KR101164745B1

KR101164745B1 - 글로벌 네비게이션 수신기

Info

Publication number: KR101164745B1
Application number: KR1020107014882A
Authority: KR
Inventors: 영 필
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2008-12-05
Publication date: 2012-07-12
Also published as: WO2009071686A3; CN101918856B; US20100238976A1; JP5976768B2; CN101918856A; WO2009071686A2; US8705591B2; JP2011506919A; EP2223140A2; KR20100094557A; EP2223140B1; JP5726530B2; JP2015111122A

Abstract

반송파-스트립된 GNSS 신호가 코드 NCO에 의해 결정된 가변 레이트에 따라 샘플링되며, 버퍼 메모리 내 샘플들의 적어도 하나의 샘플의 샘플링 시간을 결정하는 타임스탬프 코드를 생성하도록 배치된 타이밍 회로를 포함하는, GNSS 디지털 신호에 대한 신호 처리 시스템 및 방법이 개시된다. 이런 식으로 코드 샘플들을 획득함으로써, 탐색 작업이 수행되도록 개별 프로세서, 예를 들어 하드웨어에서 동일한 실리콘에 구현되는 비동기 병렬 상관기, 또는 동일 디바이스나 개별 물리 디바이스에 구현되는 그래픽 가속기와 같은 미디어 프로세서에 비동기적으로 샘플들을 전달하는 것이 가능하다.

Description

글로벌 네비게이션 수신기{GLOBAL NAVIGATION RECEIVER}

본 발명의 실시예들은 무선 위치 확인 신호들에 대한 수신기에 관한 것으로, 특히 GNSS (Global Navigation Satellite System), GPS, GLONASS 또는 Galileo 신호들과 같은 위성 위치 측정 신호들의 포착 및 추적을 위한 수신기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 수신기에 사용되는 소프트웨어에 관한 것이다.

도 1은 GNSS 수신기의 일반적인 구현을 개략적으로 나타낸다. 도시된 수신기는 RF-하향 변환 및 디지털화를 수행하기 위한 제 1 모듈(101), 및 보통 범용 프로세서나 디지털 신호 프로세서(109)를 중심으로 만들어져 상관 및 추적 프로시저들을 수행하기 위한 프로그램을 실행하는 제 2 상관 모듈(102)을 포함한다. 네비게이션 연산은 도시한 것과 같은 외부 프로세서(111)에 의해 또는 동일한 신호 프로세서(109)에 의해 실행된다. 도 1의 예시의 부분들은 종종 개별 칩들이나 집적 회로들에서의 구현에 대응한다. 그러나 단일 칩 솔루션들 또한 제안되어 왔다.

GNSS 시스템에서, 소스들은 GNSS 우주선(SV)들을 궤도에 진입시키고 있다. GPS의 경우는 다른 무선 위치 측정(radiolocalization) 시스템들로 쉽게 확장될 수 있고, 다음은 특정 실시예들을 논의하기 위한 토대로서 이를 사용할 것이지만, 본 발명은 반드시 이러한 특정 네비게이션 시스템으로 한정되는 것은 아님을 이해한다. GPS에서 각 우주선은 2개의 마이크로파 반송파 신호를 전송한다. 1575.42㎒의 신호(L1)는 네비게이션 메시지를 운반한다. 1227.60㎒의 신호(L2)는 무엇보다도 전리층 지연(ionospheric delay)을 측정하는데 사용된다. L1 및/또는 L2 신호는 3개의 이진 코드에 의해 변조된다.

C/A(Coarse Acquisition) 코드는 L1 반송파 신호의 위상을 변조한다. C/A 코드는 1023 비트(1 밀리초)마다 반복되는 1.023㎒의 의사 랜덤 잡음(PNR)이다. 각 SV는 서로 다른 C/A 코드를 사용한다. 이러한 잡음성 코드는 변조된 신호의 스펙트럼을 1㎒ 대역폭에 걸쳐 확산하여 잡음에 대한 면역을 향상시킨다.

네비게이션 메시지는 또한 L1-C/A 코드 신호를 변조한다. 이는 GPS 위성 궤도들, 클록 정정들 및 다른 시스템 파라미터들을 기술하는 데이터 비트들로 구성된 50㎐ 신호이다.

P-코드(정밀)는 L1 신호와 L2 신호를 모두 변조하고, 암호키들을 가진 권한이 부여된 사용자들에 의해서만 사용하기 위한 것이다.

