KR101569511B1 - 패킷 동기화를 검출하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

패킷 동기화를 검출하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101569511B1
KR101569511B1 KR1020137011104A KR20137011104A KR101569511B1 KR 101569511 B1 KR101569511 B1 KR 101569511B1 KR 1020137011104 A KR1020137011104 A KR 1020137011104A KR 20137011104 A KR20137011104 A KR 20137011104A KR 101569511 B1 KR101569511 B1 KR 101569511B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
boundary detection
bits
coherent
differential
string
Prior art date
Application number
KR1020137011104A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130098384A (ko
Inventor
개스파 리
하오-젠 청
Original Assignee
퀄컴 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 퀄컴 인코포레이티드 filed Critical 퀄컴 인코포레이티드
Publication of KR20130098384A publication Critical patent/KR20130098384A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101569511B1 publication Critical patent/KR101569511B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/204—Multiple access
    • H04B7/212—Time-division multiple access [TDMA]
    • H04B7/2125—Synchronisation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/243—Demodulation of navigation message
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/30—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system code related
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/33—Multimode operation in different systems which transmit time stamped messages, e.g. GPS/GLONASS
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/24—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system
    • G01S19/27—Acquisition or tracking or demodulation of signals transmitted by the system creating, predicting or correcting ephemeris or almanac data within the receiver

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

GPS 신호들에 대한 프레임 동기화를 제공하는 방법은 GPS 비트들 상에서 코히런트 비트 추출을 수행하는 단계 및 그 후 코히런트 비트 추출의 비트들에 기초하여 코히런트 프레임 경계 검출을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 결과적으로, GPS 비트들 상의 차동 비트 추출 및 차동 비트 추출의 비트들에 기초한 차동 프레임 경계 검출이 수행될 수 있다. 코히런트 프레임 경계 검출 및 차동 프레임 경계 검출 중 어느 것이든 먼저 프레임 경계를 찾으면, 그 프레임 경계가 프레임 동기화를 위해 사용된다. GLONASS 신호들에 대한 스트링 동기화를 제공하는 방법은 GLONASS 비트들 상에서 코히런트 및 차동 비트 추출을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

