JP2008526174A - 衛星測位支援型の通信システムの選択 - Google Patents

Abstract

衛星測位データと無線ネットワークとの通信ネットワークの両方を受信可能なチューニング可能送受信機を有するソフトウェア通信装置を提供する。ここでは、測位データが効率良く通信ネットワークに接続するために使用され、あるいは、ネットワークへの通信リンクがＧＰＳ衛星を捕捉して位置を確定する時間を短縮するために使用される。

Description

（関連出願の相互参照）
本出願は、Ａｓｈｕｔｏｓｈ Ｐａｎｄｅ，Ｌｉｏｎｅｌ Ｊ．Ｇａｒｉｎ，Ｋａｎｗａｒ ＣｈａｄｈａおよびＧｒｅｇｏｒｙ Ｂ．Ｔｕｒｅｔｚｋｙにより２００１年２月２８日に出願され２００２年７月３０日に米国特許第６，４２７，１２０号として発行された米国特許出願第０９／７９５，８７１号（表題「無線ネットワークと共に使用されるマルチモードＧＰＳにおける情報転送：ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＩＮ Ａ ＭＵＬＴＩ−ＭＯＤＥ ＧＰＳ ＵＳＥＤ ＷＩＴＨ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＮＥＴＷＯＲＫＳ」）を基礎として優先権を主張する、Ｌ．Ｇａｒｉｎ，Ｌ．Ｐｅｎｇ，Ｇ．ＺｈａｎｇおよびＮ．Ｖａｎｔａｌｏｎにより２００２年５月２２日に出願され２００４年１月２７日に米国特許第６，６８４，１５８号として発行された米国特許一部継続出願第１０／１５５，６１４号（表題「無線ネットワークと共に使用されるマルチモードＧＰＳにおける探索領域を縮小する周波数転送：ＳＥＡＲＣＨ ＤＯＭＡＩＮ ＲＥＤＵＣＩＮＧ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＩＮ Ａ ＭＵＬＴＩ−ＭＯＤＥ ＧＰＳ ＵＳＥＤ ＷＩＴＨ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＮＥＴＷＯＲＫＳ」）を基礎として優先権を主張する、Ａ．Ｐａｎｄｅ，Ｌｉｏｎｅｌ Ｊ．Ｇａｒｉｎ，Ｋ．Ｃｈａｄｈａ，Ｌ．Ｐｅｎｇ，Ｇ．Ｚｈａｎｇ，Ｎ．ＶａｎｔａｌｏｎおよびＧｒｅｇｏｒｙ Ｂ．Ｔｕｒｅｔｚｋｙにより２００３年５月２２日に出願され２００３年１２月４日に公開された国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０３／１６３０８号（表題「無線ネットワークと共に使用されるマルチモードＧＰＳにおける探索領域を縮小する周波数転送：ＳＥＡＲＣＨ ＤＯＭＡＩＮ ＲＥＤＵＣＩＮＧ ＦＲＥＱＵＥＮＣＹ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＩＮ Ａ ＭＵＬＴＩ−ＭＯＤＥ ＧＰＳ ＵＳＥＤ ＷＩＴＨ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＮＥＴＷＯＲＫＳ」）の一部継続出願である、Ａ．Ｐａｎｄｅ，Ｌｉｏｎｅｌ Ｊ．Ｇａｒｉｎ，Ｋ．Ｃｈａｄｈａ，Ｌ．Ｐｅｎｇ，Ｇ．Ｚｈａｎｇ，Ｎ．ＶａｎｔａｌｏｎおよびＧｒｅｇｏｒｙ Ｂ．Ｔｕｒｅｔｚｋｙにより２００４年７月３日に出願された米国特許出願第１０／８８５，５０７号（表題「支援型測位通信システム：ＡＩＤＥＤ ＬＯＣＡＴＩＯＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」）の一部継続出願である、２００４年１２月２２日出願の米国非仮特許出願第１１／０２２，２９４号（表題「衛星測位支援型の通信システムの選択：ＳＡＴＥＬＬＩＴＥ ＰＯＳＩＴＩＯＮＩＮＧ ＡＩＤＥＤ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＳＥＬＥＣＴＩＯＮ」）に基づく優先権を主張する。これら全ての出願は、参照により本明細書に援用される。

（技術分野）
本発明は、概して移動通信システムに関し、詳細には衛星測位システム（ＳＡＴＰＳ：Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ）と通信システムの複合に関する。

