CN1914516B

CN1914516B - Gps设备

Info

Publication number: CN1914516B
Application number: CN2004800414302A
Authority: CN
Inventors: 斯蒂芬·安东尼·拉斐尔; 泰·多萨吉
Original assignee: Nokia Oyj
Current assignee: Nokia Technologies Oy
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2024-12-16
Also published as: US7486231B2; EP1695106A1; WO2005062065A1; GB2409362B; KR20060107848A; CN1914516A; US20070273502A1; GB0329497D0; GB2409362A; KR100803633B1

Abstract

一种GPS设备，包括：第一电路，该电路被安排为接收至少一个第一信号，并且被安排为根据所述第一信号来输出第一定时信息；第二电路，该电路被安排为接收至少一个第二信号，并且被安排为根据第二信号来输出第二定时信息；以及第三电路，该电路被安排为确定该设备的定时信息。所述第三电路被安排为接收第一定时信息和第二定时信息中的至少一个，并且进一步被安排为根据第一信号和第二信号中的至少一个来产生第三定时信息。第三电路还被安排为根据第一定时信息和第三定时信息来产生定位估计。第三定时信息与第一定时信息是初始同步的并且第三定时信息使用第二定时信息而与至少一个第一信号保持基本同步。

Description

GPS设备

技术领域

本发明涉及一种定时同步方法，尤其用于通信系统以在蜂窝无线系统中用于同步定位信号，但是本发明并不局限于此。

发明背景

无线蜂窝通信网络及其操作是众所周知的。在此类系统中，网络覆盖的区域被划分为小区。每一个小区都具有一个基站，该基站则被安排为与基站所关联的小区中的多个移动台或是其他用户设备进行通信。

在这些已知系统中，其中可以参考基站对移动台进行定位，由此可以把移动台定位基站工作发射范围以内。

众所周知，通过测量移动台与已知基站或发射机之间的信号发射与接收之间的时间，可以确定附加的定位信息。通过使用这种到达时间(TOA)方法以及从基站发射的信号，可以将移动台定位在数十米的范围以内。

使用基站来发射定时信号，并且使用这些信号来确定位置估计，会产生一个包含了若干个潜在错误和问题的估计。这其中一个主要问题是从基站到移动台的传输有可能采用很多不同的路径。该路径有可能是直达的，这样则提供了基站与移动之间的距离的精确估计，或者，该路径也有可能由诸如建筑物、大型交通工具以及丘陵之类的人造或自然现象而折射或反射。这些间接路径并没有反映出基站与移动台之间的真实路径，并由此产生位置估计误差。这些折射的和反射的信号路径在建筑物多的环境以及市内环境中出现的更为频繁，由此将会因为基站密度的增大而使更精确的基站定位估计降级。

在定位估计中的一项独立研发是全球定位卫星(GPS)系统的研发，该系统通过对那些从地球轨道卫星接收的信号的传送时间进行测量而允许GPS接收机将其位置精确定位在数米的范围以内。在基本条件下，GPS系统需要发射机(轨道卫星)和接收机预先了解所发射的序列，以使其时钟基本同步，并使接收机对多个不同的卫星传输进行测量。接收机计算不同卫星传输之间的时间差，并且通过将其与光速相乘，可以计算出其自身与卫星位置的相对位置。此外，接收机必须具有包括在任何给定时刻的卫星轨道(进而包括卫星位置)在内的进一步的信息(如果必要的话，该信息可以从卫星传输中解码得到)。如果具有该信息、时间差测量以及应用测量时的绝对时刻，则可以计算接收机的位置。

正如本领域中已知的那样，GPS轨道卫星与“GPS系统时间”是精确同步的，其中每一个卫星都携带了一个精确的非常稳定的原子时钟。此外，卫星的星座是从控制地面站监视的，并且所检测到的任何定时误差都会得到有效地校正。

为每一个GPS接收机供应诸如原子时钟之类的精确而稳定的时钟振荡器的费用是非常高的。幸运的是，由于允许使用廉价的振荡器，这个要求是可以缓解的。而这则是以共有时间误差对所有卫星的传送时间测量产生相同影响为代价来实现的。所述共有时间误差即已知的接收机时钟偏差，它连同3D位置坐标一起成为了第四个未知因素。由此，这个第四未知因素意味着接收机必须对最少四个卫星工具(SV)进行测量，以便解析位置以及精确的GPS系统时间。

