KR101478676B1 - 다중 채널 위성 위치결정 시스템 신호들을 복조하기 위한 방법들 및 장치들 - Google Patents

다중 채널 위성 위치결정 시스템 신호들을 복조하기 위한 방법들 및 장치들 Download PDF

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Abstract

다중 채널 위성 위치결정 시스템(SPS) 신호의 제 2 채널 부분에 적어도 부분적으로 기초하여 다중 채널 SPS 신호의 제 1 채널 부분을 복조하기 위하여 SPS 수신기 및/또는 다른 유사한 장치 또는 디바이스(들)내에서 인에이블되고 그리고/또는 이들 SPS 수신기 및/또는 다른 유사한 장치 또는 디바이스(들)에서 사용하기 위하여 인에이블될 수 있는 방법들 및 장치들이 제공된다.

Description

다중 채널 위성 위치결정 시스템 신호들을 복조하기 위한 방법들 및 장치들{METHODS AND APPARATUSES FOR DEMODULATING MULTIPLE CHANNEL SATELLITE POSITIONING SYSTEM SIGNALS}
여기에 개시된 요지는 전자 디바이스들에 관한 것이며, 더 상세하게는 위성 위치결정 시스템(SPS) 신호들을 수신하도록 인에이블된 전자 디바이스들에서 사용하기 위한 방법들 및 장치들에 관한 것이다.
오늘날 갈수록 더 인기있는 무선 기술들 중에서, 내비게이션 시스템들 및 유사하게 구성된 디바이스들, 특히 예를들어 글로벌 위치결정 시스템(GPS:Global Positioning System) 및/또는 하나 이상의 다른 유사한 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS: Global Navigation Satellite System)들을 포함할 수 있는 위성 위치결정 시스템(SPS: satellite positioning system)으로부터 신호들을 획득하는 디바이스들이 있다. 획득된 SPS 신호들에 적어도 부분적으로 기초하여, 이러한 디바이스들은 그들 자체적으로 그리고/또는 다른 디바이스들의 지원으로 현재의 위치를 추정하고 그리고/또는 다른 위치/항해 정보(positional/navigational information)를 설정할 수 있다. 예를들어, 추정된 의사거리 정보(pseudorange information), 추정된 지리적 위치, 추정된 고도, 및/또는 추정된 속도는 종종 상당한 정밀도로 설정될 수 있다.
일부 SPS 신호들은 예를들어 데이터 채널 및 파일럿 채널과 같은 다수의 채널들을 포함할 수 있다. 여기서, 예를들어, 데이터 채널은 현재의 위치를 추정하고 그리고/또는 다른 위치/항해 정보를 설정하기 위하여 수신 디바이스에 의해 사용하기 위한 내비게이션 정보를 제공할 수 있다. 파일럿 채널은 통상적으로 임의의 내비게이션 정보를 반송(carry)하지 않으나, 예를들어 수신 디바이스가 SPS 신호를 획득하고 추적하는데 도움을 주기 위하여 제공된다.
특정 양상들에 따르면, 다중 채널 위성 위치결정 시스템(SPS) 신호의 제 2 채널 부분에 적어도 부분적으로 기초하여 다중 채널 SPS 신호의 제 1 채널 부분을 복조하기 위하여 SPS 수신기 및/또는 다른 유사 장치들 또는 디바이스(들)내에서 인에이블되고 그리고/또는 이들 SPS 수신기 및/또는 다른 유사 장치들 또는 디바이스(들)에 사용하기 위하여 인에이블될 수 있는 다양한 방법들 및 장치들을 통해 구현될 수 있는 기술들이 여기에 제공된다.
예를들어, 특정 구현들에서, 전자 디바이스에서 사용하기 위한 방법은 위성 위치결정 시스템(SPS) 데이터 시퀀스를 사용하여 변조된 제 1 신호에 기초하는 제 1 채널 부분 및 SPS 데이터 시퀀스를 사용하여 변조되지 않은 제 2 신호에 기초하는 제 2 채널 부분을 포함하는 적어도 2개의 채널 부분들을 포함하는 적어도 하나의 SPS 신호를 수신하는 단계; 및 제 2 채널 부분에 적어도 부분적으로 기초하여 제 1 채널 부분을 복조하는 단계를 포함할 수 있다.
특정한 예시적인 구현들에서, 방법은 또한 제 1 채널 부분을 사용하여 제 1 채널 동위상 상관 출력 신호 및 제 1 채널 직교위상 상관 출력 신호를 설정하는 단계; 및 제 2 채널 부분을 사용하여 제 2 채널 동위상 상관 출력 신호 및 제 2 채널 직교위상 상관 출력 신호를 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 예를들어, 제 2 채널 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들은 일정 기간동안 필터링될 수 있으며, 예를들어, 일정 기간은 제 1 채널 부분과 연관된 비트 듀레이션(duration)보다 길다.
특정한 예시적인 구현들에서, 방법은 또한 제 2 채널 동위상 및 직교위상 출력 신호들과 제 1 채널 동위상 및 직교위상 출력 신호들의 내적, 예를들어 (DI, DQ)와 (PI, PQ)사이의 내적을 설정하는 것에 적어도 부분적으로 기초하여 제 2 채널 신호를 사용하여 제 1 채널 신호 내의 심볼들을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
특정한 예시적인 구현들에서, SPS 신호의 전송 전력은 제 1 채널 부분과 제 2 채널 부분 사이에 실질적으로 균등하게 할당될 수 있다. 특정한 다른 예시적인 구현들에서, SPS 신호의 전송 전력은 제 1 채널 부분과 제 2 채널 부분사이에 비균등하게 할당될 수 있다.
특정한 예시적인 구현들에서, 제 1 채널 부분은 데이터 채널을 포함하며, 제 2 채널 부분은 파일럿 채널을 포함한다. 특정한 예시적인 구현들에서, SPS는 적어도 하나의 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS: global navigation satellite system)을 포함할 수 있으며 그리고/또는 데이터 시퀀스는 SPS 내비게이션 데이터를 포함할 수 있다.
특정한 다른 예시적인 구현들에 따르면, 장치가 제공될 수 있는데, 상기 장치는 SPS 내비게이션 데이터 시퀀스(예를들어, SPS 위성에 의해 전송된 내비게이션 및/또는 다른 정보)를 사용하여 변조된 제 1 신호에 기초하는 제 1 채널 부분 및 SPS 내비게이션 데이터 시퀀스를 사용하여 변조되지 않은 제 2 신호에 기초하는 제 2 채널 부분을 포함하는 적어도 2개의 채널 부분들을 포함하는 적어도 하나의 SPS 신호를 수신하기 위한 SPS 수신기; 및 제 2 채널 부분에 적어도 부분적으로 기초하여 제 1 채널 부분을 복조하기 위한 복조기를 포함한다.
특정한 예시적인 구현들에서, SPS 수신기는 제 1 채널 부분을 사용하여 제 1 채널 동위상 상관 출력 신호 및 제 1 채널 직교위상 상관 출력 신호를 설정하고, 제 2 채널 부분을 사용하여 제 2 채널 동위상 상관 출력 신호 및 제 2 채널 직교위상 상관 출력 신호를 설정하기 위한 하나 이상의 상관기들을 더 포함할 수 있다.
특정한 다른 예시적인 구현들에서, 제조 물품이 제공될 수 있는데, 상기 제조 물품은 컴퓨터 구현가능 명령들을 저장한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하며, 상기 컴퓨터 구현가능 명령들은 특수목적 전자 디바이스의 하나 이상의 처리 유닛들에 의해 구현되는 경우에 전자 디바이스로 하여금 SPS 데이터 시퀀스를 사용하여 변조된 제 1 신호에 기초하는 제 1 채널 부분 및 SPS 데이터 시퀀스를 사용하여 변조되지 않은 제 2 신호에 기초하는 제 2 채널 부분을 포함하는 적어도 2개의 채널 부분들을 포함하는 적어도 하나의 수신된 SPS 위치결정 신호에 액세스하며, 그리고 제 2 채널 부분에 적어도 부분적으로 기초하여 제 1 채널 부분을 복조하도록 한다.
이하의 도면들을 참조하여 비제한 및 비배타적인 양상들이 기술되며, 다양한 도면들 전반에 걸쳐 유사한 참조부호들은 달리 특정되지 않는 한 유사한 부분들을 지칭한다.
도 1은, 일 구현에 따라, 제 2 채널 부분을 사용하여 다중 채널 SPS 신호의 제 1 채널 부분을 복조하도록 인에이블되는 적어도 하나의 SPS 수신기를 가진 전자 디바이스를 포함하는 예시적인 시그널링 환경을 예시하는 개략적인 블록도이다.
도 2는, 일 구현에 따라, 예를들어 도 1에서 처럼, 예시적인 전자 디바이스의 특정 특징들을 예시하는 개략적인 블록도이다.
도 3은, 일 구현에 따라, 예를들어 도 2의 디바이스의 모두 또는 일부에서 구현될 수 있는 제 2 채널 부분을 사용하여 다중 채널 SPS 신호의 제 1 채널 부분을 복조하기 위한 예시적인 프로세스를 예시하는 흐름도이다.
