KR100673757B1 - 전세계 측위 시스템 수신기에서의 신호 포착 개선 방법 - Google Patents

전세계 측위 시스템 수신기에서의 신호 포착 개선 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 방법 및 시스템은 수신기에서의 포착 탐색을 집중시키는 정보를 제공함으로써 전세계 측위 시스템(GPS) 수신기에서의 신호 포착을 개선시킨다. 특히, 본 발명은 네트워크로의 공중 인터페이스를 통해 셀룰러 또는 PCS 네트워크와 통신할 수 있는 송수신기와 GPS 수신기가 통합된 경우에 관한 것이다. 네트워크에 의해 제공되는 표준 정보는 통합된 GPS 수신기를 지원하고 수신기의 감도 및 대기 시간을 개선하는데 사용된다. 이러한 개선의 결과는 수신기가 위성을 신속하게 포착할 수 있고 종래의 독립 GPS 수신기가 할 수 없는 환경에서 위성의 위치를 계산할 수 있다. 이러한 부가된 성능은 사용자가 다양한 상황에서 개인 안전에 대해 높은 기대감을 가질 수 있기 때문에, 긴급 탐색 응용에 매우 중요하다. 또한, 신속한 포착은 전력 소비를 감소시키고, 이것은 이러한 결합된 GPS 및 셀룰러 기술을 사용하는 배터리 전력 장치에 매우 중요하다.
GPS 수신기, 셀룰러 수신기, 기지국 송수신기 시스템(BTS), C/A 코드, 이동 스위칭 센터(MSC).

Description

전세계 측위 시스템 수신기에서의 신호 포착 개선 방법{METHOD FOR IMPROVING SIGNAL ACQUISITION IN A GLOBAL POSITIONING SYSTEMS RECEIVER}
본 발명은 전세계 측위 시스템(GPS) 수신기에 관한 것으로, 특히 GPS 위성에 의해 동시통신되는 신호를 포착하는데 소비되는 시간을 감소시키기 위해 셀룰러 네트워크로부터의 정보를 사용하는 것에 관한 것이다.
본 출원은 1998년 8월 13일 출원된 미국 임시 출원 60/096,436호의 이점을 청구한다.
최근에 셀룰러 네트워크 또는 공중 육상 이동 통신 네트워크(PLMN)내에서의 이동국의 지리적 위치를 결정하는 것이 광범위한 응용에 중요시되고 있다. 예를 들어, 차량의 위치를 결정하고 배송 절차의 효율성을 향상시키기 위해 수송 및 택시 회사가 측위 서비스를 원할 수 있다. 또한, 예를 들어, 911 호출과 같은 긴급 호출을 위해, 이동 단말기의 정확한 위치를 아는 것이 긴급 상황에서 긍정적인 결과를 획득하도록 하는데 중요하다.
또한, 측위 서비스는 도난 차량의 위치를 결정하고, 저렴한 요금이 부과될 수 있는 홈 존 호출(home zone coalls)을 식별하고, 마이크로 셀에서 핫 스팟(hot spots)을 검출하거나 프리미엄 가입자 서비스 예를 들어, 소재 파악(Where Am I) 서비스를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 소재 파악 서비스는 예를 들어, 이동국에 가장 근접한 주유소, 레스토랑 또는 병원의 위치 결정을 용이하게 한다.
이동국의 지리적 위치를 결정하는 하나의 기술은 위성 기반 GPS를 사용하는 것이다. GPS는 수신 유닛의 위치, 속도 및 시간을 산출하기 위해 GPS 수신기에서 처리될 수 있는 특수 코딩된 위성 신호를 제공하는 위성 항법 시스템이다. 4개 이상의 GPS 위성 신호가 고정 좌표 시스템에 대한 3차원 위치 및 절대 시간 기준에 대한 수신기 클록의 시간 오프셋을 계산하는데 필요로 된다.
GPS 시스템은 대략 12 시간 주기로 지구 궤도를 도는 24개의 위성(예비 위성은 계산하지 않았다)을 포함한다. GPS 위성의 궤도 고도(20,200 Km)는 위성이 24시간마다 대략 1회 어떤 지점에 대해 동일한 지상 트랙 및 형상을 반복하도록 하기 위한 것이다. 각 궤도면에 적어도 4개의 위성을 각각 갖는 6개의 궤도면이 있는데, 이들 궤도면은 등간격으로 되어 있고(즉, 60°간격), 지구의 적도면에 대해 약 55°기울여져 있다. 이러한 위성 배열은 지상의 어떤 지점에서 사용자가 4개 및 12개 사이의 위성을 관측할 수 있게 한다.
GPS 시스템의 위성은 GPS 수신기에서 위치, 속도 및 시간 좌표를 결정하는데 있어서 2 레벨의 정밀도를 제공한다. GPS 시스템의 민간 사용자 대부분은 수평으로 100 미터, 수직으로 ±156 미터와 시간상에서 ±340 ns의 2-σ정확성을 갖는 표준 측위 서비스(SPS)를 사용한다. 정밀 측위 서비스(PPS)는 암호 장비와 키 및 특수 장비의 수신기를 지닌 인증된 사용자만이 사용 할 수 있다.
각각의 GPS 위성은 두개의 마이크로파 반송 신호를 전송한다. L1 주파수(1575.42MHZ에 중심이 맞춰져 있다)는 항법 메시지 뿐만 아니라 SPS 및 PPS 코드 신호를 반송한다. L2 주파수(1227.60MHZ에 중심이 맞춰져 있다)는 또한 PPS 코드를 반송하고 PPS 시스템과 호환할 수 있는 수신기에 의해 전리층 지연을 측정하기 위해 사용된다.
L1 및 L2 마이크로파 반송 신호는 세개의 이진 코드 즉, 1.023MHZ 대충적인 포착(Coarse Acquisition(C/A)) 코드와 10.23MHZ 정밀 코드(P-Code)와 50MHZ 항법 시스템 데이터 코드(NAV Code)에 의해 변조된다. C/A 코드는 GPS 위성을 특정하게 특징지우는 의사난수(PRN) 코드이다. 모든 GPS 위성은 동일한 L1 및 L2 반송파를 통해 이진 코드를 전송한다. 다중 동시 수신 신호는 CDMA 상관기에 의해 복구된다. 민간 GPS 수신기의 상관기는 NAV 코드에 의해 변조될 때 C/A 코드를 먼저 복구한다. 그 후, 위상 동기 루프(PLL) 회로가 NAV 코드로부터 C/A 코드를 분리시킨다. 어느 GPS 위성이 영역내에 있는지를 결정하기 위해, GPS 수신기는 먼저 수신기의 근사 위치를 결정하는 것이 필요하다는 것이 강조된다. 반대로, 수신기의 근사 위치가 공지된 GPS 수신기는 적절한 GPS 위성에 의해 전송된 신호에 신속하게 동조할 수 있다.
GPS 수신기의 시동은 통상적으로, 4개 이상의 GPS 위성의 항법 데이터 신호로부터 항법 파라미터의 세트의 포착을 필요로 한다. GPS 수신기를 초기화하는 이러한 프로세스는 종종 수 분의 시간을 필요로 할 수 있다.
GPS 측위 프로세스의 지속기간은 GPS 수신기가 얼마나 많은 정보를 가졌느냐에 직접적으로 관련된다. 대부분의 GPS 수신기는 최대 일년 후까지 예상되는 위성 위치를 대충적으로 나타내는 책력(almanac) 데이터로 프로그램된다. 그러나, GPS 수신기가 자신의 근사 위치에 대해 어떤 정보를 갖지 못하는 경우에, GPS 수신기는 관측할 수 있는 위성으로부터의 신호를 충분히 신속하게 상관할 수 없고, 따라서 위성의 위치를 신속하게 계산할 수 없다. 또한, 이미 포착된 신호를 계속 모니터링하기 위해서 필요로 된 것 보다 시동 시에 C/A 코드 및 NAV 코드를 포착하기 위해 더 높은 신호 강도가 필요로 된다는 것에 주의해야 한다. 또한, GPS 신호를 모니터링하는 프로세스는 환경 인자에 의해 영향을 크게 받는다는 것에 주의해야 한다. 따라서, 야외에서 쉽게 포착할 수 있는 GPS 신호는 수신기가 숲속에 있거나 차량내에 있거나 가장 나쁜 경우에 빌딩 안에 있을 때, 점점 더 포착하는 것이 어려워진다.
최근 정부의 명령 예를 들면, FCC Phase Ⅱ E-911 서비스의 응답 시간 요구조건은 이동 전화의 위치가 정확하고 신속한 방법으로 결정되도록 강제하고 있다. 따라서, 신속하고 정확한 측위 요구를 충족시키면서 이동 단말기내의 GPS 수신기를 효율적으로 수행하기 위해, 정확한 지원(assistance) 데이터 예를 들면, 국부 시간 및 위치 추정치와 이페머리스(ephemeris) 및 클록 정보(이동국의 위치에 따라 변할 수 있다)를 이동 단말기에 신속하게 제공하는 것이 필요하게 되었다. 이러한 지원 데이터의 사용은 이동국과 통합되거나 이동국에 접속되는 GPS 수신기가 자신의 시동 절차의 완료를 촉진할 수 있게 한다. 따라서, 필요한 지원 GPS 정보를 기존의 무선 네트워크를 통해 이동국과 통합되거나 이동국에 접속되는 GPS 수신기에 전송할 수 있는 것이 바람직하다.
