JP2023119340A - 位置推定精度の向上のための中継装置、端末装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】中継装置が使用される無線通信システムにおける測位精度を向上させること。【解決手段】基地局装置から受信した無線信号を端末装置へ中継する中継装置は、第１の系列を用いて生成された所定の信号を基地局装置から受信した場合に、その第１の系列に対応する第２の系列であって、基地局装置がその所定の信号を生成する際に使用されることがない第２の系列を用いて生成される信号に対応する所定の信号を端末装置へ中継する。【選択図】 図２

Description

本発明は、中継装置を用いた無線通信システムにおける位置推定技術に関する。

無線通信システムでは、端末装置の位置を特定することにより、その位置に応じた通信サービスをその端末装置に提供することができる。端末装置は、例えば、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ）を用いて、人工衛星から送出された電波を測定することにより自装置の位置を特定し、基地局装置を介してその情報をネットワークに通知しうる。一方で、端末装置がＧＮＳＳによる測位を使用できない場合や、ＧＮＳＳによる測位機能を無効化している場合などが生じうる。このような場合、例えば、端末装置が複数の基地局装置から送出された電波を測定し、その電波が到達したタイミング（伝搬時間）や到来方向に基づいて、端末装置の位置を推定する手法を使用することができる。

セルラ通信システムでは、通信可能エリアを増やすために、基地局装置又は端末装置から到来した電波を増幅して出力する中継装置（例えば無線レピータ）が使用されうる。中継装置が使用される場合、その中継装置内部での中継動作によって、基地局装置から送出された電波が端末装置へ到達するまでの遅延が長期化してしまいうる。この遅延により、端末装置から見て基地局装置が実際よりも遠方に存在すると判定されてしまい、その結果、端末装置の測位誤差が非常に大きくなってしまいうる。

本発明は、中継装置が使用される無線通信システムにおける測位精度を向上させる技術を提供する。

本発明の一態様による中継装置は、基地局装置から受信した無線信号を端末装置へ中継する中継手段と、第１の系列を用いて生成された所定の信号を前記基地局装置から受信した場合に、当該第１の系列に対応する第２の系列であって、前記基地局装置が前記所定の信号を生成する際に使用されることがない前記第２の系列を用いて生成される信号に対応する前記所定の信号を前記端末装置へ中継するように前記中継手段を制御する制御手段と、を有する。

本発明の一態様による端末装置は、到来した所定の信号を検出する検出手段と、検出した前記所定の信号と当該所定の信号の送信元の基地局装置の位置とに基づいて前記端末装置の位置を推定する推定手段と、を有し、前記推定手段は、第１の系列を用いて生成された前記所定の信号を検出した場合に当該所定の信号が検出されたタイミングを用いて前記端末装置の位置を推定し、当該第１の系列に関連する第２の系列であって、前記基地局装置が前記所定の信号を生成する際に使用されることがない前記第２の系列を用いて生成される信号に対応する前記所定の信号を検出した場合に、中継装置における中継処理に関連する時間だけ、前記所定の信号が検出された前記タイミングより早く前記所定の信号が到来したこととなるように前記タイミングを補正して、前記端末装置の位置を推定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、中継装置が使用される無線通信システムにおける測位精度を向上させることができる。

無線通信システムの構成例を示す図である。 ＰＳＳの中継処理の例を説明する図である。 中継装置および端末装置のハードウェア構成例を示す図である。 中継装置の機能構成例を示す図である。 端末装置の機能構成例を示す図である。 無線通信システムにおいて実行される処理の流れの例を示す図である。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴は任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

（システム構成）
図１に、本実施形態に係る無線通信システムの構成例を示す。本無線通信システムは、端末装置が基地局装置と接続して無線通信を行うロングタームエボリューション（ＬＴＥ）や第５世代（５Ｇ）のセルラ通信規格に準拠したセルラ通信システムでありうる。なお、本無線通信システムは、セル端や不感地帯における無線品質を向上させるために中継装置を採用しているものとする。なお、図１では、基地局装置１０１～基地局装置１０３と端末装置１１１とが存在し、例えば基地局装置１０３の通信を中継するために中継装置１２１が用意されている例を示している。端末装置１１１は、基地局装置１０１～基地局装置１０３のいずれかと接続して通信を実行可能に構成されている。なお、端末装置１１１は、基地局装置１０３と接続する際には、中継装置１２１を介して接続を確立する。なお、中継装置１２１は、例えば、到来した信号に対して復調等を行わずに増幅して出力する非再生中継装置（無線レピータ）でありうる。

本無線通信システムでは、端末装置１１１が、基地局装置１０１～基地局装置１０３のそれぞれから送出された所定の信号を検出して、その検出したタイミングに基づいて、端末装置１１１自身の位置を推定する。端末装置１１１は、３つ以上の基地局装置（例えば、基地局装置１０１～基地局装置１０３）のそれぞれの位置と、それらの基地局装置からそれぞれ送出された所定の信号を検出したタイミングの差、すなわち、到来時間差（ＴＤＯＡ）に基づいて、自装置の位置を推定することができる。

