JP3910951B2 - Distance difference detection method and system, and position detection method and system - Google Patents

Distance difference detection method and system, and position detection method and system Download PDF

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Description

本発明は、距離差検知および位置検出を行う方法およびシステムに関し、特に、スペクトラム拡散技術を用いて距離差検知および位置検出を行う方法およびシステムに関するものである。   The present invention relates to a method and system for performing distance difference detection and position detection, and more particularly, to a method and system for performing distance difference detection and position detection using spread spectrum technology.

スペクトラム拡散技術を用いた従来の位置検出方法の一つに、位置が既知の複数の地点から位置が未知の地点Xまでを測距し、その結果から地点Xの位置を検出するという方法がある。まず、この位置検出方法に用いられる測距システムについて、図16および図17を参照して説明する。
図16に示す測距システムは、基地局110と移動局120とから構成されている。ここで、基地局110は、発振器111と、拡散符号発生器112aと、ミキサ112bと、送信機113と、サーキュレータ114と、アンテナ115と、受信機116と、拡散符号発生器117aと、ミキサ117bと、同期検出器118と、距離計測回路119とを有している。また、移動局120は、アンテナ121と、サーキュレータ122と、受信機123と、周波数変換器124と、送信機125とを有している。
As one of the conventional position detection methods using the spread spectrum technique, there is a method of measuring a range from a plurality of points whose positions are known to a point X whose position is unknown, and detecting the position of the point X from the result. . First, a ranging system used in this position detection method will be described with reference to FIGS.
The ranging system shown in FIG. 16 includes a base station 110 and a mobile station 120. Here, the base station 110 includes an oscillator 111, a spread code generator 112a, a mixer 112b, a transmitter 113, a circulator 114, an antenna 115, a receiver 116, a spread code generator 117a, and a mixer 117b. And a synchronization detector 118 and a distance measuring circuit 119. The mobile station 120 includes an antenna 121, a circulator 122, a receiver 123, a frequency converter 124, and a transmitter 125.

基地局110では、発振器110で生成された周波数F1のキャリア信号と拡散符号発生器112aで生成された拡散符号(PN)とをミキサ112bで乗算することにより、周波数F1の直接拡散無線信号を生成し、移動局120へ送信する。
この送信を受信した移動局120では、受信された直接拡散無線信号の周波数を周波数変換器124でF1からF2へ変換し、そのまま基地局110へ折り返し送信する。
この折り返し送信を受信した基地局110では、受信された直接拡散無線信号(以下、受信信号という)と拡散符号発生器117aで生成された拡散符号(PN)とをミキサ112bで乗算し、同期検出器118を用いて受信信号と拡散符号との同期を検出する。このようにして受信信号の拡散符号(受信PN)を検出することを同期検出という。
In the base station 110, the carrier signal having the frequency F 1 generated by the oscillator 110 and the spreading code (PN) generated by the spreading code generator 112a are multiplied by the mixer 112b, whereby the direct spreading radio signal having the frequency F 1 is obtained. Is transmitted to the mobile station 120.
In the mobile station 120 that has received this transmission, the frequency of the received direct spread radio signal is converted from F 1 to F 2 by the frequency converter 124, and is transmitted back to the base station 110 as it is.
In the base station 110 that has received the return transmission, the mixer 112b multiplies the received direct spread radio signal (hereinafter referred to as a received signal) and the spread code (PN) generated by the spread code generator 117a to detect synchronization. The synchronization between the received signal and the spread code is detected using the device 118. The detection of the spread code (reception PN) of the received signal in this way is called synchronous detection.

図17に示すように、受信PNは、基地局110から送信される直接拡散無線信号の拡散符号(送信PN)よりも、直接拡散無線信号の伝搬時間に相当するチップ数だけ遅延している。ここで、「チップ」とは、拡散符号のビットをいう。
基地局110では、距離計測回路119において、送信PNと受信PNとを比較して遅延チップ数を計数し、遅延チップ数にチップ幅を乗算することにより、直接拡散無線信号の伝搬時間を求める。この伝搬時間から基地局110と移動局120との間の距離を求める(例えば、非特許文献1参照)。
したがって、拡散符号のチップ幅が短いほど、距離の測定精度を高めることができる。
As shown in FIG. 17, the reception PN is delayed by the number of chips corresponding to the propagation time of the direct spread radio signal from the spreading code (transmission PN) of the direct spread radio signal transmitted from the base station 110. Here, “chip” refers to bits of a spread code.
In the base station 110, the distance measurement circuit 119 compares the transmission PN and the reception PN, counts the number of delay chips, and multiplies the delay chip number by the chip width to obtain the propagation time of the direct spread radio signal. A distance between the base station 110 and the mobile station 120 is obtained from this propagation time (see, for example, Non-Patent Document 1).
Therefore, the shorter the chip width of the spread code, the higher the distance measurement accuracy.

次に、この測距システムを用いた従来の位置検出方法について、図18を参照して説明する。基地局110は、位置が既知の地点AおよびBにそれぞれ配置されている。これらの基地局110を用いて、位置が未知の地点Xにある移動局120の位置を検出する場合には、まず、図18(a)に示すように、拡散符号PN1を用い、地点A−X間の距離d1を求める。次いで、図18(b)に示すように、拡散符号PN2を用い、地点B−X間の距離d2を求める。そして、地点Aを中心とした半径d1の円と、地点Bを中心とした半径d2の円との交点を算出することにより、地点Xの位置を検出することができる。 Next, a conventional position detection method using this distance measuring system will be described with reference to FIG. The base station 110 is arranged at points A and B whose positions are known. When detecting the position of the mobile station 120 at the point X whose position is unknown using these base stations 110, first, as shown in FIG. A distance d 1 between X is obtained. Then, as shown in FIG. 18 (b), using a spreading code PN2, determine the distance d 2 between points B-X. Then, the position of the point X can be detected by calculating the intersection of the circle with the radius d 1 centered on the point A and the circle with the radius d 2 centered on the point B.

なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
「スペクトル拡散通信とその応用」、丸林元、中川正雄、河野隆二 共著、(社)電子情報通信学会編、ISBN 4−88552−153−X、pp.14−17
The applicant has not yet found prior art documents related to the present invention by the time of filing other than the prior art documents specified by the prior art document information described in this specification.
"Spread spectrum communication and its applications", Marubayashi Moto, Nakagawa Masao, Kono Ryuji, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, ISBN 4-88552-153-X, pp. 14-17

上述したように、従来の位置検出方法では、測距システムにおいて、受信信号の拡散符号を同期検出するために、同期検出器118を用いる必要がある。
しかし、同期検出器118は構成が複雑であり、回路動作速度が低下するため、拡散符号のチップ幅を短くすることができない。このため、測距システムによる距離の測定精度が低く、結果として位置の検出精度が低くなるという問題があった。また、屋内等の比較的狭い範囲内における位置検出には適用できないという問題があった。
As described above, in the conventional position detection method, it is necessary to use the synchronization detector 118 in order to synchronously detect the spread code of the received signal in the ranging system.
However, since the synchronization detector 118 has a complicated configuration and the circuit operation speed decreases, the chip width of the spread code cannot be shortened. For this reason, there has been a problem that the distance measurement accuracy by the distance measuring system is low, and as a result, the position detection accuracy is low. There is also a problem that it cannot be applied to position detection within a relatively narrow range such as indoors.

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、位置の検出精度を高めるとともに、屋内等の比較的狭い範囲内においても位置検出を可能にすることにある。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to improve position detection accuracy and to enable position detection even in a relatively narrow range such as indoors.

このような目的を達成するために、本発明に係る距離差検知方法は、同一の拡散符号を用いてキャリア信号を拡散処理することにより生成された互いに極性が異なる拡散無線信号を第1の地点および第2の地点のそれぞれから同期して送信する第1のステップと、拡散無線信号を第3の地点において受信する第2のステップと、受信された拡散無線信号を逆拡散処理する第3のステップと、逆拡散処理の結果に基づき、第1の地点および第2の地点のそれぞれから第3の地点までの距離の差を検知する第4のステップとを備えたことを特徴とする。   In order to achieve such an object, the distance difference detection method according to the present invention uses a spread radio signal having different polarities generated by spreading a carrier signal using the same spreading code as a first point. And a first step of transmitting in synchronization from each of the second points, a second step of receiving the spread radio signal at the third point, and a third step of despreading the received spread radio signal And a fourth step of detecting a difference in distance from each of the first point and the second point to the third point based on the result of the despreading process.

ここで、第4のステップでは、逆拡散処理により得られた信号の波形に基づき距離差を検知するようにしてもよい。
より具体的に言えば、第4のステップでは、逆拡散処理により得られた信号のプラス側波形とマイナス側波形との時間差に基づき距離差を検知するようにしてもよい。
また、第1のステップでは、拡散符号のチップ幅を変化させながら拡散無線信号を生成し、第4のステップでは、逆拡散処理により得られた信号にプラス側波形とマイナス側波形とが同時に出現する際のチップ幅に基づき距離差を検知するようにしてもよい。
Here, in the fourth step, the distance difference may be detected based on the waveform of the signal obtained by the despreading process.
More specifically, in the fourth step, the distance difference may be detected based on the time difference between the plus side waveform and the minus side waveform of the signal obtained by the despreading process.
In the first step, a spread radio signal is generated while changing the chip width of the spread code. In the fourth step, a positive waveform and a negative waveform appear simultaneously in the signal obtained by the despreading process. The distance difference may be detected based on the chip width at the time.

また、本発明に係る距離差検知システムは、同一の拡散符号を用いてキャリア信号を拡散処理することにより生成された互いに極性が異なる拡散無線信号のそれぞれを同期して送信する一対の基地局と、受信された拡散無線信号を逆拡散処理する移動局と、逆拡散処理の結果に基づき、基地局のそれぞれから移動局までの距離の差を検知する距離差検知器とを備えたことを特徴とする。   In addition, the distance difference detection system according to the present invention includes a pair of base stations that synchronously transmit each of spread radio signals having different polarities generated by spreading the carrier signal using the same spreading code. A mobile station that despreads the received spread radio signal; and a distance difference detector that detects a difference in distance from each base station to the mobile station based on the result of the despread process. And

ここで、距離差検知器は、逆拡散処理により得られた信号の波形に基づき距離差を検知するようにしてもよい。
より具体的に言えば、距離差検知器は、逆拡散処理により得られた信号のプラス側波形とマイナス側波形との時間差に基づき距離差を検知するようにしてもよい。
また、基地局のそれぞれは、拡散符号のチップ幅を変化させながら拡散無線信号を生成し、距離差検知器は、逆拡散処理により得られた信号にプラス側波形とマイナス側波形とが同時に出現する際のチップ幅に基づき距離差を検知するようにしてもよい。
Here, the distance difference detector may detect the distance difference based on the waveform of the signal obtained by the despreading process.
More specifically, the distance difference detector may detect the distance difference based on the time difference between the plus side waveform and the minus side waveform of the signal obtained by the despreading process.
In addition, each base station generates a spread radio signal while changing the chip width of the spread code, and the distance difference detector simultaneously shows a plus side waveform and a minus side waveform in the signal obtained by the despreading process. The distance difference may be detected based on the chip width at the time.

