JP2006295742A - 移動局の位置特定方法、無線通信システム及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】受信信号強度を用いて、精度の高い位置特定ができる無線通信システムを提供する。
【解決手段】複数の基地局２と、基地局２の制御を行う無線制御装置３と、基地局２と無線回線を介して通信を行う移動局４とを含み、移動局４から基地局２へ送信される信号に基づいて移動局４の位置を特定する無線通信システムであって、
基地局２がマトリックス状の格子点に配置され、各基地局２に設けられ、移動局４から基地局２へ送信される信号の受信信号強度を検出する受信信号強度検出手段と、受信信号強度検出手段により検出された信号強度が所定の閾値を越えたか否かを判定する判定手段と、基地局２が移動局４から受信する信号の強度が所定の閾値以上である基地局２の位置座標を、重みをつけて平均した値を、移動局４の位置座標として求める移動局位置特定手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動局の位置を特定する移動局の位置特定方法、無線通信システム及びコンピュータプログラムに関する。さらに詳しくは、本発明は、移動局から複数の基地局へ送信されて複数の基地局が受信する信号の受信信号強度を用いて移動局の位置を特定する移動局の位置特定方法、無線通信システム及びコンピュータプログラムに関する。

従来、移動無線通信システムにおいて、移動局の位置を特定する方法として、複数台設置された基地局が受信する信号の受信信号強度を検出し、それぞれの基地局が検出する受信信号強度表示（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）を用いて、移動局の位置を特定する方法がある。

例えば、特許文献１には、周波数、アンテナ、電力レベルの変化、及びＲＳＳＩによって位置を特定する技術が開示されている。また、特許文献２では、移動局が発する位置特定信号に対して、基地局が所定の閾値以上の受信信号強度を得られると、そのエリアについて、予め決められた優先順に従って移動局の位置登録を行う技術が開示されている。

しかし、移動局として特定小電力無線タグを用いた場合、実際にＲＳＳＩを測定すると、基地局と移動局との距離に対して受信信号強度がリニアーに変化する範囲が少なく、移動局の特定位置が実際とは異なる変化を示す等、移動局の特定位置が不正確であるという問題があった。また、無線通信システムが設置された環境、構造物の状況、人や車両の通行などによって、基地局と移動局との間の障害物が移動し、無線の伝播状況が変化してＲＳＳＩが影響を受け、見かけ上、距離が変化し、移動局の位置が変化したと誤検出するという問題があった。
特許第２９８１５１９号公報 特許第３０８９０４８号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、移動局から複数の基地局へ送信されて複数の基地局が受信する信号の受信信号強度を用いて移動局の位置を正確に特定することができる移動局の位置特定方法、無線通信システム及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本発明の移動局の位置特定方法は、マトリックス状の格子点に配置される複数の基地局と、当該基地局の制御を行う無線制御装置と、前記基地局と無線回線を介して通信を行う移動局とを含み、前記移動局から前記基地局へ送信される信号に基づいて前記移動局の位置を特定する方法であって、
前記移動局から前記複数の基地局へ送信されて前記複数の基地局が受信する信号の受信信号強度を検出する受信信号強度検出工程と、
前記受信信号強度検出工程にて検出された前記受信信号強度が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程での判定結果に基づいて、前記受信信号強度が前記所定の閾値以上である前記基地局の位置座標に重みをつけて平均した座標値を、前記移動局の位置座標として求める移動局位置特定工程と、
を備えることを特徴とする。

前記移動局位置特定方法においては、前記判定工程にて前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であると判定された前記基地局の数量が所定数を超えたときには、当該基地局の数量が前記所定数を下回らない範囲において、当該基地局の分布が一定となるように、当該基地局のうち、一部の基地局について前記受信信号強度が前記所定の閾値に達しなかったものとみなして、残りの他の一部の基地局の位置座標に重み付けをして平均した座標値を前記移動局の位置座標として求め、前記判定工程にて前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であると判定された前記基地局の数量が前記所定数に満たないときには、当該基地局の数量が前記所定数を超えない範囲において、当該基地局の分布が一定となるように、当該基地局を除く他の基地局のうち、一部の基地局について前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であるとみなして、当該基地局に当該一部の基地局を加えた基地局の位置座標に重み付けをして平均した座標値を前記移動局の位置座標として求めるようにしてもよい。

さらに、前記移動局位置特定工程においては、
前記判定工程にて前記受信信号強度が前記閾値以上であると判定された前記基地局の数量が前記所定数に満たないときには、前記基地局が配置された領域の外に延長された前記マトリックス状の格子点に、前記基地局が配置されていると仮定して、前記一部の基地局について前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であるとみなすようにしてもよい。

