JP2000506348A - 通信リンクを利用した改良型ｇｐｓ受信器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ＧＰＳ信号の取得に使用されるＧＰＳ受信器の局部発振器（５６）を較正する精密搬送周波数信号。ＧＰＳ信号の取得に使用される局部発振器の出力が、この精密搬送周波数信号から生成された基準信号によって修正されるよう、この精密搬送周波数信号を使用して局部発振器を較正する。ＧＰＳ受信器は、この精密搬送周波数信号にロックし（５３）、基準信号を生成する。本発明の他の態様では、衛星暦データが、通信リンクを介して基地局（１２）から遠隔ＧＰＳ受信器ユニット（２０）に送信される。遠隔ＧＰＳ受信器ユニットは、この衛星暦データを使用して、遠隔ＧＰＳ受信器ユニットの視野の中にある衛星のおおよそのドップラー・データを決定する。

Description

【発明の詳細な説明】 通信リンクを利用した改良型ＧＰＳ受信器発明の背景 関連出願 本出願は、１９９６年３月８日提出のノーマン Ｆ．クラスナー（Ｎｏｒｍａ ｎ Ｆ．Ｋｒａｓｎｅｒ）による米国特許出願第０８／６１２５８２号の一部継 続出願である。 本出願はまた、同じ発明者ノーマン Ｆ．クラスナーによる１９９５年１０月 ９日提出の「Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ， Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｐｓｅｕｄｏｒａｎ ｇｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｌｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ Ｓｙ ｓｔｅｍｓ」という名称の仮特許出願第６０／００５３１８号にも関係し、ここ にこの仮出願の出願日の利益を主張するものである。 １．発明の分野 本発明は、衛星の位置情報の決定が可能な受信器に関し、具体的には、全世界 測位衛星（ＧＰＳ）システムにおいて適用される前記受信器に関する。 ２．背景技術 ＧＰＳ受信器は通常、複数のＧＰＳ（またはＮＡＶＳＴＡＲ）衛星から同時に 送信された信号の相対的な到着時間を計算することによって、ＧＰＳ受信器自体 の位置を決定する。これらの衛星は、そのメッセージの一部として、衛星位置デ ータおよびクロック・タイミングに関するデータを送信する。これらのデータは 「エフェメリス（ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ、位置推算暦）」データと呼ばれる。ＧＰ Ｓ信号を探索してこれを取得し、複数の衛星のエフェメリス・データを読み、こ のデータから受信器の位置を計算するプロセスには時間がかかり、これに数分を 要することもしばしばである。多くの場合、この処理時間の長さは許容できるも のではなく、小型化した携帯用途においてはさらにバッテリ寿命を大幅に制限す る。 現在のＧＰＳ受信器の他の限界は、これらの受信器が動作するのは、障害がな く、複数の衛星をはっきりと見通せ、このような信号を受け取るのに良好な品質 のアンテナが適正に配置される状況に限定されることである。そのためこれらは 、本体取り付け型の携帯用途、樹木の葉や建築物の妨害が大きい区域、および屋 内用途では通常使用できない。 ＧＰＳ受信システムの主な機能は２つある。（１）さまざまなＧＰＳ衛星まで の擬似距離の計算、（２）これらの擬似距離ならびに衛星のタイミング・データ およびエフェメリス・データを使用した受信プラットホームの位置の計算である 。擬似距離は単に、それぞれの衛星から受信した信号と局部クロックとの間で測 定した時間遅延てある。衛星エフェメリス（衛星位置推算暦）データおよびタイ ミング・データは、ＧＰＳ信号を取得しトラッキングした後にＧＰＳ信号から抽 出される。前述のとおり、この情報の収集には通常、比較的長い時間を要し（３ ０秒〜数分）、誤り率を低くするために良好な受信信号レベルで実施されなけれ ばならない。 知られている実質的に全てのＧＰＳ受信器は、擬似距離の計算に相関法を利用 している。これらの相関法はリアルタイムで実行される。ハードウェア相関器を 用いて実行されることも多い。ＧＰＳ信号は、擬似乱数（ＰＮ）列と呼ばれる高 率繰返し信号を含む。民生用途に使用可能なコードはＣ／Ａコードと呼ばれ、１ ．０２３ＭＨｚの２進位相反転レート、すなわち「チッピング」レート、および １ミリ秒のコード周期の間に１０２３チップの繰返し周期を有する。このコード 列は、Ｇｏｌｄコードとして知られるグループに属している。それぞれのＧＰＳ 衛星は、固有のＧｏｌｄコードを有する信号を一斉送信する。 特定のＧＰＳ衛星から受信した信号に対して、ベースバンドへのダウンコンバ ート処理を実施した後に、相関受信器が、受信した信号に、その局部メモリ内に 含まれている適切なＧｏｌｄコードの記憶された複製を乗じ、次いで、その信号 が存在することの指示を得るために、その積を積分する、すなわち低域フィルタ を通す。このプロセスを「相関」演算と呼ぶ。この受信信号に対する記憶してあ った複製の相対的なタイミングを順に調整し、相関出力を観察することによって 、受信器は、受信信号と局部クロックの間の時間遅延を決定することができる。 このような出力の存在を始めに決定することを「取得（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ）」と呼ぶ。取得がなされた後、プロセスは「トラッキング」段階に入る。トラ ッキング段階では、高相関出力を維持するために、局部基準のタイミングを多少 調整する。トラッキング段階中の相関出力は、擬似乱数コードを取り除いたＧＰ Ｓ信号、または一般的な用語では「デスプレッド（ｄｅｓｐｒｅａｄ）」信号と 見ることができる。この信号は、ＧＰＳ波形に重ね合わされた５０ビット／秒の ２進移相偏移キーイング信号に等しい帯域幅を有する狭帯域信号である。 相関取得プロセスには非常に時間がかかる。受信信号が弱い場合にはなおさら である。取得時間を改善するため、多くのＧＰＳ受信器では、相関ピークの並行 探索ができるよう複数の相関器（一般に最大で１２個）を利用する。 取得時間を改善する別の方法が、米国特許第４４４５１１８号に記載されてい る。この方法では、ＧＰＳ信号の取得を助けるために制御基地局から遠隔ＧＰＳ 受信器ユニットにドップラー情報を送信する。この方法は取得時間を改善するが 、ＧＰＳ衛星は比較的高速で全世界を周回しているので、ドップラー情報が正確 であるのは短い時間の間だけである。したがって、正確なドップラー情報を遠隔 ユニットが使用することができるためには、ドップラー情報を再送信する必要が ある。 米国特許第４４４５１１８号にはさらに、遠隔ＧＰＳ受信器ユニットによる位 置決定の精度を向上させる方法が記載されている。以下同特許をテイラー（Ｔａ ｙｌｏｒ）特許と呼ぶ。テイラー特許では、遠隔ＧＰＳ受信器ユニットの局部発 振器の品質が悪いために起こる誤りの元を排除するために、安定な周波数基準が 基地局から遠隔ＧＰＳ受信器ユニットに送信される。この方法は、周波数偏移変 調（ＦＳＫ）された特殊な信号を使用する。この信号は、ＧＰＳ信号周波数に非 常に近い周波数に位置していなければならない。テイラー特許の第４図に示され ているように、この特殊なＦＳＫ信号の周波数は、１５７５ＭＨｚであるＧＰＳ 信号の周波数よりも約２０ＭＨｚ低い。さらに、テイラー特許に記載の方法では 、受信器の局部発振器（Ｌ．Ｏ．５２として図示されている）における誤りが全 て、 ＧＰＳチャネルと基準チャネルの両方に現れ、したがってこれらの誤りが相殺さ れる同相信号除去機構が使用される。この誤りを検出または測定することは試み ていない。この方法は、ホモダイン操作と呼ばれることもある。この方法にはい くつかの利点もあるが、この２つのチャネルが周波数を含め、よく一致している 必要がある。その上この方法では、両方の周波数が固定されたままである必要で あり、そのため、周波数ホッピング手法はこの方法と両立しない。概要 本発明の一態様では、ＧＰＳ移動受信器が、精密搬送周波数信号を供給する発 信源から精密搬送周波数信号を受け取る。この受信器は、この周波信号にロック し、ＧＰＳ信号の収集に使用する局部発振器の較正（例えば安定化または補正） に使用される基準信号を供給する。この態様を実施する装置は、一実施態様にお いて、ＧＰＳ信号を受け取る第１のアンテナ、および第１のアンテナに結合され たダウンコンバータを含む。このダウンコンバータは、このダウンコンバータに 第１の基準信号を供給する局部発振器に結合される。この装置はさらに、精密搬 送周波数信号を供給する発信源から精密搬送周波数信号を受け取る第２のアンテ ナ、および第２のアンテナに結合された自動周波数制御（ＡＦＣ）回路を含む。 このＡＦＣ回路は、第１のアンテナを介して受け取ったＧＰＳ信号を取得するの に使用する第１の基準信号を較正するための第２の基準信号を局部発振器に供給 する。精密搬送周波数信号の周波数は送信のたびに変化してもよい。 本発明の一実施態様は衛星暦（ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ａｌｍａｎａｃ）データ を含むＧＰＳ衛星情報を、基地局から、遠隔ユニットまたはＧＰＳ移動ユニット にデータ通信リンクを介して送信することによって、遠隔ＧＰＳ受信器の位置を 決定する方法を提供する。次いでこの衛星暦データを使用して、遠隔ユニットの 視野の中にある衛星のドップラー・データを決定する。