KR102323348B1

KR102323348B1 - 위성 신호 송신 시스템 및 위성 신호들을 송신하는 방법

Info

Publication number: KR102323348B1
Application number: KR1020200080365A
Authority: KR
Inventors: 한진희; 안병규; 이정구
Original assignee: 주식회사 텔에이스
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2021-11-09

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 위성 신호 송신 시스템은: 위성으로부터 위성 신호를 수신하고, 그리고 상기 수신된 위성 신호로부터 기준 타이밍 신호를 생성하여 출력하도록 구성되는 위성 신호 수신기; 상기 위성 신호 수신기로부터 상기 기준 타이밍 신호를 수신하고, 상기 기준 타이밍 신호에 응답하여 제1 내부 타이밍 신호를 생성하고, 상기 제1 내부 타이밍 신호에 동기되어 제1 위성 신호를 출력하고, 그리고 상기 기준 타이밍 신호로부터 제1 타이밍 신호를 생성하여 출력하도록 구성되는 제1 위성 신호 생성기; 그리고 상기 제1 위성 신호 생성기로부터 상기 제1타이밍 신호를 수신하고, 상기 제1 타이밍 신호에 응답하여 제2 내부 타이밍 신호를 생성하고, 상기 제2 내부 타이밍 신호에 동기되어 제2 위성 신호를 출력하고, 그리고 상기 제1 타이밍 신호로부터 제2타이밍 신호를 생성하여 출력하도록 구성되는 제2 위성 신호 생성기를 포함한다.

Description

위성 신호 송신 시스템 및 위성 신호들을 송신하는 방법{SATELLITE SIGNAL TRANSMITTING SYSTEM AND METHOD OF TRANSMITTING SATELLITE SIGNAL}

본 발명은 전자 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 폐쇄 공간에서도 위치 추적이 가능한 위성 신호 송신 시스템 및 위성 신호들을 송신하는 방법에 관한 것이다.

과학 기술이 발전하면서, 항법(navigation) 기술 또한 함께 발전하고 있다. 최근 널리 이용되고 있는 대표적인 항법 기술은 전역 항법 위성 시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System)이다. 전역 항법 위성 시스템은 지구 궤도에 항법 위성을 설치하고, 항법 위성들로부터 수신되는 신호들에 기반하여 수신자의 위치를 판별하는 시스템이다.

전역 항법 위성 시스템은 미국에서 연구된 GPS (Global Positioning System), 유럽에서 연구되는 갈릴레오(Galileo), 러시아에서 연구되는 글로나스(GLONASS), 그리고 중국에서 연구되는 북두 등을 포함한다.

전역 항법 위성 시스템은 운송 수단과 결합된 항법 장치, 또는 항법 기능을 구비한 스마트폰 또는 태블릿 등과 같은 휴대용 기기와 연관되어 다양한 이로움을 제공한다. 그러나 전역 항법 위성 시스템은 지하 또는 건물 내와 같이 위성 항법 신호가 도달할 수 없는 위치에서 동작하지 않는 단점을 갖는다.

이러한 단점을 극복하기 위하여 다양한 수단이 연구되고 있으나, 현재까지 연구된 수단들은 정확도의 일부를 포기하거나 또는 전역 항법 위성 시스템의 일부를 변경하여야 하는 오버헤드를 유발한다. 따라서, 현재까지 연구된 수단들을 넘어 더 높은 정확도를 갖고 기존의 전역 항법 위성 시스템과 호환되는 위성 항법 장치 또는 방법에 대한 연구가 지속적으로 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 GNSS 단말기의 구성을 변경하지 않고도, 폐쇄 공간에서 위치 추적이 가능한 위성 신호 송신 시스템 및 위성 신호들을 송신하는 방법을 제공하는 데에 있다.

실시 예로서, 상기 제1 위성 신호의 유효 수신 범위와 상기 제2 위성 신호의 유효 수신 범위가 서로 중첩되도록 상기 제1 위성 신호 생성기 및 상기 제2 위성 신호 생성기가 배치된다.

실시 예로서, 상기 제1 위성 신호 및 상기 제2 위성 신호는 전역 항법 위성 시스템(GNSS)의 위성 신호들이다.

실시 예로서, 상기 기준 타이밍 신호, 상기 제2 타이밍 신호 및 상기 제3 타이밍 신호는 PPS(Pulse Per Second) 신호들이다.

실시 예로서, 상기 제1 위성 신호 생성기는 클럭 신호를 생성하고, 상기 클럭 신호를 특정 횟수 카운트하고, 그리고 상기 특정 횟수가 상기 기준 타이밍 신호와 동기되도록 상기 클럭 신호의 주파수를 조절한다.

실시 예로서, 상기 제1 위성 신호 생성기는 상기 위성 신호 수신기로부터 상기 기준 타이밍 신호가 송신된 때로부터 상기 제1 위성 신호 생성기에서 상기 기준 타이밍 신호가 수신된 때까지의 지연 시간을 오프셋 정보로 저장 또는 설정하고, 그리고 상기 오프셋 정보에 기반하여 상기 제1 내부 타이밍 신호를 보상한다.

실시 예로서, 상기 제1 위성 신호 생성기는 상기 제1 위성 신호 생성기의 위치와 연관된 적어도 하나의 위성의 궤도 정보를 획득하고, 그리고 상기 적어도 하나의 위성으로부터 상기 제1 위성 신호 생성기와 연관된 위치에 위성 신호가 도달하는 목표 타이밍에 상기 제1 위성 신호를 출력한다.

실시 예로서, 상기 제1 위성 신호 생성기는 상기 적어도 하나의 위성의 궤도 정보를 유선 또는 무선 통신을 통해 외부의 서버로부터 획득한다.

실시 예로서, 상기 제1 위성 신호 생성기가 출력하는 상기 제1 위성 신호의 세기와 상기 제2 위성 신호 생성기가 출력하는 상기 제2 위성 신호의 세기는 동일하게 조절된다.

실시 예로서, 상기 제1 위성 신호 생성기는 상기 위성 신호 수신기로부터 유선으로 상기 기준 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 제2 위성 신호 생성기는 상기 제1 위성 신호 생성기로부터 유선으로 상기 제1 타이밍 신호를 수신한다.

실시 예로서, 상기 제1 위성 신호 생성기는 상기 위성 신호 수신기로부터 무선 통신을 통해 상기 기준 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 제2 위성 신호 생성기는 상기 제1 위성 신호 생성기로부터 무선 통신을 통해 상기 제1 타이밍 신호를 수신한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 위성 신호 생성기는: 제1 안테나를 통해 GNSS(Global Navigation Satellite System) 위성 궤도 정보를 수신하도록 구성되는 통신부; 클럭 신호를 출력하도록 구성되는 클럭 생성부; 외부의 장치로부터 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 클럭 신호로부터 상기 타이밍 신호에 동기된 내부 타이밍 신호를 생성하도록 구성되는 타이밍 동기부; 상기 내부 타이밍 신호에 동기되어 동작하고, 그리고 상기 위성 궤도 정보에 기반하여 GNSS 위성 신호를 생성하도록 구성되는 위성 신호 생성부; 제2 안테나를 통해 상기 GNSS 위성 신호를 송신할 때 그 크기를 조절하도록 구성되는 출력 조절부;그리고 상기 내부 타이밍 신호에 동기되어 상기 GNSS 위성 신호를 생성하도록 상기 위성 신호 생성부를 제어하고, 안테나를 통하여 일정한 출력으로 위성신호가 송출되도록 상기 출력 조절부를 제어하고, 상기 타이밍 신호의 지연 보정을 위한 오프셋(OFF)을 저장하고, 그리고 상기 오프셋(OFF)을 이용하여 상기 타이밍 신호의 지연 보정을 수행하도록 상기 타이밍 동기부를 제어하는 제어부를 포함한다.

실시 예로서, 상기 타이밍 신호를 수신하도록 구성되는 제1 터미널; 그리고 제2 타이밍 신호를 출력하도록 구성되는 제2 터미널을 더 포함하고, 상기 타이밍 동기부는 상기 타이밍 신호로부터 상기 제2 타이밍 신호를 생성하여 출력한다.

실시 예로서, 상기 통신부는 제1 안테나를 통해 상기 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 제1 안테나를 통해 상기 타이밍 신호를 송신한다.

실시 예로서, 상기 타이밍 동기부는: 상기 클럭 신호를 수신하고, 그리고 상기 클럭 신호가 특정 횟수만큼 토글할 때에 내부 원시 타이밍 신호를 출력하도록 구성되는 카운터; 상기 타이밍 신호의 입력 타이밍 및 상기 카운터의 상기 내부 원시 타이밍 신호의 출력 타이밍의 차이를 출력하도록 구성되는 비교기; 상기 비교기의 출력을 필터링하여 상기 클럭 생성부에 클럭 제어 신호를 출력하는 필터; 그리고 상기 내부 원시 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 내부 원시 타이밍 신호를 오프셋만큼 보상하여 상기 내부 타이밍 신호로 출력하도록 구성되는 오프셋 조절기를 포함한다.

실시 예로서, 상기 비교기는 상기 내부 원시 타이밍 신호가 상기 타이밍 신호에 동기되도록 상기 클럭 생성부를 제어한다.

실시 예로서, 상기 타이밍 신호를 수신하도록 구성되는 제1 터미널; 및 제2 타이밍 신호를 출력하도록 구성되는 제2 터미널을 더 포함한다. 상기 타이밍 동기부는: 상기 타이밍 신호 및 상기 내부 원시 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 타이밍 신호 및 상기 내부 원시 타이밍 신호 중 하나를 선택하여 출력하는 멀티플렉서; 그리고 상기 멀티플렉서의 출력을 상기 제2 타이밍 신호로 출력하는 버퍼를 더 포함한다.

실시 예로서, 상기 통신부는 제1 안테나를 통해 상기 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 내부 원시 타이밍 신호를 상기 제1 안테나를 통해 송신한다.

실시 예로서, 상기 타이밍 신호를 수신하도록 구성되는 제1 터미널; 및 제2 타이밍 신호를 출력하도록 구성되는 제2 터미널을 더 포함하고, 상기 타이밍 동기부는 상기 내부 타이밍 신호를 상기 제2 타이밍 신호로 출력하는 버퍼를 더 포함한다.

실시 예로서, 제1 타이밍 신호를 수신하도록 구성되는 제1 터미널; 및 제2 타이밍 신호를 출력하도록 구성되는 제2 터미널을 더 포함한다. 상기 타이밍 동기부는: 상기 통신부로부터 수신되는 제3 타이밍 신호 및 상기 제1 타이밍 신호 중 하나를 선택하여 상기 타이밍 신호로 출력하는 제1 멀티플렉서; 및 상기 제1 멀티플렉서의 출력 및 상기 내부 원시 타이밍 신호 중 하나를 선택하여 출력하는 제2 멀티플렉서를 더 포함한다.

실시 예로서, 상기 타이밍 동기부는 상기 제2 멀티플렉서의 출력을 수신하고, 그리고 상기 제2 멀티플렉서의 출력을 상기 제2 타이밍 신호로 출력하도록 구성되는 버퍼를 더 포함한다.

실시 예로서, 상기 통신부는 제1 안테나를 통해 상기 제3 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 제1 안테나를 통해 상기 제3 타이밍 신호를 송신한다.

실시 예로서, 상기 통신부는 상기 제1 안테나를 통해 상기 제3 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 제1 안테나를 통해 상기 내부 원시 타이밍 신호를 송신한다.

본 발명의 실시 예에 따른 위성 신호들을 송신하는 방법은: 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 내부 타이밍들을 동기화하는 단계; 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 위치들에 기반하여, 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들 각각에서 적어도 하나의 GNSS(Global Navigation Satellite System) 위성 신호들을 생성하는 단계; 그리고 상기 동기화된 내부 타이밍들에 기반하여, 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들 각각에서 상기 생성된 위성 신호들을 합성하여 송신하는 단계를 포함한다.

