KR100743558B1 - 제2 주파수 소스를 이용하여 이동 위치 추적법을 개선하기위한 방법 및 장치 - Google Patents

제2 주파수 소스를 이용하여 이동 위치 추적법을 개선하기위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

통신 블록(120) 및 위성 위치 추적 블록(130)을 포함하는 듀얼 모드 장치(110)가 개시되는데, 각 블록은 개별 기저대역(BB) 블록들(123,132) 및 크리스탈 또는 주파수 소스들(122,1312)을 포함한다. 통신 크리스탈(122)은 셀룰러 클록 신호(FS1)를 위성 위치 추적 블록(130)에 제공하는데, 위성 위치 추적 블록(130)은 크리스탈의 주파수들(FS1, FS2) 간의 차이를 버어니어 보간법을 이용하여 모니터링 함으로써 한 클록 사이클 이상의 해상도를 획득한다. 위치 추적 크리스탈(1312)은 셀룰러 크리스탈로부터 독립적으로 이용되어 위성 신호들을 복조한다. 위치 추적 기저대역 블록(132)은 복조된 위성 신호들을 추적하여 위치 추적 크리스탈 신호(FS2)들에 의하여 야기되는 모든 에러를 보상하는데 이 경우 모니터링한 결과로 얻어지는 정보를 이용한다. 통신 크리스탈은 네트워크에 기반한 조정 동작을 수행할 수 있으며, 위치 추적 기저 대역 블록은 셀룰러 클록 신호(FS1)에 존재하는 요동을 보상할 수 있다.

Description

제2 주파수 소스를 이용하여 이동 위치 추적법을 개선하기 위한 방법 및 장치{A method and device to improve mobile positioning by using a second frequency source}
본 발명은 이동 통신 위치 추적에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 인공 위성을 이용한 이동 위치 추적 시스템에서 무선 통신 네트워크의 도움을 받아 그 신뢰성 및 성능을 향상하는데 관한 것이지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
글로벌 포지셔닝 시스템(GPS, Global Positioning System)과 같은 인공 위성 위치 추적 기법은, 수신기가 매우 정확하게 결정할 수 있는, 인공 위성에 대한 무선 전달 지연(radio propagation delay)을 디코딩 함으로써, 코드 분할 다중 접속(CDMA, Code Division Multiple Access) 기법에 의하여 코딩된 데이터를 포함하는 빈번한 무선 시퀀스(radio sequences)들을 제공하는데 기반한다. 적어도 네 개의 상이한 인공 위성들로부터의 신호들이 수신되면, 지피에스(GPS) 수신기는 자신의 위치를 결정할 수 있다.
켜지면, 지피에스(GPS) 수신기는 우선 소위 획득 프로세스(acquisition process)에서 인공 위성들을 찾는다. 인공 위성이 성공적으로 발견되면, 지피에스(GPS) 수신기는 예를 들어 네 개의 인공 위성들로부터의 자신의 지피에스(GPS) 로 컬 발진기(local oscillator) 또는 클록에 대한 주파수를 정확하게 결정하고, 그 신호들을 디코딩한다. 획득 프로세스 이후에, 수신기는 인공 위성을 추적할 수 있어야 한다. 인공 위성을 추적할 수 있으려면 인공 위성들로부터 연속적으로 신호를 수신하여야 한다. 물론, 인공 위성 신호들이 수신되는 주파수는 인공 위성 및 지피에스(GPS) 수신기의 상대적 동작(mutual motion)에 의존하기 때문에, 지피에스(GPS) 수신기는 그 변화치를 보상하여 추적 동작을 지속하여야 한다.
지피에스(GPS) 위성들은 지구 상 약 20,000 킬로미터 상공에서 공전하고 있으며, 때문에 지피에스(GPS) 위성들로부터의 신호들은 지표면의 방대한 면적을 커버한다. 반대로, 지피에스(GPS) 신호들의 전력은 해수면 레벨에서 지피에스(GPS) 수신기에 의하여 수신되었을 때 매우 작은데, 이는 특히 예를 들어 이동 통신 네트워크로부터 수신될 수 있는 신호들의 전력에 비하면 더욱 그러하다. 더 나아가, 지피에스(GPS) 신호가 약하면 약할수록, 지피에스(GPS) 신호의 주파수를 찾아내는 것이 난해하다.
전형적으로, 지피에스(GPS) 수신기에는 상이한 크리스탈이 클록으로서 사용된다. 크리스탈은 지피에스(GPS) 수신 용도로 사용될 때 정밀도 및 가격 간에 적당한 합의점에서 제공되고 있다. 그러나, 크리스탈에 의하여 제공되는 주파수는 크리스탈의 온도에 좌우된다. 심지어는, 주파수의 온도에 대한 의존성은 선형이 아닐 수 있고, 오히려 섭씨 영하 20도 내지 영상 60도의 온도 범위에서 온도가 증가될 때, 매우 크기 증가, 감소, 후 다시 증가하는 형태의 곡선을 따를 수도 있다. 특정 온도에서, 그 기울기는 무시될 만 하기 때문에, 어떤 고정밀 장치들은 온도에 기인한 클록 드리프팅(clock drifting)을 제거하기 위하여 상온보다 높은 일정한 온도로 고정밀 장치들을 유지하기 위하여 제어되는 오븐을 포함한다. 또한, 고가의 복합 온도 보상 크리스탈(TCXO, Temperature compensated crystal) 또는 더욱 복잡한 온도 보상 전압 제어 발진기(TCVCXO, Temperature Compensated Voltage Controlled Oscillator)를 사용하는 것도 가능한데, 온도 보상 전압 제어 발진기(TCVCXO) 에서는 클록의 주파수가 충분히 일정한 값을 유지하도록 더욱 조절될 수 있다. 이러한 클록들을 구현하기 위한 기술이 발전하면 발전할수록, 클록들의 가격은 고가가 되고 복잡해진다. 따라서 클록으로는 보상이 이루어지지 않는 단순 크리스탈을 이용하는 것이 유용하다.
지피에스(GPS) 수신기 클록으로 사용되는 크리스탈들의 상이한 타입들에 공통되는 현상으로, 이들 클록들 모두는 지피에스(GPS) 신호들이 수신되는 주파수에 비하여 훨씬 낮은 주파수를 가지고 있다. 그러므로, 전형적으로 위상 고정 루프(PLL, phase locked loop) 및 전압 제어 발진기(VCO, Voltage Controlled Oscillator)를 이용함으로써 주파수 체배 동작이 수행되어야 한다. 전형적으로, 지피에스(GPS) 수신기의 클록 주파수는 10MHz 내지 30MHz 이므로, 대략 50 내지 160 배의 체배 동작을 수행하여야지 지피에스(GPS) 신호들의 복조 동작에서 사용될 수 있는 지피에스(GPS) 무선 주파수에 근접하는 신호를 생성하게 된다. 이론적으로는, 지피에스(GPS) 수신기 클록의 주파수에 관계없이, 복조 신호의 정밀도(accuracy)는 지피에스(GPS) 수신기의 클록과 동일한 상대적 정밀도를 가져야 한다. 만일 지피에스(GPS) 수신기의 클록이 1 ppm(part per million) 또는 1/10 ppm 만큼 정밀하다면, 복조 신호는 각각 1 또는 1/10 ppm 의 정밀도를 가져야 한다. 이와 비교할 때, 지피에스(GPS) 인공 위성에서 사용되는 클록들은 매우 정확하다. 이들은 원자 시계 표준시(atomic clock references)를 이용하며 0.01 ppb(즉, 0.00001 ppm) 이상의 안정도를 가진다.
일본 특허 번호 제 JP11174170 호는 차량에 탑재되는 지피에스(GPS) 수신기를 위한 장치를 개시한다. 전압 제어 발진기(VCO)는 표준 주파수를 출력한다. 주파수 간의 차이가 검출되고, 이것이 파워 서플라이가 켜진 직후에 전압 제어 발진기(VCO)가 정확히 표준 주파수를 출력하도록 제어하는데 사용된다.
미국 특허 번호 제5,739,786호는 지피에스(GPS) 전송 초기화 시스템(GPS transfer initialization system)을 개시하는데, 이 장치에서 지피에스(GPS)에 의하여 유도되는 뮤니션들(munition) 또는 사출물(projectiles)은 지피에스(GPS) 수신기와 함께 초기화됨으로써 지피에스(GPS) 신호에의 신속한 최초 고정(fix)이 이루어 지도록 할 수 있다. 30 내지 300GHz 에 해당하는 초고주파 주파수의 무선 링크가 지피에스(GPS) 수신기 내의 시간 레지스터 및 주파수 레지스터를 조정하는데 사용될 수 있다. 초고주파 무선 링크의 도움으로, 지피에스(GPS) 수신기는 수 초 내에 지피에스(GPS) 시스템에 로킹(lock)될 수 있고 자신의 목적지 좌표를 향해서 정밀하게 진행할 수 있다.
미국 특허 번호 제6,067,503호는 쇼크 검출기(shock detector) 또는 온도 과도기 검출기(temperature transient detector)를 이용함으로써 지피에스(GPS) 수신기 내의 원하지 않은 주파수 천이 현상을 보상하는 방법을 개시한다. 검출기는 지피에스(GPS) 수신기와 함께 사용될 수 있으며 신호-검출 알고리즘을 조절할 수 있는 신호를 제공한다. 신호-검출 알고리즘(signal-search algorithm)은 쇼크 검출기에 의하여 조절되는 경우 더욱 신속히 인공 위성 신호를 획득하거나 재획득할 수 있다. 수신기는 온도 변화 및 기계적인 쇼크에 노출되는 유도되는 뮤니션이나 다른 차량에서 사용될 수 있다. 검출 동작은 자신의 주파수 및 전압 제어 발진기(VCO)와의 위상 로킹을 잃어버리는 기준 발진기에 기반하여 수행될 수 있다.