在位置估计中的另一项研发是辅助GPS(A-GPS)的研发。这其中的思想是将诸如卫星位置、粗略接收机位置以及相当精确的GPS系统时间之类的信息传递到接收机，以便加快用于确定位置的时间，此外，如本技术中已知的那样，该处理还会提升测量可视卫星传输时间差以及根本成功获取位置固定的可能性。示例可以在某些蜂窝网络中发现A-GPS的示例，在这些网络中，在蜂窝网络侧的实体可以不时向移动台提供辅助数据。

虽然在辅助数据集中提供精确的GPS系统时间是非常理想的，但是在很多支持A-GPS的蜂窝网络中，由于这个特定信息暗示了附加的网络架构，因此该信息很可能是不可得的。因此，在这种情况下，移动台的GPS接收机有必要从卫星数据传输中解码出GPS系统时间。不幸的是，这种行为需要较高的信号强度(减小了获得固定的可能性，在微弱信号区域中则更是如此)，并且有可能需要花费若干秒来完成该活动。这不仅仅增加了计算位置固定的总的时间，而且还意味着接收机将会激活更长时间，由此将会消耗更多的功率。在移动设备中，功率损耗是一个重要的考虑因素。

由于用以解码和同步到GPS系统时间所经过的时间有可能是好几秒(在虚弱信号区域中甚至是不可能的)，因此较为理想的情况是：一旦实现同步，即使没有进行固定并且接收机的射频电路尚是未激活的，所述接收机也能保持GPS时间。一般来说，这种处理是通过本地时钟振荡器以及相关联的计数器电路来处理的。振荡器的精度将会确定本地时钟与“实际GPS系统时间”保持足够同步以便可用的时间长度。

如上所述，蜂窝移动台可以具有GPS接收机模块，以便改善移动台的定位估计能力。

移动台的成本敏感特性往往会阻碍其包含昂贵的时钟振荡器，而其自身使用的类型的振荡器则太过不准确，从而无法起到在任何长度的时间中与GPS系统时间保持同步的作用。随着以百万分之几的量级的误差递增，在大约几分钟的时间里将会丧失足够精确的同步。

毫无疑问，移动台可以通过打开GPS接收机来重新获取GPS时间，但是每隔几分钟就执行该活动将会显著耗费电池，这在某种程度上抵消了在本地保持精确的GPS系统时间的益处。

美国专利5,945,944描述一种组合式GPS接收机以及移动台收发信机，其中GPS定时信息是由从基站接收的信号确定的，然后，该信号将会经由通信链路进行传输，以便由一个独立的基本单元进行处理。对移动台来说，移动台的位置估计并不是即时可得的。

美国专利6,346,911描述了一种方法，其中该方法通过获取GPS数据，并且在所获取的GPS数据内部定位一个预定的码序列，并且确定所获取的数据开端与所定位的预定码开端之间的时间差，由此确定GPS时间。

美国专利6,150,980描述了一种用于为GPS接收机确定时间的方法。从通信系统中得到的定时信号由GPS接收机所接收，并且该信号将被解码，以便提供精确的时间信息。

发明内容

本发明实施例的目的是解决或部分地缓解先前所述的一个或多个问题。

依照本发明的第一个方面，在这里提供了一种GPS设备，包括：第一电路，该电路被安排为接收至少一个第一信号，并且被安排为根据所述第一信号来输出第一定时信息；第二电路，该电路被安排为接收至少一个第二信号，并且被安排为根据所述第二信号来输出第二定时信息；以及第三电路，该电路被安排为确定所述设备的定时信息，所述第三电路被安排为接收所述第一定时信息和第二定时信息中的至少一个，并且进一步被安排为根据所述接收到的第一信号和第二信号中的至少一个来产生第三定时信息，其中所述第三电路还被安排为根据所述第一定时信息和第三定时信息来产生定位估计；并且其中所述第三定时信息与所述第一定时信息是初始同步的，并且所述第三定时信息使用所述第二定时信息而与所述至少一个第一信号保持基本同步。

