JP5485338B2 - センサに基づいた無線受信ダイバーシティのための装置および方法 - Google Patents
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Description
この「概略」セクションにおける説明は、「センサに基づいたGPS受信ダイバーシティ(Sensor-Based GPS Receive Diversity)」と題され、2006年10月31日に出願された、米国仮出願60/863,631において提出された。
慣性センサを使用することによって、ハンドセットオリエンテーション(handset orientation)は、衛星測位システム(satellite positioning system)(SPS)受信機信号感度を改善するために、アンテナ選択を最適化し、決定されることができる。過去において、信号受信は、衛星信号のより長い積分(longer integration)によって、改善されてきている。
物理的なコンポーネント(ハードウェア)
− アンテナ
− RFおよびアナログの損失
− デジタルインプリメンテーション損失(Digital implementation losses)
処理コンポーネントは次のものを含んでいる:(ソフトウェア)
− 積分時間(integration time)
− 支援データの利用可能性(availability)
− 検出の確率、誤報の確率、検出閾値
信号妨害(signal blockage)(デバイス使用パターン)
− ヘッドおよびハンド信号減衰(head and hand signal attenuation)
− ビルディングおよび他の障害
一般的なGPS受信機(Generic GPS Receiver)は図11において示されている。
送信されたGPS信号は右回りに偏波される(Right Hand Circularly Polarized)(RHCP)
アンテナ受信機偏波(antenna receiver polarization)および利得パターンは重要である。
− 失う(lose)〜3db RHCPと比較して直線的に偏波された場合
・アンテナは、GPS性能(GPS performance)に最大の影響の1つを与え得る。
)]
GPS信号は、ガウスノイズ制限チャネル(Gaussian noise limited channel)上で受信されるとしてモデル化される(AGCはノイズをのみ追跡する):
− -159から-160dBmの範囲において(in the range -159 to -160 dBm)感度を達成するために、非常に長いサーチ積分(very long search integrations)(約5−14秒)を必要とする。
非コヒーレント合成(non-coherent combining)の場合:
− 理論的な利得:1.5から2.5dB
− 浅いサーチモード(shallow search modes)の利得 〜2.5dB
− 深いサーチモード(deep search modes) の利得(それらは感度を確立する(establish sensitivity))〜1.5dB
[概略:センサに基づいたGPSダイバーシティ感度利得(Sensor-based GPS diversity sensitivity gain)]
アンテナ上の衛星信号の入射が、直接のまたは減衰されない信号の受信に対して最適化される場合は、感度において著しい改良が有されることができる。この目的のために、デバイスの使用およびオリエンテーションが適用されることができる。デバイスに一体化されたセンサは、デバイスオリエンテーションを決定するために使用されることができる。デバイスが頭の近くで手によって保持されるのか、あるいはハンズフリーで操作されるのかを判断することもまた、有用であるかもしれない。
図1は、中心軸(central axis)に垂直な、ほぼ等方性(isotropic)のアンテナ利得パターン100の説明図である。したがって、ほぼ等方性アンテナは、中心軸に垂直な全方向において均一に、しかし他の多くの指向性アンテナと比べて低減されたアンテナ利得で、パワーを、放射し、受け取る。
Y=ΣWiZiとして定義される。 但し、i=1…nである。
