(57)【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）受信機の感度を向上させるための方法において、
ａ）ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信するステップと、
ｂ）受信機がＧＰＳ衛星自体以外にＧＰＳ時間への同期のためのソースを有するか否かを決定するステップと、
ｃ）ＧＰＳ衛星自体以外にＧＰＳ時間への同期のためのソースが存在する場合には、
１）同期のためのソースから、受信ＧＰＳ信号中の複数のコード期間の境界を決定し、
２）複数のコード期間のそれぞれの間に特定の衛星に関係付けられた特定のコードを受信ＧＰＳ信号に適用することにより、受信ＧＰＳ信号中の電力量を決定し、
３）各コード期間中に受信した電力を合計して、複数のコード期間の合計にわたる総積分電力を決定し、
４）総積分電力がしきい値よりも大きい場合には、特定の衛星についての情報を使用して、受信ＧＰＳ信号を処理するステップとを含む方法。
【請求項２】
ＧＰＳ時間への同期のためのソースは、コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）基地局からの信号を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
ＣＤＭＡ基地局からの信号は、ＣＤＭＡシステム時間とＧＰＳ時間との間のオフセットを調整するために、ＧＰＳ受信機から基地局およびその戻りによる往復遅延に基づく情報を含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
ｄ）ＧＰＳ衛星自体以外にＧＰＳ時間への同期のためのソースが存在しない場合には、
１）複数のコード期間のそれぞれの間に特定の衛星に関係付けられた特定のコードでエンコードされた受信ＧＰＳ信号中の電力において時間領域から周波数領域への変換を実行し、
２）周波数領域中の周波数のうちの任意の１つ中の電力量が予め定められたしきい値より大きい場合に、特定の衛星についての情報を使用して、受信ＧＰＳ信号を処理するステップをさらに含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
ＧＰＳ時間への同期のためのソースは、コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）基地局からの信号を含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
ＣＤＭＡ基地局からの信号は、ＣＤＭＡシステム時間とＧＰＳ時間との間のオフセットを調整するために、ＧＰＳ受信機から基地局におよびその戻りによる往復遅延に基づく情報を含む請求項５記載の方法。
【請求項７】
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）受信機の感度を向上させるための装置において、
ａ）ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する手段と、
ｂ）受信機がＧＰＳ衛星自体以外にＧＰＳ時間への同期のためのソースを有するか否かを決定する手段と、
ｃ）ＧＰＳ衛星自体以外にＧＰＳ時間への同期のためのソースが存在するとの決定に応答して、
１）同期のためのソースから、受信ＧＰＳ信号中の複数のコード期間の境界を決定し、
２）複数のコード期間のそれぞれの間に特定の衛星に関係付けられた特定のコードを受信ＧＰＳ信号に適用することにより、受信ＧＰＳ信号中の電力量を決定し、
３）各コード期間中に受信した電力を合計して、複数のコード期間の合計にわたる総積分電力を決定し、
４）総積分電力がしきい値よりも大きい場合には、特定の衛星についての情報を使用して、受信ＧＰＳ信号を処理する手段とを具備する装置。
【請求項８】
受信機がＧＰＳ衛星自体以外にＧＰＳ時間への同期のためのソースを有するか否かを決定する手段は、コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）基地局からの信号に応答するように構成されている請求項７記載の装置。
【請求項９】
受信機がＧＰＳ衛星自体以外にＧＰＳ時間への同期のためのソースを有するか否かを決定する手段は、
ａ）ＣＤＭＡ基地局からの信号に含まれ、ＧＰＳ受信機から基地局およびその戻りによる往復遅延に基づく情報に応答し、
ｂ）それにより、ＣＤＭＡシステム時間とＧＰＳ時間との間のオフセットを調整するように構成されている請求項８記載の装置。
