KR100889707B1 - 비동기식 무선 네트워크 내의 이동국에서 코오스 ｇｐｓ시간을 설정하기 위한 시스템 - Google Patents

비동기식 무선 네트워크 내의 이동국에서 코오스 ｇｐｓ시간을 설정하기 위한 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기지국 및 위치 결정 엔터티 (PDE) 와 통신하고 있는 이동국 (MS) 내의 GPS 수신기에서 코오스 GPS 시간을 설정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. MS 는, 위치되고 디코딩되는 예측 시간 표시자 필드를 포함하여, 예측 네비게이션 비트의 시퀀스를 포함하는 PDE 로부터 지원 메시지를 요청한다. 코오스 시간은 시간 표시자 값에 응답하여 설정된다. 더 정확한 GPS 시간을 제공하기 위해, 패턴 매치 알고리즘이 수행될 수도 있다. 코오스 시간을 더 양호하게 설정하기 위하여, TOW (Time of Week) 에서의 기대 에러가, 예를 들어, 기대 네트워크 레이턴시를 이용함으로서 결정될 수도 있다. 여기에서 설명되는 시스템은, 코오스 시간 설정 프로세스를 개선시킴으로써, 비동기식 네트워크에서 MS 에 의한 IS-801 프로토콜의 사용을 가능케 한다.

Description

비동기식 무선 네트워크 내의 이동국에서 코오스 ＧＰＳ 시간을 설정하기 위한 시스템{SYSTEM FOR SETTING COARSE GPS TIME IN A MOBILE STATION WITHIN AN ASYNCHRONOUS WIRELESS NETWORK}
발명의 배경
관련 출원
본 출원은 2003년 7월 23일자로 출원된 미국특허 가출원 제 60/489,652 호를 우선권 주장한다.
발명의 기술분야
본 발명은, 일반적으로, 무선 신호를 이용하여, 셀룰러 전화기와 같은 이동국의 위치를 결정하는 위치 측정 시스템에 관한 것이다.
관련 기술의 설명
글로벌 측위 시스템 (GPS) 위성에 기초한 종래의 위치 측정 기술은, GPS 시간에 정확히 위상 참조된 신호를 송신하는 우주 비행체 (SV) 로서 통상 알려진 위성의 네트워크를 이용한다. 지표면 상의 GPS 수신기는 각각의 "관측 (in view)" SV (즉, 수신기가 신호를 수신할 수 있는 각각의 SV) 로부터의 신호의 상대적인 도달 시간을 측정한다. SV 의 정확한 위치와 함께 신호의 상대적인 도달 시간은, 삼각 측량법으로서 통상 알려진 기술을 이용하여 GPS 수신기의 위치를 결정하는데 이용된다. 신호가 송신된 시간에 각 SV 의 위치를 정확하게 결정하기 위하여, 신호가 각각의 SV 로부터 송신된 시간에 GPS 시간의 비교적 정확한 추정치가 요구된다. 예를 들어, 지구에 대한 SV 의 이동은 950 미터/초 만큼일 수 있다. SV 의 위치는, 특정 시점에서 자신의 궤도에서 SV 의 위치를 예측하는 수학식을 이용하여 계산된다. SV 의 속도로 인해, 일 밀리초의 시간 에러는 0.95 미터까지의 SV 위치 에러와 같다. GPS 수신기의 계산된 위치에서의 결과적인 에러는 변할 수도 있다. 그러나, 일반적인 경험칙은, 일 밀리초의 시간 에러는 GPS 수신기의 계산된 위치에서 약 0.5 미터의 에러를 발생시킨다는 것이다.
신호가 SV 로부터 송신된 정확한 시간을 알기 위하여, 표준 GPS 수신기는 수신 신호의 송신 시간을 복조하거나, 로컬 수신기 클럭과 GPS 시간 간의 차이를 추정하는 클럭 바이어스 추정을 유지한다. GPS 수신기의 자유 구동 클럭과 GPS 시간 간의 시간 바이어스를 확립하는 것은 종종 "클럭의 설정" 이라고 지칭된다. 만약 SV 신호가 양호한 조건에서 GPS 수신기에 의해 수신되면, GPS 수신기는 수신 신호에 포함된 정보에 기초하여 클럭을 설정할 수 있다. 수신된 정보는 송신 시간을 나타낸다. 그러나, 최상의 조건에서라도, 클럭의 설정은, SV 에 의해 송신된 필수 정보를 수신하는데 요구되는 시간량으로 인해 상당한 시간 (예를 들어, 6 초 이상까지) 을 소비할 수도 있다. 또한, 신호가 차단되거나 그렇지 않으면 약화된 상황에서, GPS 수신기는 그 클럭을 결코 GPS 시간으로 설정할 수 없으며, 이에 따라, 자신의 위치를 결코 결정할 수 없다.
클럭을 설정하기 위한 또 다른 방법은, 그 클럭을, GPS 시간과의 공지의 관계를 갖는 기준 클럭과 동기화시키는 것이다. 예를 들어, GPS 시간에 동기화시키는 것은 CDMA 네트워크에서 사용되는 (셀룰러 전화기와 같은) CDMA 이동국 (MS) 에서는 간단하다. 이것은 CDMA 네트워크가 GPS 시간에 동기화되기 때문이다. GPS 시간에 동기화된다는 것은 네트워크 내의 각 기지국으로부터의 송신이 GPS 시간에 참조됨을 의미한다. 따라서, MS 내의 CDMA 수신기는 GPS 시간의 정보를 가진다. MS 내의 운용 소프트웨어는, 예를 들어, GPS 수신기 소프트웨어로 하여금 GPS 시간을 자신의 클럭 시간과 정확한 방식으로 연관시키게 하는 정확한 하드웨어 신호 또는 펄스에 GPS 시간을 관련시킴으로써, 이 GPS 시간을 GPS 수신기 소프트웨어에 간단히 전송할 수 있다. 상술한 바와 같이, GPS 수신기 내의 정확한 GPS 시간의 사전 정보는, GPS 수신기의 위치를 결정 ("GPS 픽스 (fix) 의 획득" 이라고 통칭됨) 하는데 필요한 시간을 현저히 단축시킬 수 있다. 특히, 잡음이 있는 상황에서, 정확한 GPS 시간의 사전 정보는 매우 중요하게 되거나, GPS 픽스를 획득함에 있어서 필수적일 수도 있다.
CDMA 시스템에서의 GPS 픽스의 더 신속하고 더 효율적인 결정을 위해, 전자 산업 협회/통신 산업 협회 (EIA/TIA) 는 "IS-801 표준", 또는 간단히 "IS-801" 로서 알려진 표준을 채택하였다. IS-801 은 일련의 룰 ("프로토콜" 로서 통칭됨) 을 포함한다. 그 프로토콜은, 위치 측정 서버 (PDE 라고 통칭됨) 와 MS 사이에서 교환될 수 있는 데이터 콘텐츠 및 메시지 시퀀스를 규정한다. 이들 IS-801 메시지는 GPS 수신기가 의사범위 (pseudorange) 를 측정하게 하고/하거나 위치 픽스를 생성하게 한다. 예를 들어, IS-801 메시지는 "이페메리스 (ephemeris)" 에 대한 요청을 포함한다. 이페메리스는 SV 의 궤도에 관한 정보이다. 또 한, IS-801 메시지는, SV 가 송신할 것으로 기대되는 비트 패턴에 관한 정보와 같은 다른 지원 정보를 포함한다. 비트의 예측은 GPS 수신기로 하여금 더 긴 시간 주기에 걸친 코히어런트 적분을 수행하게 한다. 차례로, 이것은 GPS 수신기의 감도를 증가시킨다.
그러나, 이동 통신용 글로벌 시스템 (GSM) 네트워크와 같은 일부 셀룰러 네트워크는 GPS 시간과 동기화되지 않는다. 그러한 시스템은 "비동기식" 이라고 지칭한다. 따라서, 비동기식 네트워크에서의 GPS 수신기는 통신 신호로부터 GPS 시간으로의 직접적인 액세스를 갖지 않는다. 잡음이 존재할 시, 또는 SV 로부터의 신호가 감쇠되면, 통신 시스템으로부터 GPS 시간을 획득하지 못하는 GPS 시스템은 GPS 픽스를 결정하는데 더 많은 시간을 소요할 수도 있다. 극단적인 경우, 만약 잡음이 너무 많이 존재하면, GPS 픽스의 결정은 불가능하게 될 수도 있다. 비동기식 시스템에서 GPS 시간을 결정하는 하나의 방법은 "패턴 매치 (Pattern Match)" 방법으로서 지칭된다. 패턴 매치 방법에서, GPS 신호들이 MS 에서 수신되는 시간은, GPS 시간에 동기화되는 기준 수신기에서 GPS 신호들이 수신되는 시간과 비교된다. 송신 SV 와 기준 수신기 간의 거리는 송신 SV 와 GPS 수신기 간의 거리와 본질적으로 동일하며, 그 신호들이 기준 수신기에 의해 수신되는 시간은 GPS 수신기에서 클럭을 설정하는데 이용될 수 있다고 가정한다. 그러나, GPS SV 에 의해 송신되는 정보가 반복되기 때문에, 패턴 매치 방법의 유효 동작은, MS 가 GPS 시간과 "코오스하게 (coarsely)" (예를 들어, 수 초 이내로) 동기화될 것을 요구한다. 그렇지 않으면, GPS 수신기에 의해 수신된 정보가 기준 수신기에 의해 수신된 정보와 동일한 시간에 송신되었는지 여부를 구별하는 것이 불가능하다.
예를 들어, 동일한 정보가 매 2 초마다 특정 GPS SV 에 의해 송신되는 것으로 가정한다. 또한, GPS 수신기 내의 클럭은 기준 수신기 내의 클럭으로부터 2 초만큼 오프셋되는 것이 가능하다고 가정한다. 한편, 기준 수신기 내의 클럭 및 GPS 수신기 내의 클럭 모두는 당해 정보가 정확히 12:00PM 에 수신되었음을 나타냈다고 가정한다. 그 정보가 GPS 수신기에 의해 실제로 수신된 시간을 알지 못하기 때문에, 그 정보는 정확히 12:00PM 에, 12:00PM 의 2 초 이전에, 또는 12:00PM 의 2 초 이후에 수신되었다는 것이 가능하다. 즉, GPS 수신기에 의해 수신된 정보는 기준 수신기에 의해 수신된 정보와 동일한 시간에, 2 초 이전에, 또는 2 초 이후에 SV 에 의해 실제로 송신된 정보일 수도 있다. 따라서, 기준 수신기 및 MS 내의 클럭이 완전히 동기화되었는지 또는 동기화에서 2 초만큼 벗어났는지를 구별할 방법이 존재하지 않는다.
