JP5120175B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、移動局と基地局との間で無線通信を行う無線通信システムに関するものである。

移動局と基地局との間の無線通信の結果に基づいて、移動局の測位を行う測位システムとして、種々の方式のものが既に提唱されている。例えば、ＴＯＡ（Ｔｉｍｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）方式は、ある移動局における電波の送信時刻と複数の基地局における電波の受信時刻とに基づいて算出した、電波の伝搬時間に基づいて、移動局と複数の基地局との間の距離をそれぞれ算出し移動局の測位を行う方式である。ＴＤＯＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）方式は、複数の基地局それぞれの受信時刻の相対受信時刻を用いて、移動局と複数の基地局との間の距離をそれぞれ算出し、移動局の測位を行う方式である。また、ＲＳＳＩ方式は、移動局と基地局との距離が遠くなるほど信号強度が小さくなることを利用して、基地局において移動局からの信号の受信強度を取得し、これに基づき、測位を行うものである。

ここで、無線通信を用いたこのような測位システムにおいて、障害物等がある電波伝搬環境では、基地局では、移動局からの直接波に加えて反射波（マルチパス波）も受信される。このマルチパス環境では、反射波の干渉により測位精度が低下するおそれがある。そこで、このようなマルチパス環境においても測位精度を向上するための従来技術として、例えば特許文献１記載のものが知られている。

この従来技術では、移動局（リファレンス端末）から送信され基地局（ターゲット端末）で受信された受信電力値を測位（位置推定）に用いるかどうかを、受信信号の信頼性を表す指標をもとに判定している。そして、その判定により、受信信号の信頼性が高い（マルチパス環境が生じていない）基地局を選択し、その選択された基地局での受信信号により測位を行う。これにより、マルチパス環境であっても測位精度の劣化を抑制できるようになっている。
特開２００７−７１８１６号公報

上記従来技術では、基地局を選択するための判定要因として、アナログ値である無線信号を離散値であるデジタル信号のどの値に変換すべきかを判定する際に、どの程度明確に判定できたかの指標を用いている。例えば、スペクトル拡散通信を行う場合、基地局では、移動局で生成したビット列（ＰＮ系列）との相関を取ってデジタル信号を復調するが、その相関値の大小を指標として用いる（相関値が大きいほど雑音や干渉信号の影響が少なく、信頼性が高い）ようになっている。

しかしながら、上記のような相関演算を行う手法では、１チップ以下のマルチパスにより受信信号強度が変化した場合にはその変化を検出できないため、マルチパス環境でない基地局を確実に選択できないという問題があった。また、移動局や基地局の構成が大がかりになることは避けられず、また消費電力が増加するという問題もあった。

本発明の目的は、構造の複雑化を招くことなく、マルチパス環境が生じていない基地局を確実に識別できる測位システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明は、電波信号を送信する送信部を備えた移動局と、前記送信部から送信された前記電波信号を受信する受信部を備えた複数の基地局とを有し、前記移動局は、互いに異なる複数の周波数に切り替えつつ各周波数ごとに前記電波信号を送信するように、前記送信部を制御する送信制御手段を備え、前記複数の基地局のそれぞれは、前記受信部で受信された電波信号に基づき、前記複数の周波数にそれぞれ対応した複数の受信信号強度値を検出する強度検出手段を備える無線通信システムであって、前記複数の周波数に対応した前記複数の受信信号強度値に基づき、各基地局ごとに受信信号強度のばらつき状態量を算出する状態量算出手段と、前記複数の基地局のうち、前記状態量算出手段で算出した前記ばらつき状態量が相対的に小さい前記基地局を選択する第１選択手段とを有することを特徴とする。

本願第１発明においては、送信制御手段の制御に基づき移動局の送信部から送信された電波信号を、複数の基地局の受信部で受信する。そして、各基地局の強度検出手段が、そのときの受信信号強度値を検出する。

このとき、移動局では、送信制御部の制御により、送信部が互いに異なる複数の周波数に順次切り替えながら電波信号を送信する。移動局が動いておらず各基地局までの距離がそれぞれ固定的で変動しない条件の下では、送信された電波信号の強度の減少値は同じとなるため、（移動局からの送信出力値が同一であれば）周波数がどのように切り替わっても、各基地局での受信信号強度値は一定となる。しかしながら、特定の周波数において電波干渉が生じるマルチパス環境が生じている基地局があった場合、その特定の周波数近傍に送信周波数が切り替わったとき、その基地局の受信信号強度値が低下する。すなわち、マルチパス環境が生じていない基地局では受信信号強度がほぼ一定値となるのに対し、マルチパス環境が生じている基地局では受信信号強度にばらつきが生じる。

本願第１発明はこの点に着目し、上記のようにして切り替えられる複数の周波数での各基地局における受信信号強度値のばらつき状態量を、状態量算出手段で算出する。そして、ばらつき状態量が小さい基地局を優先して、第１選択手段で選択するようにする。言い換えれば、ばらつき状態量が大きい基地局は選択されずに除外される。これにより、マルチパス環境が生じていない基地局のみを選択することができるので、（基地局や移動局の構造の複雑化等を招くことなく）移動局と精度よく正しい通信を行えている基地局のみを確実に識別することができる。

第２発明は、上記第１発明において、前記送信制御手段は、前記複数の周波数を所定の順序で含む１つの周波数順序列を所定の周期で複数回繰り返すように、前記送信部を制御することを特徴とする。

移動局からの電波信号の複数の周波数への切り替えを、１つの周波数順序列として複数回繰り返すことにより、マルチパス環境下にある基地局における受信信号強度値のばらつきを確実に検出することができる。

第３発明は、上記第２発明において、前記複数の基地局のそれぞれは、前記送信制御手段の制御における前記周波数順序列に対応し、前記所定の順序の各周波数ごとに前記電波信号を受信するように、前記受信部を制御する受信制御手段を備えることを特徴とする。

これにより、送信側における周波数順序列に沿った周波数切り替えに対応して受信側でも周波数を切り替えながら電波信号を受信することができるので、周波数が合っていないために送信信号が受信されないという無駄のない無線通信を実現することができる。

第４発明は、上記第１乃至第３発明のいずれかにおいて、各基地局ごとに、前記複数の周波数に対応した前記複数の受信信号強度値の平均値を求める平均値算出手段を有することを特徴とする。

これにより、各基地局における受信信号強度値のばらつきのみならず、受信信号強度値そのものの大小に応じた各種処理が可能となる。この結果、さらにきめの細かな処理や制御を行い、精度の向上や利便性の向上を図ることができる。

第５発明は、上記第４発明において、前記第１選択手段は、複数の基地局に係る前記ばらつき状態量が略等しい場合には、前記平均値算出手段で算出した前記平均値が他の基地局よりも大きい１つの基地局を選択することを特徴とする。

これにより、受信信号強度値のばらつき度合いがほぼ同じ、すなわちマルチパスの影響の度合いが同じ場合には、受信信号強度が大きい方を選択することで、より高精度化を図ることができる。

第６発明は、上記第４又は第５発明において、前記第１選択手段での選択に先立ち、前記平均値算出手段で算出した前記平均値が所定のしきい値以上の前記基地局を選択する第２選択手段を有し、前記第１選択手段は、前記第２選択手段で選択された前記複数の基地局のうち、前記第２状態量算出手段で算出した前記ばらつき状態量が相対的に小さい前記基地局を選択することを特徴とする。

受信信号強度が所定値より小さく、そもそも精度向上があまり期待できないものを選択対象から予め除外することで、第１選択手段における受信信号強度のばらつき度合いに基づく基地局選択を、より効率的に行うことができる。

第７発明は、上記第１乃至第６発明のいずれかにおいて、前記基地局選択手段で選択された各基地局の前記受信信号強度値に基づき、前記移動局の測位処理を行う測位処理手段を有することを特徴とする。

選択された基地局において高精度に算出された受信信号強度値を用いて測位処理を行うことにより、精度よく移動局の測位を行うことができる。

本発明によれば、構造の複雑化を招くことなく、マルチパス環境が生じていない基地局を確実に識別することができ、精度の良い測位を可能とする。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

（Ａ）無線通信システムの基本構成
図１は、本実施形態の無線通信システムの構成の一例を表す説明図である。

図１において、平面上の任意の形状（この例では一辺３０（ｍ）の正方形状）を備えた移動可能領域５０が設けられる。この移動可能領域５０には、１つの移動局１０と、４つの基地局１２（第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、第４基地局１２Ｄ）が設けられ、領域近傍には測位サーバ１４が設けられている。