Taylor 등의 미국 특허 4,445,118호는 원조 또는 지원하는 GPS 수신기의 개념을 개시한다. 여기에 설명된 방법은 넓은 지리적 영역에 단일 지원 메시지를 제공하는 정지 궤도 위성과 같은 단일 송신기를 사용한다. 지원 데이터는 관측되는 GPS 위성의 리스트와 각각의 위성 위치와 위성 신호상의 예측되는 도플러 시프트(Doppler shifts)을 포함한다. 이러한 메시지의 이러한 구조는 위치 계산 기능(PCF)이 사용자 수신기에서 수행될 수 있게 한다.
Krasner의 미국 특허 5,663,734호는 다른 GPS 수신기 접근방법을 개시한다. 이 특허는 주로 수신기 구성에 관한 것이지만, 수신기 성능이 지원에 의해 어떻게 개선될 수 있는지 논의한다. 이 특허는 지원 메시지의 가능한 컨텐츠로서 "이페머리스를 나타내는 데이터" 및 예상된 도플러 시프트를 언급한다.
Lau의 미국 특허 5,418,538호는 "기준국(reference station)"에서의 유사한 수신기로부터 "차동" 정보를 동시통신함으로써 원격 GPS/GLONASS 수신기를 지원하는 시스템 및 방법을 개시한다. 하나의 실시예에서, 기준국은 관측 가능한 위성 리스트와 또한 관련 이페머리스를 동시통신한다. 원격 수신기에 대한 장점은 세 가지이다. 즉, 감소된 메모리 요구와 저 비용의 주파수 기준과 더 신속한 포착이다. 이러한 논의는 제1 위성 포착 후에 수신기 클록 부정확성으로 인한 도플러를 추정 및 제거 할 수 있는 이점을 설명한다.
Eshenbash의 미국 특허 5,663,735호는 GPS 수신기가 무선 신호로부터 정확한 절대 시간 기준을 도출하는 방법을 개시한다. 선택적으로, 수신기는, 수신기에 포함된 저가의 수정 발진기보다 더욱 정확한 주파수 기준을 무선 신호로부터 또한 도출한다. GPS 수신기는 위치 계산을 실행하고, 따라서 절대 시간 뿐만 아니라 GPS 위성에 대한 이페머리스 및 클록 정정을 가져야 한다.
일반적으로, 상기 특허들은 공중 인터페이스를 통한 사용자 단말기 및 셀룰러 네트워크(또는 PLMN) 사이의 무선 접속에 존재하는 정보를 활용하지 못한다. GPS용의 GSM 기반 네트워크의 다소의 장점을 활용하는 하나의 제안은 T1 표준 문서 TIPI.5/98-132r2이다. 이러한 제안은 네트워크내의 다양한 노드에 기준 GPS 수신기를 위치시키고, 이들 수신기로부터 이페머리스 정보를 포착하고 나서, 이러한 정보를 관측 가능한 위성의 리스트와 함께 GSM 다운링크 베어러(bearers) 상의 메시지를 통해 모든 핸드셋 기반 GPS 수신기에 제공하는 것에 기초한다. 이러한 접근방법의 이점은 핸드셋 기반 GPS 수신기를 완전하게 기능될 수 있게 하고 즉, PCF를 포함하고, 연속 항법 모드에서 또한 동작할 수 있는 것이다. 모든 GPS-장착된 핸드셋으로의 지원을 동시통신하는 것이 매우 바람직하지만, 현재 GSM 네트워크에서의 동시통신 설비는 적절한 방법으로 지원을 전달할 수 있는 가능성이 없다. 대기시간(latency)이 긴급 위치(E911)에 특히 중요하기 때문에 지점간(point to point) 전달이 보다 적합하게 되는데, 이 지점간 전달은 미국 시장에서는 규제 요건이다.
TIPI.5/98-132r2에서 제안된 시스템이 셀룰러 GPS 통합의 일부 양상을 활용하지만, 새로운 방법 및 시스템이 성능면에서 더 나은 이득을 제공할 수 있는 다른 양상이 있다. 본 발명은 새롭고 간단한 방법으로 상기 논의된 하나 이상의 문제점을 해결함으로써 이를 취급하는 것이다.
본 발명을 따르면, 기지국으로부터의 핸드셋의 거리를 나타내는 셀룰러 기지국으로부터의 정보에 기초하여 포착 탐색 범위를 제한하는 방법이 설명된다. 또한, 이러한 방법은 높은 정확도 시간 전송을 위해 이러한 동일한 정보를 사용하고, 이는 또한 GPS 신호에 대한 탐색 범위를 감소시키는 것을 돕는다. 이것은 미국 시장에서의 긴급 위치(E911)에 대한 규제 요건을 충족시키는데 특히 중요한 사용자의 위치 계산에 있어서의 전체 대기시간을 감소시킨다.
대체로, 본원에는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색을 감소시키는 방법이 개시되어 있고, GPS 수신기는 무선 네트워크에서 동작하는 송수신기를 포함하는 이동국(MS)에 통합된다. 상기 방법은 MS 및 MS를 서비스하는 기지국 송수신기 시스템(BTS) 사이의 라운드 트립(round trip) 전파 지연을 나타내는 시간 주기를 결정하는 단계와, 상기 시간 주기를 사용하여 MS에서의 코드 시프트 불확실성의 경계를 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명의 한 양상에서, MS는 GPS 위성의 위치 및 위성 자체의 근사 위치의 정보를 갖는다.
본 발명의 또 다른 양상에서, MS는 위성 위치 또는 위성 자체의 근사 위치의 정보를 갖지 않지만, 위성의 고도각의 정보를 갖는다.
본 발명의 특징은 시간 주기가 BTS로부터 MS로 통신된다는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은 시간 주기가 BTS 및 MS 사이의 심볼 전송률의 소수부(fraction)를 식별하는 타이밍 향상(timing advance) 값이라는 것이다.
본 발명의 또 다른 양상을 따르면, BTS는 MS에 BTS의 위치 정보를 통신하고, MS는 코드 시프트 불확실성의 경계를 계산하는데 사용되는 위성 가시선(line of sight) 벡터 정보를 갖는다.
본 발명의 또 다른 양상을 따르면, GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색을 감소시키는 방법이 개시되어 있고, 이 GPS 수신기는 무선 네트워크에서 동작하는 송수신기를 포함하는 이동국(MS)에 통합된다. 이러한 방법은 GPS 에퍽(epoch) 시간에 상응하는 선택 시간에서 MS를 서비스하는 기지국 송수신기 시스템(BTS)의 전송 공중 인터페이스의 상태를 결정하는 단계와, MS에 전송 공중 인터페이스의 상태를 전송하는 단계와, 전송된 전송 공중 인터페이스의 상태를 사용하여 MS에서 GPS 에퍽의 시간을 도출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특징은 도출 단계 이전에 MS가 BTS와 주파수 동기되는 것이다.
본 발명의 다른 특징은 도출 단계 이전에 MS가 BTS 공중 인터페이스 상태와 동기되는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은 MS 및 BTS 사이의 라운드 트립 전파 지연을 나타내는 시간 주기를 결정하는 것이다. 이러한 시간 주기는 GPS 에퍽의 시간을 도출하는 도출 단계에서 사용된다.
본 발명의 또한 다른 특징은 무선 네트워크가 시분할 다중 액세스(TDMA) 시스템이고, 상태는 선택 시간에서 비트, 타임 슬롯 및 프레임을 나타내는 것이다.
본 발명의 또한 다른 양상을 따르면, 이동국(MS)의 시간 축(time base)을 정렬하는 시스템과, 무선 네트워크에서 동작하는 송수신기를 포함하는 MS와, GPS 수신기가 개시되어 있다. 상기 시스템은 GPS 수신기에 대해 에퍽 타이밍 이벤트를 발생시키는 수치 제어 발진기(NCO)를 포함한다. 프로세서는 송수신기, 수신기 및 NCO에 연결된다. 프로세서는 GPS 에퍽 시간에 상응하는 선택 시간에서 MS를 서비스하는 기지국 송수신기 시스템(BTS)의 전송 공중 인터페이스의 상태를 수신기로부터 수신하고, 전송된 전송 공중 인터페이스의 상태를 사용하여 MS에서 GPS 에퍽의 시간을 도출하고, GPS 에퍽의 도출된 시간에 응답하여 NCO의 동작을 제어하는 무선 네트워크 프로세싱 수단과, NCO로부터의 에퍽 타이밍 이벤트를 사용하여 GPS 수신기에 의해 수신된 GPS 신호상에서 코드 시프트 탐색을 실행하는 GPS 프로세싱 수단을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에서, 시스템은 NCO용의 클록 신호를 발생시키는 위상 동기 루프를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에서, GPS 프로세싱 수단은 위치 계산 기능을 수행하고, NCO를 부가 제어하기 위해 GPS 에퍽 시간에서의 오프셋을 결정하는 수단을 포함한다.
GPS 수신기의 가장 중요한 작업(task)중 하나는 다양한 위성 송신기에 대한 범위 측정을 수행하는 것이다. 민간용 GPS의 경우에, 수신기는 각 위성에 대해 특정한 C/A 코드의 위상을 관찰함으로써 범위를 측정한다. 일반적으로, 수신기는 하나를 포착할 때까지 각 위성의 전체 1023 칩 주기를 모두 탐색해야 한다. 이러한 작업은 수신기가 매우 정확한 주파수 기준을 갖지 않고, 신호가 환경적 감쇠 및/또는 설계 선택에 의해 저하되는 경우에 더욱 어렵게 된다. 이러한 경우는 더욱 많은 수신기 자원을 필요로 하거나 포착 및 측정 프로세스가 길어지는 것을 필요로 한다. 전자는 추가의 비용을 부가하고, 후자는 긴급 탐색 시나리오를 받아들일 수 없는 대기시간을 부가하기 때문에 어느 선택도 바람직하지 못하다.
