JP2000244967A - 移動体通信システム、該システムを構成する移動機および基地局、並びに該システムにおける移動機の位置検出方法 - Google Patents

移動体通信システム、該システムを構成する移動機および基地局、並びに該システムにおける移動機の位置検出方法

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JP2000244967A
JP2000244967A JP11047142A JP4714299A JP2000244967A JP 2000244967 A JP2000244967 A JP 2000244967A JP 11047142 A JP11047142 A JP 11047142A JP 4714299 A JP4714299 A JP 4714299A JP 2000244967 A JP2000244967 A JP 2000244967A
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Hideshi Murai
英志 村井
Isamu Chiba
勇 千葉
Kazunari Kihira
一成 紀平
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より精度良く位置検出を行うことができるこ
と。 【解決手段】 複数の隣接基地局からの受信信号電力を
測定する少なくとも1つの移動機と、前記通信中の移動
機から最も早く受け取る受信信号の受信開始タイミング
と移動局への送信終了タイミングとの時間差から、自基
地局内および前記移動機内における処理時間を差し引く
ことにより往復伝搬遅延時間を計算し、さらに、該往復
伝搬遅延時間と電波伝搬速度に基づいて前記移動機との
距離を推定する複数の基地局と、を備え、通信中の移動
機により前記受信信号電力に基づいて推定される隣接基
地局および移動機間の距離と、該移動機と通信中の基地
局により推定される通信基地局および移動機間の距離に
基づいて、通信中の移動機の位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信中の移動機の
位置検出を実現可能な移動体通信システムおよびその位
置検出方法に関するものであり、特に、基地局間で同期
がとれていないCDMA(Code Division Multiple Acc
ess:符号分割多元接続)移動体通信システムにおける
移動機の位置検出方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】以下、従来の移動体通信システムについ
て説明する。近年、携帯電話等に代表される電話移動体
通信システムは、加入者が急激に増大している。更に、
最近は、音声主体の通信ばかりではなく、インターネッ
ト、画像通信などのマルチメディア通信サービスの需要
も高まりつつある。これらの需要に対応すべく、次世代
の移動通信システムに関する研究、開発、標準化が積極
的に進められつつある。次世代の移動体通信システムの
無線アクセス方式としては、たとえば、W−CDMA
(広帯域符号分割多元接続)方式が有力視されている。
その際、多様なサービスあるいは緊急時の対処方法の一
つとして、たとえば、移動機の位置検出に関して盛んに
検討がなされており、その結果、多数の移動体通信シス
テムにおける位置検出方法が提案されている。
【0003】この移動体通信システムにおける位置検出
方法に関する文献としては、たとえば、特開平9−98
475に示された位置検出装置がある。図19は、たと
えば、特開平9−98475に示された従来の位置検出
装置の構成を示すものである。図19において、位置検
出装置は、GPS(Global positioning system:グロ
ーバルポジショニングシステム)受信機103と携帯電
話機101をファックス信号変換手段102を介して組
み合わせた構成となっている。ここでは、移動機の位置
検出のために、GPSシステムを利用している。すなわ
ち、複数のGPS衛星からの電波をGPS受信機によっ
て受信することにより、各GPS衛星からの距離を求
め、たとえば、三角測量により移動機の受信位置を算出
するものである。そして、算出された受信位置情報は、
ファックス信号変換手段102によってファックス信号
に変換され、基地局には該情報が加入者の位置として知
らされる。
【0004】また、他の位置検出方法に関する文献とし
ては、たとえば、日経コミュニケーションズ1998年
10月19日号の紹介記事“GPS新技術を使う位置情
報NTTドコモ、携帯電話で来春開始”に開示されてい
るDGPS(ディファレンシャルGPS)を使用する方
法がある。
【0005】この方法については、たとえば、位置が既
知である固定GPS受信機でGPS衛星からの電波を受
信し、検出した位置と予めわかっている位置とを比較す
ることにより測定誤差を、これを近傍のGPS受信者に
も適用し、誤差を取り除くものである。この場合、移動
機の位置検出は、たとえば、移動体通信システムに接続
されたロケーションサービスセンタ等との間で、位置測
定情報、誤差情報を共有し、衛星と端末間の距離だけを
計算することにより行われる(すなわち、ナビゲーショ
ン情報は読まない)。
【0006】上記、二つの文献のように、GPSあるい
はDGPSを使用する位置検出方法は、移動体通信シス
テムヘの負荷が少なく、簡易な方法であり、精度も良
い。しかしながら、位置検出装置では、少なくともGP
S衛星からの信号を受信できなければならず、GPS受
信機を搭載していない移動機、および搭載していてもG
PS信号が届かないような場所では、移動機の位置検出
ができない。
【0007】そこで、GPSあるいはDGPSを使用し
ない位置検出方法が掲載された文献としては、たとえ
ば、特開平9−247737に示す方法がある。図20
は、たとえば、特開平9−247737に示されるPH
Sシステムの移動機の構成図である。図20において、
111はアンテナであり、112は受信部であり、11
3はID検出部であり、114は受信電界強度測定部で
あり、115は受信周波数測定部であり、116は制御
部であり、117はメモリであり、118は送信部であ
る。
【0008】この移動機は、受信周波数設定部115に
て設定される周波数の受信信号を受信し、lD検出部1
13にて受信信号中に含まれる基地局識別符号を検出
し、受信電界強度測定部114にてその受信信号の電界
強度を測定し、たとえば、電界強度が一定値以上の場合
に、その電界値を基地局識別符号とともに情報としてメ
モリ117に格納する。そして、移動機では、所要数以
上の情報がメモリ117に格納された段階で、受信電界
強度から基地局との距離を推定し、基地局の位置情報と
あわせて、三角測量法にて移動機の位置を推定する。
【0009】また、GPSあるいはDGPSを使用しな
い位置検出方法が掲載された他の文献としては、たとえ
ば、日経エレクトロニクス1996年7月15日号に掲
載された解説記事“PHSを使う位置特定システム、徘
徊老人の捜索などをねらう”がある。この文献では、上
記電界測定による推定距離を用いた三角測量法の他、工
場、作業現場等で、移動機が通信中の基地局の位置を特
定することで、移動機の位置と検出する方法について開
示している。これは、基地局のサービスエリアが狭い時
(200メートル程度)に簡易で有効な方法である。
【0010】しかしながら、上記“PHSを使う位置特
定システム”では、同じPHSシステムを利用していな
がら、三角測量を基本とする方法と、通信基地局の位置
を基本とする方法とが、それぞれ個別の専用システムに
て実行されており、共通化が図れていない。また、上記
“特開平9−247737”あるいは“PHSを使う位
置特定システム”にて距離の推定を行う際は、受信電界
強度の距離減衰のほか、マルチパスフェージングやシャ
ドウイングなど、地形に応じたレベル変動の影響を受け
やすく、誤差が大きいため、位置検出精度も低下してし
まう。
【0011】そこで、測定精度の向上を実現可能な位置
検出方法を掲載する文献として、たとえば、特公平6−
93650がある。特公平6−93650では、等電界
曲線を用いる方法を開示している。これは、送信点(基
地局)からの電波の移動機における受信電界強度レベル
(受信電力より換算される)の等電界曲線を描いた電界
強度地図を予め準備しておき、複数の基地局からの電界
強度地図より移動機の位置を推定しようとするものであ
る。従って、この位置検出方法においては、移動機が受
信可能な基地局の数が向上するほど、また、受信電界強
度地図が正確になればなるほど、位置検出精度は向上す
る。
【0012】しかしながら、上記特公平6−93650
において、位置検出精度を向上させるために正確な受信
電界強度地図を作成することは、記載されているよう
に、かなりの困難を伴う。また、仮に綿密な測定による
受信電界強度地図を作成したとしても、新しいビルの建
設等により電波伝播環境が変化した場合には、受信電界
強度地図を修正する必要が生じる。特に、サービスエリ
アが広いほど、受信電界強度地図の作成が困難(測定点
が多い、いろいろな建物などの影響を受ける)となり、
伝播環境が変化する頻度も大きくなる。
【0013】また、より測定精度を向上可能な位置検出
方法を掲載する文献として、たとえば、特表平10−5
05723に記載された方法がある。図21は、特表平
10−505723に開示されたDS(Direct Sequenc
e:直接拡散)−CDMA方式の移動体通信システムに
おける移動機の構成図である。DS−CDMA方式で
は、情報速度に比べ乗積する拡散符号の符号速度が格段
に速いため、高い時間分解能を有している。この性質を
使用することにより、移動機および基地局間の距離の推
定が可能となる。図21において、121はDS−CD
MA受信部であり、123は送信部であり、122は位
置検出ユニットである。
【0014】また、CDMA受信機121において、1
24はRF部であり、125は検索器であり、126は
局部時刻であり、127a,127b,127cはレー
キ(逆拡散部)であり、128a,128b,128c
はDLLであり、129はCDMA変調部である。ま
た、位置検出ユニット122において、131a,13
1b,131cは領域通過フィルタであり、132は位
置検索器/オフセット検出器であり、133は位置メモ
リである。また、送信部123において、141はPN
/時刻検出器であり、142はCDMA変調器/拡散器
であり、143はエンコーダである。
【0015】この移動機は、検索器125にて各基地局
からの送信信号のタイミングを検索し、検出されたタイ
ミンクに従って各レーキが逆拡散を行い、逆拡散結果を
CDMA復調器129で合成する構成である。なお、検
索器125で検出されるタイミングの精度は粗く、タイ
ミング精度を向上させるのは、各レーキに接続されてい
る各DLL(Delay Lock Loop:遅延ロックループ)で
ある。また、通常、各レーキは信号電力の高い三つの信
号を受信するように割り当てられている。
【0016】上記のように構成される移動機において、
位置検出を行うときは、複数の基地局からの信号の受信
タイミングを測定できるように、検索器125のタイミ
ング検索結果に応じて各レーキが割り当てられる。そし
て、各DLLにより得られる高精度な受信タイミング情
報は、位置検出ユニット122に入力され、低域通過フ
ィルタ131a,131b,131cで雑音の影響が低
減された後、位置検索器/オフセット検出器132に入
力される。
【0017】ただし、図21で開示されているCDMA
システムでは、各基地局が同期している場合が想定され
ている。すなわち、各基地局の送信タイミングが統一さ
れている場合には、基地局間の受信タイミング差が基地
局からの到来時間差と等しいため、各基地局からの距離
差を得ることができ、三角測量法にこれらの情報を用い
ることにより、移動機の位置検出が可能となる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記、
従来の移動通信システムにおける移動機の位置検出方法
では、以下の問題があった。たとえば、GPS衛星から
の電波を受信することにより位置検出を行う場合、GP
S受信機を搭載していない移動機については、位置検出
ができず、さらに、GPS衛星からの信号を受信できな
い場所にいる移動機についても、位置検出ができない、
という問題があった。
【0019】また、受信電界強度から距離を推定し、三
角測量等により位置検出を行う方法は、距離減衰のほ
か、マルチパスフェージングやシャドウイング等、地形
に応じたレベル変動の影響を受けやすく、誤差が大きく
なり、それに伴って位置検出精度が低下する、という問
題があった。また、正確な電界強度地図の作成および修
正による位置検出では、サービスエリアが広くなるほど
多くの費用、時間を要する。すなわち、新しいビル等の
建築により、電波伝搬環境が変化した場合には、その都
度、地図を修正する必要があり、サービスエリアが広く
