JP2004297817A - Distance detection method and location detection method - Google Patents

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Tadashi Hayakawa
正 早川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a distance to and a location of a mobile station in a base station arrangement for the purpose of efficiently utilizing radio resources for information communications in spread spectrum cellular mobile communications. <P>SOLUTION: While paying attention to an information quantity that is generally required for a range finding signal but is sufficiently reduced in comparison with an information quantity required for information communications, a sufficiently long symbol cycle, namely, spreading code cycle is taken for the range finding signal to obtain a sufficiently great spreading code bit length, namely, spreading code gain, thereby extending a communicable distance of the range finding signal compatibly with reducing an interference quantity. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、移動局と基地局との間の相対距離及び移動局の位置を検出するのに好適な距離検出方法及び位置検出方法に関し、特にスペクトラム拡散通信方式の移動体通信システムに好適可能な距離検出方法及び位置検出方法に関する。   The present invention relates to a distance detection method and a position detection method suitable for detecting a relative distance between a mobile station and a base station and a position of the mobile station, and is particularly applicable to a mobile communication system of a spread spectrum communication system. The present invention relates to a distance detection method and a position detection method.

従来、セルラ移動体通信システムにおける移動局の位置を検出する方法としては、例えば下記特許文献1に記載されているものがある。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for detecting the position of a mobile station in a cellular mobile communication system, for example, there is a method described in Patent Document 1 below.

セルラ移動体通信システムにおける移動局と複数の基地局との間の相対距離を、移動局と基地局との間の交信の片道の伝播時間より求めることで、求めた複数の距離情報と複数の基地局の位置情報とを基に三角測量の原理で移動局の位置を求めることができる。
特表平10−505723号公報
The relative distance between the mobile station and the plurality of base stations in the cellular mobile communication system is obtained from the one-way propagation time of the communication between the mobile station and the base station. The position of the mobile station can be obtained based on the triangulation principle based on the position information of the base station.
Japanese Patent Publication No. 10-505723

しかしながら、従来のセルラ移動体通信システムにおいては、次のような問題がある。   However, the conventional cellular mobile communication system has the following problems.

すなわち、情報通信サービスを実施済のセルラ移動体通信システムで、新たに移動局の位置を検出するサービスを開始する場合、移動局と複数の基地局の夫々との間の相対距離を求めるために、移動局と複数の基地局の夫々との間で交信可能であることが前提である。そのためには、基地局の通信可能範囲即ちセルが他の隣接している基地局をカバーしている必要がある。しかし、セルが他の隣接している基地局をカバーしているということは、基地局間の干渉が大きくなってセルラ移動体通信システムの基地局配置が不適切であることを意味している。すなわち、移動局の位置を検出するための基地局配置の要請と、情報通信における無線資源の効率の良い利用のための基地局配置の要請とは相反するものであり、現状のままでは、情報通信サービスと移動局の位置検出サービスの双方を効率よく行うことが困難である。   That is, in a cellular mobile communication system in which an information communication service has been implemented, when a service for newly detecting the position of a mobile station is started, in order to obtain a relative distance between the mobile station and each of the plurality of base stations. It is assumed that communication is possible between the mobile station and each of the plurality of base stations. For that purpose, the coverage area of the base station, that is, the cell, needs to cover another adjacent base station. However, the fact that the cell covers another adjacent base station means that the interference between the base stations increases and the base station arrangement of the cellular mobile communication system is inappropriate. . That is, a request for base station arrangement for detecting the position of a mobile station is opposite to a request for base station arrangement for efficient use of radio resources in information communication. It is difficult to efficiently perform both the communication service and the mobile station location service.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、スペクトラム拡散方式のセルラ移動体通信における情報通信のための無線資源の効率の良い利用を目的とした基地局配置で、移動局の位置検出を行うことができる距離検出方法及び位置検出方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a point, and in a base station arrangement for efficient use of radio resources for information communication in spread spectrum cellular mobile communication, position detection of a mobile station is performed. It is an object to provide a distance detection method and a position detection method that can be performed.

本発明の距離検出方法は、基地局に報知チャンネルを持たせて、この報知チャンネルから基地局の有する基準タイマで発生した基準タイミングに基づいて周期性を持つ信号を送信し、移動局でその周期性を持つ信号を受信して受信タイミングを移動局の有する基準タイマで検出して位相差を求め、求めた位相差に基づいて移動局と基地局との相対距離を検出するようにした。   The distance detection method of the present invention provides a base station with a broadcast channel, transmits a signal having periodicity based on a reference timing generated by a reference timer of the base station from the broadcast channel, The mobile station receives a signal having the characteristic and detects the reception timing by a reference timer of the mobile station to obtain a phase difference, and detects the relative distance between the mobile station and the base station based on the obtained phase difference.

この方法により、基地局と移動局の基準タイマ合わせが済んでいれば、得られた位相差に光速を掛けることで基地局と移動局の相対距離を求めることができる。   With this method, if the base timers of the base station and the mobile station have been adjusted, the relative distance between the base station and the mobile station can be obtained by multiplying the obtained phase difference by the speed of light.

また、本発明の距離検出方法は、移動局と基地局との間で信号の交信を行わせ、移動局では基地局からの信号を受信して移動局の有する基準タイマで受信タイミングを検出して位相差を求め、基地局では移動局からの信号を受信して基地局の有する基準タイマで受信タイミングを検出して位相差を求め、さらに求めた位相差と移動局で求められた位相差とに基づいて移動局と基地局との基準タイミングのずれを検出し、検出した基準タイミングのずれに基づいて移動局の基準タイマを基地局の基準タイマに合わせるようにした。   In the distance detection method of the present invention, a signal is transmitted between a mobile station and a base station, and the mobile station receives a signal from the base station and detects a reception timing with a reference timer of the mobile station. The base station receives the signal from the mobile station, detects the reception timing with the reference timer of the base station, calculates the phase difference, and further calculates the phase difference and the phase difference calculated by the mobile station. , A deviation of the reference timing between the mobile station and the base station is detected, and the reference timer of the mobile station is adjusted to the reference timer of the base station based on the detected deviation of the reference timing.

この方法により、移動局の基準タイマを基地局の基準タイマに合わせることができる。この場合、基地局の基準タイマを基準にして移動局の基準タイマのずれは、次式、
移動局の基準タイマのずれ=(基地局検出位相差−移動局検出位相差)/2
に基づいて求めることができる。
With this method, the reference timer of the mobile station can be adjusted to the reference timer of the base station. In this case, the deviation of the reference timer of the mobile station with respect to the reference timer of the base station is expressed by the following equation:
Deviation of reference timer of mobile station = (base station detected phase difference−mobile station detected phase difference) / 2
Can be determined based on

また、本発明の位置検出方法は、上記距離検出方法を用いて移動局と少なくとも三つの基地局の各々との間の距離を検出し、検出した距離に基づいて移動局の位置を検出するようにした。   Further, the position detection method of the present invention detects a distance between the mobile station and each of at least three base stations using the distance detection method, and detects a position of the mobile station based on the detected distance. I made it.

この方法により、移動局と少なくとも三つの基地局の夫々との間で距離を検出できるので、三角測量の原理を用いて移動局の位置を検出することができる。   With this method, the distance between the mobile station and each of the at least three base stations can be detected, so that the position of the mobile station can be detected using the principle of triangulation.

また、本発明の位置検出方法は、移動局と測距信号の交信を行う複数の基地局を、移動局が位置登録している主基地局と、その主基地局に隣接する少なくとも二つの基地局として、前記移動局と前記主基地局との間の相対距離を検出し、この検出した相対距離と、主基地局とこの主基地局に隣接する前記少なくとも二つの基地局の夫々との間の距離と、移動局と主基地局との測距信号の通信パラメータの値とに基づいて、移動局と前記少なくとも二つの基地局の夫々との間の測距信号の通信パラメータの初期値を決定するようにした。   In addition, the position detection method of the present invention includes a plurality of base stations for communicating a ranging signal with a mobile station, a main base station whose position is registered by the mobile station, and at least two base stations adjacent to the main base station. As a station, a relative distance between the mobile station and the main base station is detected, and the detected relative distance is determined between the main base station and each of the at least two base stations adjacent to the main base station. And the initial value of the communication parameter of the ranging signal between the mobile station and each of the at least two base stations, based on the value of the communication parameter of the ranging signal between the mobile station and the main base station. I decided to decide.

この方法により、移動局とこの移動局が位置登録している主基地局との間の相対距離と、主基地局とこれに隣接する少なくとも二つの基地局との間の距離を、輻射電力の距離に応じた減衰の関数に代入することにより、主基地局に隣接する少なくとも二つの基地局の夫々と移動局との間で測距信号を相互に受信できるための通信パラメータの条件を求めることができる。   By this method, the relative distance between the mobile station and the main base station with which the mobile station has registered its position, and the distance between the main base station and at least two base stations adjacent to the main base station are determined by the radiated power. By substituting into a function of attenuation according to distance, a condition of a communication parameter for mutually receiving a ranging signal between each of at least two base stations adjacent to the main base station and the mobile station is obtained. Can be.

この通信パラメータの条件を、移動局と主基地局に隣接する少なくとも二つの基地局の通信パラメータの初期値に反映させることで、移動局と主基地局に隣接する少なくとも二つの基地局の夫々との間で確実に測距信号の交信を開始することができる。そして、移動局と主基地局及び主基地局に隣接する少なくとも二つの基地局の夫々との間で距離を検出することができるので、三角測量の原理を用いて移動局の位置を検出することができる。   By reflecting the condition of this communication parameter on the initial value of the communication parameter of at least two base stations adjacent to the mobile station and the main base station, each of the mobile station and at least two base stations adjacent to the main base station The communication of the ranging signal can be reliably started between the two. Then, since the distance between the mobile station and each of the main base station and at least two base stations adjacent to the main base station can be detected, the position of the mobile station can be detected using the principle of triangulation. Can be.

また、本発明の位置検出方法は、前記主基地局に隣接する少なくとも二つの基地局の夫々が送信する測距信号の送信電力と拡散符号利得の初期値を、移動局と主基地局との間の相対距離と、主基地局とこの主基地局に隣接する前記少なくとも二つの基地局の夫々との間の距離と、主基地局が送信する測距信号の送信電力と拡散符号利得とに基づいて決定するようにした。   Further, the position detection method of the present invention, the transmission power of the ranging signal transmitted by each of at least two base stations adjacent to the main base station and the initial value of the spreading code gain, the mobile station and the main base station between The relative distance between the main base station and the distance between each of the at least two base stations adjacent to the main base station, the transmission power of the ranging signal transmitted by the main base station, and the spreading code gain. It was decided based on.

