JP2004104223A

JP2004104223A - 携帯通信端末およびその移動速度検出方法

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Publication number: JP2004104223A
Application number: JP2002260005A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Nishimura; 西村　康規
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2002-09-05
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-05
Also published as: JP4099650B2

Abstract

【課題】携帯性を損なわず、無線通信システムに負荷をかけずに、基地局との相対速度でなく実際の移動速度を検出できる携帯通信端末を提供する。
【解決手段】速度検出部１２、１３は、ドップラー効果を利用して、少なくとも２つの無線局から受信した電波の周波数を用いて各無線局との相対速度を検出する。
位置検出部１４は、各無線局の位置情報を各無線局から取得する。そして、位置検出部１４は、各無線局の位置情報と各無線局からの電波の受信強度とより携帯通信端末の位置を求める。速度合成部１５は、各無線局との相対速度、および携帯通信端末の位置から移動速度を求める。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動速度を測定する機能を有する携帯通信端末に関し、特に、接続する無線通信システムを移動速度に応じて選択する携帯通信端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、２つの無線通信システムに対応する携帯電話機などの携帯通信端末が実用化され、また新たに提案されている。例えば、ＰＤＣとＰＨＳの双方の端末として使用できる携帯通信端末がある。また、ＰＤＣとＷ−ＬＡＮの双方の端末として使用できるものや、Ｗ−ＣＤＭＡとＷ−ＬＡＮの双方の端末として使用できるものが提案されている。
【０００３】
例えば、ＰＤＣとＰＨＳの両システムに対応する携帯通信端末について考えてみる。ＰＤＣは各基地局のカバーするエリアが広く、ＰＨＳはそれが狭い。一方、ＰＨＳはＰＤＣに比べて通信速度が速い。例えば、データ通信を行う場合、ハンドオーバが発生すればデータの転送が一時的に途切れるので、携帯通信端末は移動速度が速いとき、基地局のカバーエリアが広くハンドオーバの頻度の少ないＰＤＣに接続するのが好ましい。それに対して、移動速度が遅いときには、通信速度の速いＰＨＳに接続するのが好ましい。同様に、ＰＤＣとＷ−ＬＡＮの両システムに対応する携帯通信端末についても、ＰＤＣは各基地局のカバーエリアが広いが通信速度が遅く、Ｗ−ＬＡＮは、Ｗ−ＬＡＮシステムを構成する各無線装置のカバーエリアが狭いが通信速度は速い。Ｗ−ＣＤＭＡとＷ−ＬＡＮとの関係も同様である。なお、ＰＤＣ、Ｗ−ＣＤＭＡまたはＰＨＳなどの移動通信システムの基地局や、Ｗ−ＬＡＮを構成する無線装置のことを、以下、無線局と呼ぶこととする。
【０００４】
このように、１つの携帯通信端末が対応する２つの無線通信システムは互いに異なる特徴を有し、補完し合う関係にある。そして、一方の無線通信システムは無線局のカバーエリアが広く、他方の無線通信システムは通信速度が速いという関係にある場合が多い。したがって、携帯通信端末が接続する無線通信システムを選択するとき、移動速度によって選択するのが有効である。携帯通信端末は、小型、軽量、低消費電力など携帯性を損なわないために、付加装置を付加することなく、移動速度を測定できることが好ましい。
【０００５】
移動速度を測定する従来の方法の一例（特許文献１参照）は、まず、携帯通信端末から所定周波数の電波を送出する。携帯通信端末からの電波を複数の基地局が受信する。複数の基地局で受信された電波には、携帯通信端末の移動に伴うドップラーシフトが含まれている。各基地局で検出されたドップラーシフト量の空間的な分布状況から移動体の移動方向などを検出する。
【０００６】
