JP2001298768A - 移動局端末，移動体無線通信システム及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出される移動局の位置情報の精度を検出す
る。 【解決手段】 移動局２において遅延プロファイル検出
回路１２は、Ａ／Ｄ変換器１１からのデジタル信号の信
号強度を時間軸で分解して遅延プロファイルを検出す
る。精度検出回路１３は、遅延プロファイル検出回路１
２からのデジタル信号を入力して変形遅延スプレッドを
算出し、変形遅延スプレッドの値に応じて精度を決定す
る。遅延プロファイルから位置情報の精度を決定し、表
示部１９は、決定された位置情報とともに、この位置情
報の精度を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、位置が検出される
移動局端末，移動局の位置検出機能を備えた移動体無線
通信システム及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セルラ方式による移動体無線通信システ
ムにおいて、移動局が複数の基地局からの送信信号を受
信する場合、移動局と各基地局との位置関係を計算する
ことによって移動局の位置を特定することができる。

【０００３】この場合、各基地局と移動局との間の信号
伝播時間Ｔ_dを観測する。信号伝播時間Ｔ_dは、位置検出
装置に送信される。位置検出装置では、Ｔ_dと、予め既
知である各基地局の位置情報を用いた三辺測量を行うこ
とによって移動局の位置を算出している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特に移動体
通信の場合、基地局から送信される信号は、建物等の障
害物により散乱・反射されるため、実際の信号は、複数
の散乱波となって、異なる行路長をもった複数の伝送路
を伝播されて移動局に到来している。これを、マルチパ
スフェーディングという。このマルチパスフェーディン
グによって、移動局における受信信号の到達時刻には、
各伝送路の行路長差に相当する時間差が生じる。また移
動局で受信する信号強度は、ランダムに変化することと
なる。

【０００５】したがって、到達時刻から算出される基地
局と移動局との間の信号伝播時間Ｔ_dは、マルチパスフ
ェーディングによって発生した複数の散乱波のうちのど
の散乱波の到達時刻を選択するかによって変動する。即
ち、計算される基地局と移動局との間の距離は変化して
しまう。

【０００６】特に、基地局と移動局とが遮蔽されている
場合、送受信される信号は、直線距離で直接伝播するこ
とができず、マルチパスフェーディングによって発生し
た散乱波のみが伝播される。

【０００７】そのため、基地局と移動局とが遮蔽されて
いる場合やマルチパスフェーディングが起こる条件下で
は、正確な到達時刻、即ち正確な基地局と移動局との間
の距離を算出することが困難になるという問題がある。

【０００８】仮に、到来時間が１μｓずれたときの基地
局と移動局との間の距離の誤差を計算すると、下記計算
式により、誤差は３００ｍ程度となることが判る。

【０００９】３００，０００，０００［ｍ／ｓ］×１
［μｓ］＝３００［ｍ］ 電波の伝播速度が大気中で約３００，０００，０００ｍ
／ｓであること、及び散乱波の到来時間の分布が、例え
ば郊外において最大数十μｓ，市街地において最大数μ
ｓであることを考慮すると検出される位置に数百ｍ〜数
ｋｍ単位の誤差を生じることになるが、従来の位置検出
装置では、誤差を含んだ状態で表示されるという問題点
があった。

【００１０】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
提案されたものであり、移動局の位置検出機能を備えた
移動体無線通信システムにおいて、検出される位置の精
度を算出することが可能な移動体無線通信システムを提
供すること目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、本発明に係る移動局端末は、複数の基地局との
間で無線により互いに通信を行い、上記複数の基地局と
の通信における信号伝播時間から検出された位置情報を
受信する移動局端末であって、複数の基地局から送信さ
れる複数の信号を受信する受信手段と、受信される複数
の信号の信号強度を信号別に時間軸にて分解測定し、複
数の信号の信号強度の時間分布を検出する信号検出手段
と、信号強度の時間分布から位置情報の精度を算出する
精度算出手段と、信号を受信した時刻と、信号に対する
応答を基地局に対して送信した時刻との送受信時間差を
検出する時間差検出手段と、複数の基地局に対して送受
信時間差を送信する送信手段と、位置情報と精度とを表
示する表示手段とを備えることを特徴とする。

【００１２】このような移動局端末は、信号検出手段に
おいて、受信される複数の信号の信号強度を信号別に時
間軸にて分解測定して複数の信号の信号強度の時間分布
を検出し、精度検出手段において、信号強度の時間分布
から位置情報の精度を算出して、表示手段においてこれ
を表示する。

【００１３】また、上述した目的を達成するために、本
発明に係る移動体無線通信システムは、複数の基地局と
移動局と間の信号伝播時間から移動局の位置を検出する
移動体無線通信システムであって、移動局と無線により
互いに通信を行い、移動局に対して信号を送信した時刻
と、信号に対する応答を移動局から受信した時刻との基
地局送受信時間差を検出する複数の基地局と、複数の基
地局から送信される複数の信号を受信する受信手段と、
受信される複数の信号の信号強度を信号別に時間軸にて
分解測定し、複数の信号の信号強度の時間分布を検出す
る信号検出手段と、信号強度の時間分布から位置情報の
精度を算出する精度算出手段と、信号を受信した時刻
と、信号に対する応答を基地局に対して送信した時刻と
の移動局受送信時間差を検出する時間差検出手段と、複
数の基地局に対して移動局受送信時間差を送信する送信
手段と、位置情報と精度とを表示する表示手段とを備え
る移動局端末と、基地局送受信時間差と移動局受送信時
間差とから移動局の位置を検出する位置検出装置とを備
えることを特徴とする。

