JPH1084571A - 構内無線通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 携帯端末機の所在位置を狭い範囲まで特定す
る。 【構成】 構内が複数の分割エリアに分けられ，各分割
エリアに分割エリアＩＤが割り当てられている。各分割
エリア毎にひとつの中継機が設置され，これらの中継機
は，センタ・コンピュータ41に接続されている。センタ
・コンピュータ41から携帯端末機60の識別番号が入力さ
れると，中継機から呼出信号が送信される。この呼出信
号に応答して携帯端末機60から応答信号へ発信され，中
継機に受信される。各中継機は応答信号の電界強度を検
出し，検出した電界強度がセンタ・コンピュータ41に送
られる。センタ・コンピュータ41にはあらかじめ基準電
界強度パターンが登録されており，この基準電界強度パ
ターンと中継機から伝送された電界強度による電界強度
パターンとのパターン・マッチングにより携帯端末機60
の位置が特定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明は，携帯端末機を所持する人の所
在位置を細かいエリアまで特定する構内無線通信システ
ムに関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】通信端末機の所在位置（通信
端末機を所持する人の所在位置）を第３者が確認するも
のとして，ＰＨＳ（Parsonal Handyphone System）を用
いた位置特定システムが提案されている（たとえばNIKK
EI ELECTRONICS 1996.7.15(no.666)第125頁）。これは
複数の基地局を適所に配置しておき，３つの基地局の受
信電界強度を基に三角測量の原理によりＰＨＳの位置を
算出する，またはＰＨＳと通信可能な１つの基地局の位
置によりＰＨＳの位置を特定するものである。

【０００３】このような位置特定システムを建物の内部
で用いる場合には，壁などの構造物によって端末機が発
信する電波が反射される。このような電波の反射方向
は，壁の向き，材料，形態によって異なる。通信端末機
が発信する電波が，一または複数の中継機に直線的に受
信されるとは限らないので位置特定に支障が生じるおそ
れがある。

【０００４】

【発明の開示】この発明は，端末機が存在する位置を，
壁，その他の電波障害物の存在にかかわらず狭い範囲ま
で特定することのできる構内無線通信システムを提供す
るものである。

【０００５】この発明による構内無線通信システムは，
複数の異なる場所に配置され，携帯端末機から発信され
る少なくとも端末機識別符号を含む電波を受信する複数
の中継機と，これらの複数の中継機と交信するセンタ装
置とを含む。

【０００６】上記の各中継機は，携帯端末機から発信さ
れる電波の受信強度を検出する手段と，検出した受信強
度および受信した電波に含まれる端末機識別符号を上記
センタ装置に送信する第１の送信手段とを有する。

【０００７】上記センタ装置は，携帯端末機が発信する
電波を複数の中継機が受信したときの受信強度によって
表わされる，あらかじめ作成された基準電界強度パター
ンを，携帯端末機の複数の異なる位置に対応して保持す
る記憶手段と，複数の中継機から送信された，同一の識
別符号の携帯端末機の送信電波についての受信強度によ
って形成されるパターンと上記記憶手段に保持されてい
る複数の基準電界強度パターンとを比較して上記携帯端
末機が存在する位置と特定する手段とを備えている。

【０００８】センタ主導型のシステムにおいては，上記
中継機に上記センタ装置からの指令に応答して，少なく
とも端末機識別符号を含む呼出信号を送信する第２の送
信手段を設ける。携帯端末機はこの呼出信号に応答して
応答信号を送信する。携帯端末機から送信される応答信
号を上記中継機が受信してその受信強度を検出する。

【０００９】このシステムは，一般的に，建物の内部や
施設構内において構築される。上記携帯端末機が存在し
うる空間が，複数の分割エリアに分けられ，各分割エリ
アにエリア番号が割り当てられる。携帯端末機の所在位
置は，この複数の分割エリアに割り当てられたエリア番
号を用いて明示することができる。分割エリアは携帯端
末機の位置を特定する単位となる。一つの分割エリア内
では基準電界強度パターンがほぼ同一とみなされること
が好ましい。好ましくは一つの分割エリアに一つの中継
機が設けられるが，必ずしもそうする必要はない。

【００１０】携帯端末機はユーザによって所持される。
携帯端末機には識別符号（番号）が割り当てられる。こ
の識別符号には社員番号，電話番号，その他の番号が用
いられる。

【００１１】基準電界強度パターンは，複数の異なる位
置ごとに（好ましくは上記分割エリアの代表点ごと
に），あらかじめ作成され，センタ装置に保持される。
好ましい実施態様においては基準電界強度パターン作成
モードにおいて複数の中継機から送信された受信強度に
基づいて基準電界強度パターンを作成する手段がセンタ
装置に設けられる。

【００１２】この発明によると，携帯端末機から発信す
る電波が複数の中継機によって受信され，その受信強度
が測定される。測定された受信強度はセンタ装置に送ら
れる。センタ装置においてこれらの受信強度によって形
成されるパターンと複数の基準電界強度パターンとが比
較され，最も似た基準電界強度パターンについての位置
が携帯端末機の位置であると判定される。

【００１３】基準電界強度パターンは，エリア内の電波
の伝搬特性を反映して作成される。したがって基準電界
強度パターンには壁等の電波障害物の存在が考慮されて
いる。基準電界強度パターンを用いたパターン・マッチ
ングによって，壁等の電波障害物の存在にかかわらず，
比較的狭い範囲まで携帯端末機の位置の特定を正確に行
うことができる。

