(57)【要約】【課題】衛星よるＧＰＳにて検出される距離が最大で１符号ビット相当の不確定さを解消することができる通信装置、通信システム、および測位方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明では、通信装置１ａが、電波に信号を付加する変調方式としてＭＳＫ方式を採用し、受信信号を直交復調するための乗算器、π／２位相器、局発発振器、ＬＰＦと、直交復調されたＩ、Ｑ信号からｔａｎ-1（Ｑ／Ｉ）を計算する位相演算部と、位相演算結果から測位演算する測位演算部と備える。このような構成により、刻々変化する位相情報から、各衛星から電波が届く距離の検出するため、ＧＰＳ測位のような、最大１符号ビット相当の不確定さ（測位誤差）が存在しない。これにより、原理的には測位誤差のない測位方式を提供することができる。【選択図】図４
2013205281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の通信装置と通信が可能な通信装置あって、
少なくとも第１の基地局および第２の基地局からそれぞれ送信信号を受信する受信手段と、
前記受信手段が受信した第１の基地局から送信される送信信号を第１の復調信号に変換するとともに、前記受信手段が受信した第２の基地局から送信される送信信号を第２の復調信号に変換する復調変換手段と、
当該通信装置の位置情報を算出する位置情報算出手段とを備え、
前記受信手段は、さらに、前記他の通信装置から、前記第１の基地局から前記他の通信装置に送信される送信信号から変換された第３の復調信号の位相情報、および前記第２の基地局から前記他の通信装置に送信される送信信号から変換された第４の復調信号の位相情報を受信し、
前記位置情報算出手段は、前記復調変換手段により送信信号から変換された前記第１および前記第２の復調信号の位相情報、ならびに前記受信手段により受信された前記第３および前記第４の復調信号の位相情報に基づいて、当該通信装置の位置情報を算出することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
前記送信信号は、時間軸上で位相が連続的に変化する変調方式にて変調された信号であることを特徴とする請求項１記載の通信装置。
【請求項３】
前記変調方式は、ＭＳＫ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式であることを特徴とする請求項２記載の通信装置。
【請求項４】
前記他の通信装置は親機であり、前記通信装置は前記親機により通信を管理される子機であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項に記載の通信装置。
【請求項５】
前記受信手段は、さらに、第３の基地局から送信信号を受信し、
前記復調変換手段は、さらに、前記受信手段が受信した第３の基地局から送信される送信信号を第５の復調信号に変換し、
前記受信手段は、さらに、前記他の通信装置から、前記第３の基地局から前記他の通信装置に送信される送信信号から変換された第６の復調信号の位相情報を受信し、
前記位置情報算出手段は、前記復調変換手段により送信信号から変換された前記第１、第２、第５の復調信号の位相情報、ならびに前記受信手段により受信された前記第３、第４、第６の復調信号の位相情報に基づいて、当該通信装置の位置情報を算出することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項に記載の通信装置。
【請求項６】
少なくとも第１の基地局および第２の基地局を介して通信を行う通信システムであって、
第１の通信装置と、
前記第１の通信装置と通信が可能な第２の通信装置とを備え、
前記１の通信装置は、
前記第１の基地局から送信される送信信号を第３の復調信号に変換するとともに、前記第２の基地局から送信される送信信号を第４の復調信号に変換する第１の復調変換手段を有し、
前記２の通信装置は、
前記第１の基地局から送信される送信信号を第１の復調信号に変換するとともに、前記第２の基地局から送信される送信信号を第２の復調信号に変換する第２の復調変換手段と、
前記第１ないし前記第４の復調信号の位相情報を基づいて、前記第２の通信装置の位置情報を算出する位置情報算出手段とを、備えることを特徴とする通信システム。
【請求項７】
前記送信信号は、時間軸上で位相が連続的に変化する変調方式にて変調された信号であることを特徴とする請求項６記載の通信システム。
【請求項８】
前記変調方式は、ＭＳＫ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式であることを特徴とする請求項７記載の通信システム。
