JPH09119970A - Communication and position-measuring device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for effectively utilizing frequency with a narrow signal band without reducing a measurement accuracy due to the presence of an obstacle when measuring the position of a traveling terminal based on the arrival time of a signal. SOLUTION: A base station has an antenna 31, a transmitter 33, a first receiver 34-1 for communication processing, second receivers 34-2 to 34-M for angle measurement signal processing, and an angle measurement signal processing means 43 for measuring the arrival angle of a signal which is transmitted from a terminal based on the output signal of the second receiver. Since the position of the above terminal is obtained based on the principles of triangulation based on the above arrival angle which is obtained by a plurality of base stations, there is no influence of the change of propagation delay time. Also, a spectrum diffusion technique for matching time is not required, thus narrowing a frequency band within a range for measuring azimuth.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、端末、複数の基
地局、及び、測位処理手段とからなり、端末と基地局と
の間で移動体通信と移動体測位とを同時に行うための通
信測位装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a terminal, a plurality of base stations, and positioning processing means, and communication positioning for simultaneously performing mobile communication and mobile positioning between the terminal and the base station. Regarding the device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】携帯電話のように、基地局を複数設け、
最寄りの基地局と移動体に搭載された端末との通信をお
こなうシステムの構築が盛んに行われている。そのなか
でも、双方向通信と同時に、移動端末の位置を計測し
て、その測位情報もサービスしようとするシステムがあ
る。このようなシステムとしては、交通システム、無人
移動ロボットの監視、空港などの案内システム、視覚障
害者の誘導システムなどが挙げられる。2. Description of the Related Art A plurality of base stations are provided like a mobile phone,
A system for communicating between the nearest base station and a terminal mounted on a mobile body has been actively constructed. Among them, there is a system that measures the position of the mobile terminal and services the positioning information simultaneously with the bidirectional communication. Such systems include transportation systems, unmanned mobile robot monitoring, airport guidance systems, and visually impaired guidance systems.

【０００３】移動端末の測位方法としてロラン、ＧＰＳ
等の既存の測位システムを利用し各移動端末自身で測位
を行い、測位結果を通信手段を通じて固定端末や他の移
動端末に伝送する方法がある。しかし、この方法では、
各移動端末にロラン、ＧＰＳ等の受信機を別途備える必
要があるため移動端末のコスト、重量、容積の増大を招
くことや、測位精度の劣化または衛星の見通し条件の制
約等の面で不利である。Loran and GPS are used as positioning methods for mobile terminals.
There is a method in which each mobile terminal itself performs positioning using an existing positioning system such as, and transmits the positioning result to a fixed terminal or another mobile terminal through a communication means. But with this method,
Since it is necessary to separately provide a receiver such as Loran or GPS to each mobile terminal, the cost, weight, and volume of the mobile terminal are increased, and there is a disadvantage in that the positioning accuracy is deteriorated or the visibility condition of the satellite is restricted. is there.

【０００４】そこで、通信に用いる電波と移動体測位に
用いる電波を共用し、固定基地局側で測位計算を行う通
信・測位システムが考えられている。このような通信・
測位システムとして、例えば 下世古、飯田、「これで
わかる世界の衛星」、（財）日本ＩＴＵ協会発行、pp.2
78-286(1992)に示されるような、ＧＥＯＳＴＡＲシステ
ムがある。Therefore, a communication / positioning system has been considered in which the fixed base station side performs positioning calculation by sharing the radio wave used for communication and the radio wave used for mobile body positioning. Such communication
As a positioning system, for example, Shimodo, Iida, "Satellites of the world understood by this", published by Japan ITU Association, pp.2
There is a GEOSTAR system as shown in 78-286 (1992).

【０００５】まず、従来の通信・測位システムについ
て、図８、図９、図１０を参照して説明する。図８は、
従来の通信・測位システムの全体構成図であり、５１
ａ，５１ｂ，５１ｃは移動端末５２ａ，５２ｂに電波を
送信したり受信する固定基地局、３ａ，３ｂ，３ｃは各
基地局の通信線にそれぞれ接続された分配手段、４は各
分配手段３を経由して基地局２に接続された交換機、５
は交換機４を介して移動端末５２と通信を行うための固
定端末、５６は分配手段３に接続された位置算出手段、
７は位置算出手段５６に接続された位置表示装置であ
る。また、Ｔａ１〜Ｔｃ２は移動端末５２から基地局５
１までの電波の到達時間を示し、例えばＴｂ２は移動端
末局５２ｂ（＃２）から基地局５１ｂ（Ｂ）までの電波
の伝搬時間を意味する。First, a conventional communication / positioning system will be described with reference to FIGS. 8, 9 and 10. FIG.
FIG. 51 is an overall configuration diagram of a conventional communication / positioning system.
a, 51b, 51c are fixed base stations for transmitting and receiving radio waves to the mobile terminals 52a, 52b, 3a, 3b, 3c are distribution means connected to the communication lines of the respective base stations, and 4 is each distribution means 3. Exchanges connected to the base station 2 via
Is a fixed terminal for communicating with the mobile terminal 52 via the exchange 4, 56 is a position calculating means connected to the distributing means 3,
A position display device 7 is connected to the position calculation means 56. Further, Ta1 to Tc2 are from the mobile terminal 52 to the base station 5
1 shows the arrival time of the radio wave up to 1. For example, Tb2 means the propagation time of the radio wave from the mobile terminal station 52b (# 2) to the base station 51b (B).

【０００６】以下、動作を説明する。固定端末５は交換
機４、基地局５１を経由して移動端末５２と通信する。
基地局５１と移動端末５２の間は無線電波で通信を行
う。移動端末は基地局５１−交換機４−基地局５１を経
由して別の移動端末との通信を行う場合もある。Hereinafter, the operation will be described. The fixed terminal 5 communicates with the mobile terminal 52 via the exchange 4 and the base station 51.
The base station 51 and the mobile terminal 52 communicate with each other by radio waves. The mobile terminal may communicate with another mobile terminal via the base station 51-switch 4-base station 51.

【０００７】これと平行して、移動端末５２の発射する
電波の届く範囲にある複数の基地局５１はそれぞれ移動
端末５２から基地局５１までの電波の伝搬時間Ｔａ１〜
Ｔｃ２を計測する。各到達時間Ｔａ１〜Ｔｃ２は基地局
５１から分配手段３を経由して位置算出手段５６へ送ら
れる。位置算出手段５６は移動端末５２の位置を測定す
る。位置表示手段７は移動端末５２の位置を表示する。
この移動端末５２の表示位置は、交換機７を介して固定
端末５や移動端末５２に送られて表示される場合もあ
る。In parallel with this, the plurality of base stations 51 within the reach of the radio wave emitted from the mobile terminal 52 respectively propagate the radio waves from the mobile terminal 52 to the base station 51 at the propagation times Ta1 to Ta1.
Measure Tc2. Each arrival time Ta1 to Tc2 is sent from the base station 51 to the position calculating means 56 via the distributing means 3. The position calculation means 56 measures the position of the mobile terminal 52. The position display means 7 displays the position of the mobile terminal 52.
The display position of the mobile terminal 52 may be sent to the fixed terminal 5 or the mobile terminal 52 via the exchange 7 and displayed.

【０００８】位置算出手段５６は例えば次のような処理
を行う。図８の移動端末＃２（Ｓ２）の位置は、基地局
Ａを中心とする半径（ｃ×Ｔａ２）の球と、基地局Ｂを
中心とする半径（ｃ×Ｔｂ２）の球と、基地局Ｃを中心
とする半径（ｃ×Ｔｃ２）の球との交点から算出され
る。ここでｃは電波の伝搬速度である。上記のように基
地局５１では各移動端末５２からの電波の伝搬時間Ｔを
移動端末毎に独立かつ精密に計測する必要がある。そこ
でスペクトル拡散技術が用いられる。このような従来の
通信・測位システムの移動端末５２、基地局５１は、例
えば図９、図１０のような構成になる。The position calculation means 56 performs the following processing, for example. The position of the mobile terminal # 2 (S2) in FIG. 8 is as follows: a sphere centered on the base station A and having a radius (c × Ta2); a sphere centered on the base station B and a radius (c × Tb2); It is calculated from the intersection with a sphere having a radius of (c × Tc2) centered on C. Here, c is the propagation velocity of the radio wave. As described above, the base station 51 needs to measure the propagation time T of the radio wave from each mobile terminal 52 independently and precisely for each mobile terminal. Therefore, spread spectrum technology is used. The mobile terminal 52 and the base station 51 of such a conventional communication / positioning system are configured as shown in FIGS. 9 and 10, for example.

