JPWO2006016402A1 - 移動体通信システムの基地局、移動機および方位検出方法 - Google Patents

Abstract

マルチパス伝搬の環境下であっても、方位検出誤差の劣化を抑制すること。また、移動機が基地局の見通し内位置に存在しない場合であっても、所定の測定精度を維持すること。
移動機との間で所定の通信が行われる移動体通信システムの基地局において、第１のコードで符号化識別された時計回りに回転する第１のアンテナビームと、第１のコードとは異なる第２のコードで符号化識別された反時計回りに回転する第２のアンテナビームと、をそれぞれ送信制御する指向性制御手段１２が備えられる。

Description

本発明は、移動体通信システムの基地局、移動機および方位検出方法に関するものであり、より詳細には、方位検出機能を具備する移動体通信システムの基地局、移動機および移動体通信システムに好適な方位検出方法に関するものである。

移動体通信システムにおいて、移動機の位置を知ることは、システム管理上の観点や、あるいは各種サービスを実現する観点において、重要な技術となる。例えば、システム管理上の観点から見れば、通信容量の把握や、通信容量に応じたセルの最適化などに重要な技術となる。また、各種サービスを実現する観点においては、携帯端末ユーザに対する道案内や周辺情報を提供するロケーションサービス、痴呆性老人などの行動を監視する監視サービスなどにおいて、重要な技術となる。

一方、近時、携帯端末の保有台数は急激な伸びを見せており、同一セル内で使用される携帯端末の数が急増し、基地局側の処理負荷が増大している。このような昨今の状況下にあっては、移動機側において、基地局の方位や基地局に対する距離を推定する機能を搭載すれば、基地局が実行する各種処理の処理負荷の大幅な軽減が可能となり、その有用性が期待されている。

ところで、移動機の位置検出にかかる従来技術としては、移動機と基地局との間を伝送する伝送信号の到達時間を測定し、当該到達時間に基づいて移動機の位置を検出する手法が一般的である。例えば、回転している１つのビームについて、その到達時間を固定アンテナからの送信で得られる既知のタイミングと比較し、方位の推定を行う手法が開示されている（例えば、特許文献１）。特に、ＣＤＭＡシステムでは、基地局からの距離は遅延プロファイルの遅延時間により推測することができるので、移動機の方位を確定することができれば基地局単体でも移動機の位置を決定することが可能になる。

また、同角度の覆域を有するとともに同方向に覆域を設定した２つの指向性アンテナを配置し、これらの指向性アンテナを同期させ、かつ相互に一定の角度を保ちつつ回転させ、２つの指向性アンテナにおける受信信号の到達時間差を測定することにより移動機の方位を求める手法が開示されている（例えば、特許文献２）。

なお、アンテナのビーム形成（指向性合成）については、アダプティブアレーアンテナの移動体通信システムへの適用について検討した技術文献が存在する（例えば、非特許文献１）。この文献では、アンテナのビーム形成をアダプティブアレーアンテナを用いて電子的に実現する手法を開示している。

特表２０００−５１２１０１号公報 特開平９−１３３７４９号公報 電子情報通信学会論文誌 「アダプティブアレーアンテナの移動通信への応用」 Ｖｏｌ．Ｊ８４−Ｂ Ｎｏ．４ ｐｐ．６６６−６７９

しかしながら、上記の特許文献１に示される従来技術では、回転している１つのビームについてその到達時間を測定し、既知のタイミングとの比較を行うことで、移動機の方位測定を行っているが、この方式では、回転しているビームからの受信信号が反射波等を含むマルチパス伝搬の場合には、移動機方位の測定誤差が大きくなるという問題点があった。なお、指向性の強いビームアンテナを使用することができれば移動機方位の測定精度を高めることができるが、電子的に指向性を変化させるアダプティブアレーアンテナなどでは、アンテナ素子数が少ない場合にあっては十分な指向性を得ることができず、満足の行く方位測定精度が得られないといった問題点があった。

また、この特許文献１に示される従来技術では、回転している１つのビームが到達する時間と、既知の時間との比較により伝搬時間を算出するようにしているので、マルチパス伝搬の場合に、回転ビームの到達時間を正確に算出することができず、結果として移動機の方位測定誤差が増大するといった問題点もあった。

