JP2006177965A - 干渉の管理 - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＰＳシステムにおいて、ＧＳＭやその他の干渉源からの、パルス状干渉波による干渉が検出されたときに、適切な方策を採る。
【解決手段】本発明は、妨害信号による干渉を管理するＧＰＳシステム（１）に関する。このシステム（１）は、アンテナ（１１）と、ＲＦフロントエンドユニット（１２）と、フィルタユニット（１３）と、増幅回路（１４）と、キャリア再生ユニット（１５）と、相関ユニット（１６）と、距離計算を行う計算ユニット（１７）とを有する。本発明の具体例では、キャリア再生ユニット（１５）と相関ユニット（１６）との間に、キャリア再生ユニット（１５）から相関ユニット（１６）へ送られる信号に「０」または「１」を乗算する乗算ユニット（２１）が設けられ、干渉が検出された場合には乗算ユニット（２１）が「０」を使用し、干渉が検出されない場合には乗算ユニット（２１）が「１」を使用するように、乗算ユニット（２１）を制御する制御ロジック（２２）が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、妨害信号による干渉を管理するＧＰＳシステムに関する。本発明は、さらに、ＧＰＳシステム中で、妨害信号による干渉を管理する方法、本発明の方法が実現されうるコンピュータプログラム、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。

概略的に、ＧＰＳ受信機は、アンテナと、ＲＦフロントエンドユニットと、フィルタユニットと、増幅回路と、キャリア再生ユニットと、相関ユニットと、距離（range）計算を行う計算ユニットとを有する。

ＧＰＳ受信機は、いくつかの理由により、ＧＳＭ信号などのＲＦ信号が干渉した場合には、非常に大きな妨害を受けることが知られている。ＲＦのフロントエンドは飽和し、ＧＳＭ信号はフィルターを通って相関を壊し、ＧＳＭの広帯域の位相ノイズは、受信機におけるノイズフロアを高める。

ＧＰＳ受信機とＧＳＭ送信機とを有するユニットにおいて、ＧＳＭ送信機からの信号を用いて、ＧＳＭ送信機が能動状態にあるか否かを判断することが知られている。これにより、ＧＳＭが動作している間は、ＧＰＳ受信機中の増幅回路の自動利得制御（ＡＧＣ）を無効にする。

また、ＧＰＳシステムに、ＧＳＭ信号からＧＰＳシステムを最適に分離するフィルタリングユニットを設けることも知られている。
ＵＳ６，８２８，９３５ ＵＳ６，５８７，０７８

本発明の目的は、ＧＰＳシステムにおいて、ＧＳＭやその他の干渉源からの、パルス状干渉波による干渉が検出されたときに、適切な方策を採ることである。

本発明の別の目的は、このような干渉の際に、適切な方策を採ることができるように、パルス状干渉波による干渉を検出することができるようにすることである。

これにより、ＧＳＭ信号を分離するために最適化されたフィルタリングユニットが、ＧＰＳの性能に影響を与え、ＧＰＳシステムのコストを上昇させてしまうという問題が解決される。

上述の１つまたは複数の目的を解決するために、アンテナと、ＲＦフロントエンドユニットと、フィルタユニットと、増幅回路と、キャリア再生ユニットと、相関ユニットと、距離（range）計算を行う計算ユニットとを有するＧＰＳシステムにおいて、本発明では、前記キャリア再生ユニットと前記相関ユニットとの間に、前記キャリア再生ユニットから前記相関ユニットへ送られる信号に「０」または「１」を乗算する乗算ユニットが設けられ、前記干渉が検出された場合には前記乗算ユニットが「０」を使用し、前記干渉が検出されない場合には前記乗算ユニットが「１」を使用するように、前記乗算ユニットを制御する制御ロジックが設けられている。