실시 예로서, 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 내부 타이밍들을 동기화하는 단계는: 위성 신호 수신기를 이용하여 수신된 상기 GNSS 위성들의 위성 신호들로부터 기준 타이밍 신호들을 생성하는 단계; 그리고 상기 기준 타이밍 신호들에 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 내부 타이밍 신호들을 동기하는 단계를 포함한다.

실시 예로서, 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 내부 타이밍들을 동기화하는 단계는: 상기 위성 신호 수신기로부터 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들까지의 상기 기준 타이밍 신호에 대한 상기 내부 타이밍 신호들의 지연들을 보정하는 단계를 더 포함한다.

실시 예로서, 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 내부 타이밍들을 동기화하는 단계는: 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들에서 상기 내부 타이밍 신호들을 중계(relay)하는 단계를 더 포함한다.

실시 예로서, 상기 위성 신호들을 송신하는 단계는: 서버로부터 상기 GNSS 위성들의 궤도 정보 및 시각 정보를 획득하는 단계; 상기 궤도 정보로부터 상기 GNSS 위성들의 도플러 주파수들을 계산하는 단계; 상기 궤도 정보로부터 상기 GNSS 위성들과 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들 사이의 거리를 계산하는 단계; 상기 궤도 정보, 상기 시각 정보 및 상기 도플러 주파수들에 기반하여 상기 위성 신호들을 생성하는 단계; 그리고 상기 위성 신호들의 프레임의 시작을 상기 계산된 거리에 기반하여 조절하여 송신하는 단계를 포함한다.

실시 예로서, 서로 인접한 위성 신호 생성기들은 유효 수신 범위들이 서로 중첩되도록 배치되고, 상기 위성 신호 수신기는 개방 공간에 제공되고, 그리고 상기 위성 신호 생성기들은 폐쇄 공간 또는 상기 GNSS 위성들의 수신 미약 공간에 제공된다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 위성 신호 송신 시스템은: 제1 내부 타이밍 신호를 자체적으로 생성하고, 상기 제1 내부 타이밍 신호에 동기되어 제1 위성 신호를 출력하고, 그리고 상기 제1 내부 타이밍 신호로부터 제1 타이밍 신호를 생성하여 출력하도록 구성되는 제1 위성 신호 생성기; 그리고 상기 제1 위성 신호 생성기로부터 상기 제1 타이밍 신호를 수신하고, 상기 제1 타이밍 신호에 응답하여 제2 내부 타이밍 신호를 생성하고, 상기 제2 내부 타이밍 신호에 동기되어 제2 위성 신호를 출력하고, 그리고 상기 제1 타이밍 신호로부터 제2 타이밍 신호를 생성하여 출력하도록 구성되는 제2 위성 신호 생성기를 포함한다.

실시 예로서, 상기 제1 위성 신호 생성기와 상기 제2 위성 신호 생성기는 유효 수신 범위가 서로 중첩되도록 배치되고, 그리고 상기 제1 위성 신호 및 상기 제2 위성 신호는 전역 항법 위성 시스템(GNSS)의 위성 신호들이다.

본 발명에 따르면, 위성 신호 생성기들은 위성신호가 단절되거나 미약한 공간에서 서로 동기되어 복제 위성 신호들을 송신한다. 인접한 위성 신호 생성기들은 유효 수신 범위들이 서로 중첩되도록 배치된다. 이를 통하여 일반 위성항법신호 수신 단말기는 위성신호가 단절되거나 미약한 공간에서도 근접한 위성신호 생성기의 복제 위성 신호를 수신하여 설정된 위치를 확인한다. 또는 유효 수신 범위가 중첩된 위성신호 생성기들 사이의 임의의 위치에서 동일 위성에 대한 복제 위성 신호들의 파워는 혼합되며, 이에 기반하여 일반 위성항법신호 수신 단말기는 해당 임의의 위치를 확인할 수 있다.

또한, 위성 신호 수신기는 위성신호로부터 획득한 위성항법 타이밍 신호를 생성하고, 상기 타이밍 신호에 기반하여 위성신호 생성기들은 서로 동기화되도록 구성된다. 이에 따라, 일반 위성항법신호 수신 단말기는 개방공간에서 폐쇄 공간으로 진입하는 경우 및 상기 폐쇄 공간에서 개방공간으로 탈출하는 경우에도 연속적인 위치 추적을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 통상적인 실시 예에 따른 위성 신호 송신 시스템을 보여준다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위성 신호 송신 시스템과 제1 단말기와 제2 단말기가 위치하여 각 위치를 확인하는 예를 보여준다.
도 3은 도 2의 위성 신호 송신 시스템에서 위성신호생성기가 동기되어 위성신호를 송출하며, 각 위성신호생성기의 중첩된 유효범위에 제3 단말기가 위치하여 그 사이의 위치가 확인되는 예를 보여준다.
도 4는 제1 위성 및 제2 위성 등에서 위성데이터가 일정한 코드와 곱하여 송출하는 신호를 생성하는 예를 보여준다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 일반적인 위성항법 수신 단말기의 내부 블록도이다.
도 6은 단말기에서 위성에서 처리된 역과정에 해당하는 신호처리를 통하여 위성 데이터를 복조하는 예를 보여준다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 신호 송신 시스템의 동작 예를 보여준다.
도 8은 하나의 위성과 폐쇄 공간 내의 세 개의 지점들 사이의 위치 관계 및 본 발명의 실시 예에 따른 위성신호생성기들의 중첩된 유효범위 내에 위치한 단말기에서 각 위성신호생성기들의 중간 위치확인이 가능한 예를 보여준다.
도 9는 제3 지점이 제1 지점과 제2 지점의 중앙에 위치할 때, 제3 지점에서 수신되는 복제 위성 신호들의 예를 보여준다.
도 10은 제3 지점이 제 2 지점과의 거리에 비해 제1 지점과 더 가까울 때에 제3 지점에서 수신되는 복제 위성 신호들의 예를 보여준다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 위성 신호 송신 시스템을 보여준다.
도 12는 제1 예에 따른 위성 신호 생성기를 보여준다.
도 13은 제1 예에 따른 위성 신호 생성기 내의 타이밍 동기부를 보여준다.
도 14는 제1 위성 신호 생성기 및 제2 위성 신호 생성기내 오프세 조절기에서 내부 원시 타이밍(PPS) 신호를 보정하는 예를 보여준다.
도 15는 제2 예에 따른 위성 신호 생성기를 보여준다.
도 16은 제2 예에 따른 위성 신호 생성기 내의 타이밍 동기부를 보여준다.
도 17은 제3 예에 따른 위성 신호 생성기를 보여준다.
도 18은 제3 예에 따른 위성 신호 생성기 내의 타이밍 동기부를 보여준다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 위성 신호 송신 시스템을 보여준다.

이하에서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로, 본 발명의 실시 예들이 명확하고 상세하게 기재될 것이다.

도 1은 통상적인 위성 신호 송신 시스템(100)을 보여준다. 도 1을 참조하면, 위성 신호 송신 시스템(100)은 제1 위성(111), 제2 위성(112), 지표면(101) 상의 제1 단말기(121), 그리고 지표면(101) 상의 제2 단말기(122)를 포함할 수 있다.

제1 위성(111) 및 제2 위성(112)은 전역 항법 위성 시스템(GNSS)(Global Navigation Satellite System)의 항법 위성들일 수 있다. 위성 신호 송신 시스템(100)은 GPS (Global Positioning System), 글로나스(GLONASS), 갈릴레오(Galileo), 북두 등과 같은 다양한 GNSS 중 하나에 포함될 수 있다.

제1 단말기(121)는 제1 위성(111) 및 제2 위성(112)으로부터 각각 위성 신호들을 수신할 수 있다. 제1 단말기(121)와 제1 위성(111) 사이의 거리는 제1 길이(L1)이고, 그리고 제1 단말기(121)와 제2 위성(112) 사이의 거리는 제2 길이(L2)일 수 있다. 위성 신호가 제1 길이(L1)를 전파하는 시간은 제1 시간(T1)이고, 그리고 위성 신호가 제2 길이(L2)를 전파하는 시간은 제2 시간(T2)일 수 있다.

제2 단말기(122)는 제1 위성(111) 및 제2 위성(112)으로부터 각각 위성 신호들을 수신할 수 있다. 제2 단말기(122)와 제1 위성(111) 사이의 거리는 제3 길이(L3)이고, 그리고 제2 단말기(122)와 제2 위성(112) 사이의 거리는 제4 길이(L4)일 수 있다. 위성 신호가 제3 길이(L3)를 전파하는 시간은 제3 시간(T3)이고, 그리고 위성 신호가 제4 길이(L4)를 전파하는 시간은 제4 시간(T4)일 수 있다.

제1 위성(111) 및 제2 위성(112)은 동일한 타이밍에 위성 신호들을 송신할 수 있다. 제1 단말기(121)는 제1 시간(T1) 및 제2 시간(T2)의 시간 차이에 기반하여 제1 단말기(121)의 위치를 계산할 수 있다. 마찬가지로, 제2 단말기(122)는 제3 시간(T3) 및 제4 시간(T4)의 시간 차이에 기반하여 제2 단말기(122)의 위치를 계산할 수 있다.

도 1에서, 제1 단말기(121) 및 제2 단말기(122)는 제1 위성(111) 및 제2 위성(112)의 위성 신호들에 기반하여 위치를 식별하는 것으로 설명되었다. 그러나 제1 단말기(121) 및 제2 단말기(122)가 위치를 식별하기 위해 필요한 위성들의 수는 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 단말기(121) 및 제2 단말기(122)는 위치의 식별을 위해 4개 이상 또는 5개 이상의 위성들의 위성 신호들을 필요로 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 위성 신호 송신 시스템(200)과 제1 단말기와 제2 단말기가 위치하여 각 위치을 확인하는 예를 보여준다.

도 2를 참조하면, 위성 신호 송신 시스템(200)은 제1 위성(211), 제2 위성(212), 장애물(201), 그리고 폐쇄 공간(202)(또는 신호 미약 공간) 내의 제1 단말기(221), 그리고 폐쇄 공간(202) 내의 제2 단말기(122)를 포함할 수 있다.

폐쇄 공간(202)은 장애물(201)에 의해 폐쇄될 수 있다. 장애물(201)은 제1 위성(211) 및 제2 위성(212)의 위성 신호들이 폐쇄 공간(202) 내의 제1 단말기(221) 및 제2 단말기(222)에 전달되는 것을 차단할 수 있다. 예를 들어, 장애물(201)은 지표면이고, 폐쇄 공간(202)은 지하 공간일 수 있다. 다른 예로서, 장애물(201)은 건조물의 외벽이고, 폐쇄 공간(202)은 건조물의 내부 공간일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 위성 신호 송신 시스템(200)은 폐쇄 공간(202) 내에 배치되는 제1 위성 신호 생성기(231) 및 제2 위성 신호 생성기(232)를 더 포함할 수 있다.

제1 위성 신호 생성기(231)와 제1 위성(211) 사이의 거리는 제1 길이(L1)이고, 그리고 제1 위성 신호 생성기(231)와 제2 위성(212) 사이의 거리는 제2 길이(L2)일 수 있다. 제1 위성(211)의 위성 신호가 제1 위성 신호 생성기(231)의 위치에 도달하는 타이밍에, 제1 위성 신호 생성기(231)는 제1 위성(211)의 위성 신호와 동일한 위성 신호(이하, 복제 위성 신호)를 생성하고, 그리고 생성된 복제 위성 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 위성 신호 생성기(231)는 장애물(201)이 없는 경우에 제1 위성(211)의 위성 신호가 제1 위성 신호 생성기(231)에 도달하는 타이밍에 제1 위성(211)의 복제 위성 신호를 출력할 수 있다. 상기의 목표 타이밍은 위성신호생성기에 설정하는 위치에 따라 조정될 수 있다.

