JP2004045042A - 位置算出装置及び位置算出方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】伝搬損を小さくして位置検出における精度を向上させること。
【解決手段】タイミング情報検出部３０５は、受信信号よりタイミング情報を取り出す。仰角推定部３０８は、タイミング情報より基地局装置から信号を送信して移動局装置に届くまでの時間を求めるとともに、移動局装置と基地局装置のアンテナ１０３高との仰角を求める。相互結合補正部３０９は、仰角を用いて相互結合の補正を行う。重み付け合成部３０３は、相互結合の補正結果を用いて、受信信号を重み付け合成する。角度検出部３０４は、重み付け合成後の受信信号より、水平面における移動局装置が存在する正面方向に対する角度を検出する。位置検出情報送信部３０６は、タイミング情報及び角度情報を合成してロケーションサーバへ送信する。
【選択図】 図３
【解決手段】タイミング情報検出部３０５は、受信信号よりタイミング情報を取り出す。仰角推定部３０８は、タイミング情報より基地局装置から信号を送信して移動局装置に届くまでの時間を求めるとともに、移動局装置と基地局装置のアンテナ１０３高との仰角を求める。相互結合補正部３０９は、仰角を用いて相互結合の補正を行う。重み付け合成部３０３は、相互結合の補正結果を用いて、受信信号を重み付け合成する。角度検出部３０４は、重み付け合成後の受信信号より、水平面における移動局装置が存在する正面方向に対する角度を検出する。位置検出情報送信部３０６は、タイミング情報及び角度情報を合成してロケーションサーバへ送信する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信相手の位置を算出する位置算出装置及び位置算出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラーシステムにおいては、移動局装置の位置を検出し、検出した位置情報を用いて、種々のサービスを提供している。従来のセルラーシステムは、基地局装置から送信する信号を移動局装置が受信するまでの時間及び受信信号より算出した基地局装置の正面方向に対する移動局装置の存在する角度を用いて、移動局装置の位置を検出している。角度は、複数のアンテナを用いて検出しており、このためアンテナ素子間で相互結合が発生する。したがって、任意の方向に指向性を形成するためには、相互結合を補正する必要がある。相互結合の影響は、移動局装置からの信号が基地局装置に到達する際の仰角によって変化する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の基地局装置においては、移動局装置が基地局装置のすぐ側に存在する場合においても、移動局装置が基地局装置の遠方に存在する場合と同様に検出した角度を用いて移動局装置の位置を算出するため、位置検出における精度が悪くなるという問題がある。また、最初に移動局装置の位置を考慮せずに設定した仰角のみを用いて相互結合の補正を行うため、設定した仰角と実際の仰角との差が大きい場合は、任意の方向へ指向性を形成することが困難になり、角度情報の精度が悪くなるととともに、精度が悪い角度情報を用いることにより位置検出における精度が悪くなるという問題がある。仰角の影響を少なくするために、基地局装置のアンテナを低くする方法も考えられるが、アンテナを低くした場合は、セル全域における移動局装置との信号の送受信の際に見通し外となる確率が高くなり、伝搬損が大きくなって通信が困難になるという問題がある。
【０００４】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、伝搬損を小さくして位置検出における精度を向上させることができる位置算出装置及び位置算出方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の位置算出装置は、通信相手が存在する正面方向に対する水平面における第１の角度を角度情報として受信信号より検出する角度抽出手段と、前記通信相手までの距離を距離情報として受信信号より検出する距離抽出手段と、前記距離情報がしきい値未満の場合は前記角度情報の重み付けを小さくして前記角度情報と前記距離情報とにより前記通信相手の位置を算出する位置算出手段と、を具備する構成を採る。
【０００６】
この構成によれば、距離情報がしきい値未満の場合は通信相手がすぐ側に存在しているものと推測でき、この場合には角度情報の重み付けを小さくして位置検出を行うため、正確な通信相手の位置を求めることができる。
【０００７】
本発明の位置算出装置は、通信相手までの距離を距離情報として受信信号より検出する距離情報検出手段と、垂直面における第２の角度を用いて相互結合を補正する相互結合補正手段と、相互結合を補正した後に受信信号に対して重み付けをして前記受信信号を合成する重み付け合成手段と、通信相手が存在する正面方向に対する前記垂直面に垂直な水平面における第１の角度を角度情報として重み付け合成後の受信信号より検出する角度検出手段と、前記角度情報と前記距離情報若しくは前記距離情報を用いて前記通信相手の位置を算出する位置算出手段と、を具備する構成を採る。
【０００８】
この構成によれば、垂直方向における第２の角度を用いて相互結合の補正を行うため、所望の方向に指向性を形成することができ、角度検出が精度良くできて正確な通信相手の位置を求めることができる。
【０００９】
本発明の位置算出装置は、前記第２の角度を０度に設定する仰角設定手段を有し、前記位置算出手段は、前記距離情報が前記しきい値未満の場合は前記距離情報より前記通信相手の位置を算出し、前記距離情報が前記しきい値以上の場合は前記距離情報と前記角度情報より前記通信相手の位置を算出する構成を採る。
【００１０】
この構成によれば、垂直方向における第２の角度を０度に固定して相互結合の影響を補正するため位置算出の処理の速度が速くなり、さらに、距離情報より通信相手がすぐ側に存在する場合には信頼のおけない角度情報を用いずに距離情報のみを用いて通信相手の位置を算出するため、正確な通信相手の位置を求めることができる。
【００１１】
本発明の位置算出装置は、前記第２の角度はアンテナと前記通信相手との仰角とし、前記位置算出手段は、前記仰角が所定角度以上の場合は前記仰角が所定角度未満の場合と比較して前記角度情報の重み付けを小さくして前記角度情報と前記距離情報とにより前記通信相手の位置を算出する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、実際の通信相手と受信装置のアンテナとの仰角に基づいて相互結合の影響の補正を行うため、所望の方向に指向性を形成することができるとともに、通信相手が移動する最中においても指向性を移動中の通信相手に追従させることができ、通信相手が移動している場合であっても通信相手の位置を精度良く求めることができる。
【００１３】
本発明の位置算出装置は、前記距離情報としきい値とを比較する比較手段を有し、前記仰角は前記距離情報より求めるとともに、前記位置算出手段は前記距離情報が前記しきい値未満の場合に前記仰角は所定角度以上とし、前記距離情報が前記しきい値以上の場合に前記仰角は所定角度未満であるとして前記通信相手の位置を算出する構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、通信相手との距離を求める際に用いる距離情報を用いて仰角も求めるため、仰角を求めるための新たな情報用信号が不要になって、少ない伝送容量の信号にて精度良く通信相手の位置を検出することができる。
【００１５】
本発明の受信装置は、上記のいずれかの位置算出装置を具備する構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、自分が通信を行っている通信相手の位置を、精度良く求めることができる。
【００１７】
本発明の制御局装置は、上記位置算出装置を具備する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、タイミング情報がしきい値未満である場合は、角度情報の重み付けを小さくして移動局装置の位置を算出するため、移動局装置の位置に関わらず、制御局装置において正確な移動局装置の位置を求めることができる。
