接收设备、接收方法和移动终端的制作方法

专利名称：接收设备、接收方法和移动终端的制作方法
接收设备、接收方法和移动终端技术领域
本公开涉及接收设备、接收方法和移动终端。
背景技术：
近年来，各种电子设备，诸如汽车导航装置和移动电话，都已开始配备使用全球定位系统(GPS)的定位功能。一般情况下，当在电子设备中使用GPS时，GPS模块从四个以上的GPS卫星接收信号，基于接收信号测量设备的位置，并通过显示装置的屏幕等将测量结果告知给用户。更具体地说，GPS模块解调接收信号，获取每个GPS卫星的轨道数据，基于该轨道数据、时间信息以及接收信号的延时，借助于一个联立方程求出设备的三维(3D)位置。使用四个以上的GPS卫星作为接收目标，就可以减小模块的内部时间和卫星时间之间的误差的影响。
这里，从GPS卫星发射的信号(LI带和C/A码)是这样的信号利用1575. 42MHz的载波，借助码长为1023、码片速率为1. 023MHz的Gold码，对50bps的数据进行扩频调制，再对这样获得的扩频信号执行二进制相移键控(BPSK)调制。因而，为了让GPS模块从GPS卫星接收信号，必须实现扩展码、载波和数据的同步。
通常，安装在电子设备上的GPS模块执行从接收信号的载波频率到几MHz以下的中频(IF)的频率转换，然后执行同步过程。例如，典型的IF为4. 092MHz、1. 023MHz、OHz等。 一般情况下，接收信号的信号电平小于热噪声的信号电平，信噪比(S/N)小于OdB，但可以通过扩频方案的处理增益对信号进行解调。在GPS信号的情况下，例如，对Ibit数据长度的处理增益为 lOLogd. 023MHz/50) ^ 43dB。
过去，GPS接收机主要用于汽车导航，但近来GPS接收机已被安装在移动电话、数字静态照相机(此后称为“DSC”)等上面，面向GPS接收机的市场一直在增长。在性能发方面，灵敏度已经提高，因而接收灵敏度在-150到-160dBm之间的GPS接收机越来越多。这成为现实 归因于集成电路(IC)的集成度由于半导体工艺的小型化而增加，因而可以低成本地制造大规模电路，并且功耗已经降低。
过去，用于汽车导航的GPS接收机基本上在使用时都是连续定位(典型地，每秒一次)，由于从汽车的大容量电池供电，所以工作时的功耗一般不是问题。同时，最近出现的单纯的导航系统(个人导航装置(PND))、移动电话、DSC及其他移动设备都是从小型电池供电，除了 PND以外，不再需要连续定位。在移动设备中，电池的续航时间是非常重要的因素， 如果安装的GPS接收机按照与过去相同的方式来工作，会极大地缩短电池的续航时间，并影响移动设备的基本功能，因此希望避免出现上述情况。如上所述，最近一直在尝试降低 GPS接收机的功耗，但连续工作时的功耗对于移动设备而言是不够的，在很多情况下通过间歇工作来降低功耗。通过间歇工作，减少了定位频率，但是如果在不执行定位时整个电路或仅除电路的少部分以外的绝大部分的电功率下降，那么预期也可以实现可靠降低平均功率的效果。
GPS接收机中的间歇工作引起睡眠状态，在该睡眠状态中，当不执行定位时只有必要的最少量的电路工作，这样减小了电功率的时间平均值，从而降低了功耗。在睡眠 状态中工作的必要的最少量电路包括低频率的实时时钟(此后称为“RTC”，通常频率为 32. 768kHz)和保存卫星的轨道和时间信息等的备份存储器。为了执行间歇工作，必须在从 睡眠状态恢复后的短时间内重建来自每个卫星的接收信号的同步。
重建接收信号同步的最简单的方法就是在恢复后执行与典型的GPS接收机开机 时相同的初始启动。典型GPS接收机的初始启动被分为三种类型，即冷启动、暖启动和热启 动，这取决于是否可以使用星历和历书(它们是卫星的轨道信息)。星历是从卫星单独广播 出去的轨道信息，由于它被用于定位计算，因此精度很高，但是有效期短。历书是从所有卫 星向外公共广播的、所有卫星的粗轨道信息，它的有效期短，被用于指定可接收的卫星。冷 启动是在难以使用任一类型轨道信息时的初始启动，暖启动是在只有历书可用时的初始启 动，热启动是在有可能使用两种类型的轨道信息时的初始启动。在冷启动和暖启动时，定位 一般要用大约30秒，但是在热启动时，几秒钟那么短的时间就执行定位，在最优情况下可 以在I秒以内执行定位。
在执行典型GPS接收机的典型初始启动、以便重建同步的间歇工作方法中，通常， 在初始阶段通过冷启动或暖启动建立了初始定位后，执行间歇工作，并执行热启动，它使定 位在短时间内完成。在该方法的情况下，在GPS接收机内有一个同步获取单元在工作，它对 卫星的接收信号获取同步。由于同步获取单元的处理负荷很大，因此在很多情况下保持同 步的同步保持单元的功耗很高，因而当电池规定了峰值功率而非平均功率时，会出现问题。
为了降低峰值功率，有一种方法仅利用同步保持单元、而不使用同步获取单元来 重建同步。为此，利用即使在睡眠期间也保留高精度的时间信息的方法，在从睡眠状态恢 复后需要以扩散码的一个码片(1/1. 023微秒)内的精度来激活同步保持电路。在精度为 扩散码的一个码片内的情况下，执行扩散码的同步的延迟锁相环(DLL)可以立即执行同步。 通常，同步保持单元包括保持同步的多个同步保持电路，并可以从多个卫星同时接收信号 并对每个卫星保持同步，但是由于测量时间的振荡器的振荡频率的精度和稳定性之间的关 系，睡眠期越长，保留高精度的时间信息越困难。
为了在睡眠期内保留高精度的时间信息，有这样一种方法由具有高精度的GPS 接收振荡器(通常使用温度补偿TCX0，GPS的情形的例子为O. 5ppm)在睡眠状态前使用计数 器测量具有低精度的RTC的频率(几十ppm)的结果被保存，并且在从睡眠状态恢复后，使用 睡眠状态前的测量结果，在经过的时间上通过RTC执行纠错(专利文献I)。使用该方法，在 睡眠状态中，只有RTC工作，GPS接收振荡器停止工作，在从睡眠状态恢复后，不使用同步获 取单元就可以重建同步，从而预期可以可观地减小功耗。
引用列表
专利文献
专利文献1:日本专利No. 4164662。发明内容
然而，是否能够仅利用同步保持单元就立即重建同步取决于测量精度、睡眠时间 长度、以及RTC和GPS接收振荡器在睡眠状态中的稳定性，还有GPS接收机自身的移动速 度。具体地说，由于作为主要因素的、未被温度补偿的RTC的稳定性问题，在实际使用中，测量结果时时刻刻地变化，并且在从睡眠状态恢复后的纠错中出现偏差，因此难以有长的睡 眠时间。从睡眠状态恢复后的定位计算需要一段预定的时间，因此在难以提高间歇工作的 开关比的情况下，通过热启动执行初始定位的方法就平均功率而言没什么优点。另外，RTC 稳定性的波动使得很难保证批量生产的产品的工作。
对GPS接收机的需求根据所安装产品的属性而不同，但是处于汽车导航的连续定 位和DSC常见的单次定位之间的居中需求，即，降低定位频率(例如，位置数据的记录)以及 在低功率下准连续地执行定位的需求不受RTC稳定性的约束，并且希望实现高稳定性的间歇工作。
在此，鉴于上述问题提出了本公开，本公开意图提供一种接收设备、接收方法和移 动终端，它们是新颖并改进的，通过在睡眠期间仅运行计时器功能，当从睡眠状态恢复时基 于计时器功能的测量结果，对每个卫星的扩散码周期的起始点进行预测计算，并再次获取 同步，就能够减小平均功率和峰值功率。
解决技术问题的技术方案
根据本公开的一个实施例，提供了一种接收设备，包括接收单元，该接收单元从 全球定位系统(GPS)中的卫星接收信号；频率转换单元，该频率转换单元将接收单元接收 的接收信号的频率转换到预定的中间频率(IF);同步获取单元，该同步获取单元执行同步 获取以便检测频率转换单元转换得到的IF信号中的扩展码的相位，并且检测IF信号中的 载波频率；同步保持单元，该同步保持单元将同步获取单元检测到的扩展码的相位和同步 获取单元检测到的载波频率分配及设置给多个信道，所述多个信道被相互独立地提供给每 个卫星，以便对应于多个卫星，该同步保持单元利用所设置的扩展码的相位及载波频率保 持扩展码和载波的同步，并解调包含在IF信号中的消息；和控制单元，该控制单元利用同 步保持单元解调出的消息执行包括定位计算在内的操作控制。同步保持单元可包括扩散码 生成单元，该扩散码生成单元生成与扩展码同步的扩散码，并且同步保持单元参考计数器， 该计数器在使用温度补偿振荡器作为振荡源的时钟下工作，所述温度补偿振荡器按预定频 率振荡，并且在不执行定位操作的睡眠期内，只有计数器可以工作，同步保持单元可以停止 生成扩散码，并且当所述睡眠期终止时，控制单元对于每个卫星，可根据由所述计数器测量 的经过的时间、对扩散码周期的起始点进行预测计算，并且被分配给每个卫星的扩散码生 成单元可根据预测的起始点开始工作。