遠隔ユニットは続いて、 このドップラー・データ、および視野の中の衛星から受信したＧＰＳ信号を使用 して、この衛星までの擬似距離を計算する。計算された擬似距離は基地局に送信 され、そこで、遠隔ユニットの位置が計算される。さらに、この方法を実施する ことができる装置のさまざまな実施形態を記載した。図面の簡単な説明 本発明は、例をあげて示されるが、添付図面中の図に限定されない。図面中の 同一の参照符号は同様の要素を示す。 第１Ａ図は、本発明の方法を利用した遠隔または移動ＧＰＳ受信システムの主 な構成要素のブロック図であり、基地局と前記遠隔システムの間に存在し得るデ ータ・リンクが示されている。 第１Ｂ図は、代替のＧＰＳ移動ユニットのブロック図である。 第１Ｃ図は、他の代替ＧＰＳ移動ユニットのブロック図である。 第２Ａ図および第２Ｂ図は、本発明の一実施形態である受信器のＲＦおよびＩ Ｆ部分の２つの代替形態を示す図である。 第３図は、本発明の方法に基づくプログラム可能ＤＳＰプロセッサが実行する 主な操作（例えばソフトウェア操作）の流れ図である。 第４Ａ図ないし第４Ｅ図は、本発明の方法に基づくさまざまな処理段階におけ る信号処理波形を示す図である。 第５Ａ図は、本発明の一実施形態における基地局システムを示す図である。 第５Ｂ図は、本発明の代替実施形態における基地局システムを示す図である。 第６Ａ図は、本発明の一態様に基づく局部発振器の較正を有するＧＰＳ移動ユ ニットを示す図である。 第６Ｂ図および第６Ｃ図は、局部発振器の較正を有するＧＰＳ移動ユニットの 他の実施形態を示す図である。 第７図は、本発明の一実施形態に基づく移動ユニットの電力管理方法を示す流 れ図である。 第８図は、移動ユニットに提供された衛星暦データから、視野の中にある衛星 のドップラー情報を導き出す方法を示す図である。発明の詳細な説明 本発明は、移動性のまたは遠隔にある物体の位置を計算する装置および方法に 関する。これらは、遠隔ハードウェアが、非常に低い受信信号レベルで動作し、 かつ位置情報を正確に測定できる能力を有し、消費電力が非常に低くなるような 方法で実施される。すなわち、電力消費が減少する一方で、受信器の感度および 精度が向上する。これは、安定な周波数通信信号を遠隔ユニットが受信し、これ を使用することによって可能となる。これは、第１Ａ図に示すような遠隔受信機 能を実装し、別に設置された基地局１０から遠隔または移動ＧＰＳユニット２０ に衛星暦情報を送信することによって可能となる。 擬似距離を使用して、遠隔ユニットの地理的位置を計算するのには異なる多く の方法があることに留意されたい。以下に３つの例をあげる。 １．方法１：衛星データ・メッセージを基地局１０から遠隔２０に再送信するこ とによって、遠隔ユニット２０が、擬似距離の測定値にこの情報を結合してその 位置を計算する。例えば、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５３ ６５４５０号を参照されたい。遠隔ユニット２０は一般に、遠隔ユニット２０の 内部で位置計算を実行する。 ２．方法２：遠隔ユニット２０が、ＧＰＳ信号を受信することによって、当技術 分野で一般に実施されている通常の方法で衛星エフェメリス・データを集める。 一般に１〜２時間の間有効であるこのデータを擬似距離の測定値に結合し、一般 に遠隔ユニット内で位置計算を遂行する。 ３．方法３：遠隔ユニット２０が、通信リンク１６を介して擬似距離を基地局１ ０に送信し、基地局は、この情報を衛星エフェメリス・データと結合して位置計 算を遂行する。例えば、参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５２２ ５８４２号を参照されたい。 方法１および３では、基地局１０および遠隔ユニット２０が、問題の全ての衛 星をともに見ることができ、互いが、ＧＰＳ擬似乱数コードの繰返しレートに関 連した時間の曖昧性を解決するのに十分に近い距離に配置されることを仮定して いる。この条件は、基地局１０と遠隔ユニット２０の間の距離が、光速の１／２ にＰＮ繰返し周期（１ミリ秒）を乗じたものであるとき、すなわち約１５０ｋｍ であるときに満足される。 本発明を説明するため、方法３を利用して位置計算を遂行するものとする。し かし、この明細書を再検討すれば、本発明のさまざまな態様および実施形態を、 前記の３つの方法のいずれとでも、またはその他の方法とでも使用することがで きることを当業者は理解するであろう。例えば方法１の変形形態において、衛星 エフェメリスを表すデータなどの衛星データ情報を、基地局が遠隔ユニットに送 信してもよく、バッファリングされたＧＰＳ信号から本発明に基づいて計算され た擬似距離とこの衛星データ情報を結合して、遠隔ユニットの緯度および経度（ 多くの場合さらに高度）を得てもよい。遠隔ユニットから受信する位置情報を緯 度および経度に限定してもよいし、または、遠隔ユニットの緯度、経度、高度、 速度および方角を含む広範囲の情報としてもよいことも理解されよう。さらに、 本発明の局部発振器の補正および／または電力管理態様を、方法１のこの変形形 態に利用することもできる。さらに、衛星暦情報を、遠隔ユニット２０に送信し 、遠隔ユニット２０がこれを本発明の態様に基づいて利用するようにしてもよい 。 方法３において基地局１０は、第１Ａ図に示すデータ通信リンク１６を介して 送信されるメッセージを通じて遠隔ユニット２０に測定を実行するよう指示する 。一般に、遠隔ユニット２０に指示を与える基地局１０からのメッセージがさら に、視野の中にある特定の衛星の識別または、その他の初期設定データを指定し てもよい。基地局１０は、このメッセージに含めて（または事前に）、衛星デー タ情報の形態の衛星暦情報を送信してもよい。この衛星暦情報は一般に、ＧＰＳ 衛星群の全ての衛星の時刻ごとの大まかな位置の記述を含んでいる。米国特許第 ４４４５１１８号には、衛星暦データに含めることができるデータのいくつかが 記載されている。遠隔ユニット２０の部分である別個のモデム２２がこのメッセ ージを受け取り、低電力マイクロプロセッサ２６に結合されたメモリ３０がこれ を記憶する。次いで、この衛星暦情報を使用して、視野の中にある衛星のドップ ラー情報を導き出すことができる。このドップラー情報の導出については後にさ らに説明する。この暦データは最長１カ月間有効である。マイクロプロセッサ２ ６は、遠隔ユニットの処理部材３２〜４８とモデム２２の間のデータ情報転送を 処理し、以下の議論で明らかにする遠隔受信器２０内部の電力管理機能を制御す る。擬似距離の計算および／またはその他のＧＰＳ計算の実行時、または、代替 の電源が使用可能なときを除いて、マイクロプロセッサ２６は通常、遠隔ユニッ ト２０の全てまたはほとんどのハードウェアを低電力状態、すなわちパワー・ダ ウン状態にセットする。しかしモデムの受信器部分は、少くとも周期的にオン（ フル・パワー状態まで）にされ、遠隔ユニットの位置の決定を促すコマンドが基 地局１０から遠隔ユニットに送信されたか否かを判定する。 遠隔ユニットの視野の中にある衛星のドップラー情報を導き出すのにこの衛星 暦情報を使用すると、遠隔ユニット２０がこのドップラー情報を探索する必要が なくなり、これによって、その処理時間が１０分の１未満に減少する。ドップラ ー情報の使用によってさらに、ＧＰＳ移動ユニット２０が、ＧＰＳ信号のサンプ ルをより高速に処理することが可能となり、これによって、位置情報を計算する ためにプロセッサ３２がフル・パワーを受け取らなければならない時間が短縮さ れる傾向がみられる。これだけで、遠隔ユニット２０によって消費される電力が 減り、かつ感度が向上する。ＧＰＳメッセージ内のデータのエポックを含む追加 の情報を遠隔ユニット２０に送信してもよい。 受信データ・リンク信号は精密搬送周波数を利用することができる。遠隔ユニ ット受信器２０は、後に説明する第６図に示すように自動周波数制御（ＡＦＣ） ループを使用して、この搬送波にロックし、これによってさらに、（例えば、Ｇ ＰＳ信号の取得に使用するＧＰＳ局部発振器の出力周波数を補正することによっ て）遠隔ユニット受信器自体の基準発振器を較正することができる。メッセージ 伝送時間を１０ミリ秒、受信信号対雑音比を２０デシベルとすると、ＡＦＣを介 した周波数測定が、１０Ｈｚまたはこれより優れた精度で実施可能となる。これ は一般に、本発明の必要条件を満たしてあまりあるものであろう。この特徴は、 従来法または本発明の高速畳込み法を使用して実行される位置計算の精度をも強 化する。この特徴については後にさらに詳細に説明する。 本発明の一実施形態では、通信リンク１６は、双方向ページャ・システムなど の市販の狭帯域無線周波通信媒体である。このシステムは、遠隔ユニット２０と 基地局１０の間で伝送されるデータ量が比較的小さい実施形態に使用することが できる。ドップラー（衛星暦データの代替）およびその他のデータ（例えば視野 の中にある衛星の識別などの初期設定データ）の送信に必要なデータ量は比較的 小さく、同様に、位置情報（例えば擬似距離）に必要なデータ量も比較的小さい 。したがって、狭帯域システムがこの実施形態に適当である。ＧＰＳ衛星群の全 ての衛星のおおよその位置を記述するのに必要なデータ量を狭帯域通信システム で効率的に送信できるように、衛星暦データを圧縮してもよい。短時間に大量の データを送信する必要があるシステムでは、より高帯域の無線周波通信媒体が必 要 となることがある。これらのより高帯域のシステムが、圧縮していない衛星暦デ ータを送信する実施形態に必要となることがある。 衛星暦情報は、長期間（例えば一般に１カ月間）良好な精度を維持するので、 圧縮していない衛星暦情報を送信するときでも、狭帯域システムの使用が効率的 でありえることを理解されたい。