KR100849625B1

KR100849625B1 - 신호 예측 방법, 장치 및 시스템

Info

Publication number: KR100849625B1
Application number: KR1020027004500A
Authority: KR
Inventors: 피터 갈
Original assignee: 콸콤 인코포레이티드
Priority date: 2000-08-08
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2008-07-31
Also published as: JP2004506206A; KR20020060193A; CN100526911C; HK1051722A1; EP2098883A3; EP2506038A3; MXPA02003482A; JP5628221B2; EP2209017B1; EP2518525A2; CA2385191C; AU8118301A; EP2506038A2; JP5749185B2; JP2012123006A; US20020049536A1; WO2002012913A2; EP1307762A2; DK1307762T3; PT1307762E

Abstract

본 발명은 GPS 신호의 서브 프레임을 예측하는 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이 장치는 서브 프레임이 알머넥 서브 프레임인지를 결정하며, 타임헤드를 설정하며, 이를 TOW에 추가하며, TOW값에 기초하여 TLM 메시지를 설정하며; 예측된 서브 프레임을 위하여 CRC를 생성하는 프로세서 및 예측된 서브 프레임을 저장하는 메모리를 포함한다. 메모리는 예측된 서브 프레임의 수에 기초하여 크기를 변경할 수 있다. 프로세서는 TOW값이 위크로 환산된 초의 수 이하인지를 결정할 수 있으며, 동시에 메모리의 예측된 서브 프레임의 위치를 계산하고, 유효 플래그를 설정한다.

Description

신호 예측 방법, 장치 및 시스템{METHOD, APPARATUS, AND SYSTEM FOR SIGNAL PREDICTION}

본 발명은 공지된 소스로부터의 신호 수신에 관한 것으로서, 특히 공지된 소스로부터 수신된 신호 내용을 예측하는 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.

위치 및 시간 결정의 편안함 및 정확성은 잘 알려진 NAVSTAR 글로벌 위치추적 위성(GPS) 시스템의 개발이래 크게 증가하였다. NAVSTAR GPS 시스템은 United States Coast Guard Navigation Center, Alexandria, VA.의 1995년 6월 2일자 제 2판 Global Positioning System Standard Positioning Service Signal Specification에 개시되어 있다. 다른 시스템은 러시아 공화국에 의하여 유지되는 GLONASS GPS 시스템이다. GPS는 항공기, 배 및 육상차량에 널리 이용되며, 개인에 의한 수동 이동에도 이용될 수 있다.

NAVSTAR GPS 시스템은 32개 위성 또는 6개의 궤도면(각 면당 4개의 위성과 그 여분)에서 지구를 도는 '스페이스선(SV)'을 제공한다. 각각의 SV 궤도는 지구가 시스템의 SV 아래를 도는 매일마다 거의 동일한 그라운드 트랙을 반복한다. 궤도면은 적도면에 대하여 동일하게 떨어짐과 동시에 기울어져 있으며, 이에 따라 가시라인(line-of-sight) 경로는 지상의 임의의 (비방해) 지점으로부터 적어도 5개의 SV에 대하여 존재한다.

지상 기반 모니터국은 SV로부터의 신호를 측정하고 이 측정값을 각각의 위성에 대한 궤도 모델에 합체시킨다. 궤도 데이터 및 SV 클록 보정은 이들 모델로부터 각각의 위상에 대하여 계산되며, 각각의 SV로 업로드된다. SV는 이후 초당 50비트의 데이터율로 그 위치와 연관된 정보를 RF 캐리어상에서 변조된 1.023MHz의 칩율을 가진 다이렉트 시퀀스 확산 스펙트럼 신호를 변조하는 BPSK를 통하여 전송하며, 이때 각각의 SV는 서로 다른 확산 코드(또는 Gold 코드 또는 코어스 포착(coarse acquisition) 또는 C/A 코드로 불림)를 사용한다. 이 후, SV에 의하여 전송된 신호에서 운반된 정보는 '네비게이션 데이터'라 불린다.

GPS 수신기는 SV의 위치를 나타내는 네비게이션 데이터 및 SV로부터 수신된 신호의 지연 또는 위상(수신기 및 SV 사이의 거리를 나타내는)을 결합시킴으로써 그 위치를 계산한다. 수신기의 시간 축 오실레이터의 부정확함으로 인하여, 적어도 네 개의 SV의 신호가 3차원 위치를 결정하는데 필요하지만, 추가 SV(만일 이용할 수 있다면)의 신호가 더 나은 정확성을 제공하기 위하여 사용될 수 있다.

특정 이동 유닛의 위치를 지정하도록 그 능력을 추가함으로써 이동 통신용 무선 시스템을 확장시키는 것은 바람직하다. 그 이유는 2001년 10월 즈음 150 미터 내 95퍼센트의 호출 및 50미터 내 67퍼센트의 호출에 대하여 비상시에 911을 호출하는 셀룰러 전화기의 위치를 설정할 수 있도록 미국의 모든 셀룰러 운반자를 필요로 하는 연방통신위원회(FCC)(1999년 9월 15일자에 채택되고 1999년 10월 6일자에 발행된 Docket No. 94-102, Third Report and Order)에 의하여 공포된 규정 때문이다. 무선 통신 시스템의 위치 설정 능력을 위한 기타 사용은 네비게이션 및 운반차량 관리 지원과 같은 부가가치 소비자를 포함한다.

무선 통신 시스템에서 위치 설정을 지원하는 한가지 가능한 접근방법은 이동 유닛에 GPS 위치설정 능력을 추가하는 것이다. 그러나 GPS 수신기는 일반적으로 이동 유닛에는 이용될 수 없는 방해받지 않으면서 강한 신호를 필요로 한다. 불리한 SNR 조건(예를 들어, 어떠한 직접적인 가시선도 수신기로부터 적어도 네 개의 SV로 설정될 수 없는 빌딩 또는 차량 내부)에서, GPS 신호 검출은 계속적인 문제가 존재한다.

수신기에서 GPS 신호를 검출하기 위하여 매칭된 필터가 확산 코드를 생성하는데 사용될 수 있으며, 이를 상관 피크(correlation peak)를 위한 탐색시에 수신된 신호를 적용하는데 사용될 수 있다. 이 방법은 코히어런트 통합(coherent integration)으로 불린다. 짧은 코히어런트 통합은 한 데이터 비트 이하의 시간(GPS 신호의 경우 20밀리초 이하)에 대한 통합을 나타내는 반면, 긴 코히어런트 통합은 한 데이터 비트 이상의 시간에 대한 통합을 나타낸다. 긴 통합 시간은 높은 처리 이득을 가능하게 하기 때문에 긴 코히어런트 통합을 적용하는 것이 바람직하다.

GPS 신호와 같은 신호에서 긴 코히어런트 통합을 사용하는 결점은 변조된 데이터가 낮은 크기 또는 제로 크기의 출력을 생성하도록 통합될 수도 있다는 것이다. 즉, 통합 시간 동안 다른 바이너리 데이터 심볼('0' 또는 '1'로서 표현된)과 마찬가지로 신호 변조된 각각의 바이너리 데이터 심볼이 빈번하게 나타난다면, 통합시에 매칭된 필터의 출력은 합산되어 제로가 될 것이며, 어떠한 신호도 검출되지 않을 것이다. 심지어 데이터 심볼이 합산되어 제로값이 아니어도, 최종 수신기 성능은 대부분의 경우에 상당하게 감소할 것이다.

Vannucci에게 등록된 미국 특허번호 제6,118,977호는 공지된 GPS 네비게이션 데이터가 전송된 신호의 로컬 복제품을 생성하기 위하여 이동 수신기에서 사용되는 방법을 개시하며, 신호의 데이터 변조에 관한 설명을 포함한다. 이는 이동 수신기로 하여금 상술한 출력저하를 경험하지 않으면서 긴 코히어런트 통합 시간을 사용하여 수신된 신호를 상관시키도록 한다. 특허 번호 '977'의 방법은 본 단락의 다음에 개시된 처리 단계를 실행하는 것을 필요로 한다. 이동 수신기는 나중의 오프라인 처리를 위하여, 수신된 신호의 처리된 데이터 샘플을 FIFO 메모리에 저장한다. 지평선 상의 모든 SV의 비방해 시야를 가지는 보조 시스템은 이동 수신기와 동시에 GPS 신호를 수신하며, 전송된 네비게이션 데이터 비트를 복조한다. 보조 시스템은 이동 수신기로 복조된 네비게이션 데이터 비트를 운반한다. 이동 수신기 오프-라인은 보조 시스템에 의하여 운반된 네비게이션 데이터 비트를 이용하여 저장된 데이터 샘플을 처리한다.

불행하게도, 이동 수신기의 처리된 데이터 샘플을 처리하는 데 필요한 메모리 능력은 특허 번호 '977'의 방법을 비실용적으로 만든다. 필요한 메모리 능력은 데이터 샘플율, 코히어런트 통합 길이, SV의 수 및 코드 페이즈의 수, 및 신호 검색이 동시에 시도된 도플러 가설에 의하여 지정된다. 전형적인 이동 수신기는 동시에 VS 및 보조 유닛 모두로부터 신호를 검출할 수 없으며, 이에 따라 필요한 메모리 능력은 순환작용에 의하여 감소할 수 없음을 주지하라(즉, 동일한 메모리 셀이 코히어런트 통합을 유지하는 동안 수신된 신호의 서로 다른 세그멘트를 저장하는데 다시 이용될 때).

그러므로 상기와 같은 수신기에서 큰 규모의 메모리 장치를 통합하는데 있어 과도한 부담없이 신호 수신기의 긴 코히어런트 통합을 수행하도록 하는 방법, 장치 및 시스템이 요구된다.

도 1은 GPS 데이터 메시지의 여러 분주를 도시한다.

도 2는 GPS 서브 프레임의 구조 및 GPS 핸드오버 워드의 구조를 도시한다.

도 3은 GPS 프레임의 서브 프레임의 송신기 상태(또는 이페머리스) 그룹 및 서브 프레임의 시스템 상태(또는 알머넥) 그룹으로의 분할을 도시한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예를 따르는 예측 데이터의 방법의 흐름도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 따르는 예측 데이터의 방법의 흐름도이다.

도 6은 예측 버퍼의 동작 원리를 도시한다.

도 7A는 한 세트의 예측 버퍼의 동작 원리를 도시한다.

도 7B는 다른 세트의 예측 버퍼의 동작 원리를 도시한다.

도 8A-C는 본 발명의 실시예를 따르는 장치의 블록도이다.

도 9A는 본 발명의 다른 실시예를 따르는 데이터를 예측하는 방법의 흐름도이다.

도 9B는 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 데이터를 예측하는 방법의 흐름 도이다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 데이터를 예측하는 방법의 흐름도이다.

도 11은 TLM 워드를 테스트하는 작업 및 TLM 워드를 교정하는 작업의 수행을 도시한 흐름도이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예를 따르는 데이터 예측 방법의 흐름도이다.

도 13A는 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 데이터 예측 방법의 흐름도이다.

도 13B는 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 데이터 예측 방법의 흐름도이다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 데이터 예측 방법의 흐름도이다.

도 15A는 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 데이터 예측 방법의 흐름도이다.

도 15B는 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 데이터 예측 방법의 흐름도이다.

도 16A는 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 데이터 예측 방법의 흐름도이다.

도 16B 및 16C는 본 발명의 실시예를 따르는 장치의 블록도를 도시한다.

도 16D는 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 데이터 예측 방법의 흐름도이 다.

도 16E 및 16F는 본 발명의 실시예를 따르는 장치의 블록도를 도시한다.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시예를 따르는 데이터 예측 방법의 흐름도이다.

도 18은 위상 모호성을 해결하는 작업 수행의 흐름도이다.

도 19는 수신된 서브 프레임의 무결성 체크 작업의 흐름도이다.

도 20은 서브 프레임을 예측하기 위하여 작업(P700)의 수행(P700a)의 흐름도이다.

도 21은 예측된 서브 프레임을 계산 및 저장하기 위한 하위작업수행의 흐름도이다.