接收设备还可以包括实时时钟，该实时时钟消耗的功率比时钟低；和存储器，该 存储器即使在睡眠期间也保存值。控制单元可以参照两个或更多的点将睡眠期开始前实时 时钟下的计数器的值存储在存储器中，当睡眠期开始时使实时时钟而不是计数器工作，当 睡眠期终止时利用存储在存储器中的计数器的值将实时时钟的经过的时间转换为计数器 的经过的时间，对于每个卫星，利用转换得到的经过的时间的信息，对扩散码周期的起始点 进行预测计算，并且根据预测出的起始点使分配给每个卫星的扩散码生成单元开始工作。
控制单元可以将在给定的两个时间点期间的计数器的值与在给定的两个时间点 期间实时时钟的经过的时间之间的一个或多个比值存储在存储器中，当睡眠期终止时，利 用存储在存储器中的经过的时间的一个或多个比值的信息，预测计数器的经过的时间与实 时时钟的经过的时间之间的比值，并利用预测结果将实时时钟的经过的时间转换为计数器 的经过的时间。
当实时时钟的经过的时间的比值等于或小于预定值时，在睡眠期内可以使实时时 钟而不是计数器工作，当实时时钟的经过的时间的比值高于预定值时，在睡眠期内只让计 数器工作。
控制单元可以考虑在睡眠期内卫星的多普勒频移的变化量，校正睡眠期终止时刻 的数字控制振荡器的值。
扩散码生成单元可以包括数字控制振荡器以及扩展码生成器，扩展码生成器接收 数字控制振荡器的输出信号并生成扩展码。
接收单元、频率转换单元、同步获取单元以及控制单元的操作可以在睡眠期内停止。
此外，根据本公开的另一个实施例，提供了一种接收方法，包括从全球定位系统 (GPS)中的卫星接收信号；将接收到的接收信号的频率转换到预定的中间频率(IF);执行 同步获取以便检测转换得到的IF信号中的扩展码的相位，并且检测IF信号中的载波频率； 生成与所述扩展码同步的扩散码，利用同步保持单元将通过同步获取检测到的扩展码的相 位和通过同步获取检测到的载波频率分配及设置给多个信道，利用所设置的扩展码的相位 及载波频率保持扩展码和载波的同步，并解调包含在IF信号中的消息，其中所述多个信道 被相互独立地提供给每个卫星，以便对应于多个卫星，所述同步保持单元参考计数器，该计 数器在使用按预定频率振荡的温度补偿振荡器作为振荡源的时钟下工作；利用解调出的消 息执行包括定位计算在内的操作控制；以及在不执行定位操作的睡眠期内，只让计数器工 作，停止生成扩散码，当睡眠期终止时，对于每个卫星，根据由计数器测量的经过的时间、对 扩散码周期的起始点进行预测计算，并且根据预测的起始点，对于每个卫星重新开始生成 扩散码。
此外，根据本公开的另一个实施例，提供了一种计算机程序，用于使计算机执行 从全球定位系统(GPS)中的卫星接收信号；将接收到的接收信号的频率转换到预定的中间 频率(IF);执行同步获取以便检测转换得到的IF信号中的扩展码的相位，并且检测IF信 号中的载波频率；生成与所述扩展码同步的扩散码，利用同步保持单元将通过同步获取检 测到的扩展码的相位和通过同步获取检测到的载波频率分配及设置给多个信道，利用所设 置的扩展码的相位及载波频率保持扩展码和载波的同步，并解调包含在IF信号中的消息， 其中所述多个信道被相互独立地提供给每个卫星，以便对应于多个卫星，所述同步保持单 元参考计数器，该计数器在使用按预定频率振荡的温度补偿振荡器作为振荡源的时钟下工 作；利用解调出的消息执行包括定位计算在内的操作控制；以及在不执行定位操作的睡眠 期内，只让计数器工作，停止生成扩散码，并且当睡眠期终止时，对于每个卫星，根据由计数 器测量的经过的时间、对扩散码周期的起始点进行预测计算，并且根据预测的起始点，对于 每个卫星重新开始生成扩散码。
此外，根据本公开的另一个实施例，提供了一种移动终端，该移动终端与上述接收 设备交换命令和信息。
本发明的有益效果
如上所述，根据本公开，有可能提供一种接收设备、接收方法和移动终端，它们是 新颖并改进的，通过在睡眠期间仅运行计时器功能，当从睡眠状态恢复时基于计时器功能 的测量结果，对每个卫星的扩散码周期的起始点进行预测计算，并再次获取同步，就能够减小平均功率和峰值功率。


[图I]图I是图示根据本公开的GPS模块的配置的框图。[图2]图2是图示图I所示的同步获取单元的详细配置的例子的框图。[图3]图3是图示图I所示的同步获取单元的详细配置的另一个例子的框图。[图4]图4是图示从数字匹配滤波器输出的相关信号的峰值的例子的示意图。[图5]图5是图示作为卫星的轨道信息的星历和历书的数据结构的示意图。[图6]图6是图示借助热启动的间歇工作的原理的示意图。[图7]图7是图示包含在图I所示的GPS模块10中的同步保持单元50的配置的 示意图。[图8]图8是图示图7所示的信道电路100的配置的示意图。[图9]图9是图示在DLL的控制下保持接收信号中的扩展码与扩散码生成器的相 位的同步的状态的示意图。[图10]图10是图示接收信号和经过的时间之间的关系的示意图。[图11]图11是图示为每个卫星正确设置扩散码生成器的起始点的例子的示意 图。[图12]图12是通过曲线示卫星的多普勒频移变化的例子的示意图。[图13]图13是图示GPS模块10的操作的流程图。[图14]图14是图示当RTC64的时间变化时CPU60读取计数器90的值的例子的
示意图。[图15]图15是图示随时间改变的RTC64的频率变化的例子的示意图。[图16]图16是根据本公开的实施例图示内置有GPS模块10的数码静态照相机 200的配置的示意图。[图17A]图17A是根据本公开的实施例图示GPS模块10和数码静态照相机200 的操作的流程图。[图17B]图17B是根据本公开的实施例图示GPS模块10和数码静态照相机200 的操作的流程图。[图18A]图18A是根据本公开的实施例图示GPS模块10和数码静态照相机200 的操作的流程图。[图18B]图18B是根据本公开的实施例图示GPS模块10和数码静态照相机200 的操作的流程图。
具体实施例方式下面将参考附图详细描述本公开的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，具有 基本相同功能和结构的元件用相同的附图标记来标注，并省略重复说明。另外，将按下列顺序来说明。〈I.本公开的实施例>[1-1.根据本公开的GPS模块的硬件配置]
[1-2.同步重建方法]
<2.具有GPS模块的设备的说明>
<3.结论〉
[1-1. GPS模块的硬件配置]
首先将描述根据本公开的GPS模块的硬件配置。图1是图示根据本公开的GPS模 块10的硬件配置的例子的框图。下面将参照图1来描述GPS模块的硬件配置。
参考图1，GPS模块10包括天线12、频率转换单元20、同步获取单元40、同步保持 单元50、中央处理单元(CPU) 60、实时时钟(RTC) 64、计时器68、存储器70、XO (晶振，晶体 振荡器)72、温度补偿晶体振荡器(TCXO) 74和倍频器/分频器76。
X072振荡产生具有预定频率(例如，约32. 768kHz)的信号Dl，并将该振荡信号Dl 提供给RTC64。TCX074振荡产生具有不同频率(例如，约16. 368MHz)的信号D2，并将该振荡 信号D2提供给倍频器/分频器76和频率合成器28。
倍频器/分频器76基于来自CPU60的指令，对从TCX074提供的信号D2执行倍频 和分频之一或二者。然后，倍频器/分频器76将通过执行倍频和分频之一或二者所获得的 信号D4提供给频率转换单元20的频率合成器28、模数转换器(ADC) 36、CPU60、计时器68、 存储器70、同步获取单元40和同步保持单元50。