【請求項１０】
ＧＰＳ衛星自体以外にＧＰＳ時間への同期のためのソースが存在しないとの決定に応答して、
ａ）複数のコード期間のそれぞれの間に特定の衛星に関係付けられた特定のコードでエンコードされた受信ＧＰＳ信号中の電力において時間領域から周波数領域への変換を実行し、
ｂ）周波数領域中の周波数のうちの任意の１つ中の電力量が予め定められたしきい値より大きい場合に、特定の衛星についての情報を使用して、受信ＧＰＳ信号を処理する手段をさらに具備する請求項７記載の装置。
【請求項１１】
受信機がＧＰＳ衛星自体以外にＧＰＳ時間への同期のためのソースを有するか否かを決定する手段は、コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）基地局からの信号に応答するように構成されている請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
受信機がＧＰＳ衛星自体以外にＧＰＳ時間への同期のためのソースを有するか否かを決定する手段は、
ａ）ＣＤＭＡ基地局からの信号に含まれ、ＧＰＳ受信機から基地局およびその戻りによる往復遅延に基づく情報に応答し、
ｂ）それにより、ＣＤＭＡシステム時間とＧＰＳ時間との間のオフセットを調整するように構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）受信機の感度を向上させるための方法において、
ａ）ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信するステップと、
ｂ）ＧＰＳ衛星自体以外にＧＰＳ時間への同期のためのソースを受信機に提供するステップと、
ｃ）同期のためのソースから、受信ＧＰＳ信号中の複数のコード期間の境界を決定するステップと、
ｄ）複数のコード期間のそれぞれの間に特定の衛星に関係付けられた特定のコードを受信ＧＰＳ信号に適用することにより、受信ＧＰＳ信号中の電力量を決定するステップと、
ｅ）各コード期間中に受信した電力を合計して、複数のコード期間の合計にわたる総積分電力を決定するステップと、
ｆ）総積分電力がしきい値よりも大きい場合には、特定の衛星についての情報を使用して、受信ＧＰＳ信号を処理するステップとを含む方法。
【請求項１４】
ＧＰＳ時間への同期のためのソースは、コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）基地局からの信号を含む請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
ＣＤＭＡ基地局からの信号は、ＣＤＭＡシステム時間とＧＰＳ時間との間のオフセットを調整するために、ＧＰＳ受信機から基地局およびその戻りによる往復遅延に基づく情報を含む請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）受信機の感度を向上させるための装置において、
ａ）ＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する手段と、
ｂ）ＧＰＳ衛星自体以外にＧＰＳ時間への同期のためのソースを受信機に提供する手段と、
ｃ）同期のためのソースから、受信ＧＰＳ信号中の複数のコード期間の境界を決定する手段と、
ｄ）複数のコード期間のそれぞれの間に特定の衛星に関係付けられた特定のコードを受信ＧＰＳ信号に適用することにより、受信ＧＰＳ信号中の電力量を決定する手段と、
ｅ）各コード期間中に受信した電力を合計して、複数のコード期間の合計にわたる総積分電力を決定する手段と、
ｆ）総積分電力がしきい値よりも大きい場合には、特定の衛星についての情報を使用して、受信ＧＰＳ信号を処理する手段とを具備する装置。
【請求項１７】
受信機がＧＰＳ衛星自体以外にＧＰＳ時間への同期のためのソースを有するか否かを決定する手段は、コード分割多元接続（ＣＤＭＡ）基地局からの信号に応答するように構成されている請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
受信機がＧＰＳ衛星自体以外にＧＰＳ時間への同期のためのソースを有するか否かを決定する手段は、
ａ）ＣＤＭＡ基地局からの信号に含まれ、ＧＰＳ受信機から基地局およびその戻りによる往復遅延に基づく情報に応答し、