【００１９】
本発明の位置算出方法は、通信相手が存在する正面方向に対する水平方向における第１の角度を角度情報として受信信号より検出する角度検出工程と、前記通信相手から送信される距離情報を検出する距離情報検出工程と、前記距離情報が前記しきい値未満の場合は前記角度情報の重み付けを小さくして前記角度情報と前記距離情報とにより前記通信相手の位置を算出する位置算出工程と、を具備することである。
【００２０】
この方法によれば、タイミング情報がしきい値未満である場合は、角度情報の重み付けを小さくして移動局装置の位置を算出するため、移動局装置が基地局装置のすぐ側に存在する場合でも、精度良く移動局装置の位置を算出でき、正確な移動局装置の位置を求めることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、移動局装置から送信されるタイミング情報のみを用いて、まず移動局装置が存在する大まかな位置を求め、求めた位置より移動局装置が基地局装置のすぐ側に存在すると判断した場合には、角度情報の重み付けを小さくして、角度情報及びタイミング情報を用いて正確な移動局装置の位置を算出することである。また、移動局装置からの信号が基地局装置に到達する際の実際の仰角に基づいてアンテナ素子間の相互結合を補正することにより、任意の方向に指向性を形成することによって受信した受信信号より移動局装置の位置を算出することである。
【００２２】
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。
【００２３】
（実施の形態１）
図１及び図２は、移動局装置と基地局装置との位置関係を示した図であり、図３及び図４は、位置算出装置の構成を示すブロック図であり、図５は、位置算出装置の動作を示すフロー図である。
【００２４】
本実施の形態においては、図１及び図２に示すように、移動局装置１０２−１、１０２−２からの送信信号を基地局装置１０１のアンテナ１０３にて受信する場合について説明する。移動局装置１０２−１は基地局装置１０１の側に存在しており、移動局装置１０２−２は基地局装置１０１の遠方に存在している。図１に示すように、移動局装置１０２−１からの送信信号が基地局装置１０１のアンテナ１０３に到達する際の仰角Ｌ１は、移動局装置１０２−２からの送信信号が基地局装置１０１のアンテナ１０３に到達する際の仰角Ｌ２に比べて大きくなる。なお、図２は、図１を上から見た図であり、また図１は便宜上アンテナ１０３を１本しか記載していないが、複数本備えているものとする。
【００２５】
位置算出装置は、第１の位置算出装置３１３と第２の位置算出装置４０１とから構成されており、第１の位置算出装置３１３と第２の位置算出装置４０１とは、同軸ケーブル等の有線により接続されている。
【００２６】
最初に、第１の位置算出装置３００の構成について、図３を用いて説明する。第１の位置算出装置３００は、アンテナ１０３、送受信分波器３０１、受信ＲＦ部３０２、重み付け合成部３０３、角度検出部３０４、タイミング情報検出部３０５、位置検出情報送信部３０６、受信信号復調部３０７、相互結合補正部３０９、送信信号生成部３１０、重み付け分離部３１１及び送信ＲＦ部３１２とから主に構成される。
【００２７】
送受信分波器３０１は、アンテナ１０３から受信した受信信号を受信ＲＦ部３０２へ出力する。また、送信ＲＦ部３１２から入力する送信信号をアンテナ１０３より送信する。
【００２８】
受信ＲＦ部３０２は、アンテナ１０３にて受信した移動局装置１０２−１、１０２−２からのタイミング情報を含む送信信号を受信して、無線周波数から中間周波数に周波数変換をして重み付け合成部３０３及びタイミング情報検出部３０５へ出力する。タイミング情報とは、Ｗ−ＣＤＭＡ／ＴＤＤ方式においてはＴｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅと呼ばれる情報であり、ブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）上で基地局装置１０１から報知する送信電力と移動局装置側の受信電力との差を移動局装置において求め、求めた送信電力と受信電力との差より伝搬損を求め、求めた伝搬損から伝搬遅延を算出して、チップ単位の算出した結果を移動局装置から基地局装置へ通知するものである。
【００２９】
重み付け合成部３０３は、受信ＲＦ部３０２から入力した複数のアンテナ１０３にて受信した各々の受信信号に対して所定のアルゴリズムを用いて重み付けを行い、重み付けを行った後に複数の受信信号を合成し、合成した受信信号を受信信号復調部３０７へ出力する。また、受信信号を合成する際には、相互結合補正部３０９より入力する実際の仰角を用いた相互結合の補正を用いて合成を行う。
【００３０】
角度検出部３０４は、重み付け合成部３０３から入力する重み付け合成後の受信信号より、水平面における移動局装置１０２−１、１０２−２が存在する正面方向２０１に対する移動局装置１０２−１、１０２−２が存在する第１の角度である角度θを検出し、検出した角度θを角度情報として位置検出情報送信部３０６へ出力する。
【００３１】
距離検出手段であるタイミング情報検出部３０５は、受信ＲＦ部３０２から入力した受信信号よりタイミング情報を取り出して、取り出したタイミング情報を用いて移動局装置と基地局装置との距離を求め、求めた距離を距離情報として位置検出情報送信部３０６へ出力する。タイミング情報は、基地局装置１０１が送信信号を送信してから移動局装置１０２−１、１０２−２に届くまでの時間である。一般に、タイミング情報は、移動局装置と基地局装置との距離が近い方が誤差は少ない。また、基地局装置と移動局装置との距離は、タイミング情報より求めることができ、まず、基地局装置１０１を原点として移動局装置が存在する位置座標（ｘ±ｍ，ｙ±ｎ）を求め、位置座標（ｘ±ｍ，ｙ±ｎ）より距離（ｘ２＋ｙ２）１／２を求める。なお、位置座標は、（ｘ，ｙ）を中心として、ｘについてはｍ及びｙについてｎの誤差範囲を設ける。
【００３２】
位置検出情報送信部３０６は、角度検出部３０４から入力する角度情報とタイミング情報検出部３０５から入力するタイミング情報を合成して位置情報を作成し、作成した位置情報を同軸ケーブル等の有線により第２の位置算出装置４０１の位置検出情報受信部４０２へ出力する。なお、位置検出情報送信部３０６から位置検出情報受信部４０２への位置情報の送信は、無線であっても良い。
【００３３】
相互結合補正部３０９は、あらかじめ設定しておいた仰角を用いて相互結合の補正を行い、相互結合の補正値を重み付け合成部３０３へ出力する。なお、相互結合は、一方のアンテナから放射されたエネルギーが他方のアンテナに入り込むことにより生じるものである。相互結合の影響によってアンテナ利得が増減し、意図した指向性を形成することが困難となるため、補正を行う必要がある。
【００３４】
受信信号復調部３０７は、重み付け合成部３０３から入力する合成後の受信信号に対して復調処理を施して所望の受信データを得る。
【００３５】
送信信号生成部３１０は、送信データを送信信号にして重み付け分離部３１１へ出力する。
【００３６】
重み付け分離部３１１は、送信信号生成部３１０から入力した送信信号に対して所定のアルゴリズムを用いて重み付けを行い、重み付けを行った後に複数の送信信号に分離し、分離した送信信号を各々送信ＲＦ部３１２へ出力する。また、送信信号を分離する際には、相互結合補正部３０９より入力する実際の仰角を用いた相互結合の補正を用いて分離を行う。
【００３７】
送信ＲＦ部３１２は、重み付け分離部３１１から入力する送信信号に対して、中間周波数から無線周波数へ周波数変換して、送受信分波器３０１へ出力する。
【００３８】
次に、第２の位置算出装置４０１の構成について、図４を用いて説明する。第２の位置算出装置４０１の役割は位置情報の管理であり、種々の位置情報を用いるサービスの提供において用いられるものである。
【００３９】
第２の位置算出装置４０１は、位置検出情報受信部４０２、角度情報抽出部４０３、タイミング情報抽出部４０４、位置算出部４０６及びタイミング情報しきい値判定部４０５とから主に構成される。
