(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置測定に用いる複数の基地局からの受信信号の受信タイミングの決定のために遅延プロファイルを作成する遅延プロファイル作成回路と、該遅延プロファイル作成回路の遅延プロファイル作成窓を設定する窓設定回路とを有し、該窓設定回路は窓を、周囲の基地局の存在密度に応じて所望の数の基地局についての受信タイミングの決定に必要な幅に変更し、上記遅延プロファイル作成窓は、受信信号のうち上記遅延プロファイル作成回路が複数の基地局分の相関演算を行う区間であることを特徴とする無線位置測定端末。
【請求項２】
上記窓設定回路は上記窓の情報を無線基地局から受信することを特徴とする請求項１記載の無線位置測定端末。
【請求項３】
基地局の位置情報を記憶する記憶回路をさらに有し、上記窓設定回路は該位置情報を基に上記窓を決定することを特徴とする請求項１記載の無線位置測定端末。
【請求項４】
請求項３記載の無線位置測定端末において、該端末は最も強い受信電力が得られる基地局の受信タイミングから遅延プロファイルの作成窓を計算することを特徴とする無線位置測定端末。
【請求項５】
請求項１記載の無線位置測定端末において、該端末は遅延プロファイルを受信タイミングの早い側から作成していき、一定以上の強さ受信電力を持つ信号が受信されたら、当該基地局のプロファイル作成を完了し、遅延プロファイルの窓を受信信号により変更することを特徴とする無線位置測定端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線による位置の測定に関するもので、特にセルラ基地局を信号源とするものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
広帯域の無線信号を使った端末の位置測定技術では、特開平7-181242にCDMA（符号分割多重接続）信号を使ったシステムが示されている。図３にその概念を示す。端末（１）はGPS（グローバルポジショニングシステム）（５）等により同期した複数の基地局（２）（３）（４）が送信する信号（６）（７）（８）を受信し、広帯域信号であることを利用して遅延プロファイルを作成して伝搬距離を推定し、基地局と推定された距離から端末の位置を推定する。図４に遅延プロファイルの例を示す。遅延プロファイルとは、送信符号と受信信号の相関を計算したもので、相関が高いタイミングで信号を受信していることが判明するため、伝搬時間の推定に利用されている。図で示しているように遅延プロファイルは特定のタイミングを中心とした数サンプル分の「窓」について作成される。窓が大きいとサンプル数が増えるために遅延プロファイルを作成する演算量が増加する。ここでは遅延プロファイルは時間で示されているが、遅延は電波の伝搬を原因として発生しているため、遅延時間は光速を積算することにより、伝搬時間に置き換えることもできる。
【０００３】
以下では図４に示している言葉を主に使用する。すなわち、ある基地局に対して基準となるタイミングに対して早いタイミングの相関演算結果を「前方」、遅いタイミングの相関演算結果を「後方」と定義する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
セルラ基地局を信号の発信源として使用する場合、基地局間の間隔により遅延量が異なる。例えば遠方にある基地局から到来する電波は、近くの基地局より遅れて受信される。端末の位置を特定するには、最低３基地局との距離を測定する必要があり、窓の大きさは複数の基地局を十分観測できるだけ確保しておく必要がある。
【０００５】
図５は、基地局間隔が密である場合を示している。このとき各基地局から到来する電波の伝搬距離は短く、互いの差も小さい。このため、作成される遅延プロファイル（図５左）はほぼ同じタイミングで受信される。したがって基準となるタイミングに対するプロファイル作成に必要な窓の大きさは小さくても構わない。
【０００６】
例えば基地局間隔が１ｋｍである場合、数台の基地局についての信号到着時間を推定するには、基地局間隔の数倍である３〜６ｋｍ程度に相当する窓で観測すれば十分である。例えばチップレート１MHｚの信号で伝搬距離を推定している場合、光速は約３０００００ｋｍ／秒であるため、６ｋｍ／３０００００ｋｍ／秒×１００００００Ｈｚ＝２０チップに相当する窓を観測すれば、近傍にある基地局の信号を捕らえることができる。
【０００７】
ところが図６のように基地局間隔が疎である場合、例えば基地局間隔が１０ｋｍとすると、基地局の遠近によって複数の基地局を観測するために必要な窓は伝搬距離にして４０〜６０ｋｍにもなり、６０ｋｍの遅延距離に相当する窓、すなわち２００チップもの相関演算が必要となる。
【０００８】
