KR100754559B1 - Ｇｐｓ 시스템의 신호 처리 방법 및 서버와 무선 터미널 - Google Patents

Ｇｐｓ 시스템의 신호 처리 방법 및 서버와 무선 터미널 Download PDF

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Abstract

추정 글로벌 위치 시스템(global position system : GPS) 네비게이션 데이터(navigation data)가 이용되어 신호 적분 간격을 증가시킨다. 일실시예에서, WAG(wireless assisted GPS) 서버는 GPS 신호를 수신하며 GPS 신호상에서 변조된 네비게이션 데이터를 복조화한다. WAG 서버는 복조화된 네비게이션 데이터의 공지 특성을 이용해서 위성에 대한 추정(estimated) 네비게이션 데이터를 생성한다. 이러한 추정이 수 초간 또는 심지어 수 분간 이루어질 수 있다. 무선 터미널은 이러한 추정 네비게이션 데이터를 이용하여 그 적분 간격을 증가시키는 데이터 와이프오프(wipe-off) 동작을 수행하며, 이로써 무선 터미널에서 전체적 신호 탐지 민감도를 증가시킨다. 또 다른 실시예에서는, 강한 GPS 신호로부터의 정보가 다른 위성으로부터의 약한 GPS 신호를 탐지하는데 이용된다. 이러한 실시예에서, 강한 GPS 신호는 무선 터미널에 의해 위성으로부터 직접적으로 수신된다. 강한 GPS 신호가 탐지된 이후에, 강한 GPS 신호는 복조화되어 네비게이션 데이터를 포함하는 위성 궤도(satellite ephemerides)를 계산한다. 그런 다음, 복조화된 네비게이션 데이터는 네비게이션 데이터의 공지 특성과 매칭되어 약한 GPS 신호를 위한 네비게이션 데이터를 추정한다. 그런 다음, 추정 네비게이션 데이터가 이용되어 약한 GPS 신호를 위한 적분 간격을 증가시킴으로써 또한 약한 GPS 신호가 터미널에서 탐지될 수 있다.

Description

ＧＰＳ 시스템의 신호 처리 방법 및 서버와 무선 터미널{ENHANCEMENT OF SIGNAL-DETECTION CAPABILITY OF GPS SYSTEMS}
도 1 은 종래 기술의 GPS 시스템의 개략도,
도 2 는 보조 시스템을 가지는 GPS 시스템을 도시하는 도면,
도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 GPS 시스템을 도시하는 블럭도,
도 4 는 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 GPS 시스템을 도시하는 블럭도,
도 5 는 본 발명의 제 3 실시예에 따르는 GPS 시스템을 도시하는 블럭도,
도 6 은 본 발명의 일실시예에 대한 여러 단계를 도시하는 흐름도.
본 발명은 위성 네비게이션 시스템(satellite navigation system)에 관한 것이며, 보다 구체적으로 신호 탐지 민감도를 강화하는 변조 방법을 이용하는 위성 네비게이션 시스템에 관한 것이다.
본 출원의 주제는 대리인 사건 번호 Vannucci 26으로서 1997년 11월 9일에 출원된 미국 특허 출원 제 08/927,432호 및 대리인 사건 번호 Richton 2-27로서 1997년 11월 9일에 출원된 미국 특허 출원 제 08/927,434호와 관련되며, 양출원의 내용이 본 명세서에서 참조된다.
글로벌 위치 결정 시스템(global positioning system : GPS)과 같은 위성 네비게이션 시스템은 무선 터미널에 의하여 이용되어 그 무선 터미널의 위치를 결정하도록 할 수 있는 GPS 신호를 송신하는 일단의 위성을 포함한다.
도 1은 종래 기술의 GPS 시스템(100)의 개략적 도면이다. 종래 기술의 시스템(100)에서, 일단의 위성중 하나 이상의 위성(101)은 무선 터미널(103)에 의하여 수신되는 GPS 신호(102)를 송신한다. 당해 분야에서 알려진 것처럼, 위치 결정 동작은 셋 이상의 위성으로부터 GPS 신호를 수신함으로써 수행된다. 위치를 결정하는 기본적인 방법은 각 위성에 대한 시간 차이를 아는 것에 근거한다. 각 위성에 대한 시간 차이는 그 위성에서 시작된 GPS 신호(102)가 무선 터미널(103)에 의하여 수신되기까지 요구되는 시간이다. 세 개의 위성으로부터의 GPS 신호(102)가 동시에 수신되면, "2차원" 위치(위도 및 경도)가 결정될 수 있다. GPS 신호(102)가 네 개 이상의 위성으로부터 수신되면, "3차원" 위치(위도, 경도 및 고도)가 결정될 수 있다.