ｂ）それにより、ＣＤＭＡシステム時間とＧＰＳ時間との間のオフセットを調整するように構成されている請求項１７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は衛星から放送された情報に基づいて装置の位置を決定する方法および装置に関し、より詳細にはグローバルポジショニングシステムの受信機の感度を増加させる方法および装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
人および物体の位置を決定するためにグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）を用いることが普及し始めた。自動車、ワイヤレス電話機およびその他の装置はグローバルポジショニングシステム受信機を含めるように設計されつつある。これらの受信機は衛星からの信号を受信するために用いられる。これらの受信した信号は、受信機の地上の位置を比較的高い精度で決定することができる情報を提供する。衛星から受信した信号は一般的にかなり弱い。それゆえ、受信機の位置を決定するためには、受信機はこれらの弱い信号を受信し、またそれらによって表される情報を解釈するために、十分高感度でなければならない。
【０００３】
１つのそのようなＧＰＳに用いられているフォーマットにしたがうと、各衛星によって送信された信号がエンコードされ、１つの衛星によって送信された信号がシステム中の他の衛星によって送信された信号から区別される。各衛星に割り当てられたコードは、特定の衛星から送信された信号を含む受信信号と特定の衛星に関係付けられた特定のコードとを「相関器」にかけて、その特定のコードでエンコードされた信号のエネルギーだけが相関器から出るように選択される。
【０００４】
図１は、今日一般的に用いられているもののような、グローバルポジショニング衛星から送信された信号１０１の一部のタイミングの図である。図１に示した送信された信号１０１は、１ミリ秒の持続時間を有する（すなわち、「コード期間」）特定のコードでエンコードされる。信号は各コード期間にコードで変調される（すなわち、コードおよび送信されるべき情報信号は論理的に、排他的論理和がとられる）。最初に、受信機は特定の衛星から送信されている信号が受信されているかどうかを決定する。これは一般的に衛星を「捕捉する」と言われる。これは、その特定の衛星に関係付けられたコードと受信した信号とを「相関」させようと試みる（すなわち、受信信号と特定のコードとを相関器に入力して、受信した信号のエネルギーのどれかが特定のコードでエンコードされているかどうかを調べる）ことによってなされる。入力信号とコードとを相関させるためには、受信している信号のコード期間と、受信した信号が比較されているコードとが極めて緊密に時間的に整列されていなければならない。図１は特定の衛星に関係付けられたコードと受信した信号１０１とを相関させようとする３つの試みを示す。第１の試みでは、コード１０２ａは受信した信号１０１のコード期間１０３が始まった後で開始する。それゆえ、受信した信号と特定のコードとを相関させるこの第１の試みは失敗する。
【０００５】
受信した信号１０１を特定のコード１０２ａと相関させようとする第２の試み（これはコード１０２ａと同一の値を持つが、時間がシフトされている）では、コードはコード期間１０３の始まりに関して時間的に後ろのポイントにシフトされている。しかし、受信した信号のコード期間の始まりとコード１０２の始まりとは依然として整列されていない。それゆえ、例え正しいコードが受信した信号と比較されていても、タイミングは整列しない。したがって、受信した信号と特定のコードとを相関させようとする試みは再度失敗する。
【０００６】
第３の試みでは、コード１０２ｃの始まりがコード期間１０３の始まりと整列される。特定のコードは受信した信号がエンコードされたコードと同一であり、コード期間１０４はコード１０２ｃと整列される。それゆえ、特定のコードでエンコードされた信号が、相関を検出できるような十分な強さで受信されていると仮定すると、特定のコードと受信した信号との相関は成功する。
【０００７】
しかし、多くのケースでは、衛星から送信されている信号は十分強くはない。このことは干渉の量が大き過ぎるかまたは信号が建物、樹葉などの妨害物によって減衰されるという事実によるものである。それゆえ、例えタイミングが正しく、また正しいコードが選択されている場合でも、相関が検出されないことがある。
【０００８】
受信機の感度を向上させるために提案された１つの方法は、いくつかのコード期間で送信される電力を一緒に加えた後、これらのコード期間の合計を関心のある特定のコードと相関させようとするものである。感度の欠如に加えて、コード期間の始まる時はわからない。それゆえ、図１に示し、先に記述したのと同一のサーチ機能を実施しなければならない。このサーチは比較的多くの時間を要する。
