JP2003035762A - 位置測定システムおよび位置測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リピータ基地局を含む移動無線システムを利
用して、移動端末の現在位置を正確に測定できる位置測
定システムおよび位置測定方法を提供する。 【解決手段】 移動端末が受信する複数の基地局からの
パイロット信号の受信タイミングと、上記各基地局の位
置情報およびパイロット信号の送信タイミング情報に基
づいて、現在位置を算出する位置測定システムにおい
て、リピータ基地局の親局となる基地局からのパイロッ
ト信号とリピータ基地局から送信されるパイロット信号
とを識別し、リピータ基地局からのパイロット信号の受
信タイミングと、該リピータ基地局の位置情報およびパ
イロット信号の送信タイミング情報を利用して、移動端
末の位置を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動端末を利用し
た位置測定システムおよび位置測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】人工衛星から発射される電波を利用した
ＧＰＳに代わる簡易型の位置測定システムとして、セル
ラ無線基地局を使った位置測定システムが知られてい
る。特に、送受信信号をＰＮ符号系列によってスペクト
ル拡散するＣＤＭＡ（Code Division Multiple Acces
s）方式を採用したディジタル・セルラシステムは、送
信側で使用するＰＮ符号系列と受信機側で使用するＰＮ
符号系列とを位相的にも一致させる必要があるため、受
信側で行うＰＮ符号系列の位相合わせを利用して、各基
地局から移動局までの拡散符号の伝搬遅延時間差を測定
し、移動局の位置を測定することが可能となる。

【０００３】ＣＤＭＡ方式のディジタル・セルラシステ
ムの各基地局は、基準時間ｔ０に対してそれぞれが異な
ったオフセット時間ｔｓでＰＮ符号系列を発生させるこ
とにより、同一ＰＮ符号系列によるＣＤＭＡを実現して
いる。また、各基地局は、ＰＮ符号にウォルシュ符号を
掛け合わせることにより、複数のチャネルを形成してい
る。移動局と同期をとるためにＰＮ符号が繰り返して送
信されるパイロット・チャネルでは、ウォルシュ符号は
ゼロとなっている。ウォルシュ符号を変えることによっ
て、時刻情報送信用のシンク・チャネルと、発／着信時
およびハンドオフ用の制御信号の送信に利用される複数
のページング・チャネルと、最大６４通りのトラフィッ
ク・チャネルとが形成される。

【０００４】上述したディジタル・セルラシステムにお
ける移動局の位置測定技術は、例えば、特開平７−１８
１２４２号公報に記載されている。上記従来技術では、
移動局が、基地局毎に予め定められているスペクトル拡
散符号（ＰＮ符号系列）の差分（ＰＮオフセット）を入
手し、複数の基地局からパイロット信号として送信され
たスペクトル拡散符号の受信時刻から上記差分（ＰＮオ
フセット）に対応する時間を減算することによって、ス
ペクトル拡散符号の伝搬遅延時間差を得るようにしてい
る。

【０００５】図２は、上記従来技術による測位方法の原
理を概略的に示した図であり、ＭＳは移動局、ＢＳ１、
ＢＳ２、ＢＳ３は基地局、（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、Ｙ
２）、（Ｘ３、Ｙ３）は、基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ
３の位置座標、ｔ０はＰＮ符号系列の送信基準時刻、ｔ
ｓ１、ｔｓ２、ｔｓ３は、各基地局におけるＰＮ符号の
オフセット時間、ｔ１、ｔ２、ｔ３は、移動局ＭＳにお
ける上記各基地局からのＰＮ符号先頭の受信時刻を示し
ている。上記従来技術では、各基地局の位置を（Ｘ、
Ｙ、Ｚ）の三次元の座標で示しているが、ここでは、簡
単化のための二次元空間の座標となっている。