一方、上記の特許文献２に示される従来技術では、物理的に異なる離間された２つのアンテナ系を使用する構成としているので、各アンテナ系を含めた２つのＲＦ系の特性を厳格な意味の同一特性に調整しなければならず、逆に、２つのＲＦ系の特性の差異がそのまま測定精度に影響するといった問題点があった。また、２つのアンテナ系の設置位置が異なるため、両者の伝搬環境が異なり、特に、移動機が基地局の見通し内位置に存在しないときには測定精度が大幅に劣化するといった問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、マルチパス伝搬の環境下であっても、方位検出誤差の劣化を抑制可能な移動体通信システムの基地局および移動機ならびに方位検出方法を提供することを目的とする。また、移動機が基地局の見通し内位置に存在しない場合であっても、所定の検出精度を維持可能な移動体通信システムの基地局および移動機ならびに方位検出方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる移動体通信システムの基地局は、移動機との間で所定の通信が行われる移動体通信システムの基地局において、第１のコードで符号化識別された第１のアンテナビームと、該第１のコードとは異なる第２のコードで符号化識別された第２のアンテナビームと、をそれぞれ送信制御する指向性制御手段を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、基地局に具備される指向性制御手段にて、第１のコードで符号化識別された第１のアンテナビームと、該第１のコードとは異なる第２のコードで符号化識別された第２のアンテナビームとが移動機に対して送信され、移動局では、当該２つのアンテナビームの到来時間差に基づいて基地局方位が検出される。

本発明にかかる方位検出装置によれば、移動機において、基地局から送信された２つのアンテナビームの到来時間差に基づいて基地局方位を検出することができるので、マルチパスの影響や、フェージングの影響を抑制することができるという効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる動作概念を示す図である。 図２は、実施の形態１にかかる受信特性を示す図である。 図３は、例えば、移動機が基地局の真北に位置している場合の受信信号の信号波形を模式的に示す図である。 図４は、例えば、移動機が基地局の真西に位置している場合の受信信号の信号波形を模式的に示す図である。 図５は、本発明にかかる基地局の機能構成を示すブロック図である。 図６は、本発明にかかる移動機の機能構成を示すブロック図である。 図７は、図６に示した方位検出部２５で実行される処理の処理フローを示すフローチャートである。 図８は、本発明の実施の形態２にかかる動作概念を示す図である。 図９は、実施の形態２にかかる受信特性を示す図である。 図１０は、例えば、移動機が基地局の真北に位置している場合の受信信号の信号波形を模式的に示す図である。 図１１は、例えば、移動機が基地局の真南に位置している場合の受信信号の信号波形を模式的に示す図である。 図１２は、実施の形態３にかかる受信特性（±６０度の範囲、同一移動速度）を示す図である。 図１３は、実施の形態３にかかる受信特性（±６０度の範囲、異なる移動速度）を示す図である。 図１４は、実施の形態４にかかる受信特性を示す図である。 図１５は、実施の形態５の機能を説明するための説明図である。 図１６は、図１５に示すように配置された移動機５２における方位と受信レベルとの関係を示した図である。 図１７は、実施の形態６の機能を説明するための説明図である。 図１８は、図１７に示すように配置された移動機５２における方位と受信レベルとの関係を示した図である。 図１９は、実施の形態７の機能を説明するための説明図である。

符号の説明

１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，２１ 送受信アンテナ
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 高周波回路部
１２ アンテナ指向性制御部
１３ コード生成部
１５ 変調処理部
１６ 復調処理部
１７ 制御部
１８ 指向性制御パターン蓄積部
２２ 高周波部
２３ａ コードＡ相関器
２３ｂ コードＢ相関器
２４ａ，２４ｂ 遅延プロファイル蓄積部
２５ 方位検出部
５１，５４ 基地局
５２ 移動機
５３ 障害物

以下に、本発明にかかる移動体通信システムの基地局、移動機および方位検出方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる動作概念を示す図である。移動体通信システムの中で、例えば、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）通信システムにおいては、複数の識別コードを用いることにより多重伝送を実現している。同図に示す概念図では、第１のビームとしてコードＡで符号化されたコードＡビーム（同図左側部分）と、第２のビームとしてコードＢで符号化されたコードＢビーム（同図右側部分）とが、同一基地局から送信されている状況が示されている。これらのビームは、同一速度で異なる方向に回転している。すなわち、第１のビームは時計周りに回転し、第２のビームは反時計周りに回転している。また、各ビームは、それぞれ同一方位（例えば、真北）からスタートし、同速度で互いに逆方向に回転して、元のスタート位置に戻る。以後、これらの動作が所定期間繰り返される。