【００１４】このような移動体無線通信システムは、移
動局の信号検出手段において、受信される複数の信号の
信号強度を信号別に時間軸にて分解測定して複数の信号
の信号強度の時間分布を検出し、精度検出手段におい
て、位置検出装置で算出された位置情報の精度を信号強
度の時間分布から算出して、表示手段においてこれを表
示する。

【００１５】更に、上述した目的を達成するために、本
発明に係る移動体無線通信方法は、複数の基地局と移動
局と間の信号伝播時間から移動局の位置を検出する移動
体無線通信方法であって、移動局と無線により互いに通
信を行う複数の基地局で、移動局に対して信号を送信し
た時刻と、信号に対する応答を移動局から受信した時刻
との基地局送受信時間差を検出する基地局送受信時間差
検出工程と、複数の基地局から送信される複数の信号を
受信する受信工程と、移動局において受信される複数の
信号の信号強度を、信号別に時間軸にて分解測定し、複
数の信号の信号強度の時間分布を検出する信号検出工程
と、信号強度の時間分布から移動局の位置の精度を算出
する精度算出工程と、信号を受信した時刻と、信号に対
する応答を基地局に対して送信した時刻との移動局受送
信時間差を検出する時間差検出工程と、複数の基地局に
対して移動局受送信時間差を送信する送信工程と、基地
局送受信時間差と移動局受送信時間差とから移動局の位
置を検出する位置検出工程と、移動局の位置と精度とを
表示する表示工程とを備えることを特徴とする。

【００１６】このような移動体無線通信方法は、信号検
出工程において、受信される複数の信号の信号強度を信
号別に時間軸にて分解測定して複数の信号の信号強度の
時間分布を検出し、精度検出工程において、位置検出工
程で算出された位置情報の精度を信号強度の時間分布か
ら算出して、表示工程においてこれを表示する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。

【００１８】本発明の実施の形態の一構成例として示す
移動体無線通信システムは、互いに通信が可能な複数の
基地局と移動局との間で送受信される信号の伝播時間か
ら移動局の位置を算出するセルラ方式による移動体無線
通信システムであって、更に、建物等の障害物により散
乱・反射されて複数の散乱波となって異なる行路長を有
する複数の散乱波として移動局に到来するマルチパスフ
ェーディング下において、移動局に到来する基地局から
の各散乱波の強度と到来時間の分布を検出することによ
って、ここで算出される移動局の位置の精度を決定する
ものである。

【００１９】このような移動体無線通信システム１の概
略を、図１に示す。移動体無線通信システム１は、移動
局２と、基地局３，基地局４及び基地局５とが無線によ
り互いに通信可能とされ、更に、基地局３乃至基地局５
に接続されて各基地局から位置検出に必要なデータを受
信する位置検出装置６を備えている。

【００２０】移動局２は、例えば携帯型通信端末であ
り、ここでは携帯型電話機である。移動局２の構成につ
いて、図２を用いて説明する。

【００２１】移動局２は、基地局からの信号を受信する
高周波受信回路１０と、アナログ信号をデジタル信号へ
と変換するアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１と、
受信信号の信号強度を時間軸にて分解測定する遅延プロ
ファイル検出回路１２と、信号強度から後述の位置情報
の精度を算出する精度検出回路１３と、入力される信号
を復調する復調回路１４と、受信した信号に対する応答
を送信するまでの時間を検出する送受信タイミング差検
出回路１５と、信号を変調して出力する変調回路１６
と、デジタル信号をアナログ信号へと変換するデジタル
アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１７と、基地局へと信号を送
信する高周波送信回路１８と、位置情報及び携帯型電話
機である当該移動局の操作に関する情報を表示する表示
部１９と、基地局からの種々の信号を受信する、及び／
又は基地局へと種々の信号を送信するアンテナ２０とを
少なくとも備えている。

【００２２】上述の移動局２において、高周波受信回路
１０は、アンテナ２０を介して、基地局３，基地局４及
び基地局５からのアナログ信号を受信し、Ａ／Ｄ変換器
１１へと送る。

【００２３】Ａ／Ｄ変換器１１は、高周波受信回路１０
からのアナログ信号をデジタル信号へと変換して遅延プ
ロファイル検出回路１２へと送る。

【００２４】遅延プロファイル検出回路１２は、Ａ／Ｄ
変換器１１からのデジタル信号の信号強度を時間軸で分
解し、信号強度の時間分布（以下、遅延プロファイルと
記す。）を検出する。遅延プロファイル検出回路１２
は、検出した遅延プロファイルを精度検出回路１３へと
送る。また、遅延プロファイル検出回路１２は、Ａ／Ｄ
変換器１１から入力されるデジタル信号を送受信タイミ
ング差検出回路１５へと送る。

【００２５】精度検出回路１３は、遅延プロファイルか
ら位置情報の精度を決定し、決定された位置情報の精度
を示すデータを表示部１９へと送る。

【００２６】復調回路１４は、Ａ／Ｄ変換器１１からの
信号を復調して表示部１９へと送る。

【００２７】送受信タイミング差検出回路１５は、複数
の散乱波となって到来する基地局からの信号の中で、最
も早い信号が到達した時刻と、最も遅い信号が到達した
時刻とをカウントし、前者と後者との時間差（以下、移
動局送受信タイミング差と記す。）を算出する。移動局
送受信タイミング差は、移動局２に到達する散乱波の到
達時刻のタイムラグを示している。移動局送受信タイミ
ング差は、位置検出装置６において移動局２の位置を算
出する際に使用されるため基地局に対して返信される。
送受信タイミング差検出回路１５は、この移動局送受信
タイミング差を示すデータを変調回路１６へと送る。