비-제한 및 비-배타적인 양상들은 이하의 도면들을 참조로 하여 기술되며, 다양한 도면들 전반에 걸쳐 유사한 참조 부호들은 달리 특정되지 않는 한 유사한 부분들을 지칭한다.
본 명세서 전반에 걸쳐 "일례", "예", "특정 예들" 또는 "예시적인 구현"에 대한 참조는 특징 및/또는 예와 관련하여 기술된 특정 특징, 구조 또는 특성이 청구된 요지의 적어도 하나의 특징 및/또는 예에 포함될 수 있다는 점을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸친 다양한 위치들에서 구문 "일례에서", "일례", "특정 예들에서" 또는 "특정 구현들에서" 또는 다른 유사한 구문들의 출현들은 모두 반드시 동일한 특징, 예 및/또는 제한과 관련되는 것이 아니다. 게다가, 특정 특징들, 구조들 또는 특성들은 하나 이상의 예들 및/또는 특징들에 결합될 수 있다.
이하의 상세한 설명에서, 청구된 요지의 철저한 이해를 제공하기 위하여 다수의 특정 세부사항들이 제시된다. 그러나, 청구된 요지가 이들 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 다른 경우들에서, 당업자에게 공지된 방법들 및 장치들은 청구된 요지를 불명료하게 하지 않기 위하여 기술되지 않았다.
제 2 채널 부분을 사용하여 다중 채널 위성 위치결정 시스템(SPS) 신호의 제 1 채널 부분을 복조하기 위하여 적어도 하나의 SPS 수신기 및/또는 다른 유사한 장치들 또는 디바이스(들)내에서 인에이블되고 그리고/또는 이들 적어도 하나의 SPS 수신기 및/또는 다른 유사한 장치들 또는 디바이스(들)에서 사용하기 위하여 인에이블될 수 있는 일부 예시적인 기술들이 여기에서 제시된다. 이러한 기술들은 다른 복조 기술들, 예를들어 차동 데이터 복조(differential data demodulation), 코히어런트 복조(coherent data demodulation) 등 대신에 그리고/또는 이들에 부가하여 사용될 수 있다.
여기에 사용되는 바와같이, 용어들 "SPS 신호" 및 "다중 채널 SPS 신호"는 상호교환가능하게 사용될 수 있으며 달리 특정되지 않는 한 동일한 것으로 의미된다. 이러한 점을 염두에 두고, 여기에서 사용되는 용어들 제 1 채널 부분 및 제 2 채널 부분은 전송된 SPS 신호에 포함될 수 있는 2개의 상이한 부분들(예를들어, 채널들)을 식별하도록 의도된다. 제 1 채널 부분은 SPS 데이터 시퀀스를 사용하여 변조되는 제 1 신호에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 제 2 채널 부분은 SPS 데이터 시퀀스를 사용하여 복조되지 않은 제 2 신호에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다. 비제한적인 예로서, 특정 예시적인 구현들에서, 제 1 채널 부분은 데이터 채널을 포함할 수 있으며, SPS 데이터 시퀀스는 SPS 내비게이션 메시지 등을 포함할 수 있으며, 제 2 채널 부분은 파일럿 채널을 포함할 수 있다. 일부 예시적인 비제한 SPS 신호들이 이하에서 제시되는데, 이는 이러한 다중 채널 SPS 신호들을 생성하고 전송하기 위한 일부 기술들을 예시한다.
특정한 예시적인 디바이스들에 대하여, SPS는 엔티티들이 송신기들로부터 수신된 신호들에 적어도 부분적으로 기초하여 지구상의 또는 지구 위의 그들의 위치를 결정하도록 배치된 송신기들의 시스템을 포함할 수 있다. 이러한 송신기는 세팅된 수의 칩들의 반복 의사-랜덤 잡음(PN) 코드로 마크된(marked) SPS 신호를 전송할 수 있으며, 지면-기반 제어 스테이션들, 사용자 장비 및/또는 우주선들상에 배치될 수 있다. 여기에서 지칭되는 "우주선"(SV)은 지구표면 상에 또는 지구표면 위에서 수신기들에 신호들을 전송할 수 있는 객체와 관련된다. 하나의 특정 예에서, 이러한 SV는 정지궤도 위성(geostationary satellite)을 포함할 수 있다. 대안적으로, SV는 궤도에서 이동하고 지구상의 정지 위치에 대하여 이동하는 위성을 포함할 수 있다. 그러나, 이들은 단순히 SV들의 예들이며, 청구된 요지는 이들 양상들에 제한되지 않는다.
특정 예에서, 이러한 송신기들은 지구 궤도 위성들과 같은 SV들상에 배치될 수 있다. 예를들어, 글로벌 위치결정 시스템(GPS), Galileo, Glonass, Compass 등과 같은, GNSS의 성상도(constellation)에서의 위성은 성상도에서의 다른 위성들에 의해 전송되는 PN 코드들로부터 구별가능한 PN 코드로 마크된 신호를 전송할 수 있다. 수신기에서 위치를 추정하기 위하여, 디바이스는 SV들로부터 수신된 신호들에서의 PN 코드들의 검출들에 적어도 부분적으로 기초하는 공지된 기술들을 사용하여 수신기의 "뷰(view)"내의 SV들에 대한 의사거리 측정치들을 결정하도록 인에이블될 수 있다.
GPS 및 GLONASS와 같은 GNSS 성상도들은 BPSK 내비게이션 데이터로 복조되는 스펙트럼 확산 신호들을 전송한다. 예를들어, GPS L1 C/A 파형은 내비게이션 메시지와 연관된 50 bps BPSK 정보 비트들에 의해 변조되는 반복된 1 밀리초 듀레이션 1023 칩 골드 코드를 포함한다.
다수의 새로운 그리고/또는 "현대화된(modernized)" SPS 신호들이 이용가능하게 되는 것으로 예상된다. 비제한적인 예로서, GPS는 L2C, L5 및 L1C SPS 신호들을 전송하는 것으로 예상되며, Galileo는 L1 OS 및 E5 SPS 신호들을 전송하는 것으로 예상되며, Compass 및 GLONASS는 또한 다른 새로운 그리고/또는 "현대화된" SPS 신호들을 전송하는 것으로 예상된다.
이들 새로운 SPS 신호들 중 여러 신호는 제 1 채널 부분(예를들어, 데이터 채널)과 제 2 채널 부분(예를들어, 파일럿 채널)사이에, 전송된 SPS 신호의 전력을 할당하는 것으로 예상된다. 이러한 파일럿 채널은 예를들어 SPS 신호 획득(signal acquisition ) 및/또는 SPS 신호 추적(signal tracking)에 도움을 주기 위하여 사용될 수 있다(초기 의도인 것처럼 보임). 전송 신호 전력은 예를들어 GPS L2C에서 흔히 있는 것처럼 데이터 채널과 파일럿 채널사이에 실질적으로 균일하게 할당될 수 있다. 다른 예들에서, 전송 신호 에너지는 임의의 다른 방식으로 할당될 수 있다. 여기서, 예를들어, 예시적인 GPS L1C 신호는 데이터 채널에 대하여 전송 신호 전력의 대략 25%와 파일럿 채널에 대하여 대략 75%를 사용할 수 있다.
데이터 및 파일럿 채널들 모두는 예를들어 스펙트럼 확산 의사-랜덤 코드들을 계속해서 이용할 수 있으며, 이는 상이한 동시에 전송된 SPS 신호들간의 상관관계를 최소화하거나 또는 그렇치 않은 경우에 감소시키는 경향이 있다. 특정 예시적인 구현들에서, 데이터 및 파일럿 채널들 모두는 동일한 확산 코드들을 사용할 수 있다. 다른 예시적인 구현들에서, 데이터 및 파일럿 채널들 모두는 상이한 확산 코드들을 사용할 수 있다. 특정한 예시적인 구현들에서, 데이터 채널들에는 개선된 순방향 에러 정정(FEC:Forward Error Correcting) 인코딩 및/또는 다른 유사한 기술들이 사용될 수 있으며, 이는 내비게이션 메시지들을 디코딩하고 그리고/또는 그렇치 않은 경우에 복원하는 수신기의 능력을 개선시킬 수 있다.
신호 획득을 위하여 파일럿 채널을 사용하는 것에 임의의 추가 장점들이 존재한다는 것이 당업자에 의해 인식되었다. 예를들어, 임의적으로 긴 코히어런트 적분 프로세스, 예를들어 반드시 20.0 ms 또는 다른 유사한 비트 듀레이션으로 제한되지 않은 프로세스를 고려할 수 있는 일 장점이 존재한다는 것이 당업자에 의해 인식되어야 한다. 예를들어, 파일럿 채널을 사용할 경우에 신호 비트 에지에 획득/추적 적분들을 동기화할 필요성이 존재하지 않을 수 있다는 것이 당업자에 의해 인식되어야 한다. 또한, 신호 획득을 위하여 파일럿 채널을 사용하는 것이 코드 및 캐리어 추적 루프 성능을 개선할 수 있다는 것이 당업자에 의해 인식되어야 한다. 추가적인 참조를 위하여, 예를들어 Van Dierendonck, A.J. (1995), GPS Receivers ; B.Parkinson and J.J.Spilker, Jr., eds., Global Positioning System : Theory and Applications, Volume 1, Chapter 8. American Institute of Aeronautics and Astronautics, Inc., Washington D.C., USA를 참조하라.