この方法により、移動局と主基地局との間の相対距離と、主基地局とこれに隣接する少なくとも二つの基地局との間の距離を、輻射電力の距離に応じた減衰の関数に代入することにより、主基地局に隣接する少なくとも二つの基地局の夫々から移動局への測距信号の実効送信電力を、主基地局の測距信号の実効送信電力の何倍にすれば移動局が受信可能となるか算出することができる。上記条件を送信電力と拡散符号利得の初期値に反映させれば、移動局は、主基地局に隣接する少なくとも二つの基地局から測距信号を確実に受信することができる。   By this method, the relative distance between the mobile station and the main base station, and the distance between the main base station and at least two adjacent base stations are substituted into a function of attenuation according to the distance of the radiated power. By making the effective transmission power of the ranging signal from each of the at least two base stations adjacent to the main base station to the mobile station multiple times the effective transmission power of the ranging signal of the main base station, Can be calculated. If the above conditions are reflected in the initial values of the transmission power and the spreading code gain, the mobile station can reliably receive the ranging signal from at least two base stations adjacent to the main base station.

また、本発明の位置検出方法は、上記位置検出方法において、移動局が自己の位置登録している主基地局に隣接する少なくとも二つの基地局に対して送信する測距信号の送信電力と拡散符号利得の初期値を、移動局と主基地局との間の距離と、主基地局とこの主基地局に隣接する前記基地局間の距離の最大値と、移動局が位置登録して基地局に対して送信する測距信号の送信電力と拡散符号利得とに基づいて決定するようにした。   Further, in the position detection method according to the present invention, in the position detection method, the transmission power and spread of the ranging signal transmitted to at least two base stations adjacent to the main base station registered by the mobile station are registered. The initial value of the code gain is determined by the distance between the mobile station and the main base station, the maximum value of the distance between the main base station and the base station adjacent to the main base station, The determination is made based on the transmission power of the ranging signal transmitted to the station and the spreading code gain.

この方法により、移動局と主基地局との間の相対距離と、主基地局とこれに隣接する基地局間の距離の最大値を、輻射電力の距離に応じた減衰の関数に代入することにより、移動局から主基地局に隣接する少なくとも二つの基地局への測距信号の実効送信電力を、主基地局に対する測距信号の実効送信電力の何倍にすれば、主基地局に隣接する少なくとも二つの基地局が受信可能となるか算出することができる。上記条件を、主基地局に隣接する少なくとも二つの基地局に対して送信する測距信号の送信電力と拡散符号利得の初期値に反映させれば、主基地局に隣接する少なくとも二つの基地局は、移動局からの測距信号を確実に受信することができる。   By this method, the relative distance between the mobile station and the main base station and the maximum value of the distance between the main base station and the adjacent base station are substituted into the attenuation function according to the distance of the radiated power. By setting the effective transmission power of the ranging signal from the mobile station to at least two base stations adjacent to the main base station to be multiple of the effective transmission power of the ranging signal to the main base station, It is possible to calculate whether or not at least two base stations that can perform reception can receive. If the above conditions are reflected in the initial values of the transmission power and the spreading code gain of the ranging signal transmitted to at least two base stations adjacent to the main base station, at least two base stations adjacent to the main base station Can reliably receive the ranging signal from the mobile station.

また、本発明の位置検出装置は、上記位置検出方法を実現するプログラムを記憶した記憶手段と、スペクトラム拡散変調された信号の送受信を行う通信手段と、を具備する構成を採る。   Further, the position detecting device of the present invention employs a configuration including storage means for storing a program for realizing the above-described position detecting method, and communication means for transmitting and receiving a signal subjected to spread spectrum modulation.

この構成により、上記位置検出方法をスペクトラム拡散変調方式の通信装置において実現することができる。   With this configuration, the position detection method can be realized in a communication device using a spread spectrum modulation method.

また、本発明の距離検出方法は、通信局同士が測距信号を交信して測距信号の伝播時間に基づいて距離を検出する際に、距離測定の許容誤差と、距離測定の距離分解能と、通信局間の相対速度情報とに基づいて測距信号の交信周期を決定するようにした。   Further, the distance detection method of the present invention, when the communication stations communicate a distance measurement signal to detect a distance based on the propagation time of the distance measurement signal, the tolerance of the distance measurement, the distance resolution of the distance measurement, The communication cycle of the ranging signal is determined based on the relative speed information between the communication stations.

この方法により、距離検出の最低限必要な頻度(1/交信周期)を通信局間の相対速度に応じて求めることができて、不必要な距離検出をしなくてすむ。   According to this method, the minimum necessary frequency of the distance detection (1 / communication cycle) can be obtained according to the relative speed between the communication stations, and unnecessary distance detection is not required.

また、本発明の距離検出方法は、上記距離検出方法において、移動局が交信周期を決定して基地局に通知するようにした。   Further, in the distance detection method of the present invention, in the distance detection method, the mobile station determines a communication cycle and notifies the base station of the communication cycle.

この方法により、基地局を含む網は、移動局が受信可能な測距信号の交信周期を知ることができる。   By this method, the network including the base station can know the communication cycle of the ranging signal that can be received by the mobile station.

また、本発明の距離検出方法は、上記距離検出方法において、測距信号の交信周期と距離測定に必要な情報量とに基づいて測距信号のシンボルレートを決定し、さらに決定したシンボルレートと前記交信周期と前記情報量とに基づいて測距信号の間欠時間を求めて、測距信号の1交信毎に前記間欠時間の間に送信電力をオフにするようにした。   Further, in the distance detection method of the present invention, in the above distance detection method, a symbol rate of the distance measurement signal is determined based on a communication cycle of the distance measurement signal and an amount of information necessary for the distance measurement. The intermittent time of the ranging signal is obtained based on the communication cycle and the information amount, and the transmission power is turned off during the intermittent time for each communication of the ranging signal.

この方法により、距離検出の最低限必要な頻度(1/交信周期)とシンボルレートを通信局間の相対速度に応じて求めることができて、不必要な距離検出をしないで済み、不必要な輻射をしないで済む。   According to this method, the minimum frequency (1 / communication cycle) and the symbol rate required for the distance detection can be obtained in accordance with the relative speed between the communication stations. No need to radiate.

シンボルレートが距離測定に必要な情報量を測距信号の交信周期で割った値と等しくなる時には測距信号の間欠時間が0となる。   When the symbol rate becomes equal to a value obtained by dividing the amount of information necessary for distance measurement by the communication cycle of the distance measurement signal, the intermittent time of the distance measurement signal becomes zero.

拡散チップレートが固定値のときにシンボルレートを決定することは、拡散符号利得を決定することと等価である。   Determining the symbol rate when the spreading chip rate is a fixed value is equivalent to determining the spreading code gain.

より小さい情報量を採用すれば、より長いシンボル周期を採用することと等価であり、それだけ大きな拡散符号利得が得られて、測距信号に必要な送信電力を低くすることができる。   Adopting a smaller amount of information is equivalent to adopting a longer symbol period, a larger spreading code gain is obtained, and transmission power required for a ranging signal can be reduced.

また、本発明の距離検出方法は、上記距離検出方法において、移動局が交信周期とシンボルレートを決定して、基地局に通知するようにした。   In the distance detection method according to the present invention, in the distance detection method, the mobile station determines a communication cycle and a symbol rate and notifies the base station of the determined communication cycle and symbol rate.

この方法により、基地局を含む網は、移動局が受信可能な測距信号の交信周期とシンボルレートを知ることができる。   By this method, the network including the base station can know the communication cycle and symbol rate of the ranging signal that can be received by the mobile station.

本発明の位置検出装置は、上記距離検出方法を実現する手順と、上記位置検出方法を実現する手順と、を含むプログラムを記憶した記憶手段と、スペクトラム拡散変調された信号の送受信を行う通信手段と、を具備する構成を採る。   A position detecting device according to the present invention includes a storage unit storing a program including a procedure for realizing the distance detecting method and a procedure for realizing the position detecting method, and a communication unit for transmitting and receiving a signal subjected to spread spectrum modulation. Are adopted.

この構成により、上記位置検出方法と上記距離検出方法をスペクトラム拡散変調方式の通信装置において実現することができる。   With this configuration, the position detection method and the distance detection method can be realized in a spread spectrum modulation communication device.

また、本発明の速度検出方法は、上記位置検出方法を用いて、時間をずらして位置検出対象の移動局の位置を検出し、単位時間当たりの位置の変化から換算した距離の変化量より移動局の速度を検出するようにした。   Further, the speed detection method of the present invention uses the above-described position detection method to detect the position of the mobile station whose position is to be detected by shifting the time, and moves the mobile station based on the amount of change in distance converted from the change in position per unit time. The speed of the station was detected.

この方法により、位置検出対象の移動局の速度を検出することができる。   With this method, the speed of the mobile station whose position is to be detected can be detected.

また、本発明のスペクトラム拡散通信装置は、上記スペクトラム拡散通信方法を実現するプログラムを記憶した記憶手段を具備する構成を採る。   Further, the spread spectrum communication apparatus of the present invention employs a configuration including storage means for storing a program for realizing the above spread spectrum communication method.

この構成により、上記スペクトラム拡散通信方法を実現するスペクトラム拡散通信装置を実現することができる。   With this configuration, it is possible to realize a spread spectrum communication apparatus that realizes the above spread spectrum communication method.

本発明の位置検出装置は、上記スペクトラム拡散装置を具備する構成を採る。これにより、上記スペクトラム拡散通信方法において位置検出を行うことができる。   The position detection device of the present invention employs a configuration including the above-described spread spectrum device. Thus, position detection can be performed in the above spread spectrum communication method.

また、本発明の距離検出装置は、上記距離検出方法を実現するプログラムを記憶した記憶手段と、スペクトラム拡散通信手段とを具備する構成を採る。   Further, the distance detecting apparatus of the present invention employs a configuration including a storage unit storing a program for realizing the above distance detecting method, and a spread spectrum communication unit.

