JP2016148615A - 通信システム、受信装置、サーバ、信号処理方法、波源位置算出方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】少ないサンプル数のベースバンド信号を用いて、高い精度で波源の位置を算出できる通信システムを提供する。【解決手段】通信システム１０は、３個以上の受信装置１と、サーバ２とを備える。受信装置１は、波源３からの電波を受信し、複数のＲＦ回路を用いて複数のベースバンド信号を取得してサーバ２に送信する。サーバ２は、受信装置１から複数のベースバンド信号を受信し、受信装置１のペアについて、複数のベースバンド信号の複数の組み合わせに関する相互相関を用いて、波源３からの電波の到来時間差を算出し、受信装置１の位置と、受信装置１の複数のペアごとに算出した到来時間差とを用いて、波源３の位置を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、波源の位置を算出するサーバ等に関する。

近年、周波数資源の逼迫やモバイルトラヒックの爆発的な増加等に対応するための周波数利用効率の向上手段の１つとして、空間的・時間的に使用されていない周波数帯域（ホワイトスペース）の有効利用が挙げられる。そのように、空いている周波数帯域を効率的に利用するためには、周波数ごとの空間的・時間的空き状況を適切に把握することが必要になる。

そのようなホワイトスペースの検出方法として、例えば、事前登録のある送信波源の位置から、自由空間伝搬損による電波の到達範囲を特定し、その範囲外をホワイトスペースとする方法がある。
なお、未使用の周波数スペクトルを検出するデバイスとして、例えば、特許文献１に記載されているものが知られている。

特表２０１２−５２９１９６号公報

なお、事前登録のある送信波源の位置を用いたホワイトスペースの検出方法では、事前登録のされていない送信波源については、ホワイトスペースを検出できないという問題があった。したがって、事前登録されていない波源であっても、その位置を特定したいという要望があった。
また、ホワイトスペースの検出以外においても、違法電波の送信源を特定するなどの目的から、送信波源の位置を特定したいという要望もあった。

そのような波源の位置を特定する方法として、ＴＤｏＡ（Time Difference of Arrival）による算出方法が知られている。そのＴＤｏＡを用いた波源の位置の算出においては、３個以上の受信装置で受信されたデータの相互相関を用いて、波源から送信された同じ電波が各受信装置にそれぞれ到達した到来時間差（ＴＤｏＡ）を算出することによって行われる。なお、このＴＤｏＡによる位置の算出方法の詳細については、例えば、次の文献を参照されたい。
文献：K. Ho，Y. Chan，「Solution and performance analysis of geolocation by tdoa」，IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems，vol. 29，no. 4，p. 1311-1322，1993年10月

そのようなＴＤｏＡによる波源の位置の算出においては、受信された信号の相互相関が用いられるため、その相互相関の計算において用いる信号を長くすると、原理的にデータに含まれる雑音が無相関化され、到来時間差の算出精度が向上し、その結果、波源の位置の算出精度も向上することになる。

しかしながら、ホワイトスペースを検出する対象となる波源や、違法電波の波源等は、常に電波を送信しているとは限らない。そして、仮に到来時間差を算出する際の相互相関の計算において用いる信号のサンプルに、そのような送信していない期間が含まれることになると、到来時間差の算出精度が低下し、その結果、波源の位置の算出精度も低下することになる。したがって、到来時間差を算出する信号のサンプル数を多くすることが困難であるという問題があった。

本発明は、上記課題に応じてなされたものであり、ＴＤｏＡによる波源の位置の算出を行う場合において、より少ない信号のサンプルを用いても、到来時間差の算出精度を向上させることができる通信システム等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による通信システムは、波源からの電波を受信する３個以上の受信装置と、サーバとを備えた通信システムであって、受信装置は、波源からの電波を受信するアンテナと、アンテナによって受信された受信信号を複数に分ける分配器と、分配器によって分けられた複数の受信信号をそれぞれベースバンド信号に変換する複数のＲＦ回路と、複数のＲＦ回路によってそれぞれ変換された複数のベースバンド信号をサーバに送信する送信部と、を備え、サーバは、受信装置から複数のベースバンド信号を受信する受信部と、受信装置のペアについて、複数のベースバンド信号の複数の組み合わせに関する相互相関を用いて、波源からの電波の到来時間差を算出する到来時間差算出部と、受信装置の位置と、受信装置の複数のペアごとに到来時間差算出部によって算出された到来時間差とを用いて、波源の位置を算出する波源位置算出部と、を備えた、ものである。
このような構成により、ある受信装置のペアについて到来時間差を算出するために相互相関を計算する際に、複数のＲＦ回路によって変換された複数のベースバンド信号の複数の組み合わせに応じた相互相関を計算することができる。したがって、１個のＲＦ回路によって変換された１個のベースバンド信号系列を用いた場合よりも、一定の受信時間内で相互相関を計算する信号サンプル数を多くすることができ、到来時間差の算出精度を向上させることができ、その結果、波源の位置の算出精度も向上させることができる。

また、本発明による受信装置は、波源からの電波を受信する３個以上の受信装置と、波源から受信装置までの電波の到来時間差を用いて、波源の位置を算出するサーバとを備えた通信システムにおける受信装置であって、波源からの電波を受信するアンテナと、アンテナによって受信された受信信号を複数に分ける分配器と、分配器によって分けられた複数の受信信号をそれぞれベースバンド信号に変換する複数のＲＦ回路と、複数のＲＦ回路によってそれぞれ変換された複数のベースバンド信号をサーバに送信する送信部と、を備えたものである。
このような構成により、波源の位置を算出するサーバに対して、複数のＲＦ回路によって変換された複数のベースバンド信号を送信できる。その結果、サーバにおいて、ある受信装置のペアについて到来時間差を算出するために相互相関を計算する際に、複数のＲＦ回路によって変換された複数のベースバンド信号の複数の組み合わせに応じた相互相関を計算することができるようになり、到来時間差の算出精度を向上させることができる。

また、本発明による受信装置では、異なるＲＦ回路によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて受信電力を算出する受信電力算出部をさらに備え、送信部は、受信電力算出部が算出した受信電力をもサーバに送信してもよい。
このような構成により、異なるＲＦ回路によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて受信電力を算出することによって、雑音が無相関化され、受信電力が低い状況においても、受信電力を精度よく計算することができるようになる。また、サーバにおいて、例えば、その受信電力のより大きい３個以上の受信装置に関する到来時間差を用いて波源の位置を算出することにより、より精度の高い波源の位置の算出が可能となる。

また、本発明による受信装置では、異なるＲＦ回路によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて、遅延波の電力に関する情報であるマルチパス情報を算出するマルチパス情報算出部をさらに備え、送信部は、マルチパス情報算出部が算出したマルチパス情報をもサーバに送信してもよい。
このような構成により、異なるＲＦ回路によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて遅延波の電力を算出することによって、雑音が無相関化され、遅延波の電力が低い状況においても、その電力を精度よく計算することができるようになる。また、サーバにおいて、例えば、そのマルチパス情報を用いて、遅延波の影響がより小さい３個以上の受信装置に関する到来時間差を用いて波源の位置を算出することにより、より精度の高い波源の位置の算出が可能となる。

また、本発明によるサーバは、波源からの電波を受信した受信信号を分配器によって複数に分け、複数の受信信号をそれぞれ複数のＲＦ回路によって複数のベースバンド信号に変換する３個以上の受信装置と、サーバとを備えた通信システムにおけるサーバであって、受信装置から複数のベースバンド信号を受信する受信部と、受信装置のペアについて、複数のベースバンド信号の複数の組み合わせに関する相互相関を用いて、波源からの電波の到来時間差を算出する到来時間差算出部と、受信装置の位置と、受信装置の複数のペアごとに到来時間差算出部によって算出された到来時間差とを用いて、波源の位置を算出する波源位置算出部と、を備えたものである。
このような構成により、ある受信装置のペアについて到来時間差を算出するために相互相関を計算する際に、複数のＲＦ回路によって変換された複数のベースバンド信号の複数の組み合わせに応じた相互相関を計算することができ、到来時間差の算出精度を向上させることができる。

また、本発明によるサーバでは、通信システムは４個以上の受信装置を備えており、４個以上の受信装置のそれぞれについて、異なるＲＦ回路によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて算出される受信電力を取得する受信電力取得部と、受信電力取得部によって取得された受信電力の大きい３個以上の受信装置を選択する選択部と、をさらに備え、波源位置算出部は、選択部によって選択された３個以上の受信装置の複数のペアごとに算出された到来時間差を用いて波源の位置を算出してもよい。
このような構成により、受信電力のより大きい受信装置に関する到来時間差を用いて波源の位置を算出することにより、より精度の高い波源の位置の算出が可能となる。