なお、前記移動局位置特定工程においては、前記受信信号強度が前記所定の閾値以上である前記基地局の位置座標に一定の数値を乗じて重み付けをすることが好ましい。

本発明の無線機の位置を特定する無線通信システムは、マトリックス状の格子点に配置される複数の基地局と、当該基地局の制御を行う無線制御装置と、前記基地局と無線回線を介して通信を行う移動局とを含み、前記移動局から前記基地局へ送信される信号に基づいて前記移動局の位置を特定する無線通信システムであって、
前記移動局から前記複数の基地局へ送信されて前記複数の基地局が受信する信号の受信信号強度を検出する受信信号強度検出手段と、
前記受信信号強度検出手段により検出された前記受信信号強度が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記受信信号強度が前記所定の閾値以上である前記基地局の位置座標に重み付けをして平均した座標値を、前記移動局の位置座標として求める移動局位置特定手段と、
を備えることを特徴とする。

前記判定手段によって前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であると判定された前記基地局の数量が所定数を超えたときには、前記移動局位置特定手段は、当該基地局の数量が前記所定数を下回らない範囲において、当該基地局の分布が一定となるように、当該基地局のうち、一部の基地局について前記受信信号強度が前記所定の閾値に達しなかったものとみなして、残りの他の一部の基地局の位置座標に重み付けをして平均した座標値を前記移動局の位置座標として求め、前記判定手段によって前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であると判定された前記基地局の数量が前記所定数に満たないときには、前記移動局位置特定手段は、当該基地局の数量が前記所定数を超えない範囲において、当該基地局の分布が一定となるように、当該基地局を除く他の基地局のうち、一部の基地局について前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であるとみなして、当該基地局に当該一部の基地局を加えた基地局の位置座標に重み付けをして平均した座標値を、前記移動局の位置座標として求めるようにしてもよい。

さらに、前記判定手段によって前記受信信号強度が前記閾値以上であると判定された前記基地局の数量が前記所定数に満たないときには、前記移動局位置特定手段は、前記基地局が配置された領域の外に延長された前記マトリックス状の格子点に、前記基地局が配置されていると仮定して、前記一部の基地局について前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であるとみなすようにしてもよい。

なお、前記移動局位置特定手段においては、前記受信信号強度が前記所定の閾値以上である前記基地局の位置座標に一定の数値を乗じて重み付けをすることが好ましい。

本発明の無線機の位置を特定する無線通信システムにおけるコンピュータプログラムは、コンピュータを、
マトリックス状の格子点に配置される複数の基地局と、当該基地局の制御を行う無線制御装置と、前記基地局と無線回線を介して通信を行う移動局とを含み、前記移動局から前記基地局へ送信される信号に基づいて前記移動局の位置を特定する無線通信システムであって、
前記移動局から前記複数の基地局へ送信されて前記複数の基地局が受信する信号の受信信号強度を検出する受信信号強度検出手段と、
前記受信信号強度検出手段により検出された前記受信信号強度が所定の閾値を越えたか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記受信信号強度が前記所定の閾値以上である前記基地局の位置座標に重み付けをして平均した座標値を、前記移動局の位置座標として求める移動局位置特定手段と、
を備えた無線通信システムとして機能させることを特徴とする。

本発明の移動局の位置特定方法、無線通信システム及びコンピュータプログラムによれば、移動局から複数の基地局へ送信されて複数の基地局が受信する信号の受信信号強度が所定の閾値以上である基地局の位置座標に重み付けをして平均した座標値を、移動局の位置座標として求めるので、電波の干渉やノイズなどの影響を相殺して、移動局の位置を正確に特定することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る無線通信システムを、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る移動局の位置を特定する無線通信システムの、概念的構成を示す図である。図２は、本発明の実施の形態に係る無線通信システムの無線制御装置の一実施例を示すブロック図である。

本実施の形態に係る無線通信システム１は、図１に示すように、複数の基地局２がマトリックス状の格子点に配置されている。各基地局２と無線制御装置３は無線ネットワークで接続されている。基地局２と無線制御装置３の間は、有線のネットワークで接続されていてもよい。無線制御装置３から各基地局２に、移動局４（例えば特定小電力無線タグ）が発信する移動局識別信号を検出する指令を順に送信する。基地局２は、移動局４に対して、識別信号を送信する指示を無線で送信する。識別信号を送信するよう指示された移動局４は、自局の識別信号を送信する。移動局４の識別信号を受信した基地局２は、受信した識別信号の受信信号強度（ＲＳＳＩ：Received Signal Strength Indication）を検出し、その値を無線制御装置３に送信する。

