KR100553303B1 - 공유된 발진기를 갖는 이동통신 위치 추적 장치에서의주파수 조정 보상 - Google Patents

공유된 발진기를 갖는 이동통신 위치 추적 장치에서의주파수 조정 보상 Download PDF

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Abstract

이동통신 장치에서, 통신 회로 및 위치 추적 신호 수신기 사이에 공유되는 발진기에서의 주파수 조정을 보상하기 위한 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 본 방법은 제1 시점에 위치 추적 신호를 수신하여 저장한다. 공유된 발진기의 동작 주파수가 조정되는 제2 시점에, 주파수 조정이 기록된다. 위치 추적 신호가 완전히 수신되어 저장되고 난 후, 위치 추적 신호의 처리는 주파수 조정을 고려한다. 이 실시예에서, 처리는 수신된 위치 추적 신호 내의 주파수 편이를 가정한다. 본 발명의 다른 측면에 따르면, 발진기의 동작 주파수를 결정하기 위한 방법은 이동통신 장치에 의해 수신되는 기준 신호의 시작 시점을 검출하여 발진기로부터 추출된 클록 신호로 단계적으로 카운터가 카운트할 수 있도록 한다. 기준 신호의 종료 시점이 이동통신 장치에 의해 수신될 때, 카운트는 정지되고, 발진기의 주파수는 카운터 내의 카운트와 시작 시점 및 종료 시점 사이에 경과된 예측 시간에 기초하여 결정된다.

Description

공유된 발진기를 갖는 이동통신 위치 추적 장치에서의 주파수 조정 보상 {COMPENSATION FOR FREQUENCY ADJUSTMENT IN MOBILE COMMUNICATION-POSITIONING DEVICE WITH SHARED OSCILLATOR}
본 발명은 위치 추적 성능을 갖는 이동통신 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전방위 위치 추적 시스템(Global Positioning System; GPS) 신호를 수신할 수 있고, 통신 및 위치 추적 기능 사이에서 발진기를 공유하는 이동통신 장치(예를 들면, 셀룰러폰)에 관한 것이다.
이동통신 장치(예를 들면, 셀룰러폰)의 사용은 이동통신 장치의 위치를 결정하는데 사용될 수 있는 GPS 신호를 수신하여 처리하는 부가적인 성능이 제공되는 경우 향상된다.
위치 추적 및 통신 기능에 모두 대비하기 위해서는, 통신 회로의 수신기 및 송신기 사이의 국부 발진기와 GPS 신호 수신기를 공유하는 것이 가능하다. 국부 발진기를 공유하는 것은 이동통신 장치의 비용 및 크기를 감소시킬 수 있는 반면, 양호한 성능을 달성하기 위하여 극복되어야 할 실제적인 문제들이 있다. 예를 들면, 셀룰러 통신에서, 이동통신 장치가 한 기지국의 서비스 영역을 벗어나서 다른 기지국의 서비스 영역으로 들어가면, "핸드오프" 과정이 일어나 이동통신 장치가 새로운 기지국의 동작 주파수 또는 채널에 동조된다. 핸드오프 동안, 오프셋(즉, 기지국의 "공칭 중심 주파수"로부터의 편향)을 조정하는 것이 종종 필요한데, 이는 각 기지국이 서로 다른 오프셋을 을 가질 수 있기 때문이다. 열화된 신호 조건에서는, 반송자의 지속적인 추적 역시 오프셋된 주파수 조정을 요할 수 있다. 그러나, 만약 그러한 조정이 GPS 신호의 획득 동안 행해진다면, GPS 신호를 다운컨버팅하고 디지털화하는데 사용되는, GPS 수신기의 혼합 주파수 및 샘플링 주파수 모두가 영향을 받게 된다. 수신된 신호는 오류가 있는 결과를 생성하거나, 심지어는 GPS 신호를 검출하는데 실패할 수도 있다. 사실, 일 시스템에서, 0.05 ppm의 조정은 수신된 GPS 신호 내의 반송자 주파수에서의 79Hz의 편이라는 영향을 나타낸다.
하나의 접근법으로는 GPS 신호 획득이 처리 중인 한 주파수 조정을 위하여 발진기에 접근하지 못하도록 통신 회로를 차단함으로써 GPS 신호의 변조를 피하는 것이 있다. 그러나, 그런 접근법은 이동통신 장치가 GPS 신호가 획득되는 도중에 하나 이상의 기지국과 접촉하는 것을 막아 통신 서비스의 일시적인 손실을 가져오기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 그런 접근법은 이동통신 장치 내의 제어 소프트웨어를 복잡하게 함으로써, 제조자들이 이동통신 장치 내의 위치 추적 성능을 결합하는 것을 단념하게끔 한다.