【０００６】未知数である移動局ＭＳの位置を（ｘ、
ｙ）とし、基地局ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３から移動局Ｍ
Ｓまでの電波の伝搬時間をそれぞれｔｐ１、ｔｐ２、ｔ
ｐ３、電波の速度をｃすると、次式が成り立つ。 （ｘ−Ｘ１）^２＋（ｙ−Ｙ１）^２＝（ｔｐ１×ｃ）^２ ・・・（ａ） （ｘ−Ｘ２）^２＋（ｙ−Ｙ２）^２＝（ｔｐ２×ｃ）^２ ・・・（ｂ） （ｘ−Ｘ３）^２＋（ｙ−Ｙ３）^２＝（ｔｐ３×ｃ）^２ ・・・（ｃ） また、各基地局の受信タイミングは、ｔ＝ｔ０＋ｔｓ＋
ｔｐとなるので、基地局ＢＳ１からのＰＮ符号の受信時
刻ｔ１を基準にして、他の基地局ＢＳ２、ＢＳ３からの
ＰＮ符号受信時刻の時間差ｄｔ２、ｄｔ３を式で表す
と、次式のようになる。 ｄｔ２＝（ｔ０＋ｔｓ２＋ｔｐ２）−（ｔ０＋ｔｓ１＋ｔｐ１） ＝ｔｓ２−ｔｓ１＋ｔｐ２−ｔｐ１ ・・・（ｄ） ｄｔ３＝（ｔ０＋ｔｓ３＋ｔｐ３）−（ｔ０＋ｔｓ１＋ｔｐ１） ＝ｔｓ３−ｔｓ１＋ｔｐ３−ｔｐ１ ・・・（ｅ） ここで、各基地局の位置座標（Ｘ１、Ｙ１）、（Ｘ２、
Ｙ２）、（Ｘ３、Ｙ３）と、ＰＮ符号のオフセット時間
ｔｓ１、ｔｓ２、ｔｓ３と、受信時刻の時間差ｄｔ２、
ｄｔ３が与えられれば、未知数ｘ、ｙ、ｔｐ１、ｔｐ
２、ｔｐ３の値は、上記５つの式（ａ）〜（ｅ）から求
めることができる。

【０００７】図３は、上述した原理で位置を測定する特
開平７−１８１２４２号公報に記載された移動端末（移
動局ＭＳ）の受信回路の１例を示す。６２は、パイロッ
ト・チャネルで受信されるＰＮ符号の到来タイミングを
決定するＰＮ符号検出回路であり、シンク・チャネル復
調器６０は、上記ＰＮ符号検出回路６２が検出したＰＮ
符号のタイミングに従ってシンク・チャネル復号用のＰ
Ｎ符号とウォルシュ符号を発生し、シンク・チャネルデ
ータを復調する。

【０００８】この回路例では、通信中の基地局の位置を
示す座標情報とＰＮオフセットがシンク・チャネルで受
信されることを前提としている。また、各基地局が、自
局の座標情報とＰＮオフセットだけでなく、周辺に位置
する他の基地局の座標情報とＰＮオフセットも上記シン
ク・チャネルで送信することを前提としている。ここ
で、ＰＮオフセットは、各基地局に固有の値となってお
り、基地局を識別するための情報となる。また、ＰＮオ
フセットの値に所定の係数を掛けることにより、時刻ｔ
０を基準としたＰＮ符号のオフセット時間を算出でき
る。

【０００９】通信中の基地局がもつＰＮオフセットは、
シンク・チャネル復調器６０に接続されたＰＮオフセッ
ト量抽出回路（上記公報ではＰＮ時間シフト量抽出回
路）６１で抽出され、基地局別受信タイミング抽出回路
（上記公報では基地局別ＰＮ符号タイミング抽出回路）
６３に供給される。また、上記シンク・チャネルで送信
された各基地局の座標情報が、基地局座標情報抽出回路
６６で抽出され、基地局座標出力回路６４でＰＮオフセ
ットと対応づけて記憶される。

【００１０】基地局別受信タイミング抽出回路６３は、
シンク・チャネル復調器６０で復調された基地局（基準
基地局）の受信タイミングと、ＰＮオフセット量抽出回
路６１から受け取ったＰＮオフセットから基準のタイミ
ングを設定し、ＰＮ符号検出器６２から与えられる各Ｐ
Ｎ符号タイミングの相関値に基づいて、各基地局と基準
基地局との受信時間差ｄｔ１、ｄｔ２、…を特定する。
一方、シンク・チャネル復調器より得られた基地局座標
は、基地局座標出力回路６４を介して、位置計算回路６
５に供給される。また、基地局別受信タイミング抽出回
路６３から位置計算回路６５に、各基地局のＰＮ符号オ
フセット時間ｔｓ１、ｔｓ２、…と受信時刻ｔ１、ｔ
２、…が供給され、基地局座標出力回路６４は、上記基
地局座標出力回路６４と基地局別受信タイミング抽出回
路６３から供給されたデータに基づいて、移動局の現在
位置を計算する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】携帯電話システムで
は、そのカバーエリアを拡充するために、通常の基地局
の他にリピータ基地局が設置される場合がある。リピー
タ基地局は、アンテナを介して親局と同様の信号を送受
信し、ケーブル等によって親局と接続される。リピータ
基地局は、屋内や建物密集地域など、親局となる基地局
からの電波が届きにくい場所に設置され、移動端末と親
局との間で送受信信号を中継する。

