JP2006121427A - 通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】他の無線機器から妨害を受けてGPS受信機の感度が劣化したり、受信不能になったりすること回避でき、ひいては、実効感度を上げることが可能で、システム全体の安定動作を実現可能な通信装置を提供する。
【解決手段】無線端末装置120側の送信出力が、設定したレベル以上であり、妨害波となり得ると判断した場合、ベースバンド部123が妨害報知信号S120を、GPS受信機110のGPSベースバンド部113に出力し、あるいは、送信出力にかかわらず、無線端末装置120が送信している間は、妨害波が出力されているものとして、その間だけ、ベースバンド部123が妨害報知信号S120を、GPS受信機110のGPSベースバンド部113に出力し、GPS受信機110は、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避するため処理を停止等する。
【選択図】 図6
【解決手段】無線端末装置120側の送信出力が、設定したレベル以上であり、妨害波となり得ると判断した場合、ベースバンド部123が妨害報知信号S120を、GPS受信機110のGPSベースバンド部113に出力し、あるいは、送信出力にかかわらず、無線端末装置120が送信している間は、妨害波が出力されているものとして、その間だけ、ベースバンド部123が妨害報知信号S120を、GPS受信機110のGPSベースバンド部113に出力し、GPS受信機110は、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避するため処理を停止等する。
【選択図】 図6
Description
本発明は、たとえばGPS(Global Positioning System)システムを携帯電話機等の携帯端末に搭載した通信装置に関するものである。
人工衛星(GPS衛星)を利用した移動体の位置を測定するGPSシステムにおいて、GPS受信機の基本的機能は、4個以上のGPS衛星からの信号を受信し、その受信信号からGPS受信機の位置を計算し、ユーザに知らせることである。
GPS受信機は、GPS衛星からの信号を復調してGPS衛星の軌道データを獲得し、GPS衛星の軌道および時間情報と受信信号の遅延時間から、自受信機の3次元位置を連立方程式により導き出す。
受信信号を得るGPS衛星が4個必要となる理由は、GPS受信機内部の時間と衛星の時間とで誤差があり、その誤差を除去するためである。
受信信号を得るGPS衛星が4個必要となる理由は、GPS受信機内部の時間と衛星の時間とで誤差があり、その誤差を除去するためである。
すなわち、GPS受信機はGPS衛星から送信される電波を受信することで測位計算させることができる。
4衛星以上の電波が受信できた場合、各衛星信号の送信時刻とGPS受信機の受信時刻との差を、光速で割ることにより衛星までの距離を求め、その各GPS衛星からGPS受信機までの距離から、GPS受信機の位置と現在時刻を求めることができる。
また、GPS受信機内部にもっている基準周波数を用いて、各衛星からのドップラ周波数を求め、その受信周波数からGPS受信機の速度と基準周波数の誤差を求めることができる(非特許文献1参照)。
また、GPS受信機内部では、水晶発振器が生成する上記基準周波数を用いてGPS衛星から発信された信号の符号と受信機内部で発生させる符号を比較整合させてGPS信号を捕捉し、またGPS衛星からの符号を得る。
4衛星以上の電波が受信できた場合、各衛星信号の送信時刻とGPS受信機の受信時刻との差を、光速で割ることにより衛星までの距離を求め、その各GPS衛星からGPS受信機までの距離から、GPS受信機の位置と現在時刻を求めることができる。
また、GPS受信機内部にもっている基準周波数を用いて、各衛星からのドップラ周波数を求め、その受信周波数からGPS受信機の速度と基準周波数の誤差を求めることができる(非特許文献1参照)。
また、GPS受信機内部では、水晶発振器が生成する上記基準周波数を用いてGPS衛星から発信された信号の符号と受信機内部で発生させる符号を比較整合させてGPS信号を捕捉し、またGPS衛星からの符号を得る。
一般的なGPS機1は、図1に示すように、図示しないGPS衛星からの電波を受信するアンテナ11と、アンテナ11を通してGPS衛星からの高周波数1575.42MHzの無線GPS信号RFを受信し、微弱なGPS信号を増幅し、中間周波信号(IF)に周波数変換するGPSフロントエンド部12と、GPSフロントエンド部12によりGPS信号と水晶発振器で生成された周波数を用いて、GPS衛星を捕捉し測位計算するGPSベースバンド部13とを備えている。
以下に、GPSシステムの一般的な処理についてさらに具体的に説明する。
民生用GPS受信機の場合には、GPS衛星(Navstar)からのL1帯、C/A(Coase Aquisition、または、Clear and Aquisition)コードと呼ばれるスペクトラム拡散(Spread−Spsectrum)信号電波を受信して、測位演算を行う。
C/Aコードは、送信信号速度(チップレート)が1.023MHz、符号長が1023のPN(Pseudorandom Noise;擬似ランダム雑音)系列の符号、たとえばGold符号で、50bpsのデータを拡散した信号により周波数が1575.42MHzの搬送波(以下、キャリアという)を2相位相変調(BPSK;Binary
Phase Shift Keying)した信号である。
この場合、符号長が1023であることから、C/Aコードは、PN系列の符号が、図2(A)に示すように、1023チップを1周期(1周期=1ミリ秒(msec))として繰り返すコードとして形成されている。
Phase Shift Keying)した信号である。
この場合、符号長が1023であることから、C/Aコードは、PN系列の符号が、図2(A)に示すように、1023チップを1周期(1周期=1ミリ秒(msec))として繰り返すコードとして形成されている。
このC/AコードのPN系列の符号は、GPS衛星毎に異なっているが、どの衛星がどのPN系列の符号を用いているかは、あらかじめGPS受信機で検知できるように構成されている。
また、上述するような航法メッセージによって、GPS受信機では、どのGPS衛星からの信号をその地点およびその時点で受信できるかがわかるようになっている。
したがって、GPS受信機は、たとえば3次元測位であれば、その地点およびその時点で取得できる4個以上のGPS衛星からの電波を受信してスペクトラム逆拡散し、測位演算を行って自分の位置を求める。
また、上述するような航法メッセージによって、GPS受信機では、どのGPS衛星からの信号をその地点およびその時点で受信できるかがわかるようになっている。
したがって、GPS受信機は、たとえば3次元測位であれば、その地点およびその時点で取得できる4個以上のGPS衛星からの電波を受信してスペクトラム逆拡散し、測位演算を行って自分の位置を求める。
そして、図2(B)に示すように、衛星信号データの1ビットは、PN系列の符号の20周期分、つまり、20ミリ秒として伝送される。すなわち、データ伝送速度は、50bpsである。
PN系列の符号の1周期分の1023チップは、ビットが”1”のときと、”0”のときとでは、反転したものとなる。
PN系列の符号の1周期分の1023チップは、ビットが”1”のときと、”0”のときとでは、反転したものとなる。
図2(C)に示すように、GPSでは、30ビット(600ミリ秒)で1ワードが形成される。そして、図2(D)に示すように、10ワードで1サブフレーム(6秒)が形成される。
図2(E)に示すように、1サブフレームの先頭のワードには、データが更新されたときであっても常にビットパターンとされるプリアンブルが挿入され、このプリアンブルの後にデータが伝送されてくる。
図2(E)に示すように、1サブフレームの先頭のワードには、データが更新されたときであっても常にビットパターンとされるプリアンブルが挿入され、このプリアンブルの後にデータが伝送されてくる。
さらに、5サブフレームで1フレーム(30秒)が形成される。そして、航法メッセージは、この1フレームのデータ単位で伝送されてくる。この1フレームのデータのうちの始めの3個のサブフレームは、エフェメリス情報と呼ばれる衛星固有の情報である。この情報には、衛星の軌道を求めるためのパラメータと、衛星からの信号の送出時刻とが含まれる。
GPS衛星のすべては、原子時計を備え、共通の時刻情報を用いており、GPS衛星からの信号の送出時刻は、原子時計の1秒単位とされている。また、GPS衛星のPN系列の符号は、原子時計に同期した符号として生成される。
エフェメリス情報の軌道情報は、数時間毎に更新されるが、その更新が行われるまでは同一の情報となる。
しかし、エフェメリス情報の軌道情報は、これをGPS受信機のメモリ保持しておくことにより、数時間は同じ情報を精度良く使用することができる。
なお、GPS衛星からの信号の送出時刻は、6秒毎に更新される。
しかし、エフェメリス情報の軌道情報は、これをGPS受信機のメモリ保持しておくことにより、数時間は同じ情報を精度良く使用することができる。
なお、GPS衛星からの信号の送出時刻は、6秒毎に更新される。