また、本発明に係る位置検出方法は、位置が既知の少なくとも3地点からそれぞれ異なる組み合わせの2地点を複数対選択し、それぞれの対の一方の地点を第1の地点、他方の地点を第2の地点とし、上述した距離差検知方法を用い、それぞれの対において、第1の地点および第2の地点のそれぞれから位置が未知の第3の地点までの距離の差を検知することにより、第3の地点の位置を検出することを特徴とする。
ここで、それぞれの対における距離差の検知に、異なる拡散符号を用いるようにしてもうよい。
The position detection method according to the present invention selects a plurality of pairs of two different combinations from at least three known positions, and sets one point of each pair as the first point and the other point as the second point. By using the distance difference detection method described above and detecting the difference in distance from each of the first point and the second point to the third point whose position is unknown in each pair, The position of the point 3 is detected.
Here, different spreading codes may be used for detecting the distance difference in each pair.

また、本発明に係る位置検出システムは、それぞれ同一の拡散符号を用いてキャリア信号を拡散処理することにより生成された互いに極性が異なる拡散無線信号のそれぞれを同期して送信する複数対の基地局と、受信された拡散無線信号を逆拡散処理する移動局と、逆拡散処理の結果に基づき、基地局の対ごとに基地局のそれぞれから移動局までの距離の差を検知することにより、基地局の位置を基準にした移動局の位置を検出する位置検出器とを備えたことを特徴とする。
ここで、基地局は、基地局の対ごとに、それぞれ異なる拡散符号を用いて拡散処理し、移動局は、基地局により用いられる複数の拡散符号を用いて逆拡散処理し、位置検出器は、逆拡散処理に用いられた拡散符号に基づき距離差を検知するようにしてもよい。
In addition, the position detection system according to the present invention includes a plurality of pairs of base stations that transmit in synchronization each of the spread radio signals having different polarities generated by spreading the carrier signal using the same spreading code. And by detecting the difference in distance from each base station to the mobile station for each pair of base stations based on the result of the despreading process and the mobile station that performs despreading processing on the received spread radio signal And a position detector for detecting the position of the mobile station based on the position of the station.
Here, the base station performs spreading processing using a different spreading code for each pair of base stations, the mobile station performs despreading processing using a plurality of spreading codes used by the base station, and the position detector The distance difference may be detected based on the spreading code used for the despreading process.

本発明では、同一の拡散符号を用いてキャリア信号を拡散処理することにより生成された互いに極性が異なる拡散無線信号を第1の地点にある基地局および第2の地点にある基地局のそれぞれから同期して送信し、第3の地点にある移動局で受信された拡散無線信号を逆拡散処理し、その結果に基づき第1および第2の地点のそれぞれから第3の地点まで距離の差を検知する。本発明では、拡散無線信号を逆拡散処理する際に、拡散無線信号の拡散符号を同期検出する必要がないので、拡散符号のチップ幅を短くすることができる。その結果、距離差を高精度で検知することができる。   In the present invention, spread radio signals having different polarities generated by spreading the carrier signal using the same spreading code are transmitted from the base station at the first point and the base station at the second point, respectively. Transmits synchronously and despreads the spread radio signal received by the mobile station at the third point. Based on the result, the difference in distance from each of the first and second points to the third point is calculated. Detect. In the present invention, when the spread radio signal is subjected to despreading processing, it is not necessary to synchronously detect the spread code of the spread radio signal, so that the chip width of the spread code can be shortened. As a result, the distance difference can be detected with high accuracy.

また、本発明では、上述した方法による距離差検知の結果を用いて、位置が未知の地点の位置を検出する。これにより、従来よりも位置の検出精度を高めることができる。また、屋内等の比較的狭い範囲内における位置検出も可能となる。   In the present invention, the position of a point whose position is unknown is detected using the result of distance difference detection by the above-described method. Thereby, the position detection accuracy can be improved as compared with the conventional case. Also, position detection within a relatively narrow range such as indoors is possible.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る位置検出システムの全体構成を示すブロック図である。この位置検出システムは、位置が既知の地点A,B,C,Dにそれぞれ配置された基地局10(10a,10b,10c,10d)と、未知の地点Xにある移動局20とから構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the position detection system according to the first embodiment of the present invention. This position detection system is composed of a base station 10 (10a, 10b, 10c, 10d) arranged at points A, B, C, and D whose positions are known, and a mobile station 20 at an unknown point X, respectively. ing.

基地局10a,10b,10c,10dは、それぞれ固有の直接拡散無線信号を送信し、移動局20は、受信された直接拡散無線信号に基づき、基地局10a,10b,10c,10dの位置を基準にした自分の位置、すなわち地点Xの位置を検出する。より具体的には、基地局10aおよび10b、基地局10bおよび10c、基地局10cおよび10dをそれぞれ対にし、それぞれの対において、2つの基地局と移動局20との間の送受信により、2つの基地局のそれぞれの位置から移動局20の位置までの距離の差を検知し、得られた結果から地点Xの位置を検出する。   Each of the base stations 10a, 10b, 10c, and 10d transmits a unique direct spread radio signal, and the mobile station 20 uses the position of the base stations 10a, 10b, 10c, and 10d as a reference based on the received direct spread radio signal. It detects the position of the user, that is, the position of the point X. More specifically, base stations 10a and 10b, base stations 10b and 10c, and base stations 10c and 10d are paired, and in each pair, transmission and reception between the two base stations and the mobile station 20 are performed. A difference in distance from each position of the base station to the position of the mobile station 20 is detected, and the position of the point X is detected from the obtained result.

有線通信により相互の時間同期を行うため、基地局10aと10bとの間はケーブル40aで接続され、基地局10bと10cとの間はケーブル40bで接続され、基地局10cと10dとの間はケーブル40cで接続されている。無線通信により時間同期を行う場合には、ケーブル40a〜40cで接続されていなくてもよい。なお、直接拡散無線信号とは、キャリア信号をより高い周波数帯域へ周波数変換することなく、そのまま拡散処理して得られた信号をいう。   In order to perform time synchronization with each other by wired communication, the base stations 10a and 10b are connected by the cable 40a, the base stations 10b and 10c are connected by the cable 40b, and the base stations 10c and 10d are connected by the cable 40a. They are connected by a cable 40c. When performing time synchronization by wireless communication, the cables 40a to 40c may not be connected. Note that the direct spread radio signal is a signal obtained by performing spread processing as it is without converting the frequency of the carrier signal to a higher frequency band.

図2は、基地局10の基本構成の一例を示すブロック図である。基地局10は、キャリア信号生成部11と、拡散処理部12と、電力増幅器(以下、PAという)13と、バンドパスフィルタ(以下、BPFという)14と、アンテナ15と、制御部16とを有している。
ここで、キャリア信号生成部11は、所定の無線周波数のキャリア信号を生成する発振器で構成されている。
拡散処理部12は、キャリア信号生成部11から入力されるキャリア信号に対し、拡散符号を用いて拡散処理することにより直接拡散無線信号を生成し、PA13へ出力する回路部であり、例えば拡散符号発生器12aおよびミキサ12bから構成される。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a basic configuration of the base station 10. The base station 10 includes a carrier signal generation unit 11, a spread processing unit 12, a power amplifier (hereinafter referred to as PA) 13, a bandpass filter (hereinafter referred to as BPF) 14, an antenna 15, and a control unit 16. Have.
Here, the carrier signal generation unit 11 is configured by an oscillator that generates a carrier signal having a predetermined radio frequency.
The spread processing unit 12 is a circuit unit that directly generates a spread radio signal by spreading the carrier signal input from the carrier signal generation unit 11 using a spread code and outputs the signal to the PA 13. For example, the spread code It comprises a generator 12a and a mixer 12b.

拡散符号発生器12aは、第1のクロックf1に同期して拡散符号を生成し、ミキサ12bへ出力する回路部である。なお、拡散符号PNは、「1」と「−1」とからなる符号列である。拡散符号発生器12aはまた、複数の拡散符号を生成可能であり、制御部16から入力される符号選択信号によって選択された拡散符号を生成する手段を有している。拡散符号発生器12aはさらに、制御部16から入力される符号生成開始信号に応じ、拡散符号の生成を開始する手段を有している。
ミキサ12bは、キャリア信号生成部11から入力されるキャリア信号と、拡散符号発生器12aから入力される拡散符号とを乗算する乗算器である。この処理により、キャリア信号に不連続な部分ができ、周波数スペクトルが拡散し広帯域化される。このようにして生成された直接拡散無線信号は、PA13へ出力される。
The spread code generator 12a is a circuit unit that generates a spread code in synchronization with the first clock f1 and outputs it to the mixer 12b. The spreading code PN is a code string composed of “1” and “−1”. The spreading code generator 12a can also generate a plurality of spreading codes, and has means for generating a spreading code selected by a code selection signal input from the control unit 16. The spread code generator 12a further includes means for starting the generation of a spread code in accordance with the code generation start signal input from the control unit 16.
The mixer 12b is a multiplier that multiplies the carrier signal input from the carrier signal generator 11 and the spread code input from the spread code generator 12a. By this processing, a discontinuous portion is generated in the carrier signal, and the frequency spectrum is spread and widened. The direct spread radio signal generated in this way is output to PA 13.

PA13は、拡散処理部12から入力される直接拡散無線信号を増幅し、BPF14を介してアンテナ15へ出力する増幅器である。
BPF14は、直接拡散無線信号の周波数帯域を通過させるフィルタである。
アンテナ15は、指向性がない全方位アンテナである。
The PA 13 is an amplifier that amplifies the direct spread radio signal input from the spread processing unit 12 and outputs the amplified signal to the antenna 15 via the BPF 14.
The BPF 14 is a filter that passes the frequency band of the direct spread radio signal.
The antenna 15 is an omnidirectional antenna having no directivity.

制御部16は、基地局10と対をなす他の基地局とケーブル40を介して通信し、その通信結果に基づき拡散符号発生器12aを制御する。本実施の形態では、基地局の対ごとに、それぞれ異なる拡散符号を用いて拡散処理を行う。すなわち、対をなす基地局同士は、同一の拡散符号を用いて拡散処理を行い、その拡散符号は他の基地局の対で用いられる拡散符号とは異なる。このような処理を行うように、制御部16は、所定の拡散符号を選択する符号選択信号を拡散符号発生器12aへ出力する。また、対をなす基地局同士で、時間同期を行って拡散処理するように、同じタイミングで符号生成開始信号を拡散符号発生器12aへ出力する。   The control unit 16 communicates with another base station that makes a pair with the base station 10 via the cable 40, and controls the spread code generator 12a based on the communication result. In the present embodiment, spreading processing is performed using different spreading codes for each pair of base stations. That is, base stations that make a pair perform spreading processing using the same spreading code, and the spreading code is different from the spreading codes used in other base station pairs. In order to perform such processing, the control unit 16 outputs a code selection signal for selecting a predetermined spreading code to the spreading code generator 12a. In addition, a code generation start signal is output to the spread code generator 12a at the same timing so that the base stations that make a pair perform time synchronization and spread processing.

