(57)【要約】  測位用受信機（１０６）用の周波数ドリフト予測の方法（２００）が含みうるのは、周波数誤差の移動平均を決定する工程（２０２）と、通信装置の周波数ドリフトレートの移動平均を決定する工程（２０６）と、周波数ドリフトレート不確定性を決定する工程（２１２）と、測位用受信機に周波数誤差及び周波数ドリフトレートの移動平均と周波数ドリフトレート不確定性とを供給する工程（２１４）とである。瞬時周波数誤差のランニング平均からの２点間の勾配と、所定時間に亘る２点間の勾配のランニング平均とを決定する（２０８及び２１０）。周波数ドリフトレートの移動平均から決定された情報を用いて、周波数ドリフト不確定性又はウィンドウを決定する。測位用受信機は全地球測位用受信機であることが考えられる。
2008512684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位用受信機用の周波数ドリフト予測の方法であって、
通信装置の周波数誤差の移動平均を決定する工程と、
前記通信装置の周波数ドリフトレートの移動平均を決定する工程と、
通信装置の周波数ドリフトレート不確定性を決定する工程と、
前記測位用受信機に、前記周波数誤差の前記移動平均と、前記周波数ドリフトレートの前記移動平均と、前記周波数ドリフトレート不確定性とを、供給する工程と
を含む方法。
【請求項２】
前記周波数誤差の移動平均を決定する前記工程が、リアルタイムの周波数誤差についてのランニング平均を測定することにより累積の周波数誤差の移動平均を決定する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記累積の周波数誤差の前記移動平均から２点間の勾配を決定する工程を更に含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記２点間の勾配のランニング平均を所定時間に亘り決定する工程を更に含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記所定期間の最大値と最小値との差からドリフトレート不確定性を＋／−のパラメータとして決定する工程を更に含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記通信装置の累積の周波数誤差について移動平均を決定する工程を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ハイブリッド通信の装置における周波数基準を生成するシステムであって、
基本周波数のクロック信号を生成するクロックソースと、
通信受信機と、前記通信受信機が基本周波数のクロック信号の入力に基づき通信処理を行い、前記通信受信機が、周波数誤差の移動平均と、周波数ドリフトレートと、ドリフトレート不確定性とを含む周波数追跡データを生成し、
測位用受信機と、前記測位用受信機が前記基本周波数の前記クロック信号の入力に基づき測位処理を行い、
プロセッサを備え、前記プロセッサが前記周波数追跡データに基づき測位処理を適応させる為に前記測位用受信機に制御メッセージを送信し、前記プロセッサが前記通信受信機及び前記測位用受信機と通信する、システム。
【請求項８】
前記周波数追跡データが自動周波数制御メッセージを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記自動周波数制御メッセージが、基地局の信号と比較することで生成された周波数偏差データを含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサが更に、前記通信用受信機の、前記累積の周波数誤差の移動平均と、ドリフトレートの移動平均と、ドリフトレート不確定性とを決定するよう、且つ、前記測位用受信機に、前記累積の周波数誤差の前記移動平均と、前記ドリフトレートの移動平均と、前記ドリフトレート不確定性とを、供給するようプログラムされている、請求項７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に通信の分野に関し、特に、改善された周波数ドリフト予測の方式をもたらす方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
