KR101125530B1

KR101125530B1 - 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치, 무선 트랜시버,모바일 배터리 구동형 디바이스 및 무선 수신기를 이용하는방법

Info

Publication number: KR101125530B1
Application number: KR1020077013741A
Authority: KR
Inventors: 아드리안 지 스펜서; 사이드 모리디
Original assignee: 에스티 에릭슨 에스에이
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2005-11-07
Publication date: 2012-03-23
Also published as: CN101061391A; CN101061391B; US20090239548A1; WO2006054196A1; KR20070089808A; JP2008520995A; JP5531335B2; GB0425401D0; ATE444498T1; EP1815264B1; DE602005016959D1; EP1815264A1; US8489123B2

Abstract

위성 위치결정 시스템으로부터 신호를 수신하고, 통신 시스템으로부터 신호를 수신하는 무선 수신기는 수신기에서의 공통 경로를 이용하여, 코드와의 상관(50, 210, 220)에 의해 수신된 신호로부터 위치 정보(60, 230)를 도출한다. 제 1 모드에서, 도출은 통신 신호를 위해 이용된 시간 슬롯으로 수신된 선택 신호를 배제하는 수신 신호로부터 수행된다. 제 2 모드는 그러한 신호를 포함한다. 이것은 위치결정 프로세서의 정확성과 대기 시간 사이의 트레이드 오프의 제어를 가능하게 하여, 조건들의 범위에 걸쳐 성능을 향상시킨다. 모드 입력은 '신호 세기'에 따라, 또는 애플리케이션의 요구에 따라 동적으로 변경될 수 있다.

Description

무선 수신기에서 이용하기 위한 장치, 무선 트랜시버, 모바일 배터리 구동형 디바이스 및 무선 수신기를 이용하는 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DERIVING POSITION INFORMATION}

본 발명은 위치결정 시스템(positioning system)으로부터 신호를 수신하는 장치와, 그러한 장치를 갖는 무선 트랜시버와, 집적 회로와, 대응하는 방법에 관한 것이다.

전형적으로, 기지국 또는 GPS(Global Positioning System) 위성으로부터의 거리를 결정하고, 송신 지연을 검출하고, 거리로부터 3각 측량을 함으로써, 모바일 전화와 같은 모바일 핸드셋의 위치 또는 장소를 얻기 위해 시도하는 것이 알려져 있다. GPS는 포함되는 긴 범위들에 의해 초래된 극히 낮은 신호 전력을 극복하는 것을 돕기 위한 확산 스펙트럼 기법을 이용함으로써, 위성으로부터 사용자 장치로 데이터를 송신한다. 이러한 데이터는 주어진 시간 지연에서의 피크를 얻기 위해, 확산 코드의 국부적으로 생성된 복제와 상관된다. 이것은 송신 지연을 나타내는, 알려진 클록 기준으로부터의 지연을 결정하는데 이용된다. 이것은 범위 측정치로 변환되어, 다수의 위성을 결정하는데 이용된다. 4개 이상의 이들 측정치를 이용함으로써, 위치-고정(position-fix), 즉, 수신기의 위치의 표시가 만들어 수 있다.

USA에서의 FCC는, 모바일 전화로부터 비상 호출이 행해질 때, "대부분의 경우에 50 내지 100 미터내로" 위치를 결정할 수 있어야 한다고 공포하였다. GPS 기능을 갖는 CDMA2000 모바일 핸드셋을 생성하는 것이 알려져 있다(CDMA2000은 북미에서 이용된 모바일 표준임). CDMA2000 시스템은 송신 및 수신 주파수가 분리되며, 둘다 동시에 발생될 수 있는 전방향성(full-duplex) FDM(frequency-division multiplex)을 이용한다.

(미국을 포함하는) 세계의 여러 곳에서, GSM(Global System for Mobile Communication)이 (또한) 널리 이용된다. 이러한 시스템에서, 데이터의 송신 및 수신은 모바일 핸드셋에서 동일한 순간에 발생되지 않는데, 즉, 그들은 TDM(time-division multiplexed)으로 된다. 기지국에 연결된 각각의 핸드셋은 (8의) 하나의 시간 슬롯을 수신하고, 하나를 송신하고, 슬롯 절반에 대해 인접한 주파수를 모니터링한다. 이러한 TDM 구조는 GPS 데이터가, GSM 데이터의 송신과 수신 사이의 '콰이어트(quiet)' 기간에 획득될 수 있도록 한다.

