JP2000075012A - 位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は位置検出装置においてマルチパス障
害が発生する環境であっても位置検出の信頼度の低下を
抑制することを目的とする。 【解決手段】 特定の符号系列を生成する符号生成手段
１０２とその符号系列を含む信号を送信する送信手段１
０１とを無線基地局のそれぞれに設け、移動無線局が受
信した信号と前記符号系列との相関に応じた受信信号強
度を示す信号を出力する相関検出手段２０３と、相関検
出手段２０３が出力する信号の中から互いに遅延時間の
異なる複数の信号成分を分離する遅延手段２０４と、遅
延時間の異なる複数の信号成分を入力し同一の無線基地
局から送出され複数の伝搬経路を通って受信された複数
の信号成分の中から最も信頼度の高い信号成分を選択的
に抽出する信号選択手段２０６と、選択した信号成分に
基づいて移動無線局の位置を求める位置算出手段２０７
とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動無線局と３つ
以上の無線基地局とを用いて移動無線局の位置を検出す
る位置検出装置に関し、例えば移動する物体，人，動物
などの位置情報を得るために利用される。

【０００２】

【従来の技術】一般的な位置検出装置の構成例を図９に
示す。図９において、移動無線局ＰＳとしては、例えば
検出対象の人が所持する携帯端末が利用される。移動無
線局ＰＳの周辺には、移動無線局ＰＳと無線により通信
可能な無線基地局ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３が固定された
位置に配置されている。

【０００３】図９に示すように、無線基地局ＣＳ１から
送出される信号Ｗ１と、無線基地局ＣＳ２から送出され
る信号Ｗ２と、無線基地局ＣＳ３から送出される信号Ｗ
３とを移動無線局ＰＳで受信することにより、次に説明
するように移動無線局ＰＳの位置を特定できる。一般
に、受信局における受信信号強度は、送受信点間の距離
に反比例する。従って、図９における無線基地局ＣＳ１
と移動無線局ＰＳとの距離Ｒ１と、無線基地局ＣＳ２と
移動無線局ＰＳとの距離Ｒ２と、無線基地局ＣＳ３と移
動無線局ＰＳとの距離Ｒ３が（Ｒ２＜Ｒ１＜Ｒ３）の関
係にある場合には、移動無線局ＰＳで受信される３つの
信号Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の各信号強度の関係は図８に示す
ように（Ｗ２＞Ｗ１＞Ｗ３）になる。

【０００４】従って、移動無線局ＰＳが受信した各信号
強度の大小関係から、移動無線局ＰＳに最も近い無線基
地局ＣＳ２を識別できる。つまり、図８の場合には移動
無線局ＰＳが無線基地局ＣＳ２のカバーする通信エリア
の中に存在することがわかり、その通信エリアは予め定
まっているので、移動無線局ＰＳの存在位置を大まかに
検出できる。

【０００５】また、移動通信環境下における伝搬損失
は、奥村カーブに代表される推定式を用いることにより
計算することができるので、受信信号強度から送受信点
間の距離を推定することができる。従って、図９におけ
る無線基地局ＣＳ１と移動無線局ＰＳとの距離Ｒ１と、
無線基地局ＣＳ２と移動無線局ＰＳとの距離Ｒ２と、無
線基地局ＣＳ３と移動無線局ＰＳとの距離Ｒ３がそれぞ
れ求められる。この場合、無線基地局ＣＳ１の位置から
半径Ｒ１の円と、無線基地局ＣＳ２の位置から半径Ｒ２
の円と、無線基地局ＣＳ３の位置から半径Ｒ３の円との
交点に移動無線局ＰＳが存在することになるので、求め
た交点の位置から移動無線局ＰＳの位置を推定できる。

【０００６】さらに、移動無線局ＰＳが検出した自局の
位置をいずれかの無線基地局に送信し、有線網に送信す
ることにより、検出対象者の位置を第三者に報知するこ
ともできる。また、反対に移動無線局ＰＳが送信する信
号を３つの無線基地局で受信する場合にも、上記と同様
の方法で移動無線局ＰＳの位置を検出できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような位置検出
技術は、例えば原野のように電波の反射物が存在しない
場所で適用する場合には、受信点で受信される信号に含
まれる遅延波の成分が少なく、受信信号強度に大きな変
動が生じないため、位置を誤りなく検出することが可能
である。

【０００８】しかし、移動無線通信環境下では、電波の
反射によって１つの信号が様々な伝搬経路を通って受信
点に到達する。伝搬経路（パス）の異なる信号は互いに
伝搬遅延時間が異なるため、受信される信号には遅延時
間の異なる様々な信号成分が含まれる。例えば、図７に
示す例では、１つの受信信号に遅延時間の異なる６つの
信号成分ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６が含まれ
ている。最初に受信される信号成分ａ１を受信しようと
する場合には、２番目以降に到来する信号成分ａ２〜ａ
６の干渉の影響が現れる。

【０００９】受信点で検出される受信信号強度は、全て
の信号成分ａ１〜ａ６を合成した合成波の信号強度にな
る。また、各々の信号成分の信号強度がそれぞれ不規則
に変動するため、受信信号強度には大きな変動が頻繁に
起こる。このような受信信号を用いて位置検出を行う場
合には、送受信点間距離に対応する正しい受信信号強度
を得ることが困難であり、移動無線局が存在する通話エ
リアの検出誤りや位置検出精度の劣化が生じる。

【００１０】本発明は、上記のような位置検出装置にお
いて、マルチパス障害が発生する環境であっても位置検
出の信頼度の低下を抑制することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では、送信側から
特定の規則で構成される符号系列を含む信号を送信し、
受信側では、送信信号に含まれる符号系列と同一の符号
を用いて相関検波を行い、相関検波の出力に得られる信
号から、符号系列の周期毎に繰り返し現れる最も信頼性
の高い信号成分を選択し、選択された信号成分の信号強
度を用いて位置検出を実施する。これにより、位置検出
に利用する信号強度の変動が極めて小さくなり、多重遅
延波の影響が軽減され、高精度な位置検出が可能にな
る。

