(57)【要約】少なくとも１つのセルラー捕捉信号を使用するＧＰＳ装置のための方法及び装置が開示される。より詳細には、ＧＰＳ装置は、セルラー電話ネットワークと相互作用するのにＡＧＰＳ回路の小さなサブセットしかもたずにＡＧＰＳに関連した利益を得るために少なくとも１つのセルラー捕捉信号を受信するように構成される。これは、セルラー電話サービスプロバイダーに契約せずにＧＰＳ装置の使用を容易にし、従って、セルラー契約料金を回避するものである。【選択図】図１
2005508502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）信号を受信する方法であって、
セルラーネットワークから周波数修正バーストを得るステップと、
前記周波数修正バーストに応答して周波数オフセットを決定するステップと、
前記セルラーネットワークに契約する必要なく前記ＧＰＳ信号を受信するために前記周波数オフセットに応答して周波数サーチ窓を決定するステップと、
を備えた方法。
【請求項２】
ＧＰＳハンドヘルド装置へのグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）信号を受信する方法であって、
セルラーネットワークから時間同期バーストを得るステップと、
前記時間同期バーストに応答してタイミングオフセットを決定するステップと、
前記セルラーネットワークに契約する必要なく前記ＧＰＳ信号を受信するために前記タイミングオフセットに応答して時刻を決定するステップと、
を備えた方法。
【請求項３】
前記時刻に応答して衛星の位置及び衛星の速度の少なくとも１つを決定するステップを更に備えた請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記衛星の位置に応答して前記ＧＰＳ信号を受信するための遅延サーチ窓を決定するステップを更に備えた請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記衛星の速度に応答して前記ＧＰＳ信号を受信するための周波数サーチ窓を決定するステップを更に備えた請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記衛星の位置に応答して前記ＧＰＳハンドヘルド装置の位置を計算するステップを更に備えた請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記衛星の速度に応答して前記ＧＰＳハンドヘルド装置の速度を計算するステップを更に備えた請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記時刻に応答して前記ＧＰＳ信号を受信するための遅延サーチ窓を決定するステップを更に備えた請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記ＧＰＳハンドヘルド装置への前記ＧＰＳ信号を受信するステップと、
前記時刻に応答してナビゲーションデータビットに同期させるようにコヒレントに平均化するステップと、
を更に備えた請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
セルラーネットワークのセルラーベースステーションの付近でグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）ハンドヘルド装置の位置を決定する方法であって、
前記セルラーベースステーションから位置情報及び識別情報の少なくとも１つを得るステップと、
前記セルラーネットワークへ料金ベースでアクセスする必要なく前記位置情報及び識別情報の少なくとも１つに応答して前記ＧＰＳハンドヘルド装置の位置推定を決定するステップと、
を備えた方法。
【請求項１１】
前記位置推定に応答して擬似レンジを計算するステップを更に備えた請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記擬似レンジに応答してＧＰＳ信号を受信するための遅延サーチ窓を決定するステップを更に備えた請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記擬似レンジに応答してコヒレントな平均化をナビゲーションデータビットに同期させるステップを更に備えた請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記位置推定に応答して擬似レンジレートを計算するステップを更に備えた請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
ＧＰＳ信号を受信するために前記擬似レンジレートに応答して周波数サーチ窓を決定するステップを更に備えた請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記識別情報は、セル識別子である請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
ベースステーションの位置を前記セル識別子に関連付けるルックアップテーブルを設けるステップを更に備え、位置推定を決定する前記ステップは、前記セル識別子を使用して前記セルラーベースステーションのセルラーベースステーション位置を得ることを含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記位置情報は、前記セルラーベースステーションのセルラーベースステーション位置である請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも１つのアンテナと、
前記少なくとも１つのアンテナに結合されて、セルラー捕捉信号を受信するためのセルラー捕捉信号フロントエンドと、
前記少なくとも１つのアンテナに結合されて、ＧＰＳ信号を受信するためのＧＰＳ信号フロントエンドと、
前記ＧＰＳフロントエンド及び前記セルラー捕捉フロントエンドに結合されたＧＰＳ／セルラープロセッサであって、前記ＧＰＳフロントエンドと電気的に通信するＧＰＳ基本帯域プロセッサ、及び前記セルラー捕捉信号フロントエンドと電気的に通信するセルラー捕捉信号基本帯域プロセッサと共に構成されたＧＰＳ／セルラープロセッサと、
前記ＧＰＳ／セルラープロセッサに結合された基準発振器と、
前記セルラー捕捉信号基本帯域プロセッサ及び前記ＧＰＳ基本帯域プロセッサに結合された汎用プロセッサと、
前記汎用プロセッサに結合されたメモリと、
を備えたグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）移動装置。
【請求項２０】
前記ＧＰＳ移動装置は、セルラー送信器を備えていない請求項１９に記載のＧＰＳ移動装置。
【請求項２１】
前記ＧＰＳ移動装置は、セルラーハンドセットと一体化されない請求項１９に記載のＧＰＳ移動装置。
【請求項２２】
前記セルラー捕捉信号フロントエンド及びＧＰＳ信号フロントエンドは、単一の集積回路において一体化される請求項１９に記載のＧＰＳ移動装置。
【請求項２３】
前記セルラー捕捉信号基本帯域プロセッサ及びＧＰＳ基本帯域プロセッサは、単一の集積回路において一体化される請求項１９に記載のＧＰＳ移動装置。