【０００９】図９に、従来の通信・測位システムの移動
端末５２の内部構成例を示す。１１はアンテナ、１２は
送受信切り替えスイッチまたはサーキュレータ等の送信
／受信切替器、１３は送信機、１４は受信機、１５はロ
ーカルオシレータ、１６は送信信号を平衡変調回路など
でスペクトル拡散変調する変調器、１７はスペクトル拡
散変調された受信信号を復調する復調器、１８はスペク
トル拡散の変調コードを出力するコード発生器、１９は
遅延器、２０はマイク、キーボード等の入力装置、２１
はスピーカ、ディスプレー等の出力装置である。コード
発生器１８には、変調器１６にコードを供給するコード
発生器１８−１と遅延器１９を介して復調器１８にコー
ドを供給するコード発生器１８−２の２種類がある。FIG. 9 shows an example of the internal configuration of the mobile terminal 52 of the conventional communication / positioning system. Reference numeral 11 is an antenna, 12 is a transmission / reception switch such as a transmission / reception changeover switch or a circulator, 13 is a transmitter, 14 is a receiver, 15 is a local oscillator, 16 is a modulator for spread spectrum modulating a transmission signal by a balanced modulation circuit or the like. Reference numeral 17 is a demodulator for demodulating a spread spectrum modulated reception signal, 18 is a code generator for outputting a spread spectrum modulation code, 19 is a delay device, 20 is an input device such as a microphone or a keyboard, 21
Is an output device such as a speaker or a display. There are two types of code generators: a code generator 18-1 that supplies a code to the modulator 16 and a code generator 18-2 that supplies a code to the demodulator 18 via a delay device 19.

【００１０】次に移動端末５２の動作を説明する。入力
装置２０で生成された送信信号は、平衡変調回路などで
構成される変調器１６において、コード発生器１８- １
が生成する端末特有の変調コードでスペクトル拡散変調
され、送信機１３に送られる。その後、ローカルオシレ
ータ１６の発振周波数の搬送波に乗せられ、さらに送信
機１３で増幅されてアンテナ１１から送信電波として放
射される。一方、アンテナ１１に入射する受信信号は受
信機１４でダウンコンバート、フィルタリング、増幅さ
れて復調器１７に入る。復調器１７は、コード発生器１
８- ２で生成されて遅延器６１を経たスペクトル拡散変
調コードと受信信号との相関を取ることによって復調を
行い、これを出力装置２１に送る。遅延器１９は、復調
器１７の出力信号に含まれる信号成分が最大になるよう
に拡散変調コードのタイミングをコントロールする。Next, the operation of the mobile terminal 52 will be described. The transmission signal generated by the input device 20 is supplied to the code generator 18-1 in the modulator 16 including a balanced modulation circuit or the like.
Is spread-spectrum-modulated with a terminal-specific modulation code generated by and transmitted to the transmitter 13. After that, it is placed on a carrier wave of the oscillation frequency of the local oscillator 16, further amplified by the transmitter 13, and radiated as a transmission radio wave from the antenna 11. On the other hand, the reception signal incident on the antenna 11 is down-converted, filtered and amplified by the receiver 14 and then enters the demodulator 17. The demodulator 17 is the code generator 1
The spread spectrum modulation code generated in 8-2 and passed through the delay unit 61 is correlated with the received signal to perform demodulation, and the demodulated signal is sent to the output device 21. The delay device 19 controls the timing of the spread modulation code so that the signal component included in the output signal of the demodulator 17 is maximized.

【００１１】図１０に、従来の通信・測位システムの基
地局５１の内部構成例を示す。４１は通信回線から伝送
されてくる信号を送信信号に変換したり、受信信号を通
信回線で伝送させるモデム、４０はモデム４１の制御に
基づきコードの発生を制御するコード制御手段である。
他の構成要素は図９と同様に動作するから、説明を省
く。FIG. 10 shows an example of the internal configuration of the base station 51 of the conventional communication / positioning system. Reference numeral 41 is a modem for converting a signal transmitted from the communication line into a transmission signal and transmitting a reception signal through the communication line, and 40 is a code control means for controlling the generation of a code under the control of the modem 41.
The other components operate in the same manner as in FIG. 9, and thus their description is omitted.

【００１２】基地局５１の動作を説明する。通信回線な
どから指令された移動端末５２を選択するため、コード
制御手段４０は選択したい移動端末特有のスペクトル拡
散変調コードを発生させるようコード発生器３８を制御
する。また、遅延器３９は移動端末と同様に復調器３７
の出力信号に含まれる信号成分が最大になるようにスペ
クトル拡散変調コードのタイミングをコントロールす
る。このタイミングＴは、スペクトル拡散変調コードの
番号すなわちこれに対応する移動端末の番号と基地局の
番号を添えて、モデム４１を通じて通信線に伝送され
る。このタイミングＴから、スペクトル拡散変調コード
の対応する移動端末５２が発信する電波の基地局５１ま
での伝搬時間Ｔａ１〜Ｔｃ２を算出することができる。The operation of the base station 51 will be described. In order to select the mobile terminal 52 commanded from the communication line or the like, the code control means 40 controls the code generator 38 to generate the spread spectrum modulation code specific to the mobile terminal to be selected. In addition, the delay device 39 is similar to the mobile terminal in the demodulator 37.
The timing of the spread spectrum modulation code is controlled so that the signal component included in the output signal of 1 is maximized. This timing T is transmitted to the communication line through the modem 41 together with the number of the spread spectrum modulation code, that is, the number of the mobile terminal and the number of the base station corresponding to the number. From this timing T, the propagation times Ta1 to Tc2 of the radio wave transmitted from the mobile terminal 52 corresponding to the spread spectrum modulation code to the base station 51 can be calculated.

【００１３】測位したい移動端末５２のコード発生器１
８- １が発生するスペクトル拡散変調コードを、少なく
とも４個程度の基地局５１のコード発生器３８- ２が、
それぞれ同期を取って発生させる。そして、それぞれ電
波の伝搬時間Ｔを計測することによって、上記のような
原理から、移動端末５２の位置を推定できる。The code generator 1 of the mobile terminal 52 to be positioned
The spread spectrum modulation code generated by 8-1 is generated by at least four code generators 38-2 of the base station 51.
Each is generated in synchronization. Then, by measuring the propagation time T of each radio wave, the position of the mobile terminal 52 can be estimated from the principle described above.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところが、測位精度は
電波の伝搬時間Ｔの計測精度に依存し、電波の伝搬時間
Ｔの計測精度はコード発生器１８、３８のクロック周波
数で決定されてしまう。すなわち、測位精度を高めるた
めには、コード発生器１８、３８のクロック周波数を高
くする必要がある。クロック周波数が高いことは、移動
端末５２と基地局５１間の電波の周波数帯域幅が広がる
ことを意味する。例えば、伝搬時間Ｔの計測精度が１０
分の１クロック周期程度あるとしても、測位精度３０ｍ
を達成するには、約２ＭＨｚの周波数帯域幅が必要とな
る。However, the positioning accuracy depends on the measurement accuracy of the radio wave propagation time T, and the measurement accuracy of the radio wave propagation time T is determined by the clock frequencies of the code generators 18 and 38. That is, in order to improve the positioning accuracy, it is necessary to increase the clock frequencies of the code generators 18 and 38. The high clock frequency means that the frequency bandwidth of the radio wave between the mobile terminal 52 and the base station 51 is widened. For example, the measurement accuracy of the propagation time T is 10
Positioning accuracy 30m, even if there is about one-half clock cycle
To achieve the above, a frequency bandwidth of about 2 MHz is required.

【００１５】電波の周波数帯域幅が広がると、とくに移
動端末５２の送信機１３および受信機１４のコスト、重
量、容積増大を招き、移動に不利になる。また、スペク
トル拡散変調・復調機能が必要であることも、図９に示
されるように、移動端末５２のコスト、重量、容積増大
につながる。If the frequency bandwidth of the radio wave is widened, the cost, weight and volume of the transmitter 13 and the receiver 14 of the mobile terminal 52 are increased, which is disadvantageous to the movement. Further, the need for the spread spectrum modulation / demodulation function also increases the cost, weight, and volume of the mobile terminal 52, as shown in FIG.

【００１６】さらに、周波数利用密度がきわめて高くな
っている現在、電波の占有周波数帯域幅を広く確保する
ことは難しく、また確保できたとしても限られた周波数
資源の有効活用という点で問題である。Further, at the present time when the frequency usage density is extremely high, it is difficult to secure a wide occupied frequency bandwidth of radio waves, and even if it is secured, there is a problem in that the limited frequency resources are effectively used. .

【００１７】また、基地局と移動端末との間に障害物が
有り直接波の見通しが得られない場合、回折波または反
射波の伝搬時間から移動端末５２と基地局５１との距離
を推定してしまうから距離誤差が生じる。その結果、測
位誤差が増大したり、測位ができなくなる。また、マル
チパス波が存在する際には、上記のような距離誤差に起
因する測位精度劣化に加えて、フェージング等通信品質
の劣化がおこる。When there is an obstacle between the base station and the mobile terminal and the direct wave cannot be seen, the distance between the mobile terminal 52 and the base station 51 is estimated from the propagation time of the diffracted wave or the reflected wave. Therefore, a distance error occurs. As a result, the positioning error increases or positioning becomes impossible. Further, when multipath waves are present, in addition to the deterioration of the positioning accuracy due to the distance error as described above, the deterioration of the communication quality such as fading occurs.

