FI111665B - Luotettava paikannus muistirajoitetussa ympäristössä - Google Patents

Luotettava paikannus muistirajoitetussa ympäristössä Download PDF

Info

Publication number
FI111665B
FI111665B FI20010418A FI20010418A FI111665B FI 111665 B FI111665 B FI 111665B FI 20010418 A FI20010418 A FI 20010418A FI 20010418 A FI20010418 A FI 20010418A FI 111665 B FI111665 B FI 111665B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
data
frequency
code
doppler
satellite
Prior art date
Application number
FI20010418A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20010418A (fi
Inventor
Gilbert C Sih
Avneesh Agrawal
Qiuzhen Zou
Inyup Kang
William Gardner
Original Assignee
Qualcomm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qualcomm Inc filed Critical Qualcomm Inc
Publication of FI20010418A publication Critical patent/FI20010418A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI111665B publication Critical patent/FI111665B/fi

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/23—Testing, monitoring, correcting or calibrating of receiver elements
    • G01S19/235—Calibration of receiver components
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/246—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving long acquisition integration times, extended snapshots of signals or methods specifically directed towards weak signal acquisition
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/25—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS
    • G01S19/254—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS relating to Doppler shift of satellite signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/25—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS
    • G01S19/256—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system involving aiding data received from a cooperating element, e.g. assisted GPS relating to timing, e.g. time of week, code phase, timing offset
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/29—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system carrier including Doppler, related
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/0009—Transmission of position information to remote stations
    • G01S5/0018—Transmission from mobile station to base station
    • G01S5/0036—Transmission from mobile station to base station of measured values, i.e. measurement on mobile and position calculation on base station
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00—Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S2205/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S2205/001—Transmission of position information to remote stations
    • G01S2205/008—Transmission of position information to remote stations using a mobile telephone network
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/0009—Transmission of position information to remote stations
    • G01S5/0045—Transmission from base station to mobile station
    • G01S5/0063—Transmission from base station to mobile station of measured values, i.e. measurement on base station and position calculation on mobile
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)
  • Debugging And Monitoring (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Techniques For Improving Reliability Of Storages (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Description