前記増幅回路が、前記フィルタユニットから受け取った信号を増幅するプログラマブル利得増幅器と、前記プログラマブル利得増幅器によって増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器と、前記アナログデジタル変換器からの出力に基づき、前記プログラマブル利得増幅器の利得を制御する自動利得制御回路とを有している場合に、干渉を検出するために、本発明では以下のことを提案する。すなわち、前記制御ロジックは、前記アナログデジタル変換器の最大ビットのデューティサイクルを測定し、前記制御ロジックは、前記最大ビットのデューティサイクルが突然所定以上の大きな変化を起こしたときに、この変化を起こした状態を前記干渉が検出されたと解釈し、前記最大ビットのデューティサイクルが前記変化が起こる以前のデューティサイクルに戻った後に、この戻った状態を前記干渉が検出されていないと解釈する。

ＧＰＳシステムが、ＲＦ送信機の一部であるか、または、ＲＦ送信機と協働するシステムであり、かつ、前記ＲＦ送信機が能動状態になったことを示す送信能動（ＴＸ Ａｃｔｉｖｅ）信号がＲＦ送信機からＧＰＳシステムに送られる場合に、干渉を検出するために、本発明では以下のことを提案する。すなわち、前記ＲＦ送信機から前記送信能動信号が発生した場合には、前記制御ロジックはこれを前記干渉が検出されたと解釈し、前記ＲＦ送信機から前記送信能動信号が発生していない場合には、前記制御ロジックはこれを前記干渉が検出されていないと解釈する。

上で提案した構成は、ＧＰＳシステムおよびＲＦ送信機が、携帯電話、ＰＤＡ、または、ラップトップ型を含む携帯型コンピュータなどの、移動通信機器の一部分である場合に、かつ、ＲＦ送信機がＧＳＭ送信機である場合に、特に利点がある。

本発明における「システム」という用語は、全ＧＰＳシステムの受信機部分を指すと理解されたい。本発明のＧＰＳシステムが、全ＧＰＳシステムの受信機部分であり得ることは、当業者には明らかである。

本発明のシステムおよび方法の利点は、何よりもまず、ＧＰＳシステム中の妨害干渉が容易に管理できることである。これは、ＧＰＳ性能に悪影響を与え、かつ高価なフィルタリング技術を用いることなく行うことができる。

本発明のシステム、方法、コンピュータプログラム、および、コンピュータ読み取り可能な記録媒体について、以下に、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明のＧＰＳシステムに係る第１実施形態を示す概略構成図である。

図２は、本発明のＧＰＳシステムに係る第２実施形態を示す概略構成図である。

図３は、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせたＧＰＳシステムを示す概略構成図である。

図４は、ＧＰＳシステムとＲＦ送信機とを有する移動通信機器の概略構成を示す図である。

図５は、ＳＮＲの最大劣化量と干渉波のデューティサイクルとの関係を示すグラフである。

図６は、異なるデューティサイクルについて、測定したＳＮＲの劣化量とＧＳＭ送信電力との関係を示すグラフである。

図７は、本発明のコンピュータプログラムコードと、本発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体とを示した概略図である。

本発明を、妨害信号からの干渉を管理するＧＰＳシステム１を示す図１を参照して説明する。このシステムは、アンテナ１１と、ＲＦフロントエンドユニット１２と、フィルタユニット１３と、増幅回路１４と、キャリア再生ユニット１５と、相関ユニット１６と、距離（range）計算を行う計算ユニット１７とを有する。これらは信号受信処理の上流側から下流側へ向って、上記の記載順に設けられている。

本発明によれば、キャリア再生ユニット１５と相関ユニット１６との間に乗算ユニット２１が設けられ、この乗算ユニット２１が、キャリア再生ユニット１５から相関ユニット１６へ送られる信号に、「０」または「１」を乗算する。また、本発明によれば、制御ロジック２２が設けられ、干渉が検出された場合には乗算ユニット２１が「０」を使用し、干渉が検出されない場合には乗算ユニット２１が「１」を使用するように、制御ロジック２２が乗算ユニット２１を制御する。