【請求項２４】
前記基準発振器に結合され且つ前記セルラー捕捉信号基本帯域プロセッサ及び前記ＧＰＳ基本帯域プロセッサと電気的に通信するタイムキープカウンタを更に備えた請求項１９に記載のＧＰＳ移動装置。
【請求項２５】
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）信号を受信する方法であって、
セルラーネットワークから周波数修正バーストを得るステップと、
前記周波数修正バーストに応答して周波数オフセットを決定するステップと、
前記セルラーネットワークにセルラー信号を送信する必要なく前記ＧＰＳ信号を受信するために前記周波数オフセットに応答して周波数サーチ窓を決定するステップと、
を備えた方法。
【請求項２６】
ＧＰＳハンドヘルド装置へのグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）信号を受信する方法であって、
セルラーネットワークから時間同期バーストを得るステップと、
前記時間同期バーストに応答してタイミングオフセットを決定するステップと、
前記セルラーネットワークにセルラー信号を送信する必要なく前記ＧＰＳ信号を受信するために前記タイミングオフセットに応答して時刻を決定するステップと、
を備えた方法。
【請求項２７】
前記時刻に応答して衛星の位置及び衛星の速度の少なくとも１つを決定するステップを更に備えた請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記衛星の位置に応答して前記ＧＰＳ信号を受信するための遅延サーチ窓を決定するステップを更に備えた請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記衛星の速度に応答して前記ＧＰＳ信号を受信するための周波数サーチ窓を決定するステップを更に備えた請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記衛星の位置に応答して前記ＧＰＳハンドヘルド装置の位置を計算するステップを更に備えた請求項２７に記載の方法。
【請求項３１】
前記衛星の速度に応答して前記ＧＰＳハンドヘルド装置の速度を計算するステップを更に備えた請求項２７に記載の方法。
【請求項３２】
前記時刻に応答して前記ＧＰＳ信号を受信するための遅延サーチ窓を決定するステップを更に備えた請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記ＧＰＳハンドヘルド装置への前記ＧＰＳ信号を受信するステップと、
前記時刻に応答してナビゲーションデータビットに同期させるようにコヒレントに平均化するステップと、
を更に備えた請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
セルラーネットワークのセルラーベースステーションの付近でグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）ハンドヘルド装置の位置を決定する方法であって、
前記セルラーベースステーションから位置情報及び識別情報の少なくとも１つを得るステップと、
前記セルラーネットワークへセルラー信号を送信する必要なく前記位置情報及び識別情報の少なくとも１つに応答して前記ＧＰＳハンドヘルド装置の位置推定を決定するステップと、
を備えた方法。
【請求項３５】
前記位置推定に応答して擬似レンジを計算するステップを更に備えた請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記擬似レンジに応答してＧＰＳ信号を受信するための遅延サーチ窓を決定するステップを更に備えた請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記擬似レンジに応答してコヒレントな平均化をナビゲーションデータビットに同期させるステップを更に備えた請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
前記位置推定に応答して擬似レンジレートを計算するステップを更に備えた請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
ＧＰＳ信号を受信するために前記擬似レンジレートに応答して周波数サーチ窓を決定するステップを更に備えた請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記識別情報は、セル識別子である請求項３４に記載の方法。
【請求項４１】
ベースステーションの位置をセル識別子に関連付けるルックアップテーブルを設けるステップを更に備え、位置推定を決定する前記ステップは、前記セル識別子を使用して前記セルラーベースステーションのセルラーベースステーション位置を得る段階を含む請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記位置情報は、前記セルラーベースステーションのセルラーベースステーション位置である請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願のクロスレファレンス】
【０００１】
[0001]本出願は、参考としてその全体を各々ここに援用する２００１年６月１９日に出願された出願中の米国特許出願第０９／８８４，８７４号、２００１年６月６日に出願された米国特許出願第０９／８７５，８０９号、及び２０００年１１月１７日に出願された米国特許出願第０９／７１５，８６０号に関連した要旨を包含する。
【発明の分野】
【０００２】
[0002]本発明は、移動体探索システムのための移動ワイヤレス装置に関し、より詳細には、個人探索システムのための屋内貫通度を改善したグローバルポジショニングサテライト（ＧＰＳ）受信器に関する。
【関連技術の説明】
【０００３】
[0003]ＧＰＳの出現に伴い、個人又は物体の位置を与えるのに使用できる移動装置の需要が高まりつつある。従来のＧＰＳ受信器を用いて作られた装置が多数の会社で開発されて来た。しかしながら、これらの装置には、著しい制約があり、そのうちの１つが屋内貫通度である。
【０００４】
[0004]従来のＧＰＳ受信器の上記制約に対処するために、ワイヤレスリンクを経て通信する移動ＧＰＳ受信器及びセルラーインフラストラクチャーの結合が案出された。アシスト型ＧＰＳ（ＡＧＰＳ）として知られているこの技術結合は、ＧＰＳ受信器とセルラーハンドセットを結合したものである。セルラーハンドセットは、ポジショニングデータ（「補助データ」）を通信するための両方向リンクを与える。
【０００５】
[0005]特に、屋内環境における従来のＧＰＳ移動装置の性能は、複数の衛星の各々により放送されたナビゲーションデータ流をデコードするためのＧＰＳ移動装置の能力で制限され得る。他の要素の中でも、各ナビゲーションデータ流は、各衛星の軌道及びクロック変化を時間の関数として記述するパラメータを有する衛星軌跡モデルを含む。ナビゲーションデータ流における衛星軌跡モデルは、「放送天体暦(broadcast ephemeris)」と称されるときもある。ＧＰＳ移動装置は、慣習的に、ナビゲーションデータ流を受信してデコードし、位置を計算するのに必要な放送天体暦を抽出する。しかしながら、屋内環境における信号対雑音比は、放送天体暦のナビゲーションデータビットをデコードするにはしばしば不充分である。従って、衛星軌道及びクロック変化を確認するための別の手段が必要とされている。
