(57)【要約】【課題】無線端末の位置をより精度よく推定することを実現する。【解決手段】他の無線端末からパケットを受信する通信部と、前記パケットのプリアンブル部を用いて前記パケットの第１の先頭タイミングを算出し、前記パケットのペイロード部のシンボルと既知シンボルによる相互相関処理を前記第１の先頭タイミングを用いて行った結果に基づき、第２の先頭タイミングを算出する制御部と、を備える、無線通信装置。【選択図】図３
2019128313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の無線端末からパケットを受信する通信部と、
前記パケットのプリアンブル部を用いて前記パケットの第１の先頭タイミングを算出し、前記パケットのペイロード部のシンボルと既知シンボルによる相互相関処理を前記第１の先頭タイミングを用いて行った結果に基づき、第２の先頭タイミングを算出する制御部と、
を備える、無線通信装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記ペイロード部を複数の領域に区分し、各区分を構成する１または２以上の前記シンボルの各々について前記相互相関処理を行って複数の相互相関波形を取得し、前記複数の相互相関波形を平均化し、平均化された相互相関波形の相関ピーク位置に基づき、前記第２の先頭タイミングを算出する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記通信部が前記パケットの受信を複数回繰り返すことで取得した複数の前記パケットの各々に対して、前記平均化された相互相関波形を取得する処理を行い、取得した複数の前記平均化された相互相関波形をさらに平均化することで得られる相互相関波形に基づき、前記第２の先頭タイミングを算出する、請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ペイロード部の前記シンボルの数に応じた回数の相互相関処理を行う、請求項２に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記ペイロード部の前記シンボルは、前記他の無線端末と前記無線通信装置との間で既知である、または前記他の無線端末と前記無線通信装置との間で既知となるように前記シンボルの情報交換が行われる、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記通信部は、前記他の無線端末の位置を推定するサーバから、前記パケットを受信する回数を示す通知を受信する、請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第２の先頭タイミングに基づき前記パケットの受信時刻を算出する、請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記パケットに含まれる前記パケットの送信時刻を取得する、請求項６に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記通信部は、前記受信時刻を前記サーバに送信する、請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記通信部は、前記送信時刻を前記サーバに送信する、請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
位置推定の対象であり、前記位置推定に用いるパケットを送信する無線端末と、
前記無線端末から前記パケットを受信し、前記パケットのプリアンブル部を用いて前記パケットの第１の先頭タイミングを算出し、前記パケットのペイロード部のシンボルと既知シンボルによる相互相関処理を前記第１の先頭タイミングを用いて行った結果に基づき、前記パケットの第２の先頭タイミングを算出する無線通信装置と、
前記無線端末が前記パケットを送信し、前記無線通信装置が前記パケットを受信した受信時刻に基づき、前記無線端末の前記位置推定を行う情報処理装置と、
を有する、無線通信システム。
【請求項１２】
前記情報処理装置は、前記無線端末が前記パケットを送信した送信時刻と前記無線通信装置が前記パケットを受信した受信時刻を用いて前記位置推定を行う、請求項１１に記載の無線通信システム。
【請求項１３】
コンピュータを、
他の無線端末からパケットを受信する通信部と、
前記パケットのプリアンブル部を用いて前記パケットの第１の先頭タイミングを算出し、前記パケットのペイロード部のシンボルと既知シンボルによる相互相関処理を前記第１の先頭タイミングを用いて行った結果に基づき、第２の先頭タイミングを算出する制御部と、
として機能させるための、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置、無線通信システム、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、受信したパケットに関する情報により、パケットの送信元の端末の位置を推定する技術が開発されている。具体的な推定方法として、受信したパケットの受信タイミングに基づき、位置推定端末がパケットの送信元の端末の位置を推定する方法がある。また、パケットの受信信号電力、又は受信信号強度（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）に基づき、位置推定端末がパケットの送信元の端末の位置を推定する方法もある。また、パケットの同期がとられた通信端末間におけるパケットの受信時刻（またはパケットの往復時間）に基づき、位置推定端末がパケットの送信元の端末の位置を推定する方法もある。