セル電話における熱の作用の結果の周波数ドリフトが、本質的に、全地球測位システム（ＧＰＳ）を使用可能なあらゆるセルラー電話に影響を及ぼし、電話が迅速に場所を決定する能力にも影響を及ぼす。一般的な応用例では周波数ドリフトレートを毎秒１００万分の１（ｐｐｍ／秒）又は毎秒１０億分の１（ｐｐｂ／秒）の単位で正確に予測することが難しいのは、現実の環境の信号条件が動的である上に、電話が感受する温度変化率が各様な為である。一般的に電話が感受する温度因子が大きく依存する可能性があるのは、周囲温度、電話の温度、電話送信電力、レイアウト上での発熱部品に対する水晶（ＸＴＡＬ）又は温度補正水晶発振器（ＴＣＸＯ）の配置、充電器の作用、電話の動作モード（緊急通報、アイドル、パケットデータ、など）である。一般的に、電話内部のソフトウェアは、予想される最悪の温度ドリフトレートを考慮するように想定されている。周波数サーチアルゴリズムはこれら最悪の場合の状況を考慮するに十分なだけ広範囲に及ばなくてはならないので、この想定によって、ＧＰＳが最初に測位するまでの時間（ＴＴＦＦ）は延びることになる。
【０００３】
セル電話システムが自動周波数制御（ＡＦＣ）を利用してＧＰＳエンジンを１回に限り補助する又は連続的な補正を行うことを幾つかの会社が検討している。既存の電話には、電話の基準発振器の周波数ドリフトレートとドリフトレート不確定性とを予測又は推定しようとするものはない。前述のように、このドリフトレートは、環境と電話の状態に依存して各様である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明に従う実施形態が提供するのは、周波数誤差及び周波数ドリフトレートの両方における不確定性の範囲をランニング平均の簡単な方法によって大幅に狭める方法である。この手法では、電話のＡＦＣ（この変動値は、ダウンリンクの信号品質が悪いという条件下で拡散し良い条件下で改善される）をリアルタイムで用いて、周波数誤差と、周波数ドリフトレートと、周波数ドリフトレート不確定性とを決定する。このアルゴリズムは、基準発振器の温度特性に関わらず、あらゆるセル電話の応用例に使用可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の実施形態では、測位用受信機用の周波数ドリフト予測の方法には、通信装置における、周波数誤差、周波数ドリフトレート、周波数ドリフト不確定性の、それぞれの推定値を移動平均に基づき決定する工程と、その後、測位用受信機に周波数誤差と周波数ドリフトレートと周波数ドリフトレート不確定性とを供給する工程とが含まれうる。周波数ドリフトレートを決定する工程には、周波数誤差のランニング平均を測定する工程が含まれうる。次に、周波数誤差のこのランニング平均から、所定時間に亘り２点間の勾配を計算することができる。本方法には更に、通信装置の２点間の勾配の移動平均を決定する工程が含まれうる。本方法には更に、ドリフトレートの最大値と最小値との差から周波数ドリフトレート不確定性のウィンドウを決定する工程が含まれうる。測位用受信機は全地球測位用受信機でよく、その全地球測位用受信機の衛星信号が弱い状況で、周波数誤差とドリフトレートとドリフトレート不確定性とを供給する工程を行うことができる。任意選択で、ドリフトレートとドリフトレート不確定性とを決定する工程を、通信装置の自動周波数制御をリアルタイムで用いて実行する。前述の方法を用いることにより、滞留時間が典型的に延び周波数サーチウィンドウの広さのせいでＴＴＦＦが相当劣化する弱い衛星信号レベルで、その測位用受信機の為に初期測位時間を速めることができる。
【０００６】
本発明の第２の実施形態では、ハイブリッド通信の装置における周波数基準を生成するもう１つの方法には、基本周波数のクロック信号を生成する工程と、基本周波数のクロック信号の入力に基づき通信受信機において通信処理を行う工程と、通信受信機の周波数誤差と周波数ドリフトレートと周波数ドリフトレート不確定性とを含む周波数追跡データを生成する工程とが含まれうる。本方法には更に、基本周波数のクロック信号の入力に基づき測位用受信機において測位処理を行う工程と、周波数追跡データに基づき測位処理を適応させる為に測位用受信機に制御メッセージを送信する工程とが含まれうる。周波数追跡データには自動周波数制御メッセージを含めることができる。
【０００７】