GPS 신호 검출 시에, 수신된 신호 내의 반송자 변조 주파수에서의 불확실성의 하나의 원인은 "클록 도플러"인데, 이는 신호원(예를 들면, GPS 위성) 상의 클록 및 수신기의 클록 사이의 알려지지 않은 동조(syntony)로부터 기인한다. 국부 발진기의 주파수에 대한 정확한 지식은 GPS 신호를 위한 주파수 탐색 공간("도플러 범위")을 줄여줄 수 있다. 어떠한 시점에서도, 국부 발진기의 실제 주파수는 제조 편차, 온도, 노화 및 동작 전압과 같은 많은 변수들에 의존한다. 신호원(예를 들면, GPS 위성)에서 사용되는 발진기는 대개는 양호한 특성을 가지고 높은 정확도로 특정 주파수에 동조된다. 그러나, 이러한 비용, 높은 전력 요구사항, 및 크기 때문에, 그런 발진기들은 이동통신 장치에서의 사용에 적합치 않다. 보다 정확하게 국부 발진기의 동작 주파수를 결정하기 위해서, 종래 기술은 대개는 이동통신 장치에서 종래에 발견되는 보다 비싼 발진기를 요한다. 다른 발진기들은 정확한 반송자 주파수에 동조되기 위하여 복잡한 보정 과정을 요한다. 두번째 접근법은 예를 들면 크래스너의 미국등록특허 5,874,914호인 "통신 링크를 사용하는 GPS 수신기"에서 개시된다. 비용 및 성능면에서 어느 접근법도 만족스럽지 못하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이동통신 장치에서, 통신 회로 및 위치 추적 신호 수신기 사이에 공유되는 발진기에서의 주파수 조정을 보상하기 위한 방법이 제공된다. 일 실시예에서, 그 방법은 (a) 제1 시점에, 위치 추적 신호를 수신하여 저장 장치에 저장하기 시작하는 단계; (b) 제2 시점에, 일정 정도로 상기 발진기의 주파수를 조정하는 단계; (c) 주파수 조정을 기록하는 단계; (d) 제3 시점에, 상기 위치 추적 신호를 상기 위치 추적 신호 수신기로부터 수신하여 저장하는 것을 완료하는 단계; 및 (e) 주파수 조정을 고려하여, 위치 추적 신호를 처리하는 단계를 포함한다. 일 구현예에서, 제2 시점은 발진기의 주파수 조정이 행해지는 시점으로서 기록된다. 주파수 조정이 행해진 시점을 알게 되면, 처리 단계는 제2 시점 및 제3 시점 사이의 수신된 위치 추적 신호에서의 주파수 편이를 탐색한다. 다른 구현예에서, 발진기의 주파수가 조정되는 정도가 기록되고, 처리 단계가 발진기의 주파수 조정이 행해진 시점을 탐색한다. 일 구현예에서, 처리 단계는 상관 함수를 통합한다.
본 발명은 위성 천체력 데이터와 같은 지원 데이터를 사용하여 GPS 처리에 적용될 수 있다. 본 발명은 특히 이동 수신기가 기지국들의 서비스 영역들 사이에서 이동할 때에 발진기 조정이 행해질 수 있는 셀룰러 통신에 적용될 수 있다.
그러므로, 위치 추적 데이터의 정확한 처리는 통신 회로가 위치 추적 데이터가 획득되는 동안 공유된 발진기에 접근하는 것을 막지 않고도 확인된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 이동통신 장치는 신뢰할 만한 기준으로부터의 기준 신호에 기초하여 발진기의 동작 주파수를 결정한다. 일 실시예에서, 기준 신호의 시작 시점은 이동통신 장치에 의해 수신된다. 기준 신호의 시작 시점이 검출되면, 카운터가 발진기로부터 추출되는 클록 신호 내의 많은 싸이클들을 카운트할 수 있게 된다. 그리고나서, 기준 신호의 종료 시점이 검출된다. 기준 신호의 종료 시점을 검출한 때에, 카운터가 정지하여 카운팅을 계속하지 않게 된다. 최종적으로, 발진기의 주파수는 카운터 내의 카운트와 시작 시점 및 종료 시점 사이에 경과된 예측 시간에 기초하여 결정된다.
본 발명은 알려진 시간 간격을 갖거나, 고정된 주파수로 반복되는 기준 신호에서의 반복 이벤트를 갖는 기준 신호를 사용할 수 있다. 어떤 구현예에서는, 추출된 발진기의 주파수가, 시작 시점 및 종료 시점을 검출하기 위한 이동통신 장치 에서의 처리 시간을 고려하여, 더 조정될 수 있다.
본 발명의 방법을 사용하여, 대개는 기지국 또는 더 적은 이동통신 장비들에서 발견되는 보다 비싸고 높은 정확도를 갖는 발진기에서의 비용 또는 불편한 큰 크기를 초래하지 않고, 국부 발진기의 동작 주파수가 기지국 발진기의 발진기 정확도로 결정될 수 있다. GPS 신호 수신기에서, 발진기 주파수에서의 불확실성을 제거함으로써, 위치 추적 신호 수신기 소프트웨어가 탐색하는 도플러 범위가 보다 제한될 수 있다.