【００１４】一実施態様においては，上記携帯端末機か
らの受信電波を少なくとも強弱２つのレベルに切替える
切替手段が中継機に設けられる。中継機は少なくとも強
弱２つのレベルの受信強度を検出してセンタ装置に送信
する。上記センタ装置には少なくとも強弱２つのレベル
の受信強度の基準電界強度パターンが保持されており，
いずれか一方の基準電界強度パターンに基づいて上記携
帯端末機が存在する位置が特定される。

【００１５】携帯端末機が中継機の近くにあると中継機
の回路が飽和して正しく受信強度が検出できないことが
ある。また，携帯端末機が中継機から離れている場合に
は受信強度が低くなることがある。

【００１６】この実施態様では中継機において少なくと
も強弱２つのレベルで携帯端末機からの電波を受信し，
この２つのレベルについてパターン・マッチングが行わ
れるので，いずれかの基準電界強度パターンが合致する
度合が高まり，より正確な位置検出が可能となる。中継
機において強，中，弱のように３つまたはそれ以上のレ
ベルの受信強度を検出できるように受信レベル切替手段
を設けてもよい。この場合にはセンタ装置にも強，中，
弱の３レベルまたはそれ以上のレベルの受信強度の基準
電界強度パターンが保持され，いずれか一つの基準電界
強度パターンに基づいて携帯端末機の存在位置が検出さ
れる。

【００１７】さらに他の実施態様では，上記センタ装置
に，上記携帯端末機の複数の向きについて受信強度の基
準電界強度パターンが保持されている。いずれか一つの
向きについての基準電界強度パターンに基づいて上記携
帯端末機が存在する位置が特定される。

【００１８】携帯端末機の向きによっても中継機が受信
する電波の強度は変わる。この実施態様では一つの位置
について，携帯端末機の複数の向きに関して基準電界強
度パターンがあらかじめ作成されているので，携帯端末
機の向きにあまり影響されずにその位置の特定が可能と
なる。

【００１９】さらに好ましくは，センタ装置に保持され
る基準電界強度パターンは実測値を正規化することによ
り作成される。これによって，携帯端末機の電波電圧等
の変動に基づく電波強度の変動にあまり影響されること
なく正しい位置検出が可能となる。

【００２０】このようにして特定された携帯端末機の位
置はセンタ装置において出力（たとえば表示）される。

【００２１】さらに他の実施態様においては，複数の中
継機から送信された受信強度のうちの最大の受信強度を
検出し，この最大の受信強度を送信した中継機を選定す
る手段がセンタ装置に設けられる。上記携帯端末機と上
記センタ装置との交信が選定された中継機を介して行わ
れる。このようにして，最も感度の高い中継機を通して
携帯端末機を用いた通信が可能となる。

【００２２】

【実施例】この構内無線通信システムは，一台のコント
ロール・センタと，構内の適所に設けられた複数台の中
継機と，利用者によって所持される携帯端末機とから構
成される。この構内無線システムの利用目的は，携帯端
末機を所持し構内のどこかにいる利用者の居場所を突き
止めることにある。利用者の存在する場所が分かれば，
その近くにある中継機を介して，利用者の持つ携帯端末
機とコントロール・センタとの間で通信（会話を含む）
が可能になる。さらに，携帯端末機間の通信，携帯端末
機と外部の回線との接続等も，中継機およびコントロー
ル・センタを介して可能となる。もっとも，利用者が携
帯端末機からコントロール・センタに向けて発信する場
合には，コントロール・センタは携帯端末機の所在を突
き止める必要は必ずしもない。

【００２３】したがって，構内無線通信システムの利用
態様には次の２通りがある。

【００２４】その一はコントロール・センタが携帯端末
機を呼出したときに，その携帯端末機の所在位置を狭い
範囲まで特定し，これをコントロール・センタの表示画
面などに表示する態様（これを位置特定モードという）
である。

【００２５】その二は，中継基地局の中継機を介して携
帯端末機同士または携帯端末機とコントロール・センタ
と間で通話等の通信を行う態様（これを通話モードとい
う）である。

【００２６】この構内無線通信システムにおいて，携帯
端末機にはそれぞれ異なる識別番号があらかじめ割り当
てられており，それは携帯端末機のメモリに記憶されて
いる。同じように，中継機にも異なる識別番号が割り当
てられ，中継機のメモリにあらかじめ記憶されている。
さらに中継機が設置されている場所（中継基地局の位
置）はコントロール・センタによって把握されている。
すなわち，中継機の設置場所はその中継機の識別番号に
対応してコントロール・センタのセンタ・コンピュータ
（後述する）のメモリに登録されている。携帯端末機ま
たは中継機（中継基地局）の増加，減少等に応じて，こ
れらのデータの書き換えができる。

【００２７】位置特定モードにおいては，あらかじめ作
成されかつ登録された基準電界強度パターンと携帯端末
機が呼出信号に応答して発信し，複数の中継基地局が受
信した電波（応答信号）の電界強度パターンとをパター
ン・マッチングすることにより，携帯端末機の位置が特
定される。建物の壁面，その他の障害物によって携帯端
末機が発信する電波は反射されまたは減衰される。この
ような障害物を含む構内における電波の伝搬特性を反映
した基準電界強度パターンがあらかじめ作成されかつ登
録されているので，携帯端末機の位置特定を正確に行う
ことができる。通話モードにおいては，携帯端末機の発
信した電波の受信強度が最も強い（通常は携帯端末機に
最も近い位置にある）中継機が通信の中継を行う。

【００２８】基準電界強度パターンとは，構内の所定の
場所から電波を送出し，各中継基地局が受けた電波の電
界強度レベルをテーブルの形で表したものであり，詳し
くは後述する。コントロール・センタのセンタ・コンピ
ュータには複数の場所に対応して複数の基準電界強度パ
ターンがあらかじめ記憶されている。