본 설명의 일 양상에 따르면, 파일럿 채널이 또한 그리고/또는 대안적으로 데이터 채널을 복조하는데 도움을 주기 위하여 사용될 수 있는 경우에 추가적인 장점들이 존재할 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 그러나, 이러한 기술들을 예시하기 전에, 공지된 SPS 변조 및 복조 기술들의 일부 예들이 검토된다.
예시적인 GPS 차동 데이터 복조
GPS 및 GLONASS와 같은 레가시(legacy) GNSS 시스템들은 BPSK 변조된 신호들을 전송한다. 기저대역 상관 프로세서가 관심 GPS 신호에 대응하는 정확한 시간 및 주파수에서 샘플링하도록 바람직하게 동조되면, GPS PRN 코드의 20개의 기간들을 초과하는 역확산 및 누산(예를들어, 20 ms GPS 비트 듀레이션을 초과하는 코히어런트 적분) 이후에 추적 상관기의 출력 신호는 다음과 같이 모델링될 수 있다.
Figure 112012080544097-pct00001
(1)
여기서
Figure 112012080544097-pct00002
는 시간 k에 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들이며, A는 누산시의 이득이며,
Figure 112012080544097-pct00003
는 시간 k에서 50 bps 내비게이션 스트림에서 원하는 비트이며,
Figure 112012080544097-pct00004
는 시간 k에서 하향-변환된 신호의 캐리어 위상이며,
Figure 112012080544097-pct00005
는 동위상 및 직교위상 가우시안 잡음 항들이다.
GPS 데이터 스트림이 차동 인코딩될때, 차동 비트 스트림을 추출하기 위하여 통상적인 차동 복조가 적용될 수 있다. 이는 예를들어 시간 k에서의 현재의 코히어런트 누산들과 시간 k-1에서의 이전 누산들을 간의 내적을 계산함으로써 달성될 수 있다.
내적 계산은 다음과 같이 위상이 2개의 연속 비트들의 듀레이션에 걸쳐 비교적 일정하다는 가정을 조건으로 하여 신호의 위상을 제거한다.
Figure 112012080544097-pct00006
(2)
차동 복조 내적은 다음과 같이 주어진다.
Figure 112012080544097-pct00007
(3)
여기서,
Figure 112012080544097-pct00008
는 원하는 차동 출력 신호이며, N은 내적으로부터의 3개의 잡음항들을 포함한다.
다음으로, 디코딩된 시퀀스
Figure 112012080544097-pct00009
는 SPS 내비게이션 데이터를 복원하기 위하여 인에이블되는 차동 디코더에 제공될 수 있다.
예시적인 이상적 코히어런트 데이터 복조
지적인 연습으로서, 신호의 위상
Figure 112012080544097-pct00010
는 완전하게 알려졌다고 가정한다. 이 경우에, 현재의 심볼을 복조하기 위하여 이전에 수신된 심볼을 사용할 필요가 없다. 오히려, 다음과 같이 코히어런트 검출을 계산할 수 있다.
Figure 112012080544097-pct00011
(4)
이들 2개의 후보 내적 표현들에서의 하나의 차이는 특히 잡음항들인데, 여기서 예를들어 잡음항들의 전력 및/또는 잡음항들의 양은 앞의 코히어런트 검출 표현에서 가능성이 낮을 것이다.
물론, 실제로, 복조를 위하여 이용가능한 완벽한 코히어런트 기준이 존재하지 않으나, 이러한 개념은 하기의 단락들에서 추가적으로 이해될 것이다.
특정한 예시적인 구현들에서는 예를들어 PLL/코스타스(costas) 형 루프 등을 사용함으로써 코히어런트 데이터 복조를 구현할 수 있다. 예시적인 코히어런트 데이터 복조는 예를들어 cos/sin 쌍을 추정하기 위한 프로세스가 제공될 수 있으나 위상 phi_k가 완벽하지 않을 수 있고 잡음항들이 제공될 수 있다는 점에서 예시적인 이상적 코히어런트 데이터 복조와 유사할 수 있다. 이러한 대안적인 예시적 구현들은 예를들어 레가시 BPSK 신호들에 사용하기 위하여 사용될 수 있다.
비제한적인 예시로서, GPS 및 GLONASS와 같은 레가시 GNSS 시스템들은 또한 코히어런트 복조 기준이 PLL 또는 코스타스형의 추적 루프로부터 획득되는 코히어런트 데이터 복조를 사용할 수 있다. 차동 복조와 상이한 이러한 추정 프로세스는 이전 데이터 심볼에 의존하지 않는 현재의 위상의 추정치를 생성할 수 있다. 이러한 루프들은 모호한(ambiguous) 180도 위상 오프셋(예를들어, 수신된 데이터 심볼들과 완전하게 동상(in-phase) 또는 이상(out-of-phase)일 수 있음)을 가질 수 있다.
따라서, 코히어런트 추정 루프의 출력이 다음과 같이 주어지도록 한다.
Figure 112012080544097-pct00012
여기서,
Figure 112012080544097-pct00013
는 시간 k에서 코히어런트 추적 루프로부터의 동위상 및 직교위상 추정치들이다.
A는 간략화를 위하여 입력 신호 이득과 동일하다고 가정한, 루프에 대한 이득이며, s는 추적 루프의 미지의 부호(unknown sign)(+/- 1)이며,
Figure 112012080544097-pct00014
는 시간 k에서 코히어런트 추적 루프로부터의 추정된 위상이며,
Figure 112012080544097-pct00015
는 추적 루프로부터 동위상 및 직교위상 가우시안 잡음항들이다.
코히어런트 복조는 시간 k에서의 수신된 데이터 심볼들과 시간 k에서의 코히어런트 추적 루프 추정치들 간의 내적으로서 표현될 수 있다.
이러한 내적 계산은 코히어런트 추적 루프가 입력 신호의 위상을 정확하게 추정한다는 가정을 조건으로 하는 경우, 즉 예를들어
Figure 112012080875432-pct00016
인 경우에 신호의 위상을 유사하게 제거한다.
코히어런트 복조 내적은 다음과 같이 주어진다.
Figure 112012080544097-pct00017
여기서,
Figure 112012080544097-pct00018
는 원하는 출력 내비게이션 비트이며,
Figure 112012080544097-pct00019
는 내적으로부터의 3개의 잡음항들을 포함한다.
여기서, 예를들어, "s"에 의해 표현된 미지의 180 도 위상 모호성(ambiguity)은 예를들어 캐리어 추적 루프가 로크(lock)를 유지하는 동안 연속 복조된 심볼들에 공통적일 수 있다. 따라서, 예를들어, 설정된 기술들은 내비게이션 데이터 디코더에서 부호 모호성을 해결하기 위하여 적용되어, 내비게이션 데이터 그 자체에 고유한 특성들을 레버리징(leveraging)할 수 있다. 추가 예로서, GPS에서, 내비게이션 메시지들은 전송된 정확한 코드워드 또는 이러한 코드워드의 네거티브(negative)(예를들어, 모든 비트들의 플립(flip all of the bits))의 수신시에 정확한 내비게이션 정보를 복원할 수 있게 하는 수정된 해밍 코드들을 사용하여 인코딩된다.
예시적인 최신 GNSS 신호들
최신 SPS 신호들의 일부 비제한 예들이 지금 제시될 것이다. 여기에서 제공된 기술들은 이들 및/또는 다른 SPS 신호들에 적용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를들어, 특정 예시적인 구현들에서, 파일럿 및 데이터 채널들은 동시에(예를들어, 병렬로) 전송될 수 있는 반면에, 다른 예시적인 구현들에서는 파일럿 및 데이터 채널들이 시분할 멀티플렉싱될 수 있다(예를들어, 주어진 듀레이션들에서 직렬로 전송될 수 있다).
예시적인 GPS L2C 다중 채널 SPS 신호
SV는 GPS L2C에 대한 변조기를 포함할 수 있다. 여기서, 예를들어, SV는 중간 길이 코드(CM) 및 긴 코드(CL)를 생성할 수 있다. 이들 2개의 코드들은 듀레이션 1.5초의 합성 코드를 형성하기 위하여 (칩 단위로) 멀티플렉싱될 수 있다. 내비게이션(CNAV) 정보의 새로운 정의된 스트림(25bps)은 레이트 1/2 컨벌루션 코드(convolutional code)를 사용하여 FEC 코딩될 수 있다. 인코딩된 심볼들의 이러한 50 bps 스트림은 정확하게 CM 코드의 칩들을 변조한다. CM 코드가 10,230개의 칩들이고 CM 코드가 단지 짝수 칩들을 점유하기 때문에, 전송된 코드 심볼의 듀레이션은 L2C에 대한 칩핑 레이트(chipping rate)가 또한 1.023 MHz인 경우에 GPS L1 C/A에서와 마찬가지로 20ms이다.
