JP2013074543A - 端末位置推定システム及び端末位置推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基地局との間の往復遅延時間及び隣接基地局からの受信電力に基づいて、移動体端末の端末位置を推定し得る端末位置推定システム及び端末位置推定方法を提供する。
【解決手段】基地局及び隣接基地局との間で無線通信する移動体端末と、移動体端末と基地局及び隣接基地局との間の無線通信を監視する監視装置とを備えた端末位置推定システムにおいて、監視装置は、移動体端末と基地局との間の往復遅延時間を取得し、取得した遅延時間に基づいて、移動体端末と基地局との間の距離を算出し、移動体端末と隣接基地局との間の受信電力を取得し、取得した受信電力及び予め定められた第１の理論伝搬式に基づいて、移動体端末と隣接基地局との間の距離を算出し、算出した移動体端末と基地局との間の距離及び移動体端末と隣接基地局との間の距離に基づいて、移動体端末の端末位置を推定することを特徴とする端末位置推定システム。
【選択図】図５

Description

本発明は、端末位置推定システム及び端末位置推定方法に関し、特に移動体端末と基地局との間の往復遅延時間と、基地局及び隣接基地局からの受信電力に基づいて、移動体端末の位置を推定する端末位置推定システム及び端末位置推定方法に適用して好適なものである。

従来、移動体無線通信システムは、分散して配置される基地局及び隣接基地局と、基地局と無線通信を行う移動体端末とを備えて構成される。

基地局及び隣接基地局は、送信した電波が到達する電波到達範囲に「セル」と呼ばれる無線通信可能な領域を形成する。また基地局及び隣接基地局は、指向性アンテナを用いることにより、「セクター」と呼ばれるセルを角度で分割した複数の電波到達範囲を形成する場合もある。セクターは、アンテナの指向性を利用することにより空間を角度で分割して構成されるセルと見なすこともできる。

セクター構成としては、一般にセル分割をしない１セクター構成、セルを３つに分割する３セクター構成又はセルを６つに分割する６セクター構成等がある。基地局及び隣接基地局から得られる無線品質情報により移動体端末の位置を推定することができれば、場所ごとの無線品質を確認することが可能となり、また移動体無線通信システムにより提供される無線品質を可視化することが可能となる。以下、１セクター構成の基地局及び隣接基地局により構成される移動体無線通信システムを例に挙げて説明する。

図１は、従来の端末位置推定システム１０の全体構成図を示す。従来の端末位置推定システム１は、移動体端末１１、基地局１２、隣接基地局１３及び隣接基地局１４から構成される。

移動体端末１１は、基地局１２から往復遅延時間（ＲＴＤ：Round Trip Delay Time）１５を受信し、隣接基地局１３からＲＴＤ１６を受信し、隣接基地局１４からＲＴＤ１７を受信する。ＲＴＤについては後述する（図２参照）。

また移動体端末１１は、基地局１２、隣接基地局１３及び１４から受信したＲＴＤ１５〜１７に基づいて、移動体端末１１と基地局１２、隣接基地局１３及び１４との間の距離をそれぞれ算出する。具体的には、移動体端末１１は、ＲＴＤ１５〜１７からそれぞれ片道分の時間を算出し、それぞれ算出した片道分の時間に光の速さを掛けることにより、移動体端末１１と、基地局１２、隣接基地局１３及び１４との間の距離をそれぞれ算出する。距離については後述する（図２参照）。

そして移動体端末１１は、算出された３つの距離を半径とし、基地局１２、隣接基地局１３及び１４のそれぞれの設置位置を中心とする３つの円で囲まれたエリアＡ１を移動体端末１１の端末位置推定エリアＡ１として決定する。

図２は、移動体端末１０と基地局１１との間のＲＴＤ及び距離の概念図を示す。時間ｔ１は、電波が基地局１１から移動体端末１０に到達するまでにかかる時間であり、時間ｔ２は、電波が移動体端末１０から基地局１１に到達するまでにかかる時間である。ＲＴＤは、時間ｔ１及びと時間ｔ２の和である。

距離ｄ１は、時間ｔ１及び時間ｔ２の和を２で割ることにより算出される片道分の時間と、光の速さとを掛けることにより算出され、移動体端末１１と基地局１２との間の距離である。

図３は、移動体端末１１と基地局１２との間の受信電力（ＲＳＲＰ：Reference Signal Received Power）の概念図を示す。ＲＳＲＰ２１は、基地局１２から送信された電波が移動体端末１１により受信された場合の移動体端末１１における受信電力である。

図４Ａは、移動体端末１１と基地局１２との間の伝搬路上に建物等の障害物がない場合の伝搬路の概念図を示す。移動体端末１１と基地局１２との間に建物等の障害物がなく、見通しがある場合をここではＬＯＳ（Line Of Sight）と呼ぶ。ＬＯＳの場合、移動体端末１１と基地局１２との間の伝搬路は直線であり、伝搬路上に障害物がないため、ＲＳＲＰ２１は反射や回折等の影響を受けない。

図４Ｂは、移動体端末１１と基地局１２との間の伝搬路上に障害物がある場合の伝搬路の概念図を示す。移動体端末１１と基地局１２との間に建物等の障害物があって、見通しがない場合をここではＮＬＯＳ（Non Line Of Sight）と呼ぶ。ＮＬＯＳの場合、移動体端末１１と基地局１２との間の伝搬路は直線ではなく、伝搬路上に障害物があるため、ＲＳＲＰ２１は反射や回折等の影響を受けて減衰する。

ここで、特許文献１には、セルラーネットワークの一又は複数の基地局から伝搬遅延情報を受信し、受信した伝搬遅延情報及び基地局の設置位置の情報に基づいて、移動局の位置を決定する技術が開示されている。

