JP2002135826A

JP2002135826A - 位置測定システム並びにその基地局及び無線端末装置

Info

Publication number: JP2002135826A
Application number: JP2000319383A
Authority: JP
Inventors: Mikio Kuwabara; 幹夫桑原; Tomoaki Ishido; 智昭石藤; Atsushi Ogino; 敦荻野; Katsuhiko Tsunehara; 克彦恒原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2002-05-10

Abstract

(57)【要約】【課題】応答時間と電池寿命に対する要求が異なる位
置測定サービスを実施することができる位置測定システ
ム並びにその基地局及び無線端末装置を提供すること。【解決手段】位置測定システムは、基地局と基地局か
らの送信信号を受信して位置測定を行なう無線端末装置
とからなる。無線端末装置は、複数のグループに分けて
基地局から間欠的に送信されるページング信号と位置測
定の要求があったときにページング信号と共に送信され
る位置測定要求信号の内、所属するグループのみの信号
を受信することができる。複数のグループは、ページン
グ信号の送信間隔が相互に異なるグループを含んでい
る。【効果】様々な位置測定サービスが実行可能となり、
システムの利便性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基地局からの送信
信号を使って無線端末装置の位置を測定するシステムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】無線端末装置（以下単に「端末」とい
う）が基地局から送信される信号を受信し、その遅延量
から基地局―端末間の距離を求め、端末位置を計測する
システムが例えば特開平７−１８１２４２号公報によっ
て開示されている。

【０００３】上記文献をはじめ多くの位置計測システム
は、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式
によるセルラ通信において実施されている。ＣＤＭＡ方
式では拡散符号によって変調が行われるが、端末は，拡
散符号として個々に固有のＰＮ（Pseudorandom Noise）
符号を持っており、基地局は、相互に異なる各種のＰＮ
符号を送信して端末のＰＮ符号の照合を行ない、自分の
サービスエリアの中にどの端末が存在しているかをＰＮ
符号の一致によって確認している。そして、電話の着信
があると、基地局はページングチャネルを介してその端
末に呼び出しを行ない、端末との通信を可能の状態にす
る。ページングチャネルを通して、基地局指定（ハンド
オーバ）、電話呼び出し、発信に対する応答、通話に使
用するチャネルの指定等のためのページング信号が送ら
れる。

【０００４】セルラ通信の端末には消費電力を低くし、
電池の消耗を抑えることが要求される。そこで、ページ
ングチャネルをグループ分けし、所属するグループのみ
を受信する方法が提案されている（例えば、米国電気通
信工業会／米国電子工業会の規格ＴＩＡ／ＥＩＡ／ＩＳ
−９５−Ａの６．６．２．１．１「Paging channel Mon
itoring Procedures」参照）。グループは、各端末に対
してＩＤ番号等から特定の1個が割り当てられる。この
場合、端末は、割り当てられたグループの時間帯でのみ
動作し、他のグループの時間帯では電源を切る。端末の
時間帯はその時刻が予め決められており、端末は、各々
が所有する時計の時刻を使って時間帯を定める。従来の
セルラ通信では、端末は電話或いはインターネット接続
といった特定のサービスのみを実施している。そのよう
なサービスでは応答時間は数秒と短く、全ての端末は、
数秒の同じ間隔でページング信号を受信している。

【０００５】さて、位置測定システムは、上記のＰＮ符
号を用いて行われる。先ず、基地局が送信するＰＮ符号
と端末が生成するＰＮ符号との一致の時点と基地局のＰ
Ｎ符号の送信時点との時間差から遅延量が算出される。
遅延量に電波の伝播速度即ち光速を乗じることにより、
端末と基地局の間の距離が算出される。この場合、ＰＮ
符号の一致がどの基地局と行われたのかを知るため、基
地局毎に相互に異なる定まった時間のずれをもって同じ
ＰＮ符号が送信される。少なくとも三つの基地局との距
離が求まれば、基地局の位置座標から端末の位置が求め
られる。なお、各基地局は、上記時間差を正確なものと
するため、標準時間を使って時間を合わせている。

【０００６】このような位置測定システムの応用例とし
て、例えば、徘徊老人や子供或いはペット等の位置を監
視する情報サービスがある。この情報サービスでは、先
ず、基地局側から端末に対して電話の呼び出しを行なっ
て通信可能状態にする。上記したように、電話の呼び出
しは、数秒の間隔のページング信号に含まれる呼び出し
信号によって行なわれる。