【００１８】以上のように、上記従来の通信・測位シス
テムでは、電波の占有周波数帯域幅が広いという課題が
あった。またそれに伴い、移動端末のコスト、重量、容
積が増大し、端末の携帯、移動に不便という課題があっ
た。また、基地局と移動端末との間に障害物がある場
合、測位精度が劣化したり測位できなくなるとの課題が
あった。また、マルチパス反射波が存在する場合は、測
位精度や通信品質が劣化するとの課題があった。As described above, the conventional communication / positioning system has a problem that the occupied frequency bandwidth of radio waves is wide. In addition, the cost, weight, and volume of the mobile terminal have increased, which has been a problem that it is inconvenient to carry and move the mobile terminal. In addition, when there is an obstacle between the base station and the mobile terminal, there is a problem that the positioning accuracy deteriorates or the positioning becomes impossible. Further, when multipath reflected waves exist, there is a problem that the positioning accuracy and communication quality deteriorate.

【００１９】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、必要な電波の占有周波数帯域幅
が狭くて済み、安価で軽くコンパクトで携帯、移動に負
担とならない移動端末で済む通信測位装置を得ることを
目的とする。また、基地局と移動端末との間に障害物や
マルチパス反射波が存在する場合でも、測位精度や通信
品質の劣化がおこりにくい通信測位装置を得ることを目
的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and is a mobile terminal which requires only a small occupied frequency bandwidth of radio waves, is cheap, light and compact, and is not a burden on mobile and movement. An object is to obtain a completed communication positioning device. Another object of the present invention is to obtain a communication positioning device in which positioning accuracy and communication quality are less likely to deteriorate even when an obstacle or a multipath reflected wave exists between the base station and the mobile terminal.

【００２０】[0020]

【課題を解決するための手段】請求項１に係る通信測位
装置は、アンテナ、送信機、及び、受信機を具備する移
動可能な端末と、アンテナ、送信機、通信処理を行うた
めの第１の受信機、測角信号処理を行うための第２の受
信機、及び、この第２の受信機の出力信号に基づき上記
端末から送られてくる信号の到来角を測定する測角信号
処理手段を具備し、上記端末との通信処理及び測角信号
処理を同時に行う複数の基地局と、上記複数の基地局に
よりそれぞれ求められた上記到来角に基づき上記端末の
位置を求める測位処理手段とを備えたものである。A communication positioning apparatus according to claim 1 is a movable terminal having an antenna, a transmitter, and a receiver, and an antenna, a transmitter, and a first for performing communication processing. Receiver, a second receiver for performing angle measurement signal processing, and angle measurement signal processing means for measuring the arrival angle of the signal sent from the terminal based on the output signal of the second receiver. A plurality of base stations that simultaneously perform communication processing and angle measurement signal processing with the terminal, and positioning processing means that obtains the position of the terminal based on the arrival angles respectively obtained by the plurality of base stations. Be prepared.

【００２１】上記測角信号処理手段は、上記アンテナの
指向性を利用して上記端末の方向を測定する。また、通
信処理及び測角信号処理を同時に行うとは、物理的な意
味での同一時刻に処理するという意味ではなく、適切な
測位処理が行えるように通信処理と測角信号処理とを併
せて行うことが可能になる程度に同時に処理するという
意味である。また、上記測位処理手段は、公知の技術、
たとえば三角測量を用いて測位処理を行う。The angle measurement signal processing means measures the direction of the terminal by utilizing the directivity of the antenna. Also, performing communication processing and angle measurement signal processing at the same time does not mean that they are processed at the same time in the physical sense, but rather combines communication processing and angle measurement signal processing so that appropriate positioning processing can be performed. It means to process at the same time as much as possible. Further, the positioning processing means is a known technique,
For example, positioning processing is performed using triangulation.

【００２２】請求項２に係る通信測位装置は、上記複数
の基地局の上記第２の受信機の帯域幅を、上記第１の受
信機の帯域幅より狭くしたものである。上記第２の受信
機は主に測角処理に用いられるから広い帯域幅を必要と
しない。上記第２の受信機の帯域幅を測角処理に支障の
ない範囲で狭くする。A communication positioning apparatus according to a second aspect of the present invention is such that the bandwidth of the second receiver of the plurality of base stations is narrower than the bandwidth of the first receiver. The second receiver does not require a wide bandwidth because it is mainly used for angle measurement processing. The bandwidth of the second receiver is narrowed within a range that does not hinder the angle measurement processing.

【００２３】請求項３に係る通信測位装置は、上記複数
の基地局の上記アンテナを複数の素子アンテナで構成す
るとともに、上記アンテナのビームパターンを制御する
ビーム形成手段を備え、上記複数の基地局は、到来信号
が複数あるときに、上記ビーム形成手段により上記複数
の到来信号の一部に対して上記アンテナの利得を低下さ
せることにより、上記複数の到来信号のうちの他の信号
を選択して通信処理及び測角処理を行うものである。According to another aspect of the communication positioning apparatus of the present invention, the antennas of the plurality of base stations are composed of a plurality of element antennas, and a beam forming means for controlling a beam pattern of the antennas is provided. When there are a plurality of incoming signals, the beam forming means reduces the gain of the antenna with respect to a part of the plurality of incoming signals to select another signal from the plurality of incoming signals. Communication processing and angle measurement processing.

【００２４】上記素子アンテナとして、ダイポールアン
テナ、キャパシタアンテナ、キャパシタアレーアンテナ
等がある。As the element antenna, there are a dipole antenna, a capacitor antenna, a capacitor array antenna and the like.

【００２５】請求項４に係る通信測位装置は、上記複数
の基地局の上記アンテナを複数の素子アンテナで構成す
るとともに、上記アンテナのビームパターンを制御する
ビーム形成手段を備え、上記複数の基地局は、到来信号
が複数あるときに、上記ビーム形成手段により上記複数
の到来信号の一部に対して上記アンテナの利得を低下さ
せることにより、上記複数の到来信号のうちの他の信号
を選択し、この他の信号の到来方向に対して送信するも
のである。According to another aspect of the communication positioning apparatus of the present invention, the antennas of the plurality of base stations are composed of a plurality of element antennas, and a beam forming means for controlling a beam pattern of the antennas is provided. When there are a plurality of incoming signals, the beam forming means reduces the gain of the antenna with respect to a part of the plurality of incoming signals to select another signal from the plurality of incoming signals. , Is transmitted in the direction of arrival of other signals.

【００２６】請求項５に係る通信測位装置は、上記複数
の基地局の上記アンテナを、下水道に設けられたマンホ
ール蓋の一部分に設けられた誘電体と、上記誘電体に設
けられた複数の素子アンテナとから構成するとともに、
上記複数の基地局と上記測位処理手段との間の通信路を
上記下水道に設けたものである。According to a fifth aspect of the communication positioning apparatus, the antennas of the plurality of base stations are provided with a dielectric provided on a part of a manhole cover provided in sewer, and a plurality of elements provided on the dielectric. It consists of an antenna and
A communication path between the plurality of base stations and the positioning processing means is provided in the sewer.

【００２７】請求項６に係る通信測位装置は、上記複数
の基地局の上記アンテナを、建造物の壁面に設けられた
複数の素子アンテナから構成したものである。According to a sixth aspect of the communication positioning apparatus, the antennas of the plurality of base stations are composed of a plurality of element antennas provided on a wall surface of a building.

【００２８】[0028]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施の形態１.この発明の実施の形態１を図１、図２を
参照して説明する。図１は本実施の形態１の全体構成図
である。同図において、１ａ，１ｂ，１ｃは基地局、２
ａ，２ｂは移動端末、６は分配手段３ａ，３ｂ，３ｃを
経由して各基地局１に接続された位置算出手段である。
他の構成要素は従来例と同じであるから説明を省略す
る。Embodiment 1 Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram of the first embodiment. In the figure, 1a, 1b and 1c are base stations and 2
Reference numerals a and 2b are mobile terminals, and reference numeral 6 is a position calculation means connected to each base station 1 via the distribution means 3a, 3b and 3c.
The other components are the same as those in the conventional example, and the description thereof will be omitted.

【００２９】また、θは基地局１における電波の到来方
向すなわち移動端末２の方向を示す。基地局１ａから移
動端末２ａを見た方向をθａ１、移動端末２ｂを見た方
向をθａ２とする。基地局１ｂから移動端末２ａを見た
方向をθｂ１、移動端末２ｂを見た方向をθｂ２とす
る。基地局１ｃから移動端末２ａを見た方向をθｃ１、
移動端末２ｂを見た方向をθｃ２とする。Further, θ indicates the arrival direction of radio waves at the base station 1, that is, the direction of the mobile terminal 2. The direction in which the mobile terminal 2a is viewed from the base station 1a is θa1, and the direction in which the mobile terminal 2b is viewed is θa2. The direction in which the mobile terminal 2a is viewed from the base station 1b is θb1, and the direction in which the mobile terminal 2b is viewed is θb2. The direction in which the mobile terminal 2a is viewed from the base station 1c is θc1,
The direction of viewing the mobile terminal 2b is θc2.