また特許文献２には、移動機と基地局との間の無線伝送路の状態が地域的な要因等によって変化した場合であっても、移動機の位置を推定する技術が開示されている。具体的には、基地局と移動機との間の距離に対する受信強度の地理的な変動を考慮して予め定められた各基地局からの距離と受信強度との統計的な関係を確率にて表した確率分布特性と、実際に測定された複数の受信強度から算出される受信強度の平均的な値とに基づいて、移動機が各位置に存在し得る確率を算出することにより、移動機の位置を推定する技術が開示されている。

また特許文献３には、移動局装置と基地局装置との通信において障害物や反射等がある場合であっても、移動局装置と基地局装置との間の距離を推定する技術が開示されている。具体的には、基地局装置に関する見通し外の伝搬モデルに基づいて、基地局との距離を推定する技術が開示されている。

特表２０１０−５２９４１９号公報 特開２００１−３１３９７２号公報 特開２０１１−１９０２６号公報

しかし、特許文献１〜３に開示された技術では、基地局及び隣接基地局との間の複数の往復遅延時間（ＲＴＤ）を得ることができなければ、移動体端末と基地局及び隣接基地局との間の距離を算出することができず、移動体端末の位置を推定することはできない。例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）のように基地局及び隣接基地局のそれぞれが時間同期しない通信方式では、１つの局からしかＲＴＤを得ることができないため、移動体端末の位置を正確に推定することはできない。

従って、こうした非同期型の移動無線通信システムにおいて移動体端末の位置を推定するためには、ＲＴＤの他にも何らかの無線品質情報を用いる必要がある。

そこで本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、基地局との間の往復遅延時間及び隣接基地局からの受信電力に基づいて、移動体端末の端末位置を推定し得る端末位置推定システム及び端末位置推定方法を提供しようとするものである。

かかる課題を解決するために、本発明においては、基地局と、前記基地局に隣接して設置される隣接基地局と、前記基地局及び前記隣接基地局との間で無線通信する移動体端末と、前記移動体端末と前記基地局及び前記隣接基地局との間の無線通信を監視する監視装置とを備えた端末位置推定システムにおいて、前記監視装置は、前記移動体端末と前記基地局との間の往復遅延時間を取得し、取得した前記遅延時間に基づいて、前記移動体端末と前記基地局との間の距離を算出し、前記移動体端末と前記隣接基地局との間の受信電力を取得し、取得した前記受信電力及び予め定められた第１の理論伝搬式に基づいて、前記移動体端末と前記隣接基地局との間の距離を算出し、算出した前記移動体端末と前記基地局との間の距離及び前記移動体端末と前記隣接基地局との間の距離に基づいて、前記移動体端末の端末位置を推定することを特徴とする。

また、本発明においては、基地局と、前記基地局に隣接して設置される隣接基地局と、前記基地局及び前記隣接基地局との間で無線通信する移動体端末と、前記移動体端末と前記基地局及び前記隣接基地局との間の無線通信を監視する監視装置とを備えた端末位置推定システムによる端末位置推定方法において、前記監視装置により、前記移動体端末と前記基地局との間の往復遅延時間を取得し、取得した前記遅延時間に基づいて、前記移動体端末と前記基地局との間の距離を算出する第１のステップと、前記移動体端末と前記隣接基地局との間の受信電力を取得し、取得した前記受信電力及び予め定められた第１の理論伝搬式に基づいて、前記移動体端末と前記隣接基地局との間の距離を算出する第２のステップと、算出した前記移動体端末と前記基地局との間の距離及び前記移動体端末と前記隣接基地局との間の距離に基づいて、前記移動体端末の端末位置を推定する第３のステップとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、移動体端末と基地局との間の往復遅延時間と、基地局及び隣接基地局からの受信電力とに基づいて、移動体端末の端末位置を正確に推定することができる。

従来の端末位置推定システムを示す全体構成図である。 移動体端末と基地局との間の往復遅延時間及び距離を示す概念図である。 移動体端末と基地局との間の受信電力を示す概念図である。 見通しがある場合の伝搬路を示す概念図である。 見通しがない場合の伝搬路を示す概念図である。 本発明の端末位置推定システムを示す全体構成図である。 端末位置推定システムの機能ブロック図である。 コールログ一覧を示す概念図である。 端末位置推定処理の処理手順を示すフロー図である。 ＮＬＯＳ判定処理の処理手順を示すフロー図である。 理論伝搬式を示す概念図である。 見通しがある場合の伝搬路を示す概念図である。 見通しがない場合の伝搬路を示す概念図である。 見通しがない場合の補正内容を示す概念図である。 距離算出処理の処理手順を示すフロー図である。 建物情報を考慮した理論伝搬式を示す概念図である。 建物情報を考慮しない場合の受信電力の取得範囲を示す概念図である。 建物情報を考慮した場合の受信電力の取得範囲を示す概念図である。 幅を持たせた受信電力の取得範囲を示す概念図である。 端末位置推定エリアを示す概念図である。 第２の実施の形態における端末位置推定システムを示す全体構成図である。 受信電力分布情報を示す概念図である。 第２の実施の形態における端末位置推定処理を示すフロー図である。 メッシュ化した地図上において受信電力分布を可視化した概念図である。 メッシュ化した地図上において受信電力分布を可視化した概念図である。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）第１の実施の形態
第１の実施の形態では、移動体端末と基地局との間の往復遅延時間と、基地局及び隣接基地局から取得される受信電力とに基づいて、移動体端末の端末位置を正確に推定する端末位置推定システム及び端末位置推定方法について説明する。

図５は、第１の実施の形態における端末位置推定システム１００の全体構成図を示す。端末位置推定システム１００は、移動体端末１０１、基地局１０２、隣接基地局１０３、隣接基地局１０４及びネットワーク監視装置１０５から構成される。