なるほどその修正作業が多くなり、保守が困難となる、
という問題があった。
【0020】また、上記CDMA方式の移動体通信シス
テムによる位置検索方法では、基地局間の同期がとれて
いることが前提となっており、基地局間で同期がとれて
いない場合には、位置検出ができない。従って、基地局
間のタイミング同期が確保されていないDS−CDMA
システムにおいては、基地局からの受信タイミングを得
ても、送信タイミングに統一性が無いため、位置検出を
行うことが不可能となる、という問題があった。
【0021】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、基地局間で同期が取れていないCDMA移動体通
信システムにおいて、より精度良く位置検出を行うこと
ができる移動体異通信システム、そのシステムを構成す
る移動機および基地局、並びに、そのシステムにおける
移動機の位置検出方法を得ることを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明にかかる移動体通信シス
テムにあっては、複数の隣接基地局からの受信信号電力
を測定する少なくとも一つの移動機(後述する実施の形
態の移動機6に相当)と、前記通信中の移動機から最も
早く受け取る受信信号の受信開始タイミングと移動局へ
の送信終了タイミングとの時間差から、自基地局内およ
び前記移動機内における処理時間を差し引くことにより
往復伝搬遅延時間を計算し、さらに、該往復伝搬遅延時
間と電波伝搬速度に基づいて前記移動機との距離を推定
する複数の基地局(基地局1,2,3に相当)と、を備
え、通信中の移動機により前記受信信号電力に基づいて
推定される隣接基地局および移動機間の距離と、該移動
機と通信中の基地局により推定される通信基地局および
移動機間の距離に基づいて、通信中の移動機の位置を検
出することを特徴とする。
【0023】この発明によれば、基地局にて、通信中の
移動機から最も早く受け取る受信信号の受信開始タイミ
ングを受け取り、そのタイミングと移動局への送信終了
タイミングとの時間差を計算する。そして、自基地局内
および前記移動機内における処理時間を差し引くことに
より往復伝搬遅延時間(以降、ラウンドトリップ遅延と
呼ぶ)を計算し、さらに、そのラウンドトリップ遅延と
電波伝搬速度との積を2(往復分の距離に相当)で割る
ことにより、通信基地局および移動機間の距離を推定す
る。これにより、本発明では、通信中の移動機により推
定される精度の粗い隣接基地局および移動機間の距離
(従来と同様)と、その移動機と通信中の基地局により
推定される正確な通信基地局および移動機間の距離に基
づいて、通信中の移動機の位置を検出するこことなり、
電界強度値から推定される距離だけに基づく位置検出
(従来技術)よりも、高い精度で移動機の位置を検出す
ることができる。
【0024】つぎの発明にかかる移動体通信システムに
おいて、前記複数の基地局は、さらに、固定的な指向性
アンテナにより同一基地局内でサービスエリアを分割す
る複数のセクタを有する構成とし、前記複数の移動機
は、さらに、通信中の基地局のセクタに対する隣接セク
タからの受信信号電力を測定する構成とし、前記隣接基
地局および移動機間の距離と、前記通信基地局および移
動機間の距離とともに、さらに、前記隣接セクタからの
受信信号電力に基づいて、通信中の移動機の位置を検出
することを特徴とする。
【0025】この発明によれば、精度の粗い隣接基地局
および移動機間の距離と、正確な通信基地局および移動
機間の距離による移動機の位置検出に加えて、さらに、
前記隣接セクタからの受信信号電力に基づいて基地局か
らの角度を推定し、その角度を通信中の移動機の位置検
出に反映する。これにより、より高い精度で移動機の位
置を検出できる。
【0026】つぎの発明にかかる移動体通信システムに
あっては、前記隣接セクタからの受信信号電力が、所定
のレベル以上の場合に、前記隣接基地局および移動機間
の距離と、前記通信基地局および移動機間の距離と、前
記隣接セクタからの受信信号電力に基づいて、通信中の
移動機の位置を検出することを特徴とする。
【0027】この発明によれば、所定のレベル以上の隣
接セクタからの信号を受け取った場合にだけ、対応基地
局からの距離を推定する。それ以外の場合には、この推
定処理を行わない。これにより、電力の低い精度の悪い
受信信号による距離の推定処理を排除でき、より高い精
度で移動機の位置を検出できる。
【0028】つぎの発明にかかる移動体通信システムに
おいて、前記複数の隣接基地局からの受信信号電力に基
づいて隣接基地局および移動機間の距離を推定する場合
は、推定条件として、サービスエリアのセルサイズおよ
び基地局の設置条件を用いることを特徴とする。
【0029】この発明によれば、隣接基地局および移動
機間の距離を推定処理において、推定条件として、サー
ビスエリアのセルサイズおよび基地局の設置条件を用い
る。これにより、サービスエリアのセルサイズおよび基
地局の設置条件を考慮しない場合と比較して、上記距離
の推定精度を大幅に向上させることができる。
【0030】つぎの発明にかかる移動体通信システムに
おいて、前記隣接基地局および移動機間の距離を推定す
るときに使用されるパラメータは、前記通信中の移動機
により前記受信信号電力に基づいて推定される隣接基地
局および移動機間の距離と、他の方法により推定された
隣接基地局および移動機間の推定距離と、を比較し、該
比較結果に応じて修正されることを特徴とする。
【0031】この発明によれば、隣接基地局および移動
機間の距離の推定処理に用いられるパラメータを、常に
誤差が最適な値となるように修正する。また、ビルの建
築等による伝搬環境の変化に対しても同様に適応的に修
正する。これにより、効果的にパラメータの修正および
変更を行うことができ、位置検出精度をより大きく向上
させることができる。
【0032】つぎの発明にかかる移動体通信システムに
おいて、前記隣接基地局および移動機間の距離の精度
と、前記通信基地局および移動機間の距離の精度とが異
なる場合には、その信頼度に応じて精度の高い方の該推
定距離を重視することにより、通信中の移動機の位置を
検出することを特徴とする。
【0033】この発明によれば、たとえば、一方の基地
局とある移動機との距離の精度が、他方の基地局と該移
動機との距離の精度より低い場合は、精度の高い推定距
離を重視して移動機の位置を検出する。これにより、位
置検出制度をさらに大きく向上させることができる。
【0034】つぎの発明にかかる移動体通信システムに
あっては、前記移動機にGPS受信装置が備えられてい
るかを確認し、前記GPS受信装置が備えられている場
合、前記GPS受信装置にて検出される位置検出結果
を、通信中の移動機の位置とすることを特徴とする。
【0035】この発明によれば、GPS信号を受信でき
る機能を搭載し、受信結果を移動機、基地局を介してロ
ケーションサービスセンタに通知すれば、位置表示のた
めの近傍地図を、移動機に返信することができる。これ
により、簡易なGPS受信機のみで高精度なサービス
(ナビゲーション等)を受けることが可能となる。ま
た、このようなシステムを構成することにより、GPS
受信機が使えない場合は、通信基地局のサービスエリ
ア、セクタ構成等に応じて、適応的に移動機の位置検出
を行うことができる。
【0036】つぎの発明にかかる移動機にあっては、複
数の隣接基地局からの受信信号電力を測定するサーチ手
段(後述する実施の形態のサーチ部13に相当)と、通
信中の基地局から通知される前記移動機との距離の情報
を復調するデータ復調手段(データ復調部14a,14
b,14c,…14dに相当)と、を備え、前記受信信
号電力に基づいて推定する隣接基地局および移動機間の
距離と、前記通信中の基地局から通知される通信基地局
および移動機間の距離に基づいて、自移動機の位置を検
出することを特徴とする。
【0037】この発明によれば、基地局にて、通信中の
移動機から最も早く受け取る受信信号の受信開始タイミ
ングを受け取り、そのタイミングと移動局への送信終了
タイミングとの時間差を計算する。そして、自基地局内
および前記移動機内における処理時間を差し引くことに
より往復伝搬遅延時間(以降、ラウンドトリップ遅延と
呼ぶ)を計算し、さらに、そのラウンドトリップ遅延と
電波伝搬速度との積を2(往復分の距離に相当)で割る
ことにより、通信基地局および移動機間の距離を推定
し、その推定距離を移動機に送信する。これにより、本
発明では、移動機が、通信中の移動機により推定される
精度の粗い隣接基地局および移動機間の距離(従来と同
様)と、その移動機と通信中の基地局により推定される
正確な通信基地局および移動機間の距離に基づいて、通
信中の移動機の位置を検出するこことなり、電界強度値
から推定される距離だけに基づく位置検出(従来技術)
よりも、高い精度で移動機の位置を検出することができ
る。
【0038】つぎの発明にかかる移動機において、前記
サーチ手段は、通信中の基地局のセクタに対する隣接セ
クタからの受信信号電力を測定する構成とし、前記隣接
基地局および移動機間の距離と、前記基地局から通知さ
れる通信基地局および移動機間の距離とともに、さら
に、前記隣接セクタからの受信信号電力に基づいて、自
移動機の位置を検出することを特徴とする。
【0039】この発明によれば、精度の粗い隣接基地局
および移動機間の距離と、正確な通信基地局および移動
機間の距離による移動機の位置検出に加えて、さらに、
前記隣接セクタからの受信信号電力に基づいて基地局か
らの角度を推定し、その角度を通信中の移動機の位置検
出に反映する。これにより、移動機は、より高い精度で
移動機の位置を検出できる。
【0040】つぎの発明にかかる移動機にあっては、前
記隣接セクタからの受信信号電力が、所定のレベル以上
の場合に、前記隣接基地局および移動機間の距離と、前
記通信基地局および移動機間の距離と、前記隣接セクタ
からの受信信号電力に基づいて、自移動機の位置を検出
することを特徴とする。
【0041】この発明によれば、移動機では、所定のレ
ベル以上の隣接セクタからの信号を受け取った場合にだ
け、対応基地局からの距離を推定する。それ以外の場合
には、この推定処理を行わない。これにより、電力の低
い精度の悪い受信信号による距離の推定処理を排除で
き、移動機にてより高い精度で移動機の位置を検出でき
る。
【0042】つぎの発明にかかる移動機において、前記
複数の隣接基地局からの受信信号電力に基づいて隣接基
地局および移動機間の距離を推定する場合は、推定条件
として、通信中の基地局から得られるサービスエリアの
セルサイズおよび該基地局の設置条件を用いることを特
徴とする。
【0043】この発明によれば、隣接基地局および移動
機間の距離を推定処理において、推定条件として、サー
ビスエリアのセルサイズおよび基地局の設置条件を用い
る。これにより、移動機は、サービスエリアのセルサイ
ズおよび基地局の設置条件を考慮しない場合と比較し
て、上記距離の推定精度を大幅に向上させることができ
る。
【0044】つぎの発明にかかる移動機において、前記
隣接基地局および移動機間の距離を推定するときに使用
されるパラメータは、前記受信信号電力に基づいて推定
する隣接基地局および移動機間の距離と、他の方法によ
り推定する隣接基地局および移動機間の推定距離と、を
比較し、該比較結果に応じて修正することを特徴とす
る。
【0045】この発明によれば、隣接基地局および移動
機間の距離の推定処理に用いられるパラメータを、常に
誤差が最適な値となるように修正する。また、ビルの建
築等による伝搬環境の変化に対しても同様に適応的に修
正する。これにより、移動機では、効果的にパラメータ
の修正および変更を行うことができ、位置検出精度をよ
り大きく向上させることができる。
【0046】つぎの発明にかかる移動機において、前記
隣接基地局および移動機間の距離の精度と、前記通信中
の基地局から通知される通信基地局および移動機間の距
離の精度と、が異なる場合には、その信頼度に応じて精
度の高い方の該推定距離を重視することにより、自移動
機の位置を検出することを特徴とする。
【0047】この発明によれば、たとえば、一方の基地
局とある移動機との距離の精度が、他方の基地局と該移
動機との距離の精度より低い場合は、精度の高い推定距
離を重視して移動機の位置を検出する。これにより、移
動機は、位置検出制度をさらに大きく向上させることが
できる。
【0048】つぎの発明にかかる移動機にあっては、G
PS受信装置が備えられている場合、前記GPS受信装
置にて検出される位置検出結果を、自移動機の位置とす
ることを特徴とする。
【0049】この発明によれば、GPS信号を受信でき
る機能を搭載し、受信結果を移動機、基地局を介してロ
ケーションサービスセンタに通知すれば、位置表示のた
めの近傍地図を、表示することができる。これにより、
移動機は、簡易なGPS受信機のみで高精度なサービス
(ナビゲーション等)を受けることが可能となる。ま
た、このようなシステムを構成することにより、GPS