n=1の場合、ダイバーシティ合成(diversity combining)はない。当業者は、ダイバーシティ処理(diversity processing)の他の多くの例は良く知られており、ダイバーシティ処理の特定の選択はシステムデザインの詳細に基づくことを、理解するであろう。1つの態様では、受信機アウトプット(Z1…Zn)525は、評価された互いからのそれらの位相オフセット(phase offset)と、コヒーレントに合成される。別の態様では、受信機アウトプット(Z1…Zn)525は、非コヒーレントに合成される(non-coherently combined)。1つの態様では、ダイバーシティプロセッサ530からのアンテナ選択インプット(antenna selection input)555は、どのアンテナ510(Ant1…Antm)を使用するかの選択をインプリメントするために、マルチチャネル受信機520によって受け取られる、アンテナ選択インプット555は、慣性センサ550によって測定された結果に基づく。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
アンテナ選択をインプリメントするための無線ユニットであって、
信号を受け取るための複数のアンテナと、
前記複数のアンテナから1つ以上のアンテナを選択するためのアンテナセレクタと、
前記無線ユニットのオリエンテーションをセンスし、それに応答するオリエンテーション情報を生成するための慣性センサと、
前記オリエンテーション情報を処理し、前記オリエンテーション情報に応答する前記複数のアンテナから1つ以上のアンテナを選択するように前記アンテナセレクタに命じるためのプロセッサと、
を備える無線ユニット。
[2]
前記複数のアンテナは、1つ以上のデュアル偏波アンテナを含む、[1]に記載の無線ユニット。
[3]
前記複数のアンテナは、1つ以上のデュアル偏波アンテナによってインプリメントされる、[1]に記載の無線ユニット。
[4]
前記複数のアンテナは2つである、[1]に記載の無線ユニット。
[5]
前記複数のアンテナのうちの1つから前記信号を受け取るための受信機、をさらに含む[1]に記載の無線ユニット。
[6]
複数のアンテナは2つである、[5]に記載の無線ユニット。
[7]
前記受信機は、マルチチャネル受信機を含む、[5]に記載の無線ユニット。
[8]
前記複数のアンテナから前記信号を受け取るための複数の受信機、をさらに備えており、前記複数のアンテナは、前記複数の受信機よりも多い、[1]に記載の無線ユニット。
[9]
前記複数のアンテナから信号を受け取るための複数の受信機、をさらに備えており、前記複数のアンテナは、前記複数の受信機と等しい、[1]に記載の無線ユニット。
[10]
前記慣性センサは、加速度計を含む、[1]に記載の無線ユニット。
[11]
受信ダイバーシティをインプリメントするための無線ユニットであって、
複数の信号を受け取るための複数のアンテナと;
前記複数の信号を複数の受信機アウトプットに変換するための、前記複数のアンテナに結合された少なくとも1つの受信機と;
前記複数の受信機アウトプットに関してダイバーシティ処理を行なうための、前記少なくとも1つの受信機に結合されたダイバーシティプロセッサと;
オリエンテーションをセンスし、そして、前記ダイバーシティプロセッサにインプットするオリエンテーション情報を生成するための、前記ダイバーシティプロセッサに結合された慣性センサと、なお、前記オリエンテーション情報は、前記複数の受信機アウトプットに関する前記ダイバーシティ処理に影響を与える;
を備える無線ユニット。
[12]
前記ダイバーシティプロセッサは、前記複数の受信機アウトプットに関して加重平均処理を行なう、[11]に記載の無線ユニット。
[13]
前記ダイバーシティプロセッサは、アナログ形式にあり、アナログ位相ローテータおよびダイバーシティコンバイナを含む、[11]に記載の無線ユニット。
[14]
前記ベースバンド信号を回復するために、位相回転と逆拡散とを行うための、前記ダイバーシティプロセッサに結合されたデジタルベースバンドプロセッサ、をさらに備える[13]に記載の無線ユニット。
[15]
前記デジタルベースバンドプロセッサは、前記ベースバンド信号を回復するために、コヒーレントアキュムレーションを行なう、[14]に記載の無線ユニット。
[16]
前記デジタルベースバンドプロセッサは、前記ベースバンド信号を回復するために、非コヒーレントアキュムレーションをさらに行なう、[15]に記載の無線ユニット。
[17]
前記ダイバーシティプロセッサは、デジタル形式にある、[11]に記載の無線ユニット。
[18]
ベースバンド信号を回復するために、位相回転と逆拡散とを行うための、前記ダイバーシティプロセッサに結合されているデジタルベースバンドプロセッサ、をさらに備えており、前記ダイバーシティプロセッサは、前記複数の受信機アウトプットをコヒーレントにサンプリングし、ダイバーシティ合成する、[17]に記載の無線ユニット。
[19]
受信ダイバーシティをインプリメントするための無線ユニットであって、
複数の信号を受け取るための複数のアンテナと;
前記複数の信号を複数の受信機アウトプットに変換するための、前記複数のアンテナに結合された少なくとも1つの受信機と;