【００２９】図１は構内無線通信システムの空間的配置
構成の一例を示すもので，ビル内部における一フロアの
一部を表している。

【００３０】構内無線通信システムは適当な広さの範囲
にわたって構築される。このシステムが構築される範囲
は建物全体でもよいし，建物の一フロアや構内の一部分
にだけ限定することもできる。構内無線通信システム
は，その範囲内を移動する利用者が所持する携帯端末機
60（図中×で示す）と，適所に設けられた中継基地局に
設置された中継機11，12，13，14，15，16，21，22，2
3，24，31，32，33および34（図中○で示す）と，全て
の中継機が接続されたコントロール・センタ40（図２参
照）とから構成される。中継基地局が設置可能であれ
ば，遊園地のような屋外においても構内無線通信システ
ムを構築することができる。中継機は好ましくは，建物
内部の天井，壁面，床下等の建造物に関連する構造体，
電柱，街灯等の構内施設に取り付けられる。もちろん，
専用の支持塔に中継機を設置することもできる。

【００３１】いずれにしても構内無線通信システムが設
けられる範囲は，複数のエリアに分割される。この分割
エリアは携帯端末機の位置を特定するための単位であ
り，特定したい広さをもつものとして定められる。図１
には各分割エリアが鎖線で示されている。一つの部屋が
一つの分割エリアを構成している。廊下およびこれにつ
ながるエレベータ・ホールのような複雑な形の領域は，
複数の分割エリアに分けられている。これらの分割エリ
アにはそれぞれ異なる識別符号（以下，分割エリアＩＤ
という）が割り当てられている。図１においてはこれら
の分割エリアＩＤがａ１〜ａ13で表されている。

【００３２】好ましくは一つの分割エリアに少なくとも
一つの中継機が設置される。携帯端末機の位置を特定す
るのに支障がなければ，中継機の設置数を分割エリアの
数よりも少なくすることもできるし，より正確で細かい
携帯端末機の位置特定が要求される場合には一つのエリ
アに複数の中継機を設けてもよい。いずれにしても中継
機の設置位置とその数は，基準電界強度パターンに反映
され，携帯端末機の位置特定の精度に影響を与える。中
継機の設置位置はまた，携帯端末機と中継機の間の通信
が良好に行うことができるかどうかという観点からも定
められる。

【００３３】図１においては一つの分割エリアに一つの
中継機が設けられている。以下の説明では，各中継機の
符号11〜16，21〜24および31〜34を，便宜上，それらの
中継機に割り当てられた識別番号（基地局番号）として
用いる。

【００３４】図２は構内無線通信システムの電気的構成
の一例を示すものである。

【００３５】構内無線通信システムのコントロール・セ
ンタ40は，好ましい態様においてはセンタ・コンピュー
タ41を含み，このセンタ・コンピュータ41には内部メモ
リ42，外部メモリ43，入力装置44および出力装置45が接
続されている。複数の中継機11〜13…ｎはコントロール
・センタ40のセンタ・コンピュータ41に接続されてい
る。また，コントロール・センタ40には構内電話交換機
46が設けられている。この構内電話交換機46はセンタ・
コンピュータ41の制御の下に，中継機間または中継機と
外部電話回線とを接続する。

【００３６】入力装置44は主に携帯端末機60を呼び出す
場合に，携帯端末機60がそれぞれ個別に有する識別番号
を入力するものであり，キーボード，マウス，タッチパ
ネル型ディスプレイ等を含む。入力装置44は各中継機の
設置場所情報などの入力にも用いられる。出力装置45は
主に携帯端末機46の所在情報を出力するものであり，Ｃ
ＲＴ表示装置やプリンタを含む。ＣＲＴ表示装置にメニ
ュー画面を表示したり，ＣＲＴ表示装置の表示画面にタ
ッチパネルを設けることにより，ＣＲＴ表示装置に入力
装置の一部または全部の機能を持たせてもよい。内部メ
モリ42はセンタ・コンピュータ41のプログラム，中継機
の識別番号およびその設置場所情報ならびに携帯端末機
60の識別番号を格納するとともに，各種処理のためのワ
ーク・エリア（基準電界強度パターンを用いたパターン
・マッチング等）を含む。外部メモリ43は，携帯端末機
60から発信され中継機において受信される応答信号の電
界強度データ等を記憶する。プログラムや中継機の識別
番号およびその設置場所情報ならびに携帯端末機60の識
別番号を外部メモリ43に格納しておいてもよい。

【００３７】設置場所情報は，少なくとも中継機と分割
エリア（その名称を含む）との対応関係を示すものであ
り，好ましくは図１に示すような分割エリアを示す図面
を含む。コントロール・センタ40のオペレータは，所望
の携帯端末機に呼出信号を送信したあと，ＣＲＴ表示装
置に表示される図１に示すような図面を見て，呼び出し
た携帯端末機の所在位置を確認することができる。

【００３８】中継機は携帯端末機60とセンタ・コンピュ
ータ41との間の通信を中継するものであり，携帯端末機
60と無線により交信する無線通信回路と，センタ・コン
ピュータ41と伝送ラインを通して交信する有線通信回路
を備えている。無線通信回路は携帯端末機60に呼出信号
を発信する送信回路と，携帯端末機60からの応答信号を
受信する受信回路とを含む。

