JP4292442B2 - 全地球測位システムの受信装置及び携帯無線端末 - Google Patents

全地球測位システムの受信装置及び携帯無線端末 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は全地球測位システムの受信装置及び携帯無線端末に関し、例えば移動体の位置測定を行うＧＰＳ(Global Positioning System) の受信装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＧＰＳにおいては地球上を周回する複数個のＧＰＳ衛星からそれぞれ送信される衛星信号をＧＰＳ受信装置によって受信し、当該受信した衛星信号を解析することにより、当該ＧＰＳ受信装置と各ＧＰＳ衛星との距離をそれぞれ取得し、これらを基に移動体の現在位置を算出するようになされている。
【０００３】
このＧＰＳ衛星から送信される衛星信号は、各ＧＰＳ衛星毎に異なる種類の符号系列でなるＰＮ(Pseudo noise)コードすなわち疑似雑音符号によってスペクトラム拡散された信号である。
【０００４】
従ってＧＰＳ受信装置は、複数種類のＧＰＳ衛星毎にそれぞれ応じた局部ＰＮコードを発生し得るようになされており、発生した局部ＰＮコードの位相を衛星信号のＰＮコードの位相に合わせることにより同期獲得し、衛星信号に対してトラッキングをかけることにより同期補足した後、スペクトラム逆拡散処理を施すことにより各ＧＰＳ衛星からの航法メッセージ（測位計算のための軌道情報等）をそれぞれ復調し、当該航法メッセージに基づいて現在位置を算出するようになされている。
【０００５】
またＧＰＳ受信装置は、例えばＩＳ９５規格に対応したＤＳ(Direct Sequence :直接拡散) 方式によるＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access) セルラーシステムの基地局とデータの授受を行うＣＤＭＡ送受信部を搭載し、測位した端末自身の現在位置をＣＤＭＡ送受信部によりＣＤＭＡセルラーシステムの基地局に対して通知し得るようになされている。
【０００６】
実際上、図３に示すようにＧＰＳ受信装置１は、大きく分けて各ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ受信信号Ｓ１を復調処理するためのＧＰＳ受信部２と、ＩＳ９５規格に対応したＤＳ方式によるＣＤＭＡセルラーシステムの基地局から受信したＣＤＭＡ受信信号Ｓ２を復調し、また送信データを変調処理することにより生成したＣＤＭＡ送信信号Ｓ３をＣＤＭＡセルラーシステムの基地局に送信するためのＣＤＭＡ送受信部３とによって構成されている。
【０００７】
ＣＤＭＡ送受信部３は、受信したＣＤＭＡ受信信号Ｓ２をＣＤＭＡ復調回路４に入力する。ＣＤＭＡ復調回路４は、ＣＤＭＡ制御回路５から供給されるＣＤＭＡ復調制御信号Ｓ４に基づいてＣＤＭＡ受信信号Ｓ２を同期獲得した後に復調処理を施し、その復調結果である受信データＳ５をＣＤＭＡ制御回路５に出力する。
【０００８】
またＣＤＭＡ制御回路５は、送信すべき音声等の送信データＳ７をＣＤＭＡ変調回路６に対して送出すると共に、当該ＣＤＭＡ変調回路６におけるスペクトラム拡散処理を制御するＣＤＭＡ変調制御信号Ｓ８をＣＤＭＡ変調回路６に対して送出する。
【０００９】
ＣＤＭＡ変調回路６は、ＣＤＭＡ変調制御信号Ｓ８に従って送信データＳ７を変調処理し、これをスペクトラム拡散処理されたＣＤＭＡ送信信号Ｓ３として高周波回路及びＣＤＭＡアンテナ（図示せず）を介してＣＤＭＡセルラーシステムの基地局へ送信する。
【００１０】
さらにＣＤＭＡ制御回路５は、復調結果である受信データＳ５に基づいて同期獲得及び復調処理の基準タイミングとなるシステムタイム信号Ｓ６を生成し、これをＧＰＳ受信部２のＧＰＳ制御回路８に供給する。