一方で、端末装置１１１は、基地局装置１０３から送出された所定の信号を、中継装置１２１を介して受信する。このため、例えば中継装置１２１による増幅および出力などの処理遅延によって、基地局装置１０３から送出された所定の信号が端末装置１１１において受信されるまでの時間が、中継装置１２１を介した端末装置１１１と基地局装置１０３との間の電波の伝搬経路の長さに対応しなくなり、端末装置１１１の位置の推定結果の誤差が大きくなってしまう。一方で、所定の信号が中継装置１２１を介して端末装置１１１に到達したことを端末装置１１１が認識することが可能であれば、中継装置１２１における処理遅延の分だけ早く所定の信号が端末装置１１１に到達したこととなるように、端末装置１１１における所定の信号の受信タイミングを補正することができる。この補正後のタイミングが、中継装置１２１を介した端末装置１１１と基地局装置１０３との間の電波の伝搬経路の長さに対応するタイミングとなる。この場合、端末装置１１１は、例えば、その補正後のタイミングにおいて基地局装置１０３からの所定の信号が端末装置１１１に直接到達したものとして扱って位置推定を行いうる。また、端末装置１１１は、例えば、補正後のタイミングを、基地局装置１０３と中継装置１２１との間の距離に対応する時間だけさらに早めたタイミングに補正して、その再補正後のタイミングにおいて、中継装置１２１から送出された所定の信号が端末装置１１１に到達したものとして扱いうる。そして、端末装置１１１は、基地局装置１０１、基地局装置１０２、及び中継装置１２１から到来した所定の信号の受信タイミングの差に基づいて自装置の位置推定を行うことにより、位置推定精度を向上させることができる。

一方で、中継装置１２１が到来した無線信号を増幅して復調せずに送出するように構成される無線レピータである場合、端末装置１１１に到達した信号が、基地局装置１０３から直接到達したものであるか中継装置１２１を介して到達したものかが区別可能でない。このため、端末装置１１１は、受信タイミングの適切な補正を行うことができない。本実施形態では、このような事情に鑑み、中継装置１２１の処理によって、端末装置１１１に到達した信号が、基地局装置１０３から直接到達した信号であるか、中継装置１２１を介して到達した信号であるかを判別可能とし、端末装置１１１が受信タイミングの適切な補正を行うことを可能とする。

本実施形態の中継装置１２１は、基地局装置１０３から所定の信号を受信した場合に、そのまま増幅して出力するのではなく、所定の処理を実行した後の信号を送出する。例えば、基地局装置１０３から送出される所定の信号は第１の系列を用いて生成される。この場合、端末装置１１１は、その所定の信号が所定電力レベル以上で到来した場合には、その第１の系列を用いて、その所定の信号を検出することができる。本実施形態では、中継装置１２１も、第１の系列を用いて、その所定の信号を検出することができるようにする。そして、中継装置１２１は、この第１の系列を用いて生成された所定の信号を受信した場合には、その第１の系列に対応すると共に第１の系列とは異なる第２の系列を用いて生成された所定の信号を中継する。ここで、第２の系列は、基地局装置１０３によって所定の信号が送信される際には使用されることのない系列でありうる。これによれば、端末装置１１１は、第１の系列を用いて所定の信号を検出した場合には、その所定の信号が基地局装置１０３から直接到達したものと判定し、第２の系列を用いて所定の信号を検出した場合には、その所定の信号が中継装置１２１を介して到達したものと判定することができる。

なお、基地局装置１０３が所定の信号を送信する際には第１の系列を使用するが、この第１の系列として使用可能な系列は複数のパターンを有しうる。例えば、所定の信号がプライマリ同期信号（ＰＳＳ）である場合、基地局装置１０３は、事前に用意された所定の系列をそのまま第１の系列として用いるか、又は、その所定の系列に対して所定のシフト量だけサイクリックシフトを施した系列を第１の系列として使用しうる。なお、サイクリックシフトとは、所定の系列の先頭位置を変更し、その先頭位置より前に存在する部分系列を系列の末尾に付加することによって得られる。例えば、それぞれのシンボルに０～９９のインデクスが付された長さが１００の系列に対して、シフト量１０のサイクリックシフトを施すことにより、先頭位置が１０となり、インデクスが９９のシンボルの後に、インデクスが０～９の部分系列が付加された系列が得られる。ここで、ＰＳＳは、長さが１２７のＺａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対して、（１）シフトしない（シフト量＝０）、（２）シフト量＝４３、及び（３）シフト量＝８６の３通りのシフト量が規定されている。このため、所定の信号としてＰＳＳが用いられる場合、このシフト量にそれぞれ対応する３通りの系列のいずれかが第１の系列として使用されうる。これに対して、中継装置１２１は、その３通りの系列のいずれとも異なる系列を第２の系列として使用しうる。なお、例えば３通りの第１の系列にそれぞれ対応する３×Ｎ（Ｎ≧１）通りの第２の系列が用意されうる。中継装置１２１は、基地局装置１０３から受信した信号がその３通りの第１の系列のうちのいずれを用いて生成されたかを特定し、特定された系列に対応するＮ通りの第２の系列の中から使用する系列を選択して、その選択した系列所定の信号を生成して端末装置１１１へ転送しうる。なお、第２の系列は、第１の系列を生成する際に使用される所定の系列とは無関係の系列でありうる。また、第２の系列は、一例において、第１の系列を生成する際に用いられる所定の系列と直交する系列でありうる。第１の系列として使用可能な複数の系列のそれぞれに対応する第２の系列を用意しておくことにより、端末装置１１１において検出された所定の信号が、第１の系列として使用可能な複数の系列のいずれに対応するものであるか、そして、どの基地局装置によって送信された所定の信号に対応するかを特定することができるようになる。