【００４０】
位置検出情報受信部４０２は、基地局装置１０１の位置検出情報送信部３０６から入力する位置検出情報を受け取って角度情報抽出部４０３及びタイミング情報抽出部４０４へ出力する。
【００４１】
角度抽出手段である角度情報抽出部４０３は、位置検出情報受信部４０２から入力する位置検出情報より水平面における基地局装置１０１の正面方向２０１に対する移動局装置が存在する角度θの角度情報を抽出して位置算出部４０６へ出力する。
【００４２】
距離抽出手段であるタイミング情報抽出部４０４は、位置検出情報受信部４０２から入力する位置検出情報よりタイミング情報を抽出して、抽出したタイミング情報を位置算出部４０６及びしきい値判定部４０５へ出力する。
【００４３】
比較手段であるしきい値判定部４０５は、タイミング情報抽出部４０４から入力するタイミング情報とあらかじめ設定したしきい値とを比較し、比較結果を位置算出部４０６へ出力する。なお、タイミング情報と光の速度より基地局装置から移動局装置までの距離を求め、求めた距離をしきい値と比較するようにしても良い。
【００４４】
位置算出部４０６は、角度情報抽出部４０３から入力する角度θ、タイミング情報抽出部４０４から入力するタイミング情報及びしきい値判定部４０５から入力する判定結果を用いて、正確な移動局装置の位置を算出して位置情報を得る。即ち、タイミング情報がしきい値未満の場合は、移動局装置は側に存在するものと推測できるため、仰角θは大きいと推測できる。一方、タイミング情報がしきい値以上の場合は、移動局装置は遠方に存在するものと推測できるため、仰角は小さいと推測できる。
【００４５】
したがって、タイミング情報がしきい値未満の場合は、タイミング情報がしきい値以上の場合に比べて角度情報の重み付けを小さくして移動局装置の位置を算出する。具体的には、しきい値判定部４０５における判定の結果、タイミング情報がしきい値以上である場合は、角度情報抽出部４０３から入力する角度θは信頼のおけるものであるため、タイミング情報より求めた位置座標（ｘ±ｍ，ｙ±ｎ）の領域において、角度θの線上のみに限定して移動局装置の位置を算出する。なお、Ｘは図２における縦方向の座標であり、Ｙは図２における横方向の座標である。一方、しきい値判定部４０５における判定の結果、タイミング情報がしきい値未満である場合は、角度情報抽出部４０３から入力する角度θは信頼のおけない情報であるため、タイミング情報より求めた位置座標（ｘ±ｍ，ｙ±ｎ）の領域とθ±ｐの領域とのいずれか面積の小さい方を選択して移動局装置の位置を算出する。このようにして求めた位置情報は、位置情報を利用するサービス（ロケーションクライアント）に出力される。なお、タイミング情報をしきい値と比較せずに、タイミング情報若しくは他の方法にて求めた仰角としきい値とを比較しても良い。この場合には、仰角が所定角度未満の場合は、仰角が所定角度以上の場合に比べて角度情報の重み付けを小さくして通信相手の位置を算出する。
【００４６】
次に、第２の位置算出装置４０１の動作について、図５を用いて説明する。最初に、第２の位置算出装置４０１は、位置検出情報受信部４０２において位置検出情報を受信する（ステップ（以下「ＳＴ」と記載する）５０１）。次に、角度情報抽出部４０３において、角度情報を抽出する（ＳＴ５０２）。次に、タイミング情報抽出部４０４において、タイミング情報を抽出し（ＳＴ５０３）、タイミング情報を距離に換算する（ＳＴ５０４）。次に、しきい値判定部４０５において、換算した距離があらかじめ設定したしきい値以上であるか否かを判定する（ＳＴ５０５）。換算した距離がしきい値以上の場合は、角度情報を角度θとする（ＳＴ５０６）。一方、ＳＴ５０５において、換算した距離がしきい値未満の場合は、角度情報を角度θ±ｐとする（ＳＴ５０７）。次に、タイミング情報と角度情報を加算して（ＳＴ５０８）、位置情報に変換する（ＳＴ５０９）。なお、ＳＴ５０６からＳＴ５０９までの処理は、位置算出部４０６において行う。
【００４７】
このように、本実施の形態の位置算出装置及び位置算出方法によれば、移動局装置が基地局装置の側に存在しているために角度情報に信頼性がない場合には、角度情報の重み付けを小さくして移動局装置の位置を算出するため、移動局装置の位置を精度良く求めることができる。また、角度情報の重み付けを小さくするか否かは、タイミング情報がしきい値を超えているか否かにより判断するため、簡単な方法にて重み付けするか否かを判定できる。また、角度情報とタイミング情報を第１の位置算出装置３００で検出することで、基地局で受信した詳細な情報を活用することができるうえ、第１の位置算出装置３００から第２の位置算出装置４０１へ出力する信号を算出結果のみと最小限で済ませられるため、効率よく位置精度の向上を図ることができる。
【００４８】
（実施の形態２）
図６は、本実施の形態２に係る第１の位置算出装置６００の構成を示す図である。本実施の形態においては、仰角推定部６０１を設ける構成が図３と相違しており、その他の構成は図３と同一構成であるため、同一の符号を付してその説明は省略する。なお、第２の位置算出装置は、図４と同一構成であるのでその説明は省略する。
【００４９】
図７は、各仰角における指向性パターンの一例を示した図であり、実線は仰角０度の場合の指向性パターン、破線は仰角２０度の場合の指向性パターン及び一点鎖線は仰角４０度の場合の指向性パターンである。図７に示すように、仰角０度の場合が最も正面方向に対して広い領域の指向性パターンを形成でき、仰角が大きくなるほど正面方向に形成される指向性の領域は小さくなる。
【００５０】
タイミング情報検出部３０５は、受信ＲＦ部３０２から入力した受信信号よりタイミング情報を取り出して、取り出したタイミング情報を用いて移動局装置と基地局装置との距離を求め、求めた距離を距離情報として仰角推定部６０１及び位置検出情報送信部３０６へ出力する。
【００５１】
仰角推定部６０１は、タイミング情報検出部３０５から入力するタイミング情報及び光の速度を用いて、基地局装置１０１と移動局装置との距離を算出する。そして、算出した距離と基地局装置１０１のアンテナ１０３の高さから、角度θを求めた際の水平面に対して垂直な垂直面における第２の角度である仰角を求めて、求めた仰角を相互結合補正部３０９へ出力する。角度θが、移動局装置と基地局装置のアンテナとの仰角である。
【００５２】
相互結合補正部３０９は、仰角推定部６０１から入力する推定した仰角より相互結合の補正を行い、相互結合の補正値を重み付け合成部３０３へ出力する。
【００５３】
このように、本実施の形態の位置算出装置及び位置算出方法は、タイミング情報に基づいて求めた仰角を用いて相互結合の補正を行うため、任意の方向に指向性を形成することができて、角度検出の精度を向上させることができる。また、角度検出の精度を向上させることにより、移動局装置の位置を精度良く求めることができる。また、実際の仰角を相互結合の補正に用いることにより、仰角の影響を少なくすることができるため、基地局装置１０１のアンテナ１０３の高さを低くする必要がなくなって伝搬損を小さくすることができ、これにより通信が困難になることを防止することができる。
【００５４】
なお、本実施の形態においては、第２の位置算出装置は、タイミング情報をしきい値と比較して、タイミング情報がしきい値未満の場合には角度情報の重み付けを小さくすることとしたが、しきい値判定部をなくして、角度情報に重み付けをしないで角度情報とタイミング情報より移動局装置の位置を算出するようにしても良い。
【００５５】
（実施の形態３）
図８は、本実施の形態３に係る第１の位置算出装置８００の構成を示す図である。なお、図３と同一構成の部分は、図３と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
角度検出部３０４は、相互結合補正部３０９から入力する角度と重み付け合成部３０３から入力する重み付け合成後の受信信号を用いて角度情報を求め、求めた角度情報を位置検出情報送信部３０６へ出力する。
【００５７】