패킷 동기화를 검출하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING PACKET SYNCHRONIZATION}
본 발명은 무선-기반 위성 시스템들로부터의 신호들의 패킷 동기화의 검출 및 구체적으로는 GPS 프레임 동기화 및 GLONASS 스트링 동기화의 검출에 관한 것이다.
GPS (global positioning system) 및 GLONASS (global navigation satellite system) 는 오늘날 동작 중인 무선 기반 위성 시스템들이다. 글로벌 커버리지를 제공하기 위해, GPS 는 24-32 개 사이의 위성들을 사용한다. 최소 수의 24 개의 위성들을 가정하면, 4 개의 위성들이 6 개의 궤도들 각각에 배치된다. 6 개의 궤도 평면들의 승교점 (ascending node) 들은 60 도 만큼 분리된다. 이 구성에서, 최소의 6 개의 위성들은 언제라도 임의의 소정 포인트로부터 보이는 곳 (in view) 에 있을 것이다. 글로벌 커버리지를 제공하기 위해, GLONASS 는 24 개의 위성들을 포함하는데, 여기서 21 개의 위성들은 신호들을 송신하기 위해 사용될 수 있고 3 개의 위성들은 스페어 (spare) 들로서 사용될 수 있다. 24 개의 위성들은 3 개의 궤도들에 배치되고, 각 궤도는 8 개의 위성들을 갖는다. 3 개의 궤도 평면들의 승교점들은 120 도만큼 분리된다. 이 구성에서, 최소 5 개의 위성들은 언제라도 임의의 소정 포인트로부터 보이는 곳에 있을 것이다.
GPS 및 GLONASS 양자는 2 개의 신호들: 코어스 포착 (coarse acquisition; C/A 코드) 신호 및 정확한 (P 코드) 신호를 브로드캐스트한다. 일반적으로, 본원에서 수신기들로 지칭된 글로벌 포지션 디바이스들은 P 송신이 아니라 C/A 송신을 추적한다. P 송신은 C/A 송신보다 더 길고, 따라서 예를 들어 동기화를 사용함으로써 추적하는데 비현실적이다. 일단, 록이 C/A 송신을 통해 확립되면, C/A 송신 그 자체는 빠른 P 록을 제공할 수 있다.
2 개의 최대 길이 시프트 레지스터 시퀀스들의 모듈로-2 합으로서 생성될 수 있는, GPS 및 GLONASS 에 대한 C/A 코드들은 우수한 크로스-상관 특성들을 위해 선택된다. 각각의 GPS 위성은 그 자신의 고유 C/A 코드를 송신하는데, 이 코드는 식별 가능한 의사랜덤 잡음 코드 넘버 (PRN#) 를 갖는다. 반대로, 각각의 GLONASS 위성은 동일한 C/A 코드를 송신하고, 그 채널 넘버 (CHN#) 에 의해 식별된다.
C/A 코드는 네비게이션 데이터를 포함하는데, 이 데이터는 위성의 정확한 로케이션에 관한 정보, 그것의 온-보드 원자 시계의 오프셋 및 드리프트, 및 시스템 내의 다른 위성들에 관한 정보를 제공한다. GPS 에서, 네비게이션 데이터에 대한 C/A 포맷은 워드들, 프레임들, 및 서브프레임들을 포함한다. 워드들은 30 개의 비트 길이이다; 10 워드는 하나의 서브프레임을 형성하고; 5 개의 서브프레임들은 하나의 프레임을 형성한다. GPS 에서, C/A 코드는 1023 개의 비트 길이이고, 1.023 Mbps 로 송신되므로 1 ms 의 반복 주기를 갖는다. GLONASS 에서, C/A 포맷은 스트링들이고, 여기서 각 스트링은 1.7 초의 네비게이션 데이터 및 0.3 초의 시간 마크 시퀀스를 포함한다. 특히, GLONASS 에서의 C/A 코드는 511 개의 비트 길이이고, 511 kbps 로 송신되므로, GPS 와 동일한 코드 반복 주기 (즉, 1 ms) 를 갖는다.
이제 GLONASS 위성들의 출현이 포지션 정보를 제공하기 위해 이용 가능해짐에 따라, 포지션 결정을 위해 GPS 및 GLONASS 신호들 양자를 사용하는 능력을 포함하는 시스템을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, GPS 및 GLONASS 신호들 양자에 대한 동기화의 필요성이 생긴다.
GPS 신호들에 대한 프레임 동기화를 제공하는 방법이 설명된다. 이 방법은, GPS 비트들 상에서 코히런트 비트 추출을 수행하는 단계 및 그 후 코히런트 비트 추출의 비트들에 기초하여 코히런트 프레임 경계 검출을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 동시에, GPS 비트들 상의 차동 비트 추출 및 차동 비트 추출의 비트들에 기초한 차동 프레임 경계 검출이 수행될 수 있다. 코히런트 프레임 경계 검출 및 차동 프레임 경계 검출 중 어느 것이든 먼저 프레임 경계를 찾으면, 그 후 그 프레임 경계가 프레임 동기화를 위해 사용된다.
일 실시형태에서, GPS 비트들 상에서 코히런트 비트 추출을 수행하는 단계는 제 1 GPS 서브프레임의 제 1 텔레메트리 (telemetry; TLM) 워드의 프리앰블, 제 1 TLM 워드 및 제 1 핸드 오버 워드 (hand over word; HOW) 워드의 패리티 비트들, 제 1 HOW 워드의 TOW (time of week), 및 제 1 HOW 워드의 서브프레임 ID 비트들을 찾는 단계를 포함할 수 있다. 코히런트 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는 제 1 TLM 워드 및 제 1 HOW 워드의 패리티 비트들을 사용하여 그들의 유효성을 체크하는 단계, 및 유효한 제 1 HOW 워드가 유효한 제 1 TLM 워드를 뒤따르는 경우 TOW 동기화를 선언하는 단계를 포함할 수 있다.
GPS 비트들 상에서 코히런트 비트 추출을 수행하는 단계는 제 2 GPS 서브프레임의 제 2 TLM 워드의 프리앰블, 제 2 GPS 서브프레임의 HOW 워드 및 제 2 TLM 워드의 패리티 비트들, 제 2 HOW 워드의 TOW, 및 제 2 HOW 워드의 서브프레임 ID 비트들을 찾는 단계를 더 포함할 수 있다. 코히런트 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는 제 2 TLM 워드 및 제 2 HOW 워드의 패리티 비트들을 사용하여 그들의 유효성을 체크하는 단계를 더 포함할 수 있다. 검출된 프레임 경계는 (1) 유효한 제 2 HOW 워드가 유효한 제 2 TLM 워드를 뒤따르는 경우, (2) 제 2 TOW 가 제 1 TOW +1 과 동일한 경우, 및 (3) 제 2 서브프레임 ID 비트들이 제 1 서브프레임 ID 비트들 +1 과 동일한 경우 선언될 수 있다.
일 실시형태에서, 코히런트 및 차동 경계 검출은 단지, 2 개의 워드들이 저장되면 수행된다. 방법은 2 개의 워드들에 대한 슬라이딩 윈도우를 사용할 수 있고, 2 개의 워드들 중 선입 (first-in) GPS 비트는 삭제될 수 있고 새로운 GPS 비트는 2 개의 워드들 중 후입 (last-in) GPS 비트로서 추가될 수 있다. GPS 비트들 상에서의 코히런트 및 차동 비트 추출 뿐만 아니라 코히런트 및 차동 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는, GPS 프레임 경계가 검출될 때까지 필요에 따라 반복될 수 있다.
GPS 비트들 상에서 차동 비트 추출을 수행하는 단계는 GPS 서브프레임의 텔레메트리 (TLM) 워드의 프리앰블, 및 핸드 오버 워드 (HOW) 워드의 TOW (time of week) 의 MSB (most significant bits) 의 제한된 수 (STOW) 를 찾는 단계를 포함할 수 있다. 차동 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는 프리앰블을 사용하여 TLM 워드를 식별하는 단계를 포함할 수 있다. 이 포인트에서, 생존 경로들의 제한된 수가 절약될 수 있고, 생존 경로들은 프레임 경계에 대한 가장 가능성 있는 로케이션들이다. 일 실시형태에서, 생존 경로 (survivor path) 들의 제한된 수는 가능한 300 개의 로케이션들 중에서 10-12 개의 로케이션들이다.
차동 프레임 경계 검출을 수행하는 경우, 다수의 TLM 및 HOW 워드들이 사용될 수 있다. 따라서, 생존 경로들은 프레임 경계에 대한 가장 가능성 있는 로케이션들을 반영하도록 업데이트될 수 있다. 일 실시형태에서, +1 은 TLM 워드가 프리앰블을 사용하여 식별될 때 마다 메트릭에 추가될 수 있다. 최종 STOW 의 값이 저장될 수 있고, 현재 STOW 가 최종 STOW 와 동일한 경우 STOW 플래그는 ON 으로 설정될 수 있다. 검출된 프레임 경계는, (1) 메트릭이 임계값 이상이고 STOW 플래그가 ON 으로 설정되는 경우 선언될 수 있다. 일 실시형태에서, 임계값은 시간의 함수일 수 있다. 예를 들어, 임계값은 매 10 ms 마다 "1" 만큼 증가될 수 있다.
GLONASS 신호들에 대해 스트링 동기화를 제공하는 방법이 또한, 제공된다. 이 방법은 GLONASS 비트들 상에서 코히런트 및 차동 비트 추출을 수행하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 코히런트 및 차동 비트 추출 양자에 대해, 30 비트들이 매 10 ms 마다 추출될 수 있다. 코히런트 비트 추출의 비트들에 기초한 스트링 경계 검출은 그 후, 코히런트 및 차동 모드들 양자에서 동시에 수행될 수 있다. 코히런트 스트링 경계 검출 및 차동 스트링 경계 검출 중 어느 것이든 먼저 스트링 경계를 찾으면, 이 스트링 경계가 스트링 동기화를 위해 사용된다.
코히런트 스트링 경계 검출을 수행하는 단계는 비트 플립핑 (flipping) 이 없는 GLONASS 의 시간 마크와 30 개의 비트들을 상관시키는 단계를 포함할 수 있다. 각각의 상관 출력 값에 대한 메트릭은 이 상관에 기초하여 할당될 수 있다. 일 실시형태에서, 메트릭은 매 2 초마다 각각의 비트 로케이션에 대해 누산될 수 있다. 생존 경로들 중 제한된 수, 예를 들어 8 개의 생존 경로들은 최상위 누산된 메트릭들에 기초하여 식별될 수 있다. 생존 경로들은 각각의 추출된 시퀀스에 대해 필요에 따라 업데이트될 수 있다. 그 후, 누산된 메트릭들의 세트가 임계값 이상인지 여부에 대한 결정이 이루어질 수 있고, 임계값 이상이면 그 후 시간 마크 경계 검출을 선언할 수 있다. 특히, 시간 마크 경계 검출은 스트링 동기화를 제공할 수 있다.
GLONASS 비트들 상에서 차동 비트 추출을 수행하는 단계는 매 10 ms 마다 30 개의 비트들을 추출하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 차동 스트링 경계 검출을 수행하는 단계들은 코히런트 스트링 경계 검출에 대해 설명된 단계들과 유사하다; 그러나, 시간 마크와 30 개의 비트의 상관은 비트 플립핑을 갖고 수행될 수 있다. 일 실시형태에서, 차동 스트링 경계 검출 및 코히런트 스트링 경계 검출에 대한 임계값들은 상이하다.
