CN1522507A

CN1522507A - 具有位置定位的多模式通信设备

Info

Publication number: CN1522507A
Application number: CNA028131088A
Authority: CN
Inventors: Rl; R·L·罗宾奈特
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2002-05-09
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2022-05-09
Also published as: CA2446767A1; KR20040022217A; RU2007125686A; WO2002091630A1; BR0209520A; RU2003135795A; US20020193108A1; CN100446441C; EP1393471A1; JP2004535706A; RU2315427C2; AU2002305555B2; AU2002305555C1

Abstract

本发明提供一种多频带移动无线通信设备(也称为无线通信设备(WCD))(102)，它能与卫星通信系统(108，114)和地面通信系统(120，122)进行通信。该卫星通信系统可以是低地轨道(LEO)卫星通信系统。该地面通信系统可以是个人通信系统(PCS)，即蜂窝系统，包括基于模拟或基于数字的蜂窝系统。WCD可以同时接收来自地面通信系统和卫星通信系统的信号。同样，WCD(102，300，470，500，600)可以接收对位置定位有用的信号，比如单独的GPS卫星信号，或者同时接收GPS和卫星通信信号两者。

Description

具有位置定位的多模式通信设备

发明背景

I.发明领域

本发明涉及无线通信，尤其涉及一种诸如无线电话或调制解调器的无线设备，该设备能与卫星或地面通信系统进行通信，并从卫星位置定位系统接收信号，从该信号可以确定无线设备的位置。

II.相关技术

目前无线电话或无线通信系统具有很多不同的类型，包括不同的基于地面的无线通信系统和不同的基于卫星的无线通信系统。不同的基于地面的无线通信系统包括个人通信服务(PCS)和蜂窝电话。已知的蜂窝电话的例子包括蜂窝模拟先进移动电话系统(AMPS)，和后来的数字蜂窝系统：码分多址(CDMA)系统；时分多址(TDMA)系统；和新的使用TDMA和CDMA技术的混合数字通信系统。CDMA蜂窝系统在电信工业联盟/电子工业联盟(TIA/EIA)标准IS-95中描述。结合AMPS和CDMA的系统在TIA/EIA标准IS-98中描述。其他通信系统在IMT-2000/UM，或国际移动电信系统2000/通用移动电信系统中描述，其标准覆盖被称为宽带CDMA(WCDMA)，cdma2000(比如cdma2000 1x或3x标准)或TD-SCDMA的标准。

一个示范CDMA类型卫星通信系统包括一群48颗低地轨道(LEO)卫星和多个地面站(也称为地面固定站或网关)。网关通过多个LEO卫星将一个或多个已知的通信系统和网络连接到一个或多个卫星用户终端。与网关链接的基于地面的通信系统包括，例如，与公共交换电话网(PSTN)、蜂窝和PCS系统耦合的电话地面线，专用光纤或微波链路，或者Internet。卫星电话用户终端可以是移动的，便携的，或固定的终端，这将按需求而定。

一般而言，每个卫星用户终端能够接收和发送到多个卫星。这提供了期望的卫星或空间分布的等级。卫星用户终端使用这种卫星分布通过避免卫星用户终端和任何给出的卫星之间的观测线障碍来改善卫星通信的覆盖。在一些系统中，卫星仅仅是当作变频器和中继站。它们可能不包括或使用信号调制或解调能力。从用户终端发送到卫星的信号称为卫星上行链路信号或频率。从卫星作为弯管或简单中继站的角度，那些从网关到用户终端的信号称为前向链路(通信)信号，从用户终端到网关的信号称为反向链路信号(从用户终端的角度看)。

卫星将卫星上行链路频率(用户终端反向链路)转化为网关-卫星系统内陆链路或前向链路频率，从卫星发送到网关。同样，卫星将卫星下行链路频率转化为网关-卫星系统内陆链路或反向链路频率，从卫星发送到用户终端(用户终端前向链路)。例如，如果用户终端下行链路频率为2500兆赫(MHz)，上行链路频率为1600MHz，卫星将这些频率上的信号映射或变频到其他期望的频率上，比如分别到5100MHz和6900MHz。每个卫星下行链路具有一系列或一组表明地球表面上的卫星覆盖区的“波束”(或扇区)。典型的卫星会使用16个这种波束。有时不同频率上的多个波束被用来表明一单个“波束”形式中的同一个给出的区域，每一个波束被称为“子波束”。

对于使用伪噪声(PN)或伪随机码进行调制的CDMA通信系统，每个下行链路波束，以及通常来说每个卫星，为了鉴别波束，使用分开的伪噪声(PN)码相位偏移值。在每个波束中，正交码，比如Walsh码，被用于波束或子波束的信到化，分别为到每个用户终端的通信创建一系列单独的码信道。在实践中，卫星上来的波束来自能够覆盖很大的地理区域比如像美国这样的整个国家的卫星覆盖区。卫星从用户终端接收卫星上行链路或反向链路通信信号也使用一种形式中的一系列或一组波束(或扇区)，典型地有16个。前向和反向链路波束形式不需要被鉴别。

在一个示范CDMA卫星无线通信系统中，公共频率，或一组定义不同波束的频率，被每个网关发送到卫星或通过卫星发送使用。公共射频允许同时的通过多个卫星到达或者来自一个网关的通信。单独的用户终端通过在反向通信信号链路上使用冗长的或高码片速率PN编码和在前向通信信号链路上使用正交或Walsh码(和子波束)而被分开。高速率PN码和Walsh码被用于调制从网关和用户收发器发送的信号。发射终端(网关和用户终端)可以及时从另一个(和/或Walsh码)使用不同的PN码偏移，因此产生能在接收终端被分别接收的发射信号。

每个网关发送具有公共PN扩展码或相对于其他网关的导频信号在码相位上具有偏移的码对的导频信号。唯一的PN码对能被用来鉴别一个特定轨道平面中的卫星。另外，每个网关可以具有唯一的鉴别PN码而每个下行链路波束(从卫星到用户终端)分别具有与该卫星的其他下行链路波束不同的PN码偏移。

在系统操作期间，用户终端具有卫星群的模型并且提供给用户终端PN码和PN码相位偏移的列表，以使每个卫星或网关能进入或观察该用户终端。此外，外部PN码，就如美国专利申请序列No.09/169358中所描述的，题为“多用户通信系统中的多层PN码扩展”，由Harms等人提出，并引用结合于此，该外部PN码能被用于鉴别专用信号源，比如网关或卫星。该PN码可用于产生在任何时间观察的卫星之间或者具有相同和/或不同的轨道的卫星之间的时间或相位区别。用户终端装备有可用于获取并跟踪同时来自多个轨道上的多个卫星的波束的元件。

CDMA技术提供了一种通过改变用于接收信号解调或去扩展的PN码来实现卫星波束之间切换的机制。通常，这可以通过使用一组编码中的一个或多个码来完成，并改变码的相位以匹配用于不同信号源或波束之间不同的码相位偏移。当一个用户终端观察一个以上的卫星时，该用户终端可以通过一个以上的卫星与网关进行通信。结果，能在网关为用户终端进行卫星之间的呼叫切换。这种能与多个卫星通信的能力适合于系统卫星(也称为空间)分布。如果树木，山或建筑阻碍了一个卫星与一个用户终端的链接，该用户终端可以通过切换到另一颗在观察中的卫星来保持该通信链路活动。

一个示范卫星通信系统是一个具有全球漫游功能的全球通信系统。当用户终端和卫星之间有一条观测线时能进行最佳效果的通信。较佳的，用户终端能无阻隔地观察到一个卫星。在城市和市区环境中，这种无阻隔的观察难以实现。此外，在建筑物中，卫星终端用户可通过使用无线电话或包括无线调制解调器的无线通信设备来更方便地找到它。

当前，系统用户能通过使用结合INMARSAT卫星终端和蜂窝电话在地球的许多地方进行通信以实现具有全球漫游功能的移动通信的一些等级。INMARSAT卫星终端的不利之处是体积大和昂贵，并不能提供蜂窝电话的互连。因此要求用户携带第二个通信设备，也就是，可能在很多地方不能使用的蜂窝电话。

适用于全球漫游的另外的系统使用卫星电话。然而，这种电话昂贵，相对来说体积大，并要求很多通信附件。

因此，需要一种体积小，便宜的移动无线电话或无线设备，能用于卫星系统和地面PCS系统和/或蜂窝系统的操作，比如CDMA蜂窝系统，TDMA蜂窝系统，或者模拟蜂窝系统。

作为对上述基于卫星和地面通信系统的补充，还有提供移动终端关于移动终端位置信息的系统。一个这种系统是基于全球定位系统(GPS)。GPS能提供关于一个在地球表面上的GPS接收器的精确的，连续的在全球范围内的三维位置信息。GPS包括在六个55°轨道平面上的24颗卫星。一个基于地面的GPS接收器能从地球上的任何地方观察到多个，例如，至少四个GPS卫星，除非对于GPS卫星的观察被地面目标所阻碍(例如，建筑，树木和山)。

在操作中，GPS接收器从每一个能被该GPS接收器观察到的卫星接收GPS卫星信号。GPS接收器确定每个接收的GPS卫星信号的到达时间(TOA)。基于TOA，GPS接收器确定GPS接收信号的接收器-卫星传输时间并对应每个卫星的接收器-卫星分离距离。GPS接收器基于三个接收器-卫星的分离距离来三角测量一个在地球上的GPS接收器的位置。在实践中，GPAS接收器适用第四维(时间)来计算其在地球上的位置。例如，GPS接收器要求GPS时间。GPS时间能从第四个GPS卫星，地面CDMA无线电话基站，和/或LEO CDMA卫星系统获得。

需要将地面和/或卫星通信能力结合到具有位置确定能力移动收发器中，以使用户能与地面和/或卫星通信系统进行通信并确定用户(也就是，移动收发器)的位置。

从移动收发器的角度，还需要最小化其尺寸，重量，和功率要求，以及开销。

发明概述

本发明提供了一种具有和卫星通信系统和地面通信系统进行通信的能力的多重带宽移动无线电话(也称为移动无线电和无线通信设备(WCD))。卫星通信系统可以是一个LEO卫星系统。地面通信系统可以是一个PCS和/或蜂窝系统，包括基于模拟和基于数字的蜂窝系统。蜂窝模拟系统可为AMPS。基于数字的蜂窝系统可为CDMA系统。WCD能同时接收来自地面通信系统和卫星通信系统的信号。这有助于在与地面通信系统进行通信的同时，接收来自卫星通信系统的寻呼信号，并且有助于卫星覆盖区域的监控。同样，WCD能单独接收一个或更多GPS卫星信号，或同时接收GPS和卫星通行信号。

WCD包括卫星通信发射信道(也称为卫星发射信道)和地面通信发射信道(也称为地面发射信道)。这些信道中的每一个都包括中频(IF)区段，上变频转换器或混频器，以及射频(RF)区段。两个传输信道的IF区段共享包括公共发送IF组件的公共发送IF信号路径。

WCD包括卫星通信接收信道(也称为卫星接收信道)，地面通信接收信道(也称为地面接收信道)，和GPS接收信道。这些接收信道中的每一个都包括RF区段，频率下变频转换器或混频器，以及IF区段。这三个传输信道的IF区段共享包括公共接收IF组件的公共接收IF信号路径。

WCD包括第一信号源，用于向卫星和地面通信发射信道、地面通信接收信道和GPS接收信道提供第一本振(LO)基准信号。第二信号源，向卫星通信接收信道提供独立于第一LO基准信号的第二LO基准信号。

上述公共发送和公共接收IF装置、发送路径的公共本振源和独立的卫星接收信道本振(本地振荡器)，允许WCD被有利地构件成体积小、便携手提的无线电话。因此，WCD的用户能方便地携带单个、体积小的无线电话来取代，例如，三个不同的设备：地面蜂窝电话、用于全球电话覆盖的大型昂贵的卫星电话、以及GPS接收器。

如上所述，本发明有利地提供了一种体积小、不昂贵、并能与卫星系统和地面PCS/蜂窝系统进行操作的移动收发器，蜂窝系统如CDMA、TDMA或模拟(例如，AMPS)蜂窝系统。

本发明具有将地面和/或卫星通信能力结合在具有位置确定能力的移动收发器中的有利特征，以便使用户能与地面和/或卫星通信系统进行通信并确定用户(也就是，移动收发器)的位置。

本发明通过在收发器的不同操作模式间共享移动收发器内的公共信号路径和组件，从而具有使开销、尺寸、重量和功率要求最小的优势。

附图概述

本发明进一步和其他的特征和优势将在接下来的，针对本发明的示范实施例的更为具体的描述后变的更明显，就如附图中所示的。

图1图示了能操作本发明的无线通信设备(WCD)的一实施例的示范环境。

图2是用于实施图1所示WCD的WCD的高级框图。

图3a是图2所示WCD的详细框图。

图3b是用于实施图3a以及随后附图中的处理器310的基带处理器的详细框图。

图4是按照本发明的一实施例的WCD的框图，其中GPS接收信道和卫星接收信道能同时进行操作。

图5是按照另一实施例的WCD的框图。

图6是按照又一实施例的WCD的框图。

图7是在卫星通信模式和GPS接收模式中为了快速建立WCD基于GPS的位置而同时操作本发明的WCD的示范方法流程图。

实施例祥述

I.概述

图1是能操作本发明的无线通信设备WCD 102的一实施例的示范环境100。环境100包括一群GPS卫星104，每个GPS卫星占用一个重要的地球同步轨道。GPS卫星104向地球发射RF GPS信号106。环境100还包括一群通信卫星108。卫星108是基于卫星的通信系统的一部分。卫星108中的每一个能占用一个低地轨道，并向地球发射下行链路RF通信信号110。卫星108中的每一个向地球发射下行链路RF通信信号110。每一个卫星能接收从基于地面的与卫星108兼容的发射器发射的上行RF通信信号112。卫星108与基于地面的网关114通信。网关114与不同的通信系统和网络相链接，比如PSTN、因特网、专用高速数据服务、光纤传输线，等等。

环境100还包括基于地面的通信系统和网络。例如，基于地面的通信系统包括120中表示的第一组PCS和/或蜂窝通信系统小区(例如，基站和天线支持结构)，以及在122中表示的第二组PCS和/或蜂窝基站。基站120能与基于地面的CDMA或TDMA(或混合CDMA/TDMA)数字通信系统相关联。因此，基站120能向移动站或用户终端发送地面CDMA或TDMA类型的信号123并能从移动单元或用户终端接收TDMA或CDMA类型的信号124。地面信号可以按照IMT-2000/UMT标准(即国际移动电信系统2000/通用移动电信系统标准)进行格式化。地面信号可以是宽带CDMA信号(称为WCDMA信号)，或是符合cdma2000标准(举个例子，比如cdma2000 1x或3x标准)的信号，或TD-SCDMA信号。

另一方面，基站122能与模拟地面通信系统(比如AMPS)相关联。因此，基站122能向移动单元发送基于模拟的通信信号126并从移动单元接收基于模拟的通信信号128。

每一个无线通信设备都具有或包括诸如但不局限于下列设备：无线手机或电话、蜂窝电话、数据收发器、或寻呼或位置确定接收器，并能够手持或是便携的，比如能安装在交通工具上(包括汽车，卡车，船，火车和飞机)。然而，无线通信设备一般被视作是移动的，然而同样可以理解本发明的原理可以在一些配置中被用于“固定”单元。另外，本发明的原理可用于比如一个或多个数据模块或调制解调器的无线设备，这些无线设备可用于传送数据和/或语音话务，并可以使用电缆或其他已知的无线链路或连接而与其它设备进行通信，例如，传送信息、命令、或音频信号。另外，命令可用于使调制解调器或模块工作在预定协调的或相关的方式下，以在多个通信信道上传送信息。无线通信设备有时也被称为用户终端、移动站、移动单元、订户单元、移动无线电或无线电话、无线单元、或在一些通信系统中根据偏好简单地称为“用户”和“移动站”。

II.4模式(Quad-Mode)WCD

图2是按照本发明的一实施例的WCD 102的高级框图。WCD 102可配置成在任何一个模式、并且在一些情况下、在多于一个的模式中进行操作，包括以下模式：

1.卫星通信模式，用于通过卫星108与卫星通信系统进行通信；

2.地面模拟通信模式，用于与地面模拟通信系统进行通信；

3.地面数字通信模式，用于与地面数字通信系统进行通信；以及

4.GPS接收模式，用于接收并处理GPS卫星信号并确定WCD的基于GPS的位置。

为了进行这种多模式操作，WCD 102包括与下列多模式收发天线耦合的唯一多模式收发器202：

1.发射天线204，向卫星108发射RF信号112；

2.接收天线206，从卫星108接收RF信号110；

3.公共发射/接收天线208，比如鞭形或螺旋天线，向上述相关的地面通信系统发射RF信号124/128，并从该地面通信系统接收RF信号123/126；以及

4.GPS天线210，比如接线(patch)天线，从GPS卫星108接收RF GPS卫星信号106。

多模式收发器202包括具有卫星通信发射信道214(也称为卫星发射信道214)和卫星通信接收信道216(也称为卫星接收信道216)的卫星通信收发器212。卫星发射信道214包括基带、IF和RF信号处理区段(也称为路径)，用于产生RF发射信号218，并向天线204提供RF发射信号。接收天线206向卫星接收信道216提供RF接收信号220。卫星接收信道216包括RF、IF和基带组件以处理接收信号。

多模式收发器202也包括具有地面通信发射信道224(也称为地面发射信道224)和地面通信接收信道226(也称为地面接收信道226)的地面模式收发器222。地面发射信道224包括RF、IF和基带信号处理区段，用于产生RF发射信号227，并向公共天线208提供RF发射信号。卫星发射信道214和地面发射信道224共享收发器202中的公共IF和基带信号路径，这将在下面进一步描述。公共天线208也向地面接收信道226提供RF接收信号228。地面接收信道226包括RF、IF和基带信号处理区段，用于处理接收信号228。在另一实施例中，分开的接收和发射天线可以代替公共天线208。

WCD 102一般也包括GPS接收信道230，GPS接收信道203从GPS天线210接收RF GPS接收信号232，并使用RF、IF和基带信号处理区段对接收到的信号进行处理。GPS接收信道230、卫星接收信道216和地面接收信道226共享收发器202中的公共IF和基带信号路径，这将在后面进一步描述。

图3是按照一实施例的WCD 102的详细框图。

A.卫星通信发射信道

WCD 120包括用于产生RF发射信号112的卫星发射信道214(在图2中说明)。参考图3a，卫星发射信道214包括用于产生与RF卫星发射信号112对应的IF发射信号312的基带处理器(BBP)310。BBP 310最好产生IF信号312作为差分发射IF信号。同样，信号312具有228.6MHz的示范IF发射频率。BBP 310向包括公共IF增益控制放大器314的公共发射IF信号路径(也称为公共发射IF区段)提供IF发射信号312。增益控制放大器314放大IF信号312并向公共IF信号路由机制316的输入端提供经放大的IF信号。AGC放大器314和路由机制316最好是、但并不必须是差分的。路由机制316可以是IF转换器，用于在该转换器的输入端选择性地把经放大的IF信号路由到下列之一：

1.卫星发射信道214的卫星IF路径318；或

2.地面发射信道224的地面IF路径319(下面进一步描述)，这基于提供给该转换器的路由(模式)选择信号(未示出)。

当希望卫星通信发射通信时，转换器316在转换器的输入端将经放大的IF信号路由到卫星IF路径318。卫星IF路径318通向IF带通滤波器(BPF)320的输入端，该滤波器可以是表面声波(SAW)滤波器。BPF 320对由路由机制316路由到该BPF的IF信号进行带通滤波。BPF 320向混频器322提供经放大的、经滤波的IF信号。混频器322根据提供给混频器322的第一本振(LO)基准信号326而将经放大的、经滤波的IF信号上变频成RF发射信号324。RF发射信号324具有对应于卫星通信频率发射(WCD到卫星)频带的频率。

混频器322向卫星发射信道214的RF发射区段提供RF信号324。RF发射区段包括下列依次连结的RF信号处理组件：对RF信号324进行滤波的第一RF BPF326；对BPF 326产生的经滤波的RF信号进行放大的RF放大器328；对RF放大器328产生的经放大的RF信号进行进一步滤波的第二RF BPF 330；对BPF 330产生的RF信号进行进一步放大的RF功率放大器332。RF发射区段可以具有大约50dB的RF增益，或者具有如特定应用所期望的增益。卫星功率放大器332向卫星发射天线204提供经功率放大的RF信号218。卫星发射天线204发射RF信号218作为卫星发射信号112。

B.地面通信发射信道

地面发射信道224和上述卫星发射信道214共享基带处理器310、IF增益控制放大器314和IF信号路由机制316。这种IF的公共性有利地降低了收发器成本以及空间和功率的要求。在地面模式中，BBP 310向增益控制放大器314提供发射信号312，在这种情况下，信号312对应于地面RF发射信号124/128。当希望地面发射通信时，IF转换器316就把放大器314产生的经放大的IF信号路由至地面发射IF路径319，并因此路由至混频器334。类似于混频器322，混频器334根据提供给该混频器的LO基准信号326而将发射IF信号上变频成RF发射信号336。RF发射信号336具有对应于地面通信频率发射(WCD到基站)频带的频率。

混频器334向地面发射信道224的RF发射区段提供RF发射信号336。RF发射区段包括下列依次连结的RF组件：第一RF BPF 338、RF放大器340、第二RF BPF342和功率放大器344。RF BPF 338和342具有兼容能在其中进行滤波的地面发射信号的频带，比如模拟或数字蜂窝、PCS、cdma2000 1x或2x、或WCDMA信号等等。功率放大器344向天线共用器346的输入端提供经功率放大的地面RF信号。RF发射区段可以具有一整体RF增益，该增益类似于卫星发射信道214的RF发射区段的增益。

天线共用器346包括RF发射和接收滤波器区段以分开地面RF发射和接收信号。这样做是因为地面RF发射和接收信号124/128和123/126在公共地面天线208处合成。天线共用器346向公共天线208提供经滤波的、经功率放大的地面RF发射信号(例如，RF信号226)。在一个包括分开的地面RF发射和接收天线的实施中可以省略天线共用器346。

在一个其他实施例中，分开的卫星和地面RF发射区段被单个RF发射路径取代，该路径包括单个宽带RF功率放大器，以放大地面模式频率和卫星频率。然而，在该实施例中，根据是否选择了卫星和地面发射模式，卫星和地面RF滤波器必须被切换到单独的发射路径中。

C.卫星通信接收信道

在卫星接收信道216中(在图3的左下角说明)，天线206向包括下列次连结的RF组件的RF区段提供低功率接收的RF信号220，上述RF组件包括：BPF 352，用于从接收的RF信号220中滤去干扰(比如图像频带频率、包括PCS和/或蜂窝信号的地面信号、以及卫星发射信道214产生的发射信号218)，以便避免RF区段的过度操作；第一低噪声放大器(LNA)354(具有25dB的示范RF增益)，以便放大BPF352产生的经滤波的RF信号；第二RF BPF 356，用于对第一LNA 354产生的经放大的RF信号进行滤波；以及第二LNA 358，用于进一步放大BPF 356产生的经滤波的RF信号。第二LNA 358向RF混频器360提供经调整的RF信号。

混频器360根据提供给混频器360的LO基准信号364把经调整的IF信号362下变频为IF信号362。接收到的IF信号362可以具有大约183.6MHz的示范IF频率。混频器360最好向IF放大器366提供差分的IF信号以放大该IF信号。放大器366向第一接收IF信号路径368提供经放大的IF信号，并因此提供给IF信号路由机制370的输入端。路由机制370包括与第二接收IF信号路径372耦合的第二输入端，第二接收IF信号路径372与GPS接收信道230和地面接收信道224两者相关联，这将在下面进一步描述。

路由机制370可以是IF转换器，将路径368中的IF信号或路径372中的IF信号选择性地路由到与转换器输出端耦合的公共输出接收IF路径374。当希望卫星接收通信时，转换器370将路径368中的IF信号路由到公共输出路径374，并因此路由到公共IF BPF 376。BPF 376可以是SAW滤波器。IF BPF 376具有与在那里进行滤波的卫星信号的频带兼容的频带。同样，BPF 376具有与在那里进行滤波的接收信号的频带兼容的频带。

例如，BPF 376对于cdma2000 1x信号(具有大约1.25MHz的带宽)具有大约1.5MHz的带宽，对于WCDMA信号(具有大约4.96MHz的带宽)具有大约5MHz的带宽，对于cdma2000 3x信号(具有大约3.75MHz的带宽)具有大约4MHz的带宽(或者，对于WCDMA和cdma2000信号两者都可以使用具有大约5MHz带宽的IF滤波器)。BPF376向IF AGC放大器378提供经滤波的IF信号。AGC放大器378向AGC合成放大器380提供经放大的IF信号。AGC合成放大器380通过公共IF信道路径382向基带处理器310提供IF信号381。所有上述接收IF信号处理组件和相关的IF接收信号最好是，虽然不是必须的，差分的。

D.GPS接收信道

在GPS接收信道230中，天线210向RF GPS接收区段提供GPS RF接收信号232，所述接收区段包括RF BPF 386和LNA 388。BPF 386从GPS RF接收信号232中滤去干扰信号，比如图像频带频率以及地面PCS和/或蜂窝信号，以避免LNA 388的过度操作。当处于GPS接收模式中时，卫星发射信道214可以是非活动的，以进一步降低干扰。BPF 386向GPS LNA 388提供经滤波的RF GPS信号。LNA 388向混频器390提供经放大的GPS RF信号。

混频器390将GPS RF信号下变频成GPS IF信号392，混频器390向第二IF路径372(在上面结合卫星接收信道216讨论)提供IF信号392，并因此向IF转换器370的第二输入端提供该信号。当希望GPS接收时，转换器370将IF信号392路由到公共BPF376、AGC放大器378、AGC合成放大器380、并因此路由到BBP 310。

E.地面接收信道

在地面接收信道226中，公共天线208向天线共用器346提供地面接收RF信号228(对应于地面信号124/126)。天线共用器346向地面接收RF区段提供地面接收RF信号，所述RF区段包括下列依次连结的RF信号处理组件：LNA 396；RF BPF398；以及选择性的RF信号路由机制400。路由机制400可以是RF转换器，根据提供给RF转换器的选择控制信号(没有示出)，而在转换器的输入端选择性地将RF信号路由到第一RF信号输出路径402或第二RF信号输出路径404中的任一个。

1.地面接收模拟子信道

地面接收信道226包括与第一转换的RF输出路径402相关联的第一子信道。在一实施例中，该第一子信道可以接收并处理蜂窝模拟信号，比如AMPS信号。在蜂窝模拟模式中，RF转换器400向路径402提供经转换的RF信号，并因此提供给第一子信道内的混频器406。混频器406根据提供给混频器406的LO基准信号326而将经转换的RF信号下变频成IF信号408。混频器406向BPF 410提供IF信号408，BPF 410可以是SAW滤波器。BPF 410具有与要进行滤波的蜂窝FM接收信号的频带兼容的频带。BPF 410向IF AGC放大器412提供经滤波的IF信号，放大器412向AGC合成放大器380提供经放大的IF信号。AGC合成放大器380向基带处理器310提供经放大的IF信号(用IF信号381表示)。当RF转换器400和IF转换器370的位置如图3所示时，WCD 102能同时接收并处理地面模拟信号和卫星信号。

2.地面接收数字子信道

地面接收信道226也包括与第二转换的RF输出路径404相关联的第二子信道。在一实施例中，第二子信道接收并处理蜂窝CDMA或TDMA数字信号。在数字蜂窝模式中，RF转换器400向信号路径404提供经转换的RF信号，并因此提供给第二子信道中的混频器414。混频器414将经转换的RF信号下变频成接收IF信号416。混频器414向IF接收路径372提供IF信号416，并因此提供给IF转换器370的第二输入端。在数字蜂窝模式中，转换器370将IF信号416路由到输出路径374，并因此路由到BPF 376、AGC放大器378和AGC合成放大器380。

如上所述，地面接收信道226、卫星接收信道216和GPS接收信道230共享公共差分IF信号路径和IF组件。这样，该方案就能有利地降低成本以及接收器空间和功率要求。这在手持移动应用中尤其有利。

发射接收路径中的RF转换器400以及差分IF转换器316和370可以使用二极管、三极管、场效应管(FET)、机械继电器和/或其它转换设备来实现。其它设备用差分功率分离器和差分功率合成器来代替差分转换器。另外，当中频不同时，地面和卫星接收信道可以使用差分天线共用器来合成。

F.本振

WCD 102包括基准信号源417，用于产生LO基准信号326。在一实施例中，信号源417是双边带频率合成器，比如双边带锁相环(PLL)。信号源417向一个或多个功率分离器(未示出)提供LO输出，以便向每一个混频器322、334、390、406和414的相应LO输入端提供基准信号326。因此，信号源417向卫星发射信道214、地面发射和接收信道224和226以及GPS接收信道230提供LO基准信号。

WCD 102还包括第二基准信号源418，该信号源可以是用于产生LO基准信号364的频率合成器/锁相环。这样，第二信号源418向卫星接收信道216提供LO基准信号364。在本发明中，信号源417和418是独立控制的，于是LO基准信号326和364的频率也相应是独立控制的。这和一些具有发射和接收LO信号源的已知收发器相反，在那些收发器中，发射和接收基准信号的频率彼此相关。

在本实施例中，独立控制信号源417和418有利地容纳了与地球上不同地理区域相关联的不同发射和接收频谱分配。例如，第一个国家可以分配从2480MHz到2490MHz的卫星接收频谱，以及从1615MHz到1617MHz的卫星发射频谱。第二个国家可以分配不同的频谱。例如，第二个国家可以分配从2485MHz到2491MHz的卫星接收频谱，以及从1610MHz到1613MHz的卫星发射频谱。在这种情况下，本发明为全球漫游给出了通信系统操作者的最大灵活性，因为使用独立的发射和接收LO频率控制可以容易地调节不同的频谱分配。另外，卫星接收器可以独立地操作，并且与地面接收和发射信道同时进行操作。

类似地，信号源417和418的独立频率控制允许WCD进行全球地面操作。例如，源417和418能产生相应的LO基准信号326和364，它们的频率与美国、日本、韩国、中国和欧洲的地面发送和接收频谱分配相兼容。

G.频率分布

WCD 102的卫星和地面发射信道214和216都具有228.6MHz的示范发射IF频率。WCD 102具有183.6MHz的示范IF接收频率，比发射IF频率低45MHz。该45MHz的频率偏移对应于美国的蜂窝发射和接收频带之间45MHz的频率偏移。或者，WCD 300具有130.38MHz的第二示范发射IF频率，以及相应的85.38MHz的第二示范接收IF频率。其它发射和接收IF频率对也是可以的。

在合成的卫星通信和GPS接收模式中，WCD 102与示范LEO CDMA卫星通信系统通信，并可以同时接收GPS卫星信号。因此，卫星接收信道216接收2480-2500MHz频率范围内的卫星下行链路信号。卫星发射信道214接收1610-1622MHz的频率范围内的卫星上行链路信号。

例如，假定卫星系统反向信道(即，发射/上行)的频率为1620.42MHz(或信道步长大小为30KHz的信道327)，且发射IF频率为228.6MHz，那么就能按照下列关系式确定LO基准信号326的频率(即，卫星发射LO频率)：

卫星发射LO＝1620.42-228.6MHz＝1391.82MHz，或者

卫星发射LO＝1620.42-130.38MHz＝1490.04MHz。LO基准信号为其他频率也是可以的。

在GPS接收模式中，假定GPS接收信道230接收频率约为1575.42MHz的GPS信号，且接收的IF信号的频率为183.6MHz，则可以按照下列关系式确定LO基准信号364的频率：

GPS频率-卫星发射LO频率＝1575.42-1391.82＝183.6MHz(接收器IF)

在地面数字或模拟通信模式中，WCD 102可以发射并接收蜂窝信号。如上所述，天线共用器346被配置成将蜂窝发射信号227与蜂窝接收信号228分离。在一实施例中，对应于美国蜂窝频谱分配，蜂窝发射频率(例如，从825MHz到845MHz)比相应的蜂窝接收频率(例如，从870MHz到890MHz)低45MHz。因此，天线共用器346包括在频率上彼此相差45MHz的发射和接收滤波器区段，使发射和接收滤波器区段就分别与蜂窝发射和接收频率相一致。另外，WCD 102中使用的发射和接收IF频率彼此相差45MHz，以对应蜂窝发射和接收频率之间的45MHz的频率偏移。

其他实施例可以用于其他地面系统，比如PCS、GSM、ETACS或TACS系统。例如，美国的示范PCS发射频带可以对应于上述的蜂窝频率范围，或对应于1850到1910MHz的仅有PCS的发射频率范围。类似地，美国的示范PCS接收频带可以对应于上述的蜂窝频率范围，或对应于1930到1990MHz的仅有PCS的接收频率范围。通过适当地调整上述的发射/接收IF频率，或者通过使用具有接收和发射滤波器区段间适当、相应的频率偏移，其它实施例也可以适应其他地面系统中不同的发射/接收频率偏移。例如，其他实施例可以根据需要而使用不同于上述频率的IF接收和发射频率。

H.收发器发射功率控制

可以为WCD 102中的开环以及闭环功率控制使用发射IF增益控制的放大器214和接收IF AGC放大器378、380和412。开环功率控制是指专门在WCD 102处实施的功率控制。另一方面，闭环功率控制是指尤其用由网关或地面基站发射到WCD 102的命令实施的功率控制。例如，地面通信、CDMA开环功率控制的示例在美国专利号5056109中描述，该专利由Gilhousen等人发表，并通过引用结合于此。

1.地面模式功率控制

在一实施例中，本发明使用上述发射和接收IF AGC放大器在地面通信模式中进行闭环功率控制。下列示范处理可用于进行闭环功率控制。首先，当WCD 102接收到地面信号123/126时，可以调整每一个接收IF AGC放大器412、378和380的增益，使AGC放大器380以适当的功率电平向BBP 310提供接收到的IF信号381。当IF信号381处于适当的功率电平时，WCD 102能适当地解调接收信号并估计接收信号功率电平。

接下来，调整发射IF AGC放大器314的增益，使得发射RF信号226的功率电平，举个例子，比所估计的接收信号功率电平低一个预定量。该发射功率可以进一步调整，例如，根据由地面基站发射给WCD 102的发射功率修正数据增加或减少。在一实施例中，调整增益控制的放大器314的增益，使得RF信号226的发射功率电平比接收功率电平高73分贝(dB)。

闭环功率控制可以按照下列等式实施：

平均发射输出功率＝k-平均接收功率+0.5*NOM_PWR+0.5*INIT_PWR+所有接入探测功率修正的和+所有闭环功率控制修正的和

其中：

NOM_PWR和INIT_PWR是系统参数(额定和初始功率)，通常都设置为0dB。接入探测功率和闭环功率控制修正是从基站接收到的数据，分别与来自请求系统接入的用户终端或移动站的信号的功率电平以及闭环接收信号功率电平指示相关。

参数k是一个由下列等式提供的旋转常量(Turn-Around constant)：

k＝(Pt)_C-134+(NF)_C+10Log(1+ζ₁+ζ₂)-10Log(1-X)

其中：

(Pt)_C是基站发射功率，

(NF)_C是基站接收器噪声系数，

ζ₁和ζ₂是来自其他基站的干扰功率比，以及

X是小区载入因数。

通常该旋转常量k是-73dB。

2.卫星模式功率控制

卫星通信模式一般使用与地面通信模式中所使用的功率控制机制不同的功率控制机制。在这种情况下，发射的上行链路信号112的功率电平可以独立于接收的下行链路信号110的功率电平。发射信号的功率电平一般由网关114控制。网关114命令WCD 102增加或减少上行链路110的功率电平，使得网关114就以预定或期望的功率电平接收上行链路信号(由WCD发射)。

1.基带处理函数

1.发射方向

WCD 102的用户可以使用麦克风420向WCD提供音频输入。麦克风420向音频处理器424提供模拟音频信号422。音频处理器424数字化并处理该音频信号，以产生数字音频发射信号。音频处理器424在双向数字总线430上向控制器和存储器428提供该数字音频发射信号。控制器和存储器428在第二双向数字总线434上将数字音频发射信号耦合到用户调制解调器432。调制解调器432按照所选择的发射模式(例如，按照卫星发射模式或地面发射模式)调制数字音频发射信号以产生已调的、数字基带发射信号436。信号436可以包括WCD102的I(同相)和Q(正交)分量。音频处理器424、控制器和存储器428以及调制解调器432结合在一起形成WCD 102的数字基带区段(DBS)。

调制解调器432向BBP 310的基带输入端438提供数字基带发射信号436。基带输入端438向数模转换器(DAC)440提供数字基带发射信号。DAC 440将数字基带信号436转换成模拟基带发射信号。DAC 440向混频器442提供模拟基带发射信号。混频器442根据提供给混频器442的基准信号444a将模拟基带发射信号上变频成IF发射信号312。

2.接收方向

在接收方向上，AGC合成放大器380向BBP 310的混频器446提供接收到的IF信号381。混频器446对接收到的IF信号318进行下变频，从而根据提供给该混频器的基准信号444b产生基带模拟接收信号。混频器446向模数转换器(ADC)448提供基带模拟接收信号。ADC 448数字化该基带模拟接收信号以产生数字基带接收信号450。信号450可以包括I(同相)和Q(正交)分量。BBP 310向用户调制解调器432提供数字基带接收信号450。调制解调器432解调数字基带接收信号450以产生经解调的数字信号。调制解调器432在数字总线434上向控制器和存储器428提供经解调的数字信号。控制器和存储器428在数字总线430上将经解调的数字信号耦合到音频处理器424。音频处理器424将经解调的数字信号转换成模拟信号452。音频处理器424向扬声器454提供模拟信号452。

3.基带处理器

图3b中示出CDMA和FM型通信系统或信号处理中所使用的、并有助于实现本发明实施例的基带处理器310’的更详细视图。图3b中，用户调制解调器387’分别接收I和Q分量RX数据信号450a和450b，并且分别提供I和Q分量TX数据信号436a和436b。

对于发射而言，信号436a和信号436b分别输入到DAC元件440a和440b，两个DAC元件分别向低通滤波器和混频器442a和442b提供模拟信号输出。混频器442a和442b将这些信号上变频至适当的IF频率，并将它们输入到加法器316以提供相加的差分TX IF输出信号312，该信号如图中所示将作进一步处理。连接相位分离器458以接收来自TX IF合成器的输入，用于向混频器442a提供合成器输入444a，并且向另一个混频器442b提供相位相差90度的合成器输入444c。

对于FM信号处理而言，转换器元件441依次连结到DAC 440b以向滤波器发射模拟信号，并接下来发射到用作模拟基带频率调制的TX IF合成器。

对于信号接收而言，公共IF信号381输入到分离器384，分离器384向各个混频器446a和446b提供输入用于进行下变频，分离器又分别向低通滤波器和模数转换器即ADC元件448a和448b提供它们相应的基带模拟输出。连接相位分离器456以接收来自RXIF合成器的输入，用于向混频器446a提供合成器输入444b并向另一个混频器446b提供相位相差90度的合成器输入444d。相位分离器456和458都可以进一步包括“除法”函数，以将输入频率按需要除以因数2或更多，以产生依赖于相应IF合成器预先选择的输出频率的适当混频器输入频率。

ADC元件448a和448b适当地数字化该信号并提供I(同相)RX数据信号450a和Q(正交)RX数据信号450b，这两个信号接下来将被用户调制解调器处理，如图所示。

4.收发器控制器和模式控制

用户可以向WCD 102提供信息和模式控制命令以配置该WCD在不同的操作模式(上面提到的，以及下面进一步描述的)中进行操作，或者可以根据当前服务的服务提供者或制造商所提供的信息或标准来选择这些模式。例如，这种模式选择信号可以作为手工用户输入的结果被提供，其中选择了一个特定模式；模式选择信号也可以作为预先选择或预先保存的命令或方法步骤的一部分，这些命令或方法骤可以根据某些值或标准来选择，比如当前信号质量、服务或特征有效性、成本、或期望的周期性的位置信息。用户，即提供者，通过输入/输出(I/O)接口460向控制器和存储器428(也称为控制器428)提供这种模式控制信息。根据用户所提供的模式控制信息，控制器428相应地配置用户调制解调器432和收发器信道214、216、224、226和230。

控制器428用多个控制线/信号来配置收发器信道，控制线/信号结合起来表示为在控制器428和收发器信道间耦合的收发器模式控制总线462。收发器模式控制总线462向各个信号路由转换器316、400和370提供转换选择控制信号。因此控制器428可以按照所选择的操作模式来控制这些路由转换器，从而配置WCD操作模式。

收发器模式控制总线462也包括电源开和电源关控制线以按照通过I/O接口460接收到的模式控制命令激活或停用各个收发器信道的区段。

控制器428也向信号源417和418提供频率调谐命令，以分别控制信基准信号326和364的频率。频率调谐命令可以使用收发器模式控制总线、或使用分开的、专用调谐控制总线而被提供给信号源417和418。

控制器428也按照通过I/O接口460输入的用户命令和信息来控制卫星和地面呼叫的建立(建立或激活)和关闭(停用或终止)。因而，控制器428可以实现对影响呼叫建立和关闭所必要的卫星和地面呼叫处理协议。

结合图2如上所述，用户可以配置WCD 102在至少一个下列模式中进行操作：

1.卫星通信模式，使用卫星108与卫星通信系统进行通信；

2.地面模拟通信模式，与地面模拟通信系统进行通信；

3.地面数字通信模式，与地面数字通信系统进行通信；以及

4.GPS接收模式，接收并处理GPS卫星信号并确定WCD的GPS位置。

当选择卫星通信模式(模式1)时，控制器468配置发射IF路由转换器316将IF AGC放大器314的输出路由到输出路径318(即，转换器316被配置在与图3a中说明的位置相对的位置)。同样，接收IF转换器370被配置成将信号从IF路径368路由到输出IF路径374，如图3a中所示。

当选择地面模拟通信模式(模式2)时，控制器468配置发射IF路由转换器316将IF AGC放大器314的IF输出路由到输出IF路径319，如图3所示。地面接收RF转换器400被配置成将转换器输入端的信号路由到输出RF路径402，并因此路由到模拟子信道，如图3a所示。同样，接收IF路由转换器370可被配置成将IF信号从接收IF路径372路由到输出IF路径374，但由于不期望数字信号，所以该路径上的增益会是0。或者，转换器370被配置在路径368和372之间的位置上，使得卫星和数字蜂窝都不被选择。

当选择地面数字通信模式(模式3)时，控制器468配置图3所示的发射IF路由转换器316。另一方面，地面接收RF转换器400被配置成将转换器输入端的信号路由到输出RF路径404，并因此路由到数字子信道。同样，接收IF路由转换器370被配置成将IF信号从接收IF路径372路由到输出IF路径374(即，转换器370被配置在与图3a中所示的位置相对的位置)。

当选择GPS接收模式(模式4)时，控制器468配置接收IF路由转换器370，将IF信号从接收IF路径372路由到输出IF路径374(即，转换器370被配置在图3a中所示的位置相对的位置)。另外，控制器428可以停用发射信道214和216以降低由发射信道引入GPS信道230的干扰。

III.同时进行卫星接收和GPS接收的实施例

在上述的WCD 102中，GPS接收信道230和卫星接收信道216一般以互斥的方式进行操作，因为接收IF路由转换器370根据所选择的接收模式在这两个信道中选择一个。图4是按照另一实施例的WCD 470的框图，其中GPS接收信道230和卫星接收信道216可以同时操作。

WCD 470与WCD 102类似，除了向GPS接收IF BPF 472而不是向IF路由转换器370提供GPS接收IF信号392之外。在WCD 470中，GPS接收IF BPF 472向IF转换器474提供经滤波的GPS IF信号。IF转换器474也接收由BPF 410输出的IF接收信号。因此，IF路由转换器474在GPS接收信号或地面接收IF信号间选择一个，并向AGC放大器312提供所选择的信号。

IV.仅有卫星收发器和GPS，第一实施例

图5是按照另一实施例的WCD 500的框图。WCD 500仅包括卫星发射和接收信道214和216、以及GPS接收信道230。WCD 500类似于WCD 102，除了省略了地面发射和接收信道224和226以及相关的发射和接收路由转换器316和370之外。这样，WCD 500比上述实施例更加简单、紧凑、轻便、便宜、功率也更加有效。同样，WCD 500可以同时接收和处理GPS和卫星通信接收信号。

WCD 500和WCD 102之间进一步的区别包括在发射IGF增益控制放大器314和IF BPF 320、以及基准信号源506之间耦合的发射IF放大器504。由于省略了地面通信信道，因此基准信号源506可以是单边带信号源。

V.仅有卫星收发器和GPS，第二实施例

图6是按照又一实施例的WCD 600的框图。WCD 600类似于WCD 500，除了用功率合成器604代替IF AGC放大器380(见图5)，用于将混频器390所产生的GPS接收IF信号392和接收IF放大器326所产生的卫星通信接收IF信号606进行合成。功率合成器604向公共IF路径/区段608提供合成的信号，公共IF路径/区段608依次包括接收IF BPF 610、以及第一和第二接收IF AGC放大器6 12和614。

VI.卫星辅助的GPS方法

图7是在卫星通信和GPS接收模式中同时操作WCD(例如，WCD 102、或其它上述的WCD实施例)的示范方法700的流程图，该方法用于快速建立WCD的基于GPS的位置。这称为“卫星辅助的GPS”。方法700表示WCD 102所执行的一系列方法步骤。

WCD 102的用户可以通过使用I/O接口400向WCD 102输入对于卫星辅助GPS的请求(即，对于位置确定的请求)来开始方法700。在第一步705中，WCD102接收对卫星辅助GPS的用户请求。

或者，卫星辅助GPS可以根据用户命令在周期性的间隔中自动被选择，可以作为一种通信服务，或者根据附图提供者的命令作为专用特征提供给一个或多个通信系统的用户。

根据卫星辅助GPS请求，在下一个步骤710中，WCD 102激活维卫星收发器212以初始化一个到卫星通信系统中预定接入号码的卫星呼叫。WCD 102使用上行链路信号112向卫星系统的网关114发射呼叫建立请求，也称为接入探测。预定接入号码对应于WCD位置/定位服务。

网关114接收来自WCD 102的呼叫建立请求并辨认和WCD位置服务请求相关联的预定号码。作为回应，网关114建立与WCD 102的呼叫。例如，网关114通过卫星寻呼信道命令WCD 102使用预定反向链路信道。

