携帯端末、基地局及び携帯端末の位置検出方法
【課題】通信する基地局数を増やさなくても従来より高精度に携帯端末の位置を検出することが出来る携帯端末、基地局及び携帯端末の位置検出方法を提供する。
【解決手段】携帯端末では、変調方式を通信状態に応じて変更した第１の信号を第1の基地局と送受信すると共に変調方式が固定である第２の信号を前記第1の基地局とは異なる複数の第２の基地局と送受信する通信部と、信号に基づいて自らの位置を検出する制御部とを備え、前記制御部が、通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を変化させ、通信可能距離が変化した前記第１信号を前記通信部が送受信できる場合には、通信可能距離が変化した前記第１信号によって限定されたエリア内から自らの位置を限検出し、通信可能距離が変化した前記第１信号を前記通信部が送受信でできない場合には、通信可能距離が変化した前記第１信号によって限定されたエリア外から自らの位置を検出する。
【解決手段】携帯端末では、変調方式を通信状態に応じて変更した第１の信号を第1の基地局と送受信すると共に変調方式が固定である第２の信号を前記第1の基地局とは異なる複数の第２の基地局と送受信する通信部と、信号に基づいて自らの位置を検出する制御部とを備え、前記制御部が、通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を変化させ、通信可能距離が変化した前記第１信号を前記通信部が送受信できる場合には、通信可能距離が変化した前記第１信号によって限定されたエリア内から自らの位置を限検出し、通信可能距離が変化した前記第１信号を前記通信部が送受信でできない場合には、通信可能距離が変化した前記第１信号によって限定されたエリア外から自らの位置を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話器やＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末等の携帯端末、基地局及び携帯端末の位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、許容誤差を正確に推定し、また荷下ろし時間などを正確に推定することによってトラックや荷役用のパレットなどの移動機器の位置を正確に探索することができるＰＨＳによる移動機器の位置探索方法が開示されている。
この位置探索方法では、移動機器にＰＨＳ端末を装着し、該ＰＨＳ端末が周辺の３つ以上の基地局の信号の電波強度から各基地局との推定距離を算出し、各基地局の位置を中心とすると供に前記推定距離を半径とする複数の円を求め、これらの円の交差範囲より前記ＰＨＳ端末に装着された移動機器の位置を求める。
そして、前記移動機器の位置が予め設定された拠点位置から予め設定された許容誤差範囲内にあるときに、前記移動機器が前記拠点位置にあると判定する。
【特許文献１】特開２００７−４３３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来技術では、電波強度のみをパラメータとして各基地局との推定距離を算出し、この推定距離を半径とすると共に各基地局を中心とする複数の円に基づいてＰＳＨ端末の位置を検出しているが、この方法ではＰＨＳ端末が通信する基地局を増やすことでしか位置検出の精度を上げることが出来ないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情を鑑みたものであり、通信する基地局数を増やさなくても従来より高精度に携帯端末の位置を検出することが出来る携帯端末、基地局及び携帯端末の位置検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、携帯端末に係る第１の解決手段として、変調方式を通信状態に応じて変更した第１の信号を第1の基地局と送受信すると共に変調方式が固定である第２の信号を前記第1の基地局とは異なる複数の第２の基地局と送受信する通信部と、前記第１、第２の信号に基づいて自らの位置を検出する制御部とを備え、前記制御部は、前記第１の信号の現在の通信可能距離（第１通信可能距離）を算出し、当該第１通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第１の円を算出し、
前記第１の信号の現在の変調方式より通信可能距離の狭い変調方式から第２通信可能距離を算出し、当該第２通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第２の円を算出し、前記第１通信可能距離と第２通信可能距離の間の第３の通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第３の円を算出し、第２の信号の通信可能距離（第４通信可能距離）を算出し、当該第４通信可能距離を半径とすると共に前記第２の基地局をそれぞれ中心とする複数の第４の円を算出し、通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を前記第１の通信可能距離から前記第３の通信可能距離に変化させ、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記通信部が送受信できる場合には、前記第２の円及び前記第３の円に囲まれたエリアと前記第４の円の重畳エリアの中心を自らの位置として検出し、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記通信部が送受信できない場合には、第１の円及び第３の円に囲まれたエリアと第４の円の重畳エリアの中心を自らの位置として検出するという手段を採用する。
【０００６】
本発明では、携帯端末に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として前記第１の信号の帯域幅を変更または前記第１の信号の帯域幅及び変調方式を変更するという手段を採用する。
【０００７】
本発明では、携帯端末に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、
前記通信部は、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブアレイアンテナを有し、前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らすまたは第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らす共に第１の信号の変調方式を変更するという手段を採用する。
【０００８】
本発明では、携帯端末に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３いずれかの解決手段において、前記第１の信号は通信チャネルを介して送受信する信号であり、第２の信号は制御チャネルを介して送受信する信号であるという手段を採用する。
【０００９】
また、本発明では、基地局に係る第１の解決手段として、変調方式を通信状態に応じて変更した第１の信号を第1の基地局と送受信すると共に変調方式が固定である第２の信号を前記第1の基地局とは異なる複数の第２の基地局と送受信する携帯端末と第１の信号を送受信する第１の基地局であって、携帯端末と第１の信号を送受信する通信部と、前記第１の信号に基づいて前記携帯端末の位置を検出する制御部とを備え、前記制御部は、前記通信部が前記携帯端末から受信する第１の信号から前記携帯端末による第２の基地局との通信に関する通信情報を取得し、前記第１の信号の現在の通信可能距離（第１通信可能距離）を算出し、当該第１通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第１の円を算出し、前記第１の信号の現在の変調方式より通信可能距離の狭い変調方式から第２通信可能距離を算出し、当該第２通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第２の円を算出し、前記第１通信可能距離と第２通信可能距離の間の第３の通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第３の円を算出し、
前記通信情報に基づいて第２の信号の通信可能距離（第４通信可能距離）を算出し、当該第４通信可能距離を半径とすると共に前記第２の基地局をそれぞれ中心とする複数の第４の円を算出し、通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を前記第１の通信可能距離から前記第３の通信可能距離に変化させ、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記携帯端末と送受信できる場合には、前記第２の円及び前記第３の円に囲まれたエリアと前記第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出し、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記携帯端末と送受信できない場合には、第１の円及び第３の円に囲まれたエリアと第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出するという手段を採用する。
【００１０】
本発明では、基地局に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として前記第１の信号の帯域幅を変更または前記第１の信号の帯域幅及び変調方式を変更するという手段を採用する。
【００１１】
本発明では、基地局に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記通信部は、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブアレイアンテナを有し、前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らすまたは第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らす共に第１の信号の変調方式を変更するという手段を採用する。
【００１２】
さらに、本発明では、位置検出方法に係る第１の解決手段として、変調方式を通信状態に応じて変更した第１の信号を第1の基地局と送受信すると共に変調方式が固定である第２の信号を前記第1の基地局とは異なる複数の第２の基地局と送受信する携帯端末の位置検出方法であって、前記第１の信号の現在の通信可能距離（第１通信可能距離）を算出し、当該第１通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第１の円を算出し、前記第１の信号の現在の変調方式より通信可能距離の狭い変調方式から第２通信可能距離を算出し、当該第２通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第２の円を算出し、前記第１通信可能距離と第２通信可能距離の間の第３の通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第３の円を算出し、第２の信号の通信可能距離（第４通信可能距離）を算出し、当該第４通信可能距離を半径とすると共に前記第２の基地局をそれぞれ中心とする複数の第４の円を算出し、通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を前記第１の通信可能距離から前記第３の通信可能距離に変化させ、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記携帯端末が送受信できる場合には、前記第２の円及び前記第３の円に囲まれたエリアと前記第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出し、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記携帯端末が送受信できない場合には、第１の円及び第３の円に囲まれたエリアと第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出するという手段を採用する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、前記第１通信可能距離と第２通信可能距離の間の第３の通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第３の円を算出し、通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を前記第１の通信可能距離から前記第３の通信可能距離に変化させ、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記通信部が送受信できる場合には、前記第２の円及び前記第３の円に囲まれたエリアと前記第４の円の重畳エリアの中心を自らの位置として検出し、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記通信部が送受信できない場合には、第１の円及び第３の円に囲まれたエリアと第４の円の重畳エリアの中心を自らの位置として検出する為、通信する基地局数を増やさなくても従来より高精度に携帯端末の位置を検出することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、携帯端末の１つであるＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末及びその位置検出方法に関する。