코오스 (coarse) 시간 동기화는, MS 내의 클럭이 충분한 정확도로 GPS 시간에 동기화되는 것을 보장하여, 패턴 매치 방법이 모호성없이 정확한 시간을 결정할 수 있음을 보장한다. 코오스 시간 동기화를 확립하기 위해 수개의 방법이 공지되어 있다. 일 방법에서는, 메시지의 송신과 확인응답 쌍이 이용된다. 예를 들어, MS 는 시간에 대한 요청을 송신하고, 동시에, 로컬 타이머를 구동시킨다. BTS 는 MS 로부터 그 요청을 수신하고, 현재의 시간을 송신함으로써 그 요청의 수신을 확인응답한다. MS 는 BTS 로부터 시간 추정치를 수신한다. 그 후, MS 는 로컬 타이머를 정지시키고, 경과 시간을 판독한다. 그러한 시스템은 코오스 동기화의 확립을 지원하지만 비용을 추가시킬 수 있고, 복잡하게 될 수 있으며, 바람직하지 않은 시간 지연을 도입할 수 있다. 따라서, GPS 수신기에서 코오스 GPS 시간을 설정하기 위한 더 신속하고 더 효율적인 시스템이 필요하다.
발명의 개요
여기에서 설명되는 방법 및 시스템은, 코오스 시간을 설정하는데 이용되는 프로세스를 개선시킴으로써, 동기식 네트워크에서만 이용하도록 의도된 IS-801 프로토콜의 이용을 비동기식 네트워크에서의 이동국 (MS) 에 의해 이용될 수 있게 한다. 개시된 방법 및 시스템의 일 구현예는 "패턴 매치" 알고리즘으로 하여금 수신기의 클럭을 정확한 GPS 시간으로 더 정확하게 설정되게 한다.
여기에서는, 기지국을 통하여 위치 결정 엔터티 (PDE) 와 통신하고 있는 이동국 (MS) 의 GPS 수신기에서 코오스 GPS 시간을 설정하기 위한 방법을 설명한다. GPS 수신기는, GPS 시간과 동기화된 복수의 SV 로부터 송신 네비게이션 비트를 주기적으로 수신하도록 구성된다. 네비게이션 비트는 적어도 하나의 시간 표시자 필드를 포함한다. MS 는 PDE 로부터의 감도 지원 (SA) 메시지를 요청한다. 그 메시지는 예측 네비게이션 비트의 시퀀스를 포함한다. MS 로부터의 요청에 응답하여, SA 메시지는 GPS 시간과 시간상 근사적으로 기지국으로부터 송신된다. SA 메시지는 MS 에서 수신되고, 그 수신 시간이 저장된다. 예측 시간 표시자 필드는 예측 네비게이션 비트 내에 위치된다. 위치된 시간 표시자 필드에 응답하여, 예측 "TOW (Time of Week)" 를 결정한다. 예측 TOW 에 응답하여, 코오스 GPS 시간을 GPS 수신기 내에 설정하여, 예측 TOW 에 의해 표시된 시간에서 예측 네비게이션 비트가 수신되었음을 반영한다. 코오스 시간을 이용하여, GPS 수신기는 GPS 수신기의 위치를 더 신속하고 효율적으로 결정할 수 있다. 예를 들어, 코오스 GPS 시간 및 예측 네비게이션 비트에 응답하여, 정확한 GPS 시간을 제공하기 위해, 패턴 매치 알고리즘이 수행될 수도 있다.
코오스 시간을 더 잘 설정하기 위하여, 기대 네트워크 레이턴시를 이용함으로써, TOW 에서의 기대 에러가 결정될 수도 있다. 또한, GPS 수신기 내에서 코오스 GPS 시간을 설정하는 단계는, 네트워크 레이턴시로 인한 기대 에러를 고려하기 위해 그 시간을 조정하는 단계를 포함할 수도 있다.
여기에 개시되어 있는 방법은 종래의 IS-801 메시지의 이용으로 하여금 GSM 또는 UMTS (Universal Mobile Telephone Service) 와 같은 비동기식 네트워크에서 GPS 수신기의 위치의 결정을 지원하게 할 수 있다. 설명되는 실시형태에서, 송신 네비게이션 비트는, 복수의 프레임을 포함하는 포맷을 가진다. 각각의 프레임은 복수의 서브프레임 (subframe) 으로 구성된다. 각각의 서브프레임은 "TOW (Time of Week)" 필드와 같은 "시간 표시자" 필드를 가진다. IS-801 표준에서의 SA 메시지는 예측 네비게이션 비트의 적어도 하나의 서브프레임을 포함한다. 그러한 실시형태에서, 그 방법은 "예측 시간 표시자" 필드를 예측 네비게이션 비트의 서브프레임 내에 위치시키는 단계, 및 그 예측 시간 표시자에 응답하여 TOW 를 계산하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
일부 실시형태에서, SA 메시지는 예측 네비게이션 비트의 길이를 특정하는 " 데이터 길이" 필드, 및 "기준 비트 넘버" 를 포함한다. 기준 비트 넘버는, 실제 기준 비트를 포함하는 프레임의 제 1 비트에 대한 실제 네비게이션 비트의 프레임 내에 "실제 기준 비트" 를 위치시킨다.
실제 기준 비트로서 선택되는 특정 비트는, 예측 네비게이션 비트의 스트림 내의 기지(旣知)의 위치에 있는 예측 기준 비트에 대응하기 때문에 선택된다. 예측 기준 비트의 위치는 예측 네비게이션 비트의 스트림의 시작부에 대해 알려진다. 프레임의 시작부에 대한 실제 기준 비트, 및 예측 네비게이션 비트의 스트림의 시작부에 대한 예측 기준 비트를 위치시킴으로써, 예측 네비게이션 비트의 전체 스트림 내의 각 필드가 식별 및 위치될 수 있다.
일단 위치되면, 예측 네비게이션 비트 내의 시간 표시자 필드가 디코딩되어 "예측 시간 표시자" 가 제공된다. 예측 시간 표시자에 응답하여, 예측 네비게이션 비트 시퀀스의 제 1 예측 비트가 수신된 것으로 추정된 TOW 가 결정된다. 따라서, 예측 네비게이션 비트 시퀀스의 제 1 예측 비트가 수신된 것으로 추정된 TOW 에 기초하여, 예측 네비게이션 비트 시퀀스의 제 1 예측 비트가 GPS 수신기 내에서 수신된 시간에서 코오스 GPS 시간이 설정된다. 예측 시간 표시자는 주간 시간 기준에 대해 정의된다. TOW 를 결정하는 단계는, 주간 시간 기준으로부터 예측 네비게이션 비트 시퀀스의 제 1 비트까지 경과된 비트의 개수에 대응하는 "BOW (Bit of Week)" 를 계산하는 단계를 포함할 수도 있다. BOW 를 계산하는 단계는, 예측 네비게이션 비트 시퀀스의 제 1 예측 비트가 예측 시간 표시자와 동일한 서브프레임 내에 있는지를 판정하는 단계, 및 이에 응답하여, 예측 시간 표시 자를 조정하는 단계를 포함할 수도 있다.
또한, 위크 롤오버 (week rollover) 와 같은 경계 조건 (여기서, TOW 가 위치된 서브프레임은 위크의 종료/시작부에서의 천이에 바로 선행한다.), 및 예측 네비게이션 비트 시퀀스의 제 1 비트 및 TOW 필드가 서로 다른 인접 프레임에 있는 경우를 고려하여 TOW 의 계산을 조정하는 방법이 개시되어 있다.
그 방법은, GPS 시간과 동기화된 복수의 SV 로부터 주기적으로 송신된 네비게이션 비트를 이용하여 위치를 결정하기 위해 MS 에서 구현될 수 있다. 주기적으로 송신된 네비게이션 비트는 시간 표시자 필드를 포함한다. 또한, MS 는 하나 이상의 기지국 및 위치 결정 엔터티 (PDE) 와 통신한다.
도면의 간단한 설명
본 발명을 더 완전히 이해하기 위하여, 이하, 첨부도면에 도시된 바와 같은 실시형태에 대한 다음의 상세한 설명을 참조한다.
도 1 은 셀 전화기와 같은 이동 디바이스를 보유한 사용자, GPS SV 및 복수의 셀룰러 기지국을 도시한 것이다.
도 2 는 통신 및 위치 측정 시스템을 포함하는 일 실시형태에서의 이동 디바이스의 블록도이다.
도 3 은 프레임, 서브프레임 및 워드를 포함하는 GPS 신호 내의 메시지 구조에 대한 도면이다.
도 4 는 IS-801 프로토콜에 의해 규정된 바와 같은 GPS 감도 지원 (SA) 메시지 (41) 의 구조에 대한 도면이다.
도 5 는 비동기식 네트워크에서 SA 메시지를 이용함으로써 코오스 시간을 설정하는 단계에 대한 흐름도이다.
도 6 은 예측 네비게이션 비트, GPS 메시지의 프레임, 및 TOW 필드 간의 대응관계를 나타낸 비트 매핑이다.
상세한 설명
다음의 설명에서는, 동일한 도면부호가 동일하거나 유사한 엘리먼트를 나타내는 도면을 참조한다.
용어 및 두문자어 (acronym) 의 용어해설
다음의 용어 및 두문자어가 상세한 설명 전반에 걸쳐 사용된다.
GPS: 글로벌 측위 시스템. 비록 GPS 라는 용어가 미국 글로벌 측위 시스템을 지칭하는데 종종 사용되지만, 이 용어의 의미는 Russian Glonass System 및 계획된 European Galileo System 과 같이 다른 글로벌 측위 시스템을 포함한다.
CDMA: 코드분할 다중접속. CDMA 는 QUALCOMM™ Incorporated 에 의해 개척되고 상업적으로 개발된 고용량 디지털 무선 기술이다. CDMA 는 GSM 표준에 대한 주요 상업적인 라이벌이다.
