JP4427886B2 - 測位システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、CDMA(Code Division Multiple Access )方式の携帯電話システムを利用した測位システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
CDMA方式の携帯電話システム(IS−95,CDMA2000)では、システム全体が同期しており、基地局と移動局との間では、スペクトラム拡散で通信が行われている。このため、基地局と移動局との間の到来波の到達時間を正確に計測することができる。基地局と移動局との間の到来波の到達時間を計測できれば、基地局は固定局であり、その位置は分かっているので、移動局の位置を測位することが可能である。
【0003】
つまり、基地局からは、常に、同期をとるためにパイロット信号が送信されている。移動局は、各基地局から送信されているパイロット信号を定期的に受信している。移動局では、受信されたパイロット信号に同期が合わされ、メッセージの受信が行われる。各基地局からは、移動局に向けて、時刻情報を含むメッセージが送られる。移動局では、各基地局からのメッセージが受信される。このメッセージにより、各基地局から移動局までの到来波の到来時間が算出できる。各基地局の位置は分かっているので、各基地局から移動局までの到来波の到来時間が分かれば、各基地局からの到来波の到来時間を使って、移動局の位置を求めることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このように、CDMA方式の携帯電話システムでは、各基地局からの到来波の到来時間を計測して、移動局の位置を測位することができる。
【0005】
ところが、CDMA方式の携帯電話システムでは、簡易基地局を設けて、擬似的に回線容量を増加させることができる。簡易基地局は、基地局からケーブルを介して送られてきた信号をそのまま送信している。このため、移動局の位置を測位するのに簡易基地局からの信号が含まれていると、大きな測定誤差が生じる。
【0006】
つまり、簡易基地局では、基地局からの信号がそのまま伝送されるため、簡易基地局から送信されるメッセージは基地局から送られるメッセージと同じになる。このため、簡易基地局からの到来波は、その簡易基地局に繋がれている基地局の位置からの到来波として処理されてしまう。また、簡易基地局では、基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信しているため、基地局からケーブルを介して信号を伝送して、信号を再送信するまでの伝播時間が生じ、この伝播時間が計測誤差となる。
【0007】
したがって、この発明の目的は、システムに簡易基地局が含められているような場合でも、測位誤差が生じないようにした測位システムを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、各基地局から互いに異なるタイミングオフセットを有するパイロット信号が送信され、移動局で各基地局からのパイロット信号を受信して同期を確立し、各基地局からの到来波の到達時間を計測し、各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、移動局の位置を測位するようにした測位システムにおいて、
パイロット信号のタイミングオフセットが所定の範囲内にあるか否かを判断する手段と、
パイロット信号のタイミングオフセットが所定の範囲内にないと判断された基地局からの到来波は除いて、各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、移動局の位置を求める手段と
を備えるようにした測位システムである。
【0009】
請求項2の発明は、各基地局から互いに異なるタイミングオフセットを有するパイロット信号が送信され、移動局で各基地局からのパイロット信号を受信して同期を確立し、各基地局からの到来波の到達時間を計測し、各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、移動局の位置を測位するようにした測位システムにおいて、
基地局が他の基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信する基地局である場合には、高周波変調する前のディジタル信号上の加工を加える手段と、
各基地局から送られてくる信号にディジタル信号上の加工が加えられているか否かを判断する手段と、
各基地局から送られてくる信号にディジタル信号上の加工が加えられていると判断された場合には、ディジタル信号上の加工が加えられている基地局からの到来波は除いて、各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、移動局の位置を求める手段と
を備えるようにした測位システムである。
【0010】
請求項3の発明は、各基地局から互いに異なるタイミングオフセットを有するパイロット信号が送信され、移動局で各基地局からのパイロット信号を受信して同期を確立し、各基地局からの到来波の到達時間を計測し、各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、移動局の位置を測位するようにした測位システムにおいて、
基地局が他の基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信する基地局である場合には、他の基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信する基地局があることを示すメッセージを送信する手段と、
