JP2008281538A - Ｇｐｓ受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度のよい測位を行うことが可能であるとともに、コストが低く、構成の簡素なＧＰＳ受信装置を提供する。
【解決手段】携帯型電話機１００は、ＧＰＳ信号がＧＰＳ衛星からアンテナ２８に到達するまでの時間を計測するＧＰＳ受信機能部２９と、携帯電話網を介して通信処理を行うとともに、該通信処理で用いるシステムクロック信号１０を携帯電話網に網同期させる機能を有する携帯電話機能部１とを備える。ＰＬＬ１２は、上記システムクロック信号１０を、周波数を上げてクロックイン信号１７として出力する。カウンタ１９は、クロックイン信号１７を用いて、ＧＰＳ受信機能部２９において計測処理に用いられるＴＣＸＯ２９の出力信号の周波数を計測する。位置測定部９は、上記カウンタ１９による計測結果に基づいて、ＧＰＳ受信機能部２９による計測結果を補正して測位処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）による測位を行うＧＰＳ受信装置に関するものである。

昨今、カーナビゲーションシステムなど、ＧＰＳを利用した機器が広く普及している。また最近では、携帯電話機にＧＰＳが搭載されるようになっており、ＧＰＳの利用は屋外だけでなく屋内でも行われている。しかしながら、ＧＰＳ衛星からの信号は、建物の内部においては大幅に減衰してしまうため、ＧＰＳ衛星からの信号のみを用いて位置測定を行うシステムでは屋内での利用が制限されるという問題がある。

これに対して、ＧＰＳ受信機の感度を向上させる技術としてＡＧＰＳ（Assisted Global Positioning System）と呼ばれる技術が用いられるようになっている。一般的なＡＧＰＳ受信機は、携帯電話網などを通してサーバからアシスト情報を取得し、このアシスト情報とＧＰＳ衛星からの信号とを組み合わせて位置測定を行う。これにより屋内でのＧＰＳ測位が可能となっている。

ＡＧＰＳに関する技術については、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１には、ＡＧＰＳ受信機の復調に必要とされる参照クロックの周波数補正（キャリブレーション）に関する技術が開示されている。図６は、特許文献１に開示されているモバイル装置１３０の概略構成を示すブロック図である。

無線送受信部１４０に設けられるＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）１３１０の出力信号１３０６は、周波数１９４４ＭＨｚのＲＦ（Radio Frequency）信号である。この出力信号１３０６は、３１１を経由して、カウンタ１３２２の第１の入力信号として入力される。また、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）１３２０の出力信号１３２１は、周波数７２ＭＨｚの信号であり、カウンタ１３２２の第２の入力信号として入力される。また、ＧＰＳ信号処理部１３８より出力されるＤＵＭＰ信号１３１９は、カウンタ１３２２のリセット信号としての第１の制御信号として入力される。

ＴＣＸＯ１３２０の出力信号１３２６は、ＰＬＬ１３３２と、該ＰＬＬ１３３２の出力信号１３３３を経由して、ＮＣＯ（Numerically Controlled Oscillator）１３３４へ入力される。ＮＣＯ１３３４の出力信号１３３７は、ＰＬＬ１３３２と、チューナ１３５６の入力信号として出力される。

以上の構成における、カウンタ１３２２におけるＴＣＸＯ１３２０の周波数オフセットの算出方法について説明する。カウンタ１３２２のクロック周波数は、ＶＣＯ１３１０の出力であり、周波数は１９４４ＭＨｚである。また、ＴＣＸＯ１３２０の出力信号１３２６は、カウンタ１３２２にイネーブル信号として入力される。

カウンタ１３２２は、ＴＣＸＯ１３２０の出力信号１３２１における周波数７２ＭＨｚの１周期（１周期＝１３．８８９ｎｓ）の間に入力される１９４４ＭＨｚのクロック数をカウントする。もし、カウンタ出力のカウント値が２７（１０進数）であると仮定すると、ＴＣＸＯ１３２０の出力周波数は７２ＭＨｚとなる。この場合、所望周波数（７２ＭＨｚ）からの誤差（周波数オフセット）は０Ｈｚとなる。また、カウンタ１３２２のカウント数が、２６（１０進数）であると仮定すると、ＴＣＸＯ１３２０の出力周波数は７４．７７ＭＨｚとなってしまい、所望周波数からの誤差は、＋２．７７ＭＨｚとなる。この動作は、カウンタ１３２２へリセット信号としてのＤＵＭＰ信号１３１９が入力されるまで続けられる。

ＤＵＭＰ信号１３１９が出力される周期は、ＧＰＳ信号処理部１３８においてユーザによって設定される。このリセット周期を従来例では２秒としている。この場合、カウンタ動作が連続して２秒間行われることになり、カウンタクロック＝１９４４ＭＨｚ、リセット周期＝２秒、カウンタの被測定周波数＝７２ＭＨｚの条件では、クロック数のカウントを行うサイクルの数は、２ｓ／（１／７２ＭＨｚ））＝１４４００００００回となる。

カウンタ１３２２は、ＴＣＸＯ１３２０の出力信号１３２１の１周期の間に入力される１９４４ＭＨｚのクロック数のカウント値をＧＰＳ信号処理部１３８に送信する。ＧＰＳ信号処理部１３８は、リセット周期の間にカウンタ１３２２から送られてきたカウント値に基づいて周波数オフセットを算出し、該周波数オフセットに基づいて測位に用いられる疑似距離の修正を行う。
米国特許公開公報ＵＳ２００３／０１５４０２５（２００３年８月１４日公開）

