JP2005530453A - 結合されたｇｐｓ受信器と通信システムにおける相互干渉の低減 - Google Patents

Abstract

【解決手段】移動装置を動作する方法が開示される。移動装置の第１の活動が検出される。第１の活動が検出されると、以下の２つの動作が実行される。（１）移動装置の通信装置から無線データリンク上へのデータの無線送信はある期間ディスエーブルになる、および（２）第１の制御信号が通信装置から移動装置の衛星位置決めシステムレシーバーに送信される。第１の制御信号は、この期間中にレシーバーにより受信される衛星位置決めシステム信号の処理をイネーブルにする。この期間のサイズは、あらかじめ決めてもよいし適合可能であってもよい。

Description

この発明は、一般に衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器の分野に関し、特に結合されたＳＰＳ受信器と通信システムにおける相互干渉を低減することに関する。

近年、携帯電話およびポケベルのような携帯パーソナル通信装置の使用は、劇的に増加した。さらに、衛星位置決めシステム（ＳＰＳ）受信器のような携帯航法装置の使用は、より広く利用可能になってきたので、増大した。近年の技術的発展は、結合ＳＰＳ受信器と携帯電話装置のように、ＳＰＳ受信器と通信システムを集積装置に結合可能にした。そのような結合された装置は、個人のセキュリティ、緊急応答、乗り物の追跡および在庫管理のように多くのアプリケーションを有する。いくつかの結合装置は、独立したＳＰＳ受信器と通信システムを適切な電子インターフェースを用いて結合する。その他は共有された回路とパッケージングを使用する。これらの結合された装置は、共通の筐体および集積されたユーザーインターフェースにより提供される便宜的利点を特色とする。しかしながら、そのような結合された装置は、また電力消費の増大および性能の低減というようなある欠点を提示する場合もある。

多くの結合されたＳＰＳと通信装置における固有の１つの際立った不利点は、結合装置のＳＰＳ受信器セクションの性能の減少である。減少した性能に対する共通の原因は、通信段とＳＰＳ受信器段との間における信号干渉である。例えば、結合携帯電話／ＳＰＳ受信器において、携帯電話段からのセルラー送信は、ＳＰＳ受信器の性能を低減することができる強い干渉を発生する。

通信段とＳＰＳ段との間の相互干渉を克服する現在のやり方は、帯域内干渉を受け入れ可能な範囲に制限するために、ＳＰＳ受信器のフロントエンドセクションに複合フィルター(complicated filter)または高ダイナミックレンジを使用することを含む。しかしながら、これらのやり方は、複雑なさらなる回路の使用を必要とし、結合装置のコストと電力消費を増加させる。例えば、結合携帯電話／ＳＰＳ受信器におけるクロスカップリングを低減する１つの方法は、ＳＰＳ送信器のＲＦフロントエンドに帯域通過フィルターを用いてセルラー送信器から無線周波数（ＲＦ）干渉を消去することである。しかしながら、このやり方にはいくつかの問題がある。第１に、ＳＰＳ受信器ＲＦ回路に結合される信号エネルギーの適切な低減をセルラー送信器から供給するためにいくつかのフィルターを必要とする可能性がある。これは、結合された装置のコストとサイズを増大するかもしれない。第２に、フィルターを使用すると、ＳＰＳ受信器の雑音指数が増加し、衛星航法信号の感度を劣化させる。

それゆえ、結合されたＳＰＳ／通信受信器のＳＰＳセクションと通信セクションとの間の相互干渉を低減するシステムを提供することが望ましい。

さらに、ＳＰＳ受信器のコストと、感度特性に悪影響を与えることなく、結合されたＳＰＳ／通信受信器におけるＳＰＳ受信性能を改良するシステムを提供することが望ましい。

発明の概要

移動装置を動作させる方法が開示される。移動装置の第１の活動が検出される。第１の活動が検出されると、以下の２つの動作が実行される：（１）移動装置の通信装置からの無線データリンク上のデータの無線送信はある期間ディスエーブルされる、および（２）最初の制御信号が通信装置から移動装置の衛星位置決めシステム受信器に送信される。最初の制御信号はこの期間に受信器により受信される信号位置決めシステム信号の処理をイネーブルにする。

第１の活動は、例えば、移動装置上のボタンの押下または通信装置のマイクロフォンによって受信された音声の欠如のように、移動装置のユーザーにより実行される動作によるかもしれない。

無線送信は、交互の方法でディスエーブルにしたりイネーブルにしたりしてもよい。

この発明の他の特徴は、添付図面および詳細な記載から明白になるであろう。

この発明は、類似の参照符号が類似のエレメントを示す添付図面の図に制限するためにではなく例示のために図解される。

衛星位置決め（ＳＰＳ）受信器と通信装置の組み合わせである移動装置内の相互干渉を低減するための方法および装置が記載される。以下の記載において、説明のために、この発明の完全な理解を与えるために多数の特定の詳細が記載される。しかしながら、この発明は、これらの特定の詳細なしに実施してもよいことは、当業者には明白であろう。他の例において、説明を容易にするために、よく知られた構造および装置がブロック図の形式で示される。

以下の議論において、この発明の実施形態は、米国衛星航法システム（ＧＰＳ）におけるアプリケーションを参照して記載されるであろう。しかしながら、これらの方法は、ロシアのグロナス(Glonass)システムのように、類似した衛星位置決めシステムに均等に適用可能であることが明白でなければならない。従って、ここで使用される「ＧＰＳ」という用語は、ロシアグロナスシステム(Russian Glonass system)を含む別の衛星位置決めシステムを含む。同様に、「ＧＰＳ信号」という用語は、別の衛星位置決めシステムからの信号を含む。

移動装置
図１は、この発明の一実施形態において使用するために、通信送受信器（トランシーバー）をＧＰＳレシーバーと結合する移動装置１５０のブロック図である。移動装置１５０は、ＧＰＳ信号を処理するのに必要な機能ならびに通信リンクを介して送受信される通信信号を処理するのに必要される機能を実行するための回路を含むポータブルハンドヘルド(hand-held)装置である。通信リンク１６２のような通信リンクは、典型的に、通信アンテナ１６４を有する基地局１６０のような他の通信構成要素への無線周波数通信リンクである。