미국 특허 제 6,529,493 호에 기술된 바와 같이, 단일의 하우징내에 2개의 독립적인 단말기, 구체적으로 원격통신 단말기(예를 들면, GSM 단말기) 및 위치결정 단말기(예를 들면, GPS 단말기)를 갖는 것이 알려져 있다. 이것은 2개의 RF 수신기 및 2개의 기저대역 프로세서가 존재하기 때문에, 단일의 원격통신 단말기보다 훨씬 더 고가이다. 제 2의 알려진 기법은, 공통 또는 공유 기저대역 처리 유닛을 이용함으로써, 그러한 단점을 개선하고자 한다. 이것은 위치결정 신호를 수신하는 시스템(위치결정 모드에서의 동작)과 원격통신 신호를 위한 트랜시버 시스템(원격통신 모드에서의 동작) 사이에서 시간 공유된다. 단말기는 그의 2개의 동작 모드 중 하나 또는 다른 하나가 사용자에 의해 선택(위치결정 또는 원격통신)될 수 있도록 하는 스위칭 수단을 포함한다. 그러나, 이것은 위치결정 및 원격통신 모드를 동시에 동작시킬 수 없다.

미국 특허 제 6,529,493 호는 위치결정 측정을 수행하기 위해 원격통신 신호를 송신 및 수신하는 수단이 비활성인 순간의 이점을 취함으로써 동시 동작을 제안한다. 8 시간 슬롯의 시퀀스를 갖는 GSM 시스템과 같은 TDM 시스템에서, 제 1 슬롯은 송신을 위해 이용되고, 2개의 슬롯은 클리어 상태로 남겨지며, 제 4 슬롯은 GSM 신호를 수신하는데 이용되고, 제 5, 제 6, 제 7 및 제 8 슬롯은 GPS 신호를 수신하여 처리하는데 이용된다.

그것은 또한 모바일 핸드셋 위치결정이 위치결정 계산을 위해 이용가능한 처리 시간에 의해 제한되는 미국 특허 출원 제 2003/0162549 호로부터 알려져 있다. 이것은 위치결정 동작을 위해 이용가능한 보다 적은 "자유" 시간을 남기는, 보다 높은 데이터율이 가능한 GPRS(Generalised Packet Radio Service) 핸드셋과 같은 핸드셋에 대해 특히 그러하다. 이것을 해결하기 위해, 이동국이 네트워크로부터 추가적인 "아이들(idle)" 블록 또는 프레임을 요청하여, 위치결정 동작을 보다 신속하게 완료할 수 있도록 하는 것이 제안되어 있다. GPRS 네트워크에 적용가능한 일실시예에서, 패킷 데이터 모드에서 동작하는 이동국은, 디폴트 수의 아이들 프레 임이 허용하는 것보다 위치결정 동작을 보다 신속하게 수행하도록 요구되는 경우, 네트워크로부터 추가적인 "아이들" 블록 또는 프레임을 요청한다. 소정의 이동국은 원하는 위치결정 동작 및 그러한 동작을 완료하기 위한 원하는 시간을 나타내는 요청을 수신한 후, 그것에 대해 현재 이용가능한 배경(background) 처리 시간의 양이 불충분한지를 결정할 수 있다. 만약 그렇다면, 이동국은 위치결정 동작을 적당한 때에 완료하는데 필요한 아이들 프레임의 수를 요청한다. 이러한 요청을 수신시에, 네트워크는, 예를 들면, 그의 진행중인 사용자 스케쥴링 동작이, 그것으로 하여금 추가적인 아이들 시간에 대한 요청을 승낙하도록 허용할지의 여부를 결정한다. 만약 그렇지 않다면, 네트워크는 요청의 거절을 나타내는 응답 메시지를 송신한다. 그러한 경우, 이동국은 그것이 원하는 시간내에 요청된 위치결정 동작을 수행할 수 없음을 나타내는 에러 메시지로 응답할 것이다.

요청이 승인된다면, 일반적으로 네트워크는 추가적인 아이들 시간의 특정 할당을 결정한다. 즉, 네트워크는 하나 이상의 출현될 TDMA 프레임에서의 추가적인 아이들 프레임을 어떻게 최상으로 할당할지를 결정하여, 이동국이 요청된 양의 추가적인 아이들 시간을 수신하도록 한다. 추가적인 아이들 시간을 차후의 활성 TDMA 프레임 세트내로 인터리빙함으로써, 네트워크는 이동국이, 진행중인 통신을 방해하지 않고서, 요청된 위치결정 동작을 수행할 수 있도록 한다.

요청이 승인되지 않았거나, 또는 요청이 불충분한 추가적인 아이들 시간을 승인한 경우, 이동국은 에러 메시지를 리턴하거나, 또는 단축된 처리를 수행하여, 덜 정확하거나 덜 완료된 결과를 리턴할 수 있으며, 또는 전체 처리를 수행하지만, 요청에 의해 지정된 것보다 이후의 시간에 결과를 리턴할 수 있다.

그러한 GPS 신호의 개선된 처리에 대한 필요성이 남아 있다.