米国政府により管理される全地球測位システム（ＧＰＳ）などの衛星測位システム（ＳＡＴＰＳ）は、無線航行に基づく。ＧＰＳシステムは、均等に分散配置された６つの軌道において、地球の上方１１，０００海里を周回する２４個の衛星（加えて、軌道上の予備衛星）のネットワークを有する衛星ベースの航行システムである。各ＧＰＳ衛星は１２時間毎に地球を周回する。

ＧＰＳ衛星の主要機能は時計として働くことである。各ＧＰＳ衛星は、その信号を、搭載された１０．２３ＭＨｚのセシウム原子時計から導き出す。各ＧＰＳ衛星は、その独自の疑似雑音（ＰＮ）符号を有するスペクトル拡散信号を送信する。明確に異なるＰＮ符号系列を使用し同一スペクトル上で複数の信号を送信することにより、ＧＰＳ衛星は、互いに干渉することなく同じ帯域幅を共有することができる。ＧＰＳシステムにおいて使用される符号は、１０２３ビット長であり、１．０２３メガビット／秒の速度で送信され、約１マイクロ秒毎に１回、時には「チップ」と呼ばれるタイムマークを与える。上記系列は１ミリ秒毎に一回繰り返され、粗捕捉符号（Ｃ／Ａ符号：ｃｏａｒｓｅ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｃｏｄｅ）と呼ばれる。２０番目のサイクル毎に、上記符号は位相を変えることがあり、他のＧＰＳ衛星についての「アルマナック（ａｌｍａｎａｃ）」データを含む１５００ビット長メッセージを符号化するために使用される。

ＧＰＳ関係当局により指定された３２個のＰＮ符号が存在する。そのＰＮ符号のうち２４個は軌道における現在のＧＰＳ衛星に属し、第２５番目のＰＮ符号は、どのＧＰＳ衛星にも割り当てられないものとして指定される。残りのＰＮ符号は、古いユニットまたは故障しつつあるユニットを置換する新しいＧＰＳ衛星において使用することができる予備符号である。ＧＰＳ受信機は、相異なるＰＮ系列を使用することにより、信号スペクトルを探索して一致するものを求めることができる。ＧＰＳ受信機が一致するものを見出した場合、ＧＰＳ受信機は当該信号を生成したＧＰＳ衛星を識別したこととなる。

地上ベースのＧＰＳ受信機は、その地上ベースのＧＰＳ受信機の位置を確定するために、三角測量と呼ばれる無線距離測定手法の変形を用いる。ＧＰＳによる測位は、その無線ビーコンがもはや静止していないという点で、これまでの無線方位測定（ＲＤＦ：ｒａｄｉｏ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｉｎｄｉｎｇ）技術とは異なる。その無線ビーコンは、地球の軌道を周回する際に秒速約１．８マイルの速度で宇宙空間を移動する衛星である。宇宙空間をベースとしたことにより、ＧＰＳシステムは、三角測量などの方法を利用することにより、地球上のほぼ全ての地点の位置を確立するために用いることができる。

三角測量法は、ＧＰＳ衛星から時刻信号を取得するＧＰＳ受信ユニットに依存している。現在の時刻を知り、それをＧＰＳ衛星から受信された時刻と比較することにより、受信機は、ＧＰＳ衛星までの距離を計算することができる。例えば、ＧＰＳ衛星が受信機から１２，０００マイルのところに存在する場合、受信機は、そのＧＰＳ衛星から１２，０００マイルの半径により定義される測位球面上のどこかに位置しなければならない。次に、ＧＰＳ受信機が第２のＧＰＳ衛星の位置を確認すると、ＧＰＳ受信機は、第２のＧＰＳ衛星を中心とした測位球面に基づいて、受信機の位置を計算することができる。その２つの球面は交差して円を形成し、ＧＰＳ受信機はその測位円内のどこかに位置している。第３のＧＰＳ衛星までの距離を確認することにより、ＧＰＳ受信機は第３のＧＰＳ衛星の周囲に測位球面を投影することができる。次に、第３のＧＰＳ衛星の測位球面は、最初の２つのＧＰＳ衛星の測位球面の交差により形成された測位円と２点だけで交差する。その測位球面が２つの可能な測位点の一つと交差するもう一つのＧＰＳ衛星の測位球面を確定することにより、ＧＰＳ受信機の正確な位置は、地球上に位置する該測位点であると確定される。第４のＧＰＳ衛星は、受信機における時計誤差を解消するためにも使用される。その結果、正確な時刻を確定することもできる。なぜなら、唯一の時刻オフセットが、すべてのＧＰＳ衛星の位置に計上されているからである。この三角測量法は３０メーター程度の位置精度を与えることができるが、ＧＰＳによる位置確定の精度は信号強度と多重経路反射により低下することがある。