他の基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信する基地局があることを示すメッセージを受信した場合には、メッセージで示された他の基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信する基地局からの到来波は除いて、各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、移動局の位置を求める手段と
を備えるようにした測位システムである。
【0012】
請求項4の発明は、各基地局から互いに異なるタイミングオフセットを有するパイロット信号が送信され、移動局で各基地局からのパイロット信号を受信して同期を確立し、各基地局からの到来波の到達時間を計測し、各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、移動局の位置を測位するようにした測位システムにおいて、
基地局が他の基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信する基地局である場合には、伝播路を経過することにより発生する遅延時間情報をメッセージとして送る手段と、
伝播路を経過することにより発生する遅延時間情報を受信したら、伝播路を経過することにより発生する遅延時間情報を使って測位補正をする手段と
を備えるようにした測位システムである。
【0013】
請求項5の発明は、各基地局から互いに異なるタイミングオフセットを有するパイロット信号が送信され、移動局で各基地局からのパイロット信号を受信して同期を確立し、各基地局からの到来波の到達時間を計測し、各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、移動局の位置を測位するようにした測位システムにおいて、
基地局が他の基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信する基地局である場合には、決められたチャンネルで送信を行い、
各基地局から送られてくる信号に決められたチャンネルで送信されているものがあるか否かを判断する手段と、
各基地局から送られてくる信号に決められたチャンネルで送信されているものがある場合には、決められたチャンネルで送信を行っている基地局からの到来波は除いて、各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、移動局の位置を求める手段と
を備えるようにした測位システムである。
【0014】
請求項1の発明によれば、一定間隔毎のタイミングオフセットのパイロット信号をサーチすることで、簡易基地局からの信号は除き、基地局からの信号のみを使って、移動局の位置を測位することができる。
【0015】
請求項2の発明によれば、ディジタル拡散後のパイロット信号のビットに情報を挿入することで、簡易基地局からの信号であるか否かを識別でき、簡易基地局からの信号は除き、基地局からの信号のみを使って、移動局の位置を測位することができる。
【0016】
請求項3の発明によれば、簡易基地局があることを示すメッセージを送信することで、簡易基地局からの信号であるか否かを識別でき、簡易基地局からの信号は除き、基地局からの信号のみを使って、移動局の位置を測位することができる。
【0018】
請求項4の発明によれば、遅延時間をメッセージで送信することで、簡易基地局からの信号である場合には、求められた位置を補正して、正しい移動局の位置を測位することができる。
【0019】
請求項5の発明によれば、簡易基地局で使う通信チャンネルを別にすることで、簡易基地局からの信号であるか否かを識別でき、簡易基地局からの信号は除き、基地局からの信号のみを使って、移動局の位置を測位することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。この発明は、CDMA方式の携帯電話システムを使って移動局の位置を測位するような測位システムに用いられる。
【0021】
図1は、CDMA方式の携帯電話システムにおける基地局の送信側の構成を示すものである。図1において、オーディオ信号は、ボコーダ1で圧縮符号化される。オーディオ信号の符号化には、例えば、QCELP(Qualcomm Codeboook Excited Linear Prediction)が用いられる。ボコーダ1の出力が畳み込み符号化回路2に供給される。また、各種のディジタルデータが入力端子3から畳み込み符号化回路2に供給される。
【0022】
畳み込み符号化回路2で、送信データの畳み込み符号化が行われる。CDMA方式のデータフォーマットでは、図2に示すように、192ビット(20ms)が1フレームとして処理される。畳み込み符号化回路2には、1フレーム毎にデータが取り込まれ、例えは、拘束長9の畳み込み符号化が行われる。
【0023】
図2A〜図2Eに示すように、CDMA方式のデータフォーマットでは、音声データばかりでなく、音声データ以外のデータを送ることができる。図2Aは音声データのみを送る場合のフォーマットを示し、図2Bは音声と通信プロトコル制御データを送るときのフォーマットを示し、図2Cは音声と音声以外のデータを送るときのフォーマットを示し、図2Dは通信プロトコル制御データのみを送るときのフォーマットを示し、図2Eは音声以外のデータのみを送るときのフォーマットを示す。
【0024】
図2A〜図2Eにおいて、MM(mixed mode)ビットが「0」のときには音声データのみであり、「1」のときには、音声以外のデータや通信プロトコル制御データを含んでいる。BF(burst format)ビットが「0」のときにはdim andburst であり、「1」のときにはblank and burst である。TT(traffic type)ビットが「0」のとき通信プロトコル制御データである。TM(traffic mode)ビットが「00」のときには80ビット分が音声データに割り当られ、87ビット分が通信プロトコル制御データや音声以外のデータに割り当てられる。SOM(start of message)ビットが「0」のときには制御信号は後に続けらず、「1」のときには、後に制御信号が続けられる。F(frame quality indicator )ビットはCRC(cyclic redundancy check )ビットである。T(tail)ビットはフレームの終了を意味する。