【００１２】すなわち、請求項１では、位置検出対象の
１つの移動無線局と３つ以上の無線基地局とで構成さ
れ、前記無線基地局からそれぞれ送信される信号を前記
移動無線局で受信して、前記移動無線局が受信した信号
に基づいて前記移動無線局の位置を検出する位置検出装
置において、特定の規則で構成される符号系列を生成す
る符号生成手段と、前記符号生成手段が生成した符号系
列を含む信号を送信する送信手段とを前記３つ以上の無
線基地局のそれぞれに設けるとともに、前記移動無線局
が受信した信号と前記符号系列との相関に応じた受信信
号強度を示す信号を出力する相関検出手段と、前記相関
検出手段が出力する信号の中から互いに遅延時間の異な
る複数の信号成分を分離する遅延手段と、前記遅延手段
が出力する遅延時間の異なる複数の信号成分を入力し、
同一の無線基地局から送出され複数の伝搬経路を通って
受信された複数の信号成分の中から最も信頼度の高い信
号成分を選択的に抽出する信号選択手段と、前記信号選
択手段が選択した信号成分に基づいて前記移動無線局の
位置を求める位置算出手段とを設けたことを特徴とす
る。

【００１３】無線基地局に設けられる符号生成手段は、
特定の規則で構成される符号系列を生成する。送信手段
は、符号生成手段が生成した符号系列を含む信号を無線
基地局から送信する。相関検出手段は、移動無線局が受
信した信号と前記符号系列との相関に応じた受信信号強
度を示す信号を出力する。すなわち相関検波を行う。遅
延手段は、相関検出手段が出力する信号の中から互いに
遅延時間の異なる複数の信号成分を分離する。

【００１４】信号選択手段は、前記遅延手段が出力する
遅延時間の異なる複数の信号成分を入力し、同一の無線
基地局から送出され複数の伝搬経路を通って受信された
複数の信号成分の中から最も信頼度の高い信号成分を選
択的に抽出する。位置算出手段は、信号選択手段が選択
した信号成分に基づいて移動無線局の位置を求める。例
えば、文献１「市坪信一等、“見通し道路における遅延
プロファイルモデルと遅延スプレッド特性の予測”、１
９９６電子情報通信学会総合大会Ｂ−７」、文献２「市
坪信一等、“マイクロセルにおける長区間遅延プロファ
イルのモデル”、１９９７電子情報通信学会総合大会Ｂ
−１−１４」、文献３「S.Ichitsubo,etc，“A statist
ical model for microcellular multipath propagation
environment”,Proc. IEEE 47th VTC,MD1.1,pp61-66,1
997.」では、無線基地局アンテナ高が約２〜数十メート
ルの地上からビル屋上までのアンテナ設置を考慮した伝
搬遅延特性の検討報告がなされている。

【００１５】これらの文献１，文献２，文献３によれ
ば、屋内や見通し道路で観測される電力遅延プロファイ
ルは、信号強度の大きい直接波成分と多くの遅延波成分
からなる遅延波群から構成されることが分かる。

【００１６】また、直接波成分と遅延波群の伝搬損Ｌｏ
ｓｓは次の推定式から求められる。 Ｌｏｓｓ＝１０・ｎ・ｌｏｇ（ｄ） ・・・（１） ここで、ｎは係数、ｄは送受信点間距離である。従っ
て、互いに遅延時間の異なる複数の信号成分の中から直
接波のように信頼度の高い信号成分を選択的に抽出する
場合には、抽出した信号の受信強度と前記第（１）式と
に基づいて精度の高い位置検出が実現する。

【００１７】請求項２は、請求項１の位置検出装置にお
いて、前記信号選択手段が、同一の無線基地局から送出
され複数の伝搬経路を通って受信された複数の信号成分
の中から、遅延時間の最も小さい伝搬経路を通って受信
された信号成分を最も信頼度の高い信号成分として選択
的に抽出することを特徴とする。移動無線局が無線基地
局の見通し範囲内に存在する場合には、送信局と受信局
との間で反射を生じることなく直接受信された直接波を
受信することができる。このような直接波は、最短の伝
搬経路を通るので伝搬遅延時間が小さく、遅延波に比べ
て早く受信点に到達する。

【００１８】請求項２においては、直接波のように遅延
時間の最も小さい伝搬経路を通って受信された信号成分
を抽出するので、位置検出に利用する信号強度の変動が
小さく、高精度の位置検出が可能である。請求項３は、
請求項１の位置検出装置において、前記信号選択手段
が、同一の無線基地局から送出され複数の伝搬経路を通
って受信された複数の信号成分の中から、最も受信信号
強度の大きい信号成分を最も信頼度の高い信号成分とし
て選択的に抽出することを特徴とする。

【００１９】文献４「藤井輝也等、“広帯域ＤＳ−ＣＤ
ＭＡ移動通信方式における伝搬損失推定式”、１９９８
電子情報通信学会総合大会Ｂ−１−４７」には、無線基
地局高数十メートルに対する伝搬遅延特性の検討報告が
なされており、これによれば、信号強度の高い順に並べ
た場合の到来波の伝搬損失推定式が示されている。この
伝搬損失推定式を次に示す。

【数１】 ここでＷは道路幅[ｍ]、θは道路角[度]、ｈｓは道路際
の建物高[ｍ]、＜Ｈ＞は平均建物高[ｍ]、ｈｂは基地局
アンテナ高[ｍ]、ｈｂｏは基地局アンテナ地上高[ｍ]、
Ｈは基地局近傍の建物高[ｍ]、ｆは周波数[ＭＨｚ]、ｈ
ｍは移動局アンテナ高[ｍ]、Ｂはチップレート[Ｍchip
／sec]、ｉは信号強度の順位、ｄは送受信点間の距離で
ある。

