JP2530399B2 - 拡散スペクトル送信を使用した改良セル電話サ―ビス - Google Patents

拡散スペクトル送信を使用した改良セル電話サ―ビス

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JP2530399B2
JP2530399B2 JP3291710A JP29171091A JP2530399B2 JP 2530399 B2 JP2530399 B2 JP 2530399B2 JP 3291710 A JP3291710 A JP 3291710A JP 29171091 A JP29171091 A JP 29171091A JP 2530399 B2 JP2530399 B2 JP 2530399B2
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ウィリアム・イー・サジェイ
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08—Access point devices
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般にセル電話システ
ム、特に既存の音声通信サービスを劣化せずに付加的な
サービスを提供する拡散スペクトル伝送を使用し、一方
現在のセル電話機基本構造のほとんどを使用したセル電
話システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】セル電話帯域は自動車利用者へ非常に多
数の両方向音声対話を伝達するように設計され、両方向
音声通話に加えて、例えば自動車位置決定およびメッセ
ージサービス、緊急ＳＯＳ情報および自動車盗難防止サ
ービスを提供するためにセル電話帯域を使用することに
関心が向けられている。しかしながら、セル帯域の狭帯
域の音声チャンネルに制限されている現在のシステムが
生成するのは、これらのサービスを提供するために必要
とされるものよりも約２桁低い位置の正確さであり、こ
れらは一般に大部分の適用に有効ではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第4,359,733
号明細書および第4,740,792 号明細書に示された従来の
全国的な自動車位置システムは、例えば比較的高い衛星
使用開始資本費用のために今日まで達成されていない。
別の全国的な位置システムが計画されている（TELETRAC
およびGEOSTAR ）が、それらはセル帯域以外の周波数帯
域で動作し、したがって非常に高価な特別目的の基本構
造を必要とする。現在ニューヨーク、シカゴおよびロサ
ンジェルス区域で機能しているＩＢＭモトローラ自動車
データサービスはまた使用料が高価になる特別目的の基
本構造を必要とする。
【０００４】セル音声チャンネルと関連した拡散スペク
トル通信の使用が近年研究されている。カリフォルニア
州サンディエゴのカルコム社によって提案されたある構
造は、１ＭＨｚの周波数帯域が拡散スペクトル音声通信
に対して送信および受信帯域のそれぞれに専用化され、
一方２つの帯域のバランスが標準的なセルサービスを連
続的に提供するようにセル帯域を分割する。拡散スペク
トルシステムの普及に応じて、帯域の拡散スペクトル部
分は必要に見合うように寸法的に増大している。この提
案されたシステムはそれ自身の専用周波数サブバンドを
必要としているため、カルコム社の拡散スペクトル通信
構造は標準的なセル音声チャンネルの動作を妨害する。
【０００５】したがって、本発明の目的は、音声チャン
ネルの品質および能力に悪影響を与えずにメッセージお
よび自動車追跡能力を提供するために、広帯域拡散スペ
クトル信号により狭帯域セル電話音声信号をオーバーレ
イする技術を使用することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明はセル音声チャン
ネルの利用者にとって不愉快な妨害を生ぜずに既存のセ
ルサービスへのメッセージおよび自動車位置決定能力の
内蔵を可能にする。特有の信号構造／波形デザインを使
用する拡散スペクトルプロセッサはこの能力にとって重
要である。
【０００７】既存のセル音声信号にわたってオーバーレ
イされた広い帯域幅の拡散スペクトル無線送信の使用に
より、自動車の位置を正確に決定する能力に依存する新
しいサービスが提供される。さらに、第２のクラスの拡
散スペクトル無線送信は、低速度デジタルメッセージを
送信する非常に多数の利用者をサポートしている。機能
の両区域（自動車位置およびメッセージ）は既存の音声