마찬가지로, 제1 위성 신호 생성기(231)는 제2 위성(212)의 위성 신호가 제1 위성 신호 생성기(231)에 대응하는 위치에 도달하는 타이밍에, 제2 위성(212)의 복제 위성 신호를 생성하고, 그리고 생성된 복제 위성 신호를 출력할 수 있다. 제1 단말기(221)는 제1 위성 신호 생성기(231)로부터 제1 위성(211)의 복제 위성 신호 및 제2 위성(212)의 복제 위성 신호를 수신할 수 있다. 수신된 복제 위성 신호들에 기반하여, 제1 단말기(221)는 제1 단말기(221)의 위치를 계산할 수 있다.

마찬가지로, 제2 위성 신호 생성기(232)는 제1 위성(211)의 복제 위성 신호 및 제2 위성(212)의 복제 위성 신호를 출력할 수 있다. 수신된 복제 위성 신호들에 기반하여, 제2 단말기(222)는 제2 단말기(222)의 위치를 계산할 수 있다.

제1 위성 신호 생성기(231) 및 제2 위성 신호 생성기(232)는 기준 타이밍 신호에 맞추어 상호 동기될 수 있다. 상기 기준 타이밍 신호는 제1 위성신호 생성기가 생성하거나 제1 위성(211) 및 제2 위성(212)이 속한 전역 항법 위성 시스템에 동기되어 생성될 수 있다. 예를 들어, 제1 위성(211) 및 제2 위성(212)은 전역 항법 위성 시스템에서 타이밍 신호, 예를 들어 PPS(Pulse Per Second) 신호에 기반하여 동기될 수 있다. 이하에서, 타이밍 신호는 PPS 신호인 것으로 가정된다. 그러나 타이밍 신호는 PPS 신호로 한정되지 않는다. 타이밍 신호는 주기적으로 하이 레벨과 로우 레벨의 사이를 천이하며 타이밍 정보를 알리는 임의의 신호일 수 있다.

제1 위성 신호 생성기(231) 및 제2 위성 신호 생성기(232)는 타이밍 신호에 기반하여 제1 위성(211) 및 제2 위성(212)과 동기될 수 있다. 따라서, 제1 위성 신호 생성기(231)는 타이밍 신호에 기반하여, 제1 위성(211) 및 제2 위성(212)의 위성 신호들이 도달하는 목표 타이밍에 복제 위성 신호들을 출력할 수 있다. 또한, 제2 위성 신호 생성기(232)는 타이밍 신호에 기반하여, 제1 위성(211) 및 제2 위성(212)의 위성 신호들이 도달하는 목표 타이밍에 복제 위성 신호들을 출력할 수 있다.

제1 단말기(221)는 A 위치에 위치할 수 있다. A 위치에서, 제1 단말기(221)는 제1 위성 신호 생성기(231)의 복제 위성 신호들을 대세적으로 수신할 수 있다. 제1 단말기(221)는 제1 위성 신호 생성기(231)의 복제 위성 신호들에 기반하여, 제1 단말기(221)의 위치를 A 위치로 계산할 수 있다.

제2 단말기(222)는 C 위치에 위치할 수 있다. C 위치에서, 제2 단말기(222)는 제2 위성 신호 생성기(232)의 복제 위성 신호들을 대세적으로 수신할 수 있다. 제2 단말기(222)는 제2 위성 신호 생성기(232)의 복제 위성 신호들에 기반하여, 제2 단말기(222)의 위치를 C 위치로 계산할 수 있다.

도 3은 도 2의 위성 신호 송신 시스템(200)에서 위성신호 생성기가 동기되어 위성신호를 송출하며, 각 위성신호 생성기의 중첩된 유효범위에 제3 단말기(223)가 위치하여 그 사이의 위치가 확인되는 예를 보여준다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 제3 단말기(223)는 제1 위성 신호 생성기(231)와 제2 위성 신호 생성기(232) 사이에 위치할 수 있다. 제3 단말기(223)는 제1 위성 신호 생성기(231)로부터 제1 위성(211) 및 제2 위성(212)의 복제 위성 신호들을 수신하고, 그리고 제2 위성 신호 생성기(232)로부터 제1 위성(211) 및 제2 위성(212)의 복제 위성 신호들을 수신할 수 있다.

제1 위성(211)의 위치는 'O'이고, 그리고 제3 단말기(223)의 위치는 B일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 제1 위성 신호 생성기(231) 및 제2 위성 신호 생성기(232)는 제2 단말기(223)가 B 위치를 계산할 수 있도록 복제 위성 신호들을 송출할 수 있다. 제3 단말기(223)는 통상의 GNSS 수신기를 포함하는 단말기일 수 있다. 제3 단말기(223)에서 제1 위성 신호 생성기(231) 및 제2 위성 신호 생성기(232)로부터 수신되는 복제 위성 신호들에 기반하여 제1 위성 신호 생성기(231) 및 제2 위성 신호 생성기(232) 사이의 제3 단말기(223)의 위치가 계산된다.

도 4는 제1 위성(211) 및 제2 위성(212) 등에서 위성데이터가 일정한 코드와 곱하여 송출하는 신호를 생성하는 예를 보여준다.

도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 위성(211) 또는 제2 위성(212)은 시간(T)의 흐름에 따라 위성데이터(TX)를 주기적으로 생성할 수 있다. 송신 신호(TX)의 주파수(F) 대역의 성분은 중앙 주파수(CS)를 중심으로 분산될 수 있다.

위성데이터(TX)를 송신할 때, 제1 위성(211) 또는 제2 위성(212)은 송신 신호(TX)를 코드(CODE)와 혼합할 수 있다. 코드(CODE)는 의사 랜덤 수(Pseudo Random Number)(PRN) 코드들을 포함할 수 있다. 제1 위성(211) 또는 제2 위성(212)은 코드(CODE)에 의해 대역확산된 위성데이터(Coded TX)를 시간(T)의 흐름에 따라 주기적으로 송신할 수 있다. 대역확산된 위성데이터(Coded TX)의 주파수(F) 대역의 성분은 고르게 나타날 수 있다. 즉, 제1 위성(211) 또는 제2 위성(212)은 코드(CODE)를 이용하여 대역 확산 변조를 수행할 수 있다.

예시적으로, GNSS에 속한 위성들(이하, GNSS 위성들)은 서로 다른 PRN 코드들을 이용하여 대역 확산 변조를 수행할 수 있다. 서로 다른 PRN 코드들을 사용함으로써, GNSS 위성들은 자신의 식별 정보를 제공할 수 있다.

제1 위성(211) 또는 제2 위성(212)은 대역확산된 위성데이터(Coded TX)를 반송파를 이용하여 변조할 수 있다. 제1 위성(211) 및 제2 위성(212)은 변조된 신호들을 위성 신호들로 출력할 수 있다.

예시적으로, 제1 위성(211) 또는 제2 위성(212)은 대역확산된 위성 데이터(Coded TX)를 타이밍 신호를 기준으로 송출할 수 있으며 위성항법 수신기에서는 위성으로부터 해당 신호를 수신하여 타이밍 신호를 도출할 수 있다. 타이밍 신호는 PPS 신호일 수 있다. PPS 신호는 1초마다 1초보다 짧은 듀티로 레벨 천이를 갖는 펄스 신호일 수 있다. PPS 신호는 GNSS에 속한 구성 요소들, 예를 들어 위성들 및 단말기들의 타이밍들을 동기화하는데 사용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 일반적인 위성항법 수신 단말(300)기의 내부블록도이다.

예시적으로, 단말기(300)는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명된 제1 단말기(221), 제2 단말기(222), 또는 제3 단말기(223)에 대응할 수 있다. 도 2, 도 3 및 도 5를 참조하면, 단말기(300)는 안테나(310), 증폭기(320), 반송파 복조기(330), 신호 처리기(340), 위치 계산기(350), 그리고 인터페이스(360)를 포함한다.

안테나(310)는 수신 신호(RS)를 출력하도록 구성된다. 수신 신호(RS)는 증폭기(320)에 제공된다. 증폭기(320)는 수신 신호(RS)를 증폭하여 증폭 신호(AS)를 생성한다. 증폭 신호(AS)는 반송파 복조기(330)에 제공된다.

반송파 복조기(330)는 증폭 신호(AS)를 반송파 복조하여 복조 신호(DS)를 생성하도록 구성된다. 복조 신호(DS)는 신호 처리기(340)에 제공된다. 신호 처리기(340)는 복조 신호(DS)로부터 수신 정보(RI)를 추출하도록 구성된다. 추출된 수신 정보(RI)는 위치 계산기(350)에 제공된다.

예시적으로, 반송파 복조기(330)는 특정 주파수를 갖는 반송파를 이용하여 증폭 신호(AS)를 반송파 복조할 것이다. 신호 처리기(340)는 GNSS 위성들, 예를 들어 제1 위성(211) 및 제2 위성(212)에 할당된 PRN 코드들을 이용하여 복조 신호(DS)로부터 수신 정보(RI)를 추출할 수 있다.

위치 계산기(350)는 수신 정보(RI)에 포함된 궤도 정보와 위성신호의 도달시간 측정치를 이용하여, 위치 정보(LI)를 산출한다. 예를 들어, 위치 계산기(350)는 제1 위성(211)의 위성 신호의 도달 시간과 제2 위성(212)의 위성 신호의 도달 시간의 차이에 기반하여, 위치 정보(LI)를 계산할 수 있다.

인터페이스(360)는 위치 계산기(350)로부터 제공되는 위치 정보(LI)를 출력한다. 예를 들면, 인터페이스(360)는 위치 정보(LI)를 화면으로 출력하거나 단말기의 응용규격에 맞추어 출력할 수 있다. 예시적으로, 타이밍 신호는 신호 처리기(340)로부터 위치 계산기(350)를 통해 인터페이스(360)로 전달될 수 있다. 또는, 타이밍 신호는 신호 처리기(340)로부터 인터페이스(360)로 전달될 수 있다. 인터페이스(360)는 타이밍 신호를 외부로 출력하도록 구성될 수 있다.

도 6은 단말기(300)에서 위성에서 처리된 역과정에 해당하는 신호처리를 통하여 위성 데이터를 복조하는 예를 보여준다.

도 2, 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 단말기(300)의 신호 처리기(340)는 대역확산 위성데이터 신호(Coded TX)에 코드(CODE)를 상관(correlation)(예를 들어, 상호 상관(cross-correlation)을 수행할 수 있다. 대역확산 위성데이터 신호(Coded TX)의 코드와 동일한 코드(CODE)를 코딩된 송신 신호(Coded TX)와 부합하는 타이밍에 상관을 수행하면, 송신 신호(TX)와 코드(CODE)의 시작(또는 끝)의 타이밍들이 일치하는 때를 피크(PK)로 하는 시간(T)에 따른 값들이 계산될 수 있다.

피크(PK)가 검출되면, 대역확산 위성데이터 신호(Coded TX)의 시작 타이밍이 검출될 수 있다. 검출된 시작 타이밍에 기반하여, 대역 확산 복조가 수행될 수 있다. 또한, 검출된 시작 타이밍에 기반하여, 대역확산 위성데이터 신호(Coded TX)가 수신될 때까지의 시간이 계산될 수 있다.

예시적으로, 도 6에서 상호 상관의 결과는 시간(T)에 따라 나타나는 것으로 설명되었다. 그러나 이는 대역확산 위성데이터 신호(Coded TX)의 시작 타이밍을 검출하는 관점에서 기술된 것이다. 상호 상관의 결과는 코드(CODE) 또는 대역확산 위성데이터 신호(Coded TX)의 칩들(chips)에 따른 값들로 표현될 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 위성 신호 송신 시스템(200)의 동작 예를 보여준다.