本発明の第３の実施形態では、ハイブリッド通信の装置における周波数基準を生成するシステムには、基本周波数のクロック信号を生成するクロックソースと、基本周波数のクロック信号の入力に基づき通信処理を行い、オフセット周波数（即ち周波数誤差）と周波数ドリフトレートと周波数ドリフトレート不確定性とを含む周波数追跡データを生成する通信受信機とが含まれうる。システムには更に、基本周波数のクロック信号の入力に基づき測位処理を行う測位用受信機と、通信受信機及び測位用受信機と通信し、測位処理を適応させるよう周波数追跡データに基づき測位用受信機に制御メッセージを送信するプロセッサとが含まれうる。通信受信機は、携帯電話、携帯情報端末、メッセージング装置、双方向ページャ、無線受信装置、モデム、ネットワークを使用可能な無線デバイス、無線受信装置、トランシーバ、無線モデム、有線のモデム、光受信機などであることが考えられる。測位用受信機はＧＰＳ受信機であることが考えられる。周波数追跡データは、基地局の信号と比較することで生成された周波数偏差データを含む自動周波数制御（ＡＦＣ）メッセージであることが考えられる。
【０００８】
他の実施形態は、本明細書で開示した本発明の計画通りに構成された場合、本明細書において開示した方法を行うシステムと、機械に本明細書において開示した種々のプロセス及び方法を行わせる機械可読の記憶装置とを含みうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本明細書を、新規性があると思われる本発明の実施形態の特質を定義する請求項で締めくくるが、本発明は、同じ参照数字を継続して使っている図を併用して以下の説明を検討することにより更によく理解されると思われる。
【００１０】
本発明に従う実施形態が提供するのは、周波数誤差及び周波数ドリフトレートの両方における不確定性の範囲をランニング平均の簡単な方法によって大幅に狭める方法である。この手法では、電話のＡＦＣ（この変動値は、ダウンリンクの信号品質が悪いという条件下で拡散し良い条件下で改善される）をリアルタイムで用いて、ドリフトレート及びドリフトレート不確定性を決定できる。
【００１１】
本発明による周波数管理システムが実施されうるアーキテクチャ又はシステム１００を図１に図示し、このシステム１００には、ＧＰＳ受信回路１０６及び通信用トランシーバ１０４の両方を組み込んだ通信／測位の複合装置がある。図示のように、通信用トランシーバ１０４には、携帯電話又は他の装置の通信用キャリア信号、例えば無線周波数（ＲＦ）又は他の信号の検出及びダウンコンバージョンの為の受信フロントエンド１３６があり、そのほかに、ダウンコンバートされた通信信号を処理する為のベースバンド受信機１３８もある。複合装置の通信用トランシーバ１０４は、例えば、携帯無線機、携帯電話、双方向ページャ又は他のページャ、無線モデム、無線の携帯情報端末、無線信号や光信号や他の無線通信信号を送受信する他の装置などのうちのどれかである、又はどれかを備えている。具体的には、通信用トランシーバ１０４は、セルラー基地局や他の通信設備又は通信基地などである基地局１０８からの信号を伝達したり受信したりする。
【００１２】
図示の通信／測位の複合装置には、通信用トランシーバ１０４並びにＧＰＳ受信回路１０６を最終的に駆動する周波数基準を供給する基本発振器１０２がある場合がある。具体的には、基本発振器１０２は、自励しており補償されていない基準のパーツの場合がある。基本発振器１０２の基本周波数を、８００／９００ＭHzや、１９００ＭHzや、他の周波数範囲での携帯電話の動作又は他の動作に適合する値に設定すればよい。基本発振器１０２を、例えば、逓倍するとキャリアの範囲となる１６．８ＭHz又は他の周波数に設定すればよい。基本発振器１０２を実施する為に用いる補償されていない水晶発振器が単独で典型的に呈する周波数偏差は、例えば、大体±３ｐｐｍである。他の実装では、基本発振器１０２は、ＴＣＸＯや、周波数公差を厳密に規定できる即ち改良できる他の補償されたパーツなどであったり、これらを備えていたりする。
【００１３】
図示の基本発振器１０２は、周波数基準を第１位相ロックループ１１０に送り込むことができ、これによって、携帯電話の通信又は他の通信や、他の動作の為に、動作周波数が駆動される。第１位相ロックループ１１０には、基本発振器１０２の位相と高周波発振器１１６の位相とを比較する為に位相比較器１１２を設けることができる。高周波発振器１１６を、例えば高周波の電圧制御発振器（ＶＣＯ）として実施可能であり、このＶＣＯは、携帯電話の動作又は他の動作の為に、例えば８００／９００ＭHzや１９００ＭHzや他の範囲の周波数を生成する。高い周波数のアーチファクト又は他のノイズを取り除いて、位相ロックループ１１０を安定させるには、位相比較器１１２の出力をループフィルタ１１４でローパスフィルタリングすればよい。
【００１４】