移動装置１５０は、取得回路および処理セクションを含むＧＰＳ受信器１３０を含む。伝統的なＧＰＳ方法に従って、ＧＰＳ受信器１３０は、軌道を周回するＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を受信し、受信したＰＮコード信号系列と内部的に発生されたＰＮ信号系列との間の時間移動を比較することにより固有の擬似ランダム雑音（ＰＮ）コードの到着時刻（いわゆる「擬似レンジ」）を決定する。ＧＰＳ信号は、ＧＰＳアンテナ１１１を介して受信され、種々の受信された衛星に対してＰＮコードを取得する取得回路に入力される。取得回路により生成された航法データ（例えば、擬似レンジ）は、通信トランシーバー１０９による送信のためにプロセッサーにより処理される。

移動装置１５０はまた通信トランシーバーセクション１０９を含む。通信トランシーバー１０９は通信アンテナ１００に接続される。通信トランシーバー１０９は、ＧＰＳレシーバー１３０により処理された航法データを通信信号（典型的にＲＦ）を介して、基地局１６０のような遠隔基地局に送信する。航法データは、ＧＰＳレシーバーの実際の緯度、経度、および高度であってもよいし、あるいは生のデータあるいは部分的に処理されたデータであってもよい。受信した通信信号は、通信トランシーバー１０９に入力され、処理のためにプロセッサーに渡され、オーディオスピーカーを介して出力可能である。

この発明の一実施形態によれば、移動装置１５０において、ＧＰＳレシーバー１３０により発生された擬似レンジデータは、通信リンク１６２を介して基地局１６０に送信される。次に、基地局１６０は、結合された基地局からの擬似レンジデータ、擬似レンジが測定された時刻、および自己のＧＰＳレシーバーから受信した天文暦データまたはそのようなデータの他の情報源から受信した天文暦に基づいて、結合されたレシーバー１５０の位置を決定する。次に、位置データは、移動装置１５０または他の遠隔局に返送することができる。移動装置１５０と基地局１６０との間の通信リンク１６２は、ダイレクトリンク(direct link)または携帯電話リンクを含む多数の種々の実施形態で実現してもよい。この発明の一実施形態において、通信トランシーバーセクション１０９は携帯電話として実現される。

図２は、この発明の一実施形態に従う結合された携帯電話とＧＰＳ受信器のより詳細なブロック図を示す。図２に示されるシステムは一実施形態であり、この発明の開示に従って、結合されたＧＰＳレシーバーの設計と構成において多くの変形が可能であることは、当業者により理解されるであろう。例えば、以下の議論は、通信セクションが携帯電話で具現化されていると仮定しているけれども、この発明は、双方向ポケベル、および類似の双方向通信器に具現化してもよいことは理解されるであろう。

図２において、移動装置１５０は、ＧＰＳレシーバー１３０とＧＰＳアンテナ１１１（一緒にして「ＧＰＳセクション」と呼ばれる）、および携帯電話と携帯電話アンテナ１００（一緒にして「通信セクション」と呼ばれる）。携帯電話はアンテナ１００を介して遠隔基地局（例えば図１の基地局１６０）におよび遠隔基地局から信号を送受信する。

ＧＰＳセクション
移動装置１５０のＧＰＳ受信器１３０において、受信したＧＰＳ信号は、信号ライン１２０を介してＧＰＳアンテナ１１１から入力され、スイッチ１１２を介して無線周波数（ＲＦ）から中間周波数（ＩＦ）への変換器１１３に入力される。周波数変換器１１３は、信号を適切な中間周波数、例えば７０ＭＨｚに変換する。次に、周波数変換器１１３は、さらにより低い中間周波数、例えば１ＭＨｚに変換する。ＲＦ−ＩＦ変換器１１３の出力は、ＧＰＳ信号処理回路１１４の入力に接続される。ＧＰＳ信号処理回路１１４は、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を含む。Ａ／Ｄ変換器は、ＲＦ−ＩＦ変換器１１３からの信号をデジタル化する。

この発明の一実施形態において、ＧＰＳ信号処理回路１１４はデジタルスナップショットメモリを含む。デジタルスナップショットメモリは、Ａ／Ｄコンバーターの出力に接続され、処理されるデータのレコードを記憶することができる。スナップショットメモリは、ＧＰＳ処理回路１１４に接続される別個のメモリ装置に典型的に記憶されるＧＰＳ信号を処理するために使用される。スナップショットメモリはまた、パケット化される通信信号、すなわち、バーストデータビットから構成され、その後に長期間の無活動が続く信号に対しても採用することができる。多くのセルラータイプ信号のような連続シグナリングも処理回路により、連続した方法で処理してもよい。

ＧＰＳ信号処理回路１１４からの出力はマイクロプロセッサー１１５に接続される。マイクロプロセッサー１１５は、ＧＰＳ受信器１３０で受信した衛星信号をさらに処理し、ユーザーインターフェースに直接送信するため、あるいは通信リンクを介して遠隔レシーバー（図示せず）に処理した信号を出力する。

この発明の一実施形態において、ＧＰＳレシーバー１３０は、ＧＰＳ信号を復調するために一連の相関器を使用する一般的なＧＰＳレシーバーである。この発明の方法において、ゲート信号は、ＧＰＳレシーバーを作動させるかまたは停止させる。作動されると、一般的なＧＰＳレシーバーは、５０ボー衛星データメッセージの復調を含むすべての通常の機能を実行することができる。しかしながら、ゲート期間が大部分のデータボー期間(data baud period)になるなら、復調は困難または不可能かもしれない。この場合、別のタイプのＧＰＳレシーバーを使用してもよい。例えば、あるタイプのＧＰＳレシーバーは、複数の同時に受信したＧＰＳ信号から相対的な到着時刻のみを見つけ、これらの相対的な到着時刻（いわゆる「擬似レンジ」）を遠隔局に送信する（例えば、Ｆ．Ｈ．Ｒａａｂ他著「探索、救援および遠隔トラッキングへの衛星航法システムの応用」（”An Application of the Global Positioning System to Search and Rescue and Remote Tracking”）、航法学会のジャーナル(Journal of the Institute of Navigation)、２４巻、第３、１９７７年秋、２１６頁乃至２２７頁参照）。次に、この擬似レンジデータを、ＧＰＳ衛星情報と結合することにより移動装置の位置が決定される。このＧＰＳ衛星情報は、移動装置が自己のレシーバーを用いて、あるいは、そのようなデータの他の情報源を介して集める。この構成は、特に種々の緊急応答およびトラッキングアプリケーションにおいて有用である。