【００２８】変調回路１６は、送受信タイミング差検出
回路１５からの移動局送受信タイミング差を示すデータ
を変調して高周波送信回路１８へと送る。

【００２９】Ｄ／Ａ変換器１７は、変調回路１６からの
デジタル信号をアナログ信号へと変換し、高周波送信回
路１８へと送る。

【００３０】高周波送信回路１８は、アンテナ２０を介
してＤ／Ａ変換器１７からのデジタル信号を各基地局に
対して送信する処理を行う。

【００３１】表示部１９は、検出された移動局２の位置
情報、及び位置情報の精度等を受信し表示する。また表
示部１９は、当該移動局２の携帯型電話機としての他の
設定の設定や通話に係る諸事項の表示も行うが、詳細に
ついては省略する。

【００３２】アンテナ２０は、各基地局から送信される
信号を受信し、高周波受信回路１０へと送る。或いは高
周波送信回路１８からの信号を各基地局に対して送信す
る。

【００３３】移動体無線通信システム１において、基地
局３，基地局４及び基地局５は、移動局２との間で信号
の送受信を行う。また、基地局３乃至基地局５は、移動
局２に対してある信号を送信した時刻と、当該信号に対
する応答を移動局２から受信した時刻とをカウントし、
前者と後者との時間差（以下、基地局送受信タイミング
差と記す。）を算出する。

【００３４】基地局送受信タイミング差は、基地局から
送信された信号が再び戻ってくるまでの時間を示してお
り、基地局送受信タイミング差は、移動局２に到達する
信号のタイムラグを示す移動局送受信タイミング差を含
んでいる。各基地局は、この基地局送受信タイミング差
と移動局２から送られる移動局送受信タイミング差と
を、位置検出装置６に対して送信する。

【００３５】基地局３乃至基地局５は、信号を送受信す
るためのアンテナ及び信号の送受信に必要な他の構成を
備えているが、詳細の説明は省略する。

【００３６】位置検出装置６は、基地局３乃至基地局５
と接続されて、基地局３，基地局４及び基地局５と移動
局２との距離から移動局２の位置を決定する装置であ
る。位置検出装置６は、先述の移動局送受信タイミング
差と基地局送受信タイミング差とから、基地局と移動局
２との間の信号の伝播時間から、移動局２と各基地局と
の距離を計算し、更に移動局２の位置を決定する。

【００３７】上述のような移動体無線通信システム１を
スペクトラム拡散無線通信システムに適用した場合につ
いて具体的に説明する。スペクトラム拡散無線通信シス
テムでは、各基地局と移動局との間で信号の送受信を行
う際、当該信号に拡散信号を乗算して通信を行ってい
る。この拡散信号には、一般に擬似ランダム（Pseudora
ndom Noise）系列が用いられている。この擬似ランダム
系列を式（１）及び式（２）に示す。

【００３８】

【数１】

【００３９】

【数２】

【００４０】ただしｃ_nは、基地局拡散信号を示す。ｘ_n
は、基地局送信信号を示す。ｓ_nは、送信符号を示す。
ｒ_nは、移動局逆拡散後信号を示す。ｃ’_nは、移動局で
用意した拡散信号を示す。σ²は、拡散信号の相関が取
れない場合の残留雑音電力を示す。

【００４１】擬似ランダム信号を拡散信号として使用す
ると、拡散信号が乗算された当該信号を受信する受信局
は、同一の拡散信号をタイミング良く相関計算する（こ
れを、逆拡散と称する。）ことによってのみ当該信号を
復調できるという特徴を有している。

【００４２】つまり、移動局では、基地局の拡散信号ｃ
_nと同じ信号を予め用意し、タイミングを合わせて受信
信号ｘ_nに逆拡散信号を乗算することによって基地局の
送信信号を復調することができる。

【００４３】拡散符号の周期は、通常、送信しようとす
る信号の周期の整数倍とすることが好ましく、このとき
移動局における逆拡散として示す式（１）及び式（２）
のｎの範囲は、一般に、４〜２５６程度となる。ここ
で、拡散符号の位置符号をチップと呼び、拡散符号の周
期を１チップ長と呼ぶ。１チップ長は、例えば１／３．
８４Ｈｚとされている。

【００４４】また、各基地局の擬似ランダム系列は、異
なる系列或いは異なるタイミングを使用している。これ
は、移動局２と各基地局との間の通信が混信しないよう
にするためである。

【００４５】本発明の実施の形態として示す移動体無線
通信システム１をスペクトラム拡散無線通信システムに
適用した場合、上記移動局２における遅延プロファイル
検出回路１２には、例えば、いわゆるマッチドフィルタ
（整合フィルタ）を使用することができる。遅延プロフ
ァイル検出回路１２の構成と動作について、図３を用い
て以下に説明する。

【００４６】図３に示すように、遅延プロファイル検出
回路１２は、信号サンプルを遅延させるための遅延器３
０乃至３４と、遅延された信号サンプルに係数を乗算す
るための係数演算器３５と、係数乗算された信号サンプ
ルの絶対値をとる絶対値回路３６とを有している。

