TWI432764B - Receiving devices, receiving methods and portable terminals, as well as computer programs - Google Patents

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Description

收訊裝置、收訊方法及攜帶型終端、以及電腦程式
本揭露係有關於收訊裝置、收訊方法及攜帶型終端。
近年來，行車導航機器或行動電話、數位靜態相機等各種電子機器中，當搭載有利用GPS(Global Positioning System：全球定位系統)的定位機能。典型而言，在電子機器中利用GPS的時候，GPS模組會接收來自4個以上之GPS衛星的訊號，基於收訊訊號而測定機器的位置，將測定結果透過顯示裝置的畫面等而通知給使用者。更具體而言，GPS模組係將收訊訊號予以解調而獲得各GPS衛星的軌道資料，根據該當軌道資料、時間資訊及收訊訊號的延遲時間而藉由聯立方程式導出機器的3維位置。收訊對象的GPS衛星需要4個以上的原因是，為了去除模組內部的時間與衛星的時間之間的誤差之影響。
此處，從GPS衛星所發送的訊號(L1帶，C/A碼)係為，將50bps之資料以符碼長1023、碼率1.023MHz的Gold碼進行展頻而成的展頻訊號，然後用1575.42MHz之載波來進行BPSK(Binary Phase Shift Keying)調變而成的訊號。因此，GPS模組要從GPS衛星接收上記訊號，必須要取得展頻符碼、載波及資料的同步。
一般而言，電子機器中所搭載的GPS模組，勢將收訊訊號的載波頻率，進行頻率轉換成數MHz以內的中頻(IF：Intermediate Frequency)之後，進行上述同步處理等。典型的中頻係為例如4.092MHz或1.023MHz、0Hz等。通常收訊訊號的訊號強度係小於熱雜訊的訊號強度，S/N會低於0dB，但藉由展頻方式的處理增益而可將訊號予以解調。GPS訊號的情況下，對餘資料長1bit的處理增益，係為例如10Log(1.023MHz/50)≒43dB。
先前雖然GPS收訊機的主要用途是行車導航，但近年來行動電話或數位靜態相機(以下稱作DSC)等中也會搭載，GPS收訊機的市場有逐漸擴大之傾向。在性能面上也朝高靈敏度化邁進，收訊靈敏度-150～-160dBm的GPS收訊機已經普及。這是由於半導體製程的微細化而使IC的集縮度提高而可以低成本製造大規模電路所致，消費電力也跟著降低。
先前的行車導航中所使用的GPS收訊機的用途上，基本而言係為連續定位(典型來說是每1秒1次)，由車輛的大容量電池來供給電源，因此動作時的消費電力幾乎不會是個問題。另一方面，近年來的簡易導航系統(Personal Navigation Device-PND)、行動電話、DSC、其他所謂行動機器的電源係為小型電池，除了PND以外，並不一定需要連續定位。對行動機器而言，電池的持續時間是極為重要的要素，為了使所搭載的GPS收訊機和先前同樣地動作而導致電池持續時間變得極短，損及行動機器原本之機能的事態，必須極力避免。如前述，近年來的GPS收訊機朝著低消費電力化邁進，但連續動作時的消費電力對行動機器而言並非充分，經常是藉由間歇性動作來使其低電力動怍。藉由令其間歇動作雖然可以降低定位的頻繁度，但在不定位時把電路全體或部分除外的大部分電力關閉，可確實期待降低平均電力的效果。
GPS收訊機中的間歇動作，係在不進行定位時是設成停止必要最小限度之電路以外之動作的休眠狀態，藉由降低電力的時間平均以達成低電力化。在休眠狀態下仍要動作的必要最小限度之電路，典型而言是頻率低的即時時脈(以下稱作RTC。頻率一般係為32.768kHz)與用來保持衛星的軌道或時刻資訊等所需的備份記憶體。為了使間歇動作發揮機能，必須要在從休眠狀態恢復後的短時間內與來自各衛星的收訊訊號再建立同步。
進行收訊訊號之同步再建立的最單純之方法，係在恢復後進行和通常GPS收訊機電源ON時相同的初期啟動。通常GPS收訊機的初期啟動係隨著衛星的軌道資訊亦即精細星曆與粗略星曆的可否使用，而區分成冷啟動、暖啟動、熱啟動這3種類。精細星曆係被個別地從衛星廣播，是精度高到被使用於定位計算，但有效期限很短的軌道資訊。另一方面，粗略星曆係從所有衛星共同廣播而為全衛星的粗略軌道資訊且有效期限較長，在用來特定可收訊衛星時很有用。冷啟動係為雙方的軌道資訊都不可使用時，暖啟動係為僅粗略星曆可使用時，熱啟動係為雙方的軌道資訊都可使用時的初期啟動，前2者係到能定位為止通常需要30秒左右，熱啟動則短到數秒，條件好的時候也可能1秒以下。
在同步再建立時進行通常的GPS收訊機之初期啟動的間歇動作之方法中，一般而言最初先以冷或暖啟動來建立了初期定位後則進入間歇動作，之後進行在短時間內就可定位的熱啟動。此方法的情況下，GPS收訊機中係有，對衛星之收訊訊號而捕捉同步的同步捕捉部會作動。由於同步捕捉部的處理負荷很大，因此負責保持同步的同步保持部所消費的電力一直很大的案例層出不窮，當平均電力乃至峰值電力是受電池所規定時，會造成不良情形。
為了降低峰值電力，有不使用同步捕捉部，僅以同步保持部來再建立同步的方法。因此，必須要有即使在休眠期間中也要維持高精度的時間資訊的方法，從休眠狀態恢復後以展頻碼之1chip(1/1.023μ秒)以內的精度來使同步保持電路啟動。若為展頻碼1chip以內之精度，則進行展頻碼同步的延遲鎖定迴圈(DLL)就可瞬時同步。一般而言，同步保持部係具有複數個保持同步的同步保持電路，同時接收複數衛星，可對各個衛星保持同步，但因為計測時間的振盪器的振盪頻率之穩定性與穩定性的關係，休眠期間越長則越難維持高精度的時間資訊。
為了在休眠期間中維持高精度的時間資訊，而有在進行休眠前把精度低的RTC之頻率(數十ppm)使用高精度的GPS收訊用振盪器(一般是使用經過溫度補償的TCXO，在GPS用的情況下，作為一例係為0.5ppm)所致之計數器所計測到的結果，加以記憶，從休眠狀態恢復後，對RTC所致之經過時間，使用休眠前的計測結果來進行誤差補正的方法(專利文獻1)。若用該方法，則休眠時只有RTC動作，GPS收訊用振盪器係被停止，且從休眠恢復後不使用同步捕捉部就能再建立同步，可期待相當程度的低電力化。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第4164662號
可是，僅用同步保持部是否能瞬時再建立同步，係除了依存於GPS收訊基本身的移動速度，還會依存於計測的精度、休眠時間的長度、休眠中的RTC及GPS收訊用振盪器的穩定度。尤其是，通常未經溫度補償之RTC的穩定度會是支配性主因，在實用上計測結果是時時刻刻地變化，從休眠恢復後的誤差補正中會發生偏誤，因此休眠時間不能取太長。從休眠恢復後的定位演算係須要一定的時間，間歇動作的ON-OFF比越大，則關於平均電力對於以熱啟動進行初期定位的方法的好處就會越沒效果。又，RTC的穩定性之參差係對大量生產的產品來說，難以保證動作。
對GPS收訊機之要求，是隨著所被搭載的產品的性質而不同，但像是行車導航那樣連續定位與DSC之典型單發定位之間的中間要求，亦即想要以位置資料的記錄(logging)這類降低定位頻繁度而以低電力進行準連續性定位的這類要求，是不受RTC穩定性的限制，可期待穩定度高的間歇動作。
於是，本揭露係有鑑於上記問題而研發，本揭露的目的在於提供一種，在休眠期間中僅計時機能維持作動，從休眠恢復之際根據計時機能的計測結果，對每一衛星預測計算展頻碼週期的開始點而進行再同步，藉此而可達成平均電力及峰值電力之降低的新穎且改良過的收訊裝置、收訊方法及攜帶型終端。
為了解決上記課題，若依據本揭露的某個觀點，則可提供一種收訊裝置，其係具備：收訊部，係將來自全球定位系統中的衛星的訊號，加以接收；和頻率轉換部，係將前記收訊部所接收到的收訊訊號之頻率，轉換成所定之中頻；和同步捕捉部，係進行將前記頻率轉換部所轉換出來的中頻訊號中的展頻符碼相位加以偵測的同步捕捉與前記中頻訊號中的載波頻率之偵測；和同步保持部，係將前記同步捕捉部所偵測到的前記展頻符碼之相位及前記同步捕捉部所偵測到的前記載波頻率，對於每一對應於複數個前記衛星而獨立設置的複數頻道而對每一前記衛星進行指派而設定，使用所設定的前記展頻符碼之相位及前記載波頻率來進行前記展頻符碼與載波的同步保持，並且進行前記中頻訊號中所含有之訊息的解調；和控制部，係執行包含使用了前記同步保持部所解調之訊息之定位演算的動作控制；前記同步保持部，係含有展頻碼生成部，其係生成同步於前記展頻符碼的展頻碼；前記同步保持部係參照以所定頻率振盪之經過溫度補償的振盪器當作振盪源的時脈而動作的計數器；在不進行定位動作之休眠期間中係僅前記計數器作動而前記同步保持部係停止生成展頻碼，一旦前記休眠期間結束，則前記控制部係根據被前記計數器所計測之經過時間而對每一衛星預測計算展頻碼週期的開始點，配合所預測之開始點而啟動已被指派給每一衛星的前記展頻碼生成部。