GSM: 이동 통신용 글로벌 시스템. GSM 은 널리 이용되는 또 다른 디지털 무선 기술이다.
UMTS: 유니버설 이동 전화 서비스. UMTS 는 차세대 고용량 디지털 무선 기술이다.
MS: 이동국. MS 는, 하나 이상의 기지국과 통신하기 위한 기저대역 모뎀 을 갖는 셀 전화기와 같은 임의의 이동 무선 통신 디바이스이다. 본 발명에서 참조되는 MS 들은 GPS 수신기를 포함하여, 위치 결정 능력을 제공한다.
BS: 기지국. BS 는 이동국과 통신하는 엔터티이며, 예를 들어, BS 는 BTS, 이동국 스위칭 센터 (MSC), 이동 측위 센터 (MPC), PDE, 및 네트워크 접속용으로 유용한 임의의 인터워킹 펑션 (IWF) 을 포함할 수도 있다.
BTS: 베이스 트랜시버 스테이션. BTS 는 이동국과의 통신용으로 이용되는 고정국이다. 무선 통신 신호를 송신 및 수신하기 위한 안테나를 포함한다.
SV: 우주 비행체. SV 세트는 글로벌 측위 시스템의 하나의 주요 엘리먼트를 구성한다. SV 는 지구를 선회하며, 다른 정보 중에서 고유하게 식별가능한 신호를 브로드캐스트한다.
의사범위 측정: 의사범위 측정은 송신기와 수신기 간의 상대적인 거리를 결정하기 위하여 수행되는 측정이다. 일 프로세스가, 선택된 SV 와 수신기 간의 거리 추정치를 결정하기 위하여, GPS 수신기에 의해 채용되고 신호 프로세싱 기술에 기초되었다. 거리는 SV 로부터 수신기까지의 신호 송신 시간의 관점에서 측정된다. "의사 (pseudo)" 라는 것은, SV 의 클럭과 수신기가 동기화되지 않는다는 사실을 지칭한다. 따라서, 그 측정은 보상되지 않은 클럭 에러 항을 포함한다.
PDE: 위치 결정 엔터티. PDE 는 하나 이상의 GPS 기준 수신기와 함께 동작하는, 통상 CDMA 네트워크 내의 시스템 자원 (예를 들어, 서버) 이며, 이는 GPS 관련 정보를 MS 와 교환할 수 있다. MS-지원 (MS-Assisted) A-GPS 세션에서, PDE 는 GPS 지원 데이터를 MS 로 송신하여 신호 포착 프로세스를 개선시킨다. MS 는 의사범위 측정치를 PDE 로 다시 리턴하며, 그 후, 이 PDE 는 MS 의 위치를 계산할 수 있다. 다른 방법으로, MS-기반 (MS-Based) A-GPS 세션에서, MS 는 계산된 위치 결과를 PDE 로 되송신한다.
GPS SA 메시지: 글로벌 위치 감도 지원 메시지. GPS SA 메시지는 IS-801 프로토콜에서 정의된다. GPS SA 메시지는 현재의 관측가능 (visible) SV 의 예측 네비게이션 비트를 포함한다. 그 네비게이션 비트는 PDE 에 의해 예측되며, OTA ("over-the-air") 포맷으로 PDE 로부터 MS 로 송신된다.
IS-95: IS-95 는 "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Wideband Spread Spectrum Systems" 라는 명칭으로 통신 산업 협회/전자 산업 협회, TIA/EIA-95-B 에 의해 공표된 산업 표준 문헌을 지칭한다.
IS-801: IS-801 은, MS 와 PDE 간의 프로토콜을 설명하는 IS-95 및 IS-2000-5 에 대한 보조 표준이며, "Position Determination Service Standard for Dual-Mode Spread Spectrum Systems" 라는 명칭으로 통신 산업 협회/전자 산업 협회, TIA/EIA/IS-801 에 의해 공표된 산업 표준 문헌을 지칭한다.
GPS 픽스: GPS 픽스는, GPS 사용자의 위치를 결정하는 측정 프로세스 및 후속적인 계산의 최종 결과이다.
IS-801 세션: IS-801 세션은, 위치 픽스를 얻기 위해 IS-801 표준에 의해 규정된 방식으로의 MS 와 PDE 간의 데이터 교환 시퀀스이다. 통상적으로, 그 시퀀스는 PDE 에 의해 송신된 다양한 GPS 지원 데이터 메시지 및 MS 에 의해 송신된 의사범위 또는 위치 결과를 포함한다. 세션 시작은, 어느 한 측이 요청 및 세션 종료에 의해 데이터 교환 시퀀스를 개시한 시간에 의해 마킹 (mark) 되고, 그 세션은, 개시측이 세션-종료 메시지와의 교환 시퀀스를 종결시킬 때에 종료한다.
이동국-종결 (MT) 세션: MT 세션은 PDE 에 의해 개시되는 IS-801 세션이다.
이동국-발신 (MO) 세션: MO 세션은 MS 에 의해 개시되는 IS-801 세션이다.
OTA ("over-the-air") 포맷: OTA 포맷은 메시지가 물리적으로 송신되는 포맷이다.
개관
여기에서 설명되는 시스템은 이동국 (MS) 에서 "로컬 시간을 코오스하게 (coarsely) 설정" 하는 방법을 제공한다. 그 시스템은, GPS 위성과 같은 다른 소스에 의해 동시에 송신되고 있는 네비게이션 메시지의 일부와 동일한 정보 (및 포맷팅) 를 포함하는 "타이밍 지원" 메시지를 수신하는 단계를 포함한다. 타이밍 지원 메시지 내에 포함된 것은 기준 비트이다. 기준 비트의 도달 시간은 MS 내의 로컬 클럭에 의해 통지된다. 타이밍 지원 메시지로 하여금 GPS SV 로부터 송신된 네비게이션 메시지와 동일한 시간에 MS 에 도달되게 하도록 적절히 계산된 시간에 타이밍 지원 메시지가 송신되었다고 가정하면, 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 기준 비트가 수신된 상대적인 시간은, 타이밍 지원 메시지 내에 포함된 정보 (예를 들어, 예측 시간 표시자 필드) 로부터 계산될 수 있다.
지금 개시되는 방법 및 장치의 일 이점은, 이동국 (MS) 의 위치의 결정을 지원하기 위하여, 원래 동기식 네트워크용으로 설계된 IS-801 프로토콜의 이용을 비동기식 네트워크로 확장하는 것이다. 일반적으로, 먼저, 여기에서 설명되는 방법을 이용하여 코오스 시간을 설정함으로써, 패턴 매치 알고리즘은, 코오스 시간을 개선시키고 수신기의 클럭을 정확한 GPS 시간으로 설정하는데 이용될 수 있다. 여기에서 설명되는 코오스 시간을 설정하는 방법은, 지금 설명되는 방법없이, 동기식 시스템에서 MS 와 서버 사이에서 교환되는 IS-801 메시지가 통상적으로 비동기식 네트워크를 이용하는 시스템에서는 이용 불가능하기 때문에 유용하다. 특히, IS-801 표준에서는, 시간 전송용으로 정의된 전용 메시지가 존재하지 않는다. 본 발명은 IS-801 메시지로부터 시간 추정치를 추정하는 방법을 개시한다.
도 1 은, 여기에서 설명되는 코오스 시간 설정 시스템이 구현될 수 있는 하나의 환경을 도시한 것이다. 설명되는 하나의 환경에서, GPS 수신기 및 셀 전화기는 이동국 (MS; 14) 에 함께 구현된다. 그러나, 본 발명은 하나 이상의 지상-기반 지국과 통신하는 임의의 다른 타입의 이동국 (셀 전화기 이외) 과 함께 이용될 수 있음이 명백하다. 또한, MS 와 GPS 수신기는 함께 통합될 필요는 없지만, 대신, 직접 접속 또는 무선 통신에 의해 전기적으로 커플링될 수도 있다.
도 1 은 도면부호 10 에 의해 일괄적으로 지칭되는 복수의 셀룰러 기지국, 도면부호 11 에 의해 일괄적으로 지칭되며 우주 비행체 (SV) 로서 통칭되는 GPS 위성, 및 MS (14) 를 휴대하는 사용자 (13) 를 도시한 것이다. 도 2 를 참조하여 더 상세히 설명되는 바와 같이, MS (14) 는 GPS 시스템과 같은 위치 측정 시스템 (27), 및 양방향 통신 신호 (20) 를 이용하여 셀룰러 기지국 (10) 과 통신하는 셀 전화기와 같은 통신 시스템 (22) 을 포함한다. 사용자 (13) 는 도시된 바와 같이 보행 중일 수도 있거나, 예를 들어, 차량 또는 공중 교통기관을 타고 이동하고 있을 수도 있다. 설명의 용이를 위해, 위치 측정 시스템 (27) 은 여기에서 "GPS" 시스템으로서 지칭되지만, 여기에서 설명되는 시스템은 수개의 다른 타입의 측위 시스템 중 임의의 하나로 구현될 수 있음을 알 수 있다.