【００３０】図２は本実施の形態１に用いる移動端末２
の構成で、構成要素及び動作は図９からスペクトル拡散
変調機能を除いたものであるから説明を省略する。図２
の移動端末は、図９のものよりも構成が簡単になり、小
型・軽量化が可能である。FIG. 2 shows the mobile terminal 2 used in the first embodiment.
In this configuration, the constituent elements and operations are the same as those in FIG. 9 except for the spread spectrum modulation function, and therefore description thereof will be omitted. FIG.
The mobile terminal is simpler in configuration than the mobile terminal shown in FIG. 9, and can be reduced in size and weight.

【００３１】図３は本実施の形態１の基地局１の構成図
である。３１−１〜Ｍはアレー状に並べられた素子アン
テナ、３４−１〜Ｍは各素子アンテナ３１−１〜Ｍにそ
れぞれ接続され、通信波の周波数帯域に対応した帯域幅
をもつ受信機、４２は各受信機３４−１〜Ｍの出力を合
成する合成器、４３は各受信機３４−１〜Ｍに接続され
た測角処理手段である。なお、スイッチ３２は素子アン
テナ３１−１にのみ接続されている。すなわち、移動端
末への送信処理はアンテナ３１−１を介して行われる
が、信号の到来方向の測定はアンテナ３１−１〜Ｍ全体
で行われる。FIG. 3 is a block diagram of the base station 1 according to the first embodiment. 31-1 to M are element antennas arranged in an array, 34-1 to M are receivers respectively connected to the element antennas 31-1 to 31-M and having a bandwidth corresponding to the frequency band of the communication wave, 42 Is a combiner for combining the outputs of the receivers 34-1 to M, and 43 is an angle measurement processing means connected to the receivers 34-1 to M. The switch 32 is connected only to the element antenna 31-1. That is, the transmission process to the mobile terminal is performed via the antenna 31-1, but the measurement of the arrival direction of the signal is performed by all the antennas 31-1 to M.

【００３２】ｘｍはｍ番目の受信機３４- ｍの出力信
号、ｙは合成器４２の出力信号である合成受信信号、θ
は測角処理手段４３の出力である電波到来角推定値、Ｍ
は素子アンテナまたは受信機の個数である。Xm is the output signal of the m-th receiver 34-m, y is the combined received signal which is the output signal of the combiner 42, θ
Is the estimated value of the arrival angle of the radio wave, which is the output of the angle measurement processing means 43, M
Is the number of element antennas or receivers.

【００３３】まず、基地局１の動作を説明する。各素子
アンテナ３１で捉えられた到来信号は受信機３４でそれ
ぞれ増幅及び検波されて、受信信号ｘ１〜ｘＭとして出
力される。受信信号ｘ１〜ｘＭは、合成器４２で合成さ
れ、合成受信信号ｙとなってモデム４１で通信回線に送
られる。First, the operation of the base station 1 will be described. The incoming signals captured by the element antennas 31 are amplified and detected by the receiver 34 and output as received signals x1 to xM. The reception signals x1 to xM are combined by the combiner 42, and the combined reception signal y is sent to the communication line by the modem 41.

【００３４】これと平行して、測角処理手段４３は受信
信号ｘ１〜ｘＭを受けて、移動端末１から到来する通常
の通信電波の到来角θを算出する。測角処理手段４３が
用いる測角方法として、通信対象である移動端末１が
（同周波数帯に）１個のみ存在する場合はモノパルス等
を用いることができる。移動端末１が複数個存在する場
合であっても、例えば公知文献：Schmidt, ■Multiple
Emitter Location and Signal Parameter Estimation
■, IEEE Trans.,AP-34,3,pp.276-280(1986)に記載され
るＭＵＳＩＣアルゴリズム等を用いれば、同周波数帯に
混信する（Ｍ−１）波の電波を分離して測角できるか
ら、各移動端末１それぞれ独立に方位θを推定すること
ができる。In parallel with this, the angle measurement processing means 43 receives the received signals x1 to xM and calculates the arrival angle θ of the normal communication radio wave coming from the mobile terminal 1. As the angle measurement method used by the angle measurement processing unit 43, a monopulse or the like can be used when there is only one mobile terminal 1 (in the same frequency band) as a communication target. Even when there are a plurality of mobile terminals 1, for example, a known document: Schmidt, ■ Multiple
Emitter Location and Signal Parameter Estimation
By using the MUSIC algorithm described in IEEE Trans., AP-34,3, pp.276-280 (1986), the (M-1) wave that interferes in the same frequency band is separated and measured. Since the angle can be obtained, the azimuth θ can be estimated independently for each mobile terminal 1.

【００３５】次に、図１の全体構成の動作を説明する。
各基地局１ａ，１ｂ，１ｃで算出された移動端末２ａ，
２ｂからの電波到来角θａ１〜θｃ２は分配手段３ａ，
３ｂ，３ｃを経由して位置算出手段６へ送られる。位置
算出手段６は各移動端末２ａ，２ｂの位置を測定する。Next, the operation of the overall configuration of FIG. 1 will be described.
The mobile terminal 2a calculated by each base station 1a, 1b, 1c,
The arrival angles θa1 to θc2 of the radio waves from 2b are distributed to the distribution means 3a,
It is sent to the position calculation means 6 via 3b and 3c. The position calculation means 6 measures the position of each mobile terminal 2a, 2b.

【００３６】例えば、図１中の移動端末＃２（Ｓ２）の
位置は、基地局Ａを起点とする角度θａ２の方位線と、
基地局Ｂを起点とする角度θｂ２の方位線と、基地局Ｃ
を起点とする角度θｃ２の方位線との交点から算出され
る。なお、方位線θａ２と方位線θｂ１との交点（図中
Ｕに示す）も現れる場合があるが、例えば、残りの基地
局Ｃから方位線が交わっていないことから移動端末位置
ではないと判定することが可能である。他の動作は従来
例の図８と同様であるから説明を省略する。For example, the position of the mobile terminal # 2 (S2) in FIG. 1 is the azimuth line of the angle θa2 with the base station A as the starting point,
The azimuth line having an angle θb2 from the base station B as a starting point and the base station C
It is calculated from the intersection with the azimuth line of angle θc2 starting from. Although an intersection (indicated by U in the figure) between the azimuth line θa2 and the azimuth line θb1 may appear, for example, it is determined that the mobile terminal is not located because the azimuth lines do not intersect with the remaining base stations C. It is possible. Other operations are similar to those of the conventional example shown in FIG.

【００３７】この実施の形態１では、位置算出手段６で
求めた交点位置Ｓ１、Ｓ２と移動端末＃１、＃２の対応
がとれない場合もある。しかし、移動端末の初期位置が
分かる場合であれば、その初期位置に対応する交点を追
尾することによって、交点位置と移動端末の番号の対応
が取れる。また、基地局側から指令して、ある瞬間だけ
特定の移動端末のみ送信を行わせ、このときの交点位置
から対応をつけることもできる。または、通信周波数帯
域とは別のある（狭い）周波数帯域において特定の移動
端末のみ送信を行わせ、このときの交点位置から対応を
つけることもできる。In the first embodiment, the intersection positions S1 and S2 obtained by the position calculating means 6 may not correspond to the mobile terminals # 1 and # 2 in some cases. However, if the initial position of the mobile terminal is known, the intersection point and the mobile terminal number can be associated by tracking the intersection corresponding to the initial position. It is also possible to instruct from the base station side to cause only a specific mobile terminal to transmit at a certain moment, and to make correspondence from the intersection position at this time. Alternatively, it is also possible to cause only a specific mobile terminal to transmit in a certain (narrow) frequency band different from the communication frequency band, and to make correspondence from the intersection position at this time.

【００３８】なお、この実施の形態１では、全ての受信
機３４−１〜Ｍの合成受信信号ｙを通信の受信信号とし
て交換機４側に送る場合を説明したが、一部の受信機の
合成出力、もしくは測角用と別の受信機の出力を通信の
受信信号として用いても構わない。In the first embodiment, the case has been described in which the combined reception signal y of all the receivers 34-1 to 34-M is sent to the exchange 4 side as a reception signal for communication. However, a combination of some receivers is used. The output or the output of a receiver other than the one for angle measurement may be used as a reception signal for communication.

【００３９】また、この実施の形態１では、測角処理の
みに供する一部の受信機３４−２〜Ｍは、通信波の周波
数帯域より狭い周波数帯域に対応したものであっても構
わない。これらの周波数帯域が狭い受信機は一般に安価
で比較的構造が単純で済むから、基地局の製造コスト、
重量、サイズを削減できる。Further, in the first embodiment, some of the receivers 34-2 to M that are used only for the angle measurement process may correspond to the frequency band narrower than the frequency band of the communication wave. These narrow frequency band receivers are generally cheap and have a relatively simple structure, so the manufacturing cost of the base station,
Weight and size can be reduced.