ループフィルタ１１４の出力は次に高周波発振器１１６を駆動して動作周波数を得、ループ分周器１１８によって戻される出力は位相比較器１１２へと進み閉じたフィードバックループを完了させるまでずっとこの動作周波数である。そのため、高周波発振器１１６の位相は基本発振器１０２の位相に固定されているので、高周波発振器１１６の位相と基本発振器１０２の位相との間の位相角がゼロ又はほぼゼロのままであるよう、又は動作中の位相のずれが一定している又はほぼ一定である。
【００１５】
高周波発振器１１６のクロック基準は第１位相ロックループ１１０の出力を形成し、この出力は次に通信用トランシーバ１０４を駆動して、この通信用装置に報知された無線信号を復調しダウンコンバートし受信する、又は他の通信操作を行う。ある実施形態に従って、高周波発振器１１６の周波数基準を、例えば携帯電話のハンドセットや他の実装のマルチバンドの操作などの操作の必要性に従って、プログラムしたり一定の基準によって決めたりできる。
【００１６】
通信用トランシーバ１０４は、セルラー基地局や他の通信基地又は通信ネットワークなどの基地局１０８を捕捉してこれに固定する。基地局１０８に記録され次第、通信用トランシーバ１０４は、通信用トランシーバ１０４を駆動する第１位相ロックループ１１０の出力と基地局１０８との間の周波数オフセットの角度（即ち周波数誤差）を測定できる。周波数オフセットを、かなりの高精度で、例えば大体±０．１ｐｐｍで追跡できる場合があり、この理由の一つには、セルラー基地局又は他の基地局１０８が、自身の通信チャネル群に報知されるセシウムクロック又は他のクロックの基準を正確に保っているということがある。ある実施形態に従って、周波数誤差、ドリフトレート、ドリフトレート不確定性のそれぞれの推定値を決定する。この関連で、瞬時周波数誤差のランニング平均を計算し、瞬時周波数誤差のランニング平均から２点間の勾配を決定し、瞬時のドリフトレートを得られる。このようにして、周波数誤差の２点間の勾配のランニング平均をドリフトレートの推定値として、所定時間（大概は決定されている又は特定の通信システムに用いられる送信スロット方式に基づく）に亘り決定する。更に、ドリフトレートから、所定時間の最大値と最小値との差としてドリフトレート不確定性を決定する。
【００１７】
本発明の実施形態に従って周波数オフセットが決定され次第、ＤＳＰ又はプロセッサ１２０がループ分周器１１８又は第１位相ロックループ１１０の他の要素へとデジタル周波数追跡メッセージ１２２を伝達する。このデジタル周波数追跡メッセージ１２２は、ＡＦＣのワードや、他のメッセージ又はデータなどであり、これがループの分割比又は他のパラメータの微同調を行って第１位相ロックループ１１０に出力を発生させて、基地局１０８の周波数を経時的に周波数について追跡することができる。プロセッサ１２０は、例えば、プログラム可能な汎用プロセッサやデジタル信号プロセッサなどであったりこういったものを含んでいたりすることが考えられ、プログラム可能な汎用プロセッサは、例えば、Ｍｏｔｏｒｏｌａ  ＣｏｌｄＦｉｒｅ（商標）のプロセッサのファミリの中のプロセッサや他のプロセッサなどであり、デジタル信号プロセッサは、例えば、Ｍｏｔｏｒｏｌａ  ５６０００（商標）のＤＳＰのファミリの中のプロセッサや他の論理素子又はプロセッサなどである。
【００１８】
本発明の実施形態に従って、周波数誤差、ドリフトレート、ドリフトレート不確定性の、それぞれの推定値が決定され次第、ＤＳＰ又はプロセッサ１２０は更に、このパラメータ群を表現するメッセージ１２４をＧＰＳ受信回路１０６に伝達する。この関連で、メッセージ１２２及び１２４を受信用回路ごとに適切なフォーマットで生成する為にメッセージ生成装置１２３を使用できる。なお、周波数誤差と、周波数ドリフトレートと、周波数ドリフトレート不確定性とを決定する際、そういったタスクに対処できる十分なメモリがプロセッサ１２０そのものにあってもよいが、補助となるよう、必要に応じてメモリ１２１を使用することもできる。ＧＰＳ受信回路１０６自身は概して、基本発振器１０２から得たクロック信号に基づいて動作している。ＧＰＳ受信回路１０６は、そのクロックに基づいてゴールドコードや、他のＧＰＳ信号又は測位信号の取得を起動できる。つまり、図１に図示の実施形態に従うと、基本発振器１０２からの周波数基準は、通信回路又は他の回路と同時にＧＰＳ受信回路１０６へと伝達され、ＧＰＳ受信回路１０６自身の局部発振器は不要である。
【００１９】