【００３９】中継機はセンタ・コンピュータ41から呼出
信号が伝送されると，周囲に電波を送信する。携帯端末
機60は中継機からの電波を受信すると，受信した電波に
応答して少なくとも携帯端末機の識別番号を含む応答信
号を発信する。携帯端末機60から応答信号を受け取った
中継機は，応答信号に含まれる情報および応答信号の電
界強度を表す情報をセンタ・コンピュータ41へ伝送す
る。

【００４０】この構内無線通信システムにおいては，携
帯端末機60からの応答信号の電界強度が位置特定モード
および通話モードの両モードにおいて利用される。応答
信号の電界強度は応答信号を受信した中継機において検
出される。

【００４１】図３は中継機の無線通信回路に含まれる受
信回路を示している。受信回路には入力電圧切替回路50
および処理回路54が備えられている。処理回路54が有線
通信回路（図示略）を経てセンタ・コンピュータ41に接
続される。

【００４２】入力電圧切替回路50は抵抗51，52および切
替スイッチ53から構成されている。切替スイッチ53は，
処理回路54（またはセンタ・コンピュータ41）の制御の
下に半導体制御回路（図示略）によって制御され，中継
機が呼出信号を発信したのち，切替スイッチ53のＡ端子
とＢ端子の切り替えが一定時間間隔で行われる。切替ス
イッチ53は常時はＡ端子に接続されていることが好まし
い。

【００４３】切替スイッチ53がＡ端子に接続されると，
アンテナで受信した応答信号は切替スイッチ53を介して
処理回路54に与えられる（これを強レベル受信とい
う）。切替スイッチ53がＢ端子に接続されると，アンテ
ナで受信した応答信号の一部が抵抗51，52によって分割
されて処理回路54に与えられる（これを弱レベル受信と
いう）。このようにして，携帯端末機46からの応答信号
は，強と弱の２つのレベルで受信される。

【００４４】処理回路54にはＡＧＣ（Automatic Gain C
ontrol：自動利得制御装置），検波回路，Ａ／Ｄ（Anal
og/Digital）変換回路，信号強度計（Ｓメータ）等が含
まれる。携帯端末機60からの応答信号はＡＧＣによって
増巾されたのち検波回路によって検波される。検波され
たアナログ信号はさらにＡ／Ｄ変換回路によってデジタ
ル信号に変換される。ＡＧＣの出力はまたＳメータに入
力し，Ｓメータの出力によって受信した応答信号の信号
強度（電界強度）が検出される。このようにして，中継
機が受信した応答信号の内容とその信号強度（強，弱レ
ベルの両方）がセンタ・コンピュータ41へ送られること
になる。

【００４５】図４は携帯端末機が送信する応答信号の電
界強度と，中継機が受信する応答信号の受信電界強度と
の関係を示すグラフである。

【００４６】この構内無線通信システムは，携帯端末機
からの応答信号の電界強度を利用して，位置特定モード
では携帯端末機の所在位置の特定が行われ，通話モード
ではデータ通信等を行う中継機の選定が行われる。した
がって，中継機の受信信号強度がその中継機の存在する
付近の電界強度に正しく対応している必要がある。しか
しながら一般に図４に示すように携帯端末機の発信する
電波の電界強度が強いと（携帯端末機が中継機の近くに
あると）受信レベルが飽和してしまう。

【００４７】上述のように入力電圧切替回路50が設けら
れ，中継機は強，弱レベルの２通りの受信感度を持ち，
これらが交互に切り替えられる。中継機から得られる
強，弱レベルの２通りの電界強度データがセンタ・コン
ピュータ41に送られるので，センタ・コンピュータ41は
これらの電界強度データのうちいずれかを用いることが
できる。いずれか一方の電界強度データは中継機付近の
電界強度を正しく表していると考えることができる。

【００４８】図５は携帯端末機の電気的構成を示してい
る。携帯端末機60は，制御装置61，受信回路62，送信回
路63，呼出装置64，入力装置65，通話装置66およびメモ
リ67から構成されている。

【００４９】携帯端末機の動作は制御装置61によって統
括される。制御装置61は中央処理装置およびその入出力
インターフェイス回路を含む。インターフェイス回路に
はＡ／Ｄ変換器，Ｄ／Ａ変換器等が含まれている。中央
処理装置はプログラムされたコンピュータ（とくにマイ
クロプロセッサ）によって実現される。メモリ67には携
帯端末機60の識別番号や中央処理装置の処理動作を制御
するプログラム等が格納されている。

【００５０】受信回路62は中継機からの電波を受信する
と，それに含まれる情報を中央処理装置に渡す。受信回
路62から中央処理装置に渡される情報には，コントロー
ル・センタ40や他の携帯端末機が当該携帯端末機60を呼
び出すときの呼出信号や，コントロール・センタ40や他
の携帯端末機60との交信（会話）状態にあるときの音声
信号などがある。この情報に応じて携帯端末機60の動作
が中央処理装置によって制御される。受信回路62は受信
信号を復調する回路，復号する回路を含む。

【００５１】送信回路63は受信回路62によって受信され
た呼出信号に応答する信号や携帯端末機60の入力装置64
から入力された情報を表わす信号等を中継機に向けて送
信する。送信回路63は送信信号を符号化する回路，変調
する回路等をが含む。

【００５２】呼出装置64は呼出信号に応答してその旨を
報知するものであり，バイブレーション装置または呼出
音発生装置（ブザー等）を含む。呼出装置64が作動する
と，当該携帯端末機60を所持する利用者は呼出しに応答
する意志表示の入力を入力装置65を用いて行う。通話モ
ードにおけるコントロール・センタ40と携帯端末機60と
の間の通信，携帯端末機同士の通信の場合に呼出装置64
が作動すればよい。位置特定モードにおいては，携帯端
末機60を所持する利用者が呼出されたことを認識する必
要がないので呼出装置64は必ずしも作動しなくてもよ
い。

