(57)【要約】水晶発振器または他の部分を使用して、デバイスの通信部分のためのローカル・クロック信号を生成するハイブリッド・セルラー／ＧＰＳまたは他のデバイスのための周波数管理スキーム。発振器の出力は、上記クロック信号の周波数をもっと高い精度にするために、自動周波数制御（ＡＦＣ）回路またはソフトウェアにより修正される。セルラーまたはハイブリッド・デバイスの他の通信部分に送られる他に、補償したクロック信号をセルラー発振器とＧＰＳ発振器との間のオフセットを測定するためにコンパレータに送ることもできる。セルラー発振器の誤差は、デバイスのセルラー部分のＡＦＣ動作から測定値することができる。それ故、２つの発振器間のデルタのアンダーシュートまたはオーバーシュートは、ＧＰＳ発振器のバイアスによるものと推定することができ、その値は後で測定することができる。次に、この値を、第１の位置または他の性能特性への時間を短くするために、ドップラー探索、帯域幅または他のＧＰＳ受信機特性を調整するために使用することができる。
2006514267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド通信デバイスで周波数基準に基づいて修正情報を生成するためのシステムであって、
前記通信デバイスの通信部分で第１の周波数で第１のクロック信号を生成する第１のクロック源と、
前記第１のクロック源と通信する前記第１の周波数の第１の誤差を感知する第１のクロック修正モジュールと、
前記通信デバイスの位置決め部分で第２の周波数で第２のクロック信号を生成する第２のクロック源と、
前記第１のクロック源および前記第２のクロック源と通信する前記第１の周波数と前記第２の周波数との間の差分誤差を測定するために、前記第１の周波数と前記第２の周波数とを比較するコンパレータ・モジュールと、
前記コンパレータ・モジュールと通信する少なくとも第１の誤差および差分誤差に基づいて、位置処理動作を適合させるプロセッサとを備えるシステム。
【請求項２】
前記通信部分が、携帯電話、二方向ページャ、およびネットワーク可能無線通信デバイスのうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記位置決め受信機が衛星位置決め受信機を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記衛星位置決め部分が全地球測位システム受信機を備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１のクロック源が第１の発振器を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１のクロック源が第１のシンセサイザを備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１のクロック源が第１のフェーズ・ロック・ループを備える、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２のクロック源が第２の発振器を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記第２のクロック源が第２のシンセサイザを備える、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第２のクロック源が第２のフェーズ・ロック・ループを備える、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１のクロック修正モジュールが自動周波数制御モジュールを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記自動周波数制御モジュールが自動周波数制御回路を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記自動周波数制御モジュールが自動周波数制御アルゴリズムを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記自動周波数制御モジュールが少なくとも粗自動周波数制御モジュールを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記自動周波数制御モジュールが微細自動周波数制御モジュールを備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記コンパレータ・モジュールがゲート・カウンタを