【0025】
図1において、畳み込み符号化回路2の出力がインターリーブ回路4に供給される。インターリーブ回路4は、192ビットからなる20msのフレーム毎に、インターリーブ処理を行うものである。インターリーブのメモリは、(16行×24列)であり、列方向に書き込んで、行方向に読み出すことで、インターリーブが行われる。
【0026】
インターリーブ回路4の出力がウォルシュ変調回路5に供給される。ウォルシュコードは直交符号の1つであり、CDMA方式の携帯電話システムでは、このウォルシュコードにより、基地局から移動局へのフォワードリンクのチャンルが設定される。なお、移動局から基地局へのリバースリンクでは、ユーザ固有のPN(Pseudorandom Noise)コードで拡散している。
【0027】
フォワードリンクのチャンルには、パイロットチャンネル、シンクチャンネル、ページングチャンネル、トラフィックチャンネルの4種類がある。これらのチャンネルを設定するために、「0」から「63」までのウォルシュコードが用いられる。パイロットチャンネルにはウォルシュコード「0」が使われ、シンクチャンネルにはウォルシュコード「32」が使われ、ページングチャンネルとしてはウォルシュコード「1」〜「7」が使われる。残りは、トラフィックチャンネルのために使われる。
【0028】
ウォルシュ変調回路5の出力が拡散回路6に供給される。拡散回路6には、PNコード発生回路7から、PN符号が供給される。PN符号発生回路7からは、42ビットのロングコードPN符号が発生される。拡散回路6で、送信信号がロングコードPN符号により拡散され、スクランブルが施される。
【0029】
乗算回路6の出力は、I相とQ相とに分けられて、拡散回路8A及び8Bに供給される。拡散回路8A及び8Bには、PN符号発生回路9A及び9Bから、15ビットのパイロットPN符号が供給される。
【0030】
拡散回路8A及び8Bにより、送信データがPN符号発生回路9A及び9BからのPN符号が拡散される。PN符号発生回路9A及び9Bから発生されるパイロットPN符号は互いに異なっている。そして、パイロットPN符号は、各基地局で共通のものが用いられ、各基地局毎にタイミングオフセットが異なっている。この各基地局毎に固有のタイミングオフセットにより、各基地局が識別される。
【0031】
拡散回路8A及び8Bの出力がFIRフィルタ10A及び10Bを夫々介して、信号合成回路11に供給される。信号合成回路11で、I相の信号とQ相の信号とが合成される。
【0032】
信号合成回路11の出力が高周波回路12に供給される。高周波回路12で、送信信号が所望の搬送波周波数にアップコンバートされ、電力増幅されて、アンテナ15から送信される。
【0033】
このように、CDMA方式の携帯電話システムでは、基地局から移動局へのフォワードリンクでは、パイロットチャンネルと、シンクチャンネルと、ページングチャンネルと、トラフィックチャンネルの4種類のチャンネルが用いられ、フォワードリンクでは、チャンネルは、ウォルシュコードにより設定される。
【0034】
図3Aは、パイロットチャンネルを送信するときの流れを示すものである。パイロットチャンネルでは、データはウォルシュコード「0」で符号化され(ブロックB1)、変調されて(ブロックB2)、出力される。
【0035】
パイロットチャンネルは、ウォルシュコード「0」であるから、PNパイロット符号がそのまま出力される。このパイロットPN符号がパイロット信号として送信される。
【0036】
移動局側では、このパイロットチャンネルで送られてくるパイロット信号を受信し、これにより移動局側で同期の獲得、維持、クロックの再生が行なわれる。そして、パイロット信号として用いられるパイロットPN符号は、全ての基地局で同一とされており、各基地局毎に、パイロット信号の発生タイミングのオフセットが異なっている。このパイロット信号のタイミングオフセットを検出することにより、基地局が識別される。
【0037】
図3Bは、シンクチャンネルを送信するときの流れを示すものである。シンクチャンネルではウォルシュコード「32」が使われる。シンクチャンネルでは、時刻情報やロングコードPN符号に関する情報等のメッセージが畳み込み符号化され(ブロックB11)、シンボルが繰り返され(ブロックB12)、ブロックインターリーブがなされ(ブロックB13)、ウォルシュコード「32」で符号化され(ブロックB54)、変調されて(ブロックB55)、出力される。
【0038】
移動局側では、このシンクチャンネルが受信され、このシングチャンネルを使って、時刻情報やロングコードPN符号の情報を得て、時刻やロングコードが合わせられる。
【0039】
図3Cはページングチャンネルを送信するときの流れを示すものである。ページングチャンネルとしてはウォルシュコード「1」〜「7」が使われる。ページングチャンネルでは、ハンドオフに必要な情報、着信時の端末の呼び出し情報の他、トラフィックチャンネルの割り当て情報のメッセージが畳み込み符号化され(ブロックB21)、シンボルが繰り返され(ブロックB22)、ブロックインターリーブがなされる(ブロックB23)。そして、発生されたロングコードPN符号(ブロックB24)が間引かれ(ブロックB25)、このPN符号により、スクランブルがかけられる(ブロックB26)。そして、ウォルシュコード「p」で符号化され(ブロックB27)、変調されて(ブロックB28)、出力される。
【0040】
移動局では、このページングチャンネルを受信して、ハンドオフに必要な情報、着信時の端末の呼び出し情報の他、トラフィックチャンネルの割り当て情報とが取得される。
【0041】