移動局１０は、移動可能領域５０内を移動可能に配置されている。第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃ、及び第４基地局１２Ｄは、正方形の移動可能領域５０の既知の位置に（この例では４隅それぞれに１つずつ）固定的に配置されている。

測位サーバ１４は、例えばＬＡＮケーブル等の有線ケーブル５２により各基地局１２Ａ〜１２Ｄと接続され、互いに情報通信可能となっている。そして、測位サーバ１４は、移動局１０によって送信された電波信号が上記基地局１２Ａ〜１２Ｄによって受信されるときの受信信号強度値に基づき、移動可能領域５０内における移動局１０の位置を算出する（＝測位）。

図２は、上記位置算出のために、移動可能領域５０において便宜上設定される座標系を表す説明図である。

図２において、ｘ軸およびｙ軸を備えた座標系が定義されており、移動可能領域５０上の点はこれらｘ座標系、ｙ座標系において座標が規定される。この例では、（理解の容易のため）ｘ座標ｙ座標の値は、原点（０，０）からの距離［ｍ］に対応させてある。すなわち、第１基地局１２Ａは座標（０，３０）に配置され、第２基地局１２Ｂは座標（０，０）に配置され、第３基地局１２Ｃは座標（３０，０）に配置され、第４基地局１２Ｄは座標（３０，３０）に配置されている。

図３は、移動局１０の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。

図３において、移動局１０は、電波を送受信するために用いるアンテナ部２０と、平衡不平衡変換器２２と、送受信切換部２４と、送信アンプ部２６と、無線部２８と、制御部３２と、電池４０と、コントローラ４０１と、増幅率一定の低雑音増幅器２７とを有する。なお、時計４１についてはＲＳＳＩ測位方式を行う本実施形態では必ずしも必要ない。

平衡不平衡変換器２２は、例えばバラン（Ｂａｌｕｎ）で構成される。この平衡不平衡変換器２２は、送受信切換部２４の不平衡線路をアンテナ部２０に適合するように平衡線路に変換する。

送受信切換部２４は、移動局１０の送信状態と受信状態とを切り換える。すなわち、送受信切換部２４が移動局１０を送信状態に切り換えると、移動局１０は送信機として機能し、送受信切換部２４が移動局１０を受信状態に切り換えると、移動局１０は受信機として機能する。

無線部２８は、移動局１０が送信機として機能する場合には、制御部３２によって生成される信号を無線通信を行うための形式に変換する。移動局１０が受信機として機能する場合には、アンテナ部２０によって受信された受信波から制御部３２によって処理されるための信号に変換する。この無線部２８は、この例では、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋ Ｌｏｏｐ）回路２９、基準周波数発振部３０１、ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）回路３１、分周部３０２及びデジタル変調復調部３０などを備えたＩＣ等によって実装される。

ＰＬＬ回路２９は、制御部３２からの指令により、ＶＣＯ回路３１、分周部３０２等を制御して、基準周波数に正確に同期（ロック）した周波数を発振させる回路である。後述の基準周波数発振部３０１の基準周波数と分周部３０２の出力信号の周波数が一致するように制御するのである。

基準周波数発振部３０１は、基準周波数（リファレンス周波数）を発生させる。この基準周波数発振部３０１は、例えば水晶発振器等により構成される。

ＶＣＯ回路３１は、電圧により発振周波数を制御する。

分周部３０２は、ＶＣＯ回路３１から出力される信号の周波数を分周（Ｎ分割）して、ＰＬＬ回路２９に出力する。この分周する数Ｎ（Ｎは整数）を制御することで任意の周波数を発振できる。

デジタル変調復調部３０は、制御部３２によって生成される信号をデジタル変調する。またデジタル変調復調部３０は、受信された受信信号の復調を行い、生成されたデジタルデータを制御部３２に出力する。これにより、移動局１０と基地局１２との間の無線通信がデジタル通信によって実行される。

送信アンプ部２６は、移動局１０が送信機として機能する場合に、上記無線部２８によって生成された信号波を制御部３２からの指令により所定の複数の出力値に増幅する。

制御部３２は、スペクトラム拡散部３４と、逆拡散処理部３４１と、ベースバンド信号生成復元部３６と、拡散符号発生部３８とを有する。この制御部３２は、例えば、これら各機能部を制御し拡散符号を発生する機能を有するゲートアレイやマイコンなどによって実装される。

ベースバンド信号生成復元部３６は、移動局１０が送信機として機能する場合には、伝送したい情報を符号化しベースバンド信号を生成する。またベースバンド信号生成復元部３６は、移動局１０が受信機として機能する場合には、逆拡散処理部３４１によって復号されたベースバンド信号から、伝送された情報を取りだす。

拡散符号発生部３８は、スペクトラム拡散部３４によってスペクトラム拡散を行うための拡散符号を発生させる。この発生させる拡散符号の第１条件は、自己相関関数に高いピークを持つ符号であることである。すなわち、位相差がゼロである場合において自己相関が大きな値となる一方、位相差がゼロでない場合には自己相関が十分に小さいような符号が用いられる。発生させる拡散符号の第２条件は、相互相関が小さい符号であることである。すなわち、符号間における相関が全ての位相差において十分小さい符号列が用いられる。これら２つの条件を満たす符号としては、例えば、Ｍ系列符号や、ＧＰＳにおいても使用されているＧｏｌｄ系列符号等を用いることができる。このＧｏｌｄ系列符号は疑似雑音符号（ｐｓｅｕｄｏ−ｎｏｉｓｅ ｃｏｄｅ；ＰＮ信号）の一種である。

スペクトラム拡散部３４は、移動局１０が送信機として機能する場合に、ベースバンド信号生成復元部３６が生成したベースバンド信号を、拡散符号発生部３８が発生した拡散符号を用いてスペクトラム拡散を行い、送信のための信号を生成する。具体的には、例えば、上記ベースバンド信号と上記拡散符号との排他的論理和を用いる直接拡散（ｄｉｒｅｃｔ ｓｐｒｅａｄ）方式が用いられる。

逆拡散処理部３４１は、移動局１０が受信機として機能する場合に、上記デジタル変調復調部３０によって復調された受信波に対し、上記拡散符号を用いてスペクトラム逆拡散を行い、ベースバンド信号を取りだす。この受信の場合も、上記送信の場合と同じ拡散符号が用いられる。このようなスペクトラム拡散を利用し本来よりも広い帯域に拡散して送受信することができるのである。

電池４０は、上述した送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２、時計４１等の各機能部に対し、必要な電力を供給する。

なお、上記アンテナ部２０、平衡不平衡切換器２２、送受信切換部２４、送信アンプ２６、無線部２８、制御部３２等の、電波の送信及び受信のための機能部が各請求項記載の送信部及び受信部に相当する。

図４は、基地局１２Ａ〜１２Ｄの機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。図３と同等の部分については同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。

図４において、基地局１２Ａ〜１２Ｄは、移動局１０に備えられたものと共通の機能である、アンテナ部２０、平衡不平衡変換器２２、送受信切換部２４、送信アンプ２６、無線部２８、低雑音増幅器２７、制御部３２、時計４１、電池４０等を有する。すなわち、基地局１２Ａ〜１２Ｄも、上述の移動局１０と同様、送信機（送信部）及び受信機（受信部）としての両方の機能を有する。

時計４１は、制御部３２ほかの各機能部の動作時や、電波の送信・受信時において参照可能な時刻情報を供給する。この時計４１は、例えばリファレンスクロック等により構成される。

また基地局１２Ａ〜１２Ｄは、上記以外に、測位サーバ１４との通信を行うための有線通信部４３と、記憶部（メモリ）４５と、ＲＳＳＩ部４７とを有する。

ＲＳＳＩ部４７は、上記受信部で受信された電波信号に基づき、上記複数の周波数にそれぞれ対応した複数の受信信号強度値を検出する（強度検出手段。詳細は後述）。

有線通信部４３は、例えばＬＡＮケーブルなどの有線ケーブル５２によって測位サーバ１４と接続されている。これにより、基地局１２は、有線通信部４３を介し、ＲＳＳＩ部４７によって検出された電波信号の受信信号強度値情報、基地局１２各部の動作に関する情報などを、測位サーバ１４と送受信可能となっている。