각 위성(101)은 공지 속도로 지구를 선회하며 다른 위성과 공지 거리만큼 떨어져 위치한다. 각 위성(101)은 의사 랜덤 잡음(pseudo-random noise: PN) 코드 및 특정 위성(101)에 관련된 네비게이션 데이터를 이용하여 변조된 공지 주파수
Figure 112006008183875-pat00001
의 캐리어 신호를 포함하는 고유의 GPS 신호(102)를 송신하는데, PN 코드는 PN 칩의 고유 시퀀스를 포함하고, 네비게이션 데이터는 위성 식별자, 타이밍 정보 및 상하각
Figure 112006008183875-pat00002
j와 방위각
Figure 112006008183875-pat00003
j 같은 궤도 데이터를 포함한다.
무선 터미널(103)은 일반적으로 GPS 신호(102)를 수신하는 GPS 수신기(105), GPS 신호(102)를 탐지하는 다수의 상관기(correlator)(107) 및 네비게이션 데이터를 이용하여 위치를 결정하는 소프트웨어를 갖는 프로세서(109)를 포함한다. GPS 수신기(105)는 PN 코드를 통하여 GPS 신호(102)를 탐지한다. GPS 신호(102)의 탐지는 상관기(107)를 이용하여 캐리어 주파수 차원 및 코드 위상 차원에서 PN 코드를 검색하는 상관 프로세스(correlation process)를 수반한다. 그러한 상관 프로세스는 수신된 GPS 신호(102)에 의하여 중첩 캐리어 신호상에서 변조된 위상 변화형 중첩 PN 코드의 실시간 곱셈(real-time multiplication)으로서 구현된다.
캐리어 주파수 차원에서, GPS 신호(102)가 GPS 수신기(105)에 도달하였을 때 GPS 수신기(105)는 캐리어 신호를 중첩시켜 GPS 신호(102)의 주파수를 매칭시킨다. 그러나, 도플러 효과로 인하여, GPS 신호(102)가 GPS 수신기(105)에 도달하기 전에 GPS 신호가 송신되는 주파수
Figure 112001002342646-pat00004
는 알려지지 않은 양
Figure 112001002342646-pat00005
j 만큼 변화-즉, 각 GPS 신호(102)는 그것이 GPS 수신기(105)에 도달할 때 주파수
Figure 112001002342646-pat00006
j 를 가짐-된다. 도플러 효과를 설명하기 위하여, GPS 수신기(105)는
Figure 112001002342646-pat00007
min 에서부터
Figure 112001002342646-pat00008
max 까지의 범위를 갖는 주파수 스펙트럼
Figure 112001002342646-pat00009
SPEC을 상에서 캐리어 신호를 중첩시키되 중첩 캐리어 신호의 주파수가 수신된 GPS 신호(102)의 주파수와 매칭되기까지 그 중첩을 계속하는데, 여기서
Figure 112001002342646-pat00010
min 및
Figure 112001002342646-pat00011
max 는 각각 GPS 신호(102)가 위성(101)에서부터 GPS 수신기(105)로 전해지는 동안 도플러 효과로 인하여 GPS 신호(102)에 주어지는 주파수 변화의 최소 및 최대값인바, 즉
Figure 112001002342646-pat00012
min
Figure 112001002342646-pat00013
Figure 112001002342646-pat00014
j
Figure 112001002342646-pat00015
Figure 112001002342646-pat00016
max이다.
코드 위상 차원에서, GPS 수신기(105)는 각 위성(101)에 관련된 고유 PN 코드를 중첩시킨다. 중첩 PN 코드의 위상은 중첩 PN 코드로 변조된 중첩 캐리어 신호가 GPS 수신기(105)에 의하여 수신되는 GPS 신호(102)와 상관이 있기까지(드물지만) 코드 위상 스펙트럼 Rj(spec)상에서 변화되는바, 여기서 각 코드 위상 스펙트럼 Rj(spec)은 관련 PN 코드에 대한 모든 가능한 위상 변화를 포함한다. GPS 신호(102)가 상관기(107)에 의하여 탐지되면, 당해 기술 분야에서 잘 알려진 것과 같이, GPS 수신기(105)는 탐지된 GPS 신호(102)로부터 네비게이션 데이터(ND)를 검출하고 그 네비게이션 데이터를 이용해서 GPS 수신기(105)의 위치를 결정한다.