上記收訊裝置，係亦可還具備：消費電力比前記時脈少的即時時脈；和在前記休眠期間仍可保持住值的記憶體；前記控制部，係在進入前記休眠期間前，將前記即時時脈下的前記計數器的值，至少參照2點以上而記憶至前記記憶體中，一旦進入前記休眠期間則取代前記計數器改令前記即時時脈作動，一旦前記休眠期間結束則使用前記記憶體中所記憶之前記計數器的值，將前記即時時脈所致之經過時間，換算成前記計數器所致之經過時間，使用換算後的該經過時間之資訊來對每一衛星預測計算展頻碼週期的開始點，配合所預測之開始點而啟動已被指派給每一衛星的展頻碼生成部。
前記控制部，係亦可將任意2時點間的前記計數器的值與該時點間的前記即時時脈所致之經過時間的比，記憶1個以上至前記記憶體中，一旦前記休眠期間結束則使用前記記憶體中所記憶之經過時間的比的資訊，來預測前記計數器所致之經過時間與前記即時時脈所致之經過時間的比，使用該預測結果而將前記即時時脈所致之經過時間，換算成前記計數器所致之經過時間。
亦可為，若前記即時時脈所致之經過時間的比是所定值以下，則在前記休眠期間中取代前記計數器改令前記即時時脈作動，若前記即時時脈所致之經過時間的比是超過前記所定值，則在前記休眠期間中僅令前記計數器作動。
前記控制部，係亦可考慮前記休眠期間中的前記衛星的都卜勒位移之變化量，而將前記休眠期間結束時點的前記數值型控制振盪器之值予以補正。
前記展頻碼生成部係亦可含有：數值型控制振盪器、和接收前記數值型控制振盪器之輸出訊號而產生展頻符碼的展頻符碼產生器。
亦可於前記休眠期間中，前記收訊部、前記頻率轉換部、前記同步捕捉部及前記控制部係停止動作。
又，為了解決上記課題，若依據本揭露的另一觀點，則提供一種收訊方法，其係含有：將來自全球定位系統中的衛星的訊號，加以接收；和將前記所接收到的收訊訊號之頻率，轉換成所定之中頻；和進行將前記所轉換出來的中頻訊號中的展頻符碼相位加以偵測的同步捕捉與前記中頻訊號中的載波頻率之偵測；和生成同步於前記展頻符碼的展頻碼，使用同步保持部，其係參照著以所定頻率振盪之經過溫度補償的振盪器當作振盪源的時脈而動作的計數器，將前記同步捕捉所偵測到的前記展頻符碼之相位及前記同步捕捉所偵測到的前記載波頻率，對於每一對應於複數個前記衛星而獨立設置的複數頻道而對每一前記衛星進行指派而設定，使用所設定的前記展頻符碼之相位及前記載波頻率來進行前記展頻符碼與載波的同步保持，並且進行前記中頻訊號中所含有之訊息的解調；和執行動作控制，其係包含使用了前記所解調之訊息的定位演算；和在不進行定位動作之休眠期間中係僅令前記計數器作動而停止展頻碼之生成，一旦前記休眠期間結束則根據被前記計數器所計測之經過時間而對每一衛星預測計算展頻碼週期的開始點，配合所預測之開始點而繼續對每一衛星的展頻碼之生成。
又，為了解決上記課題，若依據本揭露的另一觀點，則可提供一種電腦程式，其係令電腦執行：將來自全球定位系統中的衛星的訊號，加以接收；和將前記所接收到的收訊訊號之頻率，轉換成所定之中頻；和進行將前記所轉換出來的中頻訊號中的展頻符碼相位加以偵測的同步捕捉與前記中頻訊號中的載波頻率之偵測；和生成同步於前記展頻符碼的展頻碼，使用同步保持部，其係參照著以所定頻率振盪之經過溫度補償的振盪器當作振盪源的時脈而動作的計數器，將前記同步捕捉所偵測到的前記展頻符碼之相位及前記同步捕捉所偵測到的前記載波頻率，對於每一對應於複數個前記衛星而獨立設置的複數頻道而對每一前記衛星進行指派而設定，使用所設定的前記展頻符碼之相位及前記載波頻率來進行前記展頻符碼與載波的同步保持，並且進行前記中頻訊號中所含有之訊息的解調；和執行動作控制，其係包含使用了前記所解調之訊息的定位演算；和在不進行定位動作之休眠期間中係僅令前記計數器作動而停止展頻碼之生成，一旦前記休眠期間結束則根據被前記計數器所計測之經過時間而對每一衛星預測計算展頻碼週期的開始點，配合所預測之開始點而繼續對每一衛星的展頻碼之生成。
又，為了解決上記課題，若依據本揭露的另一觀點，則可提供一種攜帶型終端，其係與上記收訊裝置之間，執行命令及資訊的授受。
如以上所說明，若依據本揭露，則可提供一種，在休眠期間中僅計時機能維持作動，從休眠恢復之際根據計時機能的計測結果，對每一衛星預測計算展頻碼週期的開始點而進行再同步，藉此而可達成平均電力及峰值電力之降低的新穎且改良過的收訊裝置、收訊方法及攜帶型終端。
以下一面參照添附圖面，一面詳細說明本揭露的理想實施形態。此外，於本說明書及圖面中，關於實質上具有同一機能構成的構成要素，係標示同一符號而省略重複說明。
此外，說明是按照以下順序來進行。
＜1.本揭露的一實施形態＞
[1-1.本揭露所關連之GPS模組的硬體構成]
[1-2.同步再建立的方法]
＜2.內藏GPS模組之機器的說明＞
＜3.總結＞
[1-1.GPS模組的硬體構成]
首先說明本揭露所關連之GPS模組的硬體構成。圖1係本揭露所關連之GPS模組10的硬體構成之一例的區塊圖。以下，使用圖1來說明GPS模組的硬體構成。
參照圖1，GPS模組10係具備：天線12、頻率轉換部20、同步捕捉部40、同步保持部50、CPU(Central Processing Unit)60、RTC(Real Time Clock)64、計時器68、記憶體70、XO(石英振盪器、X’tal Oscillator)72、TCXO(Temperature Compensated X’tal Oscillator)74、及倍頻/分頻器76。
XO72係振盪出具有所定頻率(例如32.768kHz左右)的訊號D1，將所振盪之訊號D1供給至RTC64。TCXO74，係振盪出具有與XO72不同頻率(例如16.368MHz左右)的訊號D2，將所振盪出的訊號D2供給至倍頻/分頻器76及頻率合成器28。
倍頻/分頻器76，係將從TCXO74所供給之訊號D2，基於來自CPU60的指示，而進行倍頻或分頻、或是其兩者。然後，倍頻/分頻器76係將進行過倍頻、分頻或其兩者的訊號D4，供給至頻率轉換部20的頻率合成器28、ADC36、CPU60、計時器68、記憶體70、同步捕捉部40、及同步保持部50。
天線12，係將全球定位系統的衛星亦即GPS衛星所發送來的含有航法訊息等之無線訊號(例如1575.42MHz的載波所展頻成的RF訊號)予以接收，將該當無線訊號轉換成電氣訊號D5，然後供給至頻率轉換部20。
頻率轉換部20，係具備：LNA(Low Noise Amplifier)22、BPF(Band Pass Filter)24、增幅器26、頻率合成器28、乘算器30、增幅器32、LPF(Low Pass Filter)34、及ADC(Analog Digital Converter)36。該頻率轉換部20，係如以下所是，為了容易將天線12所接收到的具有1575.42MHz之高頻率的訊號D5進行數位訊號處理，而將其降頻轉換成具有例如1.023MHz左右之頻率的訊號D14。
LNA22，係將從天線12所供給之訊號D5予以增幅，供給至BPF24。BPF24係由SAW濾波器(Surface Acoustic Wave Filter)所構成，在已被LNA22所增幅的訊號D6的頻率成分當中，僅將特定的頻率成分予以抽出而供給至增幅器26。增幅器26，係將具有已被BPF24所抽出之頻率成分的訊號D7(頻率FRF )加以增幅，供給至乘算器30。
頻率合成器28，係利用從TCXO74所供給之訊號D2，基於來自CPU60的指示D9，而生成具有頻率FLO 的訊號D10。然後，頻率合成器28係將已生成之具有頻率FLO 的訊號D10，供給至乘算器30。
乘算器30，係將從增幅器26所供給之具有頻率FRF 的訊號D8、和從頻率合成器28所供給之具有頻率FLO 的訊號D10，進行乘算。亦即，乘算器30係將高頻訊號降頻轉換成IF(Intermediate Frequency)訊號D11(例如具有1.023MHz左右之頻率的中頻訊號)。
