JP2001516985A - 無線移動体端局において無線トランシーバと全地球測位システム受信機との間で基準周波信号を共用するシステムおよび方法 - Google Patents
無線移動体端局において無線トランシーバと全地球測位システム受信機との間で基準周波信号を共用するシステムおよび方法Info
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Abstract
Description
端局における受信機に関する。
よびデータ通信を提供するために用いられる。例えば、AMPS、ETACS、
NMT−450、およびNMT−900と称せられるような、アナログセルラ無
線電話システムが、世界中に成功裏に展開されている。最近は、北米におけるI
S−54B(およびその後継システムであるIS−136)および欧州における
GSMと称せられるような、ディジタルセルラ無線電話システムが導入され、現
在使用されている。これらのシステムおよびその他のシステムは、例えば、マサ
チュセッツ州ノーウッド(Norwood)のアーテク・ハウス(Artech
House)発行(1,993年)、バルストン(Balston)外著の「
セルラ無線システム(Cellular Radio Systems)」とい
うタイトルの書籍に説明されている。上述のシステムの外に、個人用通信サービ
ス(PCS)と呼ばれる発展中のシステムも実施されつつある。現在のPCSの
例には、北米におけるIS−95、PCS−1900、およびPACS、欧州に
おけるDCS−1800およびDECT、および日本におけるPHS、と称せら
れるものが含まれる。これらのPCSシステムは、無線スペクトルのほぼ2ギガ
ヘルツ(GHz)帯域で動作し、代表的には音声および高ビットレートデータ通
信に用いられている。
システム20を示す。この無線通信システムは、基地局26および移動体電話交
換局(MTSO)28のサービスを受ける複数のセル24と通信する、1つまた
はそれ以上の無線移動体端局22を含みうる。図1には3つのセル24のみが示
されているが、典型的なセルラ無線電話ネットワークは、数百のセルを含み得、
かつ1つより多くのMTSO28を含みえて、数千の無線移動体端局22にサー
ビスしうる。
ル24にサービスする基地局26を経由して、無線移動体端局22とMTSO2
8との間に、リンクが確立される。それぞれのセル24は、1つまたはそれ以上
の指令された制御チャネルと、1つまたはそれ以上のトラヒックチャネルとの割
当てを受ける。制御チャネルは、セル識別およびページング情報を送信するため
の専用チャネルである。トラヒックチャネルは、音声およびデータ情報を搬送す
る。通信システム20により、デュプレックス無線通信リンク30が、2つの無
線移動体端局22の間、または無線移動体端局22と、陸線電話ユーザ32との
間に、公衆加入電話網(PSTN)34を経て実現される。基地局26の機能は
、一般に、セル24と無線移動体端局22との間の無線通信を処理することであ
る。この能力において、基地局26は、主としてデータおよび音声信号のための
リレー局として機能する。
20は、図1の従来の地上無線通信システム20により行われる機能と同じ機能
を行うように用いられうる。特に、宇宙無線通信システム120は、典型的に、
1つまたはそれ以上の地球局127と、衛星無線移動体端局122と、の間のリ
レーまたはトランスポンダとして働く1つまたはそれ以上の衛星126を含む。
衛星126は、衛星無線移動体端局122および地球局127と、デュプレック
ス通信リンク130を経て通信する。それぞれの地球局127は、さらにPST
N132へ接続され、無線移動体端局122の間の通信、および、無線移動体端
局122と、従来の地上無線移動体端局22(図1)または陸線電話機32(図
1)と、の間の通信を可能ならしめうる。
バーする単一アンテナビームを用いることができ、あるいは図2に示されている
ように、宇宙無線通信システム120は、それが、複数の、それぞれがシステム
のサービス領域内の別個の地理的カバレージエリア136にサービスする、最小
オーバラップビーム134を発生するように設計されるうる。衛星126および
カバレージエリア136はそれぞれ、地上無線通信システム20の基地局26お
よびセル24の機能と同様の機能を有する。
ムにより行われる機能と同様の機能を行うように用いられうる。特に、宇宙無線
電話通信システム120は、広い地域に人口が小さい密度で分布した地方におい
て、または、起伏の多い地形が、従来の陸線電話または地上無線のインフラスト
ラクチャを、技術的または経済的に非実用的なものとしがちな地域において、特
別のアプリケーションを有する。
を提供するためにこれらの通信システム内に統合されるようになる可能性は極め
て高い。考えられる1つのそのような技術は、全地球測位システム(GPS)で
ある。従って、無線移動体端局には、GPS受信機を統合することが望ましい。
経済的に製造でき、かつ効率的に動作しうる無線移動体端局を提供することであ
る。
る位置データを発生する統合されたGPS受信機を含む、無線通信システムの無
線移動体端局により達成される。「全地球測位システム」または「GPS」とい
う用語は、欧州におけるGLONASS衛星航法システムを含む、地球上の位置
を測定する任意の宇宙を基礎とするシステムの呼称として用いられるものと理解
すべきである。無線移動体端局においては、無線トランシーバとGPS受信機と
は、周波数基準信号を共用する。この構成は、無線トランシーバおよびGPS受
信機の重複する部品の削減と、用いられる部品が少ないことによる低電力消費と
、周波数基準信号の精密さによるGPS受信機のパフォーマンスの向上と、を含
むいくつかの利点を有する。
ーバおよびGPS受信機を含み、無線トランシーバおよびGPS受信機は、周波
