(57)【要約】本発明は、衛星通信システム108,114および地上通信システム120,122の両者と通信することのできる複数の帯域の移動無線通信機（無線通信装置（ＷＣＤ）とも呼ばれる）102を提供する。衛星通信システムは、低軌道（ＬＥＯ）衛星通信システムであることができる。地上通信システムは、アナログまたはデジタルベースのいずれのセルラシステムを含むパーソナル通信システム（ＰＣＳ）またはセルラシステムであることができる。ＷＣＤは、地上通信システムと衛星通信システムから信号を同時に受信することができる。また、ＷＣＤ102,300,470,500,600は、ＧＰＳ衛星信号のみのような位置決定に有用な信号を受信することができ、あるいはＧＰＳおよび衛星通信信号の両者を同時に受信することができる。【選択図】図２
2004535706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の通信システムと適合する第１の無線周波数（ＲＦ）送信信号を生成するための第１の送信チャンネルと、
第１のＲＦ受信信号を第１の通信システムから受信するため第１の受信チャンネルと、
第２のＲＦ受信信号を衛星位置決定システムから受信するための、ＷＣＤの位置を導出するために使用可能な第２の受信チャンネルとを備えており、
第１および第２の受信チャンネルは共通の受信路を共用する無線通信装置（ＷＣＤ）用の多モードトランシーバ。
【請求項２】
衛星位置決定システムはグローバル位置決定システム（ＧＰＳ）である請求項１記載のトランシーバ。
【請求項３】
第１の通信システムは衛星通信システム、地上セルラ通信システム、および地上パーソナル通信サービスシステムの１つである請求項１記載のトランシーバ。
【請求項４】
第１の受信チャンネルは、
第１の基準信号に基づいて第１のＲＦ受信信号を第１の中間周波数（ＩＦ）信号に周波数下方変換する第１のミキサと、
第１のミキサに後続する第１のＩＦセクションとを含んでいる請求項１記載のトランシーバ。
【請求項５】
第２の受信チャンネルは、
第２の基準信号に基づいて第２のＲＦ受信信号を第２のＩＦ信号に周波数下方変換する第２のミキサと、
第２のミキサに後続し、第１のＩＦセクションとは別の第２のＩＦセクションとを含んでいる請求項４記載のトランシーバ。
【請求項６】
共通受信路は共通受信ＩＦ路を含んでおり、第１および第２の受信チャンネルはさらに、第１および第２のＩＦ信号を第１および第２の分離したＩＦセクションのそれぞれから共通受信ＩＦ路まで経路設定する信号経路設定機構を含んでいる請求項５記載のトランシーバ。
【請求項７】
さらに、第１の基準信号を第１の周波数で生成する第１の局部発振器（ＬＯ）と、
第２の基準信号を、第１の周波数とは無関係の第２の周波数で生成する第２の局部発振器（ＬＯ）とを含んでいる請求項５記載のトランシーバ。
【請求項８】
さらに第２の通信システムと適合する第２のＲＦ送信信号を生成する第２の送信チャンネルを含んでおり、第１および第２の送信チャンネルは共通送信路を共用する請求項１記載のトランシーバ。
【請求項９】
第１の送信チャンネルは、
第１のＩＦ信号を処理する第１のＩＦセクションと、
第１のＩＦセクションに後続する、第１の基準信号に基づいて第１のＩＦ信号を第１のＲＦ信号に周波数上方変換する第１のミキサとを含んでいる請求項８記載のトランシーバ。
【請求項１０】
第２の送信チャンネルは、
第２のＩＦ信号を処理する第２のＩＦセクションと、
第２のＩＦセクションに後続する、第２の基準信号に基づいて第２のＩＦ信号を第２のＲＦ信号に周波数上方変換する第１のミキサとは別の第２のミキサとを含んでいる請求項９記載のトランシーバ。
【請求項１１】
共通送信路は共通送信ＩＦ路を含んでおり、第１および第２の送信チャンネルは、第１および第２のＩＦ信号を共通送信ＩＦ路から第１および第２の分離したミキサのそれぞれまで経路設定する共通信号経路設定機構を含んでいる請求項１０記載のトランシーバ。
【請求項１２】
さらに、第３のＲＦ受信信号を第２の通信システムから受信する第３の受信チャンネルを含んでいる請求項１記載のトランシーバ。
【請求項１３】
第３の受信チャンネルは、
第１の基準信号に基づいて第３のＲＦ受信信号をＩＦ信号に周波数下方変換するミキサと、
ＩＦ信号を受信して処理するＩＦセクションとを含んでおり、このＩＦセクションは共通受信ＩＦ路を第１および第２の受信チャンネルの少なくとも１つと共用する請求項１２記載のトランシーバ。
【請求項１４】
第２の通信システムは、デジタル変調技術を使用して変調された第１の信号とアナログ変調技術を使用して変調された第２の信号とを送信することのできる１以上の地上通信システムを含んでおり、第３の受信チャンネルは、
デジタル変調技術を使用して変調された第１の信号を受信する第１のサブチャンネルと、
アナログ変調技術を使用して変調された第２の信号を受信する第２のサブチャンネルとを含んでいる請求項１２記載のトランシーバ。
【請求項１５】
さらに、第１のサブチャンネルへの第１の信号の経路設定および第２のサブチャンネルへの第２の信号の経路設定を選択的に行う経路設定機構を含んでいる請求項１４記載のトランシーバ。
【請求項１６】
衛星通信システムと通信するための衛星送信チャンネルおよび衛星受信チャンネルを含んでいる衛星トランシーバと、
セルラシステムおよびパーソナル通信サービス（ＰＣＳ）システムの１つと通信するための地上送信チャンネルおよび地上受信チャンネルを含んでいる地上トランシーバとを備え、
衛星および地上送信チャンネルは共通の送信路を共用し、
さらに、ＷＣＤの位置を決定することのできるグローバル位置決定システム（ＧＰＳ）信号を１以上のＧＰＳ衛星から受信するＧＰＳ受信チャンネルを備え、
衛星および地上受信チャンネルの少なくとも１つはＧＰＳ受信チャンネルと共通受信路を共用するクワド（Ｑｕａｄ）モード無線通信装置（ＷＣＤ）。
【請求項１７】
地上トランシーバは、
（ａ）符号分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）セルラシステム、および
（ｂ）アナログセルラシステムの一方と選択的に通信するように構成されている請求項１６記載のＷＣＤ。
【請求項１８】
衛星および地上送信チャンネルはそれぞれ、
中間周波数（ＩＦ）信号を生成するＩＦセクションと、
このＩＦセクションに後続して配置され、局部発振器（ＬＯ）基準信号に基づいてＩＦ信号を無線周波数（ＲＦ）信号に周波数上方変換するミキサとを含んでおり、衛星および地上送信チャンネルのＩＦセクションは共通送信ＩＦ路を共用する請求項１６記載のＷＣＤ。
【請求項１９】
衛星および地上受信チャンネルはそれぞれ、
第１の局部発振器（ＬＯ）基準信号に基づいて、受信された無線周波数（ＲＦ）信号をＩＦ信号に周波数下方変換するミキサと、
中間周波数（ＩＦ）信号を受信して処理するＩＦセクションとを含んでおり、衛星および地上受信チャンネルのＩＦセクションは共通受信ＩＦ路を共用する請求項１６記載のＷＣＤ。
【請求項２０】
ＧＰＳ受信チャンネルは、
受信されたＧＰＳ  ＲＦ信号を第２のＬＯ基準信号に基づいてＧＰＳ  ＩＦ信号に周波数下方変換するミキサと、
ＧＰＳ  ＩＦ信号を受信して処理するＩＦセクションとを含んでおり、ＧＰＳ受信チャンネル、衛星受信チャンネル、およびセルラ受信チャンネルのＩＦセクションは共通ＩＦ信号路を共用する請求項１９記載のＷＣＤ。
【請求項２１】
衛星通信システムと通信し、無線通信装置（ＷＣＤ）の位置を示す衛星位置決定システムからの信号を受信することのできるトランシーバを備えているＷＣＤの位置を決定する方法において、
（ａ）位置決定に対する最初のリクエストを受信し、
（ｂ）最初のリクエストに応答して、予め定められた位置サービスアクセス番号を含んでいる呼設定リクエストを衛星通信システムに送信し、
（ｃ）呼設定情報を衛星通信システムから受信して、衛星通信システムとの呼を設定し、
（ｄ）ＷＣＤの近似位置に基づいており、衛星位置決定システム内の衛星に関する情報を含んでいる位置決定補助メッセージを衛星通信システムから受信し、
（ｅ）衛星位置決定システム内の衛星から信号を受信し、
（ｆ）ステップ（ｅ）および位置決定補助メッセージ中の情報に基づいてＷＣＤの位置を決定するステップを含んでいる方法。
【請求項２２】
衛星位置決定システムはグローバル位置決定システム（ＧＰＳ）であり、ステップ（ｅ）は複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信するステップを含んでいる請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
ステップ（ｄ）と（ｅ）との間において、
衛星トランシーバの受信チャンネルを非活動状態にし、
衛星通信システムとの呼を遮断するステップをさらに含んでいる請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
さらに、ステップ（ｆ）においてＷＣＤの位置を決定している期間中に衛星通信システムとの呼を維持するステップを含んでいる請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
第１の通信システムと適合する第１の無線周波数（ＲＦ）送信信号を生成する手段と、
第１のＲＦ受信信号を第１の通信システムから受信する手段と、
第２のＲＦ受信信号を衛星位置決定システムから受信し、ＷＣＤの位置を導出するために使用可能な手段とを備えており、
第１および第２の受信手段は共通受信路を共用する無線通信装置（ＷＣＤ）用の多モードトランシーバ。
【請求項２６】
衛星位置決定システムは、グローバル位置決定システム（ＧＰＳ）である請求項２５記載のトランシーバ。
【請求項２７】
第１の通信システムは、衛星通信システム、地上セルラ通信システム、および地上パーソナル通信サービスシステムの１つである請求項２５記載のトランシーバ。
【請求項２８】
第１の受信チャンネルは、
第１の基準信号に基づいて第１のＲＦ受信信号の周波数を第１の中間周波数（ＩＦ）信号に下方変換する手段と、
第１のＲＦ受信信号を下方変換する手段に後続する第１のＩＦセクションとを含んでいる請求項２５記載のトランシーバ。
【請求項２９】
第２の受信チャンネルは、
第２の基準信号に基づいて第２のＲＦ受信信号の周波数を第２のＩＦ信号に下方変換する第２の手段と、
下方変換する第２の手段に後続する、第１のＩＦセクションとは別の第２のＩＦセクションとを含んでいる請求項２８記載のトランシーバ。
【請求項３０】
共通の受信路は共通の受信ＩＦ路を含んでおり、下方変換する第１および第２の手段は、第１および第２のＩＦ信号を第１および第２の別々のＩＦセクションのそれぞれから共通の受信ＩＦ路へ経路設定する手段を含んでいる請求項２９記載のトランシーバ。
【請求項３１】
さらに、第１の基準信号を第１の周波数で生成する手段と、
第２の基準信号を、第１の周波数とは無関係の第２の周波数で生成する手段とを含んでいる請求項２９記載のトランシーバ。
【請求項３２】
さらに、第２の通信システムと適合する第２のＲＦ送信信号を生成する手段を含んでおり、ＲＦ送信信号を生成する第１および第２の手段は共通の送信路を共用している請求項１記載のトランシーバ。
【請求項３３】
さらに、第３のＲＦ受信信号を第２の通信システムから受信する手段を含んでいる請求項２５記載のトランシーバ。
【請求項３４】
第２の通信システムは、デジタル変調技術を使用して変調された第１の信号とアナログ変調技術を使用して変調された第２の信号とを送信することのできる１以上の地上通信システムを含んでおり、
デジタル変調技術を使用して変調された第１の信号を第１のサブチャンネルによって受信する手段と、
