JP4903950B2 - 衛星から複数の信号を検出する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は衛星ナビゲーションシステムに関し、特に信号検出機能を強化するために無線通信技術を採用した衛星ナビゲーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
グローバルポジショニングシステム（Global Positioning System,ＧＰＳ）のような衛星ナビゲーションシステムは、ＧＰＳ信号を送信する衛星群を有し、このＧＰＳ信号を無線端末が受信して無線端末自身の位置を決定している。衛星の軌道は、地球上の任意の位置で少なくとも４個の衛星から信号を受信できるように、複数の面に配列されている。通常、信号を地球の表面上の多くの場所において６個あるいは８個の衛星から受信している。
【０００３】
図１は、従来技術に係るＧＰＳシステム１００を示す。この従来技術に係るシステム１００においては、衛星群１０１の１つあるいは複数の衛星からＧＰＳ信号１０２を送信し、このＧＰＳ信号１０２を無線端末１０３が受信している。従来公知のように、位置決定操作は、３個以上の衛星からＧＰＳ信号１０２を受信することにより行われる。位置決定の基本的な方法は、各衛星の時間差を知ることである。衛星の時間差とは、衛星から発信されるＧＰＳ信号１０２を無線端末１０３が受信するのに必要な時間である。３個の衛星からのＧＰＳ信号１０２を同時に受信した場合には、二次元の位置（経度と緯度）が決定できる。４個以上の衛星からＧＰＳ信号１０２を同時に受信した場合には、三次元の位置（経度、緯度、高度）が決定できる。
【０００４】
無線端末１０３はＧＰＳ信号１０２をＧＰＳアンテナ１０７を介して受信するためのＧＰＡ受信器１０５を有する。「概算距離（pseudorange)」と称する測定距離は、対応する信号の伝播時間に基づいてＧＰＡ受信器１０５と各衛星との間の距離が決定される。この測定距離は、概算距離と称するが、その理由は衛星上の相互に同期した時間とＧＰＡ受信器１０５内の局地時間との間の時間差が存在するからである。三次元の位置を決定するためには、無線端末１０３の三次元の位置と時間差を表す４個の未知数とを解くために、少なくとも４個のＧＰＳ信号が必要である。
【０００５】
衛星から送信されるＧＰＳ信号の特性は公知である。各衛星は、２つのスペクトラム拡散のＬバンドのキャリア信号（これらはＬ１信号とＬ２信号と称する）を送信する。電離層による送信信号の反射に起因したエラーをなくすためには、２個の信号が必要である。各衛星からのＬ１信号は、直交する２個の擬似乱数ノイズ（pseudorandom noise，ＰＮ）符号により変調された二相シフトキーイング（binary-phase shift-key，ＢＰＳＫ）である。擬似乱数ノイズ符号列とは、既に受信した数が次に受信する数を予測するのに何ら役立たないという意味でのランダムな一連の数である。さらにまた、キャリア信号の位相を変調するために二進ＰＮ符号を用いることにより、キャリアスペクトラム拡散信号を抑制する。
【０００６】
各衛星からのＬ２信号は、ＰＮ符号のうちの１つの符号によてのみＢＰＳＫ変調される。ＰＮ符号を用いることにより、受信器の位置を決定するためおよび衛星特有のナビゲーション情報を提供するために、複数のＧＰＳ信号の同時使用が可能となる。特定の衛星により送信されたＧＰＳ信号は、この特定の衛星に対するＰＮ符号を選択しマッチングしあるいは相関を取ることにより選択される。一部のＰＮ符号は既知であり、ＧＰＡ受信器１０５内で生成されるかあるいは記憶されている。別のＰＮ符号は公には知られていない。
【０００７】
各衛星に対する第１の既知のＰＮ符号は、概略獲得（coarse acquisition）符号、即ちＣ／Ａ符号である。第２の既知のＰＮ符号は、詳細（正確）符号即ちＰ（precision）符号である。Ｃ／Ａ符号は、ＧＰＳ信号の早急に獲得して、Ｐ符号に手渡すためのものである。Ｃ／Ａ符号は、短くかつ粗粒子符号である。Ｃ／Ａ符号は、比較的短い長さで繰り返す。一方、Ｐ符号は、長い微細粒子の符号である。完全なＰ符号は、２５９日の長さを有し、各衛星はこの完全なＰ符号のうちの独自の部分を送信する。ある衛星により送信されたＰ符号の一部は、正確に１週間の長さで繰り返す。