したがって、この情報を月に１度送信し、ＧＰ Ｓ移動ユニット（例えば、フラッシュＥＥＰＲＯＭメモリ）に記憶し、１カ月間 それを使用してもよい。この場合には一般に、この情報は、衛星暦データを受け 取った日付を指示するタイム・スタンプとともに記憶される。遠隔ユニットは次 いで、位置情報の提供を指示するコマンドを受け取ったときに、衛星暦データが 古くなっていないかどうかを判定し、これに応じて基地局から送信された暦デー タを受け取ったり、または受け取らなかったりする。データが古くなっていない （例えば、その暦データが、そのタイム・スタンプの指示から判断して１カ月ま たは他の所定の期間に達していない）場合には、記憶してあったデータを使用す ることができ、「新しい」衛星暦データを受け取る必要はなく、このようなデー タの自動送信は無視される。代替として、衛星暦データを送信した遠隔ユニット 、およびそれぞれの遠隔ユニットに対して衛星暦データを最後に送信した日付を 指示するタイムスタンプのリストを基地局が保持することによって、衛星暦デー タを送信するべきか否かを基地局が判定してもよい。この場合基地局は、特定の 遠隔ユニットに記憶された最後の衛星暦データの古さに基づいて、位置決定コマ ンドを送信する際に衛星暦データも送信するか否かを判定する。特定の遠隔ユニ ットの暦データが古くなっていない（例えば１カ月がたっていない）場合には、 暦データを付けずに位置決定コマンドのみを基地局から遠隔ユニットに送信する 。暦データが古くなっている場合には、現在の衛星暦データを遠隔ユニットに送 信する。 遠隔ユニット２０が衛星暦情報とともにＧＰＳ処理コマンドを（例えば基地局 １０から）受信した後（または、局所的に記憶された衛星暦データが使用可能で あると遠隔ユニット２０が判定した後）、マイクロプロセッサ２６は、バッテリ ／電力レギュレータおよび電源スイッチ回路３６（および制御電力線２１ａ、２ １ｂ、２１ｃ、２１ｄ）を介して、ＲＦ−ＩＦ変換器４２、アナログ−ディジタ ル変換器４４およびディジタル・スナップショット・メモリ４６を活動化し、こ れらの構成要素にフル・パワーを提供する。これによって、アンテナ４０を介し て受信されたＧＰＳ衛星からの信号がＩＦ周波にダウンコンバートされ、続いて ディジタル化される。次いで、一般に１００ミリ秒から１秒の持続時間に対応す るこのようなデータ・セットがスナップショット・メモリ４６に記憶される。感 度を向上させるほうが電力の節約よりも重要である状況では、（感度をよくする ために）メモリ４６により多くのデータを記憶し、電力の節約が感度よりも重要 である状況では、記憶するデータを減らすといったように、マイクロプロセッサ ２６は記憶するデータの量を制御することができる。一般に、ＧＰＳ信号が部分 的に妨害されるときには感度がより重要となり、電源を豊富に使用可能なとき（ 例えばカー・バッテリの使用）には、電力を節約する重要性は低くなる。このデ ータを記憶するメモリ４６のアドレス指定は、フィールド・プログラム可能ゲー ト・アレイ集積回路４８によって制御される。後にさらに論じるように、ＧＰＳ 信号のダウンコンバートは、局部発振器信号３９を変換器４２に供給する周波数 シンセサイザ３８を使用して実施される。 この期間中（視野の中にある衛星からのディジタル化されたＧＰＳ信号をスナ ップショット・メモリ４６に記入している間）は、ＤＳＰマイクロプロセッサ３ ２を低消費電力状態に維持することができることに留意されたい。ＲＦ−ＩＦ変 換器４２およびアナログ−ディジタル変換器４４は一般に、擬似距離計算に必要 なデータを収集し記憶するのに十分な短時間の間のみオンにされる。データ収集 が完了した後、制御電力線２１ｂおよび２１ｃを介して、これらの変換器がオフ にされるか、または、供給電力が低減される（ただしメモリ４６はフル・パワー を受け取り続ける）。したがって実際の擬似距離計算中の消費電力の増大には寄 与しない。次いで、擬似距離計算が実行される。一実施形態ではこれに、テキサ ス・インスツルメンツ（Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）社のＴＭＳ３２ ＯＣ３Ｏ集積回路などの汎用プログラム可能ディジタル信号処理ＩＣ３２（ＤＳ Ｐ）を使用する。このＤＳＰ３２はこの計算の実行前に、制御電力線２１ｅを介 して、マイクロプロセッサ２６および回路３６によって活動化電力状態に置かれ る。 このＤＳＰ３２は、カスタムメイドの専門ディジタル信号処理ＩＣと比べると 、汎用プログラム可能ＤＳＰである点が、いくつかの遠隔ユニットＧＰＳユニッ トで使用されるその他のＤＳＰとは異なる。さらにＤＳＰ３２ては、局所的に生 成された基準信号と受信信号との間の多数の相関演算を高速に実行することによ って擬似距離の非常に高速な計算を可能とする高速フーリエ変換（ＦＦＴ）アル ゴリズムを使用することができる。受信した各ＧＰＳ信号のエポックの探索を完 了するのには一般に、２０４６回の相関演算が必要である。高速フーリエ変換ア ルゴリズムによって、このような位置の全てを同時かつ並列に探索することが可 能となり、これによって、必要な計算プロセスが、従来の方法に比べて１０〜１ ００倍も高速になる。 視野の中にある各衛星の擬似距離の計算が完了した後、ＤＳＰ３２は、本発明 の一実施形態において、相互接続バス３３を介してマイクロプロセッサ２６にこ の情報を送信する。このとき、マイクロプロセッサ２６は、バッテリ／電力レギ ュレータ回路３６に適当な制御信号を送ることによってＤＳＰ３２およびメモリ ４６を再び低消費電力状態に置くことができる。最終的な位置計算のため、マイ クロプロセッサ２６は次いで、モデム２２を利用し、データ・リンク１６を介し て擬似距離データを基地局１０に送信する。擬似距離データに加えて、バッファ ４６への最初のデータ収集からデータ・リンク１６を介したデータの送信までの 経過時間を指示する時間タグを同時に基地局１０に送信してもよい。この時間タ グによって、データ収集の時点におけるＧＰＳ衛星位置の計算が可能となるので 、時間タグは、基地局の位置計算性能を向上させる。代替の方法として、前記方 法１に従ってＤＳＰ３２が、遠隔ユニットの位置（例えば緯度および経度、また は緯度、経度および高度）を計算し、このデータを、マイクロプロセッサ２６に 送信し、同様にこのデータを、モデム２２を介して基地局１０に中継するように してもよい。この場合、ＤＳＰが、衛星データ・メッセージを受信してからバッ ファのデータ収集が開始されるまでの経過時間を維持することによって位置計算 が容易になる。これによって、データ収集の時点におけるＧＰＳ衛星の位置計算 が可能となるので、遠隔ユニットの位置計算性能が改善される。 第１Ａ図に示すように一実施形態では、モデム２２が別個のアンテナ２４を利 用し、データ・リンク１６を介してメッセージを送受信する。モデム２２は、ア ンテナ２４に交互に結合される通信受信器および通信発信器を含むことを理解さ れたい。同様に基地局１０も、別個のアンテナ１４を使用してデータ・リンク・ メッセージを送受信することができ、これによって、基地局１０のＧＰＳアンテ ナ１２を介してＧＰＳ信号を連続的に受信することが可能となる。 一般的な例では、ディジタル・スナップショット・メモリ４６に記憶されたデ ータの量、およびＤＳＰまたは複数のＤＳＰの速度に応じて、ＤＳＰ３２ての位 置計算が数秒以下で済むことが期待される。 基地局１０からの位置計算コマンドが頻繁でなければ、遠隔ユニット２０の高 電力消費回路の活動化は短時間でよいことは以上の議論から明らかである。少く とも多くの状況において、このようなコマンドによって遠隔機器が高電力消費状 態に活動化されるのは、その時間のたかだか約１％に過ぎないことが予想される 。 そしてこれによって、バッテリの動作時間はそうしない場合の１００倍も長く なる。電力管理操作の実施に必要なプログラム・コマンドは、ＥＥＰＲＯＭ２８ またはその他の適当な記憶媒体に記憶される。この電力管理戦略を、異なる電力 利用度状況に適合可能なものにすることができる。例えば、主電源が使用可能な ときには、位置の決定を継続して実施することができる。 先に指摘したように、ディジタル・スナップショット・メモリ４６は比較的長 い時間に対応するレコードを取り込む。高速畳込み法を使用したこの大きなデー タ・ブロックの効率的な処理は、（例えば、建物、樹木などによる部分的な妨害 のために受信状態が悪いときなどに）低い受信レベルの信号を処理できる本発明 の能力に寄与する。視野の中の全てのＧＰＳ衛星の擬似距離は、バッファリング されたこの同じデータを使用して計算される。これによって、（都市の妨害条件 などの）信号振幅が急速に変化する状況において、連続トラッキングＧＰＳ受信 器に関して性能が向上する。 第１Ｂ図に示したわずかに異なる実施態様は、マイクロプロセッサ２６および その周辺装置（ＲＡＭ３０およびＥＥＰＲＯＭ２８）を使用せず、その機能を、 より複雑なＦＰＧＡ（フィールド・プログラム可能ゲート・アレイ）４９に含ま れた追加の回路で置き換える。第１Ｂ図に示した遠隔ユニットの構造および動作 は、１９９６年３月８日に提出されたノーマン Ｆ．クラスナーによる米国特許 出願第０８／６１２６６９号、特許第 号に、より詳細に記載されてい る。この出願は、参照によって本明細書に組み込まれる。第１Ｂ図の遠隔ユニッ トはＤＳＰ３２ａを使用し、第７図に示すような電力管理方法に従って、異なる 構成要素を選択的にオンにしたり、またはこれらへの供給電力を減らしたりする 。 第１Ｃ図に、本発明に基づくＧＰＳ移動ユニットの他の実施形態を示す。