본 발명의 요점은 수신기에서의 포착 탐색을 집중시키도록 정보를 제공함으로써 두 가지 대안을 피하는 것이다. 특히, 본 발명은 셀룰러 또는 PCS 네트워크로 특정된 공중 인터페이스를 통해서 셀룰러 또는 PCS 네트워크와 통신할 수 있는 송수신기와 GPS 수신기가 통합되는 경우에 관한 것이다. 네트워크에 의해 제공되는 표준 정보는 통합된 GPS 수신기를 지원하고 수신기의 감도 및 대기시간을 개선시키기 위해 사용된다. 이러한 개선의 결과는 수신기가 신속하게 위성을 포착할 수 있고 종래의 독립형 GPS 수신기가 할 수 없는 환경에서 위성의 위치를 계산할 수 있다는 것이다. 이러한 부가된 성능은 사용자가 다양한 상황에서 개인 안전에 대해 높은 기대감을 가질 수 있기 때문에 긴급 위치 응용에 매우 중요하다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 명세서 및 도면으로부터 쉽게 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 GPS 수신기를 원조하는 시스템의 블록도.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따라 GPS 수신기를 원조하는 시스템의 블록도.
도 2a는 셀룰러 네트워크 중계 기지국과 사용자 단말기 또는 GPS-MS에 관련하여 위치된 위성의 개략도.
도 2b는 셀룰러 네트워크 중계 기지국과 사용자 단말기 또는 GPS-MS에 관련하여 위치된 위성의 구면 좌표의 개략도.
도 3은 셀내의 GPS-MS의 위치의 개략도.
도 4는 네트워크 지원 GPS에서의 타이밍 관계를 나타내는 타이밍도.
도 5는 본 발명에 따르는 GPS-MS의 수신기 일부분의 블록도.
도 6은 GSM TDMA 시간프레임 구조의 개략도.
도 1은 전형적인 GSM 셀룰러 네트워크(110)와 같은 공중 지상 이동 네트워크(PLMN)를 도시하고, 상기 PLMN은 이동 스위칭 센터(MSC)(114) 및 관련 방문자 위치레지스터(Visitor Location Register)(VLR)(116)를 각각 갖는 복수의 MSC/VLR 서비스 영역(112)을 차례로 포함한다. MSC/VLR 서비스 영역(112)은 복수의 위치 영역(Las)을 차례로 포함하고, 상기 위치 영역은 이동 단말기 또는 이동국(MS)(120)이 LA(118)를 제어하는 MSC(114) 및/또는 VLR(116)에 대한 위치를 갱신함이 없이 자유로이 이동할 수 있는 소정의 MSC/VLR 서비스 영역(112)의 일부분으로서 정의된다. 각 위치 영역(112)은 다수의 셀(122)로 분할된다. 전형적인 이동국(120)은 물리적 장비 예를 들어, 카폰 또는 이외 다른 휴대 전화인데, 이 물리적 장비는 유선 또는 무선이든지 관계없이 셀룰러 네트워크(110), 다른 이동 가입자, 또는 가입자 네트워크 외부의 다른 사람에 의해 사용된다.
MSC(114)는 적어도 하나의 기지국 제어기(BSC)(123)와 통신하고, 상기 BSC는 적어도 하나의 기지국 송수신기 스테이션(BTS)(124)와 접촉한다. BTS(124)는 도 1에서 무선 타워로서 간결하게 하기 위해 도시된 물리적 장치이고, 책임이 있는 셀(122)에 무선 유효범위(122)를 제공한다. 다양한 BSC(123)가 여러 BTS(124)와 접속될 수 있고, 독립 노드로서 실현될 수 있거나 MSC(114)와 통합될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 어쨌든, BSC(123) 및 BTS(124) 구성요소는 총괄하여 일반적으로 기지국 시스템(BSS)으로서 불린다.
도 1을 더 참조하면, 각각의 PLMN 서비스 영역 또는 셀룰러 네트워크(110)는 홈 위치 레지스터(HLR)(126)를 포함하고, 상기 HLR은 가입자 정보 예를 들어, 사용자 프로파일, 현재 위치 정보, 국제 이동국 가입자 식별(IMSI) 번호, 및 PLMN(110)내에 등록된 가입자에 대한 다른 관리 정보를 포함하는 데이터베이스이다. HLR(126)은 특정 MSC(114)와 동일 위치될 수 있고, MSC(114)와 통합될 수 있거나 (도 1에 도시된 바와 같이) 다중 MSC(114)를 서비스할 수 있다.
VLR(116)은 MSC/VLR 서비스 영역(112)내에 위치되는 MS(120)의 전체 세트에 관한 정보를 포함하는 데이터베이스이다. MS(120)가 새로운 MSC/VLR 서비스 영역(112)(도 1에는 도시되지 않았다)과 같은 새로운 물리적 위치로 이동하는 경우에, MSC(114)와 관련된 VLR(116)은 HLR(126)로부터 MS(120)에 관한 정보를 필요로 한다(MS(120)의 새로운 위치에 관하여 HLR(126)에 동시에 보고하면서). 따라서, MS(120)의 사용자가 호출을 원할 때, 국부 VLR(116)은 HLR(126)에 재질문하지 않고 필요한 가입자 식별 정보를 가질 것이다.
기본 GSM 액세스 방식은 반송파 당 8개의 기본 물리적 채널을 갖는 시분할 다중 액세스(TDMA)이다. 반송파 간격은 200KHz이다. 따라서, 물리적 채널은 타임 슬롯 수 및 주파수 호핑 시퀀스에 의해 부가적으로 특정될 때 TDMA 프레임의 시퀀스로서 정의된다. 기본 무선 자원은 15/26ms(즉, 576.9㎲) 동안 지속되고 대략 270.83Kbits/s의 변조율로 정보를 전송하는 타임 슬롯이다. 이것은 각 타임 슬롯(보호 시간을 포함)의 지속기간이 156.25 비트라는 것을 의미한다. 8개 타임 슬롯이 TDMA 프레임을 구성한다. 따라서, TDMA 프레임은 4.615ms(60/13ms)의 지속기간을 갖는다.
GSM TDMA 시간 프레임 구조의 개략도가 도 6에 도시되어 있다. 가장 긴 반복(recurrent) 시간 주기의 구조는 하이퍼프레임(hyperframe)이라 불리고 3h, 38m, 53s, 760ms의 지속기간을 갖는다. GSM TDMA 프레임은 프레임 수(FN)로 번호가 매겨진다. 프레임 수(FN)는 0으로부터 2,715,647(즉, 2048 ×51 ×26-1, 또한 FN_MAX로서 공지되어 있다)까지의 범위로 진행하는 연속 TDMA 프레임의 사이클 총수이다. 프레임 수는 각 TDMA 프레임의 끝에서 증가된다. 0으로부터 2,715,647까지의 TDMA 프레임 수의 완료 사이클은 하이퍼프레임이라 불린다. 이러한 긴 주기는 ETSI GSM 명세에 의해 정의된 어떤 암호 메커니즘을 지원하기 위해 필요하다.
GSM TDMA 하이퍼프레임은 6.12s의 지속기간을 각각 갖는 2,048개의 수퍼프레임(superframe)으로 분할된다. 수퍼프레임은 최소의 공통 다중 GSM TDMA 시간 프레임 구조이다. 수퍼프레임은 3가지 유형의 다중프레임 즉, 26-다중프레임, 51-다중프레임 및 52-다중프레임으로 분할된다.
GSM TDMA 다중프레임의 제1 유형은 120ms의 총 지속기간을 갖는 26개의 TDMA 프레임을 포함하는 26-다중프레임이다. 따라서, GSM TDMA 수퍼프레임은 51개의 이러한 26-다중프레임을 가질 수 있다. 이들 26-다중프레임은 트래픽 채널(TCH) 및 관련 제어 채널(Slow Associated Control Channels(SACCH) 및 Full-rate Associated Control Channels(FACCH)를 포함)을 전달하기 위해 사용된다.
GSM TDMA 다중프레임의 제2 유형은 51개의 TDMA 프레임을 포함하고 235.4ms의 총 지속기간을 갖는 51-다중프레임이다. GSM TDMA 수퍼프레임은 26개의 이러한 51-다중프레임을 가질 수 있다. 이들 51-다중프레임은 예를 들어, 동시통신 제어 채널(BCCH), 공통 제어 채널(CCCH), 및 독립형 전용 제어 채널(SDCCH) 또는 패킷 동시통신 제어 채널(PBCCH) 및 패킷 공통 제어 채널(PCCCH)을 포함하는 동시통신, 공통 제어 및 독립 전용 제어(및 관련 제어 채널)를 지원하기 위해 사용된다.
GSM TDMA 다중프레임의 제3 유형은 52개의 TDMA 프레임을 포함하고 240ms의 총 지속기간을 갖는 52-다중프레임이다. GSM TDMA 수퍼프레임은 25.5개의 이러한 52-다중프레임을 가질 수 있다. 52-다중프레임에서의 TDMA 프레임은 0에 51까지 번호가 매겨진다. 52-다중프레임 포맷은 패킷 데이터 트래픽 및 제어 채널 예를 들어, 패킷 동시통신 제어 채널(PBCCH), 패킷 공통 제어 채널(PCCCH), 패킷 관련 제어 채널(PACCH) 및 패킷 데이터 트래픽 채널(PDTCH)을 지원하기 위해 사용된다.