数基準信号を共用する。この周波数基準信号は、無線トランシーバにより信号の
復調および処理において用いられる。同様にして、この周波数基準信号は、GP
S受信機により信号の復調および処理において用いられる。
る周波数基準信号は、例えば、温度補償された基準水晶発振器が発生する基準発
振器信号である。この基準発振器信号は、第1整数により逓倍または分割され、
GPS受信機における第1中間周波数への信号変換において用いられる第1GP
S局部発振器を形成する。さらに、GPS受信機に第2変換段を組込み、基準発
振器信号を、(1を含みうる)第2整数により逓倍または分割し、GPS受信機
における第2中間周波数への信号変換において用いられる第2GPS局部発振器
を形成することができる。さらに、GPS受信機において基準発振器信号を、(
1を含みうる)第3整数により分割または逓倍し、例えば、アナログディジタル
サンプリング信号として信号処理において用いられる周波数を発生させるために
用いうる。一方、無線トランシーバは、基準発振器信号を周波数基準信号として
用いる周波数合成器を含みうる。基準発振器信号の正確さは、基準発振器信号を
、無線通信システムの基地局からの信号に同期させることにより増大せしめられ
、それにより、GPS受信機において必要とされる信号処理が削減されることに
注意すべきである。
より共用される周波数基準信号は、例えば、無線トランシーバの局部発振器が発
生する無線周波信号である。この無線周波信号は、第1整数により逓倍または分
割され、GPS受信機における第1中間周波数への信号変換において用いられる
第1GPS局部発振器を形成しうる。さらに、この無線周波信号は、第2整数に
より逓倍または分割され、GPS受信機における第2中間周波数への信号変換に
おいて用いられる第2GPS局部発振器を形成しうる。さらに、GPS受信機は
、この無線周波信号を第3整数により分割または逓倍することにより、アナログ
ディジタルサンプリング信号のような、信号処理において用いられる周波数を発
生させるために用いうる。一方、無線トランシーバは、搬送信号の送信のような
、しかしこれへ制限されるわけではない、無線トランシーバ内における別の信号
処理機能のために、この無線周波信号を用いうる。この無線周波信号は、無線ト
ランシーバの周波数合成器の出力からとることができる。従って、無線トランシ
ーバの周波数合成器は、無線モードおよびGPSモードにおいて、交互に動作し
うる。
トランシーバの位相同期ループ回路により発生せしめられる無線周波制御信号で
ある。この無線周波制御信号は、GPS受信機により、GPS局部発振器の動作
を制御するために用いられ、また、無線トランシーバにより、無線トランシーバ
の局部発振器を制御するために用いられる。GPS受信機においては、GPS局
部発振器はGPS周波信号を出力し、このGPS周波信号は第1整数により逓倍
または分割され、中間周波数への信号変換において用いられる。さらに、このG
PS周波信号は第2整数により逓倍または分割され、第2中間周波数への信号変
換において用いられる。さらに、このGPS周波信号は第3整数により分割また
は逓倍され、例えば、アナログディジタルサンプリング信号として信号処理にお
いて用いられる周波数を発生する。一方、セルラ局部発振器は、搬送信号の送信
のような、しかしこれへ制限されるわけではない、無線トランシーバ内における
別の信号処理機能のために、無線トランシーバにより用いられる無線周波信号を
出力する。無線トランシーバの位相同期ループ回路は、セルラモードおよびGP
Sモードにおいて交互に動作しうる周波数合成器を含みうる。
バとGPS受信機との間における周波数基準信号の共用の方法は、前記無線トラ
ンシーバにより周波数基準信号を発生するステップと、該周波数基準信号を前記
GPS受信機へ供給するステップと、を含む。
めに、周波数基準信号を整数値により逓倍するステップを含みうる。同様にして
、上述の方法は、第2サブシステムにおける信号処理において用いるために、周
波数基準信号を整数値により分割するステップを含みうる。さらに、上述の方法
は、周波数合成機構の動作を、無線トランシーバモードとGPSモードとの間で
交互に行うステップを含みうる。
るが、そのいくつかを以下に説明する。
ムを用いての対象物の追跡に特に有利である。そのようにして追跡されうる対象
物の例には、物品の運搬に用いられる鉄道貨車、はしけ、またはトラック、盗難
車、および人物が含まれる。所定のフォーマットにより記載された位置データを
要求する呼を無線移動体端局へ送信することにより、その無線移動体端局は、そ
のような情報を関連するGPS受信機から収集し、その位置データを、要求した
エンティティへ返送することができる。この特徴は、遠隔測定の多くのアプリケ
ーションに知識を有する者の認識するように、遠隔測定システムとの関連におい
て特に望ましいものである。
において特に有利である。GPS受信機を含むE911システムは、自動車事故
などの多くの状況において有利であり、その場合、その自動車に乗っている人が
、その状態を通信し且つ適切な援助を求めうるように、911の呼は自動的に開
始される。そのような状況においては、もし乗っている人が、意識が無いか、ま
たは彼らの位置を効果的に911のオペレータへ通信しえなくても、自動車の位
置も自動的に911のオペレータへ送られて、応答時間が最小化され、事故現場
位置が突き止められうる。
線通信ネットワークのリソースの割当てに特に有利である。例えば、宇宙無線通
信システムにおいては、衛星は、比較的広い地域へ送信するのではなく、ペンシ
ルビームを用いて信号を無線移動体端局へ送信しうる。この結果、衛星が消費す
るエネルギーは減少し、使用可能な周波数帯域のスペクトルの再利用は増大する
。消費エネルギーの減少およびスペクトル再利用の増大の同じ結果は、セル内に