第一信号可以包括全球定位卫星系统信号。

第二信号可以包括蜂窝网络控制或通信信号。

第一定时信息可以包括下列信息中的至少一项：经过解调的全球定位卫星系统时间；至少一个全球定位卫星系统伪距离；经过解调的全球定位卫星系统定时数据字。

第二定时信息可以包括下列信息中的至少一项：蜂窝网络基站符号定时；蜂窝网络基站帧定时。

第一电路可以包括全球定位卫星接收机。

第二电路可以包括蜂窝网络接收机。

第三电路可以包括：GPS解调器；定时估计器；定位估计器；以及时钟寄存器。

第一电路还可以包括：GPS解调器；以及定时估计器。

第三电路可以包括：定位估计器以及时钟寄存器。

第三电路可以包括蜂窝基准时钟，其中所述第三定时信息可以使用所述蜂窝基准时钟而与所述至少一个第一信号进一步保持基本同步。

第二电路和第三电路可以在单个电路中实施。

该设备还可以包括阈值电路，该电路被安排为根据一个阈值事件而使所述第三定时信息进一步基本同步于所述至少一个第一信号。

该阈值电路可以被安排为使用所述第一定时信息来进一步基本同步所述第三定时信息。

该阈值事件可以包括以下信息中的至少一项：时间周期；所述设备离开建筑物的移动；所述设备在具有相对静态的性质的时间段之后的移动；确定数量的基站切换；接收到的第一信号强度阈值；多个接收到的第一信号。

集成电路可以包含GPS设备。

时钟寄存器可以包括随机存取存储器。

依照本发明的第二实施例，在这里提供了一种使用GPS来确定设备位置的方法，包括：接收至少一个第一信号；根据所述至少一个第一信号来产生第一定时信息；接收至少一个第二信号；根据所述至少一个第二信号来产生第二定时信息；根据所述第一定时信息和第二定时信息中的至少一个信息来产生第三定时信息；将所述第三定时信息初始同步于所述第一信号，并且使用所述第二定时信息而与所述第一信号保持同步，以及根据所述第一定时信息以及所述第三定时信息来确定所述设备的定位，其中所述确定步骤包括计算所述第三定时信息与所述第一定时信息之间的差值来确定定位估计的步骤。

接收至少一个第一信号的步骤可以包括：接收至少四个GPS信号。

产生至少一个第一定时信息的步骤还可以包括：对所述至少四个所接收的GPS信号进行处理，以便确定至少四个GPS定时信号；对所述至少四个GPS定时信号进行处理，以便产生真实的GPS定时信号。

接收至少一个第二信号的步骤可以包括：从无线蜂窝通信系统基站接收至少一个通信或控制信号。

产生所述第三定时信息的步骤可以包括另一个触发阈值电路的步骤，其中该电路被安排为根据阈值事件而使所述第三定时信息进一步基本同步于所述至少一个第一信号。

另一个触发所述阈值电路的步骤可以被安排为使用所述第一定时信息来进一步基本同步所述第三定时信息。

触发所述阈值电路的步骤还可以包括：检测阈值事件，其可以包括以下各项中的至少一项：时间周期；所述设备离开建筑物的移动；所述设备在具有相对静态的性质的时间段之后的移动；确定数量的基站切换；接收到的第一信号强度阈值；多个接收到的第一信号。

附图说明

为了更好地理解本发明及其实施方式，现在将仅仅以示例的方式对附图加以参考，其中：

图1显示的是可以实施本发明实施例的蜂窝网络的典型小区布局的示意图；

图2显示的是可以实施本发明实施例的全球定位卫星(GPS)系统的示意图；

图3显示的是GPS发射的比特定时以及相关联的戈德码序列定时的示意图；

图4显示的是用于描述图2所示的GPS系统的一系列GPS位置估计弧线以及误差弧线；

图5显示的是在图1所示的蜂窝网络内部工作的移动台无线通信收发信机中引入的本发明第一实施例的示意图；以及

图6显示的是在图1所示的蜂窝网络内部工作的移动台无线通信收发信机中引入的本发明第二实施例的示意图；

图7显示的是在图5和6中显示的本发明实施例中所使用的方法的流程图。

具体实施例

参考图1，该图显示的是可以实施本发明实施例的蜂窝电信网络51的一部分。网络所覆盖的区域分成了多个小区1、9。图1显示了一个被六个局部小区9所围绕的中心小区1。为了清楚起见，在这里并未显示与这些小区接壤的其他小区。每一个小区都具有与之关联的基地收发信台3，所述基地收发信台3即为通常所说的基站。基站3被安排为与和基站3相关联的移动设备或是其他用户设备5进行通信。移动设备的示例包括移动电话、具有收发信机能力的个人数字助理(PDA)以及具有收发信机能力的膝上型计算机。这些移动设备5也称为移动台。