したがって、基地局密度が不明な場所にいる端末は、複数の基地局からの距離を測定するために、窓を広くして基地局配置が疎であっても測距が可能であるようにしなければならない。常に広い窓の演算を行うことは冗長であり、応答時間の長大化や消費電力の増大を招くため環境に応じた窓を設定することが望ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、無線位置測定端末において、遅延プロファイルの窓の大きさを該端末の周囲状況に応じて変更できる無線位置測定端末により解決される。本発明によれば端末は周囲の基地局間隔に応じて遅延プロファイル作成の窓の大きさを設定できるため、基地局が密な場所では、窓を小さくして高速に多数の基地局を観測することができる。また基地局が疎である地域に対しては少数の基地局に対して長期間の遅延プロファイルを作成することで確実に位置測定を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の１実施例の構成を示す構成図である。図において、位置測定端末（１）は、基地局Ａ（２）、Ｂ（３）、Ｃ（４）から送信される信号を受信し、その遅延プロファイルを測定して伝搬距離の推定を行い、基地局の位置と得られた伝搬距離推定結果から端末位置を推定するものである。各基地局から到来する信号は伝搬距離により遅延するため、より遠い基地局に関する遅延プロファイルを作成するには窓の大きさを広げてパスを探索する必要がある。
【００１１】
第１の実施例では、基地局Ａ、Ｂ、Ｃは制御チャネルを使って端末（１）に対して次の情報を送信している。すなわち、当該基地局及び周辺基地局の（ａ）位置、（ｂ）送信タイミングオフセット量、（ｃ）遅延プロファイル作成に必要となる窓の大きさである。
【００１２】
位置測定を行う端末の動作を図７で説明する。まず、端末の受信手段（２０）は受信したＲＦ信号をベースバンド信号に変換する。窓設定手段（２２）は、例えば最も受信電界強度の強い基地局に同期して、基地局から送信されている制御チャネルを受信し、上記の情報（ａ）（ｂ）（ｃ）を獲得する。次に窓設定手段は（ｃ）の情報をもとにサーチする窓を決定する。相関演算器あるいはマッチドフィルタで構成される遅延プロファイル作成手段（２１）は、その窓に従ってパイロット信号を逆拡散し、遅延プロファイルを計算する。遅延プロファイルを作成する際の基準タイミングは、上記の情報（ｂ）の送信タイミングオフセット量から決められる。移動体通信の基地局、これは各基地局が信号を送信する場合にＵＭＴ等の基地局システム全体の標準時間に対して付加される基地局個別の送信時間オフセット値を示している。端末は、受信した制御チャネルから当該基地局の送信タイミングオフセットを知り、基地局システム全体の標準時間を推定する。次に基地局システム全体の標準時間に観測すべき基地局の送信タイミングオフセットを加算して、観測すべき基地局の基準タイミングを作成する。この観測すべき基地局の基準タイミングに対して前方と後方からなる窓を設定し、遅延プロファイルを作成する。前方は、基準となる基地局よりも近い位置にある基地局の捜索を意味し、後方は基準よりも遠くにある基地局の捜索を意味している。
【００１３】
本実施例によれば、遅延プロファイル作成に必要となる窓の大きさが基地局により指定されているため、端末は的確に周辺基地局の遅延プロファイル作成に必要な窓の大きさを知ることができ、無駄な処理が発生しない。遅延プロファイルの作成が終了したら、端末は遅延プロファイルのピーク位置からパスのタイミングを検出し、相対遅延時間を算出する。この情報と（ａ）の基地局位置情報から位置計算手段（２３）は端末の位置を計算することができる。この第１の実施例では、各基地局が制御チャネルを使って基地局の情報を報知している。
【００１４】
第２の実施例では情報をセンタにこの情報を蓄積し、端末がセンタと無線接続して上記情報を受け取る。このときには、図１において、端末１は最寄りの基地局Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかに接続し、ネットワーク上の基地局制御装置（１０）、ノード（１１）を通じて接続されるサーバ（１２）から基地局の情報を入手することができる。端末はセンタから受け取った情報から、第１実施例と同じく的確な窓により遅延プロファイルを作成することができる。
【００１５】
第３の実施例を、図２を用いて説明する。頻繁に位置測定を行う端末（１）では、上記の基地局情報を端末のメモリ（１３）に蓄積すれば、基地局との交信回数を低減できることから利便性が良い。メモリが初期化されている状態の場合には、端末は基地局から報知されている情報、あるいはセンタに問い合わせて、周囲基地局の情報（ａ）（ｂ）（ｃ）を得て、メモリ（１３）に蓄積しておく。端末が位置測定を行う必要が生じると、窓設定装置（２２）は以下の動作により窓を設定する。
【００１６】
１．端末は最も受信電界強度の強い基地局を特定し、それを基準としてメモリに持つ基地局の位置情報から周囲の観測するべき基地局も推測する。観測すべき基地局の特定方法の例としては、基準となる基地局から距離が最も近い基地局を観測すべき基地局と定める方法が簡易でかつ有効である。