天线12接收从GPS卫星(它是GPS用卫星)发射的、包括导航消息等的无线电信号 (例如，1575. 42MHz的载波被扩展的射频(RF)信号)，将该无线电信号转换成电信号D5，并将 电信号D5提供给频率转换单元20。
频率转换单元20包括低噪声放大器(LNA)22、带通滤波器(BPF)24、放大器26、频 率合成器28、乘法器30、放大器32、低通滤波器(LPF) 34和模数转换器(ADC) 36。频率转 换单元20将通过天线12接收的、具有1575. 42MHz高频的信号D5下变频为频率例如约为1. 023MHz的信号D14，以供简单的数字信号处理(下面将描述)使用。
LNA22放大从天线12提供的信号D5，将放大后的信号提供给BPF24。BPF24由表 面声波(SAW)滤波器构成，从LNA22所放大的信号D6的频率分量中提取特定的频率分量， 并将提取出来的频率分量提供给放大器26。放大器26对具有BPF24所提取的频率分量的 信号D7 (频率Fkf)进行放大，并将放大后的信号提供给乘法器30。
频率合成器28基于来自CPU60的指令D9，利用从TCX074提供的信号D2，生成频率 为Fuj的信号D10。然后，频率合成器28将生成的频率为Fuj的信号DlO提供给乘法器30。
乘法器30使从放大器26提供的、频率为Fkf的信号D8与从频率合成器28提供的、 频率为Fuj的信号DlO相乘。换言之，乘法器30将频率信号下变频为IF信号Dll(例如，频 率约为1. 023MHz的IF频率信号)。
放大器32放大由乘法器30下变频得到的IF信号Dl I，并将放大后的IF信号提供 给 LPF34。
LPF34从放大器30放大的IF信号D12的频率分量中提取低频分量，并将具有所 提取的低频分量的信号D13提供给ADC36。在图1给出的例子中LPF34设在放大器32和 ADC36之间，但在放大器32和ADC36之间可设置BPF。
ADC36通过采样将从LPF34提供的模拟类型的IF信号D13转换成数字类型的信 号，并将转换成数字类型信号的IF信号D14逐个比特地提供给同步获取单元40和同步保持单元50。
同步获取单元40基于CPU60的控制，利用从倍频器/分频器76提供的信号D3， 对从ADC36提供的IF信号D14的伪随机噪声(PRN)码执行同步获取。另外，同步获取单元 40检测IF信号D14的载波频率。然后，同步获取单元40将PRN码的相位、IF信号D14的 载波频率等提供给同步保持单元50和CPU60。
同步保持单元50基于CPU60的控制，利用从倍频器/分频器76提供的信号D3，保 持从ADC36提供的IF信号D14的PRN码及载波的同步。更具体地，同步保持单元50在工 作时使用从同步获取单元40提供的IF信号D14的载波频率或PRN码的相位作为初始值。 然后，同步保持单元50解调包含在从ADC36提供的IF信号D14中的导航消息，并将解调的 导航消息、PRN码的相位以及高精度的载波频率提供给CPU60。
CPU60基于从同步保持单元50提供的导航消息、PRN码的相位以及载波频率，计算 每个GPS卫星的位置和速度，藉此来计算GPS模块10的位置。另外，CPU60可以基于导航 消息来校正RTC64的时间信息。另外，CPU60可以连接至控制端、输入/输出(I/O)端、其 它功能端等，并执行多种控制处理。
RTC64利用从X072提供的具有预定频率的信号Dl来测量时间。RTC64测得的时 间由CPU60适当地校正。
计时器68利用从倍频器/分频器76提供的信号D4来计数时间。例如当决定 CPU60的各种控制的起始时刻时参考计时器68。例如，CPU60在基于同步获取单元40所获 取的PRN码的相位决定开始同步保持单元50的PRN码生成器的操作的时刻之时参考计时 器68。
存储器70包括随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)或类似的存储器，并用作 CPU60使用的工作空间、程序存储单元或导航消息存储单元等。在存储器70中，RAM用作 CPU60执行各种处理时的工作区等。此外，RAM可用于各种输入数据的缓冲，并保存同步保 持单元50所获得的、作为GPS卫星的轨道信息的星历和历书以及计算过程产生的中间数据 或计算结果数据。此外，在存储器70中，ROM用作存储各种程序、固定数据等的装置。在存 储器70中，非易失存储器可用作在GPS模块10关机时存储作为GPS卫星的轨道信息的星 历和历书、定位结果的位置信息、TCX074的误差量等的装置。
在图1所示的GPS模块10的配置中，除X072、TCX074、天线12和BPF24之外的模 块可被安装在配置为单个芯片的集成电路中。
此外，同步获取单元40使用例如匹配滤波器，以便高速地执行扩展码的同步获 取。具体地，例如，同步获取单元40可使用图2所示的所谓横向滤波器40a作为匹配滤波 器。或者，例如，同步获取单元40可使用图3所示的、采用快速傅里叶变换(FFT)的数字匹 配滤波器40b作为匹配滤波器。
例如，参考图3，数字匹配滤波器40b包括存储器41、FFT单元42、存储器43、扩展 码生成器44、FFT单元45、存储器46、乘法器47、反向傅里叶变换(IFFT)单元48和峰值检 测器49。
存储器41缓冲由频率转换单元20的ADC36采样的IF信号。FFT单元42读取由 存储器41缓冲的IF信号，并对该IF信号执行FFT。存储器43缓冲已经受FFT单元42的 FFT运算的、从时域IF信号转换来的频域信号。
同时，扩展码生成器44生成与从GPS卫星接收的RF信号中的扩展码相同的扩展码。FFT单元45对扩展码生成器44生成的扩展码执行FFT。存储器46缓冲经受FFT单元 45的FFT运算的、从时域的扩展码转换来的频域扩展码。
乘法器47使缓冲在存储器43中的频域信号与缓冲在存储器46中的频域扩展码相乘。IFFT单元48对从乘法器47输出的相乘后的频域信号执行反向FFT。结果，获得来自GPS卫星的RF信号中的扩展码与扩展码生成器44生成的扩展码之间的时域相关信号。 然后，峰值检测器49检测从IFFT单元48输出的相关信号的峰值。
数字匹配滤波器40b可被实施为利用数字信号处理器(DSP)执行各单元的处理的软件，这些单元例如是FFT单元42和45、扩展码生成器44、乘法器47、IFFT单元48和峰值检测器49。
图4是图示数字匹配滤波器40a或40b获得的相关信号的峰值的例子的示意图。 参考图4，检测出峰值P1，在该峰值Pl处，在对应于一个周期的相关信号的输出波形中突起一个相关电平。峰值Pl在时间轴上的位置对应于扩展码的头部。换言之，同步获取单元40 可以通过检测峰值Pl来检测从GPS卫星接收的接收信号的同步(B卩，检测扩展码的相位)。
[1-2.同步重建概述]
下面描述根据本实施例由GPS模块10执行的同步重建的概况。图5是图示作为卫星的轨道信息的星历和历书的数据结构的示意图。在从GPS卫星接收的信号中，数据速率为50bps，一帧包括五个子帧，时钟校正信息和卫星信息被包含在第一子帧中 ，作为从单个卫星广播的轨道信息的星历被包含在第二和第三子帧中，而作为从所有卫星公共广播的轨道信息的历书被包含在第四和第五子帧中。
前同步码和数据被包含在一个子帧中，并且一个子帧被配置为包括10组30bit数据。
图6是图示借助热启动的间歇工作的原理的示意图。如上所述，在执行一般用于同步重建的GPS接收机的初始启动的间歇工作方法中，通常，在初始阶段通过冷或暖启动建立了初始定位后，执行间歇工作，并执行图6所示的热启动，该热启动使得能在短时间内执行定位。在该方法的情况下，在GPS接收机中，同步获取单元(例如，图1的同步获取单元 40)对卫星的接收信号进行操作。同步获取单元具有大处理负荷，因此很可能功耗远大于同步保持单元(例如，图1的同步保持单元50)，因而当电池规定峰值功率而非平均功率时会出现问题。
在本实施例中，不使用同步获取单元，而在同步保持单元中重建同步，因而降低了 GPS模块的平均功率和峰值功率。此时，通过使同步保持单元中的一些组件工作，而不是让同步保持单元中的所有组件都工作，在睡眠期间以伪方式保持卫星信号的同步。