【請求項９】
前記第１の通信装置は親機であり、前記第２の通信装置は前記親機により通信を管理される子機であることを特徴とする請求項６ないし８いずれか１項に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記受信手段は、さらに、第３の基地局から送信信号を受信し、
前記復調変換手段は、さらに、前記受信手段が受信した第３の基地局から送信される送信信号を第５の復調信号に変換し、
前記受信手段は、さらに、前記第１の通信装置から、前記第３の基地局から前第１の通信装置に送信される送信信号から変換された第６の復調信号の位相情報を受信し、
前記位置情報算出手段は、前記復調変換手段により送信信号から変換された前記第１、第２、第５の復調信号の位相情報、ならびに前記受信手段により受信された前記第３、第４、第６の復調信号の位相情報に基づいて、前記第２の通信装置の位置情報を算出することを特徴とする請求項６ないし９いずれか１項に記載の通信システム。
【請求項１１】
他の通信装置と通信を行うことが可能な通信装置の測位演算を行う測位方法あって、
少なくとも第１の基地局および第２の基地局からそれぞれ送信信号を受信する受信ステップと、
前記受信した第１の基地局から送信される送信信号を第１の復調信号に変換するとともに、前記受信した第２の基地局から送信される送信信号を第２の復調信号に変換する変換ステップと、
当該通信装置の位置情報を算出する位置情報算出ステップとを備え、
前記受信ステップにおいて、さらに、前記他の通信装置から、前記第１の基地局から前記他の通信装置に送信される送信信号から変換された第３の復調信号の位相情報、および前記第２の基地局から前記他の通信装置に送信される送信信号から変換された第４の復調信号の位相情報を受信し、
前記位置情報算出ステップにおいて、前記変換ステップにおいて送信信号から変換された前記第１および前記第２の復調信号の位相情報、ならびに前記受信手段ステップにおいて受信された前記第３および前記第４の復調信号の位相情報に基づいて、当該通信装置の位置情報を算出することを特徴とする測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）の測位方式と比較して、非常に高精度な測位手段を有する、例えばＧＳＭ（登録商標、Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）などの通信方式を利用した通信装置、通信システム、および測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、安価な端末で、自分の位置を測定（測位）する方法として、ＧＰＳを用いた測位方式が知られている（例えば、特許文献１）。この測位方式は、３個以上のＧＰＳ衛星からの電波を受信して、各衛星から電波が届く距離を検出することによって、自分の位置を測定するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１８７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図６は、従来技術においてＧＰＳの測位精度の不確定さを示す図である。ＧＰＳでは、衛星毎に割り当てられた特定の符号の受信タイミングを検出することで、各衛星から電波が届く距離を検出している。しかしながら、この場合、各衛星から電波が届く距離の検出において、図６に示されるような、最大で１符号ビット相当の不確定さ（測位誤差）を持つという課題があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記従来の課題に鑑みて、測位誤差を低減した通信装置、通信システム、および測位方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、他の通信装置と通信が可能な通信装置あって、少なくとも第１の基地局および第２の基地局からそれぞれ送信信号を受信する受信手段と、受信手段が受信した第１の基地局から送信される送信信号を第１の復調信号に変換するとともに、受信手段が受信した第２の基地局から送信される送信信号を第２の復調信号に変換する復調変換手段と、当該通信装置の位置情報を算出する位置情報算出手段とを備え、受信手段は、さらに、他の通信装置から、第１の基地局から送信される送信信号から変換された第３の復調信号の位相情報、および第２の基地局から送信される送信信号から変換された第４の復調信号の位相情報を受信し、位置情報算出手段は、復調変換手段により送信信号から変換された第１および第２