1フレームのデータの残りの2サブフレームの航法メッセージは、アルマナック情報と呼ばれるすべての衛星から共通に送信される情報である。
このアルマナック情報は、全情報を取得するために25フレーム分必要となるもので、各GPS衛星のおおよその位置情報や、どのGPS衛星が使用可能かを示す情報などからなる。このアルマナック情報は、数カ月毎に更新されるが、その更新が行われるまでは同一情報となる。
しかし、このアルマナック情報は、これをGPS受信機のメモリに保持しておくことにより、数カ月は同じ情報を精度良く使用することができる。
このアルマナック情報は、全情報を取得するために25フレーム分必要となるもので、各GPS衛星のおおよその位置情報や、どのGPS衛星が使用可能かを示す情報などからなる。このアルマナック情報は、数カ月毎に更新されるが、その更新が行われるまでは同一情報となる。
しかし、このアルマナック情報は、これをGPS受信機のメモリに保持しておくことにより、数カ月は同じ情報を精度良く使用することができる。
GPS衛星信号を受信して上述したデータを得るためには、まず、キャリアを除去した後、GPS受信機に用意される受信しようとるGPS衛星で用いられているC/Aコードと同じPN系列の符号(以下、PN系列の符号をPN符号という)を用いて、そのGPS衛星からの信号を捕捉し、スペクトラム逆拡散を行う。
C/Aコードとの位相同期がとれて逆拡散が行われると、ビットが検出されて、GPS衛星信号から時刻情報を含む航法メッセージを取得することが可能になる。
C/Aコードとの位相同期がとれて逆拡散が行われると、ビットが検出されて、GPS衛星信号から時刻情報を含む航法メッセージを取得することが可能になる。
GPS衛星からの信号の捕捉は、C/Aコードの位相同期検索により行われるが、この位相同期検索においては、GPS受信機のPN符号とGPS衛星からの受信信号のPN符号との相関を検出する。そして、たとえば、その相関検出結果の相関値があらかじめ設定した値よりも大きい時に、両者が同期していると判定する。同期がとれていないと判定されたときには、なんらかの同期手法を用いて、GPS受信機のPN符号の位相を制御して、受信信号のPN符号と同期させるようにしている。
ところで、上述したように、GPS衛星信号は、データを拡散符号で拡散した信号によりキャリアをBPSK変調した信号である。したがって、GPS衛星信号をGPS受信機が受信するには、拡散符号のみではなく、キャリアおよびデータの同期をとる必要があるが、拡散符号とキャリアの同期は独立に行うことはできない。
そして、GPS受信機において、受信信号は、そのキャリア周波数を数MHz以内の中間周波数に変換して、その中間周波信号で上述の同期検出処理を行うことが一般的である。
中間周波信号におけるキャリアには、主にGPS衛星の移動速度に応じたドップラーシフトによる周波数誤差と、受信信号を中間周波信号に変換する際に、GPS受信機内部で発生させる局部発振器の周波数誤差分が含まれる。
中間周波信号におけるキャリアには、主にGPS衛星の移動速度に応じたドップラーシフトによる周波数誤差と、受信信号を中間周波信号に変換する際に、GPS受信機内部で発生させる局部発振器の周波数誤差分が含まれる。
したがって、これらの周波数誤差要因により、中間周波信号におけるキャリア周波数は未知であり、その周波数サーチが必要となる。
また、拡散符号の1周期内での同期点(同期位相)は、GPS受信機とGPS衛星との位置関係に依存するので未知であることから、上述のように、何らかの同期手法が必要となる。
また、拡散符号の1周期内での同期点(同期位相)は、GPS受信機とGPS衛星との位置関係に依存するので未知であることから、上述のように、何らかの同期手法が必要となる。
GPS受信機においては、キャリアについての周波数サーチと、スライディング相関器+遅延ロックループ(DLL;Delay Locked Loop)+コスタスループ(Costas Loop)による同期手法を用いている。
これについて、以下に説明を加える。
これについて、以下に説明を加える。
GPS受信機のPN符号の発生器を駆動するクロックは、GPS受信機に用意されている基準周波数発振器の発振信号を分周したものが、一般に用いられている。
この基準周波数発振器としては、高精度の水晶発振器が用いられており、この基準周波数発振器の出力から、GPS衛星からの受信信号を中間周波信号に変換するために用いられる局部発振信号を生成する。
この基準周波数発振器としては、高精度の水晶発振器が用いられており、この基準周波数発振器の出力から、GPS衛星からの受信信号を中間周波信号に変換するために用いられる局部発振信号を生成する。
図3は、この周波数サーチを説明するための図である。
図3に示すように、GPS受信機のPN符号の発生器を駆動するクロック信号の周波数が、ある周波数f1であるときに、PN符号についての位相同期検索、つまり、PN符号の位相を1チップずつ順次ずらして、それぞれのチップ位相のときのGPS受信信号とPN符号との相関を検出し、相関のピーク値を検出することにより、同期がとれる位相を検出するようにする。
図3に示すように、GPS受信機のPN符号の発生器を駆動するクロック信号の周波数が、ある周波数f1であるときに、PN符号についての位相同期検索、つまり、PN符号の位相を1チップずつ順次ずらして、それぞれのチップ位相のときのGPS受信信号とPN符号との相関を検出し、相関のピーク値を検出することにより、同期がとれる位相を検出するようにする。
クロック信号の周波数がf1のときにおいて、1023チップ分の位相検索のすべてで同期する位相が存在しなければ、たとえば基準周波数発振器に対する分周比を変えて、駆動クロック信号の周波数をf2に変更し、同様に1023チップ分の位相検索を行う。
これを、図3に示すように、駆動クロック信号の周波数をステップ的に変更して繰り返す。
以上の動作が周波数サーチである。
これを、図3に示すように、駆動クロック信号の周波数をステップ的に変更して繰り返す。
以上の動作が周波数サーチである。
そして、この周波数サーチにより、同期可能とされる駆動クロック信号の周波数が検出されると、そのクロック周波数で最終的なPN符号の位相同期が行われる。
しかしながら同期方法として上述したように手法を用いたのでは、原理的に高速同期には不向きで、実際の受信機においては、それを補うため、多チャンネル化してパラレルに同期点を検索する必要が生じる。そして、上記のように、拡散符号およびキャリアの同期に時間を要すると、GPS受信機の反応が遅くなり、使用上において不便を生じる。
そこで、拡散符号の位相同期に関しては、上述したようなスライディング相関の手法を用いることなく、高速フーリエ変換(FFT;Fast Fourier Transform)処理を用いたデジタルマッチドフィルタにより符号同期を行う手法が、DSP(Digital Signal Processor)に代表されるハードウエアの能力の向上によって実現している。
土屋淳・辻宏道著「改訂版GPS測量の基礎」社団法人日本測量協会
そこで、拡散符号の位相同期に関しては、上述したようなスライディング相関の手法を用いることなく、高速フーリエ変換(FFT;Fast Fourier Transform)処理を用いたデジタルマッチドフィルタにより符号同期を行う手法が、DSP(Digital Signal Processor)に代表されるハードウエアの能力の向上によって実現している。
土屋淳・辻宏道著「改訂版GPS測量の基礎」社団法人日本測量協会
ところで、GPS受信機を携帯電話や他の無線機器とを備えた通信装置において、両者を同時に使おうとすると、携帯電話や他の無線機器から妨害を受けてGPS受信機の感度が劣化したり、受信不能になったりするという不利益がある。
以下、この問題についてさらに詳細に説明する。
以下、この問題についてさらに詳細に説明する。
図4は、GPS受信機1と無線装置2とを一体化して構成した通信装置3の要部構成を示す図である。
図4において、GPS受信機1は、図1と同様に、アンテナ11と、GPSフロントエンド部12と、GPSベースバンド部13と有する。そして、GPSフロントエンド部12は、主要構成要素として、バンドパスフィルタ(BPF)12−1、アンプ12−2、ミキサ12−3、IFアンプ12−4を有している。
また、無線装置2は、アンテナ21と、フロントエンド部22と、ベースバンド部23と有する。そして、フロントエンド部22は、主要構成要素として、送受切り換え器(Duplexer)22−1、受信用アンプ22−2、ミキサ22−3、IFアンプ22−4、送信用IFアンプ22−5、ミキサ22−6、およびパワーアンプ22−7を有している。
図4において、GPS受信機1は、図1と同様に、アンテナ11と、GPSフロントエンド部12と、GPSベースバンド部13と有する。そして、GPSフロントエンド部12は、主要構成要素として、バンドパスフィルタ(BPF)12−1、アンプ12−2、ミキサ12−3、IFアンプ12−4を有している。
また、無線装置2は、アンテナ21と、フロントエンド部22と、ベースバンド部23と有する。そして、フロントエンド部22は、主要構成要素として、送受切り換え器(Duplexer)22−1、受信用アンプ22−2、ミキサ22−3、IFアンプ22−4、送信用IFアンプ22−5、ミキサ22−6、およびパワーアンプ22−7を有している。