移動速度を測定する従来の方法の他の例（特許文献２参照）は、まず、携帯通信端末が受信信号のフェージング周波数（ｆ）を検出する。フェージング周波数（ｆ）と、予め定められている受信信号の波長（λ）と、携帯通信端末の移動速度（Ｖ）とは、ｆ＝Ｖ／λという関係にある。携帯通信端末は、この関係式を用いて移動速度（Ｖ）を算出する。
【０００７】
移動速度を測定する方法のさらに他の例（特許文献３参照）は、まず、各基地局から時分割で無線制御チャネルの信号を送信する。次に、携帯通信端末は各基地局からの無線制御チャネルの受信レベルを測定し、各基地局からの受信レベルの変動から移動速度を推定する。
【０００８】
移動速度を測定する方法のさらに他の例（特許文献４参照）は、携帯通信端末がジャイロにより移動速度を検出するというものである。特許文献４によれば、携帯通信端末は、これにより検出した移動速度を用いて、所定速度以上の移動速度ではハンドオフ不可能な方式の無線通信システム（ＰＨＳ）と、所定速度以上でもハンドオフ可能な方式の無線通信システム（ＰＤＣ）のいずれかを選択する。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−１１１６７５号公報
【特許文献２】
特開平１０−２６１９８９号公報
【特許文献３】
特許第２６６９２８８号公報
【特許文献４】
特開平１０−２９０４７４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された移動速度検出方法では、実際の通信に用いられているか否かに関わらず、各基地局が全ての携帯通信端末からの電波を受信する必要がある。そのため、各基地局に処理負荷がかかる。
【００１１】
また、いずれかの装置では各基地局で検出されたドップラーシフト量を取りまとめて、携帯通信端末の移動速度を総合的に判断する必要がある。そして、その装置は、全ての携帯通信端末について判断をする必要がある。そのため、その装置には大きな処理負荷がかかる。
【００１２】
特許文献２に記載された移動速度検出方法では、フェージング周波数を検出した信号の送り元の基地局との相対速度が検出される。そのため、例えば図５に示すように、携帯通信端末５１が基地局５２を中心とする円周上を移動しているとき、携帯通信端末５１の移動速度はゼロと検出され、ＰＨＳなどの無線通信システムに接続される。しかし、そのとき実際には高速移動していることもあり、ＰＤＣなどの無線通信システムに接続すべきである可能性がある。
【００１３】
特許文献３に記載された移動速度検出方法では、基地局との相対距離が変化しなければ受信レベルは変化しない。そのため、、携帯通信端末の移動経路によっては正確な移動速度を検出することができない。
【００１４】
特許文献４に記載された移動速度検出方法では、携帯通信端末にジャイロを搭載する必要があり、小型、軽量などの携帯性が要求される携帯通信端末には好ましくない。
【００１５】
本発明の目的は、携帯性を損なわず、無線通信システムに負荷をかけずに、基地局との相対速度でなく実際の移動速度を検出できる携帯通信端末を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の移動速度検出方法は、複数の無線局から電波を受信する携帯通信端末における移動速度検出方法であって、少なくとも２つの無線局からの電波を受信するステップと、各無線局からの電波を用いて各無線局との相対速度を検出するステップと、各無線局との相対速度、および携帯通信端末の位置から移動速度を求めるステップを有している。
【００１７】
したがって、本発明によれば、携帯通信端末が、少なくとも２つの無線局との相対速度を検出し、その相対速度と自身の位置とから自身の移動速度を検出する。
【００１８】
また、本発明の移動速度検出方法は、ドップラー効果を利用して、各無線局からの電波の周波数から各無線局との相対速度を検出することとしてもよい。
【００１９】
また、本発明の移動速度検出方法は、各無線局の位置情報と各無線局からの電波とを用いて携帯通信端末の位置を求めるステップをさらに有してもよい。
【００２０】
また、本発明の移動速度検出方法は、各無線局の位置情報を各無線局から取得するステップをさらに有してもよい。あるいは、本発明の移動速度検出方法は、各無線局の位置情報を携帯通信端末に予め記録するステップをさらに有してもよい。