【００１２】従来、リピータ基地局は、親局からの送信
信号をリピータ基地局圏内に中継しており、パイロット
信号も親局と同じものを送信している。このため、リピ
ータ基地局の圏内に位置して、リピータ基地局と親局の
両方からパイロット信号を受信した移動端末では、同一
の識別信号（パイロット信号）を持つ基地局が複数箇所
に存在しているように見える。上述した特開平７−１８
１２４２号公報に記載された測位システムでは、リピー
タ基地局についての考慮はなされていない。

【００１３】本発明の目的は、リピータ基地局を含む移
動無線システムを利用して、移動端末の現在位置を正確
に測定できる位置測定システムおよび位置測定方法を提
供することにある。本発明の他の目的は、リピータ基地
局と親局の両方から電波を受信した場合でも、移動端末
の現在位置を正確に測定できる位置測定システムおよび
位置測定方法を提供することにある。本発明の更に他の
目的は、リピータ基地局の信号しか受信できない位置に
いても、移動端末の現在位置を正確に測定できる位置測
定システムおよび位置測定方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、リピータ基地局の親局となる基地局か
ら送信されたパイロット信号の受信タイミングと、上記
リピータ基地局から送信されたパイロット信号の受信タ
イミングに関して、パイロット信号の送信元を識別し、
リピータ基地局を１つの基地局として取り扱って、移動
端末の位置測定に利用することを特徴とする。

【００１５】更に具体的に言うと、本発明は、移動端末
が受信する複数の基地局からのパイロット信号の受信タ
イミングと、上記各基地局の位置情報およびパイロット
信号の送信タイミング情報に基づいて、現在位置を算出
する位置測定システムにおいて、上記移動端末が、リピ
ータ基地局の親局となる基地局からのパイロット信号と
上記リピータ基地局から送信されるパイロット信号とを
識別するための手段を有し、リピータ基地局からのパイ
ロット信号の受信タイミングと、該リピータ基地局の位
置情報およびパイロット信号の送信タイミング情報を利
用して、移動端末の位置を算出することを特徴とする。

【００１６】本発明の１実施例では、上記移動端末が、
基地局のうちの１つを介して接続された特定のサーバか
ら、リピータ基地局を含む該移動端末近傍の複数の基地
局の位置情報とパイロット信号の送信タイミング情報を
取得する。また、上記識別手段が、リピータ基地局の親
局となる基地局からのパイロット信号の受信時に検出さ
れた受信タイミングについて、パイロット信号の送信元
が基地局かリピータ基地局かを尤度判定によって識別す
る。

【００１７】本発明の他の特徴は、複数の基地局にネッ
トワークを介して接続されたサーバが、移動端末で検出
した複数の基地局からのパイロット信号の受信タイミン
グと、上記各基地局の位置情報およびパイロット信号の
送信タイミング情報に基づいて、移動端末の現在位置を
算出する端末位置測定システムにおいて、移動端末が、
リピータ基地局を含む複数の基地局からパイロット信号
の受信タイミングを上記サーバに通知するための手段を
有し、上記サーバが、リピータ基地局の親局となる基地
局から送信されたパイロット信号の受信タイミングと上
記リピータ基地局から送信されたパイロット信号の受信
タイミングとを識別し、上記移動端末における上記リピ
ータ基地局からのパイロット信号の受信タイミングと、
該リピータ基地局におけるパイロット信号の送信タイミ
ングおよび位置情報を利用して、移動端末の位置を算出
することにある。

【００１８】また、本発明による位置測定方法は、リピ
ータ基地局の親局となる基地局から送信されたパイロッ
ト信号の受信タイミングと、上記リピータ基地局から送
信されたパイロット信号の受信タイミングに関して、パ
イロット信号の送信元を識別するためのステップと、上
記リピータ基地局を含む複数の基地局からのパイロット
信号の受信タイミングと、上記各基地局の位置情報およ
びパイロット信号の送信タイミングに基づいて、上記移
動端末の位置を算出するステップとを有することを特徴
とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。先ず、リピータ基地局が介在し
た場合の問題点について説明する。図４の（Ａ）、
（Ｂ）は、リピータ基地局の圏内に位置した移動端末に
おけるパイロット信号の受信状態を示す。

【００２０】（Ａ）は、ｔ０を基準タイミングとして、
時刻ｔ１で基地局（親局）からのパイロット信号Ｐ_ＳＢ
を受信し、これより弱いリピータ基地局からのパイロッ
ト信号Ｐ_ＲＰを時刻ｔ1'で受信した場合を示す。（Ｂ）
は、時刻ｔ１で受信した基地局からのパイロット信号Ｐ
_ＳＢよりも、時刻ｔ1'で受信したリピータ基地局からの
パイロット信号Ｐ_ＲＰの方が強かった場合を示す。上記
何れの場合も、移動端末では、同じ基地局からのパイロ
ット信号が異なる伝搬遅延時間で２回受信されたように
見える。