【０００６】
[0006]ＡＧＰＳシステムでは、衛星軌道及びクロック変化、又はこれらの要素から導出された情報が、両方向セルラーリンクを経てＧＰＳ移動装置へ供給される。このような衛星に関する情報を要求及び受信するために両方向セルラーリンクが使用されると共に、従来、ＡＧＰＳサービスは、セルラーネットワークへの許可された加入者しか利用できない。
【０００７】
[0007]ＡＧＰＳは、屋内貫通度の改善を与えるが、セルラーハンドセットを追加しワイヤレスプロバイダーに契約するために、ＧＰＳ受信器のコスト及び電力消費が増大する。セルラーハンドセットは、複雑でコストの高いコンポーネントを含む。例えば、電話が、セルラープロバイダーの契約料金の追加を招くだけの不必要な追加であるＧＰＳ用途では、セルラー電話をＧＰＳ受信器に追加するコストだけで禁止的なものとなり得る。更に、セルラー送信は、電力も消費する。
【０００８】
[0008]それ故、従来のＧＰＳハンドヘルド装置とコスト的に同等であるが、ＡＧＰＳハンドセットに関連した屋内貫通度の利益を伴うＧＰＳ移動装置を提供することが要望される。
【発明の概要】
【０００９】
[0009]本発明は、ＧＰＳ装置とセルラーハンドセットとの完全な一体化を必要とせずに、ＡＧＰＳに関連した利益を得るための装置及び方法を提供する。更に、本発明は、ＧＰＳハンドヘルド又は移動装置を、セルラー電話サービスプロバイダーに契約せずに動作するものとし、ひいては、このような契約のための料金を排除する。本発明の１つの態様は、セルラー捕捉信号受信器又はフロントエンドを備えたＧＰＳハンドヘルド装置である。捕捉信号を受信するのに必要な回路は、完全なセルラーハンドセットの一部分だけで構成されることが明らかである。特に、セルラーネットワークのベースステーションと通信するための送信器部分は、ＧＰＳハンドヘルド装置に含まれない。更に、変調、復調、音声処理、コールプロトコル、加入者識別等のために構成されたデジタル信号プロセッサ及びアプリケーションプロセッサは、ＧＰＳハンドヘルド装置には存在しない。セルラー捕捉信号受信器は、ＧＰＳハンドヘルド装置が正確な時刻(time of day)及び／又は周波数基準をもつことができるようにし、従って、ＧＰＳ信号捕捉及びＧＰＳ位置計算を行う上で助けとなる。
【００１０】
[0010]本発明の１つの態様は、ＧＰＳ信号を受信する方法にある。より詳細には、周波数修正バーストがセルラーネットワークから得られる。この周波数修正バーストに応答して周波数オフセットが決定され、次いで、ＧＰＳ信号を受信するためにこの周波数オフセットに応答して周波数サーチ窓が決定される。これは、セルラーネットワークへセルラー信号を送信する必要なく行われてもよいし、セルラーネットワークに契約する必要なく行われてもよい。
【００１１】
[0011]本発明の別の態様は、ＧＰＳハンドヘルド装置へのＧＰＳ信号を受信する方法にある。より詳細には、時間同期バーストがセルラーネットワークから得られる。時間同期バーストに応答してタイミングオフセットが決定され、次いで、ＧＰＳ信号を受信するためにこのタイミングオフセットに応答して時刻が決定される。これは、セルラーネットワークへセルラー信号を送信する必要なく行われてもよいし、セルラーネットワークに契約する必要なく行われてもよい。
【００１２】
[0012]本発明の別の態様は、セルラーネットワークのセルラーベースステーションの付近でＧＰＳハンドヘルド装置の位置を決定する方法にある。より詳細には、位置情報及び識別情報の少なくとも１つがセルラーベースステーションから得られ、次いで、位置情報及び識別情報の少なくとも１つに応答してＧＰＳハンドヘルド装置の位置推定が決定される。これは、セルラーネットワークへセルラー信号を送信する必要なく行われてもよいし、セルラーネットワークへ料金に基づくアクセスを行う必要なく行われてもよい。
【００１３】
[0013]本発明の別の態様は、ＧＰＳ移動装置にある。より詳細には、ＧＰＳ移動装置は、少なくとも１つのアンテナを備えている。この少なくとも１つのアンテナは、セルラー捕捉信号を受信するように結合されたセルラー捕捉信号フロントエンドに結合される。ＧＰＳ信号を受信するためにこの少なくとも１つのアンテナにＧＰＳ信号フロントエンドが結合される。このＧＰＳフロントエンド及びセルラー捕捉フロントエンドにはＧＰＳ／セルラープロセッサが結合される。このＧＰＳ／セルラープロセッサは、ＧＰＳフロントエンドと通信するＧＰＤ基本帯域プロセッサ、及びセルラー捕捉信号フロントエンドと通信するセルラー捕捉信号基本帯域プロセッサと共に構成される。ＧＰＳ／セルラープロセッサには基準発振器が結合される。セルラー捕捉信号基本帯域プロセッサ及びＧＰＳ基本帯域プロセッサには汎用プロセッサが結合され、この汎用プロセッサにはメモリが結合される。
【００１４】
[0014]なお、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示すものに過ぎず、それ故、本発明の範囲を何ら限定するものではないことに注意されたい。本発明は、他の等しく有効な実施形態も受け入れられる。
【好適な実施形態の詳細な説明】
【００１５】
[0020]本発明は、ＧＰＳ受信器を両方向能力のセルラーハンドセットと一体化する必要なくセルラープロバイダーから捕捉信号を受信するように構成されたＧＰＳハンドヘルドを使用してＧＰＳシステムを実施することに関する。本発明は、セルラーネットワークから補助(aiding)データを得る必要性を排除しつつ従来の関連ＡＧＰＳの１つ以上の利益を提供する。
【００１６】
[0021]本発明の１つの態様は、ＡＧＰＳシステムに与えられるアシスタンスデータに置き換わる衛星軌跡データを記憶するようにＧＰＳ装置を構成するための方法にある。ＡＧＰＳシステムにおいて、セルラーネットワークからアシスタンスデータを受信するには、このようなアシスタンスデータを要求及び受信するための両方向能力のセルラーハンドセットを必要とする。更に、このようなサービスは、加入者にセルラーネットワークへ支払させるためにのみ通常利用される。特に、本発明の１つの態様において、ＧＰＳ移動装置のメモリに衛星軌跡モデルが記憶される。メモリに記憶された衛星軌跡モデルのソースは、放送天体暦でよく、これは、ＧＰＳ移動装置が、少なくとも、ナビゲーションデータのデコードを実行できる媒体信号強度信号環境の外側にあるときに受信されてデコードされる。或いは又、衛星軌跡モデルは、コンピュータネットワーク接続を経てＧＰＳ移動装置へ供給されてもよい。衛星軌跡モデルが放送天体暦を含む場合には、衛星軌跡モデルは、約２時間から６時間は有効となり得る。本発明の別の態様では、何日間も有効である長期間の衛星軌跡モデルが使用される。衛星軌跡モデルが得られてメモリに入れられると、ＧＰＳ移動装置は、長期間衛星軌跡モデルの有効周期中屋内で機能することができる。これは、従来のＡＧＰＳのように頻繁に得られるアシスタンスデータの必要性を排除する。