通常、携帯電話機に搭載される最も基本のクロック発振器は、ベースバンド信号処理においてシステムクロックとして用いられる１３ＭＨｚ、２６ＭＨｚなどの周波数のクロック信号を出力するものである。そして、このクロック信号をクロックアップすることによってＲＦ信号処理で用いられるクロックが生成されることになる。

ここで、従来の構成では、システムクロックではＴＣＸＯ１３２０の出力信号１３２１の周波数誤差を検出するには周波数が小さすぎるので、ＲＦ信号処理で用いられるクロックを参照クロックとして用いている。この場合、図６に示すように、ＲＦ信号の周波数のクロック信号を同期トラッキング回路３１２に分配することになる。この場合、ＲＦ信号レベルの高周波信号が入力される同期トラッキング回路３１２を設計する上で、インピーダンスマッチングを考慮した部品選定（Ｒ、Ｌ、Ｃ等）の制約、基板パターン長やパターン幅の制約、ＧＰＳ以外の妨害波混入を防ぐための部品選定や部品配置の制約、および、グランド配置や電源部配置等の制約が生じることになり、ベースバンド信号処理部の基板設計に比べて複雑になるという問題がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、精度のよい測位を行うことが可能であるとともに、コストが低く、構成の簡素なＧＰＳ受信装置を提供することにある。

本発明に係るＧＰＳ受信装置は、上記課題を解決するために、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星が送信するＧＰＳ信号が、ＧＰＳ衛星から、該ＧＰＳ信号を受信するアンテナに到達するまでの伝搬時間に基づいて疑似距離を計測するＧＰＳ受信機能部と、外部の通信網を介して通信処理を行うとともに、該通信処理で用いる第１クロック信号を上記通信網で用いられるクロック信号に網同期させる機能を有する通信機能部とを備えたＧＰＳ受信装置において、上記通信機能部から入力される上記第１クロック信号を、周波数を上げて第２クロック信号として出力する周波数変換部と、上記第２クロック信号を用いて、上記ＧＰＳ受信機能部において上記計測処理に用いられる第３クロック信号の周波数を計測する周波数計測部と、上記周波数計測手段による計測結果に基づいて、上記ＧＰＳ受信機能部による計測結果を補正して測位処理を行う位置測定部とを備える構成である。

上記の構成では、まず通信機能部において用いられる第１クロック信号は、通信網に同期するように制御されているものである。よって、第１クロック信号の周波数は誤差が非常に小さいものとなっている。このような第１クロック信号が、周波数変換部によって周波数が上げられた第２クロック信号として周波数計測部に入力される。そして、周波数計測部は、周波数が上げられた第２クロック信号を用いて第３クロック信号の周波数を計測し、この計測結果に基づいて位置測定部によりＧＰＳ受信機能部による計測結果が補正されるようになっている。

これにより、ＧＰＳ受信機能部において用いられる第３クロック信号の周波数精度がある程度低くても、上記の補正処理により精度のよい測位を行うことが可能となる。よって、周波数精度の高い高価な第３クロック信号の発振器を用いる必要がなくなるので、ＧＰＳ受信装置のコストを低減することが可能となる。

また、上記の構成によれば、通信機能部から出力される第１クロック信号の周波数が比較的低くても、周波数変換部によって、周波数計測部における計測処理に必要とされる周波数まで高めた第２クロック信号を周波数計測部に入力することが可能となる。

ここで、従来の構成では、ＲＦ信号として扱うべき高周波のクロックが周波数計測部に入力されており、上記したように、ＲＦ部における基板設計の制約が大きくなるという問題があったが、本発明の構成では、このような高い周波数の信号を扱う必要がなくなるので、周波数計測部などの基板設計をより簡素化することが可能となる。よって、ＧＰＳ受信装置のコストの低減、および構成の簡素化を図ることができる。

また、本発明に係るＧＰＳ受信装置は、上記の構成において、上記周波数計測部が、上記第３クロック信号の周期の所定分が、上記第２クロック信号の１周期の何個分であるかをカウントするカウンタであり、該カウント値を周波数計測結果として上記位置測定部に出力する構成としてもよい。

上記の構成によれば、第２クロック信号の周波数は既知であるので、カウンタという簡単な構成によって第３クロック信号の周波数を計測することが可能となる。

また、本発明に係るＧＰＳ受信装置は、上記の構成において、上記周波数変換部が、ＰＬＬ、ＦＬＬ、およびＤＬＬのいずれかによって周波数変換を行う構成としてもよい。

上記の構成によれば、周波数を変換する構成として広く普及しているＰＬＬ、ＦＬＬ、およびＤＬＬのいずれかを用いているので、周波数変換を行う構成を設けることによるコストの増加を低く抑えることが可能となる。

また、本発明に係るＧＰＳ受信装置は、上記の構成において、上記通信機能部が、上記第１クロック信号が網同期しているか否かを判定する網同期判定部をさらに備え、上記周波数計測部が、上記網同期判定部において上記第１クロック信号が網同期していないと判定している期間は周波数計測を行わない構成としてもよい。

上記の構成によれば、第１クロック信号が網同期していない期間では周波数計測部による周波数計測が行われないので、第３クロック信号の周波数の誤計測、および、これに伴う位置測定部における測位結果の誤補正をなくすことができる。また、網同期していない期間での周波数計測が停止されるので、消費電力を低減することができる。

また、本発明に係るＧＰＳ受信装置は、上記の構成において、上記周波数計測部による周波数計測を行う周期を設定する周期設定部をさらに備え、上記周波数計測部が、上記周期設定部において周波数計測を行うべき期間ではないと判定している期間は周波数計測を行わない構成としてもよい。