図3Eはトラフィックチャンネルを送信するときの流れを示すものである。トラフィックチャンネルでは、図2に示したフォーマットに従って、1フレームのデータにFビットが付加され(ブロックB31)、フレームの最後にTビットが付加される(ブロックB32)。そして、このデータが畳み込み符号化され(ブロックB33)、シンボルが繰り返され(ブロックB34)、ブロックインターリーブがなされる(ブロックB35)。そして、発生されたロングコードPN符号(ブロックB36)が間引かれて(ブロックB37、B38)、このPN符号により、スクランブルがかけられる(ブロックB39)。そして、ロングコードでスクランブルされたデータと、パワーコントロールビットとがマルチプレクサで多重化され(ブロックB40)、ウォルシュコード「n」で符号化され(ブロックB41)、変調されて(ブロックB42)、出力される。
【0042】
トラフィックチャンネルは、基地局から移動局への通話用のチャンネルであり、このトラフィックチャンネルで送られてきた音声か再生される。
【0043】
このように、基地局から移動局へのフォワードリンクでは、ウォルシュコードを用いて、チャンネルが設定される。
【0044】
図4は、このような基地局からの信号を受信する移動局側の受信回路の構成を示すものである。
【0045】
図4において、アンテナ21からの受信信号は、高周波復調回路22に供給される。高周波復調回路22で、受信信号がIF信号にダウンコンバートされ、直交検波され、I相の受信信号とQ相の受信信号とが復調される。
【0046】
高周波復調回路22の出力がフィンガ回路23A、23B、23Cに供給されると共に、サーチャ回路24に供給される。
【0047】
サーチャ回路24で、基地局からのパイロットチャンネルで送られてくるパイロット信号が検出され、このパイロット信号との同期がとられる。そして、信号検索回路24からの出力がマイクロプロセッサ31に送られる。
【0048】
パイロット信号のタイミングオフセットは、各基地局毎に異なっており、このタイミングオフセット情報から、各基地局が識別できる。そして、マイクロプロセッサ31は、サーチャ回路24からの情報から、最適なパスのものを選択する。このタイミングオフセット情報に基づいて、フィンガ回路23A、23B、23Cの同期が設定される。
【0049】
フィンガ回路23A、23B、23Cでは、PN符号で拡散された信号の逆拡散や、ウォルシュ変換された信号の逆変換等の復調処理が行われる。また、各フィンガ回路23A、23B、23Cは、それぞれ1つのパイロット信号をトラッキングしており、そのパイロット信号との同期が維持される。
【0050】
フィンガ回路23A、23B、23Cの出力が合成回路25に供給される。合成回路25で、各フィンガ回路23A、23B、23Cの出力の位相が合わされ、各フィンガ回路23A、23B、23Cの出力シンボルが合成される。また、合成回路25の出力に基づいて、送信電力制御がなされる。
【0051】
合成回路25の出力がデインターリーブ回路26に供給される。デインターリーブ回路26の出力がビタビ復号回路27に供給される。ビタビ復号回路27で、軟判定と最尤復号により、エラー訂正処理が行われる。
【0052】
ビタビ復号回路27の出力がボコーダ28に供給される。ボコーダ28で音声信号の伸長処理が行われる。また、ビタビ復号回路27から、メッセージ等のディジタルデータが出力される。このディジタルデータがマイクロプロセッサ31に供給される。
【0053】
移動局では、電源を立ち上げると、先ず、初期化状態となる。初期化状態では、どのシステムでどの周波数を使用するかが決定される。
【0054】
それから、パイロットチャンネルに設定され、各基地局から送られてくるパイロット信号が受信される。
【0055】
前述したように、パイロット信号として送られてくるパイロットPN符号は、各基地局で共通であり、各基地局毎に固有のタイミングオフセットを持っている。このタイミングオフセットにより、基地局が識別される。また、通常、各基地局のタイミングオフセットは、隣接する基地局では、一定の間隔を持って設定される。このため、1つの基地局からのパイロット信号が受信できれば、次に受信てきる基地局のパイロット信号のタイミングオフセットは、予想することができる。
【0056】
パイロット信号が受信されたら、このパイロット信号を使って、PN符号の同期がとられる。それから、シンクチャンルが受信される。このシンクチャンネルを受信することにより、基地局と移動局との間で、時刻情報、ロングコードPN符号のタイミングが獲得される。
【0057】
システムのタイミングの設定が終了したら、アイドル状態に設定される。アイドル状態では、間欠的にページングチャンネルがモニタされる。アイドル状態では、メッセージの受信処理が行なわれる。また、メッセージの送信は、システムアクセス状態に移行して行なわれる。発信や着信の処理は、このようなメッセージのやり取りによるニゴシエーションにより行なわれる。
【0058】
このようなメッセージのやり取りによるニゴシエーションが終了して、通話が行なわれる際には、トラフィックチャンネル制御状態に移行される。トラフィックチャンネル制御状態では、移動局と基地局との間で、トラフィックチャンネルを使って、通信が行なわれる。
【0059】
このようなCDMA方式の携帯電話システムでは、簡易基地局を設けて、擬似的に回線容量を増加させることができる。簡易基地局は、基地局とケーブルを介して接続されており、基地局からケーブルにより伝送されてきた信号を、タイミングオフセットを変更して送信している。
【0060】
簡易基地局は、基地局からの信号を送信しているのであるが、簡易基地局と基地局とでは異なるタイミングオフセットが付けられているため、簡易基地局からの信号と基地局からの信号とは分離することが可能である。
【0061】
このように、簡易基地局を設けることにより、擬似的に基地局が増加されたような電波環境になる。これにより、回線容量を擬似的に増やすことがてきる。
【0062】