【００２０】例えば前記第（２）式に信号強度の順位ｉ
として１を代入し、この式と受信信号の信号強度が最大
の信号成分とに基づいて、送受信点間の距離ｄを求める
ことができる。一般に、直接波は反射により生じた遅延
波に比べて受信信号強度が大きい。従って、請求項３の
ように最も受信信号強度の大きい信号成分を抽出し、抽
出した信号を位置検出に利用すると、信号強度の変動が
小さく、高精度の位置検出が可能になる。

【００２１】請求項４は、請求項１の位置検出装置にお
いて、前記３つ以上の無線基地局のそれぞれに、互いに
異なる符号系列を生成する符号生成手段を設け、前記移
動無線局に、それぞれの無線基地局が送出する信号に含
まれる符号系列との相関に応じた受信信号強度を示す信
号をそれぞれ出力する３つ以上の相関検出手段を設けた
ことを特徴とする。

【００２２】複数の無線基地局が同時に信号を送出する
場合には、移動無線局では受信した信号から各々の無線
基地局の信号を識別する必要がある。請求項４において
は、複数の無線基地局が互いに異なる符号系列の信号を
送出するので、移動無線局ではそれぞれの符号系列との
相関を検出する３つの相関検出手段を用いて、各々の無
線基地局の信号を識別できる。

【００２３】請求項５は、位置検出対象の１つの移動無
線局と３つ以上の無線基地局とで構成され、前記移動無
線局から送信される信号を前記無線基地局のそれぞれで
受信して、前記無線基地局が受信した信号に基づいて前
記移動無線局の位置を検出する位置検出装置において、
特定の規則で構成される符号系列を生成する符号生成手
段と、前記符号生成手段が生成した符号系列を含む信号
を送信する送信手段とを前記移動無線局に設けるととも
に、前記無線基地局のそれぞれが受信した信号と前記符
号系列との相関に応じた受信信号強度を示す信号を出力
する３つ以上の相関検出手段と、前記相関検出手段の各
々が出力する信号の中から互いに遅延時間の異なる複数
の信号成分を分離する３つ以上の遅延手段と、前記遅延
手段の各々が出力する遅延時間の異なる複数の信号成分
を入力して、それらの信号成分の中から最も信頼度の高
い信号成分を選択的に抽出する３つ以上の信号選択手段
と、前記信号選択手段の各々が選択した信号成分に基づ
いて前記移動無線局の位置を求める位置算出手段とを設
けたことを特徴とする。

【００２４】請求項５の符号生成手段は、特定の規則で
構成される符号系列を生成する。送信手段は、符号生成
手段が生成した符号系列を含む信号を移動無線局から送
信する。相関検出手段は、前記無線基地局のそれぞれが
受信した信号と前記符号系列との相関に応じた受信信号
強度を示す信号を出力する。遅延手段は、相関検出手段
の各々が出力する信号の中から互いに遅延時間の異なる
複数の信号成分を分離する。

【００２５】信号選択手段は、遅延手段の各々が出力す
る遅延時間の異なる複数の信号成分を入力して、それら
の信号成分の中から最も信頼度の高い信号成分を選択的
に抽出する。位置算出手段は、信号選択手段の各々が選
択した信号成分に基づいて移動無線局の位置を求める。
請求項５では、互いに遅延時間の異なる複数の信号成分
の中から直接波のように信頼度の高い信号成分を選択的
に抽出するので、抽出した信号の受信強度に基づいて精
度の高い位置検出が実現する。

【００２６】請求項６は、請求項５の位置検出装置にお
いて、前記信号選択手段が、複数の伝搬経路を通って受
信された複数の信号成分の中から、遅延時間の最も小さ
い伝搬経路を通って受信された信号成分を最も信頼度の
高い信号成分として選択的に抽出することを特徴とす
る。請求項６においては、直接波のように遅延時間の最
も小さい伝搬経路を通って受信された信号成分を抽出す
るので、位置検出に利用する信号強度の変動が小さく、
高精度の位置検出が可能である。

【００２７】請求項７は、請求項５の位置検出装置にお
いて、前記信号選択手段が、複数の伝搬経路を通って受
信された複数の信号成分の中から、最も受信信号強度の
大きい信号成分を最も信頼度の高い信号成分として選択
的に抽出することを特徴とする。一般に、直接波は反射
により生じた遅延波に比べて受信信号強度が大きいの
で、請求項７のように最も受信信号強度の大きい信号成
分を抽出し、抽出した信号を位置検出に利用すると、信
号強度の変動が小さく、高精度の位置検出が可能にな
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）この形態の
位置検出装置の構成を図１に示す。この形態は請求項
１，請求項２及び請求項４に対応する。この形態では、
請求項１の符号生成手段，送信手段，相関検出手段，遅
延手段，信号選択手段及び位置算出手段は、それぞれ符
号系列発生器１０２，無線送信機１０１，相関検出器２
０３，タップ付遅延線２０４，選択回路２０６，位置算
出部２０７に対応する。

【００２９】図１に示すように、この位置検出装置は、
３つの無線基地局１００(1),１００(2),１００(3)と１
つの移動無線局２００とで構成されている。無線基地局
１００の数は３以上であればよい。

【００３０】３つの無線基地局１００(1),１００(2),１
００(3)のそれぞれには、無線送信機１０１，符号系列
発生器１０２及びアンテナ１０３が備わっている。各要
素の符号に付加した括弧内の番号は、基地局の区分を意
味している。３つの無線基地局１００(1),１００(2),１
００(3)の基本的な構成及び動作は互いに同一である。
符号系列発生器１０２は、特定の規則に従って構成され
る符号列を発生する。ここで、特定の規則に従って構成
される符号列は、現実の装置においては、例えばフレー
ム同期用のユニークワードやスペクトル拡散通信に利用
される拡散符号系列を指す。