【０００７】続いて、基地局は、端末に位置測定要求の
コマンドを送る。端末はコマンドに従って位置を算出
し、その情報を基地局に送る。基地局にはセンターが接
続されており、センターは、基地局からの端末の情報を
受信して端末を監視する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】電話サービスを対象と
せず、位置測定のみを実施する端末を考えることができ
る。この場合、容易な類推から、ページングチャネルを
用いた位置測定要求の送信が考えられる。即ち、（１）
位置測定要求をページングチャネルにおいて送信、
（２）端末は、要求が自分に対してであることを検知し
たら位置を測定、（３）位置測定の結果を基地局に送信
し、基地局からセンターに送信、といった手順で動作す
る位置測定システムを構築することができる。

【０００９】このような位置測定システムでは、後で説
明するが、電話サービスを対象としないため、ページン
グ信号の送受信の間隔は、必ずしも数秒とする必要がな
い。一方、携帯電話のシステムで情報サービスを行なう
場合は、ページング信号間隔は電話サービスのための間
隔に固定せざるを得ない。

【００１０】本発明者が本発明に先立って考察した上記
の位置測定システムの例を図８に示す。図８において、
端末１は位置測定機能を持つ端末である。位置測定は上
述のＰＮ符号を用いて行われる。ＰＮ符号は、セルラ無
線の基地局からの他、ＧＰＳ（Global Positioning Sys
tem）等からのものを利用可能である。基地局２から端
末１に信号３が送られる。基地局２はセンター４に繋が
っていて、位置測定の要求があったときに、ここから該
端末１に対して位置測定要求信号が発信される。発信さ
れた位置測定要求信号は、基地局２からページングチャ
ネル等の端末呼び出し用の制御チャネルに乗せて送信さ
れる。

【００１１】端末１の電池寿命を長期化するために、端
末１を構成する各回路は極力電源を落としておく必要が
ある。そのため、端末群は複数のグループに分けられ、
その内の自分が所属するグループのタイミングでのみペ
ージング信号を受信することで端末１の各部への電力投
入時間が削減される。

【００１２】図８は、端末群をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのページ
ングチャネルによって４つのグループに分けた場合を示
している。端末１は、グループＡに属するため、基地局
から送信されるページングチャネル（図８の黒塗り部
分）のＡのタイミングでのみ送信信号を受信し、残りの
Ｂ，Ｃ，Ｄのタイミングでは電源を落としている。これ
により、電池寿命が長期化される。

【００１３】ここで図９を用いて、位置測定サービスに
おける応答時間と電池寿命に関して考える。位置測定で
は、サービスによって応答時間や電池の寿命に関する重
要性が異なる。

【００１４】例えば、徘徊老人や子供を監視するサービ
ス、或いはペットの捜索等のサービスでは、消費電力を
下げて電池寿命を従来の数日より長く、１ヶ月程度とす
ることが望まれる。また、消費電力を小さくできれば、
電池の大きさを小さくすることができ、携帯性が大幅に
向上する。携帯性の良い機器では、一般に電池充電を行
なうことが面倒になる場合が多く、電池寿命が長いこと
は重要である。更に、ペット捜索等の場合、ペットの行
動範囲が狭いため、位置測定の頻度は低いと考えられ
る。また、測定結果が出るまでの時間として数分かかっ
ても大きな問題とならないため、ページングチャネルの
受信は非常に稀で構わない。

【００１５】一方、ビジネスユースでは、より素早く端
末の位置を検出できることが、電池の充電の利便性より
も重要なことが多い。ビジネスユースのサービスでは、
数秒の間隔で端末の位置を把握したい場合がある。

【００１６】このように、端末の位置を測定するサービ
スは、その種類によって応答時間と電池寿命に対する要
求（重要性）が異なる。こういった各種のサービスへの
対応を可能とするこよにより、図８に示した位置測定シ
ステムの利便性を一層向上させることができる。

【００１７】本発明の目的は、応答時間と電池寿命に対
する要求が異なる位置測定サービスを実施することがで
きる位置測定システム並びにその基地局及び無線端末装
置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の位置測定システムは、基地局と該基地局
からの送信信号を受信して位置測定を行なう無線端末装
置とからなり、該無線端末装置は、複数のグループに分
けて基地局から間欠的に送信されるページング信号と位
置測定の要求があったときにページング信号と共に送信
される位置測定要求信号の内、所属するグループの信号
のみを受信することができ、前記複数のグループは、ペ
ージング信号の送信間隔が相互に異なるグループを含ん
でいることを特徴とする。そのような手段を採用するこ
とにより、サービス毎に独自のページング受信間隔を設
定することができ、応答時間と電池寿命に対する要求が
異なる位置測定サービスを実施することが可能になる。