【００１７】
[0022]本発明の別の態様は、ＧＰＳ移動装置の時間オフセットを決定する方法にある。より詳細には、セルラー捕捉信号は、ＧＰＳ移動装置により受信される時間同期信号であって、ＧＰＳ移動装置が衛星軌跡データを適用するための時刻を確立できるようにする時間同期信号を含むことができる。更に、この時間同期信号は、充分に正確なものであれば、ＧＰＳ信号捕捉に必要なサーチ時間を減少する遅延サーチ窓を確立するのに使用できる。更に、この時間同期信号は、コヒレントな平均化インターバルをＧＰＳ信号データビットと整列させ、信号対雑音比を改善するのにも使用できる。
【００１８】
[0023]本発明の別の態様は、ＧＰＳ移動装置の時間オフセットを決定するための方法にある。より詳細には、セルラー捕捉信号は、ＧＰＳ移動装置で受信される時間同期信号であって、ＧＰＳ移動装置の受信器が衛星軌跡データを適用するための時刻を確立できるようにする時間同期信号を含むことができる。更に、この時間同期信号は、充分に正確なものであれば、ＧＰＳ信号捕捉に必要なサーチ時間を減少する遅延サーチ窓を確立するのに使用できる。更に、この時間同期信号は、コヒレントな平均化インターバルをＧＰＳ信号データビットと整列させ、信号対雑音比を改善するのにも使用できる。
【００１９】
[0024]本発明の別の態様は、セルラー捕捉信号及びＧＰＳ衛星信号を受信するように構成された１つ以上のアンテナと、ＧＰＳ信号のための高周波（ＲＦ）フロントエンド回路と、セルラー捕捉信号のためのＲＦフロントエンド回路と、セルラー捕捉信号基本帯域プロセッサと、ＧＰＳ信号基本帯域プロセッサと、これら基本帯域プロセッサに共通のタイムキープカウンタと、このタイムキープカウンタ、基本帯域プロセッサ及びフロントエンド回路に結合された基準発振器と、前記基本帯域プロセッサに結合されたプロセッサと、このプロセッサに結合されたメモリとを備えたＧＰＳ移動装置にある。ある実施形態では、ＧＰＳ移動装置は、更に、コンピュータネットワークのドッキングインターフェイス、又はデータモデム、或いはその両方を含んでもよい。
【００２０】
[0025]以下の説明において、本発明をより完全に理解するために多数の特定の細部を説明する。しかしながら、当業者であれば、本発明は、これら特定の細部の１つ以上を伴わずに実施できることが明らかであろう。他の実施形態では、本発明を不明確にするのを避けるために、良く知られた特徴は説明しない。
【００２１】
[0026]図１を参照すれば、本発明の１つ以上の態様に基づくＧＰＳ及びセルラーネットワークの一実施形態の一部分がネットワーク図で例示されている。衛星コンステレーション１１は、複数の衛星で構成される。説明上、４つの衛星、即ち衛星１１−１、１１−２、１１−３及び１１−４が示されているが、使用する衛星は、それより少なくても多くてもよい。ＧＰＳ装置１０は、衛星放送からの１つ以上の衛星信号１２を受信するように構成される。ＧＰＳ装置１０は、衛星放送信号１２を一方向通信の一形式として受信するように構成される。又、ＧＰＳ装置１０は、セルラーベースステーション１３から１つ以上のセルラー放送信号１４を受信するように構成される。ＧＰＳ装置１０は、セルラー放送信号１４を一方向通信の一形式として受信するように構成される。ＧＰＳ装置１０は、以下に詳細に述べるように衛星放送信号１２又はコンピュータネットワーク接続から、或いはその両方から、衛星情報を受信するよう動作するように構成されてもよい。更に、特に、屋内や衛星信号に苛酷な他の環境で動作するときには、通信タワー１３から放送された１つ以上のセルラー捕捉信号１４がＧＰＳ装置１０により使用される。
【００２２】
[0027]図２を参照すれば、本発明の１つ以上の態様に基づいて１つ以上の衛星軌跡モデルのような衛星情報を得るためのＧＰＳ及びコンピュータネットワークの一実施形態の一部分がネットワーク図で例示されている。ＧＰＳ移動装置１０は、コンピュータ２２と通信状態に置かれることができる。コンピュータ２２は、イントラネット又はインターネットの一部分を形成するコンピュータネットワーク２１と通信状態に置かれることができる。このネットワーク２１は、サーバー２３と通信状態に置かれることができる。サーバー２３は、データベース２７へのアクセス権を含み又は有する。データベース２７は、例えば、図１の各衛星１１に対する１つ以上の衛星軌跡モデル３９を含む。従って、サーバー２３は、衛星軌跡モデル３９で構成された放送天体暦を受信するためにネットワーク２１を経て１つ以上のＧＰＳ受信ステーション２７−１、２７−２及び２７−３と通信することができる。ＧＰＳ移動装置１０は、サーバー２３からそこにダウンロードされた１つ以上の衛星軌跡モデル３９をもつことができる。
【００２３】
[0028]或いは又、サーバー２３は、ネットワーク２１を経て公衆交換電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）２５と通信状態に置かれてもよい。ＰＳＴＮ２５は、ＧＰＳ移動装置１０と通信状態に置かれた電話２４と通信状態に置かれてもよいし、又は電話２４と通信状態に置かれてもよい。この実施形態では、１つ以上の軌跡モデルをＧＰＳ移動装置１０にダウンロードするために料金無料番号のような電話番号がダイヤルされてもよい。
【００２４】
[0029] 衛星軌跡モデル３９をリフレッシュするために移動装置１０とサーバー２３との間の接続が確立されてもよい。他の場合には、この接続が存在しなくてもよい。例えば、コンピュータネットワーク２１の接続のない現場の状態では、ＧＰＳハンドヘルド１０が、図１に示された１つ以上の衛星信号１２から衛星情報を得てもよい。このような情報は、通常、放送時間から約２〜６時間は有効である。有効周期が終わる前に、ＧＰＳ受信器は、動作を継続するために天体暦情報の別の有効放送を得なければならない。
【００２５】
[0030]別の実施形態では、ＧＰＳ基準ステーション２７−１、２７−２及び２７−３からの衛星追跡データがサーバー２３に使用されて、約１週間までの周期中は有効である長期間衛星軌跡モデル３９が形成される。軌道モデル及びそれに関連した長期間軌道軌跡データは、２００１年６月１９日に出願されたジェームスＷ．ラマンス、チャールズアブラハム、及びフランクバンジゲレン氏の「LONG TERM EPHEMERIS」と題する特許出願第０９／８８４，８７４号、及び２００１年６月６日に出願されたジェームスＷ．ラマンス、チャールズアブラハム、及びフランクバンジゲレン氏の「METHOD ANS APPARATUS FOR GENERATING AND DISTRIBUTING SATELLITE TRACKING」と題する特許出願第０９／８７５，８０９号のような出願中の関連特許出願に詳細に開示されている。本発明の１つの態様では、長期間軌道軌跡モデルがＧＰＳ移動装置１０に使用されて、サーバー２３により与えられた衛星軌跡モデル３９の有効周期が延長される。これは、コンピュータネットワーク２１に容易にアクセスできない状態においてＧＰＳ移動装置１０を使用できるインターバルを増加する。
【００２６】