〔第1実施形態〕
図１は第１実施形態に係るＰＨＳ端末Ａの機能ブロック図である。ＰＨＳ端末Ａは、図１に示すように、受信部１、送信部２、操作部３、表示部４、記憶部５及び制御部６から構成される。
【００１５】
受信部１は、アンテナ１ａ、フィルタ切替部１ｂ、第１フィルタ１ｃ、第２フィルタ１ｄ、ミキサ１ｅ、局部発振器１ｆ、受信処理部１ｇから構成されており、制御部６の指示に基づいて基地局から各種信号を受信する。
アンテナ１ａは、基地局から信号を受信する。そして、この受信信号の出力先は、制御部６の指示に基づきフィルタ切替部１ｂによって第１フィルタ１ｃまたは第２フィルタ１ｄへ切り替えが行われる。
【００１６】
第１フィルタ１ｃは、アンテナ１ａから入力された受信信号から所望の３００ｋＨｚ帯域以外の不要な周波数成分を減衰するＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタであり、第２フィルタ１ｄは、アンテナ１ａがから入力された受信信号から所望の９００ｋＨｚ帯域以外の不要な周波数成分を減衰するＳＡＷフィルである。この第１フィルタ１ｃまたは第２フィルタによって所望の帯域以外の周波数成分が減数した受信信号は、ミキサ１ｅに出力される。
【００１７】
ミキサ１ｅは、第１フィルタ１ｃまたは第２フィルタ１ｄから入力された受信信号と、局部発振器１ｆから入力される局部信号とをミキシングすることで、受信信号を中間周波数へ周波数変換（ダウンコンバート）し、受信ＩＦ信号として受信処理部１ｇに出力する。局部発振器１ｆは、中間周波数変換用の局部信号を生成し、ミキサ１ｅに出力する。
受信処理部１ｇ、ミキサ１ｅから入力された受信ＩＦ信号にＡ／Ｄ変換処理及び復調処理等を施し、受信ベースバンド信号として制御部６に出力する。
送信部２は、制御部６の制御に基づいて、基地局に各種信号を送信する。ＰＨＳ端末Ａと基地局とによって構成される通信ネットワークは、通信チャネルを介して送受信する信号の変調方式を通信状態に応じて変化させる適応変調方式に対応しており、受信部１及び送信部２は、この適応変調方式に対応している。
【００１８】
操作部３、電源キー、テンキー、各種ファンクションキー等の各種操作キーから構成されており、これらの操作キーに対するユーザの操作指示を制御部６に出力する。
表示部４は、例えば液晶モニタまたは有機ＥＬモニタ等であり、制御部６から入力される信号に基づいて画像や文字からなる各種画面を表示する。
記憶部５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）から構成されている。ＲＯＭは、制御部６が実行する所定の制御プログラムを記憶し、ＲＡＭは、制御部６が制御プログラムを実行するときのワークエリアである。
【００１９】
制御部６は、記憶部５のＲＯＭに予め記憶された所定の制御プログラム、受信部１が受信する受信信号及び操作部３が受け付けた操作指示に基づいて、ＰＨＳ端末Ａの全体動作を統括して制御する。なお、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムは、位置検出プログラムを備えており、この位置検出プログラムに基づいて制御部６が実行する位置検出処理の詳細については、以下にＰＨＳ端末Ａの動作として説明する。
【００２０】
次に、上記構成のＰＨＳ端末Ａの位置検出処理について、図２に示すＰＨＳ端末Ａの動作のフローチャート、図３、図４を参照して詳しく説明する。図３は、ＰＨＳ端末Ａ、基地局ＣＳ１、基地局ＣＳ２及び基地局ＣＳ３によって構成される無線通信システムにおけるＰＨＳ端末Ａの位置検出を示す模式図であり、図４は、信号の変調方式及び帯域幅毎の上り信号及び下り信号の通信可能距離を示す図である。
【００２１】
一般的にＰＨＳ端末は、同時に複数の基地局と制御チャネルを介して信号を送受信し、また位置登録した１つの基地局と通信チャネルを介して信号を送受信する。
ＰＨＳ端末Ａでは、基地局ＣＳ１と通信チャネルを介して信号（通信信号）を送受信すると共に基地局ＣＳ２及びＣＳ３と制御チャネルを介して信号（制御信号）を送受信し、通信信号及び制御信号の変調方式及び帯域幅に基づいて信号の通信可能距離を算出し、これらの信号の通信可能距離に基づいてＰＨＳ端末Ａの位置を検出する。なお、ＰＨＳ端末Ａが基地局ＣＳ１と送受信する通信信号には、通信状況に応じて変調方式を変更する適応変調方式が採用されている。
【００２２】
ＰＨＳ端末Ａの制御部６は、周辺に位置する基地局ＣＳ１、ＣＳ２及びＣＳ３から制御チャネルを介して受信部１が受信する制御信号の電界強度を測定し、基地局毎に測定した電界強度を登録したＣＳ（Cell Station）リストを作成すると共にこのＣＳリストを記憶部５に記憶させ、このＣＳリストに基づき最も信号受信強度の強い基地局ＣＳ１へ位置登録する為に送信部２に制御信号を送信させる（ステップＳ１）。なお、ＰＨＳ端末Ａが基地局ＣＳ１と送受信する通信信号の現在の変調方式は「ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式」、また通信信号の帯域幅は「３００ｋＨｚ」とする。
【００２３】
制御部６は、基地局ＣＳ１、ＣＳ２及びＣＳ３の位置が既に記憶部５に記憶されているか否か判定し（ステップＳ２）、ステップＳ２において『ＮＯ』と判定した場合は、すなわち記憶部５に基地局ＣＳ１、ＣＳ２及びＣＳ３の位置が記憶されていないと判定した場合には、基地局ＣＳ１を介して専用サーバから基地局ＣＳ１、ＣＳ２及びＣＳ３の位置を取得すると共に記憶部５に記憶させる（ステップＳ３）。
【００２４】
制御部６は、基地局ＣＳ２及びＣＳ３から受信部１が受信する制御信号の下り信号の通信可能距離を、制御信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」及びその帯域幅「３００ｋＨｚ」に基づいて算出し、基地局ＣＳ２及びＣＳ３の位置をそれぞれを中心とすると共に制御信号の下り信号の通信可能距離を半径とする円を算出する（ステップＳ４）。図３の円Ｃ１は上記ステップＳ４において算出された基地局ＣＳ２を中心とする円を示し、円Ｃ２は基地局ＣＳ３を中心とする円を示す。制御部６は、ステップＳ２において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち記憶部５が基地局ＣＳ１、ＣＳ２及びＣＳ３の位置を記憶している場合には、上記ステップＳ４の処理を実行する。
【００２５】
制御部６は、受信部１が受信する通信信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び帯域幅「３００ｋＨｚ」に基づいて通信信号の下り信号の通信可能距離「４１６ｍ」を算出し、基地局ＣＳ１の位置を中心とすると共に算出した通信可能距離「４１６ｍ」を半径とする円を算出する（ステップＳ５）。図３の円Ｔ１は、上記ステップＳ５において算出された基地局ＣＳ１を中心とすると共に通信信号の下り信号の通信可能距離「４１６ｍ」を半径とする円を示している。
【００２６】
上記ステップＳ４及びステップＳ５における信号の通信可能距離は、下記式（１）に示す奥村−秦カーブ（ＰＣＳ拡張秦モデル）の公式に基づいて算出する。
Ｌｐ＝４６．３＋３３．９ｌｏｇｆ−１３．８２ｈｂ−ａ（ｈｍ）＋（４４．９−６．５５ｌｏｇｈｂ）ｌｏｇｄ＋ＣＭ…（１）
なお、上記式（１）のＬｐは伝播損失［ｄＢ］、ｆは周波数［ＭＨｚ］、ｈｂは基地局アンテナ高［ｍ］、ｈｍは移動局アンテナ高［ｍ］、ｄは通信距離［ｋｍ］、ａ（ｈｍ）は移動局アンテナ高に対する補正項、ＣＭは伝搬モデルの補正値［ｄＢ］である。
【００２７】
上記ステップＳ４及びステップＳ５において制御部６は、伝播損失を上記式（１）の伝搬損失Ｌｐへ代入することにより、通信距離ｄを算出する。なお、この通信距離ｄが第１実施形態における通信可能距離である。上記式（１）へ代入する伝播損失は、信号の変調方式及び帯域幅に基づいて下記式（２）、式（３）及び式（４）から算出することが出来る。ステップＳ５における通信信号を例として、伝播損失を算出する手順を説明する。
【００２８】
まず、式（４）の通過帯域幅に、通信信号の帯域幅「３００ｋＨｚ」を代入することにより有能雑音電力が算出される。そして、式（３）の所要ＳＮ比は通信信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」に基づいて決まる為、有能雑音電力を式（３）の熱雑音に代入することにより式（３）の受信感度が算出され、この受信感度を式（２）に代入することにより伝播損失が算出される。
【００２９】
なお、各変調方式及び各帯域幅に応じて式（１）、式（２）、式（３）及び式（４）から算出された通信可能距離が、図４に示す信号の変調方式及び帯域幅毎の通信可能距離である。
伝播損失＝等価等方放射電力−受信感度＋受信アンテナ利得…（２）
受信感度＝熱雑音＋所要ＳＮ比＋雑音指数…（３）
有能雑音電力＝ボルツマン定数×絶対温度×通貨帯域幅…（４）
【００３０】
制御部６は、ステップＳ５の処理の後に、現在の通信信号の変調方式である「ＱＰＳＫ方式」よりも通信可能距離が狭い変調方式「８ＰＳＫ方式」及び帯域幅「３００ｋＨｚ」に基づいて上記式（１）、式（２）、式（３）及び式（４）から変調方式「８ＰＳＫ方式」かつ帯域幅「３００ｋＨｚ」である場合の通信信号の下り信号の通信可能距離「２８７ｍ」を算出し、この通信可能距離「２８７ｍ」を半径とすると共に基地局ＣＳ１を中心とする円Ｔ１の同心円である円を算出する（ステップＳ６）。図３の円Ｔ２は、上記ステップＳ６において算出された基地局ＣＳ１を中心とすると共に通信可能距離「２８７ｍ」を半径とする円を示している。
【００３１】
制御部６は、送信部２に通信信号の帯域幅を「３００ｋＨｚ」から「９００ｋＨｚ」への変更するように要求を基地局ＣＳ１へ送信させ（ステップＳ７）、フィルタ切替部１ｂに第１フィルタから第２フィルタに切り替えさせる（ステップＳ８）。
制御部６は、変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び帯域幅「９００ｋＨｚ」に基づいて上記式（１）、式（２）、式（３）及び式（４）から変調方式「ＱＰＳＫ方式」かつ帯域幅「９００ｋＨｚ」である場合の通信信号の下り信号の通信可能距離「３１０ｍ」を算出し、この通信可能距離「３１０ｍ」を半径とすると共に基地局ＣＳ１を中心とする円Ｔ１の同心円となる円を算出する（ステップＳ９）。図３の円Ｔ３は、上記ステップＳ７において算出された基地局ＣＳ１を中心とすると共に通信信号の下り信号の通信可能距離「３１０ｍ」を半径とする円を示している。
【００３２】
制御部６は、基地局ＣＳ１から送信された帯域幅を「９００ｋＨｚ」に変更した通信信号の下り信号を受信部１に受信させ、受信した帯域幅「９００ｋHｚ」の通信信号の変調方式が「ＱＰＳＫ方式」であるか否か判定する（ステップＳ１０）。制御部６は、ステップＳ１０において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち受信部１が受信した帯域幅「９００ｋＨｚ」に変更された通信信号の変調方式が「ＱＰＳＫ方式」であると判定した場合には、円Ｔ２及び円Ｔ３に囲まれたエリア、円Ｃ１及び円Ｃ２の重畳エリアを算出し、この重畳エリアの中点Ｐ1をＰＨＳ端末Ａの位置として検出する（ステップＳ１１）。
【００３３】