GPS 수신기의 임무는 소정 순간에 관찰될 수 있는 여러 우주선으로부터 수신되는 신호들을 리트리브(retrieve)하는 것이다. 이를 위해, 도 1의 회로는 안테나(104)를 포함하는데, 안테나(104)의 출력 신호는 제 1 RF 프로세서(101)에서 저잡음 증폭기(105)에 의해 증폭되고 변환 유닛(106)에서 중간 주파수 신호(IF 신호)로 하향 변환된다. IF 신호는 흔히 하나의 동상(I) 성분 및 하나의 직교(Q) 성분을 포함하며, 이들은 아날로그-디지털 변환기(108)에 의해 디지털 신호들(I, Q)로 변환되어, 추가 처리를 위해 상관기 모듈(102)로 전달된다.

상관 블록(102)의 기능은 우선 RF 인터페이스(101)에 의해 전달되는 신호로부터 임의의 중요한 잔여 반송파를 제거한 다음, 여러 SV로부터 발생하는 결과적인 I, Q 신호를 역확산하는 것이다. 이를 위해, 상관 스테이지는 처음에 디지털 NCO(107)를 이용하여 IF를 제거하고, 그 다음 착신 신호들을 각각의 기존 또는 가능성 있는 SV의 PRN 신호들의 국소 생성된 사본들과 시간 정렬한다. 연산 오버헤드 및 포착 시간을 줄이기 위해, 정렬은 흔히 전용 하드웨어 상관기들을 사용함으로써 시간 영역에서 수행되지만, 착신 신호들(I, Q)의 FFT 변환과 각각의 SV를 특성화하는 PRN 신호들의 FFT 변환을 결합함으로써 주파수 영역에서 수행될 수도 있다.

시간 또는 주파수 영역에서 이러한 상관을 실행하기 위해 여러 제조업자에 의해 사용되는 다양한 알고리즘이 존재한다. 그러나 상관 및 역확산 프로세스들은 많은 처리 전력을 필요로 하는 경향이 있다는 사실, 예를 들어 주파수 영역에서의 상관은 FFT들의 연산, CA 코드들의 FFT 변환의 복소 켤레와의 곱셈, 및 고속 시간-주파수 변환에 필요한 결과들에 대한 역 FFT에 많은 처리 전력을 필요로 한다는 사실로 인해, 추적 단계 동안 보통 과도한 탐색 프로세스를 수행하는데 상당한 연산 자원이 요구된다. 시간 영역에서 동등한 동작들을 실행하기 위해 더 높진 않지만 대등한 연산 전력이 요구되며, 이는 통상적으로 전용 하드웨어 상관 엔진에 의해 수행된다. 처리 요건들 외에도, 이 프로세스는 또한 데이터 및 결과들을 위한 상당량의 저장소를 필요로 한다.

상관기(102)는, 예를 들어 수신기의 위치를 포함하는 위치 관련 데이터를 계산하여 나타내기 위한 포착 및 네비게이션 프로세서(111)에 공급되는 디지털 처리된 데이터를 출력한다. 상관기에 의해 출력되는 데이터의 특징은 수신기의 구조에 따라 달라질 수 있는데, 어떤 모듈들은 이미 위치 좌표들을 전달한 반면, 다른 어떤 모듈들은 궤도를 선회하는 SV들의 의사 거리(Pseudo Range)와 같은 중간값들만을 전달한다.

종래 기술에서, 상관기(102)는 흔히 자신의 데이터 및 명령 메모리(110)에 액세스하는 전용 신호 처리 엔진(109)을 중심으로 구성된다. 공지된 상관기들의 예시들은 출원인에 의해 제작된 NJ1030, NJ2020 및 NJ3030 기저대역 프로세서를 포함한다.

FFT를 계산하기 위한 그리고 모듈(102)에 의해 수행되는 다양한 다른 연산을 위한 상관기로서 FPGA 또는 전용 ASIC를 사용하는 것 또한 공지되어 있다.

그러나 프로세서들, ASIC들 및 FPGA는 고가이며 전력 및 공간 소모적이고, 따라서 상관 및 추적 프로시저들에 필요한 하드웨어 자원들(102)은 전체 수신기의 가격, 부피 및 소비 전력에 상당한 영향을 준다. 추가로, 이러한 자원들은 흔히 GPS 알고리즘에 전용되며, 이들이 더 이상 GPS 기능에 요구되지 않을 때에도 다른 용도로 사용될 수 없다.