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記位置決め受信機部分が全地球測位システム受信機を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記適合位置処理が、位置決め信号を入手するために使用されるドップラー探索ウィンドウへの調整を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記適合位置処理が、位置決め信号を入手するために使用される相関器帯域幅への調整を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記プロセッサが、少なくとも前記第１の誤差および前記差分誤差に基づいて第２のクロック誤差を測定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
ハイブリッド通信デバイスの周波数基準に基づいて修正情報を生成するための方法であって、
前記通信デバイスの通信部分で第１の周波数で第１のクロック信号を生成するステップと、
前記第１の周波数で第１の誤差を感知するステップと、
前記通信デバイスの位置決め部分で第２の周波数で第２のクロック信号を生成するステップと、
前記第１の周波数と前記第２の周波数の間の差分誤差を測定するために、前記第１の周波数と前記第２の周波数とを比較するステップと、
少なくとも前記第１の誤差および前記差分誤差に基づいて位置処理動作を適合させるステップとを含む方法。
【請求項２２】
前記通信部分が、携帯電話、二方向ページャ、およびネットワーク可能無線通信デバイスのうちの少なくとも１つを備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記位置決め部分が衛星位置決め受信機を備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記衛星位置決め受信機が全地球測位システム受信機を備える、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
第１のクロック信号を生成する前記ステップが、第１の発振器を動作するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１のクロック信号を生成する前記ステップが、第１のシンセサイザを動作するステップを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
第１のクロック信号を生成する前記ステップが、第１のフェーズ・ロック・ループを動作するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
第２のクロック信号を生成する前記ステップが、第２の発振器を動作するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
第２のクロック信号を生成する前記ステップが、第２のシンセサイザを動作するステップを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
第２のクロック信号を生成する前記ステップが、第２のフェーズ・ロック・ループを動作するステップを含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の誤差を感知する前記ステップが、自動周波数制御動作を行うステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３２】
自動周波数制御動作を行う前記ステップが、自動周波数制御回路を動作するステップを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
自動周波数制御動作を行う前記ステップが、自動周波数制御アルゴリズムを実行するステップを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
自動周波数制御動作を行う前記ステップが、少なくとも粗自動周波数制御モジュールを動作するステップを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
自動周波数制御動作を行う前記ステップが、微細自動周波数制御モジュールを動作するステップを含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記比較ステップが、ゲート・カウンタを動作するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３７】