制御部６は、ステップＳ１０において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわち受信部１が受信した帯域幅「９００ｋＨｚ」に変更された通信信号の下り信号の変調方式が「ＱＰＳＫ方式」より通信可能距離の広い「ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）方式」に変更されていると判定した場合には、円Ｔ１及び円Ｔ３に囲まれたエリア、円Ｃ１及び円Ｃ２の重畳エリアを算出し、この重畳エリアの中点Ｐ２をＰＨＳ端末Ａの位置として検出する（ステップＳ１２）。
【００３４】
以上説明したように、第1実施形態によれば、受信部１が受信する通信信号の下り信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び帯域幅「３００ｋＨｚ」に基づいて円Ｔ１を算出し、変調方式「ＱＰＳＫ方式」より通信可能距離の狭い変調方式「８ＰＳＫ方式」及び帯域幅「３００ｋＨｚ」に基づいて円Ｔ２を算出し、変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び帯域幅「９００ｋＨｚ」に基づいて円Ｔ３を算出し、制御信号の下り信号を通信可能距離とする円Ｃ１及び円Ｃ２を算出し、円Ｔ３の算出に使用した変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び帯域幅「９００ｋＨｚ」の通信信号の下り信号を、受信部１が受信するか否かによって円Ｔ３及び円Ｔ２に囲まれたエリアまたは円Ｔ１または円Ｔ２に囲まれたエリアのどちらかにＰＨＳ端末Ａが位置することを限定することができ、その限定したエリアと円Ｃ１及び円Ｃ２の重畳エリアからＰＨＳ端末Ａの位置を検出している為、電波強度のみをパラメータとする場合より変調方式及び帯域幅に基づいて高精度に通信可能距離が算出されると共に通信信号の帯域幅の変更によって算出された円Ｔ３によってＰＨＳ端末Ａの位置が限定されることにより通信する基地局数を増やさなくても従来よりも高精度にＰＨＳ端末Ａの位置を検出することが出来る。
【００３５】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。
図５は第２実施形態に係るＰＨＳ端末Ｂの機能ブロック図である。ＰＨＳ端末Ｂは、信号を送受信する受信部１及び送信部２の代わりにアダプティブアレイアンテナを備えるアダプティブアレイアンテナ通信部１１を備える点において上記第１実施形態のＰＨＳ端末Ａと相違する。したがって、ＰＨＳ端末Ｂにおいて第1実施形態のＰＨＳ端末Ａと同一の機能構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。
ＰＨＳ端末Ｂは、操作部３、表示部４、記憶部５、制御部６、アダプティブアレイアンテナ通信部１１を備えている。
【００３６】
変更構成要素であるアダプティブアレイアンテナ通信部１１は、アンテナ１１ａ、ミキサ１１ｂ、第１局部発振器１１ｃ、第２局部発振器１１ｄ、局部発振器切替部１１ｅ及びアダプティブアレイアンテナ処理部１１ｆから構成されており、制御部６の指示に基づいて基地局と通信チャネル及び制御チャネルを介して信号を送受信する。
４本のアンテナ１１ａは、基地局から受信した信号を各ミキサ１１ｂに出力する。ミキサ１１ｂは、アンテナ１１ａから入力された受信信号と、第１局部発振器１１ｃまたは第２局部発振器から入力される局部信号とをミキシングすることで、受信信号を中間周波数へ周波数変換（ダウンコンバート）し、受信ＩＦ信号としてアダプティブアレイアンテナ処理部１１ｆに出力する。
【００３７】
第１局部発振器１１ｃまたは第２局部発振器は、それぞれ異なる局部信号をミキサ１１ｂに出力する。局部発振器切替部１１ｅは、制御部６の制御に基づいて、ミキサ１１ｂに対して第１局部発振器１１ｃから局部信号を入力する１局部発振器動作モードと、第１局部発振器１１ｃ及び第２局部発振器１１ｄがそれぞれ２個ずつのミキサに局部信号を入力する２局部発振器動作モードとの切り替えを行う。制御部６は、４本のアンテナ１１ａに同一周波数帯域の信号を受信させる場合には、局部発振器切替部１１ｅに１局部発振器動作モードへ切り替えさせ、２本ずつのアンテナ１１ａに異なる周波数帯域の信号を受信させる場合には、局部発振器切替部１１ｅに２局部発振器動作モードへ切り替えさせる。
【００３８】
アダプティブアレイアンテナ処理部１１ｆは、ミキサ１１ｂより入力された各受信ＩＦ信号を受信ベースバンド信号に変換し、各受信ベースバンド信号に位相係数及び振幅係数を乗算することにより位相調整及び振幅調整を行い、位相調整及び振幅調整を行った受信ベースバンド信号を合成することにより受信信号を生成し、この受信信号を制御部６に出力する。
【００３９】
制御部６は、記憶部５のＲＯＭに予め記憶された所定の制御プログラム、アダプティブアレイアンテナ通信部１１が送受信する信号及び操作部３が受け付けた操作指示に基づいて、ＰＨＳ端末Ａの全体動作を統括して制御する。制御部６が実行する位置検出処理の詳細については、以下にＰＨＳ端末Ｂの動作として説明する。
【００４０】
次に、上記構成のＰＨＳ端末Ｂの位置検出処理について、図６に示すＰＨＳ端末Ｂの動作のフローチャート、図７、図８を参照して詳しく説明する。図７は、ＰＨＳ端末Ｂ、基地局ＣＳ１、基地局ＣＳ２及び基地局ＣＳ３によって構成される無線通信システムにおけるＰＨＳ端末Ｂの位置検出を示す模式図であり、図８は、信号の変調方式及びアンテナ本数毎の下り信号の通信可能距離を示す図である。
【００４１】
第２実施形態におけるステップＳ２１と第１実施形態におけるステップＳ１、第２実施形態におけるステップＳ２２と第１実施形態におけるステップＳ２、第２実施形態におけるステップＳ２３と第１実施形態におけるステップＳ３は、同じ動作である為、説明を省略する。なお、ＰＨＳ端末Ｂが基地局ＣＳ１と送受信する通信信号の現在の変調方式は「ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式」とする。
【００４２】
制御部６は、基地局ＣＳ２及びＣＳ３からアダプティブアレイアンテナ通信部１１が受信する制御信号の下り信号の通信可能距離を、制御信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び制御信号の下り信号を受信するアンテナ１１ａの本数「４本」に基づいて算出し、基地局ＣＳ２及びＣＳ３の位置をそれぞれを中心とすると共に制御信号の下り信号の通信可能距離を半径とする円を算出する（ステップＳ２４）。図７の円Ｃ１１は上記ステップＳ２４において算出された基地局ＣＳ２を中心とする円を示し、円Ｃ１２は基地局ＣＳ３を中心とする円を示す。
【００４３】
制御部６は、通信信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び通信信号の下り信号を受信するアンテナ１１ａの本数「４本」に基づいて通信信号の下り信号の通信可能距離「４１６ｍ」を算出し、算出した通信信号の下り信号の通信可能距離「４１６ｍ」を半径とすると共に基地局ＣＳ１の位置を中心とする円を算出する（ステップＳ２５）。図７の円Ｔ１１は、上記ステップＳ２５において算出された基地局ＣＳ１を中心とすると共に通信信号の下り信号の通信可能距離「４１６ｍ」を半径とする円を示している。
【００４４】
上記ステップＳ２４及びステップＳ２５において制御部６は、信号の変調方式及び信号を受信するアンテナ１１ａの本数に基づいて上記式（１）、式（２）、式（３）及び下記式（５）から信号の通信可能距離を算出する。
アンテナ利得＝１０ｌｏｇ（アンテナ本数）…（５）
ステップＳ２５における通信信号を例として、通信可能距離を算出する手順を説明する。
まず、式（５）のアンテナ本数に、通信信号の下り信号を受信するアンテナ１１ａの本数「４本」を代入することによりアンテナ利得「６ｄＢ」が算出される。アンテナ数４本の場合のアンテナ利得「６ｄＢ」は、等価等方放射電力に含まれる送信アンテナ利得の基準値となる。アンテナ数２本の場合には、式（５）よりアンテナ利得「３ｄＢ」が算出され、アンテナ数４本の場合とのアンテナ利得差「３ｄＢ」を式（２）の等価等方放射電力から差し引く。次に、式（３）の所要ＳＮ比が通信信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」に基づいて決まり、式（３）の受信感度が算出される。そして式（２）の受信アンテナ利得にＰＨＳ端末Ｂの受信アンテナ利得を代入すると共に式（３）の受信感度を式（２）の受信感度に代入することにより、伝播損失が算出される。そしてこの伝播損失を式（１）の伝播損失Ｌｐへ代入することにより通信距離ｄが算出される。なお、通信距離ｄは、第２実施形態における通信可能距離である。
各変調方式及び信号を受信するアンテナ本数に応じて式（１）、式（２）、式（３）及び式（５）から算出された通信可能距離が、図８に示す変調方式及びアンテナ本数毎の通信可能距離である。
【００４５】
制御部６は、ステップＳ２５の処理の後に、現在の通信信号の変調方式である「ＱＰＳＫ方式」よりも通信可能距離が狭い変調方式「８ＰＳＫ方式」及び通信信号の下り信号を受信するアンテナ１１ａの本数「４本」に基づいて上記式（１）、式（２）、式（３）及び式（５）から変調方式「８ＰＳＫ方式」かつ受信するアンテナ本数「４本」である場合の通信信号の下り信号の通信可能距離「２８７ｍ」を算出し、この通信可能距離「２８７ｍ」を半径とすると共に基地局ＣＳ１を中心とする円Ｔ１１の同心円である円を算出する（ステップＳ２６）。図７の円Ｔ１２は、上記ステップＳ２６において算出された基地局ＣＳ１を中心とすると共に通信可能距離「２８７ｍ」を半径とする円を示している。
【００４６】
制御部６は、局部発振器切替部１１ｅに１局部発振器動作モードから２局部発振器動作モードに切り替えさせると共に４本のアンテナ１１ａによって受信していた基地局ＣＳ１から送信される通信信号の下り信号を、２本のアンテナ１１ａで受信するように変更する（ステップＳ２７）。
制御部６は、通信信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び通信信号を受信するアンテナ１１ａの本数「２本」に基づいて上記式（１）、式（２）、式（３）及び式（５）から変調方式「ＱＰＳＫ方式」かつっ受信するアンテナ１１ａ本数「２本」である場合の通信信号の下り信号の通信可能距離「３４６ｍ」を算出し、この通信可能距離「３４６ｍ」を半径とすると共に基地局ＣＳ１を中心とする円Ｔ１１の同心円である円を算出する（ステップＳ２８）。図３の円Ｔ１３は、上記ステップＳ２８において算出された基地局ＣＳ１を中心とすると共に通信信号の下り信号の通信可能距離「３１０ｍ」を半径とする円を示している。
【００４７】
制御部６は、受信するアンテナ本数を「２本」に変更したことによって基地局ＣＳ１から受信する通信信号の下り信号お変調方式が「ＱＰＳＫ方式」であるか否か判定する（ステップＳ２９）。
制御部６は、ステップＳ２９において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわちアダプティブアレイアンテナ通信部１１が受信している通信信号の下り信号の変調方式が「ＱＰＳＫ方式」のままであると判定した場合には、円Ｔ１２及び円Ｔ１３に囲まれたエリア、円Ｃ１１及び円Ｃ１２の重畳エリアを算出し、この重畳エリアの中点Ｐ3 をＰＨＳ端末Ｂの位置として検出する（ステップＳ３０）。
【００４８】
制御部６は、ステップＳ２９において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわちアダプティブアレイアンテナ通信部１１が受信した通信信号の変調方式が「ＱＰＳＫ方式」より通信可能距離の広い「ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）方式」に変更されていると判定した場合には、円Ｔ１１及び円Ｔ１３に囲まれたエリア、円Ｃ１１及び円Ｃ１２の重畳エリアを算出し、この重畳エリアの中点Ｐ４をＰＨＳ端末Ａの位置として検出する（ステップＳ３１）。
【００４９】