增幅器32，係將已被乘算器30降頻轉換過的IF訊號D11加以增幅，供給至LPF34。
LPF34，係將已被增幅器32所增幅過的IF訊號D12的頻率成分當中的低頻成分予以抽出，將具有已抽出之低頻成分的訊號D13，供給至ADC36。此外，於圖1中雖然說明了在增幅器32與ADC36之間配置LPF34的例子，但BPF亦可被配置在增幅器32與ADC36之間。
ADC36，係將從LPF34所供給之類比形式的IF訊號D13進行取樣，以轉換成數位形式，將已轉換成數位形式的IF訊號D14，一次1位元地供給至同步捕捉部40及同步保持部50。
同步捕捉部40，係基於CPU60之控制，利用從倍頻/分頻器76所供給之訊號D3，以從ADC36所供給之IF訊號D14的擬似隨機(PRN：Pseudo-Random Noise)碼來進行同步捕捉。又，同步捕捉部40係偵測出IF訊號D14的載波頻率。然後，同步捕捉部40係將PRN碼之相位或IF 訊號D14的載波頻率等，供給至同步保持部50及CPU60。
同步保持部50，係基於CPU60之控制，利用從倍頻/分頻器76所供給之訊號D3，保持從ADC36所供給之IF訊號D14的PRN碼與載波的同步。更詳言之，同步保持部50係將從同步捕捉部40所供給之PRN碼之相位或IF訊號D14的載波頻率當作初期值而動作。然後，同步保持部50係將從ADC36所供給之IF訊號D14中所含之航法訊息予以解調，將已被解調之航法訊息、高精度的PRN碼之相位及載波頻率，供給至CPU60。
CPU60，係基於從同步保持部50所供給之航法訊息、PRN碼之相位及載波頻率，而算出各GPS衛星的位置或速度，計算GPS模組10的位置。又，CPU60係亦可基於航法訊息來補正RTC64的時間資訊。又，CPU60係亦可連接著控制端子、I/O端子、及附加機能端子等，執行其他各種控制處理。
RTC64係利用從XO72所供給之具有所定頻率的訊號D1來計測時間。RTC64所計測的時間，係被CPU60適宜補正。
計時器68，係利用從倍頻/分頻器76所供給之訊號D4，來進行計時。所述的計時器68，係在CPU60決定各種控制的開始時序之際等，會被參照。例如，CPU60係在基於已被同步捕捉部40所捕捉的PRN碼之相位而決定令同步保持部50之PRN碼產生器開始動作之時序之際，會參照計時器68。
記憶體70，係由RAM(Random Access Memory)或ROM(Read-Only Memory)等所成，具有作為CPU60的作業空間、程式的記憶部、航法訊息的記憶部等之機能。於記憶體70中，作為CPU60等進行各種處理之際的工作區域，是使用RAM。又，RAM係亦可被用來作為所被輸入之各種資料的緩衝、以及同步保持部50所得到之GPS衛星的軌道資訊亦即精細星曆及粗略星曆、及演算過程中所生成之中間資料或演算結果資料之保持等用途。又，於記憶體70中，作為各種程式或固定資料等之記憶手段，是使用ROM。又，於記憶體70中，作為GPS模組10的電源切斷期間，記憶GPS衛星的軌道資訊亦即精細星曆及粗略星曆、以及定位結果之位置資訊或TCXO1之誤差量等的手段，有時候是使用非揮發記憶體。
此外，在圖1所示的GPS模組10的構成當中，XO72、TCXO74、天線12及BPF24以外的各區塊，亦可構裝在由1個晶片所成的積體電路中。
此外，上述的同步捕捉部40，係例如為了高速進行展頻符碼的同步捕捉，而是利用匹配濾波器。具體而言，同步捕捉部40係亦可使用例如圖2所示的所謂橫向濾波器40a，來作為匹配濾波器。亦可取而代之，同步捕捉部40係可使用例如圖3所示的利用高速傅立葉轉換(FFT：Fast Fourier Transform)的數位匹配濾波器40b，來作為匹配濾波器。
例如，參照圖3，數位匹配濾波器40b係具有：記憶體41、FFT部42、記憶體43、展頻符碼產生器44、FFT部45、記憶體46、乘算器47、IFFT(Inversed Fast Fourier Transform)部48、及峰值偵測器49。
記憶體41係將已被頻率轉換部20的ADC36所取樣的IF訊號，予以緩衝。FFT部42係將已被記憶體41所緩衝的IF訊號予以讀出，進行高速傅立葉轉換。記憶體43係將被FFT部42的高速傅立葉轉換而從時間領域的IF訊號所轉換成的頻率領域訊號，予以緩衝。
另一方面，展頻符碼產生器44係產生，與來自GPS衛星之RF訊號中的展頻符碼相同的展頻符碼。FFT部45，係將已被展頻符碼產生器44所產生的展頻符碼，進行高速傅立葉轉換。記憶部46係將被FFT部45的高速傅立葉轉換而從時間領域的展頻符碼所轉換成的頻率領域之展頻符碼，予以緩衝。
乘算器47係將已被記憶體43所緩衝之頻率領域訊號與已被記憶體46所緩衝之頻率領域的展頻符碼，進行乘算。IFFT部48，係將從乘算器47所輸出之乘算後的頻率領域訊號，進行逆高速傅立葉轉換。藉此，來自GPS衛星的RF訊號中的展頻符碼與展頻符碼產生器44所產生的展頻符碼之間的時間領域上，可取得相關訊號。然後，峰值偵測器49係偵測出從IFFT部48所輸出的相關訊號之峰值。
所述之數位匹配濾波器40b係亦可將FFT部42及45、展頻符碼產生器44、乘算器47、IFFT部48、及峰值偵測器49之各部的處理，以使用DSP(Digital Signal Processor)來執行軟體的方式，而加以實現。
圖4係為，被上述數位匹配濾波器40a或40b所捕捉的相關訊號之峰值之一例的說明圖。參照圖4，在1週期份的相關訊號的輸出波行之中，會偵測出相關位準突出的峰值P1。所述的峰值P1的時間軸上之位置，係相當於展頻符碼的開頭。亦即，同步捕捉部40係藉由偵測出此種峰值P1，就可偵測出從GPS衛星所接收到的收訊訊號的同步(亦即偵測出展頻符碼的相位)。
[1-2.同步再建立之概要]
接著說明本實施形態所述之GPS模組10所致之同步再建立之概要。圖5係衛星的軌道資訊亦即精細星曆與粗略星曆之資料結構的說明圖。從GPS衛星所送來的資料速率50bps的1訊框，是由5個子訊框所成，最初的子訊框中係含有時脈補正資訊與衛星資訊，第2和第3子訊框中係含有個別地從衛星所廣播的軌道資訊亦即精細星曆，第4和第5子訊框中係含有從全衛星共通廣播的軌道資訊亦即粗略星曆。
又，1個子訊框中係儲存有前文與資料，是具有將30位元之資料之組含有10個之構成。
圖6係熱啟動所致之間歇動作之概念的說明圖。如上述，在同步再建立時進行通常的GPS收訊機之初期啟動的間歇動作之方法中，一般而言如圖6所示，最初先以冷或暖啟動來建立了初期定位後則進入間歇動作，之後進行在短時間內就可定位的熱啟動。此方法的情況下，GPS收訊機中係有，對衛星之收訊訊號之同步捕捉部(例如圖1的同步捕捉部40)會作動。由於同步捕捉部的處理負荷很大，因此同步保持部(例如圖1的同步保持部50)所消費的電力一直很大的案例層出不窮，當平均電力乃至峰值電力是受電池所規定時，會造成不良情形。
在本實施形態中，係不使用同步捕捉部，僅以同步保持部來再建立同步，藉此而達成GPS模組的平均電力及峰值電力之降低。此時，並非使同步保持部內部全部都動作，而是僅一部分動作，藉此而在休眠期間中，擬似性地同步保持衛星訊號。
圖7係圖1所示之GPS模組10中所含之同步保持部50之構成的說明圖。如圖7所示，同步保持部50係含有：基於來自TCXO74之時脈而執行計數的計數器90、和對應於每一GPS衛星而設置，進行GPS衛星之同步保持的頻道電路100所構成。頻道電路100，係由進行碼之同步的碼追蹤迴圈、和進行載波之同步的載波追蹤迴圈。藉由如此複數設置頻道電路100，同步保持部50就可平行地進行複數GPS衛星的同步保持。
圖8係圖7所示之頻道電路100之構成的說明圖。如圖8所示，是含有柯斯塔迴圈101、DLL102所構成。
往柯斯塔迴圈101係被輸入著，對於上述IF訊號D14所對應之IF訊號，被乘算器104乘算上由後述之展頻符碼產生器(PN Generator；以下稱作PNG)154所產生的相位為P(Prompt)的展頻符碼(圖8中的Prompt)而成的訊號。另一方面，於頻道電路100中，往DLL102係輸入著，由上述的天線12及頻率轉換部20所獲得之IF訊號D14所對應的IF訊號。
