JP2001339753A - Positioning system - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は測位システムに関
し、特に基地局と移動局とを含む移動体通信網での符号
分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムにおける移動局の測
位システムに関するものである。The present invention relates to a positioning system, and more particularly to a positioning system for a mobile station in a code division multiple access (CDMA) system in a mobile communication network including a base station and a mobile station.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図５に、特開平７−１８１２４２号公報
に記載の従来のＣＤＭＡ通信方式における移動局測位方
式の構成図を示す。図５において、各基地局１〜４から
それぞれ送信されるＰＮ（Pseudo Noise：疑似ランダム
コード）信号の移動局５までの伝搬時間をｔp1，ｔp2，
ｔp3，ｔp4とする。各基地局は予め定められたパイロッ
トＰＮオフセット分だけずらしてＰＮ信号を送信してお
り、その遅延時間をｔs1，ｔs2，ｔs3，ｔs4とする。ま
た、時間的にずらさないで送信する場合のＰＮ信号を送
信する時刻をｔ0 とし、移動局５が各基地局のＰＮ信号
を受信する時刻をｔ1 ，ｔ2 ，ｔ3 ，ｔ4 とする。2. Description of the Related Art FIG. 5 shows a configuration diagram of a mobile station positioning system in a conventional CDMA communication system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-181242. In FIG. 5, propagation times of a PN (Pseudo Noise: pseudo random code) signal transmitted from each of the base stations 1 to 4 to the mobile station 5 are tp1, tp2,
tp3 and tp4. Each base station transmits a PN signal shifted by a predetermined pilot PN offset, and its delay time is assumed to be ts1, ts2, ts3, ts4. In addition, the time when the PN signal is transmitted without shifting the time is set as t0, and the times when the mobile station 5 receives the PN signals of the respective base stations are set as t1, t2, t3, and t4.
【０００３】よって、各基地局１〜４と移動局との距離
は伝搬時間に電波の速度、すなわち光速を乗じたものに
等しので、（ｘ−ｘ1 ）2 ＋（ｙ−ｙ1 ）2 ＋（ｚ−
ｚ1 ）2 ＝（ｔpl×ｃ）2 …（１） （ｘ−ｘ2 ）2
＋（ｙ−ｙ2 ）2 ＋（ｚ−ｚ2 ）2 ＝（ｔp2×ｃ）
2…（２） （ｘ−ｘ3 ）2 ＋（ｙ−ｙ3 ）2 ＋（ｚ
−ｚ3 ）2 ＝（ｔp3×ｃ）2 …（３） （ｘ−ｘ4 ）
2 ＋（ｙ−ｙ4 ）2 ＋（ｚ−ｚ4 ）2 ＝（ｔp4×
ｃ）2 …（４）が得られる。ここでは、４つの基地局
からＰＮ信号が検出できたものとする。上記（１）〜
（４）式において、未知数はｘ，ｙ，ｚ，ｔp1，ｔp2，
ｔp3，ｔp4の合計７個である。Therefore, the distance between each of the base stations 1 to 4 and the mobile station is equal to the propagation time multiplied by the speed of the radio wave, that is, the speed of light, so that (x−x 1) 2 + (y−y 1) 2 + (Z-
z1) 2 = (tpl × c) 2 (1) (x−x2) 2
+ (Y−y2) 2 + (z−z2) 2 = (tp2 × c)
2 ... (2) (x- x3) 2 + (y-y3) 2 + (z
−z3) 2 = (tp3 × c) 2 (3) (x−x4)
2 + (y−y4) 2 + (z−z4) 2 = (tp4 ×
c) 2 ... (4) is obtained. Here, it is assumed that PN signals have been detected from four base stations. The above (1)-
In equation (4), the unknowns are x, y, z, tp1, tp2,
tp3 and tp4 are seven in total.
【０００４】次に、各基地局がＰＮ信号を送信する時刻
は、それぞれｔ0 ＋ｔs1，ｔ0 ＋ｔs2，ｔ0 ＋ｔs3，ｔ
0 ＋ｔs4である。これ等の時刻によるＰＮ信号を移動局
５が受信する時刻には、伝搬遅延が加わるので、それぞ
れの時刻は、ｔ0 ＋ｔs1＋ｔp1，ｔ0 ＋ｔs2＋ｔp2，ｔ
0 ＋ｔs3＋ｔp3，ｔ0 ＋ｔs4＋ｔp4となる。ここで、移
動局５内の処理時間は相殺されるので、上記それぞれの
時刻では、削除している。Next, the time when each base station transmits the PN signal is t0 + ts1, t0 + ts2, t0 + ts3, t
0 + ts4. Since the propagation delay is added to the time when the mobile station 5 receives the PN signal at these times, the respective times are t0 + ts1 + tp1, t0 + ts2 + tp2, t
0 + ts3 + tp3, t0 + ts4 + tp4. Here, since the processing times in the mobile station 5 are offset, they are deleted at the respective times.