タイミング情報検出部３０５は、受信ＲＦ部３０２から入力する受信信号よりタイミング情報を検出して、検出したタイミング情報を位置検出情報送信部３０６及び重み付け合成部３０３へ出力する。
【００５８】
相互結合補正部３０９は、あらかじめ想定される複数の仰角における相互結合の補正値を求め、求めた仰角、基地局装置１０１の正面方向２０１に対する移動局装置１０２−１、１０２−２が存在する角度及び相互結合の補正値の関係を求め、求めた関係を参照テーブルに記憶しておく。そして、実際の角度を検出する際には、実際の仰角に近いほど大きな電力で検出することができるため、評価関数が最大となった角度を角度検出部３０４へ出力する。
【００５９】
重み付け合成部３０３は、相互結合補正部３０９より入力する評価関数が最大となる仰角における相互結合の補正値及びタイミング情報検出部３０５から入力するタイミング情報を用いて、受信ＲＦ部３０２から入力する受信信号を重み付けした後に合成して、受信信号復調部３０７へ出力するとともに角度検出部３０４へ出力する。
【００６０】
このように、本実施の形態の位置算出装置及び位置算出方法によれば、参照テーブルより評価関数が最大となる角度情報を選択して位置情報を得るので、角度検出の精度を向上させることができる。また、複数の仰角の中から最も実際の仰角に近い仰角を用いて相互結合の補正を行うので、任意の方向に指向性を形成することができて、角度検出の精度を向上させることができる。また、角度検出の精度を向上させることにより、移動局装置の位置を精度良く求めることができる。また、参照テーブルを参照することによって選択した角度情報を用いて位置情報を得るので、移動局装置の位置を検出する速度を速くすることができる。また、移動局装置が基地局装置の側に存在しているために角度情報に信頼性がない場合には、角度情報の重み付けを小さくして角度情報とタイミング情報とを合成するので、移動局装置の位置を精度良く求めることができる。また、実際の仰角を相互結合の補正に用いることにより、基地局装置１０１のアンテナ１０３の高さを低くする必要がなく、伝搬損を小さくすることができるため、通信が困難になることを防止することができる。
【００６１】
（実施の形態４）
図９は、本実施の形態４に係る第１の位置算出装置９００の構成を示す図である。なお、図３と同一構成の部分は、図３と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
位置算出装置９００における水平面基準相互結合補正部９０１は、第２の角度である仰角を０度とする水平面方向を基準にして相互結合の補正を行って重み付け合成部３０３へ出力する。
【００６３】
仰角推定部９０２は、仰角を０度に設定し、設定した仰角を水平面基準相互結合補正部９０１へ出力する。
【００６４】
第２の位置算出装置４０１における位置算出部４０６は、しきい値判定部４０５から通信相手と基地局装置との距離がしきい値未満であるとの判定結果が入力する場合は、移動局装置は基地局装置のすぐ側に存在するものと判断する。この場合には、実際の仰角を用いて相互結合の補正を行っていないことより、角度情報は信頼のおけないものである。一方、タイミング情報は、移動局装置がすぐ側に存在する場合は誤差が少ないため、角度情報抽出部４０３から入力する角度情報は用いずに、タイミング情報抽出部４０４から入力するタイミング情報のみを用いて、移動局装置の位置を算出する。一方、位置算出部４０６は、しきい値判定部４０５から通信相手と基地局装置１０１との距離がしきい値以上であるとの判定結果が入力する場合は、移動局装置は基地局装置の遠方に存在するものと判断する。この場合には、角度情報抽出部４０３から入力する角度情報とタイミング情報抽出部４０４から入力するタイミング情報の両方を用いて、移動局装置の位置を算出する。
【００６５】
このように、本実施の形態の位置算出装置及び位置算出方法によれば、タイミング情報より移動局装置が基地局装置の遠方に存在するものと判断する場合は、仰角０度の水平面を基準にして相互結合の補正を行って指向性を形成して得た角度情報とタイミング情報より位置情報を得るとともに、移動局装置が基地局装置のすぐ側に存在するものと判断する場合は、信頼のおけない角度情報を用いずにタイミング情報のみを用いて位置情報を得るので、移動局装置の位置を精度良く求めることができる。また、仰角０度の水平面を基準にして相互結合の補正を行い、移動局装置が基地局装置のすぐ側に存在するものと判断する場合は、信頼のおけない角度情報を用いずにタイミング情報のみを用いて位置情報を得るので、基地局装置１０１のアンテナ１０３の高さを低くする必要がなく、伝搬損を小さくすることができるため、通信が困難になることを防止することができる。また、タイミング情報を受信する度に仰角の推定を行う必要がなく、仰角０度の水平面を基準にして相互結合の補正を行うため、移動局装置の位置を求める処理の速度を早くすることができる。
【００６６】
なお、上記実施の形態１から実施の形態３においては、位置算出部４０６にて位置情報を算出する際に角度情報とタイミング情報の両方を用いることとしたが、粗い精度の位置情報で良い場合は、タイミング情報のみを用いて位置情報を算出するようにしても良い。また、基地局装置１０１にて検出した位置情報は、第２の位置算出装置４０１へ送信して、第２の位置算出装置４０１にて角度情報の重み付けを行って位置情報を得ることとしたが、第２の位置算出装置４０１を設けずに、基地局装置１０１内で角度情報の重み付けを行って位置情報を得るようにしても良い。また、第１の位置算出装置３００、６００、８００、９００及び第２の位置算出装置４０１は、受信装置に適用することが可能である。また、第１の位置算出装置３００、６００、８００、９００は基地局装置に適用することが可能である。また、第２の位置算出装置４０１は、制御局装置若しくはロケーションサーバ等の基地局装置の上位局装置に適用することが可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、伝搬損を小さくして位置検出における精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基地局装置と移動局装置との関係を示した図
【図２】基地局装置と移動局装置との関係を示した図
【図３】本発明の実施の形態１に係る第１の位置算出装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１に係る第２の位置算出装置の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１に係る第２の位置算出装置の動作を示すフロー図
【図６】本発明の実施の形態２に係る第１の位置算出装置の構成を示すブロック図
【図７】仰角と指向性形成との関係を示す図
【図８】本発明の実施の形態３に係る第１の位置算出装置の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態４に係る第１の位置算出装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０１ 基地局装置
１０２−１、１０２−２ 移動局装置
１０３ アンテナ
３００ 第１の位置算出装置
３０３ 重み付け合成部
３０４ 角度検出部
３０５ タイミング情報検出部
３０６ 位置検出情報送信部
３０９ 相互結合補正部
４０１ 第２の位置算出装置
４０２ 位置検出情報受信部
４０３ 角度情報抽出部
４０４ タイミング情報抽出部
４０５ しきい値判定部