以上説明したように、第２実施形態によれば、受信部１が受信する通信信号の下り信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び受信するアンテナ１１ａ本数「４本」に基づいて円Ｔ１１を算出し、変調方式「ＱＰＳＫ方式」より通信可能距離の狭い変調方式「８ＰＳＫ方式」及びアンテナ１１ａ本数「４本」に基づいて円Ｔ１２を算出し、変調方式「ＱＰＳＫ方式」及びアンテナ１１ａ本数「２本」に基づいて円Ｔ１３を算出し、制御信号の下り信号を通信可能距離とする円Ｃ１及び円Ｃ１１を算出し、円Ｔ１３の算出に使用した変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び受信するアンテナ１１ａ本数「２本」の通信信号の下り信号を、アダプティブアレイアンテナ通信部１１が受信するか否かによって円Ｔ１３及び円１２に囲まれたエリアまたは円Ｔ１１または円Ｔ１２に囲まれたエリアのどちらかにＰＨＳ端末Ｂが位置することを限定することができ、その限定したエリアと円Ｃ１１及び円Ｃ１１の重畳エリアからＰＨＳ端末Ｂの位置を検出している為、電波強度のみをパラメータとする場合より変調方式及び受信するアンテナ１１ａ本数に基づいて高精度に通信可能距離を算出すると共に通信信号を受信するアンテナ１１ａ本数の変更によって算出された円Ｔ１３によってＰＨＳ端末Ｂの位置が限定されることにより通信する基地局数を増やさなくても従来よりも高精度にＰＨＳ端末Ｂの位置を検出することが出来る。
【００５０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、ＰＨＳ端末Ａ及びＰＨＳ端末Ｂにより位置検出処理を実行したが、本発明はこれに限定せず、基地局にＰＨＳ端末の位置検出を行わせてよい。
例えば、基地局ＣＳ１が、ＰＨＳ端末から基地局ＣＳ２及びＣＳ３の位置及び制御信号の変調方式に関する通信情報を取得し、この通信情報に基づいて基地局ＣＳ２及びＣＳ３を中心とする円を算出し、通信信号の帯域幅の変更または基地局ＣＳ１が受信に使用するアンテナ本数を変更することによってＰＨＳ端末の位置を検出するようにしてもよい。
【００５１】
（２）上記実施形態では、変調方式、帯域幅または信号を受信するアンテナ本数に基づいて信号の通信可能距離を算出し、算出した通信可能距離に基づいて位置を検出したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、変調方式ではなく、信号の受信帯域幅及びＦＥＲ（frame error rate）等に基づいて信号の通信可能範囲を算出し、ＰＨＳ端末Ａ及びＰＨＳ端末Ｂの位置検出を行ってもよい。
【００５２】
（３）上記実施形態では、奥村−秦カーブ（ＰＣＳ拡張秦モデル）の公式を用いて通信可能距離を算出したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、奥村−秦カーブ（ＰＣＳ拡張秦モデル）の公式ではなく、Ｗａｌｆｉｓｃｈ−池上式や坂上式を用いて通信可能距離を算出し、ＰＨＳ端末Ａ及びＰＨＳ端末Ｂの位置検出を実施してもよい。
【００５３】
（４）上記実施形態では、主に下り信号の通信可能距離を使用して位置検出を実施したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、上り信号の変調方式から求めた通信可能距離を使用して位置検出を実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＰＨＳ端末Ａの機能ブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るＰＨＳ端末Ａの動作のフローチャートである。。
【図３】本発明の第１実施形態に係るＰＨＳ端末Ａ、基地局ＣＳ１、基地局ＣＳ２及び基地局ＣＳ３によって構成される無線通信システムにおけるＰＨＳ端末Ａの位置検出を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るＰＨＳ端末Ａが通信に使用する変調方式及び帯域幅毎の上り信号及び下り信号の通信可能距離を示す図であり。
【図５】本発明の第２実施形態に係るＰＨＳ端末Ｂの機能ブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るＰＨＳ端末Ｂの動作のフローチャートである。。
【図７】本発明の第２実施形態に係るＰＨＳ端末Ｂ、基地局ＣＳ１、基地局ＣＳ２及び基地局ＣＳ３によって構成される無線通信システムにおけるＨＳ端末Ａの位置検出を示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るＰＨＳ端末Ｂが通信に使用する信号の変調方式及び受信するアンテナ本数毎の下り信号の通信可能距離を示す図であり。
【符号の説明】
【００５５】
Ａ，Ｂ…ＰＨＳ端末、ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３…基地局、１…受信部、１ａ，１１ａ…アンテナ、１ｂ…フィルタ切替部、１ｃ…第１フィルタ、１ｄ…第２フィルタ、１ｅ…ミキサ、１ｆ…局部発振器、１ｇ…受信処理部、２…送信部、３…操作部、４…表示部、５…記憶部、６…制御部、１１…アダプティブアレイアンテナ通信部、１１ｂ…ミキサ、１１ｃ…第１局部発振器、１１ｄ…第２局部発振器、１１ｅ…局部発振器切替部、１１ｆ…アダプティブアレイアンテナ処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話器やＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末等の携帯端末、基地局及び携帯端末の位置検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、許容誤差を正確に推定し、また荷下ろし時間などを正確に推定することによってトラックや荷役用のパレットなどの移動機器の位置を正確に探索することができるＰＨＳによる移動機器の位置探索方法が開示されている。
この位置探索方法では、移動機器にＰＨＳ端末を装着し、該ＰＨＳ端末が周辺の３つ以上の基地局の信号の電波強度から各基地局との推定距離を算出し、各基地局の位置を中心とすると供に前記推定距離を半径とする複数の円を求め、これらの円の交差範囲より前記ＰＨＳ端末に装着された移動機器の位置を求める。
そして、前記移動機器の位置が予め設定された拠点位置から予め設定された許容誤差範囲内にあるときに、前記移動機器が前記拠点位置にあると判定する。
【特許文献１】特開２００７−４３３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来技術では、電波強度のみをパラメータとして各基地局との推定距離を算出し、この推定距離を半径とすると共に各基地局を中心とする複数の円に基づいてＰＳＨ端末の位置を検出しているが、この方法ではＰＨＳ端末が通信する基地局を増やすことでしか位置検出の精度を上げることが出来ないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情を鑑みたものであり、通信する基地局数を増やさなくても従来より高精度に携帯端末の位置を検出することが出来る携帯端末、基地局及び携帯端末の位置検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、携帯端末に係る第１の解決手段として、変調方式を通信状態に応じて変更した第１の信号を第1の基地局と送受信すると共に変調方式が固定である第２の信号を前記第1の基地局とは異なる複数の第２の基地局と送受信する通信部と、前記第１、第２の信号に基づいて自らの位置を検出する制御部とを備え、前記制御部は、前記第１の信号の現在の通信可能距離（第１通信可能距離）を算出し、当該第１通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第１の円を算出し、
前記第１の信号の現在の変調方式より通信可能距離の狭い変調方式から第２通信可能距離を算出し、当該第２通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第２の円を算出し、前記第１通信可能距離と第２通信可能距離の間の第３の通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第３の円を算出し、第２の信号の通信可能距離（第４通信可能距離）を算出し、当該第４通信可能距離を半径とすると共に前記第２の基地局をそれぞれ中心とする複数の第４の円を算出し、通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を前記第１の通信可能距離から前記第３の通信可能距離に変化させ、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記通信部が送受信できる場合には、前記第２の円及び前記第３の円に囲まれたエリアと前記第４の円の重畳エリアの中心を自らの位置として検出し、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記通信部が送受信できない場合には、第１の円及び第３の円に囲まれたエリアと第４の円の重畳エリアの中心を自らの位置として検出するという手段を採用する。
【０００６】
本発明では、携帯端末に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として前記第１の信号の帯域幅を変更または前記第１の信号の帯域幅及び変調方式を変更するという手段を採用する。
【０００７】
本発明では、携帯端末に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、
前記通信部は、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブアレイアンテナを有し、前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らすまたは第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らす共に第１の信号の変調方式を変更するという手段を採用する。
【０００８】
本発明では、携帯端末に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３いずれかの解決手段において、前記第１の信号は通信チャネルを介して送受信する信号であり、第２の信号は制御チャネルを介して送受信する信号であるという手段を採用する。
【０００９】
また、本発明では、基地局に係る第１の解決手段として、変調方式を通信状態に応じて変更した第１の信号を第1の基地局と送受信すると共に変調方式が固定である第２の信号を前記第1の基地局とは異なる複数の第２の基地局と送受信する携帯端末と第１の信号を送受信する第１の基地局であって、携帯端末と第１の信号を送受信する通信部と、前記第１の信号に基づいて前記携帯端末の位置を検出する制御部とを備え、前記制御部は、前記通信部が前記携帯端末から受信する第１の信号から前記携帯端末による第２の基地局との通信に関する通信情報を取得し、前記第１の信号の現在の通信可能距離（第１通信可能距離）を算出し、当該第１通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第１の円を算出し、前記第１の信号の現在の変調方式より通信可能距離の狭い変調方式から第２通信可能距離を算出し、当該第２通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第２の円を算出し、前記第１通信可能距離と第２通信可能距離の間の第３の通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第３の円を算出し、
前記通信情報に基づいて第２の信号の通信可能距離（第４通信可能距離）を算出し、当該第４通信可能距離を半径とすると共に前記第２の基地局をそれぞれ中心とする複数の第４の円を算出し、通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を前記第１の通信可能距離から前記第３の通信可能距離に変化させ、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記携帯端末と送受信できる場合には、前記第２の円及び前記第３の円に囲まれたエリアと前記第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出し、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記携帯端末と送受信できない場合には、第１の円及び第３の円に囲まれたエリアと第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出するという手段を採用する。
【００１０】