この発明の実施形態は、特定のＧＰＳ受信器構成に関して記載されるけれども、この発明の相互干渉低減方法を利用してもよいいくつかの異なるＧＰＳレシーバー構成が存在することは当業者に明白であろう。

さらに、この発明の実施形態は、ＧＰＳ衛星を参照して記載されるけれども、この開示は、擬似ライト(pseudolite)または衛星と擬似ライトの組み合わせを利用する位置決めシステムに均等に適用可能であることは明白であろう。擬似ライトは、Ｌ帯域（または他の周波数）搬送波信号上で変調される（ＧＰＳ信号に類似した）ＰＮコードをブロードキャストする地上ベースの送信器である。各送信器には、遠隔レシーバーによる同定を可能にするように固有のＰＮコードを割り当ててもよい。擬似ライトは、トンネル、鉱山、ビルまたは他の取り囲まれたエリアのように、軌道を周回する衛星からのＧＰＳ信号が入手できない状況において有用である。ここで使用される「衛星」という用語は、擬似ライトまたは擬似ライトの均等物を含むように意図されている。またここで使用されるＧＰＳ信号という用語は、擬似ライトまたは擬似ライトの均等物からのＧＰＳのような信号を含むように意図される。

通信セクション
移動装置１５０の通信セクションは、デュプレクサーまたは送信／受信スイッチ１０１を介して通信アンテナ１００に接続されたレシーバー段および送信器段を含む。携帯電話信号のような通信信号が通信基地局（例えば、基地局１６０）から受信されると、スイッチ１０１は、入力信号をＲＦ−ＩＦ変換器１０２に送る。ＲＦ−ＩＦ周波数変換器１０２は、さらなる処理のために通信信号を適切な中間周波数に変換する。ＲＦ−ＩＦ変換器１０２の出力は、復調器１０３に接続される。復調器１０３は、通信信号内のコマンドまたは通信信号内の他のデータ（例えば、デジタル化された音声、ドップラーデータ、または視野にある衛星の天体を表すデータ）を決定するために通信信号を復調する。復調器１０３はデジタル復調器として実現してもよい。この場合、復調器１０３に入力する前に、周波数変換された通信信号をアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器に渡してもよい。Ａ／Ｄ変換器は、ＲＦ−ＩＦ変換器１０２からの出力信号をデジタル化する。

この発明の一実施形態において、復調器１０３からの出力は、マイクロプロセッサー１０４に渡される。マイクロプロセッサー１０４は、通信受信機能および通信送信機能に必要な任意の処理を実行する。

マイクロプロセッサーはまたディスプレイおよびマイクロフォンに接続される。マイクロフォンは発話を音声データに変換する能力を有し、音声データをマイクロプロセッサー１０４に供給する。通信リンクを介して送信が必要なとき、マイクロプロセッサー１０４は、送信されるデータおよび信号のベースバンドデジタルサンプル（または、信号の数学モデルのようなその表現）を発生する。次に、マイクロプロセッサーは、変調器１０６を用いて搬送波信号を変調するためにこの信号を使用する。（周波数変調のような）アナログ変調を使用してもよいけれども、最新のシステムにおいては、変調は、周波数シフトキーイング（frequency shift keying）または位相シフトキーイング(phase shift keying)のように、一般にデジタルタイプの変調である。この場合、デジタル信号は、変調の後Ｄ／Ａコンバーターにおいてデジタルからアナログに変換される。変調器１０６において、変調が実行される搬送波周波数は、通信信号の最終ＲＦ周波数であるかもしれないし、そうでないかもしれない。変調が中間周波数（ＩＦ）におけるものなら、さらなるＩＦ−ＲＦ変換器１０７を用いて、その信号を通信信号のための最終ＲＦ周波数に変換する。電力増幅器１０８は通信信号の信号レベルを引き上げ、次にこの引き上げられた信号はスイッチ１０１を介して通信アンテナ１００に送信される。

この発明の方法において、位置情報（例えば、種々の衛星への擬似レンジ、または移動装置１５０の緯度および経度）を表すデータを含む通信信号は、通信リンク１６２を介して基地局１６０に送信される。基地局１６０は、ポータブルＧＰＳ装置の位置情報を計算するための処理サイトとしての機能を果たしてもよいし、あるいは中継サイトとしての機能を果たし、移動装置１５０から受信した情報を再送信してもよい。

（例えば、移動通信のためのグローバルシステム、ＧＳＭを含む）時分割多元接続（ＴＤＭＡ）システムのようないくつかの携帯電話システムにおいて、セルラー信号の送信時間と受信時間はばらばらである。これらの場合に、感度のよいフロントエンド受信回路（周波数変換器１０２）に接続された経路１１９から、電力増幅器１０８により供給される強力に送信された信号１１８を分離するために簡単なスイッチ１０１を使用してもよい。特に、受信回路１０２は低雑音増幅器（ＬＮＡ）を含んでいる可能性がある。低雑音増幅器は、電力増幅器からの信号が大幅な減衰なしにＬＮＡに送信されるなら、破壊されるかもしれない、またはそうでなければ悪影響を受けるかもしれない。

符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）に基づくＩＳ−９５北米のような、他のセルラーシステムにおいて、アンテナ１００を介して信号の同時の送信および受信があるかもしれない。１１８の高出力信号から１０２のＲＦ回路を分離させるために、「デュプレクサー」と呼ばれる装置がスイッチ１０１の代わりに用いられる。デュプレクサー１０１は２つのＲＦフィルターから構成され、一方は、送信帯域の周波数に同調され、他方は受信帯域に同調される。電力増幅出力１１８は、伝送フィルターを介してアンテナ１００に渡され、他方、アンテナからの受信信号は、受信フィルターを介して渡される。従って、送信は、受信フィルターが送信周波数で供給する分離に等しい量だけＲＦ回路１０２から分離される。