발명의 개요

본 발명의 목적은 개선된 장치 또는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 양상에 따르면, 위치결정 시스템으로부터 신호를 수신하고, 수신기에서의 공통 경로를 이용하여 통신 시스템으로부터 신호를 수신하는 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치가 제공되며, 그러한 장치는 수신 신호로부터 위치 정보를 도출하도록 구성되는 위치 프로세서를 구비하고, 위치 프로세서는 통신 신호에 대해 이용되는 시간 슬롯으로 수신된 선택 신호를 배제하는 수신 신호로부터 도출이 수행되는 제 1 모드와, 그러한 신호를 포함하는 제 2 모드를 가지며, 모드는 모드 입력에 따라 제어된다.

본 발명은 위치결정 프로세서의 정확성과 대기 시간 사이의 트레이드 오프의 제어를 가능하게 한다. 이것은 조건들의 범위에 걸친 성능을 향상시킬 수 있다. 몇몇 경우, 정확성은 통신 신호에 의해 지배되는 소정의 신호를 포함함으로써 악영향을 받을 것이며, 통신 신호가 없는 경우, 보다 긴 기간 동안 대기함으로써 처리를 지연시킬 필요가 없다. 다른 경우, 정확성은 너무 많이 저하될 수 있다. 전술한 미국 특허 출원 제 2003/0162549 호와 비교하여, 이것은 네트워크에게 아이들 시간에 대해 질문하는 지연을 회피할 수 있고, 현존하는 네트워크 관리 소프트웨어의 복잡도를 추가하지 않을 수 있는 상이한 방안을 나타낸다. 또는, 그것은 미국 특허 출원 제 2003/0162549 호의 방안을 보충하는데 이용될 수 있다.

종속항에 대한 추가적인 특징은, 위치결정 시스템의 수신 신호의 특성에 따라 모드 입력을 도출하는 수단이다. 이것은 예를 들면, 신호가 강한 경우에 정확성 또는 대기 시간이 향상되도록 할 수 있거나, 또는 신호가 약한 경우에 대기 시간의 비용으로 정확성을 향상시킬 수 있다.

다른 그러한 추가적인 특징은, 위치 정보를 이용하는 보다 높은 레벨 애플리케이션으로부터의 입력과, 이러한 애플리케이션 입력에 따라 모드 입력을 도출하는 수단이다. 예를 들면, 이것은 애플리케이션이 정확성 또는 대기 시간에 영향을 미칠 수 있도록 한다. 이러한 애플리케이션은 수신기에 위치되거나, 또는 네트워크 또는 다른 곳에 원격적으로 위치될 수 있다.

다른 그러한 추가적인 특징은 모드 입력을 동적으로 변경하도록 배열되는 모드 입력을 도출하는 수단이다. 이것은 처리 기간 동안 모드를 고정 값으로 설정하는 것보다 우수한 적응을 가능하게 한다.

다른 그러한 추가적인 특징은 위성 기반의 위치결정 시스템이다. 이들은 지상 위치결정 시스템보다 약한 신호를 갖는 경향이 있다.

다른 그러한 특징은 수신 신호의 송신 지연을 결정하기 위해, 수신 신호를 사전결정된 시퀀스와 상관시키는 상관기를 포함하는 프로세서이다.

다른 그러한 특징은 상관기의 출력으로부터 신호 특성을 결정하는 수단을 포함하는 프로세서이다. 이것은 신호 세기, 신호대 잡음비, 또는 다른 특성을 포함할 수 있다.

다른 그러한 특징은 신호 특성을 임계값과 비교하는 비교기를 포함하는 모드 입력을 도출하는 수단이다.

다른 그러한 특징은 모드 입력에 따라 상관기를 제어함으로써 변경되는 모드이다. 이것은 신호가 상관기에 도달하기 전에 신호를 선택하는 것과 같은 대안보다 간단할 수 있다.

다른 그러한 특징은 비연속적 시간 슬롯에서 수신된 신호로부터, 하나보다 많은 상관 출력의 평균을 결정하고, 평균으로부터 거리 값을 결정하도록 배열되는 위치결정 프로세서이다. 이것은 보다 많은 값들이 평균화되도록 도와주며, 따라서, 통신 시스템(전술한 미국 특허 출원 제 2003/0162549 호를 참조)의 긴 "아이들" 기간을 대기하지 않고서도, 정확성을 향상시킨다.

다른 그러한 특징은 시분할 다중화 시스템을 포함하는 통신 시스템과, 통신 시스템의 시간 슬롯에 동기화되는 모드 신호를 도출하는 수단이다.

다른 그러한 특징은 수신 신호를 이후의 처리를 위해 저장하도록 배열되는 위치 프로세서이다.

다른 그러한 특징은 집적 회로로서 구현되는 장치이다.

다른 양상은 안테나, 공유된 RF 경로 및 장치를 포함하는 무선 트랜시버를 제공한다.

추가적인 특징은 제 2 안테나, 통신 신호 및 위치 시스템 신호를 위한 분리된 RF 경로들, 및 그들을 공유 경로내로 결합하는 결합기이다. 이것은 분리된 RF 경로들이 상이한 대역에 대해 최적화될 수 있도록 한다.