前記位置決め受信機部分が全地球測位システム受信機を備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項３８】
前記適合ステップが、位置決め信号を入手するために使用されるドップラー探索ウィンドウを調整するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３９】
前記適合ステップが、位置決め信号を入手するために使用される相関器帯域幅を調整するステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項４０】
少なくとも前記第１の誤差および前記差分誤差に基づいて、第２のクロック誤差を測定するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項４１】
ハイブリッド通信デバイスで周波数基準に基づいて修正情報を生成するためのシステムであって、
前記通信デバイスの通信部分で第１の周波数で第１のクロック信号を生成する第１のクロック手段と、
前記第１のクロック源と通信する前記第１の周波数の第１の誤差を感知する第１のクロック修正手段と、
前記通信デバイスの位置決め部分で第２の周波数で第２のクロック信号を生成する第２のクロック手段と、
前記第１のクロック手段および前記第２のクロック手段と通信する前記第１の周波数と前記第２の周波数との間の差分誤差を測定するために、前記第１の周波数と前記第２の周波数とを比較するコンパレータ手段と、
前記コンパレータ手段と通信するプロセッサ手段であって、少なくとも前記第１の誤差および差分誤差に基づいて、位置処理動作を適合させるプロセッサ手段とを備えるシステム。
【請求項４２】
前記通信部分が、携帯電話、二方向ページャ、およびネットワーク可能無線通信デバイスのうちの少なくとも１つを備える、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４３】
前記位置決め部分が衛星位置決め受信機を備える、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４４】
前記衛星位置決め受信機が全地球測位システム受信機を備える、請求項４３に記載のシステム。
【請求項４５】
前記第１のクロック手段が第１の発振器手段を備える、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４６】
前記第１のクロック手段が第１のシンセサイザ手段を備える、請求項４５に記載のシステム。
【請求項４７】
前記第１のクロック手段が第１のフェーズ・ロック・ループ手段を備える、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４８】
前記第２のクロック手段が第２の発振器手段を備える、請求項４１に記載のシステム。
【請求項４９】
前記第２のクロック手段が第２のシンセサイザ手段を備える、請求項４８に記載のシステム。
【請求項５０】
前記第２のクロック手段が第２のフェーズ・ロック・ループ手段を備える、請求項４９に記載のシステム。
【請求項５１】
前記第１のクロック修正手段が自動周波数制御手段を備える、請求項４１に記載のシステム。
【請求項５２】
前記自動周波数制御手段が自動周波数制御回路を備える、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５３】
前記自動周波数制御手段が自動周波数制御アルゴリズムを備える、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５４】
前記自動周波数制御手段が少なくとも粗自動周波数制御手段を備える、請求項５１に記載のシステム。
【請求項５５】
前記自動周波数制御手段が微細自動周波数制御手段を備える、請求項５４に記載のシステム。
【請求項５６】
前記コンパレータ手段がゲート・カウンタ手段を備える、請求項４１に記載のシステム。
【請求項５７】
前記位置決め受信機部分が全地球測位システム受信機手段を備える、請求項４１に記載のシステム。
【請求項５８】
前記適合位置処理が、位置決め信号を入手するために使用されるドップラー探索ウィンドウへの調整を含む、請求項４１に記載のシステム。
【請求項５９】
前記適合位置処理が、位置決め信号を入手するために使用される相関器帯域幅への調整
を含む、請求項４１に記載のシステム。