상관기(107)는 주파수 스펙트럼
Figure 112006008183875-pat00017
SPEC 및 코드 위상 스펙트럼 Rj(spec)상에서 다수의 PN 코드에 대한 병렬 검색을 수행하도록 구성된다. 즉, 다수의 상관기(107) 각각은
Figure 112006008183875-pat00018
min와
Figure 112006008183875-pat00019
max 사이의 각 가능한 주파수 및 각 가능한 PN 코드상에서 특정 PN 코드를 검색하는데 독점되는 것이다. 이런 프로세스는 모든 PN 코드가 다수의 상관기(107)에 의하여 집합적으로 검색되기까지 지속된다. 예컨대, 12개의 위성이 있고 그러므로 12개의 고유 PN 코드가 있다고 가정하자. GPS 수신기(105)는 그 상관기(107)를 이용하여 한 번에 6개의 서로 다른 PN 코드 두 세트를 검색할 것이다. 구체적으로, 상관기(107)는 앞선 6개의 PN 코드를 검색하는바 즉, 제 1 상관기는 PN-1을 검색하고 제 2 상관기는 PN-2등을 검색한다. 앞선 6개의 PN 코드 검색을 완료하고 나면, 상관기(107)는 다음 6개의 PN 코드를 검색하는바, 즉 제 1 상관기는 PN-7을 검색하고 제 2 상관기는 PN-8 등을 검색한다.
검색되는 각 PN 코드에 대하여, 상관기(107)는 각 주파수와 그 PN 코드에 대한 위상 변화의 조합에 대하여 적분 및 덤프 프로세스를 수행한다. 예컨대, 주파수 스펙트럼
Figure 112001002342646-pat00020
SPEC 은 캐리어 신호에 대하여 50개의 가능한 주파수를 포함하고, PN 코드에 대한 코드 위상 스펙트럼 Rj(spec)은 2046개의 가능한 반칩(half-chip) 위상 변화를 포함한다. 주파수 및 PN 코드에 대한 반칩 위상 변화의 모든 가능한 조합을 검색하기 위하여, 상관기(107)는 102,300번의 적분을 수행할 필요가 있다. 상관기(107)의 전형적 적분 간격은 1ms이며, 무선 터미널이 하늘에 대한 맑은 시계(view) 및 위성(101)에 대한 직접적 시계를 갖는다면 일반적으로 GPS 수신기(105)가 GPS 신호를 탐지하기에 충분하다. 그러므로, 위의 예에서, 하나의 상관기(107)가 주파수 및 PN 코드에 대한 반칩 위상 변화의 모든 가능한 조합을 검색하기에 102.3초가 요구될 것이다.
종래 기술의 한 가지 문제점은, GPS 신호(102)가 빌딩 기타의 장애물에 의하여 감쇄되는 경우, 무선 터미널이 그 무선 터미널의 위치를 결정하기 위하여 최소한의 위성으로부터 필요한만큼 충분히 강한 GPS 신호를 수신하는 것이 불가능해질 수 있다는 것이다. 이는 위치 결정을 방해한다. 약한 GPS 신호를 보상하고 GPS 신 호(102)의 탐지를 강화하기 위하여, 상관기(107)는 더 긴 적분 간격으로 구성될 수 있다. 즉, 탐지는 더 긴 적분 간격에서 더 정확해진다.
그러나, 네비게이션 데이터의 존재는 적분 간격의 길이를 20ms로 제한함으로써 무선 터미널의 신호 탐지능력을 제한한다.
무선 터미널이 네비게이션 데이터에 관한 독립적 지식을 가진다면, 이 지식을 이용하여 그 적분 간격을 20ms이상으로 연장할 수 있다. 예컨대, 무선 터미널이 GPS 신호 소스가 아닌 다른 소스(즉, 송신 위성)로부터 네비게이션 데이터를 수신할 수 있다면, 무선 터미널은 이러한 정보를 이용하여 "데이터 와이프오프(data wipe-off)" 동작을 수행할 수 있다. "데이터 와이프오프"는 적분 및 덤프 프로세스 이전에 유입되는 원 RF 데이터상의 단순한 부호 동작일 뿐이다. "데이터 와이프오프" 동작은 네비게이션 데이터 비트의 값에 근거한다. 예컨대, 네비게이션 데이터 비트가 1인 경우, 유입되는 원 RF 데이터의 부호가 유지된다. 그러나, 네비게이션 데이터 비트가 0인 경우, 유입되는 원 RF 데이터의 부호는 떨어져 나간다. 데이터 와이프오프 동작 이후에, 무선 터미널은 그 적분 간격을 20ms 이상으로 연장할 수 있고, 이로써 그 신호 탐지 능력을 증가시킬 수 있다.