上記の構成によれば、周期設定部によって周波数計測を行うべき期間ではないと判定している期間では周波数計測部による周波数計測が行われないので、必要時にのみ周波数計測が行われることにより消費電力を低減することができる。例えば、第３クロック信号の周波数誤差が、ある程度の期間でほぼ同様に発生することが予めわかっている場合には、この期間の初めに周波数計測を行い、これに基づく補正を行うようにすれば、その後の補正は該期間内では同様に行えばよいことになる。このような基準で周波数計測を行うべき期間を設定すれば、消費電力を抑えつつ、精度のよい測位を行うことができる。

また、本発明に係るＧＰＳ受信装置は、上記の構成において、上記通信機能部が、上記第１クロック信号が網同期しているか否かを判定する網同期判定部をさらに備え、上記周波数変換部が、上記網同期判定部において上記第１クロック信号が網同期していないと判定している期間は周波数変換処理を行わない構成としてもよい。

上記の構成によれば、第１クロック信号が網同期していない期間では周波数変換部による周波数変換処理が行われないので、消費電力を低減することができる。

また、本発明に係るＧＰＳ受信装置は、上記の構成において、上記通信機能部が、上記第１クロック信号が網同期しているか否かを判定する網同期判定部をさらに備えるとともに、上記周波数計測部による周波数計測を行う周期を設定する周期設定部と、上記網同期判定部から出力される網同期判定信号、上記周期設定部から出力される周期信号、および、上記第３クロック信号の論理積を出力する論理積出力部とをさらに備え、上記周波数計測部のカウント動作が、上記論理積出力部の出力信号によって制御される構成としてもよい。

上記の構成によれば、第１クロック信号が網同期しており、周波数計測を行うべき期間であり、かつ、第３クロック信号の半周期分に相当する期間である場合に、第２クロック信号の周期がカウントされることになる。よって、上記のような条件で第３クロック信号の周波数計測を行う構成を、簡素な構成によって実現することが可能となる。

また、本発明に係るＧＰＳ受信装置は、上記の構成において、上記網同期判定部から出力される網同期判定信号に基づいて、上記第１クロック信号を上記周波数変換部に入力するか否かを切り替える第１スイッチ回路を備える構成としてもよい。

上記の構成によれば、網同期がされていない状態では、周波数変換部に対して第１クロック信号が入力されないことになるので、網同期がされていない状態での周波数変換処理、および、周波数計測を確実に防止することが可能となる。

また、本発明に係るＧＰＳ受信装置は、上記の構成において、上記網同期判定部から出力される網同期判定信号に基づいて、上記第３クロック信号を上記周波数計測部に入力するか否かを切り替える第２スイッチ回路を備える構成としてもよい。

上記の構成によれば、網同期がされていない状態では、周波数計測部に対して第３クロック信号が入力されないことになるので、網同期がされていない状態での周波数計測を確実に防止することが可能となる。

本発明に係るＧＰＳ受信装置は、以上のように、上記通信機能部から入力される上記第１クロック信号を、周波数を上げて第２クロック信号として出力する周波数変換部と、上記第２クロック信号を用いて、上記ＧＰＳ受信機能部において上記計測処理に用いられる第３クロック信号の周波数を計測する周波数計測部と、上記周波数計測手段による計測結果に基づいて、上記ＧＰＳ受信機能部による計測結果を補正して測位処理を行う位置測定部とを備える構成である。これにより、周波数精度の高い高価な第３クロック信号の発振器を用いる必要がなくなるので、ＧＰＳ受信装置のコストを低減することが可能となるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すると以下の通りである。

（携帯型電話機の構成）
図１は、本実施形態に係る携帯型電話機（ＧＰＳ受信装置）１００の概略構成を示すブロック図である。同図に示すように、携帯型電話機１００は、携帯電話機能部１、クロック補正処理部３９、およびＧＰＳ受信機能部４０を備えた構成となっている。

携帯電話機能部（通信機能部）１は、ＲＦ（Radio Frequency）処理部２およびＢＢ（ベースバンド）処理部９を備えている。なお、携帯電話機能部１は、その他通常の携帯型電話機が有する携帯電話機能を有しているが、ここではその記載を省略する。

ＲＦ処理部２は、携帯電話網における基地局との間でＲＦ信号の送受信を行う機能ブロックであり、ＶＣＸＯ（Voltage Controlled Crystal Oscillator）３を備えている。ＶＣＸＯ３は、システムクロック（第１クロック信号）１０を出力する発振器であり、該システムクロック１０は、クロックバッファ４を介してＢＢ処理部９およびクロック補正処理部３９に入力される。

ＢＢ処理部９は、ＡＦＣ（Auto Frequency Controller）（網同期判定部）５、タイマ（周期設定部）６、ＧＰＩＯ（General Purpose Input / Output）７、および位置測定部８を備えている。

ＡＦＣ５は、基地局より発信されたパイロット信号と同期するようにＶＣＸＯ３を制御するとともに、この網同期がされているか否かを判定する網同期判定信号２３をクロック補正処理部３９に出力する。以下に網同期についてより詳細に説明する。

例えばＷＣＤＭＡ方式の場合、無線インターフェースプロトコルアーキテクチャで定義される物理チャネルＣＰＩＣＨ（Common Pilot Channel）のパイロットシンボルを利用して、ＡＦＣ５は基地局との時間同期処理を行う。これにより、ＶＣＸＯ３から出力されるシステムクロック１０を、網同期した周波数安定度が０．１ｐｐｍのクロックとすることができる。