干渉の検出は、様々な方法で行うことができるが、２つの実施形態を挙げて以下に説明する。

増幅回路１４が、フィルタユニット１３から受け取った信号を増幅するプログラマブル利得増幅器（ＰＧＡ）１４１と、増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１４２と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１４２からの出力に基づき、プログラマブル利得増幅器（ＰＧＡ）１４１の利得を制御する自動利得制御回路（ＡＧＣ）１４３とを有するシステムである場合には、本発明により、制御ロジック２２は、アナログデジタル変換機（ＡＤＣ）１４２が出力する最大ビットのデューティサイクルを測定して、最大ビットのデューティサイクルが突然所定以上の大きな変化を起こしたときに、この変化を起こした状態を干渉が検出されたと解釈し、最大ビットのデューティサイクルが上記変化が起こる以前のデューティサイクルに戻った後に、この戻った状態を干渉が検出されていないと解釈する。すなわち、このような変化が起これば、デューティサイクルの増加または減少として捉えられる。

このような実施形態の一例として、１つの符号ビットと２つの大きさを表すビットとを有する３ビットＡＤＣ１４２を備えたシステムがある。ＡＧＣ１４３は、適切なデューティサイクルを得るために、最大ビットの測定と、利得の制御とを行う。非常に強い干渉源すなわちＧＳＭ送信機が突然動作した場合に、平均電圧がずっと高くなるために、最大ビットのデューティサイクルが突然変化する。デューティサイクルの変化が十分に大きい場合には、これは干渉であると解釈される。

ＡＤＣ１４２は、フィルタユニット１３よりも後段側にあるので、ＡＤＣ１４２に到達した干渉は、フィルターがかけられず、そのままで相関ユニット１６に到達することが分っている。

この実施形態の利点は、いかなる信号源からのＲＦ信号でも、すなわち、システム自体からの信号も、全く別のシステムからの信号も検出することができることである。

ＡＤＣ１４２が出力する最大ビットのデューティサイクルを測定することにより、ＧＳＭ送信波を初め、いかなるパルス状干渉波による干渉をも検出することができる。

図２は、ＧＳＭシステムがＲＦ送信機３の一部であるか、または、ＲＦ送信機３と協働するシステムである第２実施形態を示す。このようなシステムでは、しばしば、送信機が能動状態になったことを示す送信能動（ＴＸ Ａｃｔｉｖｅ）信号３１がＲＦ送信機３からＧＰＳシステム１に送られる。

本発明によれば、このようなシステムにおいて、制御ロジック２２は、送信能動信号３１が発生したことを、干渉が検出されたと解釈し、送信能動信号３１が発生していないことを、干渉が検出されていないと解釈する。

上述の２つの実施形態を組み合わせることが可能であるのは明らかである。図３によれば、制御ロジック２２は、送信能動信号３１が発生したことを、干渉が検出されたと解釈し、ＡＤＣ１４２の最大ビットのデューティサイクルが突然変化すれば、これも干渉が検出されたと解釈する。

本発明は、いかなるＧＰＳシステムにおいても使用可能であるが、図４で示した実施形態、すなわち、ＧＰＳシステム１とＲＦ送信機３とが、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital assistant）、または、ラップトップなどの携帯型コンピュータなどの移動通信機器４の一部分である場合に、特に利点がある。

本発明は、今日の移動通信機器においてしばしばそうであるように、ＲＦ送信機をＧＳＭ送信機とするアプリケーションにおいて、特に利点がある。

干渉がある間に、相関ユニットに「０」を送ることにより、妨害を最小限に抑えることができる。妨害には、「０」を導入する場合よりも相関に大きな衝撃を与える閾値が存在する。従って、妨害が十分に大きいことが分る場合には、相関ユニットに「０」を送ることにより、性能低下を最小限に抑えることができる。

本発明を用いれば、相関後の最大の信号対雑音比（ＳＮＲ）は、送信能動デューティサイクルと同じ比率だけ劣化した最大値となる。これは、５０％のデューティサイクルでは、ＳＮＲが３ｄＢ劣化することを意味する。しかし、測定により、送信能動デューティサイクルが十分に大きい場合には、劣化量はずっと大きくなることが分っている。