図５は、測位サーバ１４の機能的構成を表す機能ブロック図である。

測位サーバ１４は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えたいわゆるコンピュータにより構成されている。これにより、測位サーバ１４は、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムにしたがって信号処理を行い、移動局１０の位置の算出（＝測位）を実行する。この測位サーバ１４は、機能的構成として、インターフェース部８２と、測位演算部８３と、記憶部（メモリ）８６とを備えている。

インターフェース部８２は、通信ケーブル５２を介し接続された基地局１２との間で必要となる情報を入出力する。例えば測位サーバ１４は、基地局１２の作動を指令するコマンド等を上記インターフェース部８２を介し出力し、基地局１２のＲＳＳＩ部４７で検出された上記受信信号強度値情報をインターフェース部８２を介し入力する。

記憶部８６は、いわゆるメモリなどの記憶手段であり、測位演算部８３等における処理を実行する際に必要となる情報や、インターフェース部８２を介して基地局１２などから得られた情報を読み出し可能に記憶する。例えば、基地局１２の位置に関する情報や、各基地局１２Ａ〜１２Ｄから取得した受信信号強度値情報等が記憶される。

測位演算部８３は、測位部８４と、算出部８８と、選択部９０とを有する。測位部８４は、各基地局１２Ａ〜１２Ｄで取得した前述の受信信号強度値情報に基づき、移動可能領域５０中の移動局１０と各基地局１２との距離を算出（測距）し、最終的に移動局１０の位置の検出（測位）を行う。

算出部８８は、上記複数の周波数に対応した上記複数の受信信号強度値に基づき、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに受信信号強度のばらつき状態量（例えば、標準偏差等）を算出する（詳細は後述する）。また、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記複数の周波数に対応した上記複数の受信信号強度値の平均値を算出する（後述の（１）の変形例を参照）。

選択部９０は、複数の基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記算出部８８で算出した上記ばらつき状態量が相対的に小さい基地局１２を選択する（詳細は後述する）。また、複数の基地局１２Ａ〜１２Ｄに係る上記ばらつき状態量が略等しい場合には、上記算出部８８で算出した上記受信信号強度値の平均値が相対的に大きい基地局１２を選択する（後述の（１）の変形例を参照）。

なお、図５においては、本実施形態の測位に関する制御作動に直接関係のない機能についてはその記載が省略されている。例えば測位サーバ１４には、図示しない電源が設けられ、各機能部に対して必要となる電力が供給されている。

（Ｂ）移動局の位置検出の手法原理
図６は、上記測位部８４による移動局１０の位置を検出する手法原理を説明するための概念的説明図である。なお、図６においては、図示の煩雑を避けるために第１基地局１２Ａ、第２基地局１２Ｂ、第３基地局１２Ｃの３つを用いる場合を例にとって説明する（後述の図７も同様）。

図６において、移動局１０は前述したようにｘｙ座標系が設定されている移動可能領域５０内を自由な座標位置に移動できるのに対し、３つの基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは同じ移動可能領域５０内でそれぞれ既知の設置位置に固定的に配置されている。そして各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは有線ケーブル５２を介して測位サーバ１４に情報を送受可能に接続されている。この構成において、各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃから移動局１０までの距離に応じた受信信号強度値に基づき、測位サーバ１４は、移動局１０の位置を算出することができる。つまり、移動局１０が電波信号を各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに向けて送信する場合、移動局１０が電波信号を送信して基地局１２において検出される受信信号強度値と、基地局１２と移動局１０との空間的な距離（伝搬距離）との関係が、例えば図７に示したようなものとなる。

図７は、距離と受信信号強度値との関係を表す図であり、横軸に各基地局及び移動局の位置関係（距離関係）を示し、縦軸に各基地局からの距離に基づく受信信号強度値を示している。

図７において、移動局１０が図に示した位置（ｘ，ｙ）に位置している場合における、移動局１０からの電波信号の基地局１２Ａでの受信信号強度値をａとし、基地局１２ｂでの受信信号強度値をｂとし、基地局１２Ｃでの受信信号強度値をｃとする。図示のように、各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃでの特性線は、互いに同一形状で、図上において横方向にスライドした態様となっている。これらの各基地局１２Ａ〜１２Ｃでの受信信号強度値ａ，ｂ，ｃに基づき、伝搬損失特性により、伝搬距離Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃを求めることができる。

ここで、図６に戻り、基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの座標をそれぞれ、（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）とすると、上述の伝搬距離Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃについて、
Ｄａ＝√｛（ｘ−ｘ１）^２＋（ｙ−ｙ１）^２｝ ・・（１Ａ）
Ｄｂ＝√｛（ｘ−ｘ２）^２＋（ｙ−ｙ２）^２｝ ・・（１Ｂ）
Ｄｃ＝√｛（ｘ−ｘ３）^２＋（ｙ−ｙ３）^２｝ ・・（１Ｃ）
が成り立つ。

すると、式（１Ａ）から式（１Ｂ）を減じることで、
√｛（ｘ−ｘ１）^２＋（ｙ−ｙ１）^２｝−√｛（ｘ−ｘ２）^２＋（ｙ−ｙ２）^２｝＝Ｄａ−Ｄｂ …（１Ｄ）
また、式（１Ａ）から式（１Ｃ）を減じることで、
√｛（ｘ−ｘ１）^２＋（ｙ−ｙ１）^２｝−√｛（ｘ−ｘ３）^２＋（ｙ−ｙ３）^２｝＝Ｄａ−Ｄｃ …（１Ｅ）
で表される関係が成り立つ。

このとき、（伝搬距離Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃは既知であり）変数はｘ，ｙの２つのみであるから、上記（１Ｄ），（１Ｅ）の２つの式を例えばニュートンラプソン法などを解くことにより、移動局１０の位置のｘ，ｙ座標（ｘ，ｙ）を特定することができる。なお、本実施形態のように４つの基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを設けることで、さらに精度のよい位置検出を行うことができる。

なお、上記の例では、各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは電波信号の受信信号強度値を検出し測位サーバ１４に出力するのみであり、測位処理（基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃから移動局１０までの距離の算出）は測位サーバ１４が行うが、これに限られない。すなわち、各基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃのうちの１つの制御部３２が他の基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの受信信号強度値を収集し、測位するようにしてもよい。

（Ｃ）マルチパスの影響
ところで、無線通信を用いた測位システムでの測距用電波信号の送受信においては、壁、障害物等の存在等により、電波信号が複数の経路（例えば、直接波、反射波、透過波、回折波等）によって伝搬するマルチパス（多重波伝送路）が発生する場合がある。このマルチパス環境においては、移動局１０から送信された測距用電波信号の直接波に対し、時間差をもって遅れて反射波が基地局１２に受信される。そして、この遅れて受信された反射波は、直接波と干渉し、測位精度の低下を招く。以下、その詳細を説明する。

図８は、このようなマルチパス環境にある基地局１２における受信信号強度値への影響を説明するための説明図である。横軸に基地局１２と移動局１０との距離を示しており、図示左側ほど上記距離が近く、図示右側ほど上記距離が遠くなっている。縦軸に基地局１２での受信信号強度値を示している。

図８において、点線が、本来の（マルチパスがない環境での）受信信号強度値の曲線を表している。図示のように、受信信号強度値は、図示左端の比較的大きい状態から、上記距離が遠くなるにつれて右下がりに減少する挙動となる。その受信信号強度値の減少度合いは、上記距離が遠くなるほど徐々に小さくなる（右下がりが緩やかになる）。

一方、実線は、マルチパス環境での受信信号強度値の曲線を表している。マルチパス環境では、基地局１２で受信される電波信号は干渉を起こす場合がある。例えば、本来の受信電波信号（直接波）の位相と、他の経路による受信電波信号（反射波）の位相とが同相（位相差が略０）の場合、マルチパスなしの（本来の）受信信号強度値に比べ受信信号強度値は大きくなる。一方、上記直接波の位相と反射波の位相とが逆相（位相差が略π）の場合、マルチパスなしの（本来の）受信信号強度値に比べ受信信号強度値は小さくなる。この結果、受信信号強度値は図示のように複雑かつ大きく変動することとなる。

以上のように、マルチパス環境の影響がある基地局１２では、移動局１０から送信された電波信号の受信信号強度値の検出の際に、受信信号強度値の変動が生じる。この結果、その基地局１２では正しい本来の受信信号強度値の検出が困難となる。したがって、移動局１０の測位精度の低下を防止するためには、この基地局１２を除外した他の基地局１２を確実に選択し、それら選択された基地局１２の受信信号強度に基づき正確に移動局１０を測位する必要がある。