전술된 바와 같이, TDMA 프레임은 8개의 타임 슬롯으로 구성되고 4.615ms(60/13ms)의 지속기간을 갖는다. 각 타임 슬롯은 대략 576.9㎲(15/26ms) 즉, 156.25 비트 지속기간의 시간 간격이고, 이의 물리적 내용은 버스트(burst)라 불린다. 도 6에 도시된 바와 같이, 4개의 상이한 유형의 버스트가 GSM TDMA 시스템에서 사용된다.
제1 유형의 버스트는 116개 암호 비트를 포함하고 8.25 비트 지속기간(대략 30.46㎲)의 보호 시간을 포함하는 소위 정규 버스트(Normal Burst, NB)이다. 정규 버스트는 랜덤 액세스 채널(RACH)을 제외하면, 트래픽 및 제어 채널상에 정보를 반송하기 위해 사용된다.
제2 유형의 버스트는 142개의 고정 비트를 포함하고 8.25 비트 지속기간(대략 30.46㎲)의 보호 시간을 포함하는 소위 주파수 정정 버스트(Frequnecy Correction Burst, FB)이다. 주파수 정정 버스트는 이동 단말기의 주파수 동기화를 위해 사용된다. FBs는 정규 버스트와 같이 동일한 보호 시간을 갖지만 주파수 이동되는 비변조 반송파와 같다. FB는 BCCH와 함께 동시통신된다. FB의 반복은 또한 주파수 정정 채널(FCCH)이라 불린다.
제3 유형의 버스트는 78개의 암호 비트를 포함하고 8.25 비트의 보호 주기를 포함하는 소위 동기화 버스트(Synchronization Burst, SB)이다. 동기화 버스트는 64-비트 긴 트레이닝 시퀀스를 포함하고, TDMA 프레임 수 뿐만 아니라 기지국 식별 코드(BSIC)에 관한 정보를 반송한다. SBs는 이동 단말기의 시간 동기화를 위해 사용되고, 주파수 정정 버스트(FB)와 함께 동시통신된다. SBs의 반복은 또한 동기화 채널(SCH)이라 불린다.
제4 유형의 버스트는 소위 액세스 버스트(Access Burst, AB)이다. 액세스 버스트는 랜덤 액세스를 위해 사용되고, 제1 액세스의 시간(또는 핸드오버 다음)에서 타이밍 향상을 알 수 있는 이동 단말기로부터의 버스트 전송을 제공하는 긴 보호 주기(68.25 비트 지속기간 또는 252㎲)에 의해 특징된다. 이러한 긴 보호 주기는 이동국이 기지국 송수신기로부터 최대 35km까지 있도록 할 수 있다. 예외적인 경우에서, 설계는 셀 반경이 35Km보다 더 큰 경우와 호환할 수 있다. AB는 핸드오버 후에, 업링크의 사용을 요구하기 위해 음성 그룹 호출에 대해 사용된 채널의 업링크상에서 뿐만 아니라 패킷 전송 모드에서 이동국에 대한 타이밍 향상을 추정할 수 있게 하는 패킷 트래픽 제어 채널(PTCCH)의 업링크상에서의 (패킷) 랜덤 액세스 채널(PRACH)에서 사용된다.
지원 GPS 측위를 사용하는 셀룰러 네트워크의 블록도가 도 1a에 도시되어 있다. 이러한 특정 예는 전술한 바와 같이 GSM 표준을 토대로 하지만, 이 구조는 일반적이고 다른 표준을 설명하기 위해 사용될 수 있다는 것을 당업자는 인지할 것이다. 사용자 장치(10)는 표준 공중 인터페이스를 통해 GSM 네트워크와 충분히 통신할 수 있는 이동국이고, GPS 위성으로부터의 신호를 포착 및 측정할 수 있는 GPS 수신기를 포함한다. 이러한 장치(10)는 GPS-MS라고 불린다. GPS-MS는 이하에서 도 5와 관련하여 더욱 상세히 설명된다.
이동 위치 센터(MLC)(14)는 어떤 GPS 지원 정보를 얻고 상기 정보를 GPS-MS(10)에 의해 요구된 포맷으로 번환시키는 역활을 한다. MLC(14)는 이페머리스 및 클록 정정 데이터의 형태로 지원을 수신하려고 할 것이다. 이러한 정보에 대한 두개의 가능한 소스가 도시되어 있다. 하나의 소스는 MLC(14)와 직접 통신하는 기준 GPS 수신기(16)이다. 이러한 기준 GPS 수신기(16)는 각각의 위성에 대한 이페머리스 및 클록 정정을 포함하는, 관측 가능한 GPS 신호를 포착하고 전송 항법 메시지를 복조한다. GPS 수신기(16)는 또한 정확한 시간 기준 뿐만 아니라 차GPS(differential GPS, DGPS) 정정에 대한 소스로서 사용될 수 있다. 이페머리스는 외부 데이터베이스로부터 예를 들어, TCP/IP 네트워크를 통해 또한 얻어질 수 있다.
이러한 경우에서, MLC(14)는 다른 소스로부터 정확한 시간 및 DGPS 정보를 얻어야 한다. 실제로, MLC(14)가 신뢰도를 개선시키기 위해 다중 소스의 GPS 정보를 갖는 것이 유용할 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, MLC는 MLC에 의해 서비스되는 지리적 영역내에 있는 모든 셀 사이트의 좌표를 포함하는 셀 데이터베이스(28)에 또한 액세스한다. 또한, MSC/VLR(15), 기지국 제어기(BSC)(22) 및 기지국 송수신기 시스템(BTS)(20)을 포함하여 상술된 표준 GSM 네트워크 소자가 도 1a에 도시되어 있다.
도 1a에 도시된 네트워크의 다른 소자는 각각의 BTS(20)에 부착된 GPS 수신기(24)이다. 본 발명에 관하여, GPS 수신기(24)의 주요 목적은 정확한 시간 기준을 BTS(20)에 제공하여, BTS(20)가 공중 인터페이스 타이밍을 GPS 시간에 관련시킬 수 있게 하는 것이다. 그것으로서, 구성은 통상적으로 "동기화된" 네트워크라 불린다. 동기화된 네트워크는 본 발명에 직접 관련되지 않은 다른 이점(예를 들어, 고속 핸드오프)을 제공한다는 것에 주의하라.
지원 GPS 측위를 사용하는 셀룰러 네트워크의 대안적인 실시예가 도 1b에 도시되어 있다. 상기 실시예는 GSM 표준에 기초하고, 전술된 BTS(20), BSC(22) 및 MSC/VLR(15)과 같은 표준 네트워크 구성요소를 포함한다. 상기 구성요소는 전술된 바와 동일한 방법으로 기능을 하여, MLC(14) 및 GPS-MS(10) 사이의 지원 및 측정을 전달한다. 도 1a에 도시된 네트워크와의 주요 상이점은 네트워크내의 BTS(20)가 타이밍 정보를 제공하는 GPS 수신기를 갖지 않았다는 것이다. 즉, 네트워크가 동기되지 않았다는 것이다.
네트워크가 동기되지 않았지만, 필요한 타이밍 관계는 하나 이상의 셀룰러 수신기 및 GPS 수신기(24)가 장착되는 타이밍 측정 유닛(TMU)(26)에 의해 제공된다. 공지된 좌표에 위치되는 경우에, TMU(26)는 지리적으로 근접하여 있는 하나 이상의 BTS로부터의 셀룰러 전송을 모니터한다. 각각의 모니터된 BTS 전송에서의 이벤트는 GPS 수신기(24)로부터의 상응하는 GPS 시간과 시간 스탬프(time-stamped)된다. 이 결과의 관계는 도 1b에 도시된 네트워크의 예에서 BTS1인 BTS를 서비스하는 TMU를 통해 MLC(14)로 전송된다.
도 2a 및 2b는 단일 GPS 위성ｉ의 개략도 및 위치
Figure 112006081011438-pct00001
에서의 특정 BTS(20) 및 위치
Figure 112006081011438-pct00002
에서의 GPS-MS(10)에 대한 좌표 관계를 도시한다. GPS 신호 포착은 GPS-MS(10)에서의 범위 측정 프로세스의 일부분이다. 그 후, 상기 범위 측정은 GPS-MS(10)의 위치의 추정을 계산하는데 사용된다. 도 2에 따라, 위성 i로부터 시간 ｔ에서 GPS-MS(10)에 의해 측정된 범위는 이하의 식으로 제공된다.
Figure 112001003062118-pct00003
여기서 c는 광속도(m/s)이고,
Figure 112006081011438-pct00004
는 i th 위성의 클록(들)에서의 바이어스이고,
Figure 112006081011438-pct00005
는 수신기의 클록(들)에서의 바이어스이고,
Figure 112006081011438-pct00006
및
Figure 112006081011438-pct00007
는 위성 i로부터 수신기까지의 경로를 따르는 전리층 및 대류층 지연(들)이고,
Figure 112006081011438-pct00008
는 i th 위성에서의 선택 이용률(SA)로 인한 클록 바이어스(들)이다. 항
Figure 112006081011438-pct00009
는 측정 잡음(m)을 나타낸다. 모든 해트(hat "＾") 항은 추정 및 예측을 나타내고, 델타("Δ") 항은 각각의 파라미터의 예측 및 실제 값 사이의 에러이다. 동일한 방법으로, 가시선 단위 벡터가 제공된다.