通信／測位の複合装置の通信用トランシーバ１０４がプロセッサ１２０と共に、基地局１０８に基づいて通信部分の周波数偏差を追跡した後も、プロセッサ１２０は同じようにメッセージ１２４をＧＰＳ受信機１０６へと伝達する。通信用トランシーバ１０４において検出される周波数偏差を、基本発振器１０２に固定されている第１位相ロックループ１１０から得るので、同一の情報を有効に使ってＧＰＳ受信機１０６の動作を調整すればよい。例えば、幾つかの実施形態で、ＧＰＳ受信機１０６は、メッセージ１２４（周波数誤差、ドリフトレート、ドリフトレート不確定性の、それぞれの情報を含んでいる）に基づいて、ドップラ中心周波数や、ドップラサーチメッセージの幅や、他のドップラパラメータ又は他のパラメータなどを調整する。具体的には、例えば、基本発振器１０２の周波数偏差が分かっていれば、ドップラサーチウィンドウ、即ち、ゴールドコード又は他の信号を検出するサーチを行う中心付近の周波数帯域の、範囲を狭めることができる。周波数ドリフトレート及びドリフトレート不確定性のそれぞれの推定値をもっと改良することができる。ドップラサーチウィンドウが狭いほど、この信号群をスキャンし処理するのに要する時間が短縮されるので、最初に測位するまでの時間が短くなったり、弱いＧＰＳ信号を検出できたり、他の性能特性が改善されたりする。
【００２０】
その結果、ＧＰＳ受信回路１０６は、ＧＰＳ信号を捕捉し追跡する際に、複合装置のその部分の周波数基準を向上させる為の、付加的な局部発振器や、他の信号処理用の回路又はソフトウェアを組み込む為の余計なコストも複雑さも不要である。
【００２１】
ＧＰＳ受信回路には、介在する周波数シンセサイザモジュールの生成を任意の実装の動作が必要としていない場合はそのモジュールをすべて省いて、図示のように基本発振器１０２の出力を直接伝達できる。このような実施形態では、ＧＰＳ受信回路１０６自体に、例えば、一体型のシンセサイザ１４０又は他の周波数生成モジュールが内蔵されていて、ＧＰＳの動作又は他の測位動作に必要な１．５７５ＧHz又は他のアップコンバートされた周波数を得る。ＧＰＳ受信機１０６へのメッセージ１２４を使用して、ドップラサーチウィンドウ幅や、周波数ドリフト速度や、周波数誤差の予測の推定値や、他の制御パラメータなどの、ドップラサーチパラメータの動的な調整をすることができる。
【００２２】
本発明の実施形態に従って、周波数誤差と、ドリフトレートと、ドリフトレート不確定性とを予測するアルゴリズムを、移動体が基地局に固定されているときに累積の周波数オフセットのランニング平均を測定した履歴に基づいて創り出した。このようなアルゴリズムは、単位ｄＢHzの所定のＧＰＳ受信感度レベルにまで低下した信号レベルでの初期測位時間（ＴＴＦＦ）の短縮を補助する。この関連で、ここで留意すべきは、ドリフトレートを以下のように計算できることである。
【００２３】
【数１】
2008512684.tif 000003
ここで、ｄｆ／ｄＴは、単位ｐｐｂ／セルシウス度の温度に対する基準周波数の瞬時の勾配であり、ｄＴ／ｄｔは、単位セルシウス度／秒時間に対するＸＴＡＬの瞬時の温度勾配である。
【００２４】
ｄｆ／ｄＴはＸＴＡＬ／ＴＣＸＯのパラメータであり、水晶発振器又は温度制御されている発振器のベンダに制御されている。
ｄＴ／ｄｔは製品のパラメータであり、動作温度、ＰＡ温度プロファイル、送信出力電力、バッテリ充電電流、発熱部品に対するＸＴＡＬ／ＴＣＸＯの相対的な配置、プリント回路基板（ＰＣＢ）のレイアウト、他の発熱部品などの種々のパラメータに依存する。
【００２５】
図２を参照すると、測位用受信機用の周波数ドリフト予測の方法２００のフローチャートが示されている。方法２００には、通信装置において移動平均に基づき、周波数誤差の推定値を決定する工程２０２と、周波数ドリフトレートの推定値を決定する工程２０６と、周波数ドリフト不確定性の推定値を決定する工程２１２と、更にその後、測位用受信機に、周波数誤差、周波数ドリフトレート、周波数ドリフトレート不確定性の、それぞれの推定値を供給する工程２１６とが含まれうる。周波数誤差を決定する工程２０２には、瞬時周波数誤差のランニング平均を所定の規模のサンプル（例えば、７０点又はサンプル）について測定する工程２０４が含まれていてもよい。周波数ドリフトレートを決定する工程２０６には、周波数誤差から２点間の勾配を決定する工程２０８が含まれていてもよい。周波数ドリフトレートの推定値を決定する工程には更に、周波数誤差の２点間の勾配の移動平均を測定する工程２１０が含まれていてもよい。