(57)【要約】移動通信端末においてスペクトラム拡散信号を受信する方法及び装置であり、信号の捕捉及び信号の追従の目的のために信号を処理し、移動端末の動きを監視し、移動端末の動きの特徴を示す信号を得るステップを含み、更に、移動端末の動きの特徴を示す信号に応じて入力信号の処理のモードを変えるステップを含むものである。
2004513354.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動通信端末においてスペクトラム拡散信号を受信する方法であり、信号の捕捉及び信号の追従の目的のために前記信号を処理し、前記移動端末の動きを監視し、前記移動端末の動きの特徴を示す信号を得るステップを有する方法において、
前記移動端末の前記動きの特徴を示す前記信号に応じて入力信号の前記処理のモードを変えるステップにより特徴付けられる方法。
【請求項２】
前記移動端末の動きの前記監視される特徴が、加速／減速の特徴を有する請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記移動端末の動きの前記監視される特徴が、速度の要素を有する請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記入力スペクトラム拡散信号の処理の前記モードを変える前記ステップが、前記速度の要素の関数として信号取得中にスイープされる周波数の範囲を狭めることを含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記動きの特徴は、前記移動端末が静止状態にあることを含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記入力スペクトラム拡散信号の処理の前記モードを変える前記ステップが、前記端末内の信号追従ループを切り換えることを含む請求項１ないし５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記入力スペクトラム拡散信号の処理の前記モードを変える前記ステップが、前記端末内のインテグレータ内において用いられるインテグレーション時間を増加させることを含む請求項１ないし６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記入力スペクトラム拡散信号の処理の前記モードを変える前記ステップが、前記移動端末の速度又は加速度のいずれかが所定の閾値未満である場合にのみ前記入力スペクトラム拡散信号のスナップショットを得ることを含む請求項１ないし７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
移動端末用のスペクトラム拡散受信機であり、信号の捕捉及び信号の追従の目的のために信号を処理する手段と、前記移動端末の動きを監視し、前記移動端末の動きの特徴を示す信号を得る手段とを有する受信機において、
前記移動端末の前記動きの特徴を示す前記信号に応じて入力スペクトラム拡散信号の処理のモードを変える手段により特徴付けられる受信機。
【請求項１０】
前記移動端末の動きの前記監視される特徴が、加速／減速の特徴を有する請求項９記載の受信機。
【請求項１１】
前記移動端末の動きの前記監視される特徴が、速度の要素を有する請求項９又は１０記載の受信機。
【請求項１２】
前記入力スペクトラム拡散信号の処理の前記モードを変える前記手段が、前記速度の要素の関数として信号取得中にスイープされる周波数の範囲を狭めることを含む請求項１１記載の受信機。
【請求項１３】
前記動きの特徴は、前記移動端末が静止状態にあることを含む請求項９記載の受信機。
【請求項１４】
前記入力スペクトラム拡散信号の処理の前記モードを変える前記手段が、前記端末内の信号追従ループを切り換えることを含む請求項９ないし１３のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項１５】
前記入力スペクトラム拡散信号の処理の前記モードを変える前記手段が、前記端末内のインテグレータ内において用いられるインテグレーション時間を増加させることを含む請求項９ないし１４のいずれか１項に記載の受信機。
【請求項１６】