Figure 112001003062118-pct00010
전리층, 대류층 및 SA 지연이 GPS 에러 계상(budget)에 중대하게 기여하지만, 이들은 지원 계산에서의 다른 불확실성에 의해 좌우된다. 또한, 위성 클록 바이어스의 모델링 에러
Figure 112006081011438-pct00011
는 상대적으로 작다. 상기 항들은 측정 잡음 항,
Figure 112006081011438-pct00012
에 포함될 수 있다. 또한, 수신기 및 위성 위치가 불확실한 경우에, 각각의
Figure 112006081011438-pct00013
및
Figure 112006081011438-pct00014
는 위성으로부터의 범위에 비하여 작다.
Figure 112001003062118-pct00015
상기 가정을 사용하여, 범위 측정에 대한 수학식은 다시 쓸 수 있다.
Figure 112001003062118-pct00016
Figure 112001003062118-pct00017
수학식 4에서, 수신기 클록이 절대 GPS 시간과 완전하게 동기되면, 제1 항
Figure 112006081011438-pct00096
은
Figure 112006081011438-pct00019
에서 GPS 수신기에 의해 행해지는 예상된 범위 측정치를 나타낸다. 이러한 측정치는 절대 GPS 시간으로부터의 i th 위성의 클록의 바이어스를 포함하고, 통상적으로 "의사범위"라고 불린다. 나머지 항은 공지된 위치
Figure 112006081011438-pct00020
에서 범위 측정치에 관한 것으로서 GPS-MS(10)에서 범위 측정의 불확실성을 나타낸다. GPS-MS(10)이 어떤 수단에 의해
Figure 112006081011438-pct00021
의 정보를 갖더라도, 상기 범위 불확실성은 위성 i로부터의 신호를 포착하기 위해 탐색되어야 하는 코드 공간을 확장시킨다. 본 발명의 목적은 상기 불확실성을 감소 및 관리하는 것이다. 특히, GPS-MS(10)은 위성 신호를 더욱 신속하게 포착하기 위해 코드 시프트 탐색을 감소시키는 BTS(20)로부터의 정보를 사용한다.
수학식(4)에서 제2 항은 사용자 위치에서의 불확실성을 나타낸다. 코드 위상에 관하여, Schwarz Inequality는 위성 i에 대한 코드 위상에서의 불확실성이 이하의 수학식에 의해 한정된다라는 것을 나타낸다.
Figure 112001003062118-pct00022
여기서
Figure 112004034636831-pct00023
는 C/A 코드(fCA = 1.023MHz에 대해 293 m/chip)의 파장이다. 예를 들어,
Figure 112004034636831-pct00024
인 경우에,
Figure 112004034636831-pct00025
칩이다. 그러나,
Figure 112004034636831-pct00026
이 공지되지 않아서, 코드 위상 또한 공지되지 않았고 따라서, 전체 코드 공간(1023 칩)은 각 위성에 대해 탐색되어야 한다.
GPS 수신기가 도 2와 같이 셀룰러 기반 측위 시스템의 일부분일 때, 탐색을 한정하는 여러 방법이 존재한다. 하나의 방법은 GPS-MS(10)에 대해서
Figure 112006081011438-pct00027
이 최대 셀 반경보다 작다고 가정하는 것이다. 이러한 파라미터는 통상적으로, 셀룰러 시스템에 대해 특정된다. 예를 들어, GSM 표준은 셀이 반경 35km 미만이어야 한다고 규정한다. 이러한 경우에, 코드 위상 불확실성은 한정되고,
Figure 112006081011438-pct00028
는 239칩 미만이되어야 한다고 규정한다. 그러나, 이러한 불확실성은 거의 1023 칩 코드 공간의 1/2이다.
셀룰러 시스템에 의해 제공되는 다른 정보는 사용자 위치로 인한 이러한 불확실성을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 현대의 모든 셀룰러 시스템에서, 사용자 단말기(10)는 BTS(20)로부터의 다운링크 전송의 타이밍에 기초하여 BTS(20)로의 단말기의 업링크 전송 타이밍을 맞춘다. 그러나, BTS(20)에 의해 볼 수 있는 바와 같이 업링크 전송의 타이밍은 BTS(20) 및 단말기(10) 사이의 라운드 트립 전파 지연에 의해 영향받는다. 정정 작용이 없는 경우에, 업링크 전송은 거리
Figure 112006081011438-pct00029
이 증가할 때, 제시간 보다 늦게 발생하는 것으로 보인다. 이것은 다중 사용자가 타임슬롯(TDMA) 또는 지연 종속 교차 상관 특성(CDMA)을 갖는 의사 랜덤 코드중 어느 하나에 의해 동일한 채널을 공유하는 현대 디지털 시스템에서 받아들일 수 없다. 이러한 지연을 조절하기 위해, BTS(20)는 사용자로부터의 업링크 전송의 타이밍을 관찰하고, 타이밍이 늦는 경우에 정확한 시간에 더 일찍 전송하라고 사용자에게 명령한다. 이러한 방법은 GSM 표준에서 타이밍 전진(Timing Advance, TA)으로서 공지되어 있지만, 또한 ANSI-136(TDMA) 및 IS-95(cdmaOne)에서 또한 사용된다. TA 값은 통상적으로, 심볼 전송률의 어떤 소수부와 관련하여 제공된다. 예를 들어, GSM TA는 1 비트 증분으로 규정된다.
이러한 TA 정보는 또한, GPS 포착 탐색 공정에서 사용자 위치 불확실성을 감소시키기 위해 또한 사용될 수 있다. TA를 갖는 전방향, 단일 셀 시스템의 다이어그램이 도 3에 도시되어 있다. TA 값은 BTS(20) 주위에 유한 폭(finite-width) 링(30)내에 사용자가 위치되는 것을 규정하는데, 상기 링(30) 폭은 TA 파라미터의 해상도를 따른다. GSM 시스템에서, TA는 라운드 트립 지연과 관련하여 보고됨으로, 라운드 트립 경로에서 ±0.5 비트(±580m)의 불확실성이 있다. 결국, 방사 거리 불확실성은 ±0.25 비트(±290m)이거나 대략 GPS C/A 코드의 ±1 칩이다.
TA 정보가 변위 불확실성을 감소시키기 위해 사용되는 곳에서 본 발명에 의해 예상되는 세 가지 가능한 시나리오가 있다. 제1 시나리오에서, GPS-MS(10)은 위성 위치
Figure 112004034636831-pct00030
, 자체의 근사 위치
Figure 112004034636831-pct00031
의 정보를 갖지 않고, 근사 고도
Figure 112004034636831-pct00032
의 정보도 갖지 않는다. GPS-MS(10)은 이러한 시나리오에서 자체의 위치를 계산할 수 없다. 코드 위상 불확실성은 이하 수학식에 의해 한정된다.
Figure 112001003062118-pct00033
여기서 TA는 네트워크 지정 유닛에서 제공되는 라운드 트립 전파 지연이며,
Figure 112006081011438-pct00034
는 TA 유닛의 시간 주기이다. GSM 시스템에서, TA는 비트내에 있고
Figure 112006081011438-pct00035
이다. 이러한 접근방법은 위성이 지평선상에 있고 BTS(20) 및 GPS-MS(10)과 공통-라인에 있는 최악의 경우로부터 한계를 본질적으로 형성한다. 제2 시나리오에서, GPS-MS(10)은 BTSk의 위치에서 위성 고도
Figure 112006081011438-pct00036
의 정보를 갖는다. GPS-MS(10)이 위성 i에 대한 이페머리스를 갖는 것이 불필요하다는 것에 주의하라. 대신에, 고도가 예를 들어, 측정 지원으로서 BTS(20)에 의해 제공될 수 있다. 이러한 경우에서, 불확실성은 이하의 수학식으로 한정된다.
Figure 112001003062118-pct00037
제3 시나리오에서, GPS-MS(10)은 위성 위치
Figure 112006081011438-pct00038
의 정보를 갖고 자체의 위치
Figure 112006081011438-pct00039
의 추정치를 갖는다. 이들 파라미터는 예를 들어, MLC로부터의 지원 메시지에 의해 제공될 수 있다. 대안으로, GPS-MS(10)은 위성 신호로부터 사전에 복조되고 메모리에 저장된 이페머리스를 사용하여 위치를 계산할 수 있다. GPS-MS(10)은 가시선 벡터
Figure 112006081011438-pct00040
를 추정하기 위해 이러한 위치 정보를 사용할 수 있다. 이러한 시나리오에서의 한정 방법은 모든 변위
Figure 112006081011438-pct00041
가 반드시
Figure 112006081011438-pct00042
를 따라 프로젝트(project)되지 않는다라는 것을 고려한다. 이러한 경우에서, 공지 안된 사용자 위치로 인한 위성i에 대한 코드 위상 불확실성의 한정은 이하의 수학식으로 제공된다.