【００１１】
ここでＣＤＭＡ受信信号Ｓ２は、ＣＤＭＡセルラーシステムの基地局がＧＰＳ衛星から送信される衛星信号を受信し、当該衛星信号を解析することにより求めたＧＰＳ時刻を基準として生成されているので、ＧＰＳ制御回路８はシステムタイム信号Ｓ６に基づいてＧＰＳ受信信号Ｓ１に対する同期獲得及び復調処理の復調タイミングを大まかに認識し得るようになされている。
【００１２】
従ってＧＰＳ受信部２では、ＧＰＳ制御回路８がシステムタイム信号Ｓ６に基づいてＧＰＳ受信信号Ｓ１に対する同期獲得及び復調処理の復調タイミングを大まかに認識し、当該復調タイミングに応じたＧＰＳ復調制御信号Ｓ９をＧＰＳ復調回路７に供給する。
【００１３】
ＧＰＳ復調回路７は、ＧＰＳ復調制御信号Ｓ９に基づいて各ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ受信信号Ｓ１をそれぞれ短時間で同期獲得して復調し得るようになされており、これにより同期獲得及び復調処理に係る消費電力を大幅に低減することができる。
【００１４】
またＧＰＳ復調回路７は、復調した結果得られる各ＧＰＳ衛星毎の受信データＳ１０をＧＰＳ制御回路８にそれぞれ出力する。ＧＰＳ制御回路８は、復調結果である複数の受信データＳ１０を基にＧＰＳ受信装置１の現在位置を算出するようになされている。
【００１５】
これによりＧＰＳ受信装置１は、ＧＰＳ制御回路８で測位した現在位置をＣＤＭＡ制御回路５を介して送信データＳ７としてＣＤＭＡ変調回路６で変調処理し、その結果得られるＣＤＭＡ送信信号Ｓ３をＣＤＭＡセルラーシステムの基地局へ送信することにより、現在位置をＣＤＭＡセルラーシステムの基地局に対して通知するようになされている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところでかかる構成のＧＰＳ受信装置１においては、例えば図４（Ａ）に示すように、ＧＰＳ受信部２ではＧＰＳ受信信号Ｓ１を継続して連続受信しており、ＣＤＭＡ送受信部３では時点Ｔａまでの待受区間においてＣＤＭＡセルラーシステムの基地局から送信されてくる制御信号を間欠受信し、時点Ｔａから時点Ｔｄまでの回線使用区間において基地局からの制御信号を連続受信し、時点Ｔｄ以降の待受区間において基地局からの制御信号を再度間欠受信するようになされている。
【００１７】
このときＧＰＳ受信装置１は、時点Ｔａから時点Ｔｂまでの回線接続区間において基地局に対して回線接続要求データを所定の時間間隔毎に間欠送信し、時点Ｔｂから時点Ｔｃまでの通話区間において基地局に対してＣＤＭＡ送信信号Ｓ３を連続送信するようになされている。
【００１８】
これによりＧＰＳ受信装置１は、回線接続要求データを送信する間、及びＣＤＭＡ送信信号Ｓ３を連続送信している間に、ＧＰＳ受信部２で受信する受信信号Ｓ１の電波に比べて非常に強い電波を高周波回路から出力することになり、このときの電波がＧＰＳ受信信号Ｓ１に対して干渉波となって受信性能が大幅に劣化するという問題があった。
【００１９】
またＧＰＳ受信装置１においては、図４（Ａ）と同様にＣＤＭＡ送受信部３の送受信タイミングはそのままで、図４（Ｂ）に示すように消費電力を低減するためにＧＰＳ受信部２でＧＰＳ受信信号Ｓ１を間欠受信する場合、ＧＰＳ受信信号Ｓ１の間欠受信タイミングと、回線接続区間における回線接続要求データの間欠送信タイミング及び通話区間におけるＣＤＭＡ送信信号Ｓ３の連続送信タイミングとが一致すると、このときも回線接続要求データ及びＣＤＭＡ送信信号Ｓ３を送信する際の強い電波がＧＰＳ受信信号Ｓ１に対して干渉波となって受信性能が大幅に劣化するという問題があった。