移動体端末１０１は、基地局１０２から往復遅延時間（ＲＴＤ：Round Trip Delay Time）１０６を受信し、基地局１０２、隣接基地局１０３及び１０４から受信電力（ＲＳＲＰ：Reference Signal Received Power）１０７〜１０９を受信する。

ネットワーク監視装置１０５は、移動体端末１０１と、基地局１０２、隣接基地局１０３及び１０４との間の無線通信を監視する。

またネットワーク監視装置１０５は、移動体端末１０１において受信した移動体端末１０１と基地局１０２との間のＲＴＤ１０６に基づいて、移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離を算出する。具体的には、移動体端末１０１は、ＲＴＤ１０６から片道分の時間を算出し、算出した片道分の時間に光の速さを掛けることにより、移動体端末１０１と基地局１０２との間の第１の距離ｄ１１を算出する。

またネットワーク監視装置１０５は、移動体端末１０１において受信した隣接基地局１０３及び１０４からのＲＳＲＰ１０８及び１０９と、予め定められた理論伝搬式に基づいて（図１０参照）、移動体端末１０１と隣接基地局１０３との間の第２の距離ｄ１２及び移動体端末１０１と隣接基地局１０４との間の第３の距離ｄ１３をそれぞれ算出する。

なおここでは、ネットワーク監視装置１０５は、算出した第２の距離ｄ１２及び第３の距離ｄ１３のそれぞれを基準として、プラスマイナスに一定の幅を持たせる。幅を持たせる理由としては、後述するように第１〜第３の距離ｄ１１〜ｄ１３の交点が端末位置として推定されるのであるが、その際、理論上交点が得られない場合が生じることを防止するためである。

ネットワーク監視装置１０５は、算出された３つの距離を半径とし、基地局１０２、隣接基地局１０３及び１０４のそれぞれの設置位置を中心とする３つの円を描画する。そしてネットワーク監視装置１０５は、第１〜第３の距離ｄ１１〜ｄ１３を半径として描画した３つの円が交わるエリアＡ１１を移動体端末１０１の端末位置推定エリアＡ１１として決定することができる。端末位置推定処理の詳細については後述する（図８等参照）。

図６は、端末位置推定システム１００の機能ブロック図を示す。端末位置推定システム１００は、基地局１０２、隣接基地局１０３及び１０４、ネットワーク監視装置１０５、基地局制御部２０１、ＰＤＳＮ（Packet Data Serving Node）２０２を備えて構成される。

基地局１０２、隣接基地局１０３及び１０４は、基地局制御部２０１及びＰＤＳＮ２０２を介して移動体帯端末１０１と無線通信を行う。

基地局制御部２０１は、基地局１０２、隣接基地局１０３及び１０４の上位装置として、各局の動作を制御する。また基地局制御部２１０は、基地局１０２、隣接基地局１０３及び１０４からの無線品質情報（例えば、ＲＴＤ及びＲＳＲＰ）をネットワーク監視装置１０５に送信する。

ＰＤＳＮ２０２は、通信プロトコルＴＣＰ／ＩＰを用いてネットワークを相互に接続したコンピュータネットワークである。

ネットワーク監視装置１０５は、コールログＤＢ１０５１、位置推定部１０５２及び地図表示部１０５３を備えて構成される。

コールログＤＢ１０５１は、移動体端末１０１と基地局１０２との間のＲＴＤ１０６の情報と、基地局１０２、隣接基地局１０３及び１０４から取得されるＲＳＲＰ１０７〜１０９の情報を格納するデータベースである。

位置推定部１０５２は、ＲＴＤ取得部１０５２１、ＮＬＯＳ判定部１０５２２、ＲＳＲＰ取得部１０５２３及び距離推定部１０５２４を備えて構成される。

ＲＴＤ取得部１０５２１は、コールログＤＢ１０５１からＲＴＤ１０６の情報を取得する。

ＮＬＯＳ判定部１０５２２は、取得したＲＴＤ１０６の情報、後述するＲＳＲＰ取得部１０５２３から取得したＲＳＲＰ１０７及び予め定められた理論伝搬式（図１０参照）に基づいて、移動体端末１０１と基地局１０２との間に見通しがあるか否かを判定する。またＮＬＯＳ判定部１０５２２は、判定結果に基づいて、移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離を算出する。

なお見通しがある場合とは、上述したように（図４参照）、移動体端末１０１と基地局１０２との間の伝搬路上に障害物がない場合であり、一般にＬＯＳ（Line Of Sight）と呼ばれる。また見通しがない場合とは、上述したように（図４参照）、移動体端末１０１と基地局１０２との間の伝搬路上に障害物がある場合であり、一般にＮＬＯＳ（Non Line Of Sight）と呼ばれる。

ＲＳＲＰ取得部１０５２３は、コールログＤＢ１０５１からＲＳＲＰ１０７〜１０９の情報を取得する。

距離推定部１０５２４は、取得したＲＳＲＰ１０８及び１０９の情報に基づいて、移動体端末１０１と隣接基地局１０３及び１０４との間の距離を算出する。

地図表示部１０５３は、ＮＬＯＳ判定部１０５２２により算出された移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離と、距離推定部１０５２４により算出された移動体端末１０１と隣接基地局１０３及び１０４との間の距離とに基づいて、移動体端末１０１の端末位置推定エリアＡ１１を地図上に表示する。

図７は、コールログＤＢ１０５１に格納されるコールログ一覧１０５１１の概念図を示す。コールログ一覧１０５１１は、基地局ＲＴＤ欄１０５１１１、基地局ＲＳＲＰ欄１０５１１２、隣接基地局ＲＳＲＰ欄１０５１１３及び１０５１１４から構成される。