４０６ 位置算出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信相手の位置を算出する位置算出装置及び位置算出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セルラーシステムにおいては、移動局装置の位置を検出し、検出した位置情報を用いて、種々のサービスを提供している。従来のセルラーシステムは、基地局装置から送信する信号を移動局装置が受信するまでの時間及び受信信号より算出した基地局装置の正面方向に対する移動局装置の存在する角度を用いて、移動局装置の位置を検出している。角度は、複数のアンテナを用いて検出しており、このためアンテナ素子間で相互結合が発生する。したがって、任意の方向に指向性を形成するためには、相互結合を補正する必要がある。相互結合の影響は、移動局装置からの信号が基地局装置に到達する際の仰角によって変化する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の基地局装置においては、移動局装置が基地局装置のすぐ側に存在する場合においても、移動局装置が基地局装置の遠方に存在する場合と同様に検出した角度を用いて移動局装置の位置を算出するため、位置検出における精度が悪くなるという問題がある。また、最初に移動局装置の位置を考慮せずに設定した仰角のみを用いて相互結合の補正を行うため、設定した仰角と実際の仰角との差が大きい場合は、任意の方向へ指向性を形成することが困難になり、角度情報の精度が悪くなるととともに、精度が悪い角度情報を用いることにより位置検出における精度が悪くなるという問題がある。仰角の影響を少なくするために、基地局装置のアンテナを低くする方法も考えられるが、アンテナを低くした場合は、セル全域における移動局装置との信号の送受信の際に見通し外となる確率が高くなり、伝搬損が大きくなって通信が困難になるという問題がある。
【０００４】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、伝搬損を小さくして位置検出における精度を向上させることができる位置算出装置及び位置算出方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の位置算出装置は、通信相手が存在する正面方向に対する水平面における第１の角度を角度情報として受信信号より検出する角度抽出手段と、前記通信相手までの距離を距離情報として受信信号より検出する距離抽出手段と、前記距離情報がしきい値未満の場合は前記角度情報の重み付けを小さくして前記角度情報と前記距離情報とにより前記通信相手の位置を算出する位置算出手段と、を具備する構成を採る。
【０００６】
この構成によれば、距離情報がしきい値未満の場合は通信相手がすぐ側に存在しているものと推測でき、この場合には角度情報の重み付けを小さくして位置検出を行うため、正確な通信相手の位置を求めることができる。
【０００７】
本発明の位置算出装置は、通信相手までの距離を距離情報として受信信号より検出する距離情報検出手段と、垂直面における第２の角度を用いて相互結合を補正する相互結合補正手段と、相互結合を補正した後に受信信号に対して重み付けをして前記受信信号を合成する重み付け合成手段と、通信相手が存在する正面方向に対する前記垂直面に垂直な水平面における第１の角度を角度情報として重み付け合成後の受信信号より検出する角度検出手段と、前記角度情報と前記距離情報若しくは前記距離情報を用いて前記通信相手の位置を算出する位置算出手段と、を具備する構成を採る。
【０００８】
この構成によれば、垂直方向における第２の角度を用いて相互結合の補正を行うため、所望の方向に指向性を形成することができ、角度検出が精度良くできて正確な通信相手の位置を求めることができる。
【０００９】
本発明の位置算出装置は、前記第２の角度を０度に設定する仰角設定手段を有し、前記位置算出手段は、前記距離情報が前記しきい値未満の場合は前記距離情報より前記通信相手の位置を算出し、前記距離情報が前記しきい値以上の場合は前記距離情報と前記角度情報より前記通信相手の位置を算出する構成を採る。
【００１０】
この構成によれば、垂直方向における第２の角度を０度に固定して相互結合の影響を補正するため位置算出の処理の速度が速くなり、さらに、距離情報より通信相手がすぐ側に存在する場合には信頼のおけない角度情報を用いずに距離情報のみを用いて通信相手の位置を算出するため、正確な通信相手の位置を求めることができる。
【００１１】
本発明の位置算出装置は、前記第２の角度はアンテナと前記通信相手との仰角とし、前記位置算出手段は、前記仰角が所定角度以上の場合は前記仰角が所定角度未満の場合と比較して前記角度情報の重み付けを小さくして前記角度情報と前記距離情報とにより前記通信相手の位置を算出する構成を採る。
【００１２】
この構成によれば、実際の通信相手と受信装置のアンテナとの仰角に基づいて相互結合の影響の補正を行うため、所望の方向に指向性を形成することができるとともに、通信相手が移動する最中においても指向性を移動中の通信相手に追従させることができ、通信相手が移動している場合であっても通信相手の位置を精度良く求めることができる。
【００１３】
本発明の位置算出装置は、前記距離情報としきい値とを比較する比較手段を有し、前記仰角は前記距離情報より求めるとともに、前記位置算出手段は前記距離情報が前記しきい値未満の場合に前記仰角は所定角度以上とし、前記距離情報が前記しきい値以上の場合に前記仰角は所定角度未満であるとして前記通信相手の位置を算出する構成を採る。
【００１４】
この構成によれば、通信相手との距離を求める際に用いる距離情報を用いて仰角も求めるため、仰角を求めるための新たな情報用信号が不要になって、少ない伝送容量の信号にて精度良く通信相手の位置を検出することができる。
【００１５】
本発明の受信装置は、上記のいずれかの位置算出装置を具備する構成を採る。
【００１６】
この構成によれば、自分が通信を行っている通信相手の位置を、精度良く求めることができる。
【００１７】
本発明の制御局装置は、上記位置算出装置を具備する構成を採る。
【００１８】
この構成によれば、タイミング情報がしきい値未満である場合は、角度情報の重み付けを小さくして移動局装置の位置を算出するため、移動局装置の位置に関わらず、制御局装置において正確な移動局装置の位置を求めることができる。
【００１９】
本発明の位置算出方法は、通信相手が存在する正面方向に対する水平方向における第１の角度を角度情報として受信信号より検出する角度検出工程と、前記通信相手から送信される距離情報を検出する距離情報検出工程と、前記距離情報が前記しきい値未満の場合は前記角度情報の重み付けを小さくして前記角度情報と前記距離情報とにより前記通信相手の位置を算出する位置算出工程と、を具備することである。
【００２０】
この方法によれば、タイミング情報がしきい値未満である場合は、角度情報の重み付けを小さくして移動局装置の位置を算出するため、移動局装置が基地局装置のすぐ側に存在する場合でも、精度良く移動局装置の位置を算出でき、正確な移動局装置の位置を求めることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の骨子は、移動局装置から送信されるタイミング情報のみを用いて、まず移動局装置が存在する大まかな位置を求め、求めた位置より移動局装置が基地局装置のすぐ側に存在すると判断した場合には、角度情報の重み付けを小さくして、角度情報及びタイミング情報を用いて正確な移動局装置の位置を算出することである。また、移動局装置からの信号が基地局装置に到達する際の実際の仰角に基づいてアンテナ素子間の相互結合を補正することにより、任意の方向に指向性を形成することによって受信した受信信号より移動局装置の位置を算出することである。
【００２２】
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。
【００２３】
（実施の形態１）
図１及び図２は、移動局装置と基地局装置との位置関係を示した図であり、図３及び図４は、位置算出装置の構成を示すブロック図であり、図５は、位置算出装置の動作を示すフロー図である。
【００２４】
本実施の形態においては、図１及び図２に示すように、移動局装置１０２−１、１０２−２からの送信信号を基地局装置１０１のアンテナ１０３にて受信する場合について説明する。移動局装置１０２−１は基地局装置１０１の側に存在しており、移動局装置１０２−２は基地局装置１０１の遠方に存在している。図１に示すように、移動局装置１０２−１からの送信信号が基地局装置１０１のアンテナ１０３に到達する際の仰角Ｌ１は、移動局装置１０２−２からの送信信号が基地局装置１０１のアンテナ１０３に到達する際の仰角Ｌ２に比べて大きくなる。なお、図２は、図１を上から見た図であり、また図１は便宜上アンテナ１０３を１本しか記載していないが、複数本備えているものとする。