GPS受信機1において、RFフィルタとしてのBPF121で帯域外成分を除去する方式だが、現状のフィルタではその炉波特性に限界があり、強大な携帯電話等の送信電力を充分に低減できず、GPS受信機1のRFアンプがブロッキングされ、十分な感度が取れない。
ここで、無線装置2が周波数800MHz帯のGSM(Global Systems for Mobile)に対応している場合の妨害レベルについて、図5に関連付けて考察する。
ここで、無線装置2が周波数800MHz帯のGSM(Global Systems for Mobile)に対応している場合の妨害レベルについて、図5に関連付けて考察する。
図5は、妨害マージンについて説明するための図である。図5において、横軸が周波数(MHz)を、縦軸がGSM入力レベル(dBm)をそれぞれ表している。
また、図5において、DCSはデジタルセルラーシステム(Digital Cullular System)を、PCSはパーソナル通信サービス(Personal Communication System)をそれぞれ示している。
また、図5において、DCSはデジタルセルラーシステム(Digital Cullular System)を、PCSはパーソナル通信サービス(Personal Communication System)をそれぞれ示している。
GSMの場合の妨害レベル
図4および図5に示すように、GPG受信機1にRFフィルタ1個を付けた状態で、GPS信号レベルを-137dBmとしたときに、GSM/DCS信号によるGPS受信の劣化が起こる妨害波レベルは最悪-34dBm程度で、その差は103dBである。
ただし、これにはアンテナの周波数特性やGSMからGPSへの伝播ロスは考慮されていないので、その分はマージンが増えることになるが、精々30〜40dBである。つまり良く見積もっても妨害波レベルは6dBmまでしか許容できない。
一方、GMSの最大信号レベルはパワーアンプ端で37dBm程度、GPSの感度は-152dBmであり、その差は189dBとなり、上記の計算から143dBのマージンしかないとすると、許容妨害波レベルは、-9dBmとなってしまう。
また基板からの伝導妨害ノイズもあるので、更に状況は悪化する。
GPS受信機の低電圧化が進み、歪特性も余裕がなくなってきており、受信機としての飽和レベルは-110dBm程度であり、GSM最大信号レベル37dBmとの差147dBmの減衰を得るためには減衰比50dBのフィルタ2個でも抑えきれない。
図4および図5に示すように、GPG受信機1にRFフィルタ1個を付けた状態で、GPS信号レベルを-137dBmとしたときに、GSM/DCS信号によるGPS受信の劣化が起こる妨害波レベルは最悪-34dBm程度で、その差は103dBである。
ただし、これにはアンテナの周波数特性やGSMからGPSへの伝播ロスは考慮されていないので、その分はマージンが増えることになるが、精々30〜40dBである。つまり良く見積もっても妨害波レベルは6dBmまでしか許容できない。
一方、GMSの最大信号レベルはパワーアンプ端で37dBm程度、GPSの感度は-152dBmであり、その差は189dBとなり、上記の計算から143dBのマージンしかないとすると、許容妨害波レベルは、-9dBmとなってしまう。
また基板からの伝導妨害ノイズもあるので、更に状況は悪化する。
GPS受信機の低電圧化が進み、歪特性も余裕がなくなってきており、受信機としての飽和レベルは-110dBm程度であり、GSM最大信号レベル37dBmとの差147dBmの減衰を得るためには減衰比50dBのフィルタ2個でも抑えきれない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、他の無線機器から妨害を受けてGPS受信機の感度が劣化したり、受信不能になったりすること回避でき、ひいては、実効感度を上げることが可能で、システム全体の安定動作を実現可能な通信装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点の通信装置は、衛星からの信号を受信し、当該受信信号から位置を計算する機能を有する受信機と、無線による送信および受信を行う無線装置と、上記無線装置が通信を行っているときに、当該通信に伴う送信出力があらかじめ設定たレベルを超えると判断した場合には、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる制御部とを有する。
好適には、上記無線装置は、受信した信号の強度を検出する検出部を有し、受信信号レベルが低いほど、送信パワーをあげて送信出力を行い、上記制御部は、上記検出部の検出強度があらかじめ設定したしきい値より低い場合には、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる。
好適には、上記無線装置は、受信信号レベルが低いほど、送信パワーをあげて送信出力を行い、上記制御部は、上記無線装置の受信信号レベルを検出し、検出レベルがあらかじめ設定したしきい値より低い場合には、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる。
好適には、上記受信機は、上記無線装置用信号を検波する検波回路を有し、上記制御部は、検波回路の結果が設定したしきい値を超えた場合には、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる。
好適には、上記受信機は、受信処理への影響を抑止するために、受信処理自体を行わない。
また、好適には、上記受信機は、受信処理への影響を抑止するために、受信処理した情報を使わない。
また、好適には、上記受信機は、受信処理への影響を抑止するために、受信処理した情報を使わない。
本発明の第2の観点の通信装置は、衛星からの信号を受信し、当該受信信号から位置を計算する機能を有する受信機と、無線による送信および受信を行う無線装置と、上記無線装置が通信を行っているときに、当該通信に伴う送信出力にかかわらず、当該無線装置が通信を行っている間は、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる制御部とを有する。
好適には、上記無線装置は、受信および送信に複数スロットを用い、上記制御部は、送信スロットの第1スロットのときに、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる。
本発明の第3の観点の通信装置は、アンテナと、当該アンテナを通して受信した衛星からのGPS信号の帯域外成分を除去するフィルタを含み、中間周波信号を得るGPSフロントエンド部と、当該GPSフロントエンド部による受信信号から位置を計算する機能を有するGPSベースバンド部とを有するGPS受信機と、送受信アンテナと、当該送受信針アンテナで受信した信号から中間周波信号を得、送信信号を上記送受信アンテナか通信に応じたパワーをもって送信出力するフロントエンド部と、上記フロントエンド部の受信信号の処理および送信信号の送信制御を行うベースバンド部とを有する無線装置と、上記無線装置が通信を行っているときに、当該通信に伴う送信出力があらかじめ設定たレベルを超えると判断した場合には、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる制御部とを有する。
本発明の第4の観点の通信装置は、アンテナと、当該アンテナを通して受信した衛星からのGPS信号の帯域外成分を除去するフィルタを含み、中間周波信号を得るGPSフロントエンド部と、当該GPSフロントエンド部による受信信号から位置を計算する機能を有するGPSベースバンド部とを有する受信機と、送受信アンテナと、当該送受信針アンテナで受信した信号から中間周波信号を得、送信信号を上記送受信アンテナか通信に応じたパワーをもって送信出力するフロントエンド部と、上記フロントエンド部の受信信号の処理および送信信号の送信制御を行うベースバンド部とを有する無線装置と、上記無線装置が通信を行っているときに、当該通信に伴う送信出力にかかわらず、当該無線装置が通信を行っている間は、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる制御部とを有する。
本発明によれば、通信装置において、たとえば無線装置から、特に送信時に発生する妨害波の出力や周波数は一定ではなく、ある条件の時に妨害を受けるため、これをシステム上で自動判別して妨害を低減し、より高性能のGPS受信が実現される。
基本的には、無線装置側の送信出力が、あらかじめ設定したレベル以上であり、妨害波となり得ると判断した場合には、妨害波を受けて受信機の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避するために、受信機側の信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御を行う。
あるいは、無線装置は、送信出力にかかわらず、無線装置が送信している間は、妨害波が出力されているものとして、その間だけ、受信機側の信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御を行うことにより、妨害波を受けて受信機の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避する。