基地局10の基本構成は以上の通りである。ただし、本実施の形態では、対をなす基地局同士で、互いに極性が異なるデータを表す直接拡散無線信号を送信する。例えば、基地局10aからはデータ1を、基地局10bからはデータ−1を表す直接拡散無線信号を送信する。図2に示した構成では、データ1を表す直接拡散無線信号が生成される。データ−1を表す直接拡散無線信号を生成するには、拡散符号発生器12aの出力段にインバータを設け、インバータにより極性が反転された拡散符号をミキサ12bに出力するようにすればよい。   The basic configuration of the base station 10 is as described above. However, in the present embodiment, direct spread radio signals representing data having different polarities are transmitted between paired base stations. For example, a direct spread radio signal representing data 1 is transmitted from the base station 10a and data-1 is transmitted from the base station 10b. In the configuration shown in FIG. 2, a direct spread radio signal representing data 1 is generated. In order to generate a direct spread radio signal representing data-1, an inverter may be provided at the output stage of the spread code generator 12a, and the spread code whose polarity is inverted by the inverter may be output to the mixer 12b.

このような構成にすることにより、対をなす基地局において、同一の拡散符号を用い時間同期を行ってキャリア信号を拡散処理し、互いに極性が異なるデータを表す拡散無線信号を生成し、移動局20へ送信することができる。
なお、本実施の形態では、PSK(Phase Shift Keying)により拡散処理する例を説明したが、オンオフキーイングなどにより拡散処理してもよい。
By adopting such a configuration, in the paired base stations, the same spreading code is used to perform time synchronization and spread processing of the carrier signal to generate spread radio signals representing data having different polarities, and the mobile station 20 can be transmitted.
In this embodiment, the example of performing the diffusion process by PSK (Phase Shift Keying) has been described, but the diffusion process may be performed by on-off keying or the like.

図3は、移動局20の一構成例を示すブロック図である。移動局20は、アンテナ21と、BPF22と、ローノイズアンプ(以下、LNAという)23と、発振器24と、周波数変換部25と、逆拡散処理部26と、記憶部27と、位置検出部28とを有している。
ここで、アンテナ21は、指向性がない全方位アンテナである。
BPF22は、アンテナ21で受信された受信信号のうち、直接拡散無線信号の周波数帯域を通過させるフィルタである。
LNA23は、BPF22を通過した受信信号、すなわち直接拡散無線信号を低雑音で増幅する増幅器である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the mobile station 20. The mobile station 20 includes an antenna 21, a BPF 22, a low noise amplifier (hereinafter referred to as LNA) 23, an oscillator 24, a frequency conversion unit 25, a despreading processing unit 26, a storage unit 27, and a position detection unit 28. have.
Here, the antenna 21 is an omnidirectional antenna having no directivity.
The BPF 22 is a filter that passes the frequency band of the direct spread radio signal among the reception signals received by the antenna 21.
The LNA 23 is an amplifier that amplifies a received signal that has passed through the BPF 22, that is, a direct spread radio signal, with low noise.

発振器24は、所定周波数の局部発振信号を生成する回路部である。
周波数変換部25は、LNA23から入力される直接拡散無線信号と発振器24から入力される局部発振信号とを乗算し、直接拡散無線信号をキャリア信号周波数より低い周波数帯域へ周波数変換し、逆拡散処理部26へ出力するミキサで構成されている。
逆拡散処理部26は、基地局10a〜10dで拡散処理に用いられるのと同じ拡散符号を順次用いて、周波数変換部25から入力される直接拡散無線信号を逆拡散処理し、その処理結果およびその処理で用いられた拡散符号の種類を示す信号を位置検出部28へ出力する回路部である。
The oscillator 24 is a circuit unit that generates a local oscillation signal having a predetermined frequency.
The frequency conversion unit 25 multiplies the direct spread radio signal input from the LNA 23 and the local oscillation signal input from the oscillator 24, converts the direct spread radio signal to a frequency band lower than the carrier signal frequency, and performs despread processing. It is composed of a mixer that outputs to the unit 26.
The despreading processing unit 26 despreads the direct spread radio signal input from the frequency conversion unit 25 sequentially using the same spreading code that is used for the spreading processing in the base stations 10a to 10d, and the processing result and The circuit unit outputs a signal indicating the type of the spread code used in the processing to the position detection unit 28.

記憶部27は、拡散符号の種類と、その拡散符号を用いる基地局の対との関係を示すテーブルを記憶する。テーブルには、例えば、それぞれ異なる拡散符号PN1,PN2,PN3について、拡散符号PN1と基地局10a,10bの対とが関係づけられ、拡散符号PN2と基地局10b,10cの対とが関係づけられ、拡散符号PN3と基地局10c,10dの対とが関係づけられている。記憶部27は、さらに、基地局10a〜10dの所在地、すなわち地点A〜Dの位置情報(例えば、経度緯度情報)を記憶する。
位置検出部28は、逆拡散処理の処理結果およびその処理で用いられた拡散符号の種類を示す信号に基づき、記憶部27に記憶されている情報を参照し、基地局10a〜10dの位置を基準にした移動局20の位置を検出する。
The storage unit 27 stores a table indicating the relationship between the type of spreading code and a pair of base stations that use the spreading code. In the table, for example, for different spreading codes PN1, PN2, and PN3, the spreading code PN1 and the pair of base stations 10a and 10b are related, and the spreading code PN2 and the pair of base stations 10b and 10c are related. The spread code PN3 is associated with a pair of base stations 10c and 10d. The storage unit 27 further stores the location of the base stations 10a to 10d, that is, the position information (for example, longitude / latitude information) of the points A to D.
The position detection unit 28 refers to the information stored in the storage unit 27 based on the signal indicating the result of the despreading process and the type of the spread code used in the process, and determines the position of the base stations 10a to 10d. The reference position of the mobile station 20 is detected.

以下、逆拡散処理部26について更に説明する。
まず、逆拡散処理部26の構成について説明する。図4は、逆拡散処理部26の一例である非同期型逆拡散復調器の構成を示すブロック図である。この非同期型逆拡散復調器は、サンプルホールド制御回路(S/H制御回路)31と、フリップフロップ回路32a〜32fと、N個のサンプルホールド回路(S/H)33a〜33gと、拡散符号発生器34と、N個の乗算器35a〜35gと、加算器36と、ピーク検出器37とから構成されている。なお、図4ではN=7とし、サンプルホールド回路31a〜31gおよび乗算器35a〜35gがそれぞれ7個の場合を示したが、Nは2以上の整数であればよい。
Hereinafter, the despreading processing unit 26 will be further described.
First, the configuration of the despreading processing unit 26 will be described. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of an asynchronous despreading demodulator that is an example of the despreading processing unit 26. This asynchronous despreading demodulator includes a sample hold control circuit (S / H control circuit) 31, flip-flop circuits 32a to 32f, N sample hold circuits (S / H) 33a to 33g, and a spread code generator. It comprises a multiplier 34, N multipliers 35 a to 35 g, an adder 36, and a peak detector 37. In FIG. 4, N = 7 and seven sample hold circuits 31a to 31g and seven multipliers 35a to 35g are shown. However, N may be an integer of 2 or more.

ここで、サンプルホールド制御回路31は、入力される第1のクロックf1を1/N分周してサンプルホールド制御信号を生成し、フリップフロップ回路32aおよびサンプルホールド回路31aへ出力する回路部である。なお、クロックf1は、基地局10で拡散符号の生成に用いられるクロックと同じ周波数のクロックである。
フリップフロップ回路32a〜32fは、サンプルホールド制御回路31から入力されるサンプルホールド制御信号を、クロックf1に同期して図4の右方向にシフトさせながら、サンプルホールド回路31b〜31gのそれぞれへ出力するシフトレジスタを構成する回路部である。
サンプルホールド回路33a〜33gは、周波数変換部25から入力される直接拡散無線信号を、サンプルホールド制御信号に応じてサンプル保持し、保持している直接拡散無線信号を乗算器35a〜35gのそれぞれへ出力する回路部である。
Here, the sample hold control circuit 31 is a circuit unit that generates a sample hold control signal by dividing the input first clock f1 by 1 / N and outputs the sample hold control signal to the flip-flop circuit 32a and the sample hold circuit 31a. . The clock f1 is a clock having the same frequency as the clock used for generating the spreading code in the base station 10.
The flip-flop circuits 32a to 32f output the sample hold control signal input from the sample hold control circuit 31 to each of the sample hold circuits 31b to 31g while shifting the sample hold control signal to the right in FIG. 4 in synchronization with the clock f1. It is a circuit part which comprises a shift register.
The sample hold circuits 33a to 33g sample and hold the direct spread radio signal input from the frequency conversion unit 25 according to the sample hold control signal, and the held direct spread radio signal to the multipliers 35a to 35g, respectively. It is the circuit part which outputs.

拡散符号発生器34は、第2のクロックf2に同期して拡散符号を生成し、拡散符号の連続するN個のチップを、クロックf2に同期して図4の右方向にシフトさせながら、N個の乗算器35a〜35gのそれぞれへ出力する回路部である。なお、クロックf2の周波数は、クロックf1の周波数と比較して十分に大きい。拡散符号発生器34はまた、基地局10a〜10dで拡散処理に用いられるのと同じ複数の拡散符号を生成可能であり、これら複数の拡散符号を順次生成し、乗算器35a〜35gへ出力するとともに、乗算器35a〜35gへ出力している拡散符号の種類を示す信号を位置検出部28へ出力する。   The spreading code generator 34 generates a spreading code in synchronization with the second clock f2, and N chips with consecutive spreading codes are shifted in the right direction in FIG. 4 in synchronization with the clock f2. It is a circuit part which outputs to each of the multipliers 35a-35g. Note that the frequency of the clock f2 is sufficiently larger than the frequency of the clock f1. The spread code generator 34 can also generate a plurality of spread codes that are the same as those used for the spread processing in the base stations 10a to 10d, and sequentially generate the plurality of spread codes and output them to the multipliers 35a to 35g. At the same time, a signal indicating the type of spreading code output to the multipliers 35 a to 35 g is output to the position detection unit 28.

乗算器35a〜35gは、サンプルホールド回路31a〜31gから入力される直接拡散無線信号と、拡散符号発生器34から入力される拡散符号とを、対応する信号ごとに乗算し、加算器36へ出力する回路部である。
加算器36は、乗算器35a〜35gの各出力信号を加算し、ピーク検出器37へ出力する回路部である。
The multipliers 35 a to 35 g multiply the direct spread radio signal input from the sample hold circuits 31 a to 31 g and the spread code input from the spread code generator 34 for each corresponding signal, and output to the adder 36. It is a circuit part to do.
The adder 36 is a circuit unit that adds the output signals of the multipliers 35 a to 35 g and outputs the sum to the peak detector 37.