컴퓨터 판독가능 저장 디바이스가 또한 설명된다. 이 저장 디바이스는 명령들을 포함할 수 있는데, 명령들은 컴퓨터에 의해 실행되는 경우, GPS/GLONASS 신호들에 대해 프레임/스트링 동기화를 제공하기 위해 전술된 단계들을 수행할 수 있다.
도 1 은 프레임 경계를 검출하기 위해, 하이브리드 비트 추출, 즉 코히런트 비트 추출 및 차동 비트 추출 양자를 사용하여 수행할 수 있는 예시적인 GPS 프레임 경계 검출 시스템을 예시한다.
도 2a 는 서브프레임에서의 제 1 워드인 TLM (telemetry) 워드의 구조를 예시한다.
도 2b 는 서브프레임에서의 제 2 워드인 HOW (hand-over word) 의 구조를 예시한다.
도 3 은 프레임 동기화 (싱크, sync) 를 위해 전술된 TLM 및 HOW 비트들의 서브세트를 사용하는 예시적인 기법을 예시한다.
도 4 는 코히런트 및 차동 비트 검출에 대한 생존 경로들의 상이한 수들에 대한 성능을 나타내는 그래프를 예시한다.
도 5 는 15 초의 타임아웃을 고려할 때 예시적인 GPS 프레임 경계 검출 성공율을 나타내는 그래프를 예시한다.
도 6 은 30 초의 타임아웃을 고려할 때 예시적인 GPS 프레임 경계 검출 성공율을 나타내는 그래프를 예시한다.
도 7 은 45 초의 타임아웃을 고려할 때 예시적인 GPS 프레임 경계 검출 성공율을 나타내는 그래프를 예시한다.
도 8a 는 시간 마크의 30 개의 비트들 및 이중-바이너리 (bi-binary) 코드의 85 개의 데이터 비트들을 포함하는 GLONASS 스트링 (800) 을 예시한다.
도 8b 는 (매 10 ms 마다 극성이 변하는) 미앤더 시퀀스에 의한 변조에 기초한 상대적 코드 및 이중-바이너리 코드 양자에서의 85 개의 데이터 비트들을 나타낸다.
도 9 는 예시적인 GLONASS 스트링 경계 검출 시스템의 블록도를 예시한다.
도 10 은 생존 경로들의 제한된 수를 갖는 소프트 검색 스킴을 사용할 수 있는 예시적인 시간 마크 경계 검출을 예시한다.
도 11 및 도 12 는 코히런트 및 차동 비트 경계 검출에 대한 오경보 대 스코어 임계를 나타내는 그래프들을 예시한다.
도 13 은 시간 마크 검출 기법을 요약하는 플로우차트를 예시한다.
도 14a 및 도 14b 는 상이한 검출 임계들, 즉 코히런트 모드에서 20 ms 비트 경계 유도 (boundary assistance) 를 갖는 1e-3 및 1e-4 를 비교한다.
도 15a 및 도 15b 는 상이한 검출 임계들, 즉 차동 모드에서 20 ms 비트 경계 유도를 갖는 1e-3 및 1e-4 를 비교한다.
도 16a 및 도 16b 는 20 ms 비트 경계 유도를 갖는 차동 모드 대 코히런트 모드에 대한 시간 마크 성능을 비교한다.
도 17a 및 도 17b 는 20 ms 비트 경계 유도가 없는 차동 모드 대 코히런트 모드에 대한 시간 마크 성능을 비교한다.
도 1 은 하이브리드 비트 추출, 즉 코히런트 비트 추출 및 차동 비트 추출 양자를 사용하여 수행할 수 있는 예시적인 GPS 프레임 경계 검출 시스템 (100) 을 예시한다. 본 실시형태에서, 주파수 록 루프 (FLL, 101) 를 사용하는 추적 블록은 FLL 주파수 출력 (102) 을 출력할 수 있다. I&D (integrated and dump) 블록 (103) 은 미리결정된 수의 FLL 주파수 출력들 (102) 을 통합하고 그 후, 출력을 생성할 수 있다. 일 실시형태에서, I&D 블록 (103) 은 20:1 의 통합 및 덤프 프로세스를 구현할 수 있다. 코히런트 비트 추출 블록 (104) 은 FLL 주파수 출력 (102) 뿐만 아니라 I&D 블록 (103) 의 출력을 수신할 수 있다. 차동 비트 추출 블록 (106) 은 I&D 블록 (103) 의 출력만을 수신할 수 있다. 프레임 경계 검출 블록들 (105 및 107) 은 코히런트 비트 추출 블록 (104) 및 차동 비트 추출 블록 (106) 의 출력들을 각각 수신할 수 있다. 멀티플렉서 (108) 는 프레임 경계 검출 블록들 (105 및 107) 의 출력들 중 하나를 선택하는데 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 제어 신호 (109) 는 어느 쪽 프레임 경계 검출 블록이 먼저 FRAME 싱크 신호를 생성하는지를 선택한다. 본원에 상세히 추가로 설명되는 바와 같이, 프레임 경계 검출 (105) 과 연관된 코히런트 비트 추출은 고 다이내믹 (high dynamic) 검출을 제공할 수 있는 반면에, 프레임 경계 검출 (107) 과 연관된 차동 비트 추출은 고 감도 (high sensitivity) 검출을 제공할 수 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 차동 및 코히런트 경로들 양자는 GPS 에서 동일한 프레임 동기화 절차를 수행한다. 차동 및 코히런트 방법들 양자는 고 임계 경로 및 저 임계 경로를 갖는다.
코히런트이든 또는 차동이든 비트 추출은 GPS 프레임의 소정 기능적 양태들에 의존한다. GPS 프레임은 5 개의 서브프레임들로 이루어지는데, 이 중 첫 번째 3 개는 에페메리스 (ephemeris) 데이터이다. 각각의 서브프레임은 10 개의 워드들을 갖고, 각 워드는 6 개의 패리티 체크 비트들을 포함하는 30 개의 비트들을 갖는다. 에페메리스 데이터를 정확하게 추출하기 위해서, 각각의 서브프레임의 시작 포지션이 발견되어야 한다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 서브프레임의 제 1 및 제 2 워드들에서의 특정 비트들은 프레임 경계 검출을 위해 사용될 수 있다.
도 2a 는 TLM (telemetry) 워드 (200) 의 구조를 예시하고, 이 워드는 서브프레임의 제 1 워드이다. TLM 워드 (200) 는 8 개의 비트 프리앰블 (1-8), 16 개의 예비 비트들 (9-24), 및 6 개의 패리티 비트들 (25-30) 을 갖는다. 일 실시형태에서, 8 개의 비트 프리앰블은 프레임 경계 검출을 위해 사용될 수 있다. 특히, 8 개의 비트 프리앰블은 고정되고, 비트들은 "10001011" 이다.
도 2b 는 HOW (hand-over word, 210) 의 구조를 예시하는데, 이 워드는 서브프레임의 제 2 워드이다. HOW 워드 (210) 는 17 개의 비트들의 TOW (time of week)(1-17)(좌측 상의 MSB (most significant bits) 및 우측 상의 LSB (least significant bits)), 2 개의 플래그 비트들 (18-19)(18: 구성 000 에 대한 싱크 플래그 및 구성 001 에 대한 안티-스푸프 (anti-soof) 플래그)(19: 구성 000 에 대한 모멘텀 플래그 및 구성 001 에 대한 경보 플래그), 및 3 개의 서브프레임 ID 비트들 (20-22), 및 6 개의 패리티 비트들 (25-30) 을 갖는다. 일 실시형태에서, TOW 비트들 및 서브프레임 ID 비트들은 프레임 경계 검출을 위해 사용될 수 있다.
도 3 은 프레임 동기화 (싱크) 를 위해 전술된 TLM 및 HOW 비트들의 서브세트를 사용하는 예시적인 기법 (300) 을 예시한다. 기법 (300) 에서, 단계 301 에서 시작한 후에, 단계 302 에서, 2 개의 워드들 (즉, 60 개의 비트 길이) 에 대한 슬라이딩 윈도우는 버퍼 (예를 들어, FIFO (first-in-first-out)) 를 채우도록 사용될 수 있다. 일단 버퍼가 채워지면, 단계 303 에 의해 나타낸 바와 같이, 2 개의 단계들의 세트들이 동시에 동작할 수 있다. 단계들의 제 1 세트, 즉 단계들 (308-310) 은 짧은 추정 주기를 갖는 고 임계를 사용할 수 있는데, 이 주기는 고 SNR (signal to noise ratio) 에 대해 신속한 검출을 제공한다. 단계들의 이 세트는 또한, 코히런트 추출에 대해 설명된 고 다이내믹 검출로서 특징지어질 수 있다. 단계들 중 제 2 세트, 즉 단계들 (304-307) 은 저 SNR 에 대해 긴 추정 주기를 갖는 저 임계를 사용할 수 있다. 특히, 단계들의 2 개의 세트들은 그들 중 하나가 서브프레임 경계를 검출하고 확인할 때까지 동시에 동작할 수 있다.
단계 308 에서, TLM 워드는 고정된 프리앰블을 찾음으로써 식별될 수 있다. TLM 워드의 확인 (validity) 은 패리티 비트들을 사용하여 체크될 수 있다. 유효한 HOW 워드 (그 패리티 비트들에 의해 결정된 바와 같음) 가, 식별된, 유효한 TLM 워드를 뒤따르는 경우, 그 후 TOW 싱크 컨디션이 선언될 수 있다. 이 포인트에서, 데이터 추출은 시작할 수 있다 (출력 서브프레임 메시지 (312) 에 의해 트리거링됨). 일 실시형태에서, 단계 308 에서 HOW 워드의 TOW 비트들 및 서브프레임 ID 비트들이 추출될 수 있다 (여기서, HOW 워드의 D29 및 D30 은 항상 제로일 것임). TOW 싱크가 발견되지 않으면, 기법은 TOW 싱크 테스트들을 다시 하기 위해 다음 비트에 대해 단계 302 로 리턴한다.
단계 309 는, 다음 TLM 및 HOW 워드들이 도달하는 경우를 결정한다. 다음 TLM 및 HOW 워드들이 도달하지 않았으면, 기법 (300) 은 다음 비트에 대해 단계 302 로 리턴한다. 도달 후에, 이들 새로운 TLM 및 HOW 워드들이 또한 식별 및 확인될 수 있다 (즉, 기본적으로 새롭게 도달된 TLM 및 HOW 워드들의 TOW 싱크 컨디션을 확인함). 특히, 새롭게 도달된 TOW 및 HOW 워드들의 서브프레임 ID (SID) 및 추출된 TOW 가 TOW_old+1 및 SID_old+1 과 동일하면, 단계 310 에서 FRAME 싱크 컨디션이 선언될 수 있다. 즉, TOW (절형 (truncated) Z-카운트) 및 SID 는 1 만큼 증분해야 한다.
그렇지 않으면, 단계 311 에서 TOW 싱크 컨디션은 드롭되고, TOW 싱크가 다시 행해진다, 즉 TOW 싱크 컨디션들은 (매 20ms 마다) 인커밍 비트들에서 체크될 수 있다. 이 포인트에서, 기법 (300) 은 단계 302 로 리턴한다. 일 실시형태에서, 확인된 FRAME 싱크 (종료 단계 313) 는, GML 이 손실된 상관기 인터럽트를 검출하지 않으면, 또는 데이터 복조와 서브프레임 핸들링 사이의 버퍼 오버플로우가 검출되면 드롭되지 않는다.
전술된 바와 같이, (단계 303 에 의해 결정된 바와 같이) 버퍼가 채워지는 경우, 단계들 304-306 (긴 추정 주기를 갖는 저 임계에 대응함) 은 단계 308-310 와 동시에 동작한다. 단계들 304-306 은 특히, 신호 전력이 낮을 때 유용하고, 이에 의해 TLM 및 HOW 워드들 양자에 대한 전술된 기준을 패스할 확률을 감소시킨다. 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 이들 단계들은 프레임 싱크 결정에 대해 HOW 워드 (따라서, "저" 임계) 의 더 적은 비트들을 사용할 수 있다.