본 발명에서, 적분 간격을 제한하지 않고 네비게이션 데이터를 이용하는 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 일부 실시예는 종래 기술에서의 위치 지정 시스템과 관련된 많은 비용 및 제한을 피하면서 무선 터미널의 위치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일부 실시예는 종래 기술의 무선 터미널보다 덜 비싸다. 나아가, 본 발명의 일부 실시예는 종래 기술의 무선 터미널보다 더 약한 신호를 수신하여 이용할 수 있다. 더하여, 본 발명의 일부 실시예는 종래 기술의 무선 터미널보다 더 빨리 위치를 결정할 수 있다.
제 1 실시예에서는, 본 발명의 주요 원리에 따라, 무선 GPS 지원형(wireless assisted GPS : WAG) 서버가 제공된다. WAG 서버는 무선 링크를 경유하여 무선 터미널과 통신한다. WAG 서버는 위성으로부터 GPS 신호를 수신하고 GPS 신호상에서 변조된 네비게이션 데이터를 복조화한다. 그런 다음, 네비게이션 데이터 스트림 및 복조화된 네비게이션 데이터의 공지 특성을 이용하여 추정(estimated) 네비게이션 데이터를 생성할 수 있는바 추정 네비게이션 데이터를 생성한 다음 무선 터미널로 송신할 수 있다. 무선 터미널은 이러한 추정 네비게이션 데이터를 이용하여 적분 간격이 20ms 이상으로 증가되도록 후속 GPS 신호상에서 데이터 와이프오프 동작을 수행하며, 그렇게 함으로써, 전체적 신호 탐지 민감도가 증가된다. 후속 GPS 신호는 일단의 위성중에서 동일한 위성 또는 서로 다른 위성에 대해 대응할 수 있다.
제 2 실시예에서는, WAG 서버가 단지 네비게이션 데이터를 복조화하여 복조화된 데이터를 무선 터미널로 전송한다. 실제 추정은 무선 터미널에서 이루어 진다. 무선 터미널은 추정 네비게이션 데이터를 이용하여 서로 다른 위성으로부터의 후속 GPS 신호에 대한 적분 간격을 연장하도록 데이터 와이프오프를 수행한다.
제 3 실시예에서는, WAG 서버가 배제되고 무선 터미널에서 복조화, 추정, 데이터 와이프오프 및 적분 간격의 연장 각 단계가 수행된다. 이런 경우, 적분 간격 은 서로 다른 위성으로부터의 후속 GPS 신호에 대하여 연장된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 네비게이션 데이터로 변조된 GPS 신호를 처리하는 방법인바; 1)GPS 시스템의 제 1 위성에 의하여 송신된 제 1 GPS 신호로부터 네비게이션 데이터를 복구하는 단계와; 2)복구된 네비게이션 데이터에 근거하여 추정 네비게이션 데이터를 생성하는 단계와; 3)추정 네비게이션 데이터에 근거하여 후속 GPS 신호상에서 데이터 와이프오프 동작을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 또 다른 실시예에서, 본 발명은 GPS 시스템의 서버인바; 1)네비게이션 데이터로 변조되고 GPS 시스템의 제 1 위성으로부터 송신된 제 1 GPS 신호를 수신하도록 구성된 GPS 수신기와; 2)수신된 제 1 GPS 신호로부터 네비게이션 데이터를 복구하도록 구성된 복조기와; 3)복구된 네비게이션 데이터로부터 추정 네비게이션 데이터를 생성하도록 구성된 추정기로 구성되며, 서버는 추정 네비게이션 데이터에 근거하여 데이터 와이프오프 동작을 수행하도록 구성된 무선 터미널이 수신하도록 추정 네비게이션 데이터를 송신하게 구성된다.
도 2는 일단의 위성(101), 무선 터미널(203), 및 보조 시스템(201)을 갖는 GPS 위성 시스템을 도시한다. 보조 시스템(201)은 GPS 안테나(209)에서 하나이상의 위성(110)으로부터 GPS 신호를 수신하고 GPS 신호상에서 변조된 네비게이션 데이터를 복조화한다. 그런 다음, 보조 시스템(201)은 무선 링크(205)를 통하여 이러한 정보를 무선 터미널(203)로 전송한다. 무선 터미널(203)은 복조화된 네비게이션 데 이터를 이용하여 적분 간격을 증가시키는(예컨대, 20ms 이상) 데이터 와이프-오프 동작을 수행하며 그렇게 함으로써 무선 터미널(203)의 전체적 신호 탐지 능력이 증가된다.