通信トランシーバーの信号ゲーティング(Gating)
この発明の一実施形態において、移動装置１５０は、ＧＰＳレシーバー段とセルラートランシーバー段との間の相互干渉を低減する制御回路を含む。ＧＰＳレシーバーにおいて受信される衛星信号は、典型的に非常に弱いので、結合されたレシーバーにおいて、相互干渉はしばしば特に深刻な問題である。相互干渉は、アンテナ１００を介した送信された携帯電話信号とＧＰＳ受信アンテナ１１１との間の高度の結合により典型的に生じる。これは、物理スペースを節約するために、またはコストを低減するために、アンテナ装置１００および１１１が一緒に用いられる、またはその機械的アセンブリの部分を共有する場合に特に当てはまる。

この発明の一実施形態において、通信セクション（典型的には、携帯電話）の送信器への電力を低減することにより、結合された装置の通信セクションとＧＰＳセクションとの間の相互干渉が低減される。衛星位置決めシステム信号が処理される可能性がある期間、送信器の電力は低減される、その後、送信器は再び電力が増大される。ゲーティング信号は、電力制御とＧＰＳレシーバー動作を同期させる。この発明の一実施形態に従ってゲーティング信号の動作の記載のために図２の結合されたレシーバーが参照される。

移動装置１５０の携帯電話セクション１０９において、電力レベル制御信号１０５がマイクロプロセッサー１０４から電力増幅器１０８に送信される。この発明の一実施形態において、電力レベル制御信号の第１の状態は電力増幅器の電力を低減し、その信号の第２の状態は、電力増幅器の通常の電力に戻す。もうひとつの方法として、２つの信号は、電力レベル制御信号内で具現化される。第１の信号は、電力増幅器の電力を低減し、第２の信号は、電力増幅器の通常の電力レベルを回復する。増幅器１０８の電力レベルおよび相互干渉の所望の低減に応じて、電力レベル制御信号１０５は、電力増幅器１０８を完全にオフにすることができ、あるいは所定量だけ増幅電力を低減することができる。

電力レベル制御信号１０５はまたＧＰＳレシーバー１３０に送信される。この信号は、ＧＰＳレシーバーをアクティブにして、通信電力増幅器１０８の電力レベルに関連してＧＰＳ信号を受信して処理するようにプログラムされる。電力レベル制御信号１０５が電力増幅器１０８への電力を低減または削減すると、ＧＰＳレシーバー１３０はアクティブとなりＧＰＳ信号を受信する。反対に、電力レベル制御信号が電力増幅器１０８の通常の電力レベルを維持するとき、ＧＰＳレシーバー１３０は、ＧＰＳ信号を受信することができない。もうひとつの方法としては、ＧＰＳレシーバー１３０は、ＧＰＳ信号を受信するが、携帯電話送信器が高電力であることを電力レベル制御信号が示しているとき、処理回路内において、そのような信号を無視するようにプログラムしてもよい。

ＧＰＳレシーバー１３０において、ゲーティング信号１１０は電力レベル制御信号１０５に相当する。この発明の一実施形態において、ゲーティング信号１１０は、ライン１２２を介してマイクロプロセッサー１１５に送信され、ライン１１６を介してＧＰＳ処理回路１１４に送信され、ライン１１７を介してスイッチ１１２に送信される。一実施形態において、スイッチ１１２は、ゲーティング信号１１０および電力レベル制御信号１０５により制御される。電力レベル制御信号１０５が携帯電話電力増幅器１０８への電力を低減すると、スイッチ１１２がオンとなり、データをＧＰＳアンテナ１１１からＧＰＳレシーバー回路に送ることができる。反対に、電力レベル制御信号１０５が電力増幅器１０８に対して高電力を維持しているとき、スイッチ１１２はオフとなり、データはＧＰＳレシーバーに送られない。従って、ＧＰＳ信号は、高電力で携帯電話送信期間中にゲートアウトされ(gated out)（または阻止され）、一方、他のすべての時間において、ＧＰＳ信号は受信してもよい。

この発明の一実施形態において、スイッチ１１２は、ガリウムヒ化物（ＧａＡｓ）スイッチである。スイッチ１１２は、ＧＰＳ入力信号経路内にあるので、入力ＧＰＳ信号の多少の減衰を生じるであろう。ＧａＡｓスイッチの使用は、この減衰を最小にする。さらに、ＧＰＳ周波数（１５７５．４２ＭＨｚ）における電流スイッチ装置は、約０．５ｄＢの挿入損失を与える。

この発明の他の実施形態において、ゲーティング信号１１０は、スイッチ１１７の代わりにマイクロプロセッサー１１５のみに入力してもよい。この構成において、マイクロプロセッサー１１５は、携帯電話１０９が送信中に入力されるＧＰＳ信号をゲートするためにスイッチ１１７またはＧＰＳ信号処理回路１１４を直接制御する。

さらに、この発明の他の実施形態において、ＧＰＳレシーバー１３０は、ＧａＡｓスイッチ１１２を含まなくてもよい。ＧＰＳレシーバー１１３のＲＦフロントエンド回路が（例えば、あるタイプの制限回路を用いて）携帯電話送信器からの高電力に耐えることができるならこのスイッチは省略してもよい。スイッチ１１２を省略することにより、スイッチを介した潜在的な信号減衰が消去される。この他の実施形態において、ゲーティング信号１１０は、ＧＰＳ信号処理回路１１４およびマイクロプロセッサー１１５のいずれかまたは両方に入力される。たとえ、入力ＧＰＳ信号がＧＰＳレシーバー１３０により受信されるとしても、携帯電話が送信している期間中に処理回路によって、ゲーティング信号は入力ＧＰＳ信号を無視させる。