단계 304 (단계 308 과 유사함) 는 고정된 8 개의 비트 프리앰블을 사용하여 TLM 워드를 식별할 수 있다. TLM 워드가 발견되지 않으면, 기법 (300) 은 다음 비트가 버퍼에 로딩되도록 단계 302 로 리턴한다. 프리앰블을 찾은 후에, 단계 305 는 17 개의 비트 TOW 의 첫 번째 6 개의 비트들 (즉, MSB)(이하, STOW (short TOW) 로 지칭됨) 을 추출할 수 있다. STOW 는 3.4 시간 내에서 변하지 않고, 따라서 검출 프로세스 동안 상수로서 간주될 수 있다. (더욱이, 검출 프로세스가 STOW 트랜지션 횡단이 일어나면, 단지 비트 6 이 영향을 받고, 이는 수용 가능하다).
추출 후에, 단계 306 은 생존 경로 (survivor path) 들의 콘텐츠를 업데이트할 수 있다. 생존 경로들은 확인들을 계속하기 위해 메모리에 유지된 잠재적인 프레임 싱크 로케이션들이다. 이들 생존 경로들 각각은 비트 인덱스 (0~299, 즉 여기서 각각의 서브프레임은 300 개의 비트들을 갖음), (후술된) 메트릭들의 합계, 최근의 STOW, 및 확인된 STOW 의 플래그 (예를 들어, 새로운 STOW 가 이전 STOW 와 동일하면 플래그 ON 을 설정) 를 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 메트릭은 8 개의 비트 프리앰블이 매칭될 때마다 "1" 만큼 증가될 수 있다. 메트릭들의 합계가 임계보다 크거나 동일하고 확인된 STOW 의 플래그가 ON 이면, FRAME 싱크 컨디션이 선언되고 단계 313 에서 기법 (300) 이 종료된다. 일 실시형태에서, 임계는 시간의 함수일 수 있고, 매 10 초마다 "1" 만큼 증가될 수 있다. 예를 들어, 임계는 40 초 미만의 시간 동안 3 으로 설정되고, 40 초와 50 초 사이의 시간 동안 4 로 설정되며, 50 초와 60 초 사이의 시간 동안 5 로 설정될 수도 있다. 이는 다음의 관계에 대응한다: 임계 = max (3, floor (time/10))(여기서, 일반적인 max (A,B) 연산은 A 및 B 중 더 큰 것을 선택하고, 일반적인 floor (C) 연산은 C 의 정수부를 취한다).
도 4 는 코히런트 및 차동 비트 검출에 대한 생존 경로들의 상이한 수들에 대한 성능을 나타내는 그래프 (400) 를 예시한다. 이상적인 경우는 300 인데, 이것은 모든 가능한 경우들이 절약됨을 의미한다. 하나의 상용 가능한 변수는 12 또는 10 이고, 이것은 작은 손실 (0.1 dB 미만) 을 갖고 상당히 복잡도를 감소시킨다. 이 경우에서, 단지 프리앰블 매칭의 첫 번째 12 또는 10 발생들이 기록 및 체크된다.
도 5 는 15 초의 타임아웃을 고려할 때 예시적인 GPS 프레임 경계 검출 성공율을 나타내는 그래프 (500) 를 예시한다. 도 6 은 30 초의 타임아웃을 고려할 때 예시적인 GPS 프레임 경계 검출 성공율을 나타내는 그래프 (600) 를 예시한다. 도 7 은 45 초의 타임아웃을 고려할 때 예시적인 GPS 프레임 경계 검출 성공율을 나타내는 그래프 (700) 를 예시한다. 그래프들 (500, 600, 및 700) 을 생성하기 위한 시뮬레이션들에 대해, 프레임 경계 검출 확률은 매 1500 비트들 (30 초) 마다 시뮬레이팅된다. NB=3 및 PH= 1 은 코히런트 비트 추출 파라미터 설정들로서 그리고 10 Hz/sec 도플러 슬로프는 디폴트 결함으로서 선택된다. 이 확률은 10000 번의 시뮬레이션으로부터 계산된다. 저 임계의 경우에 대한 파라미터들은 다음과 같고: 임계 = max(3, floor (time/10)), 생존 경로들의 수는 12 이다. 표 1 은 도 5, 6 및 7 에 도시된 GPS 프레임 검출 결과들에 대한 성능 요약을 나타낸다.
타임아웃 = 15 초 (GPS) 를 고려할 때 90% 프레임 경계 검출율에 필요한 CNo
방법 CNo (dB-Hz) 오경보율 (max) 향상 (dB)
차동 w/고 임계 26.0 0 0
코히런트 w/고 임계 23.7 0 2.3
타임아웃 = 30 초 (GPS) 를 고려할 때 90% 프레임 경계 검출율에 필요한 CNo
방법 CNo (dB-Hz) 오경보율 (max) 향상 (dB)
차동 w/고 임계 24.7 0 0
코히런트 w/고 임계 22 0 2.7
차동 w/저 임계 22.6 2e-3 2.1
코히런트 w/저 임계 21.0 2e-3 3.7
타임아웃 = 45 초 (GPS) 를 고려할 때 90% 프레임 경계 검출율에 필요한 CNo
차동 w/고 임계 24.1 0 0
코히런트 w/고 임계 21.5 0 2.6
차동 w/저 임계 21.6 2e-3 2.5
코히런트 w/저 임계 20.4 2e-3 3.7
표 1: GSP 프레임 검출에 대한 성능 요약
GLONASS 신호들에 대한 스트링 경계 검출은 또한, 이하에 상세히 설명되는 바와 같이, 동시적인 코히런트 및 차동 비트 추출을 사용할 수 있다. 그러나, GLONASS 신호들에 대해, 시간 마크 비트들이 동기화를 위해 사용된다.
도 8a 는 이중-바이너리 코드에서의 85 개의 데이터 비트들 및 시간 마크의 30 개의 비트들을 포함하는 GLONASS 스트링 (800) 을 예시한다. 도 8b 는 미앤더 시퀀스 (매 10 ms 마다 극성이 변함) 에 의한 변조에 기초한 상대적 코드 및 이중-바이너리 코드 양자에서의 85 개의 데이터 비트들을 나타낸다. 따라서, 이들 이중-바이너리 코드에서의 85 개의 비트들이 인코딩된다.
도 8b 는 비교를 위해 85 개의 데이터 비트들과 정렬된 시간 마크의 30 개의 비트들을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 30 시간 마크 비트들 각각은 10 ms 길이이다. 시간 마크는 수신기의 로컬 클록에 대한 위성의 자동 클록의 시간 동기화를 용이하게 하도록 제공된다. 이를 위해서, 시간 마크는 매 2 초마다 반복하는 고정 패턴이다. 시간 마크 검출의 목표는 시간 마크 시퀀스 및 미앤더 시퀀스에 의해 야기된 10 ms 비트 트랜지션들을 제거하고 스트링 경계를 찾는 것이다. 하나의 종래의 기법에서, 모든 30 개의 비트들은 스트링 경계 싱크를 트리거하도록 매칭된다. 이 기법은 고 SNR 신호들에 대해서만 달성될 수 있다. 특히, 불완전한 상관 출력 (즉, 30/30 미만) 은 또한, 스트링 경계 싱크를 정확하게 트리거할 수 있는, 유익한 정보를 제공할 수 있다.
도 9 는 예시적인 GLONASS 스트링 경계 검출 시스템 (900) 의 블록도를 예시한다. 이 간략화된 블록도에서, 시스템 (900) 은 주파수 록 루프 (FLL) 블록 (901), I&D (integrate and dump) 블록 (903), 코히런트 비트 추출 블록 (904), 차동 비트 추출 블록 (906), 스트링 경계 검출 블록들 (905, 907), 및 멀티플렉서 (MUX, 908) 를 포함한다. 본 실시형태에서, 코히런트 비트 추출 블록 (904) 은 FLL (901) 에 의해 생성되는 주파수 출력 fFLL 을 수신할 수 있다. 반대로, 차동 비트 추출 블록 (906) 은 I&D 블록 (903) 의 출력을 수신할 수 있는데, 이 I&D 블록은 (FLL (901) 로부터 매 1 ms 초마다 프롬프트들을 수신하고 이러한 신호들을 통합할 시에) 매 10 ms 초마다 그 출력을 생성할 수 있다. 스트링 경계 검출 블록들 (905 및 907) 은 코히런트 비트 추출 블록 (904) 및 차동 비트 추출 블록 (906) 의 출력들을 각각 수신한다. 멀티플렉서 (908) 는 스트링 경계 결과 신호에 기초하여 스트링 경계 검출 블록 (905) 및 스트링 경계 검출 블록 (907) 의 출력들 중에서 선택한다.
일 실시형태에서, 시간 마크 검출은 10 ms 의 비트 지속기간을 갖는, 하이브리드 비트 추출, 즉 코히런트 및 차동 양자를 포함할 수 있다. 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 성능 강화들은 비트 플립핑 (flipping), 소프트 메트릭들, 및 20 ms 비트 경계 유도를 포함할 수 있다.
수신된 GLONASS 신호에서는, 본원에서 비트 플립핑으로 지칭된, 비트 위상 반전이 잡음 때문에 빈번하게 일어날 수 있다. 비트 위상 반전은 특히 차동 검출 모드에 대해 고정된 시간 마크 패턴과 수신된 비트들을 매칭하는데 있어서 심각한 문제를 야기할 수 있다. 하나의 비트가 플립하면, 30 개의 비트들 중 나머지가 플립될 것이다. 따라서, 비트 위상 반전이 시간 마크 내에서 발생하는 경우, 수신된 시간 마크와 원하는 시간 마크 간의 상관은 매우 낮거나 심지어 0 일 수도 있다. 예를 들어, 위상 반전이 시간 마크 시퀀스의 중간에 일어나면, 상관은 0 이다.
하나의 시간 마크 검출 기법에 따르면, 상관 (매칭) 은 수신된 시퀀스 뿐만 아니라 그것의 비트 플립된 버전들에 대해 연산될 수 있다. 가설 세그먼트에 있어서, 비트[0:29], 비트[n:29] (여기서, n = 0-29) 가 플립되어, 30 개의 상이한 상관들을 연산하고, 그 후 최선의 매칭이 선택될 수 있다. "n = 0" 은 플립핑이 없는 것과 동등하다. 일 실시형태에서, 비트 플립핑으로부터의 이득은 코히런트 및 차동 검출에 대해 각각 대략 0.3 및 2 dB 이다. 그러나, 비트 플립핑은 시간 마크 검출의 오 경보율을 증가시킬 수 있다. 따라서, 일 실시형태에서, 비트 플립핑은 오경보 및 검출율을 균형잡도록 차동 검출에 대해서만 사용될 수 있다.
GLONASS ICD (interface control document) 에 따라, 스트링의 제 1 비트는 항상 0 이고, 이것은 30 개의 비트에서 완전한 31 비트 또는 32 비트로 시간 마크를 확장한다. 따라서, 30 개의 비트 상관을 지칭하는 후술되는 알고리즘은 31 비트 또는 32 비트 상관들에 동등하게 적용 가능하다.
상기에 나타낸 바와 같이, 스크링 싱크 검출은 10 ms 비트 경계가 검출된 후에 수행될 수 있다. 각각의 GLONASS 스트링이 2 초 길이이기 때문에, 스트링 경계의 200 (즉, 2/0.01) 개의 가능한 로케이션들이 존재한다. 하나의 기본 알고리즘은 2 초 동안 최상위 매칭 스코어를 갖는 로케이션을 고르고, 그 후 동일한 포지션에서 2 초 후에 매칭을 확인한다.
검출 확률을 향상시키기 위해서, 소프트 메트릭이 채택될 수 있고, 여기서 소프트 메트릭은 다수의 스트링들에 걸친 각 포지션에 대해 누산될 수 있고, 누산된 메트릭에 기초하여 최선의 포지션이 선택될 수 있다. 모든 포지션들에 대해 그것을 행하는 것은 200 개의 누산기들을 필요로 한다. 복잡도를 감소시키기 위해, 제한된 수의 생존자들은, 즉 가장 큰 누산된 메트릭들을 갖는 포지션들이 유지될 수 있다. 일 실시형태에서, 200 개의 비트 로케이션들 중 8 개의 생존자 출력들이 유지될 수 있다.