【００２１】
また、本発明の移動速度検出方法は、各無線局の位置情報と各無線局からの電波の受信強度とより携帯通信端末の位置を求めることとしてもよい。
【００２２】
本発明の携帯通信端末は、複数の無線局から電波を受信する携帯通信端末であって、少なくとも２つの無線局から受信した電波を用いて各無線局との相対速度を検出する速度検出部と、速度検出部によって検出された各無線局との相対速度、および携帯通信端末の位置から移動速度を求める速度合成部を有している。
【００２３】
また、速度検出部は、ドップラー効果を利用して、各無線局からの電波の周波数から各無線局との相対速度を検出することとしてもよい。
【００２４】
また、本発明の携帯通信端末は、各無線局の位置情報と各無線局からの電波とを用いて携帯通信端末の位置を求める位置検出部をさらに有していてもよい。
【００２５】
また、位置検出部は、各無線局の位置情報を各無線局から取得することとしてもよい。あるいは、位置検出部は、各無線局の位置情報を予め記憶していることとしてもよい。
【００２６】
また、位置検出部は、各無線局の位置情報と各無線局からの電波の受信強度とより携帯通信端末の位置を求めることとしてもよい。
【００２７】
また、本発明の携帯通信端末は少なくとも２つの無線通信システムに接続可能であり、速度合成部によって求められた移動速度に応じていずれかの無線通信システムを選択するシステム切り替え部をさらに有していてもよい。
【００２８】
したがって、本発明の携帯通信端末は、速度検出部によって少なくとも２つの無線局との相対速度を検出し、その相対速度と自身の位置とから自身の移動速度を検出し、自身の移動速度に適した無線通信システムを選択する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
ここでは、ＰＤＣとＰＨＳの２つの移動通信システムに対応した携帯電話機を例示する。図１は、本実施形態の携帯電話機の移動の様子を示す図である。図１を参照すると、携帯電話機１が、基地局２、３の付近を移動速度Ｖで移動している。これらの基地局２、３はＰＤＣの基地局でもＰＨＳの基地局でもよい。さらに、基地局２、３は、一方がＰＤＣの基地局で他方がＰＨＳの基地局でもよい。
【００３１】
図２は、本実施形態の携帯電話機の構成を示すブロック図である。図２を参照すると、携帯電話機１は、アンテナ１１、速度検出部１２，１３、位置検出部１４、速度合成部１５およびシステム切り替え部１６を有している。
【００３２】
アンテナ１１は、少なくとも２つの基地局（ここでは基地局２、３）からの電波を受ける。
【００３３】
速度検出部１２，１３は、それぞれ１つの基地局からの受信電波を用いて、その基地局との相対速度を検出する。速度検出部１２、１３は、相対速度の検出にドップラー効果を利用する。
【００３４】
携帯電話機１の基地局２との相対速度の検出について説明する。基地局２は所定の周波数ｆ２０および波長λ２０の電波を送出している。しかし、携帯電話機１が移動していると、携帯電話機１にて受信される信号の周波数ｆ２は周波数ｆ２０と異なる。携帯電話機１の基地局２との相対速度をＶ２とすると、Ｖ２＝（ｆ２−ｆ２０）・λ２０の関係が成り立つ。この式から相対速度Ｖ２を求めることができる。
【００３５】
携帯電話機１の基地局３との相対速度の検出も同様にして行うことができる。基地局３は所定の周波数ｆ３０および波長λ３０の電波を送出しており、相対速度をＶ３とすると、Ｖ３＝（ｆ３−ｆ３０）・λ３０の関係が成り立つ。
【００３６】
位置検出部１４は携帯電話機１の位置を検出する。それに際して、位置検出部１４は、各基地局２、３から送出されている電波の強度（送出電波強度）を予め知っている。そして、位置検出部１４は、各基地局２、３から受信された電波の強度（受信電波強度）を測定する。そして、位置検出部１４は、受信電波強度を基地局２、３からの送出電波強度と比較して得られた減衰量から基地局２、３との各相対距離を求める。
【００３７】
位置検出部１４は、上述のようにして求められた各基地局２、３との相対距離から携帯電話機１の位置を検出する。それに際し、位置検出部１４は、各基地局２、３からそれぞれの位置情報を予め入手している。
【００３８】