【００４０】また、スイッチ３２を設け素子アンテナ３
１- １は送信・受信共用としているが、送信専用に別の
アンテナを設けて、送受を切り離しても構わない。ま
た、アンテナ３１として複数の素子アンテナからなるア
レーアンテナを用いたが、これに限らず方位測定が可能
なアンテナであれば何でも良い。たとえば、指向性を有
する八木アンテナ、パラボラアンテナ、円筒アンテナを
用い、アンテナを機械的に走査することにより方位測定
を行ってもよい。Further, a switch 32 is provided and the element antenna 3
Although 1-1 is used for both transmission and reception, separate transmission and reception may be provided by providing another antenna exclusively for transmission. Further, although the array antenna including a plurality of element antennas is used as the antenna 31, the present invention is not limited to this, and any antenna capable of measuring the direction may be used. For example, the direction may be measured by mechanically scanning the antenna using a Yagi antenna, a parabolic antenna, or a cylindrical antenna having directivity.

【００４１】また、この実施の形態１では、受信機３４
の後に、ＩＦ段ないしはベースバンド段で測角処理手段
４３を接続しているが、測角処理手段４３をＲＦ段に配
置し、受信機３４の数を減らしても構わない。Further, in the first embodiment, the receiver 34
After that, the angle measurement processing means 43 is connected at the IF stage or the baseband stage, but the angle measurement processing means 43 may be arranged at the RF stage to reduce the number of receivers 34.

【００４２】また、移動端末２は図２とは異なる構成で
も、基本的に通常の通信用送受信機能を持つものであれ
ば十分である。通信波の周波数帯域幅に制約がないた
め、広く普及している携帯電話器、ＰＨＳ電話器のよう
な移動端末もそのまま利用できる。さらに、移動端末２
の素子アンテナを送受別に設けても構わない。また、こ
の実施の形態１では、各基地局１ａ，１ｂ，１ｃに測角
処理手段４３を持たせたが、各受信機３４の受信信号ｘ
をすべて位置算出手段６側に送り、ここで測角処理を行
うようにして、測角処理手段を共通化しても構わない。Even if the mobile terminal 2 has a structure different from that shown in FIG. 2, it is basically sufficient as long as it has a normal communication transmitting / receiving function. Since there is no restriction on the frequency bandwidth of communication waves, mobile terminals such as mobile phones and PHS phones, which are widely used, can be used as they are. Furthermore, the mobile terminal 2
The element antenna may be separately provided for transmission and reception. Further, in the first embodiment, each base station 1a, 1b, 1c is provided with the angle measurement processing means 43, but the received signal x of each receiver 34 is
May be sent to the position calculation means 6 side, and the angle measurement processing may be performed here, and the angle measurement processing means may be shared.

【００４３】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、移動端末と通信が同時できることはもちろんのこ
と、この通常の通信波を用いて移動端末の位置を知るこ
とができる。この際、移動端末の測位を到来角の情報で
行うため、スペクトル拡散技術を用いる場合と異なり測
位精度は通信波の帯域幅に依存しない。従って、通信波
の周波数帯域幅は狭くても構わない。電波の占有周波数
帯域幅が狭くて済むため、他の通信システムと干渉する
可能性が小さくなる。また、広帯域の送受信機やスペク
トル拡散変調の機能が不要であることから、とくに移動
端末の構造がより簡単になる。As described above, according to the first embodiment, it is possible to communicate with the mobile terminal at the same time, and it is possible to know the position of the mobile terminal by using this normal communication wave. At this time, since the positioning of the mobile terminal is performed using the information of the angle of arrival, the positioning accuracy does not depend on the bandwidth of the communication wave, unlike the case of using the spread spectrum technology. Therefore, the frequency bandwidth of the communication wave may be narrow. Since the occupied frequency bandwidth of the radio wave is narrow, the possibility of interference with other communication systems is reduced. In addition, the structure of a mobile terminal is particularly simplified because a wideband transceiver and a spread spectrum modulation function are not required.

【００４４】また、障害物により伝搬遅延時間が変化し
たとしても到来方向の測定にはほとんど影響を受けな
い。このようにこの実施の形態１によれば、角度情報か
ら移動端末の測位を行うため、２次元の測位を行う際に
は、基地局と移動端末との間に障害物があり見通しが得
られない場合でも、より正確な測位が可能である。Further, even if the propagation delay time changes due to an obstacle, the measurement of the arrival direction is hardly affected. As described above, according to the first embodiment, the positioning of the mobile terminal is performed based on the angle information. Therefore, when performing the two-dimensional positioning, there is an obstacle between the base station and the mobile terminal, and the visibility can be obtained. Even if it is not, more accurate positioning is possible.

【００４５】実施の形態２．この発明の実施の形態２を
図１、図２、図４、図５を参照して説明する。ここで
は、簡単のため、一例として２個の移動端末ｓ１，ｓ２
に対して通信・測位する場合について説明する。本実施
の形態２の全体構成図は、基地局１以外は図１に示され
たものと同様であり、説明を省略する。Embodiment 2 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 4, and 5. Here, for simplicity, as an example, two mobile terminals s1 and s2 are
A case where communication / positioning is performed will be described. The overall configuration diagram of the second embodiment is the same as that shown in FIG. 1 except for the base station 1, and the description thereof will be omitted.

【００４６】本実施の形態２の移動端末は、図２に示さ
れたものと同様である。図４は、本実施の形態２の基地
局１の内部構成を示す図である。同図において、４４−
１，４４−２は各受信機３４−１〜Ｍに接続され、測角
処理手段４３の出力する到来角θに基づいてアンテナビ
ームパターンを形成するビーム形成手段である。他の構
成要素は実施の形態１と同様であるから説明を省く。The mobile terminal of the second embodiment is similar to that shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing an internal configuration of the base station 1 according to the second embodiment. In the figure, 44-
Beam forming units 1 and 44-2 are connected to the receivers 34-1 to 34-M and form an antenna beam pattern based on the arrival angle θ output from the angle measurement processing unit 43. The other components are the same as those in the first embodiment, and therefore their explanations are omitted.

【００４７】図５は、図４中のビーム形成手段４４の内
部構成図である。同図において、４４１は荷重ｗ１〜ｗ
Ｍを出力する荷重決定手段、４４２−１〜Ｍは荷重ｗ１
〜ｗｍと信号ｘ１〜ｘＭとをそれぞれ乗算する乗算手
段、４４３は乗算手段４４２−１〜Ｍの出力の加算する
加算手段である。ｗｍは、ｍ番目の受信信号ｘｍに乗じ
られる荷重である。FIG. 5 is an internal block diagram of the beam forming means 44 in FIG. In the figure, 441 is loads w1 to w
Load determining means for outputting M, 442-1 to M are loads w1
.About.wm and signals x1 to xM, respectively, multiplying means, and 443 is an adding means for adding the outputs of the multiplying means 442-1 to M. wm is a load by which the m-th received signal xm is multiplied.

【００４８】以下、動作を説明する。図４の測角処理手
段４３は、例えば、上記のＭＵＳＩＣアルゴリズム等を
用いてｓ１，ｓ２の通信波それぞれに対応する到来角推
定値θ１、θ２を算出する。第一のビーム形成手段４４
- １の荷重決定手段４４１は、θ１、θ２と各素子アン
テナ３１の配置とに基づき、アンテナパターンがθ１方
向にゲインが高くなり、θ２方向にヌル（ゲインが非常
に低くなる点）を形成するよう荷重ｗ１、・・・、ｗＭ
を決定する。加算手段４４３の出力信号、すなわち第一
のビーム形成手段４４- １の出力信号ｙ１は ｙ１＝Σ ｗｍ・ｘｍ で与えられる。ビーム形成手段４４−１は、ｙ１ができ
るだけＲｓ２を含まずＲｓ１のみになるようｗｍを調整
する。ここで、Ｒｓ１、Ｒｓ２はそれぞれ移動端末ｓ
１、ｓ２から送信されてくる電波に対応する信号を意味
する。The operation will be described below. The angle measurement processing means 43 of FIG. 4 calculates the arrival angle estimated values θ1 and θ2 corresponding to the communication waves of s1 and s2, for example, using the above-mentioned MUSIC algorithm or the like. First beam forming means 44
Based on θ1 and θ2 and the arrangement of each element antenna 31, the load determining unit 441 of No. 1 forms an antenna pattern having a high gain in the θ1 direction and a null (a point at which the gain becomes extremely low) in the θ2 direction. Load w1, ..., wM
To determine. The output signal of the adding means 443, that is, the output signal y1 of the first beam forming means 44-1 is given by y1 = Σ wm · xm. The beam forming unit 44-1 adjusts wm so that y1 does not include Rs2 as much as possible and only Rs1. Here, Rs1 and Rs2 are mobile terminals s, respectively.
1 means a signal corresponding to a radio wave transmitted from s2.