도 2의 GPS 시스템에서는, 네비게이션 데이터가 보조 시스템(201)에서 복조화되는 시간으로부터 무선 터미널(203)이 이러한 정보를 데이터 와이프오프 동작에 대하여 인가하는 시간까지의 지연이 있다. 무선 터미널(203)은 보조 시스템(201)으로부터 도달하는 복조화된 네비게이션 데이터중 상응하는 것을 기다리면서 GPS 신호를 메모리에 저장한다. 그 결과, 무선 터미널(203)의 위치를 결정함에 지연이 따른다. 또한, 이런 기법은 무선 터미널(203)이 위성(101)으로부터 수신된 GPS 신호를 저장할 더 큰 메모리를 가질 것을 필요로 한다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 블럭도이다. 도 3에서는, GPS 신호를 무선 터미널(303)로 전송할 수 있는 일단의 위성(즉, 다수의 위성)이 있다. 또한, 통신 링크(305)를 통하여 무선 터미널로 연결된 GPS 지원형 무선(WAG) 서버(301)가 있다. 응용에 따라서, 통신 링크(305)는 무선 링크이거나 또는 유선 링크일 수 있다. WAG 서버(301)는 GPS 수신기(309), 네비게이션 데이터 복조기(311) 및 데이터 추정기(313)를 포함한다.
WAG 서버(301)는 짧거나 긴 적분 시간으로 구성된 GPS 수신기(105)에 의하여 GPS 신호를 탐지하는 것을 돕는다. WAG 서버(301)는 GPS 신호(102)를 검색하는 상관기에 의하여 수행될 적분의 수를 줄임으로써 GPS 신호(102)의 탐지를 촉진하는 것이다. 적분의 수는 검색되는 주파수 범위 및 코드 위상 범위를 좁힘으로써 축소 될 수 있다. 구체적으로, WAG 서버(301)는 GPS 신호(102)의 검색을 특정 주파수 범위 및 코드 위상 범위-코드 위상 스펙트럼 Rj(spec)보다 더 작은 범위-로 제한한다.
WAG 서버(301)의 GPS 수신기(309)는 위성(101)으로부터 송신된 GPS 신호(102)를 획득한다. 그런 다음 네비게이션 데이터 복조기(311)는 GPS 신호를 처리하여 GPS 신호상에서 변조된 네비게이션 데이터를 복조화시킨다. 그런 다음 이런 복조화된 네비게이션 데이터는 WAG 서버내에 위치한 데이터 추정기(313)로 전송된다.
데이터 추정기(313)는 현재의 복조화된 네비게이션 데이터를 수신하여 앞으로의 네비게이션 데이터를 추정한다. 이러한 추정은 네비게이션 데이터의 현재 및 과거의 측정과 네비게이션 데이터의 공지된 포맷 표준에 관한 일반적 지식에 근거한다. 예컨대, 네비게이션 데이터가 반복적인 다수의 네비게이션 데이터 비트로 구성된다는 점은 알려진 사실이다. 데이터 추정기(313)는 일반적으로 추정 네비게이션 데이터의 생성을 돕는 이러한 공지된 파라미터 및 사실등에 의하여 프로그램된다.
그런 다음 추정 네비게이션 데이터는 통신 링크(305)를 통하여 무선 터미널(303)로 전송된다. 무선 터미널(303)은 GPS 수신기(315) 및 데이터 와이프오프 프로세서(317)로 이루어진다. GPS 수신기(315)는 하나 이상의 송신 위성(101)으로부터 GPS 신호를 수신하는데 이용된다. 데이터 와이프오프 프로세서(317)는 WAG 서버(301)로부터 수신된 추정 네비게이션 데이터중 해당하는 것을 이용하여 후속 GPS 신호상의 데이터 와이프오프 동작을 수행한다. 후속 GPS 신호는 동일한 위성 또는 서로 다른 위성에 대응될 수 있다. 그런 다음 적분 간격이 20ms 이상으로 증가되어 전체적 신호 탐지 민감도가 증가될 수 있다.
무선 터미널(303)은 실시간으로 데이터 와이프오프 동작을 수행할 수 있다. 그러므로, 종래 기술에서의 지연의 문제점이 회피될 수 있다. 더 나아가, 위성 네비게이션 데이터 정보를 수신하기 위한 대기 주기가 없으므로, 종래 기술에 있었던 무선 터미널(303)에서의 저장 요청이 줄어든다.
그러므로, 본 발명의 주요 원리를 이용함으로써, 무선 터미널(303)은 상대적으로 약한 GPS 신호일지라도 위성으로부터 실시간으로 GPS 신호를 획득할 수 있다. 무선 터미널(303)은 종래 기술에서는 무선 터미널이 동작하기에 불충분한 낮은 신호 대 잡음 비의 상태하에서 네비게이션 데이터를 획득할 수 있다.