（Ｄ）本発明に関わる要部構成
本実施形態においては、上記マルチパス環境の影響が、電波信号を受信する基地局１２Ａ〜１２Ｄの設置位置によって異なるという特性（位置依存性）に基づき、マルチパス環境の影響がなるべく小さくなるような基地局１２を優先的に選択して、通信を行うものである。

具体的には、移動局１０が、互いに異なる複数の周波数に順次切り替えながら各周波数ごとに電波信号の送信を行う。このとき、移動局１０が動いておらず各基地局１２Ａ〜１２Ｄまでの距離がそれぞれ固定的で変動しない条件の下では、移動局１０からの電波信号の信号強度の減少値は同じとなる。このため、（移動局１０からの送信出力値が同一であれば）周波数がどのように切り替わっても、各基地局１２Ａ〜１２Ｄでの受信信号強度値は一定となる。

しかしながら、電波干渉が生じるマルチパス環境が生じている基地局１２があった場合、送信周波数が切り替わったとき、その基地局１２の受信信号強度値が変動する。すなわち、マルチパス環境が生じていない基地局１２では受信信号強度値がほぼ一定値となるのに対し、マルチパス環境が生じている基地局１２では受信信号強度値にばらつきが生じる。

これに対応して、本実施形態では、移動局１０が上記複数の周波数を所定の順序で含む１つの周波数順序列を、所定の周期で複数回繰り返すように電波信号を送信する。以下、その手法の詳細を図９〜図１１により説明する。

図９は、上記複数の周波数を所定の順序で含む１つの周波数順序を決める手法の一例を説明するための説明図である。図９では、Ｍ系列（Ｍａｘｉｍｕｍ ｌｅｎｇｔｈ ｓｅｑｕｅｎｃｅ）を用いた例を示している。Ｍ系列は、擬似ランダム系列の１つであり、この例では３ビットのレジスタＤ１，Ｄ２，Ｄ３で生成されるビット列とする。すなわち、３ビットのレジスタＤ１，Ｄ２，Ｄ３では、Ｍ系列の周期は２^３−１＝７（１周期＝７パターンの組み合わせ）となる。そして、上記７パターンの組合せ別に、互いに異なるチャネル（チャネル番号１〜７）になるように関連づける。

すなわち、レジスタＤ１，Ｄ２，Ｄ３が１，０，０のときを、チャネル１に関連づけ、レジスタＤ１，Ｄ２，Ｄ３が０，１，０のときを、チャネル２に関連づけ、レジスタＤ１，Ｄ２，Ｄ３が１，１，０のときを、チャネル３に関連づけ、レジスタＤ１，Ｄ２，Ｄ３が０，０，１のときを、チャネル４に関連づけ、レジスタＤ１，Ｄ２，Ｄ３が１，０，１のときを、チャネル５に関連づけ、レジスタＤ１，Ｄ２，Ｄ３が０，１，１のときを、チャネル６に関連づけ、レジスタＤ１，Ｄ２，Ｄ３が１，１，１のときをチャネル７に関連づける。

そして、上記３つのレジスタＤ１，Ｄ２，Ｄ３に関連づけた各チャネル１〜７ごとに互いに異なる周波数を対応させることで、上記７つの周波数を所定の順序で含む１つの周波数順序列を生成する。上記の例では、レジスタＤ１，Ｄ２，Ｄ３の値が、初期値（１，１，１）から（０，１，１）→（１，０，１）→（０，１，０）→（０，０，１）→（１，０，０）→（１，１，０）の順で遷移していることから、チャネル７→チャネル６→チャネル５→チャネル２→チャネル４→チャネル１→チャネル３の順の周波数順序列を生成することができる。

図１０は、上記７つのチャネル１〜７にそれぞれ対応した周波数の一例を表す図である。図１０に示す例では、チャネル１を２４１０［ＭＨｚ］に対応させ、チャネル２を２４２０［ＭＨｚ］に対応させ、チャネル３を２４３０［ＭＨｚ］に対応させ、チャネル４を２４４０［ＭＨｚ］に対応させ、チャネル５を２４５０［ＭＨｚ］に対応させ、チャネル６を２４６０［ＭＨｚ］に対応させ、チャネル７を２４７０［ＭＨｚ］に対応させている。

図１１（ａ）は、上記複数の周波数で電波信号を送信する手法を説明するための説明図である。横軸に時間を示し、縦軸に複数の周波数にそれぞれ対応した上記のチャネル番号を示している。なお、図に示したＴｃは電波信号の１チップの時間間隔（チップ幅）を示している。図１１（ａ）において、この例では、移動局１０は、前述の図９と同様、上記１チップごとにチャネル７→チャネル６→チャネル５→チャネル２→チャネル４→チャネル１→チャネル３という順序列で周波数（チャネル）を切り替え、これを１周期としている。そして、移動局１０は、上記順序列を２周期繰り返し電波信号を送信している（黒塗りで示した格子部分が電波信号を送信している周波数を表す）。このようにして、いわゆる周波数ホッピング・スペクトラム拡散（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｈｏｐｐｉｎｇ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ；ＦＨＳＳ）方式により電波信号を送信することができる。

図１１（ｂ）は、移動局１０から送信される電波信号に含まれる送信フレームの構成を表す図である。図１１（ｂ）において、この例では、上記送信フレームは、順に「ＰＲ」、「ＢＯＦ」、「ＩＤ」、「ばらつき状態量算出予告部」、「検出コード」、「ＦＥＣ」、「ＥＯＦ」の各部によって構成されている。

「ＰＲ」（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）は、通信の開始を知らせるためにデータの送付に先立ってデータ同期を確立するために送信するコードである。「ＢＯＦ」（Ｂｅｇｉｎ Ｏｆ Ｆｒａｍｅ）は、フレームの開始を表すコードである。「ＩＤ」（Ｉｄｅｎｔｆｉｅｒ）は、電波信号の識別コードである。「ばらつき状態量算出予告部」は、上記ばらつき状態量を算出するために受信信号強度値を測定（検出）することを知らせる（予告する）コードである。

「検出コード」は、受信信号強度値を検出するタイミング（サンプリングタイミング）を表すコードである。各基地局１２は、上記７つの周波数順序列における上記「検出コード」に対応した信号の受信時における受信信号強度値を検出する。

「ＦＥＣ」（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）は、エラーの訂正や検出を行わせるためのコードであり、ＢＣＨ符号やＲＳ符号により生成されたビット列が送信される。「ＥＯＦ」（Ｅｎｄ Ｏｆ Ｆｒａｍｅ）は、フレームの終了を表すコードである。

次に、移動局１０から送信された上記周波数順序列に対応して、基地局１２で上記所定の順序の各周波数ごとに電波信号を受信する手法を説明する。

図１２は、基地局１２において、上記所定の順序の各周波数ごとに電波信号を受信する手法を説明するための説明図である。図中、上段に示す移動局１０と中段に示す基地局１２との間を縦方向に結ぶ矢印が、移動局１０と基地局１２との間の通信の挙動を示す。矢印の向きは通信方向を示しており、矢印の先が向いている機器が受信側である。また、図中右向きに時間軸がとられており、右へ行くほど時間が経過したことを表す。

図１２において、移動局１０は上記図１１（ａ）と同様に、１チップごとにチャネル７→チャネル６→チャネル５→チャネル２→チャネル４→チャネル１→チャネル３という順序列で周波数（チャネル）を切り替え、これを１周期とし、上記周波数順序列を２周期繰り返し電波信号を送信している（黒塗りで示した格子部分が電波信号を送信している周波数を表す）。

一方、基地局１２は、上記周波数順序列及び各チャネル１〜ＣＨ７に対応した周波数情報等を記憶部４５に記憶している。したがって、基地局１２は、移動局１０から送信された上記周波数順序列に沿った周波数切り替えに対応して、周波数を上記周波数順序列に沿って切り替えながら電波信号を受信することができる。

すなわち、まず最初に、時間Ｃ０において、基地局１０が、移動局１０に対し、電波信号の送信要求信号を送信すると、移動局１０は受信状態から送信状態に切り替わる。そして、時間Ｃ１において移動局１０は、基地局１２に対し、上記周波数順序列の１番目のチャネル７で電波信号を送信する。

その後、基地局１２は、（上記時間Ｃ０において移動局１０に対し電波信号の送信要求信号を送信したのに対応して）、時間Ｃ２において、送信状態から受信状態に切り替わる。ここで、基地局１２が受信状態になる時間Ｃ２は、移動局１０がチャネル７で電波信号を送信する時間Ｃ１より後である。したがって、時間Ｃ１においては、基地局１２は、移動局１０からチャネル７で送信された電波信号を受信することができず（同期することができず）、次に移動局１０からチャネル７で電波信号が送信されるまで（２周期目の時間Ｃ８まで）、チャネル７の電波信号を受信する状態で待機する（網掛け部分参照）。