본 발명은 하기의 상세한 설명 및 첨부 도면을 고려하여 보다 잘 이해된다.
도 1은 본 발명의 방법이 적용 가능한 이동통신 장치(100)의 블록도.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 공유된 국부 발진기(108)에서의 주파수 조정을 보상하는 방법(200)의 흐름도.
도 3은 본 발명의 방법이 역시 적용 가능한 이동통신 장치(100)의 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 공유된 국부 발진기(103)의 동작 주파수를 측정하기 위한 방법(400)을 도시함.
도면 간의 비교를 용이하게 하고 하기의 상세한 설명을 간편화하기 위해, 동일한 도면 번호는 도면들에서 동일한 구성요소에 사용된다.
본 발명은 위치 추적 신호 검출 과정에서의 주파수 조정 효과를 보상하는 방법을 제공한다. 본 발명의 다른 측면에 따르면, 국부 발진기의 주파수를 정확하게 결정하기 위한 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 방법이 적용 가능한 이동통신 장치(100)의 블록도를 도시한다. 이동통신 장치(100)는 예를 들면 셀룰러폰 핸드셋일 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이동통신 장치(100)는 통신 수신기(101), 통신 송신기(102), 위치 추적 신호 수신기(103), 아날로그 기저대역 회로(106), 디지털 기저대역 회로(107), 공유된 국부 발진기(108) 및 합성기(109)를 포함한다. 이동통신 장치(100)에서, 공유된 국부 발진기(108)는 통신 수신기(101), 통신 송신기(102), 및 위치 추적 신호 수신기(103)를 위한 주파수원이다. 공유된 국부 발진기(108)는 예를 들면 전압 제어되는 발진기에 의해 구현될 수 있다. 안테나(104)는 통신 수신기(101) 및 통신 수신기(102)와 소통하고, 안테나(105)는 위치 추적 신호 수신기(103)와 소통한다.
안테나(104)에 의해 통신 수신기(101)로 결합되는 통신 신호는 대역 통과 필터링되고 증폭된 후, 합성기(109)로부터의 신호와 기저 대역 신호로 혼합됨으로써 다운컨버팅된다(합성기(109)로부터의 신호는 예측된 반송자 변조 주파수를 갖는다). 그렇게 획득된 기저대역 신호는 저대역 필터링되어 디지털 기저대역 회로(107)에서의 디지털 처리를 위해 샘플링된다. 송신될 통신 신호는 디지털 기저대역 회로(107)로부터의 디지털 신호로서 제공된다. 디지털 신호는 아날로그 형태로 컨버팅되고, 필터링되어 합성기(109)에 의해 제공되는 반송자 주파수와 혼합됨으로써 변조된다. 변조된 신호는 안테나(104)를 통하여 증폭되고 송신된다. 위치 추적 신호 수신기(103)에서 수신되는 위치 추적 신호는, 다만 합성기(예를 들면, 합성기 (109))에 의해 발생된다기 보다는 예측되는 변조 반송자 주파수가 위상 동기 루프(Phase Locked Loop; PLL)에 의해 제공되어, 100 이상의 인자로 공유된 국부 발진기(108)의 주파수를 배가한다는 점만을 제외하면, 통신 신호에 대하여 기술된 바와 거의 동일한 방식으로 처리된다.
아날로그 기저대역 회로(106)의 기능들은 통신 송신기(102)가 통신 신호를 송신하도록 하는 기능, 공유된 국부 발진기(108)에 주파수 조정을 제공하는 기능, 및 합성기(109)에서의 주파수를 변화시키는 기능을 포함한다. 이동통신 장치(100)가 기지국들 사이에서 스위칭할 때, 아날로그 기저대역 회로(106)는 합성기(109)가 기지국들의 채널 사이에서 스위칭하도록 지시한다. 위에서 설명된 바와 같이, 기지국들 사이에서의 스위칭 또는 열화된 신호 조건 동안 반송자 신호의 추적은 공유된 국부 발진기(108)에 대한 주파수 조정을 필요로 할 수 있다. 게다가, 도 1에서 도시된 바와 같이, 아날로그 기저대역 회로(106)은 코덱, 마이크로폰에의 인터페이스 및 음성 통신 처리를 위한 스피커를 포함할 수 있다. 코덱은 마이크로폰으로부터의 음성 신호를 디지털 기저대역 회로(107)에 의해 처리될 디지털 샘플로 양자화하여, 디지털 기저대역 회로(107)에 의해 제공되는 디지털 샘플로부터 아날로그 오디오 또는 음성 신호를 재구성한다. 아날로그 오디오 신호는 스피커에서 재생된다.