基本的には、無線装置側の送信出力が、あらかじめ設定したレベル以上であり、妨害波となり得ると判断した場合には、妨害波を受けて受信機の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避するために、受信機側の信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御を行う。
あるいは、無線装置は、送信出力にかかわらず、無線装置が送信している間は、妨害波が出力されているものとして、その間だけ、受信機側の信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御を行うことにより、妨害波を受けて受信機の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避する。
本発明によれば、他の無線機器から妨害を受けて受信機の感度が劣化したり、受信不能になったりすることが避けられるため、実効感度が上がったり、システム全体が安定に動作するようになり、突然位置が出なくなったり、復帰に時間がかかることが少なくできる。
また、ハードの追加、変更は殆どなく、ソフトで対応でき、RFフィルタへの要求が和らぐため、高価なRFフィルタを減らすことができ、コスト低減になる。
まが、携帯電話等の携帯端末のアンテナとGPSアンテナ位置の制約が緩和されたり、両システムの共用アンテナが使えたりすることにより、デザイン上の自由度向上、小型化、ローコスト化につながる利点がある。
また、ハードの追加、変更は殆どなく、ソフトで対応でき、RFフィルタへの要求が和らぐため、高価なRFフィルタを減らすことができ、コスト低減になる。
まが、携帯電話等の携帯端末のアンテナとGPSアンテナ位置の制約が緩和されたり、両システムの共用アンテナが使えたりすることにより、デザイン上の自由度向上、小型化、ローコスト化につながる利点がある。
以下、本発明の好適な実施形態を図面に関連付けて説明する。
図6は、本発明に係る通信装置の一実施形態の概要を示す構成図である。
この通信装置100は、GPS受信機110と、ネットワーク化された携帯電話機等の携帯用無線端末装置120とを一体化して構成されている。
この通信装置100は、GPS受信機110と、ネットワーク化された携帯電話機等の携帯用無線端末装置120とを一体化して構成されている。
本通信システム100は、無線端末装置120から、特に送信時に発生する妨害波の出力や周波数は一定ではなく、ある条件の時に妨害を受けるため、これをシステム上で自動判別して妨害を低減し、より高性能のGPS受信を実現可能に構成されている。
本実施形態においては、基本的には、無線端末装置120側の送信出力が、あらかじめ設定したレベル以上であり、妨害波となり得ると判断した場合には、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避するために、GPS受信機110側のGPS信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御を行う。
あるいは、本実施形態の無線端末装置120は、送信出力にかかわらず、無線端末装置120が送信している間は、妨害波が出力されているものとして、その間だけ、GPS受信機110側のGPS信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御を行うことにより、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避する。
これにより、GPSの実効感度を向上させ、システム全体が安定に動作するようになり、突然位置が出なくなったり、復帰に時間がかかることが少なくしている。
あるいは、本実施形態の無線端末装置120は、送信出力にかかわらず、無線端末装置120が送信している間は、妨害波が出力されているものとして、その間だけ、GPS受信機110側のGPS信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御を行うことにより、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避する。
これにより、GPSの実効感度を向上させ、システム全体が安定に動作するようになり、突然位置が出なくなったり、復帰に時間がかかることが少なくしている。
以下、GPS受信機110、および無線端末装置120の構成および機能について説明する。
GPS受信機110は、GPSアンテナ111、GPSフロントエンド部112、およびGPSベースバンド113を主構成要素として有している。
GPSフロントエンド部112は、アンテナ111を通してGPS衛星からの高周波数1575.42MHzの無線GPS信号RFを受信し、微弱なGPS信号を増幅し、たとえば1.023MHzの中間周波信号(IF)に周波数変換し、GPSベースバンド部113に供給する。
図7は、GPSフロントエンド部112およびGPSベースバンド部113の構成例を示す図である。
GPSフロントエンド部112は、図7に示すように、低雑音増幅器(LNA)1121、SAWフィルタからなるバンドパスフィルタ(BPF)1122、アンプ1123、周波数シンセサイザ(FSYNS)1124、ミキサ1125、アンプ1126、ローパスフィルタ(LPF)1127、および2値化回路(A/D)1128を有する。
周波数シンセサイザ1124は、PLL回路等を含み、図示しない水晶発振器において生成された、たとえば18.414MHzの基準クロックRCLKおよび図示しないCPUの制御信号(補正値を含む)に応じて、たとえば基準クロックCLKの周波数FLOが18.414MHzに85.5倍の1574.397MHzの発振信号S1124を生成し、ミキサ1125に供給する。
ミキサ1125は、受信した周波数FRF(1575.42MHz)のRF信号と周波数FLO(1574.397MHz)をミキシングして、周波数FIF(FRF±FLO=1.023MHz,3139.817MHz)のIF信号S1125に周波数変換する。
LPF1127は、ミキサ1125で得られ、アンプ1126を介したIF信号S1125の低域成分、すなわち周波数FIF(FRF−FLO=1.023MHz)のみを通過させたIF信号S1127を出力する。
なお、基準クロックRCLKの誤差ΔFRCLK(=±3ppm程度)とすると、周波数シンセサイザ1124の発振信号S1124の周波数FLOは、次式で与えられる。
(数1)
FLO=85.5×(18.414MHz+ΔFRCLK)
FLO=85.5×(18.414MHz+ΔFRCLK)
また、LPF1127によりIF信号S1127の周波数FIFは、ドップラシフト量をΔDとすると、次式で与えられる。
(数2)
FIF=1.023MHz+ΔD+85.5×ΔFRCLK
FIF=1.023MHz+ΔD+85.5×ΔFRCLK
なお、受信したC/Aコードの周期Tは、RF信号からIF信号への周波数変換によっては変わらない。すなわち、基準クロックRCLKの誤差ΔFRCLKに無関係である。周期Tの変動は、たとえば(1ms+ドップラシフトによる変化分)程度である。
このような構成を有するGPSフロントエンド部112おいては、周波数1575.42MHzのGPS衛星からの図2に示すようなフォーマットの無線RF信号がアンテナ111を通して受信される。
受信されたRF信号は、低雑音増幅器1121で増幅され、SAWフィルタとしてのBPF1122でGPS信号帯域外の信号が除去され、アンプ1123を介してミキサ1125に入力される。
そして、ミキサ1125において、周波数シンセサイザ1124による発振信号S1124とミキシングされ、さらに、アンプ1126、LPF1127を通して周波数1.023MHzのIF信号S1127が抽出される。
IF信号S1127は、2値化回路1128においてデジタル信号に変換され、1ビットのシリアル信号のIF信号S1128としてGPSベースバンド部113に出力される。
受信されたRF信号は、低雑音増幅器1121で増幅され、SAWフィルタとしてのBPF1122でGPS信号帯域外の信号が除去され、アンプ1123を介してミキサ1125に入力される。
そして、ミキサ1125において、周波数シンセサイザ1124による発振信号S1124とミキシングされ、さらに、アンプ1126、LPF1127を通して周波数1.023MHzのIF信号S1127が抽出される。
IF信号S1127は、2値化回路1128においてデジタル信号に変換され、1ビットのシリアル信号のIF信号S1128としてGPSベースバンド部113に出力される。
GPSベースバンド部113は、図示しない水晶発振器のよるクロックに基づいて、GPSフロントエンド部112によるIF信号S1128を受けて、初期またはシステムが大きく同期状態をはずした場合に同期点を捜し出す同期捕捉(acquisition)と、同期捕捉がなされた後に拡散符号の1チップ長よりも十分に小さな遅延差に制御し、C/Aコード、キャリア同期をとり続ける同期保持(tracking)とを行い、また、レンジデータ、ドップラシフト量、航法メッセージ、時刻等に基づいて測位演算、位置検索等の処理を行う。