도 2, 도 3 및 도 7을 참조하면, S110 단계에서, 위성 신호 송신 시스템(200)은 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 내부 타이밍들을 동기화할 수 있다. 예를 들어, 위성 신호 송신 시스템(200)은 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 타이밍들을 항법 위성들의 타이밍들과 동기화할 수 있다. 예를 들어, 위성 신호 송신 시스템(200)은 제1 위성 신호 생성기(231) 및 제2 위성 신호 생성기(232)의 타이밍들을 제1 위성(211) 및 제2 위성(212)의 타이밍들과 동기화할 수 있다. 예를 들어, 제1 위성 신호 생성기(231)는 자체 타이밍 신호를 제공하고 제2 위성 신호 생성기(232)는 내부 타이밍들을 제1 위성신호 생성기로부터 제공받은 타이밍에 동기화할 수 있다.예를 들어, 각 위성 신호 생성기 내부 타이밍들은 타이밍 신호에 기반하여 동기화될 수 있다. 타이밍 신호는 PPS 신호를 포함할 수 있다.

또한, 위성 신호 송신 시스템(200)은 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 출력들을 균등화할 수 있다. 예를 들어, 위성 신호 송신 시스템(200)은 제1 위성 신호 생성기(231)의 출력의 세기와 제2 위성 신호 생성기(232)의 출력의 세기를 동일하게 조절할 수 있다.

S120 단계에서, 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 위치들에 기반하여, 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 각각에서 적어도 하나의 GNSS(Global Navigation Satellite System) 위성 신호들을 생성할 수 있다.

S130 단계에서, 위성 신호 송신 시스템(200)에서, 동기화된 내부 타이밍들에 기반하여, 생성된 적어도 하나의 위성 신호들을 합성하여 송신할 수 있다. 예를 들어, 위성 신호 생성기들은 각 위성신호들을 목표 타이밍들에 위성 신호들을 출력할 수 있다. 목표 타이밍은 특정한 위성 신호가 특정한 위성 신호 생성기의 위치에 도달하는 타이밍일 수 있다.

예를 들어, 제1 위성 신호 생성기(231) 또는 제2 위성 신호 생성기(232)는 네트워크를 통해 서버로부터 제1 위성(211) 및 제2 위성(212)의 궤도 정보를 획득할 수 있다. 제1 위성 신호 생성기(231) 또는 제2 위성 신호 생성기(232)는 현재 시간에 제1 위성 신호 생성기(231) 또는 제2 위성 신호 생성기(232)에 도달할 수 있는 위성 신호를 송신하는 위성들의 궤도 정보를 획득할 수 있다.

획득된 궤도 정보에 기반하여, 제1 위성 신호 생성기(231) 또는 제2 위성 신호 생성기(232)는 제1 위성(211)의 목표 타이밍 및 제2 위성(212)의 목표 타이밍을 계산할 수 있다. 제1 위성 신호 생성기(231) 또는 제2 위성 신호 생성기(232)는 고정되어 있으므로, 제1 위성 신호 생성기(231) 또는 제2 위성 신호 생성기(232)는 자신의 위치 정보를 이용하여 목표 타이밍을 계산할 수 있다.

제1 위성 신호 생성기(231) 또는 제2 위성 신호 생성기(232)는 서버로부터 획득되는 정보에 기반하여, 복제된 위성 신호들을 생성할 수 있다. 제1 위성 신호 생성기(231) 또는 제2 위성 신호 생성기(232)는 목표 타이밍에 복제된 위성 신호들을 합성하여 송신할 수 있다.

도 8은 하나의 위성(O)과 폐쇄 공간(202) 내의 세 개의 지점들(A, B, C) 사이의 위치 관계 및 본 발명의 실시 예에 따른 위성신호생성기들의 중첩된 유효범위 내에 위치한 단말기에서 각 위성신호생성기들의 중간 위치확인이 가능한 예를 보여준다.

도 3 및 도 8을 위치하면, 위성(O)은 제1 위성(211)에 대응할 수 있다. 제1 지점(A)은 제1 위성 신호 생성기(231)에 대응할 수 있다. 제2 지점(C)은 제2 위성 신호 생성기(232)에 대응할 수 있다. 제3 지점(B)은 제1 위성 신호 생성기(231) 및 제2 위성 신호 생성기(232) 사이의 지점, 예를 들어 중간점일 수 있다. 제1 지점(A)과 제3 지점(B) 사이의 거리는 제2 지점(C)과 제3 지점(B) 사이의 거리와 동일할 수 있다.

제1 선분(OA)의 길이, 제2 선분(OC)의 길이, 그리고 제3 선분(OB)의 길이의 최소 값은 위성(O)과 지표면 사이의 최소 거리이며, 20180Km 이상일 수 있다. 제1 지점(A)과 제2 지점(C) 사이의 거리는 100m로 가정된다. 제1 각(G1)은 제2 각(G2)보다 클 수 있다. 제1각(G1)의 최대 값은 수학식 1로 계산될 수 있다.

제4 지점(A1)은 제3 선분(OC) 상에서 위성(O)으로부터 출발하여 제1 선분(OA)과 동일한 길이를 갖는 제4 선분(OA1)의 종점일 수 있다. 제5 지점(A2)은 제2 선분(OC)에 수직하며 제1 지점(A)으로부터 출발하는 선과 교차할 수 있다.

제6 지점(B1)은 제2 선분(OC) 상에서 위성(O)으로부터 출발하여 제3 선분(OB)과 동일한 길이를 갖는 제5 선분(OB1)의 종점일 수 있다. 제7 지점(B2)은 제2 선분(OC)에 수직하며 제3 지점(B)으로부터 출발하는 선과 교차할 수 있다.

위성(O)과 제4 지점(A1) 사이의 거리(예를 들어, 제4 선분(OA1)의 길이)와 위성(O)과 제5 지점(A2) 사이의 거리의 차이는 수학식 2로 계산될 수 있다.

수학식 1에서 도출된 바와 같이, G1은 무시할 수 있을 정도로 작은 값이다. 따라서, 수학식 2의 결과는 '0'으로 간주될 수 있다. 즉, 제4 선분(OA1)의 길이는 제6 선분(OA2)의 길이와 실질적으로 같은 것으로 간주될 수 있다.

위성(O)과 제6 지점(B1) 사이의 거리(예를 들어, 제5 선분(OB1)의 길이)와 위성(O)과 제7 지점(B2) 사이의 거리의 차이는 수학식 3으로 계산될 수 있다.

제2 각(G2)은 제1 각(G1)보다 작은 값이다. 따라서, 수학식 3의 결과는 '0'으로 간주될 수 있다. 즉, 제5 선분(OB1)의 길이는 제7 선분(OB2)의 길이와 실질적으로 같은 것으로 간주될 수 있다.

수학식 1 내지 3을 참조하여 설명된 바와 같이, 제1 지점(A) 및 제2 지점(C) 사이의 중앙에 제3 지점(B)이 위치할 때, 제3 지점(B)에 대응하는 제7 지점(B2)은 제1 지점(A)에 대응하는 제5 지점(A2)과 제2 지점(C) 사이의 중앙에 위치할 수 있다. 따라서, 제1 지점(A)과 제2 지점(C)의 사이에서 제3 지점(B)이 이동할 때, 제2 지점(B)에 대응하는 제7 지점(B2)은 제2 선분(OC) 상에서 제1 지점(A)에 대응하는 제5 지점(A2)과 제3 지점 사이를 이동할 수 있다.

특정한 위성 신호가 제1 지점(A)에서 수신될 때, 특정한 위성 신호는 제6 선분(OA2)의 길이를 통과한 것으로 여겨질 수 있다. 동일한 위성 신호가 제2 지점(C)에서 수신될 때, 동일한 위성 신호는 제2 선분(OC)의 길이를 통과할 수 있다. 동일한 위성 신호가 제3 지점(B)에서 수신될 때, 동일한 위성 신호는 제7 선분(OB2)의 길이를 통과한 것으로 여겨질 수 있다.

제6 선분(OA2)의 시간 지연과 제3 선분(OC)의 시간 지연의 연산을 통해, 제7 선분(OB2)에 해당하는 시간 지연이 계산될 수 있다. 제7 선분(OB2)에 해당하는 시간 지연은 수학식 4에 의해 계산될 수 있다.

수학식 4에서, tC는 제3 선분(OC)에 대응하는 시간 지연이고, 그리고 tA2는 제6 선분(OA2)에 대응하는 시간 지연일 수 있다. 수학식 1 내지 4에서 정리된 바와 같이, 제1 지점(A)과 제2 지점(C) 사이에서 제3 지점(B)의 시간 지연(tB)은 제1 선분(OA)에 대응하는 시간 지연(tA) 및 제2 선분(OC)에 대응하는 시간 지연(tC)의 사이의 값에 대응할 수 있다.

제3 지점(B)이 제1 지점(A)에 가까워질수록 제7 지점(B2)이 제5 지점(A2)에 가까워지므로, 제3 지점(B)의 시간 지연(tB)은 제1 지점(A)의 시간 지연(tA)에 가까워질 수 있다. 제3 지점(B)이 제2 지점(C)에 가까워질수록 제7 지점(B2)이 제2 지점(C)에 가까워지므로, 제3 지점(B)의 시간 지연(tB)은 제2 지점(C)의 시간 지연(tC)에 가까워질 수 있다.

도 9는 제3 지점(B)이 제1 지점(A)과 제2 지점(C)의 중앙에 위치할 때, 제3 지점(B)에서 수신되는 복제 위성 신호들의 예를 보여준다. 도 9는 상호 상관의 결과들을 보여준다. 도 9에서 지연 시간의 관점에서 설명을 제공하기 위해 가로 축이 시간(T)으로 표시되지만, 가로 축은 칩들(chips)일 수 있다.

도 2, 도 3, 도 7 및 도 9를 참조하면, S110 단계에서 설명된 바와 같이, 제1 지점(A)의 제1 위성 신호 생성기(231)와 제2 지점(C)의 제2 위성 신호 생성기(232)의 내부 타이밍들은 동기화된다. 예를 들어, 제1 지점(A)의 제1 위성 신호 생성기(231)와 제3 지점(C)의 제2 위성 신호 생성기(232)의 출력 세기들은 동일하게 조절될 수 있다. 제1 지점(A)의 제1 위성 신호 생성기(231)와 제2 지점(C)의 제2 위성 신호 생성기(232)의 출력들은 제1 위성 신호 생성기(231)와 제2 위성 신호 생성기(232)의 유효 수신 범위들이 중첩되도록 조절될 수 있다.

제3 지점(B)이 제1 지점(A) 및 제2 지점(C) 사이의 중앙에 위치할 때, 제1 지점(A)으로부터의 위성 신호의 상호 상관의 결과와 제3 지점(C)으로부터의 위성 신호의 상호 상관의 결과는 동일한 파워를 가질 수 있다.

예시적으로, 제1 결과(R1)는 제1 지점(A)의 제1 위성 신호 생성기(231)로부터 특정한 위성에 대응하는 복제 위성 신호가 수신된 때의 상호 상관의 결과일 수 있다. 제2 결과(R2)는 제2 지점(C)의 제2 위성 신호 생성기(232)로부터 동일한 위성에 대응하는 복제 위성 신호가 수신된 때의 상호 상관의 결과일 수 있다.

예시적으로 제2 지점(C)의 지연 시간이 제1 지점(A)의 지연 시간보다 크므로, 제1 결과(R1)는 제2 결과(R2)보다 앞설 수 있다. 제3 지점(B)에서 제1 지점(A)의 제1 위성 신호 생성기(231)로부터의 복제 위성 신호와 제2 지점(C)의 제2 위성 신호 생성기(232)로부터의 복제 위성 신호가 함께 수신되므로, 제3 지점(B)에서 수신되는 복제 위성 신호의 상호 상관의 결과는 제1 결과(R1) 및 제2 결과(R2)를 합한 제3 결과(R3)일 수 있다.