【０００８】
ＧＰＡ受信器１０５においては、既知のＣ／Ａ符号とＰ符号に対応する信号が衛星と同一方法で生成される。ある衛星からのＬ１信号とＬ２信号は、位相を整合させることにより、即ち、局部的に生成された符号と衛星から受信した符号のタイミングを調整することにより復調される。位相整合を行うために局部的に生成された符号のレプリカは、受信したＧＰＳ信号と相関が採られ、これは得られた出力信号がピークに達するまで行われる。
【０００９】
衛星がＰＮ符号列の各特定のビットを送信した時間が決定されると、特定ビットの受信時間をサテライトまでの距離の測定値として用いることができる。Ｃ／Ａ符号とＰ符号は各衛星に対し独自（独特）のものであるために、ＧＰＳ衛星は、受信したＧＰＳ信号と局部的に生成されたＣ／Ａ符号とＰ符号のレプリカとの間の相関の結果に基づいて特定される。Ｃ／Ａ符号とＰ符号を生成する方法は、様々な文献に記載されている。
【００１０】
Ｌ１信号のＣ／Ａ符号要素は、商用に提供されている。ＧＳＰ受信器内でＣ／Ａ符号を再生する様々な技術が開発されている。Ｃ／Ａ符号の繰り返しの結果がほぼ１ミリ秒ごとに１回得られるので、ＧＰＳ受信機内の相関は各Ｃ／Ａ符号ビットの送信の時間を知らなくても行うことができる。Ｐ符号は、Ｃ／Ａ符号上に最初にロックすることにより得られる。Ｃ／Ａ符号が得られると、Ｌ１信号キャリアのＣ／Ａ符号変調キャリア成分のみで十分な測定値が得られる。しかし、より正確な測定が必要とする場合には、Ｌ２キャリア信号を用いなければならない。Ｌ１キャリアとＬ２キャリアの大気中における未知の伝搬遅延は、Ｌ１キャリアとＬ２キャリアの両方を用いて決定できる。
【００１１】
ＧＰＳ信号は、各来入した信号と各符号との相関をとること、即ちＰ符号とＣ／Ａ符号を局部的に再生されたレプリカと相関を取ることにより再生される。このような相関の結果、ＧＰＳ信号内のキャリアは、変調信号がＰ符号またＣ／Ａ符号に合ったＰＮ符号列のときに全部再生される。局部的に生成されたＰＮ符号を、来入信号と最適な相関を提供するために時間的に調整する。この相関出力は、キャリア周波数に中心を有する単一のナローバンドのピークである。相関により再生されたキャリアが最も利用可能な信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を与える。
【００１２】
ＧＰＳナビゲーションの性能を達成するための重要な点は、ＧＰＳ信号の符号獲得を行う為に、Ｃ／Ａ符号を搬送しているＧＰＳ信号を処理することである。
【００１３】
Ｃ／Ａ符号獲得プロセスには、２つの通常公知のアプローチがある、即ち、周波数領域での符号獲得と時間領域での符号獲得である。周波数領域の符号獲得スキームは、高速フーリエ変換に基づいて行われる。時間領域の符号獲得スキームは、来入したＧＰＳ符号を１チップ内、即ち１マイクロ秒内で局部的に生成した符号と整合させるプロセスである。１チップが１マイクロ秒なのは、ＧＰＳ Ｃ／Ａ符号のチップレートが１．０２３ＭＨｚだからである。
【００１４】
従来のワイヤレス端末が時間領域において符号獲得を行うためには、相関手順が何回も行われる。各実施毎にある１つの可能性のあるドプラー周波数における１つの可能性のある符号位相をサーチする。Ｃ／Ａ ＰＮ符号内には全部で１０２３個のチップが存在し、ＧＰＳ信号のドプラー周波数範囲は−５０００から＋５０００Ｈｚである。その結果、符号−位相サーチステップの最大数は１０４６回で、ドプラーサーチステップの最大数は２００回である。各サーチステップに対し符号位相を半チップだけ増加させあるいはドプラー周波数を５００Ｈｚだけ増加させる。その結果獲得時間は、符号−位相サーチステップの回数とキャリア−周波数サーチステップの回数の積に比例する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