図５は、本発明を用いた場合のＳＮＲの最大劣化量と干渉波のデューティサイクルとの関係を示すグラフである。図６は、ＧＳＭ送信機が干渉源である場合の状況を示し、このグラフでは、異なるデューティサイクルについて、測定したＳＮＲの劣化量とＧＳＭ送信電力との関係を示すグラフである。

図１に再び戻って、本発明のＧＰＳシステム１における妨害信号による干渉を管理する方法について、説明する。ＧＰＳシステム１は、アンテナ１１と、ＲＦフロントエンドユニット１２と、フィルタユニット１３と、増幅回路１４と、キャリア再生ユニット１５と、相関ユニット１６と、距離計算を行う計算ユニット１７とを有する。

本発明の方法によれば、キャリア再生ユニット１５から相関ユニット１６へ送られる信号に、干渉が検出された場合には「０」を乗算し、干渉が検出されない場合には「１」を乗算する。

増幅回路１４が、フィルタユニット１３から受信した信号を増幅するプログラマブル利得増幅器（ＰＧＡ）１４１と、増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１４２と、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１４２からの出力に基づき、プログラマブル利得増幅器（ＰＧＡ）１４１の利得を制御する自動利得制御回路（ＡＧＣ）１４３とを有する場合には、本発明により、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）１４２が出力する最大ビットのデューティサイクルが突然所定以上の大きな変化を起こしたときに、この変化を起こした状態を干渉が検出されたと解釈し、最大ビットのデューティサイクルが上記変化が起こる以前のデューティサイクルに戻った後に、この戻った状態を干渉が検出されていないと解釈する。

図２は、ＧＰＳシステム１がＲＦ送信機３の一部であるか、または、ＲＦ送信機３と協働するシステムであり、かつ、ＲＦ送信機３が能動状態になったことを示す送信能動（ＴＸ Ａｃｔｉｖｅ）信号３１がＲＦ送信機３からＧＰＳシステム１に送られる例を示す。本発明によれば、送信能動信号３１が発生したことを、干渉が検出されたと解釈し、送信能動信号３１が発生していないことを、干渉が検出されていないと解釈する。

キャリア再生ユニット１５と相関ユニット１６との間にある乗算ユニット２１が乗算を行い、乗算ユニット２１が「０」または「１」を使用するように、制御ロジック２２が乗算ユニット２１を制御する。

本発明は、ハードウェアとして実装されても良いが、ソフトウェアとして実装されてもよい。本発明は、図１に概略的に示した干渉を管理するためのコンピュータプログラム５にも及ぶ。このコンピュータプログラム５はコンピュータプログラムコード５１を有する。コンピュータプログラムコード５１がコンピュータユニット６により実行されれば、本発明の方法により、ＧＰＳシステム１中でコンピュータユニット６が干渉の管理を行う。

本発明は、図２で概略的に示した干渉を管理するためのコンピュータプログラム７にも及ぶ。このコンピュータプログラム７はコンピュータプログラムコード７１を有し、このコンピュータプログラムコード７１がコンピュータユニット６により実行されれば、コンピュータユニット６を、本発明の乗算ユニット２１および制御ロジック２２の両者あるいはいずれか一方として作用させる。

本発明は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体８にも及び、図７で図示するように、この記録媒体上に本発明のコンピュータプログラムコード５１・７１が記録されている。コンピュータ読み取り可能な記録媒体８は、図７にコンパクトディスクとして示されている。しかし、本発明のコンピュータプログラムコード５１・７１は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体であればいかなる記録媒体上に記録されてもよい。

本発明が上述した例示的な実施形態に限定されるものではないことは理解できるであろう。従属請求項に示されるように、本発明の思想の範囲内で部分的変更を行うことができる。