この ユニットは、第１Ａ図および第１Ｂ図に示したＧＰＳ移動ユニットの構成要素の 多くを含む。 第１Ｃ図は、ＧＰＳ移動ユニットが、感度を電力節約とトレードオフする本発 明の機能を示す図である。本明細書で説明したように、メモリ４６に記憶するＧ ＰＳ信号の量を増やすことによってＧＰＳ移動ユニットの感度を向上させること ができる。これは、より多くのＧＰＳ信号を収集し、ディジタル化して、メモリ ４６に記憶することによって実施される。このバッファリングの増大によって電 力消費も増大するが、ＧＰＳ移動ユニットの感度は向上する。第１Ｃ図に示した 遠隔ユニットの構造および動作は、１９９６年３月８日提出の前掲米国特許出願 第０８／６１２６６９号に、より詳細に記載されている。 ＧＰＳ移動ユニットのＲＦ−ＩＦ周波数変換器およびディジタル化システムの 代表的な例を第２Ａ図および第２Ｂ図に示す。第２Ａ図および第２Ｂ図に示した これらの例の構造および動作は、１９９６年３月８日提出の前掲米国特許出願第 ０８／６１２６６９号に、より詳細に記載されている。 ＤＳＰ３２で実施されるＧＰＳ信号処理の詳細は、第３図の流れ図、ならびに 第４Ａ図、第４Ｂ図、第４Ｃ図、第４Ｄ図、および第４Ｅ図に参照することで理 解することができる。以下に説明する信号処理を実行する機械コードまたはその 他の適当なコードがＥＰＲＯＭ３４に記憶されることは当業者には明白である。 その他の不揮発性記憶装置を使用してもよい。以下では、第２Ａ図のＩ／Ｑサン プリングを使用するものとし、スナップショット・メモリ４６は、２．０４８Ｍ Ｈｚの２つのディジタル・データ・チャネルを含むものとする。この処理の目的 は、局所的に生成された波形に関して受信波形のタイミングを決定することにあ る。さらに、高い感度を達成するため、このような波形の非常に長い部分を処理 する。これは一般に、１００ミリ秒から１秒である。この信号処理で使用するド ップラー情報は、記憶されていた衛星暦データから導き出されたドップラー情報 でも、または最近送信された衛星暦データから導き出されたドップラー情報でも よいことを理解されたい（位置コマンドとともに遠隔ユニットに直接に送信され たドップラー情報を使用することもできる。この場合は、遠隔ユニット内でドッ プラー情報を導き出す必要がなくなる）。衛星暦データからのドップラー情報の 導出については、第８図との関連で本明細書でさらに説明する。第３図、および 第４Ａ図ないし第４Ｅ図に示した信号処理に関しては、１９９６年３月８日提出 の前掲米国特許出願第０８／６１２６６９号に、より詳細に記載されている。 第３図、および第４Ａ図ないし第４Ｅ図に示した前述の信号処理の概要を次に 説明する。視野の中の１つまたは複数のＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を、遠隔Ｇ ＰＳユニット上のアンテナを使用して遠隔ＧＰＳユニットが受信する。これらの 信号はディジタル化されて、遠隔ＧＰＳユニット内のバッファに記憶される。こ れらの信号を記憶した後、一実施形態では、プロセッサが前処理、高速畳込み処 理および後処理操作を実施する。これらの処理操作には以下のものが含まれる。 ａ）ＧＰＳ信号に含まれる擬似乱数（ＰＮ）コードの複数のフレーム周期に持 続時間が等しい一連のブロックに記憶したデータを分解する。 ｂ）各ブロックに対して前処理段階を実行する。前処理段階では、１つのＰＮ フレームと等しい持続時間を有する連続するデータ・サブブロックをコヒーレン トに加算することによって、擬似乱数コード周期の持続時間に長さが等しい圧縮 されたデータ・ブロックを生成させる。この加算段階は、対応するサンプル番号 のサブブロックどうしを加算することを意味する。 ｃ）圧縮された各ブロックに対して、整合フィルタリング操作を実行する。こ の操作では、高速畳込み手法を利用して、データ・ブロックに含まれる受信した ＰＮコードと局所的に生成されたＰＮ基準信号（例えば処理中のＧＰＳ衛星の擬 似乱数列）との間の相対的なタイミングを決定する。 ｄ）前記整合フィルタリング操作から生成された積に絶対値２乗演算を実行す ることによって擬似距離を決定し、これを後処理する。後処理では、絶対値２乗 データ・ブロックを加算して全てのブロックの絶対値２乗データを単一のデータ ・ブロックに結合することによって、１つのピークを生成させる。 ｅ）前記単一のデータブロックのピークの位置をディジタル補間法を使用して 高い精度で見つけ出す。この位置は、データ・ブロックの始まりから前記ピーク までの距離てあり、これが、処理中の擬似乱数列に対応するＧＰＳ衛星の擬似距 離を表す。 バッファリングされたＧＰＳ信号の処理に使用される高速畳込み手法は一般に 、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）であり、畳込みの結果は、圧縮ブロックの順変換 と事前に記憶した擬似乱数列の順変換表現の積を計算して第１の結果を生成し、 次いで、第１の結果の逆変換を実行して結果を回復することによって生成される 。また、ドップラーで誘導された時間遅延および局部発振器で誘導された時間誤 差の効果は、高速フーリエ変換の順変換操作と逆変換操作の間に、サンプル番号 ごとの位相がそのブロックに必要な遅延補償と一致するように調整された、複素 指数関数を圧縮ブロックの順ＦＦＴに乗算する操作を挿入することによって、各 圧縮データ・ブロックごとに補償される。 前述の実施形態では、各衛星からのＧＰＳ信号の処理は、並列にではなく、時 間軸にそって逐次的に実施される。代替実施形態ては、視野の中にある全ての衛 星からのＧＰＳ信号を時間並列的な方法で一度に処理する。 本明細書では、基地局１０は、問題の全ての衛星の共通視野を有し、Ｃ／ＡＰ Ｎコードの繰返し周期に関連した曖昧性を回避するために、遠隔ユニット２０に 十分に近いと仮定する。９０マイルの距離はこの基準を満たす。さらに、基地局 １０はＧＰＳ受信器を有し、視野の中の全ての衛星を連続的に高い精度で追跡で きるような良好な地理的位置にあると仮定する。 記載した基地局１０のいくつかの実施形態では、ＧＰＳ移動ユニットの緯度お よび経度などの位置情報を計算するために、基地局のコンピュータなどのデータ 処理構成要素が使用されるが、それぞれの基地局１０が単に、ＧＰＳ移動ユニッ トからの擬似距離など受信した情報を、緯度および経度の計算を実際に実行する １つまたはいくつかの中央局（ｃｅｎｔｒａｌ ｌｏｃａｔｉｏｎ）に中継する だけでもよいことを理解されたい。この方法では、データ処理ユニットおよび関 連構成要素をそれぞれの中継基地局から排除することによって、これらの中継基 地局のコストおよび複雑さを低減させることができる。この場合中央局は、受信 器（例えば電気通信受信器）、ならびにデータ処理ユニットおよび関連構成要素 を含むことになろう。さらにある実施形態では、ドップラー情報または衛星暦デ ータを衛星から遠隔ユニットに送信し、これによって送信セル内に基地局をエミ ュレートして、基地局を仮想基地局とすることもできる。 第５Ａ図および第５Ｂ図に、本発明に基づく基地局の２つの実施形態を示す。 第５Ａ図に示した基地局では、ＧＰＳ受信器５０１がＧＰＳアンテナ５０１ａを 介してＧＰＳ信号を受信する。ＧＰＳ受信器５０１は従来のＧＰＳ受信器でよく 、一般にＧＰＳ信号を基準として調時された時間基準信号、およびＧＰＳ衛星群 の全ての衛星の衛星暦データを供給する。ＧＰＳ受信器５０１が、視野の中の衛 星に関するドップラー情報を供給してもよい。このＧＰＳ受信器５０１は、調整 された局部発振器５０５に結合される。この局部発振器は時間基準信号５１０を 受け取り、この基準信号に位相ロックする。この調整された局部発振器５０５は 、変調器５０６に提供される出力を有する。変調器５０６はさらに、衛星暦デー タ（または、ＧＰＳ移動ユニットの視野の中にある各衛星のドップラー・データ 情報信号）および／またはその他の衛星データ情報信号５１１を受け取る。変調 器５０６は、衛星暦データ（またはドップラー・データ）および／またはその他 の衛星データ情報で、局部発振器５０５から受け取った局部発振器信号を変調し 、変調された信号５１３を発信器５０３に供給する。衛星暦情報などの衛星デー タ情報を発信器のアンテナ５０３ａを介してＧＰＳ移動ユニットに送信するのに 、データ処理ユニット５０２が発信器５０３の動作を制御できるよう、発信器５ ０３は、相互接続５１４を介してデータ処理ユニット５０２に結合される。この ようにしてＧＰＳ移動ユニットは、ＧＰＳ受信器５０１が受信した衛星暦情報、 および第６図に示すようなＧＰＳ移動ユニット内の局部発振器の較正に使用でき る高精度の局部発振器搬送波信号を受け取ることができる。位置決定コマンドの 送信のたびに、基地局が、現在の衛星暦データを自動的に遠隔ユニットに送信す るようにしてもよいことを理解されたい。これの代わりに、基地局が、前述のと おりに、遠隔ユニットに記憶された衛星暦データが古くなっているか否かを判定 し、遠隔ユニットに記憶されているデータが古くなっている場合にのみ現在の暦 デー タを送信するようにしてもよい。高帯域通信システム（例えばセルラ電話システ ム）を通信リンクに使用している場合には、前者の方法のほうが好ましい。狭帯 域通信システムを使用している場合には後者の方法のほうが好ましい。 第５Ａ図に示した基地局はさらに、遠隔ユニットまたはＧＰＳ移動ユニットか ら通信アンテナ５０４ａを介して通信信号を受信するように結合された受信器５ ０４を含む。アンテナ５０４ａを、送信器のアンテナ５０３ａと同一のアンテナ とし、単一のアンテナが、従来の方法で発信器および受信器の両方のアンテナの 働きをするようにするようにしてもよいことを理解されたい。