おけるユーザの位置が既知である地上無線通信システムにおいても実現されうる
。
それにより、低コストであり、電力消費が小さく、小形である点で特に有利であ
る。
説明の考察から明らかとなろう。全てのそのような他の特徴および利点は、添付
の特許請求の範囲により定められる本発明の範囲内に含まれるように意図されて
いる。
いて十分に説明する。しかし、本発明は、異なる形式によっても実施することが
でき、ここに提示される実施例へ制限されるものと解釈されるべきではない。む
しろ、これらの実施例は、この開示が徹底的で完全なものであり、本発明の範囲
を当業者へ十分に伝えるものであるように提供される。図面の諸要素は、必ずし
も正確な縮尺で描かれたものではなく、本発明の原理をわかりやすく図示するた
めの強調が行われている。さらに、同じ番号は、終始同じ要素を指示している。
150は、無線通信サブシステム152および全地球測位システム(GPS)サ
ブシステム154を含む。無線通信サブシステム152は、本質的にいかなるタ
イプの無線通信ネットワークにおいても無線トランシーバとして動作するように
特に構成されうる。例えば、無線通信サブシステム152は、背景の項において
論じ、図1および図2に示したような、セルラ(ディジタルまたはアナログ)通
信システムまたは個人用通信システム(PCS)を含む、地上または宇宙無線ネ
ットワークにおいて動作するように構成されうる。これには、ローカルエリアネ
ットワークまたはワイドエリアネットワークとして動作するように構成されたデ
ィジタルシステムが含まれる。従って、無線通信サブシステム152は、当業者
が本開示を読む時明らかとなるように、本発明による動作に適するタイプを示し
ているにすぎない。
全地球測位システムと共に動作するように構成されている。簡単にいうと、図1
4に示されているように、GPSは、地球上のどこの位置でも測定するために、
衛星302およびコンピュータ308を用いる、宇宙を基礎とする三角測量シス
テムである。GPSは、最初に米国国防省により防衛システムとしての航法シス
テムとして開発された。この航法システムの、他の陸地を基礎とするシステムよ
りも優れている利点は、それがカバレージにおいて制限されず、気象条件にかか
わらず連続24時間のカバレージを提供し、高度に正確であることである。軍事
上の使用のために、政府により最高レベルの精度を有するGPS技術が保持され
ているが、民間の使用のために低精度のサービスが利用可能にされている。動作
上、24個の衛星302の集団が地球を回る軌道上において、GPS無線信号3
04を発射している。GPS受信機306、例えば、GPSプロセッサを有する
ハンドヘルド無線受信機は、最も近い諸衛星から無線信号を受信し、その無線信
号が、GPS衛星からGPS受信機のアンテナまで伝搬するのに要する時間を測
定する。その伝搬時間に光の速度を乗じることにより、GPS受信機は、視界内
のそれぞれの衛星までの距離を計算しうる。衛星の軌道および速度を含めての、
衛星からの無線信号内に与えられている追加の情報から、GPSプロセッサは、
三角測量のプロセスによりGPS受信機の位置を計算しうる。
グ、暗号化、変調/復調、およびディジタル/アナログ変換のような処理機能を
行うプロセッサ156を含む。このプロセッサ156は、プロセッサ156の動
作を含め無線通信サブシステム152の動作を制御するマイクロコントローラ1
58に接続されている。無線通信サブシステム152はさらに、送信搬送波の発
生、受信機の局部発振器、および無線通信サブシステム152の動作のために必
要な他の周波数のための、周波数合成機能を行う周波数合成機構160を含む。
この周波数合成機構は、さまざまな実施例に関連して以下に詳述される、周波数
基準発振器161および位相同期ループ回路162を含む。周波数合成機構16
0には、ベースバンド周波数から無線周波搬送波へ、また無線周波搬送波からベ
ースバンド周波数への信号変換をそれぞれ行う、無線周波送信機163および無
線周波受信機164が接続されている。デュプレクサ166は、無線アンテナ1
68上の送信信号と受信信号とを分離する。再び、ここで説明される無線通信シ
ステムの諸部品は、無線通信ネットワークにおける無線移動体端局内に見出され
る部品の単なる例であり、本発明の範囲を制限するものと考えるべきでないこと
に注意すべきである。
2を含む。GPS受信機170は、マイクロコントローラ158に接続されたリ
ンク182により、また、周波数合成機構160に接続されたリンク184によ
り、無線通信サブシステム152に接続されている。簡単にする目的で、GPS
受信機の機能性を移動体無線端局と統合し、無線移動体端局150とGPS受信
機170との間での、キーパッド(図示せず)、ディスプレイ(図示せず)、お
よびプロセッサ156のような部品の共用を可能にするために、GPS受信機1
70をマイクロコントローラ158に接続するように一般に留意されている。
170とを相互接続し、それにより、GPS受信機170および周波数合成機構
160は、サブシステム152、154のいずれかによる信号の処理および変調
において用いられる周波数基準信号を共用する。本質的に、本発明は、不必要な
部品の重複を避けるために、2つのサブシステム152、154が単一の無線移
動体端局150に統合される時、送信搬送波、受信局部発振器、およびその他の
周波数の発生のような、周波数合成機能の共通化することを提供する。この結果
、コストは削減され、回路ボードの面積は縮小され、回路部品は少なくなり、電
力消費は低下する。後述の実施例のそれぞれにおいて、周波数基準信号は無線通
信サブシステム152により発生せしめられるが、周波数基準信号は、GPS受
信機170の周波数合成回路により発生せしめて無線通信サブシステムへ供給す