【００４７】アンテナ２０を介して高周波受信回路１０
に入力された基地局から送信された信号は、アナログデ
ジタル（Ａ／Ｄ）変換器１１でデジタル信号へと変換さ
れる。このときの標本化周波数は、拡散信号のチップレ
ート或いはその整数倍であることが一般的である。

【００４８】遅延プロファイル検出回路１２に送られた
信号は、図３に遅延器３０乃至３４として示すＮ個の遅
延器に入力される。

【００４９】Ａ／Ｄ変換器１１が１サンプル採取すると
同時に、遅延器は、受信信号サンプルを１チップ分遅延
する。各遅延器に蓄えられた受信信号サンプルは、係数
演算器３５に入力されることによって係数が乗算され
る。乗算された信号は、絶対値回路３６において絶対値
が取られて出力される。即ち、この遅延プロファイル検
出回路１２は、ＦＩＲ（Finite Impulse Response；有
限インパルス応答）フィルタを構成している。このとき
の乗算係数として、前述の式（１）に示す拡散符号系列
ｃ_nを設定すると先述した逆拡散を行うことができる。

【００５０】１つの基地局にかかる遅延プロファイル検
出時間は、ある一定の値とするのが一般的である。遅延
プロファイル検出時間は、伝送路の遅延特性により選択
されるが、移動局２における遅延プロファイル検出回路
１２では拡散信号ｃ_nを変化させながら各基地局から送
信される信号の遅延プロファイルを測定する際の遅延プ
ロファイル検出時間を、例えば６２．５μｓと決めてい
る。

【００５１】また、遅延プロファイル検出回路１２は、
図２及び図３には図示しないが移動局内に移動局内タイ
マを有し、拡散信号のチップ程度の分解能で時刻を計測
する機能を有している。遅延プロファイル検出回路１２
は、その時刻を合わせて出力することができる。このよ
うなマッチドフィルタである遅延プロファイル検出回路
１２は、従来の位置検出装置に使用していたものを使用
することができる。

【００５２】遅延プロファイル検出回路１２が、Ａ／Ｄ
変換器１１からのデジタル信号の遅延プロファイルを検
出して精度検出回路１３及び送受信タイミング差検出回
路１５へと送出する動作を図４に示す。

【００５３】遅延プロファイル検出回路１２は、図示し
ない制御回路に制御されて、ステップＳ１において、全
基地局を観測したか否かの判別を行う。全基地局の観測
が終了していない場合は、ステップＳ２に進んで、残る
基地局が使用している拡散信号系列ｃを選択して、６
２．５μｓ間の観測を行う。全基地局の観測が終了して
いる場合は、遅延プロファイルの検出を終了する。

【００５４】ステップＳ３において、決められた観測期
間（６２．５μｓ）だけ観測されたか否かの判別を行
う。所定時間の観測が終了した場合、ステップＳ１へと
戻る。

【００５５】所定時間の観測が終了しない場合は、ステ
ップＳ４において、引き続きＡ／Ｄ変換器１１からのデ
ジタル信号を観測する。

【００５６】その後、ステップＳ５において、移動局内
タイマの時刻を保存して、精度検出回路１３及び送受信
タイミング差検出回路１５へと、デジタル信号を送って
ステップＳ３へと戻る。

【００５７】移動体無線通信システム１において、遅延
プロファイル検出回路１２からの出力信号は、従来の位
置検出装置と同様に送受信タイミング差検出回路１５に
送られるのに加えて、精度検出回路１３にも送られる。

【００５８】次に、移動体無線通信システム１におい
て、各基地局と移動局２との間で信号が送受信される際
の各部の動作について具体的に説明する。基地局から送
信された信号は、実際には建物等に反射して散乱及び屈
折を繰り返しながら伝播された後、複数の散乱波となっ
て移動局２に到達する。この現象を、マルチパスフェー
ディングという。

【００５９】図５に、各基地局から送信される信号が、
移動局２に対して伝播される様子を示す。図５では、基
地局３から移動局２に対して電波が送信される際の電波
の経路を示している。ｌは、基地局３から移動局２へと
直接伝播する直接波の行路を示し、ｌ’，ｌ”は、例え
ば建物等の障害物７，８において反射された後、移動局
２に到達する散乱波の行路を示している。

【００６０】したがって、基地局から送信されて移動局
に到達する到来波には、図５に示すように、移動局２に
対して直接伝播される行路長ｌの直接波と、障害物７，
８で反射されて異なる行路長ｌ’，ｌ”の散乱波とが含
まれることになる。

【００６１】移動局２で受信された信号（以降、到来波
と記す。）は、アンテナを介して高周波受信回路１０に
入力され、当該高周波受信回路１０において選択・増幅
される。到来波は、建物等に反射することによって生じ
る複数の散乱波を含んでいる。

【００６２】到来波は、Ａ／Ｄ変換器１１において、デ
ジタル信号に変換される。変換されて得られたデジタル
信号は、遅延プロファイル検出回路１２に送られる。

【００６３】到来波は、遅延プロファイル検出回路１２
において、散乱波毎の成分に分解される。各散乱波は、
散乱・屈折の度合の違いによってそれぞれ異なる行路長
ｌを有するため、それぞれ異なる到来時間を有してい
る。また、信号強度も散乱波によってそれぞれ異なる。
したがって各散乱波は、遅延プロファイル検出回路１２
によって、図６及び図７に示すようなスペクトルとして
検出される。