【請求項６０】
前記プロセッサ手段が、少なくとも前記第１の誤差および前記差分誤差に基づいて、第２のクロック誤差を測定する、請求項４１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、通信の分野に関し、特に全地球測位システム（ＧＰＳ）または他のロケーション・サービスのような位置決め機能を有する携帯電話または他の通信デバイスで正確な周波数源を生成し、管理するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
任意のＧＰＳまたは他の位置報告サービスのための２つの重要な性能測定基準としては、信号源との同期を行うために必要な時間、およびノイズの微弱な信号を検出するための機能等がある。ＧＰＳ受信機の場合には、これらの測定基準は、それぞれ第１の位置への時間（ＴＴＦＦ）および受信機の感度に対応する。実際のＧＰＳ受信機においては、これらの測定基準は、ＧＰＳ受信機を駆動する正確な周波数基準の利用度に依存する。例えば、数十秒のＴＴＦＦ範囲のような許容できるＧＰＳ性能を達成するには、０．５ｐｐｍ以上程度の精度が必要になる。従来の実施態様は、このレベルの精度を達成するために、温度補償水晶発振器（ＴＸＣＯ）またはオーブン制御水晶発振器（ＯＣＸＯ）のような高価な高精度の構成要素を必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＦＣＣ勧告Ｅ９１１ロケーション・サービスにより、携帯電話はＧＰＳ受信機を内蔵している。セルラー・ネットワークは、ネットワークとの同期を維持するために高精度のクロックを使用する。セルラー・ハンドセットは、通常、自動周波数制御（ＡＦＣ）または他の回路により、セルラー・ネットワークにロックしているそれ自身の安定基準クロックを内蔵する。しかし、セルラー通信のための結果としての周波数基準は、一般的に、ＧＰＳのダウン変換または他のＧＰＳ動作のために必要なものとは異なる。また他にも問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この技術のこれらおよび他の問題を克服する本発明は、ある意味では、その発振器を直接修正しないが、代わりにＧＰＳ側のドップラー探索または他の制御ロジックを調整するＧＰＳ受信機の基準発振器で誤差を動的に検出することができるＧＰＳロケーション機能を備える携帯電話のような位置決め機能を有する通信デバイスで周波数管理を行うためのシステムおよび方法に関する。このタイプの周波数援用は、非常に高精度の周波数情報を維持するために、連続的にまたは周期的に適用することができ、もっと狭い帯域幅の相関を使用することができ、それによりＳ／Ｎ比（ＳＮＲ）を改善し、そのためハイブリッド通信／ロケーション・デバイスのＧＰＳ受信機の感度を改善する。周波数援用情報は、衛星捕捉中に必要なキャリヤのオフセットの探索空間を狭めて、それによりＧＰＳ受信機のＴＴＦＦを短くすることもできるし、ＲＦ受信機の電力をオンにしておかなければならない時間を短縮し、それによりＧＰＳ受信機の電力消費を低減し、そのバッテリーの寿命を延ばすこともできる。ＧＰＳ動作を向上するために、現在のセルラー回路が使用されているので、もっと安価な構成要素を使用して、内蔵セルラー・ハンドセット／ＧＰＳ受信機でコストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１は、ハイブリッド通信／位置決めデバイス１０を示す。ハイブリッド・デバイスの通信部分は、補償済みの１６．８ＭＨｚ発振器として図示してあるセルラー発振器３０を内蔵する。このセルラー発振器は、無線周波受信機２０、周波数生成構成要素、通信アン
テナ５０を介してセルラー通信または他の通信を送受信するためのタイミング構成要素または他の構成要素を含むセルラー回路のための基準である。ＧＰＳ受信機９０のような位置決め受信機、または他の位置計算デバイスは、ＧＰＳアンテナ１００を介して受信する衛星信号または他の信号の受信および追跡を行うために、自走２４．５５３５ＭＨｚ発振器として図示してあるＧＰＳ発振器７０により駆動することができる。いくつかの実施形態の場合、通信／位置決めデバイス１０は、ロシアのＧＬＯＮＡＳＳまたは他の地上または衛星をベースとするサービスのような他の位置決めシステムを使用することもできるし、これらに対するインタフェースとして機能することもできる。
【０００６】