チャンネル容量を犠牲にせずに得られる。本発明の概念
を使用することによって、大部分のセル電話システム基
本構造が共通して使用されているため、開発費用はかな
り節約されることができる。
【０００８】本発明のシステムは、既存のセル周波数、
セル位置の土地、セル位置アンテナタワーおよびアンテ
ナおよびセル位置無線周波数受信機チェーンにおいて使
用される低雑音増幅器を共有するように設計される。唯
一の付加セル位置決定装置は、特有の拡散スペクトル信
号プロセッサである。自動車に配置する新しい自動車電
話機装置は、本発明による拡散スペクトル送信機を含
む。したがって、このシステムは地域および全国的の両
配置に対して経済的に有効である。衛星基本構造を使用
した全国的なシステムと比較した場合、衛星を使用する
システムでは送信距離は、20,000マイルの程度であるの
に20マイル程度であるため、自動車電子回路パッケージ
はかなり低いパワー送信機を必要とするだけである。自
動車送信機のパワーは、数百ワットから１ワット以下に
減少され、１ユニット当りの費用が結果的に安価になり
改善される。
【０００９】本発明はセル電話サービスに対して割当て
られた周波数スペクトルの二重利用を可能にする。現
在、音声通話は個々の30ＫＨｚのチャンネルにスペクト
ル空間を分割することによってサポートされる。セルサ
ービス提供者は、10ＭＨｚを上回る帯域幅をカバーする
隣接方式で、チャンネルのブロックが割当てられてい
る。特有の拡散スペクトル波形の使用（10ＭＨｚの全帯
域幅にわたってエネルギを拡散する）により、既存の音
声トラフィックと同じスペクトル空間中で既存の音声ト
ラフィックの存在時に、デジタル信号がサポートされ
る。拡散スペクトル送信が、デジタルメッセージに対す
る通常の雑音レベルより下か、或はそれらが位置決定用
に対する通常のバースト雑音背景で感知できないような
短い期間のいずれかであるため、同時に既存のトラフィ
ックに影響を与える不愉快な妨害が発生されない。
【００１０】２つの新しいクラスの機能は本発明によっ
て生成される。クラスＩは、通常の電話機ネットワーク
にアクセスするために、300 ビット／秒の速度でそれぞ
れデータメッセージを送る公称的に100 台の自動車から
の同時伝送を可能にするデジタルメッセージサービスで
ある。デジタル信号の別のクラス（クラスII）は100フ
ィート程度の正確さを持つ自動車の正確な位置を提供す
る。この技術の適用は多数である。例えば、システムに
結合された運動センサが進行中の自動車盗難を識別し、
自動車送信機を励起した場合、システムは法執行官によ
る自動車の位置追跡を可能にする。警察、救急車およ
び、または牽引車のサービスは正確な位置に導かれるこ
とができる。自動車位置の情報に依存している注文製の
イエローページ電話帳サービスはまた容易にされる。
【００１１】自動車位置決定に対して、10ミリ秒または
それ以下程度のバースト期間を有するバースト拡散波形
パターンが、位置の精度を最大にし、既に存在している
狭帯域セルＦＭ受信機のクリップ動作によって自然に抑
制される妨害を最小にするために使用される。自動車位
置決定に対して、拡散スペクトルシステムは急速な同期
技術を使用し、送信している自動車によりシステムにア
クセスするために単一コードを使用する。
【００１２】盗難防止装置において、比較的短い時間期
間で多数の連続的な位置測定を行うことが必要である場
合、波形変化が使用される。この場合、セル周波数の全
体的な帯域幅は、ｆ1 乃至ｆn に中心周波数を持つｎ
（例えば10）個の狭い拡散スペクトルチャンネルに分割
することができる。その後、各バースト送信（パルス振
幅および期間は不変）は新しい中心周波数で送られる。
すなわち、連続的に高くなる拡散スペクトルサブバンド
で、連続した拡散スペクトル追跡信号がシーケンシャル
に送信され、自動車の追跡中に音声ユーザに悪影響を与
えないように、最も高いサブバンドに達するごとに１度
この処理が繰返される。減少された帯域幅送信はある程
度位置精度を犠牲にするが、しかし各送信により新しい
組の音声利用者に感知できない音声チャンネルブロック
を分配する。したがって、不愉快でない妨害特性が保存
される。
【００１３】メッセージには、既存の狭帯域セル受信機
のＦＭリミタにより自然に抑制される低雑音連続波（Ｃ
Ｗ）拡散スペクトル波形が使用される。サービス要求お
よびパワー制御構造は、妨害を最小にし、メッセージ能
力を最大にするために使用される。システムは、セル位
置内およびセル位置間で負荷分配を容易にするために、
多数の別々の拡散スペクトルコードを使用する。コード
再利用概念は、現在存在するセルシステムで利用される
