(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の衛星測位システム衛星からの衛星測位システム信号を受信する衛星測位システム・レシーバにおいて干渉を低減するための方法であって、
前記衛星測位システム・レシーバに結合される通信ユニットを介して通信リンクを確立するステップと、
前記通信リンクを介してデータを送信中に、少なくとも１つのバーストが発生した際に、前記通信ユニットから前記衛星測位システム・レシーバに制御信号を送信するステップとを包含し、
前記通信ユニットは前記通信リンクを介して前記データを送信するように動作可能であり、
前記データは１つのフレーム内の一部の時間を表す前記少なくとも１つのバーストにおいて送信され、
前記制御信号は、前記少なくとも１つのバーストの持続時間においてのみ、前記衛星測位システム・レシーバが衛星測位システム信号を受信するのを遮断する、または前記衛星測位システム・レシーバに入射する前記衛星測位システム信号の処理を禁止するように動作可能である、前記干渉を低減するための方法。
【請求項２】
前記通信ユニットの通信プロセッサから前記通信ユニットの出力増幅器に前記制御信号を送信するステップをさらに含み、前記出力増幅器は前記通信ユニットからの送信電力を制御するように動作可能である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制御信号は第１の状態および第２の状態を含み、前記第１の状態は前記出力増幅器における電力を閾値より高く維持するように動作可能であり、前記第２の状態は前記出力増幅器における電力を前記閾値より低く減少させる、またはオフにするように動作可能であり、前記第１の状態は前記少なくとも１つのバーストの発生を示す請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記制御信号は第１の信号および第２の信号を含み、前記第１の信号は前記出力増幅器における電力を閾値より高く維持するように動作可能であり、前記第２の信号は前記出力増幅器における電力を前記閾値より低く減少させる、またはオフにするように動作可能であり、前記第１の信号は少なくとも１つのバーストの発生を示す請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記制御信号を前記通信プロセッサから前記衛星測位システム・レシーバのスイッチに送信するステップをさらに含む方法であって、前記スイッチは、衛星測位システム・レシーバ・アンテナと前記衛星測位システム・レシーバのレシーバ回路との間に結合され、前記制御信号は前記スイッチを開き、その結果、前記レシーバ回路による前記衛星測位信号の受信を阻止し、前記衛星測位信号の前記処理を禁止する請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記制御信号を前記通信プロセッサから前記衛星測位システム・レシーバの衛星測位システム・プロセッサまたは衛星測位システム信号処理回路に送信するステップをさらに含む方法であって、前記制御信号は、前記衛星測位システム・プロセッサまたは前記衛星測位システム信号処理回路に、前記衛星測位システム・レシーバのレシーバ回路によって受信される衛星測位システム信号を無視させることによって前記衛星測位システム信号の前記処理を禁止する請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記スイッチが、ガリウムヒ素スイッチである請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記通信ユニットはセル・ベース・トランシーバであり、このトランシーバは前記確立された通信リンクを介してセル方式電話信号を含む通信信号を受信または送信する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
いくつかのゲーティング期間を含むデータ送信期間に、受信した衛星測位システム信号から少なくとも１つの疑似距離を決定するステップをさらに含む方法であって、前記衛星測位システム信号は、前記１つ以上の衛星測位システム衛星内の対応する衛星に関する少なくとも１つの疑似距離を特定する航法データを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記通信ユニットおよび前記衛星測位システム・レシーバが、１つのエンクロージャ内で一体化される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
衛星測位システム・レシーバと、通信ユニットとを備えた装置であって、
前記衛星測位システム・レシーバは、複数の衛星測位システム衛星から衛星測位システム信号を受信して処理するように動作可能であり、かつ、衛星処理システム・アンテナに結合されたレシーバ回路を含み、
前記通信ユニットは、通信リンクを介してデータを送信するように動作可能であり、かつ、１つのフレーム内の一部の時間を表す前記少なくとも１つのバーストにおいてデータを送信するように構成され、さらに、前記衛星測位システム・レシーバに結合された制御装置を含み、
前記制御装置は、少なくとも１つのバーストが発生した際に、前記衛星測位システム・レシーバに制御信号を送信するように構成され、
前記制御信号は、前記少なくとも１つのバーストの持続時間においてのみ、前記衛星測位システム・レシーバが衛星測位システム信号を受信するのを遮断する、または前記衛星測位システム・レシーバにおける前記衛星測位システム信号の処理を禁止するように動作可能である、上記装置。