の復調信号の位相情報、ならびに受信手段により受信された第３および第４の復調信号の位相情報に基づいて、当該通信装置の位置情報を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、自らが複数の基地局から受信する送信信号に基づく位相だけでなく、他の通信装置が複数の基地局から受信する送信信号に基づく位相を用いて、位置情報を算出するので、基地局同士の送信信号が同期しない場合であっても、他の通信装置が基地局から受信する送信信号の初期位相が、当該通信装置が基地局から受信する送信信号の初期位相と共通する点を利用することができ、基地局からの送信信号の初期位相の不確定さを除去して、精度の高い位置情報を算出する、通信装置、通信システム、および測位方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態における通信端末を示す外観斜視図
【図２】本実施の形態における通信端末のハードウェアの一例を示すブロック図
【図３】本実施の形態における通信端末の受信系の機能ブロック図
【図４】本実施の形態における通信端末を用いた測位方式を示す通信システムを示す図
【図５】本実施の形態におけるベースバンド信号Ｉ、Ｑ信号の振幅変化を示す図
【図６】従来技術においてＧＰＳの測位精度の不確定さを示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた第１の発明は、他の通信装置と通信が可能な通信装置あって、少なくとも第１の基地局および第２の基地局からそれぞれ送信信号を受信する受信手段と、受信手段が受信した第１の基地局から送信される送信信号を第１の復調信号に変換するとともに、受信手段が受信した第２の基地局から送信される送信信号を第２の復調信号に変換する復調変換手段と、当該通信装置の位置情報を算出する位置情報算出手段とを備え、受信手段は、さらに、他の通信装置から、第１の基地局から他の通信装置に送信される送信信号から変換された第３の復調信号の位相情報、および第２の基地局から他の通信装置に送信される送信信号から変換された第４の復調信号の位相情報を受信し、位置情報算出手段は、復調変換手段により送信信号から変換された第１および２の復調信号の位相情報、ならびに受信手段により受信された第３および４の復調信号の位相情報に基づいて、当該通信装置の位置情報を算出することを特徴とする通信装置である。
【００１０】
第１の発明によれば、自らが複数の基地局から受信する送信信号に基づく位相だけでなく、他の通信装置が複数の基地局から受信する送信信号に基づく位相を用いて、位置情報を算出するので、基地局同士の送信信号が同期しない場合であっても、他の通信装置が基地局から受信する送信信号の初期位相が、当該通信装置が基地局から受信する送信信号の初期位相と共通する点を利用することができ、基地局からの送信信号の初期位相の不確定さを除去して、精度の高い位置情報を算出することができる。
【００１１】
上記課題を解決するためになされた第２の発明は、第１の発明であって、送信信号は、時間軸上で位相が連続的に変化する変調方式にて変調された信号である通信装置。
【００１２】
第２の発明によれば、連続的に変化する位相を元に測位演算を行うので、さらに精度の高い位置情報を算出することができる。
【００１３】
上記課題を解決するためになされた第３の発明は、第２の発明であって、変調方式は、ＭＳＫ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調方式である通信装置。
【００１４】
第３の発明によれば、ＭＳＫ変調方式を利用するので、さらに精度の高い位置情報を算出することができる。
【００１５】
上記課題を解決するためになされた第４の発明は、第１ないし第３いずれか１つの発明であって、他の通信装置は親機であり、通信装置は親機により通信が管理される子機である通信装置。
【００１６】
第４の発明によれば、親子関係にある通信装置同士で測位演算を行うことができる。
【００１７】
上記課題を解決するためになされた第５の発明は、第１ないし第４いずれか１つの発明であって、受信手段は、さらに、第３の基地局から送信信号を受信し、復調変換手段は、さらに、受信手段が受信した第３の基地局から送信される送信信号を第５の復調信号に変換し、受信手段は、さらに、他の通信装置から、第３の基地局から送信される送信信号から変換された第６の復調信号の位相情報を受信し、位置情報算出手段は、復調変換手段により送信信号から変換された第１、第２、第５の復調信号の位相情報、ならびに受信手段により受信された第３、第４、第６の復調信号の位相情報に基づいて、当該通信装置の位置情報を算出する通信装置。