디지털 기저대역 회로(107)는 통신 수신기(101) 및 통신 송신기(102)에의 각각의 수신기 인터페이스(RXIF)(111) 및 송신기 인터페이스(TXIF)(112)를 포함한다. 공유된 국부 발진기(108)의 출력 신호는 클록 발생 회로(113)를 위한 기준 신호를 제공하여 디지털 기저대역 회로(107) 및 아날로그 기저대역 회로(106) 내에서 분배되는 내부 클록 신호를 제공한다(예를 들면, 음성 코덱의 샘플링을 구동함). 내부 클록 신호는 디지털 기저대역 회로(107) 및 아날로그 기저대역 회로(106)에서 내부적으로 사용되는 타이밍 발생 회로(114) 타이밍 스트로브로부터 발생된다. 다양한 직렬 통신 및 입출력(I/O) 포트(115)가 주변 장치, 위치 추적 신호 수신기(103) 및 아날로그 기저대역 회로(106)와 통신하기 위한 디지털 기저대역 회로(107)에서 제공된다.
응용 주문형 집적 회로(Application-Specific Integrated Circuit; ASIC)로서 구현될 수 있는 디지털 기저대역 회로(107)는 중앙 처리 유닛(CPU) 서브시스템(131)을 포함하는데, 이는 이동통신 장치(100)의 통신 기능들을 수행하고 제어한다. 그러한 통신 기능들은 통신 프로토콜 스택, 주변 하드웨어 제어, 인간-기기 인터페이스(예를 들면, 키패드 및 그래픽 사용자 인터페이스), 및 임의의 응용 소프트웨어를 실행하는 것을 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서, 외부 메모리 모듈(127, 128 및 129)은 외부 메모리 인터페이스(EMIF)(126)를 통해 디지털 기저대역 회로(107)에 결합된다. 외부 메모리 모듈(127, 128 및 129)은 이 실시예에서 CPU 서브시스템(131)에 데이터 메모리, 프로그램 메모리 및 위치 추적 데이터 메모리를 제공하기 위해 사용된다(위치 추적 데이터 메모리는 위치 추적 신호 검출에 사용된 위치 추적 신호 및 데이터의 샘플을 저장한다). 다른 실시예에서, 데이터 메모리, 프로그램 메모리 및 위치 추적 데이터 메모리는 디지털 기저대역 회로(107) 내에 내장(built-in) 메모리 모듈에 의해 제공될 수 있다. 대안적으 로는, 위치 추적 데이터 메모리(129) 및 데이터 메모리(128)가 동일 물리 메모리 모듈 내에 존재할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, CPU 서브시스템(131)은 직접 메모리 접근(Direct Memory Access; DMA) 및 트래픽 제어 회로(116)를 통하여 RXIF(111), TXIF(112), 클록 발생 회로(113), 타이밍 발생 회로(114) 및 통신 및 입출력 포트(115)와 통신한다.
도 1에 도시된 바와 같이, CPU 서브시스템(131)은 CPU(130), 램(RAM)(123), 롬(ROM)(124) 및 캐쉬 메모리(131)를 포함한다. CPU(130)는 RAM(123), ROM(124) 및 캐쉬 메모리(131)와 처리기 버스를 통하여 통신한다. 브리지(122)는 데이터가 처리기 버스 및 DMA 및 트래픽 제어 회로(116) 사이에서 흐르도록 한다. 당업자에게 알려진 바와 같이, CPU(130)에 의해 실행되는 소프트웨어는 ROM(124)에서 비휘발적인 형상으로 저장될 수 있고, 또한 외부 프로그램 메모리(128)에도 저장될 수 있다. RAM(123) 및 캐쉬 메모리(131)는 그 동작 동안에 CPU(130)의 메모리 요구를 충족시킨다.
도 1에 도시된 실시예에서, 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor; DSP) 서브시스템(132)은 디지털 기저대역 회로(107)에서 제공된다. DSP 서브시스템(132)은 음성 샘플의 인코딩 및 디코딩, 및 스테이션과 통신하는 물리적 계층의 작업을 수행하는 것과 같은 연산적인 측면에서 강도 높은 작업을 수행하기 위해 사용될 수 있다. DSP 서브시스템(132)은 예를 들면 CPU 서브시스템(131)과 거의 동일한 구성으로서 구현될 수 있고, EMIF(126)을 통하여 외부 메모리 모듈(127, 128 및 129)로의 유사한 접근을 제공받는다.