基地局ＲＴＤ欄１０５１１１には、移動体端末１０１と基地局１０２との間の往復遅延時間（ＲＴＤ）１０６の情報が格納される。

基地局ＲＳＲＰ欄１０５１１２には、移動体端末１０１と基地局１０２との間の受信電力（ＲＳＲＰ）１０７の情報が格納される。

隣接基地局ＲＳＲＰ欄１０５１１３及び１０５１１４には、移動体端末１０１と隣接基地局１０３及び１０４との間の受信電力（ＲＳＲＰ）１０８及び１０９の情報がそれぞれ格納される。

従って、例えばＲＴＤが「１０」の場合、移動体端末１０１と基地局１０２との間のＲＳＲＰ１０７は「−８５」であり、移動体端末１０１と隣接基地局１０３との間のＲＳＲＰ１０８は「−９０」であり、移動体端末１０１と隣接基地局１０４との間のＲＳＲＰ１０９は「−９５」であることが示されている。

図８は、端末位置推定処理の処理手順の概要を示す。ネットワーク監視装置１０５の位置推定部１０５２は、例えば図示しない操作部からユーザにより端末位置推定処理の実行指示を受け付けると、この図８に示す処理手順に従って、移動体端末１０１の端末位置を推定する端末位置推定処理を実行する。

まず、位置推定部１０５２は、コールログＤＢ１０５１から移動体端末１０１と基地局１０２との間のＲＴＤ１０６を取得し、取得したＲＴＤ１０６の情報について、ＮＬＯＳ判定処理を実行する（Ｓ１）。

図９は、ＮＬＯＳ判定処理の処理手順を示す。位置推定部１０５２は、コールログＤＢ１０５１から取得したＲＴＤ１０６の情報に基づいて、移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離を算出する（Ｓ１１）。

次いで、位置推定部１０５２は、算出した移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離、予め定められたＮＬＯＳの理論伝搬式（図１０参照）及び予め定められたＬＯＳの理論伝搬式（図１０参照）に基づいて、ＮＬＯＳの場合の受信電力（ＲＳＲＰ）及びＬＯＳの場合の受信電力（ＲＳＲＰ）を算出する（Ｓ１２）。

図１０は、理論伝搬式３００の概念図を示す。理論伝搬式３００は、横軸に距離を取り、縦軸に受信電力を取って構成される。また理論伝搬式３００は、ＮＬＯＳの理論伝搬式３０１及びＬＯＳの理論伝搬式３０２から構成される。ＮＬＯＳの理論伝搬式３０１を下記式（１）に示す。またＬＯＳの理論伝搬式３０２を下記式（２）に示す。
（数１）

L=69.55+22.16log(f[MHz])-13.82log(hb[m])-a(hm[m])+(44.9-6.55log(hb[m]))log(d[km])+A ……（１）
L:伝搬損失
f:周波数
hb:基地局のアンテナの高さ
hm:移動体端末のアンテナの高さ
d:移動体端末と基地局との間の距離
〔大都市の場合〕
a(hm[m])=8.29log(1.54(hm[m]))^2-1.1
A=0
〔中小都市の場合〕
a(hm[m])=(1.11log(f[MHz])-0.7)hm[m]-(1.56log(f[MHz])-0.8)
A=0
〔郊外の場合〕
a(hm[m])=(1.11log(f[MHz])-0.7)hm[m]-(1.56log(f[MHz])-0.8)
A=-2(log(f[MHz]/28))^2-5.4
〔開放地の場合〕
a(hm[m])=(1.11log(f[MHz])-0.7)hm[m]-(1.56log(f[MHz])-0.8)
A=-4.78log(f[MHz])^2+18.33log(f[MHz])-40.94
（数２）

L=32.44+20log(f[MHz])+20log(d[km]) ……（２）
L:伝搬損失
f:周波数
d:移動体端末と基地局との間の距離

ＮＬＯＳの理論伝搬式３０１によれば、移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離が距離ｄ１１の場合、受信電力はＲＳＲＰ−ＮＬＯＳであることが示されている。

一方、ＬＯＳの理論伝搬式３０２によれば、移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離が距離ｄ１１の場合、受信電力はＲＳＲＰ−ＬＯＳであることが示されている。

位置推定部１０５２は、移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離ｄ１１（図５参照）及びこの図１０に示す理論伝搬式３００に基づいて、ＮＬＯＳの場合の受信電力（ＲＳＲＰ）及びＬＯＳの場合の受信電力（ＲＳＲＰ）を算出することができる。

図９に戻り、位置推定部１０５２は、コールログ一覧１０５１１の基地局ＲＳＲＰ欄１０５１１２から取得した基地局１０２からのＲＳＲＰ１０７が先に算出したＮＬＯＳの場合のＲＳＲＰ−ＮＬＯＳ及びＬＯＳの場合のＲＳＲＰ−ＬＯＳのうち、何れのＲＳＲＰに近いかを判定する（Ｓ１３）。

位置推定部１０５２は、基地局ＲＳＲＰ欄１０５１１１から取得したＲＳＲＰ１０７がＮＬＯＳの場合のＲＳＲＰ−ＮＬＯＳに近い場合、コールログＤＢ１０５１から取得したＲＴＤ１０６の情報はＮＬＯＳであると判定し（Ｓ１４）、本処理を終了する。

これに対し、位置推定部１０５２は、基地局ＲＳＲＰ欄１０５１１２から取得したＲＳＲＰ１０７がＬＯＳの場合のＲＳＲＰ−ＬＯＳに近い場合、コールログＤＢ１０５１から取得したＲＴＤ１０６の情報はＬＯＳであると判定し（Ｓ１５）、本処理を終了する。

図８に戻り、位置推定部１０５２は、コールログＤＢ１０５１から取得したＲＴＤ１０６の情報がＮＬＯＳであるか否かを判断する（Ｓ２）。

位置推定部１０５２は、この判断で肯定結果を得ると、ステップＳ１１で算出した移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離を補正する（Ｓ３）。