タイマ６は、後述するカウント動作を行う周期（カウント周期）を設定するものであり、カウント動作を行うべき周期に応じてカウント周期信号２４を出力する。タイマ６から出力されるカウント周期信号２４は、ＧＰＩＯ７を介してクロック補正処理部３９に入力される。なお、タイマ６は、携帯電話機能部１以外のブロック、例えばＧＰＳ受信機能部２９や、クロック補正処理部３９などに設けられていてもよい。

位置測定部８は、ＧＰＳ受信機能部４０から出力される測位結果情報、および、クロック補正処理部３９から出力されるカウント値に基づいて、位置測定処理を行う。より具体的には、位置測定部８は、ＧＰＳベースバンド処理部３８から入力された測位結果情報、すなわちＧＰＳ衛星からアンテナ２８にＧＰＳ信号が到達するまでの到達時間（ｔ）に基づいて、ＧＰＳ衛星とアンテナ２８との間の距離（疑似距離）を算出する。この疑似距離は、ＧＰＳ信号の到達時間（ｔ）に光速Ｃ＝２．９９８×１０^８ｍ／ｓを乗じることによって求められる。ここで、擬似距離の精度を上げるためには、上記到達時間（ｔ）の精度を高めればよいことになる。

なお、位置測定部８は、携帯電話機能部１以外のブロック、例えばＧＰＳ受信機能部２９や、クロック補正処理部３９などに設けられていてもよい。

ＧＰＳ受信機能部４０は、アンテナ２８、ＧＰＳＲＦ処理部３０、ＧＰＳベースバンド処理部３８、ＴＣＸＯ（Temperature Compensated Crystal Oscillator）２９、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）３６、およびＮＣＯ（Numerically Controlled Oscillator）３７を備えている。

ＴＣＸＯ２９は、ＧＰＳＲＦ処理部３０およびＧＰＳベースバンド処理部３８において用いられるＧＰＳリファレンスクロック２７を生成する発振器である。

ＧＰＳＲＦ処理部３０は、ＲＦ／ＩＦコンバータ３１、ＰＬＬ３２、ＮＣＯ３３、Ａ／Ｄ（Analog to Digital converter）３４、およびチューナ３５を備えている。ＲＦ／ＩＦコンバータ３１は、アンテナ２８によってＧＰＳ衛星から受信されたＲＦ信号としてのＧＰＳ信号に対して、フィルタ処理、増幅処理、および周波数低減化処理を行ってＩＦ（Intermediate Frequency）信号を出力する処理を行う。Ａ／Ｄ３４は、ＲＦ／ＩＦコンバータ３１からのＩＦ信号をデジタル信号に変換する処理を行う。チューナ３５は、Ａ／Ｄ３４からのデジタル信号に基づいて、Ｉ信号（in-phase component）およびＱ信号（quadrature component）を生成し、ＧＰＳベースバンド処理部３８に出力する処理を行う。ＰＬＬ３２およびＮＣＯ３３は、ＴＣＸＯ２９から出力されたＧＰＳリファレンスクロック２７をチューナ３５で用いられるクロック信号に変換し、チューナ３５に対して出力する処理を行う。

また、ＰＬＬ３６およびＮＣＯ３７は、ＴＣＸＯ２９から出力されたＧＰＳリファレンスクロック２７をＧＰＳベースバンド処理部３８で用いられるクロック信号に変換し、ＧＰＳベースバンド処理部３８に対して出力する処理を行う。

ＧＰＳベースバンド処理部３８は、チューナ３５から入力された信号に基づいて位置測定処理を行い、この測位結果を測位結果情報２６として位置測定部８に出力する処理を行う。本実施形態では、ＧＰＳベースバンド処理部３８は、ＧＰＳ衛星が送信する電波と、ＧＰＳ受信機能部４０内部で発生するレプリカ信号との時間差（拡散されているコード位相差情報）に基づいて疑似距離を算出し、これを測位結果情報２６として出力している。なお、携帯電話機能部１において基地局から受信したアシスト情報（衛星番号、ドップラー周波数など）がＧＰＳベースバンド処理部３８に入力されており、ＧＰＳベースバンド処理部３８は、このアシスト情報に基づいて位置測定処理を行っている。

クロック補正処理部３９は、ＰＬＬ（周波数変換部）１２、カウンタ（周波数計測部）１９、リセット回路２０、ＡＮＤゲート回路（論理積出力部）２２を備えている。

ＰＬＬ１２は、位相比較器１５、ＶＣＯ１６、分周器１４、およびフィルタ１３を備えている。位相比較器１５には、第１の入力信号として、ＶＣＸＯ３から出力されたシステムクロック１０が入力され、第２の入力信号として、ＰＬＬ１２のフィードバックループを構成する分周器１４およびフィルタ１３の出力信号が入力される。そして、位相比較器１５は、これら２つの入力信号の位相比較を行い、その出力信号はＶＣＯ１６へ入力される。ＶＣＯ１６は、位相比較器１５から入力された信号に応じて、ＶＣＯ特性に応じた周波数で発振する。ＶＣＯ１６の出力信号は、カウンタ１９に対してクロックイン信号（第２クロック信号）１７として入力されるとともに、ＰＬＬ１２のフィードバックループに構成される分周器１４へ入力される。

カウンタ１９は、ＴＣＸＯ２９の周波数オフセットを計測するためのカウント値を出力する処理を行う。カウンタ１９に対するクロックイン信号１７としては、ＰＬＬ１２の出力信号が入力される。