このようなCDMA方式の携帯電話システムでは、システム全体が同期しており、基地局と移動局との間では、スペクトラム拡散で通信が行われている。このため、基地局と移動局との間の到来波の到達時間を正確に計測することができる。基地局と移動局との間の到来波の到達時間を計測できれば、基地局は固定局であり、その位置は分かっているので、移動局の位置を測位することが可能である。
【0063】
つまり、図5において、101は移動局、102A、102B、102Cは、基地局である。基地局102A、102B、102Cからは、常に、同期をとるためにパイロット信号が送信されている。各基地局102A、102B、102Cから送信されるパイロット信号は、各局毎に決められたタイミングオフセットを有している。移動局101は、これらの基地局102A、102B、102C、…から送信されているパイロット信号を定期的に受信している。
【0064】
次に、移動局101では、受信されたパイロット信号に同期が合わされ、メッセージの受信が行われる。各基地局102A、102B、102Cからは、移動局101に向けて、時刻情報を含むメッセージが送られる。
【0065】
移動局101では、各基地局102A、102B、102Cからの時刻情報を含むメッセージが受信される。このメッセージにより、各基地局102A、102B、102Cから移動局101までの到来波103A、103B、103Cの到来時間を算出することができる。
【0066】
この場合、基地局102A、102B、102Cの送信時刻又は送信と受信のトータルの時間が分かれば、絶対時間が分かり、それ以外の場合、基地局102A、102B、102Cが全て同期していることを前提に、到来波103A、103B、103Cの時間差が分かる。
【0067】
このように、各基地局102A、102B、102Cからの到来波103A、103B、103Cの到来時間が分かれば、各到来波103A、103B、103Cの到来時間を使って、移動局104の位置を求めることができる。
【0068】
つまり、基地局102A、102B、102Cは固定局であるため、その位置は分かっている。そして、位置の分かっている基地局102A、102B、102を中心として、図5に示すように、到来波時間情報を基に円を描くと、それらの円のクロスポイントが移動局101の位置となる。
【0069】
なお、到来波103A、103B、103Cは伝播遅延であり、必ずしも直線的に到来するとは限らないため、クロスポイントが必ずしも一致するとは限らない。実際の到来波と直接波との誤差分だけ、円半径の誤差となって表れる。
【0070】
移動局101の位置は、到来波103A、103B、103Cの移動局までの到来時間と、基地局102A、102B、102C側の位置が分かれば、計算により求めることができるので、この移動局101の位置は、移動局側101側で求めることも、基地局102A、102B、102C側で求めることも可能である。また、これらの情報をネットワークを使ってサーバに送り、サーバで求めるコト可能である。
【0071】
基地局102A、102B、102C側で移動局101の位置を求める場合には、移動局101で各基地局102A、102B、102Cからの到来波103A、103B、103Cの到来時間が計測され、この到来時間情報が基地局102A、102B、102C側に送られる。基地局102A、102B、102C側で、この到来時間情報と、各基地局102A、102B、102Cの位置情報に基づいて、移動局101の位置が求められる。
【0072】
また、移動局101の位置をサーバで求める場合には、各基地局102A、102B、102Cの位置情報と、各基地局102A、102B、102Cからの到来波103A、103B、103Cの到来時間情報がネットワークを介してサーバ(図示せず)に送られ、これらの情報から、サーバで、移動局101の位置が求められる。
【0073】
移動局101の位置を移動局101側で求める場合には、各基地局102A、102B、102Cの位置情報は、メッセージとして移動局101に送られる。移動局101で、各基地局102A、102B、102Cからの到来波103A、103B、103Cの到来時間が計測される。各基地局102A、102B、102Cの位置情報と、各基地局102A、102B、102Cからの到来波103A、103B、103Cの到来時間情報とから、移動局101側で、移動局101の位置が求められる。
【0074】
ところで、前述したように、CDMA方式の携帯電話システムでは、簡易基地局を設けて、擬似的に回線容量を増加させることができる。ところが、簡易基地局は、基地局からケーブルを介して送られてきた信号をそのまま送信しているため、簡易基地局から送信されるメッセージは基地局から送られるメッセージと同じになる。また、簡易基地局では、基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信しているため、基地局からケーブルを介して信号を伝送して、信号を再送信するまでの伝播時間が生じる。このため、CDMA方式の携帯電話システムで、基地局からの到来波の到達時間を計測して移動局の位置を測位する場合、到来波の中に簡易基地局からの信号が含まれていると、測位計測誤差が生じてしまう。
【0075】
つまり、図6において、簡易基地局102Dは、ケーブル106を介して、基地局102Cに繋がれている。簡易基地局102Dから送信されるメッセージは、基地局102Cから送られるメッセージと同じになる。簡易基地局102Dは、基地局102Cと異なるタイミングオフセットのパイロット信号が送信される。
【0076】
図6では、移動局101の位置を測位する際には、移動局101で、基地局102A、基地局102B、簡易基地局102Dからのパイロット信号が受信され、同期が獲得される。そして、基地局102A、基地局102B、簡易基地局102Dからのメッセージが受信され、基地局102A、基地局102B、簡易基地局102Dからの到来波103A、103B、103Dの到来時間が計測される。この基地局102A、102B、簡易基地局102Dからの到来波103A、103B、103Dの到来時間から、移動局101の位置が求められる。
【0077】