於柯斯塔迴圈101中，對於已被輸入之訊號，會被乘算器108乘算上，由NCO(Numeric Controlled Oscillator)106所生成之再生載波當中的餘弦成分。另一方面，對於已被輸入之訊號，會被乘算器110乘算上，由NCO106所生成之再生載波當中的正弦成分。於柯斯塔迴圈101中，由乘算器108所得到之同相成分之訊號當中的所定頻帶成分會通過LPF112，該訊號係被供給至相位偵測器118、2值化電路120及平方和算出電路122。另一方面，於柯斯塔迴圈101中，由乘算器110所得到之正交成分之訊號當中的所定頻帶成分會通過LPF114，該訊號係被供給至相位偵測器118及平方和算出電路122。於柯斯塔迴圈101中，基於從LPF112、114所分別輸出之訊號而被相位偵測器118所測出之相位資訊，會透過LPF116而被供給至NCO106。在柯斯塔迴圈101中，從LPF112、114所分別輸出之訊號係被供給至平方和算出電路122，已被該平方和算出電路122所算出之平方和(I2 +Q2 )，係成為針對相位P的展頻符碼的相關值(P)而輸出。然後，於柯斯塔迴圈101中，從LPF112所輸出之訊號係 被供給至2值化電路120，經過2值化而得到之資訊，係成為航法訊息而輸出。
另一方面，於DLL102中，對於已被輸入的IF訊號，會被乘算器124乘算上，由PNG154所產生之相位比P還前進的E(Early)之展頻符碼(圖8中的Early)。又，對於已被輸入的IF訊號，會被乘算器126乘算上，由PNG154所產生之相位比P還延遲的L(Late)之展頻符碼(圖8中的Late)。於DLL102中，對於由乘算器124所得到之訊號，會被乘算器128乘算上，由柯斯塔迴圈101中的NCO106所生成之再生載波當中的餘弦成分。又，對於由乘算器124所得到之訊號，會被乘算器130乘算上，由NCO106所生成之再生載波當中的正弦成分。然後，於DLL102中，由乘算器128所得到之同相成分之訊號當中的所定頻帶成分會通過LPF132，該訊號係被供給至平方和算出電路136。另一方面，於DLL102中，由乘算器130所得到之正交成分之訊號當中的所定頻帶成分會通過LPF134，該訊號係被供給至平方和算出電路136。又，於DLL102中，對於由乘算器126所得到之訊號，會被乘算器138乘算上，由柯斯塔迴圈101中的NCO106所生成之再生載波當中的餘弦成分。又，對於由乘算器126所得到之訊號，會被乘算器140乘算上，由NCO106所生成之再生載波當中的正弦成分。然後，於DLL102中，由乘算器138所得到之同相成分之訊號當中的所定頻帶成分會通過LPF142，該訊號係被供給至平方和算出電路146。另一方面，於DLL102中，由乘算器140所得到之正交成分之訊號當中的所定頻帶成分會通過LPF144，該訊號係被供給至平方和算出電路146。
於DLL102中，從平方和算出電路136、146所分別輸出之訊號係被供給至相位偵測器148，基於這些訊號而被相位偵測器148所測出之相位資訊，係透過迴圈濾波器150而被供給至NCO152。然後，基於NCO152所生成之具有所定頻率的訊號，而由PNG154產生出各相位E,P,L之展頻符碼。然後，於DLL102中，已被該平方和算出電路136所算出之平方和(I2 +Q2 )，係被當成針對相位E的展頻符碼的相關值(E)而輸出。又，於DLL102中，已被該平方和算出電路146所算出之平方和(I2 +Q2 )，係被當成針對相位L的展頻符碼的相關值(L)而輸出。
接著詳細說明，具有所述構成之同步保持部50所進行的間歇性同步保持。
在本實施形態中，在休眠期間係僅令計數器90作動，停止其以外之動作，從休眠恢復後，根據計數器90所計測到的經過時間而對每一衛星預測計算展頻碼週期的開始點，於同步保持部50中，配合該預測出來的開始點而啟動對每一衛星所指派的由NCO152與PNG154所成之展頻碼生成器，以進行再同步。藉此，可在從休眠狀態恢復後的極短時間內恢復同步，基本上不令同步捕捉部40作動，且可在短時間內進行定位，因此可降低平均及峰值消費電力。
在本方法中，休眠狀態下仍有GPS收訊用振盪器(通常係為TCXO74)作動，因此若相較於使用RTC的方法，則休眠狀態下的消費電力會較大。可是，近年來，TCXO的消費電力也逐漸降低，若在不需要連續定位而是需要以某種程度之頻繁度進行定位的情況下，就可穩定且低電力地進行準連續性定位。
接收來自GPS衛星之訊號而可定位的動作狀態下，如圖9所示，收訊訊號中的展頻符碼，和圖8所示的由NCO152與PNG154所成之展頻碼生成器的相位，是受到DLL102之控制而保持同步。可是，若GPS模組10進入休眠狀態而使同步保持部50完全停止，則同步就無法被保持。為了要能從休眠狀態恢復後瞬時再同步，必須要以1chip(約1μs)以內的誤差來獲知將展頻碼相位，但由於在休眠時，展頻碼相位的資訊會流失，因此無法再同步。
於是在本實施形態中，在休眠時係使用來測量衛星訊號之時序的計數器亦即計數器90維持動作。計數器90係計數著比RTC64高解析力的時刻。藉此，同步保持部50係只要建立同步就可將來自衛星的收訊訊號之時序加以特定，可使用該計測到之時序的高解析力之時刻，來進行定位演算。
展頻碼生成器，係為圖8所示的NCO152與PNG154所組合而成，PNG154係可在被計數器90所計數的任意時刻上，以展頻符碼的初期相位而啟動。在GPS的情況下，衛星中的展頻碼的碼率係為1.023MHz，因此NCO係以1.023MHz為中心而構成為頻率可變，藉由該頻率設定而可使展頻碼的相位提早往前、或是延遲往後。
以GPS收訊用振盪器為基準所計測之收訊訊號中的展頻碼的碼率(fcHz)、與伴隨時間經過而對碼率1.023MHz之相位偏差(Δp[chip]，假設1[chip]=1/1.023[μsec])，係與同樣以GPS收訊用振盪器為基準所計測之收訊訊號中的載波頻率的公稱值1,575.42[MHz]起算之偏差(假設為Δf[Hz])與經過時間(t[sec])成比例，
fc=1.023×106 +Δf/1540[Hz]　‧‧‧(1)
Δp=-Δf/1540‧t　‧‧‧(2)
此一關係是為人所知。圖10係收訊訊號與經過時間之關係的說明圖。Δf係可藉由，進行載波同步的載波追蹤迴圈，而對每一衛星偵測之。收訊訊號的載波頻率係隨著都卜勒位移量之差異而每一衛星皆不同，展頻碼相位的偏差方式也是隨著每一衛星而不同。
可是，計數器90係在休眠時保持動作，針對在進入休眠狀態前已建立同步的衛星，進入休眠前的所定時刻上的展頻碼相位及Δf係為已知，因此從休眠恢復後的任意時刻上的各衛星之展頻碼相位係可藉由計算式(2)、展頻碼的碼率係可藉由計算式(1)，就能預測。因此，決定從休眠狀態恢復後的各衛星的展頻碼週期的開始時點、亦即相位為0的Δp、t與NCO152的頻率，從上記所定時刻起經過t後啟動展頻碼生成器，藉由如此而使同步保持部50的全體作動，就可以較少的相位誤差來恢復同步保持動作。圖11係對每一衛星適切設定展頻碼生成器的開始時點之例子的說明圖。當以較少相位誤差從休眠狀態恢復同步保持部50之全體時，藉由同步保持部的控制而使相位誤差回到0附近，就可瞬時再建立同步。
如以上所說明，在休眠期間係僅令計數器90作動，停止其以外之動作，從休眠恢復後，根據計數器90所計測到的經過時間而對每一衛星預測計算展頻碼週期的開始點，於同步保持部50中，配合該預測出來的開始點而啟動對每一衛星所指派的展頻碼生成器，可在從休眠恢復後瞬時地再建立同步的間歇動作，就成為可能。
於GPS模組10的休眠狀態中，由於不需要接收來自GPS衛星的訊號，也不需要進行目前值的定位演算，因此同步保持部50的展頻碼生成器與計數器90以外的頻率轉換部20、同步捕捉部40、CPU60、備份用以外的記憶體70都可停止。藉由如此停止動作，休眠時的GPS模組10的消費電力，係大部分是由GPS收訊用振盪器亦即TCXO74、同步保持部50的展頻碼生成器、計數器90所消耗。備份用記憶體，係用來保持休眠前的位置資訊等。此外，在可利用快閃記憶體這類非揮發記憶體的情況下，就不一定需要SRAM所致之備份記憶體。
衛星的都卜勒位移並非固定值而是隨時間變化，因此碼率會變化。圖12係衛星的都卜勒位移之變化例以圖形表示的說明圖。圖12所示的圖形，係橫軸表示縱軸，縱軸表示都卜勒位移。如此可知，衛星的都卜勒位移並非固定值而是隨時間變化。因此，間歇時間的間隔較短的情況下係用上記式(1)、(2)來預測即足夠，但間歇時間較長的情況下，展頻碼相位的預測與實際的誤差會超過1chip，因此從休眠狀態恢復後，無法瞬時再建立同步。這在都卜勒位移的時間變化率越高時則越顯著，即使在振盪器完全沒有變動的理想狀態下，仍會發生例如展頻碼相位的預測與實際的誤差，不到30秒就超過1chip的案例。於是，為了加長間歇時間，係只要考慮都卜勒位移的變化來補正展頻碼相位的預測計算即可。