ピーク検出器37は、加算器36の出力信号のピーク値を検出する回路部である。周波数変換部25から入力される直接拡散無線信号が、上述したデータ1を表す信号である場合には、直接拡散無線信号と拡散符号とが同位相になり、ピーク値はプラス側に現れる。一方、上述したデータ−1を表す信号である場合には、逆位相になり、ピーク値はマイナス側に現れる。よって、ピーク検出器37は、プラス側にピークが現れたときにはプラスピーク検出信号を、マイナス側にピークが現れたときにはマイナスピーク検出信号を、位置検出部28へ出力する。   The peak detector 37 is a circuit unit that detects the peak value of the output signal of the adder 36. When the direct spread radio signal input from the frequency conversion unit 25 is a signal representing the data 1 described above, the direct spread radio signal and the spread code are in phase, and the peak value appears on the plus side. On the other hand, in the case of a signal representing the data-1 described above, the phase is reversed and the peak value appears on the minus side. Therefore, the peak detector 37 outputs a plus peak detection signal to the position detection unit 28 when a peak appears on the plus side, and a minus peak detection signal when a peak appears on the minus side.

このような構成をした非同期型逆拡散復調器による拡散符号PN1〜PN3を用いた逆拡散処理について説明する。
サンプルホールド制御回路31により生成されるサンプルホールド制御信号は、クロックf1を1/N分周した信号である。よって、フリップフロップ回路32a〜32fから構成されるシフトレジスタを用い、サンプルホールド制御信号をクロックf1に同期してN個のサンプルホールド回路33a〜33gのそれぞれへ順次出力することにより、直接拡散無線信号はクロックf1に同期してサンプルホールド回路33a〜33gに順次サンプル保持される。
その結果、乗算器35a〜35gのそれぞれには、直接拡散無線信号が周波数変換部25から出力された順に入力される。
Despreading processing using spreading codes PN1 to PN3 by the asynchronous despreading demodulator configured as described above will be described.
The sample hold control signal generated by the sample hold control circuit 31 is a signal obtained by dividing the clock f1 by 1 / N. Therefore, by using a shift register composed of flip-flop circuits 32a to 32f and sequentially outputting the sample and hold control signal to each of the N sample and hold circuits 33a to 33g in synchronization with the clock f1, a direct spread radio signal is obtained. Are sequentially sampled and held in the sample hold circuits 33a to 33g in synchronization with the clock f1.
As a result, the direct spread radio signals are input to the multipliers 35 a to 35 g in the order in which they are output from the frequency converter 25.

また、サンプルホールド回路33a〜33gのそれぞれは、Nクロックごとに1クロック分だけ直接拡散無線信号をサンプル保持するので、乗算器35a〜35gのそれぞれに入力される直接拡散無線信号は、Nクロックごとに新しい信号に更新される。
一方、拡散符号発生器34からは、まず拡散符号PN1の連続するN個のチップが、クロックf2に同期してシフトしながら、乗算器35a〜35gのそれぞれに入力される。この際、乗算器35a〜35gへ出力する拡散符号PN1の種類を示す信号が位置検出部28へ出力される。
Since each of the sample hold circuits 33a to 33g samples and holds the direct spread radio signal for one clock every N clocks, the direct spread radio signal input to each of the multipliers 35a to 35g is set every N clocks. Updated to a new signal.
On the other hand, from the spread code generator 34, first, N consecutive chips of the spread code PN1 are input to each of the multipliers 35a to 35g while shifting in synchronization with the clock f2. At this time, a signal indicating the type of the spread code PN1 output to the multipliers 35a to 35g is output to the position detector 28.

乗算器35a〜35gでは、サンプルホールド回路33a〜33gから入力された直接拡散無線信号と、拡散符号発生器34から入力された拡散符号PN1とが、対応する信号ごとに乗算され、それぞれの乗算結果が加算器36により加算され、ピーク検出器37へ出力される。このような演算が、クロックf1のNクロックごとに入力される直接拡散無線信号と、クロックf2の1クロックごとに入力される拡散符号PN1とに対し、繰り返し行われる。   In the multipliers 35a to 35g, the direct spread radio signal input from the sample hold circuits 33a to 33g and the spread code PN1 input from the spread code generator 34 are multiplied for each corresponding signal, and each multiplication result is obtained. Are added by the adder 36 and output to the peak detector 37. Such an operation is repeatedly performed on the direct spread radio signal input every N clocks of the clock f1 and the spread code PN1 input every clock f2.

直接拡散無線信号が拡散符号PN1を用いて生成された信号である場合には、少なくとも拡散符号長の時間間隔に1回は、直接拡散無線信号と拡散符号PN1とが同期する。このとき、直接拡散無線信号がデータ1を表す信号である場合には、直接拡散無線信号と拡散符号PN1とは同位相になり、加算器36の出力信号にプラス側のピーク値が現れる。一方、データ−1を表す信号である場合には逆位相になり、マイナス側にピーク値が現れる。これらのピーク値がピーク検出器37によって検出され、プラスピーク検出信号またはマイナスピーク検出信号が位置検出部28へ出力される。
これに対し、直接拡散無線信号が拡散符号PN1を用いて生成された信号ではない場合には、加算器36の出力信号にピーク値は現れない。
以上により、拡散符号PN1を用いた逆拡散処理が終了する。
When the direct spread radio signal is a signal generated using the spread code PN1, the direct spread radio signal and the spread code PN1 are synchronized at least once in the time interval of the spread code length. At this time, if the direct spread radio signal is a signal representing data 1, the direct spread radio signal and the spread code PN1 have the same phase, and a positive peak value appears in the output signal of the adder 36. On the other hand, in the case of a signal representing data-1, the phase is reversed and a peak value appears on the minus side. These peak values are detected by the peak detector 37, and a plus peak detection signal or a minus peak detection signal is output to the position detection unit 28.
On the other hand, when the direct spread radio signal is not a signal generated using the spread code PN1, no peak value appears in the output signal of the adder 36.
Thus, the despreading process using the spread code PN1 is completed.

続いて、拡散符号PN1を用いた逆拡散処理と同様にして、拡散符号PN1とは異なる拡散符号PN2,PN3を用いた逆拡散処理を順次行い、逆拡散処理に用いられる拡散符号PN2,PN3の種類を示す信号と、ピーク値が検出されたときにはそのピーク値に応じたピーク検出信号が位置検出部28へ出力される。   Subsequently, similarly to the despreading process using the spreading code PN1, the despreading process using the spreading codes PN2 and PN3 different from the spreading code PN1 is sequentially performed, and the spreading codes PN2 and PN3 used for the despreading process are sequentially performed. When a signal indicating the type and a peak value are detected, a peak detection signal corresponding to the peak value is output to the position detector 28.

次に、図5〜図8を参照し、上述した基地局10a〜10dおよび移動局20からなるシステムを利用した位置検出方法について説明する。図5〜図8は、この位置検出方法を説明するための図である。
まず、次のようにして、地点A−X間の距離と地点B−X間の距離との距離差L1を検知する。
図5(a)に示すように、地点Aに配置された基地局10aから、拡散符号PN1を用いて生成されたデータ1の直接拡散無線信号(PN1と図示)を送信する。これに同期して、地点Bに配置された基地局10bから、同一の拡散符号PN1を用いて生成されたデータ−1の直接拡散無線信号(−PN1と図示)を送信する。
Next, a position detection method using the system including the base stations 10a to 10d and the mobile station 20 described above will be described with reference to FIGS. 5-8 is a figure for demonstrating this position detection method.
First, the distance difference L 1 between the distance between the points A and X and the distance between the points BX is detected as follows.
As shown in FIG. 5A, a direct spread radio signal (shown as PN1) of data 1 generated using the spread code PN1 is transmitted from the base station 10a arranged at the point A. In synchronization with this, a direct spread radio signal (shown as -PN1) of data-1 generated using the same spread code PN1 is transmitted from the base station 10b arranged at the point B.

具体的には、基地局10a,10bを次のよう動作させる。まず、基地局10aの制御部16と基地局10bの制御部16との間でケーブル40aを介して通信を行い、基地局10a,10bのそれぞれにおいて、制御部16により拡散符号発生器12aを制御し、同一の拡散符号PN1の生成を同時に開始する。基地局10aにおいては、拡散符号PN1をそのままミキサ12bでキャリア信号に乗算することにより、データ1の直接拡散無線信号を生成し、アンテナ15から送信する。一方、基地局10bにおいては、拡散符号PN1の極性をインバータで反転させた後、ミキサ12bでキャリア信号に乗算することにより、データ−1の直接拡散無線信号を生成し、アンテナ15から送信する。これにより、同一の拡散符号PN1を用い時間同期を行って生成されたデータ1またはデータ−1の直接拡散無線信号が、それぞれ基地局10a,10bから送信される。   Specifically, the base stations 10a and 10b are operated as follows. First, communication is performed between the control unit 16 of the base station 10a and the control unit 16 of the base station 10b via the cable 40a, and the control unit 16 controls the spread code generator 12a in each of the base stations 10a and 10b. Then, the generation of the same spreading code PN1 is started simultaneously. In the base station 10a, the carrier signal is multiplied by the spread code PN1 as it is to generate a direct spread radio signal of data 1 and transmitted from the antenna 15. On the other hand, in the base station 10b, the polarity of the spread code PN1 is inverted by an inverter, and then the carrier signal is multiplied by the mixer 12b, thereby generating a direct spread radio signal of data-1 and transmitting from the antenna 15. Thereby, direct spread radio signals of data 1 or data-1 generated by performing time synchronization using the same spreading code PN1 are transmitted from the base stations 10a and 10b, respectively.

基地局10a,10bのそれぞれから送信されるデータ1,−1の直接拡散無線信号は、地点Xにある移動局20で受信される。移動局20では、受信された直接拡散無線信号を、逆拡散処理部26で逆拡散処理する。拡散符号PN1を用いて逆拡散処理すると、直接拡散無線信号と拡散符号PN1とが同期し、加算器36の出力信号にピーク値が現れる。データ1の直接拡散無線信号の場合には、直接拡散無線信号と拡散符号PN1とが同期したときに同位相になるので、プラス側にピーク値が現れる。また、データ−1の直接拡散無線信号の場合には、逆位相になるので、マイナス側にピーク値が現れる。データ1の直接拡散無線信号とデータ−1の直接拡散無線信号とは、A−X間の距離とB−X間の距離との距離差L1に応じた電波の伝搬時間Δt1だけずれて受信されるので、加算器36の出力信号は図5(b)に示すような波形になる。 Direct spread radio signals of data 1 and −1 transmitted from the base stations 10 a and 10 b are received by the mobile station 20 at the point X. In the mobile station 20, the despreading processing unit 26 despreads the received direct spread radio signal. When the despreading process is performed using the spread code PN1, the direct spread radio signal and the spread code PN1 are synchronized, and a peak value appears in the output signal of the adder 36. In the case of the direct spread radio signal of data 1, since the phase is the same when the direct spread radio signal and the spread code PN1 are synchronized, a peak value appears on the plus side. In addition, in the case of the direct spread radio signal of data-1, since the phase is opposite, a peak value appears on the minus side. The direct spread radio signal of data 1 and the direct spread radio signal of data- 1 are shifted by a radio wave propagation time Δt 1 corresponding to the distance difference L 1 between the distance between AX and the distance between BX. Since it is received, the output signal of the adder 36 has a waveform as shown in FIG.