本発明では、基地局に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として前記第１の信号の帯域幅を変更または前記第１の信号の帯域幅及び変調方式を変更するという手段を採用する。
【００１１】
本発明では、基地局に係る第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、前記通信部は、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブアレイアンテナを有し、前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らすまたは第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らす共に第１の信号の変調方式を変更するという手段を採用する。
【００１２】
さらに、本発明では、位置検出方法に係る第１の解決手段として、変調方式を通信状態に応じて変更した第１の信号を第1の基地局と送受信すると共に変調方式が固定である第２の信号を前記第1の基地局とは異なる複数の第２の基地局と送受信する携帯端末の位置検出方法であって、前記第１の信号の現在の通信可能距離（第１通信可能距離）を算出し、当該第１通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第１の円を算出し、前記第１の信号の現在の変調方式より通信可能距離の狭い変調方式から第２通信可能距離を算出し、当該第２通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第２の円を算出し、前記第１通信可能距離と第２通信可能距離の間の第３の通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第３の円を算出し、第２の信号の通信可能距離（第４通信可能距離）を算出し、当該第４通信可能距離を半径とすると共に前記第２の基地局をそれぞれ中心とする複数の第４の円を算出し、通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を前記第１の通信可能距離から前記第３の通信可能距離に変化させ、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記携帯端末が送受信できる場合には、前記第２の円及び前記第３の円に囲まれたエリアと前記第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出し、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記携帯端末が送受信できない場合には、第１の円及び第３の円に囲まれたエリアと第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出するという手段を採用する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、前記第１通信可能距離と第２通信可能距離の間の第３の通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第３の円を算出し、通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を前記第１の通信可能距離から前記第３の通信可能距離に変化させ、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記通信部が送受信できる場合には、前記第２の円及び前記第３の円に囲まれたエリアと前記第４の円の重畳エリアの中心を自らの位置として検出し、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記通信部が送受信できない場合には、第１の円及び第３の円に囲まれたエリアと第４の円の重畳エリアの中心を自らの位置として検出する為、通信する基地局数を増やさなくても従来より高精度に携帯端末の位置を検出することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。本実施形態は、携帯端末の１つであるＰＨＳ（Personal Handy-phone System）端末及びその位置検出方法に関する。
〔第1実施形態〕
図１は第１実施形態に係るＰＨＳ端末Ａの機能ブロック図である。ＰＨＳ端末Ａは、図１に示すように、受信部１、送信部２、操作部３、表示部４、記憶部５及び制御部６から構成される。
【００１５】
受信部１は、アンテナ１ａ、フィルタ切替部１ｂ、第１フィルタ１ｃ、第２フィルタ１ｄ、ミキサ１ｅ、局部発振器１ｆ、受信処理部１ｇから構成されており、制御部６の指示に基づいて基地局から各種信号を受信する。
アンテナ１ａは、基地局から信号を受信する。そして、この受信信号の出力先は、制御部６の指示に基づきフィルタ切替部１ｂによって第１フィルタ１ｃまたは第２フィルタ１ｄへ切り替えが行われる。
【００１６】
第１フィルタ１ｃは、アンテナ１ａから入力された受信信号から所望の３００ｋＨｚ帯域以外の不要な周波数成分を減衰するＳＡＷ（Surface Acoustic Wave）フィルタであり、第２フィルタ１ｄは、アンテナ１ａがから入力された受信信号から所望の９００ｋＨｚ帯域以外の不要な周波数成分を減衰するＳＡＷフィルである。この第１フィルタ１ｃまたは第２フィルタによって所望の帯域以外の周波数成分が減数した受信信号は、ミキサ１ｅに出力される。
【００１７】
ミキサ１ｅは、第１フィルタ１ｃまたは第２フィルタ１ｄから入力された受信信号と、局部発振器１ｆから入力される局部信号とをミキシングすることで、受信信号を中間周波数へ周波数変換（ダウンコンバート）し、受信ＩＦ信号として受信処理部１ｇに出力する。局部発振器１ｆは、中間周波数変換用の局部信号を生成し、ミキサ１ｅに出力する。
受信処理部１ｇ、ミキサ１ｅから入力された受信ＩＦ信号にＡ／Ｄ変換処理及び復調処理等を施し、受信ベースバンド信号として制御部６に出力する。
送信部２は、制御部６の制御に基づいて、基地局に各種信号を送信する。ＰＨＳ端末Ａと基地局とによって構成される通信ネットワークは、通信チャネルを介して送受信する信号の変調方式を通信状態に応じて変化させる適応変調方式に対応しており、受信部１及び送信部２は、この適応変調方式に対応している。
【００１８】
操作部３、電源キー、テンキー、各種ファンクションキー等の各種操作キーから構成されており、これらの操作キーに対するユーザの操作指示を制御部６に出力する。
表示部４は、例えば液晶モニタまたは有機ＥＬモニタ等であり、制御部６から入力される信号に基づいて画像や文字からなる各種画面を表示する。
記憶部５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）から構成されている。ＲＯＭは、制御部６が実行する所定の制御プログラムを記憶し、ＲＡＭは、制御部６が制御プログラムを実行するときのワークエリアである。
【００１９】
制御部６は、記憶部５のＲＯＭに予め記憶された所定の制御プログラム、受信部１が受信する受信信号及び操作部３が受け付けた操作指示に基づいて、ＰＨＳ端末Ａの全体動作を統括して制御する。なお、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムは、位置検出プログラムを備えており、この位置検出プログラムに基づいて制御部６が実行する位置検出処理の詳細については、以下にＰＨＳ端末Ａの動作として説明する。
【００２０】
次に、上記構成のＰＨＳ端末Ａの位置検出処理について、図２に示すＰＨＳ端末Ａの動作のフローチャート、図３、図４を参照して詳しく説明する。図３は、ＰＨＳ端末Ａ、基地局ＣＳ１、基地局ＣＳ２及び基地局ＣＳ３によって構成される無線通信システムにおけるＰＨＳ端末Ａの位置検出を示す模式図であり、図４は、信号の変調方式及び帯域幅毎の上り信号及び下り信号の通信可能距離を示す図である。
【００２１】
一般的にＰＨＳ端末は、同時に複数の基地局と制御チャネルを介して信号を送受信し、また位置登録した１つの基地局と通信チャネルを介して信号を送受信する。
ＰＨＳ端末Ａでは、基地局ＣＳ１と通信チャネルを介して信号（通信信号）を送受信すると共に基地局ＣＳ２及びＣＳ３と制御チャネルを介して信号（制御信号）を送受信し、通信信号及び制御信号の変調方式及び帯域幅に基づいて信号の通信可能距離を算出し、これらの信号の通信可能距離に基づいてＰＨＳ端末Ａの位置を検出する。なお、ＰＨＳ端末Ａが基地局ＣＳ１と送受信する通信信号には、通信状況に応じて変調方式を変更する適応変調方式が採用されている。
【００２２】
ＰＨＳ端末Ａの制御部６は、周辺に位置する基地局ＣＳ１、ＣＳ２及びＣＳ３から制御チャネルを介して受信部１が受信する制御信号の電界強度を測定し、基地局毎に測定した電界強度を登録したＣＳ（Cell Station）リストを作成すると共にこのＣＳリストを記憶部５に記憶させ、このＣＳリストに基づき最も信号受信強度の強い基地局ＣＳ１へ位置登録する為に送信部２に制御信号を送信させる（ステップＳ１）。なお、ＰＨＳ端末Ａが基地局ＣＳ１と送受信する通信信号の現在の変調方式は「ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式」、また通信信号の帯域幅は「３００ｋＨｚ」とする。
【００２３】
制御部６は、基地局ＣＳ１、ＣＳ２及びＣＳ３の位置が既に記憶部５に記憶されているか否か判定し（ステップＳ２）、ステップＳ２において『ＮＯ』と判定した場合は、すなわち記憶部５に基地局ＣＳ１、ＣＳ２及びＣＳ３の位置が記憶されていないと判定した場合には、基地局ＣＳ１を介して専用サーバから基地局ＣＳ１、ＣＳ２及びＣＳ３の位置を取得すると共に記憶部５に記憶させる（ステップＳ３）。
【００２４】
制御部６は、基地局ＣＳ２及びＣＳ３から受信部１が受信する制御信号の下り信号の通信可能距離を、制御信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」及びその帯域幅「３００ｋＨｚ」に基づいて算出し、基地局ＣＳ２及びＣＳ３の位置をそれぞれを中心とすると共に制御信号の下り信号の通信可能距離を半径とする円を算出する（ステップＳ４）。図３の円Ｃ１は上記ステップＳ４において算出された基地局ＣＳ２を中心とする円を示し、円Ｃ２は基地局ＣＳ３を中心とする円を示す。制御部６は、ステップＳ２において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち記憶部５が基地局ＣＳ１、ＣＳ２及びＣＳ３の位置を記憶している場合には、上記ステップＳ４の処理を実行する。
【００２５】
制御部６は、受信部１が受信する通信信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び帯域幅「３００ｋＨｚ」に基づいて通信信号の下り信号の通信可能距離「４１６ｍ」を算出し、基地局ＣＳ１の位置を中心とすると共に算出した通信可能距離「４１６ｍ」を半径とする円を算出する（ステップＳ５）。図３の円Ｔ１は、上記ステップＳ５において算出された基地局ＣＳ１を中心とすると共に通信信号の下り信号の通信可能距離「４１６ｍ」を半径とする円を示している。
【００２６】
上記ステップＳ４及びステップＳ５における信号の通信可能距離は、下記式（１）に示す奥村−秦カーブ（ＰＣＳ拡張秦モデル）の公式に基づいて算出する。
Ｌｐ＝４６．３＋３３．９ｌｏｇｆ−１３．８２ｈｂ−ａ（ｈｍ）＋（４４．９−６．５５ｌｏｇｈｂ）ｌｏｇｄ＋ＣＭ…（１）
なお、上記式（１）のＬｐは伝播損失［ｄＢ］、ｆは周波数［ＭＨｚ］、ｈｂは基地局アンテナ高［ｍ］、ｈｍは移動局アンテナ高［ｍ］、ｄは通信距離［ｋｍ］、ａ（ｈｍ）は移動局アンテナ高に対する補正項、ＣＭは伝搬モデルの補正値［ｄＢ］である。
【００２７】
上記ステップＳ４及びステップＳ５において制御部６は、伝播損失を上記式（１）の伝搬損失Ｌｐへ代入することにより、通信距離ｄを算出する。なお、この通信距離ｄが第１実施形態における通信可能距離である。上記式（１）へ代入する伝播損失は、信号の変調方式及び帯域幅に基づいて下記式（２）、式（３）及び式（４）から算出することが出来る。ステップＳ５における通信信号を例として、伝播損失を算出する手順を説明する。
【００２８】