Figure 112001003062118-pct00043
모든 벡터 곱은 종래에 사용된 스칼라 도트 곱 표준 매트릭스 곱셈을 사용한다. 제곱근 항은 국부 탄젠트 평면상의
Figure 112004034636831-pct00044
의 프로제션 크기이다. 위성 i가 바로 위를 지나갈 때, 이러한 프로젝션은 제로이고, 변위
Figure 112004034636831-pct00045
는 제로 코드 위상 불확실성을 제공한다. 따라서, 평균적으로, 이러한 방법은
Figure 112004034636831-pct00046
의 부가 정보를 사용하고 사용자가 BTS(20)의 국부 탄젠트 평면상에 있다고 가정함으로써 탐색 공간을 더욱 감소시킨다. 이러한 가정은 국부 지형적 변동 때문에 정밀하게는 사실이 아닐 수 있지만, 이러한 에러의 충격은 매우 작다. 이러한 프로젝션 방법은 TA 정보 없이 예를 들어, 최대 셀 크기와 사용될 수 있다. 그러나, TA 가 사용될 때 만큼의 많은 이익을 제공하지 못한다.
전술된 바와 같이, 상기 한정 방법은 수학식(4)에서의 제2 항을 취급한다. 수학식(4)에서의 제3 항은 위성 위치에서의 불확실성을 나타내고, 각각의 위성 전송으로부터 네트워크 지원 또는 복조 이페머리스에 의해 취급되어야 한다. 예를 들어, 지원 방식은 이페머리스를 제공할 수 있고, 상기 이페머리스는 서브 미터(sub-meter) 정확도로 위성 위치를 예측하기 위하여 정확한 시간 기준과 함께 사용될 수 있다.
수학식(4)에서의 제4 항은 GPS-MS 클록에서의 바이어스로 인한 불확실성이다. 이러한 바이어스의 영향은 도 4의 타이밍 다이어그램에 도시되어 있다. 상부 선(top-line)(80)은 GPS 마스터 제어국(MCS)(도시되지 않음)에서 유지되는 바와 같은 "실제" GPS 시간을 나타낸다. 수직 해시 마크(vertical hash marks)(82)는 각각의 C/A 코드가 제로 위상으로 롤오버(roll over)되는 1 ms 에퍽을 나타낸다. 제2 라인(84)은 위성 i의 GPS 시간 뷰를을 나타내고 바이어스 Bi(86)를 포함한다. MCS는 위성의 전송을 관찰하고 항법 메시지에서의 파라미터를 제공하여, 사용자 GPS 수신기는 높은 정확도로
Figure 112004034636831-pct00047
를 모델링하도록 한다. 제3 라인(88)은 도 1a에 도시된 바와 같이
Figure 112004034636831-pct00048
에서 BTS(20)와 공통 위치된 기준 GPS 수신기로부터의 GPS 시간 뷰를 나타낸다. 이하의 설명이 이러한 경우를 참조하지만, 당업자는 기준 GPS 수신기(24)가 도 1b에서와 같이 TMU와 공통 위치되는 경우에도 타이밍 전송 원리가 동등하게 충분히 응용한다는 것을 인식할 것이다. 이러한 GPS 수신기(24)는 시간 바이어스를 갖지만, 위성을 충분히 포착한 경우에 수신기의 바이어스
Figure 112004034636831-pct00049
는 NAVSTAR GPS Standard Positioning Service Signal Specification, Annex A: Standard Positioning Service Performance Specification(1995년 6월)에 규정된 바와 같이 100ns(0.1 칩)와 거의 비슷하게 GPS 수신기에 대해 표본이 될 것이다.
본 발명은 또한, GPS-MS 클록 바이어스로 인한 불확실성에 대해 한정 방법을 제공한다. 일반적으로, 이것은 BTS(20)으로부터 GPS-MS(10)까지의 매우 정확한 시간 전송에 의해 달성되어, GPS-MS 클록이 GPS 시간의 에퍽이 발생하는 매우 정확한 정보를 갖도록 한다. 이것은 이하의 단계에서 달성되는데, 도 4에 모두 참조된다.
1.
Figure 112004034636831-pct00050
에서의 GPS 수신기(GPS-R)(24)는 어떤 시간(t0)에서 펄스(90)를 BTSk로 발부한다. 이러한 펄스는 GPS 시간의 에퍽에서 발생시키고자 하지만, 실제로는 GPS 수신기 24(bk)에서의 시간 바이어스와 회로를 통한 전파 지연과
Figure 112004034636831-pct00051
에서 GPS-R 24 및 BTS(20) 사이의 접속으로 인해 실제 GPS 시간으로부터 오프셋 된다. 현대의 하드웨어의 속도와 GPS-R 24 및 BTS(20)가 공통 위치된다는 것을 토대로, 전체 지연은 단지 300ns 여야 한다.
2. BTS(20)가 GPS-R 24로부터 펄스를 수신할 때, BTS는 92에서와 같이 전송(TX) 공중 인터페이스의 상태를 샘플한다. 일반적으로, 상태는 프레임내의 비트 수 뿐만 아니라 계층적인 프레임 구조내의 프레임 수를 포함한다. GSM 표준은 프레임 구조를 사용하는데, 상기 프레임 구조는 M. Mouly 및 M. Pautent에 의한 The GSM Systems for Mobile Communications(1992년)에 개시되어 있다. GSM 및 IS-136과 같은 TDMA 시스템에서의 상태는 타임슬롯 수를 또한 포함한다. 도 4에서, t0에서 TX 공중 인터페이스의 상태는 각각의 비트, 타임 슬롯 및 프레임을 나타내는 (BN0,TN0,FN0)이다.
3. BTS(20)은 상태(BN0,TN0,FN0)를 독립 메시지로서 또는 사용된 GSM 지원 방법에 특별한 다른 메시지의 일부분으로서 GSM-MS(10)에 전송한다. 이러한 전송은 개별 GSM-MS 10(지점 간)에 독점적으로 전달되거나 BTS(20)에 의해 서비스되는 셀내에 현재 존재하는 모든 GPS-MS에 동시통신 될 수 있다.
4. 메시지 수신 이전에, GPS-MS(10)은 BTS(20)와 주파수를 동기화하고 BTS(20)의 공중 인터페이스 상태와 동기화시키는 공정을 거쳐야 한다. (일반적으로, 이러한 공정은 특정 셀룰러 시스템에 대한 표준의 부분으로서 규정된다.) GPS-MS(10)가 94에서와 같이 메시지를 수신할 때, 이하의 관계에서 (BN0,TN0,FN0) 및 TA 값을 사용함으로써 GPS 에퍽의 시간(t0)을 도출한다.
Figure 112001003062118-pct00052
이전 타임슬롯으로 롤오버를 조정(BN0',TN0')
이전 프레임으로 롤오버를 체크하고, 필요한 경우에 (BN0',TN0') 조정
롤오버 교차 프레임 모듈러 체크하고, 필요한 경우에 FN0' 조정
끝
여기서
Figure 112001003062118-pct00053
는 비트 주기이고, 플로어(floor) 연산자 "
Figure 112001003062118-pct00054
"는 변수의 정수 부분을 리턴한다. 상기 단계가 완료된 후에, GPS-MS(10)는 GPS 에퍽이 수신기에서의 공중 인터페이스 상태(BN0', TN0', FN0')에서 발생되는 매우 정확한 정보를 갖는다.
상기 프로세스가 시간 전송 방법의 기본 동작을 설명하는 반면에, 여러 중요한 이슈 및 옵션이 있다. TA 파라미터는 특히 큰 셀에 대해 이러한 방법의 매우 중요 부분이다. TA 파라미터가 사용되지 않는 경우에, GPS-MS(10)는 제로로부터 최대 단방향 전파 지연까지의 지연 불확실성을 가질 것이다. 예를 들어, GSM 시스템에서 35km의 최대 셀 반경은 0-120㎲(0-119 C/A 코드 칩)의 불확실성을 생성한다. TA 값이 사용될 때, 나머지 불확실성은 GSM을 예로 들어 0.5 비트(0-1.8 C/A 코드 칩)인 단방향 지연의 해상도이다. GPS 에퍽에 관한 시간 전송이 본 발명의 중요 부분이지만, 전송시에 사용되는 에퍽의 유형은 GPS-MS(10)에 다소 영향을 미친다. 이것은 어떻게 GPS-R 24에서 펄스의 시간(t0)이 일주일의 실제 GPS 시간(GPS time-of-week)과 관련되는가에 주로 기초한다. 펄스(t0)가 C/A 코드의 밀리초(millisecond) 에퍽에 기초하는 경우에, 시간 전송을 통해 GPS-MS(10)은 상기 에퍽의 정보만을 갖는다. 대안으로, t0에서 펄스가 20-ms GPS 에퍽에서 발부되는 경우에, GPS-MS(10)는 각각의 송신기에서 GPS 위성 전송의 비트 및 코드 타이밍의 정보를 가질 것이다. 이러한 정보는 GPS-MS(10)에서 비트 타이밍의 우수한 추정치를 제공하기 위해 위성 위치 또는 거리 지원 정보와 결합될 수 있다. 이것은 어떤 경우에서 감도 또는 포착 시간 성능을 제한할 수 있는 비트-동기화 필요를 제거한다. 제3 대안은 GPS-R (24)가 GPS-MS(10)이 비트 및 코드 타이밍을 도출할 수 있는 것으로부터 일초 GPS 에퍽(one-second GPS epoch)에서 펄스를 발부한다는 것이다. 일초 펄스가 시간 전송에 많은 이익을 부가하지는 않지만, 대부분의 상업 GPS 수신기가 1-Hz 출력을 제공하기 때문에 구현을 간단하게 할 수 있다.