일 실시형태에서, 알고리즘들의 합계는 소프트 메트릭들을 연산하는데 사용될 수 있다. 소프트 메트릭들은 다음과 같이 전개될 수 있다:
먼저, 랜덤 시퀀스의 임의의 N-비트 세그먼트 중 n 비트들을 갖는 단일 포인트 오경보 확률은 시간 마크 시퀀스에 매칭하고, P(n/N) 이 도출될 수 있다. 이 경우, N 은 시간 마크 상관에 대해 사용된 비트들의 수, 예를 들어 N=30 이고, 따라서 n=30, 29, 28 등등이다. 일 실시형태에서, N 은 사용자 선택될 수 있다. 다른 실시형태들에서, N 은 GLONASS 수신기에서 설정될 수 있다.
코히런트 모드 (비트 플립핑이 없음) 에 있어서:
Figure 112013037878180-pct00001
여기서,
Figure 112013037878180-pct00002
은 이항 계수이다. 2 의 팩터는, 상관의 극성이 무시될 수 있기 때문에 사용될 수 있다. 예를 들어, P(29/30)coh 의 랜덤 비트 오경보 확률 (즉, 시간 마크에 매칭하는 30 비트 랜덤 시퀀스의 29 비트들을 가짐) 은
Figure 112013037878180-pct00003
와 동일하다.
차동 모드 (비트 플립핑을 포함) 에 있어서, 플립핑 비트들의 확률 및 최대값 선택은 다음과 같은 시뮬레이션들로부터 차동 단일 포인트 확률 (P) 을 피팅하는 커브에 의해 모델링될 수 있다:
Figure 112013037878180-pct00004
포지션 m 에 대해, 비트 매치들의 수 n(m) 이 발견될 수 있고, 대응하는 오경보율, q(m) = p(n(m)/N) 이 획득될 수 있다. 그러면, 포지션 m (여기서, m=0~199) 에 대한 다수의 스트링들에 대해 평가된 오경보 확률은 다음과 같다:
Figure 112013037878180-pct00005
여기서, 최하위 P(m) 은 가장 가능성 있는 스트링 경계에 대응한다.
확률의 곱은 확률 Lp(n) 의 로가리즘 (logarithm) 의 합에 의해 단순화될 수 있다. 예를 들어, Lp(n) = -log1O(p(n)) 이라 하고, metric(m) = -log10(P(m)) = {-log1O (q(m)))+{-log1O(q(m+200)))+(-log1O(q(m+400)))+ ... =Lp(n(m))+Lp(n(m+200)+ Lp(n(m+400))+... 을 정의하면, 가장 큰 메트릭 (m) 은 가장 가능성 있는 스트링 경계에 대응한다.
표 2 는 코히런트 및 차동 스트링 경계 검출, 즉 비트 플립핑 없는, 그리고 비트 플립핑이 있는 로그-메트릭 표이다. 표 2 에서의 확률 Lp(n) 의 알고리즘은 다음과 같이 도출될 수 있다:
1. 표준화 팩터 nor_fac= 3.5e-2 를 선택
2. 로그를 계산: Lp(n) = -log1O(p(n/N)/nor_fac)
3. 로그를 라운딩: Lp(n) = round(Lp(n)* 100)/100
4. 메트릭이 너무 작거나 (예를 들어, 0.1 미만) 네거티브 (즉, p(n/N) 는 표준화 팩터보다 큼) 이면 메트릭 값을 0 으로 변경. 이 제로잉 (zeroing) 은 메트릭을 단조적으로 증가시키고 생존 경로 선택을 단순화하도록 한다.
Figure 112013037878180-pct00006
표 2: 코히런트 (coh) 및 차동 (diff) 스트링 경계 검출 (30/31/32 비트들 시간 마크 시퀀스) 에 대한 로그-메트릭 표
일 실시형태에서, 8 개의 생존 경로들은 복잡도를 감소시키는데 사용될 수 있다. 특히, 8 개의 생존 경로들을 사용하는 성능 손실은 200 개의 생존 경로들 모두를 사용하는 것에 비해 0.1 dB 미만이다.
도 10 은 8 개의 생존 경로들을 갖는 소프트 검색 스킴을 사용할 수 있는 예시적인 시간 마크 경계 검출 기법 (1000) 을 예시한다. 단계 1001 에서, 30 비트 수신된 시퀀스가 추출될 수 있다 (매 10 ms 초마다 일어남). 단계 1002 에서, 추출된 시퀀스는 시간 마크 시퀀스와 상관될 수 있다. 차동 모드에 대해, 30 비트 플립핑된 시퀀스들이 시도될 수 있고, 여기서 n 번째 시퀀스는 플립핑된 비트 [n:29] 를 갖고, 최대 매칭 카운트가 기록될 수 있다. 코히런트 모드에 있어서, 추출된 시퀀스는 비트 플립핑이 없는 고정된 시간 마크 시퀀스와 간단히 상관될 수 있다. 단계 1003 은 매칭 카운트에 기초하여 표 2 로부터 로그 메트릭을 찾을 수 있다.
단계 1004 는 생존자들을 관리할 수 있다. 일 실시형태에서, 이 비트 포지션이 이미 생존자이면, 이 포지션은 대응하는 누산기에 추가될 수 있다. 이 포지션이 생존자가 아니고, 생존자들의 수가 8 미만이면, 이 포지션은 생존자로서 추가될 수 있고 메트릭이 기록될 수 있다. 이 포지션이 생존자가 아니고, 생존자들의 수가 8 이면, 이 메트릭은 기존의 생존자들의 메트릭들과 비교될 수 있다. 메트릭이 그들 중 어느 하나보다 크면, 생존자는 이 새로운 포지션에 의해 최소 메트릭으로 대체되고, 새로운 메트릭이 기록될 수 있다. 단계 1004 는 전술된 바와 같이, 마지막에 추출된 시퀀스에 기초하여 8 개의 생존 경로들이 8 개의 가장 가능성 있는 포지션들을 홀딩한다는 것을 보장할 수 있다.
단계 1005 는, 누산된 메트릭이 특정 임계보다 크거나 동일한지를 체크할 수 있다 (후술됨). 예이면, 단계 1006 은, 시간 마크 경계가 발견된다는 것을 주장할 수 있다. 그렇지 않으면, 기법 (1000) 은 다음 추출된 시퀀스에 대해 단계 1001 로 리턴할 수 있다.
단계 1005 에 대한 검출 임계는 검출율 및 오경보율을 균형잡아야 한다. 즉, 상위 임계는 오경보율을 낮출 수 있지만, 또한 검출율을 낮출 수 있다. 시스템 오경보 확률은 다음과 같이 도출될 수 있다.
소정의 타임아웃 주기 (타임아웃) 동안, 각 포지션에 대한 관찰들 T 의 총 수는 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112013037878180-pct00007
여기서, "라운드 (round)" 는 총 수 연산의 라운드-오프이다.
n-비트 에러들을 갖는 T 개의 관측들 중 관측들의 수를 kn 이라 하자. N-비트 상관에 대해, 0 ≤ n ≤ N 이고
Figure 112013037878180-pct00008
이다. 간략화를 위해, 단지 0 ≤ n ≤ Ne 이 고려되고, 즉, Ne 보다 많은 비트 에러를 갖는 상관들은 무시된다. 이 간략화는, 다수의 비트 에러들이 열악한 매칭을 나타내고 시간 마크 검출의 기회를 증가시키지 않기 때문에 합리적이다.
Figure 112013037878180-pct00009
에 주목한다.
예를 들어, T = 15, k0 = 2, k1 =1, k2~kNe =0 은 15 개의 관측들 중에서, 비트 에러가 없는 2 개의 관측들, 1 비트 에러를 갖는 1 개의 관측, 2~Ne 비트 에러들을 갖는 0 개의 관측들, 및 Ne 보다 많은 비트 에러들을 갖는 15-2-1=12 개의 관측들이 존재한다는 것을 의미한다.
T 개의 관측 후에 k0, k1, k2, ... , kNe 의 결과를 가질 확률은 다음과 같다:
Figure 112013037878180-pct00010
여기서
Figure 112013037878180-pct00011
은
Figure 112013037878180-pct00012
로서 정의된 M-choose-m 의 이항 계수이고, P(n/N) 은 이전에 도출되었던 N-비트 상관에서의 n 개의 비트 매치들 (즉, N-n 비트 에러들) 을 갖는 확률이다.
스코어들의 합이 스코어 임계보다 크면, 포지션에 대해 잘못된 시간 마크 검출이 발생한다. n 비트 에러들을 갖는 스코어, Lp(n) 는 표 6-2 에서 주어진다. k0, k1, k2,..., kNe 의 결과에 대한 스코어들의 합은 다음과 같다:
Figure 112013037878180-pct00013
스코어 임계를 초과하는 모든 가능한 결과들의 세트를 S 라 한다:
Figure 112013037878180-pct00014
그러면, 하나의 포지션의 오경보 확률은 다음과 같이 쓰여질 수 있다:
Figure 112013037878180-pct00015
하나의 포지션의 오경보 확률을 얻은 후에, 시스템 오경보 확률은 20 ms 비트 경계 유도를 갖고 그리고 유도 없이 100 과 200 을 곱함으로써 획득될 수 있다. 즉, Pf, total = Pf x 100 또는 200
도 11 및 도 12 는 코히런트 및 차동 비트 경계 검출에 대한 오경보 대 스코어 임계를 나타내는 그래프들을 예시한다. 구체적으로, 도 11 은 30 초 타임아웃 (N=30, 31, 및 32 비트들, 랜덤 10 ms 비트들 및 20 ms 경계 유도 (후술됨)) 를 고려할 때 예시적인 코히런트 스코어 임계들을 나타내는 그래프 (1100) 를 예시한다. 도 12 는 30 초 타임아웃 (N=30, 31, 및 32 비트들, 랜덤 10 ms 비트들 및 20 ms 경계 유도 (후술됨)) 를 고려할 때 예시적인 차동 스코어 임계들을 나타내는 그래프 (1200) 를 예시한다. 도 11 및 도 12 는 분석 및 시뮬레이팅 결과들이 N 의 모든 경우들에 대해 매우 유사하다는 것을 나타낸다.
표 3 은 (도 11 및 도 12 로부터 선택된) 30 초 타임아웃 및 1e-3 /1e-4 의 타겟 오경보율에 대한 임계들을 나타낸다. 전술된 방법은 지정된 타임아웃 기간 내의 타겟보다 적은 오경보율을 유리하게 제공할 수 있다. 최악의 경우는 비교적 낮은 CNo 에서 일어난다.
30 초의 타임아웃을 가짐 Pfa=1e-3w/10 ms 비트 정보 Pfa=1e-3w/20ms 비트 정보 Pfa=1e-4w/10 ms 비트 정보 Pfa=1e-3w/20ms 비트 정보
코히런트 5.4 5.1 6.4 6.1
차동 5.1 4.8 6.2 5.9
표 3: Pfa=1e-3/1e-4 w/ 30 초의 타임 아웃에 대한 검출 임계
일 실시형태에서, 20 ms 비트 경계 유도는 또한, (전술된 바와 같이 10 ms 비트 싱크를 사용하는) 시간 마크 경계 검출에 제공될 수 있다. 이 20 ms 비트 경계 검출은 시간 마크 검출과 병렬로 실행될 수 있다. 특히, 20 ms 비트 싱크가 발견된 후에, (1) AFC (automatic frequency control) 추적 에러는 감소될 것이고, 이는 시간 마크 검출의 감도를 향상시킨다; (2) 단지 100 개의 포지션들이 시간 마크 검출을 위해 시도될 필요가 있고, 이는 오경보율을 감소시킨다. 20 ms 비트 경계 검출에 대한 알고리즘은, 애더로스 커뮤니케이션사 (Atheros Communications, Inc.) 의, 2010년 8월 27일자로 출원되었고, 발명의 명칭이 "GLONASS BIT BOUNDARY DETECTION" 인 미국 특허출원 제 12/870,533 호에서 논의되며, 이 출원은 본원에서 참조로서 포함된다.