111665 LUOTETTAVA PAIKANNUS MUISTIRAJOITETUSSA YMPÄRISTÖSSÄ
Esillä oleva keksintö liittyy paikannukseen. Erityisesti esillä oleva keksintö liittyy uuteen ja parannettuun menetelmään ja laitteeseen paikannuksen 5 toteuttamiseksi langattomassa tietoliikennejärjestelmässä.
Sekä valtiovallan asettamat säädökset että kuluttajien kysyntä on ohjannut paikannustoimintojen tarvetta matkapuhelimissa. Maailmanlaajuinen paikan-10 nusjärjestelmä (GPS) on nykyään saatavilla paikannuksen toteuttamiseksi käyttäen GPS-vastaanotinta yhdessä maata kiertävän satelliittijoukon kanssa. Näin ollen on toivottavaa toteuttaa GPS-toiminnallisuus matkapuhelimissa.
15 Matkapuhelimet, kuitenkin, ovat äärimmäisen herkkiä kustannuksille, painolle ja tehon kulutukselle. Näin ollen yksinkertaisesti ylimääräisen GPS-paikannuksen toteuttavan piiristön lisääminen ei ole tyydyttävä ratkaisu paikannustoiminnallisuuden järjes-20 tämiseksi matkapuhelimeen. Näin ollen esillä oleva keksintö on tarkoitettu GPS-toiminallisuuden järjestämiseksi siten, että käytetään mahdollisimman vähän ylimääräisiä komponentteja, aiheutetaan mahdollisimman vähän kustannuksia ja tehon kulutusta.
25
KEKSINNÖN YHTEENVETO
Esillä oleva keksintö on uusi ja parannettu menetelmä ja laite paikannuksen toteuttamiseksi langattomassa tietoliikennejärjestelmässä. Eräässä sovel-30 luksessa esitetään menetelmä paikannuksen toteuttami-seksi langattomassa tietoliikennejärjestelmässä käyttäen signaalijoukkoa, joka lähetetään satelliittijou-kolta, jossa menetelmässä vastaanotetaan signaalinäyt-teitä, kierretään keräyskoodia ensimmäisellä kiertoar-35 volla kierretyn keräyskoodin saamiseksi, yhdistetään signaalinäytteitä käyttäen kierrettyä keräyskoodia yh- 2 111665 distetyn datan saamiseksi, kootaan yhdistettyä dataa ensimmäisen keston yli osittain yhdistetyn datan saamiseksi, kierretään osittain yhdistetty data toisella kiertoarvolla yhdistetyn datan saamiseksi ja kootaan 5 kierrettyä dataa.
Esillä olevan keksinnön muodot, tavoitteet ja edut tulevat selvemmiksi seuraavasta yksityiskohtaisesta kuvauksesta, joka esitetään yhdessä oheisten piirustusten kanssa, joissa piirustuksissa viitenume-10 rot ovat kauttaaltaan samat ja joissa:
Kuvio 1 on maailmanlaajuisen paikannusjärjestelmän (GPS) aaltogeneraattorin lohkokaavio;
Kuvio 2 on äärimmäisen yksinkertaistettu loh-kokaaviokuvio esillä olevan keksinnön mukaisesti kon-15 figuroidusta matkapuhelinjärjestelmästä;
Kuvio 3 on lohkokaavio vastaanottimesta esillä olevan keksinnön erään sovelluksen mukaisesti;
Kuvio 4 on toinen lohkokaavio kuviossa 3 esitetystä lohkokaavioista; 20 Kuvio 5 on vastaanotin, joka on konfiguroitu esillä keksinnön erään sovelluksen mukaisesti;
Kuvio 6 on vuokaavio vaiheista, jotka toteutetaan paikannustoimenpiteen aikana;
Kuvio 7 on lohkokaavio GSP:stä, joka oh kon-25 figuroitu esillä olevan keksinnön erään sovelluksen ··· mukaisesti;
Kuvio 8 on vuokaavio, joka esittää vaiheita, jotka toteutetaan esillä olevan keksinnön erään sovelluksen mukaisen haun yhteydessä; 30 Kuvio 9 on aikaviiva, joka esittää vaiheita, joiden aikana hienohaku ja karkeahaku toteutetaan -···. esillä olevan erään sovelluksen mukaisesti;
Kuvio 10 on aikaviiva haluprosessista, joka on toteutettu esillä olevan keksinnön erään sovelluk-35 sen mukaisesti;
Kuvio 11 on kaaviokuva hakuavaruudesta.
• * 3 111665
Kuvio 12 on lohkokavio vastaanottimesta esillä olevan keksinnön erään toisen sovelluksen mukaisesti.
Uusi ja parannettu menetelmä ja laite paikan-, 5 nuksen toteuttamiseksi langattomassa tietoliikennejär jestelmässä kuvataan seuraavassa. Esimerkkisovellus kuvataan digitaalisen matkapuhelinjärjestelmän yhteydessä. Vaikka käyttö tässä yhteydessä on edullista, keksinnön eri sovelluksia voidaan yhdistää eri ympä-10 ristöihin tai kokoonpanoihin. Yleisesti eri järjestelmiä, joita kuvataan tässä, voidaan toteuttaa käyttäen ohjelmilla ohjattuja prosessoreita, integroituja piirejä tai diskreettejä logiikkapiirejä, vaikkakin toteutus integroidussa piirissä on edullinen. Data, oh-15 jeet, komennot, informaatio, signaalit, merkit ja ali-bitit, joihin saatetaan viitata hakemuksessa, esitetään edullisesti jännitteinä, virtoina, elektromagneettisina aaltoina , magneettikenttinä tai partikkeleina, optisina kenttinä tai partikkeleina tai niiden 20 yhdistelmänä. Lisäksi kussakin lohkokaaviossa esitetyt lohkot voivat edustaa laitteistoa tai menetelmävaihei-ta.
Kuvio 1 on maailmalaajuisen paikannusjärjestelmän (GPS) aaltogeneraattorin lohkokaavio. Ympyrä, 25 jossa on plus-merkki tarkoittaa modulo-2 lisäystä.
·· Yleisesti GPS-asetelma sisältää 24 satelliittia: 21 avaruuskulkuneuvoa (SV), joita käytetään navigoinnissa, ja kolme varalla. Jokainen SV sisältää kellon, joka on synkronoitu GPS-aikaan tarkkailemalla maa-30 asemia. Paikan ja ajan määrittämiseksi GPS-vastaanotin käsittelee signaaleita, jotka vastaanotetaan usealta .··· satelliitilta. Ainakin neljää satelliittia on käytet tävä neljän tuntemattoman (x, y, z, aika) ratkaisemiseksi.
35 Jokainen SV lähettää kaksi mikroaaltokanto- aaltoa: Kantoaallon LI 1575,42 MHz , joka kuljettaa signaaleita, joita käytetään standardin mukaisessa 4 111665 paikannuspalvelussa, (SPS), ja L2 kantoaallon taajuudella 1227,60 MHz , joka kuljettaa signaaleita, joita tarvitaan tarkassa paikannuspalvelussa (PPS). PPS:ää käyttävät hallinnolliset instanssit ja se mahdollistaa 5 tarkemman paikannuksen.
Ll-kantoaalto moduloidaan karkealla keräys-koodilla (C/A), joka on 1023-alibittinen näennäis-satunnainen koodi, jota lähetetään 1.023 Mcps:llä, ja jota käytetään siviilipaikannuspalveluissa. (Karkeaa 10 keräyskoodia ei pitäisi sekoittaa tässä kuvattuihin karkeaan ja hienoon keräykseen, jotka molemmat sisältävät C/A-koodien käytön.) Jokaisella satelliitilla on oma C/A-koodi, joka toistuu yhden millisekunnin välein. P-koodi, jota käytetään PPS:ssä, on 10.23 MHz:n 15 koodi, joka on 267 päivää pitkä. P-koodi esiintyy molemmilla kantoaalloilla, mutta on 90 asteen vaihesiir-rossa C/A-koodiin nähden Ll-kantoaallolla. 50 Hz:n na-vigointisanoma, joka XOR-portitetaan sekä C/A-koodin ja P-koodin kanssa ennen kantoaaltomodulaatiota, tar-20 joaa järjestelmäinformaatiota, kuten satelliitin rata-ja kellokorjauksia.
Jokaisella satelliitilla on C/A-koodi, joka kuuluu koodiperheeseen, jota kutsutaan kulta-koodeiksi. Kulta-koodeja käytetään, koska ristitulo niiden 25 välillä on pieni. C/A-koodi generoidaan käyttäen kahta 10-asteista siirtorekisteriä, kuten esitetään alla kuviossa 1.4 - 2. Gl-generaattori käyttää polynomia 1+X3+X10, kun taas G2-generaattori käyttää polynomia 1+X2+X3+X6+X8+X9+X10. C/A-koodi generoidaan XOR-portit-30 tamalla Gl-siirtorekisterin lähtö G2-siirtorekisterin kahdella bitillä.
" Kuvio 2 on äärimmäisen yksinkertaistettu loh kokaavio matkapuhelinjärjestelmästä, joka on konfigu-roitu esillä olevan keksinnön mukaan. Matkapuhelimet 35 10 sijaitsevat tukiasemien 12 joukossa, jotka tukiase mat on kytketty tukiasemaohjaimeen (BSC) 14. Matkapuhelinkeskus MSC 16 yhdistää BSC:n 14 yleiseen kytken- 5 111665 täiseen puhelinverkkoon (PSTN). Toiminnan aikana jotkin matkapuhelimet välittävät puheluja liittymällä tukiasemiin 12, sillä aikaa, kun toiset ovat valmiustilassa .
5 Kuten kuvataan patenttihakemuksessa US