アナログ変調技術を使用して変調された第２の信号を第２のサブチャンネルによって受信する手段とを含んでいる請求項３２記載のトランシーバ。
【請求項３５】
さらに、第１のサブチャンネルへの第１の信号の経路設定および第２のサブチャンネルへの第２の信号の経路設定を選択的に行う手段を含んでいる請求項３４記載のトランシーバ。
【請求項３６】
衛星通信システムと通信し、無線通信装置（ＷＣＤ）の位置を示す衛星位置決定システムからの信号を受信することのできるトランシーバを備えている少なくとも１つのＷＣＤの位置を決定する方法において、
位置決定に対する最初のリクエストを受信し、
最初のリクエストに応答して衛星通信システムによって呼を設定し、
ＷＣＤの近似位置に基づいており、衛星位置決定システム内の衛星に関する情報を含んでいる位置決定補助メッセージを衛星通信システムから受信し、
衛星位置決定システム内の衛星から信号を受信し、
衛星位置決定システムおよび位置決定補助メッセージ中の情報に基づいてＷＣＤの位置を決定するステップを含んでいる方法。
【請求項３７】
前記位置決定に対する最初のリクエストは、予め設定されたサービスプロバイダまたはＷＣＤ製造業者提供情報または基準に応答して行われる請求項３６記載の方法。
【請求項３８】
前記位置決定に対する最初のリクエストは、現在の信号品質、サービスまたは特徴利用度、費用のようなある値または基準に基づいて予め選択されたまたは予め記憶されたコマンドを処理している最中にＷＣＤユーザの手動入力に応答して行われるか、あるいは予め定められた周期ベースで行われる請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
ＷＣＤユーザは、“Ｅ９１１”呼を使用して緊急事態位置決定サービスをリクエストする請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
このような呼の行われている期間中、前記ＷＣＤは衛星呼を維持するように衛星位置決定システムから信号を受信するモードと衛星送信モードとの間で交互に切替えられる請求項３９記載の方法。
【請求項４１】
さらに、ＷＣＤに対する通信サービスを提供する衛星通信サービスプロバイダに対して位置依存形請求書を提供するステップを含んでいる請求項３６記載の方法。
【請求項４２】
さらに、ＷＣＤに対する通信サービスを提供するセルラサービスプロバイダに対して位置依存形請求書を提供するステップを含んでいる請求項３６記載の方法。
【請求項４３】
さらに、地上ネットワークカバレージとは無関係の個人位置決定および位置追跡を行うステップを含んでいる請求項３６記載の方法。
【請求項４４】
さらに、ＷＣＤに対して船団管理およびディスパッチサービスを提供するステップを含んでいる請求項３６記載の方法。
【請求項４５】
さらに、詐欺行為を管理するステップを含んでいる請求項３６記載の方法。
【請求項４６】
さらに、ＷＣＤユーザに対して個人セキュリティ応答を提供するステップを含んでいる請求項３６記載の方法。
【請求項４７】
さらに、地域および国のカバレージにより捜索および救助活動を補助するのに有用な情報を提供するステップを含んでいる請求項３６記載の方法。
【請求項４８】
さらに、大陸規模で路側援助に対する情報を提供するステップを含んでいる請求項３６記載の方法。
【請求項４９】
さらに、移動部隊のための通信手段を提供すると共に、予め規定された部隊員グループの１以上のメンバーの位置を遠隔地で追跡するステップを含んでいる請求項３６記載の方法。
【請求項５０】
さらに、車両位置決定のための通信手段を提供するステップを含んでいる請求項３６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、無線通信に関し、とくに、衛星および地上通信システムの両者と通信することができ、無線装置の位置が決定されることのできる衛星位置決定システムからの信号を受信することができる無線電話またはモデムのような無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、種々の地上ベースの無線通信システムおよび種々の衛星ベースの無線通信システムを含む多くの異なったタイプの無線電話または無線通信システムが存在している。種々の地上ベースの無線通信システムは、パーソナル通信サービス（ＰＣＳ）およびセルラシステムを含むことができる。既知のセルラシステムの例には、セルラアナログアドバンストモービルフォンシステム（advanced Mobil Phone System:ＡＭＰＳ）、ならびに符号分割多元アクセス（ＣＤＭＡ）システム、時分割多元アクセス（ＴＤＭＡ）システム、およびＴＤＭＡとＣＤＭＡの両テクノロジーを使用する新しいハイブリッドデジタル通信システムのデジタルセルラシステムが含まれる。ＣＤＭＡセルラシステムは、米国電気通信工業会／電子機械工業会（ＴＩＡ／ＥＩＡ）規格ＩＳ−９５に記載されている。組合せのＡＭＰＳ  ＆  ＣＤＭＡシステムはＴＩＡ／ＥＩＡ規格ＩＳ−９８に記載されている。その他の通信システムは、広帯域ＣＤＭＡ（ＷＣＤＭＡ）、ｃｄｍａ２０００（たとえば、ｃｄｍａ２０００  １ｘまたは３ｘ規格のような）またはＴＤ−ＳＣＤＭＡと呼ばれるものをカバーするＩＭＴ−２０００／ＵＭ、すなわち、インターナショナル・モービル・テレコミュニケーションズ・システム(International Mobile Telecommunications System)２０００／(Universal Mobile Telecommunications System)規格に記載されている。
【０００３】
例示的なＣＤＭＡタイプの衛星通信システムには、４８個の低軌道（ＬＥＯ）衛星のコンステレーション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）と、複数の地上ステーション（地上固定ステーションまたはゲートウェイとも呼ばれる）とが含まれる。ゲートウェイは、複数のＬＥＯ衛星によって１以上の既知の通信システムを接続すると共に１以上の衛星ユーザ端末にネットワークする。ゲートウェイとリンクされた地上ベースの通信システムは、たとえば、公衆交換電話網（ＰＳＴＮ）と接続された電話地上ライン、セルラおよびＰＣＳシステム、専用光またはマイクロ波リンク、もしくはインターネットを含むことができる。衛星ユーザ端末は、所望に応じて移動、可搬または固定端末であることができる。
【０００４】
典型的に、各衛星ユーザ端末は、多くの衛星との間で受送信をすることができる。これによって、所望のレベルの衛星または空間ダイバーシティが提供される。衛星ユーザ端末はこのような衛星ダイバーシティを使用して、衛星ユーザ端末と任意の所定の衛星との間の視線の遮断を回避することにより衛星通信カバレージを改善する。いくつかのシステムでは、衛星は周波数変換器および中継器としてのみ機能する。それらは変調または復調機能を含まず、あるいは使用しない。ユーザ端末から衛星に送信された信号は、衛星アップリンク信号または周波数と呼ばれる。衛星からユーザ端末に送信された信号は、衛星ダウンリンク信号または周波数と呼ばれる。ベントパイプ(bent-pipe)または簡単な中継器である衛星の観点で見ると、ゲートウェイからユーザ端末に進行する信号は順方向リンク（通信）信号と呼ばれ、ユーザ端末からゲートウェイに進行する信号は逆方向リンク信号（ユーザ端末側から見ると）と呼ばれる。
【０００５】
衛星は衛星アップリンク周波数（ユーザ端末の逆方向リンク）を、衛星からゲートウェイに送信されるゲートウェイ・衛星システムのバックホール(back-haul)または順方向リンク周波数に変換する。また、衛星は衛星ダウンリンク周波数を、衛星からユーザ端末に送信（ユーザ端末順方向リンク）されるゲートウェイ衛星システムのバックホールまたは逆方向周波数に変換する。たとえば、ユーザ端末のダウンリンク周波数が２５００メガヘルツ（ＭＨｚ）であり、そのアップリンク周波数が１６００ＭＨｚである場合、衛星はこれらの周波数における信号を、５１００ＭＨｚおよび６９００ＭＨｚのような別の所望されたリンク周波数にそれぞれマップするか、変換する。各衛星のダウンリンクは、地球の表面上のフットプリントに照明する一連のまたは１組の“ビーム”（またはセクタ）を有している。典型的な衛星は１６のこのようなビームを使用する。時に、単一の“ビーム”パターンで同じ所定のエリアに照明するために異なった周波数における多くのビームが使用され、それらビームはそれぞれ“サブビーム”と呼ばれる。
【０００６】
変調のために擬似雑音（ＰＮ）または擬似ランダムコードを使用するＣＤＭＡ通信システムに対して、各ダウンリンクビーム、および一般に各衛星は、ビーム識別のために別個の擬似雑音（ＰＮ）コード位相オフセット値を使用する。各ビーム内において、ビームまたはサブビームチャンネル化に対してウォルシュコードのような直交コードが使用され、各ユーザ端末に関して通信するための一連の個々のコードチャンネルを生成する。実際に、１つの衛星からのビームは、米国等の国全体のような広い地理的領域をカバーすることのできるフットプリントを形成する。衛星は、これもまた一連のまたは１組の、典型的には１６本であるビーム（またはセクタ）をパターンで使用して衛星アップリンクまたは逆方向リンク通信信号をユーザ端末から受信する。順方向および逆方向リンクビームパターンは同じである必要はない。
【０００７】
例示的なＣＤＭＡ衛星無線通信システムにおいて、共通の周波数、または異なったビームを規定する周波数のセットは、衛星に対して、あるいは衛星によって送信している各ゲートウェイにより使用される。共通の無線周波数は、多数の衛星によるゲートウェイに対する、あるいはゲートウェイからの同時通信を可能にする。個々のユーザ端末は、長いまたは高いチップレートのＰＮコードを逆方向通信信号リンク上で使用して、直交またはウォルシュコード（およびサブチャンネル）を順方向通信信号リンク上で使用することによって分離される。高いレートのＰＮコードおよびウォルシュコードは、ゲートウェイおよびユーザ端末トランシーバから送信された信号を変調するために使用される。送信している端末（ゲートウェイおよびユーザ端末）は、時間的に互いとは異なったＰＮコードオフセット（および、またはウォルシュコード）を使用することができ、それによって受信している端末において別々に受信されることのできる送信された信号を生成する。
【０００８】
各ゲートウェイは、コード位相において別のゲートウェイのパイロット信号からオフセットされた共通のＰＮ拡散コードまたはコード対を有するパイロット信号を送信する。特有のＰＮコード対は、特定の軌道平面内の衛星を識別するために使用されることができる。さらに、各ゲートウェイは特有の識別するＰＮコードを有していてもよく、各ダウンリンクビーム（衛星からユーザ端末に）は、その衛星に対する別のダウンリンクビームに関して異なったＰＮコードオフセットを有する。
【０００９】
システム動作期間中、ユーザ端末は衛星コンステレーションのモデルを有し、ユーザ端末は、ユーザ端末に見えるようになった、あるいは見えている各衛星に対する、あるいはゲートウェイに対するＰＮコードおよびＰＮコード位相オフセットのリストを提供される。さらに、この明細書において参考文献とされているHarms氏他による米国特許出願第 09/169,358 号明細書（“Multi-Layered PN Code Spreading In A Multi-User Communications System”）に記載されている外部ＰＮコードシーケンスは、ゲートウェイまたは衛星のような特定の信号源を識別するために使用されることができる。このＰＮコードは、常に見えている衛星の間の、あるいは同じおよび、または異なった軌道を有する衛星の間の時間および位相差を導出するために使用されることができる。ユーザ端末は、多くの軌道上の多くの衛星からのビームを同時に捕捉して追跡するのに有用な素子を備えている。