図２は、実施の形態１にかかる受信特性を示す図であり、より詳細には、基地局からの送信ビームを受信した移動機における受信信号のピーク位置を示す図である。同図において、横軸はビームが受信される時刻を示し、縦軸は反時計回りを正とするビームの方向（度）を示している。また、実線波形はコードＡビームに基づく受信信号のピーク位置を示すものであり、波線波形はコードＢビームに基づく受信信号のピーク位置を示すものである。なお、同図に示す例では、各ビームは基地局から見た真北の方位から同時にスタートするものとしている。

図３は、例えば、移動機が基地局の真北に位置している場合の受信信号の信号波形を模式的に示す図である。基地局の真北に位置している移動機において、２つのビームを受信した場合、同図に示すように、コードＡに基づく受信信号およびコードＢビームに基づく受信信号の各ピーク位置は、略同一時刻（各ビームの開始位置あるいは終了位置）に出現する。このような信号のピーク特性が出現する位置は、図２に示すピーク特性上では、実線波形と波線波形の交点が示す方位、すなわち、真北の方位に位置することとなり、移動機から見た基地局が真北の方位に存在するものと推定することができる。

一方、図４は、例えば、移動機が基地局の真西に位置している場合の受信信号の信号波形を模式的に示す図である。同図に示すように、移動機が真西に位置している場合には、ビームが１周する時間の１／２周期だけシフトした位置にコードＡおよびコードＢのピークが出現するので、これらの２つのビームの時間差を測定することにより、移動局から見た基地局方位を推定することができる。

図５は、本発明にかかる基地局の機能構成を示すブロック図である。同図に示す基地局は、送信信号を空間に放射し、あるいは受信信号を信号処理系に伝達するアンテナ系と、当該送信信号を生成し、あるいは当該受信信号に基づいて所定の信号処理を行う信号処理系とから構成される。アンテナ系は、送受信アンテナ１０ａ〜１０ｄと、送受信アンテナ１０ａ〜１０ｄにそれぞれ接続され、デュプレクサ、増幅器、周波数変換部などを具備する高周波回路部１１ａ〜１１ｄと、を備えるように構成される。なお、送受信アンテナおよび高周波回路部の数は例示であり、同図に示す４個に限定されるものではない。なお、これらの数は、送受信の周波数、アンテナビーム幅、搭載スペースなどを考慮して総合的に決定される。

一方、信号処理系は、送受信アンテナ１０ａ〜１０ｄに供給する信号の位相や振幅を制御するアンテナ指向性制御部１２と、第１、第２のアンテナビームのそれぞれを識別するための識別コード（コードＡ，コードＢ）を発生させるコード生成部１３と、ビーム制御以外の通信チャネルの変調処理を行う変調処理部１５と、受信信号の復調処理を行う復調処理部１６と、基地局全体の制御を実行する制御部１７と、ビーム制御情報を蓄積するとともに、アンテナ指向性制御部１２に対する制御情報を出力する指向性制御パターン蓄積部１８と、を備えるように構成される。なお、同図において、アンテナ指向性制御部１２の制御によって、指向性パターンのビーム幅や、ビーム周期などが決定される。また、第１、第２のアンテナビームに供給される識別コードは基地局に固有のコードを用いることができる。

図６は、本発明にかかる移動機の機能構成を示すブロック図である。同図に示す移動機は、上述した基地局と同様に、アンテナ系と信号処理系とから構成される。アンテナ系は、送受信アンテナ２１と、送受信アンテナ２１に接続され、増幅器、周波数変換部などを具備する高周波部２２、とを備えるように構成される。一方、信号処理系は、所定の識別コード（コードＡ，コードＢ）で変調された変調信号を受信して高周波部２２においてダウンコンバートされたベースバンド信号に対してそれぞれの識別コードとの相関をとるコードＡ相関器２３ａおよびコードＢ相関器２３ｂと、コードＡ相関器２３ａおよびコードＢ相関器２３ｂにそれぞれ接続され、遅延時間、受信レベル、伝搬距離などの関係を示す遅延プロファイルを作成する遅延プロファイル蓄積部２４ａ，２４ｂと、各遅延プロファイルの比較によって得られるピーク値の時間差情報に基づいて標定対象の基地局方位を推定する方位検出部２５と、を備えるように構成される。なお、遅延プロファイル蓄積部２４ａ，２４ｂでは、コードＡ相関器２３ａおよびコードＢ相関器２３ｂで作成された遅延プロファイルが経過時刻ごとに記録される。また、上述の信号処理系において、基地局側で使用された識別コード（コードＡ，コードＢ）に対応し、これらの識別コードとの相関をとる２つの相関器（コードＡ相関器２３ａおよびコードＢ相関器２３ｂ）を備えるようにしているが、単一の相関器のみの構成とし、この単一の相関器において、上記識別コードとの相関処理を行うようにしてもよい。

