(57)【要約】【課題】トラフィックを必要最小限に抑えつつ、他局とアシストデータをやりとりすることができる無線基地局および無線基地局システムにおけるアシスト方法を提供する。【解決手段】ＧＰＳモジュール１５０は、ＧＰＳ衛星から航法メッセージを受信し、自局で受信した所定個数のエフェメリスに基づいて、基準時刻信号を生成する。未取得衛星特定部２６は、現在時刻において、エフェメリスが受信可能なＧＰＳ衛星のうち、エフェメリスを受信していないＧＰＳ衛星を未取得衛星として特定する。問合せ可能基地局特定部２８は、アルマナックと、他の無線基地局の位置情報に基づいて、未取得衛星からのエフェメリスが受信可能な他の無線基地局を特定する。ＧＰＳモジュール１５０は、特定した無線基地局から送信されてくるエフェメリスをアシストデータとして用いて、未取得衛星からのエフェメリスを受信する。【選択図】図２
2012095148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ衛星からアルマナックおよびエフェメリスを含む航法メッセージを受信し、自局で受信した所定個数のエフェメリスに基づいて、基準時刻信号を生成するＧＰＳ受信部と、
現在時刻において、前記エフェメリスが受信可能なＧＰＳ衛星のうち、前記エフェメリスを受信していないＧＰＳ衛星を未取得衛星として特定する未取得衛星特定部と、
アルマナックと、他の無線基地局の位置情報に基づいて、前記未取得衛星からのエフェメリスが受信可能な他の無線基地局を特定する基地局特定部と、
前記特定した他の無線基地局に対して、前記未取得衛星のエフェメリスを送信するように要求するエフェメリス要求部とを備え、
前記ＧＰＳ受信部は、前記特定した無線基地局から送信されてくるエフェメリスをアシストデータとして用いて、前記未取得衛星からのエフェメリスを受信する、無線基地局。
【請求項２】
前記基地局特定部は、アルマナックと、他の無線基地局の位置情報に基づいて、現在時刻よりも所定時間だけ早い時刻において、前記未取得衛星からのエフェメリスが受信可能であった他の無線基地局を特定する、請求項１記載の無線基地局。
【請求項３】
前記無線基地局は、さらに、
複数の無線基地局のＩＰアドレスを記憶するアドレス記憶部を備え、
前記エフェメリス要求部は、前記特定された無線基地局のＩＰアドレスを前記アドレス記憶部から読み出して、前記読出したＩＰアドレスを宛先のアドレスとして、前記未取得衛星のエフェメリスを送信するように要求する、請求項１記載の無線基地局。
【請求項４】
前記未取得衛星特定部は、現在の時刻、自局の位置、アルマナックに基づいて、自局で現在エフェメリスが受信可能なＧＰＳ衛星を特定する、請求項１記載の無線基地局。
【請求項５】
前記無線基地局は、さらに、
他の無線基地局から、前記未取得衛星のエフェメリスの送信要求を受けたときに、前記未取得衛星のエフェメリスを記憶していれば、前記記憶しているエフェメリスを、前記他の無線基地局へ送信するエフェメリス提供部を備える、請求項１記載の無線基地局。
【請求項６】
複数の無線基地局がネットワークを通じて接続された無線基地局システムにおけるアシスト方法であって、
第１の無線基地局が、現在時刻において、エフェメリスが受信可能なＧＰＳ衛星のうち、前記エフェメリスを受信していないＧＰＳ衛星を未取得衛星として特定するステップと、
前記第１の無線基地局が、アルマナックと、他の無線基地局の位置情報に基づいて、前記未取得衛星からのエフェメリスが受信可能な第２の無線基地局を特定するステップと、
前記第１の無線基地局が、前記特定した第２の無線基地局に対して、前記未取得衛星のエフェメリスを送信するように要求するステップと、
前記第２の無線基地局が、前記未取得衛星ののエフェメリスの送信要求を受けたときに、前記未取得衛星のエフェメリスを記憶していれば、前記記憶しているエフェメリスを、前記第１の無線基地局へ送信するステップと、