상관에 필요한 FFT의 연산을 위해 시스템에 범용 CPU(111)를 사용하는 것 또한 제안되어 왔다. 범용 CPU들이 고속이더라도, 전체 시스템 스루풋은 흔히 충분히 고속이 아니며, GPS 탐색 프로세스의 요건들을 충족시키기 위해 구체적으로 스케일링을 필요로 하게 된다. 더욱이, 이러한 솔루션은 이용 가능한 메모리 대역폭을 비효율적으로 사용하고 CPU에 고부하를 가하여, CPU를 다른 작업들로부터 차단시킨다.

고감도 GNSS 수신기들에서는, 추적 모드에 진입하기 전에 처음으로 신호들을 검출하고 위치를 알아내기 위해 넓은 코드 위상 윈도들에 걸쳐 장기간의 집적화를 수행하는 것이 종종 필요하다. 처음에 데이터가 샘플링되고 반송파-스트립(carrier-strip)된 다음 레지스터들에 버퍼링되어, 샘플링 클록에 비동기적인 높은 클록 속도로 동작하는 다수의 물리적 상관기 채널을 사용하여 처리될 수 있게 하는 대규모 병렬 상관 접근 방법을 이용함으로써 이 문제에 맞서는 것이 공지되어 있다. 그러나 이러한 솔루션에서 샘플들은 변조 코드와 정확히 정렬되지 않으며, 따라서 상관 스테이지에서 나머지 반송파 스트림 및 샘플링 재정렬을 수행하기 위한 더 복잡한 하드웨어가 요구된다.

따라서 본 발명의 목적은 종래 기술에서보다 비용이 적게 들고, 덜 전력 소모적이며 덜 공간 소모적인 방법으로, 그리고 자원들이 네비게이션 기능들에 의해 요구되지 않을 때 다른 시스템 기능들에도 사용될 수 있도록 효율적으로 자원들을 공유하는 방식으로 무선 위치 확인 신호 수신기에 의해 요구되는 디지털 처리 전력을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 개선된 대규모 병렬 상관기를 구비한 고감도 GNSS 수신기를 제공하는 것이며, 이는 이러한 타입의 공지된 구조들보다 간단한 구조이며 더 경제적이다.

본 발명에 따르면, 상기의 목적들은 독립항들의 대상에 의해 달성된다. 다른 선택적 특징들 및 실시예들은 종속항들의 대상이다.

특히, 이러한 목적들은 도플러 시프트(Doppler shift) 및 코드 위상 시프트를 갖는 알려진 변조 코드에 의해 변조된 무선 위치 측정(radiolocalization) 신호를 각각 전송하는 무선 위치 측정 위성들로부터 수신되는 확산 스펙트럼 무선 위치 측정 신호들을 포함하는 GNSS 디지털 신호에 대한 신호 처리 시스템에 의해 달성되며, 상기 신호 처리 시스템은 반송파-스트립된 GNSS 신호를 판독하는 적어도 하나의 샘플링 스테이지를 포함하는데, 상기 샘플링 스테이지는 포착이 의도된 위성의 변조 코드의 하나의 미리 결정된 특징(feature)에 따라 기준 클록을 생성하도록 프로그램된 프로그램 가능 오실레이터, 상기 프로그램 가능 오실레이터에 의해 구동되며, 상기 기준 클록에 의해 결정되는 프로그램 가능 듀레이션의 다수의 샘플을 생성하기 위한 누산 수단, 및 상기 샘플링 스테이지에 의해 생성되는 샘플들의 연속물(succession)을 저장하도록 배치된 하나의 버퍼 메모리를 포함하고, 상기 처리 시스템은 버퍼 메모리 내 샘플들의 적어도 하나의 샘플의 샘플링 시간을 결정하는 타임스탬프를 생성하도록 배치된 타이밍 회로(270, 275)를 포함하는, 신호 처리 시스템에 의해 특성화된다.