도 22는 주(週)로 환산된 수변화의 체크 및 교정에 관한 하위작업수행의 흐름도이다.

도 23은 서브 프레임 예측작업수행의 흐름도이다.

도 24는 본 발명의 일 실시예를 따르는 데이터 예측 방법을 제공하는 방법의 흐름도이다.

도 25A는 본 발명의 일 실시예를 따르는 시스템의 블록도이다.

도 25B는 본 발명의 다른 실시예를 따르는 시스템의 블록도이다.

도 26은 예측된 데이터 전송작업수행의 흐름도이다.

도 27A, B는 본 발명의 실시예를 따르는 장치의 블록도를 도시한다.

도 28A, B는 본 발명의 실시예를 따르는 장치의 블록도를 도시한다.

도 29는 예측된 데이터 전송작업수행의 흐름도이다.

도 30은 예측된 데이터 전송작업(P400)의 수행(P400c)의 흐름도이다.

도 31은 예측된 데이터 전송작업수행의 흐름도이다.

도 32는 과거 예측된 데이터를 테스트 및 교정하는 작업의 수행의 흐름도이다.

도 33은 본 발명의 일 실시예를 따르는 장치의 블록도를 도시한다.

도 34는 본 발명의 일 실시예를 따르는 장치의 블록도를 도시한다.

도 35는 본 발명의 일 실시예를 따르는 장치의 블록도를 도시한다.

본 명세서에서 용어 "전형적인(exemplary)"은 하나의 예 또는 하나의 사례를 나타내는 것으로 해석되며, 특정한 예에 관한 어떤 기준이 존재하는 것을 의미하는 것은 아니다.

수신된 신호에 의하여 운반된 데이터의 종래 인식은 긴 코히어런트 통합을 지원하는데 적용될 수 있다. 만일 신호의 바이너리 데이터 심볼 시퀀스(예를 들어, GPS 신호의 네비게이션 데이터)가 공지되어 있다면, 긴 코히어런트 통합동안 데이터 심볼 통합에 의한 성능저하 문제를 피할 수 있으며, 더 나은 수신기 성능이 획득될 수 있다. 이러한 처리는 이후 "변조 와이프-오프(modulation wipe-off)"로 불릴 것이다. 예를 들어, 변조 와이프-오프는 네비게이션 데이터를 예측함으로써 GPS 데이터 수신에 적용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, NAVSTAR GPS(이후 'GPS') 데이터 프레임은 30초 동안 전송된 1500비트(즉, 초당 50비트의 비율로)를 포함한다. GPS 데이터 메시지는 25 프레임 블록(통상적으로 "슈퍼프레임"으로 참조됨)에서 전송된다. 슈퍼프레임 내의 각 프레임은 다섯 개의 300비트 서브 프레임으로 분할된다. 따라서, 초당 50비트율에서, 각각의 서브 프레임은 6초의 시간을 갖는다. 각 서브 프레임은 또한 열 개의 30비트 워드로 분할되고, 각 워드는 24비트 데이터 및 6비트 코드 스트링(통상적으로 순환 리던던시 코드(CRC) 체크섬)을 포함한다. GPS CRC 알고리즘은 다음과 같이 표현될 수 있다.

checksum bit 1 = XOR{data bits, 1, 2, 3, 5, 6, 10, 11, 12, 13, 14, 17, 18, 20, 23};

checksum bit 2 = XOR{data bits, 2, 3, 4, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 15, 18, 19, 21, 24};

checksum bit 3 = XOR{data bits, 1, 3, 4, 5, 7, 8, 12, 13, 14, 15, 16, 19, 20, 22};

checksum bit 4 = XOR{data bits, 2, 4, 5, 6, 8, 9, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 21, 23};

checksum bit 5 = XOR{data bits, 1, 3, 5, 6, 7, 9, 10, 14, 15, 16, 17, 18, 21, 22, 24};

checksum bit 6 = XOR{data bits, 3, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 13, 15, 19, 22, 23, 24};

여기에서, 데이터 비트 1 및 체크섬 비트 6은 각각 도 1에 도시된 워드의 극좌 및 극우 비트이며 XOR{·}은 브라켓 내의 수량의 모듈로-2 합을 나타낸다. 다른 신호 포맷이 체크섬을 생성하기 위하여 하나 이상의 다른 에러 정정 코드 알고리즘을 사용할 수 있다. 이러한 체크섬은 데이터 워드의 시작 또는 중간에 나타날 수 있거나, 워드의 다른 비트와 인터리빙될 수 있다.

GPS 서브 프레임의 각 비트(CRC 체크섬의 비트를 포함)는 또한 XOR에 의하여 전송되기 전에 커버링된 패리티이며, 이전 워드(전송된)의 마지막 두 비트의 체크섬 중 하나는 다음과 같다:

전송된 비트 1 = (데이터 비트1) XOR (이전 전송된 비트30)

전송된 비트 2 = (데이터 비트2) XOR (이전 전송된 비트30)

전송된 비트 3 = (데이터 비트3) XOR (이전 전송된 비트30)

전송된 비트 24 = (데이터 비트24) XOR (이전 전송된 비트30)
...

전송된 비트 25 = (데이터 비트1) XOR (이전 전송된 비트29)

전송된 비트 26 = (데이터 비트2) XOR (이전 전송된 비트30)

전송된 비트 27 = (데이터 비트3) XOR (이전 전송된 비트29)

전송된 비트 28 = (데이터 비트4) XOR (이전 전송된 비트30)

전송된 비트 29 = (데이터 비트5) XOR (이전 전송된 비트30)

전송된 비트 30 = (데이터 비트6) XOR (이전 전송된 비트29)

기타 신호 포맷이 서로 다른 인코딩, 커버링 또는 암호화 계획을 사용할 수 있다. 유사하게, 다른 포맷에서는 데이터 스트링의 일부 비트만이 인코딩될 수 있다. 추가로, 상술한 GPS 에러 검출 및 패리티 커버링 동작은 다른 형태로 표현될 수 있다(예를 들어, 상술한 GPS 표준 문서의 2.5.2 부분과 참조 도면에 개시된 바와 같이 동일한 결과를 산출하는 하나의 동작으로 결합될 수 있다).

도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 GPS 서브 프레임은 차례로 스트링(원격측정 또는 "TLM" 워드로 불림), 핸드오버 워드 및 8개의 메시지 워드를 포함한다. 핸드오버 워드(또는 "HOW")는 차례로 타임-오브-위크(time-of-week)값으로 불리는 17 비트 타임스탬프, 두 개의 플래그 비트, 프레임 내의 서브 프레임의 위치를 나타내는 3비트 서브 프레임 식별(또는 "SEID") 코드 및 6비트 체크섬을 포함한다. 패리티 제어 비트(즉, HOW의 비트 23, 24)는 최종 두 비트의 체크섬(즉, 체크섬의 비트 5 및 6 또는 HOW의 비트 29 및 30)이 제로값이 되도록 선택된다. 각 서브 프레임의 10번째(마지막) 워드가 이들 위치에서 패리티 제어 비트를 가지기 때문에, 상술한 패리티 커버링 동작은 GPS 서브 프레임의 제 1 및 제 3 워드를 변경시키지 않을 것이다. 본 발명의 일 실시예를 따르는 방법에서, 이러한 효과는 데이터 에러가 서브 프레임 경계를 넘어서 전파되는 것을 방지하는데 적용될 수 있다(예를 들어, 마지막 두 비트의 서브 프레임이 제로값을 가지도록).

도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 GPS 프레임의 서브 프레임은 전송기 상태 또는 시스템 상태를 지시할 수 있다. 특히, 각각의 GPS 데이터 프레임의 첫 번째 세 개의 서브 프레임의 메시지 워드(송신기 상태 그룹을 포함하는)는 전송 SV를 위한 궤도 및 클록 데이터를 포함한다. 서브 프레임(1)은 전송 SV와 연관된 클록 교정 및 상태 정보를 포함하며, 서브 프레임 2 및 3은 전송 SV를 위한 정확한 궤도 데이터 세트(또한 '이페머리스 데이터'로 불림)를 포함한다. 이후, 서브 프레임 1-3의 메시지 데이터는 "이페머리스(ephemeris) 데이터 세트"로 불린다. 데이터 업데이트가 없는 경우, SV-지정 이페머리스 데이터 세트는 매 프레임마다 반복된다.

서브 프레임 4 및 5는 시스템 상태 그룹을 포함하며, 이들 서브 프레임의 메시지 워드는 모든 위성에 공통인 알머넥(almanac) 및 기타 데이터를 포함한다. 데이터 업데이트가 없는 경우, 전 시스템 알머넥 데이터 세트는 매 슈퍼프레임(즉, 25 프레임 또는 125 서브 프레임마다)의 경우에만 반복된다. 그러므로 완전한 데이터 메시지는 SV에 의하여 매 12.5분마다 전송된다. [NAVSTAR GPS 시스템의 더욱 상세한 설명을 위해서는, B.W. Parkinson 및 J.J. Spiker Jr.에 의하여 1996년 편집된 Global Positioning System: Theory and Applications(Volume I)를 참조하라]

도 4는 본 발명의 일 실시예를 따르는 데이터 예측 방법의 흐름도를 도시한다. 작업 P100에서, 데이터가 수신된다(예를 들어, 네비게이션 데이터가 SV로부터 수신된다.). 작업 P200에서, "미래" 데이터(예를 들어, 향후 수신될 데이터)는 적어도 수신된 데이터를 기초로 예측되며, 예측된 미래 데이터는 저장된다.

어떠한 데이터도 업데이트되지 않는다고 가정하면, 슈퍼프레임의 대부분의 데이터는 이전 슈퍼프레임의 데이터와 동일한 것으로 기대될 것이다. 임의의 125 연속된 서브 프레임 시퀀스의 경우, 다음 125 서브 프레임은 동일하게 큰 것으로 기대될 것이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시예를 따르는 데이터 예측 방법을 도시한다. 작업 P110에서, GPS 슈퍼프레임이 수신된다. 작업 P310에서, 차례로 전송된 두 개의 근접 슈퍼프레임의 내용에 거의 변화가 없기 때문에, 수신된 슈퍼프레임은 후에 SV에 의하여 전송되는 슈퍼프레임의 예측 및 전형적으로 다음 슈퍼프레임의 예측과 동일하게 버퍼(이후, '예측 버퍼"로 불림)에 저장된다. 시간이 흐를수록 예측 정확도는 떨어질 것이다. 그러므로 가장 최근에 수신된 슈퍼프레임은 다음 슈퍼프레임이 수신된다고 예측하는데 사용된다. 예측된 미래 데이터(즉, 이전에 수신된 슈퍼프레임)는 예측 버퍼에 저장된다. 작업 P310은 예측된 데이터의 적어도 일부가 전체 슈퍼프레임이 수신되기 전에 이용될 수 있도록 작업 P110과 동시에 발생할 것이다.

도 6은 도 4 또는 5에 도시된 바와 같은 방법으로 사용하는데 적당한 예측 버퍼의 동작의 일 예를 도시한다. 이 예의 예측 버퍼는 순환 큐("링 버퍼"로 불림)로서 수행될 수 있다. 특정 예에서, 버퍼는 두 개의 GPS 슈퍼프레임(즉, 250 서브 프레임 또는 25분의 네비게이션 데이터)을 가진다. 예측된 데이터 비트는 기록 포인터에 의하여 지시된 위치의 버퍼에 기록되고, 포인터는 단지 한 방향으로만 버퍼를 가로지른다. 일단 버퍼가 채워지면, 다른 기록 동작이 기록된 위치에서 이전에 저장된 데이터를 겹쳐쓰기할 것이다. 도 5에 도시된 방법으로서, 기록 포인터는 t₀이전에 12.5분(즉, 하나의 GPS 슈퍼프레임)인 유효시간을 지시할 것이며, 여기에서 t₀는 관찰된 데이터(기록된 예측 데이터에 해당하는)가 수신되는 시간으로서 정의된다.