衛星のドプラー周波数が既知となる、あるいは算定することができる場合には、それらを用いて時間領域のアプローチと周波数領域のアプローチの両方に対し信号検出獲得時間を短くすることができる。衛星の符号−位相あるいは距離が既知あるいは算定できる場合には、それらは、時間領域の符号獲得スキームに有効でこれにより無線端末が正確なタイミング基準を生成できる。しかし、周波数領域の符号獲得スキームは、衛星の符号位相情報に依存しないために膨大な計算負荷を時間領域の符号獲得アプローチよりも無線端末に課すことになる。さらにまた、周波数領域の符号獲得スキームを用いる無線端末は、自分の位置を見いだすのにより長い時間がかかる。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ＧＰＳの概略獲得（即ちＣ／Ａ）符号をより速く獲得する符号獲得スキームが得られる。Ｃ／Ａ符号の高速獲得によりＧＰＳ信号の高速検出が可能となり、これにより無線端末は短時間に自分の位置を決定できる。本発明により提案されたスキームは、時間領域符号獲得スキームと周波数領域符号獲得スキームの組合せである。この本発明のスキーム（方法）は、周波数領域の符号獲得技術を用いて１つのＧＰＳ信号を検出して正確なタイミング基準を形成し、その後時間領域の符号獲得技術を用いて同じ衛星あるいは他の衛星からの他のＧＰＳ信号をより高速に検出する。本発明のスキームは、無線端末内で正確な時間基準を維持する必要はなく、かつ周波数領域の符号獲得スキームを用いるシステムで通常必要とされる大きな計算資源を必要とせずに無線通信端末に用いることができる。
【００１７】
本発明の一実施例においては、無線ＧＰＳ情報サーバ（wireless GPS information server,ＷＧＩＳ）は、無線リンクあるいは地上線リンクを介して無線端末と通信する。このＷＧＩＳは、通信可能な全ての衛星に関する情報を保持する。この情報は、衛星のナビゲーションデータを含み、これがＧＰＳ信号に変調される。その後ＷＧＩＳは、ナビゲーションデータストリームと復調されたナビゲーションデータの既知の特徴を用いて、符号位相（あるいは等価的に予測距離とドプラー周波数を算出する）を検出する。その後サーバは、算出された符号位相とドプラー周波数を無線端末に送る。
【００１８】
無線端末は、周波数領域において従来の符号獲得技術を用いて少なくとも１個のＧＰＳ信号を検出する。ＷＧＩＳから受信した予測ドプラー周波数が周波数サーチ範囲を狭くすることにより検出プロセスを補助する。衛星からのＧＰＳ信号の検出後、ＧＰＳ信号の符号位相あるいはワイヤレス端末から衛星までの概算距離（pseudorange ）を測定する。ＷＧＩＳから受信した予測符号位相と実際に測定した符号位相との間の差を計算する。符号位相間の差は、公知のＧＰＳ信号周波数を用いて時間単位に変換する。例えば、符号位相の１０２３個のチップは、時間では１ミリ秒に等しい。正確な時間基準は、計算された時間単位により無線端末の時間基準を調整することにより確立される。
【００１９】
無線端末は、同一の衛星あるいは別の衛星からの別のＧＰＳ信号を短期間に検出するためにそして時間領域符号獲得技術を適用するために、正確な時間基準を用いる。これら他のＧＰＳ信号は、予め記憶されたＧＰＳ信号あるいはその後のＧＰＳ信号である。一般的にＷＧＩＳは、無線端末に対し５０Ｈｚ以下のエラーしかない衛星ドプラー周波数を提供する。かくして、無線端末は符号獲得プロセスの間、全て可能な周波数ステップをトライする必要はない。獲得時間は、符号−位相サーチステップの実際の回数に比例して減ることになる。
【００２０】
さらにまた、ＷＧＩＳは、無線端末に対し衛星の符号位相情報を提供し、かくして無線端末は、タイミング精度により規定された符号位相内でサーチするだけでよい。そのため無線端末は、符号獲得が速くなり計算負荷が軽くなる利点がある。例えば、無線端末が正確な局部時間基準を数マイクロ秒のレベルに確立したとすると、無線端末は符号位相チップがわずか数個の間ＧＰＳ信号をサーチするだけでよく、これにより無線端末は比較的短期間に後続のＧＰＳ信号を獲得できる。