ごく最近のデジタル携帯電話システムは、わずかの時間のみフルパワーで送信する能力を有する。従って、ここに記載されるゲーティング信号方法は、幅広い種類のデジタル携帯電話に適用可能である。これらの電話において、セルラー送信が（ＧＳＭデジタルセルラーの場合、または低減されたデータスループットモードにおけるＣＤＭＡの場合のように）１／８デューティサイクルで生じるなら、そのようなゲーティングによるＧＰＳレシーバーの感度の損失は、わずかに約０．５ｄＢである。

図４はどのように移動装置が動作するかもしれない一例を図解する。図４は、横座標にＴ１、Ｔ２、Ｔ３等の時間をとり、縦座標に「話す」、「音声データを送信する」、「ＧＰＳデータを処理する」をとったタイムチャートである。

時刻Ｔ１で始まり、時刻Ｔ２に到達するまで、人はマイクロホンに話をしてもよい。この時間に、音声データは、移動装置から連続的に送信される。

時刻Ｔ２からＴ３の発話に休止があってもよく、その後発話が再び回復される。Ｔ２からＴ３への休止は、例えば１／２秒という所定の最小数未満なので、音声データ送信は、中断されない。

時刻Ｔ４において、発話に休止（すなわち、中断）が再びあってもよい。発話における休止は、時刻Ｔ７まで続いてもよい。発話における休止または中断は、１／２秒の最小休止より多いので、音声データ送信は、時刻Ｔ５における最小休止の後ディスエーブルになる。時刻Ｔ５において制御信号が送信され、ＧＰＳデータ処理をイネーブルにする。ＧＰＳデータ処理は時刻Ｔ６まで続く。時刻Ｔ６と時刻Ｔ５との間の差分は、必要最小量のＧＰＳデータの処理をイネーブルにするのに十分大きく、典型的には、１秒乃至２秒である。この最小量のＧＰＳデータは、移動装置の位置を三角測量するのに十分である。

発話は時刻Ｔ７において再び回復され、時刻Ｔ８まで続いてもよい。その後、時刻Ｔ８から時刻Ｔ１０の発話において休止がある。１／２秒の発話における最小休止は時刻Ｔ９に到達する。この時刻において、音声データ送信はディスエーブルになる。ＧＰＳデータ処理は時刻Ｔ９においてイネーブルになる。時刻Ｔ１０において、ユーザーは再びマイクロホンに話してもよく、時刻Ｔ１２まで話つづけてもよい。しかしながら、音声データ送信は、時刻Ｔ１１まで非アクティブである。時刻Ｔ１１と時刻９との間の差分は、例えば約２秒であり、十分な量のＧＰＳデータを処理するのに十分大きい。時刻Ｔ９において、ＧＰＳデータ処理をイネーブルにする信号が送信され、時刻Ｔ１１において、ＧＰＳの受信および処理をディスエーブルにする別の信号が送信される。時刻Ｔ１１において音声データ送信は再びイネーブルになる。この例において、（Ｔ１０とＴ１１との間の）話者音声情報の部分は、ＧＰＳ処理を完了するための要件によりカットオフされる。他の実施形態において、更新された音声活動は、結果としてＧＰＳ処理期間を終了することができ、従って中断されない発話が可能になる。しかしながら、これは、ＧＰＳ処理の不成功の完了を生じる可能性がある。

ＧＰＳデータを処理するために使用される時間間隔は均等である必要がない点に留意する必要がある。例えば、上述の例において、時間間隔Ｔ５−Ｔ６とＴ９−Ｔ１１は同じである必要はない。前の間隔（例えば、Ｔ５−Ｔ６）の処理から得られた情報は、ＧＰＳ信号の次の処理に必要な処理時間（例えば、Ｔ９−Ｔ１１）の低減に役に立つかもしれないので前に述べたことがその場合であろう。例えば、前のＧＰＳ処理は、種々のＧＰＳ信号の到着時刻を決定する。時間的に後の時刻においてそのような信号の到着時刻を推定するためにこれらの到着時刻は時間的に前に推定してもよい。そのような推定は、正確なジオロケーション(geolocation)に必要な、ＧＰＳ信号の正確な到着時刻を決定するのに必要な処理を低減する。ＧＰＳ処理が実行される期間（以前の例において、Ｔ５−Ｔ６およびＴ９−Ｔ１１）は、あらかじめ決められていてもよいし、あるいは現実に適応していてもよいことに留意する必要がある。簡単な手続きは、成功するＧＰＳ処理が保証されるような方法で固定されあらかじめ決定された期間を利用するであろう。より複雑な手続きは、種々の条件に応じて、ＧＰＳ処理間隔が適用可能であろう手続きであろう。完了すると、音声送信を回復してもよい。間隔の長さを制御する条件は、受信したＳＰＳ信号の受信信号強度およびそのような信号についての先験的情報、例えばドップラー周波数の不確実性のレンジおよびそのような信号の到着時刻を含むであろう。上述したように、前のＳＰＳ信号処理動作は、次の処理のために必要な間隔の長さを低減してもよい。あるいは、上述したように、音声非活動は間隔の長さを決定することができる。

移動装置の通信セクションは、音声データ送信がディスエーブルになる期間、半二重モードの状態になってもよい。それゆえ、音声データを受信し音響スピーカーを持つことは可能であるかもしれない。音響スピーカーは、移動装置の一部であり、音響信号を作る。図４に示すように、音声データ送信がディスエーブルのとき、Ｔ５で始まりＴ６で終わる間隔の期間中に音声データを受信することが可能であるかもしれない。他の実施形態において、音声データの送信と受信はこの間隔の期間中阻止されるであろう。

図５は、移動装置が動作してもよい他の方法を図解する。時刻Ｔ１から時刻Ｔ９まで、人が連続的にマイクロホンに話しをすると仮定する。音声データ送信は時刻Ｔ１で開始され、時刻Ｔ２を介して続く。

時刻Ｔ２において、人がボタンを押す、または他の実施形態において、人は移動装置上でその他の動作を行ってもよい。ボタンは時刻Ｔ２で押され時刻Ｔ３で解放される。時刻Ｔ３において、ボタンが解放されると、音声データ送信がディスエーブルされる。ＧＰＳデータ処理をイネーブルにする制御信号が送信される。

