JP2002257920A - 無線信号受信機 - Google Patents

無線信号受信機

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JP2002257920A JP2001381180A JP2001381180A JP2002257920A JP 2002257920 A JP2002257920 A JP 2002257920A JP 2001381180 A JP2001381180 A JP 2001381180A JP 2001381180 A JP2001381180 A JP 2001381180A JP 2002257920 A JP2002257920 A JP 2002257920A
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エティアンヌ ジャン−ダニエル
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リーム−ビス ルート
Elham Firouzi
フィロウツィ エルハム
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    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロセッサがデータ転送のために割り込み信
号を送信したチャネルに迅速にアクセス可能にする無線
信号受信機を提供する。 【解決手段】 受信無線信号から整形された中間信号I
Fを受け取る相関段7に接続され制御及び/又はデータ
信号を転送するプロセッサ手段12と、相関段7の全チ
ャネル7’とプロセッサ手段12とに接続されたチャネ
ル選択手段13を含み、選択手段は、全チャネルの所定
優先順序に従って、選択チャネルからプロセッサ手段1
2にデータ転送するための割り込み信号を送信した動作
中の1つ以上のチャネル中で最高優先度のチャネルが、
仮想チャネル内に最初に配置させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は無線信号を受信して
中間信号に整形する手段と、その中間信号を受け取る複
数の相関チャネルを含む相関段と、該相関段に接続され
て制御及び/又はデータ信号を転送するマイクロプロセ
ッサ手段とを含む無線信号受信機に関する。
【0002】
【従来の技術】無線信号受信機、特にGPS形のもの
は、一般にメインマイクロプロセッサに接続された複数
の相関チャネルを含んでいる。通常、正常な動作モード
では、マイクロプロセッサは少なくとも4個の視認可能
な衛星を捕捉追尾するために全チャネルの同期タスクに
注意を払おうとする。一旦ある複数のチャネルがそれぞ
れの衛星にロックされると、復調されたGPSデータ
が、受信機のX,Y,Z位置とともに、速さ及び/又は
時間を計算するためのマイクロプロセッサに送信され
る。
【0003】これらすべての衛星の探索及び追尾の処理
の間に、動作チャネルは割り込み信号をマイクロプロセ
ッサに送信してマイクロプロセッサが取り上げることが
できるデータについてマイクロプロセッサに注意を促
す。マイクロプロセッサは、割り込み信号を受信する
と、どのチャネルから取り上げるべきデータが発生して
いるかを見つけるために全てのチャネルを走査しなけれ
ばならない。このデータは例えばコンフィグレーション
・パラメータ、GPSメッセージ、擬似ランダムPRN
符合の状態、ドップラー効果に関係する周波数の増大、
受信手段割り込みモード、積算カウンタの状態及び他の
情報に関係している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これら検索及び追跡動
作の間にどのチャネルが割り込み信号の発生源かを発見
するために、マイクロプロセッサが全てのチャネルを走
査しなければならないという事実は、時間の浪費とな
り、欠点である。この時間の浪費の故に、一方では、マ
イクロプロセッサが位置、速さ、及び/又は時間の導出
に長時間を必要とすることになり、他方では、受信機が
大量のエネルギーを消費することになる。GPS受信機
を、時計や携帯電話等の携帯装置に搭載したいと望む場
合は、そのような装置は電池又は小型蓄電池で電力が供