미국 특허 번호 제 5,841,396호는 이동 전화 및 지피에스(GPS) 수신기가 통합된 장치를 개시하는데, 여기에서 이동 전화의 클록이 상대적으로 정확한 지피에스(GPS) 복조 신호를 생성하기 위하여 사용된다. 이동 전화기의 클록도 기지국으로부터 수신된 무선 신호들을 이용함으로써 기지국의 고정밀 클록과 동기화되는데, 이는 기지국이 자신의 무선 송신용 주파수를 전형적으로 +/- 0.05 ppm의 안정도를 가지는 고정밀 클록에 커플링 한다는 사실에 기인한 것이다. 이동 전화기의 주파수 안정도는 일반적으로 +/- 0.5 ppm 인 것으로 표준화된다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 이동 통신 및 위치 추적 장치에 있어서,
온도 보상된 제1 주파수 신호를 생성할 수 있는 제1 주파수 소스;
상기 제1 주파수 신호와 독립적인 주파수를 가지는 제2 주파수 신호를 생성할 수 있는 제2 주파수 소스;
상기 제2 주파수 신호에 기반하여 위성 송신(satellite transmission)용 무선 신호(radio signals)를 복조할 수 있는 위성 위치 추적 복조기;
상기 제2 주파수 신호의 한 클록 사이클보다 높은 해상도(resolution)를 가지고, 보간법을 이용하여 상기 제1 주파수 신호 및 상기 제2 주파수 신호 간의 주파수 차이의 변화치(changes)를 검출하기 위한 검출기 및
복조된 상기 위성 무선 신호들을 디코딩하기 위한 디코더로서, 주파수 차이의 상기 변화치를 고려하여 상기 제2 주파수 신호 내의 주파수 드리프트(frequency drift)에 의하여 야기되는 복조 에러를 보상하도록 구성되는 디코더를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치가 제공된다.
바람직하게는 제2 주파수 신호는 제1 주파수 신호로부터 독립적으로 생성되고, 상기 검출기는 보간법을 이용하여 제2 주파수 신호들로부터 야기된 에러를 보상하는데 사용된다는 특징을 이용하면 미국 특허 번호 제 5,841,396호에 개시된 발명에 비하여 디코딩의 신뢰성 및 민감도를 증가시킬 수 있다. 본 발명의 발명자는 복조 신호들이 미국 특허 번호 제 5,841,396호에서와 같이 기지국의 주파수에 동기화된다면, 복조 신호들은 단지 약 +/- 0.5ppm 정도의 정밀도로 결정될 수밖에 없음을 발견하였다. 약한 지피에스(GPS) 신호를 획득하거나 추적할 경우, 지피에스(GPS) 엔진은 +/- 0.01ppm 또는 그 이상의 수준의 안정도를 요구할 수 있다. 더 나아가, 단순하고 저렴한 온도-비보상 타입의 크리스탈이 제2 주파수 소스로서 사용될 수 있다. 그러면, 제2 주파수 신호는 자유롭게 변화되는 드리프트를 가지게 되므로 이에 상응하여 위성 신호들의 복조 결과 역시 변동될 것이지만, 이러한 변동(fluctuation)은 디코더에 의하여 정밀하게 중정될 수 있다. 보간법은 제1 및 제2 신호들 간의 차이가 비교되는 제1 및 제2 신호들 중 어느 하나의 단일 주기보다 정밀한 정밀도로 검출될 수 있도록 한다. 이러한 현상은 매우 유용한데, 그 이유는 전형적으로 제1 및 제2 주파수 신호들이 위성 신호들에 비하여 현저히 낮은 주파수를 가지며, 때문에 단일 클록 사이클을 가지고 제1 및 제2 신호들을 단순 비교하는 것은 복조기에서 큰 에러를 발생시키기 때문이다. 그러므로, 제2 주파수 신호의 단일 클록 사이클을 가지고 수행하는 비교 동작은, 예를 들어 10 MHz의 주파수에서 수행될 경우 1575MHz 주파수 상에서 수 Hz 만큼의 에러를 야기할 수 있다.
더 나아가, 발명자는 미국 특허 번호 제 5,841,396호에 도시된 장치가 제1 주파수 신호가 0.5 내지 1 Hz의 상대적으로 낮은 비율로 갱신될 경우 지피에스(GPS) 신뢰도에 문제점을 야기한다는 사실을 발견하였다. 이와 같이 제1 주파수 신호가 낮은 비율로 갱신되는 경우, 제2 주파수 신호는 후속하는 두 개의 갱신들 사이에서 드리프트될 수 있는데, 이러한 현상은 제1 또는 제2 주파수 소스들 중 어느 것이라도 온도의 급작스런 변화(temperature shock)에 실질적으로 의존하게 되는 온도 구간에서는 더욱 현저히 나타난다. 발명자는 제1 주파수 내에서 발생하는 모든 드리프트 현상이 제2 주파수 신호에도 흘러 들어가 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견하였다.
또한, 발명자는 제2 주파수 소스가 제1 주파수 소스와는 달리 온도-비보상 타입임으로서, 온도의 급작스런 변화가 두 개의 주파수 소스들의 동작에 차이를 야기하고 이러한 급격한 변화의 영향에 대한 결정 동작이 더욱 신뢰 있게 하는 것이 바람직하다는 것을 알아냈는데, 그 이유는 두 개의 주파수 소스들은 동일한 방식으로 그들의 동작을 한꺼번에 변화시키지 않을 것이기 때문이다. 또는, 제1 주파수 소스 및 제2 주파수 소스 모두들은 동일한 타입으로서 온도의 급작스러운 변화에 대한 상이한 주파수 응답들을 가질 수도 있다.
제1 주파수 신호는 이동 통신에 사용되도록 적응될 수 있다. 이동 통신 장치는 제1 주파수 신호에 기반하여 지상 방송 기지국으로의 무선 송신용 정보 신호들을 변조할 수 있는 이동 통신 장치를 더 포함할 수 있다. 그러므로, 제1 주파수 신호는 무선 송신 주파수들을 제어하는 동작을 용이하게도 할 수 있다.
검출기는 주파수 차이를 보간하기 위하여 버어니어 방식을 적용하도록 구성될 수 있다. 연속적인 보간의 결과의 평균치가 사용되어 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호 간의 주파수 변화치를 결정하는 정밀도를 향상시킬 수 있다.
더 나아가, 보간법은 성질상 저속으로서 자신의 주파수 소스로서 사용되는 저속 온도 보상 크리스탈과 함께, 무선 통신에 사용되는 상대적으로 안정적인 주파수 소스를 이용함으로써, 정밀도가 떨어지는 및/또는 안정도가 낮은 제2 주파수 소스의 해상도를 향상시킴으로써, 위성 신호 수신율을 개선한다.
검출기는 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호 간의 주파수 차이의 변화치만을 검출하도록 구성될 수 있다. 또는, 검출기는 절대 관계(absolute relationship) 및 주파수 차이의 변화치 모두를 검출하도록 구성될 수도 있다.
주파수 차이에서 발생되는 변화치를 검출하기만 하면, 디코더가 성공적으로 인공 위성 신호들을 디코딩한 이후에 인공위성 추적 상태를 유지하기에 충분할 수 있다.
상기 제1 주파수 소스는 연속적으로 자가 조정(calibrate itself)을 수행함으로써 송수신 기지국(base transceiver station)의 주파수 소스를 이용하여 실질적으로 안정한 제1 주파수 신호를 제공하도록 구성될 수 있다. 검출기는 상기 기지국의 주파수 소스에 기반하여 상기 제1 주파수 소스를 제어함으로써 야기되는 상기 제1 주파수 신호 내의 변화치를 결정하도록 구성될 수 있다. 주파수 제어 동작에 기인한 상기 제1 주파수 신호 내의 결정된 변화치는 후속 단계에서 보상됨으로써 디코딩 동작을 안정화시키는데, 이 경우 예를 들면 제2 주파수 신호 내의 변화치에 의하여 야기되는 복조 에러를 보상하는데 사용되는 주파수 차이를 안정화 시킴으로써 디코딩 동작을 안정화시킨다.
기지국을 이용하여 제1 주파수 소스를 조정하는 동작을 수행하면 제1 주파수 소스의 온도 보상 효과를 얻을 수도 있다. 더 나아가, 제1 주파수 소스는 온도 보상 타입으로써, 다른 어떤 기지국에 의하여 제어되는 조정 동작과 독립적으로 온도 변화치를 보상하도록 시도할 수 있다.
제2 주파수 신호로 하여금 제1 주파수 신호를 이용하여 조정 동작을 수행하려 시도하지 않은 채 드리프트 되도록 하고 그 변화를 검출함으로써, 디코더 및 제1 주파수 신호 조정 동작을 담당하는 회로 사이의 고속 인터페이스를 제공할 필요 없이 기지국에 의하여 제어됨으로써 발생되는 제1 주파수 신호의 변화치를 결정하는 것이 가능해진다.
