CN1726404B - 用于预定进度以搜索并截获全球定位卫星的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种执行SPS截获的无线远程单元，所述SPS截获与经一无线分时隙呼叫信道接收呼叫信息及经一无线数据通信系统接收数据包相交错进行。所述远程单元调谐到一导频信道，使所述无线远程单元的一内部时钟与一经所述导频信道传输的导频信号同步；并在完成与所述内部时钟的同步之后开始搜索SPS卫星。

Description

用于预定进度以搜索并截获全球定位卫星的方法和装置

相关申请案交叉参考

本申请案主张于2002年12月11日申请的美国临时申请专利案第60/433,038号的权利。

技术领域

一般而言，本发明涉及无线通信领域，且尤其涉及一种用于预定进度以搜索并截获全球定位卫星的装置及其方法。

背景技术

无

发明内容

本发明倾向于满足此项需要，其涉及一种无线远程单元及其方法。本文所描述的无线远程单元和方法所提供的优于已知搜索和截获技术的优势在于其为截获卫星定位系统(SPS)卫星提供经缩短的搜索时间。通过尝试在呼叫时段之后即刻接收SPS卫星信号，其中在此期间所述远程单元的时钟已与所述导频信道同步化，“截获”所述SPS卫星信号所需的“搜索时间”缩短。

附图说明

参考以下附图阅读以下详细描述，本发明的其它目标和优势将变得显而易见。

图1说明一其中一无线远程单元101接收来自三个不同信号源的信号的系统。

图2为一指示所述远程单元中的接收器的相对定时的时序图。

图3为一说明当所述远程单元意识到需要搜索和截获SPS卫星信号时，所述远程单元内的调谐器经调谐以从所述语音基站105接收呼叫信道的时序图。

尽管所揭示的主题易受各种修改和替代形式的影响，但其特定实施例已在图式中以实例方式加以展示并加以详细描述。因此，应理解本发明仅由随附权利要求书来界定，且不限于所揭示主题的特定实施例。

具体实施方式

图1说明一其中一无线远程单元101接收来自三个不同信号源的信号的系统。所述远程单元可为具有用于执行所述远程单元功能的逻辑电路和控制电路及射频电路的常规设计。所述第一信号源为一卫星定位系统(SPS)卫星103星座。所述第二信号源为一传输语音信息的蜂窝基站(下文称为语音基站105)，如根据电信工业协会(TIA)标准IS-2000的CDMA 2000 IX系统。所述第三信号源为一蜂窝基站(下文称为数据基站107)。所述数据基站107传输数据包，如根据TIA公开的IS-2000中所界定的CDMA 2000 EV-DV而传输。应注意，在某些情况下同一个基站可用于传输语音和数据信号。

图2为一指示所述远程单元中的接收器的相对定时的时序图。所述接收器能够被调谐到所述三个通信信号源103、105、107中的任何一个。语音呼叫活动线201指示何时对所述远程单元内的接收器加以调谐以接收来自语音基站105的呼叫信号。类似地，数据活动线213指示是否将所述调谐器调谐为接收来自所述数据基站的信号，且SPS活动线215指示是否将所述远程单元101中的调谐器调谐为接收来自SPS卫星星座的信号。

在时间203的第一点处，将所述调谐器调谐为接收来自所述数据基站107的信号。由于所述调谐器仅能够被调谐到所述三个可能信号源中的一个信号源，因而应清楚地了解：所述调谐器将无法被调谐成接收来自所述SPS卫星星座内的卫星或来自所述语音基站105的卫星信号。这是由所述语音呼叫活动线201和所述SPS活动线均处于低水平状态的事实而指示的。此条件表示所述远程单元101在一数据业务信道上接收来自数据基站107的数据信号的次数。

在时间205的第二点处，将产生一预定的呼叫时隙，在此时间期间信号被从语音基站105传输到远程单元101。这些信号指示出另一设备(一常规电话机或其它此类设备)是否正尝试与远程单元101建立呼叫。为保证与所述远程单元101建立呼叫的尝试成功，需要在每个预定的呼叫时隙对这些进入的语音呼叫信号进行检查。因此，所述远程单元101内的调谐器被调谐到从所述语音基站105传输的所述语音呼叫信道。如上文所述，此意味着所述远程单元101内的调谐器将不再被调谐到所述数据基站107，如数据活动线213在点205处过渡到低水平状态而语音呼叫活动线201在此点处过渡到高水平状态的事实所指示。应注意，SPS活动线215保持处于低水平状态。