【０００３】
上述した方法に関連し、例えば、下記特許文献１では、まず、パケットの先頭に配置されたＳＴＦ（Ｓｈｏｒｔ  Ｔｒａｉｎｉｎｇ  Ｆｉｅｌｄ）により、パケットの受信タイミングが推定される。そして、ＳＴＦの後方にあるＬＴＦ（Ｌｏｎｇ  Ｔｒａｉｎｉｎｇ  Ｆｉｅｌｄ）により、ＳＴＦで推定されたパケットの受信タイミングが補正される技術が開示されている。なお、ＬＴＦは、ＬＴＦ１とＬＴＦ２で構成されているため、ＬＴＦ１により補正された結果の精度が不十分であった場合、ＬＴＦ２により再度補正をすることが可能である。
【０００４】
また、参考までに、下記特許文献２の方法でパケットに関する情報を利用したり、下記特許文献３、４の方法で距離を測定したりする方法もある。例えば、下記特許文献２では、ペイロード部に特定のデータを格納したパケットが送信され、当該パケットを受信した端末が当該データを検出することで、ネットワークの遅延時間を算出する技術が開示されている。
【０００５】
また、下記特許文献３では、距離測定装置は、測定対象物から受信した信号と既知リファレンス信号との相関演算の結果に基づき、距離測定装置と測定対象物との距離を測定する技術が開示されている。
【０００６】
また、下記特許文献４では、パケットのプリアンブル等を用いて、パケットの到達時間を算出した結果に基づき、ユーザ装置の位置を推定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０４２８７５号
【特許文献２】特開２０１０−２５２１９８号公報
【特許文献３】特開２０１０−０６６２３５号公報
【特許文献４】特表２０１１−５１０２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１の技術では、ＬＴＦ２を用いて再度補正した受信タイミングの精度が期待される精度よりも低い場合、さらに受信タイミングの補正を行うことができない。よって、当該受信タイミングに基づき推定する無線端末の位置が、期待する精度に満たない可能性がある。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、無線端末の位置をより精度よく推定することが可能な、新規かつ改良された無線通信装置、無線通信システム、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、他の無線端末からパケットを受信する通信部と、前記パケットのプリアンブル部を用いて前記パケットの第１の先頭タイミングを算出し、前記パケットのペイロード部のシンボルと既知シンボルによる相互相関処理を前記第１の先頭タイミングを用いて行った結果に基づき、第２の先頭タイミングを算出する制御部と、を備える、無線通信装置が提供される。
【００１１】
前記制御部は、前記ペイロード部を複数の領域に区分し、各区分を構成する１または２以上の前記シンボルの各々について前記相互相関処理を行って複数の相互相関波形を取得し、前記複数の相互相関波形を平均化し、平均化された相互相関波形の相関ピーク位置に基づき、前記第２の先頭タイミングを算出してもよい。
【００１２】
前記制御部は、前記通信部が前記パケットの受信を複数回繰り返すことで取得した複数の前記パケットの各々に対して、前記平均化された相互相関波形を取得する処理を行い、取得した複数の前記平均化された相互相関波形をさらに平均化することで得られる相互相関波形に基づき、前記第２の先頭タイミングを算出してもよい。
【００１３】
前記制御部は、前記ペイロード部の前記シンボルの数に応じた回数の相互相関処理を行ってもよい。
【００１４】
前記ペイロード部の前記シンボルは、前記他の無線端末と前記無線通信装置との間で既知である、または前記他の無線端末と前記無線通信装置との間で既知となるように前記シンボルの情報交換が行われてもよい。
【００１５】
前記通信部は、前記他の無線端末の位置を推定するサーバから、前記パケットを受信する回数を示す通知を受信してもよい。
【００１６】
前記制御部は、前記第２の先頭タイミングに基づき前記パケットの受信時刻を算出してもよい。
【００１７】
前記制御部は、前記パケットに含まれる前記パケットの送信時刻を取得してもよい。
【００１８】
前記通信部は、前記受信時刻を前記サーバに送信してもよい。
【００１９】
前記通信部は、前記送信時刻を前記サーバに送信してもよい。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、位置推定の対象であり、前記位置推定に用いるパケットを送信する無線端末と、前記無線端末から前記パケットを受信し、前記パケットのプリアンブル部を用いて前記パケットの第１の先頭タイミングを算出し、前記パケットのペイロード部のシンボルと既知シンボルによる相互相関処理を前記第１の先頭タイミングを用いて行った結果に基づき、前記パケットの第２の先頭タイミングを算出する無線通信装置と、前記無線端末が前記パケットを送信し、前記無線通信装置が前記パケットを受信した受信時刻に基づき、前記無線端末の前記位置推定を行う情報処理装置と、を有する、無線通信システムが提供される。
【００２１】
前記情報処理装置は、前記無線端末が前記パケットを送信した送信時刻と前記無線通信装置が前記パケットを受信した受信時刻を用いて前記位置推定を行ってもよい。