도 6에 도시된 바와 같은 버퍼를 이용하여, 예측된 데이터는 t₀으로부터 25분 지난 t_O에 해당하는 시간 윈도우의 일부동안 적용될 수 있다(즉, 두 개의 GPS 슈퍼프레임). 이러한 25분 윈도우는 버퍼 크기의 단순한 변화에 의하여 제멋대로 확장(또는 감소)될 것이다. 특정 수행의 스펙에 따라, 수신된 데이터를 버퍼에 기록 및/또는 8비트 바이트의 유닛에 버퍼, 네비게이션 메시지 워드 또는 서브 프레임 또는 서로 다른 크기의 블록으로부터 예측된 데이터를 검색하는 것은 바람직하다.

도 7A에 도시된 바와 같이, 버퍼 어레이는 제한된 수의 SV(예를 들어, 손쉽게 보여지는 SV의 서브셋의 경우에만)에 대하여 유지될 수 있다. 선택적으로, 32개의 개별 버퍼 어레이를 포함하는 예측 버퍼는 도 7B에 도시된 바와 같으며, 그 각각의 개별 버퍼는 GPS SV중 특정한 하나에 전용되며 SV 식별(ID) 번호(00000으로부터 11111의 바이너리 번호로서 도 7B에 표현된)에 따라 색인된다. 상기 장치에서, 버퍼 어레이의 임의의 특정한 예측된 데이터 서브 프레임은 버퍼내의 서브 프레임을 선택하기 위하여 관련 버퍼 및 서브 프레임 색인 번호(예를 들어, 도 6에 도시된 250-서브 프레임 버퍼의 경우, 원하는 TOW값 모드 250)를 선택하도록 전송 SV의 ID 번호를 지정함으로써 식별될 수 있다.

도 8A는 본 발명의 일 실시예를 따르는 장치(100)의 블록도를 도시한다. 예측 엔티티(10)는 데이터(예를 들면, 수신기에 의하여 출력된)를 수신하고 본 명세서에 개시된 데이터 예측 방법을 수행한다. 예측 버퍼(예를 들어, 예측 버퍼(20))는 도 6,7A 및/또는 7B를 참조로 상술한 바와 같이 구성될 수 있는 저장 엘리먼트를 포함한다. 예를 들어, 예측 버퍼는 하나 이상의 반도체 메모리 장치[예를 들어, 다이나믹 또는 스태틱 랜덤 액세스 메모리(RAM)], 강유전체 메모리 장치, 및/또는 광학 저장 장치를 포함할 수 있다. 상기 장치는 전용 칩 또는 패키지로서 제작될 수 있거나, 장치 및/또는 상기 장치를 통합하는 기구의 하나 이상의 엘리먼트를 포함하는 칩 또는 패키지로 통합될 수 있다. 일 실시예에서, 예측 버퍼는 제어, 데이터, 및/또는 어드레스 신호를 운반할 수 있는 하나 이상의 버스를 통하여 예측 엔티티에 접속된다.

예측 버퍼는 동시 저장 및 데이터 검색을 허용하기 위하여 듀얼-포트 또는 다른 메커니즘을 가질 수 있다. 예측 버퍼의 저장 엘리먼트는 또한 장치 및/또는 상기 장치를 통합하는 기구의 기타 데이터를 저장할 수 있다. 이 경우, 예측 버퍼는 저장 엘리먼트의 고정된 부분에 상주할 필요가 없으며, 저장 엘리먼트의 영역은 어떤 시간에는 예측 데이터를 저장하고 다른 시간에는 기타 데이터를 저장하는데 사용될 수 있다. 어떤 실시예에서, 예측 버퍼의 저장 엘리먼트는 예측 엔티티와 다른 장치에 의하여 액세스될 수 있다.

예측 엔티티(예를 들어, 예측 엔티티(10))는 하나 이상의 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서, 및/또는 기타 로직 엘리먼트의 어레이를 갖는 처리 유닛을 포함할 수 있다. 상기 어레이는 전용 칩 또는 패키지로서 제작될 수 있거나 장치 및/또는 상기 장치를 통합하는 기구의 하나 이상의 다른 엘리먼트를 포함하는 칩 또는 패키지로 통합될 수 있다. 예를 들어, 예측 엔티티는 내장형 프로세서 및/또는 주문형 집적회로(ASIC)에 제작된 프로세서 코어를 포함할 수 있다.

예측 엔티티는 판독전용 메모리(ROM), 소거가능하거나 전기적으로 소거가능한 PROM(각각 EPROM 또는 EEPROM)과 같은 프로그램가능 ROM(PROM), RAM 또는 플래시 메모리와 같은 비휘발성 RAM(NVROM)에 철저하게 접속되거나 저장될 수 있는 하나 이상의 프로그램 또는 루틴에 따라 인스트럭션(직렬 및/또는 병렬로)을 실행함으로써 본 명세서에 개시된 방법(및 가능하다면 다른 기능)을 수행한다. 어떤 실시예에서, 적어도 인스트럭션의 일부 및/또는 해당 값(실행 동안 액세스된 변수와 같은)은 예측 버퍼의 저장 엘리먼트에 저장될 수 있다. 선택적으로, 예측 엔티티는 하나 이상의 다른 장치 또는 기구(예를 들어, 유선 및/또는 무선 네트워크 접속과 같은)로부터 모든 인스트럭션 또는 일부 인스트럭션을 수신할 수 있다. 예측 엔티티는 또한 장치 및/또는 상기 장치를 통합하는 기구의 다른 기능과 연관된 인스트럭션을 실행할 수 있다. 상기 명령 대신 또는 명령에 추가하여, 예측 엔티티는 또한 장치의 내부 또는 외부에 존재하는 다른 장치로부터 및/또는 처리 유닛에서 실행되는 다른 프로그램 또는 루틴으로부터 수신된 신호(예를 들면, 인터럽트 요청)에 따라, 본 명세서에 개시된 방법을 수행할 수 있다.

도 8B는 전송된 신호를 수신하고, 예측 버퍼(21)에 예측된 데이터를 계산 및 저장하는 예측 엔티티(12)에 데이터를 입력하는 신호 수신기(30)를 포함하는 본 발명의 다른 실시예를 따르는 장치(110)의 블록도를 도시한다. 도 8C는 GPS 수신기(32)를 포함하는 장치(110)의 수행방법(110a)의 블록도를 도시한다. 수신기(32)는 SV에 의하여 전송된 신호를 수신하고 예측 엔티티(14)에 GPS 네비게이션 데이터를 출력하며, 상기 예측 엔티티(14)는 본 명세서에서 기술된 바와 같이 예측 버퍼(22)에 예측된 데이터를 계산 및 저장한다.

일 실시예에서, 각각의 개별적인 예측 버퍼는 예측된 데이터 및 추가 정보를 포함하는 4-바이트(즉, 32-비트) 셀을 포함한다. 예를 들어, 각각의 셀은 셀이 유효 예측을 포함하도록 설정된 유효 플래그를 포함할 수 있다. 동작 시작시, 모든 유효 플래그는 리셋된다. SV가 가시화된 후, 수신된 데이터가 이용될 수 있게 되어 예측된 것으로 설정된 유효 비트가 저장된다. 이후, 유효 플래그는 예측 신뢰성에 영향을 미칠 수 있는 이벤트에 따라 리셋될 수 있거나 어떠한 리셋도 수행되지 않을 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 비트의 유효 플래그는 서로 다른 신뢰도를 나타내는데 사용될 수 있다.

각각의 32비트 셀은 30비트 네비게이션 워드 및 한 비트 유효 플래그를 포함할 수 있다. 선택적으로, 10 네비게이션 워드는 하나 이상의 유효 플래그와 함께 300비트 서브 프레임으로 저장될 수 있다. 선택적으로, 각각의 네비게이션 워드의 데이터가 24 데이터 비트(즉, 체크섬 계산 및/또는 패리티 커버링 없이)로 저장될 수 있거나, 각 10-워드 서브 프레임의 데이터가 240비트 또는 30 바이트로서 저장될 수 있다. 예측된 서브 프레임의 저장 길이는 쉽게 생성될 수 있는 데이터 메시지의 패리티 제어 비트 및/또는 기타 비트와 같은 다른 리던던트 정보를 생략함으로써 더욱 감소할 수 있다. 후자의 경우, 체크섬 계산, 패리티 커버링 및/또는 다른 리던던트 정보의 계산은 데이터가 버퍼로부터 검색되는 동안 또는 그 후에 수행될 수 있다(예를 들면, 후술되는 바와 같은 예측 요청에 따라).

도 5의 방법이 적은 처리 오버헤드를 가지지만, 수신된 데이터의 일부는 한 슈퍼프레임으로부터 다른 슈퍼프레임으로 변경될 수 있다. 예를 들어, GPS 네비게이션 데이터 메시지의 적어도 일부는 한 슈퍼프레임으로부터 다음 슈퍼프레임으로 변경될 것이다. 체크섬 및 패리티 커버링 동작에 의하여, 단지 하나의 비트에 대한 변경은 GPS 서브 프레임의 나머지의 상당한 부분을 변조시킬 수 있다.

모든 서브 프레임에서 변경되는 GPS 메시지의 일부는 HOW의 첫 번째 17비트(즉, TOW값)로서 판독된 타임스탬프이다. 토-일 사이의 자정에서 리셋하면, TOW값은 다음 서브 프레임 전이의 GPS 시간을 나타낼 것이다. TOW값의 각 유닛은 6초의 시간을 나타내며(즉, GPS 서브 프레임), TOW값은 한 서브 프레임으로부터 다음 서브 프레임으로 정확하게 한 유닛만큼 증가시킨다. 이러한 증가에 따라, 도 5의 방법에 의하여 예측된 GPS 서브 프레임의 타임스탬프(및 그에 따른 HOW)가 부정확해질 것이다.

HOW의 마지막 두 개 비트가 제로값을 가지는 것으로 정의됨에 따라, 이러한 비트들을 제로값으로 강제함으로써(즉, 이들을 다음 서브 프레임에 대한 체크섬 또는 패리티 커버링 동작시에 참조하기 전에) HOW 에러의 전파를 GPS 서브 프레임 3-10으로 억압하는 것은 바람직하다. HOW이 또한 예측 동안 스킵 또는 폐기될 수 있거나, 예측이 요청되는 간격이 조절되어(요청기에 적당한 통보를 이용하여), 예측 버퍼로부터 검색된 예측된 데이터가 HOW를 포함하지 않는다. 선택적으로, 예측된 데이터를 적용하는 유닛은 예측된 HOW를 무시할 것이다.

도 9A에서, 본 발명의 선택적 실시예를 따르는 방법이 제공된다. 데이터 메시지는 작업 P105에서 수신되고, 작업 P205는 메시지의 하나 이상의 타임스탬프를 업데이트시킨다. 작업 P215는 새로운 타임스탬프의 결과로서 메시지의 변화를 반영할 수 있는 새로운 에러-교정 코드를 생성하며, 작업 P315는 예측 버퍼에 예측된 메시지를 저장한다.

도 9B는 도 9A에 도시된 바와 같은 방법의 수행을 위한 흐름도를 도시한다. 작업 P210에서, 각각의 수신된 서브 프레임의 TOW는 125만큼 증가한다. 작업 P220에서, 각 서브 프레임의 각 워드에 대한 체크섬이 재생성되어, 워드 2 및 10의 패리티 제어 비트(23 및 24)가 상술한 바와 같이 패리티 커버링된다. 선택적으로, 워드 2의 체크섬 및 워드 2의 패리티 제어 비트(23, 24)만이 재생성될 수 있다. 작업 P210, P220 및 P230 중 하나 이상이 예측된 데이터의 일부가 전체 슈퍼프레임이 수신되기 전에 처리 및/또는 이용될 수 있도록 작업 P110과 동시에 발생할 수 있다. 다른 실시예에서, 작업 P210 및 P220은 수신된 데이터가 예측 버퍼에 저장된 후에 수행될 수 있으며, 적당한 유효 비트가 이들 작업이 완료될 때까지 리셋될 것이다. 정확한 신호 수신 및 데이터 업데이트 없음을 가정한다면, 완전히 정확한 예측이 기대된다.