【００２１】図５は、基地局ＢＳ２に接続されたリピー
タ基地局ＲＰ２の圏内にある移動端末ＭＳが、リピータ
基地局ＲＰ２からパイロット信号Ｐ_ＲＰ２と、近傍の基
地局ＢＳ１、ＢＳ３からパイロット信号Ｐ_ＢＳ１、Ｐ
_ＢＳ３を受信した場合の位置測定結果を示す。移動端末
ＭＳが、リピータ基地局ＲＰ２からのパイロット信号Ｐ
_ＲＰ２を基地局ＢＳ２から送信されたパイロット信号と
誤って判断した場合、破線で示すように、パイロット信
号Ｐ_ＲＰ２を基地局ＢＳ２の位置座標とＰＮ符号のオフ
セット時間に関係付けて距離を計算し、移動端末ＭＳの
位置を計算することになる。この場合、端末の現在位置
として、実際の位置Ｐ１とは異なるＰ２が算出される。
本発明は、このように基地局に付随してリピータ基地局
が存在した場合、受信したパイロット信号の発信元が親
局かリピータ基地局かを識別した上で、移動端末の位置
計算を行うようにしたものである。

【００２２】図６は、本発明による位置測定システムの
全体構成の１例を示す。本発明による位置測定システム
は、ネットワーク３に接続された複数の無線基地局１０
（１０−１〜１０−ｎ）と移動端末２０とからなり、基
地局１０のうちの少なくとも１つ（この例では基地局１
０−１）がリピータ基地局１１−１を有し、上記ネット
ワーク３に基地局情報記憶装置２を備えた基地局情報サ
ーバ１が接続されている。

【００２３】本発明では、移動端末２０が、基地局情報
サーバ１から、基地局情報として、接続中の基地局１０
−１およびその周辺に位置した基地局の位置情報とＰＮ
オフセットを入手する。この時、これらの基地局に付随
するリピータ基地局の位置情報とＰＮオフセット情報も
同時に入手し、これらの基地局情報に基づいて、パイロ
ット信号の発生元の確認と位置計算を行う。

【００２４】図７は、移動端末２０が基地局情報サーバ
１から入手する基地局情報４０の１例を示す。基地局情
報４０は、基地局毎の複数のエントリ４０−ｉからな
り、各エントリは、基地局識別子（ＩＤ）４１と、リピ
ータの有無４２と、基地局の位置情報４３と、オフセッ
ト４４とからなる。基地局識別子４１は、基地局番号４
１ａとＰＮオフセット４１ｂで表される。セルラシステ
ムでは、距離的に離れた複数の基地局に同一のＰＮオフ
セットが割当てられるため、システム全体として各基地
局を識別するために、基地局の識別子として基地局番号
４１ａが付される。但し、移動端末の周辺に位置した少
数の基地局に着目した場合、各基地局が互いに異なった
ＰＮオフセットをもっているため、ＰＮオフセットだけ
でも基地局を識別できる。

【００２５】基地局の位置情報４３は、緯度４３ｘと経
度４３ｙを含み、オフセット４４は、ＰＮオフセット４
１ｂとは別に各基地局で必然的に発生する送信パイロッ
ト信号（ＰＮ符号）の遅れ時間を意味している。本発明
の実施例では、上記オフセット４４の値を含めた形で、
前述した式（ｄ）、（ｅ）に相当する時間差を計算す
る。

【００２６】４０−１、４０−２、…は、一般基地局用
のエントリ、４０−１１、４０−１２、…は、リピータ
基地局用のエントリであり、基地局とこれに付随するリ
ピータ基地局との関係は、基地局識別子４１に含まれる
基地局番号とＰＮオフセットによって識別できる。図７
の例では、一般基地局用のエントリにおいて付随するリ
ピータの有無を示し、リピータ基地局用のエントリで
は、リピータの有無４２の値がリピータ無しの状態とな
っているが、このフィールドにリピータ基地局用のエン
トリであることを示す特定の値を設定するようにしても
よい。