놀랍게도, 제2 주파수 소스를 이용함으로써, 제2 주파수 소스가 제1 주파수 소스보다 현저히 안정도가 떨어질 경우에도 제1 주파수 신호 내의 급격한 변화를 결정하는 것이 가능한데, 그 이유는 일반적인 온도 변화에 기반한 드리프트들은, 예를 들어 자동 주파수 제어(AFT, Automatic Frequency Control) 단계와 같은 제어 단계들에 의하여 제1 주파수 신호 내에 야기될 수 있는 변화치에 비교하여 상대적으로 저속이기 때문이다. 그러므로, 제1 주파수 신호의 요동(fluctuation)이 보상될 수 있기 때문에 위치 추적 무선 회로(positioning radio circuitry)의 동작을 어느 정도 평활(smooth)하도록 하는 것이 가능하다. 예를 들어, 0.5 초 내지 1 또는 2 초와 같은 간격을 가지고 상대적으로 드물게 제1 주파수 신호의 갱신이 발생되는 경우에도 인공 위성 신호를 신뢰성 있게 추적하는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 일반적이고 비용이 저렴한 크리스탈에 기반한 클록이, 제1 주파수 신호에 의하여 제어되는 주파수 합성기 대신에 복조 동작용으로 사용될 수 있다. 더 나아가, 이동 통신 회로가 한정된 동작을 수행하는 동안에 인공 위성 위치 추적 동작을 이용하는 것이 가능한데, 예를 들어 이동 통신 회로가 가령 +/- 0.75ppm 의 저하된 주파수 정밀도를 가지고 기지국 신호들을 수신하는 수동 모드(passive mode) 또는 슬립 모드(sleep mode)에 들어가 있을 때에도 인공 위성 위치 추적 동작을 이용할 수 있다.
이동 통신 장치는 네트워크가 지원되는 위성 위치 추적 동작(network assisted satellite positioning)을 위하여, 위성 제어 및 통신 신호들을 수신하기 위한 수신기를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 이동 통신 및 위치 추적 장치의 작동 방법으로서,
온도 보상된 제1 주파수 신호를 생성하는 단계;
상기 제1 주파수 신호와 독립적인 주파수를 가지는 제2 주파수 신호를 생성하는 단계;
상기 제2 주파수 신호에 기반하여 위성 송신용 무선 신호를 복조하는 단계;
상기 제2 주파수 신호의 한 클록 사이클보다 높은 해상도를 가지고, 보간법을 이용하여 상기 제1 주파수 신호 및 상기 제2 주파수 신호 간의 주파수 차이의 변화치를 검출하는 단계 및
복조된 상기 위성 무선 신호들을 디코딩하는 단계로서, 주파수 차이의 상기 변화치를 고려하여 상기 제2 주파수 신호 내의 주파수 드리프트에 의하여 야기되는 복조 에러를 보상하는 디코딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치의 작동 방법이 개시된다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 이동 통신 및 위치 추적 장치를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램 생성물로서, 상기 이동 통신 및 위치 추적 장치는 온도 보상된 제1 주파수 신호를 생성할 수 있는 제1 주파수 소스; 상기 제1 주파수 신호와 독립적인 주파수를 가지는 제2 주파수 신호를 생성할 수 있는 제2 주파수 소스; 상기 제2 주파수 신호에 기반하여 위성 송신용 무선 신호를 복조할 수 있는 위성 위치 추적 복조기를 포함하고, 상기 컴퓨터 프로그램 생성물은,
상기 이동 통신 장치로 하여금, 상기 제2 주파수 신호의 한 클록 사이클보다 높은 해상도를 가지고, 보간법을 이용하여 상기 제1 주파수 신호 및 상기 제2 주파수 신호 간의 주파수 차이의 변화치를 검출하도록 하는 컴퓨터에 의하여 실행될 수 있는 프로그램 코드 및
상기 이동 통신 장치로 하여금, 복조된 상기 위성 무선 신호들을 디코딩하도록 하되, 주파수 차이의 상기 변화치를 고려하여 상기 제2 주파수 신호 내의 주파수 드리프트에 의하여 야기되는 복조 에러를 보상하도록 하는 컴퓨터에 의하여 실행될 수 있는 프로그램 코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램 생성물이 개시된다.
본 발명에 따른 이동 통신 장치는 사용자의 요청에 의하여 컴퓨터 프로그램 생성물을 수신하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램을 수신할 수 있는 수단에는 컴퓨터 프로그램 생성물을 적어도 일부분 무선 송신을 통하여 수신하기 위한 수단을 포함할 수 있다.
이동 통신 장치는 이동 통신 장치로 하여금 검출 동작 및 인공 위성 신호들의 디코딩 동작시 주파수 차이의 변화치를 동시에 고려할 수 있도록 하는 중앙 처리 장치를 포함할 수 있다. 또는, 이동 통신 장치는 두 개 또는 그 이상의 프로세서를 포함하는 분산 프로세서(distributed processor)를 포함할 수 있다.
이동 통신 장치는 컴퓨터 프로그램 생성물을 저장하는 저장 매체를 포함할 수 있다.
컴퓨터 프로그램 생성물은 고상 저장 매체(solid state memory media) 또는 광학, 자기적, 또는 자기-광학적 저장 매체(magneto-optical memory media)와 같은 동적 저장 매체에 저장될 수 있는데, 자기-광학적 저장 매체에는 자기 디스크, 카세트, 테이프, 하드 디스크, 및 콤팩트디스크(CD)-독출 전용 매체(ROM) 또는 디지털 다기능 디스크(DVD)-ROM과 같은 광학적 디스크가 포함된다. 컴퓨터 프로그램 생성물은 반송파 신호(carrier wave signal) 및 반송파에 의하여 전달되는 컴퓨터에 의하여 실행될 수 있는 명령들을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 비교적 저렴한 구성 요소를 이용하여 인공 위성 신호 복조 및 디코딩 동작에 충분한 안정성을 제공하는 것이 가능한데, 여기서 복조 동작은 제2 주파수 신호의 주파수 변화치를 따라 요동되도록 허용되고, 이러한 주파수 변화치들은 적응적 디코딩 방법 및 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호 간의 보간 결과 차이(interpolated difference)를 이용함으로써 효과적으로 보상될 수 있다. 보간법을 수행하면, 로컬 주파수 소스 신호들 및 수신되고 있는 계층 1 무선 신호들 간의 크기차의 정도에 기인하여 요구되는 주파수 변화치를 신속하고 정밀하게 보상하는 것이 가능하다. 예를 들어, 지피에스(GPS)에서, 계층 1의 인공 위성 무선 신호들은 약 1575MHz의 주파수를 가지는데, 로컬 주파수 소스 신호들의 주파수는 전형적으로 1 내지 20MHz 범위에 속한다.
본 발명의 모든 측면에 의한 실시예들은 다른 측면들과 결합하면 상응하는 장점을 제공할 것이며 가능할 경우 본 발명의 여러 측면들은 결합될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
이하, 본 발명은 첨부된 도면을 통하여 설명되는데, 도면들은 예시적으로 제공된 것일 뿐이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 로컬 위성 발진기 보상 블록 또는 조정 블록을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 버어니어 보간법을 사용하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 지피에스(GPS) 로컬 발진기 조정 블록의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 도 1에 도시된 장치의 동작에 대한 설명을 지원하기 위하여 제공되는데, 도 1에 도시된 셀룰러(cellular) 및 지피에스(GPS) 로컬 발진기들의 허수 출력을 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 이동 장치의 개략적인 도면이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 시스템(10)을 개략적으로 나타내는 단순화된 도면이다. 도 1은 본 발명을 설명하는데 유용한 시스템의 구성 요소들을 예시하는데, 본 발명의 구성 요소는 기지국(100), 셀룰러 통신 블록(120, cellular communications block) 및 위성 위치 추적 블록(130, stellite positioning block)을 포함하는 이동 장치(110), 및 두 개의 위성 송신기들(141,142)을 포함한다.
기지국(100)은 기지국을 제어함으로써 기지국의 무선 신호가 +/- 0.05ppm 까지의 정밀도를 가지도록 하는 기지국 주파수 소스를 포함한다.
통신 블록(120)은 셀룰러 기지국과 통신하기 위한 전형적인 수단을 포함하는데, 이들 수단에는 셀룰러 무선 주파수(RF, radio frequency) 블록(121), 무선 주 파수(RF) 블록(122) 및 기저 대역(BB, Base Band) 블록(123)의 주파수를 제어하기 위한 제1 주파수 신호를 생성하기 위한 셀룰러 클록(122)이 포함된다. 통신 블록(120)은 위성 위치 추적 블록(130)에 연결되며 무선 통신 채널(radio communication channel)을 통하여 기지국(100)과 통신할 수 있다. 통신 블록(120)은 전형적인 사용자 인터페이스 장치로서, 스피커, 마이크로폰, 디스플레이, 및/또는 하나 또는 그 이상의 키와 같은 사용자 인터페이스를 포함하는데, 이들 인터페이스들은 도 1에는 도시되지 않는다.