【００２１】
本発明の他の実施例においては、符号位相とドプラー周波数算定装置が無線端末内に組み込まれている。この実施例においては、ＷＧＩＳはＧＰＳ信号を受領し、このＧＰＳ信号に基づいて変調されたナビゲーションデータを復調し、この復調されたナビゲーションデータを無線端末に転送する。無線端末は、ＷＧＩＳから復調されたナビゲーションデータを受領し、符号位相とドプラー周波数を算定（予測）する。周波数領域におけるＧＰＳ信号の検出の残りのステップ、例えば実際の符号位相の測定と、予測符号位相と実際の符号位相との間の比較と、２つの符号位相の間の差の計算と、符号位相間の差を時間単位に変換することおよび正確な時間基準の確立と、時間領域における他のＧＰＳ信号の検出は、第一実施例と同じである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の一実施例による無線衛星ナビゲーションシステム２００を示す。無線衛星ナビゲーションシステム２００は、従来の衛星集団（群）である１０１と無線端末２０３と無線ＧＰＳ情報サーバ（ＷＧＩＳ）２０５とを有する。衛星群１０１は、ＧＰＳシステムであり従来公知のものである。当業者にはＧＰＳシステム以外で衛星ナビゲーションシステムにおいて本発明をいかに実行するかは容易に理解できるであろう。
【００２３】
ＷＧＩＳ２０５は、無線端末２０３と通信リンク２０４を介して通信する。この通信リンク２０４は、無線リンクあるいは地上（有）線リンクである。この実施例の目的の１つは、正確なタイミング基準を作りだし、そして時間領域の符号獲得手順を無線端末が正確な時間基準を維持しないようなシステムにも適用することである。
【００２４】
本発明の一実施例においては、無線端末２０３の信号獲得要件（負荷）および信号処理要件（負荷）は、ＷＧＩＳ２０５を用いることにより減らすことができる。特に、従来の無線端末に必要とされるＧＰＳ符号獲得とＧＰＳ信号処理のタスク（負荷）は、無線端末２０３とＷＧＩＳ２０５の間で分散される。無線端末２０３とＷＧＩＳ２０５の間で処理タスクを分割（分散）するためには、一部が処理された信号情報を通信リンク２０４を介してこれらの２つの装置の間で交換することである。
【００２５】
無線端末２０３とＷＧＩＳ２０５の間で処理タスクを分割するのが可能な理由は、衛星群１０１により送信されたＧＰＳ信号は、衛星の位置データとクロックタイミングに関連する情報を搬送するからである。具体的に説明すると、ＧＰＳ信号は、デジタル情報で変調され、これは例えば携帯電話の無線信号が音声データで変調されるのと同様に行われる。この情報は、それを行うのに適した受信器により検出され復調される。受信器により再生された位置データは、送信器により信号上に変調された情報の正確なレプリカ（ただしノイズ、歪み等に起因するエラーを除く）であり、その位置に係る全ての受信器に対しては同一である。この位置データは、「衛星の天体位置に関する情報（information about the satellite's ephemeris）」とも称する。
【００２６】
ＧＰＳシステムにおいては、ＧＰＳ信号のタイミング内に重要な情報が存在する。送信中の衛星は、ある正確な基準に従って、送信されたＧＰＳ信号のタイミングを調整し、その結果無線端末が受信したときの信号のタイミングは、送信中の衛星と無線端末との間の距離に関する情報を搬送する。このような情報は、無線端末毎に異なり、無線端末そのものでのみ得られる。この情報は、「距離情報（ranging information）」と称する。
【００２７】
例えば、衛星群１０１はＧＰＳ信号１０２を送信し、そしてこのＧＰＳ信号１０２は無線端末２０３とＷＧＩＳ２０５の両方に対する２種類の情報を含んでいるために、衛星の天体位置に関連する情報の一部あるいは全てがＷＧＩＳ２０５により獲得されるが、これはＷＧＩＳ２０５により獲得された距離情報は、ＷＧＩＳ２０５の位置に関係し、無線端末２０３の位置には関係しない。