【００６４】最も早く到達する到来波の信号強度が最も
大きい場合の遅延プロファイルを図６に示し、最も早く
到達する到来波の信号強度が他の到来波の強度に比べて
小さい場合或いは他の到来波の強度と同程度の場合の遅
延プロファイルを図７に示す。図６は、最も早く到達す
る到来波が直接波である場合のスペクトルを示してい
る。また、図７は、最も早く到達する到来波が直接波で
はない場合のスペクトルを示している。したがって図７
は、基地局と移動局とが遮蔽されている場合の遅延プロ
ファイルを示している。

【００６５】送受信タイミング差検出回路１５は、遅延
プロファイルのスペクトルから、最も早く到達する到来
波の到達時刻Ｔ₂と最も遅く到達する到来波の到達時刻
Ｔ₃とをカウントし、前者と後者の時間差（以下、移動
局送受信タイミング差Ｔ_mと記す。）を算出する。ここ
でＴ₂及びＴ₃は、後述の図９に対応する記号である。

【００６６】図８は、移動局２に到来する異なる強度の
信号が全て到来した後に、移動局２が信号の送信を開始
する様子を示したものである。

【００６７】移動局送受信タイミング差Ｔ_mは、基地局
から送信される強度の異なる信号の各々が、移動局２へ
と到来するときの時間分布を示している。送受信タイミ
ング差検出回路１５は、基地局３乃至基地局５に対し
て、それぞれ移動局送受信タイミング差Ｔ_mを算出して
いる。移動局２は、散乱波を全て受信すると、この信号
に対応する応答を基地局に対して送信する。

【００６８】移動局送受信タイミング差Ｔ_mは、移動局
２に到達する散乱波のタイムラグを示している。移動局
送受信タイミング差Ｔ_mは、位置検出装置６において移
動局２の位置を算出する際に使用されるため基地局に対
して返信される。送受信タイミング差検出回路１５は、
このＴ_mを示すデータを変調回路１６へと送る。変調回
路１６は、送受信タイミング差検出回路１５からの時間
差を示すデータを変調してＤ／Ａ変換器１７でアナログ
信号に変換した後、高周波送信回路１８へと送る。移動
局送受信タイミング差Ｔ_mは、アンテナ２０を通じて各
基地局に送信される。

【００６９】移動体無線通信システム１において基地局
３，基地局４及び基地局５が移動局２との間で信号の送
受信を行う際、基地局が信号を送信した時刻と移動局２
から送信されたこの信号に対する応答を受信する時刻と
の間には、図９に示すような時間差が生じる。

【００７０】図９において、Ｔ₁は、基地局から信号が
送信された時刻を示す。Ｔ₂は、上述したように、伝送
過程で散乱されて複数の散乱波となった当該信号のうち
移動局２に最も早く到達した、即ち最短距離を通って到
達した散乱波の到達時刻を示し、Ｔ₃は、最も遅く到達
した、即ち最長距離を通って到着した散乱波の到達時刻
を示す。Ｔ₄は、移動局２からの応答が基地局に到達し
た時刻を示す。

【００７１】基地局３乃至基地局５は、移動局２に対し
てある信号を送信した時刻Ｔ₁と、当該信号に対する応
答を移動局２から受信した時刻Ｔ₄とをカウントし、前
者と後者の時間差（以下、基地局送受信タイミング差Ｔ
_bと記す。）を算出する。

【００７２】基地局送受信タイミング差Ｔ_bは、基地局
から送信された信号に対しての応答が為されるまでの時
間を示しており、Ｔ_bは、移動局送受信タイミング差Ｔ_m
を含んでいる。

【００７３】各基地局は、この基地局送受信タイミング
差Ｔ_bと、移動局２から送られる上述の移動局送受信タ
イミング差Ｔ_mとを、位置検出装置６に対して送信す
る。

【００７４】位置検出装置６では、送られた移動局送受
信タイミング差Ｔ_mと基地局送受信タイミング差Ｔ_bとか
ら、基地局と移動局２との間で信号を送信する際の伝播
時間Ｔ_dを、各基地局に対して算出する。基地局送受信
タイミング差Ｔ_bから、移動局送受信タイミング差Ｔ_mを
減算して求められる時間差は、信号が基地局と移動局２
との間を往復する時間を示している。従って伝播時間Ｔ
_dは、以下に示す式（３）によって算出することができ
る。

【００７５】

【数３】

【００７６】基地局ｎと移動局２との間の信号の伝播時
間Ｔ_dとを用いると、基地局と移動局２との間の距離
は、次式（４）で決定される。

【００７７】

【数４】

【００７８】ただし、ｃは、信号の伝播速度であり、大
気中では、約３，０００，０００ｍ／ｓとして計算する
ことができる。

【００７９】算出された移動局２と各基地局との間の距
離ｌ_nを用いて三辺測量を行うことによって移動局２の
位置を知ることができる。基地局の位置情報、即ち位置
座標は既知であり、基地局ｎの座標は（ｘ_n，ｙ_n）で表
されるものとする。

【００８０】三辺測量とは、測量時等に地表各点の相対
位置を明らかにする目的で行なわれる地点間距離測定方
法であり、三辺測量を用いることによって、中心を基地
局，半径を基地局及び移動局２との間の距離とする各円
が互いに重なり合う部分に移動局２が位置すると決定さ
れる。