また、本発明によるサーバでは、通信システムは４個以上の受信装置を備えており、４個以上の受信装置のそれぞれについて、異なるＲＦ回路によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて算出される、遅延波の電力に関する情報であるマルチパス情報を取得するマルチパス情報取得部と、マルチパス情報取得部によって取得されたマルチパス情報の示す遅延波の影響が小さい３個以上の受信装置を選択する選択部と、をさらに備え、波源位置算出部は、選択部によって選択された３個以上の受信装置の複数のペアごとに算出された到来時間差を用いて波源の位置を算出してもよい。
このような構成により、マルチパス情報を用いて、遅延波の影響がより小さい受信装置に関する到来時間差を用いて波源の位置を算出することにより、より精度の高い波源の位置の算出が可能となる。

また、本発明によるサーバでは、３個以上の受信装置のそれぞれについて、異なるＲＦ回路によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて算出される受信電力を取得する受信電力取得部をさらに備え、波源位置算出部は、受信装置のペアの到来時間差を、受信装置のペアに対応する２個の受信電力に応じた重みと共に用いて波源の位置を算出してもよい。
このような構成により、より精度が高いと考えられる到来時間差の影響が大きくなるように波源の位置を算出できるようになり、その波源の位置の算出精度が向上することになる。

本発明による通信システム等によれば、ＴＤｏＡによる波源の位置の算出を行う場合において、より短い受信時間のベースバンド信号を用いたとしても、到来時間差の算出精度を向上させることができる。

本発明の実施の形態による通信システムの構成を示すブロック図 同実施の形態による受信装置の構成を示すブロック図 同実施の形態によるサーバの構成を示すブロック図 同実施の形態による受信装置の動作を示すフローチャート 同実施の形態によるサーバの動作を示すフローチャート 同実施の形態によるサーバの動作を示すフローチャート 同実施の形態によるサーバの動作を示すフローチャート 同実施の形態によるサーバの動作を示すフローチャート 同実施の形態における遅延プロファイルの一例を示す図 同実施の形態におけるコンピュータシステムの外観一例を示す模式図 同実施の形態におけるコンピュータシステムの構成の一例を示す図

以下、本発明による通信システムについて、実施の形態を用いて説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素及びステップは同一または相当するものであり、再度の説明を省略することがある。本実施の形態による通信システムは、２以上のＲＦ回路を有する受信装置と、その２以上のＲＦ回路で変換された複数のベースバンド信号を用いて、波源の位置の算出を行うサーバとを備えたものである。

図１は、本実施の形態による通信システム１０の構成を示すブロック図である。本実施の形態による通信システム１０は、３個以上の受信装置１と、サーバ２とを備える。その複数の受信装置１と、サーバ２とは、有線または無線の通信回線１００を介して接続されている。通信回線１００は、例えば、インターネットやイントラネット、公衆電話回線網等であってもよい。なお、図１においては、通信システム１０に４個の受信装置１が含まれる場合について示しているが、通信システム１０に含まれる受信装置１の個数は、３個以上であればよく、その個数は限定されない。なお、後述するように、サーバ２において、波源３の位置の算出を行うために用いる受信装置１の選択を行う場合には、通信システム１０に４個以上の受信装置１が含まれることが好適である。また、波源３は、電波を送信するものであればどのようなものであってもよく、例えば、携帯電話等の無線基地局であってもよく、タクシー等の無線システムの基地局であってもよく、その他の電波を送信するものであってもよい。また、受信装置１の位置は既知であるものとする。

図２は、本実施の形態による受信装置１の構成を示すブロック図である。受信装置１は、波源３からの電波を受信するものであり、アンテナ１１と、分配器１２と、複数のＲＦ回路１３−１〜１３−Ｎと、受信電力算出部１４と、マルチパス情報算出部１５と、送信部１６とを備える。

アンテナ１１では、波源３からの電波が受信される。その受信された受信信号は、アンテナ１１から分配器１２に入力される。
分配器１２は、アンテナ１１によって受信された受信信号を複数に分け、その分けられた複数の受信信号をそれぞれ複数のＲＦ回路１３−１〜１３−Ｎに入力する。

Ｎ個のＲＦ回路１３−１〜１３−Ｎは、分配器１２によって分けられた複数の受信信号をそれぞれベースバンド信号に変換する。その変換は、受信信号に対し該当する周波数の高周波信号処理を行うことによってなされる。なお、ここでのベースバンド信号は、厳密には、アナログのベースバンド信号がＡＤ変換によってデジタル化されたベースバンド信号である。また、Ｎは、２以上の整数である。受信装置１ごとに、そのＮの値は同じであってもよく、または、異なっていてもよい。ＲＦ回路１３−１〜１３−Ｎを特に区別しない場合には、ＲＦ回路１３と呼ぶものとする。

受信電力算出部１４は、異なるＲＦ回路１３によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて受信電力を算出する。具体的には、受信電力算出部１４は、次式のように受信電力Ｐ_iを算出してもよい。

上式において、Ｅ［ｒ_i ^(u)(n)ｒ_i ^(v)*(n)］は、次式の通りである。

また、Ｎは、上述のように、受信装置１が有するＲＦ回路１３の個数であり、Ｎ_aは、受信装置１で相関を算出するサンプル数である。また、ｒ_i ^(u)(n)において、ｉは、受信装置１を識別する整数のインデックスであり、ｕは、ＲＦ回路１３を識別する整数のインデックスであり、ｎは、ベースバンド信号におけるサンプルを識別する整数のインデックスである。また、ｒ_i ^(u)(n)は、ｉ番目の受信装置１におけるｕ番目のＲＦ回路１３によって変換されたベースバンド信号におけるｎ番目のサンプルの値（ＩＱデータや複素振幅値）である。なお、サンプルとは、アナログのベースバンド信号がデジタル化された際のサンプルである。上式において、Ｎ＝２の場合には、異なるＲＦ回路１３によって変換された２個のベースバンド信号を用いて受信電力が算出されることになる。一方、Ｎ≧３の場合には、異なるＲＦ回路１３によって変換された２個のベースバンド信号を用いて、その２個のベースバンド信号に応じた受信電力（上記Ｅ［ｒ_i ^(u)(n)ｒ_i ^(v)*(n)］）が算出され、それをＲＦ回路１３の異なるペアについて足しあわせることによって、最終的な受信電力が算出されることになる。

マルチパス情報算出部１５は、異なるＲＦ回路１３によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて、遅延波の電力に関する情報であるマルチパス情報を算出する。具体的には、マルチパス情報算出部１５は、次式のようにして、遅延プロファイルに準ずる評価量Ｄ_i（τ）を算出し、その評価量を用いて、マルチパス情報を取得してもよい。なお、τは、１≦τ≦Ｌ_１となる整数であり、ＡＤ変換におけるサンプルの遅延量を示すインデックスである。そのτにサンプリング周期δを掛けたτ×δが遅延時間となる。また、Ｌ_１は、１より大きいあらかじめ決められた整数である。マルチパス情報算出部１５は、１≦τ≦Ｌ_１の各τについて、Ｄ_i（τ）を算出するものとする。

なお、上式右辺のＥ［ｒ_i ^(u)(n)ｒ_i ^(v)*(n−τ)］は、受信電力を算出する際に用いたＥ［ｒ_i ^(u)(n)ｒ_i ^(v)*(n)］の式において、ｒ_i ^(v)*(n)、ｒ_i ^(v)*(n−k)のｎをｎ−τとしたものである。また、Ｄ_i（０）は、次式で示されるものであり、ある時点の受信電力に対応する値である。

また、Ｄ_i（τ）は、その時点のベースバンド信号と、τ×δだけ後の時点におけるベースバンド信号との相互相関に応じた値である。そのため、Ｄ_i（τ）が大きい値である時点τには、電力の大きい遅延波が存在することになる。したがって、このＤ_i（τ）は、遅延プロファイルに準ずる評価量となる。例えば、Ｄ_i（τ）は、図７で示されるようになる。なお、上式において、Ｎ＝２の場合には、異なるＲＦ回路１３によって変換された２個のベースバンド信号を用いてマルチパス情報が算出されることになる。一方、Ｎ≧３の場合には、異なるＲＦ回路１３によって変換された２個のベースバンド信号を用いて、その２個のベースバンド信号に応じた相互相関（上記Ｅ［ｒ_i ^(u)(n)ｒ_i ^(v)*(n−τ)］）が算出され、それをＲＦ回路１３の異なるペアについて足しあわせて絶対値をとることによって、最終的なマルチパス情報が算出されることになる。