図３は、本実施形態の携帯電話機の位置検出について説明するための図である。ここでは携帯電話機１の基地局２との相対距離をｒ２とし、基地局３との相対距離をｒ３とする。図３を参照すると、位置情報に従って各基地局２、３の位置を定め、基地局２の位置を中心として半径ｒ２の円Ｓ２を描く。また、同様にして、基地局３の位置を中心として半径ｒ３の円Ｓ３を描く。それら２つの円Ｓ２、Ｓ３の交点が携帯電話機１の位置である。なお、図３に示したように交点は２つ存在するが、携帯電話機１の位置情報は移動速度を求めるのに用いられるだけなので、どちらの交点が実際の位置か特定する必要はない。
【００３９】
速度合成部１５は、速度検出部１２，１３で検出された相対速度Ｖ２，Ｖ３と、携帯電話機１の位置情報とから携帯電話機１の移動速度を求める。
【００４０】
図４は、本実施形態の携帯電話機の移動速度の求め方について説明するための図である。図４に示すように、基地局２と携帯電話機１とを結ぶ直線Ｌ２上に携帯電話機１の位置から相対速度Ｖ２のベクトルを描き、基地局３と携帯電話機１との結ぶ直線Ｌ３上に携帯電話機１の位置から相対速度Ｖ３のベクトルを描く。そして、直線Ｌ２への垂線が相対速度Ｖ２のベクトルの終点で直線Ｌ２と交わり、直線Ｌ３への垂線が相対速度Ｖ３のベクトルの終点で直線Ｌ３と交わる点Ｐを求める。携帯電話機１の位置から点Ｐへ向かうベクトルの大きさが携帯電話機１の移動速度Ｖである。
【００４１】
システム切り替え部１６は、携帯電話機１の移動速度Ｖと所定のしきい値とを比較して移動速度Ｖがしきい値より大きいときＰＤＣを選択し、移動速度Ｖがしきい値以下のときＰＨＳを選択する。
【００４２】
上述したような構成の携帯電話機１は、まず、速度検出部１２，１３によって２つの基地局２，３との相対速度を検出し、位置検出部１４によって自身の位置を検出する。次に、携帯電話機１は、速度合成部１５によって、基地局２，３との相対速度と自身の位置とを利用して自身の移動速度を求める。次に、携帯電話機１は、自身の移動速度に応じてＰＤＣまたはＰＨＳのいずれかを選択する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の携帯電話機１は、２つの基地局２、３からの受信電波の周波数より各基地局２、３との相対速度を検出し、基地局２、３からの受信電波の強度から自身の位置を検出し、基地局２、３との相対速度、および自身の位置情報から自身の移動速度を求めることができるので、付加装置を設けることなく、また無線通信システムに負荷をかけることなく移動速度を求め、適切な無線通信システムを選択することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では速度検出部１２、１３は、ドップラー効果を利用して基地局２、３との相対速度を検出したが、本発明はそれに限定されない。速度検出部１２，１３は、フェージング周波数から相対速度を求めてもよく、受信電波の強度の変化から相対速度を求めてもよい。
【００４５】
また、本実施形態では位置検出部１４は、基地局２、３の位置情報を基地局２、３から取得することとしたが、本発明はそれに限定されない。位置検出部１４は、予め基地局２、３の位置情報を記憶していてもよい。また、各基地局２、３の位置情報を記憶している位置情報サーバ（不図示）が存在し、携帯電話機１の位置検出部１４は位置情報サーバから基地局２、３の位置情報を取得することとしてもよい。
【００４６】
また、本実施形態では位置検出部１４は、基地局２、３の位置情報と、各基地局２、３からの電波の受信強度から携帯電話機１の位置情報を求めることとしたが、本発明はそれに限定されない。位置検出部１４はＧＰＳを有し、携帯電話機１の位置を直接求めてもよい。
【００４７】
また、本実施形態では、ＰＤＣとＰＨＳの両システムに対応した携帯電話機について例示したが、本発明はそれに限定されない。本発明は、ＰＤＣとＷ−ＬＡＮに対応した携帯通信端末、Ｗ−ＣＤＭＡとＷ−ＬＡＮに対応した携帯通信端末などにも適用可能である。ＰＤＣやＰＨＳのような移動通信システムにおける基地局に対して、Ｗ−ＬＡＮでは、それを構成する無線装置が設けられている。その場合、携帯通信端末は、基地局からの電波の代わりにＷ−ＬＡＮを構成する無線装置からの電波を利用する。移動通信システムの基地局やＷ−ＬＡＮの無線装置などを含めて、以下、無線局と称する。つまり、携帯電話機を含む携帯通信端末は無線局からの電波を利用して移動速度を検出することとなる。