前記第１の無線基地局が、前記第２の無線基地局から送信されてくるエフェメリスをアシストデータとして用いて、前記未取得衛星からのエフェメリスを受信するステップと、
前記第１の無線基地局が、自局で受信した所定個数のエフェメリスに基づいて、基準時刻信号を生成するステップとを含む無線基地局システムにおけるアシスト方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線基地局、および無線基地局システムにおけるアシスト方法に関し、特に、ＧＰＳ衛星からの軌道情報を受信する無線基地局、および、無線基地局システムにおける各無線基地局のＧＰＳ衛星からの軌道情報の受信をアシストする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線基地局は、送受信のタイミングをそろえるために、タイミング取得器としてＧＰＳモジュールを備えている。ＧＰＳモジュールは、ＧＰＳアンテナを介して天空にある複数のＧＰＳ衛星からの情報を取得し、その情報からＧＰＳモジュールの正しい位置および時刻を算出して、それによりタイミング信号を出力している。正しいタイミング信号を作成するためには４個以上のＧＰＳ衛星からの情報が必要であり、またその情報も正確なものが求められる。そのため、ＧＰＳアンテナは一般的に屋外の天空の見通しの良い場所に設置される。
【０００３】
しかしながら、図４に示すように、設置する全ての場所で天空の見通しが良いとは限らない。図４の例では、無線基地局６０１は、ＧＰＳ衛星＃４からの情報を取得できない。
【０００４】
また、屋内用無線基地局では、屋内にＧＰＳアンテナを設置するため、全天空を見ることは不可能であり、ある角度内しか見ることができない。そのため、ＧＰＳモジュールにあらかじめＧＰＳ衛星の軌道情報を知らせてやり、その情報を用いて、ＧＰＳ衛星からの情報を取得する、アシスト方式と呼ばれる方式に対応したＧＰＳモジュールを使用することがある。
【０００５】
アシスト方式に対応したＧＰＳモジュールに衛星軌道情報を与えるために、アシストサーバと呼ばれるものを設置する必要がある。
【０００６】
アシストサーバでは、ＧＰＳモジュールが衛星軌道情報を受信し、受信した衛星軌道情報を無線基地局に提供する。十分な衛星軌道情報を得るためにＧＰＳアンテナは屋外の天空の見通しの良い場所に設置される。アシストサーバと無線基地局とはインターネットなどのネットワークを介して接続される。無線基地局はアシストサーバから衛星軌道情報を取得することでＧＰＳ衛星信号の受信感度を向上させ、受信した情報からＧＰＳモジュールの正しい位置および時刻を算出して、タイミング信号を出力する。
【０００７】
しかし、アシストサーバがＧＰＳモジュールを使用してＧＰＳ衛星情報を取得している限り、すべての衛星の情報を得ることはできない。たとえば、図５に示すように、アシストサーバ７０１から見てＧＰＳ衛星＃１およびＧＰＳ衛星＃２は地平線の上にあるため受信することができるが、ＧＰＳ衛星＃３は地平線の下にあるため、受信することができない。このとき、ＧＰＳ衛星＃３からの情報を必要とする無線基地局があったとしても、アシストサーバからは情報を提供できないため、この無線基地局は正しいタイミング信号を出力できない。また、アシストサーバに障害が発生した場合、無線基地局のＧＰＳモジュールはアシスト情報を得ることができないため、上記と同様に正しいタイミング信号を出力できない。
【０００８】