以上説明したように、本実施の形態では、無線制御装置３から各基地局２に対して移動局４から受信した信号のＲＳＳＩを問い合わせ、基地局２は移動局４の識別信号を問い合わせるポーリング方式を想定しているが、本発明は、移動局４が発信する信号を基地局２が受信するときのＲＳＳＩを検出できればよく、ポーリング方式に限定されるものではない。例えば、基地局２は移動局４から定期的に識別信号を受信し、ＲＳＳＩが変化した場合に、そのＲＳＳＩを無線制御装置３に送信する方法、あるいは、基地局２が常時または定期的に発信する信号を移動局４が受信し、移動局４が受信するＲＳＳＩが弱くなったときまたは受信できなくなったときに、移動局４が位置登録信号を発信する方法などであってもよい。

また、目的の移動局４からの識別信号を、一定時間内に受信できない基地局２は、自局のエリア内に目的の移動局４が存在しないと判断して、その旨を無線制御装置３に送信する。

図２は、図１に示す無線通信システム１における無線制御装置３のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。無線制御装置３は、図２に示すように、制御部１１、主記憶部１２、外部記憶部１３、入力部１４、表示部１５及び送受信部１６を備える。主記憶部１２、外部記憶部１３、入力部１４、表示部１５及び送受信部１６はいずれも内部バス１０を介して制御部１１に接続されている。

制御部１１はＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成され、外部記憶部１３に記憶されているプログラムに従って、後述する移動局４の位置を特定するための処理を実行する。

主記憶部１２はＲＡＭ（Random-Access Memory）等から構成され、外部記憶部１３に記憶されているプログラムをロードし、制御部１１の作業領域として用いられる。

外部記憶部１３は、フラッシュメモリ、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Digital Versatile Disc Random-Access Memory）、ＤＶＤ−ＲＷ（Digital Versatile Disc Rewritable）等の不揮発性メモリから構成され、前記の処理を制御部１１に行わせるためのプログラムを予め記憶し、また、制御部１１の指示に従って、このプログラムが記憶するデータを制御部１１に供給し、制御部１１から供給されたデータを記憶する。

入力部１４はキーボードおよびマウスなどのポインティングデバイス等と、キーボードおよびポインティングデバイス等を内部バスに接続するインターフェース装置から構成されている。入力部１４を介して、位置を表示させる移動局４の識別番号などが入力され、制御部１１に供給される。

表示部１５は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）またはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などから構成され、位置を表示させるよう識別番号が入力された移動局４の位置などを表示する。

送受信部１６は、無線送受信機、無線モデム又は網終端装置、およびそれらと接続するシリアルインタフェース又はＬＡＮ（Local Area Network）インターフェースから構成されている。送受信部１６を介して、基地局２に移動局４が発信する移動局識別信号を検出する指令を順に送信し、識別信号のＲＳＳＩなどを基地局２から受信する。

次に、図１に示す無線通信システム１、及び図２に示す無線制御装置３の動作を、図３〜１４を参照して説明する。なお、上述のように、無線制御装置３の動作は、制御部１１が主記憶部１２、外部記憶部１３、送受信部１６、各基地局２及び移動局４と協働して行う。

図３は、本発明の実施の形態に係る無線通信システム１において、移動局４の位置を特定する動作の一例を示すフローチャートである。

図３に示すように、無線制御装置３の制御部１１は、送受信部１６を介して、すべての基地局２から移動局４の識別信号を受信した受信信号強度（ＲＳＳＩ）を受信し、受信したＲＳＳＩを用いて、移動局４の位置を特定する。前述のとおり制御部１１は、位置を特定する移動局４について、各基地局２がその移動局４の識別信号を受信したときのＲＳＳＩを、各基地局２から送受信部１６を介して受信し、主記憶部１２に格納する（ステップＳ３１）。次いで、制御部１１は、主記憶部１２に格納された基地局２ごとのＲＳＳＩから、ＲＳＳＩが所定の閾値以上である基地局２を抽出する（ステップＳ３２）。