マルチパス情報算出部１５は、そのＤ_i（τ）（１≦τ≦Ｌ_１）を、マルチパス情報としてもよい。なお、後述するように、サーバ２において必要なのは、電力の大きい遅延波があるかどうかや、短い遅延時間での遅延波があるかどうかである。したがって、マルチパス情報算出部１５は、電力の大きい遅延波の電力と、その遅延波の遅延時間とを示す情報として、例えば、あらかじめ決められた閾値を超えるＤ_i（τ）の値と、そのτとをマルチパス情報としてもよい。なお、マルチパス情報は、電力の大きい遅延波の電力を示す情報であってもよく、または、電力の大きい遅延波の遅延時間を示す情報であってもよい。また、電力の大きい遅延波があるかどうかについては、次式の値が大きいかどうかによっても判断することができる。したがって、マルチパス情報算出部１５は、次式の値であるマルチパス情報を算出してもよい。なお、次式の値は、第１波電力に対する遅延波の合計電力比（正規化遅延波合計電力）である。以下、そのＰＤ_iを、遅延波合計電力と呼ぶこともある。

また、マルチパス情報算出部１５は、電力の大きい遅延波があるかどうかや、短い遅延時間の遅延波があるかどうかを知ることができる、上述した以外の値を、マルチパス情報としてもよいことは言うまでもない。

ここで、上述のようにして受信電力やマルチパス情報を算出するメリットについて説明する。上述のように受信電力やマルチパス情報を算出する際には、例えば、Ｅ［ｒ_i ^(u)(n)ｒ_i ^(v)*(n)］におけるｒ_i ^(u)(n)ｒ_i ^(v)*(n)のように、異なるＲＦ回路１３の出力である２個のベースバンド信号を用いている。そのように、別のＲＦ回路１３の出力の相関を計算することによって、雑音が無相関化されることになり、受信電力が低い状況（ＳＮＲ＜０）において受信電力やマルチパス情報を算出する場合であっても、精度のよい算出を行うことができるようになる。特に、ベースバンド信号に含まれる雑音は、ＲＦ回路１３に起因するものが最も大きいため、ＲＦ回路１３に関する雑音を無相関化できることは、雑音の低減に大きく寄与することになる。また、ＲＦ回路１３が３個以上存在する場合には、上述のように、異なるＲＦ回路１３の出力である２個のベースバンド信号を用いた相互相関を、ＲＦ回路１３のペアについて合計することにより、実質的にサンプル数を多くしたことと同様の結果になる。そのため、それだけ精度の高い受信電力やマルチパス情報の算出が可能となる。１個のＲＦ回路のみを用いて受信電力等を算出する場合には、上式から分かるように、Ｎ_a個の加算が行われるだけであるが、異なるＲＦ回路１３の出力である２個のベースバンド信号を用いた相互相関を、ＲＦ回路１３のすべてのペアについて合計した場合には、Ｎ個から２個を選択する組み合わせ数_ＮＣ_２にＮ_aを乗算した数に応じた個数の加算が行われることになり、それだけ精度が高くなる。なお、その加算の数がＮ_aを超えると、少なくとも１個のＲＦ回路のみを用いた場合よりも精度が高くなると考えられるため、受信装置１がＮ個のＲＦ回路１３を有する際に、ＲＦ回路１３のすべてのペアについて相互相関を合計しなくてもよい。例えば、ＲＦ回路１３の２個以上のペアについて相互相関を加算することによって、受信電力やマルチパス情報を算出してもよい。

送信部１６は、複数のＲＦ回路１３によってそれぞれ変換された複数のベースバンド信号をサーバ２に送信する。なお、複数のベースバンド信号は、通常、同じ期間に対応するベースバンド信号である。また、送信部１６は、受信電力算出部１４が算出した受信電力をサーバ２に送信する。また、送信部１６は、マルチパス情報算出部１５が算出したマルチパス情報をサーバ２に送信する。なお、送信部１６は、Ｎ個のベースバンド信号と、受信電力と、マルチパス情報とを一緒にサーバ２に送信してもよく、または、別々に送信してもよい。本実施の形態では、前者の場合について主に説明する。また、前者の場合に、送信対象のベースバンド信号と、受信電力やマルチパス情報を算出するために用いられるベースバンド信号とは、同じものであってもよく、または、そうでなくてもよい。また、ベースバンド信号や受信電力等が別々にサーバ２に送信される場合には、例えば、送信部１６は、まず受信電力とマルチパス情報とをサーバ２に送信し、その送信に応じて、ベースバンド信号の送信要求を図示しない受信部で受信したときに、ベースバンド信号をサーバ２に送信してもよい。そのような場合には、通常、送信対象のベースバンド信号と、受信電力やマルチパス情報を算出するために用いられるベースバンド信号とは、別のものとなる。

なお、送信部１６は、複数のベースバンド信号等をサーバ２に直接送信してもよく、または、他のサーバ等を介して間接的に送信してもよい。また、送信部１６は、図示しない記録媒体で保持しているアドレスを送信先として送信を行ってもよい。また、送信部１６は、送信を行うための送信デバイス（例えば、モデムやネットワークカードなど）を含んでもよく、または含まなくてもよい。また、送信部１６は、ハードウェアによって実現されてもよく、または送信デバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。

また、複数の受信装置１からサーバ２に送信されるベースバンド信号は、後述するように、電波の到来時間差の算出に用いられるため、同期していることが好適である。すなわち、同時期の電波に応じた複数のベースバンド信号が、３個以上の受信装置１からサーバ２に送信されることが好適である。そのため、例えば、各受信装置１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）の時刻を用いてタイミングを同期させたり、複数の受信装置１を接続する光ファイバー等を用いてタイミングを同期させたりしてもよい。

なお、図２においては、本実施の形態による受信装置１に特徴的な構成要素のみを記載しているが、受信装置１にそれ以外の構成が含まれていてもよいことは言うまでもない。例えば、ＲＦ回路１３の後段に、ベースバンド部や、受信された信号に関する処理を行う処理部等が存在してもよい。

図３は、本実施の形態によるサーバ２の構成を示すブロック図である。サーバ２は、波源３から受信装置１までの電波の到来時間差を用いて、波源３の位置を算出するものであり、受信部２１と、受信電力取得部２２と、マルチパス情報取得部２３と、選択部２４と、到来時間差算出部２５と、波源位置算出部２６と、出力部２７とを備える。

受信部２１は、受信装置１から送信された複数のベースバンド信号を受信する。なお、受信部２１は、３個以上の受信装置１から、それぞれ複数のベースバンド信号を受信するものとする。受信部２１は、通信システム１０に含まれるすべての受信装置１からベースバンド信号を受信してもよく、または、そうでなくてもよい。後者の場合には、例えば、後述する選択部２４によって選択された受信装置１のみからベースバンド信号を受信してもよい。その場合には、すべての受信装置１がベースバンド信号を送信する場合よりも、情報の送信量を少なくすることができる。

なお、受信部２１は、受信を行うための有線または無線の受信デバイス（例えば、モデムやネットワークカードなど）を含んでもよく、または含まなくてもよい。また、受信部２１は、ハードウェアによって実現されてもよく、または受信デバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。

受信電力取得部２２は、４個以上の受信装置１のそれぞれについて、異なるＲＦ回路１３によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて算出される受信電力を取得する。その受信電力の取得は、受信装置１において算出された受信電力を、受信装置１から受信することであってもよく、または、受信装置１から送信された複数のベースバンド信号を用いて、受信電力を算出することであってもよい。後者の場合には、受信電力取得部２２は、受信部２１が４個以上の受信装置１からそれぞれ受信した複数のベースバンド信号を用いて、各受信装置１に対応する受信電力を算出してもよい。その受信電力の算出方法は、受信電力算出部１４による受信電力の算出方法と同様であり、その説明を省略する。本実施の形態では、受信電力取得部２２が、４個以上の受信装置１のそれぞれから、受信電力を受信する場合について主に説明する。

なお、受信電力を受信する場合には、受信電力取得部２２は、受信を行うための有線または無線の受信デバイス（例えば、モデムやネットワークカードなど）を含んでもよく、または含まなくてもよい。また、受信電力取得部２２は、ハードウェアによって実現されてもよく、または受信デバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。