【００１９】なお、前記無線端末装置は、所属するグル
ープの変更が可能であることが望ましい。位置測定サー
ビスを実施中に応答時間を変更することが可能になる。
徘徊老人や、迷子、ペット等の位置を知りたい場合、捜
索している人が、探している人やペットに近づいた場合
に、応答時間を短くしてその位置を頻繁に更新するとい
ったサービスが可能になり、位置測定システムの利便性
を更に高めることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る位置測定シス
テム並びにその基地局及び無線端末装置を図面に示した
発明の実施の形態を参照して更に詳細に説明する。

【００２１】図１は、位置測定サービスを行なう第１の
発明の実施の形態の構成とグループ別のページングチャ
ネルの送信タイミングを示す図である。構成は、図８の
場合と同様である。即ち、図１において、端末１は位置
測定機能を持つ端末であり、位置測定は上述のＰＮ符号
を用いて行なわれる。ＰＮ符号は、セルラ無線の基地局
からの他、ＧＰＳ等からのものを利用可能である。基地
局２から端末１に信号３が送られる。基地局２はセンタ
ー４に繋がっていて、位置測定の要求があったときに、
ここから端末１に対して位置測定要求信号が信号３とし
て発信される。発信された位置測定要求信号は、基地局
２からページングチャネル等の端末呼び出し用の制御チ
ャネルに乗せて送信される。位置測定要求信号を受信し
た端末１は、位置測定を実行し、測定結果を基地局２を
介してセンター４に送る。なお、端末１はＰＮ符号伝送
の遅延量のみを測定し、位置算出をセンター４又は基地
局２において行なうことが可能である。

【００２２】基地局１からは、図８の場合と同様にＡ，
Ｂ，Ｃ，Ｄからなる４つのページングチャネルからペー
ジング信号が送信されている。端末１は、図８の場合と
は異なり、グループＥに属している。グループＥは、グ
ループＡとＣの和、即ち、Ｅ＝Ａ∪Ｃであって両方のタ
イミングでページング信号を受信している。これにより
端末１は、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれか一つのグループに
属する場合の２倍の頻度でページングチャネルを観測す
ることができるため、応答時間を早くすることができ
る。

【００２３】位置測定を行なう端末１の構成を図２に示
す。アンテナ１１で受信した基地局２からのページング
チャネルを介して送られるページング信号は、送受信回
路１２で復調されて乗算器１４に送られる。乗算器１４
にはＰＮ符号発生回路１５から端末１用のＰＮ符号が与
えられ、乗算器１４からデータが取り出される。ＰＮ符
号発生のタイミングがタイミング制御回路２４によって
制御される。

【００２４】ここで、端末１は、グループＥに属してい
るので、電源１９からの端末回路１８への電源供給が図
1に示すＡ，Ｃの時間帯に行なわれるように、電源制御
回路２０は、電源１９を制御して供給電源ＰＳを出力す
る。電源制御回路２０にはそのタイミングを与える電源
タイミング信号ＰＴが電源タイミング回路２２から供給
される。

【００２５】端末１がグループＥに属していることは予
め決められていることであり、電源供給の開始時刻がタ
イミングＡ，Ｃの立ち上がり時刻として決められてい
る。その情報がメモリ２１に格納されており、電源タイ
ミング回路２２は、常時動作している時計２３の時刻と
メモリ２１の情報を照合して一致する度に電源タイミン
グ信号ＰＴを発生する。そのような電源タイミング信号
ＰＴ及びそれを受けて電源制御回路２０が出力する供給
電源ＰＳの波形を図３に示す。

【００２６】供給電源ＰＳの供給期間Ｔ₁が基地局２の
指定等のページング動作に必要な期間として設定され
る。

【００２７】ここで、センター４から基地局2を介して
センター４から位置測定要求信号が送られると、端末１
の乗算器１４から位置測定要求信号に対応する測定タイ
ミング信号ＭＴが取り出される。測定タイミング信号Ｍ
Ｔ（図３参照）は電源制御回路２０に与えられる。電源
制御回路２０は、供給電源ＰＳの供給期間をページング
動作の期間に位置測定に必要な期間を加えた期間Ｔ
₂（図３参照）に設定する。なお、位置測定を期間Ｔ₁の
間に高速に行なうことも可能であるが、その場合は、期
間Ｔ₂の設定が不要になり、測定タイミング信号ＭＴが
不要になる。