【００２５】
位置算出装置は、第１の位置算出装置３１３と第２の位置算出装置４０１とから構成されており、第１の位置算出装置３１３と第２の位置算出装置４０１とは、同軸ケーブル等の有線により接続されている。
【００２６】
最初に、第１の位置算出装置３００の構成について、図３を用いて説明する。第１の位置算出装置３００は、アンテナ１０３、送受信分波器３０１、受信ＲＦ部３０２、重み付け合成部３０３、角度検出部３０４、タイミング情報検出部３０５、位置検出情報送信部３０６、受信信号復調部３０７、相互結合補正部３０９、送信信号生成部３１０、重み付け分離部３１１及び送信ＲＦ部３１２とから主に構成される。
【００２７】
送受信分波器３０１は、アンテナ１０３から受信した受信信号を受信ＲＦ部３０２へ出力する。また、送信ＲＦ部３１２から入力する送信信号をアンテナ１０３より送信する。
【００２８】
受信ＲＦ部３０２は、アンテナ１０３にて受信した移動局装置１０２−１、１０２−２からのタイミング情報を含む送信信号を受信して、無線周波数から中間周波数に周波数変換をして重み付け合成部３０３及びタイミング情報検出部３０５へ出力する。タイミング情報とは、Ｗ−ＣＤＭＡ／ＴＤＤ方式においてはＴｉｍｉｎｇ Ａｄｖａｎｃｅと呼ばれる情報であり、ブロードキャストチャネル（ＢＣＨ）上で基地局装置１０１から報知する送信電力と移動局装置側の受信電力との差を移動局装置において求め、求めた送信電力と受信電力との差より伝搬損を求め、求めた伝搬損から伝搬遅延を算出して、チップ単位の算出した結果を移動局装置から基地局装置へ通知するものである。
【００２９】
重み付け合成部３０３は、受信ＲＦ部３０２から入力した複数のアンテナ１０３にて受信した各々の受信信号に対して所定のアルゴリズムを用いて重み付けを行い、重み付けを行った後に複数の受信信号を合成し、合成した受信信号を受信信号復調部３０７へ出力する。また、受信信号を合成する際には、相互結合補正部３０９より入力する実際の仰角を用いた相互結合の補正を用いて合成を行う。
【００３０】
角度検出部３０４は、重み付け合成部３０３から入力する重み付け合成後の受信信号より、水平面における移動局装置１０２−１、１０２−２が存在する正面方向２０１に対する移動局装置１０２−１、１０２−２が存在する第１の角度である角度θを検出し、検出した角度θを角度情報として位置検出情報送信部３０６へ出力する。
【００３１】
距離検出手段であるタイミング情報検出部３０５は、受信ＲＦ部３０２から入力した受信信号よりタイミング情報を取り出して、取り出したタイミング情報を用いて移動局装置と基地局装置との距離を求め、求めた距離を距離情報として位置検出情報送信部３０６へ出力する。タイミング情報は、基地局装置１０１が送信信号を送信してから移動局装置１０２−１、１０２−２に届くまでの時間である。一般に、タイミング情報は、移動局装置と基地局装置との距離が近い方が誤差は少ない。また、基地局装置と移動局装置との距離は、タイミング情報より求めることができ、まず、基地局装置１０１を原点として移動局装置が存在する位置座標（ｘ±ｍ，ｙ±ｎ）を求め、位置座標（ｘ±ｍ，ｙ±ｎ）より距離（ｘ２＋ｙ２）１／２を求める。なお、位置座標は、（ｘ，ｙ）を中心として、ｘについてはｍ及びｙについてｎの誤差範囲を設ける。
【００３２】
位置検出情報送信部３０６は、角度検出部３０４から入力する角度情報とタイミング情報検出部３０５から入力するタイミング情報を合成して位置情報を作成し、作成した位置情報を同軸ケーブル等の有線により第２の位置算出装置４０１の位置検出情報受信部４０２へ出力する。なお、位置検出情報送信部３０６から位置検出情報受信部４０２への位置情報の送信は、無線であっても良い。
【００３３】
相互結合補正部３０９は、あらかじめ設定しておいた仰角を用いて相互結合の補正を行い、相互結合の補正値を重み付け合成部３０３へ出力する。なお、相互結合は、一方のアンテナから放射されたエネルギーが他方のアンテナに入り込むことにより生じるものである。相互結合の影響によってアンテナ利得が増減し、意図した指向性を形成することが困難となるため、補正を行う必要がある。
【００３４】
受信信号復調部３０７は、重み付け合成部３０３から入力する合成後の受信信号に対して復調処理を施して所望の受信データを得る。
【００３５】
送信信号生成部３１０は、送信データを送信信号にして重み付け分離部３１１へ出力する。
【００３６】
重み付け分離部３１１は、送信信号生成部３１０から入力した送信信号に対して所定のアルゴリズムを用いて重み付けを行い、重み付けを行った後に複数の送信信号に分離し、分離した送信信号を各々送信ＲＦ部３１２へ出力する。また、送信信号を分離する際には、相互結合補正部３０９より入力する実際の仰角を用いた相互結合の補正を用いて分離を行う。
【００３７】
送信ＲＦ部３１２は、重み付け分離部３１１から入力する送信信号に対して、中間周波数から無線周波数へ周波数変換して、送受信分波器３０１へ出力する。
【００３８】
次に、第２の位置算出装置４０１の構成について、図４を用いて説明する。第２の位置算出装置４０１の役割は位置情報の管理であり、種々の位置情報を用いるサービスの提供において用いられるものである。
【００３９】
第２の位置算出装置４０１は、位置検出情報受信部４０２、角度情報抽出部４０３、タイミング情報抽出部４０４、位置算出部４０６及びタイミング情報しきい値判定部４０５とから主に構成される。
【００４０】
位置検出情報受信部４０２は、基地局装置１０１の位置検出情報送信部３０６から入力する位置検出情報を受け取って角度情報抽出部４０３及びタイミング情報抽出部４０４へ出力する。
【００４１】
角度抽出手段である角度情報抽出部４０３は、位置検出情報受信部４０２から入力する位置検出情報より水平面における基地局装置１０１の正面方向２０１に対する移動局装置が存在する角度θの角度情報を抽出して位置算出部４０６へ出力する。
【００４２】
距離抽出手段であるタイミング情報抽出部４０４は、位置検出情報受信部４０２から入力する位置検出情報よりタイミング情報を抽出して、抽出したタイミング情報を位置算出部４０６及びしきい値判定部４０５へ出力する。
【００４３】
比較手段であるしきい値判定部４０５は、タイミング情報抽出部４０４から入力するタイミング情報とあらかじめ設定したしきい値とを比較し、比較結果を位置算出部４０６へ出力する。なお、タイミング情報と光の速度より基地局装置から移動局装置までの距離を求め、求めた距離をしきい値と比較するようにしても良い。
【００４４】
位置算出部４０６は、角度情報抽出部４０３から入力する角度θ、タイミング情報抽出部４０４から入力するタイミング情報及びしきい値判定部４０５から入力する判定結果を用いて、正確な移動局装置の位置を算出して位置情報を得る。即ち、タイミング情報がしきい値未満の場合は、移動局装置は側に存在するものと推測できるため、仰角θは大きいと推測できる。一方、タイミング情報がしきい値以上の場合は、移動局装置は遠方に存在するものと推測できるため、仰角は小さいと推測できる。
【００４５】
したがって、タイミング情報がしきい値未満の場合は、タイミング情報がしきい値以上の場合に比べて角度情報の重み付けを小さくして移動局装置の位置を算出する。具体的には、しきい値判定部４０５における判定の結果、タイミング情報がしきい値以上である場合は、角度情報抽出部４０３から入力する角度θは信頼のおけるものであるため、タイミング情報より求めた位置座標（ｘ±ｍ，ｙ±ｎ）の領域において、角度θの線上のみに限定して移動局装置の位置を算出する。なお、Ｘは図２における縦方向の座標であり、Ｙは図２における横方向の座標である。一方、しきい値判定部４０５における判定の結果、タイミング情報がしきい値未満である場合は、角度情報抽出部４０３から入力する角度θは信頼のおけない情報であるため、タイミング情報より求めた位置座標（ｘ±ｍ，ｙ±ｎ）の領域とθ±ｐの領域とのいずれか面積の小さい方を選択して移動局装置の位置を算出する。このようにして求めた位置情報は、位置情報を利用するサービス（ロケーションクライアント）に出力される。なお、タイミング情報をしきい値と比較せずに、タイミング情報若しくは他の方法にて求めた仰角としきい値とを比較しても良い。この場合には、仰角が所定角度未満の場合は、仰角が所定角度以上の場合に比べて角度情報の重み付けを小さくして通信相手の位置を算出する。