위성 위치 추적 블록(130)은 위성 무선 주파수(RF) 블록(131) 및 위성 기저 대역(BB) 블록(132)을 포함한다. 위성 무선 주파수(RF) 블록(131)은 위성 신호들을 수신 및 복조하기 위한 수단들을 포함하는데, 이 수단에는 위성 신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier, 1311), 제2 주파수 신호(FS2)를 생성하기 위한 로컬 위성 발진기(1312), 제2 주파수 소스를 이용함으로써 위성 신호들을 복조하기 위한 위성 복조기(1313), 및 위성 기저 대역(BB) 블록(132)을 위하여 복조된 위성 신호를 디지털화 하는 ADC(Analogue to Digital Converter)가 포함된다. 위성 기저 대역(BB) 블록(132)은 위성 루프 필터 제어 블록(1321), 채널 n을 위한 디코더(1322), 제1 수치 제어 발진기(NCO, Numerically Controlled Oscillator)(1326), 제1 믹서(1327), 및 로컬 위성 발진기 보상 또는 조정 블록(1328)을 포함한다. 제어 블록(1321)은 전용 하드웨어 엔진 또는 디지털 신호 처리기(DSP) 또는 마스터 제어 유닛(MCU, Master Control Unit)으로서 제어 입력을 수신하고 제어 출력을 생성하는 소프트웨어 알고리즘을 실행하는 장치를 포함할 수 있다.
셀룰러 무선 주파수(RF) 블록(121)은 셀룰러 클록 신호(FS1)를 로컬 위성 발진기 보상 블록(1328)으로 제공함으로써 위성 위치 추적 블록(130) 내에서 기준 클록 신호로 사용되도록 하기 위하여 구성된다. 바람직하게는, 셀룰러 클록(FS1) 신호는 제1 주파수 신호와 동일한 주파수를 가지지만, 또는 셀룰러 클록 신호(FS1)는 제1 주파수 신호와 소정의 관계를 가지는 주파수를 가질 수도 있다. 예를 들어, 셀룰러 클록 신호(FS1)는 제1 주파수 신호가 소정 정수 또는 정수가 아닌 숫자만큼 체배되거나 분주된 값을 가질 수도 있다.
셀룰러 기저 대역(BB) 블록(123)은 위성 엔진 위성 루프 필터 제어 블록(1321)과 제어 및 통신 신호를 교환함으로써 네트워크가 지원되는 위성 위치 추적 데이터를 위성 위치 추적 블록(130)에 제공하도록 구성된다. 네트워크가 지원되는 위성 위치 추적 동작은 본 발명의 선택적인 특징으로서, 최초 지점 검색시 까지의 시간(Time-To-First-Fix)을 현저히 감소시키는 장점을 가질 수 있지만, 위성 정보는 다른 수단에 의하여 획득되거나 예를 들어 지피에스(GPS) 시스템으로부터 알려지는 바와 같이 인공 위성 자체들로부터 획득될 수 있기 때문에 강제적인 사항은 아니다.
위성 기저 대역(BB) 블록(132)은 위성 엔진 필터 루프 제어 블록(1321), 제1 수치 제어 발진기(1326), 믹서(1327), 및 디코더(1322)로 구성되는 폐 제어 루프(closed control loop)를 포함한다. 바람직하게는, 위성 기저 대역(BB) 블록(132)은 다수 개의 디코더로서, 12개 또는 16개의 총 디코더를 가질 수 있는데, 도 1에 는 이들 중 오직 하나만이 상세히 도시되었으며, 오직 하나의 디코더만으로도 동작할 수 있다. 그러므로, 위성 기저 대역(BB) 블록(132)은 디코더(1322)를 사용하는데 상응하는 12개 또는 16개의 병렬적인 폐 제어 루프들을 포함할 수도 있다. 디코더(1322)는 제2 수치 제어 발진기(NCO)(1323), 제2 믹서(1324), 및 인공 위성 엔진(1325)을 이용하여 내부 제어 루프(inner control loop)를 구성한다. 위성 루프 필터 제어 블록(1321)은 제2 수치 제어 발진기(NCO)(1323)를 제어하도록 구성되는데, 수치 제어 발진기(NCO)(1323)는 제1 믹서(1327)의 출력과 믹싱될 신호를 생성하도록 구성된다. 제2 믹서(1324)의 출력은 인공 위성 엔진(1325)에 연결된다. 전술된 바와 같이(폐 제어 루프에서와 같이), 인공 위성 엔진(1325)은 위성 루프 필터 제어 블록(1321)에 정보를 제공한다. 위성 루프 필터 제어 블록(1321)은 로컬 발진기 보상 블록(1328)으로부터도 입력을 수신하도록 구성된다. 로컬 발진기 보상 블록(1328)은 셀룰러 클록 신호(FS1) 및 제2 주파수 신호(FS2)를 위한 입력들을 포함한다. 로컬 발진기 보상 블록(1328)은 셀룰러 클록 신호에 대한 제2 주파수 신호(FS2) 내의 변화치를 검출하고 이에 상응하여 보상 또는 조정 정보(CD)를 위성 루프 필터 제어 블록(1321)에 제공하도록 구성된다. 보상 정보(CD)를 수신하면, 위성 루프 필터 제어 블록(1321)은 로컬 위성 발진기(1312) 내에서 발생되는 드리프팅을 고려하고 제1 수치 제어 발진기(NCO)(1327)를 통하여 디코더들의 동작을 제어함으로써, 디코더들에 제공되는 제1 믹서(1327)의 출력을 안정화시킨다.
제2 주파수 신호(FS2)의 주파수에서 발생되는 드리프팅을 보상하기 위하여 제1 수치 제어 발진기(NCO)(1326)를 제어하는 동작 대신에 및/또는 이 동작에 덧붙 여서, 위성 루프 필터 제어 블록(1321)은 제2 수치 제어 발진기(NCO)(1322)의 동작을 제어함으로써 디코더(1322)의 인공 위성 엔진(1325)의 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 그러면, 오직 하나의 채널만이 구현되었을 경우에 제1 수치 제어 발진기(NCO)(1326) 및 제1 믹서(1327)에 적용되는 사양의 요구 조건들을 저감할 수 있다. 인공 위성 엔진(1325)은 하나 또는 그 이상의 인공 위성들(141, 142)로부터의 신호들을 디코딩하는 동작을 수행하고, 제1 및 제2 수치 제어 발진기(NCO)(1323,1327)들은 복조된 위성 신호들을 안정화 시키거나 예를 들어 도플러 천이(Doppler shift) 및 제2 주파수 신호(FS2)의 드리프팅에 의하여 야기되는 변화치를 보상하도록 시도함으로써 인공 위성 엔진을 보조할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 로컬 위성 발진기 보상 블록(1328)의 개략적으로 나타내는 도면이다. 로컬 발진기 보상 블록(1328)은 위상 잠금 루프(PLL) & 전압 제어 발진기(VCO) 회로와 같은 주파수 변화 블록(201)을 포함함으로써 제3 주파수 신호(FS3)를 생성하고 주기 조정 블록(period calibration block, 202)은 제3 주파수 신호(FS3)를 수신하도록 구성된다. 바람직하게는, 주파수 변화 블록(201)은 제2 주파수 신호(FS2)의 주파수를 1.000001 내지 1.2 와 같은 주파수 변화 인자(frequency change factor)를 승산함으로써 제3 주파수 신호(FS3)를 생성한다. 더 나아가, 로컬 발진기 보상 블록(1328)은 제1 주파수 신호를 수신하고 수신된 신호를 셀룰러 클록 신호(FS1)의 소정 개수의 사이클 마다 주기 조정 블록(202)으로 전달하는데, 소정개수는 충분한 주파수 드리프팅 체크가 주어진 시간 주기 내에 충분한 정확도를 가지고 수행될 수 있도록 선택된다. 바람직한 실시예에서 상기 개수 는 셀룰러 클록 신호(FS1)의 주파수에 의존함으로써 셀룰러 클록 신호(FS1)가 10 ms 내지 500ms 의 간격(interval)을 가지고 그 만큼 개수의 카운트를 가지도록 선택된다. 20ms 의 간격을 가지는 것이 특히 유용한데, 그것은 이 수치가 지피에스(GPS) 시스템의 최적 코히어런트 적분 시간(optimum coherent integration time)에 상응함으로써, 지피에스(GPS) 수신기의 수치적 동작(numerical operation)이 단순화되기 때문이다. 또한 주기 조정 블록(202)이 주파수 변화 블록(201) 및 주기 카운터(203)로부터의 신호들에 추가하여 제2 주파수 신호(FS2)를 더 수신하도록 구성되는데, 제2 주파수 신호(FS2)는 로컬 위성 발진기(1312)의 출력 신호이다. 주기 조정 블록(202)은 제1 주파수 신호 및 제2 주파수 신호(FS2)의 주파수들 간의 관계 또는 이들의 관계 내의 변화치를 연산하고 이에 상응하는 보상 데이터(CD)를 위성 루프 필터 제어 블록(1321)으로 출력하도록 구성된다. 로컬 발진기 보상 블록(1328)의 동작은 제1 주파수 신호 및 수치 제어 발진기(NCO)(1323)의 주파수들 간의 관계를 모니터링 및 검출하는 것이다. 이러한 로컬 발진기 보상 블록(1328)의 동작은 도 3을 참조하여 후술되는 바와 같은 버어니어 보간법과 같은 보간법을 이용함으로써 달성되는 것이 바람직하다. 전형적으로, 주파수 변화 블록(201)은 주기 카운터(203)가 시작 이벤트(start event)를 나타낼 때 개시되고, 하나 또는 두 개의 상호-발생(co-incidences) 이후에 정지되며, 주기 카운터가 셀룰러 클록 신호(FS1)의 소정 개수의 주기들을 카운팅 한 뒤에 재시작되는데, 이 이벤트가 보간법에 의하여 결정되어야 하는 단일 시간 주기(one time period)의 종료 이벤트이며 후속하는 시간 주기의 시작 이벤트이기도 하다.