相应的，在下一个步骤715，WCD 102接收网关产生的，下行链路信号110上的建立呼叫命令。

一旦建立了卫星呼叫，在下一个步骤720，WCD 102向网关114发射请求来要求被称为无线位置函数(WPF)的卫星系统设备。卫星系统的WPF计算基于诸如已知的WCD 102用来和网关114进行通信的卫星(或它们的位置，等等)等因素来计算WCD 102的大概的地理位置。做出上述位置确定的技术在下列美国专利中描述，Nos.6107959，题为“使用一颗低地轨道卫星的位置确定”(“Position Determination Using One Low-Earth Orbit Satellite”)发表于2000年8月22日，以及6078824，题为“使用两颗低地轨道卫星的被动位置确定”(“Passive Position Determination Using Two Low-Earth OrbitSatellite”)，发表于2000年6月20日，以及美国专利序列号08/723725，题为“使用两颗低地轨道卫星的无歧义位置确定”(“Unambiguous PositionDetermination Using Two Low-Earth Orbit Satellite”)，通过引用结合于此。

根据WPF请求，网关114唤醒WPF设备。WPF设备返回WCD 102的大概位置给网关114。网关114在位置(GPS)辅助消息中发射WCD 102的大概位置。GPS辅助消息还包括最适合于被WCD 102观察到的GPS卫星的列表，这基于WCD 102的大概位置。该列表包括进行从每一个列出的GPS卫星接收和处理该GPS信号的必要信息。

相应的，在下一步骤725中，WCD 102接收GPS辅助消息。根据GPS辅助消息，WCD 102不再继续卫星呼叫，接下来，WCD 102激活GPS接收器230并初始化独立的GPS位置跟踪以鉴别WCD观察范围内的GPS卫星，这基于GPS辅助消息中的GPS卫星列表。这也称为GPS卫星信号查找，获取和跟踪。

一旦GPS位置跟踪结束，在下一步骤730，WCD 102作为GPS接收器单机进行操作已确定WCD的GPS位置。

如果没有GPS辅助消息，GPS卫星信号查找，获取和跟踪可能花费10分钟，然而，在本发明中，GPS辅助消息中列出的GPS卫星和相关信息(例如，天文历数据)使WCD 102有效地将该时间缩短到30秒以内。

在另一实施例中，在步骤705，用户可以使用“E911”卫星呼叫来请求紧急位置定位服务。在这个呼叫期间，WCD 102在GPS接收和卫星发射模式之间进行切换以维持该卫星呼叫，因此，E911方法类似于上述的方法700，除了需要在该方法中，以及WCD 102在基于接收的GPS卫星信号确定位置时始终维持卫星呼叫。WCD 102在向卫星通信系统进行发射时关闭GPS接收信道，接下来在接收GPS信号时关闭卫星发射信道。然而，卫星接收信道始终维持活动状态。在这种形式下，WCD 102可以进行GPS位置定位跟踪并维持LEO卫星语音/数据链路。在E911呼叫期间，WCD向网关连续发射WCD位置更新信息。接下来，网关向WPF提供该信息和GPS时间信息已进行差分的GPS位置固定。该方法在90％的情况下可以地将紧急呼叫者(即用户的用户终端或无线设备)的位置固定在几米的范围之内并维持与呼叫者的语音/数据通信链路。

本发明的诸多应用中的一些可以是：

1.LEO卫星服务提供者对于位置敏感的账单。

2.蜂窝服务提供者对于位置敏感的账单。

3.独立于地面网络覆盖的个人位置定位或位置跟踪。

4.全球位置跟踪和通信。

5.地面或海洋上的车队/船队管理和电报服务。

6.犯罪管理。

7.LEO卫星系统和地面系统的全球网络优化，包括系统互用性。

8.个人安全性反应。

9.在自然灾害期间大范围的搜查和营救，包括国家范围。

10.在地震，飓风，台风，火灾和工业事故后救灾中的协作。

11.洲际的路边协助。

12.找回被盗车辆。

13.所有紧急状况。

14.遥远地区的紧急营救：山区，沙漠，丛林和海洋。

15.小型手持全球个人通信设备。

16.一个手持设备中实现城市和乡村地区的通信服务。

17.全球数据通信服务。

18.当WCD 102用作远程数据收集终端时的位置定位和跟踪。

19.手持移动军事命令，通信控制并跟踪战场上的士兵。

20.支持进行全球通信，位置定位和提取操作的国家智能操作。

21.联邦调查局与战场上的特工进行通信并跟踪。

22.法律强制执行通信与地区服务。

VII.结论

上面描述了本发明的多个实施例，应该理它们是作为示例来表现，而不是局限。对于本领域内的技术人员来说，进行形式上的或细节上的种种修改是显而易见的，这并不超出本发明的精神和范围。

上面通过说明专用函数和其关系的功能框来辅助描述本发明。此处定义了这些功能框的边界是为了描述的方便。在进行专用函数和其关系时，也可以定义其它边界。任何这样的其它边界都在本发明的范围和精神之内。熟悉本领域的人员可以认识到这些功能框可以使用离散组件，专用集成电路，执行合适的软件的处理器或类似器件或者它们的组合来实现。这样，本发明的宽度和范围不应被任何上述实施例所限，而仅仅应该按照权利要求或其等价的描述来定义。

Claims

1.无线通信设备(WCD)的多模式收发器，包括：

第一发射信道，用于产生与第一通信系统兼容的第一射频(RF)发射信号；

第一接收信道，用于接收来自第一通信系统的第一RF接收信号；以及

第二接收信道，用于从卫星定位系统接收第二RF接收信号并且用于导出WCD的位置，其中第一和第二接收信道共享一公共接收路径。

2.如权利要求1所述的收发器，其特征在于，所述卫星定位系统是全球定位系统(GPS)。

3.如权利要求1所述的收发器，其特征在于，所述第一通信系统是卫星通信系统、地面蜂窝通信系统以及地面个人通信服务系统中的一个。

4.如权利要求1所述的收发器，其特征在于，所述第一接收信道包括：

第一混频器，用于根据第一基准信号而把第一RF接收信号下变频成第一中频(IF)信号；以及

跟随在所述第一混频器后的第一IF区段。

5.如权利要求4所述的收发器，其特征在于，所述第二接收信道包括：

第二混频器，用于根据第二基准信号将第二RF接收信号下变频成第二IF信号；以及

跟随在所述第二混频器后的第二IF区段，与所述第一IF区段分开。

6.如权利要求5所述的收发器，其特征在于，所述公共接收路径包括公共接收IF路径，所述第一和第二接收信道进一步包括信号路由机制，将所述第一和第二IF信号分别从第一和第二IF区段路由到所述公共接收IF路径。

7.如权利要求5所述的收发器，还包括：

第一本振器(LO)，产生具有第一频率的第一基准信号；以及

第二本振器(LO)，产生具有独立于所述第一频率的第二频率的第二基准信号。

8.如权利要求1所述的收发器，还包括：

第二发射信号，用于产生适合于第二通信系统的第二RF发射信号，其中所述第一和第二发射信道共享公共发射路径。

9.如权利要求8所述的收发器，其特征在于，所述第一发射信道包括：

第一IF区段，用于处理第一IF信号；以及

按照所述第一IF区段的第一混频器，基于第一基准信号将所述第一IF信号上变频成第一RF信号。

10.如权利要求9所述的收发器，其特征在于，所述第二发射信道包括：

第二IF区段，用于处理第二IF信号；以及

按照所述第二IF区段的第二混频器，与所述第一IF区段分开，基于第二基准信号将所述第二IF信号上变频成第二RF信号。

11.如权利要求10所述的收发器，其特征在于，所述公共发射路径包括公共发射IF路径，所述第一和第二发射信道进一步包括信号路由机制，将所述第一和第二IF信号从所述公共发射IF路径分别路由到所述第一和第二混频器。

12.如权利要求1所述的收发器，还包括：

第三接收信道，从所述第二通信系统接收第三RF接收信号。

13.如权利要求12所述的收发器，其特征在于，所述第三接收信道包括：

混频器，基于第一基准信号将所述第三RF接收信号下变频成IF信号；以及

IF区段，接收并处理所述IF信号，其中所述IF区段与第一和第二接收信道中的至少一个共享公共接收IF路径。

14.如权利要求12所述的收发器，其特征在于，所述第二通信系统包括一个或多个能发射使用数字调制技术调制的第一信号和使用模拟调制技术调制的第二信号的地面通信系统，所述第三接收信道包括：