小区至少可以是部分重叠的，但是也可以是完全重叠的。在某些系统中，这些小区的形状可以不同于所描述的形状。在某些实施例中，基站3可以与其关联的小区之外的移动设备5进行通信。在其他实施例中，移动设备5可以直接与移动设备5进行通信，而不用依赖于基站3。在本发明的其他实施例中，基站3可以直接与另一个基站3进行通信。

在小区内部，移动台5与基站3之间的通信将会同步于基站3所发射的符号以及帧。如本领域已知的那样，基站3从一个时钟那里得到自己的定时，其中该时钟的精度和稳定度处于百万分之一的微量。移动台5接收基站信号，并且使用基站信号而将其自身的内部时钟和定时同步于基站的时钟和定时。

正如本领域中已知的那样，美国使用的码分多址(CDMA)网络标准与GPS定时序列是同步的，而诸如全球移动通信系统(GSM)以及宽带码分多址(WCDMA)之类的其他通信标准则并未提供与GPS时间相同步的基站定时，并由此被视为是与GPS时间异步的。此外，基站及其定时还可以被视为是相互异步的。

图2显示的是典型的GPS系统的示意图。GPS接收机或移动台5使用了一个天线以从轨道卫星101接收信号103。在图2中，移动台5可以“看到”其中的四个轨道卫星101(a)、101(b)、101(c)、101(d)。其中每一个卫星发射信号103(a)、103(b)、103(c)、103(d)。

这些信号是由子帧组成的。每一个子帧都包含了一个50比特/秒的数据序列。这个50比特/秒的数据序列包含了已知的前同步码、星期时间(ToW)以及子帧ID。前同步码是一个处于各个子帧开端的预定八比特标识符，以及处于各个子帧末端的两比特(00)序列，这对所有的卫星来说都是相同的。星期时间信号则是一个十七比特的序列，该序列精确定义了当前子帧的开始的时刻。

为了能以很低的功率电平来接收该信号并且还将其从背景噪声中提取出来，在这里使用了已知的伪随机定时序列来对该数据序列进行调制。这个为随机序列也称为戈德码，它的长度是1023比特，并且是在1.023MHz的频率上发射的，换句话说，这个码序列会在每一个数据比特中重复20次。由于这个较高频率的信号与数据比特流是相干的，因此，如果能够识别/检测比特边缘开端，并且确切地了解所检测的边缘所属于的是数据比特序列内部的哪一个比特，那么有可能产生一个精确的定时估计，并且由此可以产生位置估计。而这需要接收机“知道”处于+/-1/2个比特周期、即+/-10ms以内的真实GPS时间，并且优选(对最高性能和最快的定位时间而言)地是处于+/-1/2个戈德码序列、即+/-500μs以内的时间。

比特边缘检测需要的接收信号电平要低于解码所发射的数据流所需要的信号电平，并且仅仅需要发现与戈德码序列之间的同步。该处理可以通过检查与所接收的信号以及戈德码序列的相关的结果来执行。当两个连续比特具有不同的值的时候，也就是说，当第一个比特具有值“1”而第二个比特具有值“0”或者相反的时候，在比特边缘通过处相关的结果将会突然改变值。由于比特边缘以及戈德码序列边缘在这个点上是相干的，因此，比特边缘的确定得到了戈德码序列边缘的确定。

这些边缘的定时可以参考图3来加以查看。图3显示的是一个GPS比特序列201，所显示的这些比特是三个连续比特x-1203、x205、x+1207以及另一个比特y208。依照已知技术的每一个比特的长度都是20ms。最小需要的时间精度窗口215则被显示为跨越了第x-1’个比特203和第x’个比特205，并且该窗口是由从第x-1’个比特的中间到第x-1’个比特的边缘的1/2比特周期211以及从第x’个比特的开端到第x’个比特的中间的1/2比特周期213形成的。