도 1 및 도 2 모두를 참조하면, 위성 무선 주파수(RF) 블록(131)이 위성 기저 대역(BB) 블록(132)의 위성 신호들을 복조하는데 있어서 로컬 위성 발진기(1312)에 의존하는 것이 바람직하며, 로컬 발진기 보상 블록(1328)이 셀룰러 클록 신호(FS1)에 대한 제2 주파수 신호(FS2)를 모니터링하는 것이 바람직하다는 것이 이해될 것이다. 위성 루프 필터 제어 블록(1321)은 보상 데이터(CD)를 계속하여 수신하고 이 보상 데이터(CD)를 이용하여 디코더(1322)를 정합함으로써 제2 주파수 신호(FS2) 내의 변화치가 보상되도록 한다. 물론, 셀룰러 클록 신호(FS1) 역시 드리프트될 수 있으며 따라서 셀룰러 클록 신호(FS1) 및 제2 주파수 신호(FS2) 간의 차이가 로컬 위성 발진기(1312)가 안정된 상태로 유지되는 경우에도 변화될 수 있는데, 전형적으로는 로컬 셀룰러 발진기(122)가 로컬 위성 발진기(1312)에 비하여 더 안정적인 타입이기 때문에 차이에 발생되는 이러한 변화는 로컬 위성 발진기(1312)에 의하여 주로 야기된다. 추가적으로, 본 발명의 바람직한 실시예는 도 3, 4, 및 도 5를 참조하여 상세히 설명되는 바와 같이 셀룰러 클록 신호(FS1) 내의 특정 변화를 검출 및 보상하도록 허용한다.
도 3은 제2 주파수 신호(FS2) 및 셀룰러 클록 신호(FS1) 간의 관계를 결정하기 위한 버어니어 보간법의 사용과정을 예시하는 도면이다. 도 3은 주기 카운터(203) 및 주기 조정 블록(202)에 의하여 제공되는 두 개의 연속적인 신호들로서, "시작 이벤트" 및 "종료 이벤트"라고 명명되는 두 개의 연속적인 신호들을 도시하는데, 이 신호들은 셀룰러 클록 신호(FS1), 제2 주파수 신호(FS2), 및 제3 주파수 신호(FS3)를 표현하는데 공통적으로 사용되는 한 시간축 위에 표시되고, 또한 제2 주 파수 신호(FS2) 및 제3 주파수 신호(FS3) 간의 상호-발생(co-incidences)에 대한 지시자도 도시한다. 도 3은 두 개의 카운터인 시작 카운터(STart, ST) 및 종료 카운터(StoP, SP)를 유도하는 과정도 도시한다. 제2 주파수 신호(FS2) 및 제3 주파수 신호(FS3)는 제3 주파수 신호(FS3)가 제2 주파수 신호(FS2)의 상승 에지 시점에서 논리 하이를 가질 때마다 상호-발생(co-incidences)된다. 예를 들어, 위상 잠금 루프(PLL)가 제2 주파수 신호(FS2)로부터 제3 주파수 신호(FS3)를 유도하는데 사용된다면, 제2 주파수 신호(FS2) 및 제3 주파수 신호(FS3)가 전형적으로 동일한 특정 주기성을 가지고 실질적으로 동시에 상승된다는 것에 주의한다. 제2 주파수 신호(FS2) 및 제3 주파수 신호(FS3) 간의 관계는 일정하여야 한다. 이러한 관계는 도 3에서 자가 조정 주기(self calibration period)로서 검증될 수도 있다. 제2 주파수 신호(FS2) 및 제3 주파수 신호(FS3) 간의 관계는 고정되거나, 예를 들어 일시적 필요에 의하여 조절될 수도 있다. 시작 및 종료 이벤트는 셀룰러 클록 신호(FS1) 주기의 특정한 개수를 카운트하는데 기반하는데, 본 실시예에서는 14개에 해당한다.
도 3의 주파수 변화 인자는 1.2 이고, 또는 제2 주파수 신호(FS2)가 10개의 클록 주기들을 가지는 동안에 제3 주파수 신호(FS3)는 12개의 클록 주기를 가진다. 그러므로, 제2 주파수 신호(FS2) 및 제3 주파수 신호(FS3)는 제2 주파수 신호(FS2) 및 제3 주파수 신호(FS3)의 5개 및 6개의 주기마다 각각 일치한다. 도 3은 매우 단순화된 개략적인 도면이며, 본 발명에서 시작 이벤트 및 종료 이벤트는 서로 수십 개 또는 수천 개의 클록 주기들마다 존재할 수 있으며, 매우 정밀한 모니터링이 가능하다는 점에 주의하여야 한다.
도 3과 더불어 도 4를 참조하면, 로컬 발진기 보상 블록(1328)의 동작은 단계 401에서부터 시작된다. 단계 402에서, 카운터들은 소거되고 0의 값으로 설정된다. 단계 403에서, 시작 이벤트가 존재하는지 확인한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 403 단계는 주기 카운터 블록(203)으로부터 신호를 수신하는 주기 조정 블록(202)을 참조한다. 바람직한 실시예에서와 같이, 주기 카운터 블록(203)은 소정 개수의 셀룰러 클록 주기들이 지나간 다음 마다 신호를 전송하고, 시작 이벤트 및 종료 이벤트들은 실질적으로 두 개의 연속적인 주기 카운터 블록(203) 신호들을 포함한다. 또는, 주기 카운터 블록(203)은 주기 조정 블록에서 구분되도록 시작 이벤트 및 종료 이벤트를 표시할 수 있다. 모든 경우에, 시작 이벤트는 제3 주파수 신호(FS3)의 주기에 대한 카운팅을 개시함으로써 시작 및 종료 이벤트들 간의 주기 또는 간격(interval)을 결정하도록 한다. 그러므로, 제3 주파수 신호(FS3)의 시작 이벤트는 도 3에 도시된 바와 동일한 방식으로 개시된다.
단계 404에서, 주기 조정 블록(202)은 제3 주파수 신호(FS3)를 생성하기 시작하고 시작(ST) 카운터에 의하여 제3 주파수 신호(FS3)의 주기를 카운트함으로써 주기 조정 블록(202)이 제1 상호-발생(co-incidences)이 일어나기 이전에 얼마나 많은 개수의 제3 주파수 신호(FS3) 주기가 진행되었는지를 결정하도록 한다. 제1 상호-발생(co-incidences)에 일어나면, 주기 조정 블록(202)은 시작(ST) 카운터를 기억하고 제3 주파수 신호(FS3) 주기를 카운팅하는 작업을 종결한다. 시작 이벤트로부터 제1 상호-발생(co-incidences)까지 걸리는 지연은 제3 주파수 신호(FS3)의 정수배라는 것이 이해되어야 한다. 시작 이벤트가 발견된 이후에 제1 상호-발생(co-incidences)이 일어나면, 주파수 변화 블록(201)은 정지되어 전력 소모를 절약할 수 있는데, 이에 반해 주파수 변화 블록(201)은 제2 또는 제3 상호-발생(co-incidences)이 일어날 때까지 계속 동작함으로써 단계 405b에 도시된 바와 같이 제2 주파수 신호(FS2) 및 제3 주파수 신호(FS3) 간의 주파수 비를 검증(verify)할 때까지 연속 동작되는 것이 바람직하다.
그러면, 단계 405a에서, 주기 조정 블록(202)은 카운터(M)를 이용하여 제2 주파수 신호(FS2)의 주기를 카운팅하기 시작한다.
일정 시간이 흐른 뒤에, 종료 이벤트 단계 406은 단계 407을 트리거링하고, 단계 407은 주파수 변화 블록(201)을 재시작하여 제3 주파수 신호(FS3)를 발생한다. 주기 조정 블록(202)은 종료(SP) 카운터를 이용하여 종료 이벤트가 발견된 이후에 제1 상호-발생(co-incidences)이 일어날 때까지 제3 주파수 신호(FS3) 주기들의 카운팅을 개시한다. 제3 주파수 신호(FS3)의 주기를 카운팅하는 동작은 단계 408b에서 2 개의 연속되는 상호-발생(co-incidences)이 검출될 때까지 연속되어 제2 주파수 신호(FS2) 및 제3 주파수 신호(FS3) 간의 관계를 결정할 수 있는데, 제2 주파수 신호(FS2) 및 제3 주파수 신호(FS3) 간의 관계는 주파수 비(frequency ratio, Cal)에 해당한다.
종료 이벤트 이후의 제1 상호-발생과 동시에, 단계 408a는 제2 주파수 신호(FS2)의 주기들의 카운트인 카운터 M을 정지 또는 래치한다.
주파수들의 비 FS3/FS2 는 적어도 두 개의 상호-발생이 일어나는 동안에 제3 주파수 신호(FS3) 및 제2 주파수 신호(FS2) 각각의 주기들의 개수를 측정함으로써 결정될 수 있는데, 이 동작은 시작 및 종료 이벤트(예를 들어 단계 405b) 사이의 주기 동안에 수행되거나, 시작 이벤트가 발생되기 이전이나 종료 이벤트가 발생된 이후에(예를 들면 단계 408b)에서 수행된다. 측정에 사용되는 주기에 관계없이, 제3 주파수 신호(FS3) 및 제2 주파수 신호(FS2)의 주기 시간들 간의 비는 단계 409에서 결정될 수 있다. 두 개의 상호-발생 주기들에 기반한 결정 동작은, 한 개의 주기만을 이용했을 경우에는 잘못 해석될 수 있는 비를 정확히 검증할 수 있도록 한다. 또는, 결정 동작은 하나 또는 두개 이상의 상호-발생 주기들에 기반하여 수행되거나, 그 대신에 주파수 변화 블록(201)이 신뢰성 있는 것으로 판단되어 원하는 비(expected ratio)가 달성된 것으로 가정됨으로써, 아무런 결정도 수행되지 않을 수 있다. 제2 주파수 신호(FS2) 내의 시작 이벤트 및 종료 이벤트 간의 간격(interval) 또는 유지 기간(duration)은 다음 수학식 1에서 연산될 수 있다.