[0031]図３を参照すれば、本発明の１つ以上の態様に基づきセルラー捕捉信号を受信する移動又はハンドセットＧＰＳユニットの一実施形態の一部分が流れ図で例示されている。セルラーベースステーション１３は、周波数修正信号３１と、時間同期信号３２と、フレーム番号のようなタイミングメッセージ信号３３と、セル識別番号信号３４Ａとを含む多数のセルラー捕捉信号を放送する。タイミングメッセージ信号３３は、個別信号であってもよいし、又は時間同期信号３２が与えられた時間メッセージ３３でもよいことに注意されたい。セルラーベースステーション１３のある実施形態では、付加的な信号、即ちセル位置信号３４Ｂも与えられる。これら放送要素３１、３２、３３、３４Ａ及び３４Ｂの１つ以上は、特定のセルラーネットワーク実施形態において存在してもしなくてもよいことを理解されたい。更に、あるセルラーネットワークでは、放送要素３１、３２、３３、３４Ａ及び３４Ｂの１つ以上は、種々の組み合せの複合信号へと合成されてもよい。本発明の１つ以上の態様に基づき、これら信号３１、３２、３３、３４Ａ及び３４Ｂの１つ以上は、個々に、一緒に又は種々の組合せで使用されてもよい。
【００２７】
[0032]従来、セルラー捕捉信号は、その少なくとも一部分が、セルラーハンドセットを、セルラーネットワークとの通信を確立する第１ステップとしてセルラーベースステーションに同期させられるようにするために与えられる。より詳細には、通信を確立する第１段階では、セルラーハンドセットは、捕捉信号のための特定周波数を監視する。本発明の１つ以上の態様によれば、１つ以上のセルラー捕捉信号が受信されるが、ＧＰＳ移動装置は、セルラーネットワークとの両方向通信を確立するのに必要とされる後続ステップで動作を続けない。より詳細には、本発明の１つ以上の態様によれば、ＧＰＳ移動装置は、データ又はメッセージ或いはその両方をセルラーネットワークへ送信しない。更に、ＧＰＳ移動装置は、セルラーネットワークの契約なしに１つ以上の捕捉信号を受信してもよい。
【００２８】
[0033]図４を参照すれば、本発明の１つ以上の態様に基づく移動又はハンドヘルドＧＰＳ１０の一実施形態の一部分がブロック図で例示されている。図４を参照しながら、更に、図３を参照すると、１つ以上のセルラー捕捉信号３１、３２、３３、３４Ａ及び３４Ｂを集合的に且つセルラー捕捉信号１０２を単独で受信できるようにするために、特別な回路が従来のＧＰＳ受信器に追加される。これは、付加的なアンテナ、即ちアンテナ１１１に結合された第２の高周波（ＲＦ）チューナー、即ちセルラー捕捉フロントエンド１３１を含む。１つ以上のセルラー捕捉信号１０２がアンテナ１１１により受信され、セルラー捕捉フロントエンド１３１からセルラー捕捉信号基本帯域１３６へ供給される。セルラー捕捉信号基本帯域１３６は、例えば、セルラー電話の設計で良く知られた従来のデジタル処理を使用して、１つ以上のセルラー捕捉信号１０２をロック及びデコードするように使用される。コストを考慮して、セルラー捕捉フロントエンド１３１は、ＧＰＳアンテナ１３３に結合された単一のＲＦ半導体集積回路１３０上の従来のＧＰＳフロントエンド１３２に一体化されてもよい。更に、コストを節約するために、セルラー捕捉信号基本帯域１３６は、単一のデジタル信号処理半導体集積回路上の従来のＧＰＳ基本帯域１３７と一体化されて、ＧＰＳ／セルラープロセッサ１３５を形成してもよい。このような集積回路は、例えば、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を含むが、これに限定されない。しかしながら、２つ以上の集積回路、例えば、ＤＳＰ及び特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や、ＤＳＰ及びＦＰＧＡが使用されてもよい。従って、集積回路１３０及び１３５を設けることにより、従来のＧＰＳに対して僅かなコスト増分が付加されるだけである。更に、高周波ＣＭＯＳ（相補的金属酸化物半導体）のような他の技術は、基本帯域プロセッサの機能及びフロントエンドの機能を単一ＡＳＩＣに一体化することができる。この僅かな増分コストに含まれるのは、図４を参照して詳細に述べる追加フィルタ及び余分なアンテナである。更に、セルラー捕捉信号１０２は電力が比較的高いので、コストを更にコントロールするために単純なアンテナが使用されてもよい。或いは、ＧＰＳ及びセルラー信号の両方を受信できる単一アンテナ１００が使用されてもよい。
【００２９】
[0034]周波数修正信号３１の特性は、セルラーネットワークに基づいて変化する。ＣＤＭＡシステムでは、周波数修正信号３１は、パイロットチャンネルで構成されてもよい。パイロットチャンネルは、セルのカバレージエリアにわたって放送される共通チャンネルである。従来、パイロットチャンネルは、２１５チップの繰返し擬似ノイズ（ＰＮ）シーケンスを使用する。多数のベースステーションが同じＰＮコードを送信するが、相互干渉を回避するために異なるタイミングオフセットで送信する。パイロットチャンネルを検出するために、ＧＰＳ移動ステーション１０は、図４のセルラー捕捉フロントエンド１３１を使用して、セルラーベースステーション送信器を指示するエネルギーが検出されるまで、ある範囲のＰＮコードオフセットを走査してもよい。検出されたパイロット信号に対する位相又は周波数ロックにより、ＧＰＳ移動装置１０は、ＧＰＳ移動装置１０の基準発振器、例えば、図４の基準発振器１３８におけるエラーに関連した周波数オフセット３５Ａを測定してもよい。或いは又、ＧＰＳ移動装置１０は、パイロット信号の周波数エラーの開ループ測定を行って、周波数オフセット３５Ａを決定してもよい。
【００３０】
[0035]ＧＳＭシステムでは、周波数修正信号３１は、ベースステーションに指定された多数の周波数チャンネルの１つにおいてベースステーションにより周期的に送信される周波数修正バーストである。周波数修正バースト信号３１は、チャンネルの搬送波周波数から特定のオフセットで送信される非変調トーンである。ＧＰＳ移動装置１０は、周波数修正バーストから周波数エラーの開ループ測定を行って、周波数オフセット３５Ａを決定してもよい。
【００３１】
[0036]他の既知のセルラーシステムの中でも、例えば、ジェネラル・システム・モービル（ＧＳＭ）システムやコード・ドメイン・マルチプル・アクセス（ＣＤＭＡ）システムにおいて、放送信号３１、３２、３３、３４Ａ及び３４Ｂの１つ以上が良く知られているので、明瞭化のためこれら信号に関する不必要な詳細説明は、ここでは、繰り返さない。
【００３２】
[0037]別の実施形態では、図４の任意の基準発振器ステアリング回路１４２を使用して、基準発振器ステアリング３５Ｂが与えられる。この実施形態では、周波数修正信号３１がステアリング回路１４２（図４に示す）に関連して使用されて、基準発振器１３８（図４に示す）をその通常動作周波数範囲内に維持する。ステアリング回路１４２は、発振器１３８（図４に示す）の電圧制御入力に接続されたデジタル／アナログコンバータで構成されてもよい。周波数修正信号に基づいて基準発振器を周波数ステアリングすることは、セルラーハンドセットでは公知であり、一般的には、ハンドセット送信器を指定の送信周波数に正確に維持するよう確保するための要件である。しかしながら、ＧＰＳ移動装置１０は、セルラー信号送信器を含まないので、送信周波数を維持する必要はない。更に、ＧＰＳ装置は、ＡＧＰＳ装置とは対照的に、電圧制御を伴わない発振器のような非ステアリング基準発振器から外れて動作する傾向がある。従って、非ステアリング基準発振器１３８（図４に示す）を、周波数修正信号３１と共に使用して、例えば、セルラー捕捉基本帯域プロセッサ１３６（図４に示す）で周波数オフセット３５Ａを与え又は計算してもよい。周波数オフセット３５Ａは、周波数及び遅延サーチ窓４１に送られる。