图7是图示包含在图1所示的GPS模块10中的同步保持单元50的配置的示意图。 如图7所示，同步保持单元50包括基于来自TCX074的时钟执行计数的计数器90和信道电路100，每个信道电路100被设为对应于一个GPS卫星并保持该GPS卫星的同步。信道电路 100包括用于执行码同步的码跟踪环以及用于执行载波同步的载波跟踪环。当如上所述地设置多个信道电路100时，同步保持单元50可以并行地保持多个GPS卫星的同步。
图8是图示图7所示的信道电路100的配置的示意图。如图8所示,信道电路100 包括 Costas 环 101 和 DLL102。
通过乘法器104使与IF信号D14相对应的IF信号乘以由扩展码生成器(PN生成 器，此后称为“PNG”)154生成的、具有相位P的扩展码(图8中表示为Prompt(P))而获得 的信号被输入到Costas环101中。同时，在信道电路100中，与由天线12和频率转换单元 20获得的IF信号D14相对应的IF信号被输入到DLL102中。
在Costas环101中，乘法器108使输入信号乘以由数字控制振荡器(NCO) 106生 成的再现载波的余弦分量。同时，乘法器110使输入信号乘以NC0106生成的再现载波的 正弦分量。在Costas环101中，乘法器108获得的同相分量的信号的预定频带分量通过 LPFl 12，该信号被提供给检相器118、二进制化电路120和平方和计算电路122。另一方面， 在Costas环101中，乘法器110获得的正交分量的信号的预定频带分量通过LPF114，该信 号被提供给检相器118和平方和计算电路122。在Costas环101中，检相器118基于分别 从LPFl 12和114输出的信号检测出的相位信息通过环路滤波器116被提供给NC0106。在 Costas环101中，分别从LPFl 12和114输出的信号被提供给平方和计算电路122，由平方和 计算电路122计算出的平方和(I2+Q2)被输出作为关于具有相位P的扩展码的相关值(P)。 另外，在Costas环101中，从LPFl 12输出的信号被提供给二进制化电路120，通过二进制化 获得的信息被输出作为导航消息。
同时，在DLL102中，乘法器124使输入的IF信号乘以由PNG154生成的、具有比P 早的相位E的扩展码(图8中表示为Early(E))。此外，乘法器126使输入的IF信号乘以由 PNG154生成的、具有比P晚的相位L的扩展码(图8中表示为Late(L))。在DLL102中，乘 法器128使乘法器124获得的信号乘以由Costas环101中的NC0106生成的再现载波的余 弦分量。此外，乘法器130使乘法器124获得的信号乘以由NC0106生成的再现载波的正弦 分量。然后，在DLL102中，乘法器128获得的同相分量的信号的预定频带分量通过LPF132， 该信号被提供给平方和计算电路136。同时，在DLL102中，乘法器130获得的正交分量的 信号的预定频带分量通过LPF134，该信号被提供给平方和计算电路136。此外，在DLL102 中，乘法器138使乘法器126获得的信号乘以由Costas环101中的NC0106生成的再现载 波的余弦分量。此外，乘法器140使乘法器126获得的信号乘以由NC0106生成的再现载波 的正弦分量。然后，在DLL102中，乘法器138获得的同相分量的信号的预定频带分量通过 LPF142，该信号被提供给平方和计算电路146。同时，在DLL102中，乘法器140获得的正交 分量的信号的预定频带分量通过LPF144，该信号被提供给平方和计算电路146。
在DLL102中，分别从平方和计算电路136和146输出的信号被输送到检相器148， 由检相器148基于这些信号检测出的相位信息通过环路滤波器150被提供给NC0152。另 外，通过PNG154基于由NC0152生成的具有预定频率的信号生成相位分别为E、P和L的扩 展码。此外，在DLL102中，由平方和计算电路136计算出的平方和(I2+Q2)被输出作为关于 具有相位E的扩展码的相关值(E)。此外，在DLL102中，由平方和计算电路146计算出的平 方和(I2+Q2)被输出作为关于具有相位L的扩展码的相关值(L)。
下面将详细描述由具有上述配置的同步保持单元50保持的间歇同步。
在本实施例中，在睡眠期内，只有计数器90在工作，其余的组件都停止了。因而， 进行重新同步，使得在从睡眠状态恢复后，对于每个卫星、根据由计数器90计数的经过的 时间对扩散码周期的起始点执行预测计算，分配给每个卫星的、包括NC0152和PNG154在内 的扩散码生成器根据在同步保持单元50中预测出的起始点而启动。结果，在从睡眠状态恢复后可以在非常短的时间内就恢复同步，基本上不用运行同步获取单元40就可以在短时间内进行定位，因而可以减小平均功耗和峰值功耗。
在该方法中，GPS接收振荡器(一般为TCX074)即使在睡眠状态下也工作，因而睡眠状态下的功耗大于在使用RTC的方法中的功耗。然而，近年来，TCXO的功耗也已经降低， 当即使不必进行连续定位，而需要按某个频率进行定位时，可以以稳定的低功率来执行准连续定位。
在可以从GPS卫星接收到信号并且可以进行定位的工作状态下，如图9所示，根据 DLL102的控制，保持接收信号中的扩展码与包括图8所示的NC0152和PNG154在内的扩散码生成器的相位的同步。然而，当GPS模块10进入睡眠状态并且同步保持单元50完全停止工作时，不再保持同步。为了在从睡眠状态恢复后立即执行重新同步，必须以一个码片(大约I μ s)内的误差知道扩散码的相位，但是由于扩散码的相位信息在睡眠状态中丢失，因此难以获取重新同步。
为此，在本实施例中，计数器90在睡眠状态中工作，该计数器90是测量卫星信号的定时的计数器。计数器90计数比RTC64更高分辨率的时间。因而，当建立同步时，同步保持单元50可以指定来自卫星的接收信号的定时，并可以使用测量出的定时的高分辨率时间来执行定位计算。
扩散码生成器被配置为使得图8所示的NC0152和PNG154组合在一起，并且 PNG154可以在计数器90计数的给定时间上、以扩展码的初始相位开始启动。在GPS的情形下，由于卫星中的扩散码的码片速率为1. 023MHz，因此NCO被配置为以1. 023MHz为中心改变频率，可以通过该频率设置使得扩散码的相位变早或变晚。
基于GPS接收振荡器测得的接收信号中的扩散码的码片速率(fc Hz)和按1. 023MHz的码片速率、随经过的时间而变的相位偏移(Λρ[码片];1 [码片]假定为 l/1.023[ysec])已知与下列值成比例与基于同一 GPS接收振荡器测得的接收信号中的载波频率的标称值1，575. 42 [MHz]之差(Af [Hz])以及经过的时间(t [sec])，满足下式
fc=l. 023X 106+Af/1540[Hz] — (I)
Δ ρ=- Δ f/1540 · t---(2)
图10是图示接收信号和经过的时间之间的关系的示意图。执行载波同步的载波跟踪环可以针对每个卫星检测AL·由于多普勒频移量的不同，接收信号的载波频率随卫星而不同，因而扩散码的相位偏移随卫星而不同。
然而，由于计数器90在睡眠状态下工作，并且在进入睡眠状态之前建立同步的卫星上、在进入睡眠状态前的预定时间上的扩散码的相位和Af是已知的，所以可通过计算公式(2)来预测从睡眠状态恢复后的给定时间上每个卫星的扩散码的相位，并且可通过计算公式(I)来预测扩散码的码片速率。因此，通过使整个同步保持单元50工作，使得从睡眠状态恢复后在每个卫星的扩散码周期的起始点处(即，当相位为O时)的Ap、t及NC0152 的频率被确定，并且在从预定时间过去了时间t后启动扩散码生成器，这样就能够以小的相位误差来恢复同步保持操作。图11是图示为每个卫星正确设置扩散码生成器的起始点的例子的示意图。当整个同步保持单元50以小的相位误差从睡眠状态恢复时，通过同步保持单元的控制使相位误差返回到接近0，并且可以立即重建同步。