図４は、本実施の形態における、ＲＳＳＩが所定の閾値以上である基地局２を抽出した基本パターンを示す図である。図４〜図１５では、図のマトリックス（グリッド）中、「１」が記載されたセルが、ＲＳＳＩが所定の閾値以上であるとして抽出された基地局２のあるセルであることを示す。本実施の形態では所定の閾値として、基地局２と移動局４との距離が２０ｍ以内の範囲となるように設定する。そして、半径２０ｍの範囲に縦横それぞれの直径に７個の基地局２が含まれるように、基地局２を配置する間隔を設定する。すなわち、基地局２の縦横の間隔は２０ｍ×２／７＝５．７ｍである。図４では、縦９×横９の基地局２が配置されていることを示している。図４の基地局２が配置されたマトリックスの左下のセルを縦横の原点として、各セルに縦横０から８までの番号（座標）が付与されている。前述のとおり、１セルが５．７ｍに相当する。図４の円Ｃで囲われた範囲が、ＲＳＳＩが閾値以上となる基地局２が抽出される基本的なパターンである。この基本的パターンでは、ＲＳＳＩが閾値以上となる基地局（以下、「抽出基地局」という。）２の数は３７である。

図３に戻って、抽出基地局２の数量をカウントし、その数が基本的パターンにおける抽出基地局２の所定数「３７」か否かを判別し（ステップＳ３３）、抽出基地局２の数が所定数「３７」であるときには（ステップＳ３３においてＹＥＳ）、抽出基地局２の座標に重み付けをして平均する（ステップＳ３４）。本実施の形態では、抽出基地局２の座標に一定数「１」を乗じて重み付けをする。具体的には、縦（Ｙ軸）、横（Ｘ軸）それぞれの基地局２の座標に、それぞれの座標に該当する抽出基地局２の数量を乗じて合計した値を、抽出基地局２の数量で除して重み付け平均を求める。図４の例でいえば、座標１の抽出基地局数は３で積は３、座標２の抽出基地局数が５で積が１０、座標３から５の抽出基地局数がそれぞれ７で積はそれぞれ２１、２８、３５、座標６の抽出基地局数が５で積は３０、座標７の抽出基地局数が３で積が２１となり、合計が１４８である。抽出基地局２は３７個であるから、３７で合計１４８を除して、平均値４を得る。これを、Ｘ軸、Ｙ軸それぞれ同様に計算する。

そして、ステップＳ３４で計算された重み付けをして平均した座標値を、移動局４の位置座標とする（ステップＳ３５）。

無線通信では、反射による干渉、物体による遮蔽などによって、電波伝播の状況が変化する。その結果、基地局２が移動局４から受信する信号のＲＳＳＩも変化する。そのため、抽出基地局２の分布が基本パターン通りになるとは限らない。すなわち、抽出基地局２の数量が基本パターンにおける所定数「３７」になるとは限らない。そこで、この場合について補正を施す（ステップＳ３３からＮＯに分岐）。ステップＳ３３において、抽出基地局２の数が基本パターンにおける所定数「３７」でないときには、抽出基地局２の位置座標が基地局２の配置領域の境界座標（座標（０，ｎ）又は座標（ｎ，０）、但し「ｎ」は変数、以下同じ。）を含むか否かで場合を分けて処理する（ステップＳ３６）。

そして、抽出基地局２の位置座標が基地局２の配置領域の境界座標を含んでいない場合（ステップＳ３６からＮＯに分岐）には、抽出基地局２の数量が基本パターンにおける所定数「３７」となるように、抽出基地局２の分布に最小範囲で増減を施す（ステップＳ３７）。

図５〜８は、抽出基地局２の数量が基本パターンにおける所定数「３７」ではなく、しかも抽出基地局２の位置座標が基地局２の配置領域の境界座標を含んでいない場合の例を示す。図５は、基本パターンの周辺部で１セル欠けた場合を示す。図６は、基本パターンの左上方向９０度の範囲が欠けた場合である。図７は、基本パターンの中央付近が１セル欠けた場合である。それぞれ、欠けた部分は、図中のＶで示される。図８は、基本パターンの外に飛び地（図８のＳで示されるセル）として閾値以上のＲＳＳＩを検出した基地局２が発生した場合である。それぞれ、Ｘ、Ｙの下にセル（本実施の形態の場合、５．７ｍ）を単位として、重み付け平均（座標値）の計算値が示されている。

抽出基地局２の数量が基本パターンにおける所定数「３７」ではなく、しかも抽出基地局２の位置座標が基地局２の配置領域の境界座標を含んでいない場合には、図５〜８に示されるように、重み付け平均（座標値）の計算値は、抽出基地局２の数量が基本パターンにおける所定数「３７」である場合と大きく異なるわけではなく、本実施の形態における移動局４の位置特定の分解能として考えられるセル単位の中に収まっている。したがって、このような場合は、抽出基地局２の分布を補正しなくてもよい。