【００２７】図１は、移動端末２０の１実施例を示すブ
ロック図である。移動端末２０は、アンテナ２１に接続
された送受信回路２２と、上記送受信回路２２に接続さ
れたページング・チャネル変復調器２３、トラフィック
・チャネル変復調器２４および測位部２５と、上記測位
部２５に接続されたメモリ２６と、上記各変復調器に接
続された制御部２７と、上記制御部２７に接続された尤
度判定部２８および位置計算部２９とからなる。ページ
ング・チャネル変復調器２３とトラフィック・チャネル
変復調器２４は、それぞれのチャネル数に応じた複数の
変復調器からなっている。メモリ２６には、図７に示し
た基地局情報４０と、測位部２５で検出した各基地局か
らのパイロット信号の受信タイミング情報が蓄積され
る。尚、移動端末２０は、電話機能を実現するための送
受話器、表示画面、各種の入力ボタンを備えているが、
これらの要素は本発明の位置測定には直接関係しないた
め、図面では省略されている。

【００２８】測位部２５には、例えば、図３に示したよ
うに、シンク・チャネルから受信した基地局情報（基地
局座標情報とＰＮオフセット）と、シンク・チャネル復
調器で復調された基地局（基準基地局）の受信タイミン
グと、ＰＮ符号検出器で検出したＰＮ符号タイミングの
相関値に基づいて、各基地局の座標、パイロット信号の
ＰＮオフセット、パイロット信号の受信時間を特定する
従来形式の測位部を適用できる。但し、位置計算回路６
５は不要であり、位置計算回路８５への出力は全てメモ
リ２６に送られる。また、基地局情報は、上記シンク・
チャネルに代えて、例えば、ページング・チャネルや、
測位用として用意された他の特別のチャネルから受信す
るようにしてもよい。また、後述するように、制御部２
７からサーバ１に基地局情報の送信を要求し、トラフィ
ック・チャネルから基地局情報を受信してメモリ２６、
若しくはその他の領域に記憶するようにしてもよい。

【００２９】本発明では、測位部２５で検出したパイロ
ット信号の受信タイミングを、例えば、図８に示すよう
に、基地局識別子（ＰＮオフセット）と対応させてメモ
リ２６に記憶する。図４で説明した基地局とリピータ基
地局のパイロット信号の受信タイミングｔ１、ｔ1'につ
いては、例えば、エントリ５０−１で示すように、これ
らの基地局とリピータ基地局がもつ同一のＰＮオフセッ
トに対応させて、ｔ１とｔ1'を１組にして記憶する。受
信タイミングｔ１、ｔ1'と送信元との対応関係は、後述
するように、尤度判定部２８によって判定され、受信タ
イミングと送信元との関係を明らかにした上で、位置計
算部２９による端末位置の計算が実行される。

【００３０】図９は、移動端末２０において、制御部２
７による制御の下に実行される位置測定動作のためのフ
ローチャートを示す。先ず、接続中の基地局を経由し
て、基地局情報サーバ１に基地局情報を要求し、例え
ば、図７に示した周辺基地局の基地局情報を取得し、メ
モリに記憶する（ステップ７１）。次に、測位部２５に
よって、周辺の各基地局（含むリピータ基地局）からの
パイロット信号の受信タイミングを検出する（ステップ
７２）。パイロット信号の受信タイミング検出の詳細に
ついては、図１０で後述する。

【００３１】既に取得済みとなっている基地局情報か
ら、パイロット信号の受信タイミングが検出された基地
局群の中にリピータ基地局、若しくはリピータが接続さ
れている親基地局が含まれているか否かを判定し（ステ
ップ７３）、もし、リピータ基地局がなければ、基地局
情報とパイロット信号の受信タイミングに基づいて、位
置計算部２９により端末位置を計算する（ステップ７
５）。パイロット信号の発信元としてリピータ基地局、
若しくは親基地局が含まれる場合は、図１１で後述する
尤度判定処理によって、パイロット信号と送信元との対
応関係を判定（ステップ７４）した後、位置計算部２９
により端末位置を計算する（ステップ７５）。

【００３２】図１０は、受信タイミング検出（ステップ
７２）の詳細を示す。受信タイミング検出は、ＰＮ符号
検出器６２によってパイロット信号（ＰＮ符号の位相）
を１つの基地局のパイロット信号に設定した状態で、最
初の受信タイミングｔｉ１を検出する（ステップ７２
１）。この時、上記パイロット信号のＰＮオフセットに
基づいて図７の基地局情報４０を参照することにより、
上記基地局に付随したリピータ基地局の有無を判定する
（ステップ７２２）。リピータ基地局がなければ、ＰＮ
符号検出器でパイロット信号（ＰＮ符号の位相）を次の
基地局のパイロット信号に合わせ（ステップ７２５）、
ステップ７２１に戻って、上述した動作を繰り返す。