SV (11) 는 GPS 수신기를 측위하는데 이용되는 임의의 그룹의 SV 를 포함한다. SV 들은 동기화되어, GPS 시간에 동기화된 무선 신호 (12) 를 송신한다. 이들 신호는 소정의 주파수에서, 및 본 명세서의 다른 곳에서 더 상세히 설명되는 소정의 포맷으로 생성된다. 현재의 GPS 구현에서, 각각의 SV 는 L-주파수 대역 (이 주파수에서, GPS 수신기가 동작함) 을 통해 GPS 신호를 송신한다. 배경기술에서 설명된 바와 같이, GPS 신호 (12) 가 MS (14) 내의 GPS 수신기 (29) 에 의해 검출될 경우, GPS 시스템 (27) 은 GPS 신호 (12) 의 송신으로부터 수신까지 경과된 상대적인 시간량의 계산을 시도한다. 즉, GPS 시스템 (27) 은 각각의 GPS 신호 (12) 가 그들 각각의 SV (11) 로부터 GPS 수신기 (29) 까지 이동하는데 요구되는 시간량의 차이를 계산한다. 그 상대적인 측정치는 의사범위라고 지칭된다. 의사범위는 c
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(Tuser + Tbias - Tsv) 로서 정의되며, 여기서, c 는 GPS 신호 (12) 의 속도이며, Tuser 는 소정의 SV (11) 로부터 신호 (12) 가 수신될 때의 GPS 시간이며, Tbias 는 사용자 클럭에 따른 시간과 실제 GPS 시간 간의 차이이며, Tsv 는 SV (11) 가 신호 (12) 를 송신한 때의 GPS 시간이다. 일반적인 경우, 수신기 (29) 는 4 개의 미지수, 즉, X, Y, Z (수신기 안테나의 지구-중심의 지구-고정 좌 표) 및 Tbias (신호 (12) 가 수신될 때의 실제 GPS 시간과 수신기의 GPS 시간 추정치 간의 오프셋) 를 풀어야 한다. 이러한 일반적인 경우, 일반적으로 4 개의 미지수를 푸는 것은 4 개의 상이한 SV (11) 로부터의 측정치를 요구한다. 그러나, 어떤 상황 하에서는, 이러한 제약이 완화될 수 있다. 예를 들어, 만약 고도 추정치가 이용가능하면, Z 방향의 값을 정의하기 위해 고도 측정치가 이용될 수 있기 때문에, 요구되는 SV (11) 의 개수는 4 개에서 3 개로 감소될 수 있으며, 이는 오직 3 개의 미지수만을 풀 것을 남겨둔다.
셀룰러 기지국 (10) 은, 무선 신호 (20) 를 이용하여 MS (14) 와 통신하는 통신 네트워크의 일부로서 이용되는 셀룰러 기지국의 임의의 집합을 포함한다. 셀룰러 기지국 (10) 은, 공중 전화 시스템 (16), 인터넷과 같은 컴퓨터 네트워크 (17), (상기 정의된) 위치 결정 엔터티 (PDE; 18), 및 블록 (24) 으로 일괄적으로 도시된 다양한 다른 통신 시스템과 같은 복수의 다른 통신 네트워크로 통신 서비스를 제공하는 셀룰러 인프라구조 네트워크 (15) 에 접속된다. 기지국 (10) 내에 또는 그 근방에 있거나 임의의 다른 적절한 위치에 있을 수도 있는 GPS 기준 수신기 (19) 는 PDE (18) 와 통신하여, GPS 클럭과 같이, 위치를 결정하는데 있어서의 유용한 정보를 제공한다.
통상적으로, 지표면-기반 셀룰러 인프라구조 네트워크 (15) 는, 셀 전화기의 사용자 (13) 로 하여금 전화 시스템 (16) 을 이용하여 다른 전화기와 접속하게 하는 통신 서비스를 제공하지만, 또한, 셀룰러 기지국은 핸드헬드 (handheld) 개인휴 대 정보 단말기 (PDA) 와의 인터넷 접속과 같이, 다른 통신용 및/또는 다른 디바이스와 통신하도록 이용될 수 있다. 일 실시형태에서, 셀룰러 기지국 (10) 은 GSM 통신 네트워크의 일부이지만, 다른 실시형태에서는, 다른 타입의 비동기식 통신 네트워크가 이용될 수도 있다.
도 2 는 통신 및 위치 측정 시스템을 포함하는 이동 디바이스 (14) 의 일 실시형태에 대한 블록도이다.
셀룰러 통신 시스템 (22) 은, 셀룰러 신호 (20) 를 이용하여 통신하는 안테나 (21) 에 접속되어 도 2 에 도시되어 있다. 셀룰러 통신 시스템 (22) 은, 셀룰러 기지국으로부터의 신호 (20) 와 통신하고/하거나 그 신호를 검출하며 송신 정보 또는 수신 정보를 프로세싱하기 위하여, 모뎀 (23) 과 같은 적절한 디바이스, 하드웨어, 및 소프트웨어를 포함한다.
이 실시형태에서 GPS 시스템인, MS 내의 위치 측정 시스템 (27) 은 GPS 안테나 (28) 에 접속되어, 이상적인 GPS 주파수에서 또는 그 주파수 근방에서 송신되는 GPS 신호 (12) 를 수신한다. GPS 시스템 (27) 은, GPS 신호를 수신 및 프로세싱하며 임의의 적절한 위치 측정 알고리즘을 이용하여 위치를 결정하는데 필요한 임의의 계산을 수행하기 위하여, GPS 수신기 (29), GPS 클럭 (30; 클럭 바이어스 및 불확실도 인자를 허용할 수도 있음), 및 임의의 적절한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함한다. GPS 시스템의 일부 예는 Norman F.Krasner 에 의한 미국특허 제 5,841,396 호, 제 6,002,363 호, 및 제 6,421,002 호에 개시되어 있다. GPS 클럭 (30) 은 정확한 GPS 시간을 유지하려 하지만, 정확한 시간은 종종 알려지지 않기 때문에, GPS 클럭 소프트웨어의 시간을 자신의 값 및 그 값과 관련된 불확실도 만큼 유지시키는 것이 통상적인 관례이다. 정확한 GPS 위치가 픽스된 이후, GPS 시간은 매우 정확하게 (현재의 GPS 구현에서 수 나노초 이내의 불확실도로) 알려진다.
이동 디바이스 제어 시스템 (25) 은 양방향 통신 시스템 (22) 및 위치 측정 시스템 (27) 모두에 접속된다. 이동 디바이스 제어 시스템 (25) 은 마이크로프로세서, 메모리, 다른 하드웨어, 펌웨어, 및 소프트웨어와 같은 임의의 적절한 구조를 포함하여, 접속되는 시스템에 대한 적절한 제어 기능을 제공한다. 여기에서 설명되는 프로세싱 단계는 마이크로프로세서에 의해 제어되는 하나 이상의 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어 컴포넌트를 이용하여 임의의 적절한 방식으로 구현됨을 명백히 알 수 있다.
또한, 제어 시스템 (25) 은, 키패드, 음성 통신 서비스용의 마이크로폰/스피커, 및 백릿 (backlit) LCD 디스플레이와 같은 디스플레이와 같이, 사용자와의 인터페이스에 대한 임의의 적절한 컴포넌트를 포함하는 사용자 인터페이스 (26) 에 접속된다. 위치 측정 시스템 (27) 에 접속되는, 이동 디바이스 제어 시스템 (25) 및 사용자 인터페이스 (26) 는, 사용자 입력을 제어하고 결과물을 디스플레이하는 것과 같이, GPS 수신기 및 양방향 통신 시스템에 대한 적절한 기능을 제공한다.
도 3 은 GPS 신호 (12) 에서의 표준 메시지 구조의 도면이다. 일 구현에서, SV 는 프레임의 시퀀스를 초당 50 비트 (50bps) 의 레이트로 송신한다. 그 메시지 구조는 5 개의 서브프레임 (32) 으로 이루어진 1500-비트 길이 프레임 (31) 을 포함한다. 각각의 서브프레임은 10 개의 워드 (34) 를 포함하며, 각각의 워드 (34) 는 30 비트 길이이다. 이들 30 비트 중에서, 6 비트는 패리티 비트로서 지정되며, 나머지 24 비트는 소스 데이터 비트이다. 이들 24 개의 소스 데이터 비트는 소위 "네비게이션" 비트이다.
하나의 현재의 GPS 구현에서, 송신 전에, 각각의 SV 는 모듈러 (modulo)-2 에 의해 각 워드 내의 24 개의 네비게이션 비트를 OTA (over-the-air) 포맷으로 변환하며, 그들 각각에, 이전 워드의 마지막으로 계산된 패리티 비트 (소위 D30 비트 (35)) 를 부가한다. 이에 따라, D30 비트 (35) 가 논리 "1" 이면, 소스 데이터 비트 각각이 반전된다. 만약 D30 비트 (35) 가 논리 "0" 이면, 소스 데이터 비트는 영향을 받지 않은 채로 남겨진다. 그 후, 워드 중 나머지 6 개의 패리티 비트는 해밍 코드 (Hamming Code) 를 이용하여 계산된다. SV 신호가 GPS 수신기에서 수신될 경우, 소스 데이터 비트를 검색하기 위하여, 메시지는 자신의 OTA 포맷으로부터 디코딩된다. 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, SV 메시지의 포착은, 50 bps 의 비교적 느린 페이스로 진행하기 때문에 약간의 시간을 소요할 수 있다. 잡음이 있는 환경에서, 정확한 디코딩은 달성하기 난해 (또는 불가능) 할 수도 있다. 또한, 시간 정보 (현재의 GPS 구현에서 "SUBFRAME COUNT" 필드로서 여기에서 지칭되는 것임) 는 오직 매 6 초마다 발생하며, 이는 시간 시퀀스를 디코딩할 기회가 꽤 드물다는 것을 의미한다. 잡음이 있는 환경에서, 디코딩은 문제가 있을 수 있으며, 시간 시퀀스를 결정할 하나 이상의 기회가 미싱 (miss) 될 수도 있으며, 이는 시간 정보가 성공적으로 디코딩될 수 있기 전에 긴 시간 지연을 야기할 수 있다.
각각의 300-비트 서브프레임 (32) 은 30-비트의 "원격측정 (TLM)" 워드 (36) 로 시작한다. TLM 워드 (36) 는 30-비트 핸드오버 워드 (HOW; 37) 를 수반한다. HOW 는 19-비트 값의 17 개의 MSB (most significant bit) 를 포함한다. 19-비트 값은, 종종, "TOW (time of week)" 로서 지칭된다. TOW 의 17 개의 MSB 를 포함하는 17-비트 길이 필드는 여기에서 SUB-FRAME COUNT 로서 지칭되는 것이다. SUB-FRAME COUNT 는 코오스 시간 설정을 위해 현재 개시되는 방법에서 이용되는 예측 시간 표시자이다. 특히, SUB-FRAME COUNT 필드에서의 값은 위크 (week) 의 시작에 대한 다음 서브프레임의 시작에서의 시간을 나타낸다. SUB-FRAME COUNT 가 각 위크의 시작에서 제로 (0) 로 리셋되고 매 6 초마다 증가하기 때문에, SUB-FRAME COUNT 는 서브프레임 카운터로서 이용될 수 있다.