如上所述，可以执行能够在从睡眠状态恢复后立即重建同步的间歇操作，使得在睡眠期间只有计数器90在工作，其余的组件都停止，而在从睡眠状态恢复后，对于每个卫星执行根据由计数器90测量的经过的时间对扩散码周期的起始点进行的预测计算，分配给每个卫星的扩散码生成器根据在同步保持单元50中预测的起始点而开始工作。
在GPS模块10的睡眠状态中，不必从GPS卫星接收信号，也不必执行当前值的定位计算。因此，除同步保持单元50的扩散码生成器和计数器90以外，频率转换单元20、同步获取单元40、CPU60以及除备份存储器以外的存储器70的操作都可以停止。由于如上所述操作都已停止，所以GPS模块10在睡眠状态下的功耗主要取决于用作GPS接收振荡器的 TCX074以及同步保持单元50的扩散码生成器和计数器90。备份存储器用于保存睡眠状态前的位置信息等。当可以使用诸如闪存的非易失存储器时，借助SRAM的备份存储器不一定是必要的。
卫星的多普勒频移不是固定值，随时间而变，码片速率因该变化而变。图12是通过曲线示卫星的多普勒频移变化的例子的示意图。在图12所示的曲线图中，水平轴代表时间，垂直轴代表多普勒频移。可以理解，多普勒频移不是固定值，而是如上所述随时间改变。因此，当间歇时间间隔短的时候，通过公式⑴和⑵进行的预测就足够了，但是当间歇时间长的时候，扩散码相位的预测值和实际值之间的误差就超过了一个码片，因而难以在从睡眠状态恢复后立即重建。当多普勒频移的时间变化率增加时，这种情况越发明显， 即使在振荡器根本没有变化的理想状态下，例如，可能不用30秒在扩散码相位的预测值和实际值之间的误差就会超过一个码片。因此，为了延长间歇时间，希望考虑多普勒频移的变化来校正扩散码的相位的预测计算。
当考虑到图12所示的卫星的多普勒频移 的时间变化将公式(I)和公式(2)中的 fc、Δ f和Δρ转换成时间t的函数时,得到下式
fc (t) =1. 023 X IO6+ Δ f (t)/1540 [Hz] (3)
Δ ρ (t) =- f tQ Δ f (t) /1540 · dt---(4)
若t=0代表用作起始点的时间，间歇时间是小数量级的，则图12所示的多普勒频移可以近似表示为以下的一次表达式
Δ f (t) = Δ f (O) (1+a · t)---(5)
Δ ρ (t) =- Δ f (O) /1540 · t · (l+a/2 Δ f (O) · t)---(6)
这里，Af(0) = Af(t=0)，a代表时间变化的斜率，即图12所示的曲线上的微分值。 公式(5)和(6)在a为O的情况下分别与公式⑴和(2)相符。
在睡眠状态期间，通过公式(I)和(2)进行的预测与在公式(5)和(6)中预期得到的码片速率fc是同一码事
fc=l. 023 X IO6+Af (0)/1540 (7)
因此，在睡眠状态中不考虑多普勒频移的时间变化。由此，扩散码的相位随时间t 的偏移如下
Δ ρ (t) =_a/2 · t2/1540 (8)
例如，当t为30秒，a为lHz/sec时,偏移为O. 29码片，该偏移在从睡眠状态恢复后通过DLL的控制可校正的范围内。然而，当t为60秒时，偏移为1. 17码片，这样在从睡眠状态恢复后，难以由DLL校正偏移，并且难以使从卫星接收的接收信号立即重新同步。
然而，GPS模块10在进入睡眠状态前保存实际测量值，因而可以使用星历和定位结果计算t (=T)秒后的Af和a(=(Af(T)-Af(0))/T)。这样，GPS模块10可以校正t (=T) 秒后的扩散码的相位偏移，从而使用公式(6)来计算t(=T)秒后因多普勒频移产生的扩散码的相位偏移来确定用作扩散码周期的起始点的△ P (t)，并且对于每个卫星通过求解关于时间t(=T)的二次方程来预测扩散码的相位的起始点。NC0152的频率可被设置为在公式(3)中t(=T)时计算出的值。
此外，当GPS模块10可以决定睡眠时间时，如果用T作为睡眠时间来校正公式(6) 并且包括NC0152和PNG154在内的扩散码生成器在睡觉状态后启动，那么扩散码的相位偏移的值远小于一个码片，因而通过信道电路100中的DLL102的控制能够立即建立重新同止 /J/ O
在校正多普勒频移变化的方法中，通过公式(5)中表示的多普勒频移的一次近似已经描述了因多普勒频移的载波校正的方法，但是不言自明的是，也可以执行二次或更高阶的近似。
在实际使用状态下，GPS模块10发生移动，因多普勒频移造成的扩散码的相位偏移增加。在时·间点t=0时的实际测量值Λ f (O)包括与因GPS模块10移动造成的多普勒频移相对应的部分，并且可以计算出在时间点t=0时的GPS模块10的移动速度和加速度。因此，例如，通过一次近似因GPS模块10移动造成的多普勒频移并且使对应部分与公式(7) 或公式(8)的Af(T)相加，就可以在建立近似的范围内校正因GPS模块10移动造成的扩散码的相位偏移。
利用上述校正，同步保持单元50可以在信道电路100中的DLL102的控制下建立重新同步。例如，在GPS模块10可以决定进入睡眠状态的时间以及从睡眠状态恢复的时间的情况下，可以在进入睡眠状态前执行上述校正计算，并且可以提前决定从睡眠状态恢复后每个卫星上的扩散码生成器的启动时间。当进入睡眠状态的时间及从睡眠状态恢复的时间是由例如安装有GPS模块10的系统的主控CPU决定，而不是由GPS接收功能块决定时， 当进入睡眠状态时难以通过GPS接收功能块自身获知直至执行下次启动前的睡眠时间。在这种情况下，所述系统决定进入睡眠状态的时间以及从睡眠状态恢复的时间，并将决定的时间传送给GPS模块10。优选地，GPS模块10基于传送的时间信息来执行上述校正。
还有一种情况安装有GPS模块10的系统的主控CPU难以在进入睡眠状态前决定直至执行下次启动前的睡眠时间。此外，即使主控CPU决定了直至执行下次启动前的时间，直至执行下次启动前的时间也可能不同。例如，以照相机为例，取决于用户操作才执行定位，这对应于上述情况。在这种情况下，GPS模块10优选地在从睡眠状态恢复后，按照同样的方式，基于公式(6)决定每个卫星上的扩散码生成器的启动时间。
下面将描述GPS模块10的操作。图13是图示GPS模块10的操作的流程图。下面将参考图13来描述GPS模块10的操作。
首先，GPS模块10初始启动，图1所示的GPS模块10的组件被供电(步骤S101)。 接着，GPS模块10从GPS卫星接收无线电波并执行初始定位(步骤S102)。GPS模块10的初始启动和初始定位对应于图6所示的最初的同步获取和跟踪/定位的时间段。通过步骤 S102中的初始定位，GPS模块10获取星历。
在步骤S102执行初始定位后，GPS模块10决定进入睡眠状态的时间ts和从睡眠状态恢复的时间tw (步骤S103)。根据GPS模块10的工作环境(载有GPS模块10的设备，对应设备的工作状态等等)，进入睡眠状态的时间ts和从睡眠状态恢复的时间tw可被设为任意值。
在步骤S103决定了进入睡眠状态的时间ts和从睡眠状态恢复的时间tw后，GPS 模块10执行等待处理，一直等待进入睡眠状态的时间ts到来(步骤S104)。接着，当进入睡 眠状态的时间ts到来时，GPS模块10执行睡眠处理,一直保持睡眠状态,直至从睡眠状态 恢复的时间tw到来(步骤S105)。睡眠处理只让计数器90工作，而停止其余组件的工作。
接着，当根据计数器90的时间计数，从睡眠状态恢复的时间tw到来时，GPS模块 10执行唤醒处理，从睡眠状态恢复(步骤S106)。唤醒处理是使在步骤S105中停止的组件 工作的处理。随着在步骤S105停止的组件开始工作，GPS模块10从睡眠状态中恢复。
在步骤S106执行唤醒处理后，GPS模块10接着利用在步骤S103决定的时间来执 行校正处理(步骤S107)。步骤S107的校正处理是设置在从睡眠状态恢复的时间tw后启动 用于每个卫星的同步保持单元50的时间的处理，具体参照采用公式(7)的校正计算。
在步骤S107执行校正处理后，GPS模块10接着对当前值执行定位处理(步骤 S108)。结果，即使GPS模块10处于睡眠状态，也能够以伪方式实现同步保持，并且GPS模 块10可以在从睡眠状态恢复后立即执行定位处理。