따라서, 최종 변조된 파형을 관찰하는 동안, 홀수 칩들은 파일럿 채널을 나타낸다. 짝수 칩들은 데이터 채널을 나타낸다. L2C를 처리하기 위하여 인에이블된 SPS 수신기는 (예를들어, 상관기 엔진에 대한 개별 입력들로서 기준 CM 및 CL 코드들을 사용하여) 파일럿 및 데이터 스트림들에 대하여 코히어런트(I 및 Q) 누산들을 개별적으로 제공하기 위한 상관 회로를 포함할 수 있다.
데이터 채널로부터의 I 및 Q 코히어런트 출력 신호들은, (1) 칩들의 절반이 비트 누산으로부터 제외되기 때문에 심볼들이 SNR에 있어서 3dB 낮을 수 있으며 (2) 심볼들이 컨벌루션적으로 인코딩되어 레가시 GPS L1 C/A 내비게이션 스트림에 대해 5dB 정도의 코딩 이득을 제공할 수 있으며 (3) L2C 신호의 전체 전송 전력이 일부 인자만큼, 예를들어 1-2 dB 정도로 L1 C/A 신호의 전체 전송 전력보다 약할 수 있다는 것을 제외하고, 종래의 GPS L1 C/A 복조기로부터의 I 및 Q 코히어런트 출력 신호들과 본질적으로 동일한 것으로 보일 수 있다.
여기서, 일부 형태의 차동 및/또는 코히어런트 데이터 복조는 비교적 작게 수정하면서 데이터 채널로부터 (파일럿 채널과 관계없이) 코히어런트 심볼에 적용될 수 있다.
예시적인 GPS L5 다중 채널 SPS 신호
GPS L5는 10.23 MHz의 10x 빠른 칩핑 레이트를 사용한다. 여기서, 시간 멀티플렉싱된 파일럿 및 데이터 채널들보다 오히려, 파일럿 및 데이터는 동위상 및 직교위상 채널들에서 상이한 확산 시퀀스들을 사용하여 병렬로 전송된다. L5에 대하여, FEC 인코딩된 내비게이션 메시지는 동위상 또는 "I" 채널에서 PN 코드를 변조시키기 위하여 사용되는 반면에, "Q" 채널상의 PN 코드는 변조되지 않고 전송된다. Neuman-Hoffman 코드들은 또한 I 및 Q 채널들에서 PN 코드를 변조시킨다. 이들 길이 10 및 20 심볼 코드들(예를들어, 이들은 모든 위성들에 공통적인 동기 코드들을 나타냄)은 상이한 위성들에 대하여 변화하지 않으며, 상이한 위성들마다 단지 PN 코드들 및 내비게이션 데이터만이 변화한다.
GPS L5 신호를 획득하기 위하여 인에이블된 SPS 수신기는 앞의 예시적인 L2C 경우와 유사하게 파일럿 및 데이터 채널들을 복원하기 위하여 기준 "I" 및 "Q" PN 코드들을 사용하는 상관기들을 사용할 수 있다.
다른 예시적인 다중 채널 SPS 신호들
다른 최신 신호들에 대해 앞의 분석들을 용이하게 확장시킬 수 있는데, 여기서 전송된 SPS 신호에는 개별적인 제 1 및 제 2 채널 부분들이 존재한다. 이러한 신호들을 추적하기 위하여 적응된 최신의 SPS 수신기는 양 채널들에 대한 코히어런트(I 및 Q) 누산들(예를들어, 상관 출력 신호들)의 스트림을 출력할 수 있다.
앞의 GPS L2C 및 L5 예들은 각각 BPSK 파형에서의 시간 멀티플렉싱된 파일럿 채널과 데이터 채널, 및 QPSK 파형에서의 동시 파일럿과 데이터 채널을 예시한다. GPS L2C 예가 파일럿 및 데이터 채널들의 칩단위 멀티플렉싱(chip by chip multiplexing)을 사용하는 반면에, 일반적으로 시간-멀티플렉싱은 다른 형태들을 취할 수 있다. 예를들어, 2개의 칩 파일럿 및 이후 2개의 칩 데이터가 사용될 수 있거나(파일럿 및 데이터 채널들의 전력이 아직 동일함) 또는 3개의 칩 파일럿, 하나의 칩 데이터(파일럿의 75% 전력과 데이터의 25% 전력) 또는 시간-멀티플렉싱 옵션에 있어서의 임의의 다른 변형이 사용될 수 있다.
GPS L5는 파일럿 및 데이터 채널들이 별도로 검출 및 처리될 수 있도록 파일럿 및 데이터 채널들을 동시에 직교화하기 위하여 상이한 PN 코드들을 사용하는 것을 선택한다. 월시 함수(예를들어, 파일럿에 대해 ++ 시퀀스, 데이터에 대해 +- 시퀀스)와 같은 일부 직교화 함수에 의해 추가로 변조되는 파일럿 및 데이터 채널들에 공통 PN 코드를 사용하는 것과 같은 다른 옵션들이 또한 존재한다. 더욱이, 파일럿 채널과 데이터 채널 사이의 전력 할당은 동일할 필요가 없으며, 가장 큰 비율의 전력이 파일럿 또는 데이터에 할당될 수 있다. 이들은 단지 일부 예들이며, 청구된 요지는 반드시 BPSK 및 QPSK에 제한되지 않는다. 예를들어, 특정 구현들에서, 여기에서 제공된 기술들은 동일한 캐리어를 변조하는 분리가능한 파일럿 및 데이터 채널들이 존재하는 동안 변조와 관계없이 8-PSK 또는 QAM 신호들 및/또는 다른 유사한 신호들에 사용하기 위하여 적용될 수 있다.
다양한 컴퓨팅 및 통신 자원들을 포함할 수 있는 환경(100)을 예시하는 블록도가 도 1에 지금 도시된다. 이러한 예시적인 구현은 본 설명의 특정 예시적인 구현들에 따라 적어도 일부 형태의 내비게이션/위치결정 서비스들을 제공하기 위하여 인이에블될 수 있다. 이러한 예시적인 구현은 또한 본 설명의 특정한 추가적인 예시적인 구현들에 따라 적어도 일부 형태의 통신 서비스들을 제공하기 위하여 (선택적으로) 인에이블될 수 있다.
내비게이션/위치결정 서비스들에 대하여, 예를들어, 도 1에 도시된 바와같이, SPS(106)는 하나 이상의 GNSS(108)을 포함할 수 있으며, 각각의 GNSS(108)는 적어도 하나의 SPS 수신기(104)를 가진 디바이스(102)에 의해 수신 및 획득될 수 있는 상이한 SPS 신호들(112)을 전송할 수 있는 상이한 다수의 SV들(110)을 포함할 수 있다. 여기서, SPS 신호들 중 적어도 하나는 다수의 채널 부분들을 포함할 수 있다.
비제한적인 예로서, 디바이스(102)는 셀룰라폰, 스마트폰, 개인휴대단말, 휴대용 컴퓨팅 디바이스, 내비게이션 유닛 등 또는 이들의 임의의 조합과 같은 모바일 디바이스를 포함할 수 있다. 다른 예시적인 구현들에서, 디바이스(102)는 이동하거나 또는 정지해 있는 머신의 형태를 취할 수 있다. 또 다른 예시적인 구현들에서, 디바이스(102)는 또 다른 디바이스에 사용하기 위하여 동작가능하게 인에이블될 수 있는 하나 이상의 집적회로들, 회로 보드들 등의 형태를 취할 수 있다. 사실상, 특정한 예시적인 구현들에서, 디바이스(102)는 SPS 수신기(104)의 형태를 취할 수 있다.
특정한 구현들에서, 하나 이상의 다른 서버들(116) 및/또는 유사한 디바이스들은 데이터 신호들의 형태로 정보를 디바이스(102)에 제공하고 그리고/또는 그렇치 않은 경우에 데이터 신호들의 형태로 정보를 디바이스(102)와 교환하기 위하여 제공 및 인에이블될 수 있다. 이러한 정보는 디바이스(102)에 의해 사용하기 위한 다양한 타입들의 데이터 및/또는 명령들을 포함할 수 있다. 특정한 예시적인 구현들에서, 이러한 데이터 및/또는 명령들은 SV(110)에 의해 전송되는 다중 채널 SPS 신호(112)의 채널 부분들을 복조하는 것을 포함하거나 또는 그렇치 않은 경우에 복조하는 것을 지원할 수 있다. 예시된 바와같이, 특정한 예시적인 구현들에서, SPS 신호(112)는 적어도 제 1 채널 부분(112-1) 및 제 2 채널 부분(112-2)을 포함할 수 있다. 제 1 채널 부분(112-1)은 SPS 데이터(120)에 의해 변조될 수 있다. SPS 데이터(120)는 예를들어 디바이스(102)에 의해 사용할 수 있는 SPS 내비게이션 메시지 등을 포함할 수 있다.