【００３１】この例では、３つの無線基地局１００のそ
れぞれに備わった符号系列発生器１０２(1),１０２(2),
１０２(3)は、互いに異なる系列の符号列を生成する。
３つの無線基地局１００の各々の無線送信機１０１は、
符号系列発生器１０２が発生した符号列を送信信号に含
め、高周波帯の信号に変換してアンテナ１０３から送信
する。

【００３２】移動無線局２００には、アンテナ２０１，
無線受信機２０２，相関検出器２０３，タップ付遅延線
２０４及び位置推定回路２０５が備わっている。位置推
定回路２０５には、選択回路２０６及び位置算出部２０
７が備わっている。また、使用する無線基地局１００の
数に合わせて、相関検出器２０３，タップ付遅延線２０
４及び選択回路２０６は、それぞれ３つずつ設けてあ
る。使用する無線基地局１００の数を増やす場合には、
それに応じて相関検出器２０３，タップ付遅延線２０４
及び選択回路２０６の数を増やせばよい。

【００３３】移動無線局２００の無線受信機２０２は、
３つの無線基地局１００(1),１００(2),１００(3)のそ
れぞれから送信される電波をアンテナ２０１を介して受
信する。この例では、無線受信機２０２が出力する中間
周波数の信号が３つの相関検出器２０３のそれぞれに入
力される。３つの相関検出器２０３(1),２０３(2)及び
２０３(3)は、それぞれ無線基地局１００の符号系列発
生器１０２(1),１０２(2)及び１０２(3)が生成する符号
列と同一の符号列を内部で生成する。符号系列発生器１
０２(1),１０２(2)及び１０２(3)が生成する符号列は固
定されているので、それらと同じ符号列の情報を相関検
出器２０３に予め保持しておき、同一の符号を移動無線
局２００の内部で生成する。

【００３４】そして、各々の相関検出器２０３は、内部
で生成した符号列と、無線受信機２０２で受信された信
号に含まれる符号列との相関を検出する。すなわち相関
検波を行う。現実の装置においては、相関検出器２０３
としてマッチトフィルタやスライディング相関器が用い
られる。相関検出器２０３は入力される信号に含まれる
符号列と内部で生成した符号列との相関に応じた信号を
出力する。従って、無線受信機２０２が受信した信号成
分のうち、無線基地局１００(1)が送信した信号成分の
信号強度が相関検出器２０３(1)の出力に現れ、無線基
地局１００(2)が送信した信号成分の信号強度が相関検
出器２０３(2)の出力に現れ、無線基地局１００(3)が送
信した信号成分の信号強度が相関検出器２０３(3)の出
力に現れる。

【００３５】相関検出器２０３(1)の出力する信号はタ
ップ付遅延線２０４(1)に入力され、相関検出器２０３
(2)の出力する信号はタップ付遅延線２０４(2)に入力さ
れ、相関検出器２０３(3)の出力する信号はタップ付遅
延線２０４(3)に入力される。３つのタップ付遅延線２
０４のそれぞれは、多数のｍ個のタップ出力を備えてい
る。タップ付遅延線２０４の異なるタップ出力には、互
いに遅延時間の異なる信号成分が現れる。

【００３６】この例では、図２に示すように、受信され
た信号に含まれる符号列を構成する符号の１ビット長毎
の相関値及び受信した信号強度に比例する信号ａ１，ａ
２，ａ３，ａ４，ａ５・・・が、タップ付遅延線２０４
の複数のタップ出力に同時に得られる。受信信号に含ま
れる符号系列は周期的に繰り返し現れるので、ある時刻
に、図２に示す第一到来波の信号ａ１がタップ付遅延線
２０４の最終タップ出力（入力に対する遅延時間が最大
のタップ出力）に現れた場合には、符号系列の所定周期
を経過する度に、第一到来波に相当する信号ａ１が同じ
最終タップ出力に繰り返し現れる。

【００３７】従って、符号系列の周期に同期して、例え
ば信号ａ１がタップ付遅延線２０４の最終タップ出力に
現れるタイミングでタップ付遅延線２０４の各タップ出
力の信号をサンプリングすれば、図２に示すように互い
に遅延時間の異なる信号ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５
・・・の各成分を、タップ付遅延線２０４の複数のタッ
プ出力から同時に取り出すことができる。

【００３８】タップ付遅延線２０４のｍ個の各タップ出
力に現れる信号が、選択回路２０６に入力される。この
例では、選択回路２０６は、タップ付遅延線２０４から
入力されるｍ個の信号の中から、第一到来波に相当する
信号ａ１だけを選択し、この信号ａ１を位置算出部２０
７に与える。実際には、選択回路２０６は、遅延時間が
互いに異なるｍ個のタップ出力の各相関値を、符号系列
の周期毎に比較して、時系列で最も早く出現し、かつ予
め定めた閾値（例えば、雑音レベル＋αｄＢ：αは任意
の数値）以上の相関値をもつ信号（図２の例ではａ１）
を第一到来波として選択する。

【００３９】時系列で最も早く出現する信号は、タップ
付遅延線２０４のｍ個のタップ出力のうち、入力端子か
らの遅延時間が最も大きいタップ出力に現れる。従っ
て、選択回路２０６はｍ個のタップ出力の各相関値を最
終段のタップ出力から前方のタップ出力に向かって順番
に調べ、最初に前記閾値以上になった相関値の信号を第
一到来波として選択し、位置算出部２０７に出力する。

【００４０】位置算出部２０７は、無線基地局１００
(1)が送信した信号に相当する第一到来波の信号成分を
選択回路２０６(1)から入力し、無線基地局１００(2)が
送信した信号に相当する第一到来波の信号成分を選択回
路２０６(2)から入力し、無線基地局１００(3)が送信し
た信号に相当する第一到来波の信号成分を選択回路２０
６(3)から入力する。