この構成により、上記距離検出方法を実現する距離検出装置を実現することができる。   With this configuration, it is possible to realize a distance detection device that realizes the above-described distance detection method.

また、本発明の車載装置は、上記距離検出装置を具備する構成を採る。   Further, an in-vehicle device of the present invention employs a configuration including the above-described distance detecting device.

この構成により、上記距離検出方法を実現した車載用の距離検出装置を実現することができる。   With this configuration, it is possible to realize a vehicle-mounted distance detection device that realizes the above-described distance detection method.

本発明の車載装置は、上記位置検出装置を具備する構成を採る。これにより、車載装置において上記位置検出方法を実現することができる。   An in-vehicle device according to the present invention employs a configuration including the position detecting device. Thus, the above-described position detection method can be realized in the vehicle-mounted device.

本発明の装置は、前記記憶手段が、半導体メモリ、磁気記憶媒体、光記憶媒体、及び光磁気記録媒体からなる群より選ばれたものである。これにより、上記位置検出方法や距離検出方法のプログラムを格納することができる。   In the apparatus of the present invention, the storage means is selected from the group consisting of a semiconductor memory, a magnetic storage medium, an optical storage medium, and a magneto-optical recording medium. Thus, a program for the position detection method and the distance detection method can be stored.

また、本発明の移動体通信システムは、上記装置を有する移動局と、上記装置を有する基地局とを具備する構成を採る。   Further, a mobile communication system of the present invention employs a configuration including a mobile station having the above device and a base station having the above device.

この構成により、測距信号の拡散符号長を決定し更新する際に、上記スペクトラム拡散通信方法による効果と、上記各距離検出方法による効果を得ることができる。   With this configuration, when the spread code length of the ranging signal is determined and updated, the effect of the above-described spread spectrum communication method and the effect of each of the above-described distance detection methods can be obtained.

以上説明したように、本発明によれば、一般に測距信号に必要な情報量が情報通信に必要な情報量に比べて十分少ないことに着目して、移動局の速度から必要最小限のシンボルレートを求め、測距信号に十分に長いシンボル周期(拡散符号周期)をとって十分大きな拡散符号ビット長(拡散符号利得)を得るようにしたので、測距信号の交信可能距離をのばすことと、干渉量を軽減することを両立させることができる。そして、このことにより、セルラ移動体通信における情報通信のための無線資源の効率良い利用のための基地局配置上で移動体の位置検出が可能となる。   As described above, according to the present invention, paying attention to the fact that the amount of information required for a ranging signal is generally sufficiently smaller than the amount of information required for information communication, the necessary minimum symbol Since the rate is obtained and a sufficiently long symbol period (spreading code period) is taken for the ranging signal to obtain a sufficiently large spreading code bit length (spreading code gain), the communicable distance of the ranging signal is extended. In addition, it is possible to reduce the amount of interference. This makes it possible to detect the position of the mobile unit on the base station arrangement for efficient use of radio resources for information communication in cellular mobile communication.

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1に係るスペクトル拡散通信方式の一つとしてCDMA方式の無線通信が可能な基地局と移動局の機能ブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a functional block diagram of a base station and a mobile station capable of performing CDMA wireless communication as one of the spread spectrum communication systems according to Embodiment 1 of the present invention.

この図において、基地局10は、通信制御及び距離測定のための演算機能を有する基地局側制御部11と、サンプルレートfs(サンプル周期Ts)及びチップレートfc(周期Tc)のクロックを生成するタイマ12、送信データを拡散する拡散回路13、拡散された信号を送出すると共に無線波を受信するアンテナ14、受信信号を復調するためのスライディング相関器15とを備えている。基地局側制御部11は、CPU、DSP、メモリ等で構成されており、本来の基地局機能に加えて後述する位相差検出機能を備えている。スライディング相関器15は、受信信号との相関をとるために拡散符号をシフトさせて逆拡散符号を発生させる逆拡散符号発生器16と、受信信号に逆拡散符号を掛け合わせた相関値を出力する逆拡散回路17とから構成されている。   In the figure, a base station 10 generates a base station-side control unit 11 having an arithmetic function for communication control and distance measurement, and a clock having a sample rate fs (sample cycle Ts) and a chip rate fc (cycle Tc). It includes a timer 12, a spreading circuit 13 for spreading transmission data, an antenna 14 for transmitting a spread signal and receiving a radio wave, and a sliding correlator 15 for demodulating a received signal. The base station-side control unit 11 includes a CPU, a DSP, a memory, and the like, and has a phase difference detection function described later in addition to the original base station function. The sliding correlator 15 outputs a despread code generator 16 that shifts the spread code to generate a despread code in order to obtain a correlation with the received signal, and outputs a correlation value obtained by multiplying the received signal by the despread code. And a despreading circuit 17.

一方、移動局20は、スペクトラム拡散通信のために基地局10と同様の機能ブロック図を備えている。すなわち、移動局側制御部21、タイマ22、拡散回路23、アンテナ24、スライディング相関器25を備えている。移動局制御部21は、CPU、DSP、メモリ等で構成されており、本来の移動局機能に加えて位相差検出機能及び基地局10との間の相対距離を検出する演算機能を備える。スライディング相関器25は、受信信号との相関をとるために拡散符号をシフトさせて逆拡散符号を発生させる逆拡散符号発生器26と、受信信号に逆拡散符号を掛け合わせた相関値を出力する逆拡散回路27とから構成されている。   On the other hand, the mobile station 20 has the same functional block diagram as the base station 10 for spread spectrum communication. That is, it includes a mobile station-side control unit 21, a timer 22, a spreading circuit 23, an antenna 24, and a sliding correlator 25. The mobile station control unit 21 includes a CPU, a DSP, a memory, and the like, and has a phase difference detection function and a calculation function of detecting a relative distance from the base station 10 in addition to the original mobile station function. Sliding correlator 25 outputs a despreading code generator 26 that shifts a spreading code to generate a despreading code in order to obtain a correlation with a received signal, and a correlation value obtained by multiplying the received signal by the despreading code. And a despreading circuit 27.

以上のように構成された基地局及び移動局の動作について、図2及び図3のタイミングチャートを参照しながら説明する。   The operation of the base station and the mobile station configured as described above will be described with reference to the timing charts of FIGS.

図2は基地局10と移動局20の夫々のタイマ12、22の与える基準タイミングに基づいて相互にスペクトル拡散通信している状態を示している。   FIG. 2 shows a state where the base stations 10 and the mobile station 20 are mutually performing spread spectrum communication based on the reference timings provided by the timers 12 and 22.

基地局10では、基地局側制御部11から送信データが拡散回路13へ入力されると、拡散回路13においてタイマ12の与える送信タイミングで送信データが拡散符号C1にて所定のチップレートfcで拡散されアンテナ14から無線送信される。ここで、タイマ12、22は同一周期である。   In the base station 10, when the transmission data is input from the base station side control unit 11 to the spreading circuit 13, the transmission data is spread at the transmission timing given by the timer 12 in the spreading circuit 13 at the predetermined chip rate fc using the spreading code C 1. The signal is transmitted wirelessly from the antenna 14. Here, the timers 12 and 22 have the same cycle.

このとき拡散回路では、タイマ12の発生するチップレートのクロックfcで拡散符号C1を送信データに掛け合わせてスペクトル拡散する。送信データをスペクトル拡散するための拡散符号C1の先頭が発生するタイミングをタイマ12の基準タイミングが与える。具体的には、タイマ12のクロックfcのカウント値が0のとき拡散符号C1の先頭が送信データに掛け合わされるように拡散符号C1を生成する。また、カウント値が最大値のときに拡散符号C1の最後が送信データに掛け合わされ、次のクロックでカウント値がリセットされて再びカウント値が0となって拡散符号C1の先頭が表われるようにしている。   At this time, the spreading circuit spreads the spectrum by multiplying the transmission data by the spreading code C1 with the clock fc of the chip rate generated by the timer 12. The reference timing of the timer 12 gives the timing at which the head of the spreading code C1 for spreading the transmission data spectrum is generated. Specifically, when the count value of the clock fc of the timer 12 is 0, the spread code C1 is generated so that the head of the spread code C1 is multiplied by the transmission data. When the count value is the maximum value, the end of the spread code C1 is multiplied by the transmission data, the count value is reset at the next clock, the count value becomes 0 again, and the beginning of the spread code C1 appears. ing.

このように、基地局10に内蔵されたタイマ12が周期的に与える基準タイミングに基づいて生成された周期性を持つ信号(スペクトル拡散信号)が移動局20へ無線送信される。基地局10から無線送信された信号は移動局20と基地局10との間に距離に比例した伝播時間Td後に移動局20に到達する。   In this way, a signal having a periodicity (spread spectrum signal) generated based on the reference timing periodically provided by the timer 12 built in the base station 10 is wirelessly transmitted to the mobile station 20. A signal wirelessly transmitted from the base station 10 reaches the mobile station 20 after a propagation time Td proportional to the distance between the mobile station 20 and the base station 10.

一方、移動局20では、基地局10と同様に移動局側制御部21から拡散回路23に与えられる送信データが自局のタイマ22の与える基準タイミングを基に拡散符号C2でスペクトル拡散されてアンテナ24から無線送信される。   On the other hand, in the mobile station 20, similarly to the base station 10, the transmission data provided from the mobile station side control unit 21 to the spreading circuit 23 is spread spectrum by the spreading code C 2 based on the reference timing provided by the timer 22 of the own station, and 24.

このように、移動局20からも基地局10に対して移動局20に内蔵のタイマ22が周期的に与える基準タイミングに基づいて生成された周期性を持つ信号(スペクトル拡散信号)が基地局10へ無線送信される。移動局20から無線装置された信号が基地局10に到達する時間は上記した基地局10から移動局20への送信と時間的な経過が小さければ同一伝播経路となるので、同じ伝播時間Tdとなる。   As described above, a signal (spread spectrum signal) having periodicity generated from the mobile station 20 to the base station 10 based on the reference timing periodically provided by the timer 22 built in the mobile station 20 is also transmitted from the base station 10. Wirelessly transmitted to The time required for a signal transmitted from the mobile station 20 to reach the base station 10 is the same as the transmission time from the transmission from the base station 10 to the mobile station 20 if the time lapse is small. Become.