【００２０】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、受信性能を劣化させることなく衛星信号を復調し得る全地球測位システムの受信装置及び携帯無線端末を提案しようとするものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、所定の通信システムの基地局から受信した受信信号に基づいて全地球測位システムの基準時刻と同期したシステムタイミング信号を生成するシステムタイミング信号生成手段と、全地球測位システムにおける複数の衛星からそれぞれ送信される複数の衛星信号を受信する受信手段と、システムタイミング信号に基づいて衛星信号に対する復調タイミングを認識し、その復調タイミングに従って衛星信号を復調することにより得られた復調結果に基づき現在位置を算出する測位手段と、現在位置を通信システムの基地局へ通知するための回線接続要求データを回線接続区間で基地局へ間欠的に送信した後、現在位置を通話区間で基地局へ送信する送信手段とを具え、測位手段は、送信手段により回線接続要求データを基地局へ間欠的に送信している回線接続区間内で、衛星信号に対する復調処理を継続しつつ、回線接続要求データの間欠送信中の復調結果については用いることなく現在位置を算出することにより、回線接続区間内で回線接続要求データを間欠送信しているときの干渉の影響を受けている復調結果を用いることなく現在位置を測位することができるので、通話区間に入る前に現在位置を効率良くかつ正確に取得することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００２３】
図３との対応部分に同一符号を付して示す図１において、１１は全体として本発明のＧＰＳ受信装置を示し、各ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ受信信号Ｓ１を復調処理するためのＧＰＳ受信部１２と、ＩＳ９５規格に対応したＤＳ(Direct Sequence :直接拡散) 方式によるＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access) セルラーシステムの基地局から受信したＣＤＭＡ受信信号Ｓ２を復調し、また送信データを変調処理することにより生成したＣＤＭＡ送信信号Ｓ３をＣＤＭＡセルラーシステムの基地局に送信するためのＣＤＭＡ送受信部１３とによって構成されている。
【００２４】
ＣＤＭＡ送受信部１３は、受信したＣＤＭＡ受信信号Ｓ２をＣＤＭＡ復調回路１４に入力する。ＣＤＭＡ復調回路１４は、ＣＤＭＡ制御回路１５から供給されるＣＤＭＡ受信制御信号Ｓ１４に基づいてＣＤＭＡ受信信号Ｓ２を同期獲得した後に復調処理を施し、その復調結果である受信データＳ１５をＣＤＭＡ制御回路１５に出力する。
【００２５】
またＣＤＭＡ制御回路１５は、送信すべき音声等の送信データＳ１７をＣＤＭＡ変調回路１６に対して送出すると共に、当該ＣＤＭＡ変調回路１６におけるスペクトラム拡散処理を制御するＣＤＭＡ変調制御信号Ｓ１８をＣＤＭＡ変調回路１６に対して送出する。
【００２６】
ＣＤＭＡ変調回路１６は、ＣＤＭＡ変調制御信号Ｓ１８に従って送信データＳ１７を変調処理し、この結果得られるスペクトラム拡散処理されたＣＤＭＡ送信信号Ｓ３を高周波回路及びＣＤＭＡアンテナ（図示せず）を介してＣＤＭＡセルラーシステムの基地局へ送信する。
【００２７】
さらにＣＤＭＡ制御回路１５は、復調結果である受信データＳ１５に基づいて同期獲得及び復調処理の基準タイミングとなるシステムタイム信号Ｓ６を生成し、これをＧＰＳ受信部１２のＧＰＳ制御回路１８に供給する。
【００２８】