受信機が使えない場合は、通信基地局のサービスエリ
ア、セクタ構成等に応じて、適応的に移動機の位置検出
を行うことができる。
【0050】つぎの発明にかかる基地局にあっては、通
信中の移動局から通知される隣接基地局および移動機間
の距離の情報を復調するデータ復調手段(後述する実施
の形態のユーザ復調部23a,23b,…23cに相
当)と、前記通信中の移動機から最も早く受け取る受信
信号の受信開始タイミングと移動局への送信終了タイミ
ングとの時間差から、自基地局内および前記移動機内に
おける処理時間を差し引くことにより往復伝搬遅延時間
を計算し、さらに、該往復伝搬遅延時間と電波伝搬速度
に基づいて前記移動機との距離を推定する受信データ処
理手段(受信データ処理部24a,24b,…24cに
相当)と、を備え、前記通信中の移動機から通知される
隣接基地局および移動機間の距離と、前記往復伝搬遅延
時間と電波伝搬速度に基づいて推定する通信基地局およ
び移動機間の距離に基づいて、通信中の移動機の位置を
検出することを特徴とする。
【0051】この発明によれば、基地局にて、通信中の
移動機から最も早く受け取る受信信号の受信開始タイミ
ングを受け取り、そのタイミングと移動局への送信終了
タイミングとの時間差を計算する。そして、自基地局内
および前記移動機内における処理時間を差し引くことに
より往復伝搬遅延時間(以降、ラウンドトリップ遅延と
呼ぶ)を計算し、さらに、そのラウンドトリップ遅延と
電波伝搬速度との積を2(往復分の距離に相当)で割る
ことにより、通信基地局および移動機間の距離を推定す
る。これにより、本発明では、通信中の移動機から通知
される精度の粗い隣接基地局および移動機間の距離(従
来と同様)と、自基地局により推定される正確な通信基
地局および移動機間の距離に基づいて、基地局が通信中
の移動機の位置を検出するこことなり、電界強度値から
推定される距離だけに基づく位置検出(従来技術)より
も、高い精度で移動機の位置を検出することができる。
【0052】つぎの発明にかかる基地局において、前記
基地局は、さらに、固定的な指向性アンテナにより同一
基地局内でサービスエリアを分割する複数のセクタを有
する構成とし、前記隣接基地局および移動機間の距離
と、前記通信基地局および移動機間の距離とともに、さ
らに、通信中の移動機から通知される隣接セクタからの
受信信号電力の情報に基づいて、通信中の移動機の位置
を検出することを特徴とする。
【0053】この発明によれば、基地局から通知される
精度の粗い隣接基地局および移動機間の距離と、正確な
通信基地局および移動機間の距離による移動機の位置検
出に加えて、さらに、移動機が、前記隣接セクタからの
受信信号電力に基づいて基地局からの角度を推定し、基
地局が、その角度を通信中の移動機の位置検出に反映す
る。これにより、基地局では、より高い精度で移動機の
位置を検出できる。
【0054】つぎの発明にかかる基地局にあっては、前
記隣接セクタからの受信信号電力が、所定のレベル以上
の場合に、前記隣接基地局および移動機間の距離と、前
記通信基地局および移動機間の距離と、前記隣接セクタ
からの受信信号電力に基づいて、通信中の移動機の位置
を検出することを特徴とする。
【0055】この発明によれば、所定のレベル以上の隣
接セクタからの信号を受け取った場合にだけ、移動機が
対応基地局からの距離を推定する。それ以外の場合に
は、この推定処理を行わない。これにより、基地局で
は、電力の低い精度の悪い受信信号による距離の推定処
理を排除でき、より高い精度で移動機の位置を検出でき
る。
【0056】つぎの発明にかかる基地局にあっては、前
記隣接基地局および移動機間の距離を推定するための、
サービスエリアのセルサイズおよび基地局の設置条件
を、通信中の移動機に通知することを特徴とする。
【0057】この発明によれば、隣接基地局および移動
機間の距離を推定処理において、推定条件として、サー
ビスエリアのセルサイズおよび基地局の設置条件を用い
る。これにより、基地局は、サービスエリアのセルサイ
ズおよび基地局の設置条件を考慮しない場合と比較し
て、上記距離の推定精度を大幅に向上させることができ
る。
【0058】つぎの発明にかかる基地局において、前記
隣接基地局および移動機間の距離の精度と、前記通信基
地局および移動機間の距離の精度と、が異なる場合に
は、その信頼度に応じて精度の高い方の該推定距離を重
視することにより、通信中の移動機の位置を検出するこ
とを特徴とする。
【0059】この発明によれば、たとえば、一方の基地
局とある移動機との距離の精度が、他方の基地局と該移
動機との距離の精度より低い場合、基地局では、精度の
高い推定距離を重視して移動機の位置を検出する。これ
により、基地局は、位置検出制度をさらに大きく向上さ
せることができる。
【0060】つぎの発明にかかる基地局にあっては、前
記通信中の移動機にGPS受信装置が備えられているか
を確認し、前記GPS受信装置が備えられている場合、
前記通信中の移動機から通知されるGPS受信装置によ
る位置検出結果を、通信中の移動機の位置とすることを
特徴とする。
【0061】この発明によれば、GPS信号を受信でき
る機能を搭載し、受信結果を移動機、基地局を介してロ
ケーションサービスセンタに通知すれば、位置表示のた
めの近傍地図を、移動機のディスプレイに表示すること
ができる。これにより、簡易なGPS受信機のみで高精
度なサービス(ナビゲーション等)を受けることが可能
となる。また、GPS受信機が使えない場合において、
基地局では、通信基地局のサービスエリア、セクタ構成
等に応じて、適応的に移動機の位置検出を行うことがで
きる。
【0062】つぎの発明にかかる位置検出方法にあって
は、通信中の移動機により、複数の隣接基地局からの受
信信号電力を測定する隣接基地局電力測定ステップと、
該移動機と通信中の基地局により、前記通信中の移動機
から最も早く受け取る受信信号の受信開始タイミングと
移動局への送信終了タイミングとの時間差から、自基地
局内および前記移動機内における処理時間を差し引くこ
とにより往復伝搬遅延時間を計算し、さらに、該往復伝
搬遅延時間と電波伝搬速度に基づいて前記移動機との距
離を推定する距離推定ステップと、を含み、通信中の移
動機により前記受信信号電力に基づいて推定される隣接
基地局および移動機間の距離と、該移動機と通信中の基
地局により推定される通信基地局および移動機間の距離
に基づいて、通信中の移動機の位置を検出することを特
徴とする。
【0063】この発明によれば、基地局にて、通信中の
移動機から最も早く受け取る受信信号の受信開始タイミ
ングを受け取り、そのタイミングと移動局への送信終了
タイミングとの時間差を計算する。そして、自基地局内
および前記移動機内における処理時間を差し引くことに
より往復伝搬遅延時間(以降、ラウンドトリップ遅延と
呼ぶ)を計算し、さらに、そのラウンドトリップ遅延と
電波伝搬速度との積を2(往復分の距離に相当)で割る
ことにより、通信基地局および移動機間の距離を推定す
る。これにより、本発明では、通信中の移動機により推
定される精度の粗い隣接基地局および移動機間の距離
(従来と同様)と、その移動機と通信中の基地局により
推定される正確な通信基地局および移動機間の距離に基
づいて、通信中の移動機の位置を検出するこことなり、
電界強度値から推定される距離だけに基づく位置検出
(従来技術)よりも、高い精度で移動機の位置を検出す
ることができる。
【0064】つぎの発明にかかる位置検出方法におい
て、前記複数の基地局は、さらに、固定的な指向性アン
テナにより同一基地局内でサービスエリアを分割する複
数のセクタを有する構成とし、前記複数の移動機は、さ
らに、通信中の基地局のセクタに対する隣接セクタから
の受信信号電力を測定する構成とし、前記隣接基地局お
よび移動機間の距離と、前記通信基地局および移動機間
の距離とともに、さらに、前記隣接セクタからの受信信
号電力に基づいて、通信中の移動機の位置を検出するこ
とを特徴とする。
【0065】この発明によれば、精度の粗い隣接基地局
および移動機間の距離と、正確な通信基地局および移動
機間の距離による移動機の位置検出に加えて、さらに、
前記隣接セクタからの受信信号電力に基づいて基地局か
らの角度を推定し、その角度を通信中の移動機の位置検
出に反映する。これにより、より高い精度で移動機の位
置を検出できる。
【0066】つぎの発明にかかる位置検出方法にあって
は、前記隣接セクタからの受信信号電力が、所定のレベ
ル以上の場合に、前記隣接基地局および移動機間の距離
と、前記通信基地局および移動機間の距離と、前記隣接
セクタからの受信信号電力に基づいて、通信中の移動機
の位置を検出することを特徴とする。
【0067】この発明によれば、所定のレベル以上の隣
接セクタからの信号を受け取った場合にだけ、対応基地
局からの距離を推定する。それ以外の場合には、この推
定処理を行わない。これにより、電力の低い精度の悪い
受信信号による距離の推定処理を排除でき、より高い精
度で移動機の位置を検出できる。
【0068】つぎの発明にかかる位置検出方法におい
て、前記複数の隣接基地局からの受信信号電力に基づい
て隣接基地局および移動機間の距離を推定する場合は、
推定条件として、サービスエリアのセルサイズおよび基
地局の設置条件を用いることを特徴とする。
【0069】この発明によれば、隣接基地局および移動
機間の距離を推定処理において、推定条件として、サー
ビスエリアのセルサイズおよび基地局の設置条件を用い
る。これにより、サービスエリアのセルサイズおよび基
地局の設置条件を考慮しない場合と比較して、上記距離
の推定精度を大幅に向上させることができる。
【0070】つぎの発明にかかる位置検出方法におい
て、前記隣接基地局および移動機間の距離を推定すると
きに使用されるパラメータは、前記通信中の移動機によ
り前記受信信号電力に基づいて推定される隣接基地局お
よび移動機間の距離と、他の方法により推定された隣接
基地局および移動機間の推定距離と、を比較し、該比較
結果に応じて修正されることを特徴とする。
【0071】この発明によれば、隣接基地局および移動
機間の距離の推定処理に用いられるパラメータを、常に
誤差が最適な値となるように修正する。また、ビルの建
築等による伝搬環境の変化に対しても同様に適応的に修
正する。これにより、効果的にパラメータの修正および
変更を行うことができ、位置検出精度をより大きく向上
させることができる。
【0072】つぎの発明にかかる位置検出方法におい
て、前記隣接基地局および移動機間の距離の精度と、前
記通信基地局および移動機間の距離の精度とが異なる場
合には、その信頼度に応じて精度の高い方の該推定距離
を重視することにより、通信中の移動機の位置を検出す
ることを特徴とする。
【0073】この発明によれば、たとえば、一方の基地
局とある移動機との距離の精度が、他方の基地局と該移
動機との距離の精度より低い場合は、精度の高い推定距
離を重視して移動機の位置を検出する。これにより、位
置検出制度をさらに大きく向上させることができる。
【0074】つぎの発明にかかる位置検出方法にあって
は、前記移動機にGPS受信装置が備えられているかを
確認し、前記GPS受信装置が備えられている場合、前
記GPS受信装置にて検出される位置検出結果を、通信
中の移動機の位置とすることを特徴とする。
【0075】この発明によれば、GPS信号を受信でき
る機能を搭載し、受信結果を移動機、基地局を介してロ
ケーションサービスセンタに通知すれば、位置表示のた
めの近傍地図を、移動機に返信することができる。これ
により、簡易なGPS受信機のみで高精度なサービス
(ナビゲーション等)を受けることが可能となる。ま
た、このようなシステムを構成することにより、GPS
受信機が使えない場合は、通信基地局のサービスエリ
ア、セクタ構成等に応じて、適応的に移動機の位置検出
を行うことができる。
【0076】
【発明の実施の形態】以下に、本発明にかかる移動体通
信システム、該システムを構成する移動機および基地
局、並びに該システムにおける移動機の位置検出方法の
実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、こ
の実施の形態によりこの発明が限定されるものではな
い。
【0077】実施の形態1.図1は、本発明にかかる移
動体通信システムの構成、および移動機の位置検出を行
うためのシステム構成図である。図1において、1,
2,3は基地局であり、4は基地制御局であり、5はロ
ケーションサービスセンターであり、6は移動機であ
る。また、図中、楕円は各基地局のおおよそのサービス
エリアを示すものであり、基地局1,2,3は、基地制
御局4を介してロケーションサービスセンタ5に接続さ
れている。なお、位置検出のサービスによっては、明確
なロケーションサービスセンタが存在せず、その機能が
移動機6、基地局1,2,3、および基地制御局4内の
いずれかに存在する場合もある。
【0078】上記のように構成される移動体通信システ
ムにおいて、各基地局は、近傍の移動機が該基地局から