【請求項１２】
前記通信ユニットは、さらに前記制御装置に結合した出力増幅器を含み、
前記制御装置は前記出力増幅器の送信電力レベルを制御するように構成され、
前記出力増幅器は第１の電力レベルで前記データを送信し、且つ第２の電力レベルで電力を維持するように動作可能であり、前記第１の電力レベルは前記第２の電力レベルより高く、
前記制御装置は第１の制御信号状態を送信することによって、前記出力増幅器が前記第１の電力レベルでデータを送信し、第２の制御レベル状態を送信することによって、前記出力増幅器が前記第２の電力レベルで電力を維持する請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１の制御信号状態により、前記衛星測位システム・レシーバが、衛星測位システム・アンテナに入射する衛星測位システム信号の処理を禁止する請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記制御装置はスイッチに結合され、前記スイッチは、前記衛星測位システム・アンテナと前記レシーバ回路との間にさらに結合され、前記第１の制御信号状態によって前記スイッチが開き、その結果、前記衛星測位システム・レシーバにおいて衛星データの受信がブロックされる請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記レシーバ回路に結合された信号処理回路と、前記信号処理回路に結合された第１のプロセッサとをさらに備え、前記制御装置は前記第１のプロセッサに結合され、前記第１の制御信号状態によって前記第１のプロセッサが前記レシーバ回路によって受信された衛星測位システム信号を無視するようにされる請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記スイッチがガリウムヒ素スイッチである請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記通信ユニットはセル・ベース・トランシーバであり、このトランシーバは前記確立された通信リンクを介してセル方式電話信号を含む通信信号を受信または送信する請求項１１に記載の装置。
【請求項１８】
前記衛星測位システム・レシーバは、さらに、いくつかのゲーティング期間を含むデータ送信期間に、受信した衛星測位信号から少なくとも１つの疑似距離を決定するように構成され、前記衛星測位システム信号は、前記１つ以上の衛星測位システム衛星内の対応する衛星に関する少なくとも１つの疑似距離を特定するデータを含む請求項１１に記載の装置。
【請求項１９】
前記通信ユニットおよび前記衛星測位システム・レシーバが、１つのエンクロージャ内で一体化される請求項１１に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１のプロセッサおよび前記制御装置が、前記通信ユニットと前記衛星測位システム・レシーバとの間で共有される単一のデジタル・プロセッサ内に含まれる請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、広義には、衛星測位システム（ＳＰＳ）レシーバの分野に関し、より具体的には、複合型ＳＰＳレシーバおよび通信システムにおける相互干渉を低減することに関する。
【０００２】
（発明の背景）
セル方式電話およびポケットベル等の携帯型個人用通信装置の使用が、近年飛躍的に増加した。さらに、衛星測位システム（ＳＰＳ）レシーバ等の携帯型航法装置の使用は、これらの装置がより広く利用可能になるにつれて増加した。近年の科学技術上の発展により、複合ＳＰＳレシーバおよびセル方式電話ユニット等の一体型ユニットにおけるＳＰＳレシーバと通信システムの複合化が可能となった。このような複合型装置は、個人のセキュリティ、緊急応答、車両の追跡、および在庫管理等の数多くの適用を持つ。複合ユニットの中には、適切な電子インタフェースを用いて、別個のＳＰＳレシーバと通信システムとを複合化するものもある。他の複合ユニットは、共有回路部およびパッケージングを用いる。これらの複合型ユニットは、共通のハウジングおよび一体型ユーザ・インタフェースによって生じる利便性という利点を持つ。しかし、このような複合型ユニットは、電力消費の増加および性能の低下等のある種の欠点を持つこともある。
【０００３】
多くの複合型ＳＰＳと通信装置に固有の顕著な不利な点の１つは、複合型ユニットのＳＰＳレシーバ部の性能の低下である。この性能の低下の一般的な原因は、通信ステージとＳＰＳレシーバ・ステージ間の信号の干渉である。例えば、複合セル方式電話／ＳＰＳレシーバにおいて、セル方式電話ステージからのセル方式送信は、ＧＰＳレシーバの性能を低減させる可能性のある強力な干渉を生じさせる。
【０００４】
通信ステージとＳＰＳステージ間の相互干渉を克服するための現在の手法では、ＳＰＳレシーバのフロントエンド部に複雑なフィルタまたは高ダイナミック・レンジ回路を使用して、帯域内干渉を許容範囲に限定している。しかし、これらの手法は、複合型ユニットのコストおよび電力消費を増加させる可能性のある複雑な追加の回路部の使用を必要とする。例えば、複合セル方式電話／ＳＰＳレシーバにおいて相互結合を低減する方法の１つは、ＳＰＳトランスミッタのＲＦフロントエンドで幾つかのバンドパス・フィルタを使用し、それによって、セル方式トランスミッタからの無線周波数（ＲＦ）干渉を排除することである。しかし、この手法には、幾つかの問題点がある。第１に、セル方式トランスミッタから、ＳＰＳレシーバのＲＦ回路部内に結合される信号エネルギーを十分に減少させるために幾つかのフィルタが必要となることがある。これにより、複合型ユニットのコストおよびサイズが増加することがある。第２に、フィルタの使用により、ＳＰＳレシーバの雑音指数が増加し、それによって、衛星航法信号に対する感度が低下する。