GPS-R (24)로부터 GPS-MS(10)까지의 GPS 에퍽 시간의 전송의 정확성은 여러 계수를 따른다. 예를 들어, GPS-MS(10)에서 총 시간 바이어스가 이하 수학식으로 제공되는 것을 고려하라.
Figure 112001003062118-pct00055
여기서
Figure 112001003062118-pct00056
는 MCS(
Figure 112001003062118-pct00057
)에서 실제 GPS 시간으로부터의 GPS-R 바이어스;
Figure 112001003062118-pct00058
는 GPS-R/BTS 경로를 통한 펄스의 전파 지연;
Figure 112004034636831-pct00059
는 TA 파라미터의 해상도로 인한 에러(
Figure 112004034636831-pct00060
에 대해 균일 분포);
Figure 112004034636831-pct00061
는 BTS 공중 인터페이스에서의 비트 주기 해상도로 인한 에러(
Figure 112004034636831-pct00062
에 대해 균일);
Figure 112001003062118-pct00063
는 GPS-MS 수신기를 통한 전파 지연 GPS 신호.
300ns의 값이
Figure 112004034636831-pct00064
에 대해 가정되고, 500ns의 값이 GPS-R에서의 바이어스를 한정하기 위해 사용되는 경우에, 다음과 같다.
Figure 112001003062118-pct00065
GSM 표준에 대해,
Figure 112001003062118-pct00066
는
Figure 112001003062118-pct00067
을 의미한다. 따라서, GPS-MS 시간 바이어스로 인한 불확실성은 C/A 코드의 ±4 칩보다 작다.
전술된 방법은 GPS-MS(10)이 절대 GPS 시간의 정보를 갖는 것을 필요로 하지 않는다. 그러나, BTS(20)으로부터 GPS-MS(10)까지의 시간 전송 메시지는 에퍽 이벤트에 대한 절대 GPS 시간을 나타내는 필드(field)를 포함할 수 있다. 이것은 평가된 이페머리스와 결합될 때 GPS-MS(10)이 위성 위치 및 자체의 위치를 계산할 수 있게 하기 때문에, 위치 계산 기능(PCF)이 GPS-MS에 위치되는 경우에 유용할 수 있다.
사용자 위치 및 GPS-MS 클록 바이어스 불확실성을 한정하는 상기 방법을 사용함으로써, 전체 불확실성은 상당히 적절하게 된다. 예를 들어, BTS(20)가 10km 반경을 갖는 셀을 서비스하고, GPS-MS(10)이 BTS(20)으로부터 500m 변위되는 GSM 경우를 고려하면, TA = 1이 되도록 한다. GPS-MS(10)가
Figure 112006081011438-pct00068
의 정보를 제공하지 않는 지원 방식을 사용하는 경우에,
Figure 112006081011438-pct00069
이다. 결국,
Figure 112006081011438-pct00070
는 7 칩보다 작다. 지원 데이터가 6km(20.5 칩)내에 대해 GPS-MS(10)가 위성 거리를 예측할 수 있게 하는 경우에, GPS-MS(10)는 GPS 에퍽에서 예측된 C/A 코드 위상 주위의 ±27.5 칩에 대해 탐색해야 한다. 따라서, 코드 탐색 공간이 거의 95%로 감소된다. 일반적으로, 큰 셀 크기의 영향은 평균적으로 GPS-MS(10)이 BTS(20)로부터 더 이동되기 때문에 탐색 공간을 증가시킨다. 다른 한편으로, 탐색 공간은 GPS-MS(10)가 위성 위치의 정보(예를 들어, 이페머리스)를 갖는 경우에 감소될 수 있다.
전술한 바와 같이 탐색 범위를 좁게 하는 것은 GPS-MS(10) 수신기가 BTS(20)으로부터 매우 정확한 시간 전송 메시지를 수신하는 것 뿐만 아니라 자체의 시간 축을 정렬시키도록 이러한 정보를 사용하는 것을 필요로 한다. 즉, GPS-MS(10)은 전술된 바와 같이 실제 GPS 에퍽으로부터의 오프셋된 국부 GPS 에퍽에서 발생되는 타이밍 이벤트를 발생시키기 위해 자신의 시간 축("클록")을 설정해야 한다. 일반적으로 상기 타이밍 이벤트는 적절한 C/A 코드의 국부 복제를 발생시키고 이들을 수신 신호와 상관시키는 것과 같은 신호 프로세싱 작업을 시작 및 종료하는 GPS 수신기에 의해 사용된다.
도 5는 국부 시간 축을 정렬시키기 위해 시간 전송 메시지를 사용하는 GPS-MS(10)의 수신기 유닛(40)의 블록도를 도시한다. 수신기 유닛(40)은 GPS 및 셀룰러 신호를 수신할 수 있는 안테나(42)를 포함하거나 각 유형의 신호에 대해 안테나를 분리시킨다. 안테나(42)에 접속된 GPS 수신기 유닛(44)은 GPS 신호 대역을 선택하고, 이것을 어떤 낮은 주파수로 변환하고, 선(46)상에서 이러한 대역에서의 신호의 디지털 샘플을 출력한다. 안테나(42)에 접속된 셀룰러 수신기 블록(48)은 적절한 셀룰러 채널을 선택하고, 이것을 어떤 낮은 주파수로 변환하고, 선(50)상에서 이러한 대역에서의 신호의 디지털 샘플을 출력한다. 위상 동기 루프(PLL)는 자유 실행 발진기(54)에 접속되고 GPS 수신기(44)(LOG) 및 셀룰러 수신기(48)(LOC) 모두에 대해 적절한 주파수의 국부 발진기 신호를 발생시킨다. 또한, PLL(52)은 어떤 GPS 에퍽 타이밍이 발생되는 것으로부터 신호를 발생시킨다.
디지털 프로세서 블록(56)은 GPS 프로세서(58) 및 셀룰러 프로세서(60)를 모두 포함한다. 상기 프로세서(58 및 60)는 각각의 수신기 블록(44 및 48)으로부터의 라인(46 및 50)상에서 디지털 샘플을 받아들이고, 데이터를 추출하고 필요한 측정을 행하는데 필요한 공정을 실행한다. 셀룰러 프로세서(60)는 또한 라인(62)을 통해 PLL(52)을 조절하여, 출력이 셀룰러 네트워크로부터의 전송 주파수에 동기되도록 한다. 2개의 프로세서(58 및 60) 사이의 통신이 도 5에서 라인(64)을 통해 도시되어 있지만, 이것은 요구조건이 아니다.
수치 제어 발진기(numerically-controlled oscillator, NCO)(66)가 GPS 프로세서(58)에 대한 에퍽 타이밍 이벤트를 발생시킨다. PLL(52)은 NCO(66)에 대해 클록 소스를 제공하고, GPS 및 셀룰러 프로세서(58 및 60)는 모두 이하 설명되는 바와 같은 NCO(66)를 제어하는 성능을 갖는다.
수신기(40)는 이하의 프로세스로 GPS 에퍽 타이밍을 조절한다.
1. BTS(20)로부터 시간 전송 메시지를 수신하기 이전에, 수신기(40)는 BTS 전송과 시간 및 주파수에서 표준 절차를 거쳐야 한다. 이러한 공정 동안, 셀룰러 프로세서(60)는 PLL(52)을 조절하여, 각종 출력이 GPS NCO(66)에 대한 소스를 포함하는 BTS 전송 주파수에 동기되도록 한다.
2. 셀룰러 수신기(48)로부터 샘플이 제공되면, 셀룰러 프로세서(60)는 BTS(20)로부터의 시간 전송 메시지를 복조하고, 전술된 계산을 실행한다. 이때, 셀룰러 프로세서(60)는 GPS 시간 에퍽이 GPS-MS의 셀룰러 공중 인터페이스의 (FN0', TN0', BN0') 상태에서 발생된다는 정보를 갖는다.
3. 셀룰러 프로세서(60)는 GPS NCO(66)를 갱신하는 일부 장치 시간 t1=(FN1,TN1,BN1)을 결정한다. 상기 시간(t1)은 프레임 또는 타임슬롯의 시작과 같은 셀룰러 타이밍에서의 에퍽일 수 있다. 셀룰러 프로세서(60)는 이하의 관계식에 의해 t1에서 GPS NCO(66)의 원하는 위상
Figure 112004034636831-pct00071
을 계산한다.
ΔFN = FN1 - FN0';
ΔFN < 0인 경우에,
ΔFN = ΔFN + 프레임 카운터 모듈러;
ΔTN = TN1 - TN0';
ΔBN = BN1 - BN0';
Δθce = (ΔBNτB + ΔFNτF)fge;
θce = Δθce -
Figure 112001003062118-pct00072
여기서 fge는 GPS 프로세서(58)에서 사용된 GPS 에퍽의 주파수(일반적으로 C/A 코드 에퍽과 상응하는 1 KHz)이고, "
Figure 112004034636831-pct00073
"는 독립변수의 정수 값을 리턴한다. 상수 τB ,τT 및 τF는 특정 셀룰러 공중 인터페이스의 각각의 비트, 타임슬롯 및 프레임 주기를 나타낸다.
4. θce를 계산한 후에, 셀룰러 프로세서(60)는 값을 GPS NCO(66)에 특정한 수치 포맷으로 변환하고 GPS NCO(66)를 프로그램 하여, 이의 위상이 t1에서 θce로부터 시작하도록 한다. 셀룰러 프로세서(60)는 BTS(20)로부터의 다음의 시간 전송 메시지를 수신할 수 있고, 상기 메시지는 GPS NCO(66)의 위상 또는 주파수를 조절하는데 사용될 수 있다. 상기 조정은 BTS 전송에서의 어떤 남아있는 주파수 에러의 영향을 제거하는데 사용된다.