【００４６】
次に、第２の位置算出装置４０１の動作について、図５を用いて説明する。最初に、第２の位置算出装置４０１は、位置検出情報受信部４０２において位置検出情報を受信する（ステップ（以下「ＳＴ」と記載する）５０１）。次に、角度情報抽出部４０３において、角度情報を抽出する（ＳＴ５０２）。次に、タイミング情報抽出部４０４において、タイミング情報を抽出し（ＳＴ５０３）、タイミング情報を距離に換算する（ＳＴ５０４）。次に、しきい値判定部４０５において、換算した距離があらかじめ設定したしきい値以上であるか否かを判定する（ＳＴ５０５）。換算した距離がしきい値以上の場合は、角度情報を角度θとする（ＳＴ５０６）。一方、ＳＴ５０５において、換算した距離がしきい値未満の場合は、角度情報を角度θ±ｐとする（ＳＴ５０７）。次に、タイミング情報と角度情報を加算して（ＳＴ５０８）、位置情報に変換する（ＳＴ５０９）。なお、ＳＴ５０６からＳＴ５０９までの処理は、位置算出部４０６において行う。
【００４７】
このように、本実施の形態の位置算出装置及び位置算出方法によれば、移動局装置が基地局装置の側に存在しているために角度情報に信頼性がない場合には、角度情報の重み付けを小さくして移動局装置の位置を算出するため、移動局装置の位置を精度良く求めることができる。また、角度情報の重み付けを小さくするか否かは、タイミング情報がしきい値を超えているか否かにより判断するため、簡単な方法にて重み付けするか否かを判定できる。また、角度情報とタイミング情報を第１の位置算出装置３００で検出することで、基地局で受信した詳細な情報を活用することができるうえ、第１の位置算出装置３００から第２の位置算出装置４０１へ出力する信号を算出結果のみと最小限で済ませられるため、効率よく位置精度の向上を図ることができる。
【００４８】
（実施の形態２）
図６は、本実施の形態２に係る第１の位置算出装置６００の構成を示す図である。本実施の形態においては、仰角推定部６０１を設ける構成が図３と相違しており、その他の構成は図３と同一構成であるため、同一の符号を付してその説明は省略する。なお、第２の位置算出装置は、図４と同一構成であるのでその説明は省略する。
【００４９】
図７は、各仰角における指向性パターンの一例を示した図であり、実線は仰角０度の場合の指向性パターン、破線は仰角２０度の場合の指向性パターン及び一点鎖線は仰角４０度の場合の指向性パターンである。図７に示すように、仰角０度の場合が最も正面方向に対して広い領域の指向性パターンを形成でき、仰角が大きくなるほど正面方向に形成される指向性の領域は小さくなる。
【００５０】
タイミング情報検出部３０５は、受信ＲＦ部３０２から入力した受信信号よりタイミング情報を取り出して、取り出したタイミング情報を用いて移動局装置と基地局装置との距離を求め、求めた距離を距離情報として仰角推定部６０１及び位置検出情報送信部３０６へ出力する。
【００５１】
仰角推定部６０１は、タイミング情報検出部３０５から入力するタイミング情報及び光の速度を用いて、基地局装置１０１と移動局装置との距離を算出する。そして、算出した距離と基地局装置１０１のアンテナ１０３の高さから、角度θを求めた際の水平面に対して垂直な垂直面における第２の角度である仰角を求めて、求めた仰角を相互結合補正部３０９へ出力する。角度θが、移動局装置と基地局装置のアンテナとの仰角である。
【００５２】
相互結合補正部３０９は、仰角推定部６０１から入力する推定した仰角より相互結合の補正を行い、相互結合の補正値を重み付け合成部３０３へ出力する。
【００５３】
このように、本実施の形態の位置算出装置及び位置算出方法は、タイミング情報に基づいて求めた仰角を用いて相互結合の補正を行うため、任意の方向に指向性を形成することができて、角度検出の精度を向上させることができる。また、角度検出の精度を向上させることにより、移動局装置の位置を精度良く求めることができる。また、実際の仰角を相互結合の補正に用いることにより、仰角の影響を少なくすることができるため、基地局装置１０１のアンテナ１０３の高さを低くする必要がなくなって伝搬損を小さくすることができ、これにより通信が困難になることを防止することができる。
【００５４】
なお、本実施の形態においては、第２の位置算出装置は、タイミング情報をしきい値と比較して、タイミング情報がしきい値未満の場合には角度情報の重み付けを小さくすることとしたが、しきい値判定部をなくして、角度情報に重み付けをしないで角度情報とタイミング情報より移動局装置の位置を算出するようにしても良い。
【００５５】
（実施の形態３）
図８は、本実施の形態３に係る第１の位置算出装置８００の構成を示す図である。なお、図３と同一構成の部分は、図３と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
角度検出部３０４は、相互結合補正部３０９から入力する角度と重み付け合成部３０３から入力する重み付け合成後の受信信号を用いて角度情報を求め、求めた角度情報を位置検出情報送信部３０６へ出力する。
【００５７】
タイミング情報検出部３０５は、受信ＲＦ部３０２から入力する受信信号よりタイミング情報を検出して、検出したタイミング情報を位置検出情報送信部３０６及び重み付け合成部３０３へ出力する。
【００５８】
相互結合補正部３０９は、あらかじめ想定される複数の仰角における相互結合の補正値を求め、求めた仰角、基地局装置１０１の正面方向２０１に対する移動局装置１０２−１、１０２−２が存在する角度及び相互結合の補正値の関係を求め、求めた関係を参照テーブルに記憶しておく。そして、実際の角度を検出する際には、実際の仰角に近いほど大きな電力で検出することができるため、評価関数が最大となった角度を角度検出部３０４へ出力する。
【００５９】
重み付け合成部３０３は、相互結合補正部３０９より入力する評価関数が最大となる仰角における相互結合の補正値及びタイミング情報検出部３０５から入力するタイミング情報を用いて、受信ＲＦ部３０２から入力する受信信号を重み付けした後に合成して、受信信号復調部３０７へ出力するとともに角度検出部３０４へ出力する。
【００６０】
このように、本実施の形態の位置算出装置及び位置算出方法によれば、参照テーブルより評価関数が最大となる角度情報を選択して位置情報を得るので、角度検出の精度を向上させることができる。また、複数の仰角の中から最も実際の仰角に近い仰角を用いて相互結合の補正を行うので、任意の方向に指向性を形成することができて、角度検出の精度を向上させることができる。また、角度検出の精度を向上させることにより、移動局装置の位置を精度良く求めることができる。また、参照テーブルを参照することによって選択した角度情報を用いて位置情報を得るので、移動局装置の位置を検出する速度を速くすることができる。また、移動局装置が基地局装置の側に存在しているために角度情報に信頼性がない場合には、角度情報の重み付けを小さくして角度情報とタイミング情報とを合成するので、移動局装置の位置を精度良く求めることができる。また、実際の仰角を相互結合の補正に用いることにより、基地局装置１０１のアンテナ１０３の高さを低くする必要がなく、伝搬損を小さくすることができるため、通信が困難になることを防止することができる。
【００６１】
（実施の形態４）
図９は、本実施の形態４に係る第１の位置算出装置９００の構成を示す図である。なお、図３と同一構成の部分は、図３と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６２】
位置算出装置９００における水平面基準相互結合補正部９０１は、第２の角度である仰角を０度とする水平面方向を基準にして相互結合の補正を行って重み付け合成部３０３へ出力する。
【００６３】
仰角推定部９０２は、仰角を０度に設定し、設定した仰角を水平面基準相互結合補正部９０１へ出力する。
【００６４】