20 ms 비트 경계 유도를 사용함으로써, GLONASS 수신기의 성능은 코히런트 및 차동 모드들에 대해 각각 0.1~0.4 dB 및 0.7~1.0 dB 만큼 향상될 수도 있다. 차동 모드에 대한 더 큰 이득은 주파수 추적 에러의 감소 때문일 수도 있다. 코히런트 모드는, 주파수 변동이 (예를 들어, 위상 동기 루프 (phase-locked loop; PLL) 로 인해) 이미 감소될 수도 있기 때문에 이 이점을 갖지 않을 수도 있다.
도 13 은 시간 마크 검출 기법 (1300) 을 요약하는 플로우차트를 예시한다. 단계 1301 에서 시작한 후에, 단계 1302 는 10 ms 비트 싱크가 발견되는지 (FIND__BITSYNC) 여부를 결정한다. 발견되지 않으면, 그 후 단계 1303 은 스트링 동기화가 발견되고 확인되는지 (STRINGSYNC_DONE) 여부를 결정한다. 발견되지 않으면, 그 후 단계 1304 는 스트링 동기화가 적어도 발견되는지 (STRINGSYNC_FOUND) 여부를 결정한다. 발견되지 않으면, 그 후 단계 1305 는 전술된 바와 같이 스트링 경계 검출을 수행한다. 모든 생존 경로들 중 최대 유효 스코어가 표 3 에 정의된 스코어 임계보다 크거나 동일하면 (MAX_VAL ≥SCORE_THR), 그 후 단계 1307 은 2 초 간격 내에서 스트링 경계의 인덱스를 찾도록 모듈러 연산을 수행한다.
MOD(k,2000) 에 기초하여, 단계 1308 에서 스트링 싱크가 발견될 수 있다. 단계 1309 는, 비트 싱크가 발견되는지 여부를 결정한다. 발견되면, 그 후 단계 1310 은 스트링 싱크를 확인할 수 있고, 단계 1311 은 20 ms 비트 싱크 (선택적) 를 찾을 수 있다. 기법 (1300) 은 단계 1313 에서 종료한다. 요약하면, 기법 (1300) 은 10 ms 비트 경계가 검출된 후에만 시간 마크 검출을 시작하고, 10 ms 비트 싱크가 확인된 후에 시간 마크 검출을 완료한다. 선택적으로, 20 ms 비트 경계 정보는 시간 마크 검출 후에 업데이트될 수 있다.
도 14a 및 도 14b 는 코히런트 모드에서 20 ms 비트 경계 유도를 갖는, 상이한 검출 임계들, 즉 1e-3 및 1e-4 을 비교한다. 구체적으로, 도 14a 는 1e-3 및1e-4 검출 임계들에 대한 채널 대 잡음 (SNR) (dB-Hz) 대 성공 MAT (sec) 를 나타내는 그래프 (1400) 를 예시한다. 도 14b 는 각종 타임아웃들 (5, 15, 30, 및 45 초) 에서 1e-3 및1e-4 검출 임계들에 대한 채널 대 잡음 대 검출 확률을 나타내는 그래프 (1410) 를 예시한다.
도 15a 및 도 15b 는 차동 모드에서 20 ms 비트 경계 유도를 갖는, 상이한 검출 임계들, 즉 1e-3 및 1e-4 을 비교한다. 구체적으로, 도 15a 는 1e-3 및1e-4 검출 임계들에 대한 채널 대 잡음 (SNR) (dB-Hz) 대 성공 MAT (sec) 를 나타내는 그래프 (1500) 를 예시한다. 도 15b 는 각종 타임아웃들 (5, 15, 30, 및 45 초) 에서 1e-3 및1e-4 검출 임계들에 대한 채널 대 잡음 대 검출 확률을 나타내는 그래프 (1510) 를 예시한다.
도 14a, 14b, 15a, 및 15b 로부터, 더 낮은 오경보율과 연관된 더 높은 검출 임계는 가장 짧은 타임아웃, 예컨대 5 초 타임아웃 동안 일부 성능 강등을 야기한다는 것을 알 수 있다. 일 실시형태에서, 넓은 SNR 범위 전체에 걸쳐 검출 시간 및 오경보율을 균형잡기 위해, 다수의 임계들이 사용될 수 있고, 여기서 임계는 추정 시간 T 과 함께 변한다. 예를 들어, T < 5 초인 경우, THR (Pfa 1e-3) 의 더 낮은 임계가 사용될 수 있고; T 가 큰 경우, THR (Pfa 1e-4) 의 더 높은 임계가 사용될 수 있다.
도 16a 및 도 16b 는 (오경보율 = 0 의) 20 ms 비트 경계 유도를 갖는 차동 모드 대 코히런트 모드에 대한 시간 마크 성능을 비교한다. 구체적으로, 도 16a 는 코히런트 및 차동 모드들에 대한 채널 대 잡음 (SNR) (dB-Hz) 대 성공 MAT (sec) 를 나타내는 그래프 (1600) 를 예시한다. 도 16b 는 각종 타임아웃들 (5, 15, 30, 및 45 초) 에서 코히런트 및 차동 모드들에 대한 채널 대 잡음 대 검출 확률을 나타내는 그래프 (1610) 을 예시한다.
도 17a 및 도 17b 는 (오경보율 = 0 의) 20 ms 비트 경계 유도가 없는 차동 모드 대 코히런트 모드에 대한 시간 마크 성능을 비교한다. 구체적으로, 도 17a 는 코히런트 및 차동 모드들에 대한 채널 대 잡음 (SNR) (dB-Hz) 대 성공 MAT (sec) 를 나타내는 그래프 (1700) 를 예시한다. 도 17b 는 각종 타임아웃들 (5, 15, 30, 및 45 초) 에서 코히런트 및 차동 모드들에 대한 채널 대 잡음 대 검출 확률을 나타내는 그래프 (1710) 을 예시한다.
도 16a, 16b, 17a, 및 17b 로부터, 코히런트 모드에 대한 시간 마크 검출 성능이 차동 모드에 대한 것보다 우수하다는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 모드들 간의 갭은 20 ms 경계 유도가 있는 상태에서 대략 0.4~0.8 dB 이고 20 ms 경계 유도가 없는 상태에서 대략 1~1.5 dB 이다.
상기 기법들은 시간 마크 검출을 위해 이상적인 10 ms 비트 경계 검출을 가정하였음을 주목한다. 시간 마크 검출 상의 잘못된 10 ms 비트 싱크의 효과를 평가하기 위해, 10 ms 비트 싱크에 대한 루즈 (loose) 임계는 시뮬레이션에서 많은 10 ms 비트 싱크 오검출들을 생성하도록 의도적으로 선택될 수 있다. 표 4 는 다음의 시뮬레이션 컨디션들에 대한 결과적인 이벤트들의 브레이크다운을 나타낸다: T=1, thr=11/16, 10 ms 비트 싱크 확인 스테이지가 포함되었고, 제 1 비트 싱크 검출과 확인 간의 미스매치가 있으면 시간 마크 소프트 메트릭 값들의 리셋이 없고, 시간 마크 검출에 대해 THR (Pfa=1e-3), 10000 런 (run) 들, 및 CNo=17 dB-Hz.
이벤트 검출된 비트 싱크 확인된 비트 싱크 시간 마크 싱크
오경보율 (%) 7 0.55 0.48
에러(±1 ms) 의 % 88 96 88
에러(±2 ms) 의 % 9 4 4
에러(±3 ms) 의 % 2 0 0
에러(±4 ms) 의 % 1 0 0
에러(±≥10 ms)의 % 0 0 8
표 4: 잘못된 10 ms 비트 경계 검출의 효과의 분석
표 4 에 나타난 바와 같이, 비트 싱크 오경보율은 (루즈 임계로 인해 통상보다 더 높은) 제 1 검출에서 7% 이고, 확인 후에 0.55% 이다. 대부분의 비트 싱크 검출 에러들은 제 1 검출에서 +/- 2 ms 내이고, 확인 후에 +/- 1 ms 내이다.
시간 마크 검출의 오경보율은 0.48% 이다. 대부분의 검출 에러들은 1 또는 2 ms, 즉 10 ms 검출 에러들에 의해 야기된다. 에러들 중 단지 8% 가 10 ms 보다 큰, 즉 진짜 (genuine) 시간 마크 검출 에러들이다. 따라서, 시간 마크에 대한 효과적인 오경보율은 0.48%*8% = 4e-4 이다.
Pfa=1e-3 의 타겟 오경보율에 대응하는 임계가 선택되었고, 이것은 이상적인 10 ms 비트 싱크의 가정 하에서 도출되었음을 주목한다. 이것은, 시간 마크 검출의 오경보율이 10 ms 비트 싱크 에러들의 존재에서 여전히 타겟 내에 있고 명백한 성능 손실이 없음을 나타낸다. 특히, 비트 싱크 에러가 작은 (1 또는 2ms) 경우, 10 ms 덤프들의 SNR 은 여전히 수용 가능하고 시간 마크는 여전히 검출될 수 있다. 더욱이, 비트 싱크 에러가 큰 경우, 시간 마크는 검출될 수 없고 오경보율이 존재하지 않는다.
결과적으로, 리셋된 시간 마크 검출은 비트 싱크 확인이 실패한 경우 리셋될 필요가 없다. 일 실시형태에서, 시간 마크 검출로부터의 코어스 타이밍 (10 ms 의 배수들) 이 존속될 수 있고, 미세한 타이밍은 최근의 10 ms 비트 싱크 검출 (0~9 ms) 에 따라 조정될 수 있다.
프레임/스트링 검출을 제공하는 본 발명의 소정 피처들은 소프트웨어 툴들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 도 1 에서 추적 블록 (101) 및 I&D 블록 (103) 은 하드웨어에서 구현된 아날로그 프론트 엔드 (analog front end; AFE) 의 일부로서 특징지어질 수 있는 반면에, 이들 컴포넌트들로부터 하류의 일부 블록들 (예를 들어, 비트 추출 블록들 (104/106) 및 경계 검출 블록들 (105/107)) 은 소프트웨어에서 구현될 수 있다. 유사한 하드웨어/소프트웨어 구현들은 도 9 에 도시된 GLONASS 스트링 싱크 검출 시스템 (900) 에 대해 사용될 수 있다. 이들 소프트웨어 블록들은 데이터 자장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스로부터 데이터 및 명령들을 수신하고, 이들로 데이터 및 명령들을 송신하도록 커플링된 적어도 하나의 프로그래머블 프로세서를 포함하는 프로그래머블 시스템 상에서 실행하는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들에서 유리하게 구현될 수 있다. 각각의 컴퓨터 프로그램은 고레벨 절차적 또는 객체-지향적 프로그래밍 언어로, 또는 원한다면 어셈블리 또는 머신 언어로 구현될 수 있고; 임의의 경우에서, 언어는 컴파일되거나 해석된 언어일 수 있다. 적합한 프로세서들은, 예로써, 범용 및 특수 목적의 마이크로프로세서들 양자, 뿐만 아니라 다른 유형들의 마이크로 제어기들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 및/또는 랜덤 액세스 메모리로부터 명령들 및 데이터를 수신할 것이다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터 파일들을 저장하기 위한 하나 이상의 대용량 저장 디바이스들을 포함할 것이고; 이러한 디바이스들은 자기 디스크들, 예컨대 내부 하드 디스크들 및 착탈형 디스크들, 자기-광학 디스크들, 및 광학 디스크들을 포함한다. 컴퓨터 프로그램 명령들 및 데이터를 유형적으로 수록하기에 적합한 저장 디바이스들은, 예로써 반도체 메모리 디바이스들, 에컨대 EPROM, EEPROM, 및 플래시 메모리 디바이스들, 자기 디스크들, 예컨대 내부 하드 디스크들 및 착탈형 디스크들, 자기-광학 디스크들, 및 CDROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다.
본원에 설명된 실시형태들은 본 발명을 개시된 정확한 형태들에 제한하거나 완전한 것으로 의도되지 않는다. 이와 같이, 많은 변경들 및 변형들이 명백해질 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위 및 그 등가물에 의해 정의되는 것으로 의도된다.