マルチパス情報取得部２３は、４個以上の受信装置１のそれぞれについて、異なるＲＦ回路１３によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて算出される、遅延波の電力に関する情報であるマルチパス情報を取得する。このマルチパス情報の取得は、受信装置１において算出されたマルチパス情報を、受信装置１から受信することであってもよく、または、受信装置１から送信された複数のベースバンド信号を用いて、マルチパス情報を算出することであってもよい。後者の場合には、マルチパス情報取得部２３は、受信部２１が４個以上の受信装置１からそれぞれ受信した複数のベースバンド信号を用いて、各受信装置１に対応するマルチパス情報を算出してもよい。そのマルチパス情報の算出方法は、マルチパス情報算出部１５によるマルチパス情報の算出方法と同様であり、その説明を省略する。本実施の形態では、マルチパス情報取得部２３が、４個以上の受信装置１のそれぞれから、マルチパス情報を受信する場合について主に説明する。

なお、マルチパス情報を受信する場合には、マルチパス情報取得部２３は、受信を行うための有線または無線の受信デバイス（例えば、モデムやネットワークカードなど）を含んでもよく、または含まなくてもよい。また、マルチパス情報取得部２３は、ハードウェアによって実現されてもよく、または受信デバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。

また、受信電力取得部２２、マルチパス情報取得部２３が、それぞれ受信電力を受信し、マルチパス情報を受信する場合には、例えば、サーバ２が、複数のベースバンド信号と受信電力とマルチパス情報とを含む情報を受信装置１から受信した場合に、その情報のうち、複数のベースバンド信号は受信部２１で受信され、受信電力は受信電力取得部２２で受信され、マルチパス情報はマルチパス情報取得部２３で受信されることになると考えてもよい。その場合には、例えば、その３個の構成要素は、物理的には１個の受信手段として構成されていると考えてもよい。

選択部２４は、４個以上の受信装置１のそれぞれに関する受信電力とマルチパス情報との少なくとも一方を用いて、４個以上の受信装置１から、３個以上の受信装置１を選択する。その選択された３個以上の受信装置１で受信された受信信号に応じた複数のベースバンド信号が、波源３の位置の算出に用いられることになる。

選択部２４は、例えば、受信電力取得部２２によって取得された受信電力の大きい３個以上の受信装置１を選択してもよく、マルチパス情報取得部２３によって取得されたマルチパス情報の示す遅延波の影響が小さい３個以上の受信装置１を選択してもよく、受信電力が大きく、かつ、マルチパス情報の示す遅延波の影響が小さい３個以上の受信装置１を選択してもよい。

受信電力の大きい３個以上の受信装置１を選択するとは、例えば、受信電力の大きい方からあらかじめ決められた個数（通常、３個以上である）の受信装置１を選択することであってもよく、受信電力の大きい方からあらかじめ決められた割合の受信装置１を選択することであってもよく、受信電力が閾値より大きい受信装置１を選択することであってもよい。なお、その閾値は、受信電力の最大値に応じて決められたものであってもよい。例えば、その閾値は、受信電力の最大値に１より小さい値を掛けたものであってもよく、受信電力の最大値から所定の正の値を減算したものであってもよい。また、その選択により、３個未満の受信装置１が選択された場合には、選択部２４は、例えば、選択された受信装置１が少なくとも３個となるように、受信電力が大きい方から順番に、追加の選択を行ってもよい。

マルチパス情報の示す遅延波の影響が小さい３個以上の受信装置１を選択するとは、例えば、受信装置１ごとに遅延波の最大の電力（例えば、Ｄ_i（τ）の最大値等）を特定し、その遅延波の最大の電力が小さい方からあらかじめ決められた個数の受信装置１を選択することであってもよく、遅延波の最大の電力の小さい方からあらかじめ決められた割合の受信装置１を選択することであってもよく、遅延波の最大の電力が、遅延波の最大電力に関する閾値よりも小さい受信装置１を選択することであってもよい。遅延プロファイルにおいて、遅延波の最大電力が小さい場合には、その遅延プロファイルに含まれる遅延波の影響は小さいと考えることができるからである。なお、その閾値は、遅延波の最大の電力の最小値に応じて決められたものであってもよい。例えば、その閾値は、遅延波の最大の電力の最小値に１より大きい値を掛けたものであってもよく、遅延波の最大の電力の最小値に所定の正の値を加算したものであってもよい。また、その選択により、３個未満の受信装置１が選択された場合には、選択部２４は、例えば、選択された受信装置１が少なくとも３個となるように、遅延波の最大の電力が小さい方から順番に、追加の選択を行ってもよい。

また、マルチパス情報の示す遅延波の影響が小さい３個以上の受信装置１を選択するとは、例えば、前述の遅延波合計電力（例えば、ＰＤ_i等）が小さい方からあらかじめ決められた個数の受信装置１を選択することであってもよく、遅延波合計電力の小さい方からあらかじめ決められた割合の受信装置１を選択することであってもよく、遅延波合計電力が、遅延波合計電力に関する閾値より小さい受信装置１を選択することであってもよい。遅延プロファイルにおいて、遅延波合計電力が小さい場合には、その遅延プロファイルに含まれる遅延波の影響は小さいと考えることができるからである。なお、その閾値は、遅延波合計電力の最小値に応じて決められたものであってもよい。また、その選択により、３個未満の受信装置１が選択された場合には、選択部２４は、例えば、選択された受信装置１が少なくとも３個となるように、遅延波合計電力が小さい方から順番に、追加の選択を行ってもよい。

また、マルチパス情報の示す遅延波の影響が小さい３個以上の受信装置１を選択するとは、例えば、受信装置１ごとに、遅延波の最小遅延時間（例えば、所定の閾値を超えるＤ_i（τ）に応じたτの最小値）を特定し、その最小遅延時間が小さい方からあらかじめ決められた個数の受信装置１を選択することであってもよく、最小遅延時間の小さい方からあらかじめ決められた割合の受信装置１を選択することであってもよく、最小遅延時間が、最小遅延時間に関する閾値より小さい受信装置１を選択することであってもよい。遅延プロファイルにおいて、電力の大きい遅延波の最小遅延時間が小さい場合には、その遅延波の影響により生じる推定到来時間差の誤差は小さいと考えることができるからである。なお、その閾値は、最小遅延時間の最小値に応じて決められたものであってもよい。また、その選択により、３個未満の受信装置１が選択された場合には、選択部２４は、例えば、選択された受信装置１が少なくとも３個となるように、最小遅延時間が小さい方から順番に、追加の選択を行ってもよい。

また、マルチパス情報の示す遅延波の影響が小さい３個以上の受信装置１を選択するとは、例えば、遅延波の最大の電力と、遅延波の最小遅延時間との両方を用いて、遅延波の最大の電力が小さく、遅延波の最小遅延時間が小さい受信装置１を選択することであってもよい。

到来時間差算出部２５は、受信装置１のペアについて、複数のベースバンド信号の複数の組み合わせに関する相互相関を用いて、波源３からの電波の到来時間差を算出する。すなわち、到来時間差算出部２５は、第１の受信装置１と、第２の受信装置１とのペアについて、第１の受信装置１の複数の第１のベースバンド信号と、第２の受信装置１の複数の第２のベースバンド信号との複数の組み合わせに対応する相互相関を加算することによって、相互相関を用いた到来時間差の算出を行う。なお、その到来時間差は、波源３から第１の受信装置１までの電波の伝搬時間と、波源３から第２の受信装置１までの電波の伝搬時間との差である。具体的には、到来時間差算出部２５は、次式のように到来時間差を算出してもよい。

まず、到来時間差算出部２５は、ｉ番目の受信装置１と、ｊ番目の受信装置１とのペアに関する相互相関Ｃ_ij(τ)を算出する。その相互相関は、次式のように、ｉ番目の受信装置１のベースバンド信号ｒ_i ^(u)(n)と、ｊ番目の受信装置１のτだけずれた時間のベースバンド信号ｒ_j ^(v)(n−τ)との組み合わせについて算出されることになる。

ここで、Ｎ_iは、ｉ番目の受信装置１に含まれるＲＦ回路１３の個数である。また、τは、−Ｌ_２≦τ≦Ｌ_２となる整数である。Ｌ_２は、あらかじめ決められた正の整数である。また、Ｅ［ｒ_i ^(u)(n)ｒ_j ^(v)*(n−τ)］は、次式の通りである。

なお、上式において、Ｎ_bは、相関を算出するサンプル数である。そのＮ_bは、前述のＮ_aと同じであってもよく、異なっていてもよい。到来時間差算出部２５は、上述の相互相関Ｃ_ij(τ)を用いて、次式のように、到来時間差｜τ_ij ^(max)｜を算出する。すなわち、相互相関がピークとなる時間方向のずれτを、到来時間差としている。なお、厳密には、｜τ_ij ^(max)｜にサンプリング周期δを掛けたδ｜τ_ij ^(max)｜が、時間を単位とする到来時間差となる。