图3还显示了沿GPS信号旁边的戈德码的简化视图。为了简单起见，在这里仅仅显示了第x-1’个和第x’个比特的戈德码序列。显示了第x-1’个比特的戈德码定时的第一个、倒数第二个以及最后一个戈德码序列，它们是G/C-1 217、G/C-19 19、G/C-20 221。还显示了第x’个比特的戈德码定时的第一个、第二个和最后一个戈德码序列，它们是G/C-1223、G/C-2225、G/C-20 227。第x’个比特的第一个戈德码序列紧跟在第x-1’个比特的最后一个戈德码序列之后。最优时间精度窗口233则是由从第x-1’个比特的G/C-20序列的中间到第x-1’个比特的G/C-20序列的边缘的1/2戈德码序列时间周期229，以及从第x’个比特的G/C-1序列的开端到第x’个比特的G/C-1序列中间的1/2戈德码序列时间周期231形成的。

关于被检测边缘属于数据比特序列内的哪一个比特的确切知识可以通过使用GPS系统的信息来确定。正如本领域中已知的那样，可以使用GPS历书以在任何具体时刻确定GPS卫星当前位于哪里，并由此确定接收比特的在+/-10ms的限度以内的近似的时间延迟。所以通过使用粗略的GPS时间值以及GPS卫星位置的知识，可以确定来自每一个GPS卫星的接收比特都是具体的接收比特。

使用典型的GPS系统所进行的移动台位置估计是使用一种称为三角测量方法的处理来实现的。这个处理假设移动台5以及轨道卫星101存储的时间信号得到了足够精确的同步。伪随机定时序列则重复地从卫星101发射并由移动台5接收。然后，移动台5将接收到的序列与预期序列进行对比，以便确定一个定时延迟。通过使用这个定时延迟以及在给定的GPS系统时刻卫星的精确已知的位置，移动台估计将会指示出一条球形弧线，移动台被估计为处于沿着该弧线上。这些弧线的组合提供了一个精确的位置估计。如果可以“看到”三个卫星，倘若估计系统正在运作，那么这三条弧线会在两个点上交叉。如果“看到”四个或更多的卫星，那么这些弧线会在一个单个的位置上交叉-在三维空间中提供了单个的位置估计。

图4显示的是理想情况下的简化二维示意图，其中三条估计弧线201(a)、201(b)、201(c)在单个的点203处交叉，指示了移动台5的单个精确位置定位。

由于移动台内部时间的精度通常小于百万分之几，因此移动台5的定时与卫星101的定时之间的同步会漂移。在这种情况下，估计弧线不会精确地交叉在一起。在图3中显示了定时误差效应的两个示例，在第一个示例中，这些估计定位弧线211(a)、211(b)、211(c)会以重叠估计区域的形式产生一个错误，而移动台则有可能处于该区域内部205。在图3所示的定时误差的第二个示例中，其中显示这些估计位置弧线221(a)、221(b)、221(c)描述非重叠弧线。

由于同步误差几乎完全是因为移动台5的时钟相对于轨道卫星101的时钟的不稳定性造成的，因此对每一个定位估计来说，该误差都是相同的。

因此，如果本发明可以从至少四个GPS卫星接收信号，那么这种同步误差就可以消除了。

定时同步序列并不是如上所述的即时处理，它取决于从GPS卫星接收到的信号强度足够强，能够提取必要信息。

参考图5，其中显示了是本发明的第一实施例。移动台5包括蜂窝天线601、蜂窝收发信机603、蜂窝时钟605、GPS接收机619、GPS天线621以及处理引擎607。

蜂窝天线601与蜂窝收发信机相连。蜂窝收发信机进一步与处理器引擎607相连。蜂窝时钟605与蜂窝收发信机以及处理引擎607相连。处理引擎607还与GPS接收机619相连。GPS接收机与GPS天线621相连。

处理引擎607还包括蜂窝处理器609、蜂窝定时控制617、帧/符号定时器615、GPS/蜂窝时间相关器611以及GPS处理器613。

蜂窝处理器609与蜂窝定时控制617相连。所述蜂窝处理器还与帧/符号定时器615相连。该蜂窝处理器609进一步与蜂窝收发信机603相连。而且，该蜂窝处理器609与GPS/蜂窝时间相关器611相连。该蜂窝定时控制617经由蜂窝控制互连653与蜂窝时钟605相连。帧/符号定时器615与GPS/蜂窝时间相关器611相连。GPS/蜂窝时间相关器611进一步与GPS处理器613相连。GPS处理器613与GPS接收机619相连。