【０００５】ＣＤＭＡでは、移動局５の正確な時刻合わ
せは行われないので、移動局５側では、時刻ｔ0 を判別
することはできない。従って、移動局５が測定できるの
は、各基地局のＰＮ信号が移動局に到来する時間差であ
る。例えば、基地局１を基準にした基地局２〜４からＰ
Ｎ信号の受信時の時間差ｄｔ2 ，ｄｔ3 ，ｄｔ4 は、 ｄｔ2 ＝ｔ2 −ｔ1 ＝ｔ0 ＋ｔs2＋ｔp2−（ｔ0 ＋ｔs1＋ｔp1） ＝ｔs2−ｔs1＋ｔp2−ｔp1 ……（５） ｄｔ3 ＝ｔ3 −ｔ1 ＝ｔ0 ＋ｔs3＋ｔp3−（ｔ0 ＋ｔs1＋ｔp1） ＝ｔs3−ｔs1＋ｔp3−ｔp1 ……（６） ｄｔ4 ＝ｔ4 −ｔ1 ＝ｔ0 ＋ｔs4＋ｔp4−（ｔ0 ＋ｔs1＋ｔp1） ＝ｔs4−ｔs1＋ｔp4−ｔp1 ……（７） となる。[0005] In CDMA, since accurate time adjustment of the mobile station 5 is not performed, the mobile station 5 cannot determine the time t0. Therefore, what can be measured by the mobile station 5 is the time difference when the PN signal of each base station arrives at the mobile station. For example, base stations 2-4 based on base station 1
The time differences dt2, dt3, and dt4 at the time of receiving the N signal are as follows: dt2 = t2−t1 = t0 + ts2 + tp2− (t0 + ts1 + tp1) = ts2−ts1 + tp2−tp1... ) = Ts3−ts1 + tp3−tp1 (6) dt4 = t4−t1 = t0 + ts4 + tp4− (t0 + ts1 + tp1) = ts4−ts1 + tp4−tp1 (7)
【０００６】上記（１）〜（７）の７つの式により、未
知数が７個の解を求めることができる。また、５つ以上
の基地局からのＰＮ信号が検出された場合には、最小自
乗法等を使用して解を求めることができ、基地局が４つ
以上の場合と比較して測位精度の向上が図れる。From the seven equations (1) to (7), a solution with seven unknowns can be obtained. When PN signals from five or more base stations are detected, a solution can be obtained by using the least squares method or the like. Improvement can be achieved.
【０００７】上述の計算を行うために、移動局にて、ｘ
1 ，ｙ1 ，ｚ1 ，ｘ2 ，ｙ2 ，ｚ2，ｘ3 ，ｙ3 ，ｚ3
，ｘ4 ，ｙ4 ，ｚ4 ，ｔs1，ｔs2，ｔs3，ｔs4の基地
局の位置情報＋遅延時間を以下の４つの方式にて取得す
ることができる。To perform the above calculations, at the mobile station x
1, y1, z1, x2, y2, z2, x3, y3, z3
, X4, y4, z4, ts1, ts2, ts3, ts4, the position information of the base station + delay time can be obtained by the following four methods.
【０００８】（方式１）移動局５内に、パイロットＰＮ
オフセットから基地局の位置を求める変換テーブルを全
基地局分内蔵しておき、受信ＰＮ信号よりパイロットＰ
Ｎオフセット抽出により各基地局の位置＋パイロットＰ
Ｎオフセット（遅延時間）を求める。(Method 1) In the mobile station 5, the pilot PN
A conversion table for obtaining the position of the base station from the offset is stored in all base stations, and the pilot P
Extraction of N offset + location of each base station + pilot P
Find N offset (delay time).