ここでＣＤＭＡ受信信号Ｓ２は、ＣＤＭＡセルラーシステムの基地局がＧＰＳ衛星から送信される衛星信号を受信し、当該衛星信号を解析することにより求めたＧＰＳ時刻を基準として生成されているので、ＧＰＳ制御回路１８はシステムタイミング信号Ｓ６に基づいてＧＰＳ受信信号Ｓ１に対する同期獲得及び復調処理の復調タイミングを大まかに認識し得るようになされている。
【００２９】
従ってＧＰＳ受信部１２では、ＧＰＳ制御回路１８がシステムタイム信号Ｓ６に基づいてＧＰＳ受信信号Ｓ１に対する同期獲得及び復調処理の復調タイミングを大まかに認識し、当該復調タイミングに応じたＧＰＳ復調制御信号Ｓ１９をＧＰＳ復調回路１７に供給する。
【００３０】
ＧＰＳ復調回路１７は、ＧＰＳ復調制御信号Ｓ１９に基づいて各ＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ受信信号Ｓ１をそれぞれ短時間で同期獲得して復調し得るようになされており、これにより同期獲得及び復調処理に係る消費電力を大幅に低減し得るようになされている。
【００３１】
またＧＰＳ復調回路１７は、復調した結果得られる各ＧＰＳ衛星毎の受信データＳ２０をＧＰＳ制御回路１８にそれぞれ出力する。ＧＰＳ制御回路１８は、復調結果である複数の受信データＳ２０を基にＧＰＳ受信装置１１の現在位置を算出するようになされている。
【００３２】
これによりＧＰＳ受信装置１１は、ＧＰＳ制御回路１８で測位した現在位置をＣＤＭＡ制御回路１５を介して送信データＳ１７としてＣＤＭＡ変調回路１６で変調処理し、その結果得られるＣＤＭＡ送信信号Ｓ３をＣＤＭＡセルラーシステムの基地局へ送信することにより、現在位置をＣＤＭＡセルラーシステムの基地局に対して通知するようになされている。
【００３３】
かかる構成に加えてＧＰＳ受信装置１１は、図２（Ａ）に示すようにＣＤＭＡ送受信部１３から回線接続要求データ及びＣＤＭＡ送信信号Ｓ３を送信している区間を表すＣＤＭＡ送信タイミング信号Ｓ２１を、ＣＤＭＡ制御回路１５によってＧＰＳ受信部１２のＧＰＳ制御回路１８に供給するようになされている。
【００３４】
このときＧＰＳ制御回路１８は、ＣＤＭＡ送信タイミング信号Ｓ２１に基づいてＣＤＭＡ送受信部１３から回線接続要求データ及びＣＤＭＡ送信信号Ｓ３を送信している区間を避けて復調処理を実行するための復調タイミングを示すＧＰＳ復調制御信号Ｓ１９を生成し、これをＧＰＳ復調回路１７に供給するようになされている。
【００３５】
従ってＧＰＳ受信部１２は、ＧＰＳ受信信号Ｓ１を間欠受信する場合、ＧＰＳ復調制御信号Ｓ１９に応じてＣＤＭＡ送受信部１３から送信される回線接続要求データ及びＣＤＭＡ送信信号Ｓ３の送信区間を避けるように、ＧＰＳ復調回路１７によってＧＰＳ受信信号Ｓ１を復調処理するようになされている。
【００３６】
またＧＰＳ受信部１２は、例えば図２（Ｂ）に示すように通話区間（時点Ｔｂ〜時点Ｔｃ）の前の回線接続区間（時点Ｔａ〜時点Ｔｂ）で、ＧＰＳ受信信号Ｓ１を復調処理し、その復調結果である受信データＳ２０を基にＧＰＳ制御回路１８で現在位置を測位し、当該測位した現在位置をＣＤＭＡ送信信号Ｓ３として通話区間で送信する場合、ＧＰＳ復調制御信号Ｓ１９に応じて回線接続要求データの送信区間を避けるようにＧＰＳ受信信号Ｓ１を復調処理するようになされている。
【００３７】
実際上このときＧＰＳ受信部１２は、回線接続要求データの送信区間でＧＰＳ受信信号Ｓ１の復調処理を停止するのではなく、復調処理を継続したままで、回線接続要求データの送信区間で復調処理された結果得られる受信データＳ２０をＧＰＳ制御回路１８に送出することなく、送信区間以外で得られた受信データＳ２０だけをＧＰＳ制御回路１８に送出するようになされている。
【００３８】
従ってＧＰＳ制御回路１８は、回線接続要求データを送信中の強い電波による干渉の影響を受けていない受信データＳ２０に基づいて現在位置を正確に測位し得るようになされている。
【００３９】