【０００５】
従って、複合型ＳＰＳ／通信レシーバのＳＰＳ部および通信部間の相互干渉を低減させるシステムを提供することが望ましい。
【０００６】
さらに、複合型ＳＰＳ／通信レシーバにおいて、ＳＰＳレシーバのコストおよび感度特性に悪影響を与えることなく、ＳＰＳの受信性能を向上させるシステムを提供することが望ましい。
【０００７】
（発明の概要）
複合型衛星測位システム（ＳＰＳ）レシーバおよび通信装置において相互干渉を低減するための方法および装置を開示する。本発明の一実施態様では、ＳＰＳレシーバは、セル・ベース通信トランスミッタ／レシーバも備えた複合型移動ユニット中に含まれる。通信部が送信モード状態にあるときに、通信部は、ＳＰＳレシーバにゲーティング信号を送信する。ゲーティング信号によって、セル方式電話が送信中である時には、ＳＰＳレシーバがフロントエンド処理回路部から受信衛星信号をブロックする。
【０００８】
本発明の一代替実施態様では、ＳＰＳレシーバは衛星信号を受信するが、通信部からのゲーティング信号によって、セル方式電話が送信中である期間には、ＳＰＳ処理回路部が、これらの受信信号を無視する結果となる。
【０００９】
本発明の他の特徴は、添付の図面および以下の詳細な説明から明白である。
【００１０】
本発明を、添付の図面の各図中に実施例として示すが、本発明は、それに限定されるものではなく、参照符号は、同様の構成部品を示す。
【００１１】
（詳細な説明）
複合型衛星測位システム（ＳＰＳ）レシーバおよび通信装置において相互干渉を低減するための方法および装置を説明する。以下の記述では、説明を行う目的で、本発明の十分な理解を提供するために多数の具体的な詳細を記載する。しかし、当業者にとって、本発明がこれらの具体的な詳細なしでも実施できることは明白であろう。その他の例では、説明を容易にするために、周知の構造および装置をブロック図の形態で示している。
【００１２】
以下の説明において、本発明の実施形態を、米国全世界測位衛星（ＧＰＳ）システムにおける適用に関連して説明する。しかし、これらの方法が、ロシアのグラナスシステム等の類似の衛星測位システムにも等しく適用可能であることは当然明白である。従って、本明細書中に使用される「ＧＰＳ」という用語は、ロシアのグラナスシステムを含むそのような代替の衛星測位システムも包含する。同様に、「ＧＰＳ信号」という用語は、代替の衛星測位システムからの信号を含む。
【００１３】
複合型ＧＰＳ／通信レシーバ
図１は、本発明の一実施形態において使用される通信トランスミッタ／レシーバ（トランシーバ）とＧＰＳレシーバとを複合化するＧＳＰレシーバのブロック図である。一実施形態では、複合型ＧＰＳ／通信レシーバ１５０は、ＧＰＳ信号を処理するために必要とされる機能と、通信リンクを介して送受信される通信信号を処理するために必要とされる機能とを行うための回路部を含む携帯型ハンドヘルド（移動）ユニット１５０である。通信リンク１６２等の通信リンクは、通常は、通信アンテナ１６４を有する基地局１６０等の別の通信構成要素への無線周波数通信リンクである。
【００１４】
複合型ＧＰＳレシーバ１５０は、獲得回路および処理部を含むＧＰＳレシーバ１３０を含む。従来のＧＰＳ方法によれば、ＧＰＳレシーバ１３０は、周回するＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ信号を受信し、固有の疑似ランダム雑音（ＰＮ）コードの到着時間を、受信されたＰＮコード信号シーケンスと内部で生成されたＰＮ信号シーケンスの間でタイム・シフトを比較することによって決定する。ＧＰＳ信号は、ＧＰＳアンテナ１１１を通して受信され、様々な受信した衛星のＰＮコードを獲得する獲得回路に入力される。獲得回路によって生成された航法データ（例えば、疑似距離データ）は、通信トランシーバ１０９による送信のためにプロセッサによって処理される。
【００１５】
複合型ＧＰＳレシーバ１５０は、通信トランシーバ部１０９も含む。通信トランシーバ部１０９は、通信アンテナ１００に結合される。通信トランシーバ１０９は、ＧＰＳレシーバ１３０によって処理された航法データを、通信信号（通常はＲＦ）を介して、基地局１６０等の遠隔の基地局に送信する。航法データは、ＧＰＳレシーバの実際の緯度、経度、および高度であってよく、あるいは、生データまたは部分処理されたデータであってよい。受信された通信信号は、通信トランシーバ１０９に入力され、プロセッサに渡されて処理され、オーディオ・スピーカーを通して出力することが可能である。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、複合型ＧＰＳ／通信１５０において、ＧＰＳレシーバ１３０によって生成された疑似距離データは、通信リンク１６２上で基地局１６０に送信される。基地局１６０は、次に、複合型レシーバからの疑似距離データに基づく複合型レシーバ１５０の位置と、疑似距離が測定された時間、およびそれ自体のＧＰＳレシーバまたはそのようなデータの他のソースから受信された暦表データを決定する。位置データは、次に、複合型ＧＰＳ／通信レシーバ１５０または他の遠隔位置に送信して戻すことが可能である。複合型ＧＰＳレシーバ１５０と基地局１６０との間の通信リンク１６２は、直接リンクまたはセル方式電話リンクを含むいくつかの様々な実施形態で実現することができる。本発明の一実施形態では、通信トランシーバ部１０９は、セル方式電話として実現される。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態による、複合型セル方式電話およびＧＰＳレシーバのより詳細なブロック図を提供する。図２に示されるシステムは、一実施形態であり、本発明の教示に従った複合型ＧＰＳレシーバの設計および構成の多くの改変例が可能であることは、当業者によって理解されるであろう。例えば、以下の説明は、通信部がセル方式電話で実現されることを仮定しているが、本発明は、双方向ポケットベル（登録商標）および同様の双方向コミュニケータ等の他の通信装置において実現できることが理解されるであろう。