【００１７】
２．端末は、基準となる基地局の送信タイミング情報から当該基地局の送信タイミングオフセットを知り、基地局システム全体の標準時間を推定する。
【００１８】
３．次に基地局システム全体の標準時間に観測すべき基地局の送信タイミングオフセットを加算して、観測すべき基地局の基準タイミングを作成する。
【００１９】
４．窓の大きさは基地局間の距離から決定される。例えば基地局間の距離が平均４ｋｍであったとする。基準となる基地局と端末間の距離は不明であるが、基準となる基地局が最も強い信号であったことから基地局間の距離以上は離れていないと考えてよい。したがって、前方は４ｋｍ分の伝搬遅延に相当する窓を設定する。異なる基地局と端末との距離差が、基地局間の距離以上に伝搬距離差が離れることは有り得なので、それにマージンを加えた基地局間隔を後方の窓として設定する。ここでマージンは、例えば数サンプルで十分である。
【００２０】
以上の手順により、端末は基地局から情報をもらわなくても独自に遅延プロファイルを作成する窓を適当な大きさで作成できる。位置測定の度に基地局あるいはセンタから基地局や窓の情報をもらう必要がなくなるために処置が早くなるメリットがある。
【００２１】
上記実施例では、端末が窓の大きさを計算により決定する例を挙げて本発明を説明したが、最近行った位置測定の場合と基準となる基地局が変わっていない場合には、前回と同じ設定で十分である。したがって新たに基地局やセンタから基地局や窓の情報をもらう必要はない。したがって基地局位置情報や窓情報をメモリ（１３）に蓄積して過去の設定を使用する場合も本発明に含まれる。
【００２２】
第４の実施例を説明する。上記第３の実施例では、最も信号強度の強い基準となる基地局と他の基地局との距離より窓を決定している。各基地局から到来する信号の電界距度は、それぞれの基地局と測定位置との距離に相関があるため、この情報を使っておおよその測定位置を計算することができる。例えば基準位置を各基地局の位置を表す位置ベクトルに電界強度に比例する重みをかけて平均を取った重み付きの重心はおおよその端末位置を示している。したがってこれを基準位置とすることで、各基地局との距離の推定精度が向上し、遅延プロファイル作成に必要な窓の大きさを小さくすることができる。
【００２３】
第５の実施例を説明する。位置測定においては、最も前方にあるパスを検出すれば、それが直接波のパスであると考えられることから位置測定が可能となる。したがって最も前方にあるパスの検出が完了すれば、それ以降の遅延プロファイルの計算は不要である。このため、端末遅延プロファイルの作成を前方から行い、最初のパスが確認できたところで、その基地局に関する遅延プロファイルの作成を終了する。これにより遅延プロファイル作成にかかる処理量を削減することができる。
【００２４】
以上の実施例では、遅延プロファイルの作成窓の大きさを基地局あるいはセンタで指定する方法や端末が自ら計算する方法を例に挙げて説明を行った。課題の本質は、基地局密度が高い場合には、遅延プロファイルの窓は小さくても十分で、逆に密度が低い場合には遅延プロファイルの窓は大きくなければならないことである。上記実施例以外にも例えば予め窓の大きさを３種類定めておき、例えばルーラル用、都市部用、過密地域用としておき、現在端末のいる場所がそのどれに属するかを情報として端末が受ける方法も本発明の範疇である。本質は遅延プロファイルの作成範囲が地域によって変われば本発明の範疇である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、無線位置測定において必要な遅延プロファイル作成の処理量を削減し、応答時間や消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明からなる第１、２の実施例の構成を示す図。
【図２】本発明からなる第３の実施例の構成を示す図。
【図３】従来技術の無線位置測定のシステム構成を示す図。
【図４】遅延プロファイルの例。
【図５】従来技術の課題を示す図。基地局密度が密の場合の遅延プロファイル例。
【図６】従来技術の課題を示す図。基地局密度が疎の場合の遅延プロファイル例。
【図７】本発明からなる端末装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１．．．無線位置測定端末、２、３、４．．．無線基地局、５...ＧＰＳ衛星、６、７、８.．．基地局からの信号、１０...ＭＳＣ、１１...ノード、１２...位置情報サーバー、１３...端末のメモリ、２０...信号受信手段、２１...プロファイル作成手段、２２...窓設定手段、２３...位置計算手段、２４...制御チャネル受信手段。
【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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