給されるので、エネルギーの消費は当然に節約しなけれ
ばならない。
【0005】本発明の目的は、前述の欠点を克服し、マ
イクロプロセッサがデータ転送のために割り込み信号を
送信したチャネルに迅速にアクセスすることを可能にす
る手段を備えた無線信号受信機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的、及び他の目的
は、上記の無線信号受信機において、相関段の全てのチ
ャネルとマイクロプロセッサ手段とに接続されたチャネ
ル選択手段を含み、その選択手段は、全てのチャネルの
所定の優先順序にしたがって、選択されたチャネルから
マイクロプロセッサ手段にデータ転送するための割り込
み信号を送信した動作中の1つ又は複数のチャネルの中
で最高の優先度を持つチャネルが、仮想チャネル内に最
初に配置されることを可能にする無線信号受信機により
達成される。
【0007】これらの、優先デコーダのような選択手段
により、マイクロプロセッサ手段のマイクロプロセッサ
は、割り込み信号を受信すると、すべてのチャネルを走
査する必要なしに最高の優先度を持つ選択されたチャネ
ルの1つを直接アクセスすることが可能になる。割り込
み信号を送信している優先チャネルに対する直接のアク
セスにより、エネルギー消費を減少させることも可能に
なる。これにより、GPS受信機を、電池や小型蓄電池
を使用する時計や携帯電話のような装置に搭載できると
いう利点がある。
【0008】この状況を実現するために、マイクロプロ
セッサは仮想チャネルをアドレスする必要がある。これ
により、優先デコーダは、複数のチャネルに対して割り
込みがあると、最高の優先度を持つチャネルを選択して
マイクロプロセッサに最初にそれを提示する。マイクロ
プロセッサと通信をしている選択されたチャネルの割り
込みの原因にしたがって、マイクロプロセッサ手段は選
択されたチャネルの対応するレジスタをアクセスするた
めのアドレスを生成する。選択されたチャネルのアドレ
スされたレジスタのデータが読み出されると、読み出し
確認が選択されたチャネルに送信されてチャネル割り込
みを除去する。この後にチャネル中の優先順位を保持し
たまま、同じチャネル又は他のチャネルに対して次の割
り込みが仮想チャネルを介して選択され得る。
【0009】優先デコーダの仮想チャネルの使用は、視
認可能な衛星の相関チャネルによる捕捉及び追尾のため
のすべての緊急同期タスクの間に必須である。初期段階
では、マイクロプロセッサ手段は各チャネルのためのコ
ンフィグレーション・パラメータを転送する時間を持っ
ており、それは仮想チャネルの使用が不要であることを
意味する。
【0010】上記無線信号受信機の目的、利点及び特徴
は図面により示した以下の実施例の説明から一層明瞭に
なるであろう。
【0011】
【発明の実施の形態】以下の記載はGPS形の無線信号
受信機に関してなされる。この受信機のいくつかの部分
は、この技術分野において当業者の一般的な知識の一部
であるので詳細には説明しない。
【0012】GPS形無線信号受信機は図1に概略的に
示されている。これは複数の衛星からのGPS無線信号
を受信するアンテナ2と、無線信号を受け取って中間信
号IFに整形する無線信号受信整形手段3と、例えば4
00kHzのオーダの周波数の中間信号IFを受け取る
複数の相関チャネル7’を備えた相関段7と、マイクロ
プロセッサ手段12と、優先デコーダ13のようなチャ
ネル7’を選択する手段とから形成されている。優先デ
コーダ13の要素は図2を参照して説明する。
【0013】通常は、無線信号受信整形手段3におい
て、第1の電子回路4’が先ず最初に、周波数1.57
5542GHzの無線信号を例えば179MHzの周波
数に変換する。第2の電子回路IF4”は2回の変換を
行ってGPS信号をまず最初に4.78MHzにし、次
いで最後に4.36MHzでサンプリングして例えば4
00kHzにする。400kHzのオーダの周波数でサ
ンプリングされ定量化された中間合成信号IFは、こう
して相関段7のチャネル7’に与えられる。
【0014】中間複素信号IFは2ビットを規定する斜
線で交差された線で図示されている同相信号及び直交信
号で形成されている。しかしながら、図示しない他の実
施例によれば、中間信号IFは4ビット以上で与えられ
てもよく、1ビットを上回る同相信号のみを含んでもよ