ＡＮＤゲート回路２２には、ＢＢ処理部９のＡＦＣ５からの網同期判定信号２３、タイマ６により生成されるカウンタ周期を表すカウント周期信号２４、および、ＴＣＸＯ２９の出力信号（第３クロック信号）の３つの信号が入力され、これらの信号のＡＮＤ演算結果を出力する。このＡＮＤ演算結果は、カウンタ１９に対してイネーブル信号２１として入力されるとともに、リセット回路２０に入力される。リセット回路２０は、ＡＮＤゲート回路２２の出力に応じてリセット信号１８をカウンタ１９に入力する。

（ＧＰＳ信号の概要）
ここで、ＧＰＳ信号の概要について説明する。ＧＰＳ衛星から発射される信号は、Ｌ１帯（周波数１５７５．４２ＭＨｚ）およびＬ２帯（周波数１２２７．６ＭＨｚ）の信号である。これらの信号は両波とも擬似雑音（ＰＲＮ：Pseudo Random Noise）信号によるＢＰＳＫ（Binary Phase-Shift Keying）変調されている。本実施形態で使用する周波数帯はＬ１帯であり、そのＰＲＮコードはＣ／Ａ（Coarse/Acquisition）コードである。

ベースバンド信号は、航法メッセージと呼ばれ、ＧＰＳ受信機で測位を行うために必要な衛星の軌道情報、衛星時計の補正値、電離層の補正係数などのメッセージが放送されている。このメッセージは、データ速度５０ｂｐｓ、全ビット数１５００ビットをメインフレームとするデータ群であり、すべてのデータを送信するためには３０秒かかる。メインフレームは、５つのサブフレームに分かれており、第１から第３フレームまでは、更新時期を除いて、毎フレーム同じ内容が繰り返される（エフェメリス他）。第４、第５フレーム（アルマナック）は、毎フレーム内容が交代し、マスターフレーム毎に更新される。なお、エフェメリスとは、送信しているＧＰＳ衛星自身の軌道情報であり、アルマナックは、すべてのＧＰＳ衛星の概略の軌道情報である。

（カウンタの動作）
次に、カウンタ１９の動作について説明する。まず、カウンタ１９に対して入力されるイネーブル信号２１を出力するＡＮＤゲート回路２２の動作について説明する。カウンタ１９のイネーブル信号２１がアサートするためには、携帯電話網に網同期状態であり、かつ、カウント周期が設定値以内であり、かつ、ＴＣＸＯ２９の半周期分に相当する期間でなければならない。言い換えれば、網同期判定信号２３、カウント周期信号２４、およびＴＣＸＯ２９の出力信号が全てアサートした状態のときに、ＡＮＤゲート回路２２からアサートした状態のイネーブル信号２１が出力されることになる。

カウンタ１９に入力されるリセット信号１８は、イネーブル信号２１と同じタイミングでアサートした状態の信号となる。リセット信号１８がネゲートした状態となった時点でカウンタ１９のカウント値が０にリセットされる。

次に、カウンタ１９の動作について説明する。図２は、カウンタ１９の動作に関する各種信号のタイムチャートを示している。同図において、システムクロックは、携帯電話機能部１からＰＬＬ１２に入力されるシステムクロック１０を示している。同図に示す例では、システムクロック１０の周波数を１３ＭＨｚとしており、１周期は７６．９ｎｓとなる。また、クロックインは、ＰＬＬ１２からカウンタ１９に入力されるクロックイン信号１７を示している。同図に示す例では、ＰＬＬ１２は、システムクロック１０を１６．８倍にクロックアップしており、クロックイン信号１７の周波数は２１８．４ＭＨｚ（１周期は４．５８ｎｓ）となっている。

上記のように、ＡＮＤゲート回路２２にはＴＣＸＯ２９の出力信号が入力するので、携帯電話網に網同期状態であり、かつ、カウント周期が設定値以内であるならば、イネーブル信号２１は、ＴＣＸＯ２９の出力信号の信号レベルがＨｉｇｈまたはＬｏｗの期間でアサートした状態となる。例えば、ＴＣＸＯ２９周波数が、１５．６ＭＨｚであるとすれば、１５．６ＭＨｚの信号の１／２の周期である約３２．１ｎｓの期間において、クロックイン信号１７のカウントが行われることになる。また、カウンタのリセット信号の動作は、ＴＣＸＯ２９の出力信号の１／２周期となる約３２．１ｎｓがリセット解除期間であり、それ以外の期間は、リセット状態となる。

図２のタイムチャートについて詳しく説明する。同図において、ＴＣＸＯ２９の出力信号における前半１周期のタイムチャートは、ＴＣＸＯ２９の出力信号が周波数誤差（周波数オフセット）を有さない場合を示しており、後半１周期のタイムチャートは、ＴＣＸＯ２９の出力信号が周波数誤差を有している場合を示している。

カウンタ１９によってカウントされるカウント値からＴＣＸＯ２９の出力信号の周波数を求める計算式は次の通りである。
（ＴＣＸＯ２９の出力信号の周波数）＝１／（１／（クロックイン信号１７の周波数））×（カウンタ値）×２
上式へタイムチャート前半１周期のパラメータを代入すると、ＴＣＸＯ２９の出力信号の周波数は、１／（１／２１８．４ＭＨｚ）×７×２）＝１５．６ＭＨｚとなり、ＴＣＸＯ２９の出力信号の周波数オフセットは０Ｈｚとなる。

一方、タイムチャート後半１周期において、ＴＣＸＯ２９の出力信号がジッタ等により周波数が低下し、周波数誤差が生じた場合について示している。この場合のカウント値を８とすると、上式より、ＴＣＸＯ２９の出力信号の周波数は、１／（１／２１８．４ＭＨｚ）×８×２）＝１３．７ＭＨｚとなる。よって、ＴＣＸＯ２９の出力信号の周波数オフセットは、１５．６ＭＨｚ−１３．７ＭＨｚ＝１．９ＭＨｚとなる。