ここで、補正する理由及び補正内容について説明する。まず補正する理由について、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して説明する。

図１１Ａは、移動体端末１０１と基地局１０２との間の伝搬路上に障害物がない場合の伝搬路の概念図を示す。移動体端末１０１と基地局１０２との間に建物等の障害物がなく見通しがあるＬＯＳの場合、移動体端末１０１と基地局１０２との間の伝搬路は直線であり、伝搬路上に障害物がないため、電波は反射や回折等の影響を受けない。従って、コールログ一覧１０５１１のＲＴＤ欄１０５１１１から取得したＲＴＤ１０６の情報に基づいて算出される距離を補正する必要はない。

図１１Ｂは、移動体端末１０１と基地局１０２との間の伝搬路上に障害物がある場合の伝搬路の概念図を示す。移動体端末１０１と基地局１０２との間に建物等の障害物があり見通しがないＮＬＯＳの場合、移動体端末１０１と基地局１０２との間の伝搬路は直線ではなく、伝搬路上に障害物があるため、電波は反射や回折等の影響を受ける。従って、コールログ一覧１０５１１のＲＴＤ欄１０５１１１から取得したＲＴＤ１０６の情報に基づいて算出される距離は、実際の移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離よりも大きいため、補正する必要がある。

図１２は、補正内容の概念図を示す。コールログ一覧１０５１１から取得したＲＴＤ１０６の情報がＮＬＯＳである場合、ＲＴＤ１０６の情報に基づいて算出される距離ｄ１１は、上述したように実際の距離よりも大きい値となる。従って、位置推定部１０５２は、ＲＴＤ１０６の情報に基づいて算出される距離について減ずる補正を行うことにより、移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離ｄ１１１を算出する。そして位置推定部１０５２は、減ずる補正を行った後の距離ｄ１１１を移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離とする。

なお位置推定部１０５２は、移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離が大きければ大きい程、誤差も大きくなることから、距離ｄ１１に比例して減ずる補正の補正量を大きくして移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離ｄ１１１を算出するとしてもよい。

図８に戻り、位置推定部１０５２は、ステップＳ１の判断で否定結果を得ると、コールログ一覧１０５１１から取得したＲＴＤ１０６の情報に基づいて算出される距離について補正せず、ＲＴＤ１０６の情報に基づいて算出された距離ｄ１１を移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離とする。

また位置推定部１０５２は、コールログ一覧１０５１１の隣接基地局ＲＳＲＰ欄１０５１１３及び１０５１１４から取得したＲＳＲＰ１０８及び１０９の情報と、建物情報を考慮した理論伝搬式（図１４参照）とに基づいて、移動体端末１０１と隣接基地局１０３及び１０４との間の距離をそれぞれ算出し、算出した距離に予め定められた分の幅を持たせる（Ｓ４）。

なお建物情報を考慮した理論伝搬式（図１４参照）については後述する。また幅を持たせる理由としては、上述したように（図５参照）、理論上交点が得られない場合が生じることを防止するためである。

図１３は、移動体端末１０１と隣接基地局１０３及び１０４との間の距離を算出する距離算出処理の処理手順を示す。

位置推定部１０５２は、コールログ一覧１０５１１の隣接基地局ＲＳＲＰ欄１０５１１３から取得したＲＳＲＰ１０８の情報及び建物情報を考慮した理論伝搬式（図１４参照）に基づいて、移動体端末１０１と隣接基地局１０３との間の距離を算出する（Ｓ２１）。

ここで、建物情報を考慮した理論伝搬式について図１４を参照して説明する。

図１４は、建物情報を考慮しないＮＬＯＳの理論伝搬式３０１及び建物情報を考慮したＮＬＯＳの理論伝搬式４０１の概念図を示す。建物情報を考慮しないＮＬＯＳの理論伝搬式３０１によれば、移動体端末１０１と隣接基地局１０３との間の距離が長くなるとともに、移動体端末１０１において受信される受信電力（ＲＳＲＰ）は低下する。ここで、ＮＬＯＳの場合であっても建物情報に応じて様々な環境が存在する。従って１つの理論伝搬式で正確な距離を推定することは困難である。そこで位置推定部１０５２は、移動体端末１０１と隣接基地局１０３との間の距離を算出する際、建物情報を考慮しないＮＬＯＳの理論伝搬式３０１ではなく、建物情報を考慮したＮＬＯＳの理論伝搬式４０１を用いる。これにより、移動体端末１０１の端末位置を正確に推定することができる。

建物情報を考慮したＮＬＯＳの理論伝搬式４０１は、例えば移動体端末１０１と隣接基地局１０３又は１０４との間において、見通しがなく大きなビル等がある地点(伝搬損失が大きい地点)では上記式（１）及び〔大都市の場合〕の値を用い、民家等がある地点(伝搬損失が小さい地点)では上記式（１）及び〔郊外の場合〕の値を用いることにより、距離に応じてＲＳＲＰが一様に下がる式(図１４の４０１)ではなく、距離ごとに建物情報による伝搬損失を考慮した式(図１４の式３０１)が形成される。また建物情報を考慮したＮＬＯＳの理論伝搬式４０１は、例えば位置推定部１０５２内の図示しない記憶部に複数種類の理論伝搬式４０１が予め格納されるとしてもよい。

図１５Ａは、建物情報を考慮しないＮＬＯＳの理論伝搬式３０１に基づいて、隣接基地局１０３から取得されるＲＳＲＰ１０８を取得し得る範囲を示す。建物情報を考慮しないＮＬＯＳの理論伝搬式３０１が用いられる場合、ＲＳＲＰ１０８から算出される距離ｄ１２は一定となる。