이동통신 장치(100)의 위치를 결정하기 위하여 다수의 GPS 위성들로부터 GPS 신호를 검출하는 위치 추적 신호 수신기 소프트웨어는 CPU 서브시스템(131) 또는 DSP 서브시스템(132) 중 하나 상에서 실행될 수 있다. 이 실시예에서, 수신된 GPS 신호의 디지털화된 샘플은 메모리에 저장된다. 그 다음에, 저장된 GPS 신호 샘플은 나중에 조회되어 수신된 신호를 제공하는 GPS 위성, 코드 위상 및 주파수 편이("도플러")를 탐색하도록 처리된다. 일 실시예에서, 위치 추적 수신기 소프트웨어는 가정된 코드 위상, 도플러 및 누적된 시간 값으로 복잡한 상관 정수의 모듈러스(modulus) 중의 피크를 탐색한다. 이러한 위치 추적 수신기 소프트웨어의 일 예는 동시 계속 출원 중인, 본 출원의 출원인에게 양수되어 본 출원과 대략 같은 날에 출원된, J. Stone의 "위성 획득에서의 최적의 탐색 스케줄링을 위한 방법"에 개시된다. 동시 계속 중인 상기 출원의 개시 내용은 여기에 그 전체가 참조로서 편입된다.
만약 이동통신 장치가 기지국과의 통신에 응답하여 GPS 신호와 획득되는 동안 공유된 국부 발진기(108)의 주파수를 조정한다면, 불연속성이 디지털화된 GPS 신호 내의 반송자 주파수 내에 스텝 시프트(step shift)로서 나타난다. 본 발명은 복잡한 상관 정수 내에서의 반송자 주파수 편이를 보상한다.
도 2는 본 발명에 따라, 공유된 국부 발진기(108)에서의 주파수 조정을 보상하는 방법의 흐름도를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 단계 201에서, 위치 추적 신호 수신기 소프트웨어(PRXPF)의 데이터 처리부는 사용자의 위치에 대한 요청(예를 들면, 사용자가 메뉴로부터 선택하는 "위치 획득" 명령), 또는 외부 소스 로부터의 요청(예를 들면, 기지국으로부터 중계되는 메시지 내의 프로토콜 요청)을 수신한다. 단계 202에서, PRXPF는 국부 저장소 또는 메모리, 또는 외부 소스(예를 들면, 기지국으로의 무선 통신 링크를 통하여 전송되는 서버로의 프로토콜 메시지)로부터 지원 데이터(예를 들면, GPS 천체력, 근사 위치 및 시간)를 조회한다. 단계 203에서, 위치 추적 신호 수신기 소프트웨어(PRXCF)의 제어부는 시점 t0 및 t1 사이의 샘플을 저장하기 시작하기 위해 위치 추적 신호 수신기(103)를 초기화한다. 시점은, 예를 들면 이동통신 장치(100)의 국부 시간 기준, 또는 이동통신 장치(100) 및 기지국(예를 들면, 기지국에의 무선 통신 인터페이스에서의 프레임 바운더리(frame boundary)) 사이의 통신 링크에서의 타이밍 이벤트에 대하여 측정될 수 있다. 시점 t0에서, 공유된 국부 발진기(108)로 인한 잔류 반송자 주파수(residual carrier frequency)에의 영향은 이상적으로는 0이어야 한다.
시점 t1(t0 < t1 < t2)에서 가정하여 보면, 이동통신 장치(100)는 위치 추적 신호 샘플에서의 잔류 반송자 주파수가 Δf1만큼 변화하는 정도로 공유된 국부 발진기(108)의 주파수를 조정한다. 따라서, 단계 204에서, 이동통신 장치(100)에 주파수 조정의 시점 및 정도를 나타내는 기록이 행해진다. 시점 t2(단계 205)에서, PRXCF는 위치 추적 신호 수신기(103)를 턴오프한다. 단계 206에서, 주파수 조정의 시점 및 정도에 대한 지식을 사용하여, PRXPF는 누적 시간 구간이 [t0, t1]이냐 [t2, t3]이냐에 따라 공유된 국부 발진기(108)로 인한 주파수 오프셋의 서로 다른 가정들을 사용하여 복잡한 상관 누적을 수행한다. 즉,
fVCO(t) = 0, t0 < t < t1의 경우
fVCO(t) = Δf1, t2 < t < t3의 경우.
단계 207에서, 단계 206의 보상된 누적을 사용하여, PRXPF는 PRXPF의 나머지를 실행하여 의사 범위, 및 결과적으로는 이동통신 장치(100)의 위치를 획득하게 된다.