【００１８】
第５の発明によれば、３つの基地局の送信信号に基づく位相を利用するので、空間上の測位演算によりさらに精度の高い測位を行うことができる。
【００１９】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図１、２、３、および４を用いて説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態における通信端末を示す外観斜視図である。本実施の形態における通信端末１は、図１に示すように、携帯可能な電話器である。通信端末１は筐体１０１を有しており、筐体１０１には、電話番号などを表示するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）１０２と、電話番号を指定するためのボタンなどで構成されるキーマトリックス１０３と、マイク１０４と、電波を送受信する外部アンテナ１０５ａと、話し相手からの音声を出力するスピーカ１０６とが設けられている。なお、通信端末の一例として、図１の電話器を示したが、特に電話器に限る必要はなく、通信端末は、アクセスポイントを含む他の通信端末と接続可能な機能を備えた機器（例えばパーソナルコンピュータなどの電子機器）であってもよい。
【００２１】
図２は、本実施の形態における通信端末のハードウェアの一例を示すブロック図である。通信端末１は、図２に示すように、破線で示す筐体１０１内に、回路モジュール１１０を有している。回路モジュール１１０には、図１で説明したＬＣＤ１０２やキーマトリックス１０３の他、ベースバンドＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）１１１と、無線モジュール１２４とが実装されている。
【００２２】
ベースバンドＩＣ１１１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１１ａと、音声処理を行うＶｏＩＰ（Ｖｏｉｃｅ  ｏｖｅｒ  Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）ブロック１１１ｂと、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）のＭＡＣ（Ｍｅｄｉｕｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）層を制御する無線ＭＡＣブロック１１１ｃと、メインバス１１１ｄやローカルバス１１１ｅなどのバスとを有している。
【００２３】
ベースバンドＩＣ１１１内のＣＰＵ１１１ａ、ＶｏＩＰブロック１１１ｂ、および無線ＭＡＣブロック１１１ｃは、メインバス１１１ｄを介して、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１１２、およびＦｌａｓｈ  ＲＯＭ（Ｆｌａｓｈ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１１３に接続されている。また、ＣＰＵ１１１ａは、ローカルバス１１１ｅを介して、ＬＣＤ１０２、ＬＣＤの電源を制御するＬＣＤ電源制御ＩＣ１１４、必要なＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）電圧に変換するＤＣ−ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｔｏ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｃｕｒｒｅｎｔ）変換器１１６、初期化信号を通知するリセットＩＣ１１８、および電池１２１に接続され電池１２１の電圧を測定することにより電池残量が少なくなったことを通知する電池残量検知ＩＣ１２０に接続されている。ＤＣ−ＤＣ変換器１１６は、ダイオード１１９を介して電池１２１に接続され、リセットＩＣ１１８、およびＬＣＤ１０２に必要な電圧に昇圧するＬＣＤ電源用昇圧回路１１７は、電池１２１に接続されている。
【００２４】
また、ＣＰＵ１１１ａ、およびＶｏＩＰブロック１１１ｂは、ローカルバス１１１ｅを介して、マイク１０４からの信号を増幅するアンプ１２２、およびスピーカ１０６への信号を増幅するアンプ１２３に接続されている。アンプ１２２、１２３はそれぞれ、マイク１０４、およびスピーカ１０６に接続されている。さらに、ベースバンドＩＣ１１１は、キーマトリックス１０３、ベースバンドＩＣにクロックを供給する発振器１１５、無線モジュール１２４、および使用するアンテナをベースバンドＩＣ１１１から切り替えるアンテナ切り替えＳＷ（ＳＷｉｔｃｈ）１２６に接続されている。