【００１８】
図２では、複合型ＧＰＳレシーバ１５０は、ＧＰＳレシーバ１３０およびＧＰＳアンテナ１１１（共に「ＧＰＳ部」と呼ばれる）と、セル方式電話１０９およびセル方式電話アンテナ１００（共に「通信部」と呼ばれる）とを含む。セル方式電話は、アンテナ１００を介して、遠隔の基地局（例えば、図１の基地局１６０）に信号を送信し、遠隔の基地局から信号を受信する。
【００１９】
ＧＰＳ部
複合型レシーバ１５０のＧＰＳレシーバ１３０において、受信されたＧＰＳ信号は、ＧＰＳアンテナ１１１から入力されて、信号ライン１２０およびスイッチ１１２を通って、無線周波数（ＲＦ）−中間周波数（ＩＦ）コンバータ１１３へと向かう。周波数コンバータ１１３は、例えば７０ＭＨｚの適切な中間周波数に信号を変換する。次に、例えば１ＭＨｚのより低い中間周波数へと更なる変換を行う。ＲＦ−ＩＦコンバータ１１３の出力は、ＧＰＳ信号処理回路１１４の入力に結合される。ＧＰＳ信号処理回路部１１４は、ＲＦ−ＩＦコンバータ１１３からの出力信号をデジタル化するアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを含む。
【００２０】
本発明の一実施形態では、ＧＰＳ信号処理回路１１４は、Ａ／Ｄコンバータの出力に結合され、且つ処理されるデータの記録を記憶できるデジタル・スナップショット・メモリも含む。スナップショット・メモリは、ＧＰＳ処理回路部１１４に結合された別個のメモリ装置に通常記憶されるＧＰＳ信号を処理するために使用される。スナップショット・メモリは、パケット化される通信信号、すなわち、長期間の非活動状態が後続する複数のバースト・データ・ビットから成る信号用に用いることも可能である。多くのセル方式型信号等の連続的信号発信もまた、処理回路部によって連続的に処理することができる。
【００２１】
ＧＰＳ信号処理回路部１１４からの出力は、マイクロプロセッサ１１５に結合される。マイクロプロセッサ１１５はさらに、ＧＰＳレシーバ１３０で受信された衛星信号を処理し、直接ユーザ・インタフェースに向けた送信、または通信リンクを介した遠隔のレシーバ（不図示）への送信のために、処理した信号を出力する。
【００２２】
本発明の一実施形態では、ＧＰＳレシーバ１３０は、１組の相関器を用いてＧＰＳ信号を復調する従来のＧＰＳレシーバである。本発明の方法では、ゲーティング信号は、使用時間のごく一部の期間、ＧＰＳレシーバを非活動状態にする。通常の状況下では、従来のＧＰＳレシーバは、この非活動時間にもかかわらず、その通常機能の全て（５０ボーの衛星データ・メッセージの復調を含む）を行うことができる。しかし、ゲーティング期間が、データ・ボー期間の大部分を占めると、復調は、困難または不可能になることがある。この場合には、代替のタイプのＧＰＳレシーバが使用できる。例えば、あるタイプのＧＰＳレシーバは、複数の同時に受信されたＧＰＳ信号の相対的な到着時間のみを得、遠隔の場所に向けて、それらの相対的到着時間（いわゆる「疑似距離」）を送信する（例えば、Ｆ．Ｈ．Ｒａａｂらの「Ａｎ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｔｏ  Ｓｅａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｒｅｓｃｕｅ  ａｎｄ  Ｒｅｍｏｔｅ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ、第２４刊、第３号、１９７７年秋、２１６頁〜２２７頁を参照）。次に、移動ユニットの位置が、この疑似距離データと、それ自体のレシーバを用いて、またはそのようなデータの他のソースを介して集めたＧＰＳ衛星情報とを組み合わせることによって決定される。この構成は、様々な緊急応答および追跡の適用において特に有用である。
【００２３】
本願の実施形態を、１つの具体的なＧＰＳレシーバ構成に関連して説明したが、本発明の相互干渉の低減方法を利用できる幾つかの別のＧＰＳレシーバ構成が存在することは、当業者には明らかであろう。
【００２４】
さらに、本発明の実施形態をＧＰＳ衛星に関連して説明するが、この教示が、疑似衛星または衛星および疑似衛星の組み合わせを利用する測位システムに同様に適用可能であることが理解されるであろう。疑似衛星は、概してＧＰＳ時間に同期した、Ｌ周波帯（または他の周波数）上で変調されたＰＮコード（ＧＰＳ信号に類似）を放送する地上ベースのトランスミッタである。各トランスミッタは、遠隔のレシーバによる識別が可能となるように、固有のＰＮコードを割り当てることができる。疑似衛星は、周回する衛星からのＧＰＳ信号が利用できない状況（トンネル、採掘坑、建物、または他の閉鎖された区域）において有用である。本明細書中に使用される「衛星」という用語は、疑似衛星または疑似衛星の等価物を包含するものとし、本明細書中に使用されるＧＰＳ信号という用語は、疑似衛星または疑似衛星の等価物からのＧＰＳ様信号を包含するものとする。
【００２５】
通信部