前記複数の受信機アウトプットに関してベースバンド処理を行ない、そして、複数のプロセッサアウトプットを生成するための、前記少なくとも1つの受信機に結合された第1のベースバンドプロセッサと;
ベースバンド信号を回復するために前記複数のプロセッサアウトプットに関してダイバーシティ処理を行なうための、前記第1のベースバンドプロセッサに結合されたダイバーシティプロセッサと;
前記無線ユニットのオリエンテーションをセンスし、そして、前記ダイバーシティプロセッサにインプットするオリエンテーション情報を生成するための、前記ダイバーシティプロセッサに結合された慣性センサと、なお、前記オリエンテーション情報は、前記複数のプロセッサアウトプットに関する前記ダイバーシティ処理に影響を与える;
を備える、無線ユニット。
[20]
前記ベースバンド処理は、前記複数の受信機アウトプットに関して位相回転および逆拡散を行うこと、を含む、[19]に記載の無線ユニット。
[21]
前記ダイバーシティ処理は、前記複数のプロセッサアウトプットに関して、アキュムレーションおよびダイバーシティ合成を行うこと、を含む[19]に記載の無線ユニット。
[22]
前記ダイバーシティ処理は、コヒーレントに行なわれる、[21]に記載の無線ユニット。
[23]
前記ダイバーシティ処理は、非コヒーレントに行なわれる、[18]に記載の無線ユニット。
[24]
アンテナ選択をインプリメントする方法であって、
無線ユニットのオリエンテーションをセンスすることと、
前記無線ユニットの前記オリエンテーションに基づいて、オリエンテーション情報を生成することと、
アンテナセレクタに複数のアンテナから選択するように命じるために前記オリエンテーション情報を処理すること、
前記複数のアンテナから1つ以上の選択されたアンテナを選択すること、
信号を受け取るために前記1つ以上の選択されたアンテナを使用することと、
を備える方法。
[25]
無線にユニットにおける受信ダイバーシティをインプリメントする方法であって、
複数の信号を受け取ることと;
前記複数の信号を複数の受信機アウトプットに変換することと;
前記無線ユニットのオリエンテーションをセンスすることと;
前記無線ユニットの前記オリエンテーションに基づいてオリエンテーション情報を生成することと;
前記複数の受信機アウトプットに関してダイバーシティ処理を行なうことと、なお、前記オリエンテーション情報は、前記複数の受信機アウトプットに関するダイバーシティ処理に影響を与える;
を備える方法。
Claims (16)
- アンテナ選択をインプリメントするための無線ユニットであって、
信号を受け取るための複数のアンテナと、なお、前記複数のアンテナは、等方性アンテナと半球状アンテナとを備え、前記信号は、GNSS(グローバルナビゲーションサテライトシステム)信号を備える;
前記複数のアンテナから1つ以上のアンテナを選択するためのアンテナセレクタと;
前記無線ユニットのオリエンテーションをセンスし、それに応答するオリエンテーション情報を生成するための慣性センサーと;
前記オリエンテーション情報を処理し、前記オリエンテーション情報に応答する前記複数のアンテナから1つ以上のアンテナを選択するように前記アンテナセレクタに命じるためのプロセッサと、なお、前記選択は、前記半球状アンテナが上を向いているときは前記半球状アンテナを選択し、前記半球状アンテナが上を向いていないときは前記等方性アンテナを選択することを備える;
を備える無線ユニット。 - 前記複数のアンテナは、1つ以上のデュアル偏波アンテナを含む、請求項1に記載の無線ユニット。
- 前記複数のアンテナのうちの1つから前記信号を受け取るための受信機をさらに備え、前記受信機は、マルチチャネル受信機を含む、請求項1に記載の無線ユニット。
- 前記複数のアンテナから前記信号を受け取るための複数の受信機、をさらに備えており、前記複数のアンテナは、前記複数の受信機よりも多い、請求項1に記載の無線ユニット。
- 前記複数のアンテナから信号を受け取るための複数の受信機、をさらに備えており、前記複数のアンテナは、前記複数の受信機と等しい、請求項1に記載の無線ユニット。
- 前記慣性センサーは、加速度計を含む、請求項1に記載の無線ユニット。
- 受信ダイバーシティをインプリメントするための無線ユニットであって、
複数の信号を受け取るための複数のアンテナと、なお、前記複数のアンテナは、等方性アンテナと半球状アンテナとを備え、前記信号は、GNSS(グローバルナビゲーションサテライトシステム)信号を備える;
前記複数の信号を複数の受信機アウトプットに変換するための、前記複数のアンテナに結合された少なくとも1つの受信機と;