WAG 서버(301)는 지상 시설, 공중 시설 및 지구 주위 궤도의 위성일 수 있다. 데이터 추정기(303)는 잘 알려진 네비게이션 추정 알고리즘 또는 다른 소정의 추정 메카니즘에 따라 추정 네비게이션 데이터를 생성하도록 프로그램될 수 있다. 본 발명의 주요 원리는 유연성이 있어 본 발명은 다양한 종류의 데이터 추정 방법을 이용해서 실시될 수 있다.
더하여, 도 3 이 WAG 서버(301)에 있는 데이터 추정 능력을 도시한다고 할 지라도, 제 2 실시예에서, 데이터 추정 능력이 무선 터미널에 있을 수도 있다.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시예를 도시하는 블럭도이다. 이 실시예에서, WAG 서버(401)는 GPS 수신기(409) 및 네비게이션 데이터 변조기(411)를 포함한다. 데이 터 추정기(413)는 무선 터미널(403)내에 위치한다. 무선 터미널(403)은 또한 GPS 수신기(415) 및 데이터 와이프-오프 프로세서(417)를 포함한다.
WAG 서버(401)는 위성으로부터 GPS 신호를 획득하고, 그 GPS 신호상에서 변조된 네비게이션 데이터를 복조화하며 그 복조화된 데이터를 무선 터미널(403)로 송신한다.
무선 터미널(403)내에서, 데이터 추정기(413)는 앞으로의 네비게이션 데이터를 추정하고, 데이터 와이프오프 프로세서(417)는 추정 네비게이션 데이터를 이용하여 서로 다른 위성으로부터의 후속 GPS 신호상에서 데이터 와이프오프 동작을 수행한다.
도 5는 또한 본 발명의 제 3 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, WAG 서버는 배제되고, 복조화, 추정, 데이터 와이프오프 및 적분 간격의 연장의 각 단계가 무선 터미널에서 수행된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 무선 터미널(503)은 GPS 수신기(515), 네비게이션 데이터 복조기(511), 데이터 추정기(513) 및 데이터 와이프오프 프로세서(517)를 포함한다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 추정 네비게이션 데이터를 이용하여 신호 탐지 능력을 강화하는 것에 관한 여러 단계를 도시하는 흐름도이다. 이 방법은 하나이상의 GPS 신호의 강도가 빌딩 및 기타 무선 터미널에 대한 음성 환경에 의하여 크게 감쇄되는 경우에 특히 유용하다. 약한 GPS 신호를 탐지하고자 강한 GPS 신호로부터의 네비게이션 데이터 정보를 이용하는 방법이 설명된다.
이 방법에서, 무선 터미널은 우선 GPS 수신기에 의하여 수신된 GPS 신호를 탐지하고자 시도한다(블럭 601). 이러한 시도에서, 강한 GPS 신호가 탐지되고 기록된다(블럭 603). 또한 WAG 서버는 강한 GPS 신호를 위성으로부터 그 GPS 수신기를 통하여 수신하고 기록한다(블럭 605). 그런 다음 WAG 서버는 강한 GPS 신호상에서 변조된 네비게이션 데이터를 복조화한다(블럭 609). WAG 서버는 또한 일반적으로 알려진 네비게이션 데이터 스트림에 관한 관련 정보를 GPS 시스템에서 검색한다(블럭 611). 그런 다음, WAG 서버는 복조화된 네비게이션 데이터 및 네비게이션 데이터에 관련된 일반적 정보를 이용하여 앞으로의 후속 신호에 대한 네비게이션 데이터를 추정한다(블럭 613). 후속 신호는 동일한 위성 또는 서로 다른 위성에 대응할 수 있다.
그런 다음, WAG 서버는 추정 네비게이션 데이터를 무선 터미널로 전송하는데 무선 터미널은 그 추정 네비게이션 데이터를 이용하여 후속 GPS 신호상의 데이터 와이퍼오프 동작을 수행한다(블럭 617). 그런 다음 무선 터미널은 그 적분 간격을 연장한다(블럭 619). 무선 터미널은 그런 다음 연장된 적분 간격을 이용하여 약한 GPS 신호를 탐지한다(블럭 621).