09/040,051 "System and Method for Determing the Position of a Wireless CDMA Transceiver", jossa hakijana on sama kuin tässä hakemuksessa ja joka liitetään tähän viittauksella, paikannus toteutetaan lähettämällä 10 paikannuspyyntösanoma, joka sisältää "avustavaa informaatiota", joka antaa matkapuhelimelle mahdollisuuden nopeasti lukkiutua GPS-signaaliin. Tämä informaatio sisältää SV:n ID-numeron (SV ID), estimoidun koodivai-heen, hakuikkunan koon estimoidun koodivaiheen ympä-15 rillä ja estimoidun taajuus-Dopplerin. Käyttäen tätä informaatiota matkaviestin voi lukkiutua GPS-signaa-leihin ja määrittää paikkansa nopeammin.
Vasteena avustavaan sanomaan matkaviestin säätyy GPS-taajuudelle ja aloittaa vastaanotetun sig-20 naalin korreloimisen paikallisesti SV:eille generoituihin C/A-sekvensseihin tukiaseman osoittamana. Se käyttää avustavaa informaatiota kaventaakseen hakuavaruutta ja kompensoidakseen Doppler-vaikutukset ja pseudoalueet kullekin satelliitille käyttäen aikakor-25 relaatiota. Huomaa, että nämä pseudoalueet perustuvat matkaviestimen aikaan (saadaan CDMA-vastaanottimen yh-distäjäjärjestelmän aikalaskurista), jota viivästetään GPS-ajan versiolla.
Kun tämä informaatio on laskettu, matkavies-30 tin lähettää pseudoalueet kullekin satelliitille (edullisesti 1/8 alibitin resoluutiolle) ja ajan, jolloin mittaukset vastaanotettiin tukiasemaan. Sen jälkeen matkaviestin palautuu CDMA:hän jatkaakseen puhelua.
35 Vastaanotettuaan informaation BSC käyttää yk sisuuntaista viive-estimaattia muuttaakseen pseudoalueet matkaviestimen ajasta tukiaseman aikaan ja laskee 6 111665 matkaviestimen estimoidun paikan ratkaisemalla usean kuvaajan leikkauspisteen.
Toinen parametri, joka saadaan avustavassa sanomassa, on taajuus-Doppler tai Doppler-siirtymä.
5 Doppler-ilmiö todistaa olemassa olevan muutoksen vastaanotetun signaalin taajuudessa johtuen suhteellisesta nopeudesta lähettimen ja vastaanottimen välillä. Doppler-vaikutusta kantoaallolle kuvataan taajuus-Doppleriksi, kun taas vaikutusta peruskaistasignaaliin 10 kutsutaan koodi-Doppleriksi.
GPS-tapauksessa taajuus-Doppler muuttaa vastaanotettua kantotaajuutta siten, että vaikutus on sama kuin demodulointi kantoaaltosiirtymällä. Koska tukiaseman GPS-vastaanotin aktiivisesti seuraa haluttua 15 satelliittia, se tuntee taajuus-Dopplerin, joka johtuu satelliitin liikkeestä. Edelleen satelliitti on niin kaukana tukiasemasta ja matkaviestimestä, että matkaviestimen näkemä Doppler on tehollisesti sama kuin tukiaseman näkemä Doppler. Keksinnön eräässä sovelluk-20 sessa taajuus-Doppler-arvon korjaamiseksi matkaviestin käyttää rotaattoria vastaanottimessa. Taajuus-Doppler vaihtelee välillä -4500 Hz - +4500 Hz ja muutosnopeus on luokkaa 1 Hz/s.
Koodi-Dopplerin vaikutuksesta 1.023 MHz:n 25 alibittinopeus muuttuu, mikä tehollisesti supistaa tai " laajentaa vastaanotetun C/A-koodialibittien leveyttä.
Keksinnön eräässä sovelluksessa matkaviestin korjaa koodi-Dopplerin kertomalla taajuus-Dopplerin suhteella 1.023/1575.42. Sen jälkeen matkaviestin voi korjata 30 koodi-Dopplerin ajan suhteen hidastamalla (tuomalla viiveen) vastaanotettujen IQ-näytteiden vaihetta 1/16 * · alibit in lisäyksin tarpeen mukaan.
Kuvio 3 on lohkokaavio matkapuhelimen (langattoman tilaajapäätelaitteen) vastaanotto-osasta, jo-35 ka on konfiguroitu esillä olevan keksinnön erään sovelluksen mukaisesti. Vastaanotettua aaltomuotoa 100 mallinnetaan C/A-signaalina c(n), joka on moduloitu 7 111665 kantoaallolle taajuudella wc+ w<ä, jossa wc on ominais-kantotaajuus 1575.42 MHz ja w<j on Doppler-taajuus, joka muodostuu satelliitin liikkeestä. Doppler-taajuus vaihtelee 0:sta satelliitin ollessa juuri yläpuolella , 5 suunnilleen 4.5 kHz:iin pahimmassa tapauksessa. Vas taanottimen analogiosaa voidaan mallintaa demoduloimalla kantoaaltotaajuutta wr ja satunnaisvaiheella Θ, jota seuraa alipäästösuodatus.
Saatu peruskaistasignaali siirretään A/D-10 muuntimen (ei esitetty) läpi digitaalisten I- ja Q-näytteiden muodostamiseksi, jotka näytteet tallennetaan siten, että niitä voidaan toistuvasti etsiä. Näytteet generoidaan kaksi kertaa C/A-koodialibitti-nopeudella (alibittix2), joka on pienempi resoluutio 15 kuin tarvitaan hienohakualgoritmien toteuttamiseksi, mutta joka mahdollistaa 18 ms:n näytedatan tallentamisen järkevään muistikokoon. Yleisesti on toivottavaa toteuttaa haku suunnilleen suuremmalla kuin 10 ms :11a vastaanoton mahdollistamiseksi kaikissa olosuhteissa, 20 18 ms ollen kuitenkin integrointiaikana. Nämä olosuh teet sisältävät myös sisätilat tai paikat, joissa ei ole suoraan näkymää satelliittiin.
Toiminnan aikana näytteitä ensin kierretään kiertimellä 102 Doppler-taajuussiirtymän korjaamisek-25 si. Kierretyt I- ja Q-näytteet korreloidaan eri offse- • · ** teillä satelliittien C/A-sekvensseistä ja saadut tulot integroidaan koherentisti Nc-alibittien yli integraat-torilla 104. Koherentit integraatiosummat neliöitetään ja lisätään yhteen tuntemattoman vaihesiirtymän Θ vai-30 kutuksen poistamiseksi. Hypoteesitestin lisäämiseksi tietylle siirtymälle yhdistetään useita koherentteja i« aikajaksoja ei-koherentisti. Tämä yhdistäminen toteutetaan toistuvasti eri aikaoffseteillä satelliittisig-naalin aikaoffsetin löytämiseksi. Kierrin 102 poistaa 35 taajuus-Dopplerin, joka syntyy satelliitin liikeistä.
Se käyttää Doppler-taajuutta, joka määritetään tukiasemalla (edullisesti kvantisoitu 10 Hz:n aikajak 8 111665 soihin) ja kiertää I- ja Q-näytteet poistaakseen taa-juusoffsetin.
Keksinnön eräässä sovelluksessa kiertyminen on jatkuvaa vain koherentin integrointi-ikkunan yli.
5 Tällöin kierto pysähtyy koherenttien integrointijakso-jen, esimerkiksi 1 ms:n välein. Syntyvä vaihe-ero eliminoidaan neliöimällä ja summaamalla.
Kuvio 4 on toinen lohkokaavio vastaanottimesta, joka on konfiguroitu keksinnön erään sovelluksen 10 mukaisesti, jossa vastaanottimen rotaattori-osaa kuvataan yksityiskohtaisemmin.
Kuvio 5 on vastaanotin, joka on konfiguroitu keksinnön vaihtoehtoisen sovelluksen mukaisesti. Tämä keksinnön sisäinen sovellus hyödyntää mahdollisuutta 15 rotaattorin pysäyttämiseen koherenttien integrointi-jaksojen välillä kiertämällä paikallisesti generoitua C/A-sekvenssiä tulonäytteiden sijaan.
Kuten esitetään, C/A-sekvenssi c(n) on kierretty käyttämällä siniaaltoja sin(WdnTc) ja cos(WdnTc) 20 ja sen jälkeen se on tallennettu. C/A-sekvenssin kiertäminen on tehtävä vain kerran kullekin satelliitille. Täten C/A-sekvenssin kiertäminen vähentää tarvittavaa laskentaa. Se myös säästää muistia käytetyssä DSPrssä laskennan toteuttamiseksi keksinnön eräässä sovelluk-25 sessa.
* ·
Toinen merkittävä haitta, joka heikentää pai-kannusalgoritmin suorituskykyä on taajuusvirhe matkaviestimen sisäisessä kellossa. Tämä taajuusvirhe ohjaa lyhyiden 1 ms:n koherenttien integrointijaksojen käyt-30 töön. On edullista toteuttaa koherentti integrointi pidempien aikajaksojen yli.
• ·
Esimerkkikokoonpanoissa matkaviestimen vapaasti kulkeva (sisäinen) paikallinen oskillaattori-kello on 19.68 MHz:n kristallivärähtelijä, jonka taa-35 juustoleranssi on +/-5 ppm. Tämä voi aiheuttaa suuria virheitä luokkaa +/-7500 Hz. Tätä kelloa käytetään generoimaan GPS-signaalien demoduloimiseen käytettyjä 9 111665 kantoaaltoja, joten kellovirhe voi kasvattaa signaalin keräysaikaa. Koska hakuun käytettävä aika on hyvin lyhyt, tämän suuruusluokan virhe johtuen taajuustole-ranssista ei ole hyväksyttävä ja sitä on merkittävästi 5 pienennettävä.