なお、上述のように、所定の信号はＰＳＳでありうる。この場合に、第１の系列が上述のように所定の系列に対して第１のシフト量（シフト量＝０、４３、又は８６）だけサイクリックシフトを施して得られる系列である。この場合、その第１のシフト量として取りえない第２のシフト量だけ、所定の系列に対してサイクリックシフトを施して得られる系列を第２の系列としうる。例えば、第１のシフト量が０の場合、その第１のシフト量に対して関連付けられる第２のシフト量が９、１８、２７のように設定されうる。また、第１のシフト量が４３の場合、その第１のシフト量に対して関連付けられる第２のシフト量が５２、６１、７０のように設定され、第１のシフト量が８６の場合、その第１のシフト量に対して関連付けられる第２のシフト量が９５、１０４、１１３のように設定されうる。この場合、例えば、（第１のシフト量＋９×Ｎ）が第２のシフト量として用いられうる（Ｎ＝１、２、３）。なお、中継装置１２１は、受信したＰＳＳに対応する第１のシフト量から対応する第２のシフト量を特定し、その第２のシフト量に対応する系列を用いて新たにＰＳＳを生成しうる。ただし、この場合、中継装置１２１は、受信したＰＳＳにおける受信品質などが反映された形式で、すなわち、基地局装置１０３から受信したＰＳＳの特性を失わせない形式で、新規に生成したＰＳＳを変形して送出しうる。なお、中継装置１２１は、受信したＰＳＳに対して対応するシフト量のサイクリックシフトを施すことにより、その受信したＰＳＳを変形して、新規にＰＳＳを生成することなく、第２のシフト量に対応するＰＳＳを送出するようにしてもよい。

既知の系列を用いた相関検出により算出された値のピークを検出することにより、その既知の系列を用いた所定の信号が送信されたことが検出される。これに対して、所定の系列に対してサイクリックシフトを施すことにより別の系列が生成される場合、その別の系列を用いて生成された所定の信号に対しても、その所定の系列による相関検出を行った際に、シフト量に対応する時間だけずれたタイミングでピークが発生しうる。このとき、所定の系列による相関検出のピークが発生するタイミングのずれが、１つのＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）シンボルに対して付加されるサイクリックプリフィクスの範囲内に含まれる場合、いずれのシフト量に対応するかの判定に誤りが生じうる。すなわち、ある系列によって生成されたＯＦＤＭシンボルに対して、一定の遅延波が発生することが想定されており、そのためにサイクリックプリフィクスが付加されるため、その系列を用いて相関検出を行った場合、そのサイクリックプリフィクスの範囲内で遅延波に対応するピークが検出される。一方で、その系列に対してサイクリックシフトを施すことによって得られる異なる系列を用いて相関検出を行った場合、タイミングがずれてピークが発生する。この時に、サイクリックシフトのシフト量が十分に大きくない場合、そのタイミングのずれが大きくなく、例えば、遅延波と同様のタイミングでピークが発生してしまうことがある。この場合、出現したピークがサイクリックシフト前の系列に対応するのか、サイクリックシフト後の系列に対応するのかが判別できなくなってしまう。このため、本実施形態では、ピーク出現タイミングのずれが、ＰＳＳのシンボル区間（ＯＦＤＭシンボル及びサイクリックプリフィクスの区間）のうちのサイクリックプリフィクス区間を超えるように、シフト量が設定されうる。なお、このシフト量は、２つの第２の系列の間の関係にも適用されうる。