そして、時間Ｃ８において、移動局１０は、チャネル７で電波信号を送信し、チャネル７の電波信号を受信する状態で待機している基地局１２は、移動局１０からチャネル７で送信された電波信号を受信する（＝同期捕捉）。以下、時間Ｃ９〜Ｃ１４は、基地局１２は、移動局から送信される上記周波数順序列に沿った周波数切り替えに対応して、周波数を上記周波数順序列に沿って切り替えながら電波信号を受信する（＝同期追跡）。

以上の結果、基地局１２は、移動局１０と同期した時間Ｃ３〜Ｃ１４における、上記図１１（ｂ）で前述した検出コードに対応する信号受信時の受信信号強度値を検出する（図１２の下段参照）。

図１３は、測位サーバ１４の記憶部８６に記憶された、各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおける、複数の周波数（ｊ）にそれぞれ対応した複数の受信信号強度値の一例を表す図である。カッコ内のｊは、周波数（チャネル）の順序列の番号を表しており、この例では、前述の順序に沿い、チャネル７をｊ＝１とし、チャネル６をｊ＝２とし、チャネル５をｊ＝３とし、チャネル２をｊ＝４とし、チャネル４をｊ＝５とし、チャネル１をｊ＝５とし、チャネル３をｊ＝７（ｊｍａｘ）としている。そして、各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおける、周波数（ｊ）で受信した電波信号の受信信号強度値（ｎＷ換算値）を、ＲＳＳＩ（ｊ，１２Ａ）〜ＲＳＳＩ（ｊ，１２Ｄ）で表している。

図１３において、まず、基地局１２Ａにおいては、チャネル７での受信信号強度がＲＳＳＩ（１，１２Ａ）＝２．２０［ｎＷ］であり、以下同様に、チャネル６ではＲＳＳＩ（２，１２Ａ）＝２．２７［ｎＷ］、チャネル５ではＲＳＳＩ（３，１２Ａ）＝２．３５［ｎＷ］であり、チャネル２ではＲＳＳＩ（４，１２Ａ）＝２．３５［ｎＷ］であり、チャネル４ではＲＳＳＩ（５，１２Ａ）＝２．２０［ｎＷ］であり、チャネル１ではＲＳＳＩ（６，１２Ａ）＝２．１８［ｎＷ］であり、チャネル３ではＲＳＳＩ（７，１２Ａ）＝２．１１［ｎＷ］となっている。

同様に、基地局１２Ｂにおいては、チャネル７ではＲＳＳＩ（１，１２Ｂ）＝２．２４［ｎＷ］であり、チャネル６ではＲＳＳＩ（２，１２Ｂ）＝２．３３［ｎＷ］であり、チャネル５ではＲＳＳＩ（３，１２Ｂ）＝２．０４［ｎＷ］であり、チャネル２ではＲＳＳＩ（４，１２Ｂ）＝２．２８［ｎＷ］であり、チャネル４ではＲＳＳＩ（５，１２Ｂ）＝２．２８［ｎＷ］であり、チャネル１ではＲＳＳＩ（６，１２Ｂ）＝２．０３［ｎＷ］であり、チャネル３ではＲＳＳＩ（７，１２Ｂ）＝２．３０［ｎＷ］となっている。

基地局１２Ｃでは、チャネル７ではＲＳＳＩ（１，１２Ｃ）＝２．１５［ｎＷ］であり、チャネル６ではＲＳＳＩ（２，１２Ｃ）＝２．０８［ｎＷ］であり、チャネル５ではＲＳＳＩ（３，１２Ｃ）＝２．３３［ｎＷ］であり、チャネル２ではＲＳＳＩ（４，１２Ｃ）＝２．１１［ｎＷ］であり、チャネル４ではＲＳＳＩ（５，１２Ｃ）＝２．２１［ｎＷ］であり、チャネル１ではＲＳＳＩ（６，１２Ｃ）＝２．１８［ｎＷ］であり、チャネル３ではＲＳＳＩ（７，１２Ｃ）＝２．０３［ｎＷ］となっている。

基地局１２Ｄでは、チャネル７ではＲＳＳＩ（１，１２Ｄ）＝２．２４［ｎＷ］であり、チャネル６ではＲＳＳＩ（２，１２Ｄ）＝２．５５［ｎＷ］であり、チャネル５ではＲＳＳＩ（３，１２Ｄ）＝２．２９［ｎＷ］であり、チャネル２ではＲＳＳＩ（４，１２Ｄ）＝１．６８［ｎＷ］であり、チャネル４ではＲＳＳＩ（５，１２Ｄ）＝１．８０［ｎＷ］であり、チャネル１ではＲＳＳＩ（６，１２Ｄ）＝１．６３［ｎＷ］であり、チャネル３ではＲＳＳＩ（７，１２Ｄ）＝１．５７［ｎＷ］となっている。

以上のようにして検出された上記ＲＳＳＩ（ｊ，１２Ａ）〜ＲＳＳＩ（ｊ，１２Ｄ）に基づき、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに受信信号強度のばらつき状態量（この例では、標準偏差ＳＤ）を算出する。

すなわち、例えば、ＲＳＳＩ（ｊ，１２）〜ＲＳＳＩ（ｊｍａｘ，１２）の平均値をｍとすると、
ＳＤ＝√［｛（ＲＳＳＩ（１，１２）−ｍ）^２＋（ＲＳＳＩ（２，１２）−ｍ）^２
＋・・＋（ＲＳＳＩ（ｊｍａｘ，１２）−ｍ）^２｝／（ｊｍａｘ−１）］
…（２Ａ）
が成り立つ。
例えば、基地局１２Ａについて、この（２Ａ）の式に上記図１３の例における値を代入すると、基地局１２Ａにおける、上記ＲＳＳＩ（１，１２Ａ）〜ＲＳＳＩ（７，１２Ａ）の標準偏差ＳＤは、
ＳＤ＝０．１２２４７
となる。

その他の基地局１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄについても、同様にして標準偏差を求めることができる。すなわち、基地局１２Ｂでは上記ＲＳＳＩ（１，１２Ｂ）〜ＲＳＳＩ（７，１２Ｂ）の標準偏差ＳＤ＝０．１２５７０となり、基地局１２Ｃでは上記ＲＳＳＩ（１，１２Ｃ）〜ＲＳＳＩ（７，１２Ｃ）の標準偏差ＳＤ＝０．０９７８８となり、基地局１２Ｄでは上記ＲＳＳＩ（１，１２Ｄ）〜ＲＳＳＩ（７，１２Ｄ）の標準偏差ＳＤ＝０．３８８３６となる。図１４は、上記の標準偏差の算出結果を表した図である。

本実施形態では、この結果に基づき、基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記算出した受信信号強度の標準偏差ＳＤが小さい基地局１２から順に優先順位を付ける。この例では、図示のように、上記標準偏差ＳＤが１番小さい基地局１２は１位、その次は２位、・・のようになっている。すなわち、基地局１２Ｃが標準偏差ＳＤ（＝０．０９７８８）が相対的に最も小さく、優先順位１位となる。以下、基地局１２Ａ（ＳＤ＝０．１２２４７）が２位、基地局１２Ｂ（ＳＤ＝０．１２５７０）が３位、基地局１２Ｄ（ＳＤ＝０．３８８２６）が４位となる。

そして、上記優先順位が高いもの（＝標準偏差ＳＤが小さいもの）から順に所定の個数（例えば、３つ）の基地局１２を選択する。この例では、基地局１２Ｃ，１２Ａ，１２Ｂの順に３つの基地局１２が選択される。このようにして、マルチパス環境の影響がなるべく小さくなるような基地局１２を優先的に選択することができるのである。

（Ｅ）制御シーケンス
図１５は、本実施形態において、測位サーバ１４、基地局１２Ａ〜１２Ｄ、移動局１０の間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図である。前述したように、測位サーバ１４と基地局１２Ａ〜１２Ｄとの間は有線ケーブル５２を介した信号の送受である。また、基地局１２Ａ〜１２Ｄと移動局１０との間は、無線通信を介した信号の送受となっている。