주기=M 카운터 + [(시작(ST) 카운터 - 종료(SP) 카운터)/주파수 비(Cal)]
여기서, M은 시작 이벤트 및 종료 이벤트 사이의 제2 주파수 신호(FS2)의 주기들의 개수이고, Cal은 제3 주파수 신호(FS3) 및 제2 주파수 신호(FS2) 간의 주파수들 간의 비이다(도 3에서는 Cal은 1.2이다).
그러므로, 제2 주파수 신호(FS2)의 주기들 내에 속하는 도 3에 도시된 주기들은,
12 + [(2-3)/1.2] = 11.17
로써 계산된다.
주어진 예시에서 알 수 있는 바와 같이, 제2 주파수 신호(FS2) 및 셀룰러 클록 신호(FS1)의 주파수들 간의 관계(relationship)를 제2 주파수 신호(FS2)의 하나의 클록 사이클보다 높은 정밀도로(정밀도가 높아지면 변화치가 감소되기 때문에 양호한 결과를 얻을 수 있다) 측정하는 것이 가능하다. 획득되는 정밀도는 카운트 되는 셀룰러 클록 신호(FS1)의 개수 및 주파수 비인 Cal 에 따라 변한다. 이러한 정밀도는 단순히 셀룰러 클록 신호(FS1)가 로컬 위성 클록과 비교되는 경우에 비하면 훨씬 양호하다. 발명자에 의하여 제안된 보간법을 채택하지 않은 상태의 클록 신호 비교 동작의 정밀도는, 셀룰러 클록 신호(FS1) 및 제2 주파수 신호(FS2) 중 더 낮은 주파수에 매우 의존적이 될 것이다. 예를 들어, 만일, 셀룰러 클록 신호(FS1) 및 제2 주파수 신호(FS2) 모두가 16MHz의 주파수를 가진다면, 제1 주파수 신호는 이상적으로는 안정되고, 20ms의 간격(interval) 동안의 클록 사이클 비교 동작에 의하여 획득될 수 있는 최대 정밀도는 (1사이클/(0.020s*16,000,000사이클/x)ppm = 3.125 ppm 이다. 이 결과는 3.125ppm*1.575GHz = 4.921kHz 에 해당하는 지피에스(GPS) 위성 신호 주파수 내의 에러에 해당하게 된다. 비록 주기가 1초라면, 정밀도는 0.063ppm 이 되고, 이것은 지피에스(GPS) 위성 주파수 정밀도로는 98Hz에 해당하게 된다. 이러한 결과가 초기 조정 작업이 요구되는 주파수 검색 및 그에 따라서 TTFF 을 감소시키기에 충분하긴 하지만, 위성 주파수가 드리프팅되었다는 것을 나타내기에는 별 소용이 없다. 이에 비하여, 주파수 비(Cal) 1.01을 이용하면 이론적으로 백배에 해당되는 정밀도인 0.3125ppm 가 얻어지고 조정의 주기 를 증가시키거나 및/또는 다수 개의 연속적인 시작-종료 이벤트 간격들로부터의 결과를 평균함에 의하여 더 높은 정밀도가 얻어질 수 있다.
평균치 또는 단계 409의 과거의 결과들에 대하여 변동되는 평균치는 단계 410에서 연산된다. 물론, 제2 주파수 및 제3 주파수의 시작/종료의 카운트 M을, 시작 또는 종료 이벤트로 해석될 수 있는 어느 이벤트에 후속하는 매 상호-발생마다 정지시키기 보다는 단순히 래치하는 것이 가능하다. 이것은 경주에서 사용되는 랩 타이밍(Lap timing)에 유사하다. 이러한 방법을 이용하면 연속되는 주기들이 정밀도의 손실없이 상호 가산될 수 있으므로 조정의 주기(period of calibration)가 소프트웨어에 의하여 제어되면서 선택될 수 있다. 이 평균에 의하여 표시되는 주기는 비교 주기(comparison period)로 불리고 그 결과는 비교 차이(comparison difference)로 불린다.
단계 410 이후에, 카운터들의 동시 처리 과정이 달성되고(단계 406, 407, 408에서), 신규한 시작-종료 주기가 단계 409에서 연산되며, 단계 410에서 평균이 연산되어 그 결과가 다시 단계 410에서 위성 루프 필터 제어 블록(1321)에 제공된다. 그러므로, 로컬 발진기 보상 블록(1328)은, 수동으로 또는 자동으로 인터럽트가 걸리지 않으면 연속적인 프로세스를 계속하여 수행한다.
기준 주파수 신호 또는 셀룰러 클록 신호(FS1)는 안정화된 상태로 유지되지 않기 때문에 비교 차이에 발생되는 몇 가지 변화치들은 셀룰러 클록 내의 변화치에 의하여 야기되는 것이라는 것이 이해되어야 한다. 바람직하게는, 셀룰러 클록 신호(FS1) 내의 적어도 일부의 변화치들은 다음 도면 5 및 6을 참조하여 설명되는 바 와 같이 단계 410에서 보상된다.
전술된 바와 같은 높은 정밀도를 가지는 고속 조정 시스템(calibration system)을 이용하는 과정에서, 조정 시스템이 이용하는 기준은 안정적일 것으로 가정된다. 그러나, 로컬 셀룰러 주파수 소스(122)에 의하여 유도되는 셀룰러 클록 신호(FS1)는 지피에스(GPS) 조정 주기 동안에 규칙적인 변화(아마도 주파수 제어에 의하여 야기되는 변화이다) 및 내부 드리프팅(열에 의한 드리프팅, thermal drifts)에 노출되게 되는데, 이러한 현상은 로컬 셀룰러 주파수 소스가 전압 제어 온도 보상 크리스탈 발진기(VCTCXO, Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator)일 경우에도 발생된다.
셀룰러 발진기(122)는 셀룰러 네트워크 기지국(100)에 맞춰지면, 약 +/-0.38ppm 의 절대 주파수 편차(frequency deviation)에 해당하는 전체 사양을 가지게 되는데, 이러한 값은 지피에스(GPS) 시스템과 같은 인공 위성 시스템이 트래킹 또는 소위 긴 획득 과정(long acquisition)을 수행하는 동안에는 충분히 만족스러운 정밀도가 아니다. 다음과 같은 영향들이 셀룰러 발진기(122)로 하여금 드리프팅되거나 변화되도록 야기한다.
- 이동 장치(110) 내의 온도 변화치
- 기지국(100)에 대한 이동 장치(110)의 이동은 이동 장치(110)의 이동 속도 및 방향에 좌우되는 도플러 천이(Doppler shift)를 야기한다.
- 기지국 간에 발생되는 핸드오버(기준 클록 및/또는 감지된 도플러 천이 간의 변화치)
- 다양한 주파수 영향들
기지국에 상대적인 도플러 천이는 +/-0.23 ppm에 달할 수도 있는데(250Km/h 의 속도로 직접적으로 기지국(100)을 향해서 전진하거나 기지국(100)으로부터 멀어질 경우에 해당한다), 이러한 것은 단지 특이한 경우일 뿐이다. GSM&3GPP 사양에서는 기지국(100)의 정밀도가 +/-0.05ppm 일 것을 요구하고 셀룰러 송신기는 사용자가 이동하지 않을 경우(즉, 도플러 천이가 발생하지 않을 경우), +/- 0.1ppm 의 정확도를 가질 것을 요구하기 때문에, 모두 합산하여 최대 +/-0.38 ppm의 에러를 야기할 수 있을 것을 요구한다.
전형적인 셀룰러 시스템이 주파수 제어 단계를 통하여 이동 장치(110)의 송신 주파수를 정정하려 시도함으로써, 이동 장치(110)로 하여금 효과적으로 기지국(100)에 주파수가 맞춰져 있는 상태를 유지하도록 한다는 점에 유의하여야 한다. 이러한 동작은 여러 가지 방법을 통하여 수행될 수 있는데, 이러한 방법 중 어떤 것들은 셀룰러 발진기와의 직접 제어 루프(direct control loop)를 이용함으로써 셀룰러 무선 주파수(RF) 출력을 매우 정밀하게 조절할 수 있다. 수정되는 드리프팅이 발생되는 원인은 중요하지 않은데, 그 이유는 변화치는 그 변화치가 발생된 소스가 무엇인지에 관계없이 동일한 방식으로 정정될 것이기 때문이다. 그러므로, 셀룰러 주파수 기준(cellular frequency reference)은 온도 드리프트 및 주파수 제어 단계에서 야기된 오프셋 변화(offset change)의 경우만 제외하면 실질적으로 일정한 값으로 유지된다.