参考图6，该图显示了本发明的第二实施例。本发明第二实施例与第一实施例的不同之处在于：第二实施例中的GPS处理器613是与处理引擎607分离的。然而GPS处理器613仍旧与处理引擎607上的GPS/蜂窝时间相关器611相连，并且还与GPS接收机619相连。

此外，虽然在任何一个图中都未显示，但是本领域技术人员可以了解，上述三个电路中的两个或三个电路的任意组合是可以在单个电路上实施的。

为了对本发明实施例提供更多细节，我们将会参考图7来解释这些实施例的操作方法。

在第一个步骤801中，启动或重启移动台5。

在后续步骤803中，移动台获取GPS时间。在本发明的第一个实施例中，GPS接收机619接收GPS信号。这些GPS信号被传递到GPS处理器613。所述GPS处理器使用接收到的比特数据以及戈德码数据，以便通过使用前述方法来精确获取GPS时间。然后，这个GPS时间传递到GPS/蜂窝时间相关器611。

在后续步骤中，GPS/蜂窝时间相关器611将从GPS处理器获取的时间与615中包含的蜂窝时间相比较。由此，GPS时间t1基于限定为HF:SF:F:Sym:SS的具体蜂窝时间。参考欧洲的GSM标准，HF是超高帧(hyper frame)的数量，SF是超帧的数量，F是帧的数量，Sym是符号的数量，而S S则是子时隙的数量。

应该了解的是，对移动台在GSM系统之外的电信系统内工作的实施例而言，则GPS/蜂窝时间相关器比较的是从GPS处理器获取的时间以及该电信系统的电信“蜂窝时间”。

在后续步骤807中，GPS/蜂窝时间相关器611存储基于蜂窝时间的GPS时间。在本发明的某些实施例中，这些值是存储在诸如随机存取存储器(RAM)或寄存器(未显示)之类的存储器中的。

然后，移动台进行到下一个步骤809。下一个步骤监视是否需要位置固定。如果需要位置固定，那么该方法进行到步骤811。如果不需要位置固定，那么该方法进行到步骤823。

在从获得GPS时间起的时间以及步骤811或813中，蜂窝收发信机603接收并向蜂窝处理器传递蜂窝事件数据。该蜂窝事件数据具有公知的和高度精确的时间间隔。关于这种蜂窝事件的一个示例是开始一个帧。这个蜂窝事件数据被传递到蜂窝定时控制617以及帧/符号定时器615。该蜂窝定时控制617使用该数据以及任何定时误差的观察结果，以便精密调谐蜂窝定时器605，并且有效地使移动台与基站保持精确同步。帧/符号定时器615保持已发生了多少这样的蜂窝事件的计数。

如果需要位置固定，那么步骤811描述蜂窝处理器从帧/符号定时器615中读取当前蜂窝时间。

在步骤811之后，步骤813描述GPS/蜂窝时间相关器处理器611对在当前蜂窝时间与存储所获取的GPS时间时的蜂窝时间之间所经过的时间进行计算。

在步骤813之后，出现步骤815，其中GPS/蜂窝时间相关器611将经过的蜂窝时间(T增量)添加到存储的所获取的GPS时间中，以获得当前GPS时间。然后，该信息被传递到GPS处理器613。

在步骤815之后的步骤中，步骤817描述GPS处理器613使用当前GPS时间以及从GPS接收机传递来的当前接收的信号来计算位置固定。

在步骤817之后，出现步骤819，其中GPS处理器进行检查以了解位置固定是否成功。如果固定尚未成功，那么该方法进行到步骤818，在该步骤中完整获取来自可视卫星的GPS系统时间。在这个步骤之后，该方法行进到步骤820，在该步骤中做出位置固定然后将其返回。然后，移动台可以进行到步骤805，其中新获取的GPS时间基于本地的蜂窝时间计数器。

如果固定成功，那么该方法行进到步骤821，在该步骤中，GPS处理器向请求位置固定的移动台5内部的过程或设备(未显示)返回该位置固定。然后，该方法回到步骤805，其中当前GPS时间基于当前蜂窝时间。