【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを、他の無線端末からパケットを受信する通信部と、前記パケットのプリアンブル部を用いて前記パケットの第１の先頭タイミングを算出し、前記パケットのペイロード部のシンボルと既知シンボルによる相互相関処理を前記第１の先頭タイミングを用いて行った結果に基づき、第２の先頭タイミングを算出する制御部と、として機能させるための、プログラムが提供される。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、無線端末の位置をより精度よく推定することを実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る無線通信システムの概要を示す説明図である。
【図２】同実施形態に係るパケットの構成例を示す説明図である。
【図３】同実施形態に係る無線通信装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】同実施形態に係る相互相関波形の例を示す説明図である。
【図５】同実施形態に係る無線通信システムの動作例を示すシーケンス図である。
【図６】同実施形態に係る無線端末の動作例を示すフローチャートである。
【図７】同実施形態に係る基地局の動作例を示すフローチャートである。
【図８】同実施形態に係る基地局の動作例を示すフローチャートである。
【図９】同実施形態に係る基地局のハードウェア構成例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２６】
また、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成または論理的意義を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。ただし、実質的に同一の機能構成または論理的意義を有する複数の構成要素の各々を特に区別する必要がない場合、複数の構成要素の各々に同一符号のみを付する。
【００２７】
＜１．無線通信システムの概要＞
本発明の実施形態は、複数の基地局を用いて無線端末の位置を推定する無線通信システムに関する。以下では、図１、２を参照しながら、本発明の実施形態に係る無線通信システムの概要について説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの概要を示す説明図である。図１に示すように、本実施形態の無線通信システムは、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システム（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１に準拠する無線ＬＡＮシステム）であり、複数の基地局１０、無線端末２０、及びサーバ３０で構成される。
【００２９】
当該無線通信システムは、パケットの送受信時刻による位置推定に用いる受信信号の先頭タイミングの算出に関する。例えば、当該無線通信システムでは、時刻の同期が確立されている複数の基地局１０が無線端末２０とパケットの送受信を行う。そして、サーバ３０は、無線端末２０が各基地局１０にパケットを送信した時刻（以下では、送信時刻とも称される）と、各基地局１０がパケットを受信した時刻（以下では、受信時刻とも称される）に基づき、無線端末２０の位置を推定する。
【００３０】
なお、上述の送信時刻と受信時刻に基づき、サーバ３０が無線端末２０の位置を推定する方法として、例えば、送信時刻が不要で受信時刻のみに基づき位置を推定可能なＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ）方式、及び送信時刻と受信時刻に基づき位置を推定可能なＴＯＡ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ａｒｒｉｖａｌ）方式等が挙げられる。
【００３１】
ここで、図２を参照しながら、本発明の実施形態に係るパケットの構成例について説明する。図２は、本発明の実施形態に係るパケットの構成例を示す説明図である。
【００３２】
図２に示すように、基地局１０が無線端末２０と送受信するパケットは、プリアンブル部５０、シグナル部５２、ペイロード部５４で構成されている。プリアンブル部５０は、パケットのシンボルタイミングを検出するのに利用されるシンボル系列である。また、プリアンブル部５０の時間長は、１６μｓである。シグナル部５２は、ペイロード部５４の伝送速度、パケット長を含む制御情報が含まれるシンボルである。また、シグナル部５２の時間長は、４μｓである。ペイロード部５４は、アプリケーションデータが含まれるシンボル系列であり、複数のシンボルで構成されている。また、ペイロード部５４を構成する複数のシンボルの１個あたりの時間長は４μｓであり、ペイロード部５４の全体の時間長は、複数のシンボルの時間長の合計である。なお、ペイロード部５４の時間長は、プリアンブル部５０よりも長い信号波形となる。
【００３３】
以上、図２を参照しながら、本発明の実施形態に係るパケットの構成例を説明した。続いて、本発明の実施形態に係る無線通信システムの構成例について説明する。
【００３４】
（１）基地局１０
基地局１０は、無線端末２０、及びサーバ３０と通信を行う無線通信装置である。例えば、基地局１０は、無線端末２０、及びサーバ３０と任意の通信方式で接続され、通信を行う。より具体的に、基地局１０は、外部ネットワークと接続されることで、無線端末２０と通信を行う。また、基地局１０は、外部ネットワークと接続されることで、サーバ３０と通信を行う。
【００３５】