周波数再利用技術に類似している。
【００１４】要約すると本発明は以下の手段を提供す
る。第１に、本発明は、その帯域の音声電話機利用者に
とって不愉快な妨害を生ぜずに、全国的なセル電話シス
テムの送信帯域で自動車から信号を放射する手段を提供
する。第２に、その帯域での現在の送信によって可能な
ものを２桁以上上回る改良された自動車位置精度を達成
する手段を提供する。第３に、本発明は受信位置に対す
る無線信号路損失の著しく大きい変動（ダイナミックレ
ンジ）に抵抗する自動車送信機の送信パワー制御を実現
する手段を含む。主な変動は、建造物、地理的特性およ
び他の自動車による位置ラインへの障害物の侵入によっ
て生じる距離およびマルチパスである。第４に本発明
は、新しい広帯域の成功的な受信を通常は妨害する、パ
ワー制御下にないかなり強い通常の音声セル信号を受信
機で付勢する手段を具備している。
【００１５】
【実施例】図を参照すると、図１は本発明の原理を使用
して構成されたセルシステム10を示し、また本発明によ
って与えられる２つの主サービスすなわち自動車位置決
定およびメッセージサービスの動作を示す。特に、セル
システム10は複数のセル位置13，20乃至26を含む。第１
の自動車送信機11を有する第１の自動車は中心セル位置
20内に位置し、一方第２の自動車は局部セル位置13内に
位置している。隣接した局部セル位置20乃至26のそれぞ
れに自動車位置信号28を送信する第１の送信機11が示さ
れている。局部セル位置13にデジタルメッセージ18すな
わち第２の拡散スペクトル信号18を送信する第２の送信
機12が示され、一方プローブ信号29を送信する局部セル
位置13が示されており、以降この信号を詳細に説明す
る。局部セル位置13およびセル位置20乃至26（しかし図
を簡明にするために示されていない）は、マイクロ波通
信リンク17によって自動車電話切替え局（ＭＴＳＯ）14
に結合され、次にこれはマイクロ波通信リンク17により
公共電話交換機ネットワーク15を通って区域配置処理セ
ンタ16に配線接続路30を使用して結合される。ＷＣＳ19
90年11月 7日のセルシステム10の通常のアスペクトは当
業者に良く知られており、その設計および動作の通常の
アスペクトはここには詳細に示されていない。
【００１６】図２は典型的なセル位置21の詳細を示す
が、しかし本発明の原理による拡散スペクトルプロセッ
サ40も含まれている。典型的なセル位置21は低雑音増幅
器32に結合されたアンテナ31を含む。低雑音増幅器32は
48：１パワー分割器33によって複数の受信機34に結合さ
れ、333 個の可能な受信チャンネルの典型的な電話機が
単一サービスプロバイダおよび地上基地電話システムに
割当てられている。受信機34の出力は、公共電話交換機
ネットワーク15に結合された音声信号である。本発明の
原理による拡散スペクトルプロセッサ40は、48：１パワ
ー分割器33の１出力に結合され、次に上記のように、自
動車電話機切替え局（ＭＴＳＯ）14、公共電話交換機ネ
ットワーク15および区域配置処理センタ16に結合されて
いる。
【００１７】本発明の拡散スペクトルプロセッサ40は、
既存のセル周波数、セル位置の土地、セル位置アンテナ
タワーおよびアンテナ、並びにセル位置低雑音増幅器お
よびセル位置パワー分割器を共有するように設計されて
いる。したがって、セルシステム中へのプロセッサ40の
内蔵は、区域的および全国的な両配置に対して経済的に
有効である。さらに、本発明により使用される自動車電
子回路パッケージ（以下図４および図５を参照して示さ
れている）は、送信距離が衛星を使用するシステムに対
する20,000マイルの代わりに20マイル程度であるためか
なり低いパワー送信機しか必要としない。自動車送信機
パワーは数百ワットから１ワットよりも小さく減少さ
れ、１つの送信機11当りの費用は結果的に安くなる。
【００１８】本発明はセル電話機サービスのために割当
てられた周波数スペクトルの二重利用を可能にする。現
在の音声通話は、個々の30ＫＨｚチャンネルにスペクト
ル空間を分割することによってサポートされる。セルサ
ービス提供者は、10ＭＨｚを上回る帯域幅をカバーする
隣接方式でチャンネルのブロックが割当てられる。特有
の拡散スペクトル波形（10ＭＨｚの帯域幅全体にわたる
拡散エネルギ）の使用により、デジタル信号は既存の音
声トラフィックと同じスペクトル空間中において既存の
音声トラフィックが存在している時にサポートされる。
同時に、拡散スペクトル送信は、デジタルメッセージに
対して通常の雑音レベルより下か、或は位置決定適用に
対して通常のバースト雑音背景で感知できないような短
い期間のいずれかであるため、既存のトラフィックに影