【００４８】
また、本実施形態では、２つの無線通信システムの選択に移動速度を利用しているが、本発明はそれに限定されない。移動速度を測定する携帯通信端末に広く適用可能である。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、携帯通信端末が、少なくとも２つの無線局との相対速度を検出し、その相対速度と自身の位置とから自身の移動速度を検出するので、付加装置を設けることなく、また無線局を含むシステム側に負担をかけることなく、無線局との相対速度でない実際の移動速度を求めることができる。
【００５０】
また、本発明によれば、携帯通信端末は検出した自身の移動速度に適した無線通信システムを選択するので、付加装置を設けることなく、またいずれの無線通信システムにも負担をかけることなく、適切な無線通信システムを選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の携帯電話機の移動の様子を示す図である。
【図２】本実施形態の携帯電話機の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の携帯電話機の位置検出について説明するための図である。
【図４】本実施形態の携帯電話機の移動速度の求め方について説明するための図である。
【図５】従来の移動速度検出方法では移動速度の検出が困難な例を示す図である。
【符号の説明】
１　　携帯電話機
１１　　アンテナ
１２、１３　　速度検出部
１４　　位置検出部
１５　　速度合成部
１６　　システム切り替え部
２、３　　基地局
Ｓ２、Ｓ３　　円
Ｌ２、Ｌ３　　直線

Claims

複数の無線局から電波を受信する携帯通信端末における移動速度検出方法であって、
少なくとも２つの無線局からの電波を受信するステップと、
前記各無線局からの電波を用いて前記各無線局との相対速度を検出するステップと、
前記各無線局との相対速度、および前記携帯通信端末の位置から移動速度を求めるステップを有する移動速度検出方法。
ドップラー効果を利用して、前記各無線局からの電波の周波数から該各無線局との相対速度を検出する、請求項１記載の移動速度検出方法。
前記各無線局の位置情報と前記各無線局からの電波とを用いて前記携帯通信端末の位置を求めるステップをさらに有する、請求項１または２記載の移動速度検出方法。
前記各無線局の位置情報を該各無線局から取得するステップをさらに有する、請求項３記載の移動速度検出方法。
前記各無線局の位置情報を前記携帯通信端末に予め記録するステップをさらに有する、請求項３記載の移動速度検出方法。
前記各無線局の位置情報と前記各無線局からの電波の受信強度とより前記携帯通信端末の位置を求める、請求項３〜５のいずれか１項に記載の移動速度検出方法。
複数の無線局から電波を受信する携帯通信端末であって、
少なくとも２つの無線局から受信した電波を用いて前記各無線局との相対速度を検出する速度検出部と、
前記速度検出部によって検出された前記各無線局との相対速度、および前記携帯通信端末の位置から移動速度を求める速度合成部を有する携帯通信端末。
前記速度検出部は、ドップラー効果を利用して、前記各無線局からの電波の周波数から該各無線局との相対速度を検出する、請求項７記載の携帯通信端末。
前記各無線局の位置情報と前記各無線局からの電波とを用いて前記携帯通信端末の位置を求める位置検出部をさらに有する、請求項７または８記載の携帯通信端末。
前記位置検出部は、前記各無線局の位置情報を該各無線局から取得する、請求項９記載の携帯通信端末。
前記位置検出部は、前記各無線局の位置情報を予め記憶している、請求項９記載の携帯通信端末。
前記位置検出部は、前記各無線局の位置情報と前記各無線局からの電波の受信強度とより前記携帯通信端末の位置を求める、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の携帯通信端末。
少なくとも２つの無線通信システムに接続可能であり、前記速度合成部によって求められた移動速度に応じていずれかの無線通信システムを選択するシステム切り替え部をさらに有する、請求項７〜１２のいずれか１項に記載の携帯通信端末。