移動局20では、アンテナ24にて受信された受信信号が逆拡散回路27へ入力されると共に、逆拡散符号発生器26の発生した逆拡散符号C1’が逆拡散回路27へ入力される。逆拡散符号C1’は送信側でスペクトル拡散に使用した拡散符号と同じ拡散符号C1を逆拡散符号発生器26において順次シフトさせて生成している。すなわち、図2に示すように、自局のタイマ22のカウント値が0のタイミング(基準タイミング)に拡散符号C1の先頭を合わせ、カウント値が最大値になってリセットされるまでサンプリング周期Tsで順次シフトさせる。このとき、逆拡散回路27から受信信号のデータ列と逆拡散符号C1’との相関出力CRが移動局側制御部21へ出力される。移動局側制御部21は最も大きな相関出力CRが得られた時間を検出する。この相関処理を逆拡散の拡散パターンマッチングと呼ぶ。   In the mobile station 20, the received signal received by the antenna 24 is input to the despreading circuit 27, and the despreading code C1 'generated by the despreading code generator 26 is input to the despreading circuit 27. The despreading code C1 'is generated by sequentially shifting the same spreading code C1 as the spreading code used for spectrum spreading on the transmitting side in the despreading code generator 26. That is, as shown in FIG. 2, the head of the spreading code C1 is adjusted to the timing when the count value of the timer 22 of the own station is 0 (reference timing), and the sampling value is set to the maximum value at the sampling period Ts until the count value is reset. Shift sequentially. At this time, the correlation output CR between the data sequence of the received signal and the despreading code C <b> 1 ′ is output from the despreading circuit 27 to the mobile station side control unit 21. The mobile station-side controller 21 detects the time when the largest correlation output CR is obtained. This correlation processing is called diffusion pattern matching of despreading.

移動局20における逆拡散の拡散パターンマッチングによって相関出力CRの最大値が得られるまでの時間は、送信側となった基地局10のタイマ12の基準タイミングと受信側となった移動局20のタイマ22の基準タイミングとのタイマずれ時間と、上記した伝播遅延Tdとからなる。移動局20のタイマ22が与える基準タイミングを基準にして相関出力CRの最大値が得られるまでの時間を自局検出位相差としての位相差T2とする。   The time until the maximum value of the correlation output CR is obtained by the spreading pattern matching of the despreading in the mobile station 20 is based on the reference timing of the timer 12 of the base station 10 on the transmitting side and the timer of the mobile station 20 on the receiving side. The timer delay time from the reference timing of No. 22 and the propagation delay Td described above. The time until the maximum value of the correlation output CR is obtained with reference to the reference timing provided by the timer 22 of the mobile station 20 is defined as a phase difference T2 as a phase difference detected by the own station.

サンプリングレートfsをチップレートfcのN倍(N≧1の整数)にとって、最大相関出力を検出するまでのシフト回数nより、位相差T2を次式より求める。
位相差T2=n×Ts …(1)
With the sampling rate fs set to N times the chip rate fc (N ≧ 1 integer), the phase difference T2 is obtained from the following equation from the number of shifts n until the maximum correlation output is detected.
Phase difference T2 = n × Ts (1)

また、基地局10においても移動局20から受信した信号を基地局10のタイマ12の与える基準タイミングに基づいて逆拡散の拡散パターンマッチングを行うことで、基地局10のタイマ12が与える基準タイミングを基準にして相関出力CRの最大値が得られるまでの時間=位相差T1を検出することができる。   The base station 10 also performs despreading pattern matching on the signal received from the mobile station 20 based on the reference timing provided by the timer 12 of the base station 10 so that the reference timing provided by the timer 12 of the base station 10 can be obtained. The time until the maximum value of the correlation output CR is obtained based on the reference can be detected as the phase difference T1.

図3に基地局10及び移動局20で検出される位相差T1、T2と伝播遅延Tdと基準タイミングの時間差であるタイマずれT01、T02を示している。同図に示すように、通信局(基地局、移動局)間の同期がとれていないときは、受信側を基準とした送信側のタイマずれをT0nとして、位相差Tnは次式で表わされる。
位相差Tn=受信側からみた送信側同期ずれT0n+伝播時間Td …(2)
FIG. 3 shows the phase differences T1, T2 detected by the base station 10 and the mobile station 20, the timer shifts T01, T02, which are the time differences between the propagation delay Td and the reference timing. As shown in the figure, when synchronization is not established between communication stations (base stations and mobile stations), the phase difference Tn is expressed by the following equation, where T0n is the timer deviation of the transmission side with respect to the reception side. .
Phase difference Tn = transmission side synchronization deviation T0n viewed from the reception side + propagation time Td (2)

移動局20を基準とした、基地局10のタイマ12のずれをT02
基地局10を基準とした、移動局20のタイマ22のずれをT01
基地局10を送信側、移動局20を受信側としたときの位相差を位相差T2
移動局20を送信側、基地局10を受信側としたときの位相差を位相差T1
とすると、次式の関係がある。
T02+伝播時間Td=位相差T2 …(3)
T01+伝播時間Td=位相差T1 …(4)
The deviation of the timer 12 of the base station 10 with respect to the mobile station 20 is represented by T02.
The deviation of the timer 22 of the mobile station 20 with respect to the base station 10 is represented by T01.
The phase difference when the base station 10 is on the transmitting side and the mobile station 20 is on the receiving side is a phase difference T2.
The phase difference when the mobile station 20 is on the transmitting side and the base station 10 is on the receiving side is a phase difference T1.
Then, there is the following relationship.
T02 + propagation time Td = phase difference T2 (3)
T01 + propagation time Td = phase difference T1 (4)

基地局10を基準として移動局20のタイマ22がT01だけ進んでいるときは、逆に移動局20を基準としたとき基地局10のタイマ12はT02だけ遅れていることになる。   When the timer 22 of the mobile station 20 is advanced by T01 with respect to the base station 10, the timer 12 of the base station 10 is delayed by T02 with respect to the mobile station 20.

したがって、T01=−T02の関係があり、式(3)と式(4)を加算すれば、左辺のタイマずれが打ち消し合って、伝播時間Tdのみが左辺に残り、基地局10と移動局20の間の距離rを算出することができる。
伝播時間Td=(位相差T1+位相差T2)/2 …(5)
距離r=光速×(位相差T1+位相差T2)/2 …(6)
Therefore, there is a relationship of T01 = −T02, and when Equations (3) and (4) are added, the timer deviation on the left side cancels out, and only the propagation time Td remains on the left side, and the base station 10 and the mobile station 20 Can be calculated.
Propagation time Td = (phase difference T1 + phase difference T2) / 2 (5)
Distance r = light speed × (phase difference T1 + phase difference T2) / 2 (6)

また、式(3)と式(4)を減算すれば、左辺の伝播時間Tdが打ち消し合って、タイマずれのみが左辺に残り、同期のずれを算出することができる。
T01=(位相差T1−位相差T2)/2 …(7)
T02=(位相差T2−位相差T1)/2 …(8)
Further, if the equations (3) and (4) are subtracted, the propagation times Td on the left side cancel each other, and only the timer shift remains on the left side, so that the sync shift can be calculated.
T01 = (phase difference T1-phase difference T2) / 2 (7)
T02 = (phase difference T2-phase difference T1) / 2 (8)

算出したタイマのずれ分だけ補正すれば、次式にて距離rを求めることもできる。
距離r=光速×(位相差T1−タイマずれT01) …(9)
距離r=光速×(位相差T2−タイマずれT02) …(10)
The distance r can be obtained by the following equation by correcting the calculated timer deviation.
Distance r = light speed × (phase difference T1-timer shift T01) (9)
Distance r = light speed × (phase difference T2-timer shift T02) (10)

移動局20が基地局10までの距離を測定する場合、移動局20からの信号を受信した基地局10において、自分のタイマ12の基準タイミングに基づいて検出した位相差T01を送信データとして基地局10から移動局20へ送信する。   When the mobile station 20 measures the distance to the base station 10, the base station 10 that has received the signal from the mobile station 20 uses the phase difference T01 detected based on the reference timing of its own timer 12 as transmission data as the base station. 10 to the mobile station 20.

移動局20では、基地局10から受信した位相差T01に関する受信データを復調して基地局10にて検出された位相差T01を取得する。その一方で、当該位相差T01に関する受信データとの逆拡散の拡散パターンマッチングにより自局のタイマ22の基準タイミングに基づいた位相差T2を検出する。   The mobile station 20 demodulates the received data relating to the phase difference T01 received from the base station 10 and acquires the phase difference T01 detected by the base station 10. On the other hand, the phase difference T2 based on the reference timing of the timer 22 of the own station is detected by the spread pattern matching of the despreading with the received data related to the phase difference T01.

移動局側制御部21では、上記した式(6)に基づいて移動局20から基地局10までの距離rを計算する。または、上記した式(7)、(8)により移動局20を基準とした基地局10のタイマずれT02または基地局10を基準とした移動局20のタイマずれT01を検出し、式(9)または式(10)に基づいてタイマずれ分を補正して相対距離rを計算するようにしても良い。   The mobile station side control unit 21 calculates the distance r from the mobile station 20 to the base station 10 based on the above equation (6). Alternatively, the timer deviation T02 of the base station 10 with respect to the mobile station 20 or the timer deviation T01 of the mobile station 20 with respect to the base station 10 is detected by the above equations (7) and (8). Alternatively, the relative distance r may be calculated by correcting the timer deviation based on Expression (10).

また、式(7)または式(8)により計算したタイマずれT01またはT02を用いて移動局20と基地局10のタイマ22、12を合わせる。例えば、基地局10では移動局20のタイマ22を基準としたときのタイマずれT02だけ基地局側制御部11がタイマ12を合わせ込む。移動局20において同様の合わせ込み作業を実施しても良い。   Further, the timers 22 and 12 of the mobile station 20 and the base station 10 are adjusted using the timer shift T01 or T02 calculated by the equation (7) or (8). For example, in the base station 10, the base station-side control unit 11 adjusts the timer 12 by the timer deviation T02 with respect to the timer 22 of the mobile station 20. A similar matching operation may be performed in the mobile station 20.

ただし、セルラシステムでは、一つの基地局が多数の移動局と通信を行うので、移動局のタイマを基地局のタイマに合わせるほうがシステム運用上都合が良い。   However, in a cellular system, since one base station communicates with many mobile stations, it is more convenient for system operation to adjust the timer of the mobile station to the timer of the base station.