なお、基地局１０の通信方式は特に限定されない。例えば、基地局１０は、無線端末２０と無線通信によって接続されてもよい。また、基地局１０は、サーバ３０と無線通信ではなく、有線通信で接続されてもよい。また、基地局１０は、サーバ３０と直接的に通信を行う構成であってもよいし、ネットワーク（または他の装置）を介して通信を行う構成であってもよい。
【００３６】
また、本実施形態の無線通信システムは、図１に示す基地局１０Ａ、基地局１０Ｂ、基地局１０Ｃ、基地局１０Ｄ、及び基地局１０Ｅのように、複数の基地局を用いる。これら複数の基地局１０は、まとめて基地局群１００と称される。そして、基地局群１００の各々の基地局１０は、その用途により分類される。例えば、基地局１０Ａは、無線端末２０の位置推定に利用される基地局の代表である基準局１０２として分類される。また、基地局１０Ｂ、基地局１０Ｃ、及び基地局１０Ｄは、基準局１０２以外で無線端末２０の位置推定に利用される基地局群１０４として分類される。また、基地局１０Ｅは、無線端末２０の位置推定に利用されない基地局群１０６として分類される。なお、図１では、基地局群１０６として基地局１０Ｅのみが示されているが、基地局群１０６の台数は１台に限定されない。
【００３７】
また、基地局１０は、無線端末２０とパケットを送受信した際の情報に基づき、パケットの先頭タイミングを算出する。例えば、基地局１０は、無線端末２０からパケットを受信し、パケットのプリアンブル部５０を用いてパケットの先頭タイミングを初期値として算出する。なお、以下では、初期値として算出された先頭タイミングは、第１の先頭タイミングと称される。
【００３８】
そして、基地局１０は、パケットのペイロード部５４のシンボルと既知シンボルによる相互相関処理を第１の先頭タイミングを用いて行った結果に基づき、パケットの先頭タイミングを最終値として算出する。なお、以下では、最終値として算出された先頭タイミングは、第２の先頭タイミングと称される。また、相互相関処理に用いる既知シンボルは、基地局１０と無線端末２０との間で予め既知である。また、基地局１０と無線端末２０との間でシンボルが予め既知でなくとも、基地局１０と無線端末２０との間で当該シンボルに関する情報交換を行うことで、当該シンボルを既知シンボルとしてもよい。
【００３９】
（２）無線端末２０
無線端末２０は、基地局１０と通信を行う無線端末である。例えば、無線端末２０は、基地局１０との間でパケットの送受信を行う。また、本実施形態における無線端末２０は、位置推定の対象である。例えば、無線端末２０は、位置推定に用いるパケットを基地局１０との間で送受信する。
【００４０】
また、無線端末２０は、基地局１０から受信したパケットに基づき、当該パケットのペイロード部５４にデータを生成する機能も有する。例えば、無線端末２０は、パケットを送受信する基地局１０との間で予め既知であるアプリケーションデータ、及び情報ビット系列に基づき、無線端末２０と基地局１０との間で既知となるシンボル系列をペイロード部５４に生成する。以下では、ペイロード部５４における既知のシンボル系列は、ペイロード部プリアンブルとも称される。
【００４１】
なお、無線端末２０は、ペイロード部プリアンブルに含まれるシンボル数Ｎ＿ＤＳの設定に関する情報を、基準局１０２から受信したパケットを復号することによって取得できるものとする。
【００４２】
（３）サーバ３０
サーバ３０は、基地局群１００と通信を行い、基地局群１００の動作を制御する情報処理装置である。例えば、サーバ３０は、基地局群１００の分類を行う。より具体的に、サーバ３０は、基地局群１００に含まれる複数の基地局１０から基準局１０２を選択する。基準局１０２を選択後、サーバ３０は、無線端末２０の位置推定に利用する基地局１０（基地局群１０４）と利用しない基地局１０（基地局群１０６）の分類を行う。
【００４３】
サーバ３０が基地局群１００の分類を行う方法として、例えば、基地局群１００の各々の基地局１０が無線端末２０から位置推定要求パケットを受信した際の受信信号強度（ＲＳＳＩ）に基づき、サーバ３０が分類する方法が挙げられる。より具体的に、基地局１０は、無線端末２０から位置推定要求パケットを受信すると、当該パケットにＲＳＳＩ情報を付与した上で、当該パケットをサーバ３０へ送信する。位置推定要求パケットを受信したサーバ３０は、当該パケットに含まれるＲＳＳＩ情報のＲＳＳＩ値が高い順に、位置推定用基地局のリストを生成する。そして、サーバ３０は、当該リストの中でＲＳＳＩ値が最も高い基地局１０を基準局１０２、ＲＳＳＩ値が所定の閾値を超える基準局１０２以外の基地局１０を基地局群１０４、ＲＳＳＩ値が所定の閾値を超えない基地局１０を基地局群１０６とする。
【００４４】
また、サーバ３０は、無線端末２０の位置推定を行う機能を有する情報処理装置である。例えば、サーバ３０は、無線端末２０がパケットを送信した送信時刻と基地局１０がパケットを受信した受信時刻のうち少なくとも一方に基づき、無線端末２０の位置推定を行う。より具体的に、サーバ３０は、基地局群１００の各々の基地局１０の内、基準局１０２と基地局群１０４の基地局から無線端末２０がパケットを送信した送信時刻と基地局１０がパケットを受信した受信時刻を受信する。そして、サーバ３０は、当該受信時刻に基づき、上述したＴＤＯＡ方式、または当該送信時刻と当該受信時刻に基づき、上述したＴＯＡ方式等の方法により、無線端末２０の位置を推定する。
【００４５】