響を与える不愉快な妨害は生成されない。
【００１９】拡散スペクトルプロセッサ40のような拡散
スペクトルプロセッサは一般に技術的に良く知られてお
り、米国特許第4,740,792 号明細書が参照されており、
その内容はここでは参考にされている。ここで説明され
た拡散スペクトルプロセッサは本発明で使用するために
容易に構成される。以下、米国特許第4,740,792 号明細
書のプロセッサに対する修正および本発明の特性を説明
する。さらに、本発明は米国軍のために本発明の出願人
であるヒューズエアクラフト社により製造された、修正
された位置報告システム（ＰＬＲＳ）拡散スペクトルプ
ロセッサを使用する。
【００２０】図３は図２の拡散スペクトルプロセッサ40
の詳細を示す。拡散スペクトルプロセッサ40はハイブリ
ッド結合器42に結合された低雑音増幅器41を含む。ハイ
ブリッド結合器42の１つの出力は、クラスＩメッセージ
（コード“Ａ”）に応答するように構成された１以上の
到着時間相関器43に結合され、通常の電話機ラインによ
ってデータバッファ44を通じてそれから区域位置処理セ
ンタ16に出力信号を伝送する。特定の送信機11によって
送信され異なるセル位置20乃至26で受信された信号の対
応する異なる到着時間差が、個々の送信機の位置が決定
される区域処理センタ16において後で決定されるよう
に、異なる送信機11からほぼ同時的にランダムに送信さ
れるために互いに重なる信号を分類するように相関器43
は構成される。クラスIIメッセージ（コード“Ｂ”）に
応答するように構成され、“Ｍ”個の相関器のバンクお
よび対応した複数のメッセージバッファを含むメッセー
ジ相関器46ならびに自動車切替え局14を通じて、それか
ら公共電話交換機ネットワーク15に出力信号を伝送する
ように構成された“Ｐ”個の相関器のバンクを含むメッ
セージプレアンブル相関器45に、ハイブリッド結合器42
の別の出力が結合される。メッセージプレアンブル相関
器45およびメッセージ相関器46を含む相関器およびバッ
ファは一般に良く知られており、ここでは詳細に説明さ
れない。これらのタイプの装置の詳細は米国特許第4,74
0,792 号明細書に与えられている。
【００２１】図４は緊急情報等を送信するために使用さ
れる本発明の原理を含む典型的な自動車送信機11を示
す。送信機11は、基準発振器すなわちクロック51、シー
ケンサすなわち動作タイマ52、ＰＲＯＭ54およびバッフ
ァ55を含むメモリ53、論理制御装置56、ローパスフィル
タ57、エキサイタ58、パワー増幅器59、パルス形成ネッ
トワーク61およびアンテナ60を含む。エキサイタ58はＵ
ＨＦ発振器63、位相ロックループ64および加算器65を含
む。運動センサ66、衝突センサ67、自動車盗難防止シス
テム68および手動メッセージセレクタ69を含む随意選択
的な装置もまた含まれている。
【００２２】運動センサ66およびクラッシュセンサ67は
異なるレベルの加速に対して設定または選択される通常
の加速度計を含む。盗難防止システム68は自動車への侵
入、いたずら、または認承されない移動に応答して電気
信号を供給する任意の市販の盗難防止装置である。一
方、メッセージセレクタ69は通常のキーボードまたはス
イッチ（示されていない）を備えていてもよく、それに
よっていくつかの予め記憶されたメッセージコードを送
信機11の送信における符号化のために選択することがで
きる。
【００２３】動作において、シーケンサ52は、ＲＦ信号
反復率および送信されるＲＦ信号のフォーマットを制御
する。ＰＲＯＭ54およびデータバッファ55を含むメモリ
53は例えば送信機識別コードおよび特定メッセージコー
ドを含む信号フォーマッティング情報を含む。予め定め
られた数のメッセージに対するコードおよび“偶発性”
または“必要な補助”コードは、ＰＲＯＭ54に記憶さ
れ、衝突センサ67または盗難防止システム68からの信号
によって自動的に選択されるか、或は手動メッセージセ
レクタ69によって手動で選択されることができ、これら
は論理制御装置56の制御の下に送信される。
【００２４】自動車位置決定のために送信機11により送
信されるデータに関して、位置精度を最大にし、既存の
狭帯域セルＦＭ受信機のクリップ動作によって自然に抑
制される妨害を最小にするために、10ミリ秒程度または
それ以下のバースト期間を有するバースト拡散波形パタ
ーンが使用される。自動車位置決定に関して、拡散スペ
クトルシステムは急速な同期技術を使用し、送信自動車
によるシステムへのアクセスのために単一コードを使用
する。
【００２５】盗難防止適用において比較的短い時間期間
