのゾーン３０内での通信品質をより高いものにすることができる。
【００４４】
１．３ フローチャートによる説明
次に、本実施の形態にかかる移動体通信システムにおける、ネットワーク配置の変更の様子をフローチャートに基づき説明する。このフローチャートが図３に示されている。
【００４５】
まず、図３に示されているように、ステップＳ３−１においては、遅延時間の検出が行われる。この遅延時間の検出は、上述した遅延時間検出手段３８によって行われる。
【００４６】
次に、ステップＳ３−２においては、移動局２２の位置の算出が行われる。この計算は、上記遅延時間に基づき行われる。具体的な計算の様子は、次に詳述する。
【００４７】
最後に、算出された移動局２２の位置を集計することにより、移動局２２の分布やゾーン３０内の電波の強度分布を知ることができる。そして、その集計結果に基づき、ステップＳ３−２においては、ネットワーク配置の変更が行われる。ネットワーク配置の変更として、例えば、基地局アンテナ２０の位置等を変更すれば、ゾーン３０内の通話品質の向上をはかることができる。
【００４８】
２．  移動局の位置の計算
２．１ 測位に必要な基地局アンテナの個数
本実施の形態における基本的な測位原理は上述した通りである。以下、実際の位置の算出手法を具体的な式に基づいて詳述する。
【００４９】
さて、上述したように、本実施の形態においては、逆ＧＰＳ方式を採用している。ＧＰＳシステムの場合は、３次元測位を行うためには、位置に関する３個の未知数と、測位者の時計のずれと、の計４個の未知数がある。したがって、４個の人工衛星からの電波を受信し、その電波を受信した遅延時間差を計測する必要がある。同様にして、本実施の形態にかかる逆ＧＰＳ方式においても、４個の基地局アンテナで、移動局２２からの電波を受信することによって４種類の、遅延時間差を求めれば、移動局２２の３次元測位を行うことが可能である。ただしＧＰＳと異なる点は、ＧＰＳの場合、測位者が人工衛星の位置近傍に来ることがないのに対して、本実施形態の場合移動局２２が基地局アンテナ近傍に位置し得、この時ＧＰＳと同一の近似計算が利用できない点である。以下にでてくる近似式はこの点を考慮したものである。
【００５０】
なお、移動局２２および基地局アンテナ２０がすべて１つの平面（地上面）上にあると仮定すれば、３個の基地局アンテナ２０で移動局からの電波を受信し、その遅延時間差を求めることによって、移動局の２次元測位を行うことが可能である。
【００５１】
後に、２次元の場合と３次元の場合とに分けてそれぞれの計算について説明をするが、その基本的な原理は共通である。
【００５２】
２．２ 近似計算
本実施の形態においては、電波の遅延時間差に基づいて方程式をたて、これを解いて未知数を求め、移動局２２の位置を算出することを基本とする。
【００５３】
しかし、電波の遅延時間、すなわち移動局２２と基地局アンテナ２０との間の距離は、両位置の座標の２次式になる。したがって、得られる方程式は、未知数の２次式となり、直接解くのは困難な場合が多い。そのため、本実施の形態では、解の近似値をある値に仮定して、誤差を求め、誤差が小さくなるように順次近似値に補正を加えていく方法を採用する。この近似値に順次補正を加えることによって、近似値は徐々に真値に近づいていく。なお、このような方程式の解法は一般的な数学の手法である。
【００５４】
２．３ ３次元測位の計算
まず、３次元測位の場合の計算について説明する。ある１個のゾーン３０に４個の基地局アンテナ２０が設置されている。この４個の基地局アンテナ２０を用いて、移動局の３次元測位を行う。
【００５５】
はじめに、複数の基地局アンテナ２０の位置を（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）（ｉ＝１、２、３、４はアンテナ番号）と表し、移動局の位置を（ｘ０，ｙ０，ｚ０）と表す。すると、以下の式が成立する。
【００５６】
【数１】
0003629370.tif 000002
この式（１）において、ｃは光速を表し、τｉは移動局からアンテナｉ（ｉ＝１、２、３、４）までの遅延時間を表す。ここで、
【数２】
0003629370.tif 000003
とおくと、上記式（１）は次のように書きかえられる。
【００５７】
【数３】
0003629370.tif 000004