ところが、この場合、簡易基地局102Dは基地局102Cと同一のメッセージを送信している。このため、簡易基地局102Dからの到来波103Dの到来時間は、基地局102Cからの到来波103CDの到来時間であるとして処理されてしまう。
【0078】
また、簡易基地局102Dから信号が出力されるまでの間には、基地局102Cからケーブル106を介して簡易基地局102Dに送られてきた信号を受信し、更に、簡易基地局102Dからこの信号を再送信するまでの伝播時間を含む。このため、簡易基地局102Dから送信される時刻情報は、簡易基地局102Dから実際に信号が送信される時刻情報より、基地局102Cから簡易基地局102Dにケーブルで信号を伝送し、簡易基地局102Dで信号を再送信するまでの伝播時間だけ遅れる。
【0079】
したがって、簡易基地局102Dが測位に使われると、図6に示すように、基地局102A、102Bを中心として、到来波103A及び103Bの到来時間情報を基に描かれた円と、基地局102Cを中心とし、簡易基地局102Dからの到来波103Dの到来時間(到来波103CDの到来時間として処理される)に、伝播遅延時間eを加算した時間を基に描かれた円とのクロスポイントが移動局101の位置として求められることになり、図6に示すように、クロスポインが一致しなくなり、測位精度は大きく低下する。
【0080】
この発明は、このように、システムに簡易基地局が含められているような場合でも、測位誤差が生じないようにしている。
【0081】
そこで、この発明の第1の実施の形態では、移動局101で、各基地局102A〜102Cや簡易基地局102Dからのパイロット信号を受信する際に、パイロット信号のタイミングオフセットが所定の遅延時間内にあるか否かを判断し、パイロット信号のタイミングオフセットが所定の遅延時間内になければ、この信号は簡易基地局からの信号であるとして、測位の計測に使用しないようにしている。
【0082】
つまり、図7に示すように、通常、各基地局のタイミングオフセットは、隣接する基地局では、一定の間隔Ta の位相を持って設定されている。このため、基地局であれは、そのタイミングオフセットは、間隔Ta 毎の遅延時間tx の範囲内にある。図7A、図7B、図7Cに示すように、各基地局102A、102B、102CのタイミングオフセットOFST1、OFST2、OFST3は、一定の間隔Ta 毎の遅延時間tx の範囲内にある。
【0083】
これに対して、簡易基地局のタイミングオフセットは、一定の間隔Ta から外れており、間隔Ta 毎の遅延時間tx の範囲内にはない。図7Dに示すように、簡易基地局102DのタイミングオフセットOFST4は、一定の間隔Ta 毎の遅延時間tx の範囲から外れている。
【0084】
このことから、各基地局からの到来波の到達時間を計測して移動局の位置を測位する場合には、一定の間隔Ta 毎の遅延時間tx の範囲内でパイロット信号をサーチするようにすれば、基地局からのパイロット信号のみをサーチして、測位することができる。
【0085】
図8は、このようにして、移動局の測位を行う場合き処理を示すフローチャートである。
【0086】
図8において、一定の間隔Ta 毎に位相をずらして(ステップS1)、遅延時間tx の間、基地局からのパイロット信号のサーチが行われる(ステップS2)。そして、パイロット信号がサーチできたか否かが判断され(ステップS3)、パイロット信号がサーチできたら、メッセージが受信され(ステップS4)、このメッセージを使って、移動局の位置の算出が行われる(ステップS5)。
【0087】
ステップS3で、遅延時間tx の間で基地局からのパイロット信号のサーチができなかったら、ステップS1に戻り、一定の間隔Ta 毎に位相をずらし、ステップS2で、遅延時間tx の間、基地局からのパイロット信号のサーチが行われ、パイロット信号がサーチできたら、ステップS4でメッセージが受信され、このメッセージを使って、移動局の位置の算出が行われ、パイロット信号がサーチできなければ、ステップS1に戻っる。
【0088】
以上のような処理により、一定の間隔Ta 毎に位相をずらしながら、遅延時間tx の間、基地局からのパイロット信号のサーチが行われる。そして、一定の間隔Ta 毎に、遅延時間tx の間でサーチできたパイロット信号は、基地局からのパイロット信号であるとして、このパイロット信号に同期を合わせてメッセージが受信され、このメッセージに基づいて、移動局の位置が算出される。これにより、簡易基地局からの情報が使われないようになり、正確な測位を行うことができるようになる。
【0089】
上述の第1の実施の形態では、基地局や簡易基地局の構成は従来と同様であり、ハードウェアやフォーマットを変更することなく、基地局からの情報か簡易基地局からの情報かを判断することができる。
【0090】
第2の実施の形態では、基地局から電波を送信するときに、高周波変調する前のディジタル信号上で、簡易基地局からの信号であることを示す情報を付加するものである。
【0091】
つまり、図6に示したように、簡易基地局102Dを設置する場合、基地局102Cからケーブル106等により信号が伝送される。この信号の伝送は、高周波で伝送を行うと、伝送ロスが大きい。また、ディジタルデータの処理は、基地局102Cと共通のモジュールで行うとハードウェアの負担が少ない。このため、ベースバンド処理後のディジタルデータを伝送する場合が多い。このため、ディジタルの拡散の処理が済まされているため、簡易基地局からの信号であることを示す情報をデータとして信号に載せることは困難である。
【0092】
そこで、ディジタル拡散後に、図9に示すように、拡散後の信号に対して、ビット(チップ)の挿入又はビットの反転等の識別信号を挿入することによって、基地局や簡易基地局側の大幅な変更をせずに、簡易基地局からの信号であるか否かを識別することがてきる。
【0093】
図9Aに示すように、基地局102Cからは、拡散後のパイロット信号のデータb0 、b1 、b2 、…が簡易基地局102Dに送られる。簡易基地局102Dでは、図9Bに示すように、基地局102Cから送られたきてた拡散後のパイロット信号のデータのうちの所定のビットb2 を反転して、再送信する。