で多数の連続した位置測定を行うことが必要である場
合、波形変形が使用される。この場合、セル周波数の全
体的な帯域は、ｆ1 乃至ｆn において中心周波数を持つ
ｎ（例えば10）個の狭い拡散スペクトルチャンネルに分
割される。その後、各バースト送信（パルス振幅および
期間は不変）は新しい中心周波数で送信される。すなわ
ち、連続的に高くなる拡散スペクトルサブバンドで、連
続した拡散スペクトル追跡信号がシーケンシャルに送信
され、自動車の追跡中に音声ユーザに悪影響を与えない
ように、最も高いサブバンドに達するごとに１度この処
理が繰返される。減少された帯域幅の送信は若干位置決
定精度を犠牲にするが、各送信により新しい組の音声利
用者に感知できない音声チャンネルブロックを分配す
る。したがって、不愉快でない妨害特性が保存される。
【００２６】図５は、メッセージを送信するために使用
される本発明の原理を含む典型的な自動車送信機12を示
す。図４および図５に示された送信機11，12は単一の送
信機に集積され、孤立ユニットとしての使用に限定され
ない。送信機12は基準発振器51、メモリ53、論理制御装
置56、ローパスフィルタ57、エキサイタ58、パワー増幅
器59およびアンテナ60を含む図４を参照して示された多
数の素子を含んでいる。残りの素子の置換は、データバ
ッファ67を通じて論理制御装置56に結合されるキーボー
ド66である。動作において、論理制御装置56は、通常の
方法で送信機12からの送信のために、キーボード66また
はメモリ53のいずれかから各入力を選択する。
【００２７】メッセージとして送信機12により送信され
るデータに関して、既存の狭帯域セル受信機34中のＦＭ
リミタ（図２）によって自然に抑制される低雑音連続波
（ＣＷ）拡散スペクトル波形が使用される。サービス要
求およびパワー制御構造は、妨害を最小にし、メッセー
ジ容量を最大にするために使用される。例えば、システ
ムは、セル位置内およびセル位置間で負荷分配を容易に
する多数の分離した拡散スペクトルコードを使用する。
コード再利用概念は、現在存在するセルシステムで使用
されている周波数再利用技術に実質的に類似している。
【００２８】図６は、本発明の原理にしたがって生成さ
れ、セル位置20乃至26から区域配置処理センタ16に送信
された自動車位置信号28を処理する区域配置処理センタ
16に配置されたデータプロセッサ75を示す。データプロ
セッサ75は、到着時間（ＴＯＡ）累算器77、到着時間差
（ＴＤＯＡ）プロセッサ78、データプロセッサ79、オペ
レータディスプレイおよび制御装置80、および加入者イ
ンターフェイス81を含む。加入者インターフェイス81
は、通常の電話機配線により、計算された位置情報を加
入者に送信するように構成された複数のモデム82を含
む。
【００２９】セル20乃至26で行われた到着時間測定は、
それらのＩＤによって分類される累算器77に供給され
る。個々の送信機の位置は、米国特許第4,740,792 号明
細書に示された方法で決定される。送信機11およびデー
タ処理ステーションの設計および動作に関するさらに詳
細な情報は、米国特許第4,740,792 号明細書から得られ
る。
【００３０】図７を参照すると、自動車送信機11，12に
対してパワーレベル制御を設定する技術は以下の通りで
ある。１つの標準的な管理セル電話チャンネル（30ＫＨ
ｚ幅）は、プローブ信号29を使用して、セル位置13，20
乃至26から自動車に通信するために設定される。セル位
置で利用できる大きい送信パワーの高い効率の送信のた
めに、ＴＤＭＡ（時間分割多元接続）デジタル通信信号
が使用される。プローブ信号29は、通信を望む自動車中
の送信機11，12において開始パワーレベル設定を行うた
めに、セル位置13，20乃至26から送信される。ほとんど
の無線周波数送信路が両方向性であるという仮定に基づ
くと、図７に示された形態を有するプローブ信号29が使
用される。短い期間のパルス（ほぼ８msec）を含むプロ
ーブ信号29は、例えば１ステップ当り15ｄＢだけ強度を
変化する階段状パワーレベルにより各セル位置13，20乃
至26から毎秒ごとに送信される。ステップ＃１信号が弱
すぎるため、特定の自動車送信機11，12によって傍受で
きない場合、自動車送信機11，12は高いパワーレベルの
１つで受信が可能になるまで待機する。各レベルでの送
信は、送信されたパワーレベル、セル位置識別番号およ
びそのセル位置受信機における信号の雑音レベルを規定
する情報ビットを含む。このようにして、自動車送信機
11，12は、位置13，20乃至26における成功的な受信のた
めのそれ自身のパワーレベルを設定させることを可能に