도 5는 로컬 셀룰러 발진기(122) 및 로컬 위성 발진기(1312)의 그들의 명목 치(nominal values)에 대한 변화가 6새의 후속하는 비교 주기들 동안에 야기하는 효과를 예시한다. 도 1에서, 로컬 위성 발진기(1312)는 비교 주기 1 내지 비교 주기 6까지 약 0.09ppm 만큼 드리프팅된 것으로 도시된다. 그러나, 셀룰러 발진기 내의 계단형 변화(step change)에 의하여, 약 0.11ppm의 변화치가 측정될 것이다. 이와 같이 측정된 변화치는 조절되어 지피에스(GPS) 시스템이 너무 많이 보상되는 것을 방지하는데, 그 결과 인공 위성에 주파수가 로킹(lock)된 것이 분실되거나 인공 위성의 추적 작업을 실패할 수 있다. 인공 위성 계층 1(satellite layer)에서의 20Hz/sec 에 대항하는 드리프트가(약 지피에스(GPS)에서 1.575GHz에 해당한다) 전형적으로 너무 변화가 급속히 이루어지거나 변화치가 과도한 것으로 인식된다. 이것은 단지 0.013ppm/초 일 뿐이다.
더 나아가, 과소하게 약한 신호들을 검색하여야 하기 때문에 획득 주기(acquisition period) 또는 추적 주기가 길어진다면(예를 들어, 1초 이상의 추기에 해당한다면), 위성 신호의 에너지는 더 넓은 주파수 스펙트럼 상에서 신속한 주파수 드리프트를 가지고 분산될 것이다. 만일 이러한 드리프트가 연속적으로 추적되고 보상되지 않는다면, 더 이상 잡음 레벨 이상에서 검출되는 일반적인 피크(peak)가 발생되지 않게 된다. 그러므로, 로컬 위성 발진기(1312) 및 셀룰러 클록 신호(FS1) 모두에 존재하는 변화치를 위성 신호가 검색되는 획득 주기 동안에 보상하는 것이 유익하다.
기지국(100)에 로킹된 셀룰러 주파수의 정확한 요구치는 이동 장치(110)가 동작하는 동작 모드에 따라 변경된다는 점이 이해되어야 한다. 이것은 모든 알고 리즘에 따라 다르며, 때문에 주파수 제어 동작이 절대 일정하지 않게 되어 셀룰러 클록 신호(FS1) 내에 상이한 변화를 가져온다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 로컬 발진기 보상 블록(1328)은 셀룰러 클록 신호(FS1) 내의 주파수 오프셋 변화치를 통계적으로 검출하도록 시도한다. 이러한 검출 동작을 용이하게 하기 위하여, 제2 주파수 신호(FS2) 및 셀룰러 클록 신호(FS1) 간의 차이가 주파수 제어 단계가 수행되는 빈도보다 더 높은 속도로 반복적으로 검출되어야 하는데, 이러한 속도는 바람직하게는 주파수 제어 단계의 발생 빈도에 비하여 두 배인 것이 바람직하다. 그러므로, 도 4에 도시된 흐름도에서, 단계 410은 주파수 제어 단계가 셀룰러 클록 신호(FS1)에 임펄스 변화를 야기했기 때문에 비교 차이(comparison difference)가 아마도 변화되었는지 여부를, 결정된 비교 차이의 평균치를 연산하기 이전에 체크해야 한다. 돌발적인 주파수 제어에 기반한 변화들은 실질적으로 발진기의 실제 변화에 반하여 검출될 수 있다는 사실은, 온도에 모든 변화는 그 변화가 크건 작건 관계없이 모든 조정 주기(calibration period) 동안 실질적으로 일정하게 유지될 것이라는 사실에 기반한다. 그러므로, 변이의 두 가지 타입이 식별될 수 있다.
버어니어 보간법을 이용하는 것이 두 개의 다소 상이한 주파수 신호들(제2 주파수 신호(FS2) 및 제3 주파수 신호(FS3))에 대하여 가능하다는 것과, 제2 주파수 신호(FS2) 또는 제3 주파수 신호(FS3) 중 어느 것이 더 주파수가 높은지, 또는 둘 중 높은 주파수 신호 또는 낮은 주파수 신호가 시작 이벤트 및 종료 이벤트 사이의 기간을 결정하는 동작에서 클록 주기들을 카운트 하는데 사용되는지 여부는 중요하지 않다는 점에 주의하여야 한다. 더 나아가, 위상 잠금 루프(PLL)에 의하여 예를 들어 1.02 배 만큼 체배되는 기준 주파수 내에 갑작스런 계단식 변화가 발생하는 것은 바람직하지 않다. 위상 잠금 루프(PLL)는 정밀하고 안정된 주파수를 생성하여야 하고 그 입력에 계단식 변화가 있으면 위상 잠금 루프(PLL)의 제어 스테이지에서는 큰 에러가 발생한다. 로컬 위성 발진기(1312)를 기준 소스로서 사용함으로써 그 출력에는 느린 변화(위상 잠금 루프(PLL)의 경우에 비할 때)만이 존재한다. 그러면, 위성 기저 대역(BB) 블록(132)이 사용되어 로컬 위성 발진기(1312)에 반하여 검출되어야 하는 적합한 시작/종료 주기가 발생한다.
위성 위치 추적 블록(130)은 로컬 주파수 소스를 더 포함할 수 있는데, 이 소스는 발생된 지피에스(GPS) 계층 1 주파수인 1.575GHz에서 분주된 것이다. 위성 복조기(1313) 및 로컬 발진기 보상 블록(1328)은, 로컬 위성 주파수 소스 및 다른 로컬 주파수 소스 사이에서 스위칭되도록 구성된다. 그러므로 그 변화가 크리스탈에서 직접적으로 검출되거나 발생된 계층 1 주파수(분주된 주파수)에서 관련된 VCO 및 위상 잠금 루프(PLL)에 의하여 검출될 수도 있다. 그러므로, 주파수 변화 블록(201)(예를 들어, PLL&VCO를 용이하게 하는 버어니어 보간법와 같은)은 두 개의 선택적인 주파수 소스들, 예를 들어 12.5 내지 50MHz 에 해당하는 주파수 소스들 중 하나에서 동작하기에 적합한 입력 주파수 범위를 가지는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 포함되는 이동 장치(110)를 개략적으로 나타내는 도면으로서, 통신 블록(120), 위성 위치 추적 블록(130)(위성 루프 필터 제어 블록(1321) 및 로컬 발진기 보상 블록(1328) 포함)) 및 통신 블록(120) 및 위 성 위치 추적 블록(130) 모두에 연결되는 프로세서(61) 및 프로세서(61)에 연결되고 통신 블록(120) 및 위성 위치 추적 블록(130)이 프로세서(61)에 의하여 실행될 경우에 통신 블록(120) 및 위성 위치 추적 블록(130)의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터에 의한 독출 가능한 프로그램 코드 또는 소프트웨어(63) 형태로 저장하는 메모리를 포함할 수 있다.
이동 장치(110)는 위성 위치 추적 기능을 가지는 이동 전화기일 수 있고, 데이터 통신 및 위성 위치 추적 기능 및 추가적으로 음성 통신 기능을 가지는 PDA(Personal Digital Assistant)와 같은 데이터 통신 장치일 수도 있고, 모듈러 통신(modular communication) 및 위성 위치 추적 블록 또는 예를 들어 통신 및 위성 위치 추적 기능을 가지는 휴대용 컴퓨터의 조합일 수도 있다. 위성 위치 추적 및/또는 통신 기능들은 추가식 카드(add-on card) 형태 또는 PC-카드, 메모리 매체에 호환되는 카드, 또는 커넥터에 의하여 연결될 수 있는 확장 블록과 같은 모듈에 의하여 제공될 수 있다. 통신 블록(120) 및 위성 위치 추적 블록(130)은 전기적으로(galvanic) 연결되는 것이 바람직하지만, 또는 광학적 방법 또는 바람직하게는 저전력 단거리 통신용의 무선 기반 데이터 송신 기술이 이러한 블록들 간의 통신을 위하여 채택될 수 있다. 본 발명에 의하여 제공되는 기능들은 이동 통신 장치를 제조한 뒤에 추가되거나 활성화될 수 있는데, 이 경우 예를 들어 내려받기가 가능한 소프트웨어 또는 소프트웨어 업그레이드를 통하거나, 특징 공개 기능(feature release function), 소프트웨어를 포함하는 추가식 저장 매체에 의하여 제공될 수 있다.
프로세서(61)는 중앙 처리 유닛(CPU, Central Processing Unit) 또는 디지털 신호 프로세서(DSP, Digital Signal Processor)와 같은 단일 연산 계체를 포함할 수 있고, 또는 DSP 또는 CPU의 두 개 이상의 분산된 연산 요소들을 포함할 수 있다. 이에 상응하여, 메모리(62)는 비휘발성 고상(solid state) 메모리 또는 동적 저장 매체와 같은 단일 메모리를 포함할 수 있다. 또는, 메모리(62)는 두 개 또는 그 이상의 이러한 저장 매체들을 포함할 수 있다.