【0094】
移動局101側では、パイロット信号を受信する際に、所定のビットb2 が反転されているか否かが判断される。そして、所定のビットが反転されていたら、簡易基地局からの信号であると判断し、簡易基地局からの信号は除いて、移動局の位置が測位される。勿論、反転させるビットはどのビットでも良い。また、ビットを反転するのではなく、挿入するようにしても良い。また、パイロット信号のビットの反転は、常に行うのではなく、複数回のパイロット信号の送信のうち、数回に1回、パイロット信号のビットの反転させるようにしても良い。
【0095】
第3の実施の形態では、簡易基地局であることを示すメッセージを挿入するようにしている。
【0096】
通常、図6において、簡易基地局102Dでは、基地局102Cからのメッセージがそのまま送られており、簡易基地局102D側では、独自にメッセージを送ることができない。勿論、簡易基地局側102Dで独自にメッセージを送るようにしても良いが、それには、ハードウェアの変更が必要である。
【0097】
そこで、基地局102Cから、その基地局102Cに簡易基地局102Dが接続されていることを示すメッセージが送られる。また、このとき、接続されている簡易基地局102Dのパイロット信号のタイミングオフセットの情報ついてのメッセージが送られる。なお、このようなメッセージは、簡易基地局102Dが接続されている基地局102Cばかりでなく、隣接する他の基地局102A、102Bから送るようにしても良い。
【0098】
移動局101では、基地局102Cから簡易基地局102Dが繋がれていることを示すメッセージを受け取ると、その簡易基地局のタイミングオフセットのパイロット信号はサーチしないようにする。これにより、簡易基地局102Dからの情報が測位に使われないようになり、正確な測位を行うことができるようになる。
【0099】
第4の実施の形態では、簡易基地局102Dが繋がれている場合には、基地局102Bから簡易基地局102Dを経て信号が送信されていることを示す伝播路の経路情報がメッセージ等により移動局101に送られる。簡易基地局102Dからの伝播時間から移動局101の位置を求める際には、この固定局から簡易基地局を経て送信されていることを示す伝播路の経路情報が参照され、この伝播路の経路情報により、伝播時間の補正が行われる。これにより、測位誤差が大きくなるのを防ぐことができる。
【0100】
第5の実施の形態では、簡易基地局102Dが繋がれている場合には、基地局102Bから簡易基地局102Dを経て信号が送信される間に生じる伝播時間情報がメッセージ等により移動局101に送られる。簡易基地局102Dからの伝播時間から移動局101の位置を求める際には、この基地局102Bから簡易基地局102Dを経て信号が送信される間に生じる伝播時間情報が参照され、この伝播路時間情報により、伝播時間の補正が行われる。これにより、測位誤差が大きくなるのを防ぐことができる。
【0101】
第6の実施の形態では、簡易基地局では異なるチャンネルが用いられる。つまり、CDMA方式の携帯電話システムの場合、通信路のチャンネルは,ウォルシュコードによりチャンネル分けられている。しかし、そのチャンネルは、通常、全て使われているわけではない。
【0102】
そこで、簡易基地局で使うチャンネルでを決めておく。そして、測位に用いる基地局の中に、簡易基地局で使うチャンネルとして決められていたチャンネルで送信されているものがあるか否かが判断される。簡易基地局で使うチャンネルとして決められていたチャンネルで送信されている場合には、到来時間情報は測位に利用されない。
【0103】
【発明の効果】
以上のように、請求項1の発明によれば、一定間隔毎のタイミングオフセットのパイロット信号をサーチすることで、簡易基地局からの信号は除き、基地局からの信号のみを使って、移動局の位置を測位することができる。
【0104】
また、請求項2の発明によれば、ディジタル拡散後のパイロット信号のビットに情報を挿入することで、簡易基地局からの信号であるか否かを識別でき、簡易基地局からの信号は除き、基地局からの信号のみを使って、移動局の位置を測位することができる。
【0105】
また、請求項3の発明によれば、簡易基地局があることを示すメッセージを送信することで、簡易基地局からの信号であるか否かを識別でき、簡易基地局からの信号は除き、基地局からの信号のみを使って、移動局の位置を測位することができる。
【0106】
また、請求項4の発明によれば、経路情報をメッセージで送信することで、簡易基地局からの信号である場合には、求められた位置を補正して、正しい移動局の位置を測位することができる。
【0107】
また、請求項5の発明によれば、遅延時間をメッセージで送信することで、簡易基地局からの信号である場合には、求められた位置を補正して、正しい移動局の位置を測位することができる。
【0108】
また、請求項6の発明によれば、簡易基地局で使う通信チャンネルを別にすることで、簡易基地局からの信号であるか否かを識別でき、簡易基地局からの信号は除き、基地局からの信号のみを使って、移動局の位置を測位することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明が適用できるCDMA方式携帯電話システムの基地局の送信側の構成を示すブロック図である。
【図2】この発明が適用できるCDMA方式携帯電話システムの伝送フォーマットの説明に用いる略線図である。
【図3】この発明が適用できるCDMA方式携帯電話システムの基地局の送信側の構成の説明に用いるブロック図である。
【図4】この発明が適用できるCDMA方式携帯電話システムの移動局の受信側の構成を示すブロック図である。
【図5】移動局の測位の説明に用いる略線図である。
【図6】移動局の測位の説明に用いる略線図である。
【図7】基地局のタイミングオフセットの説明に用いるタイミング図である。