【００１０】
ＣＤＭＡテクノロジーは、受信された信号を復調し、あるいはデスプレッドするために使用されるＰＮコードを変更することにより衛星ビーム間でハンドオフを行うメカニズムを提供する。一般に、これは１組のコードの中の１以上のコードを使用し、異なった信号源またはビームの間で使用された異なったコード位相オフセットに一致させるようにそのコードの位相を変更することによって行われることができる。２以上の衛星がユーザ端末の視界内にあるとき、ユーザ端末はその２以上の衛星によってゲートウェイと通信することができる。その結果、衛星の間の呼ハンドオオフは、そのユーザ端末に対するゲートウェイにおいて行われることができる。多くの衛星と通信するこの能力はシステムに衛星（空間とも呼ばれる）ダイバーシティを提供する。樹木、山または建造物がユーザ端末への衛星リンクを遮っている場合、そのユーザ端末は見えている別の衛星にハンドオフすることによって通信リンクをアクティブに維持することができる。
【００１１】
例示的な衛星通信システムは、グローバルローミング能力を備えたグローバル通信システムである。最良の通信結果は、ユーザ端末と衛星との間の視線が存在しているときに得られる。ユーザ端末には遮るもののない状態で衛星が見えていることが好ましい。都市および都会環境において、このように遮るものなしに衛星が見えている状態は達成することは困難である。さらに、衛星端末ユーザは、建造物内部で無線モデムを含む無線電話または無線通信装置を使用するほうが便利であることを認識している可能性がある。
【００１２】
現在、システムユーザは、ＩＮＭＡＲＳＡＴ衛星端末とセルラホンとを組合せて使用することにより地球上の多くの場所で通信するためのグローバルローミング機能によりあるレベルの移動通信を行うことができる。ＩＮＭＡＲＳＡＴ衛星端末には、それが大型で高価であるという欠点があり、セルラ共通利用を実現することができない。したがって、ユーザは、あまり多くのエリアで動作することのできない第２の通信手段、すなわち、セルラホンを携帯する必要がある。
【００１３】
衛星電話を使用してグローバルローミングを行うために別のシステムが利用可能である。しかしながら、このような電話は高価で、比較的大型であり、非常に多くの通信アクセサリを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、衛星システムおよび地上ＰＣＳシステムおよび、またはＣＤＭＡセルラシステム、ＴＤＭＡセルラシステム、またはアナログセルラシステムのようなセルラシステムと動作することのできる小型で廉価な移動無線電話または無線通信装置が必要とされている。
【００１５】
上述した衛星および地上ベースの通信システムに加えて、移動端末に移動端末位置情報を提供する既知のシステムが存在する。１つのこのようなシステムは、グローバル位置決定システム（ＧＰＳ）に基づいている。ＧＰＳは、地球の表面上のＧＰＳ受信機に関する正確で連続した世界的な広い規模の３次元位置情報を提供する。ＧＰＳは６つの５５°の軌道平面内に２４個の衛星を含んでいる。地上ベースのＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星に対する眺望が地上の物体（たとえば、建造物、樹木または山）に遮られない限り、複数の、たとえば、少なくとも４個のＧＰＳ衛星を地球上のどこからでも見ることができる。
【００１６】
動作において、ＧＰＳ受信機はＧＰＳ衛星信号をそのＧＰＳ受信機に見えている各ＧＰＳ衛星から受信する。ＧＰＳ受信機は、受信された各ＧＰＳ衛星信号の到達時間（ＴＯＡ）を決定する。ＴＯＡに基づいて、ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ受信された信号の受信機−衛星トランジット時間と、対応した受信機−衛星分離距離とを各衛星に対して決定する。ＧＰＳ受信機は、３つの受信機−衛星分離距離に基づいて地上のＧＰＳ受信機の位置を三角測量する。実際には、ＧＰＳ受信機は第４のディメンション（時間）を使用して地上におけるその位置を計算する。たとえば、ＧＰＳ受信機にはＧＰＳ時間が必要である。ＧＰＳ時間は、第４のＧＰＳ衛星、地上ＣＤＭＡ無線電話基地局および、またはＬＥＯ  ＣＤＭＡ衛星システムから得られる。
【００１７】
それ故、ユーザが地上および、または衛星通信システムと通信することを可能にすると共に、ユーザ（すなわち、移動トランシーバ）の位置を決定することを可能にするように、移動トランシーバ内の地上および、または衛星通信能力を位置決定能力と組合せることが望ましい。
【００１８】
このようなトランシーバに関するサイズ、重量および電力要求ならびに費用を最小にすることもまた望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、衛星通信システム108,114および地上通信システム120,122の両者と通信することのできる複数の帯域の移動無線電話機（移動無線通信機および無線通信装置（ＷＣＤ）とも呼ばれる）を提供する。衛星通信システムはＬＥＯ衛星システムであることができる。地上通信システムは、アナログおよびデジタルベースの両セルラシステムを含むＰＣＳおよび、またはセルラシステムであることができる。セルラアナログシステムはＡＭＰＳであることができる。デジタルベースのセルラシステムはＣＤＭＡシステムであることができる。ＷＣＤは、地上通信システムと衛星通信システムから信号を同時に受信することができる。これは、地上通信システムと通信しながら衛星通信システムからページング信号を受信するのに、および衛星カバレージモニタリングを行うのに有用である。また、ＷＣＤは１以上のＧＰＳ衛星信号のみを受信することができ、あるいはＧＰＳおよび衛星通信信号の両者を同時に受信することができる。
【００２０】
ＷＣＤは、衛星通信送信チャンネル（衛星送信チャンネルとも呼ばれる）と、地上通信送信チャンネル（地上送信チャンネルとも呼ばれる）とを含んでいる。これらの送信チャンネルはそれぞれが中間周波数（ＩＦ）セクションと、周波数アップコンバータまたはミキサと、および無線周波数（ＲＦ）セクションとを含んでいる。２つの送信チャンネルのＩＦセクションは、共通の送信ＩＦコンポーネントを含む共通の送信ＩＦ信号路を共用する。
【００２１】
ＷＣＤは、衛星通信受信チャンネル（衛星受信チャンネルとも呼ばれる）と、地上通信受信チャンネル（地上受信チャンネルとも呼ばれる）と、およびＧＰＳ受信チャンネルとを含んでいる。これらの各受信チャンネルはＲＦセクションと、周波数ダウンコンバータまたはミキサと、およびＩＦセクションとを含んでいる。これら３つの受信セクションのＩＦセクションは、共通の受信ＩＦコンポーネントを含む共通の受信ＩＦ信号路を共用する。
【００２２】
ＷＣＤはまた、第１の局部発振器（ＬＯ）基準信号を衛星および地上の両通信送信チャンネル、地上通信受信チャンネル、およびＧＰＳ受信チャンネルに供給する第１の信号源を含んでいる。第２の信号源は、第１のＬＯ基準信号とは無関係の第２のＬＯ基準信号を衛星通信受信チャンネルに供給する。
【００２３】
上述した共通送信および共通受信ＩＦ構成、送信路に対して共通の局部発振器ソース、および独立した衛星受信チャンネル局部発振器により、ＷＣＤは小型で可搬の把持式無線電話機として都合よく構成されることが可能となる。したがって、ＷＣＤのユーザは、たとえば、地上セルラホンと、広域電話カバレージのための大型で高価な衛星電話機およびＧＰＳ受信機の３つの異なった装置の代りに、単一の小型無線電話機を便利に携行することができる。
【００２４】
上述したように、本発明は、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡまたはアナログ（たとえば、ＡＭＰＳ）セルラシステムのような衛星システムおよび地上ＰＣＳ／セルラシステムと動作することのできる小型の廉価な移動トランシーバを有効に提供する。
【００２５】
本発明には、ユーザが地上および、または衛星通信システムと通信することを可能にすると共に、ユーザ（すなわち、移動トランシーバ）の位置を決定することを可能にするように、移動トランシーバ内の地上および、または衛生通信能力を位置決定能力と組合せるという利点がある。
【００２６】
本発明には、移動トランシーバの異なった動作モードの間でそのトランシーバ内の共通の信号路およびコンポーネントを共用することにより、費用を最少にすると共にサイズ、重量および電力要求を最小にするという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の上述および別の特徴および利点は、添付図面において示されている本発明の例示的な実施形態の以下の特定の説明から明らかになるであろう。
Ｉ．概要
図１は、本発明の無線通信装置ＷＣＤ102が動作することのできる１つの例示的な環境100を示している。環境100には、ＧＰＳ衛星104のコンステレーション（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）が含まれ、各ＧＰＳ衛星は実質的に静止軌道を占有している。ＧＰＳ衛星104はＲＦ  ＧＰＳ信号106を地球に向かって送信する。環境100には、通信衛星108のコンステレーションもまた含まれている。衛星108は衛星ベース通信システムの一部である。各衛星108は低軌道を占有することができ、ダウンリンクＲＦ通信信号110を地球に向かって送信する。各衛星108はダウンリンクＲＦ通信信号110を地球に向かって送信する。各衛星は衛星108と適合する地上ベース送信機からアップリンクＲＦ通信信号112を受信することができる。衛星108は、地上ベースのゲートウェイスステーション114と通信する。ゲートウェイスステーション114は、ＰＳＴＮ、インターネット、専用の高速データサービス、光伝送ライン等のような種々の通信システムおよびネットワークとリンクされている。
【００２８】
さらに環境100には、地上ベースの通信システムおよびネットワークが含まれている。たとえば、地上ベースの通信システムは、符号120で表されている第１の複数のＰＣＳおよび、またはセルラ通信セルサイト（たとえば、基地局およびアンテナサポート構造）と、符号122で表されている第２の複数のＰＣＳおよび、またはセルラ基地局とを含むことができる。基地局120は、地上ベースのＣＤＭＡまたはＴＤＭＡ（あるいはハイブリッドＣＤＭＡ／ＴＤＭＡ）デジタル通信システムと関連付けられることができる。したがって、基地局120は地上ＣＤＭＡまたはＴＤＭＡタイプの信号123を移動局またはユーザ端末に送信することができ、ＴＤＭＡまたはＣＤＭＡ信号124を移動局またはユーザ端末から受信することができる。地上信号は、ＩＭＴ−２０００／ＵＭＴ規格（すなわち、インターナショナル・モービル・テレコミュニケーションズ・システム(International Mobile Telecommunications System)２０００／ユニバーサル・モービル・テレコミュニケーションズ・システム(Universal Mobile Telecommunications System)規格）にしたがってフォーマット化されることができる。地上信号は広帯域ＣＤＭＡ信号（ＷＣＤＭＡ信号とも呼ばれる）、またはｃｄｍａ２０００規格（たとえば、ｃｄｍａ２０００  １ｘまたは３ｘ規格のような）に従った信号、あるいはＴＤ−ＳＣＤＭＡ信号であることができる。