어떠한 이유에서든지 간에, 만약 주파수 조정 시점 t1 또는 주파수 조정의 정도가 확인될 수 없다면, 주파수 조정 시점 t1 또는 공유된 국부 발진기(108)로 인한 주파수 편이의 정도(즉, Δf1)는 부가적인 탐색 파라미터로 여겨진다. 예를 들면, 만약 주파수 조정 시점 t1이 알려져 있지만, 주파수 조정의 정도는 알려져 있지 않다면, Δf1에 대한 다수의 가정값들이 Δf1을 탐색하기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로는, 만약 주파수 조정 시점 t1이 알려져 있지 않지만, 공유된 국부 발진기(108)로 인한 주파수 편이가 알려져 있다면, t1에 대한 다수의 가정값들이 t1을 탐색하기 위해 사용될 수 있다. 물론, 만약 주파수 조정 시점 t1 또는 공유된 국부 발진기(108)로 인한 주파수 편이 중 어느 것도 알려져 있지 않다면, 시간 및 주파수 파라미터 공간이 모두 탐색되어야 한다. 어떠한 경우에도, 이동통신 장치 내의 주파수 조정 소프트웨어는 PRXPF에게 그러한 조정이 일어났음을 알려주고, 이용 가 능한 최대의 조정에 관련된 정보를 제공한다.
도 3은 본 발명의 방법이 역시 적용 가능한 이동통신 장치(300)의 블록도를 도시한다. 도 1의 이동통신 장치(100)와 달리, 이동통신 장치(300)는 디지털 기저대역 회로(107)의 외부에 있는 CPU 또는 DSP(151)을 사용한다. 위치 추적 신호 수신기 소프트웨어 및 데이터가 존재하고 실행되는 곳을 제외하면, 이동통신 장치(300) 및 이동통신 장치(100)의 동작은 위치 결정 및 공유된 국부 발진기(108)에서의 주파수 조정의 보상이라는 측면에서 거의 동일하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 국부 발진기의 주파수(예를 들면, 공유된 국부 발진기(108), 또는 PLL의 고주파 출력 신호)는 기지국의 발진기를 사용하여 결정될 수 있다. 본 발명은 알려진 시간 간격의 타이밍 신호나, 기준 신호나 실제의 국부 발진기 주파수를 측정하기 위한 "스톱워치" 신호로서 알려진 반복 주파수의 이벤트를 갖는 타이밍 신호를 사용한다. 예를 들면, CDMA 망에서, 26 2/3 밀리초의 시간 간격의 "쇼트코드"는 파일럿 채널 상에서 방송된다. 37.5Hz에서의 짧은 코드 롤오버(rollover)의 주파수는 동기화를 위해 사용될 수 있다. 대안적으로는, CDMA 망에서의 "롱코드" 방송 역시 10MHz 소스를 동기화하기 위해 사용될 수 있다. 각 코드는 미리 결정된 패턴에 의해 지시되는 시작점과 종료점을 갖는다. 마찬가지로, GSM 망에서는, 기지국에 의해 전송되는 방송 제어 채널(BCCH)이 멀티프레임, 슈퍼프레임, 및 하이퍼프레임(hyper-frame) 구조들 내의 현재 프레임의 위치를 지시하는 카운트를 갖는 동기화 채널(SCH)을 포함한다. 멀티프레임, 슈퍼프레임, 및 하이퍼프레임 구조들은 각각 0.235초, 6.12초 및 약 3시간 29분의 지속 기간을 갖 는다. 따라서, GSM 망에서, 연속적인 멀티프레임의 시작점은 고정된 시간 간격으로서 사용될 수 있다. GSM 공기-인터페이스 프레임 구조에 내재하는 다른 시간 간격들 역시 고정된 시간 간격으로서 사용될 수 있다. 게다가, 카운터가 공유된 국부 발진기(108)로부터 발생된 클록 신호에 의해 클로킹(clocking)되는 하드웨어에 제공된다. 일 실시예에서, 위치 추적 신호 수신기(103)에서 PLL로부터의 공칭 200MHz 신호는 카운터를 클로킹하기 위해 사용된다.
도 4는 본 발명에 따른, 공유된 국부 발진기(103)의 동작 주파수를 측정하기 위한 방법을 도시한다. 도 4에서 도시된 바와 같이, 단계 401은 기지국으로부터의 선택된 기준 신호에서의 시작점을 검출한다. 단계 402에서, 기준 신호에서의 시작점이 검출될 때, 카운터는 입력 클록 신호의 각 싸이클마다 1씩 증가하면서 카운트하도록 리셋된다. 일 실시예에서, 시작점을 검출하여 카운터를 시동하는 것은 CPU 서브시스템(130) 내에서 실행되는 소프트웨어에 의해 달성될 수 있다. 다른 실시예에서, 이러한 기능들은 하드웨어에서 수행될 수 있다. 단계 403에서, 기준 신호의 종료점이 검출될 때, 카운팅이 정지된다. 그 때에, 카운터 내의 카운트는 기준 신호(즉, 고정된 시간 간격)의 시작점 및 종료점 사이에서 경과되는 클록 싸이클의 숫자를 나타낸다. 따라서, 공유된 국부 발진기(108)의 주파수는 단순히 카운터 내의 카운트로 나누어진 고정된 시간 간격이다. 카운트에의 조정은 신호 검출 시의 지연 및 보다 높은 정확도를 위한 카운터 동작을 고려하는 것이 바람직할 것이다.