【００４９】例えば、素子アンテナ３１が等間隔リニア
アレーに配置されている場合は、第ｍ受信機３４−ｍの
出力信号ｘｍは次式のように与えられる。 ｘｍ＝Ｒｓ1 exp[ j2 π(m-1)d sinθ1]＋Ｒｓ2 exp[
j2π(m-1)d sinθ2]For example, when the element antennas 31 are arranged in a linear array at equal intervals, the output signal xm of the mth receiver 34-m is given by the following equation. xm = Rs1 exp [j2 π (m-1) d sin θ1] + Rs2 exp [
j2π (m-1) d sin θ2]

【００５０】従って、次式を満足するようにｗｍをおけ
ばｙ１はＲｓ１のみとなる。 Σ ｗｍ・exp[ j2 π(m-1)d sinθ2]＝0 ここでｄはアンテナの素子間隔である。Therefore, if wm is set so as to satisfy the following equation, y1 becomes only Rs1. Σ wm · exp [j2 π (m-1) d sin θ2] = 0 where d is the element spacing of the antenna.

【００５１】同様に荷重を調整することにより、第二の
ビーム形成手段４４- ２の出力信号ｙ２はＲｓ２のみと
なる。このように、すべての基地局１あるいは一部の基
地局１は、通信波の到来角推定値θ１、θ２と、それぞ
れに対応する移動端末ｓ１、ｓ２からの受信信号を分離
して、位置算出手段６や交換機４に伝送する。Similarly, by adjusting the load, the output signal y2 of the second beam forming means 44-2 becomes only Rs2. In this way, all base stations 1 or some base stations 1 separate the estimated arrival angles θ1 and θ2 of the communication waves and the received signals from the corresponding mobile terminals s1 and s2, and calculate the position. It is transmitted to the means 6 and the exchange 4.

【００５２】なお、基地局１ａ，１ｂ，１ｃが２つの移
動端末ｓ１，ｓ２から信号を受信したときに、それぞれ
の基地局１ａ，１ｂ，１ｃでどちらの信号を選択し、ど
ちらの信号に対してアンテナのヌルを形成するかを決定
する方法には次の２通りの方法がある。When the base stations 1a, 1b and 1c receive signals from the two mobile terminals s1 and s2, which signal is selected by each base station 1a, 1b and 1c and which signal is selected There are the following two methods for determining whether to form the null of the antenna.

【００５３】第１に、移動端末の出現予想領域を推定
し、基地局の具体的な配置に対応して最適な受信ができ
るように、方位角ごとに選択する。たとえば、基地局１
ｘにおいて、この基地局に比較的近い領域に移動端末が
出現するならば方位０度の方向から信号が到来し、比較
的遠い領域に移動端末が出現するならば方位９０度の方
向から信号が到来するとき、０度及び９０度から２つの
信号が同時に受信できたとき、０度方向の信号を選択
し、９０度方向の信号に対してヌルを形成する。また、
方位に変えて信号強度にしたがって選択するようにして
もよい。First, the expected appearance area of the mobile terminal is estimated and selected for each azimuth angle so that optimum reception can be performed corresponding to the specific arrangement of the base stations. For example, base station 1
At x, if a mobile terminal appears in a region relatively close to this base station, a signal comes from the direction of 0 ° direction, and if a mobile terminal appears in a relatively far region, a signal comes from a direction of 90 °. When two signals from 0 degree and 90 degrees can be received at the same time when they arrive, a signal in the 0 degree direction is selected and a null is formed for the signal in the 90 degree direction. Also,
You may make it select according to a signal strength instead of an azimuth.

【００５４】第２に、位置算出手段６による位置測定結
果を各基地局にフィードバックし、これを受けて基地局
は最適な受信あるいは測定ができるように選択する。具
体的には、最寄りの移動端末を選択したり、誤差の小さ
な方向の信号を選択したり、本来の位置でない虚像を除
去するように選択する。あるいは複数の基地局が受信し
た信号間で相関をとり、相関が高い信号について選択さ
せるようにしてもよい。Secondly, the position measurement result of the position calculating means 6 is fed back to each base station, and the base station receives the result and selects so as to perform optimum reception or measurement. Specifically, the nearest mobile terminal is selected, a signal in a direction with a small error is selected, or a virtual image that is not at the original position is removed. Alternatively, the signals received by a plurality of base stations may be correlated with each other, and a signal having a high correlation may be selected.

【００５５】なお、測角処理手段４３が、公知の空間ス
ムージング処理を適用したＭＵＳＩＣアルゴリズムや最
尤推定アルゴリズム等のコヒーレントな複数波も分離測
角できる測角アルゴリズムを用いれば、通信波到来波の
直接波とマルチパス反射波の到来角を分離測角できる。
これにより、到来波の測角精度が向上するだけでなく、
ビーム形成手段４４の荷重決定手段４４１がマルチパス
反射波の到来方向にもヌルを形成するよう荷重を定めれ
ば、マルチパス反射波を除去した受信信号ｙを交換機４
側に伝送できる。なおこの場合、マルチパス反射波の到
来角も位置算出手段６に送られるため方位線が増え、そ
の結果余分な方位線の交点が現れるが、反射点では３本
以上の方位線は一般に交わらないから、このような交点
は排除できる。If the angle-measuring means 43 uses an angle-measuring algorithm capable of separating and measuring coherent plural waves such as a MUSIC algorithm to which a known spatial smoothing process is applied and a maximum likelihood estimation algorithm, the arrival of the communication wave The arrival angle of the direct wave and the multipath reflected wave can be measured separately.
This not only improves the angle measurement accuracy of incoming waves, but also
If the load determining means 441 of the beam forming means 44 determines a load so as to form a null also in the arrival direction of the multipath reflected wave, the received signal y from which the multipath reflected wave is removed is exchanged with the exchange 4.
Can be transmitted to the side. In this case, since the arrival angle of the multipath reflected wave is also sent to the position calculating means 6, the number of azimuth lines increases, and as a result, an intersection of the extra azimuth lines appears, but at the reflection point, three or more azimuth lines generally do not intersect. Therefore, such an intersection can be eliminated.

【００５６】本実施の形態２では、移動端末ｓ１、ｓ２
からの受信信号を分離して得ることができるので、マル
チパスが発生した場合でも、移動端末を識別するために
実施の形態１で説明したようなタイムスロットまたは周
波数を特別に用意する必要はない。In the second embodiment, the mobile terminals s1 and s2 are
Since it is possible to separately obtain the received signal from the device, it is not necessary to specially prepare the time slot or frequency as described in the first embodiment to identify the mobile terminal even when multipath occurs. .

【００５７】なお、この実施の形態２では、基地局１を
受信機３４側のみビーム制御するように構成したが、送
信機３３側も複数の素子アンテナに接続してビーム制御
するように構成しても構わない。基地局の送信ビーム
を、測角処理手段４３が推定した直接受信波の方向すな
わち一つの移動端末の方向に絞ることによって、基地局
から移動端末に送信する際にマルチパス反射波ができに
くくなる。また、基地局の送信ビームを移動端末の方向
に絞ると、移動端末の受信電力が高まり、ＳＮ比が向上
する。In the second embodiment, the base station 1 is configured to perform beam control only on the receiver 34 side, but the transmitter 33 side is also configured to perform beam control by connecting to a plurality of element antennas. It doesn't matter. By narrowing the transmission beam of the base station in the direction of the direct reception wave estimated by the angle measurement processing means 43, that is, the direction of one mobile terminal, it becomes difficult to generate a multipath reflected wave when transmitting from the base station to the mobile terminal. . Further, if the transmission beam of the base station is narrowed in the direction of the mobile terminal, the reception power of the mobile terminal is increased and the SN ratio is improved.

【００５８】また、基地局すべてが全ての移動端末の方
向にビーム形成する必要はない。例えば、図１の例で
は、基地局Ａが移動端末＃１の直接波のみを受信するよ
うビーム形成し、基地局Ｂが移動端末＃２の直接波のみ
を受信するようビーム形成し、基地局Ｃはビーム形成せ
ず測角のみを行うようにしても構わない。Also, it is not necessary for all base stations to beamform in the direction of all mobile terminals. For example, in the example of FIG. 1, the base station A forms a beam so as to receive only the direct wave of the mobile terminal # 1, and the base station B forms a beam so as to receive only the direct wave of the mobile terminal # 2. C does not have to form a beam and may perform only angle measurement.

【００５９】以上のように、この実施の形態２によれば
複数の到来信号を選択できるので、実施の形態１で示し
た効果に加えて、同一周波数帯、同一エリアに複数の移
動端末が存在する場合に不要な混信を避けることができ
る。これは通信をおこなう際に、移動端末毎に周波数分
割または時間分割する必要がなくなり、複数の移動端末
に同一の周波数、同一のタイムスロットを割り当てるこ
とが可能なため、さらに周波数の利用効率が高まる。こ
のことは処理対象である移動端末が多数にのぼるときに
特に有利である。As described above, according to the second embodiment, a plurality of incoming signals can be selected. Therefore, in addition to the effect shown in the first embodiment, a plurality of mobile terminals exist in the same frequency band and in the same area. When doing so, unnecessary interference can be avoided. This eliminates the need for frequency division or time division for each mobile terminal when performing communication, and it is possible to assign the same frequency and the same time slot to a plurality of mobile terminals, which further improves frequency utilization efficiency. . This is particularly advantageous when there are a large number of mobile terminals to be processed.