【００５３】入力装置65は，携帯端末機60の呼出しに応
答する意志表示，他の携帯端末機を呼び出すときの識別
番号の入力，その他の情報の入力に用いられるものであ
り，応答ボタンやテンキーを含む。携帯端末機60の利用
者は，上述のように呼出装置64の呼出音などにより自分
の持つ携帯端末機60が呼び出されたことを認識する。利
用者が応答ボタンから応答する意志を入力すると，送信
回路63を介して応答信号が発信される。他の携帯端末機
の呼出しを行う場合には，テンキーで相手の携帯端末機
60の識別番号を入力する。入力された識別番号の情報を
含む電波が送信回路63から送信される。

【００５４】通話装置66は携帯端末機60を用いて会話を
行うときに用いられるものであり，スピーカやマイクロ
フォン等を含む。

【００５５】この構内無線通信システムは，上述のよう
に，位置特定モードと通話モードの２つのモードをも
つ。位置特定モードにおいては，あらかじめ登録された
基準電界強度パターンと測定電界強度パターンとのパタ
ーン・マッチングが行われ，これにより携帯端末機60の
所在位置が特定される。したがって，このシステムを稼
動させるには，あらかじめ基準電界強度パターンを作成
しておくことが必要である。

【００５６】図６はコントロール・センタのセンタ・コ
ンピュータ41における基準電界強度パターンの作成およ
び登録の手順を示すフローチャートである。以下の説明
において，図１に示す構内無線通信システムの配置例を
参照する。

【００５７】構内無線通信システムの使用範囲内におい
て分割エリアを決定する。分割エリアはこの構内無線通
信システムを構築する人（ユーザーを含む）の考えに基
づいて決定される。コントロール・センタ40の出力装置
45から出力される携帯端末機60の所在位置は，ここで決
定された分割エリアが単位となる。図１に示す例の場
合，各部屋１〜10，エレベータホール，廊下Ａおよび廊
下Ｂの13分割エリアが設定されている。各分割エリア毎
に分割エリアＩＤが割り当てられ，携帯端末機60の所在
位置は，基本的にこの分割エリアＩＤを用いて明示され
る。もちろん，各分割エリアＩＤに対応する名称（たと
えば，部屋１，エレベータホール，廊下Ａ等）をあらか
じめ定めておき，この名称を用いて携帯端末機60の位置
を把握するようにしてもよい。

【００５８】このようにして設定された分割エリアに応
じて中継機を配置する。好ましくは上述のように一つの
分割エリアに一つの中継機を置く。中継機は，構内無線
通信システムが構築された範囲内の任意の場所の携帯端
末機60との間で通信を行うものであるから，その範囲内
にある携帯端末機60が発信する電波を少なくとも一つの
中継機が，少なくとも一定値以上の受信レベルで受信で
きるように設置する必要がある。図１に示す実施例の場
合，13に区切られた各分割エリアに一つづつ中継機11〜
16，21〜24および31〜34が設置されている。もちろん，
このシステムが実際に利用される段階で，センタ・コン
ピュータ41と携帯端末機60の通信がうまく行われない場
所が存在するならば，その場所またはその近辺に中継機
が増設されるであろうし，反対に余分に設置されている
ことが分れば中継機の設置数を減らすこともできよう。

【００５９】中継機の識別番号，各中継機が設置された
分割エリアの分割エリアＩＤ，中継機の設置場所情報な
どの中継機の配置情報がセンタ・コンピュータ41に入力
される。これらの情報はセンタ・コンピュータ41の内部
メモリ42に記憶される（ステップ101 ）。

【００６０】一つの分割エリアの代表的な場所に携帯端
末機60を持っていき，そこで携帯端末機60から応答信号
を発信する（ステップ103 ）。センタ・コンピュータ41
からの呼出信号に応答して携帯端末機60から応答信号を
発信させてもよいし，センタ・コンピュータ41からの呼
出信号に関係なく基準電界強度パターンを作成する目的
で携帯端末機60から自発的に応答信号を発信させるよう
にしてもよい。

【００６１】応答信号はその携帯端末機60の周囲にある
一または複数の中継機において受信される。応答信号を
受信した各中継機の受信強度がその中継機からセンタ・
コンピュータ41に伝送される。センタ・コンピュータ41
において，各中継機が受信した応答信号の電界強度を表
わすテーブルが作成され，このテーブルに基づいて基準
電界強度パターンが作成される（ステップ104 ）。中継
機における受信強度の測定は中継機における入力電圧切
替回路50の切替スイッチ53を強レベル受信と弱レベル受
信とに切替えて，かつ各受信レベルにおいて４方向に携
帯端末機60の向きを変えて，少なくとも合計８回行われ
る。この強レベル受信と弱レベル受信との切替えは上述
のように中継機の処理回路54（またはセンタ・コンピュ
ータ41）によって行われる。携帯端末機60は応答信号を
多数回にわたって連続的にまたは間欠的に送出する。

【００６２】図７は，図１における×で示す地点（分割
エリアＩＤ：ａ12）において携帯端末機60から応答信号
を発信し，その結果作成された電界強度テーブル（図７
(A)）およびこのテーブルに基づいて作成された基準電
界強度パターン（図７(B) ）を示す。

【００６３】図７(A) に示すテーブルには，各中継機に
よって検出された電界強度（db値）が記入されている。
上述のように，携帯端末機60からの応答信号の電界強度
が強いと中継機の受信レベルが飽和してしまうので，各
中継機にそれぞれ設けられた入力電圧切替回路50によ
り，強レベル受信と弱レベル受信の２通りの受信レベル
で電界強度が測定され，この両方の測定結果を含むテー
ブルが作成される。