まず、式（４）の通過帯域幅に、通信信号の帯域幅「３００ｋＨｚ」を代入することにより有能雑音電力が算出される。そして、式（３）の所要ＳＮ比は通信信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」に基づいて決まる為、有能雑音電力を式（３）の熱雑音に代入することにより式（３）の受信感度が算出され、この受信感度を式（２）に代入することにより伝播損失が算出される。
【００２９】
なお、各変調方式及び各帯域幅に応じて式（１）、式（２）、式（３）及び式（４）から算出された通信可能距離が、図４に示す信号の変調方式及び帯域幅毎の通信可能距離である。
伝播損失＝等価等方放射電力−受信感度＋受信アンテナ利得…（２）
受信感度＝熱雑音＋所要ＳＮ比＋雑音指数…（３）
有能雑音電力＝ボルツマン定数×絶対温度×通貨帯域幅…（４）
【００３０】
制御部６は、ステップＳ５の処理の後に、現在の通信信号の変調方式である「ＱＰＳＫ方式」よりも通信可能距離が狭い変調方式「８ＰＳＫ方式」及び帯域幅「３００ｋＨｚ」に基づいて上記式（１）、式（２）、式（３）及び式（４）から変調方式「８ＰＳＫ方式」かつ帯域幅「３００ｋＨｚ」である場合の通信信号の下り信号の通信可能距離「２８７ｍ」を算出し、この通信可能距離「２８７ｍ」を半径とすると共に基地局ＣＳ１を中心とする円Ｔ１の同心円である円を算出する（ステップＳ６）。図３の円Ｔ２は、上記ステップＳ６において算出された基地局ＣＳ１を中心とすると共に通信可能距離「２８７ｍ」を半径とする円を示している。
【００３１】
制御部６は、送信部２に通信信号の帯域幅を「３００ｋＨｚ」から「９００ｋＨｚ」への変更するように要求を基地局ＣＳ１へ送信させ（ステップＳ７）、フィルタ切替部１ｂに第１フィルタから第２フィルタに切り替えさせる（ステップＳ８）。
制御部６は、変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び帯域幅「９００ｋＨｚ」に基づいて上記式（１）、式（２）、式（３）及び式（４）から変調方式「ＱＰＳＫ方式」かつ帯域幅「９００ｋＨｚ」である場合の通信信号の下り信号の通信可能距離「３１０ｍ」を算出し、この通信可能距離「３１０ｍ」を半径とすると共に基地局ＣＳ１を中心とする円Ｔ１の同心円となる円を算出する（ステップＳ９）。図３の円Ｔ３は、上記ステップＳ７において算出された基地局ＣＳ１を中心とすると共に通信信号の下り信号の通信可能距離「３１０ｍ」を半径とする円を示している。
【００３２】
制御部６は、基地局ＣＳ１から送信された帯域幅を「９００ｋＨｚ」に変更した通信信号の下り信号を受信部１に受信させ、受信した帯域幅「９００ｋHｚ」の通信信号の変調方式が「ＱＰＳＫ方式」であるか否か判定する（ステップＳ１０）。制御部６は、ステップＳ１０において『ＹＥＳ』と判定した場合には、すなわち受信部１が受信した帯域幅「９００ｋＨｚ」に変更された通信信号の変調方式が「ＱＰＳＫ方式」であると判定した場合には、円Ｔ２及び円Ｔ３に囲まれたエリア、円Ｃ１及び円Ｃ２の重畳エリアを算出し、この重畳エリアの中点Ｐ1をＰＨＳ端末Ａの位置として検出する（ステップＳ１１）。
【００３３】
制御部６は、ステップＳ１０において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわち受信部１が受信した帯域幅「９００ｋＨｚ」に変更された通信信号の下り信号の変調方式が「ＱＰＳＫ方式」より通信可能距離の広い「ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）方式」に変更されていると判定した場合には、円Ｔ１及び円Ｔ３に囲まれたエリア、円Ｃ１及び円Ｃ２の重畳エリアを算出し、この重畳エリアの中点Ｐ２をＰＨＳ端末Ａの位置として検出する（ステップＳ１２）。
【００３４】
以上説明したように、第1実施形態によれば、受信部１が受信する通信信号の下り信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び帯域幅「３００ｋＨｚ」に基づいて円Ｔ１を算出し、変調方式「ＱＰＳＫ方式」より通信可能距離の狭い変調方式「８ＰＳＫ方式」及び帯域幅「３００ｋＨｚ」に基づいて円Ｔ２を算出し、変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び帯域幅「９００ｋＨｚ」に基づいて円Ｔ３を算出し、制御信号の下り信号を通信可能距離とする円Ｃ１及び円Ｃ２を算出し、円Ｔ３の算出に使用した変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び帯域幅「９００ｋＨｚ」の通信信号の下り信号を、受信部１が受信するか否かによって円Ｔ３及び円Ｔ２に囲まれたエリアまたは円Ｔ１または円Ｔ２に囲まれたエリアのどちらかにＰＨＳ端末Ａが位置することを限定することができ、その限定したエリアと円Ｃ１及び円Ｃ２の重畳エリアからＰＨＳ端末Ａの位置を検出している為、電波強度のみをパラメータとする場合より変調方式及び帯域幅に基づいて高精度に通信可能距離が算出されると共に通信信号の帯域幅の変更によって算出された円Ｔ３によってＰＨＳ端末Ａの位置が限定されることにより通信する基地局数を増やさなくても従来よりも高精度にＰＨＳ端末Ａの位置を検出することが出来る。
【００３５】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。
図５は第２実施形態に係るＰＨＳ端末Ｂの機能ブロック図である。ＰＨＳ端末Ｂは、信号を送受信する受信部１及び送信部２の代わりにアダプティブアレイアンテナを備えるアダプティブアレイアンテナ通信部１１を備える点において上記第１実施形態のＰＨＳ端末Ａと相違する。したがって、ＰＨＳ端末Ｂにおいて第1実施形態のＰＨＳ端末Ａと同一の機能構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。
ＰＨＳ端末Ｂは、操作部３、表示部４、記憶部５、制御部６、アダプティブアレイアンテナ通信部１１を備えている。
【００３６】
変更構成要素であるアダプティブアレイアンテナ通信部１１は、アンテナ１１ａ、ミキサ１１ｂ、第１局部発振器１１ｃ、第２局部発振器１１ｄ、局部発振器切替部１１ｅ及びアダプティブアレイアンテナ処理部１１ｆから構成されており、制御部６の指示に基づいて基地局と通信チャネル及び制御チャネルを介して信号を送受信する。
４本のアンテナ１１ａは、基地局から受信した信号を各ミキサ１１ｂに出力する。ミキサ１１ｂは、アンテナ１１ａから入力された受信信号と、第１局部発振器１１ｃまたは第２局部発振器から入力される局部信号とをミキシングすることで、受信信号を中間周波数へ周波数変換（ダウンコンバート）し、受信ＩＦ信号としてアダプティブアレイアンテナ処理部１１ｆに出力する。
【００３７】
第１局部発振器１１ｃまたは第２局部発振器は、それぞれ異なる局部信号をミキサ１１ｂに出力する。局部発振器切替部１１ｅは、制御部６の制御に基づいて、ミキサ１１ｂに対して第１局部発振器１１ｃから局部信号を入力する１局部発振器動作モードと、第１局部発振器１１ｃ及び第２局部発振器１１ｄがそれぞれ２個ずつのミキサに局部信号を入力する２局部発振器動作モードとの切り替えを行う。制御部６は、４本のアンテナ１１ａに同一周波数帯域の信号を受信させる場合には、局部発振器切替部１１ｅに１局部発振器動作モードへ切り替えさせ、２本ずつのアンテナ１１ａに異なる周波数帯域の信号を受信させる場合には、局部発振器切替部１１ｅに２局部発振器動作モードへ切り替えさせる。
【００３８】
アダプティブアレイアンテナ処理部１１ｆは、ミキサ１１ｂより入力された各受信ＩＦ信号を受信ベースバンド信号に変換し、各受信ベースバンド信号に位相係数及び振幅係数を乗算することにより位相調整及び振幅調整を行い、位相調整及び振幅調整を行った受信ベースバンド信号を合成することにより受信信号を生成し、この受信信号を制御部６に出力する。
【００３９】
制御部６は、記憶部５のＲＯＭに予め記憶された所定の制御プログラム、アダプティブアレイアンテナ通信部１１が送受信する信号及び操作部３が受け付けた操作指示に基づいて、ＰＨＳ端末Ａの全体動作を統括して制御する。制御部６が実行する位置検出処理の詳細については、以下にＰＨＳ端末Ｂの動作として説明する。
【００４０】
次に、上記構成のＰＨＳ端末Ｂの位置検出処理について、図６に示すＰＨＳ端末Ｂの動作のフローチャート、図７、図８を参照して詳しく説明する。図７は、ＰＨＳ端末Ｂ、基地局ＣＳ１、基地局ＣＳ２及び基地局ＣＳ３によって構成される無線通信システムにおけるＰＨＳ端末Ｂの位置検出を示す模式図であり、図８は、信号の変調方式及びアンテナ本数毎の下り信号の通信可能距離を示す図である。
【００４１】
第２実施形態におけるステップＳ２１と第１実施形態におけるステップＳ１、第２実施形態におけるステップＳ２２と第１実施形態におけるステップＳ２、第２実施形態におけるステップＳ２３と第１実施形態におけるステップＳ３は、同じ動作である為、説明を省略する。なお、ＰＨＳ端末Ｂが基地局ＣＳ１と送受信する通信信号の現在の変調方式は「ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）方式」とする。
【００４２】
制御部６は、基地局ＣＳ２及びＣＳ３からアダプティブアレイアンテナ通信部１１が受信する制御信号の下り信号の通信可能距離を、制御信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び制御信号の下り信号を受信するアンテナ１１ａの本数「４本」に基づいて算出し、基地局ＣＳ２及びＣＳ３の位置をそれぞれを中心とすると共に制御信号の下り信号の通信可能距離を半径とする円を算出する（ステップＳ２４）。図７の円Ｃ１１は上記ステップＳ２４において算出された基地局ＣＳ２を中心とする円を示し、円Ｃ１２は基地局ＣＳ３を中心とする円を示す。
【００４３】
制御部６は、通信信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び通信信号の下り信号を受信するアンテナ１１ａの本数「４本」に基づいて通信信号の下り信号の通信可能距離「４１６ｍ」を算出し、算出した通信信号の下り信号の通信可能距離「４１６ｍ」を半径とすると共に基地局ＣＳ１の位置を中心とする円を算出する（ステップＳ２５）。図７の円Ｔ１１は、上記ステップＳ２５において算出された基地局ＣＳ１を中心とすると共に通信信号の下り信号の通信可能距離「４１６ｍ」を半径とする円を示している。
【００４４】
上記ステップＳ２４及びステップＳ２５において制御部６は、信号の変調方式及び信号を受信するアンテナ１１ａの本数に基づいて上記式（１）、式（２）、式（３）及び下記式（５）から信号の通信可能距離を算出する。
アンテナ利得＝１０ｌｏｇ（アンテナ本数）…（５）
ステップＳ２５における通信信号を例として、通信可能距離を算出する手順を説明する。
まず、式（５）のアンテナ本数に、通信信号の下り信号を受信するアンテナ１１ａの本数「４本」を代入することによりアンテナ利得「６ｄＢ」が算出される。アンテナ数４本の場合のアンテナ利得「６ｄＢ」は、等価等方放射電力に含まれる送信アンテナ利得の基準値となる。アンテナ数２本の場合には、式（５）よりアンテナ利得「３ｄＢ」が算出され、アンテナ数４本の場合とのアンテナ利得差「３ｄＢ」を式（２）の等価等方放射電力から差し引く。次に、式（３）の所要ＳＮ比が通信信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」に基づいて決まり、式（３）の受信感度が算出される。そして式（２）の受信アンテナ利得にＰＨＳ端末Ｂの受信アンテナ利得を代入すると共に式（３）の受信感度を式（２）の受信感度に代入することにより、伝播損失が算出される。そしてこの伝播損失を式（１）の伝播損失Ｌｐへ代入することにより通信距離ｄが算出される。なお、通信距離ｄは、第２実施形態における通信可能距離である。
各変調方式及び信号を受信するアンテナ本数に応じて式（１）、式（２）、式（３）及び式（５）から算出された通信可能距離が、図８に示す変調方式及びアンテナ本数毎の通信可能距離である。
【００４５】
制御部６は、ステップＳ２５の処理の後に、現在の通信信号の変調方式である「ＱＰＳＫ方式」よりも通信可能距離が狭い変調方式「８ＰＳＫ方式」及び通信信号の下り信号を受信するアンテナ１１ａの本数「４本」に基づいて上記式（１）、式（２）、式（３）及び式（５）から変調方式「８ＰＳＫ方式」かつ受信するアンテナ本数「４本」である場合の通信信号の下り信号の通信可能距離「２８７ｍ」を算出し、この通信可能距離「２８７ｍ」を半径とすると共に基地局ＣＳ１を中心とする円Ｔ１１の同心円である円を算出する（ステップＳ２６）。図７の円Ｔ１２は、上記ステップＳ２６において算出された基地局ＣＳ１を中心とすると共に通信可能距離「２８７ｍ」を半径とする円を示している。