【００２９】
他方において、基地局122はアナログベースの地上通信システム（ＡＭＰＳのような）と関連付けられることができる。したがって、基地局122はアナログベースの通信信号126を移動装置に送信することができると共に、アナログベースの通信信号128を移動装置から受信することができる。
【００３０】
各無線通信装置は、無線ハンドセットまたは電話機、セルラ電話機、データトランシーバ、またはページングまたは位置決定受信機のような装置を備えているか、あるいは含んでいるが、それらに制限されず、また、所望に応じて車両（自動車、トラック、ボート、列車および航空機を含む）内に取付けられる把持式または可搬式であることができる。しかしながら、無線通信装置は一般に移動体と考えられているが、本発明の教示は、いくつかの構成において“固定された”装置に適用可能であることもまた理解される。さらに、本発明の教示は、データおよび、または音声トラフィックを転送するために使用されることができ、また、たとえば、情報、コマンドまたはオーディオ信号を転送するためにケーブルまたはその他の既知の無線リンクまたは接続を使用して別の装置と通信することのできる１以上のデータモジュールまたはモデムのような無線装置に適用可能である。さらに、多くの通信チャンネルに対して情報を転送するように予め定められた調整または関連付けをなされた方式でモデムまたはモジュールを動作させるために、コマンドが使用されてもよい。無線通信装置はまたいくつかの通信システムにおいて、好みに応じて、時にはユーザ端末、移動局、移動装置、加入者装置、移動無線通信機または無線電話機、無線装置、あるいは単に“ユーザ”および“移動体”と呼ばれる。
【００３１】
ＩＩ．クワド（Ｑｕａｄ）モードＷＣＤ
図２は、本発明の１実施形態によるＷＣＤ102の高レベルブロック図である。ＷＣＤ102は、以下のモードの任意の１つで動作すると共に、いくつかの状況においては２以上のモードで動作するように構成されることができる：
１．衛星108を介して衛星通信システムと通信する衛星通信モード；
２．地上アナログ通信システムと通信する地上アナログ通信モード；
３．地上デジタル通信システムと通信する地上デジタル通信モード；
４．ＧＰＳ衛星信号を受信して処理し、ＷＣＤのＧＰＳベースの位置を決定するＧＰＳ受信モード。
【００３２】
このような多モード動作を行うために、ＷＣＤ102は、以下のマルチモードトランシーバアンテナに結合された独特のマルチモードトランシーバ202を備えている：
１．ＲＦ信号112を衛星108に送信するための送信アンテナ204；
２．ＲＦ信号110を衛星108から受信するための受信アンテナ206；
３．ＲＦ信号124／128を上述の関連した地上通信システムに送信すると共にＲＦ信号123／126をその地上通信システムから受信するための鞭形またはヘリカルアンテナのような共通の送信／受信アンテナ208；
４．ＲＦ  ＧＰＳ衛星信号106をＧＰＳ衛星108から受信するためのパッチアンテナのようなＧＰＳアンテナ210。
【００３３】
マルチモードトランシーバ202は、衛星通信送信チャンネル214（衛星送信チャンネル214とも呼ばれる）および衛星通信受信チャンネル216（衛星受信チャンネル216とも呼ばれる）を有する衛星通信トランシーバ212を備えている。衛星送信チャンネル214は、ＲＦ送信信号218を生成すると共にＲＦ送信信号をアンテナ204に供給するベースバンド、ＩＦおよびＲＦ信号処理セクション（パスとも呼ばれる）を有している。受信アンテナ206は、ＲＦ受信された信号220を衛星受信チャンネル216に供給する。この衛星受信チャンネル216は、受信された信号を処理するためのＲＦ、ＩＦおよびベースバンドコンポーネントを有している。
【００３４】
マルチモードトランシーバ202はまた、地上通信送信チャンネル224（地上送信チャンネル224とも呼ばれる）および地上通信受信チャンネル226（地上受信チャンネル226とも呼ばれる）を有する地上モードトランシーバ222を備えている。地上送信チャンネル224は、ＲＦ送信信号227を生成すると共にＲＦ送信信号を共通のアンテナ208に供給するＲＦ、ＩＦおよびベースバンド信号処理セクションを有している。衛星送信チャンネル214および地上送信チャンネル224は、以下さらに詳細に説明するようにトランシーバ202内の共通のＩＦおよびベースバンド信号路を共用する。共通のアンテナ208はまたＲＦ受信された信号228を地上受信チャンネル226に供給する。地上受信チャンネル226は、受信された信号228を処理するためのＲＦ、ＩＦおよびベースバンド信号処理セクションを有している。別の実施形態では、分離した受信および送信アンテナが共通アンテナ208に置換されることができる。
【００３５】
ＷＣＤ102は典型的にＧＰＳ受信チャンネル230を有している。このＧＰＳ受信チャンネル230はＲＦ  ＧＰＳ受信された信号232をＧＰＳアンテナ210から受信し、ＲＦ、ＩＦおよびベースバンド信号処理セクションを使用してその受信された信号を処理する。ＧＰＳ受信チャンネル230、衛星受信チャンネル216および地上受信チャンネル226は、以下さらに詳細に説明するように、トランシーバ202内の共通のＩＦおよびベースバンド信号路を共用する。
【００３６】
図３Ａ−１および３Ａ−２は、１実施形態によるＷＣＤ102の詳細なブロック図である。
【００３７】
Ａ．衛星通信送信チャンネル
ＷＣＤ102は、ＲＦ送信信号112を生成する衛星送信チャンネル214（図２に示されている）を有している。図３Ａ−１および３Ａ−２を参照とすると、衛星送信チャンネル214は、ＲＦ送信信号112に対応したＩＦ送信信号312を生成するベースバンドプロセッサ（ＢＢＰ）310を備えている。このＢＢＰ310は、ＩＦ信号312を差送信ＩＦ信号として生成することが好ましい。また、ＩＦ信号312は２２８．６ＭＨｚの例示的なＩＦ送信周波数を有している。ＢＢＰ310はＩＦ送信信号312を、共通ＩＦ利得設定制御増幅器314を含む共通送信ＩＦ信号路（共通送信ＩＦセクションとも呼ばれる）に供給する。この利得設定制御増幅器314はＩＦ信号312を増幅し、その増幅されたＩＦ信号を共通ＩＦ信号経路設定機構316の入力に供給する。ＡＧＣ増幅器314および経路設定機構316は差動であることが好ましいが、そうである必要はない。経路設定機構316はＩＦスイッチであることができ、このＩＦスイッチはその入力において、増幅されたＩＦ信号を、そのスイッチに供給された経路路設定（モード）選択信号（示されていない）に基づいて、
１．衛星送信チャンネル214の衛星ＩＦ路318 または
２．地上送信チャンネル224の地上ＩＦ路319（以下にさらに詳細に説明される）
のいずれかに選択的に経路設定する。
【００３８】
衛星通信送信通信が所望されたとき、スイッチ316は増幅されたＩＦ信号をスイッチの入力において衛星ＩＦ路318に経路設定する。この衛星ＩＦ路318は、表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタであることのできるＩＦバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）320の入力に至る。ＢＰＦ320は、経路設定機構316によりそのＢＰＦに経路設定されたＩＦ信号をバンドパスフィルタ処理する。ＢＰＦ320は、増幅され、フィルタ処理されたＩＦ信号をミキサ322に供給する。ミキサ322はその増幅されてフィルタ処理されたＩＦ信号を、このミキサ322に供給された第１の局部発振器（ＬＯ）基準信号326に基づいて、ＲＦ送信信号324に周波数上方変換する。ＲＦ送信信号324は、衛星通信周波数送信（ＷＣＤから衛星への）帯域に対応した周波数を有している。
【００３９】
ミキサ322は、ＲＦ信号324を衛星送信チャンネル214のＲＦ送信セクションに供給する。ＲＦ送信セクションには、ＲＦ信号処理コンポーネント：ＲＦ信号324をフィルタ処理する第１のＲＦ  ＢＰＦ326と、ＢＰＦ326により生成されたフィルタ処理されたＲＦ信号を増幅するＲＦ増幅器328と、ＲＦ増幅器328により生成された増幅されたＲＦ信号をさらにフィルタ処理する第２のＲＦ  ＢＰＦ330と、ＢＰＦ330により生成されたＲＦ信号をさらに増幅するＲＦ電力増幅器332とが含まれ、それらは直列接続されている。ＲＦ送信セクションはほぼ５０ｄＢのＲＦ利得を有することができ、あるいは特定の適用に対しては所望のＲＦ利得を有することができる。ＲＦ電力増幅器332は、電力増幅されたＲＦ信号218を衛星送信アンテナ204に供給する。衛星送信アンテナ204はＲＦ信号218をＲＦ衛星送信信号112として送信する。
【００４０】
Ｂ．地上通信送信チャンネル
地上送信チャンネル224は、ベースバンドプロセッサ（ＢＢＰ）310と、ＩＦ利得制御増幅器314と、およびＩＦ信号経路設定機構316とを、上述した衛星送信チャンネル214と共用する。このようなＩＦ共通性にはトランシーバ費用と、スペースおよび電力要求を減少させる利点がある。地上モードにおいて、ＢＢＰ310は、この場合には、地上ＲＦ送信信号124／128に対応したＩＦ送信信号312を利得設定制御増幅器314に供給する。地上送信通信が所望されたとき、ＩＦスイッチ316は、増幅器314により生成された増幅されたＩＦ信号を地上送信ＩＦ路319に、およびしたがってミキサ334に経路設定する。ミキサ322と同様に、ミキサ334は、このミキサに供給されたＬＯ基準信号326に基づいて送信ＩＦ信号の周波数をＲＦ送信信号336に上方変換する。
【００４１】
ミキサ334はＲＦ送信信号336を地上送信チャンネル224のＲＦ送信セクションに供給する。このＲＦ送信セクションには第１のＲＦ  ＢＰＦ338、ＲＦ増幅器340、第２のＲＦ  ＢＰＦ342、およびＲＦ電力増幅器344が含まれ、それらは直列接続されている。ＢＰＦ338および342は、それによってフィルタ処理される、アナログまたはデジタルセルラ、ＰＣＳ、ｃｄｍａ２０００  １ｘまたは２ｘ、あるいはＷＣＤＭＡ信号等のような地上送信信号と適合する周波数帯域幅を有している。電力増幅器344は電力増幅された地上ＲＦ信号をデュプレクサ346の入力に供給する。ＲＦ送信セクションは、衛星送信チャンネル214のＲＦ送信セクションのものに類似した全体的なＲＦ利得を有することができる。
【００４２】
デュプレクサ346は、地上ＲＦ送信および受信信号を互いから分離するＲＦ送信および受信フィルタセクションを備えている。これは、共通の地上アンテナ208において地上ＲＦ送信および受信信号124／128および123／126が結合されているために行われる。デュプレクサ346は、フィルタ処理され、電力増幅された地上ＲＦ送信信号（たとえば、ＲＦ信号226）を共通アンテナ208に供給する。分離した地上ＲＦ送信および受信アンテナを備えている別の実施形態において、デュプレクサ346は除去されることができる。
【００４３】
別の実施形態は分離した衛星および地上ＲＦ送信セクションを、地上モード周波数および衛星周波数の両方を増幅する単一の広い帯域のＲＦ電力増幅器を含む単一のＲＦ送信路で置換する。しかしながら、この実施形態では、衛星または地上のどちらの送信モードが選択されたかに応じて、衛星および地上ＲＦフィルタが単一の送信路に切替えられなければならない。
【００４４】
Ｃ．衛星通信受信チャンネル