【００４１】位置算出部２０７は、それに入力される３
つの第一到来波の信号成分についてそれらの信号強度を
対比して、移動無線局２００が無線基地局１００(1),１
００(2),１００(3)のいずれの位置に最も近いかを識別
する。また、前記第(１)式に基づいて３つの無線基地局
１００(1),１００(2),１００(3)の各々と移動無線局２
００との距離をそれぞれ求め、求めた３つの距離に基づ
いて前述のように移動無線局２００の位置を算出する。

【００４２】この例では、位置算出部２０７は移動無線
局２００の位置に最も近い１つの無線基地局１００の通
話エリア（無線ゾーン）の情報と、計算により求められ
る移動無線局２００の位置の情報とを出力するが、いず
れか一方のみを出力するように構成しても良い。一般
に、送信局と受信局とが見通し範囲内に存在する場合に
は、反射することなく直接伝搬する直接波と反射により
遅延する様々な遅延波とが受信局に到達する。また、通
常は直接波が最も早く受信される。この例では、選択回
路２０６が受信される様々な信号成分のうち、第一到来
波の成分だけを選択的に位置算出部２０７に印加するの
で、直接波だけを位置検出に利用することになる。

【００４３】例として、受信信号の第一到来波が直接波
でＫファクタ（直接波対レイリー波電力比）が（Ｋ＝２
０ｄＢ）、第二到来波以降の遅延波の変動がレイリー分
布となって受信される場合、すなわち、仲上−ライス環
境下における第一到来波の変動の標準偏差を計算機シミ
ュレーションにより求めた。このシミュレーションで
は、到来波数を３とし、第二、第三到来波の信号強度は
等しく第一到来波に対して３ｄＢ減とした。到来波の最
大ドップラー周波数は１０［Ｈｚ］、観測時間は１００
［sec］とし雑音は無しとした。

【００４４】前記シミュレーションの結果、１００［se
c］の間の信号強度の変動の全到来波に対する標準偏差
が４ｄＢの場合に、第一到来波に対する信号強度の変動
の標準偏差は約０．６［ｄＢ］であった。従って、第一
到来波のみを用いる場合には、信号強度の変動の影響を
大きく軽減できる。なお、第一到来波が変動の全く無い
直接波のみの場合には、信号強度の変動の標準偏差は０
になる。

【００４５】なお図６には、全到来波と第一到来波との
それぞれについて、０〜１［sec］の１秒間の信号強度
の変動の様子が示されている。図６を参照すると、第一
到来波のみの変動は全ての到来波の合成波の変動と比較
して、変動が小さいことが分かる。すなわち、この実施
の形態のように受信される信号強度に基づいて位置を測
定する場合には、第一到来波だけを利用することによっ
て位置検出誤差が大幅に低減される。

【００４６】（第２の実施の形態）この形態の位置検出
装置の構成を図３に示す。この形態は請求項５及び請求
項６に対応する。この形態では、請求項５の符号生成手
段，送信手段，相関検出手段，遅延手段，信号選択手段
及び位置算出手段は、それぞれ符号系列発生器２１１，
無線送信機２１２，相関検出器１１３，タップ付遅延線
１１４，選択回路１１６，位置算出部１１７に対応す
る。

【００４７】図３に示すように、この位置検出装置は、
３つの無線基地局１１０(1),１１０(2),１１０(3)と１
つの移動無線局２１０とで構成されている。無線基地局
１１０の数は３以上であればよい。この位置検出装置
は、同一の１つの移動無線局２１０が送信する信号を３
つの無線基地局１１０(1),１１０(2),１１０(3)で検出
して、無線基地局１１０(1),１１０(2),１１０(3)が検
出した信号に基づいて移動無線局２１０の位置を検出す
る。

【００４８】従って、移動無線局２１０には、符号系列
発生器２１１，無線送信機２１２及びアンテナ２１３が
備わっている。符号系列発生器２１１は、特定の規則に
従って構成される符号列を発生する。ここで、特定の規
則に従って構成される符号列は、現実の装置において
は、例えばフレーム同期用のユニークワードやスペクト
ル拡散通信に利用される拡散符号系列を指す。

【００４９】移動無線局２１０の無線送信機２１２は、
符号系列発生器２１１が発生した符号列を送信信号に含
め、高周波帯の信号に変換してアンテナ２１３から送信
する。３つの無線基地局１１０(1),１１０(2)及び１１
０(3)には、それぞれアンテナ１１１，無線受信機１１
２，相関検出器１１３及びタップ付遅延線１１４が備わ
っている。

【００５０】３つの無線基地局１１０のアンテナ１１
１，無線受信機１１２，相関検出器１１３及びタップ付
遅延線１１４の構成及び動作は同一である。また、アン
テナ１１１，無線受信機１１２，相関検出器１１３及び
タップ付遅延線１１４は、それぞれ図１のアンテナ２０
１，無線受信機２０２，相関検出器２０３及びタップ付
遅延線２０４と基本的に同じ機能を果たす。

【００５１】各々の無線基地局１１０において、無線受
信機１１２は、移動無線局２１０から送信される電波を
アンテナ１１１を介して受信する。この例では、無線受
信機１１２が出力する中間周波数の信号が相関検出器１
１３に入力される。各々の無線基地局１１０の相関検出
器１１３は、移動無線局２１０の符号系列発生器２１１
が生成する符号列と同一の符号列を内部で生成する。符
号系列発生器２１１が生成する符号列は固定されている
ので、それらと同じ符号列の情報を相関検出器１１３に
予め保持しておき、同一の符号を無線基地局１１０の内
部で生成する。

【００５２】そして、相関検出器１１３は、内部で生成
した符号列と、無線受信機１１２で受信された信号に含
まれる符号列との相関を検出する。すなわち相関検波を
行う。現実の装置においては、相関検出器１１３として
マッチトフィルタやスライディング相関器が用いられ
る。