Claims (38)

  1. GPS 신호들에 대한 프레임 동기화를 제공하는 방법으로서,
    GPS 비트들 상에서 코히런트 비트 추출을 수행하는 단계;
    상기 코히런트 비트 추출의 비트들에 기초하여 코히런트 프레임 경계 검출을 수행하는 단계로서, 상기 코히런트 프레임 경계 검출은 복수의 GPS 서브프레임의 제 1 값을 비교하는 것을 포함하는, 상기 코히런트 프레임 경계 검출을 수행하는 단계;
    상기 GPS 비트들 상에서 차동 비트 추출을 수행하는 단계;
    상기 차동 비트 추출의 비트들에 기초하여 차동 프레임 경계 검출을 수행하는 단계로서, 상기 차동 프레임 경계 검출은 복수의 GPS 서브프레임의 제 2 값을 비교하는 것을 포함하고, 상기 제 2 값은 상기 제 1 값 보다 적은 비트를 포함하며, 차동 프레임 경계 검출을 수행하는 단계 및 코히런트 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는 동시에 행해지는, 상기 차동 프레임 경계 검출을 수행하는 단계; 및
    상기 프레임 동기화를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 코히런트 프레임 경계 검출 및 상기 차동 프레임 경계 검출 중 어느 것이든 먼저 프레임 경계를 찾으면, 상기 프레임 경계가 상기 프레임 동기화를 위해 사용되는, 프레임 동기화 제공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 GPS 비트들 상에서 코히런트 비트 추출을 수행하는 단계는, 제 1 GPS 서브프레임의 제 1 텔레미트리 (telemetry; TLM) 워드의 프리앰블, 상기 제 1 TLM 워드 및 제 1 핸드 오버 워드 (hand over word; HOW) 워드의 패리티 비트들, 상기 제 1 HOW 워드의 TOW (time of week), 및 상기 제 1 HOW 워드의 서브프레임 ID 비트들을 찾는 단계를 포함하는, 프레임 동기화 제공 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 코히런트 프레임 경게 검출을 수행하는 단계는 상기 제 1 TLM 워드의 상기 패리티 비트들을 사용하여 상기 제 1 TLM 워드의 유효성을 체크하는 단계를 포함하는, 프레임 동기화 제공 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 코히런트 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는 상기 제 1 HOW 워드의 상기 패리티 비트들을 사용하여 상기 제 1 HOW 워드의 유효성을 체크하는 단계를 포함하는, 프레임 동기화 제공 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 코히런트 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는 유효한 제 1 HOW 워드가 유효한 제 1 TLM 워드를 뒤따르는 경우 TOW 동기화를 선언하는 단계를 포함하는, 프레임 동기화 제공 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 GPS 비트들 상에서 코히런트 비트 추출을 수행하는 단계는 제 2 GPS 서브프레임의 제 2 TLM 워드의 프리앰블, 상기 제 2 GPS 서브프레임의 상기 제 2 TLM 워드 및 제 2 HOW 워드의 패리티 비트들, 상기 제 2 HOW 워드의 TOW, 및 상기 제 2 HOW 워드의 서브프레임 ID 비트들을 찾는 단계를 포함하는, 프레임 동기화 제공 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 코히런트 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는 상기 제 2 TLM 워드의 상기 패리티 비트들을 사용하여 상기 제 2 TLM 워드의 유효성을 체크하는 단계를 포함하는, 프레임 동기화 제공 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 코히런트 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는 상기 제 2 HOW 워드의 상기 패리티 비트들을 사용하여 상기 제 2 HOW 워드의 유효성을 체크하는 단계를 포함하는, 프레임 동기화 제공 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 코히런트 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는, (1) 유효한 제 2 HOW 워드가 유효한 제 2 TLM 워드를 뒤따르는 경우, (2) 상기 제 2 TOW 가 상기 제 1 TOW +1 과 동일한 경우, 및 (3) 상기 제 2 서브프레임 ID 비트들이 상기 제 1 서브프레임 ID 비트들 +1 과 동일한 경우 검출된 프레임 경계를 선언하는 단계를 포함하는, 프레임 동기화 제공 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 코히런트 및 차동 프레임 경계 검출은 GPS 비트들의 2개의 워드들이 버퍼에 저장되는 경우에만 수행되는, 프레임 동기화 제공 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 GPS 비트들의 2 개의 워드들이 상기 버퍼에 저장된 후,
    상기 2 개의 워드들 중 선입 (first-in) GPS 비트가 삭제되고 상기 2 개의 워드들 중 후입 (last-in) GPS 비트로서 새로운 GPS 비트가 추가되고, 그 다음
    GPS 비트들 상에서의 코히런트 및 차동 비트 추출 뿐만 아니라 코히런트 및 차동 프레임 경계 검출의 수행이 반복적으로 수행되는, 프레임 동기화 제공 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 GPS 비트들 상에서 차동 비트 추출을 수행하는 단계는 GPS 서브프레임의 텔레메트리 (TLM) 워드의 프리앰블, 및 핸드 오버 워드 (HOW) 워드의 TOW (time of week) 의 MSB (most significant bits) 의 제한된 수 (STOW) 를 찾는 단계를 포함하는, 프레임 동기화 제공 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 차동 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는 상기 프리앰블을 사용하여 상기 TLM 워드를 식별하는 단계를 포함하는, 프레임 동기화 제공 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 차동 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는 생존 경로들의 제한된 수를 절약하는 단계를 포함하고,
    상기 생존 경로들은 상기 프레임 경계에 대해 가장 가능성 있는 로케이션들인, 프레임 동기화 제공 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 생존 경로들의 제한된 수는 가능한 300 개의 로케이션들 중 10-12 개의 로케이션들인, 프레임 동기화 제공 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 차동 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는 다수의 TLM 및 HOW 워드들을 사용하여 상기 차동 프레임 경계 검출을 수행하는 단계 및 상기 프레임 경계에 대한 상기 가장 가능성 있는 로케이션들을 반영하도록 상기 생존 경로들을 업데이트하는 단계를 포함하는, 프레임 동기화 제공 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 차동 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는 상기 프리앰블을 사용하여 TLM 워드가 식별될 때마다 메트릭에 +1 을 추가하는 단계를 포함하는, 프레임 동기화 제공 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 차동 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는 최종 STOW 의 값을 저장하는 단계, 및 현재 STOW 가 상기 최종 STOW 와 동일한 경우 STOW 플래그를 ON 으로 설정하는 단계를 포함하는, 프레임 동기화 제공 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 차동 프레임 경계 검출을 수행하는 단계는 (1) 상기 메트릭이 임계값 이상이고 상기 STOW 플래그가 ON 으로 설정되는 경우 검출된 프레임 경계를 선언하는 단계를 포함하는, 프레임 동기화 제공 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 임계값은 시간의 함수인, 프레임 동기화 제공 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 임계값은 매 10 ms 마다 "1" 만큼 증가되는, 프레임 동기화 제공 방법.
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. GLONASS 신호들에 대한 스트링 동기화를 제공하는 방법으로서,
    GLONASS 비트들 상에서 코히런트 비트 추출을 수행하는 단계로서, 매 10 ms 마다 30 개의 비트들을 추출하는 단계를 포함하는, 상기 GLONASS 비트들 상에서 코히런트 비트 추출을 수행하는 단계;
    상기 코히런트 비트 추출의 비트들에 기초하여 코히런트 스트링 경계 검출을 수행하는 단계로서, 비트 플립핑 (flipping) 이 없는 GLONASS 의 시간 마크와 상기 30 개의 비트들을 상관시키는 단계를 포함하는, 상기 코히런트 스트링 경계 검출을 수행하는 단계;
    상기 GLONASS 비트들 상에서 차동 비트 추출을 수행하는 단계;
    상기 차동 비트 추출의 비트들에 기초하여 차동 스트링 경계 검출을 수행하는 단계로서, 상기 차동 스트링 경계 검출을 수행하는 단계 및 상기 코히런트 스트링 경계 검출을 수행하는 단계는 동시에 행해지는, 상기 차동 스트링 경계 검출을 수행하는 단계; 및
    상기 스트링 동기화를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 코히런트 스트링 경계 검출 및 상기 차동 스트링 경계 검출 중 어느 것이든 먼저 스트링 경계를 찾으면, 상기 스트링 경계가 상기 스트링 동기화를 위해 사용되는, 스트링 동기화를 제공하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 코히런트 스트링 경계 검출을 수행하는 단계는 각각의 상관 출력 값에 대해 메트릭을 할당하는 단계를 더 포함하는, 스트링 동기화를 제공하는 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 코히런트 스트링 경계 검출을 수행하는 단계는 각각의 비트 로케이션에 대한 상기 메트릭을 매 2 초마다 누산하는 단계를 더 포함하는, 스트링 동기화를 제공하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 코히런트 스트링 경계 검출을 수행하는 단계는 최상위 누산된 메트릭들에 기초하여 생존 경로들의 제한된 수를 식별하는 단계를 더 포함하는, 스트링 동기화를 제공하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 생존 경로들의 제한된 수는 8 인, 스트링 동기화를 제공하는 방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 코히런트 스트링 경계 검출을 수행하는 단계는 각각의 추출된 시퀀스에 대한 상기 생존 경로들을 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 스트링 동기화를 제공하는 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 코히런트 스트링 경계 검출을 수행하는 단계는, 누산된 메트릭들의 세트가 임계값 이상인지 여부를 결정하고, 임계값 이상이면 시간 마크 경계 검출을 선언하는 단계를 더 포함하고,
    시간 마크 경계 검출은 상기 스트링 동기화를 제공하는, 스트링 동기화를 제공하는 방법.
  31. 삭제
  32. GLONASS 신호들에 대한 스트링 동기화를 제공하는 방법으로서,
    GLONASS 비트들 상에서 코히런트 비트 추출을 수행하는 단계;
    상기 코히런트 비트 추출의 비트들에 기초하여 코히런트 스트링 경계 검출을 수행하는 단계;
    상기 GLONASS 비트들 상에서 차동 비트 추출을 수행하는 단계로서, 매 10 ms 마다 30 개의 비트들을 추출하는 단계를 포함하는, 상기 GLONASS 비트들 상에서 차동 비트 추출을 수행하는 단계;
    상기 차동 비트 추출의 비트들에 기초하여 차동 스트링 경계 검출을 수행하는 단계로서, 상기 차동 스트링 경계 검출 및 상기 코히런트 스트링 경계 검출을 동시에 수행하는 단계로서, 비트 플립핑이 있는 GLONASS 의 시간 마크와 상기 30 개의 비트들을 상관시키는 단계를 포함하고, 상기 차동 스트링 경계 검출을 수행하는 단계 및 상기 코히런트 스트링 경계 검출을 수행하는 단계는 동시에 행해지는, 상기 차동 스트링 경계 검출을 수행하는 단계; 및
    상기 스트링 동기화를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 코히런트 스트링 경계 검출 및 상기 차동 스트링 경계 검출 중 어느 것이든 먼저 스트링 경계를 찾으면, 상기 스트링 경계가 상기 스트링 동기화를 위해 사용되는, 스트링 동기화를 제공하는 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 차동 스트링 경계 검출을 수행하는 단계는 각각의 상관 출력 값에 대해 메트릭을 할당하는 단계를 더 포함하는, 스트링 동기화를 제공하는 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 차동 스트링 경계 검출을 수행하는 단계는 각각의 비트 로케이션에 대한 상기 메트릭을 매 2 초마다 누산하는 단계를 더 포함하는, 스트링 동기화를 제공하는 방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 차동 스트링 경계 검출을 수행하는 단계는 최상위 누산된 메트릭들에 기초하여 생존 경로들의 제한된 수를 식별하는 단계를 더 포함하는, 스트링 동기화를 제공하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 생존 경로들의 제한된 수는 8 인, 스트링 동기화를 제공하는 방법.
  37. 제 35 항에 있어서,
    상기 차동 스트링 경계 검출을 수행하는 단계는 각각의 추출된 시퀀스에 대한 상기 생존 경로들을 업데이트하는 단계를 더 포함하는, 스트링 동기화를 제공하는 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 차동 스트링 경계 검출을 수행하는 단계는 누산된 메트릭들의 세트가 임계값 이상인지 여부를 결정하고, 임계 이상이면 시간 마크 경계 검출을 선언하는 단계를 더 포함하고,
    시간 마크 경계 검출은 상기 스트링 동기화를 제공하는, 스트링 동기화를 제공하는 방법.
KR1020137011104A 2010-09-30 2011-09-14 패킷 동기화를 검출하기 위한 시스템 및 방법 KR101569511B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/895,757 2010-09-30
US12/895,757 US8559413B2 (en) 2010-09-30 2010-09-30 System and method for detecting packet synchronization
PCT/US2011/051632 WO2012050716A1 (en) 2010-09-30 2011-09-14 System and method for detecting packet synchronization