본 발명의 다른 실시예를 따르는 데이터 예측 방법에서, 고정된 스트링(예를 들어, GPS TLM 워드)이 테스트된다. GPS TLM 워드는 동기화를 위한 불변의 8비트 프리앰블을 포함하며, TLM 워드는 한 주 동안 모든 GPS 서브 프레임에 대하여 동일하다. 그러나 때때로 SV는 정규 TLM 워드가 비정규 TLM 워드(예를 들어, 분류된 시스템 메시지를 포함하는 TLM 워드)에 의하여 교체되는 서브 프레임을 전송할 것이다. 비정규 TLM 워드의 발생은 예측하기 힘든 반면, 연속된 서브 프레임의 비정규 TLM 워드의 출현은 매우 예측하기 쉽다. 정규 TLM 워드의 복사본을 저장하고 이 복사본을 수신된 비정규 TLM 워드에 대한 예측시에 대체함으로써, TLM 워드 예측 에러의 수는 약 50%만큼 감소할 수 있다.

도 10은 상술한 바와 같은 방법의 특정 실시예를 위한 흐름도를 도시한다. 작업 P112에서, 데이터 메시지(예를 들어, GPS 서브 프레임)의 일부가 수신된다. 작업 P212에서, 그 일부의 고정된 스트링이 테스트된다. 고정된 스트링은 GPS 데이터 메시지 또는 다른 데이터 메시지의 동기화 및/또는 트레이닝 시퀀스(예를 들면 채널 추정을 위한)의 TLM 워드일 수 있다. 상기 테스트 결과는 예측시의 스트링을 교정하거나 선택적으로 에러를 플래깅(예를 들어, 경고 신호를 발행 또는 영향을 받은 예측된 데이터 블록에 대한 유효 플래그를 재설정함으로써)하는데 사용될 수 있다. 작업 P322에서, (예를 들어, SV ID 및 TOW에 의하여 색인된) 예측된 데이터는 예측 버퍼에 저장된다.

도 11은 TLM 교정을 수행하는 작업 P770의 수행과 함께 GPS TLM 워드 테스팅을 수행하는 작업 P212의 수행방법 P212a를 도시한다. 작업 P562에서, 수신된 TLM 워드는 수신된 마지막 TLM 워드와 다른 것처럼 보이도록 체크된다. 만일 동일한 TLM 워드가 연속적으로 두 번 수신되었다면, 이는 작업 P564에 정규 TLM 워드로서 저장된다(예를 들어, 마이크로프로세서 레지스터 또는 다른 메모리 위치에). 작업 P566에서, 수신된 TLM은 마지막에 수신된 TLM 워드와 마찬가지로 메모리에 저장된다. 작업 P770에서, 정규 TLM은 예측된 데이터의 수신된 TLM을 위하여 대체된다.

GPS 데이터 메시지의 메시지 데이터에서, 두 개의 주요한 업데이트가 발생한다. 첫 번째는 매 두 시간마다 발생하여 정확하게 GPS 시간 경계에서 시작하는 이페머리스 데이터를 업데이트하는 것이다. 이페머리스 업데이트는 알머넥 데이터를 변하지 않게 하며, 완전한 이페머리스 데이터 세트가 단지 3 서브 프레임의 길이를 가지기 때문에, 각각의 두 개의 두 시간의 이페머리스 예측이 잘못된 것으로 보이는 동안 단지 18초만을 포함할 것이다. 이러한 세 개의 서브 프레임 내에서조차, 제한된 예측은 각각의 세 개 손실된 GPS 서브 프레임의 첫 번째 두 개 워드가 예측될 수 있기 때문에 여전히 수행될 수 있다: TLM 워드는 매우 변하지 않을 것이며, HOW의 플래그 비트 또한 변하지 않을 것이지만, HOW의 나머지는 과거 수신된 데이터 및 GPS 시간으로부터 생성될 것이다.

다음 슈퍼프레임을 예측하는 데이터 예측 방법을 적용하는데 있어서(도 5 참조), SV를 위한 첫 번째 예측이 이용될 수 있기 전에 12.5분을 대기하는 것은 어떠한 경우에 있어서 필수적일 수 있다. (예를 들어, SV의 재획득 동안 또는 콜드 스타트(cold start) 이후), 이페머리스 데이터 세트가 반복되더라도, 도 12는 대부분의 GPS 데이터 메시지에 대한 예측이 단지 30초 후에 이용될 수 있는 본 발명의 일 실시예를 따르는 방법을 도시한다.

작업 P120에서, 서브 프레임 1-3의 워드 3-10이 수신된다(임의의 수신된 다른 데이터가 처리 또는 무시될 수 있다). 작업 P330에서, 워드 3-10은 후속 프레임의 해당 워드의 예측으로서 예측 버퍼에 저장된다. 상술한 바와 같이, 워드 3-10의 CRC 동작 및 패리티 인코딩은 워드 1 및 2의 내용을 따르지 않는다. TLM 워드(워드 1)는 또한 원한다면 예측시에 포함될 수 있으며, 이는 단지 드물게만 변하는 것으로 기대된다.

도 13은 단지 30초(서브 프레임 1-3만) 이후에만, 전체 서브 프레임에 대한 예측된 데이터를 획득하기 위하여 적용된 방법을 도시한다. 작업 P230에서, 작업 P130에서 수신된 서브 프레임의 TOW는 다음 프레임(즉, 그 값이 5만큼 증가)에 따라 업데이트된다. 작업 P240에서, 패리티 체크 비트는 예측된 미래 데이터의 다른 비트를 기초로 재계산되며, 체크섬이 재생성되고 커버링은 작업 P220에 대하여 상술한 바와 같이 수행된다. 작업 P340에서, 예측된 서브 프레임은 후속 프레임의 동일 서브 프레임에 해당하는 위치에서 예측 버퍼에 저장된다. 이러한 방법이 단지 30초 후에만 서브 프레임 1-3의 예측을 제공하는데 유용한 반면, 서브 프레임 4 및 5의 알머넥 데이터는 업데이트가 없는 경우에도 슈퍼프레임인 경우에만 반복되고, 후속 프레임에 대한 예측을 제공하는데 필요한 정보는 일반적으로 이용될 수 없다는 것을 주지하라.

GPS 수신기(예를 들어, 핸드헬드 GPS 수신기 또는 셀룰러 전화기와 같은 이동 유닛에 또는 차량에 장착된 GPS 수신기)의 콜드 스타트시에, 또는 SV의 낮은 향상 또는 재획득에서 상승 SV를 획득하는 경우에, 도 13에 도시된 방법은 단지 30초가 지연된 후에만 GPS 데이터 메시지의 60%까지 예측하는데 사용될 수 있다. 만일 예측된 데이터를 적용하는 동작이 각각의 수신된 프레임의 서브 프레임 1-3 동안에만 액티브하게 동기될 수 있다면, 예측은 100%로 효율적일 것이다. 이 경우, 예측된 데이터를 적용하는 수신기는 GPS 시간에 동기되며, 동기될 수도 있다(만일 필요하다면, 초기 30초 동작 이내에서).

도 14 및 15는 복제 예측이 가능하도록 수정된 도 12 및 13의 방법 버전을 도시한다. 이 실시예에서, 이페머리스 데이터는 예측 버퍼의 다음 프레임에만 복사되는 것은 아니며, 하나 이상의 다른 프레임에 복사된다. 표준 동작하에서, 이러한 동작은 리던던트일 수 있다. 그러나 수신된 데이터 신호(체크섬 실패에 의하여 지시될 수 있으며, 예를 들어 낮은 고도각에서 발생하는 위성 드롭아웃(dropout)에 의하여 야기될 수 있는)가 차단 또는 변형되는 경우, 복제 예측은 데이터 손실의 효과를 감소 또는 회피하는 것을 도울 수 있다. 본 발명의 일 실시예를 따르는 방법의 분산 수행에서, 예측된 데이터는 로컬화된 SV 비가시성의 효과를 완화시키기 위하여 다른 예측자(예를 들어, 로컬-영역-네트워크를 통하여)에게 포워딩될 수 있다.

알머넥 테이블로의 업데이트는 새로운 알머넥 데이터가 SV에 업로드될 때 발생하며, 이는 GPS 시스템의 다른 주요 타입의 업데이트이다. GPS 알머넥 테이블은 50초로 분할되며, 섹션 1-32는 각각의 SV에 대응되고, 섹션 33-37은 추가 송신기가 에어포트에 배치되는 것과 같이 다른 장치에 예약된다. 이와 같은 다른 장치는 골드 코드를 할당하며 다른 SV와 마찬가지로 GPS 수신기에 나타날 수 있다.

알머넥 업데이트의 정확한 타이밍 및 주파수가 예측될 수는 없지만, 각각의 업데이트는 완료를 위하여 12.5분(또는 1 슈퍼프레임)이 걸리며, 업데이트는 매 20-40시간마다 발생할 것이다. 위성이 알머넥 페이지를 업데이트할 때, 다른 위성에 의하여 전송되는 모든 페이지를 업데이트할 것이다. 본 발명의 다른 실시예를 따르는 방법에 있어서, 가장 최근의 알머넥 데이터 세트의 복사본이 유지되어 상기 SV에서 업데이트가 검출될 때 SV를 위한 예측 버퍼의 알머넥 부분을 오버라이트하는데 사용된다. 상기와 같은 동작은 N의 인자만큼 알머넥 예측 에러의 수를 감소시킬 수 있으며, 여기에서 N은 동작 위성의 수이다.

매 프레임 내에서, 첫 번째 세 개 서브 프레임은 동일한 이페머리스 데이터가 다시 사용되기 때문에 첫 번째 프레임 중의 하나를 제외하면 유효하게 예측될 수 있다. 그러므로 12.5분=750초에서, 30+(24×12)=318초가 손실된다. 전술한 알머넥 업데이트 방법을 사용함으로써, 이러한 감량은 5의 인자만큼 감소할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 알머넥 테이블이 교정된다. 상술한 바와 같이, 알머넥 데이터 세트는 모든 위성에 대하여 동일하다. 불행히도, 서브 프레임 경계는 모든 GPS SV에서 같은 순간에 발생하지만, 알머넥 업데이트는 위성들 사이에서 동기되지 않으며, 이에 따라 임의의 두 개 SV는 주어진 시간에 서로 다른 버전의 동일한 알머넥 서브 프레임을 각각 전송할 수 있다. 게다가, 임의의 주어진 위성에 대한 주어진 프레임에서, 과거 알머넥 페이지 및 새로운 알머넥 페이지의 믹스가 존재할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 과거 알머넥 데이터가 예측에 사용된다. 즉, 지평선 상에 막 떠오른 위성의 경우, 마지막에 보여진 과거 알머넥 데이터는 위성들이 네거티브 구도각에 존재하는 6-7시간 동안 업로드를 하지 않았다는 좋은 기회가 존재하기 때문에 사용될 수 있다. 만일 알머넥 비트의 변경이 관찰되었다면, 실제로 업데이트가 존재하며, 이 경우, 주어진 위성의 모든 알머넥 예측은 공지된 가장 최근의 알머넥 데이터로 교체되어야 한다. 과거 데이터를 사용하기 위한 기본 메커니즘은 TOW를 조절하거나 전송시에 타임스탬프를 조절하는 것이다. 만일 예측된 서브 프레임의 TOW가 현재와 정합된다면, 유효 예측이 전송될 수 있다. 만일 정합되지 않는다면, 이는 데이터가 과거의 것이며, 이는 예측으로서 여전히 사용될 수 있지만, TOW 및 연이은 CRC가 업데이트되어야 하는 것을 의미한다.

(도 18) GPS 위크(week) 경계에서(토요일-일요일 자정), 프레임 및 서브 프레임 수가 리셋된다. 본 발명의 다른 실시예를 따르는 방법에서, 위크의 변화는 교정을 변경시킨다. 상기 실시예에서, TOW가 그 최대값에 도달하였을 때, 위크가 그 다음을 변화시킬 것을 안다. 즉, 예측된 TOW가 위크 변경을 지시하였을 때, TOW값은 교정되고 서브 프레임 1의 워드 3의 위크 수가 증가한다. 위크 경계에서, 프레임 및 서브 프레임 수가 리셋되기 때문에, 예측 버퍼의 인덱스가 이에 따라 조절된다. 위크(100,800)의 서브 프레임의 총 수가 5의 정수배이지만, 125의 정수배는 아님을 주지하라. 그러므로 위크 경계에서, 프레임 인덱스 시퀀스의 점프가 존재할 것이다.