GPSベースバンド部113は、図7に示すように、発振器(XO)1131、リアルタイムクロック部(RTC)1132、タイマ(TMR)1133、メモリ部(RAM/ROM)1134、同期捕捉部(ACQ)1135、同期保持部(TRK)1136、および制御部(CPU)1137を有している。
発振器1131は、たとえば周波数32.768kHzの時計用クロックCKを生成し、リアルタイムクロック部1132に供給する。
リアルタイムクロック部1132は、発振器1131によるクロックCKを受けてリアルタイムのクロックを制御部1137に供給する。
リアルタイムクロック部1132は、発振器1131によるクロックCKを受けてリアルタイムのクロックを制御部1137に供給する。
タイマ1133は、制御部1137とタイムに関する信号の授受を行い、たとえば周波数18.414MHzの基準クロックRCLKをカウントする複数のチャネルを含む。
複数のチャネルには、たとえば通常のインターバルタイマに使用されるチャネルや、数秒以上のカウントやパワー管理を行うためのチャネルや、他の機能のためのチャネルが含まれる。
複数のチャネルには、たとえば通常のインターバルタイマに使用されるチャネルや、数秒以上のカウントやパワー管理を行うためのチャネルや、他の機能のためのチャネルが含まれる。
メモリ部1134は、揮発性のRAMおよびROMを含み、制御部1137によるアクセスされる。
また、メモリ部1134は、たとえば制御部1137が測位計算した際に求められた水晶発振器の原発振周波数の誤差値や航法メッセージ、測位計算結果を格納される。
また、メモリ部1134は、たとえば制御部1137が測位計算した際に求められた水晶発振器の原発振周波数の誤差値や航法メッセージ、測位計算結果を格納される。
同期捕捉部1135は、制御部1137の制御の下、GPSフロントエンド部112によるIF信号を受けて、GPS信号を広範にサーチ(C/Aコードの同期捕捉)、すなわちFFT演算による相関検出処理、航法メッセージの除去処理を行い、サーチ結果、相関検出結果、並びに、C/Aコード位相、キャリア周波数、相関レベルを制御部1137に転送する。
同期保持部1136は、SS復調器としてのDLL(Delay Locked Loop)とコスタスループ(Costas Loop)を主構成要素として有し、制御部1137の制御の下、GPSフロントエンド部112によるIF信号を受けて、DLLによるC/Aコードの同期保持、コスタスループによるキャリアの同期保持、航法メッセージ、レンジデータの獲得等の各処理を行う。
制御部1137は、概ね、図8に示すような処理を行う。
まず、制御部1137は、ステップST1において、衛星の選択を行う。具体的には、コールドスタート、ウォームスタート、ホットスタート、それぞれの初期状態に合わせて、同期捕捉すべき衛星やアルゴリズムを決定し、GPSフロントエンド部112のオン/オフ制御、ゲイン調整を行い、GPSフロントエンド部112からIF信号を得る。
制御部1137は、ステップST2において、同期捕捉すべき衛星やアルゴリズムに応じて、同期捕捉部1135のオン/オフ制御、サーチ命令およびSV情報の転送、各種演算命令の転送を行い、同期捕捉部1135からSVID、位相、周波数、レベル等のサーチ結果、並びに各種演算結果を得、同期捕捉部1135を待機状態とする。
制御部1137は、ステップST3において、同期捕捉部1135のサーチ結果、演算結果を同期保持部1136に設定し、同期保持部1136の各チャネル毎のオン/オフ制御、トラッキング制御、具体的には、初期設定、サーチ、同期、補間制御を行い、同期保持部1136からレンジデータ、ドップラシフト量、航法メッセージ、時刻データを得る。
そして、制御部1137は、ステップST4において、航法メッセージとレンジデータ等から位置・速度を計算し、その結果を通信フォーマットに従い出力する。
まず、制御部1137は、ステップST1において、衛星の選択を行う。具体的には、コールドスタート、ウォームスタート、ホットスタート、それぞれの初期状態に合わせて、同期捕捉すべき衛星やアルゴリズムを決定し、GPSフロントエンド部112のオン/オフ制御、ゲイン調整を行い、GPSフロントエンド部112からIF信号を得る。
制御部1137は、ステップST2において、同期捕捉すべき衛星やアルゴリズムに応じて、同期捕捉部1135のオン/オフ制御、サーチ命令およびSV情報の転送、各種演算命令の転送を行い、同期捕捉部1135からSVID、位相、周波数、レベル等のサーチ結果、並びに各種演算結果を得、同期捕捉部1135を待機状態とする。
制御部1137は、ステップST3において、同期捕捉部1135のサーチ結果、演算結果を同期保持部1136に設定し、同期保持部1136の各チャネル毎のオン/オフ制御、トラッキング制御、具体的には、初期設定、サーチ、同期、補間制御を行い、同期保持部1136からレンジデータ、ドップラシフト量、航法メッセージ、時刻データを得る。
そして、制御部1137は、ステップST4において、航法メッセージとレンジデータ等から位置・速度を計算し、その結果を通信フォーマットに従い出力する。
また、制御部1137は、無線端末装置120のベースバンド部から送信出力においては、GPS処理に妨害波となり得る出力を行っている旨を示す信号S120を受けると、無線端末装置120により妨害中であり、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避するために、GPS受信機110側のGPS信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御を行う。
この妨害を受けている間のGPS受信機110の動作の制御は、たとえば以下の処理が可能である。
1)GPS信号処理を行わない:
妨害を受けている間は、該当するチップの処理は行わず、その直前の情報を元に補完することで、逆拡散相関の判定を行う。
感度やTTFFが少々犠牲になる可能性があるが、消費電力が抑えられる。
妨害を受けている間は、該当するチップの処理は行わず、その直前の情報を元に補完することで、逆拡散相関の判定を行う。
感度やTTFFが少々犠牲になる可能性があるが、消費電力が抑えられる。
2)処理された情報は使わない:
妨害を受けている間も通常と同じ動作をさせるが、妨害を受けていると判断された場合には、情報は逆拡散相関の判定には使わない、あるいは重み付けをして影響が少なくなるように処理する。
妨害を受けている間も通常と同じ動作をさせるが、妨害を受けていると判断された場合には、情報は逆拡散相関の判定には使わない、あるいは重み付けをして影響が少なくなるように処理する。
無線端末装置120は、移動体通信システム、たとえばセルラ(Cellular)システムに適用可能な携帯電話機機能を有している。
無線端末装置120は、図6に示すように、送受信アンテナ121、フロントエンド部122、およびベースバンド123を主構成要素として有している。
本実施形態の無線端末装置120は、たとえば送信出力が、あらかじめ設定したレベル以上であり、妨害波となり得ると判断した場合、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避するため、ベースバンド部123が妨害報知信号S120を、GPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力する。
あるいは、本実施形態の無線端末装置120は、送信出力にかかわらず、無線端末装置120が送信している間は、妨害波が出力されているものとして、その間だけ、ベースバンド部123が妨害報知信号S120を、GPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力して、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避する。
あるいは、本実施形態の無線端末装置120は、送信出力にかかわらず、無線端末装置120が送信している間は、妨害波が出力されているものとして、その間だけ、ベースバンド部123が妨害報知信号S120を、GPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力して、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避する。
まず、送信出力が、あらかじめ設定したレベル以上であり、妨害波となり得ると判断した場合に信号S120を出力する機能に対応したフロントエンド部122、およびベースバンド部123の構成および機能について説明する。
図9は、本実施形態に係る無線端末装置120の第1の構成例を示す図である。
この場合、フロントエンド部122は、主要構成要素として、送受切り換え器(Duplexer)1221、受信用アンプ(低雑音増幅器:LNA)1222、ミキサ1223、IFアンプ1224、送信用IFアンプ1225、ミキサ1226、パワーアンプ1227、周波数シンセサイザ1228、およびRSSI検出部1229を有している。
RSSI検出部1229は、受信信号の強度を検出して、信号S1229としてベースバンド部123に出力する。