なお、このようなシフト量は、例えばＯＦＤＭシンボルに付加されるサイクリックプリフィクスの長さに基づいて特定される。一例において、上述のように、１つの第１の系列に対して、第２の系列を生成するための３つのシフト量のパターン９×Ｎ（Ｎ＝１、２、３）が特定されうる。なお、１つの第１の系列に対して、複数の第２の系列が関連付けられる場合、その複数の第２の系列がそれぞれ別個の中継装置に関連付けられてもよい。これによれば、端末装置１１１が、受信したＰＳＳが第２の系列のいずれに対応するかを特定することによって、そのＰＳＳを中継した中継装置がいずれであるかを特定することができる。例えば、中継装置ごとに、中継処理に関連する遅延時間が異なる場合、どの中継装置からＰＳＳが中継されたかに応じて、異なる時間量だけ受信タイミングを補正しうる。これにより、中継装置の特性の違いを考慮して、位置推定の制度をより向上させることができる。

このような処理が行われる場合の動作の概要を図２に示す。なお、ここでは、基地局装置１０１、基地局装置１０２、及び、基地局装置１０３が、Ｚａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対して、それぞれ、シフト量＝４３、８６、及び０のサイクリックシフトを施した系列を用いたＰＳＳを送出するものとする。そして、第１の中継装置１２１は、受信したＰＳＳに対して、さらにシフト量＝１８のサイクリックシフトを施した系列に対応するＰＳＳを中継し、第２の中継装置１２２は、受信したＰＳＳに対して、さらにシフト量＝９のサイクリックシフトを施した系列に対応するＰＳＳを中継するものとする。すなわち、第１の中継装置１２１は、シフト量が４３のサイクリックシフトを施した系列を用いたＰＳＳを受信した場合には、元々のＺａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対してシフト量が４３＋１８＝６１のサイクリックシフトを施した系列に対応するＰＳＳを出力しうる。また、第２の中継装置１２２は、シフト量が４３のサイクリックシフトを施した系列を用いたＰＳＳを受信した場合には、元々のＺａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対してシフト量が４３＋９＝５２のサイクリックシフトを施した系列に対応するＰＳＳを出力しうる。なお、図２では、第１の中継装置１２１及び第２の中継装置１２２が共に基地局装置１０３からの信号を中継するように構成されている。したがって、基地局装置１０３は、シフト量が０のサイクリックシフトを施した系列を用いたＰＳＳを送出しているため、第１の中継装置１２１及び第２の中継装置１２２は、それぞれ、シフト量が１８及び９のサイクリックシフトを施した系列に対応するＰＳＳを中継することとなる。

なお、各中継装置におけるシフト量は、例えば中継対象となる基地局装置から設定情報を受信することによって、又は通信事業者による手動設定によって、事前設定されうる。なお、いずれの場合であっても、基地局装置と中継装置との間で、シフト量の情報が共有される。また、基地局装置は、各中継装置における中継処理に要する時間など、受信タイミングの補正に使用される時間の情報を保持しうる。そして、基地局装置は、例えば、システム情報（例えばＳＩＢ１）によって、自装置の通信を中継する中継装置のそれぞれについて、中継処理に関連する時間と、系列のシフト量とを示す情報を報知しうる。なお、中継装置を特定可能な情報は通知されなくてもよい。すなわち、端末装置１１１がシフト量とＰＳＳの受信タイミングの補正量との関係を認識することができれば足りる。端末装置１１１は、この情報を取得することにより、基地局装置から送出されたＰＳＳがどの中継装置によって中継されたかに応じて、その中継装置における中継処理に対応する時間量だけ受信タイミングを補正することができ、位置推定精度を向上させることができる。

図２では、端末装置１１１が、基地局装置１０１から送信された、Ｚａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対してシフト量が４３のサイクリックシフトが施された系列を用いて生成されたＰＳＳを検出する。また、端末装置１１１は、基地局装置１０２から送信された、Ｚａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対してシフト量が８６のサイクリックシフトが施された系列を用いて生成されたＰＳＳを検出する。これらのシフト量は、基地局装置から直接送信される場合のシフト量であるため、端末装置１１１は、これらのＰＳＳについては中継装置を介さずに受信したと判定することができる。なお、端末装置１１１は、シフト量が４３であるか８６であるかに応じて、そのＰＳＳが基地局装置１０１から送出されたものであるか基地局装置１０２から送出されたものであるかを特定することができる。すなわち、端末装置１１１は、検出したＰＳＳが、基地局装置１０１と基地局装置１０２とのいずれから送出されたものであるかを特定することができる。