본 문헌을 위하여, "서브프레임 에포크 (subframe epoch)" 는 하나의 서브프레임 주기가 정지하고 그 다음 서브프레임 주기가 시작할 때의 시간 순간이다. SUB-FRAME COUNT 는 0 내지 100,799 의 범위로 제한된다. 100,800 곱하기 6 초는 위크의 초 개수와 같음을 알 수 있다. 또한, 100,800 은 각각의 위크에 송신된 서브프레임의 개수임을 알 수 있다. 각 위크의 종료 시에 (즉, SUB-FRAME COUNT 가 최대값에 도달할 경우), SUB-FRAME COUNT 는 제로로 리셋된다. 이에 따라, SUB-FRAME COUNT 의 제 1 상태 (즉, 제로인 SUB-FRAME COUNT 값) 는 이번 위크의 시작과 일치하는 서브프레임 에포크에서 발생한다. (현재의 GPS 구현에서, 이 에포크는 토요일 밤 자정 ~ 일요일 아침에서 발생하며, 여기서, 자정은 유니버설 시간 조정 (Universal Time Coordinated; UTC) 스케일에서 0000 시간으로서 정의되며, 이는 그리니치 자오선 (Greenwich Meridian) 에 공칭적으로 참조됨).
SUB-FRAME COUNT 는 종종 "HOW (Handover Word)" 또는 "TOW (Time of Week)" 로서 혼용된다. 그러나, 이것은 본 문헌의 경우가 아니다.
만약 GPS 수신기가 양호한 상태의 SV 신호를 GPS SV 로부터 수신할 수 있으면, 그 수신기는 관측가능 SV 에 의해 송신된 네비게이션 비트를 복조할 수 있으며, 이에 따라, 그 수신기는 SUB-FRAME COUNT 를 디코딩할 수 있다. 그 후, SUB-FRAME COUNT 는 수신기 내의 클럭을 GPS 시간으로 설정하는데 이용될 수 있다. 그러나, SUB-FRAME COUNT 가 매 서브프레임 내에서 오직 한번, 즉 매 6 초마다 한번 발생하기 때문에, SUB-FRAME COUNT 의 수신에는 최대 6 초가 소요될 수도 있다. 또한, 신호가 차단되거나 그렇지 않으면 약화되는 상황에서, 데이터 비트 복조가 항상 가능한 것은 아니며, 또는 가능하다 해도, 상당한 시간을 소비할 수도 있다. 따라서, 신호 조건에 무관하게 비동기식 네트워크에서 신속한 코오스 시간 설정을 가능케 하기 위하여, IS-801 프로토콜의 특정 메시지 (GPS 감도 지원 메시지) 를 이용하는 시스템을 설명한다.
감도 지원 (SA) 메시지는 셀룰러 통신 신호 (20) 를 통하여 PDE (18) 로부터 공급된다. SA 메시지는, 코오스 시간을 설정하는데 이용될 수 있는 (실제 HOW 라기 보다는) 예측 HOW 를 제공하기 위하여, 여기에서 설명된 바와 같이 프로세싱될 수 있다.
다음으로, IS-801 에 의해 규정된 바와 같은 SA 메시지 (41) 의 구조의 도면인 도 4 를 참조한다. 제안될 때에 SA 메시지 (41) 의 의도된 목적은, 위치를 결정할 때에, 감도 지원을 MS 에 제공하는 것이었다. SA 메시지 (41) 는 지원 메시지의 일종이며, 그 지원 메시지에 대한 상이한 포맷이 사용될 수도 있음을 명백히 알 수 있다. 그러나, 설명의 용이를 위하여, 여기에서, 그 필드들은 그 IS-801 명칭으로 참조된다.
현재의 구현에서, SA 메시지 (41) 는 최대 8 개의 부분 (42) 을 포함할 수 있다. 각각의 부분 (42) 은 최대 16 개의 데이터 레코드를 포함할 수 있다. 각각의 레코드는 하나의 SV 와 고유하게 관련된다. 각각의 데이터 레코드는 예측 네비게이션 비트 필드 (46) 및 위성 PRN 넘버 필드 (47; SV_PRN_NUM) 를 포함할 수 있다. 예측 네비게이션 비트 필드 (46) 는 최대 510 개의 예측 네비게이션 비트를 포함할 수 있다. 현재 관측가능 SV 의 예측 네비게이션 비트 필드 (46) 는 PDE (18; 도 1) 에 의해 MS (14) 에 OTA 포맷으로 송신된다. 따라서, 예측 네비게이션 비트의 인코딩은 상술된 바와 같은 SV 에 의해 사용되는 OTA 인코딩과 동일한 알고리즘을 따른다. 이러한 OTA 인코딩 때문에, SUB-FRAME COUNT 정보를 이용하여 코오스 GPS 시간을 설정하기 위하여, 수신기는, PDE (18) 로부터의 SA 메시지에 수신된 예측 네비게이션 비트 내의 SUB-FRAME COUNT 필드를 디코딩해야 한다.
레코드 및 그 레코드 내의 관련 필드에 더하여, SA 메시지의 각 부분 (42) 은 다수의 추가적인 필드를 포함한다. 이들 추가적인 필드 중 일부는, 괄호에 수반하는 현재의 IS-801 명칭으로 도 4 에 도시되어 있다. "기준 비트 넘버" 필드 (43; REF_BIT_NUM) 는 SV 에 의해 송신된 1500-비트 GPS 프레임 내의 "실제 기준 비트" 의 위치를 전달한다. 실제 기준 비트는, SA 메시지 내의 예측 네비게이션 비트 스트림 (이하, "예측 기준 비트" 라고 지칭됨) 의 첫번째 절반의 마지막 비트와 관련된 SA로부터 송신된 실제 네비게이션 비트 내의 비트이다. 기준 비트의 사용에 관한 또 다른 정보는 아래에 제공된다.
"데이터 레코드 사이즈" 필드 (44; DR_SIZE) 는 예측 네비게이션 비트를 포함하는 각 데이터 레코드의 길이를 특정한다. 현재의 구현에서, DR_SIZE 의 값은 2-비트 증분으로 표시된다.
"데이터 레코드의 개수" 필드 (45; NUM_DR_P) 는 그 부분에서의 데이터 레코드의 개수를 특정한다. 일 구현에서, 각각의 데이터 레코드는 단일 SV 와 관련되며, 따라서, 데이터 레코드의 개수 필드 (45) 또한, 정보가 그 부분에 제공되는 SV 의 개수를 16 까지 지정한다.
PDE (18) 는, 네비게이션 비트의 다수의 필드가 일정하다는 사실에 기초하여 추후에 머지 않은 시간에 SV 에 의해 방출되는 네비게이션 비트의 값을 예측할 수 있다. 또한, 일정하지 않은 이들 비트는 대부분 예측 가능한 방식으로 그 현재의 상태로부터 변경된다. 기준 수신기 (19) 는 SV 에 의해 송신되고 있는 네비게이션 비트의 값을 PDE (18) 에 전달한다. 따라서, PDE (18) 는 GPS SV 에 의해 가장 최근에 송신된 네비게이션 비트의 값을 알고 있다. PDE (18) 는 기준 수신기 (19) 로부터 수신된 네비게이션 비트의 값을 이용하여, 추후에 송신될 네비 게이션 비트의 값을 예측한다. 특히, 예측 네비게이션 비트는, 표시되는 값이 시간에 따라 기지(旣知)의 레이트로 기지의 양만큼 주기적으로 증가한다는 정보 또는 네비게이션 비트의 값이 반복된다는 정보에 기초하여 PDE (18) 에 의해 예측된다.
일 예로, 동기식 CDMA 네트워크에서, PDE (18) 는 각각의 관측가능 SV 에 대한 496 개의 예측 네비게이션 비트를 갖는 MS 에 SA 메시지를 송신하며, 이는 네비게이션 비트의 9.92 초 만큼에 상당한다. 동기식 네트워크에서, SA 메시지 내의 예측 네비게이션 비트는 GPS 수신기의 감도를 증가시키는데 이용된다. 그러나, 여기에서 설명되는 바와 같이, 비동기식 네트워크에서, SA 메시지는 완전히 다른 목적으로 이용된다. 즉, SA 메시지는 비동기식 네트워크에서 코오스 시간을 설정하는데 이용된다. PDE (18) 가 적어도 하나의 SV 에 대하여 네비게이션 비트의 적어도 6 초 만큼 송신하면, 풀 (full) HOW 가 예측 메시지 내의 어느 곳에서 발견될 수 있음이 확실하다. 이 예측 HOW 는 디코딩될 수 있다. 디코딩된 HOW 로부터, GPS 수신기의 클럭은 코오스 GPS 시간으로 설정될 수 있다.
도 5 는 비동기식 네트워크에서 IS-801 타입 메시지로부터 코오스 시간을 설정하는 단계의 흐름도이다. 도 6 은 예측 네비게이션 비트, GPS 메시지의 프레임, 및 SUB-FRAME COUNT 필드 간의 대응관계를 나타낸 것이다. 다음의 설명에서는, 예시를 위하여 IS-801 표준을 참조한다. 그 방법은 다른 위치 결정 시스템에 적용될 수 있음은 명백하다. 그러나, 개시된 방법 및 장치는 IS-801 메시지 소스가 이용가능한 비동기식 시스템에서 가장 유용하다. MS (14; 도 1) 는 기지국과 통신하며, 예를 들어, 사용자로부터 요청을 수신하여, MS 의 위치를 결정한다.
단계 51 에서, IS-801 타입 세션 (예를 들어, MO 또는 MT IS-801 타입 세션) 을 개시하며, IS-801 타입 세션 동안 (바람직하게는, 그 세션의 시작부에서), MS 는 PDE (18; 도 1) 로부터 지원 메시지 (IS-801 타입 포맷의 SA 데이터) 를 요청한다.
단계 52 에서, MS 로부터의 요청에 응답하여, PDE (18) 는 자신의 GPS 기준 수신기 (19) 를 이용하는 추후 네비게이션 비트를 예측하며, 도 4 에 도시된 SA 메시지를 형성한다. SA 메시지를 형성한 경우, PDE (18) 는 기준 비트 넘버 필드를 설정하여, 예측 기준 비트와 대응하는 실제 기준 비트의 1500 비트 SV 메시지 프레임 (0 내지 1499 의 범위) 내에 그 위치를 표시한다. 또한, PDE (18) 는 데이터 레코드 사이즈 필드에 대한 값을 설정하며, 이 필드는 예측 네비게이션 비트 필드의 길이를 특정한다. PDE (18) 는, SA 메시지의 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트를, MS 내의 수신기가 GPS SV 로부터 실제 네비게이션 비트의 대응하는 비트를 수신하는 것과 거의 동시에 MS 에 의해 수신되게 하는 시간에 BTS 로부터 SA 메시지의 송신을 준비한다.