図７は、図６に示した方位検出部２５で実行される処理の処理フローを示すフローチャートである。図７において、方位検出処理が開始されると、コードＡに基づくピーク時刻（ｔ_A）と、コードＢに基づくピーク時刻（ｔ_B）と、が検出され（ステップＳ３０１，Ｓ３０２）、それぞれのピーク時刻の差分（差分時刻）が算出され（ステップＳ３０３）、この差分時刻が方位情報に換算される（ステップＳ３０４）。上記に示す一連の処理が実行されることにより標定対象の基地局方位が推定される。

なお、図７のステップＳ３０１〜Ｓ３０３の処理では、単にピーク値同士を比較するのではなく、それぞれのビームに対応する遅延プロファイルにおいて、相関置が高い箇所同士を比較することにより、方位検出精度を増大させることができる。

このように、この実施の形態においては、基地局では、移動局で同定可能な２つのビームを時計回り、反時計回りにそれぞれ回転させて送信するとともに、移動機では、当該２つのビームの到来時間を測定するようにしているので、ビームが１周するごとに測定された２つのビームの到来時間差に基づいて基地局方位を検出することができる。なお、方位検出域が１８０°の範囲に制限される場合では、既知のタイミングや、既知の時間を用いることなく、２つのビームの到来時間差のみから基地局方位を検出することができる。

また、上述したように、２つのビームの到来時間差を算出する際に、単に、ピーク値同士を比較するのではなく、それぞれのビームに対して得られた遅延プロファイルにおいて、相関置が高い箇所同士を比較した方位検出を行うようにすれば、素子数の少ないアダプティブアレーアンテナ等のようにビーム幅が比較的広く形成されてしまう場合や、マルチパス発生の多い環境下であっても、方位検出精度の低下を抑制することができる。

また、この実施の形態では、アダプティブアレーアンテナ等を利用して電子的なアンテナビーム制御を行うことができるので、機械的なアンテナビーム制御と比較して、アンテナビームの回転速度を任意の速度に設定することができ、任意の角度における受信品質（例えば、信号対干渉電力比）の高精度測定に必要な測定時間を十分に確保することができるという効果が得られる。また、アンテナビームが１回転する時間、あるいは反復する時間をフェージング周期より十分に長くすることも可能であり、この場合、フェージングの影響によって生ずる測定誤差を軽減できるという効果もある。

また、上記に加えて、電子的なアンテナビーム制御により、アンテナビームの回転を、例えば、１度ずつというように離散的な値をとることができるので、それぞれの角度において、受信品質を任意の精度で測定することができる。また、この受信品質を利用することにより、方位検出精度をさらに向上させることができる。

さらには、第１のビーム、第２のビームに基地局識別コード（ＣＤＭＡ）、周波数組合せ（ＯＦＤＭ）、特定タイミングで送信されるカラーコード（ＴＤＭＡ）などを組み合わせて使用することにより、一の基地局からのビーム信号と、他の基地局からのビーム信号との識別を容易に行うことができ、基地局の確定が容易になるという効果が生ずる。

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２にかかる動作概念を示す図である。実施の形態１では、第１のコード（第１の識別コード）で符号化識別された時計回りに回転する第１のアンテナビームと、第１のコードとは異なる第２のコード（第２の識別コード）で符号化識別された反時計回りに回転する第２のアンテナビームとに基づいて、移動局から見た基地局方位を検出するようにしていたが、この実施の形態では、回転速度の異なる２つのビームを用いるようにしている点に特徴がある。なお、第１、第２のコードの生成処理やアンテナ指向性の送信制御処理、受信処理については、実施の形態１と同一、あるいは同等の構成で実現できるため、ここでの説明を省略する。