【００３３】上記基地局に付随してリピータ基地局が存
在している場合は、ＰＮ符号検出器によって一定時間内
に次のパイロット信号が検出されるのを待ち（ステップ
７２３）、パイロット信号が検出された場合は、第２の
受信タイミングｔｉ'として記憶する（ステップ７２
４）。ステップ７２３でパイロット信号が検出しないま
ま一定時間が経過した場合、または、ステップ７２４で
第２の受信タイミングｔｉ'を検出した場合は、パイロ
ット信号を次の基地局のパイロット信号に合わせ（ステ
ップ７２５）、ステップ７２１に戻って、上述した動作
を繰り返す。ステップ７２１、７２４で検出された受信
タイミングは、図８に示した形式で記憶され、全ての基
地局についてパイロット信号の検出動作を完了した時
（ステップ７２５）、受信タイミングの検出処理を終了
する。

【００３４】次に、ステップ７４で行う尤度判定につい
て説明する。基地局に付随してリピータ基地局が存在
し、最初の受信タイミングｔｉと第２の受信タイミング
ｔｉ'が検出された場合は、これらの受信タイミングが
基地局からのパイロット信号の受信タイミングTbsとリ
ピータ基地局からの送パイロット信号の受信タイミング
Trptのどちらに該当するかを尤度計算により判定する。
この場合、（１）タイミングｔｉが基地局からの受信タ
イミングTbsで、タイミングｔｉ'がリピータ基地局から
の受信タイミングTrptとなるケース：C( ti, ti' || Tb
s, Trpt )、（２）タイミングｔｉ'がリピータ基地局か
らの受信タイミングTrptで、タイミングｔｉが基地局か
らの受信タイミングTbsとなるケース：C( ti, ti' || T
rpt, Tbs )、の２つのケースについて、それぞれ尤度計
算を行い、最適となるものを選択する。

【００３５】例えば、位置計算に最小自乗法を用いた場
合、尤度の計算は、以下のようになる。ここでは、信号
の発信元として、リピータ基地局を含めて合計Ｍ個の基
地局が観測され、且つ、測定距離の誤差が正規分布に従
うものと仮定する。また、基準となる基地局の測距結果
をｒ_BASEとし、ｍ番目の基地局の測距結果をｒ_ｍとす
る。ｍ番目の基地局と基準基地局と端末迄の擬似測定距
離差ｒ_dif,mを測距結果ｒ _ｍと基準基地局の測距結果を
ｒ_BASEとの差分を取って

【００３６】

【数１】 と表わす。移動端末の推定位置を(ｘ_cond,ｙ_cond)、ｍ
番目の基地局の位置を（ｘ_ｍ,ｙ_ｍ）、基準基地局の位
置を(ｘ_BASE,ｙ_BASE)とする。各基地局間の擬似距離差
も同じく基準基地局との差分を取って

【００３７】

【数２】 と表わす。ここで、ｄ_ｍは、

【００３８】

【数３】 であり、ｄ_BASEは、

【００３９】

【数４】 である。

【００４０】基準基地局の測定結果が正しいとすると、
正規分布を仮定した系の尤度は、真値との距離の２乗に
比例する。このことから、コスト関数Ｆは次式で表わす
ことができる。

【００４１】

【数５】 従って、パイロット信号の基地局からの受信タイミング
をTbs、リピータ基地局からの受信タイミングをTrptと
した場合、基地局とリピータ基地局の受信タイミングの
組み合わせに対するコスト関数Ｆ_TIMは、

【００４２】

【数６】 で表すことができ、最も尤度の高い基地局とリピータ基
地局の受信タイミングの組み合わせは、

【００４３】

【数７】 を与えるＴ_bs、Ｔ_rptとなる。

【００４４】本発明では、例えば、上述した計算方式を
用いて、最も尤度の高い発信元と受信タイミングの組み
合わせを求めた上で、移動端末の位置を算出する。

【００４５】第２の受信タイミングｔｉ'が検出されな
かった場合は、最初の受信タイミングｔｉが基地局から
の受信タイミングTbsとリピータ基地局からの受信タイ
ミングTrptのどちらに該当するかを尤度計算により判定
する。この場合に計算するケースは、（３）タイミング
ｔｉが基地局からの受信タイミングTbsであるケース：C
( ti || Tbs )、（４）タイミングｔｉがリピータ基地
局からの受信タイミングTrptであるケース： C( ti ||
Trpt )の２つであり、これらの中で尤度の高いケースを
適用する。