前記入力スペクトラム拡散信号の処理の前記モードを変える前記手段が、前記移動端末の速度又は加速度のいずれかが所定の閾値未満である場合にのみ前記入力スペクトラム拡散信号のスナップショットを得ることを含む請求項９ないし１５のいずれか１項に記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動通信端末においてスペクトラム拡散信号を受信する装置及び関連する方法に係り、信号の捕捉及び信号の追従の目的のために信号を処理するステップを有し、移動端末の動きを監視（ｍｏｎｉｔｏｒ）し、移動端末の動きの特徴を示す信号を得る手段を有する装置及び関連する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スペクトラム拡散通信技術は、種々の分野において広く用いられており、これらのうちの１つは、現在知られている、全地球測位システム（ＧＰＳ）衛星コンステレーションから受け取られる信号に基づいて受信装置の正確な位置の情報を得るために用いられるＧＰＳを含んでいる。
【０００３】
ＧＰＳ装置は、とりわけ、地球の表面を移動する物体、例えば乗り物（ｖｅｈｉｃｌｅ）の位置を追跡するために用いられ、移動電話機のような移動通信装置の位置を正確に特定しようとする場合にもますます用いられるようになっている。
【０００４】
位置を特定されるべき物体が、自動車のような乗り物、又は実際は乗り物の中に置かれている移動通信装置を有し得るという単なる事実は、用いられるＧＰＳ受信機に関する更なる設計の制約を招く。これは、受信機と各ＧＰＳ衛星とのそのような相対的な移動の程度が、衛星から受け取られる信号の周波数にドップラーシフトをもたらすからである。受信機内における信号処理の手続き（ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）の一部として、入力信号の周波数が正確に決定されなければならないので、これは厳しい処理費用を招いてしまう。このように、現在のＧＰＳ受信機は、「最悪の場合のシナリオ」の要求に応えるように設計される傾向にある。これは、例えば、１００マイル／時間（すなわち４５メートル／秒）の表面速度に容易に達し得る通常の自動車に用いられるように設計された受信機に関して、入力信号に対する上記自動車の走行方向に依存する、２００ヘルツまでの受信信号の起こり得るドップラーシフトにつながる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って，上記ＧＰＳ受信機内における信号処理は、入力周波数のこのような起こり得るシフトの要求に応えるように設計されている。しかしながら、乗り物の特定の動きの特徴が上述したような周波数のシフトをもたらさない、又はもたらしそうにもない場合、このような機能性は不利に制約的である。
【０００６】
欧州特許出願公開ＥＰ−Ａ−０，５２８，５３０号公報には、内部において受信機は静止していることを検知される乗り物を表す信号が得られる選択的な更新を用いるＧＰＳナビゲーションシステムが開示されている。乗り物は、その位置が最後に計算されてから動いていないことを知られているので、上記信号は、生成されると、前に得られた位置の情報を繰り返し使用するために保持され得るように、受信機の他の信号処理を妨げるように役割を果たす。
【０００７】
しかしながら、このような既知のシステムは、とりわけ、当該システムが、乗り物が最後に動いているときに得られる前の信号の読取りの正確さを頼りにするほど不利に制限される。
【０００８】
本発明は、受信機内における、改善される信号処理に関して、既知のシステムよりも改善されたスペクトラム拡散受信機及び関連する方法を提供しようと努めるものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の１つの観点によれば、移動端末の動きの特徴を示す信号に応じて入力信号の処理のモードを変えるステップにより特徴付けられる、上述したタイプの方法が提供される。
【００１０】
本発明の他の観点によれば、移動端末の動きの特徴を示す信号に応じて入力スペクトラム拡散信号の処理のモードを変える手段により特徴付けられる、上述したタイプの受信機が提供される。
【００１１】
請求項２及び９の特徴は、受信機、従って当該受信機が使用されるＧＰＳの性能を改善するように、入力スペクトラム拡散信号の処理のモードを制御するために依然として有利に用いられ得る、容易に決定可能な動きの特徴の使用を可能にする。
【００１２】
請求項３，４，１０及び１１の特徴は、本発明に従って処理モードが切り換えられ得る閾値を提供するために、容易に決定され得ると共に、特に閾値速度の値と組み合わせて用いられ得る更に有利な動きの特徴を表している。このような構成は、静止、すなわちゼロ速度の動きの特徴が識別される請求項４及び１０の特徴により、受信機の性能の最大の改善が容易に達成され得るので、更に向上する。請求項６，８，１３及び１５の特徴は、入力スペクトラム拡散信号の処理の信号を追従する観点が大きく改善された安定性を持ち、より弱い信号がうまく追従され得るという点で有利である。請求項７及び１４の特徴もまた、弱い信号の検出を支援するという利点がある。