【００２５】
無線モジュール１２４は、送受信切り替えＳＷ１２４ａと、受信信号を増幅するＬＮＡ（Ｌｏｗ  Ｎｏｉｓｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１２４ｂと、送信信号を増幅する共通ＰＡ部（Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１２４ｃと、無線信号への変調、および無線信号からの復調を行うＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）変復調器１２４ｄとを有している。また、無線モジュール１２４は、無線モジュール１２４にクロックを供給する発振器１２５、およびアンテナ切り替えＳＷ１２６に接続されている。アンテナ切り替えＳＷ１２６は、図１で説明した外部アンテナ１０５ａと、内部アンテナ１０５ｂとに接続されている。
【００２６】
図３は、本実施の形態における通信端末の受信系の機能ブロック図である。アンテナ１０５ａは、ＬＮＡ１２４ｂ、乗算器４０３、およびＢＰＦ４０４を介して直交復調部４１２に接続されている。また局発発振器（ＬＯ）４０８は、乗算器４０３に接続されている。直交復調部４１２は、ｔａｎ-1（Ｑ／Ｉ）部４１０を介して、測位演算部４１１に接続されている。直交復調部４１２は、図２のＲＦ変復調器１２４ｄに対応しており、ｔａｎ-1（Ｑ／Ｉ）部４１０、および測位演算部４１１は、図３のＣＰＵ１１１ａに対応している。
【００２７】
図４は、本実施の形態における通信端末を用いた測位方式を示す通信システムを示す図である。図３および図４を用いて全体の処理の概要について説明する。通信装置１ａは、いずれかの基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３を介して他の通信装置と無線通信を行う。同様に、通信装置１ｂは、いずれかの基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３を介して他の通信装置と無線通信を行う。通信装置１ａの回路構成は、図２、図３と同様である。通信装置１ｂの回路構成は、図２、図３と同様である。なお、通信装置１ｂの回路構成は、図３の測位演算部４１１を有していなくても良い。
【００２８】
通信装置１ａ、１ｂは、それぞれのアンテナ１０５ａを介して、ＧＳＭ（登録商標、Ｇｌｏｂａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）を用いた各基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３からの送信信号を受信する。受信した送信信号はＬＮＡ１２４ｂで、その電力が増幅される。電力増幅された信号は、乗算器４０３で局発発振器４０８の出力と乗算されてＩＦ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）周波数に変換される。乗算器４０３の出力におけるＩＦ周波数成分以外の高調波成分はＢＰＦ（ＢａｎｄＰａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）４０４で除去される。ＢＰＦ４０４の出力は、点線が囲まれた直交復調部４１２に入力される。直交復調部４１２では、入力信号が、乗算器４０５で局発発振器４０９の出力と乗算されて、ＬＰＦ（ＬｏｗＰａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）４０７通過後に、復調信号としてベースバンド信号Ｉに変換される。一方、局発発振器４０９の出力をπ／２位相器４０６に通した後、入力信号が、乗算器４０５でπ／２位相器４０６の出力と乗算されて、ＬＰＦ（ＬｏｗＰａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）４０７通過後に、復調信号としてベースバンド信号Ｑに変換される。
【００２９】
図５は、本実施の形態におけるベースバンド信号Ｉ、Ｑ信号の振幅変化を示す図である。この場合、ベースバンド信号ＩとＱは位相がπ／２異なる。通信端末１の一例である、ＧＳＭ（登録商標）を用いた携帯電話（以下、単に「ＧＳＭ（登録商標）携帯電話」と称す）で採用されている変調方式であるＭＳＫ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調では、被変調信号に応じて、ベースバンド信号の位相が反時計周り又は時計周りにπ／２進む。図５は被変調信号が、＋１、＋１、−１、＋１、＋１、−１、−１の場合の例である。この場合、＋１の時、位相が反時計周りにπ／２進み、−１の時、位相が時計周りにπ／２進むとする。