する情報を導出する。別のセル位置13，20乃至26から送
信される信号は、それらが自動車送信機11，12において
重ならないようにするために時間的に同期される。この
ようにして、最適なセル位置受信機が選択される。これ
は送信パワーを最小にし、全体的なシステム容量を最大
にする。
【００３１】再び図１を参照して、以下本発明のシステ
ムの全体的な動作を説明する。自動車位置決定に対し
て、第１の自動車送信機11は例えば５メガチップ／秒コ
ード率を使用する拡散スペクトルコード位置信号28の短
い（ほぼ１ミリ秒）バーストを放射する。短いバースト
期間は、全パワーであっても不愉快な妨害を生じさせな
い。全パワーはさらに、遠いセル位置21乃至26における
受信を保証することを助けるために使用される。この場
合、信号パワーは広い帯域幅（通常の音声送信帯域幅の
100 倍）にわたって拡散され、したがってそのエネルギ
密度は標準的な音声信号の雑音中にある。位置信号28は
例えばセル位置20乃至26で受信される。適切な位置に対
して、位置信号28は７つの隣接した位置20乃至26の３つ
で傍受されることだけが必要である。各セル位置20乃至
26における拡散スペクトル信号プロセッサ40は、信号の
正確な到着時間、信号を送信する自動車の識別番号、お
よび要求されたサービスのクラスを識別する特有のデー
タビットを決定するために信号をデコードする。
【００３２】このデコードされたデータは“パケット
化”され、区域配置処理センタ16に送信される。区域配
置処理センタ16の機能は、単一の自動車送信機11に関す
る情報パケットを全て収集して分類し、信号28を傍受す
るセル位置20乃至26の各対における単一の送信バースト
の到着時間の差を計算することである。このような各対
は位置の双曲線を生成する。位置のこれらの双曲線の少
なくとも２つの交差点において、自動車位置は２次元空
間において表される。
【００３３】メッセージサービスに対して、例えばデジ
タルメッセージ18を含む送信されるメッセージ信号（第
２の拡散スペクトル信号18）は単一のセル位置13のみで
受信されることが必要である。したがって、デジタルメ
ッセージ18の信号送信レベルは、300 ビット／秒のメッ
セージが例えば送信されたときに自動車位置信号28のも
のより振幅が減少される。メッセージは、デジタルメッ
セージが拡散スペクトル技術によってエンコードされる
ことを除いて、音声メッセージと同様にして処理される
典型的なデータメッセージである。デジタルメッセージ
18は、そのクラスがデコードされるセル位置13に送信さ
れる。それは、デジタルメッセージ18に含まれる目的地
へ送信するために、公共電話交換機ネットワーク15に伝
送される。
【００３４】２つの新しい機能クラスが本発明によって
生成される。クラスＩは、それぞれが公共電話交換機ネ
ットワーク15にアクセスするために300 ビット／秒の速
度でデータメッセージを送信する公称的に100 台の自動
車からの同時送信を可能にするデジタルメッセージサー
ビスである。デジタル信号（クラスII）の別のクラス
は、自動車の正確な位置を提供し、精度は100 フィート
程度である。この技術の適用は多様である。例えば、運
動センサ66または盗難防止システム69（図４）が自動車
の盗難が進行中であると識別した場合、システムは実時
間で警察官に報告される自動車の位置追跡を可能にす
る。警察、救急車および、または牽引車のサービスは本
発明によって決定された正確な位置に導かれることがで
きる。自動車位置の情報に依存している注文製のイエロ
ーページ電話帳サービスも提供される。
【００３５】要約すると本発明は以下のことを達成す
る。本発明は、音声電話機利用者に対して不愉快な妨害
を生じることなく全国的なセル電話システムを使用して
付加的な通信能力を提供する。それはセル帯域で現在の
送信により可能なものより２ケタ以上改良された自動車
位置精度を決定する手段を提供する。それはセル位置20
乃至26への無線信号路損失の著しく大きい変化（ダイナ
ミックレンジ）を抑制するために、自動車送信機12の送
信パワー制御を行う。それは、広帯域拡散スペクトル信
号18，28の成功的な受信を通常妨害する、パワー制御下
にない、強過ぎる通常の音声セル信号を除去する除去装
置を使用する。
【００３６】セル送信周波数帯域の24ＭＨｚ全体が使用
された場合、システム10が音声チャンネル上に不適切な
妨害を生ぜずにサポートする多数の同時拡散スペクトル
送信を示す解析が以下に与えられている。狭帯域セルチ
ャンネル上の拡散スペクトル信号の影響は以下の通りで
ある。３ＫＨｚの音声情報速度が３ワットパワーレベル