【０００９】（方式２）自局＋近隣の基地局の位置情報
（位置＋パイロットＰＮオフセット）を、シンクチャネ
ルの信号にて移動局５に通知し、パイロットＰＮオフセ
ットから基地局の位置を求める変換テーブルを生成し、
各基地局の位置＋パイロットＰＮオフセット（遅延時
間）を求める。(Method 2) The position information (position + pilot PN offset) of the own station + neighboring base station is notified to the mobile station 5 by a signal of the sync channel, and conversion for obtaining the position of the base station from the pilot PN offset is performed. Generate a table,
The position of each base station + the pilot PN offset (delay time) is obtained.
【００１０】（方式３）方式２にてシンクチャネルを用
いて実施していた処理を、ページングチャネルの信号に
て実現する。(Method 3) The processing which has been performed using the sync channel in the method 2 is realized by the signal of the paging channel.
【００１１】（方式４）方式２にてシンクチャネルを用
いて実施していた処理を、新規に測位用データチャネル
を設けて実現する。(Method 4) The processing which has been performed using the sync channel in the method 2 is realized by newly providing a positioning data channel.
【００１２】[0012]
【発明が課題しようとする課題】上述した従来技術で
は、移動局でパイロットＰＮオフセットから基地局の位
置を求める変換テーブルが必要であること、基地局毎に
パイロットＰＮオフセットをずらしてＰＮ信号を送信す
る必要があること、移動局にて、近隣の基地局の情報を
保持する必要があること、移動局にて自局＋近隣基地局
数の多数の位置情報管理を行うことが必要であること、
等の欠点がある。In the above-mentioned prior art, the mobile station needs a conversion table for obtaining the position of the base station from the pilot PN offset, and transmits the PN signal by shifting the pilot PN offset for each base station. That the mobile station needs to hold information on neighboring base stations, and that the mobile station needs to manage a large number of location information including the number of own stations and the number of neighboring base stations. ,
And the like.
【００１３】本発明の目的は、移動局にて簡単な構成で
移動局自身の測位が可能な測位システムを提供すること
である。An object of the present invention is to provide a positioning system capable of positioning a mobile station itself with a simple configuration in the mobile station.
【００１４】本発明の他の目的は、基地局の各種データ
変更に伴う移動局での影響をなくした測位システムを提
供することである。Another object of the present invention is to provide a positioning system in which an influence on a mobile station due to various data changes of a base station is eliminated.
【００１５】本発明の更に他の目的は、待ち受け中や通
話中でも、いずれの場合にも位置測定を可能とした測位
システムを提供することである。Still another object of the present invention is to provide a positioning system capable of measuring a position in any of a standby mode and a call mode.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、少なく
とも４個の基地局と移動局とを含む移動体通信網での符
号分割多元接続システムにおける移動局の測位システム
であって、前記基地局に設けられ、これ等等基地局の位
置情報および予め割当てられたＰＮ信号を前記移動局に
対して送信する手段と、前記移動局側に設けられ、前記
基地局からの各ＰＮ信号の位相差を検出する手段と、こ
れ等位相差と前記基地局からの各位置情報を検出する手
段と、これ等各位相差と各位置情報とから前記移動局の
位置を算出する測位演算手段と、を含むことを特徴とす
る測位システムが得られる。According to the present invention, there is provided a positioning system for a mobile station in a code division multiple access system in a mobile communication network including at least four base stations and a mobile station. A means for transmitting location information of these base stations and a pre-assigned PN signal to the mobile station; and a means for providing each mobile station with the PN signal from the base station. Means for detecting a phase difference, means for detecting these phase differences and each position information from the base station, and positioning calculation means for calculating the position of the mobile station from each of these phase differences and each position information, A positioning system characterized by including the following is obtained.
【００１７】そして、前記測位演算手段は、前記ＰＮ信
号の各位相差を元に、前記基地局の各々と前記移動局と
の間の各疑似距離を算出し、この疑似距離と前記基地局
からの各位置情報とを元に、前記移動局の位置を算出す
るようにしたことを特徴とする。前記疑似距離は、前記
基地局の各時計の誤差、受信器雑音に起因する誤差、更
には前記移動局の移動による誤差等の補正値を加味した
ことを特徴とする。また、前記基地局の各々は、ページ
ング信号や下りトラフィック信号により前記位置情報お
よびＰＮ信号を前記移動局へ送信することを特徴とす
る。The positioning calculation means calculates each pseudo distance between each of the base stations and the mobile station based on each phase difference of the PN signal, and calculates the pseudo distance and the pseudo distance from the base station. The position of the mobile station is calculated based on each position information. The pseudo distance is characterized by taking into account correction values such as errors in clocks of the base station, errors due to receiver noise, and errors due to movement of the mobile station. Further, each of the base stations transmits the position information and the PN signal to the mobile station by a paging signal or a downlink traffic signal.