【００６４】さらに基準電界強度の測定は，一測定地点
につき携帯端末機60をａ，ｂ，ｃおよびｄの４方向（図
１参照）にそれぞれに向けた場合について行われ，これ
らの方向に対応する電界強度の測定値がテーブルに表わ
されている。携帯端末機の向きは図示のａ〜ｄに限ら
ず，任意の方向でよく，その数も４つに限られないのは
いうまでもない。

【００６５】この構内無線通信システムにおいて用いら
れる携帯端末機は，最も一般的には，利用者の胸ポケッ
トに入れられて用いられる。同じ場所から応答信号を発
信した場合でも，体の向きによって各中継機が受信する
受信信号の電界強度は異なるものになる。一地点につき
複数の方向を向いて電界強度を測定しておくことによ
り，応答信号の様々な伝搬特性を基準電界強度パターン
として登録することになるので，より正確な携帯端末機
60の位置特定を行うことができる。もちろん，携帯端末
機の他の携帯の態様（たとえば，バック内に携帯端末機
を入れた状態）の場合にも同様結果が得られるであろう
し，位置の特定も可能となる。

【００６６】好ましくは図７(B) に示すように，各強，
弱受信レベルにおいて各受信方向における最大電界強度
値を基準にして，測定された電界強度に修正を加えたの
ちのパターンを基準電界強度パターンとする。たとえ
ば，強レベル受信のａ方向においては，基地局番号32の
中継機において最大電界強度（18db）の受信が行われて
いるので，強レベル受信のａ方向における各中継機の受
信電界強度から「18」をそれぞれ減算する（正規化す
る，db値であるから比をとることを意味する）。同じよ
うに，弱レベル受信のｂ方向においては基地局番号32の
中継機の受信強度（16dB）が最大であるから，弱レベル
受信のｂ方向における各中継機の受信電界強度から「1
6」をそれぞれ減算する。これにより，電池電圧の低下
等により携帯端末機60の応答信号の出力にばらつきが生
じた場合でも，絶対値変動が補正されるのでパターン・
マッチングをより正確に行うことができる。もちろん，
図７(A)に示すテーブルを基準電界強度パターンとして
もよい。

【００６７】携帯端末機60の位置を変えながら（少なく
とも一分割エリアについて一箇所），上述した測定を繰
返す（ステップ102 ）。より多くの基準電界強度パター
ンを登録しておくことによって，より高い精度で携帯端
末機60の位置の特定を行うことができる。

【００６８】このようにして，作成された基準電界強度
パターンは，そのパターン作成に用いた携帯端末機の位
置を示す情報（たとえば分割エリアＩＤ）に対応して，
コントロール・センタ40の内部メモリ42に登録され（ス
テップ105 ），基準電界強度パターン作成登録の処理が
終了する。

【００６９】携帯端末機60の位置特定は，このようにし
て作成された基準電界強度パターンを用いてパターン・
マッチングによって行われる。基準電界強度パターンの
作成時に応答信号を発信した場所と同じまたはその近く
の場所において，実際のシステムの利用時に携帯端末機
60が応答信号を発信する。その電界強度が複数の中継機
で測定される。この測定結果により得られる電界強度パ
ターンは複数の基準電界強度パターンのいずれか一つと
ほぼ同一のパターンとなるので，同一と判定された基準
電界強度パターンに対応して記憶されている位置が携帯
端末機の所在位置と判断される。

【００７０】図８および図９は，構内無線通信システム
が実際に移動するときのセンタ・コンピュータの処理手
順を示している。図８が位置特定モードの処理手順，図
９が通話モードの処理手順である。

【００７１】はじめに通話モードまたは位置特定モード
のいずれかが選択される（ステップ111 ）。通話モード
および位置特定モードの選択は，基本的にはコントロー
ル・センタ40においてオペレータによって行われる。一
の携帯端末機60から他の携帯端末機を呼出して，通信
（データ通信，会話など）を行う場合には，上記一の携
帯端末機60からの要求が中継機を介してコントロール・
センタ40に伝えられ，コントロール・センタ40において
自動的に通話モードが選択される。電話回線網からの接
続の場合には，交換機46を介して与えられる接続要求に
応答してコントロール・センタ40によって通話モードが
選択される。

【００７２】位置特定モードについて説明する。センタ
・コンピュータ41に接続された入力装置44を用いてオペ
レータによって位置特定モードが選択され（ステップ11
1 ），位置を特定すべき携帯端末機60の識別番号が入力
される（ステップ112 ）。識別番号が入力されると，入
力された識別番号を含み位置特定モードを示す送信電文
が全中継機に与えられる。中継機から，識別番号を含み
位置特定モードを示す呼出信号が送信される。

【００７３】近接して設置された多くの中継機から呼出
信号が同時に送信されると，これらの電波が干渉し合い
受信障害が起きる可能性がある。このような受信障害を
未然に防止するために，中継機をいくつかのグループに
分けておき，このグループ毎に呼出信号を送信するとよ
い。このグループ分けは，障害が発生しない程度に距離
を隔てて存在する中継機が一グループに属するようにす
るとよい。電波を遮蔽する壁材などの存在もグループ分
けを行う際において考慮されよう。