受信器５０４は、 データ処理ユニット５０２に結合される。データ処理ユニット５０２は、従来型 のコンピュータ・システムでよい。処理ユニット５０２はさらに、ドップラー・ データ情報および／またはその他の衛星データ情報をＧＰＳ受信器５０１から受 け取る相互接続５１２を含むことができる。この情報を、移動ユニットから受信 器５０４を介して受信した擬似距離情報またはその他の情報の処理に利用するこ とができる。このデータ処理ユニット５０２はディスプレイ装置５０８に結合さ れる。ディスプレイ装置５０８は従来型のＣＲＴでよい。データ処理ユニット５ ０２はさらに、ディスプレイ５０８に地図を表示するのに使用するＧＩＳ（地理 情報システム）ソフトウェア（例えば米カリフォルニア州サンタクララのストラ テジック・マッピング社（Ｓｔｒａｔｅｇｉｃ Ｍａｐｐｉｎｇ，Ｉｎｃ．）の Ａｔｌａｓ ＧＩＳ）を含む大容量記憶装置５０７に結合される。ディスプレイ 地図を使用すると、表示された地図に対応させてＧＰＳ移動ユニットの位置をデ ィスプレイ上に示すことができる。 第５Ｂ図に示す代替の基地局は、第５Ａ図に示した構成要素の多くを含む。し かし第５Ｂ図の基地局は、衛星暦データ、あるいはドップラー・データ情報およ び／またはその他の衛星データ情報をＧＰＳ受信器から得ることはせず、代わり に、電気通信リンクまたは無線リンクから従来の方法で得た衛星暦データ、ある いはドップラー・データ情報および／またはその他の衛星データ情報の発信源５ ５２を含んでいる。例えば、インターネット上のサーバ・サイトからこの情報を 得ることができる。このドップラー情報および／または衛星情報は、相互接続５ ５３を介して変調器５０６に送られる。第５Ｂ図に示した変調器５０６のもう一 方の入力は、セシウム標準局部発振器などの基準品質の局部発振器からの発振器 出力信号である。この基準局部発振器５５１は精密搬送周波数を供給する。この 精密搬送周波数は、ドップラー・データ情報および／またはその他の衛星データ 情報で変調され、次いで、発信器５０３を介してＧＰＳ移動ユニットに送信され る。 前の議論では、衛星データ伝送および周波数基準情報の全ての機能を統合する 基地局を示したが、実際の状況のほとんどでは、これは、セルラ・システムまた はページング・システムなどの商用通信システムを使用して部分的に実行するこ とができる。例えば、ほとんどのディジタル・セルラ・システムは、信号の送信 に非常に安定な局部発振器を利用する。この場合、基地局は、ブロック５０１ま たは５５２に衛星データを収集し、従来の有線モデムを使用して、このようなセ ルラ・システムを介してこのデータを送るだけでよい。精密周波数基準の送信を 含む実際の変調機能は、セル・サイトの発信器によって実行される。この方法に よれば、特別なＲＦ回路の必要ない非常に低コストの基地局が可能となる。同様 に、遠隔ユニットと基地局の間のリンク上で、セルラ・システムが、ブロック５ ０４の受信および復調機能を提供し、基地局は、通常の回線を介してこのような データを受信するモデムを利用するだけでよくなる。 搬送周波数が非常に安定である限り、データ信号の伝送周波数およびフォーマ ットは重要ではないということは本発明の重要な特徴である。多数の周波数チャ ネルを利用して多数のユーザにサービスを提供するセルラ・システムでは一般に そうであるように、この搬送周波数は、送信のたびに異なってもよいことに留意 されたい。いくつかの場合には、搬送周波数は１回の呼の間に変化してもよい。 例えば、いくつかのディジタル・セルラ・システムでは周波数ホッピングが利用 される。遠隔受信器が、安定した伝送周波数に周波数ロックする限り、本発明は 、このような信号を利用することができる。 第６Ａ図に、本発明のＧＰＳ移動ユニットの一実施形態を示す。この実施形態 は、第１Ａ図に示したアンテナ２４と同様の通信チャネル・アンテナ６０１を介 して受信した精密搬送周波数信号を利用する。アンテナ６０１は、第１Ａ図のモ デム２２と同様のモデム６０２に結合され、モデム６０２は、自動周波数制御回 路６０３に結合される。この自動周波数制御回路は、（セルラ電話のセル・サイ ト発信器であるか、またはこれを含むとみなされる）本発明の一実施形態に基づ いて本明細書に記載された基地局から送信された精密搬送周波数信号にロックす る。自動周波数制御回路６０３は、一般に、精密搬送周波数に周波数ロックされ る出力６０４を提供する。この信号６０４は、比較器６０５によって、相互接続 ６０８を介したＧＰＳ局部発振器６０６の出力と比較される。比較器６０５によ って実施された比較の結果は、訂正信号としてＧＰＳ局部発振器６０６に供給さ れる誤り訂正信号６１０となる。このようにして、周波数シンセサイザ６０９は 、較正されたより高品質の局部発信信号を相互接続６１２を介してＧＰＳダウン コンバータ６１４に供給する。ＧＰＳ局部発振器６０６および周波数シンセサイ ザ６０９は、ＧＰＳアンテナ６１３を介して受信したＧＰＳ信号を取得するダウ ンコンバータに入力されるＧＰＳクロック信号を供給する１つの局部発振器とみ なすことができることを理解されたい。本明細書で使用する「較正された」、「 較正する」、または「較正」という言葉は、（局部発振器内での誤りの測定から 導き出された基準信号を使用して）局部発振器を測定し、これを補正するシステ ム、または（例えば、通信受信器からの局部発振器信号を、ＧＰＳ信号のダウン コンバート／取得に使用するＧＰＳクロック信号を生成する周波数シンセサイザ 回路に供給することによって）局部発振器信号を安定化するシステムについて言 う。相互接続６１２を介して供給される信号は、第１Ａ図の相互接続３９によっ て変換器４２に供給される局部発振器信号と同様であり、変換器４２は、ＧＰＳ 信号を受信するＧＰＳアンテナ６１３に結合されたＧＰＳダウンコンバータ６１ ４と同様であることを理解されたい。 代替実施形態では、通信受信器のＡＦＣユニットによって供給される信号６０ ４が、適当な周波数で周波数シンセサイザ６０９の基準として働くＬＯとなる。 この場合、ＧＰＳ局部発振器は必要なくなり（このため第６Ａ図ではオプション として示されている）、ＧＰＳ局部発振器からの信号６０７の代わりにこの信号 ６０４が、シンセサイザ６０９に直接に供給される。このようにして、正確で安 定な局部発振器クロック信号が、ＧＰＳアンテナを介して受信したＧＰＳ信号を 取得するＧＰＳダウンコンバータに供給される。 他の代替実施形態では、比較器６０５によって実施された比較の結果を、誤り 訂正信号として相互接続６１０ａを介して第１Ａ図に示したＤＳＰチップ３２と 同様のＤＳＰ部品６２０に出力する。この場合、誤り訂正信号６１０は、周波数 シンセサイザ６０９に間接的にも供給されない。位相ロック・ループ、または周 波数ロック・ループ、またはブロック位相推定器を含む従来のいくつかの手法を 使用して自動周波数制御回路を実施してもよい。 第６Ｂ図に、本発明の移動ユニット内にＧＰＳ信号を取得する（例えば、ダウ ンコンバートする）のに使用するＧＰＳ局部発振器を較正するＧＰＳ移動ユニッ トの他の実施形態を示す。この方法は、通信受信器の受信回路から安定な周波を 導き出すものである。ディジタル・セルラ信号、ＰＣＳ信号などの多くの通信信 号は、０．１ｐｐｍまで安定な搬送周波数を有する。このような信号の受信器は 、その動作の一部として、受信器の搬送波に適用される位相ロック手順を提供し 、これによって、このような搬送波を除去し、搬送波に乗せられたディジタル・ データを復調することが可能となる。この位相ロック手順は通常、そのプロセス の一部として安定な局部発振器を生成し、次いでこの局部発振器を利用して、Ｇ ＰＳ受信器の局部発振器を別々に安定させる。これによって、この受信器の高価 な構成要素が不要になる。 通信受信器６４０が受信した通信信号は、どのチャネルに受信器を同調させた かによって、複数の可能な搬送周波数のうちの１つを有することができる。受信 器の第１段（変換器６４２）はこの入力信号を、単一のＩＦ周波数、例えば１４ ０ＭＨｚにダウンコンバートする。このダウンコンバートは、ダウンコンバータ ６４２に発振器信号入力を供給する発振器ＶＣＯ１ ６４３によって制御される 。ＶＣＯ１の出力は、発振器ＶＣＯ１ ６４３およびＶＣＯ２ ６４７に入力を 供給する周波数シンセサイザ６４４によって制御される。ミクサ６４６は、発振 器６４７からの入力発振器信号によって制御される第２段のＲＦ−ＩＦダウンコ ンバータを形成する。通信受信器の次の段（コスタス・ループ復調器６４８およ び温度補償電圧制御発振器（ＴＣＶＣＸＯ）６４５）は、位相ロック回路である 。この回路の目的は、入力信号の搬送周波数に位相ロックさせる局部発振器信号 を構築することである。位相偏移キーイングされた信号に対して、この回路を実 現 する当技術分野で周知の一般的な回路は、コスタス・ループ（Ｃｏｓｔａｓ Ｌ ｏｏｐ）である（例えばガードナー（Ｇａｒｄｎｅｒ）著「Ｐｈａｓｅｌｏｃｋ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」第２版、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，（１ ９７９）を参照されたい）。第６Ｂ図において、コスタス・ループは、基準周波 発生器ＴＣＶＣＸＯ６４５の出力をＩＦ信号の搬送周波数に位相および周波数ア ライメントさせる周波数補正電圧をＴＣＶＣＸＯ６４５に供給する。 ＧＰＳ受信器部分６５０のＧＰＳダウンコンバータ６５２とともに使用される 周波数シンセサイザ６５４に（ＴＣＶＣＸＯ６４５からの）ＶＣＯ出力６４５ａ を基準周波数として供給することができる。