図１５Ｂは、建物情報を考慮したＮＬＯＳの理論伝搬式４０１に基づいて、隣接基地局１０３から取得されるＲＳＲＰ１０８を取得し得る範囲を示す。建物情報を考慮したＮＬＯＳの理論伝搬式４０１が用いられる場合、ＲＳＲＰ１０８から算出される距離は一定とはならない。

図１３に戻り、位置推定部１０５２は、算出した距離に予め定められた分の幅を持たせ、隣接基地局１０３からのＲＳＲＰ１０８を取得し得る範囲を算出する（Ｓ２２）。

図１６は、建物情報を考慮したＮＬＯＳの理論伝搬式４０１により算出された距離に、予め定められた分の幅を持たせた場合のＲＳＲＰの概念図を示す。そもそも理論伝搬式は、フェージングの値を平均化した式であることから、瞬時的な値ではフェージング等により受信電力が落ち込む。一般に見通しがないＮＬＯＳの理論伝搬式のモデルとして知られている秦モデルは１０[ｄＢ]の誤差を許容している。従って、ここでは推定した距離ｄ１２１にプラスマイナス５[ｄＢ]の幅デルタｄを持たせる。

図１３に戻り、位置推定部１０５２は、上述してきたステップＳ２１及びＳ２２の処理と同様に、コールログ一覧１０５１１の隣接基地局ＲＳＲＰ欄１０５１１３から取得したＲＳＲＰ１０８の情報及び建物情報を考慮した理論伝搬式に基づいて、移動体端末１０１と隣接基地局１０４との間の距離を算出する（Ｓ２３）。

次いで、位置推定部１０５２は、算出した距離に予め定められた分の幅を持たせ、隣接基地局１０４からのＲＳＲＰ１０９を取得し得る範囲を算出する（Ｓ２４）。

図８に戻り、位置推定部１０５２は、ＲＴＤ１０６の情報から算出された距離ｄ１１と、ＲＳＲＰ１０７及び１０８から算出された距離ｄ１２及びｄ１３とに基づいて、交点を特定する（Ｓ５）。

具体的には、位置推定部１０５２は、ＲＴＤ１０６の情報から算出された距離を第１の距離ｄ１１とし、この第１の距離ｄ１１を半径とする基地局１０２の設置位置を中心とした円を描画する。また位置推定部１０５２は、ＲＳＲＰ１０８及び１０９の情報から算出された距離を第２の距離ｄ１２及び第３の距離ｄ１３とし、この第２の距離ｄ１２及び第３の距離ｄ１３を半径とする隣接基地局１０３及び１０４の設置位置を中心とした円をそれぞれ描画する。更に位置推定部１０５２は、第２の距離ｄ１２及び第３の距離ｄ１３に幅を持たせる。そして位置推定部１０５２は、第２の距離ｄ１２を半径として描画した円を基準として幅を持たせた領域と、第３の距離ｄ１３を半径として描画した円を基準として幅を持たせた領域とが交わるエリアＡ１１において、第１の距離ｄ１１を半径として描画した円の線上を特定する。

そして、位置推定部１０５２は、特定した線上の何れかの位置を移動体端末１０１の端末位置推定エリアとして決定し（Ｓ６）、本処理を終了する。

図１７は、実際の測定値を用いて本発明にかかる端末位置推定処理（図８参照）を実行した場合の端末位置推定エリアＡ１１の概念図を示す。位置推定部１０５２は、移動体端末１０１と基地局１０２との間のＲＴＤ１０６に基づいて距離ｄ１１を算出し、移動体端末１０１と隣接基地局１０３及び１０４との間のＲＳＲＰ１０８及び１０９に基づいて距離ｄ１２及びｄ１３を算出し、算出した距離ｄ１１〜ｄ１３を用いることにより、移動体端末１０１の位置推定ポイントとして端末位置推定エリアＡ１１を特定することができる。図１７では、位置推定部１０５２により、実際に推定された端末位置は推定ポイント１０１１Ｐであることが示されており、現実の端末位置は端末位置１０１２Ｐであることが示されている。推定ポイント１０１１Ｐ及び端末位置１０１２Ｐは、何れもエリアＡ１１内に存在し、互いに近似した位置であることから、高精度に端末位置が推定されたことが示されている。

以上のように、第１の実施の形態による端末位置推定システム１００によれば、移動体端末１０１と基地局１０２との間の往復遅延時間（ＲＴＤ）１０６と、基地局１０２、隣接基地局１０３及び１０４から得られる受信電力（ＲＳＲＰ）１０７〜１０９とに基づいて、移動体端末１０１の端末位置を推定することができる。

またネットワーク監視装置１０５は、ＮＬＯＳ判定部１０５２２により、移動体端末１０１と基地局１０２との間がＮＬＯＳであるか否かを判定することができる。具体的には、ＮＬＯＳ判定部１０５２２は、ＲＴＤにより算出した移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離ｄ１１、基地局１０２からの受信電力（ＲＳＲＰ）１０７、ＮＬＯＳの理論伝搬式（図１０参照）及びＬＯＳの理論伝搬式（図１０参照）に基づいて、移動体端末１０１と基地局１０２との間がＮＬＯＳであるか否かを判定することができる。そして、ネットワーク監視装置１０５は、移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離ｄ１１について、ＮＬＯＳの場合には減ずるように補正し、ＬＯＳの場合には補正しないように処理することができる。よって、移動体端末１０１と基地局１０２との間の距離ｄ１１を正確に算出することができる。

またネットワーク監視装置１０５は、距離推定部１０５２４により、移動体端末１０１と、隣接基地局１０３及び１０４との間の距離ｄ１２及びｄ１３を算出する際、建物情報を考慮した距離ｄ１２及びｄ１３を算出することができる。具体的には、距離推定部１０５２４は、隣接基地局１０３及び１０４からの受信電力（ＲＳＲＰ）１０８及び１０９と、建物情報を考慮した理論伝搬式（図１４参照）とに基づいて、建物情報を考慮した距離ｄ１２及びｄ１３を算出することができる。よって、移動体端末１０１と隣接基地局１０３及び１０４との間の距離ｄ１２及びｄ１３を正確に算出することができる。