【図8】この発明の第1の実施の形態の説明に用いるフローチャートである。
【図9】この発明の第2の実施の形態の説明に用いる略線図である。
【符号の説明】
101・・・移動局,102A,102B,102C・・・基地局,102D簡易基地局
Claims (8)
- 各基地局から互いに異なるタイミングオフセットを有するパイロット信号が送信され、移動局で各基地局からのパイロット信号を受信して同期を確立し、各基地局からの到来波の到達時間を計測し、上記各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、上記移動局の位置を測位するようにした測位システムにおいて、
上記パイロット信号のタイミングオフセットが所定の範囲内にあるか否かを判断する手段と、
上記パイロット信号のタイミングオフセットが上記所定の範囲内にないと判断された基地局からの到来波は除いて、上記各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、上記移動局の位置を求める手段と
を備えるようにした測位システム。 - 各基地局から互いに異なるタイミングオフセットを有するパイロット信号が送信され、移動局で各基地局からのパイロット信号を受信して同期を確立し、各基地局からの到来波の到達時間を計測し、上記各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、上記移動局の位置を測位するようにした測位システムにおいて、
上記基地局が他の基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信する基地局である場合には、高周波変調する前のディジタル信号上の加工を加える手段と、
上記各基地局から送られてくる信号に上記ディジタル信号上の加工が加えられているか否かを判断する手段と、
上記各基地局から送られてくる信号に上記ディジタル信号上の加工が加えられていると判断された場合には、上記ディジタル信号上の加工が加えられている基地局からの到来波は除いて、上記各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、上記移動局の位置を求める手段と
を備えるようにした測位システム。 - 各基地局から互いに異なるタイミングオフセットを有するパイロット信号が送信され、移動局で各基地局からのパイロット信号を受信して同期を確立し、各基地局からの到来波の到達時間を計測し、上記各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、上記移動局の位置を測位するようにした測位システムにおいて、
上記基地局が他の基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信する基地局である場合には、他の基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信する基地局があることを示すメッセージを送信する手段と、
上記他の基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信する基地局があることを示すメッセージを受信した場合には、上記メッセージで示された上記他の基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信する基地局からの到来波は除いて、上記各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、上記移動局の位置を求める手段と
を備えるようにした測位システム。 - 各基地局から互いに異なるタイミングオフセットを有するパイロット信号が送信され、移動局で各基地局からのパイロット信号を受信して同期を確立し、各基地局からの到来波の到達時間を計測し、上記各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、上記移動局の位置を測位するようにした測位システムにおいて、
上記基地局が他の基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信する基地局である場合には、上記伝播路を経過することにより発生する遅延時間情報をメッセージとして送る手段と、
上記伝播路を経過することにより発生する遅延時間情報を受信したら、上記伝播路を経過することにより発生する遅延時間情報を使って測位補正をする手段と
を備えるようにした測位システム。 - 各基地局から互いに異なるタイミングオフセットを有するパイロット信号が送信され、移動局で各基地局からのパイロット信号を受信して同期を確立し、各基地局からの到来波の到達時間を計測し、上記各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、上記移動局の位置を測位するようにした測位システムにおいて、
上記基地局が他の基地局からケーブルを介して送られてきた信号を送信する基地局である場合には、決められたチャンネルで送信を行い、
上記各基地局から送られてくる信号に上記決められたチャンネルで送信されているものがあるか否かを判断する手段と、
上記各基地局から送られてくる信号に上記決められたチャンネルで送信されているものがある場合には、上記決められたチャンネルで送信を行っている基地局からの到来波は除いて、上記各基地局からの到来波の到達時間に基づいて、上記移動局の位置を求める手段と
を備えるようにした測位システム。 - 上記移動局側で上記移動局の位置を測位するようにした請求項1、2、3、4又は5に記載の測位システム。
- 上記基地局側で上記移動局の位置を測位するようにした請求項1、2、3、4又は5に記載の測位システム。
- 上記ネットワークに接続されたサーバ側で上記移動局の位置を測位するようにした請求項1、2、3、4又は5に記載の測位システム。
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