い。
【0015】周波数変換動作のために、クロック信号発
生器5は無線信号受信整形手段3の一部を形成する。こ
の発生器は17.6MHzのオーダの周波数で較正され
た、例えば図示されていない水晶発振器を備えている。
2つのクロック信号CLK及びCLK16が特に相関段
7及びマイクロプロセッサ手段12に与えられてこれら
の要素の全ての動作をクロックする。第1のクロク周波
数CLKは4.36MHzであるが、エネルギーの消費
を抑えるために相関段の大部分で使用される第2のクロ
ック周波数は16分の1、即ち272.5kHzに固定
されてもよい。
【0016】相関段7は12個の相関チャネル7’から
なり、各々は相関器8と、そのチャネルにより検出され
た衛星を捕捉し追尾するための信号処理アルゴリズム
を、専用のマテリアルを通して、動作状態にセットする
コントローラ9を含んでいる。
【0017】各相関チャネル7’の相関器8はキャリア
ミキサ、コードミキサ、積算カウンタ、コード及びキャ
リア弁別回路、コード及びキャリア数値制御発振器、擬
似ランダムコード発生器、及びキャリア正弦/余弦テー
ブルを含んでいる。これらの要素はこの技術分野の当業
者の一般的な知識の一部なので、簡単化のために、全て
は図1に示さなかった。詳細はPhillip Ward著で編集者
がElliot D. Kaplan(Aetech House Publishers, USA 19
96) ISBN編集番号0-89006-793-7の書籍"Understanding
GPS Principles and Applications" の特に図5.8及
び5.13に上記要素が大きな線で示されている。
【0018】各チャネルにコントローラ9を配置する構
成は、全ての動作チャネルとマイクロプロセッサ手段1
2との間の捕捉追尾の期間のデータ転送が多くなりすぎ
ないようにするという利点がある。全てのチャネルの全
ての同期タスクが単一のマイクロプロセッサと共同して
なされるとすると、受信機のエネルギー消費は大きくな
るであろう。
【0019】全てのこれら同期タスクが各チャネルにお
いて相関器8とコントローラ9との結合により有利に行
われるので、マイクロプロセッサ手段12におけるマイ
クロプロセッサの規模は大きくする必要がない。X、
Y、Z位置、速さ及び/又は時刻の計算のためには、8
ビットマイクロプロセッサで十分である。このマイクロ
プロセッサは例えばスイスのEM Microelectronic-Marin
SAによる8-bit CoolRISC-816でよい。
【0020】マイクロプロセッサ手段12はまた、図1
には示されていないメモリ手段とアドレスデコーダとを
含んでいる。メモリ手段は軌道内に配置された各衛星及
び擬似ランダムコードに関するデータと各衛星のキャリ
ア周波数データとを含んでいる。ある選択されたチャネ
ルの1つまたは複数のレジスタからデータを抽出するた
めに、アドレスデコーダはアドレス信号を専用バス14
を介して、読み出されるべき1つ又は複数のレジスタに
送る。
【0021】各チャネル7’のための相関段7に、複数
のデータ及び/又はコンフィギュレーション・パラメー
タ入出力バッファレジスタが設けられているが、それら
は図1の複雑化を避けるために示されていない。そのレ
ジスタに配置されるデータは特に、GPSメッセージ、
PRNコードの状態、ドップラー効果に関する周波数の
増加、擬似範囲及び他のデータに関係する。データ及び
/又はパラメータ転送バス10はマイクロプロセッサ手
段をそれぞれのチャネルのレジスタに接続する。このバ
ス10を介して、マイクロプロセッサ手段12からの制
御信号は、特に相関チャネル7’を動作状態にセットす
るために、相関チャネル7’にも送信される。
【0022】これらのレジスタは、チャネルの探索及び
追尾処理の間、マイクロプロセッサ手段12に自動的に
転送される必要性なしに、データを累積できるというこ
とに着目すべきである。しかしながら、少なくとも1つ
の割り込み信号が当該マイクロプロセッサ手段に到達す
ると、選択されたチャネルの少なくとも1つのレジスタ
が読み出されなければならない。
【0023】こうして、マイクロプロセッサ手段12
は、探索と追尾の処理の前に、バス10を介して、探索
されるべき擬似ランダムコードと中間信号のキャリア周