在步骤S108对当前值执行定位处理后，GPS模块10接着判断是否继续转换到睡 眠状态(步骤S109)。可以根据GPS模块10的工作环境(载有GPS模块10的设备，对应设备 的工作状态等等)来决定是否继续转换到睡眠状态。
当在步骤S109确定继续转换到睡眠状态时，处理过程返回到步骤S103，GPS模块 10决定进入睡眠状态的时间ts和从睡眠状态恢复的时间tw。然而，当在步骤S109确定不 再继续转换到睡眠状态时，GPS模块10结束转换到睡眠状态的过程。
上面参考图13描述了 GPS模块10的操作。在GPS模块10按上述方式工作的情 况下，即使GPS模块10处于睡眠状态，也能够以伪方式保持同步，并且GPS模块10可以在 从睡眠状态恢复后立即执行定位处理。
当GPS模块10进入睡眠状态的时间以及GPS模块10从睡眠状态恢复的时间例如 是由安装有GPS模块10的系统的主控CPU，而不是由GPS接收功能块决定时，当GPS模块 10进入睡眠状态时难以通过GPS接收功能块自身获知直至执行下次启动前的睡眠时间。在 这种情况下，所述系统决定进入睡眠状态的时间和从睡眠状态恢复的时间，并将决定的时 间传送给内置GPS模块10的GPS模块10。优选地，内置GPS模块10的GPS模块10基于传 送的时间信息来执行上述校正。
上面以GPS模块10为例描述了间歇工作方法，在该方法中在睡眠时间期内只有计 数器90工作，而其余组件都停止工作，在从睡眠状态恢复后，对于每个卫星，根据计数器90 测量的经过的时间，对扩散码周期的起始点执行预测计算，并且被分配给每个卫星的扩散 码生成器根据同步保持单元50中预测的起始点开始工作，这样，在从睡眠状态恢复后只需 非常短的时间就恢复同步，并且无需使同步获取单元工作就短时间内执行定位，使得平均 和峰值功耗都降低了。但是，本公开基本上可以应用于全球导航卫星系统(GNSS)接收机， 而不是GPS。
另外，在图7中，计数器90被包括在同步保持单元50中，但是计数器90不一定被 包括在同步保持单元50中，计数器90可被设在同步保持单元50外部。
在睡眠期内使计数器90工作的方法中，由于用作GPS接收机的振荡器的TCX074 工作，所以睡眠期内的功耗不会减小到接近0，但是如上所述可以执行比在睡眠期内只使 RTC64工作的方法更稳定的间歇工作。在间歇时间不想特别长的使用中，在睡眠状态中也可以使计数器90停止，可以使用精度小于TCX074的RTC64来代替睡眠状态中的时间设置。
GPS接收机一般包括RTC，与睡眠状态相反，计数器90和RTC64在活动状态下同时工作。例如，如图14所示，在GPS模块10中可以容易地实施当RTC64的时间变化时通过 CPU60读取计数器90的值的功能，由于在很多情况下RTC64所计的时间可被调整至准确的 GPS时间，所以提供类似的功能。此外，在实际的GPS模块中，RTC64和计数器90的CPU时钟比远大于图14中。
利用该功能，GPS模块10可以在RTC64的很多时间上通过参考计数器90的值来准确地检测RTC64的周期，并可以将睡眠状态下RTC64中经过的时间转换成计数器90的经过时间。与RTC64同步地执行转换到睡眠状态及从睡眠状态恢复，RTC64的多组时间以及计数器90的值在紧邻睡眠状态前被记录到备份存储器(存储器70)中。此外，当在从睡眠状态恢复后利用存储在备份存储器中的信息可以将睡眠时间转换成计数器90的经过时间时，通过将计数器90的值加到恢复后的转换值上，不使用同步获取单元40而即刻重新建立同步的方法可被类似地应用于GPS模块10。
由于与采用TCX074的时钟作为源的计数器90相比，RTC64所计的时间不仅精度更低，而且稳定性更差，所以很难延长间歇时间。然而，当RTC64的频率的时间变化在预定时间段内是简单变化时，通过对RTC64的频率的时间变化建模并校正转换值，可以延长间歇时间。换言之，存储器70存储在两个给定的时间点期间计数器90的一个值与上述两个时间点期间RTC64所计的经过时间之间的一个或多个比值。然后，当睡眠期结束时，利用存储器70中存储的经过时间之比来预测计数器90的经过时间与RTC64的经过时间之比，并利用预测结果将RTC64的经过时间转换成计数器90的经过时间。结果，可以为RTC64的频率的时间变化建模，并且·可以进一步延长间歇时间。
例如，在某个时隙可以利用一次表达式来近似RTC64的频率fr(t)，当在RTC64 的一个周期中频率被视为不变时，可以按下式来近似第η周期的fr(n)及一个周期长度 Tr(η)
fr (n) ^ fr (O) · (1+b · η)---(9)
Tr (η) ^ Tr (O) · (l_b · η)---(10)
并且，当睡眠期为RTC64的N周期时，睡眠期如下
Σ N_10Tr(n) =N · Tr(O) · [l_b · (N-1)/2] — (11)
并且例如可以按b=[fr(N-l)-fr(0)]/N来估计。通过利用公式(11)的近似来执行校正，当RTC64的频率变化较轻柔时，可以改进RTC64的时间精度，并且可以在一定程度上增长间歇时间。这里，通过一次表达式来完成近似，但是也可以在RTC64的三个或更多的时间点上参考计数器90的值，通过二次表达式来完成近似。
然而，RTC64的频率变化不是简单的，如图15所示，可能随例如温度或电源电压而快速变化，因而在很多情况下，难以对温度变化建模并预测RTC64的频率。在这种情况下， 当即使使用校正也未作出改进并且变化量大时，可能难以保持卫星信号的同步。在这种情况下，必须使同步获取单元40工作并再次获取同步，但是为了抑制功耗，希望尽可能多地减少同步获取单元40的工作。
在这种情况下，当RTC64的频率变化被预测为小时，在睡眠时间期间只让RTC64工 作，而当预测变化大时，执行在睡眠时间期间使计数器90工作，而不参考RTC64的方法。如 果如上所述地预测RTC64的频率变化，当只有RTC64工作时，同步获取单元40几乎不使用 RTC64，除非RTC64的频率变化大于预测。当RTC64的变化被预测为大时，通过RTC64参考 计数器90在三个或更多的时间点上的值，例如，可以使用相对于RTC64的时钟的计数器90 的转换值的变化，并且当变化量是预定值或更大时，RTC64的频率的变化速率大，确定难以 应用公式(11)，因而可以执行在睡眠状态使计数器90工作的切换。
〈2.具有GPS模块的设备的说明>
下面参照GPS模块10内置于数码静态照相机中的例子来说明内部设有GPS模块 的设备的配置。图16是根据本公开的实施例图示与GPS模块10交换信息的数码静态照相 机200的配置的示意图。
如图16所示，与GPS模块10交换信息的数码静态照相机200被配置为包括1/ 0210、存储器220、显示单元230、信号处理单元240、成像单元250、传感器260、CPU270、各 种外围设备280 (例如计时器)和记录介质290。
1/0210是用于接收用户输入的操作内容以及来自外部GPS模块10的信息，并且 接收/发送其它信号的接口。1/0210向GPS模块10输出命令并从GPS模块10接收信息。 此外，1/0210接收来自数码静态照相机200的用户的输入、来自个人计算机(PC)的数据或 者来自各种无线通信设备的无线电信号。
信号处理单元240对从成像单元250输出的成像信号执行预定的信号处理，并将 已受过信号处理的图像信号(图像数据)以基带数字视频数据的形式输出到CPU270。换言 之，信号处理单元240对从成像单元250输出的成像信号，通过相关双采样(⑶S)电路只对 具有图像信息的信号进行采样，同时去除噪声。然后，通过自动增益控制(AGC)电路调整增 益，并通过模拟/数字(AD)转换电路执行向数字信号的转换。此外，通过对转换得到的数 字信号执行检测系统的信号处理，提取出各个颜色分量R (红)、G (绿)和B (蓝)，并执行诸 如Y校正和白平衡校正一类的处理。然后，得到的数据作为一个基带数字视频数据被最终 输出至Ij CPU270。