Pidempien koherenttien integrointiaikojen mahdollistamiseksi keksinnön eräässä sovelluksessa CDMA-vastaanotin korjaa paikallista oskillaattorivir-hettään käyttämällä ajoitusta, joka saadaan CDMA-10 alustuksesta tai muusta ajoituslähteestä, joka on saatavilla. Tämä muodostaa ohjaussignaalin, jota käytetään paikallisen oskillaattorikellon säätämiseen niin lähelle kuin mahdollista 19.68 MHz:iä. Paikalliseen oskillaattorikelloon liitetty ohjaussignaali kiinni-15 tettään, kun RF-yksikkö vaihtaa CDMA:sta GPS:ään.
Joka korjauksen jälkeen tukiasemalta (tai muusta lähteestä) saatu ajoitusinformaatio kuitenkin sisältää edelleen jonkin verran kellovirhettä. Keksinnön eräässä sovelluksessa saatu taajuusepävarmuus kor-20 jauksen jälkeen on +/- 100 Hz. Tämä jäljellä oleva virhe edelleen pienentää vastaanottimen suorituskykyä ja yleisesti ottaen estää pidemmän koherentin integ-rointiaikajakson käytön. Keksinnön eräässä sovelluksessa jäljelle jäävä virhe yksinkertaisesti vältetään 25 toteuttamalla ei-koherentti integrointi yli 1 ms:n • · « kestolla, mikä vähentää suorituskykyä.
Kuten kuviossa 1 myös esitetään, 50 Hz:n NAV/järjestelmädataa myös moduloidaan LI-kantoaallolle. Jos datasiirtymä (0:sta l:een tai l:stä 0:aan) 30 esiintyy koherentin integrointi-ikkunan kahden puolikkaan välillä, saatu koherentti integrointisumma on 0, • · koska puolikkaat poistavat toisensa. Tämä vähentää merkittävästi ei-koherenttien keräysten määrää, yhdellä pahimmassa tapauksessa. Vaikka kaikkien satelliit-35 tien datarajat synkronoidaan, ne eivät saavu matkaviestimeen samanaikaisesti johtuen reittiviive- 10 111665 eroista. Tämä reittiviive satunnaistaa tehokkaasti vastaanotettua datavaihetta.
Keksinnön eräässä sovelluksessa eri datavaiheiden ongelma eri signaaleilla on sisällyttää data-5 vaihe tukiasemalta matkaviestimeen lähetettyyn avustus informaatioon. Koska tukiasema demoduloi 50 Hz:n dataa, se tietää milloin datasiirtymä esiintyy kullakin satelliitilla. Käyttämällä tietoa yksisuuntaisesta viiveestä tukiasema voi koodata datavaiheen, esimer-10 kiksi 5 bittiin (satelliittia kohden) osoittamalla, millä yhden millisekunnin (20:stä) aikajaksolla datasiirtymä esiintyy.
Jos koherentti integrointi-ikkuna on 50 Hz:n datarajalla, koherentti integrointi jaetaan kahteen 15 (2) osaan. Ensimmäinen osa edeltää datarajaa ja toinen osa seuraa datarajaa. Esimerkiksi, jos Enl on koherentti integrointisumma datarajaa edeltävän ikkunan yli ja En2 on koherentti integrointisumma datarajaa seuraavaan ikkunan yli, matkaviestin valitsee suurim-20 man (voimakkuudeltaan) (Enl + En2) (jos data pysyy samana) ja (Enl - En2) (tilanteessa, jossa data muuttui) ottaakseen huomioon vaihesiärtymän. Matkaviestimellä on myös mahdollisuus suorittaa kahden puolikkaan ei-koherentti yhdistäminen dataikkunan yli tai jättää tä-25 mä dataikkuna kokonaan huomiotta.
> · «
Keksinnön vaihtoehtoisessa sovelluksessa matkaviestin yrittää löytää datasiirtymiä ilman avus-tusinformaatiota tukiasemalta vertaamalla neliöidyn summan voimakkuutta ja eroa yhden millisekunnin kohe-30 rentissa integroinnissa.
Keksinnön eräässä sovelluksessa käytetään laitevalmistajaperustaista DSP-(Digital Signal Processor) sovellusta GPS-käsittelyyn. DSP vastaanottaa I-ja Q-näytteet alibittix2- (2.046 MHz) tai alibitti x8-35 (8.184 MHz) nopeudella ja tallentaa neljäbittisen vä- läyksen I- ja Q-näytteistä sisäiseen RAMiin.
11 111665
Esimerkkisovelluksessa DSP generoi C/A-sek-venssin, toteuttaa kierron eliminoidakseen taajuus-Dopplerin ja korreloi hakuikkunan, joka annetaan tukiasemalla, yli kullekin satelliitille. DSP toteuttaa 5 koherentin integroinnin ei-koherentin yhdistämisen ja kallistaa IQ-näytedesimaattoria tarpeen mukaan kompen-soidakseen koodi-Dopplerin.
Laskennan ja muistin säästämiseksi alkuperäinen haku toteutetaan käyttäen alibittiresoluutiota ja 10 hienompi haku 1/8-alibitti (suurempi) -resoluution saamiseksi toteutetaan parhaan indeksin (tai indeksien) ympärillä. Järjestelmän aikaa ylläpidetään laskemalla laitteiston generoimia 1 ms:n keskeytyksiä (saadaan paikalliselta oskillaattorilta).
15 Lisäksi keksinnön eräässä sovelluksessa hie- nohaku toteutetaan keräämällä alibittix8 näytteitä (korkeampi resoluutio) yhden alibitin yli eri alibit-tix8 siirtymin. Korrelaatiokoodeja lisätään kerättyihin arvoihin, jolloin saadaan korrelaatioarvoja, jotka 20 vaihtelevat tietyn alibittix8 siirtymän mukaan. Tämä mahdollistaa koodioffsetin määrittämisen alibittix8 resoluutiolla.
Kuvio 6 on vuokaavio, joka osoittaa vaiheita, jotka suoritetaan paikallisen oskillaattorivirheen 25 korjaamiseksi paikannusproseduurin aikana esillä ole- >·« van keksinnön erään sovelluksen mukaisesti. Vaiheessa 500 määritetään, onko paikallista oskillaattoria korjattu hiljattain. Jos ei ole, alustussignaali vastaanotetaan tukiasemalta ja paikallisen oskillaattorin 30 virhe määritetään vertaamalla alustusajoitusta vaiheessa 502 ja korjaussignaalia, joka generoidaan pe- • · · rustuen kyseiseen virheeseen.
Sen jälkeen edetään vaiheeseen 504, jossa korjaussignaali kiinnitetään sen hetkiseen arvoonsa. 35 Vaiheessa 506 siirrytään GPS-moodiin ja suoritetaan paikannus käyttäen korjattua kelloa. Kun paikannus on 12 111665 suoritettu, matkaviestin jättää GPS-moodin vaiheessa 508.
Kuvio 7 esittää DSP-vastaanotinjärjestelmää, joka on konfiguroitu keksinnön erään sovellun mukai-5 sesti. DSP toteuttaa koko hakuoperaation minimaalisella ylimääräisellä laitteistolla. DSP-ydin 308, modeemi 306, liitäntäyksikkö 300, ROM 302 ja muisti (RAM) 304 yhdistetään väylällä 306. Liitäntäyksikkö 300 vastaanottaa RF-näytteet RF-yksiköltä (ei esitetty) ja antaa 10 näytteet RAMiin 304. RF-näytteet voidaan tallentaa karkealla resoluutiolla tai hienolla resoluutiolla. DSP-ydin 308 käsittelee näytteet, jotka on tallennettu muistiin käyttäen komentoja, jotka on tallennettu ROMiin 302 samoin kuin muistiin 304. Muistissa voi ol-15 la useita "pankkeja", joista osa tallentaa näytteitä ja osa komentoja. Modeemi 700 toteuttaa CDMA-käsit-telyn normaalimoodin aikana.
Kuvio 8 on vuokaavio vaiheista, jotka suoritetaan paikannuksen aikana. Paikannus alkaa, kun avus-20 tussanoma on vastaanotettu ja RF-järjestelmä on kytketty GPS-taajuuksille vaiheessa 600. Kun RF on kytketty vastaanottamaan GPS:ää, taajuuden seurantasi1-mukka kiinnitetään. DSP vastaanottaa avustusinformaatiota puhelimen mikroprosessorilta ja lajittelee sa-25 telliitit Doppler-voimakkuuksien mukaan.
*· Vaiheessa 602 karkea hakudata tallennetaan DSP RAMiin. DSP vastaanottaa muutamia satoja mikrose-kunteja tulodataa asettaakseen Rx AGC:n. DSP tallentaa järjestelmääjän ja aloittaa 18 ms:n ikkunan (DSP-muis-30 tirajoitus) tallentamisen alibittix2 IQ-datasta sen sisäiseen RAMiin. Jatkuvaa dataikkunaa käytetään koo- I · · di-Dopplerin vaikutusten välttämiseksi.
Kun dataa on tallennettu, karkea haku toteutetaan vaiheessa 604. DSP aloittaa karkean (alibittix2 35 resoluutiolla) haun. Kullekin satelliitille DSP generoi C/A-koodin, kiertää koodia perustuen taajuus-Doppleriin ja korreloi tukiaseman määrittämän hakuik- 13 111665 kunan yli C/A-koodin toistuvalla soveltamisella tallentaakseen karkeaa hakudataa. Satelliitteja käsitel-, lään saman 18 ms:n dataikkunan ajan ja paras alibit- tix2 olettama, joka ylittää kynnyksen, saadaan kulle-, 5 kin satelliitille. Vaikka 2 ms:n koherenttia integ- rointiaikaa (9 ei-koherentilla integroinnilla) käytetään keksinnön eräässä sovelluksessa, pidempi koherentti integrointiaika voi olla käytössä (esim. 18 ms) , vaikka edullisesti tehtäessä ylimääräisiä säätö-10 jä, kuten alla kuvataan.