【００５３】相関検出器１１３は入力される信号に含ま
れる符号列と内部で生成した符号列との相関に応じた信
号を出力する。従って、無線受信機１１２が受信した信
号成分のうち、移動無線局２１０が送信した信号と相関
の高い信号成分の信号強度が相関検出器１１３の出力に
現れる。相関検出器１１３の出力する信号はタップ付遅
延線１１４に入力される。タップ付遅延線１１４は、多
数のｍ個のタップ出力を備えている。タップ付遅延線１
１４の異なるタップ出力には、互いに遅延時間の異なる
信号成分が現れる。

【００５４】この例では、図２に示すように、受信され
た信号に含まれる符号列を構成する符号の１ビット長毎
の相関値及び受信した信号強度に比例する信号ａ１，ａ
２，ａ３，ａ４，ａ５・・・が、タップ付遅延線１１４
の複数のタップ出力に同時に得られる。受信信号に含ま
れる符号系列は周期的に繰り返し現れるので、ある時刻
に、図２に示す第一到来波の信号ａ１がタップ付遅延線
１１４の最終タップ出力（入力に対する遅延時間が最大
のタップ出力）に現れた場合には、符号系列の所定周期
を経過する度に、第一到来波に相当する信号ａ１が同じ
最終タップ出力に繰り返し現れる。

【００５５】従って、符号系列の周期に同期して、例え
ば信号ａ１がタップ付遅延線１１４の最終タップ出力に
現れるタイミングでタップ付遅延線１１４の各タップ出
力の信号をサンプリングすれば、図２に示すように互い
に遅延時間の異なる信号ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５
・・・の各成分を、タップ付遅延線１１４の複数のタッ
プ出力から同時に取り出すことができる。

【００５６】位置推定回路１１５は、図示しない所定の
通信回線を介して３つの無線基地局１１０(1),１１０
(2)及び１１０(3)と接続されている。位置推定回路１１
５には、３つの選択回路１１６及び位置算出部１１７が
備わっている。

【００５７】選択回路１１６(1)の入力には、無線基地
局１１０(1)のタップ付遅延線１１４(1)のｍ個の各タッ
プ出力に現れる信号が印加され、選択回路１１６(2)の
入力には、無線基地局１１０(2)のタップ付遅延線１１
４(2)のｍ個の各タップ出力に現れる信号が印加され、
選択回路１１６(3)の入力には、無線基地局１１０(3)の
タップ付遅延線１１４(3)のｍ個の各タップ出力に現れ
る信号が印加される。

【００５８】この例では、各々の選択回路１１６は、タ
ップ付遅延線１１４から入力されるｍ個の信号の中か
ら、第一到来波に相当する信号ａ１だけを選択し、この
信号ａ１を位置算出部１１７に与える。実際には、選択
回路１１６は、遅延時間が互いに異なるｍ個のタップ出
力の各相関値を、符号系列の周期毎に比較して、時系列
で最も早く出現し、かつ予め定めた閾値（例えば、雑音
レベル＋αｄＢ：αは任意の数値）以上の相関値をもつ
信号（図２の例ではａ１）を第一到来波として選択す
る。

【００５９】時系列で最も早く出現する信号は、タップ
付遅延線１１４のｍ個のタップ出力のうち、入力端子か
らの遅延時間が最も大きいタップ出力に現れる。従っ
て、選択回路１１６はｍ個のタップ出力の各相関値を最
終段のタップ出力から前方のタップ出力に向かって順番
に調べ、最初に前記閾値以上になった相関値の信号を第
一到来波として選択し、位置算出部１１７に出力する。

【００６０】位置算出部１１７は、無線基地局１１０
(1)が受信した信号のうち第一到来波の信号成分を選択
回路１１６(1)から入力し、無線基地局１１０(2)が受信
した信号のうち第一到来波の信号成分を選択回路１１６
(2)から入力し、無線基地局１１０(3)が受信した信号の
うち第一到来波の信号成分を選択回路１１６(3)から入
力する。

【００６１】位置算出部１１７に入力される３つの第一
到来波の信号成分について、その信号強度を対比するこ
とにより、移動無線局２１０が無線基地局１１０(1),１
１０(2),１１０(3)のいずれの位置に最も近いかを識別
できる。また、前記第(１)式に基づいて３つの無線基地
局１１０(1),１１０(2),１１０(3)の各々と移動無線局
２１０との距離をそれぞれ求めることができるので、前
述のように移動無線局２１０の位置を算出できる。

【００６２】この例では、位置算出部１１７は移動無線
局２１０の位置に最も近い１つの無線基地局１１０の通
話エリア（無線ゾーン）の情報と、計算により求められ
る移動無線局２１０の位置の情報とを出力するが、いず
れか一方のみを出力するように構成しても良い。 （第３の実施の形態）この形態の位置検出装置の構成を
図４に示す。この形態は請求項１，請求項３及び請求項
４に対応する。

【００６３】この形態は、第１の実施の形態の変形例で
あり、図１の位置推定回路２０５の代わりに位置推定回
路２０５Ｂを用いてある。それ以外の構成及び動作は第
１の実施の形態と同じである。変更された部分の構成と
動作について説明する。図４に示すように、位置推定回
路２０５Ｂには３つの信号強度検出回路２０８と、３つ
の選択回路２０９と、位置算出部２０７Ｂとが備わって
いる。タップ付遅延線２０４の出力する信号は信号強度
検出回路２０８に入力され、信号強度検出回路２０８の
出力する信号は選択回路２０９に入力され、選択回路２
０９の出力する信号が位置算出部２０７Ｂに入力され
る。

【００６４】各々の信号強度検出回路２０８は、タップ
付遅延線２０４から入力されるｍ個のタップ出力の信号
の信号強度を検出し、信号強度が大きい順番に並べた信
号を複数の出力端子から出力する。すなわち、信号強度
がｎ番目に大きい信号をｎ番目の出力端子に出力する。
例えば、図２に示すように信号成分ａ１，ａ２，ａ３，
ａ４，ａ５で構成される信号を受信した場合には、最も
信号強度の大きい信号成分ａ１が１番目の出力端子に現
れ、２番目に信号強度の大きい信号成分ａ２が２番目の
出力端子に現れ、３番目に信号強度の大きい信号成分ａ
３が３番目の出力端子に現れ、４番目に信号強度の大き
い信号成分ａ４が４番目の出力端子に現れる。