一つのＧＰＳ受信機により一度に１１個ものＧＰＳ衛星を受信することができる。峡谷などの特定の環境において、いくつかのＧＰＳ衛星は遮断されることがあり、そしてそのＧＰＳ測位システムは、地平線近くのＧＰＳ衛星のような比較的弱い信号強度を有するＧＰＳ衛星の位置情報に頼る場合がある。他の場合では、頭上の葉群が、ＧＰＳ受信機ユニットにより受信される信号強度を低減するかもしれない。いずれの場合も、信号強度は低減されるかあるいは完全に遮断され得る。このような場合、支援情報を使用して位置確定を支援することができる。

通信を行うために無線周波スペクトルを用いる多くの方法が存在する。例えば、周波数分割多重接続（ＦＤＭＡ）システムでは、周波数帯が一連の周波数スロットに分割され、異なる送信機には異なる周波数スロットが割り当てられる。時分割多重接続（ＴＤＭＡ）システムでは、各送信機が放送できる時間があるタイムスロットに制限されるので、それらの送信機は割り当てられた期間中のみで送信しつつ、メッセージを順番に送信する。ＴＤＭＡでは、各送信機が送信する周波数は、一定の周波数であってもよいし、あるいは連続的に変化してもよい（周波数ホッピング）。

ＧＰＳシステムは、そのデータを地上ユニットに伝達するために、現在はスペクトル拡散技術を採用している。スペクトル拡散の使用は、特に衛星測位システムでは有利である。スペクトル拡散技術は、ＧＰＳ受信機ユニットが単独の周波数上で動作できるようにし、これにより、複数の周波数が使用された場合に他の帯域に切替えてチューニングするのに必要となる追加の電子機器を省くことができる。スペクトル拡散は、また、ＧＰＳ受信機の消費電力要件を最小限にする。ＧＰＳ送信機は、例えば５０ワット以下を必要とし、しかもかなりの干渉に耐える。

最近、セルラ電話などのモバイル通信装置は、通信部を実現する複数の専用半導体チップと、そのモバイル通信装置のＧＰＳ部を実現する他の専用半導体チップを使用することにより、ＧＰＳ受信機技術を組み込んでいる。モバイル通信装置は、しばしば、ＡＭＰＳアナログセルラシステム、ＣＤＭＡディジタルセルラシステム、またはＧＳＭディジタルセルラシステム上で通信を行うことができるＭｏｔｏｒｏｌａ社製のＳｔａｒＴａｃのように、様々な標準規格を採用する複数の通信システムのうちの一つを使用することができる。現在、モバイル通信装置は、総当り（ｂｒｕｔｅ−ｆｏｒｃｅ）アルゴリズムを使用することにより、複数の通信システム間で探索手法を確定する。大抵の場合、これらのアルゴリズムはかなりの処理能力を要し、決して効率的でないことが多い。

従って、通信装置が通信に用いることができる通信システムを迅速に効率よく探し出す能力を改善する方法およびシステムが求められている。

本発明に係る手法は、位置情報を用いることで効率良く通信ネットワークにアクセスする能力を通信装置に与え、および／または、効率良くＧＰＳ信号を捕捉するＧＰＳ部の能力を通信装置に与える。通信装置の位置を、通信ネットワークの境界および特定要素についての地理データベースと組み合わせることにより、移動体装置は、そのローカル位置に応じたネットワークの標準規格および周波数に、探索を制限することができる。通信装置は、また、アクセスが制限されると分かっているネットワークとのインタラクションを試みる必要がないことを予め知ることにより、時間とエネルギーを節約することができる。
このような通信装置は、ソフトウェアに従って通信機能とＧＰＳ機能を実現する、汎用のＲＦ受信機のハードウェア部分を実現する汎用のハードウェアを有してよい。この受信機は、セルラ電話などの通信装置が通信ネットワークにアクセスできるかどうかを判断する。この手法では、測位データと、通信ネットワークに関連する地理情報を用いて、その通信装置の近傍に存在するセルサイトの周波数と通信ネットワークのみを探索する。別の手法では、通信ネットワークがＧＰＳ機能に支援情報を提供して、通信装置の位置を確定するための時間を短縮する。通信装置は、ＧＰＳ受信機を搭載していてもよいし、あるいは別のネットワークを介して他の装置から測位情報を受信してもよい。

本発明の他のシステム、方法、特徴、および利点は、添付の図面と以下の詳細な説明を参酌することによって、当業者には明白であるか、明白となるであろう。このようなすべての付加的なシステム、方法、特徴および利点は本明細書に含まれており、本発明の範囲内であり、添付の特許請求の範囲により保護されることを意図する。