（２）第２の実施の形態
第２の実施の形態では、隣接基地局１０３及び１０４からのＲＳＲＰ１０８及び１０９に基づいて移動体端末１０１と隣接基地局１０３及び１０４との間の距離を算出する際、地図をメッシュ化したときの各メッシュに配置された隣接基地局から取得されるＲＳＲＰに基づいて、移動体端末１０１の端末位置推定エリアＡ１１求める方法について説明する。

図１８は、第２の実施の形態における端末位置推定システム１００Ａの機能ブロック図を示す。端末位置推定システム１００Ａは、記憶装置１０５４を備えて構成される点を除いて、第１の実施の形態における端末位置推定システム１００と同様に構成されている。

記憶装置１０５４は、地図をメッシュ化したときの各メッシュに配置された隣接基地局（隣接基地局１０３及び１０４を含む）の位置情報、識別情報（ＩＤ）及び隣接基地局から得られるＲＳＲＰ値等を含む受信電力分布情報を格納して保持する。

図１９は、記憶装置１０５４に格納される受信電力分布情報１０５４１の概念図を示す。受信電力分布情報１０５４１は、緯度欄１０５４１１、経度欄１０５４１２、隣接基地局ＩＤ欄１０５４１３及びＲＳＲＰ欄１０５４１４から構成される。

緯度欄１０５４１１及び経度欄１０５４１２には、隣接基地局の設置位置の情報が格納される。

隣接基地局ＩＤ欄１０５４１３には、隣接基地局１０３及び１０４を含む隣接基地局を識別するための識別情報が格納される。

ＲＳＲＰ欄１０５４１４には、移動体端末１０１と隣接基地局１０３及び１０４を含む隣接基地局との間の受信電力（ＲＳＲＰ）の情報が格納される。

なお受信電力分布情報１０５４１に格納されるこれらの各種情報は、位置推定部１０５２により予め計算されて格納されるものとする。

図２０は、第２の実施の形態における端末位置推定処理の処理手順の概要を示す。第２の実施の形態における端末位置推定処理の処理手順は、受信電力分布情報１０５４１（図１９参照）を用いて移動体端末１０１と隣接基地局１０３及び１０４との間の距離を算出する点を除いて、第１の実施の形態における端末位置推定処理（図８参照）と同様である。ネットワーク監視装置１０５の位置推定部１０５２は、例えば図示しない操作部からユーザにより第２の実施の形態における端末位置推定処理の実行指示を受け付けると、この図２０に示す処理手順に従って、移動体端末１０１の端末位置を推定する端末位置推定処理を実行する。

ステップＳ３１〜Ｓ３３における処理は、第１の実施の形態における端末位置推定処理（図８参照）のステップＳ１〜Ｓ３と同様であるため、ここでの説明は省略する。

位置推定部１０５２は、コールログ一覧１０５１１の隣接基地局ＲＳＲＰ欄１０５１１３及び１０５１１４から取得したＲＳＲＰ１０８及び１０９の情報に一致するＲＳＲＰを受信電力分布情報１０５４１のＲＳＲＰ欄１０５１１４から検索する。そして位置推定部１０５２は、検索結果としてＲＳＲＰを得ると、得られたＲＳＲＰに対応する隣接基地局の位置を受信電力分布情報１０５４１の緯度欄１０５４１１及び経度欄１０５４１２から取得する。そして位置推定部１０５２は、取得した隣接基地局の位置と移動体端末との間の距離を算出し、算出した距離に予め定められた分の幅を持たせる（Ｓ３４）。

ステップＳ３５及びＳ３６における処理は、第１の実施の形態における端末位置推定処理（図８参照）のステップＳ５及びＳ６と同様であるため、ここでの説明は省略する。

図２１Ａは、メッシュ化した地図上において、建物情報を考慮しない理論伝搬式（図１４参照）に基づいて算出された受信電力（ＲＳＲＰ）の分布を可視化した場合の概念図を示す。受信電力分布情報１０５４１のＲＳＲＰ欄１０５４１４には、建物情報を考慮しない理論伝搬式から算出されたＲＳＲＰ値が格納される。図２１Ａでは、基地局１０１から等距離ｄ２１上に位置する各メッシュＡ〜Ｈには全て同じＲＳＲＰ値が格納される。

図２１Ｂは、メッシュ化した地図上において、建物情報を考慮した理論伝搬式（図１４参照）に基づいて算出された受信電力（ＲＳＲＰ）の分布を可視化した場合の概念図を示す。受信電力分布情報１０５４１のＲＳＲＰ欄１０５４１４には、建物情報を考慮した理論伝搬式から算出されたＲＳＲＰ値が格納される。図２１Ｂでは、基地局１０１から等距離ｄ２１上に位置する各メッシュＡ〜Ｈにはそれぞれ異なるＲＳＲＰ値が格納される。

以上のように、第２の実施の形態による端末位置推定システム１００Ａによれば、予め受信電力分布情報１０５４１を記憶装置１０５４に格納して保持しておくことにより、端末位置を推定する計算時間を大幅に削減することができる。

本発明は、基地局から取得した往復遅延時間（ＲＴＤ）と、基地局及び隣接基地局からの受信電力（ＲＳＲＰ）の情報に基づいて、移動体端末の端末位置を正確に推定する端末位置推定システム及び端末位置推定方法に広く適用することができる。

１００ 端末位置推定システム
１０１ 移動体端末
１０２ 基地局
１０３ 隣接基地局
１０４ 隣接基地局
１０５ ネットワーク装置
１０６ 往復遅延時間
１０７〜１０９ 受信電力

Claims (10)