一方で、端末装置１１１は、基地局装置１０３から送信された、サイクリックシフトが施されていない（シフト量が０の）Ｚａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列を用いて生成されたＰＳＳを検出することはできない。このとき、第１の中継装置１２１は、上述のようにして、Ｚａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対してシフト量が１８のサイクリックシフトが施された系列に対応するＰＳＳを中継する。また、第２の中継装置１２２は、Ｚａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対してシフト量が９のサイクリックシフトが施された系列に対応するＰＳＳを中継する。これにより、端末装置１１１は、シフト量が９及び１８のＺａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対応するＰＳＳを検出することができる。端末装置１１１は、シフト量が０、４３、８６のいずれでもないため、これらのＰＳＳが中継装置を介して受信されたと判定することができる。また、端末装置１１１は、シフト量が９及び１８の場合、中継装置によってシフト量が０のＺａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対応するＰＳＳが中継されたと判定することができる。このため、端末装置１１１は、基地局装置１０３からのＰＳＳが、中継装置によって中継されて到達したことを特定することができる。端末装置１１１は、この場合、ＰＳＳを実際に受信したタイミングより、中継処理に関連する時間だけ早いタイミングで基地局装置１０３からのＰＳＳが直接到達したこととなるように、ＰＳＳの受信タイミングを補正する。なお、中継処理に関連する時間は、基地局装置１０３から（中継装置１２１や中継装置１２２を介して）通知されうる。また、例えば、第１の中継装置１２１と第２の中継装置１２２とでそれぞれ中継処理に関連する時間が異なる場合、シフト量とその時間を示す情報とが関連付けられて端末装置１１１に通知されうる。例えば、第１の中継装置１２１における中継処理に関連する第１の時間を示す情報と、第１の中継装置１２１におけるシフト量＝１８とを関連付けた情報が端末装置１１１に通知される。また、第２の中継装置１２２における中継処理に関連する第２の時間を示す情報と、第２の中継装置１２２におけるシフト量＝９とを関連付けた情報が端末装置１１１に通知される。これにより、端末装置１１１は、シフト量＝１８のＺａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対応するＰＳＳを受信したタイミングより第１の時間だけ早いタイミング、又は、シフト量＝９のＺａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対応するＰＳＳを受信したタイミングより第２の時間だけ早いタイミングを、基地局装置１０３からのＰＳＳが受信されたタイミングとして扱いうる。なお、端末装置１１１は、シフト量＝１８のＺａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対応するＰＳＳを受信したタイミングより第１の時間だけ早いタイミングと、シフト量＝９のＺａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対応するＰＳＳを受信したタイミングより第２の時間だけ早いタイミングとの平均タイミングを、基地局装置１０３からのＰＳＳが受信されたタイミングとして扱ってもよい。

端末装置１１１は、上述のようにして、基地局装置１０１及び基地局装置１０２からのＰＳＳを受信したタイミングと、基地局装置１０３からのＰＳＳが受信されたと推定される補正後のタイミングとを用いて、到来時間差（ＴＤＯＡ）に基づいて、自装置の位置を推定しうる。このＴＤＯＡに基づく位置推定については従来技術であるため、ここでは説明しない。

なお、上述のＰＳＳは、所定の信号の一例であり、別の信号が用いられてもよい。例えば、位置測定のために新規に定義された信号が用いられてもよい。また、第１の系列及び第２の系列は、所定の系列に対してサイクリックシフトを施して生成される系列でなくてもよい。すなわち、端末装置において検出可能であるように所定の候補の中から選択された系列によって所定の信号が生成され、かつ、第１の系列と第２の系列とが相互に異なり、かつ、第２の系列から１つの対応する第１の系列が特定される関係であれば足りる。

なお、中継装置１２１は、上述の処理を実行するために、少なくとも所定の信号を特定し、その所定の信号を変形及び増幅して出力する機能を有する。例えば、中継装置１２１は、受信した所定の信号についての復調処理を実行して第１の系列を特定し、その第１の系列に対してさらにサイクリックシフトを施すことによって、第２の系列を生成して、その第２の系列に基づく所定の信号を再生して中継しうる。なお、中継装置１２１は、受信した所定の信号が生成される際に用いられた第１の系列を特定した場合に、第１の系列に対応する第２の系列を用いて別途用意した所定の信号を、受信した参照信号に代えて送信するようにしうる。なお、中継装置１２１は、所定の信号の受信タイミングから所定時間経過後に、変形後の又は別途用意した第２の系列に基づく所定の信号を出力するように構成されうる。

また、中継装置１２１は、所定の信号と異なる信号については、無線レピータとして、その信号の復調処理を実行することなく増幅して中継しうる。すなわち、中継装置１２１は、所定の信号に対して上述の処理を実行するための機能を有し、他の信号に対しては非再生中継を実行する無線レピータとして機能しうる。

（装置構成）
図３は、中継装置１２１のハードウェア構成例を示す図である。中継装置１２１は、一例において、プロセッサ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、記憶装置３０４、及び通信回路３０５を含んで構成される。プロセッサ３０１は、汎用のＣＰＵ（中央演算装置）や、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の、１つ以上の処理回路を含んで構成されるコンピュータであり、ＲＯＭ３０２や記憶装置３０４に記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、装置の全体の処理や、上述の各処理を実行する。ＲＯＭ３０２は、中継装置１２１が実行する処理に関するプログラムや各種パラメータ等の情報を記憶する読み出し専用メモリである。ＲＡＭ３０３は、プロセッサ３０１がプログラムを実行する際のワークスペースとして機能し、また、一時的な情報を記憶するランダムアクセスメモリである。記憶装置３０４は、例えば着脱可能な外部記憶装置等によって構成される。通信回路３０５は、例えば、ＬＴＥや５Ｇの無線通信用の回路によって構成される。なお、図２では、１つの通信回路３０５が図示されているが、中継装置１２１は、複数の通信回路を有しうる。例えば、中継装置１２１は、ＬＴＥ用および５Ｇ用の無線通信回路とアンテナを有しうる。