考慮如圖12所示的衛星的都卜勒位移的時間性變化，則上記數式(1)、及數式(2)，若將fc、Δf、Δp視為時間t的函數，則
fc(t)=1.023×106 +Δf(t)/1540[Hz]　‧‧‧(3)
Δp(t)=-∫t 0 Δf(t)/1540‧dt　‧‧‧(4)
由於t=0係表示起點的時間，因此若間歇的時間是數分鐘左右，則圖12所示的都卜勒位移之變化係可用一次式來做近似。
Δf(t)=Δf(0)(1+a‧t)　‧‧‧(5)
Δp(t)=-Δf(0)/1540‧t‧(1+a/2Δf(0)‧t)　‧‧‧(6)
此處，Δf(0)=Δf(t=0)，a係為時間變化之斜率，亦即圖12所示曲線的微分值。數式(5)、(6)中若a=0，則與式(1)、(2)一致。
前述的式(1)、(2)所致之預測，在式(5)、(6)中，在休眠狀態之期間，
fc=1.023×106 +Δf(0)/1540　(7)
是和想定此一碼率具有相同的意思，因此休眠狀態下的都卜勒位移之時間變化係不被考慮。因此，展頻碼的相位，對時間t而言係為，
Δp(t)=-a/2‧t2 /1540　(8)
例如，若t=30sec、a=1Hz/sec，則為0.29碼片，因此從休眠狀態恢復後，是落在藉由DLL之控制就能補正的範圍，但若t=60sec，則會有大到1.17碼片的偏差，因此從休眠狀態恢復後，DLL係無法補正偏差，無法瞬時將來自衛星的收訊訊號進行再同步。
然而，GPS模組10係在進入休眠狀態之前，以Δf(0)的實測值，使用精細星曆與定位結果，就能計算t=T秒後的Δf及a=(Δf(T)-Δf(0))/T。因此，GPS模組10係t=T秒後的都卜勒位移所致之展頻碼的相位偏差之計算時使用式(6)，決定會成為展頻碼週期之開始點的Δp(T)，針對每一衛星解開t=T的二次方程式，預測展頻碼相位的開始點，就可補正t=T秒後的展頻碼之相位偏差。此外，NCO152的頻率係只要設定成式(3)中令t=T所計算之值即可。
然後，當GPS模組10決定休眠時間的情況下，若將休眠時間設成T而進行式(6)之補正，則經過休眠狀態，T秒後啟動由NCO152及PNG154所成之展頻碼生成器時，展頻碼相位的偏差係變成遠小於1碼片的值，藉由頻道電路100中的DLL102之控制就可瞬時建立再同步。
對以上的都卜勒位移之變化的補正方法，係將都卜勒位移所致之載波補正的方法，以式(5)這種1次近似來說明，但當然亦可用2次以上之近似。
此外，在實際的使用狀況中，GPS模組10係會移動，因此該都卜勒位移所致之展頻碼相位的偏差也會加劇。t=0時點的實測值Δf(0)係還含有GPS模組10的移動所致之都卜勒位移部分，t=0時點上的GPS模組10之移動速度、加速度係為可計算，因此例如，GPS模組10的移動所致之都卜勒位移也取一次近似，將這部分加入至式(7)或式(8)的Δf(T)，就可將GPS模組10的移動所致之展頻碼相位的偏差，在近似成立的範圍內加以補正。
若使用上記補正，則同步保持部50係可藉由頻道電路100中的DLL102之控制，而建立再同步。例如，當GPS模組10是可單獨決定進入休眠的時間和從休眠恢復的時間的情況下，在進入休眠狀態前進行上記補正計算，事前決定好從休眠狀態恢復後對各衛星的展頻碼生成器之啟動時刻。決定進入休眠的時間及恢復的時間的是GPS收訊機能的外部，例如，是搭載著GPS模組10的系統的主CPU的情況下，在以GPS收訊機能單獨進入休眠狀態之際，無法得知下次啟動為止的休眠時間。此情況下，系統係決定進入休眠的時間及恢復的時間，並傳達至GPS模組10。GPS模組10係只要根據所被傳達的時間資訊來進行上記補正即可。
有時候，搭載GPS模組10的系統的主CPU也會在進入休眠狀態前尚未決定下次啟動為止的時間。又，即使主CPU已經決定了下次啟動的時間，但實際上沒有依照安排的案例也有可能發生。例如，相機等依存於使用者操作而進行定位的案例就是如此。此情況下，GPS模組10係只要從休眠狀態恢復後，同樣地根據式(6)來決定對各衛星的展頻碼生成器之啟動時刻即可。
接著說明GPS模組10的動作。圖13係GPS模組10之動作的流程圖。以下，使用圖13來說明GPS模組10的動作。
首先，GPS模組10係初期啟動而對圖1所示的GPS模組10之各部通電(步驟S101)。接著，以GPS模組10，接收來自GPS衛星的電波而進行初期定位(步驟S102)。GPS模組10的初期啟動及初期定位，係相當於圖6所示的最初之同步捕捉及追蹤/定位之期間。藉由該步驟S102中的初期定位，GPS模組10係取得精細星曆。
GPS模組10係一旦在上記步驟S102中執行初期定位，則接著決定進入休眠的時間ts及從休眠恢復的時間tw(步驟S103)。該進入休眠的時間ts及從休眠恢復的時間tw，係可隨著GPS模組10的動作環境(GPS模組10所被內藏的機器或該當機器之動作狀態等)而設定任意的值。
於上記步驟S103中，一旦決定了進入休眠的時間ts及從休眠恢復的時間tw，則接著GPS模組10係執行等待處理而待機直到進入休眠的時間ts(步驟S104)。然後，一旦到達進入休眠的時間ts，則GPS模組10係執行休眠處理而進行休眠直到從休眠恢復的時間tw為止(步驟S105)。該休眠處理係僅令計數器90作動，而停止其他構成。
其後，若根據計數器90的計時而到達從休眠恢復的時間tw，則GPS模組10係執行喚醒處理而從休眠狀態恢復(步驟S106)。該喚醒處理，係令上記步驟S105中被停止的構成開始作動的處理。藉由使上記步驟S105中被停止的構成作動，GPS模組10就從休眠狀態恢復。
若在上記步驟S106中執行喚醒處理，則接下來，GPS模組10係使用上記步驟S103所決定的時間而執行補正處理(步驟S107)。此步驟S107中的補正處理，係在從休眠恢復的時間tw之後，對每一衛星設定要使同步保持部50啟動之時刻的處理，具體而言係為使用了上記數式(7)的補正計算。
一旦在上記步驟S107中執行補正處理，則接下來GPS模組10係執行目前值的定位處理(步驟S108)。藉此，即使GPS模組10是處於休眠狀態仍可擬似性地進行同步保持，GPS模組10係可從休眠狀態恢復就立刻執行定位處理。
若在上記步驟S108中執行目前值的定位處理，則接下來GPS模組10係判斷是否繼續進入休眠狀態(步驟S109)。是否繼續進入休眠狀態，係亦可隨著例如GPS模組10的動作環境(GPS模組10所被內藏之機器或該當機器之動作狀態等)而決定。
當上記步驟S109中的判斷結果是，要繼續進入休眠狀態的情況下，則返回上記步驟S103，GPS模組10係決定進入休眠的時間ts及從休眠恢復的時間tw。另一方面，當上記步驟S109中的判斷結果是不進入休眠狀態的情況下，則GPS模組10係結束進入休眠狀態的處理。
以上，使用圖13來說明了GPS模組10的動作。GPS模組10係藉由如此動作，即使GPS模組10是處於休眠狀態仍可擬似性地進行同步保持，GPS模組10係可從休眠狀態恢復就立刻執行定位處理。
決定GPS模組10進入休眠的時間及恢復的時間的是GPS收訊機能的外部，例如，是搭載著GPS模組10的系統的主CPU的情況下，在以GPS收訊機能單獨使GPS模組10進入休眠狀態之際，無法得知下次啟動為止的休眠時間。此情況下，系統係決定進入休眠的時間及恢復的時間，並傳達至GPS模組10所內藏的GPS模組10。GPS模組10所被內藏的GPS模組10係只要根據所被傳達的時間資訊來進行上記補正即可。
以上雖然說明了，以GPS模組10為例，在休眠期間係令計數器90作動，停止其以外之動作，從休眠恢復後，根據計數器所計測到的經過時間而對每一衛星預測計算展頻碼週期的開始點，在同步保持部中配合該所預測之開始點而啟動對每一衛星所指派之展頻碼生成器，從休眠狀態恢復後可在極短時間內恢復同步，可不令同步捕捉部作動，且可短時間內進行定位，降低平均及峰值消費電力的間歇動作方法；但本揭露基本上亦可適用於GPS以外的GNSS收訊機。
又，雖然圖7中計數器90是被同步保持部50所包含，但計數器90係不一定要被包含在同步保持部50的內部，亦可為在同步保持部50的外部設置計數器90的構成。
在休眠期間中令計數器90作動的上記方法，係由於GPS收訊機用振盪器亦即TCXO74的作動因此不能說是休眠期間中的消費電力降到幾乎為0，但藉由休眠期間中僅使RTC64作動的方法可達成穩定的間歇動作，這是如同前面所述。只不過，在間歇時間刻意不取得較長的用途中，係可在休眠中把計數器90也停止，以精度劣於TCXO74的RTC64來取代休眠中的時間設定。