【００６０】また、ビーム形成手段４４が所望移動端末
方向のゲインを高めることができるため、所望波に対す
る受信ＳＮ比を高めることができる。また、ビーム形成
手段４４がマルチパス反射波の到来方向のゲインを落と
す。従って、他のマルチパス反射波の干渉が小さくな
る。また、送信機側もビーム形成を行う場合は、送信電
力を有効に利用できると共に、送信波のマルチパスを防
ぐことができる。従って、高品質の通信が可能となる。Further, since the beam forming means 44 can increase the gain in the direction of the desired mobile terminal, the reception SN ratio for the desired wave can be increased. Further, the beam forming unit 44 reduces the gain in the arrival direction of the multipath reflected wave. Therefore, the interference of other multipath reflected waves is reduced. Further, when the transmitter side also performs beam forming, it is possible to effectively use transmission power and prevent multipath of transmission waves. Therefore, high quality communication becomes possible.

【００６１】実施の形態３．この実施の形態３は、実施
の形態１、２の基地局の素子アンテナ３１−１〜Ｍの具
体的な配置を示すものである。図６はこの実施の形態３
のアンテナ配置を示す図である。Embodiment 3 The third embodiment shows a specific arrangement of the element antennas 31-1 to M of the base station of the first and second embodiments. FIG. 6 shows the third embodiment.
It is a figure which shows the antenna arrangement of.

【００６２】同図からわかるように、下水道１０４に設
けられたマンホール１０１の蓋の一部を誘電体１０２で
構成し、その誘電体１０２の内部に複数の素子アンテナ
３１−１〜Ｍを設けたものである。通常、下水道１０４
には複数のマンホール１０１が設けられているが、これ
らマンホールの一部または全部に基地局を設ける。ま
た、モデム４１等を含む基地局処理部１０３はマンホー
ル１０１内ないし近傍に設けられる。信号の損失をさけ
るために、素子アンテナ３１と基地局処理部１０３との
距離をなるべく短くする。また、基地局１と固定局５と
を結ぶ通信線１０５は、下水道１０４内に設けられる。As can be seen from the figure, a part of the lid of the manhole 101 provided in the sewer 104 is composed of a dielectric 102, and a plurality of element antennas 31-1 to M are provided inside the dielectric 102. It is a thing. Usually sewer 104
Although a plurality of manholes 101 are provided in the above, a base station is provided in a part or all of these manholes. The base station processing unit 103 including the modem 41 and the like is provided in or near the manhole 101. In order to avoid signal loss, the distance between the element antenna 31 and the base station processing unit 103 is shortened as much as possible. A communication line 105 connecting the base station 1 and the fixed station 5 is provided in the sewer 104.

【００６３】この実施の形態３によれば次のような効果
がある。既存のマンホールの蓋を利用するため、新たに
基地局のための用地を確保する必要がない。また、マン
ホールは、通常、数百ｍ間隔で設けられており、基地局
の配置を柔軟に設定できて、基地局の位置の選択上で非
常に有利である。さらに、既存の下水道を利用して通信
線を敷設できるから、通信線の工事の点でも非常に有利
である。According to the third embodiment, there are the following effects. Since the existing manhole cover is used, there is no need to secure new land for the base station. Further, manholes are normally provided at intervals of several hundred meters, and the arrangement of base stations can be flexibly set, which is very advantageous in selecting the position of the base station. Furthermore, since the communication line can be laid using the existing sewer, it is very advantageous in terms of construction of the communication line.

【００６４】実施の形態４．この実施の形態４は、実施
の形態１、２の基地局の素子アンテナ３１−１〜Ｍの具
体的な他の配置を示すものである。図７はこの実施の形
態４のアンテナ配置を示す図である。Fourth Embodiment The fourth embodiment shows another specific arrangement of the element antennas 31-1 to 31-M of the base station of the first and second embodiments. FIG. 7 is a diagram showing an antenna arrangement according to the fourth embodiment.

【００６５】基地局の複数の素子アンテナ３１は、建造
物、たとえばビルの側面や室内、あるいは地下の下水道
管の側壁１０９にアレー状に並べて設置される。The plurality of element antennas 31 of the base station are arranged side by side in an array on a side surface of a building, for example, a building, a room, or a side wall 109 of an underground sewer pipe.

【００６６】この実施の形態３によれば、ビルの室内に
おいて通信測位システムを構築できる。あるいは、下水
道内において通信測位システムを構築できる。このこと
により、ビルや下水道等の建造物内の作業者に移動端末
を携帯させることにより、各作業者の位置を把握するこ
とができて、作業者の安全を確保できる。According to the third embodiment, the communication positioning system can be built in the room of the building. Alternatively, a communication positioning system can be built in the sewer. Thus, by having a mobile terminal carried by a worker in a building such as a building or a sewer, the position of each worker can be grasped and the worker's safety can be secured.

【００６７】[0067]

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、通信処理を行うための第１の受信機、測角信号処理
を行うための第２の受信機、及び、この第２の受信機の
出力信号に基づき上記端末から送られてくる信号の到来
角を測定する測角信号処理手段を具備し、上記端末との
通信処理及び測角信号処理を同時に行う複数の基地局を
備え、到来角に基づき測位処理を行うので、到達時間に
基づき測位処理を行う場合と比べて、障害物が存在して
時間遅延が生じた場合でも精度良く測定できる。As described above, according to the invention of claim 1, the first receiver for performing the communication processing, the second receiver for performing the angle measurement signal processing, and the second receiver. Of a plurality of base stations that simultaneously perform communication processing with the terminal and angle measurement signal processing, comprising angle measurement signal processing means for measuring the angle of arrival of the signal sent from the terminal based on the output signal of the receiver of Since the positioning process is performed based on the arrival angle, the measurement can be performed with high accuracy even when an obstacle is present and a time delay occurs, compared with the case where the positioning process is performed based on the arrival time.

【００６８】また、請求項２の発明によれば、上記複数
の基地局の上記第２の受信機の帯域幅を、上記第１の受
信機の帯域幅より狭くしたので、周波数を有効に使用す
ることができる。According to the invention of claim 2, the bandwidth of the second receiver of the plurality of base stations is made narrower than the bandwidth of the first receiver, so that the frequency is effectively used. can do.

【００６９】また、請求項３の発明によれば、上記複数
の基地局の上記アンテナを複数の素子アンテナで構成す
るとともに、上記アンテナのビームパターンを制御する
ビーム形成手段を備え、上記複数の基地局は、到来信号
が複数あるときに、上記ビーム形成手段により上記複数
の到来信号の一部に対して上記アンテナの利得を低下さ
せることにより、上記複数の到来信号のうちの他の信号
を選択して通信処理及び測角処理を行うので、マルチパ
ス反射波が存在する場合でも不要な信号を排除できて精
度良い測定が可能になる。Further, according to the invention of claim 3, the antennas of the plurality of base stations are composed of a plurality of element antennas, and a beam forming means for controlling a beam pattern of the antennas is provided, and the plurality of bases are provided. When there are a plurality of incoming signals, the station selects another signal of the plurality of incoming signals by reducing the gain of the antenna with respect to a part of the plurality of incoming signals by the beam forming means. Since the communication processing and the angle measurement processing are performed, unnecessary signals can be eliminated and accurate measurement can be performed even in the presence of multipath reflected waves.

【００７０】また、請求項４の発明によれば、上記複数
の基地局の上記アンテナを複数の素子アンテナで構成す
るとともに、上記アンテナのビームパターンを制御する
ビーム形成手段を備え、上記複数の基地局は、到来信号
が複数あるときに、上記ビーム形成手段により上記複数
の到来信号の一部に対して上記アンテナの利得を低下さ
せることにより、上記複数の到来信号のうちの他の信号
を選択し、この他の信号の到来方向に対して送信するの
で、マルチパス反射を防止できて高品質の通信が可能と
なる。Further, according to the invention of claim 4, the antennas of the plurality of base stations are composed of a plurality of element antennas, and a beam forming means for controlling a beam pattern of the antennas is provided, and the plurality of bases are provided. When there are a plurality of incoming signals, the station selects another signal of the plurality of incoming signals by reducing the gain of the antenna with respect to a part of the plurality of incoming signals by the beam forming means. However, since the signal is transmitted in the arrival direction of other signals, multipath reflection can be prevented and high quality communication can be performed.