図９は、実施の形態２にかかる受信特性を示す図であり、より詳細には、基地局からの送信ビームを受信した移動機における受信信号のピーク位置を示す図である。同図において、横軸はビームが受信される時刻を示し、縦軸は反時計回りを正とするビームの方向（度）を示している。また、実線波形はコードＡビームに基づく受信信号のピーク位置を示すものであり、波線波形はコードＢビームに基づく受信信号のピーク位置を示すものである。なお、同図に示す例では、各ビームは基地局から見た真北の方位から同時にスタートするものとしている。

図９に示すように、回転速度の遅いコードＡを基準とするコードＢの到来時間差は、移動機から見た基地局の方位によって一意に決定されるので、移動機においてこの到来時間差を測定することにより、基地局方位を検出することができる。

図１０は、例えば、移動機が基地局の真北に位置している場合の受信信号の信号波形を模式的に示す図であり、図１１は、例えば、移動機が基地局の真南に位置している場合の受信信号の信号波形を模式的に示す図である。基地局の真北に位置している移動機が２つのビームを受信した場合、コードＡに基づく受信信号のピーク位置を基準とするコードＢビームに基づく受信信号のピーク位置は、図１０に示すような所定の遅延時間（図９のピーク特性上に示す遅延時間Ｌ１）を有する。一方、基地局の真南に位置している移動機が２つのビームを受信した場合、コードＡに基づく受信信号のピーク位置を基準とするコードＢビームに基づく受信信号のピーク位置は、図１１に示すように、図１０に示されている所定の遅延時間よりも短い遅延時間を有する（図９のピーク特性上に示す遅延時間Ｌ２）。このように、到来時間差を測定することにより、移動局から見た基地局方位を一意に推定することができる。

このように、この実施の形態においては、基地局では、回転速度の異なる２つのビームを送信するとともに、移動機では、当該２つのビームの到来時間を測定するようにしているので、ビームが１周するごとに測定された２つのビームの到来時間差に基づいて基地局方位を検出することができ、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、２つのビームの回転周期比を既知とすることで、予めビームの回転周期や、既知のタイミングや、既知の時間を知ることなく、３６０度の全方位にわたって、基地局方位を検出することができるという効果が得られる。

実施の形態３．
実施の形態１、２では、全方向を対象に回転ビームを用いてビーム制御を行っていたが、この実施の形態では、限定された範囲内において往復ビームを用いたビーム制御を行う点に特徴がある。なお、第１、第２のコードの生成処理やアンテナ指向性の送信制御処理、受信処理については、実施の形態１、２と同一、あるいは同等の構成で実現できるため、ここでの説明を省略する。

図１２および図１３は、実施の形態３にかかる受信特性を示す図であり、より詳細には、図１２は、±６０度の範囲を同一速度で互いに逆方向に移動する送信ビームを受信した移動機における受信信号のピーク位置を示す図であり、図１３は、±６０度の範囲をコードＡビームと、コードＡビームに対して２倍の移動速度を有するコードＢビームとを受信した移動機における受信信号のピーク位置を示す図である。

これらの図１２および図１３に示した受信信号のピーク特性は、限定された範囲内においてビーム制御が行われている点を除いて、図２および図９に示したピーク特性と同等であり、実施の形態１および２と同様に、２つのビームの到来時間差に基づいて基地局方位を検出することができる。

このように、この実施の形態においては、ビームの制御範囲を限定する場合であっても、２つのビームの到来時間差に基づいて基地局方位を検出することができ、実施の形態１および２と同様な効果が得られる。

実施の形態４．
実施の形態１〜３では、常に２つのビームから電波が放射さていたが、この実施の形態では、例えば、第１のビームを時計回りに１回転させている間に第２のビームを送信せず、その直後、第２のビームを反時計回りに１回転させている間に、第１のビームを送信しないようにしている点に特徴がある。なお、第１、第２のコードの生成処理やアンテナ指向性の送信制御処理、受信処理については、実施の形態１〜３と同一、あるいは同等の構成で実現できるため、ここでの説明を省略する。

図１４は、実施の形態４にかかる受信特性を示す図であり、より詳細には、上述のように同一速度で互いに逆方向に回転する送信ビームを受信した移動機における受信信号のピーク位置を示す図である。