また、サーバ３０は、基準局１０２と基地局群１０４が無線端末２０と位置推定用パケットを送受信する回数を決定する機能も有する。例えば、サーバ３０は、ＳＮ比（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  Ｒａｔｉｏ：信号対雑音電力比）に基づき、当該回数を決定する。より具体的に、サーバ３０は、基地局１０から受信した位置推定要求パケットに含まれるＲＳＳＩ情報に基づきＳＮ比を算出する。そして、サーバ３０は、当該ＳＮ比が小さい基地局１０に合わせて、基準局１０２と基地局群１０４が無線端末２０と位置推定用パケットを送受信する回数を決定する。
【００４６】
以上、図１、２を参照しながら、本発明の実施形態に係る無線通信システムの概要を説明した。続いて、本発明の実施形態に係る基地局１０の構成例について説明する。
【００４７】
＜２．基地局の構成例＞
以下では、図３、４を参照しながら、本発明の実施形態に係る基地局１０の構成例について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る基地局１０の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態に係る基地局は、通信部１１０、制御部１２０、記憶部１３０を備える。
【００４８】
（１）通信部１１０
通信部１１０は、パケットを送受信する機能を有する。例えば、通信部１１０は、無線端末２０とパケットを送受信する。より具体的に、通信部１１０は、無線端末２０に位置推定用パケット、サーバ３０が推定した位置情報を送信する。また、通信部１１０は、無線端末２０から位置推定要求パケット、位置推定用パケットを受信する。
【００４９】
また、通信部１１０は、サーバ３０とパケットを送受信する。より具体的に、通信部１１０は、上述の位置推定用パケットを無線端末２０と送受信する回数を示す通知を、サーバ３０から受信する。また、通信部１１０は、無線端末２０と送受信した際の送信時刻と受信時刻のうち少なくとも一方をサーバ３０に送信する。
【００５０】
（２）制御部１２０
制御部１２０は、パケットの先頭タイミングを算出する機能を有する。パケットの先頭タイミングを算出するにあたり、まず、制御部１２０は、第１の先頭タイミングを算出する。より具体的に、制御部１２０は、パケットのプリアンブル部５０を用いてパケットの第１の先頭タイミングを算出する。制御部１２０は、パケットの第１の先頭タイミングを算出することで、パケットの受信時刻を決定することができる。
【００５１】
次に、制御部１２０は、第２の先頭タイミングを算出する。より具体的に、制御部１２０は、算出した第１の先頭タイミングを用いて、パケットのペイロード部５４のシンボルと既知シンボルによる相互相関処理を行う。この時、制御部１２０は、基本的にはペイロード部５４のシンボルの数に応じた回数の相互相関処理を行う。例えば、ペイロード部５４のシンボルの数がＮ＿ＤＳ個の場合、制御部１２０は、相互相関処理をＮ＿ＤＳ回行う。
【００５２】
ただし、制御部１２０は、ペイロード部５４を複数の領域に区分する機能を有しており、各区分を構成するシンボルの数は１個とは限らない。例えば、１区分に２以上のシンボルが含まれる場合もある。その場合、制御部１２０は、１個のシンボルに対してではなく、１区分に対して相互相関処理を行う。よって、ペイロード部５４に含まれるシンボルの数と、制御部１２０が相互相関処理を行う回数は一致しない場合もあり得る。
【００５３】
そして、複数のシンボルに対する相互相関処理の結果、制御部１２０は、Ｎ＿ＤＳ個の相互相関波形を取得する。ここで、図４を参照しながら、相互相関波形について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る相互相関波形の例を示す説明図である。図４に示すグラフは、制御部１２０が相互相関処理により算出したＮ＿ＤＳ個の相互相関波形を平均化した後の相互相関波形を示している。また、縦軸はＮ＿ＤＳ個の相互相関波形を平均化した後の相互相関値を、横軸は時間差を示している。なお、１シンボルの時間波形に対する相互相関波形の周期は、シンボル時間長Ｔ＿ＳＹＭの２倍となる。
【００５４】
制御部１２０は、相互相関処理で取得したＮ＿ＤＳ個の相互相関波形に対して平均化処理を行うことで、図４に示すグラフを算出する。制御部１２０が相互相関処理で取得したＮ＿ＤＳ個の相互相関波形に対して平均化処理を行うことで、相互相関波形のピーク６０とサブピーク６２間の差は、平均化前の相互相関波形と比較して大きくなる。そして、制御部１２０は、平均化された相互相関波形のピーク６０の位置に基づき、第２の先頭タイミングを算出する。
【００５５】
また、制御部１２０は、通信部１１０がパケットの受信を複数回繰り返して行った場合、パケットの受信を繰り返すことで取得した複数のパケットの各々に対して、相互相関処理と上述の平均化処理を行い、複数の相互相関波形を取得する。そして、制御部１２０は、取得した複数の平均化された相互相関波形をさらに平均化することで得られる相互相関波形のピーク６０の位置に基づき、第２の先頭タイミングを算出する。
【００５６】
また、制御部１２０は、パケットの送受信時刻を取得する機能を有する。例えば、制御部１２０は、無線端末２０が基地局１０へパケットを送信した送信時刻と、基地局１０が当該パケットを受信した時刻を取得する。より具体的に、無線端末２０が位置推定用パケットを送信した送信時刻は、位置推定用パケットに含まれているため、制御部１２０は、位置推定用パケットの受信時に当該パケットを復調することで送信時刻を取得する。また、制御部１２０は、第２の先頭タイミングに基づき、受信時刻を算出する。
【００５７】