ここで、上述のように到来距離差を算出するメリットについて説明する。上述のように到来時間差を算出する際には、例えば、上記Ｃ_ijの式で示されるように、ｉ番目の受信装置１のベースバンド信号と、ｊ番目の受信装置１のベースバンド信号と相互相関が、そのベースバンド信号の複数のペアについて合計されることになる。そのような合計がなされることにより、実質的にサンプル数がＮ_iＮ_j倍になったことと等しくなる。そのため、例えば、到来距離差を算出するベースバンド信号のサンプル数を、１／（Ｎ_iＮ_j）にしても、１個のＲＦ回路のみを有する２個の受信装置１で受信されたベースバンド信号を用いて到来距離差を算出した場合と、同程度の精度で到来距離差を算出できる。したがって、ベースバンド信号のサンプル数が１個のＲＦ回路のときと同じである場合には、高い精度で到来距離差を算出できることになる。また、ベースバンド信号のサンプル数が１個のＲＦ回路のときのサンプル数に１／（Ｎ_iＮ_j）を掛けた値よりも大きい場合には、サンプル数を削減しながらも、精度を向上することができる。また、上記説明では、ｉ番目の受信装置１のベースバンド信号と、ｊ番目の受信装置１のベースバンド信号と相互相関を算出する際に、ベースバンド信号のすべての組み合わせに関する相互相関を合計する場合について説明したが、そうでなくてもよい。ｉ番目の受信装置１のベースバンド信号と、ｊ番目の受信装置１のベースバンド信号と相互相関を算出する際に、少なくとも複数の組み合わせに関する相互相関を加算するようにしてもよい。その場合であっても、同じサンプル数を用いた１個のＲＦ回路のときと比較して、精度が向上することになるからである。

なお、到来時間差算出部２５は、波源３の位置の算出に用いられる３個以上の受信装置１のすべてのペアについて、到来時間差の算出を行ってもよく、そのペアのうち、少なくとも２個のペアについて、好ましくは３個以上のペアについて、到来時間差の算出を行ってもよい。また、到来時間差算出部２５は、選択された３個以上の受信装置１の複数のペアについてのみ到来時間差を算出してもよい。

波源位置算出部２６は、受信装置１の位置と、受信装置１の複数のペアごとに到来時間差算出部２５によって算出された到来時間差とを用いて、波源３の位置を算出する。なお、受信装置１の位置は、到来時間差の算出された受信装置１の複数のペアの集合に含まれる受信装置１の位置である。その受信装置１の位置は、例えば、緯度・経度であってもよく、ある位置を基準点とした座標値であってもよい。また、その複数の受信装置１の位置は、波源位置算出部２６がアクセス可能な図示しない記録媒体に記憶されているものとする。具体的には、波源位置算出部２６は、次のようにして波源３の位置を算出してもよい。

まず、波源位置算出部２６は、到来時間差を用いて、波源３からｉ番目の受信装置１までの距離と、波源３からｊ番目の受信装置１までの距離との差である到来距離差Δｄ_ijを算出する。その到来距離差Δｄ_ijは、次式のようになる。なお、次式において、χは光速である。

受信装置１の複数のペアに関する到来距離差を用いて波源３の位置を特定することはすでに公知であるが、波源位置算出部２６は、例えば、次のようにして波源の位置を算出してもよい。

ここで、Ｓ^eは、推定波源位置座標であり、それが波源位置算出部２６の算出対象となるものである。ｍは、ｉｊの組み合わせ、すなわち、受信装置１のペアを構成する受信装置１のインデックスであり、Ｍは、受信装置１のペアの総数である。また、Ｓは、波源位置座標であり、｜ｅ_m(Ｓ)｜^２は、次式の通りである。

ここで、Δｄ_m ^eは、上述のようにして算出された到来距離差である。また、Δｄ_m(Ｓ)は、次式で示されるように、位置座標から算出される到来距離差である。なお、Ｓ_iは、ｉ番目の受信装置１の位置座標である。

波源位置算出部２６は、推定波源位置座標Ｓ^eを、例えば、非線形最小二乗法によって算出してもよく、または、他の方法によって算出してもよい。なお、選択部２４による受信装置１の選択が行われた場合には、波源位置算出部２６は、選択された３個以上の受信装置１の複数のペアごとに算出された到来時間差を用いて波源３の位置を算出してもよい。例えば、上述のように、選択された３個以上の受信装置１の複数のペアについてのみ到来時間差が算出される場合には、波源位置算出部２６は、算出されたすべての到来時間差を用いて波源３の位置を算出することによって、選択された３個以上の受信装置１の複数のペアごとに算出された到来時間差を用いた波源位置の算出が行われることになる。一方、受信装置１のすべてのペアについて到来時間差が算出される場合には、波源位置算出部２６は、算出された到来時間差のうち、選択された３個以上の受信装置１の複数のペアごとに算出された到来時間差を用いて、波源位置の算出を行ってもよい。

また、波源位置算出部２６は、推定波源位置座標Ｓ^eを算出する際に、受信電力取得部２２が取得した受信電力に応じた重みを用いて、その算出を行ってもよい。具体的には、上記推定波源位置座標Ｓ^eの式を、次式のようにしてもよい。

ここで、α_mは、次式で示されるものであり、受信装置１のペアに対応する２個の受信電力に応じた重みである。なお、次式において、Ｎ_sは、波源３の位置の算出に用いられる受信装置１の個数であり、例えば、選択部２４によって選択された受信装置１の個数であってもよい。

すなわち、波源位置算出部２６は、受信装置１のペアの到来時間差（例えば、｜ｅ_m(Ｓ)｜^２に含まれるΔｄ_m ^e＝χδ｜τ_ij ^(max)｜）を、その受信装置１のペア（例えば、ｉｊ）に対応する２個の受信電力（例えば、Ｐ_iＰ_j）に応じた重み（例えば、α_m）と共に用いて波源３の位置を算出してもよい。なお、上述した以外の方法によって、波源位置算出部２６は、受信装置１のペアの到来時間差を、その受信装置１のペアに対応する２個の受信電力（に応じた重みと共に用いて波源３の位置を算出してもよいことは言うまでもない。

出力部２７は、波源位置算出部２６が算出した波源３の位置を出力する。ここで、この出力は、例えば、表示デバイス（例えば、ＣＲＴや液晶ディスプレイなど）への表示でもよく、所定の機器への通信回線を介した送信でもよく、プリンタによる印刷でもよく、記録媒体への蓄積でもよく、他の構成要素（例えば、ホワイトスペースを算出する構成要素等）への引き渡しでもよい。なお、出力部２７は、出力を行うデバイス（例えば、表示デバイスやプリンタなど）を含んでもよく、または含まなくてもよい。また、出力部２７は、ハードウェアによって実現されてもよく、または、それらのデバイスを駆動するドライバ等のソフトウェアによって実現されてもよい。

次に、受信装置１の動作について図４のフローチャートを用いて説明する。なお、このフローチャートでは、受信電力算出部１４、マルチパス情報算出部１５、送信部１６の動作について説明する。アンテナ１１における電波の受信や、分配器１２による受信信号の分配、ＲＦ回路１３による分配された受信信号のベースバンド信号への変換等は、図４に示されるフローチャートとは別に行われているものとする。

（ステップＳ１０１）送信部１６は、複数のＲＦ回路１３の出力である複数のベースバンド信号を取得するかどうか判断する。そして、複数のベースバンド信号を取得する場合には、ステップＳ１０２に進み、そうでない場合には、取得すると判断するまでステップＳ１０１の処理を繰り返す。送信部１６は、例えば、複数の受信装置１間で同期した所定のタイミングとなった際に、複数のベースバンド信号を取得すると判断してもよい。

（ステップＳ１０２）送信部１６は、あらかじめ決められた長さのベースバンド信号を、複数のＲＦ回路１３からそれぞれ取得する。その取得された複数のベースバンド信号は、図示しない記録媒体で記憶されてもよい。

（ステップＳ１０３）受信電力算出部１４は、送信部１６が取得した複数のベースバンド信号を用いて、受信電力を算出する。

（ステップＳ１０４）マルチパス情報算出部１５は、送信部１６が取得した複数のベースバンド信号を用いて、マルチパス情報を算出する。

（ステップＳ１０５）送信部１６は、ステップＳ１０２で取得した複数のベースバンド信号と、ステップＳ１０３で算出された受信電力と、ステップＳ１０４で算出されたマルチパス情報とをサーバ２に送信する。そして、ベースバンド信号等をサーバ２に送信する一連の処理は終了となる。
なお、図４のフローチャートにおける処理の順序は一例であり、同様の結果を得られるのであれば、各ステップの順序を変更してもよい。