【００４６】
制御部６は、局部発振器切替部１１ｅに１局部発振器動作モードから２局部発振器動作モードに切り替えさせると共に４本のアンテナ１１ａによって受信していた基地局ＣＳ１から送信される通信信号の下り信号を、２本のアンテナ１１ａで受信するように変更する（ステップＳ２７）。
制御部６は、通信信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び通信信号を受信するアンテナ１１ａの本数「２本」に基づいて上記式（１）、式（２）、式（３）及び式（５）から変調方式「ＱＰＳＫ方式」かつっ受信するアンテナ１１ａ本数「２本」である場合の通信信号の下り信号の通信可能距離「３４６ｍ」を算出し、この通信可能距離「３４６ｍ」を半径とすると共に基地局ＣＳ１を中心とする円Ｔ１１の同心円である円を算出する（ステップＳ２８）。図３の円Ｔ１３は、上記ステップＳ２８において算出された基地局ＣＳ１を中心とすると共に通信信号の下り信号の通信可能距離「３１０ｍ」を半径とする円を示している。
【００４７】
制御部６は、受信するアンテナ本数を「２本」に変更したことによって基地局ＣＳ１から受信する通信信号の下り信号お変調方式が「ＱＰＳＫ方式」であるか否か判定する（ステップＳ２９）。
制御部６は、ステップＳ２９において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわちアダプティブアレイアンテナ通信部１１が受信している通信信号の下り信号の変調方式が「ＱＰＳＫ方式」のままであると判定した場合には、円Ｔ１２及び円Ｔ１３に囲まれたエリア、円Ｃ１１及び円Ｃ１２の重畳エリアを算出し、この重畳エリアの中点Ｐ3 をＰＨＳ端末Ｂの位置として検出する（ステップＳ３０）。
【００４８】
制御部６は、ステップＳ２９において『ＮＯ』と判定した場合には、すなわちアダプティブアレイアンテナ通信部１１が受信した通信信号の変調方式が「ＱＰＳＫ方式」より通信可能距離の広い「ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）方式」に変更されていると判定した場合には、円Ｔ１１及び円Ｔ１３に囲まれたエリア、円Ｃ１１及び円Ｃ１２の重畳エリアを算出し、この重畳エリアの中点Ｐ４をＰＨＳ端末Ａの位置として検出する（ステップＳ３１）。
【００４９】
以上説明したように、第２実施形態によれば、受信部１が受信する通信信号の下り信号の変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び受信するアンテナ１１ａ本数「４本」に基づいて円Ｔ１１を算出し、変調方式「ＱＰＳＫ方式」より通信可能距離の狭い変調方式「８ＰＳＫ方式」及びアンテナ１１ａ本数「４本」に基づいて円Ｔ１２を算出し、変調方式「ＱＰＳＫ方式」及びアンテナ１１ａ本数「２本」に基づいて円Ｔ１３を算出し、制御信号の下り信号を通信可能距離とする円Ｃ１及び円Ｃ１１を算出し、円Ｔ１３の算出に使用した変調方式「ＱＰＳＫ方式」及び受信するアンテナ１１ａ本数「２本」の通信信号の下り信号を、アダプティブアレイアンテナ通信部１１が受信するか否かによって円Ｔ１３及び円１２に囲まれたエリアまたは円Ｔ１１または円Ｔ１２に囲まれたエリアのどちらかにＰＨＳ端末Ｂが位置することを限定することができ、その限定したエリアと円Ｃ１１及び円Ｃ１１の重畳エリアからＰＨＳ端末Ｂの位置を検出している為、電波強度のみをパラメータとする場合より変調方式及び受信するアンテナ１１ａ本数に基づいて高精度に通信可能距離を算出すると共に通信信号を受信するアンテナ１１ａ本数の変更によって算出された円Ｔ１３によってＰＨＳ端末Ｂの位置が限定されることにより通信する基地局数を増やさなくても従来よりも高精度にＰＨＳ端末Ｂの位置を検出することが出来る。
【００５０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、ＰＨＳ端末Ａ及びＰＨＳ端末Ｂにより位置検出処理を実行したが、本発明はこれに限定せず、基地局にＰＨＳ端末の位置検出を行わせてよい。
例えば、基地局ＣＳ１が、ＰＨＳ端末から基地局ＣＳ２及びＣＳ３の位置及び制御信号の変調方式に関する通信情報を取得し、この通信情報に基づいて基地局ＣＳ２及びＣＳ３を中心とする円を算出し、通信信号の帯域幅の変更または基地局ＣＳ１が受信に使用するアンテナ本数を変更することによってＰＨＳ端末の位置を検出するようにしてもよい。
【００５１】
（２）上記実施形態では、変調方式、帯域幅または信号を受信するアンテナ本数に基づいて信号の通信可能距離を算出し、算出した通信可能距離に基づいて位置を検出したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、変調方式ではなく、信号の受信帯域幅及びＦＥＲ（frame error rate）等に基づいて信号の通信可能範囲を算出し、ＰＨＳ端末Ａ及びＰＨＳ端末Ｂの位置検出を行ってもよい。
【００５２】
（３）上記実施形態では、奥村−秦カーブ（ＰＣＳ拡張秦モデル）の公式を用いて通信可能距離を算出したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、奥村−秦カーブ（ＰＣＳ拡張秦モデル）の公式ではなく、Ｗａｌｆｉｓｃｈ−池上式や坂上式を用いて通信可能距離を算出し、ＰＨＳ端末Ａ及びＰＨＳ端末Ｂの位置検出を実施してもよい。
【００５３】
（４）上記実施形態では、主に下り信号の通信可能距離を使用して位置検出を実施したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、上り信号の変調方式から求めた通信可能距離を使用して位置検出を実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＰＨＳ端末Ａの機能ブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るＰＨＳ端末Ａの動作のフローチャートである。。
【図３】本発明の第１実施形態に係るＰＨＳ端末Ａ、基地局ＣＳ１、基地局ＣＳ２及び基地局ＣＳ３によって構成される無線通信システムにおけるＰＨＳ端末Ａの位置検出を示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るＰＨＳ端末Ａが通信に使用する変調方式及び帯域幅毎の上り信号及び下り信号の通信可能距離を示す図であり。
【図５】本発明の第２実施形態に係るＰＨＳ端末Ｂの機能ブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るＰＨＳ端末Ｂの動作のフローチャートである。。
【図７】本発明の第２実施形態に係るＰＨＳ端末Ｂ、基地局ＣＳ１、基地局ＣＳ２及び基地局ＣＳ３によって構成される無線通信システムにおけるＨＳ端末Ａの位置検出を示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るＰＨＳ端末Ｂが通信に使用する信号の変調方式及び受信するアンテナ本数毎の下り信号の通信可能距離を示す図であり。
【符号の説明】
【００５５】
Ａ，Ｂ…ＰＨＳ端末、ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３…基地局、１…受信部、１ａ，１１ａ…アンテナ、１ｂ…フィルタ切替部、１ｃ…第１フィルタ、１ｄ…第２フィルタ、１ｅ…ミキサ、１ｆ…局部発振器、１ｇ…受信処理部、２…送信部、３…操作部、４…表示部、５…記憶部、６…制御部、１１…アダプティブアレイアンテナ通信部、１１ｂ…ミキサ、１１ｃ…第１局部発振器、１１ｄ…第２局部発振器、１１ｅ…局部発振器切替部、１１ｆ…アダプティブアレイアンテナ処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調方式を通信状態に応じて変更した第１の信号を第1の基地局と送受信すると共に変調方式が固定である第２の信号を前記第1の基地局とは異なる複数の第２の基地局と送受信する通信部と、
前記第１、第２の信号に基づいて自らの位置を検出する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記第１の信号の現在の通信可能距離（第１通信可能距離）を算出し、当該第１通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第１の円を算出し、
前記第１の信号の現在の変調方式より通信可能距離の狭い変調方式から第２通信可能距離を算出し、当該第２通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第２の円を算出し、
前記第１通信可能距離と第２通信可能距離の間の第３の通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第３の円を算出し、
第２の信号の通信可能距離（第４通信可能距離）を算出し、当該第４通信可能距離を半径とすると共に前記第２の基地局をそれぞれ中心とする複数の第４の円を算出し、
通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を前記第１の通信可能距離から前記第３の通信可能距離に変化させ、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１の信号を前記通信部が送受信できる場合には、前記第２の円及び前記第３の円に囲まれたエリアと前記第４の円の重畳エリアの中心を自らの位置として検出し、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１の信号を前記通信部が送受信できない場合には、第１の円及び第３の円に囲まれたエリアと第４の円の重畳エリアの中心を自らの位置として検出する
ことを特徴とする携帯端末。
【請求項２】
前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として前記第１の信号の帯域幅を変更または前記第１の信号の帯域幅及び変調方式を変更することを特徴とする請求項１記載の携帯端末。
【請求項３】
前記通信部は、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブアレイアンテナを有し、
前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らすまたは第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らす共に第１の信号の変調方式を変更することを特徴とする請求項１記載の携帯端末。
【請求項４】
前記第１の信号は通信チャネルを介して送受信する信号であり、第２の信号は制御チャネルを介して送受信する信号であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の携帯端末。
【請求項５】
変調方式を通信状態に応じて変更した第１の信号を第1の基地局と送受信すると共に変調方式が固定である第２の信号を前記第1の基地局とは異なる複数の第２の基地局と送受信する携帯端末と第１の信号を送受信する第１の基地局であって、
携帯端末と第１の信号を送受信する通信部と、
前記第１の信号に基づいて前記携帯端末の位置を検出する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記通信部が前記携帯端末から受信する第１の信号から前記携帯端末による第２の基地局との通信に関する通信情報を取得し、
前記第１の信号の現在の通信可能距離（第１通信可能距離）を算出し、当該第１通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第１の円を算出し、
前記第１の信号の現在の変調方式より通信可能距離の狭い変調方式から第２通信可能距離を算出し、当該第２通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第２の円を算出し、
前記第１通信可能距離と第２通信可能距離の間の第３の通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第３の円を算出し、
前記通信情報に基づいて第２の信号の通信可能距離（第４通信可能距離）を算出し、当該第４通信可能距離を半径とすると共に前記第２の基地局をそれぞれ中心とする複数の第４の円を算出し、