ベースバンド部123は、基準周波数発振器による基準信号に同期して送受信アンテナ24を通して近接の図示しない基地局との通話、あるいは所定データの送受信制御を行う。
ベースバンド部123は、本発明に係る制御部としても機能し、受信信号のレベルに応じてパワーアンプ1227を通して送信するときの送信パワーを、レベルが低いほど、基地局から離れているものとして、送信パワーを大きくするように制御する。
そして、ベースバンド部123は、比較部1231を有し、RSSI検出部1229の検出信号S1229を受けて、信号受信強度が、あらかじめ設定したしきい値Vth1より低い場合には、GPS受信機110のGPS処理に妨害波を及ぼすものとしてアクティブの妨害報知信号S120をGPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力する。
ベースバンド部123は、たとえば送信動作を完了した場合、あるい送信動作を行っていない場合には、妨害報知信号S120を非アクティブとする。
ベースバンド部123は、本発明に係る制御部としても機能し、受信信号のレベルに応じてパワーアンプ1227を通して送信するときの送信パワーを、レベルが低いほど、基地局から離れているものとして、送信パワーを大きくするように制御する。
そして、ベースバンド部123は、比較部1231を有し、RSSI検出部1229の検出信号S1229を受けて、信号受信強度が、あらかじめ設定したしきい値Vth1より低い場合には、GPS受信機110のGPS処理に妨害波を及ぼすものとしてアクティブの妨害報知信号S120をGPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力する。
ベースバンド部123は、たとえば送信動作を完了した場合、あるい送信動作を行っていない場合には、妨害報知信号S120を非アクティブとする。
第1の構成例では、携帯用無線端末装置が基地局から遠くなると受信電波が弱くなるが、これを検波して受信信号レベルに応じたDC電圧を出力する。携帯端末の送信出力はこの電圧によって制御されるので、これをGPSへも信号S120として分配し、設定したしきい値Vth1を超えた場合は妨害波が発生するものとして、アクティブの信号S120を生成する。
また、RSSIのレベルをGPS側に分配してGPS側で妨害波が発生するか否かを判断させる構成を採用することも可能である。
また、RSSIのレベルをGPS側に分配してGPS側で妨害波が発生するか否かを判断させる構成を採用することも可能である。
このような構成を有するフロントエンド部122おいては、たとえば周波数が800MHz帯のGSMの無線RF信号がアンテナ121を通して受信される。
受信されたRF信号は、送受切り換え器1221を介して低雑音増幅器1121で増幅され、ミキサ1123に入力される。
そして、ミキサ1125において、周波数シンセサイザ1128による発振信号とミキシングされ、さらに、アンプ1124を通してIF信号抽出され、ベースバンド部123に入力される。
また、RSSI検出部1229では、受信信号の強度が検出されて、信号S1229としてベースバンド部123に出力される。
そして、ベースバンド部123は、RSSI検出部1229の検出信号S1229を受けて、信号受信強度が、あらかじめ設定したしきい値Vth1より低い場合には、GPS受信機110のGPS処理に妨害波を及ぼすものとしてアクティブの妨害報知信号S120がGPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力される。
これにより、GPS受信機110においては、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避するように、GPS受信機110側のGPS信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御が行われる。
受信されたRF信号は、送受切り換え器1221を介して低雑音増幅器1121で増幅され、ミキサ1123に入力される。
そして、ミキサ1125において、周波数シンセサイザ1128による発振信号とミキシングされ、さらに、アンプ1124を通してIF信号抽出され、ベースバンド部123に入力される。
また、RSSI検出部1229では、受信信号の強度が検出されて、信号S1229としてベースバンド部123に出力される。
そして、ベースバンド部123は、RSSI検出部1229の検出信号S1229を受けて、信号受信強度が、あらかじめ設定したしきい値Vth1より低い場合には、GPS受信機110のGPS処理に妨害波を及ぼすものとしてアクティブの妨害報知信号S120がGPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力される。
これにより、GPS受信機110においては、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避するように、GPS受信機110側のGPS信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御が行われる。
図10は、本実施形態に係る無線端末装置120の第2の構成例を示す図である。
この構成は、CDMAセルラーに適用される構成例である。
この構成は、CDMAセルラーに適用される構成例である。
この場合、フロントエンド部122Aは、主要構成要素として、送受切り換え器(Duplexer)1221、受信用アンプ(低雑音増幅器:LNA)1222、ミキサ1223、IFアンプ1224A、送信用IFアンプ1225A、ミキサ1226、パワーアンプ1227、および周波数シンセサイザ1228を有している。
また、ベースバンド部123Aは、本発明に係る制御部としても機能し、IFアンプ1224AによりIF信号に基づいて、受信信号の信号レベルを検出するパワーディテクタ1232を有し、検出信号レベルに応じて受信側アンプ1224および送信側アンプ1225Aの利得を制御するAGC(Auto Gain Control)制御を行う。
この場合も、受信信号のレベルが低いほど、基地局から離れているものとして、アンプのゲインを高くするように制御する。
そして、信号受信レベルが、あらかじめ設定したしきい値Vth2より低い場合には、GPS受信機110のGPS処理に妨害波を及ぼすものとしてアクティブの妨害報知信号S120をGPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力する。
ベースバンド部123Aは、たとえば送信動作を完了した場合、あるいは送信動作を行っていない場合には、妨害報知信号S120を非アクティブとする。
また、ベースバンド部123Aは、本発明に係る制御部としても機能し、IFアンプ1224AによりIF信号に基づいて、受信信号の信号レベルを検出するパワーディテクタ1232を有し、検出信号レベルに応じて受信側アンプ1224および送信側アンプ1225Aの利得を制御するAGC(Auto Gain Control)制御を行う。
この場合も、受信信号のレベルが低いほど、基地局から離れているものとして、アンプのゲインを高くするように制御する。
そして、信号受信レベルが、あらかじめ設定したしきい値Vth2より低い場合には、GPS受信機110のGPS処理に妨害波を及ぼすものとしてアクティブの妨害報知信号S120をGPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力する。
ベースバンド部123Aは、たとえば送信動作を完了した場合、あるいは送信動作を行っていない場合には、妨害報知信号S120を非アクティブとする。
第2の構成例の原理は、第1の構成例のRSSIと同様である。また、受信レベルに応じて送信側のゲインを制御するそので、その制御電圧をGPS側に分配してGPS側で妨害波が発生するか否かを判断させる構成を採用することも可能である。送信情報が無いときは、送信パワーを絞る仕様となっている。
このような構成を有するフロントエンド部122Aおいては、たとえばCDMA帯のセルラ無線RF信号がアンテナ121を通して受信される。
受信されたRF信号は、送受切り換え器1221を介して低雑音増幅器1222で増幅され、ミキサ1223に入力される。
そして、ミキサ1123において、周波数シンセサイザ1128による発振信号とミキシングされ、さらに、アンプ1124Aを通してIF信号抽出され、ベースバンド部123Aに入力される。
そして、ベースバンド部123Aにおいては、パワーディテクタ1232でより受信信号レベルが検出され、検出信号レベルに応じて受信側アンプ1224Aおよび送信側アンプ1225Aの利得が制御される。
そして、信号受信レベルが、あらかじめ設定したしきい値Vth2より低い場合には、GPS受信機110のGPS処理に妨害波を及ぼすものとしてアクティブの妨害報知信号S120がGPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力される。
これにより、GPS受信機110においては、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避するように、GPS受信機110側のGPS信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御が行われる。
