JP2001359141A - 全地球測位システム(gps)データを移動電話コール・データに埋め込む方法および装置 - Google Patents
全地球測位システム(gps)データを移動電話コール・データに埋め込む方法および装置Info
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Abstract
タの連続サンプル内に、GSMセルラ電話機に関するG
PS位置データを埋め込むための新規な方法、およびそ
の使用のための装置を提供する。 【解決手段】 移動電話機において、全地球測位システ
ム(GPS)受信機(10)から位置データを得て、エ
ディタ(14)において編集し、各秒毎に固定ビット数
の位置および速度データを与える。ボイス・サンプルが
使用可能となるまでバッファ(18)内にデータを格納
しておき、次いで各ボイス・サンプル内で、位置データ
の存在による影響を受けるビットを僅かな割合のビット
のみに止めるように、連続ボイス・サンプル内に埋め込
む。固定位置または別の移動機の位置における受信機
で、位置および速度データを復元することができる。
Description
話システムまたはセルラ電話システムに関し、更に特定
すれば、全地球移動通信システム(GSM:Globa
l Systems for Mobile Comm
unications)として知られている基準の下で
動作する移動電話機に関する。
な場合に緊急サービスを提供するため、更にシステムの
オペレータに改良されたセルラ通信を提供するのに役立
てるためにも、セルラ電話機のユーザ位置を特定する必
要性があることは、良く認識されている。全地球測位シ
ステム(GPS)は、GPS受信機のユーザが彼らの各
位置を高精度で判定可能とするものである。GPS受信
機は、地上または地球近傍のあらゆる場所でのナビゲー
ションや、精測探査業務を含む種々の用途に用いられて
いる。GPSデータは、従来からの緯度および経度で、
または道路の番地によって与えることができる。移動電
話機のユーザに関するGPS位置データを、システム・
オペレータに、また発信側ユーザの電話機からボイス・
データを受信することを指定されているユーザにも、入
手可能にすれば望ましいと思われる状況が多数あること
が、前述のことから認められよう。本発明は、この要望
に対処するものであり、以下の概要および詳細な説明か
ら明らかとなろう。
ラ電話機が送信するボイス・データの連続サンプル内
に、GSMセルラ電話機に関するGPS位置データを埋
め込むための新規な方法、およびその使用のための対応
する装置を提供する。GPSデータは、GSMセルラ電
話機に一体化されたGPS受信機から得られ、電話機位
置データをボイス・データの受信機に提供する。
言えば、本発明の方法は、GSMセルラ電話機に一体化
されている全地球測位システム(GPS)受信機を用い
て位置データを得るステップと、位置データをバッファ
内に格納するステップと、GSMセルラ電話機からの送
信のためにボイス・データのサンプルを処理するステッ
プと、ボイス・データの連続サンプル内に位置データを
埋め込むステップと、埋め込んだ(エンベッド)位置デ
ータを含む、前記ボイス・データの連続サンプルを送信
するステップと、ボイス・データの連続サンプルおよび
埋め込んだ位置データをセルラ電話機の受信機において
受信するステップと、前記ボイス・データの連続サンプ
ルから、前記埋め込んだ位置データを復元するステップ
とを含む。
テップは、前記位置データを編集しフォーマットして、
各秒毎に固定数のデータ・ビットを収容するステップを
含む。更に、前記固定数のビットは、3つの直交方向に
対する位置データと、同一の3方向に対する速度データ
と、前記データの信頼性を表す性能指数とを表す。本発
明の例示的な実施形態では、前記毎秒毎の固定数のビッ
トは、9ワードの位置データと、9ワードの速度データ
と、前記性能指数を含む1ワードとを含む、19個の1
6ビット・ワードとしてフォーマットされる。
(GSM)プロトコルを用いたセルラ電話機として定義
することもできる。この電話機は、ボイス・サンプリン
グ・モジュールと、レギュラ・パルス励振/長期予測器
(RPE/LTP)を利用したGSMボイス圧縮モジュ
ールと、前記電話機に一体化され、GPS位置データを
発生する全地球測位システム(GPS)と、前記GPS
位置データを再フォーマットするGPSデータ・エディ
タと、ボイス・サンプルが使用可能となるまで、GPS
データを一時的に格納するGPSデータ・バッファと、
ボイス・データから選択したビットをGPSデータと交
換することにより、GPSデータをボイス・データの連
続サンプルにエンコードする、GPSデータ注入モジュ
ールと、前記ボイス・データの連続サンプルを送信する
送信機と、別のセルラ電話機から送信されたボイス・デ
ータを受信する受信機と、受信した連続ボイス・サンプ
ルから、埋め込まれた位置および速度データを復元する
GPSデータ復元モジュールとを備える。
マットでGPS位置データをボイス信号と組み合わせる
際に有用な技術を提供することが認められよう。本発明