【００４６】図１１は、尤度判定ステップ７４の詳細を
示すフローチャートである。先ず、受信タイミングが２
つ検出されたか否かをチェックする（ステップ７４
１）。２つの受信タイミングが検出された場合は、受信
タイミングｔｉが基地局のもの、ｔｉ'がリピータ基地
局のものと仮定して、コスト関数Ｆ１を算出する（ステ
ップ７４２）。次に、受信タイミングｔｉ'が基地局の
もの、ｔｉがリピータ基地局のものと仮定して、コスト
関数Ｆ２を算出し（ステップ７４３）、得られた２つの
コスト関数Ｆ１、Ｆ２の値を比較する（ステップ７４
４）。Ｆ１＜Ｆ２の場合は、ｔｉが基地局、ｔｉ'がリ
ピータ基地局の受信タイミングと決定し（ステップ７４
５）、逆にＦ１＞Ｆ２の場合は、ｔｉ'が基地局、ｔｉ
がリピータ基地局の受信タイミングと決定する（ステッ
プ７４６）。

【００４７】受信タイミングが１つしか検出されなかっ
た場合は、受信タイミングｔｉが基地局のものと仮定し
て、コスト関数Ｆ３を算出する（ステップ７５２）し、
次に、受信タイミングｔｉがリピータ基地局のものと仮
定して、コスト関数Ｆ４を算出し（ステップ７５３）、
２つのコスト関数Ｆ３、Ｆ４の値を比較する（ステップ
７５４）。Ｆ３＜Ｆ４の場合は、ｔｉが基地局の受信タ
イミングと決定し（ステップ７５５）、逆にＦ３＞Ｆ４
の場合は、ｔｉがリピータ基地局の受信タイミングと決
定する（ステップ７５６）。

【００４８】メモリ２６に記憶されたリピータ付き基地
局からのパイロット信号の受信タイミングについて、上
述した尤度判定処理を繰り返し、リピータ付きの全ての
基地局について尤度判定を完了した時（ステップ７６
０）、尤度判定処理を終了して、位置計算ステップ７５
を実行する。位置計算には、リピータ基地局と親局の両
方のデータを使用することができる。

【００４９】以上の実施例では、移動端末２０の周辺に
位置した基地局の情報を基地局情報サーバ１から取得し
たが、測位機能が有効となる特定範囲内の基地局情報を
記憶した専用のメモリを移動端末ユーザに配布し、この
専用メモリを制御部２７に接続して、位置計算に必要な
基地局情報を読み出すようにしてもよい。また、リピー
タ付きの基地局からのパイロット信号の受信タイミング
を検出中に、基地局またはリピータ基地局の何れか一方
のパイロット信号のみが受信された場合、例えば、パイ
ロット信号の検出に適用される閾値を変更するなど、受
信タイミングの検出方法を変えた状態で、もう一方の受
信タイミングを探すようにしてもよい。

【００５０】上述した実施例では、移動端末２０に位置
計算機能を設けたが、移動端末２０の構造を簡単化する
ために、尤度判定部２８と位置計算部２９の機能を図６
に示した基地局情報サーバ１に設けておき、各移動端末
２０の制御部２７から、図８に示したタイミング情報５
０を含む位置計算要求メッセージを基地局情報サーバ１
に送信し、上記基地局情報サーバ１が基地局情報２を利
用して端末位置を算出し、計算結果（端末位置）を要求
元の移動端末に通知するようにしてもよい。端末位置の
計算は、ネットワーク３に接続された上記基地局情報サ
ーバ１とは別の位置計算専用のサーバによって実行する
ようにしてもよい。

【００５１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、移動端末で検出されたパイロット信号の送信
元を確認した上で位置計算を行うようにしているため、
基地局とリピータ基地局が同一のパイロット信号を送信
した場合でも、発信元の誤認による端末位置の誤計算を
防止できる。また、通常の基地局とリピータ基地局の双
方からパイロット信号を受信した場合、リピータ基地局
を１つの基地局として扱うことによって、測位に利用で
きる基地局数を増加することが可能となる。

【００５２】本発明によれば、リピータ基地局の信号と
基地局の信号を区別して端末位置を測定できるため、例
えば、地下街のように、リピータ基地局からの信号しか
受信できない場所においても、端末位置を知ることが可
能となる。これによって、携帯電話で通話可能であるに
もかかわらず、位置測定ができないといった利用者の不
便を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による移動端末の１実施例を示すブロッ
ク図。