以上の構成において、ＧＰＳ受信装置１１は、ＧＰＳ受信部１２のＧＰＳ制御回路１８が、ＣＤＭＡ送受信部１３から供給されたＣＤＭＡ送信タイミング信号Ｓ２１に基づいて、回線接続要求データ及びＣＤＭＡ送信信号Ｓ３の送信タイミングを認識し、その送信処理が行われているタイミングを避けてＧＰＳ受信信号Ｓ１を復調処理する。
【００４０】
これによりＧＰＳ受信装置１１は、ＣＤＭＡ送受信部１３から回線接続要求データ及びＣＤＭＡ送信信号Ｓ３が送信されたときに生じる電波の影響を受けていないＧＰＳ受信信号Ｓ１を復調処理することができるので、正確な復調結果を効率良くかつ短時間で得ることができる。
【００４１】
またＧＰＳ受信装置１１は、緊急時に現在位置を通知する必要が生じた場合でも、図２（Ｂ）に示したように回線接続区間で回線接続要求データを送信しているときの復調結果を用いないで現在位置を測位するようにしたことにより、通話区間に入る前に現在位置を短時間で効率よく認識し得ると共に消費電力を低減することができる。
【００４２】
以上の構成によれば、ＧＰＳ受信装置１１は、ＣＤＭＡ送受信部１３によるＣＤＭＡ送信タイミング信号Ｓ２１に基づいて、ＧＰＳ受信信号Ｓ１の復調タイミングを制御し得るようにしたことにより、ＣＤＭＡ送受信部１３で送信処理が行われたときに生じる電波の影響をＧＰＳ受信信号Ｓ１が受けることを防止して受信性能を劣化させることなく復調処理を実行することができる。
【００４３】
なお上述の実施の形態においては、ＣＤＭＡ送信信号Ｓ３の送信区間を避けるようにＧＰＳ受信信号Ｓ１を受信するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＧＰＳ受信部１２がＧＰＳ受信信号Ｓ１を間欠受信する場合、ＧＰＳ受信信号Ｓ１を間欠受信するＧＰＳ受信タイミング信号Ｓ２２をＧＰＳ制御回路１８からＣＤＭＡ制御回路１５に供給し、当該ＣＤＭＡ制御回路１５の制御によりＧＰＳ受信信号Ｓ１の受信区間を避けるようにＣＤＭＡ送信信号Ｓ３の送信するようにしても良い。
【００４４】
また上述の実施の形態においては、ＣＤＭＡ送受信部１３のＣＤＭＡ変調回路１６により生成したＣＤＭＡ送信信号Ｓ３を送信するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＴＤＭＡ(Time Division Multiple Access) セルラーシステムのＴＤＭＡ送受信部のＴＤＭＡ変調回路により生成したＴＤＭＡ送信信号を送信するようにしても良い。
【００４５】
この場合、自分が送信することのないタイムスロットのタイミングでＧＰＳ受信信号Ｓ１を復調すれば、ＧＰＳ受信信号Ｓ１の受信性能を劣化させることはない。
【００４６】
さらに上述の実施の形態においては、ＣＤＭＡ送信信号Ｓ３を送信していないときにＧＰＳ受信信号Ｓ１を復調処理するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＣＤＭＡ送信信号Ｓ３が所定データ量単位の送信パケットの形式で送信されている場合には、送信パケットが送信されていないときにＧＰＳ受信信号Ｓ１を復調するようにしても良い。
【００４７】
さらに上述の実施の形態においては、図２（Ｂ）に示したように通話区間前の回線接続区間でＧＰＳ受信信号Ｓ１の復調結果である受信データＳ２０に基づいて現在位置を測位するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、回線接続区間で現在位置を測位し終えないときには通話区間においてＣＤＭＡセルラーシステムの基地局に対して送信するＣＤＭＡ送信信号Ｓ３の送信タイミングを遅らせるようにしても良い。
【００４８】