【００１８】本発明の作用を述べる。少なくとも４個の
基地局から、これに基地局の位置情報およびＰＮ信号を
ページングチャネルや下りトラフィック信号により移動
局へ送信する。移動局のＰＮ信号発生部で発生したＰＮ
信号と基地局からのＰＮ信号とをＰＮ信号相関部へ入力
して、受信基準時刻Ｔu からの位相差を元に、伝搬遅延
時間ΔＴを計測する。そして、この伝搬遅延時間ΔＴに
伝搬速度（光の速度Ｃにほぼ等しい）を乗じて疑似距離
（基地局の各時計の誤差、受信器雑音に起因する誤差、
更には移動局の移動による誤差等の補正値を加味した各
種誤差を含んだ距離）を算出する。この疑似距離と基地
局からの位置情報とを用いて移動局の位置を算出するの
である。The operation of the present invention will be described. At least four base stations transmit the base station position information and the PN signal to the mobile station via a paging channel or a downlink traffic signal. PN generated by the PN signal generator of the mobile station
The signal and the PN signal from the base station are input to the PN signal correlation unit, and the propagation delay time ΔT is measured based on the phase difference from the reception reference time Tu. Then, the propagation delay time ΔT is multiplied by the propagation speed (substantially equal to the speed C of light) to obtain a pseudo distance (error of each clock of the base station, error due to receiver noise,
Further, a distance including various errors in which a correction value such as an error due to the movement of the mobile station is added is calculated. The position of the mobile station is calculated using the pseudo distance and the position information from the base station.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しつつ本発明
について説明する。図１及び図２は本発明動作原理を説
明する。先ず、図１を参照すると、４個の基地局１〜４
と移動局５とが示されており、（ｘn ，ｙn ，ｚn ）は
基地局１〜４の各位置を示しており、ｎ＝１，２，３，
４とする。移動局５の位置は（ｘ，ｙ，ｚ）である。ま
た、ＰＲ1 〜ＰＲ4 は各基地局１〜４と移動局５との疑
似距離（後述する）を示している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 illustrate the principle of operation of the present invention. First, referring to FIG. 1, four base stations 1-4
And the mobile station 5, (xn, yn, zn) indicates the position of each of the base stations 1-4, and n = 1, 2, 3,
4 is assumed. The position of the mobile station 5 is (x, y, z). PR1 to PR4 indicate pseudo distances (described later) between the base stations 1 to 4 and the mobile station 5.
【００２０】各基地局１〜４はページング（paging）信
号や下りトラフィック（Traffic ）信号を使用して、自
局の位置情報（ｘn ，ｙn ，ｚn ）及び自局に割当てら
れているＰＮ信号（基地局毎に異なる連続する拡散符号
信号）を移動局へ送信する。Each of the base stations 1 to 4 uses a paging signal and a downlink traffic (Traffic) signal, and uses the location information (xn, yn, zn) of the own station and the PN signal (Pn) assigned to the own station. A continuous spreading code signal that differs for each base station is transmitted to the mobile station.
【００２１】図２を参照すると、Ｔu は基準時間を示し
ており、ΔＴ1 は移動局５にて基地局１から通知された
ＰＮ信号３０と自局内で発生させたＰＮ信号４０との信
号位相差を示している。疑似距離ＰＲ1 は位相差に光速
を乗じた距離を示している。Ｒ1 は基地局１と移動局５
との真の距離を示し、ΔＲ1 は各種誤差要因で生じた距
離を示している。ＰＮ信号３０は基地局１より基準時間
Ｔu にて送信され、移動局５にてΔＴ1 後に受信された
ことを示している。Referring to FIG. 2, Tu represents a reference time, and ΔT 1 represents a signal phase difference between the PN signal 30 notified from the base station 1 by the mobile station 5 and the PN signal 40 generated within the mobile station 5. Is shown. The pseudo distance PR1 indicates a distance obtained by multiplying the phase difference by the speed of light. R1 is the base station 1 and mobile station 5
.DELTA.R1 indicates the distance caused by various error factors. The PN signal 30 is transmitted from the base station 1 at the reference time Tu, and is shown to be received by the mobile station 5 after ΔT1.