なお、端末装置１１１も、図３と同様のハードウェア構成を有しうる。

図４は、中継装置１２１の機能構成例を示す図である。中継装置１２１は、例えば、中継処理部４０１、ＰＳＳ検出部４０２、及びＰＳＳ変形部４０３を含む。なお、これらの機能部は、例えば、プロセッサ３０１が、ＲＯＭ３０２や記憶装置３０４に記憶されたプログラムを実行することによって実装されうる。ただし、これに限られず、例えばこれらの機能部の一部または全部が専用のハードウェアを用いて実装されてもよい。なお、中継装置１２１が実行すべき処理については上述したため、ここでは中継装置１２１の機能構成を大まかに概説するにとどめる。

中継処理部４０１は、基地局装置１０３から受信した信号を増幅して端末装置１１１へ送信し、また、端末装置１１１から受信した信号を増幅して基地局装置１０３へ送信する。中継装置１２１は例えば非再生中継装置（無線レピータ）であり、中継処理部４０１は、ＰＳＳなどの測位に用いる所定の信号以外の信号を復調・復号を行うことなく増幅して（必要に応じて周波数変換して）出力するように構成される。なお、中継装置１２１が再生中継装置である場合、中継処理部４０１は、受信した信号を復調・復号して、それにより得られたデータ系列を符号化・変調して無線信号を再生して出力するように構成されうる。

ＰＳＳ検出部４０２は、ＰＳＳ（所定の信号）が送信されうる周波数および時間リソースにおいて、ＰＳＳの検出処理を実行する。ＰＳＳ検出部４０２は、例えば、その周波数および時間リソースにおいて、基地局装置１０３がＰＳＳを生成する際に使用されうる第１の系列を用いて相関検出を実行し、相関値にピークが出現した場合に、ＰＳＳが到来したと判定しうる。ＰＳＳ変形部４０３は、ＰＳＳ検出部４０２によってＰＳＳが検出された場合に、そのＰＳＳを、中継装置１２１を介してＰＳＳが到達したことを端末装置１１１が特定可能な形式に変形する。例えば、ＰＳＳ変形部４０３は、受信したＰＳＳに対応する第１の系列に対して所定のシフト量だけサイクリックシフトを施して、基地局装置１０３がＰＳＳの送信に使用することがない第２の系列に対応するＰＳＳを出力しうる。なお、ＰＳＳ変形部４０３は、例えば、ＰＳＳ検出部４０２においてＰＳＳの検出に使用された第１の系列に対応する第２の系列を用いて、ＰＳＳを新たに生成してもよい。ＰＳＳ変形部４０３によって出力された変形後の又は新たに生成されたＰＳＳは、中継処理部４０１を介して送出される。

図５は、端末装置１１１の機能構成例を示す図である。端末装置１１１は、例えば、ＰＳＳ検出タイミング特定部５０１と、検出タイミング補正部５０２と、位置推定部５０３とを含む。なお、これらの機能部は、例えば、プロセッサ３０１が、ＲＯＭ３０２や記憶装置３０４に記憶されたプログラムを実行することによって実装されうる。ただし、これに限られず、例えばこれらの機能部の一部または全部が専用のハードウェアを用いて実装されてもよい。

ＰＳＳ受信タイミング特定部５０１は、各基地局装置から送出されうるＰＳＳと、各中継装置から転送されうるＰＳＳとを検出して、その検出タイミングを特定する。ＰＳＳ受信タイミング特定部５０１は、例えば、各基地局装置がＰＳＳの生成に使用することができるシフト量でサイクリックシフトを施されたＺａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列を用いて、各基地局装置から送出されたＰＳＳを検出し、その検出タイミングを特定する。また、ＰＳＳ受信タイミング特定部５０１は、中継装置によってシフト量が変更されたＺａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列を用いて、各中継装置によって中継されたＰＳＳを検出し、その検出タイミングを特定する。受信タイミング補正部５０２は、中継装置によって中継されたＰＳＳが検出された場合に、実際の検出タイミングより、中継装置による中継処理に関連する時間だけ早くＰＳＳが到達したこととなるように、検出タイミングを補正する。なお、中継装置１２１における中継処理に関連する時間は、中継処理そのものに要する時間でありうるが、それだけに限られない。例えば、端末装置１１１の位置から基地局装置の位置までの直線距離と、中継装置１２１を介してＰＳＳが受信される場合の端末装置１１１から基地局装置までの経路の距離との経路差の期待値に対応する時間が、中継処理に関連する時間として含まれてもよい。例えば、中継装置１２１によって通信が中継される端末装置の少なくとも一部について事前にＧＮＳＳ等を用いて位置を測定しておき、その結果の分布から、経路差の期待値が特定されうる。一例において、中継装置１２１による中継を経てＰＳＳが受信された場合には、この経路差の期待値分だけ実際の受信タイミングより早くＰＳＳが基地局装置に到達したこととなるように、タイミングの補正が行われうる。