또한, 상기 목적들은 상기 시스템에 대응하며 상기 시스템에 의해 실행되는 처리 방법에 의해, 즉 GNSS 무선 위치 측정 신호를 처리하는 방법에 의해 달성되며, 상기 방법은 도플러 시프트 및 코드 위상 시프트를 갖는 알려진 코드에 의해 변조된 무선 위치 측정 신호를 각각 전송하는 무선 위치 측정 위성들로부터 수신되는 확산 스펙트럼 무선 위치 측정 신호들을 포함하는 반송파-스트립된 GNSS 신호를 생성 또는 수신하는 단계, 포착이 의도된 위성의 변조 코드의 하나의 미리 결정된 특징에 따라 기준 클록 신호를 생성하도록 프로그램 가능 오실레이터를 조종(pilot)하는 단계, 상기 기준 클록에 의해 결정되는 샘플링 시간들로 상기 반송파-스트립된 GNSS 신호를 샘플링 및 선택적으로 누산하여 얻어진 샘플들을 하나의 메모리에 저장하는 단계를 포함하며, 상기 방법은 상기 버퍼 메모리 내 샘플들 중 적어도 하나의 샘플의 샘플링 시간을 결정하는 하나 또는 다수의 타임스탬프 코드들을 생성하는 단계, 상기 타임스탬프 코드들을 기초로 상기 버퍼 메모리 내 샘플들의 샘플링 시간들을 외삽(extrapolate)하는 단계, 및 다수의 상관값들을 생성하기 위해 상기 버퍼 메모리 내 샘플들을 상기 변조 코드의 국소적인 사본들에 상관시키는 단계에 의해 특성화된다.

본 발명은 예시로 주어지며 도면들로 설명되는 실시예의 설명의 도움으로 더욱 잘 이해될 것이다.
도 1은 공지된 GNSS 수신기를 간소화된 개략도 형태로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 한 형태에 따른 샘플링 회로의 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 3 및 도 4의 블록도는 본 발명에 따른 GNSS 수신기의 구조를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 GNSS 수신기에 대한 샘플링 유닛의 가능한 구현을 개략적으로 나타낸다. 입력에서, 반송파 와이프오프(wipeoff) 부분(205)은 통상적으로 스칼라 IF 또는 복소 로우(low)-IF 디지털 신호(203)를 수신하고, 도면을 간소화하기 위해 도시되진 않았지만, 복소 반송파-스트립된 신호를 생성한다. 공지된 바와 같이, 수신 시스템에서 반송파의 변형을 따르고 반송파 성분이 없거나 매우 적은 신호를 제공하도록 반송파 NCO(210)가 제어된다.

샘플 누산기(240)는 반송파-스트립된 신호를 코드 NCO(260)에 의해 제공되는 기준 타이밍 신호에 의해 결정된 레이트로 샘플링한다. 코드 NCO(260)는 포착이 의도된 위성의 변조 코드의 미리 결정된 하나의 특징에 따라 타이밍 신호, 예를 들어 클록 드리프트(clock drift) 및 도플러 시프트의 영향이 보상된 변조 코드의 칩 레이트와 동기화된 타이밍 신호를 생성하도록 제어된다. 샘플 누산기(240)는 반송파-스트립된 신호의 일련의 샘플들을 도플러 시프트된 칩 레이트(k)의 정확한 배수인 레이트(n

k)로, 예를 들어 칩 길이당 4개의 샘플을 생성한다. 샘플링이 코드 NCO(260)에 의해 제어된다는 사실 덕분에, 샘플들은 포착이 의도되는 코드의 칩들과 자동 정렬되고, 이 정렬은 무한 기간에 걸쳐 유지될 것이다.

샘플 제어기(250)는 샘플 버퍼(280)에서의 샘플들의 누산 및 정렬을 제어하며, 샘플 버퍼(280)로부터의 샘플들은 샘플 RAM(290)에 저장된다. 샘플 RAM(290)의 샘플 시리즈는 샘플 제어기(250)에 의해, 예를 들어 순환 버퍼로 또는 다른 포맷으로 정렬되고, 적당한 인터페이스(285)에 의해 GNSS 시스템의 다른 부분에서 이용 가능하게 된다.

카운터(275) 및 레지스터(270)가 코드 NCO(260)에 접속되어 버퍼 메모리의 샘플들 중 적어도 하나의 샘플링 시간을 결정하는 타임스탬프 코드를 생성한다. 타임스탬프 코드는 샘플이 취해질 때의 코드 위상의 측정치이고, 상관 동작들에서 샘플들을 탐색된 코드들과 정렬하는데 사용될 수 있다.