【００２２】基地局１から基準時間Ｔu に送信されたＰ
Ｎ信号３０を移動局５で受信した際に、自局内で生成し
たＰＮ信号４０との位相差ΔＴ1 を測定する。この測定
された位相差ΔＴ1 に光速Ｃを乗じて疑似距離ＰＲ1 を
求める。また、基地局１の位置を（ｘ1 ，ｙ1 ，ｚ1
）、移動局５の位置を（ｘ，ｙ，ｚ）、各種誤差要因
で生じた距離ΔＲ1 、基地局１と移動局５との真の距離
Ｒ1 との関係は、 ＰＲ1 ＝Ｒ1 ＋ΔＲ1 ＝Ｒ1 ＋Ｃ（Ｔu −Ｔs1）＋ＣΔｔ1 ……（８） Ｒ1 ＝√｛（ｘ1 −ｘ）2 ＋（ｙ1 −ｙ）2 ＋（ｚ1 −ｚ）2 ｝…（９ ） となる。P transmitted from base station 1 at reference time Tu
When the N signal 30 is received by the mobile station 5, the phase difference ΔT1 from the PN signal 40 generated in the mobile station is measured. A pseudo distance PR1 is obtained by multiplying the measured phase difference ΔT1 by the speed of light C. Further, the position of the base station 1 is determined by (x1, y1, z1).
), The position of the mobile station 5 is (x, y, z), the relationship between the distance .DELTA.R1 caused by various error factors and the true distance R1 between the base station 1 and the mobile station 5 is PR1 = R1 + .DELTA.R1 = R1 + C. (Tu -Ts1) + CΔt1 becomes ...... (8) R1 = √ { (x1 -x) 2 + (y1 -y) 2 + (z1 -z) 2} ... (9).
【００２３】ここで、ΔＲ1 は、基地局１の時計の補正
値Ｔs1（既知）、受信機雑音等の誤差要因による補正値
Δｔ1 （既知）、移動器の移動速度（ドップラ周波数偏
移から既知）で表されるものである。従って、上記
（８），（９）式での未知数はｘ，ｙ，ｚ，Ｔu の４つ
であり、よって、少なくとも基地局が４個あれば解を得
ることができることになる。Here, ΔR 1 is a correction value Ts 1 (known) of the clock of the base station 1, a correction value Δt 1 (known) due to error factors such as receiver noise, and a moving speed of the mobile unit (known from the Doppler frequency shift). It is represented by Therefore, the unknowns in the above equations (8) and (9) are four of x, y, z, and Tu. Therefore, a solution can be obtained if there are at least four base stations.
【００２４】他の基地局２〜４と移動局５との間の関係
式についても、図３のＰＮ信号波形及び上記（８），
（９）式と同様に、 ＰＲ2 ＝Ｒ2 ＋ΔＲ2 ＝Ｒ2 ＋Ｃ（Ｔu −Ｔs2）＋ＣΔｔ2 ……（１０） Ｒ2 ＝√｛（ｘ2 −ｘ）2 ＋（ｙ2 −ｙ）2 ＋（ｚ2 −ｚ）2 ｝…（１ １） ＰＲ3 ＝Ｒ3 ＋ΔＲ3 ＝Ｒ3 ＋Ｃ（Ｔu −Ｔs3）＋ＣΔｔ3 ……（１ ２） Ｒ3 ＝√｛（ｘ3 −ｘ）2 ＋（ｙ3 −ｙ）2 ＋（ｚ3 −ｚ）2 ｝… （１３） ＰＲ4 ＝Ｒ4 ＋ΔＲ4 ＝Ｒ4 ＋Ｃ（Ｔu −Ｔs4）＋ＣΔｔ4 …… （１４） Ｒ4 ＝√｛（ｘ4 −ｘ）2 ＋（ｙ4 −ｙ）2 ＋（ｚ4 −ｚ）2 ｝…（１５）が得られる。The relational expressions between the other base stations 2 to 4 and the mobile station 5 are also shown in FIG.