비트 예측 알고리즘의 동작은 도 3-6에 도시된 흐름도에서 설명된다. 우선, GPS 신호의 현 서브 프레임은 단계 300에서 수신되고, 단계 310에서 버퍼에 저장된다. 다음으로, 다음의 해당 서브 프레임이 단계 320에서 상술한 방법으로 예측된다. 예측된 서브 프레임은 세이브되어 단계 330에서 단계가 종료된다. 도 4를 참조하면, 흐름도 2는 서브 프레임 예측이 가능한지에 관한 처리를 도시하며, 이는 수 밀리초가 걸릴거나 사용자가 6초가 걸리는 다음 서브 프레임을 대기하여야 한다.

우선, SV의 서브 프레임은 작업 P510에서 수신된다. 다음으로,(BPSK 모호성(ambiguity) 해결, 작업 P520 및 도 14) 처리단계는 워드 2의 비트 30이 단계 402에서 제로값인지를 결정하고, 만일 워드 2의 비트 30이 제로값이라면, 서브 프레임은 단계 404에서 버퍼에 저장된다. 만일 워드 2의 비트 30이 제로값이 아니라면, 수신된 서브 프레임의 모든 비트들은 단계 406에서 반전되고, 단계 404에서 버퍼에 저장된다.

단계 404의 버퍼의 수신된 서브 프레임을 저장한 후, 이 프로세스는 서브 프레임 헤더가 단계 408에서 유효한지를 결정한다. (작업 P540의 테스트 프리앰블, 작업 P550의 CRC 체크) 만일 서브 프레임 헤더가 유효하지 않다면, 프로세스는 단계 412에서 탈출할 것이며, 6초가 걸리는 다음 서브 프레임을 대기할 것이다. 만일 서브 프레임 헤더가 유효하다면, 프로세스는 CRC가 단계 410에서 모든 10워드에 대하여 유효한지를 알아보기 위하여 체크한다. 또한, 모든 10워드에 대한 CRC가 유효하지 않다면, 프로세스는 단계 416에서 탈출할 것이며 다음 서브 프레임을 대기할 것이다.

(작업 P570) 다음으로, 프로세스는 단계 422에서 상기 서브 프레임에 대한 유효 예측이 존재하는지를 결정한다. 만일 상기 서브 프레임에 대한 유효 예측이 존재하지 않는다면, 프로세스는 도 5의 흐름도 3에 도시된 단계 434의 서브 프레임 예측을 수행할 것이다. 만일 상기 서브 프레임에 유효 예측이 존재한다면, 프로세스는 단계 424에서 수신된 TOW 및 예측된 TOW가 정합하는지를 결정할 것이다. 만일 수신된 TOW 및 예측된 TOW가 단계 424에서 정합하지 않는다면, 프로세스는 흐름도 3의 단계 434에서 서브 프레임 예측을 수행할 것이다. 만일 수신된 TOW 및 예측된 TOW가 정합한다면, 프로세스는 단계 426에서 수신된 서브 프레임 및 예측된 서브 프레임 사이의 정합이 완전한지를 결정하는 다음 단계로 이동할 것이다. 만일 완전한 정합이 존재한다면, 프로세스는 단계 428에서 에러코드를 결정할 것이며, 단계 430에서 에러를 로깅할 것이다. 만일 수신된 서브 프레임과 예측된 서브 프레임 사이에 완전한 정합이 존재한다면, 프로세스는 흐름도 3의 단계 434에서 서브 프레임 예측을 수행할 것이다. 에러 코드가 단계 430에서 로그된 후, 프로세스는 서브 프레임이 단계 432에서 알머넥 서브 프레임인지를 결정하며, 그렇지 않다면, 프로세스는 단계 434에서 서브 프레임 예측을 수행할 것이다. 만일 프로세스가 서브 프레임이 알머넥 서브 프레임인 것으로 결정하면, 프로세스는 도 6의 흐름도 4에 도시된 바와 같이 단계 436에서 알머넥 업데이트를 수행할 것이다. 알머넥 업데이트가 단계 436에서 수행된 후, 프로세스는 단계 434에서 서브 프레임 예측을 수행할 것이다.

도 14에 도시된 바와 같은 서브 프레임 예측 작업 P700이 설명될 것이다. 수신된 TOW값은 작업 P710에 세이브된다. 다음으로, 프로세스는 작업 P720에서 서브 프레임이 알머넥 서브 프레임이었는지를 결정한다. 만일 수신된 서브 프레임이 알머넥 서브 프레임이라면, 루프 증가값은 작업 P730에서 125로 설정될 것이다. 만일 수신된 서브 프레임이 알머넥 서브 프레임이 아니라면, 루프 증가값은 작업 P740에서 5로 설정될 것이다. 작업 P750에서, TOW는 루프 증가값만큼 증가한다. 예측된 서브 프레임의 계산 및 저장은 작업 P760에서 수행된다.

도 17의 작업 P760. 작업 P765의 위크 변경을 위한 TOW 교정(도 18). 프로세스는 TOW가 작업 P762에서 위크로 환산된 초의 수 이하인지를 결정한다. 만일 TOW가 위크로 환산된 초의 수 이하가 아니라면, 프로세스는 작업 P763에서 위크로 환산된 초의 수로 TOW 모듈로를 감소시킬 것이며, 작업 P764에서 1만큼 WIN을 증가시킬 것이다. 프로세스는 작업 P770에 도시된 바와 같이 TLM을 버릴 것이며 대신 정규 TLM을 사용할 것이다.

작업 P775에서, 프로세스는 서브 프레임을 위한 CRC를 생성한다. 이후, 프로세스는 작업 P780에서 XOR 스크램블링 동작을 수행하고, 작업 P785에서 예측 버퍼(예를 들어, TOW에 의하여 지시된)의 적당한 위치에서 예측된 서브 프레임을 저장하며, 작업 787에서 유효 플래그를 설정한다.

도 6에 도시된 바와 같은 알머넥 업데이트 흐름도가 설명될 것이다. 프로세스는 단계 600에서 알머넥 업데이트를 시작한다. 다음으로, 프로세스는 단계 602에서 페이지 ID를 추출한다. 프로세스는 이후 페이지 ID가 51인지 유효 SV ID인지를 단계 604에서 결정한 후, 단계 608에서 새로운 TOW 및 과거 TOW를 추출할 것이며, 단계 610에서 버퍼의 SV를 위한 TOW를 저장할 것이다. 만일 페이지 ID가 51이 아니며 유효 SV도 아니라면, 프로세스는 단계 606에서 버퍼로부터 과거 TOW 및 새로운 TOW를 끌어올 것이다. 단계 606 및 610 이후, 프로세스는 과거 TOW 및 마지막 알머넥 업데이트 시간이 단계 612와 동일한지를 결정하도록 진행한다. 만일 과거 TOW 및 마지막 알머넥 업데이트 시간이 동일하다면, 프로세스는 단계 616에 도시된 바와 같이 알머넥 업데이트 테이블을 리셋할 것이다; 만일 과거 TOW 및 마지막 알머넥 업데이트 시간이 동일하지 않다면, 프로세스는 새로운 TOW 및 마지막 알머넥 시간이 단계 614에서 동일한지를 결정할 것이다.

만일 새로운 TOW 및 마지막 알머넥 업데이트 시간이 동일하지 않다면, 프로세스는 단계 620에 도시된 바와 같이 알머넥 업데이트 프로세스를 탈출하여 종료할 것이다. 만일 새로운 TOW 및 마지막 알머넥 업데이트 시간이 동일하다면, 프로세스는 단계 618에서 페이지 ID가 유효 SV ID인지 더미 SV ID인지 또는 51, 55, 56인지를 결정할 것이다. 만일 페이지 ID가 유효 SV ID, 더미 SV ID 또는 51, 55, 56이 아니라면, 프로세스는 단계 624에 도시된 바와 같이 종료될 것이다. 만일 페이지 ID가 유효 SV ID, 더미 SV ID 또는 51, 55, 56이라면, 프로세스는 서브 프레임이 단계 622에서 알머넥 업데이트 테이블에서 유효한지를 결정할 것이다. 만일 서브 프레임이 알머넥 업데이트 테이블에서 유효하지 않다면, 프로세스는 단계 628에서 알머넥 업데이트 테이블에 서브 프레임을 저장할 것이며, 단계 630에서 이러한 서브 프레임을 위한 유효 플래그를 설정하며, 알머넥 업데이트 프로세스를 종료하며, 단계 632에서 서브 프레임 예측 프로세스를 시작할 것이다. 단계 622로 되돌아가서, 만일 프로세스가 서브 프레임이 알머넥 업데이트 테이블에서 유효한 것으로 결정되면, 프로세스는 알머넥 업데이트 테이블로부터 모든 유효 서브 프레임을 끌어올 것이며, 단계 626에서 상기 SV를 예측된 서브 프레임의 워드 2-10로 대체할 것이며, 단계 632에서 서브 프레임 예측을 실행하도록 진행될 것이다.

상술한 고려사항을 기초로, 예측에 관한 추정이 수행될 수 있다. 알머넥 업데이트가 매 20시간마다 발생하는 것을 가정하면, 주어진 20시간 또는 72,000초 동안, 임의의 위성에 대하여, 하나의 알머넥 업데이트 및 10이페머리스 업데이트가 존재할 것이다. 알머넥 업데이트로 인한 감소는 318/5=64초로서 추정될 수 있으며, 이페머리스 업데이트로 인한 감소는 10×18=180초로 업데이트될 것이다. 또한, 알머넥 업데이트동안, 실험적 데이터에 기초하여, 대략 5개의 정규 TLM 메시지가 발생할 것이며, 이는 이페머리스 서브 프레임 내에서 전송될 것이라는 것이 기대된다. 이는 30초의 추가 예측 에러를 추가할 것이다. 그러므로 잘못된 서브 프레임 예측률은 (180+64+30)/72,000=0.38%로서 추정될 수 있다. 실험적 데이터는 약 0.5%에러율을 보여준다. 그 차이는 예약된 데이터 필드, 예를 들면 분류된 데이터에 포함된 예측 불가능 비정규 시스템 메시지 때문이다.

비트 예측 에러율은 서브 프레임 에러율의 1/2로서 추정될 수 있다. 이는 비트들이 50% 확률로 변경된다고 가정한다면 합리적으로 보인다. 그러나 이러한 가정은 두 가지 이유로 인하여 효과적이지 않다. 첫째, 업데이트시, 단지 수개 이하의 중요 비트만이 종종 네비게이션 데이터에서 변경된다는 것이다. 이는 감소한 비트 에러율을 가져온다. 둘째, 워드 예측이 잘못되었을 경우, 50% 확률로, CRC의 비트 30이 변경될 것이며, 이는 다음 워드의 모든 데이터 비트를 반전시킬 것이다. 종합적으로, 제 2 효과가 만연되면, 서브 프레임 에러율의 1/2보다는 조금 높게 비트 에러율이 주어진다. 이는 실험적 데이터와 함께 훌륭한 정합에 속한다.