このようにして、この周波数シンセ サイザは、受信された通信信号の周波数安定度と同じ周波数安定度を有する、こ のＧＰＳシステムに使用する局部発振器（ＶＣＯ３ ６５３およびＶＣＯ４ ６ ５５）への入力を生成する。発振器６５３は、ＲＦ−ＩＦダウンコンバートの第 １段を制御し、発振器６５５は、ＲＦ−ＩＦダウンコンバートの第２段を制御す る。ミクサ６５６は、第２段のＲＦ−ＩＦダウンコンバータを形成する。このコ ンバータは、ダウンコンバータ６５２から第１の中間周波を受信し、ディジタイ ザ回路（バッファおよびＧＰＳプロセッサとともにブロック６５７として示され ている）に第２の中間周波を供給する。 たとえ受信する通信信号の周波数が受信のたびに変化しても、その信号が、異 なる周波数チャネルに割り当てられる場合は、前記方法を適用することができる ことに留意されたい。 前記方法の代替方法を第６Ｃ図に示す。ここでは、ダイレクト・ディジタル・ シンセサイザ（ＤＤＳ）集積回路６７７に、やはりデジタル回路として実装され るコスタス・ループ６７９からディジタル・チューニング・ワードが供給される 。ＧＰＳ受信器の局部発振器を安定させるためにこのチューニング・ワードを、 ＧＰＳ受信器の一部分である周波数シンセサイザ６８９にも供給することができ る。この場合、この周波数シンセサイザはさらに、その周波数の精度調整を可能 とするため、ＤＤＳ６８９ｂを利用することができる。周波数の精度調整はＤＤ Ｓの本来の機能である。 例えば、ＤＤＳは通信受信器内にあるが、ＤＤＳのＬＯ出力はＧＰＳシステム に供給する方法など、前記方法の代替となる複合的方法もある。一般的な方法は 、このシステムによって提供される局部発振器を安定させるために、通信受信器 内の周波数ロック回路または位相ロック回路に同調電圧または局部発振器信号を 生成させ、これを、ＧＰＳ受信器上の周波数シンセサイザ回路に供給するもので ある。 受信器６４０および６７０の位相ロック回路の全体または一部を、アナログ手 段の代わりにディジタル信号処理手段を介して実施してもよいことに留意された い。この場合、これらの回路への入力は、Ａ／Ｄ変換器を介してディジタル化さ れ、これらのブロックの回路機能は、ハードワイヤード・ディジタル信号処理部 品またはプログラム可能ディジタル信号処理部品（すなわちプログラム可能ＤＳ Ｐ）を使用して構築される。 第７図に、本発明の一実施形態に基づく具体的な電力管理シーケンスを示す。 電力を低減させる方法には、当技術分野で周知の多くの方法があることを理解さ れたい。これらの方法には、クロックされる同期構成要素に供給するクロックを 遅くする方法、特定の構成要素への電力供給を遮断するか、または構成要素の特 定の回路をオフにする方法などがある。位相ロック・ループおよび発振回路には 、スタートアップ時間および安定化時間が必要であり、したがって設計者が、こ れらの構成要素を、完全にはパワー・ダウンさせない（または全くパワー・ダウ ンさせない）ようにしてもよいことを理解されたい。第７図に示す例は、システ ムのさまざまな構成要素を初期化し、これらを低電力状態に置く段階７０１から 開始される。定期的に、または所定の期間が経過した後、モデム２２の通信受信 器がフル・パワーに戻され、コマンドが基地局１０から送信されているか否かが 判定される。これは、段階７０３で実施される。段階７０５で、位置情報を求め る要求を基地局から受信した場合、モデム２２は段階７０７で、電力管理回路に 警報を出す。この時点で、モデム２２の通信受信器を、所定の期間オフにするか 、または後に再び定期的にオンにされるまでオフにすることができる。これを段 階７０９に示す。この時点で通信受信器をオフにせず、フル・パワーの状態に維 持してもよいことを理解されたい。次いで段階７１１で、電力管理回路が、変換 器４２およびアナログ−ディジタル変換器４４をパワー・アップして、移動ユニ ッ トのＧＰＳ受信器部分をフル・パワーに復帰させる。周波数発振器３８もパワー ・ダウンしている場合は、この時点でこの構成要素をフル・パワーに復帰させ、 安定させるためにある時間放置する。次いで段階７１３で、構成要素３８、４２ 、および４４を含むＧＰＳ受信器がＧＰＳ信号を受信する。このＧＰＳ信号は、 メモリ４６にバッファリングされる。このメモリも、ＧＰＳ受信器が段階７１１ でフル・パワーに復帰したときにフル・パワーに戻されている。スナップショッ ト情報の収集が完了した後、段階７１７でＧＰＳ受信器は低電力状態に戻される 。これは一般に、変換器４２および４４への供給電力を低減する一方で、メモリ ４６をフル・パワーに維持することを含む。次いで段階７１９で、処理システム をフル・パワーに復帰させる。一実施形態ではこれに、ＤＳＰチップ３２にフル ・パワーを供給することが含まれる。ただし、第１Ｃ図に示した実施形態の場合 のようにＤＳＰチップ３２も電力管理機能を提供する場合には、ＤＳＰチップ３ ２ａは一般に段階７０７でフル・パワーに戻されることを理解されたい。マイク ロプロセッサ２６が電力管理機能を実施する第１Ａ図に示したた実施形態では、 ＤＳＰチップ３２などの処理システムは段階７１９でフル・パワーに戻される。 段階７２１でＧＰＳ信号が、第３図に示した方法などの本発明の方法に基づいて 処理される。ＧＰＳ信号の処理が完了した後、段階７２３に示すように、処理シ ステムは低電力状態に置かれる（ただし、処理システムが前述のように電力管理 を制御していない場合に限る）。次いで段階７２５で、モデム２２の通信発信器 がフル・パワーに戻される。これは段階７２７で、処理済みのＧＰＳ信号を応答 として基地局１０に送信するためである。擬似距離情報または緯度および経度情 報などの処理済みのＧＰＳ信号の送信が完了した後、通信発信器が段階７２９で 低電力状態に戻され、電力管理システムは段階７３１で、所定の期間など、ある 遅延時間の間待機する。この遅延時間が経過した後、基地局から要求が送信され ているか否かを判定するために、モデム２２の通信受信器はフル・パワーに戻さ れる。 第８図に、本発明に基づいて遠隔ユニットに送信された衛星暦データから視野 の中にある衛星のドップラー情報を導き出す方法を示す。段階８０１で遠隔ユニ ットが衛星暦データを受信し、このデータを、遠隔ユニット内（例えばフラッシ ュＥＥＰＲＯＭ）に記憶する。任意選択として、本明細書中で説明したように、 暦データの古さを後に判定するために、遠隔ユニットがこのデータに、現在の日 付および時刻をスタンプするようにしてもよい。 段階８０３で、遠隔ユニットが、おおよその時刻および遠隔ユニットのおおよ その位置を決定する。おおよその時刻および位置を衛星暦データとともに使用し て、段階８０５で、遠隔ユニットが、視野の中にある全ての衛星のドップラーを 決定する。遠隔ユニットは、位置決定コマンドを基地局から受信するときに、視 野の中にある衛星の識別も受信し、この識別を使用して、暦データ、ならびに段 階８０３で決定したおおよその時刻および位置から、これらの衛星に対してのみ ドップラーを計算する。暦データは、ＧＰＳ衛星から送信された信号の中に特定 の形態で供給されるが、この情報が、通信リンクを介してその形態のまま供給さ れる必要はない。例えば、さまざまな送信量の精度を低下させることによって、 このデータを圧縮することができる。精度の低下によって、ドップラーの精度が 低下することもあるが、このような精度の低下は、ＧＰＳ受信器の許容される誤 り収支の範囲内にあることもある。これに代わって、例えば、衛星の位置データ を、球面調和関数などの一組の曲線に合わせる方法など、暦データを他の表現と するほうが好ましいことがある。この方法によれば、ＧＰＳ受信器が、供給され た暦データからドップラー情報をより簡単に計算できることがある。 適当な間隔（例えば１秒）をあけた時刻に、遠隔ユニットから問題の衛星まで の距離を計算することによって、おおよそのドップラー情報を計算することがで きる。これは、供給された暦データ、および（例えば、セルラ電話システムの位 置が固定されたセル・サイトに基づいた）おおよそのユーザ位置を利用して実施 される。これらの距離の差が距離レートである。これを、光速で除すると、秒／ 秒（またはナノ秒／秒などの他の適当な単位セット）を単位としたドップラー情 報が得られる。 本発明の方法および装置をＧＰＳ衛星との関連で説明してきたが、これらの教 示は、擬似衛星（ｐｓｅｕｄｏｌｉｔｅ）または、衛星と擬似衛星の組合わせを 利用する測位システムにも等しく適用可能であることを理解されたい。擬似衛星 は、一般にＧＰＳ時刻と同期したＬバンド搬送波信号上に変調された（ＧＰＳ信 号と同様の）ＰＮコードを同時送信する地上発信器である。遠隔受信器が識別で きるように、各発信器には固有のＰＮコードが割り当てられる。擬似衛星は、ト ンネル、鉱山、建物、またはその他の周囲を囲まれた領域など、軌道を周回する 衛星からのＧＰＳ信号を利用できない可能性のある状況において有用である。本 明細書で使用する「衛星」という用語は、擬似衛星、または擬似衛星の等価物を 含むことを企図したものであり、本明細書で使用するＧＰＳ信号という用語は、 擬似衛星または擬似衛星の等価物からのＧＰＳ信号類似信号を含むことを企図し たものである。 先の議論では、米国の全世界測位衛星（ＧＰＳ）システムへの適用に関して本 発明を説明してきた。しかし、これらの方法は、同様の衛星測位システム、特に ロシアのＧｌｏｎａｓｓシステムにも等しく適用可能であることは明らかである 。Ｇｌｏｎａｓｓシステムは、異なる衛星からの放射を区別するのに、異なる擬 似乱数コードを利用するのではなく、わずかに異なる搬送周波数を利用する点が おもに、ＧＰＳシステムとは異なる。