次に、サーバ２の動作について図５のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートでは、サーバ２は、４個以上の受信装置１から複数のベースバンド信号等を受信するものとする。

（ステップＳ２０１）受信部２１、受信電力取得部２２、マルチパス情報取得部２３はそれぞれ、受信装置１から送信された複数のベースバンド信号、受信電力、マルチパス情報を受信したかどうか判断する。そして、受信した場合には、ステップＳ２０２に進み、そうでない場合には、ステップＳ２０３に進む。

（ステップＳ２０２）受信部２１等は、受信した複数のベースバンド信号等を図示しない記録媒体に蓄積する。なお、その複数のベースバンド信号等を蓄積する際に、送信元の受信装置１を識別する受信装置識別子に対応付けて蓄積してもよい。その受信装置識別子は、例えば、受信装置１のアドレスであってもよい。

（ステップＳ２０３）到来時間差算出部２５は、波源３の位置の算出を行うかどうか判断する。そして、その算出を行う場合には、ステップＳ２０４に進み、そうでない場合には、ステップＳ２０１に戻る。なお、到来時間差算出部２５は、例えば、すべての受信装置１からベースバンド信号等を受信した場合に、波源３の位置の算出を行うと判断してもよく、または、各受信装置１において、複数のベースバンド信号を取得するタイミングとなってから所定の期間が経過した場合に、波源３の位置の算出を行うと判断してもよい。

（ステップＳ２０４）選択部２４は、複数のベースバンド信号を送信した４個以上の受信装置１から、３個以上の受信装置１を選択する。なお、この処理の詳細については、図６Ａ等のフローチャートを用いて後述する。

（ステップＳ２０５）到来時間差算出部２５は、選択部２４によって選択された複数の受信装置１の複数のペアについて、それぞれ到来時間差を算出する。

（ステップＳ２０６）波源位置算出部２６は、ステップＳ２０５で算出された複数の到来時間差を用いて、波源３の位置を算出する。

（ステップＳ２０７）出力部２７は、ステップＳ２０６で算出された波源３の位置を出力する。そして、波源３の位置を算出する一連の処理は終了となる。

図６Ａは、図５のフローチャートにおける選択の処理（ステップＳ２０４）の詳細を示すフローチャートであり、受信電力を用いた選択の処理を示すフローチャートである。
（ステップＳ３０１）選択部２４は、受信電力取得部２２が取得した受信装置ごとの受信電力を、受信電力の降順となるようにソートする。

（ステップＳ３０２）選択部２４は、ソート後の３番目の受信電力、すなわち、大きい方から３番目の受信電力が、あらかじめ決められた受信電力の閾値Ｐ_THより小さいかどうか判断する。そして、３番目の受信電力が閾値Ｐ_THより小さい場合には、ステップＳ３０３に進み、そうでない場合には、ステップＳ３０４に進む。

（ステップＳ３０３）選択部２４は、１番目から３番目までの受信電力に対応する受信装置１を選択する。そして、上位のフローチャートに戻る。

（ステップＳ３０４）選択部２４は、カウンタｉを４に設定する。

（ステップＳ３０５）選択部２４は、ｉ番目の受信電力が、閾値Ｐ_THより小さいかどうか判断する。そして、ｉ番目の受信電力が閾値Ｐ_THより小さい場合には、ステップＳ３０６に進み、そうでない場合には、ステップＳ３０７に進む。

（ステップＳ３０６）選択部２４は、１番目から（ｉ−１）番目までの受信電力に対応する受信装置１を選択する。そして、上位のフローチャートに戻る。

（ステップＳ３０７）選択部２４は、カウンタｉを１だけインクリメントする。

（ステップＳ３０８）選択部２４は、ｉ番目の受信電力が存在するかどうか判断する。そして、ｉ番目の受信電力が存在する場合には、ステップＳ３０５に戻り、そうでない場合には、ステップＳ３０６に進む。

なお、図６Ａのフローチャートでは、閾値Ｐ_THより大きい受信電力に対応する受信装置１が選択され、また、そのような受信装置１が３個存在しない場合には、受信電力の大きい方から３個の受信装置１が選択される場合について説明したが、受信装置１の選択は、別の方法によって行われてもよいことは言うまでもない。また、図６Ａのフローチャートにおいて、選択される受信装置１の個数に上限を設けてもよい。

図６Ｂは、図５のフローチャートにおける選択の処理（ステップＳ２０４）の詳細を示すフローチャートであり、マルチパス情報を用いた選択の処理を示すフローチャートである。このフローチャートでは、マルチパス情報が遅延波合計電力である場合について説明する。
（ステップＳ４０１）選択部２４は、マルチパス情報取得部２３が取得した受信装置１ごとのマルチパス情報である遅延波合計電力を、遅延波合計電力の昇順となるようにソートする。

（ステップＳ４０２）選択部２４は、ソート後の３番目の遅延波合計電力、すなわち、小さい方から３番目の遅延波合計電力が、あらかじめ決められた遅延波合計電力の閾値ＰＤ_THより大きいかどうか判断する。そして、３番目の遅延波合計電力が閾値ＰＤ_THより大きい場合には、ステップＳ４０３に進み、そうでない場合には、ステップＳ４０４に進む。

（ステップＳ４０３）選択部２４は、１番目から３番目までの遅延波合計電力に対応する受信装置１を選択する。そして、上位のフローチャートに戻る。

（ステップＳ４０４）選択部２４は、カウンタｊを４に設定する。

（ステップＳ４０５）選択部２４は、ｊ番目の遅延波合計電力が、閾値ＰＤ_THより大きいかどうか判断する。そして、ｊ番目の受信電力が閾値ＰＤ_THより大きい場合には、ステップＳ４０６に進み、そうでない場合には、ステップＳ４０７に進む。

（ステップＳ４０６）選択部２４は、１番目から（ｊ−１）番目までの遅延波合計電力に対応する受信装置１を選択する。そして、上位のフローチャートに戻る。

（ステップＳ４０７）選択部２４は、カウンタｊを１だけインクリメントする。

（ステップＳ４０８）選択部２４は、ｊ番目の遅延波合計電力が存在するかどうか判断する。そして、ｊ番目の遅延波合計電力が存在する場合には、ステップＳ４０５に戻り、そうでない場合には、ステップＳ４０６に進む。

なお、図６Ｂのフローチャートでは、閾値ＰＤ_THより小さい遅延波合計電力に対応する受信装置１が選択され、また、そのような受信装置１が３個存在しない場合には、遅延波合計電力の小さい方から３個の受信装置１が選択される場合について説明したが、受信装置１の選択は、別の方法によって行われてもよいことは言うまでもない。また、図６Ｂのフローチャートにおいて、選択される受信装置１の個数に上限を設けてもよい。

また、受信電力と、マルチパス情報との両方を用いて選択を行う場合には、選択部２４は、例えば、両者の選択結果をマージしたものをその選択結果としてもよい。また、例えば、図６Ｃで示されるように、両者の選択結果からさらに絞り込んだものを最終的な選択結果としてもよい。
（ステップＳ５０１）選択部２４は、受信電力を用いた受信装置１の選択を行う。その処理は、例えば、図６Ａのフローチャートで示されるようになされてもよい。

（ステップＳ５０２）選択部２４は、マルチパス情報を用いた受信装置１の選択を行う。その処理は、例えば、図６Ｂのフローチャートで示されるようになされてもよい。

（ステップＳ５０３）選択部２４は、受信電力を用いて選択された３個以上の受信装置１と、マルチパス情報を用いて選択された３個以上の受信装置１とに、３個以上の重複が存在するかどうか判断する。そして、３個以上の重複が存在する場合には、ステップＳ５０４に進み、そうでない場合には、ステップＳ５０５に進む。

（ステップＳ５０４）選択部２４は、受信電力を用いて選択された３個以上の受信装置１と、マルチパス情報を用いて選択された３個以上の受信装置１とに重複する３個以上の受信装置１を、最終的な選択結果とする。そして、上位のフローチャートに戻る。

（ステップＳ５０５）選択部２４は、受信電力を用いて選択された３個以上の受信装置１と、マルチパス情報を用いて選択された３個以上の受信装置１とに重複する受信装置１、及び、受信電力の大きい受信装置を、選択結果である受信装置１の個数が３個となるように選択する。すなわち、受信電力を用いて選択された３個以上の受信装置１と、マルチパス情報を用いて選択された３個以上の受信装置１とに重複する受信装置１の個数がＱ個である場合に（Ｑは０〜２のいずれかの整数である）、ステップＳ５０１の選択結果から、受信電力の多い順に３−Ｑ個の受信装置１を選択し、その選択結果の受信装置１、及び、受信電力を用いて選択された３個以上の受信装置１と、マルチパス情報を用いて選択された３個以上の受信装置１とに重複する受信装置１を、最終的な選択結果とする。そして、上位のフローチャートに戻る。