なお、制御部１２０は、相互相関波形のピークの位置に基づき算出される先頭タイミングを用いて、プリアンブル部５０により算出した第１の先頭タイミングを補正することで、第２の先頭タイミングを算出してもよい。なお、第１の先頭タイミングを補正する方法は特に限定されない。例えば、制御部１２０は、相互相関波形のピークの位置に基づき算出される先頭タイミングと第１の先頭タイミングを合成してもよいし、相互相関波形のピークの位置に基づき算出される先頭タイミングで第１のタイミングの位置を修正してもよい。また、制御部１２０は、相互相関波形のピークの位置に基づき算出される先頭タイミングをそのまま第２の先頭タイミングとしてもよい。
【００５８】
なお、受信信号に含まれるノイズが大きい低ＳＮ比の環境においては、ノイズの影響により本来はサブピーク６２の位置と検出されるべきタイミングが、ピーク６０の位置であると誤検出される場合がある。しかし、上述のように、ピーク６０とサブピーク６２の差が大きくなることで、ピーク６０の位置の誤検出率が低減され、基地局１０は、当該ピーク６０に基づき、より精度の高いパケットの受信時刻を算出することができる。さらに、サーバ３０は、当該受信時刻を用いて無線端末２０の位置推定を行うことで、受信時刻の推定誤差に起因する位置推定精度の劣化を低減することが可能となる。
【００５９】
（３）記憶部１３０
記憶部１３０は、基地局１０に関する情報を記憶するための装置である。例えば、記憶部１３０は、制御部１２０の処理において出力されるデータや、各種アプリケーション等のデータを記憶する。
【００６０】
以上、図３、４を参照しながら、本発明の実施形態に係る基地局１０の構成例について説明した。続いて、本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作例について説明する。
【００６１】
＜３．動作例＞
以下では、図５〜８を参照しながら、本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作例について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作例を示すシーケンスである。
【００６２】
図５に示すように、まず、無線端末２０は、位置推定要求パケットをブロードキャストで送信する（ステップＳ１０００）。基地局群１００の基地局１０の内、無線端末２０からの位置推定要求パケットを受信した基地局１０は、当該位置推定要求パケットをサーバ３０へ送信する（ステップＳ１００４）。基地局群１００の基地局から当該位置推定要求パケットを受信したサーバ３０は、各々の基地局１０から受信した情報に基づき、基準局１０２と基準局１０２以外で無線端末２０の位置推定に利用される基地局群１０４を選定する（ステップＳ１００８）。サーバ３０は、基準局１０２を選定後、当該基準局１０２に選定された基地局１０Ａに対して、基準局１０２として選定された旨を通知する（ステップＳ１０１２）。また、サーバ３０は、基地局群１０４を選定後、当該基地局群１０４に選定された基地局１０Ｂ、基地局１０Ｃ、及び基地局１０Ｄに対して、基地局群１０４として選定された旨を通知する（ステップＳ１０１６）。
【００６３】
基準局１０２は、基地局群１０４、及び無線端末２０に対して、位置推定用のパケットを送信する（ステップＳ１０２０）。位置推定用パケットを受信した無線端末２０は、基準局１０２、及び基地局群１０４に対して、位置推定用パケットを送信する（ステップＳ１０２４）。そして、基準局１０２はステップＳ１０２０を、無線端末２０はステップＳ１０２４をそれぞれＮ＿Ｐ回繰り返す。
【００６４】
ここで、図６を参照しながら、ステップＳ１０２０における、無線端末２０の動作例について説明する。図６は、本発明の実施形態に係る無線端末２０の動作例を示すフローチャートである。図６に示すように、まず、無線端末２０は、図５のステップＳ１０２０にて基準局１０２から送信された位置推定用パケットを受信する（ステップＳ２０００）。無線端末２０は、受信したパケット、基準局１０２との間で既知であるアプリケーションデータ、及び情報ビット系列に基づき、パケットのペイロード部５４にＮ＿ＤＳ個のシンボル（ペイロード部プリアンブル）を生成する（ステップＳ２００４）。そして、無線端末２０は、生成したＮ＿ＤＳ個のシンボルを含むパケットを、位置推定用パケットとしてブロードキャストで送信する（ステップＳ２００８）。
【００６５】
また、図７を参照しながら、ステップＳ１０２４における、基地局１０Ａ、基地局１０Ｂ、基地局１０Ｃ、基地局１０Ｄの各々の動作例について説明する。なお、ステップＳ１０２４における、基地局１０Ａ、基地局１０Ｂ、基地局１０Ｃ、基地局１０Ｄの動作はそれぞれ同一のため、以下では、基地局１０として説明する。図７は、本発明の実施形態に係る基地局１０の動作例を示すフローチャートである。図７に示すように、まず、基地局１０は、図５のステップＳ１０２４にて無線端末２０から送信された位置推定用パケットを受信する（ステップＳ３０００）。基地局１０は、受信したパケットのプリアンブル部５０を用いて、パケットの第１の先頭タイミングを算出する（ステップＳ３００４）。基地局１０は、ペイロード部プリアンブルに含まれるＮ＿ＤＳ個のシンボルの波形を抽出する（ステップＳ３００８）。基地局１０は、抽出したシンボルの波形毎に、既知シンボルの波形との相互相関処理を実施する（ステップＳ３０１２）。相互相関処理の実施後、基地局１０は、相互相関処理により算出したＮ＿ＤＳ個の相互相関波形を平均化し、第１の相互相関波形Ｃ＿ＡＶＥ（τ）を取得する（ステップＳ３０１６）。基地局１０は、第１の相互相関波形Ｃ＿ＡＶＥ（τ）のピーク位置から、第１のサンプリングタイミングを算出する（ステップＳ３０２０）。基地局１０は、算出した第１のサンプリングタイミングを用いてパケットの第１の先頭タイミングを補正し、第２の先頭タイミングを算出する（ステップＳ３０２４）。