このような状態を解決する手段として特許文献１（特開２００５−４９２９６号公報）のようにネットワークに接続されたＧＰＳモジュール間でアシストデータをやり取りする方式が示されている。この方式では、BLUE TOOTHなどの無線ネットワークのエリアにおいてＧＰＳモジュール間での通信を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−４９２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載された方式を一定間隔以上離れた位置に固定されて配置される無線基地局に当てはめてみた場合、無線基地局はバックホールに接続されており、アシストデータの送信要求、および送信要求に対するアシストデータのリプライ送信はバックホールを通じて通信される。そのため、アシストデータの送信要求がすべての無線基地局に送られ、アシストデータのリプライ送信もすべての無線基地局に送られる。その結果、バックホールでの無線基地局に接続されている端末に準備されたトラフィック量を圧迫してしまうという問題がある。また、アシストデータを保持していない無線基地局においても、自局がアシストデータを保持しているかどうかを調べなければならず、無駄な処理が発生する。
【００１１】
それゆえに、本発明の目的は、トラフィックを必要最小限に抑えつつ、他局とアシストデータをやりとりすることができる無線基地局、および無線基地局システムにおけるアシスト方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の無線基地局は、ＧＰＳ衛星からアルマナックおよびエフェメリスを含む航法メッセージを受信し、自局で受信した所定個数のエフェメリスに基づいて、基準時刻信号を生成するＧＰＳ受信部と、現在時刻において、受信可能なＧＰＳ衛星のうち、エフェメリスを受信していないＧＰＳ衛星を未取得衛星として特定する未取得衛星特定部と、アルマナックと、他の無線基地局の位置情報に基づいて、未取得衛星からのエフェメリスが受信可能な他の無線基地局を特定する基地局特定部と、特定した他の無線基地局に対して、未取得衛星のエフェメリスを送信するように要求するエフェメリス要求部とを備え、ＧＰＳ受信部は、特定した無線基地局から送信されてくるエフェメリスをアシストデータとして用いて、未取得衛星からのエフェメリスを受信する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の無線基地局によれば、トラフィックを必要最小限に抑えつつ、他局とアシストデータをやりとりすることができる無線基地局を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の無線基地局システムの構成を表わす図である。
【図２】本発明の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。
【図３】本発明の実施形態の無線基地局の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】従来のシステムの例を説明するための図である。
【図５】従来のシステムの例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（全体構成）
図１は、本発明の実施形態の無線基地局システムの構成を表わす図である。
【００１６】
図１を参照して、この無線基地局システムは、フレーム同期をＧＰＳで取得する複数の無線基地局から構成される基地局システムである。
【００１７】
この無線基地局システムは、複数の無線基地局１５ａ〜１５ｈとからなる。複数の無線基地局１５ａ〜１５ｈとの間は、有線のネットワーク５２で接続されている。複数の無線基地局１５ａ〜１５ｈは、それぞれＧＰＳモジュール１５０ａ〜１５０ｈを備える。ＧＰＳモジュール１５０ａ〜１５０ｈは、ＧＰＳアンテナ５２ａ〜５２ｈによって、ＧＰＳ衛星群（３２個のＧＰＳ衛星）に属する複数のＧＰＳ衛星からの航法メッセージ（軌道情報）を受信する。
【００１８】
（無線基地局）
図２は、本発明の実施形態の無線基地局の構成を表わす図である。
【００１９】
この無線基地局１５は、ＧＰＳアンテナ１２と、ＧＰＳモジュール１５０と、無線アンテナ１４と、無線通信部１６と、データ取得部１８と、衛星データ記憶部２０と、座標情報記憶部２４と、未取得衛星特定部２６と、アドレス記憶部３０と、問合せ可能基地局特定部２８と、エフェメリス要求部３４と、エフェメリス提供部３２と、ネットワークインタフェース３６とを備える。
【００２０】
ＧＰＳモジュール１５０は、ＧＰＳアンテナ１２を備え、ＧＰＳアンテナ１２を通じて航法メッセージを受信する。航法メッセージは、これを送信したＧＰＳ衛星の軌道情報（エフェメリス）と、全ＧＰＳ衛星の軌道情報（アルマナック）とを含む。アルマナックは、全ての衛星からの航法メッセージに重畳されており、全ＧＰＳ衛星のおおまかな位置情報を含む。エフェメリスは、これを送信したＧＰＳ衛星の正確な位置情報を含む。
【００２１】
ＧＰＳモジュール１５０は、アルマナックと、自装置の位置および概略の時刻に基づいて、可視位置にあるＧＰＳ衛星を特定する。ＧＰＳモジュール１５０は、可視位置にあるＧＰＳ衛星からの航法メッセージのうちの、エフェメリスを受信する。ＧＰＳモジュール１５０は、可視位置にあるＧＰＳ衛星を受信できない場合には、他の無線基地局で受信したそのＧＰＳ衛星のエフェメリスを用いて、そのＧＰＳ衛星のエフェメリスの受信感度を増加させることによって、そのＧＰＳ衛星のエフェメリスを受信する。
【００２２】
ＧＰＳモジュール１５０は、自局で受信した４個の衛星のエフェメリスと、自装置の位置、および保有している概略の時刻を用いて、正確な基準時刻信号ｔｂを生成する。
【００２３】
データ取得部１８は、ＧＰＳモジュール１５０が受信した航法メッセージから個々の軌道情報、すなわちアルマナックとエフェメリスを抽出して、衛星データ記憶部２０に記憶する。データ取得部１８は、アルマナックまたはエフェメリスを衛星データ記憶部２０に記憶してから所定時間経過した場合に、データの有効性が失われるため消去する。
【００２４】
座標情報記憶部２４は、このシステムに対応する無線基地局システムのすべての無線基地局の位置情報を記憶する。
【００２５】
アドレス記憶部３０は、このシステムに対応する無線基地局システムの無線基地局のＩＰアドレスを記憶する。
【００２６】
未取得衛星特定部２６は、現在の時刻、座標情報記憶部２４に記憶されている自局の位置情報、アルマナックに基づいて、自局で現在見えるはずのＧＰＳ衛星、つまり自局で現在エフェメリスが受信可能な１個以上のＧＰＳ衛星を可視衛星として特定する。未取得衛星特定部２６は、現在時刻において、１個以上の可視衛星のうち、エフェメリスを受信していない１個以上のＧＰＳ衛星を未取得衛星として特定する。
【００２７】
問合せ可能基地局特定部２８は、アルマナックと、座標情報記憶部２４に記憶されている他の無線基地局の位置情報に基づいて、現在時刻よりも所定時間（たとえば１時間程度）だけ早い時刻において、未取得衛星からのエフェメリスが受信可能であった１個以上の他の無線基地局を問合せ可能基地局として特定する。ここで、現在時刻よりも所定時間（たとえば１時間程度）だけ早い時刻としたのは、他の無線基地局が既に取得をしている情報をもらうためである。この問合せ可能基地局の特定は、ＧＰＳモジュール１５０および未取得衛星特定部２６の可視衛星の特定処理と、基地局の座標が自局から他の無線基地局の位置に代わるだけで、同様の計算によって行なうことができる。
【００２８】
可視衛星および問い合わせ基地局の特定に必要な計算方法の原理は、たとえば、「ＧＰＳ衛星の軌道計算のはなし、独立行政法人  電子航法研究所、福島荘之介、航空無線、第３４〜第３６号」などに記載されている。
【００２９】
エフェメリス要求部３４は、問合せ可能基地局のＩＰアドレスをアドレス記憶部３０から読み出して、読出したＩＰアドレスを宛先のアドレスとして、ネットワークインタフェース３６を通じて、未取得衛星のエフェメリスを送信するように要求する。エフェメリス要求部３４は、問合せ可能基地局からエフェメリスを受信できた場合には、このエフェメリスをＧＰＳモジュール１５０に出力する。エフェメリス要求部３４は、問合せ可能基地局からエフェメリスを受信できなかった場合は、異なる無線基地局に再度エフェメリスの送信を要求する。エフェメリス要求部３４は、これを繰り返して必要なエフェメリスを他の無線基地局から取得して、ＧＰＳモジュール１５０へ出力する。
【００３０】
エフェメリス提供部３２は、ネットワークインタフェース３６を通じて他の無線基地局から未取得衛星のエフェメリスの送信要求を受けた場合に、衛星データ記憶部２０に要求された未取得衛星のエフェメリスが記憶されていれば、そのエフェメリスをネットワークインタフェース３６を通じて、要求された無線基地局へ送信し、なければ無い旨をネットワークインタフェース３６を通じて送信する。
【００３１】
ネットワークインタフェース３６は、ネットワーク５２を通じて、他の無線基地局からエフェメリスデータを受信、またはエフェメリスデータの送信要求を受信し、他の無線基地局へフェメリスデータを送信する。
【００３２】
無線通信部１６は、ＧＰＳモジュール１５０から出力される基準時刻信号ｔｂに同期して、無線アンテナ１４から受信した信号および無線アンテナ１４から出力する信号の通信処理を行なう。
【００３３】
（動作）
図３は、本発明の実施形態の無線基地局の動作手順を示すフローチャートである。
【００３４】
図３を参照して、まず、ＧＰＳモジュール１５０が起動する（ステップＳ１０１）。
ＧＰＳモジュール１５０は、ＧＰＳアンテナを通じて航法メッセージを受信する。ＧＰＳモジュール１５０は、アルマナックと、自装置の位置および概略の時刻に基づいて、可視位置にあるＧＰＳ衛星を特定する。ＧＰＳモジュール１５０は、可視位置にあるＧＰＳ衛星からの航法メッセージのうちの、エフェメリスを受信する。ＧＰＳモジュール１５０は、可視位置にあるＧＰＳ衛星のエフェメリスを受信できない場合には、後述のステップＳ１１１で取得した他の無線基地局で受信したそのＧＰＳ衛星のエフェメリスを用いて、そのＧＰＳ衛星のエフェメリスの受信感度を増加させることによって、そのＧＰＳ衛星のエフェメリスを受信する（ステップＳ１０２）。
【００３５】
次に、ＧＰＳモジュール１５０は、自局でエフェメリスが４個以上取得されて、衛星データ記憶部２０に記憶されている場合には（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、自局で受信した４個のＧＰＳ衛星のエフェメリスと、自装置の位置、および保有している概略の時刻を用いて、正確な基準時刻信号ｔｂを生成する（ステップＳ１０４）。
【００３６】
未取得衛星特定部２６は、エフェメリスが４個以上取得されて、衛星データ記憶部２０に記憶されていない場合には（ステップＳ１０３でＮＯ）、現在の時刻、座標情報記憶部２４に記憶されている自局の位置情報、アルマナックに基づいて、自局で現在見えるはずのＧＰＳ衛星、つまり自局で現在エフェメリスが受信可能なＧＰＳ衛星を可視衛星ｋ（ｋ＝１〜Ｋ）として特定する。ここでは、Ｋ個の可視衛星が特定されたとする（ステップＳ１０５）。
【００３７】
未取得衛星特定部２６は、データ取得部１８から現在エフェメリスを受信しているＧＰＳ衛星の番号を受けて、可視衛星ｋ（ｋ＝１〜Ｋ）のうち、現在エフェメリスを受信していないＧＰＳ衛星を未取得衛星ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）として特定する。ここでは、Ｎ個の未取得衛星が特定されたとする（ステップＳ１０６）。
【００３８】
問合せ可能基地局特定部２８は、制御変数ｉを１に設定する（ステップＳ１０７）。
次に、問合せ可能基地局特定部２８は、アルマナックと、座標情報記憶部２４に記憶されている他の無線基地局の位置情報に基づいて、現在時刻よりも所定時間（たとえば１時間程度）だけ早い時刻において、未取得衛星ｉからのエフェメリスが受信可能であった他の無線基地局を問合せ可能基地局ｊ（ｊ＝１〜Ｍ）として特定する。
【００３９】
エフェメリス要求部３４は、制御変数ｊを１に設定する（ステップＳ１０９）。
エフェメリス要求部３４は、問合せ可能基地局ｊのＩＰアドレスをアドレス記憶部３０から読み出して、読出したＩＰアドレスを宛先のアドレスとして、ネットワークインタフェース３６を通じて、未取得衛星ｉのエフェメリスを送信するように要求する（ステップＳ１１０）。
【００４０】
問合せ可能基地局ｊのエフェメリス提供部３２は、衛星データ記憶部２０に未取得衛星ｉのエフェメリスが記憶されている場合には、未取得衛星ｉのエフェメリスを返信し、衛星データ記憶部２０に未取得衛星ｉのエフェメリスが記憶されていない場合には、未取得衛星ｉのエフェメリスを取得していない旨を返信する。
【００４１】
エフェメリス要求部３４は、問合せ可能基地局ｊからエフェメリスを受信した場合には（ステップＳ１１１でＹＥＳ）、このエフェメリスをＧＰＳモジュール１５０に出力し、ステップＳ１０３に戻る。
【００４２】
エフェメリス要求部３４は、問合せ可能基地局ｊからエフェメリスを受信できなかった場合で（ステップＳ１１１でＮＯ）、ｊ＝Ｍでないなら（ステップＳ１１２でＮＯ）、ｊを１だけインクリメントして（ステップＳ１１３）、ステップＳ１１０に戻る。
【００４３】
一方、エフェメリス要求部３４は、問合せ可能基地局ｊからエフェメリスを受信できなかった場合で（ステップＳ１１１でＮＯ）、ｊ＝Ｍであり（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、かつｉ＝Ｎでないなら（ステップＳ１１４でＮＯ）、ｉを１だけインクリメントして（ステップＳ１１５）、ステップＳ１０８に戻る。
【００４４】
一方、エフェメリス要求部３４は、、問合せ可能基地局ｊからエフェメリスを受信できなかった場合で（ステップＳ１１１でＮＯ）、ｊ＝Ｍであり（ステップＳ１１２でＹＥＳ）、かつｉ＝Ｎなら（ステップＳ１１４でＹＥＳ）、一定時間待機し（ステップＳ１１６）、ステップＳ１０２に戻る。
【００４５】
（効果）
以上のように、本発明の実施形態によれば、無線基地局システムがアシストサーバを有さなくても、無線基地局は、アシスト機能を利用したＧＰＳモジュールを使用でき、また軌道情報の取得のためのトラフィックを必要最小限に抑えることができる。
【００４６】
（変形例）
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、たとえば以下のような変形例も含まれる。
【００４７】
本発明の実施形態では、エフェメリス要求部は、複数の問合せ可能基地局の中から１個ずつ順番に選択して、選択した問合せ可能基地局にエフェメリスの送信を要求し、その基地局からエフェメリスを受信できた場合には、その後、他の問合せ可能基地局に対してエフェメリスの送信を要求しなかったが、これに限定するものではない。
【００４８】
エフェメリス要求部は、複数の問合せ可能基地局に対してエフェメリスの送信を要求し、それらの基地局から受信したエフェメリスのうち、軌道を表わす値の最も確からしいものを選択してＧＰＳモジュールへ出力することとしてもよい。
【００４９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００５０】
１２  ＧＰＳアンテナ、１４  無線アンテナ、１６  無線通信部、１８  データ取得部、２０  衛星データ記憶部、２４  座標情報記憶部、２６  未取得衛星特定部、２８  問合せ可能基地局特定部、３０  アドレス記憶部、３２  エフェメリス提供部、３４  エフェメリス要求部、３６  ネットワークインタフェース、５２  ネットワーク、１５，１５ａ〜１５ｈ  無線基地局、１５０，１５０ａ〜１５０ｈ  ＧＰＳモジュール。
【図１】
2012095148.tif 000003
【図２】
2012095148.tif 000004
【図３】
2012095148.tif 000005
【図４】
2012095148.tif 000006
【図５】
2012095148.tif 000007