通常，GPS收訊機係具有RTC，在非休眠狀態的活動狀態下，計數器90與RTC64係同時作動。例如圖14所示，CPU60是在RTC64的時刻變化時讀取計數器90之值，此種機能是很容易實裝到GPS模組10，在許多情況下，為了使RTC64的時刻校正成正確的GPS時刻，而會具有類似的機能。此外，在實際的GPS模組中，RTC64與計數器90及CPU的時脈比，係遠大於圖14。
使用此種機能，藉由在RTC64所致之複數時刻上，參照計數器90的值，GPS模組10就可更正確地獲知RTC64的週期，在休眠中可將RTC64上經過的時間，換算成計數器90所致之經過時間。往休眠狀態的移行與從休眠狀態的恢復是同步於RTC64而進行，且正要休眠前，RTC64的時刻與計數器90的值的複數個組合是被記錄在備份記憶體(記憶體70)中。然後，從休眠恢復後，若能使用該備份記憶體中所記錄的資訊，而將休眠時間換算成計數器90的經過時間，則藉由對該換算值加上恢復後的計數器90之值，以不使用同步捕捉部40就瞬時再建立同步的方法，可同樣地適用於GPS模組10。
RTC64所致之時刻係不只是精度，穩定度也遠較TCXO74的時脈來源亦即計數器90更為劣質，因此無法加長間歇時間。可是，當RTC64的頻率的時間變化是在一定時間中做單純變化的情況下，RTC64的頻率的時間變化就可模型化，藉由對上記換算值加入補正，就可加長間歇時間。亦即，記憶體70係可記憶1個以上的，任意2時點間之計數器90的值、與該時點間的RTC64所致之經過時間的比值。然後，一旦休眠期間結束，則使用記憶體70中所記憶的經過時間之比值的資訊，預測計數器90所致之經過時間與RTC64所致之經過時間的比，使用該預測結果而將RTC64所致之經過時間，換算成計數器90所致之經過時間。藉此，就可將RTC64的頻率的時間變化予以模型化，可將間歇時間取得較長。
例如，若可將RTC64的頻率fr(t)在時間區間中以一次式來取近似，且在RTC64的1週期內把頻率視為一定，則第n週期的fr(n)與1週期長Tr(n)係可為
fr(n)≒fr(0)‧(1+b‧n)　‧‧‧(9)
Tr(n)≒Tr(0)‧(1-b‧n)　‧‧‧(10)
而取近似；若休眠期間是RTC64的N週期，則休眠期間係為
ΣN-1 0 Tr(n)=N‧Tr(0)‧[1-b‧(N-1)/2]　‧‧‧(11)
例如，藉由令b=[fr(N-1)-fr(0)]/N，就可預估。使用式(11)的近似而進行補正，當RTC64的頻率變化較緩和時，就可改善RTC64所致之時刻的精度，可將間歇時間加長某種程度。此處，雖然是以一次式來近似，但若可參照RTC64所致之3點以上之時刻的計數器90之值，則亦可做二次式以上的近似。
可是，大部分的情況下，RTC64的頻率變化並非單純，例如圖15所示會隨溫度或電源電壓而劇烈變化，要將時間變化予以模型化而預測RTC64之頻率，經常是很困難。在此種案例中，即使使用上記補正也無法改善，一旦變化量較大，則無法維持與衛星訊號之同步。此種情況下雖然只要使同步捕捉部40作動而再度重新同步即可，但為了抑制消費電力，盡可能減少同步捕捉部40的動作，較為理想。
於是，當預測RTC64的頻率變化較少的情況下，則在休眠時間中僅令RTC64作動，當預測為變化變大的情況下，則不參照RTC64，變更成在休眠時間中令計數器90作動的方法。如此預測RTC64的頻率變化，同步捕捉部40係在僅RTC64作動時，除了RTC64的頻率變化變得比預測還大的情況以外，可以幾乎不被使用。RTC64之變化變大的此種預測，係藉由參照RTC64所致之3點以上之時刻的計數器90之值，例如，若可利用RTC64的時脈所致之計數器90的換算值之變化，且變化量是所定值以上的情況下，則判斷為RTC64的頻率變化率較大，難以適用式(11)，可變更成在休眠時中令計數器90作動。
＜2.內藏GPS模組之機器的說明＞
接著，關於GPS模組所被內藏的機器之構成，以將GPS模組10內藏於數位靜態相機之情形為例子來說明之。圖16係與本揭露之一實施形態所述之GPS模組10授受資訊的數位靜態相機200之構成的說明圖。
如圖16所示，與GPS模組10授受資訊的數位靜態相機200，係含有：I/O210、記憶體220、顯示部230、訊號處理部240、攝像部250、感測器260、CPU270、計時器等之各種周邊機器280、記錄媒體290所構成。
I/O210，係用來授受被使用者所輸入之操作內容、或從外部之GPS模組10所送來的資訊或其他訊號所需的介面。I/O210，係向GPS模組10輸出指令，或從GPS模組10輸入資訊等等。又，I/O210，係受理來自數位靜態相機200之使用者的輸入，或從個人電腦授受資料，或從各種無線通訊手段授受無線訊號等等。
訊號處理部240係對從攝像部250所輸出的攝像訊號，實施所定之訊號處理，將該施行過訊號處理的影像訊號(影像資料)，以基頻的數位視訊資料的方式，輸出至CPU270。亦即，訊號處理部240，係對從攝像部250所輸出的攝像訊號，以CDS(Correlated Double Sampling)電路，僅將具有影像資訊的訊號予以取樣並且去除雜訊。然後，以AGC(Auto Gain Control)電路來調整增益，以A/D(Analog/Digital)轉換電路而轉換成數位訊號。然後，對轉換後的數位訊號實施檢波系的訊號處理，取出R(紅色)、G(綠色)及B(藍色)之各色成分，進行γ補正或白平衡補正等之處理。然後，最終成為1支基頻的數位視訊資料而輸出至CPU270。
又，訊號處理部240係基於從攝像部250所輸出的攝像訊號，生成用來在顯示部230顯示攝像影像(所謂透通影像)所需的映像訊號。作為該顯示部230係可使用，例如LCD(Liquid Crystal Display)等之顯示元件。
攝像部250，係具備光學系及攝像元件。該光學系，係由用來將來自被攝體之光線予以聚光所需的複數透鏡(變焦透鏡、聚焦透鏡(未圖示)等)或光圈(未圖示)等所構成，會將所入射之來自被攝體的光，透過這些透鏡或光圈而供給至攝像元件。該攝像元件，係將透過光學系所入射的來自被攝體的光予以光電轉換成類比之攝像訊號(影像訊號)，將該光電轉換過的類比之攝像訊號，輸出至訊號處理部240。此外，作為攝像元件係可使用例如CCD(Charge Coupled Device)感測器或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等。
CPU270，係控制數位靜態相機200各部的動作。又，各種周邊機器280係由計時器等所成，被使用於數位靜態相機200的內部各種動作。又，記憶體220係由ROM、RAM等所成，儲存著數位靜態相機200的動作所需之各種資訊或程式。
記錄媒體290係為，基於CPU270所致之記錄控制而將動畫檔案等之資訊加以記錄的記錄媒體。例如，記錄媒體290係將從訊號處理部240所輸出的數位視訊資料，加以記憶。又，記錄媒體290係將用來管理動畫檔案的動畫管理檔案，加以記憶。此外，記錄媒體290係可內藏於數位靜態相機200中，也可從數位靜態相機200自由裝卸。又，作為記錄媒體290，係可採用半導體記憶體、光記錄媒體、磁碟、HDD(Hard Disk Drive)等各種媒體。此外，光記錄媒體係可採用例如可記錄之DVD(DigitalVersatile Disc)、可記錄之CD(Compact Disc)、藍光碟片(Blu-ray Disc(註冊商標))等。
從數位靜態相機200往GPS模組10，係發送著GPS模組10的ON/OFF、位置資訊要求、定位模式‧時間間隔指定、資料形式指定或其他指令。另一方面，從GPS模組10往數位靜態相機200係發送著位置、時間、精度資訊、衛星收訊狀況等之定位關連資訊。
以上使用圖16而說明了與本揭露之一實施形態所述之GPS模組10授受資訊的數位靜態相機200之構成。接著說明GPS模組10及數位靜態相機200的動作。
圖17A及圖17B係GPS模組10及數位靜態相機200之動作的流程圖。圖17A及圖17B係圖示了數位靜態相機200的CPU270、GPS模組10的CPU60、GPS模組10的核心部分(頻率轉換部20、同步捕捉部40、同步保持部50)之動作。以下，使用圖17A及圖17B來說明GPS模組10及數位靜態相機200的動作。