本発明のＧＰＳシステムに係る第１実施形態を示す概略構成図である。 本発明のＧＰＳシステムに係る第２実施形態を示す概略構成図である。 第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせたＧＰＳシステムを示す概略構成図である。 ＧＰＳシステムとＲＦ送信機とを有する移動通信機器の概略構成を示す図である。 ＳＮＲの最大劣化量と干渉波のデューティサイクルとの関係を示すグラフである。 異なるデューティサイクルについて、測定したＳＮＲの劣化量とＧＳＭ送信電力との関係を示すグラフである。 本発明のコンピュータプログラムコードと本発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体とを示した概略図である。

符号の説明

１ ＧＰＳシステム
３ ＲＦ送信機
４ 移動通信機器
５ コンピュータプログラム
８ コンピュータ読み取り可能な記録媒体
６、７ コンピュータユニット
１１ アンテナ
１２ ＲＦフロントエンドユニット
１３ フィルタユニット
１４ 増幅回路
１５ キャリア再生ユニット
１６ 相関ユニット
１７ 距離計算を行う計算ユニット
２１ 乗算ユニット
２２ 制御ロジック
３１ 送信能動信号
５１、７１ コンピュータプログラムコード
１４１ プログラマブル利得増幅器
１４２ アナログデジタル変換器
１４３ 自動利得制御回路

Claims (15)