【００３０】
通信端末１ａは、このような特性を有するベースバンド信号ＩとＱとから、ｔａｎ-1（Ｑ／Ｉ）部４１０において、ベースバンド信号の位相θi＝ｔａｎ-1（Ｑ／Ｉ）＝ωｔ＋θ0を演算する。そして、この位相情報を用いて、測位演算部４１１において、測位演算を行う。ＧＳＭ（登録商標）携帯電話１ｂは、同様に、ベースバンド信号ＩとＱとから、ｔａｎ-1（Ｑ／Ｉ）部４１０において、位相情報を演算する。
【００３１】
ここで、位相θi、各基地局ｉからの距離ｒiはそれぞれ、（式１）、（式２）で表せる。
【００３２】
θi  ＝  ωｔ＋θ0  ＝  ω（ｒi／Ｃ）＋θ0  ・・・（式１）
ｒi  ＝  （Ｃ／ω）×（θi−θ0）  ・・・（式２）
ここで、Ｃは光速度、ωは角速度、θ0は初期位相である。このうち、角速度ωは、ＧＳＭ（登録商標）のベースバンド信号における位相の角速度であり、全ての基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３からの送信信号に共通の値である。また、位相θiはｔａｎ-1（Ｑ／Ｉ）部４１０による測定値である。一方、初期位相θ0は基地局からの送信信号毎に異なるものであるため、これ以降の説明では、基地局ｉからの送信信号の初期位相をθ0iと記述する。通信端末１ａ、１ｂがＧＳＭ（登録商標）基地局ｉから受信する送信信号の初期位相θ0iは同じである。
【００３３】
図４に示すように、ＧＳＭ（登録商標）基地局ｉの位置を（ｘi、ｙi、ｚi）、自分の位置を（Ｘ、Ｙ、Ｚ）とすると、基地局がＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３の３つで、受信側のＧＳＭ（登録商標）携帯電話が１ａ、１ｂの２台の場合、以下の６つの式が得られる。ＧＳＭ（登録商標）基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３の位置は、それぞれ（ｘ1、ｙ1、ｚ1）、（ｘ2、ｙ2、ｚ2）、（ｘ3、ｙ3、ｚ3）とし、通信端末１ａ、１ｂの位置は、それぞれ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、（Ｘ＋△Ｘ、Ｙ＋△Ｙ、Ｚ＋△Ｚ）とする。以下、具体的に説明する。
【００３４】
基地局ＢＳ１からの送信信号を受信すると、既に述べた方法で、ベースバンド信号Ｉ、Ｑ信号を求める。ｔａｎ-1（Ｑ／Ｉ）部４１０において、求めたベースバンド信号ＩとＱとから、位相情報θ1を演算する。同様にして、基地局ＢＳ２からの送信信号に基づいて、位相情報θ2を演算し、基地局ＢＳ３からの送信信号に基づいて、位相情報θ3を演算する。ＧＳＭ（登録商標）携帯電話１ｂは、演算した、位相情報θ1、θ2、θ3を通信端末１ａに送信する。
【００３５】
通信端末１ａも、ＧＳＭ（登録商標）携帯電話１ｂと同様に、基地局ＢＳ１からの送信信号を受信すると、ベースバンド信号Ｉ、Ｑ信号を求める。ｔａｎ-1（Ｑ／Ｉ）部４１０において、求めたベースバンド信号ＩとＱとから、位相情報θ4を演算する。同様にして、基地局ＢＳ２からの送信信号に基づいて、位相情報θ5を演算し、基地局ＢＳ３からの送信信号に基づいて、位相情報θ6を演算する。
【００３６】
通信端末１ａでは、ＧＳＭ（登録商標）携帯電話１ｂから送信された、位相情報を受信することで、自ら演算した位相情報を含めて、全ての位相情報は、θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6を６つとなる。
【００３７】
通信端末１ａでは、これらの位相情報θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6を用いて以下６つの式により、測位演算部４１１において測位演算を行う。なお、通信端末１ａがＧＳＭ（登録商標）基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３からそれぞれ受信する送信信号の初期位相θ01、θ02、θ03は、ＧＳＭ（登録商標）携帯電話１ｂがＧＳＭ（登録商標）基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３からそれぞれ受信する送信信号の初期位相θ01、θ02、θ03と同じである。
【００３８】
基地局ＢＳ１の送信信号を通信端末１ａが受信して得られる式は（式３）で表せる。
【００３９】
ｒ12  ＝  ｛（Ｃ／ω）×（θ1−θ01）｝2＝（Ｘ−ｘ1）2＋（Ｙ−ｙ1）2＋（Ｚ−ｚ1）2  ・・・（式３）