외양적으로는, 공지되지 않은 29번째 및 30번째 비트의 예측되지 않은 서브 프레임이 XOR 메커니즘을 통하여 데이터의 예측가능 부분으로 전파된다는 추가의 문제가 존재한다. 명백히, 만일 비트 29 및 30의 모든 가능값을 따르는 모든 네 개 가설이 결정되면, 예측 가설중 하나가 언제나 정확할 것이다. 게다가, 만일 모듈로 2 추가 상수를 이용하여 모든 비트를 예측하는 것(즉, 동일한 GPS 성능을 가지기 위하여, 모든 비트를 반전시키는 것이 좋다)이 충분하다고 고려되면, 두 개의 가설은 충분하다고 주장할 수 있다. 불행하게도, 모든 가설 수의 더블링은 잘못된 알람의 가능성을 더블링시킨다(즉, 코드 검색에서 잘못된 타임쉬프트/주파수를 고른다). 그러나 여러 가설은 비트 예측이 언제나 서브 프레임 경계에서 시작한다면 완전히 버릴 수 있다. 이것은 모든 서브 프레임의 제 2 및 제 10번째 워드가 비트 23 및 24를 포함하며, 이는 제 2 및 제 10워드의 비트 29 및 30이 언제나 제로값이 되도록 결정되기 때문이다. 다음의 데이터 시퀀스는 완벽하게 예측될 수 있다.

심지어 우리가 서브 프레임 경계에서 예측을 시작하지 않더라도, GPS 수신기의 성능 저하는 XOR 메커니즘을 통한 비트 에러 전파로 인하여 여전히 제한될 것이다. 이것은 대부분의 비트 에러가 50Hz/30=1.6Hz의 매우 낮은 비트율을 가지는 ±1 디지털 파형으로 랜덤 변조로서 모델링될 수 있기 때문이며, 여기에서 50Hz는 네비게이션 비트율이며 인자 30은 워드의 비트 수이다. 그러므로 GPS 신호 검출이 주파수 도메인에서 수행될 때, 그 스펙트럼은 단지 1.6Hz만큼 넓게 기대된다. 변조 스펙트럼의 이산 주기 성분은 +1 및 -1 변조 에러비트가 동일하게 유사하기 때문에 제로값이 될 것이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 따르는 네비게이션 데이터를 예측하는 방법에 관한 흐름도를 도시한다. 작업 P400에서, 예측 데이터부분은 요청자에게 제공된다. 후술하는 바와 같이, 요청자는 GPS 수신기(예를 들어, 이동 유닛)일 수 있으며, 예측된 데이터는 긴 코히어런트 통합시간을 지원하는데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 예측 엔티티는 데이터 요청에 응답(또는 추가)하는 대신 다른 엔티티로 예측된 데이터를 푸쉬할 것이다.

본 발명의 일 실시예를 따르는 시스템의 수행에 있어서, 각 서브 프레임의 워드 2의 예측은 상술한 바와 같이 TOW의 부정확성을 피하기 위하여 무시될 것이다(예를 들어, 예측을 적용하는 이동 유닛에 의하여).

후술하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예를 따르는 방법은 이동 수신기의 요청시에 예측 위치를 지원하는데 적용될 수 있다. 예측 방법이 방해받지 않은 위성 신호에 액세스하는 중앙 사이트에서는 완전하게 수행될 수 있거나, 수신기 측면에서는 중앙 사이트가 단순히 수신기가 네비게이션 데이터 예측을 수행할 수 있게 하는 최소 세트의 정보를 전송한다.

예측 시작 시간 및 기간은 요청자의 질문에 따라 즉시 조절될 수 있다. 이 방식으로, 요청자 요구 이상의 네비게이션 데이터를 전송하는데 있어서 초래될 수 있는 오버헤드를 피할 수 있다.

위치 결정 엔티티(PDE)는 설명된 바와 같이 예측방법을 수행하는 장치를 포함할 수 있다. 이동 무선 통신을 위한 셀룰러 시스템에서, 기지국은 PDE(GPS 데이터를 수신하거나 자체적으로 GPS 수신기를 포함할 수 있는)를 포함할 수 있다. 다른 수행에 있어서, PDE를 포함하는 기지국은 하나 이상의 기지국에 데이터를 수신 및 포워딩하는 기준 GPS 수신기로부터 GPS 데이터를 수신할 것이다. 선택적으로, PDE는 기지국으로부터 분리되어 위치될 수 있다. 무선 통신용 셀룰러 시스템에서, 기지국 제어기(BSC) 또는 이동 서비스 제어기(MSC)는 기지국보다는 PED를 지원할 것이며, 이러한 PDE는 하나 이상의 기지국을 위한 예측능력을 지원할 것이다. 다른 실시예 및/또는 다른 시스템에서, PDE 엘리먼트는 하나 이상의 위치에서 발견될 것이다. 이미 동기화를 위하여 GPS 신호를 사용하는 시스템에서(예를 들어, CDMA 셀룰러 전화 시스템), 하나 이상의 PDE를 기존 구조에 통합시키는 것조차 가능하다.

단일 GPS 수신기의 데이터는 넓은 영역에 대한 예측을 지원하는데 사용될 수 있다. 이와 같은 영역의 크기에 대한 실제적 제한은 상기 영역에 대하여 가시 SV 세트를 실질적으로 일정하게 유지하는 것이다. 만일 수신기가 특정 이동 유닛에 보여지는 모든 SV를 볼 수 없다면, 변조 와이프오프(wipeoff)를 수행하기 위하여 이동 유닛에 의하여 요구되는 예측 데이터를 지원할 수 없을 것이다. 다른 수행에 있어서, 서로 다른 위치에 있는 수신기에 의하여 수신된 GPS 데이터는 넓은 영역에 대하여 이동 유닛에 적당한 예측 데이터를 제공하도록 결합될 수 있다.

PDE는 동일방식으로 지리학적으로 포함될 필요가 없으며, 단일 PDE가 임의의 큰 영역에서 설명된 바와 같은 예측 방법을 지원하게 하는 것이 가능하다. 다른 한편, PDE와 예측된 데이터를 수신하는 엔티티(예를 들어, 이동 유닛) 사이의 효과적인 거리는 예측 데이터의 전송 및 그 수신(또한 '대기시간') 사이의 지연에 의하여 제한될 수 있다. 어떤 애플리케이션(예를 들어, 대기시간이 위치 설정 정확도에 영향을 미치기에 충분하지 않은), 예측은 상기와 같은 대기시간 효과에 대항하기 전에 충분하게 적용될 것이다.

본 발명의 일 실시예를 따르는 시스템에서, 요청 엔티티(예를 들어, 이동 유닛)는 예측된 데이터의 스트링('예측 스트링')을 위한 요청을 포함하는 PDE에 질문을 전송한다. 여러 서로 다른 질문 포맷이 가능하다. 예를 들어, 이 요청은 해당 예측 스트링이 원하는 GPS 데이터 시간을 시작 및 종료하는 것을 지시할 것이다. 다른 예에서, 질문은 해당 예측 스트링이 원하는 GPS 데이터 시간의 시작 시간 및 기간을 지시할 것이다. 또 다른 예에서, 대응되는 예측 스트링이 원하는 GPS 데이터 시간의 시작 시간 및/또는 기간은 질문이 PDE에 의하여 수신되거나 요청자에 의하여 전송된 시간으로부터 추론될 수도 있다(예를 들면, 미리 결정된 관계에 따라).

본 발명의 선택적인 실시예를 따르는 시스템에서, PDE는 명백한 해당 요청을 수신하지 않으면서 하나 이상의 엔티티에 예측 스트링을 전송할 수 있다. 예를 들어, 소정의 길이 및/또는 시작 시간을 가지는 GPS 데이터 시간에 해당하는 예측 스트링은 소정의 시간간격에서 PDE에 의하여 방송될 수 있다. 다른 예에서, 소정의 스케줄에 해당하는 일련의 예측 스트링의 전송은 어느 정도 이동 유닛과 같은 요청 엔티티에 의하여 시작될 수 있다. 다른 예에서, 예측 스트링의 전송 시작은 어느 정도 등록 이벤트(예를 들어, 이동 유닛의 파워업시에, 서비스 영역 간의 이동 유닛의 움직임 등)와 같은 이벤트에 의하여 결정되거나 영향받을 수 있다. 또 다른 예에서, 해당 GPS 데이터 시간의 특성은 어느 정도 환경적 조건(예를 들어, 현재 유효한 서비스 속도(피크 또는 오프-피크), SV로부터 수신된 신호의 품질 등)에 의하여 결정되거나 영향받을 수 있다.

본 발명의 다른 실시예를 따르는 장치에서, 이동 유닛과 같은 요청 엔티티는 로컬 GPS 수신기를 포함한다. 로컬 GPS 수신기에 의하여 수신된 정보는 오프라인 프로세싱을 위하여 저장될 수 있다. 이 경우 변조 와이프오프를 지원하기 위하여, 이동 유닛은 예측 스트링에 반대인 역사적 스트링(즉, 과거에 PDE에 의하여 수신된 GPS 데이터의 스트링)을 위한 요청을 전송할 수 있다. 상기 장치를 포함하는 시스템의 PDE를 위한 프로세싱 요구조건은 감소할 수 있지만(예를 들어, 어떠한 예측도 필요하지 않기 때문에), 이러한 감소는 로컬 GPS 수신기에 의하여 수신된 정보를 위한 요청 엔티티에서의 증가한 저장 요구조건으로 인하여 오프셋될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예를 따르는 장치에서, 이동 유닛과 같은 요청 엔티티는 로컬 GPS 수신기를 포함한다. 가시 SV로부터 로컬 GPS 수신기에 의하여 수신된 알머넥 정보는 알머넥 테이블에 저장된다. 알머넥 테이블로부터의 정보는 이후 덜 가시적인 SV로부터 로컬 GPS 수신기에 의하여 수신된 GPS 신호상의 변조 와이프오프를 지원하는데 사용된다. 이 방식으로, 정확한 위치 및/또는 시간 결정은 심지어 제한된 수의 위성만이 가시적이라도 획득될 수 있다. 상기 장치는 PDE없이도 사용될 수 있다는 것을 주지하라.

특히 PDE 및 요청 엔티티 사이의 전송 링크는 무선일 필요는 없다. 예를 들어, PDE는 인터넷에 접속된 서버를 포함할 수 있으며, 요청 엔티티는 설명된 바와 같이 예측 및/또는 역사적 스트링을 요청(예를 들어, HTTP 접속을 통하여) 및/또는 적용할 수 있는 인터넷에 접속된 임의의 장치를 포함할 수 있다. 상기 애플리케이션의 경우, 대기시간이 기지국 기반 PDE 및 요청 이동 유닛 사이의 무선 접속을 포함하는 애플리케이션에서 발생하는 것보다 상당히 클 수 있다. 다른 예에서, 예측 요청 및/또는 예측 스트링은 Bluetooth^TM 스펙의 하나 이상 버전의 적어도 일부를 따르는 접속을 통하여 전송된다.

선택적으로, PDE는 자신의 시작점에서 예측 스트링을 전송할 수 있다. 다른 수행에서, 이동 유닛은 스스로 GPS 신호를 수집 및 로깅할 수 있다. 이러한 신호는 오프라인을 프로세싱하기 위하여 저장될 수 있다. 변조 와이프오프를 수행하기 위하여, 이동 유닛은 과거로부터 GPS 데이터를 획득할 필요가 있을 것이다. 어떠한 예측도 이 경우에는 필요치 않다. 그러나 이러한 변동은 이동 유닛에 부과된 증가한 저장 요구조건으로 인하여 덜 수행될 것이다. (과거/현재/미래 변조 와이프오프를 위한 과거 데이터를 사용).

이동 유닛이 하나 이상의 위성은 볼 수 있지만 하나 이상의 다른 것들은 아닌 경우에(예를 들어, 실내이지만 창가 옆인), 가시 위성(들)으로부터 수신된 알머넥 데이터는 덜 가시적인 위성(들)으로부터 수신된 데이터를 예측하는데 사용될 수 있다. 이 경우, 데이터는 기준 수신기 대신 이동 유닛에 의하여 수신될 수 있으며, 이동 유닛은 PDE를 요구하지 않는 독립형 유닛일 수 있다.