工程２１２について述べたように、本方法には、所定時間に亘るドリフトレートの移動平均の最大値と最小値との差から周波数ドリフトレート不確定性の推定値又はウィンドウを決定する工程２１４が含まれていてもよい。測位用受信機は全地球測位用受信機であることが考えられ、その全地球測位用受信機の衛星信号が弱い状況で、工程２１６で述べたように、周波数誤差と、ドリフトレートと、ドリフトレート不確定性とを供給する工程を行うことができる。周波数誤差と、ドリフトレートと、ドリフトレート不確定性とを供給する工程には更に、この測定値群を含む制御メッセージを形成する工程２１８と、そのメッセージを測位用受信機に送信する工程２２０とが含まれていてもよい。前述の方法を用いることにより、工程２２２で初期測位時間（ＴＴＦＦ）を弱い衛星信号レベルで（測位用受信機の信号レベルが１５ｄＢHz以下という低さでも）得られる。滞留時間が典型的に延び周波数サーチウィンドウの広さのせいでＴＴＦＦが相当劣化する場合に、その測位用受信機の為にＴＴＦＦを速めることもできる。
【００２６】
図３を参照すると、ハイブリッド通信の装置における周波数基準を生成する方法３００を図示するもう１つのフローチャートが示されている。方法３００には、基本周波数のクロック信号を生成する工程３０２と、基本周波数のクロック信号の入力に基づき通信受信機において通信処理を行う工程３０４と、通信受信機の周波数誤差と、周波数ドリフトレートと、周波数ドリフトレート不確定性とを含む周波数追跡データを生成する工程３０６とが含まれうる。方法３００には更に、周波数追跡データに基づき測位処理を適応させる為に測位用受信機に制御メッセージを送信する工程３０８と、基本周波数のクロック信号の入力に基づき測位用受信機において測位処理を行う工程３１０とが含まれていてもよい。ただし、周波数追跡データには自動周波数制御メッセージを含めることができる。
【００２７】
ＭｏｔｏｒｏｌａのｉＤＥＮの無線技術を用いるある実際的な例において、留意すべきは、基地局の信号に固定されている間のｉＤＥＮのスロットからスロットへのＤＳＰの周波数測定誤差の不確定性の現行の規格が、ドップラ効果、基地局の基準周波数の精度、受信信号強度（ＲＳＳ）、キャリアとノイズ＋干渉の電力比（Ｃ／（Ｉ＋Ｎ））などの種々の因子によって、ＧＰＳの衛星クロックに対し＋／−０．５ｐｐｍになっていることである。この不確定性の規格には更に、ＸＴＡＬ／ＴＣＸＯ回路への温度の影響による周波数ドリフトは、低い衛星信号レベルで位置決定を得るのにかかる時間中には約５ｐｐｂ／秒より速くドリフトしないという仮定が含まれている。これによって、基準発振器のレイアウト配置及び温度ドリフトの規格に課される深刻な制約は、特にフォームファクタが小さくなるに伴い、セル電話の設計に高価でしかも実際的でないパーツを設けるというものである。周波数測定不確定性の規格を小さくでき、かつドリフトレートとドリフトレート不確定性とをリアルタイムで推定できる場合、このパラメータ群でＧＰＳ受信機１０６を助けて、弱い衛星信号によって測定滞留時間が延びた際の実際の基準周波数を予測させ追跡させることができる。現行の周波数測定不確定性の規格を最小にする可能性を調べる為に、周波数不確定性の特性評価を無線機において制御温度で行った。
【００２８】
まず、周波数オフセットの基本的な測定を行い、開ループモードでのＡＦＣによるＤＳＰ（１２０）の動作中に安定性の高い信号発生器を用いて正確な基準周波数１０２を供給した（周波数オフセットを測定するが補正／追跡しない）。まず測定したのはさまざまなセルラー信号のＲＳＳレベルである。種々のＲＳＳレベルで周波数オフセット誤差の統計的分布をグラフ化し、ＤＳＰのＡＦＣの変動を信号強度の関数として決定した。干渉がなく信号が強い環境では、ＤＳＰによって測定されたＡＦＣ誤差の分布がシステムレベルの要求である＋／−０．５ｐｐｍを満たすことが分かった。この条件下での測定値はそれぞれ＋／−０．０１５ｐｐｍを下回り、受信周波数８５１ＭHzでのｉＤＥＮ受信機の受信信号レベルは−１００ｄＢｍまで下がった。
【００２９】