を要求した場合、300 Ｈｚのデータ情報速度は0.3 ワッ
トのパワーレベルを必要とする。したがって、＋10ｄＢ
の利得が音声信号に対して存在する。30ＫＨｚの音声送
信帯域幅および24ＭＨｚのデータ送信帯域幅ならば、＋
29ｄＢの拡散係数が存在する。それ故＋39ｄＢの音声信
号が拡散スペクトル信号当り存在する。100 個の同時拡
散スペクトル信号に対して−20ｄＢの損失ならば、狭帯
域音声信号に対する信号対雑音比は100 個の同時拡散ス
ペクトルチャンネルに対して＋19ｄＢであり、これはセ
ル業界により良好な品質であると認められている。
【００３７】単一対象拡散スペクトル送信の成功的な受
信に対する音声チャンネル送信および拡散スペクトル送
信全体の影響は以下の通りである。24ＭＨｚのデータ送
信帯域幅および300 ＭＨｚのデータ情報速度ならば、49
ｄＢの処理利得が得られる。セル音声チャンネルが完全
に負荷された場合、３ワットのパワーを使用する666の
狭帯域利用者が存在し、これは2000ワットの雑音（妨
害）パワーを発生する。拡散スペクトルチャンネルが完
全に負荷された場合、0.3 ワットのパワーを使用する10
0 の広帯域利用者が存在し、30ワットの雑音（妨害）パ
ワーを発生する。これは結果的に合計2030ワットの雑音
（妨害）パワーを生じる。１拡散スペクトル利用者×0.
3 ワットは0.3 ワットの信号パワーを生成する。したが
って、拡散スペクトルチャンネルに対する入力信号対雑
音比は−38ｄＢである。処理利得が49ｄＢである場合、
出力信号対雑音比は＋11ｄＢである。適切なビットエラ
ー率特性に対して＋９ｄＢしきい値がある場合、２ｄＢ
の余裕が与えられる。しかしながら、通信ネットワーク
はたとえ完全に負荷されたとしても稀であるから付加的
な余裕が示される。
【００３８】本発明はまた拡散スペクトル変調技術を使
用するシステム10によって達成可能なリソース割当てに
おけるフレキシビリティを提供する。本発明は機能的な
ニーズにチャンネルリソース割当てを適合させ、異なる
データ速度利用者の同時混合を可能にする。例えば、本
発明は100 名の利用者が0.3 ワットパワーレベルを使用
して300 ビット／秒のデータ速度で、または10名の利用
者が3.0 ワットパワーレベルを使用して3000ビット／秒
のデータ速度で、或は１名の利用者が30.0ワットパワー
レベルを使用して30,000ビット／秒のデータ速度で送信
することを可能にする。
【００３９】以上、既存のシステム素子を変化させず、
音声通信を劣化させずに付加的なサービスを提供するた
めに拡散スペクトル送信を使用する既存のセル電話シス
テムに対する新しい付加を説明してきた。上記の実施例
は、本発明の原理の適用を表す多数の特定の実施例のい
くつかを説明したに過ぎない。明らかに、種々のその他
の構造が本発明の技術的範囲を逸脱することなく当業者
によって考えられることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理による拡散スペクトル信号プロセ
ッサを含むセルシステムの概要図。
【図２】本発明を含む典型的なセル位置の詳細図。
【図３】図２の拡散スペクトルプロセッサの詳細図。
【図４】本発明の原理を含む典型的な自動車送信機構成
図。
【図５】本発明の原理を含む典型的な自動車送信機構成
図。
【図６】本発明の原理にしたがって生成された信号から
得られたデータを処理する区域位置処理センタに配置さ
れたデータ処理ステーションのブロック図。
【図７】マルチステッププローブ信号を使用したパワー
レベル制御を設定する技術の説明図。

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各セル位置が、複数の狭帯域音声信号ト
    ランシーバに結合された低雑音増幅器と音声通信信号を
    送信および受信するアンテナとを備え、移動電話装置と
    固定施設電話システムとの間における両方向音声通信す
    る音声通信装置を具備した複数のセル位置を有するセル
    電話システムにおける位置決定およびデジタルメッセー
    ジシステムにおいて、 位置信号を送信した移動電話装置の相対位置に対応し
    た、各セル位置のそれぞれによって受信される到着時間
    情報を含む、前記セル位置から送信されたエンコードさ
    れた位置メッセージを処理する、固定施設電話システム
    に結合された位置プロセッサと、 拡散スペクトル無線伝送システムとを具備し、 前記拡散スペクトル無線伝送システムは、 テジタルメッセージおよび位置信号を含むデジタル拡散
    スペクトル無線送信信号を受信して処理し、固定施設電