の信号を捕捉し、基地局にアクセスすることが可能とな
るなように、パイロットチャネルあるいは止まり木チャ
ネルにより、識別用の信号を伝送している。また、CD
MAシステムにおいては、識別用の信号として、たとえ
ば、基地局毎に割り当てる拡散符号が使用されている。
【0079】また、図2は、各基地局がセクタ分割され
ている場合の、本発明にかかる移動体通信システムの構
成、および移動機の位置検出を行うためのシステム構成
図である。なお、移動体通信システムを構成する各部に
ついては、図1と同様のため、同一の符号を付して説明
を省略する。
【0080】図2においては、三つの基地局がそれぞれ
3セクタに分割されている場合を示している。なお、セ
クタとは、固定的な指向性アンテナによって、サービス
エリアを分割しようとするものである。また、本実施の
形態では、分割されるセクタ数を説明の便宜上三つとし
ているが、その数はこの限りでない。また、DS−CD
MAシステムは、チャネル容量が干渉量に依存するた
め、セクタ運用により、チャネル容量を増大させること
ができる。以下、移動機が通信してしいる基地局の対応
するセクタを通信セクタと呼ぶことにする。また、移動
機6が基地局1と通信する場合、通信基地局とは、基地
局1における三つのセクタのうち、移動機6と通信を行
っているセクタ(大抵は端末が存在するセクタと一致)
を有する基地局を意味するものとする。
【0081】図3は、本発明にかかる移動体通信システ
ムにおいて移動機の位置を検出する際の、三角測量の基
本的原理を説明するための図である。図中、BS
(1),(2),(3)は、それぞれ基地局1,2,3
の位置を示すものであり、MSは、移動機6の位置を示
すものである。また、D(1),D(2),D(3)
は、それぞれMSとBS(1),(2),(3)との距
離を示すものである。図3に示すように、D(1),D
(2),D(3)が精度よく測定できた場合は、BS
(1)〜(3)を中心にそれぞれ半径D(1),D
(2),D(3)の円を描き、三つの円の交差点がMS
(移動機)の位置となる。
【0082】一方、図4は、上記三角測量において、各
基地局と移動機の推定距離に誤差がある場合を示す図で
ある。図4は、たとえば、地形構造、フェ−ジング、お
よびシャドウイング等により、受信電界強度に基づいて
計算する距離推定に誤差が生じ、その誤差の範囲がBS
(1)〜BS(3)を中心にハッチングされた2重円で
示されるものである。この場合、移動機は、移動機を中
心とした円の内部に存在することは判るが、それ以上に
正確な特定はできない。しかしながら、位置検出の精度
をあげるためには、ハッチングされた2重円の領域を小
さくすればよいことが判る。これは、移動機と各基地局
の距離を制度よく推定ことに相当する。
【0083】図5および図6は、たとえば、図4に示す
ように、地形構造、フェ−ジング、およびシャドウイン
グ等により距離推定に誤差が生じた場合における、移動
機の位置を検出するための方法を示す図である。なお、
図5および図6において、R(1)〜R(3)は、移動
機がBS(1)〜BS(3)からの受信電界強度より推
定された距離を示す。ここでは、推定誤差があるため、
図3に示すように、三つの円が一つの点で交わっていな
い。すなわち、図5は、全ての円が互いに交差するが、
全ての円が1点では交差しない場合を示しており、図6
は、BS(1)を中心とした円とBS(2)を中心とし
た円が交差しない場合を示している。
【0084】図5の場合は、たとえば、以下の処理によ
り、移動機の位置を検出することができる。まず、BS
(1)とBS(2)とをそれぞれ中心とする二つの円の
交差点F,Dを抽出する。そして、抽出したF,Dのう
ち、BS(3)に近い点(D)を選択する。つぎに、B
S(1)とBS(3)とをそれぞれ中心とする二つの円
の交差点B,Eを抽出する。そして、抽出したB,Eの
うち、BS(2)に近い点(E)を選択する。つぎに、
BS(2)とBS(3)とをそれぞれ中心とする二つの
円の交差点C,Aを抽出する。そして、抽出したC,A
のうち、BS(1)に近い点(C)を選択する。最後
に、3角形DECの重心点をもとめ、その点を移動機の
位置として検出する。
【0085】一方、図6の場合は、以下のようにして移
動機の位置検出を行う。まず、図6に示すように、交差
しない円をもつ基地局同士(すなわち、BS(1)とB
S(2))を線分で結び、円との交点をそれぞれF,E
とする。つぎに、そのF、Eの中点をGとする。つぎ
に、BS(1)とBS(3)とをそれぞれ中心とする二
つの円の交差点B,Cを抽出する。そして、抽出した
B,Eのうち、BS(2)に近い点(C)を選択する。
【0086】つぎに、BS(2)とBS(3)とをそれ
ぞれ中心とする二つの円の交差点D,Aを抽出する。そ
して、抽出したC,Aのうち、BS(1)に近い点
(D)を選択する。最後に、三角形CDGの重心点をも
とめ、その点を移動磯の位置として検出する。以下に説
明する本実施の形態における移動体通信システムでは、
上記で説明した三角測量の基本的原理に基づいて、移動
機の位置を検出することになる。
【0087】図7は、本実施の形態にかかるCDMA移
動体通信システムの移動機の構成をを示すものである。
図7において、11は基地局から送信信号を受け取るア
ンテナであり、12はRF部に相当するアナログ送受信
部であり、13は各基地局からの送信信号のタイミング
および受信レベルを測定するサーチ部であり、14a,
14b,14c,14dは拡散受信信号を復調するデー
タ復調部であり、15は逆拡散結果を合成する信号合成
部であり、16はサーチ部13からの比較的粗いタイミ
ング情報および受信レベルに基づいて各データ復調部が
復調すべきタイミングを割り当てる制御部であり、17
は隣接基地局との距離を推定するデータ処理部であり、
18は移動機の位置検出を行う別の手段である簡易GP
S受信機であり、19は各種情報を表示するディスプレ
イである。ただし、簡易GPS受信機18、ディスプレ
イ19は搭載されていないこともある。
【0088】各基地局からの送信信号には、移動機が信
号を捕捉できるように、止まり木チャネルあるいはパイ
ロットチャネルが含まれており、ハンドオーバの準備等
のため、サーチ部13では、隣接する基地局の拡散符号
も用意し、各基地局における止まり木チャネルの受信信
号電力の判定を行っている。そして、この値を適当な時
間だけ平均化し、これにより受信電界強度を求める。な
お、受信電力から受信電界強度への換算は、既知の方法
により行う(演算に関するパラメータは必要に応じて換
算を実行する部分に通知されているものとする)。
【0089】また、受信電界強度から距離を推定する場
合も既知の方法により行う。たとえば、特開平9−24
7737においては、以下の(1)式を用いて推定して
いる。すなわち、
【数1】 である。ただし、ここで使用されるRは推定距離であ
り、Eは受信電界強度であり、Kおよびαは適当な係数
である。なお、αは伝播環境に応じて適当な値が設定さ
れるものとする。
【0090】従って、自由空間伝播であれば、電界強度
と、移動機および基地局間距離とは、逆比例の関係にあ
るので、αは、たとえば、−2となる。また、この場
合、都市部等では、αが−3から−4程度である(一般
に、伝播損失は距離の3乗から4乗に比例する)ことが
知られている。なお、受信レベルが小さい場合は、誤差
が多く含まれる可能性が高いので、距離の推定について
は、一定の受信電界強度以上の止まり木チャネル信号に
ついてのみ行う。また、距離の推定を基地局あるいはロ
ケーションサービスセンタ等で行う堤合は、移動機は基
地局に対して、止まり木チャネルの受信信号電力を制御
チャネルあるいは通信チャネルを介して通知する。
【0091】図8は、本実施の形態にかかるCDMA移
動体通信システムの移動機の構成をを示すものである。
図8において、21は移動機からの送信信号を受け取る
アンテナであり、22はRF部に相当するアナログ送受
信部であり、23a,23b,…23cは対応する移動
機(ユーザ)毎に拡散受信信号を復調するユーザ復調部
であり、24a,24b,…24cは所定の方法で正確
な移動局との距離を推定する受信データ処理部であり、
25は各ユーザからの受信信号を多重化して基地制御局
に送信し、さらに基地制御局から各ユーザへの信号を分
離して送信する信号多重分離部であり、26a,26
b,…26cは各ユーザへの送信信号を処理する送信デ
ータ処理部であり、27a,27b,…27cは該送信
信号を所定の拡散符号で拡散するユーザ変調部であり、
28は各ユーザへの制御信号を所定の拡散符号で拡散す
る止まり木チャネル変調部であり、29は前記拡散され
た拡散送信信号を多重化するマルチコード多重部であ
る。また、各ユーザ復調部の構成は、図7で説明した構
成と同様のため、同一の符号を付して説明を省略する。
【0092】なお、本実施の形態における移動通信シス
テムにおいて、移動機は、通信中の基地局の受信信号か
らタイミング基準を作りだし、所定のタイミングで送信
データを基地局に送信している。従って、通信中の基地
局では、このタイミングを利用することにより、各隣接
基地局が非同期の場合でも、以下の手順で自基地局と通
信中の移動機との間の距離を推定することができる。ま
ず、移動機と通信中の基地局では、移動機からの受信信
号のうち(マルチパス)、最も早い受信開始タイミング
を測定し、さらにそのタイミングと自らの送信終了タイ
ミンクとの時間差を計算する。
【0093】つぎに、この基地局では、先に計算した時
間差から、移動機内および基地局内の固定処理時間を差
し引いて、ラウンドトリップ(往復伝播)遅延を計算す
る。そして、基地局では、計算したラウンドトリップ遅
延と、予め規定されている電波伝播速度との積を計算
し、その計算結果を2で割ることにより(往復であるた
め)、通信中の移動機との距離を推定する。
【0094】このように、本実施の形態においては、送
受タイミングの時間差から距離を求めるため、電界強度
値による距離推定よりも高い精度で距離を推定すること
が可能である。なお、基地局内での受信タイミングは図
中には示されていないが、図8のデータ復調部に含まれ
る最も早い受信タイミングの信号を、チップ速度以上の
精度で追尾するDLLからのタイミング情報により、精
度よく測定することが可能である。
【0095】また、本実施の形態において、位置検出を
移動機で行う場合は、基地局が測定したラウンドトリッ
プ遅延時間あるいはこれにより求めた移動機および基地
局間の距離情報を、制御チャネルあるいは通信チャネル
を介して移動機に通知する。同様に、位置検出をロケー
ションサービスセンタで行う場合も、同様の情報を、ネ
ットワークを介してロケーションサービスセンタに通知
する。これにより、移動機およびロケーションサービス
センタにおいても、高精度に移動機の位置検出を行うこ
とができる。
【0096】図9は、本実施の形態における移動機の位
置検出の方法、およびその推定精度を示したものであ
る。なお、図9では、移動機がBS(1)と通信してい
る場合を示している。すなわち、BS(1)と移動機間
の距離は、BS(1)が移動機からのラウンドトリップ
遅延を測定することにより正確に推定され、一方、BS
(2)に対応する移動機間、およびBS(3)に対応す
る移動機間の距離は、移動機がBS(2)およびBS
(3)からの受信信号の受信電界強度を測定することに
よって推定される。
【0097】図9に示すとおり、本実施の形態において
は、ラウンドトリップ遅延による推定距離の精度が受信
電界強度により推定した距離の精度よりも高いため、誤
差範囲を示すハッチングされたリング幅が、従来の場合
よりも小さくなっている。このように、本実施の形態で
は、図4に示されているMSを中心とした円から、MS
を中心とする円内のBS(1)を中心とする円周上ま
で、移動機の誤差範囲を狭めることができる。すなわ
ち、本発明によれば、移動機の位置検出精度を大幅に向
上させることができる。
【0098】実施の形態2.以下、本発明にかかる移動
体通信システムの実施の形態2について説明する。な
お、通信システム、基地局、および移動機の構成につい
ては、先に説明した実施の形態1と同様のため、説明を
省略する。実施の形態1との相違点は、移動機が、通信
中の基地局セクタと隣接するセクタとの双方の受信信号
強度を測定し、その測定結果を位置検出に利用する点に
ある。
【0099】本実施の形態において、たとえば、基地局
がセクタ分割されているかどうかは、移動機にて、最も
レベルの大きい基地局の止まり木チャネルを受信し、さ
らに、その止まり木チャネルから受信信号のタイミング
情報および使用拡散符号を特定し、そして、止まり木チ
ャネルあるいは他の制御チャネルの報知情報を抽出する
ことにより、知ることができる。また、移動機は、前記
報知情報に隣接基地局の情報が含まれていれば、隣接し
ている基地局から報知情報を受信しなくても、その基地
局がセクタ分割されているかどうかを知ることができ
る。仮に隣接基地局の情報が含まれていない場合でも、