位置推定部５０３は、例えば、到来時間差（ＴＤＯＡ）に基づく測位を実行する。位置推定部５０３は、ＰＳＳ検出タイミング特定部５０１又は検出タイミング補正部５０２によって取得された、複数の（例えば３つの）基地局装置からのＰＳＳの検出タイミングの差に基づいて、端末装置１１１の位置を推定する。すなわち、位置推定部５０３は、ＰＳＳが中継装置１２１による中継を介さずに端末装置１１１に到達した場合には実際にＰＳＳが受信されたタイミングを用いて、中継装置１２１による中継を介して受信された場合には補正後のタイミングを用いて、ＴＤＯＡに基づく位置推定を実行する。

（処理の流れ）
続いて、図６を用いて、無線通信システムにおいて実行される処理の流れの例について説明する。

基地局装置１０１は、例えばＺａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対してシフト量が４３のサイクリックシフトを施して得られる系列を用いてＰＳＳを生成し、周囲に向けて送出する。また、基地局装置１０２は、例えばＺａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対してシフト量が８６のサイクリックシフトを施して得られる系列を用いてＰＳＳを生成し、周囲に向けて送出する（Ｓ６０１）。端末装置１１１は、このＰＳＳを直接受信することができるものとする。端末装置１１１は、基地局装置１０１がＰＳＳを生成する際に使用した系列を用いて相関検出を行うことにより、基地局装置１０１からのＰＳＳを検出し、また、基地局装置１０２がＰＳＳを生成する際に使用した系列を用いて相関検出を行うことにより、基地局装置１０２からのＰＳＳを検出する。そして、端末装置１１１は、この場合、Ｚａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対してシフト量が４３及び８６のサイクリックシフトを施して得られる系列を用いた相関検出によりＰＳＳを検出することができたものとする。この場合、端末装置１１１は、基地局装置１０１及び基地局装置１０２からのＰＳＳが中継装置を経ずに到達したと判定し（Ｓ６０２）、そのＰＳＳを検出したタイミングをそのまま保持する（Ｓ６０３）。なお、端末装置１１１は、中継装置が使用された場合のシフト量が変更された系列を用いて相関検出を行うが、基地局装置１０１及び基地局装置１０２からの信号を中継する中継装置が周囲に存在しない場合、その系列に対応するＰＳＳを検出することはない。

一方、基地局装置１０３も、基地局装置１０１及び基地局装置１０２と同様に、例えばＺａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対してサイクリックシフトを施さずに得られる（シフト量が０の）系列を用いてＰＳＳを生成し、周囲に向けて送出する（Ｓ６０４）。これに対して、端末装置１１１は、基地局装置１０３からの信号を直接受信することのできない位置に存在し、基地局装置１０３がＰＳＳを生成する際に使用した系列を用いて相関検出を行っても、ＰＳＳを検出することができない。一方、端末装置１１１は、中継装置が使用された場合のシフト量が変更された系列を用いて相関検出を行うことにより、基地局装置１０３から送出されて中継装置１２１によって中継されたＰＳＳを検出することができる（Ｓ６０５）。すなわち、端末装置１１１は、Ｚａｄｏｆｆ－ｃｈｕ系列に対してシフト量が１８のサイクリックシフトを施して得られる系列を用いた相関検出によりＰＳＳを検出することができる。この場合、端末装置１１１は、基地局装置１０３からのＰＳＳが中継装置１２１を経て到達したと判定し（Ｓ６０６）、そのＰＳＳを検出したタイミングを補正する（Ｓ６０７）。そして、端末装置１１１は、Ｓ６０３で得られた基地局装置１０１及び基地局装置１０２からのＰＳＳの検出タイミングと、Ｓ６０７で取得された補正後の基地局装置１０３からのＰＳＳの検出タイミングとを用いて、ＴＤＯＡに基づく位置推定を実行する（Ｓ６０８）。なお、上述の例では、説明を簡単にするために、基地局装置１０１及び基地局装置１０２からのＰＳＳの検出と、基地局装置１０３からのＰＳＳの検出とが異なるタイミングで行われる例を示したが、これらの処理は並行して行われてもよい。

以上のようにして、本実施形態では、中継装置１２１による中継処理に起因した遅延の影響を取り除いて各基地局装置からのＰＳＳの受信タイミングが特定されるため、端末装置１１１の位置の推定精度を向上させることができる。よって、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。