図１４に示した受信信号のピーク特性は、波線で示したコードＢビームがコードＡビームに対して１周期分だけ遅延している点を除いて、図２に示したピーク特性と同等であり、実施の形態１などと同様に、２つのビームの到来時間差に基づいて基地局方位を検出することができる。

このように、この実施の形態においては、基地局で同時に送信するビーム数の合計を１ビームに限定した場合であっても、２つのビームの到来時間差に基づいて基地局方位を検出することができ、実施の形態１などの効果に加えて、無線回線容量への影響を低減することができるという効果が得られる。また、基地局および移動機の消費電力を低減することができるという効果も得られる。また、本発明の実施による移動機側の規模の増大を局限することができるという効果も得られる。

実施の形態５．
図１５は、実施の形態５の機能を説明するための説明図であり、詳細には、障害物に挟まれた基地局と移動機との位置関係を示す図である。なお、基地局および移動機の構成や、第１、第２のコードの生成処理やアンテナ指向性の送信制御処理、受信処理については、実施の形態１〜４と同一、あるいは同等であり、ここでの説明は省略する。

ところで、上記実施の形態１〜４では、２つのビームの時間差から得られる基地局の方位は、２つのビームの受信レベルのピーク位置（ピーク方位）、あるいは２つのビームの遅延プロファイルの相関が高い箇所同士の時間差に基づいて検出していた。一方、移動機と基地局との間に障害物がある場合には、ビームの受信レベルのピーク位置が必ずしも基地局の方向とはいえない。例えば、図１５に示すように、移動機５２と基地局５１との間に障害物５３がある場合、基地局５１からのビームが、仮想方位ａ１（基地局→仮想位置Ａ）および仮想方位ａ２（基地局→仮想位置Ｂ）のときに移動機での受信レベルが大きくなる。

図１６は、図１５に示すように配置された移動機５２における方位と受信レベルとの関係を示した図である。同図の例に示す受信レベルでは、方位が２方向（仮想方位ａ１，ａ２）に推定される。このように方位が２方向に推定される場合には、移動機５２が仮想位置Ａと仮想位置Ｂとの略中間点に位置しているものとし、この中間点と基地局とを結ぶライン（真方位ａ３）、すなわち仮想方位ａ１と仮想方位ａ２との略中間方位（角度＝θ／２）を真方位（基地局方位）として推定することにより、基地局方位を確定することができる。

このように、この実施の形態においては、２つのビームの受信レベルがピークとなる位置の略中間点に移動機が位置しているものと推定するようにしているので、基地局からのビームが、見通し範囲内に存在しない場合であっても、基地局方位の推定精度を増大させることができる。

なお、上述の説明では、受信レベルの２つのピーク位置から基地局の方位を推定する場合について説明したが、受信レベルにおいて３つ以上のピーク位置が存在する場合であっても、差し支えない。例えば、３つ以上のピーク位置の中からレベルの大きな上位２つのピーク位置を選択し、上記と同様な処理を行えばよい。

実施の形態６．
図１７は、実施の形態６の機能を説明するための説明図であり、詳細には、障害物に挟まれた基地局５１と移動機５２との位置関係を示す図である。また、図１８は、図１７に示すように配置された移動機５２における方位と受信レベルとの関係を示した図である。なお、基地局および移動機の構成や、第１、第２のコードの生成処理やアンテナ指向性の送信制御処理、受信処理については、実施の形態１〜５と同一、あるいは同等であり、ここでの説明は省略する。

実施の形態５では、２つの推定された方位に基づく位置の中間点と基地局５１とを結ぶラインを移動機５２から見た基地局方位と推定していたが、この実施の形態では、往復の伝搬時間から算出される距離を考慮に入れて移動機５２の仮想位置Ａ，Ｂを想定し、移動機５２における受信信号の信号対干渉電力比（ＳＩＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）を用いて移動機５２の位置を推定するとともに、推定された移動機５２の位置に基づいて基地局方位を推定している。なお、仮想位置ＡおよびＢは、移動機５２と基地局５１との間の通信の往復の遅延時間により算出される距離および基地局５１から送信された２つのビームの到来時間差から推定される方位の両者から算出することができる。