제3 결과(R3)의 피크(PK3)는 제1 결과(R1)의 제1 피크(PK1)와 제2 결과(R2)의 제2 피크(PK2)의 사이에 위치한다. 따라서, 제3 지점(B)에서, 특정한 위성으로부터 수신되는 복제 위성 신호의 지연 시간은 제1 결과(R1)의 지연 시간 및 제2 결과(R2)의 지연 시간 사이의 값(예를 들어, 중간 값)으로 판단된다. 즉, 제3 지점(B)에 위치한 단말기는 제3 지점(B)의 위치가 제1 지점(A) 및 제2 지점(C) 사이의 중앙임을 식별할 수 있다.

예시적으로, 단말기(300)(도 5 참조)는 대역확산 위성데이터 신호(Coded TX)와 코드(CODE) 사이의 오차가 1us 이내일 때에 코딩된 송신 신호(Coded TX)를 대역 확산 복조할 수 있다. 여기서 기준값 1us는 GPS 위성항법신호의 예이며, 해당 기준값은 위성항법의 종류에 따라 다를 수 있다. 1us 에서 제1 결과(R1)의 시간 지연과 제2 결과(R2)의 시간 지연 사이의 차이를 제외한 나머지가 제1 위성 신호 생성기(231)의 내부 타이밍과 제2 위성 신호 생성기(232)의 내부 타이밍간의 동기 오차일 수 있다. 해당 동기오차에 따라 제3 지점(B)에서의 위치오차가 나타난다. 이러한 관계로 위치 허용오차와 관계하여 동기 허용오차가 정해질 수 있으며, 동기 허용오차는 1us보다 작을 수 있다. 예시적으로 위치오차를 3m 수준으로 유지하기 위해서는 동기 허용오차는 10ns 수준으로 결정될 수 있다.

제1 위성 신호 생성기(231) 및 제2 위성 신호 생성기(232)가 각각 네트웍 시간 서버를 이용하여 시간 정보를 획득하여 상술된 동기 허용오차 이내의 시간 동기를 일반적으로 달성할 수 없다. 본 발명의 실시 예에 따른 제1 위성 신호 생성기(231) 및 제2 위성 신호 생성기(232)는 제1 위성(211) 및 제2 위성(212)과 같은 GNSS 위성들로부터 수신되는 타이밍 신호에 기반하여 동기된다. 따라서, 제1 위성 신호 생성기(231)의 시간 동기와 제2 위성 신호 생성기(232)의 시간 동기의 사이에, 위에서 언급된 허용오차 이내의 오차가 보장되며, 제3 결과(R3)가 대역 확산 복조될 수 있다.

도 10은 제3 지점(B)이 제1 지점(A)에 더 가까울 때에 제3 지점(B)에서 수신되는 복제 위성 신호들의 예를 보여준다. 제3 지점(B)이 제1 지점(A)에 더 가까워지면, 제1 결과(R1)의 파워가 제2 결과(R2)의 파워보다 커질 수 있다. 따라서, 제3 결과(R3)의 피크(PK3)는 제2 결과(R2)의 피크(PK2)보다 제1 결과(R1)의 피크(PK1)에 더 가까워질 수 있다. 즉, 제3 지점(B)의 시간 지연은 제1 지점(A)의 시간 지연에 더 가까워질 수 있다.

마찬가지로, 제3 지점(B)이 제2 지점(C)에 더 가까워지면, 제2 결과(R2)의 파워가 제1 결과(R1)의 파워보다 커질 수 있다. 따라서, 제3 지점(B)의 시간 지연은 제2 지점(C)의 시간 지연에 더 가까워질 수 있다.

상술된 바와 같이, 동일한 위성에 대응하는 복제 위성 신호들에 의해 결정되는 제3 결과(R3)의 피크(PK3)는 도 8을 참조하여 설명된 제3 지점(B)의 위치와 동일한 특성을 갖는다. 따라서, 타이밍 신호에 기반하여 동기된 제1 위성 신호 생성기(231) 및 제2 위성 신호 생성기(232)로부터 수신되는 동일한 위성에 대응하는 복제 위성 신호들의 중첩신호에 기반하여, 제3 지점(B)의 위치의 이동이 추적될 수 있다.

도 9 및 도 10을 참조하여 설명된 특성들은 다른 위성들에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 제1 위성 신호 생성기(231) 및 제2 위성 신호 생성기(232)의 각각이 n 개(n은 양의 정수)의 위성들의 복제 위성 신호들을 송신할 때, 제3 지점(B)의 단말기(300)에서 획득되는 상호 상관 연산의 결과들은 제3 지점(B)의 위치의 이동을 추적할 수 있다.

도 9 및 도 10에서, 피크에 기반하여 대역 확산 복조가 수행되는 예가 설명되었다. 그러나 대역 확산 복조에서 위성신호의 도달시간은 피크뿐 아니라 다른 기준에 의해서 수행될 수 있다. 예를 들어, 위성의 도달시간은상호 상관의 결과에서 동일한 상관값을 갖는 지연시간 값의 중간값으로 식별되고, 해당 값에 기반하여 제3 지점(B)의 위치가 계산될 수 있다.

또는, 상호 상관의 결과에서 위성신호의 도달시간이 특정한 값 이상의 파워를 갖는 지연시간 범위의 중앙으로 식별되고 해당 지연시간에 기반하여 제3 지점(B)의 위치가 계산될 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 위성 신호 송신 시스템(1000)을 보여준다. 도 11을 참조하면, 위성 신호 송신 시스템(1000)은 위성(1010), 위성 신호 수신기(1100), 제1 위성 신호 생성기(1200), 제2 위성 신호 생성기(1300), 액세스 포인트(AP), 그리고 서버(1400)를 포함할 수 있다.

S210 단계에서, 위성 신호 수신기(1100)는 위성(1010)으로부터 위성 신호를 수신하고, 수신된 위성신호로부터 기준 타이밍 신호를 생성할 수 있다. 위성 신호 수신기(1100)는 도 5를 참조하여 설명된 단말기(300)를 포함할 수 있다.

S220 단계에서, 위성 신호 수신기(1100)는 기준 타이밍 신호의 지연을 보정하여 내부 타이밍 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 위성 신호 수신기(1100)는 안테나 또는 내부 배선에서 발생하는 지연을 보정할 수 있다.

S230 단계에서, 위성 신호 수신기(1100)는 지연이 보정된 타이밍 신호, 기준 타이밍 신호, 또는 기준 타이밍 신호로부터 생성된 타이밍 신호를 제1 위성 신호 생성기(1200)로 전달할 수 있다. 예시적으로, 위성 신호 수신기(1100)는 유선 또는 무선 인터페이스를 통해 타이밍 신호를 제1 위성 신호 생성기(1200)로 전달할 수 있다.

S240 단계에서, 제1 위성 신호 생성기(1200)는 타이밍 신호의 지연을 보정할 수 있다. 예를 들어, 위성 신호 수신기(1100)가 기준 타이밍 신호를 출력할 때, 제1 위성 신호 생성기(1200)는 위성 신호 수신기(1100)로부터 타이밍 신호가 송신된 후 제1 위성 신호 생성기(1200)에서 타이밍 신호가 수신될 때까지의 시간 지연을 보정할 수 있다.

또는, 위성 신호 수신기(1100)가 기준 타이밍 신호 또는 기준 타이밍 신호로부터 생성된 타이밍 신호를 출력할 때, 제1 위성 신호 생성기(1200)는 위성 신호 수신기(1100)에서 기준 타이밍 신호가 송신된 후 제1 위성 신호 생성기(1200)에서 해당 기준 타이밍 신호가 수신될 때까지의 시간 지연을 보정할 수 있다.

제1 위성 신호 생성기(1200)는 액세스 포인트(AP)를 통해 서버(1400)에 접속할 수 있다. 서버(1400)는 GNSS 위성 정보 서버일 수 있다. 제1 위성 신호 생성기(1200)는 서버(1400)로부터 GNSS 위성들의 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제1 위성 신호 생성기(1200)는 GNSS 위성들 중에서 제1 위성 신호 생성기에서 장애물이 없는 경우 수신 가능한 위성 신호를 송신하는 위성들의 궤도 정보를 획득할 수 있다. 제1 위성 신호 생성기(1200)는 획득된 위성 정보에 기반하여 복제 위성 신호를 생성할 수 있다. 제1 위성 신호 생성기(1200)는 보정된 타이밍 신호에 동기되어, 복제 위성 신호를 송출할 수 있다.

S250 단계에서, 제1 위성 신호 생성기(1200)는 보정된 타이밍 신호 또는 수신된 타이밍 신호를 제2 위성 신호 생성기(1300)로 전달할 수 있다. 지연 보정으로 인해, 제1 위성 신호 생성기(1200)가 출력하는 타이밍 신호의 토글 타이밍은 보정으로 인하여 위성 신호 수신기(1100)에서 수신된 타이밍 신호의 토글 타이밍과 동일할 수 있다. 예시적으로, 제1 위성 신호 생성기(1200)는 유선 또는 무선 인터페이스를 통해 타이밍 신호를 제2 위성 신호 생성기(1300)로 전달할 수 있다. 또는 지연 보정 오차의 누적을 방지하기 위하여 S230 단계에서 수신된 타이밍 신호를 재 출력할 수 있다.

S260 단계에서, 제2 위성 신호 생성기(1300)는 수신된 타이밍 신호의 지연을 보정할 수 있다. 예를 들어, 제1 위성 신호 생성기(1200)가 보정된 타이밍 신호를 출력할 때, 제2 위성 신호 생성기(1300)는 제1 위성 신호 생성기(1200)로부터 타이밍 신호가 송신된 후 제2 위성 신호 생성기(1300)에서 타이밍 신호가 수신될 때까지의 시간 지연을 보정할 수 있다. 또는 제1 위성 신호 생성기(1200)가 S230 단계에서 수신된 타이밍 신호를 재출력하는 경우, 제2 위성 신호 생성기(1300)에서 타이밍 신호가 수신될 때까지 S230 단계와 S250 단계에서 누적된 시간 지연을 보정할 수 있다.

또는, 제1 위성 신호 생성기(1200)가 타이밍 신호를 출력할 때, 제2 위성 신호 생성기(1300)는 위성 신호 수신기(1100)의 안테나에서 기준 타이밍 신호가 수신된 후 제2 위성 신호 생성기(1300)에서 타이밍 신호가 수신될 때까지의 시간 지연을 보정할 수 있다.

제2 위성 신호 생성기(1300)는 액세스 포인트(AP)를 통해 서버(1400)에 접속할 수 있다. 서버(1400)는 GNSS 위성 정보 서버일 수 있다. 제2 위성 신호 생성기(1300)는 서버(1400)로부터 GNSS 위성들의 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제2 위성 신호 생성기(1300)는 GNSS 위성들 중에서 제1 위성 신호 생성기에서 장애물이 없는 경우 수신 가능한 위성 신호를 송신하는 위성들의 궤도 정보를 획득할 수 있다. 제2 위성 신호 생성기(1300)는 획득된 위성 정보에 기반하여 복제 위성 신호를 생성할 수 있다. 제2 위성 신호 생성기(1300)는 보정된 타이밍 신호에 동기되어, 복제 위성 신호를 송출할 수 있다.

예시적으로, '토글'의 용어는 신호가 비활성 상태로부터 활성 상태로 천이한 후에 다시 비활성 상태로 복귀하는 동작을 의미할 수 있다. 비활성 상태는 로직 로우 또는 로직 하이일 수 있다. 활성 상태는 로직 하이 또는 로직 로우일 수 있다.

도 11을 참조하여 설명된 바와 같이, 타이밍 신호는 제1 위성 신호 생성기(1200) 및 제2 위성 신호 생성기(1300)에서 중계될 수 있다. 제1 위성 신호 생성기(1200) 및 제2 위성 신호 생성기(1300)의 각각은 타이밍 신호가 위성 신호 수신기(1100)에 도달한 때로부터 각 위성 신호 생성기가 타이밍 신호를 수신할 때 까지 발생하는 지연들을 보정할 수 있다. 따라서, 제1 위성 신호 생성기(1200) 및 제2 위성 신호 생성기(1300)의 동기가 더 정확해 질 수 있다.