さらに上述の実施の形態においては、本発明をＧＰＳ受信装置１１に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＧＰＳ受信部１２を搭載した携帯電話機のような携帯無線端末に適用するようにしても良い。
【００４９】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、回線接続区間内で回線接続要求データを間欠送信しているときの干渉の影響を受けている復調結果を用いることなく現在位置を測位することができるので、通話区間に入る前に現在位置を効率良くかつ正確に取得することができ、かくして受信性能が劣化することなく衛星信号を復調することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の受信タイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】従来のＧＰＳ受信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】従来の受信タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１、１１……ＧＰＳ受信装置、２、１２……ＧＰＳ受信部、３、１３……ＣＤＭＡ送受信部、４、１４……ＣＤＭＡ復調回路、５、１５……ＣＤＭＡ制御回路、６、１６……ＣＤＭＡ変調回路、７、１７……ＧＰＳ復調回路、８、１８……ＧＰＳ制御回路。

Claims (2)

  1. 所定の通信システムの基地局から受信した受信信号に基づいて全地球測位システムの基準時刻と同期したシステムタイミング信号を生成するシステムタイミング信号生成手段と、
    全地球測位システムにおける複数の衛星からそれぞれ送信される複数の衛星信号を受信する受信手段と、
    上記システムタイミング信号に基づいて上記衛星信号に対する復調タイミングを認識し、その復調タイミングに従って上記衛星信号を復調することにより得られた復調結果に基づき現在位置を算出する測位手段と、
    上記現在位置を上記通信システムの基地局へ通知するための回線接続要求データを回線接続区間で上記基地局へ間欠的に送信した後、上記現在位置を通話区間で上記基地局へ送信する送信手段と
    を具え、
    上記測位手段は、上記送信手段により上記回線接続要求データを上記基地局へ間欠的に送信している上記回線接続区間内で、上記衛星信号に対する復調処理を継続しつつ、上記回線接続要求データの間欠送信中の上記復調結果については用いることなく上記現在位置を算出する
    全地球測位システムの受信装置。
  2. 所定の通信システムの基地局から受信した受信信号に基づいて全地球測位システムの基準時刻と同期したシステムタイミング信号を生成するシステムタイミング信号生成手段と、
    全地球測位システムにおける複数の衛星からそれぞれ送信される複数の衛星信号を受信する受信手段と、
    上記システムタイミング信号に基づいて上記衛星信号に対する復調タイミングを認識し、その復調タイミングに従って上記衛星信号を復調することにより得られた復調結果に基づき現在位置を算出する測位手段と、
    上記現在位置を上記通信システムの基地局へ通知するための回線接続要求データを回線接続区間で上記基地局へ間欠的に送信した後、上記現在位置を通話区間で上記基地局へ送信する送信手段と
    を具え、
    上記測位手段は、上記送信手段により上記回線接続要求データを上記基地局へ間欠的に送信している上記回線接続区間内で、上記衛星信号に対する復調処理を継続しつつ、上記回線接続要求データの間欠送信中の上記復調結果については用いることなく上記現在位置を算出する
    携帯無線端末。
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