단계 53 에서, PDE (18) 로부터 SA 데이터가 도달할 때, 수신기 소프트웨어는 SA 메시지의 제 1 비트가 수신된 때를 로컬 클럭에 의해 표시한 시간을 통지한다. 또 다른 방법에서는, 예측 네비게이션 비트의 예측 기준 비트와 같이 SA 메시지의 일부 다른 특정부가 수신된 시간이 통지될 수도 있다. PDE (18) 는, 표시한 시간을 저장한다. 그 후, 수신기는 메시지의 콘텐츠를 결정하기 위하여 SA 메시지를 디코딩한다. SA 메시지 내의 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트가 예측 네비게이션 비트를 실제 네비게이션 비트와 동기화시키기 위한 시간에서의 기준점이지만, 실제 네비게이션 비트 스트림 내의 임의의 다른 잘 정의된 기준이 이용될 수 있음을 알 수 있다. 그러나, SA 메시지 내의 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트가 용이하게 검출된다는 사실은 용이한 선택을 가능케 한다. 또한, 예측 네비게이션 비트 스트림이 MS 에 의해 수신되는 레이트는, 통상적으로, 실제 네비게이션 비트가 SV 로부터 송신되는 레이트보다 훨씬 더 큼을 알 수 있다. 그러나, SA 메시지의 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트가 SV 에 의해 송신된 대응하는 비트와 거의 동시에 (또는 기지의 시간 오프셋으로) MS 에서 도달하는 한, 지금 설명되는 방법은 효과적이다.
단계 54 에서, SA 메시지를 디코딩한 후, 기준 비트 넘버 필드 (43; 도 4) 및 데이터 레코드 사이즈 (44) 의 값이 MS 에 알려진다. 이러한 정보를 이용하여, 예측 네비게이션 비트 내의 예측 SUB-FRAME COUNT 필드는 도 6 을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 위치된다.
다음으로, 도 5 와 함께 도 6 을 참조한다. 상술한 바와 같이, 기준 비트 넘버 필드 (43) 의 값은, SV 에 의해 송신된 1500-비트 GPS 프레임 내에서, (도 6 에 도시된) 실제 기준 비트 (61) 의 위치를 전달한다. 도 6 에 도시된 실제 기준 비트의 위치는 실제 기준 비트 위치의 오직 하나의 예임을 명백히 알 수 있다. 실제로, 실제 기준 비트는 프레임 (31) 내의 어느 곳에도 위치할 수 있다. SV 메시지의 실제 기준 비트 (61) 는 디코딩된 예측 네비게이션 비트의 중앙의 비트 (62; 즉, 예측 기준 비트 (62)) 와 대응한다. 기준 비트 넘버 필드 (43) 의 값이 프레임 (31) 의 시작으로부터의 실제 기준 비트 (61) 의 거리 (즉, 상술한 바와 같이, 0 내지 1499 의 값) 를 나타내기 때문에, 예측 네비게이션 비트 스트림 내의 가장 근접하게 선행하는 SUB-FRAME COUNT 필드 (66) 까지의 거리는 용이하게 계산될 수 있다.
일 구현에 의하면, 예측 기준 비트 (62) 는, 항상, SA 메시지 내의 예측 네비게이션 비트 스트림의 첫번째 절반의 마지막 비트이다. 또한, 예측 네비게이션 비트 필드의 길이에 대한 정보를 이용하여, 수신기 소프트웨어는 SUB-FRAME COUNT 필드 (66) 가 예측 네비게이션 비트 스트림 내에 위치한 곳을 결정할 수 있다. SUB-FRAME COUNT 필드 (66) 를 포함하는 HOW 의 위치는, 항상, 프레임의 시작으로부터 참조된 위치 비트 (30, 330, 630, 930, 및 1230) 에서 시작한다. 이것은, SV 네비게이션 메시지의 포맷이 엄격하기 때문이다. 따라서, 만약 기준 비트 넘버 필드가 1201 의 값을 갖고 데이터 레코드 사이즈 (44) 가 398 의 값을 가지면, SA 예측 네비게이션 비트의 제 1 비트는 1001 이며, 이는 실제 기준 비트의 위치이며, 1201 (기준 비트 넘버 필드 (43) 에 의해 제공됨) 마이너스 (데이터 레코드의 길이의 1/2 (398/2) 과 1 의 합 = 200) 이다.
따라서, 1500 비트 프레임의 5 개의 워드 각각에 300 비트가 존재하기 때문에, 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트는 제 4 워드의 101 번째 비트에 대응한다. 분명하게, 제 4 워드 내의 SUB-FRAME COUNT 가 비트 (31 ~ 60) 에서 발 생하기 때문에 제 4 워드 내의 SUB-FRAME COUNT 는 포함되지 않지만, SA 예측 네비게이션 비트 필드에서 229 비트를 발생시키는 제 5 워드의 SUB-FRAME COUNT 가 제공된다.
도 5 를 다시 참조하면, 그 후, 단계 55 에서, MS 는 위치된 SUB-FRAME COUNT 필드 (66) 를 디코딩한다. 현재의 구현에서, 예측 네비게이션 비트 스트림 내의 워드를 디코딩하는 것은 선행하는 워드의 D30 비트 (35) 가 이용가능함을 요구한다 (도 3 참조). 따라서, HOW 워드 (37) 를 디코딩하기 위하여, 선행하는 (TLM) 워드 (36) 의 D30 비트 (35) 는 예측 네비게이션 비트 내에서 이용가능해야 한다. 이에 따라, 예측 네비게이션 비트 내의 첫번째 디코딩가능한 HOW 워드는 D30 비트에 의해 선행되어야 한다. 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트가 비트 (1001) 로 제공되는 상기 예에서, D30 비트는 예측 네비게이션 비트 필드 (1199 ~ 1001) 에 198 비트를 발생시킨다. 따라서, 제 5 워드 내의 SUB-FRAME COUNT 를 선행하는 D30 비트가 이용가능하다.
일 구현에서, SUB-FRAME COUNT 를 디코딩하기 위해 다음의 하위단계가 수행된다.
1. 자신의 서브프레임 내의 예측 네비게이션 비트 필드 (63) 의 제 1 비트에 대응하는 SV 네비게이션 메시지 프레임의 비트 (64) 내의 위치 (즉, 위치 (0 ~ 299)) 를 결정한다. 상기 제공된 예에서, 그 위치는 값 (1001 - 900 = 101) 으로 나타낸다.
2. 예측 네비게이션 비트 필드 (63) 의 제 1 비트에 대한 첫번째 디코딩가능한 HOW 워드의 시작부의 위치를 결정하고, 17-비트 SUB-FRAME COUNT 값을 저장한다. 상기 제공된 예에서, 그 위치는 값 229 로 나타낸다. 예측 네비게이션 비트 스트림 내의 2 개 이상의 완전한 HOW 워드가 존재할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 만약 496 개의 예측 네비게이션 비트가 존재하면, 2 개의 완전한 HOW 워드 (및 이에 따른 2 개의 완전한 SUB-FRAME COUNT 필드) 가 이용가능할 수도 있다. 설명의 용이를 위하여, 제 1 HOW 워드가 디코딩용으로 선택된다고 가정한다. 다른 방법으로, 예측 네비게이션 비트 스트림 내의 임의의 다른 HOW 워드가 디코딩될 수 있다.
3. 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트에 대한 HOW 를 바로 선행하는 워드 (이 구현에서는 TLM 워드) 의 D30 비트의 위치를 결정하고, 이 D30 비트 값을 저장한다. 상기 제공된 예에서, 그 위치는 값 198 로 나타낸다. 일 구현에서, 바로 선행하는 워드의 D30 비트가 예측 네비게이션 비트를 제공받지 않을 경우, 이 SUB-FRAME COUNT 필드는 디코딩될 수 없으며, 그 경우, 그 다음 SUB-FRAME COUNT 필드가 디코딩용으로 선택된다.
4. SUB-FRAME COUNT 를 디코딩하며, 만약 D30 비트가, 자신의 OTA 값으로부터 SUB-FRAME COUNT 의 디코딩된 값을 획득하기 위하여 "1" 인 바이너리 값을 가지면 SUB-FRAME COUNT 의 비트를 반전시킨다. 만약 D30 비트가 "0" 인 바이너리 값을 가지면, SUB-FRAME COUNT 의 비트는 사용하기 위해 준비된다.
단계 56 에서, 예측 네비게이션 비트 내의 SUB-FRAME COUNT 필드의 디코딩된 SUB-FRAME COUNT 값 및 그 위치가 SUB-FRAME COUNT 값을 디코딩하는데 이용된다. SUB-FRAME COUNT 값은, 위크의 시작부로부터 참조되는 디코딩 SUB-FRAME COUNT 필드 (66) 를 포함하는 서브프레임에 바로 후속하는 서브프레임의 시작을 지칭함을 알 수 있다. IS-801 구현에서, 예측 네비게이션 비트 필드 (46) 의 길이는 적어도 하나의 SUB-FRAME COUNT 값을 포함하기에 충분히 길게 하며, 가능하게는, 2 이다. 상술한 바와 같이, SUB-FRAME COUNT 값은, 위크의 시작 이래로 발생된 서브프레임의 개수를 나타내는 0 내지 100,799 (100,800 개의 가능한 값) 의 범위 내의 값을 가진다. 또한, 상술한 바와 같이, 서브프레임은 매 6 초마다 송신된다. 따라서, SUB-FRAME COUNT 는, 그리니치 자오선에 공칭적으로 참조되는 유니버설 조정 시간 스케일에 따라 토요일 밤 자정 ~ 일요일 오전에서의 위크의 시작 이래로 6-초 간격의 개수를 나타낸다.