Kun karkeahaku on toteutettu, toteutetaan hienohaku vaiheessa 606. Ennen hienohaun aloittamista DSP laskee kierretyn C/A-koodin kullekin satelliitille. Tämä antaa DSP:lie mahdollisuuden käsitellä hieno-15 hakua reaaliajassa. Suoritettaessa hienoa (alibittix8 resoluutiolla) hakua satelliitteja käsitellään yksi kerrallaan eri datalle.
DSP ensin kallistaa desimaattoria kompen-soidakseen koodi-Dopplerin annetulle satelliitille tai 20 satelliiteille. Se myös nollaa Rx AGC -arvon odottaessaan seuraavaa 1 ms:n rajaa ennen 1 ms: koherentin integrointi-ikkunan alibittix8 näytteistä tallentamista.
DSP käsittelee 5 jatkuvaa alibittix8 resoluution olettamaa tällä 1 ms:n koherentilla integrointi-25 ikkunalla, jossa keskiolettama on paras olettama, joka • · ' • saadaan karkeassa haussa. Seuraavan 1 ms:n ikkunan kä sittelyn jälkeen tulokset yhdistetään koherentisti ja tämä 2 ms:n summa yhdistetään ei-koherentisti kaikille N:lie iteraatiolle.
30 Tämä vaihe (alkaen desimaattorin kallistuk sesta) toistetaan samalle datalle seuraavassa satel- « > : Hitissä kunnes kaikki satelliitit on käsitelty. Jos koodi-Doppler kahdelle satelliitille on voimakkuudeltaan samanlainen, voi olla mahdollista käsitellä mo-35 lemmat satelliitit samalle datalle vaadittujen data-joukkojen määrän vähentämiseksi. Pahimmassa tapaukses- 14 111665 sa 8 2*N:n 1 ms:n dataikkunajoukkoa käytetään hienossa haussa.
Lopulta vaiheessa 608 tulokset raportoidaan mikroprosessorille ja vokooderikäsittely uudelleen-5 käynnistetään DSP:llä siten, että puhelu voi jatkua. DSP raportoi pseudoetäisyydet mikroprosessorille, joka välittää ne edelleen tukiasemalle. Kun mikroprosessori uudelleenlataa vokooderiohjelman DSP-muistiin, DSP tyhjentää sen datamuististaan ja uudelleenkäynnistää 10 vokoode r i n.
Kuvio 9 on kaavio, joka kuvaa hienoa hakua, joka suoritetaan karkean haun jälkeen. Parhaan alibit-tix2 vaiheen eristämisen jälkeen karkeassa haussa DSP suorittaa hienon haun tämän vaiheen ympärillä saadak-15 seen alibittix8 resoluution.
Verrattavat 5 vaihetta hienossa haussa esitetään suljettuna laatikolla. Paras alibittix2 vaihe arvioidaan uudelleen siten, että vertailut voidaan tehdä samalle datajoukolle. Tämä myös mahdollistaa karkean 20 haun ja hienon haun käyttämisen eri integrointiajoil-la. Hienohaku toteutetaan erikseen kullekin satelliitille, koska kullakin satelliitilla voi olla erilainen arvo koodi-Dopplerille.
Kuvio 10 esittää aikajonon hakuprosessille 25 suoritettuna keksinnön erään sovelluksen mukaisesti.
.►·*
Kokonaisprosessointiaika (karkea- + hienohaku) on suunnilleen 1.324 sekuntia keksinnön eräässä sovelluksessa, mikä ei keskeytä puhelua, vaan yhä mahdollistaa puhelun jatkamisen haun suorittamisen jälkeen. Koko-30 naishakuaika 1.324 sekuntia on ylärajalla, koska silloin oletetaan, että DSP:n on etsittävä kaikki 8 sa- • < : telliittia ja kullakin satelliitilla on hakuikkuna 68 alibittiä. Todennäköisyys, että koko 1.324 sekuntia on tarpeen, on pieni kuitenkin johtuen satelliittien 35 kiertoratojen geometriasta.
Ensimmäisen 18 ms:n 80 aikana IQ-näytedataa kerätään GPS-taajuudella. Jakson 82 aikana karkeahaku 15 111665 suoritetaan sisäisesti, mikä voisi kestää 1.13 sekuntia, mutta mikä todennäköisesti keskeytyy aikaisemmin, kun satelliittien signaalit on identifioitu. Kun kar-keahaku on suoritettu, C/A-koodit lasketaan aikajakson 5 84 aikana, mikä kestää 24 ms. Aikajaksojen 86 aikana kallistusarvo säädetään koodi-Dopplerille ja Rx AGC:tä säädetään edelleen. Aikajaksojen 88 aikana hienohaku suoritetaan IQ-datanäytteille, jatkaen säätöä aikajaksojen 86 aikana. 18 ms:n integrointiajän käyttö mah-10 dollistaa koodi-Dopplerin poistamisen, koska vastaanotettua C/A-koodivaihetta siirretään alle 1/16 alibit-tiä. Säätöjen kahdeksan sekvenssiä ja hienohaut tehdään kahdeksalle satelliitille, minkä jälkeen paikan-nusproseduuri on suoritettu.
15 Lisäksi keksinnön joissakin sovelluksissa pu helin jatkaa paluukanavakehysten lähettämistä tukiasemaan, vaikka paikannusproseduuria suoritetaan. Nämä kehykset voivat sisältää nollainformaatiota yksinkertaisesti siksi, että tukiasemalle annetaan mahdolli-20 suus pysyä synkronoituna tilaajalaitteeseen tai kehykset voivat sisältää ylimääräistä informaatiota, kuten tehonohjauskomentoja tai informaatiopyynnön. Näiden kehysten lähettäminen toteutetaan edullisesti, kun GPS-näytteitä ei kerätä, kun RF-piiri on saatavilla 25 tai kun GPS-näytteitä kerätään, jos riittävästi RF-?*' piiristä on vapaana.
Vaikka 18 ms: n integrointiajalla vältetään koodi-Doppler, datan siirtyminen GPS-signaaleissa 50 Hz:n nopeudella voi aiheuttaa ongelmia, jos datamuu-30 toksia esiintyy 18 ms:n käsittelyjaksossa (kuten yllä kuvattiin). Datamuutos aiheuttaa signaalin vaiheen t siirtymisen. 50 Hz:n dataraja esiintyy eri paikoissa kullakin satelliitilla. 50 Hz:n siirtymien vaihe kullekin satelliitille on tehokkaasti satunnaistettu 35 muuttamalla reittipituuksia kultakin satelliitilta puhelimeen.
16 111665
Pahimmassa tapauksessa, jos databitti kääntyy koherentin integrointiaikajakson keskellä, koherentti integrointi saattaa täydellisesti pyyhkiytyä pois. Tästä syytä keksinnön vaihtoehtoisessa sovelluksessa 5 tukiaseman on kommunikoitava datan siirtymärajoilla kullakin satelliitilla puhelimeen (myös kuvattiin yllä) . Edullisesti datan lähetysraja sisältyy avustussa-nomaan, joka lähetetään tukiasemalta (kuten 5-bittinen sanomajoukko, joka osoittaa millisekunnin aikajaksoa, 10 jonka aikana siirtymä esiintyy kullakin satelliitilla) . Puhelin käyttää tätä rajaa jakaakseen koherentin integrointiaikajakson kullekin satelliitille kahteen osaan ja päättääkseen, lisääkö vai vähentääkö koheren-tit integraatiosummat näissä kahdessa aikajaksossa. 15 Täten myös sisällyttämällä datarajan kuhunkin GPS-signaaliin paikannusproseduurin luotettavuutta parannetaan.
Keksinnön eräässä sovelluksessa mikä tahansa taajuuden epävarmuus luo heikentymää Ec/Nt:hen, mikä 20 kasvattaa koherenttia integrointiaikaa. Esimerkiksi +/-100 Hz:n epävarmuus aiheuttaa menetyksen Ec/Nt:ssä nopeasti, koska koherentti integrointiaika kasvaa, kuten esitetään taulukossa I.
_Ne__Menetys Ec/Nt;ssä 1023 (1 ms)__0.14 dB_ 2046 (2 ms)__0.58 dB_ 4092 (4 ms)__2.42 dB_ 6138 (6 ms)__5.94 dB_ 8184 (8 ms) _12.6 dB_ ..25 Taulukko I.
• ·
Kuten myös yllä huomattiin, matkaviestimet paikallisessa oskillaattorissa tuovat aina jonkin verran tuntematonta taajuussiirtymää. Tämä tuntematon 30 taajuussiirtymä estää pidemmän koherentin yhdistämisen ja integroinnin toteuttamisen. Pidempi koherentti pa- 17 111665 rantaisi käsittelyä, jos tuntemattoman taajuussiirty-män vaikutuksia voitaisiin vähentää.
Keksinnön eräässä sovelluksessa tämä tuntematon taajuussiirtymä otetaan huomioon laajentamalla ha-5 kutilaa kahteen dimensioon sisältämään taajuushaut. Kullekin olettamalle suoritetaan useita taajuushakuja, jossa jokainen taajuushaku olettaa taajuusoffsetin olevan tunnettu arvo. Sijoittamalla taajuusoffsetit voidaan vähentää taajuuden epävarmuutta äärimmäisen 10 pieneen arvoon ylimääräisen laskennan ja muistin kustannuksella. Esimerkiksi, jos käytetään viittä taa-juusolettamaa, saatu hakutila esitetään kuviossa 10.