逆拡散処理部26のピーク検出器37からは、加算器36の出力信号にプラス側のピーク値が現れたときにプラスピーク検出信号が、マイナス側のピーク値が現れたときにマイナスピーク検出信号が、それぞれ位置検出部28へ出力される。位置検出部28では、プラスピーク検出信号が入力されてからマイナスピーク検出信号が入力されるまでの時間差と、マイナスピーク検出信号が入力されてからプラスピーク検出信号が入力されるまでの時間差とを計測する。例えば、プラスピーク検出信号およびマイナスピーク検出信号のうちの一方が入力されてから他方が入力されるまでに発生した固定周期信号のクロック数を計数し、得られたクロック数にクロック周期を乗算することにより、上記時間差が求められる。例えば屋内のように狭い領域における位置検出の場合には、上記時間差のうち短い方の時間差Δt1が、データ1の直接拡散無線信号とデータ−1の直接拡散無線信号とが移動局20で受信された時間差に相当する。さらに、両信号が基地局10a,10bのそれぞれから時間同期を行って送信されることを考慮すれば、上記時間差Δt1は両信号の伝搬時間差に相当するといえる。よって、計測された時間差Δt1に電波の伝搬速度を乗算することにより、両信号の伝搬距離差L1が求められる。 The peak detector 37 of the despreading processing unit 26 outputs a plus peak detection signal when a plus peak value appears in the output signal of the adder 36, and a minus peak detection signal when a minus peak value appears. Are output to the position detector 28, respectively. In the position detection unit 28, a time difference from the input of the positive peak detection signal to the input of the negative peak detection signal and a time difference from the input of the negative peak detection signal to the input of the positive peak detection signal are calculated. measure. For example, the number of clocks of a fixed period signal generated from when one of the positive peak detection signal and the negative peak detection signal is input to when the other is input is counted, and the obtained clock number is multiplied by the clock period. Thus, the time difference is obtained. For example, in the case of position detection in a narrow area such as indoors, the mobile station 20 receives the direct spread radio signal of data 1 and the direct spread radio signal of data -1 as the shorter time difference Δt 1 among the above time differences. Corresponds to the time difference. Furthermore, considering that both signals are transmitted in time synchronization from the base stations 10a and 10b, it can be said that the time difference Δt 1 corresponds to the propagation time difference between the two signals. Therefore, the propagation distance difference L 1 between the two signals is obtained by multiplying the measured time difference Δt 1 by the propagation speed of the radio wave.

一方、逆拡散処理部26の拡散符号発生器34からは、現在逆拡散処理に用いられている拡散符号PN1の種類を示す信号が位置検出部28へ出力される。記憶部27には、拡散符号の種類と、その拡散符号を用いる基地局の対との関係を示すテーブルが記憶されている。このテーブルを参照することにより、拡散符号PN1の種類から、直接拡散無線信号を送信しているのが基地局10a,10bであることが分かる。さらに、記憶部27に記憶されている基地局10a,10bの所在地すなわち地点A,Bの位置情報を参照することにより、A−X間の距離とB−X間の距離との距離差がL1であることが分かる。 On the other hand, the spread code generator 34 of the despreading processing unit 26 outputs a signal indicating the type of the spread code PN1 currently used for the despreading process to the position detection unit 28. The storage unit 27 stores a table indicating the relationship between the type of spreading code and the pair of base stations that use the spreading code. By referring to this table, it can be seen from the type of spreading code PN1 that the base stations 10a and 10b are directly transmitting the spread radio signal. Further, by referring to the location information of the base stations 10a and 10b stored in the storage unit 27, that is, the position information of the points A and B, the distance difference between the distance between AX and the distance between BX is L. It turns out that it is 1 .

次いで、地点B−X間の距離と地点C−X間の距離との距離差L2を、同様に検知する。
すなわち、図6(a)に示すように、地点Bに配置された基地局10bから、拡散符号PN1とは異なる拡散符号PN2を用いて生成されたデータ−1の直接拡散無線信号(−PN2と図示)を送信する。これに同期して、地点Cに配置された基地局10cから、同一の拡散符号PN2を用いて生成されたデータ1の直接拡散無線信号(PN2と図示)を送信する。これら2つの直接拡散無線信号を地点Xにある移動局20で受信し、拡散符号PN2を用いて逆拡散処理する。その結果、図6(b)に示すように加算器36の出力信号に現れるプラス側のピーク値とマイナス側のピーク値との時間差Δt2に電波の伝搬速度を乗算するとともに、逆拡散処理に用いられている拡散符号PN2の種類からテーブルを参照し、B−X間の距離とC−X間の距離との距離差L2を検知する。
Next, the distance difference L 2 between the distance between the points B-X and the distance between the points C-X is similarly detected.
That is, as shown in FIG. 6 (a), a direct spread radio signal (-PN2) of data-1 generated from a base station 10b arranged at a point B using a spread code PN2 different from the spread code PN1. (Shown). In synchronization with this, a direct spread radio signal of data 1 (illustrated as PN2) generated using the same spread code PN2 is transmitted from the base station 10c arranged at the point C. These two direct spread radio signals are received by the mobile station 20 at the point X, and despread using the spread code PN2. As a result, as shown in FIG. 6B, the time difference Δt 2 between the plus-side peak value and the minus-side peak value appearing in the output signal of the adder 36 is multiplied by the radio wave propagation speed, and the despreading process is performed. used are referring to the table from the class of the spreading code PN2 is, to detect the distance difference L 2 and the distance between the distance and the C-X between B-X.

次いで、地点C−X間の距離と地点D−X間の距離との距離差L3を、同様に検知する。
すなわち、図7(a)に示すように、地点Cに配置された基地局10cから、拡散符号PN1,PN2とは異なる拡散符号PN3を用いて生成されたデータ1の直接拡散無線信号(PN3と図示)を送信する。これに同期して、地点Dに配置された基地局10dから、同一の拡散符号PN3を用いて生成されたデータ−1の直接拡散無線信号(−PN3と図示)を送信する。これら2つの直接拡散無線信号を地点Xにある移動局20で受信し、拡散符号PN3を用いて逆拡散処理する。その結果、図7(b)に示すように加算器36の出力信号に現れるプラス側のピーク値とマイナス側のピーク値との時間差Δt3に電波の伝搬速度を乗算するとともに、逆拡散処理に用いられている拡散符号PN3の種類からテーブルを参照し、C−X間の距離とD−X間の距離との距離差L3を検知する。
Then, the distance difference L 3 and the distance between the distance between points C-X and the point D-X, to detect similarly.
That is, as shown in FIG. 7 (a), a direct spread radio signal (PN3 and PN3) of data 1 generated from a base station 10c arranged at a point C using a spread code PN3 different from the spread codes PN1 and PN2. (Shown). In synchronization with this, a direct spread radio signal of data-1 generated using the same spread code PN3 (shown as -PN3) is transmitted from the base station 10d arranged at the point D. These two direct spread radio signals are received by the mobile station 20 at the point X, and despread using the spread code PN3. As a result, as shown in FIG. 7B, the time difference Δt 3 between the plus-side peak value and the minus-side peak value appearing in the output signal of the adder 36 is multiplied by the radio wave propagation speed, and the despreading process is performed. used are referring to the table from the class of the spreading code PN3 is, to detect the distance difference L 3 and the distance between the distance and the D-X between C-X.

次いで、移動局20の位置検出部28において、上述した距離差L1〜L3の検知結果から、移動局20がある地点Xの位置を検出する。その原理を図8を参照して説明する。
A−X間の距離とB−X間の距離との距離差がL1であることは、地点Xが地点A,Bを焦点とする双曲線(図8の実線)上にあり、B−X間の距離とC−X間の距離との距離差がL2であることは、地点Xが地点B,Cを焦点とする双曲線(図8の点線)上にあることを意味し、C−X間の距離とD−X間の距離との距離差L3であることは、地点Xが地点C,Dを焦点とする双曲線(図8の一点鎖線)上にあることを意味する。よって、地点Xは3つの双曲線の交点にあることが分かる。
Next, the position detection unit 28 of the mobile station 20 detects the position of the point X where the mobile station 20 is located from the detection results of the distance differences L 1 to L 3 described above. The principle will be described with reference to FIG.
The fact that the distance difference between the distance between AX and the distance between BX is L 1 is that the point X is on a hyperbola (solid line in FIG. 8) that focuses on the points A and B, and BX the distance difference between the distance between the distance and the C-X between is L 2 means that are on hyperbolic point X is a point B, and C focus (dashed line in FIG. 8), C- The distance difference L 3 between the distance between X and the distance between D−X means that the point X is on a hyperbola (the one-dot chain line in FIG. 8) with the points C and D as the focal point. Therefore, it can be seen that the point X is at the intersection of the three hyperbolic curves.

したがって、位置検出部28では、地点A,Bの位置情報と距離差L1とから図8の実線で示す双曲線の方程式を求め、地点B,Cの位置情報と距離差L2とから図8の点線で示す双曲線の方程式を求め、地点C,Dの位置情報と距離差L3とから図8の一点鎖線で示す双曲線の方程式を求め、3つの方程式から3つの双曲線の交点すなわち地点Xの位置を検出する。 Therefore, the position detection unit 28 obtains the hyperbolic equation shown by the solid line in FIG. 8 from the position information of the points A and B and the distance difference L 1, and FIG. 8 from the position information of the points B and C and the distance difference L 2 . A hyperbolic equation indicated by a dotted line is obtained, and a hyperbolic equation indicated by a one-dot chain line in FIG. 8 is obtained from positional information of the points C and D and the distance difference L 3 . Detect position.

なお、本実施の形態では、逆拡散処理部26の加算器36の出力信号に現れるプラス側のピーク値とマイナス側のピーク値との時間差を計測し、その計測結果を距離差検知に用いる例を説明したが、加算器36の出力信号に現れるプラス側の波形とマイナス側の波形との位相差を計測し、その計測結果を距離差検知に用いるようにしてもよい。
また、位置検出に用いられる距離差の検知には、それぞれ異なる拡散符号PN1,PN2,PN3を用いるが、チップレートはそれぞれ同じであっても、異なっていてもよい。ただし、チップレートが異なる拡散符号を用いる場合には、後述する移動局60のように、チップレートの変化に対応できる構成(図12における分周器63)を設ける必要がある。
In this embodiment, an example in which a time difference between a positive peak value and a negative peak value appearing in the output signal of the adder 36 of the despreading processing unit 26 is measured and the measurement result is used for distance difference detection. However, the phase difference between the plus-side waveform and the minus-side waveform appearing in the output signal of the adder 36 may be measured, and the measurement result may be used for distance difference detection.
Further, different spreading codes PN1, PN2, and PN3 are used to detect the distance difference used for position detection, but the chip rates may be the same or different. However, when using spreading codes having different chip rates, it is necessary to provide a configuration (frequency divider 63 in FIG. 12) that can cope with a change in chip rate, as in a mobile station 60 described later.