しかしながら、抽出基地局２の数量が所定数「３７」を越えたときには、抽出基地局２の数量が所定数「３７」を下回らない範囲において、抽出基地局２の分布が一定となるように、抽出基地局２のうち、一部の抽出基地局２について受信信号強度が閾値に達しなかったものとみなして、残りの他の一部の抽出基地局２の位置座標に重み付けをして平均した座標値を移動局４の位置座標として求め、また抽出基地局２の数量が所定数「３７」に満たないときには、抽出基地局２の数量が所定数「３７」を越えない範囲において、抽出基地局２の分布が一定となるように抽出基地局２を除く他の基地局２のうち、一部の基地局２について受信信号強度が閾値以上であったとみなして、抽出基地局２に当該一部の基地局２を加えた基地局２の位置座標に重み付けをして平均した座標値を、移動局４の位置座標として求めるようにしてもよい。すなわち、図５〜８に示されるようなパターンであったとして、抽出基地局２の分布を補正するようにしてもよい。例えば、１つの抽出基地局２が他の抽出基地局２と隣接しない場合に、その１つの抽出基地局２を除外する処理をして抽出基地局２の分布を補正するようにすれば、図８に示されるように基本パターンの外に飛び地として抽出基地局２があるセルＳがあったとしても、このセルＳを除外して重み付け平均を算出でき、移動局４の位置を正確に特定することができる。同様に１つの基地局２の周囲４方に隣接して抽出基地局２が存在する場合に、その１つの基地局２を抽出基地局２として加える処理をして抽出基地局２の分布を補正するようにすれば、図７に示されるように基本パターンの中央付近が１セル欠けたとしても、この欠けたセルＶを抽出基地局２に加えて重み付け平均を算出でき、移動局４の位置を正確に特定することができる。また、抽出基地局２の数量が基本パターンにおける所定数「３７」よりも大幅に少ない場合等、場合によっては抽出基地局２の補完が必要となる場合もある。

次に、抽出基地局２の位置座標が基地局２の配置領域の境界座標を含んでいる場合（ステップＳ３６からＹＥＳに分岐）には、基地局２の配置領域外の格子点に基地局２が配置されていると仮定して、その一部の基地局２について受信信号強度が閾値以上であるとみなして、抽出基地局２の数量が基本パターンにおける所定数「３７」となるように、抽出基地局２の分布に最小範囲で補正を施す（ステップＳ３８）。

図９〜１１は、抽出基地局２の数量が基本パターンにおける所定数「３７」ではなく、しかも抽出基地局２の位置座標のＸ座標又はＹ座標のいずれか一方のみが、基地局２の配置領域の境界座標を含んでいる場合の、補完方法とその例を示す図である。図９は、抽出基地局２のＹ座標のみが、基地局２の配置領域の境界座標を含んでいる場合に、基地局２の配置領域の外に補完するセルの順位を示している。図９において、縦軸（Ｙ座標）の負の数が付与された範囲が基地局２の配置されていない部分（領域外）である。基地局２の配置領域外で、その領域の境界のＸ座標に位置する複数の基地局２のうち、そのＸ座標の中心に位置する基地局２を中心として、その中心に近いセルから、また領域の境界に近いセルから、補完するセルを選択する。図９のマトリックスの中の数が補完するセルの順位を表す。

図１０は、抽出基地局２のＹ座標のみが基地局２の配置領域の境界座標を含んでいる場合に、補完をする前の抽出基地局２の分布（図１０の（ａ））と、補完後の抽出基地局２の分布（図１０の（ｂ））を表す図である。図９と同じく、縦軸（Y座標）の負の数が付与された範囲が、基地局２の配置されていない部分（領域外）である。補完する前は当然、基地局２の配置領域外の基地局２がないので、基地局２の配置領域内にしか抽出基地局２の分布がない（図１０の（ａ））。補完前の抽出基地局２の分布から計算した重み付け平均は、（４，１．１８）である。抽出基地局２の位置座標が基地局２の配置領域の境界座標（Ｙ座標）を含んでいるので、基地局２の配置領域の外に基地局２の配置マトリックスが延長されたと仮定して、抽出基地局２を補完する。補完の方法は、基地局２の配置領域外で、その領域の境界のＹ座標に位置する抽出基地局２のうち、そのＸ座標の中心に位置する抽出基地局２を中心として、その中心に近いセルから、また、領域の境界に近いセルから、図９に示す順位で補完するセルを選択し、抽出基地局２の数量が所定数「３７」となるようにする。このようにして、セルが補完された結果の一例が図１０（ｂ）に示されている。

以上のように、基地局２の配置領域の外に基地局２の配置マトリックスを延長して補完することによって、正しい移動局４の位置を計算することができる。抽出基地局２のＸ座標のみが基地局配置の周辺領域にある場合も、全く同様に補完することによって、正しい移動局４の位置を計算することができる。