이러한 정렬을 용이하게 하기 위해, 처리될 블록의 샘플들의 정확한 샘플링 시간을 관련 신호의 알려진 특징, 이 경우에는 코드 위상에 관련시키는 것이 필요하다. 이는 데이터의 각 블록에 대한 타임스탬프 참조가 이용 가능하며, 이러한 타임스탬프가 코드 위상 요건들에 쉽게 관련될 수 있는 것을 요구한다.

데이터는 코드와 동시에 샘플링되고 있기 때문에, 정렬을 유지하도록 샘플링 레이트를 제어하기 위해 NCO(260)가 사용되며, 이 NCO는 샘플링 레이트를 넘어서 카운트하고 코드 칩들, 이상적으로는 모듈로(modulo) 코드 길이, 및 완전한 코드 에폭(epoch) 수를 카운트하도록 바람직하게 확장된다.

데이터에 이러한 타임스탬프를 사용하여, 정확한 코드 위상 관계가 에러 없이 간단히 계산될 수 있다. 샘플들은 통상적으로 RAM(290)의 순환 버퍼에 저장되기 때문에, 샘플마다 타임스탬프 코드를 생성하여 저장하는 것은 바람직하지 않다. 그러나 코드 NCO(26)에 의해 데이터 샘플들이 동시에 얻어지므로, 이는 엄밀히 필수적인 것은 아니고, 블록의 모든 샘플과 코드 위상 간의 관계를 이해하기 위해 하나의 연속 블록에서 하나의 샘플에 대해 타임스탬프를 유지하는 것으로 충분하다. 이는 후술하는 바와 같이, 수집된 샘플들의 비동기 병렬 상관을 가능하게 하기에 충분하다.

설명한 예에서, 데이터는 샘플링되어 샘플 버퍼(280)에 버퍼링된 다음, 순환 버퍼를 구현하는 RAM(290)에 짧은 이송으로 기록되는데, 이 경우 한 가지 솔루션은 RAM에 가장 최근에 기록된 샘플의 타임스탬프를 유지하는 것이며, 이것으로부터 상수값의 간단한 뺄셈에 의해 가장 오래된 샘플의 타임스탬프가 결정된다.

DSP 제어 유닛(310)은 메모리 액세스를 가능하게 하기 위해 필요한 제어 신호들을 생성하고, 타임스탬프 코드들을 샘플링하여, 이들을 샘플 RAM(290)에 저장하거나 이들을 다른 컴포넌트들에 이용 가능하게 한다.

RAM(290)의 샘플들은 탐색 및 포착 작업이 수행되도록 개별 프로세서 또는 탐색 엔진에 비동기적으로 전송될 수 있다. 개별 프로세서는, 예를 들어 도 2의 샘플러 회로와 동일한 실리콘 칩에 또는 개별 실리콘 다이나 개별 물리 디바이스 상에 구현되어, 적당한 상호 접속 버스에 의해 샘플 RAM(290)에 저장된 샘플들에 액세스하는 비동기 병렬 상관기일 수 있다.

도 3은 본 발명의 한 형태에 따른 GNSS 수신기의 간소화된 구조를 나타낸다. 데이터는 한정된 시간 또는 코드 위상에 대한 각 샘플의 할당을 가능하게 하는 타임스탬프들과 함께, 샘플러(200)에 의해 샘플 RAM(290)에 저장된다. 탐색 엔진(400)은 버퍼 메모리의 샘플들을 변조 코드들에 상관시켜 다수의 상관값을 생성하도록 배열되는 하나 또는 여러 개의 고속 상관기를 포함한다. 상관기들은 샘플링 속도와 비동기적으로 높은 클록 속도로 바람직하게 동작하며, 따라서 공지된 시간 다중화 기술들에 의해 매우 많은 수의 상관값, 또는 "탭(tap)들"을 도플러 시프트/코드 위상 탐색 공간에서 제공할 수 있다. 상관은 주파수 영역(FFT 상관)이나 시간 영역에서 수행될 수 있다.