図に示すように、周波数ワーピング・デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣワープ）１１０を含む自動周波数制御（ＡＦＣ）は、ハイブリッド通信／位置決めデバイス１０が登録されているセルラー・ネットワークとの同期を維持するために、セルラー発振器３０の周囲で実施することができる。いくつかの実施形態で、このＡＦＣ装置は、ＤＡＣワープ１１０が生成した電圧または他のフィードバックにより、その量のドリフトを感知した場合には、セルラー発振器２０の周波数（１６．８ＭＨｚベース）をワープするために、０．１〜０．２ｐｐｍの比較的粗い調整ステップを使用することができる。他の粗調整ステップも使用することができる。このＡＦＣ動作は、信頼性の高いセルラーまたは他の通信を確実に行うのに通常十分なＤＡＣワープ１１０ＡＦＣ機構のステップ値内において、セルラー・ネットワークによる元の周波数基準同報通信とハンドセットまたは他のハイブリッド通信／位置決めデバイス１０内に位置するセルラー発振器３０との間で周波数ロックを維持する。
【０００７】
それ故、しかし、セルラー発振器３０上のＤＡＣワープ１１０の修正効果は、実施形態に示すように、０．１または０．２ｐｐｍまたはこの程度であってもよいＤＡＣワープ回路の量子化ステップに制限することができる。しかし、いくつかの実施形態においては、モトローラ社または他社が製造したＤＳＰ５６０００シリーズのようなデジタル信号プロセッサであってもよいし、このようなプロセッサを含んでいてもよいプロセッサ４０上で実行する第２のソフトウェアをベースとする微細ＡＦＣプロセスにより、さらに、周波数精度を改善することができる。プロセッサ４０は、ＤＡＣワープ１１０の量子化ステップより微細なセルラー発振器３０の残留誤差の推定値を感知し、周波数修正装置８０に出力することができる。周波数修正装置８０は、微細なＡＦＣデータをＧＰＳ受信機９０に送ることができる。いくつかの実施形態の場合には、このように生成した微細なＡＦＣデータは、０．０５ｐｐｍまたはこの程度の精度を反映することができる。
【０００８】
確認した場合、ＤＡＣワープ１１０修正（粗ＡＦＣとも呼ぶ）も、および／または微細ＡＦＣデータも、周波数援用インテリジェンス情報として、ハイブリッド通信／ＧＰＳロケーション・デバイス１０のセルラー部分からＧＰＳ受信機９０へ送ることができる。この動作の態様は、その理想的な周波数分離からの２つのクロック・レート間の差分誤差を決定するために、セルラー・クロック源とＧＰＳクロック源との間の絶対オフセットを測定するための少なくとも第１のプロセス、およびセルラー発振器３０による誤差を除去するための第２のプロセスを含む。この処理によりＧＰＳ発振器７０には残留誤差だけが残る。次に、この残留誤差は、ＧＰＳ受信機９０のドップラー探索または他の制御ロジックの適合によるものとすることができる。
【０００９】
誤差分析の第１の態様において、セルラー発振器３０およびＧＰＳ発振器７０からのクロック信号を周波数コンパレータ６０に送ることができる。このコンパレータは、これらの間の周波数の差の測定値である出力を生成するために、これら２つのクロックの周波数を比較する。このようなコンパレータを実施するには業界にいくつかの周知の方法がある。図２は周波数コンパレータ６０の一実施態様である。この実施態様は、図に示すように、２４．５５３５ＭＨｚ、またはＧＰＳ発振器７０の他のクロック信号、またはその整数
分割によりクロック制御されていて、１６．８ＭＨｚ、または補償したセルラー発振器３０の他のクロック信号の整数分割によりゲート制御されるカウンタ１２０を使用する。ゲート間隔の終わりにおいては、カウンタ１２０が示すカウンタ値は２つのクロック間の誤差に比例する。その基準は下式で表される。
【００１０】
【数１】
2006514267.tif 000003
【００１１】
ここで、ε２４は２４．５５３５ＭＨｚクロック信号の誤差であり、ε１６はｐｐｍ／１０６単位での１６．８ＭＨｚクロックの誤差であり、ＭおよびＮは、それぞれＧＰＳ発振器７０およびセルラー発振器３０を割る整数である。ゲート時間、平均化方法および平均する測定の回数は、精度、待ち時間または他の実施要件毎に調整することができる。
【００１２】
誤差分析の第２の処理態様において、周波数コンパレータ６０の出力を微細ＡＦＣ情報と一緒に周波数修正装置８０に送ることができる。周波数修正装置８０は、微細ＡＦＣが決定したセルラー発振器３０の測定誤差により（１６．８ＭＨｚでの）、周波数コンパレータ６０からの誤差を修正することができる。微細ＡＦＣは、１６．８ＭＨｚ基準とセルラーまたは他の通信ネットワークのタイミングとの間の誤差を表す。セルラー発振器３０による残留誤差を除くと、ＧＰＳ発振器７０の絶対誤差となる。