특정한 구현들에서, 환경(100)은 디바이스(102)에 대하여 통신 및/또는 다른 정보 처리 서비스들을 제공하도록 인에이블되는 다양한 컴퓨팅 및 통신 자원들을 더 포함할 수 있다. 따라서, 예를들어, 환경(100)은 적어도 하나의 통신 네트워크(114)로/로부터 신호들을 전송 및/또는 수신하도록 인에이블되는 적어도 하나의 디바이스(102)를 포함할 수 있는 임의의 시스템(들) 또는 이의 부분을 나타낼 수 있다.
디바이스(102)는 예를들어 무선 광역 네트워크(WWAN), 무선 근거리 통신 네트워크(WLAN), 무선 개인 영역 네트워크(WPAN) 등과 같은 다양한 무선 통신 네트워크들에 사용하기 위하여 인에이블될 수 있다. 용어 "네트워크" 및 "시스템"은 여기에서 상호 교환가능하게 사용될 수 있다. WWAN은 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 네트워크, 시분할 다중 액세스(TDMA) 네트워크, 주파수 분할 다중 액세스(FDMA) 네트워크, 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA) 네트워크, 단일-캐리어 주파수 분할 다중 액세스(SC-FDMA) 네트워크 등일 수 있다. CDMA 네트워크는 cdma2000, 와이드밴드-CDMA(W-CDMA), 일부 예를들면 무선 기술들과 같은 하나 이상의 무선 액세스 기술(RAT)들을 구현할 수 있다. 여기서, cdma2000은 IS-95, IS-2000, 및 IS-856 표준들에 따라 구현되는 기술들을 포함할 수 있다. TDMA 네트워크는 GSM(Global System for Mobile Communications), D-AMPS(Digital Advanced Mobile Phone System) 또는 일부 다른 RAT를 구현할 수 있다. GSM 및 W-CDMA는 "3세대 파트너십 프로젝트"(3GPP)라는 명칭의 컨소시엄으로부터의 문서들에 기술된다. cdma2000은 "3세대 파트너십 프로젝트 2"(3GPP2)라는 명칭의 컨소시엄으로부터의 문서들에 기술된다. 3GPP 및 3GPP2 문서들은 공개적으로 이용가능하다. 예를들어, WLAN은 IEEE 802.11x 네트워크를 포함할 수 있으며, WPAN은 블루투스 네트워크, IEEE 802.15x를 포함할 수 있다.
여기에 제시된 기술들은 여러 GNSS 및/또는 GNSS의 조합들 중 어느 하나를 포함하는 "SPS"에 사용될 수 있다. 게다가, 이러한 기술들은 의사위성들 또는 SV들 및 의사위성들의 조합을 활용하는 위치결정 시스템들에 사용될 수 있다. 의사위성들은 시스템 시간(예를들어, SPS 시간)에 동기될 수 있는 L-밴드(또는 다른 주파수) 캐리어 신호로 변조되는 PN 코드 또는 다른 레인징 코드(ranging code)(예를들어, GPS 또는 CDMA 셀룰라 신호와 유사한)를 방송하는 그라운드-기반 송신기(ground-based transmitter)들을 포함할 수 있다. 이러한 송신기는 원격 수신기에 의한 식별을 허용하기 위하여 고유 PN 코드를 할당받을 수 있다. 예를들어, 의사위성들은 궤도 SV로부터의 SPS 신호들이 예를들어 터널들, 광산들, 빌딩들, 도시 계곡들 또는 다른 폐쇄 영역들내에서 이용가능하지 않을 수 있는 상황들에서 SPS를 증대(augment)시키는데 유용할 수 있다. 의사위성들의 다른 구현은 무선-비컨(radio-beacon)들로서 알려져 있다. 여기에서 사용된 용어 "SV"는 의사위성들, 의사위성들의 균등물들 및 가능한 다른 것들을 포함하도록 의도된다. 여기에서 사용되는 용어들 "SPS 신호들" 및/또는 "다중 채널 SPS 신호들"은 의사위성들 또는 의사위성들의 균등물들로부터 SPS-형 신호들을 포함하도록 의도된다.
이러한 및 특정 양상들에 따르면, SPS 신호의 제 2 채널 부분에 적어도 부분적으로 기초하여 제 1 채널 부분의 복조를 제공하기 위하여 디바이스(102)와 같은 하나 이상의 디바이스들에서 구현될 수 있는 일부 예시적인 방법들 및 장치들이 지금 기술될 것이다.
도 2의 예시적인 개략적 블록도에 예시된 바와같이, 특정 예시적인 구현들에서, 디바이스(102)는 적어도 하나의 SPS 신호(112)를 포함하는 RF 신호를 수신하도록 인에이블되는 SPS 수신기(104)를 포함할 수 있다. SPS 수신기(104)는 예를들어 백-엔드(back-end) 프로세서((216)에 커플링될 수 있는 RF 프론트-엔드(front-end) 회로(208)를 포함할 수 있다. 이러한 예에서, 백-엔드 프로세서(216)는 SPS 수신기(216)로부터 분리된 것으로 예시된다. 이는 백-엔드 프로세서(216)가 특정 설계들에 있어서 처리 유닛(202)과 유사한 구성 및/또는 기능을 가질 수 있다는 것을 독자에게 예시하기 위하여 수행된다. SPS 수신기(104)를 확장한 대시선으로 예시된 바와같이, 특정 다른 구현들에서, 백-엔드 프로세서(216)는 SPS 수신기(104)의 부분일 수 있다.
프론트-엔드 프로세서(208)는 예를들어 SPS 신호(112)를 처리하고 이에 기초하여 상관 출력 신호들(214)을 제공하도록 인에이블되는 하나 이상의 상관기들(예를들어, 상관기 엔진)을 포함할 수 있다. 따라서, 예를들어, SPS 수신기(104)는 제 1 채널 동위상 상관 출력 신호(DIk) , 제 1 채널 직교위상 상관 출력 신호(DQk), 제 2 채널 동위상 상관 출력 신호(PIk), 및 제 2 채널 직교위상 상관 출력 신호(PQk)를 설정할 수 있으며, 이들은 백-엔드 프로세서(216)에 제공되거나 또는 그렇치 않은 경우에 백-엔드 프로세서(216)에 의해 액세스될 수 있다. 특정 예들에서, 이하에서 더 상세히 기술된 바와같이, 제 2 채널 동위상 상관 출력 신호(PIk) 및 제 2 채널 직교위상 상관 출력 신호(PQk)는 일정 기간 동안 제 2 채널 상관 출력 신호들을 필터링하고 그리고/또는 그렇치 않은 경우에 평활화하도록 인에이블되는 하나 이상의 필터들(212)을 사용하여 처리될 수 있으며, 이는 예를들어 이의 신호 대 잡음비들을 증가시킬 수 있다. 그러므로, 예를들어, SPS 수신기(104)는 필터링된 제 2 채널 동위상 상관 출력 신호(fPIk) 및 필터링된 제 2 채널 직교위상 상관 출력 신호(fPQk)를 설정할 수 있다.
백-엔드 프로세서(216)(및/또는 다른 유사한 처리 유닛(202))는 예를들어 상관 출력 신호들(214)에 액세스하고 이에 적어도 부분적으로 기초하여 제 1 채널 부분(112-1)을 복조하여 SPS 데이터(120)를 복원하도록 인에이블되는 복조기(218)를 포함할 수 있다. 이하에서 상세히 기술된 바와같이, 특정한 예시적인 구현들에서, 복조기(218)는 상관 출력 신호들(214)에 기초하여 하나 이상의 내적들(220)을 선택적으로 설정할 수 있다. 다음으로, 이러한 내적들(220)은 제 1 채널 부분(112-1)을 복조하여 SPS 데이터(120)를 복원하기 위하여 사용될 수 있다.
디바이스(102)는 또한 예를들어 복조기(218)와 연관된 하나 이상의 기능들을 개시하고, 수행하며 그리고/또는 그렇치 않은 경우에 지원하도록 인에이블될 수 있는 하나 이상의 처리 유닛들(202)을 포함할 수 있다. 따라서, 예를들어, 처리 유닛(들)(202)은 백-엔드 프로세서(216)의 형태를 포함하고 그리고/또는 백-엔드 프로세서(216)의 형태를 취할 수 있다. 다른 예시적인 구현들에서, 예를들어 도 2에 예시된 바와같이, 처리 유닛(들)(202)은 백-엔드 프로세서(216)에 부가하여 제공될 수 있으며, 디바이스(102)에 추가 기능을 제공할 수 있다. 예를들어, 처리 유닛(들)(202)은 특정 내비게이션/위치결정, 통신 및/또는 다른 컴퓨팅 프로세스들을 지원하도록 인에이블될 수 있다. 따라서, 예를들어, 처리 유닛(들)(202)은 메모리(204)에 저장된 정보에 액세스할 수 있다. 특정 예시적인 구현들에서, 처리 유닛(들)(202)은 메모리(204)에 저장될 수 있는 명령들(250)에 응답할 수 있다.