前記複数の受信機アウトプットに関してダイバーシティ処理を行なうための、前記少なくとも1つの受信機に結合されたダイバーシティプロセッサと、なお、前記ダイバーシティプロセッサからのアンテナ選択インプットが、どのアンテナを使用するかの選択をインプリメントするために、前記少なくとも1つの受信機によって受けとられ、前記選択は、前記半球状アンテナが上を向いているときは前記半球状アンテナを選択し、前記半球状アンテナが上を向いていないときは前記等方性アンテナを選択することを備える;
前記ダイバーシティプロセッサにインプットするオリエンテーション情報を生成するための、前記ダイバーシティプロセッサに結合された慣性センサーと、なお、前記オリエンテーション情報は、前記複数の受信機アウトプットに関する前記ダイバーシティ処理に影響を与える;
を備える無線ユニット。 - 前記ダイバーシティプロセッサは、前記複数の受信機アウトプットに関して加重平均処理を行なう、請求項7に記載の無線ユニット。
- 前記ダイバーシティプロセッサは、アナログ形式にあり、アナログ位相ローテータおよびダイバーシティコンバイナを含む、請求項7に記載の無線ユニット。
- ベースバンド信号を回復するために、位相回転と逆拡散とを行うための、前記ダイバーシティプロセッサに結合されたデジタルベースバンドプロセッサ、をさらに備える請求項9に記載の無線ユニット。
- 前記デジタルベースバンドプロセッサは、前記ベースバンド信号を回復するために、コヒーレントアキュムレーションを行なう、請求項10に記載の無線ユニット。
- 前記ダイバーシティプロセッサは、デジタル形式にあり、ベースバンド信号を回復するために、位相回転と逆拡散とを行うための、前記ダイバーシティプロセッサに結合されているデジタルベースバンドプロセッサ、をさらに備えており、前記ダイバーシティプロセッサは、前記複数の受信機アウトプットをコヒーレントにサンプリングし、ダイバーシティ合成する、請求項7に記載の無線ユニット。
- 受信ダイバーシティをインプリメントするための無線ユニットであって、
複数の信号を受け取るための複数のアンテナと、なお、前記複数のアンテナは、等方性アンテナと半球状アンテナとを備え、前記信号は、GNSS(グローバルナビゲーションサテライトシステム)信号を備える;
前記複数の信号を複数の受信機アウトプットに変換するための、前記複数のアンテナに結合された少なくとも1つの受信機と;
前記複数の受信機アウトプットに関してベースバンド処理を行ない、そして、複数のプロセッサアウトプットを生成するための、前記少なくとも1つの受信機に結合された第1のベースバンドプロセッサと;
ベースバンド信号を回復するために前記複数のプロセッサアウトプットに関してダイバーシティ処理を行なうための、前記第1のベースバンドプロセッサに結合されたダイバーシティプロセッサと、なお、前記ダイバーシティプロセッサからのアンテナ選択インプットが、どのアンテナを使用するかの選択をインプリメントするために、前記少なくとも1つの受信機によって受けとられ、前記選択は、前記半球状アンテナが上を向いているときは前記半球状アンテナを選択し、前記半球状アンテナが上を向いていないときは前記等方性アンテナを選択することを備える;
前記ダイバーシティプロセッサにインプットするオリエンテーション情報を生成するための、前記ダイバーシティプロセッサに結合された慣性センサーと、なお、前記オリエンテーション情報は、前記複数のプロセッサアウトプットに関する前記ダイバーシティ処理に影響を与える;
を備える、無線ユニット。 - 前記ベースバンド処理は、前記複数の受信機アウトプットに関して位相回転および逆拡散を行うこと、を含む、請求項13に記載の無線ユニット。
- 前記ダイバーシティ処理は、前記複数のプロセッサアウトプットに関して、アキュムレーションおよびダイバーシティ合成を行うこと、を含む請求項13に記載の無線ユニット。
- アンテナ選択をインプリメントする方法であって、
無線ユニットのオリエンテーションをセンスする手段と;
前記無線ユニットの前記オリエンテーションに基づいて、オリエンテーション情報を生成する手段と;
複数のアンテナから選択するようにアンテナセレクタに命じるために前記オリエンテーション情報を処理する手段と、なお、前記複数のアンテナは、等方性アンテナと半球状アンテナとを備える;
前記センスされたオリエンテーションに基づいて、前記複数のアンテナから1つ以上の選択されたアンテナを選択する手段、なお、前記選択は、前記半球状アンテナが上を向いているときは前記半球状アンテナを選択し、前記半球状アンテナが上を向いていないときは前記等方性アンテナを選択することを備える;
信号を受け取るために前記1つ以上の選択されたアンテナを使用する手段と、なお、前記信号は、GNSS(グローバルナビゲーションサテライトシステム)信号を備える;
を備えた、アンテナ選択をインプリメントする方法。
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