図１１は、抽出基地局２のＹ座標のみが基地局２の配置領域の境界座標を含んでいる場合の例を表す図である。図１１（ａ）は座標が（４，１）の場合、図１１（ｂ）は座標が（４，２）の場合である。いずれも上述の場合と同様に、基地局２の配置領域の外において補完することによって、正しい移動局４の位置が計算されることを示している。

図１２〜１４は、抽出基地局２のＸ座標及びＹ座標の両方が基地局２の配置領域の境界部分の座標を含んでいる場合の、補完方法とその例を示す図である。図１２は、抽出基地局２のＸ座標及びＹ座標の両方が基地局２の配置領域の境界部分の座標を含んでいる場合に、基地局２の配置領域の外に補完するセルの順位を示している。図１２において、縦軸（Ｙ座標）及び横軸（Ｘ座標）の負の数が付与された範囲が、基地局２が配置されていない部分（領域外）である。この場合も、基地局２の配置の外に基地局２の配置マトリックスが延長されたと仮定して、抽出基地局２を補完する。補完の方法は、基地局２の配置領域の境界に達している２方向について、同時に縁から順に、抽出基地局数が基本パターンの基地局数「３７」を超えないように追加し、一方の境界（例えば横軸）に接する外側の抽出セルから、少なくとも１つ中心に寄ったセルから追加を始め、他方の境界から始めた追加セルと交わるまでとする（図１２）。図１２のマトリックスの中の数字が補完するセルの順位を表す。

図１３は、抽出基地局２のＸ座標及びＹ座標の両方が基地局２の配置領域の境界部分の座標を含んでいる場合に、補完をする前の抽出基地局分布（図１３の（ａ））と、補完後の抽出基地局分布（図１３の（ｂ））を表す図である。図１２と同じく、縦軸（Ｙ座標）及び横軸（Ｘ座標）の負の数が付与された範囲が、基地局２が配置されていない部分（領域外）である。補完前の抽出基地局分布から計算した重み付け平均は、（１．２３１，１．２３１）である。抽出基地局２のＸ座標、Ｙ座標ともに周辺領域の座標を含むので、基地局２の配置の外に基地局２の配置マトリックスが延長されたと仮定して、抽出基地局２を補完する。図１２の補完の順位にしたがって、領域外のセルを補完する。セルを補完した結果を示した図が、図１３（ｂ）である。補完した結果、座標が（−０．０８，−０．０８）となって、正しい値に近いことがわかる。

以上のように、基地局２の配置領域の外に基地局２の配置マトリックスを延長して補完することによって、抽出基地局２のＸ座標、Ｙ座標ともに基地局２の配置領域の境界部分の座標を含む場合でも、正しい移動局４の位置を計算することができる。

図１４は、抽出基地局２のＸ座標及びＹ座標の両方が基地局２の配置領域の境界部分の座標を含んでいる場合の例を表す図である。図１４（ａ）は抽出基地局２の座標に重み付けをして平均した値が（１，１）の場合、図１４（ｂ）は抽出基地局２の座標に重み付けをして平均した値が（３，０）の場合である。これらの場合にも、基地局２の配置領域の外に補完することによって、正しい移動局４の位置が計算されることを示している。

図３のフローチャートに戻って、最後に補完した結果の抽出基地局２の分布から、重み付け平均を計算し（ステップＳ３４）、計算した結果を移動局４の位置座標とする（ステップＳ３５）。

上述のとおり、本発明によれば、多少、外乱があっても影響を受けない程度の強力な受信信号強度のエリアを検出範囲として使用し、基地局２を数多く配置することによって検知する情報を増やし、そのエリアの重心を算出することによって、移動局４の位置を特定することができる。そして、基地局２がマトリックス状に配置された領域の境界では、受信できないエリアが発生するので、そのエリアの受信信号を補完してから重心（重み付け平均）を算出し、精度の高い移動局の位置特定が得られる。

なお、本実施の形態では、閾値以上のＲＳＳＩを検出した抽出基地局の位置座標に一定数「１」を乗じて重み付けをしたが、抽出基地局の位置座標に乗ずる数値（以下、「重み付け数値」という）に変化をもたせることもできる。例えば、重み付け数値として、閾値以上のＲＳＳＩについて、ＲＳＳＩに比例する数値や、ＲＳＳＩに比例した階段状の数値とすることができる。その場合、重み付けをした平均値は、重み付け数値×基地局座標の合計を、重み付け数値の合計で除して計算する。すなわち、本実施の形態は、重み付け数値が１である特殊な場合と考えられ、変動する重み付け数値に一般化することができるのである。ＲＳＳＩに比例して変動する重み付け数値を用いることによって、移動局４の位置を基地局２の間に補間して特定することができる。