【００２８】
しかし、ＷＧＩＳ２０５は無線端末２０３の位置に関する概略位置情報を有している（例えば、無線端末が位置するセルおよびセクタの情報を通して）、そのためＷＧＩＳ２０５はこの情報と獲得した距離情報と衛星の天体位置情報を組み合わせて無線端末２０３に対する距離情報を算出する（特に、無線端末２０３に対する符号位相とドプラー周波数を算出する）。この算出情報は、衛星の天体位置情報と共に通信リンク２０４を介して無線端末２０３に送信され、そして無線端末２０３が他のＧＰＳ信号に対する信号獲得時間を減らすことに役立つ。
【００２９】
無線端末２０３は、衛星の天体位置に関する情報の一部あるいは全てを得るタスク（負荷）がなくなり、距離情報の算定値が与えられるために無線端末２０３は算定（予測）された距離情報を用いて正確なタイミング基準を作りだし、そして時間領域の符号獲得技術を用いて短期間で他のＧＰＳ信号を獲得することができる。
【００３０】
図３は、本発明の第１実施例によるＷＧＩＳ２０５の主要構成部品を表す。この実施例においては、ＷＧＩＳ２０５は、ＧＰＳアンテナ２０９とＧＰＳ受信器３０１と位置概略（概略位置）算定（予測）装置３０３と衛星可視算定装置３０５とドプラー算定装置３０７と通信システム管理装置３１１と通信トランシーバ３１３とを有する。
【００３１】
一般的にＷＧＩＳ２０５は、そのＧＰＳ受信器３０１（あるいは別法としてＧＰＳ受信器のネットワーク（図示せず））を用いて、距離情報と衛星の天体位置に関連する情報を地球上方にある衛星から得る。これは概略獲得（Ｃ／Ａ）符号と正確（Ｐ）符号を用いて行う。距離情報と衛星の天体位置情報を得るプロセスにおいて、ＷＧＩＳ２０５は、ＧＰＳ受信器３０１から、特に、（１）各衛星からの５０ｂｐｓの変調されたビットストリームと、（２）端末に対する水平線方向に対し上方にある衛星の特定と、（３）各衛星からのＰＮ同期信号（即ち、各衛星により送信されたＰＮ符号の正確なタイミング）と、（４）各衛星に関連するドプラーシフトを得る。
【００３２】
ＷＧＩＳ２０５が、地理的領域をセルと称する複数の領域に分割するような無線通信システムの一部においては、ＷＧＩＳ２０５はどのセルに無線端末２０３が存在するか、したがって無線端末２０３の位置を数マイル内に特定することができる。通信システム管理装置３１１は無線端末２０３が存在するセルを位置概略（概略位置）算定装置３０３に通知する。位置概略算定装置３０３は、通信システム管理装置３１１からのこの情報を用いて、無線端末２０３の位置の緯度と経度を算出する。
【００３３】
水平上の衛星群１０１からの各ＧＰＳ信号に対しては、通信システム管理装置３１１は、信号の正確な到着時間（即ち、そのＰＮ同期信号）を決定する。ＧＰＳ受信器３０１は、このようにして得られた信号を復調して５０ｂｐｓの変調ビットストリームを再生する。衛星可視算定装置３０５は、受信した変調ビットストリームから衛星の天体位置情報を抽出し、どの衛星が無線端末２０３を見ることができるかを予測するが、これは位置概略算定装置３０３により生成された緯度と経度に基づいて行われる。ドプラー算定装置３０７は、無線端末の緯度と経度に基づいて無線端末２０３に対するドプラー周波数を算定する。同様に符号−位置算定装置３０９は、５０ｂｐｓの変調ビットストリームから抽出された衛星の天体位置情報に基づいて無線端末２０３の符号位相を予測する。
【００３４】
ＷＧＩＳ２０５により処理された少なくとも１個のＧＰＳ信号に対しては、通信システム管理装置３１１は、通信リンク２０４を介して無線端末２０３に次の信号を送信する。即ち、（１）算定された符号位相、（２）算定されたドプラー周波数、（３）復調された５０ｂｐｓ変調ビットストリーム、である。これらは総称して「ナビゲーションメッセージデータ」と称するものである。
【００３５】