다른 양상은 무선 트랜시버를 갖는 모바일 배터리 구동형 디바이스를 제공한다.

당업자라면, 임의의 추가적인 특징들이 함께 결합되거나, 또는 본 발명의 임의의 양상들과 결합될 수 있음을 명백히 알 것이다. 당업자라면, 특히 본 발명자에게 알려지지 않은 다른 종래 기술에 비해, 다른 이점들을 명백히 알 것이다.

이제, 첨부 도면을 참조하면서, 예를 통해, 본 발명의 실시예를 기술할 것이다.

도 1 내지 3은 본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 알려진 구성을 도시한다.

도 4는 도 1 내지 3 기저대역 처리 부분에 대한, 또는, 다른 애플리케이션에서의, 본 발명의 제 1 실시예를 도시한다.

도 5는 도 4의 거리 도출 부분 또는 다른 애플리케이션에 대한, 다른 실시예를 도시한다.

도 6은 일실시예의 흐름도를 도시한다.

도 7은 모든 슬롯이 GPS 신호를 수신하는 시간 슬롯 챠트를 도시한다.

도 8은 도 7의 경우에 대한 상관 그래프를 도시한다.

도 9는 몇몇 슬롯이 GSM 신호를 수신하지만, 그들 모두 GPS 처리에 포함되는 시간 슬롯 챠트를 도시한다.

도 10은 도 9의 경우에 대한 상관 그래프를 도시한다.

도 11은 감도 손실 대 슬롯 이용가능성의 그래프를 도시한다.

도 12는 -130dB에서의 100ms 상관에 대한 위치 고정 대 슬롯 이용가능성의 그래프를 도시한다.

도 13은 몇몇 슬롯이 GSM 신호를 수신하고, GSM 슬롯이 GPS 처리에 포함되지 않는 시간 슬롯 챠트를 도시한다.

도 14는 순차적 획득을 위한 시간 대 이용가능한 슬롯 사이의 그래프를 도시한다.

실시예들은 2개의 동작 모드를 포함한다. 수신된 GPS 데이터는 라디오가 GSM 데이터를 수신하는 기간 동안 '갭(gap)'을 포함할 것이고, 그것은 감도의 감소를 초래할 것이며, 사용자의 위치에 대한 평가의 정확성이 감소될 것이다. 그러나, (GSM 슬롯을 포함하는) 이러한 제 1 모드에서의 GPS 데이터 획득은, 최소 시간으로 위치 '고정'이 얻어지도록 한다.

(GSM 슬롯을 배제하는) 제 2 모드는 다음과 같다. 즉, 핸드셋이 GSM 데이터를 수신하는 기간 동안, GPS 데이터가 손상된 것으로 알려질 때, GPS 신호의 역확산이 중지되고, 데이터가 "양호한(good)" 다음 순간에 재개된다. 그 후, '양호한' 데이터의 조각이 시퀀스로 되어, 단지 양호한 데이터만으로 상관이 행해질 것이다. 따라서, 감도가 감소되지 않을 것이지만, 고정을 얻기 위해 보다 긴 경과 시간이 초래될 것이다(일례에서, 2.5/8 더 긴 계수). 재개될 때, 확산 코드의 정렬이 유지되어야 한다. 당업자에게 명백한 바와 같이, 이것은 다양한 방법으로 달성될 수 있다.

이들 2개의 모드 중 어느 하나가 이용될 수 있으며, 또는 둘의 비율은 고정을 위한 시간(time-to-fix), 요구되는 감도 레벨 및 국부적인 조건에 의존한다.

도 1은 모드들이 이용될 수 있는 무선 수신기의 알려진 구성을 도시한다. 분리된 RF 경로들이, 분리된 안테나, 저잡음 증폭기(LNA), 직교(IQ) 복조기 및 대역 필터의 형태로, GPS 및 GSM 신호들에 대해 제공된다. 2개의 분리된 경로는 공통 기저대역 처리 부분으로 공급된다. 그러므로, 이러한 단계에서는 공통 경로만이 존재한다. 시간 슬롯을 공유하는 것을 포함하는 실시예의 2개의 모드가 기저대역 처리 부분에서 발생되며, 이하에 기술될 것이다.

도 2는 다른 예를 도시한다. 이 경우, 안테나로부터 기저대역 처리 부분으로 공통 RF 경로가 존재한다. 대역 필터 및 경로에서의 모든 부분들은, GSM 및 GPS 신호에 의해 이용된 상이한 대역들을 처리할 수 있을 필요가 있다. 다른 예에서, 통신 신호 및 위치결정 신호가 동일한 대역을 공유할 수 있다.

도 3은 중간 주파수(IF)까지 GPS 경로가 분리되고, 재구성가능 채널 필터를 이용하여 GPS 및 GSM 신호로부터 원하지 않는 간섭 신호를 필터링하는 구현을 도시한다. GPS 대역폭은 1,2 또는 4 MHz일 수 있고, GSM은 200 kHz이다. 이것은 당업자에게 명백한 바와 같이, 다상 필터 또는 다른 유형의 필터에 의해 구현될 수 있다. 채널 필터 이후의 처리는, 전형적으로 디지털일 것이며, GPS 및 GSM에 대해 공통적이다.