波数に関するパラメータを送信する。これらのパラメー
タは、実際の探索と追尾の処理の前に、送信されてすべ
てのチャネル7’を個々に整形する。
【0024】各チャネルに到達するために、マイクロプ
ロセッサ手段12は構成可能な優先デコーダを制御す
る。これをなすために、マイクロプロセッサ手段はCH
Sバスにより決定されるチャネル番号を優先デコーダ1
3に送る。相関段は12個のチャネルを有しているの
で、チャネル番号の2進ワードは4ビットである。構成
されたデコーダ13はこうして、バス11を介して、マ
イクロプロセッサ手段12により要求されたチャネルに
対する選択信号を送る。コンフィギュレーション・パラ
メータのこの予備転送のために、マイクロプロセッサは
それを行うための時間をとることができる。
【0025】しかしながら、衛星の探索と追尾の処理が
チャネル7’に対して開始されると、レジスタに送られ
格納された全てのデータにたいする迅速なアクセスが必
要である。この場合、マイクロプロセッサ12は、番号
15として選択された、仮想チャネルの番号を優先デコ
ーダ13に送る。優先デコーダのこの構成において、I
NT−CHバスから優先デコーダ13に送られる複数の
チャネル割り込み信号が存在する場合、最高の識別番号
を有するチャネルがより低いランクの他のチャネルに対
して優先権を有する。
【0026】デコーダがマイクロプロセッサ12に割り
込み命令INTを送ることにより割り込みをマイクロプ
ロセッサ12に送るために、1つのチャネル内に少なく
とも1つの割り込みがなければならない。この瞬間か
ら、この割り込みを発生したチャネルはその割り込みを
優先するために優先デコーダ13により選択される。
【0027】相関段レジスタは割り込みの原因に関する
データを格納する。このデータメッセージは1ビットの
GPSデータを持つ8ビットと、3ビットの割り込み原
因と、割り込み信号を送信する4ビットのチャネル番号
で通常は形成される。割り込み信号を受信すると、状態
レジスタに格納されているメッセージはマイクロプロセ
ッサにより読み出され、マイクロプロセッサはアドレス
デコーダを起動してアドレスデコーダはアドレス信号を
バス14を介して選択されたチャネルに送る。送られた
アドレスにより、マイクロプロセッサは割り込みの原因
の関数として選択されたチャネルの、確実なレジスタの
データを読むことができる。
【0028】マイクロプロセッサによりデータが読み出
されると、マイクロプロセッサは読み出された同じレジ
スタに、読み出された確認値を返送する。この瞬間か
ら、割り込み命令はキャンセルされ、そして同一チャネ
ル又は他のチャネルのための新たな割り込み命令を送る
ことができる。
【0029】なお、以下の表は、チャネルレジスタに格
納された、動作チャネルの探索及び追尾の処理の間に生
じる割り込み原因を示している。
【0030】
【表1】
【0031】動作中の相関チャネルによる衛星探査及び
追尾処理の間に、複数の割り込み信号が同時に発生し、
これらの割り込みを送信したチャネルからの確実なデー
タを抽出可能であることをマイクロプロセッサに知らせ
るということがあり得る。これをなすために、仮想チャ
ネルで構成された優先デコーダ13は、割り込み信号を
送信しているチャネルの中の最高の識別番号を持つチャ
ネルが選択され最初に配置されることを可能にする。
【0032】全てのチャネル割り込みは、そのような割
り込みが現われる順番で且つそのチャネルに割り当てら
れた優先順位の関数としてマイクロプロセッサにより処
理される。他のチャネルが優先権を獲得する前にチャネ
ルの1つに格納されている複数の割り込み原因が次々に
処理されることもあり得る。
【0033】先行するチャネルの処理が終了した後にあ
る一つのチャネルの優先権が試験されるであろう。優先
デコーダにより割り当てられたこの順番で、マイクロプ
ロセッサ手段は、全てを走査する必要なしに仮想チャネ
ルに最初に慎重に配置されたチャネルを直接アクセス可
能である。
【0034】相関段7、マイクロプロセッサ手段12及
び優先デコーダ13は例えばシリコンで形成された同一
の半導体基板上に形成できる。クロック信号発生器5の
クロック周波数分割器は相関段の一部を形成してクロッ
ク信号即ち信号CLK及びCLK16を生成する。
【0035】図2は割り込みの発生中の仮想チャネル内