図４は、無線端末２０３の主要な構成部品を表し、この無線端末２０３は、ＧＰＳアンテナ２０７とＧＰＳ受信器４０１とプロセッサ４０３とタイミング校正装置４０５と通信トランシーバ４０７とを有する。無線端末２０３は、通常の無線端末（例、携帯電話）の機能の全てを実行できる。さらにまた、無線端末２０３は、ＷＧＩＳ２０５との双方向通信機能を有する。
【００３６】
ＷＧＩＳ２０５から送信されたナビゲーションメッセージデータを無線端末２０３が通信トランシーバ４０７を介して受領し、そしてこの通信トランシーバ４０７は、ナビゲーションメッセージデータをプロセッサ４０３に送る。無線端末２０３は、一方、ＧＰＳ受信器４０１を介して可視衛星から直接シーケンスのスペクトラム拡散Ｃ／Ａ符号信号を受領する。無線端末２０３はＷＧＩＳ２０５により与えられた衛星ドプラー周波数の助けを借りて、従来の周波数領域符号獲得技術を用いてＧＰＳ信号の１つをその後検出する。
【００３７】
プロセッサ４０３は、検出されたＧＰＳ信号の実際の符号位相を計算する。その後、プロセッサ４０３は。実際の符号位相とＷＧＩＳ２０５により与えられた予測符号位相と比較して、実際の符号位相と予測符号位相との間の差を計算する。その後、タイミング校正装置４０５は、符号位相間の差を時間単位に変換し、この情報をタイミング校正装置４０５に転送する。タイミング校正装置４０５は、正確なタイミング基準を得るために、計算された時間単位により無線端末内に保持されている局部クロックのタイミングを調整する。
【００３８】
その後、この無線端末は時間領域の符号獲得技術を用いて、他のＧＰＳ信号を検出し、そしてこの他のＧＰＳ信号を送信する衛星は同一の衛星または異なる衛星でもよい。
【００３９】
図５は、本発明の第２実施例によるＷＧＩＳ２０５の主要構成要素を示す。この構成要素においては、ＷＧＩＳ２０５は、ＧＰＳアンテナ２０９とＧＰＳ受信器５０１と位置概略算定装置５０３と衛星可視算定装置５０５と通信システム管理装置５１１と通信トランシーバ５１３とを有し、それら各々は図３の第１実施例内のＷＧＩＳ２０５の対応する構成要素と類似の機能を実行する。しかし、この第２実施例においては、通信トランシーバ５１３は復調された５０ｂｐｓのビットストリームと無線端末の予測位置を無線端末２０３に通信リンク２０４を介して転送する。
【００４０】
図６は、本発明の第２実施例による無線端末２０３の主要構成部品である。無線端末２０３は、ＧＰＳアンテナ２０７、ＧＰＳ受信器６０１、プロセッサ６０３、タイミング校正装置６０５、通信トランシーバ６０７、ドプラー算定装置６０９、符号−位相算定装置６１１とを有する。通信トランシーバ６０７は、ＷＧＩＳ２０５から復調した５０ｂｐｓのビットストリームと無線端末の概略位置を受領し、ドプラー算定装置６０９と符号−位相算定装置６１１は、それぞれこの情報を用いて符号位相とドプラー周波数とを算出する。
【００４１】
ＧＰＳ受信器６０１は、周波数領域符号獲得技術を用いて、ＧＰＳ信号を検出し、それをプロセッサ６０３に転送し、そしてこのプロセッサ６０３が実際の符号位相を決定する。その後、プロセッサ６０３は、計算された符号位相と実際の符号位相とを比較して符号位相間の差を決める。その後、プロセッサ６０３はこの差を時間単位に変換して、タイミング校正装置６０５が無線端末内の局部時間を調整することにより正確なタイミング基準を作り出す。
【００４２】
図７は、図３−４に対応する本発明の第１実施例によるＧＰＳ信号の獲得を行う際の様々なステップのフローチャート図である。この方法においては、ＷＧＩＳはＧＰＳ信号を受領し（ステップ７０１）で、衛星の天体上の情報を得る（ステップ７０３）。ＷＧＩＳはまた、そのセルまたはセクタに基づいて無線端末の概略位置を計算する（ステップ７０５）。その後、ＷＧＩＳは無線端末の符号位相とドプラー周波数を予測する（ステップ７０７）。その後、ＷＧＩＳはこの予測された符号位相とドプラー周波数を無線端末に送る（ステップ７０９）。
【００４３】