【００１３】
図３は、周波数修正装置８０の処理ステップを示すブロック図である。この図に示すように、微細ＡＦＣデータは、例えば、汎用非同期受信機／送信機（ＵＡＲＴ）または他のチャネルを介して通信トランシーバ１３０から受信することができ、周波数コンパレータ６０の出力と一緒に処理することができる。式１によるセルラー発振器３０による全誤差への既知の影響を差し引くと、微細ＡＦＣ計算の測定制限内において、ＧＰＳ発振器７０による誤差、または行った比較の他の制限要因を表す残留誤差ε２４が発生する場合がある。
【００１４】
周波数コンパレータ６０および周波数修正装置８０が、ＧＰＳ受信機９０に周波数援用情報を供給することができる速度は、セルラー発振器３０、ＧＰＳ発振器７０のドリフト速度または他の要因により選択することができる。いくつかの実施態様においては、セルラー相互接続呼出し中、ＡＦＣ情報を４５ｍｓの倍数で更新することができる。例えば、周波数援用メッセージがＧＰＳ受信機９０に４５ｍｓ毎に送られ、報告された最大誤差が０．２ｐｐｍである場合には、実効追跡速度は４．４ｐｐｍ／秒となる。他の速度も使用することができる。
【００１５】
今まで、誤差の影響を分析し、周波数援用情報を入手するための技術について説明してきた。以下にこの情報をハイブリッド通信／位置決めデバイス１０の通信トランシーバ１３０部分からＧＰＳ受信機９０自身に転送する技術について説明する。
【００１６】
図４は、本発明のある実施形態によるＧＰＳ受信機９０に周波数援用情報を転送するためのアーキテクチャである。図４の装置では、ＧＰＳ発振器７０の誤差（ε２４で表す）の入手は、全部通信トランシーバ１３０で行われる。
【００１７】
図４の実施形態の場合には、周波数コンパレータ６０および周波数修正装置８０による周波数修正は、通信トランシーバ１３０で動作する。この場合、デジタル信号であってもよくデジタル信号を含んでいてもよいメッセージ生成器１５０または他のプロセッサは、
計算したε２４を含む完全なメッセージをＧＰＳ受信機９０に周期的に送ることができる。通信トランシーバ１３０は、また、セルラーまたは他の通信機能を行うために、送信／受信モデム１４０を内蔵し、一方、セルラー発振器３０は、同様にＤＡＣワープ１１０により修正され、一方、微細ＡＦＣも、感知され周波数修正装置８０に送られる。
【００１８】
周波数修正装置８０は、セルラー発振器３０およびＧＰＳ発振器７０の比較を表すデータを受信し、微細ＡＦＣ値と結合し、結果としてのε２４値をメッセージ生成器１５０に送る。メッセージ生成器１５０は、このデータをＧＰＳ受信機９０のメッセージ・ハンドラ１６０に送ることができ、メッセージ・ハンドラはこのデータをＧＰＳ受信モデム１７０に送る。送信／受信モデム１４０およびＧＰＳ受信モデム１７０および周波数修正装置８０、メッセージ生成器１６０およびメッセージ・ハンドラ１６０および他の部分は、例えば、それぞれデジタル信号またはモトローラ社が製造したＤＳＰ５６０００シリーズのような他のプロセッサを使用するハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェア実施態様を内蔵することができ、またはこれらに対してインタフェースとして機能することができ、通信または他のソフトウェア・モジュールまたはルーチンを実行する。
【００１９】
ＧＰＳ受信モデム１７０は、ドップラー探索空間、相関帯域幅、および／またはそれ自身依然として自走状態にあるＧＰＳ発振器７０の誤差の知識に基づいて、ＧＰＳ信号を捕捉するための他の制御ロジックを調整することができる。これらの調整により、ＴＴＦＦ、感度、または他の性能特性を改善することができる。いくつかの実施形態の場合、ＧＰＳ受信モデム１７０は、ＴＴＦＦを改善する目的で、ドップラー探索空間を狭くするために周波数誤差情報を使用することができる。いくつかの実施形態の場合には、ＧＰＳ受信モデム１７０は、受信機の感度を改善するために、ドップラー探索空間に比例して相関帯域幅を狭くするために周波数誤差情報を使用することができる。いくつかの実施形態の場合には、ＧＰＳ受信モデム１７０は、ＴＴＦＦおよび受信機の感度の両方を改善するために、別々にドップラー探索空間および相関帯域幅を狭くするために、周波数誤差情報を使用することができる。さらに、ＧＰＳ受信機９０は、他の性能特性を改善するために、周波数誤差情報を使用することができる。例えば、いくつかの実施形態の場合には、ＧＰＳ捕捉または追跡を作動した場合にバッテリーを節約するために、ＧＰＳ受信機９０だけに電力または種々のレベルの電力を供給することができる。この場合、ＴＴＦＦをもっと高速にすると、ＧＰＳ受信機９０が能動状態でいる時間を短縮することができ、バッテリーの寿命およびサービスの利用度を改善することができる。他の観点から見た場合、補償していないまたは自走ＧＰＳ発振器７０を使用すると、ハイブリッド通信／位置決めデバイス１０の製造コストを低減することができる。