【００７１】また、請求項５の発明によれば、上記複数
の基地局の上記アンテナを、下水道に設けられたマンホ
ール蓋の一部分に設けられた誘電体と、上記誘電体に設
けられた複数の素子アンテナとから構成するとともに、
上記複数の基地局と上記測位処理手段との間の通信路を
上記下水道に設けたので、既存のマンホールの蓋を利用
でき、新たに基地局のための用地を確保する必要がな
い。また、マンホールは、通常、数百ｍ間隔で設けられ
ており、基地局の配置を柔軟に設定できて、基地局の位
置の選択上で非常に有利である。According to the invention of claim 5, the antennas of the plurality of base stations are provided with a dielectric provided on a part of a manhole cover provided in the sewer, and a plurality of dielectrics provided on the dielectric. It consists of an element antenna and
Since the communication path between the plurality of base stations and the positioning processing means is provided in the sewer, the existing manhole cover can be used and it is not necessary to newly secure a site for the base station. Further, manholes are normally provided at intervals of several hundred meters, and the arrangement of base stations can be flexibly set, which is very advantageous in selecting the position of the base station.

【００７２】また、請求項６の発明によれば、上記複数
の基地局の上記アンテナを、建造物の壁面に設けられた
複数の素子アンテナから構成したので、ビルや下水道等
の建造物内の作業者に移動端末を携帯させることによ
り、各作業者の位置を把握することができて、作業者の
安全を確保できる。Further, according to the invention of claim 6, since the antennas of the plurality of base stations are composed of a plurality of element antennas provided on the wall surface of the building, the antenna in the building, sewer or the like is constructed. By having the worker carry the mobile terminal, the position of each worker can be grasped, and the safety of the worker can be secured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 実施の形態１及び２に係る通信測位装置の基
本構成図である。FIG. 1 is a basic configuration diagram of a communication positioning device according to first and second embodiments.

【図２】 実施の形態１の移動端末２の内部構成図であ
る。FIG. 2 is an internal configuration diagram of the mobile terminal 2 according to the first embodiment.

【図３】 実施の形態１の基地局１の内部構成図であ
る。FIG. 3 is an internal configuration diagram of a base station 1 according to the first embodiment.

【図４】 実施の形態２の基地局１の内部構成図であ
る。FIG. 4 is an internal configuration diagram of a base station 1 according to the second embodiment.

【図５】 実施の形態２のビーム形成手段４４の内部構
成図である。FIG. 5 is an internal configuration diagram of a beam forming unit 44 according to the second embodiment.

【図６】 実施の形態３に係る基地局１の概略断面図で
ある。FIG. 6 is a schematic sectional view of a base station 1 according to the third embodiment.

【図７】 実施の形態２に係る基地局１の概略構成図で
ある。FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a base station 1 according to the second embodiment.

【図８】 従来の通信測位装置の基本構成図である。FIG. 8 is a basic configuration diagram of a conventional communication positioning device.

【図９】 従来の移動端末５２の内部構成図である。FIG. 9 is an internal configuration diagram of a conventional mobile terminal 52.

【図１０】 従来の基地局５１の内部構成図である。FIG. 10 is an internal configuration diagram of a conventional base station 51.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 基地局、２ 移動端末、３ 分配手段、４ 交換
機、５ 固定端末、６ 位置算出手段、７ 位置表示手
段、１１、３１ 素子アンテナ、１２、３２ 送受信切
り替えスィッチ、１３、３３ 送信機、１４、３４ 受
信機、１５、３５ローカルオシレータ、２０ （マイ
ク、キーボード等の）入力装置、２１ （スピーカ、デ
ィスプレー等の）出力装置、４１ モデム、４２ 合成
器、４３ 測角処理手段、４４ ビーム形成手段、４４
１ 荷重決定手段、４４２ 乗算器、４４３ 加算手
段。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 base station, 2 mobile terminals, 3 distribution means, 4 exchanges, 5 fixed terminals, 6 position calculation means, 7 position display means, 11, 31 element antennas, 12, 32 transmission / reception switching switches, 13, 33 transmitters, 14, 34 receivers, 15, 35 local oscillators, 20 input devices (such as microphones and keyboards), 21 output devices (such as speakers and displays), 41 modems, 42 synthesizers, 43 angle measurement processing means, 44 beam forming means, 44
1 load determining means, 442 multiplier, 443 adding means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 敦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 藤坂 貴彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 真野 清司 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 古野 孝允 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 原田 敏郎 神奈川県横浜市港南区港南台６丁目１番23 −305号 (72)発明者 清水 洋治 埼玉県三郷市さつき平２丁目３番２−502 号 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Atsushi Okamura 2-3-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Sanryo Electric Co., Ltd. (72) Takahiko Fujisaka 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Ryoden Co., Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Mano 2-3-3 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Sanryo Denki Co., Ltd. (72) Takayoshi Furuno 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Sanbishi Denki Incorporated (72) Inventor Toshiro Harada 6-23-1305, Konandai, Konan-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture (72) Yoji Shimizu 2-3-2-502 Satsukidaira, Misato City, Saitama Prefecture

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 アンテナ、送信機、及び、受信機を具備
する移動可能な端末と、 アンテナ、送信機、通信処理を行うための第１の受信
機、測角信号処理を行うための第２の受信機、及び、こ
の第２の受信機の出力信号に基づき上記端末から送られ
てくる信号の到来角を測定する測角信号処理手段を具備
し、上記端末との通信処理及び測角信号処理を同時に行
う複数の基地局と、 上記複数の基地局によりそれぞれ求められた上記到来角
に基づき上記端末の位置を求める測位処理手段とを備え
た通信測位装置。1. A mobile terminal comprising an antenna, a transmitter and a receiver, an antenna, a transmitter, a first receiver for performing communication processing, and a second for performing angle measurement signal processing. Receiver and an angle measuring signal processing means for measuring the angle of arrival of the signal sent from the terminal based on the output signal of the second receiver. Communication processing with the terminal and angle measuring signal A communication positioning device comprising: a plurality of base stations that perform processing simultaneously; and a positioning processing unit that determines the position of the terminal based on the arrival angles obtained by the plurality of base stations. 【請求項２】 上記複数の基地局の上記第２の受信機の
帯域幅を、上記第１の受信機の帯域幅より狭くしたこと
を特徴とする請求項１記載の通信測位装置。2. The communication positioning device according to claim 1, wherein the bandwidth of the second receiver of the plurality of base stations is made narrower than the bandwidth of the first receiver. 【請求項３】 上記複数の基地局の上記アンテナを複数
の素子アンテナで構成するとともに、上記アンテナのビ
ームパターンを制御するビーム形成手段を備え、 上記複数の基地局は、到来信号が複数あるときに、上記
ビーム形成手段により上記複数の到来信号の一部に対し
て上記アンテナの利得を低下させることにより、上記複
数の到来信号のうちの他の信号を選択して通信処理及び
測角処理を行うことを特徴とする請求項１または請求項
２記載の通信測位装置。3. The antennas of the plurality of base stations are composed of a plurality of element antennas, and a beam forming means for controlling a beam pattern of the antennas is provided, and the plurality of base stations are provided with a plurality of incoming signals. In addition, by lowering the gain of the antenna for a part of the plurality of incoming signals by the beam forming means, another signal of the plurality of incoming signals is selected to perform communication processing and angle measurement processing. The communication positioning device according to claim 1, wherein the communication positioning device is performed. 【請求項４】 上記複数の基地局の上記アンテナを複数
の素子アンテナで構成するとともに、上記アンテナのビ
ームパターンを制御するビーム形成手段を備え、 上記複数の基地局は、到来信号が複数あるときに、上記
ビーム形成手段により上記複数の到来信号の一部に対し
て上記アンテナの利得を低下させることにより、上記複
数の到来信号のうちの他の信号を選択し、この他の信号
の到来方向に対して送信することを特徴とする請求項１
または請求項２記載の通信測位装置。4. The antenna of each of the plurality of base stations is composed of a plurality of element antennas, and a beam forming unit for controlling a beam pattern of the antenna is provided, and the plurality of base stations are provided when there are a plurality of incoming signals. In addition, by lowering the gain of the antenna for a part of the plurality of incoming signals by the beam forming means, another signal of the plurality of incoming signals is selected, and the direction of arrival of the other signals is selected. It transmits to with respect to 1.
Alternatively, the communication positioning device according to claim 2. 【請求項５】 上記複数の基地局の上記アンテナを、下
水道に設けられたマンホール蓋の一部分に設けられた誘
電体と、上記誘電体に設けられた複数の素子アンテナと
から構成するとともに、 上記複数の基地局と上記測位処理手段との間の通信路を
上記下水道に設けたことを特徴とする請求項１ないし請
求項４いずれかに記載の通信測位装置。5. The antenna of each of the plurality of base stations is composed of a dielectric provided on a part of a manhole cover provided in sewer and a plurality of element antennas provided on the dielectric, and The communication positioning apparatus according to claim 1, wherein a communication path between a plurality of base stations and the positioning processing means is provided in the sewer. 【請求項６】 上記複数の基地局の上記アンテナを、建
造物の壁面に設けられた複数の素子アンテナから構成し
たことを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれかに
記載の通信測位装置。6. The communication positioning device according to claim 1, wherein the antennas of the plurality of base stations are composed of a plurality of element antennas provided on a wall surface of a building. .