無線端末は、予測された符号位相とドプラー周波数を受領し、そしてＧＰＳ受信器によりまた周波数領域符号獲得技術を用いて対応する衛星からのＧＰＳ信号を検出する（ステップ７１１）。この予測されたドプラー周波数がＧＰＳ信号の検出に役立つ。その後、無線端末は検出されたＧＰＳ信号の実際の符号位相を計算する（ステップ７１３）。その後、無線端末は、実際の符号位相と予測された符号位相を計算して、この符号位相間の差を見出す（ステップ７１５）。
【００４４】
無線端末は、この符号位相差を時間単位に変換して（ステップ７１７）、その計算された時間単位により、タイミングを調整して正確なタイミング基準を作り出す（ステップ７１９）。無線端末は、時間領域符号獲得技術を用いて他のＧＰＳ信号を検出することができる（ステップ７２１）。この他のＧＰＳ信号は、同一の衛星あるいは異なる衛星の何れかに対応する。
【００４５】
図８は、図５−６に対応する本発明の第２実施例の様々なステップを表すフローチャート図である。ＷＧＩＳは、ＧＰＳ信号を受領し（ステップ８０１）、衛星の天体位置情報を決定する（ステップ８０３）。ＷＧＩＳは無線端末の概略位置を計算する（ステップ８０５）。その後、ＷＧＩＳは衛星の天体位置と概算位置情報を無線端末に転送する（ステップ８０７）。
【００４６】
無線端末は、衛星の天体情報と概略位置情報を用いて符号位相とドプラー周波数を計算する（ステップ８０９）。同時に無線端末は、周波数領域符号獲得技術を用いてＧＰＳ信号を検出し（ステップ８１１）、実際の符号位相を計算する（ステップ８１３）。図８のステップ８１５−８２１は、図７のステップ７１５−７２１に類似し、実際の符号位相と計算された符号位相の差を計算して正確なタイミング基準を得る。図７と同様に、無線端末は時間領域の符号獲得技術を用いて他のＧＰＳ信号を検出することができる。
【００４７】
図７と図８の両方の実施例において、ＷＧＩＳは「タイミング基準補助情報（timing reference assistance information ）」を無線端末に送っている。図７の実施例においては、タイミング基準補助情報は、予測符号位相と予測ドプラー周波数を含み、そしてＷＧＩＳは無線端末の概略位置から予測符号位相とドプラー周波数を生成する。図８の実施例においては、タイミング基準補助情報は、無線端末の概略位置を含み、無線端末はその概略位置から予測符号位相とドプラー周波数を生成する。
【００４８】
【発明の効果】
本発明により、従来の無線端末の信号獲得要件（負荷）と信号処理要件（負荷）を低下することができ、それにより本発明による無線端末は、従来よりも弱いＧＰＳ信号でもより速くその位置を決定することができる。
【００４９】
特許請求の範囲の発明の要件の後に括弧で記載した番号がある場合は本発明の一実施例の態様関係を示すものであり、本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術に係る衛星ナビゲーションシステムを表す図
【図２】本発明の一実施例による無線衛星ナビゲーションシステムを表す図
【図３】本発明の第１の方法により実行するための無線ＧＰＳ情報サーバ（ＷＧＩＳ）の主要構成要素を表すブロック図
【図４】本発明を第１の方法で実行するための無線端末の主要構成部品を表すブロック図
【図５】本発明の第２の方法により実行するための無線ＧＰＳ情報サーバ（ＷＧＩＳ）の主要構成要素を表すブロック図
【図６】本発明を第２の方法で実行するための無線端末の主要構成部品を表すブロック図
【図７】本発明の第１の方法における各ステップを表すフローチャート図
【図８】本発明の第２の方法における各ステップを表すフローチャート図
【符号の説明】
１００ ＧＰＳシステム
１０１ 衛星群
１０２ ＧＰＳ信号
１０３，２０３ 無線端末
１０５，３０１，４０１，５０１，６０１ ＧＰＳ受信器
１０７，２０７，２０９ ＧＰＳアンテナ
２００ 無線衛星ナビゲーションシステム
２０４ 通信リンク
２０５ 無線ＧＰＳ情報サーバ（ＷＧＩＳ）
３０３，５０３ 位置概略算定装置
３０５，５０５ 衛星可視算定装置
３０７，６０９ ドプラー算定装置
３０９，６１１ 符号−位相算定装置
３１１，５１１ 通信システム管理装置
３１３，５１３ 通信トランシーバ