도 2에 예시된 바와같이, 컴퓨터 판독가능 매체(240)에 의해 여기에서 표현된 제조 물품은 예를들어 처리 유닛(202)에 의해 제공 및 액세스될 수 있다. 따라서, 특정 예시적인 구현들에서, 방법들 및/또는 장치들은 적어도 하나의 처리 유닛, 백-엔드 프로세서 및/또는 다른 유사한 회로에 의해 실행되는 경우에 전자 디바이스(102)가 전문화된 전자 디바이스가 되도록 하는 컴퓨터 실행가능 명령들(250)을 저장할 수 있는 컴퓨터 판독가능 매체(240) 전체 또는 이의 일부분의 형태를 취할 수 있다.
예시적인 디바이스(102)에 예시된 회로들 및/또는 기능들 중 하나 이상은 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합(및/또는 펌웨어)으로 구현될 수 있다. 처리 유닛(들)(202) 및/또는 백-엔드 프로세서(216)는 예를들어 데이터 컴퓨팅 절차 또는 프로세스의 적어도 일부분을 수행하도록 구성가능한 하나 이상의 회로들을 나타낼 수 있다. 비제한적인 예로서, 처리 유닛(들)(202) 및/또는 백-엔드 프로세서(216)는 하나 이상의 프로세서들, 제어기들, 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, 주문형 집적회로들, 디지털 신호 프로세서들, 프로그램가능 논리 디바이스들, 필드 프로그램가능 게이트 어레이들 등 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
메모리(204)는 임의의 데이터 저장 메커니즘을 나타낸다. 메모리(204)는 예를들어 1차 메모리 및/또는 2차 메모리를 포함할 수 있다. 1차 메모리는 예를들어 랜덤 액세스 메모리, 판독 전용 메모리 등을 포함할 수 있다. 처리 유닛(들)(202)으로부터 분리된 것으로 본 예에서 기술된 반면에, 1차 메모리의 전체 또는 일부분은 처리 유닛(들)(202)내에 제공되거나 또는 그렇치 않은 경우에 처리 유닛(들)(202)과 같은 위치에 배치되고 커플링될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 2차 메모리는 예를들어 1차 메모리와 동일한 또는 유사한 타입의 메모리를 포함할 수 있고 그리고/또는 예를들어 디스크 드라이브, 광학 디스크 드라이브, 테이프 드라이브, 고체상태 메모리 드라이브 등과 같은 하나 이상의 데이터 저장 디바이스들 또는 시스템들을 포함할 수 있다. 특정 구현들에서, 2차 메모리는 컴퓨터 판독가능 매체(220)를 동작가능하게 수용하거나 또는 그렇치 않은 경우에 컴퓨터 판독가능 매체(220)에 커플링되도록 구성가능할 수 있다.
도 2에 추가로 예시된 바와같이, 디바이스(102)는 사용자 입력을 수신하고 그리고/또는 사용자에게 정보를 제공하기 위한 사용자 인터페이스(260)(예를들어, 디스플레이, 터치 스크린, 키패드, 버튼들, 노브(knob)들, 스피커들 등), 및 다양한 회로들을 함께 동작가능하게 커플링하는 하나 이상의 접속부들(206)(예를들어, 버스들, 라인들, 컨덕터들, 섬유들 등)을 포함할 수 있다. 특정 예시적인 구현들에서, 디바이스(102)는 또한 하나 이상의 다른 네트워크들, 디바이스들, 머신들 등과 일방향 또는 양방향 통신을 가능하게 하는 통신 인터페이스(230)(예를들어, 유선 또는 무선 트랜시버, 모뎀 등)를 포함할 수 있다.
다음으로 도 3을 참조하면, 도 3은 제 2 채널 부분을 사용하여 다중 채널 SPS 신호의 제 1 채널 부분을 복조하기 위한 예시적인 프로세스(300)를 예시한 흐름도이며, 이는 예를들어 디바이스(102)의 전체 또는 일부분에서 구현될 수 있다.
블록(302)에서, 적어도 하나의 다중 채널 SPS 신호가 수신될 수 있다. 블록(304)에서, SPS 신호의 제 1 채널 부분은 제 2 채널 부분에 적어도 부분적으로 기초하여 복조될 수 있다. 예를들어, 특정 구현들에서, 블록(306)에서, 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들은 제 1 및 제 2 채널 부분들 각각에 대하여 설정될 수 있다. 특정 구현들에서, 블록(308)에서, 제 2 채널 부분과 연관된 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들은 (예를들어, 일정 기간에 걸쳐) 필터링될 수 있다. 블록(310)에서, 예를들어, 제 2 채널 동위상 및 직교위상 출력 신호들과 제 1 채널 동위상 및 직교위상 출력 신호들의 내적, 예를들어 (DI, DQ)와 (PI, PQ) 간의 내적은 제 1 채널 부분을 복조하고 그리고/또는 그렇치 않은 경우에 획득하여 SPS 데이터(예를들어, 데이터 시퀀스, 심볼)를 복원할때 설정 및/또는 사용될 수 있다. 특정 예들에서, 이러한 내적에 사용되는 제 2 채널 데이터는 필터링될 수 있다.
다중 채널 SPS 신호들에 대한 예시적인 복조 기술
이하의 예에서, 제 1 채널 부분은 데이터 채널로서 간략화하여 지칭되며, 제 2 채널 부분은 파일럿 채널로서 간략화하여 지칭된다. 이러한 예시적인 복조 기술에서, 파일럿 채널은 데이터 채널을 복조하기 위하여 사용될 수 있다.
예를들어 각각 다음과 같이 데이터 및 파일럿 채널들에 대한 수신기 출력 신호를 정의할 수 있다.
Figure 112012080544097-pct00020
(5)
Figure 112012080544097-pct00021
및
Figure 112012080544097-pct00022
는 파일럿 및 데이터 채널들에 할당된 잠재적으로 상이한 전력들을 구별하기 위하여 사용된다. 알 수 있는 바와같이, 파일럿 채널은 데이터 시퀀스 bk에 의해 변조되지 않는다. 파일럿 채널과 데이터 채널 간의 잡음항들을 구별하기 위하여 첨자(subscript)들이 추가되었다. 위상
Figure 112012080544097-pct00023
는 파일럿 채널 누산들이 데이터 채널상의 누산들과 동일한 수신된 샘플들의 듀레이션에 걸쳐 있다는 것을 가정하면 파일럿 채널과 데이터 채널사이에서 이제 동일하다. 하기의 수식을 통해 파일럿을 사용하여 심볼들을 직접적으로 이제 복조할 수 있다.
Figure 112012080544097-pct00024
(6)
앞의 제 2 부분 지원 내적과 수식(3)으로부터의 차동 내적을 주의깊게 비교하면, 수식들이 잡음 측면에서 매우 유사하다는 것이 발견될 것이다(N은 N'''과 본질적으로 동일하다).
Figure 112012080544097-pct00025
이기 때문에 파일럿 채널이 데이터 채널보다 더 큰 전력을 가질때마다(
Figure 112012080544097-pct00026
일때마다) 제 2 부분 지원 내적 계산이 더 우수해야 한다는 것을 지금 알 수 있다.
이러한 기술의 추가 장점은 파일럿 채널에 의해 제공되는 융통성(flexibility)이다. 예를들어, 현재의 데이터 심볼을 복조하기 위하여 사용되는 파일럿 심볼들은 데이터 심볼들과 동시에 그리고 데이터 심볼들 전에 오는 파일럿 정보에 기초할 수 있다. 예를들어, 하나 이상의 이전 파일럿 관측들은 필터링/평활화된 다음에 앞의 계산에서 사용될 수 있다. 파일럿 위상이 이러한 "평활화 간격"에 걸쳐 비교적 일정하다고 가정하면, 결과치는 추정에서 잡음을 감소시켜야 하는데(예를들어, 평균 이하로 해야 하는데), 이는 데이터 심볼들에 대해 파일럿 심볼들의 SNR을 개선시킬 수 있다. 예를들어, 단순한 1차 IIR 필터 및/또는 다른 유사한 필터(들)는 다음과 같이 파일럿 심볼들을 평활화하기 위하여 사용될 수 있다.
Figure 112012080544097-pct00027
(7)
여기서, 예를들어, 루프 이득
Figure 112012080544097-pct00028
은 원하는 필터 시상수를 세팅하도록 선택될 수 있으며, 이는 하나 이상의 원하는 필터 특성들(예를들어, 안정성(stability), 지터(jitter), 타임 투 클로즈(time to close), 채널 코히어런스 시간 등)을 반영할 수 있다. 특정한 예시적인 구현들에서, 보다 긴 코히어런트 적분(예를들어, 비트 듀레이션의 코히어런트 적분을 초과하는 적분)이 파일럿 채널에 대해 사용될 수 있다. 간략하게 말해서, 연관된 데이터 심볼들의 SNR에 비하여 파일럿 심볼들의 SNR을 개선시키기 위하여 비변조된 파일럿 채널에 적용될 수 있는 많은 기술들이 존재한다. 이러한 기술들은 예를들어 수식(3)으로부터의 종래의 차동 내적에 비하여 제 2 부분 지원 내적에서 SNR을 개선시킬 수 있다.