도 3에서, GSM 및 DCS(Digital Communication System) 주파수 대역에 대해 공통의 안테나가 존재하지만, 필터 및 기저대역 부분까지 이들 대역에 대한 분리된 RF 경로가 존재한다. 앞에서와 같이, 분리된 안테나가 GPS 신호에 대해 제공된다. 제 1 필터(2)는 GSM 및 DCS 신호를 분리시킨다. 각 경로의 경우, 이것은 Rx 및 Tx 경로를 분리하기 위한 스위치가 뒤따르게 된다. 명료성을 위해, 송신 회로는 도 3에서 도시되지 않는다. 그 이후에, 대역 필터(4, 6), 증폭기(10, 14) 및 복조기 부분(12, 16)이 뒤따른다. GPS 경로의 경우, 필터(8) 이후에 증폭기(19) 및 복조기 부분(18)이 뒤따른다. 3개의 모든 경로는 공통 필터 및 기저대역 부분으로 공급되며, 시간 공유된다.

도 4는 전술한 모드들을 이용하여 기저대역 신호를 처리하는 장치의 예를 보여주는, 본 발명의 실시예를 도시한다. 위치 프로세서(20) 및 통신 시스템 프로세서(30)가 병렬로 접속된 것으로 도시되지만, 이것은 공통 프로세서의 시간 공유를 나타낼 수도 있다. 위치 프로세서(20)는 모드를 포함하는 및 배제하는 거리 도출 부분(50)을 갖는다. 모드는, 모드 입력 생성기(40)에 의해 공급되는 모드 입력에 의해 설정된다. 어떤 모드가 이용될지를 결정하는 다양한 방법이 있다. 도출된 거리는, 형성된 원리를 따르는 위치를 도출하기 위해, 위치 도출 부분(60)으로 공급된다.

도 5는 거리 도출 부분(50) 및 모드 입력 생성기(40)가, GPS와 같은 확산 스펙트럼 유형의 위치결정 시스템을 위해 구현될 수 있는 방법의 예를 도시한다. 다른 예들을 고려할 수 있다. 수신 신호는 상관기(100)로 공급되어, 제 1 비콘 또는 위성에 대한 사전결정된 코드와 비교된다. 상관에서의 피크가 소정의 상대적 지연 값에 대해 발견된다면, 이러한 지연은 송신 지연 및 그에 따른 위성으로부터의 거리의 표시로서 출력된다. 평균화기(120)는 시간에 걸친 평균을 형성하여, 잡음의 효과를 감소시킨다.

전형적으로, 다수의 상관기(100)가 제공되어, 동일한 수신 신호를 다른 위성의 비콘에 대한 코드와 동시에 상관시킨다. 따라서, 지연 값 2가 생성될 수 있으며, 평균화된 거리 값 2를 초래하는 등의 방식으로 된다.

그러한 구성이 포함 모드에서 동작한다면, 위치결정 정보를 갖지 않는 통신 신호가 수신되는 경우에도, 상관기(100)는 연속적으로 동작한다. 그러한 구성이 배제 모드에서 동작한다면, 위치결정 신호를 포함하지 않는 시간 슬롯이 존재하는 경우, 상관기(100)는 중지된다. 상관기를 중지시킬지의 여부를 결정하기 위한 모드 입력은, 이 경우 신호 세기 표시로부터 결정된다. 그러므로, 모드 입력 생성기(40)는 비교기(130)의 형태로 구현되며, 상관기(100)로부터의 피크를 임계값과 비교하도록 배열된다. 또한, 상관기(100)를 중지시킬지의 여부를 결정하기 위해, 잡음 레벨 및 다른 요소들을 고려할 수 있다. 모드는 사전결정된 모드로 설정되거나, 또는 조건, 예를 들면, 신호 세기가 변화됨에 따라 동적으로 변경될 수 있다. 또한, 모드는 위치 정보를 이용할 애플리케이션에 의해 설정될 수 있다. 이것은, 예를 들면, 수신기상에서 국부적으로 실행되는 애플리케이션, 또는 원격적으로 실행되는 애플리케이션일 수 있다. 예로서, 비상 호출을 수신하는 경우 네트워크에 의해 실행된 비상 호출 위치 발견자 애플리케이션, 또는 무선 트랜시버의 사용자에 의해 실행된 라우트 발견 애플리케이션이 포함된다. 상관기(100)의 재시작은, 정렬이 유지되는 것을 보장하거나, 또는 입력들 사이에 삽입된 상대적인 지연을 보장하고, 정확한 정렬을 보장하기 위해 동기화될 수 있다.