일 실시예에서, 공유된 국부 발진기(108)는 10-25MHz 사이에서 동작할 수 있다. 위치 추적 신호 수신기(103) 내의 PLL은 발진기 주파수를 200MHz로 배가한다. 이론적으로는, 이 실시예의 방법 400에서의 이러한 200MHz 신호에서의 불확실성은 10Hz로 추정된다. 그러나, 비결정적인 지연(예를 들면, CPU 서브시스템(130) 내의 작업들)은 불확실성을 약 100Hz까지 증가시킨다.
본 발명의 방법을 사용하여, 공유된 국부 발진기(108)의 동작 주파수가, 기지국에서 대개 발견되는 보다 비싼 고정확도 발진기의 비용 및 불편하게 큰 크기를 초래하지 않고, 기지국 발진기의 정확도로 결정될 수 있다. 발진기 주파수에서의 불확실성을 제거함으로써, 위치 추적 신호 수신기 소프트웨어가 탐색하는 도플러 범위가 더욱 제한될 수 있다.
상기 설명된 내용은 본 발명의 특정 실시예들을 예시하지만, 제한의 목적으로 기술된 것은 아니다. 본 발명의 범위 내에서 많은 변화와 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 상세한 설명은 위치 추적 신호 수신기가 샘플링되어 수신된 신호를 저장하여 나중에 처리를 위해 저장된 데이터를 조회하는 시스템에 관하여 기술하고 있다. 샘플링될 때 샘플링된 데이터를 처리하는 다른 실시예도 본 발명의 범위 내에 있다. 본 발명은 하기의 청구범위에서 보여진다.

Claims (41)

  1. 이동통신 장치에서, 통신 회로 및 위치 추적 신호 수신기 사이에 공유되는 발진기 내의 주파수 조정을 보상하기 위한 방법으로서,
    제1 시점에, 상기 위치 추적 신호 수신기로부터 수신되는 위치 추적 신호를 수신하기 시작하는 단계;
    제2 시점에, 상기 발진기의 주파수를 조정하는 단계;
    상기 발진기의 주파수 조정을 기록하는 단계;
    제3 시점에, 상기 위치 추적 신호를 상기 위치 추적 신호 수신기 내로 수신하는 것을 완료하는 단계; 및
    상기 주파수 조정을 고려하여, 상기 위치 추적 신호를 처리하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기록 단계는 상기 발진기의 상기 주파수 조정이 행해지는 시점으로서 상기 제2 시점을 기록하는 단계를 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 처리 단계는 상기 제2 시점 및 상기 제3 시점 사이에 상기 수신된 위치 추적 신호에서의 주파수 편이를 가정하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기록 단계는 상기 발진기의 주파수가 조정되는 정도를 기록하는 단계를 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 처리 단계는 상기 발진기의 주파수 조정이 행해지는 시점을 가정하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 처리 단계는 상관 함수를 통합하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 처리 단계는 상기 상관 함수가 의미 있는(significant) 값을 갖는 코드 위상을 탐색하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 처리 단계는 상기 상관 함수가 의미 있는 값을 갖는 도플러 주파수를 탐색하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 위치 추적 신호를 처리하기 위한 지원 데이터를 조회하는 단계를 더 포함하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 위치 추적 신호가 전방위 위치 추적 시스템(GPS) 위성으로부터의 신호를 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 통신 회로가 상기 발진기의 주파수 조정을 초기화하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 통신 회로가 셀룰러폰 통신을 위한 수신기 및 송신기를 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 발진기의 주파수 조정이 기지국으로부터 송신된 통신 신호 내의 공칭 주파수로부터의 오프셋을 조정하는 방법.
  14. 통신 장치에서, 신뢰할 만한 시간 기준으로부터의 기준 신호에 기초하여 발진기의 동작 주파수를 결정하기 위한 방법으로서,
    상기 통신 장치에 의해 수신된 상기 기준 신호의 시작 시점을 검출하는 단계;
    상기 기준 신호의 시작 시점을 검출한 때에, 상기 발진기로부터 추출된 클록 신호에 따라 카운터가 카운팅할 수 있도록 하는 단계;
    상기 통신 장치에 의해 수신된 상기 기준 신호의 종료 시점을 검출하는 단계;
    상기 기준 신호의 종료 시점을 검출한 때에, 상기 카운터가 계속 카운팅할 수 없도록 하는 단계; 및
    상기 카운터 내의 카운트에 기초하여 상기 발진기의 주파수를 결정하고 상기 시작 시점 및 상기 종료 시점 사이에서 경과된 예측 시간을 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 시작 시점 및 상기 종료 시점이 알려진 시간 간격을 나타내는 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 시작 시점 및 상기 종료 시점이 기준 신호에서의 반복 이벤트의 도착 - 상기 반복 이벤트는 고정된 주파수로 반복됨 - 을 나타내는 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 시작 시점 및 상기 종료 시점을 검출하기 위한 통신 장치에서의 시점들을 처리하기 위한 조정 단계를 더 포함하는 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 기록 단계는 상기 발진기의 주파수 조정이 행해짐을 나타내는 표시를 기록하는 단계를 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 처리 단계는 주파수 편이와 상기 제2 시점 및 제3 시점 사이에 수신된 위치 추적 신호 내의 주파수 편이의 시점을 가정하는 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 발진기의 결정된 주파수가 위치 추적 신호 수신기에 제공되는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 위치 추적 신호 수신기가 GPS 신호를 수신하는 방법.