선택된 설계에 따르면, 예를 들어 상당수의 탭을 포함하는 넓은 탐색 공간에서 제 1 탐색을 수행하는 제 1 탐색 스테이지 또는 "스키머(skimmer)", 그 뒤에 제 1 스테이지에서 높은 상관값을 산출한 탭들에 더 정교한 해상도 및 감도로 작동하는 더욱 정확한 탐색 스테이지 또는 "디스틸러(distiller)"를 포함하여, 탐색 엔진(440)에 구현되는 탐색 전략은 아주 정교할 수 있다. 그러나 본 발명은 다른 탐색 엔진들에 적용될 수도 있다. 중요하게, 타임스탬프 코드들은 탐색 엔진(400)으로 하여금 상관이 고려된 각 샘플의 코드 위상을, 상관이 일어난 시간에서부터 독립적으로 식별하게 한다. 이는 탐색 엔진(400)의 완전히 비동기적인 동작을 가능하게 한다.

탐색 엔진이 진짜 위성 신호들을 잠재적으로 포함하는 적당한 수의 탭을 식별했다면, 이들은 CPU(360)에 의해 추적 모듈(380)로 넘겨지며, 추적 모듈(380)은 위성 신호들의 확인 후 주파수 및 위상에 대한 위성 신호들의 추적을 담당한다. 이들은 공지된 바와 같이 위치 및 네비게이션 정보를 얻는데 이용된다. 이는 개개의 독립 엔진들 간의 코드 위상에 관한 인식의 전송을 필요로 하고, 또한 신호의 검출은 이와 관련된 처리 레이턴시를 가질 것이며, 이는 다음 추적 또는 탐색 확인 채널의 위상과 이전 탐색 프로세스에 사용된 데이터 샘플들 간의 관계를 예측하기 위한 어떤 방법을 필요로 한다.

㎳의 틱(tick) 펄스와 같이 어떤 종류의 기준 시간 신호를 구현하고 이 신호를 이용하여 이 프로세스가 가능해지는 시점에 이들 엔진 모두의 위상을 측정함으로써, 이 시간 기준에 대한 SV PRN 코드의 상대적 위상이 계산되어 새로운 채널을 초기화하는데 사용될 수 있다.

예를 들어, 규칙적인 ㎳ 펄스를 이용하여 데이터 샘플 카운터의 위상이 1㎳ 간격으로 샘플링될 수 있고, 검출된 신호의 위상은 샘플링된 데이터에 대한 관계에서 알려지며, 그 다음 이는 이 이벤트의 임의의 발생에 관련하여 추후의 ㎳ 틱에서 코드의 정확한 위상을 외삽하기 위한 사소한 작업이 되고, 그 다음 이는 관련 코드 위상의 정확히 중심에 오도록 알려진 이벤트에서 추적 엔진의 코드 생성기를 초기화하는데 사용될 수 있다.

탐색 엔진(400)이 개별 디바이스에 있는 경우, 바람직한 통신 채널은 고속 직렬 버스, 예를 들어 도 4에 도시된 것과 같은 고속 USB, USB 3.0 또는 FireWire 인터페이스(50)가 된다. 이 경우, 탐색 엔진은 개별 CPU(440), 버스 링크(50)의 다른 쪽에 있는 호환성 있는 인터페이스(402)에 대응하는 직렬 인터페이스(401), 서비스 RAM(405), 및 높은 속도 및 효율성으로 상관 및/또는 푸리에 변환들을 계산하는데 사용되는 벡터 프로세서(430)를 포함한다. 직렬 버스를 통해 접속된 그래픽 프로세서와 같은 외부 프로세서를 사용할 때 이를 달성하기 위해, 프로세서로 전송되는 각 데이터 샘플 세트의 정확한 타임스탬프를 관련시키는 것이 필요하며, 이를 위해 타임스탬프와 함께 데이터의 각 블록을 전송하는 패킷 포맷이 사용될 것이 제안된다. 이러한 패킷이 패킷의 시작에 타임스탬프를 포함한다면, 이 정보를 이용하여, 예를 들어 효율적인 처리를 위해 데이터가 저장되어야 하는 정확한 위치를 결정하는 DMA 전송 메커니즘을 예측하는 것이 가능하다.

바람직한 실시예에서, 벡터 프로세서는 필요한 연산 전력을 갖는 범용 컴퓨터에 대한 그래픽/사운드 프로세서와 같은 미디어 프로세서로부터 유도된다. 대안으로, 벡터 프로세서는 비디오 게임의 물리적 엔진에서 계산을 다루도록 설계된 물리적 프로세서와 같은 비디오 게임 가속기로부터 유도된다. 이는 도 4에서와 같이 탐색 모듈이 개별적인 경우에, 그리고 또 탐색 엔진(400)이 GNSS 수신기 시스템의 다른 컴포넌트들과 동일한 디바이스에 통합되는 도 3의 이전 실시예에도 적용될 수 있다.