受信されたRF信号は、送受切り換え器1221を介して低雑音増幅器1222で増幅され、ミキサ1223に入力される。
そして、ミキサ1123において、周波数シンセサイザ1128による発振信号とミキシングされ、さらに、アンプ1124Aを通してIF信号抽出され、ベースバンド部123Aに入力される。
そして、ベースバンド部123Aにおいては、パワーディテクタ1232でより受信信号レベルが検出され、検出信号レベルに応じて受信側アンプ1224Aおよび送信側アンプ1225Aの利得が制御される。
そして、信号受信レベルが、あらかじめ設定したしきい値Vth2より低い場合には、GPS受信機110のGPS処理に妨害波を及ぼすものとしてアクティブの妨害報知信号S120がGPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力される。
これにより、GPS受信機110においては、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避するように、GPS受信機110側のGPS信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御が行われる。
図11は、本実施形態に係る無線端末装置120の第3の構成例を示す図である。
この場合、フロントエンド部122Bは、主要構成要素として、送受切り換え器(Duplexer)1221、受信用アンプ(低雑音増幅器:LNA)1222、ミキサ1223、IFアンプ1224、送信用IFアンプ1225、ミキサ1226、パワーアンプ1227、および周波数シンセサイザ1228を有している。すなわち、フロントエンド部122Bは、図9の構成のRSSI検出部を有していない構成を有する。
この場合は、ベースバンド部123Bは、GSMの送信出力に関わらず、携帯用無線端末装置120が送信している間は妨害波が出力されるものとし、その間だけ決められた信号S120をGPS側へ送信する。
具体的には、本実施形態の通信装置100のように、たとえばGSMとGPSの複合機の場合、GSMが送信信号を出力しているスロットに対するGPS受信機110は、GPS信号処理に使わない。
図12は、GSMとGPSの信号処理形態を説明するための図である。
図12に示すように、GPS処理は、1msec毎の信号処理で、GSMとは非同期である。
GSMは、577μsec毎の信号処理である。
具体的には、受信RX:4slot、送信TX:4slotの内の1slotを使用する。
すなわち、この送信TX 1slotの時にGPS受信機1に妨害を与えるので、この間だけGPSが影響を受けないように、妨害報知信号S120をアクティブとする。
GSMは、577μsec毎の信号処理である。
具体的には、受信RX:4slot、送信TX:4slotの内の1slotを使用する。
すなわち、この送信TX 1slotの時にGPS受信機1に妨害を与えるので、この間だけGPSが影響を受けないように、妨害報知信号S120をアクティブとする。
次に、無線端末装置120が第3の構成例を採用した場合の動作について説明する。
無線端末装置120のベースバンド部123において、基準周波数発振器による基準信号に同期して送受信アンテナ121を通して近接の基地局との通話、あるいは所定データの送受信制御が行われる。
ベースバンド部123においては、送信TX 1slotの時にGPS受信機1に妨害を与えるので、この間だけGPSが影響を受けないように、妨害報知信号S120がアクティブされてGPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力される。
これにより、GPS受信機110においては、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避するように、GPS受信機110側のGPS信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御が行われる。
ベースバンド部123においては、送信TX 1slotの時にGPS受信機1に妨害を与えるので、この間だけGPSが影響を受けないように、妨害報知信号S120がアクティブされてGPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力される。
これにより、GPS受信機110においては、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避するように、GPS受信機110側のGPS信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御が行われる。
GSP受信機110においては、妨害報知信号S120が非アクティブのときには、通常のGPS受信処理が行われる。
たとえばGPS受信機110によりGPS衛星が探索され、測位結果を得る。
ここでたとえば、GPSベースバンド部113の制御部1137において、コールドスタート、ウォームスタート、ホットスタート、それぞれの初期状態に合わせて、同期捕捉すべき衛星やアルゴリズムが決定され、GPSフロントエンド部112のオン/オフ制御、ゲイン調整等が行われる。
たとえばGPS受信機110によりGPS衛星が探索され、測位結果を得る。
ここでたとえば、GPSベースバンド部113の制御部1137において、コールドスタート、ウォームスタート、ホットスタート、それぞれの初期状態に合わせて、同期捕捉すべき衛星やアルゴリズムが決定され、GPSフロントエンド部112のオン/オフ制御、ゲイン調整等が行われる。
GPSフロントエンド部112においては、周波数1575.42MHzのGPS衛星からの無線RF信号がアンテナ111を通してで受信される。
受信されたRF信号は、低雑音増幅器1121で増幅され、SAWフィルタとしてのBPF1122でGPS信号帯域外の信号が除去され、アンプ1123を介してミキサ1125に入力される。
そして、ミキサ1125において、周波数シンセサイザ1124による発振信号S1124とミキシングされ、さらに、アンプ1126、LPF1127を通して周波数1.023MHzのIF信号S1127が抽出される。
IF信号S1127は、2値化回路1128においてデジタル信号に変換され、1ビットのシリアル信号のIF信号S1128としてGPSベースバンド部113に出力される。
受信されたRF信号は、低雑音増幅器1121で増幅され、SAWフィルタとしてのBPF1122でGPS信号帯域外の信号が除去され、アンプ1123を介してミキサ1125に入力される。
そして、ミキサ1125において、周波数シンセサイザ1124による発振信号S1124とミキシングされ、さらに、アンプ1126、LPF1127を通して周波数1.023MHzのIF信号S1127が抽出される。
IF信号S1127は、2値化回路1128においてデジタル信号に変換され、1ビットのシリアル信号のIF信号S1128としてGPSベースバンド部113に出力される。
GPSベースバンド部113においては、所定のクロックに基づいて、GPSフロントエンド部112によるIF信号S1128を受けて、初期またはシステムが大きく同期状態をはずした場合に同期点を捜し出す同期捕捉と、同期捕捉がなされた後に拡散符号の1チップ長によりも十分に小さな遅延差に制御し、C/Aコード、キャリア同期をとる同期保持とが行われる。
制御部1137においては、以上の同期保持処理により得られたレンジデータ、ドップラシフト量、航法メッセージ、時刻等に基づいて測位演算、位置検索等の処理が行われる。
制御部1137においては、以上の同期保持処理により得られたレンジデータ、ドップラシフト量、航法メッセージ、時刻等に基づいて測位演算、位置検索等の処理が行われる。
以上説明したように、本実施形態によれば、無線端末装置120側の送信出力が、あらかじめ設定したレベル以上であり、妨害波となり得ると判断した場合、妨害波を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることを回避するため、ベースバンド部123が妨害報知信号S120を、GPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力し、あるいは、送信出力にかかわらず、無線端末装置120が送信している間は、妨害波が出力されているものとして、その間だけ、ベースバンド部123が妨害報知信号S120を、GPS受信機110のGPSベースバンド部113の制御部1137に出力するように構成したことから、以下の効果を得ることができ。
すなわち、他の無線機器から妨害を受けてGPS受信機110の感度が劣化したり、受信不能になったりすることが避けられるため、実効感度が上がったり、システム全体が安定に動作するようになり、突然位置が出なくなったり、復帰に時間がかかることが少なくできる。
本構成はハードの追加、変更は殆どなく、ソフトで対応でき、RFフィルタへの要求が和らぐため、高価なRFフィルタを減らすことができ、コスト低減になる。
携帯電話等の携帯端末のアンテナとGPSアンテナ位置の制約が緩和されたり、両システムの共用アンテナが使えたりすることにより、デザイン上の自由度向上、小型化、ローコスト化につながる。