이동 또는 페이딩 시나리오들에서 또는 심지어 정지된 SPS 수신기의 배향(orientation)의 변화시에, 수신된 신호의 캐리어 위상은 시간에 따라 변화할 수 있다. 로컬 발진기 드리프트(drift) 및 다른 디바이스 영향들은 또한 복조될 현재의 데이터 심볼들과 이력 파일럿 데이터(historical pilot data)의 위상사이의 위상 변화들을 초래할 수 있다. 따라서, 예를들어, 캐리어 위상이 비교적 일정하고 복조될 데이터 심볼들과 일치하는 경우에, 적어도 백 인 타임(back in time) 간격에 걸치도록 파일럿 정보가 일부 방식(예를들어, 적분, 필터링, 평균화, 평활화 등의 방식)으로 "필터링"되게 하는 것이 유리할 수 있다. 그렇치 않으면, 특정 상황들에서, 데이터 심볼들을 복조하기 위하여 사용되는 필터링된 파일럿 심볼들은 복조 기준으로서
Figure 112012080544097-pct00029
의 적절한 추정치를 제공하지 못할 수 있다. 명확하게, 앞서 기술된 예시적인 차동 검출기(수식(3) 참조)는 수신된 신호 캐리어 위상이 적어도 40 ms, 예를들어 여기서는 현재 및 이전의 데이터 심볼들의 구간에 걸쳐 실질적으로 일정함을 가정한다. 따라서, 40ms 간격에 걸쳐 파일럿 정보를 뚜렷하게(clearly) "평활화"하고(예를들어, 필터링, 평균화, 코히어런트적 적분 등을 하고) 결과적으로 평활화된 동위상 및 직교위상 파일럿 추정치들을 수식(6)에서 사용하여 제 2 부분 지원 복조를 수행하는 것이 가능하다. 만일 위상이 60ms에 걸쳐 실질적으로 일정하면, 동일한 평활화 동작들이 또한 확장될 수 있는 등이 수행될 수 있다. 파일럿 채널이 변조되지 않으면, 앞서 기술된 바와같이, 위상이 비교적 일정하게 유지되는 동안, 어떤 임의적 평활화 간격이 적용될 수 있다.
따라서, 실질적으로 일정한 위상 제약을 조건으로 하는 특정한 예시적인 구현들에서, 파일럿 평활화 프로세스에 파일럿 데이터가 더 많이 포함될수록, 파일럿 잡음이 더 감소하며 따라서 (파일럿-지원) 복조 심볼에서 SNR이 더 양호하게 개선된다.
전력이 파일럿 채널보다 데이터 채널에 더 많이 할당될 수 있는
Figure 112012080544097-pct00030
특정 SPS 신호들에 대하여, 레가시 코히어런트 및/또는 차동 데이터 복조는 사용된 파일럿 평활화 기술들이 전력 차동을 보상하기 위한 원하는 레벨을 제공할 수 없는 경우에 디바이스(102)에 의해 구현될 수 있다.
따라서, 앞의 예들에서는 예를들어 제 1 및 제 2 채널 부분들을 가진 SPS 신호들에 대하여 복조를 수행하기 위하여 도 3의 방법(300)의 블록(306)에서 구현될 수 있는 제 2 부분 지원 복조 기술들이 기술되었다. 특정 상황들에서, 이러한 기술들은 디바이스(102)(도 1 및 도 2) 내에서 구현될 수 있다. 예를들어 제 2 채널 부분 보다 제 1 채널 부분에 더 많은 전력이 할당되는 경우들에, 이러한 기술들이 예를들어 특정 레가시 코히어런트 및/또는 차동 데이터 복조 기술들을 능가할 수 있다는 것이 믿어진다. 또한, (예를들어, 제 1 부분을 복조하기 위한 기준으로서 사용될 수 있는 제 2 채널 부분과 연관된) 상관 출력 신호들을 적절하게 필터링/평활화하면 이러한 기술들은 예를들어 파일럿 및 데이터 채널 전력들이 동일할때 특정한 코히어런트 및/또는 차동 데이터 복조 기술들을 능가할 수 있다는 것이 믿어진다.
여기에 기술된 방법들은 특정 특징들 및/또는 예들에 따른 애플리케이션들에 의존하는 다양한 수단에 의해 구현될 수 있다. 예를들어, 이러한 방법들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 및/또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현의 경우에, 예를들어, 처리 유닛은 하나 이상의 주문형 집적회로(ASIC)들, 디지털 신호 프로세서(DSP)들, 디지털 신호 처리 디바이스(DSPD)들, 프로그램가능 논리 디바이스(PLD)들, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA)들, 프로세서들, 제어기들, 마이크로-제어기들, 마이크로프로세서들, 전자 디바이스들, 여기에 기술된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 디바이스들, 및/또는 이들의 조합내에서 구현될 수 있다.
상세한 설명의 일부 부분들은 특정 장치 또는 특수목적 컴퓨팅 디바이스 또는 플랫폼의 메모리내에 저장된 2진 디지털 신호들에 대한 동작들의 알고리즘들 또는 심볼 표현들에 의해 제시되었다. 이러한 특정 명세서와 관련하여, 용어 특정 장치 등은 일단 그것이 프로그램 소프트웨어로부터의 명령들에 따라 특정 기능들을 수행하도록 프로그래밍되면 범용 컴퓨터를 포함한다. 알고리즘 설명들 또는 심볼 표현들은 다른 당업자들에게 기술들의 요지를 전달하기 위한 신호 처리 또는 관련 기술들에서 당업자에 의해 사용되는 기술들의 예들이다. 알고리즘은 여기서 그리고 일반적으로 원하는 결과를 초래하는 동작들 또는 유사한 신호 처리의 자체-일관성(self-consistent) 시퀀스인 것으로 고려된다. 이와 관련하여, 동작들 또는 처리는 물리적 양들의 물리적 조작과 관련된다. 통상적으로, 필수적이지는 아닐지라도, 이러한 양들은 저장, 전달, 결합, 비교 또는 그렇치 않은 경우에 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호들의 형태를 취할 수 있다. 비트들, 데이터, 값들, 엘리먼트들, 심볼들, 문자들, 용어들, 수들, 수치들, 정보 등으로서 이러한 신호들을 지칭하는 것이 원칙적으로 일반적 용도 때문에 때때로 편리하다는 것이 판명되었다. 그러나, 이들 또는 유사한 용어들 모두가 적절한 물리적 양들과 연관되며 단순히 편리한 라벨(label)들이라는 것이 이해되어야 한다. 달리 특별히 언급되지 않는 한, 이하의 논의로부터 명백한 바와같이, 본 명세서 전반에 걸쳐 "처리", "컴퓨팅", "계산", "결정", "설정" 등과 같은 용어들을 활용하는 논의들이 특수 목적 컴퓨터 또는 유사한 특수목적 전자 컴퓨팅 디바이스와 같은 특정 장치의 동작들 또는 프로세스들을 지칭한다는 것이 인식된다. 따라서, 본 명세서와 관련하여, 특수 목적 컴퓨터 또는 유사한 특수목적 전자 컴퓨팅 디바이스는 특수목적 컴퓨터 또는 유사한 특수목적 전자 컴퓨팅 디바이스의 메모리들, 레지스터들, 또는 다른 정보 저장 디바이스들, 전송 디바이스들, 또는 디스플레이 디바이스들내의 물리적 전자 또는 자기 양들로서 통상적으로 표현되는 신호들을 조작 또는 변형할 수 있다. 이러한 특정한 특허 출원과 관련하여, 용어 "특수 장치"는 일단 그것이 프로그램 소프트웨어로부터의 명령들에 따라 특정 기능들을 수행하도록 프로그래밍되면 범용 컴퓨터를 포함할 수 있다.
예시적인 특징들인 것으로 현재 고려되는 것이 예시되고 기술된 반면에, 청구된 요지로부터 벗어나지 않고 다양한 다른 수정들이 이루어질 수 있고 균등물이 대체될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 부가적으로, 여기에 기술된 중심 개념들로부터 벗어나지 않고 청구된 요지의 교시들에 특정 상황을 적응시키는 많은 수정들이 이루어질 수 있다.
따라서, 청구된 요지가 개시된 특정 예들에 제한되지 않고 이러한 청구된 요지가 또한 첨부된 청구항들의 범위내에 속하는 모든 양상들 및 이의 균등물을 포함할 수 있다는 것이 의도된다.