なお、添付図面における構成要素は、必ずしも縮尺が揃っておらず、むしろ本発明の原理を説明するために強調が用いられている。添付図面において、同じ参照符号は、異なる図面を通して対応する部分を示す。

先に議論された公知の手法とは異なり、移動局は、様々な通信ネットワークに関連して、効率的かつ迅速な通信システムの捕捉を支援しまたは補助し、あるいは通信システムを使用して迅速にＧＰＳ衛星を捕捉するために、ディジタル地理データと共に衛星測位データを使用することができる。まず図１に、複数の通信ネットワーク１０４、１０６との通信が可能なソフトウェア実装型の衛星測位受信機を有する移動局１０２を図示する（１００）。ソフトウェア実装型の衛星測位受信機は、メモリに接続されたソフトウェア設定可能なディジタル信号プロセッサといった、プログラム可能ハードウェアと共有メモリのセットであってよい。予めプログラムされた命令のセットを実行することで、移動局１０２を実現するソフトウェア無線機能およびＧＰＳ機能といった、通信機能および／またはＧＰＳ機能として、プログラム可能ハードウェアと共有メモリを設定することができる。

複数の衛星１０８、１１０、１１４は、衛星群として地球を周回する。このような衛星群の例は、米国政府により運営される全地球測位システム（ＧＰＳ）である。衛星１０８、１１０、１１４は、移動局１０２などのＧＰＳ使用可能装置で受信される測位信号１１６、１１８、１２０を送信する。移動局１０２は、また、１０４、１０６の例のような様々な無線ネットワークと通信を行うことができる。移動局の例としては、セルラ電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ページャ、コンピュータ、または他の携帯ディジタル装置が挙げられる。各通信ネットワークは固有の信号１２２、１２４を使用して、移動局１０２と通信を行うことができる。様々な通信ネットワークにより使用される固有の信号の例は、様々なタイプのセルラネットワーク通信標準規格（ＧＳＭ、ＴＤＭＡ、８００ＭＨｚ ＡＭＰＳ、８００ＭＨｚ ＮＡＭＰＳ、ＴＡＣＳ、８００ＭＨｚ、１９００ＭＨｚ ＣＤＭＡ）である。

図２に、図１の移動局１０２のブロック図２００を示す。移動局１０２は、ＧＰＳアンテナ２０４と無線ネットワークアンテナ２０６に結合されたチューニング可能な送受信機２０２を有する。他の実施形態では、ＧＰＳ測位信号と通信ネットワーク信号との間でチューニングされる単独アンテナの実現方法を採用してもよい。

チューニング可能受信機２０２は制御装置２０８にも結合することができる。制御装置２０８は、チューニング可能受信機２０２、メモリ２１０、入力装置２１２、表示装置２１４、コーデック２１６に結合することができる。コーデック２１６は、制御装置２０８、スピーカ２１８、マイクロフォン２２０に結合することができる。ＧＰＳ信号は、ＧＰＳアンテナ２０４を介して、ＧＰＳ信号を受信するようにチューニングされたチューニング可能送受信機２０２において受信される。制御装置２０８は生のＧＰＳ測位データを受信し処理し、そして移動局１０２の位置が確定される。別の実施形態では、移動局１０２の位置はユーザにより予め読み込まれていてもよいし、あるいはＧＰＳサーバまたは別の無線装置から、ブルートゥースまたは８０２．１１ネットワークなどのネットワークを介して受信されてもよい。他の実施形態では、通信信号とＧＰＳ信号は、２つの個別受信機または送受信機間で切り替えることができ、これらの受信信号はマイクロプロセッサなどの共通の制御装置により処理される。

制御装置２０８は、ソフトウェアを介して、通信機能とＧＰＳ機能を有するように設定することができる。初期化の間にメモリ２１０内に含まれるソフトウェアにアクセスすることによって、通信機能を実行する通信装置として、あるいはＧＰＳ機能を実行するＧＰＳ受信機として、移動局１０２を始動することができる。さらに別の実施形態では、メモリ２１０の領域やチューニング可能受信機２０２などの他の共通のハードウェアの多重化または共有化により、通信機能とＧＰＳ機能の両方が同時に実行されるように、ハードウェアを設定することができる。制御装置２０８は、また、チューニング可能受信機２０２を、通信システムまたはＧＰＳシステムからデータを受信するように設定することができる。