第２の位置算出装置４０１における位置算出部４０６は、しきい値判定部４０５から通信相手と基地局装置との距離がしきい値未満であるとの判定結果が入力する場合は、移動局装置は基地局装置のすぐ側に存在するものと判断する。この場合には、実際の仰角を用いて相互結合の補正を行っていないことより、角度情報は信頼のおけないものである。一方、タイミング情報は、移動局装置がすぐ側に存在する場合は誤差が少ないため、角度情報抽出部４０３から入力する角度情報は用いずに、タイミング情報抽出部４０４から入力するタイミング情報のみを用いて、移動局装置の位置を算出する。一方、位置算出部４０６は、しきい値判定部４０５から通信相手と基地局装置１０１との距離がしきい値以上であるとの判定結果が入力する場合は、移動局装置は基地局装置の遠方に存在するものと判断する。この場合には、角度情報抽出部４０３から入力する角度情報とタイミング情報抽出部４０４から入力するタイミング情報の両方を用いて、移動局装置の位置を算出する。
【００６５】
このように、本実施の形態の位置算出装置及び位置算出方法によれば、タイミング情報より移動局装置が基地局装置の遠方に存在するものと判断する場合は、仰角０度の水平面を基準にして相互結合の補正を行って指向性を形成して得た角度情報とタイミング情報より位置情報を得るとともに、移動局装置が基地局装置のすぐ側に存在するものと判断する場合は、信頼のおけない角度情報を用いずにタイミング情報のみを用いて位置情報を得るので、移動局装置の位置を精度良く求めることができる。また、仰角０度の水平面を基準にして相互結合の補正を行い、移動局装置が基地局装置のすぐ側に存在するものと判断する場合は、信頼のおけない角度情報を用いずにタイミング情報のみを用いて位置情報を得るので、基地局装置１０１のアンテナ１０３の高さを低くする必要がなく、伝搬損を小さくすることができるため、通信が困難になることを防止することができる。また、タイミング情報を受信する度に仰角の推定を行う必要がなく、仰角０度の水平面を基準にして相互結合の補正を行うため、移動局装置の位置を求める処理の速度を早くすることができる。
【００６６】
なお、上記実施の形態１から実施の形態３においては、位置算出部４０６にて位置情報を算出する際に角度情報とタイミング情報の両方を用いることとしたが、粗い精度の位置情報で良い場合は、タイミング情報のみを用いて位置情報を算出するようにしても良い。また、基地局装置１０１にて検出した位置情報は、第２の位置算出装置４０１へ送信して、第２の位置算出装置４０１にて角度情報の重み付けを行って位置情報を得ることとしたが、第２の位置算出装置４０１を設けずに、基地局装置１０１内で角度情報の重み付けを行って位置情報を得るようにしても良い。また、第１の位置算出装置３００、６００、８００、９００及び第２の位置算出装置４０１は、受信装置に適用することが可能である。また、第１の位置算出装置３００、６００、８００、９００は基地局装置に適用することが可能である。また、第２の位置算出装置４０１は、制御局装置若しくはロケーションサーバ等の基地局装置の上位局装置に適用することが可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、伝搬損を小さくして位置検出における精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基地局装置と移動局装置との関係を示した図
【図２】基地局装置と移動局装置との関係を示した図
【図３】本発明の実施の形態１に係る第１の位置算出装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１に係る第２の位置算出装置の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１に係る第２の位置算出装置の動作を示すフロー図
【図６】本発明の実施の形態２に係る第１の位置算出装置の構成を示すブロック図
【図７】仰角と指向性形成との関係を示す図
【図８】本発明の実施の形態３に係る第１の位置算出装置の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態４に係る第１の位置算出装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０１ 基地局装置
１０２−１、１０２−２ 移動局装置
１０３ アンテナ
３００ 第１の位置算出装置
３０３ 重み付け合成部
３０４ 角度検出部
３０５ タイミング情報検出部
３０６ 位置検出情報送信部
３０９ 相互結合補正部
４０１ 第２の位置算出装置
４０２ 位置検出情報受信部
４０３ 角度情報抽出部
４０４ タイミング情報抽出部
４０５ しきい値判定部
４０６ 位置算出部
Claims (8)
- 通信相手が存在する正面方向に対する水平面における第１の角度を角度情報として受信信号より検出する角度抽出手段と、前記通信相手までの距離を距離情報として受信信号より検出する距離抽出手段と、前記距離情報がしきい値未満の場合は前記角度情報の重み付けを小さくして前記角度情報と前記距離情報とにより前記通信相手の位置を算出する位置算出手段と、を具備することを特徴とする位置算出装置。
- 通信相手までの距離を距離情報として受信信号より検出する距離情報検出手段と、垂直面における第２の角度を用いて相互結合を補正する相互結合補正手段と、相互結合を補正した後に受信信号に対して重み付けをして前記受信信号を合成する重み付け合成手段と、通信相手が存在する正面方向に対する前記垂直面に垂直な水平面における第１の角度を角度情報として重み付け合成後の受信信号より検出する角度検出手段と、前記角度情報と前記距離情報若しくは前記距離情報を用いて前記通信相手の位置を算出する位置算出手段と、を具備することを特徴とする位置算出装置。
- 前記第２の角度を０度に設定する仰角設定手段を有し、前記位置算出手段は、前記距離情報が前記しきい値未満の場合は前記距離情報より前記通信相手の位置を算出し、前記距離情報が前記しきい値以上の場合は前記距離情報と前記角度情報より前記通信相手の位置を算出することを特徴とする請求項２記載の位置算出装置。
- 前記第２の角度はアンテナと前記通信相手との仰角とし、前記位置算出手段は、前記仰角が所定角度以上の場合は前記仰角が所定角度未満の場合と比較して前記角度情報の重み付けを小さくして前記角度情報と前記距離情報とにより前記通信相手の位置を算出することを特徴とする請求項２記載の位置算出装置。
- 前記距離情報としきい値とを比較する比較手段を有し、前記仰角は前記距離情報より求めるとともに、前記位置算出手段は前記距離情報が前記しきい値未満の場合に前記仰角は所定角度以上とし、前記距離情報が前記しきい値以上の場合に前記仰角は所定角度未満であるとして前記通信相手の位置を算出することを特徴とする請求項４記載の位置算出装置。
- 請求項１から請求項５のいずれかに記載の位置算出装置を具備することを特徴とする受信装置。
- 請求項１記載の位置算出装置を具備することを特徴とする制御局装置。
- 通信相手が存在する正面方向に対する水平方向における第１の角度を角度情報として受信信号より検出する角度検出工程と、前記通信相手から送信される距離情報を検出する距離情報検出工程と、前記距離情報が前記しきい値未満の場合は前記角度情報の重み付けを小さくして前記角度情報と前記距離情報とにより前記通信相手の位置を算出する位置算出工程と、を具備することを特徴とする位置算出方法。
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|---|---|---|---|
| JP2002199005A JP2004045042A (ja) | 2002-07-08 | 2002-07-08 | 位置算出装置及び位置算出方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004045042A true JP2004045042A (ja) | 2004-02-12 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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