(57)【要約】【課題】移動通信システムにおいて移動端末の位置検出精度の向上を図る。【解決手段】送受信装置１２は、各アンテナ１８−ｉで受信された受信信号をそれぞれ異なる遅延量で遅延させる遅延要素２８−ｉと、遅延要素２８−ｉによって遅延された複数の受信信号を合成するリピータ親機２４と、合成信号と既知信号との相関値を取得し、その相関値のピークタイミングに基づいて移動端末１４の存在する通信エリアＡｉを特定する基地局装置２０と、を備える。遅延要素２８−ｉの遅延量は相関値のピークの出現する時間帯がアンテナ１８−ｉ毎にそれぞれ異なるように設定されているので、基地局装置２０は相関値波形においてピークの出現した時間帯から移動端末１４の通信エリア（各アンテナ１８−ｉに対応する通信エリア）Ａｉを特定することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信エリアの異なる複数のアンテナで受信された受信信号に復調処理を含む所定の処理を施す受信装置であって、
各アンテナで受信された受信信号をそれぞれ異なる遅延量で遅延させる遅延要素と、
前記遅延要素によって遅延された複数の受信信号を合成する合成処理部と、
前記合成信号と既知信号との相関値を取得する相関値取得部と、
取得された前記相関値のピークタイミングに基づいて信号送信端末の存在する通信エリアを特定する端末位置検出部と、
を備え、
前記遅延要素の遅延量は前記相関値のピークの出現する時間帯がアンテナ毎にそれぞれ異なるように設定されており、
前記端末位置検出部は前記ピークの出現した時間帯から信号送信端末の存在する通信エリアを特定することを特徴とする受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載の受信装置用の信号処理機構であって、
前記合成信号と既知信号との相関値を取得する前記相関値取得部と、
取得された前記相関値のピークタイミングに基づいて信号送信端末の存在する通信エリアを特定する前記端末位置検出部と、
を備えることを特徴とする信号処理機構。
【請求項３】
請求項１に記載の受信装置用の中継機構であって、
各アンテナで受信された受信信号をそれぞれ異なる遅延量で遅延させる前記遅延要素と、
前記遅延要素によって遅延された複数の受信信号を合成する前記合成処理部と、
を備える中継機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信エリアの異なる複数のアンテナで受信された受信信号に復調処理を含む所定の処理を施す移動通信システム用の受信装置に関し、特に、移動通信端末の位置を検出するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、移動通信端末の位置を検出する技術として、既に下記の技術が知られている。
［１］ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）による位置検出：移動通信端末にＧＰＳ受信装置を設けることで、複数のＧＰＳ衛星から受信した信号に基づいて、移動通信端末の位置を検出することができる（例えば特許文献１参照。）。
［２］基地局ＩＤによる位置検出：通信信号に含まれる基地局ＩＤにより、基地局の単位で移動通信端末の存在する位置を検出することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３０５２１０号公報
【特許文献２】
特開平５−２６８１２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記［１］については、ビル内や地下街など、ＧＰＳ衛星からの信号を受信できない領域では、位置検出を行うことができないという問題がある。また、上記［２］については、一つの基地局の通信エリアの半径は例えば１〜１０キロメートル程度と広く設定される場合もあり、そのような場合には所望の位置検出精度を確保できないという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる受信装置は、通信エリアの異なる複数のアンテナで受信された受信信号に復調処理を含む所定の処理を施す受信装置であって、各アンテナで受信された受信信号をそれぞれ異なる遅延量で遅延させる遅延要素と、上記遅延要素によって遅延された複数の受信信号を合成する合成処理部と、上記合成信号と既知信号との相関値を取得する相関値取得部と、取得された上記相関値のピークタイミングに基づいて信号送信端末の存在する通信エリアを特定する端末位置検出部と、を備え、上記遅延要素の遅延量は上記相関値のピークの出現する時間帯がアンテナ毎にそれぞれ異なるように設定されており、上記端末位置検出部は上記ピークの出現した時間帯から信号送信端末の存在する通信エリアを特定する。
【０００６】