次に、より現実的な基準周波数を供給するべく、信号発生器を低コストのＴＣＸＯに取り替えて、ＡＦＣを引き続き開ループモードで再測定した。テスト用の無線機を温度制御された環境に１／２時間なじませ、ＴＣＸＯの周波数を安定させた。オフセットをすべて較正し、安定した温度での周波数誤差をゼロにした。無線機が開ループモードのＡＦＣで受信するように設定されている間に、新たな測定を行った。この測定プロセスを室温と極端な温度とで繰り返した。この測定によって、安定した基準１０２を用いているときには周波数誤差の分布が１０億分の１（ｐｐｂ）でもたらされる。この条件下の測定誤差は＋／−０．０４ｐｐｍを下回り、ｉＤＥＮ受信機の受信セルラー信号レベルは−１００ｄＢｍまで下がった。安定性の高い信号発生器を用いて得た基本となる拡散である＋／−０．０１５ｐｐｍと比べ拡散が拡大する原因は、基準発振器の欠陥であり、これにより、位相ノイズが劣化し、ジッタが発生し、温度補償が必要になる。
【００３０】
周波数不確定性の特性評価の次の工程として、無線機に、外部からの干渉を及ぼす、例えば同一チャネルや隣接チャネルや障害物といったタイプの干渉などを及ぼすことにより、干渉条件を設定した。更に、一組のチャネルフェージングプロファイルを用いて、マルチパス環境での周波数誤差の挙動をテストした。独立してフェードする所望の干渉信号群によって、静的なチャネルであるＢＵ５とＢＵ５０とＢＵ１００とで成る業界標準のプロファイルをテストした。セルラー信号のキャリアと干渉物の電力比の種々のレベルをテストして、実世界の条件をシミュレートした。オフセットをすべて較正し、安定した温度での周波数誤差をゼロにした。このテストの結果によって明らかになったのは、極端な同一チャネル干渉条件Ｃ／Ｉ＝１５ｄＢの下でも、周波数誤差の拡散の９９％が、依然として＋／−０．２４ｐｐｍを下回っていることである。注目すべきは、実システムでは通常、この程度まで条件が劣化するよりもずっと前に、よりよい品質を提供するセルへのハンドオーバが生ずるので、これほどの極端なレベルの劣化はめったにないことである。同一チャネル干渉が最悪の場合の影響を及ぼすことが分かったので、更なる特性評価はこのタイプのセルラー信号干渉物を使用した状況に的を絞った。上記の結果から、ドリフトレート（傾向）及びドリフトレート不確定性（拡散）の良好な予測手段を推定できる限りは、現在の不確定性である＋／−０．５ｐｐｍを約＋／−０．２５ｐｐｍに低減できるという結論に達した。
【００３１】
周波数不確定性の特性評価の最終工程として、閉ループのＡＦＣ追跡特性を測定した。この測定では、安定性の高い信号発生器を再度用いて正確な基準周波数を得る。追跡性能を測定する為に、発生器の周波数をランプ波形で変調した。この分析のすべての測定を、ＡＦＣループが閉鎖している間に行った（周波数を測定及び追跡／補正した）。特性評価実行の開始時に、オフセットをすべて較正し、安定した温度での周波数誤差をゼロにした。基準変調ランプを、全出力のセルラー送信による加熱の、ＸＴＡＬやＴＣＸＯなどの基準回路への影響をシミュレートするよう設定した。測定に用いたのは＋／−３０ｐｐｂ／秒のランプという極端な場合である。ｉＤＥＮのＤＳＰ（１２０）のＡＦＣループの電源を入れ、変化する基準を追跡できるようにした。この実施形態で提案するアルゴリズムは、周波数誤差と、周波数ドリフトレートと、ドリフトレート不確定性とを計算する。７０点の移動平均を用いて、３つのパラメータすべてを計算する。周波数誤差の軌道は、適用された実際の周波数ランプを、本出願人の測定の精度の範囲内でたどることが分かった。ドリフトレートの軌道は、適用した基準信号の実際の周波数ドリフトレートを、適用したランプ３０ｐｐｂ／秒に対し＋／−３ｐｐｂ／秒の範囲内（１０％以内）でたどることが分かり、よって、このアルゴリズムがドリフトレートの良好な予測手段であることが証明された。追跡能力は、干渉が少なくフェージングも少ない環境でセルラー信号条件が改善するに伴い改善する。ドリフトレート不確定性も計算され、５ｐｐｂ／秒を若干超える極端なＢＵ１００の場合を除き＋／−３ｐｐｂ／秒の範囲内にあることが分かり、よって、このアルゴリズムがドリフトレート不確定性の良好な予測手段であることが証明された。ドリフトレートと同様に、ドリフトレート不確定性も、セルラー信号条件が向上するに伴い改善する。
【００３２】