なお、図６Ｃのフローチャートでは、受信電力を用いた選択結果と、マルチパス情報を用いた選択結果とに３個以上の重複が存在しなかった場合に、最終的な選択結果である受信装置１の個数が３個となるように、受信電力の選択結果から追加の選択を行う場合について説明したが、そうでなくてもよい。マルチパス情報の選択結果から追加の選択を行うようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態による通信システム１０によれば、各受信装置１において複数のＲＦ回路１３を用いて複数のベースバンド信号を取得し、その複数のベースバンド信号の複数の組み合わせに対応する相互相関を計算することによって到来時間差を算出することにより、到来時間差の算出で用いるサンプル数を増やすことができる。そのため、ベースバンド信号に含まれる雑音が無相関化されることになり、到来時間差の算出精度が向上し、その結果、波源３の位置の算出精度も向上することになる。また、１個のＲＦ回路によって変換された１個のベースバンド信号を用いた場合と比較して、より短い受信時間のベースバンド信号であっても、同程度またはより高い精度で到来時間差を算出できるため、常に電波を送信しているとは限らない波源３についても、より正確な位置の算出が可能となる。また、複数のベースバンド信号を用いて受信電力やマルチパス情報を算出することにより、より精度の高い受信電力等の算出が可能となる。また、そのような精度の高い受信電力を用いて、波源３の位置の算出に用いる受信装置１を選択することにより、受信状態の悪い受信装置１を排除して到来時間差を算出することができるようになる。また、そのような精度の高いマルチパス情報を用いて、波源３の位置の算出に用いる受信装置１を選択することにより、到来時間差の算出のために相互相関を算出する際に、本来とは異なる時間にもピークが出るようなマルチパスのある受信装置１を排除できる。その結果、より正確な波源３の位置の算出が可能となる。

なお、本実施の形態では、受信装置１において、受信電力の算出と、マルチパス情報の算出との両方を行う場合について説明したが、そうでなくてもよい。いずれか一方のみを行ってもよく、または、両方とも行わなくてもよい。受信電力の算出を行わない場合には、受信装置１は、受信電力算出部１４を備えていなくてもよい。また、マルチパス情報の算出を行わない場合には、受信装置１は、マルチパス情報算出部１５を備えていなくてもよい。

また、本実施の形態では、サーバ２において、受信電力の取得と、マルチパス情報の取得との両方を行う場合について説明したが、そうでなくてもよい。いずれか一方のみを行ってもよく、または、両方とも行わなくてもよい。受信電力の取得を行わない場合には、サーバ２は、受信電力取得部２２を備えていなくてもよい。また、マルチパス情報の取得を行わない場合には、サーバ２は、マルチパス情報取得部２３を備えていなくてもよい。両方の取得を行わない場合には、サーバ２は、選択部２４を備えていなくてもよい。また、受信電力の取得を行う場合であっても、その受信電力を波源３の位置を算出する際の重み（例えば、上述したα_m）にのみ用いる場合には、サーバ２は、選択部２４を備えていなくてもよい。

また、上記実施の形態において、各処理または各機能は、単一の装置または単一のシステムによって集中処理されることによって実現されてもよく、または、複数の装置または複数のシステムによって分散処理されることによって実現されてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素間で行われる情報の受け渡しは、例えば、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に異なるものである場合には、一方の構成要素による情報の出力と、他方の構成要素による情報の受け付けとによって行われてもよく、または、その情報の受け渡しを行う２個の構成要素が物理的に同じものである場合には、一方の構成要素に対応する処理のフェーズから、他方の構成要素に対応する処理のフェーズに移ることによって行われてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素が実行する処理に関係する情報、例えば、各構成要素が受け付けたり、取得したり、選択したり、生成したり、送信したり、受信したりした情報や、各構成要素が処理で用いる閾値や数式、アドレス等の情報等は、上記説明で明記していなくても、図示しない記録媒体において、一時的に、または長期にわたって保持されていてもよい。また、その図示しない記録媒体への情報の蓄積を、各構成要素、または、図示しない蓄積部が行ってもよい。また、その図示しない記録媒体からの情報の読み出しを、各構成要素、または、図示しない読み出し部が行ってもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素等で用いられる情報、例えば、各構成要素が処理で用いる閾値やアドレス、各種の設定値等の情報がユーザによって変更されてもよい場合には、上記説明で明記していなくても、ユーザが適宜、それらの情報を変更できるようにしてもよく、または、そうでなくてもよい。それらの情報をユーザが変更可能な場合には、その変更は、例えば、ユーザからの変更指示を受け付ける図示しない受付部と、その変更指示に応じて情報を変更する図示しない変更部とによって実現されてもよい。その図示しない受付部による変更指示の受け付けは、例えば、入力デバイスからの受け付けでもよく、通信回線を介して送信された情報の受信でもよく、所定の記録媒体から読み出された情報の受け付けでもよい。

また、上記実施の形態において、受信装置１やサーバ２に含まれる２以上の構成要素が通信デバイスや入力デバイス等を有する場合に、２以上の構成要素が物理的に単一のデバイスを有してもよく、または、別々のデバイスを有してもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素は専用のハードウェアにより構成されてもよく、または、ソフトウェアにより実現可能な構成要素については、プログラムを実行することによって実現されてもよい。例えば、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。その実行時に、プログラム実行部は、記憶部や記録媒体にアクセスしながらプログラムを実行してもよい。なお、上記実施の形態における受信装置１を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータを、波源からの電波を受信する３個以上の受信装置と、波源から受信装置までの電波の到来時間差を用いて、波源の位置を算出するサーバとを備えた通信システムにおける受信装置として機能させ、波源からの電波を受信するアンテナによって受信された受信信号を複数に分ける分配器によって分けられた複数の受信信号をそれぞれベースバンド信号に変換する複数のＲＦ回路によってそれぞれ変換された複数のベースバンド信号をサーバに送信する送信部として機能させるためのプログラムである。

また、上記実施の形態におけるサーバ２を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、コンピュータを、波源からの電波を受信した受信信号を分配器によって複数に分け、複数の受信信号をそれぞれ複数のＲＦ回路によって複数のベースバンド信号に変換する３個以上の受信装置と、サーバとを備えた通信システムにおけるサーバとして機能させ、受信装置から複数のベースバンド信号を受信する受信部、受信装置のペアについて、複数のベースバンド信号の複数の組み合わせに関する相互相関を用いて、波源からの電波の到来時間差を算出する到来時間差算出部、受信装置の位置と、受信装置の複数のペアごとに到来時間差算出部によって算出された到来時間差とを用いて、波源の位置を算出する波源位置算出部として機能させるためのプログラムである。

なお、上記プログラムにおいて、上記プログラムが実現する機能には、ハードウェアでしか実現できない機能は含まれない。例えば、情報を受信する受信部、情報を送信する送信部、情報を取得する取得部や、情報を出力する出力部などにおけるモデムやインターフェースカードなどのハードウェアでしか実現できない機能は、上記プログラムが実現する機能には少なくとも含まれない。

また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。また、このプログラムは、プログラムプロダクトを構成するプログラムとして用いられてもよい。

また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、または分散処理を行ってもよい。

図８は、上記プログラムを実行して、上記実施の形態による受信装置１やサーバ２を実現するコンピュータの外観の一例を示す模式図である。上記実施の形態は、コンピュータハードウェア及びその上で実行されるコンピュータプログラムによって実現されうる。

図８において、コンピュータシステム９００は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９０５を含むコンピュータ９０１と、キーボード９０２と、マウス９０３と、モニタ９０４とを備える。

図９は、コンピュータシステム９００の内部構成を示す図である。図９において、コンピュータ９０１は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９０５に加えて、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）９１１と、ブートアッププログラム等のプログラムを記憶するためのＲＯＭ９１２と、ＭＰＵ９１１に接続され、アプリケーションプログラムの命令を一時的に記憶すると共に、一時記憶空間を提供するＲＡＭ９１３と、アプリケーションプログラム、システムプログラム、及びデータを記憶するハードディスク９１４と、ＭＰＵ９１１、ＲＯＭ９１２等を相互に接続するバス９１５とを備える。なお、コンピュータ９０１は、ＬＡＮやＷＡＮ等への接続を提供する図示しないネットワークカードを含んでいてもよい。