対応する基地局の止まり木チャネルを受信できれば、容
易に知ることができる。
【0100】以下、実施の形態2の特徴的な部分の原理
について説明する。図10は、たとえば、6セクタで構
成される基地局のサービスエリアの一例を示す図であ
る。また、図11は、図10に対応するセクタアンテナ
の放射特性を示す図である。なお、横軸の角度0度は、
セクタ境界を示している。また、図2に示すとおり、実
際には、セクタ間で電波が互いに重なり合う部分があ
る。従って、移動機側では、通信中のセクタと隣接する
セクタとの双方の信号を同時に受信でき、両者のレベル
の大小とレベル差を検出することができる。また、移動
機にて前記レベル差が認識できれば、隣接セクタ間のア
ンテナ放射特性(指向特性)を参照することにより、基
地局からの角度を推定することができる。
【0101】ただし、隣接するセクタからの受信信号電
力が一定値以上でない場合(マルチパスフェージング
等)には、測定誤差(距離)が大きくなるため、測定す
る受信信号電力に所定のしきい値を儲け、このしきい値
に基づいて、角度情報を位置検出に反映するかしないか
を判断する。また、運用するセクタ数、アンテナの特性
については、基地局によりさまさま値をとるので、それ
らのデータを基地局毎に準備し、必要に応じて位置検出
を行う移動機あるいはロケーションサービスセンタ等に
該データを通知する。
【0102】図12は、本実施の形態における移動機の
位置検出の方法、およびその推定精度を示したものであ
る。たとえば、基地局1からの移動機に対する角度情報
が得られれば、図12に示すとおり、更に推定精度の向
上が期待できる(図中、点線の範囲)。具体的にいう
と、図12は、図9に示すBS(1)を中心とする円弧
と比較して、BS(1)からの角度情報の精度分だけ
(点線分)、移動機の検出位置の精度を向上させること
が可能である。
【0103】ただし、通常のセクタ運用では、正確な角
度情報が得られるのはセクタ境界付近のみであることに
注意を要する。これは、一般に移動機がセクタ境界から
離れるに従って、隣接セクタからの受信電力が弱くなる
ことに起因する。従って、隣接するセクタの受信電力が
規定値に満たしていない場合には、実施の形態1と同様
な推定処理を行うことになる。このように、本実施の形
態においては、実施の形態1と同様の効果が得られると
ともに、角度情報を反映することにより、さらに、精度
良く移動機の位置を検出することができる。また、セク
タ運用の場合、角度情報が得られない場合でもセクタ内
に移動機が存在することを利用することにより、位置検
出精度を向上させることが可能である。
【0104】実施の形態3.以下、本発明にかかる移動
体通信システムの実施の形態3について説明する。な
お、通信システム、基地局、および移動機の構成につい
ては、先に説明した実施の形態1と同様のため、説明を
省略する。実施の形態2との相違点は、隣接する基地局
がセクタ分割され、かつそれぞれの基地局の互いに隣接
するセクタからの受信借号が規定値レベル以上のときの
み、隣接するセクタと移動機の角度を推定する点であ
る。
【0105】以下、本実施の形態における移動機の位置
検出方法を説明する。まず、移動機は、周辺基地局の止
まり木チャネルの受信電力を瀬定する。このとき、たと
えば、対応する基地局がセクタ運用されている場合は、
隣接するセクタの止まり木チャネルの受信電力を測定す
る。つぎに、移動機は、通信基地局の止まり木チャネル
の受信電力を測定する。このとき、移動機は、通信基地
局がセクタ分割されている場合に隣接セクタの止まり木
チャネルの受信電力を測定する。
【0106】つぎに、通信基地局では、移動機からの受
信信号タイミングを測定する。そして、移動機では、受
信した隣接基地局の受信信号電力から、移動機および隣
接基地局間の距離を推定する。このとき、対応する隣接
基地局に対して互いに隣接するセクタの止まり木チャネ
ル受信電力が規定値以上であるときは、両者のレベル差
と対応基地局の指向性アンテナの特性から、対応基地局
からの距離を推定する。
【0107】つぎに、基地局では、先に測定した受信信
号タイミングから移動機および通信基地局間の距離を推
定する。そして、通信基地局セクタと互いに隣接するセ
クタの止まり木チャネルの受信電力が十分大きい時は、
通信基地局からの角度も推定する。最後に、推定した移
動機および通信基地局間の距離、移動機および隣接基地
局間の距離、並びに得られる移動機および基地局間の角
度から、移動機の位置を検出する。このように、本実施
の形態においては、実施の形態1および2と同様の効果
が得られるとともに、さらに、受信電力の低い受信信号
を排除することができるため、より精度良く移動機の位
置を検出することができる。
【0108】実施の形態4.以下、本発明にかかる移動
体通信システムの実施の形態4について説明する。な
お、通信システム、基地局、および移動機の構成につい
ては、先に説明した実施の形態1と同様のため、説明を
省略する。実施の形態1,2,3との相違点は、移動機
の位置検出において、移動機および基地局間の距離の推
定条件をセルサイズ、基地局設置条件等に応じて選択可
能とした点である。
【0109】たとえば、実施の形態1〜3においては、
隣接する基地局の受信電界強度から隣接基地局および移
動機間の距離を推定するために、先に説明した(1)式
を用いていた。しかしながら、さまざまなセルサイズ
(サービスエリア)を有する基地局と通信する場合にお
いては、電波伝播減衰定数((1)式のα)は、セルサ
イズ、基地局の設置条件等によって変化する。従って、
推定条件をセルサイズ、基地局設置条件等に応じて選択
できれば、該距離の推定精度は大幅に向上する。
【0110】たとえば、国際電気通信連合無線通信セク
タ(ITU−R)の勧告M.1225では、無線方式の
評価を行うための伝播損失モデルとして、以下の式を使
用することを勧告している。 たとえば、室内環境でセ
ル半径が20m程度のものについては、(2)式で表さ
れ、たとえば、室内から屋外見通し環境でセル半径が2
00m程度のものについては、(3)式で表され、たと
えば、セル半径2km前後の高速(自動車)移動環境の
ものについては、(4)式で表される。
【0111】 L=37+30log10R+183×40.74 [dB] ・・(2) L=40log10R+30log10f+49 [dB] ・・(3) L=[40(1−4×10−3Δhb)]log10R −18log10Δhb+21log10f+80[dB]・・(4) ただし、ここでLは伝播損失[dB]であり、Rは移動
機および基地局間の距離[km]であり、fは中心周波
数[MHz]であり、Δhbは基地局アンテナ高と周辺
の建物における屋根の平均高との差である。
【0112】上記式において、セル半径が20m程度の
場合((1)式)は、通信基地局が判明すれば、通信基
地局の位置を移動機の位置と検出することで、約20m
の精度で位置検出が可能となる。また、受信電界強度値
から距離を求める際には、送信電力、アンテナ利得を知
れば伝播損失を計算することができる。伝播損失が求ま
れば、基地局の環境に応じて、(3)式および(4)式
のいずれかの一つの式を用いて、距離Rを推定すること
が可能となる。このように、本実施の形態においては、
環境に応じた上記伝播損失式を用いて距離を推定するこ
とにより、位置検出の精度をより向上させることができ
る。
【0113】実施の形態5.以下、本発明にかかる移動
体通信システムの実施の形態5について説明する。な
お、通信システム、基地局、および移動機の構成につい
ては、先に説明した実施の形態1と同様のため、説明を
省略する。実施の形態1,2,3,4との相違点は、伝
播環境の変化に応じてパラメータを適応的に修正可能な
点である。
【0114】たとえば、実施の形態1,2において、受
信電界強度から基地局および移動機間の距離を推定する
式(1)は、代表的なモデルに基づくものであるので、
実際には、基地局が設置される場所によって誤差が最適
になるように、式内のパラメータを設定するのが望まし
い。また、ビルの建設等による伝播環境の変化に対して
適応的にパラメータが修正されることも望まれる。ま
た、特殊な環境によっては(1)式自身を見直す必要が
あり、さらに、特異点としては、(1)式による推定を
行わない場合もありうる。
【0115】この設定あるいは修正を比較的簡易に実現
する方法を、図1および図2を参照しながら、以下に説
明する。なお、図1および図2において、移動機6は、
たとえば、DGPS等の他の位置検出機能を有してお
り、基地局1と通信しているものとする。まず、基地局
1は、移動機6および基地局1間の距離をラウンドトリ
ップ遅延時間より測定し、その測定結果をロケーション
サービスセンタ5に通知する。
【0116】つぎに、移動機6は、基地局2、基地局3
からの受信信号電力を測定し、基地局1を介してロケー
ションサービスセンタ5に測定結果を通知する。なお、
図2に示すように、基地局がセクタ運用されており、隣
接セクタからの受信信号電力が得られる場合は、その情
報も併せてロケーションサービスセンタ5に通知する。
同時に、別の手段(DGPS等:図7に示す簡易GPS
受信機に相当)で検出した自らの検出位置を、基地局1
を介してロケーションサービスセンタ5に通知する。
【0117】つぎに、ロケーションサービスセンタ5で
は、基地局1からのラウンドトリップ遅延から、固定遅
延を取り除き、伝播遅延時間を求め、これにより、基地
局1と移動機6間の距離を推定する。そして、隣接基地
局2,3からの受信電界確度から推定した距離と、前記
基地局1と移動機6間の距離により、移動機の位置を検
出する。
【0118】その後、ロケーションサービスセンタ5で
は、移動機より通知される、たとえば、GPS信号から
の位置情報と、既知の位置に固定されたGPS受信機に
よる受信結果に基づく誤差情報とから、移動機の位置を
補正する。そして、DGPSで検出された位置と、基地
局との推定距離から算出した位置とを比較し、その誤差
情報をデータベースに、過去の誤差情報と入れ替えなが
ら格納する。
【0119】さらに、DGPSの検出位置と基地局から
の推定距離とから求められる検出位置の2乗誤差が最小
になるように、各式のパラメータを変更する。なお、各
式による推定の精度がよくない場合は、式自体を多項式
回帰等によって変更して行く。また、これらパラメータ
の修正の仮定において、特異点が抽出された場合は、特
異点のパターンのみ記憶しておき、パラメータの修正、
変更には反映させない。
【0120】このように、本実施の形態では、GPS信
号に対してディファレンシャルなロケーションサービス
(誤差の補正)を提供しながら、GPS受信機を有する
移動機からの情報に基づいて効果的にパラメータの修
正、および式の変更を行うことができ、位置検出精度を
より大幅に向上させることができる。
【0121】実施の形態6.以下、本発明にかかる移動
体通信システムの実施の形態6について説明する。な
お、通信システム、基地局、および移動機の構成につい
ては、先に説明した実施の形態1と同様のため、説明を
省略する。実施の形態1,2,3,4,5との相違点
は、隣接基地局および移動機間の距離の精度と、前記通
信基地局および移動機間の距離の精度とが異なる場合
に、その信頼度に応じて精度の高い方の該推定距離を重
視することにより、通信中の移動機の位置を検出する点
である。
【0122】たとえば、図4に示すように、移動機と各
基地局との距離の推定精度が同レベルの時は、図5、図
6で説明したように、三角形を作り、その重心を移動機
の位置と検出する。しかし、たとえば、図9、図12に
示すように、それぞれの推定精度が異なる場合には、精
度に応じた処理により、移動機の位置を検出する方が位
置検出の精度は向上する。具体的にいうと、たとえば、
BS(1)と移動機の距離の推定精度が、他の基地局と
移動機との距離の推定精度よりも高い場合には、BS
(1)の推定距離を重視する方が、移動機の位置検出の
精度が向上する。
【0123】ここで、基地局が測定するラウンドトリッ
プ遅延による移動機との距離推定の精度が、移動機が受
信する受信電界強度による距離推定の精度よりも高い場
合の移動機の位置検出方法を、図5、図6を用いて説明
する。まず、三つの推定距離で円を描いた結果が図5で
あった場合、交差する2点から一点を選ぶ方法は、既に
説明した通りである。なお、セクタ運用されている場合
には、セクタエリアに入る点から選択する。
【0124】つぎに、三角形CEDから推定位置を選ぶ
方法においては、たとえば、点C、E、Dのそれぞれの
座標位置を(xc,yc),(xe,ye),(xd,
yd)とする。また、三角形CED内の点を(x,y)
とし、移動機の推定位置を(X,Y)とすれば、たとえ
ば(X,Y)を以下の(5)式により求めることができ
る。
【0125】
【数2】 ただし、α,βは、正の数(α≦β)であり、測定精度
に応じて適宜設定される。(5)式を満たす点が複数存
在するときは、その重心点または中点を推定位置とすれ
ば良い。また、点D,Eは、精度の高いラウンドトリッ