第一子信道，接收所述使用数字调制技术调制的第一信号；以及

第二子信道，接收所述使用模拟调制技术调制的第二信号。

15.如权利要求14所述的收发器，还包括

路由机制，选择性地将所述第一信号路由到所述第一子信道以及将所述第二信号路由到所述第二子信道。

16.一种四模式无线通信设备(WCD)，包括：

卫星收发器，包括用于与卫星通信系统进行通信的卫星发射信道和卫星接收信道；

地面收发器，包括用于与蜂窝系统和个人通信服务(PCS)系统之一进行通信的地面发射信道和地面接收信道，其中所述卫星和地面发射信道共享一公共发射路径；以及

全球定位系统(GPS)接收信道，用于从一个或多个GPS卫星接收GPS信号，从中能确定所述WCD的位置，其中卫星和地面接收信道中的至少一个与所述GPS接收信道共享一公共接收路径。

17.如权利要求16所述的WCD，其特征在于，所述地面收发器适合于选择性地与下列之一通信：

(a)码分多值(CDMA)蜂窝系统；以及

(b)模拟蜂窝系统。

18.如权利要求16所述的WCD，其特征在于，所述卫星和地面发射信道都包括：

中频(IF)区段，用于产生IF信号；以及

按照所述IF区段的混频器，基于本振(LO)基准信号将所述IF信号上变频成射频(RF)信号，其中所述卫星和地面发射信道的所述IF区段共享公共发射IF路径。

19.如权利要求16所述的WCD，其特征在于，所述卫星和地面接收信道都包括：

混频器，基于第一本振(LO)基准信号将接收的射频(RF)信号下变频成IF信号；以及

中频(IF)区段，接收并处理所述IF信号，其中所述卫星和地面发射信道的所述IF区段共享公共发射IF路径。

20.如权利要求19所述的WCD，其特征在于，所述GPS接收信道包括：

混频器，基于第二LO基准信号将接收的GPS RF信号下变频成GPS IF信号；以及

IF区段，接收并处理所述GPS IF信号，其中所述GPS接收信道，所述卫星接收信道，和所述蜂窝接收信道的所述IF区段共享公共发射IF路径。

21.一种确定无线通信设备(WCD)的位置的方法，所述WCD包括一收发器，该收发器能与卫星通信系统进行通信，并且从卫星定位系统接收信号，表示所述WCD的位置，该方法包括：

(a)接收用于位置确定的初始请求；

(b)根据所述初始请求向卫星通信系统发射呼叫建立请求，所述呼叫建立请求包括预定的位置服务接入号码；

(c)从所述卫星通信系统接收所述呼叫建立信息以建立与所述卫星通信系统的呼叫；

(d)从所述卫星通信系统接收位置辅助消息，所述位置辅助消息是基于所述WCD的大概位置并包括与卫星定位系统中的卫星有关的信息；

(e)从所述卫星定位系统中的卫星接收信号；以及

(f)根据所述步骤(e)和所述位置辅助消息中的信息确定WCD的位置。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述卫星定位系统是全球定位系统(GPS)，以及所述步骤(e)包括从多个GPS卫星接收GPS信号。

23.如权利要求21所述的方法，还包括，在所述步骤(d)和(e)之间的下列步骤：

停用所述卫星收发器的接收信道；以及

不再继续与所述卫星通信系统的呼叫。

24.如权利要求21所述的方法，还包括，在所述步骤(f)中确定所述WCD位置是维持与所述卫星通信系统的步骤。

25.一种无线通信设备(WCD)的多模式收发器，包括：

产生与第一通信系统兼容的第一射频(RF)发射信号的装置；

从第一通信系统接收第一RF接收信号的装置；以及

从卫星定位系统接收第二RF接收信号并用来导出WCD位置的装置，其中第一和第二接收装置共享一公共接收路径。

26.如权利要求25所述的收发器，其特征在于，所述卫星定位系统是全球定位系统(GPS)。

27.如权利要求25所述的收发器，其特征在于，所述第一通信系统是卫星通信系统，地面蜂窝通信系统，以及地面个人通信服务系统中的一个。

28.如权利要求25所述的收发器，其特征在于，所述第一接收信道包括：

基于第一基准信号将第一RF接收信号下变频成第一中频(IF)信号的装置；以及

按照所述对所述第一RF接收信号进行下变频装置的第一IF区段。

29.如权利要求28所述的收发器，其特征在于，所述第二接收信道包括：

基于第二基准信号将第二RF接收信号下变频成第二IF信号的第二装置；以及

按照所述进行下变频的第二装置的第二IF区段，与所述第一IF区段分开。

30.如权利要求29所述的收发器，其特征在于，所述公共接收路径包括公共接收IF路径，所述第一和第二进行下变频的装置包括将所述第一和第二IF信号分别从第一和第二IF区段路由到所述公共接收IF路径的装置。

31.如权利要求29所述的收发器，还包括：

产生具有第一频率的第一基准信号的装置；以及

产生具有独立于所述第一频率的第二频率的第二基准信号的装置。

32.如权利要求1所述的收发器，还包括：

产生适合于第二通信系统的第二RF发射信号的装置，其中所述第一和第二发射信道共享公共发射路径。

33.如权利要求25所述的收发器，还包括：

从所述第二通信系统接收第三RF接收信号的装置。

34.如权利要求32所述的收发器，其特征在于，所述第二通信系统包括一个或多个能发射使用数字调制技术调制的第一信号和使用模拟调制技术调制的第二信号的地面通信系统，所述第三接收信道包括：

在第一子信道上接收所述使用数字调制技术调制的第一信号的装置；以及

在第二子信道上接收所述使用模拟调制技术调制的第二信号的装置。

35.如权利要求34所述的收发器，还包括

选择性地将所述第一信号路由到所述第一子信道以及将所述第二信号路由到所述第二子信道的装置。

36.一种确定至少一个无线通信设备(WCD)的位置的方法，所述WCD包括一收发器，该收发器能与卫星通信系统进行通信，并且从卫星定位系统接收信号，表示所述WCD的位置，该方法包括以下步骤：

接收用于位置确定的初始请求；

根据所述初始请求通过所述卫星通信系统建立呼叫；

从所述卫星通信系统接收位置辅助消息，所述位置辅助消息是基于所述WCD的大概位置并包括与卫星定位系统中的卫星有关的信息；

从所述卫星定位系统中的卫星接收信号；以及

基于所述卫星定位系统和所述位置辅助消息中的信息确定WCD的位置。

37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述进行位置确定的初始化请求是根据当前服务提供者或WCD制造者支持的信息或标准。

38.如权利要求37所述的方法，其特征在于，所述进行位置确定的初始化请求是根据下列之一：人工WCD用户输入，处理预先选择的或预先保存的基于诸如当前信号质量，服务或特征有效性，开销的某些值或标准的命令；以及预定周期性基础。

39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，WCD用户使用“E911”呼叫来请求紧急位置定位服务。

40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，在所述呼叫期间所述WCD在从卫星定位系统接收信号和卫星发射模式之间进行切换以维持卫星呼叫。

41.如权利要求36所述的方法，还包括提供为该WCD提供通信服务的卫星服务提供者对于位置敏感的账单。

42.如权利要求36所述的方法，还包括提供为该WCD提供通信服务的蜂窝服务提供者对于位置敏感的账单。

43.如权利要求36所述的方法，还包括提供独立于地面网络覆盖的个人位置定位或位置跟踪。

44.如权利要求36所述的方法，还包括为WCD提供舰队管理和分发服务。

45.如权利要求36所述的方法，还包括提供犯罪管理。

46.如权利要求36所述的方法，还包括提供WCD用户的个人安全应答。

47.如权利要求36所述的方法，还包括提供在地域性和国家范围内搜查和营救是有用的辅助信息。

48.如权利要求36所述的方法，还包括提供大陆规模的路边协助的信息。

49.如权利要求36所述的方法，还包括提供一个或多个预先定义的远程人员的组进行移动通信命令和位置跟踪。

50.如权利要求36所述的方法，还包括为交通工具定位提供通信。