【００１３】
本発明は、添付の図面を参照し、単に一例として、以下に更に説明される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、乗り物に搭載されたＧＰＳ受信機の装置を有する、バン（ｖａｎ）１の形態の当該乗り物を示している。上記ＧＰＳ受信機は、上記乗り物内に、アンテナ１０、プレプロセッサ１１、メモリユニット１２、並列受信機チャンネル１３、信号追従ループ１５を含む受信機プロセッサ１４、及び信号線１６を介して制御ループ１５に制御信号を供給するための走行距離計（ｏｄｏｍｅｔｅｒ）装置１７に接続された信号線１６を有している。
【００１５】
本発明の一実施態様による上記ＧＰＳ受信機の機能上の仕組みについて、図２を参照して更に説明する。
【００１６】
図２は、本発明によるＧＰＳ受信機１Ａのアーキテクチャを模式的に示している。ナブスタ（ＮＡＶＳＴＡＲ）ＳＰＳのＧＰＳ信号が、アンテナ１０により受信され、プレプロセッサ１１において、典型的には、帯域外ＲＦ干渉、プレ増幅、中間周波数（ＩＦ）へのダウンコンバージョン及びアナログ−デジタル変換をできるだけなくすために、受動バンドパスフィルタリングにより、プレ処理される。結果として得られるデジタルＩＦ信号は、利用可能な衛星からの全ての情報を依然として含んで変調されており、メモリ１２に供給される（「スナップショット」を得ると呼ばれる。）。サンプルは、メモリ１２から、任意の時間後に一連の並列な受信機チャンネル１３のそれぞれに供給され得る。メモリ１２の使用は、自動車のＧＰＳ受信機に対して必須ではなく、ＩＦ信号は、代替として、受信機１３に直接供給され得る。擬似範囲の情報を得る目的のために、衛星信号が、取得され、受信機プロセッサ１４と協働して各デジタル受信機チャンネルにおいて追従される。このような捕捉方法及び追従方法はよく知られており、例えば、Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅから出版されているＩＳＢＮ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｂｏｏｋ Ｎｕｍｂｅｒ）０−８９００６−７９３−７，ＧＰＳ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（編集者，Ｋａｐｌａｎ）の第４章（ＧＰＳ衛星信号の特性）及び第５章（ＧＰＳ衛星信号の捕捉及び追従）を参照されたい。得られた擬似範囲の情報及び伝送到着時間を用い、ナビゲーションプロセッサ１８が通常のアルゴリズムを用いて受信機の位置を計算し、ユーザに対してその位置はディスプレイ１９に表示される。
【００１７】
受信機プロセッサ１４内の追従ループ１５は、入力スペクトラム拡散信号の搬送（ｃａｒｒｉｅｒ）周波数に従うように設計されており、このようなループの特性は、許容され得る周波数の最大変化率と上記信号のノイズ成分を取り除く能力とのバランスにより決定される傾向にある。この関係は、上記制御ループが、周波数の高い変化率に対する許容性に優れていればいるほど、ノイズ成分に対する各ループの影響の受けやすさが大きくなり、ループがより安定ではなくなることを強いる。本発明の図示した実施態様によれば、複数の制御ループが設けられており、受信機プロセッサ１４内における処理モードが、上記乗り物の走行距離計１７からの信号線１６の適切な制御信号に応じて、動作に対して選択される、信号追従ループのデフォルト設定を用いる処理とループの選択可能な設定を用いる処理との間において切り換えられ得る。信号追従ループのデフォルト設定は、一般に、例えば、１００ヘルツ／秒の周波数シフト率にほぼ相当する２ｇの加速を許容するように設けられた標準的なループのセットを用いる。制御ループの上記選択可能なセットは、例えば、信号線１６において得られる信号により示されるドップラーシフトの相対的に遅い変化に対処することのみしか必要としない。理解されるように、走行距離計１７は、乗り物が静止している場合、乗り物が閾値速度未満で移動している場合にのみ信号線１６を介して制御信号を送るように設けられ得る。また、代替として、乗り物が一定の速度を実現し、いかなる加速も経験しない場合にのみ信号線１６を通って制御信号を送るように、走行距離計１７の代わりに加速度計が用いられ得る。後者の場合、上記信号追従ループの選択可能なセットは、ＧＰＳ衛星の動き及び１ヘルツ／秒の範囲にあるような地球の回転によって生じるドップラーシフトの相対的に遅い変化に対処することのみしか必要としない。この場合には、上記選択可能な信号追従ループが、このようなドップラーシフトの相対的に小さな速度変化にのみ対処するように設計されるので、選択可能な信号追従ループのノイズを取り除く能力は非常に大きく、現在生じる信号よりも非常に弱い信号の改善された安定性及び追従を可能にする、ＧＰＳ受信機の大いに改善された性能が得られる。
【００１８】
メモリ装置が利用される場合、移動端末の速度又は加速度のいずれかが所定の閾値未満の場合にのみ、入力信号が処理され、これによりＧＰＳデータのスナップショットが取得される。
【００１９】
このように、乗り物が加速していない、又は実際に静止しているという判断を通して、信号処理の手続きを続ける一方で乗り物は非加速モードか又は静止モードにあると判断され、性能が改善され得るようにＧＰＳ受信機の性能が向上する。
【００２０】
図３は、受信機プロセッサと協働する図１の受信機チャンネル１３のような受信機チャンネル２０の一実施態様を、非常に詳細に模式的に示したものである。メモリ１２に記憶された信号サンプルから擬似範囲の情報を取り出すために、搬送波が除去される必要があり、これは、搬送波発生器２１を用いて同相位相（Ｉ）及び直交位相（Ｑ）の複製搬送波信号を生成する受信機により行われる。搬送波フェーズロックループ（ＰＬＬ）は、通常、受信した搬送波の周波数を正確に複製するために用いられる。コードのフェーズロックを得るために、ＰＲＮ（擬似ランダムノイズ）シーケンスのＥ（ｅａｒｌｙ）、Ｐ（ｐｒｏｍｐｔ）及びＬ（ｌａｔｅ）複製コードが、コード発生器２２により連続的に生成される。そののち、３つの同相位相相関成分（ＩＥ１，ＩＬ１，ＩＰ）及び３つの直交位相相関成分（ＱＥ１，ＱＬ１，ＱＰ）を生成するために、上記複製コードは上記Ｉ信号及びＱ信号と関連付けられ、これは、典型的にはＰＲＮコードのほぼ全部にわたりインテグレータ２３においてインテグレーションすることにより行われる。受信機プロセッサ１４では、コード位相ディスクリミネータが、当該コード位相ディスクリミネータに適用される関連成分及び閾値テストの関数として計算される。コード位相ディスクリミネータがハイであるか、ハイでなければ上記コード発生器が位相のシフトを伴って次のシリーズの複製物を生成する場合に、位相の整合が宣言される。線形的な位相のスイープは、最終的には、局所的に生成される複製コードと同相である入力ＰＲＮコードをもたらし、従ってコードの取得をもたらす。
【００２１】
プレプロセッサ１１は、典型的には、汎用マイクロプロセッサ又はＧＰＳの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に組み込まれたマイクロプロセッサの形態で実現される、デジタル受信機チャンネル１３、受信機プロセッサ１４及びナビゲーションプロセッサ１５を有するフロントエンドアナログ回路の形で実現されている。
【００２２】
図３には、また、図２に示した乗り物の走行距離計１７及び信号線１６も示されており、信号線１６は、インテグレータ２３に制御信号を供給するように、該インテグレータ２３に接続している。
【００２３】
本発明の上記図示されている実施態様によれば、インテグレータ２３は、実際には信号線１６上の入力信号に対して応答して決定されるように設けられている選択可能なインテグレーション時間を示すように設けられている。
【００２４】
走行距離計１７により監視される動きの特徴は、乗り物の速度，特に閾値未満の一般にゼロに近い速度の識別、乗り物が実際に静止しているという判断、又は、乗り物が加速／減速の状態にあるかどうかを決定するために走行距離計１７に変えて若しくは走行距離計１７に加えて加速度計を使用することを含んでいる。
【００２５】
上記ＧＰＳ受信機の、弱い信号を検出する能力は、信号の安定性、すなわち信号の周波数の最大変化率により順に制限される、インテグレータ２３におけるインテグレーション時間によって制限されることを理解されたい。上記受信機が加速／減速の状態にない場合、１秒までのインテグレーション時間が使用され得ることが考えられる。対照的に、上述したように２ｇの加速／減速の値が許容されなければならない標準的な状態では、一般に、１０ミリ秒を上回るインテグレータ２３におけるインテグレーション時間は達成され得ない。更に、１０ミリ秒のインテグレーション時間内で動作することにより検出され得るよりも２０デシベル弱い信号を検出するのに、１秒のインテグレーション時間が使用され得ることが確認されている。
【００２６】
このように、非加速／減速の状態、又は実際に非移動状態のような、移動端末の特定の動きの特徴を示す信号線１６は、インテグレータ２３におけるインテグレーション時間を例えば１秒の値まで増加させるように役割を果たし得る。その結果、この静止、又は非加速／減速状態にある間、ＧＰＳ受信機は、図２に関連して上述したように、ＧＰＳ受信機の全性能が大きく改善されるように、そうではない場合に可能であるよりも弱い信号を受信するように動作し得る。
【００２７】
本発明は、上述した実施態様の詳細に限定されるものではないことを理解されたい。例えば、上記ＧＰＳ受信機に送られるべき制御信号は、必ずしも上述したタイプの動きセンサにより送られる必要はない。例えば、移動端末が移動電話機を有している場合、リアル又は仮想ユーザインターフェースが用いられることが可能であり、その結果、ユーザは、特定の動きの特徴が現在示されていることを知らせる適切な入力信号をＧＰＳ受信機に容易に供給することができる。また、上記制御信号は、それ自身がＧＰＳ受信機の特定の動きの特徴を検知し、上述した形態で信号処理のモードを変更するために上記受信機に制御信号を伝送する遠隔装置（ｒｅｍｏｔｅ ｄｅｖｉｃｅ）により送出され得る。他の例は、トランスポートの動きの特徴、例えば速度（ｓｐｅｅｄ ｏｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）に関連するデータを、当該トランスポートで位置を特定される近くのＧＰＳ受信機にワイヤレス伝送するパブリックトランスポートの情報ビーコンを含んでいてもよい。
【００２８】
速度の関数として信号の捕捉の間にスイープされる周波数の範囲を狭めることに関連する本発明の上述した観点に関して、追加の指示情報（すなわち、速度の情報）があれば、この不確かさは、更に小さくなり得る。本発明のこの観点から得られる利益が大きく、該利益に影響を及ぼし得る信号を取得する間に他の周波数の不確かさが存在することに注意されたい。例えば、最新の天体暦（ｅｐｈｅｍｅｒｉｓ）のデータを伴っていない場合、受信機は、衛星の動きを定量化することができず、従って、観測されると予測されるドップラーを完全に定量化することができず、また、ＧＰＳ受信機の局所的な発振器が不正確であるためにＧＰＳ受信機がスイープしている正確な周波数に関して他の不確かさが存在する。しかしながら、これら追加の周波数の不確かさは、最新の衛星の暦（ａｌｍａｎａｃ）、天体暦のデータ及び／又は衛星のドップラー情報の形態での受信機への支援と、ＧＰＳ受信機に用いられる局所的な発振器をキャリブレーションする正確な搬送周波数基準信号とを提供することにより、できるだけ小さくされ得る。上述したような支援があれば、目的のＰＲＮコードは得られることを知られており、それにより、チェックされなければならないコードインスタンスの数を減少させ、従ってコード取得のための時間を減少させる、更に狭い範囲の周波数及びコード位相をスイープすることが可能である。この支援は、米国特許第５８４１３９６号及び第５８７４９１４号公報により詳細に説明されており、これらは、参照することによって本明細書に組み込まれたものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係るＧＰＳ受信機を用いる際の乗り物を模式的に表す図である。
【図２】図１のＧＰＳ受信機を模式的に表す図である。
【図３】図２を参照して例示した、受信機チャンネルの１つを模式的に表す図である。
【国際公開パンフレット】
2004513354.tif 000003
2004513354.tif 000004
2004513354.tif 000005
2004513354.tif 000006
2004513354.tif 000007
2004513354.tif 000008
2004513354.tif 000009
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2004513354.tif 000013
2004513354.tif 000014
2004513354.tif 000015
2004513354.tif 000016
【国際調査報告】
2004513354.tif 000017
2004513354.tif 000018
2004513354.tif 000019