【０００９】
コード期間の整列を決定するために要する時間の量を取り扱うために提案された１つの方法は、多数の「コードサンプル期間」に対して数個のサンプルを取ることを必要とする。コードサンプル期間とは時間期間が持続時間でコード期間と等しいが、コード期間と整列されていないことがある期間である。各コードサンプル期間（例えば１ミリ秒）に対して同一数のサンプルを取る。これらの１ミリ秒のコードサンプル期間の各々からの対応するサンプルを一緒に合計して１ミリ秒の複合コードサンプル期間を形成する。図３はそれぞれ１５回サンプリングされた４つのコード期間３０１、３０２、３０３、３０４の例示である。４つのコード期間３０１、３０２、３０３、３０４のそれぞれからの１５のサンプルを合計して複合コードサンプル期間３０５を形成する。このような期間３０１、３０２、３０３、３０４のそれぞれは整数のコード期間離れて始まらなければならず、そしてこのような期間のそれぞれは他のこのような期間の１つと時間的に隣接して、サンプルの連続ストリームを形成することが好ましいことを理解すべきである。
【００１０】
複合コードサンプル期間は時間領域から周波数領域に変換される。すなわち、フーリエ変換のような、時間領域から周波数領域への変換が、複合コードサンプル期間を作り上げるサンプルについて行われる。次に周波数領域の結果は、受信信号が相関される特定のコードの周波数領域表現により乗算される。逆フーリエ変換のような、周波数領域から時間領域への変換は、この積に行われる。受信した信号が特定のコードでエンコードされている十分なエネルギーを持つと仮定して、時間領域の結果は、コードサンプル期間の始まりと受信信号の実際のコード期間の始まりとの間の相対時間差についての指示を与える。
【００１１】
このアプローチの１つの問題点は、受信した信号によって表される情報は、コード期間よりも数倍長い規則的な間隔で、受信した信号の状態を変化させるということである。例えば、米国で一般的に用いられているＧＰＳシステムでは、衛星から送信された信号の内容は２０コード期間（すなわち、２０ｍｓ）のビット長を持っている。これは２０ミリ秒毎のコードによって表されるエネルギーの状態を潜在的に逆転させる効果を持つ。図２はコード期間についてのビットのタイミングを表す。もし、ビット値が論理「１」に等しいときのコード期間中に受信した信号のエネルギーが、ビット値が論理「ゼロ」に等しいときに受信したエネルギーに加えられれば、総エネルギーはゼロに等しくなる。それゆえ、１コード期間より多いエネルギーを合計するためには「ビット境界」２０１が知られていなければならない。その上、もし各コードサンプル期間からいつサンプルを取るかを決定するために用いられるクロック（発振器）が極めて安定したものでないならば、周波数領域では相関関係は非常に良いものとはならない。複合コードサンプル期間は関心のある特定のコードとは良く相関しないので、これによって感度の低下が起こる。
【００１２】
本発明は、複合コードサンプル期間が発生されるケースで必要とされるものよりも極めて安定したクロックの必要性が少ないＧＰＳ受信機の感度を増加させる方法および装置を提供する。さらに、本発明は、受信した信号内のビット境界の位置を決定する方法を提供する。
【００１３】
【発明の概要】
開示された方法および装置は、１つの実施形態ではＧＰＳ信号のいくつかのコード期間にわたっての相関のコヒーレントな積分ができるようにすることにより、また、第２の実施形態では相関プロセッサからの出力に対して時間から周波数の領域への変換を行うことにより、ＧＰＳ受信機に増加した感度を与えるものである。
【００１４】
いくつかのコード期間にわたってコヒーレントな積分が行われるケースでは、この方法および装置は、ＧＰＳ信号捕捉プロセスを始める前に受信機がＧＰＳ時間を決定することができるようにする情報をＣＤＭＡセルラ電話基地局が送信するという事実を利用するものである。いったんＧＰＳ時間が分かれば、ＧＰＳ受信機はいつ各コード期間および各ビット期間が始まるかを知る。この情報により、ＧＰＳ受信機はビット境界の位置が分かるので、ＧＰＳ受信機は相関器の出力の積分を開始して、いくつかのコード期間にわたっての相関器からの出力を引き続き積分することができる。もしＧＰＳ衛星からの送信内の特定の時間に既知のビットパターンが送信されるという事実をＧＰＳ受信機が利用するならば、積分は１ビット期間より多いビット期間からのコード期間をさらに含めるように拡張することもできる。
【００１５】