基地局ＢＳ２の送信信号を通信端末１ａが受信して得られる式は（式４）で表せる。
【００４０】
ｒ22  ＝  ｛（Ｃ／ω）×（θ2−θ02）｝2＝（Ｘ−ｘ2）2＋（Ｙ−ｙ2）2＋（Ｚ−ｚ2）2  ・・・（式４）
基地局ＢＳ３の送信信号を通信端末１ａが受信して得られる式は（式５）で表せる。
【００４１】
ｒ32  ＝  ｛（Ｃ／ω）×（θ3−θ03）｝2＝（Ｘ−ｘ3）2＋（Ｙ−ｙ3）2＋（Ｚ−ｚ3）2  ・・・（式５）
基地局ＢＳ１の送信信号をＧＳＭ（登録商標）携帯電話１ｂが受信して得られる式は（式６）で表せる。
【００４２】
ｒ42  ＝  ｛（Ｃ／ω）×（θ4−θ01）｝2＝（Ｘ＋△Ｘ−ｘ1）2＋（Ｙ＋△Ｙ−ｙ1）2＋（Ｚ＋△Ｚ−ｚ1）2  ・・・（式６）
基地局ＢＳ２の送信信号をＧＳＭ（登録商標）携帯電話１ｂが受信して得られる式は（式７）で表せる。
【００４３】
ｒ52  ＝  ｛（Ｃ／ω）×（θ5−θ02）｝2＝（Ｘ＋△Ｘ−ｘ2）2＋（Ｙ＋△Ｙ−ｙ2）2＋（Ｚ＋△Ｚ−ｚ2）2  ・・・（式７）
基地局ＢＳ３の送信信号をＧＳＭ（登録商標）携帯電話１ｂが受信して得られる式は（式８）で表せる。
【００４４】
ｒ62  ＝  ｛（Ｃ／ω）×（θ6−θ03）｝2＝（Ｘ＋△Ｘ−ｘ3）2＋（Ｙ＋△Ｙ−ｙ3）2＋（Ｚ＋△Ｚ−ｚ3）2  ・・・（式８）
上式において、Ｃ、ω、△Ｘ、△Ｙ、△Ｚは既知の値であり、またθiは観測値である
。未知の変数は、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θ01、θ02、θ03の６つであり、かつ、６つの（式３）ないし（式８）が存在するので、通信端末１ａは、測位演算部４１１より、上述の６つの連立方程（式３）ないし（式８）を解くことにより測位演算を行い、自分の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を求める。測位演算部４１１は、通信端末１ａの位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を位置情報ＰＩとして、テキストデータとしてまたは地図上の画像としてＬＣＤ１０２上に出力する。
【００４５】
ＧＳＭ（登録商標）携帯電話が、ＭＳＫ変調として、ＧＭＳＫ（Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調を採用する場合、そのデジタル復調前のアナログベースバンド信号は、１ビット間にπ／２、位相が遷移する。ＧＳＭ（登録商標）の１ビットは約３．６９２μｓｅｃであり、これは距離として約１１０８ｍに相当する。従って、これを例えば１１ビット以上のＡ／Ｄでサンプリングすれば、１ｍ以下の精度で、ＧＳＭ（登録商標）ネットワークの信号を検出可能となる。ＧＰＳの場合の精度は約１０ｍ程度とされるため、ＧＰＳより非常に高精度の測位が可能となる。
【００４６】
以上のように、ＧＳＭ（登録商標）基地局は互いに送信信号が同期していないが、本発明は、２台のＧＳＭ（登録商標）携帯電話がＧＳＭ（登録商標）基地局ｉから受信する送信信号の初期位相θ0iが、共通するという特徴を利用するので、３つの基地局からの送信信号について生成された連立方程式で初期位相θ0iを相殺することができ、携帯電話の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を測位演算することができる。
【００４７】
また、直交復調出力の刻々変化する位相情報から、各衛星から電波が届く距離の検出するＧＰＳ測位のような、最大１符号ビット相当の不確定さ（測位誤差）が存在しない。これにより、基地局からの送信信号の初期位相の不確定さを除去して、精度の高い位置情報を算出することができ、原理的には測位誤差のない測位方式を提供することができる。
【００４８】
なお、上述した実施の形態では、３つの基地局の場合について説明したが、３つに限定する必要はなく、３つ以上の基地局でもよい。平面座標（Ｘ、Ｙ）上での位置情報ＰＩを求めるのであれば、２つの基地局でも測位することができる。
【００４９】
なお、上述した実施の形態では、変調方式としてＭＳＫ変調について説明したが、時間軸上で位相が連続的に変化する変調方式であればどのような変調方式でもよい。具体的には、周波数偏移変調（ＦＳＫ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）であって、ＭＳＫ変調以外としては、位相連続ＦＳＫ（ＣＰＦＳＫ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｐｈａｓｅ  ＦＳＫ）、ＧＭＳＫ（Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、ＧＦＳＫ（Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）がある。