まず最初に、ステップＳＳ１０において、（測位サーバ１４の操作権限がある）管理者等により、測位サーバ１４の図示していない操作部により測位開始の旨の操作が行われたかどうかを判定する。管理者等が測位開始操作を行うまでステップＳＳ１０の判定が満たされずループ待機する。管理者等が測位開始操作を行ったらステップＳＳ１０の判定が満たされて、ステップＳＳ２０に移る。なお、上記測位開始の旨の操作は管理者等により行われるが、測位サーバ１４の図示していないタイマ等の計時手段により、管理者等が設定した時刻になったら自動的に測位開始するようにしてもよい。

次に、ステップＳＳ２０において、測位サーバ１４の測位部８４が有線ケーブル５２を介し、各基地局１２Ａ〜１２Ｄ（あるいは特定の１つの基地局１２でもよい）に対し、移動局１０への電波信号の送信要求信号を送信するよう指示信号を出力する。これにより、ステップＳＲ１０で、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの無線部２８がアンテナ部２０を介し移動局１０に向けて電波信号の送信要求信号を送信する。

そして、移動局１０の無線部２８がアンテナ部２０を介し、上記電波信号の送信要求信号を受信し、ステップＳＴ１０において、移動局１０の制御部３２が、電波送信処理（詳細は後述）を実行して、移動局１０の無線部２８がアンテナ部２０を介し各基地局１２Ａ〜１２Ｄに向けて、互いに異なる複数の周波数に切り替えつつ各周波数ごとに電波信号を送信する。

そして、ステップＳＲ２０において、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの制御部３２が、電波受信処理（詳細は後述）を実行して、ＲＳＳＩ部４７で検出した複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値を記憶部４５に格納し、ステップＳＲ３０に移る。

ステップＳＲ３０では、各基地局１２Ａ〜１２Ｄの制御部３２が、上記ステップＳＲ２０で検出した、上記複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値を有線ケーブル５２を介して測位サーバ１４に出力する。

そして、ステップＳＳ３０において、測位サーバ１４の測位部８４が、記憶部８６にアクセスし、各基地局１２Ａ〜１２Ｄから入力した上記複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値を格納し、ステップＳＳ４０に移る。

ステップＳＳ４０では、測位サーバ１４の算出部８８が、記憶部８６にアクセスし、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとの上記複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値を取得する。そして、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとの上記複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値に基づき、前述した（２Ａ）の式により、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、受信信号強度のばらつき状態量（前述の例では標準偏差ＳＤ）を算出する（状態量算出手段）。その後、ステップＳＳ５０に移る。

ステップＳＳ５０では、測位サーバ１４の選択部９０が、基地局選択処理（詳細は後述）を実行して、上記複数（この例では４つ）の基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記ステップＳＳ４０で算出した受信信号強度のばらつき状態量が相対的に小さい基地局１２を選択する。その後、ステップＳＳ６０に移る。

ステップＳＳ６０では、測位サーバ１４の測位部８４が、上記ステップＳＳ５０で選択された各基地局１２の受信信号強度値に基づき、移動局１０の位置を、図６及び図７を用いて前述した手法により算出する（測位処理手段）。そして、このフローを終了する。

図１６は、上記図１１（ａ）を用いて説明した制御態様を実行するために、上記図１５において移動局１０の制御部３２が実行するステップＳＴ１０の詳細手順を表すフローチャートである。

図１６において、まずステップＳＴ１１では、周波数順序列の周期カウントの番号ｉをｉ＝１とする。次に、ステップＳＴ１２では、前述した周波数（チャネル）カウントの番号ｊをｊ＝１とする。

そして、ステップＳＴ１３において、アンテナ部２０を介し無線部２８が各基地局１２に向けて、複数の（前述の例では７つの）周波数を所定の順序で含む１つの周波数順序列における、ｊ番目の周波数（ｊ）で電波信号を送信する。そして、ステップＳＴ１４に移る。

ステップＳＴ１４では、予め定められた周波数（チャネル）カウントの番号ｊｍａｘ（この例では前述したようにｊｍａｘ＝７）にｊが等しくなったかどうかを判定する。ｊｍａｘより小さい場合（この例ではｊ＝１〜６であった場合）は判定が満たされず、ステップＳＴ１５に移る。

ステップＳＳ１５では、上記周波数（チャネル）カウントの番号ｊに１を加え、上記ステップＳＴ１３に戻り、以降、同様の手順を繰り返す。これにより、１つの周波数順序列において周波数カウントが１つずつ増加されながら電波信号が送信されることとなる（前述の図１１（ａ）及び図１２、特に図１１（ａ）左側の「１周期」参照）。そして、ｊ＝ｊｍａｘ（この例ではｊ＝７）となったら上記ステップＳＴ１４の判定が満たされ、ステップＳＴ１６に移る。

ステップＳＴ１６では、予め定められた周波数順序列の周期カウントの番号ｉｍａｘ（この例では前述したようにｉｍａｘ＝２）にｉが等しくなったかどうかを判定する。ｉｍａｘより小さい場合（この例ではｉ＝１であった場合）は判定が満たされず、ステップＳＴ１７に移る。

ステップＳＴ１７では、上記周波数順序列の周期カウントの番号ｉに１を加え、上記ステップＳＴ１２に戻り、以降、同様の手順を繰り返す。これにより、周波数順序列が１つずつ移りながら、各周波数順序列において周波数カウントが１つずつ増加して電波信号が送信されることとなる（前述の図１１（ａ）や図１２参照）。そして、ｉ＝ｉｍａｘ（この例ではｉ＝２）となったら上記ステップＳＴ１６の判定が満たされ、このルーチンを終了する。

なおこれらステップＳＴ１１〜ステップＳＴ１７が、各請求項記載の送信制御手段を構成する。

図１７は、上記図１２を用いて説明した制御態様を実行するために、上記図１５において基地局１２の制御部３２が実行するステップＳＲ２０の詳細手順を表すフローチャートである。

図１７において、まずステップＳＲ２１では、周波数（チャネル）カウントの番号ｊをｊ＝１とする。

次に、ステップＳＲ２２では、アンテナ部２０を介し無線部２８において、移動局１０から周波数（ｊ）で送信された電波信号を受信したかどうかを判定する。移動局１０から周波数（ｊ）で送信された電波信号を受信するまで判定が満たされずループ待機し、移動局１０から周波数（ｊ）で送信された電波信号を受信したらステップＳＲ２２の判定が満たされて、ステップＳＲ２３に移る。

ステップＳＲ２３では、ＲＳＳＩ部４７が、上記周波数（ｊ）で受信された電波信号の検出コード（前述の図１１（ｂ）参照）に対応した信号の受信時における受信信号強度値を検出（測定）し、ステップＳＲ２４に移る。

ステップＳＲ２４では、記憶部４５にアクセスし、上記ステップＳＲ２３で検出した周波数（ｊ）に対応した受信信号強度値を格納し、ステップＳＲ２５に移る。

ステップＳＲ２５では、予め定められた周波数（チャネル）カウントの番号ｊｍａｘ（この例では前述したようにｊｍａｘ＝７）にｊが等しくなったかどうかを判定する。ｊｍａｘより小さい場合（この例ではｊ＝１〜６であった場合）は判定が満たされず、ステップＳＲ２６に移る。

ステップＳＲ２６では、上記周波数（チャネル）カウントの番号ｊに１を加え、上記ステップＳＲ２２に戻り、以降、同様の手順を繰り返す。そして、ｊ＝ｊｍａｘ（この例ではｊ＝７）となったら上記ステップＳＲ２５の判定が満たされ、このルーチンを終了する。なおこれらステップＳＲ２１、ステップＳＲ２２、ステップＳＲ２５、ステップＳＲ２６が、各請求項記載の受信制御手段を構成する。

図１８は、上記図１５において測位サーバ１４の選択部９０が実行するステップＳＳ５０の詳細手順を表すフローチャートである。

図１８において、まずステップＳＳ５１では、記憶部８６にアクセスし、上記ステップＳＳ４０で算出した各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとの受信信号強度のばらつき状態量（この例では、標準偏差ＳＤ）を取得し、ステップＳＳ５４に移る。

ステップＳＳ５４では、上記ステップＳＳ５１で取得した各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとの標準偏差ＳＤを比較し、各基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記標準偏差ＳＤが小さい基地局１２から順に優先順位を付ける。そして、ステップＳＳ５９に移る。

ステップＳＳ５９では、上記優先順位に基づき、各基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記優先順位が高いもの（＝標準偏差ＳＤが小さいもの）から順に所定の個数（前述の例では、３つ）の基地局１２を選択する。そして、このルーチンを終了する。