発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

Claims (15)

1. 中継装置であって、
   基地局装置から受信した無線信号を端末装置へ中継する中継手段と、
   第１の系列を用いて生成された所定の信号を前記基地局装置から受信した場合に、当該第１の系列に対応する第２の系列であって、前記基地局装置が前記所定の信号を生成する際に使用されることがない前記第２の系列を用いて生成される信号に対応する前記所定の信号を前記端末装置へ中継するように前記中継手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする中継装置。
2. 前記第１の系列は、所定の系列に対して第１のシフト量だけサイクリックシフトを施して得られる系列または前記所定の系列そのものであり、前記第２の系列は、前記第１のシフト量として使用されることがない第２のシフト量だけ前記所定の系列に対してサイクリックシフトを施して得られる系列である、ことを特徴とする請求項１に記載の中継装置。
3. 前記第２のシフト量は、前記第１のシフト量として使用可能な値に対して所定のシフト量を加算したシフト量である、ことを特徴とする請求項２に記載の中継装置。
4. 前記所定のシフト量は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）のシンボルに付加されるサイクリックプリフィクスの長さに基づいて設定される、ことを特徴とする請求項３に記載の中継装置。
5. 前記所定の信号は、プライマリ同期信号（ＰＳＳ）である、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の中継装置。
6. 前記中継手段は、前記所定の信号と異なる信号が前記基地局装置から受信された場合に、当該信号の復調処理を実行することなく増幅して前記端末装置へ転送する、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の中継装置。
7. 端末装置であって、
   到来した所定の信号を検出する検出手段と、
   検出した前記所定の信号と当該所定の信号の送信元の基地局装置の位置とに基づいて前記端末装置の位置を推定する推定手段と、を有し、
   前記推定手段は、
   第１の系列を用いて生成された前記所定の信号を検出した場合に当該所定の信号が検出されたタイミングを用いて前記端末装置の位置を推定し、
   当該第１の系列に関連する第２の系列であって、前記基地局装置が前記所定の信号を生成する際に使用されることがない前記第２の系列を用いて生成される信号に対応する前記所定の信号を検出した場合に、中継装置における中継処理に関連する時間だけ、前記所定の信号が検出された前記タイミングより早く前記所定の信号が到来したこととなるように前記タイミングを補正して、前記端末装置の位置を推定する、
   ことを特徴とする端末装置。
8. 前記中継処理に関連する時間を示す情報を前記基地局装置から取得する取得手段をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の端末装置。
9. 前記取得手段は、前記基地局装置から報知されるシステム情報から前記中継処理に関連する時間を示す情報を取得する、ことを特徴とする請求項８に記載の端末装置。
10. 複数の前記中継装置が存在する場合に、前記取得手段は、当該複数の前記中継装置のそれぞれについて、前記中継処理に関連する時間を示す情報を取得する、ことを特徴とする請求項８又は９に記載の端末装置。
11. 前記複数の前記中継装置のそれぞれに対して異なる前記第２の系列が対応し、
    前記推定手段は、前記第２の系列を用いて生成される信号に対応する前記所定の信号を検出した場合に、前記複数の前記中継装置のうちの当該第２の系列に対応する前記中継装置に関連付けられた前記中継処理に関連する時間だけ前記タイミングを補正する、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の端末装置。
12. 基地局装置から受信した無線信号を端末装置へ中継する中継手段を有する中継装置によって実行される制御方法であって、
    第１の系列を用いて生成された所定の信号を前記基地局装置から受信した場合に、当該第１の系列に対応する第２の系列であって、前記基地局装置が前記所定の信号を生成する際に使用されることがない前記第２の系列を用いて生成される信号に対応する前記所定の信号を前記端末装置へ中継するように前記中継手段を制御することを含むことを特徴とする制御方法。
13. 端末装置によって実行される制御方法であって、
    到来した所定の信号を検出することと、
    検出した前記所定の信号と当該所定の信号の送信元の基地局装置の位置とに基づいて前記端末装置の位置を推定することと、
    を含み、
    前記端末装置の位置の推定では、
    第１の系列を用いて生成された前記所定の信号を検出した場合に当該所定の信号が検出されたタイミングを用いて前記端末装置の位置が推定され、
    当該第１の系列に関連する第２の系列であって、前記基地局装置が前記所定の信号を生成する際に使用されることがない前記第２の系列を用いて生成される信号に対応する前記所定の信号を検出した場合に、中継装置における中継処理に関連する時間だけ、前記所定の信号が検出された前記タイミングより早く前記所定の信号が到来したこととなるように前記タイミングを補正して、前記端末装置の位置が推定される、
    ことを特徴とする制御方法。
14. コンピュータを、請求項１から６のいずれか１項に記載の中継装置として機能させるためのプログラム。
15. コンピュータを、請求項７から１１のいずれか１項に記載の端末装置として機能させるためのプログラム。

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