に優先チャネルを配置することを可能にするために使用
される優先デコーダの電子的要素を示す。
【0036】優先デコーダは順番に配置された複数のマ
ルチプレクサ21から32を含んでおり、1つの出力は
他の入力に順番に接続されている。マルチプレクサの数
は相関段の数に対応している。マルチプレクサ21から
32のそれぞれの他の入力は対応するチャネルの識別番
号CH1からCH12を受け取る。それぞれのマルチプ
レクサは割り込みを送信しているチャネルから発生して
いる特定の割り込み制御信号INT1からINT12に
より制御される。図示された構成において、第1のマル
チプレクサ21は第1のチャネルから発生している制御
信号INT1により制御され、第2のマルチプレクサ2
1は第1のチャネルから発生している制御信号INT1
により制御されるというようにして、最後のマルチプレ
クサ32は12番目のチャネルから発生している割り込
み制御信号T12により制御される。
【0037】最後のマルチプレクサ32の出力は、マイ
クロプロセッサが仮想チャネルの番号をデコーダに送っ
た場合に割り込み信号INT1からINT12の関数と
して最初に配置されるべき優先チャネルのための選択信
号を供給する。通常は、マイクロプロセッサは割り込み
命令を受信するとすぐに、仮想チャネル番号を送信す
る。なぜなら、マイクロプロセッサはこの命令を受信す
ると仮想チャネルに割り込みを最初に送信する優先チャ
ネルを配置しなければならないからである。
【0038】割り込み制御信号INT1からINT12
がハイ状態かロー状態かに応じて、この信号により制御
されている各マルチプレクサの出力はチャネル識別番号
か又は前段のマルチプレクサの出力値を供給する。第1
のマルチプレクサ21は、その入力20に、割り込みが
発生しなかったならば仮想チャネルの番号を規定するオ
ール1からなる2進数を受け取るであろう。マイクロプ
ロセッサにより供給される特定のチャネルの番号が特定
のチャネルの選択のためのこの入力に導入されることも
ありえる。
【0039】本例の場合、割り込み信号INT1からI
NT12がハイ状態又はロー状態、即ち、1又は0の
時、先行するマルチプレクサの出力値が後続のマルチプ
レクサに入力されるが、この信号がロウ又はハイ状態の
時は対応するマルチプレクサのチャネルの識別番号が出
力される。
【0040】例えば、もし2つの割り込み制御信号IN
T3及びINT6がチャネルCH3及びCH6により与
えられると、マルチプレクサ23は第3のチャネルの識
別番号を供給し、それはマルチプレクサ24及び25を
通過してマルチプレクサ26に到達するであろう。しか
しながら、割り込み信号INT6により制御されるマル
チプレクサ26内では、第3のチャネルの識別番号の代
わりに第6番目の識別番号が供給されるであろう。他の
割り込み命令は他の後続のマルチプレクサに与えられな
いので、第6番目の識別番号は最後のマルチプレクサ3
2の出力に与えられるであろう。これにより、第3のチ
ャネルより第6のチャネルの優先度を高くして最初に配
置されるようにして、マイクロプロセッサ手段は第3の
チャネルの前に第6のチャネルを処理することになる。
【0041】優先デコーダのこの構成により割り当てら
れたチャネルの優先度の順番は勿論変更可能である。割
り込みの間のチャネルの優先度により、相関段に最初に
配置されている最高の優先度を持つチャネルがマイクロ
プロセッサ手段に与えられなければならない。
【0042】勿論、請求項に規定した本発明の範囲から
逸脱することなく当業者の知識の範囲内で無線信号受信
機の他の実施例も実現可能である。例えば、優先デコー
ダを持つ無線信号受信機は、その受信機内に複数の相関
チャネルを配置する必要がある限り、電話の分野におい
ても使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による優先デコーダを含む無線信号受信
機を概略的に示す図である。
【図2】本発明による優先デコーダの電子的要素を概略
的に示す図である。
【符号の説明】
3…無線信号受信整形手段 7’…相関チャネル 7…相関段 8…相関器 12…マイクロプロセッサ手段 13…優先デコーダ 21〜32…マルチプレクサ IF…中間信号 INT−CH…割り込み信号