예를 들어 대역폭이 이용 가능해질 때 가속기가 간헐적으로 작동하거나, 또는 다중화 방식으로 일련의 서로 다른 작업에 벡터 프로세서가 사용되기 때문에, 탐색 엔진(400)이 모든 탭에 대한 모든 데이터를 처리할 수 없다면, 정정을 위해 샘플들을 정렬하고, 놓친 샘플들을, 예를 들어 0으로 패딩(pad)하는 것이 필요하게 된다. 이는 타임스탬프된 코드들에 의해 가능해지며, 이는 코드와 샘플들 간의 위상 관계의 재구성을 가능하게 한다. 불연속 데이터 샘플들을 프로세서에 전달하고, 프로세서 메모리에 코히어런트 데이터 세트를 유지하기 위해 타임스탬프 정보를 사용하여 0과 같은 패딩을 삽입하기 위한 전용 DMA 방식을 사용할 가능성 또한 존재한다. 대안으로, 데이터는 DMA에 의해 버퍼 리스트에 전달될 수 있는데, 버퍼 리스트에서 각 버퍼의 시작은 코드 길이의 배수로 정렬되어 소프트웨어 알고리즘들을 간소화하고 메모리 효율을 개선할 수 있다.

Claims

도플러 시프트(Doppler shift) 및 코드 위상 시프트를 갖는 변조 코드에 의해 변조된 무선 위치 측정(radiolocalization) 신호를 각각 전송하는 무선 위치 측정 위성들로부터 수신되는 확산 스펙트럼 무선 위치 측정 신호들을 포함하는 GNSS 디지털 신호에 대한 신호 처리 시스템으로서,
반송파-스트립(carrier-strip)된 GNSS 신호를 판독하는 적어도 하나의 샘플링 스테이지 ? 상기 샘플링 스테이지는 포착이 의도된 위성의 상기 변조 코드의 하나의 미리 결정된 특징(feature)에 따라 기준 타이밍 신호를 생성하도록 프로그램된 프로그램 가능 오실레이터(260), 상기 프로그램 가능 오실레이터(260)에 의해 구동되며, 상기 기준 타이밍 신호에 의해 결정되는 프로그램 가능 듀레이션의 다수의 샘플들을 생성하기 위한 누산 수단(240), 하나의 샘플 버퍼(280), 및 상기 샘플링 스테이지에 의해 생성되는 샘플들의 연속물(succession)을 저장하도록 배치된 버퍼 메모리(290)를 포함함 ?; 및
상기 버퍼 메모리(290) 내 샘플들 중 적어도 일부 샘플들의 샘플링 시간을 결정하는 타임스탬프 코드를 생성하도록 배치된 타이밍 회로(270, 275)를 포함하는, 신호 처리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 타이밍 회로는 상기 프로그램 가능 오실레이터에 응답하거나, 또는 상기 프로그램 가능 오실레이터는 칩 레이트 또는 상기 변조 코드의 칩 레이트의 배수에 따라 발진하도록 동작 가능하게 배치되거나, 또는 상기 타이밍 회로는 상기 프로그램 가능 오실레이터에 응답하고 상기 프로그램 가능 오실레이터는 칩 레이트 또는 상기 변조 코드의 칩 레이트의 배수에 따라 발진하도록 동작 가능하게 배치되는, 신호 처리 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 타이밍 회로는 칩 레이트 또는 도플러 시프트 및 클록 드리프트(clock drift)가 보상된 상기 변조 코드의 칩 레이트의 배수에 따라 발진하도록 동작 가능하게 배치되는, 신호 처리 시스템.
제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
타이밍 회로는 기준 이벤트에 응답하여 타임스탬프 값들을 생성하도록 배치되며, 상기 타임스탬프 값은 코드 위상의 측정치인, 신호 처리 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 GNSS 신호로부터 반송파 성분을 제거하고 반송파-스트립된 GNSS 신호를 제공하기 위한 적어도 하나의 반송파 와이프오프(wipeoff) 유닛을 더 포함하는, 신호 처리 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