【００８１】基地局３，基地局４及び基地局５を中心と
する半径ｌ_nの円は、次式（５），（６），（７）の方
程式の解（ｘ_m，ｙ_m）として算出される。

【００８２】

【数５】

【００８３】

【数６】

【００８４】

【数７】

【００８５】位置検出装置６は、算出された移動局２の
位置情報を、基地局を介して移動局２に送信する。移動
局２では、アンテナ２０を介して位置情報を受信する。
位置情報は、表示部１９に表示される。

【００８６】遅延プロファイル検出回路１２からの出力
は、送受信タイミング差検出回路１５を介して位置検出
装置６に返信されるだけでなく、精度検出回路１３にも
送られている。精度検出回路１３では、遅延プロファイ
ルから位置情報の精度を決定する。

【００８７】図６に示す遅延プロファイルのように、最
も早く到達した到来波（以下、最速到来波と記す。）が
最も大きな信号強度である場合、この信号は、基地局か
ら移動局２に直接到来した到来波（直接波）であると予
想されるため、移動局２の位置情報の精度は高い。ま
た、図７に示す遅延プロファイルのように、最速到来波
の信号強度が他の到来波の強度に比べて小さい場合、或
いは他の到来波の強度と同程度の場合、この到来波は、
基地局から移動局２に直接到来した到来波（直接波）で
はないと予想されるため、移動局２の位置情報の精度は
低い。このように最速到来波の信号強度を検出すること
によって、移動局２の位置情報の精度を決めることがで
きる。

【００８８】以上説明したように移動体無線通信システ
ム１は、精度検出回路１３において最速到来波の信号強
度を検出することにより、位置検出装置６で算出される
移動局２の位置情報の精度を決定することができる。

【００８９】したがってユーザは、マルチパスフェーデ
ィング下で検出される移動局位置の誤差の程度を知るこ
とができる。

【００９０】或いは、遅延プロファイルの観測結果のス
ペクトルの広がりを位置情報の精度を算出するための指
標とすることもできる。

【００９１】一例として、最速到来波の到達時刻を基準
とした遅延プロファイルの分散から求める場合について
示す。以下に示す式（８）は、遅延プロファイルの分散
を算出する式であり、式（８）の計算を行うことによっ
て到来波を構成する散乱波の分散を知ることができる。
式（８）を用いて、１つの基地局に対して１つの分散を
計算する。

【００９２】

【数８】

【００９３】上述の式（８）において、Ｐは、最速到来
波の信号強度を示す。τ_mは、最速到来波の到達時刻を
示す。ｐ（τ）は、遅延プロファイルの形状を表す関数
を示す。σ_n ²は、遅延プロファイルの分散を示す。

【００９４】ここで求められる分散（σ_n ²）を、変形遅
延スプレッドと称する。式（８）において、変形遅延ス
プレッド（σ_n ²）が小さいほど、移動局に到来する到来
波の散乱が少ないことを示し、最速到来波の信号強度が
直接波によるものであると判断できる。即ち、変形遅延
スプレッド（σ_n ²）が小さいほど、検出された移動局の
位置情報の精度が高いといえ、変形遅延スプレッド（σ
_n ²）が大きいほど直接波が受信されていないと判断でき
るため、検出された移動局の位置情報の精度が低いとい
える。

【００９５】このように、変形遅延スプレッド（σ_n ²）
の値を決められた値毎に段階分けすることにより、算出
される移動局２の位置情報の精度を区分することができ
る。

【００９６】更に、変形遅延スプレッド（σ_n ²）から
は、誤差の程度を知ることもできる。式（８）により求
められる変形遅延スプレッド（σ_n ²）の次元は、時間の
二乗であることから、推定誤差をΔｒ［ｍ］とすると、
推定誤差Δｒは、次式（９）により計算することができ
る。

【００９７】

【数９】

【００９８】ただし、σ_n ²は、基地局ｎに対する変形遅
延スプレッドを示し、ｃは、振動の伝播速度（大気中で
は、約３，０００，０００［ｍ／ｓ］である。）を示
す。

【００９９】例えばΔｒが５０ｍより小さい値（Δｒ＜
５０ｍ）の場合、算出される移動局２の位置情報の精度
が高く、Δｒが１００ｍより大きい値（Δｒ＞１００
ｍ）の場合、算出される移動局２の位置情報の精度が低
く、Δｒが５０ｍと１００ｍとの間の値（５０ｍ＜Δｒ
＜１００ｍ）である場合、位置情報の精度は中程度であ
るとすることができる。

【０１００】精度検出回路１３が、位置情報の精度を決
定する動作を図１０に示す。

【０１０１】ステップＳ１０において、精度検出回路１
３は、遅延プロファイル検出回路１２からのデジタル信
号を入力する。

【０１０２】ステップＳ１１において、精度検出回路１
３は、式（８）から変形遅延スプレッドを算出する。

【０１０３】精度検出回路１３は、ステップＳ１２にお
いて、変形遅延スプレッドの値に応じて精度を決定す
る。

【０１０４】ステップＳ１３において、決定した精度を
示すデータを表示部１９へと送る。表示部１９は、精度
を表示する。

【０１０５】表示の仕方は、高・中・低のように表示す
ることもできるが、σ_n ²の値を更に明確に段階分けし
て、例えば変形遅延スプレッドの値がある値の範囲にあ
る場合は、信頼度が何％である、というように細かく分
類して表示するようにしてもよい。また、上述した式
（９）によって求められる推定誤差Δｒの値を表示して
もよい。