1. 妨害信号による干渉を管理するＧＰＳシステム（１）であって、アンテナ（１１）と、ＲＦフロントエンドユニット（１２）と、フィルタユニット（１３）と、増幅回路（１４）と、キャリア再生ユニット（１５）と、相関ユニット（１６）と、距離計算を行う計算ユニット（１７）とを有するＧＰＳシステム（１）において、
   前記キャリア再生ユニット（１５）と前記相関ユニット（１６）との間に、前記キャリア再生ユニット（１５）から前記相関ユニット（１６）へ送られる信号に「０」または「１」を乗算する乗算ユニット（２１）が設けられ、
   前記干渉が検出された場合には前記乗算ユニット（２１）が「０」を使用し、前記干渉が検出されない場合には前記乗算ユニット（２１）が「１」を使用するように、前記乗算ユニット（２１）を制御する制御ロジック（２２）が設けられていることを特徴とするＧＰＳシステム（１）。
2. 前記増幅回路（１４）は、
   前記フィルタユニット（１３）から受け取った信号を増幅するプログラマブル利得増幅器（１４１）と、
   前記プログラマブル利得増幅器（１４１）によって増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器（１４２）と、
   前記アナログデジタル変換器（１４２）からの出力に基づき、前記プログラマブル利得増幅器（１４１）の利得を制御する自動利得制御回路（１４３）とを有し、
   前記制御ロジック（２２）は、前記アナログデジタル変換器（１４２）の最大ビットのデューティサイクルを測定し、
   前記制御ロジックは、前記最大ビットのデューティサイクルが突然所定以上の大きな変化を起こしたときに、この変化を起こした状態を前記干渉が検出されたと解釈し、前記最大ビットのデューティサイクルが前記変化が起こる以前のデューティサイクルに戻った後に、この戻った状態を前記干渉が検出されていないと解釈することを特徴とする請求項１項に記載のＧＰＳシステム（１）。
3. 前記ＧＰＳシステムは、ＲＦ送信機（３）の一部であるか、または、ＲＦ送信機（３）と協働するシステムであり、かつ、前記ＲＦ送信機が能動状態になったことを示す送信能動信号（３１）が前記ＲＦ送信機から前記ＧＰＳシステムに送られ、
   前記ＲＦ送信機から前記送信能動信号（３１）が発生した場合には、前記制御ロジック（２２）は前記干渉が検出されたと解釈し、
   前記ＲＦ送信機から前記送信能動信号（３１）が発生していない場合には、前記制御ロジック（２２）は前記干渉が検出されていないと解釈することを特徴とする請求項１または２に記載のＧＰＳシステム（１）。
4. 前記ＲＦ送信機（３）とともに移動通信機器（４）の一部分を構成することを特徴とする請求項３に記載のＧＰＳシステム（１）。
5. 前記移動通信機器は、携帯電話（４）であることを特徴とする請求項４に記載のＧＰＳシステム（１）。
6. 前記移動通信機器は、ＰＤＡ（４）であることを特徴とする請求項４に記載のＧＰＳシステム（１）。
7. 前記移動通信機器は、ラップトップ型を含む携帯型コンピュータ（４）であることを特徴とする請求項４に記載のＧＰＳシステム（１）。
8. 前記ＲＦ送信機は、ＧＳＭ送信機（３）であることを特徴とする請求項３ないし７のいずれか１項に記載のＧＰＳシステム（１）。
9. ＧＰＳシステム（１）において妨害信号による干渉を管理する方法であって、前記ＧＰＳシステム（１）が、アンテナ（１１）と、ＲＦフロントエンドユニット（１２）と、フィルタユニット（１３）と、増幅回路（１４）と、キャリア再生ユニット（１５）と、相関ユニット（１６）と、距離計算を行う計算ユニット（１７）とを有する方法において、
   前記キャリア再生ユニット（１５）から前記相関ユニット（１６）へ送られる信号に、前記干渉が検出された場合には「０」を乗算し、前記干渉が検出されない場合には「１」を乗算することを特徴とする方法。
10. 前記増幅回路（１４）は、
    前記フィルタユニット（１３）から受け取った信号を増幅するプログラマブル利得増幅機（１４１）と、
    前記プログラマブル利得増幅機（１４１）によって増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器（１４２）と、
    前記アナログデジタル変換器（１４２）からの出力に基づき、前記プログラマブル利得増幅器（１４１）の利得を制御する自動利得制御回路（１４３）とを有し、
    前記アナログデジタル変換器（１４２）が出力する前記最大ビットのデューティサイクルが突然所定以上の大きな変化を起こしたときに、この変化を起こした状態を前記干渉が検出されたと解釈し、前記最大ビットのデューティサイクルが前記変化が起こる以前のデューティサイクルに戻った後に、この戻った状態を前記干渉が検出されていないと解釈することを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記ＧＰＳシステムは、ＲＦ送信機（３）の一部であるか、または、ＲＦ送信機（３）と協働するシステムであり、かつ、前記ＲＦ送信機が能動状態になったことを示す送信能動信号（３１）が前記ＲＦ送信機から前記ＧＰＳシステムに送られ、
    前記ＲＦ送信機から前記送信能動信号（３１）が発生した場合には、前記制御ロジック（２２）は前記干渉が検出されたと解釈し、
    前記ＲＦ送信機から前記送信能動信号（３１）が発生していない場合には、前記制御ロジック（２２）は前記干渉が検出されていないと解釈することを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
12. 前記キャリア再生ユニット（１５）と前記相関ユニット（１６）との間に設けられた乗算ユニット（２１）が前記乗算を行い、
    前記乗算ユニット（２１）が「０」と「１」とのいずれを各前記乗算に使用するのかを、制御ロジック（２２）が制御し、
    前記制御ロジック（２２）が前記干渉を検出することを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 干渉の管理を行うためのコンピュータプログラム（５）であって、前記コンピュータプログラムはコンピュータプログラムコード（５１）を有し、前記コンピュータプログラムコード（５１）がコンピュータユニットにより実行されると、請求項９ないし１２のいずれか１項に記載の方法に従って、ＧＰＳシステムにおいて前記コンピュータユニット（６）にＧＰＳシステムにおける前記干渉の管理を行わせることを特徴とするコンピュータプログラム（５）。
14. 干渉の管理を行うためのコンピュータプログラム（７）であって、前記コンピュータプログラムはコンピュータプログラムコード（７１）を有し、このコンピュータプログラムコード（７１）がコンピュータユニット（６）により実行されると、前記コンピュータユニットを請求項１ないし８のいずれか１項または請求項１２に記載の乗算ユニットおよび制御ロジックの両者またはいずれか一方として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
15. 請求項１３または１４に記載のコンピュータプログラムコード（５１、７１）を記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体（８）。

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