【００２０】
図５の実施形態の場合には、入手したＧＰＳ発振器７０の最終的な誤差の値を通信トランシーバ１３０およびＧＰＳ受信機９０との間で分割することができる。この実施形態の場合には、ＧＰＳ受信機９０は、図に示すように、ＧＰＳ発振器７０の残留誤差ε２４を生成する目的で、図３に示すような処理を終了するために、微細ＡＦＣおよびＧＰＳ受信機９０内に位置する周波数コンパレータ８０の出力を使用することができる。この場合、メッセージ生成器１５０は、ＧＰＳ発振器の誤差ε２４に対する終了した値ではなく、代わりにＤＡＣワープ１１０による粗ＡＦＣ修正後のセルラー発振器３０の残留誤差の量を示すメッセージをフォーマットし、送信する。残留誤差は、微細ＡＦＣ修正値ε１６内に反映される。
【００２１】
次に、ＧＰＳ受信機９０は、例えば、メッセージ・ハンドラ１６０を介して、０．０５ｐｐｍまたは他の値のステップで表すことができるＡＦＣ修正値を受信することができる。次に、メッセージ・ハンドラ１６０は、周波数修正装置８０へこのデータを送ることができ、周波数修正装置は、また周波数コンパレータ６０によるセルラー発振器３０とＧＰＳ発振器７０との間の比較結果を受信することができる。それ故、周波数修正装置８０は
、セルラー発振器３０とＧＰＳ発振器７０との間のオフセットの誤差の表示を受け入れ、また周波数修正装置８０が微細ＡＦＣアルゴリズムの精度内において、セルラー発振器３０による誤差のその部分を除去することができるようにする微細ＡＦＣ（ε１６）を受け入れる。残留誤差は、ＧＰＳ発振器７０のバイアスによるものと見なすことができ、位置決めおよび他の受信機の性能を向上させる目的で、ドップラー探索または他の制御ロジックを調整するために、ＧＰＳ受信モデム１７０にこのような（ε２４）として送られる。
【００２２】
図４および図５の実施形態の場合には、それ故、ＧＰＳ発振器７０のバイアスを考慮に入れるために、誤差検出および下流補償を行うために、メッセージが通信トランシーバ１３０からＧＰＳ受信機９０に周期的に送られる。図６は、それぞれの場合、周波数援用メッセージを作成し、送信するための一組のタイミング・トレース（Ａ〜Ｅ）である。この図の上のトレース、すなわち、トレースＡは、例えば、８００／９００ＭＨｚまたは１．９ＧＨｚまたは他の帯域のセルラー通信チャネル上の動作を表す。トレースＢは、全体的にほぼ中央のトレースまでのセルラー発振器３０の１６．８ＭＨｚクロックの上方への緩やかなドリフトを示すセルラー発振器３０の瞬間的な周波数を示す。
【００２３】
トレースＢの中央トレース点において、基準周波数は急激な下方への変化を示すが、これはＤＡＣワープ１１０の効果がセルラー発振器３０に適用されたためである。トレースＣは、図５の実施形態による通信トランシーバ１３０とＧＰＳ受信機間のメッセージ通信を示す。一方、トレースＤは、それぞれ図４の実施形態による、通信トランシーバ１３０とＧＰＳ受信機９０との間のメッセージ通信を表す。一番下のトレース、すなわちトレースＥは、関連するタイミング・イベントを示す。図のシナリオは、全体の周期が４５ミリ秒である３：１相互接続フレームを示す。
【００２４】
サービング受信スロット（Ｒｘで示す）中、通信トランシーバ１３０は、セルラー発振器３０の周波数のオフセットを測定することができる。いくつかの実施形態の場合には、セルラー発振器３０の周波数のオフセットのスナップショットは、受信スロットＲｘ中の複数の時間と見なすことができ、例えば、合成値を得るために平均されるか、または他の方法で処理される。微細ＡＦＣデータは、フレーム１中のトレースＣに示すように、受信スロットＲｘの直後に更新することができる。図のイベントの場合には、ＤＡＣワープ修正は適当な修正である。何故なら、セルラー発振器３０の累積ドリフトは、ＤＡＣワープ１１０のステップ分解能を超えているからである。トレースＢに示すように、中央トレースのところで、ＤＡＣワープ１１０の粗ＡＦＣを適用した後で、フレーム２の受信スロットＲｘの直前に、瞬間的周波数はもっと低い値に修正される。セルラー発振器３０が１６．８ＭＨｚで動作している場合には、粗ＡＦＣ修正の値は、例えば、２００Ｈｚの範囲内にある場合がある。他の値である場合もある。