【００７４】呼出信号を受信した携帯端末機60は呼出信
号に含まれる識別番号が自己の識別番号（メモリ67にあ
らかじめ記憶されている）と一致するかどうかを判定す
る（携帯端末機の呼出（ステップ113 ））。自己の識別
番号と一致する識別番号を含む呼出信号を受信した携帯
端末機60は，自己の識別番号を含む応答信号を発信す
る。自己の識別番号と一致しない識別番号を含む呼出信
号を受信したときには携帯端末機60は何もしない。

【００７５】携帯端末機60からの応答信号は周囲の一ま
たは複数の中継機によって受信される。応答信号を受信
した中継機は応答信号に含まれる携帯端末機の識別番号
と応答信号の電界強度を検出する（ステップ114 ）。各
中継機が受信した応答信号の電界強度は，応答信号から
抽出した携帯端末機の識別番号とともにセンタ・コンピ
ュータ41に送られ，測定電界強度パターンが作成される
（ステップ115 ）。

【００７６】携帯端末機60は呼出信号を受信したことに
応答して，応答信号を連続的にまたは間欠的に複数回に
わたって送信する。中継機はこれらの応答信号を切替ス
イッチ53を切替えながら強レベル受信と弱レベル受信の
両方において受信する。これにより，強レベル受信の受
信電界強度と弱レベル受信の受信電界強度が得られる。

【００７７】携帯端末機60は位置特定モードを示す呼出
信号を受信したときには，呼出装置66を動作させない。

【００７８】各中継機において検出された応答信号の電
界強度および携帯端末機の識別番号は，好ましくはグル
ープ別分離ポーリングによってセンタ・コンピュータ41
へ伝送される。センタ・コンピュータ41が各中継機にグ
ループ別に送信要求の有無を順次尋ねていき，送信要求
がある中継機に送信を許可する方式である。同じグルー
プに属する中継機には同時に送信要求の有無の呼びかけ
が行われる。各中継機はセンタ・コンピュータ41の呼び
かけに応じて，検出した受信電界強度と携帯端末機の識
別番号を順次センタ・コンピュータ41に伝送する。

【００７９】図10はセンタ・コンピュータ41において作
成された測定電界強度パターンの一例を示している。

【００８０】センタ・コンピュータ41は中継機から送ら
れてきた受信電界強度データのうち，ステップ112 で入
力された識別番号と同じ携帯端末機識別番号をもつもの
を，強，弱受信レベルに分けて，テーブルを作成する。
このテーブルにおいて，強，弱受信レベルごとに最大強
度をもつものを見つけ出し，各受信電界強度からこの最
大強度をそれぞれ減算する。このようにしてできたのが
測定電界強度パターン（図10）である。

【００８１】このようにして作成された測定電界強度パ
ターンが，あらかじめ内部メモリ42に保存されている基
準電界強度パターンとパターン・マッチングの手法によ
り比較され，測定電界強度パターンに最も近いパターン
をもつ基準電界強度パターンが決定される（ステップ11
6 ）。このパターン・マッチング処理は，強レベル受信
のデータと弱レベル受信のデータのそれぞれについて行
われるのはいうまでもない。

【００８２】パターン・マッチングは公知の種々の方法
により行うことができる。たとえば，中継機ごとに，基
準電界強度パターンにおける電界強度と測定電界強度パ
ターンにおける電界強度との差の絶対値（または差の二
乗）を算出し，それらの総和を算出する。総和の最も小
さいものが最も一致する基準電界強度パターンとなる。
ファジィ・パターン・マッチングの手法を採用すること
もできる。

【００８３】測定電界強度パターンと最も一致する基準
電界強度パターンが見つかると，その基準電界強度パタ
ーンに対応して記憶されている携帯端末機の位置を示す
情報（たとえば分割エリアＩＤ）が，位置を特定すべき
携帯端末機60の位置として，ＣＲＴ表示装置などの出力
装置45に出力表示される（ステップ117 ）。

【００８４】位置特定モードにおいては，少なくとも分
割エリアによって規定される範囲まで携帯端末機60の所
在位置を特定することができる。たとえば外線電話を内
線電話に転送する場合，館内放送等によって電話をかけ
られた人を呼び出すのではなく，はじめにその人が持つ
携帯端末機の所在位置を確認し，その人が所在する場所
に近い内線電話機（中継機）に外線電話を転送すること
もできる。外部から電話をかける人があらかじめ携帯端
末機の識別番号を知り得るならば，この識別番号をセン
タ・コンピュータ41に送信することにより，センタ・コ
ンピュータ41のオペレータを通さずに，呼び出した相手
に最も近い場所に設置された内線電話に自動的に外線電
話を転送して接続することもできる。このことによっ
て，携帯端末機60に通話モード機能を持たせなくても，
通話モード機能を有する携帯端末機とほぼ同等の形態で
利用することができる。この場合，携帯端末機60から通
話モード機能の部分を省略することができるので，携帯
端末機60の軽量化，薄型化等を図ることができる。

【００８５】次に，通話モードについて説明する。図９
において，図８に示す処理と同一処理には同一符号を付
し重複する詳細な説明を省略する。

【００８６】オペレータによって通話モードが選択され
携帯端末機60の識別番号が入力されると，その識別番号
をもつ携帯端末機60が呼び出される（ステップ111 ，11
2 ，113 ）。携帯端末機60が中継機からの通話モードの
呼出信号を受信すると，携帯端末機60は応答信号を発信
する。通話モードにおける携帯端末機の呼出は，他の携
帯端末機の入力装置65を用いて行うこともできる。

【００８７】通話モードの場合，呼び出された携帯端末
機60を所持する利用者は呼び出されたことを認識する必
要がある。通話モードの呼出信号を受信すると携帯端末
機60の呼出装置64が動作する。呼び出し音，振動等によ
り利用者は自分の保持する携帯端末機60が呼び出されて
いることを認識する。