다음으로, SUB-FRAME COUNT 필드 (66) 에 의해 표시된 시간을 결정하는 프로세스를 개시한다. SUB-FRAME COUNT 에 의해 표시된 시간은, SUB-FRAME COUNT 를 포함하는 서브프레임에 후속하는 서브프레임의 시작에서의 시간이다. 서브프레임 당 300 비트가 존재하며, 각각의 비트는 20 밀리초 동안 존속하며, 위크의 시작부에 대한 시간이 계산된다 (예를 들어, 시간 = 300*SUB-FRAME COUNT*20ms). 이렇게 계산된 시간은, 현재의 GPS 위크의 시작으로부터, SUB-FRAME COUNT 와 관련된 서브프레임이 SV 에 의해 송신된 시간까지 경과한 밀리초의 개수를 나타낸다. 클럭을 코오스 시간 값으로 설정하기 위하여, 송신 시간과 수신 시간 간의 차이는 무시될 수 있다. 상기 제공된 예에서, SUB-FRAME COUNT 는 제 5 서브프레임으로부터이다. 따라서, SUB-FRAME COUNT 로부터 계산된 시간은 그 다음 프레임이 시작하는 시간이다. 즉, 그 시간은 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트가 수신된 이후의 1501 마이너스 1001 비트이다.
SA 메시지의 예측 네비게이션 비트 필드 내의 제 1 비트의 시간이 결정된다. 이 프로세스는 단계 54 및 도 6 을 참조하여 설명한다. 상기 제공된 예에서, 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트의 위치는 1001 인 값을 가지며, 그 시간은 (300*SUB-FRAME COUNT*20ms)-((1501-1001)*20ms) 이다. 다른 방법으로, SUB-FRAME COUNT 가 관련된 서브프레임의 제 1 비트에 대한 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트의 위치가 먼저 감산될 수 있다. 즉, 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트에서의 시간은 ((300*SUB-FRAME COUNT)-(1501-1001))*20ms 로서 계산될 수 있다. 현재의 방법의 또 다른 대체 실시형태에서, SUB-FRAME COUNT 값은, SUB-FRAME COUNT 를 반송하는 서브프레임의 시작부를 포인팅하도록 조정될 수 있다.
그러한 조정 이후, 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트의 위치 (1001) 는, SUB-FRAME COUNT 를 반송하는 서브프레임의 제 1 비트의 위치 (1201) 로부터 감산된다. 그 후, 예측 네비게이션 비트 필드의 시작부에서의 시간은 (300*(SUB-FRAME COUNT-1))-(1201-1001)*20ms 로서 계산된다.
예측 네비게이션 비트 필드의 최소 길이는, 요구된 D30 비트가 이용가능함을 보장하기 위하여 330 비트이다. 또한, SUB-FRAME COUNT 로부터의 감산은, 예측 네비게이션 비트가 위크 롤오버에 걸쳐 있으면 음 (-) 의 값을 피하기 위하여 모듈러 100,800 이 수행되야 한다.
IS-801 표준을 이용하는 다른 예에서, 예측 네비게이션 비트 필드는 500 비트의 길이를 가지며 기준 비트 넘버 필드는 비트 700 에서의 GPS 프레임의 위치를 지정하는 값을 가진다고 가정한다. 또한, 기준 비트 넘버가 예측 네비게이션 비트의 첫번째 절반의 마지막 비트에 대응하기 때문에, 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트는 700 - 500/2 + 1 = 451 이다. 이에 따라, 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트는 SV 에 의해 송신된 프레임의 451 번째 비트이다. 각각의 서브프레임은 300-비트 길이를 가지며, 각각의 워드는 30-비트 길이를 가지며, HOW 워드는 각각의 서브프레임에서 제 2 워드이다. 따라서, 비트 #451 은 HOW 워드 이후에 제 2 서브프레임에 위치된다. 다른 예에서, 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트가 이전의 GPS 프레임에 다시 도달하는 것이 가능하여, 기준 비트 넘버로부터의 예측 네비게이션 비트 필드의 제 1 비트의 위치의 계산은 모듈러 1500 감산 (즉, 1 - 2 = 1499) 을 이용하여 수행되어야 한다.
도 5 의 흐름도를 다시 참조하면, 단계 57 에서, 코오스 시간에서의 에러 (불확실도 또는 "코오스니스 (coarseness)") 가 추정된다. GPS 시간을 설정함에 있어서의 코오스니스 (즉, 불확실도의 양) 는 근사적으로 제한될 수 있음을 알 수 있다. 이것은, PDE (18) 가 SA 메시지를 MS 로 송신하는 네트워크의 송신 레이턴시에 코오스니스가 주로 의존하기 때문이다. 차례로, 송신 레이턴시는 소정의 네트워크 내에서 채용되는 송신 모드에 의존한다. 따라서, 그 레이턴시는 측정 및/또는 미리 결정될 수 있다. 따라서, PDE (18) 가 SA 메시지를 송신할 경우, 대부분의 임의의 시간 부정확도는, 비트를 PDE (18) 로부터 수신기로 송신하 는데 소요되는 시간에 기인될 수 있으며, 이를 "네트워크 레이턴시" 라고 칭한다. 일 예로, 네트워크 레이턴시는 수초의 범위 내에 있을 수도 있지만, 그 레이턴시 설명하기 위하여 조정이 수행될 수 있다.
따라서, 통상적으로, 이러한 불확실도는 네트워크 레이턴시를 고려하지만, 다른 인자를 고려할 수도 있으며, 다른 방법으로, 이러한 에러는 기대되는 네트워크 레이턴시 조건에 기초하여 미리 결정될 수도 있다. 따라서, 단계 52 에서, GPS SV 에 의해 송신된 네비게이션 메시지의 실제 타이밍과 대략 동기화된 SA 메시지를 PDE (18) 가 송신할 경우, 대부분의 임의의 시간 부정확도는, 비트를 PDE (18) 로부터 수신기로 송신하는데 소요되는 시간에 기인될 수 있으며, 이를 "네트워크 레이턴시" 라고 칭하며, 수초의 범위 내에 있을 수도 있다.
단계 58 에서, GPS 수신기의 클럭 (30; 도 2) 은 SA 메시지 내의 예측 네비게이션 비트 필드의 시작부의 수신 시간에서 코오스 시간으로 설정된다. 클럭의 바이어스는 제로 (0) 로 설정되며, 시간 불확실도는 소정의 에러 값으로 설정된다. 상술한 바와 같이, 코오스 시간은 정확도에서 불확실도를 가지며, 이는 주로 네트워크 레이턴시에 기인할 수 있다. 즉, 클럭이 설정되는 값은, 네트워크 레이턴시로부터 발생하는 이러한 불확실도의 한계 내에서만 정확하다. 수신기의 위치를 결정하기 전에, 정확한 시간이 GPS 수신기에게 대부분 알려지지 않기 때문에, GPS 클럭 소프트웨어에서의 시간을 자신의 값 및 그 값과 관련된 불확실도 만큼 유지하는 것이 통상적인 관례이다. 이 경우, 코오스 시간의 불확실도는 수초의 범위 내에 있을 수도 있다.
단계 59 에서, 예측 네비게이션 비트는 패턴 매치 알고리즘과 같은 방법에 전달되며, 그 후, 이 방법은 정확한 GPS 시간을 결정한다. 일 실시형태에서, 예측 네비게이션 비트는, 변경되지 않은 OTA 포맷으로, SA 메시지로부터 패턴 매치 알고리즘으로 전달되며, 그 후, 이 알고리즘은 정확한 GPS 시간을 계산하도록 수행된다 (현재의 구현에서는 수 밀리초 내로 정확할 수도 있음). 패턴 매치 알고리즘은 Norman F.Krasner 에 의한 미국특허 제 5,812,087 호, 제 6,052,081 호, 및 제 6,377,209 호에 개시되어 있다.
그 후, 단계 60 에서, GPS 클럭은, 계산된 정확한 GPS 시간으로 설정된다. 그 후, 알려진 GPS 시간에 의해, 임의의 적절한 절차를 이용하여, 위치를 결정한다. 위치 픽스가 수행된 후, GPS 시간은 수 나노초의 정확도로 알려진다. 따라서, 위치 픽스 이후, GPS 클럭은 이러한 매우 정확한 시간으로 재-설정될 수도 있다.
위크 넘버의 결정을 허용하기 위한 연장
이전의 설명은 위크 내에서 시간을 확립하는 문제를 해결한 것이며, 이는 서버에 의해 통상 공급되는 소정의 지원 데이터를 참조하도록 요구된다. 그러나, 이러한 프로세싱은 실제 위크 넘버를 해결할 수 없다. 위크 넘버는, GPS 클럭이 시작된 이래로 발생된 GPS 위크의 개수를 카운트한다. (GPS 클럭은 1980년 1월 6일 00:00AM 에 시작되었다). 소정의 데이터 타입은, 현재의 위크 이상으로 연장하는 상당히 긴 수명을 가질 수도 있으며, SV 위성력은 이것의 일예이다. 따라서, 종종, 위크 넘버 모호성도 해결하는 시간 추정치를 설정할 필요가 있다.
IS-801 표준에서, 위크 넘버는 서브프레임 1 에서 모든 SV 에 의해 송신된다 (서브프레임 1 에서 제 3 워드의 비트 (1:10)). 이러한 정보는 IS801 서버에 의해 공급되는 SA 예측 데이터에 삽입될 수도 있으며, 따라서, 적절한 비트 추출 코드가 SA 예측 데이터로부터 위크 넘버 필드를 분리시키는데 이용되며, 그 후, 위크 넘버를 결정하는데 이용될 수 있다.
당업자는, 이들 교시의 관점에서, 본 발명의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 또 다른 실시형태가 구현될 수도 있음을 알 수 있다. 본 발명은 다음의 특허청구범위에 의해서만 제한되며, 이는 상기 상세한 설명 및 첨부도면과 함께 고려될 경우에 그러한 모든 실시형태 및 변형물을 포함한다.