確定された位置を使用する制御装置２０８は、メモリ２１０内に含まれるディジタル地理データにアクセスすることができる。メモリ２１０内のディジタル地理データは、様々な地理的位置に関係する通信ネットワーク情報を有することができる。そして、制御装置２０８によりアクセスされた通信ネットワーク情報は、通信ネットワークを選択しチューニング可能送受信機２０２をチューニングするために使用することができる。選択された通信ネットワークにチューニングされると、制御装置２０８は、表示装置２１４上で、その通信ネットワークとのリンクを示すグラフィカルシンボルをアクティブにすることができる。

通信ネットワークとの接続が確立されると、呼を実行することができ、音声データはコーデック２１６を介して符号化および復号化される。音声信号はマイクロフォン２２０で受信され、そして通信ネットワークを介した通信が行えるようにコーデック２１６によりディジタル的に符号化される。制御装置２０８は、チューニング可能送受信機２０２で受信されたディジタル通信信号をコーデック２１６に渡し、そこでそれらはディジタル信号から音声信号へ復号化される。そして、音声信号はスピーカ２１８に渡される。他の実施形態では、通信ネットワーク内に確立される測位用リンクは、８０２．１１またはＵＷＢ標準規格を使用して確立されるリンクといった通信リンクであってよい。

図３に、図２の移動局１０２のメモリ２１０のメモリ図を示す。メモリ２１０は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的プログラム可能メモリ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ）、またはディジタルメモリの組合せであってよい。メモリは、また、コンパクトディスク（ＣＤ）、またはレーザ光線を使用して読出し可能な同様のメモリに見られるような光学式メモリであってよい。

メモリ２１０は、プログラム空間３０２と呼ばれる移動局１０２の動作を制御するソフトウェアを格納するための領域を有することができる。Ｉ／Ｏ空間３０４と呼ばれるメモリ２１０の別の領域は、データ入力バッファとデータ出力バッファとして使用することができる。ディジタル地理データは、メモリ２１０内のマッピングデータ３０６用の場所に格納することができる。メモリ２１０の別の領域は、セルサイト情報をディジタル地理データに関連付ける通信ネットワークデータ３０８用に予約されてよい。ディジタル地理データはネットワークを通じメモリ内にダウンロードされてもよいし、あるいはＧＰＳチャート作図装置により使用されるような取り外し可能なメモリチップに含まれてもよい。

図４に、システムメモリ２１０の図４００、すなわち移動局１０２のメモリの区分を示す。図４００は、各軸に沿って記載された様々な機能（通信、ＧＰＳ、共有、初期化）により使用されるサブプログラムを有するマトリックス形式となっている。セル４０２は、メモリ内の入出力（Ｉ／Ｏ）領域が、通信機能とＧＰＳ機能と初期化機能の間で共有されてよいことを示す。入出力（Ｉ／Ｏ）領域は、通常、捕捉された生データを格納するために使用され、送受信データバッファとして実現することができる。このデータは、データがディジタル領域で処理されるのに先立って除去される搬送波信号を有してもよいであろう。このデータは、ＧＨｚ範囲である典型的な搬送周波数におけるものであるよりは、むしろ数ＭＨｚの中間周波数におけるものとなっているであろう。ＧＰＳ機能と通信機能が信号を同時に処理しない場合、Ｉ／Ｏメモリは、異なる機能間で共有されるバッファとしても使用することができる。このメモリは、さらに、これもまた通信機能、ＧＰＳ機能および初期化機能間で共有することができる、低水準のアルゴリズム処理用の数値演算処理および共通信号処理４０４などの低水準処理プログラムを有するプログラム空間に分割される。

通信ソフトウェアは、ブロック４０６によって示すように、通信機能とＧＰＳ機能によって使用するために、ソフトウェアが読み込まれて配置されるメモリ領域を有してもよい。このようなソフトウェアの例としては、メモリに含まれるデータの前処理が挙げられる。通信機能とＧＰＳ機能の両方は、多くの類似したタスクを行なう。例えば、両方の無線機能は、それらが相関演算を実行する前に、捕捉されたディジタル信号に追加処理を行なう必要があるかも知れない。この追加処理は、追加の変調、ＩＩＲフィルタリングまたはＦＩＲフィルタリングの適用、周波数領域を使用する狭帯域雑音解析を必要とするかも知れない。これらのタスクを行なう低水準の数学的機能は、ソフトウェアをメモリ内で共有可能としているソフトウェア規定型の通信装置の通信機能とＧＰＳ機能のいずれにおいても同一である。さらに、通信機能とＧＰＳ機能の両方は、基準シンボルに対し受信データを相関付けることにより検出を行うことができ、それらの動作のための低水準機能は、通信機能とＧＰＳ機能の両方により共有することができる。