本構成はハードの追加、変更は殆どなく、ソフトで対応でき、RFフィルタへの要求が和らぐため、高価なRFフィルタを減らすことができ、コスト低減になる。
携帯電話等の携帯端末のアンテナとGPSアンテナ位置の制約が緩和されたり、両システムの共用アンテナが使えたりすることにより、デザイン上の自由度向上、小型化、ローコスト化につながる。
なお、以上の説明では、無線端末装置120側で妨害波となり得る信号レベルを検出してGPS受信機110に報知してGPS処理を行わない等の制御としたが、GPS受信機110側に専用検波回路を設け、単純に妨害波を検出し、設定したしきい値を超えた場合は妨害波とみなし、GPS信号の処理を行わない、あるいは処理された情報は使わない等の制御を行うことも可能である。
この場合、GPSベースバンド部113が本発明に係る制御部として機能する。
この場合、GPSベースバンド部113が本発明に係る制御部として機能する。
100…通信装置、110…GPS受信機、111…GPSアンテナ、112…GPSフロントエンド部、1121…低雑音増幅器(LNA)、1122…バンドパスフィルタ(BPF)、1123…アンプ、1124…周波数シンセサイザ(FSYNS)、1125…ミキサ、1126…アンプ、1127…ローパスフィルタ(LPF)、1128…2値化回路(A/D)、113…GPSベースバンド部、1131…発振器(XO)、1132…リアルタイムクロック部(RTC)、1133…タイマ(TMR)、1134…メモリ部(RAM/ROM)、1135…同期捕捉部(ACQ)、1136…同期保持部(TRK)、1137…制御部(CPU)、120…無線端末装置、121…送受信アンテナ、122,122A,122B…フロントエンド部、1221…送受切り換え器(Duplexer)、1222…受信用アンプ(低雑音増幅器:LNA)、1223…ミキサ、1224,1224A…IFアンプ、1225,1225A…送信用IFアンプ、1226…ミキサ、1227…パワーアンプ、1228…周波数シンセサイザ、1229…RSSI検出部、123,123A,123B…ベースバンド部、1231…比較部、1232…パワーディテクタ。
Claims (12)
- 衛星からの信号を受信し、当該受信信号から位置を計算する機能を有する受信機と、
無線による送信および受信を行う無線装置と、
上記無線装置が通信を行っているときに、当該通信に伴う送信出力があらかじめ設定したレベルを超えると判断した場合には、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる制御部と
を有する通信装置。 - 上記無線装置は、受信した信号の強度を検出する検出部を有し、受信信号レベルが低いほど、送信パワーをあげて送信出力を行い、
上記制御部は、上記検出部の検出強度があらかじめ設定したしきい値より低い場合には、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる
請求項1記載の通信装置。 - 上記無線装置は、受信信号レベルが低いほど、送信パワーをあげて送信出力を行い、
上記制御部は、上記無線装置の受信信号レベルを検出し、検出レベルがあらかじめ設定したしきい値より低い場合には、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる
請求項1記載の通信装置。 - 上記受信機は、上記無線装置用信号を検波する検波回路を有し、
上記制御部は、検波回路の結果が設定したしきい値を超えた場合には、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる
請求項1記載の通信装置。 - 上記受信機は、受信処理への影響を抑止するために、受信処理自体を行わない
請求項1記載の通信装置。 - 上記受信機は、受信処理への影響を抑止するために、受信処理した情報を使わない
請求項1記載の通信装置。 - 衛星からの信号を受信し、当該受信信号から位置を計算する機能を有する受信機と、
無線による送信および受信を行う無線装置と、
上記無線装置が通信を行っているときに、当該通信に伴う送信出力にかかわらず、当該無線装置が通信を行っている間は、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる制御部と
を有する通信装置。 - 上記無線装置は、受信および送信に複数スロットを用い、
上記制御部は、送信スロットの第1スロットのときに、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる
請求項7記載の通信装置。 - 上記受信機は、受信処理への影響を抑止するために、受信処理自体を行わない
請求項7記載の通信装置。 - 上記受信機は、受信処理への影響を抑止するために、受信処理した情報を使わない
請求項7記載の通信装置。 - アンテナと、当該アンテナを通して受信した衛星からのGPS信号の帯域外成分を除去するフィルタを含み、中間周波信号を得るGPSフロントエンド部と、当該GPSフロントエンド部による受信信号から位置を計算する機能を有するGPSベースバンド部とを有するGPS受信機と、
送受信アンテナと、当該送受信針アンテナで受信した信号から中間周波信号を得、送信信号を上記送受信アンテナか通信に応じたパワーをもって送信出力するフロントエンド部と、上記フロントエンド部の受信信号の処理および送信信号の送信制御を行うベースバンド部とを有する無線装置と、
上記無線装置が通信を行っているときに、当該通信に伴う送信出力があらかじめ設定たレベルを超えると判断した場合には、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる制御部と
を有する通信装置。 - アンテナと、当該アンテナを通して受信した衛星からのGPS信号の帯域外成分を除去するフィルタを含み、中間周波信号を得るGPSフロントエンド部と、当該GPSフロントエンド部による受信信号から位置を計算する機能を有するGPSベースバンド部とを有するGPS受信機と、
送受信アンテナと、当該送受信針アンテナで受信した信号から中間周波信号を得、送信信号を上記送受信アンテナか通信に応じたパワーをもって送信出力するフロントエンド部と、上記フロントエンド部の受信信号の処理および送信信号の送信制御を行うベースバンド部とを有する無線装置と、
上記無線装置が通信を行っているときに、当該通信に伴う送信出力にかかわらず、当該無線装置が通信を行っている間は、上記受信機に受信処理への影響を抑止する処理を行わせる制御部と
を有する通信装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004307087A JP2006121427A (ja) | 2004-10-21 | 2004-10-21 | 通信装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004307087A JP2006121427A (ja) | 2004-10-21 | 2004-10-21 | 通信装置 |
Publications (1)
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JP2006121427A true JP2006121427A (ja) | 2006-05-11 |
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ID=36538895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004307087A Pending JP2006121427A (ja) | 2004-10-21 | 2004-10-21 | 通信装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006121427A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010525672A (ja) * | 2007-04-16 | 2010-07-22 | クゥアルコム・インコーポレイテッド | 測位および送信システム |
JP2012147396A (ja) * | 2011-01-14 | 2012-08-02 | Brother Ind Ltd | 無線通信装置及び画像形成装置 |
JP5672375B2 (ja) * | 2011-05-12 | 2015-02-18 | 株式会社村田製作所 | 高周波スイッチモジュール及び無線通信装置 |
-
2004
- 2004-10-21 JP JP2004307087A patent/JP2006121427A/ja active Pending
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JP2012147448A (ja) * | 2007-04-16 | 2012-08-02 | Qualcomm Inc | 測位および送信システム |
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