タイマずれを無くした後は、次式にて相対距離rを計算するようにしても良い。
距離r=c×位相差 …(11)
但し:cは光速に相当する定数
After eliminating the timer deviation, the relative distance r may be calculated by the following equation.
Distance r = c × phase difference (11)
Where: c is a constant corresponding to the speed of light

(実施の形態2)
ところで、スペクトラム拡散方式においては、通常は全チャネルで、同一の値のチップレートfc(周期Tc)を使用してサンプルレートfs(シンボル周期Ts)と同一周期の拡散符号信号を重畳するようにしている。一般に、測距に必要な情報量Isrはユーザー情報通信で伝送する情報量Isiに比べて十分少ないので、測距信号Rに重畳する拡散符号Crのビット長Nr(=拡散符号利得Gr)を、ユーザー情報通信の信号Iに重畳する拡散符号Ciのビット長Ni(=拡散符号利得Gi)に比べて十分大きくとることができる。
(Embodiment 2)
By the way, in the spread spectrum method, normally, a spread code signal having the same cycle as the sample rate fs (symbol cycle Ts) is superimposed on all channels using the same value chip rate fc (cycle Tc). I have. In general, the amount of information Isr required for distance measurement is sufficiently smaller than the amount of information Isi transmitted in user information communication. Therefore, the bit length Nr (= spread code gain Gr) of the spreading code Cr to be superimposed on the ranging signal R is represented by The bit length Ni (= spread code gain Gi) of the spread code Ci to be superimposed on the signal I of the user information communication can be made sufficiently large.

拡散符号利得Gと送信電力Pの積G・Pを実効送信電力PEと定義する。測距信号Rの実効送信電力PEr(=Gr・Pr)の上限値をユーザー情報通信の信号Iの実効送信電力の上限値PEimax=(Gi・Pimax)に比べて十分大きくできることは明らかである。これは図4に示す通り、測距信号Rに関する基地局10、移動局20の交信可能半径Rrmaxが、ユーザー情報通信の信号Iの交信可能半径Rimaxに比べて十分長くなることを意味する。これにより、測位(測距)対象の移動局20を覆うように送信電力Prを調整することで、移動局20が複数の基地局10と交信可能になるようにすることができる。このとき、実効送信電力PErとPEimaxを比較するとPEr>PEimaxであるが、拡散利得GrとGiを比較するとGr>>Giなので、Pr<<Pimaxとなり、基地局10間の干渉は近似的に無いとみなして良い。したがって、上記実施の形態を実施することによって「発明が解決しようとする課題」で前記した従来の課題を解決できる。以上が本発明の主な原理である。   The product GP of the spreading code gain G and the transmission power P is defined as the effective transmission power PE. It is clear that the upper limit value of the effective transmission power PEr (= Gr · Pr) of the ranging signal R can be made sufficiently larger than the upper limit value PEimax = (Gi · Pimax) of the effective transmission power of the signal I of the user information communication. This means that the communicable radius Rrmax of the base station 10 and the mobile station 20 with respect to the distance measurement signal R is sufficiently longer than the communicable radius Rimax of the user information communication signal I as shown in FIG. Thus, by adjusting the transmission power Pr so as to cover the mobile station 20 to be measured (ranged), the mobile station 20 can communicate with the plurality of base stations 10. At this time, when comparing the effective transmission power PEr and PEimax, PEr> PEimax, but when comparing the spreading gain Gr and Gi, since Gr >> Gi, Pr << Pimax, and there is substantially no interference between the base stations 10. May be considered. Therefore, by implementing the above-described embodiment, the conventional problems described above under “Problems to be Solved by the Invention” can be solved. The above is the main principle of the present invention.

さて、この実施の形態2は、既にCDMA方式のセルラ移動体通信システムにおいて情報通信サービスが実用化されていて、そこに位置検出サービスを追加したものである。   In the second embodiment, an information communication service has already been put into practical use in a CDMA cellular mobile communication system, and a location detection service has been added thereto.

既存の位置検出サービスの方法には、GPSシステムやAOA(Angle of Arival)法が実用化されている。しかし、GPSシステムを採用することは、セルラ移動体通信システムとは別のシステムを導入することになり、移動局20にGPSの信号を受信するハードウェアと位置計算装置を加えることになり、移動局20のハードウェア構成が複雑になってコスト高になる。また、AOA法を採用すると、基地局10のアンテナが無指向性静止のアンテナだけでは実現できなくなり、指向性回転アンテナを増設しなければならなくなり、基地局10のハードウェア構成が複雑になってコスト高になる。   As a method of the existing position detection service, a GPS system and an AOA (Angle of Arival) method have been put to practical use. However, adopting the GPS system introduces a system different from the cellular mobile communication system, and adds hardware for receiving a GPS signal and a position calculating device to the mobile station 20, and the The hardware configuration of the station 20 becomes complicated and the cost increases. Also, when the AOA method is adopted, the antenna of the base station 10 cannot be realized only by a non-directional stationary antenna, and a directional rotating antenna must be added, and the hardware configuration of the base station 10 becomes complicated. Increases costs.

その点、三角測量の原理による測位法を採用すればセルラ移動体通信システムとは別のシステムを導入する必要はなく、現状のハードウェア構成をそのまま利用することができる。しかし、従来からの三角測量の原理に基づく測位法を採用する場合には前述した課題があるので、この課題を解決する必要がある。   In this regard, if a positioning method based on the principle of triangulation is adopted, there is no need to introduce a system different from the cellular mobile communication system, and the current hardware configuration can be used as it is. However, when the positioning method based on the conventional principle of triangulation is employed, the above-described problem is involved, and it is necessary to solve this problem.

通常、移動局20は最も近くに存在する基地局10に対して自己の位置登録を行うので、移動局20と相対距離を検出する基地局10は、位置登録を行っている基地局10−0と、基地局10−0に隣接した基地10−i(i=1〜6)で構成されることが合理的である。移動局20が位置登録を行っている基地局10−0を主基地局と定義し、この主基地局10−0に隣接している基地局10−iを副基地局と定義する。   Normally, the mobile station 20 performs its own location registration with respect to the nearest base station 10, so that the base station 10 that detects the relative distance from the mobile station 20 is the base station 10-0 that performs the location registration. And the base 10-i (i = 1 to 6) adjacent to the base station 10-0. The base station 10-0 with which the mobile station 20 performs position registration is defined as a main base station, and the base station 10-i adjacent to the main base station 10-0 is defined as a sub base station.

図5は主基地局10−0と二つの副基地局10−1、10−2の計三つの基地局で移動局20の位置検出を行っている様子を示すものである。   FIG. 5 shows how the position of the mobile station 20 is detected by a total of three base stations, the main base station 10-0 and the two sub base stations 10-1 and 10-2.

さて、上述した原理の説明において、測距信号Rの干渉量は近似的に無視できるが、厳密にいうならば測距信号Rの基地局間の干渉は0ではない。この測距信号Rの干渉は近似的に無視できるとはいえ、より少なくした方が望ましい。そのためには、拡散符号利得Gr(測距信号Rに重畳する拡散符号Crのビット長Nr)を大きくすれば良いが、システムのハードウェアの負担が大きくなる。すなわち、両者はトレードオフの関係にある。そこで、拡散符号利得Grの決定の仕方について説明する。   In the above description of the principle, the interference amount of the ranging signal R can be approximately ignored, but strictly speaking, the interference of the ranging signal R between the base stations is not zero. Although the interference of the distance measurement signal R can be approximately ignored, it is desirable to reduce the interference. To this end, the spreading code gain Gr (the bit length Nr of the spreading code Cr to be superimposed on the ranging signal R) may be increased, but the load on the hardware of the system increases. That is, the two have a trade-off relationship. Therefore, a method of determining the spreading code gain Gr will be described.

ここで、基地局10が個別の移動局20に対して測距チャンネルRを設けて距離を検出することを想定する。   Here, it is assumed that the base station 10 provides a ranging channel R for each mobile station 20 and detects the distance.

説明を簡単にするため、前記の実用化されているセルラ移動体通信システムにおいては、通信の障害物は無視して直接波による通信のみとし、基地局10の配置は理想的な配置をしているものとする。すなわち、領域が正六角形のヘクサの通信セルで埋め尽くされていて、基地局10はヘクサの中央に位置している。基地局間の距離Dは一定である。   For the sake of simplicity, in the practical cellular mobile communication system described above, communication obstacles are ignored and only direct wave communication is performed, and the base station 10 is arranged ideally. It is assumed that That is, the area is filled with regular hexagonal hexagonal communication cells, and the base station 10 is located in the center of the hexagon. The distance D between the base stations is constant.

P:送信機の輻射する希望波の送信電力
P(r):送信機から距離rの地点の希望波の送信電力
G(=N):拡散符号利得(=拡散符号のビット長)
PE(=G・P):送信機の輻射する希望の実効送信電力
r:距離
Ps(r):送信機から距離rの地点の希望波の逆拡散後の受信電力
Pn:干渉波の逆拡散後の受信電力
fd(r)=P(r)/P:距離rを変数とした信号の送信電力の減衰の状態を表す関数
D:隣接する基地局間の距離
r0:主基地局と移動局の相対距離
P: transmission power of the desired wave radiated by the transmitter P (r): transmission power of the desired wave at a distance r from the transmitter G (= N): spreading code gain (= bit length of spreading code)
PE (= GP): Desired effective transmission power radiated from the transmitter r: Distance Ps (r): Received power after despreading of the desired wave at a distance r from the transmitter Pn: Despreading of interference wave Subsequent received power fd (r) = P (r) / P: function representing the state of attenuation of signal transmission power with distance r as a variable D: distance between adjacent base stations r0: main base station and mobile station Relative distance of

通信品質Qを希望波の逆拡散後の受信電力Psと、干渉波の逆拡散後の受信電力Pnの比Ps/Pn(所謂S/N比)とする。通信品質Qはその定義によって数多く種類があるが、前記S/N比と単調増加の関係にあるので、本質は変らない。   The communication quality Q is defined as a ratio Ps / Pn (so-called S / N ratio) between the received power Ps of the desired wave after despreading and the received power Pn of the interference wave after despreading. There are many types of the communication quality Q depending on the definition, but the essence does not change since the communication quality Q is monotonically increasing with the S / N ratio.