1. 基地局と、前記基地局に隣接して設置される隣接基地局と、前記基地局及び前記隣接基地局との間で無線通信する移動体端末と、前記移動体端末と前記基地局及び前記隣接基地局との間の無線通信を監視する監視装置とを備えた端末位置推定システムにおいて、
   前記監視装置は、
   前記移動体端末と前記基地局との間の往復遅延時間を取得し、取得した前記遅延時間に基づいて、前記移動体端末と前記基地局との間の距離を算出し、
   前記移動体端末と前記隣接基地局との間の受信電力を取得し、取得した前記受信電力及び予め定められた第１の理論伝搬式に基づいて、前記移動体端末と前記隣接基地局との間の距離を算出し、
   算出した前記移動体端末と前記基地局との間の距離及び前記移動体端末と前記隣接基地局との間の距離に基づいて、前記移動体端末の端末位置を推定する
   ことを特徴とする端末位置推定システム。
2. 前記監視装置は、
   前記移動体端末と前記基地局との間の受信電力を取得し、取得した受信電力、前記遅延時間に基づいて算出した前記移動体端末と前記基地局との間の距離、前記移動体端末と前記基地局との間の伝搬路上に障害物がなく見通しがある場合に予め定められた第２の理論伝搬式及び前記移動体端末と前記基地局との間に障害物があり見通しがない場合に予め定められた第３の理論伝搬式に基づいて、前記移動体端末と前記基地局との間に見通しがあるか否かを判断し、見通しがない場合には前記遅延時間に基づいて算出した前記移動体端末と前記基地局との間の距離について予め定められた分だけ減ずるように補正する
   ことを特徴とする請求項１に記載の端末位置推定システム。
3. 前記第１の理論伝搬式は、
   前記移動体端末と前記隣接基地局との間に介在する建物情報を考慮して定められる理論伝搬式であり、
   前記監視装置は、
   建物情報を考慮して定められる前記第１の理論伝搬式に基づいて、前記移動体端末と前記隣接基地局との間の距離を算出する
   ことを特徴とする請求項２に記載の端末位置推定システム。
4. 前記監視装置は、
   前記移動体端末と前記隣接基地局との間の距離を算出した後、算出した距離を基準としてプラスマイナスに一定の幅を持たせた距離を算出し、算出した幅及び前記移動体端末と前記基地局との間の距離に基づいて、前記移動体端末の端末位置を推定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の端末位置推定システム。
5. 前記監視装置は、
   複数の隣接基地局の位置及び前記複数の隣接基地局から取得される受信電力を受信電力分布情報として格納して予め保持しておく記憶装置を備え、
   前記記憶装置に保持されている受信電力分布情報に基づいて、前記移動体端末と前記隣接基地局との間の距離を算出する
   ことを特徴とする請求項４に記載の端末位置推定システム。
6. 基地局と、前記基地局に隣接して設置される隣接基地局と、前記基地局及び前記隣接基地局との間で無線通信する移動体端末と、前記移動体端末と前記基地局及び前記隣接基地局との間の無線通信を監視する監視装置とを備えた端末位置推定システムによる端末位置推定方法において、
   前記監視装置により、
   前記移動体端末と前記基地局との間の往復遅延時間を取得し、取得した前記遅延時間に基づいて、前記移動体端末と前記基地局との間の距離を算出する第１のステップと、
   前記移動体端末と前記隣接基地局との間の受信電力を取得し、取得した前記受信電力及び予め定められた第１の理論伝搬式に基づいて、前記移動体端末と前記隣接基地局との間の距離を算出する第２のステップと、
   算出した前記移動体端末と前記基地局との間の距離及び前記移動体端末と前記隣接基地局との間の距離に基づいて、前記移動体端末の端末位置を推定する第３のステップと
   を備えたことを特徴とする端末位置推定方法。
7. 前記第１のステップにおいて、
   前記監視装置は、
   前記移動体端末と前記基地局との間の受信電力を取得し、取得した受信電力、前記遅延時間に基づいて算出した前記移動体端末と前記基地局との間の距離、前記移動体端末と前記基地局との間の伝搬路上に障害物がなく見通しがある場合に予め定められた第２の理論伝搬式及び前記移動体端末と前記基地局との間に障害物があり見通しがない場合に予め定められた第３の理論伝搬式に基づいて、前記移動体端末と前記基地局との間に見通しがあるか否かを判断し、見通しがない場合には前記遅延時間に基づいて算出した前記移動体端末と前記基地局との間の距離について予め定められた分だけ減ずるように補正する
   ことを特徴とする請求項６に記載の端末位置推定方法。
8. 前記第２のステップにおいて、
   前記第１の理論伝搬式は、
   前記移動体端末と前記隣接基地局との間に介在する建物情報を考慮して定められる理論伝搬式であり、
   前記監視装置は、
   建物情報を考慮して定められる前記第１の理論伝搬式に基づいて、前記移動体端末と前記隣接基地局との間の距離を算出する
   ことを特徴とする請求項７に記載の端末位置推定方法。
9. 前記第３のステップにおいて、
   前記監視装置は、
   前記移動体端末と前記隣接基地局との間の距離を算出した後、算出した距離を基準としてプラスマイナスに一定の幅を持たせた距離を算出し、算出した幅及び前記移動体端末と前記基地局との間の距離に基づいて、前記移動体端末の端末位置を推定する
   ことを特徴とする請求項８に記載の端末位置推定方法。
10. 前記監視装置により、
    複数の隣接基地局の位置及び前記複数の隣接基地局から取得される受信電力を受信電力分布情報として格納して予め保持しておく記憶装置を備え、
    前記記憶装置に保持されている受信電力分布情報に基づいて、前記移動体端末と前記隣接基地局との間の距離を算出する第４のステップ
    を備えたことを特徴とする請求項９に記載の端末位置推定方法。
    

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