[第2の実施の形態]
図9は、本発明の第2の実施の形態に係る位置検出システムの全体構成を示すブロック図である。この図では、図1と同一の構成要素に対しては、図1と同一符号で示している。
図9に示す位置検出システムは、位置が既知の地点A,B,C,Dにそれぞれ配置された基地局50(50a,50b,50c,50d)と、未知の地点Xにある移動局60とから構成されている。基地局50aと50bとの間はケーブル40aで接続され、基地局50bと50cとの間はケーブル40bで接続され、基地局50cと50dとの間はケーブル40cで接続されている。なお、無線通信により時間同期を行う場合には、ケーブル40a〜40cで接続されていなくてもよい。
[Second Embodiment]
FIG. 9 is a block diagram showing the overall configuration of the position detection system according to the second embodiment of the present invention. In this figure, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
The position detection system shown in FIG. 9 includes a base station 50 (50a, 50b, 50c, 50d) disposed at points A, B, C, and D whose positions are known, and a mobile station 60 at an unknown point X. It is composed of The base stations 50a and 50b are connected by a cable 40a, the base stations 50b and 50c are connected by a cable 40b, and the base stations 50c and 50d are connected by a cable 40c. In addition, when performing time synchronization by radio | wireless communication, it does not need to be connected by cable 40a-40c.

図10は、基地局50の基本構成の一例を示すブロック図である。この図では、図2と同一の構成要素に対しては、図2と同一符号で示している。
図10に示す基地局50は、図2に示した基地局10の構成要素に、サーキュレータ51と、復調器52と、分周器53とを加えるとともに、制御部16に代えて制御部16aを用いたものである。
ここで、サーキュレータ51は、BPF14を通過してきた直接拡散無線信号をアンテナ15へ出力するとともに、アンテナ15で受信された受信信号を復調器52へ出力する回路部である。
FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of a basic configuration of the base station 50. In this figure, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
A base station 50 shown in FIG. 10 adds a circulator 51, a demodulator 52, and a frequency divider 53 to the components of the base station 10 shown in FIG. It is what was used.
Here, the circulator 51 is a circuit unit that outputs the direct spread radio signal that has passed through the BPF 14 to the antenna 15 and outputs the reception signal received by the antenna 15 to the demodulator 52.

復調器52は、サーキュレータ51から入力される受信信号を復調し、制御部16aへ出力する回路部である。後述するように、移動局60からは、基地局10で生成される拡散符号のチップレートを変えるため、チップレート制御信号を変調した信号が送信される。復調器52では、この信号を復調して元のチップレート制御信号を生成し、制御部16aへ出力する。
制御部16aは、図2における制御部16の機能に加えて、復調器52から入力されるチップレート制御信号に基づき、分周器53の分周率1/n(nは整数)を制御する分周制御信号を生成し、分周器53へ出力する機能を有している。
The demodulator 52 is a circuit unit that demodulates the received signal input from the circulator 51 and outputs the demodulated signal to the control unit 16a. As will be described later, the mobile station 60 transmits a signal obtained by modulating the chip rate control signal in order to change the chip rate of the spreading code generated by the base station 10. The demodulator 52 demodulates this signal to generate the original chip rate control signal and outputs it to the control unit 16a.
In addition to the function of the control unit 16 in FIG. 2, the control unit 16a controls the frequency division ratio 1 / n (n is an integer) of the frequency divider 53 based on the chip rate control signal input from the demodulator 52. It has a function of generating a frequency division control signal and outputting it to the frequency divider 53.

分周器53は、分周率1/nが可変の可変分周器であり、分周制御信号によって設定される分周率1/nで第1のクロックf1を分周して第3のクロックf3を生成し、拡散符号発生器12aへ出力する。よって、分周器53の分周率1/nの変化に応じて、クロックf3の周波数が変化する。拡散符号発生器12aでは、クロックf3に同期して拡散符号が生成されるので、クロックf3の周波数変化に応じて、拡散符号のチップレートおよびチップ幅が変化する。例えば、分周器53の分周率を1/2にし、クロックf3の周波数をクロックf1の周波数の1/2にすることにより、拡散符号のチップレートが1/2になり、チップ幅が2倍になる。   The frequency divider 53 is a variable frequency divider having a variable frequency division ratio 1 / n, and divides the first clock f1 by the frequency division ratio 1 / n set by the frequency division control signal to generate a third frequency. A clock f3 is generated and output to the spread code generator 12a. Therefore, the frequency of the clock f3 changes according to the change of the division ratio 1 / n of the frequency divider 53. Since the spread code generator 12a generates a spread code in synchronization with the clock f3, the chip rate and the chip width of the spread code change according to the frequency change of the clock f3. For example, by dividing the frequency dividing ratio of the frequency divider 53 by 1/2 and the frequency of the clock f3 by 1/2 of the frequency of the clock f1, the chip rate of the spread code becomes 1/2 and the chip width becomes 2 Double.

図11は、移動局60の一構成例を示すブロック図である。この図では、図3と同一の構成要素に対しては、図3と同一符号で示している。
図11に示す基地局60は、図3に示した移動局20の構成要素に、変調器61と、サーキュレータ62とを加えるとともに、逆拡散処理部26および位置検出部28に代えて逆拡散処理部26aおよび位置検出部28aを用いたものである。
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration example of the mobile station 60. In this figure, the same components as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
A base station 60 shown in FIG. 11 adds a modulator 61 and a circulator 62 to the components of the mobile station 20 shown in FIG. 3 and despreading processing instead of the despreading processing unit 26 and the position detection unit 28. The unit 26a and the position detection unit 28a are used.

ここで、位置検出部28aは、逆拡散処理の処理結果およびその処理で用いられた拡散符号の種類を示す信号に基づき、記憶部27に記憶されている情報を参照し、基地局50a〜50dの位置を基準にした移動局60の位置を検出する機能を有する点で、図3における位置検出部28aと同様である。ただし、この機能を実現するアルゴリズムに、図3における位置検出部28と異なる部分がある。また、基地局10で生成される拡散符号のチップレートを制御するチップレート制御信号を基地局10へ送信するために、チップレート制御信号を変調器61へ出力する。
変調器61は、位置検出部28aから入力されるチップレート制御信号を変調し、サーキュレータ62へ出力する回路部である。
サーキュレータ62は、変調器61から入力される信号をアンテナ21へ出力するとともに、アンテナ21で受信された受信信号をBPF22へ出力する回路部である。
Here, the position detection unit 28a refers to the information stored in the storage unit 27 based on the processing result of the despreading process and the signal indicating the type of spreading code used in the process, and the base stations 50a to 50d. 3 is the same as the position detector 28a in FIG. 3 in that it has a function of detecting the position of the mobile station 60 with reference to the position of. However, an algorithm for realizing this function has a part different from the position detection unit 28 in FIG. In addition, the chip rate control signal is output to the modulator 61 in order to transmit a chip rate control signal for controlling the chip rate of the spreading code generated by the base station 10 to the base station 10.
The modulator 61 is a circuit unit that modulates the chip rate control signal input from the position detection unit 28 a and outputs the modulated chip rate control signal to the circulator 62.
The circulator 62 is a circuit unit that outputs a signal input from the modulator 61 to the antenna 21 and outputs a reception signal received by the antenna 21 to the BPF 22.

逆拡散処理部26aは、例えば図12に示すように、図4に示した逆拡散処理部26の構成要素に、分周器63を加えたものである。なお、図12では、図4と同一の構成要素に対しては、図4と同一符号で示している。
分周器63は、分周率1/n(nは整数)が可変の可変分周器であり、分周制御信号によって設定される分周率1/nで第1のクロックf1を分周して第3のクロックf3を生成し、サンプルホールド制御回路31およびフリップフロップ回路32a〜32fへ出力する。分周制御信号は、位置検出部28aから入力される信号であり、分周後のクロックf3の周波数が、基地局10で生成される拡散符号のチップレートと同じになるように、分周器63の分周率1/nを制御する。例えば、基地局10で生成される拡散符号のチップレートを1/2にした場合には、分周器63の分周率を1/2にし、分周後のクロックf3の周波数を1/2にする。これにより、基地局10で生成される拡散符号のチップレートの変化にあわせた逆拡散処理が可能となる。
For example, as shown in FIG. 12, the despreading processing unit 26a is obtained by adding a frequency divider 63 to the components of the despreading processing unit 26 shown in FIG. In FIG. 12, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
The frequency divider 63 is a variable frequency divider having a variable frequency division ratio 1 / n (n is an integer), and divides the first clock f1 by the frequency division ratio 1 / n set by the frequency division control signal. Then, the third clock f3 is generated and output to the sample hold control circuit 31 and the flip-flop circuits 32a to 32f. The frequency division control signal is a signal input from the position detection unit 28a, and a frequency divider is used so that the frequency of the frequency-divided clock f3 is the same as the chip rate of the spread code generated by the base station 10. The frequency division ratio 1 / n of 63 is controlled. For example, when the chip rate of the spreading code generated by the base station 10 is halved, the frequency dividing rate of the frequency divider 63 is halved and the frequency of the divided clock f3 is halved. To. Thereby, the despreading process according to the change of the chip rate of the spreading code generated in the base station 10 becomes possible.

次に、図13および図15を参照し、上述した基地局50a〜50dおよび移動局60からなるシステムを利用した位置検出方法について説明する。図13および図15は、この位置検出方法を説明するための図である。
まず、次のようにして、地点A−X間の距離と地点B−X間の距離との距離差L1を検知する。
Next, with reference to FIG. 13 and FIG. 15, a position detection method using the system including the base stations 50 a to 50 d and the mobile station 60 described above will be described. FIG. 13 and FIG. 15 are diagrams for explaining this position detection method.
First, the distance difference L 1 between the distance between the points A and X and the distance between the points BX is detected as follows.

地点A,Bにそれぞれ配置された基地局50a,50bで生成される拡散符号PN1のチップレートを設定する。具体的には、地点Xにある移動局60において、拡散符号PN1のチップレートを低周波数に制御するチップレート制御信号を位置検出部28aで生成し、送信する。このチップレート制御信号を受信した基地局50a,50bのそれぞれでは、チップレート制御信号に基づき、制御部16aによって分周器53の分周率を1/n1という小さい値に設定する(すなわち、n1を大きい値に設定する)。この結果、第1のクロックf1が1/n1に分周され、低周波数の第3のクロックf3が拡散符号発生器12aへ出力される。これにより、クロックf3と同じ低周波数に拡散符号PN1のチップレートが設定される。この際、拡散符号PN1のチップ幅は大きくなる。 The chip rate of the spread code PN1 generated by the base stations 50a and 50b arranged at the points A and B is set. Specifically, in the mobile station 60 at the point X, the position detection unit 28a generates and transmits a chip rate control signal for controlling the chip rate of the spreading code PN1 to a low frequency. In each of the base stations 50a and 50b that have received this chip rate control signal, the control unit 16a sets the frequency division ratio of the frequency divider 53 to a small value of 1 / n 1 based on the chip rate control signal (ie, n 1 is set to a large value). As a result, the first clock f1 is peripheral 1 binary 1 / n, the third clock f3 low frequency is outputted to the spread code generator 12a. As a result, the chip rate of the spread code PN1 is set to the same low frequency as the clock f3. At this time, the chip width of the spread code PN1 increases.