こうすれば、アンテナの通信エリア単位で移動通信端末の位置を検出することができ、従来の基地局単位で位置検出を行うシステムに比べ、位置検出精度を向上することができる。また、ＧＰＳ信号の届かないビル内や地下街等の場所においても、移動通信端末の位置を検出することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態にかかる送受信装置１２を含む移動通信システム１０の概略構成を示す図、図２は、送受信装置１２に含まれる基地局装置（ＢＴＳ）２０のうち受信部の信号処理機構の概略構成を示す図、図３は、送受信装置１２内部における信号波形の変化の一例を示す図、また図４は、移動端末１４の位置検出にかかるシーケンスの一例を示す図である。
【０００８】
図１の移動通信システム１０では、送受信装置１２は、複数の通信エリアＡｉ（ｉ＝０，１，・・・，ｎ−１；ｎは２以上の整数）を管轄している。そして、通信エリアＡｉ内の各移動端末１４は、送受信装置１２および通信回線網１６を介して、通信相手先としての他の端末（図示せず）との間で信号の授受を行うことができる。なお、通信エリアＡｉは、各アンテナ１８−ｉとの間で移動端末１４が無線通信信号（上り信号／下り信号）を所定の電力で授受可能な範囲として規定される。また、移動通信システム１０は、例えばＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多元接続）方式の携帯電話用通信システムとして構成することができる。
【０００９】
本実施形態にかかる送受信装置１２は、大別して基地局装置（ＢＴＳ）２０および中継機構２２を含む。中継機構２２は、ＢＴＳ２０とアンテナ１８−ｉとの間に介在しており、一つのリピータ親機２４、各アンテナ１８−ｉに対応するリピータ子機２６−ｉ（ｉ＝０，１，・・・，ｎ−１）、および複数の遅延要素２８−ｉ（ｉ＝０，１，・・・，ｎ−１）を含む。リピータ親機２４は、信号を合成／分配する機能を備えており、受信に際しては各アンテナ１８−ｉからの信号（受信信号）を合成し（すなわち、合成信号の生成）、他方、送信に際してはＢＴＳ２０からの信号を各アンテナ１８−ｉに分配する。すなわちリピータ親機２４は、本発明にかかる合成処理部に相当する。なお、リピータ親機２４およびリピータ子機２６−ｉには光／電気信号変換機能を与えることができ、その場合、リピータ親機２４とリピータ子機２６−ｉとの間では光信号による通信が行われる。
【００１０】
遅延要素２８−ｉは、複数のアンテナ１８−ｉのそれぞれで受信された受信信号をそれぞれ異なる遅延量で遅延させる。各遅延要素２８−ｉによる遅延量の設定については、後述する。なお、リピータ親機２４とリピータ子機２６−ｉとの間を光通信とする場合、この遅延要素２８−ｉは、例えば、リピータ親機２４とリピータ子機２６−ｉとの間の光ケーブル自身で構成することができる。すなわち、リピータ親機２４とリピータ子機２６−ｉとの間の各ケーブルの長さを調整することで、所望の遅延量および遅延差を与えることができる。ただし、それはあくまでも一例であって、電気信号の段階で遅延させてもよいし、遅延要素２８−ｉとして所定の素子あるいは回路を用いてもよい。電気信号の段階で遅延させる手段としては、同軸ケーブル（例えば漏洩同軸ケーブル）やＳＡＷ遅延素子等がある。
【００１１】
また、図２に示すように、受信処理部（ＲＸ）３０は、増幅、フィルタリング、周波数変換処理等を行い、リピータ親機２４で生成された合成信号から、互いに直交する複素ベースバンド信号のＩ信号およびＱ信号を取り出す。相関器３２は、それらＩ信号およびＱ信号と既知信号とに基づいて複素相関値を取得する。サーチャ３４は、複素相関値のピークとなるタイミング（または位相）を取得する。なお、図２は、位置検出に関する構成要素のみを示したものであって、実際にはＢＴＳ２０は他の構成要素も含む。また、受信処理部３０、相関器３２およびサーチャ３４自体については、公知の装置構成に対する大幅な変更は要しないし、通常の信号処理（すなわち種々のサービスのための信号処理等）にも用いられる。
【００１２】
さて、サーチャ３４で取得された複素相関値のピークとなるタイミングから、位置検出部３６において、移動端末１４の存在する通信エリアＡｉが特定される。ここで、図３を参照してその原理について説明する。図３は、それぞれ異なる通信エリア（Ａ０，Ａ１，Ａ２）に対応する三つのアンテナ（１８−０，１８−１，１８−２）で受信された受信信号の波形が、送受信装置１２内の各要素によってどのように変化するかを示す模式図である。図３（ａ）は、遅延要素（２８−０，２８−１，２８−２）に入力される前の受信信号の波形（Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２）、図３（ｂ）は、遅延要素（２８−０，２８−１，２８−２）から出力された後の受信信号の波形（Ｒｌ０，Ｒｌ１，Ｒｌ２）、図３（ｃ）はリピータ親機２４において図３（ｂ）の三つの波形が合成された合成信号の波形（Ｒｔ）、また図３（ｄ）は、相関器３２によって取得された相関値の波形（Ｃｚ）である。なお、図３の（ａ）〜（ｄ）は、基準タイミング（すなわち横軸の左端）を全て同じにして描かれているが、これら基準タイミングの実時刻は各図（各過程）において異なるものであることに注意されたい。また、図３（ｃ）は、図３（ｂ）に示した波形に基づく部分のみ示しており、実際の波形とは異なるものであることにも注意されたい。