Psと希望波の到達距離rの関係は、次式(12)で表わされる。
Ps(r)=G・P・fd(r) …(12)
The relationship between Ps and the arrival distance r of the desired wave is expressed by the following equation (12).
Ps (r) = GPPfd (r) (12)

ここで、拡散符号利得Gと送信電力Pの積G・Pを実効送信電力PEと定義する。
Ps(r)=PE・fd(r) …(13)
Here, the product GP of the spreading code gain G and the transmission power P is defined as the effective transmission power PE.
Ps (r) = PE · fd (r) (13)

通信局から距離r離れた地点で希望波を所定の通信品質Q1以上で受信するための条件は、次式(14)、式(15)で表わせる。
Ps(r)/Pn≧Q1 …(14)
PE≧Q1・Pn/fd(r) …(15)
Conditions for receiving a desired wave at a distance r or more from the communication station with a predetermined communication quality Q1 or more can be expressed by the following equations (14) and (15).
Ps (r) / Pn ≧ Q1 (14)
PE ≧ Q1 · Pn / fd (r) (15)

距離r1離れた地点から実効送信電力PE1で送信した希望波を品質Q1で受信できたとき、距離r2離れた地点から送信した希望波を品質Q1で受信するための条件は、次式(19)で表わせる。
PE1=Q1・Pn/fd(r1) …(16)
PE2≧Q1・Pn/fd(r2) …(17)
PE2/PE1≧fd(r1)/fd(r2) …(18)
PE2≧PE1・fd(r1)/fd(r2) …(19)
When a desired wave transmitted at the effective transmission power PE1 from a point away from the distance r1 can be received with the quality Q1, the condition for receiving the desired wave transmitted from the point away from the distance r2 with the quality Q1 is expressed by the following equation (19). Can be represented by
PE1 = Q1 · Pn / fd (r1) (16)
PE2 ≧ Q1 · Pn / fd (r2) (17)
PE2 / PE1 ≧ fd (r1) / fd (r2) (18)
PE2 ≧ PE1 · fd (r1) / fd (r2) (19)

主基地局10−0は移動局20が位置登録している基地局なので、移動局20と通信可能な状態にある。したがって、主基地局10−0と移動局20との間で相対距離r0を求めることができる。また、このとき、主基地局10−0、移動局20のそれぞれが相手局に対して送信した測距信号Rの実効送信電力PEr0、PEr0′も分かっている。主基地局10−0に隣接する六つの副基地局10−i(i=1〜6)のうち少なくとも二つは、移動局20を中心として基地局10−0と基地局10−i間の距離Dを半径とする円内に存在する。したがって、次式(20)で得られる実効送信電力PEで副基地局10−iが測距信号Rを送信することで、移動局20は少なくとも二つ以上の基地局10−iから測距信号Rを受信することができる。
PE=PE0・fd(R0)/fd(D) …(20)
Since the main base station 10-0 is a base station whose location is registered by the mobile station 20, it is in a state where it can communicate with the mobile station 20. Therefore, the relative distance r0 between the main base station 10-0 and the mobile station 20 can be obtained. At this time, the effective transmission powers PEr0 and PEr0 'of the ranging signal R transmitted from the main base station 10-0 and the mobile station 20 to the partner station are also known. At least two of the six sub base stations 10-i (i = 1 to 6) adjacent to the main base station 10-0 are located between the base station 10-0 and the base station 10-i around the mobile station 20. It exists in a circle whose radius is the distance D. Accordingly, the sub base station 10-i transmits the ranging signal R with the effective transmission power PE obtained by the following equation (20), so that the mobile station 20 can receive the ranging signal R from at least two or more base stations 10-i. R can be received.
PE = PE0 · fd (R0) / fd (D) (20)

移動局20から副基地局10−iに対して送信する測距信号Rの実効送信電力も同様にして求めることができる。理想的なセルラ移動体通信システムでは基地局間の距離Diは一定であるが、実際は一定ではない。しかし、主基地局10−0と隣接する六つの副基地局10−i(i=1〜6)間の距離Diのうち最長の距離Dmaxを用いれば良い。   The effective transmission power of the ranging signal R transmitted from the mobile station 20 to the sub base station 10-i can be obtained in a similar manner. In an ideal cellular mobile communication system, the distance Di between base stations is constant, but is not actually constant. However, the longest distance Dmax among the distances Di between the main base station 10-0 and the six adjacent sub base stations 10-i (i = 1 to 6) may be used.

移動局20が移動することにより基地局10と離れていき、送信側が送信電力の上限値Pmaxで送信しているにも関わらず、受信側が所定の通信品質Q1以上で受信できなくなることがあり得る。この場合、拡散符号利得G(=拡散符号長N)を増加させて通信品質Q1以上にすれば良い。   The mobile station 20 may move away from the base station 10 due to the movement, and the receiving side may not be able to receive the signal with the predetermined communication quality Q1 or more, even though the transmitting side is transmitting at the transmission power upper limit Pmax. . In this case, the spreading code gain G (= spreading code length N) may be increased to be equal to or higher than the communication quality Q1.

拡散符号利得Gと、チップレートfcとシンボルレートfsは、次式(21)の関係にある。
G=fc/fs …(21)
The spreading code gain G, the chip rate fc, and the symbol rate fs have a relationship represented by the following equation (21).
G = fc / fs (21)

拡散符号利得Gを増加させるにはチップレートfcを大きくするか、シンボルレートfsを小さくすれば良い。現行のセルラ移動体通信システムではチップレートfc固定で複数の異なるシンボルレートfsが混在して通信を行うシステムがあるので、チップレートfcを固定にしてシンボルレートfsを小さくした方が実現が容易である。なお、現行のセルラ移動体通信システムでは、通信毎にシンボルレートfsを決定すると、以後同一のシンボルレートで通信を続けるようにしている。また、送信電力の上限値で送信して所定の通信品質を満たせなくなったからといってシンボルレートfsを変更することはない。   To increase the spreading code gain G, the chip rate fc may be increased or the symbol rate fs may be decreased. In a current cellular mobile communication system, there is a system in which a plurality of different symbol rates fs are mixed and fixed at a fixed chip rate fc. Therefore, it is easier to realize by fixing the chip rate fc and reducing the symbol rate fs. is there. In the current cellular mobile communication system, once the symbol rate fs is determined for each communication, the communication is continued at the same symbol rate thereafter. Further, the symbol rate fs is not changed just because the transmission at the upper limit of the transmission power cannot satisfy the predetermined communication quality.

シボルレートfsと信号の交信周期Tfと信号のシンボル数で表した情報量Isは、次式(22)の関係にある。
fs≧Is/Tf …(22)
The information rate Is expressed by the symbol rate fs, the signal communication cycle Tf, and the number of symbols of the signal has a relationship represented by the following equation (22).
fs ≧ Is / Tf (22)

シンボルレートfsを小さくするには情報量Isを小さくするか、交信周期Tfを大きくすれば良い。   To reduce the symbol rate fs, the information amount Is may be reduced, or the communication cycle Tf may be increased.

初めから情報量Isは必要最小限で通信して、必要に応じて交信周期Tfを大きくする方が合理的である。   It is more reasonable to communicate from the beginning with the minimum amount of information Is and to increase the communication cycle Tf as necessary.

(実施の形態3)
上記実施の形態2は、基地局10が個別の移動局20毎に個別の測距チャンネルRを設けて距離を検出することを想定していたが、測位対象の移動局20の数が多いときは、測距チャンネルRの数が増えて使用する無線資源、基地局10の処理能力が多くなってしまう。そこで、基地局10が複数の移動局20に対して報知チャネルの形態で測距信号Rを送信するケースを想定する。
(Embodiment 3)
Embodiment 2 assumes that the base station 10 provides an individual ranging channel R for each individual mobile station 20 to detect the distance. However, when the number of positioning target mobile stations 20 is large. In this case, the number of ranging channels R increases and the radio resources to be used and the processing capability of the base station 10 increase. Therefore, it is assumed that the base station 10 transmits a ranging signal R to a plurality of mobile stations 20 in the form of a broadcast channel.

報知チャネルとは、基地局10が自局のセル内に存在する全ての移動局20を対象に共通の情報を報知するための共通のチャネルである。現行のセルラ携帯電話システムでは、携帯電話の位置登録のための情報を報知するための止まり木チャネル(Pearch Channel)という報知チャネルが実施されている。なお、位置登録は位置検出とは異なる。   The broadcast channel is a common channel for the base station 10 to broadcast common information to all the mobile stations 20 existing in its own cell. In the current cellular mobile phone system, a broadcast channel called a perch channel (Pearch Channel) for broadcasting information for location registration of a mobile phone is implemented. Note that position registration is different from position detection.

基地局10と移動局20の基準タイマのタイマ合わせができていれば、移動局20は測距信号Rの受信タイミングを測定して位相差Tmとして、上述した式(11)に基づいて基地局10と自局の相対距離rを求めることができる。なお、タイマ合わせは、上述した式(7)、(8)を基に行うことができる。   If the base timers of the base station 10 and the mobile station 20 have been set to match, the mobile station 20 measures the reception timing of the ranging signal R and sets it as the phase difference Tm based on the above equation (11). The relative distance r between 10 and the own station can be obtained. Note that the timer adjustment can be performed based on the above equations (7) and (8).

ところで、測距信号Rは、隣接する基地局10の直近に存在する移動局20で受信可能でなければならず、前記の止まり木チャネルPでは保証されない。そこで、測距用報知チャネルRを止まり木チャネルPとは別のチャネルRとして、このチャネルRの実効送信電力PErを止まり木チャネルPの実効送信電力PEpより大きくする。   By the way, the ranging signal R must be receivable by the mobile station 20 existing in the immediate vicinity of the adjacent base station 10, and is not guaranteed by the perch channel P described above. Thus, the ranging broadcast channel R is set as a different channel R from the perch channel P, and the effective transmission power PEr of this channel R is made larger than the effective transmission power PEp of the perch channel P.