從圖16的CPU270(系統CPU)，係對GPS模組10發送定位開始要求(步驟S201)。收到來自CPU270之定位開始要求的GPS模組10之CPU60(GPS收訊機CPU)，係向GPS模組10的核心部分(頻率轉換部20、同步捕捉部40、同步保持部50)指示初期啟動(步驟S202)。向GPS模組10的核心部分指示了初期啟動的CPU60，係向CPU270通知準備完成(步驟S203)。又，被從CPU60指示了初期啟動的GPS模組10的核心部分，係開始各種初期設定(步驟S204)。
其後，數位靜態相機200的CPU270(系統CPU)，係對GPS模組10指示間歇定位，並且指定該間歇定位的時間間隔(步驟S205)。收到來自CPU270之定位開始要求的GPS模組10之CPU60，係向GPS模組10的核心部分指示初期定位開始(步驟S206)。收到初期定位開始指示的GPS模組10的核心部分，係從GPS衛星接收電波，執行同步處理(步驟S207)。
一旦GPS模組10的核心部分執行電波之收訊處理‧同步處理，則對CPU60通知擬似距離、時間、電波之收訊狀況的資訊(步驟S208)。CPU60係使用從GPS模組10的核心部分所通知的資訊，來執行定位演算，並且計算出補正處理所需之補正值(步驟S209)。執行定位演算的CPU60，係將位置資訊、時間、精度資訊、收訊狀況的資訊，通知給數位靜態相機200的CPU270(步驟S210)，CPU270係使用從CPU60所通知的資訊，而將目前值的位置，顯示至顯示部230(步驟S211)。
接著，CPU60係向GPS模組10的核心部分指示等待處理及休眠處理(步驟S212)。收到來自CPU60之指示的GPS模組10的核心部分，係執行等待處理及休眠處理(步驟S213)。藉此，GPS模組10的核心部分係變成只有計數器90作動之狀態。
CPU60，係基於上記步驟S205中從數位靜態相機200之CPU270所通知的時間間隔，而計數時間(步驟S214)。然後，一旦到了所定時間，CPU60係向GPS模組10的核心部分，指示喚醒處理(步驟S215)。收到來自CPU60之指示的GPS模組10的核心部分，係執行喚醒處理，並且從GPS衛星接收電波，執行同步處理(步驟S216)。
接下來，CPU60係計算補正處理所需之補正值(步驟S217)，CPU60係使用步驟S217所計算出來的補正值進行補正處理，而向GPS模組10的核心部分指示啟動(步驟S218)。此補正處理係為，在從休眠恢復後，對每一衛星設定要啟動同步保持部50之時刻的處理，具體而言係使用了上記數式(7)的補正計算。一旦收到來自CPU60的啟動指示，同步保持部50係開始啟動處理(步驟S219)。
GPS模組10的核心部分，係一旦執行電波之收訊處理‧同步處理，則對CPU60通知擬似距離、時間、電波之收訊狀況的資訊(步驟S220)。CPU60係使用從GPS模組10的核心部分所通知的資訊，來執行定位演算(步驟S221)。執行定位演算的CPU60，係將位置資訊、時間、精度資訊、收訊狀況的資訊，通知給數位靜態相機200的CPU270(步驟S222)，CPU270係使用從CPU60所通知的資訊，而將目前值的位置，顯示至顯示部230(步驟S223)。
接著，CPU60係向GPS模組10的核心部分指示等待處理及休眠處理(步驟S224)。收到來自CPU60之指示的GPS模組10的核心部分，係執行等待處理及休眠處理(步驟S225)。藉此，GPS模組10的核心部分係變成只有同步保持部50中的計數器90作動之狀態。
其後，CPU60及GPS模組10的核心部分，係和上記步驟S214～步驟S220同樣地，執行所定時刻之計時、喚醒處理、訊號收訊處理及同步處理、補正值計算處理、同步保持部啟動處理、定位演算處理(步驟S226～步驟S233)。然後，執行定位演算的CPU60，係將位置資訊、時間、精度資訊、收訊狀況的資訊，通知給數位靜態相機200的CPU270(步驟S234)，CPU270係使用從CPU60所通知的資訊，而將目前值的位置，顯示至顯示部230(步驟S235)。
藉由重複執行上述的間歇動作，GPS模組10係可達成平均電力及峰值電力的降低。
其後，藉由使用者操作等而由數位靜態相機200的CPU270將定位停止要求，通知給GPS模組10的CPU60(步驟S236)，則收到通知的CPU60就對GPS模組10的核心部分，指示定位停止處理(步驟S237)。然後，GPS模組10的核心部分，係隨著來自CPU60的定位停止指示而停止動作(步驟S238)。CPU60，係對數位靜態相機200的CPU270，通知GPS模組10的定位停止處理已經結束(步驟S240)，並且自己也進入待機狀態(步驟S239)。
如此藉由GPS模組10及數位靜態相機200的動作，GPS模組10係間歇性執行定位處理。然後，GPS模組10係在休眠時變成只有同步保持部50中的計數器90作動之狀態。藉此，GPS模組10係可降低平均電力及峰值電力。
以上，使用圖17A及圖17B說明了GPS模組10及數位靜態相機200的動作。此外，這裡雖然是以數位靜態相機200中內藏GPS模組10的情形為例來說明，但本揭露係不限定於所述例子。在數位靜態相機200的外部設置GPS模組10的狀態，亦即對數位靜態相機200連接GPS模組10，在數位靜態相機200與GPS模組10之間進行命令及資訊的授受的形態亦可。
又，在圖17A及圖17B中，雖然是CPU60在到了所定時間就向GPS模組10的核心部分指示喚醒處理(步驟S215、227)，但亦可在從數位靜態相機200的CPU270收到位置資訊要求通知的時點上，由CPU60向GPS模組10的核心部分指示喚醒處理。圖18A及圖18B係GPS模組10及數位靜態相機200之動作之另一例的流程圖。圖18A及圖18B中係圖示了，一旦來自數位靜態相機200之CPU270的位置資訊要求被通知給CPU60(步驟S241、242)，則由CPU60向GPS模組10的核心部分指示喚醒處理的動作。
＜3.總結＞
以上以GPS模組10為例，說明了本揭露的一實施形態。如此在休眠期間使同步保持部50中的由NCO152及PNG154所成之展頻碼生成器及計數器90作動，停止其以外之動作，就可在休眠期間中擬似性地與衛星訊號保持同步。藉由在休眠期間中擬似性地與衛星訊號保持同步，GPS模組10從休眠狀態恢復後的極短時間內就可恢復同步，可不使同步捕捉部40作動，且可在短時間內進行定位，可實現降低平均及峰值消費電力的間歇動作方法。
又，本揭露基本上亦可適用於GPS以外的GNSS收訊機。亦即，上述本揭露之一實施形態係可適用於一般的展頻型無線系統。
又，在上記實施形態中，計數器90是被包含在同步保持部50中而說明，但並不一定要在同步保持部50的內部，亦可設在同步保持部50的外部。
以上雖然一面參照添附圖面一面詳細說明了本揭露的理想實施形態，但本揭露並非限定於所述例子。只要是本揭露所屬技術領域中具有通常知識者，自然可於申請專利範圍中所記載之技術思想的範疇內，想到各種變更例或修正例，而這些當然也都屬於本揭露的技術範圍。
10．．．GPS模組
12．．．天線
20．．．頻率轉換部
22．．．LNA(Low Noise Amplifier)
24．．．BPF(Band Pass Filter)
26．．．增幅器
28．．．頻率合成器
30．．．乘算器
32．．．增幅器
34．．．LPF(Low Pass Filter)
36．．．ADC(Analog Digital Converter)
40．．．同步捕捉部
41．．．記憶體
42．．．FFT部
43．．．記憶體
44．．．展頻符碼產生器
45．．．FFT部
46．．．記憶體
47．．．乘算器
48．．．IFFT(Inversed Fast Fourier Transform)部
49．．．峰值偵測器
50．．．同步保持部
60．．．CPU
64．．．RTC
68．．．計時器
70．．．記憶體
72．．．XO
74．．．TCXO
76．．．倍頻/分頻器
90．．．計數器
100．．．頻道電路
101．．．柯斯塔迴圈
102．．．DLL
104．．．乘算器
106．．．NCO(Numeric Controlled Oscillator)
108．．．乘算器
110．．．乘算器
112．．．LPF
114．．．LPF
116．．．LPF
118．．．相位偵測器
120．．．2值化電路