【００１３】
図３（ａ）および（ｂ）に示すように、複数のアンテナ（１８−０，１８−１，１８−２）のそれぞれで受信された受信信号に対する遅延量（τ０，τ１，τ２）は、それぞれ異なる値に設定される。図３の例では、受信信号Ｒ０に対する遅延量τ０、受信信号Ｒ１に対する遅延量τ１、および受信信号Ｒ２に対する遅延量τ２は、τ０＜τ１＜τ２となるように設定されている。ここで、上述したように、遅延量をケーブルの長さで調整する場合には、受信信号Ｒ０を通すケーブルの長さをＬ０、受信信号Ｒ１を通すケーブルの長さをＬ１、受信信号Ｒ２を通すケーブルの長さをＬ２とするとき、Ｌ０＜Ｌ１＜Ｌ２とすればよい。そして、それぞれ遅延された受信信号（Ｒｌ０，Ｒｌ１，Ｒｌ２）は、リピータ親機２４で一つの信号（合成信号Ｒｔ）に合成され（図３（ｃ））、この合成信号Ｒｔから相関器３２において相関値Ｃｚが取得される（図３（ｄ））。
【００１４】
ここで注目すべきは、図３（ｄ）に示すように、各アンテナ（１８−０，１８−１，１８−２）で受信された受信信号に対応する相関値が、互いに重なり合うことなく、異なる時間帯（Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２）に出現していることである。遅延量（τ０，τ１，τ２）を適切に設定することで、このような相関値の分離が可能となることは、当業者であれば容易に理解できよう。具体例で説明すると、通信エリアＡｉの最大半径を３０［ｍ（メートル）］、信号伝搬速度を３×１０８［ｍ／ｓ］とすると、通信エリアＡｉ内における移動端末１４の最大遅延時間差Ｔｌｍａｘは、Ｔｌｍａｘ＝３０／（３×１０８）×２＝２００［ｎｓ］（往復遅延）となる。また、ＢＴＳ２０におけるパス分離の分解能は１チップ時間長（例えば２６０［ｎｓ］、これをＴｃｈｉｐとする）程度と考えられる。そこで、各遅延量（τ０，τ１，τ２）を、ＴｌｍａｘとＴｃｈｉｐとの和より大きいステップ、例えば５００［ｎｓ］（＝０．５［μｓ］）のステップで段階的に設定すれば（すなわち、図３の例ではτ０＝０．５［μｓ］，τ１＝１［μｓ］，τ２＝１．５［μｓ］と設定する）、各アンテナ１８−ｉに対応する相関値を時間軸上で分離することが可能となる。その場合、各時間帯（Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２）の基準タイミングからの時間は、時間帯Ｔ０：０．５〜１［μｓ］、時間帯Ｔ１：１〜１．５［μｓ］、時間帯Ｔ２：１．５〜２［μｓ］となる。
【００１５】
時間的に分離された相関値Ｃｚのピークから移動端末１４の属する通信エリアＡｉを特定するのは容易である。すなわち、位置検出部３６は、所定時間範囲内、すなわち処理対象たる受信信号の基準タイミングから所定の時間内（図３（ｄ）の例では基準タイミングから時間帯Ｔ２の終了時点まで）で、相関値Ｃｚが最大となるピークタイミングｔｐを検出し、さらにそのタイミングｔｐがどの時間帯に含まれるかを検出する。図３（ｄ）の場合、相関値Ｃｚが最大となるピークタイミングは、時間帯Ｔ１内にある。そして、位置検出部３６は、記憶部３８に格納される時間帯と通信エリアＡｉとの対応関係を示す情報を参照し、相関値Ｃｚが最大となるピークタイミングの含まれる時間帯に対応する通信エリアＡｉを取得する。図３の場合、記憶部３８には、時間帯Ｔ０と通信エリアＡ０（の識別コード）、時間帯Ｔ１と通信エリアＡ１、時間帯Ｔ２と通信エリアＡ２が、それぞれ対応づけて格納されており、位置検出部３６は、移動端末１４の属する通信エリアＡｉとして、時間帯Ｔ１に対応する通信エリアＡ１を取得する。すなわち、本実施形態による通信エリアＡｉの特定は、既知信号との相関値が最も高くなる受信信号を受けたアンテナ１８−ｉに対応する通信エリアＡｉ内に移動端末１４が存在するという考えに基づいている。
【００１６】