複合型ＧＰＳ／通信レシーバ１５０の通信部は、送受切換器または送信／受信スイッチ１０１を介して通信アンテナ１００に結合されるレシーバ・ステージおよびトランスミッタ・ステージを含む。セル方式電話信号等の通信信号が、通信基地局（例えば基地局１６０）から受信されると、スイッチ１０１が、入力信号をＲＦ−ＩＦコンバータ１０２に経路づける。ＲＦ−ＩＦ周波数コンバータ１０２は、通信信号を、さらなる処理のために適切な中間周波数へと変換する。ＲＦ−ＩＦコンバータ１０２の出力は、通信信号または通信信号中の他のデータ（例えば、ドップラー・データまたは視野内の衛星の暦表を表すデータ）中のコマンドを決定するために通信信号を復調する復調器１０３に結合される。復調器１０３は、デジタル復調器として実現できる。その場合には、復調器１０３に入力される前に、周波数変換された通信信号は、ＲＦ−ＩＦコンバータ１０２からの出力信号をデジタル化するアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを通すことができる。
【００２６】
本発明の一実施形態では、復調器１０３からの出力は、マイクロプロセッサ１０４に渡される。マイクロプロセッサ１０４は、通信の受信および送信機能に必要とされるあらゆる処理を行う。通信リンクを介した送信が必要である場合には、マイクロプロセッサ１０４は、送信されるデータおよび信号のベースバンド・デジタル・サンプルを生成する。次に、このデータを用いて、変調器１０６を使用して搬送波信号を変調する。アナログ変調（周波数変調等）も使用できるが、変調は、最新のシステムにおいては、通常、周波数変位方式または位相変位変調方式等のデジタルタイプのものである。その場合には、変調された信号は、変調後に、Ｄ／Ａコンバータにおいてデジタルからアナログに変換される。変調器１０６において変調が行われる搬送波周波数は、通信信号の最終的なＲＦ周波数であってもなくてもよく、搬送波周波数が中間周波数（ＩＦ）である場合には、追加のＩＦ−ＲＦコンバータ１０７を用いて、通信信号用に信号を最終的なＲＦ周波数に変換する。電力増幅器１０８は、通信信号の信号レベルをブーストし、次に、このブーストされた信号は、スイッチ１０１を介して通信アンテナ１００に送信される。
【００２７】
本発明の方法では、位置情報を表すデータ（例えば、様々な衛星に対する疑似距離、または複合型ＧＰＳ／通信レシーバ１５０の緯度および経度）を含む通信信号が、通信リンク１６２を介して基地局１６０に送信される。基地局１６０は、携帯型ＧＰＳユニットの位置情報を算出するための処理サイトとして機能してもよく、あるいは、中継サイトとして機能し、携帯型ＧＰＳユニット１５０から受信した情報を再送信してもよい。
【００２８】
時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）システム（例えば、ＧＳＭ（移動体通信用グローバル・システム）を含む）等の幾つかのセル方式電話システムでは、セル方式信号の送信および受信時間がばらばらにされる。そのような場合には、単スイッチ１０１を使用して、電力増幅器１０８によって提供される強力な送信信号１１８を、高感度のフロントエンド受信回路部（周波数コンバータ１０２）に接続されたパス１１９から分離することができる。具体的には、受信回路部１０２は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）を含み、この増幅器は、電力増幅器からの信号が大幅に減衰されることなくＬＮＡに送信されると、破壊するか、あるいは悪影響を受けることがある。
【００２９】
符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）に基づくＩＳ−９５Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａｎ等の他のセル方式システムにおいては、アンテナ１００を介した信号の同時送受信が存在することがある。１０２のＲＦ回路部を１１８のハイ・パワー信号から分離するためには、スイッチ１０１の代わりに、「送受切換器（ｄｕｐｌｅｘｅｒ）」と呼ばれる装置を用いる。送受切換器１０１は、２つのＲＦフィルタから構成され、一方のフィルタは、送信帯域の周波数にチューニングされ、他方のフィルタは、受信帯域にチューニングされる。電力増幅器出力１１８は、送信フィルタを通過し、次に、アンテナ１００に向かうが、アンテナからの受信信号は、受信フィルタを通過する。従って、送信は、送信周波数で受信フィルタが提供する分離に等しい量だけ、ＲＦ回路部１０２から分離される。
【００３０】
ＧＰＳ信号ゲーティング
本発明の一実施形態では、複合型ＧＰＳ／通信レシーバ１５０は、ＧＰＳレシーバ・ステージとセル方式トランシーバ・ステージとの相互干渉を低減する制御回路部を含む。複合型レシーバにおいては、相互干渉は、特に重大な問題であることが多い。なぜなら、ＧＰＳレシーバにおいて受信される衛星信号が、通常は非常に弱いからである。相互干渉は、通常は、アンテナ１００を通して送信されたセル方式電話信号と、ＧＰＳ受信アンテナ１１１との高度な結合によって生じる。このことは、物理的な空間の節約またはコストの低減のために、アンテナ・ユニット１００および１１１が、並べて配置される、またはそれらの機械アセンブリ部分を共有する場合に特にあてはまる。
【００３１】
本発明の一実施形態においては、複合型ユニットの通信部およびＧＰＳ部間の相互干渉が、通信部（通常はセル方式電話）のトランスミッタに対する電力を減らすことによって低減される。ゲーティング信号は、電力制御およびＧＰＳレシーバ動作を同期させる。本発明の一実施形態によるゲーティング信号の動作の説明のために、図２の複合型レシーバを参照する。
【００３２】
複合型ＧＰＳ／通信レシーバ１５０のセル方式電話部１０９においては、電力レベル制御信号１０５が、マイクロプロセッサ１０４から電力増幅器１０８に送信される。本発明の一実施形態では、電力レベル制御信号の第１の状態が、電力増幅器の電力を低下させ、この信号の第２の状態が、電力増幅器の通常の電力レベルを復元する。代替的には、２つの信号が、電力レベル制御信号内に含まれる。第１の信号が、電力増幅器の電力を低下させ、第２の信号が、電力増幅器の通常の電力レベルを復元する。増幅器１０８の電力レベルおよび所望の相互干渉の低減に応じて、電力レベル制御信号１０５は、電力増幅器１０８を完全にオフにするか、あるいは、所定の量だけ増幅電力を減少させることができる。
【００３３】
電力レベル制御信号１０５もまたＧＰＳレシーバ１３０に送信される。この信号は、ＧＰＳレシーバを起動させて、通信電力増幅器１０８の電力レベルに関連して、ＧＰＳ信号を受信および処理するようにプログラムされている。電力レベル制御信号１０５が、電力増幅器１０８に対する電力を減少させる、または遮断すると、ＧＰＳレシーバ１３０が起動され、ＧＰＳ信号を受信する。逆に、電力レベル制御信号が、電力増幅器１０８において通常の電力レベルを維持する場合には、ＧＰＳレシーバ１３０は、ＧＰＳ信号の受信を阻止される。あるいは、ＧＰＳレシーバ１３０は、ＧＰＳ信号を受信しても、セル方式電話トランスミッタが全出力状態にあることを電力レベル制御信号が示すときは、処理回路部においてそのような信号を無視するようにプログラムされてもよい。
【００３４】
ＧＰＳレシーバ１３０において、ゲーティング信号１１０は、電力レベル制御信号１０５に対応する。本発明の一実施形態では、ゲーティング信号１１０は、ライン１２２を介してマイクロプロセッサ１１５に送信され、ライン１１６を介してＧＰＳ処理回路１１４に送信され、ライン１１７を介してスイッチ１１２に送信される。一実施形態では、スイッチ１１２は、ゲーティング信号１１０および電力レベル制御信号１０５によって制御される。電力レベル制御信号１０５が、セル方式電話電力増幅器１０８への電力を減らすと、スイッチ１１２は、ＧＰＳアンテナ１１１からＧＰＳレシーバ回路へとデータが通過できるようにオンにされる。逆に、電力レベル制御信号１０５が、電力増幅器１０８への高電力を維持すると、スイッチ１１２は、ＧＰＳレシーバに向けてデータが通過しないようにオフにされる。従って、ＧＰＳ信号は、高電力でのセル方式電話送信中にゲーティングによって遮断（またはブロック）されるが、ＧＰＳ信号は、他の全ての場合には受信できる。
【００３５】
本発明の一実施形態では、スイッチ１１２は、ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）スイッチである。スイッチ１１２は、ＧＰＳ入力信号パス中にあるので、入力ＧＰＳ信号の多少の減衰を生じさせる。ＧａＡｓスイッチの使用により、この減衰が最小限に抑えられる。さらに、ＧＳＰ周波数（１５７５．４２ＭＨｚ）の現在のスイッチ装置は、約０．５ｄＢの挿入損失をもたらす。
【００３６】
本発明の一代替実施形態においては、ゲーティング信号１１０は、スイッチ１１２の代わりに、マイクロプロセッサ１１５のみに入力することがある。この構成では、マイクロプロセッサ１１５は、直接スイッチ１１２またはＧＰＳ信号処理回路１１４を制御し、それによって、セル方式電話１０９が送信中の場合は、入ってくるＧＰＳ信号をゲーティングする。
【００３７】
本発明のさらなる代替の一実施形態においては、ＧＰＳレシーバ１３０が、ＧａＡｓスイッチ１１２を備えていない場合がある。ＧＰＳレシーバ１１３のＲＦフロントエンド回路部が、セル方式電話トランスミッタ（例えば、ある種のリミッタ回路部を備える）からの高電力に耐えることができる場合には、このスイッチを省略してよい。スイッチ１１２の削除により、スイッチを通した潜在的な信号の減衰がなくなる。この代替の一実施形態においては、ゲーティング信号１１０は、ＧＰＳ信号処理回路１１４およびマイクロプロセッサ１１５の一方または両方に入力される。ＧＰＳ信号によって、セル方式電話が送信を行っている期間中は、入力ＧＰＳ信号をＧＰＳレシーバ１３０が受信しても、処理回路部が無視するようになる。
【００３８】
最新のデジタル・セル方式電話システムでは、使用時間のごく一部においてのみ全出力で送信を行うことができる。従って、本明細書中に記載されるゲーティング信号方法は、様々な種類のデジタル・セル方式電話に適用できる。これらの電話におけるセル方式送信が、１／８のデューティ・サイクルで生じると（ＧＳＭデジタル・セル方式または低データ・スループット・モードにおけるＣＤＭＡと同様）、このようなゲーティングによるＧＰＳレシーバの感度ロスは、たった約０．５ｄＢである。
【００３９】
図４は、本発明の方法による、複合型ＧＰＳ／通信レシーバにおいて相互干渉を低減するステップを示すフロー・チャートである。複合型ＧＰＳ／通信レシーバ１５０は、最初に、無線通信リンク上で、ＧＰＳ基地局１６０との通信を確立する（ステップ４００）。複合型ＧＰＳ／通信レシーバは、視野内にある様々な衛星からの衛星信号を受信する位置にあると仮定する。ＧＰＳ信号の可能な受信中に、セル方式電話が送信中であるか否かを決定する（ステップ４０２）。セル方式電話が送信モード状態にあれば、ゲーティング信号が、ＧＰＳレシーバに送られる（ステップ４０４）。上記のように、ゲーティング信号は、レシーバのフロントエンドからＧＰＳ信号をゲーティングによって遮断するスイッチを制御するために使用でき、あるいは、ゲーティング信号は、ＧＰＳプロセッサに受信したあらゆるＧＰＳ信号を無視させるために使用できる（ステップ４０６）。ＧＰＳ信号は、ステップ４０２において、セル方式電話がもはや送信モード状態にないことが決定されるまで、ＧＰＳレシーバによってゲーティングまたは無視される。セル方式電話が送信中でない場合には、ＧＰＳレシーバが起動され、受信したＧＰＳ信号を処理し始める（ステップ４０８）。
【００４０】
図２の複合型ＧＰＳ／通信レシーバ１５０においては、ＧＰＳ部および通信部内の回路が、専用回路として両者間で別々に示されている。しかし、本発明の実施形態は、１つ以上の部品が２つの部分間で共有される複合ＧＰＳ／通信レシーバにおいて使用できることに留意されたい。例えば、マイクロプロセッサ１０４および１１５の機能は、ＧＰＳ部および通信部間で共有できる単一プロセッサまたはプログラム可能デジタル回路に複合化できる。同様に、周波数コンバータ、スイッチ、またはアンテナ・ユニットの１つまたは複数が、２つの部分間で共有できる。
【００４１】
セル方式電話／ＧＰＳネットワーク
上記のように、本発明の一実施形態は、通信トランシーバがセル方式ネットワークにおいて使用されるセル方式電話である複合型ＧＰＳ／通信レシーバにおいて使用される。図３は、複合型ＧＰＳおよびセル方式システム３００を形成するセル方式電話ネットワークの状況における複合型ＧＰＳ／通信レシーバ１５０の使用を示す。エリア３０６は、セル・サイト３０４が担当するセル方式電話セルを表す。セル・サイト３０４は、エリア３０６内の移動ユニット３０２等のセル方式電話およびレシーバにセル方式電話信号を送信し、セル方式電話およびレシーバからセル方式電話信号を受信する。移動ユニット３０２は、図１の複合型ユニット１５０等の複合型ＧＰＳ／通信レシーバを備える。移動ユニット３０２は、通信アンテナ１００を介してセル・サイト３０４にセル方式信号を伝達し、ＧＰＳアンテナ１１１を介してＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信する。セル・サイト３０４は、エリア３０６内の移動ユニットからセル方式交換局３０８を介して陸上ベース電話ネットワーク３１０にセル方式送信を送信する。セル方式交換局３０８は、移動ユニット３０２から受信した通信信号を適切な宛先に送信する。セル方式交換局３０８は、エリア３０６の他に、他の幾つかのエリアを担当できる。移動ユニット３０２によって送信された信号の宛先が別の移動ユニットである場合には、呼び出された移動ユニットが位置するエリアを網羅するセル・サイトに接続がなされる。宛先が陸上ベースであれば、セル方式交換局３０８は、陸上ベース電話ネットワーク３１０に接続する。
【００４２】
セル方式ベースの通信システムは、２つ以上のトランスミッタを有する通信システムであり、各トランスミッタは、任意の時間において事前定義された異なる地理エリアを担当することに注目されたい。網羅されるエリアは具体的なセル方式システムによるが、通常は、各トランスミッタは、２０マイルより小さい地理的半径を有するエリアを担当する無線トランスミッタである。セル方式電話、ＰＣＳ（パーソナル・コミュニケーション・システム）、ＳＭＲ（専門移動無線）、一方向および双方向ポケットベル・システム、ＲＡＭ、ＡＲＤＩＳ、および無線パケット・データ・システム等の数多くの種類のセル方式通信システムが存在する。通常は、事前に決められている異なる地理エリアをセルと呼び、多数のセルが、１つのセル方式サービス・エリアへと共にグループ化され、これらの多数のセルは、陸上ベース電話システムおよび／またはネットワークへの接続を行う１つ以上のセル方式交換局に結合される。サービス・エリアは、課金目的のために使用される場合が多い。従って、２つ以上のサービス・エリアにある複数のセルが、１つの交換局に接続されてもよい。あるいは、１つのサービス・エリア内にある複数のセルが、別々の交換局に接続される場合（特に人口密度の高いエリアにおいて）もある。一般的に、サービス・エリアは、互いに近い地理的近接範囲内のセルの集まりとして定義される。上記の説明に適合する別の種類のセル方式システムは衛星ベースであり、その場合、セル方式基地局は、通常は地球を周回する衛星である。これらのシステムにおいては、セル・セクタおよびサービス・エリアは、時間の関数として移動する。このようなシステムの例には、Ｉｒｉｄｉｕｍ、Ｇｌｏｂａｌｓｔａｒ、Ｏｒｂｃｏｍｍ、およびＯｄｙｓｓｅｙシステムが含まれる。
【００４３】
図３に示されるシステムにおいては、移動ユニット３０２によって送信されたＧＰＳ位置情報が、陸上ベース電話ネットワーク３１０を介してＧＰＳサーバ基地局１６０に送信される。ＧＰＳ基地局１６０は、遠隔ユニット３０２におけるＧＰＳレシーバの位置を算出するための処理サイトとして機能する。ＧＰＳ基地局１６０は、ＧＰＳレシーバ３１２で受信された衛星信号から（例えば、移動ＧＰＳ情報に対して微分補正を行うために）ＧＰＳ情報も受信できる。ＧＰＳ基地局１６０は、陸上通信線または無線リンクを介してセル・サイト３０４に直接リンクされて、対応するセル方式通信信号を受信できる。あるいは、ＧＰＳ基地局１６０は、ＧＰＳ基地局１６０におけるセル方式レシーバに信号を送信するセル方式電話３１４から、対応するセル方式通信信号を受信できる。
【００４４】
図３のセル方式ネットワーク・システム３００は本発明の利用の一実施形態を表しているが、移動ユニットからＧＰＳ基地局へＧＰＳ信号を送信するために、セル方式電話ネットワーク以外の他の通信システムを使用できることに注目されたい。
【００４５】
セル方式通信システム