一方、移動局60においては、位置検出部28aによって、逆拡散処理部26aの分周器63の分周率を、上記基地局50a,50bの分周器53の分周率と同じ1/n1に設定する。この結果、第1のクロックf1が1/n1に分周され、基地局50a,50bで生成される拡散符号PN1のチップレートと同じ周波数の第3のクロックf3が生成され、受信された直接拡散無線信号のサンプル保持に用いられる。これにより、拡散符号PN1のチップレートでの逆拡散処理が可能となる。 On the other hand, in the mobile station 60, the position detection unit 28a causes the frequency division rate of the frequency divider 63 of the despreading processing unit 26a to be the same as the frequency division rate of the frequency divider 53 of the base stations 50a and 50b. Set to 1 . As a result, the first clock f1 is peripheral 1 binary 1 / n, the base station 50a, the third clock f3 the same frequency as the chip rate of the spreading code PN1 generated by 50b are generated, directly received Used to hold samples of spread radio signals. Thereby, the despreading process at the chip rate of the spread code PN1 can be performed.

この状態で、図13(a)に示すように、基地局50a,50bのそれぞれで、同一の拡散符号PN1を用い時間同期を行ってデータ1,−1の直接拡散無線信号を生成し、アンテナ15から送信する(PN1,−PN1と図示)。この際の基地局50a,50bの動作は、第1の実施の形態と同じである。   In this state, as shown in FIG. 13 (a), each of the base stations 50a and 50b performs time synchronization using the same spreading code PN1 to generate a direct spread radio signal of data 1 and -1, and an antenna. 15 (illustrated as PN1, -PN1). The operations of the base stations 50a and 50b at this time are the same as those in the first embodiment.

基地局50a,50bのそれぞれから送信されるデータ1,−1の直接拡散無線信号は、移動局60で受信される。移動局60では、受信された直接拡散無線信号を、逆拡散処理部26aで逆拡散処理する。拡散符号PN1を用いて逆拡散処理すると、直接拡散無線信号と拡散符号PN1とが同期し、加算器36の出力信号にピーク値が現れる。ただし、拡散符号PN1のチップ幅がデータ1,−1の直接拡散無線信号の伝搬時間差よりも大きい場合には、両信号の逆拡散処理結果が重畳され、プラス側またはマイナス側の片側のみにピーク値が現れる。図15(a)には、プラス側のみにピーク値が現れる例を示している。   Direct spread radio signals of data 1 and −1 transmitted from the base stations 50 a and 50 b are received by the mobile station 60. In the mobile station 60, the received direct spread radio signal is despread by the despreading processing unit 26a. When the despreading process is performed using the spread code PN1, the direct spread radio signal and the spread code PN1 are synchronized, and a peak value appears in the output signal of the adder 36. However, when the chip width of the spread code PN1 is larger than the propagation time difference between the direct spread radio signals of the data 1 and -1, the despread processing results of both signals are superimposed and peak only on one side of the plus side or the minus side. The value appears. FIG. 15A shows an example in which a peak value appears only on the plus side.

逆拡散処理部26のピーク検出器37からは、加算器36の出力信号にピーク値が現れたときに、そのピーク値がプラス側に現れたかマイナス側に現れたかが区別されたピーク検出信号が位置検出部28aへ出力される。図15(a)の例では、プラスピーク検出信号のみが出力される。このように、片側のピーク検出信号のみが出力されると、位置検出部28aでは、拡散符号PN1のチップレートを2倍にするチップレート制御信号を生成し、アンテナ21から送信する。また、2倍にしたチップレートでの逆拡散処理が可能となるように、位置検出部28aによって、逆拡散処理部26aの分周器63を制御する。   From the peak detector 37 of the despreading processing unit 26, when a peak value appears in the output signal of the adder 36, a peak detection signal that distinguishes whether the peak value appears on the plus side or the minus side is located. It is output to the detector 28a. In the example of FIG. 15A, only the plus peak detection signal is output. Thus, when only the peak detection signal on one side is output, the position detection unit 28a generates a chip rate control signal for doubling the chip rate of the spread code PN1, and transmits it from the antenna 21. Further, the frequency detector 63 of the despreading processing unit 26a is controlled by the position detection unit 28a so that the despreading processing at the doubled chip rate is possible.

上記チップレート制御信号を受信した基地局50a,50bのそれぞれでは、拡散符号PN1のチップレートを2倍に再設定する。これにより、拡散符号のチップ幅は1/2になる。なお、具体的な設定手順は、チップレートを最初に設定したときの手順と同様である。
この状態で、基地局50a,50bのそれぞれで生成したデータ1,−1の直接拡散無線信号を送信し、これらの信号を移動局60で受信し、逆拡散処理する。その結果、図15(b)に示すように、加算器36の出力信号にピーク値が片側のみに現れる場合には、再び拡散符号PN1のチップレートを2倍にし、チップ幅を1/2にする。
In each of the base stations 50a and 50b that have received the chip rate control signal, the chip rate of the spreading code PN1 is reset to double. As a result, the chip width of the spread code is halved. The specific setting procedure is the same as the procedure when the chip rate is initially set.
In this state, direct spread radio signals of data 1 and −1 generated by the base stations 50 a and 50 b are transmitted, and these signals are received by the mobile station 60 and despread. As a result, as shown in FIG. 15B, when the peak value appears only on one side in the output signal of the adder 36, the chip rate of the spread code PN1 is doubled again and the chip width is halved. To do.

このように、拡散符号PN1のチップレートを徐々に大きくしてゆき、拡散符号PN1のチップ幅がデータ1,−1の直接拡散無線信号の伝搬時間差よりも小さくなると、図15(c)に示すように、加算器36の出力信号のピーク値がプラス側とマイナス側の両側に現れる。このピーク値が両側に出現したときのチップ幅を両信号の伝搬時間差とみなすことができる。   In this way, when the chip rate of the spread code PN1 is gradually increased and the chip width of the spread code PN1 becomes smaller than the propagation time difference of the direct spread radio signals of data 1 and -1, the result is shown in FIG. Thus, the peak value of the output signal of the adder 36 appears on both the positive side and the negative side. The chip width when the peak value appears on both sides can be regarded as the propagation time difference between the two signals.

位置検出部28aでは、逆拡散処理部26のピーク検出器37から両側のピーク検出信号が入力されると、そのときの拡散符号PN1のチップ幅に電波の伝搬速度を乗算し、両信号の伝搬距離差L1を求める。
さらに、第1の実施の形態と同様にして、直接拡散無線信号を送信しているのが基地局10a,10bであること、および、基地局10a,10bの所在地すなわち地点A,Bの位置情報を知ることにより、A−X間の距離とB−X間の距離との距離差がL1であることが分かる。
なお、拡散符号PN1のチップレートを最大にしても、加算器36の出力信号のピーク値が片側のみにしか現れない場合には、A−X間の距離とB−X間の距離との距離差が0、すなわち地点Xが地点A,Bのそれぞれから等距離にあるものとする。
In the position detection unit 28a, when the peak detection signals on both sides are input from the peak detector 37 of the despreading processing unit 26, the chip width of the spread code PN1 at that time is multiplied by the propagation speed of the radio wave to propagate both signals. determine the distance difference L 1.
Further, as in the first embodiment, it is the base stations 10a and 10b that transmit the direct spread radio signal, and the locations of the base stations 10a and 10b, that is, the location information of the points A and B. knowing, it is understood the distance difference between the distance between the distance and the B-X between a-X is L 1.
If the peak value of the output signal of the adder 36 appears only on one side even when the chip rate of the spread code PN1 is maximized, the distance between the distance between AX and the distance between BX It is assumed that the difference is 0, that is, the point X is equidistant from each of the points A and B.

次いで、地点B−X間の距離と地点C−X間の距離との距離差L2を、拡散符号PN1とは異なる拡散符号PN2を用いて同様に検知する。また、地点C−X間の距離と地点D−X間の距離との距離差L3を、拡散符号PN1,PN2とは異なる拡散符号PN3を用いて同様に検知する。
次いで、第1の実施の形態と同様にして、上述した距離差L1〜L3の検知結果から、移動局20がある地点Xの位置を検出する。
Then, the distance difference L 2 and the distance between the distance and the point C-X between points B-X, to detect in a similar manner using different spreading codes PN2 the spreading code PN1. The distance difference L 3 and the distance between the distance and the point D-X between points C-X, to detect in a similar manner using different spreading codes PN3 the spreading codes PN1, PN2.
Next, in the same manner as in the first embodiment, the position of the point X where the mobile station 20 is located is detected from the detection results of the distance differences L 1 to L 3 described above.

以上の実施の形態では、直接拡散無線信号を逆拡散処理する際に、直接拡散無線信号の拡散符号を同期検出する必要がないので、拡散符号のチップ幅を大幅に短くすることができる。このため、距離差を高精度で検知することができる。また、位置が既知の地点と位置が未知の地点との距離が短い場合でも、距離差の検知が可能となる。
また、上述した距離差検知の結果を用いて位置が未知の地点の位置を検出することにより、従来よりも位置の検出精度を高めることができる。また、屋内等の比較的狭い範囲内における位置検出も可能となる。
In the above embodiment, when the direct spread radio signal is subjected to the despreading process, it is not necessary to synchronously detect the spread code of the direct spread radio signal, so that the chip width of the spread code can be significantly shortened. For this reason, the distance difference can be detected with high accuracy. In addition, even when the distance between the known position and the unknown position is short, the distance difference can be detected.
In addition, by detecting the position of a point whose position is unknown using the result of the distance difference detection described above, the position detection accuracy can be improved as compared with the conventional case. Also, position detection within a relatively narrow range such as indoors is possible.

また、以上の実施の形態の形態では、移動局20(60)がある地点Xの位置を検出する位置検出部28(28a)を移動局20(60)に設けた例を示したが、位置検出部を基地局10(50)に設けてもよい。この場合には、逆拡散処理の処理結果およびその処理で用いられた拡散符号PNの種類を示す信号を、移動局20(60)から基地局10(50)へ送信する構成にすればよい。   In the above embodiment, the mobile station 20 (60) is provided with the position detection unit 28 (28a) that detects the position of the point X. The detection unit may be provided in the base station 10 (50). In this case, the signal indicating the result of the despreading process and the type of the spread code PN used in the process may be transmitted from the mobile station 20 (60) to the base station 10 (50).

また、移動局20(60)がある地点Xの位置検出の際に、基地局10a,10b(50a,50b)、基地局10b,10c(50b,50c)、基地局10c,10d(50c,50d)をそれぞれ対にした距離差検知を行う例を示したが、基地局10a,10b(50a,50b)、基地局10b,10c(50b,50c)、基地局10c,10a(50c,50a)をそれぞれ対にした距離差検知を行なうようにしてもよい。この場合、基地局10a(50a)には、拡散符号PN3を用いてデータ−1の直接拡散無線信号を生成する構成が必要となる。
また、位置検出には、原則として3対以上の基地局を用いた距離差検知が必要である。しかし、距離差検知によって得られる2つの双曲線が接する場合には、2対の基地局を用いた距離差検知のみで位置検出を行うことができる。
Further, when detecting the position of the point X where the mobile station 20 (60) is located, the base stations 10a and 10b (50a and 50b), the base stations 10b and 10c (50b and 50c), and the base stations 10c and 10d (50c and 50d). ) Is shown as an example in which distance difference detection is performed in pairs, but the base stations 10a and 10b (50a and 50b), the base stations 10b and 10c (50b and 50c), and the base stations 10c and 10a (50c and 50a) are shown. You may make it perform the distance difference detection which made each pair. In this case, the base station 10a (50a) needs to be configured to generate a direct spread radio signal of data-1 using the spread code PN3.
For position detection, in principle, distance difference detection using three or more pairs of base stations is necessary. However, when two hyperbolas obtained by distance difference detection are in contact, position detection can be performed only by distance difference detection using two pairs of base stations.