さらに、位置検出部３６は、各相関値Ｃｚのピークタイミングの基準タイミング（ここでは送受信信号の伝搬遅延＝０である場合に相関値Ｃｚがピークとなるタイミング）からの遅延時間δｔｉ（ｉ＝０，１，・・・，ｎ−１）を取得することによって、より精度良く移動端末１４の位置を取得することができる。すなわち、遅延時間δｔｉは移動端末１４とアンテナ１８−ｉとの距離に比例するから、信号伝搬速度をｖ（≒３×１０８［ｍ／ｓ］）とすると、各アンテナ１８−ｉから移動端末１４までの距離ｌｉ（ｉ＝０，１，・・・，ｎ−１）は、δｔｉが往復の伝搬遅延として観測されることを考慮し、ｌｉ  ＝  ０．５  ×  ｖ  ×  δｔｉとして取得することができる。そこで、例えば、複数の相関値Ｃｚの大きい方から二つについて対応する各アンテナ１８−ｉの所在位置を中心とする半径ｌｉの円を取得し、それら二つの円の交点となる位置座標を移動端末１４の所在位置と見なすことができる。また、例えば、三つ以上のアンテナ１８−ｉ（この場合も相関値Ｃｚの大きい方から所定数選択するのが好適である）についてそれぞれ上記円を取得し、円の交点となる複数の位置座標に基づいて（例えばそれら複数の位置座標に対する距離の和が最小となる位置として）移動端末１４の所在位置を取得してもよい。なお、これらの場合、記憶部３８にはさらに各アンテナ１８−ｉの位置座標（例えば緯度および経度）を示す情報を格納しておき、位置検出部３６はその情報に基づいて移動端末１４の位置座標を取得すればよい。
【００１７】
こうして取得された移動端末１４の存在する通信エリアＡｉあるいは位置座標を示す情報（例えば通信エリアの識別コードまたは緯度・経度）は、例えば所定の上り信号の適切な位置に含められ、ＢＴＳ２０から移動端末１４の位置を把握する上位の端末位置管理サーバ（図示せず）に送信される。端末位置管理サーバに蓄積された各移動端末１４のより詳細な位置情報は、種々のサービスあるいは制御において有効に利用される。
【００１８】
ところで、従来の一般的な移動通信システムでは、通常、移動端末１４が複数の基地局エリアからなる位置登録エリアの境界を通過しない限り、位置情報の更新は実行されなかった。これに対し、本実施形態にかかる移動通信システム１０では、ＢＴＳ２０から移動端末１４に向けて位置検出を行うための制御信号を送信し、移動端末１４にその制御信号の応答として位置検出用信号を発信させるため、所望のタイミングで必要に応じて上述した位置検出を実行することができる。その具体例を図４を参照して説明すると、ＢＴＳ２０は、上位装置４０（例えば上述した端末位置管理サーバ）から位置情報要求を受け取ると（ステップＳ１０）、移動端末１４に対し、位置検出用信号の送信を要求する制御信号（下り信号）を送信する（ステップＳ１１）。すると移動端末１４は、その応答として位置検出用信号（上り信号）を送信する（ステップＳ１２）。ここで、位置検出用信号は、例えば、移動端末１４の識別ＩＤを含む所定の信号とすればよい。そして、ＢＴＳ２０は、上述した手法により移動端末１４の属する通信エリアＡｉを検出し（ステップＳ１３）、その検出結果を含む位置通知情報を上位装置４０に送信する（ステップＳ１４）。このようなポーリング方式を採用することで、本実施形態にかかる移動通信システム１０は、所望のタイミングで移動端末１４の位置を取得することができる。
【００１９】
ところで、特許文献２には、基地局装置に接続された複数のアンテナにそれぞれ遅延量の異なる遅延要素を付加したシステムが開示されている。しかしながら、特許文献２のシステムで用いられる遅延要素は、移動端末の位置検出を目的として用いられているものではなく、全く別の目的を達成するため、すなわち人為的な周波数選択制フェージング環境を構築し、パスダイバーシチ機能を促進させることによって、短周期フェージングを軽減するために用いられるものである。この特許文献２には、本願発明の目的とするところの「移動端末の位置検出」については一切示唆されておらず、また、位置検出に不可欠な装置構成あるいは手順の開示等も一切無い。すなわち、特許文献２の記載は、本願発明に特徴的な技術的思想の動機付けとはなり得ないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる移動通信システムおよび送受信装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる基地局装置の要部についての概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態にかかる送受信装置内での受信信号の時間波形の変化の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる移動通信システムにおける移動端末の位置検出に関するシーケンス図である。
【符号の説明】
１０  移動通信システム、１２  送受信装置、１４  移動端末、１６  通信回線網、１８−ｉ（ｉ＝０，１，２，・・・，ｎ−１）  アンテナ、２０  基地局装置（ＢＴＳ）、２２  中継機構、２４  リピータ親機、２６−ｉ（ｉ＝０，１，２，・・・，ｎ−１）  リピータ子機、２８−ｉ（ｉ＝０，１，２，・・・，ｎ−１）  遅延要素、３０  受信処理部、３２相関器、３４  サーチャ、３６  位置検出部、３８  記憶部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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