122．．．平方和算出電路
124．．．乘算器
126．．．乘算器
128．．．乘算器
130．．．乘算器
132．．．LPF
134．．．LPF
136．．．平方和算出電路
138．．．乘算器
140．．．乘算器
142．．．LPF
144．．．LPF
146．．．平方和算出電路
148．．．相位偵測器
150．．．迴圈濾波器
152．．．NCO
154．．．PNG
200．．．數位靜態相機
210．．．I/O
220．．．記憶體
230．．．顯示部
240．．．訊號處理部
250．．．攝像部
260．．．感測器
270．．．CPU
280．．．各種周邊機器
290．．．記錄媒體
[圖1]本揭露所關連之GPS模組之構成的區塊圖。
[圖2]圖1的同步捕捉部的更詳細構成之一例的區塊圖。
[圖3]圖1的同步捕捉部的更詳細構成之另一例的區塊圖。
[圖4]從數位匹配濾波器所輸出的相關訊號之峰值之一例的說明圖。
[圖5]衛星的軌道資訊亦即精細星曆與粗略星曆之資料結構的說明圖。
[圖6]熱啟動所致之間歇動作之概念的說明圖。
[圖7]圖1所示之GPS模組10中所含之同步保持部50之構成的說明圖。
[圖8]圖7所示之頻道電路100之構成的說明圖。
[圖9]收訊訊號中的展頻符碼與展頻碼生成器之相位受到DLL之控制而保持同步之狀態的說明圖。
[圖10]收訊訊號與經過時間之關係的說明圖。
[圖11]對每一衛星適切設定展頻碼生成器的開始時點之例子的說明圖。
[圖12]衛星的都卜勒位移之變化例以圖形表示的說明圖。
[圖13]GPS模組10之動作的流程圖。
[圖14]CPU60在RTC64的時刻的變化時，讀取計數器90之情形的說明圖。
[圖15]隨著時間而變化的RTC64的頻率變化之一例的說明圖。
[圖16]本揭露之一實施形態所述之GPS模組10所被內藏的數位靜態相機200之構成的說明圖。
[圖17A]本揭露的一實施形態所述之GPS模組10及數位靜態相機200之動作的流程圖。
[圖17B]本揭露的一實施形態所述之GPS模組10及數位靜態相機200之動作的流程圖。
[圖18A]本揭露的一實施形態所述之GPS模組10及數位靜態相機200之動作的流程圖。
[圖18B]本揭露的一實施形態所述之GPS模組10及數位靜態相機200之動作的流程圖。
10．．．GPS模組
20．．．頻率轉換部
40．．．同步捕捉部
50．．．同步保持部
60．．．CPU
64．．．RTC
68．．．計時器
70．．．記憶體
72．．．XO
74．．．TCXO
76．．．倍頻/分頻器
200．．．數位靜態相機
210．．．I/O
220．．．記憶體
230．．．顯示部
240．．．訊號處理部
250．．．攝像部
260．．．感測器
270．．．CPU
280．．．各種周邊機器
290．．．記錄媒體

Claims (10)

  1. 一種收訊裝置，其特徵為，具備：收訊部，係將來自全球定位系統中的衛星的訊號，加以接收；和頻率轉換部，係將前記收訊部所接收到的收訊訊號之頻率，轉換成所定之中頻；和同步捕捉部，係進行將前記頻率轉換部所轉換出來的中頻訊號中的展頻符碼相位加以偵測的同步捕捉與前記中頻訊號中的載波頻率之偵測；和同步保持部，係將前記同步捕捉部所偵測到的前記展頻符碼之相位及前記同步捕捉部所偵測到的前記載波頻率，對於每一對應於複數個前記衛星而獨立設置的複數頻道而對每一前記衛星進行指派而設定，使用所設定的前記展頻符碼之相位及前記載波頻率來進行前記展頻符碼與載波的同步保持，並且進行前記中頻訊號中所含有之訊息的解調；和控制部，係執行包含使用了前記同步保持部所解調之訊息之定位演算的動作控制；前記同步保持部，係含有展頻碼生成部，其係生成同步於前記展頻符碼的展頻碼；前記同步保持部係參照以所定頻率振盪之經過溫度補償的振盪器當作振盪源的時脈而動作的計數器；在不進行定位動作之休眠期間中係僅前記計數器作動而前記同步保持部係停止生成展頻碼，一旦前記休眠期間結束，則前記控制部係根據被前記計數器所計測之經過時間而對每一衛星預測計算展頻碼週期的開始點，配合所預測之開始點而啟動已被指派給每一衛星的前記展頻碼生成部。
  2. 如請求項1所記載之收訊裝置，其中，還具備：消費電力比前記時脈少的即時時脈；和在前記休眠期間仍可保持住值的記憶體；前記控制部，係在進入前記休眠期間前，將前記即時時脈下的前記計數器的值，至少參照2點以上而記憶至前記記憶體中，一旦進入前記休眠期間則取代前記計數器改令前記即時時脈作動，一旦前記休眠期間結束則使用前記記憶體中所記憶之前記計數器的值，將前記即時時脈所致之經過時間，換算成前記計數器所致之經過時間，使用換算後的該經過時間之資訊來對每一衛星預測計算展頻碼週期的開始點，配合所預測之開始點而啟動已被指派給每一衛星的前記展頻碼生成部。
  3. 如請求項2所記載之收訊裝置，其中，前記控制部，係將任意2時點間的前記計數器的值與該時點間的前記即時時脈所致之經過時間的比，記憶1個以上至前記記憶體中，一旦前記休眠期間結束則使用前記記憶體中所記憶之經過時間的比的資訊，來預測前記計數器所致之經過時間與前記即時時脈所致之經過時間的比，使用該預測結果而將前記即時時脈所致之經過時間，換算成前記計數器所致之經過時間。
  4. 如請求項3所記載之收訊裝置，其中，若前記即時時脈所致之經過時間的比是所定值以下，則在前記休眠期間中取代前記計數器改令前記即時時脈作動，若前記即時時脈所致之經過時間的比是超過前記所定值，則在前記休眠期間中僅令前記計數器作動。
  5. 如請求項1所記載之收訊裝置，其中，前記控制部，係考慮前記休眠期間中的前記衛星的都卜勒位移之變化量，而將前記休眠期間結束時點的前記數值型控制振盪器之值予以補正。
  6. 如請求項1所記載之收訊裝置，其中，前記展頻碼生成部係含有：數值型控制振盪器、和接收前記數值型控制振盪器之輸出訊號而產生展頻符碼的展頻符碼產生器。
  7. 如請求項1所記載之收訊裝置，其中，於前記休眠期間中，前記收訊部、前記頻率轉換部、前記同步捕捉部及前記控制部係停止動作。
  8. 一種收訊方法，其特徵為，含有：將來自全球定位系統中的衛星的訊號，加以接收；和將前記所接收到的收訊訊號之頻率，轉換成所定之中頻；和進行將前記所轉換出來的中頻訊號中的展頻符碼相位加以偵測的同步捕捉與前記中頻訊號中的載波頻率之偵測；和生成同步於前記展頻符碼的展頻碼，使用同步保持部，其係參照著以所定頻率振盪之經過溫度補償的振盪器當作振盪源的時脈而動作的計數器，將前記同步捕捉所偵測到的前記展頻符碼之相位及前記同步捕捉所偵測到的前記載波頻率，對於每一對應於複數個前記衛星而獨立設置的複數頻道而對每一前記衛星進行指派而設定，使用所設定的前記展頻符碼之相位及前記載波頻率來進行前記展頻符碼與載波的同步保持，並且進行前記中頻訊號中所含有之訊息的解調；和執行動作控制，其係包含使用了前記所解調之訊息的定位演算；和在不進行定位動作之休眠期間中係僅令前記計數器作動而停止展頻碼之生成，一旦前記休眠期間結束則根據被前記計數器所計測之經過時間而對每一衛星預測計算展頻碼週期的開始點，配合所預測之開始點而繼續對每一衛星的展頻碼之生成。
  9. 一種電腦程式，其特徵為，係令電腦執行：將來自全球定位系統中的衛星的訊號，加以接收；和將前記所接收到的收訊訊號之頻率，轉換成所定之中頻；和進行將前記所轉換出來的中頻訊號中的展頻符碼相位加以偵測的同步捕捉與前記中頻訊號中的載波頻率之偵測；和生成同步於前記展頻符碼的展頻碼，使用同步保持部，其係參照著以所定頻率振盪之經過溫度補償的振盪器當作振盪源的時脈而動作的計數器，將前記同步捕捉所偵測到的前記展頻符碼之相位及前記同步捕捉所偵測到的前記載波頻率，對於每一對應於複數個前記衛星而獨立設置的複數頻道而對每一前記衛星進行指派而設定，使用所設定的前記展頻符碼之相位及前記載波頻率來進行前記展頻符碼與載波的同步保持，並且進行前記中頻訊號中所含有之訊息的解調；和執行動作控制，其係包含使用了前記所解調之訊息的定位演算；和在不進行定位動作之休眠期間中係僅令前記計數器作動而停止展頻碼之生成，一旦前記休眠期間結束則根據被前記計數器所計測之經過時間而對每一衛星預測計算展頻碼週期的開始點，配合所預測之開始點而繼續對每一衛星的展頻碼之生成。
  10. 一種攜帶型終端，其特徵為，與請求項1所記載之收訊裝置之間，執行命令及資訊的授受。
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