ることもできることに注意すべきである。
回路内の様々な点からとられる。例えば、1つの実施例においては、周波数基準
信号は、周波数基準発振器が発生する基準発振器信号である。もう1つの実施例
においては、周波数基準信号は、周波数合成機構160の位相同期ループ回路1
62が発生する無線周波信号である。さらにもう1つの実施例においては、周波
数基準信号は、GPS受信機170内のGPS発振器へ供給される無線周波制御
信号である。
数合成機構160の周波数基準発振器190が発生する基準発振器信号である。
この基準発振器信号は、リンク184'を経てGPS受信機170へ供給される 。周波数基準発振器190はまた、プロセッサ156およびマイクロコントロー
ラ158をクロックするために、かつ1つまたはそれ以上の周波数合成器192
、194へ安定した基準を供給するために用いられる。周波数合成器192、1
94は、次にこの安定した基準を用い、無線移動体端局150における信号処理
のために用いられる他の周波数を合成する。好ましくは、周波数基準発振器19
0は、電圧制御形温度補償基準水晶発振器により実現される。この実施例および
後述の他の実施例の特別の利点は、無線通信サブシステム152の周波数が無線
通信システム20、120の基地局からの潜在的に極めて正確な搬送信号30、
130にロックされる時、周波数基準発振器190における潜在的周波数エラー
が顕著に減少せしめられうることである。利点は、無線通信サブシステム152
が、基準周波数発振器における周波数エラーを減少させると、ひいてはGPSサ
ブシステムが、GPS衛星集団からのGPS信号を復調するために必要な信号処
理の量を減少させうることである。必要な信号処理の削減は、ひいては位置の解
決を高速化し、電力消費を減少させる。
196および第1電圧制御発振器(VCO)198を含み、これらは主周波数合
成器192と共に位相同期ループ回路を構成する。第2位相同期ループ回路は、
補助周波数合成器194と、第2ループフィルタ202と、第2VCO204と
、により形成される。2つの位相同期ループの無線周波信号出力は、無線移動体
端局150内の他の電気部品からの負荷引込みおよび高周波帰還を補正するため
に、ミクサ206により組合わされる。
用いうる。例えば、基準発振器信号は、GPS受信機170により、GPS受信
機170内の周波数合成回路が用いる基準信号を発生するための安定発振器とし
て用いられうる。この文脈における「安定」とは、基準発振器信号が、電池電圧
、温度、湿度などにより、顕著には変化しないことを意味する。従って、基準発
振器信号は、GPS受信機170専用の周波数基準発振器を不必要にする。もし
必要ならば、周波数基準信号は、GPS受信機170において所望される周波数
を実現するために、整数により逓倍または分割されうる。
おいて整数倍数により逓倍され、入来信号をミクサ212における中間周波数へ
変換するための第1局部発振器を形成する。この中間周波信号は、次にGPSプ
ロセッサ214へ送られ、そこでその信号は、位置データを得るために処理され
る。この段階において、GPSプロセッサ214の動作を、無線通信サブシステ
ム152のプロセッサ156内へ統合すれば、GPSプロセッサ214を不必要
としうることに注意すべきである。さらに、リンク184'上の基準発振器信号 は、アナログディジタル変換器のサンプリング信号のような、しかしこれへ制限
されるわけではない、他の信号処理に必要な周波数を作るためにブロック216
において分割されうる。
数はミクサ222において第1中間周波数と混合されて、信号処理のための第2
中間周波数を作りうる。GPS受信機170のこの構成は、2重変換受信機と呼
ばれる。この構成は、2重変換受信機において第1中間周波数がより高い周波数
となり、(整数分割器210により作られる)第1局部発振器信号が所望のRF
信号の周波数からより遠く離れた周波数となることを可能にするという事実によ
り、特に有利である。この結果、望ましくないRF影像周波数(これもまた局部
発振器と混合されて中間周波数まで低下する)は、所望のRF信号からより遠く
離れた周波数となる。従って、望ましくないRF影像周波数は、安価で信頼性の
高いフィルタによりフィルタされうる。
は、リンク184''を経てGPS受信機170へ供給される無線周波信号である
。この構成は、周波数合成機構160が発生する無線周波信号が約800ないし
100メガヘルツ(MHZ)であり、GPS信号の搬送周波数が約1.5ないし
2.0ギガヘルツ(GHz)であるために、セルラ通信ネットワークにおいて特
に有利である。従って、リンク184''上の無線周波信号は、ブロック210に
おいて整数2により逓倍されて第1局部発振器を作り、これがミクサ212にお
いて受信されたGPS信号と組合わされて中間周波数への信号変換が行われ、得
られた信号がGPSプロセッサ214において信号処理される。しかし、当業者
にとって明らかなように、GPS受信機170における変換の回数、GPS信号
の搬送周波数、およびリンク184''上の無線周波信号の周波数などの、多くの
要因に依存して、2以外の整数値がブロック230において用いられうる。リン
ク184''上の無線周波信号はまた、アナログディジタル変換器のサンプリング
信号のような、しかしこれへ制限されるわけではない、他の信号処理に必要な周
波数を作るためにブロック236において分割されうる。リンク184''上の無
線周波信号は、ミクサ206の出力からではなく、VCO198またはVCO2
04の出力からとりうることにも注意すべきである。
、電圧制御形温度補償基準水晶発振器により周波数を正確に合成し、基準周波数
発振器190における周波数エラーは、無線通信サブシステム152の周波数が
無線通信システム20、120の基地局からの潜在的に極めて正確な搬送信号3
0、130にロックされる時、顕著に減少せしめられうる。利点は、無線通信サ
ブシステム152が、基準周波数発振器における周波数エラーを減少させると、
後にVCO198およびVCO204における周波数エラーが減少することであ
る。もしGPSサブシステムが、これらの補正周波信号を用いれば、ひいてはG
PSサブシステムは、GPS衛星集団からのGPS信号を復調するために必要な
信号処理の量を減少させうる。必要な信号処理の削減は、ひいては位置決めを高
速化し、電力消費を減少させる。
170は2重変換受信機として構成することができ、その場合、リンク184''
上の無線周波信号は、ブロック240において低い周波数へ分割されて第2局部
発振器を作り、その周波数はミクサ242において信号処理のための第2中間周
波数へ変換される。第2ブロック236においては、リンク184''上の無線周
波信号が分割されて、アナログディジタル変換器のサンプリング信号のような、
しかしこれへ制限されるわけではない、他の信号処理に必要な周波数を作る。
る無線周波信号は、周波数合成機構160の位相同期ループ(PLL)回路16
2により発生せしめられ、PLL回路162は、図9に示されているように、例
えば、主周波数合成器192と、ループフィルタ196と、VCO198と、を
含む。本発明の特徴によれば、PLL回路162は、必要に応じてGPSモード
と無線トランシーバモードとの間で能動的に交替を行う、2重モード装置である
。従って、PLL回路162の主周波数合成器192は、無線トランシーバモー
ドとGPSモードとの間で能動的に再プログラムされ、これはPLL回路162
のループ応答を変化させうる。主周波数合成器192を、無線トランシーバモー
ドからGPSモードへ再プログラムした時に起こる、これらの変化の例には、デ
ィジタル位相検出器245において異なる比較周波数を発生させる、分割比Nお
よびMの変化、および/または、分数N比Fおよび分数増分Kの変化が含まれる
。ループ応答に生じる変化を補償するためには、位相検出器の利得(IPD)また
は(スイッチ246を経ての)ループフィルタの特性のようなPLL回路162
のアスペクトが、所望のループ応答を実現するために変化せしめられうる。この
ようにして、所望の位相マージン(または減衰率)およびPLLループの帯域幅
は、実質的に維持されうる。
いては、無線周波信号は、主合成器VCOの出力(セルラモード:979.56
MHz、GPSモード:978.012MHZ)を、補助合成器VCOの出力(
155.52MHz)と混合することにより発生せしめられ、セルラモードのた
めの送信搬送波(824.04MHz)、または1575.42MHzのGPS
モードにおけるGPS受信機のための第1局部発振器信号(2×〔978.01
2−155.52〕=1644.984MHz)を作り、生じる中間周波数は、
1644.984−1575.42=69.564MHzである。1.023M
HZの第2中間周波数は、LO分割器1(12の分割比)およびミクサにより作
られる。4.992MHzのアナログディジタルサンプリング周波数は、LO分
割器2(201の分割比)により作られる。
望の位相同期ループ動特性(ロック時間、オーバシュート、など)の維持の例を
示す。この図を参照すると、2重モード周波数合成器は、セルラモードからGP
Sモードへ、979.56MHzのVCO周波数から978.012MHzへス
イッチするために、帰還分割比(N)、分数N分割比(F)、および分数増分(
K)を再プログラムすることによりスイッチされる。さらに、基準分割器比(M
)が、位相検出器比較周波数を240KHzから60KHzへスイッチするため
に再プログラムされ、位相検出器利得が、0.22mA/2pから1.0mA/
2pへ再プログラムされる。基準周波発振器およびVCOの同調感度は一定とな
る。位相同期ループの動特性が維持されるためには、開ループの0dB交差点に
おける位相マージンが維持されなければならず、また閉ループ帯域幅が維持され
なければならない。図16Aおよび図16Bには、セルラモードおよびGPSモ
ードの双方における、位相マージン、開ループ利得、および閉ループ応答がプロ
ットされている。位相マージンおよび開ループ利得は両モードにおいて等しく、
閉ループ帯域幅もまた同じであることに注意すべきである。このようにして、位
相同期ループの動特性は、セルラモードからGPSモードへ維持される。
る場合には、PLL回路162のアスペクトもまた、望ましいループパフォーマ
ンスを維持するために、分数N周波数合成器装置の無線トランシーバモードから
GPSモードへの再プログラムを補償するように変化せしめられうる。しかし、
PLL変数の再プログラムにおけるそのような変化は、多くの分数N周波数合成
器において劣った補償、従って、分数Nスプリアス信号の除去を必要とする結果
を生じうる。従って、本発明は、分数Nスプリアス信号の抑制を維持するために
、GPSモードから無線トランシーバモードへの分数N補償手段の変更を行う。
例えば、補償電流基準抵抗は、無線トランシーバモードからGPSモードへのス
イッチングの時に、主周波数合成器192のスイッチ247(図9)により変化
せしめられうる。
数基準信号は、主周波数合成器192および第1ループフィルタ196により発
生せしめられる無線周波制御信号であり、リンク184'''によりGPS受信機 170へ供給される。リンク184'''上の無線周波制御信号は、GPS受信機 170の無線周波発振器250の動作を制御するために用いられる。無線周波発
振器250は、GPS受信機170による信号処理に必要な局部発振器周波数お
よび他の周波数を発生する。リンク184'''上の無線周波制御信号は、以下の ようにしてGPS無線周波発振器250へ供給されうる。無線移動体端局がセル
ラモードにある間は、GPS無線周波発振器250はターンオフされているか、
または無線周波発振器250の出力周波数は使用されていない。さらに、無線移
動体端局がGPSモードにある間は、セルラ無線周波発振器198は使用されて
いない。この実施例においては、ループフィルタの出力は互いに接続され、周波
数合成器およびループフィルタは、無線移動体端局がいずれのモードにあるかに
より、いずれかのVCOを制御しうる。
図11においては、無線周波発振器250の出力は、ブロック252において整
数倍数により逓倍され、ミクサ212における第1中間周波数への変換のための
第1局部発振器を作る。さらに、前の実施例におけると同様に、無線周波発振器
250の出力は、ブロック236において分割され、GPSプロセッサ214に
おける、アナログディジタル変換器のサンプリング信号のような、しかしこれへ
制限されるわけではない、他の信号処理に必要な周波数を作りうる。
いて低い周波数へ分割され、GPSプロセッサ214による信号処理のための、
ミクサ242における第2中間周波数へ変換されて第2局部発振器を作りうる。
第2ブロック262においては、無線周波発振器250の出力は分割されて、ア
ナログディジタル変換器のサンプリング信号のような、しかしこれへ制限される
わけではない、他の信号処理に必要な周波数を作る。
波数合成器192および第1ループフィルタ196により発生せしめられる無線
周波制御信号により、指定された周波数へ制御される。上述のように、PLL回
路162(図9)は、無線トランシーバモードとGPSモードとで交互に動作す
る。従って、PLL回路162の主周波数合成器192は、無線トランシーバモ
ードとGPSモードとの間で能動的に再プログラムされ、これはPLL回路16
2のループ応答を変化させうる。主周波数合成器192を、無線トランシーバモ
ードからGPSモードへ再プログラムした時に起こる、これらの変化の例には、
ディジタル位相検出器245において異なる比較周波数を発生させる、分割比N
およびMの変化、および/または、分数N比Fおよび分数増分Kの変化が含まれ
る。ループ応答に生じる変化を補償するためには、位相検出器の利得(IPD)ま
たは(スイッチ246を経ての)ループフィルタの特性のようなPLL回路16
2のアスペクトが、所望のループ応答を実現するために変化せしめられうる。こ
のようにして、所望の位相マージン(または減衰率)およびPLLループの帯域
幅は、実質的に維持されうる。
LL回路162のアスペクトは、望ましいループパフォーマンスを維持するため
に、主周波数合成器192の無線トランシーバモードからGPSモードへの再プ
ログラムを補償するように変化せしめられうる。しかし、PLL変数の再プログ
ラムにおけるそのような変化は、多くの分数N周波数合成器において不充分な補
償結果を生じ、従って、分数Nスプリアス信号の除去を必要とする。従って、前
の実施例に関連して上述したように、本発明は、分数Nスプリアス信号の抑制を
維持するために、GPSモードからセルラトランシーバモードへの分数N補償手
段の変更を行う。例えば、補償電流基準抵抗は、無線トランシーバモードからG
PSモードへのスイッチングの時に、スイッチ247(図9)により変化せしめ
られうる。
ーバモードからGPSモードへの変化の例を与える。無線トランシーバモードに
おいては、周波数基準発振器190は19.44MHZで動作し、主周波数合成
器192は240キロヘルツ(KHz)で動作し、主周波数合成器192の分数
カウントは1/8であり、補助周波数合成器194は240KHzで動作する。
GPSモードへ変化した時は、周波数基準発振器190は19.44MHZで動
作し、主周波数合成器192は120キロヘルツ(KHz)で動作し、主周波数
合成器192の分数カウントは1/5であり、補助周波数合成器194は240
KHzで動作し、GPS無線周波発振器250は548.328MHZで動作す
る。さらに、いずれのモードにおいても、GPS無線周波入力周波数は1575
.42MHZであり、第1中間周波数は3×548.328MHZ−1575.
42MHZ=69.564MHZであり、ブロック258における分割比は8で
あり、ブロック262における分割比は134であり、第2中間周波数は(69
.564MHZ−548.328MHZ)/8=1.023MHZであり、サン
プリング周波数は548.328MHZ/134=4.092MHZである。
ラモードとGPSモードとの間のスイッチング時において、所望の位相同期ルー
プ動特性(ロック時間、オーバシュート、など)を維持する手段の前のグラフに
おいて説明された例を示す。図18Aおよび図18Bには、セルラモードおよび
GPSモードの双方における、位相マージン、開ループ利得、および閉ループ応
答がプロットされている。位相マージンおよび開ループ利得は両モードにおいて
等しく、閉ループ帯域幅もまた同じであることに注意すべきである。このように
して、位相同期ループの動特性は、セルラモードからGPSモードへ維持されう
る。
イベントのシ−ケンスを以下に説明する。
示されている以下のステップにより、無線通信トランシーバとGPS受信機との
間で周波数基準信号の共用を行いうる。第1に、ブロック270において、無線
移動体端局150の第1サブシステムにより周波数基準信号が発生せしめられる
。開示した実施例において上述したように、周波数基準信号は、好ましくは無線
通信サブシステム152、特に周波数合成機構160により発生せしめられる。
第2に、ブロック272において、無線移動体端局の基準周波発振器の潜在的周
波数エラーが、無線通信システムの基地局の極めて正確な搬送周波数にロックす
ることにより補正される。次に、周波数基準信号は、無線移動体端局150の第
2サブシステムへ供給される。同様にして、開示した実施例において上述したよ
うに、周波数基準信号は、信号処理および復調のためにGPS受信機170へ供
給される。しかし、周波数基準信号は、GPS受信機170により発生せしめら
れ、無線通信サブシステム152と共用されうることに注意すべきである。ブロ
ック270とブロック272との間に、無線通信システムの基地局の正確な搬送
周波数にロックすることにより基準周波発振器における周波数エラーを除去する
動作を挿入しうることもまた理解されよう。
周波数基準信号を整数値により逓倍するステップを含みうる。同様にして、上述
の方法は、第2サブシステムにおける信号処理に用いるために、周波数基準信号
を整数値により分割するステップを含みうる。さらに、上述の方法は、周波数合
成機構162の動作を、無線トランシーバモードとGPSモードとの間で交替さ
せるステップを含みうる。
使用したが、それらは一般的かつ説明的な意味でのみ用いられたもので、制限を
目的とするものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲に示されている。
ある。
ック図である。
あり、信号変換GPS受信機を示している。
概略ブロック図である。
、信号変換GPS受信機を示している。
、2重変換GPS受信機を示している。
。
。
。
。
を提供するためにこれらの通信システム内に統合されるようになる可能性は極め
て高い。考えられる1つのそのような技術は、全地球測位システム(GPS)で
ある。従って、無線移動体端局には、GPS受信機を統合することが望ましい。
欧州特許出願0467651A1は、衛星通信システムにより通信する加入者 ユニットを説明している。この加入者ユニットは、衛星通信システムの衛星から のディジタルデータを受信し、また送信する。さらに、この加入者ユニットは、 それ自身の位置を自己決定し、この位置を衛星通信システムの衛星へ送信する。 このようにして、衛星通信システムはそれぞれの加入者ユニットの位置を知るの で、通信は、より効率的に確立されうる。さらに、加入者ユニットの位置は、受 信された全地球測位システムの信号から自動的に決定され、資産管理および探索 および救助活動のような他の用途のためにも衛星通信システムへ報告される。 公開国際特許WO96/08883には、陸地を基礎とするセルラネットワー クによる動作と、軌道衛星システムによる動作と、の間でスイッチしうる無線電 話が開示されている。第1のアンテナおよび無線周波回路は、陸地を基礎とする ネットワークからの送信信号を受信し、第1条件信号を形成した後に数値デコー ディングを行う。第2のアンテナおよび無線周波回路は、軌道衛星システムから の送信信号を受信し、第2条件信号を形成した後に数値デコーディングを行う。 数値デコーダは、第1条件信号または第2条件信号を処理し、自動周波数制御信 号を供給する。この自動周波数制御信号により制御される基準周波発振器は、基 準周波信号を供給する。この基準周波信号を用いる無線周波数合成器は、陸地を 基礎とするネットワークのチャネル周波数の受信を決定する第1無線周波回路に 接続した第1プログラム可能周波数の出力と、軌道衛星システムのチャネル周波 数の受信を決定する第2無線周波回路に接続した第2プログラム可能周波数の出 力と、を有する。
Claims (40)
- 【請求項1】 無線トランシーバと、 全地球測位システム(GPS)受信機と、を含み、 前記無線トランシーバと前記GPS受信機とが周波数基準信号を共用する、 無線通信システムにおける無線移動体端局。
- 【請求項2】 前記周波数基準信号が前記無線トランシーバにより、信号処
理に用いられる無線中間周波数を得るために利用される、請求項1に記載の無線
移動体端局。 - 【請求項3】 前記周波数基準信号が前記GPS受信機により、信号処理に
用いられるGPS中間周波数を得るために利用される、請求項1に記載の無線移
動体端局。 - 【請求項4】 前記通信システムが、周波数基準信号を一斉送信する少なく
とも1つの基地局を含み、前記基準発振器信号が前記基地局の前記周波数基準に
同期している、請求項1に記載の無線移動体端局。 - 【請求項5】 無線トランシーバと、 全地球測位システム(GPS)受信機と、を含み、 前記GPS受信機と前記無線トランシーバとが基準発振器信号を共用する、 無線通信システムにおける無線移動体端局。
- 【請求項6】 温度補償発振器をさらに含み、前記基準発振器信号が前記温
度補償発振器により発生せしめられる、請求項5に記載の無線移動体端局。 - 【請求項7】 逓倍器をさらに含み、前記基準発振器信号が前記逓倍器にお
いて第1整数により逓倍されて、前記GPS受信機における第1中間周波数への
信号変換に用いられる第1GPS局部発振器を形成する、請求項5に記載の無線
移動体端局。 - 【請求項8】 第2逓倍器をさらに含み、前記基準発振器信号が前記第2逓
倍器において第2整数により逓倍されて、前記GPS受信機における第2中間周
波数への信号変換に用いられる第2GPS局部発振器を形成する、請求項7に記
載の無線移動体端局。 - 【請求項9】 第1および第2逓倍器をさらに含み、前記基準発振器信号が
、前記第1逓倍器において第1整数により、または前記第2逓倍器において第2
整数により逓倍されて、GPS局部発振器信号を生じる、請求項5に記載の無線
移動体端局。 - 【請求項10】 前記GPS受信機が前記基準発振器信号を、前記GPS受
信機が用いるための安定発振器として使用する、請求項5に記載の無線移動体端
局。 - 【請求項11】 分割器をさらに含み、前記基準発振器信号が前記分割器に
おいて第3整数により分割され、前記GPS受信機による信号処理に用いられる
周波数を生じる、請求項5に記載の無線移動体端局。 - 【請求項12】 前記周波数が、前記GPS受信機により用いられるアナロ