【００２８】位置測定回路１７は、位置測定要求信号を
受けてから位置測定を開始し、測定結果を乗算器１３に
送る。乗算器１３にはＰＮ符号発生回路１５から端末１
用のＰＮ符号が与えられている。乗算器１３によって拡
散された測定結果は、送受信回路１２によって変調さ
れ、アンテナ１１を介して、基地局２に送られ、更にセ
ンター４に送られる。

【００２９】以上により、本発明の位置測定を実行する
端末１がＡとＣの和であるグループＥに属している場合
を説明した。ところで、異なるグループ、例えばグルー
プＦとして、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの和のグループを作ること
でより早い応答時間を実現することも可能である。この
場合は電源供給の頻度が高いので、電池寿命が短い。逆
に、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのいずれか一つに属する場合は、応
答時間は遅いが、電池寿命は長くなる。このようなグル
ープの区別は、メモリ２１の内容を所属するグループに
応じて予め設定しておくことによって可能である。

【００３０】本発明の実施の形態では、タイミングが
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの四つの場合を示したが、本発明の要点
は、グループによって送信頻度が異なることであり、例
えば独立なグループＧとして頻繁にページング信号を送
信するグループがある場合も本発明に含まれる。更に、
本発明は、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの四つに限らず、任意のペー
ジングチャネル数とすることが可能であり、それによっ
て種々のグループを形成することが可能である。

【００３１】次に、位置測定サービスを実施中に応答時
間を変更するようにした第２の発明の実施の形態を説明
する。図９を用いて説明したペットの検索等のホームユ
ースにおいても、初回の探索は応答時間がかかっても良
いが、連続して探索する場合は応答時間を短かくしてい
く方が都合がよい。例えば、端末を持つペットを捜索し
ている人が捜索用の端末をもってそのペットに近づく場
合、２回目、３回目と捜索する場合は、ターゲットのい
る地点に近づいていて測定しているため、すぐに位置を
測定可能にすることが望ましい。このように応答時間が
可変なシステムは、利便性から都合がよい。

【００３２】この方式の実現は、基地局２から送信する
ページングチャネルに上記のグループ変更命令を同時に
送信することにより解決される。そのような命令を行な
う基地局２の構成を図４に示す。基地局２では、タイミ
ング制御回路４２によるタイミング制御によって、ペー
ジングチャネルデータ回路４１から端末毎のデータ（ペ
ージング信号、位置測定要求信号等）がそれぞれのペー
ジングチャネルのタイミングで乗算器４３に送られる。
ＰＮ符号群発生回路は、タイミング制御回路４２による
タイミング制御によって、端末毎に異なるＰＮ符号を含
む符号群を発生し、それを乗算器４３に供給する。端末
毎のデータが乗算器４３によって拡散され、更に送信回
路４５によって変調等を受けてアンテナ４６から送信さ
れる。グループＥ（グループＡとＣの和）からグループ
Ｆ（グループＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの和）へ変更する場合、基
地局２は、センター４からのグループ変更のグループ変
更命令信号ＧＲをページングチャネルデータ回路４１に
与え、該当する端末１のデータに加える。そして、グル
ープ変更命令信号ＧＲを含むデータがアンテナ４６から
送信される。

【００３３】この送信信号を受信してグループ変更を行
なう端末１の構成を図５に示す。構成は、乗算器１４か
らのデータに含まれるグループ変更命令信号を入力して
グループ情報を生成するグループ情報回路１６が端末回
路１８に設置される他は、図２と同様である。グループ
情報回路１６は、生成したグループ情報をメモリ２１に
与えてメモリ内容を書き換える。

【００３４】電源タイミング回路２２は、変更されたメ
モリ内容に応じて図６に示す電源タイミング信号ＰＴを
生成し、これを受けて電源制御回路２０は、Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの頻度で供給する期間Ｔ₁の供給電源ＰＳを出力
し、測定タイミング信号ＭＴが到来すると、同じ頻度で
期間Ｔ₂の供給電源ＰＳを出力する。

【００３５】以上により、基地局２から端末１のページ
ングチャネルの受信頻度を制御することができるように
なるため、任意の応答時間を持つ端末１に切り替えるこ
とが可能になり、上記課題は解決される。

【００３６】なお、上記発明の実施の形態では、グルー
プ変更命令は基地局２から送信されているが、センター
４から命令を出す方法に関しても本発明の範疇に含まれ
る。この場合、センター４は全ての端末のページングチ
ャネル受信頻度を把握することができ、ユーザからの問
い合わせに対しておおよその応答時間を答えることがで
きる。