同様に、ＧＰＳ機能は、衛星からの測位メッセージや他のネットワークについての支援メッセージを捕捉すると位置確定を行うことができる、ＧＰＳに特有のソフトウェアのための専用メモリ領域４０８を有することができる。セル４１０により示すメモリの別の領域は、他の機能の初期化とメモリの設定のための専用のものであってよい。そのメモリは、ラングムアクセスタイプメモリまたは読み出し専用固定メモリ（電気的プログラム可能メモリおよびスマートカードを含む）であってよい。このメモリに格納されるソフトウェアのタイプの例としては、通信機能を実現するように設定可能なハードウェアを初期化するロジック、ＧＰＳ機能を実現するように設定可能なハードウェアを初期化するロジック、ＧＰＳ機能と通信機能の間の通信を初期化するロジックが挙げられる。

メモリは、セルラのセル位置などの地理情報を含むデータベース領域４１２を有することもできる。そのデータベースは、移動局１０２の製造時に固定されてもよいし、あるいはネットワークを介し、あるいはパーソナルコンピュータ上のシリアルバス接続、ブルートゥース接続、または同様のポイントツーポイント手法、またはポイントツーマルチポイント通信手法などのユーザーインタフェースを介し、初期データと定期的な更新を受信してもよい。

図５に、チューニング可能受信機２０２内の多くのＲＦチップに結合されたベースバンド処理のブロック図を示す。ディジタル信号の処理は、通常、２つの部分で発生する。第１の部分はＲＦ搬送波から信号を除去するＲＦ処理である。ＲＦ処理は、しばしばＲＦチップと呼ばれる専用チップ内で発生してよい。ＲＦチップ５０２、５０４、５０６は、実施形態に応じて、個々のアンテナに接続されてもよいし、あるいはアンテナを共有してもよい。ＲＦチップ５０２、５０４、５０６は、ＲＦ搬送波が取り除かれるとディジタル信号を処理する、ベースバンド処理装置５０８にも結合される。様々なＲＦチップと共に機能するように制御装置によって設定可能なベースバンド処理装置５０８を有することによって、資源の節約が達成される。他の実施形態では、ＧＰＳ、ブルートゥース、セルラ、イーサネット（登録商標）、ＷｉＦｉについてのＲＦチップといったＲＦチップが、設定可能なベースバンド処理装置とインターフェースすることができる。

図６に、図２の移動局により実行される位置確定の手法のフロー図６００を図示する。上記フロー図はステップ６０２で開始し、ステップ６０４で通信リンク状態の確定がなされる。セルラ通信ネットワークにおいては、通信装置の通信機能は、一つまたは複数の基地局により提供される通信リンクを探索することができる。通信リンクが識別されると、移動局１０２とネットワーク（スイッチおよび／またはサーバ）間の通信が行われ得る。ステップ６０６で、ネットワークは、迅速な位置確定を支援する有益な情報を提供することができる。有益な情報の例としては、時にはセルタワーと呼ばれる基地局の位置が挙げられる。他の有益な情報としては、ＧＰＳネットワークと同期していてもしていなくてもよいが、正確な時刻も挙げられる。

ステップ６０６で有益な情報が利用可能な場合、ステップ６０８では、位置確定は、基地局の位置に基づく初期位置と衛星ドップラーとに限定される。ステップ６１０で、受信された正確な時刻を使用することにより、ローカル時刻の推定値を更新することもできる。ステップ６１２で、時刻が十分に正確ならば、符号位相の範囲を制限することができる。ステップ６１４で、制約された符号位相の範囲が利用可能であれば、それを用いてＧＰＳ探索が行なわれる。ステップ６０６で有益な情報が利用可能でない場合は、ステップ６１４で追加の支援または補助情報を使用せずに、従来のＧＰＳ探索が行なわれる。通信装置内のＧＰＳ機能により位置が確定されると、ステップ６１６でアルマナックデータ、エフェメリスデータ、および／または移動局１０２の位置を用いてメモリを更新することができる。

図７に、どの通信ネットワークにアクセスすべきかを確定するために、図２の移動局１０２により実行されるネットワークアクセスの手法のフロー図７００を図示する。フロー図７００はステップ７０２で開始し、チューニング可能送受信機２０２がＧＰＳ信号を受信するようにチューニングされる。ステップ７０４で、ＧＰＳ信号が受信されて、移動局の位置が確定される。ステップ７０６で、制御装置２０８は確定したＧＰＳを使用してディジタル地理データベースにアクセスする。ステップ７０８で、ディジタル地理データに関連して通信ネットワークデータのデータベースを探索する。ステップ７１０で、通信ネットワークデータが利用可能な場合、ステップ７１２で、制御装置は、通信リンクを確立するために最初にどのネットワークと周波数へのアクセスを試みるべきかを識別するために、地理データベースに関連して通信ネットワークデータにアクセスする。ステップ７１２において、移動局１０２によって通信ネットワークにアクセス可能であるかどうかを、制御装置２０８は判断する。通信ネットワークが利用可能な場合、ステップ７１２で、制御装置２０８は、最も近いネットワークにアクセスするように、チューニング可能送受信機を設定する。セルラネットワークの場合、それは最も近い基地サイトに関連する周波数であろう。