セルラ携帯電話システムの基地局は、正六角形のヘクサの中心に位置していて、そのヘクサの外接円(半径D′)内は止まり木チャネルPの信号Pが受信できることが保証されている。前記DとD′の関係は、図6より明らかに式(25)の関係にある。
D′=正三角形の一辺の長さ …(23)
D=正三角形の頂点から底辺に引いた垂線の長さ×2 …(24)
D=√3・D′ …(25)
The base station of the cellular mobile telephone system is located at the center of a hexagonal hexagon, and it is guaranteed that the signal P of the perch channel P can be received within the circumcircle (radius D ') of the hexagon. The relationship between D and D 'is clearly the relationship of Expression (25) from FIG.
D '= length of one side of equilateral triangle ... (23)
D = length of a perpendicular drawn from the vertex of the equilateral triangle to the base × 2 (24)
D = √3 · D ′ (25)

電波の電力は、距離の−2乗に比例して減衰するので、距離Dの地点の希望波の逆拡散前の受信電力P(D)は、距離D′の地点の逆拡散前の受信電力P(D′)の1/3になる。したがって、測距信号Rの拡散符号利得Grと送信電力Prの積、すなわち実効送信電力PErを信号Pの実効送信電力PEpの9倍以上とすれば、測距信号Rの距離Dの地点の逆拡散後の受信電力Gr・Pr(D)は、止まり木チャネルPの信号Pの距離D′の地点の逆拡散後の受信電力Gp・Pp(D′)以上になり、移動局20が測距信号Rを受信できることが保証される。
Gr・Pr≧3・Gp・Pp …(26)
Pr=Ppとしたとき、
Gr≧3・Gp …(27)
Since the electric power of the radio wave attenuates in proportion to the power of −2 to the distance, the received power P (D) of the point at the distance D before despreading of the desired wave is the received power of the point at the distance D ′ before despreading. It is 1/3 of P (D '). Therefore, if the product of the spreading code gain Gr of the ranging signal R and the transmission power Pr, that is, the effective transmission power PEr is set to be 9 times or more the effective transmission power PEp of the signal P, the reverse of the point of the distance D of the ranging signal R is obtained. The spread received power Gr · Pr (D) is equal to or greater than the despread received power Gp · Pp (D ′) at the point of the distance D ′ of the signal P of the perch channel P, and the mobile station 20 measures the distance. It is guaranteed that the signal R can be received.
Gr · Pr ≧ 3 · Gp · Pp (26)
When Pr = Pp,
Gr ≧ 3 · Gp (27)

(実施の形態4)
次に、位置測定の前提となる距離測定の誤差、並びに現行の無線仕様で本発明が実現可能かどうかについて説明する。
(Embodiment 4)
Next, a description will be given of the error of the distance measurement, which is the premise of the position measurement, and whether the present invention can be realized with the current wireless specification.

測定機器と測距対象物の間で電磁波をやりとりして、電磁波の片道の伝播時間Tを測定して、この伝播時間Tに電磁波の伝播速度(光速c=3.0×10m)を掛ければ距離が算出できる。このとき、伝播時間Tの測定の時間分解能dTに光速を掛けて算出される距離dxが距離測定の距離分解能となる。逆に距離の許容誤差dxから光速を割って算出されるdTが時間分解能の許容値となる。 An electromagnetic wave is exchanged between the measuring device and the object to be measured, and a one-way propagation time T of the electromagnetic wave is measured, and the propagation speed of the electromagnetic wave (light speed c = 3.0 × 10 8 m) is measured at the propagation time T. If multiplied, the distance can be calculated. At this time, the distance dx calculated by multiplying the time resolution dT of the measurement of the propagation time T by the speed of light is the distance resolution of the distance measurement. Conversely, dT calculated by dividing the speed of light from the allowable distance error dx is the allowable value of the time resolution.

実施例として、セルラ移動体通信システムにおけるロケータ、ナビゲータなどの位置検出システムが実現できる。例えば、110番、119番緊急サービスや迷子捜索などに応用できる。なお、米国では、携帯電話事業者に、加入者の移動局の位置を一定の精度、確率で検出することが義務づけられている。   As an embodiment, a position detection system such as a locator and a navigator in a cellular mobile communication system can be realized. For example, it can be applied to emergency services 110 and 119 and search for lost children. In the United States, mobile phone operators are obliged to detect the location of a subscriber's mobile station with a certain degree of accuracy and probability.

セルラ携帯電話の位置(距離)検出に要求される精度が60mオーダと仮定すると、距離分解能60mを時間分解能に換算すると200nsecになる。測距対象の移動局20が自動車に搭載されていて、速度約100km/hで移動しているとすると、自動車が60m進むに要する時間は約2.2秒である。この値は、要求される時間分解能200nsecの約1千万倍であり、静止とみなして良い。   Assuming that the accuracy required for detecting the position (distance) of the cellular mobile phone is of the order of 60 m, the distance resolution of 60 m is converted to a time resolution of 200 nsec. Assuming that the mobile station 20 to be measured is mounted on a car and is moving at a speed of about 100 km / h, the time required for the car to travel 60 m is about 2.2 seconds. This value is about 10 million times the required time resolution of 200 nsec, and can be regarded as stationary.

スペクトラム拡散通信方式において、信号の伝播時間の測定の時間分解能はチップ同期をとる際のサンプル周期であり、前記の200nsecをチップ周波数に換算すると5MHzになる。現行のセルラ移動体通信システムとしてIS95が実用化されていて、そのチップレートが約1.2MHzであることから、4倍のオーバサンプリングをとればオーダ的に前記時間分解能を実現できる。すなわち、現行のIS95の拡散スペクトラム通信方式と同程度のオーダの無線仕様で、通話と距離測定を同時に実現することができる。   In the spread spectrum communication system, the time resolution for measuring the propagation time of a signal is a sample period when the chip is synchronized, and the above-mentioned 200 nsec is converted to a chip frequency of 5 MHz. IS95 has been put into practical use as a current cellular mobile communication system, and its chip rate is about 1.2 MHz. Therefore, the time resolution can be realized on an order by taking four times oversampling. That is, it is possible to simultaneously perform the call and the distance measurement with wireless specifications on the same order as the current spread spectrum communication method of IS95.

例えば、チップレートを約2倍にすることは現在の技術で容易に実現可能である。この場合、距離測定の許容誤差の換算時間−時間分解能は100nsecである。100nsecの距離換算は30mであり、時速100km/hの自動車は30m移動するのに約1.1秒かかる。したがって、図7に示すとおり、測距信号Rの交信を約1.1秒以上の周期で行うと、測位対象の移動局20を搭載した自動車30は許容誤差の範囲外に走り去ってしまう可能性がある。逆に測距信号Rの交信を1.1秒以下の周期で行えば測位対象の移動局20を搭載した自動車30は許容誤差△Rの範囲内に留まることが保証される。   For example, doubling the chip rate is easily achievable with current technology. In this case, the conversion time-time resolution of the allowable error of the distance measurement is 100 nsec. The distance conversion of 100 nsec is 30 m, and it takes about 1.1 seconds for a vehicle traveling at 100 km / h to travel 30 m. Therefore, as shown in FIG. 7, if the communication of the ranging signal R is performed at a period of about 1.1 seconds or more, the car 30 equipped with the mobile station 20 to be positioned may run out of the allowable error range. There is. Conversely, if the communication of the ranging signal R is performed at a cycle of 1.1 seconds or less, it is guaranteed that the vehicle 30 equipped with the mobile station 20 to be located will remain within the allowable error ΔR.

このように、移動局20の速度Vに応じて測距信号Rの交信周期を決定することが合理的である。勿論、速度Vそのものでなくても、移動局20の想定される最高速度Vmax、またはVmaxに所定のマージンを加えたVmax′で置き換えても良い。また、移動局20に速度Vの検出装置を装備しても良いし、自動車30に装備済みの速度検出装置から速度Vを移動局20に通知しても良い。また、移動局20に速度検出装置を装備しなくても、最高速度選択ボタン(例えば、「歩行」、「自動車」、「電車」)を装備して移動局20のユーザがボタンを押して速度の上限の予想値、概算値を選択しても良い。   Thus, it is reasonable to determine the communication cycle of the ranging signal R according to the speed V of the mobile station 20. Of course, instead of the speed V itself, the speed may be replaced with the assumed maximum speed Vmax of the mobile station 20 or Vmax ′ obtained by adding a predetermined margin to Vmax. Further, the mobile station 20 may be provided with a speed V detecting device, or the speed V may be notified to the mobile station 20 from a speed detecting device provided in the automobile 30. In addition, even if the mobile station 20 is not equipped with a speed detection device, a maximum speed selection button (for example, “walking”, “car”, “train”) is provided, and the user of the mobile station 20 presses the button to determine the speed. An upper limit expected value or an approximate value may be selected.

移動局20は、自局の速度情報Vに基づいて測距信号Rの交信周期の上限値を求めて、その範囲内で自局に都合の良い交信周期Tfrを決定して網に通知する。測距信号Rの干渉の軽減のみを考慮するならば、交信周期Tfrはより長い方が望ましい。説明を簡単にするため、ここでは交信周期Tfrを1秒とする。   The mobile station 20 obtains the upper limit value of the communication cycle of the ranging signal R based on the speed information V of the mobile station 20, determines a communication cycle Tfr convenient for the mobile station within the range, and notifies the network. If only reduction of the interference of the ranging signal R is considered, it is desirable that the communication cycle Tfr be longer. For simplicity of description, the communication cycle Tfr is set to 1 second here.

一般に距離測定に必要な情報量は通常の情報通信に比べて十分少ない。特に、上記した式(7)、(8)で基準タイマを合わせた後では、距離測定そのものに必要な情報はなく、移動局20の識別情報のみを送れば良い。さらに言えば、スペクトラム拡散通信方式では、特定の拡散符号で逆拡散を行って相関出力が検出できることそれ自体が移動局20の識別情報を送っていることと等価なので、識別情報すら必要でない。それでも確認のため識別情報を送るとしても、情報量を冗長度を考慮して100bit程度と仮定すると、測距信号Rの伝送速度は0.1kbps程度である。それに対して、IS95の情報通信信号の伝送速度は約14kbpsである。測距信号Rの拡散符号利得Grは、現行IS95の拡散利得の約140倍が得られる計算になる。この値は上記した式(27)で算出した3倍より十分大きい。したがって、本発明は現時点で実用化されているセルラ移動体通信システムの無線仕様と同程度のオーダの無線仕様で十分実現することができる。   In general, the amount of information necessary for distance measurement is sufficiently smaller than that of ordinary information communication. In particular, after adjusting the reference timers in the above equations (7) and (8), there is no information necessary for the distance measurement itself, and only the identification information of the mobile station 20 needs to be transmitted. Furthermore, in the spread spectrum communication system, the fact that the correlation output can be detected by performing despreading with a specific spreading code is equivalent to transmitting the identification information of the mobile station 20, and thus even the identification information is not necessary. Even if the identification information is sent for confirmation, the transmission rate of the ranging signal R is about 0.1 kbps, assuming that the information amount is about 100 bits in consideration of the redundancy. On the other hand, the transmission speed of the information communication signal of IS95 is about 14 kbps. The spread code gain Gr of the distance measurement signal R is calculated so as to obtain about 140 times the spread gain of the current IS95. This value is sufficiently larger than three times calculated by the above equation (27). Therefore, the present invention can be sufficiently realized with a wireless specification on the same order as the wireless specification of the cellular mobile communication system currently in practical use.