なお、上記ステップＳＳ５９が、各請求項記載の第１選択手段を構成する。

以上説明したように、本実施形態の無線通信システム８においては、移動局１０の制御部３２の制御に基づき、無線部２８から送信された電波信号が、複数の（前述の例では４つの）基地局１２Ａ〜１２Ｄに備えられた無線部２８で受信され、このときの電波信号による受信信号強度値が各基地局１２Ａ〜１２ＤのＲＳＳＩ部４７で検出される（ステップＳＲ２３）。そしてこのとき、前述の手法により切り替えられる複数の周波数での、各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおける受信信号強度値のばらつき状態量（前述の例では、標準偏差ＳＤ）が算出される（ステップＳＳ４０）。このとき特に、移動局１０から送信される電波信号の複数の周波数への切り替えを、１つの周波数順序列として複数回繰り返すことにより、マルチパス環境下にある基地局１２における受信信号強度値のばらつきを確実に検出することができる。そして、上記各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおける受信信号強度値のばらつき状態量が相対的に小さい基地局１２が（測位に使用すべき基地局として）優先して選択される（ステップＳＳ５９）。言い換えれば、上記ばらつき状態量が相対的に大きい基地局１２は選択されずに除外される。これにより、マルチパス環境の影響が小さい基地局１２のみを選択することができるので、移動局１０と精度よく正しい通信を行えている基地局１２のみを確実に識別することができる。このとき、相関計算を用いて基地局の選択を行う場合のように、基地局１２や移動局１０の構造の複雑化等を招くことがない。

また、本実施形態では特に、上記選択された基地局１２において高精度に算出された受信信号強度値を用いて測位処理を行う（ステップＳＳ６０）。これにより、精度よく移動局１０の測位を行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。以下、そのような変形例を説明する。

（１）ばらつきが同じ時は受信信号強度値の平均値の大きい基地局を選択する場合
すなわち、複数の基地局１２に係る上記ばらつき状態量が略等しい場合には、当該基地局１２の上記複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値の平均値が大きい基地局１２を選択するようにしてもよい。

図１９は、本変形例における、基地局１２を選択する手法を説明するための説明図である。

図１９において、前述したように、基地局１２Ａにおける標準偏差ＳＤは、上記（２Ａ）の式により、０．１２２４７である。以下同様に、基地局１２Ｂにおける標準偏差ＳＤは０．１２５７０、基地局１２Ｃにおける標準偏差ＳＤは０．３８８２６、基地局１２Ｄにおける標準偏差ＳＤは０．３８８２６となっている。

このとき、本変形例では、上記したように、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値の平均値を算出する。この例では、基地局１２Ａにおける上記平均値は２．２１［ｎＷ］、基地局１２Ｂにおける上記平均値は２．２２［ｎＷ］、基地局１２Ｃにおける上記平均値は２．１６［ｎＷ］、基地局１２Ｄにおける上記平均値は、１．９７［ｎＷ］となっている。

そして、本変形例では、複数の基地局１２に係る上記標準偏差ＳＤの値が等しい（あるいは所定の近傍範囲で略等しくなっていてもよい）場合には、上記算出した複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値の平均値が相対的に大きい基地局１２を選択する。

上記の例では、基地局１２Ｃにおける標準偏差ＳＤと、基地局１２Ｄにおける標準偏差ＳＤとが、互いに０．３８８２６と等しい関係にある（上記基地局１２の選択の優先順位を付けると等しい順位となる）。この場合、当該基地局１２における上記平均値を比較し、上記平均値が相対的に大きい基地局１２を上記優先順位が高くなるようにする。すなわち、図１９に示す例では、基地局１２Ｃにおける上記平均値は、２．１６［ｎＷ］であり、基地局１２Ｄにおける上記平均値は、１．９７［ｎＷ］であるので、基地局１２Ｃと基地局１２Ｄとでは、基地局１２Ｃの方が優先順位が高くなる。

したがって、この場合、図示のように、各基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、基地局１２Ａにおける標準偏差ＳＤ（０．１２２４７）が相対的に最も小さく、基地局１２Ａが上記優先順位１位となり、次に、基地局１２Ｂ（ＳＤ＝０．１２５７０）が２位となる。そして、基地局１２Ｃ（ＳＤ＝０．３８８２６、平均値＝２．１６［ｎＷ］）が３位となり、基地局１２Ｄ（ＳＤ＝０．３８８２６、平均値＝１．９７［ｎＷ］）が４位となる。

そして、各基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記優先順位が高いものから順に所定の個数（この例では、３つ）の基地局１２を選択する。この例では、基地局１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの順に３つの基地局１２が選択される。

図２０は、本変形例における測位サーバ１４、基地局１２Ａ〜１２Ｄ、移動局１０の間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図であり、上記実施形態の図１５に対応する図である。図１５と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。

図２０では、図１５の測位サーバ１４に関するステップＳＳ５０に代えてステップＳＳ５０′を設け、さらにステップＳＳ４０とステップＳＳ５０′との間に、新たにステップＳＳ４５を設けた点が図１５と異なる。

すなわち、ステップＳＳ４０において、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、受信信号強度のばらつき状態量（前述の例では標準偏差ＳＤ）を算出したら、新たに設けたステップＳＳ４５に移る。

ステップＳＳ４５では、測位サーバ１４の算出部８８が、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値の平均値を算出する（平均値算出手段）。なお、平均値を用いるのではなく、強度変化比[＝（最大値−最小値）/平均値]を用いるようにしてもよい。この場合、近くて平均値が大きくても変動が多い(マルチパス大)基地局より、遠くて平均値が小さくても変動が少ない(マルチパス小)方を選ぶことが可能となる。その後、新たに設けたステップＳＳ５０′に移る。

ステップＳＳ５０′では、測位サーバ１４の選択部９０が、基地局選択処理（詳細は後述）を実行して、上記複数の基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、所定の個数（前述の例では、３つ）の基地局１２を選択する。その後、ステップＳＳ６０に移る。

その後のステップＳＳ６０は、図１５と同様であるので説明を省略する。

図２１は、本変形例における測位サーバ１４の選択部９０が実行するステップＳＳ５０′の詳細手順を表すフローチャートであり、上記実施形態の図１８に対応する図である。図１８と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。

図２１に示すフローでは、図１８のステップＳＳ５１に代えてステップＳＳ５１′を設け、さらに、ステップＳＳ５４とステップＳＳ５９との間に新たにステップＳＳ５５とステップＳＳ５８とを設けている。

図２１では、まず最初に、ステップＳＳ５１′において、記憶部８６にアクセスし、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとの上記標準偏差ＳＤ及び複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値の平均値を取得する。そして、ステップＳＳ５４に移る。

ステップＳＳ５４は、図１８と同様であり、上記ステップＳＳ５１′で取得した各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとの標準偏差ＳＤを比較し、各基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記標準偏差ＳＤが小さい基地局１２から順に優先順位を付ける。そして、新たに設けたステップＳＳ５５に移る。

ステップＳＳ５５では、各基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記ステップＳＳ５４で付けた優先順位が等しい（＝標準偏差ＳＤが等しい）基地局１２があるかどうかを判定する。各基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記ステップＳＳ５４で付けた優先順位が等しい基地局１２がなければ、判定が満たされずステップＳＳ５９に移る。各基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記ステップＳＳ５４で付けた優先順位が等しい基地局１２があれば、ステップＳＳ５５の判定が満たされ新たに設けたステップＳＳ５８に移る。

ステップＳＳ５８では、上記ステップＳＳ５１′で取得した、上記ステップＳＳ５４で付けた優先順位が等しい基地局１２に係る複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値の平均値を比較し、上記平均値が大きい当該基地局１２から順に改めて優先順位を付けなおす。そして、ステップＳＳ５９に移る。

その後のステップＳＳ５９は、図１５と同様である（本変形例における第１選択手段を構成する）ので説明を省略する。

本変形例によれば、基地局１２の受信信号強度値の平均値を求めることにより（ステップＳＳ４５）、各基地局１２Ａ〜１２Ｄにおける受信信号強度値のばらつきのみならず、受信信号強度値そのものの大小に応じた各種処理が可能となる。具体的には、受信信号強度値の標準偏差ＳＤがほぼ同じ（すなわちマルチパスの影響の度合いがほぼ同じ）基地局１２がある場合に、当該基地局１２のうち受信信号強度値が大きい基地局１２を選択している（ステップＳＳ５８，ＳＳ５９）。この結果、より高精度な測位を行うことができる。