【００３３】
[0038]特定のＧＰＳ衛星信号１１に対する周波数及び遅延サーチ窓４５の一実施形態が図５に示されている。当業者に明らかなように、この周波数及び遅延窓４５は、周波数窓５０１の軸における不確実周波数と、遅延窓５０２の軸における不確実コード遅延との二次元スペースで構成される。ＧＰＳ信号を捕捉するために、ＧＰＳ受信器１０（図４に示す）は、ＧＰＳ信号に対して周波数及び遅延サーチ窓５０１及び５０２を各々サーチする。図５には例示的なＧＰＳ信号応答５０３が示されている。ＧＰＳ受信器１０（図４に示す）は、１つ以上のサーチビン５０４で走査することにより信号応答５０３を検出する。周波数及び／又は遅延の不確実性が大きい場合には、このサーチが時間浪費となる。これは、屋内環境において特に言えることであり、必要な信号対雑音比の改善を得るために、ＧＰＳ受信器１０（図４に示す）は、サーチビン５０４を進行させる前に数秒間停止して信号電力を蓄積する。従って、特に屋内動作の場合には、周波数及び遅延サーチ窓５０１及び５０２をできるだけ小さく保持することが有用である。
【００３４】
[0039]図５を参照しながら、図１を再び参照する。周波数窓５０１は、ドップラー不確実性（ＧＰＳ衛星１１に対するＧＰＳ装置１０の相対的運動による）と、ＧＰＳ装置１０における基準発振器１３８（図４に示す）の不正確さによる周波数不確実性との関数である。周波数オフセット３５Ａ（図３に示す）は、周波数修正信号３１が従来通りに正確な周波数で送信されるので基準発振器１３８（図４に示す）からのオフセットの正確な推定を与える。従って、周波数窓５０１に対する基準発振器１３８の不確実性の影響は、周波数オフセット３５Ａで実質的に減少又は排除することができる。周波数窓５０１の調整は、基準発振器１３８の電圧をステアリングし又は周波数を制御する特殊目的回路を伴わずに、プログラムメモリ１４５（図４に示す）のソフトウェアアルゴリズムを使用して実行できることに注意されたい。或いは又、周波数窓５０１のオフセット作用は、基準発振器ステアリング回路１４２（図４に示す）で基準発振器１３８の周波数を変更することにより達成されてもよい。
【００３５】
[0040]図３を再び参照すれ。時間同期信号３２は、ＧＰＳ移動装置１０により得られて、時間オフセット３６を決定することができる。時間同期信号３２の特性は、セルラーネットワークに基づいて変化する。ＣＤＭＡシステムでは、時間同期信号３２は、同期チャンネルで構成することができる。この同期チャンネルは、セルのカバレージエリアにわたって放送される共通のチャンネルである。特定のセルラーベースステーションのパイロットチャンネル及び同期チャンネルは、２１５チップのＰＮシーケンスのような同一のＰＮシーケンスを使用する。更に、同期チャンネルは、特定のウオルシュ(Walsh)コードで変調され、異なるウオルシュコードを使用して同期チャンネルをページング及びトラフィックチャンネルから分離することができる。同期チャンネルは、タイミングメッセージ３３を搬送する。特に、ＣＤＭＡでは、同期チャンネルは、このようなパイロットチャンネルの時刻(time of day)オフセットを識別するパイロットＰＮオフセットを含むメッセージを搬送する。
【００３６】
[0041]図３及び図４を再び参照すれば、ＣＤＭＡに適合し得る実施形態において、ＧＰＳ装置１０は、先ず、近傍のベースステーション１３のパイロットチャンネルをセルラー捕捉フロントエンド１３１で検出し、次いで、同じベースステーション１３により放送されている同期チャンネルをデコードするように進む。ＧＰＳ装置１０は、ＧＰＳ装置１０のローカルタイムキープカウンタ１３９の特定のタイミングオフセットでこのようなパイロットチャンネルへの同期を達成する。その短時間後に、ＧＰＳ装置１０は、このようなパイロットチャンネルの時刻オフセットを含む時間メッセージ３３を受信する。ＧＰＳ装置１０は、時間メッセージ３３を、ローカルタイムキープカウンタ１３９のタイミングオフセットと共に使用して、時間オフセット３６を計算する。ＣＤＭＡでは、ベースステーション１３の時刻が、ＧＰＳ衛星１１（図１に示す）により使用されるＧＰＳ時間に同期されるので、時間オフセット３６は、ローカルタイムキープカウンタ１３９とＧＰＳ時間との間の絶対オフセットを与える。
【００３７】
[0042]ＧＳＭシステムでは、時間同期信号３２は、セルラーベースステーション１３に指定された多数の周波数スロットの１つにおいてベースステーション１３により周期的に送信される同期バーストである。時間同期信号３２は、バーストのスタート点を識別する既知のビットシーケンスのような独特のヘッダを含む。更に、時間同期信号３２は、他の要素の中でも、このような同期バーストに関連したＧＳＭタイムスタンプを含むタイミングメッセージ３３を搬送する。ＧＳＭに適合し得る実施形態では、ＧＰＳ装置１０は、時間同期信号３２を受信し、そこからのヘッダ情報を使用して、ローカルタイムキープカウンタ１３９に対する同期バーストのスタート点を識別する。ＧＰＳ装置１０は、この情報をタイミングメッセージ３３と結合して使用して、時間オフセット３６を計算する。このようにして、時間オフセット３６は、ローカルタイムキープカウンタ１３９と、ベースステーション１３のＧＳＭタイミングとの間のオフセットを与える。あるＧＳＭネットワークでは、ＧＳＭタイミングがＧＰＳ時間と同期されない。それ故、時間オフセット３６は、ＧＰＳ時間に対する絶対的な時間オフセットを与えない。しかしながら、時間オフセット３６は、以下に述べるように、相対的時間の指示子として有益に使用することができる。
【００３８】
[0043]時間オフセット３６の時間精度は、セルラーネットワークの実施に依存する。セルラーネットワーク内にＧＰＳタイミングを組み込むＣＤＭＡのようなシステムでは、高いタイミング精度がある。他のネットワーク、例えば、ＧＳＭでは、時間同期バーストの相対的なタイミングが良好であるが、ＧＰＳ時間に対して未知のオフセットが存在することがある。最終的に、あるシステムでは、時間指示子が絶対指示子でよいが、精度が限定された状態では、例えば、日時が手でセットされたコンピュータサーバー２３（図２に示す）からの時間でよい。
【００３９】