(9) Similar to the equation, PR2 = R2 + ΔR2 = R2 + C (Tu -Ts2) + CΔt2 ...... (10) R2 = √ {(x2 -x) 2 + (y2 -y) 2 + (z2 -z) 2 ｝ (11) PR3 = R3 + ＲR3 = R3 + C (Tu-Ts3) + C ｔ t3 ... (12) R3 = {(x3-x) 2 + (y3-y) 2 + (z3-z) 2 } ... (13) PR4 = R4 + ΔR4 = R4 + C (Tu -Ts4) + CΔt4 ...... (14) R4 = √ {(x4 -x) 2 + (y4 -y) 2 + (z4 -z) 2} ... (15 ) Is obtained.
【００２５】尚、図３における前提条件としては、基地
局と移動局との間で、ＰＮ信号が届くまでの時間に、同
じＰＮ信号波形とはならないことである。また、図３の
白抜きの矢印は、基地局が同時刻に発生した信号を移動
局が受信した時刻を示している（本来ならば、全て同一
時刻（Ｔu ）のはずである）。The precondition in FIG. 3 is that the same PN signal waveform is not obtained between the base station and the mobile station until the PN signal arrives. The white arrows in FIG. 3 indicate the times at which the base station receives the signals generated at the same time by the mobile station (they should all be at the same time (Tu)).
【００２６】そして、各位相差ΔＴn により疑似距離
が、ＰＲ1 ＝ＣΔＴ1 ，ＰＲ2 ＝ＣΔＴ2 ，ＰＲ3 ＝Ｃ
ΔＴ3 ，ＰＲ4 ＝ＣΔＴ4として得られる。尚、このΔ
Ｔn はＰＮ信号の位相差であるので、移動局５におい
て、同一の信号が検出されるまで時間差で求められるも
のである。よって、これ等疑似距離ＰＲn と（８）〜
（１５）式とを使用することにより、移動局５の位置
（ｘ，ｙ，ｚ）が求められるのである。Then, the pseudoranges are determined by the respective phase differences ΔTn as follows: PR1 = CΔT1, PR2 = CΔT2, PR3 = C
ΔT3, PR4 = CΔT4. Note that this Δ
Since Tn is the phase difference between the PN signals, the mobile station 5 determines the phase difference until the same signal is detected. Therefore, these pseudo distances PRn and (8)-
By using the equation (15), the position (x, y, z) of the mobile station 5 can be obtained.
【００２７】かかる原理に基いて、図４の移動局の概略
構成が得られる。図４を参照するに、移動局は基本的に
は、高周波部１１とディジタル処理部１２とからなる。
高周波部１１は受信周波数変換回路２１と、シンセサイ
ザ部２２と、基準発振器２３と、Ａ／Ｄ変換器２４とを
有する。ディジタル処理部１２は相関処理機能を有する
受信信号処理部１３と測位演算をなすための測位演算制
御部１４とを有する。Based on this principle, the schematic configuration of the mobile station shown in FIG. 4 is obtained. Referring to FIG. 4, the mobile station basically includes a high frequency unit 11 and a digital processing unit 12.
The high frequency section 11 has a reception frequency conversion circuit 21, a synthesizer section 22, a reference oscillator 23, and an A / D converter 24. The digital processing unit 12 includes a reception signal processing unit 13 having a correlation processing function and a positioning calculation control unit 14 for performing positioning calculation.
【００２８】受信信号処理部１３はチャネル対応に基地
局の数である４個設けられており、各処理部は、搬送波
相関部２０と、ＰＮ信号相関部１５と、ＰＮ信号発生部
１８とを有しており、搬送波相関部２０は搬送波追尾ル
ープ１７にてチャネル毎の搬送波を常時追尾しいる。同
様に、ＰＮ信号相関部１５はＰＮ信号追尾ループ１９に
てＰＮ信号の追尾を行い、ＰＮ信号発生部１８の信号を
ＰＮ信号相関部１５に対して常時通知して、随時ＰＮ信
号の位相差から疑似距離を求めることができる様にして
いる。The reception signal processing unit 13 is provided with four base stations corresponding to the channels. Each processing unit includes a carrier wave correlation unit 20, a PN signal correlation unit 15, and a PN signal generation unit 18. The carrier correlator 20 constantly tracks the carrier for each channel in the carrier tracking loop 17. Similarly, the PN signal correlator 15 performs tracking of the PN signal in the PN signal tracking loop 19, constantly notifies the signal of the PN signal generator 18 to the PN signal correlator 15, and outputs the phase difference of the PN signal as needed. The pseudo distance can be obtained from.