도 11는 위성 신호 수신기(1100), 제1 위성 신호 생성기(1200) 및 제2 위성 신호 생성기(1300)가 타이밍 신호의 지연을 보정하는 예를 보여준다. 도 11을 참조하면, 장치(예를 들어, 제1 위성 신호 생성기(1200) 및 제2 위성 신호 생성기(1300) 중 하나)는 이전 장치로부터 타이밍 신호를 수신할 수 있다.

장치는 미리 저장된 오프셋(OFF)에 대응하는 만큼, 수신된 타이밍 신호의 타이밍을 전진(advance)시킬 수 있다. 장치는 보정된 내부 타이밍 신호에 동기되어 동작하고, 그리고 수신된 타이밍 신호 또는 원시 타이밍 신호를 다음 장치로 전달할 수 있다. 타이밍 신호의 전달 과정에서 발생하는 시간 지연들이 보정되므로, 위성 신호 수신기(1100), 제1 위성 신호 생성기(1200) 및 제2 위성 신호 생성기(1300)의 타이밍들이 더 정확하게 동기될 수 있다.

도 12는 제1 예에 따른 위성 신호 생성기(400)를 보여준다. 도 11 및 도 12을 참조하면, 위성 신호 생성기(400)는 제1 안테나(410), 제2 안테나(420), 통신부(430), 제어부(440), 타이밍 동기부(450), 클럭 생성부(460), 위성 신호 생성부(470), 출력 조절부(480), 제1 터미널(491) 및 제2 터미널(492)을 포함할 수 있다.

제1 안테나(410)는 액세스 포인트(AP)와 통신하는데 사용될 수 있다. 통신부(430)는 제1 안테나(410)를 통해 서버(1400)로부터 위성 정보, 예를 들어 GNSS 위성들의 궤도 정보를 획득할 수 있다. 통신부(430)는 획득된 위성 정보를 제어부(440)에 제공할 수 있다. 통신부(430)는 제1 안테나(410)를 통해 서버(1400)로부터 시각 정보를 더 획득할 수 있다. 통신부는 획득된 시각 정보를 제어부(440)에 제공할 수 있다.

제어부(440)는 타이밍 신호의 지연 보정을 위한 오프셋(OFF)을 저장할 수 있다. 제어부(440)는 오프셋(OFF)을 이용하여 수신된 타이밍 신호의 지연 보정을 수행하도록 타이밍 동기부(450)를 제어할 수 있다.

제어부(440)는 위성 신호 생성기(400)의 위치에 대한 정보를 저장할 수 있다. 위성 신호 생성기(400)의 위치 정보 및 위성 정보에 기반하여, 제어부(440)는 위성과 위성 신호 생성기(400) 사이의 거리를 계산할 수 있다. 제어부(440)는 계산된 거리 정보를 위성 신호 생성부(470)로 전달할 수 있다. 제어부(440)는 내부 타이밍 신호(IT)에 동기되어, 복제 위성 신호를 생성하도록 위성 신호 생성부(470)를 제어할 수 있다.

제어부(440)는 위성 정보로부터 각 위성의 도플러 주파수를 계산할 수 있다. 제어부(440)는 계산된 주파수에 기반하여 복제 위성 신호를 생성하도록 위성 신호 생성부(470)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(440)는 시각 정보에 기반하여 복제 위성 신호를 생성하도록 위성 신호 생성부(470)를 제어할 수 있다. 제어부(440)는 또한 출력 조절부(480)의 출력의 세기를 조절할 수 있다.

타이밍 동기부(450)는 제1 터미널(491)을 통해 타이밍 신호를 수신할 수 있다. 타이밍 동기부(450)는 클럭 생성부(460)로부터 클럭 신호(CK)를 수신할 수 있다. 클럭 제어 신호(CKC)를 통해 클럭 생성부(460)를 제어할 수 있다. 타이밍 동기부(450)는 수신된 타이밍 신호에 동기되며, 타이밍 신호와 동일한 주기로 토글(예를 들어, PPS 신호와 같이 1초에 1회)하여 수신된 타이밍 신호와 실질적으로 동일한 신호로 여겨질 수 있는 내부 타이밍 신호(IT)를 생성할 수 있다. 타이밍 동기부(450)는 타이밍 신호를 제2 터미널(292)을 통해 출력할 수 있다.

위성 신호 생성부(470)는 시각 정보에 따라, 복제 위성 신호의 프레임에 포함될 시간 정보를 선택할 수 있다. 위성 신호 생성부(470)는 제어부(440)로부터 수신된 거리 정보에 기반하여, 복제 위성 신호의 프레임들의 시작들(SOF, Starts of Frames)의 위치들을 조절할 수 있다. 예를 들어, 거리가 길수록, 위성 신호 생성부(470)는 복제 위성 신호의 프레임의 시작의 지연량을 늘릴 수 있다. 거리가 짧을수록, 위성 신호 생성부(470)는 복제 위성 신호의 프레임의 시작의 지연량을 줄일 수 있다.

위성 신호 생성부(470)는 디지털 신호인 프레임에 대해 대역 확산 변조를 수행할 수 있다. 위성 신호 생성부(470)는 또한 대역 확산 변조된 프레임을 아날로그 신호로 변환하고, 그리고 변조를 수행할 수 있다. 위성 신호 생성부(470)는 제어부(440)로부터 수신된 도플러 주파수를 이용하여 아날로그 신호를 변조할 수 있다.

출력 조절부(480)는 위성 신호 생성부(470)로부터 수신된 변조된 신호들을 제어부(440)에 의해 제어된 출력을 통해 제2 안테나(420)를 이용하여 복제 위성 신호로 출력할 수 있다.

예시적으로, 제1 터미널(491) 및 제2 터미널(492)이 케이블을 통해 연결될 수 있다. 제2 터미널(492)을 통해 타이밍 신호를 송신하는 시간과 제1 터미널(491)을 통해 타이밍 신호를 수신하는 시간을 비교함으로써 오프셋(OFF)이 계산될 수 있다.

다른 예로서, 둘 이상의 위성 신호 생성기들(400)이 연결될 수 있다. 첫 번째 위성 신호 생성기(400)로 타이밍 신호를 송신하는 시간과 마지막 위성 신호 생성기(400)에서 타이밍 신호가 수신되는 시간을 비교하고, 그리고 시간 차이를 위성 신호 생성기들(400)의 수로 나눔으로써 오프셋(OFF)이 계산될 수 있다.

도 13은 제1 예에 따른 위성 신호 생성기 내의 타이밍 동기부(500)를 보여준다. 도 11, 도 12 및 도 13을 참조하면, 타이밍 동기부(500)는 멀티플렉서(505), 버퍼(510), 카운터(520), 비교기(530), 필터(540), 오프셋 조절기(550)를 포함할 수 있다.

멀티플렉서(505)는 제1 터미널(491)을 통해 수신되는 타이밍 신호 및 카운터(520)로부터 출력되는 내부 원시 타이밍 신호(TS) 중 하나를 선택하여 출력할 수 있다. 버퍼(510)는 멀티플렉서(505)의 출력을 제2 터미널(492)로 출력할 수 있다. 이 경우, 위성 신호 생성기(400)의 오프셋은 위성 신호 수신기(1100)로부터의 총 지연량에 기반하여 정해질 수 있다.

카운터(520)는 클럭 신호(CK)를 카운트하고, 그리고 1초에 해당하는 시간마다 펄스 신호를 출력할 수 있다. 예를 들어, 클럭 생성부(460)가 10MHz의 클럭 신호(CK)를 생성하도록 구성될 수 있다. 이때, 카운터(520)는 클럭 신호(CK)가 천만번 토글할 때마다 내부 원시 타이밍 신호(TS)를 토글할 수 있다.

비교기(530)는 타이밍 신호의 토글 타이밍과 내부 원시 타이밍 신호(TS)의 토글 타이밍을 비교할 수 있다. 예를 들어, 비교기(530)는 타이밍 신호가 활성 상태로 천이하는 타이밍과 내부 원시 타이밍 신호(TS)가 활성 상태로 천이하는 타이밍을 비교할 수 있다. 비교기(530)는 내부 원시 타이밍 신호(TS)의 타이밍과 타이밍 신호의 타이밍의 차이를 카운트할 수 있다. 비교기(530)는 카운트 값에 기반하여 필터(540)를 통해 클럭 제어 신호(CKC)를 출력할 수 있다.

내부 원시 타이밍 신호(TS)의 타이밍이 타이밍 신호의 타이밍보다 앞설 때, 비교기(530)는 클럭 신호(CK)의 주파수를 낮추도록 클럭 제어 신호(CKC)를 조절할 수 있다. 내부 원시 타이밍 신호(TS)의 타이밍이 타이밍 신호의 타이밍보다 뒤질 때, 비교기(530)는 클럭 신호(CK)의 주파수를 높이도록 클럭 제어 신호(CKC)를 조절할 수 있다. 필터(540)는 잡음을 제거하기 위한 저대역 통과 필터일 수 있다.

오프셋 조절기(550)는 제어부(440)로부터 전달되는 오프셋(OFF)에 기반하여 설정될 수 있다. 오프셋 조절기(550)는 오프셋(OFF)에 해당하는 시간만큼 내부 원시 타이밍 신호(TS)를 전진하여 내부 타이밍 신호(IT)로 출력할 수 있다.

도 13에서, 타이밍 동기부(500)는 제1 터미널(491)을 통해 수신되는 타이밍 신호를 버퍼(510) 및 제2 터미널(492)을 통해 출력하는 것으로 설명되었다. 그러나 타이밍 동기부(500)는 내부 원시 타이밍 신호(IT)를 버퍼(510) 및 제2 터미널(492)을 통해 출력하도록 멀티플렉서(505)에 의하여 선택될 수 있다.

도 14는 제1 위성 신호 생성기(1200) 및 제2 위성 신호 생성기(1300) 내 오프셋 조절기에서 내부 원시 타이밍(PPS) 신호의 지연을 보정하는 예를 보여준다. 도 11 및 도 14를 참조하면, 장치(예를 들어, 제1 위성 신호 생성기(1200) 및 제2 위성 신호 생성기(1300) 중 하나)는 이전 장치로부터 타이밍 신호를 수신할 수 있다.

장치는 미리 저장된 오프셋(OFF)에 대응하는 만큼, 수신된 타이밍 신호의 타이밍을 전진(advance)시킬 수 있다. 장치는 보정된 내부 타이밍 신호에 동기되어 동작하고, 그리고 수신된 타이밍 신호 또는 내부 원시 타이밍 신호를 다음 장치로 전달할 수 있다. 타이밍 신호의 전달 과정에서 발생하는 시간 지연들이 보정되므로, 위성 신호 수신기(1100), 제1 위성 신호 생성기(1200) 및 제2 위성 신호 생성기(1300)의 타이밍들이 더 정확하게 동기될 수 있다.

도 15는 제2 예에 따른 위성 신호 생성기(600)를 보여준다. 도 11 및 도 15를 참조하면, 위성 신호 생성기(600)는 제1 안테나(610), 제2 안테나(620), 통신부(630), 제어부(640), 타이밍 동기부(650), 클럭 생성부(660), 위성 신호 생성부(670), 그리고 출력 조절부(680)를 포함할 수 있다.

도 12의 위성 신호 생성기(400)와 비교하면, 타이밍 신호는 제1 안테나(610)를 통해 통신부(630)에서 수신될 수 있다. 타이밍 동기부(650)는 통신부(630)로부터 타이밍 신호를 수신할 수 있다. 통신부(630)는 타이밍 신호가 수신될 때, 해당 타이밍 신호를 다른 위성 신호 생성기로 출력할 수 있다. 위성 신호 생성기(600)의 오프셋(OFF)은 위성 신호 수신기(1100)로부터의 총 지연에 기반하여 정해질 수 있다.