移動局20は次式、
fsr≧Isr/Tfr …(28)
但し:fsrは測距信号Rのシンボルレート
Isrは測距信号Rのシンボル数で表した情報量
の条件を満たす範囲内で自局に都合の良いシンボルレートfsrを決定して、基地局10を介して網に通知する。
The mobile station 20 has the following formula:
fsr ≧ Isr / Tfr (28)
Where: fsr is the symbol rate of the ranging signal R
Isr determines a symbol rate fsr that is convenient for its own station within a range that satisfies the information amount condition represented by the number of symbols of the ranging signal R, and notifies the network via the base station 10.

拡散符号利得Grとシンボルレートfsrは次式、
Gr=fc/fsr …(29)
の関係にあるので、シンボルレートfsrを決定することは拡散利得Grを決定することと等価である。
The spreading code gain Gr and the symbol rate fsr are given by the following equations:
Gr = fc / fsr (29)
Thus, determining the symbol rate fsr is equivalent to determining the spreading gain Gr.

測距信号Rの干渉量を軽減することのみを考慮するならば、拡散符号利得Gr(シンボル周期Tsrに比例する)はより大きい方が高い拡散符号利得が得られてその分送信電力を低くできて望ましい。しかし、拡散符号長Nrを通信装置の送受信手段で実現可能な拡散符号のビット長以上とすることはできない。前記の「自局に都合の良い」とはこのことを意味している。   If only consideration is given to reducing the amount of interference of the ranging signal R, the larger the spreading code gain Gr (proportional to the symbol period Tsr), the higher the spreading code gain is obtained and the lower the transmission power. Desirable. However, the spreading code length Nr cannot be longer than the bit length of the spreading code that can be realized by the transmitting / receiving means of the communication device. "Convenient for own station" means this.

シンボルレートfsrをIsr/Tfrより大きい値に決定したとき、次式(31)のTroff時間が余る。この余った期間は測距信号Rをオフすれば干渉量を減らし、かつ消費電力も減らすことができる。
Tsr=1/fsr …(30)
Troff=Tfr−Isr・Tsr …(31)
When the symbol rate fsr is determined to be a value larger than Isr / Tfr, the Troff time of the following equation (31) is left. If the distance measurement signal R is turned off during this extra period, the amount of interference can be reduced and the power consumption can be reduced.
Tsr = 1 / fsr (30)
Troff = Tfr−Isr · Tsr (31)

なお、シンボルレートfsrをIsr/TfrとしたときTroffは0になる。この場合は、測距信号Rを常時送信することになる。   When the symbol rate fsr is Isr / Tfr, Troff becomes 0. In this case, the distance measurement signal R is always transmitted.

(実施の形態5)
実施の形態2で説明した通信方法や、実施の形態4で説明した距離測定方法を実現するプログラムを、基地局10、移動局20の制御部11、21のメモリに書き込むことによって、上記の距離測定方法を実行する距離検出装置を実現できる。すなわち、既存のスペクトラム拡散通信装置のハードウェア構成を変更すること無く距離検出装置を実現することができる。このメモリとしては、半導体メモリ、磁気記憶媒体、光記憶媒体、及び光磁気記録媒体等を挙げることができる。
(Embodiment 5)
By writing a program for realizing the communication method described in the second embodiment and the distance measuring method described in the fourth embodiment into the memories of the control units 11 and 21 of the base station 10 and the mobile station 20, the above-described distance can be obtained. A distance detection device that executes the measurement method can be realized. That is, a distance detection device can be realized without changing the hardware configuration of an existing spread spectrum communication device. Examples of the memory include a semiconductor memory, a magnetic storage medium, an optical storage medium, and a magneto-optical recording medium.

また、この距離検出装置を位置検出システムの移動局、基地局に搭載することにより、位置検出装置を実現できる。   Also, by mounting this distance detecting device on a mobile station or a base station of a position detecting system, a position detecting device can be realized.

また、この距離検出装置を自動車に搭載すれば、カーナビゲータ、カーロケータを実現できる。   If this distance detecting device is mounted on a car, a car navigator and a car locator can be realized.

(実施の形態6)
この実施の形態6は、上記距離測定装置を備えた車載装置を搭載した車両と、複数の基地局10を含む網間で上述した位置検出方式に基づいた位置検出を複数回行い、そのときの位置の差から換算した移動距離と位置検出のタイミングの時間差とから車両の速度を検出する速度検出装置である。
(Embodiment 6)
In the sixth embodiment, position detection based on the above-described position detection method is performed a plurality of times between a vehicle equipped with an in-vehicle device having the distance measuring device and a network including a plurality of base stations 10. This is a speed detection device that detects the speed of the vehicle from a moving distance converted from a difference in position and a time difference between timings of position detection.

速度V={(x2−x1)+(y2−y1)+(z2−z1)}/(t2−t1) …(32)
但し、(x1、y1、z1)は時刻t1で検出された位置座標、(x2、y2、z2)は時刻t2で検出された位置座標である。
Velocity V 2 = {(x2-x1 ) 2 + (y2-y1) 2 + (z2-z1) 2} / (t2-t1) 2 ... (32)
Here, (x1, y1, z1) is the position coordinate detected at time t1, and (x2, y2, z2) is the position coordinate detected at time t2.

この実施の形態6によれば、検出した位置を利用して速度を検出することができる。   According to the sixth embodiment, the speed can be detected using the detected position.

なお、本発明は、上記各実施の形態に制約されず、全ての改変、修正、変形を包含するものである。例えば、本発明の実施の形態では、説明を簡単にするために既存のユーザ情報通信システムの基地局の配置は理想的と仮定したが、勿論現実には理想的でない。そのため、本発明の実施の形態で説明した数式、数値には所定のマージンを持たせる必要がある。そのための安全係数の乗余、オフセットの加減で補正した数式、数値は当然本発明に含有される。   The present invention is not limited to the above embodiments, but encompasses all alterations, modifications, and variations. For example, in the embodiment of the present invention, the arrangement of base stations in an existing user information communication system is assumed to be ideal for the sake of simplicity, but of course, it is not ideal in reality. Therefore, it is necessary to give a predetermined margin to the mathematical expressions and numerical values described in the embodiment of the present invention. Formulas and numerical values corrected by adding and subtracting the power of the safety coefficient and the offset are naturally included in the present invention.

本発明の実施の形態1に係るCDMA方式の無線通信が可能な基地局と移動局の機能ブロック図Functional block diagram of base station and mobile station capable of CDMA wireless communication according to Embodiment 1 of the present invention 図1の基地局と移動局との間でのスペクトラム通信のタイミングチャートTiming chart of spectrum communication between base station and mobile station in FIG. 図1の基地局と移動局で検出される位相差を説明するためのタイミングチャートFIG. 1 is a timing chart for explaining a phase difference detected between the base station and the mobile station. 本発明の実施の形態2を説明するための測距信号の状態を示す図FIG. 7 is a diagram showing a state of a ranging signal for describing Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施の形態2を説明するための測距信号の状態を示す図FIG. 7 is a diagram showing a state of a ranging signal for describing Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施の形態3を説明するための測距信号の状態を示す図FIG. 10 is a diagram illustrating a state of a ranging signal for describing Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態4を説明するための移動局の速度と測距信号の交信周期の関係を示す図FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between the speed of a mobile station and a communication cycle of a ranging signal for describing Embodiment 4 of the present invention.

符号の説明Explanation of reference numerals

10−0、10−1、10−2 基地局
11 基地局側制御部
12、22 タイマ
13、23 拡散回路
15、25 スライディング相関器
20 移動局
30 車両
10-0, 10-1, 10-2 Base station 11 Base station side control unit 12, 22 Timer 13, 23 Spreading circuit 15, 25 Sliding correlator 20 Mobile station 30 Vehicle

Claims (2)

基地局に報知チャンネルを持たせて、この報知チャンネルから前記基地局の有する基準タイマで発生した基準タイミングに基づいて周期性を持つ信号を送信し、
移動局でその周期性を持つ信号を受信して受信タイミングを前記移動局の有する基準タイマで検出して位相差を求め、
前記基地局では前記移動局からの信号を受信して前記基地局の有する基準タイマで受信タイミングを検出して位相差を求め、
さらに前記基地局で求めた位相差と前記移動局で求められた位相差とに基づいて前記移動局と前記基地局との基準タイミングのずれを検出し、検出した基準タイミングずれに基づいて前記移動局の基準タイマを基地局の基準タイマに合わせた後、相手局からの受信信号の位相差に基づいて相手局との相対距離を検出することを特徴とする距離検出方法。
The base station has a broadcast channel, and transmits a signal having periodicity based on a reference timing generated by a reference timer of the base station from the broadcast channel,
The mobile station receives a signal having the periodicity, detects the reception timing with a reference timer of the mobile station, and obtains a phase difference,
The base station receives a signal from the mobile station, detects a reception timing with a reference timer of the base station to determine a phase difference,
Further, a difference in reference timing between the mobile station and the base station is detected based on the phase difference obtained by the base station and the phase difference obtained by the mobile station, and the movement is performed based on the detected reference timing difference. A distance detection method comprising: adjusting a reference timer of a station to a reference timer of a base station; and detecting a relative distance from the counterpart station based on a phase difference of a signal received from the counterpart station.
請求項1に記載の距離検出方法を用いて、前記移動局と少なくとも三つの基地局の各々との間の距離を検出し、検出した距離に基づいて前記移動局の位置を検出することを特徴とする位置検出方法。   Using the distance detection method according to claim 1, detecting a distance between the mobile station and each of the at least three base stations, and detecting a position of the mobile station based on the detected distance. Position detection method.
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