【００２９】この算出された疑似距離、搬送波位相、ド
ップラ周波数データ６を、測位演算制御部１４へ通知す
る。測位演算制御部１４では、この通知された基地局か
ら受信した基地局位置情報（ｘn ，ｙn ，ｚn ）を使用
して、自局の位置測位を上述の演算式に従って行う。こ
れにより、リアルタイムの移動局の測位が、ＧＰＳ衛生
などを使用することなく、簡便に行えることになる。The calculated pseudo distance, carrier phase, and Doppler frequency data 6 are notified to the positioning calculation control unit 14. The positioning operation control unit 14 uses the base station position information (xn, yn, zn) received from the notified base station to perform position measurement of the own station in accordance with the above-described expression. As a result, real-time positioning of the mobile station can be easily performed without using GPS satellites or the like.
【００３０】なお、この測位演算制御部１４は制御部入
力と、ＣＰＵと、メモリと、リアルタイムクロック発生
部と、電源（電池）とを有する一般的な構成であるもの
とする。The positioning calculation control unit 14 has a general configuration including a control unit input, a CPU, a memory, a real-time clock generation unit, and a power supply (battery).
【００３１】実際の演算処理は、周知の以下の方法を使
用することができる。すなわち、基地局位置及び移動局
位置並びに疑似距離の関係式を、移動局位置の周りでテ
ーラ一次展開し、移動局推定位置及び位置残差並びに疑
似距離残差の一次式に変換し、この式を受信している基
地局の数だけ連立する。そして、逐次近似法により移動
局位置を求める。同様に、受信ドップラ周波数偏移から
移動局の距離を算出する。通常、受信信号には雑音が乗
っているので、最小自乗法を適用し、誤差が最小となる
測位解を求める。これにより、移動局の位置を測定する
ことができるが、かかる方法に限定されることはない。For the actual arithmetic processing, the following well-known method can be used. That is, the relational expression of the base station position, the mobile station position, and the pseudorange is subjected to a Taylor linear expansion around the mobile station position, and is converted into a linear expression of the mobile station estimated position, the position residual, and the pseudorange residual. Of the same number as the number of the base stations receiving the. Then, the mobile station position is obtained by the successive approximation method. Similarly, the distance of the mobile station is calculated from the received Doppler frequency shift. Usually, since the received signal contains noise, the least squares method is applied to obtain a positioning solution with a minimum error. This allows the position of the mobile station to be measured, but is not limited to such a method.
【００３２】各基地局１〜４の位置情報の収集方法とし
ては、図１に示した様に、待ち受け中の移動局に対し
て、新規ページング信号の報知情報として、周期的に位
置情報（ｘn ，ｙn ，ｚn ）を通知する。また、移動局
が通話中の場合には、新規下りトラフィック信号により
トラフィックチャネルの確立時（発呼またはハンドオー
バ時）に、基地局の位置情報を通知するようにして、無
駄な信号送信を防ぐことができる。これにより、接続Ｐ
Ｎ信号先の基地局の位置情報を取得することが可能であ
る。As shown in FIG. 1, a method of collecting the position information of each of the base stations 1 to 4 is to periodically transmit the position information (xn) to the waiting mobile station as broadcast information of a new paging signal. , Yn, zn). Further, when the mobile station is busy, the position information of the base station is notified by a new downlink traffic signal when a traffic channel is established (at the time of calling or handover), thereby preventing unnecessary signal transmission. Can be. Thereby, the connection P
It is possible to acquire the position information of the base station N signal destinations.
【００３３】尚、上記実施例では、移動局で位置測定を
行っているが、上位局からページングチャネル及び下り
トラフィックチャネルの信号にて、移動局への位置情報
を収集要求し、上位局にてアクセスチャネル及び上りト
ラフィックチャネルの信号にて、収集結果を得ることが
できる。In the above embodiment, the mobile station measures the position. However, the higher station requests the mobile station to collect the position information by using the paging channel and downlink traffic channel signals. A collection result can be obtained from the signals of the access channel and the uplink traffic channel.
【００３４】[0034]
【発明の効果】本発明によれば、少なくとも４個の基地
局からの位置情報とＰＮ信号とを受信するだけの簡単な
構成で、移動局での測位ができるので、移動局でのパイ
ロットＰＮオフセットから基地局の位置を求める変換テ
ーブルが不要となり、また、ＰＮ信号受信と同時に、ペ
ージングチャネル信号やトラフィックチャネル信号にて
受信するので、無駄な信号送信を防ぐことができるると
共に、待ち受け中や通話中のいずれにおいても、測位が
可能であるという効果がある。According to the present invention, positioning at a mobile station can be performed with a simple configuration that only receives position information and a PN signal from at least four base stations. A conversion table for obtaining the position of the base station from the offset is not required, and the PN signal is received at the same time as the paging channel signal and the traffic channel signal. There is an effect that positioning can be performed during any call.