フロントページの続き (72)発明者 ルート リーム−ビス スイス国,セアッシュ−2000 ヌーシャト ル,アブニュ ドゥ ベッルボー 3 (72)発明者 エルハム フィロウツィ スイス国,ツェーハー−2514 リーゲル ツ,ドルフガッセ 51 Fターム(参考) 5J062 AA12 AA13 CC07 5K020 AA07 BB06 DD26 EE04 EE16 JJ07 KK02 KK08 NN10

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無線信号を受信して該無線信号を中間信
    号(IF)に整形する手段(3)と、複数の相関チャネ
    ル(7’)を含み前記中間信号(IF)を受け取る相関
    段(7)と、前記相関段に接続されて制御及び/又はデ
    ータ信号を転送するマイクロプロセッサ手段(12)と
    を含む無線信号受信機において、該無線信号受信機は、
    前記相関段(7)の全てのチャネル(7’)と前記マイ
    クロプロセッサ手段(12)とに接続されたチャネル選
    択手段(13)を含み、前記チャネル選択手段は、全て
    のチャネルの所定の優先順序にしたがって、選択された
    チャネルから前記マイクロプロセッサ手段(12)にデ
    ータ転送するための割り込み信号を送信した動作中の1
    つ又は複数のチャネルの中で最高の優先度を持つチャネ
    ルが、仮想チャネル内に最初に配置されることを可能に
    することを特徴とする無線信号受信機。
  2. 【請求項2】 前記チャネル選択手段は優先デコーダ
    (13)であって、該優先デコーダ内で各相関チャネル
    はその識別番号により表され、それによりこの識別番号
    の関数として優先順位を規定し、最高の優先順位のチャ
    ネルは、その決定された識別番号が、選択されたチャネ
    ルからマイクロプロセッサ手段(12)へのデータ転送
    のための割り込み信号を送信した動作中の1つ又は複数
    のチャネルの中の最大又は最小であるチャネルであるこ
    とを特徴とする、請求項1記載の無線信号受信機。
  3. 【請求項3】 前記仮想チャネルに配置された前記選択
    されたチャネルからデータを読み出した後に、このチャ
    ネルにより生じた前記割り込みを取り消して割り込み信
    号を送信した最高の優先度の次のチャネルを選択するた
    めに、前記マイクロプロセッサ手段(12)は読み出し
    確認信号を前記チャネルに送信することを特徴とする、
    請求項1又は2記載の無線信号受信機。
  4. 【請求項4】 前記優先デコーダ(13)は、制御され
    るべき複数の、例えば12個の、チャネル(7’)に対
    応して順次配列された複数のマルチプレクサ(21から
    32)を含み、前記マルチプレクサの各々の出力は、最
    高の優先度を持つチャネルを選択するための最後のマル
    チプレクサ(32)の出力を除いて、後続するマルチプ
    レクサの入力に接続されており、それぞれのマルチプレ
    クサは他の入力に所定の順番のそれぞれのチャネルの識
    別番号を受け取り、各チャネルからの割り込み信号(I
    NT−CH)は対応するマルチプレクサに、該チャネル
    からの割り込み信号が前記マルチプレクサに与えられる
    とそのチャネルの識別番号をその出力に送信するように
    命令することを特徴とする、請求項2記載の無線信号受
    信機。
  5. 【請求項5】 各相関チャネル(7’)は前記中間信号
    (IF)を受け取る相関器(8)と、決定された衛星の
    探索と追尾の間にすべての同期タスク内のディジタル信
    号を処理するアルゴリズムを実行するコントローラ
    (9)とを含むことを特徴とする、請求項1記載の無線
    信号受信機。
  6. 【請求項6】 前記相関段(7)と、前記マイクロプロ
    セッサ手段(12)と、前記優先デコーダ(13)は、
    例えばシリコンでできた、同一半導体基板上に形成され
    ていることを特徴とする、請求項2記載の無線信号受信
    機。
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