도 6에서 도시된 방법은 도 3의 WAG 서버를 가지고 이용하도록 변형될 수 있고 또는 WAG 서버없이 이용하도록 변형될 수 있다. WAG 서버가 존재한다면, 네비게이션 데이터 복조화 및 네비게이션 데이터 추정 단계는 WAG 서버에 의하여 수행될 수 있고, 실제 데이터 와이프오프 및 신호 탐지 단계는 무선 터미널에 의하여 수행될 수 있다. 이와 다른 실시예에서는, WAG 서버가 완전히 배제되고, 신호 탐지, 네 비게이션 데이터 복조화, 및 네비게이션 데이터 평가 단계도 데이터 와이프오프 및 신호 탐지 단계와 함께 무선 터미널에서 수행된다.
본 발명의 주요 원리는 현재의 유효 위치 결정 기법의 정확도를 강화할 수 있다. 통상적 기법이 무선 위치를 어느정도는 정확하게 결정한다고 할지라도, 대기(예컨대, 전리층)의 불안 및 송신된 GPS 신호의 불안은 위치를 결정함에 있어서 고도의 정확성을 가지지 못하게 한다. 본 발명은 적분 간격을 연장하고 이러한 인자의 효과를 완화하여 무선 터미널 위치 확정의 정확성을 개선할 수 있다.
설명하는 실시예의 한 가지 목적은 또한 통상적 무선 터미널의 신호 획득 및 신호 처리 요청을 줄이는 것으로 이로써 본 발명의 주요 원리에 따르는 무선 터미널이 종래 기술에서의 무선 터미널보다 더 약한 GPS 신호를 가지고 그 위치를 더 빨리 결정할 수 있다.
세부 사항에서는 다양한 변화가 이루어질 수 있는바 본 발명의 원리를 설명하고자 도시되고 설명된 부분의 물질 및 배열 등은 당업자에 의하여 본 발명의 사상과 청구 범위를 벗어나지 않는 범위에서 변화될 수 있다.
본 발명은 적분 간격을 제한하지 않고 네비게이션 데이터를 이용하는 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 일부 실시예는 종래 기술에서의 위치 지정 시스템과 관련된 많은 비용 및 제한을 피하면서 무선 터미널의 위치를 결정할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일부 실시예는 종래 기술의 무선 터미널보다 덜 비싸다. 나 아가, 본 발명의 일부 실시예는 종래 기술의 무선 터미널보다 더 약한 신호를 수신하여 이용할 수 있다. 더하여, 본 발명의 일부 실시예는 종래 기술의 무선 터미널보다 더 빨리 위치를 결정할 수 있다.

Claims (32)

  1. 네비게이션 데이터(navigation data)로 변조된 GPS 신호를 처리하는 방법으로서,
    1) GPS 시스템의 제 1 위성에 의하여 송신된 제 1 GPS 신호로부터 네비게이션 데이터를 복구(recovering)하는 단계와,
    2) 상기 복구된 네비게이션 데이터의 과거 측정에 근거하여 추후의 기설정 시간에 대응하는 추정(estimated) 네비게이션 데이터를 생성하는 단계와,
    3) 무선 터미널에서 수신한 후속 GPS 신호에 대해 데이터 와이프오프(wipe-off) 동작 - 상기 데이터 와이프오프 동작은 상기 추정 네비게이션 데이터에 기초함 - 을 상기 무선 터미널에서 상기 기설정된 시간에 수행하는 단계를 포함하는
    GPS 신호를 처리하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 후속 GPS 신호는 상기 제 1 위성에 의하여 송신되며, 상기 단계 1)은 상기 GPS 시스템의 서버에서 수행되는
    GPS 신호를 처리하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 서버는 상기 복구된 네비게이션 데이터를 무선 터미널로 송신하는
    GPS 신호를 처리하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 후속 GPS 신호는 GPS 시스템의 제 2 위성에 의하여 송신되는
    GPS 신호를 처리하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계 1) 및 2)는 상기 GPS 시스템의 서버에서 수행되는
    GPS 신호를 처리하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 서버는 상기 복구된 네비게이션 데이터를 무선 터미널로 송신하는
    GPS 신호를 처리하는 방법.
  8. 삭제
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계 1), 2) 및 3)은 상기 무선 터미널에서 수행되는
    GPS 신호를 처리하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선 터미널은 그 적분 간격을 연장하여 상기 데이터 와이프 오프 동작 이후에 상기 후속 GPS 신호를 탐지하는
    GPS 신호를 처리하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 연장된 적분 간격은 20ms 보다 더 큰
    GPS 신호를 처리하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 무선 터미널은 상기 후속 GPS 신호를 버퍼링할 필요없이 상기 후속 GPS 신호를 탐지하는
    GPS 신호를 처리하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 후속 GPS 신호는 제 1 위성에 의하여 송신되고, 상기 단계 1) 및 2)는 상기 GPS 시스템의 서버에서 수행되며, 상기 서버가 상기 복구된 네비게이션 데이터를 상기 무선 터미널로 송신하는
    GPS 신호를 처리하는 방법.