보간법은 사용자에 의하여 선택될 수 있고, 또는 가용 전력, 위치 추적 위성 및/또는 기지국으로부터 수신되는 무선 주파수(RF)의 품질 및/또는 세기, 및 이동 장치(110)의 이동 등의 다양한 인자들에 의하여 선택적으로 변경될 수 있다. 이와 같이 확장된 위치 추적 기능을 선택적으로 디스에이블하면 배터리 수명을 증가시키거나 컴퓨터의 연산 능력을 다른 작업들에게 양보할 수 있도록 향상시키는데, 이러한 현상은 특히 위성 위치 추적이 단순히 지금만 필요한 것이 아니라면 유용하다. 이러한 상황은, 주중에는 사무실 내에 체재하는 사무실 노동자가 이동 통신 장치를 가지고 다니는 경우에 특히 발생될 수 있다. 이와 같이 보간법을 비활성화한 동안에도, 이동 장치(110)는 자신의 위치를 재확인하기 위하여 간헐적으로 또는 반복적으로 보간법을 수행하도록 구성될 수도 있다.
바람직하게는, 보간법과 결합하여 상대적으로 저주파의 주파수를 가지는 소스들을 이용하는 것도 가능한데, 이 경우는 위성 위치 파악의 동작에 대해서 과도하게 타협하지 않음으로써 보간법에 관련된 연산을 더 낮은 클록 주파수, 더 적은 전력 소비 및 더 작은 전자기파 간섭이 일어나는데, 이러한 상황은 배터리에 의해 서 동작되거나 및/또는 손에 쥘 수 있는 형태이거나, 휴대용 장치에 대해 특히 이상적인 경우이다.
이동 통신 장치 및 위성 위치 추적 장치로서 동작할 수 있는 듀얼 모드 장치(dual mode device) 장치는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 본 발명은 본 발명의 실질적 속성에서 벗어나지 않는 한도에서 다른 특정 형태로도 구현될 수 있다. 본 명세서의 전체 설명은 바람직한 실시예에 대해서 설명하고 있는 것이며 상세한 설명에 나타난 특징들을 제거, 교체, 또는 추가함으로써 자유롭게 변형될 수 있다는 점에 주의해야 한다. 다양한 특징들이 선택적인 것이라는 사실은 본 명세서의 간략화와 명확화를 위하여 각 특징에 대해서는 강조되지 않았다. 더 나아가, 본 명세서에서 개시된 각 특징들(청구의 범위를 포함) 및/또는 도면에 도시된 특징들은 다른 개시되거나 및/또는 예시된 특징들과 독립적으로 본 명세서에 통합될 수 있다. 이러한 측면에서, 본 발명은 본 명세서에 명확히 개시되거나 암시적으로 개시되었거나에 관계없이 모든 신규한 특징 또는 이러한 특징의 조합 또는 모든 조합의 생성을 포함하는데, 이것은 이러한 특징 또는 조합이 청구된 발명에 관련되는지 여부 또는 개시된 문제점들 중 어느 하나 또는 문제점 모두를 완화하는지 여부에 관련되는지 여부와 관계없이 적용된다.
첨부된 요약서는 본 명세서에 참고의 목적으로 포함된다.
본 발명은 이동 통신 위치 추적 기술에 관한 것으로서, 인공 위성을 이용한 이동 통신 위치 추적 시스템에 사용될 수 있으며, 무선 통신 네트워크의 도움을 받 아 이동 통신 위치 추적 시스템의 신뢰성 및 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (19)

  1. 이동 통신 및 위치 추적 장치(110)에 있어서,
    온도 보상된 제1 주파수 신호(FS1)를 생성할 수 있는 제1 주파수 소스(122);
    상기 제1 주파수 신호(FS1)에 독립적인 주파수를 가지는 제2 주파수 신호(FS2)를 생성할 수 있는 제2 주파수 소스(1312);
    상기 제2 주파수 신호(FS2)에 기반하여 위성 송신(satellite transmission)용 무선 신호(radio signals)를 복조할 수 있는 위성 위치 추적 복조기(1313);
    상기 제2 주파수 신호(FS2)의 한 클록 사이클보다 높은 해상도(resolution)를 가지고, 보간법을 이용하여 상기 제1 주파수 신호(FS1) 및 상기 제2 주파수 신호(FS2) 간의 주파수 차이의 변화치(changes)를 검출하기 위한 검출기(1328) 및
    복조된 상기 위성 무선 신호들을 디코딩하기 위한 디코더(1322)로서, 주파수 차이의 상기 변화치를 고려하여 상기 제2 주파수 신호(FS2) 내의 주파수 드리프트(frequency drift)에 의하여 야기되는 복조 에러를 보상하도록 구성되는 디코더(1322)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치(110).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출기(1328)는 보간법 용으로 버어니어법(Vernier method)을 적용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치(110).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주파수 신호(FS1)에 기반하여 지상 방송 기지국(terrestrial base station)으로의 무선 송신을 위하여 정보 신호(information signal)들을 변조할 수 있는 이동 통신 변조기(121)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치(110).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 주파수 소스(122)는 연속적으로 자가 조정(calibrate itself)을 수행함으로써 송수신 기지국(base transceiver station)(100)의 주파수 소스(101)를 이용하여 실질적으로 안정한 제1 주파수 신호(FS1)를 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치(110).
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 지상 방송 기지국(100)은 셀룰러 네트워크 기지국인 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치(110).
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 검출기(1328)는 상기 기지국(101)의 주파수 소스에 기반하여 상기 제1 주파수 소스(122)를 제어함으로써 야기되는 상기 제1 주파수 신호(FS1) 내의 변화치를 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치(110).
  7. 제6항에 있어서,
    후속하여 주파수 제어 동작에 기인한 상기 제1 주파수 신호(FS1) 내의 결정된 변화치를 보상함으로써 디코딩 동작을 안정화시키기 위한 수단(1328)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치(110).
  8. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제2 주파수 소스(1312)는 온도-비보상 타입(non-compensated temperature type)인 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치(110).
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    네트워크가 지원되는 위성 위치 추적 동작(network assisted satellite positioning)을 위하여, 위성 제어 및 통신 신호들을 기지국(100)으로부터 수신하기 위한 수신기(121)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치(110).
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    소정 조건에 기반하여 상기 보간법을 선택적으로 이네이블 또는 디스에이블시키기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치(110).
  11. 제10항에 있어서, 상기 소정 조건은,
    가용 전력이 특정 레벨로 변화되는 것, 위치 추적 위성으로부터 수신된 무선 신호의 품질 또는 전력이 소정 레벨로 변화되거나 소정 변화율 또는 변화량만큼 변화되는 것, 기지국으로부터 수신된 무선 신호의 품질 또는 전력이 소정 레벨로 변화되거나 소정 변화율 또는 변화량만큼 변화되는 것, 상기 이동 장치의 움직임(motion)이 소정 레벨로 변화되거나 소정 변화율 또는 변화량만큼 변화되는 것, 및 특정한 사용자 명령을 수신하는 것으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치(110).
  12. 이동 통신 및 위치 추적 장치의 작동 방법에 있어서,
    온도 보상된 제1 주파수 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 주파수 신호에 독립적인 주파수를 가지는 제2 주파수 신호를 생성하는 단계;
    상기 제2 주파수 신호에 기반하여 위성 송신용 무선 신호를 복조하는 단계;
    상기 제2 주파수 신호의 한 클록 사이클보다 높은 해상도를 가지고, 보간법을 이용하여 상기 제1 주파수 신호 및 상기 제2 주파수 신호 간의 주파수 차이의 변화치를 검출하는 단계 및
    복조된 상기 위성 무선 신호들을 디코딩하는 단계로서, 주파수 차이의 상기 변화치를 고려하여 상기 제2 주파수 신호 내의 주파수 드리프트에 의하여 야기되는 복조 에러를 보상하는 디코딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치의 작동 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    보간법 용으로 버어니어법이 사용되는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치의 작동 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    송수신 기지국의 주파수 소스를 이용하여 상기 제1 주파수 신호를 연속적으로 조정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치의 작동 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기지국의 주파수 소스에 기반하여 상기 제1 주파수 신호를 제어함으로써 야기되는 상기 제1 주파수 신호 내의 변화치를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치의 작동 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    주파수 제어 동작에 기인한 상기 제1 주파수 신호 내의 결정된 변화치를 보상함으로써 디코딩 동작을 안정화시키기 위한 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치의 작동 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    네트워크가 지원되는 위성 위치 추적 동작을 위하여, 위성 제어 및 통신 신호들을 상기 기지국으로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 통신 및 위치 추적 장치의 작동 방법.
  18. 이동 통신 및 위치 추적 장치를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터에 의해 판독 가능한 저장 매체에 있어서, 상기 이동 통신 및 위치 추적 장치는 온도 보상된 제1 주파수 신호를 생성할 수 있는 제1 주파수 소스; 상기 제1 주파수 신호에 독립적인 주파수를 가지는 제2 주파수 신호를 생성할 수 있는 제2 주파수 소스; 상기 제2 주파수 신호에 기반하여 위성 송신용 무선 신호를 복조할 수 있는 위성 위치 추적 복조기를 포함하고, 상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터에 의해 실행되어,
    상기 이동 통신 및 위치 추적 장치로 하여금, 상기 제2 주파수 신호의 한 클록 사이클보다 높은 해상도를 가지고, 보간법을 이용하여 상기 제1 주파수 신호 및 상기 제2 주파수 신호 간의 주파수 차이의 변화치를 검출하도록 하는 프로그램 코드, 및
    상기 이동 통신 및 위치 추적 장치로 하여금, 복조된 상기 위성 무선 신호들을 디코딩하도록 하되, 주파수 차이의 상기 변화치를 고려하여 상기 제2 주파수 신호 내의 주파수 드리프트에 의하여 야기되는 복조 에러를 보상하도록 하는 프로그램 코드를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터에 의해 판독 가능한 저장 매체.
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