この状況では、新しい衛星の放射を処理す るときに、データの前処理に別の指数乗数を使用する点を除いて、前述の回路お よびアルゴリズムは実質的に全て適用可能である。追加の処理操作を一切必要と せずに、この操作を、第３図のボックス１０８のドップラー補正操作と結合する ことができる。この状況で必要なＰＮコードは１つだけであり、したがってブロ ック１０６は必要なくなる。本明細書で使用する「ＧＰＳ」という用語には、ロ シアのＧｌｏｎａｓｓシステムを含むこのような代替衛星測位システムが含まれ る。 第１Ａ図、第１Ｂ図、および第１Ｃ図には、デジタル信号を処理する複数の論 理ブロック（例えば第１Ａ図の４６、３２、３４、２６、３０、２８）が示され ているが、これらのブロックのいくつかまたは全てを、回路のＤＳＰ部分のプロ グラム可能性を維持しつつ、単一の集積回路上に統合してもよいことを理解され たい。このような実施態様は、電力が非常に低い用途およびコストに敏感な用途 で重要となることがある。 ドップラー情報の導出に遠隔ユニットで衛星暦データを使用する本発明のさま ざまな態様、およびＧＰＳ信号の取得に使用するＧＰＳ局部発振器の出力の較正 に精密搬送周波数信号を使用する本発明のさまざまな態様を、参照によって本明 細書に組み込まれる１９９６年５月２３日提出のノーマン Ｆ．クラスナーによ る米国特許出願第０８／６５２８３３号に記載されているもののようなアーキテ クチャを有するＧＰＳ移動ユニットに使用することができることを理解されたい 。 ＤＳＰプロセッサのプログラム可能性を保持しながら処理全体の速度を向上さ せるために、第３図の操作の１つまたはいくつかを、ハードワイヤード論理回路 が実行するようにしてもよいことを理解されたい。例えば、ブロック１０８のド ップラー補正機能を、ディジタル・スナップショット・メモリ４６とＤＳＰ Ｉ Ｃ３２の間に配置した専用ハードウェアで実行するようにしてもよい。このよう な場合、第３図のその他の全てのソフトウェア機能を、ＤＳＰプロセッサによっ て実行してもよい。より大きな処理パワーを得るために、１つの遠隔ユニットに いくつかのＤＳＰを使用してもよい。ＧＰＳデータ信号の複数のフレーム・セッ トを収集（サンプリング）し、各フレーム・セットの収集の合間の時間を利用し て、第３図に示したように各セットを処理することができることを理解されたい 。 以上の明細では、特定の例示的な実施形態に関して本発明を説明してきた。し かし、添付の請求の範囲に記載した本発明のより幅広い趣旨および範囲から逸脱 することなく、本発明に、さまざまな修正および変更を実施できることは明らか である。したがって本明細書および図面を限定するためのものと考えるべきでは なく、例示のためのものであると考えるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．遠隔ユニットの位置を決定する方法において、 前記遠隔ユニットの視野の中にある複数の衛星の衛星暦情報を前記遠隔ユニッ トで受け取る段階と、 前記衛星暦情報から導き出したドップラー情報を使用して、前記衛星の位置情 報を前記遠隔ユニット内で計算する段階と を含むことを特徴とする方法。 ２．基地局から前記遠隔ユニットに前記衛星暦情報を送信する段階をさらに含む ことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．前記衛星暦情報を、前記基地局の参照記憶媒体から得ることを特徴とする請 求項２に記載の方法。 ４．前記位置情報が、前記遠隔ユニットの視野の中にあって前記衛星を含む複数 の衛星までの擬似距離を含むことを特徴とする請求項２に記載の方法。 ５．前記位置情報が、前記遠隔ユニットの位置を指示する緯度および経度を含む ことを特徴とする請求項２に記載の方法。 ６．前記遠隔ユニットから前記基地局に前記擬似距離を送信する段階をさらに含 み、前記基地局が、前記遠隔ユニットの位置を指示する緯度および経度を計算す ることを特徴とする請求項４に記載の方法。 ７．前記衛星のエフェメリスを表すデータを含む前記衛星の衛星データ情報を前 記遠隔ユニットに送信する段階をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の 方法。 ８．前記衛星のエフェメリスを表すデータを含む前記衛星の衛星データ情報を前 記遠隔ユニットに送信する段階をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の 方法。 ９．移動ユニットの位置を与えるためにＧＰＳ信号を表すデータを使用する移動 ユニットにおいて、 前記移動ユニット内にあって、通信リンクを介して、前記移動ユニットの視野 の中にある複数の衛星の衛星暦情報を受け取るように結合可能な受信器と、 前記移動ユニット内にあって、前記衛星暦情報を受け取り、前記衛星暦情報か ら導き出したドップラー情報を使用して前記衛星の位置情報を計算するように前 記受信器に結合された処理ユニットと を含むことを特徴とする移動ユニット。 １０．基地局を使用して、ＧＰＳ移動ユニットに通信リンクを与える方法におい て、 前記ＧＰＳ移動ユニットの視野の中にある複数の衛星の衛星暦情報を決定する 段階と、 ドップラー情報を決定するために前記ＧＰＳ移動ユニットに前記衛星暦情報を 送信する段階と を含むことを特徴とする方法。 １１．前記ドップラー情報が、前記衛星から前記基地局へのＧＰＳ信号のドップ ラー・シフトであることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 １２．前記ドップラー情報が、前記衛星から前記ＧＰＳ移動ユニットへのＧＰＳ 信号のおおよそのドップラー・シフトであることを特徴とする請求項１１に記載 の方法。 １３．前記ドップラー情報を前記基地局のＧＰＳ受信器から得ること、および前 記ドップラー情報が、前記衛星から前記基地局へのＧＰＳ信号のドップラー・シ フトであることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 １４．前記ドップラー情報が、前記衛星から前記ＧＰＳ移動ユニットへのＧＰＳ 信号のおおよそのドップラー・シフトであることを特徴とする請求項１３に記載 の方法。 １５．前記基地局が、前記ＧＰＳ移動ユニットの位置を指示する緯度および経度 を獲得するように、前記基地局で、前記ＧＰＳ移動ユニットから位置情報を受け 取る段階をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。 １６．前記位置情報が、前記ＧＰＳ移動ユニットの視野の中にある複数の衛星ま での擬似距離を含み、前記基地局が、前記擬似距離から前記緯度および経度を計 算することを特徴とする請求項１５に記載の方法。 １７．前記位置情報が、前記緯度および経度を含むことを特徴とする請求項１５ に記載の方法。 １８．前記衛星のエフェメリスを表すデータを含む前記衛星の衛星データ情報を 前記ＧＰＳ移動ユニットに送信する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１ ０に記載の方法。 １９．処理ユニットが、前記ドップラー情報を使用して、前記衛星からのＧＰＳ 信号のドップラー・シフトを補償することを特徴とする請求項１に記載の方法。 ２０．前記処理ユニットが、前記ドップラー情報を使用して、前記衛星からのＧ ＰＳ信号のドップラー・シフトを補償することを特徴とする請求項９に記載の移 動ユニット。 ２１．前記通信リンクが無線周波通信媒体を含むことを特徴とする請求項２０に 記載の移動ユニット。 ２２．前記処理ユニットに結合され、前記位置情報を送信する発信器をさらに含 むことを特徴とする請求項２０に記載の移動ユニット。 ２３．前記位置情報が、前記移動ユニットの視野の中にある前記複数の衛星まで の擬似距離を含むことを特徴とする請求項２２に記載の移動ユニット。 ２４．前記位置情報が、前記移動ユニットの位置を指示する緯度および経度を含 むことを特徴とする請求項22に記載の移動ユニット。 ２５．前記処理ユニットが、ディジタル信号処理集積回路（ＤＳＰ）を含み、お よび前記ＤＳＰが、高速畳込みアルゴリズムを使用して前記ＧＰＳ信号および前 記ドップラー情報を処理することを特徴とする請求項２０に記載の移動ユニット 。 ２６．前記処理ユニットに結合され、前記位置情報を送信する発信器をさらに含 むことを特徴とする請求項２５に記載の移動ユニット。 ２７．前記受信器が、前記衛星以外の発信源から前記衛星の衛星データ情報を受 け取るのに使用可能であり、および前記衛星データ情報が、前記衛星のエフェメ リスを表すデータを含むことを特徴とする請求項９に記載の移動ユニット。 ２８．ＧＰＳ移動ユニットに通信リンクを提供する基地局において、 前記ＧＰＳ移動ユニットの視野の中にある複数の衛星の衛星暦情報の発信源と 、 前記衛星暦情報の前記発信源に結合され、ドップラー情報を決定するために、 前記通信リンクを介して前記ＧＰＳ移動ユニットに前記衛星暦情報を送信する発 信器と を含むことを特徴とする基地局。 ２９．前記衛星暦情報の前記発信源が、前記基地局に結合された記憶ユニットで あることを特徴とする請求項２８に記載の基地局。 ３０．前記ＧＰＳ移動ユニットから位置情報を受け取る受信器と、 前記受信器に結合されたプロセッサと を含むことを特徴とする請求項２８に記載の基地局。 ３１．前記ドップラー情報が、前記衛星から前記基地局へのＧＰＳ信号のおおよ そのドップラー・シフトであることを特徴とする請求項２８に記載の基地局。 ３２．