ステップ７１４で、最も近い通信ネットワークが連絡可能でない（すなわち、リンクを確立することができない）場合、ステップ７１６で、範囲内に他の通信ネットワークまたは上記通信ネットワークの他のセルサイトが存在するかどうかを判断するための検査が行われる。その範囲内に、他のネットワークまたはセルサイトが存在する場合、ステップ７１２で、次に最も近いものが識別され、ステップ７１６で、制御装置２０８はその周波数に送受信機２０２をチューニングする。ステップ７１４で、通信ネットワークとのリンクが確立すると、ステップ７２０で、処理は完了する。

ステップ７１２またはステップ７１８の何れかで通信が利用可能でないと判断された場合、送受信機は、チューニングされずに、ステップ７２２で電力を節約するためにスリープモードに移行することができる。ステップ７２４で、スリープ期間用にタイマを設定することができ、その後、ステップ７０４で、再びＧＰＳ位置を確定することができる。スリープ期間は、その通信ネットワークのみに関するものでよいが、送受信機は、位置情報を受信し処理するために所定時間毎に目覚める。

図６と図７のフロー図の各部分は、ハードウェア、ソフトウェア、またはハードウェアとソフトウェアの組み合わせで実現することができる。本発明の形態は、メモリ内の命令として実現することができ、そして本発明に係るシステムと方法のすべてまたは一部は、他の機械可読媒体（例えば、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、およびＣＤ−ＲＯＭなどの２次記憶装置）上、ネットワークから受信される信号上、あるいは現在公知かあるいは将来開発されるであろうＲＯＭまたはＲＡＭの他の様式上に格納されるかまたはそこから読み出すことができるということを、当業者は十分に理解するだろう。

現在の実施形態では、移動局１０２は、通信機能とＧＰＳ機能の両方を有するソフトウェア無線として機能するように、ソフトウェアにより設定可能な、共通のハードウェアのセットとして説明された。別の実施形態では、移動局１０２は、通信機能を実現する専用ハードウェアと、ＧＰＳ機能を実現する他のハードウェアとを有する通信装置であってよい。さらに他の実施形態では、さまざまな度合いでのハードウェアの再利用を達成することができる。他の実施形態では、上に議論した接続時間と位置を確定するのに必要な時間の改善の手法は、何らかのＧＰＳ機能を有し地理データベースに直接または間接にアクセスする任意のタイプの通信装置上で実現することができる。

上述の実施形態の説明は、図解と説明を目的として提示された。上述の説明は、網羅的ではなく、特許請求の発明を開示された厳密な形式に限定しない。複数の修正形態や変更形態が、上記説明に照らして利用可能であるか、あるいは本発明を実践することにより得られるであろう。例えば、説明した実施形態はソフトウェアを含むが、本発明は、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせとして、あるいはハードウェアだけで実現されてもよい。また本実施形態がシステムにより異なり得るということに留意されたい。特許請求の範囲とその均等が、本発明の範囲を規定する。

複数の通信ネットワークと通信を行うことができるソフトウェア実装型の衛星測位受信機を有する移動局を図示する。 図１の移動局のブロック図である。 図２の移動局のメモリのメモリ図である。 図２の制御装置の機能のメモリ分割図である。 多くのＲＦチップと設定可能なベースバンド処理装置のブロック図である。 図２の移動局により実行される位置確定の手法のフロー図を図示する。 図２の移動局が地理情報を使用して通信ネットワークを選択するフロー図を図示する。

Claims (25)