【００５０】
なお、上述した実施の形態では、ＧＳＭ（登録商標）に利用する場合について説明したが、時間軸上で位相が連続的に変化する変調方式を利用する通信方式であれば、特にこれに限定する必要はない。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の近距離無線通信方式に利用してもよい。
【００５１】
なお、上述した実施の形態では、一方の通信装置から他方の通信装置に位相情報を送信する場合について説明したが、位相情報を演算する前の、Ｉ、Ｑ信号の情報を送信することも可能である。
【００５２】
なお、上述した実施の形態では、携帯電話の場合について説明したが、携帯可能な通信装置であれば、これに限定されない。例えば、ノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）、タブレット端末などの各種のモバイル端末に適用可能である。
【００５３】
なお、上述した実施の形態では、２つの携帯電話を用いて測位を行う場合について説明したが、２つの通信装置が両方とも携帯可能な通信装置である必要はなく、例えば、一方が携帯電話で他方が固定の通信装置であってもよい。固定の通信装置としては、デスクトップ型のＰＣや固定電話であってもよい。固定電話と携帯電話の組み合わせとしては、親機と子機の関係である、いわゆるコードレス電話であってもよい。通信方式は、ＤＥＣＴ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｏｒｄｌｅｓｓ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）など利用可能である。
【００５４】
なお、上述した実施の形態では、復調信号としてベースバンド信号Ｉ、Ｑを用いた例を示したが、これに限定されない。例えば、復調信号として相関検波出力を利用することも可能である。
【００５５】
具体的に説明すると、測位方式は、受信ベースバンド信号から位相情報が正確に検出できることを前提にしているが、一般の携帯電話ネットワークでは、各基地局のサービスエリアの境界付近などのように、受信電波の弱い場所が存在する可能性がある。この場合、受信ベースバンド信号から位相情報が正確に検出できない場合もありうる。
【００５６】
このような場合のために、測位用にＭ系列を周期的に基地局から送信するようにする。そして、被測位端末の携帯電話では、同じＭ系列で相関検波を行うようにする。Ｍ系列は奇数個の符号からなり、かつ、＋１の数が−１の数より１個多いため、１相関検波あたりの位相遷移はπ／２であるから、復調信号として相関検波出力を、ベースバンド信号Ｉ、Ｑの代わりに用いることで、上述の測位方式で測位演算可能である。
【００５７】
相関検波出力は、用いるＭ系列の長さに応じて、ＳＮ比（信号電力対雑音電力比）が改善されている。従って、十分な長さのＭ系列を用いることにより、受信電波電力の小さい場所においても、位相情報が正確に検出でき、高精度測位が可能となる。
【００５８】
Ｍ系列の長さについては、相関検波出力のレベルがあるレベル以上になるように適応的に設定すれば、基地局のサービスエリア内であれば、受信電波の強弱に関わらず、常に位相情報が正確に検出でき、高精度測位が可能となる。なお、Ｍ系列の代わりに、符号長が奇数で、＋１の数が−１の数より１個多い符号であれば、何を使っても同様の効果を得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本実施例のＧＳＭ（登録商標）携帯電話を用いた通信装置、通信システム、および測位方法によれば、携帯電話のネットワークを用いているため、ＧＰＳでは測位困難な屋内や地下街などでの測位に適用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１ａ、１ｂ    通信端末
１０５ａ    アンテナ
１２４ｂ    ＬＮＡ
４０３    乗算器
４０４    ＢＰＦ
４０５    乗算器
４０６    π／２位相器
４０７    ＬＰＦ
４０８    局発発振器
４０９    局発発振器
４１０    ｔａｎ-1（Ｑ／Ｉ）演算部
４１１    測位演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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