４０３，６０３ プロセッサ
４０５，６０５ タイミング校正装置
４０７，６０７ 通信トランシーバ
７０１，８０１ ＧＰＳ信号を受信する
７０３，８０３ 受信したＧＰＳ信号を復調する
７０５，８０５ 概略位置を計算する
７０７，８０９ 符号−位相とドプラー周波数を算定する
７１１，８１１ 周波数領域でＧＰＳ信号を算定する
７１３，８１３ 実際の符号−位相を計算する
７１５，８１５ 差を見いだす
７１７，８１７ この差を時間単位に変換する
７１９，８１９ 正確なタイミング基準を創設する
７２１，８２１ 他のＧＰＳ信号を検出するために時間領域スキームを用いる

Claims (10)

1. 単一の端末において、１又はそれ以上の衛星から複数の信号を検出する方法であって、
   （ａ）第１衛星から検出された第１信号に応答するタイミング基準補助情報を受信するステップと、
   （ｂ）周波数領域の符号獲得技術を用いて衛星から第２信号を検出するステップと、
   （ｃ）前記検出した第２信号に基づいて実際の符号位相を決定するステップと、
   （ｄ１）前記タイミング基準補助情報により示された予測符号位相と前記実際の符号位相とを比較するステップと、
   （ｄ２）前記比較に基づいて正確なタイミング基準を生成するステップと、
   （ｅ）前記正確なタイミング基準に基づいて、１又はそれ以上の時間領域の符号獲得技術を用いて、１又はそれ以上の他の信号を検出するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. （ａ）１またはそれ以上の衛星から複数の信号を受信するよう構成された衛星用受信器と、
   （ｂ）第１衛星からの検出された第１信号に対応するタイミング基準補助情報を受信するよう構成された通信受信器と、
   （ｃ）前記衛星用受信器からの複数の信号と前記通信受信器からのタイミング基準補助情報とを処理するよう構成されたプロセッサと、
   （ｄ）端末に対する正確なタイミング基準を生成するよう構成されたタイミング校正器とを有する１又はそれ以上の衛星から複数の信号を検出する端末であって、
   前記衛星用受信器は、周波数領域の符号獲得技術を用いて衛星から第２信号を検出し、
   前記プロセッサは、検出された第２信号に基づいて実際の符号位相を決定し、
   前記タイミング校正器は、（１）前記タイミング基準補助情報で示された予測符号位相と実際の符号位相とを比較し、そして（２）前記比較に基づいて正確なタイミング基準を生成し、そして、
   前記プロセッサは、前記正確なタイミング基準に基づいて、１又はそれ以上の時間領域の符号獲得技術を用いて、１又はそれ以上の他の信号を検出することを特徴とする端末。
3. 前記検出された第１信号に基づいたタイミング基準補助情報で示された予測ドプラー周波数を用いて、第２信号を検出するのに用いられた周波数領域の符号獲得技術を高速化することを特徴とする請求項２に記載の端末。
4. 前記タイミング基準補助情報は、予測ドプラー周波数であることを特徴とする請求項３に記載の端末。
5. 前記予測ドプラー周波数を、タイミング基準補助情報から生成することを特徴とする請求項３に記載の端末。
6. 前記検出された第２信号と、複数の他の衛星からの複数の他の検出信号に基づいて位置を決定することを特徴とする請求項２に記載の端末。
7. 前記タイミング基準補助情報は、予測された符号位相を含むことを特徴とする請求項２に記載の端末。
8. 前記予測された符号位相は、タイミング基準補助情報に基づいて生成されることを特徴とする請求項２に記載の端末。
9. 前記１又はそれ以上の他の信号が、周波数領域の符号獲得技術を用いることなく検出されることを特徴とする請求項２に記載の端末。
10. 前記正確なタイミング基準は、前記実際の符号位相と前記タイミング基準補助情報で示された前記予測符号位相との差異に基づいて、局部時間基準を調整することを特徴とする、請求項２に記載の端末。

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