前記基地局が、前記ＧＰＳ移動ユニットの位置を指示する緯度および経度 を獲得するように、前記位置情報が、前記基地局で受け取られることを特徴とす る請求項３０に記載の基地局。 ３３．前記位置情報が、前記ＧＰＳ移動ユニットの視野の中の前記複数の衛星の うちの少くともいくつかの衛星までの擬似距離を含み、および前記基地局の前記 プロセッサが、前記擬似距離から、前記緯度および経度を計算することを特徴と する請求項３２に記載の基地局。 ３４．前記発信器がさらに、前記衛星のエフェメリスを表わすデータを含む前記 衛星の衛星データ情報を前記ＧＰＳ移動ユニットに送信することを特徴とする請 求項２８に記載の基地局。 ３５．前記基地局および前記ＧＰＳ移動ユニットが、互いから約１５０キロメー トル以内にあることを特徴とする請求項３１に記載の基地局。 ３６．ＧＰＳ移動受信器内の局部発振器を較正する方法において、 前記精密搬送周波数信号を供給する発信源から前記精密搬送周波数信号を受け 取る段階と、 前記精密搬送周波数信号に自動的にロックさせ、基準信号を供給する段階と、 ＧＰＳ信号の取得に使用する前記局部発振器を前記基準信号で較正する段階と を含むことを特徴とする方法。 ３７．前記受け取る段階が、通信リンクを介して伝達された衛星データ情報を含 むデータ信号から前記精密搬送周波数信号を抜き出す段階を含むことを特徴とす る請求項３６に記載の方法。 ３８．前記衛星データ情報が、前記ＧＰＳ移動受信器の視野の中にある複数の衛 星の衛星暦情報を含むことを特徴とする請求項３７に記載の方法。 ３９．前記衛星データ情報が、衛星のエフェメリスを表わすデータを含むことを 特徴とする請求項３７に記載の方法。 ４０．前記通信リンクが、双方向ページャ・リンク、セルラ電話リンク、パーソ ナル通信システム、専門移動無線、および無線パケット・データ・システムから 成るグループから選択されることを特徴とする請求項３７に記載の方法。 ４１．前記通信リンクが、無線周波通信媒体であることを特徴とする請求項３７ に記載の方法。 ４２．前記自動周波数制御論理回路が、位相ロック・ループ、周波数ロック・ル ープ、ブロック位相推定器のうちの１つを含むことを特徴とする請求項３６に記 載の方法。 ４３．前記基準信号が基準周波数を有し、これを、前記局部発振器によって与え られた周波数と比較して、前記局部発振器を較正することを特徴とする請求項４ ２に記載の方法。 ４４．ＧＰＳ信号を受け取る第１のアンテナと、 前記第１のアンテナに結合され、前記第１のアンテナから前記ＧＰＳ信号を受 け取るダウンコンバータと、 前記ダウンコンバータに結合され、前記ＧＰＳ信号を第１の周波数から第２の 周波数に変換するための第１の基準信号を前記ダウンコンバータに供給する局部 発振器と、 精密搬送周波数信号を供給する発信源から精密搬送周波数信号を受け取る第２ のアンテナと、 前記第２のアンテナに結合され、前記局部発振器の前記第１の基準信号を較正 するための第２の基準信号を、前記ＧＰＳ信号の取得に使用される前記局部発振 器に供給する自動周波数制御（ＡＦＣ）回路と を含むことを特徴とするＧＰＳ移動受信器。 ４５．前記ＡＦＣ回路および前記局部発振器に結合され、前記第１の基準信号と 前記第２の基準信号とを比較して、前記局部発振器からの前記第１の基準信号の 周波数を調整する比較器をさらに含むことを特徴とする請求項４４に記載のＧＰ Ｓ移動受信器。 ４６．前記ＡＦＣ回路が、前記第２のアンテナに結合された受信器に結合された 位相ロック・ループを含むことを特徴とする請求項４５に記載のＧＰＳ移動受信 器。 ４７．前記第２のアンテナに結合され、前記第２のアンテナを介して伝達された 衛星データ情報を含むデータ信号とともに前記精密搬送周波数信号を前記第２の アンテナから受け取る受信器をさらに含むことを特徴とする請求項４４に記載の ＧＰＳ移動受信器。 ４８．前記衛星データ情報が、前記ＧＰＳ移動受信器の視野の中の衛星のドップ ラー情報を含むことを特徴とする請求項４７に記載のＧＰＳ移動受信器。 ４９．前記衛星データ情報が、前記ＧＰＳ移動受信器の視野の中の複数の衛星の 識別、およびこれに対応した、前記ＧＰＳ移動受信器の視野の中の複数の衛星の それぞれの衛星の複数のドップラー情報を含むことを特徴とする請求項４８に記 載のＧＰＳ移動受信器。 ５０．前記衛星データ情報が、衛星のエフェメリスを表わすデータを含むことを 特徴とする請求項４７に記載のＧＰＳ移動受信器。 ５１．基地局を使用して、ＧＰＳ移動受信器内の局部発振器を較正する方法にお いて、 精密周波数を有する第１の基準信号を生成する段階と、 前記第１の基準信号をデータ信号で変調して、精密搬送周波数信号を提供する 段階と、 前記ＧＰＳ移動受信器内にあってＧＰＳ信号の取得に使用される局部発振器の 較正に使用する前記精密搬送周波数信号を前記ＧＰＳ移動受信器に送信する段階 と を含むことを特徴とする方法。 ５２．前記データ信号が、前記ＧＰＳ移動受信器の視野の中の複数の衛星の衛星 暦情報を含む衛星データ情報を含むことを特徴とする請求項５１に記載の方法。 ５３．前記データ信号が、衛星のエフェメリスを表わすデータを含む衛星データ 情報を含むことを特徴とする請求項５１に記載の方法。 ５４．ＧＰＳ移動受信器内の局部発振器を較正するために前記ＧＰＳ移動受信器 内で使用される較正信号を供給する基地局において、 精密周波数を有する第１の基準信号の第１の発信源と、 前記第１の発信源および衛星データ情報の第２の発信源に結合され、精密搬送 周波数信号を供給する変調器と、 前記変調器に結合され、前記ＧＰＳ信号の取得に使用される前記局部発振器を 較正するのに使用する前記精密搬送周波数信号を前記ＧＰＳ移動受信器に送信す る発信器と を含むことを特徴とする基地局。 ５５．前記精密搬送周波数信号が、前記ＧＰＳ信号の周波数とは実質的に異なる 第１の周波数を有することを特徴とする請求項５４に記載の基地局。 ５６．前記衛星データ情報が、前記ＧＰＳ移動受信器の視野の中の衛星のエフェ メリスを表わすデータを含むことを特徴とする請求項５４に記載の基地局。 ５７．前記発信器に結合され、前記ＧＰＳ移動受信器への送信を行なうよう前記 発信器に指示するプロセッサをさらに含むことを特徴とする請求項５４に記載の 基地局。 ５８．前記プロセッサが、前記ＧＰＳ移動受信器の視野の中にある複数の衛星を 決定し、前記複数の衛星のそれぞれの衛星の前記衛星データ情報を得、および前 記プロセッサが、前記複数の衛星の識別および前記衛星データ情報を前記ＧＰＳ 移動受信器へ送信するよう前記発信器に指示することを特徴とする請求項５７に 記載の基地局。 ５９．前記衛星データ情報が、前記複数の衛星のドップラー情報を含むことを特 徴とする請求項５８に記載の基地局。 ６０．前記衛星データ情報が、前記複数の衛星のエフェメリスを表わすデータを 含むことを特徴とする請求項５８に記載の基地局。 ６１．ＧＰＳ移動受信器内で局部発振器信号を導き出す方法において、 精密搬送周波数信号を供給する発信源から前記精密搬送周波数信号を受け取る 段階と、 前記精密搬送周波数信号に自動的にロックさせ、基準信号を供給する段階と、 前記基準信号を使用して、ＧＰＳ信号を収集するための局部発振器信号を供給 する段階と を含むことを特徴とする方法。 ６２．前記受け取る段階が、通信リンクを介して伝達された衛星データ情報を含 むデータ信号から前記精密搬送周波数信号を抜き出す段階を含むことを特徴とす る請求項６１に記載の方法。 ６３．前記衛星データ情報が、前記ＧＰＳ移動受信器の視野の中の複数の衛星の 衛星暦情報を含むことを特徴とする請求項６２に記載の方法。 ６４．前記衛星データ情報が、衛星のエフェメリスを表わすデータを含むことを 特徴とする請求項６２に記載の方法。 ６５．前記通信リンクが、双方向ページャ・リンク、セルラ電話リンク、パーソ ナル通信システム、専門移動無線、および無線パケット・データ・システムから 成るグループから選択されることを特徴とする請求項６２に記載の方法。 ６６．前記通信リンクが無線周波通信媒体であることを特徴とする請求項６２に 記載の方法。 ６７．前記基準信号を使用する前記段階が、前記基準信号を周波数シンセサイザ に供給する段階と、前記基準信号および前記周波数シンセサイザから前記局部発 振器信号を生成する段階とを含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。 ６８．ＧＰＳアンテナを介して受け取ったＧＰＳ信号を前記局部発振器信号を使 用してダウンコンバートする段階をさらに含むことを特徴とする請求項６１に記 載の方法。 ６９．前記基準信号を使用する前記段階が、ＧＰＳアンテナを介して受け取った ＧＰＳ信号を前記局部発振器信号を使用してダウンコンバートする段階をさらに 含むことを特徴とする請求項６１に記載の方法。 ７０．ＧＰＳ信号を受け取る第１のアンテナと、 前記第１のアンテナに結合され、前記第１のアンテナから前記ＧＰＳ信号を受 け取るダウンコンバータであって、前記ＧＰＳ信号を第１の周波数から第２の周 波数に変換するための局部発振器信号を受け取る入力を有するダウンコンバータ と、 精密搬送周波数信号を供給する発信源から精密搬送周波数信号を受け取る第２ のアンテナと、 前記第２のアンテナに結合された自動周波数制御（ＡＦＣ）回路であって、前 記ダウンコンバータに結合され、前記ＧＰＳ信号の取得に使用される前記局部発 振器信号を供給する自動周波数制御（ＡＦＣ）回路と とを含むことを特徴とするＧＰＳ移動受信器。 ７１．前記ＡＦＣ回路および前記ダウンコンバータに結合された周波数シンセサ イザをさらに含み、前記ダウンコンバータが、前記周波数シンセサイザを介して 前記局部発振器を受け取ることを特徴とする請求項７０に記載のＧＰＳ移動受信 器。