図１７および図１８に示す例では、仮想方位ｂ１上に存在する仮想位置Ａ（ＳＩＲレベル＝５）と、仮想方位ｂ２上に存在する仮想位置Ｂ（ＳＩＲレベル＝３）とが示され、移動機５２の位置を、仮想位置Ａと仮想位置Ｂとの間を各ＳＩＲレベルの逆比（１／５：１／３＝３：５）に内分する点に位置しているものとし、この推定位置と基地局５１とを結ぶライン（真方位ｂ３）を基地局方位として推定し、基地局方位を確定するようにしている。

このように、この実施の形態においては、信号干渉電力比や往復の遅延時間から算出される距離情報に基づいて移動機の存在位置を推定するようにしているので、基地局からのビームが、見通し範囲内に存在しない場合であっても、基地局方位の推定精度を増大させることができる。

なお、この実施の形態では、移動機の真の位置を推定する際に、信号対干渉電力比の逆比を用いて重み付け処理を行うようにしているが、信号対干渉電力比に限定されるものではない。例えば、信号対干渉電力比の他に、受信信号強度（ＲＳＳＩ：Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）などの受信信号品質情報を用いることも可能である。

実施の形態７．
図１９は、実施の形態７の機能を説明するための説明図であり、詳細には、実施の形態６の条件に加え、さらに移動機５２との間で見通し内に存在する基地局２（５４）の位置関係を示す図である。なお、基地局および移動機の構成や、第１、第２のコードの生成処理やアンテナ指向性の送信制御処理、受信処理については、実施の形態１〜６と同一、あるいは同等であり、ここでの説明は省略する。

実施の形態６では、信号干渉電力比や往復の遅延時間から算出される距離情報に基づいて移動機の存在位置を推定するようにしているが、この実施の形態では、さらに、他の基地局の受信信号から算出される方位情報や信号対干渉電力比、受信信号強度などの受信信号品質情報に基づいて移動機の存在位置を推定するようにしている。なお、仮想位置ＡおよびＢは、移動機と基地局１との間の通信の往復の遅延時間により算出される距離および基地局１から送信された２つのビームの到来時間差から推定される方位の両者から算出することができる。また、仮想位置Ｃは、移動機と基地局２（５４）との間の通信の往復の伝搬時間（遅延時間）により算出される距離および基地局２（５４）から送信された２つのビームの到来時間差から推定される方位の両者から算出することができる。

図１９に示す例では、仮想方位ｂ１に存在する仮想位置Ａ（ＳＩＲレベル＝５）と、仮想方位ｂ２に存在する仮想位置Ｂ（ＳＩＲレベル＝３）に加えて、基地局２（５４）によって推定された仮想方位ｂ４に存在する仮想位置Ｃ（ＳＩＲレベル＝７）とが示され、移動機５２の推定位置と、各仮想位置（仮想位置Ａ、仮想位置Ｂおよび仮想位置Ｃ）との間の距離が各ＳＩＲレベルの逆比（１／５：１／３：１／７）になるような位置に存在するものと推定し、この推定位置と基地局１（５１）とを結ぶライン（真方位ｂ５）を基地局方位として推定し、基地局方位を確定するようにしている。

このように、この実施の形態においては、他の基地局の受信信号から算出される方位情報および受信信号品質情報に基づいて移動機の存在位置を推定するようにしているので、基地局からのビームが、見通し範囲内に存在しない場合であっても、基地局方位の推定精度を増大させることができる。

以上のように、本発明は、移動体通信システムにおいて、基地局方位を推定する手段を提供する基地局、移動機、あるいは方位検出（推定）方法として有用である。

Claims (18)