5. 선택적으로, GPS-MS(10)가 PCF를 포함하는 경우에, GPS 에퍽 타이밍 발생기에서의 남아있는 바이어스 또는 오프셋을 결정하는 성능을 또한 갖는다. 상기 오프셋을 결정한 후에, GPS 프로세서(58)는 전술된 바와 유사한 방법으로 GPS NCO(66) 위상 또는 주파수를 조절하는데 사용한다.
요약하면, 본 발명은 BTS(20)으로부터의 GPS-MS(10)의 변위 때문에 GPS-MS(10)에 의해 측정된 C/A 코드 위상에서의 불확실성을 한정하는 방법으로 이루어지고, 셀룰러 시스템상의 사이드(side) 정보로서 BTS(20)으로부터 GPS-MS(10)로 전송된 타이밍 전진(TA) 정보를 사용한다. 본 발명은 또한, GPS-MS(10)에 대한 셀룰러 공중 인터페이스를 통해 BTS(20)와 공통 위치된 GPS 수신기(24)로부터 정확한 시간 전송 방법을 또한 제공한다. 이러한 방법은 또한, GPS-MS의 내부 GPS 타이밍 발생에서 바이어스의 상당한 부분을 제거함으로써 GPS-MS의 코드 위상 측정에서의 불확실성을 또한 한정한다.
결합된 셀룰러/GPS 수신기는 수신기에서 GPS 에퍽 타이밍을 발생시키는 수치 제어 발진기(NCO)를 조절하도록 셀룰러 네트워크로부터의 시간 전송 메시지를 사용한다.
전술된 두개의 방법으로 불확실성을 한정함으로써, GPS-MS에는 GPS 위성 신호를 포착하는 프로세스 동안 작은 범위의 C/A 코드를 통해서만 탐색하는 것이 필요하다. 상기 방법은 적어도 크기의 순서에 의해 탐색 범위를 감소시켜, 신호 포착 및 사용자 위치의 계산에서 대기 시간을 낮춘다. 또한, 본 발명은 어떤 경우에 성능을 제한할 수 있는 위성에 의해 동시통신되는 항법 메시지와의 비트 동기화의 필요를 제거한다. 이러한 개선은 독립 수신기가 동작할 수 없는 환경에서 GPS 수신기가 위치를 계산할 수 있게 한다.
당업자는 다른 이점 또한 인지할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 방법이 위성 위치 관련 지원을 GPS-MS(10)에 제공하는 어떤 다른 구조와 결합될 수 있다는 것에 유의하라.

Claims (24)

  1. 무선 네트워크에서 동작하는 송수신기를 포함하는 이동국(MS)에 통합되는 전세계 측위 시스템(GPS) 수신기에서 코드 시프트 탐색을 감소시키는 방법에 있어서:
    MS 및 상기 MS를 서비스하는 기지국 송수신기 시스템(BTS) 사이의 라운드 트립 전파 지연을 나타내는 시간 주기를 결정하는 단계; 및
    상기 시간 주기를 사용하여 MS에서의 코드 시프트 불확실성의 경계를 계산하는 단계를 포함하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시간 주기는 BTS로부터 MS로 통신되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 시간 주기는 BTS 및 MS 사이의 심볼 전송률의 소수부를 식별하는 타이밍 전진 값인 것을 특징으로 하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 코드 시프트 불확실성은
    Figure 112006081011438-pct00074
    에 의해 계산되어 한정되며, 여기서 TA는 네트워크 특정 유닛에 제공된 라운드 트립 전파 지연이고,
    Figure 112006081011438-pct00075
    는 TA 유닛의 시간 주기이고, c는 광속도이고,
    Figure 112006081011438-pct00076
    는 GPS C/A 코드 칩의 파장인 것을 특징으로 하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 BTS는 자신의 위치 정보를 상기 MS에 통신하고, 상기 MS는 위성 위치를 나타내는 정보를 갖는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 BTS는 관측 가능한 위성 위치를 나타내는 정보를 MS에 통신하고, 상기 정보는 상기 경계를 계산하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 MS는 GPS 위성 신호로부터 사전에 복조되어 내부 메모리에 저장되는 이페머리스 정보를 사용하여 관측 가능한 위성의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    위성 i에 대한 상기 코드 시프트 불확실성
    Figure 112006081011438-pct00077
    은
    Figure 112006081011438-pct00078
    에 의해 한정되고, 여기서
    Figure 112006081011438-pct00079
    는 위성 i에 대한 추정된 가시선 벡터이고, TA는 네트워크 지정 유닛에서 제공되는 라운드 트립 전파 지연이며,
    Figure 112006081011438-pct00080
    는 TA 유닛의 시간 주기이고, c는 광속도이고, 상기
    Figure 112006081011438-pct00081
    는 GPS C/A 코드 칩의 파장인 것을 특징으로 하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 BTS는 관측 가능한 위성 고도
    Figure 112006081011438-pct00082
    를 나타내는 정보를 MS에 통신하고, 상기 정보는 상기 경계를 계산하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 코드 시프트 불확실성
    Figure 112006081011438-pct00083
    의 경계는
    Figure 112006081011438-pct00084
    에 의해 계산되고, 여기서 TA는 네트워크 지정 유닛에 제공된 라운드 트립 전파 지연이고,
    Figure 112006081011438-pct00085
    는 TA 유닛의 시간 주기이고, c는 광속도이고,
    Figure 112006081011438-pct00086
    는 GPS C/A 코드 칩의 파장인 것을 특징으로 하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  11. 무선 네트워크에서 동작하는 송수신기를 포함하는 이동국(MS)에 통합되는 전세계 측위 시스템(GPS) 수신기에서 코드 시프트 탐색을 감소시키는 방법에 있어서:
    GPS 에퍽 시간에 상응하는 선택 시간에서 MS를 서비스하는 기지국 송수신기 시스템(BTS)의 전송 공중 인터페이스의 상태를 결정하는 단계;
    MS에 전송 공중 인터페이스의 상태를 전송하는 단계; 및
    전송된 전송 공중 인터페이스의 상태를 사용하여 MS에서 GPS 에퍽의 시간을 도출하는 단계를 포함하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 MS는 상기 도출 단계 이전에 BTS와 주파수를 동기시키는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 MS는 상기 도출 단계 이전에 상기 BTS 공중 인터페이스 상태와 동기되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 MS 및 상기 BTS 사이의 라운드 트립 전파 지연을 나타내는 시간 주기를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 시간 주기는 GPS 에퍽의 시간을 도출하는 상기 도출 단계에서 사용되는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 무선 네트워크는 GSM 시스템이고, 상기 상태는 선택 시간에서 비트, 타임 슬롯 및 프레임을 나타내는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기에서의 코드 시프트 탐색 감소 방법.
  17. 무선 네트워크에서 동작하는 송수신기 및 GPS 수신기를 포함하는 이동국(MS)의 시간 축을 정렬시키는 시스템에 있어서,
    상기 GPS 수신기에 대한 에퍽 타이밍 이벤트를 발생시키는 수치 제어 발진기(NCO);
    송수신기, 수신기 및 NCO에 연결된 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는 GPS 에퍽 시간에 상응하는 선택 시간에서 MS를 서비스하는 기지국 송수신기 시스템(BTS)의 전송 공중 인터페이스의 상태를 수신기로부터 수신하고, 전송된 전송 공중 인터페이스의 상태를 사용하여 MS에서 GPS 에퍽의 시간을 도출하고, GPS 에퍽의 도출된 시간에 응답하여 NCO의 동작을 제어하는 무선 네트워크 프로세싱 수단, 및 GPS 수신기에 의해 수신된 GPS 신호 상의 코드 시프트 탐색을 실행하도록 NCO로부터의 에퍽 타이밍 이벤트를 사용하는 GPS 프로세싱 수단을 포함하는 MS의 시간 축 정렬 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 무선 네트워크 프로세싱 수단은 GPS 에퍽의 시간을 도출하기 전에 BTS와 주파수를 동기시키는 것을 특징으로 하는 MS의 시간 축 정렬 시스템.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 무선 네트워크 프로세싱 수단은 GPS 에퍽의 시간을 도출하기 전에 BTS 공중 인터페이스 상태와 동기화하는 것을 특징으로 하는 MS의 시간 축 정렬 시스템.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 송수신기는 MS 및 BTS 사이의 라운드 트립 전파 지연을 나타내는 데이터를 수신하는 것을 특징으로 하는 MS의 시간 축 정렬 시스템.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 시간 주기는 GPS 에퍽의 시간을 도출하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 MS의 시간 축 정렬 시스템.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 무선 네트워크는 시분할 다중 액세스 시스템이고, 상기 상태는 선택 시간에서 비트, 타임슬롯 및 프레임을 나타내는 것을 특징으로 하는 MS의 시간 축 정렬 시스템.
  23. 제 17 항에 있어서,
    NCO에 대한 클록 신호를 발생시키는 위상 동기 루프(phase-locked loop)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MS의 시간 축 정렬 시스템.
  24. 제 17 항에 있어서,
    상기 GPS 프로세싱 수단은 위치 계산 기능을 수행하고, NCO를 더욱 제어하기 위해 GPS 에퍽 시간에서의 오프셋을 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 MS의 시간 축 정렬 시스템.
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