在接收器正接收来自语音基站105的呼叫信号期间，所述远程单元101还经一由所述语音基站201所传输的导频信道来接收信号。所述远程单元101使得一内部时钟与一导频信号同步。所述导频信道在与从语音基站105传输的呼叫信道频率相同的频率上传输。此时应注意，如果语音基站105根据码分多址(CDMA)传输方案进行操作，那么语音基站105所传输的信息通过以一不同的代码来为每个信道编码而被分为单独的传输信道。例如，使用一个特定代码来编码一呼叫信道。使用另一代码来编码一业务信道。使用再一代码来编码一导频信道。因此，这些信道中的每个信道都可用于在同一频率上同时传输不同的信息。此允许所述远程单元101的调谐器被调谐到从语音基站105传输的导频信道，同时也接收以相同频率在一呼叫信道上传输的来自所述语音基站105的信号。

经所述导频信道传输的信号的频率是受到精确控制的。因此，通过将远程单元101中的时钟与所述导频信道同步(即，与在所述导频信道上所传输的导频信号的频率相同步)，而精确地控制所述时钟的频率。另外，在呼叫时段期间，指示时刻的精确的信息也由语音基站105传输并由远程单元101接收。因此，以准确的频率和时刻信息来更新保持于所述远程单元101内的局部时钟。

理论上，所述时刻与由SPS星座的卫星中的每个卫星内的时钟所指示的时刻恰好相同。然而，此时应注意，存在两个因素致使所述时刻小于理论值。第一个因素是所述信号从语音基站105传播到远程单元101所需的时间量(即，传播延迟)。尽管信号以光速行进，但所述距离为足够大以致使传输与接收之间在时间上产生显著延迟。第二因素是所述语音基站中的时钟的不准确性。从语音基站105所传输的时刻仅与在语音基站105内保存时间的局部时钟一样准确。尽管语音基站105中的局部时钟与SPS卫星103中的时钟同步，但是时钟将随着同步次数之间的时间而产生偏差。

尽管远程单元101所接收的时刻具有不准确性，但是在所述呼叫时段期间发生同步化之后即刻所述远程单元101内的局部时钟是最准确的。因此，根据本发明所描述方法和装置的一个实施例，经所述数据信道接收来自数据基站107的数据被延迟较长的时间，而远程单元101内的调谐器被调谐到SPS卫星103。这在图2中由在时间207(指示所述呼叫时段的终端)处于低水平状态的语音呼叫活动线201所展示。在时间207处，如在时间207处处于高水平状态的SPS活动线215所示，远程单元101内的调谐器被调谐到SPS卫星103的频率。应理解，本文中所描述的SPS卫星以一CDMA模式操作，从而使得所述SPS星座内的所有卫星103以相同的频率传输信息。每个卫星被分配一唯一代码以允许远程单元101内的接收器在由每个特定卫星103所传输的信号之间加以区分。

通过在所述呼叫时段之后即刻将远程单元101中的调谐器调谐到SPS卫星103，对所述卫星的搜索变得更短。即，为接收来自所述SPS卫星103的信号，所述远程单元101须确定所经调谐到的确切频率及相对于SPS卫星103中所运转时钟的时间。应注意，尽管由SPS卫星103所传输的频率相对准确，但是所述卫星相对于远程单元101的相对运动致使远程单元101处所接收的频率出现多普勒频移(Dopper shift)。尽管如此，远程单元101优选具有其可从中确定接收所述SPS卫星信号所应期望的频率的信息。然而，如果远程单元101中的时钟不准确，那么在每次接收SPS卫星信号的尝试失败时均必须调节时钟。所述远程单元101内的时钟越不准确，接收SPS卫星信号的尝试失败的次数越多。因此，通过在使所述时钟与语音基站105的呼叫信道已同步之后即刻尝试接收SPS卫星信号，而缩短了“截获”SPS卫星信号所需的“搜索时间”。另外，如果将所述SPS搜索结果与来自较早搜索(即，在先前SPS卫星搜索时期期间所进行的伪距测量)的搜索结果一起使用，那么由于所述时钟将与所述具有相对恒定偏移的基站中的时钟同步，因而局部时钟的偏移(即，局部时钟中相对于SPS卫星所维持时间的误差)将相对恒定。所属领域技术人员将了解具有一具有恒定偏移的伪距测量的益处。