1. 移動機との間で所定の通信が行われる移動体通信システムの基地局において、
   第１のコードで符号化識別された第１のアンテナビームと、該第１のコードとは異なる第２のコードで符号化識別された第２のアンテナビームと、をそれぞれ送信制御する指向性制御手段を備えたことを特徴とする移動体通信システムの基地局。
2. 前記指向性制御手段は、第１のアンテナビームを時計回りに回転制御し、前記第２のアンテナビームを反時計回りに回転制御することを特徴とする請求項１に記載の移動体通信システムの基地局。
3. 前記第１のアンテナビームの回転速度と、前記第２のアンテナビームの回転速度とは、略同一であることを特徴とする請求項２に記載の移動体通信システムの基地局。
4. 前記指向性制御手段は、前記第１のアンテナビームと、前記第２のアンテナビームとを、異なる速度で回転制御することを特徴とする請求項１に記載の移動体通信システムの基地局。
5. 前記指向性制御手段は、前記第１、第２のアンテナビームの速度比が略一定となるように制御することを特徴とする請求項４に記載の移動体通信システムの基地局。
6. 前記指向性制御手段は、前記第１、第２のアンテナビームの送信範囲を所定の範囲に限定することをする特徴とする請求項２に記載の移動体通信システムの基地局。
7. 前記指向性制御手段は、前記第１、第２のアンテナビームの両者が所定の時間内に同時送信されないように送信制御することをする特徴とする請求項２に記載の移動体通信システムの基地局。
8. 前記第１、第２のアンテナビームのそれぞれ回転時間、あるいは反復時間をフェージング周期より短くすることをする特徴とする請求項１に記載の移動体通信システムの基地局。
9. 前記第１、第２のコードとして、基地局識別コード（ＣＤＭＡ）、周波数組合せ（ＯＦＤＭ）、特定タイミングで送信されるカラーコード（ＴＤＭＡ）のいずれか一つが使用されることを特徴とする請求項２に記載の移動体通信システムの基地局。
10. 基地局との間で所定の通信が行われる移動体通信システムの移動機において、
    前記基地局から送信された第１のコードで符号化識別された第１のアンテナビームと、該第１のコードとは異なる第２のコードで符号化識別された第２のアンテナビームと、に基づいて基地局方位を検出する方位検出手段を備えたことを特徴とする移動体通信システムの移動機。
11. 前記方位検出手段は、前記第１、第２のアンテナビームのそれぞれを受信した受信時刻の時間差に基づいて該基地局方位を検出することを特徴とする請求項１０に記載の移動体通信システムの移動機。
12. 前記第１のアンテナビームは時計回りに回転制御され、前記第２のアンテナビームは反時計回りに回転制御されていることを特徴とする請求項１１に記載の移動体通信システムの移動機。
13. 前記第１、第２のアンテナビームのそれぞれの受信信号に基づいてアンテナビームごとの遅延プロファイルを作成して蓄積する遅延プロファイル蓄積部をさらに備え、
    前記方位検出手段は、前記遅延プロファイル蓄積部に蓄積されている遅延プロファイルの比較によって得られた各ピーク値の時間差情報に基づいて基地局方位を検出することを特徴とする請求項１２に記載の移動体通信システムの移動機。
14. 前記第１、第２のアンテナビームのそれぞれの受信信号に基づいてアンテナビームごとの遅延プロファイルを作成して蓄積する遅延プロファイル蓄積部をさらに備え、
    前記方位検出手段は、前記遅延プロファイル上の相関値の高い箇所同士間の時間差情報に基づいて基地局方位を検出することを特徴とする請求項１２に記載の移動体通信システムの移動機。
15. 前記第１、第２のアンテナビームに基づいて複数のピーク値が得られた際に、
    前記方位検出手段は、自身の位置を該複数のピーク値の中から選択されたレベル上位の２つのピーク位置に基づいてそれぞれ算出された各仮想方位と、前記基地局との間の通信に要する往復の伝搬時間によって算出される該基地局との間の各距離と、に基づいて２つの仮想位置を推定し、該２つの仮想位置の略中心を自身の存在位置と推定することを特徴とする請求項１３に記載の移動体通信システムの移動機。
16. 前記自身の存在位置が、信号対干渉電力比または受信信号強度の電力比に基づいて推定されることを特徴とする請求項１５に記載の移動体通信システムの移動機。
17. 前記仮想位置は、前記基地局とは異なる他の基地局との間で算出された仮想方位および距離の情報をさらに用いて推定されることを特徴とする請求項１５に記載の移動体通信システムの移動機。
18. 基地局と、移動機と、を有する移動体通信システムに適用される方位検出方法であって、
    前記基地局は、第１のコードで符号化識別された時計回りに回転する第１のアンテナビームと、該第１のコードとは異なる第２のコードで符号化識別された反時計回りに回転する第２のアンテナビームと、をそれぞれ送信する送信ステップを備え、
    前記移動局は、前記第１、第２のアンテナビームのそれぞれの受信時刻の時間差に基づいて前記基地局方位を検出する方位検出ステップを備えることを特徴とする方位検出方法。

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