開示された方法および装置の１つの実施形態では、もしコード分割多元接続（ＣＤＭＡ）セルラ電話基地局が範囲内にあれば、ＣＤＭＡセルラ電話機を用いてＧＰＳ時間を決定する。もし基地局が範囲内に無ければ、ＧＰＳ衛星信号をサーチする変換プロセスを用いるか、または、より好ましくは、１コード期間にわたる相関を積分する相関器からの出力を用いて、離散フーリエ変換のような、離散時間領域から周波数領域への変換に対する入力である値を発生させることができる。変換からの出力は特定の衛星からの信号の存在、およびローカル的に発生された信号と受信したＧＰＳ信号とのオフセットを示す。
【００１６】
【詳細な説明】
図４は開示された装置の１つの実施形態の簡素化されたブロック図である。図４に開示された実施形態はグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）受信機４００を表す。ＧＰＳ受信機４００はコード分割多元接続（ＣＤＭＡ）セルラ電話機４０１、プロセッサ４０３、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）フロントエンド４０５、相関器４０７、およびメモリ４０９を含む。
【００１７】
開示された方法および図４に示した装置の実施形態にしたがうと、ＧＰＳ信号がＧＰＳ衛星（図示せず）からＧＰＳフロントエンド４０５によって受信される。ＧＰＳフロントエンド４０５からの出力はＩＦスペクトル拡散信号である。あるいは、ＧＰＳフロントエンド４０５からの出力はベースバンドスペクトル拡散信号である。そのようなＧＰＳフロントエンドは技術的によく知られている。ＧＰＳフロントエンド４０５からの出力は相関器４０７に結合されている。
【００１８】
相関器４０７は、ＧＰＳフロントエンド４０５からの出力と、ＧＰＳシステム中の衛星の１つに関係付けられた予め定められたコードでエンコードされたローカル的に発生された予め定められた信号との間の相関量を決定する相関機能を行う。ＧＰＳフロントエンド４０５からの出力とローカル的に発生された信号との間の強い相関は、受信機４００が衛星からの信号を受信していることを示すものであることが、当業者に理解されるであろう。ローカル的に発生された信号をエンコードするコードによって特定の衛星が分かる。
【００１９】
その上、ローカル的に発生させた信号が受信したＧＰＳ信号と「整列している」場合に限り、強い相関が起こる。すなわち、図２に示すように、ＧＰＳ信号は一連のコード期間２０２を含む。各コード期間は前のコード期間が終了したとき開始する。同様に、ローカル的に発生された信号は、ＧＰＳシステムの衛星の１つに関係付けられたコードでエンコードされるので、ローカル的に発生された信号のコード期間は、そのコードに関係付けられた衛星によって送信された信号のコード期間と長さが等しい。ローカル的に発生された信号のコード期間とそのコードに関係付けられた衛星から受信した信号のコード期間とが互いに対して同時に始まるときは、２つの信号は整列していると言われる。
【００２０】
開示された方法および装置の１つの実施形態にしたがうと、ＣＤＭＡセルラ電話機４０１を用いて、ＣＤＭＡワイヤレスセルラ電話ネットワークの一部であるＣＤＭＡ基地局（図示せず）からの情報を受信する。ＣＤＭＡ基地局は、「ＧＰＳ時間」に関係がある「ＣＤＭＡシステム時間」を示す情報を送信する。それゆえ、受信した情報はプロセッサ４０３によって処理されて、各ＧＰＳ衛星から送信された信号のタイミングが決定される。プロセッサはＣＤＭＡシステム時間を示す情報を受信する。しかし、ＧＰＳ時間を正確に決定するには、プロセッサ４０３は基地局から受信したＣＤＭＡシステム時間を調整して、基地局からＧＰＳ受信機４００までのＧＰＳ時間の送信の遅れによって加えられるオフセットを除去しなければならない。この調整は、ＧＰＳ受信機から基地局までおよび戻りで送信されている信号の往復遅延を測定することによってなされる。ＧＰＳ受信機４００が特定の衛星からの信号を受信しようとしているときには、相関器４０７はプロセッサ４０３から情報を受け取る。情報は、ローカル的に発生された信号をどのコードでエンコードするべきか、またローカル的に発生された信号を所望の衛星から送信されている信号と整列させるためにはローカル的に発生された信号のタイミングはどうなっているべきかを相関器４０７に示す。所望の衛星から送信されている信号のタイミングは知られているので、相関器の出力はいくつかのコード期間にわたって積分することができる。すなわち、プロセッサ４０３が衛星から送信されている信号のタイミングを知っている限り、相関器は相関機能の結果をいくつかのコード期間にわたって（すなわち、現在実現されているＧＰＳシステムでは２０まで）コヒーレントに積分することができる。さらに、衛星の遷移（すなわち、論理状態の変化）によって送信されている信号の情報ビットにビット境界２０１（図２参照）が生じる時間もまた、ＣＤＭＡセルラ電話機４０１から受信した情報からプロセッサ４０３によって決定することもできる。それゆえ、コヒーレントに積分することができるコード期間の数は１「ビット時間」のコード期間の数に等しい。ビット時間はビットの長さに等しい。図２は２０コード期間に等しいビット時間を示す。