본 발명의 변형된 실시 예에 따르면, 통신부(630)는 위성 정보의 수신 및 타이밍 신호의 수신 및 송신을 위한 별도의 안테나들을 구비할 수 있다. 오프셋(OFF)은 위성 신호 생성기들(600)을 정해진 거리만큼 이격시킨 뒤에, 타이밍 신호의 송신 시간 및 수신 시간을 비교함으로써 계산될 수 있다.

본 발명의 변형된 실시 예에 따르면, 내부 타이밍 신호(IT)는 통신부(630)로 전달될 수 있다. 통신부(630)는 내부 타이밍 신호(IT)를 타이밍 신호로 출력할 수 있다. 이때, 오프셋(OFF)은 이전 위성 신호 생성기(600)로부터의 총 지연에 기반하여 정해질 수 있다.

도 16은 제2 예에 따른 위성 신호 생성기 내의 타이밍 동기부(700)를 보여준다. 도 11, 도 15 및 도 16을 참조하면, 타이밍 동기부(700)는 버퍼(710), 카운터(720), 비교기(730), 필터(740), 그리고 오프셋 조절기(750)를 포함할 수 있다.

타이밍 신호가 통신부(630)로부터 제공되는 것을 제외하면, 타이밍 동기부(700)는 도 14의 타이밍 동기부(500)와 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략된다.

도 17은 제3 예에 따른 위성 신호 생성기(800)를 보여준다. 도 11 및 도 17을 참조하면, 위성 신호 생성기(800)는 제1 안테나(810), 제2 안테나(820), 통신부(830), 제어부(840), 타이밍 동기부(850), 클럭 생성부(860), 위성 신호 생성부(870), 출력 조절부(880), 제1 터미널(891), 그리고 제2 터미널(892)을 포함할 수 있다.

도 11 및 도 17을 참조하면, 타이밍 신호는 제1 터미널(891) 및 제2 터미널(892)을 통해 통신될 수 있다. 또한, 도 15를 참조하여 설명된 바와 같이, 타이밍 신호는 통신부(830)를 통해 통신될 수 있다. 위성 신호 생성기(800)는 모드 선택을 통해 통신부(830) 또는 터미널들(891, 892)을 통해 타이밍 신호를 통신하도록 설정될 수 있다.

도 18은 제3 예에 따른 위성 신호 생성기 내의 타이밍 동기부(900)를 보여준다. 도 11, 도 17 및 도 18을 참조하면, 타이밍 동기부(900)는 제1 멀티플렉서(905), 버퍼(910), 카운터(920), 비교기(930), 필터(940), 오프셋 조절기(950), 그리고 제2 멀티플렉서(960)를 포함할 수 있다.

도 13의 타이밍 동기부(500)와 비교하면, 타이밍 동기부(900)는 제2 멀티플렉서(960)를 더 포함할 수 있다. 제2 멀티플렉서(960)는 통신부(830)로부터의 타이밍 신호 및 제1 터미널(891)로부터의 타이밍 신호 중 하나를 선택할 수 있다. 제2 멀티플렉서(960)는 선택된 타이밍 신호를 비교기(930)로 출력할 수 있다.

도 19는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 위성 신호 송신 시스템(2000)을 보여준다. 도 19를 참조하면, GNSS 위성(30)은 지표면(2001) 상의 개방 공간들(2003, 2004)과 위성 신호에 기반하여 동기화될 수 있다. 폐쇄 공간(2002)(또는 신호 미약 공간)에 속한 위성 신호 생성기들(20a~20e)은 타이밍 신호에 기반하여 동기화될 수 있다. 위성 신호 수신기(10)는 위성신호 기반으로 생성하는 기준 타이밍 신호를 위성신호 생성기(20a)에 전달하고, 위성신호 생성기들은 타이밍 신호를 중계(relay)하여 개방 공간들(2003, 2004)과 폐쇄 공간(2002)을 동기화할 수 있다. 위성 신호 생성기들(20a~20e)은 1차원적, 2차원적 또는 3차원적으로 배열될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예들에 따르면, 위성 신호가 도달하지 못하는 폐쇄 공간(2002) 또한 개방 공간들(2003, 2004)과 위성신호 및 타이밍 신호에 기반하여 동기화될 수 있다. 폐쇄 공간(2002) 내에서, 단말기의 위치는 동기된 위성 신호 생성기들(20a~20e)의 유효 수신 범위를 중첩하여 구성하여 음영구간 없이 연속적으로 추적될 수 있다.

통상적인 GNSS 리피터는 GNSS 신호 수신이 가능한 개방공간에 설치되는 외부 안테나의 위치를 제공할 뿐, 단말기에게 현재 폐쇄공간(또는 음영지역)의 실제 위치를 제공할 수 없는 단점을 갖는다. 자체적으로 위성 신호를 생성하는 위성 신호 생성기들은 시간 동기가 부정확하여 위에서 언급된 실시 예들과 같이 위성 신호 생성기들 사이에서 위치 추적이 되지 않는 단점을 갖는다. 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 위성 신호 송신 시스템은 GNSS 위성과의 타이밍 신호 기반 동기화를 제공하며, 따라서 위성 신호 생성기의 인접위치에서 해당위치뿐 아니라 위성 신호 생성기 사이에서도 해당 위치 추적이 가능한 서비스를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 위성 신호 송신 시스템은 GNSS 위성과 동기되므로, 개방 공간들(2003, 2004)로부터 폐쇄 공간(2002)으로 진입할 때, 그리고 폐쇄 공간(2002)으로부터 개방 공간(2003, 2004)으로 탈출할 때, 끊김 없이 위치 추적이 가능한 서비스를 제공할 수 있다.

본 발명의 변형된 실시 예에 따르면, 위성 신호 송신 시스템(2000)은 위성 신호 수신기(10)를 사용하지 않고 동작할 수 있다. 제1 위성 신호 생성기(20a)는 제1 내부 타이밍 신호를 생성하고, 상기 제1 내부 타이밍 신호에 동기되어 제1 위성 신호를 출력하고, 그리고 상기 제1 내부 타이밍 신호로부터 제1 타이밍 신호를 생성하여 출력하도록 구성된다. 상기 제1 위성 신호 생성기(20a)와 인접하게 배치된 제2 위성 신호 생성기(20b)는 상기 제1 위성 신호 생성기로부터 상기 제1 타이밍 신호를 수신하고, 상기 제1 타이밍 신호에 응답하여 제2 내부 타이밍 신호를 생성하고, 상기 제2 내부 타이밍 신호에 동기되어 제2 위성 신호를 출력하고, 그리고 상기 제1 타이밍 신호로부터 제2 타이밍 신호를 생성하여 출력하도록 구성된다. 상기 제3 위성 신호 생성기(20c)는 제2 위성 신호 생성기의 제2 타이밍 신호를 수신하여 동기화하고 제3 타이밍 신호를 출력한다.

상술된 실시 예들에서, 제1, 제2, 제3 등의 용어들을 사용하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 구성 요소들이 설명되었다. 그러나 제1, 제2, 제3 등과 같은 용어들은 구성 요소들을 서로 구별하기 위해 사용되며, 본 발명을 한정하지 않는다. 예를 들어, 제1, 제2, 제3 등과 같은 용어들은 순서 또는 임의의 형태의 수치적 의미를 내포하지 않는다.

상술된 실시 예들에서, 블록들을 사용하여 본 발명의 실시 예들에 따른 구성 요소들이 참조되었다. 블록들은 IC (Integrated Circuit), ASIC (Application Specific IC), FPGA (Field Programmable Gate Array), CPLD (Complex Programmable Logic Device) 등과 같은 다양한 하드웨어 장치들, 하드웨어 장치들에서 구동되는 펌웨어, 응용과 같은 소프트웨어, 또는 하드웨어 장치와 소프트웨어가 조합된 형태로 구현될 수 있다. 또한, 블록들은 IC 내의 반도체 소자들로 구성되는 회로들 또는 IP(Intellectual Property)로 등록된 회로들을 포함할 수 있다.

상술된 내용은 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 실시 예들이다. 본 발명은 상술된 실시 예들뿐만 아니라, 단순하게 설계 변경되거나 용이하게 변경할 수 있는 실시 예들 또한 포함할 것이다. 또한, 본 발명은 실시 예들을 이용하여 용이하게 변형하여 실시할 수 있는 기술들도 포함될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술된 실시 예들에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 할 것이다.

1000: 위성 신호 송신 시스템
1010: 위성
1100: 위성 신호 수신기
1200, 1300: 위성 신호 생성기
1400: 서버
AP: 액세스 포인트
400: 위성 신호 생성기
410: 제1 안테나, 420: 제2 안테나
430: 통신부
440: 제어부
450: 타이밍 동기부
460: 클럭 생성부
470: 위성 신호 생성부
480: 출력 조절부
491: 제1 터미널, 492: 제2 터미널
500: 타이밍 동기부
510: 버퍼
520: 카운터
530: 비교기
540: 필터
550: 오프셋 조절기