（２）受信信号強度値が小さい基地局を予め選択から除外する場合
すなわち、上記実施形態及び上記（１）の変形例での上記標準偏差ＳＤに基づく基地局１２の選択に先立ち、上記複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値の平均値が所定のしきい値未満の基地局１２については、上記選択の対象除外とする場合である。

図２２は、本変形例における測位サーバ１４、基地局１２Ａ〜１２Ｄ、移動局１０の間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図であり、上記実施形態の図１５、上記（１）の変形例の図２０に対応する図である。図１５及び図２０と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。

図２２では、図２０の測位サーバ１４に関するステップＳＳ５０′に代えてステップＳＳ５０″を設けた点が図２０と異なる。

すなわち、ステップＳＳ４５において、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値の平均値を算出したら、新たに設けたステップＳＳ５０″に移る。

ステップＳＳ５０″では、測位サーバ１４の選択部９０が、基地局選択処理（詳細は後述）を実行して、上記複数の基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、所定の個数（前述の例では、３つ）の基地局１２を選択する。その後、ステップＳＳ６０に移る。

その後のステップＳＳ６０は、図１５と同様であるので説明を省略する。

図２３は、本変形例における測位サーバ１４の選択部９０が実行するステップＳＳ５０″の詳細手順を表すフローチャートであり、上記実施形態の図１８、上記（１）の変形例の図２１に対応する図である。図１８及び図２１と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略又は簡略化する。

図２３に示すフローでは、図１８のステップＳＳ５１に代えてステップＳＳ５１′を、ステップＳＳ５４に代えてステップＳＳ５４′を設け、さらに、新たに設けたステップＳＳ５１′と新たに設けたステップＳＳ５４′との間に新たにステップＳＳ５３を設けている。

図２３では、まず最初に、ステップＳＳ５１′において図２１と同様に、記憶部８６にアクセスし、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとの上記標準偏差ＳＤ及び複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値の平均値を取得する。そして、新たに設けたステップＳＳ５３に移る。

ステップＳＳ５３では、各基地局１２Ａ〜１２Ｄごとに、上記ステップＳＳ５１′で取得した複数の周波数に対応した複数の受信信号強度値の平均値と、所定のしきい値（例えば、２．００［ｎＷ］）とを比較する。そして、各基地局１２Ａ〜１２Ｄのうち、上記平均値が、上記しきい値以上の基地局１２のみを選択する（第２選択手段）。そして、新たに設けたステップＳＳ５４′に移る。

ステップＳＳ５４′では、上記ステップＳＳ５３で選択した各基地局１２ごとに、上記ステップＳＳ５１′で取得した上記標準偏差ＳＤを比較し、当該基地局１２のうち、上記標準偏差ＳＤが相対的に小さい基地局１２から順に優先順位を付ける。そして、ステップＳＳ５９に移る。

その後のステップＳＳ５９は、図１５と同様である（本変形例における第１選択手段）ので説明を省略する。

本変形例によれば、基地局１２における受信信号強度値が所定値より小さくそもそも精度向上があまり期待できない基地局１２を、ステップＳＳ５９の前に、最終的な選択対象から予め除外しておく（ステップＳＳ５３）。これにより、ステップＳＳ５９における標準偏差ＳＤに基づく基地局１２の選択を、より効率的に行うことができる（特に基地局１２の数が多ければ多いほど効果的である）。

（３）その他
以上においては、被測位局として移動可能な移動局１０が設けられる場合を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、上記基地局１２のように固定的に配置されるものに対し無線通信を介して測位を行う場合であっても、本発明を適用することができる。この場合も、上記同様、マルチパス環境の影響により生じる受信信号強度値のばらつきを是正して、測位精度を向上することができる。

また、図１５〜図１８、図２０〜図２３に示すシーケンスやフローは本発明を図示する手順に限定するものではなく、発明の趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で手順の追加・削除又は順番の変更等をしてもよい。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

本発明の一実施形態の無線通信システムの構成の一例を表す説明図である。 位置算出のために、移動可能領域において便宜上設定される座標系を表す説明図である。 移動局の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。 基地局の機能的構成の概略を表す機能ブロック図である。 測位サーバの機能的構成を表す機能ブロック図である。 移動局の位置を検出する方法の原理の手法を説明するための説明図である。 移動局の位置を検出する方法の原理の手法を説明するための説明図である。 マルチパス環境による受信信号強度値への影響を説明するための説明図である。 複数の周波数を所定の順序で含む１つの周波数順序列を、所定の周期で複数回繰り返し電波信号を送信する手法を説明するための説明図である。 複数の周波数を所定の順序で含む１つの周波数順序列を、所定の周期で複数回繰り返し電波信号を送信する手法を説明するための説明図である。 複数の周波数を所定の順序で含む１つの周波数順序列を、所定の周期で複数回繰り返し電波信号を送信する手法を説明するための説明図である。 基地局において、所定の順序の各周波数ごとに電波信号を受信する手法を説明するための説明図である。 各基地局における、複数の周波数にそれぞれ対応した複数の受信信号強度値の一例を表す図である。 基地局を選択する手法を説明するための説明図である。 測位サーバ、基地局、移動局の間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図である。 図１５のステップＳＴ１０の詳細手順を表すフローチャートである。 図１５のステップＳＲ２０の詳細手順を表すフローチャートである。 図１５のステップＳＳ５０の詳細手順を表すフローチャートである。 ばらつきが同じ時は受信信号強度値の平均値の大きい基地局を選択する変形例において、基地局１２を選択する手法を説明するための説明図である。 測位サーバ、基地局、移動局の間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図である。 図２０のステップＳＳ５０′の詳細手順を表すフローチャートである。 受信信号強度値が小さい基地局を予め選択から除外する変形例において、測位サーバ、基地局、移動局の間で送受される各種信号の送受と制御動作の一例を表すシーケンス図である。 図２２のステップＳＳ５０″の詳細手順を表すフローチャートである。

符号の説明

８ 無線通信システム
１０ 移動局
１２Ａ〜１２Ｄ 基地局
１４ 測位サーバ
４７ ＲＳＳＩ部（強度検出手段）

Claims (7)

1. 電波信号を送信する送信部を備えた移動局と、
   前記送信部から送信された前記電波信号を受信する受信部を備えた複数の基地局とを有し、
   前記移動局は、
   互いに異なる複数の周波数に切り替えつつ各周波数ごとに前記電波信号を送信するように、前記送信部を制御する送信制御手段を備え、
   前記複数の基地局のそれぞれは、
   前記受信部で受信された電波信号に基づき、前記複数の周波数にそれぞれ対応した複数の受信信号強度値を検出する強度検出手段を備える無線通信システムであって、
   前記複数の周波数に対応した前記複数の受信信号強度値に基づき、各基地局ごとに受信信号強度のばらつき状態量を算出する状態量算出手段と、
   前記複数の基地局のうち、前記状態量算出手段で算出した前記ばらつき状態量が相対的に小さい前記基地局を選択する第１選択手段と
   を有することを特徴とする無線通信システム。
2. 前記送信制御手段は、
   前記複数の周波数を所定の順序で含む１つの周波数順序列を所定の周期で複数回繰り返すように、前記送信部を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。
3. 前記複数の基地局のそれぞれは、
   前記送信制御手段の制御における前記周波数順序列に対応し、前記所定の順序の各周波数ごとに前記電波信号を受信するように、前記受信部を制御する受信制御手段を備える
   ことを特徴とする請求項２記載の無線通信システム。
4. 各基地局ごとに、前記複数の周波数に対応した前記複数の受信信号強度値の平均値を求める平均値算出手段を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の無線通信システム。
5. 前記第１選択手段は、
   複数の基地局に係る前記ばらつき状態量が略等しい場合には、前記平均値算出手段で算出した前記平均値が他の基地局よりも大きい１つの基地局を選択する
   ことを特徴とする請求項４記載の無線通信システム。
6. 前記第１選択手段での選択に先立ち、前記平均値算出手段で算出した前記平均値が所定のしきい値以上の前記基地局を選択する第２選択手段を有し、
   前記第１選択手段は、
   前記第２選択手段で選択された前記複数の基地局のうち、前記第２状態量算出手段で算出した前記ばらつき状態量が相対的に小さい前記基地局を選択する
   ことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の無線通信システム。
7. 前記基地局選択手段で選択された各基地局の前記受信信号強度値に基づき、前記移動局の測位処理を行う測位処理手段を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の無線通信システム。

Images