【００６５】選択回路２０９は、信号強度検出回路２０
８の特定の出力端子に現れる信号を選択して、選択した
信号を位置算出部２０７に出力する。この例では、選択
回路２０９は信号強度検出回路２０８の１番目の出力端
子として割り当てられた端子から出力される信号を選択
する。つまり、最も信号強度の大きい信号成分だけを選
択的に位置算出部２０７Ｂに印加する。

【００６６】一般に、送信局と受信局とが見通し範囲内
に存在する場合には、反射することなく直接伝搬する直
接波と反射により遅延する様々な遅延波とが受信局に到
達する。また、通常は受信される直接波の信号強度は遅
延波と比べて大きい。従って、選択回路２０９は受信さ
れる様々な信号成分のうち、直接波の成分だけを選択的
に位置算出部２０７Ｂに印加する。

【００６７】選択回路２０９(1)が出力する信号は無線
基地局１００(1)が送信した信号に対応し、選択回路２
０９(2)が出力する信号は無線基地局１００(2)が送信し
た信号に対応し、選択回路２０９(3)が出力する信号は
無線基地局１００(3)が送信した信号に対応する。従っ
て、位置算出部２０７Ｂは、選択回路２０９(1)，２０
９(2)，２０９(3)がそれぞれ出力する信号の信号強度を
互いに比較して、移動無線局２００の位置に最も近い１
つの無線基地局１００の通話エリアを識別する。

【００６８】更に、前記第(２)式に基づいて、選択回路
２０９(1)が出力する信号の信号強度から無線基地局１
００(1)と移動無線局２００との距離を求め、選択回路
２０９(2)が出力する信号の信号強度から無線基地局１
００(2)と移動無線局２００との距離を求め、選択回路
２０９(3)が出力する信号の信号強度から無線基地局１
００(3)と移動無線局２００との距離を求めて、これら
の距離から移動無線局２００の位置を計算する。

【００６９】（第４の実施の形態）この形態の位置検出
装置の構成を図５に示す。この形態は請求項５及び請求
項７に対応する。この形態は、第２の実施の形態の変形
例であり、図３の位置推定回路１１５の代わりに位置推
定回路１１５Ｂを用いてある。それ以外の構成及び動作
は第２の実施の形態と同じである。変更された部分の構
成と動作について説明する。

【００７０】図５に示すように、位置推定回路１１５Ｂ
には３つの信号強度検出回路１１８と、３つの選択回路
１１９と、位置算出部１１７Ｂとが備わっている。各々
の無線基地局１１０のタップ付遅延線１１４の出力する
信号は、３つの信号強度検出回路１１８に入力され、信
号強度検出回路１１８の出力する信号は選択回路１１９
に入力され、選択回路１１９の出力する信号が位置算出
部１１７Ｂに入力される。

【００７１】図５の信号強度検出回路１１８，選択回路
１１９及び位置算出部１１７Ｂは、それぞれ図４の信号
強度検出回路２０８，選択回路２０９及び位置算出部２
０７Ｂと同一の構成であり同一の動作を行う。すなわ
ち、各々の信号強度検出回路１１８は、タップ付遅延線
１１４から入力されるｍ個のタップ出力の信号の信号強
度を検出し、信号強度が大きい順番に並べた信号を複数
の出力端子から出力する。すなわち、信号強度がｎ番目
に大きい信号をｎ番目の出力端子に出力する。

【００７２】選択回路１１９は、信号強度検出回路１１
８の特定の出力端子に現れる信号を選択して、選択した
信号を位置算出部１１７Ｂに出力する。この例では、選
択回路１１９は信号強度検出回路１１８の１番目の出力
端子として割り当てられた端子から出力される信号を選
択する。つまり、最も信号強度の大きい信号成分だけを
選択的に位置算出部１１７Ｂに印加する。

【００７３】一般に、送信局と受信局とが見通し範囲内
に存在する場合には、反射することなく直接伝搬する直
接波と反射により遅延する様々な遅延波とが受信局に到
達する。また、通常は受信される直接波の信号強度は遅
延波と比べて大きい。従って、選択回路１１９は受信さ
れる様々な信号成分のうち、直接波の成分だけを選択的
に位置算出部１１７Ｂに印加する。

【００７４】位置算出部１１７Ｂは、選択回路１１９
(1)，１１９(2)，１１９(3)がそれぞれ出力する信号の
信号強度を互いに比較して、移動無線局２１０の位置に
最も近い１つの無線基地局１００の通話エリアを識別す
る。更に、前記第(２)式に基づいて、選択回路１１９
(1)が出力する信号の信号強度から無線基地局１１０(1)
と移動無線局２１０との距離を求め、選択回路１１９
(2)が出力する信号の信号強度から無線基地局１１０(2)
と移動無線局２１０との距離を求め、選択回路１１９
(3)が出力する信号の信号強度から無線基地局１１０(3)
と移動無線局２１０との距離を求めて、これらの距離か
ら移動無線局２１０の位置を計算する。

【００７５】なお、上記全ての実施の形態において、各
構成要素については必要に応じて変更しても良い。例え
ば、第１の実施の形態では互いに遅延時間の異なる信号
を同時に参照するためにタップ付遅延線２０４を用いて
いるが、互いに異なるタイミングでサンプリングした信
号をメモリに記憶する回路を用いても良い。また、第１
の実施の形態では相関検出器２０３，タップ付遅延線２
０４及び選択回路２０６をそれぞれ３つ設けたが、３つ
の無線基地局１００が互いに異なるタイミングで信号を
送信する場合には、相関検出器２０３，タップ付遅延線
２０４及び選択回路２０６を各々１つ設けるだけでも位
置検出装置を構成できる。