+/-100 Hz:n taajuusepävarmuudella, joka on tyypillisesti matkaviestimen toimintamäärittelyissä, 15 tämä kokoonpano vähentää maksimitaajuussiirtymää 20 Hz:iin (yhden olettaman on oltava 20 Hz:n sisällä todellisella taajuusoffsetillä). 20 ms:n koherentilla integrointiajalla menetys Ec/Nt:ssä 20 Hz: n taajuusoff setillä on 2.42 dB:tä. Tuplaamalla taajuusolet-20 tamien määrän 10:neen taajuuden epävarmuutta voidaan vähentää 10 Hz:iin, mikä aiheuttaa menetyksen .58 dB:tä Ec/Nt:ssä. Kuitenkin ylimääräisten olettamien lisääminen laajentaa hakutilaa, mikä kasvattaa sekä laskenta- että muistivaatimuksia.
25 Keksinnön eräässä sovelluksessa lasketaan ·“ taajuusolettama sisällyttämällä taajuusoffset taajuus-
Doppleriin ja laskemalla uusi kierretty PN-koodi kullekin taajuusolettamalle. Kuitenkin tämä kasvattaa taajuusolettamien määrää monikertaisesti kokonaislas-30 kennassa: 5 taajuusolettamaa tarkoittaisi viisinker taista laskentaa.
* ·
Vaihtoehtoisesti, koska taajuusepävarmuus on pieni verrattuna taajuus-Doppleriin, kiertovaiheen voidaan ajatella olevan vakio 1 ms:n aikajakson yli (8 35 % jaksosta 80 Hz:n olettamalla) keksinnön eräässä toi sessa sovelluksessa. Siksi jakamalla koherentti integ-rointiaika 1 ms:n aliaikajaksoihin aliaikajaksojen in- 111665 18 tegrointisummia kierretään ylimääräisen tarvittavan laskennan vähentämiseksi taajuushakujen laskennassa voimakkuudeltaan kolminkertaisesti. Tämän seurauksena on, että pidempi koherentti yhdistäminen voidaan to-5 teuttaa ja tehokkuutta parantaa.
Kuvio 12 on lohkokaavio vastaanottimesta, joka on konfiguroitu käyttämällä pidempää koherenttia yhdistämissovellusta. Ensimmäinen kertojajoukko 50 kompensoi taajuus-Dopplerin korreloimalla IQ-näytteet 10 kierrettyyn C/A-koodiin. Tämä vastaa IQ-näytteiden kiertämistä ennen korrelaatiota modifiomattomalla C/A-koodilla. Koska taajuus-Doppler voi olla 4500 Hz, kiertoa sovelletaan jokaiseen alibittiin. Koherentin integroinnin 1 ms:n aikajakson yli jälkeen (1023 ali-15 bittiä) käyttäen keräämiä 52 toinen kertojajoukko 54 kiertää 1 ms:n integrointi summat (Σχ j Σς>) toteuttaakseen taajuusolettamat. Kierretyt summat sen jälkeen lisätään koko koherenttiin integrointiaikajaksoon.
Muistutamme, että taajuus-Doppler-kierto las-20 kettiin ainoastaan 1023 alibitille muistin ja laskennan säästämiseksi. Pidemmälle kuin 1 ms:n koherentille integrointiajoille jokainen koherentti integrointisumma kerrotaan vaihesiirtymällä kiertovaiheen saamiseksi ajan suhteen jatkuvaksi. Tämän osoittamiseksi mate-25 maattisesti 1 ms:n koherentti integrointiaika taajuus- ** Doppler-kiertoineen voidaan esittää seuraavasti: ion 5, = Σ [/(«) + jQ(n)p(n)e~JWdnT' , jossa Σχ = Re{Si} ja Σ0 = Im{Sx}
n=I
30 ' jossa I (n) ja Q(n) ovat tulonäytteitä, jotka on vastaanotettu I- ja Q-kanavilla vastaavasti, c (n) on kiertämätön C/A-koodi, wd on taajuus-Doppler ja Tc on alibitin kesto (.9775 με). 2 ms:n koherentti integ-rointisumma voidaan esittää seuraavasti: 2046 Ί .
S(2ms)= Σ[ΐ(η) + jQ{n)\{n)e~1"l'n e n=1 35 19 111665 ='?[/(«) + jQ(n)]o(n)e-jw^ + e'JwA'02W' ‘ς [l(n +1023) + jQ(n + 1023]c(n)e~yw"^ «=1 n=1 = S, + e~JW,l(l023)Tc S 2 5 Tässä Si on ensimmäinen 1 ms:n integrointi summa ja S2 on toinen 1 ms:n integrointi summa, jotka on laskettu käyttäen samoja kierrettyjä C/A-arvoja, joita käytettiin Si:n laskemiseen. Termi e-1wd<1023>Tc on 10 siirtymä, joka kompensoi samojen kierrettyjen arvojen käytön. Vastaavasti 3 ms:n koherentti integrointisumma voidaan esittää seuraavasti S(3ms) -Sl + e~JW,’(]023)Tr S2 + e-JwA2m)T< S3 15
Niinpä integrointiajan kasvattamiseksi käyttäen samaa 1023-elementtistä kierrettyä C/A-sekvenssiä (n+1) 1 ms:n integrointisumma on kerrottava arvolla e - jwdn (ims) ennen sen lisäämistä kokonaissummaan. Johtuen 20 tästä yhden millisekunnin integrointisummien kierrosta voimme yhdistää tämän toiminnan taajuushakuun kahden kiertämisen välttämiseksi. Tällöin, koska ... 25 voimme kertoa (n+1):nnen 1 ms:n integroin-tisumman arvolla e'-*<wd+wh>n<lms> taajuusolettamien hakemiseksi ja taajuus-Dopplerin huomioimiseksi vaiheoffse-tiin.
30 Huomaa, että taajuushakua voidaan pienentää yhden satelliitin keräämisen jälkeen, koska taajuus epä varmuus ei riipu satelliitista. Paljon hienompi taajuushaku voidaan toteuttaa, jos pidempää koherent-tia integrointiaikaa toivotaan.
35 Keksinnön esimerkkisovelluksessa hienohaku toteutetaan samalla tavalla kuin karkeahaku kahdella 20 111665 erolla. Ensiksikin integrointiia-ikajaksot aina lisätään koherentisti ei-koherentin neliöinnin ja lisäämisen sijaan. Toiseksi kiertoa taajuusepävarmuuden poistamiseksi (joka pitäisi olla tiedossa karkean haun jäl-5 keen) yhdistetään taajuus-Doppler-vaihesiirtymään ja sitä käytetään 1 ms:n koherentin integrointiaikajakso-jen kiertämiseen ennen niiden laskemista yhteen.
Keksinnön vaihtoehtoisessa sovelluksessa ko-herenttia integrointi-ikkunaa alibittix2:n datalla in-10 tegroidaan integrointiajoilla, jotka ovat pidempiä kuin 18 ms. Tämä sovellus on käyttökelpoinen, kun ylimääräistä muistia on käytettävissä. Pidemmille kuin 18 ms:n koherenteille integroinneille 50 Hz:n datarajat käsitellään samalla tavalla kuin lyhyemmiHäkin integ-15 rointijaksoilla. Tukiasema osoittaa, missä rajat ovat kullekin satelliitille ja DSP päättää, lisääkö vai vähentääkö 20 1 ms:n koherentin integrointiaikajakson summan sen juoksevaan summaan tai juoksevasta summasta .
20 Kuitenkin, koska taajuusepävarmuuden tulo ja integrointiaikavakio vaikuttaa Ec/Nt häviöön, taa-juusepävarmuutta on vähennettävä erittäin pieniin tasoihin pitkillä koherenteilla integrointiaikajaksoilla. Koska 2 0 ms:n integrointi 2 0 Hz:n taajuusepävar-25 muudella johtaa 2.42 dB:n häviöön Ec/Nt:ssä, saman häviön ylläpitäminen 400 ms:n aikajaksolla edellyttää, että taajuusepävarmuus vähennetään 1 Hz:iin. Tämän ongelman korjaamiseksi taajuusepävarmuutta vähennetään 1 Hz:iin hierarkkisesti. Esimerkiksi ensimmäinen taa-30 juushaku vähentää epävarmuutta 100 Hz:stä 20 Hz:iin, toinen haku vähentää epävarmuutta 4 Hz:iin ja kolmas ·· haku vähentää epävarmuutta 1 Hz: iin. Taajuushaku myös kompensoi virheet taajuus-Dopplerissa, joka tulee tukiasemalta.
35 Lisäksi pidempien integrointien suorittami seksi vain satelliitteja, joilla on samanlainen Doppler, haetaan samalla datalla pidemmille integroin- 21 111665 tiajoille, koska koodi-Doppler on erilainen kullekin satelliitille. DSP laskee, kuinka kauan kestää jakaa 1/16 alibitistä ja kallistaa desimaattoria kerätessään koherenttia integrointidataikkunaa. Lisäksi useita da-5 talkkunoita otetaan mukaan tässä sovelluksessa.
Näin ollen menetelmä ja laite paikannuksen toteuttamiseksi langattomassa tietoliikennejärjestelmässä on kuvattu. Edellä oleva edullisten sovellusten kuvaus on annettu, jotta ammattimies voisi valmistaa 10 tai käyttää edellä olevaa keksintöä. Näiden sovellusten eri modifikaatiot ovat ammattimiehelle ilmeisiä ja tässä esitettyjä yleisiä periaatteita voidaan soveltaa muihin sovelluksiin keksimättä mitään uutta. Näin ollen keksintöä ei ole tarkoitettu rajoitettavaksi tässä 15 esitettyihin sovelluksiin vaan tässä esitettyjen periaatteiden ja uusien ominaisuuksien laajimpaan piiriin.
• t 1 4