衛星受信チャンネル216（図３の左下に示されている）において、アンテナ206は低いパワーの受信されたＲＦ信号220をＲＦセクションに供給し、このＲＦセクションは直列接続されたＲＦコンポーネント：ＲＦセクションのオーバードライブを回避するために受信されたＲＦ信号220からの干渉（イメージ帯域周波数、ＰＣＳおよび、またはセルラ信号を含む地上信号、および衛星送信チャンネル214により生成された送信信号218のような）をフィルタ処理するＢＰＦ352と、このＢＰＦ352により生成されたフィルタ処理されたＲＦ信号を増幅する第１の低雑音増幅器（ＬＮＡ）354（２５ｄＢの例示的なＲＦ利得を有している）と、このＬＮＡ354により生成された増幅されたＲＦ信号をフィルタ処理する第２のＲＦ  ＢＰＦ356と、およびこのＢＰＦ356により生成されたフィルタ処理されたＲＦ信号をさらに増幅する第２のＬＮＡ358とを含んでいる。
【００４５】
ミキサ360はこのミキサ360に供給されたＬＯ基準信号364に基づいて、調整されたＲＦ信号をＩＦ信号362に周波数下方変換する。受信されたＩＦ信号362は、ほぼ１８６．３ＭＨｚの例示的なＩＦ周波数を有している。ミキサ360は好ましくは差のＩＦ信号をＩＦ増幅器366に供給し、このＩＦ増幅器366がＩＦ信号を増幅する。この増幅器366は増幅されたＩＦ信号を第１の受信された信号路368に、およびしたがってＩＦ信号経路設定機構370の第１の入力に供給する。この経路設定機構370は、以下さらに詳細に説明するように、ＧＰＳ受信チャンネル230および地上受信チャンネル244に関連付けられた第２の受信されたＩＦ信号路372に結合された第２の入力を備えている。
【００４６】
経路設定機構370はＩＦスイッチであることができ、このスイッチはその出力に結合された共通出力の受信されたＩＦ路374に対して、通路368内のＩＦ信号または通路372内のＩＦ信号のいずれかを選択的に経路設定する。衛星受信通信が所望されたとき、スイッチ370は通路368内のＩＦ信号を共通出力路374に、したがって共通ＩＦ  ＢＰＦ376に経路設定する。このＢＰＦ376は、ＳＡＷフィルタであることができる。ＩＦ  ＢＰＦ376は、それによってフィルタ処理される衛星信号の周波数帯域幅と適合する周波数帯域幅を有している。また、ＢＰＦ376は、それによってフィルタ処理される受信された地上信号の周波数帯域幅と適合する周波数帯域幅を有している。
【００４７】
たとえば、ＢＰＦ376は、ｃｄｍａ２０００  １ｘ信号（ほぼ１．２５ＭＨｚの帯域幅を有する）に対してほぼ１．５ＭＨｚの帯域幅を有し、ＷＣＤＭＡ信号（ほぼ４．９６ＭＨｚの帯域幅を有する）に対してほぼ５ＭＨｚの帯域幅を有し、ｃｄｍａ２０００  ３ｘ信号（ほぼ３．７５ＭＨｚの帯域幅を有する）に対してほぼ４ＭＨｚの帯域幅を有している（その代りに、ＷＣＤＭＡおよびｃｄｍａ２０００の両信号をフィルタ処理するために５ＭＨｚの帯域幅のＩＦフィルタが使用されることができる）。ＢＰＦ376は、フィルタ処理されたＩＦ信号をＩＦ  ＡＧＣ増幅器378に供給する。このＡＧＣ増幅器378は、増幅されたＩＦ信号をＡＧＣ結合増幅器380に供給する。このＡＧＣ結合増幅器380は、ＩＦ信号381を共通ＩＦ信号路382を介してベースバンドプロセッサ310に供給する。上述した受信されたＩＦ信号処理コンポーネントおよび関連したＩＦ受信された信号は全て、差動であることが好ましいが、そうである必要はない。
【００４８】
Ｄ．ＧＰＳ受信チャンネル
ＧＰＳ受信チャンネル230において、アンテナ210はＧＰＳ  ＲＦ受信された信号232をＲＦ  ＧＰＳ受信セクションに供給し、このＲＦ  ＧＰＳ受信セクションはＲＦ  ＢＰＦ386およびＬＮＡ388を備えている。ＢＰＦ386はＬＮＡ388のオーバードライブを回避するために、ＧＰＳ  ＲＦ受信された信号232からの、イメージ帯域周波数ならびに地上ＰＣＳおよび、またはセルラ信号のような干渉をフィルタ処理する。ＧＰＳ受信モードのときには、干渉をさらに減少させるために衛星送信チャンネル214は不活性にされることができる。ＢＰＦ386はフィルタ処理されたＲＦ  ＧＰＳ信号をＧＰＳ  ＬＮＡ388に供給する。ＬＮＡ388は増幅されたＧＰＳ  ＲＦ信号をミキサ390に供給する。
【００４９】
ミキサ390は、ＧＰＳ  ＲＦ信号をＧＰＳ  ＩＦ信号392に周波数下方変換する。ミキサ390はＩＦ信号392を第２のＩＦ信号路372（衛星受信チャンネル216との関係で上述された）に供給し、したがってＩＦスイッチ370の第２の入力に供給する。ＧＰＳ受信が所望されたとき、スイッチ370はＩＦ信号392を共通のＢＰＦ376、ＡＧＣ増幅器378、ＡＧＣ結合増幅器380に、およびしたがってＢＢＰ310に経路設定する。
【００５０】
Ｅ．地上受信チャンネル
地上受信チャンネル226において、共通アンテナ208は地上受信されたＲＦ信号228（地上信号124／126に対応した）をデュプレクサ346に供給する。デュプレクサ346は、地上受信されたＲＦ信号を地上受信チャンネルのＲＦセクションに供給し、このセクションにはＲＦ信号処理コンポーネント：ＬＮＡ396、ＲＦ  ＢＰＦ398および選択的ＲＦ信号経路設定機構400が含まれており、これらは直列接続されている。経路設定機構400はＲＦスイッチであることができ、このスイッチはこれに供給された選択制御信号（示されていない）に基づいて、そのスイッチの入力でＲＦ信号を第１のＲＦ信号出力路402または第２のＲＦ信号出力路404のいずれかに選択的に経路設定する。
【００５１】
１．地上受信アナログサブチャンネル
地上受信チャンネル226は、第１のスイッチされるＲＦ出力路402と関連付けられた第１のサブチャンネルを含んでいる。１実施形態において、この第１のサブチャンネルは、ＡＭＰＳ信号のようなセルラアナログ信号を受信して処理することができる。セルラアナログモードでは、ＲＦスイッチ400はスイッチされたＲＦ信号を通路402に、およびしたがって第１のサブチャンネル内のミキサ406に供給する。ミキサ406は、スイッチされたＲＦ信号をこのミキサ406に供給されたＬＯ基準信号326に基づいてＩＦ信号408に周波数下方変換する。ミキサ406はＩＦ信号408をＢＰＦ410に供給し、このＢＰＦ410はＳＡＷフィルタであることができる。ＢＰＦ410はフィルタ処理されたＩＦ信号をＩＦ  ＡＧＣ増幅器412に供給し、この増幅器412は増幅されたＩＦ信号をＡＧＣ結合増幅器380に供給する。ＡＧＣ結合増幅器380は、増幅されたＩＦ信号（ＩＦ信号381で表されている）をベースバンドプロセッサ310に供給する。ＲＦスイッチ400およびＩＦスイッチ370が図３に示されているポジションにされているとき、ＷＣＤ102は地上アナログ信号と衛星信号を同時に受信して処理することができる。
【００５２】
２．地上受信機デジタルサブチャンネル
地上受信機チャンネル226はまた、第２のスイッチされるＲＦ出力路404と関連付けられた第２のサブチャンネルを含んでいる。１実施形態において、この第２のサブチャンネルは、セルラＣＤＭＡまたはＴＤＭＡデジタル信号を受信して処理する。デジタルセルラモードでは、ＲＦスイッチ400はスイッチされたＲＦ信号を通路404に、およびしたがって第２のサブチャンネル内のミキサ414に供給する。ミキサ414はスイッチされたＲＦ信号を、受信されたＩＦ信号416に周波数下方変換する。ミキサ414はＩＦ信号416をＩＦ受信路372に、およびしたがってＩＦスイッチ370の第２の入力に供給する。デジタルセルラモードにおいて、スイッチ370はＩＦ信号416を出力路374に経路設定し、したがってＢＰＦ376、ＡＧＣ増幅器378およびＡＧＣ結合増幅器380に経路設定する。
【００５３】
上述したように、地上受信機チャンネル226、衛星受信チャンネル216、およびＧＰＳ受信チャンネル230は共通差動ＩＦ信号路およびＩＦコンポーネントを共用する。このような構成には、費用と受信機のスペースおよび電力要求を減少させるという利点がある。これは、把持式移動適用においてとくに有効である。
【００５４】
送受信路内のＲＦスイッチ400ならびに差動ＩＦスイッチ316および370は、ダイオード、トランジスタ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、機械的リレーおよび、または別のスイッチング装置を使用して構成されることができる。別の構成においては、差動スイッチは差動電力分割装置および差動電力結合装置で置換される。さらに、地上および衛生受信チャンネルは、中間周波数が異なっている場合には差動ダイプレクサを使用して結合されることができる。
【００５５】
Ｆ．局部発振器
ＷＣＤ102は、ＬＯ基準信号326を生成する基準信号源417を含んでいる。１実施形態において、信号源417は、デュアルバンド（dual-band）位相ロックループ（ＰＬＬ）のようなデュアルバンド周波数シンセサイザである。信号源417は、基準信号326を各ミキサ322、334、390、406および414の各ＬＯ入力に供給するようにＬＯ出力を１以上の電力分割装置（示されていない）に供給する。このようにして、信号源417はＬＯ基準信号を衛星送信チャンネル214、地上送信および受信チャンネル224および226、ＧＰＳ受信チャンネル230に供給する。
【００５６】
ＷＣＤ102はまた、ＬＯ基準信号364を生成する第２の基準信号源418を含んでおり、それは周波数シンセサイザ／ＰＬＬであることができる。したがって、第２の信号源418はＬＯ基準信号364を衛星送信チャンネル216に供給する。本発明においては、信号源417および418は無関係に制御されるため、対応的にＬＯ基準信号326および364は独立して制御される。これは、互いに依存する周波数を有する送信および受信基準信号を生成する送信および受信ＬＯ信号源を備えたいくつかの既知のトランシーバと対照的である。
【００５７】
本発明において、信号源417および418の独立した制御は、地球の異なった地理的領域に関連する異なった送信および受信周波数スペクトラム割当に有効に適応する。たとえば、第１の国は２４８０ＭＨｚから２４９０ＭＨｚまでの衛星受信周波数スペクトラムおよび１６１５ＭＨｚから１６１７ＭＨｚまでの衛星送信周波数スペクトラムを割当ててもよい。第２の国は異なった割当てを行ってもよい。たとえば、第２の国は２４８５ＭＨｚから２４９１ＭＨｚまでの衛星受信周波数スペクトラムおよび１６１０ＭＨｚから１６１３ＭＨｚまでの衛星送信周波数スペクトラムを割当てることができる。このような状況において、独立した送信および受信ＬＯ周波数制御を使用することで異なった周波数スペクトラム割当が容易に適応されるため、本発明はグローバルローミングに対する最大のフレキシビリティを通信システムオペレータに提供する。さらに、衛星受信機は、独立的に、および地上受信および送信チャンネルと同時に動作することができる。
【００５８】
同様に、ＬＯ信号源417および418の独立した周波数制御は、ＷＣＤの全世界的な地上動作を可能にすることができる。たとえば、信号源417および418は、たとえば、米国、日本、韓国、中国および欧州等における地上送信および受信スペクトラム割当と適合する周波数を有する各ＬＯ基準信号326および364を生成することができる。
【００５９】
Ｇ．周波数計画
ＷＣＤ102は、衛星および地上の両送信チャンネル214および216に共通の２２８．６ＭＨｚの例示的な送信ＩＦ周波数を有している。ＷＣＤ102は、送信ＩＦ周波数より４５ＭＨｚ低い１８３．６ＭＨｚの例示的な受信ＩＦ周波数を有している。この４５ＭＨｚの周波数オフセットは、米国におけるセルラ送信および受信周波数帯域の間における４５ＭＨｚ周波数オフセットに対応している。その代りに、ＷＣＤ300は、１３０．３８ＭＨｚの第２の例示的な送信ＩＦ周波数および８５．３８ＭＨｚの対応した第２の例示的な受信ＩＦ周波数を有している。
【００６０】
組合せられた衛星通信およびＧＰＳ受信モードにおいて、ＷＣＤ102は、例示的なＬＥＯ  ＣＤＭＡ衛星通信システムと通信すると同時にＧＰＳ衛星信号を受信することができる。したがって、衛星受信チャンネル216は衛星ダウンリンク信号を周波数範囲２４８０−２５００ＭＨｚで受信する。衛星送信チャンネル214は衛星アップリンク信号を周波数範囲１６１０−１６２２ＭＨｚで送信する。
【００６１】
たとえば、１６２０．４２ＭＨｚの衛星システムの逆方向チャンネル（すなわち、送信／アップリンク）の周波数（または３０ＫＨｚのチャンネルステップサイズにおけるチャンネル327）と、２２８．６ＭＨｚの送信ＩＦ周波数を仮定すると、ＬＯ基準信号326の周波数（すなわち、衛星送信ＬＯ周波数）は以下の関係にしたがって決定されることができる：
衛星送信ＬＯ＝１６２０．４２−２２８．６ＭＨｚ＝１３９１．８２ＭＨｚ，またはその代わりに、
衛星送信ＬＯ＝１６２０．４２−１３０．３８ＭＨｚ＝１４９０．０４ＭＨｚ
ＬＯ基準信号326の別の周波数が可能である。
【００６２】
ＧＰＳ受信モードにおいて、ＧＰＳ受信チャンネル230はほぼ１５７５．４２ＭＨｚの周波数を有するＧＰＳ信号を受信し、受信されたＩＦ信号は１８３．６ＭＨｚの周波数を有すると仮定すると、ＬＯ基準信号364の周波数は以下の関係にしたがって決定されることができる：
ＧＰＳ周波数−衛星送信ＬＯ周波数＝１５７５．４２−１３９１．８２ＭＨｚ
＝１８３．６ＭＨｚ（受信機ＩＦ）
【００６３】
地上デジタルまたはアナログ通信モードにおいて、ＷＣＤ102はセルラ信号の送信および受信を行うことができる。上述したように、デュプレクサ346はセルラ送信信号227をセルラ受信された信号228から分離するように構成されている。１実施形態において、米国セルラスペクトラム割当に対応して、セルラ送信周波数（たとえば、８２５乃至８４５ＭＨｚ）は対応したセルラ受信周波数（たとえば、８７０乃至８９０ＭＨｚ）より４５ＭＨｚ低い。したがって、デュプレクサ346は、送信および受信フィルタセクションがそれぞれセルラ送信および受信周波数と一致するように、周波数において４５ＭＨｚだけ互いからオフセットされた送信および受信フィルタセクションを備えている。さらに、ＷＣＤ102において使用される送信および受信ＩＦ周波数は互いから４５ＭＨｚだけオフセットされているので、セルラ送信および受信周波数の間の４５ＭＨｚの周波数オフセットに対応する。
【００６４】
別の実施形態は、ＰＣＳ、ＧＳＭ、ＥＴＡＣＳ、またはＴＡＣＳシステムのような別の地上システムにより使用されることができる。たとえば、米国における例示的なＰＣＳ送信周波数帯域は、セルラ周波数より高い範囲に、あるいは１８５０乃至１９１０ＭＨｚのＰＣＳ専用送信周波数範囲に対応することができる。同様に、米国における例示的なＰＣＳ受信周波数帯域はセルラ周波数より高い範囲に、あるいは１９３０乃至１９９０ＭＨｚのＰＣＳ専用受信周波数範囲に対応することができる。別の実施形態は、上述した送信／受信ＩＦ周波数オフセットを適切に調節することによって、および受信および送信フィルタセクションの間の適切な対応した周波数オフセットを有するデュプレクサを使用することによって、別の地上システムにおける異なった送信／受信周波数オフセットに適応することができる。たとえば、別の実施形態は、上述されたものとは異なったＩＦ受信および送信周波数を適宜使用することができる。
【００６５】
Ｈ．トランシーバ送信電力制御
送信ＩＦ利得制御増幅器214と、受信ＩＦ  ＡＧＣ増幅器378、380および412は、ＷＣＤ102における開および閉ループ電力制御の両方に使用されることができる。開ループ電力制御とは、ＷＣＤ102において排他的に実施される電力制御のことである。他方、閉ループ電力制御は、たとえば、ゲートウェイまたは地上基地局等によってＷＣＤ102に送信されたコマンドをとくに使用して実施される電力制御を示す。地上通信の一例であるＣＤＭＡ開ループ電力制御は、この明細書において参考文献とされ、Ｇｉｌｈｏｕｓｅｎ氏他に交付された米国特許第 5,056,109号明細書に記載されている。
【００６６】
１．地上モード電力制御
１実施形態において、本発明は、上述された送信および受信ＩＦ  ＡＧＣ増幅器を使用して地上通信モードで閉ループ電力制御を行う。以下の例示的なプロセスは、閉ループ電力制御を行うために使用されることができる。最初に、地上信号123／126がＷＣＤ102によって受信されたとき、受信ＩＦ  ＡＧＣ増幅器412、378および380の各利得は、ＡＧＣ増幅器380が受信されたＩＦ信号381を適切なパワーレベルでＢＢＰ310に供給するように調節されることができる。ＩＦ信号381が適切なパワーレベルであるとき、ＷＣＤ102は受信された信号を適切に復調することができ、受信された信号パワーレベルを評価することができる。
【００６７】
次に、送信ＩＦ  ＡＧＣ増幅器314の利得は、たとえば、送信ＲＦ信号226のパワーレベルが評価された受信された信号のパワーレベルより予め定められた量だけ低くなるように調節されることができる。この送信パワーレベルはさらに調節されて、たとえば、地上基地局によってＷＣＤ102に送信された送信パワー補正データに基づいて増加され、あるいは減少されることができる。１実施形態においては、利得設定制御増幅器314の利得は、ＲＦ信号226の送信パワーレベルが受信されたパワーレベルより７３デシベル（ｄＢ）高くなるように調節される。
【００６８】
閉ループ電力制御は、以下の式にしがって実施されることができる：
平均送信出力電力＝ｋ−平均受信電力＋０．５＊ＮＯＭ ＰＷＲ＋０．５＊ＩＮＩＴ ＰＷＲ
＋全てのアクセスプローブ電力補正の和＋全ての閉ループ電力制御補正の和
ここで、ＮＯＭ ＰＷＲおよびＩＮＩＴ ＰＷＲは、それぞれ０ｄＢで正規に設定されたシステムパラメータ（公称および初期電力）である。アクセスプローブ電力および閉ループ電力制御補正はそれぞれ、システムアクセスをリクエストしたユーザ端末または移動局からの信号に対するパワーレベルに関する、基地局から受信されたデータ、および閉ループ受信された信号パワーレベル表示である。
パラメータｋは、次式によって与えられるターンアラウンド（Turn‐Around）定数である：
ｋ＝（Ｐｔ）c−１３４＋（ＮＦ）c＋１０・Ｌｏｇ（１＋ζ1＋ζ2）−１０・Ｌｏｇ（１−Ｘ）
ここで、
（Ｐｔ）cは基地局送信パワーであり、
（ＮＦ）cは基地局受信機雑音指数であり、
ζ1＋ζ2は別の基地局からの干渉パワー比率であり、
Ｘはセル負荷ファクタである。
通常、ターンアラウンド定数ｋは−７３ｄＢである。
【００６９】
２．衛星モード電力制御
衛星通信モードは一般に、地上通信モードで使用されるものとは異なった電力制御メカニズムを使用する。この場合、送信されたアップリンク信号112のパワーレベルは、受信されたダウンリンク信号110のパワーレベルとは無関係である可能性がある。送信された信号のパワーレベルは一般にゲートウェイ114によって制御される。ゲートウェイ114はＷＣＤ102にアップリンク信号112のパワーレベルを増加または減少するように指令し、その結果このゲートウェイ114はアップリンク信号（ＷＣＤにより送信された）を予め定められたまたは所望のパワーレベルで受信する。しかしながら、ＷＣＤ102は受信された信号のパワーレベルを、それの相対送信パワーを調節するための基準として使用することができる。
【００７０】
Ｉ．ベースバンド処理機能
１．送信方向
ＷＣＤ102のユーザは、マイクロホン420を使用してオーディオ入力をＷＣＤに供給することができる。マイクロホン420はアナログオーディオ信号422をオーディオプロセッサ424に供給する。このオーディオプロセッサ424はオーディオ信号をデジタル化して処理し、デジタルオーディオ送信信号を生成する。オーディオプロセッサ424はデジタルオーディオ送信信号を２方向性デジタルバス430によって制御装置およびメモリ428に供給する。制御装置およびメモリ428はデジタルオーディオ送信信号を第２の２方向性デジタルバス434によってユーザモデム432に接続する。このモデム432は、選択された送信モード（たとえば、衛星送信モードまたは地上送信モード）にしたがってデジタルオーディオ送信信号を変調し、変調されたデジタルベースバンド送信信号436を生成する。この信号436は、Ｉ（同位相）およびＱ（直交）の両成分を含んでいる。オーディオプロセッサ424、制御装置およびメモリ428、ならびにモデム432は一緒にＷＣＤ102のデジタルベースバンドセクション（ＤＢＳ）を形成している。
【００７１】
モデム432はデジタルベースバンド送信信号426をＢＢＰ310のベースバンド入力438に供給する。このベースバンド入力438はデジタルベースバンド送信信号をデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）440に供給する。ＤＡＣ440はデジタルベースバンド送信信号436をアナログベースバンド送信信号に変換する。このＤＡＣ440はアナログベースバンド送信信号をミキサ442に供給する。ミキサ442は、このミキサに供給された基準信号444aに基づいてアナログベースバンド送信信号をＩＦ送信信号312に周波数上方変換する。
【００７２】
２．受信方向
受信方向において、ＡＧＣ結合増幅器380は受信されたＩＦ信号381をＢＢＰ310のミキサ446に供給する。ミキサ446は受信されたＩＦ信号381を周波数下方変換して、このミキサ446に供給された基準信号444bに基づいてベースバンドアナログ受信信号を生成する。ミキサ446はベースバンドアナログ受信信号をアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）448に供給する。このＡＤＣ448はベースバンドアナログ受信信号をデジタル化し、デジタルベースバンド受信信号450を生成する。この信号450は、Ｉ（同位相）およびＱ（直交）の両成分を含んでいることができる。ＢＢＰ310はデジタルベースバンド受信信号450をユーザモデム432に供給する。ユーザモデム432はデジタルベースバンド受信信号450を復調し、復調されたデジタル信号を生成する。このモデム432は復調されたデジタル信号をデジタルバス434によって制御装置およびメモリ428に供給する。制御装置およびメモリ428は復調されたデジタル信号をデジタルバス430によってオーディオプロセッサ424に接続する。オーディオプロセッサ424は復調されたデジタル信号をアナログ信号452に変換する。オーディオプロセッサ424はアナログ信号452をスピーカ454に供給する。
【００７３】
３．ベースバンドプロセッサ
図３Ｂには、ＣＤＭＡおよびＦＭタイプの通信システムまたは信号処理において使用され、本発明の実施形態を実施するのに有用なベースバンドプロセッサ310’’’のさらに詳細な図が示されている。図３Ｂにおいて、ユーザモデム387’はＩおよびＱ成分ＲＸデータ信号450aおよび450bをそれぞれ受信し、ＩおよびＱ成分ＴＸデータ信号436aおよび436bをそれぞれ出力する。
【００７４】
送信に対して、信号436aおよび436bはそれぞれＤＡＣ素子440aおよび440bへの入力であり、これらの素子は、ローパスフィルタおよびミキサ442aおよび442bに出力されるアナログ信号をそれぞれ供給する。ミキサ442aおよび442bは信号をＩＦ周波数に変換し、それらを加算装置316に入力して加算された差動ＴＸ  ＩＦ出力信号312を提供し、この信号312は図面に示されているようにさらに処理される。位相スプリッタ458はＴＸ  ＩＦシンセサイザからの入力を受取って、シンセサイザ入力444aを２つのミキサの一方のミキサ442aに供給すると共に位相が９０°外れたシンセサイザ入力444cを他方のミキサ442bに供給するように結合されている。
【００７５】
ＦＭ信号処理に関して、ＤＡＣ440bと直列に接続されているスイッチ素子441はアナログ信号をフィルタに転送し、その後、周波数変調のためのアナログベースバンドとして使用するためにＴＸ  ＩＦシンセサイザに転送する。
【００７６】
信号受信に対して、共通のＩＦ信号381はスプリッタ384への入力であり、このスプリッタ384は、下方変換のために２つのミキサ446aおよび446bのそれぞれに入力を供給し、次にそれらの各ベースバンドアナログ出力をローパスフィルタおよびアナログデジタル変換器またはＡＤＣ素子448aおよび448bにそれぞれ供給する。位相スプリッタ456は、ＲＸ  ＩＦシンセサイザから入力を受取って、シンセサイザ入力444bをミキサ446aに供給すると共に位相が９０°外れたシンセサイザ入力444dを他方のミキサ446bに供給するように接続されている。両位相スプリッタ456および458は、各ＩＦシンセサイザの予め選択された出力周波数に依存した適切なミキサ入力周波数を生成するために、所望に応じて入力周波数を２以上の係数で除算する“除算”機能をさらに含むことができる。
【００７７】
ＡＤＣ素子448aおよび448bは信号を適切にデジタル化して、Ｉ（同位相）ＲＸデータ信号450aおよびＱ（直交）ＲＸデータ信号450bを提供し、その後これらの信号は図面に示されているようにユーザモデムによって処理される。
【００７８】
４．トランシーバ制御装置およびモード制御
ユーザは情報およびモード制御コマンドをＷＣＤ102に与えて、異なった動作モード（上述し、以下においてさらに説明する）で動作するようにＷＣＤを構成することが可能であり、あるいは予め設定されたサービスプロバイダまたは製造業者により提供された情報または基準に基づいて、これらのモードが選択されることができる。たとえば、このようなモード選択信号は、特定のモードが選択される手動ユーザ入力の結果として、あるいは現在の信号品質、サービスまたは特徴利用度、費用、あるいは周期的なベースでの位置情報に対する要望のようなある値または基準に基づいてモードの選択を発生させる予め選択されたまたは予め記憶されたコマンドまたは方法ステップを処理する一部として提供されることができる。ユーザまたはプロバイダは、このようなモード制御情報を入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェース460によって制御装置およびメモリ428（制御装置428とも呼ばれる）に提供する。ユーザによって提供されたモード制御情報に応答して、制御装置428は対応的にユーザモデム432およびトランシーバチャンネル214、216、224、226、230を構成する。
【００７９】
制御装置428は、この制御装置428とトランシーバチャンネルとの間に接続されたトランシーバモード制御バス462によりひとまとめにして代表される複数の制御ライン／信号を使用してトランシーバチャンネルを構成する。トランシーバモード制御バス462はスイッチ選択制御信号を信号経路設定機構316、400および370のそれぞれに供給する。このようにして、制御装置428は選択された動作モードにしたがってこれらの経路設定スイッチを制御し、それによってＷＣＤ動作モードを構成することができる。
【００８０】
トランシーバ制御バス462はまた、Ｉ／Ｏインターフェース460によって受取られたモード制御コマンドにしたがって種々のトランシーバチャンネルのセクションを活動化し、非活動化するパワーオンおよびパワーオフ制御ラインを備えている。
【００８１】
制御装置428はまた、基準信号326および364の周波数をそれぞれ制御するように周波数同調コマンドを信号源417および418に与える。周波数同調コマンドは、トランシーバモード制御バスまたは分離した専用同調制御バスを使用して信号源417および418に提供されることができる。
【００８２】
制御装置428はまた、Ｉ／Ｏインターフェース460によって入力されたユーザコマンドおよび情報にしたがって衛星および地上呼設定（設定または活動化）および切断（tear‐down）（非活動化または終了）を制御する。このようにして、制御装置428は呼設定および切断を行うために必要な衛星および地上呼処理プロトコルを行うことができる。
【００８３】
図２との関連で上述したように、ユーザは、以下の動作モードの少なくとも１つで動作するようにＷＣＤ102を構成することができる：
１．衛星108を使用して衛星通信システムと通信する衛星通信モード；
２．地上アナログ通信システムと通信する地上アナログ通信モード；
３．地上デジタル通信システムと通信する地上デジタル通信モード；
４．ＷＣＤのＧＰＳ位置を決定するためにＧＰＳ衛星信号を受信して処理するＧＰＳ受信モード。
【００８４】
衛星通信モード（モード１）が選択されたとき、制御装置468は、ＩＦ  ＡＧＣ増幅器314の出力を出力路318に経路設定するように送信ＩＦ経路設定スイッチ316を構成する（すなわち、スイッチ316は、図３Ａ−１に示されているポジションとは逆のポジションであるように構成される）。また、受信ＩＦスイッチ370は、図３Ａ−１に示されているように入力ＩＦ路368から出力ＩＦ路374に信号を経路設定するように構成される。
【００８５】
地上アナログ通信モード（モード２）が選択されたとき、制御装置468は、図３Ａ−１に示されているようにＩＦ  ＡＧＣ増幅器314のＩＦ出力を出力路319に経路設定するように送信ＩＦ経路設定スイッチ316を構成する。地上受信ＲＦスイッチ400は、図３Ａ−１に示されているようにスイッチ入力において信号を出力ＲＦ路402に、およびしたがってアナログサブチャンネルに経路設定するように構成される。また、受信ＩＦスイッチ370は、ＩＦ信号を受信ＩＦ路372から出力ＩＦ路374に経路設定するように構成されることができるが、しかしデジタル信号は所望されないため、この通路では利得はゼロである。その代り、スイッチ370は、衛星およびデジタルセルラのどちらも選択されないように通路368および372の間のポジションになるように構成される。
【００８６】
地上デジタル通信モード（モード３）が選択されたとき、制御装置468は、図３Ａ−１に示されているように送信ＩＦ経路設定スイッチ316を構成する。他方において、地上受信ＲＦスイッチ400は、スイッチ入力において信号を出力ＲＦ路404に、およびしたがってデジタルサブチャンネルに経路設定するように構成される。また、受信ＩＦスイッチ370は、ＩＦ信号を受信ＩＦ路372から出力ＩＦ路374に経路設定するように構成される（すなわち、スイッチ370は、図３Ａ−１に示されているポジションとは逆のポジションであるように構成される）。
【００８７】
ＧＰＳ受信モード（モード４）が選択されたとき、制御装置468は、ＩＦ信号を受信ＩＦ路372から出力ＩＦ路374に経路設定するように受信ＩＦスイッチ370を構成する（すなわち、スイッチ370は、図３Ａ−１に示されているポジションとは逆のポジションであるように構成される）。さらに、制御装置428は送信チャンネル214および216を非活動化して、送信チャンネルによってＧＰＳチャンネル230中に導入される干渉を減少させる。
【００８８】
ＩＩＩ．同時的衛星受信およびＧＰＳ受信の実施形態
上述したＷＣＤ102において、ＧＰＳ受信チャンネル230および衛星受信チャンネル216は一般に互いに排他的に動作する。これは、選択された受信モードに応じて、受信ＩＦ経路設定スイッチ370がこれらの２つのチャンネル間で選択を行うためである。図４は、ＧＰＳ受信チャンネル230および衛星受信チャンネル216が同時に動作することのできる別の実施形態によるＷＣＤ470のブロック図である。
【００８９】
ＷＣＤ470は、ＧＰＳ受信されたＩＦ信号392がＩＦ経路設定スイッチ370の代りにＧＰＳ受信ＩＦ  ＢＰＦ472に供給されることを除いてＷＣＤ102に類似している。ＷＣＤ470において、ＧＰＳ受信ＩＦ  ＢＰＦ472はフィルタ処理されたＧＰＳ  ＩＦ信号をＩＦスイッチ474に供給する。ＩＦスイッチ474はまたＢＰＦ410によって出力されたＩＦ受信信号を受信する。それ故、ＩＦスイッチ474はＧＰＳ受信信号または地上受信ＩＦ信号のいずれかを選択し、選択された信号をＡＧＣ増幅器312に供給する。
【００９０】
ＩＶ．衛星トランシーバおよびＧＰＳのみ、第１の実施形態
図５は、別の実施形態によるＷＣＤ500のブロック図である。ＷＣＤ500は、衛星送信および受信チャンネル214および216と、ＧＰＳ受信チャンネル230だけを備えている。ＷＣＤ500は、地上送信および受信チャンネル224および226ならびに関連した送信および受信経路設定スイッチ316および370が除去されていることを除いてＷＣＤ102に類似している。したがって、ＷＣＤ500は上述した実施形態より単純で小型で軽量であり、廉価であると共に、電力効率のよいものである。また、ＷＣＤ500はＧＰＳおよび衛星通信受信信号を同時に受信して処理する。
【００９１】
ＷＣＤ500とＷＣＤ102との間のさらに別の相違は、送信IF利得設定制御増幅器314とＩＦ  ＢＰＦ320との間に接続された送信ＩＦ増幅器504と、基準信号源506とが含まれることである。地上通信チャンネルは除去されているため、基準信号源506は単一帯域の信号源であることができる。
【００９２】
Ｖ．衛星トランシーバおよびＧＰＳのみ、第２の実施形態
図６は、さらに別の実施形態によるＷＣＤ600のブロック図である。ＷＣＤ600は、ＡＧＣ増幅器380（図５参照）の代りに電力結合装置604がミキサ390によって生成されたＧＰＳ受信ＩＦ信号392を受信し、衛星通信受信ＦＩ信号606が受信ＩＦ増幅器326により生成されることを除いて、ＷＣＤ500に類似している。電力結合装置604は結合された信号を、受信ＩＦ  ＢＰＦ610ならびに第１および第２の受信ＩＦ  ＡＧＣ増幅器612および614を直列に含む共通のＩＦ路／セクション608に供給する。
【００９３】
ＶＩ．衛星補助されたＧＰＳ方法
図７は、ＷＣＤのＧＰＳベースの位置を迅速に設定するために衛星通信およびＧＰＳ受信の両モードでＷＣＤ（たとえば、ＷＣＤ102または上述した別のＷＣＤの実施形態）を同時に動作させる例示的な方法700のフローチャートである。これは、“衛星補助されたＧＰＳ”と呼ばれる。方法700は、ＷＣＤ102によって行われる一連の方法ステップを表している。
【００９４】
ＷＣＤ102のユーザは、たとえば、Ｉ／Ｏインターフェース460を使用して衛星補助されたＧＰＳに対するリクエスト（すなわち、位置決定に対するリクエスト）をＷＣＤ102中に入力することによって方法700を開始することができる。第１のステップ705において、ＷＣＤ102は衛星補助されたＧＰＳに対するユーザリクエストを受取る。
【００９５】
その代りに、衛星補助されたＧＰＳモードは、通信サービスとしてユーザコマンドに応答して周期的なインターバルで、あるいは１以上の通信システムユーザに提供された特定の特徴としてサービスプロバイダからのコマンドに応答して自動的に選択されることができる。
【００９６】
衛星補助されたＧＰＳに対するリクエストに応答して、次のステップ710において、ＷＣＤ102は衛星通信システムにおける予め定められたアクセス番号への衛星呼を開始するように衛星トラシーバ212を活動化する。ＷＣＤ102はアップリンク信号112を使用して、アクセスプローブとも呼ばれる呼設定リクエストをゲートウェイ114に送信する。予め定められたアクセス番号は、ＷＣＤ位置／位置決定サービスに対するリクエストに対応している。
【００９７】
ゲートウェイ114は呼設定リクエストをＷＣＤ102から受信し、ＷＣＤ位置決定サービスに対するリクエストに関連した予め定められた番号を認識する。応答して、ゲートウェイ114はＷＣＤ102との呼を設定する。たとえば、ゲートウェイ114は、たとえば衛星ページングチャンネルを使用して、予め定められた逆方向リンクチャンネルを使用するようにＷＣＤ102に指令する。
【００９８】
対応的に、次のステップ715において、ＷＣＤ102は、衛星呼を設定するゲートウェイ発信コマンドをダウンリンク信号110で受信する。
【００９９】
衛星呼が設定されると、次のステップ720において、ＷＣＤ102は、無線位置機能（ＷＰＦ）と呼ばれる衛星システムファシリティに対するリクエストをゲートウェイ114に送信する。衛星システムのＷＰＦは、ＷＣＤ102がこれによってゲートウェイ114と通信している既知の（複数の）衛星（あるいは、それらの位置等）のようなファクタに基づいてＷＣＤ102の近似的な地理的位置を計算する。このような位置決定を行う技術は、ここにおいて参考文献とされている米国特許第 6,107,959号明細書（“Position Determination Using One Low-Earth Orbit Satellite”,2000年8月22日交付）および第 6,078,284号明細書（“Passive Position Determination Using Two Low-Earth Orbit Satellite”,2000年6月20日交付）ならびに米国特許出願第 08/723,725号明細書（“Unambiguous Position Determination Using Two Low-Earth Orbit Satellite”）に記載されている。
【０１００】
ＷＰＦリクエストに応答して、ゲートウェイ114はＷＰＦファシリティを呼出す。ＷＰＦファシリティはＷＣＤ102の近似位置をゲートウェイ114に戻す。ゲートウェイ114は近似位置をＷＣＤ102に位置（ＧＰＳ）補助メッセージで送信する。ＧＰＳ補助メッセージはまた、ＷＣＤ102の近似位置に基づいた、ＷＣＤ102に見える可能性が非常に高いＧＰＳ衛星のリストを含んでいる。このリストは、ＧＰＳリストにされた各ＧＰＳ衛星からの信号を処理するために必要な情報を含んでいる。
【０１０１】
対応的に、次のステップ725において、ＷＣＤ102はＧＰＳ補助メッセージを受信する。このＧＰＳ補助メッセージに応答して、ＷＣＤ102は衛星呼を遮断する。その後、ＷＣＤ102はＧＰＳ受信機230を活動化し、ＧＰＳ補助メッセージ中のＧＰＳ衛星のリストに基づいて、ＷＣＤに見えているＧＰＳ衛星を識別するために独立したＧＰＳ位置追跡を開始する。これはまたＧＰＳ衛星信号サーチ、獲得および追跡と呼ばれる。
【０１０２】
ＧＰＳ位置追跡が完了すると、次のステップ730において、ＷＣＤ102は、そのＷＣＤのＧＰＳ位置を決定する独立ＧＰＳ受信機として動作する。
【０１０３】
ＧＰＳ衛星信号サーチ、捕捉および追跡には、ＧＰＳ補助メッセージなしでは、それが１０分を越える時間を要するという欠点がある。しかしながら、本発明においては、ＧＰＳ補助メッセージ中のＧＰＳ衛星のリストおよび関連した情報（たとえば、天体暦データ）は、ＷＣＤ102がこの時間を実質的に３０秒未満に短縮することを可能にする。
【０１０４】
別の実施形態においては、ステップ705において、ユーザは“Ｅ９１１”衛星呼を使用して緊急位置決定サービスをリクエストすることができる。このような呼の期間中、ＷＣＤ102は衛星呼を維持するようにＧＰＳ受信モードと衛星送信モードとの間で交互に切替わっている。したがって、ＷＣＤ102は受信されたＧＰＳ衛星信号に基づいて位置を決定しているが、衛星呼はこの方法の期間中維持されていることを除いて、Ｅ９１１方法は上述した方法700に類似している。ＷＣＤ102は、衛星通信システムに送信しているときにＧＰＳ受信チャンネルをパワーオフにし、その後、ＧＰＳ信号を受信しているときに衛星送信チャンネルをパワーオフにする。しかしながら、衛星受信チャンネルは一貫してアクティブのままである。このようにして、ＷＣＤ102はＧＰＳ位置決定追跡を行うと共にＬＥＯ衛星音声／データリンクを維持することができる。Ｅ９１１呼の期間中、ＷＣＤは、ＷＣＤ位置更新情報をゲートウェイに送信し続ける。その後、ゲートウェイはこの情報およびＧＰＳタイミング情報を差動ＧＰＳ位置決め（ｆｉｘｉｎｇ）のためにＷＰＦに提供することができる。この方法は、緊急発呼者（すなわち、ユーザ、ユーザ端末または無線装置）の位置を、その試行回数の９０％において数メートルの範囲内に定めると共に、発呼者との音声／データ通信リンクを維持することができる。
【０１０５】
本発明の多くの適用のいくつかは以下のものである：
１．ＬＥＯ衛星サービスプロバイダ用の位置依存形請求書。
２．セルラサービスプロバイダ用の位置依存形請求書。
３．地上ネットワークカバレージとは無関係の個人位置決定および位置追跡。
４．世界的な位置追跡および通信。
５．陸上および海上での船団管理およびディスパッチサービス。
６．詐欺行為の管理。
７．システム共通利用可能性（interoperability）を含むＬＥＯ衛星システムおよび地上システムに対するグローバルネットワーク最適化。
８．個人セキュリティ応答。
９．自然災害発生中の地域および国のカバレージによる大規模な捜索および救助活動。
１０．地震、ハリケーン、台風、火災および工業的事故の後の災害救援の調整。
１１．大陸規模での路側援助。
１２．盗難車両の回収。
１３．全ての緊急事態。
１４．遠隔地：山、砂漠、ジャングルおよび海での救命救急。
１５．小型の把持式グローバルパーソナル通信装置。
１６．１つの把持式装置での都市および村落エリア通信サービス。
１７．グローバルデータ通信装置。
１８．ＷＣＤ102が遠隔データ収集端末として使用されたときの位置突きとめおよび追跡。
１９．把持式移動体による戦地における軍隊の軍事命令、通信制御、および追跡。
２０．世界的な通信、位置突きとめ、および抽出を情報部員に提供する国内諜報機関による作戦行動の支援。
２１．米国連邦捜査局による現場にいるエージェントの通信および追跡。
２２．法執行通信および位置突きとめ決定サービス。
【０１０６】
ＶＩＩ．結論
上記において本発明の種々の実施形態を説明してきたが、それらは単なる例示に過ぎず、何等技術的範囲に制限を課すものではないことを理解すべきである。形態および詳細の種々の変更が本発明の技術的範囲内で行われることができることが当業者に明らかになるであろう。
【０１０７】
以上、特定された機能およびそれに関係するものの性能を例示する機能構成ブロックによって本発明を説明してきた。これらの機能的構成ブロックの範囲は、この明細書において説明の都合上任意に規定されている。特定された機能およびそれに関係するものが適切に行われる限り、別の範囲が規定されることができる。したがって、このような任意の別の範囲は請求の範囲に記載されている本発明の技術的範囲内である。当業者は、これらの機能構成ブロックがディスクリートなコンポーネント、特定用途向き集積回路、適切なソフトウェア等を実行するプロセッサ、またはその任意の組合せによって実施されることができることを認識するであろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の例示的などの実施形態からも制限を受けるものではなく、添付されている請求の範囲およびそれらの等価なものだけにしたがって規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の無線通信装置（ＷＣＤ）の１実施形態が動作することのできる１環境例を示す概略図。
【図２】図１のＷＣＤを構成するのに有用なＷＣＤの高レベルのブロック図。
【図３Ａ−１】図２のＷＣＤの詳細なブロック図。
【図３Ａ−２】図２のＷＣＤの詳細なブロック図。
【図３Ｂ】図３Ａ−１および図３Ａ−２ならびに後続する図のプロセッサ310を構成するのに有用なベースバンドプロセッサの詳細なブロック図。
【図４】本発明の１実施形態による、ＧＰＳ受信チャンネルおよび衛星受信チャンネルが同時に動作することのできるＷＣＤのブロック図。
【図５】別の実施形態によるＷＣＤのブロック図。
【図６】さらに別の実施形態によるＷＣＤのブロック図。
【図７】ＷＣＤのＧＰＳベースの位置を迅速に設定するために衛星通信およびＧＰＳ受信の両モードで本発明のＷＣＤを同時に動作させる一方法例のフローチャート。
【図１】
2004535706.tif 000003
【図２】
2004535706.tif 000004
【図３Ａ−１】
2004535706.tif 000005
【図３Ａ−２】
2004535706.tif 000006
【図３Ｂ】
2004535706.tif 000007
【図４】
2004535706.tif 000008
【図５】
2004535706.tif 000009
【図６】
2004535706.tif 000010
【図７】
2004535706.tif 000011
【国際公開パンフレット】
2004535706.tif 000012
2004535706.tif 000013
2004535706.tif 000014
2004535706.tif 000015
2004535706.tif 000016
2004535706.tif 000017
2004535706.tif 000018
2004535706.tif 000019
2004535706.tif 000020
2004535706.tif 000021
2004535706.tif 000022
2004535706.tif 000023
2004535706.tif 000024
2004535706.tif 000025
2004535706.tif 000026
2004535706.tif 000027
2004535706.tif 000028
2004535706.tif 000029
2004535706.tif 000030
2004535706.tif 000031
2004535706.tif 000032
2004535706.tif 000033
2004535706.tif 000034
2004535706.tif 000035
2004535706.tif 000036
2004535706.tif 000037
2004535706.tif 000038
2004535706.tif 000039
2004535706.tif 000040
2004535706.tif 000041
2004535706.tif 000042
2004535706.tif 000043
2004535706.tif 000044
2004535706.tif 000045
2004535706.tif 000046
2004535706.tif 000047
2004535706.tif 000048
2004535706.tif 000049
2004535706.tif 000050
2004535706.tif 000051
2004535706.tif 000052
2004535706.tif 000053
2004535706.tif 000054
2004535706.tif 000055
2004535706.tif 000056
2004535706.tif 000057
【国際調査報告】
2004535706.tif 000058
2004535706.tif 000059
2004535706.tif 000060