如果没有请求位置固定，则执行步骤823。发生步骤823，其中蜂窝处理器从帧/符号定时器615中读取当前蜂窝时间。

在步骤823之后，步骤825描述蜂窝处理器609对在当前蜂窝时间与存储所获取的GPS时间时的蜂窝时间之间经过的蜂窝时间(T增量)进行计算。

在步骤825之后，在步骤831中，GPS/蜂窝时间相关器611确定所经过的时间是否大于可接受的阈值。这样来保持该时间是新的。

如果所经过的时间大于可接受阈值，那么该方法将会复位回步骤801，由此重新获取/刷新GPS时间。

如果经过的时间小于可接受阈值，那么该方法返回到步骤809，其中进行检查来了解是否接收到位置固定请求。

在另一个实施例中，刷新步骤是在检测到移动台5从建筑物内部移动到外部的时候触发的。

在一个实施例中，这个外部触发可以通过检测移动台在具有相对静态性质的时间段之后何时移动来实现。在另一个实施例中，所述外部触发也可以通过监视接收信号功率以及在接收功率突然增大之后触发所述外部触发来实现一接收功率的突然增大是因为建筑物屏蔽效应的减小造成的。

当移动台在基站之间经过了超过预定次数之后，本发明的其他实施例可以触发一个定时刷新步骤，其中所述预定次数是一次或多次。在此类实施例中，移动台的运动同样提供了移动台处于开启的指示，换句话说，移动台并未使用在建筑物内部，由此更有可能接收足够强度和数量的GPS信号，以便提供快速和精确的定时同步。

在GPS接收机检测到的GPS信号的接收强度或接收数量大于预期阈值的之后，本发明的其他实施例可以触发一个定时刷新步骤。在这种情况下，能够快速并以高精度获取定时值的时机是值得进行附加处理的。

在组合了上述触发事件中的至少一个事件之后，本发明的其他实施例可以触发一个定时刷新步骤。

由于所发射的基站定时信号的精度是百万分之几，因此对基站保持的移动台中存储的GPS定时序列的副本来说，所述副本的精度足以产生精确的定位估计，并且可以在若干个小时的时间里精确获取GPS信号而不进行进一步调整。

在本发明的其他实施例中，时钟寄存器是通过本地蜂窝基准时钟(未显示)的辅助使用来保持更新的。所述本地蜂窝基准时钟包含了用于产生相对稳定的振荡的装置。在本发明的某些实施例中，本地振荡器包含了经过精确调谐的石英时钟脉冲生成器。

在本发明的某些实施例中，当蜂窝收发信机没有接收到基站3的定时信号时，举例来说，其中移动台5在基站之间经过并且处于基站范围之外，那么可以使用蜂窝基准时钟来递增时钟寄存器值。

虽然蜂窝基准时钟的精度和稳定性不如基站时钟信号精确，但是蜂窝基准时钟可以防止完全失去同步。

在本发明的实施例中，不需要移动台在通信信道上主动通信。移动台可以观察从基站发射的寻呼或控制信道定时信号，以便获取精确的定时信息。

此外，在本发明的其他实施例中，不同基站时钟之间的任何定时差值都是由蜂窝处理器确定的。当移动台5从一个小区移动到另一个小区的时候，所述移动台需要一个称为切换的处理。由于每一个小区都是由独立基站控制的，因此，蜂窝处理器可以计算定时调整，并且将其应用于移动台时钟寄存器，以便在移动台从一个小区跨越到另一个小区的时候补偿基站之间的定时差值。在基站时钟部分地同步或基本同步的网络中，这些定时调整可以是小的。

Claims

1.一种GPS设备，包括：

第一电路，该电路被安排为接收至少一个第一信号，并且被安排为根据所述第一信号来输出第一定时信息；

第二电路，该电路被安排为接收至少一个第二信号，并且被安排为根据所述第二信号来输出第二定时信息；以及

第三电路，该电路被安排为确定所述设备的定时信息，所述第三电路被安排为接收所述第一定时信息和第二定时信息中的至少一个，并且进一步被安排为根据接收到的第一和第二信号中的至少一个来产生第三定时信息，