プ遅延からの推定距離を反映しており、αとβの差が大
きいほど、点D、Eの重要度を高めた検出となる。
【0126】また、三つの推定距離で円を描いた結果が
図6で示されるような場合は、たとえば、線分EFの内
分点G'を以下の(6)式で求めることができる。 |EG'|γ=|FG'|(1−γ) ・・(6) ただし、|EG'|は、線分EG'の長さを示し,γは、
0<γ<1の整数であり、距離の推定精度によって適宜
定められる。また、ラウンドトリップ遅延による推定精
度が、電界強度による推定精度よりも格段に高い場合
は、G'を点Fとして固定する。そして、三角形G'CD
から、信頼度に相当する重みをつけて、(5)式を適用
することにより、移動機の位置を検出する。
【0127】つぎに、角度情報が存在する場合の移動機
の位置検出方法を図13,図14,図15を用いて説明
する。なお、図13,図14,図15において、BS
(1)が基地局であり、R(1),R(2),R(3)
がそれぞれBS(1),BS(2),BS(3)からの
推定距離であり、θ(1)、θ(2)、θ(3)がそれ
ぞれBS(1)、BS(2)、BS(3)からの角度で
ある。
【0128】まず、全ての基地局の角度情報が存在する
場合の位置検出方法を、図13を用いて説明する。この
場合は、3点(x1、y1)、(x2、y2)、(x
3、y3)を用いて、移動機の推定位置(X、Y)を、
(7)式により検出する。
【0129】
【数3】 ただし、α,βは正の数(α≦β)であり、測定精度に
応じて適宜設定される。ここでは、基地局1の距離推定
がラウンドトリップ遅延から精度よく求まるため、点
(x1、y1)に高い重みを与えている。
【0130】つぎに、二つの基地局の角度情報が存在
し、残りは角度情報が存在しない場合の位置検出法を、
図14を用いて説明する。角度情報が得られなかった基
地局は、角度情報が得られて距離角度が決定した2点か
ら、その2点の中心角となるように、角度を推定する。
距離は得られているのでこれで3点が確定する。そし
て、この3点より(6)式を利用して位置を検出する。
【0131】最後に、角度情報が一つしか存在しない場
合の位置検出法を、図15を用いて説明する。まず、通
信基地局の角度情報が得られる場合について説明する。
たとえば、角度の推定精度がラウンドトリップ遅延によ
る距離推定精度と同じように高精度の場合は、推定距離
と推定角度βによって決定される位置を移動機の位置と
する。このとき、距離と角度で定まる点を(X0,Y
0)とすれば、(ρ,θ)と(X0,Y0)の関係は,
よく知られた極座標と2次元座標の変換式:X0=ρc
osθ,Y0=ρsinθによって与えられる。
【0132】一方、角度の精度がそれほど高くない場合
は、ラウンドトトリップ遅延、受信電界強度による距離
情報で得られた検出点(X,Y)と(X0,Y0)の内
分点を(6)式に従って求めることが可能である。この
場合、(6)式におけるγは角度の推定精度によって適
宜定めることとする。そして、通信基地局以外の場合も
同様に、推定距離から検出した位置と距離と角度で求め
た検出位置の2点に基づいて、(6)式を用いて求め
る。ただし、重みは通信基地局からの距離の寄与度が高
くなるように適宜設定する。
【0133】このように、本実施の形態では、測定値か
ら距離および角度等を推定し、得られた情報から移動機
の位置を検出する際に、測定精度に応じてパラメータ
(α、β、γ)を適宜設定することにより、位置検出精
度の一層の高精度化が可能となる。
【0134】実施の形態7.以下、本発明にかかる移動
体通信システムの実施の形態7について説明する。な
お、通信システム、および基地局の構成については、先
に説明した実施の形態1と同様のため、説明を省略す
る。また、移動機の構成については、図16に示すとお
り、簡易GPS受信機18をGPS受信機31に置き換
えた以外は、図7と同様である。実施の形態1,2,
3,4,5,6との相違点は、移動機がGPS受信機を
有する点である。
【0135】図17および図18は、本実施の形態にか
かる移動体通信システムにおける移動機の位置検出の流
れを示す図である。たとえば、位置検出のサービスを移
動体通信システムが提供する場合、以下の手順でサービ
スを開始する。まず、移動機では、通信基地局との回線
を接続する。つぎに、ロケーションサービスセンタで
は、対象移動機がGPSによる測位が可能かどうかを調
べる(ステップS1)。可能な場合(ステップS1,Y
ES)、併せてGPS信号の受信ができる状態かどうか
を確認する。なお、この調査は、たとえば、移動体通信
システムの制御チャネルなどを使用して行うことができ
る。
【0136】そして、GPSによる位置検出結果を、ロ
ケーションサービスセンタに報告する(ステップS
2)。このとき、DGPSシステムのサービス提供が可
能な場合は、ロケーションサービスセンタにて誤差信号
の補正を行い、その補正結果を移動機にも通知する。
【0137】一方、GPS信号が受信できない場合は
(ステップS1,NO)、つぎに、通信基地局のサービ
スエリアを調べる(ステップS3)。ここでは、通信基
地局のサービスエリアが所要検出精度に比べ十分小さい
時(たとえば半径20m程度のピコセル運用の時)(ス
テップS3,YES)、通信基地局の位置を移動機の位
置として検出する(ステップS4)。また、サービスエ
リアが広く、通信基地局の放置のみでは検出精度として
不十分の場合(ステップS3,NO)、移動機は、隣接
基地局の止まり木チャネルの受信信号電力を測定する
(ステップS5)。
【0138】この測定結果は、たとえば、ロケーション
サービスセンタに通知され、ロケーションサービスセン
タにて受信電界強度に換算し距離を推定する。また、通
信中の基地局は、ラウンドトリップ遅延を測定し、その
測定結果をロケーションサービスセンタに通知し、そし
て、ロケーションサービスセンタにて移動機と基地局と
の距離を推定する。
【0139】つぎに、移動機では、通信基地局より報知
されるシステム情報より、隣接基地局がセクタ運用かど
うかを調べる(ステップS6)。セクタ運用されている
場合は(ステップS6,YES)、隣接するセクタの止
まり木チャネルの受信信号を測定し、規定値以上である
かどうか判断する(ステップS7)。そして、規定値以
上の時(ステップS7,YES)は、移動機が、隣接基
地局の互いに隣接するセクタの止まり木チャネル電力を
測定し(ステップS8)、隣接基地局セクタの受信信号
をロケーションサービスセンタに通知する。なお、この
通知を受けたロケーションサービスセンタでは、関係基
地局のアンテナ指向特性のデータベースを予め準備して
おくか、または、基地局から通知されるアンテナ指向性
特性を待つ。
【0140】つぎに、通信基地局では、ラウンドトリッ
プ遅延を測定する(ステップS9)。そして、移動機で
は、通信基地局より報知されるシステム情報より、通信
基地局がセクタ運用かどうかを調べる(ステップS1
0)。セクタ運用されている場合は(ステップS10,
YES)、隣接するセクタの止まり木チャネルの受信信
号を測定し、規定値以上であるかどうか判断する(ステ
ップS11)。
【0141】そして、規定値以上の時(ステップS1
1,YES)は、移動機が、通信基地局の互いに隣接す
るセクタの止まり木チャネル電力を測定し(ステップS
12)、通信基地局セクタの受信信号とその隣接セクタ
の受信信号とをロケーションサービスセンタに通知す
る。最後に、ロケーションサービスセンタでは、通知さ
れてくる、測定値、パラメータなどに従って、移動機の
位置を推定する(ステップS13)。なお、ステップS
11で、NOとなった場合にも、位置推定に通信セクタ
を考慮することも可能である。
【0142】このように、本実施の形態では、GPS信
号を受信できる機能を搭載し、その受信結果を、移動機
および基地局を介してロケーションサービスセンタに通
知する。これにより、位置表示のための近傍地図を示す
画像データを移動機に返信することができるので、簡易
なGPS受信機のみで高精度なサービスを受けることが
可能となる。なお、本実施の形態のようなシステム構成
をとることにより、たとえば、GPS受信機が使えない
場合でも、通信基地局のサービスエリア、セクタ構成等
に応じて適応的に位置検出を行うことが可能である。
【0143】以上、実施の形態1〜7において、高精度
に移動局の位置検出を行う方法について説明したが、上
記各実施の形態においては、相互に必要な情報を送受信
することで、基地局、移動機、およびロケーションサー
ビスセンター等、すべての装置において、移動機の位置
の検出が可能である。また、各実施の形態においては、
隣接基地局を3局として説明したが、隣接基地局の数は
これに限らず、たとえば、ある一定レベル以上の受信電
力が得られている場合には、3局でなくとも、距離推定
の対象として位置検出に用いることができる。
【0144】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、基地局にて、通信中の移動機から最も早く受け取る
受信信号の受信開始タイミングを受け取り、そのタイミ
ングと移動局への送信終了タイミングとの時間差を計算
する。そして、自基地局内および前記移動機内における
処理時間を差し引くことにより往復伝搬遅延時間(以
降、ラウンドトリップ遅延と呼ぶ)を計算し、さらに、
そのラウンドトリップ遅延と電波伝搬速度との積を2
(往復分の距離に相当)で割ることにより、通信基地局
および移動機間の距離を推定する。これにより、本発明
では、通信中の移動機により推定される精度の粗い隣接
基地局および移動機間の距離(従来と同様)と、その移
動機と通信中の基地局により推定される正確な通信基地
局および移動機間の距離に基づいて、通信中の移動機の
位置を検出するこことなり、電界強度値から推定される
距離だけに基づく位置検出(従来技術)よりも、高い精
度で移動機の位置を検出することができる、という効果
を奏する。
【0145】つぎの発明によれば、精度の粗い隣接基地
局および移動機間の距離と、正確な通信基地局および移
動機間の距離による移動機の位置検出に加えて、さら
に、前記隣接セクタからの受信信号電力に基づいて基地
局からの角度を推定し、その角度を通信中の移動機の位
置検出に反映する。これにより、より高い精度で移動機
の位置を検出できる、という効果を奏する。
【0146】つぎの発明によれば、所定のレベル以上の
隣接セクタからの信号を受け取った場合にだけ、対応基
地局からの距離を推定する。それ以外の場合には、この
推定処理を行わない。これにより、電力の低い精度の悪
い受信信号による距離の推定処理を排除でき、より高い
精度で移動機の位置を検出できる、という効果を奏す
る。
【0147】つぎの発明によれば、隣接基地局および移
動機間の距離を推定処理において、推定条件として、サ
ービスエリアのセルサイズおよび基地局の設置条件を用
いる。これにより、サービスエリアのセルサイズおよび
基地局の設置条件を考慮しない場合と比較して、上記距
離の推定精度を大幅に向上させることができる、という
効果を奏する。
【0148】つぎの発明によれば、隣接基地局および移
動機間の距離の推定処理に用いられるパラメータを、常
に誤差が最適な値となるように修正する。また、ビルの
建築等による伝搬環境の変化に対しても同様に適応的に
修正する。これにより、効果的にパラメータの修正およ
び変更を行うことができ、位置検出精度をより大きく向
上させることができる、という効果を奏する。
【0149】つぎの発明によれば、たとえば、一方の基
地局とある移動機との距離の精度が、他方の基地局と該
移動機との距離の精度より低い場合は、精度の高い推定
距離を重視して移動機の位置を検出する。これにより、
位置検出制度をさらに大きく向上させることができる、
という効果を奏する。
【0150】つぎの発明によれば、GPS信号を受信で
きる機能を搭載し、受信結果を移動機、基地局を介して
ロケーションサービスセンタに通知すれば、位置表示の
ための近傍地図を、移動機に返信することができる。こ
れにより、簡易なGPS受信機のみで高精度なサービス
(ナビゲーション等)を受けることが可能となる、とい
う効果を奏する。また、このようなシステムを構成する
ことにより、GPS受信機が使えない場合は、通信基地
局のサービスエリア、セクタ構成等に応じて、適応的に
移動機の位置検出を行うことができる、という効果を奏
する。
【0151】つぎの発明によれば、基地局にて、通信中
の移動機から最も早く受け取る受信信号の受信開始タイ
ミングを受け取り、そのタイミングと移動局への送信終
了タイミングとの時間差を計算する。そして、自基地局
内および前記移動機内における処理時間を差し引くこと
により往復伝搬遅延時間(以降、ラウンドトリップ遅延
と呼ぶ)を計算し、さらに、そのラウンドトリップ遅延
と電波伝搬速度との積を2(往復分の距離に相当)で割
ることにより、通信基地局および移動機間の距離を推定
し、その推定距離を移動機に送信する。これにより、本
発明では、移動機が、通信中の移動機により推定される