1. 測位信号の受信と通信ネットワーク信号の受信との間でチューニング可能な受信機と、
   少なくとも一つの通信ネットワークに関連する地理データを有するメモリと、
   前記受信機が前記測位信号を受信すると前記受信機から測位データを受信するように前記受信機に結合された制御装置を備える装置であって、
   前記メモリが、前記少なくとも一つの通信ネットワークにアクセスするためのパラメータを検索するためにアクセスされる装置。
2. 前記地理データが、前記受信機で受信され、前記制御装置により前記メモリに格納される、請求項１に記載の装置。
3. 前記制御装置が、前記測位信号を処理する衛星測位装置として、および前記通信ネットワーク信号を処理する通信装置として機能するように、ソフトウェアにより設定可能である、請求項１に記載の装置。
4. 前記受信機に結合された共通アンテナをさらに備える、請求項１に記載の装置。
5. 前記受信機が、送受信機である、請求項１に記載の装置。
6. 前記装置によって前記少なくとも一つの通信ネットワークが連絡可能でない場合に、前記制御装置によって設定される所定期間を設定可能なタイマをさらに備える、請求項１に記載の装置。
7. 前記地理データが、セルサイト情報を備える、請求項１に記載の装置。
8. 前記地理データが、さらにセルサイトに関連した複数の周波数を備える、請求項７に記載の装置。
9. 前記受信機が、さらに
   前記測位信号に関連する第１のＲＦチップと、
   前記通信ネットワーク信号に関連する第２のＲＦチップと、
   前記第１のＲＦチップからの前記測位信号の受信と、前記第２のＲＦチップからの前記通信ネットワーク信号の受信を設定可能なベースバンド処理装置を備える、請求項１に記載の装置。
10. 測位信号の受信と通信ネットワーク信号の受信との間で受信機をチューニングする工程と、
    少なくとも一つの通信ネットワークに関連する地理データをメモリに格納する工程と、
    前記受信機が前記測位信号を受信すると、前記受信機からの測位データを、前記受信機に結合された制御装置で処理する工程を備える通信方法であって、
    前記メモリが、前記少なくとも一つの通信ネットワークにアクセスするためのパラメータを検索するためにアクセスされる、通信方法。
11. 前記受信機において前記地理データを受信する工程と、
    前記制御装置により前記地理データを前記メモリに格納する工程をさらに備える、請求項１０に記載の方法。
12. 前記制御装置を、前記測位信号を処理する衛星測位装置として、および前記通信ネットワーク信号を処理する通信装置として機能するように、ソフトウェアにより設定する工程をさらに備える、請求項１０に記載の方法。
13. 前記受信機に共通アンテナが結合されている、請求項１０に記載の方法。
14. 前記受信機が送受信機である、請求項１０に記載の方法。
15. 前記少なくとも一つの通信ネットワークが連絡可能でない場合に、所定期間をタイマに設定する工程をさらに備える、請求項１０に記載の方法。
16. 前記地理データが、セルサイト情報を備える、請求項１０に記載の方法。
17. 前記地理データが、さらにセルサイトに関連した複数の周波数を備える、請求項１６に記載の方法。
18. 前記チューニングする工程が、さらに
    前記測位信号に関連する第１のＲＦチップにおいて受信する工程と、
    前記通信ネットワーク信号に関連する第２のＲＦチップにおいて受信する工程と、
    前記第１のＲＦチップからの前記測位信号の受信と、前記第２のＲＦチップからの前記通信ネットワーク信号の受信を設定可能なベースバンド処理装置を設定する工程をさらに備える、請求項１０に記載の方法。
19. 通信装置を制御するための機械可読命令を有する信号担持媒体であって、
    測位信号の受信と通信ネットワーク信号の受信との間で受信機をチューニングするための機械可読命令の第１のセットと、
    少なくとも一つの通信ネットワークに関係する地理データをメモリに格納するための機械可読命令の第２のセットと、
    前記受信機が前記測位信号を受信すると、前記受信機からの測位データを、前記受信機に結合された制御装置で処理するための機械可読命令の第３のセットを備えており、
    前記メモリが、前記少なくとも一つの通信ネットワークにアクセスするためのパラメータを検索するためにアクセスされる、信号担持媒体。
20. 前記受信機において前記地理データを受信するための機械可読命令の第４のセットと、
    前記制御装置により前記地理データを前記メモリに格納するための機械可読命令の第５のセットをさらに備える、請求項１９に記載の信号担持媒体。
21. 前記制御装置を、前記測位信号を処理する衛星測位装置として、および前記通信ネットワーク信号を処理する通信装置として機能するように、ソフトウェアにより設定するための機械可読命令の第４のセットをさらに備える、請求項１９に記載の信号担持媒体。
22. 前記受信機が、前記機械可読命令の第１のセットによりチューニングされる送受信機である、請求項１９に記載の信号担持媒体。
23. 前記通信装置によって前記少なくとも一つの通信ネットワークが連絡可能でない場合に、所定期間をタイマに設定するための機械可読命令の第４のセットを備える、請求項１９に記載の信号担持媒体。
24. 前記地理データが、セルサイト情報を備える、請求項１９に記載の信号担持媒体。
25. 前記地理データが、さらにセルサイトに関連した複数の周波数を備える、請求項２４に記載の信号担持媒体。

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