도 6은 일실시예에 따른 흐름도를 도시한다. 단계(200)에서, 수신기는, 예를 들면, 통신 네트워크로부터 정보를 얻음으로써, 어느 위성을 볼 수 있는지를 결정한다. 단계(210)에서, 전술한 바와 같이, 동적 모드 제어로 개략적 상관이 수행된다. 대략적인 거리가 발견되면, 단계(220)에서, 보다 작은 범위의 지연에 대해, 다시 동적 모드 제어로 보다 정교한 상관이 실행될 수 있다. 단계(230)에서, 전형적으로 반복적 알고리즘을 이용하여 위치가 계산된다. 단계(240)에서, 이들 단계가 반복될 수 있으며, 이전의 위치 값으로부터 시작함으로써 반복이 단축될 수 있다. 선택적인 단계(250, 260)가 임의의 시간에 수행되어, 예를 들면, 프로세서(20)가 너무 바쁜 경우, 신호를 저장 및 후처리할 수 있다. 단계(260)에서, 낮은 대기 시간 또는 보다 높은 정확성을 위한 애플리케이션의 필요성에 의해 요구되는 경우, 애플리케이션이 임계값을 변화시키거나 또는 모드를 직접 변경할 수 있다.

도 7은 GSM 프레임에 대한 시간 슬롯도를 도시한다. 모두 8개의 슬롯이 GPS 동작을 위해 이용가능한 경우, 즉, GSM이 동작되지 않는 경우, 그 상황은 도 7에 도시된 바와 같다. 수신 데이터는, 수신기의 GSM 동작으로 인한 갭을 갖지 않으며, 국부적 코드가 연속적으로 생성되고, 이들 둘의 결과적인 상관은 갭을 갖지 않는다. 전형적으로, 10ms 통합 시간의 경우(즉, 2 GSM 시간 프레임 바로 위), 잡음에 비교된 얼리-레이트(early-late) 피크는 도 8에 도시된 바와 같다.

포함 모드

핸드셋이 시간 슬롯들 중 일부에 대해 GSM 모드에서 동작하는 상황의 경우, 수신 데이터와 국부적 생성 코드의 상관은, 도 9 아래에서 음영의 시간 슬롯에 의해 표현된 제로 상관(zero correlation)이 발생되는 기간에 좌우된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 얼리-레이트 피크의 결과적인 진폭은 잡음에 비해 감소된다. 수신 신호로 로크-온(lock-on)하기 위해 얼리-레이트 피크가 요구되고, 그 진폭은 디바이스가 만드는 위치-고정의 정확성에 비례하므로, 이것은 수신기의 감도가 효과적으로 절충됨을 의미한다.

소정의 수신기에 대한 최소 이용가능 신호 세기에서의 증가는 다음과 같이 주어진다.

여기서, total_slots = 8이고, 1≤GPS_slots_usable≤8이다. 그러므로, GPS에 대해 이용가능한 5 슬롯의 경우, 최소 이용가능 신호는 4 dB 만큼 증가된다. 이것은 도 11에 도시된다. 감도의 손실과 위치-고정에서의 증가되는 불확실성 사이에 상관이 존재한다. 이것은 도 8 및 도 10에 도시된 얼리-레이트 상관의 제로 크로싱(zero crossing)을 검출하는 코드 위상 동기 루프 파라미터에 의존한다. 실험 결과가 도 12와, 표 1의 행 6 및 7에서의 이론적인 결과와 함께 행 2 내지 5에 도시된다. 표 1에서, HDOP는 본 기술 분야에서 이용되는 용어이며, 위치 고정이 얼마나 정확한지를 나타내는 "수평 정밀도 희석화(horizontal dilution of precision)"을 나타낸다(더 작을수록 더 우수함).

배제 모드

도 13은 GSM 시간 슬롯의 프레임을 도시하며, 몇몇 슬롯을 배제하는 수신 신호의 상관을 이용한다. 시간 슬롯을 배제하는 기법은 도 8에 도시된 성능을 제공할 수 있지만, 도시된 예에서는 단지 5 개의 "양호한" 슬롯만이 이용가능하다(이러한 슬롯의 수는 1로부터 7까지 변할 수 있음). 핸드셋이 GSM 데이터를 수신하는 기간 동안, GPS 데이터가 손상된 것으로 알려지는 경우, 확산 코드 GPS의 국부적인 복제(local-copy)의 생성이 중지될 수 있고, 수신 데이터가 '양호한' 다음 순간에 재개된다. 그 후, '양호한' 데이터의 섹션이 도시된 바와 같이 시퀀스로 되어, 양호한 데이터만으로 상관이 행해질 것이다. 따라서, 감도가 감소되지 않을 것이지만, 단지 5 슬롯 가치의 데이터만이 (8 슬롯의) 각 프레임에서 상관되므로, 고정을 얻기 위해 보다 긴 경과 시간이 요구된다(8/5 더 긴 계수).