Claims (17)

  1. GPS 수신기에서 코오스 (coarse) GPS 시간을 설정하는 방법으로서,
    a) 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스를 요청하는 단계;
    b) 상기 예측 네비게이션 비트들을 수신하는 단계;
    c) 상기 예측 네비게이션 비트들의 수신 시간을 저장하는 단계;
    d) 상기 예측 네비게이션 비트들 내에 예측 시간 표시자 필드를 위치시키는 단계;
    e) 상기 위치된 예측 시간 표시자 필드에 응답하여 코오스 시간 설정을 결정하는 단계; 및
    f) 상기 코오스 시간 설정과 상기 수신 시간 간의 차이에 응답하여 상기 GPS 수신기 내에서 코오스 GPS 시간을 설정하는 단계를 포함하는, 코오스 GPS 시간의 설정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    패턴 매치 알고리즘을 수행하여 정확한 GPS 시간을 제공하는 단계를 더 포함하는, 코오스 GPS 시간의 설정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    a) 상기 코오스 시간 설정에 있어서의 기대 에러를 결정하는 단계; 및
    b) GPS 클럭 내의 상기 기대 에러를 고려하여 상기 GPS 수신기 내에서 코오스 GPS 시간을 설정하는 단계를 더 포함하는, 코오스 GPS 시간의 설정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 예측 네비게이션 비트들은 복수의 프레임을 포함하는 포맷으로 수신되고, 각각의 프레임은 복수의 서브프레임으로 구성되며, 각각의 서브프레임은 상기 시간 표시자 필드를 가지며 예측 네비게이션 비트들의 적어도 하나의 서브프레임을 포함하며,
    상기 코오스 GPS 시간의 설정 방법은,
    상기 예측 시간 표시자 필드를 상기 예측 네비게이션 비트들의 적어도 하나의 서브프레임 내에 위치시키는 단계; 및
    상기 예측 시간 표시자 필드로부터 상기 코오스 GPS 시간을 계산하는 단계를 더 포함하는, 코오스 GPS 시간의 설정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스의 길이를 특정하는 데이터 길이, 및 실제 네비게이션 비트들의 프레임 내에서 예측 네비게이션 비트의 위치를 지정하는 기준 비트 넘버와 함께, 예측 네비게이션 비트 필드가 송신되며,
    상기 코오스 GPS 시간의 설정 방법은,
    상기 기준 비트 넘버의 값 및 상기 데이터 길이에 기초하여, 상기 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스 내의 제 1 비트의, 실제 네비게이션 비트들의 프레임 내의 위치를 결정하는 단계;
    상기 기준 비트 넘버의 값에 기초하여, 상기 예측 네비게이션 비트들 내에 상기 예측 시간 표시자 필드를 위치시키는 단계;
    상기 위치된 예측 시간 표시자 필드를 디코딩하여 예측 시간 표시자를 제공하는 단계;
    상기 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스의 상기 제 1 비트가 수신된 시간에 대하여 상기 코오스 GPS 시간을 결정하는 단계; 및
    상기 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스의 상기 제 1 비트와 일치하여, 상기 GPS 수신기 내에서 코오스 GPS 시간을 설정하는 단계를 더 포함하는, 코오스 GPS 시간의 설정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    이동국과 기지국은 GSM 시스템을 이용하여 통신하는, 코오스 GPS 시간의 설정 방법.
  7. GPS 시간과 동기화된 복수의 SV 로부터, 시간 표시자 필드를 포함하는 주기적으로 송신된 네비게이션 비트드을 이용하여 위치를 결정하며, 또한, 하나 이상의 기지국들 및 위치 결정 엔터티 (PDE) 와 통신하는 이동국으로서,
    상기 기지국들 및 상기 PDE 와 통신하는 양방향 통신 시스템;
    GPS 클럭을 포함하는 위치 측정 시스템;
    상기 PDE 로부터 지원 메시지를 요청하는 수단으로서, 상기 지원 메시지는 GPS 시간과 시간상 근사적으로 동기화된 상기 기지국으로부터 송신된 예측 네비게이션 비트의 시퀀스를 포함하는, 상기 요청 수단;
    상기 지원 메시지의 수신 시간을 저장하는 수단;
    상기 예측 네비게이션 비트들 내에 예측 시간 표시자 필드를 위치시키는 수단;
    상기 위치된 예측 시간 표시자 필드에 응답하여, 예측 TOW (Time of Week) 를 결정하는 수단; 및
    상기 예측 TOW 및 상기 수신 시간에 응답하여 GPS 수신기 내에서 코오스 GPS 시간을 설정하는 수단을 구비하는, 이동국.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 코오스 GPS 시간 및 상기 예측 네비게이션 비트들에 응답하여, 패턴 매치 알고리즘을 수행하여 정확한 GPS 시간을 제공하는 수단을 더 구비하는, 이동국.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 TOW 에서의 기대 에러를 결정하는 수단을 더 구비하며,
    상기 GPS 수신기 내에서 코오스 GPS 시간을 설정하는 상기 수단은 GPS 클럭 내의 상기 기대 에러를 설정하는 수단을 포함하는, 이동국.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 송신된 네비게이션 비트들은 복수의 프레임을 포함하는 포맷을 가지며, 각각의 프레임은 복수의 서브프레임으로 구성되며, 각각의 서브프레임은 시간 표시자 필드를 가지며, 상기 지원 메시지는 상기 예측 네비게이션 비트들의 적어도 하나의 서브프레임을 포함하며,
    상기 예측 시간 표시자 필드를 상기 예측 네비게이션 비트들의 서브프레임 내에 위치시키는 수단; 및
    상기 예측 시간 표시자 필드에 응답하여, TOW 를 계산하는 수단을 더 구비하는, 이동국.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 지원 메시지는, 상기 예측 네비게이션 비트들의 길이를 특정하는 데이터 길이 필드, 및 실제 네비게이션 비트들의 프레임 내에 비트를 지정하는 기준 비트 넘버를 포함하며,
    상기 기준 비트 넘버 및 데이터 길이 필드에 응답하여, 실제 네비게이션 비트들의 프레임 내의 시퀀스의 제 1 비트의 위치에 대응하는 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스의 제 1 비트를 결정하는 수단;
    상기 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스의 상기 제 1 비트의 위치에 응답하여, 상기 예측 네비게이션 비트들 내에 시간 표시자 필드를 위치시키는 수단;
    상기 예측 시간 표시자에 응답하여, 상기 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스의 상기 제 1 비트에서 TOW 를 결정하는 수단; 및
    상기 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스의 상기 제 1 비트와 일치하고 상기 TOW 에 응답하는 상기 GPS 수신기 내에서 코오스 GPS 시간을 설정하는 수단을 더 구비하는, 이동국.
  12. IS-801 표준을 이용하여 기지국 및 위치 결정 엔터티 (PDE) 와 통신하는 이동국 (MS) 에서 코오스 GPS 시간과 GPS 수신기를 동기화시키는 방법으로서,
    상기 GPS 수신기는 GPS 시간과 동기화된 복수의 SV 로부터 주기적으로 송신된 네비게이션 비트들을 수신하도록 구성되며, 상기 송신된 네비게이션 비트들은 복수의 프레임을 포함하는 포맷을 가지며, 각각의 프레임은 복수의 서브프레임으로 구성되며, 각각의 서브프레임은 SUB-FRAME COUNT 메시지를 가지며,
    상기 MS 에 의해, 상기 PDE 로부터 감도 지원 (SA) 메시지를 요청하는 단계로서, 상기 SA 메시지는, 적어도 하나의 서브프레임을 포함하여 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스를 포함하는 예측 네비게이션 비트 필드, 상기 예측 네비게이션 비트 필드들의 길이를 특정하는 데이터 레코드 사이즈 필드, 및 실제 네비게이션 비트들의 프레임 내에 비트를 지정함으로써 네비게이션 비트들의 그룹과 상기 예측 네비게이션 비트들을 관련시키는 기준 비트 넘버 필드를 포함하는, 상기 요청 단계;
    상기 MS 로부터의 상기 요청에 응답하여, GPS 시간과 시간상 근사적으로 상기 기지국으로부터 상기 SA 메시지를 송신하는 단계;
    상기 MS 에서 상기 SA 메시지를 수신하고, 상기 SA 메시지의 수신 시간을 저장하는 단계;
    상기 기준 비트 넘버 필드 및 상기 데이터 레코드 사이즈 필드에 응답하여, 상기 실제 네비게이션 비트들의 프레임 내의 시퀀스의 제 1 비트의 위치에 대응하는 상기 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스의 제 1 비트를 결정하는 단계;
    상기 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스의 상기 제 1 비트의 위치에 응답하여, 상기 예측 네비게이션 비트들 내에 SUB-FRAME COUNT 필드를 위치시키는 단계;
    상기 위치된 SUB-FRAME COUNT 필드를 디코딩하여 예측 SUB-FRAME COUNT 값을 제공하는 단계;
    상기 예측 SUB-FRAME COUNT 값에 응답하여, 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스의 상기 제 1 비트에서 TOW 를 결정하는 단계; 및
    상기 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스의 상기 제 1 비트에 일치하여, 상기 예측 SUB-FRAME COUNT 값 및 상기 수신 시간에 응답하는 상기 GPS 수신기 내에서 코오스 GPS 시간을 설정하는 단계를 포함하는, 동기화 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 TOW 에서의 기대 에러를 결정하는 단계를 더 포함하며,
    코오스 GPS 시간을 설정하는 상기 단계는 상기 기대 에러를 설정하는 단계를 더 포함하는, 동기화 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 예측 SUB-FRAME COUNT 값은 주간 시간 기준에 대하여 정의되며,
    상기 TOW 를 결정하는 단계는, 상기 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스의 상기 제 1 비트의 위치 및 상기 예측 SUB-FRAME COUNT 값에 응답하여, 상기 주간 시간 기준으로부터 상기 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스의 상기 제 1 비트까지 경과한 비트의 개수에 대응하는 BOW (Bit of Week) 를 계산하는 단계를 포함하는, 동기화 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    BOW 를 계산하는 상기 단계는, 상기 예측 네비게이션 비트들의 시퀀스의 상기 제 1 비트가 상기 SUB-FRAME COUNT 필드와 동일한 서브프레임에 있는지를 판정하고, 이에 응답하여, 상기 예측 SUB-FRAME COUNT 값을 조정하는 단계를 포함하는, 동기화 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 코오스 GPS 시간 및 상기 예측 네비게이션 비트들에 응답하여, 패턴 매치 알고리즘을 수행하여 정확한 GPS 시간을 제공하는 단계를 더 포함하는, 동기화 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 MS 및 상기 기지국은 GSM 시스템을 이용하여 통신하는, 동기화 방법.
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