従って、音声データ送信は、交互の時間ベースの方法で交互にディスエーブルおよびイネーブルになる。音声データは１フレームの７／８の間ディスエーブルされ、１フレームの１／８の間イネーブルになる。音声データ送信がディスエーブルになるたびに、ＧＰＳデータ処理をイネーブルにする制御信号が送信され、音声データ送信がイネーブルになるたびにＧＰＳデータ処理をディスエーブルにする制御信号が送信される。提示した例において、音声データ送信は時刻Ｔ３、Ｔ５およびＴ７においてディスエーブルになり、時刻Ｔ４、Ｔ６およびＴ８においてイネーブルになる。ＧＰＳデータは、時刻Ｔ３からＴ４まで、時刻Ｔ５からＴ６まで、および時刻Ｔ７からＴ８まで処理される。時刻Ｔ３でボタンが解放されてから時刻Ｔ８までに累積され処理されるＧＰＳデータの量は、移動装置の位置を三角測量するのに十分である。ボタンが再び押される場合を除いて、時刻Ｔ８の後、音声データ送信は再びディスエーブルにならない。この手段により、移動装置ユーザーは、要望に応じて、ＧＰＳ処理を開始させ、後に終了させてもよい。

移動装置はまた、音声データ送信がディスエーブルになるたびに、半二重モードに入ってもよい。それにより、音声データを受信して処理することができ、オーディオ信号を発生することができる。オーディオ信号は、典型的に、可聴音を発生する、移動装置内のスピーカーに送られる。

図６は、この発明に従う基本動作を図解する。ステップ６００において、通信リンク上に通信が確立される。ステップ６０２において、活動が検出されたかどうかの判断がなされる。活動は、例えば、図４を参照して記載した、移動装置のマイクロホンにより検出される発話の欠落であってもよいし、または、図５を参照して記載したようなボタンの押下であってもよい。他の活動も可能である。

ステップ６０２において、活動が検出されるならステップ６０４が実行される。ステップ６０４において、（１）音声データ送信はある期間ディスエーブルになる、および（２）衛星位置決めシステム信号データの処理をイネーブルにするために制御信号が送信される。図４において、ステップ６０４は、時刻Ｔ５およびＴ９で生じ、図５において、ステップ６０４は時刻Ｔ３において生じる。上記時間期間が経過すると、ステップ６０６が実行される。ステップ６０６において、（３）音声データの送信がイネーブルになり、（４）衛星位置決めシステム信号データの処理がディスエーブルになる。図４において、ステップ６０６は時刻Ｔ６およびＴ１１で生じ、図５において、ステップ６０６は時刻Ｔ４において生じる。上述したように、ステップ６０４の期間は、採用される処理戦略に応じてあらかじめ決定してもよいしまたは適応するようにしてもよい。

図２の移動装置１５０において、ＧＰＳセクションと通信セクション内の回路は専用として、および２つのセクション間に分離されるものとして図示された。しかしながら、この発明の実施形態は、１つ以上の構成要素が２つのセクション間で共有される移動装置に使用してもよいことが留意されるべきである。例えば、マイクロプロセッサー１０４と１１５の機能は、ＧＰＳセクションと通信セクションとの間で共有してもよい単一プロセッサーまたはプログラマブルデジタル回路に結合してもよい。同様に、１つ以上の周波数変換器、スイッチ、またはアンテナ装置は２つのセクション間で共有してもよい。

上述の記載では、ＧＰＳ動作を作動させるまたは停止させるためにＧＰＳ受信器および／または処理エレメントに送られる制御信号が述べられた。制御信号は、経路１１０、１１７、および１１６のようにはっきりと区別できる経路上を流れさせるように示された。あるＧＰＳの実装において、ＧＰＳ信号処理回路と携帯電話処理回路の両方を同じ集積回路内に配置してもよいことが理解されなければならない。この場合、ゲーティング制御信号は同じ集積回路内に完全に存在していてもよく、外部の物理線として観察できなくてもよい。さらに、そのような制御信号を、メモリー、キーボード等のような多数の回路構成要素により供給される共通のマイクロプロセッサーバス上に送信してもよい。この発明は、制御信号のこれらの形態を含むように解釈されなければならない。さらに、図示するように、携帯電話、または、他の通信装置は、ＳＰＳレシーバーから完全に区別されなくてもよい。この場合も先の場合と同様に共通回路、例えば、ＲＦフロントエンドコンポーネント、マイクロプロセッサー等を共有してもよいからである。しかしながら、通信機能とＳＰＳ機能は、ハードウエア構成要素および／またはソフトウエアのいくつかの異なる部分を有するであろう。それゆえ、「通信装置」および「ＳＰＳレシーバー」を参照するとき、全体的に異なるまたは大部分異なるように制限していない。

携帯電話／ＧＰＳネットワーク
上述したように、この発明の一実施形態は、通信トランシーバーがセルラーネットワーク内の携帯電話である移動装置において使用される。図３は、結合されたＧＰＳおよびセルラーシステム３００を形成するために携帯電話ネットワークとの関連で移動装置１５０の使用を図解する。エリア３０６は、セルサイト３０４によりサービスされる携帯電話セルを表す。セルサイト３０４は、セル３０６内の移動装置３０２のような携帯電話およびレシーバーに携帯電話信号を送信し、携帯電話およびレシーバーからの携帯電話信号を受信する。移動装置３０２は、図１の移動装置１５０のような移動装置を含む。移動装置３０２は、通信アンテナ１００を介してセルサイト３０４にセルラー信号を通信し、ＧＰＳアンテナ１１１を介してＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する。セルサイト３０４は、セル３０６内の移動装置からのセルラー送信を、セルラースイッチングセンター３０８を介して地上ベース電話ネットワーク３１０に送信する。セルラースイッチングセンター３０８は、移動装置３０２から受信した通信信号を適切な送信先に送信する。セルラースイッチングセンター３０８は、セル３０６に加えていくつかの他のセルにサービスしてもよい。移動装置３０２により送信される信号の送信先が別の移動装置であるなら、呼ばれた移動装置が位置するエリアをカバーするセルサイトに接続される。送信先が地上ベースなら、セルラースイッチングセンター３０８は地上ベース電話ネットワーク３１０に接続する。