この式（３）において、移動局の位置である（ｘ０，ｙ０，ｚ０）の仮定値を（ｘ’，ｙ’，ｚ’）とおくと、この仮定値についても、以下の式のように、上記式（３）と同様の関係が成立する。
【００５８】
【数４】
0003629370.tif 000005
ただし、ｘ＝ｘ’、ｙ＝ｙ’、ｚ＝ｚ’である。
【００５９】
次に、真値（ｘ０，ｙ０，ｚ０）と仮定値（ｘ’，ｙ’，ｚ’）との関係を、以下の式のようにおく。
【００６０】
【数５】
0003629370.tif 000006
【数６】
0003629370.tif 000007
【数７】
0003629370.tif 000008
そして、ｒｉをｒ’ｉの周りで展開して、Δｘ，Δｙ，Δｚの２乗以上の項をまとめると、以下の式が得られる。
【００６１】
【数８】
0003629370.tif 000009
ここで、ｓは、２乗以上の項を無視したために生ずる誤差εｈｏ、と、移動局の電波を発した時刻が特定できないための遅延誤差ｔ’の和を表す。すなわち、このｓは、以下の式で表される補正値である。
【００６２】
【数９】
0003629370.tif 000010
さて、上記式（４）から、次の式を得る。
【００６３】
【数１０】
0003629370.tif 000011
【数１１】
0003629370.tif 000012
【数１２】
0003629370.tif 000013
ここで、移動局からアンテナｉまでの距離の真値ｒｉと仮定値ｒ’の差をΔｒｔ
とおくと、以下の式が成立する。
【００６４】
【数１３】
0003629370.tif 000014
とおいて、上記式（８）を整理すると、
【数１４】
0003629370.tif 000015
となる。これを行列表示すると、
【数１５】
0003629370.tif 000016
と書くことができる。表記を単純化するために、
【数１６】
0003629370.tif 000017
とおき、
【数１７】
0003629370.tif 000018
となる。したがって、誤差ベクトルδＸは、以下のように表される。
【００６５】
【数１８】
0003629370.tif 000019
このようにして得られた誤差ベクトルを用いて、仮定した位置（ｘ’，ｙ’，ｚ’）を補正して、再度行列演算を行うことにより、誤差ベクトルをゼロに漸近させることができる。以上のような計算を繰り返すことによって、仮定値（ｘ’，ｙ’，ｚ’）を真値（ｘ０，ｙ０，ｚ０）に近づけることができる。
【００６６】
２．４ ２次元測位の計算
次に、２次元測位の場合の計算について説明する。２次元測位の場合には、１つのゾーン当たり、３個の基地局アンテナ２０を設け、この３個の基地局アンテナ２０を用いて移動局の位置を求めることが可能である。上述した３次元測位の場合と同様に、複数の基地局アンテナ２０の位置を（ｘｉ，ｙｉ）（ｉ＝１、２、３はアンテナ番号）と表し、移動局の位置の真値を（ｘ０，ｙ０）と表す。また、移動局の位置の仮定値を（ｘ’，ｙ’）とおく。そして、この真値（ｘ０，ｙ０）と仮定値（ｘ’，ｙ’）との関係を上述した３次元の場合と同様に以下の式のように置く。
【００６７】
【数１９】
0003629370.tif 000020
【数２０】
0003629370.tif 000021
移動局から、各基地局アンテナ２０までの距離の真値および仮定値を、それぞれｒｉ，ｒ’と置くと、以下の式が成立する。
【００６８】
【数２１】
0003629370.tif 000022
ここで、ｓは、２乗以上の項を無視したことに生ずる誤差εｈｏ、と、移動局の電波を発した時刻が特定できないための遅延誤差ｔ’の和を表す。すなわち、このｓは、以下の式で表される補正値である。
【００６９】
【数２２】
0003629370.tif 000023
また、
【数２３】
0003629370.tif 000024
【数２４】
0003629370.tif 000025
と表すことが可能である。
【００７０】
上記３次元の場合と同様に、ｒｉとｒ’ｉの差をΔｒｔト式と置くと次式が成立する。
【００７１】
【数２５】
0003629370.tif 000026
また、
【数２６】
0003629370.tif 000027
であり、これを行列表示すると、
【数２７】
0003629370.tif 000028