精度の粗い隣接基地局および移動機間の距離(従来と同
様)と、その移動機と通信中の基地局により推定される
正確な通信基地局および移動機間の距離に基づいて、通
信中の移動機の位置を検出するこことなり、電界強度値
から推定される距離だけに基づく位置検出(従来技術)
よりも、高い精度で移動機の位置を検出することができ
る、という効果を奏する。
【0152】つぎの発明によれば、精度の粗い隣接基地
局および移動機間の距離と、正確な通信基地局および移
動機間の距離による移動機の位置検出に加えて、さら
に、前記隣接セクタからの受信信号電力に基づいて基地
局からの角度を推定し、その角度を通信中の移動機の位
置検出に反映する。これにより、移動機は、より高い精
度で移動機の位置を検出できる、という効果を奏する。
【0153】つぎの発明によれば、移動機では、所定の
レベル以上の隣接セクタからの信号を受け取った場合に
だけ、対応基地局からの距離を推定する。それ以外の場
合には、この推定処理を行わない。これにより、電力の
低い精度の悪い受信信号による距離の推定処理を排除で
き、移動機にてより高い精度で移動機の位置を検出でき
る、という効果を奏する。
【0154】つぎの発明によれば、隣接基地局および移
動機間の距離を推定処理において、推定条件として、サ
ービスエリアのセルサイズおよび基地局の設置条件を用
いる。これにより、移動機は、サービスエリアのセルサ
イズおよび基地局の設置条件を考慮しない場合と比較し
て、上記距離の推定精度を大幅に向上させることができ
る、という効果を奏する。
【0155】つぎの発明によれば、隣接基地局および移
動機間の距離の推定処理に用いられるパラメータを、常
に誤差が最適な値となるように修正する。また、ビルの
建築等による伝搬環境の変化に対しても同様に適応的に
修正する。これにより、移動機では、効果的にパラメー
タの修正および変更を行うことができ、位置検出精度を
より大きく向上させることができる、という効果を奏す
る。
【0156】つぎの発明によれば、たとえば、一方の基
地局とある移動機との距離の精度が、他方の基地局と該
移動機との距離の精度より低い場合は、精度の高い推定
距離を重視して移動機の位置を検出する。これにより、
移動機は、位置検出制度をさらに大きく向上させること
ができる、という効果を奏する。
【0157】つぎの発明によれば、GPS信号を受信で
きる機能を搭載し、受信結果を移動機、基地局を介して
ロケーションサービスセンタに通知すれば、位置表示の
ための近傍地図を、表示することができる。これによ
り、移動機は、簡易なGPS受信機のみで高精度なサー
ビス(ナビゲーション等)を受けることが可能となる、
という効果を奏する。また、このようなシステムを構成
することにより、GPS受信機が使えない場合は、通信
基地局のサービスエリア、セクタ構成等に応じて、適応
的に移動機の位置検出を行うことができる、という効果
を奏する。
【0158】つぎの発明によれば、基地局にて、通信中
の移動機から最も早く受け取る受信信号の受信開始タイ
ミングを受け取り、そのタイミングと移動局への送信終
了タイミングとの時間差を計算する。そして、自基地局
内および前記移動機内における処理時間を差し引くこと
により往復伝搬遅延時間(以降、ラウンドトリップ遅延
と呼ぶ)を計算し、さらに、そのラウンドトリップ遅延
と電波伝搬速度との積を2(往復分の距離に相当)で割
ることにより、通信基地局および移動機間の距離を推定
する。これにより、本発明では、通信中の移動機から通
知される精度の粗い隣接基地局および移動機間の距離
(従来と同様)と、自基地局により推定される正確な通
信基地局および移動機間の距離に基づいて、基地局が通
信中の移動機の位置を検出するこことなり、電界強度値
から推定される距離だけに基づく位置検出(従来技術)
よりも、高い精度で移動機の位置を検出することができ
る、という効果を奏する。
【0159】つぎの発明によれば、基地局から通知され
る精度の粗い隣接基地局および移動機間の距離と、正確
な通信基地局および移動機間の距離による移動機の位置
検出に加えて、さらに、移動機が、前記隣接セクタから
の受信信号電力に基づいて基地局からの角度を推定し、
基地局が、その角度を通信中の移動機の位置検出に反映
する。これにより、基地局では、より高い精度で移動機
の位置を検出できる、という効果を奏する。
【0160】つぎの発明によれば、所定のレベル以上の
隣接セクタからの信号を受け取った場合にだけ、移動機
が対応基地局からの距離を推定する。それ以外の場合に
は、この推定処理を行わない。これにより、基地局で
は、電力の低い精度の悪い受信信号による距離の推定処
理を排除でき、より高い精度で移動機の位置を検出でき
る、という効果を奏する。
【0161】つぎの発明によれば、隣接基地局および移
動機間の距離を推定処理において、推定条件として、サ
ービスエリアのセルサイズおよび基地局の設置条件を用
いる。これにより、基地局は、サービスエリアのセルサ
イズおよび基地局の設置条件を考慮しない場合と比較し
て、上記距離の推定精度を大幅に向上させることができ
る、という効果を奏する。
【0162】つぎの発明によれば、たとえば、一方の基
地局とある移動機との距離の精度が、他方の基地局と該
移動機との距離の精度より低い場合、基地局では、精度
の高い推定距離を重視して移動機の位置を検出する。こ
れにより、基地局は、位置検出制度をさらに大きく向上
させることができる、という効果を奏する。
【0163】つぎの発明によれば、GPS信号を受信で
きる機能を搭載し、受信結果を移動機、基地局を介して
ロケーションサービスセンタに通知すれば、位置表示の
ための近傍地図を、移動機のディスプレイに表示するこ
とができる。これにより、簡易なGPS受信機のみで高
精度なサービス(ナビゲーション等)を受けることが可
能となる、という効果を奏する。また、GPS受信機が
使えない場合において、基地局では、通信基地局のサー
ビスエリア、セクタ構成等に応じて、適応的に移動機の
位置検出を行うことができる、という効果を奏する。
【0164】つぎの発明によれば、基地局にて、通信中
の移動機から最も早く受け取る受信信号の受信開始タイ
ミングを受け取り、そのタイミングと移動局への送信終
了タイミングとの時間差を計算する。そして、自基地局
内および前記移動機内における処理時間を差し引くこと
により往復伝搬遅延時間(以降、ラウンドトリップ遅延
と呼ぶ)を計算し、さらに、そのラウンドトリップ遅延
と電波伝搬速度との積を2(往復分の距離に相当)で割
ることにより、通信基地局および移動機間の距離を推定
する。これにより、本発明では、通信中の移動機により
推定される精度の粗い隣接基地局および移動機間の距離
(従来と同様)と、その移動機と通信中の基地局により
推定される正確な通信基地局および移動機間の距離に基
づいて、通信中の移動機の位置を検出するこことなり、
電界強度値から推定される距離だけに基づく位置検出
(従来技術)よりも、高い精度で移動機の位置を検出す
ることができる、という効果を奏する。
【0165】つぎの発明によれば、精度の粗い隣接基地
局および移動機間の距離と、正確な通信基地局および移
動機間の距離による移動機の位置検出に加えて、さら
に、前記隣接セクタからの受信信号電力に基づいて基地
局からの角度を推定し、その角度を通信中の移動機の位
置検出に反映する。これにより、より高い精度で移動機
の位置を検出できる、という効果を奏する。
【0166】つぎの発明によれば、所定のレベル以上の
隣接セクタからの信号を受け取った場合にだけ、対応基
地局からの距離を推定する。それ以外の場合には、この
推定処理を行わない。これにより、電力の低い精度の悪
い受信信号による距離の推定処理を排除でき、より高い
精度で移動機の位置を検出できる、という効果を奏す
る。
【0167】つぎの発明によれば、隣接基地局および移
動機間の距離を推定処理において、推定条件として、サ
ービスエリアのセルサイズおよび基地局の設置条件を用
いる。これにより、サービスエリアのセルサイズおよび
基地局の設置条件を考慮しない場合と比較して、上記距
離の推定精度を大幅に向上させることができる、という
効果を奏する。
【0168】つぎの発明によれば、隣接基地局および移
動機間の距離の推定処理に用いられるパラメータを、常
に誤差が最適な値となるように修正する。また、ビルの
建築等による伝搬環境の変化に対しても同様に適応的に
修正する。これにより、効果的にパラメータの修正およ
び変更を行うことができ、位置検出精度をより大きく向
上させることができる、という効果を奏する。
【0169】つぎの発明によれば、たとえば、一方の基
地局とある移動機との距離の精度が、他方の基地局と該
移動機との距離の精度より低い場合は、精度の高い推定
距離を重視して移動機の位置を検出する。これにより、
位置検出制度をさらに大きく向上させることができる、
という効果を奏する。
【0170】つぎの発明によれば、GPS信号を受信で
きる機能を搭載し、受信結果を移動機、基地局を介して
ロケーションサービスセンタに通知すれば、位置表示の
ための近傍地図を、移動機に返信することができる。こ
れにより、簡易なGPS受信機のみで高精度なサービス
(ナビゲーション等)を受けることが可能となる、とい
う効果を奏する。また、このようなシステムを構成する
ことにより、GPS受信機が使えない場合は、通信基地
局のサービスエリア、セクタ構成等に応じて、適応的に
移動機の位置検出を行うことができる、という効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる移動体通信システムの構成、
および移動機の位置検出を行うためのシステム構成図で
ある。
【図2】 各基地局がセクタ分割されている場合の、本
発明にかかる移動体通信システムの構成、および移動機
の位置検出を行うためのシステム構成図である。
【図3】 三角測量の原理を説明するための図である。
【図4】 各基地局と移動機の推定距離に誤差がある場
合を示す図である。
【図5】 距離推定に誤差が生じた場合の各基地局と移
動機との推定距離に基づいて、移動機の位置を検出する
方法である。
【図6】 距離推定に誤差が生じた場合の各基地局と移
動機との推定距離に基づいて、移動機の位置を検出する
方法である。
【図7】 実施の形態1にかかるCDMA移動体通信シ
ステムの移動機の構成を示すものである。
【図8】 実施の形態1にかかるCDMA移動体通信シ
ステムの基地局の構成をを示すものである。
【図9】 実施の形態1における移動機の位置検出の方
法、およびその推定精度を示したものである。
【図10】 6セクタで構成される基地局のサービスエ
リアの一例を示す図である。
【図11】 図10に対応するセクタアンテナの放射特
性を示す図である。
【図12】 実施の形態2における移動機の位置検出の
方法、およびその推定精度を示したものである。
【図13】 角度情報が存在する場合の移動機の位置検
出方法である。
【図14】 角度情報が存在する場合の移動機の位置検
出方法である。
【図15】 角度情報が存在する場合の移動機の位置検
出方法である。
【図16】 実施の形態6にかかるCDMA移動体通信
システムの移動機の構成を示すものである。
【図17】 実施の形態6にかかる移動機の位置検出の
流れを示す図である。
【図18】 実施の形態6にかかる移動機の位置検出の
流れを示す図である。
【図19】 特開平9−98475に示される従来の位
置検出装置の構成を示す図である。
【図20】 特開平9−247737に示されるPHS
システムの移動機の構成を示す図である。
【図21】 特表平10−505723に開示されたD
S−CDMA方式の移動体通信システムにおける移動機
の構成図である。
【符号の説明】
1,2,3 基地局、4 基地制御局、5 ロケーショ
ンサービスセンター、6 移動機、11 アンテナ、1
2 アナログ送受信部、13 サーチ部、14a,14
b,14c,14d データ復調部、15 信号合成
部、16 制御部、17 データ処理部、18 簡易G
PS受信機、19 ディスプレイ、21アンテナ、22
アナログ送受信部、23a,23b,23c ユーザ
復調部、24a,24b,24c 受信データ処理部、
25 信号多重分離部、26a,26b,26c 送信
データ処理部、27a,27b,27c ユーザ変調
部、28 止まり木チャネル変調部、29 マルチコー
ド多重部、31 GPS受信機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 紀平 一成 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 5J062 AA08 CC07 CC11 CC18 FF01 5K067 AA33 DD19 DD20 DD23 DD24 DD44 EE02 EE10 EE24 EE32 EE46 FF03 GG11 HH22 HH23 JJ53 JJ54 JJ56 JJ66 JJ69 KK02 LL01

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動機の位置を検出可能な移動体通信シ