【００２１】
もし、衛星から送信される信号に生じることが知られているビットパターンがあるならば、相関器４０７からの出力をコヒーレントに積分するプロセスにおいてビット値を考慮に入れることができるとさらに有利である。こうして、コヒーレントな積分が１ビット期間より長い期間にわたって生じることがある。例えば、米国で普通に用いられているＧＰＳシステムでは、各サブフレームのテレメータワードの８ビットのプリアンブルは良い候補である。これらの８ビットの値は知られているので、それゆえプロセッサ４０３によるアクセスができるようにメモリ４１３に記憶させてもよい。同様に、他のそのようなパターンを用いることもできる。
【００２２】
図５は開示された装置の別の実施形態の簡素化されたブロック図である。図５に開示された実施形態はＧＰＳ受信機５００を表す。ＧＰＳ受信機５００はＣＤＭＡセルラ電話機５０１、プロセッサ５０３、ＧＰＳフロントエンド５０５、相関器５０７、メモリ５０９、および時間領域から周波数領域への変換プロセッサ５１１を含む。
【００２３】
図５に示した装置の実施形態は図４に開示した装置の実施形態に関連して上で説明したように本質的に動作する。しかし、図５に示した装置の実施形態では、相関器５０７からの出力は時間領域から周波数領域への変換プロセッサ５１１に結合されている。相関器５０７からの出力を用いて値のベクトルを形成する。ベクトルのサイズＮは相関器の出力を作り出すために用いられるコード期間の数に等しい。技術的によく知られているように、高速フーリエ変換を用いるか、またはソフトウエア後処理によるかして、ベクトルのＮ点離散フーリエ変換がなされる。時間領域から周波数領域への変換を行うための他の何らかの方法も同じく有用であろう。変換プロセッサ５１１からの出力は、受信した信号がどれほど強くローカル的に発生された信号と相関しているかを示す。さらに、ピーク値が生じる特定の周波数は関心のある衛星（すなわち、ローカル的に発生された信号をエンコードしたコードに関係付けられた衛星）から受信したものである信号からローカル的に発生された周波数のオフセットを示す。このプロセスはＮと殆ど等しい処理利得を与える。
【００２４】
さらに、図５に示した開示された装置の実施形態では、変換プロセッサ５１１の出力でピークエネルギーが検出された周波数によって決定された周波数オフセットを用いて、ローカル的に発生された信号の周波数を決定する発振器を調整することができる。
【００２５】
さらに、時間領域から周波数領域への変換プロセッサを用いると、ビット遷移が生じた時でも、第１の論理状態中にコード期間のうちいくつかが相関し、第２の論理状態中に他のものが相関するように、相関の強い表示をもたらす。事実、時間領域から周波数領域への変換プロセッサの使用によって、相関されているＮコード期間内でいつビット遷移が生じたかについての表示が与えられる。すなわち、変換プロセッサ５１１からの出力においてピークまわりを形成するサイドローブの特定のパターンが、いつビット遷移が起こったかについての情報を与える。コード期間の正確に半分が相関された後にビット遷移が起こり、コード期間の半分が情報ビット論理状態として論理１と相関され、コード期間の他の半分が情報ビット論理状態として論理０と相関されたような場合、相関器からの出力は本質的に矩形波となることに留意すべきである。したがって、変換プロセッサからの出力は５０％デユーティサイクルを持つ矩形波の周波数領域表現の特性の場合のように、奇数高周波でサイドローブを持つものとなろう。
【００２６】
変換プロセッサは、ローカル的に発生された信号と所望のＧＰＳ信号との整列を与えるために、ＧＰＳ時間が利用できるかどうかに関係なく有用であり得る。事実、変換プロセッサはＧＰＳ時間が利用できない場合に特に有用である。例えば、図６はＧＰＳ受信機６００の一部としてＣＤＭＡ電話機を持たないＧＰＳ受信機６００の簡素化したブロック図である。ＧＰＳ受信機６００はプロセッサ６０３、メモリ６０９、ＧＰＳフロントエンド６０５、相関器６０７、および時間領域から周波数領域への変換プロセッサ６１１を含む。
【００２７】
ＧＰＳ受信機６００はＣＤＭＡ電話機を持たないので、ＧＰＳ受信機６００はＧＰＳ衛星から信号を捕捉するより前にＧＰＳ時間を決定する（すなわち、信号のタイミングを決定する）ことはできない。しかし、変換プロセッサ６１１を用いるとローカル的に発生された信号と受信した衛星信号とを整列させることが不必要になる。これは、ローカル的に発生された信号とＧＰＳ衛星から受信した信号との間に少なくともいくらかの周波数の差があるであろうとの仮定があるからである。この差のために、２つの信号の間のオフセットに等しいレートにおいて、衛星から受信した信号と整列および不整列で、ローカル的に発生された信号を「ビート」させるのである。変換プロセッサの出力によって検出されるのはこのオフセット周波数である。これに加えて、以前に着目したように、ビット境界が知られていないという事実は、受信ＧＰＳ信号の検出を大きく複雑化させることはない。その理由は、ビット境界の相対位置は変換プロセッサ６１１の出力から決定することができるからである。しかし、ビット遷移の存在のために、この技術は他の実施形態でＣＤＭＡ電話機からタイミングが知られているときに生じるコヒーレントな積分と比較して多くて２ｄＢの劣化を被ることがある。
【００２８】
図５に示した装置はＧＰＳ時間がＣＤＭＡ基地局から獲得され得るかどうかを決定することができることに留意すべきである。もしＣＤＭＡ基地局からの信号が利用できなければ、時間領域から周波数領域への変換プロセッサ５１１を用いてもよい。しかし、もしＧＰＳ受信機５００がＣＤＭＡ信号を受信することができて、そのため、ＧＰＳ時間を決定することができるならば、時間から周波数への変換を行う必要なく、相関器からの出力を直接使用しうる。その理由は、ＧＰＳ受信機５００はＧＰＳ時間を用いて、受信したＧＰＳ信号をローカル的に発生された信号と整列させることができるからである。それにも関わらず、変換プロセッサ５１１の使用によって周波数の不確実性の補正が可能になる。すなわち、ローカル的に発生された信号の周波数が受信したＧＰＳ信号の周波数と異なるときは、いくつかのコード期間にわたる相関は後のコード期間に対しては劣ることになる。ローカル的に発生された信号の周波数とＧＰＳ衛星から受信した信号の周波数との間のオフセットを決定することによって、ローカル的に発生された信号の周波数を制御することによるか、または相関器内の周期的な補正によるかしてこれを補正することができる。
【００２９】
図７に示したＧＰＳ受信機７００の別の実施形態では、ＣＤＭＡパイロットチャネル、同期チャネル、およびページングチャネル受信機７０１を用いて、そのような信号を発生された基地局の識別子を示すＣＤＭＡ信号を検出する。この実施形態もまたプロセッサ７０３、ＧＰＳフロントエンド７０５、相関器７０７、メモリ７０９、および時間領域から周波数領域への変換プロセッサ７１１を含む。
【００３０】
ＧＰＳ受信機７００によって受信したそのような信号が送信された基地局の識別子を知ることによって、基地局の位置をＧＰＳ受信機７００内のルックアップテーブルによって決定することができる。ＧＰＳ受信機７００が基地局によって送信された信号を受信することができる距離に等しい距離内にＧＰＳ受信機の位置があることが分かる。
【００３１】
ＣＤＭＡシステム時間は基地局から受信した信号から決定することができることに留意すべきである。しかし、ＧＰＳ時間は、基地局からＧＰＳ受信機への信号の伝播によって課せられる時間のオフセットのために、正確には決定することができない。このオフセットはＧＰＳ受信機がＣＤＭＡ電話機を含む実施形態で往復遅延を測定することによって対処されることに留意すべきである。しかし、ＧＰＳ受信機７００に送信機が無いと、基地局とＣＤＭＡ受信機との間の往復遅延を測定することはできない。それにも関わらず、基地局からＧＰＳ受信機への情報の伝播によって作り出される時間のオフセットは比較的小さい。それゆえ、ＣＤＭＡシステム時間と、受信できる最も近いＣＤＭＡ基地局の位置とを受信することによって、ＧＰＳ受信機７００は記憶されている暦をチェックすることができる。暦の情報を用いてどの衛星が視界に入っている可能性があるか（すなわち、どの衛星からＧＰＳ受信機７００が信号を受信することができる可能性があるか）を決定することができる。どの衛星が視界に入っているかを決定すると、ＧＰＳ衛星を捕捉するために必要とされるサーチ時間量を大きく減らすことができる。
【００３２】
図８は開示された方法の１つの実施形態を示すフローチャートである。信号はＧＰＳ受信機４００によってＧＰＳ衛星から受信される（ステップ８０１）。さらに、ＧＰＳタイミング情報がＧＰＳ衛星以外のソース（すなわち、ＣＤＭＡ基地局のような、「非ＧＰＳソース」）から受信される（ステップ８０３）。ＧＰＳタイミング情報がＣＤＭＡ基地局から受信されるケースでは、情報はＣＤＭＡセルラ電話機４０１によって受信される。ＧＰＳ受信機４００によって衛星から受信した受信ＧＰＳ信号はローカル的に発生された信号と相関される（ステップ８０５）。非ＧＰＳソースから受信したタイミング情報を用いて、ローカル的に発生された信号と受信したＧＰＳ信号との間の相関のタイミングを確立する。いったんＧＰＳ信号のタイミングが分かると、ローカル信号と受信したＧＰＳ信号との間のタイミングを確立することは技術的によく知られている。受信したＧＰＳ信号のタイミングはＧＰＳ衛星を捕捉するより前に知られているので、相関のコヒーレントな積分をいくつかのコード期間にわたって行うことができる。すなわち、各コード期間の相関を他のコード期間の相関に加えて、コヒーレントな積分が行われるコード期間の集合に対してより大きい相関値を提供することができる。
【００３３】
いくつかのコード期間にわたるコヒーレントな積分を用いて、受信ＧＰＳ信号に対するローカル的に発生された信号の相関を検出することによって、ローカル的に発生された信号と受信したＧＰＳ信号との間に相関関係があるか否かについて決定を行うことができる。もし相関関係があれば、ローカル的に発生された信号をエンコードするのに用いられた特定のコードに関係付けられた衛星から送信された信号が、受信したＧＰＳ信号に存在するという決定をする（ステップ８０７）。
【００３４】
図９は開示された方法の別の実施形態を示すフローチャートである。信号がＧＰＳ受信機６００によってＧＰＳ衛星から受信される（ステップ９０１）。受信したＧＰＳ信号は１コード期間に対して、ローカル的に発生された信号と相関される（ステップ９０３）。このプロセスは予め定められた数のコード期間に対して反復される（ステップ９０５）。相関プロセスからの出力は記憶されるか、または高速フーリエ変換を行うことができるデジタル信号プロセッサのような時間領域から周波数領域への変換プロセッサに直接送られる。時間領域から周波数領域への変換プロセッサは、相関プロセスの各々の結果である出力値に対する離散フーリエ変換のような、時間領域から周波数領域への変換を行う（ステップ９０７）。したがって、相関器からの出力の周波数領域の表現が発生される。この周波数領域の出力は次いで解析されて、ローカル的に発生された信号をエンコードするのに用いた特定のコードに関係付けられた衛星から送信信号が、受信したＧＰＳ信号に存在するか否かが決定される（ステップ９０９）。
【００３５】
本発明は産業において活用でき、また持つことを望むときはいつでも、作って使用することができる。本書に示した装置および方法の個々の構成部分は、分離して互いに離すと、まったく通常のものであるかもしれないが、発明者が自分の発明として請求するのはそれらの組合せである。
【００３６】
発明者は装置および方法のさまざまなモードを説明したが、我々の発明の真の精神および範囲はそれらに限定されず、特許請求の範囲およびそれらの均等物によってのみ限定されるのであり、そして我々は我々の発明として請求する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は今日普通に用いられているような、グローバルポジショニング衛星から送信された信号の一部のタイミングの図示である。
【図２】  図２はコード期間に関するビットのタイミングを示す。
【図３】  図３はそれぞれ１５回サンプリングされた４つのコード期間の図示である。
【図４】  図４は開示された装置の１つの実施形態の簡素化されたブロック図である。
【図５】  図５は開示された装置の別の実施形態の簡素化されたブロック図である。
【図６】  図６はＧＰＳ受信機の一部としてのＣＤＭＡ電話機を持たないＧＰＳ受信機の簡素化されたブロック図である。
【図７】  図７は開示された装置の別の実施形態の簡素化されたブロック図である。
【図８】  図８は開示された方法の１つの実施形態を説明するフローチャートである。
【図９】  図９は開示された方法の別の実施形態を説明するフローチャートである。
同様の参照番号は同様の要素に関係していることに留意すべきである。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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