【図２】従来公知の移動端末の測位方法を説明するため
の図。

【図３】測位機能を備えた従来の移動端末の回路主要部
の１例を示す図。

【図４】リピータ基地局の圏内に位置した移動端末にお
けるパイロット信号の受信状態を説明するための図。

【図５】リピータ基地局から受信したパイロット信号に
よる位置測定の問題点を説明するための図。

【図６】本発明による位置測定システムの１実施例を示
す全体構成図。

【図７】本発明で位置測定に使用される基地局情報を示
す図。

【図８】本発明において検出されるパイロット信号の受
信タイミングの記憶形式を示す図。

【図９】本発明による位置測定の手順を示すフローチャ
ート。

【図１０】図９における受信タイミング検出７２の詳細
を示すフローチャート。

【図１１】図９における受信タイミング尤度判定７４の
詳細を示すフローチャート。

【符号の説明】

１：基地局情報サーバ、２：基地局情報データベース、
３：ネットワーク、１０：基地局、１１：リピータ基地
局、２０：移動端末、２１：アンテナ、２２：送受信回
路、２３：ページング・チャネル変復調器、２４：トラ
フィック・チャネル変復調器、２５：測位部、２６：メ
モリ、２７：制御部、２８：尤度判定部、２９：位置計
算部、６０：シンク・チャネル復調器、６１：ＰＮオフ
セット抽出回路、６２：ＰＮ符号検出器、６３：基地局
別受信タイミング抽出回路、６４：基地局座標出力回
路、６５：位置計算回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石藤 智昭 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 5J062 AA08 AA09 CC12 FF01 5K067 AA33 BB04 CC10 DD17 EE02 EE10 EE16 HH21 HH23 JJ52

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動端末が受信する複数の基地局からのパ
   イロット信号の受信タイミングと、上記各基地局の位置
   情報およびパイロット信号の送信タイミング情報に基づ
   いて、移動端末の位置を算出する位置測定システムにお
   いて、 上記移動端末が、リピータ基地局の親局となる基地局か
   らのパイロット信号と上記リピータ基地局から送信され
   るパイロット信号とを識別するための手段を有し、リピ
   ータ基地局からのパイロット信号の受信タイミングと、
   該リピータ基地局の位置情報およびパイロット信号の送
   信タイミング情報を利用して、移動端末の位置を算出す
   ることを特徴とする位置測定システム。
2. 【請求項２】前記移動端末が、前記基地局のうちの１つ
   を介して接続された特定のサーバから、前記リピータ基
   地局を含む該移動端末近傍の複数の基地局の位置情報と
   パイロット信号の送信タイミング情報を取得することを
   特徴とする請求項１に記載の位置測定システム。
3. 【請求項３】前記識別手段が、リピータ基地局の親局と
   なる基地局からのパイロット信号の受信時に検出された
   受信タイミングについて、パイロット信号の送信元が基
   地局かリピータ基地局かを尤度判定によって識別するこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位置測
   定システム。
4. 【請求項４】それぞれ固有のタイミングでパイロット信
   号を送信する複数の基地局と、 上記複数の基地局にネットワークを介して接続されたサ
   ーバと、 近傍の複数の基地局からパイロット信号を選択的に受信
   する移動端末とからなり、 上記サーバが、移動端末で検出した複数の基地局からの
   パイロット信号の受信タイミングと、上記各基地局の位
   置情報およびパイロット信号の送信タイミング情報に基
   づいて、移動端末の現在位置を算出する端末位置測定シ
   ステムにおいて、 上記基地局のうちの少なくとも１つがリピータ基地局を
   有し、 上記移動端末が、リピータ基地局を含む複数の基地局か
   らパイロット信号の受信タイミングを上記サーバに通知
   するための手段を有し、 上記サーバが、リピータ基地局の親局となる基地局から
   送信されたパイロット信号の受信タイミングと上記リピ
   ータ基地局から送信されたパイロット信号の受信タイミ
   ングとを識別するための手段を有し、上記移動端末にお
   ける上記リピータ基地局からのパイロット信号の受信タ
   イミングと、該リピータ基地局におけるパイロット信号
   の送信タイミングおよび位置情報を利用して、移動端末
   の位置を算出することを特徴とする位置測定システム。
5. 【請求項５】移動端末が受信する複数の基地局からのパ
   イロット信号の受信タイミングと、上記各基地局の位置
   情報およびパイロット信号の送信タイミング情報に基づ
   いて、上記移動端末の位置を算出する端末位置の測定方
   法において、 リピータ基地局の親局となる基地局から送信されたパイ
   ロット信号の受信タイミングと、上記リピータ基地局か
   ら送信されたパイロット信号の受信タイミングに関し
   て、パイロット信号の送信元を識別するためのステップ
   と、 上記リピータ基地局を含む複数の基地局からパイロット
   信号の受信タイミングと、上記各基地局の位置情報およ
   びパイロット信号の送信タイミングに基づいて、上記移
   動端末の位置を算出するステップとを有することを特徴
   とする位置測定方法。