コンピュータシステム９００に、上記実施の形態による受信装置１やサーバ２の機能を実行させるプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ９２１に記憶されて、ＣＤ−ＲＯＭドライブ９０５に挿入され、ハードディスク９１４に転送されてもよい。これに代えて、そのプログラムは、図示しないネットワークを介してコンピュータ９０１に送信され、ハードディスク９１４に記憶されてもよい。プログラムは実行の際にＲＡＭ９１３にロードされる。なお、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ９２１、またはネットワークから直接、ロードされてもよい。また、ＣＤ−ＲＯＭ９２１に代えて他の記録媒体（例えば、ＤＶＤ等）を介して、プログラムがコンピュータシステム９００に読み込まれてもよい。

プログラムは、コンピュータ９０１に、上記実施の形態による受信装置１やサーバ２の機能を実行させるオペレーティングシステム（ＯＳ）、またはサードパーティプログラム等を必ずしも含んでいなくてもよい。プログラムは、制御された態様で適切な機能やモジュールを呼び出し、所望の結果が得られるようにする命令の部分のみを含んでいてもよい。コンピュータシステム９００がどのように動作するのかについては周知であり、詳細な説明は省略する。

また、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

以上より、本発明による通信システム等によれば、波源の位置をより高い精度で算出できるという効果が得られ、例えば、ホワイトスペースを取得するための波源の位置の算出や、違法電波の波源の位置の算出等を行うシステム等として有用である。

１ 受信装置
２ サーバ
３ 波源
１０ 通信システム
１１ アンテナ
１２ 分配器
１３、１３−１〜１３−Ｎ ＲＦ回路
１４ 受信電力算出部
１５ マルチパス情報算出部
１６ 送信部
２１ 受信部
２２ 受信電力取得部
２３ マルチパス情報取得部
２４ 選択部
２５ 到来時間差算出部
２６ 波源位置算出部
２７ 出力部

Claims (12)

1. 波源からの電波を受信する３個以上の受信装置と、サーバとを備えた通信システムであって、
   前記受信装置は、
   前記波源からの電波を受信するアンテナと、
   前記アンテナによって受信された受信信号を複数に分ける分配器と、
   前記分配器によって分けられた複数の受信信号をそれぞれベースバンド信号に変換する複数のＲＦ回路と、
   前記複数のＲＦ回路によってそれぞれ変換された複数のベースバンド信号を前記サーバに送信する送信部と、を備え、
   前記サーバは、
   前記受信装置から複数のベースバンド信号を受信する受信部と、
   前記受信装置のペアについて、複数のベースバンド信号の複数の組み合わせに関する相互相関を用いて、前記波源からの電波の到来時間差を算出する到来時間差算出部と、
   前記受信装置の位置と、前記受信装置の複数のペアごとに前記到来時間差算出部によって算出された到来時間差とを用いて、前記波源の位置を算出する波源位置算出部と、を備えた、通信システム。
2. 波源からの電波を受信する３個以上の受信装置と、前記波源から前記受信装置までの電波の到来時間差を用いて、前記波源の位置を算出するサーバとを備えた通信システムにおける受信装置であって、
   前記波源からの電波を受信するアンテナと、
   前記アンテナによって受信された受信信号を複数に分ける分配器と、
   前記分配器によって分けられた複数の受信信号をそれぞれベースバンド信号に変換する複数のＲＦ回路と、
   前記複数のＲＦ回路によってそれぞれ変換された複数のベースバンド信号を前記サーバに送信する送信部と、を備えた受信装置。
3. 異なる前記ＲＦ回路によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて受信電力を算出する受信電力算出部をさらに備え、
   前記送信部は、前記受信電力算出部が算出した受信電力をも前記サーバに送信する、請求項２記載の受信装置。
4. 異なる前記ＲＦ回路によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて、遅延波の電力に関する情報であるマルチパス情報を算出するマルチパス情報算出部をさらに備え、
   前記送信部は、前記マルチパス情報算出部が算出したマルチパス情報をも前記サーバに送信する、請求項２または請求項３記載の受信装置。
5. 波源からの電波を受信した受信信号を分配器によって複数に分け、当該複数の受信信号をそれぞれ複数のＲＦ回路によって複数のベースバンド信号に変換する３個以上の受信装置と、サーバとを備えた通信システムにおけるサーバであって、
   前記受信装置から複数のベースバンド信号を受信する受信部と、
   前記受信装置のペアについて、複数のベースバンド信号の複数の組み合わせに関する相互相関を用いて、前記波源からの電波の到来時間差を算出する到来時間差算出部と、
   前記受信装置の位置と、前記受信装置の複数のペアごとに前記到来時間差算出部によって算出された到来時間差とを用いて、前記波源の位置を算出する波源位置算出部と、を備えたサーバ。
6. 前記通信システムは４個以上の受信装置を備えており、
   前記４個以上の受信装置のそれぞれについて、異なる前記ＲＦ回路によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて算出される受信電力を取得する受信電力取得部と、
   前記受信電力取得部によって取得された受信電力の大きい３個以上の受信装置を選択する選択部と、をさらに備え、
   前記波源位置算出部は、前記選択部によって選択された３個以上の受信装置の複数のペアごとに算出された到来時間差を用いて前記波源の位置を算出する、請求項５記載のサーバ。
7. 前記通信システムは４個以上の受信装置を備えており、
   前記４個以上の受信装置のそれぞれについて、異なる前記ＲＦ回路によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて算出される、遅延波の電力に関する情報であるマルチパス情報を取得するマルチパス情報取得部と、
   前記マルチパス情報取得部によって取得されたマルチパス情報の示す遅延波の影響が小さい３個以上の受信装置を選択する選択部と、をさらに備え、
   前記波源位置算出部は、前記選択部によって選択された３個以上の受信装置の複数のペアごとに算出された到来時間差を用いて前記波源の位置を算出する、請求項５記載のサーバ。
8. 前記３個以上の受信装置のそれぞれについて、異なる前記ＲＦ回路によって変換された２個以上のベースバンド信号を用いて算出される受信電力を取得する受信電力取得部をさらに備え、
   前記波源位置算出部は、前記受信装置のペアの前記到来時間差を、当該受信装置のペアに対応する２個の受信電力に応じた重みと共に用いて波源の位置を算出する、請求項５記載のサーバ。
9. 波源からの電波を受信する３個以上の受信装置と、前記波源から前記受信装置までの電波の到来時間差を用いて、前記波源の位置を算出するサーバとを備えた通信システムにおける受信装置において処理される信号処理方法であって、
   前記波源からの電波を受信するアンテナによって受信された受信信号を複数に分ける分配器によって分けられた複数の受信信号をそれぞれ複数のＲＦ回路によってベースバンド信号に変換するステップと、
   前記複数のベースバンド信号を前記サーバに送信するステップと、を備えた信号処理方法。
10. 波源からの電波を受信した受信信号を分配器によって複数に分け、当該複数の受信信号をそれぞれ複数のＲＦ回路によって複数のベースバンド信号に変換する３個以上の受信装置と、サーバとを備えた通信システムにおけるサーバにおいて処理される波源位置算出方法であって、
    前記受信装置から複数のベースバンド信号を受信するステップと、
    前記受信装置のペアについて、複数のベースバンド信号の複数の組み合わせに関する相互相関を用いて、前記波源からの電波の到来時間差を算出するステップと、
    前記受信装置の位置と、前記受信装置の複数のペアごとに算出された到来時間差とを用いて、前記波源の位置を算出するステップと、を備えた波源位置算出方法。
11. コンピュータを、
    波源からの電波を受信する３個以上の受信装置と、前記波源から前記受信装置までの電波の到来時間差を用いて、前記波源の位置を算出するサーバとを備えた通信システムにおける受信装置として機能させ、
    前記波源からの電波を受信するアンテナによって受信された受信信号を複数に分ける分配器によって分けられた複数の受信信号をそれぞれベースバンド信号に変換する複数のＲＦ回路によってそれぞれ変換された複数のベースバンド信号を前記サーバに送信する送信部として機能させるためのプログラム。
12. コンピュータを、
    波源からの電波を受信した受信信号を分配器によって複数に分け、当該複数の受信信号をそれぞれ複数のＲＦ回路によって複数のベースバンド信号に変換する３個以上の受信装置と、サーバとを備えた通信システムにおけるサーバとして機能させ、
    前記受信装置から複数のベースバンド信号を受信する受信部、
    前記受信装置のペアについて、複数のベースバンド信号の複数の組み合わせに関する相互相関を用いて、前記波源からの電波の到来時間差を算出する到来時間差算出部、
    前記受信装置の位置と、前記受信装置の複数のペアごとに前記到来時間差算出部によって算出された到来時間差とを用いて、前記波源の位置を算出する波源位置算出部として機能させるためのプログラム。

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