【０１０６】位置情報と精度とを表示部１９に表示した
例を図１１に模式的に示す。図１１において移動局２の
位置情報は、緯度・経度によって表示され、更に、この
位置情報の精度が高・中・低の３段階で表示されてい
る。

【０１０７】以上説明したように、移動体無線通信シス
テム１は、精度検出回路１３において、遅延プロファイ
ル検出回路１２で検出される遅延プロファイルのスペク
トルの広がりを変形遅延スプレッドとして計算すること
によって、位置検出装置６で算出された移動局２の位置
情報の精度を決定することができる。

【０１０８】したがってユーザは、マルチパスフェーデ
ィング下で検出される移動局位置の誤差の程度を更に詳
細な値として知ることができる。

【０１０９】なお、位置検出装置６は、基地局３乃至基
地局５に接続される以外に、何れかの基地局に備えられ
ていてもよい。更に、基地局を統括する役割を有するよ
うな上位の基地局等に備えられていてもよい。

【０１１０】精度検出回路１３は、位置検出装置６に組
み込むことも可能である。この場合、遅延プロファイル
検出回路１２によって検出された遅延プロファイルのデ
ータが、移動局２から基地局を介して位置検出装置６へ
と伝送される。

【０１１１】更に、表示される位置情報は、緯度・経度
による表示だけでなく、算出された緯度・経度付近を表
す他の情報を表示するようにしてもよい。例えば位置検
出装置６によって算出された緯度・経度を、具体的な
「住所」として表示してもよい。

【０１１２】本発明は上述した実施の形態のみに限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の変更が可能であることは勿論である。

【０１１３】

【発明の効果】本発明に係る移動局端末は、信号検出手
段において、受信される複数の信号の信号強度を信号別
に時間軸にて分解測定して複数の信号の信号強度の時間
分布を検出し、精度検出手段において、信号強度の時間
分布から位置情報の精度を算出して、表示手段において
これを表示する。

【０１１４】したがって、本発明に係る移動局端末は、
移動局の位置情報の精度を算出して表示することを可能
にする。これによりユーザは、マルチパスフェーディン
グ下で検出される移動局の位置情報の精度を知ることが
できる。

【０１１５】また、本発明に係る移動体無線通信システ
ムは、移動局の信号検出手段において、受信される複数
の信号の信号強度を信号別に時間軸にて分解測定して複
数の信号の信号強度の時間分布を検出し、精度検出手段
において、位置検出装置で算出された位置情報の精度を
信号強度の時間分布から算出して、表示手段においてこ
れを表示する。

【０１１６】したがって、本発明に係る移動体無線通信
システムは、位置検出装置で算出された移動局の位置情
報の精度を算出して表示することを可能にする。これに
よりユーザは、マルチパスフェーディング下で検出され
る移動局の位置情報の精度を知ることができる。

【０１１７】更に、本発明に係る移動体無線通信方法
は、信号検出工程において、受信される複数の信号の信
号強度を信号別に時間軸にて分解測定して複数の信号の
信号強度の時間分布を検出し、精度検出工程において、
位置検出工程で算出された位置情報の精度を信号強度の
時間分布から算出して、表示工程においてこれを表示す
る。

【０１１８】したがって、本発明に係る移動体無線通信
方法は、移動局の位置情報の精度を算出して表示するこ
とを可能にする。これによりユーザは、マルチパスフェ
ーディング下で検出される移動局の位置情報の精度を知
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態として示す移動体無線通信
システムの概略を説明するブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態として示す移動体無線通信
システムが備える移動局の内部構成を説明するブロック
図である。

【図３】本発明の実施の形態として示す移動体無線通信
システムが備える遅延プロファイル検出回路の内部構成
を説明するブロック図である。

【図４】遅延プロファイル検出回路の動作を示すフロー
チャートである。

【図５】本発明の実施の形態として示す移動体無線通信
システムにおいて、基地局からの信号が、障害物に反射
されて移動局に伝播される際の信号の伝送路を説明する
図である。

【図６】基地局から送信される信号の散乱波のうち、最
も早く到達する到来波の信号強度が最も大きい場合の散
乱波スペクトルを示す遅延プロファイル図である。

【図７】基地局から送信される信号の散乱波のうち、最
も早く到達する到来波の信号強度が他の到来波の強度に
比べて小さい場合或いは他の到来波の強度と同程度の場
合の散乱波スペクトルを示す遅延プロファイル図であ
る。