    ステムにおいて、 複数の隣接基地局からの受信信号電力を測定する少なく
    とも一つの移動機と、 前記通信中の移動機から最も早く受け取る受信信号の受
    信開始タイミングと移動局への送信終了タイミングとの
    時間差から、自基地局内および前記移動機内における処
    理時間を差し引くことにより往復伝搬遅延時間を計算
    し、さらに、該往復伝搬遅延時間と電波伝搬速度に基づ
    いて前記移動機との距離を推定する複数の基地局と、 を備え、 通信中の移動機により前記受信信号電力に基づいて推定
    される隣接基地局および移動機間の距離と、該移動機と
    通信中の基地局により推定される通信基地局および移動
    機間の距離に基づいて、通信中の移動機の位置を検出す
    ることを特徴とする移動体通信システム。
  2. 【請求項2】 前記複数の基地局は、さらに、固定的な
    指向性アンテナにより同一基地局内でサービスエリアを
    分割する複数のセクタを有する構成とし、 前記複数の移動機は、さらに、通信中の基地局のセクタ
    に対する隣接セクタからの受信信号電力を測定する構成
    とし、 前記隣接基地局および移動機間の距離と、前記通信基地
    局および移動機間の距離とともに、さらに、前記隣接セ
    クタからの受信信号電力に基づいて、通信中の移動機の
    位置を検出することを特徴とする請求項1に記載の移動
    体通信システム。
  3. 【請求項3】 前記隣接セクタからの受信信号電力が、
    所定のレベル以上の場合に、前記隣接基地局および移動
    機間の距離と、前記通信基地局および移動機間の距離
    と、前記隣接セクタからの受信信号電力に基づいて、通
    信中の移動機の位置を検出することを特徴とする請求項
    2に記載の移動体通信システム。
  4. 【請求項4】 前記複数の隣接基地局からの受信信号電
    力に基づいて隣接基地局および移動機間の距離を推定す
    る場合は、推定条件として、サービスエリアのセルサイ
    ズおよび基地局の設置条件を用いることを特徴とする請
    求項1、2または3に記載の移動体通信システム。
  5. 【請求項5】 前記隣接基地局および移動機間の距離を
    推定するときに使用されるパラメータは、前記通信中の
    移動機により前記受信信号電力に基づいて推定される隣
    接基地局および移動機間の距離と、他の方法により推定
    された隣接基地局および移動機間の推定距離と、を比較
    し、該比較結果に応じて修正されることを特徴とする請
    求項1〜4のいずれか一つに記載の移動体通信システ
    ム。
  6. 【請求項6】 前記隣接基地局および移動機間の距離の
    精度と、前記通信基地局および移動機間の距離の精度と
    が異なる場合には、その信頼度に応じて精度の高い方の
    該推定距離を重視することにより、通信中の移動機の位
    置を検出することを特徴とする請求項1〜5のいずれか
    一つに記載の移動体通信システム。
  7. 【請求項7】 前記移動機にGPS受信装置が備えられ
    ているかを確認し、前記GPS受信装置が備えられてい
    る場合、前記GPS受信装置にて検出される位置検出結
    果を、通信中の移動機の位置とすることを特徴とする請
    求項1〜6のいずれか一つに記載の移動体通信システ
    ム。
  8. 【請求項8】 複数の基地局とともに移動体通信システ
    ムを構成する移動機において、 複数の隣接基地局からの受信信号電力を測定するサーチ
    手段と、 通信中の基地局から通知される前記移動機との距離の情
    報を復調するデータ復調手段と、 を備え、 前記受信信号電力に基づいて推定する隣接基地局および
    移動機間の距離と、前記通信中の基地局から通知される
    通信基地局および移動機間の距離に基づいて、自移動機
    の位置を検出することを特徴とする移動機。
  9. 【請求項9】 前記サーチ手段は、通信中の基地局のセ
    クタに対する隣接セクタからの受信信号電力を測定する
    構成とし、前記隣接基地局および移動機間の距離と、前
    記基地局から通知される通信基地局および移動機間の距
    離とともに、さらに、前記隣接セクタからの受信信号電
    力に基づいて、自移動機の位置を検出することを特徴と
    する請求項8に記載の移動機。
  10. 【請求項10】 前記隣接セクタからの受信信号電力
    が、所定のレベル以上の場合に、前記隣接基地局および
    移動機間の距離と、前記通信基地局および移動機間の距
    離と、前記隣接セクタからの受信信号電力に基づいて、
    自移動機の位置を検出することを特徴とする請求項9に
    記載の移動機。
  11. 【請求項11】 前記複数の隣接基地局からの受信信号
    電力に基づいて隣接基地局および移動機間の距離を推定
    する場合は、推定条件として、通信中の基地局から得ら
    れるサービスエリアのセルサイズおよび該基地局の設置
    条件を用いることを特徴とする請求項8、9または10
    に記載の移動機。
  12. 【請求項12】 前記隣接基地局および移動機間の距離
    を推定するときに使用されるパラメータは、前記受信信
    号電力に基づいて推定する隣接基地局および移動機間の
    距離と、他の方法により推定する隣接基地局および移動
    機間の推定距離と、を比較し、該比較結果に応じて修正
    することを特徴とする請求項8〜11のいずれか一つに
    記載の移動機。
  13. 【請求項13】 前記隣接基地局および移動機間の距離
    の精度と、前記通信中の基地局から通知される通信基地
    局および移動機間の距離の精度と、が異なる場合には、
    その信頼度に応じて精度の高い方の該推定距離を重視す
    ることにより、自移動機の位置を検出することを特徴と
    する請求項8〜12のいずれか一つに記載の移動機。
  14. 【請求項14】 GPS受信装置が備えられている場
    合、前記GPS受信装置にて検出される位置検出結果
    を、自移動機の位置とすることを特徴とする請求項8〜
    13のいずれか一つに記載の移動機。
  15. 【請求項15】 移動機とともに移動体通信システムを
    構成する基地局において、 通信中の移動局から通知される隣接基地局および移動機
    間の距離の情報を復調するデータ復調手段と、 前記通信中の移動機から最も早く受け取る受信信号の受
    信開始タイミングと移動局への送信終了タイミングとの
    時間差から、自基地局内および前記移動機内における処
    理時間を差し引くことにより往復伝搬遅延時間を計算
    し、さらに、該往復伝搬遅延時間と電波伝搬速度に基づ
    いて前記移動機との距離を推定する受信データ処理手段
    と、 を備え、 前記通信中の移動機から通知される隣接基地局および移
    動機間の距離と、前記往復伝搬遅延時間と電波伝搬速度
    に基づいて推定する通信基地局および移動機間の距離に
    基づいて、通信中の移動機の位置を検出することを特徴
    とする基地局。
  16. 【請求項16】 前記基地局は、さらに、固定的な指向
    性アンテナにより同一基地局内でサービスエリアを分割
    する複数のセクタを有する構成とし、 前記隣接基地局および移動機間の距離と、前記通信基地
    局および移動機間の距離とともに、さらに、通信中の移
    動機から通知される隣接セクタからの受信信号電力の情
    報に基づいて、通信中の移動機の位置を検出することを
    特徴とする請求項15に記載の基地局。
  17. 【請求項17】 前記隣接セクタからの受信信号電力
    が、所定のレベル以上の場合に、前記隣接基地局および
    移動機間の距離と、前記通信基地局および移動機間の距
    離と、前記隣接セクタからの受信信号電力に基づいて、
    通信中の移動機の位置を検出することを特徴とする請求
    項16に記載の基地局。
  18. 【請求項18】 前記隣接基地局および移動機間の距離
    を推定するための、サービスエリアのセルサイズおよび
    基地局の設置条件を、通信中の移動機に通知することを
    特徴とする請求項15、16または17に記載の基地
    局。
  19. 【請求項19】 前記隣接基地局および移動機間の距離
    の精度と、前記通信基地局および移動機間の距離の精度
    と、が異なる場合には、その信頼度に応じて精度の高い
    方の該推定距離を重視することにより、通信中の移動機
    の位置を検出することを特徴とする請求項15〜18の
    いずれか一つに記載の基地局。
  20. 【請求項20】 前記通信中の移動機にGPS受信装置
    が備えられているかを確認し、前記GPS受信装置が備
    えられている場合、前記通信中の移動機から通知される
    GPS受信装置による位置検出結果を、通信中の移動機
    の位置とすることを特徴とする請求項15〜19のいず
    れか一つに記載の基地局。
  21. 【請求項21】 基地局および移動機にて構成される移
    動体通信システムにおける通信中の移動機の位置検出方
    法において、 通信中の移動機により、複数の隣接基地局からの受信信
    号電力を測定する隣接基地局電力測定ステップと、 該移動機と通信中の基地局により、前記通信中の移動機
    から最も早く受け取る受信信号の受信開始タイミングと
    移動局への送信終了タイミングとの時間差から、自基地
    局内および前記移動機内における処理時間を差し引くこ
    とにより往復伝搬遅延時間を計算し、さらに、該往復伝
    搬遅延時間と電波伝搬速度に基づいて前記移動機との距
    離を推定する距離推定ステップと、 を含み、 通信中の移動機により前記受信信号電力に基づいて推定
    される隣接基地局および移動機間の距離と、該移動機と
    通信中の基地局により推定される通信基地局および移動
    機間の距離に基づいて、通信中の移動機の位置を検出す
    ることを特徴とする位置検出方法。
  22. 【請求項22】 前記複数の基地局は、さらに、固定的
    な指向性アンテナにより同一基地局内でサービスエリア
    を分割する複数のセクタを有する構成とし、 前記複数の移動機は、さらに、通信中の基地局のセクタ
    に対する隣接セクタからの受信信号電力を測定する構成
    とし、 前記隣接基地局および移動機間の距離と、前記通信基地
    局および移動機間の距離とともに、さらに、前記隣接セ
    クタからの受信信号電力に基づいて、通信中の移動機の
    位置を検出することを特徴とする請求項21に記載の位
    置検出方法。
  23. 【請求項23】 前記隣接セクタからの受信信号電力
    が、所定のレベル以上の場合に、前記隣接基地局および
    移動機間の距離と、前記通信基地局および移動機間の距
    離と、前記隣接セクタからの受信信号電力に基づいて、
    通信中の移動機の位置を検出することを特徴とする請求
    項22に記載の位置検出方法。
  24. 【請求項24】 前記複数の隣接基地局からの受信信号
    電力に基づいて隣接基地局および移動機間の距離を推定
    する場合は、推定条件として、サービスエリアのセルサ
    イズおよび基地局の設置条件を用いることを特徴とする
    請求項21、22または23に記載の位置検出方法。
  25. 【請求項25】 前記隣接基地局および移動機間の距離
    を推定するときに使用されるパラメータは、前記通信中
    の移動機により前記受信信号電力に基づいて推定される
    隣接基地局および移動機間の距離と、他の方法により推
    定された隣接基地局および移動機間の推定距離と、を比
    較し、該比較結果に応じて修正されることを特徴とする
    請求項21〜24のいずれか一つに記載の位置検出方
    法。
  26. 【請求項26】 前記隣接基地局および移動機間の距離
    の精度と、前記通信基地局および移動機間の距離の精度
    とが異なる場合には、その信頼度に応じて精度の高い方
    の該推定距離を重視することにより、通信中の移動機の
    位置を検出することを特徴とする請求項21〜25のい
    ずれか一つに記載の位置検出方法。
  27. 【請求項27】 前記移動機にGPS受信装置が備えら
    れているかを確認し、前記GPS受信装置が備えられて
    いる場合、前記GPS受信装置にて検出される位置検出
    結果を、通信中の移動機の位置とすることを特徴とする
    請求項21〜26のいずれか一つに記載の位置検出方
    法。
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