【００２５】
ＧＰＳ受信機９０に送ったメッセージは、図４の実施形態の微細ＡＦＣ測定を、または図５の実施形態のＧＰＳ発振器７０の実際の誤差を含む。いずれの場合も、フレーム１の周波数測定は、確実なＤＡＣワープ更新前のセルラー発振器３０の誤差に基づくものである。フレーム２の次の受信スロットＲｘの後で、微細ＡＦＣを再度更新することができるが、新しいＤＡＣワープ更新の前に評価が行われる。この場合、微細ＡＦＣ調整の値の変化が比較的大きい場合がある。何故なら、測定はＤＡＣワープ更新の効果の後のセルラー発振器３０の周波数をベースとしているからである。それ故、図５の実施形態によりＧＰＳ受信機９０に送られるトレースＣに示すエラー・メッセージ（ε１６）ｋ＋１は、フレーム２の比較的鋭い変化またはステップ増分を反映することができる。図４の実施形態によるトレースＤに示すエラー・メッセージ（ε２４）ｋ＋１は、対照的に、フレーム２の値の比較的小さな変化を示すことができる。何故なら、（ε２４）ｋ＋１の値は、セルラー発振器３０上のＡＦＣ動作により影響を受けないＧＰＳ発振器７０自身内だけにバイアスを残す微細ＡＦＣの変化の影響をすでに除去しているからである。
【００２６】
性能の利点の点では、本発明によるいくつかの実施態様の場合には、ＧＰＳ発振器７０で使用するための高精度ＴＣＸＯまたは他の構成要素のような高許容度の部品に対する要件が有意に緩和される。それ故、本発明を使用すると、高精度のＴＣＸＯまたは他の基準の性能に匹敵する性能を維持しながら、例えば、±２．５ｐｐｍ以上のような比較的高い周波数偏差を有する発振器部材を使用することができる。±３ｐｐｍ発振器部分の性能は、通常、下記表に示す通りである。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
本発明の誤差追跡、周波数援用および他の態様の利点により、結果としてのＧＰＳ受信機の性能は、以下に示すように、ハードウェア±０．５ｐｐｍＴＣＸＯまたは他の部分の性能に少なくとも等しい。
【００２９】
【表２】
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【００３０】
本発明者は、経験的に、本発明はＴＴＦＦおよび他の受信機性能を±０．５ｐｐｍハードウェアＴＣＸＯまたは他の部材の性能と等しく維持しながら、ＧＰＳ発振器７０の少なくとも±８ｐｐｍの誤差を補償または修正することができることを確認した。ＧＰＳ発振器７０のオフセットのもっと有意に高い値も補償することができる。
【００３１】
上記の本発明の説明は、例示としてのものであり、当業者であれば構成および実施態様の種々の修正を思い付くことができるだろう。例えば、ハイブリッド・セルラー／ＧＰＳデバイスを参照しながら本発明を全体的に説明してきたが、いくつかの実施形態の場合に
は、二方向ページャ、無線ネットワーク可能コンピュータ、または他のクライアントまたはデバイスのような他のデバイスを本発明によるＧＰＳ機能で構成することができる。
【００３２】
同様に、結合デバイスの通信および位置決め回路を駆動する発振器部材を参照しながら本発明を全般的に説明してきたが、いくつかの実施形態の場合には、プラットフォームのこれらまたは他の回路にクロック基準信号を送るために、１つまたは複数の発振器、シンセサイザ、フェーズ・ロック・ループ、および他の回路またはソフトウェアを結合することができる。それ故、本発明の範囲は特許請求の範囲によってだけ制限される。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のある実施形態によるハイブリッド通信／位置決めデバイスで周波数管理を行うためのアーキテクチャ。
【図２】本発明のある実施形態により使用するための周波数コンパレータのある実施態様。
【図３】本発明のある実施形態による周波数修正処理。
【図４】本発明のある実施形態によるハイブリッド通信／位置決めデバイスで周波数管理を行うためのアーキテクチャ。
【図５】本発明のある実施形態によるハイブリッド通信／位置決めデバイスで周波数管理を行うためのアーキテクチャ。
【図６】本発明のある実施形態によるメッセージ通信および他の活動のタイミング図。
【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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【国際調査報告】
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