【図８】本発明の実施の形態として示す移動体無線通信
システムが備える送受信タイミング差検出回路が算出す
る移動局送受信タイミング差Ｔ_mを説明する図である。

【図９】基地局と移動局との間の信号の伝播時間Ｔ_dを
説明する図である。

【図１０】本発明の実施の形態として示す精度検出回路
が、位置情報の精度を決定する動作を示すフローチャー
トである。

【図１１】移動局の位置情報と当該位置情報の精度とが
表示部に表示されている様子を模式的に示した模式図で
ある。

【符号の説明】

０ 移動体無線通信システム、２ 移動局、３，４，５
基地局、６ 位置検出装置、７，８ 障害物、１０
高周波受信回路、１１ Ａ／Ｄ変換器、１２遅延プロフ
ァイル検出回路、１３ 精度検出回路、１４ 復調回
路、１５ 送受信タイミング差検出回路、１６ 変調回
路、１７ Ｄ／Ａ変換器、１８ 高周波送信回路、１９
表示部、２０ アンテナ、３０，３１，３２，３３，
３４ 遅延器、３５ 係数演算器、３６ 絶対値回路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の基地局との間で無線により互いに
   通信を行い、上記複数の基地局との通信における信号伝
   播時間から検出された位置情報を受信する移動局端末で
   あって、 上記複数の基地局から送信される複数の信号を受信する
   受信手段と、 受信される上記複数の信号の信号強度を信号別に時間軸
   にて分解測定し、上記複数の信号の信号強度の時間分布
   を検出する信号検出手段と、 上記信号強度の時間分布から位置情報の精度を算出する
   精度算出手段と、 上記信号を受信した時刻と、上記信号に対する応答を上
   記基地局に対して送信した時刻との送受信時間差を検出
   する時間差検出手段と、 上記複数の基地局に対して上記送受信時間差を送信する
   送信手段と、 上記位置情報と上記精度とを表示する表示手段とを備え
   ることを特徴とする移動局端末。
2. 【請求項２】 上記精度算出手段は、上記複数の基地局
   から送信されるそれぞれの信号が散乱されて生じる上記
   それぞれの信号に対応する散乱波の中で最も早く到達す
   る散乱波の信号強度を、送信元である基地局毎に検出す
   ることを特徴とする請求項１記載の移動局端末。
3. 【請求項３】 上記精度算出手段は、上記信号検出手段
   から送られる上記信号強度の時間分布から、上記複数の
   基地局から送信されるそれぞれの信号が散乱されて生じ
   る上記それぞれの信号に対応する散乱波の分散を、送信
   元である基地局毎に算出することを特徴とする請求項１
   記載の移動局端末。
4. 【請求項４】 複数の基地局と移動局と間の信号伝播時
   間から移動局の位置情報を検出する移動体無線通信シス
   テムにおいて、 上記移動局と無線により互いに通信を行い、上記移動局
   に対して信号を送信した時刻と、上記信号に対する応答
   を上記移動局から受信した時刻との基地局送受信時間差
   を検出する複数の基地局と、 上記複数の基地局から送信される複数の信号を受信する
   受信手段と、受信される上記複数の信号の信号強度を信
   号別に時間軸にて分解測定し、上記複数の信号の信号強
   度の時間分布を検出する信号検出手段と、上記信号強度
   の時間分布から上記位置情報の精度を算出する精度算出
   手段と、上記信号を受信した時刻と、上記信号に対する
   応答を上記基地局に対して送信した時刻との移動局受送
   信時間差を検出する時間差検出手段と、上記複数の基地
   局に対して上記移動局受送信時間差を送信する送信手段
   と、上記位置情報と上記精度とを表示する表示手段とを
   備える移動局端末と、 上記基地局送受信時間差と上記移動局受送信時間差とか
   ら上記移動局の位置を検出する位置検出装置とを備える
   ことを特徴とする移動体無線通信システム。
5. 【請求項５】 上記精度算出手段は、上記複数の基地局
   から送信されるそれぞれの信号が散乱されて生じる上記
   それぞれの信号に対応する散乱波の中で最も早く到達す
   る散乱波の信号強度を、送信元である基地局毎に検出す
   ることを特徴とする請求項４記載の移動局無線通信シス
   テム。
6. 【請求項６】 上記精度算出手段は、上記信号検出手段
   から送られる上記信号強度の時間分布から、上記複数の
   基地局から送信されるそれぞれの信号が散乱されて生じ
   る上記それぞれの信号に対応する散乱波の分散を、送信
   元である基地局毎に算出することを特徴とする請求項４
   記載の移動局無線通信システム。
7. 【請求項７】 複数の基地局と移動局と間の信号伝播時
   間から移動局の位置を検出する移動体無線通信方法にお
   いて、 上記移動局と無線により互いに通信を行う複数の基地局
   との間で、上記移動局に対して信号を送信した時刻と、
   上記信号に対する応答を上記移動局から受信した時刻と
   の基地局送受信時間差を検出する基地局送受信時間差検
   出工程と、 上記複数の基地局から送信される複数の信号を受信する
   受信工程と、 上記移動局において受信される上記複数の信号の信号強
   度を、信号別に時間軸にて分解測定し、上記複数の信号
   の信号強度の時間分布を検出する信号検出工程と、 上記信号強度の時間分布から上記移動局の位置の精度を
   算出する精度算出工程と、 上記信号を受信した時刻と、上記信号に対する応答を上
   記基地局に対して送信した時刻との移動局受送信時間差
   を検出する時間差検出工程と、 上記複数の基地局に対して上記移動局受送信時間差を送
   信する送信工程と、 上記基地局送受信時間差と上記移動局受送信時間差とか
   ら上記移動局の位置を検出する位置検出工程と、 上記移動局の上記位置情報と上記精度とを表示する表示
   工程とを備えることを特徴とする移動体無線通信方法。
8. 【請求項８】 上記精度算出工程では、上記複数の基地
   局から送信されるそれぞれの信号が散乱されて生じる上
   記それぞれの信号に対応する散乱波の中で最も早く到達
   する散乱波の信号強度を、送信元である基地局毎に検出
   することを特徴とする請求項７記載の移動局無線通信方
   法。
9. 【請求項９】 上記精度算出工程では、上記信号検出手
   段から送られる上記信号強度の時間分布から、上記複数
   の基地局から送信されるそれぞれの信号が散乱されて生
   じる上記それぞれの信号に対応する散乱波の分散を、送
   信元である基地局毎に算出することを特徴とする請求項
   ７記載の移動局無線通信方法。