【００３５】また、移動局にて基地局の位置情報やＰＮ
信号を検出する方式であるので、近隣の基地局の情報を
保持する必要がなく、また基地局各種データ変更に伴う
移動局への影響がないという効果もある。更に、移動局
を位置情報サービス端末（カーナビゲーション等）とし
て使用可能にすることができるという効果もある。In addition, the mobile station can provide the base station with positional information and PN information.
Since the signal detection method is used, there is no need to hold information on neighboring base stations, and there is an effect that there is no influence on mobile stations due to various data changes of the base station. Further, there is an effect that the mobile station can be used as a location information service terminal (such as a car navigation system).
【図１】本発明の原理を説明するための概略システム構
成図である。FIG. 1 is a schematic system configuration diagram for explaining the principle of the present invention.
【図２】本発明の原理を説明するための基地局１と移動
局５との関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a base station 1 and a mobile station 5 for explaining the principle of the present invention.
【図３】移動局５のＰＮ信号と基地局１〜４からの各Ｐ
Ｎ信号との関係を示す図である。FIG. 3 shows the PN signal of the mobile station 5 and each P from the base stations 1-4.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship with an N signal.
【図４】本発明の実施例の移動局の概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a mobile station according to an embodiment of the present invention.
【図５】従来の測位システムを説明するための図であ
る。FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional positioning system.
１〜４ 基地局 ５ 移動局 １１ 高周波部 １２ ディジタル処理部 １３ 受信信号処理部 １４ 測位演算制御部 １５ ＰＮ信号相関部 １８ ＰＮ信号発生部 ２０ 搬送波相関部 1-4 base station 5 mobile station 11 high frequency section 12 digital processing section 13 reception signal processing section 14 positioning calculation control section 15 PN signal correlation section 18 PN signal generation section 20 carrier correlation section
Claims (4)
む移動体通信網での符号分割多元接続システムにおける
移動局の測位システムであって、 前記基地局に設けられ、これ等等基地局の位置情報およ
び予め割当てられたＰＮ信号を前記移動局に対して送信
する手段と、 前記移動局側に設けられ、前記基地局からの各ＰＮ信号
の位相差を検出する手段と、これ等位相差と前記基地局
からの各位置情報を検出する手段と、これ等各位相差と
各位置情報とから前記移動局の位置を算出する測位演算
手段と、を含むことを特徴とする測位システム。1. A positioning system for a mobile station in a code division multiple access system in a mobile communication network including at least four base stations and a mobile station, wherein the positioning system is provided in the base station, and the base station includes the base station. Means for transmitting position information and a pre-assigned PN signal to the mobile station; means provided on the mobile station side for detecting a phase difference of each PN signal from the base station; A positioning system comprising: means for detecting a phase difference and each piece of position information from the base station; and positioning calculation means for calculating the position of the mobile station from each of these phase differences and each piece of position information.
位相差を元に、前記基地局の各々と前記移動局との間の
各疑似距離を算出し、この疑似距離と前記基地局からの
各位置情報とを元に、前記移動局の位置を算出するよう
にしたことを特徴とする請求項１記載の測位システム。2. The positioning calculation means calculates each pseudo distance between each of the base stations and the mobile station based on each phase difference of the PN signal, and calculates the pseudo distance and the distance from the base station. The positioning system according to claim 1, wherein the position of the mobile station is calculated based on each position information.
誤差、受信器雑音に起因する誤差、更には前記移動局の
移動による誤差等の補正値を加味したことを特徴とする
請求項２記載の測位システム。3. The pseudo-range includes a correction value of an error of each clock of the base station, an error due to receiver noise, and an error due to movement of the mobile station. 2. The positioning system according to 2.
下りトラフィック信号により前記位置情報およびＰＮ信
号を前記移動局へ送信することを特徴とする請求項１〜
３いずれか記載の測位システム。4. The mobile station according to claim 1, wherein each of the base stations transmits the location information and the PN signal to the mobile station by a paging signal or a downlink traffic signal.
3. The positioning system according to any one of 3.
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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