（測位処理の流れ）
次に、本実施形態における測位処理の流れについて図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。まずステップ１（以降、Ｓ１のように称する）において、カウント周期の設定処理が行われる。カウント周期はユーザによって設定される。このカウント周期のユーザによる設定はどのような手段で行われても良いが、例えばＧＰＩＯ７を介してタイマ６に対してカウント周期のユーザ入力が行われるような形態が考えられる。

次に、Ｓ２において、カウンタ１９におけるカウント値の初期化が行われる。これにより、カウンタ１９におけるカウント値は０に設定される。その後、ＡＮＤゲート回路２２の作用により、次の３つの条件を満たしているかが判定される。
（１）カウント周期が、カウント動作すべき期間になっていること
（２）システムクロック１０が携帯電話網に網同期していること
（３）参照クロックとしてのＴＣＸＯ２９の出力信号がアサートした状態となっていること
ここで、図３のフローチャートにおいては、まずＳ３において、上記（２）の条件が判定されており、Ｓ４において上記（３）の条件が判定されている。この２つの条件が満たされている場合に、カウンタ１９によるカウント動作が開始される（Ｓ５）。

さらに、カウンタ１９がカウント動作行っているときに、参照クロックがアサートした状態ではなくなった場合（Ｓ６においてＹＥＳ）、カウント動作を終了する（Ｓ７）。参照クロックがアサートした状態である場合（Ｓ６においてＮＯ）、アサートした状態でなくなるまでカウント動作が継続される。

また、Ｓ８において、上記（１）の条件として、カウント周期が、カウント動作すべき期間の終了をしめしたか否かが判定され、カウント動作すべき期間である場合（Ｓ８においてＮＯ）には上記のカウント動作が繰り返し行われる。一方、カウント動作すべき期間が終了した場合（Ｓ８においてＹＥＳ）、カウンタ１９は、カウント動作すべき期間においてカウントしたカウント値を位置測定部８に送信する。

その後、Ｓ１０において、位置測定部８は、ＧＰＳ受信機能部４０から出力される測位結果情報、携帯電話機能部１において基地局から受信したアシスト情報、および、クロック補正処理部３９から送信されるカウント値に基づいて、位置測定処理を行う。ここで、位置測定部８は、カウント値から上記の計算によって算出した周波数オフセットに基づいて、ＧＰＳ受信機能部４０から出力される測位結果情報を補正する。これにより、ＧＰＳ衛星より送出されたＧＰＳ信号がデコードされて得られるＣ／Ａコードと、ＧＰＳベースバンド処理部３８において生成されたＣ／Ａコードのレプリカ信号との時間差（ｔ）によって算出される疑似距離が補正され、ＧＰＳ衛星とアンテナ２８との間の疑似距離の精度を高めることができる。

なお、カウント動作は、ＴＣＸＯ２９の出力信号の１周期分のみ動作させれば、その時点での周波数を求めることが可能である。よって、カウント周期におけるカウント動作すべき期間をＴＣＸＯ２９の出力信号の１周期分としてもよい。また、上記のようにカウント周期におけるカウント動作すべき期間で複数回のカウント動作が行われる場合、位置測定部８は、複数のカウント値の平均をとって測位結果情報の補正を行うことによって、カウント動作におけるカウント誤差の影響を少なくすることができる。

（第２の構成例）
次に、図１に示す構成とは異なる第２の構成例について説明する。図４は、この第２の構成例における携帯型電話機１００の概略構成を示すブロック図である。この第２の構成例は、図１に示す構成と比較して、ＳＷ回路（第１スイッチ回路）４１が設けられている点で異なっている。

ＳＷ回路４１には、携帯電話機能部１から出力されるシステムクロック１０が入力されているとともに、ＡＦＣ５から出力される網同期判定信号２３が入力されている。そして、ＳＷ回路４１は、網同期判定信号２３がアサートした状態、すなわち網同期がなされているときにのみ、システムクロック１０をＰＬＬ１２に対して出力するようにスイッチング動作を行うようになっている。

また、リセット回路２０にはＡＦＣ５の出力信号が入力されており、このリセット回路２０からカウンタ１９へリセット信号１８が入力されている。さらに、ＴＣＸＯ２９の出力信号と、タイマ６とＳ／Ｗにより任意のタイミングに生成されたＧＰＩＯ７の出力信号（カウント周期信号２４）とがＡＮＤゲート回路２２に入力されており、このＡＮＤゲート回路２２からカウンタ１９へイネーブル信号２１が入力されている。

この構成の場合、ＡＦＣ５の出力信号のみがリセット回路２０に入力されていることになるので、網同期している状態がリセット解除状態であり、カウンタはカウントを続けることになる。しかしながら、タイマ６から出力されるカウント周期信号２４を所定の期間のみアサートする信号とすることによって、カウンタ１９によるカウント動作はこの所定の期間のみで行われることになる。

以上の構成によれば、網同期がされていない状態では、カウンタ１９に対してクロックイン信号１７が入力されないことになるので、網同期がされていない状態でのカウント動作を確実に防止することが可能となる。これにより、ＴＣＸＯ２９の出力信号の周波数の誤計測、および、これに伴う位置測定部８における測位結果の誤補正をより確実になくすことができる。