前述の特性評価を観察することで示されるのは、周波数誤差及びドリフトレートの移動平均の点を増やすとドリフトレート及びドリフトレート不確定性の各推定値の精度が高まることである。更に、周波数ドリフトレート及び周波数ドリフトレート不確定性を、累積の周波数誤差の計算の移動平均の履歴に基づいて予測することができる。更にここで留意すべきは、近似がよりうまくいくのは、周波数誤差及び勾配の移動平均の計算に要する点の数を増やしたときだということである。これは、ＧＰＳセッションの待ち時間を延ばして行う。一般的なｉＤＥＮの呼セッションでは、ドリフトレート及びドリフトレート不確定性の各パラメータがＧＰＳ受信機１０６に供給されるまでかかる待ち時間は７０×４５ｍｓ＝３．１５秒（呼が起動されてから）である。この特性評価の結果及び分析により、本アルゴリズムが、不利なセルラー信号条件の下で、周波数誤差と、ドリフトレートと、ドリフトレート不確定性とを、現行の周波数不確定性の規格を厳密に規定するのに十分な精度で予測できることが証明される。この実験から、不利なセルラー信号条件下でも、ＧＰＳ受信機１０６を援助する為に用いている周波数不確定性の現在の規格である±０．５ｐｐｍを、＋／−０．２５ｐｐｍ未満にまで抑えることができる。加えて、ドリフトレート不確定性だけでなくリアルタイムのドリフトの傾向もＧＰＳ受信機に供給することで、未知のドリフトから成る周波数不確定性のウィドウのサイズを大きくせずに、周波数の追跡を改善できる。
再度、本発明の実施形態に従うハイブリッド通信装置（セルラー電話とＧＰＳ受信機とを組み合わせたものなど）が、アルゴリズムをどのように用いて、ＧＰＳ受信機に、周波数誤差、ドリフトレート、ドリフトレート不確定性の、それぞれのパラメータを供給するかについて、段階を追って説明する。第１に、ＤＳＰ又は他のプロセッサが測定した瞬時周波数誤差のランニング平均を、プロセッサ（又は、ｉＤＥＮ電話などの無線機のソフトウエアシステムの低位の層）に保存する。このランニング平均を所定の数（Ｘ）のスロットごとに保存する（スロットをｉＤＥＮの呼１つにつき４５ｍｓごとに測定する）。第２に、ランニング平均を２点間の勾配の計算に使用することができる。第３に、２点間の勾配のランニング平均をＸスロットごとに保存する。この第３の工程によって、ＧＰＳ受信機にドリフトレートのパラメータがもたらされる。第４の工程では、第３の工程の最新のＸ点からの最大と最小との差分を計算し２で除算する。２で除算されたものがＧＰＳ受信機にもたらすのは、＋／−のパラメータとしてのドリフトレート不確定性である。前述のデータの処理は、例えば、ｉＤＥＮのモデムやハイブリッド通信装置内のソフトウェアなどで行うことができる。周波数誤差、ドリフトレート、ドリフトレート不確定性の、それぞれのパラメータ群を、プロセッサ同士間のメッセージを介してＧＰＳのソフトウェア（測位用受信機内）に渡すことができる。ＧＰＳ受信機はこの情報を用いて、周波数サーチの範囲を狭め、周波数の動向を予測し、最初に測位するまでの時間を好適なものにできる。
【００３３】
前述の説明に照らして、本発明に従う実施形態を、ハードウェアや、ソフトウェアや、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせたものなどで実現できることが認識されるべきである。本発明に従うネットワーク又はシステムを、１つのコンピュータシステム又はプロセッサに集中化して実現することもできるし、幾つかの相互に接続されたコンピュータシステム又はプロセッサ（マイクロプロセッサ及びＤＳＰなど）に要素が別々に散在するよう分散させて実現することもできる。あらゆる種類のコンピュータシステムや、本明細書に記載した機能を果たすよう適応させた他の装置が適合する。ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせたものの典型として考えられる汎用コンピュータシステムが備えているコンピュータプログラムは、ロードされ実行された場合に、コンピュータシステムが本明細書に記載した機能を果たすようにコンピュータシステムを制御する。
【００３４】
前述の説明に照らして、本発明に従う実施形態を、請求項の範囲と精神の中にあるよう企図された非常に多くの構成で実現できることが認識されるべきである。加えて、以上の記述は一例として意図されたものであり、以下の請求項に述べられているものを除き、どんな形にせよ本発明を制限することは意図していない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に従って、移動無線における周波数ドリフト予測のシステムのブロック図。
【図２】本発明の実施形態に従って、測位用受信機用の周波数ドリフト予測の方法を図示するフローチャート。
【図３】本発明の実施形態に従って、ハイブリッド通信の装置における周波数基準を生成するもう１つの方法を図示するフローチャート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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