其中所述第三电路还被安排为根据所述第一定时信息和第三定时信息来产生一个位置估计；

其中所述第三定时信息与所述第一定时信息是初始同步的，并且通过使用所述第二定时信息所述第三定时信息与所述至少一个第一信号保持基本同步；以及

其中所述第三电路还包括蜂窝基准时钟，并且其中通过使用所述蜂窝基准时钟所述第三定时信息还与所述至少一个第一信号保持基本同步。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述第一信号包括全球定位卫星系统信号。

3.如权利要求1或2所述的设备，其中所述第二信号包括蜂窝网络控制或通信信号。

4.如权利要求1或2所述的设备，其中所述第一定时信息包括下列信息中的至少一项：

经过解调的全球定位卫星系统时间；

至少一个全球定位卫星系统伪距离；

经过解调的全球定位卫星系统定时数据字。

5.如权利要求1或2所述的设备，其中所述第二定时信息包括下列信息中的至少一项：

蜂窝网络基站符号定时；

蜂窝网络基站帧定时。

6.如权利要求1或2所述的设备，其中所述第一电路包括全球定位卫星接收机。

7.如权利要求1或2所述的设备，其中所述第二电路包括蜂窝网络接收机。

8.如权利要求1或2所述的设备，其中所述第三电路包括：

GPS解调器；

定时估计器；

定位估计器；以及

时钟寄存器。

9.如权利要求6所述的设备，其中所述第一电路还包括：

GPS解调器；以及

定时估计器。

10.如权利要求9所述的设备，其中所述第三电路包括：

定位估计器以及时钟寄存器。

11.如权利要求1或2所述的设备，其中所述第二电路和第三电路是在单个电路中实施的。

12.如权利要求1或2所述的设备，其中所述设备还包括阈值电路，该电路被安排为根据阈值事件而使所述第三定时信息进一步基本同步于所述至少一个第一信号。

13.如权利要求12所述的设备，其中所述阈值电路被安排为使用所述第一定时信息来进一步基本同步所述第三定时信息。

14.如权利要求12所述的设备，其中所述阈值事件包括以下中的至少一项：

时间周期；

所述设备离开建筑物的移动；

所述设备在具有相对静态的性质的时间段之后的移动；

确定数量的基站切换；

接收到的第一信号强度阈值；

多个接收到的第一信号。

15.如权利要求8所述的设备，其中所述时钟寄存器包括随机存取存储器。

16.一种集成电路，其包含如权利要求1所述的GPS设备。

17.一种使用GPS来确定设备位置的方法，该设备包括蜂窝基准时钟，所述方法包括以下步骤：

接收至少一个第一信号；

根据所述至少一个第一信号来产生第一定时信息；

接收至少一个第二信号；

根据所述至少一个第二信号来产生第二定时信息；

根据所述第一定时信息和第二定时信息中的至少一个信息来产生第三定时信息；

将所述第三定时信息初始同步于所述第一信号，使用所述第二定时信息而使所述第三定时信息与所述第一信号保持同步，并且使用所述蜂窝基准时钟来使所述第三定时信息与所述第一信号进一步保持同步；以及

根据所述第一定时信息以及所述第三定时信息来确定所述设备的定位，其中所述确定步骤包括计算所述第三定时信息与所述第一定时信息之间的差值来确定定位估计的步骤。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述接收至少一个第一信号的步骤包括：

接收至少四个GPS信号。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述产生至少一个第一定时信息的步骤还包括：

对所述至少四个所接收的GPS信号进行处理，以便确定至少四个GPS定时信号；

对所述至少四个GPS定时信号进行处理，以便产生一真实的GPS定时信号。

20.如权利要求17所述的方法，其中所述接收至少一个第二信号的步骤包括：

从无线蜂窝通信系统基站接收至少一个通信或控制信号。

21.如权利要求17所述的方法，其中所述产生所述第三定时信息的步骤包括另一个触发阈值电路的步骤，其中该电路被安排为根据阈值事件而使所述第三定时信息进一步基本同步于所述至少一个第一信号。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述另一个触发所述阈值电路的步骤被安排为使用所述第一定时信息来进一步基本同步所述第三定时信息。

23.如权利要求21或22所述的方法，其中所述触发所述阈值电路的步骤还包括：检测阈值事件，该事件包括以下各项中的至少一项：

时间周期；

所述设备离开建筑物的移动；

所述设备在一个具有相对静态的性质的时间段之后的移动；

确定数量的基站切换；

接收到的第一信号强度阈值；

多个接收到的第一信号。