在执行由远程单元101所接收的SPS搜索所要求的时刻与一呼叫时段末端之间存在一相对较长的时期。因此，在所揭示的方法和装置的另一实施例中，当远程单元101意识到需要搜索并截获SPS卫星信号时，远程单元101内的调谐器被调谐以接收来自语音基站105的呼叫信道。图3展示说明此实施例的一时序图。然而，由于在与远程单元101相关联的一呼叫时段期间，远程单元101中的调谐器并未被调谐到所述语音呼叫信道，因而所述远程单元无需解调所述呼叫信道上的数据。相反，所执行的功能仅为使得所述局部时钟同步并确定正确的时刻。这些功能被相对快速地加以执行。图3的所述实例说明在时间301中第一点处被调谐到语音呼叫信道的远程单元101，所述时间301的第一点与呼叫时段的起点相一致。因此，远程单元101的调谐器并未被调谐到数据基站107或SPS卫星103。

在时间303的第二点处，即在所述呼叫时段的末端处即刻产生的时间点，将远程单元101内的调谐器被调谐回到传输来自数据基站107的信号的频率。在时间305的第三点处(其可为在远程单元接收一进行SPS搜索和截获请求之后的某些相对不实在的时间量)，远程单元101的调谐器经调谐以再次经所述语音呼叫信道接收由语音基站105所传输的信号。在时间307的第四点处，一旦远程单元101的局部时钟已与语音基站105的时间基准再同步，则远程单元101的调谐器经调谐以搜索并截获由SPS卫星103所传输的信号。取决于所述卫星信号的信号质量(即，信号强度等)，此处理耗费200毫秒与4秒之间的时间。优选地，如果远程单元确定所述搜索可能在下一个呼叫时段的起点309之前完成，那么所述搜索将仅在下一个呼叫时段(其在图3中发生于时间309的第五点处)之前进行。将理解，由于需要在下一个呼叫时段的起点处将远程单元101调谐到语音呼叫信道以确保不遗漏呼叫，因而此为优选的。然而，同样需要确保在脱离SPS卫星频率之前(尤其一旦其已经以频率和时间而被定位)完成SPS搜索和截获。

远程单元101基于近期尝试截获SPS卫星103所需的时间量来估计执行SPS搜索和截获所需的时间量。在本发明所揭示方法和装置的一个实施例中，仅使用上次尝试所需的时间量。在其它实施例中，所述时间量为两次或两次以上近期尝试所需时间的组合。可(例如)加权这些时间以使得最近期的尝试具有更显著的意义。或者，可将最近期尝试的时间组合为一直接平均值(将每个近期尝试的时间相加并除以所相加的时间的个数)。可基于所述尝试是多久前进行的或基于需要具有指定数量的尝试或这些标准的组合而选择尝试的数量，如最近期的5次尝试，假设所有5次尝试均在最后一分钟内进行。

所属领域技术人员将理解，一旦执行一成功的搜索和截获且额外地确定了远程单元101的位置，所述远程单元将具有一使所述远程单元的局部时钟与之相同步的很准确的时刻值。此归因于远程单元101解决与SPS卫星位置定位相关联的四个未知数中常规的四个方程式的事实。即，通过使用从远程单元101到第一卫星103的伪距、到第二卫星103的伪距、到第三卫星的伪距和到第四卫星103的伪距并且已知这四个卫星103的定位，所述远程单元可求出远程单元101在x、y和z空间维度中的位置，并求出所述局部远程单元时钟的时钟偏移(假设所述局部远程单元时钟相对于卫星103并不具有过大的偏移)。因此，在已执行位置定位搜索之后，远程单元101中的时刻几乎等于所述卫星103中的时刻(即，远程单元101中的局部时钟的偏移几乎为零)。如果远程单元101尝试在一相对较短的时间段内截获卫星103，那么所述局部时钟将具有一相对较小的偏移，其取决于局部时钟中的漂移量。然而，随着时间的流逝，如果不使用新近截获的伪距测量值执行另一SPS位置定位计算，所述局部时钟将势必越来越偏离同步。

根据本发明所揭示方法和装置的一个实施例，远程单元101具有若干省电模式。在一个所述省电模式下，暂停远程单元101中的所有功能以将远程单元101的功率消耗减少到最小。在规则的间隔中，远程单元101醒来以检查是否某些东西已改变(即，是否存在请求远程单元101采取措施的任何请求)。请求其采取措施的一个实例是为使用远程单元101被按压下远程单元101的键盘或小键盘上的键。如果某人已请求所述远程单元的注意，那么远程单元101将醒来并响应所述请求。如果没有请求所述远程单元的注意，那么远程单元101将返回到睡眠状态。然而，远程单元101在呼叫时隙中醒来以接收语音基站105经语音呼叫信道所发送的信息。如果没有人尝试与远程单元101建立呼叫，那么所述远程单元101返回到睡眠状态。