通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を前記第１の通信可能距離から前記第３の通信可能距離に変化させ、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１の信号を前記携帯端末と送受信できる場合には、前記第２の円及び前記第３の円に囲まれたエリアと前記第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出し、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１の信号を前記携帯端末と送受信できない場合には、第１の円及び第３の円に囲まれたエリアと第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出することを特徴とする基地局。
【請求項６】
前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として前記第１の信号の帯域幅を変更または前記第１の信号の帯域幅及び変調方式を変更することを特徴とする請求項５記載の基地局。
【請求項７】
前記通信部は、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブアレイアンテナを有し、
前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らすまたは第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らす共に第１の信号の変調方式を変更することを特徴とする請求項５記載の基地局。
【請求項８】
変調方式を通信状態に応じて変更した第１の信号を第1の基地局と送受信すると共に変調方式が固定である第２の信号を前記第1の基地局とは異なる複数の第２の基地局と送受信する携帯端末の位置検出方法であって、
前記第１の信号の現在の通信可能距離（第１通信可能距離）を算出し、当該第１通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第１の円を算出し、
前記第１の信号の現在の変調方式より通信可能距離の狭い変調方式から第２通信可能距離を算出し、当該第２通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第２の円を算出し、
前記第１通信可能距離と第２通信可能距離の間の第３の通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第３の円を算出し、
第２の信号の通信可能距離（第４通信可能距離）を算出し、当該第４通信可能距離を半径とすると共に前記第２の基地局をそれぞれ中心とする複数の第４の円を算出し、
通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を前記第１の通信可能距離から前記第３の通信可能距離に変化させ、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１の信号を前記携帯端末が送受信できる場合には、前記第２の円及び前記第３の円に囲まれたエリアと前記第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出し、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記携帯端末が送受信できない場合には、第１の円及び第３の円に囲まれたエリアと第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出することを特徴とする位置検出方法。
【請求項１】
変調方式を通信状態に応じて変更した第１の信号を第1の基地局と送受信すると共に変調方式が固定である第２の信号を前記第1の基地局とは異なる複数の第２の基地局と送受信する通信部と、
前記第１、第２の信号に基づいて自らの位置を検出する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記第１の信号の現在の通信可能距離（第１通信可能距離）を算出し、当該第１通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第１の円を算出し、
前記第１の信号の現在の変調方式より通信可能距離の狭い変調方式から第２通信可能距離を算出し、当該第２通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第２の円を算出し、
前記第１通信可能距離と第２通信可能距離の間の第３の通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第３の円を算出し、
第２の信号の通信可能距離（第４通信可能距離）を算出し、当該第４通信可能距離を半径とすると共に前記第２の基地局をそれぞれ中心とする複数の第４の円を算出し、
通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を前記第１の通信可能距離から前記第３の通信可能距離に変化させ、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１の信号を前記通信部が送受信できる場合には、前記第２の円及び前記第３の円に囲まれたエリアと前記第４の円の重畳エリアの中心を自らの位置として検出し、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１の信号を前記通信部が送受信できない場合には、第１の円及び第３の円に囲まれたエリアと第４の円の重畳エリアの中心を自らの位置として検出する
ことを特徴とする携帯端末。
【請求項２】
前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として前記第１の信号の帯域幅を変更または前記第１の信号の帯域幅及び変調方式を変更することを特徴とする請求項１記載の携帯端末。
【請求項３】
前記通信部は、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブアレイアンテナを有し、
前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らすまたは第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らす共に第１の信号の変調方式を変更することを特徴とする請求項１記載の携帯端末。
【請求項４】
前記第１の信号は通信チャネルを介して送受信する信号であり、第２の信号は制御チャネルを介して送受信する信号であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の携帯端末。
【請求項５】
変調方式を通信状態に応じて変更した第１の信号を第1の基地局と送受信すると共に変調方式が固定である第２の信号を前記第1の基地局とは異なる複数の第２の基地局と送受信する携帯端末と第１の信号を送受信する第１の基地局であって、
携帯端末と第１の信号を送受信する通信部と、
前記第１の信号に基づいて前記携帯端末の位置を検出する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記通信部が前記携帯端末から受信する第１の信号から前記携帯端末による第２の基地局との通信に関する通信情報を取得し、
前記第１の信号の現在の通信可能距離（第１通信可能距離）を算出し、当該第１通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第１の円を算出し、
前記第１の信号の現在の変調方式より通信可能距離の狭い変調方式から第２通信可能距離を算出し、当該第２通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第２の円を算出し、
前記第１通信可能距離と第２通信可能距離の間の第３の通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第３の円を算出し、
前記通信情報に基づいて第２の信号の通信可能距離（第４通信可能距離）を算出し、当該第４通信可能距離を半径とすると共に前記第２の基地局をそれぞれ中心とする複数の第４の円を算出し、
通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を前記第１の通信可能距離から前記第３の通信可能距離に変化させ、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１の信号を前記携帯端末と送受信できる場合には、前記第２の円及び前記第３の円に囲まれたエリアと前記第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出し、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１の信号を前記携帯端末と送受信できない場合には、第１の円及び第３の円に囲まれたエリアと第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出することを特徴とする基地局。
【請求項６】
前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として前記第１の信号の帯域幅を変更または前記第１の信号の帯域幅及び変調方式を変更することを特徴とする請求項５記載の基地局。
【請求項７】
前記通信部は、複数のアンテナ素子によって構成されるアダプティブアレイアンテナを有し、
前記制御部は、前記通信可能距離変更処理として第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らすまたは第１の信号の送受信に使用する前記通信部のアンテナ素子の本数を減らす共に第１の信号の変調方式を変更することを特徴とする請求項５記載の基地局。
【請求項８】
変調方式を通信状態に応じて変更した第１の信号を第1の基地局と送受信すると共に変調方式が固定である第２の信号を前記第1の基地局とは異なる複数の第２の基地局と送受信する携帯端末の位置検出方法であって、
前記第１の信号の現在の通信可能距離（第１通信可能距離）を算出し、当該第１通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第１の円を算出し、
前記第１の信号の現在の変調方式より通信可能距離の狭い変調方式から第２通信可能距離を算出し、当該第２通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第２の円を算出し、
前記第１通信可能距離と第２通信可能距離の間の第３の通信可能距離を半径とすると共に前記第1の基地局を中心とする第３の円を算出し、
第２の信号の通信可能距離（第４通信可能距離）を算出し、当該第４通信可能距離を半径とすると共に前記第２の基地局をそれぞれ中心とする複数の第４の円を算出し、
通信可能距離変更処理によって前記第１の信号の通信可能距離を前記第１の通信可能距離から前記第３の通信可能距離に変化させ、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１の信号を前記携帯端末が送受信できる場合には、前記第２の円及び前記第３の円に囲まれたエリアと前記第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出し、通信可能距離が前記第３の通信可能距離となった前記第１信号を前記携帯端末が送受信できない場合には、第１の円及び第３の円に囲まれたエリアと第４の円の重畳エリアの中心を前記携帯端末の位置として検出することを特徴とする位置検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１０９３３１（Ｐ２００９−１０９３３１Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８１６８８（Ｐ２００７−２８１６８８）
【出願日】平成１９年１０月３０日（２００７．１０．３０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３０日（２００７．１０．３０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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