    話システムによって識別された目的地にデジタルメッセ
    ージ信号を転送し、送信している移動電話装置の位置を
    決定するために地域処理センタに位置信号を転送する、
    前記固定施設電話セル位置の低雑音増幅器に結合された
    拡散スペクトルプロセッサと、 音声送信に悪影響を与えずに、セル電話システムによっ
    て送信される両方向通信信号と同時に送信され、固定施
    設電話システムによって処理される、デジタルメッセー
    ジ信号と位置信号とを含むデジタル拡散スペクトル無線
    送信信号をアンテナを使用して送信する、各移動電話装
    置のトランシーバに結合された拡散スペクトルエキサイ
    タとを備え、 前記デジタル拡散スペクトル無線送信信号は、音声送信
    信号帯域内の広帯域拡散スペクトル信号であり、 セル位置で受信されるデジタルメッセージ信号のエネル
    ギ密度は、そこに配置された各狭帯域音声信号トランシ
    ーバにおける雑音レベルより下であり、 各拡散スペクトルエキサイタによって送信される拡散ス
    ペクトル位置信号のバースト波形は、それらがセル電話
    システムの通常のバースト雑音背景において感知できな
    いような持続時間を有するように構成されていることを
    特徴とする位置決定およびデジタルメッセージシステ
    ム。
  2. 【請求項２】 セル位置で受信されるデジタルメッセー
    ジ信号のエネルギ密度がそこに配置された各狭帯域音声
    信号トランシーバにおける雑音レベルより下であること
    を保証するために、移動電話装置中の送信機の送信パワ
    ーを制御するための予め定められたステップ構造を有す
    るプローブ信号を送信する、各セル位置に配置されたプ
    ローブ信号送信手段をさらに具備していることを特徴と
    する請求項１記載の位置決定およびデジタルメッセージ
    システム。
  3. 【請求項３】 プローブ信号送信手段によって送信され
    たプローブ信号を受信し、それによって受信された信号
    の強度にしたがって移動電話装置のトランシーバのパワ
    ーを調節する、各移動電話装置のトランシーバ中に配置
    されたプローブ信号受信手段をさらに具備していること
    を特徴とする請求項２記載の位置決定およびデジタルメ
    ッセージシステム。
  4. 【請求項４】 各拡散スペクトルエキサイタによって送
    信される拡散スペクトル信号のバースト波形は、10ミリ
    秒以下であることを特徴とする請求項１記載の位置決定
    およびデジタルメッセージシステム。
  5. 【請求項５】 移動車両を追跡するために、前記拡散ス
    ペクトルエキサイタが、連続的に高くなる拡散スペクト
    ルサブバンドに拡散スペクトル信号をシーケンシャルに
    送信する手段を具備し、それにより連続した拡散スペク
    トル追跡信号が、連続的に高くなる拡散スペクトルサブ
    バンドでシーケンシャルに送信され、車両の追跡中に音
    声ユーザに悪影響を与えないように、最も高いサブバン
    ドに達するごとに１度この処理が繰返されることを特徴
    とする請求項１記載の位置決定およびデジタルメッセー
    ジシステム。
  6. 【請求項６】 前記拡散スペクトルプロセッサが、前記
    セル位置における低雑音増幅器からの拡散スペクトル信
    号を受信するハイブリッド結合器と、前記ハイブリッド
    結合器に結合された到着時間情報を発生する到着時間相
    関器と、前記ハイグリッド結合器に結合されたメッセー
    ジ情報を発生するメッセージ相関器とを具備することを
    特徴とする請求項１記載の位置決定およびデジタルメッ
    セージシステム。
  7. 【請求項７】 前記拡散スペクトルエキサイタが、セン
    サの入力に応答してメッセージ信号を発生するセンサを
    含むことを特徴とする請求項６記載の位置決定およびデ
    ジタルメッセージシステム。
  8. 【請求項８】 前記センサが、移動電話装置の移動につ
    いての情報を発生する運動センサを具備することを特徴
    とする請求項７記載の位置決定およびデジタルメッセー
    ジシステム。
  9. 【請求項９】 前記センサが、移動電話装置のユーザか
    らの入力に応答してメッセージ信号を発生する手動メッ
    セージ発生装置を具備することを特徴とする請求項７記
    載の位置決定およびデジタルメッセージシステム。
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