と記述することができる。３次元の場合と同様に表記を単純化するために、
【数２８】
0003629370.tif 000029
とおき、
【数２９】
0003629370.tif 000030
となる。したがって、誤差ベクトルδＸは、以下のように表される。
【００７２】
【数３０】
0003629370.tif 000031
このようにして得られた誤差ベクトルを用いて、仮定した位置（ｘ’，ｙ’）を補正して、再度行列演算を行うことにより、誤差ベクトルをゼロに漸近させることができる。
【００７３】
２．５ 測位精度について
上述したように、マルチパスの影響を無視すれば、測位の精度は、チップ同期精度によって決定される。一般的に、直接拡散を採用したスペクトル拡散通信（計測）の場合であって、同期誤差に重点を置くときには、チップ同期精度として１／１０チップ程度を達成できることが知られている。実際に利用されている例においては、１／１０００チップ程度の同期誤差を実現しているものも存在する。１チップを４．０９６Ｍｃｐｓとすると、１／１０チップ程度の同期誤差の場合は７．５ｍ程度の誤差で測位が可能となり、また、１／１０００チップ程度の同期誤差の場合は７．５ｃｍ程度の誤差で測位が可能となる。
【００７４】
２．６ まとめ
以上述べたように、本実施の形態によれば、１基地局を複数の基地局アンテナで構成し、この複数の基地局アンテナをサービスするゾーンの外周部に配置することによって、基地局から影となる地域を減少させることが可能である。
【００７５】
特に、本実施の形態において特徴的なことは、ＣＤＭＡ移動局からの上り信号を用いて、移動局の位置を特定することが可能となったことである。また、いわゆるＲＡＫＥの効果を発揮できる地域の拡大を図ることができる。
【００７６】
このように、移動局の位置を特定できるので、本実施の形態によれば、移動局の分布や、移動局の位置における電界強度を逐次知ることによってサービスするゾーン内での電界強度分布を知ることができる。その結果、本実施の形態によれば、移動局が多く分布する方位に、アンテナのビームを向けることによって、移動局に対しては下り干渉量を減少させ、通信品質の改善の効果が得られる。
【００７７】
以上述べたような本実施の形態における移動局の位置の算出手法は、移動局の位置の情報を移動局側で求めるのではなく、基地局側で求めている。そのため、ＧＰＳとは位置の算出主体が置かれている側が異なる。その結果、本実施の形態にかかる手法は、逆ＧＰＳ方式といえよう。従って、位置算出のための主体が基地局側にあることにより、移動局側の位置特定のための手段は必要なく、移動局の小型軽量化の効果が得られる。
【００７８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、所定のゾーン内における移動局の位置を求めることができる移動体通信システムが得られ、さらに、この求めた位置に基づき、ネットワーク配置の変更を行ったので、より高品質な通信サービスを提供することができる。
【００７９】
また、特に各基地局アンテナと移動局との遅延時間を、ＣＤＭＡ通信方式における同期捕捉に付随して行ったため、容易にかつ高精度に遅延時間を算出することが可能であり、その結果移動局の位置も高精度に求めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における移動体通信システムのゾーンの様子を表す説明図である。
【図２】本実施の形態における基地局の構成を表す構成ブロック図である。
【図３】本実施の形態の動作を表すフローチャートである。
【図４】従来の移動体通信システムのゾーンの様子を表す説明図である。
【符号の説明】
８  ゾーン、１０  基地局アンテナ、１２  移動局、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ  基地局アンテナ、２２  移動局、２４  基地局、３０  ゾーン、３１受信手段、３２  送信手段、３４  同期捕捉手段、３６  測定手段、３８  遅延時間検出手段、４０  位置算出手段、４２  決定手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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