また、本実施の形態では、所定の閾値の範囲に縦横それぞれの直径に７個の基地局２が含まれるように、基地局２を配置する間隔を設定したが、基地局２を配置する数量を７以外に設定することもできる。図１５の（ａ）は、直径が５セルのモデル、図１５の（ｂ）は、直径が３セルのモデルの場合を示す。いずれも所定の閾値を、基地局２と移動局４の間の距離が２０ｍ以内の範囲となるように設定している。所定の閾値は、無線機の使用周波数、送信電力に応じて設定することができる。

その他、前記のハードウエア構成やフローチャートは一例であり、任意に変更及び修正が可能である。

制御部１１、主記憶部１２、外部記憶部１３、入力部１４、内部バス１０などから構成される移動局４の位置特定処理を行う中心となる部分は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。たとえば、前記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、コンピュータが読みとり可能な記録媒体（フレキシブルディスク、CD-ROM、DVD-ROM等）に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、前記の処理を実行する無線制御装置および基地局を構成してもよい。また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで無線制御装置３および基地局２を構成してもよい。

また、無線通信システム１の機能を、ＯＳ（オペレーティングシステム）とアプリケーションプログラムの分担、またはＯＳとアプリケーションプログラムとの協働により実現する場合などには、アプリケーションプログラム部分のみを記録媒体や記憶装置に格納してもよい。

また、搬送波にコンピュータプログラムを重畳し、通信ネットワークを介して配信することも可能である。たとえば、通信ネットワーク上の掲示板(BBS, Bulletin Board System)に前記コンピュータプログラムを掲示し、ネットワークを介して前記コンピュータプログラムを配信してもよい。そして、このコンピュータプログラムを起動し、OSの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、前記の処理を実行できるように構成してもよい。

本発明の実施の形態に係る無線通信システムの論理的構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る無線制御装置の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る、移動局の位置を特定する動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るＲＳＳＩが閾値以上である基地局が抽出される基本パターンを示す分布図である。 本発明の実施の形態に係るＲＳＳＩが閾値以上の基地局の分布図の一例である。 本発明の実施の形態に係るＲＳＳＩが閾値以上の基地局の分布図の一例である。 本発明の実施の形態に係るＲＳＳＩが閾値以上の基地局の分布図の一例である。 本発明の実施の形態に係るＲＳＳＩが閾値以上の基地局の分布図の一例である。 本発明の実施の形態に係る、基地局配置の周辺領域におけるＲＳＳＩが閾値以上の基地局を補完する順位を示す図である。 本発明の実施の形態に係る、基地局配置の周辺領域におけるＲＳＳＩが閾値以上の基地局を補完する一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る、基地局配置の周辺領域におけるＲＳＳＩが閾値以上の基地局を補完する例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る、基地局配置の周辺領域におけるＲＳＳＩが閾値以上の基地局を補完する順位を示す図である。 本発明の実施の形態に係る、基地局配置の周辺領域におけるＲＳＳＩが閾値以上の基地局を補完する一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る、基地局配置の周辺領域におけるＲＳＳＩが閾値以上の基地局を補完する例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る、所定の閾値の範囲が５セルの場合および３セルの場合の基地局が抽出される基本パターンを示す分布図である。

符号の説明

１ 無線通信システム
２ 基地局
３ 無線制御装置
４ 移動局
１０ 内部バス
１１ 制御部
１２ 主記憶部
１３ 外部記憶部
１４ 入力部
１５ 表示部
１６ 送受信部

Claims (9)