本発明は、屋外における距離差検知および位置検出だけでなく、屋内における距離差検知および位置検出にも適用できる。屋内における位置検出は、倉庫内での荷物探しや、屋内施設での人探しなどに利用できる。また、美術館やデパートなどで、客が歩く経路の統計データの取得にも利用できる。   The present invention can be applied not only to distance difference detection and position detection outdoors, but also to distance difference detection and position detection indoors. Indoor position detection can be used to search for luggage in a warehouse or to search for people in an indoor facility. It can also be used to obtain statistical data on the routes that customers walk in museums and department stores.

第1の実施の形態に係る位置検出システムの全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the position detection system which concerns on 1st Embodiment. 基地局の基本構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the basic composition of a base station. 移動局の一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of 1 structure of a mobile station. 逆拡散処理部の一例である非同期型逆拡散復調器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the asynchronous despreading demodulator which is an example of a despreading process part. 第1の実施の形態に係る位置検出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position detection method which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る位置検出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position detection method which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る位置検出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position detection method which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係る位置検出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position detection method which concerns on 1st Embodiment.

第2の実施の形態に係る位置検出システムの全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the position detection system which concerns on 2nd Embodiment. 基地局の基本構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the basic composition of a base station. 移動局の一構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of 1 structure of a mobile station. 逆拡散処理部の一例である非同期型逆拡散復調器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the asynchronous despreading demodulator which is an example of a despreading process part. 第2の実施の形態に係る位置検出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position detection method which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る位置検出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position detection method which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施の形態に係る位置検出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position detection method which concerns on 2nd Embodiment.

従来の位置検出方法に用いられる測距システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the ranging system used for the conventional position detection method. 基地局における送信信号の拡散符号と受信信号の拡散符号との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the spreading code of the transmission signal in a base station, and the spreading code of a received signal. 従来の位置検出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional position detection method.

符号の説明Explanation of symbols

10,10a〜10d,50,50a〜50d…基地局、11…キャリア信号生成部、12…拡散処理部、12a…拡散符号発生器、12b…ミキサ、13…電力増幅器(PA)、14…バンドパスフィルタ(BPF)、15…アンテナ、16,16a…制御部、20,60…移動局、21…アンテナ、22…バンドパスフィルタ(BPF)、23…ローノイズアンプ(LNA)、24…発振器、25…周波数変換部、26,26a…逆拡散処理部、27…記憶部、28,28a…位置検出部、31…サンプルホールド制御回路(S/H制御回路)、32a〜32f…フリップフロップ回路(FF)、33a〜33g…サンプルホールド回路(S/H)、34…拡散符号発生器、35a〜35g…乗算器、36…加算器、37…ピーク検出器、40,40a〜40c…ケーブル、51…サーキュレータ、52…復調器、53…分周器、61…変調器、62…サーキュレータ、63…分周器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10a-10d, 50, 50a-50d ... Base station, 11 ... Carrier signal generation part, 12 ... Spreading processing part, 12a ... Spreading code generator, 12b ... Mixer, 13 ... Power amplifier (PA), 14 ... Band Path filter (BPF), 15 ... antenna, 16, 16a ... control unit, 20,60 ... mobile station, 21 ... antenna, 22 ... band pass filter (BPF), 23 ... low noise amplifier (LNA), 24 ... oscillator, 25 ... frequency conversion unit, 26, 26a ... despreading processing unit, 27 ... storage unit, 28, 28a ... position detection unit, 31 ... sample hold control circuit (S / H control circuit), 32a to 32f ... flip-flop circuit (FF) ), 33a to 33g ... sample hold circuit (S / H), 34 ... spread code generator, 35a to 35g ... multiplier, 36 ... adder, 37 ... peak detector 40,40A~40c ... cable, 51 ... circulator, 52 ... demodulator, 53 ... divider, 61 ... modulator, 62 ... circulator, 63 ... divider.

Claims (12)

同一の拡散符号を用いてキャリア信号を拡散処理することにより生成された互いに極性が異なる拡散無線信号を第1の地点および第2の地点のそれぞれから同期して送信する第1のステップと、
前記拡散無線信号を第3の地点において受信する第2のステップと、
受信された前記拡散無線信号を逆拡散処理する第3のステップと、
逆拡散処理の結果に基づき、前記第1の地点および前記第2の地点のそれぞれから前記第3の地点までの距離の差を検知する第4のステップと
を備えたことを特徴とする距離差検知方法。
A first step of transmitting spread radio signals having different polarities generated by spreading the carrier signal using the same spreading code in synchronization with each other from the first point and the second point;
A second step of receiving the spread radio signal at a third point;
A third step of despreading the received spread radio signal;
And a fourth step of detecting a difference in distance from each of the first point and the second point to the third point based on a result of the despreading process. Detection method.
請求項1に記載された距離差検知方法において、
前記第4のステップでは、逆拡散処理により得られた信号の波形に基づき前記距離の差を検知することを特徴とする距離差検知方法。
The distance difference detection method according to claim 1,
In the fourth step, the distance difference detection method is characterized in that the distance difference is detected based on a waveform of a signal obtained by despreading processing.
請求項2に記載された距離差検知方法において、
前記第4のステップでは、逆拡散処理により得られた信号のプラス側波形とマイナス側波形との時間差に基づき前記距離の差を検知することを特徴とする距離差検知方法。
In the distance difference detection method according to claim 2,
In the fourth step, the difference in distance is detected based on a time difference between a plus-side waveform and a minus-side waveform of a signal obtained by the despreading process.
請求項2に記載された距離差検知方法において、
前記第1のステップでは、前記拡散符号のチップ幅を変化させながら前記拡散無線信号を生成し、
前記第4のステップでは、逆拡散処理により得られた信号にプラス側波形とマイナス側波形とが同時に出現する際の前記チップ幅に基づき前記距離の差を検知する
ことを特徴とする距離差検知方法。
In the distance difference detection method according to claim 2,
In the first step, the spread radio signal is generated while changing a chip width of the spread code,
In the fourth step, the difference in distance is detected based on the chip width when a plus-side waveform and a minus-side waveform appear simultaneously in the signal obtained by the despreading process. Method.
同一の拡散符号を用いてキャリア信号を拡散処理することにより生成された互いに極性が異なる拡散無線信号のそれぞれを同期して送信する一対の基地局と、
受信された前記拡散無線信号を逆拡散処理する移動局と、
逆拡散処理の結果に基づき、前記基地局のそれぞれから前記移動局までの距離の差を検知する距離差検知器と
を備えたことを特徴とする距離差検知システム。
A pair of base stations that transmit in synchronization each of the spread radio signals of different polarities generated by spreading the carrier signal using the same spreading code;
A mobile station that despreads the received spread radio signal;
A distance difference detection system comprising: a distance difference detector that detects a difference in distance from each of the base stations to the mobile station based on a result of the despreading process.
請求項5に記載された距離差検知システムにおいて、
前記距離差検知器は、逆拡散処理により得られた信号の波形に基づき前記距離の差を検知することを特徴とする距離差検知システム。
In the distance difference detection system according to claim 5,
The distance difference detector detects the difference in distance based on a waveform of a signal obtained by a despreading process.
請求項6に記載された距離差検知システムにおいて、
前記距離差検知器は、逆拡散処理により得られた信号のプラス側波形とマイナス側波形との時間差に基づき前記距離の差を検知することを特徴とする距離差検知システム。
The distance difference detection system according to claim 6,
The distance difference detector detects the difference in distance based on a time difference between a plus-side waveform and a minus-side waveform of a signal obtained by despreading processing.
請求項6に記載された距離差検知システムにおいて、
前記基地局のそれぞれは、前記拡散符号のチップ幅を変化させながら前記拡散無線信号を生成し、
前記距離差検知器は、逆拡散処理により得られた信号にプラス側波形とマイナス側波形とが同時に出現する際の前記チップ幅に基づき前記距離の差を検知する
ことを特徴とする距離差検知システム。
The distance difference detection system according to claim 6,
Each of the base stations generates the spread radio signal while changing the chip width of the spread code,
The distance difference detector detects the difference in distance based on the chip width when a positive waveform and a negative waveform appear simultaneously in a signal obtained by despreading processing. system.
位置が既知の少なくとも3地点からそれぞれ異なる組み合わせの2地点を複数対選択し、それぞれの対の一方の地点を第1の地点、他方の地点を第2の地点とし、請求項1〜4のいずれか1項に記載された距離差検知方法を用い、それぞれの対において、前記第1の地点および前記第2の地点のそれぞれから位置が未知の第3の地点までの距離の差を検知することにより、前記第3の地点の位置を検出することを特徴とする位置検出方法。5. A plurality of pairs of two different combinations selected from at least three points whose positions are known, one point of each pair being a first point and the other point being a second point, Or detecting a difference in distance from each of the first point and the second point to a third point whose position is unknown in each pair. To detect the position of the third point. 請求項9に記載された位置検出方法において、
それぞれの対における前記距離の差の検知に、異なる拡散符号を用いることを特徴とする位置検出方法。
The position detection method according to claim 9, wherein
A position detection method, wherein different spreading codes are used to detect the difference in distance in each pair.
それぞれ同一の拡散符号を用いてキャリア信号を拡散処理することにより生成された互いに極性が異なる拡散無線信号のそれぞれを同期して送信する複数対の基地局と、A plurality of pairs of base stations that transmit each of the spread radio signals having different polarities generated by spreading the carrier signal using the same spreading code,
受信された前記拡散無線信号を逆拡散処理する移動局と、A mobile station that despreads the received spread radio signal;
逆拡散処理の結果に基づき、前記基地局の対ごとに前記基地局のそれぞれから前記移動局までの距離の差を検知することにより、前記基地局の位置を基準にした前記移動局の位置を検出する位置検出器とBased on the result of the despreading process, by detecting the difference in distance from each of the base stations to the mobile station for each pair of the base stations, the position of the mobile station with respect to the position of the base station is determined. With position detector to detect
を備えたことを特徴とする位置検知システム。A position detection system characterized by comprising:
請求項11に記載された位置検出システムにおいて、
前記基地局は、前記基地局の対ごとに、それぞれ異なる拡散符号を用いて拡散処理し、
前記移動局は、前記基地局により用いられる複数の拡散符号を用いて逆拡散処理し、
前記位置検出器は、逆拡散処理に用いられた拡散符号に基づき前記距離の差を検知する
ことを特徴とする位置検出システム。
The position detection system according to claim 11, wherein
The base station performs spreading processing using a different spreading code for each pair of base stations,
The mobile station performs despreading processing using a plurality of spreading codes used by the base station,
The position detector detects the difference in distance based on a spreading code used for despreading processing.
A position detection system characterized by that.
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