また、網同期がされていない状態ではＰＬＬ１２にシステムクロック１０を入力させないので、この状態でのＰＬＬ１２によるクロックアップ動作を停止させることができる。よって、消費電力を低減させることができる。
（第３の構成例）
次に、図１に示す構成および第２の構成例とは異なる第３の構成例について説明する。図５は、この第３の構成例における携帯型電話機１００の概略構成を示すブロック図である。この第３の構成例は、第２の構成例と比較して、ＳＷ回路（第２スイッチ回路）４２がさらに設けられている点で異なっている。

ＳＷ回路４２には、ＴＣＸＯ２９の出力信号が入力されているとともに、ＡＦＣ５から出力される網同期判定信号２３が入力されている。そして、ＳＷ回路４１は、網同期判定信号２３がアサートした状態、すなわち網同期がなされているときにのみ、ＴＣＸＯ２９の出力信号をカウンタ１９に対してイネーブル信号２１として出力するようにスイッチング動作を行うようになっている。

また、ＡＦＣ５の出力信号とタイマ６から出力されるカウント周期信号２４とがＡＮＤゲート回路２２に入力されており、このＡＮＤゲート回路２２からの出力がリセット回路２０に入力されている。

この構成の場合、ＡＦＣ５の出力信号およびタイマ６から出力されるカウント周期信号２４の論理和がリセット信号となるので、網同期している状態がリセット解除状態であり、カウンタはカウントを続けることになる。しかしながら、タイマ６から出力されるカウント周期信号２４を所定の期間のみアサートする信号とすることによって、この所定の期間でカウント値がリセットされることになる。

以上の構成によれば、網同期がされていない状態では、カウンタ１９に対してイネーブル信号２１が入力されないことになるので、網同期がされていない状態でのカウント動作を確実に防止することが可能となる。これにより、ＴＣＸＯ２９の出力信号の周波数の誤計測、および、これに伴う位置測定部８における測位結果の誤補正をより確実になくすことができる。

なお、本実施形態では、携帯電話網からアシスト情報を受信するとともに、システムクロック１０を携帯電話網に網同期させる構成となっているが、これに限定されるものではなく、本発明の携帯電話網に限らず、以下の通信網からアシスト情報を受信し、網同期させる仕組みがあればよい。携帯電話網を含む通信網としては、ワイヤレスＬＡＮ、ワイヤレスＰＡＮ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＵＷＢ）、ワイヤレスＭＡＮ、ワイヤレスＷＡＮ（ＰＨＳ網、２．５Ｇ（ＧＳＭ網）、３Ｇ、３．５Ｇ（ＨＳＤＰＡ）、３．９Ｇ（Ｓｕｐｅｒ３Ｇ）、４Ｇ）、短距離無線（ＤＳＲＣ（ＥＴＣ）、ＲＦＩＤ）、地上波デジタル放送（国内、海外）、ワンセグ放送（ＩＳＤＢＴ、ＤＶＢ−Ｈ、Ｔ−ＤＭＢ）デジタル衛星放送（ＢＳ、ＣＳ）、および、デジタルラジオ放送（ＤＡＢ）などが挙げられる。

また、本実施形態では、システムクロック１０をクロックイン信号１７にクロックアップする構成として、ＰＬＬ１２を用いているが、これに限定されるものではなく、クロックアップ処理が可能な任意の構成、例えばＦＬＬ（Frequency Locked Loop）、およびＤＬＬ（Delay Locked Loop）などを用いても良い。

以上のように、本発明に係るＧＰＳ受信装置は、第１の発振手段の出力を第１の入力信号とし、また、負帰還形ループフィルタの出力を第２の入力信号とし、前記２つの入力信号の位相を比較し、その差分情報を出力する位相比較手段と、前記位相比較手段の出力を入力信号とし、前記差分情報により発振周波数を制御する第２の発振手段と、前記第２の発振手段の出力を入力信号とし、前記位相比較手段の第２の入力信号の周波数を分周する分周手段と、前記分周手段の出力を入力信号とする負帰還形ループフィルタと、携帯電話のベースバンド処理部に内蔵される自動周波数制御手段より出力された網同期状態か否かを識別する信号を入力信号とし、リセットタイミング信号を出力するリセット手段と、前記網同期状態を通知する自動周波数制御手段の出力を第１の入力信号とし、前記ベースバンド処理部に内蔵されるタイマより生成されるカウンタの周期を識別する信号を第２の入力信号とし、また、第３発振手段の信号出力を第３の入力信号とし、前記３つの入力信号の論理積を出力する手段と、前記論理積を出力する手段の出力信号は、カウンタのイネーブル信号として入力し、前記第１の発振手段の出力は、カウンタのクロック信号として入力し、さらに、前記リセット手段の出力信号は、カウンタのリセット信号として入力し、参照クロックの周波数誤差を出力するカウンタ手段と、前記カウンタ手段のカウンタ出力値をベースバンド処理部に内蔵される位置測位手段へ通知する構成としてもよい。

また、前記第１の発振手段が、携帯電話機の無線信号処理部に内蔵される電圧制御型水晶発振器である構成としてもよい。

また、前記第２の発振手段が、入力電圧に関連してある周波数へ発振する電圧制御型発振器である構成としてもよい。

また、前記第３の発振手段が、温度保証された水晶発振器（ＴＣＸＯ）である構成としてもよい。

また、前記カウンタのクロック入力信号が、ＦＬＬ（周波数ロックループ）手段により出力される構成としてもよい。

また、前記カウンタのクロック入力信号が、ＤＬＬ（遅延同期ループ）手段により出力される構成としてもよい。

また、前記携帯電話機の無線信号処理部に内蔵される第２の発振手段出力を入力信号とし、前記自動周波数制御手段より出力される網同期状態か否かを識別する信号を制御信号とし、網同期した期間のみ、カウンタを動作させるスイッチ回路を有する構成としてもよい。