【００３７】端末１自身が判断してグループを変更する
第3の発明の実施の形態を図７を用いて説明する。この
例で、グループ情報回路１６は、位置測定回路１７の測
定結果を入力して測定頻度を判定し、それによって新た
なグループ情報を生成する機能を有しており、そのグル
ープ情報がメモリ２１に与えられる。

【００３８】このとき、センター４にグループの変更を
知らせる必要がある。そのため、グループ情報は、合成
回路２５において位置測定回路１７の測定結果と合成さ
れて基地局２に送られ、基地局１からセンター４に送ら
れる。本発明の実施の形態においても、端末１がグルー
プ切換の主体になっているだけで、本発明の効果は変わ
らない。よって課題は解決される。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、セルラ通信システムを
用いて端末の測位を行なう場合に、任意のページングチ
ャネル受信頻度を設定でき、端末の電池寿命を任意の値
に設定することができる。これにより様々なサービスに
対応することができ、位置測定システムの利便性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る位置測定システムの第1の発明の
実施の形態を説明するための構成図。

【図２】第１の発明の実施の形態における端末の構成を
説明するいための構成図。

【図３】図２に示した端末の動作を説明するための波形
図。

【図４】本発明の第２の発明の実施の形態を説明するた
めの基地局の構成図。

【図５】本発明の第２の発明の実施の形態を説明するた
めの端末の構成図。

【図６】図５に示した端末の動作を説明するためのは系
図。

【図７】本発明の第３の発明の実施の形態を説明するた
めの端末の構成図。

【図８】本発明に先立って考察した位置測定システムを
説明するための構成図。

【図９】使われ方によって応答時間と電池寿命の要求が
異なることを示す図。

【符号の説明】

1…端末、２…基地局、３…基地局からの信号、４…セ
ンター、１１…アンテナ、１２…送受信回路、１３，１
４…乗算器、１５…ＰＮ符号発生回路、１７…位置測定
回路、１８…端末回路、１９…電源、２０…電源制御回
路、２１…メモリ、２２…電源タイミング回路、２３…
時計、２４…タイミング制御回路。

フロントページの続き (72)発明者荻野敦東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者恒原克彦東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 5K067 AA21 BB23 CC10 DD15 DD20 EE02 EE10 EE16 FF03 GG02 GG11 LL11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基地局と該基地局からの送信信号を受信し
て位置測定を行なう無線端末装置とからなり、該無線端末装置は、複数のグループに分けて基地局から
間欠的に送信されるページング信号と位置測定の要求が
あったときにページング信号と共に送信される位置測定
要求信号の内、所属するグループの信号のみを受信する
ことができ、前記複数のグループは、ページング信号の送信間隔が相
互に異なるグループを含んでいることを特徴とする位置
測定システム。
【請求項２】前記無線端末装置は、所属するグループの
変更が可能であることを特徴とする請求項１に記載の位
置測定システム。
【請求項３】位置測定を行なう無線端末装置と共に位置
測定システムを構成し、該無線端末装置に対して、複数のグループに分けてペー
ジング信号を間欠的に送信し、位置測定の要求があった
ときにページング信号と共に位置測定要求信号を送信
し、更に、所属するグループの変更を指示するグループ
変更信号を送信する送信手段を有しており、前記無線端末装置は、ページング信号、位置測定要求信
号及びグループ変更信号の内、所属するグループの信号
のみを受信し、前記複数のグループは、ページング信号の送信間隔が相
互に異なるグループを含んでいることを特徴とする基地
局。
【請求項４】複数のグループに分けてページング信号を
間欠的に送信し、位置測定の要求があったときにページ
ング信号と共に位置測定要求信号を送信し、更に、所属
するグループの変更を指示するグループ変更信号を送信
する基地局と共に位置測定システムを構成し、前記ページング信号、位置測定要求信号及びグループ変
更信号の内、所属するグループの信号のみを受信し、か
つ、グループ変更信号に応じてページング信号受信のタ
イミングを変更することによって位置測定を行ない、前記複数のグループは、ページング信号の送信間隔が相
互に異なるグループを含んでいることを特徴とする無線
端末装置。
【請求項５】複数のグループに分けてページング信号を
間欠的に送信し、位置測定の要求があったときにページ
ング信号と共に位置測定要求信号を送信する基地局と共
に位置測定システムを構成し、前記ページング信号及び位置測定要求信号の内、所属す
るグループの信号のみを受信し、かつ、自身による設定
でグループを変更することによって位置測定を行ない、前記複数のグループは、ページング信号の送信間隔が相
互に異なるグループを含んでいることを特徴とする無線
端末装置。