のその他の態様および利点は、図面を参照する以下の詳
細な説明から明白となろう。
本発明は、全地球移動通信システムとして知られている
1組のプロトコルの下で動作するセルラ即ち移動電話機
に関する。本明細書では、全地球移動通信システムのこ
とを省略してGSMと呼ぶことにする。本発明によれ
ば、GSM電話機内に一体化されている全地球測位シス
テム(GPS)受信機から得た位置データを、GSM電
話機から送信されるボイス・データの連続サンプル内に
埋め込み、GSM受信機において受信し復元する。
サンプル内に埋め込む際に用いられる主要構成要素を示
すブロック図である。参照番号10で示すGPS受信機
は、出力ライン12上に、GPS位置データのストリー
ムを与える。GPSデータ・プロセッサ14において、
ライン12上のデータ・ストリームを編集(エディッ
ト)し、ボイス・データ信号を処理するレートに一致し
た固定レートでGPSデータを与える。この例では、G
PSデータ・プロセッサ14は、入来するGPS位置デ
ータを編集して、毎秒304ビットのレートで、出力ラ
イン16上に編集GPSデータ・ストリームを与える。
ライン16上の編集GPSデータ信号は、バッファ・メ
モリ18内に格納され、20ミリ秒(ms)サンプル単
位でライン20を通じて供給されるボイス・サンプルに
埋め込まれる前に、ここに保持される。ブロック22に
示すエンベッド(埋め込み)プロセスでは、バッファ1
8からライン24を通じて供給されるGPSデータ・ビ
ットは、19個の連続するボイス・サンプルに埋め込ま
れる。ボイス・サンプルの各々は260ビットを収容す
る。したがって、毎秒304ビットのGPSデータ・ブ
ロックが、19個の連続するスピーチ・サンプル内に、
19個の16ビット・ワードとして埋め込まれる。各ス
ピーチ・サンプルが260ビットを収容するので、GP
Sデータによって転化される各ボイス・サンプルは、1
6/260、即ち、約6%に過ぎない。
テムのデータ・プロセス・フローを示す。GSMハンド
セット30において受信したボイス信号は、ブロック3
2に示すように、サンプリングされ、次いでブロック3
4に示すように、レギュラ・パルス励振/長期予測器
(RPE/LTP:Regular Pulse Ex
citation/Long−Term Predic
tor)と呼ばれるコーダ(符号器)を利用したGTS
Mボイス圧縮を用いて、エンコード(符号化)および圧
縮が行われる。次いで、GPSデータ信号は、36に示
すように、エンコード・ボイス・サンプルに注入され
る。得られた信号には、ブロック38に示すように従来
のGSMチャネル・エンコードが行われ、ブロック40
に示すようにバースト・ネットワーク送信が行われる。
模式的に42で示すようにセルラ・ネットワークを通じ
た送信の後、信号は、別のGSM電話機44によって受
信され、従来通りのGSM処理ステップで処理される。
これらのステップには、フレーム・サンプルの受信46
およびチャネル・デコード48が含まれる。この時点
で、本発明によれば、50で示すように、GPSデータ
信号を抽出し、その後、スピーチ・ブロック・デコード
の最終GSMステップ52が行われる。この図からは明
白ではないが、GPSデータは、ネットワーク42にお
ける基地局受信機(図示せず)においても抽出すること
ができる。抽出されたGPS位置データは、GPS表示
装置54において表示することができる。GPS表示装
置54は、受信ハンドセット44内に一体化することが
でき、あるいはセルラ・ネットワーク42内のいずれか
にあるネットワーク受信機に配置することもできる。
スピーチ(音声)を8kHz、サンプル当たり12ビッ
トのレートでサンプリングし、RPE/LTPコーダ3
4によって、各々20ミリ秒(ms)レートの260ビ
ットのフレームに圧縮する。GSMボイス・データの各
フレーム内のビットは、スピーチ再生におけるその重要
性に基づいて、3つの主要なクラスに分類することがで
きる。クラス1aと指定され、最も重要であると見なさ
れるデータが50ビットある。加えて、クラス1bと指
定され、レギュラ・パルス励振(RPE)ポインタおよ
びパルス・データならびに長期予測器(LTP)パラメ
ータを規定するデータが132ビットある。最後に、ク
ラス‖と指定され、RPEパルスおよびフィルタ・パラ
メータを表すデータが78ビットある。各フレームにお
ける後者のクラスのビットは、エンコード・スピーチの
再生の観点からは、最も重要度が低いと考えられる。
トは、クラス1bまたはクラスII分類(カテゴリ)か
ら選択されたスピーチ・フレーム・データ・ビットにオ
ーバーライト(上書き)される。経験的に、クラス1b
およびクラスIIのビットのみを用いると、再生したス
ピーチにおいて聴取可能な相違が全く検出されることな
く、GSMフレームの35%は上書き可能であることが
わかった。本発明では、各フレーム毎に、約6%のビッ
ト(16ビット)のみを上書きする。
にGPSデータ信号を各秒毎に2回送信する。GPSデ
ータの19ワードの内、いずれのワードでもビット・エ
ラーのために失われる可能性があると想定されるので、
19ワードを2回送信すれば、送信のいずれの1秒にお
いてもGPSデータ損失の潜在的可能性は低下する。用
いるフォーマットは、第1GPSデータ・セット(19
フレーム)、その後ろに0が6フレーム分、次いで第2
GPSデータ・セット(19フレーム)、その後ろに1
が6フレーム分続く。合計で50フレーム(19+6+
19+6)となり、勿論、GSMエンコーダが発生する
スピーチ・データのフレーム数に対応する。
データの順序は、本発明には重要ではないが、好適な実
施形態では、19フレームのデータ・セットは次のよう
に整列されている。(1)9つの16ビット・ワードの
位置データ(例えば、緯度、経度および高度)、(2)
9つの16ビット・ワードの速度データ(例えば、西、
北および上昇速度)、および(3)衛星捕捉、時間ロッ
ク、ナビゲーション分解能およびエラー近似のプログレ
ス(進展)を示す、16ビットの性能指数(FOM:f
igure of merit)。GPSを用いた位置
判定は繰り返しプロセスであるので、その精度は種々の
ファクタによって異なり、位置測定には常に誤差が生ず
る可能性がある。各測定値集合に添付するFOMは、位
置測定値、またはその精度の尺度として解釈するために
用いることができる。
ムにおける重要な進歩を表すことが認められよう。即
ち、本発明は、GSM電話システムにおいて既存のボイ
ス・データ・フォーマットの範囲内で位置データの自動
エンコードを可能にする。また、例示の目的のために本
発明の具体的な実施形態について詳細に説明したが、本
発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変
更が可能であることも認められよう。したがって、本発
明は、特許請求の範囲以外によっては、限定されるもの
ではない。
ータを組み合わせて送信するかを示すブロック図であ
る。
・プロセス・フローを示すブロック図である。
LTP) 36 GPS信号埋め込み回路 38 GSMチャネル・エンコーダ 40 バースト・ネットワーク送信 42 セルラ・ネットワーク 44 GSMハンドセット(受信機) 46 フレーム・サンプル受信機 48 チャネル・デコーダ 50 GSPデータ信号抽出器 52 GSMスピーチ・ブロック・デコーダ 54 ハンドセットGPSディスプレイ
Claims (5)
- 【請求項1】 全地球移動通信システム(GSM)プロ
トコルを用いてセルラ電話機に位置データを自動的に供
給する方法であって、 GSMセルラ電話機に一体化された全地球測位システム
(GPS)受信機を用いて位置データを得るステップ
と、 前記位置データをバッファ内に格納するステップと、 GSMセルラ電話機からの送信のためにボイス・データ
のサンプルを処理するステップと、 ボイス・データの連続サンプル内に位置データを埋め込
むステップと、 前記埋め込まれた位置データを含む前記ボイス・データ
の連続サンプルを送信するステップと、 ボイス・データの連続サンプルおよび埋め込まれた位置
データをセルラ電話機の受信機において受信するステッ
プと、 前記ボイス・データの連続サンプルから、前記埋め込ま
れた位置データを復元するステップと、を含む方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の方法において、位置デー
タを得る前記ステップが、前記位置データを編集しフォ
ーマットして、各秒毎に固定数のデータ・ビットを収容
するステップを含む方法。 - 【請求項3】 請求項2記載の方法において、前記固定
数のビットが、3つの直交方向に対する位置データと、
同一の3方向に対する速度データと、前記データの信頼
性を表す性能指数とを表す、方法。 - 【請求項4】 請求項3記載の方法において、前記毎秒
毎の固定数のビットは、9ワードの位置データと、9ワ
ードの速度データと、前記性能指数を収容する1ワード
とを含む、19個の16ビット・ワードとしてフォーマ
ットされる、方法。 - 【請求項5】 全地球移動通信システム(GSM)プロ
トコルを用いたセルラ電話機であって、 ボイス・サンプリング・モジュールと、 レギュラ・パルス励振/長期予測器(RPE/LTP)
を利用したGSMボイス圧縮モジュールと、 前記電話機に一体化され、GPS位置データを発生する
全地球測位システム(GPS)と、 前記GPS位置データを再フォーマットするGPSデー
タ・エディタと、 ボイス・サンプルが使用可能となるまで、GPSデータ
を一時的に格納するGPSデータ・バッファと、 ボイス・データから選択したビットをGPSデータと置
換することにより、GPSデータをボイス・データの連
続サンプルにエンコードする、GPSデータ注入モジュ
ールと、 前記ボイス・データの連続サンプルを送信する送信機
と、 別のセルラ電話機から送信されたボイス・データを受信
する受信機と、 受信した連続ボイス・サンプルから、埋め込まれた位置
および速度データを復元するGPSデータ復元モジュー
ルと、を備えたセルラ電話機。
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