[0044]精度に応じて、使用可能な時間オフセット３６がＧＰＳ装置１０内で多数の目的に使用することができる。時間オフセット３６の精度が１ミリ秒より実質的に良好である場合には、時間オフセット３６の正確な時間成分４１を周波数及び遅延サーチ窓４５に組み込むことができる。より詳細には、図５を更に参照すれば、正確なタイミングが得られない一般的なケースでは、遅延窓５０２は、公称１ミリ秒であるＣ／Ａコードの全周期に及ぶことが良く知られている（Ｃ／Ａコードは、従来、民間用途に使用できるコードを指す）。このため、ＧＰＳ基本帯域プロセッサ１３７内でローカルに発生されるＣ／Ａコードのタイミングは、ＧＰＳ信号１２（図１に示す）に対して任意である。しかしながら、正確な時間成分４１が得られる場合には、ローカルに発生されるＣ／Ａコードを、ＧＰＳ信号１２（図１に示す）に対してタイミング合わせすることができる。より詳細には、ＧＰＳ装置１０は、ＧＰＳ基本帯域１３７内のＣ／Ａコードジェネレータ及びセルラー捕捉基本帯域１３６に対して共通のタイムキープカウンタ１３９を使用する。従って、上述した時間同期信号３２から決定された時間オフセット３６は、ローカルタイムキープカウンタ１３９に関連して使用されて、ＧＰＳタイミングに対してローカルに発生されるコードのスタート点をプログラムすることができる。このように、ローカルに発生されるコードの未知の相対的タイミングにより生じる遅延窓５０２の不確実性成分は、実質的に減少又は排除される。残りの遅延窓５０２の成分は、未知の擬似レンジ及び正確な時間成分４１のエラーに関連した遅延不確実性である。以下に述べるように、擬似レンジは、衛星軌跡モデル及び位置の推定、例えば、位置情報３４ｂから推定されてもよい。従って、正確な時間成分４１が実質的に１ミリ秒未満の精度である場合には、遅延窓５０２を実質的に１ミリ秒未満に減少してもよい。
【００４０】
[0045]図３〜５を更に参照する。１つの態様として周波数窓５０１を減少し、別の態様として遅延窓５０２を減少すると、二次元の周波数及び遅延サーチ窓４５を完全にカバーするに必要なサーチビンの全数が実質的に減少される。上述したように、これは、ＧＰＳ受信器１０、又はより詳細には、ＧＰＳ基本帯域プロセッサ１３７が、より迅速にサーチを行えるようにし、それ故、ＧＰＳ衛星信号１２（図１に示す）を得るに必要な時間を短縮できるようにする。更に、減少されたサーチ窓は、各サーチビンに長く停止する機会をＧＰＳ移動装置１０に与える。長い停止は、屋内の弱い信号を受信できるようにする信号対雑音比の改善を与える。
【００４１】
[0046]任意であるが、時間オフセット３６は、コヒレントな平均化５０に与えられる。コヒレントな平均化５０は、Ｃ／Ａコードの多数の連続サイクルから相関結果を平均化することにより各サーチビンにおける信号対雑音比を改善する。コヒレントな平均化を行うときには、ＧＰＳ信号に対する５０ｂｐｓのナビゲーションデータビットの影響を考慮しなければならない。より詳細には、ナビゲーションデータビットにより、ＧＰＳ信号は、Ｃ／Ａコードの２０サイクルごとに潜在的な１８０度の位相遷移を受ける。信号対雑音比の改善のために、単一ナビゲーションデータビットを含むＣ／Ａコードの２０個の連続サイクルにわたってコヒレントな平均化が実行される。更に、性能を改善するために、この平均化プロセスは、ナビゲーションデータビットのタイミングと同期されねばならず、さもなければ、データビットが変化すると、このような平均化プロセスが部分的に無効となることがある。このため、コヒレントな平均化５０とナビゲーションデータビットのタイミングとの同期を得ることが望ましい。ナビゲーションデータビットのタイミングは、全ての衛星１１（図１に示す）に対して均一であり、ＧＰＳ時間と同期される。
【００４２】
[0047]ＧＰＳ装置１０に到達するデータビットのタイミングは、ローカルタイムキープカウンタ１３９と、ＧＰＳ装置１０と衛星１１（図１に示す）との間の擬似レンジ遅延との関数である。正確な時間成分４１は、ローカルタイムキープカウンタ１３９とＧＰＳ時間との関係を確立する。従って、擬似レンジが以下に述べるように推定された場合には、正確な時間成分４１を、ローカルタイムキープカウンタ１３９に関連して使用して、コヒレントな平均化５０のスタート及びストップ時間を制御し、コヒレントな平均化のインターバルを、到来するナビゲーションデータビットに合致させることができる。
【００４３】
[0048]時刻４２は、時間オフセット３６の絶対成分であり、ＧＰＳ時間単位という単位に変換される。この変換は、多数の形式をとることができ、例えば、ジュリアン(Julian)データシステムからの変換、又はセルラーネットワークにより使用される他の何らかのタイムキープ規格をとることができる。時刻４２は、時間オフセット３６の精度が１ミリ秒以下である用途、即ち正確な時間成分４１を発生できないときでも、ＧＰＳ受信器１０内で使用されてもよい。特に、時刻４２は、衛星位置４３を確認するための基準時間を与える。より詳細には、時刻４２は、衛星軌跡モデル３９に対する基準時間を与える。衛星１１が空を迅速に移動するときには、時刻４２は、少なくともほぼ１０ミリ秒以内の精度であり、衛星位置の予想エラーがほぼ数メーター以下となるのが好ましい。しかしながら、時刻４２がこの精度レベルを与えない場合には、時刻４２のエラーがナビゲーション解決策の一部分として解消されてもよい。この後者の状態では、時刻４２の精度が重要でなく、サーバー又はリアルタイムクロックにより与えられる時間のようなおおよその時間推定で充分である。このような方法は、例えば、２０００年１１月１７日に出願されたフランクバンジゲレン氏の「METHOD AND APPARATUS FOR TIME-FREE PROCESSING OF GPS SIGNALS」と題する出願中の特許出願第０９／７１５，８６０号に詳細に説明されたタイムフリーＧＰＳである。
【００４４】
[0049]時間オフセット３６がＧＰＳ時間に対して任意の関係を有する場合には、時刻４２を直接使用できない。しかしながら、時間オフセット３６は、相対的時間の指示子として有益なことがある。例えば、ＧＰＳ移動装置１０は、ナビゲーションデータ流の週時間(time of week)（ＴＯＷ）部分をデコードする従来の方法により初期の時刻を決定してもよい。ＴＯＷは、セルラーネットワークの時間とＧＰＳの時間との関係を決定するのに使用できる。例えば、時間オフセット３６は、ＧＳＭシステムの時間とＧＰＳの時刻との間のオフセットを表わすことができる。この関係が確立されると、セルラーベースステーションが正確な発振器を使用してそれらのタイミング信号を発生するので、長期間にわたってその関係を一定に保つことができる。従って、ＧＰＳ移動装置１０は、時間オフセット３６を使用して、セルラーネットワークとＧＰＳ時間との間の以前に決定された関係に基づいて時刻４２を決定することもできる。このようにして、ＧＰＳ移動装置１０は、時間同期信号３２からの時間同期バーストを使用して時刻を確認して、屋内動作環境における位置を得ることができる。更に、ＧＰＳ移動装置１０は、時間を維持するためのバッテリ作動式リアルタイムクロックをもたずに機能することができる。
【００４５】
[0050]セルラーベースステーション１３は、セル識別番号３４Ａを与えることができる。このメッセージの詳細は、セルラーネットワークと共に変化する。セル識別番号３４Ａは、ＧＰＳ移動装置１０のメモリに記憶されたルックアップテーブル３７においてセルラーベースステーション１３の位置をルックアップするのに使用できる。これは、ＧＰＳ移動装置１０のおおよその又は推定された位置３８を与え、即ちＧＰＳ移動装置１０は、通信タワー１３の位置の経度及び緯度に関連したセクター内にある。セクターのサイズは、田舎、郊外及び都市のエリアネットワークで異なるので、この位置推定３８は、前記エリアネットワークの１つにおけるセルラーベースステーション１３の位置に基づいて適宜変化する。セルラーベースステーション１３がそのセル位置３５Ｂを与えるように構成された場合には、セル位置ルックアップテーブル３７を回避してもよく、位置推定３８は、セル位置信号３４Ｂに基づいて与えられる。