Claims (41)

  1. 전자 디바이스에서 사용하기 위한 방법으로서,
    위성 위치결정 시스템(SPS) 데이터 시퀀스를 사용하여 변조된 제 1 신호에 기초하는 제 1 채널 부분 및 상기 SPS 데이터 시퀀스를 사용하여 변조되지 않은 제 2 신호에 기초하는 제 2 채널 부분을 포함하는 적어도 2개의 채널 부분들을 포함하는 적어도 하나의 SPS 신호를 수신하는 단계;
    상기 제 1 채널 부분을 사용하여 제 1 채널 동위상(in-phase) 상관 출력 신호 및 제 1 채널 직교위상(quadrature) 상관 출력 신호를 설정하는 단계;
    상기 제 2 채널 부분을 사용하여 제 2 채널 동위상 상관 출력 신호 및 제 2 채널 직교위상 상관 출력 신호를 설정하는 단계;
    상기 제 1 채널 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들과 상기 제 2 채널 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들의 내적(dot product)을 계산하는 단계; 및
    상기 내적을 사용하여 상기 제 2 채널 부분에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 SPS 데이터 시퀀스를 복원하기 위해 상기 제 1 채널 부분을 복조하는 단계;
    를 포함하는,
    전자 디바이스에서 사용하기 위한 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 채널 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들은 일정 기간동안 필터링되는, 전자 디바이스에서 사용하기 위한 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 일정 기간은 상기 제 1 채널 부분과 연관된 비트 듀레이션(bit duration)보다 긴, 전자 디바이스에서 사용하기 위한 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 SPS 신호의 전송 전력은 상기 제 1 채널 부분과 상기 제 2 채널 부분 사이에 실질적으로 균등하게 할당되는, 전자 디바이스에서 사용하기 위한 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 SPS 신호의 전송 전력은 상기 제 1 채널 부분과 상기 제 2 채널 부분 사이에 비균등하게 할당되는, 전자 디바이스에서 사용하기 위한 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 채널 부분은 데이터 채널을 포함하며, 상기 제 2 채널 부분은 파일럿 채널을 포함하는, 전자 디바이스에서 사용하기 위한 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 데이터 시퀀스는 SPS 내비게이션 데이터를 포함하는, 전자 디바이스에서 사용하기 위한 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 SPS는 적어도 하나의 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS: global navigation satellite system)을 포함하는, 전자 디바이스에서 사용하기 위한 방법.
  11. 장치로서,
    위성 위치결정 시스템(SPS) 데이터 시퀀스를 사용하여 변조된 제 1 신호에 기초하는 제 1 채널 부분 및 상기 SPS 데이터 시퀀스를 사용하여 변조되지 않은 제 2 신호에 기초하는 제 2 채널 부분을 포함하는 적어도 2개의 채널 부분들을 포함하는 적어도 하나의 SPS 위치결정 신호를 수신하기 위한 수단;
    상기 제 1 채널 부분을 사용하여 제 1 채널 동위상 상관 출력 신호 및 제 1 채널 직교위상 상관 출력 신호를 설정하기 위한 수단;
    상기 제 2 채널 부분을 사용하여 제 2 채널 동위상 상관 출력 신호 및 제 2 채널 직교위상 상관 출력 신호를 설정하기 위한 수단;
    상기 제 1 채널 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들과 상기 제 2 채널 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들의 내적을 계산하기 위한 수단; 및
    상기 내적을 사용하여 상기 제 2 채널 부분에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제 1 신호를 복원하기 위해 상기 제 1 채널 부분을 복조하기 위한 수단
    을 포함하는, 장치.
  12. 삭제
  13. 제 11항에 있어서, 상기 제 2 채널 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들은 일정 기간동안 필터링되는, 장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 일정 기간은 상기 제 1 채널 부분과 연관된 비트 듀레이션보다 긴, 장치.
  15. 삭제
  16. 제 11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 SPS 신호의 전송 전력은 상기 제 1 채널 부분과 상기 제 2 채널 부분 사이에 실질적으로 균등하게 할당되는, 장치.
  17. 제 11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 SPS 신호의 전송 전력은 상기 제 1 채널 부분과 상기 제 2 채널 부분 사이에 비균등하게 할당되는, 장치.
  18. 제 11항에 있어서, 상기 제 1 채널 부분은 데이터 채널을 포함하며, 상기 제 2 채널 부분은 파일럿 채널을 포함하는, 장치.
  19. 제 11항에 있어서, 상기 데이터 시퀀스는 SPS 내비게이션 데이터를 포함하는, 장치.
  20. 제 11항에 있어서, 상기 SPS는 적어도 하나의 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS)을 포함하는, 장치.
  21. 장치로서,
    위성 위치결정 시스템(SPS) 데이터 시퀀스를 사용하여 변조된 제 1 신호에 기초하는 제 1 채널 부분 및 상기 SPS 데이터 시퀀스를 사용하여 변조되지 않은 제 2 신호에 기초하는 제 2 채널 부분을 포함하는 적어도 2개의 채널 부분들을 포함하는 적어도 하나의 SPS 위치결정 신호를 수신하기 위한 SPS 수신기;
    상기 제 1 채널 부분을 사용하여 제 1 채널 동위상 상관 출력 신호 및 제 1 채널 직교위상 상관 출력 신호를 설정하고, 상기 제 2 채널 부분을 사용하여 제 2 채널 동위상 상관 출력 신호 및 제 2 채널 직교위상 상관 출력 신호를 설정하기 위한 하나 이상의 상관기들; 및
    상기 제 1 채널 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들과 상기 제 2 채널 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들의 내적을 계산하고, 그리고 상기 내적을 사용하여, 상기 제 2 채널 부분에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제 1 신호를 복원하기 위해 상기 제 1 채널 부분을 복조하기 위한 복조기를 포함하는, 장치.
  22. 삭제
  23. 제 21항에 있어서, 상기 제 2 채널 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들은 일정 기간동안 필터링되는, 장치.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 일정 기간은 상기 제 1 채널 부분과 연관된 비트 듀레이션보다 긴, 장치.
  25. 삭제
  26. 제 21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 SPS 신호의 전송 전력은 상기 제 1 채널 부분과 제 2 채널 부분 사이에 실질적으로 균등하게 할당되는, 장치.
  27. 제 21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 SPS 신호의 전송 전력은 상기 제 1 채널 부분과 상기 제 2 채널 부분 사이에 비균등하게 할당되는, 장치.
  28. 제 21항에 있어서, 상기 제 1 채널 부분은 데이터 채널을 포함하며, 상기 제 2 채널 부분은 파일럿 채널을 포함하는, 장치.
  29. 제 21항에 있어서, 상기 데이터 시퀀스는 SPS 내비게이션 데이터를 포함하는, 장치.
  30. 제 21항에 있어서, 상기 SPS 수신기는 상기 복조기를 포함하는, 장치.
  31. 제 21항에 있어서, 상기 SPS는 적어도 하나의 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS)을 포함하는, 장치.
  32. 물품으로서,
    컴퓨터 구현가능 명령들을 저장한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하며; 상기 컴퓨터 구현가능 명령들은,
    위성 위치결정 시스템(SPS) 데이터 시퀀스를 사용하여 변조된 제 1 신호에 기초하는 제 1 채널 부분 및 상기 SPS 데이터 시퀀스를 사용하여 변조되지 않은 제 2 신호에 기초하는 제 2 채널 부분을 포함하는 적어도 2개의 채널 부분들을 포함하는 적어도 하나의 수신된 SPS 위치결정 신호에 액세스하고;
    상기 제 1 채널 부분과 연관된 제 1 채널 동위상 상관 출력 신호 및 제 1 채널 직교위상 상관 출력 신호에 액세스하고;
    상기 제 2 채널 부분과 연관된 제 2 채널 동위상 상관 출력 신호 및 제 2 채널 직교위상 상관 출력 신호에 액세스하고;
    상기 제 1 채널 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들과 상기 제 2 채널 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들의 내적을 계산하고; 그리고
    상기 내적을 사용하여, 상기 제 2 채널 부분에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제 1 신호를 복원하기 위해 상기 제 1 채널 부분을 복조하도록, 전자 디바이스의 하나 이상의 처리 유닛들에 의해 구현가능한, 물품.
  33. 삭제
  34. 제 32항에 있어서, 상기 제 2 채널 동위상 및 직교위상 상관 출력 신호들은 일정 기간동안 필터링되는, 물품.
  35. 제 34항에 있어서, 상기 일정 기간은 상기 제 1 채널 부분과 연관된 비트 듀레이션보다 긴, 물품.
  36. 삭제
  37. 제 32항에 있어서, 상기 적어도 하나의 SPS 신호의 전송 전력은 상기 제 1 채널 부분과 제 2 채널 부분 사이에 실질적으로 균등하게 할당되는, 물품.
  38. 제 32항에 있어서, 상기 적어도 하나의 SPS 신호의 전송 전력은 상기 제 1 채널 부분과 상기 제 2 채널 부분 사이에 비균등하게 할당되는, 물품.
  39. 제 32항에 있어서, 상기 제 1 채널 부분은 데이터 채널을 포함하며, 상기 제 2 채널 부분은 파일럿 채널을 포함하는, 물품.
  40. 제 32항에 있어서, 상기 데이터 시퀀스는 SPS 내비게이션 데이터를 포함하는, 물품.
  41. 제 32항에 있어서, 상기 SPS는 적어도 하나의 글로벌 내비게이션 위성 시스템(GNSS)을 포함하는, 물품.

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