  22. 이동통신 장치로서,
    통신 회로;
    위치 추적 신호 수신기;
    통신 회로와 상기 통신 회로로부터 조정 가능한 주파수를 제공하는 위치 추적 신호 수신기 사이에 공유되는 발진기; 및
    상기 발진기의 주파수 조정을 기록하고 상기 주파수 조정을 고려하여 상기 위치 추적 신호를 처리하는 중앙 처리 유닛
    을 포함하는 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 중앙 처리 유닛은 상기 발진기의 주파수 조정이 행해진 시점을 기록하는 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 중앙 처리 유닛은 상기 주파수 조정 후에 상기 위치 추적 신호 수신기 내로 수신된 위치 추적 신호의 일부에서의 주파수 편이를 가정하는 장치.
  25. 제22항에 있어서, 상기 중앙 처리 유닛은 상기 발진기의 주파수가 조정되는 정도를 기록하는 장치.
  26. 제22항에 있어서, 상기 중앙 처리 유닛은 상기 발진기의 주파수 조정이 행해지는 시점을 가정하는 장치.
  27. 제22항에 있어서, 상기 중앙 처리 유닛은 상관 함수를 통합하는 장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 중앙 처리 유닛은 상기 상관 함수가 의미 있는 값을 갖는 코드 위상을 탐색하는 장치.
  29. 제27항에 있어서, 상기 중앙 처리 유닛은 상기 상관 함수가 의미 있는 값을 갖는 도플러 주파수를 탐색하는 장치.
  30. 제27항에 있어서, 상기 중앙 처리 유닛은 상기 위치 추적 신호를 처리하기 위한 지원 데이터를 조회하는 장치.
  31. 제22항에 있어서, 상기 위치 추적 신호는 GPS 위성으로부터의 신호를 포함하는 장치.
  32. 제22항에 있어서, 상기 통신 회로는 셀룰러폰 통신을 위한 수신기 및 송신기를 포함하는 장치.
  33. 제22항에 있어서, 상기 발진기의 주파수 조정은 기지국으로부터 송신되어 상기 통신 회로에 의해 수신되는 통신 신호 내의 공칭 주파수로부터의 오프셋을 조정하는 장치.
  34. 통신 장치 내의 발진기 주파수 결정 장치로서,
    주기적인 출력 신호를 제공하는 발진기;
    상기 통신 장치에 의해 수신되는 기준 신호의 시작 시점 및 종료 시점을 검출하는 검출기;
    상기 검출기가 상기 시작 시점을 검출함에 응답하여 상기 발진기의 출력 신호 내의 주기의 숫자를 카운팅하기 시작하고, 상기 검출기가 상기 기준 신호의 종료 시점을 검출함에 응답하여 정지하는 카운터; 및
    상기 카운터 내의 카운트에 기초하여 상기 발진기의 주파수 및 상기 시작 시점 및 상기 종료 시점 사이에서 경과되는 예측 시간을 결정하기 위한 연산 유닛
    을 포함하는 장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 시작 시점 및 상기 종료 시점이 알려진 시간 간격을 나타내는 장치.
  36. 제34항에 있어서, 상기 시작 시점 및 상기 종료 시점이 기준 신호에서의 반복 이벤트의 도착 - 상기 반복 이벤트는 고정된 주파수로 반복됨 - 을 나타내는 장치.
  37. 제34항에 있어서, 상기 연산 유닛이 상기 시작 시점 및 상기 종료 시점을 검출하기 위한 통신 장치 내의 처리 시간을 더 조정하는 장치.
  38. 제22항에 있어서, 상기 중앙 처리 유닛이 상기 발진기의 주파수 조정이 행해짐을 나타내는 표시를 기록하는 장치.
  39. 제38항에 있어서, 상기 중앙 처리 유닛이 주파수 편이와 상기 제2 시점 및 상기 제3 시점 사이의 수신된 위치 추적 신호 내의 상기 주파수 편이의 시점을 가정하는 장치.
  40. 제34항에 있어서, 상기 발진기의 결정된 주파수가 위치 추적 신호 수신기로 제공되는 장치.
  41. 제40항에 있어서, 상기 위치 신호 수신기가 GPS 신호를 수신하는 장치.
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