本発明の実施形態は、幾つかの異なるセル方式電話システムにおいて使用できる。具体的なセル方式システムまたは標準は、システムが配備される地域に依存する。なぜなら、セル方式標準は、異なる国および地域で異なるからである。
【００４６】
本発明の一実施形態では、複合ＧＰＳ／通信レシーバ１５０が、ＧＳＭセル方式システムにおいて使用されている。ＧＳＭは、時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）方法を利用する汎欧州（Ｐａｎ−Ｅｕｒｏｐｅａｎ）デジタル・セルラー・システムである。音声情報を送信する際には、１５／２６ミリ秒に等しい１タイムスロット期間中に、送受器が１つのバースト・データを送る。１ＴＤＭＡフレームにつき８つのタイムスロットが存在し、送受器は、これらのフレームの１つの期間中にのみ送信を行う。従って、トランスミッタは、使用時間の１２．５％だけ活動状態にある。すなわち、このシステムの制御ライン（すなわち、図２のゲーティング信号１１０）は、使用時間の１２．５％がアクティブ送信であることを示している。これにより、ＧＰＳレシーバ１３０が、この期間中、入力ＧＰＳデータをゲーティングによって遮断および／または無視する。この「オフ」期間は、非常に短く、１ＧＰＳコード期間（９７７．５マイクロ秒）を下回り、１ＧＰＳデータ・ビットの長さの約１／２０である。実効的な感度ロスは、０．８７５倍、または−０．５８ｄＢである。
【００４７】
本発明の別の実施形態が、ＩＳ−１３６Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  ＴＤＭＡシステムにおいて使用できる。ＩＳ−１３６システムは、４０ミリ秒のフレーム期間につき６つのタイム・スロットを使用する。フル・レート信号発信の場合には、音声トラフィック・チャネルは、２つのそのようなスロットまたは１３．３３ミリ秒を占める。ハーフ・レート信号発信の場合には、音声トラフィック・チャネルは、１タイム・スロットまたは６．６６ミリ秒を占める。従って、フル・レート信号発信の場合には、ＧＰＳデータ・メッセージを受信することが必ずしも現実的なこととは限らないかもしれないが、それでも、ＧＰＳ  ＰＮエポック（いわゆる「疑似距離」を決定するためのもの）に対する同期化を行うことができる。その結果生じる感度ロスは、この場合には、０．６６７または−１．７６ｄＢである。ハーフ・レート信号発信が使用される場合には、その結果生じる感度ロスは、０．８３３または−０．７６ｄＢに減少する。
【００４８】
本発明のさらなる実施形態は、ＩＳ−９５  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａｎ符号分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）システムにおいて使用できる。ＩＳ−９５システムでは、各々異なる拡散スペクトル拡散コードを用いることによって、信号が互いに干渉しあうことが阻止される。データは、２０ミリ秒のフレームに編成される。しかし、信号を低データ・レートで送信する場合（例えば、非連続的スピーチ）には、データは、フレームの一部のみを占めるバーストで送信される。例えば、１２００ボーでは、データ・バーストは、１フレームの１／８のみを占め、そのフレームの残りの期間中は、送信信号は、低い電力レベルで送られる。これらの低送信期間中は、ＧＰＳレシーバ１３０は活動状態にすることができる。さらに、通常の送信期間中は、ＧＰＳレシーバ１３０は非活動状態にすることができる。すなわち、レシーバ・フロントエンドがオフにされる、および／または入力ＧＰＳデータが、処理回路部によって無視される。１２００ボー送信の場合のＧＰＳレシーバに対する実効的な感度ロスは、普通の場合に可能な積分時間の７／８への積分時間の低減に等しく、−０．５８ｄＢに等しい。この１２００ボーの場合、送信時間、すなわちデータ・バースト期間は、わずか１．２５ミリ秒であり、これは、１ＧＰＳデータ・ビット（２０ミリ秒）のほんの一部である。従って、従来のＧＰＳレシーバは、ゲーティング信号１１０の存在下で、衛星データ・メッセージをやはり復調できる。
【００４９】
上記では、複合型ＧＰＳレシーバおよび通信トランシーバ・ユニットにおいて相互干渉を低減するためのシステムを説明した。本発明を具体的な実施形態例に関連して説明したが、様々な改変および変更が、請求の範囲に記載されるような本発明のより広範な精神および範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に対して行うことができることは明らかである。従って、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で考えられるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の一実施形態による、基地局への通信リンクを備えた複合型ＧＰＳレシーバおよび通信システムのブロック図である。
【図２】  図２は、本発明の一実施形態による、複合型ＧＰＳ／通信レシーバ中に、ＧＰＳレシーバおよび通信トランシーバを備えた構成部品のブロック図である。
【図３】  図３は、本発明の一実施形態による、セル方式電話ネットワークにおいて使用される複合型ＧＰＳ／通信レシーバを示す図である。
【図４】  図４は、本発明のある方法による、複合型ＧＰＳ／通信レシーバにおいて相互干渉を低減させるステップを示すフロー・チャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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