セルラーベース通信システムは、２以上の送信器を有する通信システムであり、各送信器は、任意の時刻において、あらかじめ定義される異なる地理的領域にサービスする。カバーされるエリアは特定のセルラーシステムに依存するけれども、典型的に各送信器は、２０マイル未満の地理的半径を有するセルにサービスする無線送信器である。携帯電話、ＰＣＳ（パーソナル通信システム）、ＳＭＲ（特殊移動無線）、単方向および双方向ページャーシステム、ＲＡＭ、ＡＲＤＩＳ、および無線パケットデータシステムのような多くのタイプのセルラー通信システムがある。典型的にあらかじめ定義された異なる地理的領域は、セルと呼ばれる。多数のセルはセルラーサービスエリアに一緒にグループ化される。これら多数のセルは１つ以上のセルラースイッチングセンターに接続される。セルラースイッチングセンターは、地上ベース電話システムおよび／またはネットワークへの接続を提供する。サービスエリアはしばしば請求書発送目的のために使用される。それゆえ、２以上のサービスエリア内のセルが１つのスイッチングセンターに接続される場合があるであろう。あるいは、たまに、特に人口の密集した地域において、１つのサービスエリア内のセルが異なるスイッチングセンターに接続される場合がある。一般に、サービスエリアは、互いに近い地理的接近内のセルの集合として定義される。上述した内容に適合する他の分類のセルラーシステムは衛星ベースであり、セルラー基地局は、典型的に地球を周回する衛星である。これらのシステムにおいて、セルセクターおよびサービスエリアは、時間の関数として移動する。そのようなシステムの例は、イリジウム(Iridium)、グローバルスター(Globalstar)、オーブコム(Orbcomm)およびオデッセイシステム(Odyssey systems)を含む。

図３に図解するシステムにおいて、移動装置３０２により送信されるＧＰＳ位置情報は、地上ベース電話ネットワーク３１０を介してＧＰＳサーバー基地局１６０に送信される。ＧＰＳ基地局１６０は、遠隔装置３０２内のＧＰＳ受信器の位置を計算するための処理サイトとしてサービスする。ＧＰＳ基地局１６０はまた（例えば、微分補正を移動ＧＰＳ情報に与えるために）ＧＰＳ受信器３１２で受信した衛星信号からＧＰＳ情報を受信してもよい。ＧＰＳ基地局１６０は陸線または無線リンクを介してセルサイト３０４に直接リンクし、対応するセルラー通信信号を受信するようにしてもよい。あるいは、ＧＰＳ基地局１６０は、ＧＰＳ基地局１６０内のセルラーレシーバーに信号を送信する携帯電話３１４から対応するセルラー通信信号を受信してもよい。

図３のセルラーネットワークシステム３００は、この発明の利用の一実施形態を表し、セルラー電話ネットワーク以外の他の通信システムを用いて移動装置からのＧＰＳ信号をＧＰＳ基地局に送信してもよいことに留意する必要がある。

セルラー通信システム
この発明の実施形態は、いくつかの異なるセルラー電話システムに使用してもよい。セルラー基準は異なる国および領域間で変化するので、特定のセルラーシステムまたは基準は、システムが配備される領域に依存する。

この発明の一実施形態において、結合移動装置１５０は、ＧＳＭセルラーシステムに使用される。ＧＳＭは、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）方法を利用する汎ヨーロッパデジタルセルラーシステムである。音声情報を送信するとき、送受話器は、１５／２６ミリ秒に等しいタイムスロットの期間にデータのバーストを送信する。主要動作モードにおいて、ＴＤＭＡフレームあたり８つのタイムスロットがあり、送受話器は、これらのフレームの１つの期間にのみ送信する。それゆえ、送信器は、その時間の１２．５％だけアクティブになる。従って、このシステムのための制御線（すなわち、図２のゲーティング信号１１０）は、その時間の１２．５％の時間、アクティブ送信を示すであろう。これは、ＧＰＳ受信器１３０に、この期間、入力ＧＰＳデータをゲート出力停止および／または無視させる。「オフ」期間は、非常に短く、１ＧＰＳコード期間（９７７．５マイクロ秒）未満であり、１ＧＰＳデータビットの期間の約１／２０に過ぎない。効果的な感度損失は、０．８７５または−０．５８ｄＢという係数である。

この発明の他の実施形態は、ＩＳ−１３６北米ＴＤＭＡシステムに使用してもよい。ＩＳ−１３６システムは、４０ミリ秒フレーム期間あたり６つのタイムスロットを用いる。フルレートシグナリング(full rate signaling)の場合、音声トラヒックチャネルは、そのような２つのタイムスロット、すなわち、１３．３３ミリ秒を占有する。ハーフレートシグナリングの場合、音声トラヒックチャネルは、１タイムスロット、すなわち、６．６６ミリ秒を占有する。それゆえ、フルレートシグナリングの場合、送信ゲーティングとともにＧＰＳデータメッセージを受信することは必ずしも実用的でないかもしれない。しかしながら、（いわゆる「擬似レンジ」を決定するための）ＧＰＳ ＰＮエポック(epochs)の測定は依然として実行してもよい。この場合、結果として生じる感度損失は、０．６６７または−１．７６ｄＢである。ハーフレートシグナリングが使用されるなら、結果として生じる感度損失は、０．８３３または−０．７６ｄＢに低減される。