실제로, 수신기로부터의 데이터는 메모리에 저장될 수 있으며, 충분한 데이터가 획득되는 경우, 상관이 수행된다. 상관이 발생되기 위한 시간의 길이가 도 14에 도시되며, 특정 위치-고정 정확성을 위해 주어진 신호 세기에서 요구된 시간의 길이로 정규화된다. 예를 들어, GSM 프레임에서의 8 슬롯 중 5개가 GPS 획득을 위해 이용가능하고, 2개의 합성기가 배치(하나는 GSM을 위한 것이고, 다른 하나는 GPS를 위한 것이므로, 각각의 합성기는, 그것이 요구되기 전에 안정적일 수 있음)되는 경우, 상관을 수행하는데 걸리는 시간은 1.6(8/5)의 계수 만큼 증가될 것이다. 하나의 합성기가 GSM 및 GPS 둘다를 위해 이용된다면, 합성기가 정착하는 동안 시간이 낭비될 것이며(140㎲인 것으로 가정함), 상관을 수행하기 위한 시간은 2.3의 계수로 증가된다.

구현은 집적 회로의 형태일 수 있다. 그것은 전단과 동일한 집적 회로에 있을 수 있다. 예를 들어, 그것은 (예를 들면, UAA3537 RF 전단 IC에 대한 변형에 의해) 필립스의 GSM 칩셋에 추가될 수 있다. 그것은 '압축 모드'가 이용되는 경우 제 3 세대 시스템 UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)을 포함하는 임의의 시분할 다중화 통신 시스템에 적용될 수 있다. 셀룰라 핸드셋에 GPS를 추가하는 것이 이미 시작되었으며, 위치 정보가 이제 USA에서의 핸드셋으로부터 FCC에 의해 요구되고, 3GPP(3rd Generation Partnership Program) 조직에 의해 현재 완료되고 있다.

전술한 바와 같이,

a) 최소 고정을 위한 시간(minimum time-to-fix)과 감도의 손실,

b) 최상의 감도와 보다 긴 고정을 위한 시간

사이의 수신 모드의 변경이 존재한다.

어느 것을 이용할지, 또는 각각의 상대적인 비율에 대한 결정은 다음과 같은 것에 근거할 수 있다.

i) GPS 신호의 신호 잡음비 또는 수신 신호 세기 표시(received signal strength indication; RSSI). 이러한 신호는 수신의 시작 이후에 곧 이용가능하며, 위치-고정을 통한 a) 또는 b)의 상대적인 비율을 갱신하는데 이용될 수 있다.

ii) 수신된 코드와 국부적인 코드의 상관 이후에 제공된 잡음. 이러한 신호는 또한 수신의 시작 이후에 곧 이용가능하며, 위치-고정을 통한 a) 또는 b)의 상대적인 비율을 갱신하는데 이용될 수 있다.

임계값을 설정하여, 모드 a), b) 또는 둘의 결합에서의 동작을 결정할 수 있다. 둘의 결합은, 일부 감도가 절충될 수 있지만, 고정을 위한 시간이 중요한 경우에 이용될 수 있다. 동작 모드는 국부적인 조건에 의존할 수 있으며, 사용자가 그러한 환경내에서 이동함에 따라 동적으로 변화될 수 있다. 이것은 GSM 시분할 다중화 시스템에서의 갭을 이용하여, 모바일 핸드셋이, GSM과 GPS 수신 사이의 시간에 공유된 단지 하나의 수신기만을 갖도록 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 실시예들은 GSM 데이터 및 GPS 데이터를 동일하지 않은 순간에, 즉, 시분할 다중화(TDM)로 수신할 수 있는 (예를 들면, 모바일 전화 핸드셋에서의) 라디오 수신기와 관련된다. TDM 구조는 GPS 데이터가, GSM 데이터의 송신과 수신 사이의 '콰이어트' 기간에 획득될 수 있도록 한다. 수신된 GPS 데이터는 라디오가 GSM 데이터를 수신하는 기간 동안 '갭'을 포함할 것이고, 그것은 감도의 감소를 초래할 것이며, 사용자의 위치에 대한 평가의 정확성이 감소될 것이다. 그러나, 최소 시간으로 위치 '고정'이 얻어진다.

이것에 대한 대안은, 라디오가 GSM 데이터를 수신하는 기간 동안 GPS 데이터의 획득을 중지하는 것이다. 감도의 감소가 존재하지 않을 것이지만, 고정을 얻기 위해 보다 긴 경과 시간이 초래된다. 이들 2개의 모드 중 어느 하나가 이용될 수 있으며, 또는 둘의 비율은 고정을 위한 시간 및 요구된 감도 레벨에 의존할 수 있다.