根据一第二省电模式，远程单元101减少暂停所有操作所消耗的功率量，但保持局部时钟运转。通过保持所述局部时钟的运转，所述局部时钟与其上次与之相同步的语音基站105中的时间更紧密地保持同步。此模式称为“假睡眠”。假睡眠使得远程单元省电，同时不损失将时钟关闭时发生的时钟同步化的益处。即，所述时钟可在下一个呼叫时隙再同步，或如图3所示通过调谐到语音基站105的语音呼叫信道并持续较短时间段而再同步。然而，如果所述时钟通过一近期执行的SPS位置定位计算而被同步且所述时钟保持运转，那么所述同步不如所述时钟原有的同步准确。因此，在本发明所揭示方法和装置的一个实施例中，如果近期已充分地执行一位置定位计算，那么无需将远程单元101中的调谐器调谐到由语音基站105所传输的语音呼叫信道。有关近期的程度上的界定取决于远程单元101内的局部时钟的稳定性。尽管如此，将理解，对于每个远程单元和相关联的局部时钟而言，存在某一范围，所述时钟将在所述范围内保持更准确，接着可通过与来自所述语音基站105的信号相同步而实现。

综上所述，已描述了一种通过使用一远程单元而搜索并截获SPS卫星的方法和装置，所述远程单元除能够接收SPS卫星信号外，还具有接收并发送语音和数据的能力。如上所述，尽管所描述的主题易受各种修改和替代形式的影响，但是其特定实施例已以实例的方式展示于图式中并加以详细描述。因此，应理解，本发明仅由随附权利要求书而界定，且不限于所描述主题的特定实施例。

Claims (14)

1.一种操作无线远程单元以用于执行SPS截获的方法，所述无线远程单元包含一接收器和一内部时钟，所述方法包含以下步骤：

在一第一时间，所述接收器从一数据基站接收一数据信号；

在所述第一时间之后的第二时间，将所述接收器调谐到一经一语音基站传输的具有一导航频率的导频信号；

响应于所述将所述接收器调谐到所述导频信号的步骤，所述接收器从所述语音基站接收所述导频信号；

响应于所述接收所述导频信号的步骤，使得所述内部时钟与所述导频信号同步；

在所述第二时间之后的第三时间，将所述接收器调谐到一经一在一卫星定位系统中的卫星传输的具有一不同于所速导航频率的卫星频率的卫星信号；和

响应于所述将所述接收器调谐到所述卫星信号的步骤，对所述卫星信号执行一搜索。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述同步步骤进一步包含以下步骤：

更新所述内部时钟的一时钟频率和一日期时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含以下步骤：

在所述第三时间之后的第四时间，将所述接收器调谐到经所述数据基站传输的具有一不同于所述导航频率和所述卫星频率的数据频率的所述数据信号；和

响应于所述调谐到所述数据信号的步骤，所述接收器从所述数据基站接收所述数据信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述语音基站和所述数据基站可以是同一个通信基站，也可以是不同的通信基站。

5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含以下步骤：

预期在一预定时间接收所述导频信号，

其中，响应于所述预期步骤进行所述调谐所述导频信号的步骤。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述卫星信号通过一码分多址编码方案来编码。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述导频信号通过一码分多址编码方案来编码。

8.根据权利要求1所述的方法，其中在分时隙呼叫通信期间接收所述导频信号。

9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含以下步骤：响应于所述同步和接收所述卫星信号的步骤，计算代表一所述无线远程单元的位置的位置信息。

10.根据权利要求1所述的方法，其中在所述同步步骤完成后立即进行所述调谐所述接收器到所述卫星信号的步骤。

11.一用于执行SPS截获的无线远程单元包含：

一调谐器，用于：

在一第一时间，所述接收器从数据基站接收数据信号；

在所述第一时间之后的第二时间，将一接收器调谐到一经一语音基站传输的具有一导航频率的导频信号，和

在所述第二时间之后的第三时间，将所述接收器调谐到一经一在一卫星定位系统中的卫星传输的具有一不同于所速导航频率的卫星频率的卫星信号；

其中所述的接收器，用于：

响应于调谐器将所述接收器调谐到所述导频信号，从所述语音基站接收所述导频信号，和

响应于调谐器将所述接收器调谐到所述卫星信号，对所述卫星信号执行一搜索；

一内部时钟，用于提供时间信息；

一控制电路，用于响应于接收器在将接收器调谐到卫星信号之前接收所述导频信号，使所述内部时钟与所述导频信号同步。

12.根据权利要求11所述的无线远程单元，其中所述时间信息进一步包含：

一时钟频率和一日期时间。

13.根据权利要求11所述的无线远程单元，其中所述卫星信号通过一码分多址编码方案来编码。

14.根据权利要求11所述的无线远程单元，其中所述导频信号通过一码分多址编码方案来编码。

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