また、前記無線信号処理部に搭載されるＶＣＸＯの出力を入力信号とし、前記自動周波数手段より出力される網同期か否かを識別する信号を制御信号とし、網同期した期間のみ、カウンタを動作させる第１のスイッチ回路と、前記ＴＣＸＯの出力を入力信号とし、前記網同期状態か否かを識別する信号を制御信号とし、網同期した期間のみ、前記ＴＣＸＯの出力信号を通過させる第２のスイッチ回路を有する構成としてもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、携帯電話網、または、他の通信手段によってアシスト情報を取得し、測位を行うＡＧＰＳ受信装置などに適用することができる。

本発明の一実施形態に係る携帯型電話機の概略構成を示すブロック図である。 カウンタの動作に関する各種信号のタイムチャートである。 本実施形態における測位処理の流れを示すフローチャートである。 第２の構成例における携帯型電話機の概略構成を示すブロック図である。 第３の構成例における携帯型電話機の概略構成を示すブロック図である。 従来のモバイル装置の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 携帯電話機能部（通信機能部）
２ ＲＦ処理部
３ ＶＣＸＯ
４ クロックバッファ
５ ＡＦＣ（網同期判定部）
６ タイマ（周期設定部）
７ ＧＰＩＯ
８ 位置測定部
９ ＢＢ処理部
１２ ＰＬＬ（周波数変換部）
１３ フィルタ
１４ 分周器
１５ 位相比較器
１６ ＶＣＯ
１９ カウンタ（周波数計測部）
２０ リセット回路
２２ ＡＮＤゲート回路（論理積出力部）
２８ アンテナ
２９ ＴＣＸＯ
３０ ＧＰＳＲＦ処理部
３１ ＲＦ／ＩＦコンバータ
３２ ＰＬＬ
３３ ＮＣＯ
３５ チューナ
３６ ＰＬＬ
３７ ＮＣＯ
３８ ＧＰＳベースバンド処理部
３９ クロック補正処理部
４０ ＧＰＳ受信機能部
４１ ＳＷ回路（第１スイッチ回路）
４２ ＳＷ回路（第２スイッチ回路）
１００ 携帯型電話機（ＧＰＳ受信装置）

Claims (9)

1. ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星が送信するＧＰＳ信号が、ＧＰＳ衛星から、該ＧＰＳ信号を受信するアンテナに到達するまでの伝搬時間に基づいて疑似距離を計測するＧＰＳ受信機能部と、外部の通信網を介して通信処理を行うとともに、該通信処理で用いる第１クロック信号を上記通信網で用いられるクロック信号に網同期させる機能を有する通信機能部とを備えたＧＰＳ受信装置において、
   上記通信機能部から入力される上記第１クロック信号を、周波数を上げて第２クロック信号として出力する周波数変換部と、
   上記第２クロック信号を用いて、上記ＧＰＳ受信機能部において上記計測処理に用いられる第３クロック信号の周波数を計測する周波数計測部と、
   上記周波数計測手段による計測結果に基づいて、上記ＧＰＳ受信機能部による計測結果を補正して測位処理を行う位置測定部とを備えることを特徴とするＧＰＳ受信装置。
2. 上記周波数計測部が、上記第３クロック信号の周期の所定分が、上記第２クロック信号の１周期の何個分であるかをカウントするカウンタであり、該カウント値を周波数計測結果として上記位置測定部に出力することを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信装置。
3. 上記周波数変換部が、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）、ＦＬＬ（Frequency Locked Loop）、およびＤＬＬ（Delay Locked Loop）のいずれかによって周波数変換を行うことを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信装置。
4. 上記通信機能部が、上記第１クロック信号が網同期しているか否かを判定する網同期判定部をさらに備え、
   上記周波数計測部が、上記網同期判定部において上記第１クロック信号が網同期していないと判定している期間は周波数計測を行わないことを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信装置。
5. 上記周波数計測部による周波数計測を行う周期を設定する周期設定部をさらに備え、
   上記周波数計測部が、上記周期設定部において周波数計測を行うべき期間ではないと判定している期間は周波数計測を行わないことを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信装置。
6. 上記通信機能部が、上記第１クロック信号が網同期しているか否かを判定する網同期判定部をさらに備え、
   上記周波数変換部が、上記網同期判定部において上記第１クロック信号が網同期していないと判定している期間は周波数変換処理を行わないことを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ受信装置。
7. 上記通信機能部が、上記第１クロック信号が網同期しているか否かを判定する網同期判定部をさらに備えるとともに、
   上記周波数計測部による周波数計測を行う周期を設定する周期設定部と、
   上記網同期判定部から出力される網同期判定信号、上記周期設定部から出力される周期信号、および、上記第３クロック信号の論理積を出力する論理積出力部とをさらに備え、
   上記周波数計測部のカウント動作が、上記論理積出力部の出力信号によって制御されることを特徴とする請求項３記載のＧＰＳ受信装置。
8. 上記網同期判定部から出力される網同期判定信号に基づいて、上記第１クロック信号を上記周波数変換部に入力するか否かを切り替える第１スイッチ回路を備えることを特徴とする請求項６記載のＧＰＳ受信装置。
9. 上記網同期判定部から出力される網同期判定信号に基づいて、上記第３クロック信号を上記周波数計測部に入力するか否かを切り替える第２スイッチ回路を備えることを特徴とする請求項４記載のＧＰＳ受信装置。

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