グディジタルサンプリング信号である、請求項11に記載の無線移動体端局。 - 【請求項13】 前記通信システムが、周波数基準信号を一斉送信する少な
くとも1つの基地局を含み、前記基準発振器信号が前記基地局の前記周波数基準
に同期している、請求項5に記載の無線移動体端局。 - 【請求項14】 前記無線トランシーバが周波数合成器を含み、前記基準発
振器信号が前記周波数合成器により安定基準信号として用いられる、請求項5に
記載の無線移動体端局。 - 【請求項15】 無線トランシーバと、 全地球測位システム(GPS)受信機と、を含み、 前記無線トランシーバと前記GPS受信機とが無線周波信号を共用する、 無線通信システムにおける無線移動体端局。
- 【請求項16】 前記セルラトランシーバが位相同期ループ回路を含み、前
記無線周波信号が前記位相同期ループ回路により発生せしめられる、請求項15
に記載の無線移動体端局。 - 【請求項17】 前記位相同期ループ回路が周波数合成器を含む、請求項1
6に記載の無線移動体端局。 - 【請求項18】 前記周波数合成器が、無線モードおよびGPSモードで交
互に動作する、請求項17に記載の無線移動体端局。 - 【請求項19】 前記無線モードが第1分数カウントを有し、前記GPSモ
ードが第2分数カウントを有する、請求項18に記載の無線移動体端局。 - 【請求項20】 前記第1分数カウントが約1/5であり、前記第2分数カ
ウントが約1/8である、請求項19に記載の無線移動体端局。 - 【請求項21】 逓倍器をさらに含み、前記無線周波信号が前記逓倍器にお
いて第1整数により逓倍されて、前記GPS受信機における第1中間周波数への
信号変換に用いられる第1GPS局部発振器を形成する、請求項15に記載の無
線移動体端局。 - 【請求項22】 第2分割器をさらに含み、前記無線周波信号が前記第2分
割器において第2整数により分割されて、前記GPS受信機における第2中間周
波数への信号変換に用いられる第2GPS局部発振器を形成する、請求項21に
記載の無線移動体端局。 - 【請求項23】 分割器をさらに含み、前記無線周波信号が前記分割器にお
いて第3整数により分割されて、前記GPS受信機による信号処理に用いられる
周波数を生じる、請求項21に記載の無線移動体端局。 - 【請求項24】 前記無線周波信号が前記無線トランシーバにより送信搬送
信号として用いられる、請求項15に記載の無線移動体端局。 - 【請求項25】 前記周波数が前記GPSトランシーバにより用いられるア
ナログディジタルサンプリング信号である、請求項23に記載の無線移動体端局
。 - 【請求項26】 無線周波制御信号により制御される無線局部発振器を含む
無線トランシーバと、 前記無線周波制御信号により制御されるGPS局部発振器を含む全地球測位シ
ステム(GPS)受信機と、 を含む、無線通信システムにおける無線移動体端局。 - 【請求項27】 前記無線移動体端局が位相同期ループ回路を含み、該位相
同期ループ回路が周波数合成器およびループフィルタを含む、請求項26に記載
の無線移動体端局。 - 【請求項28】 前記GPS受信機が逓倍器をさらに含み、前記GPS局部
発振器が、前記逓倍器において第1整数により逓倍され前記GPS受信機におい
て中間周波数への信号変換に用いられるGPS周波信号を出力する、請求項26
に記載の無線移動体端局。 - 【請求項29】 第2分割器をさらに含み、前記GPS周波信号が前記第2
分割器において第2整数により分割されて、前記GPS受信機における第2中間
周波数への信号変換に用いられる、請求項28に記載の無線移動体端局。 - 【請求項30】 分割器をさらに含み、前記GPS周波信号が前記分割器に
おいて第3整数により分割されて、前記GPS受信機による信号処理に用いられ
る周波数を生じる、請求項28に記載の無線移動体端局。 - 【請求項31】 前記周波数が前記GPSトランシーバにより用いられるア
ナログディジタルサンプリング信号である、請求項30に記載の無線移動体端局
。 - 【請求項32】 前記無線局部発振器が無線周波信号を出力し、該無線周波
信号が前記無線トランシーバにより送信搬送信号として用いられる、請求項26
に記載の無線移動体端局。 - 【請求項33】 前記無線局部発振器が、無線モードおよびGPSモードで
交互に動作する周波数合成器を含む、請求項26に記載の無線移動体端局。 - 【請求項34】 前記無線モードが第1分数カウントを有し、前記GPSモ
ードが第2分数カウントを有する、請求項33に記載の無線移動体端局。 - 【請求項35】 前記第1分数カウントが約1/5であり、前記第2分数カ
ウントが約1/8である、請求項34に記載の無線移動体端局。 - 【請求項36】 無線移動体端局において無線トランシーバと全地球測位シ
ステム(GPS)受信機との間で周波数基準信号を共用する方法であって、 前記無線トランシーバにより前記周波数基準信号を発生するステップと、 前記周波数基準信号を信号処理に用いるために前記GPS受信機へ供給するス
テップと、 を含む前記方法。 - 【請求項37】 信号処理に用いる周波数を発生するために、前記周波数基
準信号を整数により逓倍するステップをさらに含む、請求項36に記載の方法。 - 【請求項38】 信号処理に用いる周波数を発生するために、前記周波数基
準信号を第2整数により分割するステップをさらに含む、請求項36に記載の方
法。 - 【請求項39】 前記周波数基準信号を発生する周波数合成器の動作を、無
線トランシーバモードとGPSモードとの間で交替させるステップをさらに含む
、請求項36に記載の方法。 - 【請求項40】 前記基準周波信号の周波数エラーを除去するために基地局
搬送波にロックするステップをさらに含む、請求項36に記載の方法。
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