Claims (6)

22 111665
1. Menetelmä paikannuksen toteuttamiseksi langattomassa tietoliikennejärjestelmässä, jossa käytetään signaalijoukkoa, joka lähetetään satelliitti- 5 joukosta, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää seuraavat vaiheet: (a) vastaanotetaan signaalinäytteitä; (b) kierretään keräyskoodia ensimmäisellä kierto-arvolla kierretyn keräyskoodin saamiseksi; 10 (c) yhdistetään signaalinäytteet käyttäen kierret tyä keräyskoodia yhdistetyn datan saamiseksi; (d) kerätään yhdistetty data ensimmäisen keston yli osittain kootun datan saamiseksi; (e) kierretään osittain koottua dataa toisella 15 kiertoarvolla kierretyn datan saamiseksi; (f) kootaan kierrettyä dataa.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen kiertoarvo vastaa suurempaa offsetia ja toinen kiertoarvo vastaa 20 pienempää offsetia.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheet (b) - (f) toteute taan kullekin satelliitille.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 25 tunnettu siitä, että ensimmäinen kesto on alle 2 • · ms.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen kesto on yli 10 ms.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että koonnit toteutetaan koheren- *·· tisti. »· · 111665 23
FI20010418A 1998-09-09 2001-03-02 Luotettava paikannus muistirajoitetussa ympäristössä FI111665B (fi)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/150,409 US6195041B1 (en) 1998-09-09 1998-09-09 Reliable position location in memory limited environment
US15040998 1998-09-09
PCT/US1999/020285 WO2000014569A1 (en) 1998-09-09 1999-09-03 Position location in memory limited environment
US9920285 1999-09-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20010418A FI20010418A (fi) 2001-03-02
FI111665B true FI111665B (fi) 2003-08-29