【００６６】
上述のように、基地局１０は、プリアンブル部５０を用いて算出したパケットの第１の先頭タイミングを第１のサンプリングタイミングを用いて補正することにより、より高精度なパケットの第２の先頭タイミングを算出することができる。そして、基地局１０は、当該第２の先頭タイミングに基づき、パケットの受信時刻をより高精度に推定することができる。
【００６７】
また、図８を参照しながら、基地局１０がより高精度なサンプリングタイミングを算出するための処理について説明する。図８は、本発明の実施形態に係る基地局１０の動作例を示すフローチャートである。まず、基地局１０は、基準局１０２が無線端末２０とパケットの送受信と、各々の基地局１０が相互相関波形の平均化をＮ＿Ｐ回繰り返すことで、Ｎ＿Ｐ個の第１の相互相関波形Ｃ＿ＡＶＥ（τ）を取得する。そして、図８に示すように、基地局１０は、Ｎ＿Ｐ個の第１の相互相関波形Ｃ＿ＡＶＥ（τ）をさらに平均化し、第２の相互相関波形Ｃ＿ＡＶＥ（τ）を取得する（ステップＳ４０００）。基地局１０は、第２の相互相関波形Ｃ＿ＡＶＥ（τ）のピーク位置から第２のサンプリングタイミングを算出する（ステップＳ４００４）。基地局１０は、算出した第２のサンプリングタイミングを用いてパケットの第１の先頭タイミングを補正し、最終的な第２の先頭タイミングを算出する（ステップＳ４００８）。
【００６８】
上述のように、基地局１０は、第１のサンプリングタイミングを用いて算出したパケットの第１の先頭タイミングを、第２のサンプリングタイミングを用いて補正することにより、より高精度なパケットの第２の先頭タイミングを算出することができる。そして、基地局１０は、当該第２の先頭タイミングに基づき、パケットの受信時刻をより高精度に推定することができる。
【００６９】
各々の基地局１０は、基準局１０２がパケットを送信した送信時刻と、上述のように第２の先頭タイミングに基づき算出したパケットの受信時刻を、サーバ３０へ送信する（ステップＳ１０２８）。サーバ３０は、受信したパケットの送受信時刻に基づき無線端末２０の位置推定を行い（ステップＳ１０３２）、推定した位置情報を基準局１０２に送信する（ステップＳ１０３６）。そして、基準局１０２は、受信した位置情報を無線端末２０へ送信する（ステップＳ１０４０）。
【００７０】
なお、上述の例では、基準局１０２が位置推定用パケットをブロードキャスト送信（図５のステップＳ１０２０）することをトリガーとする無線通信システムの動作例について説明した。一方で、当該無線通信システムは、無線端末２０が位置推定要求パケットをブロードキャスト送信（図５のステップＳ１０００）することをトリガーとする無線通信システムとして構成されてもよい。その場合、無線端末２０は、図５のステップＳ１０００にて、無線端末２０と基地局群１００との間で既知となるペイロード部プリアンブルが含まれる位置推定要求パケットを生成してから、当該位置推定要求パケットをブロードキャスト送信する。そして、当該位置推定要求パケットを受信した各々の基地局１０は、ペイロード部のシンボルの波形毎に、既知シンボルの波形との相互相関処理を行い、相互相関処理の結果に基づき、パケットの受信時刻を算出する。
【００７１】
パケットの受信時刻の算出後、基地局１０は、当該受信時刻、ＲＳＳＩ情報、及び位置推定用パケットの復調時に取得した無線端末２０がパケットを送信した送信時刻をサーバ３０へ送信する。サーバ３０は、ＲＳＳＩ情報に含まれるＲＳＳＩ値が高い基地局の受信時刻と送信時刻を用いて、時間情報の利用を主とした位置推定方式に基づく、無線端末２０の３次元の位置推定を行う。そして、サーバ３０は、ＲＳＳＩ値が最も高い基地局１０に当該位置情報を送信し、基地局１０は、当該位置情報を無線端末２０に送信する。
【００７２】
以上、図５〜８を参照しながら、本発明の実施形態に係る無線通信システムの動作例について説明した。
【００７３】
以上、図１〜８を参照しながら、本発明の実施形態について説明した。続いて、本発明の実施形態に係る変形例について説明する。
【００７４】
＜４．変形例＞
以下では、本発明の実施形態の変形例を説明する。なお、以下に説明する変形例は、単独で本発明の実施形態に適用されてもよいし、組み合わせで本発明の実施形態に適用されてもよい。また、変形例は、本発明の実施形態で説明した構成に代えて適用されてもよいし、本発明の実施形態で説明した構成に対して追加的に適用されてもよい。
【００７５】
上述の実施形態では、ペイロード部プリアンブルの元となるアプリケーションデータは、無線端末２０と基地局１０との間で予め既知である例を説明したが、当該アプリケーションデータは、無線端末２０と基地局１０との間で予め既知でなくてもよい。例えば、無線端末２０は、図５のステップＳ１０２０にて基準局１０２から受信した位置推定用パケットを復調し、同一の時間波形として再生した当該パケットを、基準局１０２と基地局群１０４に再送信してもよい。
【００７６】
上述のように、無線端末２０が基準局から受信した位置推定用パケットを再送信する方法を用いることで、無線端末２０と基地局１０は、アプリケーションデータを予め共有することなく、位置推定用パケットの送受信を行うことができる。
【００７７】
以上、本発明の実施形態に係る変形例について説明した。続いて、本発明の実施形態に係る基地局１０のハードウェア構成について説明する。
【００７８】
＜５．ハードウェア構成＞