Claims

위성으로부터 위성 신호를 수신하고, 그리고 상기 수신된 위성 신호로부터 기준 타이밍 신호를 생성하여 출력하도록 구성되는 위성 신호 수신기;
상기 위성 신호 수신기로부터 상기 기준 타이밍 신호를 수신하고, 상기 기준 타이밍 신호에 응답하여 제1 내부 타이밍 신호를 생성하고, 상기 제1 내부 타이밍 신호에 동기되어 제1 위성 신호를 무선으로 출력하고, 그리고 상기 기준 타이밍 신호로부터 제1 타이밍 신호를 생성하여 출력하도록 구성되는 제1 위성 신호 생성기; 그리고
상기 제1 위성 신호 생성기로부터 상기 제1타이밍 신호를 수신하고, 상기 제1 타이밍 신호에 응답하여 제2 내부 타이밍 신호를 생성하고, 상기 제2 내부 타이밍 신호에 동기되어 제2 위성 신호를 무선으로 출력하고, 그리고 상기 제1 타이밍 신호로부터 제2 타이밍 신호를 생성하여 출력하도록 구성되는 제2 위성 신호 생성기를 포함하고,
상기 제1 위성 신호 생성기가 출력하는 상기 제1 위성 신호의 세기와 상기 제2 위성 신호 생성기가 출력하는 상기 제2 위성 신호의 세기는 동일하게 조절되는 위성 신호 송신 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 위성 신호의 유효 수신 범위와 상기 제2 위성 신호의 유효 수신 범위가 서로 중첩되도록 상기 제1 위성 신호 생성기 및 상기 제2 위성 신호 생성기가 배치되는 위성 신호 송신 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 위성 신호 및 상기 제2 위성 신호는 전역 항법 위성 시스템(GNSS)의 위성 신호들인 위성 신호 송신 시스템.
제1항에 있어서,
상기 기준 타이밍 신호, 상기 제1 타이밍 신호 및 상기 제2 타이밍 신호는 PPS(Pulse Per Second) 신호들인 위성 신호 송신 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 위성 신호 생성기는 클럭 신호를 생성하고, 상기 클럭 신호를 특정 횟수 카운트하고, 그리고 상기 특정 횟수가 상기 기준 타이밍 신호와 동기되도록 상기 클럭 신호의 주파수를 조절하는 위성 신호 송신 시스템
제1항에 있어서,
상기 제1 위성 신호 생성기는 상기 위성 신호 수신기로부터 상기 기준 타이밍 신호가 송신된 때로부터 상기 제1 위성 신호 생성기에서 상기 기준 타이밍 신호가 수신된 때까지의 지연 시간을 오프셋 정보로 저장 또는 설정하고, 그리고 상기 오프셋 정보에 기반하여 상기 제1 내부 타이밍 신호를 보상하는 위성 신호 송신 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 위성 신호 생성기는 상기 제1 위성 신호 생성기의 위치와 연관된 적어도 하나의 위성의 궤도 정보를 획득하고, 그리고 상기 적어도 하나의 위성으로부터 상기 제1 위성 신호 생성기와 연관된 위치에 위성 신호가 도달하는 목표 타이밍에 상기 제1 위성 신호를 출력하는 위성 신호 송신 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제1 위성 신호 생성기는 상기 적어도 하나의 위성의 궤도 정보를 유선 또는 무선 통신을 통해 외부의 서버로부터 획득하는 위성 신호 송신 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 위성 신호 생성기의 제1 내부 타이밍 신호와 상기 제2 위성 신호 생성기의 제2 내부 타이밍 신호간의 동기 오차는 10ns 이하로 유지되는 위성 신호 송신 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 위성 신호 생성기는 상기 위성 신호 수신기로부터 유선으로 상기 기준 타이밍 신호를 수신하고, 그리고
상기 제2 위성 신호 생성기는 상기 제1 위성 신호 생성기로부터 유선으로 상기 제1 타이밍 신호를 수신하는 위성 신호 송신 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 위성 신호 생성기는 상기 위성 신호 수신기로부터 무선 통신을 통해 상기 기준 타이밍 신호를 수신하고, 그리고
상기 제2 위성 신호 생성기는 상기 제1 위성 신호 생성기로부터 무선 통신을 통해 상기 제1 타이밍 신호를 수신하는 위성 신호 송신 시스템.
제1 안테나를 통해 GNSS(Global Navigation Satellite System) 위성 궤도 정보를 수신하도록 구성되는 통신부;
클럭 신호를 출력하도록 구성되는 클럭 생성부;
외부의 장치로부터 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 클럭 신호로부터 상기 타이밍 신호에 동기된 내부 타이밍 신호를 생성하도록 구성되는 타이밍 동기부;
상기 내부 타이밍 신호에 동기되어 동작하고, 그리고 상기 위성 궤도 정보에 기반하여 GNSS 위성 신호를 생성하도록 구성되는 위성 신호 생성부;
제2 안테나를 통해 상기 GNSS 위성 신호를 송신할 때 그 크기를 조절하도록 구성되는 출력 조절부;그리고
상기 내부 타이밍 신호에 동기되어 상기 GNSS 위성 신호를 생성하도록 상기 위성 신호 생성부를 제어하고, 안테나를 통하여 일정한 출력으로 위성신호가 송출되도록 상기 출력 조절부를 제어하고, 상기 타이밍 신호의 지연 보정을 위한 오프셋(OFF)을 저장하고, 그리고 상기 오프셋(OFF)을 이용하여 상기 타이밍 신호의 지연 보정을 수행하도록 상기 타이밍 동기부를 제어하는 제어부를 포함하는 위성 신호 생성기.
제12항에 있어서,
상기 타이밍 신호를 수신하도록 구성되는 제1 터미널; 그리고
제2 타이밍 신호를 출력하도록 구성되는 제2 터미널을 더 포함하고,
상기 타이밍 동기부는 상기 타이밍 신호로부터 상기 제2 타이밍 신호를 생성하여 출력하는 위성 신호 생성기.
제12항에 있어서,
상기 통신부는 제1 안테나를 통해 상기 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 제1 안테나를 통해 상기 타이밍 신호를 송신하는 위성 신호 생성기.
제12항에 있어서,
상기 타이밍 동기부는:
상기 클럭 신호를 수신하고, 그리고 상기 클럭 신호가 특정 횟수만큼 토글할 때에 내부 원시 타이밍 신호를 출력하도록 구성되는 카운터;
상기 타이밍 신호의 입력 타이밍 및 상기 카운터의 상기 내부 원시 타이밍 신호의 출력 타이밍의 차이를 출력하도록 구성되는 비교기;
상기 비교기의 출력을 필터링하여 상기 클럭 생성부에 클럭 제어 신호를 출력하는 필터; 그리고
상기 내부 원시 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 내부 원시 타이밍 신호를 오프셋만큼 보상하여 상기 내부 타이밍 신호로 출력하도록 구성되는 오프셋 조절기를 포함하는 위성 신호 생성기.
제15항에 있어서,
상기 비교기는 상기 내부 원시 타이밍 신호가 상기 타이밍 신호에 동기되도록 상기 클럭 생성부를 제어하는 위성 신호 생성기.
제15항에 있어서,
상기 타이밍 신호를 수신하도록 구성되는 제1 터미널; 및
제2 타이밍 신호를 출력하도록 구성되는 제2 터미널을 더 포함하고,
상기 타이밍 동기부는:
상기 타이밍 신호 및 상기 내부 원시 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 타이밍 신호 및 상기 내부 원시 타이밍 신호 중 하나를 선택하여 출력하는 멀티플렉서; 그리고
상기 멀티플렉서의 출력을 상기 제2 타이밍 신호로 출력하는 버퍼를 더 포함하는 위성 신호 생성기.
제15항에 있어서,
상기 통신부는 제1 안테나를 통해 상기 내부 원시 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 내부 원시 타이밍 신호를 상기 제1 안테나를 통해 송신하는 위성 신호 생성기.
제15항에 있어서,
상기 타이밍 신호를 수신하도록 구성되는 제1 터미널; 및
제2 타이밍 신호를 출력하도록 구성되는 제2 터미널을 더 포함하고,
상기 타이밍 동기부는 상기 내부 타이밍 신호를 상기 제2 타이밍 신호로 출력하는 버퍼를 더 포함하는 위성 신호 생성기.
제15항에 있어서,
제1 타이밍 신호를 수신하도록 구성되는 제1 터미널; 및
제2 타이밍 신호를 출력하도록 구성되는 제2 터미널을 더 포함하고,
상기 타이밍 동기부는:
상기 통신부로부터 수신되는 제3 타이밍 신호 및 상기 제1 타이밍 신호 중 하나를 선택하여 상기 타이밍 신호로 출력하는 제1 멀티플렉서; 및
상기 제1 멀티플렉서의 출력 및 상기 내부 원시 타이밍 신호 중 하나를 선택하여 출력하는 제2 멀티플렉서를 더 포함하는 위성 신호 생성기.
제20항에 있어서,
상기 타이밍 동기부는 상기 제2 멀티플렉서의 출력을 수신하고, 그리고 상기 제2 멀티플렉서의 출력을 상기 제2 타이밍 신호로 출력하도록 구성되는 버퍼를 더 포함하는 위성 신호 생성기.
제20항에 있어서,
상기 통신부는 제1 안테나를 통해 상기 제3 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 제1 안테나를 통해 상기 제3 타이밍 신호를 송신하는 위성 신호 생성기.
제20항에 있어서,
상기 통신부는 상기 제1 안테나를 통해 상기 제3 타이밍 신호를 수신하고, 그리고 상기 제1 안테나를 통해 상기 내부 원시 타이밍 신호를 송신하는 위성 신호 생성기.
위성 신호들을 송신하는 방법에 있어서:
타이밍 신호들을 이용하여, 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 내부 타이밍들을 동기화하는 단계;
상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 위치들에 기반하여, 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들 각각에서 적어도 하나의 GNSS(Global Navigation Satellite System) 위성 신호들을 생성하는 단계; 그리고
상기 동기화된 내부 타이밍들에 기반하여, 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들 각각에서 상기 생성된 위성 신호들을 합성하여 무선으로 송신하는 단계를 포함하고,
상기 위성 신호 생성기들이 생성하는 상기 위성 신호들의 세기는 동일하게 조절되고,
상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 내부 타이밍들을 동기화하는 단계는:
상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들에서 내부 타이밍 신호들을 중계(relay)하는 단계를 더 포함하는 방법.
제24항에 있어서,
상기 타이밍 신호들을 이용하여, 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 내부 타이밍들을 동기화하는 단계는:
위성 신호 수신기를 이용하여 수신된 상기 GNSS 위성들의 위성 신호들로부터 기준 타이밍 신호들을 생성하는 단계; 그리고
상기 기준 타이밍 신호들에 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 상기 내부 타이밍 신호들을 동기하는 단계를 포함하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 타이밍 신호들을 이용하여, 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 내부 타이밍들을 동기화하는 단계는:
상기 위성 신호 수신기로부터 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들까지의 상기 기준 타이밍 신호에 대한 상기 내부 타이밍 신호들의 지연들을 보정하는 단계를 더 포함하는 방법.
위성 신호들을 송신하는 방법에 있어서:
타이밍 신호들을 이용하여, 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 내부 타이밍들을 동기화하는 단계;
상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 위치들에 기반하여, 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들 각각에서 적어도 하나의 GNSS(Global Navigation Satellite System) 위성 신호들을 생성하는 단계; 그리고
상기 동기화된 내부 타이밍들에 기반하여, 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들 각각에서 상기 생성된 위성 신호들을 합성하여 무선으로 송신하는 단계를 포함하고,
상기 위성 신호 생성기들이 생성하는 상기 위성 신호들의 세기는 동일하게 조절되고,
상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 내부 타이밍들을 동기화하는 단계는:
제1 위성 신호 생성기의 제1 내부 타이밍 신호와 상기 제1 위성 신호 생성기에 이웃한 제2 위성 신호 생성기의 제2 내부 타이밍 신호 간의 동기 오차는 10ns 이하로 유지되는 방법.
위성 신호들을 송신하는 방법에 있어서:
둘 이상의 위성 신호 생성기들의 내부 타이밍들을 동기화하는 단계;
상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들의 위치들에 기반하여, 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들 각각에서 적어도 하나의 GNSS(Global Navigation Satellite System) 위성 신호들을 생성하는 단계; 그리고
상기 동기화된 내부 타이밍들에 기반하여, 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들 각각에서 상기 생성된 위성 신호들을 합성하여 송신하는 단계를 포함하고,
상기 위성 신호들을 송신하는 단계는:
서버로부터 상기 GNSS 위성들의 궤도 정보 및 시각 정보를 획득하는 단계;
상기 궤도 정보로부터 상기 GNSS 위성들의 도플러 주파수들을 계산하는 단계;
상기 궤도 정보로부터 상기 GNSS 위성들과 상기 둘 이상의 위성 신호 생성기들 사이의 거리를 계산하는 단계;
상기 궤도 정보, 상기 시각 정보 및 상기 도플러 주파수들에 기반하여 상기 위성 신호들을 생성하는 단계; 그리고
상기 위성 신호들의 프레임의 시작을 상기 계산된 거리에 기반하여 조절하여 송신하는 단계를 포함하는 방법.
제28항에 있어서,
서로 인접한 위성 신호 생성기들은 유효 수신 범위들이 서로 중첩되도록 배치되고,
상기 위성 신호 수신기는 개방 공간에 제공되고, 그리고
상기 위성 신호 생성기들은 폐쇄 공간 또는 상기 GNSS 위성들의 수신 미약 공간에 제공되는 방법.
제1 내부 타이밍 신호를 자체적으로 생성하고, 상기 제1 내부 타이밍 신호에 동기되어 제1 위성 신호를 무선으로 출력하고, 그리고 상기 제1 내부 타이밍 신호로부터 제1 타이밍 신호를 생성하여 출력하도록 구성되는 제1 위성 신호 생성기; 그리고
상기 제1 위성 신호 생성기로부터 상기 제1 타이밍 신호를 수신하고, 상기 제1 타이밍 신호에 응답하여 제2 내부 타이밍 신호를 생성하고, 상기 제2 내부 타이밍 신호에 동기되어 제2 위성 신호를 무선으로 출력하고, 그리고 상기 제1 타이밍 신호로부터 제2 타이밍 신호를 생성하여 출력하도록 구성되는 제2 위성 신호 생성기를 포함하고,
상기 제1 위성 신호 생성기가 출력하는 상기 제1 위성 신호의 세기와 상기 제2 위성 신호 생성기가 출력하는 상기 제2 위성 신호의 세기는 동일하게 조절되는 위성 신호 송신 시스템.
제30항에 있어서,
상기 제1 위성 신호 생성기와 상기 제2 위성 신호 생성기는 유효 수신 범위가 서로 중첩되도록 배치되고, 그리고
상기 제1 위성 신호 및 상기 제2 위성 신호는 전역 항법 위성 시스템(GNSS)의 위성 신호들인 위성 신호 송신 시스템.