예측 스트링(또는 역사적 스트링)을 위한 여러 서로 다른 포맷이 가능하다. 수신기가 위성 측정 요청을 종종 서비스하여야 하는 경우, 통신 오버헤드는 네비게이션 비트 예측을 매시간 전송하는 대신 중앙 사이트가 수신기로 하여금 비트 예측을 수행할 수 있게 하는 최소량의 정보를 전송하기만 한다면 감소할 것이다. 예를 들어, 프리앰블, 위크 번호(WIN), TOW, 서브 프레임 ID(SFID) 및 CRC는 로컬 클록이 이용가능하다면 수신기에서 쉽게 재생성될 수 있기 때문에 통신에는 불필요하다. 네비게이션 데이터의 중요한 나머지 부분은 자율적인 수신기 모드가 지원될 때 수신기로 운반되어야 한다.

이처럼, 이동 유닛의 목적은 GPS 신호 위상을 측정하는 것이다. 그러나 이동 유닛이 신호 위상을 측정하는 직접적인 방식이 존재하지는 않는다. 이것은 각각의 가능한 위상 지연으로 인하여 이동 유닛이 상관 신호가 존재하는지를 알기 위하여 테스트하여야 하기 때문이다. 특정한 이동 수행에서 위상 사이클에는 2,000의 가능한 위치가 존재한다. 특히, 2(×2)의 샘플링율을 갖는 1,023칩(공지된 코드 CA의 한 사이클)으로부터 2,046의 가능한 위치가 존재한다. 그러나 검색되어야 하는 위치의 수는 탐색이 위상 사이클에서 발생하는 장소를 또는 근접 장소를 안다면 감소할 수 있다.

따라서 이동 유닛은 미래의 동일한 포인트에서 예측을 요청할 것이다. 향후 10초의 시작 시간이 일반적이다. 이동 유닛이 필요한 경우, 예를 들어 이동 유닛이 그 위치를 제공하도록 요청될 때 일련의 예측된 비트를 요청할 뿐이라는 것을 주지하라.

이동 유닛에 의한 요청은 두 개의 엘리먼트, 즉 향후 예측을 시작하는 시간 및 예측 지속시간을 포함한다. 지속시간의 길이는 통합 시간에 구속된다. 전형적으로, 30 위상 가설이 제공되며, 통합 시간은 20밀리초보다 크다. 이것은 변조 와이프오프를 필요로 하는 긴 코히어런트 통합을 초래한다. 전형적으로, 이동 유닛이 모든 위상 가설을 테스트하는데는 1/2초가 소요되며, 이는 제 1 픽스(fix)에 대한 시간, 기지국으로부터 이동 유닛으로의 데이터 전송률 및 필요한 프로세싱 또는 상관 시간과 같은 시간상의 이동 유닛의 요청 파라미터에 따라 좌우된다.

수신기가 콜드 스타트를 할 때, 중앙 사이트는 모든 데이터 필드를 통하여 전송하며, 상술한 리던던트 부분은 생략한다. 수신기는 메모리에 이 데이터를 저장한다. 중앙 사이트는 또한 수신기에 전송된 데이터의 최신 복사본을 유지한다. 수신기는 자율 동작 모드에서 동작하면 수신된 정보로부터 이페머리스, 알머넥 및 SV 헬스(health) 데이터를 추출할 수 있다. 어떠한 경우에도, 비트 예측은 그 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 수신기에서 수행될 수 있다. 만일 어떠한 네비게이션 데이터 업데이트도 존재하지 않는다면, 중앙 사이트 및 수신기 사이의 통신은 연속된 비트 예측을 유지하는데 필요하지 않다. 업데이트가 실제로 발생할 때, 중앙 사이트는 새로운 데이터 및 수신기에 저장된 데이터 사이의 차이(비트 방식 XOR)를 전송할 뿐이다. 이 차이는 향후 통신 오버로드를 감소시키기 위하여 런랭쓰코딩(run-length coding)을 사용하여 전송된다. 수신기는 이후 네비게이션 데이터의 버전을 업데이트한다. 중앙 사이트는 동일한 일을 수행하여, 언제나 수신기의 네비게이션 데이터 메모리 내용의 정확한 복사본을 가진다. 네비게이션 데이터의 두 개 복사본 사이의 동기를 유지하기 위하여, 수신기는 주기적으로 모든 워드 또는 서브 프레임에 대한 체크섬을 전송한다. 만일 정합하지 않는다면, 해당 워드 또는 서브 프레임의 데이터 내용은 중앙 사이트로부터 수신기로 전송될 것이다.

개시된 장치, 방법 및 시스템은 당업자로 하여금 본 발명을 사용할 수 있도록 제공되었다. 개시된 장치, 방법 및 시스템에 대한 여러 가지 변용은 당업자에게 명백하며, 정의된 일반적인 원칙은 특별한 장치의 사용 없이 다른 실시예에 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 개시된 장치, 방법 및 시스템을 제한하려는 것이 아니라, 청구범위와 일치하는 최대 범위에 해당한다.

Claims

데이터를 예측하는 방법으로서,

복수의 수신된 서브 프레임들을 포함하는 데이터를 수신하는 단계;

적어도 상기 수신된 데이터를 기초로 미래의 데이터를 예측하는 단계;

상기 예측된 미래의 데이터를 저장하는 단계; 및

상기 복수의 수신된 서브 프레임들 중 하나와 연관된 타임스탬프를 미리 결정된 값만큼 증가시키는 단계를 포함하는, 데이터 예측 방법.
제 1항에 있어서,

상기 복수의 수신된 서브 프레임들 중 하나와 연관된 타임스탬프를 미리 결정된 값만큼 증가시키는 단계는 상기 미래의 데이터를 예측하는 단계 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 예측 방법.
제 1항에 있어서,

수신된 데이터의 고정(fixed) 스트링을 테스트하는 단계; 및

상기 테스트가 교정이 필요하다고 지시한다면, 상기 테스트된 고정 스트링을 교정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 예측 방법.
제 3항에 있어서,

상기 타임스탬프는 미리 결정된 최대값을 가지며,

상기 데이터 예측 방법은,

상기 타임스탬프가 상기 미리 결정된 최대값에 존재하는지를 검출하는 단계; 및

상기 타임스탬프가 상기 미리 결정된 최대값에 존재하는지를 검출하는 단계에 응답하여 상기 타임스탬프를 교정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 예측 방법.
제 1항에 있어서,

상기 예측된 미래의 데이터는 패리티 비트들을 포함하며,

상기 데이터 예측 방법은,

상기 예측된 미래의 데이터에 있는 다른 비트들의 상태에 기초하여 상기 예측된 미래의 데이터의 패리티 비트들을 재계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 예측 방법.
제 1항에 있어서,

상기 예측된 미래의 데이터는 체크섬(checksum) 비트들을 포함하며,

상기 데이터 예측 방법은,

상기 예측된 미래의 데이터에 있는 다른 비트들의 상태에 기초하여 상기 예측된 미래의 데이터의 체크섬 비트들을 재생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 예측 방법.
제 1항에 있어서,

상기 예측된 미래의 데이터를 저장하는 단계는 버퍼의 미리 결정된 위치에 상기 예측된 미래의 데이터를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 예측 방법.
제 7항에 있어서,

상기 예측된 미래의 데이터를 저장하는 단계는 상기 증가한 타임스탬프에 기초하여 상기 미리 결정된 위치를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 예측 방법.
제 1항에 있어서,

상기 복수의 수신된 서브 프레임들 중 하나와 연관된 타임스탬프를 미리 결정된 값만큼 증가시키는 단계는 상기 예측된 미래의 데이터를 저장하는 단계 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 예측 방법.
제 1항에 있어서,

상기 복수의 수신된 서브 프레임들 중 하나와 연관된 타임스탬프를 미리 결정된 값만큼 증가시키는 단계는 상기 수신하는 단계, 상기 저장하는 단계 및 상기 예측하는 단계 중 적어도 하나의 단계와 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 데이터 예측 방법.
예측된 데이터를 제공하는 방법으로서,

송신기로부터 데이터를 수신하는 단계;

상기 수신된 데이터와 연관된 타임스탬프를 미리 결정된 값만큼 증가시키는 단계;

상기 증가한 타임스탬프와 함께 상기 수신된 데이터에 기초하여 미래의 데이터를 예측하는 단계;

상기 예측된 미래의 데이터를 버퍼에 저장하는 단계;

시간 간격을 정의하는 예측 요청을 수신하는 단계;

상기 버퍼로부터 상기 시간 간격에 대응하는 예측된 미래의 데이터를 획득하는 단계; 및

상기 예측된 미래의 데이터를 전송하는 단계를 포함하는, 예측된 데이터 제공 방법.
GPS 신호들의 서브 프레임들을 예측하는 방법으로서,

GPS 신호의 서브 프레임을 수신하는 단계;

상기 수신된 서브 프레임을 버퍼에 저장하는 단계;

TOW를 변경시키고 상기 수신된 서브 프레임의 CRC를 재생성함으로써 다음의 대응되는 서브 프레임을 예측하는 단계; 및

상기 수신된 서브 프레임과 연관된 타임스탬프를 미리 결정된 값만큼 증가시키는 단계를 포함하는, GPS 신호들의 서브 프레임 예측 방법.
제 12항에 있어서,

상기 서브 프레임을 예측하는 단계는 다음 프레임에서 상기 수신된 서브 프레임의 이페머리스(ephemeris) 데이터를 반복함으로써 이페머리스 데이터를 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 방법.
제 12항에 있어서,

상기 서브 프레임을 예측하는 단계는 다음 50개의 프레임들에서 상기 수신된 서브 프레임의 이페머리스 데이터를 반복함으로써 이페머리스 데이터를 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 방법.
제 12항에 있어서,

정규 TLM 메시지가 상기 서브 프레임 예측에 사용되는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 방법.
제 12항에 있어서,

상기 서브 프레임 예측이 가장 최근에 공지된 알머넥(almanac) 데이터를 포함하도록 가장 최근의 알머넥 데이터 변경 리스트가 유지되는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 방법.
제 12항에 있어서,

상기 서브 프레임 예측은 과거의 예측들을 사용하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 방법.
GPS 신호들의 서브 프레임들을 예측하는 장치로서,

GPS 신호의 서브 프레임을 수신하고, 상기 수신된 서브 프레임을 버퍼에 저장하고, TOW를 변경하고 상기 수신된 서브 프레임의 CRC를 재생성함으로써 다음의 대응되는 서브 프레임을 예측할 수 있는 프로세서; 및

상기 예측된 서브 프레임을 저장하는 메모리를 포함하는, GPS 신호들의 서브 프레임 예측 장치.
제 18항에 있어서,

상기 프로세서는 다음 프레임에서 상기 수신된 서브 프레임의 이페머리스 데이터를 반복함으로써 이페머리스 데이터를 예측할 수 있는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 장치.
제 18항에 있어서,

상기 프로세서는 다음 50개의 프레임들에서 상기 수신된 서브 프레임의 이페머리스 데이터를 반복함으로써 이페머리스 데이터를 예측할 수 있는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 장치.
제 18항에 있어서,

상기 프로세서는 상기 서브 프레임 예측에 정규 TLM 메시지를 사용하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 장치.
제 18항에 있어서,

상기 서브 프레임 예측이 가장 최근에 공지된 알머넥 데이터를 포함하도록 가장 최근의 알머넥 데이터 변경 리스트가 유지되는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 장치.
제 18항에 있어서,

상기 프로세서는 상기 서브 프레임 예측에 과거의 예측들을 사용하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 장치.
GPS 신호들의 서브 프레임들을 예측하는 방법으로서,

서브 프레임이 알머넥 서브 프레임인지 여부를 결정하는 단계;

상기 서브 프레임이 알머넥(almanac) 서브 프레임인지 여부에 기초하여 타임헤드(timehead)를 설정하는 단계;

상기 설정된 타임 헤드를 TOW에 추가하는 단계;

상기 TOW에서의 값에 기초하여 TLM 메시지를 설정하는 단계;

예측된 서브 프레임에 대한 CRC를 생성하는 단계; 및

상기 예측된 서브 프레임을 버퍼에 저장하는 단계를 포함하는, GPS 신호들의 서브 프레임 예측 방법.
제 24항에 있어서,

상기 버퍼의 크기는 예측된 서브 프레임들의 수에 기초하여 변할 수 있는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 방법.
제 24항에 있어서,