最後に、図９を参照しながら、本発明の実施形態に係る基地局１０のハードウェア構成について説明する。図９は、本発明の実施形態に係る基地局１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る基地局１０による情報処理は、ソフトウェアと、以下に説明するハードウェアとの協働により実現される。
【００７９】
基地局１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０５を備える。また、基地局１０は、ストレージ装置１０７と、ネットワークインタフェース１０９とを備える。
【００８０】
ＣＰＵ１０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、各種プログラムに従って基地局１０内の動作全般を制御する。また、ＣＰＵ１０１は、マイクロプロセッサであってもよい。ＲＯＭ１０３は、ＣＰＵ１０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ１０５は、ＣＰＵ１０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。これらはＣＰＵバスなどから構成されるホストバスにより相互に接続されている。ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０３およびＲＡＭ１０５は、例えば、図３を参照して説明した制御部１２０の機能を実現し得る。
【００８１】
ストレージ装置１０７は、データ格納用の装置である。ストレージ装置１０７は、記憶媒体、記憶媒体にデータを記録する記録装置、記憶媒体からデータを読み出す読出し装置および記憶媒体に記録されたデータを削除する削除装置などを含んでもよい。ストレージ装置１０７は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔｒａｇｅ  Ｄｒｉｖｅ）、あるいは同等の機能を有するメモリ等で構成される。このストレージ装置１０７は、ストレージを駆動し、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムや各種データを格納する。ストレージ装置１０７は、例えば、図３を参照して説明した記憶部１３０の機能を実現し得る。
【００８２】
ネットワークインタフェース１０９は、例えば、ネットワークに接続するための通信デバイス等で構成された通信インタフェースである。かかる通信インタフェースは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の近距離無線通信インタフェースや、無線ＬＡＮ、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、または携帯通信網（ＬＴＥ、３Ｇ）等の通信インタフェースである。また、ネットワークインタフェース１０９は、有線による通信を行う有線通信装置であってもよい。
【００８３】
以上、図９を参照しながら、基地局１０のハードウェア構成例について説明した。
【００８４】
＜６．むすび＞
以上説明したように、本発明の実施形態に係る無線通信装置は、まず、通信部１１０が他の無線端末２０からパケットを受信する。当該パケットのプリアンブル部５０を用いて、制御部１２０は、パケットの第１の先頭タイミングを算出する。当該第１の先頭タイミングを用いて、制御部１２０は、パケットのペイロード部５４のシンボルと既知シンボルによる相互相関処理を行う。そして、相互相関処理の結果に基づき、制御部１２０は、第２の先頭タイミングを算出することができる。
【００８５】
その結果、制御部１２０は、第１の先頭タイミングよりも精度の高い第２の先頭タイミングを算出することができる。さらに、制御部１２０がより精度の高い第２の先頭タイミングを用いてパケットの受信時刻を算出することで、サーバ３０は、無線端末２０の位置をより精度よく推定することが可能となる。
【００８６】
よって、無線端末の位置をより精度よく推定することが可能な、新規かつ改良された無線通信装置、無線通信システム、及びプログラムを提供することが可能である。
【００８７】
＜７．補足＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８８】
なお、本明細書の無線通信システムの処理における各ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、無線通信システムの処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。
【００８９】
また、スマートフォン、タブレット等のモバイル端末に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアに、上述した基地局１０の各構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供される。
【符号の説明】
【００９０】
１０    基地局
２０    無線端末
３０    サーバ
１１０  通信部
１２０  制御部
１３０  記憶部
【図１】
2019128313.tif 000003
【図２】
2019128313.tif 000004
【図３】
2019128313.tif 000005
【図４】
2019128313.tif 000006
【図５】
2019128313.tif 000007
【図６】
2019128313.tif 000008
【図７】
2019128313.tif 000009
【図８】
2019128313.tif 000010
【図９】
2019128313.tif 000011