전술한 바와 같이, 위치결정 시스템으로부터 신호를 수신하고, 통신 시스템으로부터 신호를 수신하는 무선 수신기는 수신기에서의 공통 경로를 이용하여, 코드와의 상관에 의해 수신 신호로부터 위치 정보를 도출한다. 제 1 모드에서, 도출은 통신 신호를 위해 이용된 시간 슬롯으로 수신된 선택 신호를 배제하는 수신 신호로부터 수행된다. 제 2 모드는 그러한 신호를 포함한다. 이것은 위치결정 프로세서의 정확성과 대기 시간 사이의 트레이드 오프의 제어를 가능하게 하여, 조건들의 범위에 걸쳐 성능을 향상시킨다. 모드 입력은 신호 세기에 따라, 또는 애플리케이션의 요구에 따라 동적으로 변경될 수 있다.

제공된 명세서 및 특허 청구 범위에서, 요소 앞의 "하나의" 라는 용어는 그러한 요소가 복수개 존재함을 배제하지 않는다. 더욱이, "포함하는" 이라는 용어는 열거된 것들 이외의 다른 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다.

특허 청구 범위에서, 괄호안의 참조 부호는 이해를 돕기 위한 것이며, 제한을 위한 것은 아니다.

당업자라면, 제공된 개시 내용으로부터, 다른 변형이 가능함을 명백히 알 것이다. 그러한 변형은 위치결정의 기술 분야 및 모바일 통신의 기술 분야에서 이미 알려지고, 본 명세서에서 이미 기술된 특징들 대신에 또는 그것에 추가하여 이용될 수 있는 다른 특징들을 포함할 수 있다.

Claims

위치결정 시스템으로부터 신호를 수신하고, 수신기에서의 공통 경로를 이용하여 통신 시스템으로부터 신호를 수신하는 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치에 있어서,

상기 수신 신호로부터 위치 정보를 도출하도록 구성된 위치 프로세서(20)를 포함하며, 상기 위치 프로세서는, 통신 신호를 위해 이용되는 시간 슬롯으로 수신된 선택 신호를 배제하는 상기 수신 신호로부터 상기 도출이 수행되는 제 1 모드와, 그러한 신호를 포함하는 제 2 모드를 갖고, 상기 모드는 모드 입력에 따라 제어되는

무선 수신기에서 이용하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 위치결정 시스템의 상기 수신 신호의 특성에 따라 상기 모드 입력을 도출하는 수단(40)을 갖는 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 모드 입력을 도출하는 수단(40)은 상기 신호 특성을 임계값과 비교하는 비교기(130)를 포함하는 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 위치 정보를 이용하는 보다 높은 레벨의 애플리케이션으로부터의 입력과, 이러한 애플리케이션 입력에 따라 상기 모드 입력을 도출하는 수단(40)을 갖는 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 모드 입력을 도출하는 수단(40)은 상기 모드 입력을 동적으로 변경하도록 구성되는 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 위치 프로세서(20)는 상기 수신 신호의 송신 지연을 결정하기 위해, 상기 수신 신호를 사전결정된 시퀀스와 상관시키는 상관기(100)를 포함하는 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 위치 프로세서(20)는 상기 상관기(100)의 출력으로부터 상기 신호 특성을 결정하는 수단(130)을 포함하는 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 모드 입력에 따라 상기 상관기(100)를 제어함으로써 상기 모드를 변경하도록 구성되는 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 위치 프로세서(20)는 비연속적인 시간 슬롯에서 수신된 신호로부터, 하나보다 많은 상관 출력의 평균을 결정하고, 상기 평균으로부터 거리 값을 결정하도록 구성되는 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 통신 시스템은 시분할 다중화 시스템을 포함하고, 상기 모드 입력을 도 출하는 수단(40)은 상기 통신 시스템의 시간 슬롯에 동기화되는 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 위치결정 시스템은 위성 기반인 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 위치 프로세서(20)는 수신 신호를 이후의 처리를 위해 저장하도록 배열되는 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

하나 이상의 집적 회로로서 구현되는 무선 수신기에서 이용하기 위한 장치.
안테나와, 공유된 RF 경로와, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 장치를 포함하는 무선 트랜시버.
제 14 항에 있어서,

제 2 안테나와, 상기 통신 신호 및 상기 위치 시스템 신호를 위한 분리된 RF 경로들과, 이들 경로를 상기 공통 경로로 결합하는 결합기를 갖는 무선 트랜시버.
제 14 항의 무선 트랜시버를 갖는 모바일 배터리 구동형 디바이스.
위치결정 시스템으로부터 신호를 수신하고, 통신 시스템으로부터 신호를 수신하는 무선 수신기를 이용하는 방법에 있어서,

상기 수신 신호로부터 위치 정보를 도출하는 단계와,

통신 신호를 위해 이용되는 시간 슬롯으로 수신된 선택 신호를 배제하는 상기 수신 신호로부터 상기 도출이 수행되는 제 1 모드를 이용하는 단계와,

그러한 신호를 포함하는 제 2 모드를 이용하는 단계를 포함하되,

상기 모드는 모드 입력에 따라 제어되는

무선 수신기를 이용하는 방법.