상기 TOW의 값이 위크(week)에 있는 초(second)들의 수보다 적은지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 방법.
제 24항에 있어서,

상기 버퍼에서 상기 예측된 서브 프레임의 위치를 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 방법.
제 24항에 있어서,

유효 플래그를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 방법.
중앙 사이트에서 SV의 알머넥 데이터를 업데이트하는 방법으로서,

서브 프레임의 페이지 ID를 추출하는 단계;

제 1 기준에 기초하여 상기 페이지 ID가 유효한지 여부를 결정하는 단계;

상기 제 1 기준에 기초한 상기 페이지 ID의 유효성에 기반하여 버퍼로부터 과거의 TOW와 새로운 TOW를 추출하는 단계;

상기 과거의 TOW와 마지막 알머넥 업데이트 시간이 동일한지 여부를 결정하는 단계;

상기 과거의 TOW 및 상기 마지막 알머넥 업데이트 시간이 동일한지 여부에 기초하여 알머넥 업데이트 테이블을 재설정하는 단계;

상기 새로운 TOW와 상기 마지막 알머넥 업데이트 시간이 동일한지 여부를 결정하는 단계;

상기 새로운 TOW 및 상기 마지막 알머넥 업데이트 시간이 동일한지 여부에 기초하여 알머넥 업데이트 프로세스를 종료하는 단계;

제 2 기준에 기초하여 상기 페이지 ID가 유효한지 여부를 결정하는 단계;

상기 제 2 기준에 기초하여 상기 페이지 ID가 유효한지 여부에 따라 상기 알머넥 업데이트 프로세서를 종료하는 단계;

상기 알머넥 업데이트 테이블에서 상기 서브 프레임이 유효한지 여부를 결정하는 단계;

상기 알머넥 업데이트 테이블에서 상기 서브 프레임이 유효한지 여부에 기초하여, 상기 서브 프레임을 상기 알머넥 업데이트 테이블에 저장하고, 상기 서브 프레임에 대한 유효 플래그를 설정하며, 서브 프레임 예측 프로세서를 시작하는 단계; 및

상기 알머넥 업데이트 테이블에서 상기 서브 프레임이 유효한지 여부에 기초하여, 상기 알머넥 업데이트 테이블로부터 모든 유효 서브 프레임을 추출하고, 상기 SV를 상기 예측된 서브 프레임들에 있는 워드들 2-10으로 대체하며, 상기 서브 프레임 예측 프로세서를 수행하는 단계를 포함하는, 알머넥 데이터 업데이트 방법.
중앙 사이트에서 서브 프레임 예측이 가능한지 여부를 결정하는 방법으로서,

SV로부터 서브 프레임을 수신하는 단계;

상기 서브 프레임에 있는 워드의 특정 비트가 제로값인지 여부를 결정하는 단계;

상기 워드의 비트가 제로인 것으로 결정되면 버퍼에 상기 서브 프레임을 저장하는 단계;

상기 워드의 비트가 제로가 아니라고 결정되면 상기 수신된 서브 프레임에 있는 모든 비트들을 반전시키고 상기 버퍼에 이들을 저장하는 단계;

서브 프레임 헤더가 유효한지 여부를 결정하는 단계;

상기 서브 프레임 헤더가 유효한지 여부에 기초하여 상기 프로세스를 종료하고 다음 서브 프레임을 기다리는 단계;

모든 워드들에 대한 CRC 유효성을 검사하는 단계;

상기 모든 워드들에 대한 CRC가 유효한지 여부에 기초하여 상기 프로세스를 종료하고 다음 서브 프레임을 기다리는 단계;

TLM 메시지가 수신된 마지막 TLM 메시지와 다른지 여부를 알아보기 위하여 TLM 메시지를 검사하는 단계;

상기 TLM 메시지가 상기 수신된 마지막 TLM 메시지와 다른지 여부에 기초하여 상기 TLM 메시지를 정규 TLM 메시지로서 설정하는 단계;

상기 수신된 마지막 TLM 메시지로서 상기 TLM 메시지를 저장하는 단계;

상기 서브 프레임에 대한 유효한 예측이 존재하는지 여부를 결정하는 단계;

상기 서브 프레임에 대한 유효한 예측이 존재하는지 여부에 기초하여 서브 프레임 예측을 수행하는 단계;

수신된 TOW와 예측된 TOW가 매칭되는지 여부를 결정하는 단계;

상기 수신된 TOW와 예측된 TOW가 매칭되는지 여부에 기초하여 서브 프레임 예측을 수행하는 단계;

상기 수신된 TOW와 예측된 TOW가 매칭되는지 여부에 기초하여 상기 수신된 서브 프레임과 예측된 서브 프레임 사이에 완전한 매칭이 존재하는지 여부를 결정하는 단계;

상기 수신된 서브 프레임과 예측된 서브 프레임 사이에 완전한 매칭이 존재하는지 여부에 기초하여 에러 코드를 결정하고 에러를 로깅(logging)하는 단계;

상기 서브 프레임이 알머넥 서브 프레임인지 여부를 결정하는 단계;

상기 서브 프레임이 알머넥 서브 프레임인지 여부에 기초하여 알머넥 업데이트를 수행하는 단계; 및

상기 서브 프레임 예측을 수행하는 단계를 포함하는, 중앙 사이트에서의 서브 프레임 예측 가능 여부 결정 방법.
중앙 사이트에서 GPS 신호들의 서브 프레임들을 예측하는 장치로서,

서브 프레임이 알머넥 서브 프레임인지 여부를 결정하고, 상기 서브 프레임이 알머넥 서브 프레임인지 여부에 기초하여 타임헤드를 설정하고, 설정된 타임헤드를 TOW에 추가하고, 상기 TOW의 값에 기초하여 TLM 메시지를 설정하며, 예측된 서브 프레임에 대한 CRC를 생성할 수 있는 프로세서; 및

상기 예측된 서브 프레임을 저장하기 위한 메모리를 포함하는, GPS 신호들의 서브 프레임 예측 장치.
제 31항에 있어서,

상기 메모리의 크기는 예측된 서브 프레임들의 수에 기초하여 변할 수 있는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 장치.
제 31항에 있어서,

상기 프로세서는 상기 TOW의 값이 위크에 있는 초들의 수보다 적은지 여부를 결정할 수 있는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 장치.
제 31항에 있어서,

상기 프로세서는 상기 메모리에서 상기 예측된 서브 프레임의 위치를 계산할 수 있는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 장치.
제 31항에 있어서,

상기 프로세서는 유효 플래그를 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 GPS 신호들의 서브 프레임 예측 장치.
중앙 사이트에서 SV의 알머넥 데이터를 업데이트하는 장치로서,

서브 프레임들을 저장하는 메모리; 및

프로세서를 포함하며,

상기 프로세서는,

서브 프레임의 페이지 ID를 추출하며;

제 1 기준을 기초로 상기 페이지 ID가 유효한지 여부를 결정하며;

상기 제 1 기준에 기초한 상기 페이지 ID의 유효성에 기반하여 버퍼로부터 과거의 TOW와 새로운 TOW를 추출하며;

상기 과거의 TOW와 마지막 알머넥 업데이트 시간이 동일한지 여부를 결정하며;

상기 과거의 TOW 및 상기 마지막 알머넥 업데이트 시간이 동일한지 여부에 기초하여 알머넥 업데이트 테이블을 재설정하며;

상기 새로운 TOW와 상기 마지막 알머넥 업데이트 시간이 동일한지 여부를 결정하며;

상기 새로운 TOW 및 상기 마지막 알머넥 업데이트 시간이 동일한지 여부에 기초하여 알머넥 업데이트 프로세스를 종료하며;

제 2 기준에 기초하여 상기 페이지 ID가 유효한지 여부를 결정하며;

상기 제 2 기준에 기초하여 상기 페이지 ID가 유효한지 여부에 따라 상기 알머넥 업데이트 프로세서를 종료하며;

상기 알머넥 업데이트 테이블에서 상기 서브 프레임이 유효한지 여부를 결정하며;

상기 알머넥 업데이트 테이블에서 상기 서브 프레임이 유효한지 여부에 기초하여, 상기 서브 프레임을 상기 알머넥 업데이트 테이블에 저장하고, 상기 서브 프레임에 대한 유효 플래그를 설정하며, 서브 프레임 예측 프로세서를 시작하며;

상기 서브 프레임이 상기 알머넥 업데이트 테이블에서 유효한지 여부에 기초하여, 상기 알머넥 업데이트 테이블로부터 모든 유효 서브 프레임을 추출하고, 상기 SV를 상기 예측된 서브 프레임들에 있는 워드들 2-10으로 대체하며, 상기 서브 프레임 예측 프로세서를 수행할 수 있는, 알머넥 데이터 업데이트 장치.
중앙 사이트에서 서브 프레임 예측이 가능한지 여부를 결정하는 장치로서,

서브 프레임들을 저장하는 메모리; 및

프로세서를 포함하며,

상기 프로세서는,

메모리로부터 서브 프레임을 수신하며;

상기 서브 프레임에 있는 워드의 특정 비트가 제로값인지 여부를 결정하며;

상기 워드의 비트가 제로인 것으로 결정되면 상기 메모리에 상기 서브 프레임을 다시 저장하며;

상기 워드의 비트가 제로가 아니라고 결정되면 상기 수신된 서브 프레임에 있는 모든 비트들을 반전시키고 상기 메모리에 이들을 다시 저장하며;

서브 프레임 헤더가 유효한지 여부를 결정하며;

상기 서브 프레임 헤더가 유효한지 여부에 기초하여 상기 프로세스를 종료하고 다음 서브 프레임을 기다리며;

모든 워드들에 대한 CRC 유효성을 검사하며;

상기 모든 워드들에 대한 CRC가 유효한지 여부에 기초하여 상기 프로세스를 종료하고 다음 서브 프레임을 기다리며;

TLM 메시지가 수신된 마지막 TLM 메시지와 다른지 여부를 알아보기 위하여 상기 TLM 메시지를 검사하며;

상기 TLM 메시지가 상기 수신된 마지막 TLM 메시지와 다른지 여부에 기초하여 정규 TLM 메시지로서 TLM 메시지를 설정하며;

상기 수신된 마지막 TLM 메시지로서 상기 TLM 메시지를 상기 메모리에 저장하며;

상기 서브 프레임에 대한 유효한 예측이 존재하는지 여부를 결정하며;

상기 서브 프레임에 대한 유효한 예측이 존재하는지 여부에 기초하여 서브 프레임 예측을 수행하며;

수신된 TOW와 예측된 TOW가 매칭되는지 여부를 결정하며;

상기 수신된 TOW와 예측된 TOW가 매칭되는지 여부에 기초하여 서브 프레임 예측을 수행하며;

상기 수신된 TOW와 예측된 TOW가 매칭되는지 여부에 기초하여 상기 수신된 서브 프레임과 예측된 서브 프레임 사이에 완전한 매칭이 존재하는지 여부를 결정하며;

상기 수신된 서브 프레임과 예측된 서브 프레임 사이에 완전한 매칭이 존재하는지 여부에 기초하여 에러 코드를 결정하고 에러를 로깅하며;

상기 서브 프레임이 알머넥 서브 프레임인지 여부를 결정하며;

상기 서브 프레임이 알머넥 서브 프레임인지 여부에 기초하여 알머넥 업데이트를 수행하며;

상기 서브 프레임 예측을 수행할 수 있는, 중앙 사이트에서의 서브 프레임 예측 가능 여부 결정 장치.
GPS 신호들의 서브 프레임들을 예측하는 시스템으로서,

GPS 신호들을 수신하고 정보를 전송하기 위한 수신기;

GPS 신호의 서브 프레임을 포함하는 상기 정보를 상기 수신기로부터 수신하며, 상기 수신된 서브 프레임을 버퍼에 저장하며, TOW를 변경하고 상기 수신된 서브 프레임의 CRC를 재생성함으로써 다음의 대응되는 서브 프레임을 예측할 수 있는 프로세서; 및

상기 예측된 서브 프레임을 저장하기 위한 메모리를 포함하는, GPS 신호들의 서브 프레임 예측 시스템.