Family

ID=22534389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20010418A FI111665B (fi) 1998-09-09 2001-03-02 Luotettava paikannus muistirajoitetussa ympäristössä

Country Status (17)

Country Link
US (1) US6195041B1 (fi)
EP (1) EP1118014B1 (fi)
JP (1) JP4855578B2 (fi)
KR (1) KR100702378B1 (fi)
CN (1) CN1317095A (fi)
AT (1) ATE231243T1 (fi)
AU (1) AU759142B2 (fi)
BR (1) BR9913546A (fi)
CA (1) CA2343218C (fi)
DE (1) DE69904957T2 (fi)
DK (1) DK1118014T3 (fi)
ES (1) ES2192078T3 (fi)
FI (1) FI111665B (fi)
ID (1) ID28458A (fi)
IL (1) IL141744A0 (fi)
MX (1) MXPA01002487A (fi)
WO (1) WO2000014569A1 (fi)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6366599B1 (en) 1998-03-16 2002-04-02 Trimble Navigation Limited Fast acquisition of spread-spectrum signals by dynamically varying spacing of search bins
US6345073B1 (en) * 1998-10-08 2002-02-05 The Aerospace Corporation Convolutional despreading method for rapid code phase determination of chipping codes of spread spectrum systems
US6297770B1 (en) 2000-05-23 2001-10-02 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Global positioning system and global positioning method with improved sensitivity by detecting navigation data inversion boundaries
US6301545B1 (en) * 1999-04-30 2001-10-09 Sirf Technology, Inc. Global positioning system tag system
US20040143392A1 (en) 1999-07-12 2004-07-22 Skybitz, Inc. System and method for fast acquisition reporting using communication satellite range measurement
US8255149B2 (en) 1999-07-12 2012-08-28 Skybitz, Inc. System and method for dual-mode location determination
EP1845389A3 (en) * 2000-05-24 2009-08-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Global positioning system and global positioning method with improved sensitivity by detecting navigation data inversion boundaries
US6512479B1 (en) * 2001-06-22 2003-01-28 Enuvis, Inc. Signal acquisition using data bit information
US6775319B2 (en) * 2001-08-16 2004-08-10 Motorola, Inc. Spread spectrum receiver architectures and methods therefor
US7903719B2 (en) * 2005-12-21 2011-03-08 Qualcomm Incorporated Optimal use of resources for signal processors
US8130145B2 (en) * 2009-06-24 2012-03-06 Qualcomm Incorporated Receive diversity in GNSS receivers
US9489845B2 (en) 2011-04-08 2016-11-08 Fleetmatics Development Limited System and method for providing vehicle and fleet profiles and presentations of trends
WO2013064426A1 (en) * 2011-10-31 2013-05-10 Fleetmatics Irl Limited A system and method for tracking and alerting for vehicle speeds
WO2013159973A1 (en) 2012-04-27 2013-10-31 Fleetmatics Irl Limited System and method for managing vehicle dispatch and fleet workflow
US9754428B2 (en) 2013-09-16 2017-09-05 Fleetmatics Ireland Limited Interactive timeline interface and data visualization
US9313616B2 (en) 2013-09-16 2016-04-12 Fleetmatics Development Limited System and method for automated identification of location types for geofences
US9881272B2 (en) 2013-09-16 2018-01-30 Fleetmatics Ireland Limited Vehicle independent employee/driver tracking and reporting
US10267643B2 (en) 2013-09-16 2019-04-23 Verizon Connect Ireland Limited System and method for automated correction of geofences

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU643272B2 (en) * 1990-06-04 1993-11-11 Raytheon Company Global positioning system receiver
US5390207A (en) 1990-11-28 1995-02-14 Novatel Communications Ltd. Pseudorandom noise ranging receiver which compensates for multipath distortion by dynamically adjusting the time delay spacing between early and late correlators
US5101416A (en) * 1990-11-28 1992-03-31 Novatel Comunications Ltd. Multi-channel digital receiver for global positioning system
US5420592A (en) 1993-04-05 1995-05-30 Radix Technologies, Inc. Separated GPS sensor and processing system for remote GPS sensing and centralized ground station processing for remote mobile position and velocity determinations
US5402347A (en) * 1993-07-22 1995-03-28 Trimble Navigation Limited Satellite search methods for improving time to first fix in a GPS receiver
US6133871A (en) 1995-10-09 2000-10-17 Snaptrack, Inc. GPS receiver having power management
ATE511662T1 (de) * 1995-10-09 2011-06-15 Snaptrack Inc Gps-empfänger und verfahren zur verarbeitung von gps-signalen

Also Published As

Publication number Publication date
DE69904957D1 (de) 2003-02-20
AU759142B2 (en) 2003-04-03
IL141744A0 (en) 2002-03-10
BR9913546A (pt) 2002-04-23
CN1317095A (zh) 2001-10-10
MXPA01002487A (es) 2002-04-24
KR20010075010A (ko) 2001-08-09
WO2000014569A1 (en) 2000-03-16
EP1118014B1 (en) 2003-01-15
EP1118014A1 (en) 2001-07-25
ATE231243T1 (de) 2003-02-15
ID28458A (id) 2001-05-24
JP4855578B2 (ja) 2012-01-18
FI20010418A (fi) 2001-03-02
AU5908399A (en) 2000-03-27
KR100702378B1 (ko) 2007-04-02
JP2002524749A (ja) 2002-08-06
CA2343218A1 (en) 2000-03-16
CA2343218C (en) 2006-01-03
US6195041B1 (en) 2001-02-27
DK1118014T3 (da) 2003-02-24
ES2192078T3 (es) 2003-09-16
DE69904957T2 (de) 2004-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI114578B (fi) Yksinkertaistettu vastaanotin, joka on varustettu rotaattorilla, paikannusta varten
FI114742B (fi) Paikannus pienitoleranssisella oskillaattorilla
FI114579B (fi) Puhelun ylläpito paikannuksen aikana
FI115168B (fi) Datarajasta tietoisen tukiaseman käyttäminen apuna paikannusmenetelmässä
FI111665B (fi) Luotettava paikannus muistirajoitetussa ympäristössä
FI111664B (fi) Vastaanotin paikannuksen toteuttamiseksi tehokkaalla rotaattorilla
KR100843519B1 (ko) 저공차 발진기를 사용하여 위치측정 및 위치지정을수행하기 위한 방법
MXPA01002495A (es) Localizacion de posicion con alta resolucion.
MXPA01002488A (en) Call maintenance during position location

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed