(57)【要約】      （修正有）【課題】  移動体通信システムにおける端末位置の検出方法において、位置検出の成功率および検出精度を向上させる。【解決手段】  受信信号を記録するメモリ、受信時刻を記録するカウンタ、カウンタ値を一時保存するレジスタ、メモリに関する情報を記録する位置モジュール情報テーブル、MAC処理に関する情報を記録するMAC情報テーブルを用意する。位置モジュール割込み発生時にカウンタの値をレジスタに保存し、位置モジュール情報テーブルにカウンタの値を記録する。またデータリンク割込み発生時にレジスタに記憶されたカウンタ値をMAC情報テーブルに保存する。基地局MACアドレス、端末MACアドレスと信号タイプを用いてMAC情報テーブルから該当レコードRMを検索し、レコードRMとカウンタ値が一致するレコードRLを位置モジュール情報テーブルから検索する。レコードRLに記録されているバッファIDに該当する、メモリ上の信号データを位置検出用のパケットとみなす。【選択図】  図８
2005130154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線端末と基地局間で送受信される測位信号を複数の測定基地局装置において受信し、該測位信号の各測定基地局装置における受信タイミングから求められる上記測位信号の伝搬時間差を用いて該無線端末の位置を検出する端末測位システムにおける測定基地局装置であって、
無線モジュールと位置検出モジュールと基地局制御部とネットワークに接続されるインターフェース部とを有し、
上記無線モジュールは、受信された信号を上記位置検出モジュールに出力し、上記受信信号のアドレス解析を行って該アドレス解析が終了した場合に該アドレス解析の結果を通知するアドレス解析通知信号を上記基地局制御部へ出力し、
上記位置検出モジュールは、上記無線モジュールから入力される受信信号を記録する第１のメモリと、上記受信信号が上記第１のメモリに記録される時刻を測定するカウンタと、該記録時刻におけるカウンタ値を記憶するレジスタとを有し、上記受信信号の記録を通知する記録通知信号を上記基地局制御部へ出力し、
上記基地局制御部は、上記インターフェース部を介して通知される上記測位信号のアドレス情報を記憶し、上記記録通知信号が入力された場合に、上記レジスタに記憶されたカウンタ値を記憶し、上記アドレス解析通知信号が入力された場合に、上記アドレス解析結果と上記レジスタに記憶されたカウンタ値とを記憶し、上記アドレス解析結果と上記測位信号のアドレス情報との比較に基づいて上記アドレス解析された信号が測位信号であるか否かを判断し、該アドレス解析された信号が測位信号であると判断された場合は該アドレス解析された信号に対応するカウンタ値と同一のカウンタ値に対応する受信信号を上記測位信号として上記第１のメモリから読み出すことを特徴とする測定基地局装置。
【請求項２】
請求項１記載の測定基地局装置であって、
上記無線モジュールは、受信された無線信号をベースバンド信号に変換する無線部と、該ベースバンド信号の入力を受けて信号の受信を検出するベースバンド部とを有し、上記ベースバンド信号を上記受信信号として上記位置検出モジュールに出力し、上記信号の検出を通知する信号検出通知信号を上記位置検出モジュールに出力し、
上記位置検出モジュールは、上記第１のメモリを制御する位置検出制御部を有し、上記位置検出制御部は、上記位置検出通知信号の入力に応答して上記第１のメモリに該ベースバンド信号を一定長記録後、記録を停止する指示を出し、上記レジスタは、上記第１のメモリへのベースバンド信号の記録に応じて上記カウンタのカウンタ値を記録することを特徴とする測定基地局装置。
【請求項３】
請求項２記載の測定基地局装置であって、
上記第１のメモリは複数のバッファ領域を有し、上記受信信号はそれぞれ異なるバッファ領域に記録され、
上記基地局制御部は上記記録通知信号が入力された場合に、上記受信信号が記録されたバッファ領域を示すバッファ領域情報を上記カウンタ値とあわせて記憶し、上記受信信号を上記第１のメモリから読み出す際には該カウンタ値に対応する該バッファ領域情報が示すバッファ領域から読み出しを行うことを特徴とする測定基地局装置。
【請求項４】
請求項３記載の測定基地局装置であって、
上記基地局制御部は、第２のメモリと処理部とを有し、上記第２のメモリは上記インターフェース部を介して通知される上記測位信号のアドレス情報とアドレス情報テーブルと上記メモリに記録された信号についての情報を記録する記録信号テーブルとを記録し、
上記処理部は、
上記位置検出制御部からの記録通知信号の入力に対応して、上記記録信号テーブルに、上記レジスタに記録されたカウンタ値及び上記位置検出モジュールから通知される上記信号が記憶された上記第１のメモリ上のバッファＩＤ情報とを記録し、
上記無線モジュールからのアドレス解析通知信号の入力に対応して、上記アドレス情報テーブルに、上記レジスタに記録されたカウンタ値および上記アドレス解析された信号のアドレス情報とを記録し、
該記憶されたアドレス情報と上記測位信号のアドレス情報とが一致する場合は、上記アドレス情報テーブルに記録されたカウンタ値と同じカウンタ値を上記記録信号テーブルから検索し、
該検索に成功した場合に、該カウンタ値に対応するバッファＩＤに記憶された信号を上記測位信号と判断することを特徴とする測定基地局装置。
【請求項５】
請求項１記載の測定基地局装置であって、上記測位信号のアドレス情報は、上記無線端末のアドレスと上記基地局のアドレスと測位信号の信号タイプとを含み、上記アドレス解析は、上記受信信号の送信元アドレスと宛先アドレスと信号タイプとを判断する処理であることを特徴とする測定基地局装置。
【請求項６】
請求項５記載の測定基地局装置であって、上記測位信号のアドレス情報は、該測位信号の信号種別を含み、上記アドレス解析は、上記受信信号の信号種別の判定を含むことを特徴とする測定基地局装置。
【請求項７】
請求項１記載の測定基地局装置であって、上記測位信号と判断された信号を上記第１のメモリから読み出して該読み出した信号の情報を受信信号情報として上記インターフェース部を介して位置計算サーバに送信することを特徴とする測定基地局装置。
【請求項８】
請求項７記載の測定基地局装置であって、上記読み出した信号に対応するカウンタ値を上記受信信号情報とあわせて送信することを特徴とする測定基地局装置。
【請求項９】
無線端末と、該無線端末と無線通信を行う基地局と、上記無線端末と上記基地局間で送受信される測位信号を受信する複数の測定基地局装置と、該基地局と該複数の測定基地局装置とネットワークを介して接続される位置測定サーバとを有し、該複数の測定基地局装置の各測定基地局における該測位信号の受信タイミングから求められる上記測位信号の伝搬時間差を用いて該無線端末の位置を検出する端末位置検出システムの上記測定基地局装置における測位信号識別方法であって、
上記ネットワークを介して上記位置測定サーバから上記測位信号のアドレス情報を受信して記憶し、該アドレス情報を識別するための識別子を付与し、
無線モジュールにおいて、無線信号を受信し、該受信信号を位置検出モジュールに出力し、該受信信号のアドレス解析を行い、該アドレス解析が終了した場合に該アドレス解析の結果を通知するアドレス解析通知信号を基地局制御部へ出力し、
カウンタを有する上記位置検出モジュールにおいて、上記無線モジュールから入力される受信信号を第１のメモリに記録し、該記録した信号を識別し、該アドレス情報と対応づけるための識別子を付与し、上記受信信号の記憶を通知する記録通知信号を上記基地局制御部へ出力し、
上記基地局制御部において、上記記録通知信号が入力された場合に、上記アドレス解析結果と上記位置検出信号のアドレス情報との比較に基づいて上記アドレス解析された信号が測位信号であるか否かを識別し、該アドレス解析された信号が位置検出信号であると判断された場合は該アドレス解析された信号に付与された識別子と同一の識別子を持つ受信信号を上記測位信号として上記第１のメモリから読み出すことを特徴とする測位信号識別方法。
【請求項１０】
請求項９記載の測位信号識別方法であって、
上記無線モジュールにおいて、受信された無線信号をベースバンド信号に変換し、該ベースバンド信号を上記受信信号として上記位置検出モジュールに出力し、該ベースバンド信号の入力を受けて信号の受信を検出し、上記信号の検出を通知する信号検出通知信号を上記位置検出モジュールに出力し、
上記位置検出モジュールの上記第１のメモリを制御する位置検出制御部において、上記位置検出通知信号の入力に応答して上記第１のメモリに該ベースバンド信号の記録を指示し、上記レジスタは、上記第１のメモリへのベースバンド信号の記録に応じて上記カウンタのカウンタ値を記録することを特徴とする測位信号識別方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の測位信号識別方法であって、
上記第１のメモリは複数のバッファ領域を有し、上記受信信号はそれぞれ異なるバッファ領域に記録され、
上記基地局制御部は、上記記録通知信号が入力された場合に、上記受信信号が記録されたバッファ領域を示すバッファ領域情報を上記カウンタ値とあわせて記憶し、上記受信信号を上記第１のメモリから読み出す際には該カウンタ値に対応する該バッファ領域情報が示すバッファ領域から読み出しを行うことを特徴とする測位信号識別方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の測位信号識別方法であって、
上記基地局制御部は、第２のメモリと処理部とを有し、上記第２のメモリに上記インターフェース部を介して通知される上記測位信号のアドレス情報とアドレス情報テーブルと上記メモリに記録された信号についての情報を記録する記録信号テーブルとを記録し、
上記処理部は、
上記位置検出制御部からの記録通知信号の入力に対応して、上記記録信号テーブルに、上記レジスタに記録されたカウンタ値及び上記位置検出モジュールから通知される上記信号が記憶された上記第１のメモリ上のバッファＩＤ情報とを記録し、
上記無線モジュールからのアドレス解析通知信号の入力に対応して、上記アドレス情報テーブルに、上記レジスタに記録されたカウンタ値および上記アドレス解析された信号のアドレス情報とを記録し、
該記憶されたアドレス情報と上記測位信号のアドレス情報とが一致する場合は、上記アドレス情報テーブルに記録されたカウンタ値と同じカウンタ値を上記記録信号テーブルから検索し、
該検索に成功した場合に、該カウンタ値に対応するバッファＩＤに記憶された信号を上記測位信号と識別することを特徴とする測位信号識別方法。
【請求項１３】
請求項９記載の測位信号識別方法であって、上記測位信号のアドレス情報は、上記無線端末のアドレスと上記基地局のアドレスを含み、上記アドレス解析は、上記受信信号の送信元アドレスと宛先アドレスとを判断する処理であることを特徴とする測位信号識別方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の測位信号識別方法であって、上記測位信号のアドレス情報は、該測位信号の信号種別を含み、上記アドレス解析は、上記受信信号の信号種別の判定を含むことを特徴とする測位信号識別方法。
【請求項１５】
請求項９記載の測位信号識別方法であって、上記測位信号と判断された信号を上記第１のメモリから読み出して該読み出した信号の情報を受信信号情報として上記インターフェース部を介して位置計算サーバに送信することを特徴とする測位信号識別方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の測位信号識別方法であって、上記読み出した信号に対応するカウンタ値を上記受信信号情報とあわせて送信することを特徴とする測位信号識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体通信システムにおける端末の位置検出方法及び位置検出システム、並びに位置検出装置を備えた無線基地局装置に関する。特に、端末と複数の基地局間における信号の伝搬時間差を利用し、三辺測量によって端末座標を求める位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、端末の位置を検出するためのシステムとしてはGPSが最も広く利用されている。GPSの精度は約１ｍから１０ｍ程度であり、地域に関わらず世界中で利用できるという強みをもっている。しかし、衛星を利用して端末位置を測定するという仕組みのために、比較的利用要求の多い屋内や地下街、市街地における高層ビル街など、衛星からの電波が遮断されがちなエリアでは使用できないという欠点を持っている。
【０００３】
このことから、携帯電話などの移動体通信システムを利用した位置検出システムが幾つか提案されている。特開平7-181242号公報（特許文献１）では、CDMA方式のデジタル移動通信システムにおいて、4つの基地局から送信されるPN符号の送信時の時間差を取得し、端末位置の座標を計算する。このように複数の無線基地局と、無線端末間におけるそれぞれの信号伝搬時間の差を求め、双曲線の交点を求める計算によって端末座標を求める方法は「TDOA(Time Difference of Arrival)」方式とよばれ、移動体通信システムにおける位置検出方法として広く用いられている。
【０００４】
TDOA方式以外の位置検出方法としては、基地局のCS-ID（セルステーションアイディー）を利用した方法がある。特開2000‐156882号公報（特許文献２）では、端末が通信している基地局付近を端末の位置情報とする。このとき、基地局のカバー範囲内が端末位置の精度となるため、一般に数十から数百ｍ程度の検出精度となる。
【０００５】
これら従来の位置検出システムは主に携帯電話網上に構成されている。携帯電話網は現在最も広く普及しており、位置検出システムも大きな普及が見込まれている。
【０００６】
一方で、IEEE（米国電気電子学会）で定められた無線LANの規格であるIEEE802.11bやIEEE802.11ａなどによる通信環境が急速に普及しつつある。無線LANを用いた端末の位置検出システムが荻野敦、外５名，「無線ＬＡＮ統合アクセスシステム（１）  位置検出システムの検討」，２００３年総合大会講演論文集，電子情報通信学会，Ｂ−５−２０３，ｐ．６６２（非特許文献１）に示されている。このシステムは、端末と基地局との間で交わされる無線信号を、上記基地局とは別の複数の基地局が受信し、それぞれ計測した受信時間に基づいて、上記端末の位置を決定することを特徴するシステムである。そのため、この端末の位置決定に関する誤差の統計的性質は、上記システムの電波伝搬環境に依存する。一方、コスト効果の高い構成内容を持つシステムの導入が望まれている。
【０００７】
【特許文献１】特開平7-181242号公報
【０００８】
【特許文献２】特開2000‐156882号公報
【非特許文献１】荻野敦、外５名，「無線ＬＡＮ統合アクセスシステム（１）  位置検出システムの検討」，２００３年総合大会講演論文集，電子情報通信学会，Ｂ−５−２０３，ｐ．６６２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記「無線ＬＡＮ統合アクセスシステム（１）  位置検出システムの検討」においては、端末と基地局間で交わされる信号を他の複数の測定基地局が受信し、測定基地局装置内の信号記録領域に保存する。各測定基地局は受信時刻を同時に記録し、受信時刻の差によって信号の伝搬時間差が算出され、端末座標の計算が可能となる。このとき、位置検出を行うために交わされる信号以外に、他の端末の通信による信号や、基地局間、もしくは基地局と端末間の制御用信号などが送受信されている。このため、測定基地局が位置検出用の信号を待ち受けて記録している時間中に、位置検出用の信号以外の信号が送信されるとその信号は複数の測定基地局に記録される。結果として、測定基地局の記録領域に、測定用の信号と、それ以外の通常の通信信号が順不同で信号記録領域に保存されることになる。位置検出を正しく行うためには、これら複数の信号の中から位置検出用の信号を正しく選択する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、測定基地局が受信する複数の信号の中から位置検出用信号を正しく選択するための構成と方法を提示するものである。測定基地局は、信号を受信しMACアドレスや信号タイプなど、信号が持っている情報を解析する受信系と、信号データをメモリに記録し、蓄積する記録系の２つを持っている。また、受信系で処理された信号情報と、記録系で記録された信号データとを対応付けるためのラベリングを行う機構を備える。測定基地局は位置検出用信号の情報を予め取得しており、受信系で解析された信号情報と比較を行う。信号情報が一致した場合は位置検出用信号を受信したとみなす。次に、受信系で処理された位置検出用信号の信号情報と、記録系で記録された信号データを対応づける必要がある。信号情報と信号データには予めラベリングが施されており、ラベルを比較することで信号情報と信号データを対応づけられる。以上の手順により、複数の受信信号の中から位置検出用信号を選択することができる。測定基地局が選択した位置検出用の信号データと受信時刻を位置計算サーバへ転送し、位置計算サーバが信号データと受信時刻を元に端末位置座標の計算を行うことで、端末座標を正しく算出できる。
【発明の効果】
【００１１】
以上、本発明により、移動体通信システムにおける位置検出システムにおいて、位置検出用信号の情報を記憶領域内の信号データと対応付け、複数の信号の中から正しく所望の信号を選択することができる。その結果として、位置検出システムの端末座標の検出確率を向上させ、検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（Ａ）位置検出モジュールを既存基地局に付加する形態
図１は位置検出システムの全体を示す図である。システムは位置検出が行われる端末１００と、端末１００と無線通信を行う基地局１１０と、位置検出のための測定を行う測定基地局１１１、１１２、１１３、位置検出のための演算を行う位置検出サーバ１２０、各基地局が有線接続されているＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）１３０から構成される。全基地局の座標は、あらかじめ測定により既知であるものとする。端末位置の検出を行うための、信号の処理の流れを以下に説明する。無線ＬＡＮの基地局は元々非同期であるため、初めに全基地局を同期させる必要がある。基地局１１０が端末１００に同期用信号を送信する。このとき、基地局１１０の信号送信時刻をTp1_b0とする。測定基地局１１１、１１２、１１３は、この信号を傍受する形で受信する。このとき、各測定基地局の信号受信時刻をRp1_b1、Rp1_b2、Rp1_b3とする。これらの時刻は、それぞれの測定基地局が持っているクロックで測定される値である。各時刻を元に、基地局１１０から測定基地局１１１、１１２、１１３への信号伝搬時間を式１で表すことができる。
【００１３】
【数１】
2005130154.tif 000003
【００１４】
このとき、Tp1_b1 は測定基地局１１１への伝搬時間、Tp1_b2は測定基地局１１２への伝搬時間、 Tp1_b3は測定基地局１１３への伝搬時間であり、C_diffb0_b1は基地局１１０と１１２のクロック差、C_diffb0_b1は基地局１１０と１１２のクロック差、C_diffb0_b1は基地局１１０と１１３のクロック差である。Tp1_b0は測定できないため、未知である。また、基地局間の距離と、信号伝搬時間を距離に換算した値が等しくなることから、式２が成り立つ。
【００１５】
【数２】
2005130154.tif 000004
【００１６】
Db1は基地局１１０と１１１間の距離、Db2は基地局１１０と１１２間の距離、Db3は基地局１１０と１１３間の距離を表す。各基地局の座標は既知であり、ｃは光速を表す。式２の基地局間距離を元に基地局間の距離差を表すと式３になる。
【００１７】
【数３】
2005130154.tif 000005
【００１８】
式３より、測定基地局間のクロック差を求めることができる。クロック差による補正を行うことで、測定基地局間の同期を実現することができる。
【００１９】
次に端末位置を検出するための測定について説明する。端末１００が基地局１１０に同期用信号に対する応答信号を送信する。端末の信号送信時刻をTp2_mとする。このとき、同期の場合と同様に、応答信号を傍受する形で、測定基地局が応答信号を受信する。測定基地局１１１が信号を受信した時刻をRp2_b1、測定基地局１１２が信号を受信した時刻をRp2_b2、測定基地局１１３が信号を受信した時刻をRp2_b3とする。端末と測定基地局間の距離と伝搬時間が等しいことから、式４が成り立つ。
【００２０】
【数４】
2005130154.tif 000006
【００２１】
Dm1は端末と基地局１１１間の距離、Dm2は端末と基地局１１２間の距離、Dm3は端末と基地局１１３間の距離を表す。またTp2_mの値は測定できないため、未知である。式４を元に、端末と測定基地局間の距離差を表すと、式５になる、
【００２２】
【数５】
2005130154.tif 000007
【００２３】
式５より、端末座標（Xm, Ym）を求めることができる。以上の手順を踏まえ、位置検出処理フローの全体をタイミングチャートで表したのが、図２である。縦軸に時間軸をとっており、実線の矢印が有線区間の通信を表しており、破線の矢印が無線区間の通信を表している。
【００２４】
まず初めに、端末１００が基地局１１０と通信している状態において、位置検出サーバ１２０に対して位置検出要求を送信する。その際、位置検出要求メッセージ内に端末が現在利用している周波数の情報を付加する。位置検出サーバ１２０は、周波数情報に記録されている周波数を監視する命令を、測定基地局１１１、１１２、１１３に対して送信する。各測定基地局は、この監視命令を受けて位置検出に利用する周波数の監視を始める。サーバ１２０は、全ての測定基地局から監視命令の応答が返ってきたことを確認する。確認が終了したら、サーバ１２０は同期用の信号を端末へ送信する。同期信号は基地局１１０を経由して無線区間を伝達する。このとき、監視状態にある各測定基地局も同期用信号を受信し、信号の受信時刻を測定する。端末は、同期用信号の応答としてサーバ１２０へ応答信号を送信する。応答信号は、同期用信号と同様に基地局１１０を経由してサーバ１２０へ伝達される。無線区間における応答信号は、各測定基地局にも受信され、各測定基地局は応答信号の受信時刻を測定する。次に、各測定用基地局は、同期用信号データとその受信時刻、応答信号データとその受信時刻をサーバへ送信する。信号データとその受信時刻を受け取ったサーバ１２０は、同期用信号の受信時刻を元に測定基地局のクロック差を算出、補正を行うことで擬似的な同期を確立する。そして応答信号データとその受信時刻より、端末位置の座標を算出する。算出結果は、要求元の端末へ返送され、端末上で自位置を確認することができる。なお、測定基地局が基地局を兼ねる構成でも良い。
図３は本発明における実施形態（A）の全体図を示すものである。無線基地局は信号処理を行う無線モジュール３００と、基地局全体の制御を行う基地局制御部３１１から構成される。位置検出機能は、モジュール３０６として基地局装置にアドオンする形で備えられる。
【００２５】
無線モジュール３００は無線信号を受信するアンテナ３０１、アナログ高周波を処理する無線部３０２、ベースバンド帯域の信号を処理するベースバンド処理部３０３、データリンク層の処理を行うデータリンク層制御部３０４から構成される。また、無線部３０２とベースバンド処理部３０３間の信号バスからIQ信号データを直接位置検出モジュールのボード上に転送するためのデータ線３０５を備える。位置検出モジュール３０６は、信号データをキャプチャするためのメモリ３０７と、受信信号の記録処理が完了した時刻やデータリンク制御部３０４の処理が完了した時刻を決定するためのカウンタ３０８と、カウンタ値を一時記録できるレジスタ３０９と、これらの処理を制御する制御部３１０から構成される。受信信号がベースバンド処理部３０３へ入ってくると、ベースバンド処理部３０３は無線信号検出信号を発生し、３１６を経由して位置検出モジュール３０６へ送られる。位置検出モジュールは、無線信号検出信号を受信すると、一定の長さ（例えばプリアンブル長１９２Bit）分を記録し、停止する。無線基地局全体を制御する基地局制御部３１１は、CPU３１２とメモリ３１３から構成される。位置検出制御部３１０は受信信号をメモリ３０７へ記録し、記録が完了したことを通知するための割込み信号である位置モジュール割込み信号３１３を発生する。また、データリンク層制御部３０４は、データリンクプロトコルの処理が完了したことを通知する割込み信号である、データリンク割込み信号３１２を発生する。基地局制御部３１１は、位置モジュール割込み信号と、データリンク割込み信号を受信し、CPU３１２とメモリ３１３の上で動作するソフトウェアにて、位置検出信号の選別を行うための処理を実行する。位置検出信号の選別について概要を説明する。基地局制御部３１１は、無線モジュール３００内で解析される信号情報と、位置検出信号の情報を比較し、一致する信号情報を検索する。一致する信号情報が見つかったら、位置検出モジュール内で記録されている信号データとの対応付けを行う。測定基地局は、対応づけられた信号データを位置検出信号とみなし、信号データとその受信時刻を位置計算サーバへ送信する。位置計算サーバは、受け取った信号データと受信時刻とを用いて位置計算を行い、端末座標を算出する。
【００２６】
図４にメモリ３０７の構成を示す。メモリ３０７は複数のバッファ領域に区切られ、１つのバッファ領域に1つの受信信号データが格納される。各バッフアにはIDが割り当てられており、基地局制御部３１１で識別を行う。バッファはID番号の順に使用され、受信信号のデータが時系列順に記録される。基地協制御部３１１は、各バッファ領域のアドレスを把握しており、直接参照できる。バッファの数は有限個であるが、用意したバッファを全て使い切った場合に、最も古いデータが格納されたバッファから順に再利用していくという方法を用いても良い。その場合、位置検出に関係のない制御用信号などによってバッファが全て使用されてしまうということを避けることができ、耐干渉性を向上させることができる。
【００２７】
図５は、位置検出モジュール上のメモリに記録したデータに関する情報を管理するテーブルの構成を示している。位置モジュール情報テーブル５０１は位置検出モジュール内のメモリに記録された受信信号データに関する情報を記録するために使用される。位置モジュール情報テーブル５０１はメモリバッファの数と同数のレコードに区切られており、各レコード内にメモリ記録終了時のカウンタ値、バッファIDを記録する。全てのレコードを使い切った場合、メモリバッファと同様に一番古いレコードから再利用する。MAC情報テーブル５０２はデータリンク制御部３０４の処理時に情報が記録される。位置モジュール情報テーブル５０１と同様に複数のレコードに区切られ、各レコードにはカウンタ値、基地局のMACアドレス、端末のMACアドレス、信号の種類が記録される。位置モジュール割込みが発生したときに、位置モジュール情報テーブル５０１内のレコードに情報が記録され、ID番号が１つ大きいレコードを次の信号情報を記録するレコード領域とする。データリンク割込みが発生したときに、MAC情報テーブル５０２内のレコードに情報が記録される。
【００２８】
図６は、位置モジュール情報テーブルとMAC情報テーブル内のレコードを対応づけ、位置検出用の信号が記録されているレコード選択する手順を示している。最初に、予めわかっている位置検出信号の基地局MACアドレスと端末MACアドレス、信号タイプを元に、MAC情報テーブル６０２内を検索する。基地局MACアドレスと端末MACアドレス、信号タイプの全てが一致するレコード６０４を特定する。次に、特定されたレコードに記録されているカウンタ値を用いて、位置モジュール情報テーブル６０１を検索する。MAC情報テーブル６０２内で特定されたカウンタ値と一致するカウンタ値を持つレコード６０３を、位置情報テーブル６０１内から特定する。特定されたレコード６０４につけられているレコードIDと同じID番号を持つメモリバッファに記録されている受信信号データを、位置検出用信号のデータとして特定する。
【００２９】
図７を用いて、カウンタとレジスタを用いた受信時刻の記録方法について説明する。以下の説明では、基地局から測定基地局へ送信され、同期信号に用いる信号タイプとしてDATA信号を、端末から測定基地局へ送信され、位置検出信号に用いる信号タイプとしてACK信号を利用することとする。DATA信号７０４が受信され、プリアンブルが検出されると、ベースバンド処理部が無線信号検出信号を発生する。位置検出モジュールは無線信号検出信号を受信すると、一定長の信号データを記録し、停止する。記録する信号の長さとして、例えばIEEE８０２．１１ｂの規格で定められているプリアンブル長１９２Bitが利用できる。所定の長さで信号の記録が完了すると、位置検出モジュールは位置モジュール割込み信号７０６を発生する。位置モジュール割込み信号７０６を基地局制御部が受信し、カウンタ７０２の値をレジスタ７０３に記憶する命令を出す。また、レジスタ７０３に記憶されたカウンタ値を位置モジュール情報テーブル内のレコード０に保存する。一方、無線モジュール内のデータリンク制御部において、MAC処理が終了した時点でデータリンク割込み信号_1７０７が発生する。
データリンク層制御部は、信号データのデータリンク層を処理した後にデータリンク割込み_1信号７０７を発生させるため、一般にデータリンク割込み_1信号７０７は位置モジュール情報信号７０６よりも遅延する。基地局制御部は、データリンク割込み_1信号７０７を検出すると、レジスタ７０３に記憶されているカウンタ値７１０をMAC情報テーブル内のレコード０に保存し、また、データリンク処理の結果解析された基地局のMACアドレス、端末のMACアドレス、信号タイプなどの情報も保存する。一般に、位置モジュール割込み信号とデータリンク割込み信号が起きる時間差は、受信信号が連続して到着する時間間隔よりも十分に短いため、上記手順により同一の信号に対するカウンタ値や信号情報が取得できる。同様にDATA信号７０４に対するACK信号７０５に対しても、データリンク層制御部が位置モジュール割込み_2信号７０８とデータリンク割込み_2信号７０９が発生させ、カウンタ７０２の値をレジスタ７０３へ値７１１として記憶する。このように、1つの信号が受信されるたびに、基地局制御部が位置モジュール情報テーブルとMAC情報テーブルのレコードに情報を記録していく。ただし、信号レベルが低いなどの理由でデータリンク処理が行われずに、MAC情報テーブル側のレコードへの記録が行われない場合も発生する。レジスタの値は、次の受信信号が記録され、位置モジュール割込み信号が発生した時点で更新される。この結果、位置モジュール情報テーブルとMAC情報テーブルのレコードに記録されているカウンタ値が一致しているときは、同一のパケットについての情報が記録されているとみなすことができる。位置検出モジュールに記録される信号に対し、信号を復調しない限りは信号の情報を特定することができないという問題に対し、位置モジュール情報テーブルとMAC情報テーブルのカウンタ値を利用することで対応付け、位置モジュールに記録された信号を取捨選択することができるようになる。また、信号の選択に信号タイプ情報を利用することで位置検出信号の選択を行うことができる。さらに、信号を送受信する基地局のMACアドレスと端末のMACアドレスを用いることで位置検出要求を出した端末に関する信号を選択し、結果として端末からの位置検出要求を適切に処理することができる。
【００３０】
以上に述べた位置検出信号の選択処理における全体のフローを図７に示す。以下にフローの説明をする。まず最初にステップ７０１で、サーバから来る位置検出用信号に関する情報を記録する。記録される情報は、基地局のMACアドレス、端末のMACアドレス、信号のタイプがある。次に、ステップ７０２で位置検出用の信号の待ちうけを行う。信号が受信されると、位置検出モジュールと無線モジュールでそれぞれの処理が開始される。ステップ７０３で、位置検出モジュールのメモリ領域に信号が記録される。次にステップ７０４で、信号の記録が終了した後に、位置検出制御部が位置モジュール割込み信号を発生する。位置モジュール割込み信号を基地局制御部が受信して、ステップ７０５にてカウンタ値をレジスタに記憶する。次に、基地局制御部は、ステップ７０６でレジスタに記憶されたカウンタ値と、信号が記録された領域のバッファIDを、位置モジュール情報テーブル５０１内のレコードRLに保存する。ステップ７０７で、次に受信される信号情報を格納する領域を確保する。
【００３１】
無線モジュールでは、ステップ７０８でデータリンク割込み信号を発生する。データリンク割込み信号の発生を受けて、ステップ７０９で基地局制御部は、レジスタの値をMAC情報テーブル内のレコードRMに保存する。次にステップ７１０で基地局制御部は、基地局MACアドレス、端末MACアドレス、信号タイプをレコードRMに保存する。ステップ７１１で次の信号情報を保存するための領域を確保する。
【００３２】
次に、位置モジュール情報テーブルの情報とMAC情報テーブルの情報を対応付けるための処理を行う。ステップ７１２で、基地局MACアドレス、端末MACアドレス、信号タイプが位置検出信号のものと一致するレコードをMAC情報テーブルから検索する。一致するレコードが存在しなければ、ステップ７０２の信号待ち受けまで処理を戻す。一致するレコードが存在すれば、次に対応するメモリ内の領域を特定するための処理を行う。ステップ７１３では、MAC情報テーブル内のレコードRMのカウンタ値と、位置モジュール情報テーブル内のレコードRLのカウンタ値を比較する。同じカウンタ値を持つレコードが位置モジュール情報テーブル内に存在しない場合、信号の選択失敗とみなし、ステップ７０２まで処理を戻す。同じカウンタ値を持つレコードが位置モジュール情報テーブル内に存在する場合は、位置検出モジュール内の信号情報と、無線基地局内の信号が対応づけられたことになる。ステップ７１４にて、位置モジュール情報テーブル内のレコードRLに記録されているバッファIDが指すメモリ領域が、位置検出用の信号が記録されているメモリ領域であると判定することができる。
【００３３】
以上に述べた位置検出信号の測定処理の後、測定基地局は選択されたメモリ領域の信号データとその受信時刻を示すカウンタ値を位置検出サーバへ送信する。位置検出サーバは、カウンタ値と信号データを用いて各測定基地局間の信号の受信タイミング差を計算する。さらに、受信タイミング差を元に位置検出計算を行い、最終的な端末座標を求めることができる。以上の方法により、測定基地局のメモリに記録された複数の信号の中から位置検出に用いる信号を選択し、正しく位置検出処理を行うことができる。
【００３４】
（B）位置検出機能を組み込んだ基地局の実施例
次に、位置検出のための機能が予め無線基地局に備えられている場合の実施例について説明する。図６は位置検出のための信号記録装置を備えた無線基地局の全体図を示している。無線基地局は、無線信号を処理するための無線部９０、ベースバンド処理部９０２、データリンク制御部９０３と、全体の処理を制御する基地局制御部９０７からなる。基地局制御部は、ＣＰＵ９０８とメモリ９０９で構成される。さらに、位置検出のために信号を記録するメモリ９０５と、信号の受信時刻を記録するカウンタ９０６とを備える。ベースバンド処理部は、信号が到着し受信動作を開始した時点で、無線信号検出信号９１０を基地局制御部へ通知する。データリンク制御部９０３は、データリンク処理が終了した時点で、処理の終了を基地局制御部９０７へ通知するためのデータリンク割込み信号９１１を通知する。
【００３５】
次に位置検出信号のキャプチャ手順について説明する。測定基地局が信号を受信し、無線信号検出信号が基地局制御部へ通知された時点で、基地局制御部はメモリへ一定長の信号データを記録し、停止する。基地局制御部は、記録した信号データとデータリンク情報にカウンタ値を付与する。これにより、解析された信号情報と記録された信号データを対応付けることができる。また基地局制御部は、データリンク制御部で解析されたMACアドレス、信号タイプを予め取得した位置検出信号の情報と比較し、一致した場合は、信号情報に付与されているカウンタ値と同じカウンタ値を保持している信号データを、位置検出信号として特定する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】位置検出システム全体図
【図２】位置検出フローチャート
【図３】基地局構成の実施例。
【図４】メモリ装置の実施例。
【図５】信号情報テーブルの説明図。
【図６】テーブル比較の説明図。
【図７】カウンタ、レジスタ使用の説明図。
【図８】処理フローの説明図。
【図９】基地局構成の実施例。
【符号の説明】
【００３７】
１００：端末、１１０：基地局、１１１：測定基地局、１１２：測定基地局、１１３：測定基地局、１２０：位置計算サーバ、１３０：有線ネットワーク２１０：測定基地局、２１１：測定基地局、２１２：測定基地局
３０１：無線モジュール、３０２：無線処理部、３０３：ベースバンド処理部、３０４：データリンク制御部、３０５：データ信号線、３０６：位置検出モジュール、３０７：メモリ、３０８：クロックカウンタ、３０９：レジスタ、３１０：位置検出制御部、３１１：基地局制御部、３１２：CPU、３１３：メモリ、３１４：データリンク割込み信号線、３１５：位置モジュール割込み信号線
５０１：位置検出モジュール上の信号情報を格納するテーブル、５０２：受信信号のデータリンク情報を格納するテーブル
６０１：位置モジュール情報テーブルTL、６０２：MAC情報テーブルTM、６０３：位置検出用信号に該当するレコードRL、６０４：位置検出用信号に該当するレコードRM
７０１：無線信号のタイムチャート、７０２：カウンタのタイムチャート、７０３：レジスタのタイムチャート、７０４：DATAタイプの信号、７０５：ACKタイプの信号、７０６：1つ目の位置モジュール割込み信号、７０７：1つ目のデータリンク割込み信号、７０８：2つ目の位置モジュール割込み信号、７０９：2つ目のデータリンク割込み信号、７１０：1つ目のレジスタに記憶されたカウンタ値保存、７１１：２つ目のレジスタに記憶されたカウンタ値保存
８０１：位置検出用信号の情報を記録するステップ、８０２：位置検出用信号を待ち受けるステップ、８０３：メモリ内に信号を記録するステップ、８０４：位置モジュール割込み信号が発生するステップ、８０５：カウンタの値をレジスタに記憶するステップ、８０６：レジスタに記憶されたカウンタ値とバッファIDを位置モジュール情報テーブル内レコードRLに記録するステップ、８０７：次に信号を記録するレコードRLを指すステップ、８０８：データリンク割込みが発生する段階、８０９：レジスタに記憶されたカウンタ値をMAC情報テーブル内レコードRMに記録するステップ、８１０：レコードRMに受信信号の情報を記録するステップ、８１１：次の受信信号情報を記録するレコードRMを指すステップ、８１２：レコードRM内の受信情報を位置検出用信号の情報を比較するステップ、８１３：レコードRM内のカウンタ値とレコードRL内のカウンタ値を比較するステップ、８１４：一致したレコードRL内のバッファIDが示すメモリ領域の信号を選択するステップ
９０１：無線処理部、９０２：ベースバンド処理部、９０３：データリンク制御部、９０４：データ信号線、９０５：メモリM、９０６：クロックカウンタ、９０７：基地局制御部、９０８：ＣＰＵ、９０９：メモリ、９１０：無線信号検出信号、９１１：データリンク割込み信号。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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