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157032233A Division KR20150131407A (ko) 2010-09-30 2011-09-14 패킷 동기화를 검출하기 위한 시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130098384A KR20130098384A (ko) 2013-09-04
KR101569511B1 true KR101569511B1 (ko) 2015-11-16

Family

ID=45889798

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137011104A KR101569511B1 (ko) 2010-09-30 2011-09-14 패킷 동기화를 검출하기 위한 시스템 및 방법
KR1020157032233A KR20150131407A (ko) 2010-09-30 2011-09-14 패킷 동기화를 검출하기 위한 시스템 및 방법

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157032233A KR20150131407A (ko) 2010-09-30 2011-09-14 패킷 동기화를 검출하기 위한 시스템 및 방법

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8559413B2 (ko)
EP (1) EP2622368B1 (ko)
JP (2) JP5755747B2 (ko)
KR (2) KR101569511B1 (ko)
CN (1) CN103154773B (ko)
WO (1) WO2012050716A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8559413B2 (en) 2010-09-30 2013-10-15 Qualcomm Incorporated System and method for detecting packet synchronization
CN104280751A (zh) * 2013-07-08 2015-01-14 成都国腾电子技术股份有限公司 基于相位差分匹配滤波的gnss系统比特同步方法
CN108347328B (zh) * 2017-01-23 2020-09-01 展讯通信（上海）有限公司 接收机的帧同步方法及装置
US10279893B2 (en) * 2017-02-16 2019-05-07 Bell Helicopter Textron Inc. System and method for validating rotorcraft position coordinates
US10574437B1 (en) 2019-03-26 2020-02-25 Honeywell International Inc. Apparatus and method for synchronization of global navigation satellite system signal synchronization in a noisy environment

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030227963A1 (en) 2002-06-06 2003-12-11 Dafesh Philip A. Spread spectrum bit boundary correlation search acquisition system
US20060274821A1 (en) 2005-06-01 2006-12-07 Mediatek Incorporation Bit synchronization detection methods and systems
US20080165057A1 (en) * 2007-01-05 2008-07-10 Media Tek Inc. Method and apparatus for collecting subframes of satellite navigation data
US20090021427A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Tsai Chien-Liang Receiver and related method for synchronizing data segments by comparing reference time data and time information carried by data segments

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000228731A (ja) * 1999-02-05 2000-08-15 Sony Corp ノイズフィルター
JP3528670B2 (ja) 1999-04-05 2004-05-17 株式会社デンソー Ｇｐｓ受信装置
US6850557B1 (en) 2000-04-18 2005-02-01 Sirf Technology, Inc. Signal detector and method employing a coherent accumulation system to correlate non-uniform and disjoint sample segments
US6775802B2 (en) * 2000-08-08 2004-08-10 Qualcomm Incorporated Method, apparatus, and system for signal prediction
KR100416990B1 (ko) 2000-11-03 2004-02-05 삼성전자주식회사 네트워크 에이디드 글로벌 포지셔닝 시스템 수신기의수신성능 향상 방법
FI109311B (fi) * 2001-03-16 2002-06-28 Nokia Corp Menetelmä informaatioelementin reunan määrittämiseksi, järjestelmä ja elektroniikkalaite
US6654686B2 (en) 2002-02-19 2003-11-25 Seiko Epson Corporation No preamble frame sync
JP2004028655A (ja) * 2002-06-24 2004-01-29 Sony Corp 測位計算方法および測位用受信機
KR100587167B1 (ko) * 2003-12-19 2006-06-08 삼성전자주식회사 비트 경계 검출 방법 및 이를 수행하기 위한 장치, 위성신호수신 판별 방법 및 이를 수행하기 위한 장치
US7447253B2 (en) * 2004-02-06 2008-11-04 Glocal Locate, Inc. Method and apparatus for processing satellite positioning system signals to obtain time information
US7903028B2 (en) * 2006-12-18 2011-03-08 Sirf Technology Holdings, Inc. Ephemeris download from weak signals
WO2010032014A1 (en) * 2008-09-17 2010-03-25 St-Ericsson Sa A time reference system
US20120050096A1 (en) * 2010-08-27 2012-03-01 Hao-Ren Cheng GLONASS Bit Boundary Detection
US8780958B2 (en) * 2010-08-27 2014-07-15 Qualcomm Incorporated Hybrid bit extraction for global position receiver
US8559413B2 (en) 2010-09-30 2013-10-15 Qualcomm Incorporated System and method for detecting packet synchronization

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030227963A1 (en) 2002-06-06 2003-12-11 Dafesh Philip A. Spread spectrum bit boundary correlation search acquisition system
US20060274821A1 (en) 2005-06-01 2006-12-07 Mediatek Incorporation Bit synchronization detection methods and systems
US20080165057A1 (en) * 2007-01-05 2008-07-10 Media Tek Inc. Method and apparatus for collecting subframes of satellite navigation data
US20090021427A1 (en) * 2007-07-18 2009-01-22 Tsai Chien-Liang Receiver and related method for synchronizing data segments by comparing reference time data and time information carried by data segments

Also Published As

Publication number Publication date
EP2622368A1 (en) 2013-08-07
EP2622368B1 (en) 2020-08-05
US20120082187A1 (en) 2012-04-05
JP6054450B2 (ja) 2016-12-27
US9209893B2 (en) 2015-12-08
JP2015180875A (ja) 2015-10-15
WO2012050716A1 (en) 2012-04-19
CN103154773B (zh) 2016-07-06
US20130195101A1 (en) 2013-08-01
KR20150131407A (ko) 2015-11-24
JP2013542423A (ja) 2013-11-21
JP5755747B2 (ja) 2015-07-29
EP2622368A4 (en) 2015-04-29
US8559413B2 (en) 2013-10-15
CN103154773A (zh) 2013-06-12
KR20130098384A (ko) 2013-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101569511B1 (ko) 패킷 동기화를 검출하기 위한 시스템 및 방법
KR102228715B1 (ko) 위치 식별 시스템의 프레임 동기 방법 및 장치
US20040041729A1 (en) Search procedure for position determination system
US20040203420A1 (en) Method and apparatus for calculating a representative measurement from multiple data measurements
WO2006049963A2 (en) Cross-correlation mitigation method and apparatus for use in a global positioning system receiver
WO2012027163A2 (en) Glonass bit boundary detection
KR20040077951A (ko) Ｇｐｓ가 신호하는 정확한 코드의 직접 획득
US8780958B2 (en) Hybrid bit extraction for global position receiver
KR101553125B1 (ko) 위성 측위 시스템 수신기들에서의 시간-설정을 위한 방법, 장치, 및 컴퓨터 판독 가능 매체
WO2004005954A2 (en) Cross-correlation mitigation method and apparatus for use in a global positioning system receiver
JP2008547338A (ja) 衛星ナビゲーション・システムのための拡散符号
FI109311B (fi) Menetelmä informaatioelementin reunan määrittämiseksi, järjestelmä ja elektroniikkalaite
US7430196B2 (en) Transmission systems
US6646596B2 (en) Method, system and devices for positioning a receiver
US8090002B2 (en) Method and apparatus for spreading signal acquisition and tracking
WO2001040821A1 (en) Method and apparatus for code phase correlation
KR20140004153A (ko) 낮은 신호대 잡음 레벨들에서의 프리앰블 검출
CN111208538B (zh) 电文的解调方法及装置
EP2157440A1 (en) Method for acquiring a signal of a satellite
EP2446302B1 (en) Wideband correlation mode switching methods and apparatuses
Puga et al. Low computational cost GNSS GPS/GLONASS maximum likelihood bit synchronization method
BRPI0309162B1 (pt) Method and equipment for calculating a representative distance measure from a multi-purpose sign understanding multiple arrival times

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
A107 Divisional application of patent
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180928

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190924

Year of fee payment: 5