【００４６】
[0051]位置推定３８は、視線計算４０のために与えられる。より詳細には、位置推定３８は、衛星の位置、速度及びクロック推定４３と結合されて、予想擬似レンジ及び擬似レンジレート４４と、ＧＰＳ装置１０と各ＧＰＳ衛星１１（図１に示す）との間の単位ベクトル４９とを決定する。視線計算４０と、擬似レンジ及び擬似レンジレート４４と、単位ベクトル４９と、遅延及び周波数測定値４７は、位置、速度及び時間計算４８にとって充分である。このような計算の詳細は良く知られており、明瞭化のためにここでは繰り返さない。
【００４７】
[0052]擬似レンジ及び擬似レンジレート４４は、周波数及び遅延サーチ窓４５に与えられる。特に、擬似レンジレートは、ＧＰＳ移動装置１０と各ＧＰＳ衛星（図１に示す）との間のドップラーシフトの推定を与え、周波数窓５０１を決定できるようにする。同様に、擬似レンジは、ＧＰＳ移動装置１０と各ＧＰＳ衛星１１（図１に示す）との間のタイミング遅延の推定を与え、遅延窓５０２の決定を容易にする。上述したように、擬似レンジ及び擬似レンジレート４４は、周波数及び遅延サーチ窓４５の成分、より詳細には、基準発振器１３８の周波数不確実性及びタイムキープカウンタ１３９に結合されたローカル発生されたＣ／Ａコードの時間不確実性であり、これらは両方ともセルラー捕捉信号１０２により実質的に減少することができる。
【００４８】
[0053]集積回路１３５は、基本帯域プロセッサ１３６及び１３７へクロック信号を与えるためのタイムキープカウンタ１３９を含むことができる。基準発振器１３８は、ある裕度内の決定された周波数をタイムキープカウンタ１３９に供給するのに使用できる。マイクロプロセッサのような汎用プロセッサ１４１は、図３を参照して述べたように、捕捉信号基本帯域１３６からの情報を受け取って、ＧＰＳ基本帯域１３７へ出力を供給するように結合される。マイクロプロセッサ１４１は、仕切られたメモリ即ち個々のメモリ１４４及び１４５で構成できるメモリ１４６に結合される。個々のメモリに対し、プログラムメモリ１４５は、図３を参照して述べたように、１つ以上のセルラー捕捉信号を使用して、衛星レンジ及びレンジレートに関する情報を与えるためのプログラムを記憶するのに使用される。従って、プログラムメモリは、プログラム可能な不揮発性メモリ、例えば、ＥＰＲＯＭ、Ｅ２ＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等でよい。データメモリ１４４は、マイクロプロセッサ１４１に対するデータを一時的に記憶するのに使用できる。従って、データメモリ１４４は、プログラム可能な揮発性メモリ、例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等でよい。任意であるが、ドッキングステーション、データモデム及び／又はネットワークインターフェイス１４３は、１つ以上の衛星軌跡モデルを受け取るためにマイクロプロセッサ１４１に接続されてもよい。任意であるが、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ１４２は、周波数のデジタル信号を受け取ってそれを同じ周波数のアナログ信号に変換し、基準発振器１３８へステアリング電圧を供給するためにマイクロプロセッサ１４１に結合されてもよい。
【００４９】
[0054]セルラー捕捉信号を受け取って使用するためのＧＰＳ装置内の増分回路は最小であることを理解されたい。特に、この回路の範囲及びコストは、送信回路、デジタル信号処理回路、音声処理回路、プロトコルスタックプロセッサ、及び他の多数のコンポーネントを含む完全なセルラー電話より遥かに少ない。従って、本発明の１つ以上の態様に基づくＧＰＳシステムは、従来のＡＧＰＳシステムを形成するためのコストより低いコストで製造できることが予想される。
【００５０】
[0055]ここに述べた実施形態は、ＧＳＭ及びＣＤＭＡシステムに対して詳細に説明したが、本発明は、ｉＤＥＮ、ＴＤＭＡ、ＡＭＰＳ、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ−２０００及び他の２．５ネットワーク、並びにＷ−ＣＤＭＡ及び他の３Ｇネットワークを含むあらゆる形式のセルラーネットワークに使用できることが明らかである。更に、本発明は、多数の形式のセルラー捕捉信号を単一の装置において受け入れることができる。特に、セルラー捕捉フロントエンド１３１及びセルラー捕捉基本帯域１３６は、多数のネットワークからの信号の同時又は逐次処理を組み込むように構成できる。これは、更に、規定のカバレージ領域内だけでなく、世界中のどこででもＧＰＳ装置１０の使用を容易にし、従って、１組のセルラーネットワーク信号を受信して使用する能力を与えることが要望される。
【００５１】
[0056]ＧＰＳ衛星について説明したが、本発明の１つ以上の態様は、ＧＰＳ信号と同様のＰＮコードを放送するシュードライト(pseudolite)、即ち地上ベースの送信器と共に使用されてもよいことが明らかである。従って、ここで使用する「衛星」という語は、シュードライト及びその等効物を包含するものとする。更に、「衛星信号」又は「ＧＰＳ信号」という語は、シュードライト及びその等効物からの衛星状及びＧＰＳ状信号も包含するものとする。更に、ＧＰＳシステムについて説明したが、本発明の１つ以上の態様は、ロシアグロナス(Russian Glonass)システムを含む（これに限定されないが）同様の衛星ポジショニングシステムにも等しく適用できることが明らかである。
【００５２】
[0027]以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに他の及び更に別の実施形態も案出でき、従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲により限定される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の１つ以上の態様に基づくＧＰＳ及びセルラーネットワークの一実施形態の一部分を例示するネットワーク図である。
【図２】本発明の１つ以上の態様に基づくＧＰＳ及びコンピュータネットワークの一実施形態の一部分を例示するネットワーク図である。
【図３】本発明の１つ以上の態様に基づいてセルラー捕捉信号を受信する移動又はハンドセットＧＰＳユニットの一実施形態の一部分を例示する流れ図である。
【図４】本発明の１つ以上の態様に基づくＧＰＳユニットの一実施形態の一部分を例示するチップレベルブロック図である。
【図５】本発明の１つ以上の態様に基づく周波数及び遅延窓の一実施形態を示す信号検出図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005508502.tif 000040
【国際調査報告】
2005508502.tif 000041