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 후속 GPS 신호는 상기 GPS 시스템의 제 2 위성에 의하여 송신되고, 상기 단계 1) 및 2)는 상기 GPS 시스템의 서버에서 수행되며, 상기 서버는 상기 복구된 네비게이션 데이터를 상기 무선 터미널로 송신하는
    GPS 신호를 처리하는 방법.
  16. 삭제
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 후속 GPS 신호는 상기 GPS 시스템의 제 2 위성에 의하여 송신되고, 상기 단계 1), 2) 및 3)은 상기 무선 터미널에서 수행되는
    GPS 신호를 처리하는 방법.
  18. GPS 시스템의 서버로서,
    1) 네비게이션 데이터로 변조되고 상기 GPS 시스템의 제 1 위성으로부터 송신된 제 1 GPS 신호를 수신하도록 구성된 GPS 수신기와,
    2) 상기 수신된 제 1 GPS 신호로부터 네비게이션 데이터를 복구하도록 구성된 복조기와,
    3) 상기 복구된 네비게이션 데이터의 측정으로부터 추후의 기설정 시간에 대응하는 추정 네비게이션 데이터를 생성하도록 구성된 추정기를 포함하며,
    상기 서버는 상기 추정 네비게이션 데이터를 근거로 하여 상기 기설정 시간에서 데이터 와이프오프 동작을 수행하도록 구성된 무선 터미널이 수신하기 위한 상기 추정 네비게이션 데이터를 송신하도록 구성된
    GPS 시스템의 서버.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 추정 네비게이션 데이터는 상기 제 1 위성에 대응하는
    GPS 시스템의 서버.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 추정 네비게이션 데이터는 상기 GPS 시스템의 제 2 위성에 대응하는
    GPS 시스템의 서버.
  21. GPS 시스템의 무선 터미널로서,
    1) 네비게이션 데이터로 변조된 GPS 신호를 수신하도록 구성된 GPS 수신기와,
    2) 네비게이션 데이터의 과거 측정으로 생성된 추정 네비게이션 데이터를 근거로 상기 GPS 시스템내의 위성에 의하여 송신된 상기 GPS 신호에 대해 데이터 와이프오프 동작을 수행하도록 구성된 데이터 와이프오프 프로세서를 포함하는
    GPS 시스템의 무선 터미널.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 무선 터미널은 상기 GPS 시스템의 서버로부터 상기 추정 네비게이션 데이터를 수신하는
    GPS 시스템의 무선 터미널.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 추정 네비게이션 데이터는 상기 위성으로부터의 이전의 GPS 신호에 대응하는
    GPS 시스템의 무선 터미널.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 추정 네비게이션 데이터는 GPS 시스템의 또 다른 위성으로부터의 이전의 GPS 신호에 대응하는
    GPS 시스템의 무선 터미널.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 무선 터미널은 복구된 네비게이션 데이터로부터 상기 추정 네비게이션 데이터를 생성하도록 구성된 추정기를 더 포함하는
    GPS 시스템의 무선 터미널.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 무선 터미널은 상기 GPS 시스템의 서버로부터 복구된 네비게이션 데이터를 수신하는
    GPS 시스템의 무선 터미널.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 복구된 네비게이션 데이터는 상기 위성으로부터의 이전의 GPS 신호에 대응하는
    GPS 시스템의 무선 터미널.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 복구된 네비게이션 데이터는 상기 GPS 시스템의 또 다른 위성으로부터의 이전의 GPS 신호에 대응하는
    GPS 시스템의 무선 터미널.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 무선 터미널은 상기 GPS 시스템의 또 다른 위성으로부터 수신된 GPS 신호에 대응하는 상기 복구된 네비게이션 데이터를 생성하도록 구성된 복조기를 더 포함하는
    GPS 시스템의 무선 터미널.
  30. 제 25 항에 있어서,
    상기 무선 터미널은 그 적분 간격을 연장하여 상기 데이터 와이프오프 동작이후에 상기 GPS 신호를 탐지하는
    GPS 시스템의 무선 터미널.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 연장된 적분 간격은 20ms 보다 더 큰
    GPS 시스템의 무선 터미널.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 무선 터미널은 상기 GPS 신호를 버퍼링할 필요없이 상기 GPS 신호를 탐지하는
    GPS 시스템의 무선 터미널.
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