此外，信号处理单元240基于从成像单元250输出的成像信号生成一视频信号，该 视频信号被用于使得一成像图像(所谓的“直通图像”)被显示在显示单元230上。例如，诸 如液晶显示器(IXD)的显示元件可被用作显示单元230。
成像单元250包括光学系统和成像元件。光学系统包括用于会聚来自被摄体的光 线的多个透镜(例如，缩放透镜和聚焦透镜(未示出))，来自被摄体的入射光穿过多个透镜 或光圈(未示出)被送到成像元件。成像元件执行光电转换，将穿过光学系统的、来自被摄体 的光线转换成模拟成像信号(图像信号)，并将已受过光电转换的模拟成像信号输出到信号 处理单元240。例如，电荷耦合器件(CXD)传感器或者互补金属氧化物半导体(CMOS)传感 器可以用作成像元件。
CPU270控制数码静态照相机200的各个组件的操作。此外，诸如计时器的多种外 围设备280被用于数码静态照相机200中的各种操作。此外，存储器220包括ROM、RAM等， 存储数码静态照相机200的操作所需的各种信息或程序。
记录介质290是基于CPU270的记录控制来存储诸如视频文件一类的信息的记录介质。例如，记录介质290存储从信号处理单元240输出的数字视频数据。此外,记录介质290存储用于管理视频文件的视频管理文件。记录介质290可被内置于数码静态照相机200中，或者可被配置为能够从数码静态照相机200中移除。此外，诸如半导体存储器、光记录介质、磁盘和硬盘驱动器(HDD) —类的各种装置可用作记录介质290。例如，可记录的数字多功能盘(DVD)、可记录的压缩盘(⑶)或者蓝光盘(注册商标)可用作光学记录介质。GPS模块10的开/关命令、位置信息请求、定位模式/时间间隔指定命令、数据格式指定命令及其他命令被从数码静态照相机200传送到GPS模块10。另一方面，诸如位置、时间、精度信息和卫星接收状态一类的定位相关信息被从GPS模块10传送到数码静态照相机 200。上面已参考图16描述了根据本公开的实施例的、与GPS模块10交换信息的数码静态照相机200的配置。下面将描述GPS模块10和数码静态照相机200的操作。图17A和17B是图示GPS模块10和数码静态照相机200的操作的流程图。图17A和17B图示了数码静态照相机200的CPU270、GPS模块10的CPU60和GPS模块10的内核部分(频率转换单元20、同步获取单元40和同步保持单元50)的操作。下面将参考图17A和17B来描述GPS模块10和数码静态照相机200的操作。图16的CPU270 (系统CPU)向GPS模块10发送定位开始请求(步骤S201)。已从CPU270接收到定位开始请求的GPS模块10的CPU60 (GPS接收机CPU)指示GPS模块10的内核部分(频率转换单元20、同步获取单元40和同步保持单元50)执行初始启动(步骤S202)。已指示GPS模块10的内核部分执行初始启动的CPU60向CPU270告知已做好准备的情况(步骤S203)。此外，已被CPU60指示执行初始启动的GPS模块10的内核部分开始各种初始设置(步骤S204)。此后，数码静态照相机200的CPU270 (系统CPU)指示GPS模块10执行间歇定位，并指定间歇定位的时间间隔(步骤S205)。已从CPU270接收到定位开始请求的GPS模块10的CPU60指示GPS模块10的内核部分开始初始定位(步骤S206)。已接收到初始定位开始指示的GPS模块10的内核部分从GPS卫星接收无线电波，并执行同步处理(步骤S207)。当GPS模块10的内核部分执行无线电波接收处理及同步处理时，CPU60被告知诸如伪范围、时间和无线电波接收状态一类的信息(步骤S208)。CPU60使用GPS模块10的内核部分告知的信息执行定位计算，并计算校正处理所需的校正值(步骤S209)。已执行定位计算的CPU60向数码静态照相机200的CPU270告知诸如位置信息、时间、精度信息和接收状态一类的信息(步骤S210)，CPU270利用CPU60所告知的信息，使当前值的位置被显示在显示单元230上(步骤S211)。接下来，CPU60指示GPS模块10的内核部分执行等待处理及睡眠处理(步骤
5212)。已从CPU60接收到指示的GPS模块10的内核部分执行等待处理及睡眠处理(步骤
5213)。结果，GPS模块10的内核部分进入只有计数器90工作的状态。CPU60基于数码静态照相机200的CPU270在步骤S205中告知的时间间隔来计数时间(步骤S214)。然后，当预定时间到来时，CPU60指示GPS模块10的内核部分执行唤醒处理(步骤S215)。已从CPU60接收到指示的GPS模块10的内核部分执行唤醒处理，从GPS卫星接收无线电波，并执行同步处理(步骤S216 )。
接下来，CPU60计算校正处理所需的校正值(步骤S217)，并且CPU60通过使用步骤S217计算出的校正值的校正处理，来指示GPS模块10的内核部分启动(步骤S218)。所述校正处理是这样的处理对于每个卫星设置在从睡眠状态恢复后启动同步保持单元50的时间，具体地为使用公式(7)的校正计算。当从CPU60接收到启动指令后，同步保持单元50开始启动处理(步骤S219)。当无线电波接收处理和同步处理被执行后，GPS模块10的内核部分向CPU60告知诸如伪范围、时间和无线电波接收状态一类的信息(步骤S220)。CPU60使用GPS模块10的内核部分所告知的信息来执行定位计算(步骤S221)。已执行定位计算的CPU60向数码静态照相机200的CPU270告知诸如位置信息、时间、精度信息和接收状态一类的信息(步骤S222)，并且CPU270利用CPU60所告知的信息，使当前值的位置被显示在显示单元230上(步骤 S223)。接下来，CPU60指示GPS模块10的内核部分执行等待处理及睡眠处理(步骤 5224)。已从CPU60接收到指示的GPS模块10的内核部分执行等待处理及睡眠处理(步骤
5225)。结果，GPS模块10的内核部分进入在同步保持单元50中只有计数器90工作的状态。此后，CPU60和GPS模块10的内核部分执行类似于步骤S214至S220的预定时间的计数、唤醒处理、信号接收处理和同步处理、校正值计算处理、同步保持单元启动处理以及定位计算处理(步骤S226至S233)。然后，已执行定位计算的CPU60向数码静态照相机200的CPU270告知诸如位置信息、时间、精度信息和接收状态一类的信息(步骤S234)，并且CPU270利用CPU60所告知的信息，使当前值的位置被显示在显示单元230上(步骤S235)。上述间歇操作被重复执行，因而GPS模块10可以降低平均功率和峰值功率。此后，当数码静态照相机200的CPU270向GPS模块10的CPU60告知通过用户操作等产生的定位停止请求时(步骤S236)，已被告知的CPU60指示GPS模块10的内核部分执行定位停止处理(步骤S237)。然后，GPS模块10的内核部分响应于来自CPU60的定位停止指示，停止它们的操作(步骤S238)。CPU60向数码静态照相机200的CPU270告知GPS模块10的定位停止处理已完成的情况(步骤S240)，并进入待机状态(步骤S239)。由于GPS模块10和数码静态照相机200如上所述地工作，因而GPS模块10间歇性地执行定位处理。然后，GPS模块10进入在睡眠状态中在同步保持单元50中只有计数器90工作的状态。结果，GPS模块10可以降低平均功率和峰值功率。上面已参考图17A和17B描述了 GPS模块10和数码静态照相机200的操作。这里，已描述了 GPS模块10内置于数码静态照相机200中的例子，但是本公开不限于该例子。GPS模块10可被设在数码静态照相机200的外部，S卩，GPS模块10可以与数码静态照相机200相连，并且在数码静态照相机200和GPS模块10之间可以交换命令和信息。此外，在图17A和17B中，当预定时间到来时，CPU60指示GPS模块10的内核部分执行唤醒处理(步骤S215和S227)，但是当从数码静态照相机200的CPU270接收到位置信息请求通知时，CPU60可以指示GPS模块10的内核部分执行唤醒处理。图18A和18B是图示GPS模块10和数码静态照相机200的操作的另一个例子的流程图。图18A和18B图示了当数码静态照相机200的CPU270向CPU60告知位置信息请求(步骤S241和S242)时，CPU60指示GPS模块10的内核部分执行唤醒处理的操作。