【００７６】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
受信された複数の信号成分の中から最も早く現れる第一
到来波又は最も受信強度の大きい信号成分を、最も信頼
度の高い信号成分として選択的に抽出し位置検出に利用
することにより、受信信号の信号強度に大きな変動を与
える遅延波などの影響を抑制でき、高精度な位置検出が
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の位置検出装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】タップ付遅延線２０４の各タップ出力に現れる
信号の例を示すグラフである。

【図３】第２の実施の形態の位置検出装置の構成を示す
ブロック図である。

【図４】第３の実施の形態の位置検出装置の構成を示す
ブロック図である。

【図５】第４の実施の形態の位置検出装置の構成を示す
ブロック図である。

【図６】受信信号の全到来波と第一到来波の信号強度の
例を示すタイムチャートである。

【図７】１つの受信信号に含まれる信号成分の分布を示
すグラフである。

【図８】移動無線局に到来する受信信号の例を示すグラ
フである。

【図９】一般的な位置検出装置の構成例を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

１００，１１０ 無線基地局 １０１ 無線送信機 １０２ 符号系列発生器 １０３，１１１ アンテナ １１２ 無線受信機 １１３ 相関検出器 １１４ タップ付遅延線 １１５，１１５Ｂ 位置推定回路 １１６ 選択回路 １１７，１１７Ｂ 位置算出部 ２００，２１０ 移動無線局 ２０１，２１３ アンテナ ２０２ 無線受信機 ２０３ 相関検出器 ２０４ タップ付遅延線 ２０５，２０５Ｂ 位置推定回路 ２０６，２０９ 選択回路 ２０７，２０７Ｂ 位置算出部 ２０８ 信号強度検出回路 ２１１ 符号系列発生器 ２１２ 無線送信機

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置検出対象の１つの移動無線局と３つ
   以上の無線基地局とで構成され、前記無線基地局からそ
   れぞれ送信される信号を前記移動無線局で受信して、前
   記移動無線局が受信した信号に基づいて前記移動無線局
   の位置を検出する位置検出装置において、 特定の規則で構成される符号系列を生成する符号生成手
   段と、 前記符号生成手段が生成した符号系列を含む信号を送信
   する送信手段とを前記３つ以上の無線基地局のそれぞれ
   に設けるとともに、 前記移動無線局が受信した信号と前記符号系列との相関
   に応じた受信信号強度を示す信号を出力する相関検出手
   段と、 前記相関検出手段が出力する信号の中から互いに遅延時
   間の異なる複数の信号成分を分離する遅延手段と、 前記遅延手段が出力する遅延時間の異なる複数の信号成
   分を入力し、同一の無線基地局から送出され複数の伝搬
   経路を通って受信された複数の信号成分の中から最も信
   頼度の高い信号成分を選択的に抽出する信号選択手段
   と、 前記信号選択手段が選択した信号成分に基づいて前記移
   動無線局の位置を求める位置算出手段とを設けたことを
   特徴とする位置検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１の位置検出装置において、前記
   信号選択手段が、同一の無線基地局から送出され複数の
   伝搬経路を通って受信された複数の信号成分の中から、
   遅延時間の最も小さい伝搬経路を通って受信された信号
   成分を最も信頼度の高い信号成分として選択的に抽出す
   ることを特徴とする位置検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１の位置検出装置において、前記
   信号選択手段が、同一の無線基地局から送出され複数の
   伝搬経路を通って受信された複数の信号成分の中から、
   最も受信信号強度の大きい信号成分を最も信頼度の高い
   信号成分として選択的に抽出することを特徴とする位置
   検出装置。
4. 【請求項４】 請求項１の位置検出装置において、前記
   ３つ以上の無線基地局のそれぞれに、互いに異なる符号
   系列を生成する符号生成手段を設け、前記移動無線局
   に、それぞれの無線基地局が送出する信号に含まれる符
   号系列との相関に応じた受信信号強度を示す信号をそれ
   ぞれ出力する３つ以上の相関検出手段を設けたことを特
   徴とする位置検出装置。
5. 【請求項５】 位置検出対象の１つの移動無線局と３つ
   以上の無線基地局とで構成され、前記移動無線局から送
   信される信号を前記無線基地局のそれぞれで受信して、
   前記無線基地局が受信した信号に基づいて前記移動無線
   局の位置を検出する位置検出装置において、 特定の規則で構成される符号系列を生成する符号生成手
   段と、 前記符号生成手段が生成した符号系列を含む信号を送信
   する送信手段とを前記移動無線局に設けるとともに、 前記無線基地局のそれぞれが受信した信号と前記符号系
   列との相関に応じた受信信号強度を示す信号を出力する
   ３つ以上の相関検出手段と、 前記相関検出手段の各々が出力する信号の中から互いに
   遅延時間の異なる複数の信号成分を分離する３つ以上の
   遅延手段と、 前記遅延手段の各々が出力する遅延時間の異なる複数の
   信号成分を入力して、それらの信号成分の中から最も信
   頼度の高い信号成分を選択的に抽出する３つ以上の信号
   選択手段と、 前記信号選択手段の各々が選択した信号成分に基づいて
   前記移動無線局の位置を求める位置算出手段とを設けた
   ことを特徴とする位置検出装置。
6. 【請求項６】 請求項５の位置検出装置において、前記
   信号選択手段が、複数の伝搬経路を通って受信された複
   数の信号成分の中から、遅延時間の最も小さい伝搬経路
   を通って受信された信号成分を最も信頼度の高い信号成
   分として選択的に抽出することを特徴とする位置検出装
   置。
7. 【請求項７】 請求項５の位置検出装置において、前記
   信号選択手段が、複数の伝搬経路を通って受信された複
   数の信号成分の中から、最も受信信号強度の大きい信号
   成分を最も信頼度の高い信号成分として選択的に抽出す
   ることを特徴とする位置検出装置。