【００８８】呼び出された利用者は携帯端末機60の入力
装置65を用いて呼出に対する返答の入力を行う。返答入
力に応答して，携帯端末機60から応答信号が送信され，
携帯端末機60の周囲の一または複数の中継機がこの応答
信号を受信する。応答信号を受信した中継機は，応答信
号の電界強度を検出する。各中継機が受信した応答信号
の電界強度がセンタ・コンピュータ41に与えられる（ス
テップ114 ）。

【００８９】センタ・コンピュータ41において，応答信
号を受信した中継機の中で最大の電界強度の電波を受信
した中継機が選定される。センタ・コンピュータ41によ
って選定された中継機は中継動作を継続し，他の中継機
はスタンバイ状態に戻る。選定された中継機を介して，
呼び出された携帯端末機と呼び出したコントロール・セ
ンタ40，または呼び出された携帯端末機と呼び出した他
の携帯端末機との間の信号の送受信（データ通信，会話
など）が行われる（ステップ125 ）。

【図面の簡単な説明】

【図１】構内無線通信システムの空間的配置を示してい
る。

【図２】構内無線通信システムの電気的構成を示してい
る。

【図３】中継機の受信回路の電気的構成を示している。

【図４】携帯端末機が送信する応答信号の電界強度とそ
れを受信する中継機の受信レベルとの関係を示すグラフ
である。

【図５】携帯端末機の電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図６】基準電界強度パターンの作成手順を示すフロー
チャートである。

【図７】(A)は中継機に測定された電界強度をテーブル
にしたものを示し，(B)は(A)を基にして作成された基準
電界強度パターンを示している。

【図８】位置特定モードにおける通信処理の手順を示す
フローチャートである。

【図９】通話モードにおける通信処理の手順を示すフロ
ーチャートである。

【図１０】測定電界強度パターンの例を示している。

【符号の説明】

11・・・16，21・・・24，31・・・34 中継機 40 コントロール・センタ 41 センタ・コンピュータ 42 内部メモリ 43 外部メモリ 44 入力装置 45 出力装置 50 入力電圧切替回路 51，52 抵抗 53 切替スイッチ 54 処理回路 60 携帯端末機 61 制御装置 62 受信回路 63 送信回路 64 呼出装置 65 入力装置 66 通話装置 67 メモリ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の異なる場所に配置され，携帯端末
   機から発信される少なくとも端末機識別符号を含む電波
   を受信する複数の中継機と，これらの複数の中継機と交
   信するセンタ装置とを含み，上記の各中継機は，携帯端
   末機から発信される電波の受信強度を検出する手段と，
   検出した受信強度および受信した電波に含まれる端末機
   識別符号を上記センタ装置に送信する第１の送信手段と
   を有し，上記センタ装置は，携帯端末機が発信する電波
   を複数の中継機が受信したときの受信強度によって表わ
   される，あらかじめ作成された基準電界強度パターン
   を，携帯端末機の複数の異なる位置に対応して保持する
   記憶手段と，複数の中継機から送信された，同一の識別
   符号の携帯端末機の送信電波についての受信強度によっ
   て形成されるパターンと上記記憶手段に保持されている
   複数の基準電界強度パターンとを比較して上記携帯端末
   機が存在する位置と特定する手段とを備えている，構内
   無線通信システム。
2. 【請求項２】 上記中継機が上記センタ装置からの指令
   に応答して，少なくとも端末機識別符号を含む呼出信号
   を送信する第２の送信手段を有し，この呼出信号に応答
   して上記携帯端末機から送信される応答信号を上記中継
   機が受信してその受信強度を検出する，請求項１に記載
   の構内無線通信システム。
3. 【請求項３】 上記中継機が上記携帯端末機からの受信
   電波を少なくとも強弱２つのレベルに切替える切替手段
   を有し，少なくとも強弱２つのレベルの受信強度を検出
   して上記センタ装置に送信するものであり，上記センタ
   装置は少なくとも強弱２つのレベルの受信強度の基準電
   界強度パターンを保持しており，いずれか一方の基準電
   界強度パターンに基づいて上記携帯端末機が存在する位
   置を特定するものである，請求項１または２に記載の構
   内無線通信システム。
4. 【請求項４】 上記センタ装置が上記携帯端末機の複数
   の向きについて受信強度の基準電界強度パターンを保持
   しており，いずれか一つの向きについての基準電界強度
   パターンに基づいて上記携帯端末機が存在する位置を特
   定するものである，請求項１から３のいずれか一項に記
   載の構内無線通信システム。
5. 【請求項５】 上記センタ装置が上記携帯端末機の特定
   した位置を出力する手段をさらに備えている，請求項１
   から４のいずれか一項に記載の構内無線通信システム。
6. 【請求項６】 上記センタ装置が，基準電界強度パター
   ン作成モードにおいて複数の上記中継機から送信された
   受信強度に基づいて基準電界強度パターンを作成する手
   段を備えている，請求項１から５のいずれか一項に記載
   の構内無線通信システム。
7. 【請求項７】 上記作成手段は上記中継機から送信され
   た受信強度を正規化して電界強度パターンを作成するも
   のである，請求項６に記載の構内無線通信システム。
8. 【請求項８】 上記センタ装置が，複数の中継機から送
   信された受信強度のうちの最大の受信強度を検出し，こ
   の最大の受信強度を送信した中継機を選定する手段を備
   え，上記携帯端末機と上記センタ装置との交信が選定さ
   れた中継機を介して行われる，請求項１から５のいずれ
   か一項に記載の構内無線通信システム。