<3.结论〉前面以GPS模块10为例描述了本公开的实施例。如上所述，在睡眠期内，在同步保持单元50中，包括NC0152和PNG154在内的扩散码生成器以及计数器90工作，其余的组件停止工作，因而在睡眠期内能够以伪方式保持卫星信号的同步。由于在睡眠期内能够以伪方式保持卫星信号的同步，所以GPS模块10能够在从睡眠状态恢复后，在极短的时间内就恢复同步，并且在不使同步获取单元40工作的情况下在短时间内执行定位，因而可以实施降低平均功耗及峰值功耗的间歇工作方法。另外，本公开基本上可适用于GNSS接收机以及GPS。换言之，本公开的上述实施例可应用于常见的扩展频谱类型的无线系统。此外，在以上实施例中，虽然计数器90被视为包括在同步保持单元50中，它必然在同步保持单元50内，但也可以设在同步保持单元50外部。上面已参考附图描述了本公开的优选实施例，但本公开当然不限于以上例子。本 领域的技术人员可发现所附权利要求的保护范围内的各种替换或修改，应当理解，它们自然在本公开的技术范围内。附图标记列表
10GPS模块
12天线
20频率转换单元
40同步获取单元
50同步保持单元
60CPU
64RTC
68计时器
70存储器
72XO
74TCXO
76倍频器/分频器
90计数器
100信道电路
101Costas环
102DLL
152NCO
154PNG
200数码静态照相机
210I/O
220存储器
230显示单元
240信号处理单元
250成像单元
260传感器
270CPU
280各种外网设备
290记录介质
权利要求
1.一种接收设备，包括 接收单元，该接收单元从全球定位系统(GPS)中的卫星接收信号； 频率转换单元，该频率转换单元将所述接收单元接收的接收信号的频率转换到预定的中间频率(IF)； 同步获取单元，该同步获取单元执行同步获取以便检测所述频率转换单元转换得到的IF信号中的扩展码的相位，并且检测所述IF信号中的载波频率； 同步保持单元，该同步保持单元将所述同步获取单元检测到的扩展码的相位和所述同步获取单元检测到的载波频率分配及设置给多个信道，所述多个信道被相互独立地提供给每个卫星，以便对应于多个卫星，该同步保持单元利用所设置的扩展码的相位及载波频率保持扩展码和载波的同步，并解调包含在所述IF信号中的消息；和 控制单元，该控制单元利用所述同步保持单元解调出的消息执行包括定位计算在内的操作控制， 其中，所述同步保持单元包括扩散码生成单元，该扩散码生成单元生成与所述扩展码同步的扩散码，并且所述同步保持单元参考计数器，该计数器在使用温度补偿振荡器作为振荡源的时钟下工作，所述温度补偿振荡器按预定频率振荡，并且 在不执行定位操作的睡眠期内，只有所述计数器工作，所述同步保持单元停止生成扩散码，并且当所述睡眠期终止时，所述控制单元对于每个卫星，根据由所述计数器测量的经过的时间、对扩散码周期的起始点进行预测计算，并且被分配给每个卫星的扩散码生成单元根据预测的起始点开始工作。
2.根据权利要求1所述的接收设备，还包括 实时时钟,该实时时钟消耗的功率比所述时钟低；和 存储器，该存储器即使在睡眠期间也保存值， 其中，所述控制单元参照至少两个或更多的点将睡眠期开始前所述实时时钟下的所述计数器的值存储在所述存储器中，当睡眠期开始时使所述实时时钟而不是所述计数器工作，当睡眠期终止时利用存储在所述存储器中的计数器的值将所述实时时钟的经过的时间转换为所述计数器的经过的时间，对于每个卫星，利用转换得到的经过的时间的信息，对扩散码周期的起始点进行预测计算，并且根据预测出的起始点使分配给每个卫星的扩散码生成单元开始工作。
3.根据权利要求2所述的接收设备， 其中，所述控制单元将在给定的两个时间点期间的所述计数器的值与在所述给定的两个时间点期间所述实时时钟的经过的时间之间的一个或多个比值存储在所述存储器中，当睡眠期终止时，利用存储在所述存储器中的经过的时间的一个或多个比值的信息，预测所述计数器的经过的时间与所述实时时钟的经过的时间之间的比值，并利用预测结果将所述实时时钟的经过的时间转换为所述计数器的经过的时间。
4.根据权利要求3所述的接收设备， 其中，当所述实时时钟的经过的时间的比值等于或小于预定值时，在睡眠期内使所述实时时钟而不是所述计数器工作，当所述实时时钟的经过的时间的比值高于所述预定值时，在睡眠期内只让所述计数器工作。
5.根据权利要求1所述的接收设备，其中，所述控制单元考虑在睡眠期内卫星的多普勒频移的变化量，校正睡眠期终止时刻的数字控制振荡器的值。
6.根据权利要求1所述的接收设备， 其中，所述扩散码生成单元包括数字控制振荡器以及扩展码生成器，所述扩展码生成器接收所述数字控制振荡器的输出信号并生成扩展码。
7.根据权利要求1所述的接收设备， 其中，所述接收单元、所述频率转换单元、所述同步获取单元以及所述控制单元的操作在睡眠期内停止。
8.一种接收方法，包括 从全球定位系统(GPS)中的卫星接收信号； 将接收到的接收信号的频率转换到预定的中间频率(IF)； 执行同步获取以便检测转换得到的IF信号中的扩展码的相位，并且检测所述IF信号中的载波频率； 生成与所述扩展码同步的扩散码，利用同步保持单元将通过同步获取检测到的扩展码的相位和通过同步获取检测到的载波频率分配及设置给多个信道，利用所设置的扩展码的相位及载波频率保持扩展码和载波的同步，并解调包含在所述IF信号中的消息，其中所述多个信道被相互独立地提供给每个卫星，以便对应于多个卫星，所述同步保持单元参考计数器，该计数器在使用按预定频率振荡的温度补偿振荡器作为振荡源的时钟下工作； 利用解调出的消息执行包括定位计算在内的操作控制；以及 在不执行定位操作的睡眠期内，只让所述计数器工作，停止生成扩散码，当睡眠期终止时，对于每个卫星，根据由所述计数器测量的经过的时间、对扩散码周期的起始点进行预测计算，并且根据预测的起始点，对于每个卫星重新开始生成扩散码。
9.一种计算机程序，用于使计算机执行 从全球定位系统(GPS)中的卫星接收信号； 将接收到的接收信号的频率转换到预定的中间频率(IF)； 执行同步获取以便检测转换得到的IF信号中的扩展码的相位，并且检测所述IF信号中的载波频率； 生成与所述扩展码同步的扩散码，利用同步保持单元将通过同步获取检测到的扩展码的相位和通过同步获取检测到的载波频率分配及设置给多个信道，利用所设置的扩展码的相位及载波频率保持扩展码和载波的同步，并解调包含在所述IF信号中的消息，其中所述多个信道被相互独立地提供给每个卫星，以便对应于多个卫星，所述同步保持单元参考计数器，该计数器在使用按预定频率振荡的温度补偿振荡器作为振荡源的时钟下工作； 利用解调出的消息执行包括定位计算在内的操作控制；以及 在不执行定位操作的睡眠期内，只让所述计数器工作，停止生成扩散码，并且当睡眠期终止时，对于每个卫星，根据由所述计数器测量的经过的时间、对扩散码周期的起始点进行预测计算，并且根据预测的起始点，对于每个卫星重新开始生成扩散码。
10.一种移动终端，该移动终端与根据权利要求1所述的接收设备交换命令和信息。
全文摘要
提供了一种接收设备，包括从GPS中的卫星接收信号的接收单元；将接收单元接收的接收信号的频率转换到预定的IF的频率转换单元；执行同步获取以便检测IF信号中的扩展码的相位，并且检测IF信号中的载波频率的同步获取单元；将同步获取单元检测到的扩展码的相位和载波频率分配及设置给多个信道，利用所设置的扩展码的相位及载波频率保持扩展码和载波的同步，并解调包含在IF信号中的消息的同步保持单元；和利用同步保持单元解调出的消息执行包括定位计算在内的操作控制的控制单元。
文档编号G01S19/30GK103026259SQ20118003674
公开日2013年4月3日 申请日期2011年7月28日 优先权日2010年8月4日
发明者田中胜之, 栗田英树, 高桥英树 申请人:索尼公司