1. マトリックス状の格子点に配置される複数の基地局と、当該基地局の制御を行う無線制御装置と、前記基地局と無線回線を介して通信を行う移動局とを含み、前記移動局から前記基地局へ送信される信号に基づいて前記移動局の位置を特定する方法であって、
   前記移動局から前記複数の基地局へ送信されて前記複数の基地局が受信する信号の受信信号強度を検出する受信信号強度検出工程と、
   前記受信信号強度検出工程にて検出された前記受信信号強度が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定工程と、
   前記判定工程での判定結果に基づいて、前記受信信号強度が前記所定の閾値以上である前記基地局の位置座標に重みをつけて平均した座標値を、前記移動局の位置座標として求める移動局位置特定工程と、
   を備えることを特徴とする移動局の位置特定方法。
2. 前記移動局位置特定方法においては、
   前記判定工程にて前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であると判定された前記基地局の数量が所定数を超えたときには、当該基地局の数量が前記所定数を下回らない範囲において、当該基地局の分布が一定となるように、当該基地局のうち、一部の基地局について前記受信信号強度が前記所定の閾値に達しなかったものとみなして、残りの他の一部の基地局の位置座標に重み付けをして平均した座標値を前記移動局の位置座標として求め、前記判定工程にて前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であると判定された前記基地局の数量が前記所定数に満たないときには、当該基地局の数量が前記所定数を超えない範囲において、当該基地局の分布が一定となるように、当該基地局を除く他の基地局のうち、一部の基地局について前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であるとみなして、当該基地局に当該一部の基地局を加えた基地局の位置座標に重み付けをして平均した座標値を、前記移動局の位置座標として求めることを特徴とする請求項１に記載の移動局の位置特定方法。
3. 前記移動局位置特定工程においては、
   前記判定工程にて前記受信信号強度が前記閾値以上であると判定された前記基地局の数量が前記所定数に満たないときには、前記基地局が配置された領域の外に延長された前記マトリックス状の格子点に、前記基地局が配置されていると仮定して、前記一部の基地局について前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であるとみなすことを特徴とする請求項２に記載の移動局の位置特定方法。
4. 前記移動局位置特定工程においては、前記受信信号強度が前記所定の閾値以上である前記基地局の位置座標に一定の数値を乗じて重み付けすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の移動局の位置特定方法。
5. マトリックス状の格子点に配置される複数の基地局と、当該基地局の制御を行う無線制御装置と、前記基地局と無線回線を介して通信を行う移動局とを含み、前記移動局から前記基地局へ送信される信号に基づいて前記移動局の位置を特定する無線通信システムであって、
   前記移動局から前記複数の基地局へ送信されて前記複数の基地局が受信する信号の受信信号強度を検出する受信信号強度検出手段と、
   前記受信信号強度検出手段により検出された前記受信信号強度が所定の閾値以上であるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果に基づいて、前記受信信号強度が前記所定の閾値以上である前記基地局の位置座標に重み付けをして平均した座標値を、前記移動局の位置座標として求める移動局位置特定手段と、
   を備えることを特徴とする無線通信システム。
6. 前記判定手段によって前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であると判定された前記基地局の数量が所定数を超えたときには、前記移動局位置特定手段は、当該基地局の数量が前記所定数を下回らない範囲において、当該基地局の分布が一定となるように、当該基地局のうち、一部の基地局について前記受信信号強度が前記所定の閾値に達しなかったものとみなして、残りの他の一部の基地局の位置座標に重み付けをして平均した座標値を前記移動局の位置座標として求め、前記判定手段によって前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であると判定された前記基地局の数量が前記所定数に満たないときには、前記移動局位置特定手段は、当該基地局の数量が前記所定数を超えない範囲において、当該基地局の分布が一定となるように、当該基地局を除く他の基地局のうち、一部の基地局について前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であるとみなして、当該基地局に当該一部の基地局を加えた基地局の位置座標に重み付けをして平均した座標値を、前記移動局の位置座標として求めることを特徴とする請求項５に記載の無線通信システム。
7. 前記判定手段によって前記受信信号強度が前記閾値以上であると判定された前記基地局の数量が前記所定数に満たないときには、前記移動局位置特定手段は、前記基地局が配置された領域の外に延長された前記マトリックス状の格子点に、前記基地局が配置されていると仮定して、前記一部の基地局について前記受信信号強度が前記所定の閾値以上であるとみなすことを特徴とする請求項６に記載の無線通信システム。
8. 前記受信信号強度が前記所定の閾値以上である前記基地局の位置座標に重み付けをするときには、前記移動局位置特定手段が当該基地局の位置座標に一定の数値を乗じて重み付けをすることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の無線通信システム。
9. コンピュータを、
   マトリックス状の格子点に配置される複数の基地局と、当該基地局の制御を行う無線制御装置と、前記基地局と無線回線を介して通信を行う移動局とを含み、前記移動局から前記基地局へ送信される信号に基づいて前記移動局の位置を特定する無線通信システムであって、
   前記移動局から前記複数の基地局へ送信されて前記複数の基地局が受信する信号の受信信号強度を検出する受信信号強度検出手段と、
   前記受信信号強度検出手段により検出された前記受信信号強度が所定の閾値を越えたか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果に基づいて、前記受信信号強度が前記所定の閾値以上である前記基地局の位置座標に重み付けをして平均した座標値を、前記移動局の位置座標として求める移動局位置特定手段と、
   を備えた無線通信システムとして機能させるためのコンピュータプログラム。
   

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