この発明のさらなる実施形態は、ＩＳ−９５北米符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）システムに使用してもよい。ＩＳ−９５システムにおいて、各信号が異なる拡散スペクトル拡散符号を用いることにより信号が互いに干渉しあうことが防止される。データは２０ミリ秒フレームで組織される。しかしながら、信号を低いデータ転送速度で送信するとき（例えば、非連続発話）、データは、フレームの一部のみを占有するバーストで送信される。例えば、１２００ボーにおいて、データバーストは１フレームの１／８を占有するに過ぎず、フレームの残りの期間において送信された信号は、低減された電力レベルで送られる。低減された放射のこれらの期間に、ＧＰＳレシーバー１３０はアクティブになることができる。同様に、通常送信の期間にＧＰＳレシーバー１３０は非アクティブになることができる。すなわち、レシーバーフロントエンドはオフに切り替えられおよび／または入力ＧＰＳデータは処理回路により無視される。１２００ボー送信の場合のＧＰＳレシーバーに対する効果的な感度損失は、さもなければ可能である、積分時間を７／８に低減することに等しく、これは−０．５８ｄＢに等しい。この１２００ボーの場合、データバースト期間の送信の時間は、わずかに１．２５ミリ秒であり、これは、ＧＰＳデータビット（２０ミリ秒）の少数である。従って、一般的なＧＰＳレシーバーはゲーティング信号１１０が存在する場合に衛星データメッセージを依然として復調することができる。

上述の記載において、結合されたＧＰＳレシーバーと通信ドランシーバーユニットにおいて、相互干渉を低減するためのシステムについて記載した。この発明は、特定の例示実施形態を参照して記載したけれども、クレームに記載したこの発明のより広い精神と範囲から逸脱することなくこれらの実施形態に種々の変形および変更を行ってもよいことは明白であろう。従って、明細書と図面は、制限的な意味合いよりも実例と見なすべきである。

図１は、この発明の一実施形態に従う、基地局への通信リンクを有した、結合された衛星航法システム（ＧＰＳ）受信器および通信システムのブロック図である。 図２は、この発明の一実施形態に従う、移動装置におけるＧＰＳ受信器と通信トランシーバーから構成される構成要素のブロック図である。 図３は、この発明の一実施形態に従う携帯電話ネットワークに使用される移動装置を図解する。 図４は、この発明に従う、移動装置を動作させる１つの方法を図解するタイムチャートである。 図５は、この発明に従う、移動装置を動作せる他の方法を図解するタイムチャートである。 図６は、この発明の方法に従って、移動装置内の相互干渉を低減する動作を図解するフローチャートである。

Claims (22)

1. 下記を具備する、移動装置を動作させる方法：
   前記移動装置の第１の活動を検出する；
   前記第１の活動を検出すると、（１）前記移動装置の通信装置から無線データリンク上へのデータの無線送信をディスエーブルにする；および
   （２）前記通信装置から前記移動装置の衛星位置決めシステムレシーバーに第１の制御信号を送信する、前記第１の制御信号は、ある期間前記レシーバーにより受信される衛星位置決めシステム信号の処理の開始をイネーブルにし、例え前記期間に人が前記移動装置のマイクロホンに話をするときでも、前記データ送信は、ディスエーブルの状態のままである。
2. 前記第１の活動は前記移動装置のユーザーにより実行される動作による、請求項１の方法。
3. 前記動作は、前記移動装置上のボタンの押下である、請求項２の方法。
4. 前記動作は、前記通信装置のマイクロホンにより受信した発話の欠落である、請求項２の方法。
5. 無線送信は交互にディスエーブルになりおよびイネーブルになる、請求項１の方法。
6. データ送信のディスエーブルとイネーブルは時間ベースである、請求項５の方法。
7. データ送信のディスエーブルとイネーブルは周期的である、請求項６の方法。
8. 無線送信は交互にディスエーブルおよびイネーブルになる、請求項２の方法。
9. データの無線送信は、通信装置のマイクロホンに話をしている移動装置のユーザーによりディスエーブルになる、請求項１の方法。
10. （３）十分な量の衛星位置決めシステムデータが受信された後、前記通信装置から前記無線データリンク上へのデータの無線送信をイネーブルにすることをさらに具備する、請求項１の方法。
11. （４）無線送信がイネーブルなると、前記通信装置からの第２の制御信号を前記衛星位置決めシステムレシーバーに送信することをさらに具備し、前記第２制御信号は、前記レシーバーにより受信した衛星位置決めシステム信号の処理をディスエーブルにする、請求項１０の方法。
12. （１）および（２）は、（３）および（４）と周期的に交互に行われる、請求項１１の方法。
13. 前記期間はあらかじめ決められている、請求項１の移動装置。
14. 前記期間は適合性があり、前記期間の終わりは衛星位置決めシステム信号の処理期間中に決定される、請求項１の移動装置。
15. 下記を具備する移動体装置：
    複数の衛星位置決めシステム衛星から衛星位置決めシステム信号を受信するための衛星処理システムアンテナ；
    前記衛星処理システムアンテナに接続され、前記衛星位置決めシステム信号を処理するレシーバー回路；
    前記移動装置の活動の検出器；
    発話を音声データに変換するマイクロホン；
    無線データリンク上で無線で音声データを送信するために動作可能な無線送信器；
    前記無線送信器に接続される出力増幅器；および
    前記無線送信器から無線で信号を送信するために、前記出力増幅器を制御するように動作可能な通信装置回路であって、前記検出器が前記活動を検出すると、
    （１）前記出力増幅器により無線送信をディスエーブルにし、および
    （２）第１の制御信号を前記レシーバー回路に送信し、それにより前記レシーバー回路は、ある期間前記衛星位置決めシステムアンテナにより受信される衛星位置決めシステム信号の処理を開始し、前記期間に人がマイクロホンに話しをするとき前記出力増幅器は、ディスエーブルのままである。
16. 前記第１の活動は前記移動装置のユーザーにより実行される動作による、請求項１５の移動装置。
17. 前記ユーザーにより押下することができるボタンをさらに具備し、前記動作は前記ボタンの押下である、請求項１６の移動装置。
18. 前記動作は、前記マイクロホンにより受信される発話の欠落である、請求項１６の移動装置。
19. 無線送信は、交互にディスエーブルおよびイネーブルになる、請求項１５の方法。
20. 移動装置のユーザーが前記通信装置のマイクロホンに話をしている間、データの無線送信はディスエーブルされる、請求項１５の移動装置。
21. 前記期間はあらかじめ決められている、請求項１５の移動装置。
22. 前記期間は適合可能であり、前記期間の終わりは衛星位置決めシステム信号の処理中に決定される、請求項１５の移動装置。

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