다수의 상관값들을 생성하기 위해 상기 버퍼 메모리 내 샘플들을 변조 코드들의 국소적인 사본(local replica)들에 상관시키도록 배치된 적어도 하나의 상관기를 더 포함하는, 신호 처리 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 상관기들 중 적어도 하나는 상기 샘플링 스테이지와 비동기적으로 동작하는 개별 프로세서를 포함하며, 상기 개별 프로세서는 상기 타이밍 회로에 의해 제공되는 시간 정보를 기초로 상기 버퍼 메모리 내 샘플들의 시간 위치를 결정하도록 배치되는, 신호 처리 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 개별 프로세서는 벡터 프로세서 또는 그래픽 가속기 또는 미디어 처리 엔진 또는 사운드 프로세서 또는 물리적 프로세서인, 신호 처리 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 샘플들 및/또는 상기 시간 정보를 상기 개별 프로세서에 전달하도록 배치된 직렬 버스를 더 포함하는, 신호 처리 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 타이밍 회로(270, 275)는 상기 프로그램 가능 오실레이터(260)의 기준 신호를 카운트하도록 배치된 카운터를 포함하는, 신호 처리 시스템.
신호 처리 시스템에 의한 GNSS 무선 위치 측정 신호에 대한 처리 방법으로서,
도플러 시프트 및 코드 위상 시프트를 갖는 코드에 의해 변조된 무선 위치 측정 신호를 각각 전송하는 무선 위치 측정 위성들로부터 수신되는 확산 스펙트럼 무선 위치 측정 신호들을 포함하는 반송파-스트립된 GNSS 신호를 생성 또는 수신하는 단계;
포착이 의도된 위성의 변조 코드의 하나의 미리 결정된 특징에 따라 기준 타이밍 신호를 생성하도록 프로그램 가능 오실레이터를 조종(pilot)하는 단계;
상기 기준 타이밍 신호에 의해 결정되는 샘플링 시간들로 상기 반송파-스트립된 GNSS 신호를 누산 및 샘플링하고, 상기 누산 및 샘플링에 의해 얻어진 샘플들을 하나의 버퍼 메모리에 저장하는 단계를 포함하고, 상기 누산 및 샘플링하고 저장하는 단계는
상기 버퍼 메모리 내 샘플들 중 적어도 하나의 샘플의 샘플링 시간을 결정하는 하나 또는 다수의 타임스탬프 코드들을 생성하는 단계;
상기 타임스탬프 코드들을 기초로 상기 버퍼 메모리 내 샘플들의 샘플링 시간들을 외삽(extrapolate)하는 단계; 및
다수의 상관값들을 생성하기 위해 상기 버퍼 메모리 내 샘플들을 상기 변조 코드의 국소적인 사본들에 상관시키는 단계에 의해 특징지어지는, 신호 처리 시스템에 의한 GNSS 무선 위치 측정 신호에 대한 처리 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 프로그램 가능 오실레이터는 도플러 시프트된 변조 코드에 따라 기준 타이밍 신호를 생성하도록 조종되는, 신호 처리 시스템에 의한 GNSS 무선 위치 측정 신호에 대한 처리 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 상관시키는 단계 이전에, 샘플링 스테이지와 비동기적으로 동작하며, 상기 상관시키는 단계를 실행하도록 배치된 개별 프로세서에 직렬 버스를 통하여 상기 샘플들을 전달하는 단계를 더 포함하는, 신호 처리 시스템에 의한 GNSS 무선 위치 측정 신호에 대한 처리 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 외삽하는 단계 이전에, 데이터 샘플들을 놓친 경우에 코히어런트 상관을 보장하기 위해 상기 샘플들을 패딩(pad)하는 단계를 더 포함하는, 신호 처리 시스템에 의한 GNSS 무선 위치 측정 신호에 대한 처리 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 타임스탬프 코드들은 상기 프로그램 가능 오실레이터의 기준 신호를 카운트하는 카운터를 샘플링함으로써 생성되는, 신호 처리 시스템에 의한 GNSS 무선 위치 측정 신호에 대한 처리 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 타임스탬프 코드들은 외부 이벤트의 발생들에 대해 생성되는, 신호 처리 시스템에 의한 GNSS 무선 위치 측정 신호에 대한 처리 방법.
제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
타임스탬프 값은 상관 프로세스의 효율을 개선하기 위해 메모리에서 상기 샘플들의 정렬을 제어하는데 사용되는, 신호 처리 시스템에 의한 GNSS 무선 위치 측정 신호에 대한 처리 방법.